JP2006269090A - Separator for fuel cell, and its manufacturing method - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a separator for a solid polyelectrolyte fuel cell in which current collecting performance, molding property, and strength are satisfied, and which is especially superior in corrosion resistance. <P>SOLUTION: In the separator for the fuel cell in which a conductive resin layer mixed with a conductive filler is laminated at least on one face of a metal substrate, the conductive resin layer has at least one resin layer among (a) a first resin layer which has volume resistivity in the range of 1.0 Ωcm or less and has a weight change in the range of 0-0.1% after immersing it for 3 hour into water of 85-95°C, (b) a second resin layer in which the surface of the conductive resin layer is constituted and the volume resistivity is smaller than that of the first resin layer, and a third resin layer which is installed at the interface with the metal substrate and of which the volume resistivity is smaller than that of the first resin layer. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は燃料電池用セパレータに係り、詳しくは単セルを複数積層して構成する燃料電池において隣接する単セル間に設けられ、電極との間で燃料ガス流路および酸化ガス流路を形成すると共に燃料ガスと酸化ガスとを隔てる燃料電池用セパレータであって、特に成形後の、耐食性、導電性に優れた燃料電池用セパレータに関する。   The present invention relates to a separator for a fuel cell, and more specifically, a fuel cell configured by stacking a plurality of single cells, provided between adjacent single cells, and forming a fuel gas channel and an oxidizing gas channel between electrodes. In addition, the present invention relates to a fuel cell separator that separates a fuel gas and an oxidizing gas, and particularly to a fuel cell separator that is excellent in corrosion resistance and conductivity after molding.

燃料電池、特に固体高分子型燃料電池を構成するセパレータは、固体電解質膜を両側から挟持する各電極に接触して配置されて、該電極との間に燃料ガス、酸化剤ガス等の供給ガス流路を形成するため、セパレータの電極に対向する面にはガス流路を形成するための多数の突起部、溝部等が形成される。   A separator constituting a fuel cell, particularly a polymer electrolyte fuel cell, is disposed in contact with each electrode sandwiching a solid electrolyte membrane from both sides, and a supply gas such as a fuel gas or an oxidant gas is provided between the electrodes. In order to form the flow channel, a large number of protrusions, grooves, and the like are formed on the surface of the separator that faces the electrode.

また、燃料電池の単電池の起電力は、1V以下と低く、通常、複数個の単電池をセパレータを介して積層して構成される。そのため、セパレータは、電極と接触して電流を導出する役割を果たすため、集電性能に優れたものが要求される。   In addition, the electromotive force of the unit cell of the fuel cell is as low as 1 V or less, and usually, a plurality of unit cells are stacked via separators. For this reason, since the separator plays a role of deriving a current in contact with the electrode, a separator having excellent current collecting performance is required.

従来、一般に燃料電池用セパレータとしては、基材として強度、導電性に優れた緻密カーボングラファイト、またはステンレス鋼(SUS)、チタン、アルミニウム等の金属材料で構成されている。   Conventionally, fuel cell separators are generally composed of dense carbon graphite having excellent strength and conductivity as a base material, or a metal material such as stainless steel (SUS), titanium, and aluminum.

しかし、緻密カーボングラファイトにて構成されるセパレータは、電気伝導性が高く、かつ長期間の使用によっても高い集電性能が維持されるが、非常に脆い材料であることからセパレータの表面に多数の突起部や溝部を形成すべく切削加工等の機械加工を施すことは容易ではなく量産が困難であるという問題がある。   However, separators composed of dense carbon graphite have high electrical conductivity and maintain high current collection performance even after long-term use. There is a problem that it is not easy to perform machining such as cutting to form the protrusions and grooves, and that mass production is difficult.

一方、上記金属材料にて構成されるセパレータにおいては、緻密カーボングラファイトに比較して強度、延性に優れていることからガス流路を形成するための多数の突起部、溝部等の形成はプレス加工が可能であって量産も容易であるという利点がある。しかし、比較的低温で動作する固体高分子型燃料電池であっても、70〜90℃の温度における飽和に近い水蒸気にさらされるため、金属材料を用いたセパレータでは、その表面に腐食による酸化膜が生成され易く、その結果、生成された酸化膜と電極との接触抵抗が大きくなり、セパレータの集電性能が低下する問題がある。   On the other hand, the separator made of the above metal material has excellent strength and ductility compared to dense carbon graphite, so the formation of a large number of protrusions and grooves for forming a gas flow path is a press process. There is an advantage that it is possible and mass production is easy. However, even a polymer electrolyte fuel cell that operates at a relatively low temperature is exposed to near-saturated water vapor at a temperature of 70 to 90 ° C. Therefore, a separator using a metal material has an oxide film due to corrosion on its surface. As a result, the contact resistance between the generated oxide film and the electrode increases, and there is a problem that the current collecting performance of the separator is lowered.

そこで、セパレータの構成材料として加工性に優れた金属材料の表面に、耐食性に優れた金等の貴金属材料をコーティングした材料が検討されている。しかしながら、このような材料は極めて高価なために汎用性に欠けるという問題がある。   Therefore, a material in which a surface of a metal material excellent in workability is coated with a noble metal material such as gold excellent in corrosion resistance as a constituent material of the separator has been studied. However, since such a material is extremely expensive, there is a problem that it lacks versatility.

これらの問題を解決するために、本出願人は、金属基板の表面に導電性フィラーを混合した樹脂層を設けたセパレータを開示した(特許文献1:特開2002−15750号公報、特許文献2:特開2003−297383号公報、特許文献3:特開2004−14272号公報)。これらのセパレータでは、電気伝導性が高く、集電性能に優れていると同時に、成形性、強度および耐食性に優れている。
特開2002−15750号公報 特開2003−297383号公報 特開2004−14272号公報
In order to solve these problems, the present applicant has disclosed a separator provided with a resin layer in which a conductive filler is mixed on the surface of a metal substrate (Patent Document 1: JP 2002-15750 A, Patent Document 2). : JP-A-2003-297383, Patent Document 3: JP-A-2004-14272). These separators have high electrical conductivity, excellent current collecting performance, and at the same time, excellent moldability, strength, and corrosion resistance.
JP 2002-15750 A JP 2003-297383 A JP 2004-14272 A

本発明は、さらに性能を向上させるためになされたものであり、集電性能と成形性および強度を満足し、特に耐食性に優れる固体高分子電解質型燃料電池用セパレータを提供することを目的とする。   The present invention has been made to further improve the performance, and an object of the present invention is to provide a solid polymer electrolyte fuel cell separator that satisfies current collecting performance, moldability, and strength, and is particularly excellent in corrosion resistance. .

本発明は以下の事項に関するものである。   The present invention relates to the following items.

1. 金属基板の少なくとも片面に、導電性充填剤を混合した導電樹脂層を積層した燃料電池用セパレータにおいて、
前記導電樹脂層が
(a)体積抵抗値が1.0Ω・cm以下であり、且つ85〜95℃の水に3時間浸漬した後の重量変化が0〜0.1%の範囲である第1の樹脂層と、
(b)導電樹脂層の表面を構成し且つ体積抵抗値が第1の樹脂層よりも小さい第2の樹脂層および前記金属基板との界面に設けられ且つ体積抵抗値が第1の樹脂層よりも小さい第3の樹脂層のうち少なくとも1つの樹脂層を有する燃料電池用セパレータ。
1. In a fuel cell separator in which a conductive resin layer mixed with a conductive filler is laminated on at least one surface of a metal substrate,
The conductive resin layer is (a) a volume resistance value is 1.0 Ω · cm or less, and a weight change after being immersed in water at 85 to 95 ° C. for 3 hours is in a range of 0 to 0.1%. A resin layer of
(B) The surface of the conductive resin layer is formed and the volume resistance value is provided at the interface between the second resin layer and the metal substrate, which is smaller than the first resin layer, and the volume resistance value is higher than that of the first resin layer. A separator for a fuel cell having at least one resin layer of the third resin layer having a smaller size.

2. 前記第1の樹脂層は、導電性充填剤を10〜50体積%含有し、前記第2の樹脂層および第3の樹脂層は、それぞれ導電性充填剤を20〜90体積%含有することを特徴とする上記1記載の燃料電池用セパレータ。   2. The first resin layer contains 10-50% by volume of a conductive filler, and the second resin layer and the third resin layer contain 20-90% by volume of a conductive filler, respectively. 2. The fuel cell separator as described in 1 above.

3. 前記第1〜第3の樹脂層の導電性充填剤が、炭素系材料を含有することを特徴とする上記1または2記載の燃料電池用セパレータ。   3. 3. The fuel cell separator according to claim 1 or 2, wherein the conductive fillers of the first to third resin layers contain a carbon-based material.

4. 前記第1の樹脂層の導電性充填剤が、実質的に黒鉛化炭素材料および微細な炭素繊維から選ばれる1種以上からなることを特徴とする上記1〜3のいずれか1項記載の燃料電池用セパレータ。   4). 4. The fuel according to any one of 1 to 3 above, wherein the conductive filler of the first resin layer is substantially composed of one or more selected from graphitized carbon materials and fine carbon fibers. Battery separator.

5. 前記黒鉛化炭素材料の広角X線回折より測定した、d002面の厚み方向の格子間距離が0.350nm以下であることを特徴とする上記4記載の燃料電池用セパレータ。 5. The fuel cell separator of the 4, wherein the measured from the wide angle X-ray diffraction, grating spacing in the thickness direction of the d 002 plane is less than 0.350nm of the graphitized carbon material.

6. 前記第2の樹脂層および第3の樹脂層のそれぞれに含まれる導電性充填剤が、微細な炭素繊維を含むことを特徴とする上記1〜5のいずれか1項記載の燃料電池用セパレータ。   6). 6. The fuel cell separator according to any one of 1 to 5, wherein the conductive filler contained in each of the second resin layer and the third resin layer contains fine carbon fibers.

