JP2003303597A - Solid polymer type fuel cell, separator, and method of manufacturing same - Google Patents

Solid polymer type fuel cell, separator, and method of manufacturing same

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JP2003303597A JP2002105918A JP2002105918A JP2003303597A JP 2003303597 A JP2003303597 A JP 2003303597A JP 2002105918 A JP2002105918 A JP 2002105918A JP 2002105918 A JP2002105918 A JP 2002105918A JP 2003303597 A JP2003303597 A JP 2003303597A
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  • Fuel Cell (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a solid polymer type fuel cell achieving both high performance and low cost. <P>SOLUTION: The fuel cell uses a separator made of materials including at least a stamped metal material and a resin. The separator comprises electron- conductive ribs, with at least one dummy rib provided between adjacent ones of the electron-conductive ribs. The invention is advantageous for reducing cost because the separator can be fabricated through an inexpensive processing method using a conventional metal plate. Furthermore, the invention improves the linear velocity of a reaction gas by providing the dummy rib on the separator surface, and reduces resistance components by increasing the areas in which the separator is in contact with an electrode and a diffusion layer. The performance of the cell is thereby improved. <P>COPYRIGHT: (C)2004,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】本発明は燃料電池にかかり、
特に、固体高分子膜を用いた固体高分子型燃料電池に関
する。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a fuel cell,
In particular, it relates to a solid polymer fuel cell using a solid polymer membrane.

【0002】[0002]

【従来の技術】燃料電池(PEFC)内でアノードガス
とカソードガスを分離し、燃料電池内のガス流路を形成
し、単電池の外殻を構成するセパレータは、腐食性雰囲
気に曝されるため、化学的に安定な材料であること、材
料自体の高い電子伝導性,機械的強度が必要とされ、一
般には、緻密カーボングラファイト等のカーボン系材料
が主に使用されている。
2. Description of the Related Art A separator that separates an anode gas and a cathode gas in a fuel cell (PEFC) to form a gas flow path in the fuel cell and constitutes an outer shell of a single cell is exposed to a corrosive atmosphere. Therefore, it is required to be a chemically stable material, high electronic conductivity and mechanical strength of the material itself, and in general, a carbon-based material such as dense carbon graphite is mainly used.

【0003】しかしカーボン製セパレータは、作製,成
形,加工上の問題があるため、セパレータ製作コストが
高くなるという問題がある。
However, the carbon separator has a problem in that the cost for manufacturing the separator is high because of problems in manufacturing, molding and processing.

【0004】このような問題を解決するものとして、金
属板をプレス加工によりアノードガス流路とカソードガ
ス流路を形成したセパレータが、例えば、特開平8−18
0883号公報などに挙げられる。
As a means for solving such a problem, a separator in which an anode gas flow path and a cathode gas flow path are formed by pressing a metal plate is disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-18.
No. 0883 publication.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかし、金属板をプレ
ス加工で形成したセパレータは、切削加工セパレータと
比較したとき構造上の造形の問題からガス流路断面積の
縮小が難しいという問題を有する。金属プレス板による
セパレータではプレスによってリブを作製し、隣接する
リブ間でガス流路を形成する構造にするので、このガス
流路を狭める構造を実現するには加工上難しく、結果と
して、電池内でガス線速を速めることは困難である。
However, the separator formed by pressing a metal plate has a problem that it is difficult to reduce the cross-sectional area of the gas flow path when compared with a cutting separator because of structural problems in the structure. With a separator made of a metal press plate, ribs are formed by pressing and a gas flow path is formed between adjacent ribs, so it is difficult to process the structure to narrow the gas flow path. Therefore, it is difficult to increase the gas linear velocity.

【0006】また、電極拡散層とセパレータに設けられ
るセパレータリブの接触面積を確保するのが難しい。こ
れは、電極拡散層とセパレータリブは電池内で外部から
の締付け圧力により密着させるが、セパレータリブが密
着していない部分であるガス流路部分では外部締付け圧
力が電極拡散層に直接伝わらず、局部的に圧力抜けの状
態になる。このような密着できていない部分では電極と
電極拡散層の密着が不十分となり電子の流れが不連続に
なり、抵抗が高い状態になるという問題がある。
Further, it is difficult to secure the contact area between the electrode diffusion layer and the separator rib provided on the separator. This is because the electrode diffusion layer and the separator rib are brought into close contact with each other by tightening pressure from the outside in the battery, but the external tightening pressure is not directly transmitted to the electrode diffusion layer in the gas flow path part where the separator rib is not in close contact, The pressure is released locally. In such a non-adhered portion, there is a problem that the electrode and the electrode diffusion layer are not sufficiently adhered to each other and the flow of electrons becomes discontinuous and the resistance becomes high.

【0007】本発明の目的は、固体高分子型燃料電池の
高コスト要因の一つであるセパレータ材料に、金属板を
使用し、かつ、プレスという大量生産が可能となる加工
法で基本構造を作製したセパレータからなる燃料電池を
提供することにある。
An object of the present invention is to use a metal plate as a separator material, which is one of the high cost factors for polymer electrolyte fuel cells, and to press the basic structure by a processing method that enables mass production. It is to provide a fuel cell including the produced separator.

【0008】本発明では、また、プレス加工によるセパ
レータを用いた固体高分子型燃料電池で、カーボン板の
切削加工品と同等のセパレータ形状および電池性能を有
する燃料電池を提供することにある。
Another object of the present invention is to provide a polymer electrolyte fuel cell using a separator made by press working, which has a separator shape and cell performance equivalent to those of a carbon plate machined product.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明のセパレータ又はそのセパレータを用いた燃
料電池は、イオン伝導性を有する電解質膜と、電解質膜
に接触する電極と、アノードガス又はカソードガスを導
く電極拡散層と、アノードガス又はカソードガスの供給
ガスの混合を防ぐセパレータとを有し、セパレータは、
波状の凸部リブを有し、凸部リブは電子導電性を有する
波状電子伝導性板と、これを被覆する樹脂リブから構成
されていることを特徴とする。
In order to solve the above problems, a separator of the present invention or a fuel cell using the separator is provided with an electrolyte membrane having ion conductivity, an electrode in contact with the electrolyte membrane, and an anode gas. Alternatively, it has an electrode diffusion layer that guides the cathode gas, and a separator that prevents mixing of the feed gas of the anode gas or the cathode gas, and the separator is
It is characterized in that it has a wavy convex rib, and the convex rib is composed of a corrugated electron conductive plate having electronic conductivity and a resin rib covering the plate.

【0010】本発明のセパレータは、凸部リブと同一面
内において隣接する他の凸リブ部との間に、樹脂を含ん
で構成された凸状ダミーリブを有していることを特徴と
し、さらに、凸部リブの電子伝導性を有する面が、電子
伝導性材料を含む均一層で被覆されていることを特徴と
する。
The separator of the present invention is characterized in that it has a convex dummy rib made of resin between the convex rib and another convex rib adjacent to the convex rib in the same plane. The surface of the convex rib having electron conductivity is covered with a uniform layer containing an electron conductive material.

【0011】また、本発明のセパレータに設けられるガ
ス流路溝は、凸リブとそれに隣接した凸状ダミーリブと
で形成されることを特徴とする。
Further, the gas passage groove provided in the separator of the present invention is characterized by being formed by a convex rib and a convex dummy rib adjacent thereto.

【0012】さらに、本発明のセパレータは、凸部リブ
と凸状ダミーリブが形成されたセパレータブロックを複
数有して構成され、平面的に連結されて屈曲したガス流
路を形成することを特徴とする。
Further, the separator of the present invention is constituted by having a plurality of separator blocks in which convex ribs and convex dummy ribs are formed, and is planarly connected to form a bent gas flow path. To do.

【0013】本発明のセパレータ又は燃料電池の製造方
法は、金属板をプレス加工により波状に成形する第1の
工程と、上記成形された金属板の凸部表面の少なくとも
一部をリブ表面に露出させ、上記金属板の凸部の露出リ
ブと同一面内で隣り合うリブとの間に樹脂を少なくとも
含む材料を形成する第2の工程とを有し、上記第2の工
程は、凸状ダミーリブが形成できる金型に配置する第3
の工程と、樹脂材料を射出成形により上記成形された金
属板と複合化させる第4の工程を有することを特徴とす
る。
The method for producing a separator or a fuel cell of the present invention comprises a first step of forming a metal plate into a corrugated shape by press working, and exposing at least a part of the convex surface of the formed metal plate to the rib surface. And a second step of forming a material containing at least a resin between the exposed ribs of the convex portion of the metal plate and the ribs adjacent to each other in the same plane, and the second step is a convex dummy rib. Third to place in a mold that can form
And a fourth step of compounding a resin material with the above-mentioned molded metal plate by injection molding.

【0014】また、他の製造方法は、あらかじめ形成し
たダミーリブと、ガス流路溝を複数有する複数の樹脂を
少なくとも含む材料から成るリブピースと、平板状又は
波状に加工した金属板とを圧着加工する第1の工程と、
上記金属板の表面の一部をリブ表面に露出させ、上記露
出リブの同一平面内で隣り合う上記露出リブとの間に少
なくとも一つ以上の樹脂ダミーリブを形成する第2の工
程を有することを特徴とする。
In another manufacturing method, a preliminarily formed dummy rib, a rib piece made of a material containing at least a plurality of resins having a plurality of gas passage grooves, and a flat or corrugated metal plate are pressure-bonded. The first step,
A second step of exposing a part of the surface of the metal plate to the rib surface and forming at least one or more resin dummy ribs between the adjacent exposed ribs in the same plane of the exposed ribs; Characterize.

