(57)【要約】【課題】短時間でフィブリル状ポリマーを焼成して３次元連続構造を有する炭素繊維を生成させることが可能な、生産性に優れた炭素繊維の製造方法を提供する。【解決手段】３次元連続構造を有するフィブリル状ポリマーにマイクロ波を照射して、該ポリマーを加熱し炭化させて３次元連続構造を有する炭素繊維を生成させる。前記マイクロ波の周波数は、28GHzであることが好ましく、前記フィブリル状ポリマーは、芳香環を有する化合物を電解重合して得たポリマーであることが好ましい。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
３次元連続構造を有するフィブリル状ポリマーにマイクロ波を照射して、該ポリマーを加熱し炭化させて３次元連続構造を有する炭素繊維を生成させることを特徴とする炭素繊維の製造方法。
【請求項２】
前記フィブリル状ポリマーに対するマイクロ波照射を真空中又は不活性ガス雰囲気中で行うことを特徴とする請求項１に記載の炭素繊維の製造方法。
【請求項３】
前記マイクロ波の周波数が28GHzであることを特徴とする請求項１に記載の炭素繊維の製造方法。
【請求項４】
前記フィブリル状ポリマーが芳香環を有する化合物を電解重合して得たポリマーであることを特徴とする請求項１に記載の炭素繊維の製造方法。
【請求項５】
前記フィブリル状ポリマーが、ポリアニリン、ポリピロール、ポリチオフェン又はそれらの誘導体からなることを特徴とする請求項４に記載の炭素繊維の製造方法。
【請求項６】
前記フィブリル状ポリマーが導電性基板上に支持されていることを特徴とする請求項１に記載の炭素繊維の製造方法。
【請求項７】
前記フィブリル状ポリマーが導電性基板上で芳香環を有する化合物を電解重合して得たポリマーであることを特徴とする請求項４又は６に記載の炭素繊維の製造方法。
【請求項８】
前記導電性基板がカーボンペーパーであることを特徴とする請求項６又は７に記載の炭素繊維の製造方法。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれかに記載の方法で製造された３次元連続構造を有する炭素繊維。
【請求項１０】
請求項９に記載の炭素繊維に触媒を担持してなる触媒構造体。
【請求項１１】
ガス拡散層と、該ガス拡散層の上に配置された触媒層とからなる固体高分子型燃料電池用電極において、
前記触媒層に請求項１０に記載の触媒構造体を用いたことを特徴とする固体高分子型燃料電池用電極。
【請求項１２】
請求項１１に記載の電極を備えた固体高分子型燃料電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、炭素繊維及びその製造方法、並びに該炭素繊維を用いた触媒構造体、固体高分子型燃料電池用電極及び固体高分子型燃料電池に関し、特に生産性の高い炭素繊維の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、炭素繊維としては、液相炭素化によるピッチ系炭素繊維、固相炭素化によるポリアクリロニトリル系及びレーヨン系炭素繊維、気相炭素化による気相成長炭素繊維、並びにレーザー法やアーク放電法によるカーボンナノチューブ類等が知られている。これらのうち、ピッチ系炭素繊維、ポリアクリロニトリル系炭素繊維及びレーヨン系炭素繊維の製造工程においては、繊維状の前駆体を得るために紡糸工程が必要であり、製造工程が複雑となると共に、1μmより細い繊維を得ることが困難である。また、気相成長炭素繊維の製造においては、製造設備が高価で且つ収率が高くないなど量産方法が必ずしも確立されているとはいえないという問題がある。更に、カーボンナノチューブ類の製造についても製造設備が高価である上、効率的な量産技術は検討段階にあり、0.1μmを超える繊維径のものを得ることが難しいという問題がある。
【０００３】
一方、特開平５−１７８６０３号公報（特許文献１）には、不融化工程を必要とせず、導電率等の電気特性を制御することが可能で、残炭率が高く且つ導電性に優れた炭素質粉末を得る方法が記載されているが、該方法ではポリアニリン粉末を原料とするため、紡糸工程を経ずに炭素繊維を得ることができない。
【０００４】
