JP2006164889A - Method of manufacturing fuel cell separator using carbon, fuel cell separator, and fuel cell - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、燃料電池に用いられるセパレータの製造方法、燃料電池用セパレータおよび燃料電池に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing a separator used in a fuel cell, a fuel cell separator, and a fuel cell.
燃料電池のセパレータの製造方法として、粉末状の成形材料を金型で圧縮成形する方法がある(例えば、非特許文献1参照)。しかし、この方法は、成形されるセパレータの板厚の寸法のばらつきが生じやすく、サイクルタイムが長く、自動化・無人化が困難であるという欠点がある。 As a method for manufacturing a fuel cell separator, there is a method in which a powdered molding material is compression-molded with a mold (see, for example, Non-Patent Document 1). However, this method has the disadvantages that the thickness of the separator to be molded tends to vary, the cycle time is long, and it is difficult to automate and unmanned.
セパレータの板厚のばらつきは、燃料電池内の燃料ガスや空気等の漏れの原因となると共に、セパレータと隣接する部材との間で電気抵抗の増大の原因となって燃料電池の出力密度(単位体積あたりの出力であり、小型化および高出力化が要求される燃料電池の品質を評価する上での指標となる)を低下させる原因となる。
本発明は、上記従来技術に伴う課題を解決するためになされたものであり、コストの削減が可能で高品質な燃料電池用セパレータの製造方法、燃料電池用セパレータおよび燃料電池を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the problems associated with the above-described conventional technology, and provides a high-quality manufacturing method of a fuel cell separator, a fuel cell separator, and a fuel cell that can reduce costs. Objective.
上記目的を達成する本発明に係る燃料電池用セパレータの製造方法は、シート状カーボンに形状保持材を含浸させてシート状セパレータ材料とする含浸工程と、前記シート状セパレータ材料を押圧してセパレータを成形するプレス工程と、を有することを特徴とする。 The manufacturing method of a fuel cell separator according to the present invention that achieves the above object includes an impregnation step of impregnating a sheet-like carbon with a shape-retaining material to form a sheet-like separator material, and pressing the sheet-like separator material to remove the separator. And a pressing step for molding.
上記目的を達成する本発明に係る燃料電池用セパレータは、シート状カーボンに形状保持材を含浸させて所定の形状に保持されていることを特徴とする。 The fuel cell separator according to the present invention that achieves the above object is characterized in that a sheet-like carbon is impregnated with a shape-retaining material and held in a predetermined shape.
上記目的を達成する本発明に係る燃料電池は、シート状カーボンに形状保持材を含浸させて所定の形状に保持されている燃料電池用セパレータを有することを特徴とする。 A fuel cell according to the present invention that achieves the above object includes a separator for a fuel cell that is held in a predetermined shape by impregnating a sheet-like carbon with a shape-retaining material.
上記のように構成した本発明に係る燃料電池用セパレータの製造方法は、粉末状の成形材料ではなくシート状カーボンを用いてプレス加工するため、寸法精度がよいセパレータを製造することができる。 Since the manufacturing method of the separator for a fuel cell according to the present invention configured as described above is pressed using sheet-like carbon instead of a powdery molding material, a separator with good dimensional accuracy can be produced.
上記のように構成した本発明に係る燃料電池用セパレータは、カーボン材に形状保持材が含浸されているためカーボン製のセパレータの形状を保持することができ、また導電性に優れている。 The fuel cell separator according to the present invention configured as described above can retain the shape of the carbon separator because the carbon material is impregnated with the shape maintaining material, and is excellent in conductivity.
上記のように構成した本発明に係る燃料電池は、セパレータの寸法精度がよいため出力性能に優れ、また燃料ガスや空気等の漏れが生じ難い。 The fuel cell according to the present invention configured as described above has excellent output performance since the dimensional accuracy of the separator is good, and leakage of fuel gas, air, and the like hardly occurs.
本発明の実施形態を、図面を参照しつつ説明する。 Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は本発明に係る燃料電池の単セルを示す要部断面図である。 FIG. 1 is a cross-sectional view of a principal part showing a single cell of a fuel cell according to the present invention.
