JP2002075397A - 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
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- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
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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、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、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】 膨張黒鉛及び樹脂を含む複数の成形用シ
ートを重ねて一体化してな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、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、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】 膨張黒鉛及び樹脂を含む複数の成形用シ
ートを重ねて一体化してな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。
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。
【０００３】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。
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。
【０００４】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。
【０００５】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。
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。
【０００６】しかしながら、上記のセパレータに使用す
る膨張黒鉛シート粉砕粉は、酸処理黒鉛を膨張させた膨
張黒鉛を一度シート化し、さらに得られたシートを粉砕
（粗粉砕、微粉砕）し、必要に応じて分級して得られる
ものであった。従って膨張黒鉛シート粉砕粉を得るため
に多くの工程を必要とし、セパレータの価格を下げられ
ないのが現状である。
る膨張黒鉛シート粉砕粉は、酸処理黒鉛を膨張させた膨
張黒鉛を一度シート化し、さらに得られたシートを粉砕
（粗粉砕、微粉砕）し、必要に応じて分級して得られる
ものであった。従って膨張黒鉛シート粉砕粉を得るため
に多くの工程を必要とし、セパレータの価格を下げられ
ないのが現状である。
【０００７】
【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、
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、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、
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、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。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明は、膨張黒鉛及び
樹脂を含む複数の成形用シートを重ねて一体化してなる
燃料電池用セパレータに関する。また、本発明は、膨張
黒鉛が、膨張処理後、機械的加工を行わない膨張黒鉛で
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、膨張黒鉛及び樹脂を含む材料が、乾式で混合して
もの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、粉末で、開環重合し、かつその
平均粒径が１μｍ〜１０００μｍである前記の燃料電池
用セパレータに関する。
樹脂を含む複数の成形用シートを重ねて一体化してなる
燃料電池用セパレータに関する。また、本発明は、膨張
黒鉛が、膨張処理後、機械的加工を行わない膨張黒鉛で
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、膨張黒鉛及び樹脂を含む材料が、乾式で混合して
