JP2001313045A - Fuel cell separator and manufacturing method of the same, and solid state macromolecular fuel cell - Google Patents

Fuel cell separator and manufacturing method of the same, and solid state macromolecular fuel cell

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JP2001313045A
JP2001313045A JP2000133174A JP2000133174A JP2001313045A JP 2001313045 A JP2001313045 A JP 2001313045A JP 2000133174 A JP2000133174 A JP 2000133174A JP 2000133174 A JP2000133174 A JP 2000133174A JP 2001313045 A JP2001313045 A JP 2001313045A
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fuel cell
cell separator
separator
conductive material
strain
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Kazuo Saito
一夫 斎藤
Atsushi Hagiwara
敦 萩原
Atsushi Miyazawa
篤史 宮澤
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Nisshinbo Industries Inc
Nisshin Spinning Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To efficiently mass-produce a fuel cell separator with high elasticity, good mold-releasing property, accuracy of dimension, and gas impermeability, and to obtain a highly efficient solid state macromolecular fuel cell which is not cracked at assembly and retains high gas sealing property and excellent impact resistance by using the fuel cell separator wholly or partially. SOLUTION: For the solid state macromolecular fuel cell and the manufacturing method of the fuel cell separator, the fuel cell is formed by shaping a compound for the fuel cell composed of a conductive material and a binding material as a principal element. A thermoplastic elastomer is used as the binder and 10-80 parts by mass of the thermoplastic elastomer is added against 100 parts by mass of the conductive material.

Description

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

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、燃料電池セパレー
タ、その製造方法及び固体高分子型燃料電池に関し、更
に詳述すると、高弾性かつ成形時の優れた離型性、寸法
精度、優れたガス不透過性を有する燃料電池セパレータ
及びその製造方法、この燃料電池セパレータを一部又は
全部に用いた高いガスシール性と優れた耐衝撃性を有
し、自動車等の移動用電源として好適な固体高分子型燃
料電池に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a fuel cell separator, a method for producing the same, and a polymer electrolyte fuel cell. More specifically, the present invention relates to a fuel cell having high elasticity, excellent releasability during molding, excellent dimensional accuracy, and excellent gas. Fuel cell separator having impermeability and method for producing the same, solid fuel cell having high gas sealability and excellent impact resistance using part or all of the fuel cell separator, and suitable as a power source for transportation of automobiles and the like The present invention relates to a molecular fuel cell.

【0002】[0002]

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】燃料電
池、特に固体高分子型燃料電池は、図1に示したよう
に、左右両側面に複数個の凸部(リブ)1aを備えた2
枚の燃料電池セパレータ1,1と、これらセパレーター
間に固体高分子電解質膜2と、ガス拡散電極3とを介在
させてなる単電池(単位セル)を数十個〜数百個並設し
てなる電池本体(セルスタック)から構成されている。
2. Description of the Related Art As shown in FIG. 1, a fuel cell, particularly a polymer electrolyte fuel cell, has a plurality of protrusions (ribs) 1a on both left and right sides.
Dozens to hundreds of single cells (unit cells) each including a single fuel cell separator 1, 1 and a solid polymer electrolyte membrane 2 and a gas diffusion electrode 3 interposed between the separators are provided. Battery main body (cell stack).

【0003】上記燃料電池セパレータ1は、図2に示し
たように、薄肉の板状体の左右両側面に複数個の凸部
(リブ)1aを突設した特異な形状を有しており、この
セパレータの凸部1aと電極3との間で水素、酸素等の
燃料ガスの供給排出用流路4を形成するため、燃料電池
セパレータには高い弾性と優れた寸法精度を有すること
が要求されると共に、燃料電池セパレータ及び単位セル
(燃料電池)には燃料ガスの漏れが生じない高いガスシ
ール性を有すること、燃料電池に組み立て時のボルトと
ナットによる締め付けでセパレータに割れやヒビが生じ
ないこと、特に自動車等の移動用電源として用いる場合
には優れた耐衝撃性を有することが強く望まれている。
As shown in FIG. 2, the fuel cell separator 1 has a unique shape in which a plurality of projections (ribs) 1a are provided on both right and left sides of a thin plate-like body. The fuel cell separator is required to have high elasticity and excellent dimensional accuracy in order to form a flow path 4 for supplying and discharging fuel gas such as hydrogen and oxygen between the projection 1a of the separator and the electrode 3. In addition, the fuel cell separator and the unit cell (fuel cell) have a high gas sealing property that does not cause leakage of fuel gas, and the separator does not crack or crack when tightened with bolts and nuts when assembling the fuel cell. In particular, when used as a mobile power source for automobiles and the like, it is strongly desired to have excellent impact resistance.

【0004】このため、単位セルの周縁にエラストマ
ーガスケットを設けてシール性、組み立て容易性を向上
させた燃料電池が提案されている(特開平11−219
714号公報)。また、セパレータと電解質膜との接
着面に弾性率が10MPa以下のゴム変性接着剤を塗布
して接着することにより、ガスシーリング性を高めた燃
料電池が提案されている(特開平11−154522号
公報)。更に、一対の反応性電極を一対のセパレータ
板で挟持する際に、セパレータ板間の電極周辺部の空隙
又はセパレータ板の電極周縁部部分にポリイソブチレン
系高分子材料からなるガスケットシール材を配置した燃
料電池が提案されている(特開平11−345620号
公報)。
For this reason, a fuel cell has been proposed in which an elastomer gasket is provided on the periphery of a unit cell to improve the sealing property and the ease of assembly (Japanese Patent Laid-Open No. 11-219).
714). Further, a fuel cell having improved gas sealing properties by applying and bonding a rubber-modified adhesive having an elastic modulus of 10 MPa or less to an adhesive surface between a separator and an electrolyte membrane has been proposed (JP-A-11-154522). Gazette). Furthermore, when sandwiching the pair of reactive electrodes between the pair of separator plates, a gasket sealing material made of a polyisobutylene-based polymer material was disposed in a space around the electrodes between the separator plates or in the electrode peripheral portion of the separator plate. A fuel cell has been proposed (JP-A-11-345620).

【0005】しかしながら、上記従来の燃料電池のセパ
レータは、そのセパレータ自体の弾性が低く、しかも部
分的な厚みむらや歪みを有しているため、セパレータと
電極との間をシールしたり、エラストマー性ガスケット
を取り付けても十分なガスシール性は得られていない。
また、燃料電池を組み立てる際のボルトとナットによる
締め付けでセパレータに割れやヒビが発生し、これら割
れやヒビからガス漏れが生じてしまうという問題があ
る。
However, since the separator of the above-mentioned conventional fuel cell has low elasticity of the separator itself and has partial thickness unevenness and distortion, it is difficult to seal between the separator and the electrode or to use an elastomeric material. Even if a gasket is attached, sufficient gas sealing properties have not been obtained.
Further, there is a problem that cracks and cracks are generated in the separator due to tightening with bolts and nuts when assembling the fuel cell, and gas leakage occurs from these cracks and cracks.

【0006】一方、燃料電池は、単位セル当りから取り
出せる電圧が低く、実用規模(〜数100kW)の電池
出力を得るためには、単位セルを数十個乃至数百個並設
しなければならない。このため、部分的な厚みむらや歪
みのない均一な形状の燃料電池セパレータを効率良く大
量生産できることが切望されている。
On the other hand, a fuel cell has a low voltage that can be taken out per unit cell, and in order to obtain a battery output of a practical scale (up to several hundred kW), several tens to several hundreds of unit cells must be arranged in parallel. . For this reason, there is a strong demand for efficient mass production of fuel cell separators having a uniform shape without partial thickness unevenness or distortion.

