JP2002352814A - Separator for solid polymer fuel cell and method for it - Google Patents
Separator for solid polymer fuel cell and method for itInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】この発明は、固体高分子型燃
料電池のセパレータ及びその製造方法に関するものであ
る。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a polymer electrolyte fuel cell separator and a method for producing the same.
【０００２】[0002]
【従来の技術】近年、クリーンで発電効率の高い次世代
の発電装置が望まれており、酸素及び水素の持つ化学エ
ネルギーを直接電気エネルギーに変換する燃料電池（Ｆ
ｕｅｌｃｅｌｌ）に対する期待が次第に高まってきてい
る。現状における燃料電池の種類としては、リン酸型、
アルカリ型、溶融炭酸塩型、固体電解質型、固体高分子
型（イオン交換膜型ともいう。）等が知られている。な
かでも固体高分子型燃料電池（ＰＥＦＣ：Ｐｏｌｙｍｅ
ｒ Ｅｌｅｃｔｒｏｌｙｔｅ Ｆｕｅｌ Ｃｅｌｌ）
は、小規模かつポータブルな電源としての用途（例えば
電気自動車用電源等）に適すると考えられている。ゆえ
に、その実用化に向けて、現在精力的に開発が進められ
ている。2. Description of the Related Art In recent years, there has been a demand for a next-generation power generation device that is clean and has high power generation efficiency.
There is a growing expectation for welcell). Phosphoric acid type,
An alkali type, a molten carbonate type, a solid electrolyte type, a solid polymer type (also referred to as an ion exchange membrane type) and the like are known. Among them, polymer electrolyte fuel cells (PEFC: Polyme
r Electrolyte Fuel Cell)
Is considered to be suitable for use as a small and portable power supply (for example, a power supply for electric vehicles). Therefore, development is currently being vigorously pursued for practical use.
【０００３】このタイプの燃料電池は、例えば電解質層
としてプロトン導電性を有するイオン交換膜の１つであ
る固体高分子膜（以後プロトン交換膜）の両側に電極を
配置してなる膜・電極積層体（単電池）を備えている。
このような固体高分子膜は、分子中に水素イオンの交換
基を持つため、飽和含水状態とすることによりイオン導
電性電解質として機能することができる。これらの電極
には白金等の金属触媒が担持されている。一対の電極の
うちの一方は水素極（陰極）と呼ばれ、他方は酸素極
（陽極）と呼ばれる。膜・電極積層体の両側には一対の
セパレータが配置されており、それらセパレータによっ
て両電極及びイオン交換膜の外周部が挟持されている。A fuel cell of this type has a membrane / electrode laminate in which electrodes are arranged on both sides of, for example, a solid polymer membrane (hereinafter referred to as a proton exchange membrane), which is one of ion-exchange membranes having proton conductivity as an electrolyte layer. Body (cell).
Since such a solid polymer membrane has a hydrogen ion exchange group in the molecule, it can function as an ion-conductive electrolyte by being saturated with water. These electrodes carry a metal catalyst such as platinum. One of the pair of electrodes is called a hydrogen electrode (cathode), and the other is called an oxygen electrode (anode). A pair of separators is arranged on both sides of the membrane / electrode laminate, and the outer periphery of both electrodes and the ion exchange membrane are sandwiched by the separators.
【０００４】水素極側のセパレータを介して供給された
水素ガス（Ｈ2）は、水素極における触媒反応により水
素イオン（Ｈ+）と電子（ｅ-）とに解離する。水素イオ
ンはプロトン交換膜を通過しながら酸素極に向かって移
動し、電子は外部回路を通って酸素極側へ移動する。酸
素極側には酸素ガス（Ｏ2）が供給されている。[0004] Hydrogen gas supplied through the hydrogen electrode side separator (H 2), a hydrogen ion by a catalytic reaction in the hydrogen electrode and the (H +) electrons - dissociates and (e). The hydrogen ions move toward the oxygen electrode while passing through the proton exchange membrane, and the electrons move to the oxygen electrode side through an external circuit. Oxygen gas (O 2 ) is supplied to the oxygen electrode side.
【０００５】従って、酸素極における触媒反応により、
水素イオン及び外部回路を経由した電子が酸素ガスと反
応し、水（Ｈ2Ｏ）が生じる。このとき、外部回路を経
由した電子は電流となり、負荷に対して電力を供給する
ことができる。別の言い方をすると、酸素ガス及び水素
ガスを燃料として、電気分解の逆反応により、起電力が
得られるようになっている。[0005] Therefore, by the catalytic reaction at the oxygen electrode,
The hydrogen ions and the electrons passing through the external circuit react with the oxygen gas to generate water (H 2 O). At this time, the electrons that have passed through the external circuit become current, and can supply power to the load. In other words, an electromotive force is obtained by a reverse reaction of electrolysis using oxygen gas and hydrogen gas as fuel.
【０００６】図６に示すように、固体高分子型燃料電池
のセパレータ５１は、一軸プレス機にて成形材料を同セ
パレータ５１の厚さ方向（矢印Ａ２方向）にプレス成形
することによって薄板状に形成されたものである。ま
た、セパレータ５１は導電性を有し、上面及び下面には
多数のリブ５２が設けられている。リブ５２の無い箇所
は、流体流路となる溝部５４になっている。As shown in FIG. 6, a separator 51 of a polymer electrolyte fuel cell is formed into a thin plate by pressing a molding material in the thickness direction (arrow A2 direction) of the separator 51 with a uniaxial press. It was formed. The separator 51 has conductivity, and a large number of ribs 52 are provided on the upper and lower surfaces. A portion without the rib 52 is a groove 54 serving as a fluid flow path.
【０００７】[0007]
【発明が解決しようとする課題】ところが、プレス成形
時におけるプレス成形型のストローク量は、凸の部位
（リブ５２がある部分）で小さく、凹の部位（リブ５２
が無い部分）で大きい。また、成形材料に含まれる熱硬
化性樹脂の流動性は十分なものではない。それゆえ、セ
パレータ５１において両面が凸の部位と両面が凹の部位
との間に密度のムラが生じ易かった。具体的には、セパ
レータ５１において板厚が大きい部位（両面が凸の部
位）になるほど密度が小さくなる傾向にあった。従っ
て、密度が小さい部位に気孔が生じ易くなり、ガス不透
過性が確保されなくなるという問題があった。However, the stroke of the press mold during the press molding is small at the convex portion (the portion where the rib 52 is located) and small at the concave portion (the rib 52).
Is large). Moreover, the fluidity of the thermosetting resin contained in the molding material is not sufficient. Therefore, in the separator 51, unevenness in density is easily generated between a portion having both convex surfaces and a portion having both concave portions. Specifically, the density tends to decrease as the thickness of the separator 51 increases (the portion where both sides are convex). Therefore, there is a problem that pores are likely to be generated in a portion having a low density, and gas impermeability cannot be secured.
【０００８】尚、樹脂成形体全体にフィルム層を設けて
ガス不透過性を確保するという方法では、セパレータ５
１の導電性が損なわれるという問題があった。本発明は
上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、
ガス不透過性を確保することができる固体高分子型燃料
電池のセパレータを提供することにある。また、他の目
的は、効率よく製造することができる固体高分子型燃料
電池のセパレータの製造方法を提供することにある。In the method of providing a film layer on the entire resin molded body to secure gas impermeability, the separator 5
There was a problem that the conductivity of No. 1 was impaired. The present invention has been made in view of the above-described problems, and its purpose is to
An object of the present invention is to provide a polymer electrolyte fuel cell separator that can ensure gas impermeability. Another object of the present invention is to provide a method for manufacturing a separator of a polymer electrolyte fuel cell, which can be efficiently manufactured.
