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TECHNISCHES GEBIET
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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Brennstoffzellenseparators, und insbesondere betrifft sie eine Beschichtungstechnik für einen Brennstoffzellenseparator.
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STAND DER TECHNIK
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Brennstoffzellen, welche die chemische Energie, die durch die Umsetzung eines wasserstoffhaltigen Brenngases mit einem sauerstoffhaltigen Oxidierungsgas erhalten wird, in elektrische Energie umwandeln, sind bekannt. Brennstoffzellen werden beispielsweise durch den Einbau in Fahrzeugen oder dergleichen verwendet und können u.a. als Leistungsquelle für einen Elektromotor verwendet werden, der zum Antreiben des Fahrzeugs genutzt wird.
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Um eine Korrosion zu verhindern, die von Wasser verursacht wird, das als Folge der chemischen Reaktion erzeugten wird, müssen die in den Brennstoffzellen verwendeten Komponenten korrosionsbeständig sein. Beispielsweise ist der Separator, der in einer Brennstoffzelle verwendet wird (das heißt, der Brennstoffzellenseparator) in der Regel mit einem Harzüberzug versehen, um die Korrosionsbeständigkeit zu verbessern.
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Demgemäß wurde eine Reihe von herkömmlichen Techniken für die Beschichtung der Brennstoffzellenseparatoren vorgeschlagen. Beispielsweise offenbart die
JP 2006-80 026 A eine Technik, bei der eine Grundierung, die ein Dichtungsmaterial, wie ein Harz bindet, durch Galvanisierung in einem peripheren Abschnitt eines Brennstoffzellenseparators ausgebildet wird. Ein Verfahren zur Herstellung von Bipolarplatten für Brennstoffzellen ist aus der
WO 2005/048 375 A2 bekannt, bei dem die Oberflächen der Bipolarplatten mit einer elektrisch leitfähigen Beschichtung versehen werden.
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OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
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Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben die Erforschung und Entwicklung neuer Beschichtungstechniken auf der Basis der in der
JP 2006-80 026 A offenbarten innovativen Technik fortgeführt. Genauer haben sie die Erforschung und Entwicklung von Oberflächenbehandlungen des Brennstoffzellenseparators im Anschluss an die Ausbildung des Harzüberzugs fortgeführt.
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Die vorliegende Erfindung wurde vor diesem Hintergrund durchgeführt und hat den Vorteil, dass sie eine neuartige Beschichtungstechnik für einen Brennstoffzellenseparator schafft.
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Um den oben beschriebenen Vorteil zu verwirklichen, wird erfindungsgemäß ein Verfahren zum Herstellen eines Brennstoffzellenseparators, der einen leitfähigen Überzug und einen Harzüberzug aufweist, die auf einem plattenähnlichen Separatorsubstrat ausgebildet sind, angegeben, wobei das Verfahren umfasst: einen ersten Beschichtungsschritt, in dem ein Harzüberzug so in einem peripheren Bereich des eine als Sammelleitung dienende Öffnung aufweisenden Separatorsubstrats ausgebildet wird, dass das Separatorsubstrat in zumindest einem Abschnitt des peripheren Bereichs freiliegt, und einen zweiten Beschichtungsschritt, in dem ein leitfähiger Überzug dadurch in einem auf eine Leistungserzeugungsschicht gerichteten Leistungserzeugungsbereich des Separatorsubstrats ausgebildet wird, dass man Elektrizität von dem Abschnitt des peripheren Bereichs aus, wo das Separatorsubstrat freiliegt, durch das Separatorsubstrat fließen lässt.
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In einem bevorzugten Aspekt umfasst der zweite Beschichtungsschritt das Beschichten des Separatorsubstrats unter Verwendung einer Galvanisierungsschicht als leitfähigem Überzug, wobei der periphere Bereich, der die Öffnung aufweist, mit dem Harzüberzug aus dem ersten Beschichtungsschritt maskiert ist.
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In einem weiteren bevorzugten Aspekt wird der Abschnitt des peripheren Bereichs, wo das Separatorsubstrat freiliegt, an einem kurzseitigen Abschnitt des Substratorsubstats mit rechtwinkliger Oberfläche angeordnet und für die Positionierung einer Vielzahl von Einheitszellen in Bezug aufeinander verwendet, wenn die Vielzahl von Einheitszellen übereinander geschichtet wird, um eine Brennstoffzelle zusammenzusetzen.