【0007】しかしながら、従来のフェノール樹脂等の
熱硬化性樹脂と黒鉛とを主成分とする燃料電池セパレー
タは、必要な導電性を付与するため黒鉛を多量に添加し
ているので流動性に欠け、射出成形を行うことは困難で
ある。このため、燃料電池セパレータは、コンパウンド
をセパレータ成形用金型内に投入し、150〜160
℃、14.7〜29.4MPaで5〜10分間熱圧成形
することにより製造されているが、かかる圧縮成形法で
は成形時間が長くかかり、低効率であると共に、大量生
産には適さないものである。
However, conventional fuel cell separators mainly comprising a thermosetting resin such as a phenolic resin and graphite and graphite are poor in fluidity because a large amount of graphite is added to impart necessary conductivity. It is difficult to perform injection molding. For this reason, the fuel cell separator puts the compound into a separator molding die,
It is manufactured by hot-pressing at 14.7 to 29.4 MPa for 5 to 10 minutes. However, such a compression molding method requires a long molding time, is low in efficiency, and is not suitable for mass production. It is.

【0008】本発明は、上記事情に鑑みなされたもの
で、高弾性かつ成形時の優れた離型性、寸法精度、優れ
たガス不透過性を有する燃料電池セパレータ及びその製
造方法、燃料電池を組み立てる際の締め付けによりセパ
レータにヒビや割れの発生がなく、高いガスシール性と
優れた耐衝撃性を備えた固体高分子型燃料電池を提供す
ることを目的とする。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and provides a fuel cell separator having high elasticity, excellent mold release properties during molding, excellent dimensional accuracy, and excellent gas impermeability, a method of manufacturing the same, and a fuel cell. An object of the present invention is to provide a polymer electrolyte fuel cell which has no cracks or cracks in a separator due to fastening during assembly, and has high gas sealing properties and excellent impact resistance.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段及び発明の実施の形態】本
発明者は、上記目的を達成するため、燃料電池セパレー
タ用組成物に用いる結合材について鋭意検討を重ねた結
果、結合材として熱可塑性エラストマーを用いること
が、高い弾性、優れた寸法精度及びガス不透過性を備え
た燃料電池セパレータを効率よく得る上で効果的である
ことを知見した。
Means for Solving the Problems and Embodiments of the Invention The present inventor has conducted intensive studies on a binder used in a composition for a fuel cell separator in order to achieve the above object. It has been found that the use of an elastomer is effective in efficiently obtaining a fuel cell separator having high elasticity, excellent dimensional accuracy, and gas impermeability.

【0010】即ち、導電材と結合材とを主成分とする燃
料電池セパレータ用組成物を成形してなる燃料電池セパ
レータにおいて、上記結合材として熱可塑性エラストマ
ーを用い、この熱可塑性エラストマーを導電材100質
量部に対して10〜80質量部添加することにより、J
IS K6911に準拠した曲げ強度、曲げ弾性率、及
び歪みが下記関係式を満たす燃料電池セパレータが得ら
れ、高い弾性と部分的な厚みむらや歪みのない優れた寸
法精度とガス不透過性を備えた高品質な燃料電池セパレ
ータが得られること、この燃料電池セパレータを一部又
は全部に用いて燃料電池を組み立てる際に、ボルトとナ
ットで締め付けてもセパレータに割れやヒビが生じるこ
とがなく、高いガスシール性と優れた耐衝撃性を有し、
自動車等の移動用電源として最適な固体高分子型燃料電
池が得られることを見出し、本発明をなすに至った。 曲げ強度(MPa)/歪み(mm)≦10 曲げ弾性率(GPa)/歪み(mm)≦3 20≦曲げ強度(MPa)×曲げ弾性率(GPa)≦2
00
That is, in a fuel cell separator obtained by molding a composition for a fuel cell separator containing a conductive material and a binder as main components, a thermoplastic elastomer is used as the binder, and the thermoplastic elastomer is used as the conductive material. By adding 10 to 80 parts by mass with respect to parts by mass, J
A fuel cell separator having bending strength, flexural modulus, and strain in accordance with IS K6911 satisfying the following relational expression is obtained, and has high elasticity, excellent dimensional accuracy without partial thickness unevenness and distortion, and gas impermeability. A high-quality fuel cell separator is obtained, and when assembling a fuel cell using the fuel cell separator in part or in whole, the separator does not crack or crack even when tightened with bolts and nuts, and is high. Has gas sealing properties and excellent impact resistance,
The present inventors have found that a polymer electrolyte fuel cell which is most suitable as a power source for moving an automobile or the like can be obtained, and have accomplished the present invention. Flexural strength (MPa) / strain (mm) ≦ 10 Flexural modulus (GPa) / strain (mm) ≦ 3 20 ≦ Bending strength (MPa) × flexural modulus (GPa) ≦ 2
00

【0011】また、本発明によれば、導電材100質量
部に対して熱可塑性エラストマーを10〜80質量部添
加混合した混合物を用いることで従来困難であった射出
成形が可能となり、薄肉の板状体の左右両側面に多数の
凸部(リブ)を備えた特異な形状を有し、薄肉の燃料電
池セパレータを効率よく、大量生産することが可能とな
り、製品の低コスト化を計ることができるものである。
Further, according to the present invention, injection molding, which has been conventionally difficult, becomes possible by using a mixture obtained by adding 10 to 80 parts by mass of a thermoplastic elastomer to 100 parts by mass of a conductive material. It has a unique shape with a large number of protrusions (ribs) on both left and right sides of the body, enabling efficient and mass-production of thin fuel cell separators and cost reduction of products. You can do it.

【0012】従って、本発明は、第1に、導電材と結合
材とを主成分とする燃料電池セパレータ用組成物を成形
してなる燃料電池セパレータにおいて、上記燃料電池セ
パレータのJIS K6911に準拠した曲げ強度、曲
げ弾性率、及び歪みが下記関係式を満たすことを特徴と
する燃料電池セパレータ、 曲げ強度(MPa)/歪み(mm)≦10 曲げ弾性率(GPa)/歪み(mm)≦3 20≦曲げ強度(MPa)×曲げ弾性率(GPa)≦2
00 第2に、導電材と結合材とを主成分とする燃料電池セパ
レータ用組成物を成形してなる燃料電池セパレータにお
いて、上記結合材として熱可塑性エラストマーを用い、
この熱可塑性エラストマーを導電材100質量部に対し
て10〜80質量部添加したことを特徴とする燃料電池
セパレータ、第3に、導電材と結合材とを主成分とする
燃料電池セパレータ用組成物を成形してなる燃料電池セ
パレータの製造方法において、上記導電材100質量部
に対して熱可塑性エラストマーを10〜80質量部添加
混合した混合物を用いて射出成形することを特徴とする
燃料電池セパレータの製造方法、及び第4に、固体高分
子電解質膜を挟む一対の電極と、該電極を挟んでガス供
給排出用流路を形成する一対のセパレータとから構成さ
れる単位セルを多数並設した構造を有する固体高分子型
燃料電池において、上記燃料電池中の全セパレータの一
部又は全部として上記燃料電池セパレータを用いたこと
を特徴とする固体高分子型燃料電池を提供する。
Therefore, the present invention firstly provides a fuel cell separator obtained by molding a fuel cell separator composition containing a conductive material and a binder as main components, in accordance with JIS K6911 of the above fuel cell separator. A fuel cell separator characterized in that flexural strength, flexural modulus, and strain satisfy the following relational formula: flexural strength (MPa) / strain (mm) ≦ 10 flexural modulus (GPa) / strain (mm) ≦ 320 ≤ Bending strength (MPa) x Flexural modulus (GPa) ≤ 2
Secondly, in a fuel cell separator obtained by molding a fuel cell separator composition containing a conductive material and a binder as main components, a thermoplastic elastomer is used as the binder,
A fuel cell separator characterized in that 10 to 80 parts by mass of the thermoplastic elastomer is added to 100 parts by mass of a conductive material. Third, a composition for a fuel cell separator containing a conductive material and a binder as main components. In a method for producing a fuel cell separator, the injection molding is performed using a mixture obtained by adding and mixing 10 to 80 parts by mass of a thermoplastic elastomer with respect to 100 parts by mass of the conductive material. Manufacturing method, and fourthly, a structure in which a large number of unit cells including a pair of electrodes sandwiching a solid polymer electrolyte membrane and a pair of separators forming a gas supply / discharge flow path sandwiching the electrodes are arranged in parallel. Wherein the fuel cell separator is used as a part or all of all the separators in the fuel cell. To provide a molecular type fuel cell.

