JP2001266913A - Separator for fuel cell and its manufacturing method - Google Patents

Separator for fuel cell and its manufacturing method

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JP2001266913A JP2000358400A JP2000358400A JP2001266913A JP 2001266913 A JP2001266913 A JP 2001266913A JP 2000358400 A JP2000358400 A JP 2000358400A JP 2000358400 A JP2000358400 A JP 2000358400A JP 2001266913 A JP2001266913 A JP 2001266913A
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a separator for a fuel cell superior in electrical properties and mechanical stabilities and its easy manufacturing method. SOLUTION: In the separator for the fuel cell in which the separator has multiple protruding portions (3) that are abutting on a surface of an electrode and electrically conductive, and the multiple protruding portions (3) are formed by electro-conductive materials which are joined on a surface of electro- conductive circuit board (2).

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】この発明は、燃料電池スタッ
クを構成する各単電池の間に配置されて、集電機能を果
たすとともに、燃料ガス用流路および酸化性ガス用流路
を形成するセパレータおよびその製造方法に関するもの
である。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a separator which is arranged between cells constituting a fuel cell stack to perform a current collecting function and form a fuel gas passage and an oxidizing gas passage. And a method of manufacturing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】例えば固体電解質型の燃料電池は、薄膜
状の電解質を挟んだ両側に電極を設けて単電池(単セ
ル)を構成し、その単セルを多数積層して燃料電池スタ
ックを構成し、必要とする電圧および電流で電力を取り
出すように構成している。その場合、各電極に導通して
電力を取り出し、また各電極を介して電解質の表面に燃
料ガス(例えば水素ガス)や酸化性ガス(例えば空気)
などの反応ガスを供給するために、電極の表面側すなわ
ち各単セルの間にセパレータを配置している。
2. Description of the Related Art For example, a solid electrolyte type fuel cell comprises a unit cell (single cell) provided with electrodes on both sides of a thin-film electrolyte, and a fuel cell stack is formed by laminating a large number of such single cells. Then, power is taken out at the required voltage and current. In that case, electricity is taken out by conducting to each electrode, and a fuel gas (for example, hydrogen gas) or an oxidizing gas (for example, air) is applied to the surface of the electrolyte through each electrode.
In order to supply a reaction gas such as the above, a separator is arranged on the surface side of the electrode, that is, between each single cell.

【0003】したがってこのセパレータは、電力を取り
出すために導電性材料によって構成され、かつ電極に導
通可能に接触するとともに、電極の表面との間に反応ガ
スを流通させるための流路を形成する構造を備えている
必要がある。このような要請を満たすために、金属など
の導電性の板材に多数の凹凸部を形成し、その凸部を電
極に接触させ、かつ凹部を互いに連通させてガス流路と
したセパレータを用いることが試みられている。
[0003] Therefore, the separator is made of a conductive material for extracting electric power, and is configured to be in conductive contact with the electrode and to form a flow path for flowing a reaction gas between the separator and the surface of the electrode. It is necessary to have. In order to satisfy such demands, a separator having a gas flow path formed by forming a large number of concave and convex portions on a conductive plate material such as a metal, contacting the convex portions with the electrodes, and connecting the concave portions to each other is used. Have been tried.

【0004】ところで燃料電池は、電解質を介した燃料
ガスと酸化性ガスとの電気化学的な反応で起電力を得る
ものであるから、陰極側では酸化反応が生じ、また陽極
側では還元反応が生じる。前記セパレータは、そのよう
な還元性雰囲気および酸化性雰囲気に設置されるので、
高い耐食性が要求され、同時に電気的には可及的に高導
電性が要求される。さらに、単電池で得られる電力が少
ないので、実用に供するには数十ないし数百の単電池を
一体化してスタックを構成する必要があり、そのために
セパレータの必要枚数が大きくなるので、セパレータは
可及的に安価に製造できる構造であることが要求され
る。
In a fuel cell, an electromotive force is obtained by an electrochemical reaction between a fuel gas and an oxidizing gas via an electrolyte. Therefore, an oxidation reaction occurs on the cathode side, and a reduction reaction occurs on the anode side. Occurs. Since the separator is installed in such a reducing atmosphere and an oxidizing atmosphere,
High corrosion resistance is required, and at the same time electrical conductivity is required as high as possible. Furthermore, since the electric power obtained by the unit cells is small, it is necessary to form a stack by integrating tens or hundreds of unit cells in order to be put to practical use, and the required number of separators increases. It is required to have a structure that can be manufactured as inexpensively as possible.

【0005】このような技術的背景の下に、従来、金属
基板の表面に合成樹脂によって多数の突起を形成し、そ
の表面に金属薄膜を形成したセパレータが特開平10−
12246号公報によって提案されている。具体的に
は、この公報に記載されたセパレータは、アルミニウム
などの金属ベースの表面に、流動性に優れたポリマーを
用いて突起を射出成形し、さらに表面全体に金属製の薄
膜を表面コーティングによって形成したセパレータであ
る。
Under such technical background, a separator in which a large number of projections are formed on a surface of a metal substrate with a synthetic resin and a metal thin film is formed on the surface has been disclosed in Japanese Unexamined Patent Publication No.
No. 12246 proposes this. Specifically, in the separator described in this publication, a protrusion is injection-molded on a surface of a metal base such as aluminum using a polymer having excellent fluidity, and a metal thin film is further coated on the entire surface by surface coating. It is a formed separator.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】上述したセパレータで
あれば、電極に接触する突起部を、金属基板の表面に合
成樹脂を射出成型することにより形成することができる
ので、金属基板のプレス加工などの金属加工をおこなう
必要がなく、その製造性が良好になり、また安価なセパ
レータとすることができる可能性がある。しかしなが
ら、前記突起部は、電極に接触して電路を形成すると同
時に、各突起部の間をガス流路とするものであるから、
数mm程度の小さいものであることが好ましく、また高密
度に形成することが望ましい。さらに、この突起部を合
成樹脂で形成した場合、上記のように金属薄膜を形成し
て導電性を確保することになるので、その金属薄膜は、
各突起部の間で金属基板に接触し、各突起部ごとに金属
基板に対する導電性を確保することが望ましい。したが
って上記の各突起部は、互いに微少間隔をあけて多数形
成することになるが、そのような微少な合成樹脂製突起
部を、金属基板の表面に数千ないし数万個、確実に付着
・形成することは技術的に困難であり、実用に供し得る
安定性のあるセパレータを製造するには至っていない。
In the case of the above-described separator, the projections that come into contact with the electrodes can be formed by injection molding a synthetic resin on the surface of the metal substrate. It is not necessary to carry out metal working, and the productivity is improved, and there is a possibility that an inexpensive separator can be obtained. However, since the projections are in contact with the electrodes to form an electric path, and at the same time, a gas flow path is provided between the projections.
It is preferable that the thickness is as small as about several mm, and it is desirable that the film be formed at a high density. Further, when the protrusions are formed of a synthetic resin, a metal thin film is formed as described above to secure conductivity, so that the metal thin film is
It is desirable to contact the metal substrate between the projections and to ensure conductivity for the metal substrate for each projection. Therefore, each of the above-described projections is formed in large numbers with a small interval therebetween. Thousands to tens of thousands of such minute synthetic resin projections are securely attached to the surface of the metal substrate. It is technically difficult to form it, and a stable separator that can be put to practical use has not yet been produced.

