JP2003331857A - Method for manufacturing separator for fuel cell - Google Patents

Method for manufacturing separator for fuel cell

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JP2003331857A
JP2003331857A JP2002138934A JP2002138934A JP2003331857A JP 2003331857 A JP2003331857 A JP 2003331857A JP 2002138934 A JP2002138934 A JP 2002138934A JP 2002138934 A JP2002138934 A JP 2002138934A JP 2003331857 A JP2003331857 A JP 2003331857A
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separator
fuel cell
conductive
molding
polymer electrolyte
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Withdrawn
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JP2002138934A
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Japanese (ja)
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Hideo Obara
英夫 小原
Kazuhito Hado
一仁 羽藤
Hiroki Kusakabe
弘樹 日下部
Susumu Kobayashi
晋 小林
Nobunori Hase
伸啓 長谷
Shinsuke Takeguchi
伸介 竹口
Kiichi Shibata
礎一 柴田
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for manufacturing a separator for an in expensive polymer electrolyte fuel cell having low cost, sufficient mechanical strength, high shock resistance, and high conductivity. <P>SOLUTION: This method for manufacturing the separator for the fuel cell contains (1) a process forming a substrate having a groove-shaped gas passage on one surface with a composition containing conductive carbon and a binder by molding, and (2) a process for forming the separator for the polymer electrolyte fuel cell by applying pulsed voltage to the substrate. <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、ポータブル電源、
電気自動車用電源および家庭内コージェネレーションシ
ステムなどに使用する高分子電解質型燃料電池、具体的
には燃料電池などに用いられるセパレータの製造方法に
関する。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a portable power source,
The present invention relates to a method for producing a polymer electrolyte fuel cell used for a power source for an electric vehicle, a domestic cogeneration system, or the like, specifically, a separator used for a fuel cell or the like.

【0002】[0002]

【従来の技術】高分子電解質を用いた燃料電池は、水素
を含有する燃料ガスと、空気などの酸素を含有する酸化
剤ガスとを、電気化学的に反応させることで、電力と熱
とを同時に発生させるものである。この燃料電池の一例
を作製する方法は以下のとおりである。まず、水素イオ
ンを選択的に輸送する高分子電解質膜の両面に、白金系
の金属触媒を担持したカーボン粉末を主成分とする触媒
反応層を形成する。つぎに、この触媒反応層の外面に、
燃料ガスに対する通気性、および電子伝導性を併せ持つ
カーボンペーパーなどで構成される拡散層を形成する。
この拡散層と触媒反応層とが組合わさって電極を構成す
る。
2. Description of the Related Art A fuel cell using a polymer electrolyte produces electric power and heat by electrochemically reacting a fuel gas containing hydrogen and an oxidant gas containing oxygen such as air. It is generated at the same time. The method for producing an example of this fuel cell is as follows. First, a catalytic reaction layer containing carbon powder carrying a platinum-based metal catalyst as a main component is formed on both surfaces of a polymer electrolyte membrane that selectively transports hydrogen ions. Next, on the outer surface of this catalytic reaction layer,
A diffusion layer made of carbon paper or the like having both gas permeability and electronic conductivity is formed.
The diffusion layer and the catalytic reaction layer are combined to form an electrode.

【0003】つぎに、供給する燃料ガスおよび酸化剤ガ
スが外にリークしたり、これらのガスが互いに混合した
りしないように、電極の周囲には高分子電解質膜を挟ん
でガスシール材またはガスケットなどを配置する。この
シール材またはガスケットは、電極および高分子電解質
膜と一体化してあらかじめ組み立てる。この電極と高分
子電解質膜の組合せを、電解質膜−電極接合体(ME
A)と呼ぶ。MEAの外側には、MEAを機械的に固定
するとともに、隣接したMEAを互いに電気的に直列に
接続するための板状の導電性セパレータを配置する。
Next, in order to prevent the supplied fuel gas and oxidant gas from leaking to the outside or mixing these gases with each other, a polymer electrolyte membrane is sandwiched around the electrodes to form a gas sealing material or gasket. And so on. This sealing material or gasket is integrally assembled with the electrode and the polymer electrolyte membrane in advance. The combination of this electrode and the polymer electrolyte membrane is used as an electrolyte membrane-electrode assembly (ME
Call A). Outside the MEA, a plate-shaped conductive separator is provided for mechanically fixing the MEA and electrically connecting adjacent MEAs in series with each other.

【0004】セパレータのMEAと接触する部分には、
電極面に反応ガスを供給し、生成ガスまたは余剰ガスを
運び去るためのガス流路を形成する。ガス流路はセパレ
ータと別に設けることもできるが、一般的には、セパレ
ータの表面に溝を設けてガス流路とする。これらのME
Aとセパレータとを交互に重ね、10〜200個の単セ
ルを積層した後、得られた積層体を、集電板および絶縁
板を介して、端板で挟み、締結ボルトで両端を固定し、
積層電池を得る。
In the portion of the separator that contacts the MEA,
A reaction gas is supplied to the electrode surface to form a gas flow path for carrying away the generated gas or the surplus gas. The gas flow path may be provided separately from the separator, but generally, a groove is provided on the surface of the separator to form the gas flow path. These ME
After alternately stacking A and the separator and stacking 10 to 200 single cells, the obtained stacked body was sandwiched between end plates through a current collector and an insulating plate, and both ends were fixed with fastening bolts. ,
Obtain a laminated battery.

【0005】このような高分子電解質型燃料電池に用い
るセパレータは、導電性が高く、かつ燃料ガスに対して
高いガス気密性を持ち、さらに水素/酸素を酸化還元す
る際の反応に対して高い耐食性、すなわち耐酸性を持つ
必要がある。このような理由から、従来のセパレータ
は、グラッシーカーボン板の表面に切削加工でガス流路
を形成したり、またガス流路溝を形成したプレス金型に
バインダーとともに膨張黒鉛粉末を入れ、プレス加工、
加熱および焼成を行うことにより作製していた。
The separator used in such a polymer electrolyte fuel cell has high conductivity, high gas-tightness with respect to the fuel gas, and high reaction with hydrogen / oxygen redox. It must have corrosion resistance, that is, acid resistance. For these reasons, conventional separators have a gas flow path formed by cutting on the surface of a glassy carbon plate, or an expanded graphite powder is put together with a binder in a press die having a gas flow path groove, and then pressed. ,
It was produced by heating and firing.

