JP2002008675A - 燃料電池用セパレータ及びその製造方法 - Google Patents
燃料電池用セパレータ及びその製造方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 流動性、成形に優れ、振動等によって割れ等
の損傷を受けない強度を確保しつつ、接触抵抗を要求値
以下の低い値にでき、かつ、その低い接触抵抗値を安定
よく保持できるようにする。 【解決手段】 平均粒径が１５〜１２５μｍ（好ましく
は、４０〜１００μｍ）の範囲の黒鉛粉末６０〜９０％
（好ましくは７０／８７重量％）、熱硬化性樹脂１０〜
４０重量％（好ましくは、１３〜３０重量％）の組成割
合に設定されたボンドカーボンを使用し、そのコンパウ
ンドを直接にまたは予め最終形状に近似する形状に冷間
成形した予備成形体を金型に充填し、１０〜１００ＭＰ
ａの範囲の成形面圧を加えて最終形状のセパレータに成
形する。このセパレータの少なくとも電極との接触面部
分の表面粗さＲａを、０．１〜０．５μｍの範囲に設定
してなる。
の損傷を受けない強度を確保しつつ、接触抵抗を要求値
以下の低い値にでき、かつ、その低い接触抵抗値を安定
よく保持できるようにする。 【解決手段】 平均粒径が１５〜１２５μｍ（好ましく
は、４０〜１００μｍ）の範囲の黒鉛粉末６０〜９０％
（好ましくは７０／８７重量％）、熱硬化性樹脂１０〜
４０重量％（好ましくは、１３〜３０重量％）の組成割
合に設定されたボンドカーボンを使用し、そのコンパウ
ンドを直接にまたは予め最終形状に近似する形状に冷間
成形した予備成形体を金型に充填し、１０〜１００ＭＰ
ａの範囲の成形面圧を加えて最終形状のセパレータに成
形する。このセパレータの少なくとも電極との接触面部
分の表面粗さＲａを、０．１〜０．５μｍの範囲に設定
してなる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、主として電気自動
車用の電池として用いられる燃料電池用セパレータ及び
その製造方法に関し、詳しくは、イオン交換膜からなる
電解質膜を両側からアノード（陽極）及びカソード（陰
極）で挟んでサンドイッチ構造としたガス拡散電極をさ
らにそれの外部両側から挟むとともに、アノード及びカ
ソードとの間に、燃料ガス流路及び酸化ガス流路を形成
して燃料電池の構成単位である単セルを構成するように
用いられる電解質型やリン酸型の燃料電池用セパレータ
及びその製造方法に関するものである。
車用の電池として用いられる燃料電池用セパレータ及び
その製造方法に関し、詳しくは、イオン交換膜からなる
電解質膜を両側からアノード（陽極）及びカソード（陰
極）で挟んでサンドイッチ構造としたガス拡散電極をさ
らにそれの外部両側から挟むとともに、アノード及びカ
ソードとの間に、燃料ガス流路及び酸化ガス流路を形成
して燃料電池の構成単位である単セルを構成するように
用いられる電解質型やリン酸型の燃料電池用セパレータ
及びその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】燃料電池は、アノードに水素を含有する
燃料ガスを供給し、カソードに酸素を含有する酸化ガス
を供給することにより、アノード側及びカソード側にお
いて、 Ｈ2 →２Ｈ´＋２ｅ´ …（１） （１／２）Ｏ2 ＋２Ｈ´＋２ｅ´→Ｈ2 Ｏ …（２） なる式の電気化学反応を示し、電池全体としては、 Ｈ2 ＋（１／２）Ｏ2 →Ｈ2 Ｏ …（３） なる式の電気化学反応が進行し、このような燃料が有す
る化学エネルギーを直接電気エネルギーに変換すること
で、所定の電池性能を発揮するものである。
燃料ガスを供給し、カソードに酸素を含有する酸化ガス
を供給することにより、アノード側及びカソード側にお
いて、 Ｈ2 →２Ｈ´＋２ｅ´ …（１） （１／２）Ｏ2 ＋２Ｈ´＋２ｅ´→Ｈ2 Ｏ …（２） なる式の電気化学反応を示し、電池全体としては、 Ｈ2 ＋（１／２）Ｏ2 →Ｈ2 Ｏ …（３） なる式の電気化学反応が進行し、このような燃料が有す
る化学エネルギーを直接電気エネルギーに変換すること
で、所定の電池性能を発揮するものである。
【０００３】上記のようなエネルギー変換を生じる燃料
電池の一種である電解質型やリン酸型の燃料電池用セパ
レータにおいては、ガス不透過性で、かつ、導電性を有
する材料から形成することが要求され、その要求に適っ
た材料として、導電性樹脂を使用することは従来から知
られている。この導電性樹脂は、黒鉛（カーボン）粉末
をフェノール樹脂等の熱硬化性樹脂で結合してなる複合
体、通称、ボンドカーボン（樹脂結合質カーボン）コン
パウンドであり、これを所定形状に形成することにより
燃料電池用セパレータを構成している。
電池の一種である電解質型やリン酸型の燃料電池用セパ
レータにおいては、ガス不透過性で、かつ、導電性を有
する材料から形成することが要求され、その要求に適っ
た材料として、導電性樹脂を使用することは従来から知
られている。この導電性樹脂は、黒鉛（カーボン）粉末
をフェノール樹脂等の熱硬化性樹脂で結合してなる複合
体、通称、ボンドカーボン（樹脂結合質カーボン）コン
パウンドであり、これを所定形状に形成することにより
燃料電池用セパレータを構成している。
【０００４】上記の如きボンドカーボンコンパウンドを
用いて所定形状の燃料電池用セパレータを形成するにあ
たって、従来一般には、ボンドカーボンコンパウンドの
流動性、成形性、ガス不透過性及び燃料電池用単セル組
立時の取扱いや自動車に設置して使用する際の振動等に
よって割れ等の損傷を受けないだけの強度（圧縮、曲
げ）を確保するために、フェノール樹脂等の熱硬化性樹
脂と黒鉛粉末との組成割合において２５〜６０重量％の
熱硬化性樹脂を適正量として使用していた。
用いて所定形状の燃料電池用セパレータを形成するにあ
たって、従来一般には、ボンドカーボンコンパウンドの
流動性、成形性、ガス不透過性及び燃料電池用単セル組
立時の取扱いや自動車に設置して使用する際の振動等に
よって割れ等の損傷を受けないだけの強度（圧縮、曲
げ）を確保するために、フェノール樹脂等の熱硬化性樹
