JP2002158017A - 燃料電池用基板の製造方法及び燃料電池 - Google Patents

燃料電池用基板の製造方法及び燃料電池

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JP2002158017A JP2000353128A JP2000353128A JP2002158017A JP 2002158017 A JP2002158017 A JP 2002158017A JP 2000353128 A JP2000353128 A JP 2000353128A JP 2000353128 A JP2000353128 A JP 2000353128A JP 2002158017 A JP2002158017 A JP 2002158017A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 十分な保水能力を維持しながら基板厚みが薄
い燃料電池用基板を低コストで高い量産性を持って製造
できる基板の製造方法を提供し、また、前記基板を用い
ることにより高い電池特性を維持することが出来てコン
パクトな燃料電池を提供すること。 【解決手段】 アノード側チャンネル基板30は、仕切
板40の主表面の一方上に密着配置されたポリアミド樹
脂からなる厚み0.1mmの不織布シート350に導電
性材料よりなる高さ1.5mmの複数本のアノード側リ
ブ301…が互いに平行に突設されており、それにより
前記アノード側リブ301…間に動作時に燃料ガス及び
水が流れる複数のアノード側チャンネル302…が形成
された構成となっている。そして、前記セパレータ30
の作製は、ホットプレス成型を用いて行い、前記ポリア
ミド樹脂製不織布シート350の内部に導電性材料が浸
透するようにする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、カソードに酸化剤
ガス、アノードに燃料を供給して発電を行う燃料電池と
その燃料電池に用いる基板の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】燃料電池は使用される電解質の種類によ
って固体高分子型(PEFC)、リン酸型(PAF
C)、溶融炭酸塩型(MCFC)、アルカリ型(AF
C)などに分類される。このうち、固体高分子型(PE
FC)やリン酸型(PAFC)、アルカリ型(AFC)
といった燃料電池は、100℃以下でも作動させること
ができる点で利用しやすい。特に電解質に固体高分子膜
を用いる固体高分子型燃料電池は、水溶液型の電解質を
用いた燃料電池のように厳密にガス圧バランスを制御す
る必要がないために扱いが容易である。
【0003】固体高分子型燃料電池は、一般的に固体高
分子膜の主表面の一方の面にカソードが配され他方の面
にアノードが配されたセルが複数積層され、且つ、前記
各セル間には、複数のリブ及びチャンネルが形成された
セパレータが介在する構造をもつ。そして、固体高分子
型燃料電池においては、カソードに酸化剤ガスとして空
気が、アノードに水素を含む燃料ガスが供給されて、電
気化学的に反応して発電を行うが、電解質である固体高
分子膜のイオン導電性を確保するために、従来から加湿
した空気や燃料ガスが供給されることにより固体高分子
膜の湿潤状態を維持する方法が多くとられている。
【0004】固体高分子型燃料電池のセパレータとして
は、従来より多孔性カーボンからなるチャンネル基板と
ガス不透過性導電性プレートを組み合わせたものが多く
用いられている。このチャンネル基板は、親水性の多孔
体であるために内部に水分が浸透保持され、固体高分子
膜を湿潤状態に維持することが容易である。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記従
来のチャンネル基板は、樹脂等の有機物シートを無酸素
下で熱処理して炭化して多孔性カーボンの板材を作製し
た後に、この板材を切削加工することによって複数のチ
ャンネルを形成する方法で作製されるため、切削加工に
かかるコストがかさむ。
【0006】また、前記多孔性カーボンの板材は、脆い
ので、切削加工時に破損しやすく、基板の作製における
歩留まりが悪く、さらにコスト高となるという問題もあ
る。さらに、前記従来のチャンネル基板は、切削加工時
