JP2002056854A - 燃料電池用セパレータ及び燃料電池用セパレータを用いた燃料電池 - Google Patents
燃料電池用セパレータ及び燃料電池用セパレータを用いた燃料電池Info
- Publication number
- JP2002056854A JP2002056854A JP2000241273A JP2000241273A JP2002056854A JP 2002056854 A JP2002056854 A JP 2002056854A JP 2000241273 A JP2000241273 A JP 2000241273A JP 2000241273 A JP2000241273 A JP 2000241273A JP 2002056854 A JP2002056854 A JP 2002056854A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- fuel cell
- separator
- resin
- expanded graphite
- powder
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
Landscapes
- Fuel Cell (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 ガスの不浸透性、電気特性、寸法精度、液潤
滑性、機械強度等のセパレータ特性において問題がな
く、生産性が良好で、安価な燃料電池用セパレータ及び
ガスの不浸透性、電気特性、寸法精度、液潤滑性、機械
強度等のセパレータ特性において問題がなく、生産性が
良好で、安価な燃料電池用セパレータを有する高性能な
燃料電池を提供する。 【解決手段】 膨張黒鉛粉及び樹脂を含む導電材料を射
出成形して得られる燃料電池用セパレータ並びにこのセ
パレータを有してなる燃料電池。
滑性、機械強度等のセパレータ特性において問題がな
く、生産性が良好で、安価な燃料電池用セパレータ及び
ガスの不浸透性、電気特性、寸法精度、液潤滑性、機械
強度等のセパレータ特性において問題がなく、生産性が
良好で、安価な燃料電池用セパレータを有する高性能な
燃料電池を提供する。 【解決手段】 膨張黒鉛粉及び樹脂を含む導電材料を射
出成形して得られる燃料電池用セパレータ並びにこのセ
パレータを有してなる燃料電池。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、燃料電池用セパレ
ータ及び燃料電池用セパレータを用いた燃料電池に関す
る。
ータ及び燃料電池用セパレータを用いた燃料電池に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】燃料電池は近年、化石燃料消費による地
球温暖化防止策、省エネルギー対策等の観点から非常に
注目され、国、大学の研究機関、大手企業等でも研究開
発が盛んになっている。燃料電池の構成部材の一つであ
るセパレータの働きは、発生するエネルギーの原料とな
る水素及び酸素の定量的な供給と発生する水の速やかな
排出にあり、電池特性を左右する重要な部材である。ま
た、セパレータは一つの電池に数百枚使用されるためコ
ンパクト化が急務であり、現在各社ともデザインの改
良、一枚当たりの板厚、重量及び体積を低減し、かつ安
価なセパレータの開発に凌ぎをけずっている。
球温暖化防止策、省エネルギー対策等の観点から非常に
注目され、国、大学の研究機関、大手企業等でも研究開
発が盛んになっている。燃料電池の構成部材の一つであ
るセパレータの働きは、発生するエネルギーの原料とな
る水素及び酸素の定量的な供給と発生する水の速やかな
排出にあり、電池特性を左右する重要な部材である。ま
た、セパレータは一つの電池に数百枚使用されるためコ
ンパクト化が急務であり、現在各社ともデザインの改
良、一枚当たりの板厚、重量及び体積を低減し、かつ安
価なセパレータの開発に凌ぎをけずっている。
【０００３】従来型のセパレータは、黒鉛板を流路の形
状などをプログラムした高精度の切削機で長時間にわた
り慎重に加工して作製し、さらに得られたセパレータに
溶液樹脂を真空含浸して硬化させ、ガスの不浸透化を行
って製造していた。しかし、上記で得られるセパレータ
は、流路切削工程及びガスの不浸透性化に時間を要する
ため、セパレータ一枚当たりの価格が非常に高く、該セ
パレータを数百枚単位で使用する燃料電池を高価なもの
としている。
状などをプログラムした高精度の切削機で長時間にわた
り慎重に加工して作製し、さらに得られたセパレータに
溶液樹脂を真空含浸して硬化させ、ガスの不浸透化を行
って製造していた。しかし、上記で得られるセパレータ
は、流路切削工程及びガスの不浸透性化に時間を要する
