CN109943846A - 燃料电池用隔板的制造方法 - Google Patents

燃料电池用隔板的制造方法 Download PDF

Info

Publication number
CN109943846A
CN109943846A CN201811478559.XA CN201811478559A CN109943846A CN 109943846 A CN109943846 A CN 109943846A CN 201811478559 A CN201811478559 A CN 201811478559A CN 109943846 A CN109943846 A CN 109943846A
Authority
CN
China
Prior art keywords
metal substrate
painting part
separator
slurry
manufacturing
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201811478559.XA
Other languages
English (en)
Inventor
中村秀生
滨雄一郎
江田晶纪
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toyota Motor Corp filed Critical Toyota Motor Corp
Publication of CN109943846A publication Critical patent/CN109943846A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/02—Details
    • H01M8/0202—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors
    • H01M8/0204—Non-porous and characterised by the material
    • H01M8/0206—Metals or alloys
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/02—Details
    • H01M8/0202—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors
    • H01M8/0204—Non-porous and characterised by the material
    • H01M8/0213—Gas-impermeable carbon-containing materials
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/02—Details
    • H01M8/0202—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors
    • H01M8/0204—Non-porous and characterised by the material
    • H01M8/0221—Organic resins; Organic polymers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/02—Details
    • H01M8/0202—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors
    • H01M8/0204—Non-porous and characterised by the material
    • H01M8/0223—Composites
    • H01M8/0226—Composites in the form of mixtures
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/02—Details
    • H01M8/0202—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors
    • H01M8/0204—Non-porous and characterised by the material
    • H01M8/0223—Composites
    • H01M8/0228—Composites in the form of layered or coated products
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/02—Details
    • H01M8/0202—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors
    • H01M8/0258—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors characterised by the configuration of channels, e.g. by the flow field of the reactant or coolant
    • H01M8/026—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors characterised by the configuration of channels, e.g. by the flow field of the reactant or coolant characterised by grooves, e.g. their pitch or depth
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/10—Fuel cells with solid electrolytes
    • H01M2008/1095—Fuel cells with polymeric electrolytes
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/50—Fuel cells
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Fuel Cell (AREA)

Abstract

本发明提供燃料电池用隔板的制造方法，该制造方法能够保持已涂覆在金属基件的表面的浆料的形状，并在金属基件的表面形成规定厚度的构造物。本发明的燃料电池用隔板的制造方法(M1)具有如下工序，即：包膜除去工序(S4)，在该工序中，除去覆盖金属基件的表面的氧化物包膜的一部分来形成涂覆部；涂覆工序(S5)，在该工序中，在已除去氧化物包膜的涂覆部涂覆浆料；以及热处理工序(S6)，在该工序中，对已涂覆在涂覆部的浆料进行加热来形成流路形成部。