燃料電池は、図1に示すような単セル10をスタックの形態で多数集成してなり、例えば、自動車の駆動源として使用される。
A fuel cell is formed by assembling a large number of
単セル10は、水の電気分解の逆の原理を利用し、水素と酸素とを反応させて水を得る過程で電気を得ることができるデバイスであり、膜電極接合体20、ガス拡散層21A,21B、セパレータ30A,30Bを有する。膜電極接合体20は、固体高分子膜の両面に、触媒層が形成された電極を配置して形成される。ガス拡散層21A,21Bは、膜電極接合体20の両面に配置される。セパレータ30A,30Bは、ガス拡散層21A,21Bの外面に配置される。
The
セパレータ30A,30Bは、複数の凹凸の溝が連続する形状であり、セパレータ30Aには冷却水を流通させるための冷却水用流路溝31Aと、燃料ガス(水素)を流通させるための燃料ガス用流路溝32が交互に形成される。また、セパレータ30Bには冷却水を流通させるための冷却水用流路溝31Bと、酸化剤ガス(酸素)を流通させるための酸化剤用流路溝33が交互に形成される。
The
セパレータ30A,30Bは、全面的または部分的に形状保持材が含浸されたカーボン材であり、形状保持材には、例えば熱硬化性樹脂や熱可塑性樹脂が使用される。セパレータ30A,30Bは電流を導通する必要があるため、形状保持材も導電性の高いものが好ましい。
The
図2はセパレータの材料を示す斜視図であり、(A)はシート状カーボンを示す斜視図、(B)はシート状セパレータ材料を示す斜視図である。 FIG. 2 is a perspective view showing the material of the separator, (A) is a perspective view showing the sheet-like carbon, and (B) is a perspective view showing the sheet-like separator material.
かかるセパレータ30は、まずシート状カーボンW1に形状保持材40を含浸させてシート状セパレータ材料W2を成形し(図2参照)、このシート状セパレータ材料W2を所定の形状に加工することにより成形される。なお、図2(B)では形状保持材が含浸された状態を理解し易いように、便宜上、含浸された部位を仮想的に積層させて表している。
The
<シート状セパレータ材料の成形方法>
シート状カーボンW1は、例えば厚さが0.01〜1.0mm、密度が0.8〜2.0g/cm3、電気伝導度が0.05〜1.0mΩ/cm、耐熱性が100℃以上のシート状に形成されたカーボン材である。
<Method for forming sheet separator material>
For example, the sheet-like carbon W1 has a thickness of 0.01 to 1.0 mm, a density of 0.8 to 2.0 g / cm 3 , an electric conductivity of 0.05 to 1.0 mΩ / cm, and a heat resistance of 100 ° C. It is a carbon material formed in the above sheet shape.
シート状カーボンW1に形状保持材40を含浸する理由は、カーボンをプレス成形した形状を確実に保持するためである。
The reason why the
形状保持材40をシート状カーボンW1に含浸させる方法は、例えば熱硬化性樹脂と熱可塑性樹脂で異なる。
The method of impregnating the shape-
熱硬化性樹脂を用いる場合には、溶剤に溶かしてワニス状にした硬化性樹脂をシート状カーボンW1に含浸させた後、乾燥させて溶剤を揮発させ、シート状セパレータ材料W2が成形される。熱硬化性樹脂には、例えばフェノール樹脂、エポキシ樹脂または不飽和ポリエステル等が使用できる。 When the thermosetting resin is used, the sheet-like carbon W1 is impregnated with a curable resin dissolved in a solvent to form a varnish, and then dried to volatilize the solvent, thereby forming the sheet-like separator material W2. As the thermosetting resin, for example, a phenol resin, an epoxy resin, an unsaturated polyester, or the like can be used.
