JP2002184432A - Ribbed separator for fuel cell and its manufacturing method - Google Patents

Ribbed separator for fuel cell and its manufacturing method

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JP2002184432A
JP2002184432A JP2001297456A JP2001297456A JP2002184432A JP 2002184432 A JP2002184432 A JP 2002184432A JP 2001297456 A JP2001297456 A JP 2001297456A JP 2001297456 A JP2001297456 A JP 2001297456A JP 2002184432 A JP2002184432 A JP 2002184432A
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JP
Japan
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fuel cell
separator
reaction gas
gas flow
side wall
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Application number
JP2001297456A
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Japanese (ja)
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Shoichi Hashiguchi
正一 橋口
Akihiro I
昭宏 井
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Mitsubishi Chemical Corp
Original Assignee
Mitsubishi Chemical Corp
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Publication date
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    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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    • Y02P70/00Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a ribbed separator for a fuel cell having a sidewall, etc., of a reactant gas passage with a superior defect resistance in the ribbed separator for the fuel cell composed of a plate body of graphite powder bound with binder and formed with the reactant gas passage groove on the surface and to provide its manufacturing method. SOLUTION: This ribbed separator for the fuel cell is formed of the plate body of the graphite powder bound with the binder, and formed with the reactant gas passage groove having a slope face getting wider toward the surface opening side set to the sidewall and having a large number of parallel parts, at least, in one surface. This manufacturing method for the ribbed separator for the fuel cell is that after binding the graphite powder with the binder, the mixture is filled between a cope and a drag having projecting threads, which have slope faces tapered from the base end parts to the tip part set to sidewalls, formed, at least, on one inner face in such a state as having a large number of parallel parts and the mixture is pressure formed under the heating.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、燃料電池用リブ付
セパレータ及びその製造方法に関し、更に詳しくは、結
着材で結着させた黒鉛粉末の板状体からなり、その表面
に反応ガス流路としての多数の平行部を有する溝が形成
された燃料電池用リブ付セパレータ、及びその製造方法
に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a ribbed separator for a fuel cell and a method for producing the same, and more particularly, to a plate-like body of graphite powder bound with a binder, and a reactive gas flow on the surface thereof. The present invention relates to a ribbed separator for a fuel cell in which a groove having a large number of parallel portions is formed as a path, and a method of manufacturing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、資源問題や環境問題等に応えた発
電システムとして、水素と酸素の反応を利用した燃料電
池が注目され、様々な分野での実用化が検討されてい
る。その燃料電池の基本構造は、電解質を多孔質正負電
極板でサンドイッチし、その両外側に、ガスバリア性、
導電性の板状セパレータを設けたセルを数十〜数百セル
積層させた構造のものであり、代表的には、水素及び空
気等の反応ガス流路としての多数の平行部を有する溝
を、各正負電極板のセパレータ側表面に形成したリブ付
電極方式と、各セパレータの表面に形成したリブ付セパ
レータ方式等があり、そのセパレータは、主として、黒
鉛粉末を、フェノール樹脂等を結着材として加熱下に加
圧成形することにより製造されている。
2. Description of the Related Art In recent years, fuel cells utilizing the reaction between hydrogen and oxygen have attracted attention as power generation systems that respond to resource problems and environmental problems, and their practical use in various fields is being studied. The basic structure of the fuel cell is that the electrolyte is sandwiched between porous positive and negative electrode plates, and gas barrier properties,
It has a structure in which several tens to several hundreds of cells provided with conductive plate-shaped separators are stacked, and typically, a groove having a large number of parallel portions as a reaction gas flow path for hydrogen, air, and the like. There are a ribbed electrode system formed on the separator side surface of each positive and negative electrode plate, a ribbed separator system formed on each separator surface, and the like. The separator is mainly made of graphite powder, phenol resin, etc. It is manufactured by pressure molding under heating.

【0003】しかしながら、これらの燃料電池用セパレ
ータは、セパレータとしてのガスバリア性や導電性等の
性能面から結着材を多量に用いることができないことか
ら一般的に脆く、よって、前記リブ付セパレータにおい
ては、反応ガス流路としての多数の平行部を有する溝の
側壁が垂直に形成されていることもあって、取扱時及び
使用時において溝の表面開口側先端が欠損し易く、又、
加圧成形時においても、成形金型からの取り出し性に劣
り、成形後に金型から取り出す際等に表面開口側先端が
欠損するという問題があった。
[0003] However, these fuel cell separators are generally brittle because a large amount of binder cannot be used from the viewpoint of gas barrier properties and conductivity as the separator, and therefore, the ribbed separator is not used. Since the side wall of the groove having a large number of parallel portions as the reaction gas flow path is formed vertically, the front end of the groove on the surface opening side is easily damaged during handling and use, and
Also at the time of pressure molding, there is a problem that the take-out from the molding die is inferior, and the front end on the surface opening side is broken when taking out from the mold after molding.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】本発明は、表面に反応
ガス流路としての多数の平行部を有する溝が形成された
燃料電池用リブ付セパレータにおける前記問題を解決す
べくなされたものであって、従って、本発明は、結着材
で結着させた黒鉛粉末の板状体からなり、表面に反応ガ
ス流路用溝が形成された燃料電池用リブ付セパレータに
おける該反応ガス流路用溝の側壁等の耐欠損性に優れた
燃料電池用リブ付セパレータ、及びその製造方法を提供
することを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problem in a ribbed separator for a fuel cell in which a groove having a large number of parallel portions as a reaction gas flow path is formed on a surface thereof. Therefore, the present invention relates to a fuel cell ribbed separator having a plate shape of graphite powder bound with a binder and having a reaction gas channel groove formed on a surface thereof. An object of the present invention is to provide a ribbed separator for a fuel cell which is excellent in chipping resistance such as a side wall of a groove, and a method of manufacturing the same.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】本発明は、結着材で結着
させた黒鉛粉末の板状体からなり、少なくとも片表面
に、表面開口側に向かって幅広状となった傾斜面を側壁
とし、多数の平行部を有する反応ガス流路用溝が形成さ
れてなる燃料電池用リブ付セパレータ、及び、黒鉛粉末
と結着材とを混合した後、該混合物を、少なくとも一方
の内面に、基端部から先端部に向かって先細となった傾
斜面を側壁とする突条を多数の平行部を有するように設
けた上下金型間に充填し、加熱下に加圧成形する前記燃
料電池用リブ付セパレータの製造方法、を要旨とする。
According to the present invention, there is provided a plate-like body of graphite powder bound with a binder, and at least one surface is provided with an inclined surface which becomes wider toward the surface opening side. And, after mixing the fuel cell ribbed separator in which a reaction gas channel groove having a large number of parallel portions is formed, and graphite powder and a binder, the mixture, on at least one inner surface, The fuel cell in which a ridge having an inclined surface tapered from a base end portion toward a tip end portion as a side wall is filled between upper and lower molds provided so as to have a large number of parallel portions, and pressure-molded under heating. And a method for manufacturing a separator with ribs for use.

【0006】[0006]

【発明の実施の形態】本発明の燃料電池用リブ付セパレ
ータは、結着材で結着させた黒鉛粉末の板状体からな
り、少なくとも片表面に、多数の平行部を有する反応ガ
ス流路用溝が形成されたものである。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION A ribbed separator for a fuel cell according to the present invention comprises a plate-like body of graphite powder bound with a binder, and has a reaction gas flow path having a large number of parallel portions on at least one surface. In which grooves are formed.