の機械強度を確保する上で、板厚をあまり薄くすること
が出来ない。そして、このようなチャンネル基板を用い
た燃料電池は、大型化するという問題がある。
【0007】そこで、低コストで高い量産性を実現する
ために、前記従来の多孔性カーボンを切削加工したチャ
ンネル基板の代わりに、カーボンと樹脂を混合し、金型
を用いてホットプレス成型することによりチャンネル基
板を作製する方法も検討されている。ところが、前記の
ようにホットプレス成型によって作製されたチャンネル
基板においては、その強度が確保できるようにホットプ
レス成型を行うと樹脂が溶けて緻密になるため、セパレ
ータ内部に水分を浸透保持することが出来ず、固体高分
子膜を湿潤状態に維持することが困難となるという問題
がある。
【0008】また、前記ホットプレス成型によるチャン
ネル基板は、基板表面に樹脂層が形成されるため、表面
の撥水性が高くなる。従って、前記ホットプレス成型に
よるチャンネル基板を用いた燃料電池においては、電池
反応によって生成した水や固体高分子膜を加湿するのに
電池に供給された水等が結露し液滴になり易く、水詰ま
りを生じ、それによって、電池反応に必要な反応ガスが
電極に供給されなくなり電池特性が低下するという問題
もある。
【0009】本発明は、以上のような問題に鑑み、十分
な保水能力を維持しながら基板厚みが薄い燃料電池用基
板を用いることにより、水詰まりを防ぐとともに電解質
膜を湿潤状態に維持することによって高い電池特性を維
持することが出来、且つ、コンパクトな燃料電池を提供
することを目的とし、また、低コストで高い量産性を持
つ燃料電池用基板の製造方法を提供することを目的とす
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、本発明は、(1) 電解質膜にカソード及びアノー
ドが配されてなるセルを、カソード側基板とアノード側
基板で挟持してなるセルユニットから構成される燃料電
池であって、前記カソード側基板及び前記アノード側の
基板の少なくとも一方は、多孔性シートの前記セルに対
向する面に第1の導電性材料からなるリブが突設された
構成であり、且つ、前記多孔性シートの前記リブが突設
された面とは反対側の面にガス不透過性導電性プレート
が配された構成であることを特徴とする。
【0011】(2) 電解質膜にカソード及びアノード
が配されてなるセルを複数積層し、且つ、前記各セル間
には、セパレータが介在する構成の燃料電池であって、
前記セパレータは、カソード側基板及びガス不透過性導
電性プレート及びアノード側基板より構成され、前記カ
ソード側基板及び前記アノード側基板の少なくとも一方
は、前記ガス不透過性導電性プレートの一方の面に配さ
れた多孔性シートに第1の導電性材料からなるリブが突
設された構成であることを特徴とする。
【0012】上記の(1)または(2)の特徴をもつ燃
料電池においては、基板とセルの間に酸化剤ガス及び燃
料ガス及び水を流通させた際、水は、基板のチャンネル
底部分の保水性に優れた多孔性シートの内部及びその表
面を流れ、反応ガスは、電極反応面を流れる。このよう
にチャンネル内で燃料ガスと水を分離して供給できるた
め、チャンネル内の水詰まりを低減することができ、高
い電池性能を維持することが可能である。
【0013】(3) (1)または(2)の燃料電池に
おいて、前記多孔性シートとしては、ポリアミド樹脂、
綿、ポリエステル、レーヨン、アクリルの中から選ばれ
た少なくとも1つの材料からなる不織布又は、織布又
は、フェルトを用いることが好ましい。この場合、前記
多孔体シート内部に前記第1の導電性材料もしくは第2
の導電性材料を浸透させることによって、基板の導電性
を確保することが出来る。
【0014】(4) あるいは、(1)から(3)のい
ずれかの燃料電池において、前記第1の導電性材料及び
第2の導電性材料としては、金属、黒鉛、膨張黒鉛、カ
ーボンの中から選ばれた少なくとも1つの材料に熱硬化
性樹脂又は、熱可塑性樹脂を混合した材料を用いること
が好ましい。 (5) そして、(1)から(4)のいずれかの燃料電
池において、前記ガス不透過性導電性プレートとして
は、金属板、黒鉛成型板、膨張黒鉛成型板、グラッシー
カーボン板のいずれか1つを用いることが好ましい。
【0015】また、上記燃料電池用基板の製造方法とし
