JP2003173796A - Separator for fuel cell, its manufacturing method and fuel cell - Google Patents

Separator for fuel cell, its manufacturing method and fuel cell

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JP2003173796A
JP2003173796A JP2002232932A JP2002232932A JP2003173796A JP 2003173796 A JP2003173796 A JP 2003173796A JP 2002232932 A JP2002232932 A JP 2002232932A JP 2002232932 A JP2002232932 A JP 2002232932A JP 2003173796 A JP2003173796 A JP 2003173796A
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fuel cell
resin
cell separator
ethylenically unsaturated
unsaturated double
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Japanese (ja)
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Tetsuya Harada
哲哉 原田
Kunio Mori
邦夫 森
Chikaya Kato
哉也 加藤
Kenichi Hamada
健一 濱田
Masayuki Kamei
政之 亀井
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DIC Corp
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Dainippon Ink and Chemicals Co Ltd
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a separator for a fuel cell of excellent gas impermeability, conductivity, and durability, a manufacturing method of the fuel cell separator of excellent moldability and mass production property with less problems in gas impermeability, conductivity, and durability, and a fuel cell using the separator excellent in gas impermeability, conductivity, and durability. <P>SOLUTION: The separator for a fuel cell made by using a conductive material (A) has the conductive material (A) dispersed in a hardened matter under additional cross-linking reaction of novolak phenol resin or phenol dicyclopentadiene resin (B) and a compound (C) with at least two ethylene group unsaturated double bonds. <P>COPYRIGHT: (C)2003,JPO

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、燃料電池用セパレ
ータ、その製造方法及び燃料電池に関する。更に詳しく
は、導電性、ガス不透過性、機械的強度に優れ、反りや
割れ、膨れ等の発生がなく寸法精度にも優れ、成形品の
内部状態も良好な燃料電池用セパレータであり、該燃料
電池用セパレータの簡易で安定的な製造方法であり、ま
た、高性能な燃料電池に関する。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a fuel cell separator, a method for manufacturing the same, and a fuel cell. More specifically, it is a separator for fuel cells, which has excellent conductivity, gas impermeability, mechanical strength, warpage, cracking, swelling, and other dimensional accuracy, and an internal state of a molded article that is good. The present invention relates to a high-performance fuel cell, which is a simple and stable method for producing a fuel cell separator.

【0002】[0002]

【従来の技術】「燃料電池」とは、燃料と酸化剤との電
気化学反応を利用して、電気および熱エネルギーを取り
出す装置を云い、その構造は一般的には、電解質を介し
てその両側に設けた2つの電極を水素ガスなどの燃料あ
るいは酸素ガスまたは空気などの酸化剤を供給するため
の供給路を設けた2つの「セパレータ」で挟持された単
セルを基本構造とする。高出力を必要とする場合には、
単セルを直列に複数積層した「スタック構造」としスタ
ックの両端に設けた集電板で集電する。
2. Description of the Related Art "Fuel cell" refers to a device for extracting electric and thermal energy by utilizing an electrochemical reaction between a fuel and an oxidant, the structure of which is generally through an electrolyte on both sides thereof. The basic structure is a single cell in which the two electrodes provided in 1 are sandwiched by two "separators" provided with a supply path for supplying a fuel such as hydrogen gas or an oxidant such as oxygen gas or air. When high output is required,
A “stack structure” is formed by stacking a plurality of single cells in series, and current is collected by current collector plates provided at both ends of the stack.

【0003】燃料電池は、電解質、燃料、酸化剤などの
種類により種々の型があり、中でも、電解質に固体高分
子電解質膜、燃料に水素ガス、酸化剤に空気を用いる固
体高分子型燃料電池や、燃料電池内部で直接メタノール
から水素を取り出し燃料とするメタノール直接型燃料電
池は、発電時の作動温度が200℃以下の比較的低温で
効率的発電が可能である。
There are various types of fuel cells depending on the type of electrolyte, fuel, oxidizer, etc. Among them, solid polymer fuel cells using a solid polymer electrolyte membrane as the electrolyte, hydrogen gas as the fuel, and air as the oxidizer. Alternatively, a methanol direct type fuel cell in which hydrogen is directly extracted from methanol as a fuel inside the fuel cell can efficiently generate power at a relatively low operating temperature of 200 ° C. or less.

【0004】これらの燃料電池に用いられるセパレータ
には、燃料と酸化剤ガスを分離した状態で安定的に電極
に供給するためにガス不透過性、また発電効率を高める
べく導電性が、更に、燃料電池作動環境下での耐久性な
どの性能が必要とされる。
The separator used in these fuel cells has gas impermeability so as to stably supply the fuel and the oxidant gas to the electrode in a separated state, and further has conductivity to enhance power generation efficiency. Performance such as durability in the fuel cell operating environment is required.

【0005】このような性能が要求される燃料電池用セ
パレータとして、例えば、炭素質粉末に結合材を加え、
加熱混練後成形し、焼成黒鉛化して得られた黒鉛材を切
削加工してセパレータ形状とする方法がある。しかしな
がらこの方法は、焼成黒鉛化工程で揮発物が発生するた
めに多孔質となり、セパレータのガス不透過性に問題が
あった。このような焼成黒鉛材の問題を解決する方法と
して、黒鉛材の細孔に熱硬化性樹脂を含浸して、硬化さ
せてセパレータ基材を得る方法(特開平8−22224
1号公報)が提案されているが、この方法は、黒鉛化の
工程、成形工程、樹脂を含浸し硬化する工程、更にセパ
レータ形状への機械加工の工程等を要し、工程が煩雑で
あり、量産性、経済性に問題がある。
As a fuel cell separator which requires such performance, for example, a binder is added to carbonaceous powder,
There is a method in which a graphite material obtained by heating, kneading, molding, and firing graphitizing is cut into a separator shape. However, this method has a problem of gas impermeability of the separator because it becomes porous because volatile matter is generated in the firing graphitization step. As a method of solving such a problem of the fired graphite material, a method of impregnating pores of the graphite material with a thermosetting resin and curing the resin to obtain a separator substrate (Japanese Patent Laid-Open No. 22224/1996).
No. 1) is proposed, but this method requires a graphitization step, a molding step, a step of impregnating and hardening a resin, a step of machining into a separator shape, etc., and the steps are complicated. There is a problem with mass productivity and economy.

【0006】また、特定粒度の黒鉛粉末と熱硬化性樹脂
との混練物を成形硬化してセパレータを作製する方法
(特公昭64−340号公報、特開平10−33492
7号公報)が提案されているが、該公報に具体的に記載
されている汎用フェノール樹脂等の熱硬化性樹脂を用い
た場合には、反応時に発生する縮合水やガスが原因で、
成形物の内部や表面に気泡や空孔が発生して不均質な成
形品となり、反りや膨れなどの欠陥が生じてしまい、燃
料電池用セパレータとして使用するには問題を有してい
た。
Further, a method of molding and curing a kneaded material of graphite powder having a specific particle size and a thermosetting resin to prepare a separator (Japanese Patent Publication No. 340/340/1998, JP-A-10-33492).
7) has been proposed, but when a thermosetting resin such as a general-purpose phenol resin specifically described in the publication is used, due to condensed water or gas generated during the reaction,
Bubbles and voids are generated inside and on the surface of the molded product, resulting in an inhomogeneous molded product, and defects such as warpage and swelling occur, which is problematic for use as a fuel cell separator.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、これ
らの問題に鑑み、ガス不透過性、導電性、耐久性の良好
な燃料電池用セパレータを提供することである。また、
ガス不透過性、導電性、耐久性において問題が無く、成
形性、量産性の良好な燃料電池用セパレータの製造方法
を提供するものであり、更には、ガス不透過性、導電
性、耐久性に優れるセパレータを用いた高性能な燃料電
池を提供するものである。
In view of these problems, an object of the present invention is to provide a fuel cell separator having good gas impermeability, conductivity and durability. Also,
The present invention provides a method for producing a fuel cell separator that has no problems in gas impermeability, conductivity, and durability, and that has good moldability and mass productivity. Furthermore, gas impermeability, conductivity, durability The present invention provides a high-performance fuel cell using a separator excellent in heat resistance.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記課題
を解決すべく鋭意検討を重ねた結果、ノボラック型フェ
ノール樹脂等とエチレン性不飽和二重結合を少なくとも
2個以上有する化合物の付加架橋反応硬化物からなる燃
料電池用セパレータを用いることにより、ガス不透過
性、導電性、耐久性の良好な燃料電池用セパレータが得
られると共に、成形性、量産性の良好な燃料電池用セパ
レータの製造方法を提供することができ、更には、ガス
不透過性、導電性、耐久性に優れる燃料電池用セパレー
タを用いた高性能な燃料電池を提供することが可能であ
ることを見出し、本発明を完成するに至った。
Means for Solving the Problems As a result of intensive studies to solve the above-mentioned problems, the present inventors have found that addition of a novolac-type phenol resin or the like and a compound having at least two ethylenically unsaturated double bonds By using a fuel cell separator composed of a cross-linked reaction cured product, gas impermeability, conductivity, a fuel cell separator having good durability can be obtained, as well as moldability, of a fuel cell separator having good mass productivity. The present invention finds that it is possible to provide a manufacturing method, and further, it is possible to provide a high-performance fuel cell using a gas cell impermeability, conductivity, and a fuel cell separator having excellent durability. Has been completed.

【0009】即ち、本発明は、導電性材料(A)を用い
てなる燃料電池用セパレータにおいて、導電性材料
(A)がノボラック型フェノール樹脂又はフェノールジ
シクロペンタジエン樹脂(B)とエチレン性不飽和二重
結合を少なくとも2個有する化合物(C)との付加架橋
反応硬化物中に分散されてなることを特徴とする燃料電
池用セパレータを提供するものである。また本発明は、
導電性材料(A)とノボラック型フェノール樹脂又はフ
ェノールジシクロペンタジエン樹脂(B)とエチレン性
不飽和二重結合を少なくとも2個有する化合物(C)と
を混練し、次いで得られる混練物を加熱成形することを
特徴とする燃料電池用セパレータの製造方法を提供する
ものである。さらに本発明は、固体高分子電解質膜と電
極と上記の燃料電池用セパレータとを有し、該固体高分
子電解質膜の両面に該電極が密着して配置され、該電極
が密着して配置された固体高分子電解質膜を該燃料電池
用セパレータが挟持した積層構造を有してなる燃料電池
を提供するものである。
That is, according to the present invention, in a fuel cell separator using a conductive material (A), the conductive material (A) is a novolac type phenol resin or a phenol dicyclopentadiene resin (B) and an ethylenic unsaturated. It is intended to provide a fuel cell separator characterized by being dispersed in a cured product of an addition crosslinking reaction with a compound (C) having at least two double bonds. Further, the present invention is
The electrically conductive material (A) is kneaded with a novolac type phenol resin or phenol dicyclopentadiene resin (B) and a compound (C) having at least two ethylenically unsaturated double bonds, and then the obtained kneaded product is heat-molded. A method for manufacturing a fuel cell separator is provided. Furthermore, the present invention has a solid polymer electrolyte membrane, an electrode, and the above-mentioned fuel cell separator, the electrodes are closely attached to both sides of the solid polymer electrolyte membrane, and the electrodes are closely attached to each other. A fuel cell having a laminated structure in which the solid polymer electrolyte membrane is sandwiched between the fuel cell separators.

