JP2000133288A - 燃料電池用カーボン材 - Google Patents
燃料電池用カーボン材Info
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- 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
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 集電極、イオン交換膜、反応電極等と組合せ
て用いられる平面プレート状カーボン材であって、それ
を用いてセルを構成したとき、シール部の薄肉化、低面
圧化等を達成させ得るものを提供する。 【解決手段】 平面プレート状カーボン材の表面に施さ
れた加工溝に硬さ(JIS A)60以下の液状ゴム硬化物より
なるガスケットを形成させた燃料電池用カーボン材。
て用いられる平面プレート状カーボン材であって、それ
を用いてセルを構成したとき、シール部の薄肉化、低面
圧化等を達成させ得るものを提供する。 【解決手段】 平面プレート状カーボン材の表面に施さ
れた加工溝に硬さ(JIS A)60以下の液状ゴム硬化物より
なるガスケットを形成させた燃料電池用カーボン材。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、燃料電池用カーボ
ン材に関する。更に詳しくは、平面プレート状多孔質カ
ーボン材の表面にガスケットを形成させた燃料電池用カ
ーボン材に関する。
ン材に関する。更に詳しくは、平面プレート状多孔質カ
ーボン材の表面にガスケットを形成させた燃料電池用カ
ーボン材に関する。
【０００２】
【従来の技術】燃料電池の集電極(セパレータ)、イオン
交換膜、その膜に固定された反応電極等は平面プレート
状多孔質カーボン材からなっており、それらを組合せて
燃料電池セルが形成されている。ここで、多孔質カーボ
ン材としては、カーボンの他にグラファイト等も用いら
れる。
交換膜、その膜に固定された反応電極等は平面プレート
状多孔質カーボン材からなっており、それらを組合せて
燃料電池セルが形成されている。ここで、多孔質カーボ
ン材としては、カーボンの他にグラファイト等も用いら
れる。
【０００３】かかる燃料電池用セルおよびその各構成要
素間のシールに関しては、ガスケットを用いるもの(特
開平9-231987号公報、同7-263004号公報、同7-226220号
公報、同7-153480号公報)やゴム板に発泡スポンジ層を
配してガスケットとして利用するもの(同7-312223号公
報)等があるが、これらはいずれもシール部の薄肉化、
組立性の向上、位置ずれの防止、低面圧化、面圧の均一
化等の課題の解決を図ったものではない。すなわち、通
常の別体型ガスケットを用いた場合には、シールの薄肉
化、組立性、位置ずれ等を十分満足させることができな
いのが実情である。
素間のシールに関しては、ガスケットを用いるもの(特
開平9-231987号公報、同7-263004号公報、同7-226220号
公報、同7-153480号公報)やゴム板に発泡スポンジ層を
配してガスケットとして利用するもの(同7-312223号公
報)等があるが、これらはいずれもシール部の薄肉化、
組立性の向上、位置ずれの防止、低面圧化、面圧の均一
化等の課題の解決を図ったものではない。すなわち、通
常の別体型ガスケットを用いた場合には、シールの薄肉
化、組立性、位置ずれ等を十分満足させることができな
いのが実情である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、集電
極、イオン交換膜、膜固定反応電極等の平面プレート状
多孔質カーボン材であって、それを用いてセルを構成し
たとき、シール部の薄肉化、低面圧化等を達成させ得る
ものを提供することにある。
極、イオン交換膜、膜固定反応電極等の平面プレート状
多孔質カーボン材であって、それを用いてセルを構成し
たとき、シール部の薄肉化、低面圧化等を達成させ得る
ものを提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】かかる本発明の目的は、
平面プレート状多孔質カーボン材の表面に施された加工
溝に硬さ(JIS A)60以下の液状ゴム硬化物よりなるガス
ケットを形成させた燃料電池用カーボン材によって達成
される。
平面プレート状多孔質カーボン材の表面に施された加工
溝に硬さ(JIS A)60以下の液状ゴム硬化物よりなるガス
ケットを形成させた燃料電池用カーボン材によって達成
される。
【０００６】平面プレート状多孔質カーボン材、例えば
その中心部に穿孔部が設けられた平面プレート状多孔質
カーボン材には、その周縁、一般には外周縁に沿って、
深さが約0.05〜3mm、好ましくは約0.1〜1mm程度、幅が
約1〜10mm、好ましくは約2〜5mm程度の寸法で溝加工が
施されており、そこに所望の形状の凸部を有するガスケ
ットが形成されている。
