JP2000067882A - 燃料電池セル用セパレータとその製造方法 - Google Patents
燃料電池セル用セパレータとその製造方法Info
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- Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 高度の導電性を備え、かつ生産性に優れてい
る燃料電池セル用セパレータ及びその製造方法を提供す
る。 【解決手段】 電解質膜１２を挟み込む１対の電極１１
にそれぞれ接触し、電極からの集電に用いられるととも
に、上記電極側にガス供給用のガス流路２１を有する燃
料電池セル用セパレータ２０であって、該セパレータの
基材が、微細な空隙部を有する金属材料からなる３次元
網目状構造物４０からなり、微細な空隙部に、導電性を
有する樹脂材料５０を緻密に充填してなることを特徴と
する燃料電池セル用セパレータ、及び、流路形成用の凸
部３３を有する成形型３０内に微細な空隙部を有する金
属材料からなる３次元網目状構造物４０を載置した後、
導電性を有する樹脂材料５０を充填し、成形型の加熱、
押圧により流路の形成と上記構造物の空隙部へ樹脂材料
を緻密に充填することを特徴とする燃料電池セル用セパ
レータの製造方法。
る燃料電池セル用セパレータ及びその製造方法を提供す
る。 【解決手段】 電解質膜１２を挟み込む１対の電極１１
にそれぞれ接触し、電極からの集電に用いられるととも
に、上記電極側にガス供給用のガス流路２１を有する燃
料電池セル用セパレータ２０であって、該セパレータの
基材が、微細な空隙部を有する金属材料からなる３次元
網目状構造物４０からなり、微細な空隙部に、導電性を
有する樹脂材料５０を緻密に充填してなることを特徴と
する燃料電池セル用セパレータ、及び、流路形成用の凸
部３３を有する成形型３０内に微細な空隙部を有する金
属材料からなる３次元網目状構造物４０を載置した後、
導電性を有する樹脂材料５０を充填し、成形型の加熱、
押圧により流路の形成と上記構造物の空隙部へ樹脂材料
を緻密に充填することを特徴とする燃料電池セル用セパ
レータの製造方法。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、電解質膜を挟み込
む１対の電極に接触し、電極からの集電に用いられると
ともに、上記電極側にガス供給用のガス流路を有し、電
極の反対側に冷却水路を有する燃料電池セル用セパレー
タ及びその製造方法に関する。
む１対の電極に接触し、電極からの集電に用いられると
ともに、上記電極側にガス供給用のガス流路を有し、電
極の反対側に冷却水路を有する燃料電池セル用セパレー
タ及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】上記の燃料電池セル用セパレータ（以
下、単に「セパレータ」という）には、電極からの集電
をする都合上、高度の導電性が必要である。さらに、ガ
ス不透過性や、耐食性、機械的強度等も必要とされる。
そして、セパレータには電極にガスを供給するためのガ
ス流路や冷却溝を形成するが、その形成方法は、従来、
金属板やカーボンプレートのような導電材料にエンドミ
ル、フライス等の切削加工を施して形成されていた。
下、単に「セパレータ」という）には、電極からの集電
をする都合上、高度の導電性が必要である。さらに、ガ
ス不透過性や、耐食性、機械的強度等も必要とされる。
そして、セパレータには電極にガスを供給するためのガ
ス流路や冷却溝を形成するが、その形成方法は、従来、
金属板やカーボンプレートのような導電材料にエンドミ
ル、フライス等の切削加工を施して形成されていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】セパレータ材料として
純銅やステンレス鋼などの金属材料で構成する例が知ら
れているが、これらの金属系の材質では重量的に重くな
る他に燃料ガスとして用いる水素ガスと長時間に亘って
接触するために、水素脆性が生じて材質劣化が起こる欠