【0007】ここで、黒鉛粉末としては、例えば、鱗片
状、粒状、塊状、土状等の天然黒鉛、又は、石油コーク
スやピッチコークス等を主原料とし、混捏、成形、焼
成、黒鉛化により製造された鱗片状、塊状等の人造黒鉛
等を、必要に応じて粉砕したものが挙げられる。
[0007] The graphite powder is produced by kneading, molding, calcining, or graphitizing, for example, using natural graphite such as flake, granule, lump, earth, or petroleum coke or pitch coke as a main raw material. The flakes, lumps, and the like of artificial graphite, etc., which have been pulverized, if necessary, may be used.

【0008】又、本発明における黒鉛粉末としては、導
電性等の面から、灰分が、1%以下のものが好ましく、
0.5%以下のものが特に好ましい。又、アルカリ金属
及びアルカリ土類金属の含有量が、500ppm以下の
ものが好ましく、100ppm以下のものが特に好まし
い。
The graphite powder in the present invention preferably has an ash content of 1% or less from the viewpoint of conductivity and the like.
Those having 0.5% or less are particularly preferred. Further, the content of the alkali metal and the alkaline earth metal is preferably 500 ppm or less, particularly preferably 100 ppm or less.

【0009】又、セパレータとしたときの表面平滑性等
の面から、揮発分が、2%以下のものが好ましく、1%
以下のものが特に好ましい。又、固定炭素が、98%以
上のものが好ましく、99%以上のものが特に好まし
い。
Further, from the viewpoint of surface smoothness when the separator is used, those having a volatile content of 2% or less are preferable, and 1%
The following are particularly preferred. The content of fixed carbon is preferably 98% or more, particularly preferably 99% or more.

【0010】更に、本発明における黒鉛粉末としては、
セパレータ性能等の面から、最大粒径が、1,000μ
m以下のものが好ましく、500μmのものが更に好ま
しく、300μmのものが特に好ましい。又、セパレー
タ成形性や性能等の面から、微粉を含まないのが好まし
い。従って、平均粒径としては、1〜100μmである
のが好ましく、3〜70μmであるのが更に好ましく、
5〜50μmであるのが特に好ましい。
Further, the graphite powder in the present invention includes:
In terms of separator performance, etc., the maximum particle size is 1,000μ
m, preferably 500 μm, more preferably 300 μm. Further, from the viewpoint of separator moldability, performance, and the like, it is preferable that fine powder is not contained. Therefore, the average particle size is preferably from 1 to 100 μm, more preferably from 3 to 70 μm,
It is particularly preferably from 5 to 50 μm.

【0011】又、結着材としては、特に限定されるもの
ではなく、飽和ポリエステル樹脂、スチレン−アクリル
樹脂、スチレン樹脂、ポリアミド樹脂、ポリカーボネー
ト樹脂、ポリサルホン樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリ
オレフィン樹脂、ポリフェニレンエーテル樹脂、ポリフ
ェニレンサルファイド樹脂、ポリビニルブチラール樹
脂、アクリル樹脂、フッ素樹脂、フェノキシ樹脂、ウレ
タン樹脂等の熱可塑性樹脂、及び、ジアリルフタレート
樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、不飽和ポリエス
テル樹脂、メラミン樹脂、ユリア樹脂等の熱硬化性樹脂
等の樹脂、天然ゴム(イソプレンゴム)、及び、ブタジ
エンゴム、イソプレンゴム、クロロプレンゴム、スチレ
ンブタジエンゴム、アクリロニトリルブタジエンゴム、
ブチルゴム、エチレンプロピレンゴム、ウレタンゴム、
弗素ゴム、珪素ゴム等の合成ゴム等のゴム、並びに、ス
チレン系熱可塑性エラストマー、ウレタン系熱可塑性エ
ラストマー、ポリエステル系熱可塑性エラストマー、ポ
リアミド系熱可塑性エラストマー、ポリオレフィン系熱
可塑性エラストマー等の熱可塑性エラストマー等が挙げ
られる。中で、ノボラック樹脂、レゾール樹脂、及びそ
れらの変性樹脂等のフェノール樹脂、又は、ブタジエン
ゴム、イソプレンゴム、スチレンブタジエンゴム、及び
ブチルゴム等のゴムが好ましい。
The binder is not particularly limited, and may be a saturated polyester resin, styrene-acrylic resin, styrene resin, polyamide resin, polycarbonate resin, polysulfone resin, polyvinyl chloride resin, polyolefin resin, polyphenylene ether. Resin, polyphenylene sulfide resin, polyvinyl butyral resin, thermoplastic resin such as acrylic resin, fluorine resin, phenoxy resin, urethane resin, and diallyl phthalate resin, phenol resin, epoxy resin, unsaturated polyester resin, melamine resin, urea resin, etc. Resins such as thermosetting resins, natural rubber (isoprene rubber), butadiene rubber, isoprene rubber, chloroprene rubber, styrene butadiene rubber, acrylonitrile butadiene rubber,
Butyl rubber, ethylene propylene rubber, urethane rubber,
Rubbers such as synthetic rubbers such as fluorine rubber and silicon rubber, and thermoplastic elastomers such as styrene-based thermoplastic elastomers, urethane-based thermoplastic elastomers, polyester-based thermoplastic elastomers, polyamide-based thermoplastic elastomers, and polyolefin-based thermoplastic elastomers Is mentioned. Among them, phenol resins such as novolak resins, resol resins, and modified resins thereof, or rubbers such as butadiene rubber, isoprene rubber, styrene butadiene rubber, and butyl rubber are preferable.

【0012】尚、ここで、ノボラック樹脂は、例えば、
フェノール、o−クレゾール、m−クレゾール、p−ク
レゾール、2,5−キシレノール、3,5−キシレノー
ル、o−エチルフェノール、m−エチルフェノール、p
−エチルフェノール、プロピルフェノール、n−ブチル
フェノール、tert−ブチルフェノール、1−ナフト
ール、2−ナフトール、4,4’−ビフェニルジオー
ル、ビスフェノールA、ピロカテコール、レゾルシノー
ル、ハイドロキノン、ピロガロール、1,2,4−ベン
ゼントリオール、フロログリシノール等のフェノール類
の少なくとも1種を、酸触媒下、例えば、ホルムアルデ
ヒド、アセトアルデヒド、プロピオンアルデヒド、ベン
ズアルデヒド、フルフラール等のアルデヒド類、又は、
アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケト
ン等のケトン類、の少なくとも1種と重縮合させた樹脂
であり、又、レゾール樹脂は、ノボラック樹脂の重縮合
における酸触媒に代えてアルカリ触媒を用いる以外は同
様にして重縮合させた樹脂である。
Here, the novolak resin is, for example,
Phenol, o-cresol, m-cresol, p-cresol, 2,5-xylenol, 3,5-xylenol, o-ethylphenol, m-ethylphenol, p
-Ethylphenol, propylphenol, n-butylphenol, tert-butylphenol, 1-naphthol, 2-naphthol, 4,4'-biphenyldiol, bisphenol A, pyrocatechol, resorcinol, hydroquinone, pyrogallol, 1,2,4-benzene Triol, at least one of phenols such as phlorogrisinol, under the acid catalyst, for example, aldehydes such as formaldehyde, acetaldehyde, propionaldehyde, benzaldehyde, furfural, or
A resin obtained by polycondensation with at least one of ketones such as acetone, methyl ethyl ketone and methyl isobutyl ketone, and a resole resin is prepared in the same manner except that an alkali catalyst is used instead of an acid catalyst in polycondensation of a novolak resin. Is a polycondensed resin.