もの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、粉末で、開環重合し、かつその
平均粒径が１μｍ〜１０００μｍである前記の燃料電池
用セパレータに関する。
【０００９】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。
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。
【００１０】
【発明の実施の形態】本発明において、膨張黒鉛と混合
して使用される樹脂としては特に制限はないが、反応時
に発生するガスが少なく、また成形時に流れ性のよい開
環重合する粉末樹脂を用いることが好ましく、さらに粉
末樹脂のうち粉末フェノール樹脂を用いることが好まし
い。特に一般式（Ａ）及び（Ｂ）に示す化学構造単位を
有する粉末フェノール樹脂を用いることが好ましい。
して使用される樹脂としては特に制限はないが、反応時
に発生するガスが少なく、また成形時に流れ性のよい開
環重合する粉末樹脂を用いることが好ましく、さらに粉
末樹脂のうち粉末フェノール樹脂を用いることが好まし
い。特に一般式（Ａ）及び（Ｂ）に示す化学構造単位を
有する粉末フェノール樹脂を用いることが好ましい。
【００１１】
【化１】 （式中、芳香環に結合する水素はヒドロキシル基のオル
ト位の１つを除き、置換基で置換されていてもよい）。
ト位の１つを除き、置換基で置換されていてもよい）。
【００１２】
【化２】 （式中、Ｒ1は、炭化水素基であり、芳香環に結合する
水素は、置換基で置換されていてもよい）。
水素は、置換基で置換されていてもよい）。
【００１３】樹脂の平均粒径は膨張黒鉛と均一に混合す
るために重要であり、乾式混合性を考慮すれば、数平均
粒径で１μｍ〜１０００μｍの範囲が好ましく、１０μ
ｍ〜８００μｍの範囲がさらに好ましい。数平均粒径が
１μｍ未満であると、例えば粉末樹脂を使用した場合、
粉末樹脂同士の凝集が著しく増加し、膨張黒鉛との均一
混合が不完全なものとなる傾向があり、一方、１０００
μｍを超えると、上記と同様に膨張黒鉛との均一混合が
不完全なものとなる傾向がある。
るために重要であり、乾式混合性を考慮すれば、数平均
粒径で１μｍ〜１０００μｍの範囲が好ましく、１０μ
ｍ〜８００μｍの範囲がさらに好ましい。数平均粒径が
１μｍ未満であると、例えば粉末樹脂を使用した場合、
粉末樹脂同士の凝集が著しく増加し、膨張黒鉛との均一
混合が不完全なものとなる傾向があり、一方、１０００
μｍを超えると、上記と同様に膨張黒鉛との均一混合が
不完全なものとなる傾向がある。
【００１４】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。なお本発明で用いる膨張黒鉛は、膨張処理後、シー
ト化、粉砕等の機械的な加工を行わない膨張黒鉛を用い
ることが好ましい。
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。なお本発明で用いる膨張黒鉛は、膨張処理後、シー
ト化、粉砕等の機械的な加工を行わない膨張黒鉛を用い
ることが好ましい。
【００１５】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。
【００１６】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
００〜１０００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
００〜１０００重量部使用することが好ましい。
【００１７】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。
【００１８】膨張黒鉛と樹脂との混合割合は、目標とす
る最終成形体の要求諸特性値で任意に決定されるが、通
常は、膨張黒鉛／樹脂＝９５／５〜５０／５０（重量
比）の範囲が好ましく、９０／１０〜６０／４０（重量
比）の範囲がさらに好ましい。ここで混合する膨張黒鉛
の配合量が９５重量％を超える場合、樹脂との混合が均
一とならず、その結果得られる成形体も不均一となりガ
スの不浸透性及び機械強度が低下する傾向があり、一
方、５０重量％未満の場合、導電性物質である膨張黒鉛
の配合量が少なすぎ電気特性が悪化する傾向がある。
る最終成形体の要求諸特性値で任意に決定されるが、通
常は、膨張黒鉛／樹脂＝９５／５〜５０／５０（重量
比）の範囲が好ましく、９０／１０〜６０／４０（重量
比）の範囲がさらに好ましい。ここで混合する膨張黒鉛
の配合量が９５重量％を超える場合、樹脂との混合が均
一とならず、その結果得られる成形体も不均一となりガ
スの不浸透性及び機械強度が低下する傾向があり、一