ては、以下の方法が好ましい。 (6) 電解質膜にカソード及びアノードが配されてな
るセルを、カソード側基板とアノード側基板で挟持して
なるセルユニットから構成される燃料電池に用いる基板
の製造方法であって、ガス不透過性導電性プレートの少
なくとも一方の面に多孔性シートを配する第1ステップ
と、前記第1ステップの後、前記多孔性シートの前記ガ
ス不透過性導電性プレートが配された面とは反対側の面
に第1の導電性材料からなるリブを突設するとともに前
記多孔性シート内に前記第1の導電性材料もしくは第2
の導電性材料を浸透させる第2ステップとを備える燃料
電池用基板の製造方法が好ましい。
【0016】すなわち、上記の(6)の燃料電池用基板
の製造方法によって、低コストで高い量産性を確保しな
がら、水詰まりを防ぐとともに電解質膜を湿潤状態に維
持することが可能なセパレータを作製することが出来
る。 (7) また、(6)の燃料電池用基板の製造方法にお
いて、前記第2ステップでは、前記第1の導電性材料と
して金属、黒鉛、膨張黒鉛、カーボンの中から選ばれた
少なくとも1つの材料に熱硬化性樹脂又は、熱可塑性樹
脂を混合した材料を用い、ホットプレス成型によって前
記多孔性シートにリブを突設するとともに前記多孔性シ
ートの内部に前記第1の導電性材料を浸透させることが
好ましい。
【0017】
【発明の実施の形態】(燃料電池の構成)本実施の形態
にかかる燃料電池は、電解質に固体高分子膜を用いる固
体高分子型燃料電池であり、図1に示すセルユニット1
を所定数積層し、その両端を一対の端板で挟持すること
によって構成される燃料電池スタック(積層体)であ
る。
【0018】図1に示すように、前記セルユニット1
は、固体高分子膜11の主表面の一方の面にカソード1
2が配され、他方の面にアノード13が配されたセル1
0を、カソード側チャンネル基板20とアノード側チャ
ンネル基板30とで挟持してなる構成である。前記固体
高分子膜11は、パーフルオロカーボンスルホン酸から
なる薄膜であり、一般的には、ナフィオン(Nafio
R:Du Pont社の登録商標)が用いられる。
【0019】前記カソード12及び前記アノード13
は、白金担持カーボンを材料とする薄膜であり、前記固
体高分子膜11の両主表面の中央部に密着して配置され
ている。なお、図1において、アノード13は固体高分
子膜11の下側面にあるので破線で表示している。
【0020】前記カソード側チャンネル基板20には、
複数本のリブ201…が突設されており、前記カソード
12に対向するように配置されている。また、前記アノ
ード側チャンネル基板30は、複数本のリブ301…が
突設されており、前記アノード13に対向するように配
置されている。ここで、前記アノード側チャンネル基板
30は、前記リブ301…が前記リブ201…と直交す
るように配置されている。
【0021】仕切板40は、前記アノード側チャンネル
基板30と同等のサイズの気密性ガラス状カーボン板で
あって、セルユニット1を積層した際に前記アノード側
チャンネル基板30と前記カソード側チャンネル基板2
0を電気的に導通しながら前記カソード側チャンネル2
02…を流れる空気と前記アノード側チャンネル302
…を流れる燃料と水の混合ガスとが混流するのを防止す
る働きをなしている。
【0022】(基板の構造)次に、本実施の形態にかか
るチャンネル基板の構造について、図2及び図3を用い
てさらに詳しく説明する。図2は、本実施の形態にかか
るアノード側チャンネル基板30の斜視図を示し、ま
た、図3は、図2のA−A矢視断面図を示す。
【0023】図2において、アノード側チャンネル基板
30は、仕切板40の主表面の一方上に密着配置された
ポリアミド樹脂よりなる厚み0.1mmの不織布シート
350に導電性材料(黒鉛とフェノール樹脂の混合材
料)よりなる高さ1.5mmの複数本のアノード側リブ
301…が互いに平行に突設された構成であり、それに
より前記アノード側リブ301…間に動作時に燃料ガス
及び水が流れる複数のアノード側チャンネル302…が
形成された構成となっている。
【0024】前記ポリアミド樹脂製不織布シート350
の内部には、導電性材料が浸透されている。本実施の形
態において、この導電性材料は、上記のアノード側リブ
302…を構成する導電性材料と同じものであって、前