ため、セパレータ一枚当たりの価格が非常に高く、該セ
パレータを数百枚単位で使用する燃料電池を高価なもの
としている。
【０００４】これに対し、本発明者は、安価で正確な流
路を形成でき、かつ燃料電池の特性を損なわないセパレ
ータとして、膨張黒鉛シート粉砕粉と樹脂を併用した新
しい成形材料を提案した。しかしながら、上記のセパレ
ータは、圧縮成形を行って作製しているため、生産効率
（成形サイクル）が悪く、また得られる成形体の寸法精
度のバラツキの発生に問題を残しているのが現状であ
る。
路を形成でき、かつ燃料電池の特性を損なわないセパレ
ータとして、膨張黒鉛シート粉砕粉と樹脂を併用した新
しい成形材料を提案した。しかしながら、上記のセパレ
ータは、圧縮成形を行って作製しているため、生産効率
（成形サイクル）が悪く、また得られる成形体の寸法精
度のバラツキの発生に問題を残しているのが現状であ
る。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】請求項１〜４記載の発
明は、ガスの不浸透性、電気特性、寸法精度、液潤滑
性、機械強度等のセパレータ特性において問題がなく、
生産性が良好で、安価な燃料電池用セパレータを提供す
るものである。請求項５及び６記載の発明は、ガスの不
浸透性、電気特性、寸法精度、液潤滑性、機械強度等の
セパレータ特性において問題がなく、生産性が良好で、
安価な燃料電池用セパレータを有する高性能な燃料電池
を提供するものである。
明は、ガスの不浸透性、電気特性、寸法精度、液潤滑
性、機械強度等のセパレータ特性において問題がなく、
生産性が良好で、安価な燃料電池用セパレータを提供す
るものである。請求項５及び６記載の発明は、ガスの不
浸透性、電気特性、寸法精度、液潤滑性、機械強度等の
セパレータ特性において問題がなく、生産性が良好で、
安価な燃料電池用セパレータを有する高性能な燃料電池
を提供するものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は、膨張黒鉛粉及
び樹脂を含む導電材料を射出成形して得られる燃料電池
用セパレータに関する。また、本発明は、膨張黒鉛粉
が、膨張黒鉛シート粉砕粉である前記の燃料電池用セパ
レータに関する。また、本発明は、膨張黒鉛粉が、平均
粒径１０μｍ〜１０００μｍである前記の燃料電池用セ
パレータに関する。また、本発明は、樹脂が、耐熱温度
８０℃以上である前記の燃料電池用セパレータに関す
る。また、本発明は、前記のセパレータを有してなる燃
料電池に関する。さらに、本発明は、固体高分子型であ
る前記の燃料電池に関する。
び樹脂を含む導電材料を射出成形して得られる燃料電池
用セパレータに関する。また、本発明は、膨張黒鉛粉
が、膨張黒鉛シート粉砕粉である前記の燃料電池用セパ
レータに関する。また、本発明は、膨張黒鉛粉が、平均
粒径１０μｍ〜１０００μｍである前記の燃料電池用セ
パレータに関する。また、本発明は、樹脂が、耐熱温度
８０℃以上である前記の燃料電池用セパレータに関す
る。また、本発明は、前記のセパレータを有してなる燃
料電池に関する。さらに、本発明は、固体高分子型であ
る前記の燃料電池に関する。
【０００７】
【発明の実施の形態】本発明において、膨張黒鉛粉と混
合して用いられる樹脂は、耐熱温度が８０℃以上のもの
を用いることが好ましい。８０℃未満の樹脂を用いてセ
パレータを製造すると、固体高分子型燃料電池の発電温
度に耐えることができず、セパレータの変形などが生
じ、著しく燃料電池特性の低下を招く傾向がある。
合して用いられる樹脂は、耐熱温度が８０℃以上のもの
を用いることが好ましい。８０℃未満の樹脂を用いてセ
パレータを製造すると、固体高分子型燃料電池の発電温
度に耐えることができず、セパレータの変形などが生
じ、著しく燃料電池特性の低下を招く傾向がある。
【０００８】耐熱温度が８０℃以上の樹脂の種類につい
ては特に制限はないが、生産効率及び成形時のトラブル
（成形機内での樹脂硬化など）を考慮すれば、熱可塑性
樹脂を用いることが好ましい。
ては特に制限はないが、生産効率及び成形時のトラブル
（成形機内での樹脂硬化など）を考慮すれば、熱可塑性
樹脂を用いることが好ましい。
【０００９】耐熱温度が８０℃以上の熱可塑性樹脂とし
ては、例えば高密度ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン
樹脂、ＡＳ樹脂、ＡＢＳ樹脂、ＡＡＳ樹脂、メタクリル
樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリスルホン樹脂、フェ
ノキシ樹脂、ナイロン６樹脂、ナイロン６６樹脂、ナイ
ロン６１０樹脂、アセタール樹脂（ホモポリマー）、ポ