【0013】本発明における結着材としての前記フェノ
ール樹脂としては、ノボラック樹脂が好ましく、特に、
硬化剤を用いてセパレータの加熱下の加圧成形時に硬化
させるのが好ましく、その硬化剤としては、例えば、代
表的には、ヘキサメチレンテトラミン、及び、官能基と
してメチロール基、アルコキシメチル基、アセトキシメ
チル基等を少なくとも2個有するアミノ化合物、具体的
には、メトキシメチル化メラミン等のメラミン誘導体、
ベンゾグアナミン誘導体、グリコールウリル誘導体、並
びに、尿素樹脂誘導体、レゾール樹脂等が挙げられる。
尚、これらの硬化剤は、樹脂との合計量に対して5〜1
0重量%の量で用いられる。
The phenol resin as the binder in the present invention is preferably a novolak resin.
It is preferable to use a curing agent to cure at the time of pressure molding under heating of the separator. As the curing agent, for example, typically, hexamethylenetetramine, and a methylol group, an alkoxymethyl group, an acetoxy group as a functional group An amino compound having at least two methyl groups or the like, specifically, a melamine derivative such as methoxymethylated melamine;
Benzoguanamine derivatives, glycoluril derivatives, urea resin derivatives, resole resins and the like can be mentioned.
In addition, these curing agents are 5-1 to the total amount with the resin.
It is used in an amount of 0% by weight.

【0014】本発明の燃料電池用リブ付セパレータにお
いて、前記結着材の量は、前記黒鉛粉末100重量部に
対して1〜60重量部であるのが好ましく、10〜50
重量部であるのが特に好ましい。結着材の量が前記範囲
未満では、板状体のセパレータの表面の反応ガス流路用
溝の側壁の耐欠損性等が劣る傾向となり、一方、前記範
囲超過では、セパレータの導電性等の性能が損なわれる
傾向となる。
In the ribbed separator for a fuel cell according to the present invention, the amount of the binder is preferably 1 to 60 parts by weight, more preferably 10 to 50 parts by weight, based on 100 parts by weight of the graphite powder.
It is particularly preferred that the amount be parts by weight. When the amount of the binder is less than the above range, the chipping resistance and the like of the side wall of the groove for the reaction gas flow channel on the surface of the plate-shaped separator tend to be inferior. Performance tends to be impaired.

【0015】そして、本発明の燃料電池用リブ付セパレ
ータは、少なくとも片表面に形成された多数の平行部を
有する反応ガス流路用溝が、表面開口側に向かって幅広
状となった傾斜面を側壁とすることを必須とする。反応
ガス流路用溝の側壁を傾斜面としない場合には、側壁等
に耐欠損性を付与することが困難となる。その平行部に
おける側壁の傾斜面の角度は1〜10度であるのが好ま
しい。
The ribbed separator for a fuel cell according to the present invention is characterized in that the reaction gas flow channel groove having a large number of parallel portions formed on at least one surface has an inclined surface which becomes wider toward the surface opening side. Is required to be a side wall. If the side wall of the groove for the reaction gas channel is not formed as an inclined surface, it becomes difficult to impart fracture resistance to the side wall and the like. The angle of the inclined surface of the side wall in the parallel portion is preferably 1 to 10 degrees.

【0016】又、本発明の燃料電池用リブ付セパレータ
は、その反応ガス流路用溝の側壁の表面開口側又は/及
び底部側に曲率を設けることにより、側壁等の耐欠損性
を更に向上させることができる。その曲率は、好ましく
は0.05R以上、更に好ましくは0.1以上、特に好
ましくは0.2R以上とする。但し、あまり曲率が大き
いと反応ガス流路としての気密性が低下する等、燃料電
池用リブ付セパレータとしての機能が低下することとな
るので、好ましくは3R以下、更に好ましくは2R以
下、特に好ましくは1R以下とする。
The ribbed separator for a fuel cell of the present invention further improves the chipping resistance of the side wall and the like by providing a curvature on the surface opening side and / or the bottom side of the side wall of the reaction gas flow channel groove. Can be done. The curvature is preferably at least 0.05R, more preferably at least 0.1, particularly preferably at least 0.2R. However, if the curvature is too large, the function as a ribbed separator for a fuel cell decreases, such as a decrease in airtightness as a reaction gas flow path. Therefore, it is preferably 3R or less, more preferably 2R or less, and particularly preferably. Is 1R or less.

【0017】又、反応ガス流路用溝の断面形状は、その
側壁を傾斜面とする限り、三角形状であってもよいが、
底面を有する逆台形状であるのが好ましく、又、表面開
口側の幅が0.3〜5mm、更には0.3〜2mm、深
さが0.3〜5mm、更には0.3〜2mmであるのが
好ましく、又、表面開口側の投影面積の占める割合が全
投影面積に対して30〜80%であるのが好ましい。
The cross-sectional shape of the reaction gas flow channel groove may be triangular as long as the side wall has an inclined surface.
It is preferably an inverted trapezoidal shape having a bottom surface, and the width on the surface opening side is 0.3 to 5 mm, more preferably 0.3 to 2 mm, and the depth is 0.3 to 5 mm, further 0.3 to 2 mm. It is preferable that the ratio of the projected area on the front opening side to the total projected area is 30 to 80%.

【0018】又、前記反応ガス流路用溝は、例えば、板
状体の一方の端縁にガス流入口を対向する他方の端縁に
ガス流出口を設けて、板状体の一方の面にガス流入口及
びガス流出口を有する多数本を直線状に互いに平行させ
て形成されたものであってもよく、板状体の一方の面に
ガス流入口及びガス流出口を有する一本或いは複数本を
平行部を有する蛇行状に形成されたものであってもよ
い。
The groove for the reaction gas flow path may be formed, for example, by providing a gas inlet at one end of the plate and a gas outlet at the other end opposite to the other end of the plate. May be formed in such a manner that a large number of gas inlets and outlets are linearly parallel to each other, and one plate having a gas inlet and a gas outlet on one surface of the plate-like body or A plurality may be formed in a meandering shape having parallel portions.

【0019】尚、後者のように蛇行状に形成されている
場合、その折り返し部における側壁の傾斜面の角度は、
平行部における側壁の傾斜面の角度と等しいかそれより
大きくするのが好ましく、平行部における傾斜面の角度
の1.1〜4倍とするのが更に好ましく、通常、平行部
における傾斜面の角度より5度大きい角度までの範囲で
設定される。又、その折り返し部は、アールを持たせて
折り返されているのが好ましい。
In the meantime, in the case of the meandering shape as in the latter, the angle of the inclined surface of the side wall at the folded portion is
The angle of the inclined surface of the side wall in the parallel portion is preferably equal to or larger than the angle of the inclined surface of the parallel portion, more preferably 1.1 to 4 times the angle of the inclined surface of the parallel portion. The angle is set in a range up to 5 degrees larger than the angle. Further, it is preferable that the folded portion is folded with a radius.

