JP2003223901A - 燃料電池用セパレータの製造方法、燃料電池セパレータおよび燃料電池 - Google Patents
燃料電池用セパレータの製造方法、燃料電池セパレータおよび燃料電池Info
- Publication number
- JP2003223901A JP2003223901A JP2002021568A JP2002021568A JP2003223901A JP 2003223901 A JP2003223901 A JP 2003223901A JP 2002021568 A JP2002021568 A JP 2002021568A JP 2002021568 A JP2002021568 A JP 2002021568A JP 2003223901 A JP2003223901 A JP 2003223901A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- fuel cell
- raw material
- separator
- powdery raw
- cell separator
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
- Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
Landscapes
- Fuel Cell (AREA)
- Processing And Handling Of Plastics And Other Materials For Molding In General (AREA)
- Moulds For Moulding Plastics Or The Like (AREA)
- Casting Or Compression Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)
- Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 ガス不透過性、導電性、耐久性、面精度に優
れる燃料電池セパレータを簡易で且つ成形性、量産性に
優れ経済的な製造方法により提供する。更には、該製造
方法により得られる該セパレータを用いた高性能な燃料
電池を提供する。 【解決手段】 樹脂と導電性材料を主成分とする粉末状
原料を燃料電池セパレータ形状の型を用いて成形し燃料
電池セパレータを製造する方法において、該粉末状原料
を雌型全面に該原料の充填高さが式１で得られる理想充
填高さの０．５〜１．５倍の範囲に均一に充填させなが
ら、又は充填させた後に、成形することを特徴とする。
燃料電池セパレータが該燃料電池用セパレータの製造方
法で製造されたことを特徴とする。また、燃料電池が該
燃料電池セパレータを用いてなることを特徴とする。 ｈ＝ｗ／（Ｓ×ρ） …式１ （式中、ｈは理想充填高さ、ｗはセパレータ重量、Ｓは
型開口部方向のセパレータ投影面積、ρは粉末状原料の
嵩比重である。）
れる燃料電池セパレータを簡易で且つ成形性、量産性に
優れ経済的な製造方法により提供する。更には、該製造
方法により得られる該セパレータを用いた高性能な燃料
電池を提供する。 【解決手段】 樹脂と導電性材料を主成分とする粉末状
原料を燃料電池セパレータ形状の型を用いて成形し燃料
電池セパレータを製造する方法において、該粉末状原料
を雌型全面に該原料の充填高さが式１で得られる理想充
填高さの０．５〜１．５倍の範囲に均一に充填させなが
ら、又は充填させた後に、成形することを特徴とする。
燃料電池セパレータが該燃料電池用セパレータの製造方
法で製造されたことを特徴とする。また、燃料電池が該
燃料電池セパレータを用いてなることを特徴とする。 ｈ＝ｗ／（Ｓ×ρ） …式１ （式中、ｈは理想充填高さ、ｗはセパレータ重量、Ｓは
型開口部方向のセパレータ投影面積、ρは粉末状原料の
嵩比重である。）
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、燃料電池用セパレ
ータの製造方法と、該製造方法により得られる燃料電池
セパレータ、およびそれを用いた燃料電池に関する。更
に詳しくは、本発明は、導電性、ガス不透過性、機械的
強度に優れ、反りや割れ、厚みムラ等の発生がなく、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
セパレータの簡易な製造方法であり、また信頼性の高い
燃料電池セパレータに関してであり、更には高性能な燃
料電池に関する。
ータの製造方法と、該製造方法により得られる燃料電池
セパレータ、およびそれを用いた燃料電池に関する。更
に詳しくは、本発明は、導電性、ガス不透過性、機械的
強度に優れ、反りや割れ、厚みムラ等の発生がなく、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
セパレータの簡易な製造方法であり、また信頼性の高い
燃料電池セパレータに関してであり、更には高性能な燃
料電池に関する。
【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。
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。
【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。
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。
【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。中でも燃料電池の発電効率に
影響を及ぼす燃料電池セパレータは燃料電池の内部抵抗
を低減するために面接触する電極との接触面積をできる
だけ大きくすることが望ましく、従って燃料電池セパレ
ータには高度な面精度が必要とされる。
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。中でも燃料電池の発電効率に
影響を及ぼす燃料電池セパレータは燃料電池の内部抵抗
を低減するために面接触する電極との接触面積をできる
だけ大きくすることが望ましく、従って燃料電池セパレ
ータには高度な面精度が必要とされる。
【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８−２２２２４１
号）が提案されているが、この方法は、黒鉛化工程、成
形工程、樹脂含浸硬化工程、更にセパレータ形状機械加
工工程を要し、工程が煩雑であり、量産性、経済性に問
題がある。
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８−２２２２４１
号）が提案されているが、この方法は、黒鉛化工程、成
形工程、樹脂含浸硬化工程、更にセパレータ形状機械加
工工程を要し、工程が煩雑であり、量産性、経済性に問
題がある。
【０００６】また、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）では、燃料電池の内部抵抗を低減して高性
能の燃料電池となる高度な導電性能を保持する燃料電池
セパレータを得るためには、高濃度の黒鉛粉末を含む混
練物を成形硬化することが必要となり、該混練物が殆ど
流動性を示さないため、所定形状の燃料電池セパレータ
を成形することが非常に困難であった。
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）では、燃料電池の内部抵抗を低減して高性
能の燃料電池となる高度な導電性能を保持する燃料電池
セパレータを得るためには、高濃度の黒鉛粉末を含む混
練物を成形硬化することが必要となり、該混練物が殆ど
流動性を示さないため、所定形状の燃料電池セパレータ
を成形することが非常に困難であった。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】従って、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
性と面精度に優れる燃料電池セパレータを、簡易で且つ
成形性、量産性に優れ経済的なセパレータの製造方法に
より提供するものあり、更には、ガス不透過性、導電
性、耐久性、面精度に優れる該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。
は、これらの問題に鑑み、ガス不透過性、導電性、耐久
性と面精度に優れる燃料電池セパレータを、簡易で且つ