これに対して、国際公開第２００４／０６３４３８号パンフレット（特許文献２）には、紡糸工程及び不融化工程を必要とせず、残炭率が高く且つ導電性に優れ、特に30〜数百nmの繊維径の炭素繊維を効率良く得ることができ、更に得られる炭素繊維の導電率等の電気特性を制御することが可能な炭素繊維の製造方法が開示されている。該方法によれば、芳香環を有する化合物を電解重合してフィブリル状ポリマーを得、該フィブリル状ポリマーを非酸化性雰囲気中で焼成することで３次元連続状の炭素繊維を得ることができる。
【０００５】
【特許文献１】特開平５−１７８６０３号公報
【特許文献２】国際公開第２００４／０６３４３８号パンフレット
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述のように、国際公開第２００４／０６３４３８号パンフレットに記載の方法によれば、残炭率が高く且つ導電性に優れた３次元連続状の炭素繊維を得ることができるが、該方法では、フィブリル状ポリマーを焼成して３次元連続状の炭素繊維とするのに非常に時間がかかり、生産性の点で問題があった。より具体的には、国際公開第２００４／０６３４３８号に記載の焼成プロセスでは、焼成炉中、不活性ガス（Ａｒ、Ｎ2等）雰囲気下にて、ヒータ等の外部加熱によってフィブリル状ポリマーを加熱するが、例えば、850℃でフィブリル状ポリマーを焼成する場合、昇温に2時間、焼成に1時間、更に、冷却及び取り出しに数時間を要していた。また、ヒータ等による外部加熱では、フィブリル状ポリマーを均一に加熱することが難しく、更に、焼成によって反りが発生する等といった問題も有った。
【０００７】
そこで、本発明の目的は、上記従来技術の問題を解決し、短時間でフィブリル状ポリマーを焼成して３次元連続構造を有する炭素繊維を生成させることが可能な、生産性に優れた炭素繊維の製造方法を提供することにある。また、本発明の他の目的は、該炭素繊維を用いた触媒構造体、該触媒構造体を用いた固体高分子型燃料電池用電極、並びに該電極を備えた固体高分子型燃料電池を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者らは、上記目的を達成するために鋭意検討した結果、フィブリル状ポリマーの焼成をマイクロ波照射で行うことで、フィブリル状ポリマーがマイクロ波を吸収し、自己発熱することで、高い効率で加熱及び炭化させられることを見出し、本発明を完成させるに至った。
【０００９】
即ち、本発明の炭素繊維の製造方法は、３次元連続構造を有するフィブリル状ポリマーにマイクロ波を照射して、該ポリマーを加熱し炭化させて３次元連続構造を有する炭素繊維を生成させることを特徴とする。
【００１０】
本発明の炭素繊維の製造方法の好適例においては、前記フィブリル状ポリマーに対するマイクロ波照射を真空中又は不活性ガス雰囲気中で行う。この場合、マイクロ波照射によるフィブリル状ポリマーの消失を抑制することができる。
【００１１】
本発明の炭素繊維の製造方法の他の好適例においては、前記マイクロ波の周波数が28GHz（ミリ波）である。この場合、フィブリル状ポリマーがマイクロ波（周波数28GHzのミリ波）を十分に吸収し、また、熱暴走することがなく、均一な加熱が可能であり、更に、アーキングの発生も防止することができる。
【００１２】
本発明の炭素繊維の製造方法の他の好適例においては、前記フィブリル状ポリマーが芳香環を有する化合物を電解重合して得たポリマーである。即ち、本発明の炭素繊維の製造方法は、芳香環を有する化合物を電解重合してフィブリル状ポリマーを生成させる工程と、該フィブリル状ポリマーにマイクロ波を照射して、該ポリマーを加熱し炭化させて３次元連続構造を有する炭素繊維を生成させる工程とを含むことが好ましい。ここで、該フィブリル状ポリマーが、ポリアニリン、ポリピロール、ポリチオフェン又はそれらの誘導体からなることが更に好ましい。
【００１３】
本発明の炭素繊維の製造方法においては、前記フィブリル状ポリマーが導電性基板上に支持されていることが好ましい。また、前記フィブリル状ポリマーが導電性基板上で芳香環を有する化合物を電解重合して得たポリマーであることが更に好ましく、即ち、本発明の炭素繊維の製造方法は、芳香環を有する化合物の電解重合を導電性基板上で行い、該導電性基板上にフィブリル状ポリマーを生成させる工程を含むことが好ましい。ここで、前記導電性基板としては、カーボンペーパーが好ましい。