その中心部に穿孔部が設けられた平面プレート状多孔質
カーボン材には、その周縁、一般には外周縁に沿って、
深さが約0.05〜3mm、好ましくは約0.1〜1mm程度、幅が
約1〜10mm、好ましくは約2〜5mm程度の寸法で溝加工が
施されており、そこに所望の形状の凸部を有するガスケ
ットが形成されている。
【０００７】ガスケットは、硬さ(JIS A)が60以下、好
ましくは40〜5の液状ゴム硬化物から形成される。かか
る硬さを有する液状ゴム硬化物は、未硬化時の粘度が約
500Pa・s以下、好ましくは約300〜30Pa・s(25℃)の液状
シリコーンゴム、105ポアズ以下、好ましくは10４ポア
ズ以下(室温)の液状パーフルオロゴム、更には液状ニト
リルゴム、液状EPDM、液状フッ素ゴム等を硬化させるこ
とによって形成される。
ましくは40〜5の液状ゴム硬化物から形成される。かか
る硬さを有する液状ゴム硬化物は、未硬化時の粘度が約
500Pa・s以下、好ましくは約300〜30Pa・s(25℃)の液状
シリコーンゴム、105ポアズ以下、好ましくは10４ポア
ズ以下(室温)の液状パーフルオロゴム、更には液状ニト
リルゴム、液状EPDM、液状フッ素ゴム等を硬化させるこ
とによって形成される。
【０００８】これらの液状ゴムとしては、市販品をその
まま用いることができ、例えば液状シリコーンゴムとし
ては信越化学製品KE1950-20(A・B)、KE1950-10(A・B)、
X-70-706BK等が、また液状パーフルオロゴムとしては、
同社製品SIFEL3500(熱硬化性2液混合タイプ)等が用いら
れる。
まま用いることができ、例えば液状シリコーンゴムとし
ては信越化学製品KE1950-20(A・B)、KE1950-10(A・B)、
X-70-706BK等が、また液状パーフルオロゴムとしては、
同社製品SIFEL3500(熱硬化性2液混合タイプ)等が用いら
れる。
【０００９】液状ゴムの硬化は、平面プレート状多孔質
カーボン材の加工溝対応部分に、ガスケット形状形成凸
部に対応する凹部を有する金型を用い、そこに液状ゴム
を注入し、射出成形することによって行われる。その成
形圧は、液状の原料が用いられているため、約100〜300
Kgf/cm2程度と低くて済む。
カーボン材の加工溝対応部分に、ガスケット形状形成凸
部に対応する凹部を有する金型を用い、そこに液状ゴム
を注入し、射出成形することによって行われる。その成
形圧は、液状の原料が用いられているため、約100〜300
Kgf/cm2程度と低くて済む。
【００１０】このようにして液状ゴム硬化物をガスケッ
トとして加工溝部分に形成させた平板プレート状多孔質
カーボン材は、集電極(セパレータ)、イオン交換膜、そ
の膜に固定された反応電極等を組合せて燃料電池セルを
形成させる。ガスケット部分は、集電極とイオン交換膜
との間、イオン交換膜を挟着した集電極同志の端部など
を有効にシールする。
トとして加工溝部分に形成させた平板プレート状多孔質
カーボン材は、集電極(セパレータ)、イオン交換膜、そ
の膜に固定された反応電極等を組合せて燃料電池セルを
形成させる。ガスケット部分は、集電極とイオン交換膜
との間、イオン交換膜を挟着した集電極同志の端部など
を有効にシールする。
【００１１】
【発明の効果】本発明に係るガスケットを一体に形成さ
せた平板プレート状多孔質カーボン材は、それを組立て
て燃料電池用セルとしたとき、シール性、リップ接触性
などにすぐれ、また低面圧、換言すれば位置ずれ防止性
の点でもすぐれたものを与えることができる。
せた平板プレート状多孔質カーボン材は、それを組立て
て燃料電池用セルとしたとき、シール性、リップ接触性
などにすぐれ、また低面圧、換言すれば位置ずれ防止性
の点でもすぐれたものを与えることができる。
【００１２】
【実施例】次に、実施例について本発明を説明する。
【００１３】実施例１ 燃料電池用セパレータとして適した形状および厚み(2m
m)に切削加工した樹脂含浸タイプのカーボン材(東洋炭
素製品IKC-33)の表面へ溝加工(幅3.0mm、深さ0.3mm)を
施し、その溝加工部分に所定の形状を施した金型を用い
て液状シリコーンゴムを射出成形し(成形圧200Kgf/c
m2)、カーボン材表面にシリコーンゴムが連続して接合
した状態のガスケット形成カーボン材Ａ〜Ｄを得た。 ガスケット形成カーボン材Ａ：標準形状でリップがその
まま下方に圧縮されるガスケットを有するカーボン材 ガスケット形成カーボン材Ｂ：圧縮時にリップを強制的
に一方側に倒れるようにしたガスケットを有するカーボ
ン材 ガスケット形成カーボン材Ｃ：リップを平行に２つ設
け、面圧を高めずにシール性を確保したガスケットを有
するカーボン材 ガスケット形成カーボン材Ｄ：二重リップでそれぞれの
リップを強制的に倒れる方向を決めたガスケットを有す
るカーボン材
m)に切削加工した樹脂含浸タイプのカーボン材(東洋炭
素製品IKC-33)の表面へ溝加工(幅3.0mm、深さ0.3mm)を