【0006】また、近年、従来より使用されているカー
ボン材料に代えて、ステンレスなどの金属板を用いる試
みが行われている。金属板を用いたセパレータは、金属
板が高温で酸化性の雰囲気に曝されるため、長期間使用
すると、腐食したり溶解したりする。金属板が腐食する
と、腐食部分の電気抵抗が増大し、電池の出力が低下す
る。また、金属板が溶解すると、溶解した金属イオンが
高分子電解質に拡散し、これが高分子電解質のイオン交
換サイトにトラップされ、結果的に高分子電解質自身の
イオン伝導性が低下する。このような劣化を避けるため
金属板の表面にある程度の厚さを持つ金メッキを施すこ
とも行われていた。
In recent years, attempts have been made to use a metal plate such as stainless steel in place of the conventionally used carbon material. Since the metal plate is exposed to an oxidizing atmosphere at a high temperature, the separator using the metal plate corrodes or dissolves when used for a long period of time. When the metal plate corrodes, the electric resistance of the corroded portion increases, and the output of the battery decreases. When the metal plate is dissolved, the dissolved metal ions diffuse into the polymer electrolyte and are trapped at the ion exchange sites of the polymer electrolyte, resulting in a decrease in the ion conductivity of the polymer electrolyte itself. In order to avoid such deterioration, the surface of the metal plate is also plated with gold having a certain thickness.

【0007】さらに、特開2000−182630号公
報においては、粉末状の炭素フィラーと繊維状フィラー
とバインダーとを混ぜ合わせて組成物を調製し、この組
成物を成形することによってセパレータを作製する技術
が開示されている。この技術によれば、向上した材料強
度を有する導電性セパレータを得ることができる。上述
したグラッシーカーボン板を切削することによってセパ
レータを作る方法では、グラッシーカーボン板の材料コ
ストそのものが高い上に、これを切削するためのコスト
を引き下げることも困難である。また、金メッキを施し
た金属板セパレータを作製する方法においては、金メッ
キのコストに問題がある。
Further, in Japanese Unexamined Patent Publication No. 2000-182630, a technique of preparing a composition by mixing a powdery carbon filler, a fibrous filler and a binder, and molding the composition to prepare a separator. Is disclosed. According to this technique, a conductive separator having improved material strength can be obtained. In the method of making the separator by cutting the glassy carbon plate described above, the material cost of the glassy carbon plate itself is high, and it is difficult to reduce the cost for cutting the glassy carbon plate. Further, in the method of producing a metal plate separator plated with gold, there is a problem in the cost of gold plating.

【0008】また、膨張黒鉛をプレス加工してセパレー
タを作製する方法においては、材料の力学的強度に問題
があり、特に電気自動車の動力源として用いる燃料電池
に採用した場合には、走行中の振動や衝撃で、セパレー
タにひびが入ることがあった。さらに、カーボンフィラ
ーとバインダーを混合した組成物を成形して得られたセ
パレータは、バインダーを構成する樹脂が絶縁物である
ため、従来のグラッシーカーボン材料または金属材料を
用いたセパレータに対して導電性が低下するという問題
を有していた。
Further, in the method of producing a separator by pressing expansive graphite, there is a problem in the mechanical strength of the material, and especially when it is adopted in a fuel cell used as a power source of an electric vehicle, The separator sometimes cracked due to vibration or shock. Furthermore, the separator obtained by molding the composition in which the carbon filler and the binder are mixed is conductive to the separator using the conventional glassy carbon material or the metal material because the resin forming the binder is an insulator. Had a problem that

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明の目的
は、上述のような従来の製造方法によって得られるセパ
レータの問題点を解決することにある。より具体的に
は、本発明の目的は、低コストで、充分な力学的強度、
対衝撃性および導電性を有する高分子電解質型燃料電池
用のセパレータを製造する方法を提供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to solve the problems of the separator obtained by the conventional manufacturing method as described above. More specifically, the object of the present invention is low cost, sufficient mechanical strength,
It is an object of the present invention to provide a method for producing a separator for polymer electrolyte fuel cells having impact resistance and conductivity.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】上述のような課題を解決
すべく、本発明は、(1)導電性カーボンおよびバイン
ダーを含む組成物を用いて成形により一方の面に溝状の
ガス流路を有する基材を得る工程、および(2)前記基
材にパルス状電圧を印加して高分子電解質型燃料電池用
セパレータを得る工程を含むことを特徴とする高分子電
解質型燃料電池用セパレータの製造方法を提供する。
In order to solve the above-mentioned problems, the present invention provides (1) a groove-like gas flow channel on one surface by molding using a composition containing conductive carbon and a binder. Of a separator for a polymer electrolyte fuel cell, comprising: (2) applying a pulsed voltage to the base material to obtain a separator for a polymer electrolyte fuel cell. A manufacturing method is provided.

【0011】上記セパレータの製造方法においては、前
記工程(1)および(2)を同時に行ってもよい。ま
た、前記組成物が、前記導電性カーボンの他に、さらに
導電性フィラーを含んでもよい。また、前記第2の導電
性フィラーが、金属、導電性無機炭化物、導電性無機窒
化物および導電性無機酸化物よりなる群から選択される
少なくとも1種からなるのが好ましい。
In the above-mentioned method for producing a separator, the steps (1) and (2) may be carried out simultaneously. Further, the composition may further contain a conductive filler in addition to the conductive carbon. Moreover, it is preferable that the second conductive filler is made of at least one selected from the group consisting of metals, conductive inorganic carbides, conductive inorganic nitrides, and conductive inorganic oxides.

【0012】[0012]

【発明の実施の形態】本発明に係る燃料電池用セパレー
タの製造方法は、(1)導電性カーボンおよびバインダ
ーを含む組成物を用いて成形により一方の面に溝状のガ
ス流路を有する基材を得る工程、および(2)前記基材
にパルス状電圧を印加して燃料電池用セパレータを得る
工程を含むことを特徴とする。なかでも、本発明の最大
の特徴は、燃料電池の構成要素である導電性セパレータ
を、バインダーおよび導電性カーボンを含む組成物を成
形することによって得られる基材に、パルス状電圧を印
加して得る点(上記工程(2))にある。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION A method for producing a fuel cell separator according to the present invention comprises: (1) a substrate having a groove-shaped gas flow channel on one surface by molding using a composition containing conductive carbon and a binder. And (2) applying a pulsed voltage to the base material to obtain a fuel cell separator. Among them, the greatest feature of the present invention is that a conductive separator, which is a component of a fuel cell, is applied to a substrate obtained by molding a composition containing a binder and conductive carbon by applying a pulsed voltage. The point is to obtain (step (2) above).

【0013】このような本発明に係るセパレータの製造
方法によれば、成形によりガス流路などを有する導電性
セパレータの基材が形成され、パルス状電圧を前記基材
に印加することにより、前記基材を構成する導電性カー
ボンのまわりに存在するバインダーの絶縁層が電気エネ
ルギーにより破壊され、前記バインダーの樹脂成分が炭
化する。そして、この樹脂成分の炭化により、導電性カ
ーボン間に存在するバインダーの絶縁層の電気抵抗が減
少し、得られるセパレータの電気伝導性が向上する。
According to the method of manufacturing a separator according to the present invention as described above, a base material of a conductive separator having a gas flow path or the like is formed by molding, and a pulsed voltage is applied to the base material to form the separator. The insulating layer of the binder existing around the conductive carbon constituting the substrate is destroyed by the electric energy, and the resin component of the binder is carbonized. The carbonization of this resin component reduces the electric resistance of the insulating layer of the binder existing between the conductive carbons, and improves the electric conductivity of the obtained separator.