【0007】また、上記の公報に記載されたセパレータ
では、突起部と金属基板との間の導通を、金属薄膜によ
っておこなうことになるが、製造性およびコストの点を
考慮すると、その金属薄膜は可及的に薄いことが望まし
く、そうすると、金属薄膜の導電性が低下し、セパレー
タの全体としての電気抵抗が高くなり、ひいては燃料電
池の発電効率が低下する可能性があった。また、金属薄
膜と金属基板とは、各突起部の間で互いに接触すること
になるが、その接触のために許容されるスペースが極め
て限られるので、この点でも電気抵抗が高くなってセパ
レータの電気的特性が低下する可能性があった。
Further, in the separator described in the above publication, conduction between the projection and the metal substrate is performed by a metal thin film. However, in view of manufacturability and cost, the metal thin film is formed of a metal thin film. As thin as possible, it is desirable that the conductivity of the metal thin film is reduced, the electrical resistance of the entire separator is increased, and the power generation efficiency of the fuel cell may be reduced. In addition, the metal thin film and the metal substrate come into contact with each other between the projections, but the space allowed for the contact is extremely limited. Electrical characteristics could be reduced.

【0008】この発明は、上記の技術的課題に着目して
なされたものであり、電気的特性に優れた燃料電池用セ
パレータおよびそのセパレータを容易に製造できる方法
を提供することを目的とするものである。
The present invention has been made in view of the technical problem described above, and has as its object to provide a fuel cell separator having excellent electrical characteristics and a method for easily manufacturing the separator. It is.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段およびその作用】この発明
は、上記の目的を達成するために、導電性基板の表面
に、導電性材料を接合もしくは付着・堆積させて多数の
微少な突起部を形成したことを特徴とするものである。
より具体的には、請求項1の発明は、電極の表面に当接
させられて電気的に導通する多数の突起部を有する燃料
電池用セパレータにおいて、導電性基板の表面に接合し
た導電性材料によって多数の前記突起部が形成されてい
ることを特徴とするものである。
SUMMARY OF THE INVENTION In order to achieve the above object, the present invention provides a method for forming a large number of minute projections by bonding or adhering or depositing a conductive material on the surface of a conductive substrate. It is characterized by having been formed.
More specifically, the invention according to claim 1 relates to a fuel cell separator having a large number of protrusions which are brought into contact with the surface of an electrode and are electrically connected to each other. And a large number of the protrusions are formed.

【0010】したがって請求項1の発明では、電極から
基板に至る電路を形成する突起部が導電性材料によって
形成されているので、この部分の導電性が良好になり、
またその突起部と基板とを確実かつ安定して接合させる
ことができる。そして、各突起部の間に燃料ガスや酸化
性ガスのための流路あるいは通水路を確保することがで
きる。結局、電気的特性に加えてガスや水などの流体の
流通性に優れたセパレータとすることができる。
Therefore, according to the first aspect of the present invention, since the protruding portion forming the electric path from the electrode to the substrate is formed of a conductive material, the conductivity of this portion is improved.
In addition, the projection and the substrate can be securely and stably joined. Further, a flow path or a water flow path for the fuel gas or the oxidizing gas can be secured between the projections. As a result, it is possible to obtain a separator having excellent fluidity such as gas and water in addition to electrical characteristics.

【0011】請求項2の発明は、請求項1の構成に加え
て、前記基板が導電性金属によって形成され、かつ前記
導電性材料が前記基板と同種もしくは異種の導電性金属
であることを特徴とするセパレータである。
According to a second aspect of the present invention, in addition to the configuration of the first aspect, the substrate is formed of a conductive metal, and the conductive material is a conductive metal of the same or different type as the substrate. Is a separator.

【0012】したがって請求項2の発明では、突起部と
基板とを、さらに確実かつ安定して接合することがで
き、また、メッキなどのコーティングの方法によって突
起部を形成できるので、製造性が良好になる。
Therefore, according to the second aspect of the present invention, the protruding portion and the substrate can be more reliably and stably joined, and the protruding portion can be formed by a coating method such as plating, so that the productivity is good. become.

【0013】請求項3の発明は、請求項1もしくは2の
構成に加えて、前記突起部の間に耐食性の層が形成され
ていることを特徴とするセパレータである。
A third aspect of the present invention is the separator according to the first or second aspect, wherein a corrosion-resistant layer is formed between the projections.

【0014】したがって請求項3の発明では、突起部以
外の部分が耐食性の層によって酸化性雰囲気もしくは還
元性雰囲気から遮蔽されるので、セパレータの導電性を
損なうことなくその耐久性が向上する。
Therefore, according to the third aspect of the present invention, since the portions other than the projections are shielded from the oxidizing atmosphere or the reducing atmosphere by the corrosion-resistant layer, the durability of the separator is improved without impairing the conductivity.

【0015】請求項4の発明は、請求項1ないし3のい
ずれかの構成に加えて、前記突起部および突起部側に露
出している表面部分が、導電性基板および突起部より耐
食性の高い導電性金属によって被覆されていることを特
徴としているセパレータである。
According to a fourth aspect of the present invention, in addition to any one of the first to third aspects, the projection and the surface portion exposed on the projection side have higher corrosion resistance than the conductive substrate and the projection. A separator characterized by being coated with a conductive metal.

【0016】したがって請求項4の発明では、導電性を
低下させることなくセパレータの表面全体の耐食性が向
上する。
Therefore, according to the invention of claim 4, the corrosion resistance of the entire surface of the separator is improved without lowering the conductivity.

【0017】請求項5の発明は、電極の表面に当接させ
られて電気的に導通する多数の突起部を有する燃料電池
用セパレータの製造方法において、多数の貫通孔を有す
るマスキング部材を導電性基板の表面に配置し、その状
態で、導電性材料によるコーティング処理を施すことに
より、前記貫通孔を介して前記基板に接合するとともに
マスキング部材の表面側に突出しかつマスキング部材の
表面より盛り上がった前記突起部を形成し、それらの突
起部同士の間の部分では、前記マスキング部材を露出さ
せることを特徴とする方法である。
According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a fuel cell separator having a large number of protrusions which are brought into contact with the surface of an electrode and are electrically conductive, wherein a masking member having a large number of through holes is electrically conductive. Placed on the surface of the substrate, in that state, by performing a coating process with a conductive material, bonded to the substrate through the through-hole and projecting to the surface side of the masking member and rising from the surface of the masking member The method is characterized in that protrusions are formed and the masking member is exposed in a portion between the protrusions.

【0018】したがって請求項5の発明では、平板状の
いわゆる基体部分から導電性の多数の突起部が突出した
構造のセパレータを製造でき、またそのコーティングの
方法としてメッキなどの方法を採用できるので、セパレ
ータを容易に製造することができる。
Therefore, according to the fifth aspect of the present invention, a separator having a structure in which a large number of conductive protrusions protrude from a flat plate-shaped so-called base portion can be manufactured, and a method such as plating can be employed as a coating method. The separator can be easily manufactured.

【0019】そして請求項6の発明は、請求項5の発明
において、前記マスキング部材が耐食性材料からなるこ
とを特徴とする方法である。
A sixth aspect of the present invention is the method according to the fifth aspect, wherein the masking member is made of a corrosion-resistant material.

【0020】したがって請求項6の発明では、平板状の
いわゆる基体部分から導電性の多数の突起部が突出した
構造のセパレータを製造できると同時に、その突起部の
間の部分を耐食被覆でき、導電性および耐久性に優れた
セパレータを製造することができる。
Therefore, according to the invention of claim 6, it is possible to manufacture a separator having a structure in which a large number of conductive protrusions protrude from a flat plate-shaped so-called base portion, and at the same time, a portion between the protrusions can be subjected to corrosion-resistant coating. A separator having excellent properties and durability can be manufactured.

