JP2002025574A - 固体高分子型燃料電池セパレータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 小型で取り扱い易い燃料電池として使用でき
る部品の小型化が可能で生産性及び耐久性に優れた固体
高分子型燃料電池セパレータを提供する。 【解決手段】 中央の燃料ガス流路（Ａ）に燃料ガスを
流入・流出させるためのマニホールド（１）を設けた金
属薄板本体（２）からなる固体高分子型燃料電池セパレ
ータにおいて、上記マニホールド（１）の端面にフッ素
樹脂被覆層（３１）を設け、このフッ素樹脂被覆層（３
１）により、金属薄板本体（２）の露出面が保護され
て、金属薄板本体２の腐食が防止される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、小型で取り扱い易
い燃料電池として使用できる固体高分子型燃料電池セパ
レータに係り、特に長時間使用可能な耐久性に優れたセ
パレータに関する。

【０００２】

【従来の技術とその課題】最近の環境問題や資源問題に
対応して燃料電池の開発が活発に行われている。特に小
型で取り扱い易い燃料電池としては固体高分子型燃料電
池が検討され、さらに電池用のセパレータとして、より
小型化が要求され、また多数のセパレータを重ね合わせ
て使用することから精度が優れ、生産性のよいセパレー
タが要求されている。

【０００３】上記固体高分子型燃料電池ではセパレータ
としてアルミニウム板等の金属薄板をセパレータ本体と
し、周縁部に弾力性や密閉性に優れたパッキング材を設
け、電解質膜等を介在してセパレータを多数重合した
（スタック）構成のものが知られ、このようなセパレー
タの例を図４及び図５の平面図と部分断面図にて示し
た。図４の（ト）はセパレータの平面概略図であり、
（チ）は（ト）のｇ−ｇ、及びｈ−ｈ矢視断面概略図で
ある。同様に図５の（リ）はセパレータの平面概略図で
あり、（ヌ）は（リ）のｉ−ｉ、及びｊ−ｊ矢視断面概
略図である。図４、５の平面概略図に示すようにセパレ
ータの中央部には燃料ガス流路Ａ（詳細は省略）が設け
られ、周縁部の表面には斜線で示したパッキング材３が
被覆してある。燃料ガス等は外部からマニホールド１を
通じて中央の燃料ガス流路Ａに流入・流出される。

【０００４】上記セパレータにおいては、図４の（チ）
に示すように、マニホールド１の端面２１及びその近傍
部分、図５の（ヌ）ではマニホールド１の端面２１に金
属薄板本体２の金属面が露出している。このように金属
面がマニホールド側に露出しているため、その金属薄板
本体２の露出面が燃料ガス等中の水分に接触し易く、そ
の水分の影響を受けて金属薄板本体２が腐食してしまう
おそれがあった。そのため、腐食した金属薄板本体２か
ら腐食物（例えば酸化物等）が剥離（離脱）してマニホ
ールド１の内壁面に付着することによって、マニホール
ド１が部分的に閉塞されて燃料ガス等の流れが悪くな
り、燃料電池の性能が低下してしまうという問題があっ
た。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、上述の問題点
を解消できる固体高分子型燃料電池セパレータを見出し
たものであり、その要旨とするところは、中央の燃料ガ
ス流路（Ａ）に燃料ガスを流入・流出させるためのマニ
ホールド（１）を穿設した金属薄板本体（２）からなる
固体高分子型燃料電池セパレータにおいて、上記マニホ
ールド（１）の端面にフッ素樹脂被覆層（３１）を設け
てなることを特徴とする固体高分子型燃料電池セパレー
タにある。

【０００６】

【発明の実施の形態】以下、本発明を詳しく説明する。
図１の（イ）は本発明セパレータの平面概略図、（ロ）
は（イ）のa−a、及びｂ−ｂ矢視断面概略図、図２、３
は本発明セパレータの他の実施例を示した。図１と同様
に図２の（ハ）はセパレータの平面概略図、（ニ）は
（ハ）のｃ−ｃ、及びｄ−ｄ矢視断面概略図、図３の
（ホ）はセパレータの平面概略図、（ヘ）は（ホ）のｅ
−ｅ、及びｆ−ｆ矢視断面概略図である。

【０００７】本発明におけるセパレータの主構成部材は
金属薄板本体２から形成され、金属薄板としては、鋼
板、ステンレス鋼板、メッキ処理鋼板、アルミニウム
板、銅板、チタン板等が好適であるが、これらには、限
定されない。厚みは０．３ｍｍ〜２．０ｍｍ程度であ
り、中央部に凹凸状のガス溝パターンにより、燃料ガス
流路Ａが形成される（図１乃至図３では省略してい
る）。周縁部の必要な箇所に反応ガスや冷却媒体用のマ
ニホールド１が穿設され、燃料ガス流路Ａと適宜連通さ
れている。

【０００８】上記内容のマニホールド１を設けた金属薄
板の少なくとも片面の周縁部の表面には、図１乃至図３
の斜線で示したパッキング材３が被覆してある。パッキ
ング材としては弾力性、密閉性を付与できる各種の弾性
樹脂、例えばシリコーン樹脂やフッ素系樹脂等が好適に
使用できる。本発明のセパレータでは、図１乃至図３に
示すように上記マニホールド１の端面にフッ素樹脂被覆
層３１を設ける必要がある。このようなフッ素樹脂被覆
層３１を設けることにより、金属薄板本体２の腐食を防
止して、燃料電池の性能低下を防止できるという利点が
ある。フッ素樹脂被覆層の厚みは ０．１ｍｍ〜２．０
ｍｍの範囲が好ましく、硬度（ＪＩＳＫ６３０１ スプ
リング式硬さ試験 Ａ形）が３０以上のものが好まし
い。この硬度が３０未満では柔らかすぎてトリミング等
の加工性が悪くなる。

【０００９】上記フッ素樹脂被覆層３１を設ける方法に
は種々の方法があるが、下記の方法が生産性の点等から
好ましい。パッキング材３をセパレータ周縁部の表面に
貼着等により形成した後、射出成形用の金型内に当該セ
パレータ本体を載置し、マニホールド１内部を充填、必
要に応じてその端面近傍を被覆するようにフッ素樹脂を
射出した後、打ち抜き加工によりフッ素樹脂被覆層３１
を形成する。

【００１０】

【実施例】以下、実施例について説明するが、本発明は
これに限定されるものではない。 （実施例１及び比較例１）実施例１として、マニホール
ドの端面にフッ素樹脂被覆層を設けたセパレータを用意
すると共に、比較例１として、マニホールドの端面をフ
ッ素樹脂被覆層で被覆しないセパレータを用意した。各
セパレータをそれぞれ単電池に取り付けて長時間に渡る
発電実験を行った。図６のグラフに示すように長時間に
渡る発電実験において、フッ素樹脂で被覆した実施例１
のものは、マニホールドを部分的に閉塞することなく、
燃料電池の性能が低下しなかった。これに対して、フッ
素樹脂で被覆しない比較例１のものは、マニホールドを
部分的に閉塞して、燃料電池の性能が低下してしまっ
た。

【００１１】

【発明の効果】上述したように、本発明の固体高分子型
燃料電池セパレータでは耐久性が良好となり、長期間の
運転が可能な燃料電池としての利用性が大きい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明セパレータの（イ）平面概略図、（ロ）
は（イ）のａ−ａ、及びｂ−ｂ矢視断面概略図である。

【図２】本発明セパレータの他の実施例を示す（ハ）平
面概略図、（ハ）は（ニ）のｃ−ｃ、及びｄ−ｄ矢視断
面概略図である。

【図３】本発明セパレータの他の実施例を示す（ホ）平
面概略図、（ヘ）は（ホ）のｅ−ｅ、及びｆ−ｆ矢視断
面概略図である。

【図４】従来のセパレータの（ト）平面概略図、（チ）
は（ト）のｇ−ｇ、及びｈ−ｈ矢視断面概略図である。

【図５】従来のセパレータの他の例を示す（リ）平面概
略図、（ヌ）は（リ）のｉ−ｉ、及びｊ−ｊ矢視断面概
略図である。

【図６】発電実験の結果を示すグラフである。

【符号の説明】

１ …マニホールド ２ …金属薄板本体 ２１ …端面 ３ …パッキング材 ３１ …フッ素樹脂被覆層

フロントページの続き (72)発明者 山本 良一 神奈川県平塚市真土2480番地 三菱樹脂株 式会社平塚工場内 (72)発明者 宮川 倫成 神奈川県平塚市真土2480番地 三菱樹脂株 式会社平塚工場内 Ｆターム(参考） 5H026 AA06 CC08 CX04 EE02 EE19 HH00

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 中央の燃料ガス流路（Ａ）に燃料ガスを
   流入・流出させるためのマニホールド（１）を穿設した
   金属薄板本体（２）からなる固体高分子型燃料電池セパ
   レータにおいて、上記マニホールド（１）の端面にフッ
   素樹脂被覆層（３１）を設けてなることを特徴とする固
   体高分子型燃料電池セパレータ。
2. 【請求項２】 フッ素樹脂被覆層（３１）に使用するフ
   ッ素樹脂の硬度（ＪＩＳＫ６３０１ スプリング式硬さ
   試験 Ａ形）が３０以上であることを特徴とする請求項
   １記載の固体高分子型燃料電池セパレータ。