【0014】したがって、本発明によれば、成形工程
(1)を用いることにより、従来からのセパレータを作
製する際に必要であったガス流路などの切削加工を省略
することができ、生産性を向上させることができる。ま
た、電圧印加工程(2)を用いることにより、得られる
セパレータに高い電気伝導性を付与することができる。
Therefore, according to the present invention, by using the molding step (1), it is possible to omit the cutting work such as the gas flow passage which is required when the conventional separator is manufactured, and the productivity is improved. Can be improved. Further, by using the voltage applying step (2), high electrical conductivity can be imparted to the obtained separator.

【0015】また、上記成形工程(1)および電圧印加
工程(2)を同時に行うことも可能である。すなわち、
本発明においては、セパレータの成形過程の中で、パル
ス状電圧を印加して当該セパレータを作成してもよい。
このように2つの工程を同時に行えば、製造速度を向上
させてプロセスそのものを効率よくすることができ有効
である。
It is also possible to perform the molding step (1) and the voltage application step (2) at the same time. That is,
In the present invention, the separator may be produced by applying a pulsed voltage during the process of forming the separator.
If two steps are performed at the same time, it is effective because the manufacturing speed can be improved and the process itself can be made efficient.

【0016】ここで、本発明に係る燃料電池用セパレー
タの製造方法を、工程ごとに簡単に説明する。まず、工
程(1)においては、導電性カーボンおよびバインダー
を含む組成物を用いて、成形により一方の面に溝状のガ
ス流路を有する基材を得る。ここでいう基材とは、従来
の技術においてはそのまま導電性セパレータとして用い
られ得るものである。本発明においては、当該基材が工
程(2)により電圧の印加を経て燃料電池用セパレータ
となることから、ここではセパレータの前駆体である基
材と表現する。
Here, the method of manufacturing the fuel cell separator according to the present invention will be briefly described step by step. First, in the step (1), a base material having a groove-shaped gas flow channel on one surface is obtained by molding using a composition containing conductive carbon and a binder. The term "base material" as used herein refers to a material that can be used as it is as a conductive separator in the conventional technique. In the present invention, since the base material becomes a fuel cell separator by applying a voltage in the step (2), it is referred to as a base material which is a precursor of the separator here.

【0017】前記基材を構成する組成物に含まれる導電
性カーボンおよびバインダーとしては、従来と同様のも
のであってよい。導電性カーボンとしては、導電性を有
するカーボンであれば問題はないが、例えば、天然黒
鉛、人造黒鉛、膨張黒鉛、メソフェーズカーボン、アセ
チレンブラック、ケッチェンブラック、カーボンブラッ
クおよびグラッシーカーボンなどを挙げることができ、
これらをそれぞれ単独で、または本発明の効果を損なわ
ない範囲で適宜組み合わせて用いることも可能である。
The conductive carbon and the binder contained in the composition constituting the substrate may be the same as conventional ones. As the conductive carbon, there is no problem as long as it has conductivity, for example, natural graphite, artificial graphite, expanded graphite, mesophase carbon, acetylene black, Ketjen black, carbon black and glassy carbon and the like. You can
It is also possible to use each of these alone or in an appropriate combination as long as the effects of the present invention are not impaired.

【0018】また、上記バインダーを構成する樹脂とし
ては、例えば、ポリエチレン、ポリスチレン、ポリプロ
ピレン、メタクリル樹脂、ポリエチレンテレフタレー
ト、ポリカーボネイト、ポリアミド、ポリイミド、ポリ
ビニルアルコール、ポリフェニレンサルファイド、ポリ
エーテルケトン、ポリエーテルイミド、フッ素樹脂、エ
ステル樹脂、液晶ポリマー、芳香族ポリエステル、ポリ
アセタール、ポリフェニレンエーテル、フェノール樹
脂、ユリア樹脂、メラミン樹脂、不飽和ポリエステル樹
脂、ジアリルフタレート樹脂およびエポキシ樹脂などが
挙げられ、これらをそれぞれ単独で、または本発明の効
果を損なわない範囲で適宜組み合わせて用いることも可
能である。
As the resin constituting the binder, for example, polyethylene, polystyrene, polypropylene, methacrylic resin, polyethylene terephthalate, polycarbonate, polyamide, polyimide, polyvinyl alcohol, polyphenylene sulfide, polyether ketone, polyether imide, fluororesin, etc. , Ester resins, liquid crystal polymers, aromatic polyesters, polyacetals, polyphenylene ethers, phenolic resins, urea resins, melamine resins, unsaturated polyester resins, diallyl phthalate resins and epoxy resins, and the like, respectively, or the present invention It is also possible to use them in an appropriate combination as long as the effect of the above is not impaired.

【0019】また、前記組成物は、上記導電性カーボン
に加えて、導電性フィラーを含んでもよい。このような
導電性フィラーを添加すれば、得られる燃料電池用セパ
レータの導電性をさらに向上させることが可能である。
より具体的には、パルス状電圧印加時に、前記導電性フ
ィラーが電気エネルギーにより溶融または蒸発し、その
後に導電性フィラーが再凝集して電気伝導ネットワーク
を形成し、これにより電気伝導性の向上が期待できる。
したがって、前記導電性フィラーは、電圧印加工程
(2)によって溶融または蒸発し得るものであるのが好
ましい。
The composition may contain a conductive filler in addition to the conductive carbon. By adding such a conductive filler, it is possible to further improve the conductivity of the obtained fuel cell separator.
More specifically, when a pulsed voltage is applied, the conductive filler is melted or evaporated by electric energy, and then the conductive filler is re-aggregated to form an electric conduction network, which improves the electric conductivity. Can be expected.
Therefore, it is preferable that the conductive filler can be melted or evaporated in the voltage applying step (2).

【0020】前記導電性フィラーとしては、例えば金
属、導電性無機炭化物、導電性無機窒化物および導電性
無機酸化物よりなる群から選択される少なくとも1種か
らなるものが挙げられる。前記金属としては、例えば、
銀、銅、アルミニウム、鉄、ニッケル、鉛、すず、チタ
ン、亜鉛、タングステン、コバルト、モリブデン、およ
びこれらの合金などが挙げられる。
Examples of the conductive filler include at least one selected from the group consisting of metals, conductive inorganic carbides, conductive inorganic nitrides and conductive inorganic oxides. Examples of the metal include
Examples thereof include silver, copper, aluminum, iron, nickel, lead, tin, titanium, zinc, tungsten, cobalt, molybdenum, and alloys thereof.