【0021】請求項7の発明は、請求項1の構成に加え
て、前記突起部は焼結体により構成形成されていること
を特徴とするものである。
According to a seventh aspect of the present invention, in addition to the configuration of the first aspect, the protrusion is formed of a sintered body.

【0022】請求項7の発明では、請求項1の発明と同
様の作用が生じる他に、焼結体を構成する粒子同士の間
に隙間が形成されているため、ガスが隙間に進入するこ
とにより、ガスと電極との反応面積が可及的に拡大され
るとともに、電極に対するガスの拡散領域が拡大される
一方、電極と突起部との接触面積が狭められることがな
い。
According to the seventh aspect of the present invention, in addition to the same effect as that of the first aspect of the present invention, since a gap is formed between the particles constituting the sintered body, gas enters the gap. As a result, the reaction area between the gas and the electrode is increased as much as possible, and the diffusion region of the gas with respect to the electrode is increased, but the contact area between the electrode and the projection is not reduced.

【0023】請求項8の発明は、請求項7の構成に加え
て、前記基板または前記突起部の少なくとも一方の表面
が、前記基板または前記突起よりも耐食性の高い導電性
金属によって被覆されていることを特徴とするものであ
る。
According to an eighth aspect of the present invention, in addition to the configuration of the seventh aspect, at least one surface of the substrate or the protrusion is covered with a conductive metal having higher corrosion resistance than the substrate or the protrusion. It is characterized by the following.

【0024】請求項8の発明では、請求項7の発明と同
様の作用が生じる他に、基板または突起部の少なくとも
一方の表面が、還元性雰囲気または酸化性雰囲気に曝さ
れても、その表面の腐食が抑制される。
According to the eighth aspect of the present invention, in addition to the same effect as that of the seventh aspect of the present invention, even if at least one surface of the substrate or the projection is exposed to a reducing atmosphere or an oxidizing atmosphere, the surface of the substrate or the projection is exposed Corrosion is suppressed.

【0025】[0025]

【発明の実施の形態】つぎにこの発明を図面を参照して
具体的に説明する。図1にこの発明に係るセパレータ1
の断面図を示してあり、ここに示すセパレータ1は、導
電性の基板2の少なくとも一方の面に、導電性の多数の
突起部3を設けた構造である。このセパレータ1は、燃
料電池スタックにおける単電池(それぞれ図示せず)の
間に配置され、各突起部3を電極4に接触させることに
より電極4に対して電気的に導通して集電体として機能
するとともに、各突起部3の間に形成される空間部を、
水素などの燃料ガスや空気などの酸化性ガスあるいは水
などの液体を流通させる流路5とするようになってい
る。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Next, the present invention will be specifically described with reference to the drawings. FIG. 1 shows a separator 1 according to the present invention.
The separator 1 shown here has a structure in which a large number of conductive protrusions 3 are provided on at least one surface of a conductive substrate 2. The separator 1 is disposed between the cells (not shown) in the fuel cell stack, and is electrically connected to the electrode 4 by bringing each protrusion 3 into contact with the electrode 4 to serve as a current collector. While functioning, the space formed between each protrusion 3
The flow path 5 is configured to flow a fuel gas such as hydrogen, an oxidizing gas such as air, or a liquid such as water.

【0026】その導電性基板2は、気密性および水密性
を維持するとともに平板状の形態を維持する強度を有
し、かつ電流を各単電池の間から外部に導く機能を奏す
るものであって、ステンレス鋼やアルミニウムなどの金
属板、導電性のセラミック板、セラミック板に導電性コ
ーティングを施した薄板、カーボン成形体、導電性シー
ト材、導電性樹脂などによって形成されている。なお、
セパレータ1は、燃料電池の陰極側に配置される場合
と、陽極側に配置される場合とがあるが、いずれの電極
側に配置されるものも同様の構成とすることができる
が、陰極側は強い酸化性雰囲気となるので、基板2の素
材として耐酸化性に優れた素材を採用することが好まし
い。
The conductive substrate 2 has a function of maintaining airtightness and watertightness, having a strength to maintain a flat shape, and having a function of guiding a current to the outside from between the unit cells. It is formed of a metal plate such as stainless steel or aluminum, a conductive ceramic plate, a thin plate obtained by applying a conductive coating to the ceramic plate, a carbon molded body, a conductive sheet material, a conductive resin, or the like. In addition,
The separator 1 may be disposed on the cathode side or the anode side of the fuel cell. The separator 1 may be disposed on any of the electrode sides. Is a strong oxidizing atmosphere, so that a material having excellent oxidation resistance is preferably used as the material of the substrate 2.

【0027】また、突起部3は、外形の寸法および高さ
が1mm前後もしくは数mm程度の微少なものであって、1
mm前後もしくは数mm程度の間隔で設けられている。その
形状および配列パターンを図2に示してある。図2の
(A)に示す例は、突起部3を円柱状に形成し、かつマ
トリックス状に配列した例である。また(B)に示す例
は、突起部3を角柱状に形成するとともに、マトリック
ス状に配列した例である。さらに(C)に示す例は、突
起部3を断面長円形状に形成するとともに、千鳥状に配
列し、かつその長円形の向きを各列で反転させた例であ
る。
The protrusion 3 has a very small outer dimension and height of about 1 mm or about several mm.
It is provided at intervals of about mm or several mm. The shape and arrangement pattern are shown in FIG. The example shown in FIG. 2A is an example in which the protrusions 3 are formed in a columnar shape and arranged in a matrix. The example shown in (B) is an example in which the projections 3 are formed in a prismatic shape and arranged in a matrix. Further, the example shown in (C) is an example in which the protrusions 3 are formed in an elliptical cross section, are arranged in a staggered manner, and the direction of the oval is reversed in each row.

【0028】この突起部3を形成している素材は、要は
導電性を有していればよく、前記基板2と同種の材料も
しくは異種の導電性材料を使用することができる。同種
の素材を用いれば、突起部3と基板2との接合強度が高
くなり、また種類が異なっても基板2と同系統の素材に
よって突起部3を形成すれば、突起部3と基板2との接
合強度が高くなる。なお、この突起部3は、電極4と基
板2との間の電路を形成するものであるから、高い導電
性を有することが好ましく、これに加えて電極4に直接
接触するから、耐酸化性に富むことが好ましいので、ニ
ッケル(Ni)やスズ(Sn)などの比較的酸化しにく
い金属によって突起部3を形成することが好ましい。
The material forming the projections 3 is only required to have conductivity, and the same material as the substrate 2 or a different conductive material can be used. If the same type of material is used, the bonding strength between the projection 3 and the substrate 2 is increased. Also, if the projection 3 is formed of the same type of material as the substrate 2 even if the types are different, the projection 3 and the substrate 2 Increases the bonding strength. The projection 3 forms an electric path between the electrode 4 and the substrate 2 and therefore preferably has high conductivity. In addition, since the projection 3 comes into direct contact with the electrode 4, it has oxidation resistance. Therefore, it is preferable that the protruding portion 3 is formed of a relatively hardly oxidizable metal such as nickel (Ni) or tin (Sn).