脂と黒鉛粉末との組成割合において２５〜６０重量％の
熱硬化性樹脂を適正量として使用していた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記のような
組成割合のボンドカーボンコンパウンドを使用して構成
された従来の燃料電池用セパレータにおいては、電気絶
縁材である熱硬化性樹脂量が多いために、それだけセパ
レータ自体の導電性が低下して電気抵抗が増大し、燃料
電池の性能面で好ましいものでなかった。
組成割合のボンドカーボンコンパウンドを使用して構成
された従来の燃料電池用セパレータにおいては、電気絶
縁材である熱硬化性樹脂量が多いために、それだけセパ
レータ自体の導電性が低下して電気抵抗が増大し、燃料
電池の性能面で好ましいものでなかった。
【０００６】そこで、ボンドカーボンコンパウンドを使
用して構成される燃料電池用セパレータの導電性を向上
させるために、熱硬化性樹脂量を極力少なくすることが
考えられるが、このように樹脂量を少なくすると、成形
時のボンドカーボンコンパウンドの伸び、流動性が小さ
くなって、成形性が悪化するだけでなく、強度が低下
し、特に、樹脂量が１０重量％未満であると、強度不足
となり、自動車に設置して使用する際の振動等によって
割れや欠け等の損傷を受けやすい。
用して構成される燃料電池用セパレータの導電性を向上
させるために、熱硬化性樹脂量を極力少なくすることが
考えられるが、このように樹脂量を少なくすると、成形
時のボンドカーボンコンパウンドの伸び、流動性が小さ
くなって、成形性が悪化するだけでなく、強度が低下
し、特に、樹脂量が１０重量％未満であると、強度不足
となり、自動車に設置して使用する際の振動等によって
割れや欠け等の損傷を受けやすい。
【０００７】一方、樹脂量を上記した適正範囲（２５〜
６０重量％）に設定すると、ボンドカーボンコンパウン
ドの伸び、流動性がよくて成形性に優れ、かつ、振動等
によって割れ等の損傷を受けない強度を確保することが
可能である反面、燃料電池の性能の良否を左右する最大
の要素である電極との接触抵抗が樹脂量の増加に伴って
大きくなる。特に、樹脂量が４０重量％を超えると、接
触抵抗が急激に増大して燃料電池の性能が極端に低下し
てしまう。
６０重量％）に設定すると、ボンドカーボンコンパウン
ドの伸び、流動性がよくて成形性に優れ、かつ、振動等
によって割れ等の損傷を受けない強度を確保することが
可能である反面、燃料電池の性能の良否を左右する最大
の要素である電極との接触抵抗が樹脂量の増加に伴って
大きくなる。特に、樹脂量が４０重量％を超えると、接
触抵抗が急激に増大して燃料電池の性能が極端に低下し
てしまう。
【０００８】ところで、燃料電池の性能の良否を左右す
る最大の要素である接触抵抗について検討すると、燃料
電池を常時振動が加わる自動車に設置して使用する場合
でも１０ｍΩ・ｃｍ2 以下の接触抵抗値に安定よく保て
ることが要求される。このような要求値の接触抵抗を安
定保持するにあたって、従来の如く熱硬化性樹脂と黒鉛
粉末との組成割合のみを考慮しただけでは、上述したと
おりコンパウンドの流動性、成形性および成形体（セパ
レータ）の強度と接触抵抗との両方を満足させることが
できず、したがって、現今においては、成形性および強
度に優れている上に、１０ｍΩ・ｃｍ2 以下の低い接触
抵抗値に安定保持できる燃料電池セパレータの開発が強
く要望されている。
る最大の要素である接触抵抗について検討すると、燃料
電池を常時振動が加わる自動車に設置して使用する場合
でも１０ｍΩ・ｃｍ2 以下の接触抵抗値に安定よく保て
ることが要求される。このような要求値の接触抵抗を安
定保持するにあたって、従来の如く熱硬化性樹脂と黒鉛
粉末との組成割合のみを考慮しただけでは、上述したと
おりコンパウンドの流動性、成形性および成形体（セパ
レータ）の強度と接触抵抗との両方を満足させることが
できず、したがって、現今においては、成形性および強
度に優れている上に、１０ｍΩ・ｃｍ2 以下の低い接触
抵抗値に安定保持できる燃料電池セパレータの開発が強
く要望されている。
【０００９】本発明は上記要望に応えるべくなされたも
ので、流動性、成形に優れているとともに振動等によっ
て割れ等の損傷を受けない強度を確保しつつ、接触抵抗
を要求値以下の低い値にでき、かつ、その低い接触抵抗
値を安定よく保持することができる燃料電池セパレータ
及びその製造方法を提供することを目的としている。
ので、流動性、成形に優れているとともに振動等によっ
て割れ等の損傷を受けない強度を確保しつつ、接触抵抗
を要求値以下の低い値にでき、かつ、その低い接触抵抗
値を安定よく保持することができる燃料電池セパレータ
及びその製造方法を提供することを目的としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明に係る燃料電池用セパレータは、黒鉛粉末を
熱硬化性樹脂で結合してなる複合体から構成される燃料
電池用セパレータであって、上記複合体が、黒鉛粉末６
０〜９０重量％、熱硬化性樹脂１０〜４０重量％の範囲
の組成割合に設定されているとともに、黒鉛粉末の平均
粒径が１５〜１２５μｍ範囲に設定されていることを特
徴とするものである。
に、本発明に係る燃料電池用セパレータは、黒鉛粉末を
熱硬化性樹脂で結合してなる複合体から構成される燃料
電池用セパレータであって、上記複合体が、黒鉛粉末６
０〜９０重量％、熱硬化性樹脂１０〜４０重量％の範囲
の組成割合に設定されているとともに、黒鉛粉末の平均
粒径が１５〜１２５μｍ範囲に設定されていることを特
徴とするものである。
【００１１】ここで、上記複合体における黒鉛粉末と熱
硬化性樹脂の組成割合は、黒鉛粉末７０〜８７重量％、
熱硬化性樹脂１３〜３０重量％の範囲に設定されている
ことが好ましく、また、黒鉛粉末の平均粒径は、４０〜
１００μｍの範囲に設定されていることが好ましい。
硬化性樹脂の組成割合は、黒鉛粉末７０〜８７重量％、
熱硬化性樹脂１３〜３０重量％の範囲に設定されている
ことが好ましく、また、黒鉛粉末の平均粒径は、４０〜
１００μｍの範囲に設定されていることが好ましい。