【0021】また、前記導電性無機炭化物としては、例
えばTiC、およびn型SiCなどが挙げられる。さら
に、前記導電性無機窒化物としては、例えばTiN、お
よびTiAlNなどが挙げられ、前記導電性無機酸化物
としては、例えばInをドープした酸化スズおよび酸化
鉛などが挙げられる。なお、上記成分を含む組成物を成
形して基材を得るためには、従来からセパレータを成形
するために用いられている成形方法を用いればよい。
Examples of the electrically conductive inorganic carbides include TiC and n-type SiC. Further, examples of the conductive inorganic nitride include TiN and TiAlN, and examples of the conductive inorganic oxide include In-doped tin oxide and lead oxide. In order to mold a composition containing the above components to obtain a base material, a molding method conventionally used for molding a separator may be used.

【0022】つぎに、上記成形工程(1)において得た
基材に、パルス状電圧を印加して燃料電池用セパレータ
を得る。前記基材にパルス状電圧を印加する方法として
は、板状の基材の表面から裏面にかけて厚さ方向に、す
なわち板状の基材の表面に対して垂直な方向にパルス上
電圧を印加すればよい。印加時間は5〜20分であるの
が好ましく、パルス状電圧の強度は30〜500Vであ
ればよい。また、周期は30Hz〜1kHzであればよ
い。以下に実施例を用いて本発明をより具体的に説明す
るが、本発明はこれらのみに限定されるものではない。
Next, a pulsed voltage is applied to the base material obtained in the molding step (1) to obtain a fuel cell separator. As a method for applying a pulsed voltage to the substrate, a pulsed voltage is applied in the thickness direction from the front surface to the back surface of the plate-shaped substrate, that is, in the direction perpendicular to the surface of the plate-shaped substrate. Good. The application time is preferably 5 to 20 minutes, and the intensity of the pulsed voltage may be 30 to 500V. Further, the cycle may be 30 Hz to 1 kHz. Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples, but the present invention is not limited to these.

【0023】[0023]

【実施例】《実施例1および比較例1》本実施例におい
ては、まず、電解質膜電極接合体(MEA)を作製し
た。このMEAの概略縦断面図を図1に示した。まず、
アセチレンブラック粉末に、平均粒径約30Åの白金粒
子を担持させて触媒粉末(25重量%白金の担持)を得
た。この触媒粉末をイソプロパノールに分散させて得ら
れた分散液に、パーフルオロカーボンスルホン酸の粉末
をエチルアルコールに分散して得られた分散液を混合
し、触媒ペーストを得た。
Examples << Example 1 and Comparative Example 1 >> In this example, first, an electrolyte membrane electrode assembly (MEA) was produced. A schematic vertical sectional view of this MEA is shown in FIG. First,
Platinum particles having an average particle size of about 30Å were supported on acetylene black powder to obtain catalyst powder (supporting 25 wt% platinum). A dispersion obtained by dispersing the powder of perfluorocarbon sulfonic acid in ethyl alcohol was mixed with the dispersion obtained by dispersing the catalyst powder in isopropanol to obtain a catalyst paste.

【0024】また、電極13の支持体であるガス拡散層
11を構成するカーボンペーパーを撥水処理した。8c
m×10cm×360μmの寸法を有するカーボン不織
布(東レ(株)製のTGP−H−120)に、フッ素樹
脂を含有する水性ディスパージョン(ダイキン工業
(株)製のネオフロンND1)に含浸させた後、乾燥、
および400℃、30分での加熱を行うことにより、前
記カーボン不織布、即ちガス拡散層11に撥水性を付与
した。
Further, the carbon paper forming the gas diffusion layer 11 which is the support of the electrode 13 was subjected to a water repellent treatment. 8c
After impregnating a carbon nonwoven fabric (TGP-H-120 manufactured by Toray Industries, Inc.) having dimensions of m × 10 cm × 360 μm with an aqueous dispersion containing a fluororesin (Neoflon ND1 manufactured by Daikin Industries, Ltd.) , Dried,
Then, by heating at 400 ° C. for 30 minutes, the carbon nonwoven fabric, that is, the gas diffusion layer 11 was provided with water repellency.

【0025】得られた撥水性を有するガス拡散層11の
一方の面に、触媒ペーストをスクリーン印刷法を用いて
塗布することによって触媒層12を形成した。このと
き、触媒層12の一部は、ガス拡散層11の中に埋まり
込んでいた。このようにして作成した触媒層12とガス
拡散層11とが組み合わせて電極13を構成した。得ら
れた電極13中に含まれる白金の量は0.5mg/cm
2、パーフルオロカーボンスルホン酸の量は1.2mg
/cm2となるよう調整した。
The catalyst layer 12 was formed on one surface of the obtained water-repellent gas diffusion layer 11 by applying the catalyst paste by the screen printing method. At this time, a part of the catalyst layer 12 was buried in the gas diffusion layer 11. The catalyst layer 12 thus prepared and the gas diffusion layer 11 were combined to form the electrode 13. The amount of platinum contained in the obtained electrode 13 was 0.5 mg / cm.
2 , 1.2 mg of perfluorocarbon sulfonic acid
It was adjusted to be / cm 2 .

【0026】ついで、外寸が10cm×20cmの水素
イオン伝導性高分子電解質膜14の両面に、触媒層12
が電解質膜14に接するように一対の電極13を配置し
て、ホットプレスで接合し、電解質膜−電極接合体(M
EA)15を得た。ここでは、水素イオン伝導性高分子
電解質膜14として、パーフルオロカーボンスルホン酸
を50μmの厚みに成形して得られた薄膜を用いた。
Then, the catalyst layer 12 is formed on both sides of the hydrogen ion conductive polymer electrolyte membrane 14 having outer dimensions of 10 cm × 20 cm.
A pair of electrodes 13 are arranged so as to be in contact with the electrolyte membrane 14 and joined by hot pressing to form an electrolyte membrane-electrode assembly (M
EA) 15 was obtained. Here, as the hydrogen ion conductive polymer electrolyte membrane 14, a thin film obtained by molding perfluorocarbon sulfonic acid to a thickness of 50 μm was used.

【0027】一方、本発明に係る製造方法によって燃料
電池用セパレータを作製した。バインダーを構成する樹
脂であるポリフェニレンサルファイド30gと、平均粒
径50〜200μmの導電性炭素粒子65gと、平均粒
径30nm〜100nmのカーボンブラック5gとを、
加熱しながら充分に混練し、得られた混練物を成形する
ことによりセパレータ用ペレットを作製した。このペレ
ットを射出成型機に投入し、所定の金型に射出成形する
ことで、セパレータの前駆体である溝状のガス流路を有
する基材を作製した。このとき、射出圧力は1600k
gf/cm2、金型温度は150℃、成型時間は20秒
とした(成形工程(1))。
On the other hand, a fuel cell separator was manufactured by the manufacturing method according to the present invention. 30 g of polyphenylene sulfide, which is a resin constituting the binder, 65 g of conductive carbon particles having an average particle size of 50 to 200 μm, and 5 g of carbon black having an average particle size of 30 nm to 100 nm,
The kneaded material was sufficiently kneaded while heating, and the obtained kneaded material was molded to prepare separator pellets. The pellets were put into an injection molding machine and injection-molded into a predetermined mold to prepare a base material having a groove-shaped gas flow path which is a precursor of the separator. At this time, the injection pressure is 1600k
The molding temperature was gf / cm 2 , the mold temperature was 150 ° C., and the molding time was 20 seconds (molding step (1)).

