JP2000173629A - Separator for fuel cell - Google Patents

Separator for fuel cell

Info

Publication number
JP2000173629A
JP2000173629A JP10345743A JP34574398A JP2000173629A JP 2000173629 A JP2000173629 A JP 2000173629A JP 10345743 A JP10345743 A JP 10345743A JP 34574398 A JP34574398 A JP 34574398A JP 2000173629 A JP2000173629 A JP 2000173629A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
separator
base material
fuel cell
metal
resin
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP10345743A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Mutsumi Omura
睦 大村
Mitsuo Yamamoto
光雄 山本
Mitsuki Shiraishi
満起 白石
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nichias Corp
Original Assignee
Nichias Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nichias Corp filed Critical Nichias Corp
Priority to JP10345743A priority Critical patent/JP2000173629A/en
Publication of JP2000173629A publication Critical patent/JP2000173629A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30Hydrogen technology
    • Y02E60/50Fuel cells

Landscapes

  • Fuel Cell (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a separator, having high electrical conductivity without losing dominance over the use of a resin material by penetratingly arranging a conductive member to a facing surface from a surface for forming a reaction gas flowing channel of a base material. SOLUTION: In a separator, plural metallic pins 302 penetrate through a partition wall 301a to form a reaction gas flowing channel of a base material 301 composed of resin. The length of the metallic pins 302 is set longer than a thickness D of the base material 301, and both ends are exposed from the surface and the rear surface of the base material 301. The more the number of metallic pins 302 increases, the lower the electrical resistivity becomes, so that gold, silver and nickel are used. In the separator, a metallic film 303 is desirably formed on at least a surface, more desirably, on the whole surface of the rear surface, and platinum and gold of a material hardly corroded by reaction gas are used. The separator is arranged as a cathode side separator 1 or an anode side separator 5, so that channels cross at a right angle to each other when constituting a fuel cell, and the metallic pins 302 of adjacent separators make contact with each other to be electrically continued.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、単位セル同士を直
列に接続する構造を有する燃料電池に必要とされるセパ
レータの構造に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a separator structure required for a fuel cell having a structure in which unit cells are connected in series.

【0002】より詳述すると、単位セル同士をガスが混
合しないように分離し、同時に隣り合う単位セルを直列
接続させるために必要とされるセパレータの構造に関す
る。
More specifically, the present invention relates to a structure of a separator required for separating unit cells from each other so that gas is not mixed and connecting adjacent unit cells in series.

【0003】[0003]

【従来の技術】燃料となる材料が有している化学エネル
ギーを電気的エネルギーに直接変換するいわゆる燃料電
池が知られている。
2. Description of the Related Art There is known a so-called fuel cell which directly converts chemical energy of a fuel material into electric energy.

【0004】図4は、りん酸型燃料電池の基本的な構造
を示す模式図である。また、図5はその動作原理の概略
を模式的に示したものである。
FIG. 4 is a schematic diagram showing a basic structure of a phosphoric acid type fuel cell. FIG. 5 schematically shows the outline of the operation principle.

【0005】一般的に燃料電池は、図4に示すような単
位セルが複数(普通は数十個以上)直列に重ねられた構
造を有している。
In general, a fuel cell has a structure in which a plurality (usually several tens or more) of unit cells are stacked in series as shown in FIG.

【0006】図4には、第n個目の単位セルを中心に示
してある。
FIG. 4 mainly shows the n-th unit cell.

【0007】まず、単位セルについて説明する。単位セ
ルは、発電を行うための最小ユニットとしての構造を有
している。
First, the unit cell will be described. The unit cell has a structure as a minimum unit for performing power generation.

【0008】図4に示すように単位セルは、カソード2
及びアノード4により高分子膜3を挟み込みんだ構造を
有している。カソード2及びアノード4は、例えば白金
を含んだ炭素ペーパーで構成されている。
[0008] As shown in FIG.
And a structure in which the polymer film 3 is sandwiched between the anodes 4. The cathode 2 and the anode 4 are made of, for example, carbon paper containing platinum.

【0009】電池としては、アノード4がマイナス電
極、カソード2がプラス電極として機能する。
In the battery, the anode 4 functions as a negative electrode and the cathode 2 functions as a positive electrode.

【0010】カソード2として機能するか、アソード4
として機能するかの違いは、接触するガスの種類により
決定され、酸素ガス(一般には空気)と接触する方をカ
ソード2とし、水素ガスと接触する方をアノード4とす
る。
[0010] It functions as cathode 2 or asode 4
The difference between the two functions is determined by the type of gas in contact. The one that contacts oxygen gas (generally air) is the cathode 2 and the one that contacts hydrogen gas is the anode 4.

