JP2003217609A - 固体高分子型燃料電池用セパレータの製造方法 - Google Patents
固体高分子型燃料電池用セパレータの製造方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 高強度で固有抵抗値が小さく、熱伝導率、及
びガス遮蔽性の高い固体高分子型燃料電池用セパレータ
の製造方法を提供すること。 【解決手段】 焼成材料２０はカーボン粉表面にフェノ
ール樹脂をコーティングしたものであり、金属板３０は
金属の表面及び裏面に鍍金を施したものである。溝形状
の凹凸を具えた金型Ｍ内に金属板３０を配置し、金属板
３０の両側に焼成材料２０を充填した後、加熱焼成す
る。焼成材料２０中にフェノール樹脂が均一に分散され
ているので、製造された燃料電池用セパレータ１０は均
質になり、その結果、高強度でガス遮蔽性の高いものに
なる。また、焼成によって燃料電池用セパレータ１０表
面に酸化物が生じることがないので、固有抵抗値が小さ
い。
びガス遮蔽性の高い固体高分子型燃料電池用セパレータ
の製造方法を提供すること。 【解決手段】 焼成材料２０はカーボン粉表面にフェノ
ール樹脂をコーティングしたものであり、金属板３０は
金属の表面及び裏面に鍍金を施したものである。溝形状
の凹凸を具えた金型Ｍ内に金属板３０を配置し、金属板
３０の両側に焼成材料２０を充填した後、加熱焼成す
る。焼成材料２０中にフェノール樹脂が均一に分散され
ているので、製造された燃料電池用セパレータ１０は均
質になり、その結果、高強度でガス遮蔽性の高いものに
なる。また、焼成によって燃料電池用セパレータ１０表
面に酸化物が生じることがないので、固有抵抗値が小さ
い。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、固体高分子型燃料
電池のセルに組込まれるセパレータの製造方法の技術分
野に属する。
電池のセルに組込まれるセパレータの製造方法の技術分
野に属する。
【０００２】
【従来の技術】固体高分子型燃料電池（以下、「燃料電
池」と呼ぶ。）は、高分子電解質膜からなる電極に、反
応ガス（水素・酸素）を供給して発電する装置である。
図３は、燃料電池を構成する最小ユニットであるセルＣ
の斜視図である。燃料電池のセルＳは、触媒層と多孔質
支持層からなる２つの電極Ｅ１，Ｅ２（アノード、及び
カソード）、電極Ｅ１，Ｅ２間に挿入される電解質Ｄ、
及び電極Ｅ１，Ｅ２の外側に配置されたセパレータ１０
０からなる。上記構成のセルＣでは、１つにつき１Ｖ弱
の電圧しか得られないので、実際の燃料電池としては、
通常、数十〜数百のセルＣを直列に積層したものが使用
されている。
池」と呼ぶ。）は、高分子電解質膜からなる電極に、反
応ガス（水素・酸素）を供給して発電する装置である。
図３は、燃料電池を構成する最小ユニットであるセルＣ
の斜視図である。燃料電池のセルＳは、触媒層と多孔質
支持層からなる２つの電極Ｅ１，Ｅ２（アノード、及び
カソード）、電極Ｅ１，Ｅ２間に挿入される電解質Ｄ、
及び電極Ｅ１，Ｅ２の外側に配置されたセパレータ１０
０からなる。上記構成のセルＣでは、１つにつき１Ｖ弱
の電圧しか得られないので、実際の燃料電池としては、
通常、数十〜数百のセルＣを直列に積層したものが使用
されている。
【０００３】図４は、燃料電池に使用される従来のセパ
レータ１００の正面図である。プレート状のセパレータ
１００の両面に、図に４示すように、幅、及び深さが
０．５〜２ｍｍ程度の多数の溝１２０が設けられてお
り、この溝１２０は、反応ガスの流路、及び反応によっ
て発生した水の排出路として機能する。多数のセルＣが
積層されてなる燃料電池において、上記のセパレータ１
００は、各セルＣ間の仕切り板としてだけでなく、溝１
２０を介して隣合う電極Ｅ１（又はＥ２）に反応ガスを
供給したり、反応に伴って発生した水を外部に排出する
ために設けられている。また、セパレータ１００は、セ
ルＣで発生した電気を外部に伝達するための役割も果た
している。従って、燃料電池のセパレータ１００として
は、電極Ｅ１，Ｅ２（アノード側、カソード側）に供給
される反応ガスが混合しないようにガス遮蔽性が高く、
反応ガスによって腐食されることがないように耐蝕性・
耐酸化性に優れ、軽量で、且つ、電気伝導性を有し、さ
らに、積層した各セルＣの荷重に耐え得る強度を具えて
いることが要求される。また、燃料電池を小型化するた
めには、セパレータＣをできるだけ薄くする必要があ
る。
レータ１００の正面図である。プレート状のセパレータ
１００の両面に、図に４示すように、幅、及び深さが
０．５〜２ｍｍ程度の多数の溝１２０が設けられてお
り、この溝１２０は、反応ガスの流路、及び反応によっ
て発生した水の排出路として機能する。多数のセルＣが
積層されてなる燃料電池において、上記のセパレータ１
００は、各セルＣ間の仕切り板としてだけでなく、溝１
２０を介して隣合う電極Ｅ１（又はＥ２）に反応ガスを
供給したり、反応に伴って発生した水を外部に排出する