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Die vorliegende Erfindung schafft eine neuartige Beschichtungstechnik für einen Brennstoffzellenseparator. Demgemäß kann ein Brennstoffzellenseparator geschaffen werden, bei dem zum Beispiel eine als Sammelleitung dienende Öffnung mit einem Harzüberzug versehen ist und ein leitfähiger Überzug im Leistungserzeugungsbereich ausgebildet ist.
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Durch Ausbilden des leitfähigen Überzugs im Leistungserzeugungsbereich, nachdem der Harzüberzug im peripheren Bereich des Separatorsubstrats ausgebildet wurde, dient ferner der Harzüberzug während der Ausbildung des leitfähigen Überzugs als Maske, das heißt, es ist kein separater Maskierungsschritt für den leitfähigen Überzug nötig.
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Da der leitfähige Überzug dadurch ausgebildet wird, dass man Elektrizität durch den Abschnitt des peripheren Bereichs, wo das Separatorsubstrat freiliegt, fließen lässt, kann der Stromfluss für die leitfähige Beschichtung vergleichsweise einfach erzeugt werden. Darüber hinaus ist es unwahrscheinlich, dass es zu einer Stromkonzentration oder dergleichen im Leistungserzeugungsbereich kommt, was die Ausbildung eines gleichmäßigeren und dichteren Überzugs ermöglicht.
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Der leitfähige Überzug wird unter Verwendung eines Materials ausgebildet, dessen Leitfähigkeit und/oder Korrosionsbeständigkeit besser ist bzw. sind als die der Oberfläche des Separatorsubstrats. Spezielle Beispiele für den leitfähigen Überzug schließen Metallisierung bzw. Metallplattierung und dergleichen ein. Ferner können der leitfähige Überzug und der Harzüberzug beispielsweise mittels Galvanisierungsbehandlungen gebildet werden.
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Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft einen Brennstoffzellenseparator.
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Figurenliste
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- 1 ist eine schematische Darstellung eines Brennstoffzellenseparators 10 gemäß der vorliegenden Erfindung.
- 2 ist eine Skizze, die ein Stadium beschreibt, in dem ein Brennstoffzellenseparator mit einer Maskiereinrichtung maskiert ist.
- 3 ist eine Skizze, die den Aufbau einer Maskiereinrichtung beschreibt.
- 4 ist eine Skizze, die eine Beschichtungsbehandlung für einen Brennstoffzellenseparator beschreibt.
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BESTE WEISE ZUM AUSFÜHREN DER ERFINDUNG
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Nachstehend wird eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben.
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1 beschreibt eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung und ist eine schematische Darstellung eines Brennstoffzellenseparators 10 gemäß der vorliegenden Erfindung.
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Im Brennstoffzellenseparator 10 sind die oberen und unteren Flächen aus einem im Wesentlichen rechtwinkligen plattenartigen Element gebildet. Der Brennstoffzellenseparator 10 ist aus einem Material gebildet, das leitfähig ist, wie einem SUS-Material oder Kohlenstoff.
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Ein Leistungserzeugungsbereich 12, der auf eine Leistungserzeugungsschicht gerichtet ist, ist in der Mitte der im Wesentlichen rechtwinkligen Oberfläche des Brennstoffzellenseparators 10 vorgesehen. In einem Fall, wo eine Brennstoffzelle beispielsweise durch Anordnen einer als Leistungserzeugungsschicht dienenden MEA (Membran/Elektroden-Anordnung) zwischen den beiden Brennstoffzellenseparatoren ausgebildet wird, wird die MEA so laminiert, dass sie auf den Leistungserzeugungsbereich 12 der Brennstoffzellenseparatoren 10 gerichtet ist.
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Dann wird eine Brennstoffzelle durch Übereinanderschichten einer Vielzahl dieser Einheitszellen, die eine zwischen zwei Brennstoffzellenseparatoren 10 angeordnete MEA aufweisen, ausgebildet.