7. 前記の微細な炭素繊維は、繊維径が0.001〜0.5μmであり繊維長が1〜100μmであることを特徴とする上記4〜6のいずれか1項記載の燃料電池用セパレータ。   7). 7. The fuel cell separator according to claim 4, wherein the fine carbon fiber has a fiber diameter of 0.001 to 0.5 μm and a fiber length of 1 to 100 μm.

8. 前記樹脂がフッ素樹脂、フッ素ゴム、ポリオレフィン樹脂およびポリオレフィンエラストマーからなる群より選ばれることを特徴とする上記1〜7のいずれか1項載記の燃料電池セパレータ。   8). 8. The fuel cell separator as described in any one of 1 to 7 above, wherein the resin is selected from the group consisting of fluororesin, fluororubber, polyolefin resin and polyolefin elastomer.

9. 前記金属基板の材料がステンレス鋼、チタン、アルミニウム、銅、ニッケルおよび鋼からなる群より選ばれることを特徴とする上記1〜8のいずれか1項記載の燃料電池用セパレータ。   9. 9. The fuel cell separator according to any one of claims 1 to 8, wherein the material of the metal substrate is selected from the group consisting of stainless steel, titanium, aluminum, copper, nickel and steel.

10. 前記金属基板は、表面にニッケル、スズ、銅、チタン、金、白金、銀およびパラジウムからなる群より選ばれる少なくとも1種の金属からなるめっき層を有することを特徴とする上記1〜9のいずれか1項記載の燃料電池用セパレータ。   10. Any of 1 to 9 above, wherein the metal substrate has a plating layer made of at least one metal selected from the group consisting of nickel, tin, copper, titanium, gold, platinum, silver and palladium on the surface. A fuel cell separator according to claim 1.

11. 上記1〜10のいずれか1項に記載の燃料用電池用セパレータを製造する方法であって、金属基板の少なくとも片面に、樹脂と導電性充填剤を混合した導電樹脂層を積層する工程と、導電樹脂層を積層した基板をプレス加工によりガス流路となる突起部および溝部を形成する工程とを有する燃料電池用セパレータの製造方法。   11. A method for producing the fuel cell separator according to any one of 1 to 10 above, wherein a step of laminating a conductive resin layer in which a resin and a conductive filler are mixed on at least one surface of a metal substrate; The manufacturing method of the separator for fuel cells which has the process of forming the protrusion part and groove part which become a gas flow path by press-processing the board | substrate which laminated | stacked the conductive resin layer.

12. 上記1〜10のいずれか1項記載の燃料用電池用セパレータを製造する方法であって、金属基板の少なくとも片面に、樹脂と導電性充填剤を混合した導電樹脂層を積層する工程と、前記導電樹脂層が積層された金属基板の最表面を保護フィルムで被覆する工程と、保護フィルムで被覆された基板をプレス加工によりガス流路となる突起部および溝部を形成する工程と、突起部および溝部が形成された基板から保護フィルムを剥離する工程とを有する燃料電池用セパレータの製造方法。   12 11. A method for producing a fuel cell separator as described in any one of 1 to 10 above, wherein a step of laminating a conductive resin layer in which a resin and a conductive filler are mixed on at least one surface of a metal substrate; A step of covering the outermost surface of the metal substrate on which the conductive resin layer is laminated with a protective film, a step of forming a protrusion and a groove serving as a gas flow path by pressing the substrate covered with the protective film, And a step of peeling the protective film from the substrate on which the groove is formed.

本発明者が、金属基板の耐食性について検討した結果、導電樹脂層の吸水性と金属基板の腐食の間に強い相関性があることがわかった。しかし本発明では単純に導電樹脂層全体の吸水性を下げるのではなく、少なくとも第1の樹脂層の吸水性を低下させることにより、表面層である第2の樹脂層および金属基板との界面層である第3の樹脂層のそれぞれの機能を損なうことなく、導電樹脂層全体に対して耐食性の機能を付与することができるのである。   As a result of studying the corrosion resistance of the metal substrate, the present inventor has found that there is a strong correlation between the water absorption of the conductive resin layer and the corrosion of the metal substrate. However, the present invention does not simply reduce the water absorption of the entire conductive resin layer, but reduces the water absorption of at least the first resin layer, so that the second resin layer which is the surface layer and the interface layer with the metal substrate The function of the corrosion resistance can be imparted to the entire conductive resin layer without impairing the function of each of the third resin layers.

即ち、本発明の燃料電池用セパレータは、電気伝導性が高く、比較的低コストで生産可能な金属基板を主体としたものでありながら、特に耐食性、耐酸性に優れている。そのため、本発明のセパレータを用いた燃料電池では長時間運転が可能になる。しかも、本発明の燃料電池用セパレータの製造において、プレス加工によって、ガス流路を形成するための多数の突起部、溝部等を形成しても、樹脂層に切れやクラック等が発生することが無く、その点でも特に耐食性、耐酸性に優れた燃料電池用セパレータが得られる。   That is, the fuel cell separator of the present invention is particularly excellent in corrosion resistance and acid resistance while being mainly composed of a metal substrate that has high electrical conductivity and can be produced at a relatively low cost. Therefore, the fuel cell using the separator of the present invention can be operated for a long time. Moreover, in the production of the fuel cell separator of the present invention, even if a large number of protrusions, grooves, etc. for forming the gas flow path are formed by pressing, the resin layer may be cut or cracked. In this respect, a fuel cell separator having particularly excellent corrosion resistance and acid resistance can be obtained.

以下、本発明を詳しく説明する。   The present invention will be described in detail below.

図1は、多数の単電池を積層した積層型燃料電池のセパレータ付近を拡大した模式図である。単電池1a、単電池1bはそれぞれ、固体高分子電解質膜2a、2b、それを挟持する電極3a、3bを有し、単電池1aおよび単電池1bの間がセパレータ10で隔てられていると同時に、電極3aに接して単電池1a側でガス流路4aを形成し、また電極3bに接して単電池1b側でガス流路4bを形成している。この形態のセパレータ10は、金属基板11の両面に導電樹脂層12を設けたものであり、電極3aおよび電極3bの両方に接していることから、単電池1aと単電池1bを直列に接続している。   FIG. 1 is an enlarged schematic view of the vicinity of a separator of a stacked fuel cell in which a large number of single cells are stacked. The unit cell 1a and the unit cell 1b have solid polymer electrolyte membranes 2a and 2b and electrodes 3a and 3b sandwiching the membrane, respectively, and the unit cell 1a and the unit cell 1b are separated by the separator 10 at the same time. The gas channel 4a is formed on the unit cell 1a side in contact with the electrode 3a, and the gas channel 4b is formed on the unit cell 1b side in contact with the electrode 3b. The separator 10 in this form is provided with the conductive resin layers 12 on both surfaces of the metal substrate 11 and is in contact with both the electrode 3a and the electrode 3b, so that the unit cell 1a and the unit cell 1b are connected in series. ing.

この例では、金属基板の両面に導電樹脂層を設けた例であるが、セパレータは終端の単電池に用いられる場合などでは、金属基板の片面にのみ導電樹脂層が設けられる場合もあるので、以下の図面では、金属基板の片面の層構造のみを示す。   In this example, the conductive resin layer is provided on both sides of the metal substrate, but in some cases, such as when the separator is used for a terminal cell, the conductive resin layer may be provided only on one side of the metal substrate. In the following drawings, only the layer structure on one side of the metal substrate is shown.

本発明の導電樹脂層は、前述のとおり(a)体積抵抗値が1.0Ω・cm以下であり、且つ85〜95℃の水に3時間浸漬した後の重量変化が0〜0.1%の範囲である第1の樹脂層と、(b)導電樹脂層の表面を構成し且つ体積抵抗値が第1の樹脂層よりも小さい第2の樹脂層および前記金属基板との界面に設けられ且つ体積抵抗値が第1の樹脂層よりも小さい第3の樹脂層のうち少なくとも1つの樹脂層を有する。   As described above, the conductive resin layer of the present invention (a) has a volume resistance value of 1.0 Ω · cm or less, and the weight change after being immersed in water at 85 to 95 ° C. for 3 hours is 0 to 0.1%. A first resin layer in the range of (b), and (b) provided at the interface between the metal substrate and the second resin layer constituting the surface of the conductive resin layer and having a volume resistance smaller than that of the first resin layer. And it has at least 1 resin layer among the 3rd resin layers whose volume resistance value is smaller than a 1st resin layer.

図2に、セパレータの層構造の1例を示す。この形態では、金属基板11の表面に設けられた導電樹脂層12が、第1の樹脂層13と第2の樹脂層14の2層からなる。導電樹脂層の表面層を形成している第2の樹脂層は、第1の樹脂層よりも小さい体積抵抗値を有している。本発明では、表面層を構成する第2の樹脂層が導電性に優れることから、図1に示したように電極3a、3bとの接触面の抵抗を小さくすることができる。一方、金属基板側に設けられた第1の樹脂層は、体積抵抗値が1.0Ω・cm以下であるので、充分な導電性を保ちながらも第2の樹脂層ほどの導電性は要求されない。従って、第1の樹脂層については、例えば樹脂成分を増加させることなどにより、成形性・賦形性、強度および耐食性を重視して層を構成することができる。即ち、本発明では、第1の樹脂と第2の樹脂との間で体積抵抗値を変え、導電樹脂層の機能を第1の樹脂層、第2の樹脂層に分担させることで、集電性能と、プレス加工での成形性、強度および耐食性の両方を満足させることができるのである。   FIG. 2 shows an example of the separator layer structure. In this embodiment, the conductive resin layer 12 provided on the surface of the metal substrate 11 is composed of two layers, a first resin layer 13 and a second resin layer 14. The second resin layer forming the surface layer of the conductive resin layer has a volume resistance value smaller than that of the first resin layer. In this invention, since the 2nd resin layer which comprises a surface layer is excellent in electroconductivity, as shown in FIG. 1, resistance of the contact surface with electrode 3a, 3b can be made small. On the other hand, since the first resin layer provided on the metal substrate side has a volume resistance value of 1.0 Ω · cm or less, the conductivity as high as the second resin layer is not required while maintaining sufficient conductivity. . Therefore, for the first resin layer, for example, by increasing the resin component, the layer can be configured with emphasis on moldability / shape-shaping property, strength, and corrosion resistance. That is, in the present invention, the volume resistance value is changed between the first resin and the second resin, and the function of the conductive resin layer is shared between the first resin layer and the second resin layer, thereby collecting current. Both performance and formability, strength and corrosion resistance in press working can be satisfied.