ために設けられている。また、セパレータ１００は、セ
ルＣで発生した電気を外部に伝達するための役割も果た
している。従って、燃料電池のセパレータ１００として
は、電極Ｅ１，Ｅ２（アノード側、カソード側）に供給
される反応ガスが混合しないようにガス遮蔽性が高く、
反応ガスによって腐食されることがないように耐蝕性・
耐酸化性に優れ、軽量で、且つ、電気伝導性を有し、さ
らに、積層した各セルＣの荷重に耐え得る強度を具えて
いることが要求される。また、燃料電池を小型化するた
めには、セパレータＣをできるだけ薄くする必要があ
る。
【０００４】上記特性を満たすセパレータＣの材料とし
て、従来から、等方性カーボンが使用されている。等方
性カーボンを使用してセパレータＣを作製するために
は、図５の概要図に示すように、電気炉内でカーボン材
Ｒを２０００℃以上で加熱焼成した後（図５（ａ）参
照。）、プレート状に切出し（図５（ｂ）参照。）、そ
の表面に、エンドミル等によって機械的に溝を刻む（図
５（ｃ）参照。）方法がある。しかし、焼成後の等方性
カーボンは硬く脆いため、切出し、及び溝加工に時間が
かかるという問題がある。
て、従来から、等方性カーボンが使用されている。等方
性カーボンを使用してセパレータＣを作製するために
は、図５の概要図に示すように、電気炉内でカーボン材
Ｒを２０００℃以上で加熱焼成した後（図５（ａ）参
照。）、プレート状に切出し（図５（ｂ）参照。）、そ
の表面に、エンドミル等によって機械的に溝を刻む（図
５（ｃ）参照。）方法がある。しかし、焼成後の等方性
カーボンは硬く脆いため、切出し、及び溝加工に時間が
かかるという問題がある。
【０００５】そこで、カーボン粉にバインダとしてフェ
ノール樹脂の造粒粉を混合して焼成材料を調製し、この
焼成材料を溝形状の凹凸を有する金型内に充填した後、
熱板プレスによって焼成する方法があり、この方法によ
ると、カーボン粉の焼成と溝形成を同時に行なうことが
できるという利点がある。しかし、加熱焼成の過程でフ
ェノール樹脂から水が発生するため、焼成後のカーボン
部材内には水に起因する気泡が生じてしまい、ガス遮蔽
性が損なわれてしまう。そのため、この方法では、焼成
後に、気泡を塞ぐための処理を施さなければならず、加
工の手間がかかるという問題がある。
ノール樹脂の造粒粉を混合して焼成材料を調製し、この
焼成材料を溝形状の凹凸を有する金型内に充填した後、
熱板プレスによって焼成する方法があり、この方法によ
ると、カーボン粉の焼成と溝形成を同時に行なうことが
できるという利点がある。しかし、加熱焼成の過程でフ
ェノール樹脂から水が発生するため、焼成後のカーボン
部材内には水に起因する気泡が生じてしまい、ガス遮蔽
性が損なわれてしまう。そのため、この方法では、焼成
後に、気泡を塞ぐための処理を施さなければならず、加
工の手間がかかるという問題がある。
【０００６】そこで、溝形状の凹凸を有する金型内に金
属板を配置し、この金属板の両側にカーボン粉とフェノ
ール樹脂の造粒粉を混合してなる焼成材料を充填した
後、熱板プレスによって焼成して、金属板とカーボン部
材を一体化する方法がある。この方法によって製造され
たセパレータは、カーボン部材で金属板が挟まれた構造
になっている。そのため、焼成後のカーボン部材内にフ
ェノール樹脂に起因する気泡が生じたとしても、中心部
分に設けられた金属板によってセパレータの表面側と裏
面側とが連通せず、全体としてガス遮蔽性が損なわれる
ことがない。
属板を配置し、この金属板の両側にカーボン粉とフェノ
ール樹脂の造粒粉を混合してなる焼成材料を充填した
後、熱板プレスによって焼成して、金属板とカーボン部
材を一体化する方法がある。この方法によって製造され
たセパレータは、カーボン部材で金属板が挟まれた構造
になっている。そのため、焼成後のカーボン部材内にフ
ェノール樹脂に起因する気泡が生じたとしても、中心部
分に設けられた金属板によってセパレータの表面側と裏
面側とが連通せず、全体としてガス遮蔽性が損なわれる
ことがない。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記の方法に
よると、金属板の種類によっては焼成後のカーボン部材
表面に電気伝導性の低い酸化物が生じてしまうという問
題がある。また、金属板とカーボン粉の熱膨張率の差に
より、金属板とカーボン部材の界面における接合力が弱
く、両者が剥離しやすいという問題もある。
よると、金属板の種類によっては焼成後のカーボン部材
表面に電気伝導性の低い酸化物が生じてしまうという問
題がある。また、金属板とカーボン粉の熱膨張率の差に
より、金属板とカーボン部材の界面における接合力が弱
く、両者が剥離しやすいという問題もある。
【０００８】さらに、焼成材料は、カーボン粉にフェノ
ール樹脂の造粒粉を混合したものであるため、全体とし
て不均一になりやすい。このような焼成材料によると、
バインダとして必要な量より多くのフェノール樹脂造粒
粉を添加しなければならず、その結果、フェノール樹脂