【0013】以下、本発明について更に詳しく説明す
る。本発明の燃料電池セパレータは、導電材と結合材と
を主成分とする燃料電池セパレータ用組成物を成形して
なり、このセパレータのJIS K6911に準拠した
曲げ強度、曲げ弾性率、及び歪みが下記関係式を満たす
ことを特徴とし、これにより、高弾性と優れた寸法精度
を有する燃料電池セパレータが得られ、燃料電池に組み
立て時の締め付けによりセパレータにヒビや割れなどの
不具合が生じることがないものである。 曲げ強度(MPa)/歪み(mm)≦10 曲げ弾性率(GPa)/歪み(mm)≦3 20≦曲げ強度(MPa)×曲げ弾性率(GPa)≦2
00
Hereinafter, the present invention will be described in more detail. The fuel cell separator of the present invention is obtained by molding a fuel cell separator composition containing a conductive material and a binder as main components, and the separator has the following flexural strength, flexural modulus, and strain in accordance with JIS K6911. It is characterized by satisfying the relational expression, whereby a fuel cell separator having high elasticity and excellent dimensional accuracy can be obtained, and there is no problem such as cracks or cracks in the separator due to tightening during assembly to the fuel cell. It is. Flexural strength (MPa) / strain (mm) ≦ 10 Flexural modulus (GPa) / strain (mm) ≦ 3 20 ≦ Bending strength (MPa) × flexural modulus (GPa) ≦ 2
00

【0014】ここで、本発明の燃料電池セパレータは、
JIS K6911の「熱硬化性プラスチック一般試験
方法」に基づき、燃料電池セパレータ用組成物で100
mm×10mm×4mmの試験片を作成し、その曲げ強
度、曲げ弾性率、及び歪みを測定した結果、これらが下
記関係式を満たすものである。
Here, the fuel cell separator of the present invention comprises:
According to JIS K6911 "General Test Method for Thermosetting Plastics", 100%
A test piece of mm × 10 mm × 4 mm was prepared, and its bending strength, flexural modulus, and strain were measured. As a result, these satisfied the following relational expressions.

【0015】曲げ強度(MPa)/歪み(mm)≦10
であり、好ましくは曲げ強度(MPa)/歪み(mm)
≦7、より好ましくは曲げ強度(MPa)/歪み(m
m)≦、更に好ましくは曲げ強度(MPa)/歪み
(mm)≦3である。この場合、下限は特に制限されな
いが、曲げ強度(MPa)/歪み(mm)≧1であるこ
とが好ましい。曲げ弾性率(GPa)/歪み(mm)≦
3であり、好ましくは曲げ弾性率(GPa)/歪み(m
m)≦2、より好ましくは曲げ弾性率(GPa)/歪み
(mm)≦1、更に好ましくは曲げ弾性率(GPa)/
歪み(mm)≦0.4である。この場合、下限は特に制
限されないが、曲げ強度(MPa)/歪み(mm)≧
0.1であることが好ましい。20≦曲げ強度(MP
a)×曲げ弾性率(GPa)≦200であり、好ましく
は50≦曲げ強度(MPa)×曲げ弾性率(GPa)≦
150、より好ましくは60≦曲げ強度(MPa)×曲
げ弾性率(GPa)≦110である。
Bending strength (MPa) / strain (mm) ≦ 10
And preferably bending strength (MPa) / strain (mm)
≦ 7, more preferably bending strength (MPa) / strain (m
m) ≦ 5 , more preferably flexural strength (MPa) / strain (mm) ≦ 3. In this case, the lower limit is not particularly limited, but it is preferable that bending strength (MPa) / strain (mm) ≧ 1. Flexural modulus (GPa) / strain (mm) ≦
3, preferably flexural modulus (GPa) / strain (m
m) ≦ 2, more preferably flexural modulus (GPa) / strain (mm) ≦ 1, even more preferably flexural modulus (GPa) /
Strain (mm) ≦ 0.4. In this case, the lower limit is not particularly limited, but bending strength (MPa) / strain (mm) ≧
It is preferably 0.1. 20 ≦ Bending strength (MP
a) × flexural modulus (GPa) ≦ 200, preferably 50 ≦ flexural strength (MPa) × flexural modulus (GPa) ≦
150, more preferably 60 ≦ flexural strength (MPa) × flexural modulus (GPa) ≦ 110.

【0016】燃料電池セパレータの曲げ強度、曲げ弾性
率、及び歪みが上記関係式を満たさない場合には、セパ
レータの弾性が不十分となり、組み立て時のボルトとナ
ットとの締め付けによりセパレータにヒビや割れが生じ
る。また、燃料電池セパレータを一部又は全部に用いて
組み立てた固体高分子型燃料電池のガスシール性が低下
したり、耐衝撃性が劣り、自動車等の移動用電源として
用いることができなくなる。
If the bending strength, the bending elastic modulus, and the strain of the fuel cell separator do not satisfy the above relational expressions, the elasticity of the separator becomes insufficient, and the separator is cracked or cracked by tightening bolts and nuts during assembly. Occurs. Further, the gas-sealing property of the polymer electrolyte fuel cell assembled by partially or entirely using the fuel cell separator is reduced, and the impact resistance is deteriorated, so that the polymer electrolyte fuel cell cannot be used as a power source for moving vehicles and the like.

【0017】なお、本発明の燃料電池セパレータの曲げ
強度が好ましくは20〜80MPa、より好ましくは2
5〜60MPaである。曲げ弾性率が好ましくは1〜1
5GPa、より好ましくは2〜10GPaである。歪み
は好ましくは2〜15mm、より好ましくは3〜12m
mである。
The bending strength of the fuel cell separator of the present invention is preferably 20 to 80 MPa, more preferably 2 to 80 MPa.
5 to 60 MPa. Flexural modulus is preferably 1 to 1
It is 5 GPa, more preferably 2 to 10 GPa. The distortion is preferably 2 to 15 mm, more preferably 3 to 12 m
m.

