JP2000048830A

JP2000048830A - 燃料電池、燃料電池用セパレータ及びその製造法

Info

Publication number: JP2000048830A
Application number: JP10209629A
Authority: JP
Inventors: Akitsugu Tashiro; 了嗣田代; Tomonori Seki; 智憲関; Harufumi Hasuda; 春文蓮田; Atsushi Fujita; 藤田　　淳
Original assignee: Hitachi Chemical Co Ltd
Current assignee: Showa Denko Materials Co Ltd
Priority date: 1998-07-24
Filing date: 1998-07-24
Publication date: 2000-02-18

Abstract

(57)【要約】【課題】電気抵抗、優れたガスの不浸透性、液膨潤
性、機械強度等のセパレータ特性において問題がなく、
かつ、成形性の良好な、燃料電池用セパレータ、電気抵
抗、優れたガスの不浸透性、液膨潤性、機械強度等のセ
パレータ特性において問題がなく、かつ、成形性の良好
な、燃料電池用セパレータの製造法及びセパレータの電
気抵抗、優れたガスの不浸透性、液膨潤性、機械強度等
のセパレータ特性において問題がなく、かつ、成形性の
良好なセパレータを有する、高性能な燃料電池を提供す
る。【解決手段】樹脂中に膨脹黒鉛粉、シリコン又はシリ
コン含有化合物が分散された成形体からなる燃料電池用
セパレータ、膨張黒鉛粉、熱硬化性樹脂又は熱可塑性樹
脂、及び、シリコン又はシリコン含有化合物を含む混合
物を成形することを特徴とする燃料電池用セパレータの
製造法並びに前記燃料電池用セパレータ又は前記の製造
法により得られるセパレータを有してなる燃料電池。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、燃料電池並びに成
形作業性に優れた燃料電池用セパレータ及びその製造法
に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、燃料電池用セパレータは、黒鉛ブ
ロックから削り出す方法、天然りん片状黒鉛を強酸及び
酸化剤で処理後、熱処理して得られる膨張黒鉛、膨張黒
鉛シート等を高圧力下で成形する方法、前記成形体に液
状熱硬化性樹脂を含浸、硬化する方法などで製造されて
いた。

【０００３】しかし前記の各製造法は、コストと性能の
バランスのとれないものであった。そこで、コストと性
能のバランスがとれた燃料電池用セパレータとして膨張
黒鉛粉と熱硬化性樹脂の混合物の成型品から成るセパレ
ータが開発されつつある。しかし、このセパレータは、
樹脂の配合比率が増加すると成形終了後の型離れ（カナ
型からの成形品の取り出し）が悪くなる問題があった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】請求項１、２及び３記
載の発明は、上記問題を解決するものであり、燃料電池
セパレータにおいて、電気抵抗、優れたガスの不浸透
性、液膨潤性、機械強度等のセパレータ特性において問
題がなく、かつ、成形性の良好な、燃料電池用セパレー
タを提供するものである。また、請求項４及び５記載の
発明は、電気抵抗、優れたガスの不浸透性、液膨潤性、
機械強度等のセパレータ特性において問題がなく、か
つ、成形性の良好な、燃料電池用セパレータの製造法を
提供するものである。また、請求項６及び７記載の発明
は、セパレータの電気抵抗、優れたガスの不浸透性、液
膨潤性、機械強度等のセパレータ特性において問題がな
く、かつ、成形性の良好なセパレータを有する、高性能
な燃料電池を提供するものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、樹脂中に膨脹
黒鉛粉、シリコン又はシリコン含有化合物が分散された
成形体からなる燃料電池用セパレータに関する。また本
発明は、前記シリコン又はシリコン含有化合物が、粉末
状である燃料電池用セパレータに関する。また本発明
は、燃料電池が、固体高分子型である前記の燃料電池用
セパレータに関する。

【０００６】また本発明は、膨張黒鉛粉、熱硬化性樹脂
又は熱可塑性樹脂、及び、シリコン又はシリコン含有化
合物を含む混合物を成形することを特徴とする燃料電池
用セパレータの製造法に関する。また本発明は、使用す
る樹脂が、開環重合により硬化反応する熱硬化性のフェ
ノール樹脂である前記の燃料電池用セパレータの製造法
に関する。また本発明は、前記のセパレータ又は前記の
製造法により得られるセパレータを有してなる燃料電池
に関する。さらに本発明は、固体高分子型である前記の
燃料電池に関する。