また、図3に、セパレータの異なる層構造の1例を示す。この例は、第1の樹脂層13と金属基板11の間に、さらに第3の樹脂層15を設けた構造である。第3の樹脂層は、第1の樹脂層よりも小さい体積抵抗値を有しており、金属基板と導電樹脂層の間の接触抵抗を低減できる。即ち、この形態では、第3の樹脂層により金属基板と導電樹脂層との界面の接触抵抗の低減を図り、また第2の樹脂層により電極との接触抵抗の低減を図り、その一方で第1の樹脂層を成形性・賦形性、強度および耐食性を重視した層構成とすることで、集電性能と成形性、強度および耐食性の両方を満足するセパレータを得ることができる。第3の樹脂層の体積抵抗値は、第2の樹脂層の体積抵抗値と等しくても、異なっていてもどちらでも構わない。   FIG. 3 shows an example of a layer structure with different separators. In this example, a third resin layer 15 is further provided between the first resin layer 13 and the metal substrate 11. The third resin layer has a smaller volume resistance value than the first resin layer, and can reduce the contact resistance between the metal substrate and the conductive resin layer. That is, in this embodiment, the third resin layer reduces the contact resistance at the interface between the metal substrate and the conductive resin layer, and the second resin layer reduces the contact resistance with the electrode. By forming a single resin layer with a layer structure that places emphasis on moldability, shapeability, strength, and corrosion resistance, a separator that satisfies both current collecting performance, moldability, strength, and corrosion resistance can be obtained. The volume resistance value of the third resin layer may be equal to or different from the volume resistance value of the second resin layer.

その他のセパレータの形態としては、第1の樹脂層に加えて、金属基板との間に第3の樹脂層15を設けた構造、即ち図3の形態において第2の樹脂層を設けない形態が挙げられる。この形態によれば、第3の樹脂層により金属基板と導電樹脂層との界面の接触抵抗の低減を図ることができる。     As another form of the separator, in addition to the first resin layer, a structure in which the third resin layer 15 is provided between the metal substrate, that is, a form in which the second resin layer is not provided in the form of FIG. Can be mentioned. According to this aspect, the contact resistance at the interface between the metal substrate and the conductive resin layer can be reduced by the third resin layer.

以上挙げた3つの形態の中で、第1の樹脂層と共に、第2の樹脂層および第3の樹脂層の両方を有するものが、接触抵抗を低減する観点から最も好ましいものである。   Among the three forms mentioned above, those having both the second resin layer and the third resin layer together with the first resin layer are most preferable from the viewpoint of reducing contact resistance.

本発明では、このような形態の導電性樹脂シートにおける第1の樹脂層の単体を85〜95℃の水に3時間浸漬したときの重量変化が0〜0.1%の範囲である。第1の樹脂層の厚さが100μm程度以下の範囲であれば、温度が85〜95℃で変化しても3時間の浸漬時間をとれば、それより長い時間、浸漬しても重量変化に大きな違いはないが、水の温度は通常90±2.5℃での測定を標準とする。また、第1の樹脂層の厚みが厚くなるに従って重量変化が飽和するまでに時間がかかるので、3時間の浸漬で飽和していないことが明らかな厚さのものについては、100μm以下、例えば50〜100μmの厚さ(幅でもよい)としたものについて測定する。このような吸水率の測定方法で、第1の樹脂層の重量変化が0.1%を越えると、第1の樹脂層に含浸した水分によって、金属基板や金属基板表面のメッキ層が腐食され、金属基板と導電樹脂層の間の接触抵抗が大きくなりやすい。更には、金属基板や金属基板表面のメッキ層成分が腐食すると、イオン化して、導電樹脂層を透過し、燃料電池セパレータ外部に溶出し、固体高分子電解質膜のプロトンイオン伝導性を阻害するという問題が発生しやすい。   In the present invention, the change in weight when the simple substance of the first resin layer in the conductive resin sheet having such a form is immersed in water at 85 to 95 ° C. for 3 hours is in the range of 0 to 0.1%. If the thickness of the first resin layer is in the range of about 100 μm or less, even if the temperature changes from 85 to 95 ° C., if the immersion time of 3 hours is taken, even if it is immersed for a longer time, the weight changes. Although there is no big difference, the standard temperature is 90 ± 2.5 ° C. Further, as the thickness of the first resin layer increases, it takes time until the weight change is saturated. Therefore, a thickness of 100 μm or less, for example 50 Measured for a thickness of 100 μm (or width). If the weight change of the first resin layer exceeds 0.1% in such a water absorption measurement method, the metal substrate and the plating layer on the surface of the metal substrate are corroded by the moisture impregnated in the first resin layer. The contact resistance between the metal substrate and the conductive resin layer tends to increase. Furthermore, when the metal substrate or the plating layer component on the surface of the metal substrate corrodes, it ionizes, permeates the conductive resin layer, elutes outside the fuel cell separator, and inhibits proton ion conductivity of the solid polymer electrolyte membrane. Problems are likely to occur.

このように、本発明では、第1の樹脂層の吸水性を特定の範囲とすることで、第2の樹脂層および第3の樹脂層の導電性等に代表されるそれぞれの機能を損なうことなく、導電樹脂層全体に対して耐食性の機能を付与することができる。   Thus, in the present invention, by setting the water absorption of the first resin layer within a specific range, the respective functions represented by the conductivity of the second resin layer and the third resin layer are impaired. In addition, a function of corrosion resistance can be imparted to the entire conductive resin layer.

次に、各層の材料を示しながらさらに詳細に説明する。   Next, it demonstrates in detail, showing the material of each layer.

本発明のセパレータで使用する金属基板としては、ステンレス鋼、チタン、アルミニウム、銅、ニッケル、鋼からなる薄板が好適に使用できる。厚みは0.03mm〜1.5mmの範囲が望ましく、特に0.1〜0.3mmの範囲が望ましい。   As the metal substrate used in the separator of the present invention, a thin plate made of stainless steel, titanium, aluminum, copper, nickel, or steel can be suitably used. The thickness is preferably in the range of 0.03 mm to 1.5 mm, particularly preferably in the range of 0.1 to 0.3 mm.

金属基板表面はそのままでもよいし、また種々の目的で、表面処理または表面層を設けることもできる。例えば、導電樹脂層との接着性を改善するためには、金属基板表面をシランカップリング剤等でプライマー処理することができる。   The surface of the metal substrate may be left as it is, and a surface treatment or a surface layer may be provided for various purposes. For example, in order to improve the adhesion with the conductive resin layer, the metal substrate surface can be primed with a silane coupling agent or the like.

しかし、プライマー層および/または接着剤層を介することにより、金属基板と導電樹脂層の接触抵抗の増大が問題となる場合には、そのような層を設けることなく直接に金属基板と導電樹脂層とを接着することも好ましい。   However, when an increase in contact resistance between the metal substrate and the conductive resin layer becomes a problem due to the primer layer and / or the adhesive layer, the metal substrate and the conductive resin layer are directly provided without providing such a layer. It is also preferable to bond the two.

また、金属基板表面が粗面化されていることも、金属基板と導電樹脂層との接着性が向上するので好ましく、金属基板と導電樹脂層が直接接着されているときは粗面化されていることが特に好ましい。粗面化の程度は、中心線平均粗さRaが0.05〜5.0μm、好ましくは0.1〜1.0μmが好ましい。粗面の程度が小さ過ぎると、導電樹脂層との接着が不十分になり、一方凹凸差の大きな微細な粗面を形成するのは長時間を要し生産性に劣るからである。粗面化するには、エッチング方法を用いることができる。例えば、研磨剤を用いる機械エッチング、化学薬品を用いる化学エッチング、電気エネルギーを用いた陽極溶解を利用する電解エッチング等から、金属基板の種類にあわせて適宜決めることが好ましい。   It is also preferable that the surface of the metal substrate is rough because the adhesion between the metal substrate and the conductive resin layer is improved. When the metal substrate and the conductive resin layer are directly bonded, the surface is roughened. It is particularly preferable. The degree of roughening is such that the center line average roughness Ra is 0.05 to 5.0 μm, preferably 0.1 to 1.0 μm. If the rough surface is too small, the adhesion with the conductive resin layer becomes insufficient. On the other hand, forming a fine rough surface with a large unevenness takes a long time and is inferior in productivity. An etching method can be used to roughen the surface. For example, it is preferable to determine appropriately according to the type of the metal substrate from mechanical etching using an abrasive, chemical etching using chemicals, electrolytic etching using anodic dissolution using electric energy, and the like.