【００１２】即ち、本発明者等は、ボンドカーボンコン
パウンドを使用して構成される燃料電池用セパレータに
ついて、既述したような開発要望に応えるべく鋭意研究
を重ねた結果、燃料電池の性能の良否を左右する最大の
要素である接触抵抗は、樹脂と黒鉛粉末との組成割合だ
けでなく、黒鉛粉末の平均粒径によって大きく変動し、
また、その黒鉛粉末の平均粒径が流動性、成形性及び強
度にも密接に関係しているという事実を知見し、この知
見に基づいて樹脂と黒鉛粉末との組成割合および黒鉛粉
末の平均粒径をそれぞれ上記のような範囲に設定して本
発明を完成したものである。
パウンドを使用して構成される燃料電池用セパレータに
ついて、既述したような開発要望に応えるべく鋭意研究
を重ねた結果、燃料電池の性能の良否を左右する最大の
要素である接触抵抗は、樹脂と黒鉛粉末との組成割合だ
けでなく、黒鉛粉末の平均粒径によって大きく変動し、
また、その黒鉛粉末の平均粒径が流動性、成形性及び強
度にも密接に関係しているという事実を知見し、この知
見に基づいて樹脂と黒鉛粉末との組成割合および黒鉛粉
末の平均粒径をそれぞれ上記のような範囲に設定して本
発明を完成したものである。
【００１３】上記構成の本発明によれば、複合体の一方
の組成であって、接触抵抗に最も大きく関与する黒鉛粉
末として平均粒径が１５〜１２５μｍ、好ましくは、４
０〜１００μｍの範囲に設定されたものを使用する一
方、複合体の他方の組成であって、流動性、成形性及び
強度に大きく関与する熱硬化性樹脂の組成割合を１０〜
４０重量％、好ましくは、１３〜３０重量％の範囲に設
定することで、成形材料である複合体の伸び、流動性が
よく成形性に優れているとともに、振動等によって割れ
等の損傷を受けないだけの十分な強度を確保することを
可能としながら、電極との接触抵抗値を１０ｍΩ・ｃｍ
2 以下の低い値として燃料電池の性能を向上することが
可能である。
の組成であって、接触抵抗に最も大きく関与する黒鉛粉
末として平均粒径が１５〜１２５μｍ、好ましくは、４
０〜１００μｍの範囲に設定されたものを使用する一
方、複合体の他方の組成であって、流動性、成形性及び
強度に大きく関与する熱硬化性樹脂の組成割合を１０〜
４０重量％、好ましくは、１３〜３０重量％の範囲に設
定することで、成形材料である複合体の伸び、流動性が
よく成形性に優れているとともに、振動等によって割れ
等の損傷を受けないだけの十分な強度を確保することを
可能としながら、電極との接触抵抗値を１０ｍΩ・ｃｍ
2 以下の低い値として燃料電池の性能を向上することが
可能である。
【００１４】因みに、黒鉛粉末の平均粒径が上記設定範
囲未満、例えば１０μｍ以下であると、樹脂量をいかに
調整しても接触抵抗値は１５ｍΩ・ｃｍ2 以上となり、
自動車への搭載等の振動の加わる条件下で使用される燃
料電池として要求される接触抵抗値（１０ｍΩ・ｃｍ2
以下）には程遠い。また樹脂量が１０重量％未満の場合
及び黒鉛粉末の平均粒径が上記設定範囲を超える場合、
例えば１５０μｍ以上であると、流動性、成形性はよく
なるが、電極との接触面となる凸部の角部に振動に伴っ
て欠けや微細な割れ等が多数発生しやすく、成形初期段
階では低い接触抵抗値であったとしても、短期間の使用
で接触抵抗値が急激に増大し上記の要求値を維持できな
くなる。これらについての詳しい説明は後述する。
囲未満、例えば１０μｍ以下であると、樹脂量をいかに
調整しても接触抵抗値は１５ｍΩ・ｃｍ2 以上となり、
自動車への搭載等の振動の加わる条件下で使用される燃
料電池として要求される接触抵抗値（１０ｍΩ・ｃｍ2
以下）には程遠い。また樹脂量が１０重量％未満の場合
及び黒鉛粉末の平均粒径が上記設定範囲を超える場合、
例えば１５０μｍ以上であると、流動性、成形性はよく
なるが、電極との接触面となる凸部の角部に振動に伴っ
て欠けや微細な割れ等が多数発生しやすく、成形初期段
階では低い接触抵抗値であったとしても、短期間の使用
で接触抵抗値が急激に増大し上記の要求値を維持できな
くなる。これらについての詳しい説明は後述する。
【００１５】特に、上記構成の本発明に係る燃料電池用
セパレータにおいて、請求項４に記載のように、少なく
とも電極との接触面部分の表面粗さをプローブ先端径５
μｍの表面粗さ計での測定値で、Ｒａ＝０．１〜０．５
μｍの範囲に設定する場合は、接触抵抗値を更に低下さ
せることができる。
セパレータにおいて、請求項４に記載のように、少なく
とも電極との接触面部分の表面粗さをプローブ先端径５
μｍの表面粗さ計での測定値で、Ｒａ＝０．１〜０．５
μｍの範囲に設定する場合は、接触抵抗値を更に低下さ
せることができる。
【００１６】また、同じく上記目的を達成するために、
本発明に係る燃料電池用セパレータの製造方法は、黒鉛
粉末６０〜９０重量％、熱硬化性樹脂１０〜４０重量％
の範囲の組成割合に設定され、かつ、黒鉛粉末の平均粒
径が１５〜１２５μｍの範囲に設定されている複合体を
成形して構成される燃料電池用セパレータの製造方法で
あって、上記複合体を２〜１０ＭＰａの範囲の面圧で予
め最終成形形状に近似する形状に冷間成形した後、その
予備成形体を金型内に充填し、１０〜１００ＭＰａの範
囲の面圧を加えて最終形状に成形することを特徴とする
ものである。
本発明に係る燃料電池用セパレータの製造方法は、黒鉛
粉末６０〜９０重量％、熱硬化性樹脂１０〜４０重量％
の範囲の組成割合に設定され、かつ、黒鉛粉末の平均粒
径が１５〜１２５μｍの範囲に設定されている複合体を
成形して構成される燃料電池用セパレータの製造方法で
あって、上記複合体を２〜１０ＭＰａの範囲の面圧で予
め最終成形形状に近似する形状に冷間成形した後、その
予備成形体を金型内に充填し、１０〜１００ＭＰａの範
囲の面圧を加えて最終形状に成形することを特徴とする
ものである。
【００１７】ここで、最終成形形状に近似する形状と
は、成形面圧方向以外の形状寸法が最終成形体の対応す
る形状寸法と近似することを意味する。予備成形体の成
形面圧方向の形状寸法は、最終成形体の寸法より１．０
〜２．０倍程度に設定されていることが好ましい。この