【0015】[0015]

【発明の実施の形態】燃料電池(PEFC)内でアノー
ドガスとカソードガスを分離し、燃料電池内のガス流路
を形成し、単電池の外殻を構成するセパレータは、腐食
性雰囲気に曝されるため、化学的に安定な材料であるこ
とが要求される。さらに材料自体の高い電子伝導性や、
ある程度以上の機械的強度も有していなければならな
い。このような制約を考慮して、現在のPEFCセパレ
ータには、緻密カーボングラファイト等のカーボン系材
料が主に使用されている。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION A separator that separates an anode gas and a cathode gas in a fuel cell (PEFC) to form a gas flow path in the fuel cell and constitutes an outer shell of a unit cell is exposed to a corrosive atmosphere. Therefore, a chemically stable material is required. Furthermore, the high electronic conductivity of the material itself,
It must also have some mechanical strength. Considering these restrictions, carbonaceous materials such as dense carbon graphite are mainly used for the current PEFC separator.

【0016】しかしカーボン製セパレータは、以下のよ
うな作製,成形,加工上の問題があるため、セパレータ
製作コストは高くなる。
However, the carbon separator has the following problems in production, molding, and processing, so that the separator production cost becomes high.

【0017】(1)カーボン系材料は樹脂等の焼成によ
り得られるが、その温度は千数百度と、大きなエネルギ
ーの投入を必要し、必然的に原材料が高くなること。
(1) The carbon-based material is obtained by firing a resin or the like, but the temperature is a thousand and several hundred degrees, and it is necessary to input a large amount of energy, and the raw material inevitably becomes expensive.

【0018】(2)セパレータにはガスや水蒸気の流路
が必要となるが、上記カーボン系材料の硬度は高いため
に切削・加工が困難であること。
(2) The separator requires a passage for gas and water vapor, but it is difficult to cut and process because the carbonaceous material has a high hardness.

【0019】(3)隣接する電池のアノードガスとカソ
ードガスの混合や、水素を含むアノードガスの電池外漏
洩を防止するため、セパレータはそれ自身ガスを透過さ
せてはならないが、上記カーボン系材料のガスセパレー
ト能力は完全ではない。このためセパレータ形状に成形
加工の後、フェノール樹脂等をカーボン製セパレータの
空隙部に含浸させる工程が必要になる。
(3) In order to prevent the anode gas and the cathode gas of adjacent cells from being mixed with each other and the anode gas containing hydrogen from leaking out of the cell, the separator itself must not allow the gas to pass therethrough. The gas separation ability of is not perfect. For this reason, a step of impregnating the voids of the carbon separator with a phenolic resin or the like is necessary after the separator shape is formed.

【0020】そこで、安価にセパレータを作製できる材
料として金属材料の使用は有力である。特に金属板をプ
レス加工によりアノードガス流路とカソードガス流路を
形成したセパレータは材料および加工コスト低減に効果
的である。金属板を用いたセパレータの例としては特開
平8−180883号公報などが挙げられる。
Therefore, it is effective to use a metal material as a material for producing a separator at low cost. Particularly, a separator in which an anode gas flow path and a cathode gas flow path are formed by pressing a metal plate is effective in reducing materials and processing cost. As an example of a separator using a metal plate, Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-180883 can be cited.

【0021】しかし、金属板をプレス加工で形成したセ
パレータは、切削加工セパレータと比較したとき構造上
の造形の問題から電池性能の向上が困難である。その問
題を以下に示す。
However, it is difficult to improve the battery performance of a separator formed by pressing a metal plate, as compared with a cutting separator, because of structural problems in forming. The problem is shown below.

【0022】まず、第1に、ガス流路断面積の縮小が難
しいことがある。つまり、固体高分子型燃料電池はカソ
ード反応で水が生成する。生成水は電解質膜を湿潤させ
ることにより膜の低イオン伝導性を維持するが、電極あ
るいは拡散層中に滞留すると供給ガスの拡散を妨げ、化
学反応が円滑に進行できなくなるため電池の限界電流密
度を低下させる。この現象を抑制するためには供給ガス
の電池内でのガス線速を高め生成水を電池系外に運び去
る方法が有効である。構造的にはガス流路を電池面内で
屈曲させ、流路断面積を減少させる方法、例えばサーペ
ンタイン形状を採用するのが一般的となっている。
First, it may be difficult to reduce the cross-sectional area of the gas passage. That is, in the polymer electrolyte fuel cell, water is produced by the cathode reaction. The generated water maintains the low ionic conductivity of the membrane by wetting the electrolyte membrane, but if it stays in the electrode or diffusion layer, it will impede the diffusion of the feed gas and prevent the chemical reaction from proceeding smoothly, thus limiting the current density of the battery. Lower. In order to suppress this phenomenon, a method of increasing the gas linear velocity of the supply gas in the battery and carrying the generated water away from the battery system is effective. Structurally, it is common to bend the gas flow path in the plane of the cell to reduce the cross-sectional area of the flow path, for example, a serpentine shape.

【0023】金属プレス板によるセパレータではプレス
によってリブを作製し、隣接するリブ間でガス流路を形
成する。金属板に設けられるリブはアノード側とカソー
ド側が必要なため、表と裏で周期的に凸部が繰り返され
る構造になる。表で凸部であれば裏面では凹部つまりガ
スが流れる流路として機能するため、このガス流路を狭
める構造を実現するには加工上難しい。すなわち電池内
でガス線速を速めることは困難である。
In a separator made of a metal press plate, ribs are formed by pressing and a gas flow path is formed between adjacent ribs. Since the ribs provided on the metal plate are required on the anode side and the cathode side, the protrusions are periodically repeated on the front and back sides. If it is a convex portion on the front surface, it functions as a concave portion on the back surface, that is, as a gas flow passage, and it is difficult in terms of processing to realize a structure for narrowing this gas flow passage. That is, it is difficult to increase the gas linear velocity in the battery.

【0024】第2に、電極拡散層とセパレータリブの接
触面積を確保するのが難しい。これは、電極拡散層とセ
パレータリブは電池内で外部からの締付け圧力により密
着している。電極で反応に関与する電子は電極と電極拡
散層およびセパレータリブを電池厚さ方向に通過する。
このときセパレータリブが密着していない部分、つまり
ガス流路部分では外部締付け圧力が電極拡散層に直接伝
わらず、局部的に圧力抜けの状態になる。この部分では
電極と電極拡散層の密着が不十分となり電子の流れが不
連続になる、つまり抵抗が高い状態になる。
Second, it is difficult to secure the contact area between the electrode diffusion layer and the separator rib. This is because the electrode diffusion layer and the separator rib are in close contact with each other in the battery due to external tightening pressure. Electrons involved in the reaction at the electrode pass through the electrode, the electrode diffusion layer and the separator rib in the battery thickness direction.
At this time, the external tightening pressure is not directly transmitted to the electrode diffusion layer in the portion where the separator ribs are not in close contact, that is, in the gas flow passage portion, and the pressure is locally released. In this portion, the adhesion between the electrode and the electrode diffusion layer is insufficient and the electron flow becomes discontinuous, that is, the resistance becomes high.

【0025】このような部分を電池内でできるだけ減少
させることが電池性能を確保する一つの方法であるが、
金属プレス板セパレータでは上述の加工の困難さの理由
により電極拡散層とセパレータリブの接触面積を拡大さ
せることは困難である。
One way to secure the battery performance is to reduce such a portion in the battery as much as possible.
In the case of a metal press plate separator, it is difficult to increase the contact area between the electrode diffusion layer and the separator rib because of the above-mentioned difficulty of processing.

【0026】さらに金属板をプレスして凸部リブを形成
する際、凸部分の端部は直角には形成できず、いくらか
のアールを有した丸い形状となってしまう。丸いリブで
は先端の平坦部面積は限られてしまうので、ほぼ直角の
リブを造形できる切削加工に比較するとプレス加工はこ
の点でも不利になる。
Further, when the convex rib is formed by pressing the metal plate, the end of the convex portion cannot be formed at a right angle, resulting in a round shape having some radius. Since the area of the flat portion of the tip is limited with a round rib, the press working is also disadvantageous in this respect as compared with the cutting work capable of forming a rib having a substantially right angle.

【0027】上記課題を達成するために、発明者等は安
価な金属系材料を簡便な加工法により燃料電池用セパレ
ータを形成する方法及び金属板を用いたセパレータ及び
それを用いた燃料電池について以下に説明する。
In order to achieve the above object, the inventors of the present invention will describe a method of forming a fuel cell separator by a simple processing method of an inexpensive metal-based material, a separator using a metal plate and a fuel cell using the same. Explained.

【0028】本発明では、金属板などを波状に加工した
波状電子伝導性板7と、波状電子伝導性板の凸部リブの
電子伝導性を確保したまま、樹脂1を少なくとも含む材
料によりガス流路溝であるアノードガス流路5及びカソ
ードガス流路6を構成した複合セパレータによって、上
記課題を達成することができる。
In the present invention, the gas flow is made of a material containing at least the resin 1 while ensuring the electron conductivity of the corrugated electron conductive plate 7 formed by corrugating a metal plate or the like and the convex ribs of the corrugated electron conductive plate. The above-mentioned problems can be achieved by the composite separator having the anode gas flow channel 5 and the cathode gas flow channel 6 which are the channel grooves.

【0029】ここで用いる金属としては、電子伝導性が
高く加工が容易な材料が望ましい。たとえば、鉄,銅,
アルミニウム,錫,ニッケル,チタン,鉛,クロム,
銀,金,白金,パラジウム,コバルト,亜鉛などが使用
可能な材料として挙げられる。
As the metal used here, a material having high electron conductivity and easy to process is desirable. For example, iron, copper,
Aluminum, tin, nickel, titanium, lead, chromium,
Examples of usable materials include silver, gold, platinum, palladium, cobalt and zinc.