による多数の気泡が発生してしまうばかりでなく、焼成
後のカーボン部材の厚みが厚く、電気抵抗が大きくなる
という問題を有する。また、焼成材料が不均一である
と、焼成後のカーボン部材の品質が低下する。
ール樹脂の造粒粉を混合したものであるため、全体とし
て不均一になりやすい。このような焼成材料によると、
バインダとして必要な量より多くのフェノール樹脂造粒
粉を添加しなければならず、その結果、フェノール樹脂
による多数の気泡が発生してしまうばかりでなく、焼成
後のカーボン部材の厚みが厚く、電気抵抗が大きくなる
という問題を有する。また、焼成材料が不均一である
と、焼成後のカーボン部材の品質が低下する。
【０００９】また、溝の形状によっては型離れ性が悪
く、金型から焼成後のカーボン部材を取出し難いことも
ある。
く、金型から焼成後のカーボン部材を取出し難いことも
ある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明は、第１に、溝形
状の凹凸が設けられた金型内に、表面と裏面に鍍金が施
された金属板を配置し、前記金属板の両側に、カーボン
粉表面にフェノール樹脂をコーティングしてなる焼成材
料を充填し、前記焼成材料を大気中で加熱焼成すること
によって、前記焼成材料を金属板と一体化し、且つ表面
に溝を形成することを特徴とする固体高分子型燃料電池
用セパレータの製造方法によって、また、第２に、溝形
状の凹凸が設けられた金型内に鍍金が施されていない金
属板を配置し、前記金属板の両側に、カーボン粉表面に
フェノール樹脂をコーティングしてなる焼成材料を充填
し、前記焼成材料を真空中で加熱焼成することによっ
て、前記焼成材料を金属板と一体化し、且つ、表面に溝
を形成することを特徴とする固体高分子型燃料電池用セ
パレータの製造方法によって、さらに、第３に、溝形状
の凹凸が設けられた金型内に、カーボン粉表面にフェノ
ール樹脂をコーティングしてなる焼成材料、金属粉、前
記焼成材料の順で充填し、前記焼成材料と金属粉を真空
中で加熱焼成することによって、両者を一体化し、且
つ、表面に溝を形成することを特徴とする固体高分子型
燃料電池用セパレータの製造方法によって、前記の課題
を解決した。
状の凹凸が設けられた金型内に、表面と裏面に鍍金が施
された金属板を配置し、前記金属板の両側に、カーボン
粉表面にフェノール樹脂をコーティングしてなる焼成材
料を充填し、前記焼成材料を大気中で加熱焼成すること
によって、前記焼成材料を金属板と一体化し、且つ表面
に溝を形成することを特徴とする固体高分子型燃料電池
用セパレータの製造方法によって、また、第２に、溝形
状の凹凸が設けられた金型内に鍍金が施されていない金
属板を配置し、前記金属板の両側に、カーボン粉表面に
フェノール樹脂をコーティングしてなる焼成材料を充填
し、前記焼成材料を真空中で加熱焼成することによっ
て、前記焼成材料を金属板と一体化し、且つ、表面に溝
を形成することを特徴とする固体高分子型燃料電池用セ
パレータの製造方法によって、さらに、第３に、溝形状
の凹凸が設けられた金型内に、カーボン粉表面にフェノ
ール樹脂をコーティングしてなる焼成材料、金属粉、前
記焼成材料の順で充填し、前記焼成材料と金属粉を真空
中で加熱焼成することによって、両者を一体化し、且
つ、表面に溝を形成することを特徴とする固体高分子型
燃料電池用セパレータの製造方法によって、前記の課題
を解決した。
【００１１】
【作用】本発明では、焼成材料中にフェノール樹脂が均
一に分散されており、バインダとして必要な最低量のフ
ェノール樹脂を添加すればよいので、製造されたセパレ
ータは、均質で高強度のものになる。また、加熱焼成時
に金属板が酸化しないので、製造されたセパレータ表面
に電気伝導性の低い酸化物が生じることがない。
一に分散されており、バインダとして必要な最低量のフ
ェノール樹脂を添加すればよいので、製造されたセパレ
ータは、均質で高強度のものになる。また、加熱焼成時
に金属板が酸化しないので、製造されたセパレータ表面
に電気伝導性の低い酸化物が生じることがない。
【００１２】
【発明の実施の形態】本発明の第１発明である、表面に
鍍金が施された金属板と、フェノール樹脂をコーティン
グしたカーボン粉からなる焼成材料を使用してセパレー
タを製造する方法について説明する。図１は、本発明の
第１発明によるセパレータの製造方法について説明する
ための流れ図、図２は、加熱焼成の状態を示す断面図で
ある。まず、比較的比重の小さい軽量の金属（一例とし
てアルミニウム）を板状に成形し、その表面及び裏面
に、エッチング処理、酸処理、及び亜鉛皮膜処理を施し
た後、熱膨張率がカーボンと同じ程度で酸化しにくい金
属を鍍金して、金属板３０を作製する。一方、カーボン
粉表面にフェノール樹脂をコーティングして、焼成材料
２０を調製する。次いで、溝形状の凹凸を有する金型Ｍ
内に、上記の鍍金された金属板３０を配置し、この金属
板３０の両側に上記焼成材料２０を充填して、大気中で
焼成する（図２参照。）。その結果、焼成材料２０は金