【０００９】[0009]
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、請求項１に記載の発明では、導電性を有するとと
もに熱硬化性樹脂及び炭素粉末を成分とする板状の樹脂
成形体からなり、プレス成形によって形成された凹凸を
備える固体高分子型燃料電池のセパレータにおいて、前
記樹脂成形体の凸部に対応する部分に、緻密体からなる
密度ムラ低減部材を埋設したことを要旨とする。In order to solve the above-mentioned problems, according to the first aspect of the present invention, a plate-like resin molded product having conductivity and containing a thermosetting resin and carbon powder as components is used. In a separator of a polymer electrolyte fuel cell having irregularities formed by press molding, a portion corresponding to a convex portion of the resin molded body is embedded with a density unevenness reducing member made of a dense body. .
【００１０】請求項２に記載の発明では、請求項１に記
載の発明において、前記密度ムラ低減部材の側縁部に、
先端に行くに従って幅が狭くなるテーパを設けたことを
要旨とする。[0010] According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the invention, a side edge of the density unevenness reducing member is
The gist is to provide a taper whose width becomes narrower toward the tip.
【００１１】請求項３に記載の発明では、請求項１また
は請求項２に記載の発明において、前記密度ムラ低減部
材は、高分子材料によって形成されていることを要旨と
する。According to a third aspect of the present invention, in the first or second aspect, the density unevenness reducing member is formed of a polymer material.
【００１２】請求項４に記載の発明では、導電性を有す
るとともに熱硬化性樹脂及び炭素粉末を成分とする板状
の樹脂成形体からなり、プレス成形によって形成された
凹凸を備える固体高分子型燃料電池のセパレータを製造
する方法において、プレス成形型の成形面の凹部に対応
する位置に緻密体からなる密度ムラ低減部材を配置する
とともに、前記密度ムラ低減部材を両面側から挟み込む
ように熱硬化性樹脂及び炭素粉末を成分とする成形材料
を配置し、この状態で前記プレス成形型を駆動させて前
記密度ムラ低減部材の厚さ方向に成形圧を加えることを
要旨とする。According to the fourth aspect of the present invention, there is provided a solid polymer mold comprising a plate-shaped resin molded body having conductivity, a thermosetting resin and carbon powder as components, and having irregularities formed by press molding. In a method of manufacturing a fuel cell separator, a density unevenness reducing member made of a dense body is arranged at a position corresponding to a concave portion of a molding surface of a press mold, and thermosetting so as to sandwich the density unevenness reducing member from both sides. The gist is that a molding material containing a conductive resin and carbon powder as components is arranged, and in this state, the press mold is driven to apply a molding pressure in a thickness direction of the density unevenness reducing member.
【００１３】請求項５に記載の発明では、請求項４に記
載の発明において、前記密度ムラ低減部材は複数個であ
って、それらは支持部材により同一面内にて支持されて
いることを要旨とする。According to a fifth aspect of the present invention, in the fourth aspect of the present invention, the density unevenness reducing member includes a plurality of members, which are supported in the same plane by a supporting member. And
【００１４】以下、本発明の「作用」について説明す
る。請求項１に記載の発明によれば、セパレータにおい
て樹脂成形体のみの板厚の大きさは、凸部に対応してい
るか否かにかかわらずほぼ等しくなっている。そのた
め、プレス成形時において、凸部に対応する部分のプレ
ス成形型のストローク量と凸部に対応していない部分の
プレス成形型のストローク量との差が小さくなる。よっ
て、成形材料に含まれる熱硬化性樹脂の流動性が十分で
なくても、成形材料を従来よりも均一に圧縮させること
ができる。その結果、樹脂成形体の密度ムラが小さくな
り、樹脂成形体の低密度充填部位に気孔が生じてしまう
のが防止される。また、密度ムラ低減部材は緻密体によ
って形成されているため、密度ムラ低減部材に気孔が存
在する可能性が小さくなる。従って、ガスが気孔を介し
て樹脂成形体を透過してしまうのを防止することができ
る。ゆえに、セパレータのガス不透過性を確保すること
ができる。The "action" of the present invention will be described below. According to the first aspect of the invention, the plate thickness of only the resin molded body in the separator is substantially equal irrespective of whether or not it corresponds to the projection. Therefore, at the time of press forming, the difference between the stroke amount of the press forming die corresponding to the convex portion and the stroke amount of the press forming die not corresponding to the convex portion is reduced. Therefore, even if the fluidity of the thermosetting resin contained in the molding material is not sufficient, the molding material can be compressed more uniformly than before. As a result, the density unevenness of the resin molded body is reduced, and pores are prevented from being generated in the low density filling portion of the resin molded body. Further, since the density unevenness reducing member is formed of a dense body, the possibility that pores exist in the density unevenness reducing member is reduced. Therefore, it is possible to prevent the gas from passing through the resin molded body through the pores. Therefore, gas impermeability of the separator can be secured.
【００１５】請求項２に記載の発明によれば、密度ムラ
低減部材の側縁部にテーパが設けられているため、プレ
ス成形時に成形材料が圧縮されると、熱硬化性樹脂が密
度ムラ低減部材の側方にスムーズに流れる。そのため、
プレス成形時に密度ムラ低減部材に対して加えられる力
が低減される。よって、プレス成形時に密度ムラ低減部
材が破断してしまうのを防止することができる。従っ
て、セパレータを確実に成形することができる。According to the second aspect of the present invention, the taper is provided at the side edge of the density unevenness reducing member, so that when the molding material is compressed during press molding, the thermosetting resin reduces the density unevenness. Flows smoothly to the side of the member. for that reason,
The force applied to the density unevenness reducing member during press molding is reduced. Therefore, it is possible to prevent the density unevenness reducing member from being broken during press molding. Therefore, the separator can be reliably formed.
【００１６】請求項３に記載の発明によれば、密度ムラ
低減部材を金属材料によって形成した場合とは異なり、
金属材料が溶出してイオン交換膜を被毒化させるおそれ
がない。また、密度ムラ低減部材が比較的安価な高分子
材料によって成形されるため、セパレータを作製するた
めに必要なコストを低減させることができる。According to the third aspect of the present invention, unlike the case where the density unevenness reducing member is formed of a metal material,
There is no possibility that the metal material elutes and poisons the ion exchange membrane. Further, since the density unevenness reducing member is formed of a relatively inexpensive polymer material, the cost required for manufacturing the separator can be reduced.
【００１７】請求項４に記載の発明によれば、セパレー
タは、密度ムラ低減部材の両面を成形材料によって挟み
込んだ状態でプレス成形を行うことによって製造され
る。そのため、密度ムラ低減部材と成形材料とを積層す
る工程と凹凸を形成する工程とが同時に行われる。よっ
て、セパレータを製造するために必要な工程が少なくな
る。従って、セパレータを効率よく製造することができ
る。According to the fourth aspect of the present invention, the separator is manufactured by performing press molding in a state where both surfaces of the density unevenness reducing member are sandwiched between the molding materials. Therefore, the step of laminating the density unevenness reducing member and the molding material and the step of forming irregularities are performed simultaneously. Therefore, the number of steps required for manufacturing the separator is reduced. Therefore, the separator can be manufactured efficiently.
