多孔碳、调湿吸附材料、吸附式热泵和燃料电池的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及多孔碳等，特别设及能够在高湿度侧充分吸附水蒸气的多孔碳等。
【背景技术】
[0002] 在W汽车用吸附式冷冻机为代表的热累等中，要求溶剂的吸附量大、吸附脱附速 度快、对施加压力的响应性高。另外，由于暴露于高溫，因此也要求一定的化学稳定性。然 而，如下述非专利文献1~3所示，作为一般吸附材料进行评价的活性碳、硅胶等中，没有充 分满足现状所需要的吸附性能（吸附量、吸附脱附速度）的材料。特别是没有能够在高湿度 侧充分吸附水蒸气的材料。
[0003] 另外，提出了一种调湿材料用碳材料，其特征在于:通过将石油焦炭在650~800°C 进行干馈而得到，在20容量％ W上、30容量％ W下的范围具有气孔(下述专利文献1)。
[0004] 现有技术文献
[0005] 专利文献
[0006] 专利文献1:日本特开2007-209844号公报
[0007] 非专利文献
[000引 非专利文献1 : Denso Technical Review(テ'シッ一テ夕二力瓜レt、'二一）， Vol.llNo.12006
[0009] 非专利文献2:4(13〇巧^〇11化"8￥〇1.10，側.3,912-16(化17 1996)(日本吸附学 会）
[0010] 非专利文献3:化学工学论文集15(l)，p38-43
【发明内容】
[0011] 发明所要解决的课题
[0012] 然而，在使用上述专利文献1所示的调湿材料用碳材料时，也存在无法在高湿度侧 充分吸附水蒸气运样的课题。
[0013] 因此，本发明的目的在于提供一种能够在高湿度侧充分吸附水蒸气的多孔碳等。
[0014] 用于解决课题的方法
[0015] 用于实现上述目的的本发明的多孔碳的特征在于:具备中孔和微孔，下述(1)式所 示的水蒸气吸附量比率为1.8W上。
[0016] 水蒸气吸附量比率=相对湿度为90 %时的水蒸气吸附量/相对湿度为70 %时的水 蒸气吸附量…（1)
[0017] 发明的效果
[0018] 根据本发明，发挥了能够提供能够在高湿度侧充分吸附水蒸气的多孔碳等运样的 优异效果。
【附图说明】
[0019] 图1是表示本发明的制造工序的图，该图（a)是表示混合有聚酷胺酸树脂和氧化儀 的状态的说明图，该图（b)是表示对混合物进行了热处理的状态的说明图，该图（C)是表示 多孔碳的说明图。
[0020] 图2是表示碳A1~A3、Z1~巧中的相对湿度与水蒸气吸附量的关系的曲线图。
【具体实施方式】
[0021] 为了实现上述目的，本发明的多孔碳的特征在于:具备中孔和微孔，下述（1)式所 示的水蒸气吸附量比率为1.8W上。
[0022] 水蒸气吸附量比率=相对湿度为90%时的水蒸气吸附量/相对湿度为70%时的水 蒸气吸附量…（1)
[0023] 上述水蒸气吸附量比率低于1.別寸，在相对湿度为70%时，成为几乎没有多孔碳的 水蒸气吸附余力的状态(具体而言，多孔碳的细孔中基本充满水的状态）。因此，相对湿度超 过70%时，几乎无法吸附其W上的水蒸气，难W控制水蒸气吸附量。相对于此，在上述水蒸 气吸附量比率为1.8 W上时，在相对湿度为70%时，成为多孔碳的水蒸气吸附余力充分的状 态(具体而言，多孔碳的细孔中没有充满水的状态）。因此，在相对湿度超过70%时，也能够 吸附其W上的水蒸气，能够充分进行水蒸气吸附量的控制。