【0020】又、前記反応ガス流路溝は、板状体の片表
面にのみ形成されていても、両表面に形成されていても
よく、後者の場合、溝の位置を一致させて或いはずらせ
て平行部を互いに平行させて形成されていてもよいが、
平行部を互いに直交させて形成されているのが好まし
い。
Further, the reaction gas flow channel groove may be formed only on one surface of the plate-like body or may be formed on both surfaces. In the latter case, the position of the groove is matched or shifted. May be formed so that the parallel portions are parallel to each other,
It is preferable that the parallel portions are formed to be orthogonal to each other.

【0021】本発明の前記燃料電池用リブ付セパレータ
は、前記黒鉛粉末と前記結着材とを混合した後、該混合
物を、少なくとも一方の内面に、基端部から先端部に向
かって先細となった傾斜面を側壁とする突条を多数の平
行部を有するように設けた上下金型間に充填し、加熱下
に加圧成形することにより製造することができる。
In the fuel cell ribbed separator of the present invention, after mixing the graphite powder and the binder, the mixture is tapered on at least one inner surface from a base end to a front end. It can be manufactured by filling a ridge having the formed inclined surface as a side wall between upper and lower molds provided with a large number of parallel portions, and press-molding under heating.

【0022】ここで、前記黒鉛粉末と前記結着材との混
合は、例えば、両者を、或いは更に硬化剤、架橋剤等を
加えて、タンブラーブレンダー、リボンブレンダー、V
型ブレンダー、ヘンシェルミキサー、スーパーミキサー
等の混合機により均一に混合するか、、或いは、一軸又
は二軸押出機、ロール、バンバリーミキサー、ニーダ
ー、ブラベンダー等の混練機により混合、混練すること
によりなされる。
Here, the graphite powder and the binder are mixed, for example, by mixing both, or further adding a curing agent, a cross-linking agent, or the like, to a tumbler blender, a ribbon blender,
This is done by uniformly mixing with a mixer such as a mold blender, a Henschel mixer, a super mixer, or by mixing and kneading with a kneader such as a single or twin screw extruder, a roll, a Banbury mixer, a kneader, a Brabender and the like. You.

【0023】尚、その際、黒鉛粉末と結着材との混合を
均一に行うために、前記結着材としては、低粘度化させ
て、有機溶剤の溶液或いは分散液として用いるのが好ま
しく、その有機溶剤としては、例えば、ブタン、ペンタ
ン、ヘキサン、ヘプタン、オクタン等のアルカン類、シ
クロペンタン、シクロヘキサン、シクロヘプタン、シク
ロオクタン等のシクロアルカン類、エタノール、プロパ
ノール、ブタノール、アミルアルコール、ヘキサノー
ル、ヘプタノール、オクタノール、デカノール、ウンデ
カノール、ジアセトンアルコール、フルフリルアルコー
ル、ベンジルアルコール等のアルコール類、メチルセロ
ソルブ、エチルセロソルブ、ブチルセロソルブ、メチル
セロソルブアセテート、エチルセロソルブアセテート等
のセロソルブ類、プロピレングリコールモノメチルエー
テル、プロピレングリコールモノエチルエーテル、プロ
ピレングリコールモノブチルエーテル、プロピレングリ
コールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリ
コールモノエチルエーテルアセテート、プロピレングリ
コールモノブチルエーテルアセテート、ジプロピレング
リコールジメチルエーテル等のプロピレングリコール
類、アセトン、メチルアミルケトン、シクロヘキサノ
ン、アセトフェノン等のケトン類、ジオキサン、テトラ
ヒドロフラン等のエーテル類、酢酸ブチル、酢酸アミ
ル、酪酸エチル、酪酸ブチル、ジエチルオキサレート、
ピルビン酸エチル、エチル−2−ヒドロキシブチレー
ト、エチルアセトアセテート、乳酸メチル、乳酸エチ
ル、3−メトキシプロピオン酸メチル等のエステル類、
クロロホルム、塩化メチレン、テトラクロロエタン等の
ハロゲン化炭化水素類、ベンゼン、トルエン、キシレ
ン、クレゾール等の芳香族炭化水素類、ジメチルホルム
アミド、ジメチルアセトアミド、N−メチルピロリドン
等の高極性溶剤類等が挙げられ、中で、アルコール類、
又は芳香族炭化水素類が好ましい。又、その際の溶液或
いは分散液における結着材の濃度は、5〜90重量%と
するのが好ましい。
At this time, in order to uniformly mix the graphite powder and the binder, it is preferable to use the binder as a solution or dispersion of an organic solvent after reducing the viscosity thereof, Examples of the organic solvent include alkanes such as butane, pentane, hexane, heptane and octane, cycloalkanes such as cyclopentane, cyclohexane, cycloheptane and cyclooctane, ethanol, propanol, butanol, amyl alcohol, hexanol and heptanol. Alcohols such as octanol, decanol, undecanol, diacetone alcohol, furfuryl alcohol, and benzyl alcohol; cellosolves such as methyl cellosolve, ethyl cellosolve, butyl cellosolve, methyl cellosolve acetate, and ethyl cellosolve acetate; Propylene glycols such as pyrene glycol monomethyl ether, propylene glycol monoethyl ether, propylene glycol monobutyl ether, propylene glycol monomethyl ether acetate, propylene glycol monoethyl ether acetate, propylene glycol monobutyl ether acetate, dipropylene glycol dimethyl ether, acetone, methyl amyl ketone , Cyclohexanone, ketones such as acetophenone, dioxane, ethers such as tetrahydrofuran, butyl acetate, amyl acetate, ethyl butyrate, butyl butyrate, diethyl oxalate,
Esters such as ethyl pyruvate, ethyl-2-hydroxybutyrate, ethyl acetoacetate, methyl lactate, ethyl lactate, methyl 3-methoxypropionate,
Halogenated hydrocarbons such as chloroform, methylene chloride, and tetrachloroethane; aromatic hydrocarbons such as benzene, toluene, xylene, and cresol; and highly polar solvents such as dimethylformamide, dimethylacetamide, and N-methylpyrrolidone. , In, alcohols,
Or, aromatic hydrocarbons are preferred. The concentration of the binder in the solution or dispersion at that time is preferably 5 to 90% by weight.

【0024】又、前記混合における黒鉛粉末としては、
結着材を溶液或いは分散液とするに用いる前記有機溶剤
を用いて、予め湿潤させておくのが好ましく、その際の
有機溶剤としては、結着材の溶液或いは分散液において
用いたと同じ有機溶剤を用いるのが好ましい。又、硬化
剤、架橋剤等は、この黒鉛粉末の有機溶剤湿潤物に添加
して用いるのが好ましい。
Further, the graphite powder in the above-mentioned mixing includes:
It is preferable that the binder is wetted in advance using the organic solvent used for forming the solution or dispersion, and the organic solvent used in this case is the same organic solvent as used in the solution or dispersion of the binder. It is preferable to use Further, it is preferable that a curing agent, a cross-linking agent, and the like are used by adding to the organic solvent wet product of the graphite powder.