成形性、量産性に優れ経済的なセパレータの製造方法に
より提供するものあり、更には、ガス不透過性、導電
性、耐久性、面精度に優れる該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。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明者等は、上記課題
を解決すべく鋭意検討を重ねた結果、樹脂と導電性材料
を主成分とする粉末状原料を燃料電池セパレータ形状の
型を用いて、特定の成形条件にて成形することにより、
上記課題が解決できることを見出し、本発明を完成する
に至った。
を解決すべく鋭意検討を重ねた結果、樹脂と導電性材料
を主成分とする粉末状原料を燃料電池セパレータ形状の
型を用いて、特定の成形条件にて成形することにより、
上記課題が解決できることを見出し、本発明を完成する
に至った。
【０００９】即ち、本発明は、樹脂と導電性材料を主成
分とする粉末状原料を燃料電池セパレータ形状の型を用
いて成形し燃料電池セパレータを製造する方法におい
て、該粉末状原料を雌型全面に該原料の充填高さが式１
で得られる理想充填高さの０．５〜１．５倍の範囲に均
一に充填させながら、又は充填させた後に、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であ
る。 ｈ＝ｗ／（Ｓ×ρ） …式１ （式中、ｈは理想充填高さ、ｗはセパレータ重量、Ｓは
型開口部方向のセパレータ投影面積、ρは粉末状原料の
嵩比重である。）
分とする粉末状原料を燃料電池セパレータ形状の型を用
いて成形し燃料電池セパレータを製造する方法におい
て、該粉末状原料を雌型全面に該原料の充填高さが式１
で得られる理想充填高さの０．５〜１．５倍の範囲に均
一に充填させながら、又は充填させた後に、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であ
る。 ｈ＝ｗ／（Ｓ×ρ） …式１ （式中、ｈは理想充填高さ、ｗはセパレータ重量、Ｓは
型開口部方向のセパレータ投影面積、ρは粉末状原料の
嵩比重である。）
【００１０】また、本発明は、樹脂と導電性材料を主成
分とする粉末状原料を燃料電池セパレータ形状の型を用
いて成形し燃料電池セパレータを製造する方法におい
て、セパレータ用の雌型擦り切り面に密着させた粉末状
原料搬送装置をスライドさせながら該粉末状原料を雌型
内に擦り切り投入することにより、該粉末状原料を雌型
全面に該原料の充填高さが式１で得られる理想充填高さ
の０．５〜１．５倍の範囲に均一に充填させた後に、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
法である。
分とする粉末状原料を燃料電池セパレータ形状の型を用
いて成形し燃料電池セパレータを製造する方法におい
て、セパレータ用の雌型擦り切り面に密着させた粉末状
原料搬送装置をスライドさせながら該粉末状原料を雌型
内に擦り切り投入することにより、該粉末状原料を雌型
全面に該原料の充填高さが式１で得られる理想充填高さ
の０．５〜１．５倍の範囲に均一に充填させた後に、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
法である。
【００１１】また、本発明は、樹脂と導電性材料を主成
分とする粉末状原料を燃料電池セパレータ形状の型を用
いて成形し燃料電池セパレータを製造する方法におい
て、雌型の上方に位置する粉末状原料搬送装置をスライ
ドさせながら該粉末状原料を雌型内に定量投入すること
により、該粉末状原料を雌型全面に該原料の充填高さが
式１で得られる理想充填高さの０．５〜１．５倍の範囲
に均一に充填させた後に、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である。
分とする粉末状原料を燃料電池セパレータ形状の型を用
いて成形し燃料電池セパレータを製造する方法におい
て、雌型の上方に位置する粉末状原料搬送装置をスライ
ドさせながら該粉末状原料を雌型内に定量投入すること
により、該粉末状原料を雌型全面に該原料の充填高さが
式１で得られる理想充填高さの０．５〜１．５倍の範囲
に均一に充填させた後に、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である。
【００１２】また、本発明は、樹脂と導電性材料を主成
分とする粉末状原料を燃料電池セパレータ形状の型を用
いて成形し燃料電池セパレータを製造する方法におい
て、セパレータ用の雌型内に投入された粉末状原料を振
動板にて上方より押圧することにより、該粉末状原料を
雌型全面に該原料の充填高さが式１で得られる理想充填
高さの０．５〜１．５倍の範囲に均一に充填させた後
に、成形することを特徴とする燃料電池用セパレータの
製造方法である。
分とする粉末状原料を燃料電池セパレータ形状の型を用
いて成形し燃料電池セパレータを製造する方法におい
て、セパレータ用の雌型内に投入された粉末状原料を振
動板にて上方より押圧することにより、該粉末状原料を
雌型全面に該原料の充填高さが式１で得られる理想充填
高さの０．５〜１．５倍の範囲に均一に充填させた後
に、成形することを特徴とする燃料電池用セパレータの
製造方法である。
【００１３】また、本発明は、樹脂と導電性材料を主成
分とする粉末状原料を燃料電池セパレータ形状の型を用
いて成形し燃料電池セパレータを製造する方法におい
て、振動発生装置が具備されたセパレータ用の雌型内に
投入された粉末状原料を、該振動発生装置にて振動する
ことにより、該粉末状原料を雌型全面に該原料の充填高
さが式１で得られる理想充填高さの０．５〜１．５倍の
範囲に均一に充填させた後に、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である。
分とする粉末状原料を燃料電池セパレータ形状の型を用
いて成形し燃料電池セパレータを製造する方法におい
て、振動発生装置が具備されたセパレータ用の雌型内に
投入された粉末状原料を、該振動発生装置にて振動する
ことにより、該粉末状原料を雌型全面に該原料の充填高
さが式１で得られる理想充填高さの０．５〜１．５倍の
範囲に均一に充填させた後に、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である。
【００１４】また、本発明は、樹脂と導電性材料を主成
分とする粉末状原料を燃料電池セパレータ形状の型を用
いて成形し燃料電池セパレータを製造する方法におい
て、振動発生装置が具備されたプレス機にて該粉末状原
料を硬化前に振動することにより、該粉末状原料を雌型
全面に該原料の充填高さが式１で得られる理想充填高さ
の０．５〜１．５倍の範囲に均一に充填させながら、又
は充填させた後に、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である。
分とする粉末状原料を燃料電池セパレータ形状の型を用
いて成形し燃料電池セパレータを製造する方法におい
て、振動発生装置が具備されたプレス機にて該粉末状原
料を硬化前に振動することにより、該粉末状原料を雌型
全面に該原料の充填高さが式１で得られる理想充填高さ
の０．５〜１．５倍の範囲に均一に充填させながら、又
は充填させた後に、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である。
【００１５】また、本発明は、該燃料電池用セパレータ
の製造方法で製造されたことを特徴とする燃料電池セパ
レータである。
の製造方法で製造されたことを特徴とする燃料電池セパ
レータである。
【００１６】また、本発明は、該燃料電池セパレータを
用いてなることを特徴とする燃料電池である。
用いてなることを特徴とする燃料電池である。
【００１７】
【発明の実施の形態】本発明を実施するにあたり、必要
な事項を具体的に以下に述べる。
な事項を具体的に以下に述べる。
【００１８】本発明の燃料電池用セパレータの製造方法
とは、樹脂と導電性材料を主成分とする粉末状原料を燃
料電池セパレータ形状の型を用いて成形する燃料電池用
セパレータの製造方法である。
とは、樹脂と導電性材料を主成分とする粉末状原料を燃
料電池セパレータ形状の型を用いて成形する燃料電池用
セパレータの製造方法である。
【００１９】本発明で使用する樹脂は、主成分である導
電性材料（即ち、導電性粉末および／又は導電性繊維）
を繋ぎ止める所謂バインダーとして作用する必要がある
だけでなく、燃料電池の運転温度および燃料電池に供給