熱可塑性樹脂を用いる場合には、加熱融解した熱可塑性樹脂をシート状カーボンW1に含浸させた後、冷却してシート状セパレータ材料W2が成形される。熱可塑性樹脂には、例えばテフロン(登録商標)、ポリエステル、ポリフェニエンサルファイド、シリコン、オレフィン系(PP,PE等)、ポリアミド、ポリフッ化ビニリデン、ポリイミドまたはエチレンビニルアセテート等が使用できる。 When the thermoplastic resin is used, the sheet-like carbon W1 is impregnated with the heat-melted thermoplastic resin and then cooled to form the sheet-like separator material W2. As the thermoplastic resin, for example, Teflon (registered trademark), polyester, polyphenylene sulfide, silicon, olefin-based (PP, PE, etc.), polyamide, polyvinylidene fluoride, polyimide, ethylene vinyl acetate, or the like can be used.
前述の含浸方法には、形状保持材40の特性に応じて真空含浸、滴下含浸または印刷含浸が適宜用いられ、シート状カーボンW1の全面に、または部分的に行われる。部分的に含浸させることによる利点は、成形後のセパレータの形状を保持するために必要な部位には含浸させ、他の部材と接触して導電する部位等には含浸させずに、導電性を高めることができることである。全面に含浸させることによる利点は、含浸工程が容易であり、また成形後のセパレータの形状を確実に保持でき、導電性も比較的優れていることである。
In the above impregnation method, vacuum impregnation, dripping impregnation, or printing impregnation is appropriately used according to the characteristics of the shape-retaining
シート状カーボンW1を部分的に含浸させる場合には、印刷含浸が好ましい。 When the sheet-like carbon W1 is partially impregnated, printing impregnation is preferable.
図3はシート状カーボンを部分的に含浸させる状態を示す図であり、(A)はシート状カーボンに型枠が設けられた斜視図、(B)はシート状カーボンに樹脂を含浸させる状態を示す側面図、(C)は部分的に含浸されたシート状セパレータ材料を示す斜視図である。 FIG. 3 is a diagram showing a state in which sheet-like carbon is partially impregnated, (A) is a perspective view in which a form frame is provided on sheet-like carbon, and (B) is a state in which sheet-like carbon is impregnated with resin. The side view to show, (C) is a perspective view which shows the sheet-like separator material impregnated partially.
初めに、図3(A)に示すように、開口部51が設けられた型枠50でシート状カーボンW1を覆い、その上から図3(B)に示すように、ワニス状にした熱硬化性樹脂または加熱融解した熱可塑性樹脂がノズル52より吐出される。このようにして、シート状カーボンW1が開口部51と一致する部分に形状保持材40が印刷含浸され、含浸部35と非含浸部36とが交互に形成される(図3(C)参照)。
First, as shown in FIG. 3 (A), the sheet-like carbon W1 is covered with a
この作業をシート状カーボンW1の両面または片面に行うが、両面の場合には、ノズル52を両面に設けて同時に含浸させることも可能である(不図示)。なお、通常、含浸を行った場合にはシート状カーボンW1の内部のみではなく、表面にも多少の形状保持材40が残る場合が多いため、場合に応じて形状保持材40の樹脂を除去することが好ましい。
This operation is performed on both surfaces or one surface of the sheet-like carbon W1, but in the case of both surfaces, it is also possible to provide the
型枠50は、所望のシート状セパレータ材料W2に応じて任意に変更可能であり、この変更によりシート状カーボンW1の所望の部位に含浸することができる。
The
<セパレータの成形方法>
前述のように成形されたシート状セパレータ材料W2をプレス加工し、セパレータ30を成形するには、下記の方法により行う。
<第1の実施形態>
第1の実施形態は、形状保持材40に熱硬化性樹脂を使用する場合のセパレータの成形方法であり、全面または部分的に含浸させたシート状セパレータ材料W2の両方に適用できる。
<Method of molding separator>
In order to form the
<First Embodiment>
The first embodiment is a separator molding method in the case where a thermosetting resin is used for the shape-retaining
図4は第1の実施形態の金型によるシート状セパレータ材料の加工状態を示す断面図であり、(A)は加工前の状態を示す断面図、(B)は加工後の状態を示す断面図である。 FIG. 4 is a cross-sectional view showing a processed state of the sheet-like separator material by the mold according to the first embodiment, (A) is a cross-sectional view showing a state before processing, and (B) is a cross-sectional view showing a state after processing. FIG.