記ポリアミド樹脂製不織布シート350の全体にわたっ
て浸透されている。カソード側チャンネル基板20につ
いての詳細な説明は、省略するが、上記アノード側チャ
ンネル基板30と同様の構成とされている。なお、上記
アノード側チャンネル基板30は、仕切板40と密着接
合されているが、カソード側チャンネル基板20は、仕
切板40と接合されていない。
【0025】(基板の製造方法)次に、本実施の形態に
かかるチャンネル基板の製造方法について、図4を用い
て説明をする。図4は、上記アノード側チャンネル基板
30作製のためのホットプレス成型工程を示すものであ
る。
【0026】図4に示すように、アノード側チャンネル
基板30の作製は、金型内に配置した仕切板40の上に
ポリアミド樹脂からなる厚み0.1mmの不織布シート
350を配置して、さらに、その上に黒鉛75wt%と
フェノール樹脂25wt%を混合した導電性材料360
を加え、セルユニット組み立て時にアノード13と対向
する面にアノード側リブ301…が突設されるような形
状を持った金型を用いたホットプレス成型によって行
う。このホットプレス成型を行う際の設定温度は、前記
アノード側チャンネル基板30に用いられる前記ポリア
ミド樹脂製不織布シート350が多孔性を損なうことが
なく、且つ、前記リブ301…を構成する材料であるフ
ェノール樹脂が溶融する温度とする。ホットプレス成型
の設定温度は、150℃とした。
【0027】カソード側チャンネル基板20について
も、上記アノード側チャンネル基板30と同様の成型方
法を用いて作製する。ただし、カソード側チャンネル基
板20は、仕切板を一体とせず、チャンネル基板のみを
ホットプレス成型して作製する。なお、カソード側チャ
ンネル基板20は、アノード側チャンネル基板30の作
製とは別個にホットプレス成型で作製しても良いが、上
記のアノード側チャンネル基板30のホットプレス成型
工程にて同時に行い、セパレータを一体で作製すること
も出来る。
【0028】(基板の作用)以上のように作製されたチ
ャンネル基板20及び30は、ポリアミド樹脂製不織布
シート350の多孔性が損なわれること無く、且つ、そ
の内部にも導電性材料が流れ込み浸透しているため、従
来の多孔性カーボンからなるチャンネル基板と同等の導
電性を有する。
【0029】さらに、上記アノード側チャンネル基板3
0は、ホットプレス成型時、仕切板40を一体にホット
プレス成型して作製しているため、前記仕切板40との
間においても良好な導電性を有する。また、上記のチャ
ンネル基板20及び30は、その平面部分を構成する材
料がポリアミド樹脂製不織布シートであって、従来の基
板に用いられている多孔性カーボンの板材のように脆い
ものではない。その上、上記のチャンネル基板20及び
30は、その製造方法がホットプレス成型であるため、
従来の製造で用いられている切削加工のように材料の機
械強度を確保する必要もない。
【0030】従って、本実施の形態における基板の製造
方法は、厚み1.6mmの基板を製造することが可能で
あり、従来の多孔性カーボンを切削加工して作製した基
板の厚みが2.0mmであったのに比べ、基板1枚あた
り0.4mm薄くすることを可能とする。そして、上記
のチャンネル基板を用いたセルユニット1は、従来の多
孔性カーボンからなるチャンネル基板を用いたセルユニ
ットに比べて、厚みで0.8mm/ユニット薄く、10
g/100cm2軽いという特徴をもつ。
【0031】次に、本実施の形態にかかる燃料電池の運
転において、供給された反応ガスは、電極反応面を流
れ、供給された水及び生成した水は、チャンネルの底部
分の保水性に優れたポリアミド樹脂製不織布シート35
0の内部及びその表面を流れる。このような燃料電池で
は、供給された水や生成水による水詰まりの発生がな
い。
【0032】なお、本実施の形態においては、リブを構
成する導電性材料を前記ポリアミド樹脂製不織布シート
350の内部に浸透させたが、前もって別の導電性材料
を浸透させておいても、本実施の形態のチャンネル基板
と同様の効果を有する。ここで、前記リブを構成する導
電性材料、及び、ポリアミド樹脂製不織布シート350
の内部に浸透させる導電性材料には、金属、黒鉛、膨張
黒鉛、カーボンの中から選ばれた少なくとも1つの材料
に、熱硬化性樹脂又は、熱可塑性樹脂を混合した導電性
材料のいずれを用いることも出来る。