【0018】また、本発明の燃料電池セパレータは、J
IS K 7126の「プラスチックフィルムのガス透
過度評価方法」のB法(等圧法)に準じて、燃料電池セ
パレータ用組成物から2mm厚φ100の試験片を作製
し、23℃でのN2ガス透過度(cm3/m2・24hr
・atm)を測定した結果、20cm3/m2・24hr
・atm未満であり、好ましくは10cm3/m2・24
hr・atm以下、より好ましくは5cm3/m2・24
hr・atm以下である。ガス透過度が大き過ぎると燃
料電池セパレータからガス漏れが生じて、本発明の目的
及び作用効果を達成することができない場合がある。
Further, the fuel cell separator of the present invention
In accordance with the method B (equal pressure method) of “Evaluation Method of Gas Permeability of Plastic Film” of IS K 7126, a test piece having a thickness of 100 mm and a thickness of 100 mm was prepared from a composition for a fuel cell separator, and N 2 gas permeation at 23 ° C. Degree (cm 3 / m 2 · 24 hr
· Atm), the result was 20 cm 3 / m 2 · 24 hr
Less than atm, preferably 10 cm 3 / m 2 · 24
hr · atm or less, more preferably 5 cm 3 / m 2 · 24
hr · atm or less. If the gas permeability is too large, gas leakage may occur from the fuel cell separator, and the object and effects of the present invention may not be achieved.

【0019】このような燃料電池セパレータは、(A)
導電材と(B)結合材とを主成分とする燃料電池セパレ
ータ用組成物を成形することにより得ることができる。
Such a fuel cell separator comprises (A)
It can be obtained by molding a fuel cell separator composition containing a conductive material and a binder (B) as main components.

【0020】ここで、上記(A)成分の導電材として
は、カーボンブラック、ケッチェンブラック、アセチレ
ンブラック、カーボンウイスカー、黒鉛、金属ファイ
バ、酸化チタン、酸化ルテニウム等の金属粉末などが挙
げられ、これらの1種を単独で又は2種以上を組み合わ
せて用いることができる。これらの中でも、特に黒鉛が
好ましい。
Here, examples of the conductive material of the component (A) include carbon black, Ketjen black, acetylene black, carbon whiskers, graphite, metal fibers, and metal powders such as titanium oxide and ruthenium oxide. Can be used alone or in combination of two or more. Among these, graphite is particularly preferred.

【0021】この場合、黒鉛は、天然に産出したもので
あっても人工的に製造したものであってもよく、鱗片
状、針状、球状などの如何なる形状の黒鉛であっても構
わない。黒鉛の平均粒径は好ましくは1000μm以
下、より好ましくは30〜1000μm、更に好ましく
は50〜500μmである。黒鉛の平均粒径が小さすぎ
ると組成物の流動性が低下し、射出成形することが困難
となる場合がある。一方、黒鉛の平均粒径が大きすぎる
と成形したセパレータの機械的強度が低下する場合があ
る。
In this case, the graphite may be naturally produced or artificially produced, and may be graphite having any shape such as a scale, a needle or a sphere. The average particle size of the graphite is preferably 1000 μm or less, more preferably 30 to 1000 μm, and still more preferably 50 to 500 μm. If the average particle size of the graphite is too small, the fluidity of the composition may decrease, and it may be difficult to perform injection molding. On the other hand, if the average particle size of graphite is too large, the mechanical strength of the formed separator may decrease.

【0022】また、本発明の(A)成分の導電材として
は、黒鉛に導電性に優れたケッチェンブラック若しくは
アセチレンブラック又はこれらの混合物を添加したもの
を用いることが好ましい。このケッチェンブラック若し
くはアセチレンブラック又はこれらの混合物の添加量は
導電材全量の1〜30質量%であることが好ましい。
Further, as the conductive material of the component (A) of the present invention, it is preferable to use graphite obtained by adding Ketjen black, acetylene black or a mixture thereof having excellent conductivity to graphite. The amount of Ketjen Black or acetylene black or a mixture thereof is preferably 1 to 30% by mass of the total amount of the conductive material.

【0023】このように導電材として、黒鉛にケッチェ
ンブラック若しくはアセチレンブラック又はこれらの混
合物を混合したものを用いる場合には、予めケッチェン
ブラック若しくはアセチレンブラック又はこれらの混合
物を(B)成分の結合材と十分混練した後、黒鉛を添加
混合することが導電性をより向上させる上で好ましい。
As described above, in the case of using graphite mixed with Ketjen black or acetylene black or a mixture thereof as the conductive material, ketjen black or acetylene black or a mixture thereof is combined with the component (B) in advance. After sufficiently kneading with the material, it is preferable to add and mix graphite in order to further improve the conductivity.

【0024】上記(B)成分の結合材としては、熱可塑
性エラストマーを用いる。この熱可塑性エラストマーと
しては、ポリスチレン系エラストマー、ポリオレフィン
系エラストマー、ポリエステル系エラストマー、ポリ塩
化ビニル系エラストマー、ポリウレタン系エラストマー
及びポリアミド系エラストマーから選ばれる1種を単独
で又は2種以上を組み合わせて用いることができる。
As the binder of the component (B), a thermoplastic elastomer is used. As the thermoplastic elastomer, it is possible to use one kind selected from polystyrene-based elastomer, polyolefin-based elastomer, polyester-based elastomer, polyvinyl chloride-based elastomer, polyurethane-based elastomer and polyamide-based elastomer alone or in combination of two or more kinds. it can.

【0025】このような熱可塑性エラストマーは、基本
的には、硬質高分子成分と軟質高分子成分とを組み合わ
せた構造を有するものであり、構造的には特に制限され
ないが、軟化点が90℃以上のものが好ましい。
Such a thermoplastic elastomer basically has a structure in which a hard polymer component and a soft polymer component are combined, and is not particularly limited in structure, but has a softening point of 90 ° C. The above are preferred.

【0026】具体的には、ポリスチレン系エラストマー
(硬質分:ポリスチレン、軟質分:ポリブタジエン,ポ
リイソプレン,水素添加ポリブタジエン)、ポリオレフ
ィン系エラストマー(硬質分:ポリプロピレン,ポリエ
チレン等、軟質分:エチレン−α−オレフィンゴム,ブ
チルゴム,ニトリルゴム等)、ポリエステル系エラスト
マー(硬質分:ポリエステル、軟質分:ポリエーテ
ル)、ポリアミド系エラストマー(硬質分:ポリアミ
ド、軟質分:ポリエステル,ポリエーテル)、ポリ塩化
ビニル系エラストマー(硬質分:ポリ塩化ビニル、軟質
分:可塑化ポリ塩化ビニル,ニトリルゴム)、ポリウレ
タン系エラストマー(硬質分:ポリウレタン、軟質分:
ポリエステル,ポリエーテル)などが挙げられる。これ
らの中でも、ポリウレタン系エラストマー、ポリオレフ
ィン系エラストマーが好ましい。
Specifically, polystyrene-based elastomers (hard component: polystyrene, soft components: polybutadiene, polyisoprene, hydrogenated polybutadiene), polyolefin-based elastomers (hard component: polypropylene, polyethylene, etc., soft components: ethylene-α-olefin) Rubber, butyl rubber, nitrile rubber, etc.), polyester elastomer (hard component: polyester, soft component: polyether), polyamide elastomer (hard component: polyamide, soft component: polyester, polyether), polyvinyl chloride elastomer (hard) Min: polyvinyl chloride, soft: plasticized polyvinyl chloride, nitrile rubber), polyurethane elastomer (hard: polyurethane, soft:
Polyester, polyether) and the like. Among these, polyurethane-based elastomers and polyolefin-based elastomers are preferred.