する燃料、酸化剤および水などの生成物に対して安定で
あることが望まれる。本発明で使用する樹脂は、特に限
定はないが、耐熱性や耐酸性を有する熱硬化性樹脂が好
ましい。かかる熱硬化性樹脂としては、例えば、フェノ
ール樹脂、エポキシ樹脂、尿素樹脂、メラミン樹脂、不
飽和ポリエステル樹脂、シリコーン樹脂、ジアリルフタ
レート樹脂、マレイミド樹脂、ポリイミド樹脂等より選
ばれた１種類或いは２種類以上の混合物を挙げることが
できる。
電性材料（即ち、導電性粉末および／又は導電性繊維）
を繋ぎ止める所謂バインダーとして作用する必要がある
だけでなく、燃料電池の運転温度および燃料電池に供給
する燃料、酸化剤および水などの生成物に対して安定で
あることが望まれる。本発明で使用する樹脂は、特に限
定はないが、耐熱性や耐酸性を有する熱硬化性樹脂が好
ましい。かかる熱硬化性樹脂としては、例えば、フェノ
ール樹脂、エポキシ樹脂、尿素樹脂、メラミン樹脂、不
飽和ポリエステル樹脂、シリコーン樹脂、ジアリルフタ
レート樹脂、マレイミド樹脂、ポリイミド樹脂等より選
ばれた１種類或いは２種類以上の混合物を挙げることが
できる。
【００２０】また、本発明で使用する樹脂の形態は、上
記導電性材料と混合、分散しうるものであれば特に制限
はない。樹脂が液体である場合には、粘度はなるべく低
い方が導電性材料との混合、分散が容易であるため、好
ましい。樹脂が固体である場合には、樹脂が導電性材料
と均一に混合、分散できることが望ましいことから、使
用する固体の樹脂は粉末状であり、粒子径が１０００μ
ｍ以下であることが好ましい。
記導電性材料と混合、分散しうるものであれば特に制限
はない。樹脂が液体である場合には、粘度はなるべく低
い方が導電性材料との混合、分散が容易であるため、好
ましい。樹脂が固体である場合には、樹脂が導電性材料
と均一に混合、分散できることが望ましいことから、使
用する固体の樹脂は粉末状であり、粒子径が１０００μ
ｍ以下であることが好ましい。
【００２１】本発明で使用する導電性粉末および導電性
繊維は、特に限定されるものではないが、好ましくは、
炭素材料、金属、金属化合物などであり、これらの導電
性材料の１種または２種以上を組み合わせて使用でき
る。また、不導体材料と導電性材料の複合材料を使用し
てもよい。
繊維は、特に限定されるものではないが、好ましくは、
炭素材料、金属、金属化合物などであり、これらの導電
性材料の１種または２種以上を組み合わせて使用でき
る。また、不導体材料と導電性材料の複合材料を使用し
てもよい。
【００２２】前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などの粒子
状、粉末状物が使用できる。粒子、粉末の形状に特に制
限はなく、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。また、黒鉛を化学処
理して得られる膨張黒鉛も使用できる。導電性を考慮す
れば、人造黒鉛、天然黒鉛、膨張黒鉛がより少量で高度
の導電性が達成できる点で好ましい。繊維状の炭素材料
としては、ピッチ系、ＰＡＮ系、レーヨン系の炭素繊維
の何れも使用することができる。導電性を考慮すれば２
０００℃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１インチ以下のフィラメント、チョップドストラン
ド、ミルドファイバーが好ましい。
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などの粒子
状、粉末状物が使用できる。粒子、粉末の形状に特に制
限はなく、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。また、黒鉛を化学処
理して得られる膨張黒鉛も使用できる。導電性を考慮す
れば、人造黒鉛、天然黒鉛、膨張黒鉛がより少量で高度
の導電性が達成できる点で好ましい。繊維状の炭素材料
としては、ピッチ系、ＰＡＮ系、レーヨン系の炭素繊維
の何れも使用することができる。導電性を考慮すれば２
０００℃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１インチ以下のフィラメント、チョップドストラン
ド、ミルドファイバーが好ましい。
【００２３】また、前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、チタンなどの粉末、
粒子状、繊維状、箔状、無定形などを挙げることができ
る。また、チタン、ジルコニウム、ハフニウムなどのホ
ウ化物も使用することができる。
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、チタンなどの粉末、
粒子状、繊維状、箔状、無定形などを挙げることができ
る。また、チタン、ジルコニウム、ハフニウムなどのホ
ウ化物も使用することができる。
【００２４】本発明で使用できる不導体材料と導電性材
料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も使
用することができる。
料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も使
用することができる。
【００２５】上記の樹脂と導電性材料の混合比率は、樹
脂／導電性材料＝５／９５〜５０／５０重量比の範囲が
好ましく、１０／９０〜３０／７０重量比の範囲がより
好ましい。導電性材料の比率がかかる範囲内にあるなら
ば、成形性に優れ、燃料電池用セパレータに要求される
優れた導電性を得ることが出来る。
脂／導電性材料＝５／９５〜５０／５０重量比の範囲が
好ましく、１０／９０〜３０／７０重量比の範囲がより
好ましい。導電性材料の比率がかかる範囲内にあるなら
ば、成形性に優れ、燃料電池用セパレータに要求される
優れた導電性を得ることが出来る。
【００２６】本発明に用いる粉末状原料は、樹脂と導電
性粉末および／又は導電性繊維を均一に混合、分散、粉
末化して粉末状原料とする。この混合、分散、粉末化工
程には、従来公知の混合、分散、粉末化方法、例えば、
ニーダー、ミキサー、ヘンシェルミキサー、造粒機など
を用いることができ、特に限定はしない。また、予め樹
脂と導電性粉末および／又は導電性繊維を均一に混合し
た後、従来公知の粉砕機を用いて粉末状原料としてもよ
い。尚、必要に応じて、篩い分けなどの分級操作を行う
ことも差し支えない。
性粉末および／又は導電性繊維を均一に混合、分散、粉
末化して粉末状原料とする。この混合、分散、粉末化工
程には、従来公知の混合、分散、粉末化方法、例えば、
ニーダー、ミキサー、ヘンシェルミキサー、造粒機など
を用いることができ、特に限定はしない。また、予め樹
脂と導電性粉末および／又は導電性繊維を均一に混合し
た後、従来公知の粉砕機を用いて粉末状原料としてもよ
い。尚、必要に応じて、篩い分けなどの分級操作を行う
ことも差し支えない。
【００２７】本発明で使用する粉末状原料の粒子径は、
特に制限はないが、５ｍｍ以下が好ましい。粒子径が５
ｍｍを越えて大きい場合には、雌型に充填した粒子の分
布が不均一となりやすく、雌型全面に均一に充填するこ
とが困難となりやすく、燃料電池セパレータを成形した
際にボイドが発生しやすくなる。
特に制限はないが、５ｍｍ以下が好ましい。粒子径が５
ｍｍを越えて大きい場合には、雌型に充填した粒子の分
布が不均一となりやすく、雌型全面に均一に充填するこ
とが困難となりやすく、燃料電池セパレータを成形した
際にボイドが発生しやすくなる。
【００２８】本発明の製造方法では、前記粉末状原料を
雌型全面に該粉末状原料の充填高さが式１で得られる理
想充填高さ（ｈ）の０．５〜１．５倍の範囲に均一に充
填させながら、又は充填させた後に、成形する。 ｈ＝ｗ／（Ｓ×ρ） …式１ （式中、ｈは理想充填高さ、ｗはセパレータ重量、Ｓは
型開口部方向のセパレータ投影面積、ρは粉末状原料の
嵩比重である。）
雌型全面に該粉末状原料の充填高さが式１で得られる理
想充填高さ（ｈ）の０．５〜１．５倍の範囲に均一に充
填させながら、又は充填させた後に、成形する。 ｈ＝ｗ／（Ｓ×ρ） …式１ （式中、ｈは理想充填高さ、ｗはセパレータ重量、Ｓは
型開口部方向のセパレータ投影面積、ρは粉末状原料の
嵩比重である。）
【００２９】燃料電池セパレータ形状型の雌型内全面に
粉末状原料の充填高さが前記理想充填高さの０．５〜
１．５倍の範囲に均一に充填する方法としては、例え
ば、雌型擦り切り面に密着させた粉末状原料投入装置