【0033】また、本実施の形態においては、前記ポリ
アミド樹脂製不織布シート350の内部全体にわたって
導電性材料を浸透させたが、導電性材料は、必ずしもポ
リアミド樹脂製不織布シート350の内部全体に浸透さ
せなくても良い。例えば、リブが形成されている部分の
前記ポリアミド樹脂製不織布シートの内部にだけ浸透さ
せれば基板の導電性は、十分確保できる。
【0034】さらに、チャンネル基板には、前記ポリア
ミド樹脂製不織布シートのかわりに金属製の発泡体また
は、網体、ラス体、パンチング板を用いることも出来
る。このような多孔性シートを用いた基板は、前記多孔
性シート自体が導電性をもつているために、導電性材料
を前記多孔性シートの内部に必ずしも浸透させなくても
導電性を十分確保することが出来る。
【0035】(電池特性の評価)以上のような本実施の
形態の燃料電池について、従来の多孔性カーボンからな
るチャンネル基板を用いた燃料電池を比較例として、以
下のような仕様で連続運転しながらセル電圧を測定して
特性評価を行なった。 セルの反応面積;100cm2 反応ガス;水素ガス/空気 負荷電流;0.4A/cm2 水の供給量;1cc/min. 上記条件により運転した本実施の形態の燃料電池及び比
較例の燃料電池のセル特性(運転時間経過によるセル電
圧の変化)を図5に示す。
【0036】図5において、破線で示す比較例の燃料電
池のセル電圧は、運転時間の経過とともに低下している
事がわかる。これは、比較例の燃料電池において、運転
時間の経過に伴って基板の水詰まりが発生して電池反応
に必要な反応ガスが電極に供給されなくなることによる
ものと考えられる。これに対して、図5の実線で示す本
実施の形態にかかる燃料電池のセル電圧は、運転時間の
経過に左右されることなく安定した値を維持している。
これは、本実施の形態の燃料電池において、運転時間の
経過によっても基板の水詰まりが発生しないためである
と考えられる。
【0037】さらに、本実施の形態の燃料電池及び比較
例の燃料電池を、500mA/cm 2負荷で運転しなが
らセル電圧を測定したところ、本実施の形態にかかる燃
料電池のセル電圧は、比較例の燃料電池のセル電圧に比
べて5mV/cell向上する事がわかった。また、上
記の燃料電池の連続運転に際して、比較例の燃料電池で
は、水供給のための循環ポンプを連続運転させる必要が
あるのに対して、本実施の形態の燃料電池では、セル内
の水をチャンネル基板の不織布シートの内部に保持する
ことが出来るので、間欠運転(10分間で1分作動)で
十分となり、水循環ポンプの消費電力が従来の1/10
に軽減することが出来る事もわかった。
【0038】(その他の事項)なお、本実施の形態のセ
ルユニット1においては、アノード側基板とカソード側
基板共に本発明のチャンネル基板を用いたが、どちらか
一方にのみ用いた場合でも従来の多孔性カーボンからな
る基板をアノード側基板及びカソード側基板共に用いた
セルユニットに比べてサイズ、製造コスト、水詰まりの
面で優れる。
【0039】そして、本実施の形態では、燃料として水
素ガスを用いる固体高分子型燃料電池としたが、燃料と
してメタノールをアノード側に直接供給する直接メタノ
ール燃料電池であっても適用可能である。これは、直接
メタノール燃料電池が、低温で運転され、その動作にお
いて水と二酸化炭素を生成するため、上記本実施の形態
の燃料に水素ガスを用いる場合と同様に水詰まりを低減
することが出来る本発明の基板が有効であるからであ
る。また、本発明は、固体高分子型及び直接メタノール
型に限らず、低温で運転されるリン酸型やアルカリ型の
燃料電池においても適用でき、同様の効果を奏する。
【0040】
【発明の効果】以上のように、本発明の燃料電池用基板
の製造方法は、多孔性シートを用いてホットプレス成型
を行う方法であるので、従来の多孔性カーボンの板材を
切削加工する方法に比べて、量産性に優れ、歩留まりが
良好であり、低コストな方法である。
【0041】また、本発明の燃料電池用基板の製造方法
は、基板の平面部分を構成する材料が多孔性シートであ
って、従来の基板に用いられている多孔性カーボンの板
材のように脆いものではなく、また、ホットプレス成型
によるので切削加工のように機械強度を確保する必要も
ないため、厚みの薄い燃料電池用基板を製造することを
可能にする。