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Ferner sind eine Vielzahl von Öffnungen 14 und kurzseitigen Abschnitten 16 im peripheren Abschnitt um die im Wesentlichen rechtwinklige Oberfläche des Brennstoffzellenseparators 10, das heißt in dem peripheren Bereich, der den Leistungserzeugungsbereich 12 umgibt, den Leistungserzeugungsbereich 12 aber auslässt, ausgebildet. In 1 sind drei Öffnungen 14 an jedem Ende in Längsrichtung des Brennstoffzellenseparators 10 vorgesehen und ein kurzseitiger Abschnitt 16 ist an jedem Ende in der Längsrichtung (an den linken und rechten Enden) vorgesehen. Positionierung und Form der Öffnungen 14 und/oder der kurzseitigen Abschnitte 16, die in 1 dargestellt sind, stellen nur ein mögliches Beispiel dar.
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Wenn eine Brennstoffzelle unter Verwendung des Brennstoffzellenseparators 10 ausgebildet wird, dienen die Öffnungen 14, die im Brennstoffzellenseparator 10 vorgesehen sind, als Sammelleitung. Wasser und dergleichen, das im Anschluss an die chemische Reaktion zwischen dem Brenngas und dem Oxidierungsgas gebildet wird, strömt durch die Sammelleitung. Um eine von dem erzeugten Wasser bewirkte Korrosion zu verhindern, sind daher die Öffnungen 14, welche die Sammelleitung bilden, mit einem Harzüberzug versehen.
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Der Harzüberzug wird über im Wesentlichen dem gesamten peripheren Bereich des Brennstoffzellenseparators 10 ausgebildet. In 1 ist der Harzüberzug über dem gesamten Bereich (ausschließlich der kurzseitigen Abschnitte 16) außerhalb des Leistungserzeugungsbereichs 12 des Brennstoffzellenseparators 10 ausgebildet. Dagegen ist ein leitfähiger Überzug über im Wesentlichen dem gesamten Leistungserzeugungsbereich 12 ausgebildet. In der vorliegenden Ausführungsform wird bei der Ausbildung des Harzüberzugs innerhalb des peripheren Bereichs des Brennstoffzellenseparators 10 eine Maskiereinrichtung verwendet, um diejenigen Bereiche zu maskieren, die keinen Harzüberzug benötigen.
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2 und 3 sind Skizzen, die eine Maskiereinrichtung 50 beschreiben, die in der vorliegenden Ausführungsform verwendet wird. Die Maskiereinrichtung 50 liegt sowohl an der oberen als auch der unteren Oberfläche des Brennstoffzellenseparators 10 an und maskiert diejenigen Bereiche der oberen und unteren Oberflächen des Brennstoffzellenseparators 10, die keinen Harzüberzug benötigen.
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2 ist eine Skizze, die ein Stadium beschreibt, in dem der Brennstoffzellenseparator 10 mit der Maskiereinrichtung 50 maskiert ist. 2 zeigt ein Stadium, in dem der Brennstoffzellenseparator 10 zwischen zwei Maskiereinrichtungen 50 angeordnet ist, gesehen von der Seitenfläche (der langen Seite) des Brennstoffzellenseparators 10 aus.
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Wie in 2 dargestellt, werden während des Maskierungsprozesses zwei Maskiereinrichtungen 50, die den oberen und unteren Oberflächen des Brennstoffzellenseparators 10 entsprechen, verwendet. Jede Maskiereinrichtung 50 ist so aufgebaut, dass ein gitterartiger Rahmen 54 an ein flächiges Harz-Schutzmaterial 52 laminiert ist und ein gitterartiges Maskierungsmaterial 56 an den Rahmen 54 laminiert ist.
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Nachdem die beiden Maskiereinrichtungen 50 angewendet wurden, um den Brennstoffzellenseparator 10 zwischen sich anzuordnen, und eng am Brennstoffzellenseparator 10 anliegen, werden zwei Spanneinrichtungen 60 von den kurzen Seiten (den linken und rechten Seiten) des Brennstoffzellenseparators 10 her, das heißt, von dessen kurzen Seiten her, aufgesetzt. Infolgedessen werden die beiden Maskiereinrichtungen 50 von den beiden Spanneinrichtungen 60 in einer Anordnung gesichert, wo der Brennstoffzellenseparator 10 zwischen den Maskiereinrichtungen 50 liegt.