【0029】前述したように各突起部3の間に形成され
る空間部分は、ガスや水を流すための流路5となるの
で、この部分は、酸化性雰囲気あるいは還元性雰囲気に
直接曝される。そのため、各突起部3の間に耐食性被膜
などの耐食層6を形成されている。この耐食層6は、ア
クリル、エポキシ、ポリプロピレン、塩化ビニール、ポ
リエチレンなどの合成樹脂、酸化シリコン、ジルコニ
ア、アルミナなどのセラミック、金、白金、銀、タング
ステン、チタン、クロムなどの金属などによって形成す
ることができる。それらのうち特に電気的な絶縁性を有
する素材が好ましい。このような耐食層6を設ける場合
には、基板2を耐食性よりも電気的特性を重視した構造
とし、これに対して突起部3を電気的特性と耐食性とを
重視した構造とすることが可能になり、素材の選択の自
由度や設計の自由度が向上する。
As described above, the space formed between the projections 3 becomes the flow path 5 for flowing gas or water, and this part is directly exposed to an oxidizing atmosphere or a reducing atmosphere. You. Therefore, a corrosion-resistant layer 6 such as a corrosion-resistant film is formed between the projections 3. The corrosion-resistant layer 6 is formed of a synthetic resin such as acrylic, epoxy, polypropylene, vinyl chloride, and polyethylene; a ceramic such as silicon oxide, zirconia, and alumina; and a metal such as gold, platinum, silver, tungsten, titanium, and chromium. Can be. Among them, a material having electrical insulation is particularly preferable. When such a corrosion-resistant layer 6 is provided, the substrate 2 may have a structure in which the electrical characteristics are more important than the corrosion resistance, whereas the protrusion 3 may have a structure in which the electrical characteristics and the corrosion resistance are more important. And the degree of freedom in material selection and design is improved.

【0030】上述したように突起部3は電極4に直接接
触させられて酸化性雰囲気あるいは還元性雰囲気に直接
曝されるので、導電性に加えて耐食性が求められる。そ
のために上記の例では、ニッケルやスズなどの耐酸化性
のある金属を使用する例を示してあるが、これに代え
て、もしくはこれに加えて、耐食性被覆を設けてもよ
い。図3にその例を模式的に示してあり、突起部3の外
部に露出している外表面の全体および耐食層6の表面の
全体に耐食性被膜7が形成されている。この耐食性被膜
7は、突起部3を形成している材料よりも高い耐食性が
必要あり、また導電性が必要であるから、金(Au)や
銀(Ag)などの貴金属によって構成されている。な
お、この種の耐食性被覆7を設ける場合には、上記の耐
食層6を省くこともできる。
As described above, since the protrusion 3 is brought into direct contact with the electrode 4 and is directly exposed to an oxidizing atmosphere or a reducing atmosphere, corrosion resistance is required in addition to conductivity. For this purpose, in the above example, an example is shown in which an oxidation-resistant metal such as nickel or tin is used, but a corrosion-resistant coating may be provided instead or in addition to this. FIG. 3 schematically shows an example, in which a corrosion-resistant coating 7 is formed on the entire outer surface of the projection 3 and the entire surface of the corrosion-resistant layer 6. The corrosion-resistant coating 7 is required to have higher corrosion resistance than the material forming the protrusions 3 and needs to have conductivity, and therefore is made of a noble metal such as gold (Au) or silver (Ag). When this type of corrosion resistant coating 7 is provided, the above-described corrosion resistant layer 6 can be omitted.

【0031】つぎにこの発明に係る上記のセパレータ1
の製造方法について説明する。上述したようにこの発明
に係るセパレータ1の基本的な構造は、導電性の基板2
の少なくとも一方の面に、導電性の多数の突起部3を接
合して形成した構造であり、したがって基板2の素材と
して、穴開けや曲げなどの特別な加工を施していない板
材10が用意される(図4の(A))。すなわち前述し
た金属板やセラミック板あるいはカーボン成形体もしく
は導電性シートである。その素材板10の少なくとも一
方の面に、ニッケルやスズなどの導電性の材料を、多数
の点状に接合して突起部3を形成する(図4の
(B))。
Next, the separator 1 according to the present invention will be described.
A method of manufacturing the device will be described. As described above, the basic structure of the separator 1 according to the present invention is such that the conductive substrate 2
Is formed by bonding a large number of conductive protrusions 3 to at least one surface of the substrate 2. Therefore, as a material of the substrate 2, a plate material 10 which is not subjected to special processing such as drilling or bending is prepared. (FIG. 4A). That is, the above-mentioned metal plate, ceramic plate, carbon molded body, or conductive sheet is used. On at least one surface of the material plate 10, a conductive material such as nickel or tin is joined in a number of points to form the projections 3 (FIG. 4B).

【0032】この突起部3を形成する方法としては、例
えば図5に示すように、前記素材板10を成形型11に
挟み込んで前記突起部3の形状に相当するキャビティ1
2を形成し、そのキャビティ12に導電性材料13を加
圧して注入することにより、その導電性材料13を突起
状に成形すると同時に素材板10に接合する方法を採用
することができる。
As a method for forming the projections 3, for example, as shown in FIG. 5, the material plate 10 is sandwiched between a molding die 11 and the cavity 1 corresponding to the shape of the projections 3 is formed.
By forming the conductive material 13 into the cavity 12 and pressurizing and injecting the conductive material 13 into the cavity 12, it is possible to adopt a method in which the conductive material 13 is formed into a protruding shape and, at the same time, bonded to the material plate 10.

【0033】また、突起部3を形成する他の方法は、メ
ッキ法である。すなわち図6に示すように、突起部3に
対応する形状および位置に多数の貫通孔14を設けたマ
スキングシート15を、基板2のための素材板10の表
面に接合する(図6の(A))。そのマスキングシート
15としては、以下に述べるメッキの際に導電性材料が
付着しないようにするために、絶縁性のある材料を使用
する。
Another method for forming the projections 3 is a plating method. That is, as shown in FIG. 6, a masking sheet 15 provided with a large number of through holes 14 in the shape and position corresponding to the projections 3 is joined to the surface of the material plate 10 for the substrate 2 (see FIG. )). As the masking sheet 15, an insulating material is used in order to prevent a conductive material from adhering during plating described below.

【0034】素材板10とマスキングシート15とをこ
のようにセットした状態で、メッキ装置に入れてニッケ
ルやスズなどの導電性材料のメッキをおこなう。素材板
10のうちメッキ液に露出しているのは、貫通孔14に
相当する部分のみであるから、その部分に導電性材料が
電着して次第に堆積し、ついにはマスキングシート15
の表面側にナゲット状に盛り上がり、突起部3が形成さ
れる(図6の(B))。
With the material plate 10 and the masking sheet 15 set in this way, they are placed in a plating apparatus and plated with a conductive material such as nickel or tin. Since only the portion of the material plate 10 that is exposed to the plating solution corresponds to the through-hole 14, a conductive material is electrodeposited on the portion and gradually deposited, and finally the masking sheet 15
Is raised in a nugget shape on the surface side of the substrate, and a projection 3 is formed (FIG. 6B).

【0035】なお、上記の図4ないし図6を参照して説
明した方法によって製造したセパレータ1の表面に、図
3に示す耐食性被膜7を形成する場合には、イオンプレ
ーティングやスパッタリング、CVD法(化学的気相蒸
着法)、PVD法(物理的気相蒸着法)などの方法によ
って耐食性材料を薄膜状に形成すればよい。
When the corrosion-resistant coating 7 shown in FIG. 3 is formed on the surface of the separator 1 manufactured by the method described with reference to FIGS. 4 to 6, the ion plating, sputtering, or CVD method is used. (Chemical vapor deposition method), PVD method (physical vapor deposition method) or the like may be used to form the corrosion-resistant material into a thin film.

