JP2008091110A5

JP2008091110A5 -

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Publication number: JP2008091110A5
Application number: JP2006268668A
Authority: JP
Filing date: 2006-09-29
Publication date: 2008-10-09
Anticipated expiration: 2026-09-29

Claims

炭素質材料（Ａ）と熱可塑性樹脂組成物（Ｂ）とが質量比で（Ａ）／（Ｂ）＝１〜２０であり、かつ（Ａ）と（Ｂ）の総質量が組成物中の８０〜１００質量％である導電性樹脂組成物からなり、表裏に各々流路が該流路を構成する肉厚０．０５〜０．５ｍｍ、最大肉厚／最小肉厚比１〜３で面内で隣り合うように設けられた断面が凹部と凸部を有する波板（コルゲート）形状である導電性流路部と、前記導電性流路部の周りを取り囲む体積固有抵抗１０^１０Ωｃｍ以上の絶縁性熱可塑性樹脂組成物からなる絶縁性外周部とを有し、前記導電性流路部と前記絶縁性外周部とが一体化されていることを特徴とする燃料電池用セパレータ。
前記導電性流路部より前記絶縁性樹脂外周部の外側にセル電圧計測用の端子が突出していることを特徴とする請求項１に記載の燃料電池用セパレータ。
前記導電性流路部の密度が１．２〜２．５ｇ／ｃｍ^３であることを特徴とする請求項１または２に記載の燃料電池用セパレータ。
前記導電性流路部断面の凹部は曲面形状を有し、凸部は平坦面を具備す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。
前記導電性流路部断面において、前記凸部の平坦面が０．０５〜０．５ｍｍ表裏で重なるようなオフセットを設けたことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の燃料電池用セパレータ。
前記熱可塑性樹脂組成物（Ｂ）及び前記絶縁性熱可塑性樹脂組成物が−２０℃以下のガラス転移温度を有する成分を含むことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の燃料電池用セパレータ。
前記熱可塑性樹脂組成物（Ｂ）及び前記絶縁性熱可塑性樹脂組成物がエラストマー成分（Ｃ）を０．０５〜３０質量％含有することを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の燃料電池用セパレータ。
前記エラストマー成分（Ｃ）の平均粒子径が０．０１〜５μｍであり、かつ、前記炭素質材料（Ａ）の平均粒子径、または平均繊維長よりも小さいことを特徴とする請求項７に記載の燃料電池用セパレータ。
前記熱可塑性樹脂組成物（Ｂ）及び絶縁性熱可塑性樹脂組成物中に融点１００℃以上の結晶性の炭化水素系ポリマーを含むことを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の燃料電池用セパレータ。
前記炭素質材料（Ａ）中に０．０５〜５質量％のホウ素を含むことを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載の燃料電池用セパレータ。
前記炭素質材料（Ａ）中に直径２００ｎｍ以下の気相法炭素繊維およびカーボンナノチューブの少なくとも一方を０．１〜５０質量％含むことを特徴とする請求項１〜１０のいずれかに記載の燃料電池用セパレータ。
前記導電性流路部および絶縁性熱可塑性樹脂組成物中に、それぞれに少なくとも１種の同じポリマーを含有する、または、相容化剤を少なくとも一方に含有する、または、一方に相溶性あるいは相容性を有するポリマー対となる一成分を含有しかつ他方に相溶性あるいは相容性を有するポリマー対となる他成分を含有することを特徴とする請求項１〜１１のいずれかに記載の燃料電池用セパレータ。
前記導電性流路部および絶縁性外周部の少なくともいずれか一方の、表裏の少なくとも片側外層の融点が、中心層の融点よりも低いことを特徴とする請求項１〜１２のいずれかに記載の燃料電池用セパレータ。
