JP2001216979A - 固体高分子型燃料電池セパレータ用パッキング材 - Google Patents
固体高分子型燃料電池セパレータ用パッキング材Info
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- JP2001216979A JP2001216979A JP2000226786A JP2000226786A JP2001216979A JP 2001216979 A JP2001216979 A JP 2001216979A JP 2000226786 A JP2000226786 A JP 2000226786A JP 2000226786 A JP2000226786 A JP 2000226786A JP 2001216979 A JP2001216979 A JP 2001216979A
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- Y—GENERAL 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
- 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
Landscapes
- Fuel Cell (AREA)
- Sealing Material Composition (AREA)
- Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 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、長期の使用が可能
なセパレータ用パッキング材を提供する。 【解決手段】 固体高分子型燃料電池セパレータの少な
くとも片側周縁部に被覆するパッキング材であって、そ
のパッキング材が次のＡ液とＢ液とを架橋反応させてな
る付加型液状シリコーンからなり、補強剤としてビニル
基含有シリコーンレジンを５〜９０質量％含有すること
を特徴とする固体高分子型燃料電池セパレータ用パッキ
ング材。 【化１】 【化２】
型燃料電池セパレータに係り、特に、長期の使用が可能
なセパレータ用パッキング材を提供する。 【解決手段】 固体高分子型燃料電池セパレータの少な
くとも片側周縁部に被覆するパッキング材であって、そ
のパッキング材が次のＡ液とＢ液とを架橋反応させてな
る付加型液状シリコーンからなり、補強剤としてビニル
基含有シリコーンレジンを５〜９０質量％含有すること
を特徴とする固体高分子型燃料電池セパレータ用パッキ
ング材。 【化１】 【化２】
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、長期の使用が可能で成形性にも優れたセパレ
ータ用パッキング材に関する。
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、長期の使用が可能で成形性にも優れたセパレ
ータ用パッキング材に関する。
【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おり、特に、燃料電池と
しては小型、軽量化の要求から固体高分子型燃料電池が
検討されている。このような電池用のセパレータとして
は、より一層小型化が要求され、また多数のセパレータ
を重ね合わせて使用することから耐久性に優れ、長期間
使用できるセパレータ用パッキング材が要求されてい
る。
料電池の開発が活発に行われており、特に、燃料電池と
しては小型、軽量化の要求から固体高分子型燃料電池が
検討されている。このような電池用のセパレータとして
は、より一層小型化が要求され、また多数のセパレータ
を重ね合わせて使用することから耐久性に優れ、長期間
使用できるセパレータ用パッキング材が要求されてい
る。
【０００３】当該用途のセパレータ用パッキング材とし
て、成形性、耐熱性、弾性に優れたシリコーンゴム製の
パッキング材が主に使用されている。更にシリコーンゴ
ムとしてはより一層成形性に優れた二液タイプの付加型
溶液状シリコーン樹脂が使用されている。
て、成形性、耐熱性、弾性に優れたシリコーンゴム製の
パッキング材が主に使用されている。更にシリコーンゴ
ムとしてはより一層成形性に優れた二液タイプの付加型
溶液状シリコーン樹脂が使用されている。
【０００４】
【発明が解決しょうとする課題】しかしながら、二液タ
イプの付加型液状シリコーン樹脂では確かに成形性は優
れているが、長期の弾性を維持することが出来ず、耐久
性に劣るという問題があった。
イプの付加型液状シリコーン樹脂では確かに成形性は優
れているが、長期の弾性を維持することが出来ず、耐久
性に劣るという問題があった。
【０００５】
【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 固体高分子型燃料電池セ
パレータの少なくとも片側周縁部に被覆するパッキング
材であって、そのパッキング材が次のＡ液とＢ液とを架
橋反応させてなる付加型液状シリコーンからなり、補強
剤としてビニル基含有シリコーンレジンを５〜９０質量
％含有することを特徴とする固体高分子型燃料電池セパ
レータ用パッキング材である。
解決したもので、その要旨は 固体高分子型燃料電池セ
パレータの少なくとも片側周縁部に被覆するパッキング
材であって、そのパッキング材が次のＡ液とＢ液とを架
橋反応させてなる付加型液状シリコーンからなり、補強
剤としてビニル基含有シリコーンレジンを５〜９０質量
％含有することを特徴とする固体高分子型燃料電池セパ
レータ用パッキング材である。
【化３】
【化４】
【０００６】
【発明の実施の形態】以下、本発明を詳しく説明する。
本発明に使用される液状樹脂は、上記に示した化学構造
式のＡ液及びＢ液を用い、通常この二液は成形直前に混
