JP2003197215A - Separator for fuel cell and fuel cell using separator for fuel cell - Google Patents

Separator for fuel cell and fuel cell using separator for fuel cell

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JP2003197215A
JP2003197215A JP2001398315A JP2001398315A JP2003197215A JP 2003197215 A JP2003197215 A JP 2003197215A JP 2001398315 A JP2001398315 A JP 2001398315A JP 2001398315 A JP2001398315 A JP 2001398315A JP 2003197215 A JP2003197215 A JP 2003197215A
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JP
Japan
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fuel cell
separator
cell separator
sheet
resin
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Application number
JP2001398315A
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Japanese (ja)
Inventor
Akitsugu Tashiro
了嗣 田代
Tomonori Seki
智憲 関
Atsushi Fujita
藤田  淳
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Showa Denko Materials Co Ltd
Original Assignee
Hitachi Chemical Co Ltd
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Publication date
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    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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    • Y02E60/30Hydrogen technology
    • Y02E60/50Fuel cells

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  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
  • Fuel Cell (AREA)
  • Manufacture Of Macromolecular Shaped Articles (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a separator for fuel cells and a fuel cell using the separator for fuel cells which have excellent thickness accuracy by improving conditions, such as density balance of a rib part and a flat part, the forming conditions, and the like. <P>SOLUTION: It is a separator for fuel cells which has the variation of the thickness (difference of the maximum thickness and the minimum thickness in the one sheet) of 0.15 mm or less. <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
ータ及び燃料電池用セパレータを用いた燃料電池に関す
る。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a fuel cell separator and a fuel cell using the fuel cell separator.

【0002】[0002]

【従来の技術】燃料電池は近年、化石燃料消費拡大によ
る地球温暖化防止策、省エネルギー対策等の観点から非
常に注目され、国、大学の研究機関、大手企業等でも研
究開発が盛んに行われ一部商品化されている。
2. Description of the Related Art In recent years, fuel cells have received a great deal of attention from the viewpoints of measures to prevent global warming due to the expansion of fossil fuel consumption, energy saving measures, etc., and research and development are being actively conducted by national and university research institutes, major companies, etc. Some have been commercialized.

【0003】特に、固体高分子形の燃料電池は、作動温
度が約80℃と他の燃料電池に比べ圧倒的に低く、自動
車用及び家庭用発電機として注目をあびている。固体高
分子形の燃料電池は大きく分けて、イオン交換膜、白金
触媒、セパレータから構成される。このうちセパレータ
の働きは、エネルギーを発生させる水素及び酸素を燃料
極と酸素極に安定して供給すると共に発生する水並びに
冷却水の速やかな排出にあり、電池特性を左右する重要
な部材である。
In particular, the polymer electrolyte fuel cell has an operating temperature of about 80 ° C., which is overwhelmingly lower than that of other fuel cells, and has attracted attention as a generator for automobiles and households. A polymer electrolyte fuel cell is roughly divided into an ion exchange membrane, a platinum catalyst, and a separator. Among them, the function of the separator is to supply hydrogen and oxygen that generate energy to the fuel electrode and the oxygen electrode in a stable manner and to quickly discharge the generated water and cooling water, which is an important member that affects the battery characteristics. .

【0004】また、セパレータは一つの電池(自動車
用)に数百枚使用されるためコンパクト化が急務であ
り、現在セパレータ製造各社ともリブ部デザインの改
良、薄板化及び寸法精度、特に板厚精度の改善が要望さ
れる。
Further, since several hundred separators are used for one battery (for automobile), downsizing is urgently required. Currently, separator manufacturing companies are improving rib design, thinning and dimensional accuracy, especially plate thickness accuracy. Is required to be improved.

【0005】セパレータを製造する方法としては、一般
的にモールド法(成形)が知られている。リブ部、平坦
部及び穴部から構成されるセパレータをモールド法で成
形する場合、使用する樹脂の溶融粘度、導電性充填材の
配合量、粒径、形状等の最適化、リブ部と平坦部の密度
バランス及び成形条件などの最適な条件が必要であり、
まだ切削加工品と同レベルの板厚精度に優れたセパレー
タが開発されていないのが現状である。
As a method of manufacturing a separator, a molding method (molding) is generally known. When molding a separator consisting of ribs, flats and holes by the molding method, the melt viscosity of the resin used, the amount of conductive filler compounded, the particle size, the shape, etc. are optimized, and the ribs and flats are optimized. Optimum conditions such as density balance and molding conditions of
The current situation is that a separator with the same level of plate thickness accuracy as the machined product has not yet been developed.

【0006】実用の燃料電池は、イオン交換膜、電極、
白金触媒及びセパレータからなる単セルと呼ばれる基本
要素を数百個積層したスタックの形態をとる。このうち
セパレータは数百枚を積層するため板厚精度、特に面内
の板厚のばらつきは大変重要な特性であり、板厚精度の
悪いセパレータを使用してスタックを組んだ場合、使用
ガスの漏れ、スタック組み立て時の割れ等が発生する可
能性があり、また発電効率も著しく低下するという問題
点が生じる。
A practical fuel cell has an ion exchange membrane, electrodes,
It takes the form of a stack in which hundreds of basic elements called a single cell composed of a platinum catalyst and a separator are laminated. Of these, separators are hundreds of stacked layers, so plate thickness accuracy, especially in-plane plate thickness variation, is a very important characteristic.When using a separator with poor plate thickness accuracy to form a stack, There is a possibility that leakage, cracks during stack assembly, etc. may occur, and the power generation efficiency is significantly reduced.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】本発明は、リブ部と平
坦部の密度バランス及び成形条件などの条件を改善して
板厚精度に優れた、燃料電池用セパレータ及びこれを用
いる燃料電池を提供するものである。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention provides a fuel cell separator and a fuel cell using the same, which has improved plate thickness accuracy by improving conditions such as density balance of ribs and flat parts and molding conditions. To do.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】本発明は、次のものに関
する。 1. 板厚のばらつき(1枚中の最大厚さと最小厚さの
差)が0.15mm以下である燃料電池用セパレータ。 2. セパレータが、リブ部及び平坦部を有する項1記
載の燃料電池用セパレータ。 3. セパレータが、黒鉛及び樹脂を含む成形体からな
る項1又は2記載の燃料電池用セパレータ。 4. 黒鉛が、膨張黒鉛である項3記載の燃料電池用セ
パレータ。 5. 膨張黒鉛が、膨張黒鉛シート粉砕粉である項4記
載の燃料電池用セパレータ。 6. 膨張黒鉛シート粉砕粉が、平均粒径25μm〜5
00μmである項5記載の燃料電池用セパレータ。
The present invention relates to the following. 1. A fuel cell separator having a variation in plate thickness (difference between the maximum thickness and the minimum thickness in one sheet) of 0.15 mm or less. 2. Item 2. The fuel cell separator according to Item 1, wherein the separator has a rib portion and a flat portion. 3. Item 3. The fuel cell separator according to Item 1 or 2, wherein the separator is a molded body containing graphite and a resin. 4. Item 4. The fuel cell separator according to Item 3, wherein the graphite is expanded graphite. 5. Item 5. The fuel cell separator according to Item 4, wherein the expanded graphite is a crushed powder of expanded graphite sheet. 6. Expanded graphite sheet crushed powder has an average particle size of 25 μm to 5 μm.
Item 6. The fuel cell separator according to Item 5, which has a size of 00 μm.

【0009】7. 樹脂が、粉末状で、開環重合し、か
つその平均粒径が1μm〜100μmである項3〜6の
いずれかに記載の燃料電池用セパレータ。 8. セパレータが、成形体の平坦部に補強シートを重
ねて一体化したものである項1〜7のいずれかに記載の
燃料電池用セパレータ。 9. 補強シートが、プリプレグである項8記載の燃料
電池用セパレータ。 10. 嵩密度が、1.35g/cm3以上である項1〜
9記載の燃料電池用セパレータ。 11. 成形体が、圧縮成形法で成形したものである項
3〜10のいずれかに記載の燃料電池用セパレータ。 12. セパレータが、リブ部及び平坦部以外に穴部を
有する項1〜11のいずれかに記載の燃料電池用セパレ
ータ。 13. 燃料電池用セパレータを複数枚含んでなり、そ
れらの板厚のばらつき(1枚中の最大厚さと最小厚さの
差)の平均値が0.15mm以下である燃料電池。 14. いずれの燃料電池用セパレータも板厚のばらつ
き(1枚中の最大厚さと最小厚さの差)が0.15mm
以下のものである項13記載の燃料電池。 15. 項1〜12のいずれかに記載の燃料電池用セパ
レータを含む項13又は項14記載の燃料電池。 16. 固体高分子型である項13〜15のいずれかに
記載の燃料電池。
7. 7. The fuel cell separator according to any one of Items 3 to 6, wherein the resin is in the form of powder, is subjected to ring-opening polymerization, and has an average particle size of 1 μm to 100 μm. 8. Item 8. The fuel cell separator according to any one of Items 1 to 7, wherein the separator is obtained by stacking a reinforcing sheet on a flat portion of a molded body and integrating the same. 9. Item 9. The fuel cell separator according to Item 8, wherein the reinforcing sheet is a prepreg. 10. Item 1 whose bulk density is 1.35 g / cm 3 or more
9. The fuel cell separator according to item 9. 11. Item 10. The fuel cell separator according to any one of Items 3 to 10, wherein the molded body is molded by a compression molding method. 12. Item 12. The fuel cell separator according to any one of Items 1 to 11, wherein the separator has a hole portion other than the rib portion and the flat portion. 13. A fuel cell comprising a plurality of fuel cell separators and having an average plate thickness variation (difference between the maximum thickness and the minimum thickness in one sheet) of 0.15 mm or less. 14. The variation in the plate thickness (difference between the maximum thickness and the minimum thickness in one sheet) of all fuel cell separators is 0.15 mm.
14. The fuel cell according to item 13, which is as follows. 15. Item 15. The fuel cell according to Item 13 or 14, which includes the fuel cell separator according to any one of Items 1 to 12. 16. Item 16. The fuel cell according to any one of items 13 to 15, which is a solid polymer type.