【0027】この(B)成分の熱可塑性エラストマーの
添加量は、(A)成分の導電材100質量部に対して1
0〜80質量部であり、好ましくは20〜70質量部、
より好ましくは20〜60質量部である。(B)成分の
熱可塑性エラストマーの添加量が少なすぎると成形材料
(原料混合物)の流動性が低くなり、射出成形をするこ
とが困難となり、一方、多すぎると導電材含有量の増加
を計ることができず、導電性が低下して本発明の目的を
達成することができない。
The amount of the thermoplastic elastomer (B) is 1 to 100 parts by mass of the conductive material (A).
0 to 80 parts by mass, preferably 20 to 70 parts by mass,
More preferably, it is 20 to 60 parts by mass. If the addition amount of the thermoplastic elastomer (B) is too small, the fluidity of the molding material (raw material mixture) becomes low, making injection molding difficult. On the other hand, if it is too large, the content of the conductive material is increased. And the conductivity is reduced, and the object of the present invention cannot be achieved.

【0028】また、本発明の燃料電池セパレータ用組成
物には、上記(A),(B)成分以外にも、強度、離型
性、耐加水分解性、導電性等の向上を目的として繊維基
材、離型剤、金属粉末、耐加水分解剤などを必要に応じ
て添加することができる。
In addition to the components (A) and (B), the composition for a fuel cell separator of the present invention may further comprise a fiber for the purpose of improving strength, releasability, hydrolysis resistance, conductivity and the like. A base material, a release agent, a metal powder, a hydrolysis-resistant agent and the like can be added as required.

【0029】上記繊維基材としては、例えば鉄、銅、真
鍮、青銅、アルミニウム等の金属繊維、セラミック繊
維、チタン酸カリウム繊維、ガラス繊維、炭素繊維、ロ
ックウール、ウォラストナイト、セピオライト、アタパ
ルジャイト、人工鉱物質繊維等の無機質繊維、アラミド
繊維、ポリイミド繊維、ポリアミド繊維、フェノール繊
維、セルロース、アクリル繊維等の有機質繊維などが挙
げられ、これらの1種を単独で又は2種以上を組み合わ
せて用いることができる。この場合、繊維基材の配合量
は(A)成分の導電材100質量部に対して0〜10質
量部である。
Examples of the fiber base include metal fibers such as iron, copper, brass, bronze, and aluminum, ceramic fibers, potassium titanate fibers, glass fibers, carbon fibers, rock wool, wollastonite, sepiolite, attapulgite, Examples include inorganic fibers such as artificial mineral fibers, organic fibers such as aramid fibers, polyimide fibers, polyamide fibers, phenol fibers, cellulose, and acrylic fibers. These may be used alone or in combination of two or more. Can be. In this case, the compounding amount of the fiber base is 0 to 10 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the conductive material (A).

【0030】離型剤としては、特に制限されず、シリコ
ーン系離型剤、フッ素系離型剤、脂肪酸金属系離型剤、
アマイド系離型剤、ワックス系離型剤などが挙げられ、
特にカルナバワックス、ステアリン酸、モンタン酸等の
内部離型剤が用いられる。この場合、離型剤の配合量は
(A)成分の導電材100質量部に対して0〜3質量部
である。
The release agent is not particularly restricted but includes silicone release agents, fluorine release agents, fatty acid metal release agents,
Amide release agents, wax release agents and the like,
In particular, an internal release agent such as carnauba wax, stearic acid, montanic acid or the like is used. In this case, the compounding amount of the release agent is 0 to 3 parts by mass based on 100 parts by mass of the conductive material (A).

【0031】金属粉末としては、ステンレス、金、銀、
銅、白金、チタン、アルミニウム、ニッケル等を用いる
ことができる。この場合、金属粉末の平均粒径は通常5
〜30μmである。
As the metal powder, stainless steel, gold, silver,
Copper, platinum, titanium, aluminum, nickel, or the like can be used. In this case, the average particle size of the metal powder is usually 5
3030 μm.

【0032】次に、本発明の燃料電池セパレータの製造
方法は、(A)成分の導電材0100質量部に対して
(B)成分の熱可塑性エラストマーを10〜80質量部
と、必要に応じて繊維基材、離型剤、金属粉末などを添
加混合した混合物を用いて射出成形するものである。
Next, the method for producing a fuel cell separator according to the present invention is characterized in that the thermoplastic elastomer (B) is added in an amount of 10 to 80 parts by mass with respect to 0100 parts by mass of the conductive material (A). Injection molding is performed using a mixture obtained by adding and mixing a fiber base material, a release agent, a metal powder and the like.

【0033】この場合、成形材料(原料混合物)は、予
め単軸又は二軸或いはこれらに特殊な機構を組み合わせ
た混練押出し機を用いてペレット化したペレットを用い
ることが好ましい。また、ニーダーや押出し機等により
溶融混練後の冷却物を所定の粒径まで粉砕した粉砕物を
用いることもできる。
In this case, as the molding material (raw material mixture), it is preferable to use pellets which have been pelletized using a kneading extruder in advance, which is a single-screw or twin-screw or a combination thereof. Further, a pulverized product obtained by pulverizing a cooled product after melt-kneading with a kneader or an extruder to a predetermined particle size can also be used.

【0034】具体的な射出成形の条件は、射出成形機、
熱可塑性エラストマーの種類、配合量等により異なり一
概には規定できないが、下記の通りであることが好まし
い。 シリンダ温度:150〜250℃ 射出圧力 :80〜190MPa 射出時間 :5〜15秒 金型温度 :20〜80℃ 硬化時間 :15〜90秒
Specific injection molding conditions include an injection molding machine,
Although it depends on the type and blending amount of the thermoplastic elastomer and cannot be specified unconditionally, the following is preferred. Cylinder temperature: 150 to 250 ° C Injection pressure: 80 to 190 MPa Injection time: 5 to 15 seconds Mold temperature: 20 to 80 ° C Curing time: 15 to 90 seconds

【0035】なお、本発明の燃料電池セパレータ用組成
物は、射出成形、押出し成形だけでなく、通常の圧縮成
形、トランスファ成形により成形することも勿論可能で
ある。
The fuel cell separator composition of the present invention can be formed not only by injection molding and extrusion molding but also by ordinary compression molding and transfer molding.

【0036】本発明の製造方法によれば、薄肉の板状体
の左右両側面に多数の凸部(リブ)を備えた特異な形状
を有し、かつ肉薄であるため、従来困難であった射出成
形が可能となり、生産効率が飛躍的に向上し、大量生産
が可能となるものである。
According to the production method of the present invention, the thin plate-shaped body has a peculiar shape having a large number of convex portions (ribs) on both right and left side surfaces and is thin, so that it has been difficult conventionally. Injection molding becomes possible, production efficiency is dramatically improved, and mass production becomes possible.

【0037】次に、本発明の固体高分子型燃料電池は、
固体高分子電解質膜を挟む一対の電極と、該電極を挟ん
でガス供給排出用流路を形成する一対のセパレータとか
ら構成される単位セルを多数並設した構造を備えてな
り、この燃料電池中のセパレータとして上記本発明の燃
料電池セパレータを用いたものである。
Next, the polymer electrolyte fuel cell of the present invention comprises:
The fuel cell has a structure in which a large number of unit cells each including a pair of electrodes sandwiching a solid polymer electrolyte membrane and a pair of separators forming a gas supply / discharge flow path sandwiching the electrodes are arranged in parallel. The fuel cell separator of the present invention is used as a middle separator.