初めに、上型61および下型62に設けられている加熱源63により、上型61および下型62を、シート状セパレータ材料W2に使用されている熱硬化性樹脂(形状保持材)40の硬化温度以上に加熱する。
First, the
次に、図4(A)に示すように、下型62の上にシート状セパレータ材料W2を設置する。この後、図4(B)に示すように上型61と下型62を互いに近接させてシート状セパレータ材料W2を押圧し、この状態のまま保持する。この間に、熱硬化性樹脂は溶融した後、硬化する。熱硬化性樹脂が硬化するために必要な時間が経過するまで上型61および下型62を保持した後、離型して成形されたセパレータ30を取り出す。
Next, as shown in FIG. 4A, a sheet-like separator material W2 is placed on the
図5は全面に含浸されたシート状セパレータ材料およびセパレータを示す断面図であり、(A)は全面に含浸されたシート状セパレータ材料を示す要部断面図、(B)は成形されたセパレータを示す要部断面図、(C)は表面の樹脂が取り除かれた要部断面図である。 FIG. 5 is a cross-sectional view showing a sheet-like separator material and a separator impregnated on the entire surface, (A) is a main-part cross-sectional view showing the sheet-like separator material impregnated on the entire surface, and (B) is a molded separator. The principal part sectional drawing shown, (C) is the principal part sectional drawing from which the resin of the surface was removed.
シート状セパレータ材料W2を加工した場合、図5(B)に示すように、成形されたセパレータ30の隣接する部材と接する接触面34の表面に熱硬化性樹脂40が残されている。この場合には、接触面34が他の部材と接触した場合の導電性を確保するために、表面の熱硬化性樹脂40がショットピーリング等により取り除く(図5(C)参照)。これにより、熱硬化性樹脂40が含浸されたセパレータ30のカーボン材が、隣接する部材と直接的に接触することができる。なお、表面に残されている熱硬化性樹脂40を取り除く場合には、接触面34のみではなくてセパレータ30の全面を行ってもよく、またシート状セパレータ材料W2(図5(A)参照)の段階で行ってもよい。
When the sheet-like separator material W2 is processed, as shown in FIG. 5B, the
通常、シート状カーボンW1に熱硬化性樹脂40を含浸させていない場合には、カーボン材の特性上、プレス加工の後にセパレータ30の形状を維持することは困難であるが、本実施形態においては熱硬化性樹脂40が含浸されているため、プレス加工の後も形状を確実に保持することができる。
Usually, when the sheet-like carbon W1 is not impregnated with the
また、本実施形態の方法によるセパレータ30は、材料が粉体ではなく板状であるため、板厚方向の寸法精度がよく、隣接する部材と良好に接触することができる。
Moreover, since the material of the
また、例えば金属をセパレータに使用した場合には腐食防止のために貴金属がコーティングされるが、樹脂が含浸されたカーボンは腐食の問題がないため貴金属のコーティングを施す必要が無く、コストを削減できる。 For example, when a metal is used for a separator, a noble metal is coated to prevent corrosion. However, carbon impregnated with resin does not have a problem of corrosion, so there is no need to apply a noble metal coating, and the cost can be reduced. .
また、本実施形態の方法は、粉末状の材料を圧縮成形する方法と比較して、サイクルタイムを短縮させることができ、また自動化、無人化が容易であるため、コストを低減することができる。 In addition, the method according to the present embodiment can shorten the cycle time compared with the method of compression molding a powdery material, and can reduce costs because it is easy to automate and unmanned. .
また、材料を圧力で流動させて金型のキャビティに充填させるトランスファー成形や射出成形においては、金型内の樹脂の通り道となるスプルーやランナーで廃材が発生し、また設備や金型が高価であるが、これらの方法と比較して本実施形態に係る方法では廃材が発生せず、設備や金型が安価であるためコストを低減できる。 Also, in transfer molding and injection molding in which the material is flowed by pressure and filled into the mold cavity, waste material is generated by sprues and runners that serve as resin paths in the mold, and the equipment and mold are expensive. However, compared with these methods, the method according to the present embodiment does not generate waste materials, and the cost can be reduced because the equipment and the mold are inexpensive.