【0010】[0010]

【発明の実施の形態】以下、本発明に関して詳細に説明
する。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The present invention will be described in detail below.

【0011】本発明の燃料電池用セパレータは、導電性
材料(A)がノボラック型フェノール樹脂又はフェノー
ルジシクロペンタジエン樹脂(B)とエチレン性不飽和
二重結合を少なくとも2個以上有する化合物(C)との
付加架橋反応硬化物中に分散されてなるものである。
In the fuel cell separator of the present invention, the conductive material (A) is a novolac type phenol resin or phenol dicyclopentadiene resin (B) and a compound (C) having at least two ethylenically unsaturated double bonds. And an addition-crosslinking reaction with the compound.

【0012】本発明に使用する導電性材料(A)は、特
に限定されるものではないが、例えば炭素材料、金属、
金属化合物、導電性ポリマー等を挙げることができ、こ
れらのうち耐久性の点で炭素材料が好ましい。
The conductive material (A) used in the present invention is not particularly limited, but for example, carbon material, metal,
Examples thereof include metal compounds and conductive polymers, and among these, carbon materials are preferable from the viewpoint of durability.

【0013】上記の炭素材料としては、例えば、人造黒
鉛、天然黒鉛、ガラス状カーボン、カーボンブラック、
アセチレンブラック、ケッチェンブラック、黒鉛を化学
処理して得られる膨張黒鉛などが挙げられる。これらの
炭素材料のうち、少量で高度の導電性が達成できる点
で、人造黒鉛、天然黒鉛、膨張黒鉛が好ましい。またこ
れらの炭素材料の形状は、繊維状、粒子状、箔状、鱗片
状、針状、球状、無定形の何れであってもよい。
Examples of the above carbon materials include artificial graphite, natural graphite, glassy carbon, carbon black,
Examples thereof include acetylene black, Ketjen black, and expanded graphite obtained by chemically treating graphite. Of these carbon materials, artificial graphite, natural graphite, and expanded graphite are preferable because they can achieve high conductivity with a small amount. Further, the shape of these carbon materials may be any of fibrous, particulate, foil-like, scale-like, needle-like, spherical, and amorphous.

【0014】上記の形状のうち、繊維状の炭素材料とし
ては、例えば、原料繊維の種類によりピッチ系、PAN
系、レーヨン系の炭素繊維を挙げることができる。これ
らのうち、導電性を考慮すると2000℃以上の高温で
炭素化、黒鉛化工程を経て製造される炭素繊維が好まし
い。炭素繊維の長さ及び形態に特に制限はないが、樹脂
との混練性を考慮すれば、繊維長さが25mm以下のも
のが好ましい。この長さの炭素繊維としては、フィラメ
ント、チョップドストランド、ミルドファイバー等が挙
げられる。
Among the above shapes, examples of the fibrous carbon material include pitch type and PAN depending on the kind of raw material fiber.
Examples thereof include rayon-based carbon fibers and rayon-based carbon fibers. Among these, carbon fibers manufactured through a carbonization and graphitization process at a high temperature of 2000 ° C. or higher are preferable in consideration of conductivity. The length and shape of the carbon fiber are not particularly limited, but in consideration of the kneading property with the resin, the fiber length is preferably 25 mm or less. Examples of carbon fibers of this length include filaments, chopped strands and milled fibers.

【0015】また、上記の金属及び金属化合物として
は、例えば、アルミニウム、亜鉛、鉄、銅、ニッケル、
銀、金、ステンレス、パラジウム、チタン及びこのホウ
化物、ジルコニウムのホウ化物、ハフニウムのホウ化物
などを挙げることができる。かかる金属及び金属化合物
の形状は、粒子状、繊維状、箔状、無定形など何れであ
ってもよい。
Examples of the above metals and metal compounds include aluminum, zinc, iron, copper, nickel,
Examples thereof include silver, gold, stainless steel, palladium, titanium and boride thereof, zirconium boride, and hafnium boride. The shape of the metal and the metal compound may be any of particle shape, fiber shape, foil shape, amorphous shape and the like.

【0016】上記導電性材料は、その1種または2種以
上を組み合わせて使用することができる。また、本発明
の効果を損なわない限り、上記の導電性材料に不導電性
材料を併用することができるし、導電性材料と不導電性
材料とを複合した材料を使用することができる。かかる
導電性材料と不導電性材料との複合材料としては、例え
ば金属被覆ガラス繊維、金属被覆ガラスビーズ、金属被
覆無機フィラーなどを挙げることができる。
The above conductive materials may be used alone or in combination of two or more. Further, as long as the effect of the present invention is not impaired, a non-conductive material can be used in combination with the above-mentioned conductive material, or a material obtained by combining a conductive material and a non-conductive material can be used. Examples of such a composite material of a conductive material and a non-conductive material include metal-coated glass fibers, metal-coated glass beads, and metal-coated inorganic fillers.

【0017】上記導電性材料(A)は、該導電性材料
(A)と後記ノボラック型フェノール樹脂又はフェノー
ルジシクロペンタジエン樹脂(B)と後記エチレン性不
飽和二重結合を少なくとも2個有する化合物(C)とを
含む混合物に対し、50〜95重量%であることが好ま
しく、70〜90重量%であることが特に好ましい。導
電性材料(A)がかかる範囲にあるならば、混合物の流
動性も良好であり成形性に優れ、燃料電池に要求される
優れた導電性を得ることができる。
The conductive material (A) is a compound having at least two ethylenically unsaturated double bonds (B) and the novolac type phenol resin or the phenol dicyclopentadiene resin (B) described below. It is preferably 50 to 95% by weight, particularly preferably 70 to 90% by weight, based on the mixture containing C). When the conductive material (A) is in such a range, the fluidity of the mixture is good, the moldability is excellent, and the excellent conductivity required for the fuel cell can be obtained.

【0018】本発明に使用するフェノール樹脂は、ノボ
ラック型フェノール樹脂又はフェノールジシクロペンタ
ジエン樹脂(B)である。ノボラック型フェノール樹脂
としては、例えばフェノール系化合物とホルムアルデヒ
ド供給物質との反応によるノボラック型フェノール樹
脂;キシレン樹脂とフェノール系化合物との反応による
フェノール樹脂等を挙げることができる。本発明に使用
するフェノールジシクロペンタジエン樹脂は、一般式
(1)で表される樹脂である。
The phenol resin used in the present invention is a novolac type phenol resin or a phenol dicyclopentadiene resin (B). Examples of the novolac-type phenol resin include a novolac-type phenol resin obtained by a reaction of a phenol-based compound and a formaldehyde supplying substance; and a phenol resin obtained by a reaction of a xylene resin and a phenol-based compound. The phenol dicyclopentadiene resin used in the present invention is a resin represented by the general formula (1).

【化1】 (式中、Aはフェノール系化合物の残基であり、nは0
又は1〜10の整数である。) また、以上に示したフェノール樹脂を変性したものも使
用することができる。これらを単独又は2種以上を混合
したものを用いることができる。
[Chemical 1] (In the formula, A is a residue of a phenolic compound, and n is 0.
Alternatively, it is an integer of 1 to 10. In addition, a modified product of the above-mentioned phenol resin can also be used. These may be used alone or in combination of two or more.

【0019】上記フェノール系化合物とホルムアルデヒ
ド供給物質との反応によるノボラック型フェノール樹脂
のうち、フェノール樹脂一分子中に含まれる芳香環への
メチレン基の結合が、フェノール性水酸基に対してパラ
位に結合している数に対するオルソ位に結合している数
の比(以下O/P比という)が3以上のノボラック型フ
ェノール樹脂、又は分子中にエチレン性不飽和二重結合
を有するノボラック型フェノール樹脂であることが特に
好ましい。
Among the novolac type phenol resins produced by the reaction of the above-mentioned phenolic compound and the formaldehyde supplying substance, the bond of the methylene group to the aromatic ring contained in one molecule of the phenol resin is bonded to the para position with respect to the phenolic hydroxyl group. A novolac type phenolic resin having a ratio of the number bonded to the ortho position (hereinafter referred to as O / P ratio) to 3 or more, or a novolac type phenolic resin having an ethylenically unsaturated double bond in the molecule. It is particularly preferable that

【0020】ノボラック型フェノール樹脂のO/P比に
ついて、次ぎのように定義される。ノボラック型フェノ
ール樹脂は、一分子中メチレン基の結合の仕方がそれぞ
れの芳香環の水酸基に対してオルソ位同士で結合してい
る場合と、オルソ位とパラ位とで結合している場合と、
パラ位同士とで結合している場合の3通りがある。した
がって、O/P比は、芳香環の水酸基に対してパラ位と
パラ位同士で結合しているメチレン基の結合数と、オル
ソ位とパラ位とで結合しているメチレン基の数の1/2
の和に対する、オルソ位同士で結合しているメチレン基
の数と、オルソ位とパラ位とで結合しているメチレン基
の数の1/2との和との比で表され、数式〔1〕で計算
することができる。
The O / P ratio of novolac type phenolic resin is defined as follows. The novolac type phenol resin has a case where the bonding method of the methylene group in one molecule is bonded at the ortho positions with respect to the hydroxyl groups of each aromatic ring, and at the ortho position and the para position.
There are three cases where the para positions are linked to each other. Therefore, the O / P ratio is 1 of the number of methylene groups bonded at the para-position and the para-position to the hydroxyl group of the aromatic ring and the number of methylene groups bonded at the ortho-position and the para-position. / 2
Is expressed by the ratio of the sum of the number of methylene groups bonded at the ortho positions and the half of the number of methylene groups bonded at the ortho positions and the para position to the sum of ] Can be calculated.

【0021】[0021]

【数1】 [Equation 1]

【0022】数式〔1〕において、a、b、cは各々下
記の通りである。 a:オルソ位同士で結合しているメチレン基の数 b:オルソ位とパラ位とで結合しているメチレン基の数 c:パラ位同士で結合しているメチレン基の数
In the formula [1], a, b and c are as follows. a: the number of methylene groups bonded at the ortho positions b: number of methylene groups bonded at the ortho positions and para position c: number of methylene groups bonded at the para positions

【0023】本発明に使用するノボラック型フェノール
樹脂一分子中の芳香環へのメチレン基の結合数及びその
結合形式は、公知慣用の方法で、メチレン基の結合数及
びその結合形式が同定された標準物質により予めそれぞ
れの吸収位置と強度を確認のうえ、その吸収位置と吸収
強度から求めることができる。上記公知慣用の方法とし
ては、例えば、赤外線吸収スペクトル、核磁気共鳴スペ
クトル、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー等を
用いる方法が挙げられる。
The number of methylene groups bonded to the aromatic ring in one molecule of the novolac type phenol resin used in the present invention and the bonding form thereof were identified by known and commonly used methods. Each absorption position and intensity can be confirmed in advance using a standard substance, and the absorption position and absorption intensity can be determined. Examples of the known and commonly used methods include methods using infrared absorption spectrum, nuclear magnetic resonance spectrum, gel permeation chromatography and the like.