【００１８】請求項５に記載の発明によれば、各密度ム
ラ低減部材は支持部材によって支持されている。そのた
め、支持部材が成形材料によって挟持されても、各密度
ムラ低減部材は同一の高さに保持される。また、各密度
ムラ低減部材は互いに所定の間隔を有した状態に保持さ
れる。よって、プレス成形時に密度ムラ低減部材の位置
ズレを防止することができる。従って、セパレータを確
実にかつ効率よく製造することができる。また、各密度
ムラ低減部材は支持部材によって支持された状態で成形
されるため、容易に大量生産することができる。従っ
て、セパレータを作製するためのコストをより確実に低
減させることができる。According to the invention described in claim 5, each of the density unevenness reducing members is supported by the support member. Therefore, even if the supporting member is sandwiched by the molding material, each of the density unevenness reducing members is maintained at the same height. Further, the density unevenness reducing members are held in a state where they have a predetermined distance from each other. Therefore, it is possible to prevent the displacement of the density unevenness reducing member during press molding. Therefore, the separator can be reliably and efficiently manufactured. Further, since each density unevenness reducing member is molded in a state where it is supported by the support member, it can be easily mass-produced. Therefore, the cost for manufacturing the separator can be reduced more reliably.
【００１９】[0019]
【発明の実施の形態】以下、本発明を自動車用の固体高
分子型燃料電池に具体化したセパレータの一実施形態を
図１〜図５に基づき詳細に説明する。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS One embodiment of a separator embodying the present invention in a polymer electrolyte fuel cell for an automobile will be described below in detail with reference to FIGS.
【００２０】図１及び図２に示すように、この燃料電池
１は、膜・電極積層体Ｌ１とセパレータ２とを備えてい
る。膜・電極積層体Ｌ１は、プロトン交換膜３の両側に
電極４Ａ，４Ｂを貼り付けた構造となっている。一方の
ものは水素極４Ａであり、他方のものは酸素極４Ｂであ
る。プロトン交換膜３は、水素イオンを通過させること
ができる。本実施形態では、例えばパーフルオロカーボ
ンスルフォン酸からなる膜をプロトン交換膜３として用
いている。水素極４Ａ及び酸素極４Ｂは、炭素繊維等を
主成分とする好通気性のマット状物であり、ここでは矩
形状に加工されている。このマット状物には、白金及び
パラジウムが触媒として担持されている。尚、マット状
物には撥水処理のためフッ素樹脂等が添加されていても
よい。As shown in FIGS. 1 and 2, the fuel cell 1 includes a membrane / electrode laminate L1 and a separator 2. The membrane / electrode laminate L1 has a structure in which electrodes 4A and 4B are attached to both sides of the proton exchange membrane 3. One is a hydrogen electrode 4A and the other is an oxygen electrode 4B. The proton exchange membrane 3 can pass hydrogen ions. In the present embodiment, for example, a membrane made of perfluorocarbon sulfonic acid is used as the proton exchange membrane 3. The hydrogen electrode 4A and the oxygen electrode 4B are air-permeable mat-like materials mainly composed of carbon fiber or the like, and are processed in a rectangular shape here. Platinum and palladium are supported as catalysts on the mat-like material. Note that a fluorine resin or the like may be added to the mat-like material for a water-repellent treatment.
【００２１】膜・電極積層体Ｌ１の両側には、一対のセ
パレータ２が配置されている。本実施形態のセパレータ
２は矩形状かつ板状の充実体であって、水素極４Ａ及び
酸素極４Ｂよりも一回り大きく形成されている。そし
て、プロトン交換膜３の外縁に設けられた肉厚フランジ
部３ａは、両セパレータ２の内面外周部によって挟持さ
れている。肉厚フランジ部３ａとセパレータ２との間に
は、外部への流体漏れを防止するために、ゴムパッキン
グ５が介在されている。その結果、両セパレータ２間に
膜・電極積層体Ｌ１が位置ずれ不能に固定されている。A pair of separators 2 are arranged on both sides of the membrane / electrode laminate L1. The separator 2 of the present embodiment is a rectangular and plate-like solid body, and is formed to be slightly larger than the hydrogen electrode 4A and the oxygen electrode 4B. The thick flange portion 3 a provided on the outer edge of the proton exchange membrane 3 is held between the inner peripheral portions of both separators 2. A rubber packing 5 is interposed between the thick flange portion 3a and the separator 2 to prevent fluid leakage to the outside. As a result, the membrane / electrode laminate L1 is fixed between the separators 2 so as not to be displaced.
【００２２】図５に示すように、セパレータ２は、樹脂
成形体を同セパレータ２の厚さ方向（矢印Ａ１方向）に
プレス成形することによって薄板状に形成されたもので
ある。図１〜図３に示すように、セパレータ２は導電性
を有し、基材部１１及び複数の凸部としてのリブ１２を
備えている。各リブ１２は、基材部１１の上面及び下面
において同基材部１１と一体に形成されている。各リブ
１２はそれぞれ等断面形状をなし、基材部１１の外周部
を除く個所において平行に形成されている。膜・電極積
層体Ｌ１をセパレータ２で挟持した場合、各リブ１２の
上端面は水素極４Ａ及び酸素極４Ｂに対して当接するよ
うになっている。そして、リブ１２同士の間に形成され
る溝状の領域が、酸素ガス、水素ガス、水、水分等の流
体を流通させるための流体流路１３となる。As shown in FIG. 5, the separator 2 is formed in a thin plate shape by press-molding a resin molded body in the thickness direction of the separator 2 (along arrow A1). As shown in FIGS. 1 to 3, the separator 2 has conductivity, and includes a base portion 11 and ribs 12 as a plurality of convex portions. Each rib 12 is formed integrally with the base 11 on the upper and lower surfaces of the base 11. Each of the ribs 12 has an equal cross-sectional shape, and is formed in parallel at a portion other than the outer peripheral portion of the base member 11. When the membrane / electrode laminate L1 is sandwiched between the separators 2, the upper end surface of each rib 12 comes into contact with the hydrogen electrode 4A and the oxygen electrode 4B. The groove-shaped region formed between the ribs 12 becomes a fluid flow path 13 for flowing a fluid such as oxygen gas, hydrogen gas, water, and moisture.
【００２３】また、樹脂成形体は、熱硬化性樹脂及び炭
素粉末をその主成分としている。本実施形態の場合、樹
脂成形体における熱硬化性樹脂の量は、１０〜３０ｗｔ
％であることが好ましい。このような樹脂成形体は、一
軸プレス機によるプレス成形により得ることができる。The resin molded body contains a thermosetting resin and carbon powder as main components. In the case of this embodiment, the amount of the thermosetting resin in the resin molded body is 10 to 30 wt.
%. Such a resin molded article can be obtained by press molding using a uniaxial press.