Description

燃料电池用隔板的制造方法
技术领域
本发明涉及燃料电池用隔板的制造方法。
背景技术
以往公知有一种涉及燃料电池用隔板的制造方法的发明，该燃料电池用隔板具有气体扩散层，该气体扩散层对在表面具备催化剂层的电解质层供给气体(参照下述专利文献1)。在专利文献1中记载了燃料电池用隔板的制造方法，该燃料电池用隔板具有作为燃料电池的隔板而发挥功能的基件和该基件的表面的气体扩散层。
上述现有燃料电池用隔板的制造方法具备涂覆工序和热处理工序(参照该文献的权利要求1等)。涂覆工序是在上述基件的表面涂覆在烧结后能够形成金属多孔体层的金属粉悬浊浆料的工序。热处理工序是在通过进行烧结而能够由上述金属粉悬浊浆料形成上述金属多孔体层的温度环境下对涂覆了上述金属粉悬浊浆料的基件进行加热来烧结形成上述金属多孔体层的工序。
专利文献1：日本特开2006－331670号公报
燃料电池单元的构成气体扩散层的金属多孔体层需要具有规定的厚度。为了详细说明专利文献1的发明，记载了在涂覆金属粉悬浊浆料的工序中采用丝网印刷方法的情况。该情况下，如果在涂覆工序中已涂覆在基件的金属粉悬浊浆料因自重而溃散并在基件的表面扩散，则有可能难以在热处理工序中形成所需厚度的金属多孔体层。
发明内容
因此，本发明的一个方式提供燃料电池用的金属隔板的制造方法，该制造方法能够保持已涂覆在金属基件的表面的浆料的形状并在金属基件的表面形成规定厚度的构造物。
本发明的一个方式是燃料电池用隔板的制造方法，所述燃料电池用隔板具备金属基件和设置在该金属基件的表面的流路形成部，所述燃料电池用隔板的制造方法的特征在于，具有如下工序：将覆盖所述金属基件的表面的氧化物包膜的一部分除去来形成涂覆部的工序；在已除去了所述氧化物包膜的所述涂覆部涂覆浆料的工序；以及对已涂覆在所述涂覆部的浆料进行加热来形成所述流路形成部的工序。
该方式的燃料电池用隔板的制造方法能够通过除去覆盖金属基件的表面的氧化物包膜的一部分来形成涂覆部的工序，使用于涂覆浆料的涂覆部的润湿性提高为比其周围的金属基件的氧化物包膜的润湿性高。另外，金属基件的表面的已除去氧化物包膜的涂覆部成为比其周围的氧化物包膜的表面更加凹陷的凹状。
由此，在已除去氧化物包膜的涂覆部涂覆浆料的工序中，能够防止已涂覆于涂覆部的浆料因自重而在其周围的金属基件的表面润湿扩展，能够维持已涂覆在涂覆部的浆料的形状以及高度。之后，通过进行加热工序对已涂覆在涂覆部的浆料进行加热来形成流路形成部，由此能够形成规定形状以及高度的流路形成部。
在上述方式的燃料电池用隔板的制造方法中，在形成上述涂覆部的工序中，例如，使所述涂覆部处的纯水的接触角小于所述氧化物包膜处的纯水的接触角。由此，能够使用于涂覆浆料的涂覆部的润湿性提高为比其周围的金属基件的氧化物包膜的润湿性高。
在上述方式的燃料电池用隔板的制造方法中，在形成上述涂覆部的工序中，例如，通过激光除去上述氧化物包膜。由此，通过在已除去氧化物包膜的涂覆部中露出的金属基件的新生面反射激光，能够通过激光除去金属基件的表面的氧化物包膜。
在上述方式的燃料电池用隔板的制造方法中，所述涂覆部处的纯水的接触角为所述氧化物包膜处的纯水的接触角的0.75倍以下。由此，能够更可靠地防止已涂覆在涂覆部的浆料因自重而在其周围的金属基件的表面润湿扩展，能够更可靠地维持已涂覆在涂覆部的浆料的形状以及高度。
在上述方式的燃料电池用隔板的制造方法中，上述金属基件的材料例如为纯钛，所述涂覆部处的纯水的接触角小于20[°]。由此，能够更可靠地防止已涂覆在涂覆部的浆料因自重而在其周围的金属基件的表面润湿扩展，能够更可靠地维持已涂覆在涂覆部的浆料的形状以及高度。
在上述方式的燃料电池用隔板的制造方法中，上述金属基件的材料例如为不锈钢，所述涂覆部处的纯水的接触角小于60[°]。由此，能够更可靠地防止已涂覆在涂覆部的浆料因自重而在其周围的金属基件的表面润湿扩展，能够更可靠地维持已涂覆在涂覆部的浆料的形状以及高度。
在上述方式的燃料电池用隔板的制造方法中，所述浆料的粘度在剪切速度为1×102[1/sec]以下的范围为1×103[mPa·s]以上且1×104[mPa·s]以下。由此，在将浆料涂覆于涂覆部的工序中，能够通过丝网印刷涂覆浆料，能够维持已涂覆在涂覆部的浆料的形状以及高度。
【发明效果】
根据上述方式，能够提供一种燃料电池用隔板的制造方法，该制造方法能够保持已涂覆在金属基件的表面的浆料的形状，并在金属基件的表面形成规定厚度的构造物。
附图说明
图1是表示燃料电池单元的简要结构的示意剖视图。
图2是图1所示的隔板的表面的示意放大俯视图。
图3是本发明的一个实施方式的燃料电池用隔板的制造方法的流程图。