また本発明では、金属基板の表面にめっき層を設けることも好ましい。金属の種類によっては表面に酸化膜が形成され、接触抵抗が大きくなる場合があるので、酸化膜が形成されにくい金属のめっき層を基板表面に形成することにより、金属基板と導電樹脂層との接触抵抗を小さくすることができる。めっき層を構成する金属としては、ニッケル、スズ、銅、チタン、金、白金、銀およびパラジウム等が好ましい。特に好ましくは、ニッケル、スズ、銅およびチタンである。また、このようなめっき層を設けることが好ましい金属基板材料としては、ステンレス鋼、アルミニウム、チタンおよび鋼が挙げられる。   In the present invention, it is also preferable to provide a plating layer on the surface of the metal substrate. Depending on the type of metal, an oxide film may be formed on the surface, and the contact resistance may increase. Therefore, by forming a metal plating layer on which the oxide film is difficult to form on the substrate surface, the metal substrate and the conductive resin layer Contact resistance can be reduced. As the metal constituting the plating layer, nickel, tin, copper, titanium, gold, platinum, silver, palladium and the like are preferable. Particularly preferred are nickel, tin, copper and titanium. In addition, examples of the metal substrate material on which such a plating layer is preferably provided include stainless steel, aluminum, titanium, and steel.

導電樹脂層に混合される樹脂は、耐薬品性からフッ素樹脂、フッ素ゴム、ポリオレフィン樹脂およびポリオレフィンエラストマーが好ましい。フッ素樹脂およびフッ素ゴムとしては、具体的には、PTFE(ポリテトラフルオロエチレン)、PFA(テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体)、FEP(テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体)、EPE(テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体)、ETFE(テトラフルオロエチレン−エチレン共重合体)、PCTFE(ポリクロロトリフルオロエチレン)、ECTFE(クロロトリフルオロエチレン−エチレン共重合体)、PVDF(ポリフッ化ビニリデン)、PVF(ポリビニルフルオライド)、THV(テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン−フッ化ビニリデン共重合体)、VDF−HFP(フッ化ビニリデン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体)、TFE−P(フッ化ビニリデン−プロピレン共重合体)、含フッ素シリコーン系ゴム、含フッ素ビニルエーテル系ゴム、含フッ素フォスファゼン系ゴム、および含フッ素熱可塑性エラストマーを挙げることができる。これらのフッ素樹脂またはフッ素ゴムは単独で、または2種以上を混合して使用することができる。   The resin mixed in the conductive resin layer is preferably a fluororesin, fluororubber, polyolefin resin, or polyolefin elastomer because of its chemical resistance. Specific examples of the fluororesin and fluororubber include PTFE (polytetrafluoroethylene), PFA (tetrafluoroethylene-perfluoroalkyl vinyl ether copolymer), FEP (tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene copolymer), EPE (tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene-perfluoroalkyl vinyl ether copolymer), ETFE (tetrafluoroethylene-ethylene copolymer), PCTFE (polychlorotrifluoroethylene), ECTFE (chlorotrifluoroethylene-ethylene copolymer) Coalescence), PVDF (polyvinylidene fluoride), PVF (polyvinyl fluoride), THV (tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene-vinylidene fluoride copolymer), VDF-HFP Vinylidene fluoride-hexafluoropropylene copolymer), TFE-P (vinylidene fluoride-propylene copolymer), fluorine-containing silicone rubber, fluorine-containing vinyl ether rubber, fluorine-containing phosphazene rubber, and fluorine-containing thermoplastic elastomer Can be mentioned. These fluororesins or fluororubbers can be used alone or in admixture of two or more.

特に、成形性の点からフッ化ビニリデンを含むPVDF、THV、VDF−HFPおよびTFE−Pが好ましい。   In particular, PVDF, THV, VDF-HFP and TFE-P containing vinylidene fluoride are preferable from the viewpoint of moldability.

ポリオレフィン樹脂およびポリオレフィンエラストマーの具体例としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブテン、ポリ4−メチル−1−ペンテン、ポリヘキセン、ポリオクテン、水素添加スチレンブタジエンゴム、EPDM、EPM、EBMを挙げることができる。これらの中から1種類または2種以上を混合して使用することができる。   Specific examples of the polyolefin resin and the polyolefin elastomer include polyethylene, polypropylene, polybutene, poly-4-methyl-1-pentene, polyhexene, polyoctene, hydrogenated styrene butadiene rubber, EPDM, EPM, and EBM. Among these, one kind or a mixture of two or more kinds can be used.

これらの樹脂の中では、耐熱性、成形性の点から特にポリエチレン、ポリプロピレン、EPDMが好ましい。   Among these resins, polyethylene, polypropylene, and EPDM are particularly preferable from the viewpoint of heat resistance and moldability.

また、導電性充填剤は、導電性が高く、耐腐食性に優れるものが好ましく、特に、炭素系材料が好ましい。粉体状の炭素系材料としては、黒鉛(人造黒鉛、天然黒鉛、膨張黒鉛等)およびカーボンブラックが挙げられ、繊維状の炭素系材料としては、微細な炭素繊維および炭素繊維が挙げられる。微細な炭素繊維は、繊維径が0.001〜0.5μm、好ましくは0.003〜0.2μmであり、繊維長が1〜100μm、好ましくは1〜30μmが導電性の点から好ましい。微細な炭素繊維には、所謂カーボンナノチューブ、カーボンナノファイバーが含まれる。カーボンナノチューブとしては、炭素のチューブ構造が単一チューブであるシングル型、チューブ構造が二重のチューブであるダブル型、およびチューブ構造が三重以上となっているマルチ型構造を含み、さらに、チューブの一方の端が閉じて他方の端が開いているナノホーン型、一方の端の開口が他方の端の開口よりも大きいカップ型等の形態をも含む。   Further, the conductive filler is preferably highly conductive and excellent in corrosion resistance, and in particular, a carbon-based material is preferable. Examples of the powdery carbon-based material include graphite (artificial graphite, natural graphite, expanded graphite, etc.) and carbon black, and examples of the fibrous carbon-based material include fine carbon fiber and carbon fiber. The fine carbon fiber has a fiber diameter of 0.001 to 0.5 μm, preferably 0.003 to 0.2 μm, and a fiber length of 1 to 100 μm, preferably 1 to 30 μm from the viewpoint of conductivity. The fine carbon fibers include so-called carbon nanotubes and carbon nanofibers. The carbon nanotube includes a single type in which the tube structure of the carbon is a single tube, a double type in which the tube structure is a double tube, and a multi-type structure in which the tube structure is triple or more. It also includes a nanohorn type in which one end is closed and the other end is open, and a cup type in which the opening at one end is larger than the opening at the other end.

導電性充填剤は1種類だけを用いても、2種以上を組み合わせて用いてもよい。例えば、カーボンナノチューブおよび/またはカーボンナノファイバーとカーボンブラックや黒鉛とを混合して用いることができる。   Only one type of conductive filler may be used, or two or more types may be used in combination. For example, carbon nanotubes and / or carbon nanofibers and carbon black or graphite can be mixed and used.

ここで、第1の樹脂層に含有させる炭素系材料としては、黒鉛化炭素材料および微細な炭素繊維が好ましい。黒鉛化炭素材料とは、黒鉛化率の高い炭素材料であり、人造黒鉛、天然黒鉛、膨張黒鉛等の黒鉛の他、黒鉛化率を高めたカーボンブラックを含む。黒鉛では、六角網目構造が層状に十分発達しており、粉末黒鉛の広角X線回折による測定では、(002)面の回折ピークが層間距離d002=0.335nmに鋭いピークとして観察される。本発明の第1の樹脂層に含有される黒鉛化材料は、d002が0.350nm以下(下限は0.335nm)、の範囲にピークが観察されるものが好ましく、特に0.345nm以下の範囲にピークが観察されるものが好ましく、最も好ましくは0.341nm以下の範囲にピークが観察されるものである。このような黒鉛化率の高い炭素材料または微細な炭素繊維を使用すると、樹脂層の吸水率が大きく低下する。 Here, as the carbon-based material to be contained in the first resin layer, a graphitized carbon material and fine carbon fibers are preferable. The graphitized carbon material is a carbon material having a high graphitization rate, and includes carbon black having an increased graphitization rate in addition to graphite such as artificial graphite, natural graphite, and expanded graphite. In graphite, the hexagonal network structure is sufficiently developed in a layered manner, and the diffraction peak of the (002) plane is observed as a sharp peak at an interlayer distance d 002 = 0.335 nm as measured by wide-angle X-ray diffraction of powdered graphite. The graphitized material contained in the first resin layer of the present invention preferably has a peak observed in the range of d 002 of 0.350 nm or less (lower limit is 0.335 nm), particularly 0.345 nm or less. Those in which a peak is observed in the range are preferable, and most preferably, the peak is observed in a range of 0.341 nm or less. When such a carbon material having a high graphitization rate or fine carbon fiber is used, the water absorption rate of the resin layer is greatly reduced.

黒鉛化率を高めたカーボンブラックは、カーボンブラックを1,500℃以上の高温で熱処理することで得ることができる。   Carbon black with an increased graphitization rate can be obtained by heat-treating carbon black at a high temperature of 1,500 ° C. or higher.

カーボンブラックとして一般に知られている、オイルファーネス法製カーボンブラックやケッチェンブラック等は、黒鉛化度がほとんど無く、本発明の第1の樹脂層に使用するものとしては好ましいものではない。   Carbon black or ketjen black produced by the oil furnace method, which is generally known as carbon black, has almost no graphitization degree and is not preferable for use in the first resin layer of the present invention.

第1の樹脂層に含まれる導電性充填剤中に、黒鉛化率の高い炭素材料および/または微細な炭素繊維以外にカーボンブラック等の導電材料が含有されていてもよいが、黒鉛化率の高い炭素材料および/または微細な炭素繊維が導電性充填剤中に占める割合は、好ましくは80%体積以上、さらに好ましくは90体積%以上であり、実質的にそれらのみからなることが最も好ましい。   The conductive filler contained in the first resin layer may contain a carbon material having a high graphitization rate and / or a conductive material such as carbon black in addition to the fine carbon fiber. The proportion of the high carbon material and / or fine carbon fibers in the conductive filler is preferably 80% by volume or more, more preferably 90% by volume or more, and most preferably consists essentially of them.