方、５０重量％未満の場合、導電性物質である膨張黒鉛
の配合量が少なすぎ電気特性が悪化する傾向がある。
【００１９】膨張黒鉛と樹脂の混合方法（配合方法）に
ついては特に制限はないが、生産効率を考慮すれば乾式
混合が好ましい。混合する装置についても制限はない
が、体積の大きい膨張黒鉛と樹脂との混合、破壊し易い
膨張黒鉛の性質を考慮したものが好ましい。例えば、混
合する膨張黒鉛の一部を均一に板状に均し、混合する樹
脂の一部を膨張黒鉛上に均一に分散させ、その上に混合
する膨張黒鉛の一部を分散させる。以下この工程を繰り
返し行い、予め膨張黒鉛中に樹脂が分散した材料を作製
し、このものを段差ロールなどを用いて除々に圧力を加
えてシート化する方法が、前記膨張黒鉛の欠点を補った
混合方法、即ち膨張黒鉛と樹脂とが混じり合うので好ま
しい。
ついては特に制限はないが、生産効率を考慮すれば乾式
混合が好ましい。混合する装置についても制限はない
が、体積の大きい膨張黒鉛と樹脂との混合、破壊し易い
膨張黒鉛の性質を考慮したものが好ましい。例えば、混
合する膨張黒鉛の一部を均一に板状に均し、混合する樹
脂の一部を膨張黒鉛上に均一に分散させ、その上に混合
する膨張黒鉛の一部を分散させる。以下この工程を繰り
返し行い、予め膨張黒鉛中に樹脂が分散した材料を作製
し、このものを段差ロールなどを用いて除々に圧力を加
えてシート化する方法が、前記膨張黒鉛の欠点を補った
混合方法、即ち膨張黒鉛と樹脂とが混じり合うので好ま
しい。
【００２０】成形用シートの製法に特に制限はないが、
例えば上記混合シートをセパレータサイズに切断した
後、乾燥器を使用し、シートに含まれる樹脂の一部を熱
溶融又は反応させることは、ハンドリングを向上させ、
成形作業を改善できるので好ましい。また、膨張黒鉛と
樹脂を含む混合シート（成形用シート）は、要求セパレ
ータの板厚に合わせ積層し、プレス成形される。
例えば上記混合シートをセパレータサイズに切断した
後、乾燥器を使用し、シートに含まれる樹脂の一部を熱
溶融又は反応させることは、ハンドリングを向上させ、
成形作業を改善できるので好ましい。また、膨張黒鉛と
樹脂を含む混合シート（成形用シート）は、要求セパレ
ータの板厚に合わせ積層し、プレス成形される。
【００２１】膨張黒鉛及び樹脂を含む混合シート（成形
用シート）の密度及び厚さについては特に制限はない
が、シート作製時及び成形時の作業性を考慮すれば、密
度は０．２〜１．２g/cm3の範囲が好ましい。密度が
０．２g/cm3未満の場合、ハンドリング性が悪化し、少
しの衝撃でシートに割れ、ひびが発生する傾向があり、
一方、１．２g/cm3を超える場合、シート厚さの調整が
困難となる傾向がある。また、厚さは０．１〜１．５mm
の範囲が好ましい。厚さがこの範囲から外れると、上記
の密度の不具合と同様な現象が発生する傾向がある。
用シート）の密度及び厚さについては特に制限はない
が、シート作製時及び成形時の作業性を考慮すれば、密
度は０．２〜１．２g/cm3の範囲が好ましい。密度が
０．２g/cm3未満の場合、ハンドリング性が悪化し、少
しの衝撃でシートに割れ、ひびが発生する傾向があり、
一方、１．２g/cm3を超える場合、シート厚さの調整が
困難となる傾向がある。また、厚さは０．１〜１．５mm
の範囲が好ましい。厚さがこの範囲から外れると、上記
の密度の不具合と同様な現象が発生する傾向がある。
【００２２】膨張黒鉛及び樹脂を含む混合シート（成形
用シート）の使用方法についても制限はないが、成形金
型寸法に予めシートを加工して使用すれば、時間の短
縮、得られる成形体（燃料電池用セパレータ）の寸法精
度に大きく影響し、有効であるので好ましい。
用シート）の使用方法についても制限はないが、成形金
型寸法に予めシートを加工して使用すれば、時間の短
縮、得られる成形体（燃料電池用セパレータ）の寸法精
度に大きく影響し、有効であるので好ましい。
【００２３】膨張黒鉛及び樹脂を含む混合シート（成形
用シート）は、成形体の厚さに合わせ積層して使用され
る。即ち、前記シートを必要な枚数重ねた後、加圧して
一体化して燃料電池用セパレータとされる。
用シート）は、成形体の厚さに合わせ積層して使用され
る。即ち、前記シートを必要な枚数重ねた後、加圧して
一体化して燃料電池用セパレータとされる。
【００２４】成形体（燃料電池用セパレータ）を得るた
めの成形方法については特に制限はないが、圧縮成形法
で成形することが好ましい。得られる燃料電池用セパレ
ータは、凹凸部（リブ部）、平坦部（フラット部）及び
穴部から構成される。また、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。
めの成形方法については特に制限はないが、圧縮成形法
