JP2001351643A - Separator for fuel cell - Google Patents

Separator for fuel cell

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JP2001351643A
JP2001351643A JP2000169559A JP2000169559A JP2001351643A JP 2001351643 A JP2001351643 A JP 2001351643A JP 2000169559 A JP2000169559 A JP 2000169559A JP 2000169559 A JP2000169559 A JP 2000169559A JP 2001351643 A JP2001351643 A JP 2001351643A
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    • Y02E60/30Hydrogen technology
    • Y02E60/50Fuel cells

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a metal separator for fuel cell that has excellent corrosion resistance. SOLUTION: The fuel cell separator is composed of a metal pate and comprises a contacting face with an electrode or the current collector and a reaction gas ventilating groove, and a polymer heat resistant film is formed on the surface of the reaction gas ventilating groove.

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】本発明は燃料電池用セパレー
タに関し、特に自動車の動力用車載燃料電池に使用でき
るセパレータに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a fuel cell separator, and more particularly to a separator that can be used in a vehicle-mounted fuel cell for powering an automobile.

【0002】[0002]

【従来の技術】燃料電池は燃料から電気へのエネルギー
変換効率が高く、有害物質を排出しないため、次世代の
発電装置として注目されている。特に、150℃以下の温
度領域で作動する高分子イオン交換膜型燃料電池は盛ん
に研究されており、数年後の実用化が見込まれている。
この燃料電池は比較的低い温度で作動でき、発電の出力
密度が高く、小型化が可能であるため家庭用や車載用の
燃料電池として適している。
2. Description of the Related Art A fuel cell has been attracting attention as a next-generation power generator because it has a high energy conversion efficiency from fuel to electricity and does not emit harmful substances. In particular, polymer ion exchange membrane fuel cells that operate in a temperature range of 150 ° C. or less have been actively studied, and are expected to be put into practical use several years later.
This fuel cell can be operated at a relatively low temperature, has a high power generation output density, and can be downsized, so that it is suitable as a home or vehicle fuel cell.

【0003】通常、高分子イオン交換膜型燃料電池は、
固体電解質膜の両面に燃料電極及び酸素電極(空気電
極)を固定して単電池(セル)を形成し、これを燃料ガ
スと空気を供給する通気溝を設けた板状セパレータを介
して積層することにより構成される。固体電解質膜とし
てはスルホン酸基を有するフッ素樹脂系イオン交換膜等
が用いられ、電極はカーボンブラックに撥水材PTFEと貴
金属微粒子触媒を分散したもの等により形成する。水素
−酸素燃料電池が作動する際には、水素ガスが酸化され
て生じたプロトンが電解質中に進入し水分子と結合して
H3O+となり、正極側に移動する。正極側では通気溝から
導入された酸素が水素の酸化反応により発生する電子を
得て、電解質中のプロトンと結合し水となる。これらの
反応過程を継続することにより電気エネルギーを連続的
に取り出すことができる。この単電池の理論起電力は1.
2Vであるが、実際には電極の分極、反応ガスのクロスオ
ーバー(燃料ガスが電解質を透過して空気電極に漏れる
現象)、電極及び集電体の接触抵抗による電圧降下等の
原因で、出力電圧は0.6〜0.8V程度である。従って、実
用的な出力を得るためには、セパレータを介して数十の
単電池をスタックし直列的に接続する必要がある。
In general, a polymer ion exchange membrane fuel cell is
A fuel cell and an oxygen electrode (air electrode) are fixed on both sides of the solid electrolyte membrane to form a unit cell (cell), and these are laminated via a plate-like separator provided with a ventilation groove for supplying fuel gas and air. It is constituted by. As the solid electrolyte membrane, a fluororesin-based ion exchange membrane having a sulfonic acid group or the like is used, and the electrode is formed of carbon black in which a water-repellent material PTFE and a noble metal fine particle catalyst are dispersed. When the hydrogen-oxygen fuel cell operates, protons generated by oxidizing hydrogen gas enter the electrolyte and combine with water molecules.
It becomes H 3 O + and moves to the positive electrode side. On the positive electrode side, oxygen introduced from the ventilation groove obtains electrons generated by the oxidation reaction of hydrogen and combines with protons in the electrolyte to form water. By continuing these reaction processes, electric energy can be continuously taken out. The theoretical electromotive force of this cell is 1.
Although it is 2V, the output is actually caused by electrode polarization, crossover of reaction gas (phenomenon of fuel gas passing through the electrolyte and leaking to the air electrode), voltage drop due to contact resistance between electrode and current collector, etc. The voltage is about 0.6-0.8V. Therefore, in order to obtain a practical output, it is necessary to stack dozens of cells via a separator and connect them in series.

【0004】前述の発電原理から解るように、電解質中
にはH+が多く存在するので、水又は水蒸気が多量に存在
する電解質内部と電極の近傍では強酸性となる。また正
極側で酸素がH+と結合して水を生成するが、電池の作動
状態によっては過酸化水素が生成する場合がある。セパ
レータはこのような環境下に組み込まれるので、電気伝
導性及び気密性に加えて、高い化学的・電気化学的安定
性(耐食性)を有することが要求される。
As can be understood from the above-described power generation principle, a large amount of H + is present in the electrolyte, so that the electrolyte becomes strongly acidic inside the electrolyte where a large amount of water or water vapor is present and near the electrodes. In addition, oxygen is combined with H + on the positive electrode side to generate water, but hydrogen peroxide may be generated depending on the operation state of the battery. Since the separator is incorporated in such an environment, it is required to have high chemical / electrochemical stability (corrosion resistance) in addition to electric conductivity and airtightness.

【0005】従来の燃料電池用セパレータの多くは黒鉛
板を機械加工したものである。黒鉛セパレータは電気抵
抗が低く耐食性が高い反面、機械強度が低く加工コスト
が高い。車載用燃料電池に用いるセパレータは高い機械
強度を有し低コストで加工可能であることが要求される
ので、現状の黒鉛セパレータをそのまま車載用燃料電池
に適用することは困難である。近年、黒鉛粉末を樹脂と
混合して射出成形し、更に高温焼成することによりセパ
レータを製造する方法が検討されているが、得られる焼
成体の密度が低いため気密性が悪いという問題がある。
このセパレータを樹脂で浸漬し炭化再焼成することによ
って密度を高めることは可能であるが、製造工程が煩雑
になる。加えて、このように製造されたセパレータの接
触電気抵抗は従来の黒鉛セパレータより数倍大きく、電
池の出力電圧低下が避けられない。
Many conventional fuel cell separators are obtained by machining a graphite plate. Graphite separators have low electrical resistance and high corrosion resistance, but have low mechanical strength and high processing costs. Since it is required that a separator used for an in-vehicle fuel cell has high mechanical strength and can be processed at low cost, it is difficult to apply a current graphite separator to an in-vehicle fuel cell as it is. In recent years, a method of manufacturing a separator by mixing graphite powder with a resin, injection molding and firing at a high temperature has been studied, but there is a problem that the density of the obtained fired body is low and airtightness is poor.
It is possible to increase the density by immersing this separator in a resin and carbonizing and refiring, but the manufacturing process becomes complicated. In addition, the contact electric resistance of the separator thus manufactured is several times higher than that of the conventional graphite separator, and a decrease in the output voltage of the battery is inevitable.