また、第2および第3の樹脂層に含有させる導電性充填剤としては、導電性および接触抵抗の点で、微細な炭素繊維が特に好ましい。   Moreover, as a conductive filler contained in the second and third resin layers, fine carbon fibers are particularly preferable in terms of conductivity and contact resistance.

本発明の導電樹脂層は、上述の樹脂と導電性充填剤を混合したものであり、その際に、金属基板表面に接する第1の樹脂層の体積抵抗値が、1.0Ω・cm以下(JIS K 7194による)になるように適宜配合すればよく、第2の樹脂層および第3の樹脂層の体積抵抗値に関しては、第1の樹脂層より体積低効率が小さくなるように適宜配合すればよい。第2の樹脂層および第3の樹脂層の体積抵抗値は、好ましくは0.5Ω・cm以下、特に0.3Ω・cm以下である。第1〜第3の樹脂層の体積抵抗値を極端に小さくすることは実際上限度があり、通常は、0.0001Ω・cm以上、例えば0.001Ω・cm以上であり、典型的には0.01Ω・cm以上程度である。   The conductive resin layer of the present invention is a mixture of the above-mentioned resin and a conductive filler. At that time, the volume resistance value of the first resin layer in contact with the metal substrate surface is 1.0 Ω · cm or less ( The volume resistance values of the second resin layer and the third resin layer may be appropriately mixed so that the volume low efficiency is smaller than that of the first resin layer. That's fine. The volume resistance values of the second resin layer and the third resin layer are preferably 0.5 Ω · cm or less, particularly 0.3 Ω · cm or less. There is actually an upper limit for making the volume resistance values of the first to third resin layers extremely small, usually 0.0001 Ω · cm or more, for example 0.001 Ω · cm or more, typically 0. .01Ω · cm or more.

本発明の一態様では、第2の樹脂層および第3の樹脂層(それぞれ存在する場合)は、それぞれその層中の導電性充填剤の体積含有率が、第1の樹脂層中の導電性充填剤の体積含有率より大きくなるように層を構成する。具体的には、第1の樹脂層中の導電性充填剤の含有量を10〜50体積%(ここで、体積%は、樹脂層全体の体積に対する充填剤の体積割合である。以下、同じ。)とし、第2の樹脂層および第3の樹脂層中の導電性充填剤の含有量を20〜90体積%の範囲が良い。さらに好ましくは、第1の樹脂層中の含有量は15〜45体積%であり、一方第2および第3の樹脂中の含有量は20〜80体積%である。これらの含有量は、導電性充填剤の種類等を勘案して、体積抵抗値が少なくとも1.0Ω・cm以下となると共に、成形の容易さも勘案して最適に選ぶことが好ましい。   In one embodiment of the present invention, each of the second resin layer and the third resin layer (when present) has a volume content of the conductive filler in each of the layers, and the conductivity in the first resin layer. The layer is configured to be greater than the volume content of the filler. Specifically, the content of the conductive filler in the first resin layer is 10 to 50% by volume (where,% by volume is the volume ratio of the filler to the total volume of the resin layer. The same applies hereinafter. And the content of the conductive filler in the second resin layer and the third resin layer is preferably in the range of 20 to 90% by volume. More preferably, the content in the first resin layer is 15 to 45% by volume, while the content in the second and third resins is 20 to 80% by volume. These contents are preferably selected optimally in consideration of the type of conductive filler and the like, with a volume resistance value of at least 1.0 Ω · cm and in consideration of ease of molding.

また、第2の樹脂層と第3の樹脂層を両方ともに設ける場合には、導電性充填剤の種類、量を適宜変更し、第2および第3の樹脂層で同一としても、異なるようにしてもよい。好ましい形態では、第1の樹脂層に含有される導電性充填剤は、前述ように黒鉛化炭素材料および微細な炭素繊維から選ばれ、第2の樹脂層および第3の樹脂層(それぞれ存在する場合)に含有される導電性充填剤は微細な炭素繊維である。従って、特に好ましい形態では、第2の樹脂層および第3の樹脂層が共に存在し、それぞれに含有される導電性充填剤が微細な炭素繊維であって、第1の樹脂層に含有される導電性充填剤が黒鉛化炭素材料および微細な炭素繊維から選ばれる炭素材料(特に黒鉛化炭素材料が好ましい)である場合である。   Further, when both the second resin layer and the third resin layer are provided, the type and amount of the conductive filler are appropriately changed so that the second and third resin layers are the same even if they are the same. May be. In a preferred embodiment, the conductive filler contained in the first resin layer is selected from the graphitized carbon material and the fine carbon fibers as described above, and the second resin layer and the third resin layer (respectively present). The conductive filler contained in the case) is a fine carbon fiber. Therefore, in a particularly preferred form, both the second resin layer and the third resin layer exist, and the conductive filler contained in each of them is a fine carbon fiber, and is contained in the first resin layer. This is a case where the conductive filler is a carbon material selected from graphitized carbon materials and fine carbon fibers (particularly graphitized carbon materials are preferred).

各樹脂層の厚さに関しては、まず、第1の樹脂層の厚さは、通常5〜300μm、好ましくは5〜100μm、さらに好ましくは5〜50μmである。第2の樹脂層および第3の樹脂の厚さは、通常0.1〜20μm、好ましくは1〜10μmである。   Regarding the thickness of each resin layer, first, the thickness of the first resin layer is usually 5 to 300 μm, preferably 5 to 100 μm, and more preferably 5 to 50 μm. The thicknesses of the second resin layer and the third resin are usually 0.1 to 20 μm, preferably 1 to 10 μm.

導電樹脂層全体の厚さは、薄すぎると、金属基板への耐食効果が少なく、厚すぎるとセパレータが厚くなりスタックされた燃料電池が大きくなるので、導電性および成形性、強度等を考慮して、上記の各樹脂層の通常の範囲で決めることが好ましい。従って、通常は5.1〜340μmの範囲であり、好ましくは6〜120μm、さらに好ましくは6〜70μmの範囲である。   If the thickness of the entire conductive resin layer is too thin, the corrosion resistance to the metal substrate is small, and if it is too thick, the separator becomes thick and the stacked fuel cell becomes large. Thus, it is preferably determined within the normal range of each resin layer. Therefore, it is usually in the range of 5.1 to 340 μm, preferably in the range of 6 to 120 μm, and more preferably in the range of 6 to 70 μm.

本発明のセパレータの製造方法は特に限定されないが、例えば、第1の樹脂層、第2の樹脂層、第3の樹脂層を、通常の押出成形、ロール成形法等により予めそれぞれシートとして形成しておき、金属基板の片面又は両面に、第3の樹脂層(存在するとき)、第1の樹脂層、第2の樹脂層で積層して熱プレス加工によって一体化する。熱プレス法の条件も通常のプレス条件、加熱温度120℃〜300℃、圧力2.9×10Pa〜9.8×10Pa(30kgf/cm〜100kgf/cm)程度にて行なえばよい。 Although the manufacturing method of the separator of the present invention is not particularly limited, for example, the first resin layer, the second resin layer, and the third resin layer are each formed in advance as a sheet by ordinary extrusion molding, roll molding method, or the like. In addition, the third resin layer (when present), the first resin layer, and the second resin layer are laminated on one or both surfaces of the metal substrate and integrated by hot pressing. Perform conditions of the heat press method also ordinary pressing conditions, the heating temperature of 120 ° C. to 300 ° C., at a pressure 2.9 × 10 6 Pa~9.8 × 10 6 Pa (30kgf / cm 2 ~100kgf / cm 2) approximately That's fine.

また、特に第2、第3の樹脂層に関しては、多量の導電性充填剤が含まれて、自己保持性のシートの形成が困難である場合もあるので、そのときは、予め適当な転写基材上にフィルムを形成し、これを熱転写することで積層することができる。転写基材にフィルムを形成する方法としては、例えば樹脂および導電性充填剤を適当な溶媒に溶解した溶液を、転写基材上に塗布し、乾燥する方法が挙げられる。   In particular, with respect to the second and third resin layers, a large amount of conductive filler may be contained, and it may be difficult to form a self-holding sheet. It can be laminated by forming a film on the material and thermally transferring it. Examples of the method for forming a film on the transfer substrate include a method in which a solution in which a resin and a conductive filler are dissolved in an appropriate solvent is applied onto the transfer substrate and dried.

燃料電池では、セパレータと電極との間で燃料ガス、酸化ガス等のガス流路が形成される必要があり、セパレータ表面にはガス流路となるための多数の突起部および溝部が設けられている必要がある。突起部および溝部を形成するには、金属基板に導電樹脂層を設けた積層体を形成した後、プレス加工により突起部および溝部を形成して、所定の形状のセパレータとする方法が生産性等の点から好ましい。   In a fuel cell, it is necessary to form a gas flow path for fuel gas, oxidizing gas, etc. between the separator and the electrode, and the separator surface is provided with a number of protrusions and grooves for forming a gas flow path. Need to be. In order to form the protrusion and the groove, a method of forming a separator having a predetermined shape by forming the protrusion and the groove by pressing after forming a laminate in which a conductive resin layer is provided on a metal substrate is productivity. From the point of view, it is preferable.

このとき、プレス加工の際に条件によっては、樹脂層に切れやクラックが発生する場合がある。そこで、これを防止するために導電樹脂層の表面に、保護フィルムを被覆してからプレス加工することも好ましい方法である。   At this time, the resin layer may be cut or cracked depending on conditions during press working. Therefore, in order to prevent this, it is also preferable to press the protective resin film after covering the surface of the conductive resin layer.