図6は部分的に含浸されたシート状セパレータ材料により加工されるセパレータを示す断面図であり、(A)は部分的に含浸されたシート状セパレータ材料を示す要部断面図、(B)は成形されたセパレータを示す要部断面図である。 FIG. 6 is a cross-sectional view showing a separator processed by a partially impregnated sheet-like separator material, (A) is a main part cross-sectional view showing a partially impregnated sheet-like separator material, and (B) It is principal part sectional drawing which shows the shape | molded separator.
部分的に樹脂が含浸されているシート状セパレータ材料W2を加工した場合、図6(B)に示すように、樹脂が含浸されていない非含浸部36を、セパレータ30の隣接する部材と接する面とすることができる。このように形成されたセパレータ30は、前述の全面に熱硬化性樹脂40が含浸されているシート状セパレータ材料W2を用いたセパレータ30の効果に加え、さらに非含浸部36に樹脂が含浸されていないために導電性がより優れている。また、非含浸部36の裏面には樹脂が含浸されているため、セパレータ30の形状を確実に保持すると共に、冷却水、燃料ガスおよび酸化剤ガスの漏れを抑止することができる。
When the sheet-shaped separator material W2 partially impregnated with the resin is processed, the
図7は部分的に樹脂が含浸されたセパレータを使用した燃料電池の要部を示す断面図である。 FIG. 7 is a cross-sectional view showing the main part of a fuel cell using a separator partially impregnated with resin.
図7に示すように、燃料電池は単セル10をスタックの形態で多数集成して形成されている。図7の矢印は、燃料電池における、電流が流れる経路を例示的に示している。本実施形態に係るセパレータ30は、寸法精度に優れ隣接する部材と良好に接触すると共に、非含浸部36に熱硬化性樹脂40が含浸されていないため、接触抵抗が低減されて電気抵抗が減少し、燃料電池の出力密度を向上させることができる。また、含浸部35に含浸された熱硬化性樹脂40により冷却水、燃料ガスおよび酸化剤ガスの漏れを低減させることができる。
As shown in FIG. 7, the fuel cell is formed by assembling a large number of
全面に熱硬化性樹脂40を含浸させたセパレータ30(図5(C)参照)を使用した燃料電池(不図示)においても、非含浸部36を有するセパレータ30ほどではないが導電性に優れ、また、熱硬化性樹脂40によってセパレータ30の形状を確実に保持し、冷却水、燃料ガスおよび酸化剤ガスの漏れをより確実に抑止することができる。
Even in a fuel cell (not shown) using the separator 30 (see FIG. 5C) in which the entire surface is impregnated with the
<第2の実施形態>
第2の実施形態は、形状保持材40に熱可塑性樹脂を使用する場合のセパレータの成形方法であり、形状保持材に熱硬化性樹脂を使用する第1の実施形態と金型や工程が多少異なる。
<Second Embodiment>
The second embodiment is a method for forming a separator in the case where a thermoplastic resin is used for the shape-retaining
本実施形態のセパレータの成形方法は、全面または部分的に含浸させたシート状セパレータ材料W2の両方に適用できる。 The separator molding method of the present embodiment can be applied to both the whole or partly impregnated sheet-like separator material W2.
図8は第2の実施形態における加熱源を示す側面図、図9は第2の実施形態における金型によりシート状セパレータ材料の加工状態を示す断面図であり、(A)は加工前の状態を示す断面図、(B)は加工後の状態を示す断面図である。なお、第1の実施形態と同様の機能を有する部材については同一の符号を使用し、重複を避けるためその説明を省略する。 FIG. 8 is a side view showing a heating source in the second embodiment, FIG. 9 is a cross-sectional view showing a processing state of a sheet-like separator material by a mold in the second embodiment, and (A) is a state before processing. (B) is sectional drawing which shows the state after a process. In addition, about the member which has the same function as 1st Embodiment, the same code | symbol is used and the description is abbreviate | omitted in order to avoid duplication.