【0030】また上記材料をベースにした合金材料や、
上記材料にタングステンなどの各種遷移金属をドープし
た材料も使用することができる。
Further, alloy materials based on the above materials,
Materials obtained by doping the above materials with various transition metals such as tungsten can also be used.

【0031】金属板に腐食生成物が発生すると電池の内
部抵抗が増加するため使用材料は高耐食性を有すること
が望まれるが、この観点からはとくにステンレス材料や
各種クラッド材、表面処理した鋼板を使用することが特
に好ましい。
Since the internal resistance of the battery increases when corrosion products are generated on the metal plate, it is desirable that the material used has high corrosion resistance. From this point of view, stainless steel materials, various clad materials, and surface-treated steel sheets are particularly preferable. It is particularly preferred to use.

【0032】金属波板に組み合わせる樹脂材料としては
エポキシ樹脂,ポリイミド樹脂,ポリアミド樹脂,フェ
ノール樹脂,ポリオレフィン系樹脂,ポリエステル系樹
脂,ポリカーボネート樹脂,ポリスチレン系樹脂,ポリ
スルホン系樹脂,アクリル系樹脂,ポリフェニレンエー
テル樹脂,ポリフェニレンスルファイド樹脂,ポリエー
テルエーテルケトン樹脂などが使用できる。これらの樹
脂は単独使用することも出来るし、二種以上組み合わせ
ることももちろん可能である。
The resin material to be combined with the metal corrugated plate is epoxy resin, polyimide resin, polyamide resin, phenol resin, polyolefin resin, polyester resin, polycarbonate resin, polystyrene resin, polysulfone resin, acrylic resin, polyphenylene ether resin. , Polyphenylene sulfide resin, polyether ether ketone resin, etc. can be used. These resins can be used alone or in combination of two or more.

【0033】上記セパレータでは、波状電子伝導性板7
の表面に形成された電子伝導性を有する凸部リブと、同
一面内において隣接する電子伝導性を有する凸リブ部と
の間に、樹脂を少なくとも含む材料から構成された凸状
ダミーリブ9が少なくとも一つ以上配置されることが望
ましい。
In the above separator, the corrugated electron conductive plate 7 is used.
At least a convex dummy rib 9 made of a material containing at least a resin is provided between the convex ribs having electron conductivity formed on the surface of and the adjacent convex ribs having electron conductivity in the same plane. It is desirable to arrange one or more.

【0034】ダミーリブを形成することによりガス流路
断面積を減少させ電池内のガス線速を高めることがで
き、その結果反応ガスの拡散性向上が可能になる。
By forming the dummy ribs, it is possible to reduce the cross-sectional area of the gas passage and increase the gas linear velocity in the battery, and as a result, it is possible to improve the diffusivity of the reaction gas.

【0035】さらにはセパレータリブと電極3および拡
散層2の接触面積が増加することにより締付け状態が良
好になり、接触抵抗減少の効果が得られる。
Further, since the contact area between the separator rib and the electrode 3 and the diffusion layer 2 is increased, the tightened state is improved and the contact resistance is reduced.

【0036】本発明のセパレータは、その表裏に形成さ
れる凸状リブの先端面の電子伝導性を確保することで厚
さ方向の導電性を有する。しかし長期間の発電により、
凸状リブ先端面に腐食生成物が形成され抵抗が増加する
可能性がある。
The separator of the present invention has conductivity in the thickness direction by ensuring the electronic conductivity of the tip surfaces of the convex ribs formed on the front and back surfaces thereof. However, due to long-term power generation,
Corrosion products may be formed on the tip surfaces of the convex ribs to increase resistance.

【0037】この現象を抑制するためには凸状リブの先
端面に耐食性と電子伝導性を有する保護均一層10で被
覆すればよいことが分かった。保護均一層を採用するこ
とにより、長期発電試験でも内部抵抗が増加しない安定
した電池の作製が可能になる。
It has been found that in order to suppress this phenomenon, the tip end surface of the convex rib should be covered with the protective uniform layer 10 having corrosion resistance and electron conductivity. By adopting the protective uniform layer, it becomes possible to manufacture a stable battery in which the internal resistance does not increase even in the long-term power generation test.

【0038】本発明のセパレータはダミーリブを形成す
ることによりガス流路断面積を減少できる。また、ダミ
ーリブの形状変更によってガス流路に関するパラメータ
ー制御が容易になる。ガス流路溝幅についてはセパレー
タリブと電極および拡散層の接触面積増加の点から小さ
い方が望ましい。ガス流路溝の深さはガスの線速を増大
させるため、浅い方が望ましい。
The separator of the present invention can reduce the gas flow passage cross-sectional area by forming dummy ribs. Further, by changing the shape of the dummy rib, it becomes easy to control the parameters related to the gas flow path. It is desirable that the width of the gas flow channel groove be smaller from the viewpoint of increasing the contact area between the separator rib, the electrode and the diffusion layer. The depth of the gas passage groove is preferably shallow because it increases the linear velocity of the gas.

【0039】発明者らの検討によって、ガス流路溝幅は
1.2mm 以下、流路深さは1.0mm以下に設計して作製
したセパレータは、発電時の性能および寿命が改善され
ることが明らかとなった。
According to the study by the inventors, a separator designed by designing a gas channel groove width of 1.2 mm or less and a channel depth of 1.0 mm or less has improved performance and life during power generation. Became clear.

【0040】また、燃料電池を小型分散電源あるいは電
気自動車用電源に用いる際には電池を配置するスペース
ユーティリティの観点からコンパクトなサイズが求めら
れる。
When the fuel cell is used as a small distributed power source or a power source for an electric vehicle, a compact size is required from the viewpoint of space utility for arranging the cell.

【0041】このためには電池性能を向上させて出力密
度を増加させるとともに構成材料の薄型化も進める必要
がある。
For this purpose, it is necessary to improve the battery performance to increase the output density and to make the constituent materials thinner.

【0042】本発明のセパレータは波状金属板の設計に
より薄型化に対応可能であるが、金属板板厚が厚いと曲
げ加工部のアールが大きくなるため波状板の厚みが増大
する。セパレータの厚みを2.5mm 以下にするためには
0.4mm 以下の波状金属板を用いれば実現可能であるこ
とを見出した。このような薄型金属板の使用はセパレー
タ重量軽減の観点からも望ましい。
The separator of the present invention can be made thinner by designing a corrugated metal plate, but if the thickness of the metal plate is large, the radius of the bent portion will be large, and the thickness of the corrugated plate will increase. It has been found that it is possible to achieve a separator thickness of 2.5 mm or less by using a corrugated metal plate of 0.4 mm or less. The use of such a thin metal plate is also desirable from the viewpoint of reducing the weight of the separator.

【0043】凸状リブの先端面に耐食性と電子伝導性を
有する保護均一層は、抵抗増加を抑制するために有効で
あるが、セパレータの製作コストを低くするため、安価
な材料を簡便な工程で層形成する必要がある。
The protective uniform layer having corrosion resistance and electron conductivity on the tip surface of the convex rib is effective for suppressing an increase in resistance, but since the manufacturing cost of the separator is reduced, an inexpensive material can be manufactured by a simple process. It is necessary to form a layer with.

【0044】電子伝導フィラーとしてカーボン粉体,バ
インダーとしてフッ素樹脂系材料および有機溶媒を用い
てカーボンペーストを調整し、このペーストを凸状リブ
先端面に塗布することを見出した。この方法により作製
したセパレータは時間経過に伴う電子伝導部分の抵抗増
加がほとんどないことがわかった。
It has been found that a carbon paste is prepared by using carbon powder as an electron conductive filler, a fluororesin material and an organic solvent as a binder, and the paste is applied to the tip surface of the convex rib. It was found that the separator manufactured by this method showed almost no increase in the resistance of the electron conducting portion with the passage of time.

【0045】波状金属板と少なくとも樹脂を含む材料か
ら形成された凸状ダミーリブを有するセパレータの構成
部分であるセパレータブロックを作製し、ガス流路を不
連続にすることなくブロックを平面的に配置すること
で、ガス流路が電池面内で屈曲したサーペンタイン(蛇
腹)型セパレータを作製することができる。
A separator block, which is a constituent part of a separator having a wavy metal plate and a convex dummy rib formed of a material containing at least a resin, is produced, and the block is arranged in a plane without discontinuity of gas flow paths. As a result, a serpentine (bellows) type separator having a gas flow channel bent in the plane of the battery can be manufactured.

【0046】電池の限界電流密度向上のため本発明セパ
レータではガス流路断面積を大幅に減らすことができる
サーペンタイン型ガス流路を採用した。
In order to improve the limiting current density of the battery, the separator of the present invention employs a serpentine type gas passage which can greatly reduce the cross-sectional area of the gas passage.

【0047】また本発明のセパレータではセパレータ形
成材料の一部である樹脂に伝導性フィラーを添加するこ
とによりセパレータ自体の抵抗率を減少させている。
In the separator of the present invention, the resistivity of the separator itself is reduced by adding the conductive filler to the resin which is a part of the separator forming material.

【0048】これにより内部抵抗が小さく、性能の良好
な電池が実現できる。
As a result, a battery having a small internal resistance and good performance can be realized.