属板３０と一体化され、且つ、表面に溝が形成されるこ
とになる
鍍金が施された金属板と、フェノール樹脂をコーティン
グしたカーボン粉からなる焼成材料を使用してセパレー
タを製造する方法について説明する。図１は、本発明の
第１発明によるセパレータの製造方法について説明する
ための流れ図、図２は、加熱焼成の状態を示す断面図で
ある。まず、比較的比重の小さい軽量の金属（一例とし
てアルミニウム）を板状に成形し、その表面及び裏面
に、エッチング処理、酸処理、及び亜鉛皮膜処理を施し
た後、熱膨張率がカーボンと同じ程度で酸化しにくい金
属を鍍金して、金属板３０を作製する。一方、カーボン
粉表面にフェノール樹脂をコーティングして、焼成材料
２０を調製する。次いで、溝形状の凹凸を有する金型Ｍ
内に、上記の鍍金された金属板３０を配置し、この金属
板３０の両側に上記焼成材料２０を充填して、大気中で
焼成する（図２参照。）。その結果、焼成材料２０は金
属板３０と一体化され、且つ、表面に溝が形成されるこ
とになる
【００１３】この場合、金属板３０の表面には、酸化し
にくい金属が鍍金されているため、大気中で加熱されて
も酸化しない。そのため、製造されたセパレータ１０表
面に、電気伝導性の低い酸化物が生じることがない。
にくい金属が鍍金されているため、大気中で加熱されて
も酸化しない。そのため、製造されたセパレータ１０表
面に、電気伝導性の低い酸化物が生じることがない。
【００１４】このように、カーボン粉表面にフェノール
樹脂をコーティングした焼成材料２０によると、従来の
焼成材料のようにカーボン粉とフェノール樹脂の造粒粉
とを混合させる必要がないばかりでなく、従来の焼成材
料と比較して、焼成材料中にフェノール樹脂が均一に分
散している。そのため、簡単に均質なカーボン部材を形
成することができるとともに、焼成後に金型Ｍから取出
しやすく、より薄肉のセパレータ１０を製造することが
できる。また、カーボン粉表面にコーティングされたフ
ェノール樹脂は、バインダとして十分な量であるから、
余分なフェノール樹脂を添加する必要がない。その結
果、カーボン粉の金型Ｍへの充填性が向上して焼成後の
カーボン部材の成形密度が高くなり、カーボン部材の強
度が向上するとともに、フェノール樹脂に起因する気泡
の発生も低減されるため、ガス遮蔽性も向上する。
樹脂をコーティングした焼成材料２０によると、従来の
焼成材料のようにカーボン粉とフェノール樹脂の造粒粉
とを混合させる必要がないばかりでなく、従来の焼成材
料と比較して、焼成材料中にフェノール樹脂が均一に分
散している。そのため、簡単に均質なカーボン部材を形
成することができるとともに、焼成後に金型Ｍから取出
しやすく、より薄肉のセパレータ１０を製造することが
できる。また、カーボン粉表面にコーティングされたフ
ェノール樹脂は、バインダとして十分な量であるから、
余分なフェノール樹脂を添加する必要がない。その結
果、カーボン粉の金型Ｍへの充填性が向上して焼成後の
カーボン部材の成形密度が高くなり、カーボン部材の強
度が向上するとともに、フェノール樹脂に起因する気泡
の発生も低減されるため、ガス遮蔽性も向上する。
【００１５】次に、本発明の第２発明である、鍍金が施
されていない金属板と、フェノール樹脂をコーティング
したカーボン粉からなる焼成材料を使用してセパレータ
を製造する方法について説明する。この方法では、鍍金
が施されていない金属板３０’を、溝形状の凹凸を有す
る金型Ｍ内に配置し、この金属板３０’の両側に、第１
発明において使用したものと同一の焼成材料２０を充填
して、真空中で焼成する。この方法によると、加熱処理
は真空中で行なわれるため、金属板３０’表面に鍍金を
施していなくても金属板３０’が酸化することはない。
されていない金属板と、フェノール樹脂をコーティング
したカーボン粉からなる焼成材料を使用してセパレータ
を製造する方法について説明する。この方法では、鍍金
が施されていない金属板３０’を、溝形状の凹凸を有す
る金型Ｍ内に配置し、この金属板３０’の両側に、第１
発明において使用したものと同一の焼成材料２０を充填
して、真空中で焼成する。この方法によると、加熱処理
は真空中で行なわれるため、金属板３０’表面に鍍金を
施していなくても金属板３０’が酸化することはない。
【００１６】次に、本発明の第３発明である、フェノー
ル樹脂をコーティングしたカーボン粉からなる焼成材料
と、金属粉を使用してセパレータを製造する方法につい
て説明する。この方法では、溝形状の凹凸を有する金型
Ｍに焼成材料２０と金属粉３２を充填し、真空中で焼成
する。焼成材料２０と金属粉３２を金型Ｍに充填する
際、金属粉３２の両側を焼成材料２０で覆うようにす
る。すなわち、金型Ｍの幅方向に、焼成材料２０、金属
粉３２、焼成材料２０の順に充填する。焼成時に金属粉
３２が溶融するので、第１発明及び第２発明の金属板３
０，３０’と同一の効果が得られる。また、加熱処理は
真空中で行なわれるため、金属粉３２の酸化はない。
ル樹脂をコーティングしたカーボン粉からなる焼成材料