图4是说明图3所示的包膜除去工序的一个例子的金属基件的示意放大剖视图。
图5是表示图3所示的涂覆工序结束时的状态的金属基件的示意放大剖视图。
图6是表示实施例1的金属基件的氧化物包膜与涂覆部的纯水的接触角的图。
图7是表示实施例2的金属基件的氧化物包膜与涂覆部的纯水的接触角的图。
图8是表示实施例的浆料的剪切速度与粘度的关系的图。
图9是已涂覆在比较例的金属基件的浆料的示意剖视图。
附图标记说明：
21…金属基件；22…流路形成部；21a…氧化物包膜；21b…涂覆部；22…流路形成部；22s…浆料；L…激光；M1…燃料电池用隔板的制造方法；S4…包膜除去工序(形成涂覆部的工序)；S5…涂覆工序(涂覆浆料的工序)；S6…热处理工序(形成流路形成部的工序)。
具体实施方式
以下，参照附图说明本发明的燃料电池用隔板的制造方法的一个实施方式。
图1是表示燃料电池单元1的简要结构的示意剖视图。燃料电池单元1例如具备一对隔板2、以及配置在该对隔板2之间的膜电极气体扩散层接合体(Membrane-Electrode-Gas Diffusion Layer Assembly：MEGA)3。MEGA3例如具有在高分子电解质膜的正反面层叠有催化剂层、防水层、气体扩散层的结构。
燃料电池用的隔板2具有金属基件21和设置在该金属基件21的表面的流路形成部22。金属基件21例如是以钛、钛合金、或者SUS316、SUS447等不锈钢作为原材料的金属制的板状部件。金属基件21例如通过冲压成型、冲裁加工而成型为所希望的形状。
图2是图1所示的隔板2的表面的示意放大俯视图。流路形成部22例如是设置在金属基件21的与MEGA3对置的表面的肋。另外，流路形成部22例如是从金属基件21的与MEGA3对置的表面朝向MEGA3突出的凸部。流路形成部22在隔板2与MEGA3之间形成有气体流路4。
燃料电池例如由燃料电池组和壳体构成，上述燃料电池组通过层叠多个燃料电池单元1即单电池而成，上述壳体收容该燃料电池组。图示省略，燃料电池单元1例如在MEGA3的周围具有树脂框，经由该树脂框与一对隔板2的周缘部接合。另外，一对隔板2和树脂框在周缘部具有多个管孔。
燃料电池经由管孔向构成燃料电池组的各个燃料电池单元1供给反应气体和制冷剂来进行发电。经由用于供给反应气体的管孔而供给至燃料电池单元1的反应气体例如经由在树脂框的周缘部形成的槽状流路而被供给至隔板2与MEGA3之间的气体流路4。
向燃料电池单元1的气体流路4供给并且在MEGA3中未用于反应的反应气体例如经由在树脂框的周缘部形成的槽状流路从气体流路4向用于排出反应气体的管孔排出。另外，已供给至燃料电池单元1的用于供给制冷剂的管孔的制冷剂向构成燃料电池组的相互邻接的燃料电池单元1的隔板2之间的制冷剂流路供给，并经由用于排出制冷剂的管孔从制冷剂流路排出。
图3是本实施方式的燃料电池用隔板的制造方法M1的流程图。例如，如图1以及图2所示，本实施方式的燃料电池用隔板的制造方法M1用于制造燃料电池用的隔板2，该燃料电池用的隔板2具备金属基件21和设置在该金属基件21的表面的流路形成部22。
之后进行详述，本实施方式的燃料电池用隔板的制造方法M1的特征在于，具有如下工序，即：包膜除去工序S4(参照图4)，在该工序中，除去覆盖金属基件21的表面的氧化物包膜21a的一部分来形成涂覆部21b；涂覆工序S5(参照图5)，在该工序中，在除去了氧化物包膜21a的涂覆部21b涂覆浆料22s；以及热处理工序S6，在该工序中，对已涂覆于涂覆部21b的浆料22s进行加热来形成流路形成部22。
例如，在包膜除去工序S4之前，燃料电池用隔板的制造方法M1也可以具有如下工序，即：裁断工序S1，在该工序中，从母材裁断金属基件21；成型工序S2，在该工序中，成型在裁断工序S1中被裁断的金属基件21；以及清洗工序S3，在该工序中，对金属基件21进行清洗。
裁断工序S1例如是如下工序，即：使用金属薄板的滚筒作为母材，由滚筒放卷成金属薄板并将其裁断为所希望形状的金属基件21，通过冲裁加工在被裁断的金属基件21形成多个管孔。成型工序S2例如是如下工序，即：对经过裁断工序S1的金属基件21实施冲压加工，将金属基件21成型为所希望形状。
清洗工序S3例如是如下工序，即：使金属基件21浸渍于酸性溶液来清洗以及除去附着在金属基件21的表面的氧化物。在清洗工序S3中，由于无法完全除去金属基件21的表面的氧化物包膜21a，所以成为在经过清洗工序S3的金属基件21的表面形成有氧化物包膜21a的状态。清洗工序S3例如在使金属基件21浸渍于酸性溶液而进行酸洗的前后，能够包含水洗等。