【0011】カソード2の外側には、カソード側セパレ
ータ1が配置されている。カソード側セパレータ1のカ
ソード2側には、チャネル(溝)が多数設けられてい
る。
A cathode-side separator 1 is arranged outside the cathode 2. A large number of channels (grooves) are provided on the cathode 2 side of the cathode side separator 1.

【0012】酸素ガスは、このカソード側セパレータ1
に設けられたチャネル内を流れる。酸素ガスは、カソー
ド側セパレータ1のチャネル部分を流れる際にカソード
2に接触する。
Oxygen gas is supplied to the cathode side separator 1.
Flows in the channel provided in the. The oxygen gas comes into contact with the cathode 2 when flowing through the channel portion of the cathode-side separator 1.

【0013】他方、アノード4側においては、アノード
4の外側にアノード側セパレータ5が配置されている。
アノード側セパレータ5のアノード4側には、チャネル
(溝)が多数設けられている。
On the other hand, on the anode 4 side, an anode-side separator 5 is arranged outside the anode 4.
A large number of channels (grooves) are provided on the anode 4 side of the anode-side separator 5.

【0014】水素ガスは、このアノード側セパレータ5
のチャネル内を流れる。水素ガスは、アノード側セパレ
ータ5のチャネル部分を流れる際にアノード4に接触す
る。
The hydrogen gas is supplied to the anode-side separator 5.
Flows in the channel. The hydrogen gas contacts the anode 4 when flowing through the channel portion of the anode-side separator 5.

【0015】図4から分かるように、カソード側セパレ
ータ1及びアノード側セパレータ5はそれらのチャネル
同士が直交するように配置されており、酸素ガスと水素
ガスとは、その流れる向きが互いに90度異なるように
なっている。これは、両ガスを分離して供給し易くする
ための工夫である。
As can be seen from FIG. 4, the cathode side separator 1 and the anode side separator 5 are arranged so that their channels are orthogonal to each other, and the flowing directions of the oxygen gas and the hydrogen gas are different from each other by 90 degrees. It has become. This is a device for separating and easily supplying both gases.

【0016】発電は、図5に示すようなメカニズムで行
われる。ここでは説明を簡単にするために、アノード側
セパレータ5とカソード側セパレータ1とが負荷(図示
略)を介して電気的に接続(図中一点鎖線で示す)され
ているとする。
Power generation is performed by a mechanism as shown in FIG. Here, for simplicity of description, it is assumed that the anode-side separator 5 and the cathode-side separator 1 are electrically connected via a load (not shown) (indicated by a dashed line in the figure).

【0017】まず、水素ガスがアノード4に接触する
と、アノード4に含まれる白金成分の触媒作用により、
水素分子が水素イオン(陽イオン)と電子とに分離す
る。そして、前者が高分子膜3中に移動し、後者がアノ
ード側セパレータ5に移動する。
First, when hydrogen gas comes into contact with the anode 4, the catalytic action of the platinum component contained in the anode 4 causes
Hydrogen molecules separate into hydrogen ions (cations) and electrons. The former moves into the polymer film 3, and the latter moves to the anode-side separator 5.

【0018】他方、カソード2においては、そこに含ま
れる白金成分の触媒作用によって、アノード4において
水素から発生し、負荷を経由してアノード側セパレータ
5から移動してきた電子を酸素分子が受け取り、負の酸
素イオン(陰イオン)が生成される。この負の酸素イオ
ンは、カソード4側から高分子膜3中を移動してきた水
素イオン(陽イオン)と結びつき、水が合成される。
On the other hand, in the cathode 2, oxygen molecules receive electrons generated from hydrogen at the anode 4 by the catalytic action of the platinum component contained therein and moved from the anode-side separator 5 via a load, and the oxygen molecules receive the electrons. Oxygen ions (anions) are generated. The negative oxygen ions are combined with hydrogen ions (cations) that have moved from the cathode 4 side into the polymer membrane 3 to synthesize water.

【0019】このサイクルが繰り返されることで、アノ
ード側セパレータ5からカソード側セパレータ1に向か
って電子が流れ続け、発電が行われる。こうして、カソ
ード側セパレータ1を陽極(プラス電極)、アノード側
セパレータ5を陰極(マイナス電極)とした電池が得ら
れる。
By repeating this cycle, electrons continue to flow from the anode-side separator 5 to the cathode-side separator 1, and power is generated. Thus, a battery in which the cathode-side separator 1 is an anode (plus electrode) and the anode-side separator 5 is a cathode (minus electrode) is obtained.