【００１４】
また、本発明の炭素繊維は、上記の方法で製造されたことを特徴とし、３次元連続構造を有し、本発明の触媒構造体は、該炭素繊維に触媒を担持してなることを特徴とする。
【００１５】
更に、本発明の固体高分子型燃料電池用電極は、ガス拡散層と、該ガス拡散層の上に配置された触媒層とからなり、該触媒層に上記触媒構造体を用いたことを特徴とする。又更に、本発明の固体高分子型燃料電池は、上記電極を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、フィブリル状ポリマーにマイクロ波を照射して加熱し炭化させることで、短時間で３次元連続構造を有する炭素繊維を製造することができる。また、該方法で製造した炭素繊維、該炭素繊維を用いた触媒構造体、該触媒構造体を用いた固体高分子型燃料電池用電極、並びに該電極を備えた固体高分子型燃料電池を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下に、本発明を詳細に説明する。本発明の炭素繊維の製造方法は、３次元連続構造を有するフィブリル状ポリマーにマイクロ波を照射して、該ポリマーを加熱し炭化させて３次元連続構造を有する炭素繊維を生成させることを特徴とする。本発明の炭素繊維の製造方法では、フィブリル状ポリマーにマイクロ波を照射することにより、フィブリル状ポリマーがマイクロ波を吸収し自己発熱することで、高い効率でフィブリル状ポリマーを加熱し、炭化させることができる。また、本発明の炭素繊維の製造方法は、熱源からの熱伝導に頼らないために、短時間で昇温が可能であり、短時間・省エネルギープロセスでもある。更に、本発明で利用するマイクロ波加熱は、温度の制御性にも優れ、応答性が高い利点もある。また更に、マイクロ波加熱では、フィブリル状ポリマーの自己発熱で加熱されるため、均一加熱が可能であり、従来法で問題となっていた焼成によるサンプルの反りや応力発生を防止することもできる。
【００１８】
本発明の炭素繊維の製造方法において、原料として用いるフィブリル状ポリマーは、３次元連続構造を有する。該フィブリル状ポリマーは、芳香環を有する化合物を重合、好ましくは、電解重合、より好ましくは、電解酸化重合させて得ることができる。ここで、芳香環を有する化合物としては、ベンゼン環を有する化合物、芳香族複素環を有する化合物を挙げることができ、ベンゼン環を有する化合物として、具体的には、アニリン及びアニリン誘導体が好まく、芳香族複素環を有する化合物として、具体的には、ピロール、チオフェン及びこれらの誘導体が好ましい。これら芳香環を有する化合物は、一種単独で用いてもよいし、二種以上の混合物として用いてもよい。また、フィブリル状ポリマーは、ポリアニリン、ポリピロール、ポリチオフェン又はそれらの誘導体からなることが好ましい。
【００１９】
上記フィブリル状ポリマーは、直径が30nm〜数百nmで、好ましくは40nm〜500nmであり、長さが0.5μm〜100mmで、好ましくは1μm〜10mmである。
【００２０】
例えば、上記フィブリル状ポリマーを電解酸化重合法で製造する場合、原料の芳香環を有する化合物と共に、酸を混在させることが好ましい。この場合、酸の負イオンがドーパントとして合成されるフィブリル状ポリマー中に取り込まれ、導電性に優れたフィブリル状ポリマーが得られ、このフィブリル状ポリマーを用いることにより最終的に得られる炭素繊維の導電性を向上させることができる。なお、重合の際に混在させる酸としては、特に限定されるものではなく、ＨＢＦ4、Ｈ2ＳＯ4、ＨＣｌ、ＨＣｌＯ4等を例示することができ、該酸の濃度は、0.1〜3mol/Lの範囲が好ましく、0.5〜2.5mol/Lの範囲が更に好ましい。
【００２１】