リアセタール樹脂（コポリマー）、ナイロン１２樹脂等
が挙げられる。なお使用する樹脂の性状については特に
制限はなく、粉体及び液状のいずれでも使用することが
できる。
ては、例えば高密度ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン
樹脂、ＡＳ樹脂、ＡＢＳ樹脂、ＡＡＳ樹脂、メタクリル
樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリスルホン樹脂、フェ
ノキシ樹脂、ナイロン６樹脂、ナイロン６６樹脂、ナイ
ロン６１０樹脂、アセタール樹脂（ホモポリマー）、ポ
リアセタール樹脂（コポリマー）、ナイロン１２樹脂等
が挙げられる。なお使用する樹脂の性状については特に
制限はなく、粉体及び液状のいずれでも使用することが
できる。
【００１０】本発明で使用する膨張黒鉛粉としては、膨
張黒鉛をシート化し、密度を向上させて強度をもたせた
膨張黒鉛シート粉砕粉を用いることが好ましい。
張黒鉛をシート化し、密度を向上させて強度をもたせた
膨張黒鉛シート粉砕粉を用いることが好ましい。
【００１１】膨張黒鉛の製法については特に制限はない
が、例えば原料黒鉛を酸性物質及び酸化剤を含む溶液中
に浸漬して黒鉛層間化合物を生成させ、その後高温処理
して黒鉛結晶のＣ軸方向を膨張させて得ることができ
る。
が、例えば原料黒鉛を酸性物質及び酸化剤を含む溶液中
に浸漬して黒鉛層間化合物を生成させ、その後高温処理
して黒鉛結晶のＣ軸方向を膨張させて得ることができ
る。
【００１２】前記の原料黒鉛としては特に制限はない
が、天然黒鉛、キッシュ黒鉛、熱分解黒鉛等の高度に結
晶が発達した黒鉛が好ましいものとして挙げられる。得
られる特性と経済性のバランスを考慮すると天然黒鉛が
好ましい。用いる天然黒鉛としては、特に制限はなく、
Ｆ４８Ｃ（日本黒鉛（株）製、商品名）、Ｈ−５０（中
越黒鉛（株）製、商品名）等の市販品を用いることがで
きる。
が、天然黒鉛、キッシュ黒鉛、熱分解黒鉛等の高度に結
晶が発達した黒鉛が好ましいものとして挙げられる。得
られる特性と経済性のバランスを考慮すると天然黒鉛が
好ましい。用いる天然黒鉛としては、特に制限はなく、
Ｆ４８Ｃ（日本黒鉛（株）製、商品名）、Ｈ−５０（中
越黒鉛（株）製、商品名）等の市販品を用いることがで
きる。
【００１３】原料黒鉛の処理に用いられる酸性物質は、
一般に硫酸又は硫酸と硝酸との混液が使用される。酸の
濃度は、９５重量％以上であることが好ましい。酸性物
質の使用量については特に制限はなく、目的とする膨張
倍率で決定され、例えば、黒鉛１００重量部に対して１
００重量部〜１０００重量部使用することが好ましい。
一般に硫酸又は硫酸と硝酸との混液が使用される。酸の
濃度は、９５重量％以上であることが好ましい。酸性物
質の使用量については特に制限はなく、目的とする膨張
倍率で決定され、例えば、黒鉛１００重量部に対して１
００重量部〜１０００重量部使用することが好ましい。
【００１４】また、酸性物質と共に用いられる酸化剤と
しては、過酸化水素、塩酸を用いることが、良好な膨張
黒鉛が得られるので好ましい。酸化剤として過酸化水素
を用いる場合、過酸化水素の濃度については特に制限は
ないが、２０重量％〜４０重量％が好ましい。その量に
ついても特に制限はないが、黒鉛１００重量部に対して
過酸化水素水として５重量部〜６０重量部配合すること
が好ましい。
しては、過酸化水素、塩酸を用いることが、良好な膨張
黒鉛が得られるので好ましい。酸化剤として過酸化水素
を用いる場合、過酸化水素の濃度については特に制限は
ないが、２０重量％〜４０重量％が好ましい。その量に
ついても特に制限はないが、黒鉛１００重量部に対して
過酸化水素水として５重量部〜６０重量部配合すること
が好ましい。
【００１５】また、本発明で好ましいものとして使用す
る膨張黒鉛シート粉砕粉の製法についても特に制限はな
いが、一般的には上記で得た膨張黒鉛を、プレス、ロー
ル等で圧力を加えてシート化し、粗粉砕、微粉砕及び必
要に応じて行う分級工程を経て得ることができる。な
お、膨張黒鉛をシート化したときのシートの厚さ及び密
度については特に制限はないが、厚さが０．５mm〜１．
５mmの範囲及び密度が０．２g/cm3〜１．２g/cm3の範囲
のものが好ましい。
る膨張黒鉛シート粉砕粉の製法についても特に制限はな
いが、一般的には上記で得た膨張黒鉛を、プレス、ロー
ル等で圧力を加えてシート化し、粗粉砕、微粉砕及び必
要に応じて行う分級工程を経て得ることができる。な
お、膨張黒鉛をシート化したときのシートの厚さ及び密
度については特に制限はないが、厚さが０．５mm〜１．
５mmの範囲及び密度が０．２g/cm3〜１．２g/cm3の範囲
のものが好ましい。
【００１６】膨張黒鉛シート粉砕粉の粒径は、数平均粒