点や、溝形成における切削加工やエッチング処理なども
必要とするので工数増加とそれに伴うコスト増が避けら
れない。
純銅やステンレス鋼などの金属材料で構成する例が知ら
れているが、これらの金属系の材質では重量的に重くな
る他に燃料ガスとして用いる水素ガスと長時間に亘って
接触するために、水素脆性が生じて材質劣化が起こる欠
点や、溝形成における切削加工やエッチング処理なども
必要とするので工数増加とそれに伴うコスト増が避けら
れない。
【０００４】また、金属系の他には緻密質カーボン板材
を採用し、この板材に切削加工を経てガス流路を形成し
てセパレータとしている例がある。このセパレータでは
軽量化は解決できるが、板自体の製造に長時間を要し、
生産性が悪いという問題がある。さらに、金属板と同様
の流路の加工に加え、板材とするためのダイヤモンドカ
ッタによるスライス切削をも必要とするので、工数増加
とそれに伴うコスト増が避けられない。
を採用し、この板材に切削加工を経てガス流路を形成し
てセパレータとしている例がある。このセパレータでは
軽量化は解決できるが、板自体の製造に長時間を要し、
生産性が悪いという問題がある。さらに、金属板と同様
の流路の加工に加え、板材とするためのダイヤモンドカ
ッタによるスライス切削をも必要とするので、工数増加
とそれに伴うコスト増が避けられない。
【０００５】本発明は、従来のセパレータの問題点を解
決すべく、集電に極めて優れた高度の導電性や機械強度
等の特性を備えるとともに、生産性に富んだセパレータ
及びその製造方法を提供することを目的としている。
決すべく、集電に極めて優れた高度の導電性や機械強度
等の特性を備えるとともに、生産性に富んだセパレータ
及びその製造方法を提供することを目的としている。
【０００６】
【問題を解決するための手段】本発明は、上述の問題点
を解消できる燃料電池セル用セパレータ及びその製造方
法を見出したものであり、その要旨とするところは、電
解質膜１２を挟み込む１対の電極１１にそれぞれ接触
し、電極からの集電に用いられるとともに、上記電極側
にガス供給用のガス流路２１を有する燃料電池セル用セ
パレータ２０であって、該セパレータの基材が、微細な
空隙部を有する金属材料からなる３次元網目状構造物４
０からなり、微細な空隙部に導電性を有する樹脂材料５
０を緻密に充填してなることを特徴とする燃料電池セル
用セパレータ、及び、流路形成用の凸部３３を有する成
形型３０内に微細な空隙部を有する金属材料からなる３
次元網目状構造物４０を載置した後、導電性を有する樹
脂材料５０を充填し、成形型の加熱、押圧により流路の
形成と上記構造物の空隙部へ樹脂材料を緻密に充填する
ことを特徴とする燃料電池セル用セパレータの製造方
法、又は、流路形成用の凸部を有する射出成形用金型内
に、微細な空隙部を有する金属材料からなる３次元網目
状構造物４０をインサートした後、導電性を有する樹脂
材料５０を金型内に射出充填し、上記構造物の空隙部へ
樹脂材料を緻密に充填することを特徴とする燃料電池セ
ル用セパレータの製造方法にある。
を解消できる燃料電池セル用セパレータ及びその製造方
法を見出したものであり、その要旨とするところは、電
解質膜１２を挟み込む１対の電極１１にそれぞれ接触
し、電極からの集電に用いられるとともに、上記電極側
にガス供給用のガス流路２１を有する燃料電池セル用セ
パレータ２０であって、該セパレータの基材が、微細な
空隙部を有する金属材料からなる３次元網目状構造物４
０からなり、微細な空隙部に導電性を有する樹脂材料５
０を緻密に充填してなることを特徴とする燃料電池セル
用セパレータ、及び、流路形成用の凸部３３を有する成
形型３０内に微細な空隙部を有する金属材料からなる３
次元網目状構造物４０を載置した後、導電性を有する樹
脂材料５０を充填し、成形型の加熱、押圧により流路の
形成と上記構造物の空隙部へ樹脂材料を緻密に充填する
ことを特徴とする燃料電池セル用セパレータの製造方
法、又は、流路形成用の凸部を有する射出成形用金型内
に、微細な空隙部を有する金属材料からなる３次元網目
状構造物４０をインサートした後、導電性を有する樹脂