【０００７】

【発明の実施の形態】本発明の燃料電池用セパレータ
は、膨張黒鉛粉、及び、シリコン又はシリコン含有化合
物が、樹脂中に分散した構造をとることにより、電気抵
抗、優れたガスの不浸透性、液膨潤性、機械強度等のセ
パレータ特性において問題がなく、かつ、成形性の良好
なセパレータとすることができる。膨張黒鉛粉の原料と
しては、天然黒鉛、キッシユ黒鉛、熱分解黒鉛等の高度
に結晶が発達した黒鉛が好ましいものとして挙げられ
る。得られる特性と経済性のバランスを考慮すると、天
然黒鉛が好ましい。用いる天然黒鉛としては、特に制限
はなく、Ｆ４８Ｃ（日本黒鉛(株)製）、Ｈ−５０（中越
黒鉛(株)製）等の市販品を用いることができる。

【０００８】前記黒鉛を膨張黒鉛にする方法に特に制限
はなく、公知の方法として、硫酸、硝酸又は前記混合液
の酸成分に過酸化水素を添加したものに、黒鉛を浸漬し
て黒鉛層間化合物を生成させ、次いで、水洗してから急
速加熱して、黒鉛結晶のＣ軸方向を膨張処理する方法が
挙げられる。これにより、Ｃ軸方向に膨脹して伸びた各
黒鉛が、方向性なく複雑に絡み合った形態となる。

【０００９】本発明において使用する膨脹黒鉛粉は、密
度が０．７g/cm³〜１．７g/cm³であることが好ましい。
この密度の膨脹黒鉛粉を得るためには、上記工程で得ら
れた膨張黒鉛を、ロール、プレス等で加圧して、膨張黒
鉛同士の接触を大きくして、密度が０．７g/cm³〜１．
７g/cm³の、例えばシート状の成形体に成形する。つい
で、これを粉砕し，必要に応じて分級して膨脹黒鉛粉が
製造される。ここで、前記の密度が０．７g/cm³未満の
場合、電気特性の向上があまり認められず、また密度が
１．７g/cm³を超える場合、成形体の製造時に大きな圧
力が必要となり、作業性及び生産性が低下する傾向にあ
る。最適密度に調整した成形体は、各種粉砕装置を用い
て粉砕し膨張黒鉛粉を得ることができる。

【００１０】また、用いる膨張黒鉛粉の平均粒径に特に
制限はないが、粉末樹脂を用いる場合の乾式混合性等を
考慮すると、２５μｍ〜３００μｍの範囲が好ましい。
平均粒径が２５μｍ未満の膨張黒鉛粉を使用した場合、
成形したセパレータの機械的強度が低下する傾向にあ
り、また、３００μｍを超える膨張黒鉛粉を使用した場
合、粉末樹脂との混合性が低下し均一な成形体が得られ
ない傾向にある。

【００１１】本発明において、前記膨張黒鉛粉と共に用
いられる樹脂（熱硬化性樹脂又は熱可塑性樹脂）として
は、粉状の熱硬化性樹脂又は熱可塑性樹脂が好ましい。
その構造に特に制限はなく、例えば、固形エポキシ樹
脂、メラミン樹脂、アクリル樹脂、レゾールタイプ、ノ
ボラックタイプ等の各種フエノール樹脂、ポリアミド樹
脂、粉状ポリアミドイミド樹脂、フェノキシ樹脂等が使
用される。これらの樹脂は必要に応じて、硬化剤、硬化
促進剤、硬化触媒等を併用することができる。たとえ
は、エポキシ樹脂は、硬化剤と硬化促進剤が併用して使
用される。これらの樹脂の中で、優れた特性バランスを
示し、経済性、作業性等にも優れることから、フエノー
ル樹脂が好ましい。

【００１２】フェノール樹脂としては、硬化反応時に発
生ガスが少なく、成形性が良くまた良好な諸特性を有す
る開環重合により硬化反応するフェノール樹脂が特に好
ましいものとして用いられる。開環重合により硬化する
フェノール樹脂としては、粉末状の樹脂が好ましく、一
般式（Ｉ）