图4是说明图3所示的包膜除去工序S4的一个例子的金属基件21的示意放大剖视图。如上所述，包膜除去工序S4是除去覆盖金属基件21的表面的氧化物包膜21a的一部分来形成涂覆部21b的工序。即，涂覆部21b是在表面具有氧化物包膜21a的金属基件21中选择性地除去表面的氧化物包膜21a的部分。
在包膜除去工序S4中除去氧化物包膜21a，例如能够通过使用YAG激光等的激光L的所谓的激光清洁来进行。更具体而言，包膜除去工序S4例如是如下工序，即：向覆盖金属基件21的表面的氧化物包膜21a照射激光L来扫描形成流路形成部22的区域，选择性地除去该区域的氧化物包膜21a来形成涂覆部21b。
这样，在形成涂覆部21b的包膜除去工序S4中，通过激光L除去金属基件21的表面的氧化物包膜21a，由此能够选择性地仅除去金属基件21的表面的氧化物包膜21a。这是由于激光L在已除去氧化物包膜21a的涂覆部21b中露出的金属基件21的新生面被反射的原因。此外，在包膜除去工序S4中除去氧化物包膜21a不限定于激光清洁，例如也可以通过侧面喷砂来实施。
作为金属基件21的表面的氧化物包膜21a被除去的部分的涂覆部21b，其润湿性比金属基件21的表面的氧化物包膜21a的润湿性高。换言之，与氧化物包膜21a相比，金属基件21的涂覆部21b相对于纯水的接触角较小。即，包膜除去工序S4是除去覆盖金属基件21的表面的氧化物包膜21a的一部分来形成润湿性比氧化物包膜21a高的涂覆部21b的工序。换言之，在本实施方式的燃料电池用隔板的制造方法M1中，在形成涂覆部21b的工序中，即，在包膜除去工序S4中，使涂覆部21b处的纯水的接触角小于氧化物包膜21a处的纯水的接触角。
图5是表示图3所示的涂覆工序S5结束时的状态的金属基件21的示意剖视图。如上所述，涂覆工序S5是在已除去氧化物包膜21a的涂覆部21b涂覆浆料22s的工序。涂覆工序S5中的浆料22s的涂覆方法不特别限定，例如能够采用丝网印刷、凹版印刷、槽模法、胶版印刷、喷射印刷等。
浆料22s例如能够通过在混合有水与乙二醇2-正丁基醚的溶剂中混合石墨、乙炔黑(炭黑)、聚乙烯醇(polyvinyl alcohol：PVOH)以及粘合剂来调整。此外，作为溶剂，也可以使用乙醇、丙二醇、乙二醇、二甲苯等。
如图5所示，金属基件21的表面的涂覆部21b通过除去金属基件21的表面的氧化物包膜21a，与其周围的氧化物包膜21a相比润湿性提高，而且与氧化物包膜21a的表面相比稍微凹陷为凹状。因此，已涂覆在涂覆部21b的浆料22s被保持于涂覆部21b，能够防止向其周围润湿扩展，由此能够维持规定的形状以及所需的高度H。此外，从确保由流路形成部22形成的气体流路4所需的剖面积的观点出发，已涂覆在涂覆部21b的浆料22s例如需要具有从金属基件21的表面起0.3[mm]以上的高度H。
如上所述，热处理工序S6是对已涂覆在金属基件21的表面的涂覆部21b的浆料22s进行加热来形成流路形成部22的工序。通过该热处理工序S6，使已涂覆在金属基件21的表面的涂覆部21b的浆料22s所含的溶剂蒸发，从而在金属基件21的表面形成流路形成部22，由此能够制造图1以及图2所示那样的燃料电池用的隔板2。
如以上说明那样，根据本实施方式的燃料电池用隔板的制造方法M1，能够保持已涂覆在金属基件21的表面的浆料22s的形状，能够在金属基件21的表面形成规定厚度的流路形成部22。
以上，使用附图对本发明的实施方式进行了详述，但具体结构不限定于该实施方式，在不脱离本发明主旨的范围，即便进行设计变更等，其也包含在本发明中。例如，覆盖金属基件21的表面的氧化物包膜21a也可以置换为覆盖金属基件21的表面的镀层。
即，上述燃料电池用隔板的制造方法M1用于制造具备金属基件21和设置在金属基件21的表面的流路形成部22的燃料电池用隔板，上述燃料电池用隔板的制造方法M1具有如下工序，即：除去覆盖金属基件21的表面的镀层的一部分来形成涂覆部21b的工序；在已除去镀层的涂覆部21b涂覆浆料22s的工序；以及对已涂覆在涂覆部21b的浆料22s进行加热来形成流路形成部22的工序。在该情况下，镀层例如也可以是金(Au)等金属层。
[实施例]
以下说明在上述实施方式中已说明的燃料电池用隔板的制造方法的实施例。
准备三张纯钛薄板作为实施例1的金属基件N11、N12、N13。另外，准备三张不锈钢(SUS316)薄板作为实施例2的金属基件N21、N22、N23。接下来，进行了包膜除去工序，在该包膜除去工序中，除去覆盖所准备好的各金属基件N11、N12、N13、N21、N22、N23的表面的氧化物包膜的一部分来形成涂覆部。