[0024] 期望上述水蒸气吸附量比率为2.0W上。
[0025] 水蒸气吸附量比率为2.0W上时，能够在高湿度气氛下进一步吸附水蒸气，因此， 能够更加发挥作为吸附材料的功能。
[00%]期望上述相对湿度为70%时的水蒸气吸附量为50mg/gW上。
[0027]相对湿度为70%时的水蒸气吸附量低于50mg/g时，能够吸附的水蒸气量变少。因 此，有时无法充分发挥作为吸附材料的功能，能够利用的领域受到限制。
[00巧]期望上述相对湿度为90%时的水蒸气吸附量为300mg/gW上700mg/gW下。
[0029] 相对湿度为90%时的水蒸气吸附量低于300mg/g时，有时作为吸附材料的功能低， 能够利用的领域受到限制。另一方面，相对湿度为90%时的水蒸气吸附量超过700mg/g时， 成为主要发生吸附现象的微孔几乎全部被水蒸气占满的状态，因此，有时难W控制吸附动 作。
[0030] 另外，如上所述，主要发生水蒸气的吸附现象的是微孔，但是高湿度侧的水蒸气的 吸附量受到中孔容量影响。
[0031] 期望上述中孔的孔径为3皿^上5〇11111^下，上述中孔的容量为0.91111/旨^上2.〇1111/ gW下，特别期望上述中孔的孔径为4.5nmW上50nmW下。
[0032] 将上述中孔的孔径规定为化mW上(特别是4.5nmW上）是由于制作孔径更小的中 孔有时候是困难的。另外，将中孔的容量规定为〇.9ml/gW上2.0ml/gW下是由于W下所示 的理由。中孔的容量低于〇.9ml/g时，有时比表面积小，在高湿度侧无法充分吸附水蒸气。另 一方面，中孔的容量超过2.Oml/g时，总细孔中的微孔的容量(比例）非常小，因此有时难W 确保用于吸附水蒸气的充分的比表面积。
[0033] 另外，总细孔容量、微孔容量、中孔容量的关系如下述(2)式所示。
[0034] 微孔容量=总细孔容量一中孔容量…（2)
[0035] 期望上述微孔容量为0.3ml/g W上0.7ml/g W下。
[0036] 微孔容量低于0.3ml/g时，有时难W确保比表面积，无法充分吸附水蒸气。另一方 面，微孔容量超过〇.7ml/g时，由于微孔容量对水蒸气向微孔的扩散速度产生影响，有时作 为吸附材料的响答速度(吸附速度)降低。
[0037] 特征在于将上述的多孔碳作为调湿吸附材料的吸附材料使用。另外，特征在于将 上述的多孔碳作为吸附式热累的吸附材料使用。另外，特征在于将上述的多孔碳作为燃料 电池用电极的碳系载体使用。
[0038] W下，在W下说明【具体实施方式】。
[0039] 上述多孔碳例如能够按照W下操作进行制造。首先，关于本发明的多孔碳，将含有 有机质树脂的流动性材料和氧化物(模板颗粒）W溶液或者粉末状态进行湿式或者干式混 合，制作混合物。接着，将该混合物在非氧化气氛或减压气氛下、例如W500°CW上的溫度碳 化。最后，通过清洗处理除去模板颗粒，由此，能够制作多孔碳。运样操作制作的多孔碳具有 大量的细孔(中孔和微孔）。其中，细孔的配置不是规则的，成为随机配置的结构。
[0040] 运里，通过改变模板颗粒的直径和有机树脂的种类，能够调整细孔径、多孔碳的细 孔分布和碳质壁的厚度。因此，通过适当选择模板颗粒的直径和有机质树脂的种类，能够制 作具有更大细孔容量的多孔碳。
[0041] 具体而言，作为上述有机质树脂，优选使用在单位结构中含有至少一个W上的氮 或氣原子的聚酷亚胺。该聚酷亚胺能够通过酸成分和二胺成分的缩聚得到。其中，在该情况 下，在酸成分和二胺成分的任一方或双方，需要含有一个W上的氮原子或氣原子。