【００２４】樹脂成形体における熱硬化性樹脂の役割
は、ガス等の流体を透過させない性質をセパレータ２に
与えること、及び好適な成形性を与えることである。使
用可能な熱硬化性樹脂としては、例えばエポキシ樹脂、
ポリイミド樹脂、フェノール樹脂等がある。これらのな
かでも、特にフェノール樹脂を選択することが好まし
い。フェノール樹脂は、成形性及び流体不透過性に優れ
るばかりでなく、耐酸性、耐熱性、コスト性にも優れる
からである。尚、フェノール樹脂には、ノボラック系の
ものやレゾール系のものがある。ノボラック系フェノー
ル樹脂及びレゾール系フェノール樹脂の混合物を用いて
も勿論構わない。The role of the thermosetting resin in the resin molded body is to give the separator 2 a property of impervious to a fluid such as a gas, and to give suitable moldability. Usable thermosetting resins include, for example, epoxy resins,
Examples include a polyimide resin and a phenol resin. Among these, it is particularly preferable to select a phenol resin. This is because the phenol resin is excellent not only in moldability and fluid impermeability but also in acid resistance, heat resistance and cost. The phenolic resin includes a novolak resin and a resol resin. Of course, a mixture of a novolak phenol resin and a resol phenol resin may be used.
【００２５】また、樹脂成形体における炭素粉末として
は、極力、不純物含有量の少ない高純度炭素粉末を用い
ることが望ましい。炭素粉末を用いた理由は、カーボン
は金属のように、陽イオン溶出によりプロトン交換膜３
を被毒化する危険性がないからである。尚、被毒化の確
実な防止を図るためには、極力、不純物濃度の低い（具
体的には不純物濃度が数百ｐｐｍ以下の）炭素粉末を用
いることがよい。但し、セパレータ２の形成にあたっ
て、樹脂成形体に金、銀、白金、パラジウム等から選択
される少なくとも１種類の貴金属を含有したものを用い
てもよい。なぜなら、貴金属はイオン化傾向が小さいた
め、当該金属がプロトン交換膜３に接触したとしても、
プロトン交換膜３を被毒化させる危険性がないからであ
る。As the carbon powder in the resin molded body, it is desirable to use a high-purity carbon powder having as small an impurity content as possible. The reason that carbon powder was used is that carbon is, like metal, carbon-based proton exchange membrane 3 by elution of cations.
This is because there is no danger of poisoning. In order to reliably prevent poisoning, carbon powder having as low an impurity concentration as possible (specifically, an impurity concentration of several hundred ppm or less) is preferably used. However, when forming the separator 2, a resin molded body containing at least one noble metal selected from gold, silver, platinum, palladium, etc. may be used. Because noble metal has a low ionization tendency, even if the metal comes into contact with the proton exchange membrane 3,
This is because there is no danger of poisoning the proton exchange membrane 3.
【００２６】また、樹脂成形体における炭素粉末の役割
は、セパレータ２の導電性を向上させることである。炭
素粉末の平均粒子径は６０μｍ以下であることが好まし
い。その理由は、平均粒子径が大きすぎると、炭素粉末
内部に存在するマイクロクラックにより、ガス不透過性
が確保されないおそれがある。The role of the carbon powder in the resin molding is to improve the conductivity of the separator 2. The average particle size of the carbon powder is preferably 60 μm or less. The reason is that if the average particle size is too large, gas impermeability may not be ensured due to microcracks present inside the carbon powder.
【００２７】図２及び図３に示すように、樹脂成形体に
は、密度ムラ低減部材２１が複数箇所に設けられてい
る。各密度ムラ低減部材２１は、樹脂成形体において気
孔が発生すると予測される箇所に配設されている。具体
的には、各密度ムラ低減部材２１は、樹脂成形体のリブ
１２に対応する部分に埋設されている。各密度ムラ低減
部材２１の両面は樹脂成形体によって覆われている。ま
た、各密度ムラ低減部材２１は、支持部材２１ａによっ
て同一面内に支持されている。そのため、各密度ムラ低
減部材２１は同一の高さに保持される。尚、各支持部材
２１ａの厚さは各密度ムラ低減部材２１の厚さの２分の
１〜５分の１程度、具体的には１ｍｍ以下に設定されて
いることがよい。また、各密度ムラ低減部材２１は、互
いに所定の間隔を有した状態に保持される。図３に示す
ように、各密度ムラ低減部材２１の厚さＷ１は、両面に
リブ１２が設けられている部分において厚さＷ１を除い
た部分の厚さが、両面にリブ１２が設けられていない部
分の厚さＷ２とほぼ等しくなるように設定されることが
好ましい。その理由は、厚さＷ１が小さすぎると、樹脂
成形体の密度ムラを小さくすることが困難になるからで
ある。逆に、厚さＷ１が大きすぎると、リブ１２がある
部分の密度がリブ１２が無い部分の密度よりも大きくな
ってしまい、樹脂成形体の密度ムラが小さくならないか
らである。加えて、密度ムラ低減部材２１がセパレータ
２の表面から露出してしまう可能性があり、確実に埋設
できなくなるおそれがあるからである。また、各密度ム
ラ低減部材２１の側縁部にはテーパ２２が設けられてい
る。これらテーパ２２により、密度ムラ低減部材２１の
幅は側端に行くに従って狭くなる。As shown in FIGS. 2 and 3, the resin molded body is provided with a density unevenness reducing member 21 at a plurality of locations. Each of the density unevenness reducing members 21 is provided at a location where pores are expected to be generated in the resin molded body. Specifically, each density unevenness reducing member 21 is embedded in a portion corresponding to the rib 12 of the resin molded body. Both surfaces of each density unevenness reducing member 21 are covered with a resin molded body. Each density unevenness reducing member 21 is supported in the same plane by a support member 21a. Therefore, each density unevenness reducing member 21 is maintained at the same height. The thickness of each support member 21a is preferably set to about 1/2 to 1/5 of the thickness of each density unevenness reduction member 21, specifically, 1 mm or less. Further, the density unevenness reducing members 21 are held in a state having a predetermined interval from each other. As shown in FIG. 3, the thickness W1 of each density unevenness reducing member 21 is such that the thickness of the portion excluding the thickness W1 in the portion where the ribs 12 are provided on both surfaces is the same, and the ribs 12 are provided on both surfaces. Preferably, the thickness is set to be substantially equal to the thickness W2 of the non-existing portion. The reason is that if the thickness W1 is too small, it becomes difficult to reduce the density unevenness of the resin molded body. Conversely, if the thickness W1 is too large, the density of the portion where the ribs 12 are provided becomes higher than the density of the portion where the ribs 12 are not provided, and the density unevenness of the resin molded body does not decrease. In addition, the density unevenness reducing member 21 may be exposed from the surface of the separator 2 and may not be buried reliably. A taper 22 is provided at a side edge of each density unevenness reducing member 21. Due to the taper 22, the width of the density unevenness reducing member 21 becomes narrower toward the side end.
【００２８】また、各密度ムラ低減部材２１は緻密体か
らなっている。具体的には、密度ムラ低減部材２１は、
気孔が殆ど無い高分子材料によって形成されている。本
実施形態において、各密度ムラ低減部材２１はプラスチ
ックによって形成されている。そのため、密度ムラ低減
部材２１のガス不透過性が確保される。また、各密度ム
ラ低減部材２１は、樹脂成形体よりも硬い材料によって
形成されている。そのため、セパレータ２が各密度ムラ
低減部材２１によって補強される。尚、使用可能な高分
子材料としては、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリ
イミド樹脂等がある。Each density unevenness reducing member 21 is made of a dense body. Specifically, the density unevenness reducing member 21
It is formed of a polymer material having almost no pores. In the present embodiment, each density unevenness reducing member 21 is formed of plastic. Therefore, gas impermeability of the density unevenness reducing member 21 is ensured. Each density unevenness reducing member 21 is formed of a material harder than the resin molded body. Therefore, the separator 2 is reinforced by each density unevenness reducing member 21. Incidentally, usable polymer materials include epoxy resin, phenol resin, polyimide resin and the like.