前記絶縁性外周部の曲げ弾性率が前記導電性流路部の曲げ弾性率の４／５〜１／２００であることを特徴とする請求項１〜１３のいずれかに記載の燃料電池用セパレータ。
前記絶縁性外周部の平均線膨張係数が前記導電性流路部の平均線膨張係数の１／７〜７であることを特徴とする請求項１〜１４のいずれかに記載の燃料電池用セパレータ。
炭素質材料（Ａ）と熱可塑性樹脂組成物（Ｂ）とが質量比で（Ａ）／（Ｂ）＝１〜２０であり、かつ（Ａ）と（Ｂ）の総質量が組成物中の８０〜１００質量％である導電性樹脂組成物からなるシートを準備する工程と、
前記シートをその溶融温度まで加熱する工程と、
前記加熱されたシートを前記シートの固化温度以下に設定された金型へ挿入後スタンピング成形して断面が凹部と凸部を有する波板（コルゲート）形状の導電性流路部を作成する工程と、
前記導電性流路部を取り囲むように絶縁性外周部を一体化形成する工程と、
を有する燃料電池用セパレータの製造方法。
前記絶縁性外周部を一体化形成する工程が、金型内に前記導電性流路部を挿入した状態で前記導電性流路部を取り囲むように絶縁性外周部を射出成形する工程であることを特徴する請求項１６に記載の燃料電池用セパレータの製造方法。
前記絶縁性外周部を一体化形成する工程が、前記導電性流路部とは別々に絶縁性外周部を成形する工程と、前記別々に成形した導電性流路部と絶縁性外周部を積層し、その積層部を超音波、レーザー、高周波、赤外線、および電気より選ばれるいずれかのエネルギー源によって、その境界面を熱溶着して一体化する工程、を有する請求項１６に記載の燃料電池用セパレータの製造方法。
炭素質材料（Ａ）と熱可塑性樹脂組成物（Ｂ）とが質量比で（Ａ）／（Ｂ）＝１〜２０であり、かつ（Ａ）と（Ｂ）の総質量が組成物中の８０〜１００質量％である導電性樹脂組成物からなる導電性シートを準備する工程と、
絶縁性樹脂組成物からなる絶縁性シートを準備する工程と、
前記導電性シートと絶縁性シートを各々溶融状態で金型へ投入、または前記導電性シートと絶縁性シートを各々金型へ投入した後溶融状態まで加熱する工程と、
冷却プレス機によって同時に賦形と溶着を行う工程と、
を有する燃料電池用セパレータの製造方法。
請求項１〜１５のいずれかに記載の燃料電池用セパレータと外周に樹脂製の枠体を有するＭＥＡとが積層されてなる燃料電池用セル。
請求項２０に記載の燃料電池用セルを有する燃料電池用セルユニット。
前記燃料電池用セパレータの絶縁性外周部と前記ＭＥＡの枠体とが一体化されていることを特徴とする請求項２１に記載の燃料電池用セルユニット。
前記燃料電池用セパレータとＭＥＡを積層する工程と、
前記燃料電池用セパレータの絶縁性外周部と前記ＭＥＡの枠体とを一体化する工程と、
を有する請求項２２に記載の燃料電池用セルユニットの製造方法。
前記燃料電池用セパレータの絶縁性外周部と前記ＭＥＡの枠体との一体化を熱溶着により行うことを特徴とする請求項２３に記載の燃料電池用セルユニットの製造方法。
前記燃料電池用セパレータの絶縁性外周部と前記ＭＥＡの枠体との一体化を前記燃料電池用セパレータとＭＥＡを積層した状態で金型内へインサートして前記燃料電池用セパレータの絶縁性外周部と前記ＭＥＡの枠体とを一体化する射出成形により行うことを特徴とする請求項２３に記載の燃料電池用セルユニットの製造方法。
炭素質材料（Ａ）と熱可塑性樹脂組成物（Ｂ）とが質量比で（Ａ）／（Ｂ）＝１〜２０であり、かつ（Ａ）と（Ｂ）の総質量が組成物中の８０〜１００質量％である導電性樹脂組成物からなるシートを準備する工程と、
前記シートをその溶融温度まで加熱する工程と、
前記加熱されたシートを前記シートの固化温度以下に設定された金型へ挿入後スタンピング成形して導電性流路部を作成する工程と、
前記導電性流路部とＭＥＡを積層する工程と、
前記導電性流路部とＭＥＡとの積層体を金型へ投入した後前記積層体側面を取り囲むように絶縁性外周部を一体化形成する工程と、
を有する燃料電池用セルユニットの製造方法。
前記絶縁性外周部を積層方向に貫通する内部マニホールドから前記導電性流路部に設けられた流路へガス・冷媒を導入するための導入孔を後加工する工程を更に有する請求項２３〜２６のいずれかに記載の燃料電池用セルユニットの製造方法。