[0042] 具体而言，将作为聚酷亚胺的前体的聚酷胺酸进行成膜，通过加热除去溶剂，得到 聚酷胺酸膜。接着，将所得到的聚酷胺酸膜在200°CW上进行热酷亚胺化，能够制造聚酷亚 胺。
[0043] 作为上述二胺，能够例示2, 2-双（4-氨基苯基）六氣丙烷〔2, 2-Bis(4-曰111；[]1〇9116町1)116义日;1^111〇1'〇91'〇9日]16)、2,2 -双（^氣甲基）一联苯胺〔2,2'-1318 (trifluoromethyD-benzidine)、4,4' 一二氨基八氣联苯、3,3' 一二氣一4,4' 一二氨基二 苯基甲烧，3,3' 一二氣一4,4' 一二氨基二苯基酸、3,3' 一二(Ξ氣甲基）一4,4' 一二氨基二 苯基酸、3,3' 一二氣一4,4' 一二氨基二苯基丙烷、3,3' 一二氣一4,4' 一二氨基二苯基六氣 丙烷、3,3' 一二氣一4,4' 一二氨基苯甲酬、3,3'，5,5'一四氣一4,4' 一二氨基二苯基甲烧、 3,3'，5,5' 一四（Ξ氣甲基）一4,4' 一二氨基二苯基甲烧、3,3'，5,5'一四氣一4,4' 一二氨基 二苯基丙烷、3,3'，5,5'一四（Ξ氣甲基）一4,4'一二氨基二苯基丙烷、3,3'，5,5'一四氣一 4,4 -二氨基二苯基六氣丙烷、1,3 -二氨基一5 -(全氣壬締氧基)苯、1,3 -二氨基一4-甲 基一5-（全氣壬締氧基)苯、1,3 -二氨基一4-甲氧基一5-(全氣壬締氧基)苯、1,3 -二氨 基一2,4,6 -Ξ氣一5 -(全氣壬締氧基)苯、1,3 -二氨基一4 -氯一5 -(全氣壬締氧基)苯、 1,3 -二氨基一4一漠一5 -（全氣壬締氧基）苯、1,2 -二氨基一4一（全氣壬締氧基)苯、1, 2 -二氨基一4 -甲基一5 -(全氣壬締氧基)苯、1,2 -二氨基一4 -甲氧基一5 -(全氣壬締 氧基）苯、1,2 -二氨基一3,4,6 - Ξ氣一5 -(全氣壬締氧基）苯、1,2 -二氨基一4 -氯一5 - (全氣壬締氧基)苯、1，2-二氨基一4-漠一5-(全氣壬締氧基)苯、1，4一二氨基一3-(全 氣壬締氧基)苯、1,4 -二氨基一2-甲基一5-(全氣壬締氧基)苯、1,4 -二氨基一2-甲氧 基一5 -（全氣壬締氧基)苯、1,4 -二氨基一2,3,6 -Ξ氣一5 -(全氣壬締氧基)苯、1,4 -二 氨基一2 -氯一5 -(全氣壬締氧基）苯、1,4 -二氨基一2 -漠一5 -(全氣壬締氧基)苯、1, 3-二氨基一5-(全氣己締氧基）苯、1，3-二氨基一4-甲基一5-(全氣己締氧基)苯、1， 3_二氨基_4_甲氧基_5_ (全氣己締氧基)苯、1,3 -二氨基_2,4,6_Ξ氣_5_ (全氣 己締氧基）苯、1,3 -二氨基一4 -氯一5 -(全氣己締氧基)苯、1,3 -二氨基一4 -漠一5 - (全氣己締氧基）苯、1，2 -二氨基一4-(全氣己締氧基）苯、1，2 -二氨基一4-甲基一5-(全氣己締氧基)苯、1，2 -二氨基一4-甲氧基一5-(全氣己締氧基)苯、1，2 -二氨基一3， 4,6 -Ξ氣一5 -(全氣己締氧基)苯、1,2 -二氨基一4 -氯一5 -(全氣己締氧基)苯、1,2 - 二氨基一4一漠一5 -(全氣己締氧基)苯、1,4 -二氨基一3 -(全氣己締氧基)苯、1,4 -二氨 基一 2-甲基一5-(全氣己締氧基)苯、1，4一二氨基一2-甲氧基一5-(全氣己締氧基)苯、 1,4 -二氨基_2,3,6_Ξ氣_