【化１】に示されるジヒドロベンゾオキサジン環を含む樹脂が成
形性、耐熱性等に優れ、好ましい。この樹脂は、加熱に
より開環重合反応を起こし、触媒や硬化剤を用いること
なく、揮発分を発生させることなく優れた特性を持つ架
橋構造を形成することができる。

【００１３】前記ジヒドロベンゾオキサジン環を含む樹
脂としては、一般式（Ａ）

【化２】（式中、芳香環に結合する水素はヒドロキシル基のオル
ト位の１つを除き、置換基で置換されていてもよい）に
示す化学構造単位と一般式（Ｂ）

【化３】（式中、Ｒ¹は炭化水素基であり、芳香環に結合する水
素は、置換基で置換されていてもよい）に示す化学構造
単位を含むものが揮発性ガスの発生を抑制する効果が高
いので好ましく、一般式（Ａ）／一般式（Ｂ）のモル比
が４／１〜１／９で含むものが耐熱性等の点でより好ま
しい。なお、この比は、用いる材料の比率等により調整
できる。

【００１４】上記一般式（Ａ）及び一般式（Ｂ）で示さ
れる化学構造単位において、芳香環に結合する水素の代
わりに置換されていてもよい置換基としては特に制限は
ないが、メチル基、エチル基、プロピル基等のアルキル
基などの炭素原子数１〜１０のアルキル基が好ましいも
のとして挙げられる。また、一般式（Ａ）において、ヒ
ドロキシル基のオルト位の１つは硬化反応のために水素
を持つ。また、一般式（Ｂ）において、Ｒ¹で示される
炭化水素基としては、メチル基、エチル基、シクロヘキ
シル基、フェニル基、置換フェニル基等の炭素原子数１
〜１０のものが挙げられる。

【００１５】前記各化学構造単位の数は、１分子中に含
まれる一般式（Ａ）の数をｍ、一般式（Ｂ）の数をｎと
するときに、ｍが１以上、ｎが１以上であればよいが、
数平均でｍ＋ｎが３〜１０であることが、硬化物の特
性、例えば耐熱性等の点で好ましい。

【００１６】上記各化学構造単位は、互いに直接結合し
ていてもよく、各種の基を介して結合していてもよい。
このような基としては、有機基として、アルキレン基、
キシリレン基等の炭化水素基などが好ましいものとして
挙げられ、具体的には、

【化４】で示される基（但し、Ｒ²は、水素原子またはメチル
基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、フェニル
基、置換フェニル基等の炭素原子数１〜２０の炭化水素
基を示す）、炭素原子数５〜２０の鎖状アルキレン基な
どが挙げられる。これは、原料として用いるフェノール
性水酸基を有する化合物の種類等により選択できる。

【００１７】前記ジヒドロベンゾオキサジン環を含む樹
脂は、例えば、フェノール性水酸基を有する化合物、ホ
ルムアルデヒド類及び第１級アミンから合成することが
できる。これらの材料からジヒドロベンゾオキサジン環
を含む樹脂を合成する方法としては、フェノール性水酸
基を有する化合物と第１級アミンとの混合物を好ましく
は７０℃以上に加熱したホルムアルデヒド類中に添加し
て、好ましくは７０〜１１０℃、より好ましくは９０〜
１００℃で、好ましくは２０分〜１２０分反応させ、そ
の後好ましくは１２０℃以下の温度で減圧乾燥する方法
が挙げられる。

【００１８】前記フェノール性水酸基を有する化合物と
しては、ビスフェノールＡ、ビスフェノールＦ、ビフェ
ノール等のビスフェノール化合物、トリスフェノール化
合物、テトラフェノール化合物などの低分子フェノール
化合物や、フェノール樹脂を挙げることができる。フェ
ノール樹脂としては、フェノール若しくはキシレノー
ル、ｔ−ブチルフェノール、オクチルフェノール等のア
ルキルフェノールなどの１価のフェノール化合物、レゾ
ルシノール、ビスフェノールＡなどの多価フェノール化
合物とホルムアルデヒド類を反応させて得られるノボラ
ック樹脂若しくはレゾール樹脂、フェノール変性キシレ
ン樹脂、メラミン変性フェノール樹脂、ポリブタジエン
変性フェノール樹脂等が挙げられる。