まず、熱可塑性樹脂(形状保持材)40が含浸されたシート状セパレータ材料W2を、図8に示すように例えばホットプレート等の加熱源70により加熱し、熱可塑性樹脂40を溶融させる。その後、シート状セパレータ材料W2が急激に冷却されない程度に冷却されている上型61および下型62の内部に設置して押圧し(図9(A),(B)参照)、この状態で保持する。この間に、熱可塑性樹脂40は上型61および下型62により冷却されて硬化する。熱可塑性樹脂40が硬化するために必要な時間が経過した後、離型してセパレータ30を取り出す。
First, as shown in FIG. 8, the sheet-like separator material W2 impregnated with the thermoplastic resin (shape holding material) 40 is heated by a
また、図8に示すような加熱源70を使用せずに、上型61および下型62に別途設けられた加熱源により上型61,下型62を加熱し、この加熱された上型61および下型62でシート状セパレータ材料W2を加熱すると共に加圧した後、加圧した状態で保持したまま上型61および下型62を冷却することもできる。
Further, without using the
この後、成形されたセパレータ30を使用して燃料電池が形成されるが、第1の実施形態と同様であるため、説明を省略する。
Thereafter, a fuel cell is formed using the molded
<第3の実施形態>
第3の実施形態は、形状保持材を含浸させる含浸工程と、セパレータを成形するプレス工程と、を同時に行うセパレータの成形方法であり、形状保持材には熱硬化性樹脂を使用する。
<Third Embodiment>
The third embodiment is a separator molding method in which an impregnation step of impregnating a shape holding material and a pressing step of molding the separator are performed simultaneously, and a thermosetting resin is used as the shape holding material.
図10は第3の実施形態における金型によるシート状セパレータ材料の加工状態を示す断面図であり、(A)は加工前の状態を示す断面図、(B)は加工後の状態を示す断面図である。なお、前述の実施形態と同様の機能を有する部材については同一の符号を使用し、重複を避けるためその説明を省略する。 FIG. 10 is a cross-sectional view showing a processing state of a sheet-like separator material by a mold in the third embodiment, (A) is a cross-sectional view showing a state before processing, and (B) is a cross-section showing a state after processing. FIG. In addition, about the member which has the same function as the above-mentioned embodiment, the same code | symbol is used and the description is abbreviate | omitted in order to avoid duplication.
まず、図10(A)に示すように、シート状カーボンW1を2枚のシート状熱硬化性樹脂で挟み、加熱源63により、使用される硬化性樹脂(形状保持材)40の硬化温度よりも高い温度に加熱された下型62の内部に設置する。この後、図10(B)に示すように下型62と同様に加熱された上型61を下型62に近接させて、シート状カーボンW1とシート状熱硬化性樹脂41を押圧して保持する。これにより、61シート状カーボンW1が上型61、下型62により所定の形状に成形されると同時に、加熱されて流動性を持った熱硬化性樹脂が加圧されてシート状カーボンW1に含浸される。熱硬化性樹脂が硬化して形状を保持するために必要な時間が経過した後、離型して熱硬化性樹脂40が含浸されたセパレータ30を取り出す。
First, as shown in FIG. 10A, the sheet-like carbon W1 is sandwiched between two sheet-like thermosetting resins, and the
この後、成形されたセパレータ30を使用して燃料電池が形成されるが、第1の実施形態と同様であるため、説明を省略する。
Thereafter, a fuel cell is formed using the molded
<第4の実施形態>
第4の実施形態は、第3の実施形態と同様に、形状保持材を含浸させる含浸工程とセパレータを成形するプレス工程とを同時に行うセパレータの成形方法であるが、形状保持材には熱可塑性樹脂を使用し、形状保持材に熱硬化性樹脂を使用する第3の実施形態と金型や工程が多少異なる。
<Fourth Embodiment>
As in the third embodiment, the fourth embodiment is a separator molding method in which an impregnation step for impregnating a shape-retaining material and a pressing step for molding the separator are performed simultaneously. The mold and process are slightly different from those of the third embodiment in which a resin is used and a thermosetting resin is used for the shape-retaining material.