をスライドさせながら粉末状原料を雌型内に擦り切り投
入する方法、雌型上方に位置する粉末状原料搬送装置
全体をスライドさせながら粉末状原料を雌型内に定量投
入する方法、雌型内に投入された粉末状原料を振動板
にて上方より押圧する方法、振動発生装置が具備され
た雌型内に投入された粉末状原料を該振動発生装置にて
振動する方法、振動発生装置が具備されたプレス機に
て粉末状原料を硬化前に振動する方法などが好ましい。
粉末状原料の充填高さが前記理想充填高さの０．５〜
１．５倍の範囲に均一に充填する方法としては、例え
ば、雌型擦り切り面に密着させた粉末状原料投入装置
をスライドさせながら粉末状原料を雌型内に擦り切り投
入する方法、雌型上方に位置する粉末状原料搬送装置
全体をスライドさせながら粉末状原料を雌型内に定量投
入する方法、雌型内に投入された粉末状原料を振動板
にて上方より押圧する方法、振動発生装置が具備され
た雌型内に投入された粉末状原料を該振動発生装置にて
振動する方法、振動発生装置が具備されたプレス機に
て粉末状原料を硬化前に振動する方法などが好ましい。
【００３０】上述の方法の雌型擦り切り面に密着させ
た粉末状原料投入装置をスライドさせながら粉末状原料
を雌型内に擦り切り投入する方法とは、図１に示すよう
に、雌型２の底部から擦り切り面までの高さを前記式１
で求められる理想充填高さの好ましくは０．５〜１．５
倍の範囲とした上で、雌型擦り切り面に密着している上
下が開放された枠形体をした給粉ボックス３に粉末状原
料１を入れて、雌型擦り切り面上を好ましい速度で、通
常、一定速度でスライドさせることにより、給粉ボック
ス３から雌型２の中へ該粉末状原料１を落下供給させ
て、該雌型２内全面に該粉末状原料１の充填高さを前記
理想充填高さと一致させる方法である。
た粉末状原料投入装置をスライドさせながら粉末状原料
を雌型内に擦り切り投入する方法とは、図１に示すよう
に、雌型２の底部から擦り切り面までの高さを前記式１
で求められる理想充填高さの好ましくは０．５〜１．５
倍の範囲とした上で、雌型擦り切り面に密着している上
下が開放された枠形体をした給粉ボックス３に粉末状原
料１を入れて、雌型擦り切り面上を好ましい速度で、通
常、一定速度でスライドさせることにより、給粉ボック
ス３から雌型２の中へ該粉末状原料１を落下供給させ
て、該雌型２内全面に該粉末状原料１の充填高さを前記
理想充填高さと一致させる方法である。
【００３１】方法の粉末状原料運搬装置全体をスライ
ドさせながら粉末状原料を雌型上方より投入する方法と
は、例えば、図２ａに示すように、ホッパー等で定量的
に落下された粉末状原料１をベルトコンベア４上で定量
的に終端へ供給し、該供給装置自体が燃料電池セパレー
タ形状型雌型２上を一定速度でスライドすることによ
り、該雌型２内へ該粉末状原料１を落下供給させて、該
粉末状原料１の充填高さを前記式１で求められる理想充
填高さの好ましくは０．５〜１．５倍の範囲に均一に充
填する方法；または図２ｂに示すように、ホッパー等で
落下された粉末状原料１をスクリュー５で定量的に前方
へ供給し、該供給装置自体が燃料電池セパレータ形状型
の雌型２上を好ましい速度で、通常、一定速度でスライ
ドすることにより、該雌型２内へ該粉末状原料１を落下
供給させて、該雌型２内全面に該粉末状原料１の充填高
さを前記理想充填高さの好ましくは０．５〜１．５倍の
範囲に均一に充填する方法；あるいは図２ｃに示すよう
に、ホッパー等で落下された粉末状原料１を振動発生装
置７が具備されたフィーダー６で定量的に終端へ供給
し、該供給装置自体が燃料電池セパレータ形状型の雌型
２上を好ましい速度で、通常、一定速度でスライドする
ことにより、該雌型２内へ該粉末状原料１を落下供給さ
せて、該雌型２内全面に該粉末状原料１の充填高さを前
記理想充填高さの好ましくは０．５〜１．５倍の範囲に
均一に充填する方法、などである。
ドさせながら粉末状原料を雌型上方より投入する方法と
は、例えば、図２ａに示すように、ホッパー等で定量的
に落下された粉末状原料１をベルトコンベア４上で定量
的に終端へ供給し、該供給装置自体が燃料電池セパレー
タ形状型雌型２上を一定速度でスライドすることによ
り、該雌型２内へ該粉末状原料１を落下供給させて、該
粉末状原料１の充填高さを前記式１で求められる理想充
填高さの好ましくは０．５〜１．５倍の範囲に均一に充
填する方法；または図２ｂに示すように、ホッパー等で
落下された粉末状原料１をスクリュー５で定量的に前方
へ供給し、該供給装置自体が燃料電池セパレータ形状型
の雌型２上を好ましい速度で、通常、一定速度でスライ
ドすることにより、該雌型２内へ該粉末状原料１を落下
供給させて、該雌型２内全面に該粉末状原料１の充填高
さを前記理想充填高さの好ましくは０．５〜１．５倍の
範囲に均一に充填する方法；あるいは図２ｃに示すよう
に、ホッパー等で落下された粉末状原料１を振動発生装
置７が具備されたフィーダー６で定量的に終端へ供給
し、該供給装置自体が燃料電池セパレータ形状型の雌型
２上を好ましい速度で、通常、一定速度でスライドする
ことにより、該雌型２内へ該粉末状原料１を落下供給さ
せて、該雌型２内全面に該粉末状原料１の充填高さを前
記理想充填高さの好ましくは０．５〜１．５倍の範囲に
均一に充填する方法、などである。
【００３２】尚、本発明で使用する粉末状原料搬送装置
は、粉末状原料１を搬送可能な装置であれば特に限定は
ないが、好ましくは、上述の例の如くベルトコンベヤ
ー、押出スクリュー、振動フィーダーなどから選ばれる
少なくとも１つであり、２つ以上の粉末状原料搬送装置
を選択する場合は同種あるいは異種の搬送装置を組み合
わせて使用してもよい。
は、粉末状原料１を搬送可能な装置であれば特に限定は
ないが、好ましくは、上述の例の如くベルトコンベヤ
ー、押出スクリュー、振動フィーダーなどから選ばれる
少なくとも１つであり、２つ以上の粉末状原料搬送装置
を選択する場合は同種あるいは異種の搬送装置を組み合
わせて使用してもよい。
【００３３】また、方法の雌型２に投入された粉末状
原料１に振動板８を押圧することにより粉末状原料１を
流動化する方法とは、例えば、図３に示すように、燃料
電池セパレータ形状型の雌型２に粉末状原料１を投入し
た後、該粉末状原料１の上面より振動板８を下降させ、
該粉末状原料１の充填面を平坦に押圧して、該雌型２内
全面に該粉末状原料１の充填高さを前記理想充填高さの
好ましくは０．５〜１．５倍の範囲に均一に充填する方
法、などである。
原料１に振動板８を押圧することにより粉末状原料１を
流動化する方法とは、例えば、図３に示すように、燃料
電池セパレータ形状型の雌型２に粉末状原料１を投入し
た後、該粉末状原料１の上面より振動板８を下降させ、
該粉末状原料１の充填面を平坦に押圧して、該雌型２内
全面に該粉末状原料１の充填高さを前記理想充填高さの
好ましくは０．５〜１．５倍の範囲に均一に充填する方
法、などである。
【００３４】また、方法の振動発生装置７が具備され
た雌型２に粉末状原料１を投入し、該振動発生装置７に
より起振される振動により粉末状原料１を流動化する方
法とは、例えば、図４に示すように、振動発生装置７を
具備した燃料電池セパレータ形状型の雌型２に粉末状原
料１を投入する際、又は投入した後に、該振動発生装置
７により起振される振動により該粉末状原料１の充填面
をならして、該雌型２内全面に該粉末状原料１の充填高
さを前記理想充填高さの好ましくは０．５〜１．５倍の
範囲に均一に充填する方法である。
た雌型２に粉末状原料１を投入し、該振動発生装置７に
より起振される振動により粉末状原料１を流動化する方
法とは、例えば、図４に示すように、振動発生装置７を
具備した燃料電池セパレータ形状型の雌型２に粉末状原
料１を投入する際、又は投入した後に、該振動発生装置
７により起振される振動により該粉末状原料１の充填面
をならして、該雌型２内全面に該粉末状原料１の充填高
さを前記理想充填高さの好ましくは０．５〜１．５倍の
範囲に均一に充填する方法である。
【００３５】更に、方法の振動発生装置７が具備され
たプレス機にて粉末状原料１を硬化前に振動する方法と
は、例えば、図５に示すように、振動発生装置７が具備
されたプレス機に設置された燃料電池セパレータ形状型
の雌型２に粉末状原料１を投入し、型締めする前、また
は型締めする際に該振動発生装置７より起振される振動
により、該雌型２内全面に該粉末状原料１の充填高さを
前記理想充填高さの好ましくは０．５〜１．５倍の範囲
に均一に充填する方法である。
たプレス機にて粉末状原料１を硬化前に振動する方法と
は、例えば、図５に示すように、振動発生装置７が具備