【0038】この場合、本発明の燃料電池は、その燃料
電池の全セパレータの一部又は全部として上記本発明の
高弾性及び優れたガス不透過性の燃料電池セパレータを
用いるものである。具体的には、燃料電池中の全セパレ
ータの50%以上、好ましくは50〜100%、より好
ましくは70〜100%、更に好ましくは80〜100
%が本発明の燃料電池セパレータであることが好まし
い。燃料電池中の全セパレータに占める本発明の燃料電
池セパレータの割合が少なすぎると、燃料電池に組み立
てる際のボルトとナットによる締め付けでセパレータに
ヒビや割れが生じ、ガスシール性及び耐衝撃性が低下
し、本発明の目的及び作用効果を達成できなくなる場合
がある。なお、本発明燃料電池セパレータ以外のセパレ
ータとしては燃料電池に普通に用いられているセパレー
タを用いることができる。
In this case, the fuel cell of the present invention uses the above-mentioned high elasticity and excellent gas-impermeable fuel cell separator of the present invention as a part or all of the entire separator of the fuel cell. Specifically, 50% or more of all the separators in the fuel cell, preferably 50 to 100%, more preferably 70 to 100%, and still more preferably 80 to 100%.
% Is preferably the fuel cell separator of the present invention. If the ratio of the fuel cell separator of the present invention to all the separators in the fuel cell is too small, cracks and cracks occur in the separator due to tightening with bolts and nuts when assembling into the fuel cell, and the gas sealability and impact resistance deteriorate. However, in some cases, the objects and effects of the present invention cannot be achieved. In addition, as a separator other than the fuel cell separator of the present invention, a separator commonly used in a fuel cell can be used.

【0039】ここで、上記固体高分子電解質膜として
は、固体高分子型燃料電池に普通に用いられているもの
を使用することができる。例えばフッ素系樹脂により形
成されたプロトン伝導性のイオン交換膜であるポリトリ
フルオロスチレンスルフォン酸、パーフルオロカーボン
スルフォン酸(商品名:Nafion)などを用いるこ
とができる。この電解質膜の表面には、触媒としての白
金又は白金と他の金属からなる合金を担持したカーボン
粉を調製し、この触媒を担持したカーボン粉をパーフル
オロカーボンスルフォン酸を含む低級脂肪酸族アルコー
ルと水の混合溶液(Nafion117溶液)等の有機
溶剤に分散させたペーストを塗布している。
Here, as the solid polymer electrolyte membrane, those commonly used in polymer electrolyte fuel cells can be used. For example, polytrifluorostyrenesulfonic acid, perfluorocarbonsulfonic acid (trade name: Nafion), which is a proton-conductive ion exchange membrane formed of a fluororesin, and the like can be used. On the surface of the electrolyte membrane, a carbon powder supporting platinum as a catalyst or an alloy composed of platinum and another metal is prepared, and the carbon powder supporting the catalyst is mixed with a lower fatty acid alcohol containing perfluorocarbonsulfonic acid and water. Is applied to a paste dispersed in an organic solvent such as a mixed solution (Nafion 117 solution).

【0040】上記固体高分子電解質膜を挟む一対の電極
としては、カーボンペーパー、カーボンフェルト、炭素
繊維からなる糸で織成したカーボンクロスなどにより形
成することができる。
The pair of electrodes sandwiching the solid polymer electrolyte membrane can be formed of carbon paper, carbon felt, carbon cloth woven with a thread made of carbon fiber, or the like.

【0041】これら電解質膜及び電極は、一対の電極の
間に電解質膜を介在させ、120〜130℃で熱圧着す
ることにより一体化する。なお、接着剤を用いて電解質
膜と一対の電極とを接合して一体化することもできる。
The electrolyte membrane and the electrodes are integrated by interposing an electrolyte membrane between a pair of electrodes and thermocompression bonding at 120 to 130 ° C. Note that the electrolyte membrane and the pair of electrodes can be joined and integrated using an adhesive.

【0042】このようにして一体化された電解質膜及び
電極を一対のセパレータの間に燃料ガスを供給排出可能
な流路を形成するように取り付けて、単位セルが得られ
る。この場合、セパレータの電極と接する部分(リブ)
に接着剤を塗布して取り付ける方法などを採用すること
ができる。
The united cell is obtained by mounting the integrated electrolyte membrane and electrode in such a manner as to form a flow path through which fuel gas can be supplied and discharged between a pair of separators. In this case, a portion (rib) in contact with the electrode of the separator
A method of applying an adhesive to the substrate and attaching the same can be adopted.

【0043】本発明の固体高分子型燃料電池は、この燃
料電池中の全セパレータの一部(好ましくは50%以
上)又は全部として高弾性及び優れたガス不透過性を有
する本発明の燃料電池セパレータを用いることにより、
組み立て時の締め付けによりセパレータに割れやヒビが
生じることがなく、高いガスシール性と優れた耐衝撃性
を有するので、特に自動車、小型船舶等の移動用電源と
して好適なものである。
The polymer electrolyte fuel cell according to the present invention has high elasticity and excellent gas impermeability as a part (preferably 50% or more) of all the separators in the fuel cell. By using a separator,
Since the separator does not crack or crack due to tightening during assembly, and has high gas sealing properties and excellent impact resistance, it is particularly suitable as a power source for moving automobiles, small boats and the like.

【0044】なお、本発明の固体高分子型燃料電池は、
自動車、小型船舶等の移動用電源以外にも、小規模地域
発電、家庭用発電、キャンプ場等での簡易電源、人工衛
星、宇宙開発用電源等の各種用途に幅広く用いることが
できるものである。
The polymer electrolyte fuel cell according to the present invention
In addition to mobile power sources for automobiles and small ships, it can be widely used for various purposes such as small-scale local power generation, home power generation, simple power sources for campsites, artificial satellites, and space development power sources. .

【0045】[0045]

【発明の効果】本発明によれば、高い弾性と優れた離型
性、寸法精度、ガス不透過性を有する燃料電池セパレー
タを効率よく、大量生産できると共に、この燃料電池セ
パレータを一部又は全部に用いることにより、組み立て
時のヒビや割れの発生がなく、高いガスシール性と優れ
た耐衝撃性を有する高性能な固体高分子型燃料電池が得
られる。
According to the present invention, a fuel cell separator having high elasticity, excellent releasability, dimensional accuracy, and gas impermeability can be efficiently mass-produced, and a part or all of the fuel cell separator can be manufactured. By using this, a high-performance polymer electrolyte fuel cell which has no cracks or cracks during assembly and has high gas sealing properties and excellent impact resistance can be obtained.

【0046】[0046]

【実施例】以下、実施例及び比較例を示し、本発明を具
体的に説明するが、本発明は下記実施例に制限されるも
のではない。なお、表1中の各成分の配合量はいずれも
質量部である。
EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to Examples and Comparative Examples, but the present invention is not limited to the following Examples. In addition, the compounding quantity of each component in Table 1 is all parts by mass.