【0024】O/P比が3以上のノボラック型フェノー
ル樹脂、フェノールジシクロペンタジエン樹脂を使用す
ることにより、後記エチレン性不飽和二重結合を少なく
とも2個以上有する化合物(C)への溶解性が良好とな
り強度などの品質的バラツキの少ない硬化物を得ること
ができる。また分子中にエチレン性不飽和二重結合を有
するノボラック型フェノール樹脂を使用することによ
り、後記エチレン性不飽和二重結合を少なくとも2個有
する化合物(C)との反応性が高く、硬化速度が速くな
る。
By using a novolac type phenol resin or a phenol dicyclopentadiene resin having an O / P ratio of 3 or more, the solubility in the compound (C) having at least two ethylenically unsaturated double bonds described later is improved. It is possible to obtain a cured product which is favorable and has little variation in quality such as strength. Further, by using the novolac type phenol resin having an ethylenically unsaturated double bond in the molecule, the reactivity with the compound (C) having at least two ethylenically unsaturated double bonds described later is high, and the curing rate is high. Get faster

【0025】異なるO/P比のノボラック型フェノール
樹脂を2種以上混合して用いる場合は、全体として、O
/P比が3以上となるようにして用いることができる。
ノボラック型フェノール樹脂としては、O/P比ができ
るだけ大きいものが好ましく、中でもO/P比が4〜7
の範囲のものが特に好ましい。かかるノボラック型フェ
ノール樹脂としては、一般的には「ハイオルソノボラッ
ク型フェノール樹脂」と呼称されて市販されているもの
を何れも使用することができる。以下O/P比が3以上
のノボラック型フェノール樹脂をハイオルソノボラック
型フェノール樹脂という。
When two or more kinds of novolak type phenolic resins having different O / P ratios are mixed and used, the total O
It can be used so that the / P ratio becomes 3 or more.
As the novolac type phenolic resin, one having an O / P ratio as high as possible is preferable, and among them, the O / P ratio is 4 to 7
Those in the range of are particularly preferable. As the novolac type phenolic resin, any of those which are generally referred to as “high ortho novolac type phenolic resin” and which are commercially available can be used. Hereinafter, a novolac type phenol resin having an O / P ratio of 3 or more is referred to as a high ortho novolac type phenol resin.

【0026】フェノール系化合物とホルムアルデヒド供
給物質との反応によるノボラック型フェノール樹脂は、
メチレン基のみにてフェノール系化合物が結合された構
造のものは勿論のこと、メチレン基とジメチレンエーテ
ル基の両方を有し、それらにより結合された構造のもの
も含まれる。
The novolac type phenolic resin obtained by the reaction of the phenolic compound and the formaldehyde supplying substance is
Not only those having a structure in which a phenolic compound is bonded only by a methylene group, but also those having a structure having both a methylene group and a dimethylene ether group and being bonded by them.

【0027】本発明に使用するノボラック型フェノール
樹脂又はフェノールジシクロペンタジエン樹脂(B)の
数平均分子量は、特に限定するものではないが、好まし
くは200〜2,000の範囲であり、特に好ましくは
300〜1,000の範囲である。数平均分子量が20
0〜2,000の範囲であれば、エチレン性不飽和二重
結合を少なくとも2個有する化合物(C)への溶解性が
良くなる。
The number average molecular weight of the novolac type phenol resin or phenol dicyclopentadiene resin (B) used in the present invention is not particularly limited, but is preferably in the range of 200 to 2,000, particularly preferably. It is in the range of 300 to 1,000. Number average molecular weight is 20
When it is in the range of 0 to 2,000, the solubility in the compound (C) having at least two ethylenically unsaturated double bonds is improved.

【0028】ノボラック型フェノール樹脂の製造方法
は、特に制限されるものではなく、公知慣用の方法を採
用することができる。すなわち、かかるノボラック型フ
ェノール樹脂は、例えば、ホルムアルデヒド供給物質と
フェノール系化合物とを、酸触媒の存在下、ホルムアル
デヒド供給物質/フェノール系化合物=0.7〜1.0
モル比となるようにして付加縮合反応せしめることによ
り、容易に得ることができる。またハイオルソノボラッ
ク型フェノール樹脂は、例えば後記のように酢酸亜鉛等
の弱酸性触媒の存在下で付加縮合反応せしめることによ
り得ることができる。
The method for producing the novolac type phenol resin is not particularly limited, and a known and commonly used method can be adopted. That is, such a novolak type phenol resin is obtained by, for example, adding a formaldehyde supply substance and a phenol compound in the presence of an acid catalyst to formaldehyde supply substance / phenol compound = 0.7 to 1.0.
It can be easily obtained by carrying out an addition condensation reaction in a molar ratio. The high ortho novolac type phenolic resin can be obtained, for example, by subjecting it to an addition condensation reaction in the presence of a weakly acidic catalyst such as zinc acetate as described later.

【0029】またフェノールジシクロペンタジエン樹脂
は、例えばジシクロペンタジエンとフェノール系化合物
とを、酸触媒の存在下、ジシクロペンタジエン/フェノ
ール系化合物=1:0.05〜1:15.0モル比とな
るように反応せしめることにより、容易に得ることがで
きる。このように得られるフェノールジシクロペンタジ
エン樹脂は、そのまま使用することもできるが、減圧蒸
留等により未反応のフェノール系化合物やジシクロペン
タジエンを留去するのが、硬化物の耐熱性を向上せしめ
る点で好ましい。
The phenol dicyclopentadiene resin is, for example, a mixture of dicyclopentadiene and a phenolic compound in the presence of an acid catalyst in a molar ratio of dicyclopentadiene / phenolic compound = 1: 0.05 to 1: 15.0. It can be easily obtained by reacting so that The phenol dicyclopentadiene resin thus obtained can be used as it is, but distilling off unreacted phenolic compounds and dicyclopentadiene by distillation under reduced pressure improves the heat resistance of the cured product. Is preferred.

【0030】フェノール系化合物としては、公知慣用の
ものが何れも使用できるが、例えば、フェノールや、ビ
スフェノールF、ビスフェノールA、ビスフェノールA
F等のビスフェノール類;クレゾール、キシレノール、
p−ターシャリーブチルフェノールの如きアルキル置換
フェノール類;ブロモフェノール等のハロゲノフェノー
ル類;レゾルシン等のフェノール性水酸基を2個以上含
有する芳香族炭化水素;1−ナフトール、2−ナフトー
ル、1,6−ジヒドロキシナフタレン、2,7−ジヒド
ロキシナフタレン等のナフトール類等が挙げられる。こ
れらのフェノール系化合物は単独のみならず、これらの
化合物を2種類以上を混合して使用してもよい。
As the phenolic compound, any of the known compounds can be used. For example, phenol, bisphenol F, bisphenol A and bisphenol A can be used.
Bisphenols such as F; cresol, xylenol,
Alkyl-substituted phenols such as p-tert-butylphenol; halogenophenols such as bromophenol; aromatic hydrocarbons containing two or more phenolic hydroxyl groups such as resorcin; 1-naphthol, 2-naphthol, 1,6-dihydroxy Examples thereof include naphthols such as naphthalene and 2,7-dihydroxynaphthalene. These phenolic compounds may be used alone or as a mixture of two or more kinds.

【0031】上記のハイオルソノボラック型フェノール
樹脂の原料としては、フェノール、m−クレゾール、
3,5−キシレノールなどフェノール性水酸基に対して
少なくともメタ位以外には置換基を持たない化合物の1
種又は2種以上を用いる。
Raw materials for the above-mentioned high ortho novolac type phenol resin include phenol, m-cresol,
1,5-xylenol, which is a compound having no substituent other than at least the meta position with respect to the phenolic hydroxyl group
One species or two or more species are used.

【0032】かかるフェノール系化合物に、必要に応じ
て、更に、フルフラール、尿素、メラミン、アセトグア
ナミン、ベンゾグアナミン等を併用してもよい。上記の
ホルムアルデヒド供給物質としては、公知のものが何れ
も使用できるが、例えば、ホルムアルデヒド水溶液や、
パラホルムアルデヒド等が挙げられる。
If necessary, furfural, urea, melamine, acetoguanamine, benzoguanamine and the like may be used in combination with the phenolic compound. As the above-mentioned formaldehyde supplying substance, any known substance can be used, for example, an aqueous formaldehyde solution,
Paraformaldehyde etc. are mentioned.

【0033】ノボラック型フェノール樹脂を製造する際
に用いる触媒は、特に制限されないが、例えば、シュウ
酸、塩酸、硫酸、p−トルエンスルホン酸、リン酸、酢
酸亜鉛、ホウ酸マンガン等の金属塩や、酸化鉛、酸化亜
鉛等の金属酸化物が挙げられる。上記ハイオルソノボラ
ック型フェノール樹脂を得るためには、酢酸亜鉛、ホウ
酸マンガン等の金属塩や、酸化鉛、酸化亜鉛等の金属酸
化物が好ましい。またフェノールジシクロペンタジエン
樹脂を製造する際に用いる触媒は、例えば、塩化アルミ
ニウム、三フッ化ホウ素、塩化亜鉛、硫酸、塩化チタン
等のルイス酸触媒が挙げられる。
The catalyst used for producing the novolac type phenol resin is not particularly limited, but examples thereof include metal salts such as oxalic acid, hydrochloric acid, sulfuric acid, p-toluenesulfonic acid, phosphoric acid, zinc acetate and manganese borate. , And metal oxides such as lead oxide and zinc oxide. In order to obtain the above-mentioned high ortho novolac type phenol resin, metal salts such as zinc acetate and manganese borate and metal oxides such as lead oxide and zinc oxide are preferable. Examples of the catalyst used for producing the phenoldicyclopentadiene resin include Lewis acid catalysts such as aluminum chloride, boron trifluoride, zinc chloride, sulfuric acid and titanium chloride.

【0034】また上記の分子中にエチレン性不飽和二重
結合を有するノボラック型フェノール樹脂は、上記のエ
チレン性不飽和二重結合を有さない通常のフェノール系
化合物に、エチレン性不飽和二重結合を少なくとも1個
有するフェノール系化合物を併用することにより得るこ
とができる。
The novolac type phenolic resin having an ethylenically unsaturated double bond in the above molecule is obtained by adding an ethylenically unsaturated double bond to an ordinary phenolic compound having no ethylenically unsaturated double bond. It can be obtained by using together a phenolic compound having at least one bond.