図11は第4の実施形態における加熱源を示す側面図、図12は第4の実施形態における金型によるシート状セパレータ材料の加工状態を示す断面図であり、(A)は加工前の状態を示す断面図、(B)は加工後の状態を示す断面図である。なお、前述の実施形態と同様の機能を有する部材については同一の符号を使用し、重複を避けるためその説明を省略する。 FIG. 11 is a side view showing a heating source in the fourth embodiment, FIG. 12 is a cross-sectional view showing a processing state of a sheet-like separator material by a mold in the fourth embodiment, and (A) is a state before processing. (B) is sectional drawing which shows the state after a process. In addition, about the member which has the same function as the above-mentioned embodiment, the same code | symbol is used and the description is abbreviate | omitted in order to avoid duplication.
まず、図11に示すように、シート状カーボンW1を、シート状に形成されている2枚のシート状熱可塑性樹脂42で挟み、このシート状熱可塑性樹脂42を加熱源70により加熱して融解させる。次に、図12(A)に示すように、加熱されたシート状カーボンW1およびシート状熱可塑性樹脂42を、冷却された下型62の内部に設置する。この後、図12(B)に示すように下型62と同様に冷却された上型61を下型62に近接させて、シート状カーボンW1とシート状熱可塑性樹脂42を押圧して保持する。これにより、シート状カーボンW1が上型61、下型62により所定の形状に成形されると同時に、加熱されて流動性を持った熱可塑性樹脂が加圧されてシート状カーボンW1に含浸される。熱可塑性樹脂が冷却されて硬化して形状を保持するために必要な時間が経過した後、離型して熱可塑性樹脂が含浸されたセパレータ30を取り出す。
First, as shown in FIG. 11, the sheet-like carbon W1 is sandwiched between two sheet-like thermoplastic resins 42 formed in a sheet shape, and the sheet-
この後、成形されたセパレータ30を使用して燃料電池が形成されるが、第1の実施形態と同様であるため、説明を省略する。
Thereafter, a fuel cell is formed using the molded
第4の実施形態では、別途用意した加熱源によりシート状熱可塑性樹脂を加熱した後に、シート状カーボンW1とシート状熱可塑性樹脂42を金型内に設置しているが、加熱された金型内で、シート状カーボンW1とシート状熱可塑性樹脂42を加熱する同時に加圧し、その状態を保持したまま金型を冷却してもよい。
In the fourth embodiment, after the sheet-like thermoplastic resin is heated by a separately prepared heating source, the sheet-like carbon W1 and the sheet-
なお、本発明は上述した実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲の範囲内で種々改変することができる。例えば、セパレータの流路溝の形状は、断面が長方形形状に限らず、例えば台形形状や円弧形状であってもよい。また、セパレータ30A,30Bは対称形状でなくてもよい。
The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made within the scope of the claims. For example, the shape of the flow path groove of the separator is not limited to the rectangular shape in cross section, and may be, for example, a trapezoidal shape or an arc shape. Further, the
10 単セル、
20 膜電極接合体、
21A,21B ガス拡散層、
30A,30B セパレータ、
31A,31B 冷却水用流路溝、
32 燃料ガス用流路溝、
33 酸化剤用流路溝、
35 含浸部、
36 非含浸部、
40 形状保持材、
41 シート状熱硬化性樹脂、
42 シート状熱可塑性樹脂、
50 型枠、
51 開口部、
52 ノズル、
60 金型、
61 上型、
62 下型、
63 加熱源、
70 加熱源、
W1 シート状カーボン、
W2 シート状セパレータ材料。
10 single cell,
20 Membrane electrode assembly,
21A, 21B gas diffusion layer,
30A, 30B separator,
31A, 31B Channel groove for cooling water,
32 fuel gas channel groove,
33 Channel groove for oxidizing agent,
35 impregnation part,
36 Non-impregnated part,
40 shape retaining material,
41 sheet-like thermosetting resin,
42 sheet-like thermoplastic resin,
50 formwork,
51 opening,
52 nozzles,
60 molds,
61 Upper mold,
62 Lower mold,
63 Heat source,
70 heating source,
W1 sheet carbon,
W2 Sheet separator material.
Claims (13)
前記シート状セパレータ材料を押圧してセパレータを成形するプレス工程と、を有することを特徴とする燃料電池用セパレータの製造方法。 An impregnation step of impregnating a sheet-like carbon with a shape-retaining material to form a sheet-like separator material;
And a pressing step of molding the separator by pressing the sheet-like separator material.
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