合し、この混合時に触媒として通常白金系触媒が使用さ
れる。本発明においては、上記Ａ液及びＢ液中に含まれ
る補強剤として通常用いられるシリカ（比表面積≧８０
ｍ2／ｇ）や珪素土、石英粉の代わりにビニル基含有シ
リコーンレジン５〜９０質量％含有することで、パッキ
ング材として優れた特性を有することを見出したもので
ある。
本発明に使用される液状樹脂は、上記に示した化学構造
式のＡ液及びＢ液を用い、通常この二液は成形直前に混
合し、この混合時に触媒として通常白金系触媒が使用さ
れる。本発明においては、上記Ａ液及びＢ液中に含まれ
る補強剤として通常用いられるシリカ（比表面積≧８０
ｍ2／ｇ）や珪素土、石英粉の代わりにビニル基含有シ
リコーンレジン５〜９０質量％含有することで、パッキ
ング材として優れた特性を有することを見出したもので
ある。
【０００７】補強剤としてシリカを使用すると、固体高
分子型燃料電池に使用される高分子電解質膜の末端スル
ホン基から解離する水素イオンによって、補強剤シリカ
とシリコーン樹脂との相互作用が消滅し、シリコーン樹
脂の強度が低下して劣化し易いという問題がある。しか
し、補強剤として本発明のビニル基含有シリコーンレジ
ンを使用すると、ビニル基の付加反応によりシリコーン
樹脂と強固に結合するため、解離した水素イオンに対し
て劣化され難いという特徴がある。
分子型燃料電池に使用される高分子電解質膜の末端スル
ホン基から解離する水素イオンによって、補強剤シリカ
とシリコーン樹脂との相互作用が消滅し、シリコーン樹
脂の強度が低下して劣化し易いという問題がある。しか
し、補強剤として本発明のビニル基含有シリコーンレジ
ンを使用すると、ビニル基の付加反応によりシリコーン
樹脂と強固に結合するため、解離した水素イオンに対し
て劣化され難いという特徴がある。
【０００８】本発明で使用するビニル基含有シリコーン
レジンは、オルガノシラン類を共加水分解し重合して得
られる三次元網状構造を持ったポリマーであり、少なく
とも１個のビニル基を有するものであり、具体的な構造
例は次の通りであるがこれに限定されるものではない。
レジンは、オルガノシラン類を共加水分解し重合して得
られる三次元網状構造を持ったポリマーであり、少なく
とも１個のビニル基を有するものであり、具体的な構造
例は次の通りであるがこれに限定されるものではない。
【化５】
【０００９】また、ビニル基含有シリコーンレジンの含
有量はシリコーン樹脂全体の５〜９０質量％の範囲が好
ましく、特に好ましいのは５〜３０質量％の範囲であ
る。含有量が５質量％未満であると補強剤として少なす
ぎて強度が発現せず、また９０質量％を越える含有量の
ものは硬く脆くなるという問題がある。
有量はシリコーン樹脂全体の５〜９０質量％の範囲が好
ましく、特に好ましいのは５〜３０質量％の範囲であ
る。含有量が５質量％未満であると補強剤として少なす
ぎて強度が発現せず、また９０質量％を越える含有量の
ものは硬く脆くなるという問題がある。
【００１０】上記組成内容のシリコーン樹脂を用いたパ
ッキング材の成型方法は射出成形方法やプレス成型方法
によればよく、セパレータ本体にステンレス鋼板、アル
ミ板等の金属薄板を使用するものは、金型内に金属薄板
を保持して樹脂を射出するインサート成型法が好適に採
用できる。
ッキング材の成型方法は射出成形方法やプレス成型方法
によればよく、セパレータ本体にステンレス鋼板、アル
ミ板等の金属薄板を使用するものは、金型内に金属薄板
を保持して樹脂を射出するインサート成型法が好適に採
用できる。
【００１１】成形後のシリコーン樹脂層の厚みは０．０
５〜１．０ｍｍの範囲が好適であり、０．０５ｍｍ未満
では正確な成形がしずらく又弾力効果が出にくいのでパ
ッキング材としての具備すべき性質として多少見劣りが
する。また１．０ｍｍを越えるものでは特に固体高分子
型燃料電池のセパレータ用としての用途では小型化しず
らく、コスト高となる。
５〜１．０ｍｍの範囲が好適であり、０．０５ｍｍ未満
では正確な成形がしずらく又弾力効果が出にくいのでパ
ッキング材としての具備すべき性質として多少見劣りが
する。また１．０ｍｍを越えるものでは特に固体高分子
型燃料電池のセパレータ用としての用途では小型化しず
らく、コスト高となる。
【００１２】さらに、成形後のシリコーン樹脂層の硬度
を３０〜７０、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３０未満では柔らか
すぎてパッキング性能が劣り、また７０を越えると硬く
なりすぎて弾力性に欠ける。
を３０〜７０、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３０未満では柔らか
すぎてパッキング性能が劣り、また７０を越えると硬く
なりすぎて弾力性に欠ける。
【００１３】
【実施例】以下、本発明の実施例を説明する。表１に示
す如く、Ａ液及びＢ液（質量比でＡ液：Ｂ液＝１：１）
中にそれぞれ、強化剤として煙霧質シリカ（乾式シリ
カ）１３質量％を添加した試料Ｎｏ１、沈降シリカ（湿
式シリカ）１３質量％を添加した試料Ｎｏ２、及びビニ
ル基含有シリコ−ンレジン１５質量％を添加した試料Ｎ
ｏ３、の原料を作成した。
す如く、Ａ液及びＢ液（質量比でＡ液：Ｂ液＝１：１）
中にそれぞれ、強化剤として煙霧質シリカ（乾式シリ
カ）１３質量％を添加した試料Ｎｏ１、沈降シリカ（湿
式シリカ）１３質量％を添加した試料Ｎｏ２、及びビニ
ル基含有シリコ−ンレジン１５質量％を添加した試料Ｎ
ｏ３、の原料を作成した。
【００１４】上記試料Ｎｏ１〜３の液状シリコーンゴム
原料を使用して下記方法にてパッキング材を得た。原料
をビーカー中で攪拌混合し、２時間真空乾燥機中で真空
脱泡した。その後、所定形状（１００ｍｍ×１００ｍｍ
×０．５ｍｍ）の金型に充填し、再度２時間真空乾燥機
