JP2000231927A - 固体高分子型燃料電池セパレータ - Google Patents
固体高分子型燃料電池セパレータInfo
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- JP2000231927A JP2000231927A JP11031736A JP3173699A JP2000231927A JP 2000231927 A JP2000231927 A JP 2000231927A JP 11031736 A JP11031736 A JP 11031736A JP 3173699 A JP3173699 A JP 3173699A JP 2000231927 A JP2000231927 A JP 2000231927A
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- 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
Abstract
(57)【要約】
【課題】 射出成形法のよって製造された、小型の燃料
電池として使用できる固体高分子型燃料電池セパレータ
に係り、特に弾性パッキング材としてシリコーン樹脂を
用い、金属薄板との密着性に優れ、長期の使用が可能な
固体高分子型燃料電池セパレータを供給する。 【解決手段】 金属薄板１、３の少なくとも片面の周縁
部に、シリコーン樹脂からなる弾性パッキング材２、４
を射出成形法により形成された固体高分子型燃料電池用
セパレータであって、上記弾性パッキング材２、４が形
成される金属薄板の当該部の表面には予め凹条１１又は
凸条３１の加工を施し、当該凹条又は凸条部分を覆って
シリコーン樹脂を射出して弾性パッキング材を形成され
た固体高分子型燃料電池セパレータである。
電池として使用できる固体高分子型燃料電池セパレータ
に係り、特に弾性パッキング材としてシリコーン樹脂を
用い、金属薄板との密着性に優れ、長期の使用が可能な
固体高分子型燃料電池セパレータを供給する。 【解決手段】 金属薄板１、３の少なくとも片面の周縁
部に、シリコーン樹脂からなる弾性パッキング材２、４
を射出成形法により形成された固体高分子型燃料電池用
セパレータであって、上記弾性パッキング材２、４が形
成される金属薄板の当該部の表面には予め凹条１１又は
凸条３１の加工を施し、当該凹条又は凸条部分を覆って
シリコーン樹脂を射出して弾性パッキング材を形成され
た固体高分子型燃料電池セパレータである。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、小型の燃料電池と
して使用できる固体高分子型燃料電池セパレータに係
り、特に、弾性パッキング材としてシリコーン樹脂を用
い、金属薄板との密着性に優れ、長期の使用が可能な固
体高分子型燃料電池セパレータに関する。
して使用できる固体高分子型燃料電池セパレータに係
り、特に、弾性パッキング材としてシリコーン樹脂を用
い、金属薄板との密着性に優れ、長期の使用が可能な固
体高分子型燃料電池セパレータに関する。
【０００２】
【従来の技術】最近の環境問題や資源問題に対応して燃
料電池の開発が活発に行われている。特に、燃料電池と
して小型化、軽量化及び可搬性等の要求から固体高分子
型燃料電池が検討されている。このような燃料電池とし
ては、より小型化が要求され、また多数のセパレータを
弾性パッキング材を介して重ね合わせて使用することか
ら耐久性が優れ、長期間使用できるセパレータが要求さ
れている。上記固体高分子型燃料電池用セパレータとし
て、金属薄板の少なくとも片面の周縁部にシリコーン樹
脂からなる弾性パッキング材を射出成形法により成形す
る方法が検討されている。
料電池の開発が活発に行われている。特に、燃料電池と
して小型化、軽量化及び可搬性等の要求から固体高分子
型燃料電池が検討されている。このような燃料電池とし
ては、より小型化が要求され、また多数のセパレータを
弾性パッキング材を介して重ね合わせて使用することか
ら耐久性が優れ、長期間使用できるセパレータが要求さ
れている。上記固体高分子型燃料電池用セパレータとし
て、金属薄板の少なくとも片面の周縁部にシリコーン樹
脂からなる弾性パッキング材を射出成形法により成形す
る方法が検討されている。
【０００３】
【発明が解決しょうとする課題】検討されている方法
は、パッキング材としてシリコーン樹脂を用いることか
ら成形性、耐熱性、弾性に優れしかも生産性にも優れて
いる。しかしながら、シリコーン樹脂と金属薄板との密
着性に劣り、長期間の使用に耐えないという問題があっ
た。
は、パッキング材としてシリコーン樹脂を用いることか
ら成形性、耐熱性、弾性に優れしかも生産性にも優れて
いる。しかしながら、シリコーン樹脂と金属薄板との密
着性に劣り、長期間の使用に耐えないという問題があっ
た。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明は上述の問題点を