【0049】樹脂に添加する伝導性フィラーは樹脂量に
対して5wt%以上55wt%以下が望ましい。フィラ
ー量が5wt%よりも小さいと低抵抗化の効果が得られ
ず、逆に55wt%よりも過剰量を添加すると、セパレ
ータとしての水素セパレート特性が低下してしまうため
である。
The conductive filler added to the resin is preferably 5 wt% or more and 55 wt% or less with respect to the amount of resin. This is because if the amount of the filler is less than 5 wt%, the effect of lowering the resistance cannot be obtained, and conversely, if an excessive amount of more than 55 wt% is added, the hydrogen separation characteristic as the separator deteriorates.

【0050】従来は原材料,加工費ともに高コストであ
った緻密黒鉛板の切削加工セパレータに対し、主に波状
金属板と樹脂から成り金属板凸部リブと樹脂ダミーリブ
を有する複合化セパレータの原材料コストは大幅に低
い。
In contrast to the cutting separator of a dense graphite plate, which has conventionally been expensive in terms of both raw material and processing cost, the raw material cost of a composite separator mainly made of a corrugated metal plate and a resin and having convex ribs of the metal plate and resin dummy ribs. Is significantly lower.

【0051】しかしセパレータとしての総コストを低減
するためには生産性の高い連続的な作製方法が必要にな
る。
However, in order to reduce the total cost as a separator, a continuous manufacturing method with high productivity is required.

【0052】本発明のセパレータではあらかじめ作製し
たリブの形状に対応した金型に波状金属板を1枚もしく
は複数枚セットした上で樹脂を射出しガス流路溝を形成
する。同時に電極面の外側に位置するガスシール枠の形
成も同時に完了するので効率的な生産が可能である。
In the separator of the present invention, one or a plurality of corrugated metal plates are set in a mold corresponding to the shape of the rib prepared in advance, and the resin is injected to form the gas flow channel groove. At the same time, the formation of the gas seal frame located outside the electrode surface is completed at the same time, so that efficient production is possible.

【0053】さらには別の作製方法として、ダミーリブ
および一本もしくは複数本のガス流路溝を有する少なく
とも樹脂を含む材料から成る樹脂リブピース片をあらか
じめ複数個作製し、平板状もしくは波状に加工した金属
板と圧着加工することにより、本発明のセパレータを効
率的に作製することが可能となる。
As yet another manufacturing method, a plurality of resin rib piece pieces made of a material containing at least a resin having dummy ribs and one or more gas flow passage grooves are prepared in advance and processed into a flat plate shape or a wavy metal shape. By performing pressure bonding with the plate, the separator of the present invention can be efficiently manufactured.

【0054】以下実施例により本発明をさらに詳しく説
明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
The present invention will be described in more detail with reference to the following examples, but the present invention is not limited thereto.

【0055】(実施例1)0.5mm 板厚のSUS304
をプレス加工することで7mmピッチの波状凹凸を形成
し、平板中央部に波状突起を有する電極面積9.8cm×
9.8cm仕様のセパレータ基板を作製した。
(Example 1) SUS304 having a thickness of 0.5 mm
By pressing, a 7 mm pitch wavy unevenness is formed, and an electrode area with a wavy projection in the center of the flat plate is 9.8 cm ×
A 9.8 cm specification separator substrate was produced.

【0056】これとは別にポリフェニレンサルファイド
(PPS)樹脂を加工し、長さ9.8cm,深さ1.2mm の
ガス流路溝1本を有する樹脂ピースを28本作製した。
Separately from this, polyphenylene sulfide
The (PPS) resin was processed to produce 28 resin pieces each having one gas flow channel groove having a length of 9.8 cm and a depth of 1.2 mm.

【0057】セパレータ基板の凸部先端面以外の面にエ
ポキシ系接着剤を均一に塗布し、2.9mm の間隔をおい
て接着面を上方に向けて並べた14本の樹脂ピース上に
波状金属板を静置・圧着してアノードガス流路を形成し
た。
Epoxy adhesive was evenly applied to the surface of the separator substrate other than the tip surface of the convex portion, and a corrugated metal was formed on 14 resin pieces arranged with the adhesive surface facing upward with a spacing of 2.9 mm. The plate was left stationary and pressure-bonded to form an anode gas flow channel.

【0058】圧着完了後、別の樹脂ピース14本を同様
にして配置し、裏返した金属板を圧着・接合することで
金属反対面にもカソードガス流路を形成した。
After the completion of the pressure bonding, another 14 resin pieces were arranged in the same manner, and the metal plate which was turned upside down was pressure bonded and bonded to form a cathode gas flow path on the opposite surface of the metal.

【0059】セパレータ基板の波状凸部周囲部分内部マ
ニホールド孔を有する額縁状シールフレームをアノード
側カソード側それぞれに接着し、ガスシール枠およびア
ノードマニホールド,カソードマニホールド,冷却水孔
をセパレータ基板に形成した。
A frame-shaped seal frame having an internal manifold hole around the wavy convex portion of the separator substrate was bonded to each of the anode side and the cathode side to form a gas seal frame, an anode manifold, a cathode manifold, and a cooling water hole in the separator substrate.

【0060】作製したセパレータはガス流路として長さ
9.8cm ,ガス流路溝幅3.5mm,ガス流路溝深さ1.2
mm ,流路本数14本をアノード,カソード側に備え、
その厚みは5.0mm であった。
The produced separator has a gas channel length of 9.8 cm, gas channel groove width of 3.5 mm and gas channel groove depth of 1.2.
mm, equipped with 14 channels on the anode and cathode sides,
Its thickness was 5.0 mm.

【0061】デュポン社製のナフィオン膜(イオン交換
容量0.91meq/g)表面にアノード(白金ルテニウム
合金担持カーボン,0.5mgPt−Ru/cm2)およびカ
ソード(白金担持カーボン,0.3mg/cm2)を形成した
電解質膜/電極接合体にポリテトラフルオロエチレン
(PTFE)分散水溶液を含浸,乾燥させることで撥水
性を付与した厚さ0.4mm のカーボンペーパーを電極に
重なるように配置し、本発明のセパレータ2枚をその外
側に配置した。
Anode (platinum-ruthenium alloy-supported carbon, 0.5 mg Pt-Ru / cm 2 ) and cathode (platinum-supported carbon, 0.3 mg / cm 2 ) were formed on the surface of a DuPont Nafion membrane (ion exchange capacity 0.91 meq / g). 2 ) The electrolyte membrane / electrode assembly formed with 2 ) is impregnated with a polytetrafluoroethylene (PTFE) dispersion aqueous solution and dried to disperse water-repellent carbon paper having a thickness of 0.4 mm so as to overlap the electrodes. Two sheets of the separator of the present invention were arranged on the outside.

【0062】さらに、表面に耐食処理を施した銅製集電
板と、PTFE製絶縁シート,ステンレス製のエンドプ
レートを順じ積層し、最終的にボルトおよびナットで締
付けて試験セルを作製した。
Further, a copper current collector plate having a surface subjected to anticorrosion treatment, a PTFE insulating sheet, and a stainless steel end plate were sequentially laminated, and finally tightened with bolts and nuts to prepare a test cell.

【0063】この試験セルを恒温槽にセットし、加熱の
ためのヒーター機能と備えたアノード・カソードガス供
給ラインと、出口圧力調整弁と温度保温用ヒーターを有
するガス出口ラインをそれぞれ接続した。
The test cell was set in a constant temperature bath, and an anode / cathode gas supply line having a heater function for heating, a gas outlet line having an outlet pressure adjusting valve and a temperature keeping heater were connected to each other.

【0064】供給ガスへの加湿は液体用マスフローコン
トローラーを用いた。この試験セルに電子負荷器を接続
し、温度70℃,燃料利用率0.75 ,酸素利用率0.
4 における電流−電圧データを採取した。また、電流
密度0.2A/cm2の定格負荷における電圧経時変化を測
定した。
A liquid mass flow controller was used for humidifying the supply gas. An electronic load was connected to this test cell, the temperature was 70 ° C, the fuel utilization rate was 0.75, and the oxygen utilization rate was 0.7.
Current-voltage data at 4 was collected. In addition, the change with time of voltage under a rated load with a current density of 0.2 A / cm 2 was measured.

【0065】図2は実施例1を用いて組み立てた試験セ
ルの部分断面図である。電極反応により生成/消費され
る電子は波状金属板を厚さ方向に流れる構造となってい
る。
FIG. 2 is a partial sectional view of a test cell assembled by using the first embodiment. Electrons generated / consumed by the electrode reaction have a structure of flowing in the thickness direction of the corrugated metal plate.

【0066】(比較例1)たて横ともに13.5cmで厚
さ5mmのSUS304板を用意し、中央部を9.8cm×
9.8cmの電極部とみなし、ガス流路溝深さ1.2mm ,
ガス流路溝幅3.5mm,長さ9.8cm のガス流路を切削
加工にて形成し、金属セパレータを作製した。
(Comparative Example 1) A SUS304 plate having a height of 13.5 cm and a thickness of 5 mm was prepared, and the central portion was 9.8 cm ×
Considering the electrode part as 9.8 cm, gas channel groove depth 1.2 mm,
A gas separator having a groove width of 3.5 mm and a length of 9.8 cm was formed by cutting to prepare a metal separator.

【0067】本セパレータの形状は実施例1と同一のも
のである。本セパレータを用いて試験セルを作製し、実
施例1と同様の装置にセットし、電流−電圧データおよ
び電流密度0.2A/cm2の定格負荷における電圧経時変
化を測定した。
The shape of this separator is the same as that of the first embodiment. Using this separator, a test cell was prepared and set in the same device as in Example 1, and the current-voltage data and the voltage aging at a rated load of a current density of 0.2 A / cm 2 were measured.