径で１０μｍ〜１０００μｍの範囲が好ましく、５０μ
ｍ〜８００μｍの範囲がさらに好ましい。数平均粒径が
１０μｍ未満の場合、膨張黒鉛粉の性質が薄れ、ガスの
不浸透性、電気特性及び機械強度が低下する傾向があ
り、一方、１０００μｍを超える場合、樹脂との混合性
が悪化し、上記と同様の現象が発生する傾向がある。
径で１０μｍ〜１０００μｍの範囲が好ましく、５０μ
ｍ〜８００μｍの範囲がさらに好ましい。数平均粒径が
１０μｍ未満の場合、膨張黒鉛粉の性質が薄れ、ガスの
不浸透性、電気特性及び機械強度が低下する傾向があ
り、一方、１０００μｍを超える場合、樹脂との混合性
が悪化し、上記と同様の現象が発生する傾向がある。
【００１７】膨張黒鉛粉と樹脂との混合割合は、使用す
る樹脂の溶融粘度、樹脂単独の電気特性等で任意に決定
されるが、通常の粉末樹脂を使用する場合の混合割合
は、膨張黒鉛粉／樹脂＝８０／２０〜３０／７０（重量
比）の範囲が好ましく、７０／３０〜４０／６０（重量
比）の範囲がさらに好ましい。ここで膨張黒鉛粉の配合
量が８０重量％を超える場合、樹脂との混合性が急激に
悪化する傾向があり、一方、３０重量％未満の場合、電
気特性が悪化する傾向がある。
る樹脂の溶融粘度、樹脂単独の電気特性等で任意に決定
されるが、通常の粉末樹脂を使用する場合の混合割合
は、膨張黒鉛粉／樹脂＝８０／２０〜３０／７０（重量
比）の範囲が好ましく、７０／３０〜４０／６０（重量
比）の範囲がさらに好ましい。ここで膨張黒鉛粉の配合
量が８０重量％を超える場合、樹脂との混合性が急激に
悪化する傾向があり、一方、３０重量％未満の場合、電
気特性が悪化する傾向がある。
【００１８】膨張黒鉛粉と樹脂の混合方法については特
に制限はないが、例えば膨張黒鉛シート粉砕粉に大きな
剪断力が加わらないシェイカー、Ｖブレンダ等を使用し
た乾式混合を行い、次いで得られた混合粉を、樹脂の融
点以上に加熱したニーダ又は押出し機を用い溶融混合を
行い、膨張黒鉛シート粉砕粉と樹脂とを均一に混合する
ことが好ましい。
に制限はないが、例えば膨張黒鉛シート粉砕粉に大きな
剪断力が加わらないシェイカー、Ｖブレンダ等を使用し
た乾式混合を行い、次いで得られた混合粉を、樹脂の融
点以上に加熱したニーダ又は押出し機を用い溶融混合を
行い、膨張黒鉛シート粉砕粉と樹脂とを均一に混合する
ことが好ましい。
【００１９】上記で得られた混合物、所謂導電材料は、
成形機ホッパー（材料供給部）内のトラブル（混合物の
ブリッジ、詰まり等）を考慮し、一定の大きさ、形状に
加工される。加工する方法については制限はないが、造
粒機を使用すれば効果的であるので好ましい。なお、本
発明において、射出成形時のシリンダー内におけるノズ
ル近辺の導電材料の粘度は、例えばシリンダーの温度が
２６０℃の場合、１０Pa・s〜１００Pa・sの範囲であるこ
とが好ましい。
成形機ホッパー（材料供給部）内のトラブル（混合物の
ブリッジ、詰まり等）を考慮し、一定の大きさ、形状に
加工される。加工する方法については制限はないが、造
粒機を使用すれば効果的であるので好ましい。なお、本
発明において、射出成形時のシリンダー内におけるノズ
ル近辺の導電材料の粘度は、例えばシリンダーの温度が
２６０℃の場合、１０Pa・s〜１００Pa・sの範囲であるこ
とが好ましい。
【００２０】また、射出成形条件において、シリンダー
の温度は２４５℃〜３１５℃の範囲が好ましく、射出圧
力は１４７MPa〜１９６MPaの範囲が好ましく、射出時間
は１分〜２分の範囲であることが好ましい。本発明にな
る燃料電池用セパレータの寸法については特に制限はな
く、燃料電池の大きさにより適宜選定する。
の温度は２４５℃〜３１５℃の範囲が好ましく、射出圧
力は１４７MPa〜１９６MPaの範囲が好ましく、射出時間
は１分〜２分の範囲であることが好ましい。本発明にな
る燃料電池用セパレータの寸法については特に制限はな
く、燃料電池の大きさにより適宜選定する。
【００２１】
【実施例】以下、実施例により本発明を説明する。
【００２２】実施例１ （１）膨張黒鉛シート粉砕粉の製造 硫酸（濃度９９重量％）６００ｇと硝酸（濃度９９重量
％）２００ｇを３リットルのガラスフラスコに入れた。
このものに黒鉛Ｆ４８Ｃ（固定炭素９９重量％以上、日
本黒鉛(株)製、商品名）６５０ｇを配合し、ガラス製の
撹拌羽根を取り付けた撹拌モータ（６００min-1）で５
分間撹拌し、その後過酸化水素（濃度３５重量％）３２
ｇを配合し、１５分間撹拌した。撹拌終了後、減圧濾過
で酸処理黒鉛と酸成分を分離し、得られた酸処理黒鉛を
別容器に移し、５リットルの水を加え、大型撹拌羽根で
１０分間撹拌して、減圧濾過で洗浄酸処理黒鉛と洗浄水
を分離した。
％）２００ｇを３リットルのガラスフラスコに入れた。