【0028】金型を構成する材料としては炭素工具鋼
(SK材)などを用いることが成形タクトおよび強度の
面から一般的であるが、本実施例で用いたセパレータを
構成する材料は高い熱伝導率を有するため、硬化速度が
速く成形不良が発生する可能性があった。そのため、金
型を構成する材料として熱伝導率の低い材料を適用して
成形性を確保した。具体的にはSUS630を使用し
た。
It is general to use carbon tool steel (SK material) or the like as a material for forming the mold from the viewpoint of forming tact and strength, but the material for forming the separator used in this embodiment has high heat resistance. Since it has conductivity, the curing rate was high and there was a possibility that defective molding might occur. Therefore, a material having a low thermal conductivity was applied as a material for forming the mold to ensure moldability. Specifically, SUS630 was used.

【0029】つぎに、電圧印加工程(2)として、上述
のようにして成形によって得た基材を放電プラズマ焼結
機(住友石炭鉱業(株)製のDR.SINTER SP
S−7.40)にセットし、ON−OFF直流パルス通
電を5分間行った。このときの加圧の圧力は30kgf
/cm2、電圧は50V、パルス周期は60Hzとし
た。このようにして、本発明に係る製造方法により燃料
電池用のセパレータを作製した。
Next, in the voltage applying step (2), the base material obtained by molding as described above is processed by a discharge plasma sintering machine (DR.SINTER SP manufactured by Sumitomo Coal Mining Co., Ltd.).
S-7.40), and ON-OFF DC pulse energization was performed for 5 minutes. Pressurization pressure at this time is 30 kgf
/ Cm 2 , voltage was 50 V, and pulse period was 60 Hz. Thus, a fuel cell separator was produced by the production method according to the present invention.

【0030】以上の方法で作製した燃料電池用セパレー
タの正面図を図2に示し、背面図を図3に示した。図2
および3に示すように、得られた燃料電池用セパレータ
の表面および裏面には、溝状のガス流路が形成されてい
る。セパレータの大きさは10cm×20cm×2mm
とした。ガスが流通するための凹状部分であるガス流路
を形成する溝部21および31の寸法は、幅2mmおよ
び深さ0.5mmとした。また、ガス流路間の凸状のリ
ブ22および32の幅は1mmとした。また、酸化剤ガ
スのマニホルド孔23aおよび23bと、燃料ガスのマ
ニホルド孔24aおよび出口24bと、冷却水のマニホ
ルド孔25aおよび出口25bを形成した。
A front view of the fuel cell separator manufactured by the above method is shown in FIG. 2, and a rear view thereof is shown in FIG. Figure 2
As shown in 3 and 3, groove-shaped gas passages are formed on the front surface and the back surface of the obtained fuel cell separator. The size of the separator is 10 cm x 20 cm x 2 mm
And The dimensions of the groove portions 21 and 31 forming the gas flow passage, which is a concave portion for allowing gas to flow, were 2 mm in width and 0.5 mm in depth. The width of the convex ribs 22 and 32 between the gas flow paths was 1 mm. Further, manifold holes 23a and 23b for the oxidant gas, a manifold hole 24a and an outlet 24b for the fuel gas, and a manifold hole 25a and an outlet 25b for the cooling water are formed.

【0031】また、図4に、冷却水を流すための冷却流
路を有するセパレータ41の正面図を示した。このセパ
レータ41の裏面には、図2に示したセパレータ20の
表面と同じ構造を形成した。冷却水のマニホルド孔45
aおよび45bの位置と大きさは、図2における冷却水
のマニホルド孔25aおよび25bと同一の位置と大き
さに設定した。また、ガス流通用のマニホルド穴43
a、43b、44aおよび44bと同じ位置と大きさ
も、図2におけるガスマニホルド孔23a、23b、2
4aおよび24bと同一の位置と大きさに設定した。
Further, FIG. 4 shows a front view of the separator 41 having a cooling channel for flowing cooling water. The same structure as the front surface of the separator 20 shown in FIG. 2 was formed on the back surface of the separator 41. Cooling water manifold hole 45
The positions and sizes of a and 45b were set to the same positions and sizes as the cooling water manifold holes 25a and 25b in FIG. Also, the manifold hole 43 for gas distribution
The same positions and sizes as a, 43b, 44a and 44b are the same as those of the gas manifold holes 23a, 23b, 2 in FIG.
The same position and size as 4a and 24b were set.

【0032】また、部分46は、冷却水の注入口45a
から流入した水の流通部分であり、凹状の深さは0.5
mmとした。部分47は冷却水通路の途中に形成し、冷
却水の流路46を形成したときの凸部として残した部分
であり、元々の基材と同じ高さとした。冷却水は注入口
45aから流入し、その流れは部分47により分かれる
ため、部分46の全面を流れてマニホルド孔45bへと
到達する。以上のようにして本発明に係る製造方法によ
り作製したセパレータ、および成形工程(1)のみを経
て得られた基材の体積固有抵抗を測定し、結果を表1に
示した。
The portion 46 is provided with a cooling water inlet 45a.
It is the part where the water that flows in from is flowing, and the concave depth is 0.5.
mm. The portion 47 was formed in the middle of the cooling water passage and was left as a convex portion when the cooling water passage 46 was formed, and had the same height as the original base material. The cooling water flows from the inlet 45a, and the flow is divided by the portion 47, so that the cooling water flows over the entire surface of the portion 46 and reaches the manifold hole 45b. As described above, the volume resistivity of the separator manufactured by the manufacturing method according to the present invention and the base material obtained through only the molding step (1) was measured, and the results are shown in Table 1.

【0033】[0033]

【表1】 [Table 1]

【0034】DCのON−OFFパルス状電圧の印加を
せずに得た基材(従来のセパレータ)に比較して、本発
明に係る製造方法により得られたセパレータは、固有抵
抗が低減され、100mΩ・cmとなった。パルス状電
圧の印加により、断続的にセパレータ内の絶縁層間で放
電が起こり、それによって絶縁層を構成するバインダー
の樹脂が炭化し、導電性ネットワークが形成され、体積
固有抵抗を低減させることが可能となった。
Compared to a base material (conventional separator) obtained without applying a DC ON-OFF pulse voltage, the separator obtained by the manufacturing method of the present invention has a reduced specific resistance. It became 100 mΩ · cm. By applying a pulsed voltage, discharge is intermittently generated between the insulating layers in the separator, which causes the binder resin that forms the insulating layer to carbonize, forming a conductive network and reducing the volume resistivity. Became.