【0025】尚、前記混合において、有機溶剤を用いた
場合には、ペースト状となった混合物を加熱乾燥させる
必要があり、その際の加熱温度は、200℃程度以下の
温度とし、混合物中の有機溶剤の含有量が好ましくは1
重量%以下となるまで乾燥させる。
When an organic solvent is used in the mixing, it is necessary to heat and dry the mixture in the form of a paste, and the heating temperature at that time is set to a temperature of about 200 ° C. or less. The content of the organic solvent is preferably 1
Dry to a weight percent or less.

【0026】又、前記加熱乾燥を含めた前記混合によっ
て黒鉛粉末と結着材、或いは更に添加された硬化剤、架
橋剤等との混合物は、通常、塊状化するので、その塊状
物を、例えば、ミキサー、ジョークラッシャー、ジャイ
レートリークラッシャー、ロールミル、サンプルミル、
ジェットミル、ハンマーミル、インペラーブレーカー等
により、最大粒径が好ましくは3mm未満となるように
粗粉砕する。
The mixture of the graphite powder and the binder or the added curing agent, cross-linking agent or the like is usually agglomerated by the mixing including the heating and drying. , Mixer, jaw crusher, jailry crusher, roll mill, sample mill,
The material is roughly pulverized by a jet mill, a hammer mill, an impeller breaker, or the like so that the maximum particle size is preferably less than 3 mm.

【0027】この粉砕物を、圧縮成形機等により、結着
材が溶融する温度以上で分解しない温度以下、好ましく
は50〜300℃、更に好ましくは100〜250℃の
温度の加熱下、好ましくは40〜400MPa、更に好
ましくは65〜300MPaの圧力で加圧成形すること
により、通常、縦及び横の長さが各々50〜500m
m、厚さが2〜10mm程度の所望の板状のセパパレー
タを製造する。その際、例えば、フェノール樹脂を結着
材とする場合においては、ノボラック樹脂の場合は硬化
剤を用いたとき、及び、レゾール樹脂の場合は硬化剤を
用いずとも、硬化反応が生じ、硬化物となる。又、架橋
剤を添加したゴムを結着材とする場合においては、架橋
反応が生じ、架橋物となる。
The pulverized product is heated by a compression molding machine or the like under a temperature not lower than the temperature at which the binder is melted but not higher than the temperature at which the binder is decomposed, preferably 50 to 300 ° C, more preferably 100 to 250 ° C. By pressure molding at a pressure of 40 to 400 MPa, more preferably 65 to 300 MPa, the vertical and horizontal lengths are usually 50 to 500 m, respectively.
m, a desired plate-shaped separator having a thickness of about 2 to 10 mm is manufactured. At that time, for example, in the case of using a phenolic resin as a binder, a curing reaction occurs when a curing agent is used in the case of a novolak resin, and without using a curing agent in the case of a resol resin, and a cured product is formed. Becomes When a rubber to which a cross-linking agent is added is used as a binder, a cross-linking reaction occurs and a cross-linked product is formed.

【0028】そして、本発明の燃料電池用リブ付セパレ
ータの製造方法は、前記混合物或いは粉砕物を、少なく
とも一方の内面に、基端部から先端部に向かって先細と
なった傾斜面を側壁とする突条を一方向に多数平行させ
て設けた上下金型間に充填し、加熱下に加圧成形するこ
とを必須とする。金型内面の突条の側壁を傾斜面としな
い場合には、セパレータを金型から取り出す際にセパレ
ータ側壁先端が欠損する等の問題が生じることとなる。
その金型内面の突条の平行部における側壁の傾斜面の角
度は1〜10度とするのが好ましい。
In the method of manufacturing a ribbed separator for a fuel cell according to the present invention, the mixture or the pulverized material is provided on at least one inner surface with an inclined surface tapering from a base end toward a tip end as a side wall. It is indispensable to fill the space between upper and lower molds provided with a large number of projecting ridges in parallel in one direction and press-mold under heat. If the side wall of the ridge on the inner surface of the mold is not formed as an inclined surface, there arises a problem that the tip of the separator side wall is damaged when the separator is taken out of the mold.
The angle of the inclined surface of the side wall at the parallel portion of the ridge on the inner surface of the mold is preferably 1 to 10 degrees.

【0029】又、その金型内面の突条の側壁の先端部又
は/及び基端部に曲率を設けることにより、セパレータ
の金型からの取り出し性を更に向上させることができ
る。その曲率は、好ましくは0.05R以上、更に好ま
しくは0.1以上、特に好ましくは0.2R以上とし、
好ましくは3R以下、更に好ましくは2R以下、特に好
ましくは1R以下とする。
Further, by providing a curvature at the distal end and / or the base end of the side wall of the ridge on the inner surface of the mold, it is possible to further improve the detachability of the separator from the mold. The curvature is preferably at least 0.05R, more preferably at least 0.1, particularly preferably at least 0.2R,
It is preferably at most 3R, more preferably at most 2R, particularly preferably at most 1R.

【0030】又、突条の断面形状は、その側壁を傾斜面
とする限り、三角形状であってもよいが、先端部に平面
を有する台形状とするのが好ましく、又、突条の基端部
の幅は0.3〜2mm、先端部までの高さは0.3〜2
mmとし、突条の基端部の投影面積の占め割合を全投影
面積に対して30〜80%とするのが好ましい。
The cross-sectional shape of the ridge may be triangular as long as the side wall is an inclined surface, but is preferably a trapezoid having a flat surface at the tip. The width of the end is 0.3 to 2 mm and the height to the tip is 0.3 to 2
mm, and the occupation ratio of the projected area of the base end of the ridge is preferably 30 to 80% of the total projected area.

【0031】又、金型内面の突条は、例えば、金型内面
の一方の端縁から対向する他方の端縁にわたって多数本
を直線状に互いに平行させて設けたものであってもよ
く、金型内面の一方の端縁から対向する他方の端縁に、
連続させた一本或いは複数本を平行部を有する蛇行状に
設けたものであってもよい。
The ridges on the inner surface of the mold may be, for example, a plurality of ridges provided linearly parallel to each other from one edge of the inner surface of the mold to the other edge facing the same. From one edge of the mold inner surface to the other opposite edge,
One or more continuous ones may be provided in a meandering shape having parallel portions.

【0032】尚、後者のように蛇行状に設けた場合、そ
の折り返し部における突条の側壁の傾斜面の角度は、平
行部における側壁の傾斜面の角度と等しいかそれより大
きくするのが好ましく、平行部における傾斜面の角度の
1.1〜4倍とするのが更に好ましく、通常、平行部に
おける傾斜面の角度より5度大きい角度までの範囲で設
定する。又、その折り返し部は、アールを持たせて折り
返すのが好ましい。
In the meantime, in the case of the meandering shape as in the latter case, it is preferable that the angle of the inclined surface of the side wall of the ridge at the folded portion is equal to or larger than the angle of the inclined surface of the side wall of the parallel portion. The angle is more preferably 1.1 to 4 times the angle of the inclined surface in the parallel portion, and is usually set in a range up to 5 degrees larger than the angle of the inclined surface in the parallel portion. Further, it is preferable that the folded portion be folded with a radius.

【0033】又、これらの突条は、一方の金型内面にの
み設けても、両方の金型内面に設けてもよく、後者の場
合、突条の位置を一致させて或いはずらせて平行部を互
いに平行させて設けてもよいが、平行部を互いに直交さ
せて設けるのが好ましい。
Further, these ridges may be provided only on one mold inner surface or both mold inner surfaces. In the latter case, the positions of the ridges may be matched or shifted so that the parallel portions are formed. May be provided in parallel with each other, but it is preferable to provide the parallel portions so as to be orthogonal to each other.