施し、その溝加工部分に所定の形状を施した金型を用い
て液状シリコーンゴムを射出成形し(成形圧200Kgf/c
m2)、カーボン材表面にシリコーンゴムが連続して接合
した状態のガスケット形成カーボン材Ａ〜Ｄを得た。 ガスケット形成カーボン材Ａ：標準形状でリップがその
まま下方に圧縮されるガスケットを有するカーボン材 ガスケット形成カーボン材Ｂ：圧縮時にリップを強制的
に一方側に倒れるようにしたガスケットを有するカーボ
ン材 ガスケット形成カーボン材Ｃ：リップを平行に２つ設
け、面圧を高めずにシール性を確保したガスケットを有
するカーボン材 ガスケット形成カーボン材Ｄ：二重リップでそれぞれの
リップを強制的に倒れる方向を決めたガスケットを有す
るカーボン材
【００１４】ここで用いられた液状シリコーンゴムは、
未硬化時の粘度が150Pa・s(25℃)の半透明体で、硬化後
硬さ(JIS A)20の値を与える信越化学製品KE1950-20(A・
B)であり、射出成形は150℃の金型温度に60秒間保持す
ることによって行われた。
未硬化時の粘度が150Pa・s(25℃)の半透明体で、硬化後
硬さ(JIS A)20の値を与える信越化学製品KE1950-20(A・
B)であり、射出成形は150℃の金型温度に60秒間保持す
ることによって行われた。
【００１５】実施例２ 実施例１において、液状シリコーンゴムとして未硬化時
の粘度が60Pa・s(25℃)の半透明体で、硬化後硬さ(JIS
A)13の値を与える信越化学製品KE-1950-10(A・B)が用い
られた。
の粘度が60Pa・s(25℃)の半透明体で、硬化後硬さ(JIS
A)13の値を与える信越化学製品KE-1950-10(A・B)が用い
られた。
【００１６】実施例３ 実施例１において、液状シリコーンゴムとして未硬化時
の粘度が30Pa・s(25℃)の半透明体で、硬化後硬さ(JIS
A)35の値を与える信越化学製品X-70-706BKが用いられ
た。
の粘度が30Pa・s(25℃)の半透明体で、硬化後硬さ(JIS
A)35の値を与える信越化学製品X-70-706BKが用いられ
た。
【００１７】比較例１ 実施例１において、液状シリコーンゴムとして未硬化時
の粘度が750Pa・s(25℃)の半透明体で、硬化後硬さ(JIS
A)68の値を与える信越化学製品KE1950-70(A・B)が用い
られた。
の粘度が750Pa・s(25℃)の半透明体で、硬化後硬さ(JIS
A)68の値を与える信越化学製品KE1950-70(A・B)が用い
られた。
【００１８】上記各実施例および比較例１で用いられた
硬化シリコーンゴム(150℃、10分間のプレス架橋 - 200
℃、４時間のポスト架橋)の硬さ以外の性状は、次の表
１に示される。 表１液状シリコーンゴム KE1950-20 KE1950-10 X-70-706 KE1950-70 [硬化物] 引張強さ (MPa) 6.4 3.9 5.9 7.8 引裂強さ (KN/m) 30 13 10 49 伸び (%) 900 700 400 350 比重 (-) 1.10 1.08 1.88 1.15
硬化シリコーンゴム(150℃、10分間のプレス架橋 - 200
℃、４時間のポスト架橋)の硬さ以外の性状は、次の表
１に示される。 表１液状シリコーンゴム KE1950-20 KE1950-10 X-70-706 KE1950-70 [硬化物] 引張強さ (MPa) 6.4 3.9 5.9 7.8 引裂強さ (KN/m) 30 13 10 49 伸び (%) 900 700 400 350 比重 (-) 1.10 1.08 1.88 1.15
【００１９】以上の各実施例で得られたガスケット形成
カーボン材Ａ〜Ｄについて、次の各項目の測定を行な
い、表２に示されるような結果を得た。 シール性：ガスケットのゴムが連続して接合した面に対
して、平面カーボンプレートを相手材として、25%のゴ
ム圧縮率で、Heリーク試験(2Kgf/cm2)を行ない、漏れの
有無を調べ、漏れなしを○、不安定を△、漏れありを×
と評価 面圧(変位)：ガスケットのゴムが連続して接合した面に
対して、平面カーボンプレートを相手材として40%圧縮
し、そのときシールが受ける面圧をオートグラフで測定
し、単位長さ当りの荷重が2N/mm以下を○、2〜5N/mmを
△、5N/mm以上を×と評価 リップ接触：ガスケットのゴムが連続して接合した面に
対して、透明のガラス板を25〜40%の圧縮率で接触さ
せ、ガラス面側からシール接触部を観察し、良好を○、
やや偏りありを△、偏りありを×と評価 表２ 評価項目 実施例1 実施例2 実施例3 比較例1 [ガスケットＡ形成カーボン材] シール性 ○ ○ ○ ○ 面圧(変位) ○ ○ ○ △ リップ接触 ○ △ ○ ○ [ガスケットＢ形成カーボン材] シール性 ○ ○ ○ ○ 面圧(変位) ○ ○ ○ △ リップ接触 ○ ○ ○ ○ [ガスケットＣ形成カーボン材] シール性 ○ ○ ○ ○ 面圧(変位) ○ ○ ○ △ リップ接触 ○ ○ ○ ○ [ガスケットＤ形成カーボン材] シール性 ○ ○ ○ ○ 面圧(変位) ○ ○ ○ △ リップ接触 ○ ○ ○ ○