【0020】一般に燃料電池は、多数の単位セルが直列
にスタックされた構造を有するが、その場合は、n個目
の単位セルにおいて、(n―1)個目の単位セルのアノ
ード側セパレータ7から電子を受け取り、(n+1)個
目の単位セルのカソード側セパレータ6に電子を放出す
る動作を両端の単位セル以外の単位セルで行い、両端の
単位セルは、一方が負荷から電子を受け取り、他方が負
荷に電子を放出する動作を行うことで、多数のセルが直
列接続された燃料電池の発電が行われる。
Generally, a fuel cell has a structure in which a number of unit cells are stacked in series. In this case, in the n-th unit cell, the anode-side separator 7 of the (n-1) -th unit cell is used. , And the operation of emitting electrons to the cathode-side separator 6 of the (n + 1) th unit cell is performed in unit cells other than the unit cells at both ends, and one of the unit cells at both ends receives electrons from the load, The other performs the operation of emitting electrons to the load, so that the fuel cell in which many cells are connected in series generates power.

【0021】このような構造において、セパレータには
下記表1に示すような特性が要求される。
In such a structure, the separator is required to have properties as shown in Table 1 below.

【0022】[0022]

【表1】 [Table 1]

【0023】これまで用いられてきた材料には、同表に
示すように、それぞれに優位点と欠点とがある。
Each of the materials used so far has advantages and disadvantages as shown in the table.

【0024】同表から明らかなように、セパレータとし
ては、樹脂成形体が総合的に最も優れている。なお、金
属材料は、表面に耐食性の金属材料をメッキしたりする
ことで、耐食性の問題を回避できるが、重量がかさむと
いう問題がある。また、コストの点でも問題がある。
As is evident from the table, as the separator, a resin molded article is most excellent overall. Although the corrosion resistance problem can be avoided by plating the surface of the metal material with a corrosion resistant metal material, there is a problem that the weight increases. There is also a problem in terms of cost.

【0025】特にセパレータには、ガスの流れるチャネ
ルを形成する必要があるが、そのためにセパレータはあ
る程度の厚さが必要とされる。そのため、全体を金属で
構成した場合、その重量が大きくなる。また使用する金
属の量も多くなるので、コスト的にも不利になる。
In particular, it is necessary to form a gas flow channel in the separator. For this purpose, the separator needs to have a certain thickness. Therefore, when the whole is made of metal, its weight increases. In addition, the amount of metal used increases, which is disadvantageous in terms of cost.

【0026】前述したようにセパレータとしては、樹脂
材料を用いることが総合的には望ましいが、樹脂材料に
は、電気抵抗が高いという基本的に解決困難な問題があ
る。
As described above, it is generally desirable to use a resin material for the separator. However, the resin material has a fundamentally difficult problem of high electric resistance.

【0027】特に単位セルを数十以上スタック(直列接
続)する構造を採用する場合は、樹脂材料の電気抵抗の
高さが大きな問題となる。
In particular, when employing a structure in which several tens of unit cells are stacked (connected in series), the high electrical resistance of the resin material poses a serious problem.

【0028】セパレータとして樹脂材料を用いる技術と
しては、特開昭60−37670号公報や特開平1−3
11570号公報に記載されたものが公知である。
Techniques for using a resin material as a separator include those disclosed in JP-A-60-37670 and JP-A-Heisei 1-3.
What is described in 11570 gazette is publicly known.

【0029】例えば、特開昭60−37670号公報に
は、フェノール樹脂等の熱硬化性樹脂とカーボンペーパ
ーよりなるセパレータが開示されている。この公報に記
載された技術は、導電性を有するカーボンペーパーに樹
脂を含浸させるものである。
For example, JP-A-60-37670 discloses a separator made of a thermosetting resin such as a phenol resin and carbon paper. The technique described in this publication is to impregnate a resin into conductive carbon paper.

【0030】また、特開平1−311570号公報に
は、フェノール樹脂、フラン樹脂等の熱硬化性樹脂に膨
張黒鉛及びカーボンブラックを配合して成るセパレータ
が開示されている。
JP-A-1-31570 discloses a separator comprising a thermosetting resin such as a phenol resin and a furan resin mixed with expanded graphite and carbon black.

【0031】これらの公知技術では、カーボン成分によ
り、セパレータの導電性を確保している。
In these known techniques, the conductivity of the separator is ensured by the carbon component.

【0032】[0032]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たような技術では、必要とするような低電気抵抗率を求
めようとすると、カーボン成分を多量に配合しなければ
ならず、加工性が低下し、またコストが上昇するという
問題がある。特にスタック数が大きい燃料電池の場合に
は、非常に低い抵抗率が要求されるが、他の要求事項を
犠牲にすることなくその要求を満足することは非常に困
難である。
However, in the above-described technique, in order to obtain a required low electrical resistivity, a large amount of a carbon component must be blended, and the workability deteriorates. In addition, there is a problem that the cost increases. Particularly in the case of a fuel cell having a large number of stacks, a very low resistivity is required, but it is very difficult to satisfy the requirement without sacrificing other requirements.

【0033】また、樹脂材料を用いて低電気抵抗率化を
追求しようとすると、複雑な組成や微妙な組成配合を追
求しなければならず、また高コストの材料を用いなけれ
ばならないので、生産コストが増大するという問題が発
生する。一般に、樹脂材料を用いる場合、低電気抵抗率
を追求しなければ極めて低コストにセパレータが得られ
る。
In order to reduce the electrical resistivity by using a resin material, a complicated composition or a delicate composition must be pursued, and a high-cost material must be used. The problem that cost increases arises. Generally, when a resin material is used, a separator can be obtained at extremely low cost unless low electrical resistivity is pursued.

【0034】従って、本発明は、樹脂材料を用いた優位
性を失うことなく、高い導電性(低電気抵抗率)を有す
る燃料電池のセパレータを得ることを目的とする。
Accordingly, an object of the present invention is to provide a fuel cell separator having high conductivity (low electric resistivity) without losing the advantage of using a resin material.

【0035】[0035]

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明は、樹脂を基材として構成される燃料電池
用セパレータであって、導電性部材が前記基材の反応ガ
ス流通用チャネルが形成された面から前記面と対向する
面にわたり貫通して配置されている燃料電池用セパレー
タを提供する。
In order to achieve the above object, the present invention provides a fuel cell separator comprising a resin as a base material, wherein the conductive member is used for flowing a reaction gas through the base material. A fuel cell separator is provided so as to penetrate from a surface where a channel is formed to a surface facing the surface.

【0036】この構造では、樹脂自体による低電気抵抗
率化を追求する必要はない。従って、上記表1に示した
ような樹脂材料が有する優位性を最大限得ることができ
る。
In this structure, it is not necessary to pursue low electrical resistivity by the resin itself. Therefore, the superiority of the resin material as shown in Table 1 can be obtained to the maximum.

【0037】そして、セパレータに要求される低電気抵
抗率化は、樹脂からなる基材を貫通して配置される導電
性部材によって実現するため、満足すべきものを得るこ
とができる。この導電性部材は、金属製のピンや突起部
を有する金属板を用いることができる。
[0037] Since the lowering of the electrical resistivity required for the separator is realized by a conductive member arranged to penetrate a base material made of a resin, a satisfactory one can be obtained. As the conductive member, a metal plate having a metal pin or a protrusion can be used.

【0038】更に、少なくともチャネル形成側の面に耐
腐食性金属を被覆することにより、より確実かつ安定し
た導通を確保するとともに、酸素ガスや水素ガス等の反
応ガスによる腐食を抑制することができる。
Further, by coating at least the surface on the channel forming side with a corrosion-resistant metal, more reliable and stable conduction can be ensured, and corrosion by a reaction gas such as oxygen gas or hydrogen gas can be suppressed. .

【0039】[0039]

【発明の実施の形態】以下、本発明に関し、その好まし
い実施形態を挙げて詳細に説明する。 (第1実施形態)図1(A),(B)は、本発明の燃料
電池用セパレータの第1の実施形態を示す断面図であ
る。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to preferred embodiments. (First Embodiment) FIGS. 1A and 1B are sectional views showing a first embodiment of a fuel cell separator of the present invention.

【0040】図1(A)に示されるように、セパレータ
は、樹脂からなる基材301の反応ガス流通用チャネル
を形成する隔壁301aを複数の金属ピン302が貫通
した構造となっている。また、金属ピン302の両端部
は基材301の表面(チュネル形成側)と裏面とに露出
している。
As shown in FIG. 1A, the separator has a structure in which a plurality of metal pins 302 penetrate a partition wall 301a forming a channel for reacting gas flow of a base material 301 made of resin. Both ends of the metal pin 302 are exposed on the front surface (the side on which the tunel is formed) and the back surface of the substrate 301.

【0041】金属ピン302の数が多いほど、低電気抵
抗率となる。金属ピン302の寸法は特に制限されない
が、その長さが基材301の厚み(D)以上である必要
があり、一般的なセパレータでは例えば2mmとする。
また、その径はチャネルを形成する隔壁301aの幅以
下であり、例えば1.6mm程度である。尚、金属ピン
302は円柱状に限らず、角柱状でも構わない。
The greater the number of metal pins 302, the lower the electrical resistivity. Although the size of the metal pin 302 is not particularly limited, its length needs to be equal to or more than the thickness (D) of the base material 301, and is set to, for example, 2 mm in a general separator.
The diameter is equal to or less than the width of the partition wall 301a forming the channel, for example, about 1.6 mm. Note that the metal pin 302 is not limited to a columnar shape, and may be a prismatic shape.

【0042】金属ピン302の材料としては、金、銀、
銅、ニッケル、亜鉛、ステンレス、真鍮、またはそれら
の合金を用いることができる。また、金属以外にカーボ
ン材料を用いることもできるが、低電気抵抗率とするた
めには金属材料を用いることが好ましい。
The material of the metal pin 302 is gold, silver,
Copper, nickel, zinc, stainless steel, brass, or alloys thereof can be used. Although a carbon material can be used in addition to metal, it is preferable to use a metal material in order to obtain a low electric resistivity.

【0043】基材301を形成する樹脂材料も特に制限
されることはなく、セパレータ用樹脂として公知のもの
を使用できる。例えば、エポキシ樹脂、フェノール樹
脂、メラニン樹脂等の熱硬化性樹脂、さらには液晶ポリ
エステル、ポリフェニレンスルフィド等の熱可塑性樹脂
から選ばれた一種または複数種類のものを用いることが
できる。この中で特にエポキシ樹脂が、成形時の流動性
が良好である点で好ましい。
The resin material for forming the base material 301 is not particularly limited, and a known resin for a separator can be used. For example, one or a plurality of thermosetting resins such as an epoxy resin, a phenol resin, and a melanin resin, and a thermoplastic resin such as a liquid crystal polyester and a polyphenylene sulfide can be used. Of these, epoxy resins are particularly preferred because of their good fluidity during molding.

【0044】本発明によれば、基材301となる樹脂材
料に低電気抵抗率を求めなくてよいので、上記表1に示
される電気抵抗率以外のスペックを追求した樹脂材料を
選択すればよい。
According to the present invention, it is not necessary to obtain a low electrical resistivity for the resin material serving as the base material 301. Therefore, a resin material pursuing specifications other than the electrical resistivity shown in Table 1 may be selected. .

【0045】上記のセパレータは、金属ピン302を射
出成型用金型に配置し、そこに溶融した樹脂材料を射出
して一体成形することにより得られる。
The above-described separator is obtained by disposing a metal pin 302 in an injection molding die, injecting a molten resin material into the metal pin 302, and integrally molding the same.

【0046】更に、セパレータには、少なくともその表
面(チャネル形成側)、好ましくは裏面にも、その全面
に金属膜303を成膜することが好ましい。この金属膜
303の膜厚は、1〜20μm程度とすればよい。こう
して、図1(B)に示す状態を得る。
Further, it is preferable that the metal film 303 is formed on the entire surface of the separator, at least on the front surface (channel forming side), and preferably also on the rear surface. The thickness of the metal film 303 may be about 1 to 20 μm. Thus, the state shown in FIG. 1B is obtained.

【0047】成膜方法としては、蒸着法やメッキ法、ス
パッタリング法等を用いることができる。また、別に得
た薄膜を貼り付ける方法を採用してもよい。
As a film forming method, a vapor deposition method, a plating method, a sputtering method, or the like can be used. Alternatively, a method of attaching a separately obtained thin film may be employed.

【0048】この金属膜303は、反応ガスによって腐
食されない、またはされにくい材料を用いることが必要
である。このような材料としては、白金や金を挙げるこ
とができる。なお、金属ピン302は、その両端部が金
属膜303で被覆されることになるので、腐食に対する
配慮は必要ない。
For the metal film 303, it is necessary to use a material that is not or hardly corroded by the reaction gas. Examples of such materials include platinum and gold. Since the metal pins 302 are covered at both ends with the metal film 303, there is no need to consider corrosion.

【0049】金属膜303は、基材301の表面及び裏
面の他に、側面にも成膜して露呈表面の全面を被覆して
もよい。
The metal film 303 may be formed on the side surface in addition to the front and back surfaces of the base material 301 to cover the entire exposed surface.

【0050】この金属膜は、 (1)セパレータ表面及び裏面における電気的な接触面
積を大きくする作用 (2)金属ピン302が反応ガスとの接触により腐食し
てしまうことを防ぐ作用を有している。
This metal film has the following functions: (1) an action of increasing the electrical contact area on the front and back surfaces of the separator; and (2) an action of preventing the metal pins 302 from being corroded by contact with the reaction gas. I have.

【0051】従って、図1(B)に示すセパレータは、
金属ピン302に加えて、表面及び裏面の金属膜303
により導通が確保されているので、セパレータに求めら
れる低電気抵抗率を完全に確保することができる。
Therefore, the separator shown in FIG.
In addition to the metal pins 302, the front and back metal films 303
As a result, conduction can be ensured, so that a low electrical resistivity required for the separator can be completely ensured.

【0052】また、基材301を構成する樹脂材料に
は、低電気抵抗率化を犠牲にして、他に求められる性質
を追求したものを採用できるので、全体として、表1に
示される要求事項を全て満足した燃料電池用のセパレー
タを得ることができる。
Further, as the resin material constituting the base material 301, a material pursuing other required properties can be employed at the expense of lowering the electrical resistivity. Can be obtained.

【0053】なお、金属膜303は、基材301から露
呈する金属ピン302の表面のみに成膜してもよく、そ
の場合も実用上問題の無い耐腐食性を付与することがで
きる。この場合、予めその両端面に金属膜303を被覆
した金属ピン302を用いて上記した射出成形を行って
もよいし、金属膜303の成膜の際に適当な部材で金属
ピン302の露出部以外をマスキングしてもよい。
The metal film 303 may be formed only on the surface of the metal pin 302 exposed from the base material 301. In this case, corrosion resistance that does not cause any practical problem can be imparted. In this case, the above-described injection molding may be performed using the metal pins 302 whose both end surfaces are coated with the metal films 303 in advance, or the exposed portions of the metal pins 302 may be formed by a suitable member when the metal films 303 are formed. Other than the above may be masked.

【0054】上記したセパレータは、図3に示すよう
に、燃料電池を構成する際に、従来と同様にカソード側
セパレータ1またはアノード側セパレータ5として、そ
れぞれのチャネルが直交するように配置される。その
際、隣接するセパレータの金属ピン302,302同士
が接触して、両セパレータ間の導通が確保される。
As shown in FIG. 3, the above-described separators are arranged as a cathode-side separator 1 or an anode-side separator 5 so that their respective channels are orthogonal to each other when a fuel cell is constructed. At this time, the metal pins 302 of the adjacent separators come into contact with each other, and conduction between the two separators is ensured.

【0055】(実施形態2)本実施形態では、上記実施
形態1の金属ピン302に代えて、突起部を有する金属
板を使用する。この突起部によって、金属ピン302を
用いた場合と同様の効果が得られる。本実施形態につい
て、図2を参照して説明する。
(Embodiment 2) In the present embodiment, a metal plate having a projection is used instead of the metal pin 302 of the first embodiment. With this projection, the same effect as when the metal pin 302 is used can be obtained. This embodiment will be described with reference to FIG.

【0056】図2(A)に示すように、まず、金属板4
01に打ち抜きによって穴403を開けることで、その
部分に環状の突起部402が形成されたものを作製す
る。この突起部402は、金属板401の両側に交互に
突出するように形成される。金属板401の材質は、上
記金属ピン302と同様の材料から選択される。
As shown in FIG. 2A, first, the metal plate 4
A hole 403 is made by punching in 01 to produce an annular projection 402 formed in that portion. The protrusions 402 are formed so as to alternately protrude from both sides of the metal plate 401. The material of the metal plate 401 is selected from the same materials as the metal pins 302.

【0057】突起部402の穴403の形状は、任意の
ものを選択することができる。また、金属板401の両
側にわたる突出高さ(H)は、基材404の厚み(D)
以上とする。
The shape of the hole 403 of the protrusion 402 can be selected arbitrarily. The protruding height (H) over both sides of the metal plate 401 is the thickness (D) of the base material 404.
Above.

【0058】次に、実施形態1と同様に、射出成形金型
に上記金属板401を配置し、しかる後に溶融樹脂材料
を射出して一体成形する。この時、基材404のチャネ
ル形成用隔壁404aと金属板401の突起部402と
が一致するように位置合わせする。こうして図1(B)
に示す状態を得る。これにより、金属板401の突起部
402が基材404の表面及び裏面から露出し、両面に
おける導通が可能となる。
Next, as in the first embodiment, the above-mentioned metal plate 401 is placed in an injection molding die, and thereafter, a molten resin material is injected to be integrally molded. At this time, the alignment is performed so that the channel forming partition 404a of the base material 404 and the protrusion 402 of the metal plate 401 coincide with each other. Thus, FIG.
The state shown in is obtained. As a result, the protruding portions 402 of the metal plate 401 are exposed from the front and back surfaces of the base material 404, and conduction can be achieved on both surfaces.

【0059】さらに、実施形態1と同様に、金属膜40
5を蒸着法やスパッタリング法等によって成膜し、図1
(C)に示す状態を得る。
Further, as in the first embodiment, the metal film 40
5 was formed by vapor deposition or sputtering, etc.
The state shown in (C) is obtained.

【0060】この構造では、突起部402を有する金属
板401によって、基材404の表面及び裏面における
導通が確保され、更に金属膜405による導通のための
接触面積の拡大並びに突起部402の腐食防止が付与さ
れたものとなる。
In this structure, the metal plate 401 having the protrusion 402 ensures conduction on the front and back surfaces of the base material 404, further increases the contact area for conduction by the metal film 405, and prevents corrosion of the protrusion 402. Is given.

【0061】また、この構造では、金属板401が基材
404中で面方向に広がって補強材として機能すること
から、強度的に優れたセパレータを得ることができる。
In this structure, since the metal plate 401 spreads in the plane direction in the base material 404 and functions as a reinforcing material, a separator excellent in strength can be obtained.

【0062】なお、突起部402の形成方法は、打ち抜
きによる方法に限らず、バーリング加工や切り起こし加
工等を採用することができる。また、突起部402はそ
の上端に穴403が開口していなくてもよい。
The method of forming the protrusion 402 is not limited to the method of punching, but may employ a burring process, a cut-and-raise process, or the like. Further, the protrusion 402 does not need to have the hole 403 opened at the upper end thereof.

【0063】上記セパレータも、実施形態1と同様に、
燃料電池を構成する際にカソード側セパレータまたはア
ノード側セパレータとして、それぞれのチャネルを直交
させて配置される(図3参照)。
As in the first embodiment, the separator
When constituting a fuel cell, the respective channels are arranged orthogonally as a cathode-side separator or an anode-side separator (see FIG. 3).

【0064】[0064]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、 (1)複雑な凹凸形状の成形性 (2)ガス非透過性 (3)耐食性(低pH) (4)低電気抵抗(高導電性) (5)高圧縮強度/機械的な応力に対する高い耐性 (6)低コスト性 といった特徴を有する燃料電池用のセパレータを得るこ
とができる。また、金属材料の使用量を最低限とするこ
とができるので、低抵抗でありながら、軽量なセパレー
タを得ることができる。
As described above, according to the present invention, (1) moldability of a complicated uneven shape (2) gas impermeability (3) corrosion resistance (low pH) (4) low electric resistance (high (Conductivity) (5) High compressive strength / high resistance to mechanical stress (6) Low cost A fuel cell separator having the following characteristics can be obtained. Further, since the amount of the metal material used can be minimized, a lightweight separator having low resistance can be obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明に係るセパレータの一実施形態を示す断
面図。
FIG. 1 is a sectional view showing an embodiment of a separator according to the present invention.

【図2】本発明に係るセパレータの他の実施形態を示す
断面図。
FIG. 2 is a sectional view showing another embodiment of the separator according to the present invention.

【図3】本発明に係るセパレータを備える燃料電池の概
略の構造を示す模式図。
FIG. 3 is a schematic diagram showing a schematic structure of a fuel cell including a separator according to the present invention.

【図4】燃料電池の概略の構造を示す模式図。FIG. 4 is a schematic diagram showing a schematic structure of a fuel cell.

【図5】燃料電池の発電原理を説明するための模式図。FIG. 5 is a schematic diagram for explaining the power generation principle of a fuel cell.

【符合の説明】[Description of sign]

1 カソード側セパレータ 2 カソード 3 高分子膜 4 アノード 5 アノード側セパレータ 6 隣のセルのカソード側セパレータ 7 隣のセルのアノード側セパレータ 301 基材 301a 隔壁 302 金属ピン 303 金属膜 401 金属板 402 突起部 403 穴 404 基材 404a 隔壁 405 金属膜 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Cathode side separator 2 Cathode 3 Polymer film 4 Anode 5 Anode side separator 6 Cathode side separator of the next cell 7 Anode side separator of the next cell 301 Base material 301a Partition wall 302 Metal pin 303 Metal film 401 Metal plate 402 Projection 403 Hole 404 Base material 404a Partition wall 405 Metal film

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 樹脂を基材として構成される燃料電池用
セパレータであって、導電性部材が前記基材の反応ガス
流通用チャネルが形成された面から前記面と対向する面
にわたり貫通して配置されていることを特徴とする燃料
電池用セパレータ。
1. A fuel cell separator comprising a resin as a base material, wherein a conductive member penetrates from a surface of the base material where a reaction gas flow channel is formed to a surface facing the surface. A fuel cell separator, which is disposed.
【請求項2】 前記導電性部材が金属ピンであることを
特徴とする請求項1記載の燃料電池用セパレータ。
2. The fuel cell separator according to claim 1, wherein the conductive member is a metal pin.
【請求項3】 前記導電性部材が、突起部を有する金属
板であることを特徴とする請求項1記載の燃料電池用セ
パレータ。
3. The fuel cell separator according to claim 1, wherein the conductive member is a metal plate having a protrusion.
【請求項4】 前記基材の少なくとも反応ガス流通用チ
ャネルが形成された面に、前記導電性部材と接触して耐
腐食性を備える金属膜が成膜されていることを特徴とす
る請求項1乃至3の何れか一項に記載の燃料電池用セパ
レータ。
4. A metal film having corrosion resistance in contact with the conductive member is formed on at least a surface of the substrate on which a channel for reacting gas flow is formed. The fuel cell separator according to any one of claims 1 to 3.
JP10345743A 1998-12-04 1998-12-04 Separator for fuel cell Pending JP2000173629A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP10345743A JP2000173629A (en) 1998-12-04 1998-12-04 Separator for fuel cell

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP10345743A JP2000173629A (en) 1998-12-04 1998-12-04 Separator for fuel cell

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2000173629A true JP2000173629A (en) 2000-06-23

Family

ID=18378677

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP10345743A Pending JP2000173629A (en) 1998-12-04 1998-12-04 Separator for fuel cell

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2000173629A (en)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003036867A (en) * 2001-07-24 2003-02-07 Daiki Engineering Kk Separator for water electrolysis cell or fuel cell using solid polymer type electrolyte film
JP2005518073A (en) * 2002-02-11 2005-06-16 ゼネラル・モーターズ・コーポレーション PEM fuel cell separator plate
US7569300B2 (en) 2002-05-09 2009-08-04 Honda Motor Co., Ltd Fuel cell assembly and a separator therefor
WO2009116316A1 (en) * 2008-03-19 2009-09-24 トヨタ車体株式会社 Gas diffusion layer for fuel cell
US20170200968A1 (en) * 2016-01-12 2017-07-13 Toyota Boshoku Kabushiki Kaisha Integrated metal-and-plastic molded article and method for manufacturing integrated metal-and-plastic molded article
EP3985765A1 (en) * 2020-10-17 2022-04-20 Indian Oil Corporation Limited Polymet plates with enhanced electrically conductive pathway and lower corrosion for fuel cell

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003036867A (en) * 2001-07-24 2003-02-07 Daiki Engineering Kk Separator for water electrolysis cell or fuel cell using solid polymer type electrolyte film
JP2005518073A (en) * 2002-02-11 2005-06-16 ゼネラル・モーターズ・コーポレーション PEM fuel cell separator plate
US7569300B2 (en) 2002-05-09 2009-08-04 Honda Motor Co., Ltd Fuel cell assembly and a separator therefor
WO2009116316A1 (en) * 2008-03-19 2009-09-24 トヨタ車体株式会社 Gas diffusion layer for fuel cell
US20170200968A1 (en) * 2016-01-12 2017-07-13 Toyota Boshoku Kabushiki Kaisha Integrated metal-and-plastic molded article and method for manufacturing integrated metal-and-plastic molded article
US10497961B2 (en) * 2016-01-12 2019-12-03 Toyota Boshoku Kabushiki Kaisha Integrated metal-and-plastic molded article and method for manufacturing integrated metal-and-plastic molded article
EP3985765A1 (en) * 2020-10-17 2022-04-20 Indian Oil Corporation Limited Polymet plates with enhanced electrically conductive pathway and lower corrosion for fuel cell
JP2022066186A (en) * 2020-10-17 2022-04-28 インディアン オイル コーポレイション リミテッド Polymet plates with highly electrically conductive pathway and low corrosion for fuel cell
JP7362711B2 (en) 2020-10-17 2023-10-17 インディアン オイル コーポレイション リミテッド Polymet plates for fuel cells with high conductivity paths and low corrosion resistance
US11888184B2 (en) 2020-10-17 2024-01-30 Indian Oil Corporation Limited Polymet plates with enhanced electrically conductive pathway and lower corrosion for fuel cell

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6531238B1 (en) Mass transport for ternary reaction optimization in a proton exchange membrane fuel cell assembly and stack assembly
US5108849A (en) Fuel cell fluid flow field plate
US4988583A (en) Novel fuel cell fluid flow field plate
US20110003226A1 (en) Fuel cell apparatus and method of fabrication
TW591815B (en) PEM fuel cell
US20060024561A1 (en) Fuel cell stack
JP2006253135A (en) Stack for fuel cell and fuel cell system using stack for fuel cell
US7288334B2 (en) Fuel cell stack and method of producing the same
CN112838232B (en) Full-through-hole metal fiber sintered body fuel cell bipolar plate and fuel cell stack
KR100429685B1 (en) Gas- distributing plate for compact polymer electrolyte membrane fuel cell and separator plate using the said gas-distributing plate
JPH11162478A (en) Separator for fuel cell
KR20180057677A (en) Bipolar plate with polymer coating
US7901838B2 (en) Corrosion-resistant interconnects for fuel cells
JP2000173629A (en) Separator for fuel cell
US6991871B2 (en) Fuel cell
JPH05314999A (en) Fuel cell
KR100863869B1 (en) Layer Lamination Integrated Fuel Cell
JP4214674B2 (en) Fuel cell separator
JP2002198072A (en) Solid polymer fuel cell
JP2006107898A (en) Separator for flat type polymer electrolyte fuel cell
KR101056439B1 (en) Stack for fuel cell and manufacturing method thereof
KR101400364B1 (en) Stack for fuelcell using polycarbonate separator
US7241525B2 (en) Fuel cell layer with reactor frame
US20050064271A1 (en) Low cost proton exchange membrane fuel cell collector plate
KR101173857B1 (en) Fuel cell system and stack and separator of the same