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3 ist eine Skizze, die den Aufbau der Maskiereinrichtung 50 beschreibt, und zeigt die Maskiereinrichtung 50 gesehen von der Seite der Oberfläche, die mit dem Brennstoffzellenseparator 10 in Berührung steht.
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Ein gitterartiges Maskiermaterial 56a ist in der Mitte der Maskiereinrichtung 50 vorgesehen. Das Maskiermaterial 56a ist so vorgesehen, dass es den Bereich in der Mitte der Maskiereinrichtung 50 umgibt. Der Bereich, der vom Maskiermaterial 56a umgeben ist, entspricht dem Leistungserzeugungsbereich (Symbol 12 in 1) des Brennstoffzellenseparators.
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Wenn die Maskiereinrichtungen 50 zu beiden Seiten des Brennstoffzellenseparators angeordnet sind, liegt das Maskiermaterials 56a eng am Außenumfang des Leistungserzeugungsbereichs des Brennstoffzellenseparators an. In dem Maskiermaterial 56a sind keine Lücken um den gesamten Umfang herum vorgesehen, und dadurch, dass das Maskiermaterial 56a eng am Außenumfang des Leistungserzeugungsbereichs 56 anliegt, wird der gesamte Leistungserzeugungsbereich maskiert.
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Die Maskiereinrichtung 50 ist innerhalb des Bereichs, der vom Maskiermaterial 56a umgeben ist, mit leitfähigen Abschnitten 58 versehen. Wenn das Maskiermaterial 56a in engen Kontakt mit dem Außenumfang des Leistungserzeugungsbereichs gebracht wird, berühren diese leitfähigen Abschnitte 58 den Brennstoffzellenseparator. Während der Maskierung mit dem Maskiermaterial 56a wird dann eine Spannung von den leitfähigen Abschnitten 58 her an den Brennstoffzellenseparator angelegt. Wie nachstehend beschrieben, wird als Folge der Anlegung einer Spannung über die leitfähigen Abschnitte 58 ein Harz galvanisch auf der Oberfläche des Separators abgeschieden.
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Ferner ist ein stabartiges Maskiermaterial 56b über der kurzen Seite der Maskiereinrichtung 50 an jedem Ende der Maskiereinrichtung 50 in Längsrichtung (d.h. an den linken und rechten Enden) vorgesehen. Wenn die Maskiereinrichtungen 50 zu beiden Seiten des Brennstoffzellenseparators angeordnet sind, liegen die stabartigen Maskiermaterialien 56b eng an der kurzen Seite des Brennstoffzellenseparators an beiden Enden des Brennstoffzellenseparators in Längsrichtung an.
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In der vorliegenden Ausführungsform wird unter Verwendung der Maskiereinrichtungen 50 ein Harzüberzug auf dem Brennstoffzellenseparator ausgebildet. Darüber hinaus wird im Anschluss an die Ausbildung des Harzüberzugs ein leitfähiger Überzug auf dem Brennstoffzellenseparator ausgebildet. Somit folgt nun eine Beschreibung einer Beschichtungsbehandlung der vorliegenden Ausführungsform.
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4 ist eine Skizze, die die Beschichtungsbehandlung gemäß der vorliegenden Ausführungsform beschreibt. 4(A) bis 4(D) zeigen den Oberflächenabschnitt des Brennstoffzellenseparators 10 in jedem der Schritte der Beschichtungsbehandlung. 4(A) bis 4(D) sind jeweils von der Seitenfläche (der langen Seite) des Brennstoffzellenseparators 10 her gezeigt. Darüber hinaus zeigt zwar 4 nur die Beschichtungsbehandlung für eine Oberfläche (die obere Oberfläche) des Brennstoffzellenseparators 10, aber die gleiche Beschichtungsbehandlung wird auch auf der anderen Oberfläche (der unteren Oberfläche) des Brennstoffzellenseparators 10 durchgeführt.
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4(A) zeigt ein Stadium, in dem die Oberfläche des Brennstoffzellenseparators 10 maskiert wurde. Anders ausgedrückt, 4(A) zeigt ein Stadium, in dem eine Maskiereinrichtung (Symbol 50 in 3) auf die Oberfläche des Brennstoffzellenseparators 10 laminiert worden ist, wobei die Maskiermaterialien 56a und 56b der Maskiereinrichtung 50 eng an der Oberfläche des Brennstoffzellenseparators 10 anliegen.