このものに黒鉛Ｆ４８Ｃ（固定炭素９９重量％以上、日
本黒鉛(株)製、商品名）６５０ｇを配合し、ガラス製の
撹拌羽根を取り付けた撹拌モータ（６００min-1）で５
分間撹拌し、その後過酸化水素（濃度３５重量％）３２
ｇを配合し、１５分間撹拌した。撹拌終了後、減圧濾過
で酸処理黒鉛と酸成分を分離し、得られた酸処理黒鉛を
別容器に移し、５リットルの水を加え、大型撹拌羽根で
１０分間撹拌して、減圧濾過で洗浄酸処理黒鉛と洗浄水
を分離した。
【００２３】得られた洗浄酸処理黒鉛をホーロー製のバ
ットに移し均一に均し、１１０℃に昇温した乾燥器で１
時間熱処理して水分を除去した。このものをさらに８０
０℃に昇温した加熱炉に５分間入れ、膨張黒鉛を得た。
冷却後、この膨張黒鉛をロールで圧延して密度が１．０
g/cm3で厚さが０．８mmのシートを作製した。得られた
シートを粗粉砕機（ホソカワミクロン(株)製、ロートプ
レックス（商品名））で粉砕後、微粉砕機（奈良機械製
作所(株)製、自由粉砕機Ｍ−３（商品名））で粉砕し、
平均粒径が１５０μｍの膨張黒鉛シート粉砕粉を得た。
ットに移し均一に均し、１１０℃に昇温した乾燥器で１
時間熱処理して水分を除去した。このものをさらに８０
０℃に昇温した加熱炉に５分間入れ、膨張黒鉛を得た。
冷却後、この膨張黒鉛をロールで圧延して密度が１．０
g/cm3で厚さが０．８mmのシートを作製した。得られた
シートを粗粉砕機（ホソカワミクロン(株)製、ロートプ
レックス（商品名））で粉砕後、微粉砕機（奈良機械製
作所(株)製、自由粉砕機Ｍ−３（商品名））で粉砕し、
平均粒径が１５０μｍの膨張黒鉛シート粉砕粉を得た。
【００２４】（２）使用する樹脂 耐熱温度が８０℃以上の熱可塑性樹脂として、粒状のポ
リプロピレン樹脂、Moplem TypeMD（モンテカチニ社
製、商品名）を使用した。
リプロピレン樹脂、Moplem TypeMD（モンテカチニ社
製、商品名）を使用した。
【００２５】（３）複合粒状物（導電材料）の製造 壁面及びスクリュウ部を１７０℃に昇温した二軸型オー
プンニーダ（容量２１）に上記（２）の樹脂３００ｇを
入れ、５分間混練し水飴状にした。このものに（１）で
得た膨張黒鉛シート粉砕粉（かさ密度＝０．２g/cm3）
２００ｇを４回に分けて入れ（膨張黒鉛シート粉砕粉／
樹脂＝６０／４０（重量比））６分間混練し、混合物を
得た。得られた混合物をニーダから速やかに取り出し、
造粒機で粒状化し、最大直径が５mmの楕円形状複合粒状
物を得た。
プンニーダ（容量２１）に上記（２）の樹脂３００ｇを
入れ、５分間混練し水飴状にした。このものに（１）で
得た膨張黒鉛シート粉砕粉（かさ密度＝０．２g/cm3）
２００ｇを４回に分けて入れ（膨張黒鉛シート粉砕粉／
樹脂＝６０／４０（重量比））６分間混練し、混合物を
得た。得られた混合物をニーダから速やかに取り出し、
造粒機で粒状化し、最大直径が５mmの楕円形状複合粒状
物を得た。
【００２６】（４）射出成形による成形体（燃料電池用
セパレータ）の製造 ２６０℃に加熱したシリンダー内に（３）で得た楕円形
状複合粒状物を充填し、次いで１９６MPa（２０００kgf
/cm2）の圧力をかけ、シリンダー先端に取り付けたノズ
ル（温度２３０℃）から前記楕円形状複合粒状物を６０
℃に保温した金型内（縦、横２００mm、厚さ１．５mm、
リブ２５本形成用溝付き（片面））射出成形して、燃料
電池用セパレータを得た。なお楕円形状複合粒状物の射
出開始から成形体の取り出しに要した時間は、１．５分
であった。
セパレータ）の製造 ２６０℃に加熱したシリンダー内に（３）で得た楕円形
状複合粒状物を充填し、次いで１９６MPa（２０００kgf
/cm2）の圧力をかけ、シリンダー先端に取り付けたノズ
ル（温度２３０℃）から前記楕円形状複合粒状物を６０
℃に保温した金型内（縦、横２００mm、厚さ１．５mm、
リブ２５本形成用溝付き（片面））射出成形して、燃料
電池用セパレータを得た。なお楕円形状複合粒状物の射
出開始から成形体の取り出しに要した時間は、１．５分
であった。
【００２７】比較例１ （１）膨張黒鉛シート粉砕粉の製造 実施例１（１）と同様の工程を経て膨張黒鉛シート粉砕
粉を得た。
粉を得た。
【００２８】（２）使用する樹脂 開環重合し、重合時発生ガスの少ないフェノール樹脂と
して、ＨＲ１０６０（日立化成工業(株)製、商品名、平
均粒径２０μｍ）を使用した。
して、ＨＲ１０６０（日立化成工業(株)製、商品名、平
均粒径２０μｍ）を使用した。
【００２９】（３）成形シートの製造 実施例１（１）で得た膨張黒鉛シート粉砕粉３００ｇと
比較例１（２）のフェノール樹脂１３０ｇ（膨張黒鉛シ
ート粉砕粉／樹脂＝７０／３０（重量比））を小型ブレ
ンダーに投入し、３分間混合して成形粉を得た。次いで
上記成形粉を、材料タンク、ナイフ、移送ベルト及び圧