中で真空脱泡した。次に上型で蓋をしプレス機を用いて
１５０℃の加熱温度で８．８２×１０6Ｐａの圧力で１
０分間加圧した。その後、２００℃で４時間乾燥（二次
加硫）し得られたシートを１ｃｍ×２ｃｍの試験片に打
ち抜いた。得られた試験片につき、マイクロウェーブ耐
久試験を行い、その結果を表１に示した。
原料を使用して下記方法にてパッキング材を得た。原料
をビーカー中で攪拌混合し、２時間真空乾燥機中で真空
脱泡した。その後、所定形状（１００ｍｍ×１００ｍｍ
×０．５ｍｍ）の金型に充填し、再度２時間真空乾燥機
中で真空脱泡した。次に上型で蓋をしプレス機を用いて
１５０℃の加熱温度で８．８２×１０6Ｐａの圧力で１
０分間加圧した。その後、２００℃で４時間乾燥（二次
加硫）し得られたシートを１ｃｍ×２ｃｍの試験片に打
ち抜いた。得られた試験片につき、マイクロウェーブ耐
久試験を行い、その結果を表１に示した。
【００１５】マイクロウェーブ耐久試験の試験法： 縦＝１ｃｍ、横＝２ｃｍ、厚み＝０．５ｍｍの試験片
３枚と１規定（Ｎ）硫酸１０ｍｌを四フッ化エチレン樹
脂（テフロン（登録商標））製容器に入れる。 さらに上記容器をポリエーテルイミド樹脂（ウルテ
ム）製耐熱容器に入れキャップを取り付け密閉した後、
これをマイクロウェーブオーブンに入れる。 マイクロウェーブの条件を出力４０％（２０Ｗ）、時
間６０分に設定、圧力コントロール値を６．９×１０5
Ｐａ（１００ｐｓｉ）に各々設定して、試験片を加熱す
る。 加熱終了後、容器を室温まで冷却し、試験片を１枚取
り出しサンプリングする（試験１回目）。 再び上記〜を繰り返し、試験片を１枚取り出しサ
ンプリングする（試験２回目）。 さらに再び、上記〜を繰り返し、試験片を１枚取
り出しサンプリングする（試験３回目）。 尚、上記マイクロウェーブ装置は、ＣＥＭ社（米国）製
圧力コントロールマイクロウェーブオーブンＤＳ−２０
００を使用した。
３枚と１規定（Ｎ）硫酸１０ｍｌを四フッ化エチレン樹
脂（テフロン（登録商標））製容器に入れる。 さらに上記容器をポリエーテルイミド樹脂（ウルテ
ム）製耐熱容器に入れキャップを取り付け密閉した後、
これをマイクロウェーブオーブンに入れる。 マイクロウェーブの条件を出力４０％（２０Ｗ）、時
間６０分に設定、圧力コントロール値を６．９×１０5
Ｐａ（１００ｐｓｉ）に各々設定して、試験片を加熱す
る。 加熱終了後、容器を室温まで冷却し、試験片を１枚取
り出しサンプリングする（試験１回目）。 再び上記〜を繰り返し、試験片を１枚取り出しサ
ンプリングする（試験２回目）。 さらに再び、上記〜を繰り返し、試験片を１枚取
り出しサンプリングする（試験３回目）。 尚、上記マイクロウェーブ装置は、ＣＥＭ社（米国）製
圧力コントロールマイクロウェーブオーブンＤＳ−２０
００を使用した。
【００１６】試験後の試験片が試験前と同じものを○、
一部白濁しているものを△、全面に白濁しているしてい
るものを×とした。
一部白濁しているものを△、全面に白濁しているしてい
るものを×とした。
【００１７】
【表１】
【００１８】表１から本発明において規定する補強剤と
してビニル基含有シリコーンレジンを添加して作成した
試料Ｎｏ３はマイクロウェーブ試験を３回（１８０分）
繰り返しても、白濁等の外観的変化は見られず長期の耐
久性に優れ手いることが分かる。これに対して、補強剤
としてシリカを添加した試料Ｎｏ１およびＮｏ２はマイ
クロウェーブ試験２回目で試験片に白濁が見られ耐久性
に劣っていることが分かる。
してビニル基含有シリコーンレジンを添加して作成した
試料Ｎｏ３はマイクロウェーブ試験を３回（１８０分）
繰り返しても、白濁等の外観的変化は見られず長期の耐
久性に優れ手いることが分かる。これに対して、補強剤
としてシリカを添加した試料Ｎｏ１およびＮｏ２はマイ
クロウェーブ試験２回目で試験片に白濁が見られ耐久性
に劣っていることが分かる。
【００１９】
【発明の効果】上述したように、本発明のパッキング材
は、長期間弾性を維持できて耐久性に優れており、長期
の使用が可能な固体高分子型燃料電池のセパレータ用パ
ッキング材として好適に使用できる。
は、長期間弾性を維持できて耐久性に優れており、長期
の使用が可能な固体高分子型燃料電池のセパレータ用パ
ッキング材として好適に使用できる。
Claims (1)
- 【請求項１】 固体高分子型燃料電池セパレータの少な
くとも片側周縁部に被覆するパッキング材であって、そ
のパッキング材が次のＡ液とＢ液とを架橋反応させてな
る付加型液状シリコーンからなり、補強剤としてビニル
基含有シリコーンレジンを５〜９０質量％含有すること
を特徴とする固体高分子型燃料電池セパレータ用パッキ
ング材。 【化１】 【化２】
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000226786A JP2001216979A (ja) | 1999-11-24 | 2000-07-27 | 固体高分子型燃料電池セパレータ用パッキング材 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11-332783 | 1999-11-24 | ||
| JP33278399 | 1999-11-24 | ||
| JP2000226786A JP2001216979A (ja) | 1999-11-24 | 2000-07-27 | 固体高分子型燃料電池セパレータ用パッキング材 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001216979A true JP2001216979A (ja) | 2001-08-10 |
Family
ID=26574296