【0036】上述したこの発明に係るセパレータ1ある
いはこの発明の方法で製造したセパレータ1は、従来の
ものと同様に、単電池の間に配置されて単電池とともに
積層されて燃料電池スタックを構成する。その例を図7
に単電池について模式的に示してある。すなわち、電解
質膜20の両側に陰極である水素極21と陽極である酸
素極22とが形成され、それらの表面側にそれぞれセパ
レータ1が配置されて、その突起部3が各電極21,2
2に接触させられている。その状態で、各突起部3の間
の空間部分がガスおよび水のための流路を形成してい
る。
The separator 1 according to the present invention described above or the separator 1 manufactured by the method of the present invention is disposed between unit cells and stacked together with the unit cells to constitute a fuel cell stack, similarly to the conventional separator. . Fig. 7 shows an example.
FIG. 1 schematically shows a single cell. That is, a hydrogen electrode 21 serving as a cathode and an oxygen electrode 22 serving as an anode are formed on both sides of the electrolyte membrane 20, the separator 1 is disposed on the surface side thereof, and the projection 3 is formed on each of the electrodes 21, 21.
2 is contacted. In this state, the space between the projections 3 forms a flow path for gas and water.

【0037】その場合、セパレータ1における各突起部
3が単電池の電極21,22に接触して電気的に導通
し、外部負荷23に電力を取り出すことができる。この
発明に係るセパレータ1ではその突起部3が導電性材料
によって形成されているので、その突起部3の全体が電
路を構成し、したがって電極から基板2もしくは端子
(図示せず)に至る間の導電性が高くなってセパレータ
1の全体としての抵抗値が低下し、電気的特性に優れた
セパレータ1となる。また、各突起部3は、溶融金属を
基板2に溶着させる方法やメッキなどの方法で接合して
形成することができるので、突起部3と基板2との接合
強度が高く、その結果、機械的強度が高く、その点での
耐久性に富むセパレータ1とすることができる。また、
突起部3の間の部分に耐食層6を設けた場合や、表面の
全体に耐食性被膜7を形成した場合には、酸化性雰囲気
での腐食が防止もしくは抑制されるので、セパレータ1
の耐久性が向上する。
In this case, the respective projections 3 of the separator 1 come into contact with the electrodes 21 and 22 of the cell to be electrically connected, and electric power can be taken out to the external load 23. In the separator 1 according to the present invention, since the projections 3 are formed of a conductive material, the entirety of the projections 3 constitutes an electric path, and thus the distance between the electrode and the substrate 2 or the terminal (not shown). The conductivity is increased and the overall resistance value of the separator 1 is reduced, resulting in the separator 1 having excellent electrical characteristics. In addition, since each of the protrusions 3 can be formed by bonding a molten metal to the substrate 2 by a method such as welding or plating, the bonding strength between the protrusions 3 and the substrate 2 is high. The separator 1 having high mechanical strength and high durability in that point can be obtained. Also,
When the corrosion-resistant layer 6 is provided between the projections 3 or when the corrosion-resistant coating 7 is formed on the entire surface, corrosion in an oxidizing atmosphere is prevented or suppressed.
Durability is improved.

【0038】そして、上述したこの発明に係る方法で
は、基板2に対して穿孔や曲げ、コイニングなどの機械
的な加工を施すことなく、微少かつ多数の突起部3を形
成することができ、その結果、燃料電池用セパレータを
容易かつ安価に製造することができる。
In the method according to the present invention described above, fine and many projections 3 can be formed without performing mechanical processing such as punching, bending, and coining on the substrate 2. As a result, the fuel cell separator can be easily and inexpensively manufactured.

【0039】なお、この発明は、導電性基板に多数の導
電性突起部を形成した構成であればよいのであり、した
がって図8に示すように、基板2の表面に、突起部3と
同一材料のコーティイング3aを施し、そのコーティン
グ3aと一体に突起部3を形成し、さらに突起部3の間
でかつコーティング3aの表面に耐食層6を設けた構成
としてもよい。
The present invention only needs to have a structure in which a large number of conductive projections are formed on a conductive substrate. Therefore, as shown in FIG. The coating 3a may be applied to form a projection 3 integrally with the coating 3a, and a corrosion-resistant layer 6 may be provided between the projections 3 and on the surface of the coating 3a.

【0040】また、メッキ法によって突起部3を形成す
る場合、図9に示す構造のマスキングシート15aを使
用してもよい。すなわちこの図9に示すマスキングシー
ト15aは、貫通孔14の周辺部に筒状部14aを一体
に形成したものであり、このマスキングシート15aを
使用してメッキをおこなうことにより、導電性材料がそ
の筒状部14aの内部に次第に堆積されて突起部3を形
成する。その結果、形成された突起部3の周囲を、筒状
部14aが包み込んだ状態となり、マスキングシート1
5aを形成している素材が絶縁性のものであって燃料電
池での発電時に電気的な耐食性を示すから、突起部3の
側面部分の耐食性が向上し、セパレータ1の耐久性が良
好になる。
When the projections 3 are formed by plating, a masking sheet 15a having the structure shown in FIG. 9 may be used. That is, the masking sheet 15a shown in FIG. 9 has a cylindrical portion 14a formed integrally with the periphery of the through-hole 14. By performing plating using the masking sheet 15a, the conductive material is formed. The protrusions 3 are formed by being gradually deposited inside the cylindrical portion 14a. As a result, the cylindrical portion 14a wraps around the formed projection 3 and the masking sheet 1
Since the material forming 5a is insulative and exhibits electrical corrosion resistance during power generation by the fuel cell, the corrosion resistance of the side surfaces of the projections 3 is improved, and the durability of the separator 1 is improved. .

【0041】ところで、燃料電池の発電効率を向上させ
る要因としては、酸素や水素などのガスと電極との反応
面積または、電極に対するガスの拡散領域を可及的に広
げるという事項と、電極からセパレータへの電子の移動
を促進して集電効果を高めるために、電極と突起部との
接触面積を可及的に広げるという事項とがある。しかし
ながら、電極と突起部とが接触した状態においては、ガ
スと電極との反応面と、電極と突起部との接触面とが相
互に隣接して配置され、かつ、ガスの拡散領域が、電極
と突起部との接触面に対応する電極の内部に形成され
る。このため、従来は、上記2つの事項(言い換えれば
相反する特性)を両立させることが困難であった。
The factors that improve the power generation efficiency of the fuel cell include the fact that the reaction area between the gas such as oxygen and hydrogen and the electrode or the diffusion region of the gas to the electrode is expanded as much as possible. In order to enhance the current collection effect by promoting the transfer of electrons to the electrode, there is a matter that the contact area between the electrode and the projection is increased as much as possible. However, when the electrode and the projection are in contact with each other, the reaction surface between the gas and the electrode and the contact surface between the electrode and the projection are arranged adjacent to each other, and the gas diffusion region is Is formed inside the electrode corresponding to the contact surface between the electrode and the protrusion. For this reason, conventionally, it has been difficult to achieve both of the above two items (in other words, contradictory characteristics).

【0042】そこで、このような課題に対処するための
セパレータ1の構成例を、図10ないし図13に基づい
て説明する。図10は、そのセパレータ1を模式的に示
す断面図であり、突起部3の全体が、多数の導電性粒子
24を焼き固めた焼結体により構成されている。各導電
性粒子24同士が相互に相互に接触した状態で、かつ、
基板2と電極4との間に複数段が配置されている。この
突起部3を構成する焼結体としては、カーボン、金属、
導電性樹脂、導電性セラミックなどが挙げられる。ま
た、各導電性粒子24の粒径は、φ0.01mmないしφ
2.0mmの範囲に設定されている。また、図10におい
ては、各導電性粒子24の粒径が、全て同一に設定され
ている。なお、図10においては、図1の腐食層6が便
宜上、省略されている。
Therefore, an example of the structure of the separator 1 for solving such a problem will be described with reference to FIGS. FIG. 10 is a cross-sectional view schematically showing the separator 1, and the entirety of the protrusion 3 is formed of a sintered body obtained by sintering a large number of conductive particles 24. In a state where the conductive particles 24 are in contact with each other, and
A plurality of stages are arranged between the substrate 2 and the electrodes 4. Examples of the sintered body constituting the protrusion 3 include carbon, metal,
A conductive resin, a conductive ceramic, and the like can be given. Further, the particle size of each conductive particle 24 is from φ0.01 mm to φ0.01 mm.
It is set in the range of 2.0 mm. Further, in FIG. 10, the particle diameters of the conductive particles 24 are all set to be the same. In FIG. 10, the corrosion layer 6 of FIG. 1 is omitted for convenience.