材料５０を金型内に射出充填し、上記構造物の空隙部へ
樹脂材料を緻密に充填することを特徴とする燃料電池セ
ル用セパレータの製造方法にある。
【０００７】
【発明の実施形態】以下、本発明を詳しく説明する。図
３は固体高分子型の燃料電池セル１０の構造を示した断
面概略図である。この図３に示すように、燃料電池セル
１０は、電解質膜１２と、この電解質膜１２を両側から
挟んでサンドイッチ構造とする一対の電極１１と、この
サンドイッチ構造を両側から挟みつつ電極に接触するセ
パレータ２０を備えている。セパレーター２０は電極側
にガス供給用のガス流路２１を有し、電極の反対側に冷
却水路２２を有している（冷却水路は必要に応じて設け
ればよい）。セパレータ２０の全厚みは通常、１．０ｍ
ｍ〜３．０ｍｍの範囲である。
３は固体高分子型の燃料電池セル１０の構造を示した断
面概略図である。この図３に示すように、燃料電池セル
１０は、電解質膜１２と、この電解質膜１２を両側から
挟んでサンドイッチ構造とする一対の電極１１と、この
サンドイッチ構造を両側から挟みつつ電極に接触するセ
パレータ２０を備えている。セパレーター２０は電極側
にガス供給用のガス流路２１を有し、電極の反対側に冷
却水路２２を有している（冷却水路は必要に応じて設け
ればよい）。セパレータ２０の全厚みは通常、１．０ｍ
ｍ〜３．０ｍｍの範囲である。
【０００８】本発明のセパレータの基材は、微細な空隙
部を有する金属材料からなる３次元網目状構造物（以
下、「３次元網目状金属構造体」という）を使用する
が、このような３次元網目状金属構造体としては、ニッ
ケルが線状形状で３次元的に絡まった３次元網目状構造
体ニッケルが挙げられる。この３次元網目状構造体ニッ
ケルは、スポンジ状に発泡した発泡ウレタンにニッケル
を電気メッキし、その後、このメッキ済みの発泡ウレタ
ンを加熱処理に処してウレタンを焼失して取り除くこと
で製造することができる。市販品としては住友電気工業
（株）製の「セルメット」がある。この他に高導電性金
属の線材を織り込む等の手法により３次元に絡ませた構
造物や、メッシュ体を積層した構造物を、３次元網目状
金属構造体とすることもできる。
部を有する金属材料からなる３次元網目状構造物（以
下、「３次元網目状金属構造体」という）を使用する
が、このような３次元網目状金属構造体としては、ニッ
ケルが線状形状で３次元的に絡まった３次元網目状構造
体ニッケルが挙げられる。この３次元網目状構造体ニッ
ケルは、スポンジ状に発泡した発泡ウレタンにニッケル
を電気メッキし、その後、このメッキ済みの発泡ウレタ
ンを加熱処理に処してウレタンを焼失して取り除くこと
で製造することができる。市販品としては住友電気工業
（株）製の「セルメット」がある。この他に高導電性金
属の線材を織り込む等の手法により３次元に絡ませた構
造物や、メッシュ体を積層した構造物を、３次元網目状
金属構造体とすることもできる。
【０００９】上記基材の微細な空隙部には導電性を有す
る樹脂材料を緻密に充填する必要がある。導電性を有す
る樹脂材料５０に使用する樹脂としては、熱硬化性樹
脂、熱可塑性樹脂のいずれも適宜使用できる。
る樹脂材料を緻密に充填する必要がある。導電性を有す
る樹脂材料５０に使用する樹脂としては、熱硬化性樹
脂、熱可塑性樹脂のいずれも適宜使用できる。
【００１０】熱硬化性樹脂としてはフェノール樹脂、エ
ポキシ樹脂、ジアリルフタレート樹脂、アミノ樹脂、不
飽和ポリエステル樹脂等のほとんどの熱硬化性樹脂の適
用が可能であるが、耐水性（耐加水分解性）、耐薬品性
等の観点からフェノール樹脂、エポキシ樹脂、及びジア
リルフタレート樹脂が好適である。
ポキシ樹脂、ジアリルフタレート樹脂、アミノ樹脂、不
飽和ポリエステル樹脂等のほとんどの熱硬化性樹脂の適
用が可能であるが、耐水性（耐加水分解性）、耐薬品性
等の観点からフェノール樹脂、エポキシ樹脂、及びジア
リルフタレート樹脂が好適である。
【００１１】また、熱可塑性樹脂としては、耐熱性、耐
水性、耐薬品性の観点からＡＢＳ樹脂、ＰＣ樹脂、変成
ＰＰＯ樹脂、ポリアセタール樹脂、ＰＰＳ樹脂、液晶ポ