【0006】黒鉛セパレータ以外に、金属からなるセパ
レータも検討されている。金属セパレータはバルク電気
抵抗が低く、高い気密性及び機械強度を有し、加工コス
トの低減が容易である。また、セパレータの厚さを薄く
できるので小型化が容易である。更に、アルミニウムの
ような低比重金属材料を用いると燃料電池を一層軽量化
することができる。しかしながら、金属セパレータにお
いては、基材の金属そのものが腐食しやすいという問題
がある。特にアルミニウム基材は非常に腐食速度が大き
いことが報告されている(R. L. Rorup, et al., Mate
r. Res. Soc. Symp. Proc., 393 (1995)等)。また、腐
食により生成した金属イオンが電解質膜に進入すると、
膜のイオン伝導性が低下し電池の性能に影響を与える恐
れがある。
[0006] In addition to the graphite separator, a separator made of metal has been studied. Metal separators have low bulk electrical resistance, high airtightness and mechanical strength, and are easy to reduce processing costs. In addition, since the thickness of the separator can be reduced, miniaturization is easy. Further, when a low specific gravity metal material such as aluminum is used, the weight of the fuel cell can be further reduced. However, the metal separator has a problem that the metal itself of the base material is easily corroded. In particular, it has been reported that aluminum substrates have a very high corrosion rate (RL Rorup, et al., Mate
r. Res. Soc. Symp. Proc., 393 (1995)). Also, when metal ions generated by corrosion enter the electrolyte membrane,
The ionic conductivity of the membrane may be reduced and affect the performance of the battery.

【0007】特開平11-162478号は、貴金属を金属セパ
レータの全表面にメッキすることにより、耐食性を改善
する手法を開示している。この手法はセパレータ性能に
関しては問題が無いが、高コスト化を招き実用的ではな
い。コスト低減のためには貴金属メッキ層を薄くする必
要があるが、湿式メッキの際に層厚を薄くすると微細な
ピンホールが発生し腐食の原因となり、また乾式メッキ
(蒸着、スパッタ等)では生産効率が悪く、被膜の均一
性も悪化してしまう。
JP-A-11-162478 discloses a method of improving corrosion resistance by plating a noble metal on the entire surface of a metal separator. Although this method has no problem with respect to the separator performance, it is not practical because it increases the cost. In order to reduce costs, it is necessary to reduce the thickness of the noble metal plating layer. However, if the thickness is reduced during wet plating, fine pinholes are generated and cause corrosion, and dry plating (evaporation, sputtering, etc.) produces The efficiency is poor, and the uniformity of the coating is also deteriorated.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、優れ
た耐食性を有する金属製燃料電池用セパレータを提供す
ることである。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a metal fuel cell separator having excellent corrosion resistance.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】上記課題に鑑み鋭意研究
の結果、本発明者らは、一部に高分子耐熱性被膜を設け
た金属製燃料電池用セパレータは優れた耐食性を示すこ
とを発見し、本発明に想到した。
Means for Solving the Problems As a result of intensive studies in view of the above problems, the present inventors have found that a metal fuel cell separator partially provided with a polymer heat-resistant coating exhibits excellent corrosion resistance. Then, the present invention has been made.

【0010】すなわち、本発明の燃料電池用セパレータ
は金属板からなり、電極又は集電体との接触面及び反応
ガス通気溝を有し、該反応ガス通気溝の表面に高分子耐
熱性被膜が形成されていることを特徴とする。
That is, the fuel cell separator of the present invention is made of a metal plate, has a contact surface with an electrode or a current collector, and a reaction gas ventilation groove, and a polymer heat-resistant coating is formed on the surface of the reaction gas ventilation groove. It is characterized by being formed.

【0011】上記高分子耐熱性被膜は撥水性を有するの
が好ましく、ビニル樹脂、ポリ塩化ビニル、ポリテトラ
フルオロエチレン、ポリフッ化ビニリデン、芳香族ポリ
アミド、ポリイミド、ポリカーボネート、ポリブチレン
テレフタレート、ポリエチレンテレフタレート、ポリエ
ステル、ポリスチレン若しくはその誘導体、スチレンと
他のモノマーとの共重合体、ポリエチレン、ポリプロピ
レン、ポリウレタン、シリコーン樹脂、ポリスルホン、
ポリエーテルスルホン、レーヨン、キュプラ、アセテー
ト樹脂、プロミックス、ビニロン、ビニリデン樹脂及び
/又はアクリルからなるのが好ましい。また、高分子耐
熱性被膜は2種以上の層からなる多層構造を有するのが
好ましい。
The above-mentioned polymer heat-resistant coating preferably has water repellency, and is preferably a vinyl resin, polyvinyl chloride, polytetrafluoroethylene, polyvinylidene fluoride, aromatic polyamide, polyimide, polycarbonate, polybutylene terephthalate, polyethylene terephthalate, or polyester. , Polystyrene or its derivatives, copolymers of styrene and other monomers, polyethylene, polypropylene, polyurethane, silicone resin, polysulfone,
It is preferably made of polyethersulfone, rayon, cupra, acetate resin, promix, vinylon, vinylidene resin and / or acryl. Further, the polymer heat-resistant coating preferably has a multilayer structure composed of two or more layers.

【0012】基材として用いる金属板はアルミニウム又
はアルミニウム合金からなるのが好ましい。この場合、
セパレータの耐食性を更に改善するために、上記反応ガ
ス通気溝の表面にアルマイト被膜を形成し、高分子耐熱
性被膜は該アルマイト被膜上に形成するのが好ましい。
アルミニウム又はアルミニウム合金の純度は99.5%以上
であるのが好ましい。
The metal plate used as the substrate is preferably made of aluminum or an aluminum alloy. in this case,
In order to further improve the corrosion resistance of the separator, it is preferable to form an alumite coating on the surface of the above-described reaction gas ventilation groove, and to form a polymer heat-resistant coating on the alumite coating.
The purity of aluminum or aluminum alloy is preferably 99.5% or more.

【0013】アルマイト被膜は多孔度5%以上の多孔質
アルマイト被膜であるのが好ましい。また、アルマイト
被膜が多孔度5%未満の緻密質アルマイト被膜及びその
上に形成される多孔度5%以上の多孔質アルマイト被膜
により構成されるのも好ましい。
The alumite coating is preferably a porous alumite coating having a porosity of 5% or more. It is also preferable that the alumite coating is composed of a dense alumite coating having a porosity of less than 5% and a porous alumite coating having a porosity of 5% or more formed thereon.