【００２９】次に、本実施形態のセパレータ２を製造す
る手順を説明する。まず、炭素粉末及び熱硬化性樹脂を
所定割合（炭素粉末：熱硬化性樹脂＝７８ｗｔ％：２２
ｗｔ％）で配合し、混合物を得る。この混合物をメタノ
ール等の溶剤を添加して適度な粘度に調整するととも
に、混練機を用いてよく混練する。メタノールの代わり
に、例えばアセトンや、高粘度の高級アルコール類等を
溶剤として用いてもよい。得られたフレーク状混合物を
ミキサ等により粉砕して成形材料とする。また、成形材
料とは別に、高分子材料からなる複数の密度ムラ低減部
材２１を射出成形する。Next, a procedure for manufacturing the separator 2 of the present embodiment will be described. First, a predetermined ratio of carbon powder and thermosetting resin (carbon powder: thermosetting resin = 78 wt%: 22
wt%) to obtain a mixture. The mixture is adjusted to an appropriate viscosity by adding a solvent such as methanol, and well kneaded using a kneader. Instead of methanol, for example, acetone, higher viscosity higher alcohols, or the like may be used as the solvent. The obtained flaky mixture is pulverized by a mixer or the like to obtain a molding material. In addition to the molding material, a plurality of density unevenness reducing members 21 made of a polymer material are injection-molded.
【００３０】次に、得られた成形材料に、各密度ムラ低
減部材２１を、図５に示すプレス成形型３１の成形面３
２の凹部３３に対応するように配置する。さらに、これ
ら各密度ムラ低減部材２１を覆うように成形材料を積層
する。その結果、各密度ムラ低減部材２１は、両面側が
成形材料によって挟み込まれた状態に配置される。そし
て、この積層物を、プレス成形型３１を駆動させること
により密度ムラ低減部材２１の厚さ方向（矢印Ａ１方
向）にプレス成形する。このとき、積層物は、１５〜３
０ＭＰａで加圧されるとともに、１５０〜２５０℃に加
熱される。その結果、成形品が形成され、同成形品の上
面及び下面に複数のリブ１２が一体に形成される。Next, each of the density unevenness reducing members 21 is applied to the molding material 3 on the molding surface 3 of the press mold 31 shown in FIG.
It is arranged so as to correspond to the two concave portions 33. Further, a molding material is laminated so as to cover each of the density unevenness reducing members 21. As a result, each density unevenness reducing member 21 is arranged in a state where both sides are sandwiched by the molding material. Then, the laminate is pressed in the thickness direction (the direction of the arrow A1) of the density unevenness reducing member 21 by driving the press forming die 31. At this time, the laminate is 15 to 3
It is pressurized at 0 MPa and heated to 150 to 250 ° C. As a result, a molded product is formed, and the plurality of ribs 12 are integrally formed on the upper surface and the lower surface of the molded product.
【００３１】プレス工程の後、ある程度締まった成形品
をさらにキュアすべく、成形品に対して所定温度・所定
時間の加熱を行う。その結果、これまで備えていた柔軟
性が失われ、成形品が硬化する。After the pressing step, the molded product is heated at a predetermined temperature for a predetermined time in order to further cure the molded product which has been tightened to some extent. As a result, the flexibility previously provided is lost and the molded article is cured.
【００３２】このようにして製作されたセパレータ２
を、膜・電極積層体Ｌ１及びゴムパッキング５とともに
組み立てれば、図２等に示す所望の燃料電池１が完成す
る。十分大きな起電力を得るために、このような燃料電
池１を数十枚から数百枚ほど積層し、「燃料電池スタッ
ク」を構成しても勿論構わない。The separator 2 manufactured as described above
Is assembled together with the membrane / electrode laminate L1 and the rubber packing 5 to complete the desired fuel cell 1 shown in FIG. In order to obtain a sufficiently large electromotive force, several tens to several hundreds of such fuel cells 1 may be stacked to form a “fuel cell stack”.
【００３３】次に、図４に基づいて、この燃料電池１に
おける発電原理を説明する。使用に際し、水素極４Ａと
酸素極４Ｂとの間には、モータ等の負荷が外部回路とし
て電気的に接続される。この状態で、水素極４Ａ側のセ
パレータ２側に、水分とともに水素ガスを連続的に供給
する。このとき、水分及び水素ガスは、リブ１２間に位
置する流体流路１３内を一定方向に向かって流れる。同
様に、酸素極４Ｂ側のセパレータ２側に、水分とともに
酸素ガスを連続的に供給する。このとき、水分及び酸素
ガスは、リブ１２間に位置する流体流路１３内を一定方
向に向かって流れる。Next, the principle of power generation in the fuel cell 1 will be described with reference to FIG. In use, a load such as a motor is electrically connected as an external circuit between the hydrogen electrode 4A and the oxygen electrode 4B. In this state, hydrogen gas is continuously supplied together with moisture to the separator 2 side on the hydrogen electrode 4A side. At this time, the moisture and the hydrogen gas flow in a certain direction in the fluid flow path 13 located between the ribs 12. Similarly, oxygen gas is continuously supplied together with moisture to the separator 2 side on the oxygen electrode 4B side. At this time, the moisture and the oxygen gas flow in the fluid channel 13 located between the ribs 12 in a certain direction.
【００３４】水素極４Ａ側のセパレータ２を経由して供
給されてきた水素ガスは、水素極４Ａにおける触媒反応
により水素イオンとなる。生成された水素イオンは、プ
ロトン交換膜３を通過しながら酸素極４Ｂに向かって移
動する。酸素極４Ｂに到った水素イオンは、酸素極４Ｂ
における触媒反応によって酸素ガスと反応し、水を生成
させる。このような反応が起こる過程では、電子が外部
回路を通って水素極４Ａから酸素極４Ｂへ移動する。従
って、電流は酸素極４Ｂから水素極４Ａへ流れ、結果と
して起電力を得ることができる。すると、外部回路に直
流電流が通電され、負荷であるモータ等が駆動される。The hydrogen gas supplied via the separator 2 on the side of the hydrogen electrode 4A becomes hydrogen ions by a catalytic reaction at the hydrogen electrode 4A. The generated hydrogen ions move toward the oxygen electrode 4B while passing through the proton exchange membrane 3. The hydrogen ions reaching the oxygen electrode 4B are
Reacts with oxygen gas by the catalytic reaction in the above to generate water. In the process in which such a reaction occurs, electrons move from the hydrogen electrode 4A to the oxygen electrode 4B through an external circuit. Therefore, current flows from the oxygen electrode 4B to the hydrogen electrode 4A, and as a result, an electromotive force can be obtained. Then, a direct current is supplied to the external circuit, and a motor, which is a load, is driven.