縮ロールから構成される、自家性成形シート製造機を使
用して、１m2当たり１４００ｇの成形シートを作製し
た。
比較例１（２）のフェノール樹脂１３０ｇ（膨張黒鉛シ
ート粉砕粉／樹脂＝７０／３０（重量比））を小型ブレ
ンダーに投入し、３分間混合して成形粉を得た。次いで
上記成形粉を、材料タンク、ナイフ、移送ベルト及び圧
縮ロールから構成される、自家性成形シート製造機を使
用して、１m2当たり１４００ｇの成形シートを作製し
た。
【００３０】（４）プレス成形による成形体（燃料電池
用セパレータ）の製造 １８０℃に加熱したセパレータ金型（凹型）（縦、横２
００mm、厚さ１．５mm、リブ２５本形成用溝付き（片
面））に比較例１（３）で得た成形シートを挿設し、そ
の上部に凸型をセットし、７６トンプレス機で面圧９．
８MPa（１００kgf/cm2）の条件で成形して燃料電池用セ
パレータを得た。なおプレス成形開始から成形体の取り
出しに要した時間は９分であった。
用セパレータ）の製造 １８０℃に加熱したセパレータ金型（凹型）（縦、横２
００mm、厚さ１．５mm、リブ２５本形成用溝付き（片
面））に比較例１（３）で得た成形シートを挿設し、そ
の上部に凸型をセットし、７６トンプレス機で面圧９．
８MPa（１００kgf/cm2）の条件で成形して燃料電池用セ
パレータを得た。なおプレス成形開始から成形体の取り
出しに要した時間は９分であった。
【００３１】評価 次に、実施例１及び比較例１で得られた燃料電池用セパ
レータについて、外観、内部状態及び成形時間（１サイ
クル）の比較を行った。その結果を表１に示す。
レータについて、外観、内部状態及び成形時間（１サイ
クル）の比較を行った。その結果を表１に示す。
【００３２】
【表１】
【００３３】成形体外観：表面膨れ、キズ、成形むらを
目視判定した。 内部状態：成形体の一部を割り、ボイドの有無、均一性
を目視判定した。
目視判定した。 内部状態：成形体の一部を割り、ボイドの有無、均一性
を目視判定した。
【００３４】表１に示されるように、実施例１及び比較
例１の燃料電池用セパレータは、成形体外観及び内部状
態はいずれも良好であったが、成形時間において、比較
例１の燃料電池用セパレータは、実施例１の燃料電池用
セパレータに比較して６倍かかることが明らかである。
例１の燃料電池用セパレータは、成形体外観及び内部状
態はいずれも良好であったが、成形時間において、比較
例１の燃料電池用セパレータは、実施例１の燃料電池用
セパレータに比較して６倍かかることが明らかである。
【００３５】
【発明の効果】請求項１〜４記載の燃料電池用セパレー
タは、ガスの不浸透性、電気特性、寸法精度、液潤滑
性、機械強度等のセパレータ特性において問題がなく、
生産性が良好で、安価な燃料電池用セパレータである。
請求項５及び６記載の燃料電池は、ガスの不浸透性、電
気特性、寸法精度、液潤滑性、機械強度等のセパレータ
特性において問題がなく、生産性が良好で、安価な燃料
電池用セパレータを有する高性能な燃料電池である。
タは、ガスの不浸透性、電気特性、寸法精度、液潤滑
性、機械強度等のセパレータ特性において問題がなく、
生産性が良好で、安価な燃料電池用セパレータである。
請求項５及び６記載の燃料電池は、ガスの不浸透性、電
気特性、寸法精度、液潤滑性、機械強度等のセパレータ
特性において問題がなく、生産性が良好で、安価な燃料
電池用セパレータを有する高性能な燃料電池である。
Claims (6)
- 【請求項１】 膨張黒鉛粉及び樹脂を含む導電材料を射
出成形して得られる燃料電池用セパレータ。 - 【請求項２】 膨張黒鉛粉が、膨張黒鉛シート粉砕粉で
ある請求項１記載の燃料電池用セパレータ。 - 【請求項３】 膨張黒鉛粉が、平均粒径１０μｍ〜１０
００μｍである請求項１又は２記載の燃料電池用セパレ
ータ。 - 【請求項４】 樹脂が、耐熱温度８０℃以上である請求
項１、２又は３記載の燃料電池用セパレータ。 - 【請求項５】 請求項１〜４記載のセパレータを有して
なる燃料電池。 - 【請求項６】 固体高分子型である請求項５記載の燃料
電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000241273A JP2002056854A (ja) | 2000-08-09 | 2000-08-09 | 燃料電池用セパレータ及び燃料電池用セパレータを用いた燃料電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000241273A JP2002056854A (ja) | 2000-08-09 | 2000-08-09 | 燃料電池用セパレータ及び燃料電池用セパレータを用いた燃料電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002056854A true JP2002056854A (ja) | 2002-02-22 |