【００１９】前記ホルムアルデヒド類としては、ホルム
アルデヒドの他、ホルマリン、パラホルムアルデヒド
や、ヘキサメチレンテトラミンのようなホルムアルデヒ
ドを発生するものを用いることもできる。第１級アミン
としては、メチルアミン、シクロヘキシルアミン等の脂
肪族アミン、アニリン、置換アニリン等の芳香族アミン
が挙げられる。耐熱性の面からは、芳香族アミンが好ま
しい。

【００２０】これらの配合比に特に制限はないが、例え
ば、フェノール性水酸基を有する化合物のヒドロキシル
基（そのオルト位の少なくとも１つが水素であるもの）
１モルに対し、第１級アミンを０．２〜０．９モル、ホ
ルムアルデヒド類を第１級アミンの２倍モル量以上の比
で反応させることが好ましい。

【００２１】粉末状のフェノール樹脂を用いる場合、そ
の粒度分布に特に制限はないが、膨張黒鉛粉等の炭素材
料との混合性（特にドライブレンド法の場合）、成形時
に於ける樹脂の流れ性を考慮すると、数平均粒径で１μ
ｍ〜１００μｍが好ましく、５μｍ〜５０μｍが特に好
ましい。

【００２２】本発明で使用するシリコン又はシリコン含
有化合物に特に制限はなく、液状でも粉末状でもよく、
例えば、シリコン粉末、窒化ケイ素、炭化ケイ素、酸化
ケイ素等の粉末、シロキサン結合（−Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉ
−）を有する化合物、例えば、ジメチルポリシロキサン
（下式（１））、メチルアルキルポリシロキサン（下式
（２））等のシリコーン樹脂、ポリエチレンオキシド変
性及び／又はポリプロピレンオキシド変性のポリアルキ
レンエーテル変性ジメチルポリシロキサン（下式
（３））等の変性シリコーン樹脂などが好ましいものと
して挙げられる。

【００２３】

【化５】（式中、ｍ、ｎ、ｘ及びｙは、繰り返し単位の繰り返し
数を示す整数であり、ｍ、ｎ及びｘは１以上、ｙは０又
は１以上、Ｒは水素原子又はメチル基を表し、Ｒ′は水
素原子又はアルキル基を表す）

【００２４】なお、ｘとしては１〜１００、ｙとしては
０〜１００、ｍ及びｎとしては１〜３０、Ｒ′は炭素原
子数１〜１０のアルキル基が好ましい。また、一般式
（３）において、ｘ及びｙで示される各繰り返し単位
は、ブロック状に存在していてもランダム状に存在して
いてもよい。

【００２５】シリコン又はシリコン含有化合物として
は、粉末状のものを使用することが、簡易に乾式混合で
き、良好な性能のセパレータを得ることができるので好
ましく、中でもシリコン粉末を使用することが特に好ま
しい。シリコン又はシリコン含有化合物は、既に多くの
化合物が市販されているので、これら市販品を使用する
ことができる。シリコン粉末としては、例えば、Ｓ１５
００（商品名、チッソ株式会社製）などが挙げられる。

【００２６】膨張黒鉛粉と、前記樹脂との配合割合は、
膨張黒鉛粉／樹脂＝９５／５〜３０／７０（重量比）の
範囲で使用されることが好ましく、９０／１０〜５０／
５０の範囲で使用されることがより好ましい。ここで混
合する膨張黒鉛粉／樹脂が９５／５を越える場合、機械
的強度が低下する傾向があり、一方、７０／３０未満の
場合、導電性が低下する傾向がある。

【００２７】シリコン又はシリコン含有化合物の配合量
は、前記樹脂に対して、１〜６０重量％の範囲が好まし
く、１．５〜３０重量％の範囲がより好ましい。この配
合量が１重量％未満では離形性の向上効果が充分に認め
られない傾向にあり、一方、６０重量％を超えると電気
特性が悪くなる傾向にある。

【００２８】膨張黒鉛粉、シリコン又はシリコン化合
物、及び、樹脂の混合方法に特に制限はなく、樹脂が粉
末状の場合、粉末樹脂を溶媒に溶解して、膨張黒鉛粉と
シリコン又はシリコン化合物の混合物を配合しよく混合
し、脱溶媒（使用樹脂の反応が進行しない条件下）後、
得られた混合体を最適な大きさに粉砕、分級する方法
や、膨張黒鉛粉、シリコン又はシリコン化合物、及び、
樹脂を一度に配合し、乾式で混合する方法（シエイカ
ー、ミキサー等で溶媒なしで混合する方法）などを用い
ることができる。コスト及び作業性を考慮すると乾式混
合法が好ましい。