【0047】〔実施例1〜6、比較例1〜4〕表1の組
成を二軸混練押出し機(ベルストルフZE40A セグ
メントタイプ)を用いて混練し、ペレット化した。得ら
れたペレットを射出成形機(住友重機製)を用いて下記
条件で射出成形を行い、長さ120mm、幅120m
m、厚み2.3mmの図2に示したような左右両側に凸
部を有する燃料電池セパレータを作成した。 <成形条件> シリンダ温度:150〜250℃ 射出圧力 :180MPa 射出時間 :5〜15秒 金型温度 :50〜60℃ 硬化時間 :15〜90秒
Examples 1 to 6 and Comparative Examples 1 to 4 The compositions shown in Table 1 were kneaded using a twin-screw kneading extruder (Berstorf ZE40A segment type) and pelletized. The obtained pellets were subjected to injection molding using an injection molding machine (manufactured by Sumitomo Heavy Industries) under the following conditions to obtain a length of 120 mm and a width of 120 m.
m, a fuel cell separator having a thickness of 2.3 mm and having protrusions on both left and right sides as shown in FIG. 2 was prepared. <Molding conditions> Cylinder temperature: 150 to 250 ° C Injection pressure: 180 MPa Injection time: 5 to 15 seconds Mold temperature: 50 to 60 ° C Curing time: 15 to 90 seconds

【0048】得られたセパレータについて成形性、離型
性、寸法安定性、ガス透過度、及び組み立て性を下記基
準で評価した。結果を表1に示す。成形性 ○:良好 △:やや劣る ×:不良離型性 ○:良好 △:やや劣る ×:不良寸法安定性 ○:良好 △:やや劣る ×:不良ガス透過度 JIS K 7126の「プラスチックフィルムのガス
透過度評価方法」のB法(等圧法)に準じて、セパレー
タから切り出した2mm厚φ100の試験片の23℃に
おけるN2ガス透過度(cm3/m2・24hr・at
m)を測定し、下記基準で評価した。 ○:20未満 △:20〜103 ×:103組み立て性 得られた2枚のセパレータを1組とし、これを50組並
設してボルトとナットで44〜59MPaの圧力で締め
付けた際のセパレータの割れ、ヒビの発生程度を下記基
準で評価した。 ○:割れ及びヒビの発生なし △:ヒビの発生が少しあり ×:割れ及びヒビの発生あり
The resulting separator was evaluated for moldability, release property, dimensional stability, gas permeability, and assemblability according to the following criteria. Table 1 shows the results. Moldability :: good △: slightly poor ×: poor mold release ○: good △: slightly poor ×: poor dimensional stability ○: good △: slightly poor ×: poor gas permeability JIS K 7126 “Plastic film gas” N 2 gas permeability (cm 3 / m 2 · 24 hr · at) at 23 ° C. of a 2 mm-thick φ100 test piece cut out from a separator according to Method B (equal pressure method) of “Permeability Evaluation Method”.
m) was measured and evaluated according to the following criteria. :: less than 20 △: 20 to 10 3 ×: more than 10 3 assemblability When two sets of the obtained separators were made into one set, 50 sets were arranged side by side and tightened with a bolt and a nut at a pressure of 44 to 59 MPa. Of the separator and the occurrence of cracks were evaluated according to the following criteria. :: no cracks and cracks generated △: slight cracks generated ×: cracks and cracks generated

【0049】次に、表1の組成物を上記同様の条件で射
出成形して100mm×10mm×4mmの試験片を作
成した。得られた試験片について下記方法により、曲げ
強度、曲げ弾性率、歪み及び固有抵抗を測定した。結果
を表1に示す。曲げ強度、曲げ弾性率、歪み JIS K6911の熱硬化性プラスチックの一般試験
法に準じて測定した。固有抵抗 JIS H0602のシリコン単結晶及びシリコンウェ
ーハの4探針法による抵抗率測定方法に準拠して固有抵
抗を測定した。
Next, the compositions shown in Table 1 were injection molded under the same conditions as above to prepare test pieces of 100 mm × 10 mm × 4 mm. The bending strength, flexural modulus, strain and specific resistance of the obtained test piece were measured by the following methods. Table 1 shows the results. Flexural strength, flexural modulus, and strain Measured according to a general test method for thermosetting plastics according to JIS K6911. Specific Resistance The specific resistance was measured according to the resistivity measurement method of a silicon single crystal and a silicon wafer according to JIS H0602 by a four probe method.

【0050】[0050]

【表1】 *1:黒鉛(鱗片状黒鉛、平均粒径50μm、株式会社
中越黒鉛工業所製BF80A) *2:ケッチェンブラック(ライオン株式会社製、商品
名:ケッチェンブラックEC) *3:エラストマーA;ポリウレタン系エラストマー
(大日精化工業株式会社製、商品名レザミンEC−51
0) *4:エラストマーB;ポリオレフィン系エラストマー
(三井化学株式会社製、商品名ミラストマー5030
N) *5:フェノール樹脂 商品名XPGA6525B(軟
化点60〜70℃、群栄化学工業株式会社製) *6:ステアリン酸亜鉛
[Table 1] * 1: Graphite (flaky graphite, average particle size 50 μm, BF80A manufactured by Chuetsu Graphite Industry Co., Ltd.) * 2: Ketjen Black (Lion Corporation, trade name: Ketjen Black EC) * 3: Elastomer A; polyurethane Elastomer (Dainichi Seika Kogyo Co., Ltd., trade name Rezamin EC-51)
0) * 4: Elastomer B; polyolefin-based elastomer (trade name: Mirastomer 5030, manufactured by Mitsui Chemicals, Inc.)
N) * 5: Phenol resin trade name XPGA6525B (softening point 60-70 ° C, manufactured by Gunei Chemical Industry Co., Ltd.) * 6: Zinc stearate

【0051】〔実施例7〕 固体高分子型燃料電池
(1) 固体高分子電解質膜(商品名:Nafion)を挟む一
対の電極としてカーボンペーパー(株式会社ケミックス
製)を用いた。これらを常法により接合して一体化電極
を作成した。この一体化電極を実施例1で作成した一対
の燃料電池セパレータで挟んで燃料ガス供給排出用流路
を有する単位セルを得た。この単位セルを50個並設
し、ボルトとナットで締め付けて燃料電池を組み立て
た。この際ボルトとナットで締め付けによりセパレータ
にワレやヒビが生じることはなかった。得られた燃料電
池は、充放電可能であり、燃料電池として有効に機能す
ることが認められた。 〔実施例8〕 固体高分子型燃料電池(2) 固体高分子電解質膜(商品名:Nafion)を挟む一
対の電極としてカーボンペーパー(株式会社ケミックス
製)を用いた。これらを常法により接合して一体化電極
を作成した。この一体化電極を実施例3で作成した一対
の燃料電池セパレータで挟んで燃料ガス供給排出用流路
を有する単位セルを得た。この単位セルを100個並設
し、ボルトとナットで締め付けて燃料電池を組み立て
た。この際ボルトとナットで締め付けによりセパレータ
にワレやヒビが生じることはなかった。得られた燃料電
池は、充放電可能であり、燃料電池として有効に機能す
ることが認められた。 〔実施例9〕 固体高分子型燃料電池(3) 固体高分子電解質膜(商品名:Nafion)を挟む一
対の電極としてカーボンペーパー(株式会社ケミックス
製)を用いた。これらを常法により接合して一体化電極
を作成した。この一体化電極を実施例6で作成した一対
の燃料電池セパレータで挟んで燃料ガス供給排出用流路
を有する単位セルを得た。この単位セルを100個並設
し、ボルトとナットで締め付けて燃料電池を組み立て
た。この際ボルトとナットで締め付けによりセパレータ
にワレやヒビが生じることはなかった。得られた燃料電
池は、充放電可能であり、燃料電池として有効に機能す
ることが認められた。
Example 7 Solid Polymer Fuel Cell (1) Carbon paper (manufactured by Chemics Co., Ltd.) was used as a pair of electrodes sandwiching a solid polymer electrolyte membrane (trade name: Nafion). These were joined by an ordinary method to form an integrated electrode. A unit cell having a fuel gas supply / discharge flow path was obtained by sandwiching the integrated electrode between the pair of fuel cell separators prepared in Example 1. A fuel cell was assembled by arranging 50 unit cells side by side and fastening them with bolts and nuts. At this time, cracks and cracks did not occur on the separator by tightening with the bolts and nuts. The obtained fuel cell was chargeable and dischargeable, and was found to function effectively as a fuel cell. Example 8 Polymer Electrolyte Fuel Cell (2) Carbon paper (manufactured by Chemics Co., Ltd.) was used as a pair of electrodes sandwiching a polymer electrolyte membrane (trade name: Nafion). These were joined by an ordinary method to form an integrated electrode. A unit cell having a fuel gas supply / discharge flow path was obtained by sandwiching the integrated electrode between the pair of fuel cell separators prepared in Example 3. A fuel cell was assembled by arranging 100 unit cells side by side and fastening them with bolts and nuts. At this time, cracks and cracks did not occur on the separator by tightening with the bolts and nuts. The obtained fuel cell was chargeable and dischargeable, and was found to function effectively as a fuel cell. Example 9 Solid Polymer Fuel Cell (3) Carbon paper (manufactured by Chemics Co., Ltd.) was used as a pair of electrodes sandwiching a solid polymer electrolyte membrane (trade name: Nafion). These were joined by an ordinary method to form an integrated electrode. A unit cell having a fuel gas supply / discharge flow path was obtained by sandwiching the integrated electrode between the pair of fuel cell separators prepared in Example 6. A fuel cell was assembled by arranging 100 unit cells side by side and fastening them with bolts and nuts. At this time, cracks and cracks did not occur in the separator by tightening with the bolts and nuts. The obtained fuel cell was chargeable and dischargeable, and was found to function effectively as a fuel cell.