【0010】[0010]

【発明の実施の形態】本発明で得られる成形体(燃料電
池用セパレータ)は、リブ部及び平坦部を有しながらも
板厚のばらつき(成形体1枚中の最大厚さと最小厚さの
差)は、0.15mm以下、好ましくは0.10mm以
下、さらに好ましくは0.05mm以下、差が全くない
ことが最も好ましいとされる。なお、本発明でいう板厚
とは成形体の厚さ、詳しくは図2及び図4に示す成形体
の底部(底面)7から平坦部3又はリブ部1の頂点まで
の厚さを指し、そのばらつきとは成形体1枚中の最大厚
さと最小厚さの差を指すものである。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The molded product (fuel cell separator) obtained by the present invention has a variation in plate thickness even though it has a rib portion and a flat portion (the maximum thickness and the minimum thickness in one molded product are different). The difference) is 0.15 mm or less, preferably 0.10 mm or less, more preferably 0.05 mm or less, and it is most preferable that there is no difference. The plate thickness referred to in the present invention refers to the thickness of the molded body, specifically, the thickness from the bottom (bottom surface) 7 of the molded body shown in FIGS. 2 and 4 to the apex of the flat portion 3 or the rib portion 1, The variation refers to the difference between the maximum thickness and the minimum thickness in one molded body.

【0011】セパレータ1枚中の最大厚さと最小厚さの
差が0.15mmを超えるとスタック積層時に、セパレ
ータとパッキングとの密着性が悪くなり、ガスシール性
が得られなくなり、さらにスタックの締結時に部分的に
高い応力が加わり、セパレータの破損が発生することが
ある。また上記スタック組立性の問題が少ない場合であ
っても、セパレータ1枚中の最大厚さと最小厚さとの差
が0.15mmを超えると、電極とセパレータ又は電極
とイオン交換膜との間で、スタック締め付けの力がかか
り難い部分が生じ、発電に寄与する実質面積が減少した
り、接触抵抗が増大したりして、発電効率を著しく低下
させる。セパレータ自体は、通常0.3mm〜5mmの
厚さを有する。
When the difference between the maximum thickness and the minimum thickness in one separator exceeds 0.15 mm, the adhesion between the separator and the packing becomes poor at the time of stacking the stacks, the gas sealability cannot be obtained, and the stack is fastened. Occasionally, high stress is applied locally, and the separator may be damaged. Further, even when the problem of stack assemblability is small, when the difference between the maximum thickness and the minimum thickness in one separator exceeds 0.15 mm, between the electrode and the separator or between the electrode and the ion exchange membrane, A portion where the force for tightening the stack is hard to be applied is generated, the actual area contributing to power generation is reduced, and the contact resistance is increased, which significantly reduces the power generation efficiency. The separator itself usually has a thickness of 0.3 mm to 5 mm.

【0012】本発明において、成形体(燃料電池用セパ
レータ)の板厚の最大厚さと最小厚さの差を0.15m
m以下にするには、成形時におけるリブ部と平坦部(穴
部含む)の密度をほぼ同等にすればよく、このようにす
るには、例えば成形体の平坦部を構成する部分に補強シ
ートを重ねて一体化し、必要に応じて成形時にリブ部が
形成される部分のみに平坦部より高い圧力がかかるよう
に、リブ部と同面積の金属の薄板、例えばSUS、鋼板
等のスペーサを金型のリブ部を形成する部分の上下面
(プレス熱板と接触する面)の少なくとも一方に介在さ
せて成形することにより達成できる。なおスペーサの厚
さは、0.05mm〜1mmの範囲であることが好まし
い。上記に示す方法で成形することにより、板厚精度に
優れる他、耐温水性、電気特性、成形性、ガスの不浸透
性等の点についても優れる。
In the present invention, the difference between the maximum thickness and the minimum thickness of the molded body (fuel cell separator) is 0.15 m.
In order to make m or less, the density of the rib portion and the flat portion (including the hole portion) at the time of molding may be made substantially equal, and in order to do so, for example, the reinforcing sheet is formed on the portion constituting the flat portion of the molded body. And the spacers, such as SUS and steel plates, of the same area as the ribs are made of gold so that a higher pressure than the flat part is applied only to the part where the ribs are formed during molding, if necessary. This can be achieved by interposing it on at least one of the upper and lower surfaces (the surface in contact with the hot press plate) of the portion of the mold where the rib portion is formed. The thickness of the spacer is preferably in the range of 0.05 mm to 1 mm. By forming by the method described above, not only the plate thickness accuracy is excellent, but also the hot water resistance, electrical characteristics, moldability, gas impermeability, etc. are excellent.

【0013】本発明における燃料電池用セパレータにお
いて、リブ部は、導電性又は通電性を有し、セパレータ
をイオン交換膜及び電極を介して重ねたときにガスの流
路を形成するものである。また平坦部は、セパレータの
把持部を形成し、上記の流路をガスが通過するときにガ
ス漏れしないように構成される。一方、リブ部は、セパ
レータを重ねたときに形成された流路をガスが通過する
ときにガス漏れしないように構成される。平坦部は、セ
パレータを重ねたときに全体を固定するための把持部と
なることが好ましい。
In the fuel cell separator of the present invention, the rib portion is electrically conductive or conductive, and forms a gas flow path when the separators are stacked with the ion exchange membrane and the electrodes interposed therebetween. Further, the flat portion forms a gripping portion of the separator and is configured so that gas does not leak when the gas passes through the flow path. On the other hand, the rib portion is configured so that gas does not leak when the gas passes through the flow path formed when the separators are stacked. The flat portion preferably serves as a gripping portion for fixing the whole when the separators are stacked.

【0014】さらに、本発明になる燃料電池用セパレー
タは、リブ部及び平坦部以外に穴部を有していてもよ
く、特に、平坦部内に穴部を有していることが好まし
い。穴部は、セパレータを多数重ねたときに、重ね方向
に長い穴を形成するように構成され、水素ガス、酸素ガ
ス及び冷却水を通すための穴が形成されるように構成さ
れる。そしてそれぞれの穴は、セパレータのリブ部によ
って形成される水素ガス流路、酸素ガス流路及び冷却水
流路と連結されるように構成される。なお平坦部には、
セパレータを重ねたときに固定用のボルトを通るための
穴を有していてもよい。
Further, the fuel cell separator according to the present invention may have holes other than the rib and the flat portion, and it is particularly preferable that the flat portion has the holes. The hole portion is configured to form a long hole in the stacking direction when a large number of separators are stacked, and a hole for passing hydrogen gas, oxygen gas, and cooling water is formed. Each hole is configured to be connected to the hydrogen gas flow passage, the oxygen gas flow passage, and the cooling water flow passage formed by the rib portion of the separator. In addition, in the flat part,
It may have a hole for passing a fixing bolt when the separators are stacked.

【0015】リブ部及び平坦部を有する成形体は、黒鉛
と樹脂を含む材料をセパレータ形状に成形して得られる
もので、特に黒鉛が樹脂中に分散された構造のものが、
電気特性、成形性、ガスの不浸透性の点に優れ、安価で
あるので好ましい。前記黒鉛としては、特に制限はなく
コストを重視するならば、天然黒鉛、人造黒鉛等を使用
することが好ましい。使用する黒鉛の粒径に制限はな
く、要求特性及び成形性を考慮し粒径の異なる黒鉛を混
合して使用することが好ましい。また、軽量化、機械強
度(靭性)、板厚精度を重視する場合、膨張黒鉛を使用
することが好ましく、特に膨張黒鉛シート粉砕粉を使用
することが好ましい。
The molded body having the rib portion and the flat portion is obtained by molding a material containing graphite and a resin into a separator shape, and in particular, one having a structure in which graphite is dispersed in the resin,
It is preferable because it is excellent in electrical properties, moldability, gas impermeability, and inexpensive. There is no particular limitation on the graphite, and natural graphite, artificial graphite or the like is preferably used if cost is important. There is no limitation on the particle size of the graphite used, and it is preferable to mix and use graphite having different particle sizes in consideration of required characteristics and moldability. Further, when weight reduction, mechanical strength (toughness), and plate thickness accuracy are important, it is preferable to use expanded graphite, and it is particularly preferable to use expanded graphite sheet pulverized powder.

【0016】前記リブ部及び平坦部は、それぞれ膨張黒
鉛及び樹脂を含む層を有し、これらの層が連続している
層であることが好ましい。これにより、セパレータを得
るための成形時の成形性が良好であり、セパレータに軽
量性を付与し、またセパレータに高靭性、低弾性という
好ましい特性を付与する。
It is preferable that the rib portion and the flat portion each have a layer containing expanded graphite and a resin, and these layers are continuous. Thereby, the moldability at the time of molding for obtaining the separator is good, the lightweight property is given to the separator, and the preferable properties such as high toughness and low elasticity are given to the separator.

【0017】本発明で好ましいものとして使用される膨
張黒鉛は、原料黒鉛を、酸性物質及び酸化剤を含む溶液
中に浸漬して黒鉛層間化合物を生成させる工程及び前記
黒鉛層間化合物を加熱して黒鉛結晶のC軸方向を膨張さ
せて膨張黒鉛とする工程により製造することができる。
これにより膨張した黒鉛が虫状形となり方向性のない複
雑に絡み合った形態となる。
Expanded graphite preferably used in the present invention includes a step of immersing raw graphite in a solution containing an acidic substance and an oxidizing agent to form a graphite intercalation compound, and heating the graphite intercalation compound to produce graphite. It can be manufactured by a step of expanding the crystal in the C-axis direction to obtain expanded graphite.
As a result, the expanded graphite becomes a bug-like shape and has a entangled complex shape with no directivity.