この保護フィルムとしては、フィルムの引張り破断伸び(JIS K7127 に準じて測定)が縦横方向共に150%以上であることが好ましく、引張り破断伸びが150%未満では、保護フィルムとしての伸びが少ないので、より深いガス流路をプレス形成しようとすると、導電性充填剤を混合した樹脂層に切れやクラックが発生し易い傾向にある。   As this protective film, the tensile elongation at break (measured according to JIS K7127) of the film is preferably 150% or more in both the vertical and horizontal directions. If the tensile elongation at break is less than 150%, the elongation as the protective film is small. If a deeper gas flow path is press formed, the resin layer mixed with the conductive filler tends to be cut or cracked.

また、保護フィルムの厚みは5〜150μmの範囲が良く、厚みが5μm未満ではフィルムが薄くなり過ぎ取り扱いにくく、また強度が不足しプレス成形時に破断し、保護フィルムとしての機能を発現し難い傾向がある。また、厚みが150μmを越えると保護フィルムの厚みが厚過ぎて、ガス流路を形成するための多数の突起部と溝部との間隔を狭くしたり、深いガス流路を形成し難い傾向がある。   Also, the thickness of the protective film is preferably in the range of 5 to 150 μm. If the thickness is less than 5 μm, the film becomes too thin and difficult to handle, and the strength is insufficient, and it tends to break during press molding and hardly function as a protective film. is there. Further, if the thickness exceeds 150 μm, the thickness of the protective film is too thick, and there is a tendency that it is difficult to narrow the intervals between a large number of protrusions and grooves for forming a gas flow path or to form a deep gas flow path. .

保護フィルムの材料としては、熱可塑性樹脂、ゴムおよび熱可塑性エラストマー等を使用することができる。具体的には、熱可塑性樹脂としては、ポリオレフィン、ポリ酢酸ビニル、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリウレタン、フッ素樹脂、ポリアミド、ポリエステル、ポリアミドイミド等からなる少なくとも1種類以上の熱可塑性樹脂が挙げられる。   As a material for the protective film, thermoplastic resin, rubber, thermoplastic elastomer, and the like can be used. Specifically, examples of the thermoplastic resin include at least one thermoplastic resin composed of polyolefin, polyvinyl acetate, polyvinyl chloride, polyvinylidene chloride, polyurethane, fluororesin, polyamide, polyester, polyamideimide, and the like. .

また、ゴムとしては天然ゴム、イソプレンゴム、スチレンブタジエンゴム、ブタジエンゴム、エチレン−プロピレンゴム、エチレン−プロピレン−ジエンゴム、ブタジエンゴム、クロロプレンゴム、ニトリルゴム、アクリルゴム、エピクロルヒドリンゴム、塩素化ポリエチレン、クロロスルホン化ゴム、シリコーンゴム、フルオロシリコーンゴム、フッ素ゴム、ポリサルファイド、ウレタンゴム等からなる少なくとも1種類以上のゴムが挙げられる。   Rubbers include natural rubber, isoprene rubber, styrene butadiene rubber, butadiene rubber, ethylene-propylene rubber, ethylene-propylene-diene rubber, butadiene rubber, chloroprene rubber, nitrile rubber, acrylic rubber, epichlorohydrin rubber, chlorinated polyethylene, chlorosulfone. Examples thereof include at least one type of rubber made of fluorinated rubber, silicone rubber, fluorosilicone rubber, fluororubber, polysulfide, urethane rubber and the like.

熱可塑性エラストマーとしては、スチレン系、オレフィン系、塩化ビニル系、ウレタン系、ポリエステル系、ポリアミド系、フッ素系、共役ブタジエン系、シリコーン系等からなる少なくとも1種類以上の熱可塑性エラストマーが挙げられる。これらのなかでは、比較的安価で、破断伸び比率の大きいポリオレフィン、エチレン−酢酸ビニル共重合体、エチレンを含むゴム、熱可塑性エラストマーが好適に使用できる。   Examples of the thermoplastic elastomer include at least one thermoplastic elastomer composed of styrene, olefin, vinyl chloride, urethane, polyester, polyamide, fluorine, conjugated butadiene, silicone, and the like. Among these, polyolefin, ethylene-vinyl acetate copolymer, rubber containing ethylene, and thermoplastic elastomer, which are relatively inexpensive and have a large elongation at break, can be suitably used.

ここで、保護フィルムの被覆方法は特に限定されないが、加圧法や粘着剤を使用する方法などがある。   Here, the method of covering the protective film is not particularly limited, and examples thereof include a pressurizing method and a method using an adhesive.

以下、実施例について説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。   Hereinafter, although an example is described, the present invention is not limited to this.

<体積抵抗値の測定>
導電性フィルムの体積抵抗値は、JIS K 7194に準じて、以下の測定方法で行った。
1.測定装置
Loresta HP (三菱化学(株)製)
2.測定方式
四端子四探針法(ASPタイププローブ)
3.測定印可電流
100mA
<Measurement of volume resistivity>
The volume resistance value of the conductive film was measured by the following measuring method according to JIS K 7194.
1. Measuring device Loresta HP (Mitsubishi Chemical Corporation)
2. Measurement method Four-terminal four-probe method (ASP type probe)
3. Measurement applied current 100mA

<第1の樹脂層の重量変化測定方法>
1リットルのビーカーに水を入れて、ウオーターバス中で加熱し、ビーカー中の水の温度を85〜95℃の間に保つ。
厚みが50〜60μmの範囲で、第1の樹脂層のシートを作製し、50×50mmに裁断し、その重量W1を計量する。
計測後、第1の樹脂層シートを85〜95℃の間に保たれたビーカー中の水に浸し、3時間経過後、シートを取り出し、表面に付着した水分を充分に取り除いた後、再度重量W2を計量する。
下記計算式より、第1の樹脂層シートの重量変化を算出する。
(W2−W1)/W1
<Method for measuring weight change of first resin layer>
Water is placed in a 1 liter beaker and heated in a water bath to keep the temperature of the water in the beaker between 85-95 ° C.
A sheet of the first resin layer is produced in a thickness range of 50 to 60 μm, cut into 50 × 50 mm, and its weight W1 is weighed.
After the measurement, the first resin layer sheet is immersed in water in a beaker kept at 85 to 95 ° C., and after 3 hours, the sheet is taken out and the water adhering to the surface is sufficiently removed, and then the weight is again measured. Weigh W2.
The weight change of the first resin layer sheet is calculated from the following calculation formula.
(W2-W1) / W1

<面積抵抗の測定>
面積抵抗の評価は以下のように行った。
1.測定装置
抵抗計:YMR−3型((株)山崎精機研究所社製)
負荷装置:YSR−8型((株)山崎精機研究所社製)
電極:真鍮製平板2枚(面積1平方インチ、鏡面仕上げ)
2.測定条件
方法:4端子法
印加電流:10mA(交流、287Hz)
開放端子電圧:20mVピーク以下
見かけの面圧:18×10Pa
カーボンペーパー:東レ社製TGP−H−090(厚み0.28mm)
3.測定方法
図4に示した測定装置により、セパレータ23を、カーボンペーパー22を介して両側から真鍮製電極21で挟み、所定の荷重(表2の測定データは、荷重1.0MPaのとき)を加えながら、4端子法にて所定の電流印加時の電圧を測定して面積抵抗を求めた。
<Measurement of sheet resistance>
The sheet resistance was evaluated as follows.
1. Measuring device Resistance meter: YMR-3 type (manufactured by Yamazaki Seiki Laboratory Co., Ltd.)
Load device: YSR-8 type (manufactured by Yamazaki Seiki Laboratory Co., Ltd.)
Electrodes: 2 brass flat plates (area 1 square inch, mirror finish)
2. Measurement conditions Method: 4-terminal method Applied current: 10 mA (AC, 287 Hz)
Open terminal voltage: 20 mV peak or less Apparent surface pressure: 18 × 10 5 Pa
Carbon paper: TGP-H-090 (thickness 0.28 mm) manufactured by Toray Industries, Inc.
3. Measurement Method Using the measurement apparatus shown in FIG. 4, the separator 23 is sandwiched by the brass electrode 21 from both sides via the carbon paper 22, and a predetermined load is applied (measurement data in Table 2 is when the load is 1.0 MPa). However, the sheet resistance was obtained by measuring the voltage when a predetermined current was applied by the four-terminal method.

<耐食性試験>
プレス成形した導電性樹脂/金属複合板(大きさ30mm×30mm)の端部をフッ素樹脂(住友スリーエム(株)製 「THV220G」 比重2、融点=130℃)をアセトンに溶解させた溶液(固形分濃度15重量%)に浸して封止した。高圧用反応分解容器(三愛科学(株)製 「HU−50」)の中に0.005molの硫酸水溶液30mlと、封止した上記サンプルを浸漬し、80℃のオーブンに入れて、10日後サンプルを取り出し、導電樹脂層を剥がし、発錆の状態を観察した。
金属板表面に腐食が発生したもの×、わずかに腐食跡があるもの△、腐食跡がないもの○とした。
<Corrosion resistance test>
A solution (solid) of fluororesin (“THV220G” manufactured by Sumitomo 3M Limited, specific gravity 2, melting point = 130 ° C.) dissolved in acetone at the end of the press-molded conductive resin / metal composite plate (size 30 mm × 30 mm) And soaked in a concentration of 15% by weight). 30 ml of 0.005 mol sulfuric acid aqueous solution and the above-mentioned sealed sample were immersed in a high pressure reaction decomposition vessel (“HU-50” manufactured by Sanai Kagaku Co., Ltd.), put in an oven at 80 ° C., and sampled after 10 days The conductive resin layer was peeled off and the state of rusting was observed.
The case where corrosion occurred on the surface of the metal plate ×, the case where there was a slight corrosion mark Δ, and the case where there was no corrosion mark ○.