【0043】図10の具体例においては、突起部3が多
数の導電性粒子24を焼結した焼結体により構成されて
おり、各導電性粒子24同士の間に隙間が形成されてい
るとともに、各突起部3の先端面に、各導電性粒子24
により微細な凹凸が形成されている。このため、流路5
に存在する酸素や水素などのガスが、前記隙間に進入す
ることにより、ガスと電極4との反応面積が可及的に拡
大されるとともに、電極4に対するガスの拡散領域が拡
大される。また、このように、ガスと電極4との反応面
積を可及的に拡大し、かつ、電極4に対するガスの拡散
領域を拡大しても、電極4と突起部3との接触面積が狭
められることはなく、電極4と突起部3との接触面積を
も可及的に拡大することができ、電極4と突起部3との
接触面における電気抵抗が低下する。つまり、前述した
2つの事項を両立させることができ、燃料電池の発電効
率が向上する。
In the specific example of FIG. 10, the projections 3 are formed of a sintered body obtained by sintering a large number of conductive particles 24, and a gap is formed between the conductive particles 24. Each conductive particle 24 is provided on the tip end surface of each protrusion 3.
Thereby forming fine irregularities. Therefore, the flow path 5
As a gas such as oxygen or hydrogen existing in the gas enters the gap, a reaction area between the gas and the electrode 4 is increased as much as possible, and a diffusion region of the gas with respect to the electrode 4 is expanded. In this manner, even if the reaction area between the gas and the electrode 4 is increased as much as possible and the diffusion region of the gas with respect to the electrode 4 is increased, the contact area between the electrode 4 and the projection 3 is reduced. In this case, the contact area between the electrode 4 and the protrusion 3 can be increased as much as possible, and the electrical resistance at the contact surface between the electrode 4 and the protrusion 3 decreases. In other words, the above two items can be compatible, and the power generation efficiency of the fuel cell is improved.

【0044】さらに、突起部3を焼結体により構成して
いるため、突起部3の形状が複雑なものであっても、そ
の成形を容易におこなうことができる。すなわち、図1
0の具体例によれば、突起部3であって、電極4に接触
する面を、機械加工などにより微細に加工する必要がな
いために、突起部3を構成する材料の無駄や加工時間の
長時間化が抑制され、セパレータ1の製造コストの上昇
を抑制することができる。さらにまた、突起部3を焼結
体により構成しているため、突起部3を構成する焼結体
として、前述した各種の導電性材料を用いることがで
き、その材料の選択自由度が増す。特に、突起部3とし
て、加工が困難なセラミックをも使用することができ
る。
Further, since the projections 3 are made of a sintered body, even if the shapes of the projections 3 are complicated, they can be easily formed. That is, FIG.
According to the specific example of No. 0, it is not necessary to finely process the surface of the protrusion 3 which is in contact with the electrode 4 by machining or the like, so that the material constituting the protrusion 3 is wasted and the processing time is reduced. Prolonged time is suppressed, and an increase in the manufacturing cost of the separator 1 can be suppressed. Furthermore, since the protrusions 3 are formed of a sintered body, the above-described various conductive materials can be used as the sintered bodies forming the protrusions 3, and the degree of freedom in selecting the material is increased. In particular, ceramics that are difficult to process can be used as the protrusions 3.

【0045】図11は、セパレータ1を模式的に示す断
面図であり、突起部3が、多数の導電性粒子24,25
を焼結した焼結体により構成されている。すなわち、突
起部3は、基板1に接触して配置された多数の導電性粒
子24と、多数の導電性粒子24および電極4に接触し
て配置された多数の導電性粒子25とにより構成されて
いる。そして、基板1に接触して配置された多数の導電
性粒子24の粒径の方が、電極4に接触する側に配置さ
れた多数の導電性粒子25の粒径よりも大きく設定され
ている。この図11の具体例においても、図10の具体
例と同様の作用効果を得られる。
FIG. 11 is a cross-sectional view schematically showing the separator 1 in which the projections 3 have a large number of conductive particles 24 and 25.
Is constituted by a sintered body obtained by sintering That is, the protruding portion 3 is constituted by a large number of conductive particles 24 arranged in contact with the substrate 1 and a large number of conductive particles 25 arranged in contact with the electrode 4. ing. The particle size of the large number of conductive particles 24 arranged in contact with the substrate 1 is set to be larger than the particle size of the large number of conductive particles 25 arranged on the side in contact with the electrode 4. . In the specific example of FIG. 11, the same operation and effect as those of the specific example of FIG. 10 can be obtained.

【0046】図12は、セパレータ1を模式的に示す断
面図であり、突起部3が、多数の導電性粒子26を焼結
した焼結体により構成されている。ここで、多数の導電
性粒子26の粒径は、2種類以上に設定され、かつ、粒
径の異なる導電性粒子26同士が不規則的に配置されて
いる。また、突起部3における基板2とは反対側の表面
に研磨を施した平坦面27が形成されている。この平坦
面27と電極4とが接触する。この図12の具体例にお
いても、図10の具体例と同様の作用効果を得られる。
FIG. 12 is a cross-sectional view schematically showing the separator 1, in which the protrusions 3 are formed of a sintered body obtained by sintering a large number of conductive particles 26. Here, the particle size of many conductive particles 26 is set to two or more types, and conductive particles 26 having different particle sizes are arranged irregularly. Further, a flat surface 27 polished is formed on the surface of the protrusion 3 opposite to the substrate 2. The flat surface 27 comes into contact with the electrode 4. In the specific example of FIG. 12, the same operation and effect as those of the specific example of FIG. 10 can be obtained.

【0047】つぎに、図10ないし図12に示す突起3
の配置パターン例を、図13に基づいて説明する。図1
3は、基板2の平面図、つまり、基板2を電極4側から
見た図である。図13の(A)に示す例は、各突起部3
を角柱形状に構成するとともに、各突起部3を相互にマ
トリックス状に配置した例である。図13の(B)に示
す例は、各突起部3を基板2の平面方向に沿って帯状に
構成するとともに、各突起部3をその幅方向に沿って複
数列を配置した例である。図13の(C)に示す例は、
突起部3をクランク形状に屈曲させて配置した例であ
る。図13の(D)に示す例は、各突起部3をほぼ楕円
形状に構成するとともに、各突起部3を長軸方向および
短軸方向に複数配置した例である。
Next, the projection 3 shown in FIGS.
Will be described with reference to FIG. FIG.
3 is a plan view of the substrate 2, that is, a view of the substrate 2 as viewed from the electrode 4 side. The example shown in FIG.
Are formed in a prismatic shape, and the respective protrusions 3 are arranged in a matrix with each other. The example shown in FIG. 13B is an example in which each protruding portion 3 is formed in a band shape along the plane direction of the substrate 2 and each protruding portion 3 is arranged in a plurality of rows along the width direction thereof. The example shown in FIG.
This is an example in which the projections 3 are arranged in a bent shape in a crank shape. The example shown in FIG. 13D is an example in which each of the protrusions 3 is formed in a substantially elliptical shape, and a plurality of each of the protrusions 3 are arranged in the major axis direction and the minor axis direction.