と、金属粉を使用してセパレータを製造する方法につい
て説明する。この方法では、溝形状の凹凸を有する金型
Ｍに焼成材料２０と金属粉３２を充填し、真空中で焼成
する。焼成材料２０と金属粉３２を金型Ｍに充填する
際、金属粉３２の両側を焼成材料２０で覆うようにす
る。すなわち、金型Ｍの幅方向に、焼成材料２０、金属
粉３２、焼成材料２０の順に充填する。焼成時に金属粉
３２が溶融するので、第１発明及び第２発明の金属板３
０，３０’と同一の効果が得られる。また、加熱処理は
真空中で行なわれるため、金属粉３２の酸化はない。
【００１７】なお、上記の第２発明及び第３発明におい
て、フェノール樹脂をコーティングしたカーボン粉から
なる焼成材料２０による効果は、第１発明のものと同一
である。
て、フェノール樹脂をコーティングしたカーボン粉から
なる焼成材料２０による効果は、第１発明のものと同一
である。
【００１８】次に、本発明による燃料電池用セパレータ
の製造方法、及び該方法によって製造された燃料電池用
セパレータについて、具体的な実施例を挙げて説明す
る。以下の実施例において使用した金属板は、０．３ｍ
ｍのアルミニウム板、チタン板、マグネシウム板の表面
をエッチングし、酸処理、及び亜鉛皮膜処理を施した
後、所定の金属を鍍金したものである。なお、鍍金厚は
５μｍである。また、金属粉としては、アルミニウム、
チタン、マグネシウムを、噴霧法によってそれぞれ平均
粒径１００μｍにしたものが使用できる。焼成材料とし
ては、粒径が７５μｍ以下の人造黒鉛粒子の表面に、フ
ェノール樹脂をコーティングしたものを使用した。
の製造方法、及び該方法によって製造された燃料電池用
セパレータについて、具体的な実施例を挙げて説明す
る。以下の実施例において使用した金属板は、０．３ｍ
ｍのアルミニウム板、チタン板、マグネシウム板の表面
をエッチングし、酸処理、及び亜鉛皮膜処理を施した
後、所定の金属を鍍金したものである。なお、鍍金厚は
５μｍである。また、金属粉としては、アルミニウム、
チタン、マグネシウムを、噴霧法によってそれぞれ平均
粒径１００μｍにしたものが使用できる。焼成材料とし
ては、粒径が７５μｍ以下の人造黒鉛粒子の表面に、フ
ェノール樹脂をコーティングしたものを使用した。
【００１９】以下の実施例で作製したセパレータは、図
４に示すものと同一形状のものである。このセパレータ
は、縦１００ｍｍ、横１００ｍｍ、厚さ２ｍｍであり、
その表面、及び裏面の中心部分には、縦５０ｍｍ、横５
０ｍｍの範囲で図４に示すような溝が設けられている。
４に示すものと同一形状のものである。このセパレータ
は、縦１００ｍｍ、横１００ｍｍ、厚さ２ｍｍであり、
その表面、及び裏面の中心部分には、縦５０ｍｍ、横５
０ｍｍの範囲で図４に示すような溝が設けられている。
【００２０】実施例１で使用した金属板は、上記アルミ
ニウム板表面に無電解ニッケル−リン鍍金を施したもの
である。この金属板を金型内に配置し、金属板の両側に
上記焼成材料を充填した後、大気中において、温度１６
０℃、圧力３０ＭＰａの条件下で２０分間焼成し、図４
に示すようなセパレータを作製した。
ニウム板表面に無電解ニッケル−リン鍍金を施したもの
である。この金属板を金型内に配置し、金属板の両側に
上記焼成材料を充填した後、大気中において、温度１６
０℃、圧力３０ＭＰａの条件下で２０分間焼成し、図４
に示すようなセパレータを作製した。
【００２１】実施例２で使用した金属板は、上記アルミ
ニウム板表面にニッケル鍍金が施されたものである。実
施例３で使用した金属板は、上記アルミニウム板表面に
金鍍金が施されたものである。実施例４で使用した金属
板は、上記アルミニウム板表面に白金鍍金が施されたも
のである。実施例５で使用した金属板は、上記チタン板
表面にニッケル−リン鍍金が施されたものである。実施
例６で使用した金属板は、上記マグネシウム板表面にニ
ッケル−リン鍍金が施されたものである。
ニウム板表面にニッケル鍍金が施されたものである。実
施例３で使用した金属板は、上記アルミニウム板表面に
金鍍金が施されたものである。実施例４で使用した金属
板は、上記アルミニウム板表面に白金鍍金が施されたも
のである。実施例５で使用した金属板は、上記チタン板
表面にニッケル−リン鍍金が施されたものである。実施
例６で使用した金属板は、上記マグネシウム板表面にニ
ッケル−リン鍍金が施されたものである。
【００２２】実施例２から実施例６では、上記の各金属
板、及び焼成材料を使用して、実施例１と同一の条件
で、図４に示すようなセパレータをそれぞれ作製した。
板、及び焼成材料を使用して、実施例１と同一の条件
で、図４に示すようなセパレータをそれぞれ作製した。
【００２３】次に、実施例７では、鍍金を施していない
アルミニウム板を使用した。この金属板と上記の焼成材
料を金型に入れ、真空中で、温度１６０℃、圧力３０Ｍ
Ｐａの条件で２０分間焼成して、図４に示す形状のセパ
レータを作製した。
アルミニウム板を使用した。この金属板と上記の焼成材
料を金型に入れ、真空中で、温度１６０℃、圧力３０Ｍ