上記電解酸化重合によりフィブリル状ポリマーを得る場合には、芳香環を有する化合物を含む溶液中に、作用極及び対極を浸漬し、両極間に上記芳香環を有する化合物の酸化電位以上の電圧を印加するか、または該芳香環を有する化合物が重合するのに充分な電圧が確保できるような条件の電流を通電すればよく、これにより作用極上にフィブリル状ポリマーが生成する。ここで、作用極及び対極としては、ステンレススチール、白金、カーボン等の良導電性物質からなる板や多孔質材などを用いることができる。また、電解酸化重合における電流密度は、0.1〜1000mA/cm2の範囲が好ましく、0.2〜100mA/cm2の範囲が更に好ましく、芳香環を有する化合物の電解溶液中の濃度は、0.05〜3mol/Lの範囲が好ましく、0.25〜1.5mol/Lの範囲が更に好ましい。なお、電解溶液には、上記成分に加え、ｐＨを調製するために可溶性塩等を適宜添加してもよい。
【００２２】
上記のようにして作用極上に得られたフィブリル状ポリマーを、水や有機溶剤等の溶媒で洗浄し、乾燥させることで、本発明の製造方法に好適に用いることができるフィブリル状ポリマーを得ることができる。ここで、乾燥方法としては、特に制限されるものではないが、風乾、真空乾燥の他、流動床乾燥装置、気流乾燥機、スプレードライヤー等を使用した方法を例示することができる。
【００２３】
本発明の炭素繊維の製造方法では、上記フィブリル状ポリマーにマイクロ波を照射する。ここで、照射するマイクロ波の波長は、通常、300MHz〜300GHzの範囲であり、28GHz（ミリ波）が特に好ましい。マイクロ波としては、電子レンジに代表される波長2.45GHzのものが広く普及しているが、2.45GHzのマイクロ波を用いた場合は、以下のような問題がある。(i)フィブリル状ポリマーが2.45GHzのマイクロ波をほとんど吸収しない。(ii)フィブリル状ポリマーが複雑な形状を有する場合に、突起部に電界が集中し、熱暴走して均一な加熱が難しい。(iii)導電性材料ではアーキングが発生する（電子レンジでアルミホイルから火花が飛ぶ現象）。これらのデメリットを解決すべく鋭意検討した結果、マイクロ波の周波数を高めることで上記問題を解決することができ、28GHzのマイクロ波（ミリ波）が特に好適に使用できることが分かった。また、28GHzのマイクロ波を用いた場合、フィブリル状ポリマー自体の加熱も可能となり、その他の特長としては、導電性材料であってもアーキングが極めて生じ難い点が挙げられる。なお、本発明の製造方法では、ポリマーが炭化して導電性グラファイト化した場合でも、28GHzのマイクロ波を用いることで、アーキングの発生を防止できる。
【００２４】
マイクロ波照射によるフィブリル状ポリマーの加熱温度は、フィブリル状ポリマーからの放熱を断熱材等により抑制することにより、2000℃以上とすることも可能である。ここで、使用する断熱材としては、1800℃程度まではアルミナが好適に使用でき、1800℃以上では、ボロンナイトライド（ＢＮ）等が好適に使用できる。また、マイクロ波を発生させるために用いるマイクロ波発生装置としては、特に制限は無く、一般的なものを使用することができる。
【００２５】
本発明の製造方法においては、上記フィブリル状ポリマーに対するマイクロ波照射を真空中又は不活性ガス雰囲気中で行うことが好ましい。この場合、ポリマーの燃焼による消失を抑制することができる。なお、ここで、真空中でマイクロ波照射を行う場合、系を3×102Pa以下とすることが好ましく、また、不活性ガス雰囲気としては、窒素雰囲気、アルゴン雰囲気、ヘリウム雰囲気等を挙げることができる。
【００２６】
本発明の炭素繊維の製造方法においては、上記フィブリル状ポリマーが導電性基板上に支持されていることが好ましい。導電性基板上に支持されたフィブリル状ポリマーをマイクロ波加熱する場合、導電性基板が効率よくマイクロ波を吸収し発熱するため、フィブリルポリマーの自己発熱以外に、導電性基板から伝導してくる熱が加わり、いわばハイブリッド加熱となり、更に効率的な焼成が可能となる。ここで、導電性基板としては、カーボンペーパー、カーボン不織布、カーボンクロス、カーボンネット及びメッシュ状カーボン等が挙げられ、これらの中でも、カーボンペーパーが好ましい。
【００２７】