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Wie oben beschrieben (siehe 2 und 3), wird das Maskiermaterial 56a in engen Kontakt mit dem Außenumfang des Leistungserzeugungsbereichs des Brennstoffzellenseparators 10 gebracht, wodurch der gesamte Leistungserzeugungsbereich maskiert wird. Anders ausgedrückt wird in 4(A) die Oberfläche des Brennstoffzellenseparators 10, die das Maskiermaterial 56a berührt, maskiert. Ferner sind die stabartigen Maskiermaterialien 56b über den kurzen Seiten des Brennstoffzellenseparators 10 an beiden Enden des Brennstoffzellenseparators in Längsrichtung (d.h. an den linken und rechten Enden) vorgesehen. Anders ausgedrückt sind in 4(A) diejenigen Abschnitte des Brennstoffzellenseparators 10, die mit den Maskiermaterialien 56b (d.h. den kurzseitigen Abschnitten 16 in 4(D)) in Kontakt stehen, ebenfalls maskiert.
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Anschließend wird, wie in 4(B) dargestellt, die Oberfläche des Brennstoffzellenseparators 10 mit einem Harzüberzug 70 versehen, während sie mit den Maskiermaterialien 56a und 56b maskiert ist.
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Die Beschichtung mit dem Harzüberzug 70 wird mittels einer Galvanisierungsbehandlung (beispielsweise einer Galvanisierung unter Verwendung eines Polyimid- oder eines modifizierten Polyimid-Beschichtungsmaterials) durchgeführt, wobei ein kationisches Harz, das durch Ionisierung eines Teils eines Harzpulvers erhalten wird, galvanisch auf der Oberfläche des Brennstoffzellenseparators 10 abgeschieden wird. Während der Galvanisierungsbehandlung durch Eintauchen des Brennstoffzellenseparators 10 in eine Lösung, die das kationische Harz enthält, Inkontaktbringen eines Pols mit dem Brennstoffzellenseparator 10, Anlegen einer anodischen Spannung an den Pol und Anlegen einer kationischen Spannung an eine Gegenelektrode wird das kationische Harz vom Brennstoffzellenseparator 10 angezogen, und das kationische Harz wird auf der Oberfläche des Brennstoffzellenseparators 10 abgeschieden. Da der Brennstoffzellenseparator 10 maskiert wurde, wird das kationische Harz während dieses Prozesses in dem Bereich abgeschieden, der nicht vom Maskiermaterial 56 maskiert wird, d.h. im Wesentlichen im gesamten peripheren Bereich des Brennstoffzellenseparators 10. Aufgrund dieser Galvanisierungsbehandlung wird eine gleichmäßige und dichte Schicht aus dem Harzpulver auf der Oberfläche des peripheren Bereichs des Brennstoffzellenseparators 10 abgesehen vom Leistungserzeugungsbereich 12 und von den kurzseitigen Abschnitten 16 abgeschieden (sieh 1).
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Während der galvanischen Abscheidung des Harzes wird von den leitfähigen Abschnitten (Symbol 58 in 3) des Maskierabschnitts aus eine anodische Spannung an den Brennstoffzellenseparator 10 angelegt. Wie oben beschrieben (siehe 3), stehen die leitfähigen Abschnitte mit dem Brennstoffzellenseparator 10 innerhalb des Leistungserzeugungsbereichs, der mit dem Maskiermaterial 56a maskiert wurde, in Kontakt. Anders ausgedrückt wird die Spannung für die galvanische Abscheidung des Harzes vom Leistungserzeugungsbereich her, der keiner galvanischen Harzabscheidung unterzogen wird, angelegt.
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Wenn die Spannung für die galvanische Abscheidung des Harzes in dem Bereich angelegt wird, in dem die galvanische Harzabscheidung durchgeführt wird, treten mit größerer Wahrscheinlichkeit Gegenstromkräfte oder dergleichen im Bereich der Spannungsanlegung auf, und es kann sein, dass keine gleichmäßige galvanische Abscheidung des Harzes möglich ist. In der vorliegenden Ausführungsform wird die Spannung jedoch vom Leistungserzeugungsbereich her, der keiner galvanischen Harzabscheidung unterzogen wird, angelegt, und daher ist das Auftreten von Gegenstromkräften oder dergleichen in den Bereichen der galvanischen Harzabscheidung wenig wahrscheinlich, was bedeutet, dass eine gleichmäßigere und dichtere Harzschichtgalvanisch abgeschieden werden kann.