【００２９】得られた上記混合物は、必要に応じて作業
性向上のため予備成形（混合物の体積を減少させるた
め、樹脂が溶融又は硬化しない温度、例えば室温で成
形）し、その後、熱成形することができる。前記熱成形
は、通常の圧縮成形で行うことができ、好ましくは１４
０℃〜２００℃、より好ましくは１６０℃〜１９０℃に
昇温したセパレータ成形用金型に、上記混合物を充填し
圧力を加えたまま成形することができる。なお、成形方
法としては、所望のセパレータの形状の金型等を使用す
る方法が直接にセパレータを成形できるので好ましい
が、予め大きめの成形体を作製し、これを切削して所望
の形状と大きさのセパレータにすることもできる。

【００３０】本発明における燃料電池用セパレータの大
きさ、厚さ、形状等に特に制限はない。図１に、本発明
の燃料電池用セパレータの一例の斜視図を示す。一般
に、燃料電池用セパレータ１には、反応ガスの流路を確
保するため、図１に示されるようなリブが設けられてい
る。２はリブ部、３は溝部である。図１の（ａ）は両面
にリブが設けられているものであり、（ｂ）は片面にリ
ブが設けられているものである。

【００３１】本発明における燃料電池用セパレータは、
固体高分子型、固体酸化物型、溶融炭酸塩型、アルカリ
水溶液型、酸水溶液型等種々の型式の燃料電池用セパレ
ータとして使用可能である。燃料電池は、一般に、電解
質層をはさんで燃料極及び空気極の各電極層が存在し、
その両側から挟むセパレータを単位とするセルを含む。
電解質としては、アルカリ水溶液型の場合は水酸化カリ
ウム等が用いられ、酸水溶液型の場合はリン酸等が用い
られ、固体高分子型の場合はイオン交換膜等が用いら
れ、溶融炭酸塩型の場合は炭酸リチウム等が用いられ、
固体酸化物型の場合は安定化ジルコニア等が用いられ
る。電極の基材としては、カーボン繊維等のカーボン材
などが挙げられ、必要に応じて、白金、パラジウム、
銀、ニッケル等の触媒層を表面に設けたものが用いられ
る。燃料ガスである水素、炭化水素等は、天然ガス、石
油、石炭、メタノールなどを反応させて改質ガスを取り
出し、これを用いることにより供給される。本発明のセ
パレータは中でも、固体高分子型燃料電池用として、特
に好適である。

【００３２】図２に固体高分子型燃料電池の一例のセル
の構造を表す斜視図を示す。電池の反応を起こす最小単
位のセル４は、固体高分子電解質膜５、燃料極６、空気
極７の各層から構成される３層膜８と、それを両側から
挟むセパレータ９ａ、９ｂにより構成されている。この
ように構成されたセル３が図１に示すように数段積み重
ねられ、集合体としてのセルスタック１０が得られる。

【００３３】

【実施例】次に実施例を説明する。以下、％は重量％を
意味する。実施例１（１）膨張黒鉛粉の製造硫酸（濃度９９重量％）６００ｇと硝酸（濃度９９重量
％）２００ｇを３リットルのガラスビーカに入れた。こ
のものに黒鉛Ｆ４８Ｃ（固定炭素９９％以上、日本黒鉛
(株)製）４００ｇを配合し、ガラスはねを取り付けた撹
拌モータ（６０rpm）で６分撹拌し、その後、過酸化水
素（濃度３５重量％）３２ｇを配合し、１５分撹拌し
た。撹拌終了後、減圧濾過で酸化黒鉛と酸成分を分離
し、得られた酸化黒鉛を別容器に移し、５リットルの水
を加え、１０分間撹拌し、減圧濾過で洗浄酸化黒鉛と洗
浄水を分離した。