カーボン材Ａ〜Ｄについて、次の各項目の測定を行な
い、表２に示されるような結果を得た。 シール性：ガスケットのゴムが連続して接合した面に対
して、平面カーボンプレートを相手材として、25%のゴ
ム圧縮率で、Heリーク試験(2Kgf/cm2)を行ない、漏れの
有無を調べ、漏れなしを○、不安定を△、漏れありを×
と評価 面圧(変位)：ガスケットのゴムが連続して接合した面に
対して、平面カーボンプレートを相手材として40%圧縮
し、そのときシールが受ける面圧をオートグラフで測定
し、単位長さ当りの荷重が2N/mm以下を○、2〜5N/mmを
△、5N/mm以上を×と評価 リップ接触：ガスケットのゴムが連続して接合した面に
対して、透明のガラス板を25〜40%の圧縮率で接触さ
せ、ガラス面側からシール接触部を観察し、良好を○、
やや偏りありを△、偏りありを×と評価 表２ 評価項目 実施例1 実施例2 実施例3 比較例1 [ガスケットＡ形成カーボン材] シール性 ○ ○ ○ ○ 面圧(変位) ○ ○ ○ △ リップ接触 ○ △ ○ ○ [ガスケットＢ形成カーボン材] シール性 ○ ○ ○ ○ 面圧(変位) ○ ○ ○ △ リップ接触 ○ ○ ○ ○ [ガスケットＣ形成カーボン材] シール性 ○ ○ ○ ○ 面圧(変位) ○ ○ ○ △ リップ接触 ○ ○ ○ ○ [ガスケットＤ形成カーボン材] シール性 ○ ○ ○ ○ 面圧(変位) ○ ○ ○ △ リップ接触 ○ ○ ○ ○
【００２０】比較例２ 黒色粘土状のフッ素ゴム(デュポン社製品E60CにMTカー
ボンブラック、Ca(OH)2およびMgOを配合したもの)製の
断面円形ガスケットを、カーボンプレートとカーボンプ
レートとの間に挟着したものについて、前記と同様の評
価を行ない、シール性は○、面圧(変位)は×、リップ接
触は△という結果を得た。
ボンブラック、Ca(OH)2およびMgOを配合したもの)製の
断面円形ガスケットを、カーボンプレートとカーボンプ
レートとの間に挟着したものについて、前記と同様の評
価を行ない、シール性は○、面圧(変位)は×、リップ接
触は△という結果を得た。
【００２１】比較例３ 黒色粘土状の発泡ニトリルゴム製の断面円形ガスケット
を、カーボンプレートとカーボンプレートとの間に挟着
したものについて、前記と同様の評価を行ない、シール
性は△、面圧(変位)は△、リップ接触は△という結果を
得た。
を、カーボンプレートとカーボンプレートとの間に挟着
したものについて、前記と同様の評価を行ない、シール
性は△、面圧(変位)は△、リップ接触は△という結果を
得た。
【００２２】なお、比較例２〜３で用いられたフッ素ゴ
ムまたは発泡ニトリルゴムの硬化後の特性は、次の表３
に示される。 表３ 硬化後特性 フッ素ゴム 発泡ニトリルゴム 硬さ (JIS A) 70 35 引張強さ (MPa) 14.5 1.4 引裂強さ (KN/m) 26 - 伸び (%) 230 160 比重 (-) 1.85 0.82
ムまたは発泡ニトリルゴムの硬化後の特性は、次の表３
に示される。 表３ 硬化後特性 フッ素ゴム 発泡ニトリルゴム 硬さ (JIS A) 70 35 引張強さ (MPa) 14.5 1.4 引裂強さ (KN/m) 26 - 伸び (%) 230 160 比重 (-) 1.85 0.82
【図１】ガスケットＡを設けたカーボン材の部分断面図
である。
である。
【図２】ガスケットＢを設けたカーボン材の部分断面図
である。
である。
【図３】ガスケットＣを設けたカーボン材の部分断面図
である。
である。
【図４】ガスケットＤを設けたカーボン材の部分断面図
である。
である。
１ カーボン材 ２ ガスケット
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成１１年１２月９日（１９９９．１２．
９）
９）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正内容】
【書類名】 明細書
【発明の名称】 燃料電池用カーボン材
【特許請求の範囲】
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、燃料電池用カーボ
ン材に関する。更に詳しくは、平面プレート状カーボン
材の表面にガスケットを形成させた燃料電池用カーボン
材に関する。
ン材に関する。更に詳しくは、平面プレート状カーボン
材の表面にガスケットを形成させた燃料電池用カーボン
材に関する。
【０００２】
【従来の技術】燃料電池の集電極(セパレータ)、イオン
交換膜、反応電極等は平面プレート状カーボン材からな
っており、それらを組合せて燃料電池セルが形成されて
いる。ここで、カーボン材としては、カーボンの他にグ
ラファイト等も用いられる。
交換膜、反応電極等は平面プレート状カーボン材からな