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In der vorliegenden Ausführungsform wird im Anschluss an die Beschichtung der Oberfläche des Brennstoffzellenseparators 10 mit dem Harzpulver die Maskiereinrichtung 50 vom Brennstoffzellenseparator 10 abgenommen und es wird eine Brennbehandlung durchgeführt, um das Harzpulver in die Oberfläche des Brennstoffzellenseparators 10 einzubrennen. Die Gleichmäßigkeit und die Dichte des Harzüberzugs werden durch Schmelzen des Harzpulvers, das an der Oberfläche des Brennstoffzellenseparators 10 haftet, weiter verbessert, und das Harz wird anschließend gehärtet, wodurch eine Harzschicht 70 auf der Oberfläche des Brennstoffzellenseparators 10 gebildet wird.
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Zwar kann schon durch die Galvanisierungsbehandlung ein dichter Harzüberzug gebildet werden, aber durch Schmelzen des Harzes in einer Brennbehandlung können mikroskopische Löcher, die zwischen Harzteilchen vorhanden sind, vollständig geschlossen werden, was die Bildung einer äußerst dichten und gleichmäßigen Harzschicht 70 ermöglicht.
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Da die Harzschicht 70 auf diese Weise im Wesentlichen über dem gesamten peripheren Bereich des Brennstoffzellenseparators 10 ausgebildet wird, werden die Öffnungen (Symbol 14 in 1), die als Sammelleitung dienen, mit der Harzschicht 70 beschichtet, wie in 4(C) dargestellt.
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Anschließend wird, wie in 4(D) dargestellt, eine Plattierungsschicht 80 auf der Oberfläche des Brennstoffzellenseparators 10, auf der die Harzschicht 70 ausgebildet wurde, aufgebracht.
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Eine Galvanisierungsbeschichtung wird auch für den Überzug aus der Plattierungsschicht 80 verwendet, wobei ein ionisiertes Metall (beispielsweise ein Goldkomplex-Ion) galvanisch auf der Oberfläche des Brennstoffzellenseparators 10 abgeschieden wird. Während der Galvanisierungsbehandlung durch Eintauchen des Brennstoffzellenseparators 10 in eine Metallkomplex-Ionen enthaltende Lösung, Inkontaktbringen eines Pols mit dem Brennstoffzellenseparator 10 und anschließendes Fließenlassen eines Stroms, wobei der Brennstoffzellenseparator 10 als Kathode verwendet wird, werden die Komplex-Ionen vom Brennstoffzellenseparator 10 angezogen, und das Metall in diesen Komplex-Ionen wird auf der Oberfläche des Brennstoffzellenseparators 10 abgeschieden. Da der Harzfilm 70 auf dem Brennstoffzellenseparator 10 ausgebildet wurde, dient der Harzfilm 70, der isolierende Eigenschaften aufweist, während dieses Prozesses als Maske. Somit wird das Metall in den Komplex-Ionen in dem Bereich abgeschieden, wo kein Harzfilm 70 ausgebildet ist, d.h. im Leistungserzeugungsbereich des Brennstoffzellenseparators 10, wodurch die Plattierungsschicht 80 gebildet wird.
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Während der galvanischen Abscheidung der Metallkomplexionen wird ein kathodischer Strom von den kurzseitigen Abschnitten 16 aus an den Brennstoffzellenseparator 10 angelegt. Da die kurzseitigen Abschnitte 16 während der galvanischen Harzabscheidung vom Maskiermaterial 56b maskiert werden, wird in diesen kurzseitigen Abschnitten 16 kein Harz galvanisch abgeschieden. Demgemäß liegt das leitfähige Material, das für die Ausbildung des Brennstoffzellenseparators 10 (d.h. das Separatorsubstrat) verwendet wird, in den kurzseitigen Abschnitten 16 frei, und der Strom für die galvanische Abscheidung der Metallkomplexionen wird von diesen freiliegenden kurzseitigen Abschnitten 16 her angelegt.