【００３４】得られた洗浄酸化黒鉛をホーロー製のバッ
トに移し平らに均し、１１０℃に昇温した乾燥器で１時
間熱処理して水分を乾燥させた。このものを更に８００
℃にの昇温した加熱炉に５分間入れ、膨張黒鉛を得た。
この膨張黒鉛を取り出し、平らに均してロールで圧縮し
て密度が１．０g/cm³のシートに加工し、得られたシー
トを粗粉砕機（ホソカワミクロン(株)製、ロートプレッ
クス（商品名））で粉砕後、微粉砕機（奈良機械製作所
(株)製、自由粉砕機Ｍ−３（商品名））で粉砕し、平均
粒径１５０μｍ、密度が１．０g/cm³の膨張黒鉛粉を得
た。

【００３５】（２）開環重合するフェノール樹脂（ジヒ
ドロベンゾオキサジン環を含む樹脂）の製造フェノール１．９kg、ホルマリン（３７％水溶液）１．
０kg及びしゅう酸４ｇを５リットルのフラスコに仕込
み、環流温度で６時間反応させた。引き続き、内部を６
６６６．１Pa（５０mmHg）以下に減圧して未反応のフェ
ノール及び水を除去し、フェノールノボラック樹脂を合
成した。得られた樹脂は、軟化点８４℃（環球法）、３
核体〜多核体／２核体比９２／１８（ゲルパーミエーシ
ョンクロマトグラフィー法によるピーク面積比）であっ
た。

【００３６】次に合成したフェノールノボラック樹脂
１．７kg（ヒドロキシル基１６モルに相当）をアニリン
０．９３kg（１０モルに相当）と混合し、８０℃で５時
間攪拌し、均一な混合溶液を調製した。ついで５リット
ルフラスコ中に、ホルマリン１．６２kgを仕込み９０℃
に加熱し、さらに前記のノボラック／アニリン混合溶液
を３０分かけて少しずつ添加した。添加終了後、３０分
間、環流温度に保ち、しかる後に１００℃で２時間６６
６６．１Pa（５０mmHg）以下に減圧して縮合水を除去
し、反応し得るヒドロキシル基の７１モル％がジヒドロ
ベンゾオキサジン化されたジヒドロベンゾオキサジン環
を含む樹脂を得た。すなわち、上記ジヒドロベンゾオキ
サジン環を含む樹脂は、前記一般式（Ａ）と一般式
（Ｂ）のモル比を前者／後者で１／２．４５で含むもの
である。

【００３７】なお、前記フェノールノボラック樹脂にお
いて反応し得るヒドロキシル基の量は、下記のようにし
て算出したものである。すなわち、前記フェノールノボ
ラック樹脂１．７kg（ヒドロキシル基１６モルに相当）
をアニリン１．４（１６モルに相当）、ホルマリン２．
５９kgと反応させ、反応し得るヒドロキシル基のすべて
にジヒドロベンゾオキサジン環が導入された樹脂を合成
した。過剰のアニリン及びホルマリンは乾燥中にのぞか
れ、収量は３．３４kgであった。このことから、前記フ
ェノールノボラック樹脂において、反応し得るヒドロキ
シル基の量は１４モル反応し、ジヒドロベンゾオキサジ
ン環化したことを示している。前記で得た樹脂を、粉砕
機で微粉化し、反応時発生するガスの少ない粉末フェノ
ール樹脂を製造した。

【００３８】（３）燃料電池用セパレータの製造実施例１（１）で得た膨張黒鉛粉４８ｇと（２）で作成
した粉末フェノール樹脂３２ｇ（比率＝６０／４０）及
びシリコンパウダー（チッソ(株)製、Ｓ１５００）０．
９６ｇ（比率＝フェノール樹脂に対し３重量％）を、ビ
ニール袋に計り取り空気を入れ袋を膨らませた状態で３
０秒間ドライブレンドを行つた。前記ブレンド品を、１
８０℃に昇温した燃料電池用セパレータ成形カナ型に均
一に充填し、前記温度に昇温した７６トン圧縮成形機
で、ゲージ圧力５０Kgf/cm²、成形時間１０分の条件で
成形した。成形終了後のカナ型からの成形体の取り出し
は容易であった。外観良好な片面に高さ２mmのリブ状突
起物を形成した縦１４０mm、横１８０mmの燃料電池用セ
パレータが得られた。このものを厚さ３mmの鉄板２枚で
挟み、２００℃に昇温した乾燥器に入れ３０分間熱処理
してセパレータとした。