<実施例1>
フッ素樹脂(「住友スリーエム(株)」製 THV415G 比重2)60体積%と導電剤として黒鉛(「昭和電工(株)」製 UF−G5 比重2.2)40体積%を2軸押出機にて混合した。尚、この黒鉛の広角X線回折によるd002面の層間距離は、0.336nmであった。
上記混合物を押出成形(成形温度240℃)にて成形して、厚み50μmの第1の樹脂層1を作製した。得られた第1の樹脂層1の体積抵抗値および重量変化を、表1に示した。
<Example 1>
Fluorine resin (THM415G specific gravity 2 manufactured by Sumitomo 3M Co., Ltd.) 60 volume% and graphite (“Showa Denko Co., Ltd. UF-G5 specific gravity 2.2) 40 volume% as a conductive agent are used in a twin screw extruder. Mixed. The interlayer distance d 002 plane by wide angle X-ray diffraction of this graphite was 0.336 nm.
The said mixture was shape | molded by extrusion molding (molding temperature 240 degreeC), and the 50-micrometer-thick 1st resin layer 1 was produced. Table 1 shows the volume resistance value and weight change of the obtained first resin layer 1.

第2の樹脂層形成用として、MEK(メチルエチルケトン)に固形分として10重量%になるように、フッ素樹脂(「住友スリーエム(株)」製 THV220G 比重2)と微細な炭素繊維(「昭和電工(株)」製 気相法炭素繊維<VGCF> 比重2)体積比30/70で混合し塗料を作製した。上記塗料を基材フィルム(ポリエチレンテレフタレート、三菱化学ポリエステル(株)製:厚み25μm)上にバーコータ(「松尾産業製」#24番)で塗布し、80℃で溶媒を乾燥して厚さが5μmの第2の樹脂層1を得た。基材フィルムをはがして第2の樹脂層1の体積抵抗値を別途測定したところ、0.35Ωcmであった。   For forming the second resin layer, fluororesin (THV220G specific gravity 2 manufactured by Sumitomo 3M Co., Ltd.) and fine carbon fiber (“Showa Denko (“ Co., Ltd. ”Vapor grown carbon fiber <VGCF> Specific gravity 2) A paint was prepared by mixing at a volume ratio of 30/70. The above-mentioned paint is applied on a base film (polyethylene terephthalate, manufactured by Mitsubishi Chemical Polyester Co., Ltd .: thickness 25 μm) with a bar coater (“Matsuo Sangyo” # 24), the solvent is dried at 80 ° C., and the thickness is 5 μm. Second resin layer 1 was obtained. It was 0.35 ohm-cm when the base film was peeled and the volume resistance value of the 2nd resin layer 1 was measured separately.

一方、金属基板はSUS304(厚み0.3mm)の表面にニッケルのメッキ層0.8μmを形成したものを金属板として使用し、プライマーとしてシランカップリング剤(「GE東芝シリコーン(株)」製 TSL8331)0.3%エタノール溶液を#10バーコーターでメッキ層を形成したSUS304の両面に塗布後、100℃で10分間乾燥した。
プライマーの上に、前述した塗料を、バーコータ(「松尾産業製」#24番)で塗布し、80℃で溶媒を乾燥して厚さが5μmの第3の樹脂層1を金属基板に付設した。
On the other hand, a metal substrate having a nickel plating layer of 0.8 μm formed on the surface of SUS304 (thickness 0.3 mm) is used as a metal plate, and a silane coupling agent (TSL8331 manufactured by “GE Toshiba Silicone Co., Ltd.”) is used as a primer. ) A 0.3% ethanol solution was applied to both surfaces of SUS304 on which a plating layer was formed with a # 10 bar coater, and then dried at 100 ° C. for 10 minutes.
On the primer, the above-mentioned paint was applied with a bar coater (“Matsuo Sangyo” # 24), the solvent was dried at 80 ° C., and the third resin layer 1 having a thickness of 5 μm was attached to the metal substrate. .

同様の方法で、金属基板の裏面にも、プライマー層と第3の樹脂層1を付設した。   In the same manner, the primer layer and the third resin layer 1 were also attached to the back surface of the metal substrate.

基材フィルム/第2の樹脂層1と第1の樹脂層1をそれぞれ2枚用意し、基材フィルム/第2の樹脂層1/第1の樹脂層1/第3の樹脂層1/プライマー層/金属基板/プライマー層/第3の樹脂層1/第1の樹脂層1/第2の樹脂層1/基材フィルムの順に載置し、熱プレス加工法にて積層一体化し、金属基板の両面に第2、第1、第3の樹脂層が積層した導電樹脂層を形成した。   Two sheets of base film / second resin layer 1 and first resin layer 1 are prepared, and base film / second resin layer 1 / first resin layer 1 / third resin layer 1 / primer Layer / metal substrate / primer layer / third resin layer 1 / first resin layer 1 / second resin layer 1 / base film in this order, and laminated and integrated by a hot press method, metal substrate A conductive resin layer in which the second, first, and third resin layers were laminated on both sides was formed.

熱プレス条件は温度200℃、10分、圧力3.5×10Pa(36kgf/cm)にて行った。得られた複合板1の総厚みは0.22mmであった。 The hot pressing conditions were a temperature of 200 ° C., 10 minutes, and a pressure of 3.5 × 10 6 Pa (36 kgf / cm 2 ). The total thickness of the obtained composite plate 1 was 0.22 mm.

<実施例2>
フッ素樹脂(「住友スリーエム(株)」製 THV415G 比重2)65体積%と導電剤としてカーボンブラック(「三菱化学(株)」製 #4010 比重1.75)35体積%を2軸押出機にて混合した。尚、このカーボンブラックの広角X線回折によるd002面の層間距離は、0.341nmであった。
<Example 2>
Fluorine resin (THV415G specific gravity 2 manufactured by Sumitomo 3M Co., Ltd.) 65% by volume and 35% by volume carbon black (“Mitsubishi Chemical Co., Ltd. # 4010 specific gravity 1.75) 35% by volume by a twin screw extruder Mixed. The interlayer distance d 002 plane by wide angle X-ray diffraction of the carbon black was 0.341Nm.

上記混合物を押出成形(成形温度240℃)にて成形して、厚み50μmの第1の樹脂層2を作製した。得られた第1の樹脂層2の体積抵抗値および重量変化を、表1に示した。後は、実施例1と同じ方法で、複合板2を作製した。複合板の総厚みは0.22mmであった。   The said mixture was shape | molded by extrusion molding (molding temperature 240 degreeC), and the 50-micrometer-thick 1st resin layer 2 was produced. Table 1 shows the volume resistance value and weight change of the obtained first resin layer 2. Thereafter, the composite plate 2 was produced in the same manner as in Example 1. The total thickness of the composite plate was 0.22 mm.

<実施例3>
フッ素樹脂(「住友スリーエム(株)」製 THV415G 比重2)65体積%と導電剤として微細な炭素繊維(「昭和電工(株)」製 気相法炭素繊維<VGCF> 比重2)25体積%を2軸押出機にて混合した。
<Example 3>
Fluorocarbon resin (THV415G specific gravity 2 manufactured by Sumitomo 3M Co., Ltd.) 65% by volume and fine carbon fiber (“Showa Denko Co., Ltd.” gas phase method carbon fiber <VGCF> specific gravity 2) 25% by volume as a conductive agent It mixed with the twin-screw extruder.

上記混合物を押出成形(成形温度240℃)にて成形して、厚み50μmの第1の樹脂層3を作製した。得られた第1の樹脂層3の体積抵抗値および重量変化を、表1に示した。その後は、実施例1と同じ方法で、複合板3を作製した。複合板の総厚みは0.22mmであった。   The said mixture was shape | molded by extrusion molding (molding temperature 240 degreeC), and the 50-micrometer-thick 1st resin layer 3 was produced. Table 1 shows the volume resistance value and weight change of the obtained first resin layer 3. Thereafter, a composite plate 3 was produced in the same manner as in Example 1. The total thickness of the composite plate was 0.22 mm.

<比較例1>
フッ素樹脂(「住友スリーエム(株)」製 THV415G 比重2)88体積%と導電剤としてカーボンブラック「ライオン(株)」製 ケッチェンブラックEC600JD 比重1.5)12体積%を2軸押出機にて混合した。
<Comparative Example 1>
Fluorine resin (THV415G specific gravity 2 manufactured by Sumitomo 3M Co., Ltd.) 88% by volume and carbon black “Lion Co., Ltd.” manufactured by Ketjen Black EC600JD specific gravity 1.5) 12% by volume as a conductive agent using a twin screw extruder. Mixed.

上記混合物を押出成形(成形温度240℃)にて成形して、厚み50μmの第1の樹脂層4を作製した。得られた第1の樹脂層4の体積抵抗値および重量変化を、表1に示した。その後は、実施例1と同じ方法で、複合板4を作製した。複合板の総厚みは0.22mmであった。   The said mixture was shape | molded by extrusion molding (molding temperature 240 degreeC), and the 50-micrometer-thick 1st resin layer 4 was produced. Table 1 shows the volume resistance value and weight change of the obtained first resin layer 4. Thereafter, the composite plate 4 was produced in the same manner as in Example 1. The total thickness of the composite plate was 0.22 mm.

Figure 2006269090
Figure 2006269090

表1に示すとおり、第1の樹脂層は、含有する導電剤の種類によって、85〜95℃のお湯に浸した後3時間後の重量変化が大きく異なることがわかった。   As shown in Table 1, the first resin layer was found to vary greatly in weight change after 3 hours after being immersed in 85-95 ° C. hot water depending on the type of conductive agent contained.