【0014】電極又は集電体との接触面には導電性被膜
を形成するのが好ましい。導電性被膜はPt、Au、Pd、R
u、Rh、Ir及びAgからなる群から選ばれる金属若しくは
その合金、カーボン、又は導電性炭化物からなるのが好
ましい。
Preferably, a conductive film is formed on the contact surface with the electrode or the current collector. Conductive film is Pt, Au, Pd, R
It is preferably made of a metal selected from the group consisting of u, Rh, Ir and Ag, or an alloy thereof, carbon, or a conductive carbide.

【0015】[0015]

【発明の実施の形態】本発明の燃料電池用セパレータは
金属板からなり、電極又は集電体との接触面及び反応ガ
ス通気溝を有する。反応ガス通気溝の表面には高分子耐
熱性被膜が形成されている。本発明のセパレータは様々
な燃料電池に使用でき、特に自動車の動力用車載燃料電
池に好適に利用できる。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The fuel cell separator of the present invention is made of a metal plate and has a contact surface with an electrode or a current collector and a reactive gas vent groove. A polymer heat-resistant coating is formed on the surface of the reaction gas ventilation groove. INDUSTRIAL APPLICABILITY The separator of the present invention can be used for various fuel cells, and can be particularly suitably used for an in-vehicle fuel cell for driving an automobile.

【0016】セパレータ基材として用いる金属板は緻密
な構造を有するのが好ましい。ここで「緻密」とは、実
質的に貫通孔等が無いために反応ガスが金属板を透過し
てクロスオーバーを生じないことを意味する。セパレー
タ基材としては高い電気伝導性及び耐震性能を有する金
属からなるものを用いるのが好ましい。また、自動車の
車載燃料電池として利用する場合はセパレータの軽量化
が必要となるため、基材としてアルミニウム、チタニウ
ム、マグネシウム等の軽金属又はその合金を用いるのが
好ましく、アルミニウム又はアルミニウム合金を用いる
のがより好ましい。基材の厚さは特に限定されないが、
車載燃料電池に用いる場合は0.5〜3mmとするのが好ま
しい。基材としてどのような金属を用いた場合も本発明
におけるセパレータの形状や作製法、高分子耐熱性被膜
の材料や形成法等は基本的には同じであるので、以下、
基材としてアルミニウム金属板を用いた場合の本発明に
よる燃料電池用セパレータを図面を用いて説明するが、
本発明はそれらに限定されず本発明の趣旨を変更しない
限り種々の変更を加えることができる。
The metal plate used as the separator substrate preferably has a dense structure. Here, "dense" means that the reaction gas does not permeate the metal plate and does not cause crossover because there is substantially no through hole or the like. It is preferable to use a separator substrate made of a metal having high electric conductivity and earthquake resistance. In addition, when used as an in-vehicle fuel cell for automobiles, it is necessary to reduce the weight of the separator. Therefore, it is preferable to use a light metal such as aluminum, titanium, or magnesium or an alloy thereof as a base material, and to use aluminum or an aluminum alloy. More preferred. The thickness of the substrate is not particularly limited,
When it is used for an in-vehicle fuel cell, the thickness is preferably 0.5 to 3 mm. When any metal is used as the base material, the shape and production method of the separator in the present invention, the material and the formation method of the polymer heat-resistant coating are basically the same.
The fuel cell separator according to the present invention when an aluminum metal plate is used as a substrate will be described with reference to the drawings.
The present invention is not limited thereto, and various changes can be made without changing the gist of the present invention.

【0017】図1は本発明の一実施例による燃料電池用
セパレータを含む燃料電池の一例を示す部分概略図であ
る。図1の燃料電池は、固体電解質2とその両側に設け
られたアノード3及びカソード4からなる単電池1を、
セパレータ5を介して積層して構成されている。積層の
両端は外部回路(図示せず)に接続する。
FIG. 1 is a partial schematic view showing an example of a fuel cell including a fuel cell separator according to one embodiment of the present invention. The fuel cell shown in FIG. 1 includes a unit cell 1 composed of a solid electrolyte 2 and anodes 3 and cathodes 4 provided on both sides thereof.
It is configured by laminating via a separator 5. Both ends of the stack are connected to an external circuit (not shown).

【0018】図1に示すように、本発明のセパレータ5
は反応ガス通気溝9及び10を有する。通常、反応ガス通
気溝10とアノード3により形成される通路には燃料ガス
が供給され、反応ガス通気溝9とカソード4により形成
される通路には酸化剤ガスが供給される。反応ガス通気
溝9及び10は機械加工、プレス、精密鋳造、化学研磨
(エッチング)、電解研磨等の方法により所定パターン
に形成すればよい。反応ガス通気溝の形状は図1ではコ
字型としたが、電極に接する部分に反応ガス用通路が形
成できる形状であれば特に限定されず、反応ガス通気抵
抗が小さく、且つ発電効率が高くなるように設定するの
が好ましい。通常、各反応ガス通気溝の深さは0.2〜2m
mとするのが好ましく、幅は0.5〜5mmとするのが好まし
い。
As shown in FIG. 1, the separator 5 of the present invention
Have reaction gas vent grooves 9 and 10. Usually, a fuel gas is supplied to a passage formed by the reaction gas ventilation groove 10 and the anode 3, and an oxidizing gas is supplied to a passage formed by the reaction gas ventilation groove 9 and the cathode 4. The reaction gas ventilation grooves 9 and 10 may be formed in a predetermined pattern by a method such as machining, pressing, precision casting, chemical polishing (etching), and electrolytic polishing. Although the shape of the reaction gas ventilation groove is U-shaped in FIG. 1, the shape is not particularly limited as long as a reaction gas passage can be formed in a portion in contact with the electrode, and the reaction gas ventilation resistance is small and the power generation efficiency is high. It is preferable to set so that Normally, the depth of each reaction gas ventilation groove is 0.2 to 2 m
m and the width is preferably 0.5 to 5 mm.

【0019】金属セパレータの耐食性を確保するため
に、電極等と接触しない反応ガス通気溝9及び10の表面
に高分子耐熱性被膜6を形成する(図1参照)。高分子
耐熱性被膜は緻密な構造を有するのが好ましい。ここで
「緻密な構造」とは、水や水蒸気等のガスが透過しない
構造を意味する。
In order to ensure the corrosion resistance of the metal separator, a polymer heat-resistant coating 6 is formed on the surfaces of the reaction gas ventilation grooves 9 and 10 which do not come into contact with electrodes or the like (see FIG. 1). The polymer heat-resistant coating preferably has a dense structure. Here, the “dense structure” means a structure through which a gas such as water or water vapor does not permeate.