【0034】尚、本発明において、金型材質としては、
特に限定されず、例えば、鉄、ステンレス、超硬合金等
が用いられ、前記突条は、ダイヤモンドヘッド等の超硬
工具の走査による機械加工法や、銅や炭素等を金型相当
の形状に加工した電極を、絶縁性の液体中に金型材と共
に入れて電圧を印加し、徐々に放電させる放電加工法等
により、金型内面を切削加工した後、研磨やラッピング
等による仕上げ加工を施すことにより形成され、いずれ
の方法であっても、その切削加工痕が残ることとなる
が、その加工痕の方向は、セパレータの金型からの取り
出し方向に対して直交する方向よりも平行する方向に残
っている方が好ましい。
In the present invention, the material of the mold is as follows.
There is no particular limitation, for example, iron, stainless steel, cemented carbide and the like are used, and the ridge is a machining method by scanning a cemented carbide tool such as a diamond head, or a copper or carbon shaped metal equivalent to a mold. Inserting the processed electrode in an insulating liquid together with the mold material, applying a voltage, gradually cutting off the inner surface of the mold by electric discharge machining, etc., and then performing finishing by polishing, lapping, etc. In any case, the cutting marks will remain, but the direction of the cutting marks will be more parallel to the direction perpendicular to the direction in which the separator is removed from the mold. It is preferable that they remain.

【0035】又、いずれの方法であっても、それらの加
工が施された突条側壁の傾斜面及び突条間の平面は前記
加工に由来する表面荒れが残ることとなるが、本発明に
おいては、その中で、セパレータの金型からの取り出し
性の面から、突条側壁の傾斜面の表面粗さを、JIS
B0601(:2001)に規定される中心線平均粗さ
a75 で、1.6μm以下、特には0.2μm以下とす
るか、又は/及び、最大高さRz で、6.3μm以下、
特には0.8μm以下とするのが好ましい。尚、中心線
表面粗さRa75 は、0.0001μm以上とするのが好
ましい。
In any of the methods, the slopes of the ridge side walls and the planes between the ridges on which the processing is performed will have surface roughness due to the processing. According to JIS, the surface roughness of the slope of the ridge side wall is determined in accordance with JIS from the viewpoint of easy removal of the separator from the mold.
The center line average roughness Ra75 defined in B0601 (: 2001) is 1.6 μm or less, particularly 0.2 μm or less, and / or the maximum height Rz is 6.3 μm or less.
In particular, the thickness is preferably 0.8 μm or less. The center line surface roughness Ra75 is preferably set to 0.0001 μm or more.

【0036】それに伴い、本発明の燃料電池用リブ付セ
パレータの反応ガス流路用溝の側壁の傾斜面の表面粗さ
は、JIS B0601(:2001)に規定される中
心線平均粗さRa75 で、好ましくは1.6μm以下、特
に好ましくは0.2μm以下であるか、又は/及び、最
大高さRz で、好ましくは6.3μm以下、特に好まし
くは0.8μm以下である。尚、中心線表面粗さRa75
は、0.0001μm以上であるのが好ましい。傾斜面
のこのような表面粗さにより、反応ガスのよりスムーズ
な流れを可能とすることができる。
Accordingly, the surface roughness of the inclined surface of the side wall of the reaction gas flow channel groove of the ribbed separator for a fuel cell according to the present invention is the center line average roughness Ra75 specified in JIS B0601 (: 2001). Preferably, it is 1.6 μm or less, particularly preferably 0.2 μm or less, and / or the maximum height Rz is preferably 6.3 μm or less, particularly preferably 0.8 μm or less. The center line surface roughness Ra75
Is preferably 0.0001 μm or more. Such a surface roughness of the inclined surface enables a smoother flow of the reaction gas.

【0037】尚、本発明の前記製造方法において、突条
形成後の金型内面に、弗素樹脂をコーティングすると
か、Ni、Pt、Au等の金属を用いて電気メッキ法、
或いは、CVD法やPVD法により表面処理する等によ
り、セパレータの金型からの取り出し性を更に向上させ
ることも可能である。
In the manufacturing method of the present invention, the inner surface of the mold after the formation of the ridge is coated with a fluorine resin, or is electroplated by using a metal such as Ni, Pt, or Au.
Alternatively, it is also possible to further improve the removal property of the separator from the mold by performing a surface treatment by a CVD method or a PVD method.

【0038】又、燃料電池用リブ付セパレータは、多数
のセパレータがスタックされて反応ガス流路が形成され
たときに、反応ガスの流速を一定に保てることが望まし
く、その点から、セパレータの反応ガス流路用溝におけ
る表面開口側の幅や底部側の幅、側壁の傾斜面角度、溝
深さ、傾斜面や底部の表面粗さ等をセパレータ内及びセ
パレータ間でできるだけ均一とする必要があり、それを
表す一つの指標として、一つのセパレータ内における反
応ガス流路用溝の10点程度における断面積の変動率が
5%以下、更には2%以下、特には0.5%以下である
のが好ましく、中でも、10点程度の複数のセパレータ
間における各断面積の平均値の変動率が、同様に、5%
以下、更には2%以下、特には0.5%以下であるのが
好ましい。そして、そのような変動率の達成手段の一つ
として、金型の突条の切削加工条件を、予め突条と突条
との間の断面積の変動率が許容範囲となるようにプログ
ラム化して自動制御することにより切削加工する方法が
挙げられる。
It is desirable that the ribbed separator for a fuel cell can maintain a constant flow rate of the reaction gas when a large number of separators are stacked to form a reaction gas flow path. It is necessary to make the width of the gas passage groove on the surface opening side and the width on the bottom side, the inclined surface angle of the side wall, the groove depth, the surface roughness of the inclined surface and the bottom surface as uniform as possible in the separator and between the separators. As one index to express this, the variation rate of the cross-sectional area at about 10 points of the reaction gas flow channel in one separator is 5% or less, further 2% or less, particularly 0.5% or less. It is preferable that the variation rate of the average value of each cross-sectional area between a plurality of separators of about 10 points is also 5%.
Hereinafter, it is more preferably 2% or less, particularly preferably 0.5% or less. Then, as one of means for achieving such a variation rate, the cutting processing conditions of the ridge of the mold are programmed in advance so that the variation rate of the cross-sectional area between the ridges becomes an allowable range. And cutting by automatic control.

【0039】本発明においては、以上説明したように、
セパレータの反応ガス流路用溝の側壁を傾斜面としてい
るので、セパレータの取扱時及び使用時において溝の表
面開口側先端等に欠損を生じる惧れがなく、又、加圧成
形時においてもそれらの欠損を生じることなく加圧成形
後の金型から取り出すことができる。
In the present invention, as described above,
Since the side wall of the groove for the reaction gas flow channel of the separator is an inclined surface, there is no fear that the front end of the groove on the surface opening side may be damaged during handling and use of the separator. Can be taken out of the metal mold after the pressure molding without causing any defects.

【0040】[0040]

【実施例】以下、本発明を実施例により更に具体的に説
明するが、本発明はその要旨を越えない限り以下の実施
例に限定されるものではない。
EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples, but the present invention is not limited to the following examples unless it exceeds the gist of the invention.