リマー樹脂が好適に使用できる。
水性、耐薬品性の観点からＡＢＳ樹脂、ＰＣ樹脂、変成
ＰＰＯ樹脂、ポリアセタール樹脂、ＰＰＳ樹脂、液晶ポ
リマー樹脂が好適に使用できる。
【００１２】上記樹脂材料には導電性を付与する必要が
あり、導電性材料を特定の範囲で含有させることにより
付与することができる。導電性材料としては、カーボン
ファイバー、カーボン粒子、金属繊維、金属粉末を５〜
５０容量％の範囲で含有させることが好ましい。５容量
％未満では導電性を付与する効果が少なく、５０容量％
を越えるものでは機械的強度に劣り易い傾向がある。体
積固有抵抗値は１０2Ω・ｃｍ以下であることが好まし
い。
あり、導電性材料を特定の範囲で含有させることにより
付与することができる。導電性材料としては、カーボン
ファイバー、カーボン粒子、金属繊維、金属粉末を５〜
５０容量％の範囲で含有させることが好ましい。５容量
％未満では導電性を付与する効果が少なく、５０容量％
を越えるものでは機械的強度に劣り易い傾向がある。体
積固有抵抗値は１０2Ω・ｃｍ以下であることが好まし
い。
【００１３】つぎに、本発明の製造方法について説明す
る。まず、図１に示した例はいわゆる加熱圧縮法による
ものであり、流路形成用の凸部３３を設けた下型３１と
上型３２とを対向させた成形型３０内に３次元網目状金
属構造体４０を載置し、その後、導電性を有する樹脂材
料５０を必要量注入し充填した。この際、樹脂材料は、
脱泡しておくことが望ましい。また、使用する樹脂が熱
硬化性樹脂の場合、３次元網目状金属構造体の空隙への
樹脂充填性、脱泡性、バリの発生防止の観点より導電性
を有する熱硬化性樹脂の粘度は１０〜１，０００ｐｏｉ
ｓｅ程度が望ましい。
る。まず、図１に示した例はいわゆる加熱圧縮法による
ものであり、流路形成用の凸部３３を設けた下型３１と
上型３２とを対向させた成形型３０内に３次元網目状金
属構造体４０を載置し、その後、導電性を有する樹脂材
料５０を必要量注入し充填した。この際、樹脂材料は、
脱泡しておくことが望ましい。また、使用する樹脂が熱
硬化性樹脂の場合、３次元網目状金属構造体の空隙への
樹脂充填性、脱泡性、バリの発生防止の観点より導電性
を有する熱硬化性樹脂の粘度は１０〜１，０００ｐｏｉ
ｓｅ程度が望ましい。
【００１４】つぎに、上型３２を降下させて、図２に示
すように上型３２と下型３１とを型締めし、３次元網目
状金属構造体４０と導電性を有する樹脂材料５０を加熱
圧縮する。この際の圧縮荷重は２０〜１００ｋｇｆ／ｃ
ｍ2 、加熱温度は使用する樹脂の硬化特性により異なる
が、できるだけ高温での硬化がサイクル時間を短くでき
て好ましい。さらに内部ボイドの防止のためには真空プ
レス機を使用することが好ましい。
すように上型３２と下型３１とを型締めし、３次元網目
状金属構造体４０と導電性を有する樹脂材料５０を加熱
圧縮する。この際の圧縮荷重は２０〜１００ｋｇｆ／ｃ
ｍ2 、加熱温度は使用する樹脂の硬化特性により異なる
が、できるだけ高温での硬化がサイクル時間を短くでき
て好ましい。さらに内部ボイドの防止のためには真空プ
レス機を使用することが好ましい。
【００１５】上型３２と下型３１とからなる成形型３０
を用いた加熱圧縮成形により、３次元網目状金属構造体
４０は、上下の金型により圧縮成形に付されるととも
に、上型３２、下型３１に設けた流路形成用の凸部３３
はこの３次元網目状金属構造体４０に転写される。ま
た、３次元網目状金属構造体４０の微細な空隙部には、
上加熱圧縮により、導電性を有する樹脂材料が緻密に充
填される。熱硬化性樹脂の場合、硬化後、脱型しバリ仕
上げを行うことでガス流路２１、冷却水路２２を有する
セパレータ２０が得られる。
を用いた加熱圧縮成形により、３次元網目状金属構造体
４０は、上下の金型により圧縮成形に付されるととも
に、上型３２、下型３１に設けた流路形成用の凸部３３
はこの３次元網目状金属構造体４０に転写される。ま
た、３次元網目状金属構造体４０の微細な空隙部には、
上加熱圧縮により、導電性を有する樹脂材料が緻密に充
填される。熱硬化性樹脂の場合、硬化後、脱型しバリ仕