在包膜除去工序中，使用激光装置，向覆盖各金属基件N11、N12、N13、N21、N22、N23的表面的氧化物包膜的一部分照射平均输出150[W]的脉冲YAG激光，并通过电流镜(galvano mirror)以10[m/min]的扫描速度进行扫描。接下来，在实施例1的金属基件N11、N12、N13与实施例2的金属基件N21、N22、N23中，测量出氧化物包膜与涂覆部相对于纯水的接触角[°]。
图6是表示实施例1的金属基件N11、N12、N13的氧化物包膜与涂覆部的纯水的接触角[°]的图表。在实施例1的金属基件N11、N12、N13的表面的氧化物包膜中，纯水的接触角分别为39[°]、32[°]、38[°]。另一方面，除去金属基件N11、N12、N13的表面的氧化物包膜而得到的涂覆部的纯水的接触角分别为15[°]、17[°]、15[°]。
即，在实施例1的纯钛制的金属基件N11、N12、N13的表面的氧化被膜处的纯水的接触角为30[°]以上，与此相对，在除去氧化被膜而得到的涂覆部处的纯水的接触角降低为不足20[°]。即，涂覆部的纯水的接触角为金属基件的氧化被膜的纯水的接触角的0.67倍以下。将以上结果在以下表1中示出。
【表1】
图7是表示实施例2的金属基件N22、N22、N23的氧化物包膜与涂覆部的纯水的接触角[°]的图表。在实施例2的金属基件N21、N22、N23的表面的氧化物包膜中，纯水的接触角分别为90[°]、79[°]、100[°]。另一方面，除去金属基件N21、N22、N23的表面的氧化物包膜而得到的涂覆部的纯水的接触角分别为40[°]、55[°]、50[°]。
即，在实施例2的SUS316制的金属基件N21、N22、N23的表面的氧化被膜处的纯水的接触角为75[°]以上，与此相对，在除去氧化被膜而得到的涂覆部处的纯水的接触角降低为55[°]以下。即，涂覆部的纯水的接触角为金属基件的氧化被膜的纯水的接触角的0.75倍以下。将以上结果在以下表2中示出。
【表2】
接下来，调制出在金属基件的涂覆部进行涂覆的浆料。浆料通过在混合有49.5重量份的水与5重量份的乙二醇-2-正丁基醚的溶剂中混合85重量份的石墨、15重量份的乙炔黑(炭黑)、5重量份的聚乙烯醇(polyvinyl alcohol：PVOH)和3重量份的粘合剂调制而成。
图8是表示调整出的浆料的剪切速度[1/sec]与粘度[mPa·s]的关系的图表。如图8所示，浆料是非牛顿流体，观察到具有作为宾厄姆流体的趋势。浆料的粘度[mPa·s]在剪切速度为1×102[1/sec]以下的范围为1×103[mPa·s]以上且1×104[mPa·s]以下。
接下来，通过丝网印刷进行涂覆工序，在该涂覆工序中，在各金属基件N11、N12、N13、N21、N22、N23的氧化物包膜被除去的涂覆部涂覆浆料。丝网印刷以如下条件进行，即：刮刀的速度为30[mm/sec]，刮刀的角度为70[°]，印刷压力为0.3[Mpa]，在硬度计中刮刀的橡胶硬度(A型)为70度，不使用预接触刮刀。如图5所示，已涂覆在各金属基件N11、N12、N13、N21、N22、N23的涂覆部的浆料被保持为高度H为0.3[mm]以上的规定的形状。
接下来，进行了热处理工序，在该热处理工序中，对已涂覆在各金属基件N11、N12、N13、N21、N22、N23的涂覆部的浆料进行加热来形成流路形成部。热处理工序以130[℃]、30[sec]的条件进行，加热浆料并使浆料干燥，如图1以及图2所示，形成有流路形成部22。
在以上工序中得到的实施例1以及实施例2的隔板能够在金属基件N11、N12、N13、N21、N22、N23的表面形成规定厚度的流路形成部22。因此，实施例1以及实施例2的燃料电池用隔板能够充分确保由流路形成部22形成的气体流路4的剖面积，能够提高燃料电池的发电效率，从而提高燃料经济性。
[比较例]
准备纯钛薄板与不锈钢(SUS316)薄板分别作为比较例1与比较例2的金属基件。不除去覆盖比较例1以及比较例2的金属基件的表面的氧化物包膜，将调整为与实施例相同的浆料通过与实施例相同条件的丝网印刷涂覆在比较例1以及比较例2的金属基件的表面。
图9是已涂覆在比较例1以及比较例2的金属基件21X的浆料22Xs的示意剖视图。已涂覆在比较例1以及比较例2的金属基件21X的浆料22Xs产生在表面的氧化物被膜21Xa上向周围扩展的渗出，高度h不足0.3[mm]，无法保持规定的形状。
接下来，进行热处理工序，在该热处理工序中，对已涂覆在比较例1以及比较例2的金属基件的涂覆部的浆料22Xs进行加热来形成流路形成部。热处理工序以与实施例相同的条件进行。在以上工序中得到的比较例1以及比较例2的隔板在金属基件的表面未形成规定厚度的流路形成部。
因此，对于比较例1以及比较例2的隔板，由可能无法充分确保由流路形成部形成的气体流路的剖面积，使得燃料电池的发电效率降低，从而燃料经济性会降低。