【0048】さらに、図10ないし図12に示すセパレ
ータ1において、基板2または突起部3の少なくとも一
方のうち、少なくとも一部の表面に、基板2および突起
部3よりも耐食性の高い導電性金属を被覆することもで
きる。ここで、「表面」とは、電極4に臨む面を意味し
ている。例えば、図3に示す突起部3を、図10ないし
図12のいずれかに示す導電性粒子で構成することがで
きる。耐食層6が設けられていないセパレータ1を構成
した場合は、突起部3の表面および基板2の表面の全部
に耐食性被膜7を形成することもできる。さらに、図示
はしないが、図10ないし図12のセパレータ1に対し
て、基板2の表面のみに耐食性被膜を形成することもで
きる。
Further, in the separator 1 shown in FIGS. 10 to 12, a conductive metal having higher corrosion resistance than the substrate 2 and the projection 3 is coated on at least a part of at least one of the substrate 2 and the projection 3. It can also be coated. Here, the “front surface” means a surface facing the electrode 4. For example, the protrusion 3 shown in FIG. 3 can be made of the conductive particles shown in any of FIGS. When the separator 1 without the corrosion-resistant layer 6 is formed, the corrosion-resistant coating 7 can be formed on the entire surface of the projection 3 and the surface of the substrate 2. Further, although not shown, a corrosion-resistant coating may be formed only on the surface of the substrate 2 for the separator 1 shown in FIGS.

【0049】また、図10ないし図12に示す具体例の
セパレータ1において、突起部3の表面全部にのみ耐食
性被膜を形成することもできる。さらに、図10ないし
図12のセパレータ1において、突起部3であって電極
4との接触する先端面にのみ耐食性被膜を形成すること
もできる。このように、図10ないし図12の具体例に
対して、基板2または突起部3の少なくとも一部の表面
に、図3の耐食性被膜7を被覆した場合は、基板2また
は突起部3の少なくとも一部が、酸化性雰囲気または還
元性雰囲気に曝されても、その腐食が抑制され、セパレ
ータ1の耐久性が向上する。
Further, in the separator 1 of the specific example shown in FIGS. 10 to 12, a corrosion resistant film can be formed only on the entire surface of the projection 3. Further, in the separator 1 shown in FIGS. 10 to 12, a corrosion-resistant coating can be formed only on the protruding portions 3 which are in contact with the electrodes 4. As described above, when the corrosion-resistant coating 7 of FIG. 3 is applied to at least a part of the surface of the substrate 2 or the projection 3 with respect to the specific examples of FIGS. Even if a part is exposed to an oxidizing atmosphere or a reducing atmosphere, its corrosion is suppressed and the durability of the separator 1 is improved.

【0050】なお、図10ないし図13の具体例におい
ても、図1の具体例と同様の効果を得られる。また、図
10ないし図13の具体例において、図1ないし図9の
具体例と同様の構成部分については、図1ないし図9で
用いた符号と同じ符号を付してその説明を省略してい
る。ここで、各具体例の構成と、この発明の構成との対
応関係を説明すれば、耐食層6がこの発明の耐食性の層
に相当し、耐食性被膜7がこの発明の導電性金属に相当
する。
Note that the same effects as those of the specific example of FIG. 1 can be obtained in the specific examples of FIGS. In addition, in the specific examples of FIGS. 10 to 13, the same components as those of the specific examples of FIGS. 1 to 9 are denoted by the same reference numerals as those used in FIGS. 1 to 9, and description thereof is omitted. I have. Here, the correspondence between the configuration of each specific example and the configuration of the present invention will be described. The corrosion resistant layer 6 corresponds to the corrosion resistant layer of the present invention, and the corrosion resistant coating 7 corresponds to the conductive metal of the present invention. .

【0051】[0051]

【発明の効果】以上説明したように、請求項1の発明に
よれば、電極から基板に至る電路を形成する突起部が導
電性材料によって形成され、かつその突起部が導電性基
板に接合されているので、突起部およびこれによって形
成される流路が安定し、また電極から基板に至る電路の
断面積が大きくなってその導電性が良好になり、結局、
電気的特性およびガスなどの流体の流通性に優れたセパ
レータを得ることができる。
As described above, according to the first aspect of the present invention, the projections forming the electric path from the electrodes to the substrate are formed of a conductive material, and the projections are joined to the conductive substrate. Therefore, the protrusions and the flow path formed by the protrusions are stable, and the cross-sectional area of the electric path from the electrode to the substrate is increased, and the conductivity is improved.
It is possible to obtain a separator excellent in electric characteristics and flowability of fluid such as gas.

【0052】また、請求項2の発明によれば、突起部が
導電性金属によって形成されているので、突起部と基板
とを、さらに確実かつ安定して接合することができ、ま
た、メッキなどのコーティングの方法によって突起部を
形成できるので、製造性が良好になる。
According to the second aspect of the present invention, since the projection is formed of a conductive metal, the projection and the substrate can be more securely and stably joined to each other. Since the projections can be formed by the coating method described above, the productivity is improved.

【0053】さらに請求項3の発明によれば、突起部以
外の部分が耐食性の層によって酸化性雰囲気もしくは還
元性雰囲気から遮蔽されるので、セパレータの導電性を
損なうことなくその耐久性を向上させることができる。
Further, according to the third aspect of the present invention, since the portions other than the protrusions are shielded from the oxidizing atmosphere or the reducing atmosphere by the corrosion-resistant layer, the durability of the separator is improved without impairing the conductivity. be able to.

【0054】請求項4の発明によれば、突起部および突
起部側に露出している表面部分が、導電性基板および突
起部より耐食性の高い導電性金属によって被覆されてい
るので、導電性を低下させることなくセパレータの表面
全体の耐食性を向上させることができる。
According to the fourth aspect of the present invention, the projection and the surface exposed on the projection side are covered with the conductive substrate and the conductive metal having higher corrosion resistance than the projection. The corrosion resistance of the entire surface of the separator can be improved without lowering.

【0055】請求項5によれば、平板状のいわゆる基体
部分から導電性の多数の突起部が突出した構造のセパレ
ータを製造でき、またそのコーティングの方法としてメ
ッキなどの方法を採用できるので、セパレータを容易に
製造することができる。
According to the fifth aspect, it is possible to manufacture a separator having a structure in which a large number of conductive projections protrude from a flat plate-shaped so-called base portion, and it is possible to employ a method such as plating as a coating method. Can be easily manufactured.

【0056】そして、請求項6の発明によれば、平板状
のいわゆる基体部分から導電性の多数の突起部が突出し
た構造のセパレータを製造できると同時に、その突起部
の間の部分を耐食被覆でき、その結果、導電性および耐
久性に優れたセパレータを容易かつ安価に製造すること
ができる。
According to the sixth aspect of the present invention, a separator having a structure in which a large number of conductive protrusions protrude from a flat plate-shaped so-called base portion can be manufactured, and at the same time, a portion between the protrusions is covered with a corrosion-resistant coating. As a result, a separator excellent in conductivity and durability can be easily and inexpensively manufactured.