で成形することが好ましい。得られる燃料電池用セパレ
ータは、凹凸部（リブ部）、平坦部（フラット部）及び
穴部から構成される。また、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。
【００２５】
【実施例】以下、実施例により本発明を説明する。
【００２６】実施例１ （１）膨張黒鉛の製造 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）４００ｇを配合し、ガラス製の
撹拌羽根を取り付けた撹拌モータ（１２０min-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）４００ｇを配合し、ガラス製の
撹拌羽根を取り付けた撹拌モータ（１２０min-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。
【００２７】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。
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。
【００２８】（２）使用する樹脂 開環重合し、成形時揮発性ガスの発生が少なく、前記一
般式（Ａ）及び（Ｂ）に示す化学構造単位を有する粉末
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。
般式（Ａ）及び（Ｂ）に示す化学構造単位を有する粉末
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。
【００２９】（３）膨張黒鉛／粉末フェノール樹脂混合
シート（成形用シート）の製造 （１）で得られた膨張黒鉛３５ｇを段差ロールのガイド
上（幅２５cm）に均一に均し広げた。その上に上記
（２）の粉末フェノール樹脂１５ｇを目粗さが３０μｍ
の篩いを通過させながら、均一に振りかけた。上記作業
を４回繰り返し、膨張黒鉛１４０ｇ及び粉末フェノール
樹脂６０ｇ（膨張黒鉛／粉末フェノール樹脂＝７０／３
０（重量比））の膨張黒鉛／粉末フェノール樹脂混合材
料を得た。この後、上記混合材料をガイド上にのせたま
ま段差ロール（３段）に通し、厚さが０．５mm及び密度
が１．０g/cm3の膨張黒鉛／粉末フェノール樹脂混合シ
ートを得た。
シート（成形用シート）の製造 （１）で得られた膨張黒鉛３５ｇを段差ロールのガイド
上（幅２５cm）に均一に均し広げた。その上に上記
（２）の粉末フェノール樹脂１５ｇを目粗さが３０μｍ
の篩いを通過させながら、均一に振りかけた。上記作業
を４回繰り返し、膨張黒鉛１４０ｇ及び粉末フェノール
樹脂６０ｇ（膨張黒鉛／粉末フェノール樹脂＝７０／３
０（重量比））の膨張黒鉛／粉末フェノール樹脂混合材
料を得た。この後、上記混合材料をガイド上にのせたま
ま段差ロール（３段）に通し、厚さが０．５mm及び密度
が１．０g/cm3の膨張黒鉛／粉末フェノール樹脂混合シ
ートを得た。
【００３０】（４）成形体（モデル燃料電池用セパレー
タ）の製造 図１に示す形状の片リブ付燃料電池用セパレータ（縦、
横１００mm、高さ２mm、リブ２５本保有）１を作製でき
る成形用金型を１８０℃に昇温し、この金型に１００mm
×１００mmの寸法に切断した上記（３）で得た混合シー
ト（成形用シート２）４枚を挿設し、７６トンプレスで
面圧８．８２MPa（９０kgf/cm2）の条件で１０分間成形
して一体化してモデル燃料電池用セパレータを得た。図
１において、２はリブ部である。
タ）の製造 図１に示す形状の片リブ付燃料電池用セパレータ（縦、
横１００mm、高さ２mm、リブ２５本保有）１を作製でき
る成形用金型を１８０℃に昇温し、この金型に１００mm
×１００mmの寸法に切断した上記（３）で得た混合シー
ト（成形用シート２）４枚を挿設し、７６トンプレスで
面圧８．８２MPa（９０kgf/cm2）の条件で１０分間成形
して一体化してモデル燃料電池用セパレータを得た。図
１において、２はリブ部である。
【００３１】比較例１ （１）膨張黒鉛シート粉砕粉の製造 実施例１（１）で得た膨張黒鉛２００ｇをロールで圧延
した後、板厚が０．８mm及び密度が１．０g/cm3のシー
トに加工し、得られたシートを２cm角にカッターで切
り、このものをミキサーを使用して微粉砕化し、平均粒
径が１５０μｍ及びかさ密度が０．２g/cm3の膨張黒鉛
シート粉砕粉を得た。
した後、板厚が０．８mm及び密度が１．０g/cm3のシー
トに加工し、得られたシートを２cm角にカッターで切
り、このものをミキサーを使用して微粉砕化し、平均粒
径が１５０μｍ及びかさ密度が０．２g/cm3の膨張黒鉛
シート粉砕粉を得た。
