JP2000082476A

JP2000082476A - 燃料電池、燃料電池用セパレ―タ及びその製造方法

Info

Publication number: JP2000082476A
Application number: JP11099960A
Authority: JP
Inventors: Akitsugu Tashiro; 了嗣田代; Harufumi Hasuda; 春文蓮田; Tomonori Seki; 智憲関; Atsushi Fujita; 藤田　　淳
Original assignee: Hitachi Chemical Co Ltd
Current assignee: Showa Denko Materials Co Ltd
Priority date: 1998-06-25
Filing date: 1999-04-07
Publication date: 2000-03-21
Anticipated expiration: 2019-04-07
Also published as: JP3437937B2

Abstract

(57)【要約】【課題】優れたガスの不浸透性、機械強度、電気特性
及び軽量化を確保し、特に機械強度に優れた、燃料電池
用セパレータ、優れたガスの不浸透性、機械強度、電気
特性及び軽量化を確保し、特に機械強度に優れ、外観も
良好な燃料電池用セパレータを安易な工程で安価に、か
つ安定に生産できる燃料電池用セパレータの製造方法並
びにセパレータの優れたガスの不浸透性、機械強度、電
気特性及び軽量化を確保し、特に機械強度に優れ、高性
能な燃料電池を提供する。【解決手段】曲げ強さが３０MPa以上である燃料電池
用セパレータ、繊維状物質及び膨張黒鉛粉が樹脂中に分
散されてなる燃料電池用セパレータ、繊維状物質、膨張
黒鉛粉及び熱硬化性樹脂又は熱可塑性樹脂を含む混合物
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
造方法並びに前記燃料電池用セパレータ又は前記製造方
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、機械強度に優れた
燃料電池、燃料電池用セパレータ及びその製造方法に関
する。

【０００２】

【従来の技術】従来、燃料電池用セパレータは、黒鉛板
を加工し不浸透化する方法やまた膨張黒鉛粉と樹脂を混
合、成形して製造されていた。しかし、前記の黒鉛板を
使用して燃料電池用セパレータを製造する場合、黒鉛板
の機械強度が小さいため、薄く切削加工する工程でクラ
ックが発生してしまい、また黒鉛粉などの導電材料と樹
脂を混合した成形材料では、成形作業の脱形時に強度不
足によりセパレータが破壊してしまう欠点を有してい
た。

【０００３】これらを解決する方法として、粒子径の大
きなりん片状黒鉛の使用や金属線の併用が考えられる
が、りん片状黒鉛と樹脂の混合物を使用した場合、成形
性が悪化し、電気抵抗が高くなる傾向がある。また、膨
張黒鉛粉と金属線及び樹脂混合物の成形体の場合、膨張
黒鉛粉に含まれる酸成分によって、金属線が酸化され電
気抵抗が高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、３及び
４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、優れたガスの不浸透性、機械
強度、電気特性及び軽量化を確保し、特に機械強度に優
れた、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５及び６記載の発明は、優れたガスの不浸透
性、機械強度、電気特性及び軽量化を確保し、特に機械
強度に優れ、外観も良好な燃料電池用セパレータを安易
な工程で安価に、かつ安定に生産できる燃料電池用セパ
レータの製造方法を提供するものである。また、請求項
７及び８記載の発明は、セパレータの優れたガスの不浸
透性、機械強度、電気特性及び軽量化を確保し、特に機
械強度に優れ、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、曲げ強さが３
０MPa以上である燃料電池用セパレータに関する。ま
た、本発明は、繊維状物質及び膨張黒鉛粉が樹脂中に分
散されてなる燃料電池用セパレータに関する。また、本
発明は、前記の繊維状物質が炭素繊維である燃料電池用
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、繊維状物質、膨張黒鉛粉
及び熱硬化性樹脂又は熱可塑性樹脂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方法
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方法に関する。また、本発明は、
前記のセパレータ又は前記の製造方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、繊維状物質及び膨張黒鉛粉が樹脂中に分散した構造
をとることにより、優れた機械特性及びその他の要求特
性を達成することができる。膨張黒鉛粉の原料となる黒
鉛としては、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、商品名）、Ｈ−
５０（中越黒鉛(株)製、商品名）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、公知の方法としては、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、膨張した黒鉛が虫状形とな
り方向性のない複雑に絡み合った形態となる。

【０００９】膨張黒鉛粉の製造は、前記膨張黒鉛を、密
度が０．６g/cm³〜１．８g/cm³、好ましくは０．７g/cm
³〜１．７g/cm³になるようにロール、プレス等で加圧し
てシート状に加工し膨張黒鉛同士の接触を更に大きく
し、粉砕、分級して製造される。密度が０．６g/cm³未
満のシートを使用した場合、電気特性の向上があまり認
められず、また１．８g/cm³を超えるシートを使用した
の場合、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。

【００１０】また、膨張黒鉛粉の平均粒径に特に制限は
ないが、粉末樹脂との乾式混合を考慮すると、２５μｍ
以上であることが好ましく、２５μｍ〜５００μｍの範
囲であることがより好ましく、２５μｍ〜３００μｍの
範囲であることがさらに好ましく、２５μｍ〜２００μ
ｍの範囲であることが最も好ましい。平均粒径が２５μ
ｍ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
いられる樹脂としては、粉状の熱硬化性樹脂又は熱可塑
性樹脂があり、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。例えば、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。さらに、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。
前記の基としては、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、水素原子又はメチル基、
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等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】本発明で使用する繊維状物質に制限は無い
が、機械強度、電気特性を考慮すると炭素繊維が好まし
く、特に短繊維状炭素繊維が好ましい。短繊維状炭素繊
維は、市販の短繊維や炭素繊維織物、組紐、フェルト等
を短繊維化したものが使用される。また、バインダーを
含浸した短繊維状炭素繊維も使用できる。

【００２３】短繊維状炭素繊維の種類に特に制限は無い
が、平均直径が３μｍ〜２０μｍ及び平均長さが３mm〜
１５mmの短繊維が好ましい。直径が３μｍ未満又は繊維
長さが３mm未満の短繊維を使用した場合、機械強度の向
上効果が図りにくくなり、一方、直径が２０μｍを超え
る又は繊維長さが１５mmを超える短繊維を使用した場合
は、成形性が悪化する傾向にある。

【００２４】前記のような短繊維としては、例えば市販
品であるＳ−２３１、Ｓ−２３２、Ｓ−２３３、Ｓ−２
３４、Ｓ−３３１、Ｓ−３３２、Ｓ−３３３、Ｓ−３３
４（以上、ドナック(株)製、商品名）、Ａ−６０００、
Ａ−９０００、Ｓ−３０００（以上、旭化成カーボンフ
ァイバー(株)製、商品名）などがある。

【００２５】使用する膨張黒鉛粉と繊維状物質の配合
は、膨張黒鉛粉／繊維状物質＝９０／１０〜５０／５０
（重量比）の範囲が好ましい。ここで混合する繊維状物
質の配合量が１０重量部未満（即ち前記重量比で９０／
１０を超える）場合、機械強度の向上が得られにくくな
り、一方、配合量が５０重量部を超える（即ち前記重量
比で５０／５０を下回る）場合、成形性が低下する傾向
にある。

【００２６】また、前記の膨張黒鉛粉と繊維状物質の総
量と、前記樹脂との配合割合は、膨張黒鉛粉と繊維状物
質の総量／樹脂＝８５／１５〜５５／４５（重量比）の
範囲で使用することが好ましい。ここで混合する膨張黒
鉛粉と繊維状物質の総量が８５／１５を超える場合、機
械的強度が低下する傾向があり、一方、５５／４５未満
の場合、導電性が低下する傾向がある。

【００２７】膨張黒鉛粉、繊維状物質及び樹脂の混合方
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、膨張黒鉛粉と繊維状物質の混合物を配
合し良く混合し、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、繊維状物質及び樹脂を一度に
配合し、乾式で混合する方法（シエイカ−、ミキサ−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。

【００２８】得られた上記混合物は、そのまま又は作業
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、例えば、１４０℃
〜２００℃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成し、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。

【００２９】本発明にな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。

【００３０】また、本発明にな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。さらに、本発明にな燃
料電池用セパレータは、曲げ強さが３０MPa以上、好ま
しくは３５MPa以上、さらに好ましくは４０MPa以上とさ
れ、３０MPa未満であると機械強度が低下する。

【００３１】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、水の分解物や天然ガス、石油、石
炭、メタノール等の原料を必要に応じて水等と反応させ
て水素リッチな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】次に本発明の実施例を説明する。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重量％以上、日本
黒鉛(株)製、商品名）４００ｇを配合し、ガラスはねを
取り付けた撹拌モータ（６０rpm）で６分間撹拌し、そ
の後、過酸化水素（濃度３５重量％）３２ｇを配合し、
１５分間撹拌した。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、１２０℃に昇温した乾燥器で１時
間熱処理して水分を除去した。このものを更に８５０℃
にの昇温した加熱炉に５分間入れ、密度が０．０１５g/
cm³の膨張黒鉛を得た。この膨張黒鉛をロールで圧延し
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
粒径が１３０μｍ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重量％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
６６６６．１Pa（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１．４kg（１６モルに相当）及びホルマリン
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前記の（１）で製造した膨張黒鉛粉３９．２ｇ、短繊維
状炭素繊維Ａ−６０００（旭化成カーボンファイバー
(株)製、商品名、平均直径７μｍ、平均長さ６mm）１
６．８ｇ（膨張黒鉛粉／短繊維炭素繊維（重量比）＝７
０／３０）及び前記の（２）で製造した開環重合により
反応するフェノール樹脂２４ｇ（炭素成分／樹脂＝７０
／３０）を、ビニール袋に計り取り空気を入れて袋を膨
らませた状態で約１分間乾式混合を行った。

【００３９】前記混合粉を、１８０℃に昇温した燃料電
池用セパレータ成形金型に充填し、成形温度１８０℃及
び成形圧力（ゲージ圧：４０kg/cm²）の条件で１０分間
成形し、片面に２mm（高さ）のリブ状突起物を形成した
縦１４０mm及び横１８０mmの燃料電池用セパレータを得
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６０分間熱処理した。

【００４０】実施例２実施例１（１）で製造した膨張黒鉛粉を４４．８ｇ及び
実施例１で用いた短繊維状炭素繊維Ａ−６０００を１
１．２ｇ（膨張黒鉛粉／短繊維炭素繊維＝８０／２０）
使用した以外は、実施例１（３）と同様の工程を経て燃
料電池用セパレータを作製した。

【００４１】実施例３実施例１（１）で製造した膨張黒鉛粉を５０．４ｇ及び
実施例１で用いた短繊維状炭素繊維Ａ−６０００を５．
６ｇ（膨張黒鉛粉／短繊維炭素繊維＝９０／１０）使用
した以外は、実施例１（３）と同様の工程を経て燃料電
池用セパレータを作製した。

【００４２】比較例１実施例１（１）で製造した膨張黒鉛粉を５６ｇとし、短
繊維状炭素繊維を全く用いなかった以外は、実施例１
（３）と同様の工程を経て燃料電池用セパレータを作製
した。

【００４３】評価上記実施例１、２、３及び比較例１で作製した燃料電池
用セパレータの外観、成形性及び各セパレータのリブ部
を平らに研磨し厚さ１．５mmの平板を作製し、曲げ強さ
について評価した。その結果を表１に示す。

【００４４】

【表１】

【００４５】

【発明の効果】請求項１、２、３及び４記載の燃料電池
用セパレータは、燃料電池セパレータにおいて、優れた
ガスの不浸透性、機械強度、電気特性及び軽量化を確保
し、特に機械強度に優れるものである。また、請求項５
及び６記載の燃料電池用セパレータの製造方法によれ
ば、優れたガスの不浸透性、機械強度、電気特性及び軽
量化を確保し、特に機械強度に優れ、外観も良好な燃料
電池用セパレータを安易な工程で安価に、かつ安定に生
産できる。また、請求項７及び８記載の燃料電池は、セ
パレータの優れたガスの不浸透性、機械強度、電気特性
及び軽量化を確保し、特に機械強度に優れ、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)発明者関智憲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

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】曲げ強さが３０MPa以上である燃料電池
用セパレータ。
【請求項２】繊維状物質及び膨張黒鉛粉が樹脂中に分
散されてなる燃料電池用セパレータ。
【請求項３】繊維状物質が炭素繊維である請求項２記
載の燃料電池用セパレータ。
【請求項４】燃料電池が、固体高分子型である請求項
１、２又は３記載の燃料電池用セパレータ。
【請求項５】繊維状物質、膨張黒鉛粉及び熱硬化性樹
脂又は熱可塑性樹脂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方法。
【請求項６】使用する樹脂が、開環重合により硬化反
応するフェノール樹脂である請求項５記載の燃料電池用
セパレータの製造方法。
【請求項７】請求項１、２、３若しくは４に記載され
るか又は請求項５若しくは６に記載される製造方法によ
り得られるセパレータを有してなる燃料電池。
【請求項８】固体高分子型である請求項７記載の燃料
電池。