【0020】高分子耐熱性被膜は撥水性を有するのが好
ましい。撥水性を有する場合には水の滞留が無く母材の
腐食が抑制され、セパレータの耐食性能が大きく改善で
きる。なお、本発明において「撥水性を有する」とは水
の附着や滞留がないことを意味し、例えば被膜の固気界
面に液体を接触させて固液界面に置き換えた際の接触角
が90°以上であることをいう。また、燃料電池の作動温
度は通常80〜120℃であるので、高分子耐熱性被膜に用
いる材料の軟化点は長期的な安定性を考慮すると120℃
以上であるのが好ましい。
The polymer heat-resistant coating preferably has water repellency. When it has water repellency, there is no stagnation of water, so that corrosion of the base material is suppressed and the corrosion resistance of the separator can be greatly improved. In the present invention, "having water repellency" means that there is no adhesion or stagnation of water, for example, the contact angle when the liquid is brought into contact with the solid-gas interface of the coating and replaced with the solid-liquid interface is 90 ° It is the above. Further, since the operating temperature of the fuel cell is usually 80 to 120 ° C., the softening point of the material used for the polymer heat-resistant coating is 120 ° C. in consideration of long-term stability.
It is preferable that this is the case.

【0021】高分子耐熱性被膜をなす高分子材料として
は、ポリビニルブチラール(PVB)等のビニル樹脂、ポ
リ塩化ビニル(PVC)、ポリテトラフルオロエチレン(P
TFE)、ポリフッ化ビニリデン、芳香族ポリアミド、ポ
リイミド、ポリカーボネート、ポリブチレンテレフタレ
ート(PBT)、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポ
リエステル、ポリスチレン若しくはその誘導体、スチレ
ンと他のモノマーとの共重合体、ポリエチレン、ポリプ
ロピレン、ポリウレタン、シリコーン樹脂、ポリスルホ
ン、ポリエーテルスルホン、レーヨン、キュプラ、アセ
テート樹脂、プロミックス、ビニロン、ビニリデン樹脂
及び/又はアクリルを用いるのが好ましい。
The polymer material forming the polymer heat-resistant film includes vinyl resins such as polyvinyl butyral (PVB), polyvinyl chloride (PVC), and polytetrafluoroethylene (P
TFE), polyvinylidene fluoride, aromatic polyamide, polyimide, polycarbonate, polybutylene terephthalate (PBT), polyethylene terephthalate (PET), polyester, polystyrene or its derivatives, copolymers of styrene with other monomers, polyethylene, polypropylene, It is preferable to use polyurethane, silicone resin, polysulfone, polyethersulfone, rayon, cupra, acetate resin, promix, vinylon, vinylidene resin and / or acryl.

【0022】高分子耐熱性被膜は2種以上の層からなる
多層構造を有するのが好ましい。例えば図2に示すよう
に、高分子耐熱性被膜を2種の高分子耐熱性被膜6、
6'からなる2層構造としてよい。この場合、高分子耐
熱性被膜6は金属基材との密着性に優れた高分子材料に
より形成し、高分子耐熱性被膜6'は防水性に優れた高
分子材料により形成するのが、耐食性向上の観点から特
に好ましい。
The polymer heat-resistant coating preferably has a multilayer structure composed of two or more layers. For example, as shown in FIG. 2, the polymer heat-resistant coating is formed of two types of polymer heat-resistant coatings 6,
It may be a two-layer structure composed of 6 ′. In this case, the polymer heat-resistant coating 6 is formed of a polymer material having excellent adhesion to a metal substrate, and the polymer heat-resistant coating 6 ′ is formed of a polymer material having excellent waterproofness. Particularly preferred from the viewpoint of improvement.

【0023】高分子耐熱性被膜の形成方法は特に限定さ
れない。例えば上記のような高分子材料を適当な有機溶
剤に溶解し、得られた溶液中にセパレータをディッピン
グ処理した後、乾燥して形成すればよい。また、薄い高
分子フィルムでセパレータを被覆し、加熱により融着さ
せて形成することも可能である。
The method for forming the polymer heat-resistant coating is not particularly limited. For example, the polymer may be formed by dissolving the above polymer material in an appropriate organic solvent, dipping the separator in the obtained solution, and then drying. Alternatively, the separator may be formed by coating the separator with a thin polymer film and fusing it by heating.

【0024】耐食性をより一層改善するために、反応ガ
ス通気溝の表面を適宜処理するのが好ましい。図3に示
すように、基材としてアルミニウム又はアルミニウム合
金の金属板を用いる場合には、反応ガス通気溝9及び10
内の表面に化学的及び物理的に安定なアルマイト被膜7
を形成し、その上に高分子耐熱性被膜6を形成するのが
好ましい。アルマイト被膜を形成したセパレータの耐食
性劣化の原因は、アルマイト被膜が水蒸気中で膨潤成長
し膜歪みを生じることにより発生するクラックや剥離で
あると考えられる。特に自動車に搭載する燃料電池の場
合には、アルマイト被膜は温度及び湿度の変化が大きな
環境下に置かれるため、膜歪みが生じやすい。本発明で
は、アルマイト被膜上に防水可能な高分子耐熱性被膜を
形成するので、このような水蒸気によるアルマイト被膜
の劣化を抑制することができる。
In order to further improve the corrosion resistance, it is preferable to appropriately treat the surface of the reaction gas ventilation groove. As shown in FIG. 3, when a metal plate made of aluminum or an aluminum alloy is used as the base material, the reaction gas vent grooves 9 and 10 are used.
Chemically and physically stable alumite coating on inner surface 7
Is preferably formed, and the polymer heat-resistant coating 6 is formed thereon. It is considered that the cause of the deterioration of the corrosion resistance of the separator having the alumite film formed thereon is cracking or peeling that occurs when the alumite film swells and grows in water vapor to cause film distortion. In particular, in the case of a fuel cell mounted on an automobile, the alumite film is placed in an environment where the temperature and the humidity change greatly, so that film distortion is likely to occur. In the present invention, since the waterproof polymer heat-resistant coating is formed on the alumite coating, the deterioration of the alumite coating due to such water vapor can be suppressed.

【0025】アルマイト被膜は陽極酸化法等により形成
できる。例えば電解液としてシュウ酸、硫酸、クロム酸
等の水溶液を用いて電解することにより、γ-アルミナ
被膜を基材表面に形成すればよい。耐食性の観点からは
アルマイト被膜の膜厚は5〜50μmであるのが好まし
く、10〜30μmであるのがより好ましい。
The alumite film can be formed by an anodic oxidation method or the like. For example, the γ-alumina coating may be formed on the surface of the substrate by performing electrolysis using an aqueous solution of oxalic acid, sulfuric acid, chromic acid, or the like as an electrolytic solution. From the viewpoint of corrosion resistance, the thickness of the alumite coating is preferably from 5 to 50 μm, more preferably from 10 to 30 μm.

【0026】陽極酸化条件を適宜調整することにより、
緻密な硬質アルマイト被膜を形成することができ、より
一層耐食性が向上する。また、陽極酸化処理を施した
後、沸騰水又は水蒸気で処理するとアルマイト被膜に特
有な微細孔を閉じることができる。
By appropriately adjusting the anodic oxidation conditions,
A dense hard alumite coating can be formed, and the corrosion resistance is further improved. Further, after the anodic oxidation treatment, the treatment with boiling water or steam can close the fine pores specific to the alumite coating.