Claims (7)

1.一种燃料电池用隔板的制造方法，所述燃料电池用隔板具备金属基件和设置在该金属基件的表面的流路形成部，
所述燃料电池用隔板的制造方法的特征在于，具有如下工序：
将覆盖所述金属基件的表面的氧化物包膜的一部分除去来形成涂覆部的工序；
在已除去了所述氧化物包膜的所述涂覆部涂覆浆料的工序；以及
对已涂覆在所述涂覆部的浆料进行加热来形成所述流路形成部的工序。
2.根据权利要求1所述的燃料电池用隔板的制造方法，其特征在于，
在形成所述涂覆部的工序中，使所述涂覆部处的纯水的接触角小于所述氧化物包膜处的纯水的接触角。
3.根据权利要求1或2所述的燃料电池用隔板的制造方法，其特征在于，
在形成所述涂覆部的工序中，通过激光除去所述氧化物包膜。
4.根据权利要求2所述的燃料电池用隔板的制造方法，其特征在于，
所述涂覆部处的纯水的接触角为所述氧化物包膜处的纯水的接触角的0.75倍以下。
5.根据权利要求4所述的燃料电池用隔板的制造方法，其特征在于，
所述金属基件的材料为纯钛，
所述涂覆部处的纯水的接触角小于20[°]。
6.根据权利要求4所述的燃料电池用隔板的制造方法，其特征在于，
所述金属基件的材料为不锈钢，
所述涂覆部处的纯水的接触角小于60[°]。
7.根据权利要求5或6所述的燃料电池用隔板的制造方法，其特征在于，
所述浆料的粘度在剪切速度为1×102[1/sec]以下的范围为1×103[mPa·s]以上且1×104[mPa·s]以下。
CN201811478559.XA 2017-12-05 2018-12-05 燃料电池用隔板的制造方法 Pending CN109943846A (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017-233814 2017-12-05
JP2017233814A JP2019102339A (ja) 2017-12-05 2017-12-05 燃料電池用セパレータの製造方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN109943846A true CN109943846A (zh) 2019-06-28