Ｐａの条件で２０分間焼成して、図４に示す形状のセパ
レータを作製した。
【００２４】実施例８では、金属板の替わりにアルミニ
ウム金属粉を使用した。金型内に、焼成材料、アルミニ
ウム金属粉、焼成材料の順に充填し、真空中で、温度１
６０℃、圧力３０ＭＰａの条件で２０分間焼成して、図
４に示す形状のセパレータを作製した。
ウム金属粉を使用した。金型内に、焼成材料、アルミニ
ウム金属粉、焼成材料の順に充填し、真空中で、温度１
６０℃、圧力３０ＭＰａの条件で２０分間焼成して、図
４に示す形状のセパレータを作製した。
【００２５】実施例のセパレータと比較するため、等方
性カーボンを縦１００ｍｍ、横１００ｍｍ、厚さ２ｍｍ
の板状にし、その表裏面の縦５０ｍｍ、横５０ｍｍの範
囲にエンドミル加工で溝を設けた従来のセパレータを作
製し、これを比較例とした。
性カーボンを縦１００ｍｍ、横１００ｍｍ、厚さ２ｍｍ
の板状にし、その表裏面の縦５０ｍｍ、横５０ｍｍの範
囲にエンドミル加工で溝を設けた従来のセパレータを作
製し、これを比較例とした。
【００２６】上記の実施例１から８のセパレータ、及び
比較例のセパレータについて、固有抵抗値、熱伝導率、
曲げ強度、及びガス透過係数を測定し、測定結果を表１
に示す。
比較例のセパレータについて、固有抵抗値、熱伝導率、
曲げ強度、及びガス透過係数を測定し、測定結果を表１
に示す。
【表１】
なお、固有抵抗値は黒鉛素材の物理特性測定方法（ＪＩ
ＳＲ７２２２）により、熱伝導率はレーザーフラッシュ
法により、曲げ強度は硬質プラスチックの曲げ強度試験
方法（ＪＩＳＫ７２０３）により、ガス透過係数はプラ
スチックフィルムの及びシートの気体透過度試験方法
（ＪＩＳＫ７１２６）により、それぞれ測定した。
ＳＲ７２２２）により、熱伝導率はレーザーフラッシュ
法により、曲げ強度は硬質プラスチックの曲げ強度試験
方法（ＪＩＳＫ７２０３）により、ガス透過係数はプラ
スチックフィルムの及びシートの気体透過度試験方法
（ＪＩＳＫ７１２６）により、それぞれ測定した。
【００２７】表１に示すように、本発明の方法によって
製造したセパレータは、従来のセパレータと比較して、
固有抵抗値が小さく、熱伝導率、及び曲げ強度が高く、
ガス透過係数が低い。そのため、このセパレータを使用
すると、セルで発生した電力、及び熱を効率良く外部に
伝達することができるとともに、アノード側、及びカソ
ード側に供給された反応ガスが混合しにくい。
製造したセパレータは、従来のセパレータと比較して、
固有抵抗値が小さく、熱伝導率、及び曲げ強度が高く、
ガス透過係数が低い。そのため、このセパレータを使用
すると、セルで発生した電力、及び熱を効率良く外部に
伝達することができるとともに、アノード側、及びカソ
ード側に供給された反応ガスが混合しにくい。
【００２８】
【発明の効果】本発明の固体高分子型燃料電池用セパレ
ータの製造方法によると、バインダであるフェノール樹
脂をカーボン粉表面にコーティングしたことにより、焼
成材料中にフェノール樹脂を均一に分散させることがで
きる。その結果、焼成後のカーボン部材は均質なものと
なり、また、焼成材料中にフェノール樹脂を必要以上に
添加しなくてもよいため、焼成後のカーボン部材中の気
孔の発生が低減されてカーボン部材が高強度になり、よ
り薄いセパレータを作製することができるという効果を
奏する。
ータの製造方法によると、バインダであるフェノール樹
脂をカーボン粉表面にコーティングしたことにより、焼
成材料中にフェノール樹脂を均一に分散させることがで
きる。その結果、焼成後のカーボン部材は均質なものと
なり、また、焼成材料中にフェノール樹脂を必要以上に
添加しなくてもよいため、焼成後のカーボン部材中の気
孔の発生が低減されてカーボン部材が高強度になり、よ
り薄いセパレータを作製することができるという効果を
奏する。
【００２９】金属板の表面に酸化しにくい金属を鍍金し
ておくと、焼成材料とともに焼成する際に金属板が酸化
することがない。また、請求項３、及び請求項５のよう
に真空中で焼成すると、表面に鍍金を施していない金属
板や、金属粉を使用した場合でも、金属板、及び金属粉
が酸化することがない。そのため、製造されたセパレー
タの表面に、電気伝導性の低い酸化物が生じることがな
い。
ておくと、焼成材料とともに焼成する際に金属板が酸化
することがない。また、請求項３、及び請求項５のよう
に真空中で焼成すると、表面に鍍金を施していない金属
板や、金属粉を使用した場合でも、金属板、及び金属粉
が酸化することがない。そのため、製造されたセパレー
タの表面に、電気伝導性の低い酸化物が生じることがな
い。
【００３０】本発明の方法によって製造したセパレータ
は高強度であるため、多数のセルを積層して使用するこ
とができる。また、固有抵抗値が小さいので、セルで発
生した電力を効率良く外部に伝達することができる。さ
らに、ガス遮蔽性に優れているので、アノード側、及び
カソード側に供給される反応ガスが混合しにくい。ま
た、熱伝導率が高いため、セルで発生した熱を効率良く