【0018】膨張黒鉛の倍率は、セパレータの強度とシ
ール性を確保するため高い方が好ましく、特に制限はな
いが150倍以上であることが好ましく、150倍〜3
00倍であることがさらに好ましい。この膨張黒鉛を粉
砕することにより膨張黒鉛粉とすることができるが、粉
砕の前に、得られた膨張黒鉛に圧力を加えシート状に圧
縮成形して膨張黒鉛シートとすることが好ましい。さら
に得られた膨張黒鉛粉には、必要に応じて、その粉砕粉
に含まれる酸性根を低減させるための処理(高温処理な
ど)を施す。
The expansive graphite preferably has a high magnification for securing the strength and sealing property of the separator, and is not particularly limited, but is preferably 150 times or more, and 150 times to 3 times.
It is more preferably 00 times. The expanded graphite can be made into expanded graphite powder by crushing this expanded graphite, but it is preferable to compress the obtained expanded graphite by pressure to obtain a expanded graphite sheet before crushing. Further, the obtained expanded graphite powder is subjected to a treatment (high temperature treatment or the like) for reducing acidic roots contained in the pulverized powder, if necessary.

【0019】前記の原料黒鉛としては特に制限はない
が、天然黒鉛、キッシュ黒鉛、熱分解黒鉛等の高度に結
晶が発達した黒鉛が好ましいものとして挙げられる。得
られる特性と経済性のバランスを考慮すると天然黒鉛が
好ましい。用いる天然黒鉛としては、特に制限はなく、
F48C(日本黒鉛(株)製、商品名)、H−50(中越
黒鉛(株)製、商品名)等の市販品を用いることができ
る。これらは、鱗片状の粉末の形態で使用することが好
ましい。
The above-mentioned raw material graphite is not particularly limited, but a highly crystallized graphite such as natural graphite, quiche graphite, and pyrolytic graphite is preferable. Natural graphite is preferable in consideration of the balance between the obtained properties and economy. The natural graphite used is not particularly limited,
Commercially available products such as F48C (trade name, manufactured by Nippon Graphite Co., Ltd.) and H-50 (trade name, manufactured by Chuetsu Graphite Co., Ltd.) can be used. These are preferably used in the form of scale-like powder.

【0020】原料黒鉛の処理に用いられる酸性物質は、
一般に硫酸などの黒鉛の層間に進入して十分な膨張能力
を有する酸性根(陰イオン)を発生することができるも
のが使用される。酸性物質の使用量については特に制限
はなく、目的とする膨張倍率で決定され、例えば、黒鉛
100重量部に対して100〜1000重量部使用する
のが好ましい。
The acidic substance used for treating the raw graphite is
Generally, a material that can penetrate between layers of graphite such as sulfuric acid to generate an acidic root (anion) having a sufficient expansion ability is used. The amount of the acidic substance used is not particularly limited and is determined by the desired expansion ratio, and for example, it is preferable to use 100 to 1000 parts by weight with respect to 100 parts by weight of graphite.

【0021】また、酸性物質と共に用いられる酸化剤と
しては、過酸化水素、過塩素酸カリウム、過マンガン酸
カリウム、重クロム酸カリウム等の過酸化物、また硝酸
などの酸化作用のある酸を用いることができ、良好な膨
張黒鉛を得やすいという観点から過酸化水素が特に好ま
しい。酸化剤として過酸化水素を用いる場合、水溶液と
して用いることが好ましく、このとき、過酸化水素の濃
度については特に制限はないが、20重量%〜40重量
%が好ましい。その使用量についても特に制限はない
が、黒鉛100重量部に対して過酸化水素水として5重
量部〜60重量部配合することが好ましい。
As the oxidizing agent used together with the acidic substance, peroxides such as hydrogen peroxide, potassium perchlorate, potassium permanganate and potassium dichromate, and acids having an oxidizing action such as nitric acid are used. Hydrogen peroxide is particularly preferable from the viewpoint that it is possible to obtain good expanded graphite easily. When hydrogen peroxide is used as the oxidizing agent, it is preferably used as an aqueous solution. At this time, the concentration of hydrogen peroxide is not particularly limited, but is preferably 20% by weight to 40% by weight. The amount used is also not particularly limited, but it is preferable to add 5 parts by weight to 60 parts by weight as hydrogen peroxide solution to 100 parts by weight of graphite.

【0022】酸性物質及び酸化剤は、水溶液の形態で使
用することが好ましい。酸性物質としての硫酸は、適宜
の濃度で使用されるが、95重量%以上の濃度のものが
好ましく、濃硫酸を使用することが特に好ましい。
The acidic substance and the oxidizing agent are preferably used in the form of an aqueous solution. Sulfuric acid as an acidic substance is used at an appropriate concentration, but a concentration of 95% by weight or more is preferable, and concentrated sulfuric acid is particularly preferable.

【0023】前記において、膨張黒鉛シートの製法につ
いても特に制限はないが、一般的には上記で得た膨張黒
鉛を、プレス、ロール等で圧力を加えてシート化するこ
とが好ましい。膨張黒鉛をシート化したときのシートの
厚さ及び嵩密度については特に制限はないが、厚さが
0.5mm〜1.5mmの範囲及び嵩密度が0.2g/
cm〜1.7g/cmの範囲のものが好ましい。厚
さが0.5mm未満であると得られる成形体が脆くなる
傾向があり、1.5mmを超えると成形性が悪くなる傾
向がある。また嵩密度が0.2g/cm未満であると
電気抵抗が悪化する傾向があり、1.7g/cmを超
えるとシート作製時に膨張黒鉛が凝集破壊を起こし易く
粉砕して使用した場合、機械強度が低下する傾向があ
る。なお密度の大きさは、加圧量、ロールギャップ等の
調整により、調整することができる。また、膨張黒鉛シ
ートの粉砕は、粗粉砕及び微粉砕により行うことが好ま
しく、この後、必要に応じて分級を行う。
In the above, the method for producing the expanded graphite sheet is not particularly limited, but it is generally preferable that the expanded graphite obtained above is formed into a sheet by applying pressure with a press, a roll or the like. There is no particular limitation on the thickness and bulk density of the expanded graphite formed into a sheet, but the thickness is in the range of 0.5 mm to 1.5 mm and the bulk density is 0.2 g /
It is preferably in the range of cm 3 to 1.7 g / cm 3 . If the thickness is less than 0.5 mm, the obtained molded product tends to be brittle, and if it exceeds 1.5 mm, the moldability tends to deteriorate. If the bulk density is less than 0.2 g / cm 3 , the electric resistance tends to deteriorate, and if it exceeds 1.7 g / cm 3 , the expanded graphite is liable to cause cohesive failure during sheet production, Mechanical strength tends to decrease. The size of the density can be adjusted by adjusting the amount of pressurization, the roll gap, and the like. The expanded graphite sheet is preferably crushed by coarse crushing and fine crushing, and then classified as necessary.

【0024】本発明において、原料としての膨張黒鉛の
嵩密度については特に制限はないが、0.1g/cm
〜0.4g/cmの範囲が好ましい。膨張黒鉛の密度
が小さすぎると、樹脂との均一混合性が低下し、得られ
る成形体(燃料電池用セパレータ)のガス不透過性が低
下する傾向があり、膨張黒鉛の密度が大きすぎると目的
とする成形体(燃料電池用セパレータ)の機械的強度及
び導電性の向上効果が低下する傾向がある。
In the present invention, the bulk density of the expanded graphite as a raw material is not particularly limited, but it is 0.1 g / cm 3
The range of up to 0.4 g / cm 3 is preferred. If the density of the expanded graphite is too low, the homogeneity of mixing with the resin will decrease, and the gas impermeability of the resulting molded article (fuel cell separator) will tend to decrease. The effect of improving the mechanical strength and conductivity of the molded body (fuel cell separator) is likely to decrease.

【0025】膨張黒鉛シート粉砕粉の平均粒径について
も特に制限はないが、樹脂との混合性及び成形性を考慮
すると、数平均粒径で25μm〜500μmの範囲が好
ましく、50μm〜400μmの範囲がさらに好まし
い。粒径が25μm未満であると膨張黒鉛粉の絡み合い
の効果が少なくなり、セパレータの強度低下が起こり易
くなる傾向があり、一方、粒径が500μmを超えると
幅の狭いリブへの膨張黒鉛の流れ性が悪化し、平板が薄
くリブの高さが高いセパレータの成形が困難となる傾向
がある。
The average particle size of the crushed powder of the expanded graphite sheet is not particularly limited, but considering the mixing property with the resin and the moldability, the number average particle size is preferably in the range of 25 μm to 500 μm, and in the range of 50 μm to 400 μm. Is more preferable. If the particle size is less than 25 μm, the effect of entanglement of the expanded graphite powder is reduced, and the strength of the separator tends to decrease easily. On the other hand, if the particle size exceeds 500 μm, the expanded graphite flows to the narrow rib. As a result, it tends to be difficult to form a separator having a thin flat plate and high rib height.

【0026】本発明において、使用する樹脂の性状に特
に制限はなてが、安全性、製造工程の短縮(低コスト)
等を考慮すると、乾式混合(無溶剤混合)が可能であ
り、かつ粒度分布が安定した熱硬化性樹脂、高耐熱性樹
脂又は熱可塑性樹脂を用いることが好ましい。樹脂の使
用形態としては粉末状、粒状等が好ましい。
In the present invention, the properties of the resin used are not particularly limited, but safety and shortening of the manufacturing process (low cost)
In consideration of the above, it is preferable to use a thermosetting resin, a high heat resistant resin or a thermoplastic resin which is capable of dry mixing (solventless mixing) and has a stable particle size distribution. The resin is preferably used in the form of powder or particles.