【0027】陽極酸化の電解条件を適切に選択すること
により、アルマイト被膜に微細な垂直細孔や海綿状の多
孔質層を形成することも可能である。図3に示すよう
に、アルマイト被膜7を多孔質アルマイト被膜11とする
ことによって、高分子被膜6の密着性を改善することが
できる。多孔質アルマイト被膜の多孔度は好ましくは5
%以上、より好ましくは10%以上である。
By appropriately selecting the electrolysis conditions for anodic oxidation, fine vertical pores and spongy porous layers can be formed in the alumite coating. As shown in FIG. 3, the adhesiveness of the polymer film 6 can be improved by using the porous alumite film 11 as the alumite film 7. The porosity of the porous alumite coating is preferably 5
%, More preferably 10% or more.

【0028】図4に示すように、アルマイト被膜7を多
孔度5%未満の緻密質アルマイト被膜12及びその上に形
成される多孔度5%以上の多孔質アルマイト被膜11から
構成すると、上記耐食性改善効果及び密着性向上効果が
同時に得られ、好ましい。このような場合、多孔質アル
マイト被膜の多孔度は20%以上とするのが特に好まし
い。また、緻密質アルマイト被膜の膜厚は2〜30μmと
するのが好ましく、多孔質アルマイト被膜の膜厚は5〜
50μmとするのが好ましい。
As shown in FIG. 4, when the alumite coating 7 is composed of a dense alumite coating 12 having a porosity of less than 5% and a porous alumite coating 11 having a porosity of 5% or more formed thereon, the above-mentioned improvement in corrosion resistance is achieved. The effect and the effect of improving the adhesion are simultaneously obtained, which is preferable. In such a case, it is particularly preferable that the porosity of the porous alumite coating be 20% or more. The thickness of the dense alumite coating is preferably 2 to 30 μm, and the thickness of the porous alumite coating is 5 to 30 μm.
Preferably it is 50 μm.

【0029】基材として用いるアルミニウム又はアルミ
ニウム合金中の不純物が多いとアルマイト被膜の均一性
が悪化し、密度が低くなる。更にこのような場合、アル
マイト被膜が一旦形成されると沸騰水、水蒸気等を用い
た緻密化処理の効果が小さくなる。従って、本発明のセ
パレータに用いるアルミニウム又はアルミニウム合金の
純度は99.5%以上であるのが好ましく、99.9%以上であ
るのがより好ましい。
If the aluminum or aluminum alloy used as the base material contains a large amount of impurities, the uniformity of the alumite film deteriorates and the density decreases. Further, in such a case, once the alumite coating is formed, the effect of the densification treatment using boiling water, steam, or the like is reduced. Therefore, the purity of the aluminum or aluminum alloy used for the separator of the present invention is preferably 99.5% or more, and more preferably 99.9% or more.

【0030】本発明のセパレータは電極又は集電体との
接触面を有する。該接触面の形状は、燃料電池の電極又
は一次集電体のカーボンペーパー、カーボンクロス等と
接触するために適した形状であればよく、図面により限
定されない。
The separator of the present invention has a contact surface with an electrode or a current collector. The shape of the contact surface may be any shape suitable for contacting the electrode of the fuel cell or the carbon paper or carbon cloth of the primary current collector, and is not limited by the drawings.

【0031】図1〜4に示すように、電極又は集電体と
の接触面(電気伝導面)には導電性被膜8を形成するの
が好ましい。本発明のセパレータにおいては、高分子耐
熱性被膜及び導電性被膜により全表面を覆うのが好まし
い。すなわち、電極と接触して電気を通す部分のみを電
気伝導性のよい貴金属等で被覆し、通気溝中の表面には
化学的又は物理的に安定な高分子耐熱性被膜を形成し、
基材の耐食性と電気伝導性を両立させるのが好ましい。
As shown in FIGS. 1 to 4, a conductive film 8 is preferably formed on a contact surface (electrically conductive surface) with an electrode or a current collector. In the separator of the present invention, it is preferable to cover the entire surface with a polymer heat-resistant coating and a conductive coating. That is, only the portion that is in contact with the electrode and conducts electricity is coated with a noble metal having good electrical conductivity, and a chemically or physically stable polymer heat resistant coating is formed on the surface in the ventilation groove,
It is preferable to make the corrosion resistance and electric conductivity of the base material compatible.

【0032】導電性被膜は電気伝導性の良い耐食性を有
する材料を用いて形成するのが好ましく、Pt、Au、Pd、
Ru、Rh、Ir及びAgからなる群から選ばれる金属若しくは
その合金、カーボン、又は導電性炭化物により形成する
のがより好ましい。Au、Ag、Pt、Pd等の貴金属系被膜
は、接触抵抗が低く耐食性も極めて良好である。カーボ
ンとしてはCVDによる黒鉛膜、DLC膜(ダイヤモンドライ
クカーボン膜)等が好ましい。また黒鉛粉に撥水剤を添
加したものを塗布しても良い。電極がカーボンブラック
に微量のPtを添加したもの等からなる場合、カーボン被
膜を用いると接触なじみが良い。導電性炭化物としては
炭化ケイ素、炭化ニオブ、炭化タングステン等が好まし
い。炭化物被膜は接触抵抗が小さいのみならず、良好な
耐食性及び耐酸化性を有するので、セパレータの保護膜
としても作用する。
The conductive film is preferably formed using a material having good electrical conductivity and corrosion resistance, and Pt, Au, Pd,
More preferably, it is formed of a metal selected from the group consisting of Ru, Rh, Ir, and Ag or an alloy thereof, carbon, or a conductive carbide. Noble metal-based coatings such as Au, Ag, Pt, and Pd have low contact resistance and extremely good corrosion resistance. As the carbon, a graphite film by CVD, a DLC film (diamond-like carbon film) and the like are preferable. Further, graphite powder to which a water repellent is added may be applied. When the electrode is made of carbon black to which a small amount of Pt is added, the use of a carbon coating provides good contact familiarity. As the conductive carbide, silicon carbide, niobium carbide, tungsten carbide and the like are preferable. The carbide coating not only has low contact resistance, but also has good corrosion resistance and oxidation resistance, and thus acts as a protective film for the separator.

【0033】導電性被膜はスパッタ法、電気メッキ、湿
式メッキ、CVD等の方法により形成できる。また導電性
被膜の膜厚は0.01〜5μmとするのが好ましい。膜厚が
0.01μmより小さいと膜強度が弱く不安定であり、5μm
より大きいとコストが高くなるため好ましくない。
The conductive film can be formed by a method such as sputtering, electroplating, wet plating, and CVD. The thickness of the conductive film is preferably 0.01 to 5 μm. Film thickness
If less than 0.01 μm, the film strength is weak and unstable, and 5 μm
If it is larger, the cost increases, which is not preferable.

【0034】[0034]

【実施例】以下、実施例により本発明をより詳細に説明
するが、本発明はそれらに限定されるものではない。
EXAMPLES The present invention will be described in more detail with reference to the following Examples, but it should not be construed that the present invention is limited thereto.