【００３５】従って、本実施形態によれば以下のような
効果を得ることができる。 （１）樹脂成形体のリブ１２に対応する部分には、密度
ムラ低減部材２１が埋設されている。そのため、セパレ
ータ２において樹脂成形体のみの板厚の大きさは、リブ
１２に対応しているか否かにかかわらずほぼ等しくなっ
ている。よって、プレス成形時において、リブ１２に対
応する部分のプレス成形型３１のストローク量とリブ１
２に対応していない部分のプレス成形型３１のストロー
ク量との差が小さくなる。ゆえに、成形材料に含まれる
熱硬化性樹脂の流動性が十分でなくても、成形材料を従
来よりも均一に圧縮させることができる。その結果、樹
脂成形体の密度ムラが小さくなり、樹脂成形体の低密度
充填部位に気孔が生じてしまうのが防止される。また、
密度ムラ低減部材２１は緻密体によって形成されている
ため、密度ムラ低減部材２１に気孔が存在する可能性が
小さくなる。従って、ガスが気孔を介して樹脂成形体を
透過してしまうのを防止することができる。ゆえに、セ
パレータ２のガス不透過性を確保することができる。Therefore, according to the present embodiment, the following effects can be obtained. (1) A density unevenness reducing member 21 is embedded in a portion corresponding to the rib 12 of the resin molded body. Therefore, the plate thickness of only the resin molded body in the separator 2 is substantially the same regardless of whether or not it corresponds to the rib 12. Therefore, at the time of press forming, the stroke amount of the press forming die 31 corresponding to the rib 12 and the rib 1
The difference between the stroke amount of the press mold 31 and the portion not corresponding to 2 is reduced. Therefore, even if the fluidity of the thermosetting resin contained in the molding material is not sufficient, the molding material can be more uniformly compressed than before. As a result, the density unevenness of the resin molded body is reduced, and pores are prevented from being generated in the low density filling portion of the resin molded body. Also,
Since the density unevenness reducing member 21 is formed of a dense body, the possibility that the density unevenness reducing member 21 has pores is reduced. Therefore, it is possible to prevent the gas from passing through the resin molded body through the pores. Therefore, gas impermeability of the separator 2 can be ensured.
【００３６】尚、密度ムラ低減部材２１の代わりに樹脂
成形体全体にフィルム層を設けてガス不透過性を確保し
た場合のように、フィルム層によってセパレータ２の導
電性が損なわれてしまうのを防止することができる。It is to be noted that the film layer does not impair the conductivity of the separator 2 as in the case where a film layer is provided on the entire resin molded body instead of the density unevenness reducing member 21 to ensure gas impermeability. Can be prevented.
【００３７】また、各密度ムラ低減部材２１は、樹脂成
形体よりも硬い材料によって形成されている。そのた
め、プレス成形時に樹脂成形体及び密度ムラ低減部材２
１に力が加えられると、樹脂成形体の変形量が密度ムラ
低減部材２１の変形量より大きくなる。よって、セパレ
ータ２を確実に形成することができる。また、セパレー
タ２が完成した後は、各密度ムラ低減部材２１がいわば
骨格となり、セパレータ２が補強される。従って、セパ
レータ２全体の強度を向上させることができる。Each of the density unevenness reducing members 21 is formed of a material harder than the resin molded body. Therefore, at the time of press molding, the resin molded body and the density unevenness reducing member 2
When a force is applied to 1, the deformation amount of the resin molded body becomes larger than the deformation amount of the density unevenness reducing member 21. Therefore, the separator 2 can be reliably formed. After the completion of the separator 2, each density unevenness reducing member 21 becomes a so-called skeleton, and the separator 2 is reinforced. Therefore, the strength of the entire separator 2 can be improved.
【００３８】（２）密度ムラ低減部材２１は樹脂成形体
に埋設されている。そのため、密度ムラ低減部材２１が
表面に露出した場合のように、樹脂成形体と密度ムラ低
減部材２１との継ぎ目から水が侵入してしまうのが防止
される。また、継ぎ目が露出することにより、セパレー
タ２の見た目が悪くなってしまうのを防止することがで
きる。さらに、密度ムラ低減部材２１の露出によって、
セパレータ２が部分的に絶縁されてしまうのを防止する
ことができる。(2) The density unevenness reducing member 21 is embedded in a resin molded body. Therefore, it is possible to prevent water from entering from a seam between the resin molded body and the density unevenness reducing member 21 as in the case where the density unevenness reducing member 21 is exposed on the surface. In addition, it is possible to prevent the appearance of the separator 2 from being deteriorated due to the exposed joints. Furthermore, by the exposure of the density unevenness reducing member 21,
It is possible to prevent the separator 2 from being partially insulated.
【００３９】（３）各密度ムラ低減部材２１の側縁部に
テーパ２２が設けられているため、プレス成形時に成形
材料が圧縮されると、熱硬化性樹脂は各密度ムラ低減部
材２１の側方にスムーズに流れる。そのため、プレス成
形時に密度ムラ低減部材２１に対して加えられる力が低
減される。よって、プレス成形時に密度ムラ低減部材２
１が破断してしまうのを防止することができる。従っ
て、セパレータ２を確実に成形することができる。(3) Since the taper 22 is provided at the side edge of each density unevenness reducing member 21, when the molding material is compressed at the time of press molding, the thermosetting resin is placed on the side of each density unevenness reducing member 21. It flows smoothly toward you. For this reason, the force applied to the density unevenness reducing member 21 during press molding is reduced. Therefore, the density unevenness reducing member 2 during press molding
1 can be prevented from breaking. Therefore, the separator 2 can be reliably formed.
【００４０】（４）密度ムラ低減部材２１は高分子材料
によって形成されている。そのため、密度ムラ低減部材
２１を卑金属材料によって形成した場合とは異なり、卑
金属材料が溶出してプロトン交換膜３を被毒化させるお
それがない。また、密度ムラ低減部材２１が比較的安価
な高分子材料によって成形されるため、セパレータ２を
作製するために必要なコストを低減させることができ
る。(4) The density unevenness reducing member 21 is formed of a polymer material. Therefore, unlike the case where the density unevenness reducing member 21 is formed of a base metal material, there is no possibility that the base metal material elutes and poisons the proton exchange membrane 3. Further, since the density unevenness reducing member 21 is formed of a relatively inexpensive polymer material, the cost required for manufacturing the separator 2 can be reduced.
【００４１】（５）セパレータ２はプレス成形を行うこ
とによって作製されている。そのため、セパレータ２を
切削加工を行うことによって作製した場合とは異なり、
リブ１２等の細かい形状を一度に形成することができ
る。従って、セパレータ２を作製するために必要なコス
トを低減させることができる。(5) The separator 2 is manufactured by press molding. Therefore, unlike the case where the separator 2 is manufactured by performing a cutting process,
Fine shapes such as the ribs 12 can be formed at once. Therefore, the cost required for producing the separator 2 can be reduced.
【００４２】（６）セパレータ２は、密度ムラ低減部材
２１の両面を成形材料によって挟み込んだ状態でプレス
成形を行うことによって製造される。そのため、密度ム
ラ低減部材２１と成形材料とを積層する工程とリブ１２
及び流体流路１３を形成する工程とが同時に行われる。
よって、セパレータ２を製造するために必要な工程が少
なくなる。従って、セパレータ２を効率よく製造するこ
とができる。(6) The separator 2 is manufactured by performing press molding with both surfaces of the density unevenness reducing member 21 sandwiched between molding materials. Therefore, the step of laminating the density unevenness reducing member 21 and the molding material and the rib 12
And the step of forming the fluid channel 13 are performed simultaneously.