【0035】上記のエチレン性不飽和二重結合を少なく
とも1個有するフェノール系化合物としては、特に限定
するものではないが、例えば、アリールフェノール(o
−、m−またはp−)、ビニルフェノール(o−、m−
またはp−)、プロペニルフェノール(o−、m−また
はp−)、イソプロペニルフェノール(o−、m−また
はp−)、アリールレゾルシノール、ジアリールレゾル
シノール、アリールカテコール、ジアリールカテコー
ル、アリールヒドロキノン、ジアリールヒドロキノン、
アリールピロガロール等が挙げられる。これらのうち、
アリールフェノールが好ましい。
The above-mentioned phenolic compound having at least one ethylenically unsaturated double bond is not particularly limited, but for example, arylphenol (o
-, M- or p-), vinylphenol (o-, m-
Or p-), propenylphenol (o-, m- or p-), isopropenylphenol (o-, m- or p-), arylresorcinol, diarylresorcinol, arylcatechol, diarylcatechol, arylhydroquinone, diarylhydroquinone,
Aryl pyrogallol etc. are mentioned. Of these,
Arylphenols are preferred.

【0036】上記フェノール系化合物とホルムアルデヒ
ド供給物質等との反応、及びフェノール系化合物とジシ
クロペンタジエンとの反応は、有機溶剤の存在下で行っ
てもよいし、有機溶剤の不存在下で行い得られた反応生
成物に有機溶剤を加えてもよい。上記の前者の反応にお
いてハイオルソノボラック型フェノール樹脂を得るため
には、有機溶剤の存在下で行った方が好ましい。
The reaction between the above-mentioned phenolic compound and the formaldehyde supplying substance, and the reaction between the phenolic compound and dicyclopentadiene may be carried out in the presence of an organic solvent or may be carried out in the absence of the organic solvent. An organic solvent may be added to the obtained reaction product. In order to obtain the high ortho novolac type phenol resin in the former reaction, it is preferable to carry out the reaction in the presence of an organic solvent.

【0037】かかる有機溶剤は、特に限定されないが、
例えば、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素が挙げ
られる。また上記反応は、バッチ釜で行ってもよいし、
静的混合要素を有する管状反応器中で行ってもよい。
The organic solvent is not particularly limited,
Examples include aromatic hydrocarbons such as toluene and xylene. The reaction may be carried out in a batch kettle,
It may also be carried out in a tubular reactor with static mixing elements.

【0038】本発明に使用するノボラック型フェノール
樹脂又はフェノールジシクロペンタジエン樹脂(B)と
しては、製造の際触媒として用いた金属塩や金属酸化物
等の残留量ができるだけ少ないもの、特に0.005p
pm以下であるものを用いることが好ましい。これらの
金属化合物等が残留していると、後記の硬化触媒が残留
する金属化合物によって消費されるので好ましくない。
触媒の残留量を低減する方法としては、公知慣用の方法
が何れも採用できるが、通常は水洗を繰り返すという方
法が最も容易であり好ましい。
As the novolac type phenol resin or phenol dicyclopentadiene resin (B) used in the present invention, the amount of residual metal salt or metal oxide used as a catalyst in the production is as small as possible, particularly 0.005 p.
It is preferable to use one having a pm or less. If these metal compounds or the like remain, the curing catalyst described below is consumed by the remaining metal compounds, which is not preferable.
As a method for reducing the residual amount of the catalyst, any known and commonly used method can be adopted, but usually, the method of repeating washing with water is the easiest and preferable.

【0039】本発明に使用するエチレン性不飽和二重結
合を少なくとも2個有する化合物(C)としては、特に
限定するものではなく、例えば、ジビニルベンゼン、ア
ルキルジビニルベンゼン及びそれらのハロゲン置換物;
トリアリールフェノール、トリビニルフェノール、トリ
プロペニルフェノール、トリイソプロペニルフェノー
ル、トリアリールレゾルシノール、トリビニルレゾルシ
ノール等のフェノール性水酸基を少なくとも1個有し、
且つエチレン性不飽和二重結合を少なくとも3個有する
化合物等が挙げられる。上記の化合物の中では、反応性
や作業性等を考慮すると、ジビニルベンゼン及びフェノ
ール性水酸基を少なくとも1個有し、且つエチレン性不
飽和二重結合を少なくとも3個有する化合物が好まし
く、特にジビニルベンゼンが好ましい。上記フェノール
性水酸基を少なくとも1個有し、且つエチレン性不飽和
二重結合を少なくとも3個有する化合物の中ではトリア
リールフェノールが特に好ましい。
The compound (C) having at least two ethylenically unsaturated double bonds used in the present invention is not particularly limited, and examples thereof include divinylbenzene, alkyldivinylbenzene and halogen-substituted compounds thereof.
Having at least one phenolic hydroxyl group such as triarylphenol, trivinylphenol, tripropenylphenol, triisopropenylphenol, triarylresorcinol, trivinylresorcinol,
Moreover, the compound etc. which have at least 3 ethylenically unsaturated double bonds are mentioned. Among the above compounds, in consideration of reactivity and workability, a compound having at least one divinylbenzene and a phenolic hydroxyl group and at least three ethylenically unsaturated double bonds is preferable, and particularly divinylbenzene. Is preferred. Among the compounds having at least one phenolic hydroxyl group and at least three ethylenically unsaturated double bonds, triarylphenol is particularly preferable.

【0040】エチレン性不飽和二重結合を少なくとも2
個有する化合物(C)として、上記の化合物を単独又は
2種以上混合して用いることができる。また化合物
(C)は、上記化合物の他に、更にエチレン性不飽和二
重結合を1個有する化合物を含んでいてもよい。かかる
エチレン性不飽和二重結合を1個有する化合物として
は、例えばエチルベンゼン、スチレン、メチルスチレ
ン、エチルスチレン、モノブロモスチレン等の芳香族モ
ノビニル化合物、(メタ)アクリル酸メチルエステル、
(メタ)アクリル酸ステアリルエステル、(メタ)アク
リル酸N−メチロール(メタ)アクリルアミド、γ−メ
ルカプトプロピルトリメトキシシラン等の脂肪族モノビ
ニル化合物等を挙げることができる。
At least 2 ethylenically unsaturated double bonds
As the compound (C) having the individual compounds, the above compounds can be used alone or in combination of two or more kinds. In addition to the above compounds, the compound (C) may further contain a compound having one ethylenically unsaturated double bond. Examples of the compound having one ethylenically unsaturated double bond include aromatic monovinyl compounds such as ethylbenzene, styrene, methylstyrene, ethylstyrene, and monobromostyrene, (meth) acrylic acid methyl ester,
Examples thereof include aliphatic monovinyl compounds such as (meth) acrylic acid stearyl ester, (meth) acrylic acid N-methylol (meth) acrylamide, and γ-mercaptopropyltrimethoxysilane.

【0041】本発明に使用するノボラック型フェノール
樹脂又はフェノールジシクロペンタジエン樹脂(B)と
エチレン性不飽和二重結合を少なくとも2個有する化合
物(C)の配合割合は、該フェノール樹脂(B)および
該化合物(C)の種類により異なるが、通常は、(B)
/(C)=70/30〜40/60重量比の範囲が好ま
しい。(B)/(C)重量比が上記範囲であれば、得ら
れる樹脂組成物の粘度や溶解性が適切となると共に、強
度などの性能の高い硬化物が得られる。
The compounding ratio of the novolac type phenol resin or phenol dicyclopentadiene resin (B) used in the present invention and the compound (C) having at least two ethylenically unsaturated double bonds is such that the phenol resin (B) and Although it depends on the kind of the compound (C), it is usually (B)
The range of / (C) = 70/30 to 40/60 weight ratio is preferable. When the (B) / (C) weight ratio is in the above range, the obtained resin composition has appropriate viscosity and solubility, and a cured product having high performance such as strength can be obtained.

【0042】上記導電性材料(A)とノボラック型フェ
ノール樹脂又はフェノールジシクロペンタジエン樹脂
(B)とエチレン性不飽和二重結合を少なくとも2個有
する化合物(C)との混合物は、成形工程を経ることに
よりフェノール樹脂(B)とエチレン性不飽和二重結合
を少なくとも2個有する化合物(C)とが付加し架橋反
応する。
A mixture of the conductive material (A), a novolac type phenol resin or a phenol dicyclopentadiene resin (B) and a compound (C) having at least two ethylenically unsaturated double bonds is subjected to a molding step. As a result, the phenol resin (B) and the compound (C) having at least two ethylenically unsaturated double bonds add and undergo a crosslinking reaction.

【0043】かかる付加架橋反応を促進する目的で上記
混合物に硬化触媒(D)を添加することができる。硬化
触媒(D)としては、例えば、塩化アルミニウム、塩化
第一錫の如き金属塩化物;硫酸、塩酸、リン酸等の無機
酸;ベンゼンスルホン酸、p−トルエンスルホン酸の如
き有機スルホン酸類;酢酸、シュウ酸、マレイン酸の如
き有機カルボン酸;これらのハロゲン化物;ノボラック
型フェノール樹脂等から誘導されるスルホン化物等が挙
げられる。これらのうち、混合物への均一な溶解が容易
で、硬化速度の調整が容易である点で、有機スルホン酸
類が好ましい。
A curing catalyst (D) can be added to the above mixture for the purpose of accelerating the addition crosslinking reaction. Examples of the curing catalyst (D) include metal chlorides such as aluminum chloride and stannous chloride; inorganic acids such as sulfuric acid, hydrochloric acid and phosphoric acid; organic sulfonic acids such as benzenesulfonic acid and p-toluenesulfonic acid; acetic acid. , Organic carboxylic acids such as oxalic acid and maleic acid; halides thereof; sulfonates derived from novolac type phenolic resins and the like. Among these, organic sulfonic acids are preferable because they can be easily dissolved uniformly in the mixture and the curing rate can be easily adjusted.

【0044】上記の硬化触媒(D)の使用量は、特に制
限するものではないが、通常は上記混合物に対し0.1
〜5.0重量%が好ましい。
The amount of the above-mentioned curing catalyst (D) used is not particularly limited, but is usually 0.1 with respect to the above mixture.
˜5.0 wt% is preferred.

【0045】硬化触媒(D)として、上記化合物の他
に、亜燐酸モノフェニルのような亜燐酸エステル、硫酸
や有機スルホン酸から誘導されるエステル類、例えばp
−トルエンスルホン酸メチルや、塩化アンモニウムの如
き塩、スルホニウム塩に代表される各種オニウム塩等の
潜在性触媒、つまりある温度条件下にて分解して酸性成
分を生成させる触媒を使用することができる。上記硬化
触媒単独、又は硬化触媒と潜在性触媒とを混合して使用
することができる。
As the curing catalyst (D), in addition to the above compounds, phosphite such as monophenyl phosphite, esters derived from sulfuric acid or organic sulfonic acid, such as p
-A latent catalyst such as methyl toluenesulfonate, a salt such as ammonium chloride, various onium salts represented by sulfonium salts, that is, a catalyst that decomposes to generate an acidic component under a certain temperature condition can be used. . The above curing catalyst may be used alone, or the curing catalyst and the latent catalyst may be mixed and used.