【0027】また、使用する樹脂の化学構造及び種類に
制限はなく、例えば、エポキシ樹脂(硬化剤が併用され
る)、メラミン樹脂、硬化性アクリル樹脂、レゾールタ
イプ及びノボラック型の粉末状フェノール樹脂等の熱硬
化性樹脂、粉末状ポリアミド樹脂、粉末状ポリアミドイ
ミド樹脂、フェノキシ樹脂、アクリル樹脂等の高耐熱性
樹脂又は熱可塑性樹脂が使用される。熱硬化性樹脂には
必要に応じて、硬化剤、硬化促進剤等が併用して使用さ
れる。硬化剤及び硬化促進剤の使用形態は、粉末状、粒
状等が好ましい。これらの樹脂の中で、経済性、作業
性、硬化後の特性バランスが優れることから、熱硬化性
樹脂であるフェノール樹脂を用いることが好ましい。
There is no limitation on the chemical structure and type of the resin used, and examples thereof include epoxy resin (which is used in combination with a curing agent), melamine resin, curable acrylic resin, resol type and novolac type powdered phenol resin. The thermosetting resin, the powdery polyamide resin, the powdery polyamideimide resin, the phenoxy resin, the acrylic resin or the like having a high heat resistance or a thermoplastic resin is used. If necessary, a curing agent, a curing accelerator, etc. may be used in combination with the thermosetting resin. The use form of the curing agent and the curing accelerator is preferably powdery or granular. Among these resins, it is preferable to use a phenol resin, which is a thermosetting resin, because it is excellent in economical efficiency, workability, and property balance after curing.

【0028】フェノール樹脂としては、粉体特性として
粒径が均一であり、またブロッキング(粉の凝集)が少
ない、反応時に発生ガスが少なく成形が容易である、熱
処理が短時間で終了する等の特長を備えたフェノール樹
脂が好ましく、中でも開環重合により重合するジヒドロ
ベンゾオキサジン環を含むフェノール樹脂〔一般式
(A)及び(B)に示す化学構造単位を有する〕を用い
ることが好ましい。
Phenolic resin has powder characteristics such as a uniform particle size, less blocking (aggregation of powder), less gas generated during the reaction, easier molding, and heat treatment completed in a short time. Phenolic resins having the characteristics are preferable, and among them, it is preferable to use a phenol resin containing a dihydrobenzoxazine ring which is polymerized by ring-opening polymerization [having a chemical structural unit represented by the general formulas (A) and (B)].

【0029】[0029]

【化1】 (式中、芳香環に結合する水素はヒドロキシル基のオル
ト位の1つを除き、炭素数1〜3のアルキル基、シクロ
ヘキシル基、フェニル基又は炭素数1〜3のアルキル基
若しくはアルコキシル基で置換されたフェニル基等の炭
化水素基で置換されていてもよい)。
[Chemical 1] (In the formula, hydrogen bonded to the aromatic ring is substituted with an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, a cyclohexyl group, a phenyl group, or an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms or an alkoxyl group, except for one of the ortho positions of the hydroxyl group. Optionally substituted with a hydrocarbon group such as a phenyl group).

【0030】[0030]

【化2】 (式中、Rは、炭素数1〜3のアルキル基、シクロヘ
キシル基、フェニル基又は炭素数1〜3のアルキル基若
しくはアルコキシル基で置換されたフェニル基等の炭化
水素基であり、芳香環に結合する水素は、同様の炭化水
素基で置換されていてもよい)。
[Chemical 2] (In the formula, R 1 is a hydrocarbon group such as an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, a cyclohexyl group, a phenyl group, or a phenyl group substituted with an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms or an alkoxyl group; Hydrogen attached to may be substituted with similar hydrocarbon groups).

【0031】樹脂として粉末状フェノール樹脂を用いる
場合、その粒度分布に特に制限はないが、膨張黒鉛シー
ト粉砕粉との乾式法により短時間で、均一に混合できる
混合性と、成形時の樹脂流れを考慮すると、数平均粒径
で1μm〜100μmの範囲が好ましく、5μm〜50
μmの範囲さらに好ましい。
When a powdery phenolic resin is used as the resin, its particle size distribution is not particularly limited, but it is possible to mix it uniformly with the crushed powder of expanded graphite sheet in a short time by a dry method, and the resin flow during molding. In consideration of the above, the number average particle size is preferably in the range of 1 μm to 100 μm, and 5 μm to 50 μm.
The range of μm is more preferable.

【0032】本発明で使用する膨張黒鉛と樹脂との混合
割合は、目標とする最終成形体である燃料電池用セパレ
ータの諸特性の値を考慮して決定されるが、通常混合比
率で膨張黒鉛/樹脂=95/5〜30/70(重量比)
の範囲が好ましく、90/10〜50/50(重量比)
の範囲がより好ましく、85/15〜60/40(重量
比)の範囲がさらに好ましい。ここで膨張黒鉛と樹脂と
の混合比率が95/5を超える場合、機械強度が急激に
低下する傾向があり、一方、30/70未満の場合、導
電性物質である膨張黒鉛の添加量が少なく、電気特性が
悪化する傾向がある。
The mixing ratio of the expanded graphite and the resin used in the present invention is determined by taking into consideration the values of various characteristics of the fuel cell separator which is the final molded product to be targeted. / Resin = 95/5 to 30/70 (weight ratio)
Is preferable, and 90/10 to 50/50 (weight ratio)
Is more preferable, and the range of 85/15 to 60/40 (weight ratio) is further preferable. Here, when the mixing ratio of the expanded graphite and the resin exceeds 95/5, the mechanical strength tends to decrease sharply, while when it is less than 30/70, the amount of the expanded graphite as a conductive substance added is small. , Electrical characteristics tend to deteriorate.

【0033】膨張黒鉛と樹脂の混合方法に特に制限はな
く、膨張黒鉛の微粉化を防止する点で混合時の膨張黒鉛
に大きな剪断力が加わらないシエイカー、Vブレンダー
等を使用した乾式混合方法によることが好ましい。混合
時に膨張黒鉛が微粉化した場合、得られる燃料電池用セ
パレータの機械強度が急激に低下する傾向がある。
There is no particular limitation on the method of mixing the expanded graphite and the resin, and a dry mixing method using a shaker, a V blender or the like that does not apply a large shearing force to the expanded graphite at the time of mixing in order to prevent the expanded graphite from being pulverized. It is preferable. When the expanded graphite is pulverized during mixing, the mechanical strength of the obtained fuel cell separator tends to be sharply reduced.

【0034】また、上記混合粉は直接、成形材料粉とし
て使用できるが、本発明においては、さらなる混合性の
向上と成形時の作業性を向上させるために、混合粉を加
圧成形しシート状にしたもの(以下、「成形用シート」
という)を使用する。
The above-mentioned mixed powder can be directly used as a molding material powder, but in the present invention, in order to further improve the mixing property and the workability at the time of molding, the mixed powder is pressure-molded to form a sheet. What was made (hereinafter, "molding sheet")
Is used).

【0035】成形用シートの製造法に特に制限はない
が、例えば混合物投入タンク、材料を一定厚さにするゲ
ート調整機、一定幅に仕上げるスリッター、前記加工材
料を移送する移送装置、シート化する圧延ロール等から
構成される成形用シートの製造装置等を使用することが
できる。平坦部に穴部を有する場合、成形用シートに穴
部が形成されているようにすると好ましい。
There are no particular restrictions on the method of manufacturing the forming sheet, but for example, a mixture charging tank, a gate adjusting machine for adjusting the material to a constant thickness, a slitter for finishing to a constant width, a transfer device for transferring the processing material, and sheet formation. A forming sheet manufacturing apparatus or the like configured from a rolling roll or the like can be used. When the flat portion has a hole, it is preferable that the sheet is formed with the hole.

【0036】成形用シートは、その強度を向上させるた
めに成形用シートに含まれる樹脂の硬化反応を部分的に
進めるか、部分的に(完全にではなく)熱溶融させてか
らセパレータの製造に供することができる。硬化反応又
は熱溶融させる方法に制限はないが、例えば、得られた
成形用シートを加熱する方法、さらに具体的には前記の
圧延ロールを加熱装置が付属されたものとし、この圧延
ロールを通すときに加熱する方法、得られた成形用シー
トを加熱オーブンに通す方法等がある。
In order to improve the strength of the molding sheet, the curing reaction of the resin contained in the molding sheet is partially promoted, or the molding sheet is partially (not completely) heat-melted before the production of the separator. Can be offered. There is no limitation on the curing reaction or the method of heat-melting, for example, a method of heating the obtained forming sheet, more specifically, the above-mentioned rolling roll shall be equipped with a heating device and passed through this rolling roll. There are a method of occasionally heating and a method of passing the obtained molding sheet through a heating oven.

【0037】成形体(燃料電池用セパレータ)の平坦部
に重ねて一体化する補強シートの種類としては、膨張黒
鉛及び樹脂を含む成形体に含有する樹脂量、樹脂の種類
(分子量、融点、反応時間等)によって任意に決定され
るが、例えば、ガラス布(ガラス織布又はガラス不織
布)に樹脂を含浸し、乾燥させて得られるプリプレグ
(樹脂の硬化度はBステージ状態)を用いることが好ま
しい。
The type of the reinforcing sheet to be laminated and integrated on the flat part of the molded body (fuel cell separator) includes the amount of resin contained in the molded body containing expanded graphite and resin, the type of resin (molecular weight, melting point, reaction). Although it is arbitrarily determined depending on the time, etc., it is preferable to use, for example, a prepreg obtained by impregnating a glass cloth (glass woven cloth or glass non-woven cloth) with a resin and drying it (curing degree of the resin is in B stage state). .

【0038】プリプレグの樹脂としては、板厚精度、コ
スト、作業性、得られるセパレータの特性等の点で、例
えばエポキシ樹脂が好ましい。上記のエポキシ樹脂の分
子量及び融点は、板厚精度、成形性得られるセパレータ
の外観、特性等の点で成形用シートに含まれる樹脂と同
等のものを用いることが好ましい。
As the resin of the prepreg, for example, an epoxy resin is preferable in terms of plate thickness accuracy, cost, workability, characteristics of the obtained separator and the like. Regarding the molecular weight and melting point of the above-mentioned epoxy resin, it is preferable to use the same resin as the resin contained in the molding sheet in terms of plate thickness accuracy, appearance of the separator obtained by molding, characteristics, and the like.