Therefore, the number of steps required for manufacturing the separator 2 is reduced. Therefore, the separator 2 can be manufactured efficiently.
【００４３】（７）各密度ムラ低減部材２１は支持部材
２１ａによって支持されている。そのため、支持部材２
１ａが成形材料によって挟持されても、各密度ムラ低減
部材２１は同一の高さに保持される。また、各密度ムラ
低減部材２１は互いに所定の間隔を有した状態に保持さ
れる。よって、プレス成形時に密度ムラ低減部材２１の
位置ズレを防止することができる。従って、セパレータ
２を確実かつ効率よく製造することができる。また、各
密度ムラ低減部材２１は高分子材料からなり、支持部材
２１ａによって支持された状態で成形されている。その
ため、支持部材２１ａを射出成形等によって容易に大量
生産することができる。従って、セパレータ２を作製す
るためのコストをより確実に低減させることができる。(7) Each density unevenness reducing member 21 is supported by a supporting member 21a. Therefore, the support member 2
Even if 1a is sandwiched by the molding material, each density unevenness reducing member 21 is maintained at the same height. Further, the density unevenness reducing members 21 are held at a predetermined interval from each other. Therefore, it is possible to prevent the displacement of the density unevenness reducing member 21 during the press molding. Therefore, the separator 2 can be reliably and efficiently manufactured. Each density unevenness reducing member 21 is made of a polymer material, and is molded in a state where it is supported by the support member 21a. Therefore, the support member 21a can be easily mass-produced by injection molding or the like. Therefore, the cost for producing the separator 2 can be reduced more reliably.
【００４４】尚、本発明の実施形態は以下のように変更
してもよい。 ・前記実施形態では、各密度ムラ低減部材２１の側縁部
に、密度ムラ低減部材２１の幅が側端に行くに従って小
さくなるテーパ２２が設けられていた。しかし、各テー
パ２２は省略されていてもよい。Incidentally, the embodiment of the present invention may be modified as follows. In the above-described embodiment, the taper 22 in which the width of the density unevenness reducing member 21 becomes smaller toward the side edge is provided at the side edge of each density unevenness reducing member 21. However, each taper 22 may be omitted.
【００４５】・前記実施形態において、密度ムラ低減部
材２１を、鉄、銅等の卑金属材料によって形成してもよ
い。このように構成すれば、密度ムラ低減部材２１自体
も導電性を有するため、実施形態のときに比べてセパレ
ータ２の導電性を向上させることができる。また、密度
ムラ低減部材２１を、金、白金等の貴金属によって形成
してもよい。この場合、卑金属材料が溶出してプロトン
交換膜３を被毒化させるおそれがないという利点があ
る。尚、このような金属製の密度ムラ低減部材２１は、
例えば金属板材を金型で打ち抜くこと等により比較的簡
単に得ることができる。In the above embodiment, the density unevenness reducing member 21 may be formed of a base metal material such as iron or copper. With this configuration, since the density unevenness reducing member 21 itself has conductivity, the conductivity of the separator 2 can be improved as compared with the embodiment. Further, the density unevenness reducing member 21 may be formed of a noble metal such as gold or platinum. In this case, there is an advantage that there is no possibility that the base metal material elutes and poisons the proton exchange membrane 3. In addition, such a density unevenness reducing member 21 made of metal is
For example, it can be obtained relatively easily by punching a metal plate with a mold.
【００４６】・前記実施形態において、密度ムラ低減部
材２１をエポキシ樹脂等の高分子材料によって形成する
代わりに、黒鉛材料によって形成してもよい。このよう
に構成すれば、密度ムラ低減部材２１自体も導電性を有
するため、セパレータ２の導電性を向上させることがで
きる。また、樹脂成形体にも黒鉛材料からなる炭素粉末
が含まれるため、密度ムラ低減部材２１と樹脂成形体と
の馴染みが良くなる。ゆえに、セパレータ２を形成し易
くなる。また、熱膨張係数が等しくなるため、反りや剥
離が起こりにくくなり、耐久性に優れたものとなる。ま
た、密度ムラ低減部材２１を、高分子材料と黒鉛材料と
の混合物によって形成してもよい。この場合、プレス成
形や切削成形を行わなくてもよくなるため、セパレータ
２を作製するためのコストを低減させることができる。In the above embodiment, the density unevenness reducing member 21 may be formed of a graphite material instead of a polymer material such as an epoxy resin. With such a configuration, the density unevenness reducing member 21 itself has conductivity, so that the conductivity of the separator 2 can be improved. In addition, since the resin molded body also contains carbon powder made of a graphite material, familiarity between the density unevenness reducing member 21 and the resin molded body is improved. Therefore, the separator 2 can be easily formed. In addition, since the thermal expansion coefficients are equal, warpage and peeling are less likely to occur, and the durability is excellent. Further, the density unevenness reducing member 21 may be formed of a mixture of a polymer material and a graphite material. In this case, since it is not necessary to perform press molding or cutting molding, the cost for producing the separator 2 can be reduced.
【００４７】・前記実施形態において、密度ムラ低減部
材２１をエポキシ樹脂等の高分子材料によって形成する
代わりに、セラミックによって形成してもよい。 ・セパレータ２の形状は、前記実施形態のような矩形状
に限定されるものではなく、円形状、略三角形状等の他
の形状であってもよい。In the above embodiment, the density unevenness reducing member 21 may be formed of ceramic instead of a polymer material such as epoxy resin. -The shape of the separator 2 is not limited to a rectangular shape as in the above-described embodiment, and may be another shape such as a circular shape or a substantially triangular shape.
【００４８】次に、上記実施形態及び別例によって把握
される技術的思想を以下に列挙する。 （１）イオン交換膜の両側に電極を配置してなる膜・電
極積層体と、導電性を有するとともに熱硬化性樹脂及び
炭素粉末を成分とする板状の樹脂成形体をプレス成形す
ることによって凹凸が形成され、前記膜・電極積層体を
挟持する一対のセパレータとを備えた固体高分子型燃料
電池において、前記樹脂成形体の凸部に対応する部分
に、緻密体からなる密度ムラ低減部材を埋設したことを
特徴とする固体高分子型燃料電池。Next, technical ideas grasped by the above embodiment and other examples will be enumerated below. (1) By press-molding a membrane / electrode laminate in which electrodes are arranged on both sides of an ion-exchange membrane and a plate-shaped resin molded body which is conductive and has a thermosetting resin and carbon powder as components. In a polymer electrolyte fuel cell provided with a pair of separators having irregularities formed thereon and sandwiching the membrane / electrode laminate, a portion corresponding to a convex portion of the resin molded body has a density unevenness reducing member made of a dense body. A polymer electrolyte fuel cell characterized by having embedded therein.
【００４９】（２）イオン交換膜の両側に電極を配置し
てなる膜・電極積層体と、導電性を有するとともに熱硬
化性樹脂及び炭素粉末を成分とする板状の樹脂成形体を
プレス成形することによって凹凸が形成され、前記膜・
電極積層体を挟持する一対のセパレータとを備えた固体
高分子型燃料電池を複数枚積層することによって構成し
た燃料電池スタックにおいて、前記樹脂成形体の凸部に
対応する部分に、緻密体からなる密度ムラ低減部材を埋
設したことを特徴とする燃料電池スタック。(2) Press-forming a membrane / electrode laminate in which electrodes are arranged on both sides of an ion-exchange membrane and a plate-shaped resin compact having conductivity, a thermosetting resin and carbon powder as components. By doing so, irregularities are formed, and the film
In a fuel cell stack configured by stacking a plurality of polymer electrolyte fuel cells each including a pair of separators sandwiching an electrode stack, a portion corresponding to a convex portion of the resin molded body includes a dense body. A fuel cell stack having a density unevenness reducing member embedded therein.