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000226786A Pending JP2001216979A (ja) | 1999-11-24 | 2000-07-27 | 固体高分子型燃料電池セパレータ用パッキング材 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001216979A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6713205B2 (en) | 2001-04-17 | 2004-03-30 | Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. | Sealing material for solid polymer fuel cell separator |
| US6780535B2 (en) | 2001-11-12 | 2004-08-24 | Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. | Polymer electrolyte fuel-cell separator sealing rubber composition |
| US6875534B2 (en) | 2001-06-22 | 2005-04-05 | Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. | Polymer electrolyte fuel-cell separator sealing rubber composition |
| 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 |
| WO2017060999A1 (ja) * | 2015-10-08 | 2017-04-13 | 三菱電機株式会社 | 電気機器のケース及びその製造方法 |
-
2000
- 2000-07-27 JP JP2000226786A patent/JP2001216979A/ja active Pending
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7482403B2 (en) | 2001-04-13 | 2009-01-27 | Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. | Sealing material for polymer electrolyte fuel-cell separator |
| US6713205B2 (en) | 2001-04-17 | 2004-03-30 | Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. | Sealing material for solid polymer fuel cell separator |
| US6875534B2 (en) | 2001-06-22 | 2005-04-05 | Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. | Polymer electrolyte fuel-cell separator sealing rubber composition |
| US6780535B2 (en) | 2001-11-12 | 2004-08-24 | Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. | Polymer electrolyte fuel-cell separator sealing rubber composition |
| US7087338B2 (en) | 2002-02-28 | 2006-08-08 | Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. | Polymer electrolyte fuel-cell separator sealing rubber composition |
| WO2017060999A1 (ja) * | 2015-10-08 | 2017-04-13 | 三菱電機株式会社 | 電気機器のケース及びその製造方法 |
| JPWO2017060999A1 (ja) * | 2015-10-08 | 2017-12-14 | 三菱電機株式会社 | 電気機器のケース及びその製造方法 |
| US10873233B2 (en) | 2015-10-08 | 2020-12-22 | Mitsubishi Electric Corporation | Case of electric apparatus and manufacturing method therefor |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| RD02 | Notification of acceptance of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7422 Effective date: 20040607 |
|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20050808 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20090331 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20090428 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20091027 |