Family
ID=18732482
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000241273A Pending JP2002056854A (ja) | 2000-08-09 | 2000-08-09 | 燃料電池用セパレータ及び燃料電池用セパレータを用いた燃料電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002056854A (ja) |
Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1997002612A1 (fr) * | 1995-07-05 | 1997-01-23 | Nisshinbo Industries, Inc. | Separateur pour piles a combustible du type a polyelectrolyte solide et ses procedes de fabrication |
| JPH11297338A (ja) * | 1998-04-10 | 1999-10-29 | Nisshinbo Ind Inc | 固体高分子型燃料電地用セパレータ及びその製造方法 |
| JPH11354138A (ja) * | 1998-04-07 | 1999-12-24 | Hitachi Chem Co Ltd | リブ付き燃料電池セパレ―タ、その製造法及び燃料電池 |
| JP2000082476A (ja) * | 1998-06-25 | 2000-03-21 | Hitachi Chem Co Ltd | 燃料電池、燃料電池用セパレ―タ及びその製造方法 |
| JP2000100453A (ja) * | 1998-07-24 | 2000-04-07 | Hitachi Chem Co Ltd | 膨張黒鉛粒子及びその製造法、燃料電池、燃料電池用セパレ―タ及びその製造法 |
| JP2000182630A (ja) * | 1998-12-17 | 2000-06-30 | Nisshinbo Ind Inc | 燃料電池セパレータ、その製造方法及び当該燃料電池セパレータを使用した固体高分子型燃料電池 |
| JP2000208154A (ja) * | 1999-01-12 | 2000-07-28 | Nichias Corp | 燃料電池用セパレ―タ及びその作製方法 |
| JP2000331690A (ja) * | 1999-05-24 | 2000-11-30 | Tokai Carbon Co Ltd | 燃料電池用セパレータの製造方法 |
-
2000
- 2000-08-09 JP JP2000241273A patent/JP2002056854A/ja active Pending
Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1997002612A1 (fr) * | 1995-07-05 | 1997-01-23 | Nisshinbo Industries, Inc. | Separateur pour piles a combustible du type a polyelectrolyte solide et ses procedes de fabrication |
| JPH11354138A (ja) * | 1998-04-07 | 1999-12-24 | Hitachi Chem Co Ltd | リブ付き燃料電池セパレ―タ、その製造法及び燃料電池 |
| JPH11297338A (ja) * | 1998-04-10 | 1999-10-29 | Nisshinbo Ind Inc | 固体高分子型燃料電地用セパレータ及びその製造方法 |
| JP2000082476A (ja) * | 1998-06-25 | 2000-03-21 | Hitachi Chem Co Ltd | 燃料電池、燃料電池用セパレ―タ及びその製造方法 |
| JP2000100453A (ja) * | 1998-07-24 | 2000-04-07 | Hitachi Chem Co Ltd | 膨張黒鉛粒子及びその製造法、燃料電池、燃料電池用セパレ―タ及びその製造法 |
| JP2000182630A (ja) * | 1998-12-17 | 2000-06-30 | Nisshinbo Ind Inc | 燃料電池セパレータ、その製造方法及び当該燃料電池セパレータを使用した固体高分子型燃料電池 |