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Wenn der Strom von dem Bereich, in dem die Metallisierung durchgeführt wird, das heißt vom Leistungserzeugungsbereich des Brennstoffzellenseparators 10 aus geleitet wird, kommt es mit größerer Wahrscheinlichkeit zum Auftreten von Gegenstromkräften, und möglicherweise ist keine gleichmäßige galvanische Abscheidung der Metallkomplexionen möglich. In der vorliegenden Ausführungsform wird jedoch der Strom von den gegen den Leistungserzeugungsbereich isolierten, kurzseitigen Abschnitten 16 aus angelegt, und daher kommt es weniger wahrscheinlich zum Auftreten von Stromgegenkräften oder dergleichen im Leistungserzeugungsbereich, was bedeutet, dass ein gleichmäßigerer und dichterer Film aus den Metallkomplexionen im Leistungserzeugungsbereich galvanisch abgeschieden werden kann.
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Auf diese Weise wird, wie in 4(D) dargestellt, die Harzschicht 70 im peripheren Bereich des Brennstoffzellenseparators 10 ausgebildet, während die Plattierungsschicht 80 im Leistungserzeugungsbereich des Brennstoffzellenseparators 10 ausgebildet wird.
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In der vorliegenden Ausführungsform wird die Plattierungsschicht 80 im Anschluss an die Ausbildung der Harzschicht 70 auf dem Brennstoffzellenseparator 10 ausgebildet, und zwischen dem Brennstoffzellenseparator 10 und der Harzschicht 70 wird keine Plattierungsschicht abgeschieden. Infolgedessen ist die Beständigkeit der Haftung zwischen dem Brennstoffzellenseparator 10 und der Harzschicht 70 äußerst hoch.
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Ferner wird bei der Ausbildung der Plattierungsschicht 80 die Harzschicht 70 als Maske verwendet, was bedeutet, dass die jeweiligen Grenzabschnitte der Harzschicht 70 und der Plattierungsschicht 80 einander berühren, wodurch eine kontinuierliche Beschichtung gebildet wird. Infolgedessen ist es sehr unwahrscheinlich, dass der Grenzabschnitt zwischen der Harzschicht 70 und der Plattierungsschicht 80 den Ausgangspunkt für eine Korrosion bildet. Da die Harzschicht 70 als Maske dient, muss außerdem keine Maskierungsoperation durchgeführt werden, um die Plattierungsschicht 80 zu bilden.
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Die kurzseitigen Abschnitte 16, wo der Brennstoffzellenseparator 10 (das Separatorsubstrat) freiliegt, dienen auch als Positionierungsabschnitte, die verwendet werden, um eine Vielzahl von Einheitszellen in Bezug aufeinander zu positionieren, wenn die Vielzahl von Einheitszellen, die jeweils unter Verwendung eines Brennstoffzellenseparators 10 ausgebildet wurden, übereinander geschichtet wird, um eine Brennstoffzelle zusammenzusetzen.
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Für dieses Positionierungsverfahren, das während des Zusammensetzens einer Brennstoffzelle durchgeführt wird, kann die in
JP 2005-243355 A offenbarte Technik verwendet werden. Nachstehend wird die in dieser Veröffentlichung offenbarte Positionierungstechnik skizziert. In der folgenden Beschreibung stellen die Symbole in Klammern die Symbole dar, die in der Entgegenhaltung verwendet werden.
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Freiliegende Metallabschnitte (Symbole 46a, 46b und 46c) werden am Außenumfang eines ersten Metallseparators (Symbol 14) vorgesehen, und freiliegende Metallabschnitte (Symbole 56a, 56b und 56c) werden am Außenumfang eines zweiten Metallseparators (Symbol 16) vorgesehen. Eine Elektrolytmembran/Elektroden-Anordnung (Symbol 12) wird dann zwischen dem ersten Metallseparator und dem zweiten Metallseparator angeordnet, wodurch eine Brennstoffzelle (Symbol 10) ausgebildet wird. Eine Montageeinrichtung (Symbol (80), die verwendet wird, um eine Vielzahl der Brennstoffzellen (Symbol 10) übereinander zu schichten und um einen Brennstoffzellenseparator (Symbol 60) zusammenzusetzen, ist mit Stützstäben (Symbole 106a, 106b und 108) versehen. Dadurch, dass der freiliegende Metallabschnitt jeder Brennstoffzelle (Symbol 10) mit den Stützstäben in Kontakt gebracht wird, die sich in Stapelrichtung der Separatoren erstrecken, kann die Vielzahl an Brennstoffzellen (Symbol 10) exakt positioniert werden.