ような予備成形体を使用することで、成形体密度と体積
抵抗率をさらに良化することが可能である。
は、成形面圧方向以外の形状寸法が最終成形体の対応す
る形状寸法と近似することを意味する。予備成形体の成
形面圧方向の形状寸法は、最終成形体の寸法より１．０
〜２．０倍程度に設定されていることが好ましい。この
ような予備成形体を使用することで、成形体密度と体積
抵抗率をさらに良化することが可能である。
【００１８】上記のような成形手段を有する本発明の製
造方法によれば、複合体（ボンドカーボンコンパウン
ド）を２〜１０ＭＰａの範囲の面圧で予め最終成形形状
に近似する形状に冷間成形した上、その予備成形体を金
型に充填して１０〜１００ＭＰａの範囲の高い成形面圧
で最終形状に成形するといった二段階成形を採用するこ
とにより、伸び、流動性が小さい複合体であっても、こ
の複合体を金型内の隅々まで行きわたらせて成形むらが
生じなることを抑制しながら、成形体密度を大きくし、
さらに均一に充填させることが可能となり、接触抵抗値
が低く導電性に優れているだけでなく、均質で、かつ、
形状面でも正常なセパレータを得ることができる。
造方法によれば、複合体（ボンドカーボンコンパウン
ド）を２〜１０ＭＰａの範囲の面圧で予め最終成形形状
に近似する形状に冷間成形した上、その予備成形体を金
型に充填して１０〜１００ＭＰａの範囲の高い成形面圧
で最終形状に成形するといった二段階成形を採用するこ
とにより、伸び、流動性が小さい複合体であっても、こ
の複合体を金型内の隅々まで行きわたらせて成形むらが
生じなることを抑制しながら、成形体密度を大きくし、
さらに均一に充填させることが可能となり、接触抵抗値
が低く導電性に優れているだけでなく、均質で、かつ、
形状面でも正常なセパレータを得ることができる。
【００１９】なお、本発明で用いられる熱硬化性樹脂と
しては、黒鉛粉末との濡れ性に優れたフェノール樹脂が
最も好ましいが、それ以外に、ポリカルボジイミド樹
脂、エポキシ樹脂、フルフリルアルコール樹脂、尿素樹
脂、メラミン樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、アルキド
樹脂などのように、加熱時に熱硬化反応を起こし、燃料
電池の運転温度及び供給ガス成分に対して安定なもので
あればよい。
しては、黒鉛粉末との濡れ性に優れたフェノール樹脂が
最も好ましいが、それ以外に、ポリカルボジイミド樹
脂、エポキシ樹脂、フルフリルアルコール樹脂、尿素樹
脂、メラミン樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、アルキド
樹脂などのように、加熱時に熱硬化反応を起こし、燃料
電池の運転温度及び供給ガス成分に対して安定なもので
あればよい。
【００２０】また、本発明で用いられる黒鉛粉末として
は、天然黒鉛、人造黒鉛、カーボンブラック、キッシュ
黒鉛、膨張黒鉛等いかなる種類のものであってもよく、
コストなどの条件を考慮して任意に選択することができ
る。特に、本発明において膨張黒鉛を用いる場合には、
該黒鉛が加熱により体積膨張することで層構造を形成し
たものであり、成形面圧を加えることによってそれら層
が互いに絡み合って強固に結合させることが可能である
ために、熱硬化性樹脂の割合を少なくする複合体におい
て有効である。
は、天然黒鉛、人造黒鉛、カーボンブラック、キッシュ
黒鉛、膨張黒鉛等いかなる種類のものであってもよく、
コストなどの条件を考慮して任意に選択することができ
る。特に、本発明において膨張黒鉛を用いる場合には、
該黒鉛が加熱により体積膨張することで層構造を形成し
たものであり、成形面圧を加えることによってそれら層
が互いに絡み合って強固に結合させることが可能である
ために、熱硬化性樹脂の割合を少なくする複合体におい
て有効である。
【００２１】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
にもとづいて説明する。まず最初に、本発明のセパレー
タを備えた固体高分子電解質型燃料電池の構成及び動作
について図１〜図３を参照して簡単に説明する。固体高
分子電解質型燃料電池２０は、例えばフッ素系樹脂より
形成されたイオン交換膜である電解質膜１と、炭素繊維
糸で織成したカーボンクロスやカーボンペーパーあるい
はカーボンフェルトにより形成され、上記電解質膜１を
両側から挟みサンドイッチ構造をなすガス拡散電極とな
るアノード２及びカソード３と、そのサンドイッチ構造
をさらに両側から挟むセパレータ４，４とから構成され
る単セル５の複数組を積層し、その両端に図示省略した
集電板を配置したスタック構造に構成されている。
にもとづいて説明する。まず最初に、本発明のセパレー
タを備えた固体高分子電解質型燃料電池の構成及び動作
について図１〜図３を参照して簡単に説明する。固体高
分子電解質型燃料電池２０は、例えばフッ素系樹脂より
形成されたイオン交換膜である電解質膜１と、炭素繊維
糸で織成したカーボンクロスやカーボンペーパーあるい
はカーボンフェルトにより形成され、上記電解質膜１を
両側から挟みサンドイッチ構造をなすガス拡散電極とな
るアノード２及びカソード３と、そのサンドイッチ構造
をさらに両側から挟むセパレータ４，４とから構成され
る単セル５の複数組を積層し、その両端に図示省略した
集電板を配置したスタック構造に構成されている。
【００２２】上記両セパレータ４は、図２に明示するよ
うに、その周辺部に、水素を含有する燃料ガス孔６，７
と酸素を含有する酸化ガス孔８，９と冷却水孔１０とが
形成されており、上記単セル５の複数組を積層した時、
各セパレータ４の各孔６，７、８，９、１０がそれぞれ
燃料電池２０内部をその長手方向に貫通して燃料ガス供
給マニホールド、燃料ガス排出マニホールド、酸化ガス
供給マニホールド、酸化ガス排出マニホールド、冷却水
路を形成するようになされている。
うに、その周辺部に、水素を含有する燃料ガス孔６，７
と酸素を含有する酸化ガス孔８，９と冷却水孔１０とが
形成されており、上記単セル５の複数組を積層した時、
各セパレータ４の各孔６，７、８，９、１０がそれぞれ
燃料電池２０内部をその長手方向に貫通して燃料ガス供
給マニホールド、燃料ガス排出マニホールド、酸化ガス
供給マニホールド、酸化ガス排出マニホールド、冷却水
路を形成するようになされている。
【００２３】また、上記両セパレータ４の表面には、所
定形状のリブ部１１が形成されており、そのリブ部１１
とアノード２の表面との間に燃料ガス流路１２が形成さ
れているとともに、リブ部１１とカソード３の表面との
間に酸化ガス流路１３が形成されている。
定形状のリブ部１１が形成されており、そのリブ部１１
とアノード２の表面との間に燃料ガス流路１２が形成さ
れているとともに、リブ部１１とカソード３の表面との
間に酸化ガス流路１３が形成されている。
【００２４】上記構成の固体高分子電解質型燃料電池２
０においては、外部に設けられた燃料ガス供給装置から
燃料電池２０に対して供給された水素を含有する燃料ガ
スが上記燃料ガス供給マニホールドを経由して各単セル
５の燃料ガス流路１２に供給されて各単セル５のアノー
ド２側において既述（１）式で示したとおりの電気化学
反応を呈し、その反応後の燃料ガスは各単セル５の燃料
ガス流路１２から上記燃料ガス排出マニホールドを経由
して外部に排出される。同時に、外部に設けられた酸化
ガス供給装置から燃料電池２０に対して供給された酸素
を含有する酸化ガス（空気）が上記酸化ガス供給マニホ
ールドを経由して各単セル５の酸化ガス流路１３に供給
されて各単セル５のカソード３側において既述（２）式
で示したとおりの電気化学反応を呈し、その反応後の酸
化ガスは各単セル５の酸化ガス流路１３から上記酸化ガ
ス排出マニホールドを経由して外部に排出される。
０においては、外部に設けられた燃料ガス供給装置から
燃料電池２０に対して供給された水素を含有する燃料ガ
スが上記燃料ガス供給マニホールドを経由して各単セル
５の燃料ガス流路１２に供給されて各単セル５のアノー
ド２側において既述（１）式で示したとおりの電気化学
反応を呈し、その反応後の燃料ガスは各単セル５の燃料
ガス流路１２から上記燃料ガス排出マニホールドを経由
して外部に排出される。同時に、外部に設けられた酸化
ガス供給装置から燃料電池２０に対して供給された酸素
を含有する酸化ガス（空気）が上記酸化ガス供給マニホ
ールドを経由して各単セル５の酸化ガス流路１３に供給
されて各単セル５のカソード３側において既述（２）式
で示したとおりの電気化学反応を呈し、その反応後の酸
化ガスは各単セル５の酸化ガス流路１３から上記酸化ガ
ス排出マニホールドを経由して外部に排出される。
【００２５】上記（１）及び（２）式の電気化学反応に
伴い、燃料電池２０全体としては既述（３）式で示した
電気化学反応が進行して、燃料が有する化学エネルギー
を直接電気エネルギーに変換することで、所定の電池性
能が発揮される。なお、この燃料電池２０は、電解質膜
１の性質から約８０〜１００℃の温度範囲で運転される
ために発熱を伴う。そこで、燃料電池２０の運転中は、
外部に設けられた冷却水供給装置から該燃料電池２０に
対して冷却水を供給し、これを上記冷却水路に循環させ
ることによって、燃料電池２０内部の温度上昇を抑制し
ている。
伴い、燃料電池２０全体としては既述（３）式で示した
電気化学反応が進行して、燃料が有する化学エネルギー
を直接電気エネルギーに変換することで、所定の電池性
能が発揮される。なお、この燃料電池２０は、電解質膜
１の性質から約８０〜１００℃の温度範囲で運転される
ために発熱を伴う。そこで、燃料電池２０の運転中は、
外部に設けられた冷却水供給装置から該燃料電池２０に
対して冷却水を供給し、これを上記冷却水路に循環させ
ることによって、燃料電池２０内部の温度上昇を抑制し
ている。
【００２６】次に、上記のような構成及び動作を有する
固体高分子電解質型燃料電池２０におけるセパレータ４
の製造方法について、図４（ａ），（ｂ）を参照して説
明する。このセパレータ４は、黒鉛粉末６０〜９０重量
％、好ましくは、７０〜８７重量％、熱硬化性樹脂１０
〜４０重量％、好ましくは、１３〜３０重量％の組成割
合に設定した複合体（ボンドカーボン）を用いて成形さ
れるものであって、上記黒鉛粉末と熱硬化性樹脂とを均
一に混合し調整して所定のコンパウンドを作成する（ス
テップＳ１００）。ついで、このコンパウンドに２〜１
０ＭＰａの範囲の面圧を加えて、予め最終成形形状に近
似する形状に冷間成形する（ステップＳ１０１）。続い
て、その予備成形体を図４（ｂ）に示すように、所定の
最終形状を持つ金型１４内に充填する（ステップＳ１０
２）。この状態で、金型１４を１５０〜１７０℃に加熱
昇温するとともに、図外のプレスを動作させ図４中の矢
印ｆ方向から１０〜１００ＭＰａ、好ましくは、２０〜
５０ＭＰａの範囲の面圧を加えることにより（ステップ
Ｓ１０３）、金型１４の形状に応じた最終形状のセパレ
ータ４が製造される（ステップＳ１０４）。
固体高分子電解質型燃料電池２０におけるセパレータ４
の製造方法について、図４（ａ），（ｂ）を参照して説
明する。このセパレータ４は、黒鉛粉末６０〜９０重量
％、好ましくは、７０〜８７重量％、熱硬化性樹脂１０
〜４０重量％、好ましくは、１３〜３０重量％の組成割
合に設定した複合体（ボンドカーボン）を用いて成形さ
れるものであって、上記黒鉛粉末と熱硬化性樹脂とを均
一に混合し調整して所定のコンパウンドを作成する（ス
テップＳ１００）。ついで、このコンパウンドに２〜１
０ＭＰａの範囲の面圧を加えて、予め最終成形形状に近
似する形状に冷間成形する（ステップＳ１０１）。続い
て、その予備成形体を図４（ｂ）に示すように、所定の
最終形状を持つ金型１４内に充填する（ステップＳ１０
２）。この状態で、金型１４を１５０〜１７０℃に加熱
昇温するとともに、図外のプレスを動作させ図４中の矢
印ｆ方向から１０〜１００ＭＰａ、好ましくは、２０〜
５０ＭＰａの範囲の面圧を加えることにより（ステップ
Ｓ１０３）、金型１４の形状に応じた最終形状のセパレ
ータ４が製造される（ステップＳ１０４）。
【００２７】上記のようにして製造されるセパレータ４
においては、該セパレータ４の構成材料であるボンドカ
ーボンにおける組成割合において熱硬化性樹脂が１０〜
４０重量％（好ましくは、１３〜３０重量％）と少ない
ために、ボンドカーボン自体の導電性が高く、さらに、
このボンドカーボンのコンパウンドを最終形状に近似す
る形状に予備成形した上、その予備成形体を金型１４に
充填し１５０〜１７０℃に加熱昇温しながら、１０〜１
００ＭＰａ（好ましくは、２０〜５０ＭＰａ）の高い成
形面圧を加えることで、熱硬化性樹脂が溶解するととも
に熱硬化反応が起こり、成形体密度が大きい所定形状の
セパレータ４に均質に成形することができる。
においては、該セパレータ４の構成材料であるボンドカ
ーボンにおける組成割合において熱硬化性樹脂が１０〜
４０重量％（好ましくは、１３〜３０重量％）と少ない
ために、ボンドカーボン自体の導電性が高く、さらに、
このボンドカーボンのコンパウンドを最終形状に近似す
る形状に予備成形した上、その予備成形体を金型１４に
充填し１５０〜１７０℃に加熱昇温しながら、１０〜１
００ＭＰａ（好ましくは、２０〜５０ＭＰａ）の高い成
形面圧を加えることで、熱硬化性樹脂が溶解するととも
に熱硬化反応が起こり、成形体密度が大きい所定形状の
セパレータ４に均質に成形することができる。
【００２８】また、接触抵抗に最も大きく関与する黒鉛
粉末として平均粒径が１５〜１２５μｍ、好ましくは、
４０〜１００μｍの範囲に設定されたものを使用する一
方、流動性、成形性及び強度に大きく関与する熱硬化性
樹脂の組成割合を１０〜４０重量％、好ましくは、１３
〜３０重量％の範囲に設定することで、成形材料である
複合体の伸び、流動性がよく成形性に優れているととも
に、振動等によって割れ等の損傷を受けないだけの十分
な強度を確保しながら、電極との接触抵抗値を１０ｍΩ
・ｃｍ2 以下の低い値にすることが可能である。
粉末として平均粒径が１５〜１２５μｍ、好ましくは、
４０〜１００μｍの範囲に設定されたものを使用する一
方、流動性、成形性及び強度に大きく関与する熱硬化性
樹脂の組成割合を１０〜４０重量％、好ましくは、１３
〜３０重量％の範囲に設定することで、成形材料である
複合体の伸び、流動性がよく成形性に優れているととも
に、振動等によって割れ等の損傷を受けないだけの十分
な強度を確保しながら、電極との接触抵抗値を１０ｍΩ
・ｃｍ2 以下の低い値にすることが可能である。
【００２９】以下、実施例によって本発明を更に詳しく
説明する。 ＜実施例１〜４＞平均粒径が１５μｍ、４５μｍ、１０
０μｍ及び１２５μｍの天然黒鉛粉末（エス・イー・シ
ー株式会社製）とフェノール樹脂とを表１に示す組成割
合で作成したボンドカーボンコンパウンドを金型に充填
して、１６０℃の成形温度下で１５ＭＰａの成形面圧を
加えて２分間保持した後、１７０℃の温度で３０分間加
熱処理して、図５に示すように、横（ａ）×縦（ｂ）×
厚さ（ｔ）が１７０×２３０×２（ｍｍ）で、かつ、図
６に示すように、深さ（ｄ）×幅（ｗ）が１×２（ｍ
ｍ）のガス流路Ｒを並列形成してなるテストピースＴＰ
を成形した。これら実施例１〜４のテストピースＴＰの
表面粗さ（Ｒａ）は、プローブ先端径５μｍの表面粗さ
計を用いＪＩＳＢ ０６０１−１９９４に記載された方
法により任意の１０点で計測した結果、表１に示すよう
な範囲の値であった。
説明する。 ＜実施例１〜４＞平均粒径が１５μｍ、４５μｍ、１０
０μｍ及び１２５μｍの天然黒鉛粉末（エス・イー・シ
ー株式会社製）とフェノール樹脂とを表１に示す組成割
合で作成したボンドカーボンコンパウンドを金型に充填
して、１６０℃の成形温度下で１５ＭＰａの成形面圧を
加えて２分間保持した後、１７０℃の温度で３０分間加
熱処理して、図５に示すように、横（ａ）×縦（ｂ）×
厚さ（ｔ）が１７０×２３０×２（ｍｍ）で、かつ、図
６に示すように、深さ（ｄ）×幅（ｗ）が１×２（ｍ
ｍ）のガス流路Ｒを並列形成してなるテストピースＴＰ
を成形した。これら実施例１〜４のテストピースＴＰの
表面粗さ（Ｒａ）は、プローブ先端径５μｍの表面粗さ
計を用いＪＩＳＢ ０６０１−１９９４に記載された方
法により任意の１０点で計測した結果、表１に示すよう
な範囲の値であった。
【００３０】＜比較例１〜６＞平均粒径が１０μｍ、１
５μｍ、４５μｍ、１００μｍ、１２５μｍ及び１５０
μｍの天然黒鉛粉末（エス・イー・シー株式会社製）と
フェノール樹脂とを表１に示す組成割合で作成したボン
ドカーボンコンパウンドを上記実施例１〜４と同様な成
形条件のもとで図５及び図６に示すような形態のテスト
ピースＴＰを成形した。これら比較例１〜６のテストピ
ースＴＰの表面粗さ（Ｒａ）は、上記と同様に計測した
結果、表１に示すような範囲の値であった。
５μｍ、４５μｍ、１００μｍ、１２５μｍ及び１５０
μｍの天然黒鉛粉末（エス・イー・シー株式会社製）と
フェノール樹脂とを表１に示す組成割合で作成したボン
ドカーボンコンパウンドを上記実施例１〜４と同様な成
形条件のもとで図５及び図６に示すような形態のテスト
ピースＴＰを成形した。これら比較例１〜６のテストピ
ースＴＰの表面粗さ（Ｒａ）は、上記と同様に計測した
結果、表１に示すような範囲の値であった。
【００３１】そして、上記実施例１〜４及び比較例１〜
６のテストピースＴＰそれぞれの接触抵抗値を測定した
ところ、表１に示す結果が得られた。また、実施例１，
３，４及び比較例１，６のテストピースＴＰそれぞれの
圧縮強度を測定したところ、図７に示す結果が得られ
た。なお、図７に示すように、黒鉛粉末の平均粒径が等
しい実施例１と比較例２（１５μｍ）、実施例３と比較
例４（１００μｍ）及び実施例４と比較例５（１２５μ
ｍ）の各テストピースＴＰの圧縮強度はほぼ等しい値で
あった。
６のテストピースＴＰそれぞれの接触抵抗値を測定した
ところ、表１に示す結果が得られた。また、実施例１，
３，４及び比較例１，６のテストピースＴＰそれぞれの
圧縮強度を測定したところ、図７に示す結果が得られ
た。なお、図７に示すように、黒鉛粉末の平均粒径が等
しい実施例１と比較例２（１５μｍ）、実施例３と比較
例４（１００μｍ）及び実施例４と比較例５（１２５μ
ｍ）の各テストピースＴＰの圧縮強度はほぼ等しい値で
あった。
【００３２】
【表１】
【００３３】また、上記実施例１〜４及び比較例１，６
のテストピースＴＰをそれぞれ１０枚づつ成形し、それ
らテストピースＴＰに１２００サイクル／分、振幅１６
μｍの振動を加えるといった加振テスト後の外観観察を
行ない、各テストピースＴＰのガス流路を形成する凸部
の角部などに割れや欠けが生じていない良品テストピー
スの個数を計数したところ、表２に示す結果が得られ
た。
のテストピースＴＰをそれぞれ１０枚づつ成形し、それ
らテストピースＴＰに１２００サイクル／分、振幅１６
μｍの振動を加えるといった加振テスト後の外観観察を
行ない、各テストピースＴＰのガス流路を形成する凸部
の角部などに割れや欠けが生じていない良品テストピー
スの個数を計数したところ、表２に示す結果が得られ
た。
【００３４】
【表２】
【００３５】上記表１の結果から明らかなように、黒鉛
粉末の平均粒径が１０μｍ未満の比較例１の場合は、樹
脂量をいかに調整しても接触抵抗値が１５ｍΩ・ｃｍ2
以上となり、燃料電池用セパレータとして要求される値
（１０ｍΩ・ｃｍ2 以下）には程遠い。一方、黒鉛粉末
の平均粒径が１５〜１２５μｍの実施例１〜４及び比較
例２〜５の場合は、樹脂量を１０〜４０重量％の範囲に
設定すれば、接触抵抗値を１０ｍΩ・ｃｍ2 以下にでき
るが、５０重量％になると、接触抵抗値が１１ｍΩ・ｃ
ｍ2 以上になり、要求値以下にはならない。また、黒鉛
粉末の平均粒径が１５〜１２５μｍの範囲で、かつ、樹
脂量が１０〜４０重量％の範囲であっても、表面粗さＲ
ａが０．６μｍ以上の比較例２〜５の場合は、表面粗さ
Ｒａが０．１〜０．５μｍの範囲の実施例１〜４の場合
と比べて、接触抵抗値が０．８〜２．２３ｍΩ・ｃｍ2
大きいことが確認された。
粉末の平均粒径が１０μｍ未満の比較例１の場合は、樹
脂量をいかに調整しても接触抵抗値が１５ｍΩ・ｃｍ2
以上となり、燃料電池用セパレータとして要求される値
（１０ｍΩ・ｃｍ2 以下）には程遠い。一方、黒鉛粉末
の平均粒径が１５〜１２５μｍの実施例１〜４及び比較
例２〜５の場合は、樹脂量を１０〜４０重量％の範囲に
設定すれば、接触抵抗値を１０ｍΩ・ｃｍ2 以下にでき
るが、５０重量％になると、接触抵抗値が１１ｍΩ・ｃ
ｍ2 以上になり、要求値以下にはならない。また、黒鉛
粉末の平均粒径が１５〜１２５μｍの範囲で、かつ、樹
脂量が１０〜４０重量％の範囲であっても、表面粗さＲ
ａが０．６μｍ以上の比較例２〜５の場合は、表面粗さ
Ｒａが０．１〜０．５μｍの範囲の実施例１〜４の場合
と比べて、接触抵抗値が０．８〜２．２３ｍΩ・ｃｍ2
大きいことが確認された。
【００３６】また、図７及び表２の結果から明らかなよ
うに、樹脂量が１０重量％未満の比較例１の場合及び黒
鉛粉末の平均粒径が１５０μｍの比較例６の場合は、ガ
ス流路を形成する凸部の角部に微細な割れや欠けが発生
した不良品であることが確認された。
うに、樹脂量が１０重量％未満の比較例１の場合及び黒
鉛粉末の平均粒径が１５０μｍの比較例６の場合は、ガ
ス流路を形成する凸部の角部に微細な割れや欠けが発生
した不良品であることが確認された。
【００３７】上記の両テスト結果から、最終的に、燃料
電池用セパレータとして要求される低い接触抵抗値（１
０ｍΩ・ｃｍ2 以下）を有し、かつ、自動車に搭載する
など振動が加わる条件下での使用に際しも、割れや欠け
などを発生せず、初期の低い接触抵抗値を保持できる条
件は、樹脂量が１０〜４０重量％、より好ましくは、１
３〜３０重量％の範囲であり、かつ、黒鉛粉末の平均粒
径が１５〜１２５μｍ、より好ましくは４０〜１００μ
ｍの範囲であることが分かった。また、黒鉛粉末の平均
粒径を４０〜１００μｍの範囲に設定し、かつ、電極と
の接触面部分の表面粗さＲａを０．１〜０．５μｍの範
囲に設定することで、接触抵抗値をさらに低下させて電
池の性能を一段と向上させることができる。
電池用セパレータとして要求される低い接触抵抗値（１
０ｍΩ・ｃｍ2 以下）を有し、かつ、自動車に搭載する
など振動が加わる条件下での使用に際しも、割れや欠け
などを発生せず、初期の低い接触抵抗値を保持できる条
件は、樹脂量が１０〜４０重量％、より好ましくは、１
３〜３０重量％の範囲であり、かつ、黒鉛粉末の平均粒
径が１５〜１２５μｍ、より好ましくは４０〜１００μ
ｍの範囲であることが分かった。また、黒鉛粉末の平均
粒径を４０〜１００μｍの範囲に設定し、かつ、電極と
の接触面部分の表面粗さＲａを０．１〜０．５μｍの範
囲に設定することで、接触抵抗値をさらに低下させて電
池の性能を一段と向上させることができる。
【００３８】
【発明の効果】以上のように、請求項１〜請求項３に記
載の発明によれば、黒鉛粉末と熱硬化性樹脂からなる複
合体のうち、接触抵抗に最も大きく関与する黒鉛粉末と
して平均粒径が１５〜１２５μｍ、好ましくは、４０〜
１００μｍの範囲に設定する一方、流動性、成形性及び
強度に大きく関与する熱硬化性樹脂の組成割合を１０〜
４０重量％、好ましくは、１３〜３０重量％の範囲に設
定することで、成形材料である複合体の伸び、流動性を
よくして優れた成形性を発揮するとともに、振動等によ
って割れ等の損傷を受けないだけの十分な強度を確保す
ることができるものでありながら、電極との接触抵抗値
を燃料電池用セパレータとして要求される１０ｍΩ・ｃ
ｍ2 以下の低い値とでき、かつ、その低い接触抵抗値を
安定よく保持することができ、燃料電池の性能を顕著に
向上することができるという効果を奏する。
載の発明によれば、黒鉛粉末と熱硬化性樹脂からなる複
合体のうち、接触抵抗に最も大きく関与する黒鉛粉末と
して平均粒径が１５〜１２５μｍ、好ましくは、４０〜
１００μｍの範囲に設定する一方、流動性、成形性及び
強度に大きく関与する熱硬化性樹脂の組成割合を１０〜
４０重量％、好ましくは、１３〜３０重量％の範囲に設
定することで、成形材料である複合体の伸び、流動性を
よくして優れた成形性を発揮するとともに、振動等によ
って割れ等の損傷を受けないだけの十分な強度を確保す
ることができるものでありながら、電極との接触抵抗値
を燃料電池用セパレータとして要求される１０ｍΩ・ｃ
ｍ2 以下の低い値とでき、かつ、その低い接触抵抗値を
安定よく保持することができ、燃料電池の性能を顕著に
向上することができるという効果を奏する。
【００３９】特に、請求項４に記載のように、電極との
接触面部分の表面粗さＲａを０．１〜０．５μｍの範囲
に設定することによって、接触抵抗値をさらに低下させ
て電池性能の一段の向上を達成することができる。
接触面部分の表面粗さＲａを０．１〜０．５μｍの範囲
に設定することによって、接触抵抗値をさらに低下させ
て電池性能の一段の向上を達成することができる。
【００４０】また、請求項５に記載の発明のような予備
成形を含む二段階成形を採用することにより、樹脂量が
少なくて伸び、流動性が小さい複合体を用いながらも、
最終成形時にはその複合体を金型内の隅々まで行きわた
らせて成形むらが生じないように均一に充填させること
が可能で、一層均質で、かつ、正常な形状のセパレータ
を確実に得ることができるという製造上の効果を奏す
る。
成形を含む二段階成形を採用することにより、樹脂量が
少なくて伸び、流動性が小さい複合体を用いながらも、
最終成形時にはその複合体を金型内の隅々まで行きわた
らせて成形むらが生じないように均一に充填させること
が可能で、一層均質で、かつ、正常な形状のセパレータ
を確実に得ることができるという製造上の効果を奏す
る。
【図１】本発明のセパレータを備えた固体高分子電解質
型燃料電池を構成するスタック構造の構成を示す分解斜
視図である。
型燃料電池を構成するスタック構造の構成を示す分解斜
視図である。
【図２】同上固体高分子電解質型燃料電池におけるセパ
レータの外観正面図である。
レータの外観正面図である。
【図３】同上固体高分子電解質型燃料電池の構成単位で
ある単セルの構成を示す要部の拡大断面図である。
ある単セルの構成を示す要部の拡大断面図である。
【図４】（ａ）は同上セパレータの製造工程を、（ｂ）
はその製造の様子を説明する説明図である。
はその製造の様子を説明する説明図である。
【図５】テストピースの仕様を説明する斜視図である。
【図６】図５の丸で囲んだＡ部の拡大断面図である。
【図７】実施例及び比較例の樹脂量と圧縮強度との関係
を示すグラフである。
を示すグラフである。
１ 電解質膜 ２ アノード（電極） ３ カソード（電極） ４ セパレータ ５ 単セル １４ 金型 ２０ 固体高分子電解質型燃料電池
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山本 晃正 兵庫県三田市下内神字打場541番地の１ 日本ピラー工業株式会社三田工場内 (72)発明者 梶 雅仁 兵庫県三田市下内神字打場541番地の１ 日本ピラー工業株式会社三田工場内 Ｆターム(参考） 5H026 AA04 AA06 BB02 CC03 CC04 EE06 EE18 HH00 HH01 HH05
Claims (6)
- 【請求項１】 黒鉛粉末を熱硬化性樹脂で結合してなる
複合体から構成される燃料電池用セパレータであって、 上記複合体が、黒鉛粉末６０〜９０重量％、熱硬化性樹
脂１０〜４０重量％の範囲の組成割合に設定されている
とともに、 黒鉛粉末の平均粒径が１５〜１２５μｍの範囲に設定さ
れていることを特徴とする燃料電池用セパレータ。 - 【請求項２】 上記複合体における黒鉛粉末と熱硬化性
樹脂の組成割合が、７０〜８７重量％と１３〜３０重量
％の範囲に設定されている請求項１に記載の燃料電池用
セパレータ。 - 【請求項３】 上記黒鉛粉末の平均粒径が、４０〜１０
０μｍの範囲に設定されている請求項１または２に記載
の燃料電池用セパレータ。 - 【請求項４】 少なくとも電極との接触面部分の表面粗
さが、プローブ先端径５μｍの表面粗さ計での測定値
で、Ｒａ＝０．１〜０．５μｍの範囲に設定されている
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。 - 【請求項５】 黒鉛粉末６０〜９０重量％、熱硬化性樹
脂１０〜４０重量％の範囲の組成割合に設定され、か
つ、黒鉛粉末の平均粒径が１５〜１２５μｍの範囲に設
定されている複合体を成形して構成される燃料電池用セ
パレータの製造方法であって、 上記複合体を２〜１０ＭＰａの範囲の面圧により予め最
終成形形状に近似する形状に冷間成形した後、 その予備成形体を金型内に充填し、１０〜１００ＭＰａ
の範囲の面圧を加えて最終形状に成形することを特徴と
する燃料電池用セパレータの製造方法。 - 【請求項６】 最終成形体の少なくとも電極との接触面
部分の表面粗さが、プローブ先端径５μｍの表面粗さ計
での測定値で、Ｒａ＝０．１〜０．５μｍの範囲になる
ように成形する請求項５に記載の燃料電池用セパレータ
の製造方法。
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| JP2005158275A (ja) * | 2003-11-20 | 2005-06-16 | Dainippon Ink & Chem Inc | 燃料電池用セパレータの製造方法 |
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| AT6260U1 (de) * | 2002-08-01 | 2003-07-25 | Plansee Ag | Verfahren zur herstellung eines formteiles |
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| JP2005197222A (ja) * | 2003-12-12 | 2005-07-21 | Nisshinbo Ind Inc | 燃料電池セパレータ |
| KR20050120515A (ko) | 2004-06-19 | 2005-12-22 | 한국타이어 주식회사 | 연료전지 분리판용 탄소복합재, 그의 제조방법 및 이를적용한 연료전지 분리판 |
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