放散させることができる。
は高強度であるため、多数のセルを積層して使用するこ
とができる。また、固有抵抗値が小さいので、セルで発
生した電力を効率良く外部に伝達することができる。さ
らに、ガス遮蔽性に優れているので、アノード側、及び
カソード側に供給される反応ガスが混合しにくい。ま
た、熱伝導率が高いため、セルで発生した熱を効率良く
放散させることができる。
【図１】 本発明の第１発明による固体高分子型燃料電
池用セパレータの製造方法の工程の説明図。
池用セパレータの製造方法の工程の説明図。
【図２】 図１の製造方法における焼成の工程を示す断
面図。
面図。
【図３】 燃料電池を構成する最小ユニットであるセル
の斜視図。
の斜視図。
【図４】 燃料電池に使用されるセパレータの正面図。
【図５】 等方性カーボンを使用する従来のセパレータ
の製造方法の工程を(a)(b)(c)の順序で示した図。
の製造方法の工程を(a)(b)(c)の順序で示した図。
１０：固体高分子型燃料電池用セパレータ
１２：溝
２０：焼成材料
３０，３０’：金属板
３２：金属粉
Ｍ：金型
Claims (6)
- 【請求項１】 溝形状の凹凸が設けられた金型内に、表
面と裏面に鍍金が施された金属板を配置し、 前記金属板の両側に、カーボン粉表面にフェノール樹脂
をコーティングしてなる焼成材料を充填し、 前記焼成材料を大気中で加熱焼成することによって、前
記焼成材料を金属板と一体化し、且つ、表面に溝を形成
することを特徴とする、 固体高分子型燃料電池用セパレータの製造方法。 - 【請求項２】 前記金属板が、アルミニウム板、マグネ
シウム板、チタン板のいずれか、又はアルミニウム、マ
グネシウム、チタンのいずれかの合金板に、ニッケル−
リン鍍金、ニッケル鍍金、金鍍金、又は白金鍍金が施さ
れたものである、請求項１の固体高分子型燃料電池用セ
パレータの製造方法。 - 【請求項３】 溝形状の凹凸が設けられた金型内に鍍金
が施されていない金属板を配置し、 前記金属板の両側に、カーボン粉表面にフェノール樹脂
をコーティングしてなる焼成材料を充填し、 前記焼成材料を真空中で加熱焼成することによって、前
記焼成材料を金属板とを一体化し、且つ、表面に溝を形
成することを特徴とする、 固体高分子型燃料電池用セパレータの製造方法。 - 【請求項４】 前記金属板が、アルミニウム板、マグネ
シウム板、チタン板のいずれか、又はアルミニウム、マ
グネシウム、チタンのいずれかの合金板である、請求項
３の固体高分子型燃料電池用セパレータの製造方法。 - 【請求項５】 溝形状の凹凸が設けられた金型内に、 カーボン粉表面にフェノール樹脂をコーティングしてな
る焼成材料、金属粉、前記焼成材料の順で充填し、 前記焼成材料と金属粉を真空中で加熱焼成することによ
って、両者を一体化し、且つ、表面に溝を形成すること
を特徴とする、 固体高分子型燃料電池用セパレータの製造方法。 - 【請求項６】 前記金属粉が、アルミニウム、マグネシ
ウム、チタンのいずれか、又はアルミニウム、マグネシ
ウム、チタンのいずれかの合金からなる、請求項５の固
体高分子型燃料電池用セパレータの製造方法。
Priority Applications (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002011730A JP2003217609A (ja) | 2002-01-21 | 2002-01-21 | 固体高分子型燃料電池用セパレータの製造方法 |
| CN02118619A CN1434530A (zh) | 2002-01-21 | 2002-04-26 | 用于聚合物电解质燃料电池的离析器的制造方法 |
| KR1020020035363A KR20030063070A (ko) | 2002-01-21 | 2002-06-24 | 고체고분자형 연료전지용 격리판의 제조방법 |
| US10/183,219 US6676868B2 (en) | 2002-01-21 | 2002-06-26 | Method of manufacturing a separator for a polymer electrolyte fuel cell |
| TW091114130A TW548870B (en) | 2002-01-21 | 2002-06-27 | Method of manufacturing separator for solid polymer electrolyte fuel cell |
| EP02014085A EP1329967A2 (en) | 2002-01-21 | 2002-07-01 | Method of manufacturing a separator for a polymer electrolyte fuel cell |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002011730A JP2003217609A (ja) | 2002-01-21 | 2002-01-21 | 固体高分子型燃料電池用セパレータの製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003217609A true JP2003217609A (ja) | 2003-07-31 |