【0042】そして、上記製造方法によって製造された
基板を用いた本発明の燃料電池は、従来の基板を用いた
燃料電池に比べてコンパクトなものとすることが出来
る。また、本発明の燃料電池は、その運転時に、基板の
チャンネル内において、反応ガスと水が分離して流通さ
せることが出来るために基板内部における水詰まりがな
く、運転時間の経過に左右されることなく電池性能を高
く維持することが出来る。
【0043】さらに、従来の多孔性カーボンの基板を用
いた燃料電池では、水供給のための循環ポンプを連続運
転させる必要があるのに対して、本発明の燃料電池で
は、セル内の水をチャンネル基板の多孔性シート内部に
保持することが出来るので、間欠運転で十分となり、水
循環ポンプの消費電力を軽減することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本実施の形態にかかる固体高分子型燃料電池の
セルユニットの構成を示す図である。
【図2】本実施の形態にかかるチャンネル基板を示す斜
視図である。
【図3】図2のA−A矢視断面図である。
【図4】本実施の形態にかかるチャンネル基板製造工程
を示す図である。
【図5】燃料電池のセル特性を示す図である。
【符号の説明】
1 セルユニット 10 セル 11 固体高分子膜 12 カソード 13 アノード 20 カソード側チャンネル基板 30 アノード側チャンネル基板 40 ガス不透過性導電性プレート(仕切板) 201 カソード側リブ 202 カソード側チャンネル 301 アノード側リブ 302 アノード側チャンネル 350 ポリアミド樹脂製不織布シート 360 黒鉛とフェノール樹脂からなる導電性材料
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 唐金 光雄 大阪府守口市京阪本通2丁目5番5号 三 洋電機株式会社内 (72)発明者 三宅 泰夫 大阪府守口市京阪本通2丁目5番5号 三 洋電機株式会社内 Fターム(参考) 5H026 AA06 BB00 BB01 BB02 BB08 CC03 EE02 EE05 EE06 EE18

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 電解質膜にカソード及びアノードが配さ
    れてなるセルを、カソード側基板及びアノード側基板で
    挟持してなるセルユニットから構成される燃料電池であ
    って、 前記カソード側基板及び前記アノード側基板の少なくと
    も一方は、多孔性シートの前記セルに対向する面に第1
    の導電性材料からなるリブが突設された構成であり、且
    つ、前記多孔性シートの前記リブが突設された面とは反
    対側の面にガス不透過性導電性プレートが配された構成
    であることを特徴とする燃料電池。
  2. 【請求項2】 電解質膜にカソード及びアノードが配さ
    れてなるセルを複数積層し、且つ、前記各セル間には、
    セパレータが介在する構成の燃料電池であって、 前記セパレータは、カソード側基板及びガス不透過性導
    電性プレート及びアノード側基板より構成され、 前記カソード側基板及びアノード側基板の少なくとも一
    方は、前記ガス不透過性導電性プレートの一方の面に配
    された多孔性シートに第1の導電性材料からなるリブが
    突設された構成であることを特徴とする燃料電池。
  3. 【請求項3】 前記多孔性シートは、ポリアミド樹脂、
    綿、ポリエステル、レーヨン、アクリルの中から選ばれ
    た少なくとも1つの材料からなる不織布又は、織布又
    は、フェルトであり、且つ、前記多孔性シート内に前記
    第1の導電性材料もしくは第2の導電性材料が浸透して
    いることを特徴とする請求項1または2に記載の燃料電
    池。
  4. 【請求項4】 前記第1の導電性材料及び前記第2の導
    電性材料の少なくとも一方は、金属、黒鉛、膨張黒鉛、
    カーボンの中から選ばれた少なくとも1つの材料に熱硬
    化性樹脂又は、熱可塑性樹脂を混合した材料であること
    を特徴とする請求項1から3のいずれかに記載の燃料電
    池。
  5. 【請求項5】 前記ガス不透過性導電性プレートは、金
    属板、黒鉛成型板、膨張黒鉛成型板、グラッシーカーボ