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

【図1】燃料電池の一例を示した斜視図である。FIG. 1 is a perspective view showing an example of a fuel cell.

【図2】本発明の一実施例にかかる燃料電池セパレータ
の斜視図である。
FIG. 2 is a perspective view of a fuel cell separator according to one embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 セパレータ 1a リブ 2 固体高分子電解質膜 3 ガス拡散電極 4 流路 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Separator 1a Rib 2 Solid polymer electrolyte membrane 3 Gas diffusion electrode 4 Flow path

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 宮澤 篤史 千葉県千葉市緑区大野台1−2−3 日清 紡績株式会社研究開発センター内 Fターム(参考) 5H026 AA06 BB01 BB02 BB08 CC03 EE18 HH00 HH05  ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuing on the front page (72) Inventor Atsushi Miyazawa 1-2-3, Onodai, Midori-ku, Chiba-shi, Chiba Prefecture F-term in the R & D Center 5N026 AA06 BB01 BB02 BB08 CC03 EE18 HH00 HH05

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 導電材と結合材とを主成分とする燃料電
池セパレータ用組成物を成形してなる燃料電池セパレー
タにおいて、上記燃料電池セパレータのJIS K69
11に準拠した曲げ強度、曲げ弾性率、及び歪みが下記
関係式を満たすことを特徴とする燃料電池セパレータ。 曲げ強度(MPa)/歪み(mm)≦10 曲げ弾性率(GPa)/歪み(mm)≦3 20≦曲げ強度(MPa)×曲げ弾性率(GPa)≦2
00
1. A fuel cell separator obtained by molding a composition for a fuel cell separator containing a conductive material and a binder as main components, wherein the fuel cell separator is JIS K69.
11. A fuel cell separator, wherein the flexural strength, flexural modulus and strain according to No. 11 satisfy the following relational expressions. Flexural strength (MPa) / strain (mm) ≦ 10 Flexural modulus (GPa) / strain (mm) ≦ 3 20 ≦ Bending strength (MPa) × flexural modulus (GPa) ≦ 2
00
【請求項2】 導電材と結合材とを主成分とする燃料電
池セパレータ用組成物を成形してなる燃料電池セパレー
タにおいて、上記結合材として熱可塑性エラストマーを
用い、この熱可塑性エラストマーを導電材100質量部
に対して10〜80質量部添加したことを特徴とする燃
料電池セパレータ。
2. A fuel cell separator formed by molding a composition for a fuel cell separator containing a conductive material and a binder as main components, wherein a thermoplastic elastomer is used as the binder, and the thermoplastic elastomer is used as a conductive material. A fuel cell separator, wherein 10 to 80 parts by mass is added to parts by mass.
【請求項3】 上記熱可塑性エラストマーが、ポリスチ
レン系エラストマー、ポリオレフィン系エラストマー、
ポリエステル系エラストマー、ポリ塩化ビニル系エラス
トマー、ポリウレタン系エラストマー及びポリアミド系
エラストマーから選ばれる1種又は2種以上である請求
項2記載の燃料電池セパレータ。
3. The method according to claim 1, wherein the thermoplastic elastomer is a polystyrene elastomer, a polyolefin elastomer,
The fuel cell separator according to claim 2, wherein the fuel cell separator is at least one member selected from the group consisting of a polyester elastomer, a polyvinyl chloride elastomer, a polyurethane elastomer, and a polyamide elastomer.
【請求項4】 導電材と結合材とを主成分とする燃料電
池セパレータ用組成物を成形してなる燃料電池セパレー
タにおいて、上記セパレータのJIS K6911に準
拠した曲げ強度、曲げ弾性率、及び歪みが下記関係式を
満たすものである請求項2又は3記載の燃料電池セパレ
ータ。 曲げ強度(MPa)/歪み(mm)≦10 曲げ弾性率(GPa)/歪み(mm)≦3 20≦曲げ強度(MPa)×曲げ弾性率(GPa)≦2
00
4. A fuel cell separator obtained by molding a composition for a fuel cell separator containing a conductive material and a binder as main components, wherein the separator has a flexural strength, a flexural modulus and a strain in accordance with JIS K6911. 4. The fuel cell separator according to claim 2, wherein the following relational expression is satisfied. Flexural strength (MPa) / strain (mm) ≦ 10 Flexural modulus (GPa) / strain (mm) ≦ 3 20 ≦ Bending strength (MPa) × flexural modulus (GPa) ≦ 2
00
【請求項5】 導電材と結合材とを主成分とする燃料電
池セパレータ用組成物を成形してなる燃料電池セパレー
タの製造方法において、上記導電材100質量部に対し
て熱可塑性エラストマーを10〜80質量部添加混合し
た混合物を用いて射出成形することを特徴とする燃料電
池セパレータの製造方法。
5. A method for producing a fuel cell separator obtained by molding a composition for a fuel cell separator containing a conductive material and a binder as main components, wherein a thermoplastic elastomer is added to 100 parts by mass of the conductive material. A method for producing a fuel cell separator, comprising injection-molding a mixture obtained by adding and mixing 80 parts by mass.
【請求項6】 固体高分子電解質膜を挟む一対の電極
と、該電極を挟んでガス供給排出用流路を形成する一対
のセパレータとから構成される単位セルを多数並設した
構造を有する固体高分子型燃料電池において、上記燃料
電池中の全セパレータの一部又は全部として請求項1乃
至4のいずれか1項記載の燃料電池セパレータを用いた
ことを特徴とする固体高分子型燃料電池。
6. A solid having a structure in which a large number of unit cells each comprising a pair of electrodes sandwiching a solid polymer electrolyte membrane and a pair of separators forming a gas supply / discharge flow path sandwiching said electrodes are provided. A polymer electrolyte fuel cell, wherein the fuel cell separator according to any one of claims 1 to 4 is used as a part or all of all the separators in the fuel cell.
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