【0035】実施例1 表1に示す各セパレータ基材(1mm×150mm×150mm)
に、プレス加工により深さ1.0mm及び幅3.0mmの反応ガス
通気溝を形成した。各セパレータ基材を、100重量部の
酢酸ブチルに15重量部のポリビニルブチラール(PVB)
粉末を溶解してなる溶液にディッピングした後、約150
℃でキュア処理を施し、全面に高分子耐熱性被膜を形成
した。次に、各セパレータの電極接触面の平坦度を向上
させるために、電極接触面をラッピング研磨し、洗浄し
た。この工程により電極接触面上に形成されたPVBから
なる高分子耐熱性被膜は除去された。続いて、5mTorr
の純アルゴンガス雰囲気中、基材温度を200℃として電
極接触面にAuをスパッタして導電性被膜を形成し、本発
明によるセパレータをそれぞれ作製した。なお、Auの導
電性被膜の厚さは約1μmであった。
Example 1 Each separator base material shown in Table 1 (1 mm × 150 mm × 150 mm)
Then, a reaction gas ventilation groove having a depth of 1.0 mm and a width of 3.0 mm was formed by pressing. 15 parts by weight of polyvinyl butyral (PVB) in 100 parts by weight of butyl acetate
After dipping in a solution of powder, about 150
Cure treatment was performed at ℃ to form a polymer heat-resistant coating on the entire surface. Next, in order to improve the flatness of the electrode contact surface of each separator, the electrode contact surface was lapped and polished and washed. By this step, the polymer heat-resistant coating made of PVB formed on the electrode contact surface was removed. Next, 5mTorr
In a pure argon gas atmosphere, the substrate temperature was set to 200 ° C., and Au was sputtered on the electrode contact surface to form a conductive film, thereby producing separators according to the present invention. The thickness of the Au conductive film was about 1 μm.

【0036】100重量部のカーボンブラックに15重量部
のPtペースト(Pt:90重量%)を添加し、更に15重量部
のテフロン(登録商標)粒子(平均粒径:0.2μm)を撥
水剤として添加して電極用ペーストを調製した。この電
極用ペーストをプロトン伝導性高分子固体電解質膜(Na
fion)に塗布し、乾燥した。これをカーボンクロスで挟
み、更に2枚の上記各セパレータで挟み込んで実施例1
の燃料電池(単電池)1a〜1dをそれぞれ作製した。セパ
レータの締め付け圧力は10kg/cm2とした。
To 100 parts by weight of carbon black, 15 parts by weight of Pt paste (Pt: 90% by weight) was added, and further 15 parts by weight of Teflon (registered trademark) particles (average particle size: 0.2 μm) were added to a water repellent. To prepare a paste for an electrode. This electrode paste is mixed with a proton-conductive polymer solid electrolyte membrane (Na
fion) and dried. This was sandwiched between carbon cloths, and further sandwiched between the two separators described above.
Fuel cells (unit cells) 1a to 1d were manufactured. The tightening pressure of the separator was 10 kg / cm 2 .

【0037】高分子耐熱性被膜を形成しないこと以外は
上記燃料電池1a〜1dの作製方法と同様に、比較用の燃料
電池1a'〜1d'をそれぞれ作製した。また、セパレータ基
材として黒鉛を用い、高分子耐熱性被膜を有さない比較
用の燃料電池1e'を上記燃料電池1a〜1dと同様に作製し
た。
Fuel cells 1a 'to 1d' for comparison were produced in the same manner as in the production of fuel cells 1a to 1d, except that the polymer heat-resistant coating was not formed. Further, a comparative fuel cell 1e 'having no polymer heat-resistant coating was produced in the same manner as the fuel cells 1a to 1d, using graphite as a separator base material.

【0038】得られた実施例1の燃料電池1a〜1d、及び
比較用の燃料電池1a'〜1e'に対して、アノード側の反応
ガス通気溝に加湿した模擬燃料ガス(70%H2、15%C
O2、15%H2O)を供給し、カソード側通気溝に酸化剤と
して空気を供給して、発電性能安定性を評価した。評価
は13日間行った。各燃料電池のセパレータ基材、高分子
耐熱性被膜に用いた高分子材料、初期発電電圧、13日間
作動後の発電電圧、及び13日間作動後のセパレータの耐
腐食状況を表1に併せて示す。
The simulated fuel gas (70% H 2 , humidified in the reaction gas vent groove on the anode side) was supplied to the obtained fuel cells 1 a to 1 d of Example 1 and the comparative fuel cells 1 a ′ to 1 e ′. 15% C
O 2 , 15% H 2 O) was supplied, and air was supplied as an oxidizing agent to the cathode side ventilation groove to evaluate the power generation performance stability. The evaluation was performed for 13 days. Table 1 also shows the separator substrate of each fuel cell, the polymer material used for the polymer heat-resistant coating, the initial power generation voltage, the power generation voltage after 13 days of operation, and the corrosion resistance of the separator after 13 days of operation. .

【0039】[0039]

【表1】 [Table 1]

【0040】表1より、高分子耐熱性被膜を設けた本発
明のセパレータは優れた耐食性を示し、該セパレータを
用いた実施例1の燃料電池1a〜1dは高い発電性能安定性
を示すことがわかる。
From Table 1, it can be seen that the separator of the present invention provided with the polymer heat-resistant coating exhibits excellent corrosion resistance, and that the fuel cells 1a to 1d of Example 1 using the separator exhibit high power generation performance stability. Understand.

【0041】実施例2 導電性被膜の材料として表2に示す各材料を用いたこと
以外は上記燃料電池1aの作製方法と同様に、本発明のセ
パレータを含む実施例2の燃料電池2a〜2rをそれぞれ作
製した。また、導電性被膜を有さない比較用の燃料電池
2'も同様に作製した。ただし、カーボン(2q)及び導電
性炭化物SiC(2r)の導電性被膜を形成する際には、被
膜組成のターゲットを用いスパッタガスとしてAr(30mT
orr)を用いた。得られた実施例2の燃料電池2a〜2r、
比較用の燃料電池2'、及び上記比較用燃料電池1e'に対
して、アノード側の反応ガス通気溝に加湿した模擬燃料
ガス(70%H2、20%CO2、10%H2O)を供給し、カソード
側通気溝に酸化剤として空気を供給して、発電性能安定
性を評価した。評価は12日間行った。導電性被膜材料、
初期発電電圧、12日間作動後の発電電圧、及び12日間作
動後のセパレータの耐腐食状況を表2に併せて示す。
[0041] Example 2 as a material of the conductive film in the same manner as the method for manufacturing the fuel cell 1a except for using the materials shown in Table 2, the fuel cell of Example 2 including the separator of the present invention 2a~2r Were prepared respectively. In addition, a comparative fuel cell having no conductive coating
2 'was similarly prepared. However, when forming a conductive film of carbon (2q) and conductive carbide SiC (2r), use a target of the film composition and use Ar (30 mT
orr) was used. The obtained fuel cells 2a to 2r of the second embodiment,
Simulated fuel gas (70% H 2 , 20% CO 2 , 10% H 2 O) humidified in the reaction gas vent groove on the anode side with respect to the comparative fuel cell 2 ′ and the comparative fuel cell 1e ′ Was supplied, and air was supplied as an oxidizing agent to the cathode side ventilation groove to evaluate the power generation performance stability. The evaluation was performed for 12 days. Conductive coating material,
Table 2 also shows the initial power generation voltage, the power generation voltage after 12 days of operation, and the corrosion resistance of the separator after 12 days of operation.