【0035】つぎに、上述のようにして作製した図1に
示すMEAの水素イオン伝導性高分子電解質膜14に、
冷却水、燃料ガスおよび酸化剤ガスを流通させるための
マニホルド孔を形成した。マニホルド孔を形成した電解
質膜14を含むMEAの構成を図5に示した。図5に示
すように、MEA50には、電極部分52、電解質膜5
1、燃料ガスおよび酸化剤ガスを流通させるためのマニ
ホルド孔53a、53b、54aおよび54b、ならび
に冷却水を流通させるためのマニホルド孔55aおよび
55bを形成した。これらのマニホルド孔は、図2〜4
に示したセパレータにおけるマニホルド孔と同じ位置と
大きさとした。
Next, on the hydrogen ion conductive polymer electrolyte membrane 14 of the MEA shown in FIG. 1 produced as described above,
Manifold holes for forming cooling water, fuel gas and oxidant gas were formed. The structure of the MEA including the electrolyte membrane 14 having the manifold holes is shown in FIG. As shown in FIG. 5, the MEA 50 includes an electrode portion 52 and an electrolyte membrane 5.
1. Manifold holes 53a, 53b, 54a and 54b for circulating fuel gas and oxidant gas, and manifold holes 55a and 55b for circulating cooling water were formed. These manifold holes are shown in FIGS.
The same position and size as the manifold hole in the separator shown in FIG.

【0036】図5に示したMEAの表面に、図2に示し
たセパレータを配置し、裏面に図3に示したセパレータ
を配置し、これを単電池を得た。この単電池を2セル積
層した後、図4に示した冷却水路溝を形成したセパレー
タでこの2セル積層電池を挟み込み、このパターンを繰
り返して50セル積層電池からなる電池スタックを得
た。このとき、電池スタックの両端部には、ステンレス
製の集電板および電気絶縁性の絶縁板を介して、端板を
締結ロッドで固定した。このときの締結圧はセパレータ
の面積当たり10kgf/cm2とした。
The separator shown in FIG. 2 was arranged on the front surface of the MEA shown in FIG. 5, and the separator shown in FIG. 3 was arranged on the rear surface to obtain a unit cell. After stacking 2 cells of this unit cell, the 2 cell stack battery was sandwiched by the separators having the cooling water channel grooves shown in FIG. 4, and this pattern was repeated to obtain a battery stack of 50 cell stack batteries. At this time, the end plates were fixed to both ends of the battery stack with fastening rods via a stainless steel current collector plate and an electrically insulating insulating plate. The fastening pressure at this time was 10 kgf / cm 2 per area of the separator.

【0037】このように作製した本実施例の高分子電解
質型燃料電池である電池スタックを、85℃に保持し、
一方の電極に83℃の露点を有するように加湿・加温し
た水素ガスを供給し、他方の電極に78℃の露点を有す
るように加湿・加温した空気を供給した。その結果、電
流を外部に出力しない無負荷時には、50Vの電池開放
電圧を得た。この電池スタックを用いて、燃料利用率8
0%、酸素利用率40%、および電流密度0.5A/c
2の条件で連続発電試験を行い、出力特性(平均電
圧)の時間変化を求め、結果を図6に示した。その結
果、本実施例の電池スタックは、8000時間以上にわ
たって平均電圧0.5V以上の電池出力を維持すること
を確認した。
The cell stack, which is the polymer electrolyte fuel cell of the present example thus produced, is maintained at 85 ° C.
One electrode was supplied with hydrogen gas that had been humidified and heated so as to have a dew point of 83 ° C, and the other electrode was supplied with air that was humidified and heated so as to have a dew point of 78 ° C. As a result, a battery open circuit voltage of 50 V was obtained when no load was applied and the current was not output to the outside. Using this cell stack, the fuel utilization rate is 8
0%, oxygen utilization rate 40%, and current density 0.5A / c
A continuous power generation test was conducted under the condition of m 2 and the time change of the output characteristics (average voltage) was obtained, and the results are shown in FIG. As a result, it was confirmed that the battery stack of this example maintained a battery output with an average voltage of 0.5 V or more for 8000 hours or more.

【0038】《実施例2および比較例2》成形工程
(1)で用いる組成物として、エポキシ樹脂を20g
と、平均粒径50〜200μmの導電性炭素粒子75g
と、平均粒径30nm〜100nmのカーボンブラック
5gを充分に乾式混練し、その後、前記乾式混練した組
成物を直径0.5mmレベルに造粒して得た組成物を用
いた。また、前記組成物を秤量して所定の金型に投入
し、加圧および加熱をしつつ、前記金型を放電プラズマ
焼結機電源(住友石炭鉱業(株)製のDR.SINTE
R SPS−7.40)に接続してON−OFF直流パ
ルス状電圧を印加した。すなわち、成形工程(1)およ
び電圧印加工程(2)を同時に行った。このとき、加圧
圧力は500kgf/cm2、金型温度は160℃、電
圧は50V、パルス周期は60Hz、成型時間は5分間
とした。その他セパレータ形状などは実施例1と同一と
した。本実施例によって作製されたセパレータの体積固
有抵抗を実施例1と同様にして測定した結果を表2に示
した。
Example 2 and Comparative Example 2 20 g of epoxy resin was used as the composition used in the molding step (1).
And 75 g of conductive carbon particles having an average particle size of 50 to 200 μm
Then, 5 g of carbon black having an average particle size of 30 nm to 100 nm was sufficiently dry kneaded, and then the composition obtained by granulating the dry kneaded composition to a diameter of 0.5 mm level was used. In addition, the composition is weighed and put into a predetermined mold, and while being pressurized and heated, the mold is a discharge plasma sintering machine power source (DR.SINTE manufactured by Sumitomo Coal Mining Co., Ltd.).
RS SPS-7.40) and applied an ON-OFF DC pulse voltage. That is, the molding step (1) and the voltage application step (2) were performed simultaneously. At this time, the pressurizing pressure was 500 kgf / cm 2 , the mold temperature was 160 ° C., the voltage was 50 V, the pulse period was 60 Hz, and the molding time was 5 minutes. Other shapes of the separator and the like were the same as in Example 1. Table 2 shows the results of measuring the volume resistivity of the separator manufactured according to this example in the same manner as in Example 1.

【0039】[0039]

【表2】 [Table 2]

【0040】DCのON−OFFパルス状電圧の印加を
せずに得た基材(従来のセパレータ)に比較して、本発
明に係る製造方法により得られたセパレータは、固有抵
抗が低減され、50mΩ・cmとなった。パルス状電圧
の印加により、断続的にセパレータ内の絶縁層間で放電
が起こり、それによって絶縁層を構成するバインダーの
樹脂が炭化し、導電性ネットワークが形成され、体積固
有抵抗を低減させることが可能となった。また、このセ
パレータを用いて、実施例1の同様にして電池スタック
を作製し、実施例1と同様にしてその特性を評価した。
その結果を図7に示した。図7に示すように、本実施例
の電池スタックも実施例1の電池スタック以上に優れた
特性を有することを確認した。また、本実施例で得たセ
パレータは、実施例1のセパレータと同等の靱性および
耐衝撃性を有し、より優れた耐摩耗性を有していた。
Compared to a base material (conventional separator) obtained without applying DC ON-OFF pulse voltage, the separator obtained by the manufacturing method of the present invention has a reduced specific resistance. It became 50 mΩ · cm. By applying a pulsed voltage, discharge is intermittently generated between the insulating layers in the separator, which causes the binder resin that forms the insulating layer to carbonize, forming a conductive network and reducing the volume resistivity. Became. Further, using this separator, a battery stack was produced in the same manner as in Example 1, and its characteristics were evaluated in the same manner as in Example 1.
The results are shown in Fig. 7. As shown in FIG. 7, it was confirmed that the battery stack of this example also had better characteristics than the battery stack of Example 1. Further, the separator obtained in this example had toughness and impact resistance equivalent to those of the separator of Example 1, and had more excellent abrasion resistance.

【0041】《実施例3〜5》本実施例においては、バ
インダーの樹脂であるポリフェニレンサルファイド30
gと、平均粒径50〜200μmの導電性炭素粒子65
gと、平均粒径50〜200μmの銀粉5gとを加熱し
ながら充分に混練し、成形工程(1)で用いる組成物を
作製し、これをペレット化した。このペレットを射出成
型機に投入し、所定の金型に射出成形することで、基材
を作製した。このとき、射出圧力は1600kgf/c
2、金型温度は150℃、成型時間は20秒とした
(成形工程(1))。その他の条件は実施例1と同様と
した。
Examples 3 to 5 In this example, polyphenylene sulfide 30 which is a binder resin is used.
g, and conductive carbon particles 65 having an average particle size of 50 to 200 μm
g and 5 g of silver powder having an average particle size of 50 to 200 μm were sufficiently kneaded while heating to prepare a composition used in the molding step (1) and pelletized. The pellet was put into an injection molding machine and injection-molded in a predetermined mold to prepare a base material. At this time, the injection pressure is 1600 kgf / c
m 2 , the mold temperature was 150 ° C., and the molding time was 20 seconds (molding step (1)). Other conditions were the same as in Example 1.

【0042】成形により得られた基材を放電プラズマ焼
結機(住友石炭鉱業(株)製のDR.SINTER S
PS−7.40)にセットし、ON−OFF直流パルス
状電圧の印加を5分間行った。そのときの加圧は30k
gf/cm2、電圧は50V、パルス周期は60Hzと
した(電圧印加工程(2))。その他の条件は実施例1
と同様とした。
A base material obtained by molding was treated with a discharge plasma sintering machine (DR.SINTER S manufactured by Sumitomo Coal Mining Co., Ltd.).
It was set to PS-7.40), and ON-OFF DC pulse voltage was applied for 5 minutes. Pressurization at that time is 30k
gf / cm 2 , voltage was 50 V, and pulse frequency was 60 Hz (voltage application step (2)). Other conditions are Example 1
Same as.

【0043】ここで、本実施例により作製したセパレー
タの拡大概略断面を模式的に表した図を図8に示した。
セパレータの断面においては、バインダーの樹脂71で
形成されたマトリックス中に、直径50〜200μmの
導電性カーボン72が分散しており、さらにその周辺に
は導電性フィラー73が導電性カーボン72を結んでラ
ンダムに存在していた。これは、パルス状電圧の印加に
より、断続的にセパレータ内の絶縁層間で放電が起こ
り、それによって絶縁層を構成するバインダーの樹脂が
炭化し、導電性ネットワークが形成されたものと考えら
れた。また、これにより、体積固有抵抗を低減させるこ
とが可能となった。
FIG. 8 is a diagram schematically showing an enlarged schematic cross section of the separator manufactured according to this example.
In the cross section of the separator, a conductive carbon 72 having a diameter of 50 to 200 μm is dispersed in a matrix formed of a binder resin 71, and a conductive filler 73 connects the conductive carbon 72 around the matrix. It existed randomly. It is considered that this is because the application of the pulsed voltage intermittently caused discharge between the insulating layers in the separator, which carbonized the resin of the binder forming the insulating layer and formed a conductive network. Further, this makes it possible to reduce the volume resistivity.

【0044】本実施例3によって作製されたセパレータ
の体積固有抵抗を測定した結果を表3に示した。また、
導電性フィラーである銀粉を入れなかった以外は実施例
3と同様にしてセパレータを作製し(実施例4)、同様
に体積固有抵抗を測定した。結果を表3に示した。さら
に、セパレータの成形性を向上させるためにバインダー
の樹脂の量を増やしたセパレータも作製した。すなわ
ち、バインダーの樹脂であるポリフェニレンサルファイ
ドを40gと、平均粒径50〜200μmの導電性炭素
粒子55gと、平均粒径50〜200μmの銀粉5gと
を加熱しながら充分に混練して組成物を得、これをペレ
ット化した。このペレットを用い、実施例3と同様にし
てセパレータを作製し、体積固有抵抗を測定した。な
お、成形性も併せて表3に示した。
Table 3 shows the results of measuring the volume resistivity of the separator produced in Example 3. Also,
A separator was prepared in the same manner as in Example 3 except that silver powder as a conductive filler was not added (Example 4), and the volume resistivity was measured in the same manner. The results are shown in Table 3. Further, in order to improve the moldability of the separator, a separator having an increased amount of binder resin was also produced. That is, 40 g of polyphenylene sulfide that is a binder resin, 55 g of conductive carbon particles having an average particle size of 50 to 200 μm, and 5 g of silver powder having an average particle size of 50 to 200 μm were sufficiently kneaded while heating to obtain a composition. , This was pelletized. Using this pellet, a separator was prepared in the same manner as in Example 3, and the volume resistivity was measured. The moldability is also shown in Table 3.

【0045】[0045]

【表3】 [Table 3]

【0046】実施例3では、導電性フィラーを用いない
実施例4の場合と比較して、固有抵抗が低減され、60
mΩ・cmとなった。また、実施例5の結果から、導電
性フィラーを添加して導電性を向上させる効果により、
樹脂の量を上げても導電性は十分にセパレータの機能を
満足するレベルであり、かつ成形性を向上させることが
可能になったことがわかった。また、これらのセパレー
タを用いて、実施例1の同様にして電池スタックを作製
し、実施例1と同様にしてその特性を評価した。その結
果を図9に示した。図9に示すように、本実施例の電池
スタックも実施例1の電池スタック以上に優れた特性を
有することを確認した。また、本実施例で得たセパレー
タは、実施例1のセパレータと同等の靱性および耐衝撃
性を有し、より優れた耐摩耗性を有していた
In Example 3, the specific resistance was reduced as compared with Example 4 in which no conductive filler was used,
It became mΩ · cm. Further, from the results of Example 5, due to the effect of adding a conductive filler to improve the conductivity,
It was found that even if the amount of resin was increased, the conductivity was at a level that sufficiently satisfied the function of the separator, and the moldability could be improved. Further, using these separators, a battery stack was prepared in the same manner as in Example 1, and its characteristics were evaluated in the same manner as in Example 1. The results are shown in Fig. 9. As shown in FIG. 9, it was confirmed that the battery stack of this example also had better characteristics than the battery stack of Example 1. Further, the separator obtained in this example had toughness and impact resistance equivalent to those of the separator of Example 1, and had superior wear resistance.