【００３９】実施例２シリコンパウダー（Ｓ１５００）を３．２ｇ（比率：フ
ェノール樹脂に対し１０重量％）使用した以外は、実施
例１と同じ材料、方法で成形した。成形終了後のカナ型
からの成形体の取り出しは容易であった。

【００４０】比較例１シリコンパウダー（Ｓ１５００）を使用しなかった以外
は、実施例１と同じ材料、方法で成形した。成型品が金
型に貼り付いてしまい、成形終了後のカナ型からの成形
体の取り出しは難易であった。

【００４１】実施例３メチルエチルケトン１００ｇを攪拌しながら、実施例１
（２）で作製した粉末フェノール樹脂３２ｇを徐々に添
加し、粉末フェノール樹脂を均一にメチルエチルケトン
に溶解させた。その後、液状シリコーン樹脂（ＢＹＫ−
３３３、商品名、ＢＹＫケミージャパン(株)製、前記式
（３）で示されるポリアルキレンエーテル変性ジメチル
ポリシロキサン）と、実施例１（１）で作製した膨脹黒
鉛粉４８ｇを順番に添加配合し、均一に混合した。上記
混合物を、７０℃に昇温した減圧乾燥機に入れ、１時間
減圧乾燥を行った後、ビニール袋に移し、軽く手でもみ
ほぐして成形粉末とした。上記成形粉末を実施例１
（３）と同じ条件で成形し、後硬化し、同型状で外観良
好のセパレータを得た。成形終了後のカナ型からの成形
体の取り出しは容易であった。

【００４２】評価上記実施例１、２、３及び比較例１で製造した燃料電池
用セパレータの脱型性、外観、内部状態について表１に
示した。

【００４３】

【表１】

【００４４】

【発明の効果】請求項１、２及び３記載の燃料電池用セ
パレータは、上記問題を解決するものであり、燃料電池
セパレータにおいて、電気抵抗、優れたガスの不浸透
性、液膨潤性、機械強度等のセパレータ特性において問
題がなく、かつ、成形性の良好なものである。また、請
求項４及び５記載の燃料電池用セパレータの製造法によ
れば、電気抵抗、優れたガスの不浸透性、液膨潤性、機
械強度等のセパレータ特性において問題がなく、かつ、
成形性の良好なセパレータが得られる。また、請求項６
及び７記載の燃料電池は、セパレータの電気抵抗、優れ
たガスの不浸透性、液膨潤性、機械強度等のセパレータ
特性において問題がなく、かつ、成形性が良好であるの
で、高性能なものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の燃料電池用セパレータの一例を示す斜
視図であり、（ａ）は両面にリブが存在するもの、
（ｂ）は片面にリブが存在するものである。

【図２】本発明の燃料電池の一例を示す斜視図である。

【符号の説明】

１セパレータ２リブ部３溝部４セル５固体高分子電解質膜６燃料極７空気極８３層膜９ａ、９ｂセパレータ１０セルスタック

フロントページの続き (72)発明者蓮田春文茨城県日立市鮎川町三丁目３番１号日立化成工業株式会社山崎工場内 (72)発明者藤田淳茨城県日立市鮎川町三丁目３番１号日立化成工業株式会社山崎工場内Ｆターム(参考） 5H026 AA06 BB00 CC03 EE01 EE05 EE18

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】樹脂中に膨脹黒鉛粉、シリコン又はシリ
コン含有化合物が分散された成形体からなる燃料電池用
セパレータ。
【請求項２】シリコン又はシリコン含有化合物が、粉
末状である請求項１記載の燃料電池用セパレータ。
【請求項３】燃料電池が、固体高分子型である請求項
１又は２記載の燃料電池用セパレータ。
【請求項４】膨張黒鉛粉、熱硬化性樹脂又は熱可塑性
樹脂、及び、シリコン又はシリコン含有化合物を含む混
合物を成形することを特徴とする燃料電池用セパレータ
の製造法。
【請求項５】使用する樹脂が、開環重合により硬化反
応する熱硬化性のフェノール樹脂である請求項４記載の
燃料電池用セパレータの製造法。
【請求項６】請求項１、２若しくは３に記載されるか
又は請求項４若しくは５に記載される製造法により得ら
れるセパレータを有してなる燃料電池。
【請求項７】固体高分子型である請求項６記載の燃料
電池。