【0068】図3に実施例1および比較例1の定格負荷
における電圧経時変化測定結果を示す。比較例1では5
00時間程度でセル電圧が急激に減少しているのに対
し、実施例1では2000時間程度までセル電圧を一定
に保つことができた。これは比較例1では電池内のガス
流路のすべてが金属から成るため、発電時の腐食性雰囲
気のもとで金属イオンが溶出し、電解質膜材料とイオン
交換して電池の内部抵抗を増加させるためである。一
方、実施例1は拡散層に接触する面以外の金属部は樹脂
に覆われており、それだけ溶出する金属イオンを抑制で
きるため、セル電圧安定化が可能になったと考えられ
る。
FIG. 3 shows the results of measuring the change with time in voltage under rated load in Example 1 and Comparative Example 1. 5 in Comparative Example 1
While the cell voltage sharply decreased after about 00 hours, in Example 1, the cell voltage could be kept constant up to about 2000 hours. In Comparative Example 1, since the gas flow path in the battery is entirely made of metal, metal ions are eluted under a corrosive atmosphere during power generation and ion exchange with the electrolyte membrane material increases the internal resistance of the battery. This is to allow it. On the other hand, in Example 1, the metal portion other than the surface in contact with the diffusion layer is covered with the resin, and the eluted metal ions can be suppressed, so that the cell voltage can be stabilized.

【0069】(実施例2)PPS樹脂を加工し、長さ
9.8cm ,深さ1.2mm ,溝幅1.35mm のガス流路溝
2本と、長さ9.8cm ,深さ1.2mm ,幅0.8mm のダ
ミーリブ1本を有する樹脂ピースを28本作製した。
(Example 2) PPS resin was processed to form two gas flow channels having a length of 9.8 cm, a depth of 1.2 mm and a groove width of 1.35 mm, and a length of 9.8 cm and a depth of 1. Twenty-eight resin pieces having one dummy rib having a width of 2 mm and a width of 0.8 mm were manufactured.

【0070】実施例1と同様にして作製したセパレータ
基板のアノード,カソード側それぞれの凸部に沿って樹
脂ピースを圧着し、さらにガスシール枠を接着しセパレ
ータを形成させた。
A resin piece was pressure-bonded along the anode and cathode side projections of a separator substrate manufactured in the same manner as in Example 1, and a gas seal frame was bonded to form a separator.

【0071】本セパレータは、ガス流路として長さ9.
8cm ,ガス流路溝幅1.35mm ,ガス流路溝深さ1.2
mm ,流路本数28本をアノード,カソード側に備え、
その厚みは5.0mm であった。
This separator has a length of 9.
8 cm, gas channel groove width 1.35 mm, gas channel groove depth 1.2
mm, equipped with 28 channels on the anode and cathode sides,
Its thickness was 5.0 mm.

【0072】本セパレータを用いて試験セルを作製し、
実施例1と同様の装置にセットし、同条件で電流−電圧
データを測定した。
A test cell was prepared using this separator,
The device was set in the same device as in Example 1 and current-voltage data was measured under the same conditions.

【0073】図4に実施例1および実施例2の電流−電
圧曲線を示す。実施例1に対し、実施例2は電流密度に
対する電圧減少が小さいことが分かる。これは、実施例
2で形成したダミーリブによってガス流路の断面積を調
節することができ、電池内を流れるガス線速を速めるこ
とによって電極反応の反応抵抗を減少することができた
ためと推察される。
FIG. 4 shows current-voltage curves of Example 1 and Example 2. It can be seen that the voltage decrease with respect to the current density is small in Example 2 as compared with Example 1. This is presumed to be because the dummy ribs formed in Example 2 could adjust the cross-sectional area of the gas flow path, and the reaction resistance of the electrode reaction could be reduced by increasing the linear velocity of the gas flowing in the battery. It

【0074】(実施例3)実施例2と同様にして作製し
たセパレータの電子伝導性を有する両極のリブ先端面に
金ペーストをスクリーン印刷し、1時間自然乾燥させ
た。乾燥後の金ペースト層を測定すると約30μmであ
った。
Example 3 A gold paste was screen-printed on the tip ends of the ribs of the bipolar plate having electron conductivity of the separator prepared in the same manner as in Example 2 and naturally dried for 1 hour. The gold paste layer after drying was measured to be about 30 μm.

【0075】このセパレータを用いて作製した試験セル
の電流−電圧データを採取した。
Current-voltage data of a test cell manufactured using this separator was collected.

【0076】また、電流密度0.2A/cm2の定格負荷に
おける電圧経時変化を測定した。
Further, the change with time of voltage under a rated load with a current density of 0.2 A / cm 2 was measured.

【0077】図5に実施例1および実施例3の定格負荷
における電圧経時変化測定結果を示す。実施例3はセパ
レータ凸部リブの電子伝導性を有する面に、金ペースト
層を被覆し、SUS304の溶解反応の抑制を図ってい
る。この結果、実施例1は2000時間でセル電圧の低
下が見られたのに対し、実施例3では4000時間程度
まで性能維持が可能になっている。
FIG. 5 shows the results of measuring the change with time of the voltage under rated load in Examples 1 and 3. In Example 3, the surface of the separator rib having electron conductivity is coated with a gold paste layer to suppress the dissolution reaction of SUS304. As a result, in Example 1, a decrease in cell voltage was observed after 2000 hours, whereas in Example 3, performance could be maintained up to about 4000 hours.

【0078】(実施例4)PPS樹脂を加工し、長さ
9.8cm ,深さ1.0mm ,溝幅1.35mm のガス流路2
本と、長さ9.8cm ,深さ1.2mm ,幅0.8mm のダミ
ーリブ1本を有する樹脂リブピース17を28本作製し
た。
(Example 4) A PPS resin was processed into a gas passage 2 having a length of 9.8 cm, a depth of 1.0 mm and a groove width of 1.35 mm.
Twenty-eight resin rib pieces 17 having one book and one dummy rib having a length of 9.8 cm, a depth of 1.2 mm and a width of 0.8 mm were produced.

【0079】実施例1と同様にして作製したセパレータ
基板のアノード,カソード側それぞれの凸部に沿って樹
脂ピースを圧着し、さらにガスシール枠を接着しセパレ
ータを形成させた。さらに電子伝導性を有する両極のリ
ブ先端面に金ペーストをスクリーン印刷し、1時間自然
乾燥させることにより均一層を形成した。
A resin piece was pressure-bonded along the protrusions on the anode and cathode sides of a separator substrate manufactured in the same manner as in Example 1, and a gas seal frame was further adhered to form a separator. Further, a gold paste was screen-printed on the tip ends of the ribs having both electronic conductivity, and naturally dried for 1 hour to form a uniform layer.

【0080】本セパレータは、ガス流路として長さ9.
8cm ,ガス流路溝幅1.35mm ,ガス流路溝深さ1.0
mm ,流路本数28本をアノード,カソード側に備え、
その厚みは5.0mm であった。
This separator has a length of 9.
8 cm, gas channel groove width 1.35 mm, gas channel groove depth 1.0
mm, equipped with 28 channels on the anode and cathode sides,
Its thickness was 5.0 mm.

【0081】本セパレータを用いて試験セルを作製し、
実施例1と同様の装置にセットし、同条件で電流−電圧
データを測定した。
A test cell was prepared using this separator,
The device was set in the same device as in Example 1 and current-voltage data was measured under the same conditions.

【0082】(実施例5)PPS樹脂を加工し、長さ
9.8cm ,深さ1.0mm ,溝幅1.2mm のガス流路2本
と、幅1.1mm のダミーリブ1本を有する樹脂ピースを
28本作製した。
(Embodiment 5) A resin obtained by processing a PPS resin and having two gas flow passages each having a length of 9.8 cm, a depth of 1.0 mm and a groove width of 1.2 mm, and one dummy rib having a width of 1.1 mm. Twenty eight pieces were produced.

【0083】実施例1と同様にして作製したセパレータ
基板のアノード,カソード側それぞれの凸部に沿って樹
脂ピースを圧着し、さらにガスシール枠を接着しセパレ
ータを形成させた。さらに電子伝導性を有する両極のリ
ブ先端面に金ペーストをスクリーン印刷し、1時間自然
乾燥させることにより均一層を形成した。
A resin piece was pressure-bonded along the protrusions on the anode and cathode sides of a separator substrate manufactured in the same manner as in Example 1, and a gas seal frame was further adhered to form a separator. Further, a gold paste was screen-printed on the tip ends of the ribs having both electronic conductivity, and naturally dried for 1 hour to form a uniform layer.

【0084】本セパレータは、ガス流路として長さ9.
8cm ,ガス流路溝幅1.2mm ,ガス流路溝深さ1.0mm
,流路本数28本をアノード,カソード側に備え、そ
の厚みは5.0mm であった。
This separator has a length of 9.
8 cm, gas channel groove width 1.2 mm, gas channel groove depth 1.0 mm
The number of flow paths was 28 on the anode and cathode sides, and the thickness was 5.0 mm.

【0085】本セパレータを用いて試験セルを作製し、
実施例1と同様の装置にセットし、同条件で電流−電圧
データを測定した。
A test cell was prepared using this separator,
The device was set in the same device as in Example 1 and current-voltage data was measured under the same conditions.