っており、それらを組合せて燃料電池セルが形成されて
いる。ここで、カーボン材としては、カーボンの他にグ
ラファイト等も用いられる。
【０００３】かかる燃料電池用セルおよびその各構成要
素間のシールに関しては、ガスケットを用いるもの(特
開平9-231987号公報、同7-263004号公報、同7-226220号
公報、同7-153480号公報)やゴム板に発泡スポンジ層を
配してガスケットとして利用するもの(同7-312223号公
報)等があるが、これらはいずれもシール部の薄肉化、
組立性の向上、位置ずれの防止、低面圧化、面圧の均一
化等の課題の解決を図ったものではない。すなわち、通
常の別体型ガスケットを用いた場合には、シールの薄肉
化、組立性、位置ずれ等を十分満足させることができな
いのが実情である。
素間のシールに関しては、ガスケットを用いるもの(特
開平9-231987号公報、同7-263004号公報、同7-226220号
公報、同7-153480号公報)やゴム板に発泡スポンジ層を
配してガスケットとして利用するもの(同7-312223号公
報)等があるが、これらはいずれもシール部の薄肉化、
組立性の向上、位置ずれの防止、低面圧化、面圧の均一
化等の課題の解決を図ったものではない。すなわち、通
常の別体型ガスケットを用いた場合には、シールの薄肉
化、組立性、位置ずれ等を十分満足させることができな
いのが実情である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、集電
極、イオン交換膜、反応電極等と組合せて用いられる平
面プレート状カーボン材であって、それを用いてセルを
構成したとき、シール部の薄肉化、低面圧化等を達成さ
せ得るものを提供することにある。
極、イオン交換膜、反応電極等と組合せて用いられる平
面プレート状カーボン材であって、それを用いてセルを
構成したとき、シール部の薄肉化、低面圧化等を達成さ
せ得るものを提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】かかる本発明の目的は、
平面プレート状カーボン材の表面に施された加工溝に硬
さ(JIS A)60以下の液状ゴム硬化物よりなるガスケット
を形成させた燃料電池用カーボン材によって達成され
る。
平面プレート状カーボン材の表面に施された加工溝に硬
さ(JIS A)60以下の液状ゴム硬化物よりなるガスケット
を形成させた燃料電池用カーボン材によって達成され
る。
【０００６】平面プレート状カーボン材、例えばその中
心部に穿孔部が設けられた平面プレート状カーボン材に
は、その周縁、一般には外周縁に沿って、深さが約0.05
〜3mm、好ましくは約0.1〜1mm程度、幅が約1〜10mm、好
ましくは約2〜5mm程度の寸法で溝加工が施されており、
そこに所望の形状の凸部を有するガスケットが形成され
ている。
心部に穿孔部が設けられた平面プレート状カーボン材に
は、その周縁、一般には外周縁に沿って、深さが約0.05
〜3mm、好ましくは約0.1〜1mm程度、幅が約1〜10mm、好
ましくは約2〜5mm程度の寸法で溝加工が施されており、
そこに所望の形状の凸部を有するガスケットが形成され
ている。
【０００７】ガスケットは、硬さ(JIS A)が60以下、好
ましくは40〜5の液状ゴム硬化物から形成される。かか
る硬さを有する液状ゴム硬化物は、未硬化時の粘度が約
500Pa・s以下、好ましくは約300〜30Pa・s(25℃)の液状
シリコーンゴム、105ポアズ以下、好ましくは104ポアズ
以下(室温)の液状パーフルオロゴム、更には液状ニトリ
ルゴム、液状EPDM、液状フッ素ゴム等を硬化させること
によって形成される。
ましくは40〜5の液状ゴム硬化物から形成される。かか
る硬さを有する液状ゴム硬化物は、未硬化時の粘度が約
500Pa・s以下、好ましくは約300〜30Pa・s(25℃)の液状
シリコーンゴム、105ポアズ以下、好ましくは104ポアズ
以下(室温)の液状パーフルオロゴム、更には液状ニトリ
ルゴム、液状EPDM、液状フッ素ゴム等を硬化させること
によって形成される。
【０００８】これらの液状ゴムとしては、市販品をその
まま用いることができ、例えば液状シリコーンゴムとし
ては信越化学製品KE1950-20(A・B)、KE1950-10(A・B)、
X-70-706BK等が、また液状パーフルオロゴムとしては、
同社製品SIFEL3500(熱硬化性2液混合タイプ)等が用いら
れる。
まま用いることができ、例えば液状シリコーンゴムとし
ては信越化学製品KE1950-20(A・B)、KE1950-10(A・B)、
X-70-706BK等が、また液状パーフルオロゴムとしては、
同社製品SIFEL3500(熱硬化性2液混合タイプ)等が用いら
れる。
【０００９】液状ゴムの硬化は、平面プレート状カーボ
ン材の加工溝対応部分に、ガスケット形状形成凸部に対
応する凹部を有する金型を用い、そこに液状ゴムを注入
し、射出成形することによって行われる。その成形圧
は、液状の原料が用いられているため、約100〜300Kgf/
cm2程度と低くて済む。
ン材の加工溝対応部分に、ガスケット形状形成凸部に対
応する凹部を有する金型を用い、そこに液状ゴムを注入
し、射出成形することによって行われる。その成形圧
は、液状の原料が用いられているため、約100〜300Kgf/
cm2程度と低くて済む。
【００１０】このようにして液状ゴム硬化物をガスケッ
トとして加工溝部分に形成させた平板プレート状カーボ
ン材は、集電極(セパレータ)、イオン交換膜、反応電極
等を組合せて燃料電池セルを形成させる。ガスケット部
分は、集電極とイオン交換膜との間、イオン交換膜を挟
着した集電極同志の端部などを有効にシールする。
トとして加工溝部分に形成させた平板プレート状カーボ
ン材は、集電極(セパレータ)、イオン交換膜、反応電極
等を組合せて燃料電池セルを形成させる。ガスケット部
分は、集電極とイオン交換膜との間、イオン交換膜を挟
着した集電極同志の端部などを有効にシールする。
【００１１】
【発明の効果】本発明に係るガスケットを一体に形成さ
せた平板プレート状カーボン材は、それを組立てて燃料
電池用セルとしたとき、シール性、リップ接触性などに
すぐれ、また低面圧、換言すれば位置ずれ防止性の点で
もすぐれたものを与えることができる。
せた平板プレート状カーボン材は、それを組立てて燃料
電池用セルとしたとき、シール性、リップ接触性などに
すぐれ、また低面圧、換言すれば位置ずれ防止性の点で
もすぐれたものを与えることができる。
【００１２】
【実施例】次に、実施例について本発明を説明する。
【００１３】実施例１ 燃料電池用セパレータとして適した形状および厚み(2m
m)に切削加工した樹脂含浸タイプの非多孔質カーボン材
(東洋炭素製品IKC-33)の表面へ溝加工(幅3.0mm、深さ0.
3mm)を施し、その溝加工部分に所定の形状を施した金型
を用いて液状シリコーンゴムを射出成形し(成形圧200Kg
f/cm2)、カーボン材表面にシリコーンゴムが連続して接
合した状態のガスケット形成カーボン材Ａ〜Ｄを得た。 ガスケット形成カーボン材Ａ：標準形状でリップがその
まま下方に圧縮されるガスケットを有するカーボン材 ガスケット形成カーボン材Ｂ：圧縮時にリップを強制的
に一方側に倒れるようにしたガスケットを有するカーボ
ン材 ガスケット形成カーボン材Ｃ：リップを平行に２つ設
け、面圧を高めずにシール性を確保したガスケットを有
するカーボン材 ガスケット形成カーボン材Ｄ：二重リップでそれぞれの
リップを強制的に倒れる方向を決めたガスケットを有す
るカーボン材
m)に切削加工した樹脂含浸タイプの非多孔質カーボン材
(東洋炭素製品IKC-33)の表面へ溝加工(幅3.0mm、深さ0.
3mm)を施し、その溝加工部分に所定の形状を施した金型
を用いて液状シリコーンゴムを射出成形し(成形圧200Kg
f/cm2)、カーボン材表面にシリコーンゴムが連続して接
合した状態のガスケット形成カーボン材Ａ〜Ｄを得た。 ガスケット形成カーボン材Ａ：標準形状でリップがその
まま下方に圧縮されるガスケットを有するカーボン材 ガスケット形成カーボン材Ｂ：圧縮時にリップを強制的
に一方側に倒れるようにしたガスケットを有するカーボ
ン材 ガスケット形成カーボン材Ｃ：リップを平行に２つ設
け、面圧を高めずにシール性を確保したガスケットを有
するカーボン材 ガスケット形成カーボン材Ｄ：二重リップでそれぞれの
リップを強制的に倒れる方向を決めたガスケットを有す
るカーボン材
【００１４】ここで用いられた液状シリコーンゴムは、
未硬化時の粘度が150Pa・s(25℃)の半透明体で、硬化後
硬さ(JIS A)20の値を与える信越化学製品KE1950-20(A・
B)であり、射出成形は150℃の金型温度に60秒間保持す
ることによって行われた。
未硬化時の粘度が150Pa・s(25℃)の半透明体で、硬化後
硬さ(JIS A)20の値を与える信越化学製品KE1950-20(A・
B)であり、射出成形は150℃の金型温度に60秒間保持す
ることによって行われた。
【００１５】実施例２ 実施例１において、液状シリコーンゴムとして未硬化時
の粘度が60Pa・s(25℃)の半透明体で、硬化後硬さ(JIS
A)13の値を与える信越化学製品KE-1950-10(A・B)が用い
られた。
の粘度が60Pa・s(25℃)の半透明体で、硬化後硬さ(JIS
A)13の値を与える信越化学製品KE-1950-10(A・B)が用い
られた。
【００１６】実施例３ 実施例１において、液状シリコーンゴムとして未硬化時
の粘度が30Pa・s(25℃)の半透明体で、硬化後硬さ(JIS
A)35の値を与える信越化学製品X-70-706BKが用いられ
た。
の粘度が30Pa・s(25℃)の半透明体で、硬化後硬さ(JIS
A)35の値を与える信越化学製品X-70-706BKが用いられ
た。
【００１７】比較例１ 実施例１において、液状シリコーンゴムとして未硬化時
の粘度が750Pa・s(25℃)の半透明体で、硬化後硬さ(JIS
A)68の値を与える信越化学製品KE1950-70(A・B)が用い
られた。
の粘度が750Pa・s(25℃)の半透明体で、硬化後硬さ(JIS
A)68の値を与える信越化学製品KE1950-70(A・B)が用い
られた。
【００１８】上記各実施例および比較例１で用いられた
硬化シリコーンゴム(150℃、10分間のプレス架橋 - 200
℃、４時間のポスト架橋)の硬さ以外の性状は、次の表
１に示される。 表１液状シリコーンゴム KE1950-20 KE1950-10 X-70-706 KE1950-70 [硬化物] 引張強さ (MPa) 6.4 3.9 5.9 7.8 引裂強さ (KN/m) 30 13 10 49 伸び (%) 900 700 400 350 比重 (-) 1.10 1.08 1.88 1.15
硬化シリコーンゴム(150℃、10分間のプレス架橋 - 200
℃、４時間のポスト架橋)の硬さ以外の性状は、次の表
１に示される。 表１液状シリコーンゴム KE1950-20 KE1950-10 X-70-706 KE1950-70 [硬化物] 引張強さ (MPa) 6.4 3.9 5.9 7.8 引裂強さ (KN/m) 30 13 10 49 伸び (%) 900 700 400 350 比重 (-) 1.10 1.08 1.88 1.15
【００１９】以上の各実施例で得られたガスケット形成
カーボン材Ａ〜Ｄについて、次の各項目の測定を行な
い、表２に示されるような結果を得た。 シール性：ガスケットのゴムが連続して接合した面に対
して、平面カーボンプレートを相手材として、25%のゴ
ム圧縮率で、Heリーク試験(2Kgf/cm2)を行ない、漏れの
有無を調べ、漏れなしを○、不安定を△、漏れありを×
と評価 面圧(変位)：ガスケットのゴムが連続して接合した面に
対して、平面カーボンプレートを相手材として40%圧縮
し、そのときシールが受ける面圧をオートグラフで測定
し、単位長さ当りの荷重が2N/mm以下を○、2〜5N/mmを
△、5N/mm以上を×と評価 リップ接触：ガスケットのゴムが連続して接合した面に
対して、透明のガラス板を25〜40%の圧縮率で接触さ
せ、ガラス面側からシール接触部を観察し、良好を○、
やや偏りありを△、偏りありを×と評価 表２ 評価項目 実施例1 実施例2 実施例3 比較例1 [ガスケットＡ形成カーボン材] シール性 ○ ○ ○ ○ 面圧(変位) ○ ○ ○ △ リップ接触 ○ △ ○ ○ [ガスケットＢ形成カーボン材] シール性 ○ ○ ○ ○ 面圧(変位) ○ ○ ○ △ リップ接触 ○ ○ ○ ○ [ガスケットＣ形成カーボン材] シール性 ○ ○ ○ ○ 面圧(変位) ○ ○ ○ △ リップ接触 ○ ○ ○ ○ [ガスケットＤ形成カーボン材] シール性 ○ ○ ○ ○ 面圧(変位) ○ ○ ○ △ リップ接触 ○ ○ ○ ○
カーボン材Ａ〜Ｄについて、次の各項目の測定を行な
い、表２に示されるような結果を得た。 シール性：ガスケットのゴムが連続して接合した面に対
して、平面カーボンプレートを相手材として、25%のゴ
ム圧縮率で、Heリーク試験(2Kgf/cm2)を行ない、漏れの
有無を調べ、漏れなしを○、不安定を△、漏れありを×
と評価 面圧(変位)：ガスケットのゴムが連続して接合した面に
対して、平面カーボンプレートを相手材として40%圧縮
し、そのときシールが受ける面圧をオートグラフで測定
し、単位長さ当りの荷重が2N/mm以下を○、2〜5N/mmを
△、5N/mm以上を×と評価 リップ接触：ガスケットのゴムが連続して接合した面に
対して、透明のガラス板を25〜40%の圧縮率で接触さ
せ、ガラス面側からシール接触部を観察し、良好を○、
やや偏りありを△、偏りありを×と評価 表２ 評価項目 実施例1 実施例2 実施例3 比較例1 [ガスケットＡ形成カーボン材] シール性 ○ ○ ○ ○ 面圧(変位) ○ ○ ○ △ リップ接触 ○ △ ○ ○ [ガスケットＢ形成カーボン材] シール性 ○ ○ ○ ○ 面圧(変位) ○ ○ ○ △ リップ接触 ○ ○ ○ ○ [ガスケットＣ形成カーボン材] シール性 ○ ○ ○ ○ 面圧(変位) ○ ○ ○ △ リップ接触 ○ ○ ○ ○ [ガスケットＤ形成カーボン材] シール性 ○ ○ ○ ○ 面圧(変位) ○ ○ ○ △ リップ接触 ○ ○ ○ ○
【００２０】比較例２ 黒色粘土状のフッ素ゴム(デュポン社製品E60CにMTカー
ボンブラック、Ca(OH)2およびMgOを配合したもの)製の
断面円形ガスケットを、カーボンプレートとカーボンプ
レートとの間に挟着したものについて、前記と同様の評
価を行ない、シール性は○、面圧(変位)は×、リップ接
触は△という結果を得た。
ボンブラック、Ca(OH)2およびMgOを配合したもの)製の
断面円形ガスケットを、カーボンプレートとカーボンプ
レートとの間に挟着したものについて、前記と同様の評
価を行ない、シール性は○、面圧(変位)は×、リップ接
触は△という結果を得た。
【００２１】比較例３ 黒色粘土状の発泡ニトリルゴム製の断面円形ガスケット
を、カーボンプレートとカーボンプレートとの間に挟着
したものについて、前記と同様の評価を行ない、シール
性は△、面圧(変位)は△、リップ接触は△という結果を
得た。
を、カーボンプレートとカーボンプレートとの間に挟着
したものについて、前記と同様の評価を行ない、シール
性は△、面圧(変位)は△、リップ接触は△という結果を
得た。
【００２２】なお、比較例２〜３で用いられたフッ素ゴ
ムまたは発泡ニトリルゴムの硬化後の特性は、次の表３
に示される。 表３ 硬化後特性 フッ素ゴム 発泡ニトリルゴム 硬さ (JIS A) 70 35 引張強さ (MPa) 14.5 1.4 引裂強さ (KN/m) 26 - 伸び (%) 230 160 比重 (-) 1.85 0.82
ムまたは発泡ニトリルゴムの硬化後の特性は、次の表３
に示される。 表３ 硬化後特性 フッ素ゴム 発泡ニトリルゴム 硬さ (JIS A) 70 35 引張強さ (MPa) 14.5 1.4 引裂強さ (KN/m) 26 - 伸び (%) 230 160 比重 (-) 1.85 0.82
【図面の簡単な説明】
【図１】ガスケットＡを設けたカーボン材の部分断面図
である。
である。
【図２】ガスケットＢを設けたカーボン材の部分断面図
である。
である。
【図３】ガスケットＣを設けたカーボン材の部分断面図
である。
である。
【図４】ガスケットＤを設けたカーボン材の部分断面図
である。
である。
【符号の説明】 １ カーボン材 ２ ガスケット
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 若松 重夫 神奈川県藤沢市辻堂新町４−３−１ エヌ オーケー株式会社内 (72)発明者 安藤 理 神奈川県藤沢市辻堂新町４−３−１ エヌ オーケー株式会社内 (72)発明者 藤本 正 神奈川県藤沢市辻堂新町４−３−１ エヌ オーケー株式会社内 Ｆターム(参考） 5H026 AA02 CC03 CX05 EE05 EE18 HH00
Claims (6)
- 【請求項１】 平面プレート状多孔質カーボン材の表面
に施された加工溝に硬さ(JIS A)60以下の液状ゴム硬化
物よりなるガスケットを形成せしめてなる燃料電池用カ
ーボン材。 - 【請求項２】 液状ゴム硬化物の形成が射出成形によっ
て行われた請求項１記載の燃料電池用カーボン材。 - 【請求項３】 平面プレート状カーボン材が集電極(セ
パレータ)である請求項１記載の燃料電池用カーボン
材。 - 【請求項４】 平面プレート状カーボン材がイオン交換
膜である請求項１記載の燃料電池用カーボン材。 - 【請求項５】 平面プレート状カーボン材が膜固定反応
電極である請求項１記載の燃料電池用カーボン材。 - 【請求項６】 請求項３、４または５記載の燃料電池用
カーボン材を組合せて構成された燃料電池セル。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30719998A JP3678024B2 (ja) | 1998-10-28 | 1998-10-28 | 燃料電池用カーボン材 |
| US09/339,118 US6337120B1 (en) | 1998-06-26 | 1999-06-24 | Gasket for layer-built fuel cells and method for making the same |
| US09/982,230 US6649097B2 (en) | 1998-06-26 | 2001-10-19 | Method of making a gasket for layer-built fuel cells |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30719998A JP3678024B2 (ja) | 1998-10-28 | 1998-10-28 | 燃料電池用カーボン材 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000133288A true JP2000133288A (ja) | 2000-05-12 |
| JP3678024B2 JP3678024B2 (ja) | 2005-08-03 |
Family
ID=17966241
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP30719998A Expired - Fee Related JP3678024B2 (ja) | 1998-06-26 | 1998-10-28 | 燃料電池用カーボン材 |
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