されたプレス機に設置された燃料電池セパレータ形状型
の雌型２に粉末状原料１を投入し、型締めする前、また
は型締めする際に該振動発生装置７より起振される振動
により、該雌型２内全面に該粉末状原料１の充填高さを
前記理想充填高さの好ましくは０．５〜１．５倍の範囲
に均一に充填する方法である。
【００３６】前記方法にて粉末状原料１を燃料電池セ
パレータ形状型雌型２の全面にその充填高さが理想充填
高さの好ましくは０．５〜１．５倍の範囲に均一に充填
させながら、または充填させた後、型締めを行い、該粉
末状原料１に含まれる樹脂が加熱され、熱硬化すること
により燃料電池セパレータが製造される。
パレータ形状型雌型２の全面にその充填高さが理想充填
高さの好ましくは０．５〜１．５倍の範囲に均一に充填
させながら、または充填させた後、型締めを行い、該粉
末状原料１に含まれる樹脂が加熱され、熱硬化すること
により燃料電池セパレータが製造される。
【００３７】熱圧成形時の圧力は特に制限はなく、例え
ばゲージ圧力で５ＭＰａ〜２００ＭＰａといった条件を
用いることができる。
ばゲージ圧力で５ＭＰａ〜２００ＭＰａといった条件を
用いることができる。
【００３８】また、本発明において、熱圧成形時の温度
は特に制限はなく、使用する熱硬化性樹脂の硬化特性に
より適宜選択可能である。
は特に制限はなく、使用する熱硬化性樹脂の硬化特性に
より適宜選択可能である。
【００３９】本発明の燃料電池セパレータは、前述の本
発明の燃料電池用セパレータの製造方法にて得られる。
発明の燃料電池用セパレータの製造方法にて得られる。
【００４０】また、本発明の燃料電池は、前述の燃料電
池用セパレータを使用した燃料電池である。
池用セパレータを使用した燃料電池である。
【００４１】本発明における燃料電池セパレータは、発
電時の作動温度が２００℃以下の燃料電池に使用するこ
とが好ましい。具体的には、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
形式の燃料電池セパレータとして使用することができ
る。本発明の燃料電池は、発電時の作動温度が２００℃
以下である。
電時の作動温度が２００℃以下の燃料電池に使用するこ
とが好ましい。具体的には、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
形式の燃料電池セパレータとして使用することができ
る。本発明の燃料電池は、発電時の作動温度が２００℃
以下である。
【００４２】一般的な燃料電池は、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
酸素ガスあるい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、スタックの両端に設
けた集電板で集電する。本発明におけるセパレータは上
記構造の燃料電池用セパレータとして使用できる。
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
酸素ガスあるい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、スタックの両端に設
けた集電板で集電する。本発明におけるセパレータは上
記構造の燃料電池用セパレータとして使用できる。
【００４３】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。
また、電極としては、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を改質して得ることができ
る。電解質としてイオン交換膜を使用する場合には、燃
料を加湿することが好ましい。即ち、水素と水の混合気
体である。酸化剤としては、過酸化水素水、空気、酸素
などが使用でき、この内、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。燃料と同様に、電解
質としてイオン交換膜を使用する場合には、加湿した空
気を用いることが好ましい。本発明のセパレータは上記
の型の燃料電池セパレータとして使用できる。中でも、
固体高分子型燃料電池に好適である。
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。
また、電極としては、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を改質して得ることができ
る。電解質としてイオン交換膜を使用する場合には、燃
料を加湿することが好ましい。即ち、水素と水の混合気
体である。酸化剤としては、過酸化水素水、空気、酸素
などが使用でき、この内、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。燃料と同様に、電解
質としてイオン交換膜を使用する場合には、加湿した空
気を用いることが好ましい。本発明のセパレータは上記
の型の燃料電池セパレータとして使用できる。中でも、
固体高分子型燃料電池に好適である。
【００４４】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の一例を図６に、また固体高
分子型燃料電池セルの構造の一例を図７に示す。燃料電
池の基本構成単位であるセル１０は固体高分子電解質膜
１１、燃料極１２、酸化剤極１３からなる電解質膜電極
接合体１４の両面をセパレータ９で挟んだ構造を持つ。
セパレータの表面に形成された流路１５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１３側に設置したセパレータの酸化剤極１３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１
０を複数直列に積層したセルスタック（燃料電池スタッ
ク）の一例を図８に示す。
体高分子型燃料電池の構造の一例を図６に、また固体高
分子型燃料電池セルの構造の一例を図７に示す。燃料電
池の基本構成単位であるセル１０は固体高分子電解質膜
１１、燃料極１２、酸化剤極１３からなる電解質膜電極
接合体１４の両面をセパレータ９で挟んだ構造を持つ。
セパレータの表面に形成された流路１５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１３側に設置したセパレータの酸化剤極１３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１
０を複数直列に積層したセルスタック（燃料電池スタッ
ク）の一例を図８に示す。
【００４５】
【実施例】以下、本発明を実施例により、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。
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。
【００４６】本発明で用いた評価方法について以下に述
べる。 ［充填高さの評価方法］雌型内に充填された粉末状原料
の高さをそれぞれ異なる５カ所の測定点でノギスで測定
し、その平均値を式１で得られた理想充填高さで割って
算出した。
べる。 ［充填高さの評価方法］雌型内に充填された粉末状原料
の高さをそれぞれ異なる５カ所の測定点でノギスで測定
し、その平均値を式１で得られた理想充填高さで割って
算出した。
【００４７】［成形品の外観の評価方法］成形品の反
り、割れ、厚みムラ、内部状態の目視観察を行った。
り、割れ、厚みムラ、内部状態の目視観察を行った。
【００４８】［導電性の評価方法］成形品の導電性は、
平面板成形品から幅１ｃｍ、厚み２ｍｍ、長さ１５ｃｍ
の試験片を切り出し、ＪＩＳ Ｋ―７１９４に従い体積
抵抗率を測定した。
平面板成形品から幅１ｃｍ、厚み２ｍｍ、長さ１５ｃｍ
の試験片を切り出し、ＪＩＳ Ｋ―７１９４に従い体積
抵抗率を測定した。
【００４９】［曲げ強さの評価方法］成形品の曲げ強さ
は、ＪＩＳ Ｋ−６９１１に従い測定した。
は、ＪＩＳ Ｋ−６９１１に従い測定した。
【００５０】《実施例１〜５》表１に示す樹脂（大日本
インキ化学工業(株)製、フェノール樹脂としてベスモー
ルＭＺ樹脂、硬化触媒としてパラトルエンスルホン酸３
０％フェノール溶液）および導電性材料（人造黒鉛）を
表１に示す組成比となるようにミキサーで混合・造粒し
た後、セパレータ形状金型および平面板金型に表１に示
す充填方法にて粉末状原料を充填し、金型温度１５０
℃、成形圧力１０ＭＰａ、金型保持時間３０分の条件で
成形し、得られた成形品の外観、体積抵抗率、曲げ強さ