【0041】実施例1 平均粒径20μmの天然黒鉛粉末500gにトルエン1
00ccを加えて5分間混合して黒鉛粉末を湿潤させた
後、結着材としての市販の天然ゴム15gをトルエン1
50ccに溶解させた溶液を加え、双腕式ニーダー中で
1時間混合、混練した後、ニーダーから取り出して室温
で2時間保持し、次いで、70℃で30分間加熱、乾燥
させた。引き続いて、得られた塊状物を、ミキサー中で
2分間粉砕して16メッシュ(目開き1mm)の篩にか
ける操作を繰り返すことにより、全量が1mm以下とな
るように粉砕した後、金型内面の一方の端縁から対向す
る他方の端縁に連続させた一本を平行部を有する蛇行状
に設けると共に、その平行部における側壁の傾斜面の角
度が5度、中心線平均粗さRa75 が0.2μm、最大高
さRz が0.8μm、側壁の先端部及び基端部に1Rの
曲率を設け、基端部の幅が1mm、先端部までの高さが
1mmの断面台形状とし、基端部の投影面積の占める割
合を全投影面積に対して50%とし、蛇行状の折り返し
部にアールを持たせ、折り返し部における側壁の傾斜面
の角度を5度とした突条を、平行部を互いに直交させて
両方の内面に設けた上下金型間に充填し、200℃の温
度、69MPaの圧力下で2分間プレス成形し、60℃
まで冷却後除圧することにより、縦及び横の長さ各々1
20mm、厚さ5mmの板状で、両表面に前記金型内面
の突条の形状に対応した形状の反応ガス流路用溝を形成
した燃料電池用セパレータを製造した。その際、セパレ
ータは、加圧成形後の金型から容易に取り出すことがで
き、又、両表面の反応ガス流路用溝に欠損も生じなかっ
た。
Example 1 Toluene 1 was added to 500 g of natural graphite powder having an average particle size of 20 μm.
After adding graphite cc to wet the graphite powder by mixing for 5 minutes, 15 g of commercially available natural rubber as a binder was added to toluene 1
A solution dissolved in 50 cc was added, mixed and kneaded in a double-arm kneader for 1 hour, taken out of the kneader, kept at room temperature for 2 hours, and then heated and dried at 70 ° C. for 30 minutes. Subsequently, the obtained lump was pulverized in a mixer for 2 minutes and sieved through a 16-mesh (aperture 1 mm) sieve so that the total amount was 1 mm or less. Is provided in a meandering shape having a parallel portion, the angle of the inclined surface of the side wall at the parallel portion is 5 degrees, and the center line average roughness Ra75. Is 0.2μm, maximum height Rz is 0.8μm, 1R curvature is provided at the distal end and the proximal end of the side wall, the width of the proximal end is 1mm, and the height to the distal end is 1mm. A projection having a projected area of the base end portion occupying 50% of the total projected area, a meandering folded portion having a radius, and an angle of an inclined surface of a side wall at the folded portion being 5 degrees is used. , Between the upper and lower molds with parallel parts orthogonal to each other and provided on both inner surfaces And press-molded at a temperature of 200 ° C. under a pressure of 69 MPa for 2 minutes.
After the cooling, the pressure is reduced and the length and width are each 1
A fuel cell separator having a plate shape of 20 mm and a thickness of 5 mm and having a reaction gas flow channel formed on both surfaces with a shape corresponding to the shape of the protrusion on the inner surface of the mold was manufactured. At that time, the separator could be easily taken out of the mold after the pressure molding, and there were no defects in the reaction gas channel grooves on both surfaces.

【0042】実施例2 結着材として市販のスチレンブタジエンゴムを用い、そ
の15gをトルエン90ccに溶解させた溶液を黒鉛粉
末湿潤物に加えた外は、実施例1と同様にして、両表面
に反応ガス流路用溝を形成した燃料電池用セパレータを
製造した。その際、セパレータは、加圧成形後の金型か
ら容易に取り出すことができ、又、両表面の反応ガス流
路用溝に欠損も生じなかった。
Example 2 A commercially available styrene-butadiene rubber was used as a binder, and a solution obtained by dissolving 15 g of the styrene-butadiene rubber in 90 cc of toluene was added to the wet graphite powder, except that the wet surface of the graphite powder was used. A fuel cell separator having a reaction gas channel groove was manufactured. At that time, the separator could be easily removed from the mold after the pressure molding, and the grooves for the reaction gas flow passages on both surfaces did not have any defects.

【0043】実施例3 上下金型の両方の内面に設けた突条の折り返し部におけ
る側壁の傾斜面の角度を7度とした外は、実施例1と同
様にして、両表面に反応ガス流路用溝を形成した燃料電
池用セパレータを製造した。その際、セパレータは、加
圧成形後の金型から容易に取り出すことができ、又、両
表面の反応ガス流路用溝に欠損も生じなかった。
Example 3 In the same manner as in Example 1, except that the angle of the inclined surface of the side wall at the folded portion of the ridge provided on both inner surfaces of the upper and lower molds was 7 degrees, the reaction gas flow was applied to both surfaces. A fuel cell separator having a road groove was manufactured. At that time, the separator could be easily removed from the mold after the pressure molding, and the grooves for the reaction gas flow passages on both surfaces did not have any defects.

【0044】比較例1 上下金型の両方の内面に設けた突条の側壁を垂直面とし
た外は、実施例1と同様にして、両表面に反応ガス流路
用溝を形成した燃料電池用セパレータを製造した。その
際、セパレータは、加圧成形後の金型から取り出すのが
困難であり、又、両表面の大部分の反応ガス流路用溝の
表面開口側先端に欠損が生じた。
Comparative Example 1 In the same manner as in Example 1, except that the side walls of the ridges provided on both inner surfaces of the upper and lower molds were vertical surfaces, a fuel cell having reaction gas flow channels formed on both surfaces was formed. Was manufactured. At that time, it was difficult to remove the separator from the mold after the pressure molding, and a defect occurred in most of the reaction gas flow channel grooves on the surface opening side on both surfaces.

【0045】比較例2 上下金型の両方の内面に設けた突条の側壁を垂直面とし
た外は、実施例2と同様にして、両表面に反応ガス流路
用溝を形成した燃料電池用セパレータを製造した。その
際、セパレータは、加圧成形後の金型から取り出すのが
困難であり、又、両表面の大部分の反応ガス流路用溝の
表面開口側先端に欠損が生じた。
Comparative Example 2 In the same manner as in Example 2, except that the side walls of the ridges provided on both inner surfaces of the upper and lower molds were vertical, fuel cells having reaction gas flow grooves formed on both surfaces were formed. Was manufactured. At that time, it was difficult to remove the separator from the mold after the pressure molding, and a defect occurred in most of the reaction gas flow channel grooves on the surface opening side on both surfaces.

【0046】実施例4 金型の大きさを変え、縦及び横の長さがそれぞれ100
mm、250mm、厚さ3mmの板状で、片表面に前記
金型内面の突条の形状に対応した形状の反応ガス流路用
溝を形成した燃料電池用セパレータを製造した。その
際、セパレータは、加圧成形後の金型から容易に取り出
すことができ、又、両表面の反応ガス流路用溝に欠損も
生じなかった。
Example 4 The size of the mold was changed and the vertical and horizontal lengths were each 100.
A fuel cell separator having a plate shape of mm, 250 mm, and 3 mm in thickness and having a groove for a reaction gas flow path formed on one surface with a shape corresponding to the shape of the ridge on the inner surface of the mold was manufactured. At that time, the separator could be easily removed from the mold after the pressure molding, and the grooves for the reaction gas flow passages on both surfaces did not have any defects.