【0057】請求項7の発明では、請求項1の発明と同
様の効果を得られる他に、焼結体を構成する粒子同士の
隙間にガスが進入するため、ガスと電極との反応面積が
可及的に拡大されるとともに、電極に対するガスの拡散
領域が拡大される一方、電極と突起部との接触面積が狭
められることもない。したがって、燃料電池の発電効率
が向上する。
According to the seventh aspect of the present invention, in addition to obtaining the same effect as the first aspect of the present invention, since the gas enters the gap between the particles constituting the sintered body, the reaction area between the gas and the electrode is reduced. As much as possible, the diffusion area of the gas with respect to the electrode is enlarged, and the contact area between the electrode and the projection is not reduced. Therefore, the power generation efficiency of the fuel cell is improved.

【0058】請求項8の発明では、請求項7の発明と同
様の効果を得られる他に、基板または突起部の少なくと
も一方の表面が、還元性雰囲気または酸化性雰囲気に曝
されても、その表面の腐食が抑制される。したがって、
セパレータの耐食性が向上する。
According to the invention of claim 8, in addition to obtaining the same effect as the invention of claim 7, even if at least one surface of the substrate or the projection is exposed to a reducing atmosphere or an oxidizing atmosphere, Surface corrosion is suppressed. Therefore,
The corrosion resistance of the separator is improved.

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

【図1】 この発明に係るセパレータの一例を模式的に
示す断面図である。
FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing one example of a separator according to the present invention.

【図2】 その突起部の形状および配列パターンを示す
図である。
FIG. 2 is a diagram showing a shape and an arrangement pattern of the protrusions.

【図3】 表面全体に耐食性被覆を施したこの発明の一
例を模式的に示す断面図である。
FIG. 3 is a cross-sectional view schematically showing an example of the present invention in which a corrosion-resistant coating is applied to the entire surface.

【図4】 この発明の方法による製造過程を模式的に示
す図である。
FIG. 4 is a diagram schematically showing a manufacturing process according to the method of the present invention.

【図5】 この発明に係る製造方法の他の例を説明する
ための模式図である。
FIG. 5 is a schematic view for explaining another example of the manufacturing method according to the present invention.

【図6】 この発明に係る製造方法の更に他の例を説明
するための模式図である。
FIG. 6 is a schematic view for explaining still another example of the manufacturing method according to the present invention.

【図7】 燃料電池の構造すなわちセパレータの使用例
を模式的に示す図である。
FIG. 7 is a diagram schematically showing the structure of a fuel cell, that is, an example of use of a separator.

【図8】 この発明に係るセパレータの他の例を模式的
に示す断面図である。
FIG. 8 is a cross-sectional view schematically showing another example of the separator according to the present invention.

【図9】 この発明に係るメッキ法で使用可能な他のマ
スキングシートを模式的に示す部分断面図である。
FIG. 9 is a partial sectional view schematically showing another masking sheet that can be used in the plating method according to the present invention.

【図10】 この発明に係るセパレータの他の例を模式
的に示す断面図である。
FIG. 10 is a cross-sectional view schematically showing another example of the separator according to the present invention.

【図11】 この発明に係るセパレータの他の例を模式
的に示す断面図である。
FIG. 11 is a cross-sectional view schematically showing another example of the separator according to the present invention.

【図12】 この発明に係るセパレータの他の例を模式
的に示す断面図である。
FIG. 12 is a cross-sectional view schematically showing another example of the separator according to the present invention.

【図13】 図10ないし図12の突起部の平面形状、
および平面的な配列パターンを示す図である。
FIG. 13 is a plan view of a projection of FIGS. 10 to 12,
FIG. 4 is a diagram showing a planar arrangement pattern.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…セパレータ、 2…基板、 3…突起部、 4,2
1,22…電極、 6…耐食層、 7…耐食性被膜、
14…貫通孔、 15,15a…マスキングシート。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Separator, 2 ... Substrate, 3 ... Projection part, 4, 2
1,22 ... electrode, 6 ... corrosion resistant layer, 7 ... corrosion resistant coating,
14 ... through-hole, 15, 15a ... masking sheet.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 松本 恵明 愛知県豊田市トヨタ町1番地 トヨタ自動 車株式会社内 Fターム(参考) 5H026 AA06 BB04 CC04 CX04 EE02 HH03  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (72) Inventor Yoshiaki Matsumoto 1 Toyota Town, Toyota City, Aichi Prefecture Toyota Motor Corporation F-term (reference) 5H026 AA06 BB04 CC04 CX04 EE02 HH03

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 電極の表面に当接させられて電気的に導
通する多数の突起部を有する燃料電池用セパレータにお
いて、 導電性基板の表面に接合した導電性材料によって多数の
前記突起部が形成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 having a large number of protrusions which are brought into contact with the surface of an electrode and are electrically conductive, wherein the plurality of protrusions are formed by a conductive material bonded to a surface of a conductive substrate. A fuel cell separator, comprising:
【請求項2】 前記基板が導電性金属によって形成さ
れ、かつ前記導電性材料が前記基板と同種もしくは異種
の導電性金属であることを特徴とする請求項1に記載の
燃料電池用セパレータ。
2. The fuel cell separator according to claim 1, wherein the substrate is formed of a conductive metal, and the conductive material is the same or different conductive metal as the substrate.
【請求項3】 前記突起部の間に耐食性の層が形成され
ていることを特徴とする請求項1もしくは2に記載の燃
料電池用セパレータ。
3. The fuel cell separator according to claim 1, wherein a corrosion-resistant layer is formed between the protrusions.
【請求項4】 前記突起部および突起部側に露出してい
る表面部分が、導電性基板および突起部より耐食性の高
い導電性金属によって被覆されていることを特徴とする
請求項1ないし3のいずれかに記載の燃料電池用セパレ
ータ。
4. The projection according to claim 1, wherein the projection and the surface exposed on the projection side are covered with a conductive metal having higher corrosion resistance than the conductive substrate and the projection. The fuel cell separator according to any one of the above.
【請求項5】 電極の表面に当接させられて電気的に導
通する多数の突起部を有する燃料電池用セパレータの製
造方法において、 多数の貫通孔を有するマスキング部材を導電性基板の表
面に配置し、その状態で、導電性材料によるコーティン
グ処理を施すことにより、前記貫通孔を介して前記基板
に接合するとともにマスキング部材の表面側に突出しか
つマスキング部材の表面より盛り上がった前記突起部を
形成し、それらの突起部同士の間の部分では、前記マス
キング部材を露出させることを特徴とする燃料電池用セ
パレータの製造方法。
5. A method of manufacturing a fuel cell separator having a large number of projections which are brought into contact with the surface of an electrode and are electrically conductive, wherein a masking member having a large number of through holes is arranged on the surface of the conductive substrate. Then, in this state, by performing a coating treatment with a conductive material, the protrusion is formed on the surface side of the masking member while being joined to the substrate through the through hole and protruding from the surface of the masking member. A method for manufacturing a fuel cell separator, comprising exposing the masking member at a portion between the projections.
【請求項6】 前記マスキング部材が耐食性材料からな
ることを特徴とする請求項5に記載の燃料電池用セパレ
ータの製造方法。
6. The method according to claim 5, wherein the masking member is made of a corrosion-resistant material.
【請求項7】 前記突起部は焼結体により構成されてい
ることを特徴とする請求項1に記載の燃料電池用セパレ
ータ。
7. The fuel cell separator according to claim 1, wherein the protrusion is formed of a sintered body.
【請求項8】 前記基板または前記突起部の少なくとも
一方の表面が、前記基板または前記突起部よりも耐食性
の高い導電性金属によって被覆されていることを特徴と
する請求項7に記載の燃料電池用セパレータ。
8. The fuel cell according to claim 7, wherein at least one surface of the substrate or the projection is covered with a conductive metal having higher corrosion resistance than the substrate or the projection. For separator.
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