【0086】図6に実施例3,4、および5のセル電圧
0.7V における電流密度値を示す。1.2mm の流路溝
深さを有する実施例3に対し、流路溝深さを1.0mm と
した実施例4は電池性能の向上が確認された。また、流
路幅を1.3mm から1.2mmへ縮小した実施例5では電
流密度のさらなる増加が測定された。これは図4におけ
る考察と同様にガス線速を速めたことによる影響と考え
られる。
FIG. 6 shows the current density values at the cell voltage of 0.7 V in Examples 3, 4, and 5. It was confirmed that the battery performance was improved in Example 4 in which the channel groove depth was 1.0 mm, as compared with Example 3 in which the channel groove depth was 1.2 mm. Further, in Example 5 in which the channel width was reduced from 1.3 mm to 1.2 mm, a further increase in current density was measured. This is considered to be the effect of increasing the gas linear velocity, as in the consideration in FIG.

【0087】(実施例6)実施例5と同様にして樹脂ピ
ースを28本作製した。
Example 6 In the same manner as in Example 5, 28 resin pieces were prepared.

【0088】0.3mm 板厚のSUS304をプレス加工
することにより7mmピッチで厚さ2.5mm の波状凹凸を
形成し、平板中央部に波状突起を有する電極面積9.8c
m×9.8cm 仕様のセパレータ基板を作製した。
By pressing SUS304 having a thickness of 0.3 mm, corrugated irregularities having a thickness of 2.5 mm are formed at a pitch of 7 mm, and an electrode area having a corrugated protrusion at the center of the flat plate is 9.8c.
A separator substrate having m × 9.8 cm specifications was produced.

【0089】実施例1と同様にして作製したセパレータ
基板のアノード,カソード側それぞれの凸部に沿って樹
脂ピースを圧着し、さらにガスシール枠を接着しセパレ
ータを形成させた。さらに電子伝導性を有する両極のリ
ブ先端面に金ペーストをスクリーン印刷し、1時間自然
乾燥させることにより均一層を形成した。
A resin piece was pressure-bonded along the respective protrusions on the anode and cathode sides of a separator substrate manufactured in the same manner as in Example 1, and a gas seal frame was further adhered to form a separator. Further, a gold paste was screen-printed on the tip ends of the ribs having both electronic conductivity, and naturally dried for 1 hour to form a uniform layer.

【0090】本セパレータは、ガス流路として長さ9.
8cm ,ガス流路溝幅1.2mm ,ガス流路溝深さ1.0mm
,流路本数28本をアノード,カソード側に備え、そ
の厚みは2.5mm であった。
This separator has a length of 9.
8 cm, gas channel groove width 1.2 mm, gas channel groove depth 1.0 mm
The number of flow channels was 28 on the anode and cathode sides, and the thickness was 2.5 mm.

【0091】本セパレータを用いて試験セルを作製し、
実施例1と同様の装置にセットし、電流密度0.2A/c
m2の定格負荷における電圧経時変化を測定した。
A test cell was prepared using this separator,
The device was set in the same device as in Example 1, and the current density was 0.2 A / c.
The change in voltage with time at a rated load of m 2 was measured.

【0092】図7に実施例5および実施例6のセパレー
タの厚さを示す。波状金属板の板厚を薄型化することに
よりセパレータ全体の厚みを顕著に減少できることがわ
かる。
FIG. 7 shows the thickness of the separators of Example 5 and Example 6. It can be seen that the thickness of the whole separator can be remarkably reduced by reducing the thickness of the corrugated metal plate.

【0093】(実施例7)実施例6と同様にセパレータ
基板と樹脂ピースを圧着させセパレータを作製した。
Example 7 As in Example 6, the separator substrate and the resin piece were pressure-bonded to each other to produce a separator.

【0094】伝導性フィラーとして粒径が20nmより
も小さなカーボンブラックを15wt%、バインダーと
してPVDFを20wt%、溶媒としてN−メチルピロ
リドン65wt%を混合して室温条件で3時間攪拌し、
カーボンペーストを作製した。
15 wt% of carbon black having a particle size of less than 20 nm as a conductive filler, 20 wt% of PVDF as a binder, and 65 wt% of N-methylpyrrolidone as a solvent were mixed and stirred at room temperature for 3 hours.
A carbon paste was prepared.

【0095】電子伝導性を有する両極のリブ先端面にカ
ーボンペーストをスクリーン印刷し、140℃で3時間
減圧乾燥させることにより均一層を形成した。このとき
のカーボン層の厚みは33μmであった。
A carbon paste was screen-printed on the tip surfaces of the ribs of both electrodes having electronic conductivity, and dried under reduced pressure at 140 ° C. for 3 hours to form a uniform layer. The thickness of the carbon layer at this time was 33 μm.

【0096】本セパレータは、ガス流路として長さ9.
8cm ,ガス流路溝幅1.2mm ,ガス流路溝深さ1.0mm
,流路本数28本をアノード,カソード側に備え、そ
の厚みは2.5mm であった。
This separator has a length of 9.
8 cm, gas channel groove width 1.2 mm, gas channel groove depth 1.0 mm
The number of flow channels was 28 on the anode and cathode sides, and the thickness was 2.5 mm.

【0097】本セパレータを用いて試験セルを作製し、
実施例1と同様の装置にセットし、電流−電圧データお
よび電流密度0.2A/cm2の定格負荷における電圧経時
変化を測定した。さらにセパレータ厚み方向の面抵抗を
測定した。
A test cell was prepared using this separator,
The device was set in the same device as in Example 1, and the current-voltage data and the change with time in voltage at a rated load of current density of 0.2 A / cm 2 were measured. Further, the sheet resistance in the thickness direction of the separator was measured.

【0098】図1に実施例7を用いた試験セルの部分断
面図および用いた樹脂リブの断面図を示す。拡散層と接
する部分のリブ先端面にはカーボンとバインダーを含む
均一層でコーティングされているために、金属イオンの
溶出抑制およびその耐久性に特に優れている。
FIG. 1 shows a partial sectional view of a test cell using Example 7 and a sectional view of a resin rib used. Since the rib tip end surface in contact with the diffusion layer is coated with a uniform layer containing carbon and a binder, it is particularly excellent in suppressing elution of metal ions and its durability.

【0099】実施例7および実施例6を用いた試験セル
の定格負荷における電圧経時変化測定結果を図8に示
す。実施例6で用いているリブ先端面の均一層は金ペー
ストを塗布,乾燥させた層であるために、発電時間の経
過とともに徐々に金ペースト層自体が溶解し、ついには
セパレータを形成するSUS304からの金属イオン溶
出が抑制できなくなる。その結果、4000時間ほどで
電池性能低下が見られるが、均一層に高安定なカーボン
ペースト層を用いた実施例7では金属イオンの溶出が長
期間にわたって抑えられるため、8000時間程度まで
の寿命向上が確認できた。
FIG. 8 shows the results of measuring the change with time in voltage at the rated load of the test cells using Examples 7 and 6. Since the uniform layer on the rib tip surface used in Example 6 is a layer in which gold paste is applied and dried, the gold paste layer itself gradually dissolves with the lapse of power generation time, and finally SUS304 forming a separator. It becomes impossible to suppress the elution of metal ions from the solution. As a result, the battery performance deteriorates after about 4000 hours, but in Example 7 in which the highly stable carbon paste layer was used as the uniform layer, the elution of metal ions was suppressed for a long period of time, and therefore the life was improved up to about 8000 hours. Was confirmed.

【0100】(実施例8)2つの三角形,1つの平行四
辺形,2つの台形型に粗加工した0.3mm 板厚のSUS
304をプレスして7mmピッチで厚さ2.5mm の波状凹
凸をそれぞれの板に形成した(12,13,14,1
5,16)。これらの波板は組み合わせると9.8×9.
8cm2 の正方形となり、かつ、対角位置部に配置したガ
ス内部マニホールドから電池面内に供給された反応ガス
が2回180度流れる方向を転回する構造であり、図9
に示すようになる。
(Embodiment 8) SUS having a plate thickness of 0.3 mm, which is roughly processed into two triangles, one parallelogram and two trapezoids.
304 was pressed to form wavy unevenness with a pitch of 7 mm and a thickness of 2.5 mm on each plate (12, 13, 14, 1).
5, 16). When these corrugated sheets are combined, 9.8x9.
The structure is a square of 8 cm 2 , and the structure is such that the reaction gas supplied into the cell surface from the gas internal manifold arranged in the diagonal position turns twice in the direction of 180 degrees.
As shown in.

【0101】このようにして作製した複数のセパレータ
基板のアノード,カソード側それぞれの凸部に沿って樹
脂ピースを圧着した。樹脂ピースは波板形状に対応して
あらかじめ粗加工した後に圧着工程を行い、その後最終
的な形状仕上げを行った。
The resin pieces were pressure-bonded along the respective protrusions on the anode and cathode sides of the plurality of separator substrates thus produced. The resin piece was rough-processed in advance according to the shape of the corrugated plate, then subjected to a pressure bonding step, and then subjected to final shape finishing.

【0102】5つのセパレータ基板を正方形状に接着
し、さらにガスシール枠を接着することでセパレータを
形成させた。両極のリブ先端面に実施例7と同様に作製
したカーボンペーストをスクリーン印刷し、140℃で
3時間減圧乾燥させることにより均一層を形成した。カ
ーボン層の厚みは31μmであった。
Five separator substrates were bonded in a square shape, and a gas seal frame was further bonded to form a separator. A carbon paste prepared in the same manner as in Example 7 was screen-printed on the tip ends of the ribs of both electrodes, and dried under reduced pressure at 140 ° C. for 3 hours to form a uniform layer. The thickness of the carbon layer was 31 μm.

【0103】本セパレータは、ガス流路として長さ3
0.39cm ,ガス流路溝幅1.2mm ,ガス流路溝深さ
1.0mm ,流路本数10本をアノード,カソード側に備
え、その厚みは2.5mm であった。
This separator has a length of 3 as a gas flow path.
The gas channel groove width was 0.39 cm, the gas channel groove depth was 1.0 mm, and the number of channel channels was 10 on the anode and cathode sides, and the thickness was 2.5 mm.