【００３２】（２）成形用シートの製造 比較例１（１）で得た膨張黒鉛シート粉砕粉１８０ｇ及
び実施例１（２）で使用した粉末フェノール樹脂７７．
２ｇ（膨張黒鉛シート粉砕粉／粉末フェノール樹脂＝７
０／３０（重量比））を、実験用Ｖブレンダー（自作
製）に入れ３分間混合し混合粉を得た。この混合粉を、
材料タンク、ナイフ、移送ベルト及び圧縮ロール等から
構成される自作製成形シート製造機を使用して、１m2当
たり１３００ｇの成形用シートを得た。
び実施例１（２）で使用した粉末フェノール樹脂７７．
２ｇ（膨張黒鉛シート粉砕粉／粉末フェノール樹脂＝７
０／３０（重量比））を、実験用Ｖブレンダー（自作
製）に入れ３分間混合し混合粉を得た。この混合粉を、
材料タンク、ナイフ、移送ベルト及び圧縮ロール等から
構成される自作製成形シート製造機を使用して、１m2当
たり１３００ｇの成形用シートを得た。
【００３３】（３）モデル燃料電池用セパレータの製造 実施例１（４）で使用した金型に１００mm×１００mmの
寸法に切断した上記比較例１（２）で得た成形用シート
１枚（厚さ１mm）を挿設し、７６トンプレスで面圧８．
８２MPa（９０kgf/cm2）の条件で１０分間成形してモデ
ル燃料電池用セパレータを得た。
寸法に切断した上記比較例１（２）で得た成形用シート
１枚（厚さ１mm）を挿設し、７６トンプレスで面圧８．
８２MPa（９０kgf/cm2）の条件で１０分間成形してモデ
ル燃料電池用セパレータを得た。
【００３４】〔評価〕次に、実施例１及び比較例１で得
られたモデル燃料電池用セパレータについて、外観及び
内部状態、ガス透過性及び曲げ強さについて評価した。
その結果を表１に示す。なお上記評価において、外観及
び内部状態については、成形体の外観及び内部状態を膨
れ、ボイド等に着目し、目視観察を行い、ガス透過性に
ついては、図２に示す自家製ガスリーク試験治具を使用
して治具中のセパレータ試験片３を透過した酸素量を水
中で置換し、酸素を注入後２分以内に発生する気泡の数
を確認した。
られたモデル燃料電池用セパレータについて、外観及び
内部状態、ガス透過性及び曲げ強さについて評価した。
その結果を表１に示す。なお上記評価において、外観及
び内部状態については、成形体の外観及び内部状態を膨
れ、ボイド等に着目し、目視観察を行い、ガス透過性に
ついては、図２に示す自家製ガスリーク試験治具を使用
して治具中のセパレータ試験片３を透過した酸素量を水
中で置換し、酸素を注入後２分以内に発生する気泡の数
を確認した。
【００３５】また曲げ強さについては、オートグラフ
（島津製作所(株)製、商品名ＡＧ−５０００Ｂ）を使用
し、スパンを２０mmに設定し、幅が２０mm及び厚さが
１．５mmの試料を調整し、１mm／１分の速度で試験を行
い曲げ強さを算出した。なお図２において４は酸素（面
圧：１９．６×１０4Pa）、５はゴム製のパッキン及び
６は水である。
（島津製作所(株)製、商品名ＡＧ−５０００Ｂ）を使用
し、スパンを２０mmに設定し、幅が２０mm及び厚さが
１．５mmの試料を調整し、１mm／１分の速度で試験を行
い曲げ強さを算出した。なお図２において４は酸素（面
圧：１９．６×１０4Pa）、５はゴム製のパッキン及び
６は水である。
【００３６】
【表１】
【００３７】表１に示されるように、実施例１及び比較
例１のセパレータは、外観及び内部状態はいずれも良好
であったが、ガス透過性及び曲げ強さについては、実施
例１のセパレータは比較例１のセパレータに比較して優
れることが明らかである。
例１のセパレータは、外観及び内部状態はいずれも良好
であったが、ガス透過性及び曲げ強さについては、実施
例１のセパレータは比較例１のセパレータに比較して優
れることが明らかである。
【００３８】
【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、
製造工程が簡略化できるため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、製造工程が簡略化
できるため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、
製造工程が簡略化できるため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、製造工程が簡略化
できるため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。
【図１】片リブ付モデル燃料電池用セパレータを示す断
面図である。
面図である。
【図２】ガス透過性を調べるためのガスリーク試験治具
の断面図である。
の断面図である。
１ 片リブ付モデル燃料電池用セパレータ ２ リブ部 ３ セパレータ試験片 ４ 酸素 ５ パッキン ６ 水