【0047】[0047]

【発明の効果】本発明に係る燃料電池用の導電性セパレ
ータの製造方法によれば、従来のカーボン板の切削工法
に代えて、バインダーの樹脂と導電性を有するカーボン
とを含む組成物を成形して基材を得、当該基材にパルス
状電圧を印加することにより、バランス良く向上した導
電性および成形性を有する燃料電池用セパレータを低コ
ストで作製することができる。
According to the method for producing a conductive separator for a fuel cell according to the present invention, a composition containing a binder resin and conductive carbon is molded instead of the conventional carbon plate cutting method. By obtaining a base material and applying a pulsed voltage to the base material, a fuel cell separator having well-balanced improved conductivity and moldability can be manufactured at low cost.

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

【図1】本発明の実施例において作製した電解質膜電極
接合体(MEA)の概略縦断面図
FIG. 1 is a schematic vertical sectional view of an electrolyte membrane electrode assembly (MEA) produced in an example of the present invention.

【図2】本発明の実施例において作製した燃料電池用セ
パレータの正面図
FIG. 2 is a front view of a fuel cell separator manufactured in an example of the present invention.

【図3】本発明の実施例において作製した燃料電池用セ
パレータの背面図
FIG. 3 is a rear view of the fuel cell separator manufactured in the example of the present invention.

【図4】本発明の実施例において作製した冷却水を流す
ための冷却流路を有するセパレータの正面図
FIG. 4 is a front view of a separator having a cooling channel for flowing cooling water, which is manufactured in an example of the present invention.

【図5】マニホルド孔を形成した電解質膜を含むMEA
の構成を示す図
FIG. 5: MEA with electrolyte membrane with manifold holes
Diagram showing the configuration of

【図6】本発明の実施例1において作製した電池スタッ
クの出力特性を示すグラフ
FIG. 6 is a graph showing the output characteristics of the battery stack manufactured in Example 1 of the present invention.

【図7】本発明の実施例2において作製した電池スタッ
クの出力特性を示すグラフ
FIG. 7 is a graph showing the output characteristics of the battery stack manufactured in Example 2 of the present invention.

【図8】本発明の実施例3において作製したセパレータ
の拡大概略断面図
FIG. 8 is an enlarged schematic cross-sectional view of a separator manufactured in Example 3 of the present invention.

【図9】本発明の実施例3において作製した電池スタッ
クの出力特性を示すグラフ
FIG. 9 is a graph showing the output characteristics of the battery stack manufactured in Example 3 of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11 ガス拡散層 12 触媒層 13、44 電極 14、45 電解質膜 15 MEA 20、41、50 セパレータ 21、31 溝部 22、32 リブ 23、43 酸化剤ガスのマニホルド孔 24、44 燃料ガスのマニホルド孔 25、45 冷却水のマニホルド孔 71 樹脂 72 導電性カーボン 73 導電性フィラー 11 Gas diffusion layer 12 Catalyst layer 13, 44 electrodes 14, 45 Electrolyte membrane 15 MEA 20, 41, 50 separator 21, 31 Groove 22, 32 ribs 23,43 Manifold holes for oxidant gas 24,44 Fuel gas manifold holes 25,45 Coolant water manifold hole 71 resin 72 Conductive carbon 73 Conductive filler

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 日下部 弘樹 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 小林 晋 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 長谷 伸啓 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 竹口 伸介 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 柴田 礎一 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 Fターム(参考) 5H026 AA06 BB00 BB02 BB08 CC03 CX07 EE02 EE05 EE11 EE12 EE18    ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page    (72) Inventor Hiroki Kusakabe             1006 Kadoma, Kadoma-shi, Osaka Matsushita Electric             Sangyo Co., Ltd. (72) Inventor Shin Kobayashi             1006 Kadoma, Kadoma-shi, Osaka Matsushita Electric             Sangyo Co., Ltd. (72) Inventor Nobuhiro Hase             1006 Kadoma, Kadoma-shi, Osaka Matsushita Electric             Sangyo Co., Ltd. (72) Inventor Shinsuke Takeguchi             1006 Kadoma, Kadoma-shi, Osaka Matsushita Electric             Sangyo Co., Ltd. (72) Inventor, Hajime Shibata             1006 Kadoma, Kadoma-shi, Osaka Matsushita Electric             Sangyo Co., Ltd. F term (reference) 5H026 AA06 BB00 BB02 BB08 CC03                       CX07 EE02 EE05 EE11 EE12                       EE18

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 (1)導電性カーボンおよびバインダー
を含む組成物を用いて成形により一方の面に溝状のガス
流路を有する基材を得る工程、および(2)前記基材に
パルス状電圧を印加して高分子電解質型燃料電池用セパ
レータを得る工程を含むことを特徴とする燃料電池用セ
パレータの製造方法。
1. A step of (1) obtaining a base material having a groove-shaped gas flow path on one surface by molding using a composition containing conductive carbon and a binder, and (2) a pulse shape on the base material. A method for producing a fuel cell separator, comprising the step of applying a voltage to obtain a polymer electrolyte fuel cell separator.
【請求項2】 前記工程(1)および(2)を同時に行
うことを特徴とする請求項1記載の燃料電池用セパレー
タの製造方法。
2. The method for producing a fuel cell separator according to claim 1, wherein the steps (1) and (2) are performed simultaneously.
【請求項3】 前記組成物がさらに導電性フィラーを含
むことを特徴とする請求項1または2記載の燃料電池用
セパレータの製造方法。
3. The method for producing a fuel cell separator according to claim 1, wherein the composition further contains a conductive filler.
【請求項4】 前記第2の導電性フィラーが、金属、導
電性無機炭化物、導電性無機窒化物および導電性無機酸
化物よりなる群から選択される少なくとも1種からなる
ことを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の燃料
電池用セパレータの製造方法。
4. The second conductive filler is made of at least one selected from the group consisting of metals, conductive inorganic carbides, conductive inorganic nitrides, and conductive inorganic oxides. Item 4. A method for manufacturing a fuel cell separator according to any one of Items 1 to 3.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2005117180A1 (en) * 2004-05-31 2005-12-08 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Polyelectrolyte fuel cell-use separator, polyelectrolyte fuel cell, method of evaluating polyelectrolyte fuel cell-use separator, and production method of polyelectrolyte fuel cell-use separator
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JP2008021647A (en) * 2006-06-27 2008-01-31 Gm Global Technology Operations Inc Low cost bipolar board coating for polymer electrolyte membrane fuel cell
US8676284B2 (en) 2010-10-15 2014-03-18 Novanex, Inc. Method for non-invasive blood glucose monitoring

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