【００５０】[0050]
【発明の効果】以上詳述したように、請求項１に記載の
発明によれば、セパレータのガス不透過性を確保するこ
とができる。As described in detail above, according to the first aspect of the present invention, the gas impermeability of the separator can be ensured.
【００５１】請求項２に記載の発明によれば、セパレー
タを確実に成形することができる。請求項３に記載の発
明によれば、密度ムラ低減部材を金属材料によって形成
した場合とは異なり、金属材料が溶出してイオン交換膜
を被毒化させるおそれがない。また、セパレータを作製
するために必要なコストを低減させることができる。According to the second aspect of the present invention, the separator can be reliably formed. According to the third aspect of the invention, unlike the case where the density unevenness reducing member is formed of a metal material, there is no possibility that the metal material elutes and poisons the ion exchange membrane. Further, the cost required for manufacturing the separator can be reduced.
【００５２】請求項４に記載の発明によれば、セパレー
タを効率よく製造することができる。請求項５に記載の
発明によれば、セパレータを確実にかつ効率よく製造す
ることができる。また、セパレータを作製するためのコ
ストをより確実に低減させることができる。According to the invention described in claim 4, the separator can be manufactured efficiently. According to the fifth aspect of the invention, the separator can be manufactured reliably and efficiently. Further, the cost for producing the separator can be reduced more reliably.
【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]
【図１】 本発明を具体化した固体高分子型燃料電池の
分解斜視図。FIG. 1 is an exploded perspective view of a polymer electrolyte fuel cell embodying the present invention.
【図２】 燃料電池の概略断面図。FIG. 2 is a schematic sectional view of a fuel cell.
【図３】 セパレータの概略断面図。FIG. 3 is a schematic sectional view of a separator.
【図４】 燃料電池の原理説明図。FIG. 4 is a diagram illustrating the principle of a fuel cell.
【図５】 セパレータが成形されるときの状態を示す断
面図。FIG. 5 is a sectional view showing a state when a separator is formed.
【図６】 従来技術におけるセパレータの要部断面図。FIG. 6 is a sectional view of a main part of a separator according to a conventional technique.
１…固体高分子型燃料電池、２…セパレータ、１２…凸
部としてのリブ、２１…密度ムラ低減部材、２１ａ…支
持部材、２２…テーパ、３１…プレス成形型、３２…成
形面、３３…凹部。DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Solid polymer fuel cell, 2 ... Separator, 12 ... Rib as a convex part, 21 ... Density unevenness reduction member, 21a ... Support member, 22 ... Taper, 31 ... Press molding die, 32 ... Molding surface, 33 ... Recess.
Claims (5)
炭素粉末を成分とする板状の樹脂成形体からなり、プレ
ス成形によって形成された凹凸を備える固体高分子型燃
料電池のセパレータにおいて、 前記樹脂成形体の凸部に対応する部分に、緻密体からな
る密度ムラ低減部材を埋設したことを特徴とする固体高
分子型燃料電池のセパレータ。1. A separator of a polymer electrolyte fuel cell comprising a plate-shaped resin molded body having conductivity and a thermosetting resin and carbon powder as components, and having irregularities formed by press molding, A separator for a polymer electrolyte fuel cell, wherein a density unevenness reducing member made of a dense body is buried in a portion corresponding to a convex portion of a resin molded body.
行くに従って幅が狭くなるテーパを設けたことを特徴と
する請求項１に記載の固体高分子型燃料電池のセパレー
タ。2. The separator for a polymer electrolyte fuel cell according to claim 1, wherein a taper whose width decreases toward the tip is provided at a side edge of the density unevenness reducing member.
って形成されていることを特徴とする請求項１または請
求項２に記載の固体高分子型燃料電池のセパレータ。3. The polymer electrolyte fuel cell separator according to claim 1, wherein the density unevenness reducing member is formed of a polymer material.
炭素粉末を成分とする板状の樹脂成形体からなり、プレ
ス成形によって形成された凹凸を備える固体高分子型燃
料電池のセパレータを製造する方法において、 プレス成形型の成形面の凹部に対応する位置に緻密体か
らなる密度ムラ低減部材を配置するとともに、前記密度
ムラ低減部材を両面側から挟み込むように熱硬化性樹脂
及び炭素粉末を成分とする成形材料を配置し、この状態
で前記プレス成形型を駆動させて前記密度ムラ低減部材
の厚さ方向に成形圧を加えることを特徴とする固体高分
子型燃料電池のセパレータの製造方法。4. A separator for a polymer electrolyte fuel cell, comprising a plate-shaped resin molded body having conductivity, a thermosetting resin and carbon powder as components, and having irregularities formed by press molding. In the method, a density unevenness reducing member made of a dense body is arranged at a position corresponding to the concave portion of the molding surface of the press mold, and the thermosetting resin and the carbon powder are mixed with each other so as to sandwich the density unevenness reducing member from both sides. A method for manufacturing a separator for a polymer electrolyte fuel cell, comprising: placing a molding material to be formed; and driving the press mold in this state to apply a molding pressure in the thickness direction of the density unevenness reducing member.
それらは支持部材により同一面内にて支持されているこ
とを特徴とする請求項４に記載の固体高分子型燃料電池
のセパレータの製造方法。5. The method according to claim 1, wherein the density unevenness reducing member includes a plurality of members.
The method for manufacturing a separator for a polymer electrolyte fuel cell according to claim 4, wherein the support members are supported in the same plane by a support member.
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| JP2000299117A (en) * | 1999-02-09 | 2000-10-24 | Nisshinbo Ind Inc | Separator for fuel cell and solid polymer fuel cell |
| JP2000323150A (en) * | 1999-05-11 | 2000-11-24 | Toyota Motor Corp | Separator for fuel cell and manufacture thereof |
| JP2001052721A (en) * | 1999-08-12 | 2001-02-23 | Osaka Gas Co Ltd | Separator for fuel cell and its manufacture |
| JP2002521797A (en) * | 1998-07-21 | 2002-07-16 | ソラペク | Bipolar current collector for fuel cells |
-
2001
- 2001-05-25 JP JP2001156615A patent/JP4817349B2/en not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002521797A (en) * | 1998-07-21 | 2002-07-16 | ソラペク | Bipolar current collector for fuel cells |
| JP2000231926A (en) * | 1999-02-09 | 2000-08-22 | Nippon Pillar Packing Co Ltd | Separator for fuel cell and its manufacture |
| JP2000299117A (en) * | 1999-02-09 | 2000-10-24 | Nisshinbo Ind Inc | Separator for fuel cell and solid polymer fuel cell |
| JP2000323150A (en) * | 1999-05-11 | 2000-11-24 | Toyota Motor Corp | Separator for fuel cell and manufacture thereof |
| JP2001052721A (en) * | 1999-08-12 | 2001-02-23 | Osaka Gas Co Ltd | Separator for fuel cell and its manufacture |
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