上げを行うことでガス流路２１、冷却水路２２を有する
セパレータ２０が得られる。
【００１６】さらに、上記とは別の製造方法について説
明する。この方法はいわゆるインサート射出成形法であ
って、基本的には上記方法と同様であり、まず、雌型と
雄型とを対向させた射出成形用の金型内に、３次元網目
状金属構造体をセットする。つぎに第１段の型締めを行
う。この際、最終型締め位置より製品厚み１０〜３０％
手前とする。つぎに、導電性を有する熱硬化性樹脂ある
いは熱可塑性樹脂を必要量射出充填し、射出完了後に第
２段の型締めを行い所定厚みとする。硬化後、熱可塑性
樹脂では冷却硬化した後、型開きを行い脱型し、バリ処
理により上記の製造方法と同様な流路溝を有するセパレ
ータが得られる。
明する。この方法はいわゆるインサート射出成形法であ
って、基本的には上記方法と同様であり、まず、雌型と
雄型とを対向させた射出成形用の金型内に、３次元網目
状金属構造体をセットする。つぎに第１段の型締めを行
う。この際、最終型締め位置より製品厚み１０〜３０％
手前とする。つぎに、導電性を有する熱硬化性樹脂ある
いは熱可塑性樹脂を必要量射出充填し、射出完了後に第
２段の型締めを行い所定厚みとする。硬化後、熱可塑性
樹脂では冷却硬化した後、型開きを行い脱型し、バリ処
理により上記の製造方法と同様な流路溝を有するセパレ
ータが得られる。
【００１７】
【実施例】以下、実施例について説明するが、本発明は
これに限定されるものではない。 （実施例１）３次元網目状金属構造体としては、「セル
メット＃３」（住友電気工業（株）製 肉厚３ｍｍ）を
用いた。また、樹脂材料としては熱硬化性樹脂のエポキ
シ樹脂を使用した。エポキシ樹脂では、主剤として「エ
ピコート８０７」（油化シェルエポキシ（株）製）１０
０部に対し、硬化剤「エピキュアＩＢＭＩ１２」（油化
シェルエポキシ（株）製）を４部、さらに、導電性材料
としてカーボンブラック（「ケッチェンブラックＥＣ」
ケッチェンブラックインターナショナル社製）を１０
部（３０容量％）を配合混練後、脱泡したものを準備し
た。
これに限定されるものではない。 （実施例１）３次元網目状金属構造体としては、「セル
メット＃３」（住友電気工業（株）製 肉厚３ｍｍ）を
用いた。また、樹脂材料としては熱硬化性樹脂のエポキ
シ樹脂を使用した。エポキシ樹脂では、主剤として「エ
ピコート８０７」（油化シェルエポキシ（株）製）１０
０部に対し、硬化剤「エピキュアＩＢＭＩ１２」（油化
シェルエポキシ（株）製）を４部、さらに、導電性材料
としてカーボンブラック（「ケッチェンブラックＥＣ」
ケッチェンブラックインターナショナル社製）を１０
部（３０容量％）を配合混練後、脱泡したものを準備し
た。
【００１８】その後、図１に示すように下型と上型とを
対向させた成形型の下型３１に３次元網目状金属構造体
を載置し、上述した内容で配合したエポキシ樹脂を所定
量流し込んで充填した。ついで、金型を真空プレス機内
にセットし、金型温度１５０℃、プレス圧力１００ｋｇ
ｆ／ｃｍ2 の条件で１５分間加圧した。硬化後、脱型し
目的とする流路を形成したセパレータを得た。得られた
セパレータの特性は以下の通りであった。
対向させた成形型の下型３１に３次元網目状金属構造体
を載置し、上述した内容で配合したエポキシ樹脂を所定
量流し込んで充填した。ついで、金型を真空プレス機内
にセットし、金型温度１５０℃、プレス圧力１００ｋｇ
ｆ／ｃｍ2 の条件で１５分間加圧した。硬化後、脱型し
目的とする流路を形成したセパレータを得た。得られた
セパレータの特性は以下の通りであった。
【００１９】引張強度 ：約５０Ｍｐａ 体積固有抵抗値：５×１０-3Ω・ｃｍ ガス透過性 ：１０-6ｃｃ／ａｔｍ／ｓｅｃ以下（対
ヘリウムガス） 強度、導電性、ガス不透過性のいずれも優れていること
が分かる。
ヘリウムガス） 強度、導電性、ガス不透過性のいずれも優れていること
が分かる。
【００２０】（実施例２）３次元網目状金属構造体とし
ては、実施例１と同じものを用い、樹脂材料としては液
晶ポリマーである「ノバキュレートＥ３２２Ｇ３０」
（三菱エンジニアリングプラスチックス（株）製）に導
電性材料としてカーボンブラック（「ケッチェンブラッ
クＥＣ」 ケッチェンブラックインターナショナル社
製）１０容量％を２軸押出機で溶融混練し、造粒したも
のを準備した。
ては、実施例１と同じものを用い、樹脂材料としては液
晶ポリマーである「ノバキュレートＥ３２２Ｇ３０」
（三菱エンジニアリングプラスチックス（株）製）に導
電性材料としてカーボンブラック（「ケッチェンブラッ
クＥＣ」 ケッチェンブラックインターナショナル社
製）１０容量％を２軸押出機で溶融混練し、造粒したも
のを準備した。
【００２１】その後、雌型と雄型とを対向させた射出成
形用の金型に、３次元網目状金属構造体をセットする。
次に最終型締め位置より０．６ｍｍ手前まで第１段の型
締めを行った。次に以下の条件で上述の導電性を有する
熱可塑性樹脂を射出し、射出完了後に第２段の型締めを
行い所定厚みとした。
形用の金型に、３次元網目状金属構造体をセットする。
次に最終型締め位置より０．６ｍｍ手前まで第１段の型
締めを行った。次に以下の条件で上述の導電性を有する
熱可塑性樹脂を射出し、射出完了後に第２段の型締めを
行い所定厚みとした。
【００２２】金型温度 ：１２０℃ シリンダー温度 ：２７５℃ スクリュ回転数 ：１００ｒ．ｐ．ｍ 射出速度 ：１秒 射出圧力 ：７０Ｍｐａ 背圧 ：２Ｍｐａ 保圧（冷却）時間 ：４０秒 冷却後、脱型し目的とする流路を形成したセパレータを
得た。得られたセパレータの特性は以下の通りであっ
た。
得た。得られたセパレータの特性は以下の通りであっ
た。
【００２３】引張強度 ：約２０Ｍｐａ 体積固有抵抗値：７×１０-3Ω・ｃｍ ガス透過性 ：１０-6ｃｃ／ａｔｍ／ｓｅｃ以下（対
ヘリウムガス） 強度、導電性、ガス不透過性のいずれも優れていること
が分かる。
ヘリウムガス） 強度、導電性、ガス不透過性のいずれも優れていること
が分かる。
【００２４】
【発明の効果】上述したように、本発明の燃料電池セル
用セパレータ及びその製造方法は、３次元網目状金属構
造体を基材とする複合材であり強度的に優れ、また、セ
パレータ基材は３次元網目状構造体であるため、流路を
有する形状とする場合、変形性を利用して型成形可能で
あり切削加工を必要としない。この結果、本発明の燃料
電池セル用セパレータ及びその製造方法では、得られる
セパレータは高度の導電性や機械的強度等の特性を備
え、また、生産性に優れるという利点を有しており、セ
ルを多数積層してなる燃料電池への利用性が大きい。
用セパレータ及びその製造方法は、３次元網目状金属構
造体を基材とする複合材であり強度的に優れ、また、セ
パレータ基材は３次元網目状構造体であるため、流路を
有する形状とする場合、変形性を利用して型成形可能で
あり切削加工を必要としない。この結果、本発明の燃料
電池セル用セパレータ及びその製造方法では、得られる
セパレータは高度の導電性や機械的強度等の特性を備
え、また、生産性に優れるという利点を有しており、セ
ルを多数積層してなる燃料電池への利用性が大きい。
【図１】本発明の製造方法である一例を示した加熱圧縮
法による成形途中の段階を示した成形型とその内部の断
面概略図である。
法による成形途中の段階を示した成形型とその内部の断
面概略図である。
【図２】図２に示した方法で型締めの状況を示した断面
概略図である。
概略図である。
【図３】燃料電池セルの構造を示した断面概略図であ
る。
る。
１０ …燃料電池セル １１ …電極 １２ …電解質膜 ２０ …セパレータ ２１ …ガス流路 ２２ …冷却水路 ３０ …成形型 ３１ …上型 ３２ …下型 ４０ …金属材料からなる３次元網目状構造物 ５０ …樹脂材料
Claims (9)
- 【請求項１】 電解質膜（１２）を挟み込む１対の電極
（１１）にそれぞれ接触し、電極からの集電に用いられ
るとともに、上記電極側にガス供給用のガス流路（２
１）を有する燃料電池セル用セパレータ（２０）であっ
て、該セパレータの基材が、微細な空隙部を有する金属
材料からなる３次元網目状構造物（４０）からなり、微