【0042】[0042]

【表2】 [Table 2]

【0043】表2より、前述した好ましい導電性被膜を
有する本発明によるアルミニウム製セパレータは優れた
耐食性を示し、該セパレータを用いた実施例2の燃料電
池2a〜2rは高い発電性能安定性を示すことがわかる。
From Table 2, it can be seen that the aluminum separator according to the present invention having the above-described preferred conductive coating exhibits excellent corrosion resistance, and the fuel cells 2a to 2r of Example 2 using the separator exhibit high power generation performance stability. You can see that.

【0044】実施例3 アルミニウム基材の反応ガス通気溝表面に、表3に示す
多孔度を有するアルマイト被膜を形成し、その上に高分
子耐熱性被膜を形成したこと以外は上記燃料電池1aの作
製方法と同様に、本発明のセパレータを含む実施例3の
燃料電池3a〜3iをそれぞれ作製した。なお、アルマイト
被膜はシュウ酸水溶液中で陽極酸化を行い、次いで沸騰
水中に30分浸漬した後乾燥して形成した。アルマイト被
膜の膜厚は15μmとした。また、高分子耐熱性被膜を形
成しないこと以外は燃料電池3a〜3iの場合と同様に、比
較用の燃料電池3a'〜3i'をそれぞれ作製した。得られた
実施例3の燃料電池3a〜3i及び比較用燃料電池3a'〜3i'
の発電性能安定性を上記実施例2と同様に評価した。た
だし、評価は48日間行った。各燃料電池のアルマイト被
膜の多孔度、初期発電電圧、48日間作動後の発電電圧、
及び48日間作動後のアルマイト被膜の剥離状況を表3に
併せて示す。
Example 3 The fuel cell 1a had the same structure as the fuel cell 1a except that an alumite coating having the porosity shown in Table 3 was formed on the surface of the reaction gas ventilation groove of the aluminum substrate, and a polymer heat-resistant coating was formed thereon. Similarly to the manufacturing method, fuel cells 3a to 3i of Example 3 including the separator of the present invention were manufactured. The alumite film was formed by performing anodization in an oxalic acid aqueous solution, then immersing the film in boiling water for 30 minutes, and then drying. The thickness of the alumite coating was 15 μm. Also, fuel cells 3a 'to 3i' for comparison were prepared in the same manner as in the case of the fuel cells 3a to 3i except that the polymer heat-resistant coating was not formed. The obtained fuel cells 3a to 3i of Example 3 and comparative fuel cells 3a 'to 3i'
Was evaluated for power generation performance stability in the same manner as in Example 2 above. However, the evaluation was performed for 48 days. Porosity of the alumite film of each fuel cell, initial generation voltage, generation voltage after 48 days of operation,
Table 3 also shows the peeling state of the alumite film after the operation for 48 days.

【0045】[0045]

【表3】 [Table 3]

【0046】表3より、本発明のセパレータがアルマイ
ト被膜を有する場合、その多孔度は4.82%以上であるの
が好ましく、9.84%以上であるのがより好ましいことが
わかる。また燃料電池3a'〜3i'に用いたセパレータと比
較して、本発明のセパレータにおいては高分子耐熱性被
膜を形成することによりアルマイト被膜の剥離を抑制で
きることが確認された。
As can be seen from Table 3, when the separator of the present invention has an alumite coating, its porosity is preferably at least 4.82%, more preferably at least 9.84%. Further, it was confirmed that the separator of the present invention can suppress peeling of the alumite film by forming the polymer heat-resistant film as compared with the separator used for the fuel cells 3a 'to 3i'.

【0047】実施例4 高分子耐熱性被膜を形成する高分子材料として表4に示
す各材料を用いたこと以外は上記燃料電池1aの作製方法
と同様に、本発明のセパレータを含む実施例4の燃料電
池4a〜4wをそれぞれ作製した。ただし、高分子耐熱性被
膜の形成方法は、用いる高分子材料によって適宜溶液塗
布法及び熱融着法から選択した。得られた実施例4の燃
料電池4a〜4wの発電性能安定性を上記実施例2と同様に
評価した。各燃料電池の高分子材料、初期発電電圧、12
日間作動後の発電電圧、及び12日間作動後の耐腐食状況
を表4に併せて示す。
[0047] Similar to the method for manufacturing the fuel cell 1a except for using the materials shown in Table 4 as the polymer material for forming the embodiment 4 polymeric heat-resistant coating, Example 4 containing the separator of the present invention Were manufactured, respectively. However, the method for forming the polymer heat-resistant film was appropriately selected from a solution coating method and a heat fusion method depending on the polymer material used. The power generation performance stability of the obtained fuel cells 4a to 4w of Example 4 was evaluated in the same manner as in Example 2. Polymer material of each fuel cell, initial generation voltage, 12
Table 4 shows the generated voltage after the operation for one day and the corrosion resistance after the operation for 12 days.

【0048】[0048]

【表4】 [Table 4]

【0049】表4より、前述した好ましい高分子耐熱性
被膜を有する本発明のセパレータはいずれも優れた耐食
性を示し、該セパレータを用いた実施例4の燃料電池4a
〜4wは高い発電性能安定性を示すことがわかる。
From Table 4, it can be seen that all of the separators of the present invention having the above-mentioned preferred polymer heat-resistant coating exhibit excellent corrosion resistance, and that the fuel cell 4a of Example 4 using the separator was used.
It can be seen that ~ 4w shows high power generation performance stability.

【0050】[0050]

【発明の効果】以上詳述したように、本発明の燃料電池
用セパレータは金属板を基材として用いるため、従来の
黒鉛セパレータに比べ非常に軽量であり、量産性が高く
加工コストを低減できる。加えて本発明においては、反
応ガス通気溝表面上に高分子耐熱性被膜を形成すること
により、優れた耐食性を有するセパレータを得ることが
できる。本発明のセパレータを用いた燃料電池は高い発
電性能安定性を有する。
As described in detail above, since the fuel cell separator of the present invention uses a metal plate as a base material, it is much lighter than conventional graphite separators, has high mass productivity, and can reduce processing costs. . In addition, in the present invention, a separator having excellent corrosion resistance can be obtained by forming a polymer heat-resistant coating on the surface of the reaction gas ventilation groove. The fuel cell using the separator of the present invention has high power generation performance stability.

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

【図1】 本発明の一実施例による燃料電池用セパレー
タを含む燃料電池の一例を示す部分概略図である。
FIG. 1 is a partial schematic view showing an example of a fuel cell including a fuel cell separator according to one embodiment of the present invention.