解決したもので、その要旨は金属薄板の少なくとも片面
の周縁部に、シリコーン樹脂からなる弾性パッキング材
を射出成形法により形成された固体高分子型燃料電池用
セパレータであって、上記弾性パッキング材が形成され
る金属薄板の当該部の表面には予め凹条又は凸条加工を
施し、当該凹条又は凸条部分を覆ってシリコーン樹脂を
射出して弾性パッキング材を形成された固体高分子型燃
料電池セパレータである。また、上記金属薄板は、表面
の周縁部に予め連続した凹条加工が施されその厚みが
１．０〜２．０ｍｍの範囲の金属薄板、或いは表面の周
縁部に予め連続した凸条加工が施されその厚みが０．１
〜２．０ｍｍの範囲の金属薄板が好適に使用できる。
解決したもので、その要旨は金属薄板の少なくとも片面
の周縁部に、シリコーン樹脂からなる弾性パッキング材
を射出成形法により形成された固体高分子型燃料電池用
セパレータであって、上記弾性パッキング材が形成され
る金属薄板の当該部の表面には予め凹条又は凸条加工を
施し、当該凹条又は凸条部分を覆ってシリコーン樹脂を
射出して弾性パッキング材を形成された固体高分子型燃
料電池セパレータである。また、上記金属薄板は、表面
の周縁部に予め連続した凹条加工が施されその厚みが
１．０〜２．０ｍｍの範囲の金属薄板、或いは表面の周
縁部に予め連続した凸条加工が施されその厚みが０．１
〜２．０ｍｍの範囲の金属薄板が好適に使用できる。
【０００５】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して説明する。図１は本発明の固体高分子型燃料
電池セパレータの正面図、図２は図１のＩ−Ｉ断面図、
図３は図２に対応した他の実施例の断面図である。
を参照して説明する。図１は本発明の固体高分子型燃料
電池セパレータの正面図、図２は図１のＩ−Ｉ断面図、
図３は図２に対応した他の実施例の断面図である。
【０００６】図１及び２において、１は本発明で使用さ
れる金属薄板で鋼板、ステンレス鋼板、メッキ処理鋼
板、アルミニウム板、銅板チタン板等からなり、その厚
みは１．０〜２．０ｍｍの範囲が好適であり、１．０ｍ
ｍ未満では強度が低下し、また２．０ｍｍを越えると加
工性に劣る。当該金属薄板１の表面の中央部には燃料ガ
スの流路用の微細な凹凸パターンが設けてあり、また薄
板の周縁部の表裏には深さ０．５ｍｍ程の細溝状の凹条
１１、１１の加工が施されている。当該凹条の具体的な
加工法は切削法やエッチング加工等があげられる。そし
てこの凹条１１内に圧入するようにしかも凹条を覆うよ
うにシリコーン樹脂を射出成形して金属薄板１の少なく
とも片面の周縁部に弾性パッキング材２を形成する。上
記凹条の幅は０．４〜１．０ｍｍ程度が良く又溝状に連
続して設けることが好ましく、射出成形時の樹脂通路と
して樹脂の流動を改良できる。
れる金属薄板で鋼板、ステンレス鋼板、メッキ処理鋼
板、アルミニウム板、銅板チタン板等からなり、その厚
みは１．０〜２．０ｍｍの範囲が好適であり、１．０ｍ
ｍ未満では強度が低下し、また２．０ｍｍを越えると加
工性に劣る。当該金属薄板１の表面の中央部には燃料ガ
スの流路用の微細な凹凸パターンが設けてあり、また薄
板の周縁部の表裏には深さ０．５ｍｍ程の細溝状の凹条
１１、１１の加工が施されている。当該凹条の具体的な
加工法は切削法やエッチング加工等があげられる。そし
てこの凹条１１内に圧入するようにしかも凹条を覆うよ
うにシリコーン樹脂を射出成形して金属薄板１の少なく
とも片面の周縁部に弾性パッキング材２を形成する。上
記凹条の幅は０．４〜１．０ｍｍ程度が良く又溝状に連
続して設けることが好ましく、射出成形時の樹脂通路と
して樹脂の流動を改良できる。
【０００７】なお、金属薄板１のシリコーン樹脂層と接
する面には、密着性を向上させるためにスプレー法やデ
ィッピング法等によって各種プライマー層を設けること
が好ましい。このプライマー層の厚みは０．０１〜５．
０μｍの範囲が好ましく、０．０１μｍ未満では塗布厚
さの調整が困難で有り、また５．０μｍを越えると密着
性の改良効果が少ない。
する面には、密着性を向上させるためにスプレー法やデ
ィッピング法等によって各種プライマー層を設けること
が好ましい。このプライマー層の厚みは０．０１〜５．
０μｍの範囲が好ましく、０．０１μｍ未満では塗布厚
さの調整が困難で有り、また５．０μｍを越えると密着
性の改良効果が少ない。
【０００８】本発明で使用するシリコーン樹脂は液状の
シリコーン樹脂であって、通常の付加型液状シリコーン
樹脂で二液タイプのものが使用でき、粘度が１０2〜１
０4ポイズ（２５℃）の樹脂が好適である。粘度が１０2
ポイズ未満のものは、柔らかすぎて取り扱いにくくまた
１０4ポイズを越えるものでは、射出成形時の流動性に
劣りやすい傾向がある。また、必要に応じて微粉末シリ
カ、ケイ藻土、高熱伝導性無機フィラー等の充填剤を添
加しても良い。
シリコーン樹脂であって、通常の付加型液状シリコーン
樹脂で二液タイプのものが使用でき、粘度が１０2〜１
０4ポイズ（２５℃）の樹脂が好適である。粘度が１０2
ポイズ未満のものは、柔らかすぎて取り扱いにくくまた
１０4ポイズを越えるものでは、射出成形時の流動性に
劣りやすい傾向がある。また、必要に応じて微粉末シリ
カ、ケイ藻土、高熱伝導性無機フィラー等の充填剤を添
加しても良い。
【０００９】また本発明で利用される射出成形法として
は、金属薄板１を金型内に保持してシリコーン樹脂を射
出する、いわゆるインサート成形法によればよく、その
際の金型温度は１３０〜１８０℃の範囲で、その射出圧
力は１５０〜１０００Ｋｇｆ／ｃｍ2の範囲で気泡等の
発生しない条件で適宜決めて成形すればよい。
は、金属薄板１を金型内に保持してシリコーン樹脂を射
出する、いわゆるインサート成形法によればよく、その
際の金型温度は１３０〜１８０℃の範囲で、その射出圧
力は１５０〜１０００Ｋｇｆ／ｃｍ2の範囲で気泡等の
発生しない条件で適宜決めて成形すればよい。
【００１０】射出成形後のシリコーン樹脂層の厚みＴは
０．１〜１．０ｍｍの範囲が好ましく、０．１ｍｍ未満
では正確な射出成形がしずらく、また弾力効果が乏しく
なりパッキン材として利用性に欠け、一方１．０ｍｍを
越えると固体高分子型燃料電等のセパレータ用としての
用途では小型化しずらく、コスト高になってあまり有利
ではない。当該シリコーン樹脂層の硬度は４０〜７０、
好ましくは５０〜６０の範囲がよい。硬度の測定方法は
ＪＩＳＫ６３０１ スプリング式硬さ試験 Ａ形に準拠
して行う。この硬度が４０未満では柔らかすぎて取り扱
いずらく、また７０を越えると硬くなりすぎて弾力性に
欠ける。
０．１〜１．０ｍｍの範囲が好ましく、０．１ｍｍ未満
では正確な射出成形がしずらく、また弾力効果が乏しく
なりパッキン材として利用性に欠け、一方１．０ｍｍを
越えると固体高分子型燃料電等のセパレータ用としての
用途では小型化しずらく、コスト高になってあまり有利
ではない。当該シリコーン樹脂層の硬度は４０〜７０、
好ましくは５０〜６０の範囲がよい。硬度の測定方法は
ＪＩＳＫ６３０１ スプリング式硬さ試験 Ａ形に準拠
して行う。この硬度が４０未満では柔らかすぎて取り扱
いずらく、また７０を越えると硬くなりすぎて弾力性に
欠ける。
【００１１】図３において、３は本発明で使用される金
属薄板の他の実施形態を示し、その材質及び当該金属薄
板３の表面の中央部には図２の薄板１と同様に燃料ガス
の流路用の微細な凹凸パターンが設けられている。しか
し、図３に使用される金属薄板３の板厚は０．１〜２．
０ｍｍの範囲が好適であり、０．１ｍｍ未満では強度が
低下し、また２．０ｍｍを越えると加工性に劣る。当該
薄板３の周縁部にはその裏面から表面に向かってプレス
加工して高さ０．５ｍｍ程の連続した凸条３１を形成
し、また裏面には結果として深さ０．５ｍｍ程の連続し
た凹条３２が形成される。そして表面の凸条３１を覆う
ようにまた裏面の凹条３２内に圧入するようにしかも凹
条を覆うようにシリコーン樹脂を射出成形して金属薄板
３の少なくとも片面の周縁部に弾性パッキング材４を形
成する。
属薄板の他の実施形態を示し、その材質及び当該金属薄
板３の表面の中央部には図２の薄板１と同様に燃料ガス
の流路用の微細な凹凸パターンが設けられている。しか
し、図３に使用される金属薄板３の板厚は０．１〜２．
０ｍｍの範囲が好適であり、０．１ｍｍ未満では強度が
低下し、また２．０ｍｍを越えると加工性に劣る。当該
薄板３の周縁部にはその裏面から表面に向かってプレス
加工して高さ０．５ｍｍ程の連続した凸条３１を形成
し、また裏面には結果として深さ０．５ｍｍ程の連続し
た凹条３２が形成される。そして表面の凸条３１を覆う
ようにまた裏面の凹条３２内に圧入するようにしかも凹
条を覆うようにシリコーン樹脂を射出成形して金属薄板
３の少なくとも片面の周縁部に弾性パッキング材４を形
成する。
【００１２】なお、金属薄板３とシリコーン樹脂層間に
介在させる各種プライマ層、使用するシリコーン樹脂、
シリコーン樹脂に添加する充填剤、本発明で利用する射
出成形法及びその射出成形条件、さらには射出成形後の
シリコーン樹脂層の厚みＴ及びその硬度等は前記した緒
元と同様である。
介在させる各種プライマ層、使用するシリコーン樹脂、
シリコーン樹脂に添加する充填剤、本発明で利用する射
出成形法及びその射出成形条件、さらには射出成形後の
シリコーン樹脂層の厚みＴ及びその硬度等は前記した緒
元と同様である。
【００１３】
【発明の効果】射出成形法によってシリコーン樹脂より
成る弾性パッキン材が設けられる金属薄板の周縁部に、
本発明の如く凹凸条の加工を施すことにより、当該薄板
の凹条内に射出されたシリコーン樹脂が圧入され、また
は薄板の凸条が形成されたシリコーン樹脂層に没入し
て、シリコーン樹脂と金属薄板との密着性が一段と向上
する。したがって、耐久性が優れ、長期間使用できる高
分子型燃料電池のセパレータを得ることができ、さらに
連続した凹凸条の加工により射出成形時の加工性を改良
できるという利点を有している。
成る弾性パッキン材が設けられる金属薄板の周縁部に、
本発明の如く凹凸条の加工を施すことにより、当該薄板
の凹条内に射出されたシリコーン樹脂が圧入され、また
は薄板の凸条が形成されたシリコーン樹脂層に没入し
て、シリコーン樹脂と金属薄板との密着性が一段と向上
する。したがって、耐久性が優れ、長期間使用できる高
分子型燃料電池のセパレータを得ることができ、さらに
連続した凹凸条の加工により射出成形時の加工性を改良
できるという利点を有している。
【図１】本発明の固体高分子型燃料電池セパレータの正
面図。
面図。
【図２】図１のＩ−Ｉ断面図。
【図３】図２に対応した他の実施例の断面図。
１ 金属薄板 １１ 凹条 ２ 弾性パッキング材 ３ 金属薄板 ３１ 凸条 ３２ 凹条 ４ 弾性パッキング材
Claims (3)
- 【請求項１】 金属薄板の少なくとも片面の周縁部に、
シリコーン樹脂からなる弾性パッキング材を射出成形法
により形成された固体高分子型燃料電池用セパレータで
あって、上記弾性パッキング材が形成される金属薄板の
当該部の表面には予め凹条又は凸条加工を施し、当該凹
条又は凸条部分を覆ってシリコーン樹脂を射出して弾性
パッキング材を形成された固体高分子型燃料電池セパレ
ータ。 - 【請求項２】 表面の周縁部に予め連続した凹条加工が
施され、その厚みが１．０〜２．０ｍｍの範囲の金属薄
板を使用したことを特徴とする請求項１記載の固体高分
子型燃料電池セパレータ。 - 【請求項３】 表面の周縁部に予め連続した凸条加工が
施され、その厚みが０．１〜２．０ｍｍの範囲の金属薄
板を使用したことを特徴とする請求項１記載の固体高分
子型燃料電池セパレータ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11031736A JP2000231927A (ja) | 1999-02-09 | 1999-02-09 | 固体高分子型燃料電池セパレータ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11031736A JP2000231927A (ja) | 1999-02-09 | 1999-02-09 | 固体高分子型燃料電池セパレータ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000231927A true JP2000231927A (ja) | 2000-08-22 |
Family
ID=12339333
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11031736A Pending JP2000231927A (ja) | 1999-02-09 | 1999-02-09 | 固体高分子型燃料電池セパレータ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000231927A (ja) |
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2002059995A1 (fr) * | 2001-01-26 | 2002-08-01 | Helion | Plaque bipolaire legere pour pile a combustible et son procede de fabrication |
| KR20040000571A (ko) * | 2002-06-21 | 2004-01-07 | 엘지전자 주식회사 | 연료전지의 패킹구조 |
| US6713205B2 (en) | 2001-04-17 | 2004-03-30 | Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. | Sealing material for solid polymer fuel cell separator |
| EP1416554A1 (en) * | 2001-07-06 | 2004-05-06 | HONDA MOTOR CO., Ltd. | SEALING MATERIAL COATING METHOD FOR FUEL CELL−USE SEPARATOR |
| US6780535B2 (en) | 2001-11-12 | 2004-08-24 | Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. | Polymer electrolyte fuel-cell separator sealing rubber composition |
| JP2004342493A (ja) * | 2003-05-16 | 2004-12-02 | Toyota Motor Corp | 燃料電池 |
| US6875534B2 (en) | 2001-06-22 | 2005-04-05 | Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. | Polymer electrolyte fuel-cell separator sealing rubber composition |
| JP2005276637A (ja) * | 2004-03-25 | 2005-10-06 | Honda Motor Co Ltd | 燃料電池及び燃料電池用金属セパレータ |
| US7087338B2 (en) | 2002-02-28 | 2006-08-08 | Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. | Polymer electrolyte fuel-cell separator sealing rubber composition |
| US7482403B2 (en) | 2001-04-13 | 2009-01-27 | Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. | Sealing material for polymer electrolyte fuel-cell separator |
| WO2011013313A1 (ja) * | 2009-07-27 | 2011-02-03 | パナソニック株式会社 | 高分子型燃料電池スタックおよび高分子型燃料電池用セパレータ対 |
-
1999
- 1999-02-09 JP JP11031736A patent/JP2000231927A/ja active Pending
Cited By (17)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2820244A1 (fr) * | 2001-01-26 | 2002-08-02 | Technicatome | Plaque bipolaire legere pour pile a combustible et son procede de fabrication |
| WO2002059995A1 (fr) * | 2001-01-26 | 2002-08-01 | Helion | Plaque bipolaire legere pour pile a combustible et son procede de fabrication |
| US7122273B2 (en) | 2001-01-26 | 2006-10-17 | Helion | Light bipolar plate for fuel cell and method for making same |
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| EP1416554A4 (en) * | 2001-07-06 | 2007-12-05 | Honda Motor Co Ltd | SEALING MATERIAL COATING METHOD FOR A FUEL CELL USE SUBARGER |
| US6780535B2 (en) | 2001-11-12 | 2004-08-24 | Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. | Polymer electrolyte fuel-cell separator sealing rubber composition |
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| US7923169B2 (en) | 2003-05-16 | 2011-04-12 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Self-sealing fuel cell separator |
| JP2005276637A (ja) * | 2004-03-25 | 2005-10-06 | Honda Motor Co Ltd | 燃料電池及び燃料電池用金属セパレータ |
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| JP4904439B2 (ja) * | 2009-07-27 | 2012-03-28 | パナソニック株式会社 | 高分子型燃料電池スタック |
| US9005840B2 (en) | 2009-07-27 | 2015-04-14 | Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. | Polymer fuel cell stack and polymer fuel cell separator pair |
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