【0046】本発明の燃料電池用セパレータは、上記導
電性材料(A)とノボラック型フェノール樹脂又はフェ
ノールジシクロペンタジエン樹脂(B)とエチレン性不
飽和二重結合を少なくとも2個有する化合物(C)との
混合物を成形したものであり、該成形物は、上記導電性
材料(A)がノボラック型フェノール樹脂又はフェノー
ルジシクロペンタジエン樹脂(B)とエチレン性不飽和
二重結合を少なくとも2個有する化合物(C)との付加
架橋反応硬化物中に分散されているものである。
The fuel cell separator of the present invention comprises the above conductive material (A), a novolac type phenol resin or a phenol dicyclopentadiene resin (B) and a compound (C) having at least two ethylenically unsaturated double bonds. And a compound having at least two ethylenically unsaturated double bonds in which the conductive material (A) is a novolac-type phenol resin or phenol dicyclopentadiene resin (B). It is dispersed in a cured product of an addition crosslinking reaction with (C).

【0047】かかる燃料電池用セパレータは、上記導電
性材料(A)とノボラック型フェノール樹脂又はフェノ
ールジシクロペンタジエン樹脂(B)およびエチレン性
不飽和二重結合を少なくとも2個以上有する化合物
(C)と、必要に応じさらに硬化触媒(D)とを混練
し、この混練物を加熱成形することにより得ることがで
きるものである。
Such a fuel cell separator comprises the above conductive material (A), a novolac type phenol resin or phenol dicyclopentadiene resin (B), and a compound (C) having at least two ethylenically unsaturated double bonds. If necessary, the curing catalyst (D) is further kneaded, and the kneaded product is heat-molded to obtain the product.

【0048】上記導電性材料(A)とノボラック型フェ
ノール樹脂又はフェノールジシクロペンタジエン樹脂
(B)とエチレン性不飽和二重結合を少なくとも2個有
する化合物(C)等とを混練する方法には、特に制限は
なく、ニーダー、攪拌機、ミキサー等による通常の工業
的方法を挙げることができる。その混練の際に、成形性
や混合物の取り扱い性を向上させるために混合物をシー
ト状、ブロック状又は粒子状にしてもよい。
The method of kneading the above-mentioned conductive material (A) with a novolac type phenol resin or phenol dicyclopentadiene resin (B) and a compound (C) having at least two ethylenically unsaturated double bonds, etc. There is no particular limitation, and ordinary industrial methods using a kneader, a stirrer, a mixer and the like can be mentioned. During the kneading, the mixture may be formed into a sheet shape, a block shape, or a particle shape in order to improve moldability and handleability of the mixture.

【0049】上記混合物は、所望のセパレータ形状の金
型等を用いて圧縮成形、トランスファー成形、射出成形
等を行うことにより簡便に成形することができる。成形
温度は適宜選択できるが、生産性を考慮すると、通常、
140〜190℃の範囲が好ましい。本発明の燃料電池
用セパレータの形状は、特に制限はなく、例えば、図1
に示すような、ガスまたは液体の供給路を両面に有する
形状のものを使用することができる。
The above mixture can be easily molded by carrying out compression molding, transfer molding, injection molding or the like using a mold having a desired separator shape. The molding temperature can be appropriately selected, but in consideration of productivity, it is usually
The range of 140-190 degreeC is preferable. The shape of the fuel cell separator of the present invention is not particularly limited, and for example, as shown in FIG.
It is possible to use a shape having a gas or liquid supply path on both sides as shown in FIG.

【0050】本発明の燃料電池用セパレータは、発電時
の作動温度が200℃以下である燃料電池に用いるのが
好ましい。本発明の燃料電池用セパレータは、ヒドラジ
ン型、直接メタノール型、アルカリ型、固体高分子型、
リン酸型等種々の形式の燃料電池のセパレータとして使
用することができる。
The fuel cell separator of the present invention is preferably used in a fuel cell whose operating temperature during power generation is 200 ° C. or lower. Fuel cell separator of the present invention, hydrazine type, direct methanol type, alkaline type, solid polymer type,
It can be used as a separator for various types of fuel cells such as phosphoric acid type.

【0051】本発明の燃料電池は、電解質膜と電極と上
記の燃料電池用セパレータとを有し、該電解質膜の両面
に該電極が密着して配置され、該電極が密着して配置さ
れた電解質膜が該燃料電池用セパレータに挟持された積
層構造単位を有してなる燃料電池である。
The fuel cell of the present invention has an electrolyte membrane, an electrode, and the above-mentioned fuel cell separator. The electrodes are placed in close contact with each other on both sides of the electrolyte membrane, and the electrodes are placed in close contact with each other. In the fuel cell, an electrolyte membrane has a laminated structural unit sandwiched between the fuel cell separators.

【0052】燃料電池は、一般的に上記の2つのセパレ
ータで挟持された積層構造単位(単セル)を基本構造と
するものであり、高出力を要する場合には、単セルを直
列に複数積層したスタック構造とし、このスタックの両
端に設けた集電板で集電するものである。
A fuel cell generally has a basic structure of a laminated structural unit (single cell) sandwiched between the above two separators. When high output is required, a plurality of single cells are laminated in series. The stack structure is adopted, and current is collected by current collector plates provided at both ends of this stack.

【0053】上記電解質としては、ヒドラジン型やアル
カリ型の場合には水酸化カリウム等が用いられ、直接メ
タノール型や固体高分子型の場合にはイオン交換膜等が
用いられ、リン酸型の場合にはリン酸等が用いられる。
As the electrolyte, potassium hydroxide or the like is used in the case of hydrazine type or alkali type, ion exchange membrane or the like is used in the case of direct methanol type or solid polymer type, and phosphoric acid type is used. For example, phosphoric acid or the like is used.

【0054】電極は、燃料極と酸化剤極からなる。電極
の材料として、白金、パラジウム、銀、ニッケル等が用
いられ、必要に応じて、カーボンブラックやカーボン繊
維の表面にこれらを担持して使用する。燃料極の燃料と
しては、ヒドラジン、メタノール、水素ガスなどが使用
できる。水素ガスは水の分解物や天然ガス、石油、石
炭、メタノールなどの炭化水素から得ることができる。
電解質としてイオン交換膜を使用する場合には、燃料と
して水素ガスと水との混合気体等、加湿した燃料を用い
るのが好ましい。
The electrode comprises a fuel electrode and an oxidant electrode. Platinum, palladium, silver, nickel or the like is used as a material of the electrode, and carbon black or carbon fiber is supported on the surface thereof and used as necessary. As the fuel of the fuel electrode, hydrazine, methanol, hydrogen gas or the like can be used. Hydrogen gas can be obtained from hydrolyzate of water or hydrocarbons such as natural gas, petroleum, coal and methanol.
When an ion exchange membrane is used as the electrolyte, it is preferable to use a humidified fuel such as a mixed gas of hydrogen gas and water as the fuel.

【0055】酸化剤極の酸化剤としては、過酸化水素
水、空気、酸素ガスなどが使用できる。これらのうち取
り扱いが容易であることから、空気を用いることが好ま
しい。電解質としてイオン交換膜を使用する場合には、
加湿した酸化剤を用いることが好ましい。
As the oxidizing agent for the oxidizing agent electrode, hydrogen peroxide solution, air, oxygen gas, etc. can be used. Of these, air is preferable because it is easy to handle. When using an ion exchange membrane as the electrolyte,
It is preferred to use a humidified oxidant.

【0056】本発明のセパレータは上記の型の燃料電池
のセパレータとして使用できるが、中でも固体高分子型
燃料電池に好適である。
The separator of the present invention can be used as a separator for fuel cells of the above-mentioned type, but is particularly suitable for polymer electrolyte fuel cells.

【0057】本発明の燃料電池用セパレータを用いた固
体高分子型燃料電池の構造を図2において説明する。こ
の固体高分子型燃料電池は、燃料電池の基本構成単位で
あるセル1が固体高分子電解質膜2、燃料極3及び酸化
剤極4からなる電解質膜電極接合体5の両面をセパレー
タ6及び7で挟んだ構造を有する。セパレータの表面に
形成された流路8は燃料や酸化剤を電極に安定的に供給
するのに好適である。また、酸化剤極4側に設置したセ
パレータの酸化剤極4の反対面に熱媒として水を導入す
ることにより燃料電池から熱を取り出すことができる。
このように構成されたセルを複数直列に積層したセルス
タックの一例を図3に示す。
The structure of a polymer electrolyte fuel cell using the fuel cell separator of the present invention will be described with reference to FIG. In this polymer electrolyte fuel cell, a cell 1 which is a basic constitutional unit of the fuel cell has separators 6 and 7 on both sides of an electrolyte membrane electrode assembly 5 comprising a solid polymer electrolyte membrane 2, a fuel electrode 3 and an oxidizer electrode 4. It has a structure sandwiched between. The flow path 8 formed on the surface of the separator is suitable for stably supplying the fuel and the oxidant to the electrode. Further, heat can be taken out from the fuel cell by introducing water as a heat medium into the surface of the separator installed on the oxidant electrode 4 side opposite to the oxidant electrode 4.
FIG. 3 shows an example of a cell stack in which a plurality of cells configured in this way are stacked in series.

【0058】[0058]

【実施例】以下、本発明を実施例と比較例により、一
層、具体的に説明するが、本発明はこれらに限定される
ものではない。尚、以下において、部および%は、特に
断りのない限り、全て重量基準であるものとする。
EXAMPLES The present invention will be described more specifically below with reference to Examples and Comparative Examples, but the present invention is not limited to these. In the following, all parts and% are based on weight unless otherwise specified.

【0059】本発明で用いた測定方法及び評価基準につ
いて以下に述べる。 [成形品の外観]後記実施例で得られた燃料電池用セパ
レータをそのまま試験片とし、この試験片について、反
り、割れ、膨れ、内部状態の目視観察を行った。反り、
割れ、膨れについては、試験片に全く発生が認められな
いものを「なし」とし、少しでも発生が認められるもの
を「あり」とした。内部状態については、試験片の断面
を目視観察し、緻密な状態のものを「良好」とし、空所
が多く発生しているものを「ボイド多」とした。
The measuring method and evaluation criteria used in the present invention are described below. [Appearance of Molded Article] The fuel cell separator obtained in the Examples described later was used as a test piece as it was, and the test piece was visually observed for warpage, cracking, swelling, and internal state. warp,
With regard to cracking and swelling, those in which no occurrence was found in the test piece were designated as "none", and those in which even a little was found were designated as "present". Regarding the internal state, the cross section of the test piece was visually observed, and the one in a dense state was “good”, and the one in which a lot of voids were generated was “many voids”.

【0060】[導電性]後記実施例で得られた平板状成
形品から、幅1cm、厚み4mm、長さ20cmの試験
片を切り出し、この試験片について、JIS C252
5に従い、体積抵抗率を測定した。上記試験片にクラッ
クが入り、体積を正しく測定できないものを「測定不
能」とした。
[Electrical Conductivity] A test piece having a width of 1 cm, a thickness of 4 mm and a length of 20 cm was cut out from the flat plate-shaped molded product obtained in the below-mentioned Examples, and this test piece was JIS C252.
According to 5, the volume resistivity was measured. When the test piece was cracked and the volume could not be measured correctly, it was designated as "unmeasurable".

【0061】[曲げ強さ]後記実施例で得られた平板状
成形品をそのまま試験片とし、JIS K−6911に
従い曲げ強さを測定した。「測定不能」の評価基準は上
記と同様である。
[Flexural Strength] The flat plate-shaped molded articles obtained in the examples described below were used as test pieces as they were, and the flexural strength was measured according to JIS K-6911. The evaluation criteria of “unmeasurable” are the same as above.

【0062】《合成例1》攪拌機、コンデンサー、温度
計及び滴下ロートを備えた4ツ口3リットルフラスコ
に、フェノール940g(10モル)及び470gのキ
シレンと80%のパラホルムアルデヒド281.3g
(7.5モル)を加え攪拌を開始した。触媒として酢酸
亜鉛酸2水和物を4.7g加え、還流温度まで昇温し
た。4時間、キシレンと水を還流させ、流出してくる水
の層だけを除去しながら反応させた後、蒸留を開始して
残留水と溶剤であるキシレンを除去しつつ、130℃ま
で昇温し、130℃にて2時間保持した。水を940g
加え80℃まで冷却して、攪拌を停止した。分離した上
層である水層を抜き取り、更に、水を追加して同様な操
作にて触媒である酢酸亜鉛を洗浄分離した。その後、樹
脂層を加熱して残留水分を除去して170℃まで昇温し
た。170℃にて、減圧下で遊離フェノールを一部除去
した後、反応容器より取り出し、固形ノボラック型フェ
ノール樹脂を得た。
Synthesis Example 1 A 4-necked 3 liter flask equipped with a stirrer, a condenser, a thermometer and a dropping funnel was charged with 940 g (10 mol) of phenol, 470 g of xylene and 281.3 g of 80% paraformaldehyde.
(7.5 mol) was added and stirring was started. As a catalyst, 4.7 g of zinc acetate dihydrate was added, and the temperature was raised to the reflux temperature. After refluxing xylene and water for 4 hours and reacting while removing only the outflowing water layer, distillation was started to remove residual water and xylene as a solvent, and the temperature was raised to 130 ° C. , 130 ° C. for 2 hours. 940g of water
The mixture was cooled to 80 ° C. and the stirring was stopped. The separated upper aqueous layer was withdrawn, water was further added, and zinc acetate as a catalyst was washed and separated by the same operation. Then, the resin layer was heated to remove residual moisture and heated to 170 ° C. After partially removing the free phenol at 170 ° C. under reduced pressure, the product was taken out from the reaction container to obtain a solid novolac type phenol resin.

【0063】この樹脂を2回繰り返して水洗したとこ
ろ、酢酸亜鉛の含有率は0.003ppmとなった。こ
れを再度加熱して残留水分を除去して、固形ノボラック
型フェノール樹脂を得た。この樹脂は、軟化点(環球
法)85℃、数平均分子量852(GPCにより確認)
で、C13−NMRにより、O/P比が4.3であること
を確認した。この樹脂100部に対してジビニルベンゼ
ン(純度80%、エチルスチレンを含有)100部を用
いて、50℃にて溶解させて樹脂溶液を得た。この樹脂
溶液100部に対し、パラトルエンスルホン酸30%、
フェノール溶液1.55部を加え均一に撹拌しフェノー
ル樹脂溶液を得た。以下この樹脂溶液を樹脂溶液Aとい
う。
When this resin was washed twice with water, the content of zinc acetate was 0.003 ppm. This was heated again to remove residual water, and a solid novolac type phenol resin was obtained. This resin has a softening point (ring and ball method) of 85 ° C. and a number average molecular weight of 852 (confirmed by GPC).
Then, it was confirmed by C 13 -NMR that the O / P ratio was 4.3. To 100 parts of this resin, 100 parts of divinylbenzene (purity 80%, containing ethylstyrene) was used and dissolved at 50 ° C. to obtain a resin solution. Paratoluene sulfonic acid 30% to 100 parts of this resin solution,
1.55 parts of a phenol solution was added and uniformly stirred to obtain a phenol resin solution. Hereinafter, this resin solution is referred to as a resin solution A.

【0064】《合成例2》攪拌機、コンデンサー、温度
計及び滴下ロートを備えた4ツ口3リットルフラスコ
に、フェノール752g(8モル)、o−アリールフェ
ノール268g(2モル)及び470gのキシレンと8
0%のパラホルムアルデヒド243.8g(6.5モル)
を加え攪拌を開始した。触媒として酢酸亜鉛2水和物を
4.7g加え、還流温度まで昇温した。4時間、キシレ
ンと水を還流させ、流出してくる水の層だけを除去しな
がら反応させた後、蒸留を開始して残留水と溶剤である
キシレンを除去しつつ、130℃にて2時間保持した。
水を940g加え80℃まで冷却して、攪拌を停止し
た。分離した上層である水層を抜きとり、更に、水を追
加して同様な操作にて触媒である酢酸亜鉛を洗浄分離し
た。その後、樹脂層を加熱して残留水分を除去して17
0℃まで昇温した。170℃にて、減圧下で遊離フェノ
ールを一部除去した後、反応容器より取出し、軟化点
(環球法)65℃、数平均分子量723(GPCにより
確認)の固形ノボラック樹脂を得た。C13−NMRによ
り、O/P比が4.9であることを確認した。このノボ
ラック型フェノール樹脂100部をジビニルベンゼン
(純度80%、エチルスチレンを含有)80部に50℃
にて溶解させて樹脂溶液を得た。この樹脂溶液100部
に対しキシレンスルホン酸1部を加え均一に撹拌し樹脂
溶液を得た。以下この樹脂溶液を樹脂溶液Bという。
<< Synthesis Example 2 >> 752 g (8 mol) of phenol, 268 g (2 mol) of o-arylphenol and 470 g of xylene and 8 were placed in a 4-necked 3 liter flask equipped with a stirrer, a condenser, a thermometer and a dropping funnel.
243.8 g (6.5 mol) of 0% paraformaldehyde
Was added and stirring was started. 4.7 g of zinc acetate dihydrate was added as a catalyst, and the temperature was raised to the reflux temperature. After refluxing xylene and water for 4 hours and reacting while removing only the outflowing water layer, distillation is started to remove residual water and xylene, which is a solvent, at 130 ° C. for 2 hours. Held
Water (940 g) was added, the mixture was cooled to 80 ° C., and stirring was stopped. The separated upper aqueous layer was removed, water was further added, and zinc acetate as a catalyst was washed and separated by the same operation. After that, the resin layer is heated to remove residual moisture, and
The temperature was raised to 0 ° C. After partially removing free phenol at 170 ° C. under reduced pressure, it was taken out from the reaction vessel to obtain a solid novolac resin having a softening point (ring and ball method) of 65 ° C. and a number average molecular weight of 723 (confirmed by GPC). It was confirmed by C 13 -NMR that the O / P ratio was 4.9. 100 parts of this novolac type phenol resin is added to 80 parts of divinylbenzene (purity 80%, containing ethylstyrene) at 50 ° C.
Was dissolved in to obtain a resin solution. To 100 parts of this resin solution, 1 part of xylene sulfonic acid was added and uniformly stirred to obtain a resin solution. Hereinafter, this resin solution is referred to as a resin solution B.

【0065】《合成例3》特殊フェノール樹脂DPP−
3H[フェノールジシクロペンタジエン樹脂、日本石油
化学(株)製]100部をジビニルベンゼン(純度80
%、エチルスチレンを含有)80部に50℃にて溶解さ
せて樹脂溶液を得た。この樹脂溶液100部に対しキシ
レンスルホン酸1部を加え均一に撹拌し樹脂溶液を得
た。以下この樹脂溶液を樹脂溶液Cという。
<< Synthesis Example 3 >> Special phenol resin DPP-
100 parts of 3H [phenol dicyclopentadiene resin, manufactured by Nippon Petrochemical Co., Ltd.] was added to divinylbenzene (purity 80
%, Containing ethyl styrene) at 50 ° C. to obtain a resin solution. To 100 parts of this resin solution, 1 part of xylene sulfonic acid was added and uniformly stirred to obtain a resin solution. Hereinafter, this resin solution is referred to as a resin solution C.

【0066】《実施例1〜10》合成例1〜3で調製し
た樹脂溶液A〜Cおよび導電性材料を表1−1に示す配
合組成比で混合した後、150℃に昇温した燃料電池用
セパレータ形状金型および平面板金型に均一に充填し、
圧縮成形機で、圧力100kg/cm2(ゲージ圧
力)、成形時間30分の条件で成形し、幅20cm、厚
み4mm、長さ20cmの燃料電池用セパレータ及び平
面板成形品を製造した。燃料電池用セパレータについて
外観の評価を行い、平板状成形品について導電性及び曲
げ強さの評価を行った。評価結果を表2に示す。
Examples 1 to 10 Fuel cells prepared by synthesizing Examples 1 to 3 were mixed with the resin solutions A to C and the conductive materials at the compounding composition ratios shown in Table 1-1, and then heated to 150 ° C. Fill uniformly into the separator shape mold and flat plate mold,
Using a compression molding machine, molding was carried out under the conditions of a pressure of 100 kg / cm 2 (gauge pressure) and a molding time of 30 minutes to produce a fuel cell separator and a flat plate molded product having a width of 20 cm, a thickness of 4 mm and a length of 20 cm. The appearance of the fuel cell separator was evaluated, and the electrical conductivity and bending strength of the flat plate molded product were evaluated. The evaluation results are shown in Table 2.

【0067】《比較例1》実施例1における樹脂溶液A
をフェノライト J−375[硬化剤としてヘキサメチ
レンテトラミンを含む汎用ノボラック型フェノール樹
脂、大日本インキ化学工業(株)製]に置き換えた以外は
実施例1と同様の条件で成形し、得られた燃料電池用セ
パレータ及び平板状成形品について、実施例1と同様
に、外観、導電性及び曲げ強さの評価を行った。評価結
果を表2に示す。
Comparative Example 1 Resin Solution A in Example 1
Was replaced with Phenolite J-375 [a general-purpose novolac-type phenol resin containing hexamethylenetetramine as a curing agent, manufactured by Dainippon Ink and Chemicals, Inc.], and molded under the same conditions as in Example 1 to obtain The appearance, conductivity, and bending strength of the fuel cell separator and the flat molded article were evaluated in the same manner as in Example 1. The evaluation results are shown in Table 2.

【0068】《比較例2》実施例1における樹脂溶液A
をフェノライト J−325[汎用レゾール型フェノー
ル樹脂、大日本インキ化学工業(株)製]に変えた以外
は実施例1と同様に成形し、得られた燃料電池用セパレ
ータ及び平板状成形品について評価を行った。評価結果
を表2に示す。
Comparative Example 2 Resin Solution A in Example 1
Was changed to Phenolite J-325 [general-purpose resol type phenolic resin, manufactured by Dainippon Ink and Chemicals, Inc.], and the obtained fuel cell separator and flat plate-shaped molded article were molded in the same manner as in Example 1. An evaluation was made. The evaluation results are shown in Table 2.

【0069】[0069]

【表1】 [Table 1]

【0070】[0070]

【表2】 [Table 2]

【0071】[0071]

【表3】 [Table 3]

【0072】[0072]

【表4】 [Table 4]

【0073】[0073]

【発明の効果】本発明の燃料電池用セパレータは、導電
性、ガス不透過性、機械的強度に優れ、反り、割れ、膨
れの発生がなく寸法精度にも優れており、内部状態も良
好なものである。また、本発明の燃料電池用セパレータ
の製造方法によれば、導電性、ガス不透過性、機械的強
度に優れ、反り、割れ、膨れの等の発生がなく寸法精度
に優れ、内部状態も良好な燃料電池用セパレータを簡易
な工程で経済的、且つ、安定的に生産することができ
る。更に、本発明にて得られる燃料電池は、高性能な燃
料電池である。
The fuel cell separator of the present invention is excellent in conductivity, gas impermeability and mechanical strength, is free from warpage, cracking and swelling, is excellent in dimensional accuracy, and has a good internal condition. It is a thing. Further, according to the method for producing a fuel cell separator of the present invention, conductivity, gas impermeability, mechanical strength is excellent, warpage, cracking, swelling, etc. do not occur, dimensional accuracy is excellent, and the internal state is also good. A simple fuel cell separator can be produced economically and stably. Further, the fuel cell obtained by the present invention is a high performance fuel cell.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】 本発明の一実施態様に係る燃料電池用セパレ
ータを示す斜視図である。
FIG. 1 is a perspective view showing a fuel cell separator according to an embodiment of the present invention.

【図2】 本発明の一実施態様に係る燃料電池セル構造
を示す斜視図である。
FIG. 2 is a perspective view showing a fuel cell structure according to an embodiment of the present invention.

【図3】 本発明の一実施態様に係る燃料電池スタック
構造を示す斜視図である。
FIG. 3 is a perspective view showing a fuel cell stack structure according to an embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 セル 2 固体高分子電解質膜 3 燃料極 4 酸化剤極 5 電解質膜電極接合体 6 セパレータ 7 セパレータ 8 流路 1 cell 2 Solid polymer electrolyte membrane 3 fuel pole 4 oxidizer poles 5 Electrolyte membrane electrode assembly 6 separator 7 separator 8 channels

─────────────────────────────────────────────────────
─────────────────────────────────────────────────── ───

【手続補正書】[Procedure amendment]

【提出日】平成14年9月19日(2002.9.1
9)
[Submission date] September 19, 2002 (2002.9.1)
9)

【手続補正1】[Procedure Amendment 1]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0035[Correction target item name] 0035

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction content]

【0035】上記のエチレン性不飽和二重結合を少なく
とも1個有するフェノール系化合物としては、特に限定
するものではないが、例えば、アリルフェノール(o
−、m−またはp−)、ビニルフェノール(o−、m−
またはp−)、プロペニルフェノール(o−、m−また
はp−)、イソプロペニルフェノール(o−、m−また
はp−)、アリルレゾルシノール、ジアリルレゾルシノ
ール、アリルカテコール、ジアリルカテコール、アリル
ヒドロキノン、ジアリルヒドロキノン、アリルピロガロ
ール等が挙げられる。これらのうち、アリルフェノール
が好ましい。
The above-mentioned phenolic compound having at least one ethylenically unsaturated double bond is not particularly limited, but for example, allylphenol (o
-, M- or p-), vinylphenol (o-, m-
Or p-), propenyl phenol (o-, m-or p-), isopropenylphenol (o-, m-or p-), allyl resorcinol, diallyl resorcinol <br/> Lumpur, allyl catechol, diallyl catechol, allyl <br/> hydroquinone, diallyl hydroquinone, allyl pyrogallol <br/> Lumpur, and the like. Of these, allylphenol is preferred.

【手続補正2】[Procedure Amendment 2]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0038[Correction target item name] 0038

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction content]

【0038】本発明に使用するノボラック型フェノール
樹脂又はフェノールジシクロペンタジエン樹脂(B)と
しては、製造の際触媒として用いた金属塩や金属酸化物
等の残留量ができるだけ少ないもの、特に0.005p
pm以下であるものを用いることが好ましい。これらの
金属化合物等が残留していると、後記の硬化触媒が残留
する金属化合物によって消費されるので好ましくない。
金属化合物の残留量を低減する方法としては、公知慣用
の方法が何れも採用できるが、通常は水洗を繰り返すと
いう方法が最も容易であり好ましい。
As the novolac type phenol resin or phenol dicyclopentadiene resin (B) used in the present invention, the amount of residual metal salt or metal oxide used as a catalyst in the production is as small as possible, particularly 0.005 p.
It is preferable to use one having a pm or less. If these metal compounds or the like remain, the curing catalyst described below is consumed by the remaining metal compounds, which is not preferable.
As a method for reducing the residual amount of the metal compound, any known and commonly used method can be adopted, but a method of repeating washing with water is usually the easiest and preferable.

【手続補正3】[Procedure 3]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0039[Correction target item name] 0039

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction content]

【0039】本発明に使用するエチレン性不飽和二重結
合を少なくとも2個有する化合物(C)としては、特に
限定するものではなく、例えば、ジビニルベンゼン、ア
ルキルジビニルベンゼン及びそれらのハロゲン置換物;
トリアリルフェノール、トリビニルフェノール、トリプ
ロペニルフェノール、トリイソプロペニルフェノール、
トリアリルレゾルシノール、トリビニルレゾルシノール
等のフェノール性水酸基を少なくとも1個有し、且つエ
チレン性不飽和二重結合を少なくとも3個有する化合物
等が挙げられる。上記の化合物の中では、反応性や作業
性等を考慮すると、ジビニルベンゼン及びフェノール性
水酸基を少なくとも1個有し、且つエチレン性不飽和二
重結合を少なくとも3個有する化合物が好ましく、特に
ジビニルベンゼンが好ましい。上記フェノール性水酸基
を少なくとも1個有し、且つエチレン性不飽和二重結合
を少なくとも3個有する化合物の中ではトリアリルフェ
ノールが特に好ましい。
The compound (C) having at least two ethylenically unsaturated double bonds used in the present invention is not particularly limited, and examples thereof include divinylbenzene, alkyldivinylbenzene and halogen-substituted compounds thereof.
Triallyl phenol, tri-vinylphenol, tri propenyl phenol, tri isopropenylphenol,
Examples thereof include compounds having at least one phenolic hydroxyl group and at least three ethylenically unsaturated double bonds such as triallyl resorcinol and trivinyl resorcinol. Among the above compounds, in consideration of reactivity and workability, a compound having at least one divinylbenzene and a phenolic hydroxyl group and at least three ethylenically unsaturated double bonds is preferable, and particularly divinylbenzene. Is preferred. Having at least one of the above phenolic hydroxyl group, and triallyl Fe <br/> Nord in ethylenically unsaturated double bonds at least three having compounds are particularly preferred.

【手続補正4】[Procedure amendment 4]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0062[Correction target item name] 0062

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction content]

【0062】《合成例1》攪拌機、コンデンサー、温度
計及び滴下ロートを備えた4つ口3リットルフラスコ
に、フェノール940g(10モル)及び470gのキ
シレンと80%のパラホルムアルデヒド281.3g
(7.5モル)を加え撹拌を開始した。触媒として酢酸
亜鉛2水和物を4.7gを加え、還流温度まで昇温し
た。4時間、キシレンと水を還流させ、流出してくる水
の層だけを除去しながら反応させた後、蒸留を開始して
残留水と溶剤であるキシレンを除去しつつ、130℃ま
で昇温し、130℃にて2時間保持した。水を940g
加え80℃まで冷却して、撹拌を停止した。分離した上
層である水層を抜き取り、更に、水を追加して同様な操
作にて触媒である酢酸亜鉛を洗浄分離した。その後、樹
脂層を加熱して残留水分を除去して170℃まで昇温し
た。170℃にて、減圧下で遊離フェノールを一部除去
した後、反応容器より取り出し、固形ノボラック型フェ
ノール樹脂を得た。
Synthesis Example 1 A four-necked 3-liter flask equipped with a stirrer, condenser, thermometer and dropping funnel was charged with 940 g (10 mol) of phenol, 470 g of xylene and 281.3 g of 80% paraformaldehyde.
(7.5 mol) was added and stirring was started. 4.7 g of zinc acetate dihydrate was added as a catalyst, and the temperature was raised to the reflux temperature. After refluxing xylene and water for 4 hours and reacting while removing only the outflowing water layer, distillation was started to remove residual water and xylene as a solvent, and the temperature was raised to 130 ° C. , 130 ° C. for 2 hours. 940g of water
The mixture was cooled to 80 ° C. and the stirring was stopped. The separated upper aqueous layer was withdrawn, water was further added, and zinc acetate as a catalyst was washed and separated by the same operation. Then, the resin layer was heated to remove residual moisture and heated to 170 ° C. After partially removing the free phenol at 170 ° C. under reduced pressure, the product was taken out from the reaction container to obtain a solid novolac type phenol resin.

【手続補正5】[Procedure Amendment 5]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0063[Correction target item name] 0063

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction content]

【0063】この樹脂を2回繰り返して水洗したとこ
ろ、酢酸亜鉛の含有率は0.003ppmとなった。こ
れを再度加熱して残留水分を除去して、固形ノボラック
型フェノール樹脂を得た。この樹脂は、軟化点(環球
法)85℃、数平均分子量852(GPCにより確認)
で、C13−NMRにより、O/P比が4.3であるこ
とを確認した。この樹脂100部に対してジビニルベン
ゼン(純度80%、エチルスチレンを含有)100部を
用いて、50℃にて溶解させて樹脂溶液を得た。この樹
脂溶液100部に対し、パラトルエンスルホン酸30%
フェノール溶液1.55部を加え均一に撹拌しフェノ
ール樹脂溶液を得た。以下この樹脂溶液を樹脂溶液Aと
いう。
When this resin was washed twice with water, the content of zinc acetate was 0.003 ppm. This was heated again to remove residual water, and a solid novolac type phenol resin was obtained. This resin has a softening point (ring and ball method) of 85 ° C. and a number average molecular weight of 852 (confirmed by GPC).
Then, it was confirmed by C 13 -NMR that the O / P ratio was 4.3. To 100 parts of this resin, 100 parts of divinylbenzene (purity 80%, containing ethylstyrene) was used and dissolved at 50 ° C. to obtain a resin solution. Paratoluenesulfonic acid 30% to 100 parts of this resin solution
1.55 parts of the phenol solution of was added and stirred uniformly to obtain a phenol resin solution. Hereinafter, this resin solution is referred to as a resin solution A.

【手続補正6】[Procedure correction 6]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0064[Correction target item name] 0064

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction content]

【0064】《合成例2》攪拌機、コンデンサー、温度
計及び滴下ロートを備えた4ツ口3リットルフラスコ
に、フェノール752g(8モル)、o−アリルフェノ
ール268g(2モル)及び470gのキシレンと80
%のパラホルムアルデヒド243.8g(6.5モル)を
加え攪拌を開始した。触媒として酢酸亜鉛2水和物を
4.7g加え、還流温度まで昇温した。4時間、キシレ
ンと水を還流させ、流出してくる水の層だけを除去しな
がら反応させた後、蒸留を開始して残留水と溶剤である
キシレンを除去しつつ、130℃にて2時間保持した。
水を940g加え80℃まで冷却して、攪拌を停止し
た。分離した上層である水層を抜きとり、更に、水を追
加して同様な操作にて触媒である酢酸亜鉛を洗浄分離し
た。その後、樹脂層を加熱して残留水分を除去して17
0℃まで昇温した。170℃にて、減圧下で遊離フェノ
ールを一部除去した後、反応容器より取出し、軟化点
(環球法)65℃、数平均分子量723(GPCにより
確認)の固形ノボラック樹脂を得た。C13−NMRに
より、O/P比が4.9であることを確認した。このノ
ボラック型フェノール樹脂100部をジビニルベンゼン
(純度80%、エチルスチレンを含有)80部に50℃
にて溶解させて樹脂溶液を得た。この樹脂溶液100部
に対しキシレンスルホン酸1部を加え均一に撹拌し樹脂
溶液を得た。以下この樹脂溶液を樹脂溶液Bという。
[0064] "Synthesis Example 2" stirrer, a condenser, a four-necked 3-liter flask was equipped with a equipped with a thermometer and a dropping funnel, a phenol 752 g (8 mol), o-allyl phenol <br/> Lumpur 268 g (2 moles) And 470 g xylene and 80
% Paraformaldehyde 243.8 g (6.5 mol) was added and stirring was started. 4.7 g of zinc acetate dihydrate was added as a catalyst, and the temperature was raised to the reflux temperature. After refluxing xylene and water for 4 hours and reacting while removing only the outflowing water layer, distillation is started to remove residual water and xylene, which is a solvent, at 130 ° C. for 2 hours. Held
Water (940 g) was added, the mixture was cooled to 80 ° C., and stirring was stopped. The separated upper aqueous layer was removed, water was further added, and zinc acetate as a catalyst was washed and separated by the same operation. After that, the resin layer is heated to remove residual moisture, and
The temperature was raised to 0 ° C. After partially removing free phenol at 170 ° C. under reduced pressure, it was taken out from the reaction vessel to obtain a solid novolac resin having a softening point (ring and ball method) of 65 ° C. and a number average molecular weight of 723 (confirmed by GPC). It was confirmed by C 13 -NMR that the O / P ratio was 4.9. 100 parts of this novolac type phenol resin is added to 80 parts of divinylbenzene (purity 80%, containing ethylstyrene) at 50 ° C.
Was dissolved in to obtain a resin solution. To 100 parts of this resin solution, 1 part of xylene sulfonic acid was added and uniformly stirred to obtain a resin solution. Hereinafter, this resin solution is referred to as a resin solution B.

フロントページの続き (72)発明者 濱田 健一 大阪府泉大津市虫取町1−18−32−101 (72)発明者 亀井 政之 大阪府堺市新金岡町5−5−406 Fターム(参考) 4F071 AA22 AA30 AA41 AB03 AB06 AE15 AH15 BB03 BC01 4J026 AB01 AC00 BA07 BA17 BB01 DB05 GA06 5H026 AA06 AA08 BB01 BB08 EE18 HH00 HH05 HH08 Continued front page    (72) Inventor Kenichi Hamada             1-18-32-101 Inttori-cho, Izumiotsu City, Osaka Prefecture (72) Inventor Masayuki Kamei             5-5-406 Shin-Kanaoka Town, Sakai City, Osaka Prefecture F-term (reference) 4F071 AA22 AA30 AA41 AB03 AB06                       AE15 AH15 BB03 BC01                 4J026 AB01 AC00 BA07 BA17 BB01                       DB05 GA06                 5H026 AA06 AA08 BB01 BB08 EE18                       HH00 HH05 HH08

Claims (14)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 導電性材料(A)を用いてなる燃料電池
用セパレータにおいて、導電性材料(A)がノボラック
型フェノール樹脂又はフェノールジシクロペンタジエン
樹脂(B)とエチレン性不飽和二重結合を少なくとも2
個有する化合物(C)との付加架橋反応硬化物中に分散
されてなることを特徴とする燃料電池用セパレータ。
1. A fuel cell separator comprising a conductive material (A), wherein the conductive material (A) comprises a novolac type phenol resin or a phenol dicyclopentadiene resin (B) and an ethylenically unsaturated double bond. At least 2
A fuel cell separator, characterized in that it is dispersed in a cured product of an addition-crosslinking reaction with a compound (C) having a unit.
【請求項2】 ノボラック型フェノール樹脂が、該フェ
ノール樹脂一分子中に含まれる芳香環へのメチレン基の
結合が、フェノール性水酸基に対してパラ位に結合して
いる数に対するオルソ位に結合している数の比が3以上
のノボラック型フェノール樹脂である請求項1記載の燃
料電池用セパレータ。
2. A novolac type phenol resin, wherein a bond of a methylene group to an aromatic ring contained in one molecule of the phenol resin is bonded to an ortho position with respect to the number bonded to a para position with respect to a phenolic hydroxyl group. The fuel cell separator according to claim 1, which is a novolac-type phenol resin having a ratio of 3 or more.
【請求項3】 ノボラック型フェノール樹脂が、分子中
にエチレン性不飽和二重結合を有する請求項1記載の燃
料電池用セパレータ。
3. The fuel cell separator according to claim 1, wherein the novolac type phenolic resin has an ethylenically unsaturated double bond in the molecule.
【請求項4】 ノボラック型フェノール樹脂の数平均分
子量が、200〜2,000の範囲である請求項1記載
の燃料電池用セパレータ。
4. The fuel cell separator according to claim 1, wherein the novolac type phenolic resin has a number average molecular weight in the range of 200 to 2,000.
【請求項5】 フェノールジシクロペンタジエン樹脂の
数平均分子量が、200〜2,000の範囲である請求
項1記載の燃料電池用セパレータ。
5. The fuel cell separator according to claim 1, wherein the phenol dicyclopentadiene resin has a number average molecular weight in the range of 200 to 2,000.
【請求項6】 エチレン性不飽和二重結合を少なくとも
2個有する化合物(C)が、ジビニルベンゼンである請
求項1記載の燃料電池用セパレータ。
6. The fuel cell separator according to claim 1, wherein the compound (C) having at least two ethylenically unsaturated double bonds is divinylbenzene.
【請求項7】 ノボラック型フェノール樹脂又はフェノ
ールジシクロペンタジエン樹脂(B)とエチレン性不飽
和二重結合を少なくとも2個有する化合物(C)との割
合が、(B)/(C)=70/30〜40/60重量比
である請求項1記載の燃料電池用セパレータ。
7. The ratio of the novolac type phenol resin or phenol dicyclopentadiene resin (B) to the compound (C) having at least two ethylenically unsaturated double bonds is (B) / (C) = 70 / The fuel cell separator according to claim 1, which has a weight ratio of 30 to 40/60.
【請求項8】 発電時の作動温度が200℃以下である
燃料電池に使用する請求項1記載の燃料電池用セパレー
タ。
8. The fuel cell separator according to claim 1, which is used in a fuel cell having an operating temperature of 200 ° C. or less during power generation.
【請求項9】 導電性材料(A)とノボラック型フェノ
ール樹脂又はフェノールジシクロペンタジエン樹脂
(B)とエチレン性不飽和二重結合を少なくとも2個有
する化合物(C)とを混練し、次いで得られる混練物を
加熱成形することを特徴とする燃料電池用セパレータの
製造方法。
9. A conductive material (A) is kneaded with a novolac type phenol resin or a phenol dicyclopentadiene resin (B) and a compound (C) having at least two ethylenically unsaturated double bonds, and then obtained. A method for producing a fuel cell separator, which comprises heat-molding a kneaded product.
【請求項10】 導電性材料(A)とノボラック型フェ
ノール樹脂又はフェノールジシクロペンタジエン樹脂
(B)とエチレン性不飽和二重結合を少なくとも2個有
する化合物(C)と硬化触媒(D)とを混練し、次いで
得られる混練物を加熱成形することを特徴とする燃料電
池用セパレータの製造方法。
10. A conductive material (A), a novolac type phenol resin or a phenol dicyclopentadiene resin (B), a compound (C) having at least two ethylenically unsaturated double bonds, and a curing catalyst (D). A method for producing a fuel cell separator, which comprises kneading and then kneading the obtained kneaded product.
【請求項11】 ノボラック型フェノール樹脂が、該フ
ェノール樹脂一分子中に含まれる芳香環へのメチレン基
の結合が、フェノール性水酸基に対してパラ位に結合し
ている数に対するオルソ位に結合している数の比が3以
上のノボラック型フェノール樹脂である請求項9又は1
0記載の燃料電池用セパレータの製造方法。
11. A novolac-type phenol resin, wherein the bond of a methylene group to an aromatic ring contained in one molecule of the phenol resin is bonded to the ortho position with respect to the number bonded to the phenolic hydroxyl group in the para position. The novolac type phenolic resin having a ratio of the number of the present is 3 or more.
0. A method for producing a fuel cell separator according to 0.
【請求項12】 エチレン性不飽和二重結合を少なくと
も2個有する化合物(C)が、ジビニルベンゼンである
請求項9又は10記載の燃料電池用セパレータの製造方
法。
12. The method for producing a fuel cell separator according to claim 9, wherein the compound (C) having at least two ethylenically unsaturated double bonds is divinylbenzene.
【請求項13】 ノボラック型フェノール樹脂が、分子
中にエチレン性不飽和二重結合を有する請求項9又は1
0記載の燃料電池用セパレータの製造方法。
13. The novolac type phenol resin has an ethylenically unsaturated double bond in the molecule.
0. A method for producing a fuel cell separator according to 0.
【請求項14】 電解質膜と電極と請求項1〜8の何れ
か一項に記載の燃料電池用セパレータとを有し、該電解
質膜の両面に該電極が密着して配置され、該電極が密着
して配置された電解質膜が該燃料電池用セパレータによ
って挟持された積層構造を有してなる燃料電池。
14. An electrolyte membrane, an electrode, and the fuel cell separator according to any one of claims 1 to 8, wherein the electrode is closely attached to both surfaces of the electrolyte membrane, and the electrode is A fuel cell having a laminated structure in which electrolyte membranes arranged in close contact are sandwiched between the fuel cell separators.
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