Family

ID=66548380

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201811478559.XA Pending CN109943846A (zh) 2017-12-05 2018-12-05 燃料电池用隔板的制造方法

Country Status (4)

Country Link
US (1) US20190173100A1 (zh)
JP (1) JP2019102339A (zh)
CN (1) CN109943846A (zh)
DE (1) DE102018128079A1 (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111146450A (zh) * 2019-12-26 2020-05-12 一汽解放汽车有限公司 一种连续制备燃料电池气体扩散层的装置及方法

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7435510B2 (ja) 2021-03-12 2024-02-21 トヨタ自動車株式会社 燃料電池セルの製造方法

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2336712A (en) * 1998-04-23 1999-10-27 British Gas Plc Fuel cell flow-field structure formed by layer deposition
CN1933221A (zh) * 2006-08-25 2007-03-21 中国科学院上海微系统与信息技术研究所 自呼吸式微型质子交换膜燃料电池的阴极流场板及制作方法
CN1965431A (zh) * 2004-09-10 2007-05-16 株式会社新王材料 燃料电池用隔板及其制造方法
CN101123314A (zh) * 2006-06-27 2008-02-13 通用汽车环球科技运作公司 使用硅烷偶合剂改善聚合物涂层对双极板表面的粘附性
US20080305385A1 (en) * 2007-06-08 2008-12-11 Gm Global Technology Operations, Inc. Fuel cell separator plate surface treatment by laser ablation
CN101375442A (zh) * 2005-08-12 2009-02-25 通用汽车环球科技运作公司 具有包括纳米颗粒的涂层的燃料电池部件
JP2016062837A (ja) * 2014-09-19 2016-04-25 トヨタ自動車株式会社 燃料電池用セパレータの製造方法