細な空隙部に導電性を有する樹脂材料（５０）を緻密に
充填してなることを特徴とする燃料電池セル用セパレー
タ。 - 【請求項２】 導電性を有する樹脂材料（５０）が熱硬
化性樹脂又は熱可塑性樹脂に、カーボンファイバー、カ
ーボン粒子、金属繊維、及び金属粉末から選ばれてなる
導電性材料を５〜５０容量％の範囲で含有してなること
を特徴とする請求項１記載の燃料電池セル用セパレー
タ。 - 【請求項３】 熱硬化性樹脂がフェノール樹脂、エポキ
シ樹脂、及びジアリルフタレート樹脂から選ばれてなる
ことを特徴とする請求項２記載の燃料電池セル用セパレ
ータ。 - 【請求項４】 熱可塑性樹脂がＡＢＳ樹脂、ＰＣ樹脂、
変成ＰＰＯ樹脂、ポリアセタール樹脂、ＰＰＳ樹脂、及
び液晶ポリマー樹脂から選ばれてなることを特徴とする
請求項２記載の燃料電池セル用セパレータ。 - 【請求項５】 流路形成用の凸部（３３）を有する成形
型（３０）内に微細な空隙部を有する金属材料からなる
３次元網目状構造物（４０）を載置した後、導電性を有
する樹脂材料（５０）を充填し、成形型の加熱、押圧に
より流路の形成と上記構造物の空隙部へ樹脂材料を緻密
に充填することを特徴とする燃料電池セル用セパレータ
の製造方法。 - 【請求項６】 流路形成用の凸部を有する射出成形用金
型内に、微細な空隙部を有する金属材料からなる３次元
網目状構造物をインサートした後、導電性を有する樹脂
材料を金型内に射出充填し、上記構造物の空隙部へ樹脂
材料を緻密に充填することを特徴とする燃料電池セル用
セパレータの製造方法。 - 【請求項７】 導電性を有する樹脂材料（５０）が熱硬
化性樹脂又は熱可塑性樹脂に、カーボンファイバー、カ
ーボン粒子、金属繊維、及び金属粉末から選ばれてなる
導電性材料を５〜５０容量％の範囲で含有してなること
を特徴とする請求項５又は６記載の燃料電池セル用セパ
レータの製造方法。 - 【請求項８】 熱硬化性樹脂がフェノール樹脂、エポキ
シ樹脂、及びジアリルフタレート樹脂から選ばれてなる
ことを特徴とする請求項７記載の燃料電池セル用セパレ
ータの製造方法。 - 【請求項９】 熱可塑性樹脂がＡＢＳ樹脂、ＰＣ樹脂、
変成ＰＰＯ樹脂、ポリアセタール樹脂、ＰＰＳ樹脂、及
び液晶ポリマー樹脂から選ばれてなることを特徴とする
請求項７記載の燃料電池セル用セパレータの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10239313A JP2000067882A (ja) | 1998-08-26 | 1998-08-26 | 燃料電池セル用セパレータとその製造方法 |
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| JP10239313A JP2000067882A (ja) | 1998-08-26 | 1998-08-26 | 燃料電池セル用セパレータとその製造方法 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000067882A true JP2000067882A (ja) | 2000-03-03 |
Family
ID=17042866
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10239313A Pending JP2000067882A (ja) | 1998-08-26 | 1998-08-26 | 燃料電池セル用セパレータとその製造方法 |
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| JP (1) | JP2000067882A (ja) |
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1998
- 1998-08-26 JP JP10239313A patent/JP2000067882A/ja active Pending
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