例えば、カーボンペーパー上で電解重合したフィブリル状ポリアニリンをマイクロ波照射により焼成した場合、数分で容易に850℃まで昇温でき、10分程度の保持時間で従来法と同等の残炭率の炭素繊維が得られ、短時間で炭化プロセスを完了できることが確認された。また、焼成後の冷却時間についても、従来法では炉全体が高温で、冷却に長時間を要していたのに対し、本発明の方法ではサンプルおよび周辺断熱材の限られた部分のみが加熱されるため、冷却時間の短縮も可能となる。そのため、本発明の炭素繊維の製造方法は、従来法に対して非常に短時間で炭素繊維を製造することができ、また、省エネルギーなプロセスであり、生産性に非常に優れる利点を有している。
【００２８】
本発明の方法で製造される炭素繊維は、直径が30nm〜数百nm、好ましくは40nm〜500nmであり、長さが0.5μm〜100mm、好ましくは1μm〜10mmであり、表面抵抗が106〜10-2Ω、好ましくは104〜10-2Ωである。また、該炭素繊維は、残炭率が95〜30％、好ましくは90〜40％である。ここで、残炭率は、下記式：
残炭率＝（焼成後の炭素繊維の質量）／（焼成前のポリマーの質量）×１００
から算出される。なお、上記のようにして得られる炭素繊維は、カーボン全体が３次元に連続した構造を有するため、粒状カーボンよりも導電性が高い。
【００２９】
本発明の触媒構造体は、上述した３次元連続構造を有する炭素繊維に金属、好ましくは貴金属を担持してなる。該触媒構造体は、固体高分子型燃料電池の触媒層の他、水素化反応等の種々の化学反応の触媒として用いることができる。ここで、炭素繊維に担持される貴金属としては、Ｐｔが特に好ましい。なお、本発明においては、Ｐｔを単独で用いることも好ましいし、Ｒｕ等の他の金属との合金として用いることも好ましい。貴金属としてＰｔを用い、本発明の触媒構造体を固体高分子型燃料電池の触媒層として用いることで、100℃以下の低温でも水素を高効率で酸化することができる。また、ＰｔとＲｕ等の合金を用いることで、ＣＯによるＰｔの被毒を防止して、触媒の活性低下を防止することができる。なお、炭素繊維上に担持される金属は、微粒子状であることが好ましく、該微粒子の粒径は、0.5〜100nmの範囲が好ましく、1〜50nmの範囲がより好ましい。また、該金属の担持率は、炭素繊維1gに対して0.05〜5gの範囲が好ましい。ここで、上記金属の炭素繊維上への担持法としては、特に限定されるものではなく、例えば、含浸法、電気メッキ法（電解還元法）、無電解メッキ法、スパッタ法等が挙げられる。
【００３０】
本発明の固体高分子型燃料電池用電極は、ガス拡散層と、該ガス拡散層の上に配置された触媒層とからなり、該触媒層に上述した触媒構造体を用いたことを特徴とする。
【００３１】
上記触媒層には、高分子電解質を含浸させるのが好ましく、該高分子電解質としては、イオン伝導性のポリマーを使用することができ、該イオン伝導性のポリマーとしては、スルホン酸、カルボン酸、ホスホン酸、亜ホスホン酸等のイオン交換基を有するポリマーを挙げることができ、該ポリマーはフッ素を含んでも、含まなくてもよい。該イオン伝導性のポリマーとして、具体的には、ナフィオン（登録商標）等のパーフルオロカーボンスルホン酸系ポリマー等が好ましい。該高分子電解質の含浸量は、触媒層の炭素繊維100質量部に対して10〜500質量部の範囲が好ましい。なお、触媒層の厚さは、特に限定されるものではないが、0.1〜100μmの範囲が好ましい。また、触媒層の金属担持量は、前記担持率と触媒層の厚さにより定まり、0.001〜0.8mg/cm2の範囲が好ましい。
【００３２】
上記ガス拡散層は、上記触媒層へ水素ガス或いは、酸素や空気等の酸化剤ガスを供給し、発生した電子の授受を行うための層であり、ガスの拡散層としての機能と集電体としての機能を担う。ガス拡散層に用いる材質としては、上述した導電性基板が好ましく、カーボンペーパーが特に好ましい。なお、導電性基板上で芳香環を有する化合物を電解重合してフィブリル状ポリマーを生成させ、該フィブリル状ポリマーにマイクロ波を照射して、導電性基板上に３次元連続構造を有する炭素繊維を生成させ、更に、その炭素繊維部分に、金属、好ましくは、Ｐｔ等の貴金属を担持することで、固体高分子型燃料電池用電極を作製することができる。
【００３３】