【0104】本セパレータを用いて試験セルを作製し、
実施例1と同様の装置にセットし、電流−電圧データを
測定した。
A test cell was prepared using this separator,
The same device as in Example 1 was set and the current-voltage data was measured.

【0105】図9に実施例8で作製したセパレータ電極
面の平面図を示す。本セパレータは5つの部分ブロック
から構成されており、反応ガスが2回180度流れる方
向を転回する構造となっている。この結果、ガス流路本
数が28本から10本に減少することができるためガス
線速増加が可能となる。また、このようなセパレータの
ようにブロック部品に分けた構造によれば、ガス流路本
数を減らすことができ、加工性を向上させることができ
る。
FIG. 9 shows a plan view of the separator electrode surface produced in Example 8. This separator is composed of five partial blocks, and has a structure in which the reaction gas turns twice in the direction of 180 degrees. As a result, the number of gas flow paths can be reduced from 28 to 10, so that the gas linear velocity can be increased. Further, according to the structure in which the separator is divided into block parts like this, the number of gas flow paths can be reduced and the workability can be improved.

【0106】図10は実施例7および実施例8を用いて
作製した試験セルの電流−電圧曲線を測定した結果であ
る。ガス流路断面積を大幅に減少させた実施例8では高
電流密度においてもセル電圧減少が小さくなり、限界電
流密度の大幅向上が確認された。
FIG. 10 shows the results of measuring the current-voltage curves of the test cells produced using Example 7 and Example 8. In Example 8 in which the gas flow passage cross-sectional area was greatly reduced, the cell voltage decrease was small even at high current densities, and it was confirmed that the limiting current density was significantly improved.

【0107】(実施例9)PPS樹脂に対し、粒径20
nm以下のカーボンブラック45wt%を添加し、これ
らを原料として樹脂ピースを作製し、実施例7と同様に
してセパレータ基板と樹脂ピースを圧着させセパレータ
を作製した。
(Example 9) The particle size was 20 with respect to the PPS resin.
45 wt% of carbon black of nm or less was added, and a resin piece was prepared by using these as raw materials, and the separator substrate and the resin piece were pressure-bonded in the same manner as in Example 7 to produce a separator.

【0108】電子伝導性を有する両極のリブ先端面に実
施例7と同様にしてカーボンペーストをスクリーン印刷
し、140℃で3時間減圧乾燥させることにより均一層
を形成した。カーボンペースト層の厚みは32μmであ
った。
A carbon paste was screen-printed on the tip surfaces of the ribs of both electrodes having electronic conductivity in the same manner as in Example 7, and dried under reduced pressure at 140 ° C. for 3 hours to form a uniform layer. The thickness of the carbon paste layer was 32 μm.

【0109】本セパレータは、ガス流路として長さ9.
8cm ,ガス流路溝幅1.2mm ,ガス流路溝深さ1.0mm
,流路本数28個をアノード,カソード側に備え、そ
の厚みは2.5mm であった。
This separator has a length of 9.
8 cm, gas channel groove width 1.2 mm, gas channel groove depth 1.0 mm
The number of flow channels was 28 on the anode and cathode sides, and the thickness was 2.5 mm.

【0110】本セパレータを2枚の銀板で挟み1.0M
Pa の締付け荷重を加えながら銀板間の抵抗を1KH
z交流抵抗測定装置で計測した。
This separator is sandwiched between two silver plates to make 1.0M.
The resistance between the silver plates is 1KH while applying a tightening load of Pa.
It was measured with a z AC resistance measuring device.

【0111】図11に実施例7および実施例9のセパレ
ータ抵抗値の相対比較値を示す。実施例9ではセパレー
タ自体の抵抗低減が確認された。これは樹脂にカーボン
ブラックを添加したことによりセパレータを流れる電子
のパスが増加したためである。セパレータの抵抗が減少
すれば電池の内部抵抗も減るため、電池性能の向上が期
待できる。
FIG. 11 shows the relative comparison values of the separator resistance values of Example 7 and Example 9. In Example 9, it was confirmed that the resistance of the separator itself was reduced. This is because the addition of carbon black to the resin increased the paths of electrons flowing through the separator. If the resistance of the separator decreases, the internal resistance of the battery also decreases, so that improvement in battery performance can be expected.

【0112】[0112]

【発明の効果】本発明によれば、長い時間セル電圧を一
定に保つことができる。
According to the present invention, the cell voltage can be kept constant for a long time.

【0113】また、本発明によれば、金属セパレータの
拡散層に接触する面以外は樹脂で覆われているので、金
属イオンの溶出を抑制し、内部抵抗を増加させにくくで
き、耐久性を向上させることができる。
Further, according to the present invention, since the portion of the metal separator other than the surface in contact with the diffusion layer is covered with the resin, the elution of metal ions can be suppressed, the internal resistance can be hardly increased, and the durability is improved. Can be made.

【0114】さらに、本発明では、ガス流路の断面積又
は表面積を少なくなるように調整することが可能とな
り、ガスの線速を早めることができる。これによって、
電極反応の反応抵抗を減少でき、電流密度に対する電圧
減少を小さくすることができる。また、これは、電流密
度を増加させるので、電池性能が向上する。
Further, in the present invention, it is possible to adjust the cross-sectional area or surface area of the gas flow passage to be small, and the linear velocity of gas can be increased. by this,
The reaction resistance of the electrode reaction can be reduced, and the voltage reduction with respect to the current density can be reduced. It also increases the current density, thus improving battery performance.

【0115】本発明では、セパレータ全体の厚み、ひい
ては、電池セルの大きさ及び燃料電池の大きさを小さく
保つことが可能になる。
According to the present invention, it becomes possible to keep the thickness of the entire separator, and consequently the size of the battery cell and the size of the fuel cell small.

【0116】本発明によれば、ガス流路本数を減らすこ
とができ、加工性を向上させることができる。また、こ
れによれば、高電流密度においてもセル電圧減少が小さ
くなり、限界電流密度を大幅に向上させることができ
る。
According to the present invention, it is possible to reduce the number of gas flow paths and improve workability. Further, according to this, even when the current density is high, the cell voltage decrease is small, and the limiting current density can be greatly improved.

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

【図1】本発明の電池の概略構造を示す図および用いた
樹脂リブの断面図。
FIG. 1 is a diagram showing a schematic structure of a battery of the present invention and a sectional view of a resin rib used.

【図2】本発明の別形態であるところの電池の概略構造
を示す図。
FIG. 2 is a diagram showing a schematic structure of a battery which is another embodiment of the present invention.

【図3】本発明の実施例1と比較例1のセル電圧の経時
変化を比較した図。
FIG. 3 is a graph comparing changes in cell voltage with time of Example 1 of the present invention and Comparative Example 1.

【図4】本発明の実施例1および2の電流−電圧曲線を
比較した図。
FIG. 4 is a diagram comparing current-voltage curves of Examples 1 and 2 of the present invention.

【図5】本発明の実施例1および3のセル電圧の経時変
化を比較した図。
FIG. 5 is a diagram comparing changes in cell voltage with time in Examples 1 and 3 of the present invention.

【図6】本発明の実施例3,4および5の0.7Vにお
ける電流密度を比較した表。
FIG. 6 is a table comparing the current densities of Examples 3, 4 and 5 of the present invention at 0.7V.

【図7】本発明の実施例5および6のセパレータ厚さを
比較した表。
FIG. 7 is a table comparing separator thicknesses for Examples 5 and 6 of the present invention.

【図8】本発明の実施例6および7のセル電圧の経時変
化を比較した図。
FIG. 8 is a diagram comparing changes in cell voltage with time in Examples 6 and 7 of the present invention.

【図9】本発明の実施例8のセパレータにおける電極部
分の平面図。
FIG. 9 is a plan view of an electrode portion of the separator according to the eighth embodiment of the present invention.

【図10】本発明の実施例7および8の電流−電圧曲線
を比較した図。
FIG. 10 is a diagram comparing current-voltage curves of Examples 7 and 8 of the present invention.

【図11】本発明の実施例7および9のセパレータの厚
さ方向における相対抵抗値を示した表。
FIG. 11 is a table showing relative resistance values in the thickness direction of the separators of Examples 7 and 9 of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…樹脂または樹脂リブまたはセパレータリブ、2…拡
散層、3…電極、4…電解質膜、5…アノードガス流
路、6…カソードガス流路、7…波状電子伝導性板、8
…セパレータ、9…ダミーリブ、10…均一被覆層、1
1…電子伝導性を有するリブ先端面、12…台形セパレ
ータ部品A、13…台形セパレータ部品B、14…三角
形セパレータ部品C、15…三角形セパレータ部品D、
16…平行四辺形セパレータ部品、17…樹脂リブピー
ス。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Resin or resin rib or separator rib, 2 ... Diffusion layer, 3 ... Electrode, 4 ... Electrolyte membrane, 5 ... Anode gas flow path, 6 ... Cathode gas flow path, 7 ... Corrugated electron conductive plate, 8
... Separator, 9 ... Dummy rib, 10 ... Uniform coating layer, 1
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Rib tip surface having electronic conductivity, 12 ... Trapezoid separator part A, 13 ... Trapezoid separator part B, 14 ... Triangle separator part C, 15 ... Triangle separator part D,
16 ... Parallelogram separator parts, 17 ... Resin rib pieces.