Claims (6)
- 【請求項１】 膨張黒鉛及び樹脂を含む複数の成形用シ
ートを重ねて一体化してなる燃料電池用セパレータ。 - 【請求項２】 膨張黒鉛が、膨張処理後、機械的加工を
行わない膨張黒鉛である請求項１記載の燃料電池用セパ
レータ。 - 【請求項３】 膨張黒鉛及び樹脂を含む材料が、乾式で
混合してものである請求項１又は２記載の燃料電池用セ
パレータ。 - 【請求項４】 樹脂が、粉末で、開環重合し、かつその
平均粒径が１μｍ〜１０００μｍ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。
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000255897A JP4952965B2 (ja) | 2000-08-25 | 2000-08-25 | 燃料電池用セパレータの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000255897A JP4952965B2 (ja) | 2000-08-25 | 2000-08-25 | 燃料電池用セパレータの製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002075397A true JP2002075397A (ja) | 2002-03-15 |
| JP4952965B2 JP4952965B2 (ja) | 2012-06-13 |
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| JP2000255897A Expired - Fee Related JP4952965B2 (ja) | 2000-08-25 | 2000-08-25 | 燃料電池用セパレータの製造方法 |
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|---|---|
| JP (1) | JP4952965B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2007086404A1 (ja) * | 2006-01-25 | 2007-08-02 | Dic Corporation | 燃料電池用セパレータおよびその製造方法、ならびにこれを用いた燃料電池 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000082475A (ja) * | 1998-09-07 | 2000-03-21 | Nippon Pillar Packing Co Ltd | 膨張黒鉛製燃料電池用セパレータ及びその製造方法 |
| JP2000133281A (ja) * | 1998-10-23 | 2000-05-12 | Dainippon Ink & Chem Inc | 燃料電池用セパレータ、その製造方法および燃料電池 |
-
2000
- 2000-08-25 JP JP2000255897A patent/JP4952965B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000082475A (ja) * | 1998-09-07 | 2000-03-21 | Nippon Pillar Packing Co Ltd | 膨張黒鉛製燃料電池用セパレータ及びその製造方法 |
| JP2000133281A (ja) * | 1998-10-23 | 2000-05-12 | Dainippon Ink & Chem Inc | 燃料電池用セパレータ、その製造方法および燃料電池 |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2007086404A1 (ja) * | 2006-01-25 | 2007-08-02 | Dic Corporation | 燃料電池用セパレータおよびその製造方法、ならびにこれを用いた燃料電池 |
| US7704624B2 (en) | 2006-01-25 | 2010-04-27 | Dic Corporation | Fuel cell bipolar plate, process for producing the same, and fuel cell including the bipolar plate |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP4952965B2 (ja) | 2012-06-13 |
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