の評価を行った。その評価結果を表２に示す。尚、表１
中のＰＴＳなる略称は、パラトルエンスルホン酸を意味
する。
インキ化学工業(株)製、フェノール樹脂としてベスモー
ルＭＺ樹脂、硬化触媒としてパラトルエンスルホン酸３
０％フェノール溶液）および導電性材料（人造黒鉛）を
表１に示す組成比となるようにミキサーで混合・造粒し
た後、セパレータ形状金型および平面板金型に表１に示
す充填方法にて粉末状原料を充填し、金型温度１５０
℃、成形圧力１０ＭＰａ、金型保持時間３０分の条件で
成形し、得られた成形品の外観、体積抵抗率、曲げ強さ
の評価を行った。その評価結果を表２に示す。尚、表１
中のＰＴＳなる略称は、パラトルエンスルホン酸を意味
する。
【００５１】《比較例１》実施例１〜５と同様の樹脂お
よび導電性材料を同様の方法にて混合・造粒した後、セ
パレータ形状金型および平面板金型の中央部分に粉末状
原料を山盛り充填し、同様の条件で成形し、同様の評価
を行った。その評価結果を表２に示す。尚、充填高さは
雌型内でかなり不均一となったため、測定不可とした。
よび導電性材料を同様の方法にて混合・造粒した後、セ
パレータ形状金型および平面板金型の中央部分に粉末状
原料を山盛り充填し、同様の条件で成形し、同様の評価
を行った。その評価結果を表２に示す。尚、充填高さは
雌型内でかなり不均一となったため、測定不可とした。
【００５２】
【表１】
【００５３】
【表２】
【００５４】
【発明の効果】本発明の燃料電池用セパレータの製造方
法により、導電性、ガス不透過性、機械的強度に優れ、
反り、割れ、膨れ等の発生がなく、寸法精度に優れ、セ
パレータ成形品の内部状態も良好な燃料電池セパレータ
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。また、本発明の燃料電池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、厚みム
ラの発生がなく、寸法精度に優れており、セパレータ成
形品の内部状態も良好なものである。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。
法により、導電性、ガス不透過性、機械的強度に優れ、
反り、割れ、膨れ等の発生がなく、寸法精度に優れ、セ
パレータ成形品の内部状態も良好な燃料電池セパレータ
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。また、本発明の燃料電池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、厚みム
ラの発生がなく、寸法精度に優れており、セパレータ成
形品の内部状態も良好なものである。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。
【図１】 図１は、本発明の一実施形態に係る、雌型擦
り切り面に密着させた粉末状原料投入装置をスライドさ
せながら粉末状原料を雌型内に擦り切り投入する方法図
である。
り切り面に密着させた粉末状原料投入装置をスライドさ
せながら粉末状原料を雌型内に擦り切り投入する方法図
である。
【図２】 図２ａ、図２ｂ及び図２ｃは、本発明の一実
施形態に係る、各粉末状原料運搬装置全体をスライドさ
せながら粉末状原料を型上方より投入する方法図であ
る。
施形態に係る、各粉末状原料運搬装置全体をスライドさ
せながら粉末状原料を型上方より投入する方法図であ
る。
【図３】 図３は、本発明の一実施形態に係る、型に投
入された粉末状原料に振動板を押圧することにより粉末
状原料を流動化する方法図である。
入された粉末状原料に振動板を押圧することにより粉末
状原料を流動化する方法図である。
【図４】 図４は、本発明の一実施形態に係る、振動発
生装置が具備された雌型に粉末状原料を投入し、該振動
発生装置により起振される振動により粉体原料を流動化
する方法図である。
生装置が具備された雌型に粉末状原料を投入し、該振動
発生装置により起振される振動により粉体原料を流動化
する方法図である。
【図５】 図５は、本発明の一実施形態に係る、振動発
生装置が具備されたプレス機にて粉末状原料を硬化前に
振動する方法図である。
生装置が具備されたプレス機にて粉末状原料を硬化前に
振動する方法図である。
【図６】 図６は、本発明の一実施形態に係る、燃料電
池用セパレータを示す斜視図である。
池用セパレータを示す斜視図である。
【図７】 図７は、本発明の一実施形態に係る、燃料電
池セル構造を示す斜視図である。
池セル構造を示す斜視図である。
【図８】 図８は、本発明の一実施形態に係る、燃料電
池スタック構造を示す斜視図である。
池スタック構造を示す斜視図である。
１ …粉末状原料
２ …燃料電池セパレータ形状型雌型
３ …給粉ボックス
４ …ベルトコンベア
５ …スクリュー
６ …フィーダー
７ …振動発生装置
８ …振動板
９ …セパレータ
１０ …セル
１１ …固体高分子電解質膜
１２ …燃料極
１３ …酸化剤極
１４ …電解質膜電極接合体
１５ …流路
─────────────────────────────────────────────────────
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）
Ｃ０８Ｋ 3/04 Ｃ０８Ｋ 3/04
Ｃ０８Ｌ 101/00 Ｃ０８Ｌ 101/00
Ｈ０１Ｍ 8/10 Ｈ０１Ｍ 8/10
// Ｂ２９Ｌ 31:00 Ｂ２９Ｌ 31:00
(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） 4F201 AB11 AC04 AE03 BA06 BQ09
BQ14 BQ16 BQ23 BQ50 BQ60
4F202 AB13 AC01 AH33 CA09 CB01
CC09 CK11 CK90 CL02
4F204 AA36 AB13 AB18 AC04 AH33
AL09 AL16 FA01 FB01 FF01
FF23 FF47
4J002 BF051 CC031 CC161 CC181
CD001 CF211 CM041 CP031
DA026 DA036 DA076 DA086
DA096 DA106 DA116 DK006
DL006 FA016 FA046 FA086
FB076 FB086 FD116 GQ02
5H026 AA03 AA04 AA06 AA08 BB02
CC03 EE06 EE18 HH02 HH03
HH05 HH08
Claims (10)
- 【請求項１】 樹脂と導電性材料を主成分とする粉末状
原料を燃料電池セパレータ形状の型を用いて成形し燃料
電池セパレータを製造する方法において、該粉末状原料
を雌型全面に該原料の充填高さが式１で得られる理想充
填高さの０．５〜１．５倍の範囲に均一に充填させなが
ら、又は充填させた後に、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。 ｈ＝ｗ／（Ｓ×ρ） …式１ （式中、ｈは理想充填高さ、ｗはセパレータ重量、Ｓは
型開口部方向のセパレータ投影面積、ρは粉末状原料の
嵩比重である。） - 【請求項２】 樹脂と導電性材料を主成分とする粉末状
原料を燃料電池セパレータ形状の型を用いて成形し燃料
電池セパレータを製造する方法において、セパレータ用
の雌型擦り切り面に密着させた粉末状原料搬送装置をス
ライドさせながら該粉末状原料を雌型内に擦り切り投入
することにより、該粉末状原料を雌型全面に該原料の充
填高さが請求項１記載の式１で得られる理想充填高さの
０．５〜１．５倍の範囲に均一に充填させた後に、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。 - 【請求項３】 樹脂と導電性材料を主成分とする粉末状
原料を燃料電池セパレータ形状の型を用いて成形し燃料
電池セパレータを製造する方法において、雌型の上方に
位置する粉末状原料搬送装置をスライドさせながら該粉
末状原料を雌型内に定量投入することにより、該粉末状
原料を雌型全面に該原料の充填高さが請求項１記載の式
１で得られる理想充填高さの０．５〜１．５倍の範囲に
均一に充填させた後に、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。 - 【請求項４】 粉末状原料搬送装置が、ベルトコンベヤ
ー、押出スクリュー、振動フィーダーから選ばれる少な
くとも１つである請求項３記載の燃料電池用セパレータ