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ID=19191697
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002011730A Pending JP2003217609A (ja) | 2002-01-21 | 2002-01-21 | 固体高分子型燃料電池用セパレータの製造方法 |
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| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6676868B2 (ja) |
| EP (1) | EP1329967A2 (ja) |
| JP (1) | JP2003217609A (ja) |
| KR (1) | KR20030063070A (ja) |
| CN (1) | CN1434530A (ja) |
| TW (1) | TW548870B (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010180457A (ja) * | 2009-02-06 | 2010-08-19 | Toyota Central R&D Labs Inc | 耐食導電材の製造方法 |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1596452A4 (en) * | 2003-02-13 | 2009-02-11 | Eiki Tsushima | MANUFACTURING METHOD FOR A FUEL CELL PARAMETER |
| KR100858720B1 (ko) * | 2007-05-04 | 2008-09-17 | 김호 | 축전지용 격리판의 제조방법 |
| KR101014034B1 (ko) * | 2008-06-02 | 2011-02-14 | 신선식 | 기능성 물질을 알칼리수로 우려낼 수 있는 음료용기 |
| TWI425699B (zh) * | 2010-01-06 | 2014-02-01 | Ihi Corp | 固體高分子型燃料電池用隔板之製造方法及裝置 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04118861A (ja) * | 1990-09-10 | 1992-04-20 | Fuji Electric Co Ltd | 固体電解質型燃料電池およびその製造方法 |
-
2002
- 2002-01-21 JP JP2002011730A patent/JP2003217609A/ja active Pending
- 2002-04-26 CN CN02118619A patent/CN1434530A/zh active Pending
- 2002-06-24 KR KR1020020035363A patent/KR20030063070A/ko not_active Application Discontinuation
- 2002-06-26 US US10/183,219 patent/US6676868B2/en not_active Expired - Fee Related
- 2002-06-27 TW TW091114130A patent/TW548870B/zh not_active IP Right Cessation
- 2002-07-01 EP EP02014085A patent/EP1329967A2/en not_active Withdrawn
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010180457A (ja) * | 2009-02-06 | 2010-08-19 | Toyota Central R&D Labs Inc | 耐食導電材の製造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN1434530A (zh) | 2003-08-06 |
| US20030137074A1 (en) | 2003-07-24 |
| KR20030063070A (ko) | 2003-07-28 |
| EP1329967A2 (en) | 2003-07-23 |
| TW548870B (en) | 2003-08-21 |
| US6676868B2 (en) | 2004-01-13 |
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