<実施例1〜3、および比較例1〜2の面積抵抗測定結果>
実施例1〜3および比較例1で得られた複合板1〜4の面積抵抗値の測定結果を表2に示した。比較例2として東海カーボン社製樹脂含浸黒鉛G347Bも評価した。
<Results of measuring sheet resistance of Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 and 2>
The measurement results of the sheet resistance values of the composite plates 1 to 4 obtained in Examples 1 to 3 and Comparative Example 1 are shown in Table 2. As Comparative Example 2, resin-impregnated graphite G347B manufactured by Tokai Carbon Co., Ltd. was also evaluated.

表2に示す通り、複合板1は比較例2に比べ、面積抵抗がやや大きいものの、複合板2、3,4は面積抵抗値が小さく、比較例2とほぼ同等の面積抵抗値であった。   As shown in Table 2, although the sheet resistance of the composite plate 1 is slightly larger than that of the comparative example 2, the sheet resistance values of the composite plates 2, 3 and 4 are small, and the sheet resistance value is almost equivalent to that of the comparative example 2. .

Figure 2006269090
Figure 2006269090

<実施例1〜3および比較例の耐酸性試験結果>
実施例1〜3および比較例で得られた複合板1〜4の耐酸性試験を実施した。その結果を表3に示す。
<Acid resistance test results of Examples 1 to 3 and Comparative Example>
An acid resistance test was performed on the composite plates 1 to 4 obtained in Examples 1 to 3 and Comparative Example. The results are shown in Table 3.

Figure 2006269090
Figure 2006269090

表3に示す通り、耐酸性試験の結果、重量変化が0〜0.1%の範囲にある第1の樹脂層を使用した複合板1〜3は金属基板(ニッケルメッキ層)表面に腐食は確認されなかったが、重量変化が大きい第1の樹脂層を使用した複合板4には、腐食が確認された。   As shown in Table 3, as a result of the acid resistance test, the composite plates 1 to 3 using the first resin layer whose weight change is in the range of 0 to 0.1% are corroded on the surface of the metal substrate (nickel plating layer). Although not confirmed, corrosion was confirmed in the composite plate 4 using the first resin layer having a large weight change.

以上のように、本発明の燃料電池用セパレータは特に生産性に優れ、導電性、耐熱性、耐酸性にも優れており、長時間の運転が可能な燃料電池用セパレータとしての利用性が大きい。   As described above, the fuel cell separator of the present invention is particularly excellent in productivity, excellent in conductivity, heat resistance, and acid resistance, and has high utility as a fuel cell separator that can be operated for a long time. .

燃料電池のセパレータ付近を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the separator vicinity of a fuel cell. 本発明のセパレータの層構造の1例を示す図である。It is a figure which shows one example of the layer structure of the separator of this invention. 本発明のセパレータの層構造の1例を示す図である。It is a figure which shows one example of the layer structure of the separator of this invention. 面積抵抗の測定方法を示す図である。It is a figure which shows the measuring method of sheet resistance.

符号の説明Explanation of symbols

1a、1b 単電池
2a、2b 固体高分子電解質膜
3a、3b 電極
4a、4b ガス流路
10 セパレータ
11 金属基板
12 導電樹脂層
13 第1の樹脂層
14 第2の樹脂層
15 第3の樹脂層
21 真鍮製電極
22 カーボンペーパー
23 セパレータ
1a, 1b Cell 2a, 2b Solid polymer electrolyte membrane 3a, 3b Electrode 4a, 4b Gas flow path 10 Separator 11 Metal substrate 12 Conductive resin layer 13 First resin layer 14 Second resin layer 15 Third resin layer 21 Brass electrode 22 Carbon paper 23 Separator

Claims (12)

金属基板の少なくとも片面に、導電性充填剤を混合した導電樹脂層を積層した燃料電池用セパレータにおいて、
前記導電樹脂層が
(a)体積抵抗値が1.0Ω・cm以下であり、且つ85〜95℃の水に3時間浸漬した後の重量変化が0〜0.1%の範囲である第1の樹脂層と、
(b)導電樹脂層の表面を構成し且つ体積抵抗値が第1の樹脂層よりも小さい第2の樹脂層および前記金属基板との界面に設けられ且つ体積抵抗値が第1の樹脂層よりも小さい第3の樹脂層のうち少なくとも1つの樹脂層を有する燃料電池用セパレータ。
In a fuel cell separator in which a conductive resin layer mixed with a conductive filler is laminated on at least one surface of a metal substrate,
The conductive resin layer is (a) a volume resistance value is 1.0 Ω · cm or less, and a weight change after being immersed in water at 85 to 95 ° C. for 3 hours is in a range of 0 to 0.1%. A resin layer of
(B) The surface of the conductive resin layer is formed and the volume resistance value is provided at the interface between the second resin layer and the metal substrate, which is smaller than the first resin layer, and the volume resistance value is higher than that of the first resin layer. A separator for a fuel cell having at least one resin layer of the third resin layer having a smaller size.
前記第1の樹脂層は、導電性充填剤を10〜50体積%含有し、前記第2の樹脂層および第3の樹脂層は、それぞれ導電性充填剤を20〜90体積%含有する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。   The first resin layer contains 10-50% by volume of a conductive filler, and the second resin layer and the third resin layer contain 20-90% by volume of a conductive filler, respectively. The fuel cell separator according to claim 1, wherein: 前記第1〜第3の樹脂層の導電性充填剤が、炭素系材料を含有する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。   The fuel cell separator according to claim 1 or 2, wherein the conductive filler of the first to third resin layers contains a carbon-based material. 前記第1の樹脂層の導電性充填剤が、実質的に黒鉛化炭素材料および微細な炭素繊維から選ばれる1種以上からなることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項記載の燃料電池用セパレータ。   The conductive filler of the first resin layer is substantially composed of one or more selected from graphitized carbon materials and fine carbon fibers. Fuel cell separator. 前記黒鉛化炭素材料の広角X線回折より測定した、d002面の厚み方向の格子間距離が0.350nm以下であることを特徴とする請求項4記載の燃料電池用セパレータ。 5. The fuel cell separator according to claim 4, wherein the interstitial distance in the thickness direction of the d 002 plane measured by wide-angle X-ray diffraction of the graphitized carbon material is 0.350 nm or less. 前記第2の樹脂層および第3の樹脂層のそれぞれに含まれる導電性充填剤が、微細な炭素繊維を含むことを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項記載の燃料電池用セパレータ。   The fuel cell separator according to any one of claims 1 to 5, wherein the conductive filler contained in each of the second resin layer and the third resin layer contains fine carbon fibers. . 前記の微細な炭素繊維は、繊維径が0.001〜0.5μmであり繊維長が1〜100μmであることを特徴とする請求項4〜6のいずれか1項記載の燃料電池用セパレータ。   The fuel cell separator according to any one of claims 4 to 6, wherein the fine carbon fiber has a fiber diameter of 0.001 to 0.5 µm and a fiber length of 1 to 100 µm. 前記樹脂がフッ素樹脂、フッ素ゴム、ポリオレフィン樹脂およびポリオレフィンエラストマーからなる群より選ばれることを特徴とする請求項1〜7のいずれか1項載記の燃料電池セパレータ。   The fuel cell separator according to any one of claims 1 to 7, wherein the resin is selected from the group consisting of a fluororesin, a fluororubber, a polyolefin resin, and a polyolefin elastomer. 前記金属基板の材料がステンレス鋼、チタン、アルミニウム、銅、ニッケルおよび鋼からなる群より選ばれることを特徴とする請求項1〜8のいずれか1項記載の燃料電池用セパレータ。   The fuel cell separator according to any one of claims 1 to 8, wherein the material of the metal substrate is selected from the group consisting of stainless steel, titanium, aluminum, copper, nickel, and steel. 前記金属基板は、表面にニッケル、スズ、銅、チタン、金、白金、銀およびパラジウムからなる群より選ばれる少なくとも1種の金属からなるめっき層を有することを特徴とする請求項1〜9のいずれか1項記載の燃料電池用セパレータ。   The metal substrate has a plating layer made of at least one metal selected from the group consisting of nickel, tin, copper, titanium, gold, platinum, silver and palladium on the surface. The fuel cell separator according to claim 1. 請求項1〜10のいずれか1項に記載の燃料用電池用セパレータを製造する方法であって、
金属基板の少なくとも片面に、樹脂と導電性充填剤を混合した導電樹脂層を積層する工程と、
導電樹脂層を積層した基板をプレス加工によりガス流路となる突起部および溝部を形成する工程と
を有する燃料電池用セパレータの製造方法。
A method for producing the fuel cell separator according to any one of claims 1 to 10,
Laminating a conductive resin layer in which a resin and a conductive filler are mixed on at least one surface of a metal substrate;
The manufacturing method of the separator for fuel cells which has the process of forming the protrusion part and groove part which become a gas flow path by press-processing the board | substrate which laminated | stacked the conductive resin layer.
請求項1〜10のいずれか1項記載の燃料用電池用セパレータを製造する方法であって、
金属基板の少なくとも片面に、樹脂と導電性充填剤を混合した導電樹脂層を積層する工程と、
前記導電樹脂層が積層された金属基板の最表面を保護フィルムで被覆する工程と、
保護フィルムで被覆された基板をプレス加工によりガス流路となる突起部および溝部を形成する工程と、
突起部および溝部が形成された基板から保護フィルムを剥離する工程と
を有する燃料電池用セパレータの製造方法。
A method for producing a separator for a fuel cell according to any one of claims 1 to 10,
Laminating a conductive resin layer in which a resin and a conductive filler are mixed on at least one surface of a metal substrate;
Coating the outermost surface of the metal substrate on which the conductive resin layer is laminated with a protective film;
A step of forming a projection and a groove to be a gas flow path by pressing a substrate covered with a protective film; and
And a step of peeling the protective film from the substrate on which the protrusion and the groove are formed.
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