Claims (11)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】イオン伝導性を有する電解質膜と、上記電
解質膜に接触する電極と、アノードガス又はカソードガ
スを導く電極拡散層と、上記アノードガス又は上記カソ
ードガスの供給ガスの混合を防ぐセパレータと、上記ア
ノードガス又は上記カソードガスおよび冷却水のリーク
を防止するシール材とを有し、 上記セパレータは、波状の凸部リブを有する波状電子伝
導性板と、上記電子伝導性板を被覆する樹脂リブから構
成され、上記波状電子伝導性板の表裏面の凸部リブは互
いに電子伝導性を有することを特徴とする燃料電池。
1. A separator for preventing mixing of an electrolyte membrane having ion conductivity, an electrode in contact with the electrolyte membrane, an electrode diffusion layer for guiding an anode gas or a cathode gas, and a supply gas of the anode gas or the cathode gas. And a sealing material for preventing leakage of the anode gas or the cathode gas and cooling water, and the separator covers the corrugated electron conductive plate having a corrugated convex rib and the electron conductive plate. A fuel cell comprising resin ribs, wherein convex ribs on the front and back surfaces of the corrugated electron conductive plate have electron conductivity with each other.
【請求項2】上記セパレータには、上記波状電子伝導性
板の表面に形成された電子伝導性を有する凸部リブと、
同一面内において隣接する電子伝導性を有する凸リブ部
との間に、樹脂を含む材料から構成された凸状ダミーリ
ブが少なくとも一つ以上配置されていることを特徴とす
る請求項1に記載の燃料電池。
2. The separator has a rib having an electron conductivity, which is formed on the surface of the wavy electron conductive plate.
The at least one convex dummy rib made of a resin-containing material is arranged between adjacent convex ribs having electron conductivity in the same plane. Fuel cell.
【請求項3】上記波状電子伝導性板に形成された凸部リ
ブであって、少なくとも上記凸部リブの電子伝導性を有
する面が、電子伝導性材料を含む均一層で被覆されてい
ることを特徴とする請求項1又は2記載の燃料電池。
3. A convex rib formed on the corrugated electron conductive plate, wherein at least a surface of the convex rib having electron conductivity is covered with a uniform layer containing an electron conductive material. The fuel cell according to claim 1 or 2, characterized in that.
【請求項4】上記波状電子伝導性板の凸部リブと、上記
凸リブに隣接し樹脂を少なくとも含む材料から構成され
た凸状ダミーリブとで形成されるガス流路溝、または、
樹脂を少なくとも含む材料から構成された複数の凸状ダ
ミーリブによって形成されるガス流路溝は、上記ガス流
路溝の深さの1/2における流路幅が1.2mm よりも小
さいことを特徴とする請求項2又は3記載の燃料電池。
4. A gas channel groove formed by a convex rib of the corrugated electron conductive plate and a convex dummy rib adjacent to the convex rib and made of a material containing at least a resin, or
The gas passage groove formed by a plurality of convex dummy ribs made of a material containing at least a resin is characterized in that the passage width at half the depth of the gas passage groove is smaller than 1.2 mm. The fuel cell according to claim 2 or 3.
【請求項5】上記波状電子伝導性板の凸部リブと上記凸
リブと隣接し樹脂を少なくとも含む材料から構成された
凸状ダミーリブとで形成されるガス流路溝、または、樹
脂を少なくとも含む材料から構成された複数の凸状ダミ
ーリブによって形成されるガス流路溝の深さは1.0mm
よりも小さいことを特徴とする請求項2,3、又は、4
記載の燃料電池。
5. A gas flow path groove formed by a convex rib of the corrugated electron conductive plate and a convex dummy rib adjacent to the convex rib and made of a material containing at least a resin, or containing at least a resin. The depth of the gas channel groove formed by a plurality of convex dummy ribs made of a material is 1.0 mm
It is smaller than 4.
The fuel cell described.
【請求項6】上記波状電子伝導性板の板厚が0.4mm 以
下であることを特徴とする請求項5記載の燃料電池。
6. The fuel cell according to claim 5, wherein the corrugated electron conductive plate has a plate thickness of 0.4 mm or less.
【請求項7】上記波状電子伝導性板に形成された凸部リ
ブを被覆する均一層を構成する電子伝導性材料は、少な
くともカーボン材料を含むことを特徴とする請求項3か
ら6のいずれか1項記載の燃料電池。
7. The electron conductive material forming the uniform layer for covering the convex ribs formed on the wavy electron conductive plate contains at least a carbon material. The fuel cell according to item 1.
【請求項8】上記セパレータは、上記波状電子伝導性板
の表面に形成され電子伝導性を有し、表面に電子伝導性
均一層が被覆された凸部リブと、樹脂を少なくとも含む
材料から構成された凸状ダミーリブとを有して形成され
たセパレータブロックを複数有して構成され、上記複数
のセパレータブロックは平面的に連結されて屈曲したガ
ス流路を形成することを特徴とする請求項7記載の燃料
電池。
8. The separator is formed of a material containing at least a convex rib formed on the surface of the corrugated electron conductive plate, having electron conductivity, and having a surface coated with an electron conductive uniform layer. It is configured to have a plurality of separator blocks formed with the convex dummy ribs formed, the plurality of separator blocks are planarly connected to form a bent gas flow path. 7. The fuel cell according to 7.
【請求項9】上記波状電子伝導性板と組み合わせる樹脂
は、上記樹脂中に電子導電性フィラーが樹脂重量比5w
t%以上含むことを特徴とする請求項7記載の燃料電
池。
9. A resin to be combined with the corrugated electron conductive plate, wherein the resin has an electron conductive filler in a resin weight ratio of 5 w.
The fuel cell according to claim 7, wherein the fuel cell contains t% or more.
【請求項10】金属板をプレス加工により波状に成形す
る第1の工程と、上記成形された金属板の凸部表面の少
なくとも一部をリブ表面に露出させ、上記金属板の凸部
の露出リブと同一面内で隣り合うリブとの間に樹脂を少
なくとも含む材料を形成する第2の工程とを有し、上記
第2の工程は、凸状ダミーリブが形成できる金型に配置
する第3の工程と、樹脂材料を射出成形により上記成形
された金属板と複合化させる第4の工程を有することを
特徴とする燃料電池の製造方法。
10. A first step of forming a metal plate into a corrugated shape by press working, and exposing at least a part of the convex surface of the molded metal plate to the rib surface to expose the convex portion of the metal plate. A second step of forming a material containing at least a resin between the rib and an adjacent rib in the same plane, and the second step is a third step of arranging in a mold capable of forming a convex dummy rib. And a fourth step of compounding a resin material with the above-mentioned molded metal plate by injection molding.
【請求項11】あらかじめ形成したダミーリブと、ガス
流路溝を複数有する複数の樹脂を少なくとも含む材料か
ら成るリブピースと、平板状又は波状に加工した金属板
とを圧着加工する第1の工程と、上記金属板の表面の一
部をリブ表面に露出させ、上記露出リブの同一平面内で
隣り合う上記露出リブとの間に少なくとも一つ以上の樹
脂ダミーリブを形成する第2の工程を有することを特徴
とするセパレータの製造方法。
11. A first step of crimping a preformed dummy rib, a rib piece made of a material containing at least a plurality of resins having a plurality of gas flow channels, and a flat or corrugated metal plate. A second step of exposing a part of the surface of the metal plate to the rib surface and forming at least one or more resin dummy ribs between the adjacent exposed ribs in the same plane of the exposed ribs; A method for manufacturing a characteristic separator.
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Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2013151019A1 (en) * 2012-04-06 2013-10-10 日産自動車株式会社 Fuel cell
JP2014056817A (en) * 2012-08-14 2014-03-27 Honda Motor Co Ltd Fuel cell
JP2016058288A (en) * 2014-09-10 2016-04-21 タカハタプレシジョンジャパン株式会社 Gas flow passage structure and fuel cell
US10756356B2 (en) 2017-08-04 2020-08-25 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Manufacturing method of separator for fuel cell
US10833336B2 (en) 2017-08-04 2020-11-10 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Manufacturing method of separator for fuel cell
US11011757B2 (en) 2017-08-04 2021-05-18 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Separator for fuel cell, fuel cell, and manufacturing method of separator for fuel cell
CN112946500A (en) * 2019-12-11 2021-06-11 珠海冠宇电池股份有限公司 Method for rapidly testing cycle life of lithium ion battery

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2013151019A1 (en) * 2012-04-06 2013-10-10 日産自動車株式会社 Fuel cell
JPWO2013151019A1 (en) * 2012-04-06 2015-12-17 日産自動車株式会社 Fuel cell
US9496574B2 (en) 2012-04-06 2016-11-15 Nissan Motor Co., Ltd. Fuel cell
JP2014056817A (en) * 2012-08-14 2014-03-27 Honda Motor Co Ltd Fuel cell
JP2016058288A (en) * 2014-09-10 2016-04-21 タカハタプレシジョンジャパン株式会社 Gas flow passage structure and fuel cell
US10756356B2 (en) 2017-08-04 2020-08-25 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Manufacturing method of separator for fuel cell
US10833336B2 (en) 2017-08-04 2020-11-10 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Manufacturing method of separator for fuel cell
US11011757B2 (en) 2017-08-04 2021-05-18 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Separator for fuel cell, fuel cell, and manufacturing method of separator for fuel cell
CN112946500A (en) * 2019-12-11 2021-06-11 珠海冠宇电池股份有限公司 Method for rapidly testing cycle life of lithium ion battery
CN112946500B (en) * 2019-12-11 2023-09-15 珠海冠宇电池股份有限公司 Method for rapidly testing cycle life of lithium ion battery

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