| JP2000208154A (ja) * | 1999-01-12 | 2000-07-28 | Nichias Corp | 燃料電池用セパレ―タ及びその作製方法 |
| JP2000331690A (ja) * | 1999-05-24 | 2000-11-30 | Tokai Carbon Co Ltd | 燃料電池用セパレータの製造方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Heo et al. | Influence of particle size and shape on electrical and mechanical properties of graphite reinforced conductive polymer composites for the bipolar plate of PEM fuel cells | |
| EP1315223A1 (en) | Conductive composition for solid polymer type fuel cell separator, solid polymer type fuel cell separator, solid polymer type fuel cell and solid polymer type fuel cell system using the separator | |
| JP2000040504A (ja) | 有機電解液電池用正極合剤の製造方法 | |
| KR20050085028A (ko) | 수지와 충전재를 함유하는 고충전 복합재 | |
| US20020180088A1 (en) | Process for producing separator for fuel cell | |
| JPH08188407A (ja) | フィラー材 | |
| JPH08315825A (ja) | 電池用電極の製造方法 | |
| JP3455466B2 (ja) | 燃料電池及び燃料電池用セパレータ | |
| EP1246285A2 (en) | Fuel cell separator and method for manufacturing the same | |
| US20120168975A1 (en) | Method for processing a porous article | |
| JP2002056854A (ja) | 燃料電池用セパレータ及び燃料電池用セパレータを用いた燃料電池 | |
| JP3412141B2 (ja) | 燃料電池セパレータの製造方法 | |
| KR100864681B1 (ko) | 연료전지 분리판 제조용 소재 | |
| KR100660144B1 (ko) | 연료전지 분리판 사출성형을 위한 열가소성 소재 | |
| WO2007043600A1 (ja) | 燃料電池用セパレータ材およびその製造方法 | |
| CN103214722A (zh) | 一种易与植物碎料均混的聚烯烃粉末及其制备方法 | |
| JP2003257447A (ja) | 燃料電池用セパレータ、その製造法及び燃料電池用セパレータを用いた燃料電池 | |
| JP7354433B2 (ja) | ポリプロピレン粒子、この製造方法、これを使用して製造されたバイポーラプレート及びこれを含むレドックスフロー電池 | |
| JPH11354137A (ja) | 燃料電池、燃料電池用セパレ―タ及びその製造方法 | |
| JP2001035756A (ja) | キャパシタ用分極性電極の製造方法 | |
| JP2002280010A (ja) | 燃料電池セパレータ射出成形用コンパウンド、燃料電池セパレータの製造方法及び燃料電池セパレータ | |
| JP2000331690A (ja) | 燃料電池用セパレータの製造方法 | |
| JP2003297381A (ja) | 燃料電池用セパレータ | |
| KR102317519B1 (ko) | 폴리프로필렌 입자 및 이의 제조방법 | |
| JP2002110188A (ja) | 燃料電池用セパレータ及び燃料電池用セパレータを用いた燃料電池 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20070726 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20100611 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20100624 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20101014 |