【図2】 本発明の他の実施例による燃料電池用セパレ
ータを示す概略図、及びその高分子耐熱性被膜の構造を
示す部分拡大図である。
FIG. 2 is a schematic view showing a fuel cell separator according to another embodiment of the present invention, and a partially enlarged view showing the structure of a polymer heat-resistant coating thereof.

【図3】 本発明の他の実施例による燃料電池用セパレ
ータを示す概略図、及びその高分子耐熱性被膜及びアル
マイト被膜の構造を示す部分拡大図である。
FIG. 3 is a schematic view showing a fuel cell separator according to another embodiment of the present invention, and a partially enlarged view showing the structure of a polymer heat-resistant coating and an alumite coating thereof.

【図4】 本発明の他の実施例による燃料電池用セパレ
ータを示す概略図、及びその高分子耐熱性被膜及びアル
マイト被膜の構造を示す部分拡大図である。
FIG. 4 is a schematic view showing a fuel cell separator according to another embodiment of the present invention, and a partially enlarged view showing the structure of a polymer heat-resistant coating and an alumite coating thereof.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1・・・単電池 2・・・固体電解質 3・・・アノード 4・・・カソード 5・・・セパレータ 6、6'・・・高分子耐熱性被膜 7・・・アルマイト被膜 8・・・導電性被膜 9、10・・・反応ガス通気溝 11・・・多孔質アルマイト被膜 12・・・緻密質アルマイト被膜 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Single cell 2 ... Solid electrolyte 3 ... Anode 4 ... Cathode 5 ... Separator 6, 6 '... Polymer heat-resistant coating 7 ... Alumite coating 8 ... Conduction Porous coating 9,10 ・ ・ ・ Reaction gas vent groove 11 ・ ・ ・ Porous alumite coating 12 ・ ・ ・ Dense alumite coating

Claims (11)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 金属板からなり、電極又は集電体との接
触面及び反応ガス通気溝を有する燃料電池用セパレータ
において、前記反応ガス通気溝の表面に高分子耐熱性被
膜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 made of a metal plate and having a contact surface with an electrode or a current collector and a reactive gas ventilation groove, wherein a polymer heat-resistant coating is formed on the surface of the reaction gas ventilation groove. A fuel cell separator characterized by the above-mentioned.
【請求項2】 請求項1に記載の燃料電池用セパレータ
において、前記高分子耐熱性被膜が撥水性を有すること
を特徴とする燃料電池用セパレータ。
2. The fuel cell separator according to claim 1, wherein the polymer heat-resistant coating has water repellency.
【請求項3】 請求項1又は2に記載の燃料電池用セパ
レータにおいて、前記高分子耐熱性被膜がビニル樹脂、
ポリ塩化ビニル、ポリテトラフルオロエチレン、ポリフ
ッ化ビニリデン、芳香族ポリアミド、ポリイミド、ポリ
カーボネート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチ
レンテレフタレート、ポリエステル、ポリスチレン若し
くはその誘導体、スチレンと他のモノマーとの共重合
体、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリウレタン、シ
リコーン樹脂、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、
レーヨン、キュプラ、アセテート樹脂、プロミックス、
ビニロン、ビニリデン樹脂及び/又はアクリルからなる
ことを特徴とする燃料電池用セパレータ。
3. The fuel cell separator according to claim 1, wherein the polymer heat-resistant coating is a vinyl resin,
Polyvinyl chloride, polytetrafluoroethylene, polyvinylidene fluoride, aromatic polyamide, polyimide, polycarbonate, polybutylene terephthalate, polyethylene terephthalate, polyester, polystyrene or derivatives thereof, copolymers of styrene and other monomers, polyethylene, polypropylene, Polyurethane, silicone resin, polysulfone, polyethersulfone,
Rayon, cupra, acetate resin, promix,
A fuel cell separator comprising vinylon, vinylidene resin and / or acryl.
【請求項4】 請求項1〜3のいずれかに記載の燃料電
池用セパレータにおいて、前記高分子耐熱性被膜が2種
以上の層からなる多層構造を有することを特徴とする燃
料電池用セパレータ。
4. The fuel cell separator according to claim 1, wherein the polymer heat-resistant coating has a multilayer structure composed of two or more layers.
【請求項5】 請求項1〜4のいずれかに記載の燃料電
池用セパレータにおいて、前記金属板がアルミニウム又
はアルミニウム合金からなることを特徴とする燃料電池
用セパレータ。
5. The fuel cell separator according to claim 1, wherein the metal plate is made of aluminum or an aluminum alloy.
【請求項6】 請求項5に記載の燃料電池用セパレータ
において、前記高分子耐熱性被膜が前記反応ガス通気溝
の表面に設けられたアルマイト被膜上に形成されている
ことを特徴とする燃料電池用セパレータ。
6. The fuel cell separator according to claim 5, wherein the polymer heat-resistant coating is formed on an alumite coating provided on a surface of the reaction gas ventilation groove. For separator.
【請求項7】 請求項6に記載の燃料電池用セパレータ
において、前記アルマイト被膜が多孔度5%以上の多孔
質アルマイト被膜であることを特徴とする燃料電池用セ
パレータ。
7. The fuel cell separator according to claim 6, wherein the alumite coating is a porous alumite coating having a porosity of 5% or more.
【請求項8】 請求項6に記載の燃料電池用セパレータ
において、前記アルマイト被膜が、多孔度5%未満の緻
密質アルマイト被膜及びその上に形成される多孔度5%
以上の多孔質アルマイト被膜により構成されることを特
徴とする燃料電池用セパレータ。
8. The fuel cell separator according to claim 6, wherein the alumite coating is a dense alumite coating having a porosity of less than 5% and a porosity of 5% formed thereon.
A fuel cell separator comprising the porous alumite coating described above.
【請求項9】 請求項5〜8のいずれかに記載の燃料電
池用セパレータにおいて、前記アルミニウム又はアルミ
ニウム合金の純度が99.5%以上であることを特徴とする
燃料電池用セパレータ。
9. The fuel cell separator according to claim 5, wherein the purity of the aluminum or aluminum alloy is 99.5% or more.
【請求項10】 請求項1〜9のいずれかに記載の燃料電
池用セパレータにおいて、前記電極又は集電体との接触
面に導電性被膜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。
10. The fuel cell separator according to claim 1, wherein a conductive film is formed on a contact surface with the electrode or the current collector. .
【請求項11】 請求項10に記載の燃料電池用セパレータ
において、前記導電性被膜がPt、Au、Pd、Ru、Rh、Ir及
びAgからなる群から選ばれる金属若しくはその合金、カ
ーボン、又は導電性炭化物からなることを特徴とする燃
料電池用セパレータ。
11. The fuel cell separator according to claim 10, wherein the conductive film is a metal selected from the group consisting of Pt, Au, Pd, Ru, Rh, Ir, and Ag, or an alloy thereof, carbon, or a conductive material. A fuel cell separator comprising a conductive carbide.
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