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20030148024A1 (en) * 2001-10-05 2003-08-07 Kodas Toivo T. Low viscosity precursor compositons and methods for the depositon of conductive electronic features
JP2006331670A (ja) 2005-05-23 2006-12-07 Toyota Motor Corp 燃料電池用セパレータの製造方法とこの燃料電池用セパレータを用いた燃料電池
CA2939196A1 (en) * 2014-02-24 2015-08-27 Toray Industries, Inc. Gas diffusion electrode substrate

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2336712A (en) * 1998-04-23 1999-10-27 British Gas Plc Fuel cell flow-field structure formed by layer deposition
CN1965431A (zh) * 2004-09-10 2007-05-16 株式会社新王材料 燃料电池用隔板及其制造方法
CN101375442A (zh) * 2005-08-12 2009-02-25 通用汽车环球科技运作公司 具有包括纳米颗粒的涂层的燃料电池部件
CN101123314A (zh) * 2006-06-27 2008-02-13 通用汽车环球科技运作公司 使用硅烷偶合剂改善聚合物涂层对双极板表面的粘附性
CN1933221A (zh) * 2006-08-25 2007-03-21 中国科学院上海微系统与信息技术研究所 自呼吸式微型质子交换膜燃料电池的阴极流场板及制作方法
US20080305385A1 (en) * 2007-06-08 2008-12-11 Gm Global Technology Operations, Inc. Fuel cell separator plate surface treatment by laser ablation
JP2016062837A (ja) * 2014-09-19 2016-04-25 トヨタ自動車株式会社 燃料電池用セパレータの製造方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111146450A (zh) * 2019-12-26 2020-05-12 一汽解放汽车有限公司 一种连续制备燃料电池气体扩散层的装置及方法

Also Published As

Publication number Publication date
JP2019102339A (ja) 2019-06-24
DE102018128079A1 (de) 2019-06-06
US20190173100A1 (en) 2019-06-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3847597B2 (ja) 燃料電池用の膜電極ユニットの製造方法
JP3668478B2 (ja) 膜電極接合体の製造方法及び固体高分子型燃料電池の製造方法
KR102625438B1 (ko) 전기화학 전지의 다공성 수송층을 제조하는 방법
JP5122149B2 (ja) 固体高分子形燃料電池用膜電極接合体の製造方法
JP5936626B2 (ja) 燃料電池
CN109943846A (zh) 燃料电池用隔板的制造方法
JP2006500734A (ja) 微細構造化表面を有するイオン交換システム構造、その製造方法及び使用方法
JP2014502673A (ja) ガス拡散電極
CA2677837A1 (en) Method for the electrochemical deposition of catalyst particles onto carbon fibre-containing substrates and apparatus therefor
US20050098101A1 (en) Apparatus for manufacturing fuel cell membrane electrode assembly
JPWO2004012291A1 (ja) 燃料電池用膜電極接合体の製造方法
CA2395542A1 (en) Membrane electrode assembly for a fuel cell and a method for producing the same
JP4501342B2 (ja) 固体高分子型燃料電池のセパレータの製造方法
JP2003100314A (ja) 固体高分子形燃料電池用セルの作製方法及びその作製装置
EP1353394A1 (en) Thin film solid oxide fuel cell (SOFC) and its method of production
TWI274084B (en) Hybrid membrane-electrode assembly with minimal interfacial resistance and preparation method thereof
CN108140847B (zh) 膜催化剂层接合体的制造方法、膜催化剂层接合体的制造装置
JP5899522B2 (ja) 燃料電池用膜電極接合体の製造方法および製造装置
JP2004315909A (ja) 多空隙質体およびその製造方法
JP2014096364A (ja) Ｐｅｍｆｃ電極の構造化
JP4892873B2 (ja) 燃料電池に用いられる導電性多孔質体および燃料電池
JP2009245869A (ja) 燃料電池用ガス拡散基材の製造方法
JP3999960B2 (ja) 燃料電池用電極の製造方法
JP5099017B2 (ja) 固体高分子型燃料電池のセパレータ
JP2011054396A (ja) 固体アルカリ形燃料電池及びその製造方法並びにその運転方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20190628

WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication