JP2001068129A - 燃料電池用セパレータおよびその製造方法および燃料電池 - Google Patents
燃料電池用セパレータおよびその製造方法および燃料電池Info
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- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
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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】 燃料電池用セパレータの耐食性を向上し、燃
料電池の耐久性を向上する。 【解決手段】 電解質１を挟持する一対の電極２ａ、２
ｂの該電解質１と背向する一対の金属製の燃料電池用セ
パレータ３ａ、３ｂ、３０において、少なくとも一部の
表面に耐食性被膜１１が形成され、該耐食性被膜１１に
形成されたピンホール１２が封孔処理されていることを
特徴とする燃料電池用セパレータ３ａ、３ｂ、３０及び
その製造方法およびこの一対の燃料電池用セパレータ３
ａ、３ｂ、３０で、電解質１を挟持する一対の電極２
ａ、２ｂを挟んだことを特徴とする燃料電池２０。
料電池の耐久性を向上する。 【解決手段】 電解質１を挟持する一対の電極２ａ、２
ｂの該電解質１と背向する一対の金属製の燃料電池用セ
パレータ３ａ、３ｂ、３０において、少なくとも一部の
表面に耐食性被膜１１が形成され、該耐食性被膜１１に
形成されたピンホール１２が封孔処理されていることを
特徴とする燃料電池用セパレータ３ａ、３ｂ、３０及び
その製造方法およびこの一対の燃料電池用セパレータ３
ａ、３ｂ、３０で、電解質１を挟持する一対の電極２
ａ、２ｂを挟んだことを特徴とする燃料電池２０。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は燃料電池用セパレー
タおよびその製造方法および燃料電池に関する。
タおよびその製造方法および燃料電池に関する。
【０００２】
【従来の技術】大気の汚染をできる限り減らすために自
動車の排ガス対策が重要になっており、その対策の一つ
として電気自動車が使用されているが、充電設備や走行
距離などの問題で普及に至っていない。
動車の排ガス対策が重要になっており、その対策の一つ
として電気自動車が使用されているが、充電設備や走行
距離などの問題で普及に至っていない。
【０００３】燃料電池は、水素と酸素を使用して電気分
解の逆反応で発電し、水以外の排出物がなくクリーンな
発電装置として注目されており、前記燃料電池を使用し
た自動車が最も将来性のあるクリーンな自動車であると
見られている。前記燃料電池の中でも固体高分子電解質
型燃料電池が低温で作動するため自動車用として最も有
望である。
解の逆反応で発電し、水以外の排出物がなくクリーンな
発電装置として注目されており、前記燃料電池を使用し
た自動車が最も将来性のあるクリーンな自動車であると
見られている。前記燃料電池の中でも固体高分子電解質
型燃料電池が低温で作動するため自動車用として最も有
望である。
【０００４】前記固体高分子電解質型燃料電池は、一般
的に多数のセルが積層されており、該セルは、二つの電
極（燃料極と酸化剤極）で固体高分子電解質膜を挟んで
接合した固体高分子電解質膜と電極の接合体を、燃料ガ
スまたは酸化剤ガスのガス流路を有するセパレータで挟
んだ構造をしている。
的に多数のセルが積層されており、該セルは、二つの電
極（燃料極と酸化剤極）で固体高分子電解質膜を挟んで
接合した固体高分子電解質膜と電極の接合体を、燃料ガ
スまたは酸化剤ガスのガス流路を有するセパレータで挟
んだ構造をしている。
【０００５】前記燃料電池が広く普及する上で障害にな
っていることの一つにコストが高いという問題があり、
燃料電池の主要構成部品である電極のコストをできる限
り下げることは重要である。また、自動車等の車載用と
しては小型・軽量化が求められている。低コスト化、小
型・軽量化のために、従来の緻密性カーボンセパレータ
の代わりに金属セパレータの実用化の研究開発が進めら
れている。
っていることの一つにコストが高いという問題があり、
燃料電池の主要構成部品である電極のコストをできる限
り下げることは重要である。また、自動車等の車載用と
しては小型・軽量化が求められている。低コスト化、小
型・軽量化のために、従来の緻密性カーボンセパレータ
の代わりに金属セパレータの実用化の研究開発が進めら
れている。
【０００６】この金属セパレータに要求される性能とし
て、電極との接触抵抗が低いこと、および耐食性に優れ
ていることがある。この性能を実現するために、従来技
術として、特開平６−３４９５０８号公報には、メッキ
処理した金属製の二極板が開示されている。
て、電極との接触抵抗が低いこと、および耐食性に優れ
ていることがある。この性能を実現するために、従来技
術として、特開平６−３４９５０８号公報には、メッキ
処理した金属製の二極板が開示されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来技
術のように金属表面にメッキ処理を施したとしても微小
なピンホールが生じることは不可避であり、このピンホ
ール部から金属基材の腐食が生じ、耐食性に問題があっ
た。
術のように金属表面にメッキ処理を施したとしても微小
なピンホールが生じることは不可避であり、このピンホ
ール部から金属基材の腐食が生じ、耐食性に問題があっ
た。
【０００８】本発明は上記課題を解決したもので、耐食
性に優れた燃料電池用セパレータおよびその製造方法お
よび耐久性に優れた燃料電池を提供する。
性に優れた燃料電池用セパレータおよびその製造方法お
よび耐久性に優れた燃料電池を提供する。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記技術的課題を解決す
るために、本発明の請求項１において講じた技術的手段
（以下、第１の技術的手段と称する。）は、電解質を挟
持する一対の電極の該電解質と背向する一対の金属製の
燃料電池用セパレータにおいて、少なくとも一部の表面
に耐食性被膜が形成され、該耐食性被膜に形成されたピ
ンホールが封孔処理されていることを特徴とする燃料電
池用セパレータである。
るために、本発明の請求項１において講じた技術的手段
（以下、第１の技術的手段と称する。）は、電解質を挟
持する一対の電極の該電解質と背向する一対の金属製の
燃料電池用セパレータにおいて、少なくとも一部の表面
に耐食性被膜が形成され、該耐食性被膜に形成されたピ
ンホールが封孔処理されていることを特徴とする燃料電
池用セパレータである。
【００１０】上記第１の技術的手段による効果は、以下
のようである。
のようである。
【００１１】すなわち、封孔処理によりピンホールを塞
ぐことができるので、このピンホールから燃料電池用セ
パレータ基材が腐食されることがなく、耐食性に優れた
燃料電池用セパレータができる。
ぐことができるので、このピンホールから燃料電池用セ
パレータ基材が腐食されることがなく、耐食性に優れた
燃料電池用セパレータができる。
【００１２】上記技術的課題を解決するために、本発明
の請求項２において講じた技術的手段（以下、第２の技
術的手段と称する。）は、金属材料から燃料電池用セパ
レータ基材形状を形成する形状加工工程と、該燃料電池
用セパレータ基材の少なくとも一部の表面に耐食性被膜
を形成する被覆工程と、該耐食性被膜に形成されたピン
ホールを封孔処理する封孔工程からなることを特徴とす
る燃料電池用セパレータの製造方法である。
の請求項２において講じた技術的手段（以下、第２の技
術的手段と称する。）は、金属材料から燃料電池用セパ
レータ基材形状を形成する形状加工工程と、該燃料電池
用セパレータ基材の少なくとも一部の表面に耐食性被膜
を形成する被覆工程と、該耐食性被膜に形成されたピン
ホールを封孔処理する封孔工程からなることを特徴とす
る燃料電池用セパレータの製造方法である。
【００１３】上記第２の技術的手段による効果は、以下
のようである。
のようである。
【００１４】すなわち、封孔工程でピンホールを塞ぐこ
とができるので、このピンホールから燃料電池用セパレ
ータ基材が腐食されることがなく、耐食性に優れた燃料
電池用セパレータができる。
とができるので、このピンホールから燃料電池用セパレ
ータ基材が腐食されることがなく、耐食性に優れた燃料
電池用セパレータができる。
【００１５】上記技術的課題を解決するために、本発明
の請求項３において講じた技術的手段（以下、第３の技
術的手段と称する。）は、前記封孔工程が、前記ピンホ
ールを樹脂で封止する工程であることを特徴とする請求
項２記載の燃料電池用セパレータの製造方法である。
の請求項３において講じた技術的手段（以下、第３の技
術的手段と称する。）は、前記封孔工程が、前記ピンホ
ールを樹脂で封止する工程であることを特徴とする請求
項２記載の燃料電池用セパレータの製造方法である。
【００１６】上記第３の技術的手段による効果は、以下
のようである。
のようである。
【００１７】すなわち、安価な樹脂でピンホールを塞ぐ
ことができるので、低コストの燃料電池用セパレータが
できる。
ことができるので、低コストの燃料電池用セパレータが
できる。
【００１８】上記技術的課題を解決するために、本発明
の請求項４において講じた技術的手段（以下、第４の技
術的手段と称する。）は、前記耐食性被膜が延性を有す
る材料から形成され、前記封孔工程が前記耐食性被膜を
ローラ加圧によりピンホールを押しつぶす工程であるこ
とを特徴とする請求項２記載の燃料電池用セパレータの
製造方法である。
の請求項４において講じた技術的手段（以下、第４の技
術的手段と称する。）は、前記耐食性被膜が延性を有す
る材料から形成され、前記封孔工程が前記耐食性被膜を
ローラ加圧によりピンホールを押しつぶす工程であるこ
とを特徴とする請求項２記載の燃料電池用セパレータの
製造方法である。
【００１９】上記第４の技術的手段による効果は、以下
のようである。
のようである。
【００２０】すなわち、耐食性被膜自身でピンホールを
塞ぐことができるので、低コストの燃料電池用セパレー
タができる。
塞ぐことができるので、低コストの燃料電池用セパレー
タができる。
【００２１】上記技術的課題を解決するために、本発明
の請求項５において講じた技術的手段（以下、第５の技
術的手段と称する。）は、前記封孔工程が、前記燃料電
池用セパレータ基材を酸化して酸化被膜を形成し、ピン
ホールのセパレータ基材を酸化被膜で覆う工程であるこ
とを特徴とする請求項２記載の燃料電池用セパレータの
製造方法である。
の請求項５において講じた技術的手段（以下、第５の技
術的手段と称する。）は、前記封孔工程が、前記燃料電
池用セパレータ基材を酸化して酸化被膜を形成し、ピン
ホールのセパレータ基材を酸化被膜で覆う工程であるこ
とを特徴とする請求項２記載の燃料電池用セパレータの
製造方法である。
【００２２】上記第５の技術的手段による効果は、以下
のようである。
のようである。
【００２３】すなわち、燃料電池用セパレータ基材を酸
化した酸化被膜でピンホールを塞ぐことができるので、
確実にピンホールを塞ぐことができ、耐食性に優れた燃
料電池用セパレータができる。
化した酸化被膜でピンホールを塞ぐことができるので、
確実にピンホールを塞ぐことができ、耐食性に優れた燃
料電池用セパレータができる。
【００２４】上記技術的課題を解決するために、本発明
の請求項６において講じた技術的手段（以下、第６の技
術的手段と称する。）は、請求項１〜５に記載の一対の
燃料電池用セパレータで、電解質を挟持する一対の電極
を挟んだことを特徴とする燃料電池である。
の請求項６において講じた技術的手段（以下、第６の技
術的手段と称する。）は、請求項１〜５に記載の一対の
燃料電池用セパレータで、電解質を挟持する一対の電極
を挟んだことを特徴とする燃料電池である。
【００２５】上記第６の技術的手段による効果は、以下
のようである。
のようである。
【００２６】すなわち、耐食性に優れた燃料電池用セパ
レータを使用しているため、電極反応で形成される腐食
性物質などにより燃料電池用セパレータが腐食されない
ので、耐久性に優れた燃料電池ができる。
レータを使用しているため、電極反応で形成される腐食
性物質などにより燃料電池用セパレータが腐食されない
ので、耐久性に優れた燃料電池ができる。
【００２７】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例について説
明する。
明する。
【００２８】図１は、本発明の実施例の固体高分子電解
質型燃料電池セルの概略断面図である。電解質である固
体高分子電解質膜１を挟持する一対の電極（酸化剤極２
ａと燃料極２ｂ）は、それぞれの電極２ａ、２ｂの固体
高分子電解質膜１と背向する一対のセパレータ３ａと３
ｂの間に挟まれ、適切な圧力で加圧して固定し固体高分
子電解質型燃料電池セル２０を形成する。
質型燃料電池セルの概略断面図である。電解質である固
体高分子電解質膜１を挟持する一対の電極（酸化剤極２
ａと燃料極２ｂ）は、それぞれの電極２ａ、２ｂの固体
高分子電解質膜１と背向する一対のセパレータ３ａと３
ｂの間に挟まれ、適切な圧力で加圧して固定し固体高分
子電解質型燃料電池セル２０を形成する。
【００２９】酸素を含む酸化剤ガスは、水蒸気で加湿さ
れて酸化剤ガス入口５より導入され、セパレータ３ａに
形成された酸化剤ガス流路６を通流し、酸化剤ガス出口
７から排出される。一方、水素を主成分とする燃料ガス
は、水蒸気で加湿されて燃料ガス入口８から導入され、
セパレータ３ｂに形成された燃料ガス流路９を通流し、
燃料ガス出口２１から排出される。シール部材４は、固
体高分子電解質膜１の周囲部に設けられ、前記酸化剤ガ
ス及び前記燃料ガスをシールしている。
れて酸化剤ガス入口５より導入され、セパレータ３ａに
形成された酸化剤ガス流路６を通流し、酸化剤ガス出口
７から排出される。一方、水素を主成分とする燃料ガス
は、水蒸気で加湿されて燃料ガス入口８から導入され、
セパレータ３ｂに形成された燃料ガス流路９を通流し、
燃料ガス出口２１から排出される。シール部材４は、固
体高分子電解質膜１の周囲部に設けられ、前記酸化剤ガ
ス及び前記燃料ガスをシールしている。
【００３０】固体高分子電解質型燃料電池セル２０は約
８０℃に加熱され、前記燃料ガス中の水素と前記酸化剤
ガス中の酸素を利用して電気化学反応により発電する。
燃料ガス流路９の燃料ガス中の水素が燃料極２ｂの触媒
に接触することにより下記の反応が生ずる。
８０℃に加熱され、前記燃料ガス中の水素と前記酸化剤
ガス中の酸素を利用して電気化学反応により発電する。
燃料ガス流路９の燃料ガス中の水素が燃料極２ｂの触媒
に接触することにより下記の反応が生ずる。
【００３１】２Ｈ２ → ４Ｈ＋ ＋４ｅ− Ｈ＋は、固体高分子電解質膜１中を移動し酸化剤極２ａ
の触媒に達し、前記酸化剤ガス流路６の酸化剤ガス中の
酸素と反応して水となる。
の触媒に達し、前記酸化剤ガス流路６の酸化剤ガス中の
酸素と反応して水となる。
【００３２】４Ｈ＋ ＋４ｅ− ＋Ｏ２ → ２Ｈ２Ｏ 上記の電極反応により起電力が生じ、セパレータ３ａ、
３ｂにより外部に電流が取り出される。燃料電池は、一
般的に前記固体高分子電解質型燃料電池セル２０が多数
積層されて構成されている。この場合、単に図１の固体
高分子電解質型燃料電池セル２０のまま積層するのでは
なく、効率的に積層できるような様々な積層形態が存在
する。
３ｂにより外部に電流が取り出される。燃料電池は、一
般的に前記固体高分子電解質型燃料電池セル２０が多数
積層されて構成されている。この場合、単に図１の固体
高分子電解質型燃料電池セル２０のまま積層するのでは
なく、効率的に積層できるような様々な積層形態が存在
する。
【００３３】以後の本発明の効果を証明する実施例にお
いては、セパレータ基材として板状のものを用いて行っ
た。図２は本発明の実施例に用いた封孔処理前のセパレ
ータの模式断面図である。セパレータ基材１０の電極に
面する側の表面に、耐食性被膜として厚さ約０．１μｍ
の金メッキを施し、セパレータ３０を作製した。このメ
ッキ層１１には微小なピンホール１２が存在する。
いては、セパレータ基材として板状のものを用いて行っ
た。図２は本発明の実施例に用いた封孔処理前のセパレ
ータの模式断面図である。セパレータ基材１０の電極に
面する側の表面に、耐食性被膜として厚さ約０．１μｍ
の金メッキを施し、セパレータ３０を作製した。このメ
ッキ層１１には微小なピンホール１２が存在する。
【００３４】（実施例１）図３は実施例１のセパレータ
の封孔工程を説明する説明図である。セパレータ基材１
０の金属材料としてＳＵＳ３０４を使用した。
の封孔工程を説明する説明図である。セパレータ基材１
０の金属材料としてＳＵＳ３０４を使用した。
【００３５】セパレータ３０をイソプロピルアルコール
により洗浄後、真空容器１３中に入れ、真空容器１３を
０．１Ｔｏｒｒ以下の真空にする。この後、脱泡処理し
たアクリルモノマー液を、真空容器１３に注入し、セパ
レータ３０をアクリルモノマー液２２に完全に浸す。真
空容器１３に空気を導入し、ピンホール１２に完全にア
クリルモノマー液を充満させる。
により洗浄後、真空容器１３中に入れ、真空容器１３を
０．１Ｔｏｒｒ以下の真空にする。この後、脱泡処理し
たアクリルモノマー液を、真空容器１３に注入し、セパ
レータ３０をアクリルモノマー液２２に完全に浸す。真
空容器１３に空気を導入し、ピンホール１２に完全にア
クリルモノマー液を充満させる。
【００３６】セパレータ３０を真空容器１３から取り出
すと、メッキ層１１の表面はアクリルモノマー液膜１４
に完全に覆われた状態になっている。このセパレータ３
０を純水で軽く表面洗浄すると、メッキ層１１の表面の
アクリルモノマー液膜１４が取り除かれ、ピンホール１
２だけにアクリルモノマー封止液１８が残る。
すと、メッキ層１１の表面はアクリルモノマー液膜１４
に完全に覆われた状態になっている。このセパレータ３
０を純水で軽く表面洗浄すると、メッキ層１１の表面の
アクリルモノマー液膜１４が取り除かれ、ピンホール１
２だけにアクリルモノマー封止液１８が残る。
【００３７】次に、このセパレータ３０を恒温槽に入れ
８０℃、３時間の熱処理を行った。熱処理によりピンホ
ール１２内のアクリルモノマーが下記の重合反応を起こ
しアクリルポリマー１９となりピンホール１２を封止す
る。
８０℃、３時間の熱処理を行った。熱処理によりピンホ
ール１２内のアクリルモノマーが下記の重合反応を起こ
しアクリルポリマー１９となりピンホール１２を封止す
る。
【００３８】
【数１】
【００３９】８０℃の水蒸気雰囲気中で水蒸気暴露試験
を行い、耐食性を評価した。また電極基材であるカーボ
ンペーパーとの接触抵抗を測定し、導電性を評価した。
を行い、耐食性を評価した。また電極基材であるカーボ
ンペーパーとの接触抵抗を測定し、導電性を評価した。
【００４０】（比較例）実施例１の封孔処理前のセパレ
ータ３０を比較例とし、実施例１と同じ方法で、耐食
性、導電性を評価した。
ータ３０を比較例とし、実施例１と同じ方法で、耐食
性、導電性を評価した。
【００４１】（評価結果）実施例１の耐食性試験結果で
は１０００時間までの評価で腐食は全く見られず安定し
た表面が確保されていた。一方、比較例は約５００時間
で腐食が確認された。実施例１の封孔処理により、メッ
キ層１１に存在するピンホール１２が確実にアクリルポ
リマー１９で封孔されたため、腐食が発生しなかったも
のである。ピンホール１２は極めて微小であり、目視で
きないが、アクリルモノマー液２２に浸漬することによ
り確実に封孔処理できたものである。
は１０００時間までの評価で腐食は全く見られず安定し
た表面が確保されていた。一方、比較例は約５００時間
で腐食が確認された。実施例１の封孔処理により、メッ
キ層１１に存在するピンホール１２が確実にアクリルポ
リマー１９で封孔されたため、腐食が発生しなかったも
のである。ピンホール１２は極めて微小であり、目視で
きないが、アクリルモノマー液２２に浸漬することによ
り確実に封孔処理できたものである。
【００４２】実施例１の接触抵抗は、２０ｍΩ・ｃｍ２
であり、比較例と同じ値であった。１０００時間の耐食
性試験後でも接触抵抗は、初期と同じ２０ｍΩ・ｃｍ２
であった。セパレータ３０表面におけるピンホール１２
の占める面積は極めて小さく、ピンホール１２以外の部
分にアクリルポリマーが付着していないので、低い接触
抵抗を維持できたものである。
であり、比較例と同じ値であった。１０００時間の耐食
性試験後でも接触抵抗は、初期と同じ２０ｍΩ・ｃｍ２
であった。セパレータ３０表面におけるピンホール１２
の占める面積は極めて小さく、ピンホール１２以外の部
分にアクリルポリマーが付着していないので、低い接触
抵抗を維持できたものである。
【００４３】本実施例１では、セパレータ基材の金属材
料としてＳＵＳ３０４を使用しているが、この金属に限
定されずステンレスの他の品番でもよく、あるいはアル
ミニウムやチタンでもよい。耐食性被膜の材料として金
を使用しているが、金以外に銀、窒化クロム、白金族の
複合酸化物などが考えらる。耐食性被膜の形成方法とし
てメッキ法を使用しているが、メッキ以外にＣＶＤ、Ｐ
ＶＤなど他の被膜形成方法でも形成できる。また耐食性
被膜とセパレータ基材の間には必要に応じて中間層を用
いてもよい。
料としてＳＵＳ３０４を使用しているが、この金属に限
定されずステンレスの他の品番でもよく、あるいはアル
ミニウムやチタンでもよい。耐食性被膜の材料として金
を使用しているが、金以外に銀、窒化クロム、白金族の
複合酸化物などが考えらる。耐食性被膜の形成方法とし
てメッキ法を使用しているが、メッキ以外にＣＶＤ、Ｐ
ＶＤなど他の被膜形成方法でも形成できる。また耐食性
被膜とセパレータ基材の間には必要に応じて中間層を用
いてもよい。
【００４４】本実施例１では、ピンホール１２を封孔す
る樹脂としてアクリルポリマーを使用しているが、この
樹脂に限定されない。この封孔方法として真空含浸・加
熱重合法を使用しているが、特にこの方法に限定されな
い。例えば、加熱重合法以外に紫外線重合法などを使用
できる。
る樹脂としてアクリルポリマーを使用しているが、この
樹脂に限定されない。この封孔方法として真空含浸・加
熱重合法を使用しているが、特にこの方法に限定されな
い。例えば、加熱重合法以外に紫外線重合法などを使用
できる。
【００４５】（実施例２）図４は実施例２のセパレータ
の封孔工程を説明する説明図である。セパレータ基材の
金属材料としてＳＵＳ３０４を使用した。
の封孔工程を説明する説明図である。セパレータ基材の
金属材料としてＳＵＳ３０４を使用した。
【００４６】セパレータ３０をイソプロピルアルコール
により洗浄後、ローラ１５を用いて線圧１ｔ／ｃｍ２、
送り速度５０ｃｍ／ｍｉｎでローラプレス処理を行っ
た。このローラプレス処理の結果、延性が大きく柔らか
い金メッキ層１１が展伸し、ピンホール１２が押しつぶ
されて封孔部１６となった。
により洗浄後、ローラ１５を用いて線圧１ｔ／ｃｍ２、
送り速度５０ｃｍ／ｍｉｎでローラプレス処理を行っ
た。このローラプレス処理の結果、延性が大きく柔らか
い金メッキ層１１が展伸し、ピンホール１２が押しつぶ
されて封孔部１６となった。
【００４７】この場合、封孔可能なピンホール１２の直
径はメッキ層１１の厚さ以下のものである。したがっ
て、発生するピンホールの最大直径より厚いメッキ層を
設けておく必要がある。また、この封孔処理方法は、平
板タイプのセパレータに適用される。燃料ガスまたは酸
化剤ガスの流路は、カーボンペーパーなどの別体のガス
流路板を組み合わせて構成される。
径はメッキ層１１の厚さ以下のものである。したがっ
て、発生するピンホールの最大直径より厚いメッキ層を
設けておく必要がある。また、この封孔処理方法は、平
板タイプのセパレータに適用される。燃料ガスまたは酸
化剤ガスの流路は、カーボンペーパーなどの別体のガス
流路板を組み合わせて構成される。
【００４８】耐食性および導電性の評価を実施例１と同
じ方法で行った。この結果、実施例１と同様に１０００
時間までの評価で腐食は全く見られず安定した表面が確
保されていた。ローラープレスによりすべてのピンホー
ルを封孔できたことを示している。ローラープレスによ
る封孔は、メッキ層自身で封孔するので、異種物質の界
面ができず、安定で、大きな耐食性が期待できる。
じ方法で行った。この結果、実施例１と同様に１０００
時間までの評価で腐食は全く見られず安定した表面が確
保されていた。ローラープレスによりすべてのピンホー
ルを封孔できたことを示している。ローラープレスによ
る封孔は、メッキ層自身で封孔するので、異種物質の界
面ができず、安定で、大きな耐食性が期待できる。
【００４９】接触抵抗は、２０ｍΩ・ｃｍ２であり、比
較例と同じ値であった。１０００時間の耐食性試験後で
も接触抵抗は、初期と同じ２０ｍΩ・ｃｍ２であった。
ピンホールの占める面積は極めて小さいので、比較例と
同じ値となったが、この場合は比較例より接触抵抗が低
くなる可能性がある。
較例と同じ値であった。１０００時間の耐食性試験後で
も接触抵抗は、初期と同じ２０ｍΩ・ｃｍ２であった。
ピンホールの占める面積は極めて小さいので、比較例と
同じ値となったが、この場合は比較例より接触抵抗が低
くなる可能性がある。
【００５０】なお、実施例１と同様に、セパレータ基材
の金属材料や耐食性被膜について実施例２に示したもの
に限定されない。ただし、実施例２の耐食性被膜の材料
として延性を有する材料である必要がある。
の金属材料や耐食性被膜について実施例２に示したもの
に限定されない。ただし、実施例２の耐食性被膜の材料
として延性を有する材料である必要がある。
【００５１】（実施例３）図５は実施例３のセパレータ
の封孔工程を説明する説明図である。セパレータ基材の
金属材料としてアルミニウム５０５２を使用した。セパ
レータがアルミニウムの場合は、アルミニウムの表面に
ニッケルメッキ処理し、その上に金メッキ処理を行っ
た。ピンホールは、ニッケルメッキの段階で生じてお
り、その上の金メッキ層もニッケルメッキ層のピンホー
ルがつながる形で生じている。このニッケルメッキ層は
図示されていない。
の封孔工程を説明する説明図である。セパレータ基材の
金属材料としてアルミニウム５０５２を使用した。セパ
レータがアルミニウムの場合は、アルミニウムの表面に
ニッケルメッキ処理し、その上に金メッキ処理を行っ
た。ピンホールは、ニッケルメッキの段階で生じてお
り、その上の金メッキ層もニッケルメッキ層のピンホー
ルがつながる形で生じている。このニッケルメッキ層は
図示されていない。
【００５２】イソプロピルアルコールにより洗浄後、セ
パレータ３０を電解液２３（１５％硫酸溶液）に浸漬し
た。次に、電解液２３の温度を２０℃にし、１．５Ａ／
ｃｍ２の電流密度で１５秒間陽極酸化した。この陽極酸
化処理により、ピンホール１２で電解液に露出している
アルミニウムが陽極酸化され、この部分に酸化アルミニ
ウムが形成された。この酸化アルミニウムが不動態の酸
化被膜１７となっている。
パレータ３０を電解液２３（１５％硫酸溶液）に浸漬し
た。次に、電解液２３の温度を２０℃にし、１．５Ａ／
ｃｍ２の電流密度で１５秒間陽極酸化した。この陽極酸
化処理により、ピンホール１２で電解液に露出している
アルミニウムが陽極酸化され、この部分に酸化アルミニ
ウムが形成された。この酸化アルミニウムが不動態の酸
化被膜１７となっている。
【００５３】耐食性および導電性の評価を実施例１と同
じ方法で行った。この結果、実施例１と同様に１０００
時間までの評価で腐食は全く見られず安定した表面が確
保されていた。ピンホールが確実に酸化被膜１７で封孔
されたため、腐食が発生しなかったものである。ピンホ
ールは極めて微小であり、目視できないが、電気的に処
理する陽極酸化により確実に封孔処理できたものであ
る。
じ方法で行った。この結果、実施例１と同様に１０００
時間までの評価で腐食は全く見られず安定した表面が確
保されていた。ピンホールが確実に酸化被膜１７で封孔
されたため、腐食が発生しなかったものである。ピンホ
ールは極めて微小であり、目視できないが、電気的に処
理する陽極酸化により確実に封孔処理できたものであ
る。
【００５４】接触抵抗は、２０ｍΩ・ｃｍ２であり、比
較例と同じ値であった。１０００時間の耐食性試験後で
も接触抵抗は、初期と同じ２０ｍΩ・ｃｍ２であった。
ピンホールの占める面積は極めて小さく、ピンホール以
外の部分には酸化被膜は付かないので、低い接触抵抗を
維持できたものである。
較例と同じ値であった。１０００時間の耐食性試験後で
も接触抵抗は、初期と同じ２０ｍΩ・ｃｍ２であった。
ピンホールの占める面積は極めて小さく、ピンホール以
外の部分には酸化被膜は付かないので、低い接触抵抗を
維持できたものである。
【００５５】なお、実施例１と同様に、セパレータ基材
の金属材料や耐食性被膜について実施例３に示したもの
に限定されない。また、酸化処理の方法も実施例３に示
したものに限定されず、高温による熱酸化法などでもよ
い。
の金属材料や耐食性被膜について実施例３に示したもの
に限定されない。また、酸化処理の方法も実施例３に示
したものに限定されず、高温による熱酸化法などでもよ
い。
【００５６】
【発明の効果】以上のように、本発明は、電解質を挟持
する一対の電極の該電解質と背向する一対の金属製の燃
料電池用セパレータにおいて、少なくとも一部の表面に
耐食性被膜が形成され、該耐食性被膜に形成されたピン
ホールが封孔処理されていることを特徴とする燃料電池
用セパレータ及び金属材料から燃料電池用セパレータ基
材形状を形成する形状加工工程と、該燃料電池用セパレ
ータ基材の少なくとも一部の表面に耐食性被膜を形成す
る被覆工程と、該耐食性被膜に形成されたピンホールを
封孔処理する封孔工程からなることを特徴とする燃料電
池用セパレータの製造方法およびこの一対の燃料電池用
セパレータで、電解質を挟持する一対の電極を挟んだこ
とを特徴とする燃料電池であるので、耐食性に優れた燃
料電池用セパレータおよびおよび耐久性に優れた燃料電
池ができる。
する一対の電極の該電解質と背向する一対の金属製の燃
料電池用セパレータにおいて、少なくとも一部の表面に
耐食性被膜が形成され、該耐食性被膜に形成されたピン
ホールが封孔処理されていることを特徴とする燃料電池
用セパレータ及び金属材料から燃料電池用セパレータ基
材形状を形成する形状加工工程と、該燃料電池用セパレ
ータ基材の少なくとも一部の表面に耐食性被膜を形成す
る被覆工程と、該耐食性被膜に形成されたピンホールを
封孔処理する封孔工程からなることを特徴とする燃料電
池用セパレータの製造方法およびこの一対の燃料電池用
セパレータで、電解質を挟持する一対の電極を挟んだこ
とを特徴とする燃料電池であるので、耐食性に優れた燃
料電池用セパレータおよびおよび耐久性に優れた燃料電
池ができる。
【図１】本発明の実施例の固体高分子電解質型燃料電池
セルの概略断面図
セルの概略断面図
【図２】本発明の実施例に用いた封孔処理前のセパレー
タの模式断面図
タの模式断面図
【図３】実施例１のセパレータの封孔工程を説明する説
明図
明図
【図４】実施例２のセパレータの封孔工程を説明する説
明図
明図
【図５】実施例３のセパレータの封孔工程を説明する説
明図
明図
１…固体高分子電解質膜（電解質） ２ａ…酸化剤極（電極） ２ｂ…燃料極（電極） ３ａ、３ｂ、３０…セパレータ １０…セパレータ基材 １１…金メッキ層（耐食性被覆膜） １２…ピンホール １５…ローラ １６…封孔部 １７…酸化被膜 １８…アクリルポリマー（樹脂） ２０…固体高分子電解質型燃料電池セル（燃料電池）
Claims (6)
- 【請求項１】 電解質を挟持する一対の電極の該電解質
と背向する一対の金属製の燃料電池用セパレータにおい
て、少なくとも一部の表面に耐食性被膜が形成され、該
耐食性被膜に形成されたピンホールが封孔処理されてい
ることを特徴とする燃料電池用セパレータ。 - 【請求項２】 金属材料から燃料電池用セパレータ基材
形状を形成する形状加工工程と、該燃料電池用セパレー
タ基材の少なくとも一部の表面に耐食性被膜を形成する
被覆工程と、該耐食性被膜に形成されたピンホールを封
孔処理する封孔工程からな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３】 前記封孔工程が、前記ピンホールを樹脂
で封止する工程であることを特徴とする請求項２記載の
燃料電池用セパレータの製造方法。 - 【請求項４】 前記耐食性被膜が延性を有する材料から
形成され、前記封孔工程が前記耐食性被膜をローラ加圧
によりピンホールを押しつぶす工程であることを特徴と
する請求項２記載の燃料電池用セパレータの製造方法。 - 【請求項５】 前記封孔工程が、前記燃料電池用セパレ
ータ基材を酸化して酸化被膜を形成し、ピンホールのセ
パレータ基材を酸化被膜で覆う工程であることを特徴と
する請求項２記載の燃料電池用セパレータの製造方法。 - 【請求項６】 請求項１〜５に記載の一対の燃料電池用
セパレータで、電解質を挟持する一対の電極を挟んだこ
とを特徴とする燃料電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24310399A JP2001068129A (ja) | 1999-08-30 | 1999-08-30 | 燃料電池用セパレータおよびその製造方法および燃料電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24310399A JP2001068129A (ja) | 1999-08-30 | 1999-08-30 | 燃料電池用セパレータおよびその製造方法および燃料電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001068129A true JP2001068129A (ja) | 2001-03-16 |
Family
ID=17098852
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24310399A Pending JP2001068129A (ja) | 1999-08-30 | 1999-08-30 | 燃料電池用セパレータおよびその製造方法および燃料電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001068129A (ja) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002367434A (ja) * | 2001-06-08 | 2002-12-20 | Daido Steel Co Ltd | 耐食性金属部材およびこれを用いた燃料電池用金属セパレータ |
| JP2003234109A (ja) * | 2002-02-08 | 2003-08-22 | Daido Steel Co Ltd | 燃料電池用金属セパレータ及びその製造方法 |
| US6699593B2 (en) | 2001-02-28 | 2004-03-02 | Daido Tokushuko Kabushiki Kaisha | Corrosion-resistant metallic member, metallic separator for fuel cell comprising the same, and process for production thereof |
| JP2007095318A (ja) * | 2005-09-27 | 2007-04-12 | Daido Steel Co Ltd | 耐食部材ならびに燃料電池用セパレータおよび燃料電池 |
| WO2009063724A1 (ja) * | 2007-11-12 | 2009-05-22 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | 燃料電池セパレータの製造方法および燃料電池セパレータ |
| JP2009158241A (ja) * | 2007-12-26 | 2009-07-16 | Toyota Motor Corp | 燃料電池 |
| US7597987B2 (en) | 2002-08-20 | 2009-10-06 | Daido Tokushuko Kabushiki Kaisha | Metal component for fuel cell and method of manufacturing the same, austenitic stainless steel for polymer electrolyte fuel cell and metal component for fuel cell material and method of manufacturing the same, corrosion-resistant conductive component and method of manufacturing the same, and fuel cell |
| US20150125777A1 (en) * | 2012-07-13 | 2015-05-07 | Toyo Kohan Co., Ltd. | Separator for fuel cells, fuel cell, fuel cell stack, and method of manufacturing separator for fuel cells |
| WO2017006741A1 (ja) * | 2015-07-09 | 2017-01-12 | 東洋鋼鈑株式会社 | 燃料電池用通電部材、燃料電池セル、燃料電池スタック、及び燃料電池用通電部材の製造方法 |
-
1999
- 1999-08-30 JP JP24310399A patent/JP2001068129A/ja active Pending
Cited By (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6699593B2 (en) | 2001-02-28 | 2004-03-02 | Daido Tokushuko Kabushiki Kaisha | Corrosion-resistant metallic member, metallic separator for fuel cell comprising the same, and process for production thereof |
| JP2002367434A (ja) * | 2001-06-08 | 2002-12-20 | Daido Steel Co Ltd | 耐食性金属部材およびこれを用いた燃料電池用金属セパレータ |
| JP2003234109A (ja) * | 2002-02-08 | 2003-08-22 | Daido Steel Co Ltd | 燃料電池用金属セパレータ及びその製造方法 |
| US7597987B2 (en) | 2002-08-20 | 2009-10-06 | Daido Tokushuko Kabushiki Kaisha | Metal component for fuel cell and method of manufacturing the same, austenitic stainless steel for polymer electrolyte fuel cell and metal component for fuel cell material and method of manufacturing the same, corrosion-resistant conductive component and method of manufacturing the same, and fuel cell |
| US8133632B2 (en) | 2002-08-20 | 2012-03-13 | Daido Tokushuko Kabushiki Kaisha | Metal component for fuel cell and method of manufacturing the same, austenitic stainless steel for polymer electrolyte fuel cell and metal component for fuel cell using the same, polymer electrolyte fuel cell material and method of manufacturing the same, corrosion-resistant conductive component and method of manufacturing the same, and fuel cell |
| JP2007095318A (ja) * | 2005-09-27 | 2007-04-12 | Daido Steel Co Ltd | 耐食部材ならびに燃料電池用セパレータおよび燃料電池 |
| DE112008003030T5 (de) | 2007-11-12 | 2010-09-09 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha, Toyota-shi | Verfahren zum Herstellen eines Brennstoffzellen-Separators und Brennstoffzellen-Separator |
| WO2009063724A1 (ja) * | 2007-11-12 | 2009-05-22 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | 燃料電池セパレータの製造方法および燃料電池セパレータ |
| US8921005B2 (en) | 2007-11-12 | 2014-12-30 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Fuel cell separator manufacturing method and fuel cell separator |
| JP2009158241A (ja) * | 2007-12-26 | 2009-07-16 | Toyota Motor Corp | 燃料電池 |
| US20150125777A1 (en) * | 2012-07-13 | 2015-05-07 | Toyo Kohan Co., Ltd. | Separator for fuel cells, fuel cell, fuel cell stack, and method of manufacturing separator for fuel cells |
| WO2017006741A1 (ja) * | 2015-07-09 | 2017-01-12 | 東洋鋼鈑株式会社 | 燃料電池用通電部材、燃料電池セル、燃料電池スタック、及び燃料電池用通電部材の製造方法 |
| JP2017021956A (ja) * | 2015-07-09 | 2017-01-26 | 東洋鋼鈑株式会社 | 燃料電池用通電部材、燃料電池セル、燃料電池スタック、及び燃料電池用通電部材の製造方法 |
| US10847830B2 (en) | 2015-07-09 | 2020-11-24 | Toyo Kohan Co., Ltd. | Conducting member for fuel cells, fuel cell, fuel cell stack, and method of producing conducting member for fuel cells |
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