本発明の固体高分子型燃料電池は、上記固体高分子型燃料電池用電極を備えることを特徴とする。以下に、本発明の固体高分子型燃料電池を図を参照しながら詳細に説明する。図示例の固体高分子型燃料電池は、膜電極接合体（ＭＥＡ）１とその両側にそれぞれ位置するセパレータ２とを備える。膜電極接合体（ＭＥＡ）１は、固体高分子電解質膜３とその両側に位置する燃料極４Ａ及び空気極４Ｂとからなる。燃料極４Ａでは、２Ｈ2→４Ｈ+＋４ｅ-で表される反応が起こり、発生したＨ+は固体高分子電解質膜３を経て空気極４Ｂに至り、また、発生したｅ-は外部に取り出されて電流となる。一方、空気極４Ｂでは、Ｏ2＋４Ｈ+＋４ｅ-→２Ｈ2Ｏで表される反応が起こり、水が発生する。燃料極４Ａ及び空気極４Ｂの少なくとも一方は、上述した本発明の固体高分子型燃料電池用電極である。また、燃料極４Ａ及び空気極４Ｂは、それぞれ触媒層５及びガス拡散層６からなり、触媒層５が固体高分子電解質膜３に接触するように配置されている。
【００３４】
ここで、本発明の固体高分子型燃料電池においては、燃料極４Ａ及び空気極４Ｂの少なくとも一方に、上述の固体高分子型燃料電池用電極を用いることを特徴とする。上記電極は、電子伝導性が高いため、燃料電池の内部抵抗を増大させることがなく、電気エネルギーを有効に取り出すことができる。
【００３５】
なお、固体高分子電解質膜３としては、イオン伝導性のポリマーを使用することができ、該イオン伝導性のポリマーとしては、上記触媒層に含浸させることが可能な高分子電解質として例示したものを用いることができる。また、セパレータ２としては、表面に燃料、空気及び生成した水等の流路（図示せず）が形成された通常のセパレータを用いることができる。
【実施例】
【００３６】
以下に、実施例を挙げて本発明を更に詳しく説明するが、本発明は下記の実施例に何ら限定されるものではない。
【００３７】
（比較例１）
アニリンモノマー 0.5mol/LとＨＢＦ4 1.0mol/Lとを含む酸性水溶液中にカーボンペーパー［東レ製］からなる作用極を設置し、対極として白金板を使用し、室温にて15mA/cm2の定電流で3分間電解重合を行い、ポリアニリンを作用極上に電析させた。得られたポリアニリンをイオン交換水で洗浄後、24時間真空乾燥した後、焼成炉中にセットしＡｒ雰囲気中7℃/分の昇温速度で2時間で850℃まで昇温し、その後850℃で1時間保持して焼成処理した。3時間の冷却時間を経て、得られた焼成物を取り出しＳＥＭで観察したところ、直径が40〜100nmの炭素繊維が、カーボンペーパー上に得られていることを確認した。この炭素繊維の残炭率を計測したところ43.7％であった。また、サンプルにはポリアニリンの加熱工程での収縮・炭化プロセスに起因すると考えられる反りが発生していた。
【００３８】
（実施例１）
比較例１と同様の手法にてポリアニリンをカーボンペーパー上に電析、洗浄、乾燥させた。次に、28GHzのジャイラトロン発振機が導波管でつながったマイクロ波焼成炉中に、厚さ50mmのアルミナ断熱材で周囲を囲んで、ポリアニリン／カーボンペーパーからなるサンプルをセットし、真空ポンプにて約10Paまで排気した。その後、サンプルにマイクロ波を照射して85℃/分の昇温速度で10分で850℃まで昇温し、その後850℃で10分間保持して焼成処理した。30分の冷却時間を経て、得られた焼成物を取り出し、ＳＥＭで観察したところ、従来の焼成法と同様に直径が40〜100nmの炭素繊維が、カーボンペーパー上に得られていることを確認した。この炭素繊維の残炭率を計測したところ40.5％であった。また、サンプルに反り等は発生しておらず、フラットな形状を保っていた。
【００３９】
以上の結果から、28GHzのマイクロ波（ミリ波）加熱により、アーキングを発生させることなく、非常に短時間で、効率的に（省エネルギーで）フィブリル状ポリマーを焼成して炭化させられ、プロセスの生産性を大幅に改善できることが分かる。また、焼成後のサンプルの内部応力も緩和することができた。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の固体高分子型燃料電池の一例の断面図である。
【符号の説明】
【００４１】
１  膜電極接合体（ＭＥＡ）
２  セパレータ
３  固体高分子電解質膜
４Ａ  燃料極
４Ｂ  空気極
５  触媒層
６  ガス拡散層
【図１】
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