    ン板のいずれか1つからなることを特徴とする請求項1
    から4のいずれかに記載の燃料電池。
  6. 【請求項6】 電解質膜にカソード及びアノードが配さ
    れてなるセルを、カソード側基板及びアノード側基板で
    挟持してなるセルユニットから構成される燃料電池に用
    いる基板の製造方法であって、 ガス不透過性導電性プレートの少なくとも一方の面に多
    孔性シートを配する第1ステップと前記第1ステップの
    後、前記多孔性シートの前記ガス不透過性導電性プレー
    トが配された面とは反対側の面に第1の導電性材料から
    なるリブを突設するとともに前記多孔性シート内に前記
    第1の導電性材料もしくは第2の導電性材料を浸透させ
    る第2ステップとを備えることを特徴とする燃料電池用
    基板の製造方法。
  7. 【請求項7】 前記第2ステップにおいては、前記第1
    の導電性材料として金属、黒鉛、膨張黒鉛、カーボンの
    中から選ばれた少なくとも1つの材料に熱硬化性樹脂又
    は、熱可塑性樹脂を混合した材料を用い、 ホットプレス成型によって前記多孔性シートにリブを突
    設するとともに前記多孔性シート内に前記第1の導電性
    材料を浸透させることを特徴とする請求項6に記載の燃
    料電池用基板の製造方法。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005294101A (ja) * 2004-04-01 2005-10-20 Toyota Motor Corp 燃料電池
JP2006253036A (ja) * 2005-03-11 2006-09-21 Equos Research Co Ltd セパレータユニット及び燃料電池スタック
JP2008084703A (ja) * 2006-09-28 2008-04-10 Hitachi Ltd 燃料電池
WO2014189177A1 (ko) * 2013-05-24 2014-11-27 에이스산업 주식회사 연료전지용 망사형 분리판 및 그 제조방법

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63318075A (ja) * 1987-06-19 1988-12-26 Kureha Chem Ind Co Ltd 燃料電池用リブ付きセパレ−タ−及びその製法
JPH10294116A (ja) * 1997-04-18 1998-11-04 Fuji Electric Co Ltd 固体高分子電解質型燃料電池
JP2000173634A (ja) * 1998-09-30 2000-06-23 Sanyo Electric Co Ltd 燃料電池

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63318075A (ja) * 1987-06-19 1988-12-26 Kureha Chem Ind Co Ltd 燃料電池用リブ付きセパレ−タ−及びその製法
JPH10294116A (ja) * 1997-04-18 1998-11-04 Fuji Electric Co Ltd 固体高分子電解質型燃料電池
JP2000173634A (ja) * 1998-09-30 2000-06-23 Sanyo Electric Co Ltd 燃料電池

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005294101A (ja) * 2004-04-01 2005-10-20 Toyota Motor Corp 燃料電池
JP2006253036A (ja) * 2005-03-11 2006-09-21 Equos Research Co Ltd セパレータユニット及び燃料電池スタック
JP2008084703A (ja) * 2006-09-28 2008-04-10 Hitachi Ltd 燃料電池
WO2014189177A1 (ko) * 2013-05-24 2014-11-27 에이스산업 주식회사 연료전지용 망사형 분리판 및 그 제조방법

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