の製造方法。 - 【請求項５】 樹脂と導電性材料を主成分とする粉末状
原料を燃料電池セパレータ形状の型を用いて成形し燃料
電池セパレータを製造する方法において、セパレータ用
の雌型内に投入された粉末状原料を振動板にて上方より
押圧することにより、該粉末状原料を雌型全面に該原料
の充填高さが請求項１記載の式１で得られる理想充填高
さの０．５〜１．５倍の範囲に均一に充填させた後に、
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。 - 【請求項６】 樹脂と導電性材料を主成分とする粉末状
原料を燃料電池セパレータ形状の型を用いて成形し燃料
電池セパレータを製造する方法において、振動発生装置
が具備されたセパレータ用の雌型内に投入された粉末状
原料を、該振動発生装置にて振動することにより、該粉
末状原料を雌型全面に該原料の充填高さが請求項１記載
の式１で得られる理想充填高さの０．５〜１．５倍の範
囲に均一に充填させた後に、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。 - 【請求項７】 樹脂と導電性材料を主成分とする粉末状
原料を燃料電池セパレータ形状の型を用いて成形し燃料
電池セパレータを製造する方法において、振動発生装置
が具備されたプレス機にて該粉末状原料を硬化前に振動
することにより、該粉末状原料を雌型全面に該原料の充
填高さが請求項１記載の式１で得られる理想充填高さの
０．５〜１．５倍の範囲に均一に充填させながら、又は
充填させた後に、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。 - 【請求項８】 請求項１〜７の何れかの方法で製造され
たことを特徴とする燃料電池セパレータ。 - 【請求項９】 請求項８記載の燃料電池セパレータを用
いてなることを特徴とする燃料電池。 - 【請求項１０】 発電時の作動温度が２００℃以下であ
る請求項９記載の燃料電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002021568A JP3900947B2 (ja) | 2002-01-30 | 2002-01-30 | 燃料電池用セパレータの製造方法、燃料電池セパレータおよび燃料電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002021568A JP3900947B2 (ja) | 2002-01-30 | 2002-01-30 | 燃料電池用セパレータの製造方法、燃料電池セパレータおよび燃料電池 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003223901A true JP2003223901A (ja) | 2003-08-08 |
| JP3900947B2 JP3900947B2 (ja) | 2007-04-04 |
Family
ID=27744783
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002021568A Expired - Fee Related JP3900947B2 (ja) | 2002-01-30 | 2002-01-30 | 燃料電池用セパレータの製造方法、燃料電池セパレータおよび燃料電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3900947B2 (ja) |
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006026917A (ja) * | 2004-07-12 | 2006-02-02 | Toyo Mach & Metal Co Ltd | 成形機 |
| JP2006140027A (ja) * | 2004-11-12 | 2006-06-01 | Matsui Mfg Co | 燃料電池用セパレータの製造装置及び製造方法 |
| WO2007052467A1 (ja) * | 2005-11-04 | 2007-05-10 | Towa Corporation | 電子部品の樹脂封止成形装置 |
| JP2008221622A (ja) * | 2007-03-13 | 2008-09-25 | Towa Corp | 電子部品の圧縮成形方法 |
| WO2008126527A1 (ja) * | 2007-03-13 | 2008-10-23 | Towa Corporation | 電子部品の圧縮成形方法およびそれに用いられる装置 |
| JP2008279599A (ja) * | 2007-05-08 | 2008-11-20 | Towa Corp | 電子部品の圧縮成形方法及び装置 |
| WO2010016223A1 (ja) * | 2008-08-08 | 2010-02-11 | Ｔｏｗａ株式会社 | 電子部品の圧縮成形方法及び金型装置 |
| US7866352B2 (en) | 2004-12-17 | 2011-01-11 | Matsui Mfg. Co., Ltd. | Filling method and filling apparatus of powder-particle material in compression molding |
| JP2014056750A (ja) * | 2012-09-13 | 2014-03-27 | Hitachi Zosen Corp | アルカリ形燃料電池の活性化方法 |
| TWI575616B (zh) * | 2014-05-22 | 2017-03-21 | Towa Corp | Resin forming apparatus and resin forming method |
-
2002
- 2002-01-30 JP JP2002021568A patent/JP3900947B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (18)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006026917A (ja) * | 2004-07-12 | 2006-02-02 | Toyo Mach & Metal Co Ltd | 成形機 |
| JP4628028B2 (ja) * | 2004-07-12 | 2011-02-09 | 東洋機械金属株式会社 | 成形機 |
| JP2006140027A (ja) * | 2004-11-12 | 2006-06-01 | Matsui Mfg Co | 燃料電池用セパレータの製造装置及び製造方法 |
| US7866352B2 (en) | 2004-12-17 | 2011-01-11 | Matsui Mfg. Co., Ltd. | Filling method and filling apparatus of powder-particle material in compression molding |
| WO2007052467A1 (ja) * | 2005-11-04 | 2007-05-10 | Towa Corporation | 電子部品の樹脂封止成形装置 |
| JP2007125783A (ja) * | 2005-11-04 | 2007-05-24 | Towa Corp | 電子部品の樹脂封止成形装置 |
| CN103395157A (zh) * | 2005-11-04 | 2013-11-20 | 东和株式会社 | 电子器件的树脂封固成形装置 |
| CN103395158A (zh) * | 2005-11-04 | 2013-11-20 | 东和株式会社 | 电子器件的树脂封固成形装置 |
| JP2008221622A (ja) * | 2007-03-13 | 2008-09-25 | Towa Corp | 電子部品の圧縮成形方法 |
| WO2008126527A1 (ja) * | 2007-03-13 | 2008-10-23 | Towa Corporation | 電子部品の圧縮成形方法およびそれに用いられる装置 |
| JP2008279599A (ja) * | 2007-05-08 | 2008-11-20 | Towa Corp | 電子部品の圧縮成形方法及び装置 |
| JP2010036542A (ja) * | 2008-08-08 | 2010-02-18 | Towa Corp | 電子部品の圧縮成形方法及び金型装置 |