【0039】また、上記のエポキシ樹脂は、耐熱性、機
械強度等の点で架橋点であるエポキシ基を2つ以上有す
るエポキシ樹脂が好ましい。さらに、上記のエポキシ樹
脂の硬化時間は、成形用シートに含まれる樹脂に比較し
て短いことが好ましい。エポキシ樹脂の硬化時間が成形
用シートに含まれる樹脂に比較して長い場合、成形時に
成形用シートによって形成されるリブなどに流れ込んで
硬化し、板厚精度が悪化して不良品となる傾向がある。
The above-mentioned epoxy resin is preferably an epoxy resin having two or more epoxy groups which are crosslinking points in terms of heat resistance, mechanical strength and the like. Furthermore, the curing time of the epoxy resin is preferably shorter than that of the resin contained in the molding sheet. When the curing time of the epoxy resin is longer than that of the resin contained in the molding sheet, it tends to flow into the ribs formed by the molding sheet during molding and harden, resulting in poor plate thickness accuracy and a defective product. is there.

【0040】上記のエポキシ樹脂においても、必要に応
じて硬化剤、硬化促進剤等と併用して使用される。上記
のエポキシ樹脂の種類、硬化剤、硬化促進剤等の種類及
びこれらの配合量は、成形体を構成する混合物に使用さ
れる樹脂の分子量、融点、流れ性、硬化時間等を参考に
決定される。上記の性状、特長及びコスト、保存性等を
考慮した場合、エポキシ樹脂としては、ビスフェノール
A/エピクロルヒドリン型のエポキシ樹脂が好ましく、
数平均分子量で900以上のエポキシ樹脂が特に好まし
い。
The above epoxy resin is also used in combination with a curing agent, a curing accelerator, etc., if necessary. The types of the above epoxy resins, curing agents, types of curing accelerators, etc. and their blending amounts are determined with reference to the molecular weight, melting point, flowability, curing time, etc. of the resin used in the mixture constituting the molded body. It Considering the above-mentioned properties, features, cost, storability, etc., the epoxy resin is preferably a bisphenol A / epichlorohydrin type epoxy resin,
Epoxy resins having a number average molecular weight of 900 or more are particularly preferable.

【0041】上記のエポキシ樹脂と併用して用いられる
硬化剤としては、保存性を考慮して潜在性のジシアンジ
アミドが好ましく、硬化促進剤としては、ベンジルジメ
チルアミン(BDMA)が使用される。配合割合は、エ
ポキシ樹脂/ジシアンジアミド/ベンジルジメチルアミ
ン(BDMA)=100/2〜8/0.1〜0.4(重
量比)の範囲が好ましい。
A dicyandiamide, which is latent in consideration of storability, is preferably used as the curing agent used in combination with the above epoxy resin, and benzyldimethylamine (BDMA) is used as the curing accelerator. The mixing ratio is preferably in the range of epoxy resin / dicyandiamide / benzyldimethylamine (BDMA) = 100/2 to 8 / 0.1 to 0.4 (weight ratio).

【0042】上記のガラス布のガラス組成については特
に制限はないがCガラスやEガラスを用いることができ
る。ガラスの繊維径についても特に制限はないが板厚精
度、機械強度等を考慮すると0.03mm〜0.45m
mの範囲が好ましく、0.06mm〜0.35mmの範
囲がさらに好ましい。ガラス布(ガラス織布又はガラス
不織布)又はその原料のガラスの繊維は、樹脂との密着
性(シール性)を確保するためシラン系の表面処理を行
ったものが好ましい。
The glass composition of the above glass cloth is not particularly limited, but C glass or E glass can be used. The fiber diameter of glass is also not particularly limited, but 0.03 mm to 0.45 m in consideration of plate thickness accuracy, mechanical strength, etc.
The range of m is preferable, and the range of 0.06 mm to 0.35 mm is more preferable. It is preferable that the glass cloth (glass woven cloth or glass non-woven cloth) or the glass fiber of the raw material thereof is subjected to a silane-based surface treatment in order to secure the adhesiveness (sealing property) with the resin.

【0043】上記のプリプレグにおいて、樹脂の含浸
は、例えば、ガラス布(ガラス織布又はガラス不織布)
にエポキシ樹脂、硬化剤、硬化促進剤等を有機溶媒に均
一に溶解した樹脂ワニスを塗工することにより行うこと
ができる。ガラス布に塗工する樹脂量(固形分)は、ガ
ラス布に対して30重量部〜60重量部が好ましく、3
5重量部〜55重量部がさらに好ましい。樹脂量が30
重量部未満では成形時における平坦部成形シートとの接
着力が低下する傾向があり、60重量部を超えると樹脂
成分が多くなり、リブなどに樹脂成分が流れ出し板厚精
度を逆に低下させる傾向がある。
In the above prepreg, the resin is impregnated by, for example, glass cloth (glass woven cloth or glass non-woven cloth).
Can be performed by applying a resin varnish in which an epoxy resin, a curing agent, a curing accelerator and the like are uniformly dissolved in an organic solvent. The amount of resin (solid content) applied to the glass cloth is preferably 30 parts by weight to 60 parts by weight with respect to the glass cloth, and 3
More preferably 5 to 55 parts by weight. Resin amount is 30
If it is less than part by weight, the adhesive force with the flat part forming sheet at the time of molding tends to decrease, and if it exceeds 60 parts by weight, the resin component increases and the resin component flows out to the ribs and the like and the plate thickness accuracy decreases conversely. There is.

【0044】なお、平坦部に補充するプリプレグ、即ち
補強シートの量は、シート密度、成形体の板厚、リブデ
ザイン(リブの太さ、高さ等)から密度が算出され、算
出された密度に合うように補充すればよい。
The amount of the prepreg, that is, the reinforcing sheet, to be replenished in the flat portion is calculated from the sheet density, the plate thickness of the molded product, and the rib design (rib thickness, height, etc.). It may be replenished to suit.

【0045】得られる成形体(燃料電池用セパレータ)
の密度については特に制限はないが、例えば、平坦部の
嵩密度は1.35g/cm以上が好ましく、1.35g
/cm〜1.75g/cmの範囲がさらに好ましい。
またリブ部の嵩密度は1.35g/cm以上が好まし
く、1.45g/cm〜1.75g/cmの範囲がさ
らに好ましい。上記の密度を有することにより十分な機
密性を保つことができると共に、板厚精度に優れるので
好ましい。
Obtained molded product (fuel cell separator)
There is no particular limitation on the density of, but for example, the bulk density of the flat part is preferably 1.35 g / cm 3 or more, and 1.35 g
The range of / cm 3 to 1.75 g / cm 3 is more preferable.
The bulk density of the rib portion is preferably 1.35 g / cm 3 or more, more preferably in the range of 1.45g / cm 3 ~1.75g / cm 3 . It is preferable to have the above density because sufficient airtightness can be maintained and the plate thickness accuracy is excellent.

【0046】前記成形体(燃料電池用セパレータ)を得
るための成形方法については特に制限はないが、成形機
のコスト、得られる成形体の板厚精度、電気特性及び機
械特性を決定ずける樹脂中における膨張黒鉛粉の最適な
配向等を考慮すると圧縮成形法が好ましい。
There is no particular limitation on the molding method for obtaining the above-mentioned molded product (fuel cell separator), but the cost of the molding machine, the plate thickness accuracy of the resulting molded product, the resin that can determine the electrical properties and mechanical properties The compression molding method is preferable in consideration of the optimum orientation of the expanded graphite powder therein.

【0047】燃料電池は、本発明におけるセパレータに
より、固体高分子電解質膜などからなる電解質層及びこ
れを挟むようにして形成されるセルを必要数積層された
構造を有する。本発明におけるセパレータは、電解質の
種類によって分類されるアルカリ形、固体高分子形、リ
ン酸形、溶融炭素塩形、固体酸形等の燃料電池のセパレ
ータとして使用でき、特に固体高分子形燃料電池に使用
することが好ましい。
The fuel cell has a structure in which the separator of the present invention is used to stack an electrolyte layer made of a solid polymer electrolyte membrane or the like and a required number of cells sandwiching the electrolyte layer. The separator in the present invention can be used as a separator for fuel cells of alkaline type, solid polymer type, phosphoric acid type, molten carbon salt type, solid acid type, etc., which are classified according to the type of electrolyte, and particularly solid polymer type fuel cells It is preferable to use

【0048】本発明における燃料電池は、前記したよう
にセルを必要数積層することにより、すなわち、スタッ
クを組み立てることにより、燃料電池用セパレータを複
数枚含んでなる。燃料電池用セパレータとしては、板厚
のばらつき(1枚中の最大厚さと最小厚さの差)が0.
15mmを超えるものを含んでいてもよいが、燃料電池
用セパレータの板厚のばらつきの平均値が0.15mm
以下であることが好ましい。これにより電池の出力を確
保することができる。また、電池の出力を十分確保し、
かつ、スタック組立性を十分に確保するためには、燃料
電池に含まれるいずれの燃料電池用セパレータも板厚の
ばらつき(1枚中の最大厚さと最小厚さの差)が0.1
5mm以下のものであることが好ましい。
The fuel cell of the present invention comprises a plurality of fuel cell separators by stacking a required number of cells as described above, that is, by assembling a stack. As a separator for a fuel cell, variation in plate thickness (difference between maximum thickness and minimum thickness in one sheet) is 0.
The average value of the variation in the plate thickness of the fuel cell separator is 0.15 mm, although the thickness may exceed 15 mm.
The following is preferable. Thereby, the output of the battery can be secured. Also, ensure sufficient battery output,
In addition, in order to ensure sufficient stack assembleability, the variation in the plate thickness (difference between the maximum thickness and the minimum thickness in one sheet) of all the fuel cell separators included in the fuel cell is 0.1.
It is preferably 5 mm or less.

【0049】上記に示すような構造にすることにより、
板厚精度に優れる他、ガス不透過性、電気特性、機械強
度等についても問題のない燃料電池用セパレータ及び燃
料電池が得られる。
With the structure as shown above,
It is possible to obtain a fuel cell separator and a fuel cell which are excellent in plate thickness accuracy and have no problems in gas impermeability, electrical characteristics, mechanical strength and the like.

【0050】以下、本発明の実施例の形態を図面により
説明する。図1は、本発明の一実施例になる燃料電池用
セパレータの形状の一例を示す平面図、図2は、図1の
X−X断面図、図3は、本発明の他の一実施例になる燃
料電池用セパレータの形状の一例を示す平面図及び図4
は、図3のY−Y断面図で、1はガスと冷却水の供給路
を確保するためのリブ(溝)を有するリブ部、2はガス
と冷却水を供給するための穴部、3は平坦部、4は寸法
精度を改善するためのガラスクロスプリプレグ、5は突
起部及び6は溝部である。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. 1 is a plan view showing an example of the shape of a fuel cell separator according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a sectional view taken along line XX of FIG. 1, and FIG. 3 is another embodiment of the present invention. And FIG. 4 showing an example of the shape of the fuel cell separator that becomes
3 is a cross-sectional view taken along line YY of FIG. 3, 1 is a rib portion having ribs (grooves) for securing gas and cooling water supply passages, 2 is a hole portion for supplying gas and cooling water, 3 Is a flat portion, 4 is a glass cloth prepreg for improving dimensional accuracy, 5 is a protrusion, and 6 is a groove.

【0051】[0051]

【実施例】以下、実施例により本発明を説明する。 実施例1 (1)成形用混合粉の製造 板厚が1.0mm及び嵩密度が1.0g/cmの膨張黒
鉛シート(日立化成工業(株)製、商品名カーボフィッ
トHGP−105)を粗粉砕機及び微粉砕機で粉砕し、
数平均粒径が100μmの膨張黒鉛シート粉砕粉0.7
kgを得た。次いで成形時揮発性ガスが少なく、前記一
般式(A)及び(B)に示す化学構造単位を有する数平
均粒径が20μmの粉末状フェノール樹脂(日立化成工
業(株)製、商品名HR1060)0.3kgを加えて
小型Vブレンダーで乾式混合し、1.0kgの混合粉を
得た。
EXAMPLES The present invention will be described below with reference to examples. Example 1 (1) Production of mixed powder for molding Expanded graphite sheet having a plate thickness of 1.0 mm and a bulk density of 1.0 g / cm 3 (manufactured by Hitachi Chemical Co., Ltd., trade name Carbofit HGP-105) was used. Crush with a coarse crusher and a fine crusher,
Expanded graphite sheet pulverized powder with a number average particle size of 100 μm 0.7
I got kg. Next, there is little volatile gas at the time of molding, and a powdery phenolic resin having a number average particle diameter of 20 μm, which has the chemical structural units shown in the general formulas (A) and (B) (manufactured by Hitachi Chemical Co., Ltd., trade name HR1060). 0.3 kg was added and dry mixed with a small V blender to obtain 1.0 kg of mixed powder.

【0052】(2)ガラスクロスプリプレグの製造 寸法200mm×200mmに切断したガラスクロス
(日東紡(株)製、商品名WF230 100BS6、
平織、単位面積あたりの重量203g/m、厚さ0.
25mm、シラン処理)を用意した。一方、粉末状エポ
キシ樹脂(シェル化学(株)製、商品名エピコート10
04)100g、ジシアンジアミド(試薬)3g及びベ
ンジルジメチルアミン(試薬)0.15gをメチル・オ
キシトール(有機溶媒)150gにゆっくり添加し、均
一に混合して樹脂組成物を得た。
(2) Glass cloth prepreg manufacturing dimensions Glass cloth cut into 200 mm × 200 mm (manufactured by Nitto Boseki Co., Ltd., trade name WF230 100BS6,
Plain weave, weight per unit area 203 g / m 2 , thickness 0.
25 mm, silane treatment) was prepared. On the other hand, powdered epoxy resin (Shell Chemical Co., Ltd., trade name Epicoat 10
04) 100 g, dicyandiamide (reagent) 3 g and benzyldimethylamine (reagent) 0.15 g were slowly added to 150 g of methyl oxitol (organic solvent) and mixed uniformly to obtain a resin composition.

【0053】この後、前記ガラスクロス1枚当たり、樹
脂組成物40重量部及びガラスクロス60重量部の割合
になるように樹脂組成物を含浸塗工したガラスクロスを
作製し、これを160℃で5分間熱処理を行い、厚さが
0.26mmのガラスクロスプリプレグを得た。
Thereafter, a glass cloth impregnated with the resin composition so as to have a ratio of 40 parts by weight of the resin composition and 60 parts by weight of the glass cloth per one glass cloth was prepared, and the glass cloth was prepared at 160 ° C. Heat treatment was performed for 5 minutes to obtain a glass cloth prepreg having a thickness of 0.26 mm.

【0054】(3)燃料電池用セパレータの製造 次に、図1、図2、図3及び図4に示す形状の燃料電池
用セパレータを得るために金型を使用した。このうち図
1及び図2に示す形状のセパレータを得るための下型
〔成形後図1のB面(裏面)となる部分〕を、成形面
(縦、横200mm)が平坦な雌型とし、上型〔成形後
図1のA面(表面)となる部分〕を、突起部を有する雄
型とした。ただし、上型は、成形後リブの高さが0.5
mm、リブピッチが4mm、リブの幅が2mm及びリブ
テーパが10度になるような形状とした。
(3) Production of Fuel Cell Separator Next, a mold was used to obtain a fuel cell separator having the shape shown in FIGS. 1, 2, 3 and 4. Among them, the lower mold for obtaining the separator having the shape shown in FIGS. 1 and 2 [the part which becomes the B surface (rear surface) of FIG. 1 after molding] is a female mold whose molding surface (vertical, horizontal 200 mm) is flat, The upper mold [the part to be the A surface (surface) of FIG. 1 after molding] was used as a male mold having a protrusion. However, the upper mold has rib height of 0.5 after molding.
mm, rib pitch 4 mm, rib width 2 mm, and rib taper 10 degrees.

【0055】一方、図3及び図4に示す形状のセパレー
タを得るための下型〔成形後図3のB面(裏面)となる
部分〕及び上型〔成形後図3のA面(表面)となる部
分〕の両金型を突起部を有する雄型とした。このうち下
型は、成形後リブの高さが0.5mm、リブピッチが8
mm、リブの幅が4mm及びリブテーパが10度になる
ような形状とした。また上型は、図1及び図2に示す形
状のセパレータを得るための上型と同じ形状とした。
On the other hand, for obtaining a separator having the shape shown in FIGS. 3 and 4, a lower mold [a part which becomes B surface (rear surface) of FIG. 3 after molding] and an upper mold [A surface (front surface) of FIG. 3 after molding] Both molds were made into male molds having protrusions. Of these, the lower mold has a rib height of 0.5 mm and a rib pitch of 8 after molding.
mm, the rib width is 4 mm, and the rib taper is 10 degrees. The upper mold had the same shape as the upper mold for obtaining the separator having the shape shown in FIGS. 1 and 2.

【0056】(1)で得た混合粉を圧延ロールを有する
シート成形機を用いて成形し、単位面積当たりの重量が
0.19g/cmで、寸法が200mm×200mm
及び厚さが5mmの成形用シートを得た。
The mixed powder obtained in (1) was molded using a sheet molding machine having a rolling roll, the weight per unit area was 0.19 g / cm 2 , and the dimensions were 200 mm × 200 mm.
A molding sheet having a thickness of 5 mm was obtained.

【0057】この後、図1及び図2に示す形状のセパレ
ータを得るための下型を180℃に加熱し、この下型に
前記で得た成形用シートを1枚載置した後、さらにその
上に(2)で得たガラスクロスプリプレグ4の中央部を
切り欠いて成形用シートの形状にしたものを1枚載置し
た。その後、その上部に上型の突起部を有する部分を下
に向けてセットし、得られる成形体の板厚が1.5mm
になるような条件、即ち180℃、面圧19.6MPa
(2×10kg/m)の条件で10分間成形し、次
いで、平坦部3の6カ所に穴部2を簡易打ち抜き機で打
ち抜いて図1及び図2に示す形状の燃料電池用セパレー
タ(ア)を100枚得た。なお図1及び図2において、
5は突起部、6は溝部及び7は底部(底面)である。
Thereafter, the lower mold for obtaining the separator having the shape shown in FIGS. 1 and 2 is heated to 180 ° C., one molding sheet obtained above is placed on the lower mold, and One piece of the glass cloth prepreg 4 obtained in (2) was cut out in the central portion thereof to form a molding sheet, and the glass sheet was placed thereon. After that, the part having the protrusion of the upper mold is set downward on the upper part of the mold, and the plate thickness of the obtained molded product is 1.5 mm.
Under such conditions, that is, 180 ° C, surface pressure 19.6 MPa
(2 × 10 6 kg / m 2 ) was molded for 10 minutes, and then the holes 2 were punched in 6 places of the flat portion 3 with a simple punching machine to form a fuel cell separator having the shape shown in FIGS. 1 and 2. 100 sheets of (a) were obtained. In addition, in FIG. 1 and FIG.
Reference numeral 5 is a protrusion, 6 is a groove, and 7 is a bottom (bottom surface).

【0058】一方、図3及び図4に示す形状の燃料電池
用セパレータ(イ)100枚も成形体の板厚が1.6m
mになるような条件、即ち前記と同様の工程を経て得
た。また、得られた燃料電池用セパレータ(ア)のリブ
部の嵩密度は1.52g/cm及び平坦部の嵩密度は
1.52g/cm、燃料電池用セパレータ(イ)のリ
ブ部の嵩密度は1.61g/cm及び平坦部の嵩密度
は1.41g/cm であった。
On the other hand, the fuel cell having the shape shown in FIGS. 3 and 4.
100 sheets of separator (a) for molded products have a thickness of 1.6 m
m, that is, obtained through the same steps as above.
It was Also, the ribs of the obtained fuel cell separator (a)
Part bulk density is 1.52 g / cmThreeAnd the bulk density of the flat part is
1.52 g / cmThree, The fuel cell separator (a)
The bulk density of the bump is 1.61 g / cmThreeAnd bulk density of flat part
Is 1.41 g / cm ThreeMet.

【0059】実施例2 実施例1と同様の金型を用い、リブ部の最外側の縦、横
と同寸法で厚さが0.05mmのスペーサを、上型の中
央部に位置するように上型とプレス熱板との間に挿入
し、以下成形体の板厚が実施例1と同様の厚さになるよ
うな条件、即ち実施例1と同様の工程を経て燃料電池用
セパレータ(ア)及び燃料電池用セパレータ(イ)を、
各々100枚ずつ得た。得られた燃料電池用セパレータ
(ア)及び燃料電池用セパレータ(イ)の嵩密度はそれ
ぞれ実施例1と同様の値であった。
Example 2 Using the same mold as in Example 1, a spacer having the same dimension as the outermost length and width of the rib portion and having a thickness of 0.05 mm was placed at the center of the upper die. After being inserted between the upper die and the hot press plate, the molded body was subjected to the following conditions such that the plate thickness was the same as in Example 1, that is, the same steps as in Example 1 were followed, and the fuel cell separator (A ) And a fuel cell separator (a)
100 sheets of each were obtained. The bulk densities of the obtained fuel cell separator (a) and fuel cell separator (a) were the same values as in Example 1, respectively.

【0060】実施例3 実施例1と同様の金型を用い、リブ部と同面積で厚さが
0.05mmのスペーサを、上型及び下型の中央部に位
置するように上型とプレス熱板との間及び下型とプレス
熱板との間にそれぞれ挿入し、以下成形体の板厚が実施
例1と同様の厚さになるような条件、即ち実施例1と同
様の工程を経て燃料電池用セパレータ(ア)及び燃料電
池用セパレータ(イ)を、各々100枚ずつ得た。得ら
れた燃料電池用セパレータ(ア)及び燃料電池用セパレ
ータ(イ)の嵩密度はそれぞれ実施例1と同様の値であ
った。
Example 3 Using the same mold as in Example 1, a spacer having the same area as the rib and having a thickness of 0.05 mm was pressed with the upper mold so as to be positioned in the center of the upper mold and the lower mold. Inserted between the hot plate and between the lower mold and the press hot plate respectively, and under the following conditions, the plate thickness of the molded body is the same as that of Example 1, that is, the same process as in Example 1. Thus, 100 sheets of the fuel cell separator (A) and 100 sheets of the fuel cell separator (A) were obtained. The bulk densities of the obtained fuel cell separator (a) and fuel cell separator (a) were the same values as in Example 1, respectively.

【0061】比較例1 実施例1と同様の工程を経て、単位面積あたりの重量が
0.26g/cmで、寸法が200mm×200mm
及び厚さが7mmの成形用シートを得た。この後、該成
形用シートの上面にガラスクロスプリプレグを載置しな
い以外は、成形体の板厚が1.8mm(燃料電池用セパ
レータ(ア)となるもの)及び2.0mm(燃料電池用
セパレータ(イ)となるもの)になるような条件、即ち
実施例3と同様の工程を経て燃料電池用セパレータ
(ア)及び燃料電池用セパレータ(イ)を、各々100
枚ずつ得た。得られた燃料電池用セパレータ(ア)のリ
ブ部の嵩密度は1.67g/cm及び平坦部の嵩密度
は1.44g/cmであった。また燃料電池用セパレ
ータ(イ)のリブ部の嵩密度は1.64g/cm及び
平坦部の嵩密度は1.30g/cmであった。
Comparative Example 1 Through the same steps as in Example 1, the weight per unit area was 0.26 g / cm 2 , and the dimensions were 200 mm × 200 mm.
A molding sheet having a thickness of 7 mm was obtained. Then, except that the glass cloth prepreg is not placed on the upper surface of the molding sheet, the plate thickness of the molded body is 1.8 mm (which becomes the fuel cell separator (a)) and 2.0 mm (fuel cell separator). (A)), that is, the fuel cell separator (A) and the fuel cell separator (A) are each subjected to 100 steps through the same steps as in Example 3.
Got one by one. The bulk density of the rib portion of the obtained fuel cell separator (a) was 1.67 g / cm 3, and the bulk density of the flat portion was 1.44 g / cm 3 . Further, the bulk density of the rib portion of the fuel cell separator (a) was 1.64 g / cm 3 and the bulk density of the flat portion was 1.30 g / cm 3 .

【0062】比較例2 成形用シートの上面にガラスクロスプリプレグを載置し
ない以外は、成形体の板厚が比較例1と同様の厚さにな
るような条件、即ち実施例1と同様の工程を経て燃料電
池用セパレータ(ア)及び燃料電池用セパレータ(イ)
を、各々100枚ずつ得た。得られた燃料電池用セパレ
ータ(ア)及び燃料電池用セパレータ(イ)の嵩密度は
それぞれ実施例1と同様の値であった。
COMPARATIVE EXAMPLE 2 Except that the glass cloth prepreg was not placed on the upper surface of the molding sheet, the conditions were such that the plate thickness of the molded body was the same as in Comparative Example 1, that is, the same process as in Example 1. Through the fuel cell separator (a) and the fuel cell separator (a)
Of 100 sheets were obtained. The bulk densities of the obtained fuel cell separator (a) and fuel cell separator (a) were the same values as in Example 1, respectively.

【0063】次に、前記の各実施例及び各比較例で得た
燃料電池用セパレータ(ア)及び燃料電池用セパレータ
(イ)の全数について、図1及び図3に示すように縦、
横4点ずつ合計16点(図の●印の箇所)について、マ
イクロメータを用いて底部(底面)から平坦部3及びり
ぶ部1の頂点までの板厚を測定し、1枚のセパレータ面
内での板厚のばらつき(最大厚さと最小厚さの差)を求
めた。これら200枚のセパレータのばらつきの平均値
と最大値及び最小値を表1に示す。
Next, with respect to the total number of the fuel cell separators (a) and the fuel cell separators (a) obtained in the respective Examples and Comparative Examples, as shown in FIG. 1 and FIG.
For each 16 points in total (4 points in the figure) (marked with ● in the figure), measure the plate thickness from the bottom (bottom surface) to the tops of the flat part 3 and the rib part 1 using a micrometer, and measure one separator surface. The variation of the plate thickness (difference between the maximum thickness and the minimum thickness) was calculated. Table 1 shows the average value, the maximum value, and the minimum value of the variations of these 200 separators.

【0064】また、前記の各実施例及び各比較例で得た
燃料電池用セパレータ(ア)及び燃料電池用セパレータ
(イ)を用いて燃料電池を組立て、電池特性を確認し
た。先ず、白金触媒を担持したカーボン粉及びパーフル
オロスルホン酸粉末をエタノールに分散させてペースト
を作製し、これをカーボンペーパーに均一に塗布し電極
触媒層を形成した。このペーストを塗布したカーボンペ
ーパー2枚を150mm角に切断し、ペースト面が内側
になるようにして厚さ50μmのパーフルオロスルホン
酸膜(デュポン社製、商品名ナフィオン)を挟み込み、
加熱しながら圧着して膜電極複合体(MEK)を製作し
た。
Further, a fuel cell was assembled by using the fuel cell separator (a) and the fuel cell separator (a) obtained in the respective examples and comparative examples, and the cell characteristics were confirmed. First, a carbon powder carrying a platinum catalyst and a perfluorosulfonic acid powder were dispersed in ethanol to prepare a paste, which was uniformly applied to carbon paper to form an electrode catalyst layer. Two pieces of carbon paper coated with this paste are cut into 150 mm square pieces, and a 50 μm-thick perfluorosulfonic acid film (DuPont, trade name Nafion) is sandwiched so that the paste surface faces inside,
A membrane electrode assembly (MEK) was manufactured by pressure bonding while heating.

【0065】次に、各実施例及び各比較例で得た図1及
び図2に示す形状の燃料電池用セパレータ(ア)並びに
図3及び図4に示す形状の燃料電池用セパレータ(イ)
を各々100枚用い、前記MEKを図1に示す燃料電池
用セパレータ(ア)のA面(表面)と図3に示す燃料電
池用セパレータ(イ)のA面(表面)の間に挟み込み、
両セパレータのリブ部1及び穴部2周辺を液体パッキン
(シリコーンゴム)でシールし、単セルを100セット
作製した。
Next, the fuel cell separators (a) having the shapes shown in FIGS. 1 and 2 and the fuel cell separators (b) having the shapes shown in FIGS. 3 and 4 obtained in the respective examples and comparative examples.
100 sheets each, and the MEK is sandwiched between the A surface (front surface) of the fuel cell separator (a) shown in FIG. 1 and the A surface (front surface) of the fuel cell separator (a) shown in FIG.
The periphery of the rib portion 1 and the hole portion 2 of both separators were sealed with a liquid packing (silicone rubber), and 100 sets of single cells were produced.

【0066】次いで、得られた100セットの単セル
を、外側面である図1に示す燃料電池用セパレータ
(ア)のB面(裏面)と隣り合う図3に示す燃料電池用
セパレータ(イ)のB面(裏面)のリブ部1及び穴部2
周辺を液体パッキン(シリコーンゴム)でシールしなが
ら積層し、積層体の上下を剛性のある板で挟み込み、5
00KPaの面圧をかけて固定し、電池特性確認用のス
タックを得た。
Then, 100 sets of the obtained single cells are adjacent to the B side (rear surface) of the fuel cell separator (a) shown in FIG. 1 which is the outer side, and the fuel cell separator (a) shown in FIG. Rib portion 1 and hole portion 2 on the B side (back surface) of
Laminate while sealing the periphery with liquid packing (silicone rubber), and sandwich the top and bottom of the laminate with rigid plates.
The stack was fixed by applying a surface pressure of 00 KPa to obtain a stack for checking battery characteristics.

【0067】このようにして得られた電池特性確認用の
スタックに穴(マニホールド)部2を通じて水素ガス、
空気及び冷却水を供給し、80℃に保持して0.4mA
/cmの電流密度で100時間の運転を行い、各単セ
ルのそれぞれの出力電圧を測定した。表1に100時間
経過後の100セル中の最大電圧と最小電圧を示す。な
お、運転時間が100時間以内に水素ガスの漏れが発生
した比較例1のスタックについては40時間の電圧を測
定し、スタック組立中に割れが発生した比較例2につい
ては電圧の測定は行わなかった。
Hydrogen gas was passed through the hole (manifold) part 2 in the stack for battery characteristic confirmation obtained in this way,
Supply air and cooling water, keep at 80 ℃, 0.4mA
The operation was performed at a current density of / cm 2 for 100 hours, and the output voltage of each single cell was measured. Table 1 shows the maximum voltage and the minimum voltage in 100 cells after 100 hours have passed. The voltage of 40 hours was measured for the stack of Comparative Example 1 in which leakage of hydrogen gas occurred within 100 hours of operation, and the voltage was not measured for Comparative Example 2 in which cracking occurred during stack assembly. It was

【0068】[0068]

【表1】 [Table 1]

【0069】表1に示されるように、本発明になる実施
例1〜3のセパレータは、比較例1及び比較例2のセパ
レータに比較して板厚のばらつきが少なく板厚精度、ス
タック組立性に優れ、かつ100時間の運転に対しても
高い出力を供給でき、また電池スタックの健全性につい
ても何ら問題がないことが明らかである。なお比較例1
で得たセパレータの板厚のばらつきにおいて、最小値及
び平均値は0.15mm以下であるが、最大値は0.1
6mmであった。このように1枚でも0.15mmを超
えるものが含まれている場合は、スタック組立性が悪
く、100時間の運転に対して高い出力が得られなかっ
た。
As shown in Table 1, the separators of Examples 1 to 3 according to the present invention have less variation in plate thickness than the separators of Comparative Example 1 and Comparative Example 2 and have good plate thickness accuracy and stack assemblability. It is clear that the battery stack can be supplied with a high output even after 100 hours of operation, and that there is no problem with the soundness of the battery stack. Comparative Example 1
In the variation of the plate thickness of the separator obtained in step 1, the minimum value and the average value are 0.15 mm or less, but the maximum value is 0.15 mm.
It was 6 mm. As described above, when even one sheet contained more than 0.15 mm, the stack assemblability was poor, and a high output could not be obtained after 100 hours of operation.

【0070】[0070]

【発明の効果】本発明の燃料電池用セパレータは、板厚
精度に優れた燃料電池用セパレータである。また、本発
明の燃料電池は、板厚精度に優れた燃料電池用セパレー
タを有する高性能な燃料電池である。
The fuel cell separator of the present invention is a fuel cell separator having excellent plate thickness accuracy. Further, the fuel cell of the present invention is a high-performance fuel cell having a fuel cell separator with excellent plate thickness accuracy.

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

【図1】本発明の一実施例になる燃料電池用セパレータ
の形状の一例を示すである。
FIG. 1 shows an example of the shape of a fuel cell separator according to an embodiment of the present invention.

【図2】図1のX−X断面図である。FIG. 2 is a sectional view taken along line XX of FIG.

【図3】本発明の他の一実施例になる燃料電池用セパレ
ータの形状の一例を示すである。
FIG. 3 shows an example of the shape of a fuel cell separator according to another embodiment of the present invention.

【図4】図3のY−Y断面図である。FIG. 4 is a sectional view taken along line YY of FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 リブ部 2 穴部 3 平坦部 4 ガラスクロスプリプレグ 5 突起部 6 溝部 7 底部(底面) 1 rib part 2 holes 3 Flat part 4 glass cloth prepreg 5 protrusions 6 groove 7 Bottom (bottom)

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H01M 8/10 H01M 8/10 (72)発明者 藤田 淳 茨城県日立市鮎川町三丁目3番1号 日立 化成工業株式会社山崎事業所内 Fターム(参考) 4F071 AA01 AA41 AB03 AD02 AD06 AH15 BB03 BC02 BC07 BC12 4J002 AA021 CC181 CD001 CH081 CL001 CM041 DA036 FD016 GD00 GQ00 5H026 AA06 BB02 CC03 CX04 EE06 EE18 HH01 HH03 HH05 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (51) Int.Cl. 7 Identification code FI theme code (reference) H01M 8/10 H01M 8/10 (72) Inventor Jun Fujita 3-3-1, Ayukawa-cho, Hitachi-shi, Ibaraki Hitachi Chemical Co., Ltd. Yamazaki Plant F-term (reference) 4F071 AA01 AA41 AB03 AD02 AD06 AH15 BB03 BC02 BC07 BC12 4J002 AA021 CC181 CD001 CH081 CL001 CM041 DA036 FD016 GD00 GQ00 5H026 AA06 BB02 CC03 CX04 H05 H03 H18H03

Claims (16)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 板厚のばらつき(1枚中の最大厚さと最
小厚さの差)が0.15mm以下である燃料電池用セパ
レータ
1. A fuel cell separator having a variation in plate thickness (difference between maximum thickness and minimum thickness in one sheet) of 0.15 mm or less.
【請求項2】 セパレータが、リブ部及び平坦部を有す
る請求項1記載の燃料電池用セパレータ。
2. The fuel cell separator according to claim 1, wherein the separator has a rib portion and a flat portion.
【請求項3】 セパレータが、黒鉛及び樹脂を含む成形
体からなる請求項1又2記載の燃料電池用セパレータ。
3. The fuel cell separator according to claim 1, wherein the separator is a molded body containing graphite and a resin.
【請求項4】 黒鉛が、膨張黒鉛である請求項3記載の
燃料電池用セパレータ。
4. The fuel cell separator according to claim 3, wherein the graphite is expanded graphite.
【請求項5】 膨張黒鉛が、膨張黒鉛シート粉砕粉であ
る請求項4記載の燃料電池用セパレータ。
5. The fuel cell separator according to claim 4, wherein the expanded graphite is a crushed powder of expanded graphite sheet.
【請求項6】 膨張黒鉛シート粉砕粉が、平均粒径25
μm〜500μmである請求項5記載の燃料電池用セパ
レータ。
6. The crushed powder of expanded graphite sheet has an average particle size of 25.
The fuel cell separator according to claim 5, which has a thickness of from μm to 500 μm.
【請求項7】 樹脂が、粉末状で、開環重合し、かつそ
の平均粒径が1μm〜100μmである請求項3〜6の
いずれかに記載の燃料電池用セパレータ。
7. The fuel cell separator according to claim 3, wherein the resin is in the form of powder, is subjected to ring-opening polymerization, and has an average particle size of 1 μm to 100 μm.
【請求項8】 セパレータが、成形体の平坦部に補強シ
ートを重ねて一体化したものである請求項1〜7のいず
れかに記載の燃料電池用セパレータ。
8. The fuel cell separator according to claim 1, wherein the separator is formed by superposing a reinforcing sheet on a flat portion of the molded body and integrating the reinforcing sheet.
【請求項9】 補強シートが、プリプレグである請求項
8記載の燃料電池用セパレータ。
9. The fuel cell separator according to claim 8, wherein the reinforcing sheet is a prepreg.
【請求項10】 嵩密度が、1.35g/cm以上で
ある請求項1〜9のいずれかに記載の燃料電池用セパレ
ータ。
10. The fuel cell separator according to claim 1, which has a bulk density of 1.35 g / cm 3 or more.
【請求項11】 成形体が、圧縮成形法で成形したもの
である請求項3〜10のいずれかに記載の燃料電池用セ
パレータ。
11. The fuel cell separator according to claim 3, wherein the molded body is molded by a compression molding method.
【請求項12】 セパレータが、リブ部及び平坦部以外
に穴部を有する請求項1〜11のいずれかに記載の燃料
電池用セパレータ。
12. The fuel cell separator according to claim 1, wherein the separator has a hole portion other than the rib portion and the flat portion.
【請求項13】 燃料電池用セパレータを複数枚含んで
なり、それらの板厚のばらつき(1枚中の最大厚さと最
小厚さの差)の平均値が0.15mm以下である燃料電
池。
13. A fuel cell comprising a plurality of separators for a fuel cell, wherein the average value of the variation in the plate thickness (difference between the maximum thickness and the minimum thickness in one sheet) is 0.15 mm or less.
【請求項14】 いずれの燃料電池用セパレータも板厚
のばらつき(1枚中の最大厚さと最小厚さの差)が0.
15mm以下のものである請求項13記載の燃料電池。
14. Any of the fuel cell separators has a plate thickness variation (difference between the maximum thickness and the minimum thickness in one sheet) of 0.
The fuel cell according to claim 13, which has a diameter of 15 mm or less.
【請求項15】 請求項1〜12のいずれかに記載の燃
料電池用セパレータを含む請求項13又は14記載の燃
料電池。
15. A fuel cell according to claim 13 or 14, which comprises the fuel cell separator according to any one of claims 1 to 12.
【請求項16】 固体高分子型である請求項13〜15
のいずれかに記載の燃料電池。
16. A solid polymer type product according to claims 13 to 15.
The fuel cell according to any one of 1.
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