【0047】[0047]

【発明の効果】本発明によれば、結着材で結着させた黒
鉛粉末の板状体からなり、表面に反応ガス流路用溝が形
成された燃料電池用リブ付セパレータにおける該反応ガ
ス流路用溝の側壁等の耐欠損性に優れた燃料電池用リブ
付セパレータ、及びその製造方法を提供することができ
る。
According to the present invention, according to the present invention, there is provided a ribbed separator for a fuel cell comprising a plate-like body of graphite powder bound with a binder and having a groove for a reactant gas passage formed on a surface thereof. It is possible to provide a ribbed separator for a fuel cell having excellent fracture resistance, such as a side wall of a flow channel groove, and a method of manufacturing the same.

Claims (13)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 結着材で結着させた黒鉛粉末の板状体か
らなり、少なくとも片表面に、表面開口側に向かって幅
広状となった傾斜面を側壁とし、多数の平行部を有する
反応ガス流路用溝が形成されてなることを特徴とする燃
料電池用リブ付セパレータ。
1. A plate-like body made of graphite powder bound with a binder, and at least one surface has a large number of parallel portions with an inclined surface widened toward a surface opening side as a side wall. A ribbed separator for a fuel cell, wherein a groove for a reaction gas flow path is formed.
【請求項2】 反応ガス流路用溝の側壁の表面開口側又
は/及び底部側に曲率を設けた請求項1に記載の燃料電
池用リブ付セパレータ。
2. The fuel cell ribbed separator according to claim 1, wherein a curvature is provided on a surface opening side and / or a bottom side of a side wall of the reaction gas flow channel groove.
【請求項3】 反応ガス流路用溝の平行部における側壁
の傾斜面の角度が1〜10度である請求項1又は2に記
載の燃料電池用リブ付セパレータ。
3. The fuel cell ribbed separator according to claim 1, wherein the angle of the inclined surface of the side wall in the parallel portion of the reaction gas flow channel groove is 1 to 10 degrees.
【請求項4】 反応ガス流路用溝の側壁の表面粗さが、
JIS B0601(:2001)に規定される中心線
平均粗さRa75 で1.6μm以下であるか、又は/及
び、最大高さRz で6.3μm以下である請求項1乃至
3のいずれかに記載の燃料電池用リブ付セパレータ。
4. The surface roughness of the side wall of the groove for the reaction gas channel is:
The center line average roughness Ra75 specified in JIS B0601 (: 2001) is 1.6 μm or less, and / or the maximum height Rz is 6.3 μm or less. 4. The separator with ribs for a fuel cell according to item 1.
【請求項5】 反応ガス流路用溝の断面形状が、底面を
有する逆台形状である請求項1乃至4のいずれかに記載
の燃料電池用リブ付セパレータ。
5. The ribbed separator for a fuel cell according to claim 1, wherein the cross-sectional shape of the reaction gas flow channel groove is an inverted trapezoidal shape having a bottom surface.
【請求項6】 反応ガス流路用溝の表面開口側の幅が
0.3〜5mm、深さが0.3〜5mmである請求項1
乃至5のいずれかに記載の燃料電池用リブ付セパレー
タ。
6. The reaction gas flow channel groove has a width on the surface opening side of 0.3 to 5 mm and a depth of 0.3 to 5 mm.
6. The separator with ribs for a fuel cell according to any one of claims 1 to 5.
【請求項7】 反応ガス流路用溝の表面開口側の投影面
積の占める割合が、全投影面積に対して30〜80%で
ある請求項1乃至6のいずれかに記載の燃料電池用リブ
付セパレータ。
7. The fuel cell rib according to claim 1, wherein the ratio of the projected area of the reaction gas flow channel groove on the surface opening side to the total projected area is 30 to 80%. With separator.
【請求項8】 反応ガス流路用溝が、板状体の一方の面
にガス流入口及びガス流出口を有する多数本を直線状に
互いに平行させて形成されてなる請求項1乃至7のいず
れかに記載の燃料電池用リブ付セパレータ。
8. The reaction gas flow channel according to claim 1, wherein a plurality of reaction gas flow grooves having a gas inlet and a gas outlet on one surface of the plate are formed in parallel to each other in a straight line. The ribbed separator for a fuel cell according to any one of the above.
【請求項9】 反応ガス流路用溝が、板状体の一方の面
にガス流入口及びガス流出口を有する一本或いは複数本
を平行部を有する蛇行状に形成されてなる請求項1乃至
7のいずれかに記載の燃料電池用リブ付セパレータ。
9. The reaction gas flow channel groove is formed in a meandering shape having one or a plurality of parallel portions having a gas inlet and a gas outlet on one surface of the plate-like body. 8. The ribbed separator for a fuel cell according to any one of claims 7 to 7.
【請求項10】 蛇行状に形成されてなる反応ガス流路
用溝の折り返し部における側壁の傾斜面の角度が、平行
部における側壁の傾斜面の角度と等しいかそれより大き
い請求項9に記載の燃料電池用リブ付セパレータ。
10. The angle of the inclined surface of the side wall in the folded portion of the reaction gas flow channel groove formed in a meandering shape is equal to or larger than the angle of the inclined surface of the side wall in the parallel portion. Separator with ribs for fuel cells.
【請求項11】 反応ガス流路用溝が、板状体の両表面
に平行部を互いに直交させて形成されてなる請求項1乃
至10のいずれかに記載の燃料電池用リブ付セパレー
タ。
11. The ribbed separator for a fuel cell according to claim 1, wherein the reaction gas flow channel grooves are formed on both surfaces of the plate-like body with parallel portions orthogonal to each other.
【請求項12】 黒鉛粉末と結着材とを混合した後、該
混合物を、少なくとも一方の内面に、基端部から先端部
に向かって先細となった傾斜面を側壁とする突条を多数
の平行部を有するように設けた上下金型間に充填し、加
熱下に加圧成形する請求項1乃至11のいずれかに記載
の燃料電池用リブ付セパレータの製造方法。
12. After the graphite powder and the binder are mixed, the mixture is provided on at least one inner surface with a plurality of ridges each having an inclined surface tapering from a base end toward a tip end as a side wall. The method for producing a ribbed separator for a fuel cell according to any one of claims 1 to 11, wherein the space between the upper and lower molds provided so as to have the parallel portions is filled and pressure-formed under heating.
【請求項13】 突条の側壁の傾斜面の表面粗さを、J
IS B0601(:2001)に規定される中心線平
均粗さRa75 で1.6μm以下とするか、又は/及び、
最大高さRz で6.3μm以下とする請求項12に記載
の燃料電池用リブ付セパレータの製造方法。
13. The surface roughness of the slope of the side wall of the ridge is J
The center line average roughness Ra75 specified in IS B0601 (: 2001) is 1.6 μm or less, and / or
The method for producing a ribbed separator for a fuel cell according to claim 12, wherein the maximum height Rz is 6.3 µm or less.
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