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In der vorliegenden Ausführungsform erfüllen die kurzseitigen Abschnitte 16 (die Positionierungsabschnitte), wo der Brennstoffzellenseparator 10 freiliegt, die Funktion der freiliegenden Metallabschnitte in der oben genannten Veröffentlichung. Anders ausgedrückt, eine MEA wird zwischen zwei Brennstoffzellenseparatoren 10 angeordnet, um eine Einheitszelle zu bilden, und während der Laminierung einer Vielzahl dieser Einheitszellen werden die kurzseitigen Abschnitte 16 (die Positionierungsabschnitte) der Brennstoffzellenseparatoren 10 für die Positionierung der Einheitszellen in Bezug aufeinander verwendet. Unter Verwendung einer Montageeinrichtung für die Laminierung der Vielzahl von Einheitszellen und durch Stützen der kurzseitigen Abschnitte 16 (der Positionierungsabschnitte) mit der Montageeinrichtung wird die Position jeder Einheitszelle bestimmt, was bedeutet, dass die Vielzahl von Einheitszellen exakt in Bezug aufeinander positioniert werden können. Die freiliegenden Metallabschnitte werden nicht nur während der Laminierung einer Vielzahl Einheitszellen verwendet, sondern können auch verwendet werden, um Separatoren zu positionieren, wenn eine einzelne Zelle durch Anordnen einer Membran/Elektroden-Anordnung zwischen einem Paar Separatoren gebildet wird. In jedem Fall ist die Positionierungsgenauigkeit, die unter Verwendung einer Positionierungseinrichtung erreicht werden kann, sehr hoch, da die freiliegenden Metallabschnitte an den Enden (den Seitenflächen) des Separators freiliegen und kein Harz an ihnen haftet.
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Vorstehend wurde eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben, aber die obige Ausführungsform ist in allen Aspekten nur ein Beispiel und beschränkt in keiner Weise den Bereich der vorliegenden Erfindung. Beispielsweise wird in der oben beschriebenen Ausführungsform während der Harzbeschichtung eine Galvanisierungsbehandlung durchgeführt, aber statt dieser Galvanisierungsbehandlung kann der Harzüberzug auch mittels Spritzformens oder dergleichen ausgebildet werden. Ferner kann im Falle des leitfähigen Überzugs statt einer Galvanisierungsbehandlung eine andere Beschichtungsbehandlung, wie Streichen, Vakuumabscheidung, Sputtern oder Ionenplattierung angewendet werden. Darüber hinaus kann der leitfähige Überzug statt mit Gold (Au) auch unter Verwendung von Kupfer, Silber, Platin, Palladium oder Kohlenstoff oder dergleichen ausgebildet werden.
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Ferner wird in der oben beschriebenen bevorzugten Ausführungsform, wie in 4 dargestellt, die Maskierung unter Verwendung der Maskiermaterialien 56b durchgeführt, wodurch die kurzseitigen Abschnitte 16 freiliegen, aber der Harzüberzug 70 kann auch ohne Verwendung der Maskiermaterialien 56b durchgeführt werden, so dass der Harzüberzug auch in den kurzseitigen Abschnitten 16 ausgebildet wird, und der Harzüberzug in den kurzseitigen Abschnitten 16 kann dann teilweise entfernt werden, wodurch die kurzseitigen Abschnitte 16 freigelegt werden. Ferner liegen in der vorliegenden Ausführungsform, wie in 1 und 4(D) dargestellt, die kurzseitigen Abschnitte 16 des Brennstoffzellenseparators 10 frei, aber stattdessen kann zumindest ein Teil der langseitigen Abschnitte des Brennstoffzellenseparators 10 freiliegen. Darüber hinaus werden in der vorliegenden Ausführungsform, wie in 2 dargestellt, die Spanneinrichtungen 60 von den kurzen Seiten des Brennstoffzellenseparators 10 her aufgesetzt, aber die Spanneinrichtungen 60 können auch von den langen Seiten des Brennstoffzellenseparators 10 her aufgesetzt werden.