| WO2010016223A1 (ja) * | 2008-08-08 | 2010-02-11 | Ｔｏｗａ株式会社 | 電子部品の圧縮成形方法及び金型装置 |
| CN102105282A (zh) * | 2008-08-08 | 2011-06-22 | 东和株式会社 | 电子部件的压缩成形方法及模具装置 |
| KR101523164B1 (ko) * | 2008-08-08 | 2015-05-26 | 토와 가부시기가이샤 | 전자부품의 압축성형방법 및 금형장치 |
| KR101523163B1 (ko) * | 2008-08-08 | 2015-05-26 | 토와 가부시기가이샤 | 전자부품의 압축성형방법 및 금형장치 |
| JP2014056750A (ja) * | 2012-09-13 | 2014-03-27 | Hitachi Zosen Corp | アルカリ形燃料電池の活性化方法 |
| TWI575616B (zh) * | 2014-05-22 | 2017-03-21 | Towa Corp | Resin forming apparatus and resin forming method |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3900947B2 (ja) | 2007-04-04 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP4028940B2 (ja) | 燃料電池セパレータ、その製造方法及び当該燃料電池セパレータを使用した固体高分子型燃料電池 | |
| JP4743356B2 (ja) | 燃料電池セパレータの製造方法、燃料電池セパレータ及び固体高分子型燃料電池 | |
| JP4339821B2 (ja) | 燃料電池分離板用炭素複合材、その製造方法及びこれを適用した燃料電池分離板 | |
| JP3463806B2 (ja) | 燃料電池用セパレータ及びその製造方法 | |
| US20030180597A1 (en) | Conductive composition for solid polymer type fuel cell separator, solid polymer type fuel cell separator, solid polymer type fuel cell and solid polymer type fuel cell system using the separator | |
| CN1206761C (zh) | 燃料电池分离器及其制造方法 | |
| JP2004134373A (ja) | Ｐｅｍ燃料電池のためのセパレータプレート | |
| JP2003223901A (ja) | 燃料電池用セパレータの製造方法、燃料電池セパレータおよび燃料電池 | |
| CN101346841A (zh) | 燃料电池隔板材料及其制造工艺 | |
| KR20180135344A (ko) | 탄소소재 구조 제어를 통한 연료전지용 분리판 및 그 제조방법 | |
| CN102324529A (zh) | 一种钒电池用导电塑料双极板的制备方法 | |
| US6686083B1 (en) | Carbonaceous composite material, process for production thereof, fuel cell separator, and polymer electrolyte fuel cell | |
| WO2004100296A1 (ja) | 燃料電池用セパレータの製造方法、燃料電池用セパレータ及び燃料電池 | |
| JP3616255B2 (ja) | 固体高分子型燃料電池用セパレータ部材及びその製造方法 | |
| JPH01311570A (ja) | 燃料電池用セパレータ | |
| JP2013125747A (ja) | 燃料電池用分離板及びこれを含む燃料電池 | |
| JPS59213610A (ja) | 炭素成形体及びその製造法 | |
| CN102064328A (zh) | 质子交换膜燃料电池用的复合材料双极板及其制作方法 | |
| JP4656370B2 (ja) | 固体高分子型燃料電池用セパレータ、その製造方法及び固体高分子型燃料電池 | |
| JP2002083608A (ja) | 燃料電池用セパレータ及びその製造方法 | |
| JP4716649B2 (ja) | 導電性成形材料、これを用いてなる燃料電池用セパレータ及びその製造方法 | |
| JP2002075394A (ja) | 燃料電池用セパレータ部材 | |
| JP3956956B2 (ja) | 燃料電池用セパレータの製造方法及び燃料電池 | |
| JP2002280010A (ja) | 燃料電池セパレータ射出成形用コンパウンド、燃料電池セパレータの製造方法及び燃料電池セパレータ | |
| JP2003303598A (ja) | 固体高分子型燃料電池用セパレータ成形用金型、該セパレータの製造方法およびセパレータ |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20041224 |
|
| RD01 | Notification of change of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7421 Effective date: 20050628 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20060913 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20060919 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20061117 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20061212 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20061225 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100112 Year of fee payment: 3 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110112 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110112 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120112 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120112 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130112 Year of fee payment: 6 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130112 Year of fee payment: 6 |
|
| S533 | Written request for registration of change of name |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130112 Year of fee payment: 6 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130112 Year of fee payment: 6 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130112 Year of fee payment: 6 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140112 Year of fee payment: 7 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140112 Year of fee payment: 7 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |