JP2008218037A - 燃料電池用セパレータ、燃料電池および燃料電池用セパレータの製造システム並びに燃料電池用セパレータの製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】セルが複数接続されてなる燃料電池で、隣接するセル同士を分離する燃料電池用セパレータを製造する燃料電池用セパレータの製造方法において、加工液中で、所定の形状を有する金属のセパレータ用部材とSi電極との間にパルス状の放電を繰り返し発生させて、セパレータ用部材の表面にSi含有被膜を形成することを特徴とする。
【選択図】 図7
Description
(1)グラファイト:耐食性の高いグラファイト材料を切削加工により形状成形
(2)金属系:ステンレスやチタンなどの金属、または金属の表面に金メッキを施したもの(たとえば、非特許文献1参照)
(3)コンポジット系:カーボン+樹脂を圧縮成形または射出成形により成形
図1−1は、この発明にかかる燃料電池用セパレータの構成を模式的に示す概略図であり、図1−2は、図1−1の燃料電池用セパレータの一部断面を模式的に示す図である。これらの図に示されるように、燃料電池用のセパレータ10は、金属からなるセパレータ用部材11と、このセパレータ用部材11の表面に形成された厚さ数μm〜10μm程度のSi含有被膜12と、から構成される。セパレータ用部材11は、ステンレス鋼やAlなどの金属を用いることができるが、抵抗率の低いCuを用いるのが望ましい。また、このセパレータ用部材11として、不純物の少ない純金属または固溶体であることが望ましい。さらに、Si含有被膜12は、不純物のドーピングによって、電気伝導性が付与されているものとする。なお、図1−2は、図1−1の領域Aの部分を拡大して示した模式図である。
燃料電池用セパレータでは、表面の電気抵抗値が低いのが望ましい。そこで、Si含有被膜を形成した後の表面の電気抵抗を四探針法で測定した。セパレータ用部材としてのCuとSUS304を用いた場合の表面抵抗値と、これらのセパレータ用部材にSi含有被膜を形成した場合の表面抵抗値と、をそれぞれ測定した。また、比較のために、燃料電池用セパレータの素材としてよく使用されているグラファイトの抵抗値も測定した。
Cuのセパレータ用部材にSi含有被膜を形成したセパレータと、Si含有被膜を形成していないCuのセパレータを試験片として、これらの試験片の上に王水(濃硝酸:濃塩酸=1:3)を滴下して5分間放置した後の凹み量の比較を行って、耐食性について調査した。Si含有被膜が無いCuからなるセパレータの場合には、約200μmの凹みができたが、Si含有被膜があるセパレータの場合にはほとんど凹みはできなかった。そのため、Si含有被膜を形成した燃料電池用セパレータは、耐食性の点でも問題ないことがわかる。
実施の形態1では、燃料電池用セパレータの形状に成形された金属(セパレータ用部材)に、Si含有被膜を放電表面処理によって形成する場合を示したが、この実施の形態2では、平板状の金属板にSi含有被膜を放電用面処理によって形成し、この金属板を加工することによって燃料電池用セパレータを製造する場合について説明する。
実施の形態2では、平板状の金属板を用いて燃料電池用セパレータを製造する方法について説明した。この実施の形態3では、実施の形態2の方法を用いて燃料電池用セパレータを量産する燃料電池用セパレータ製造システムとその方法について説明する。
11 セパレータ用部材
12,17,63 Si含有被膜
15 セパレータ素材
16,62 金属板
20 放電表面処理装置
21 被加工物
22 Si電極(放電表面処理用電極)
23 放電表面処理用電源
24 加工液
41 溝
42 凸部
50 金型装置
51,52 金型
53 凸部
54 凹部
61 金属板ロール
64 セパレータ素材
71 金属板切断用刃
Claims (15)
- セルが複数接続されてなる燃料電池で、隣接する前記セル同士を分離する燃料電池用セパレータであって、
金属のセパレータ用部材の表面にSi含有被膜が形成されることを特徴とする燃料電池用セパレータ。 - 前記セパレータ用部材は、所定の形状の溝が形成され、燃料電池用セパレータの最終形状を有する金属材料からな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。
- 前記セパレータ用部材は、平板状の金属板であり、この金属板に前記Si含有被膜を形成したものを、所定の形状に塑性変形させたものであ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。
- 前記セパレータ用部材の主成分は、不純物の少ない純金属または固溶体であることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1つに記載の燃料電池用セパレータ。
- 前記セパレータ用部材の主成分は、Cu、Al、Feのいずれかからなることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1つに記載の燃料電池用セパレータ。
- 請求項1〜5のいずれか1つに記載の燃料電池用セパレータを備えることを特徴とする燃料電池。
- セルが複数接続されてなる燃料電池で、隣接する前記セル同士を分離する燃料電池用セパレータを製造する燃料電池用セパレータの製造方法において、
加工液中で、所定の形状を有する金属のセパレータ用部材とSi電極との間にパルス状の放電を繰り返し発生させて、前記セパレータ用部材の表面にSi含有被膜を形成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。 - 前記セパレータ用部材は、燃料電池用セパレータの最終形状を有する金属材料からなる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の製造方法。
- セルが複数接続されてなる燃料電池で、隣接する前記セル同士を分離する燃料電池用セパレータを製造する燃料電池用セパレータの製造方法において、
加工液中で、平板状の金属板のセパレータ用部材とSi電極との間にパルス状の放電を繰り返し発生させて、前記セパレータ用部材の表面にSi含有被膜を形成する被膜形成工程と、
前記Si含有被膜を形成したセパレータ用部材を、所定の形状の溝を有するように塑性変形させて、燃料電池用セパレータを形成する塑性変形工程と、
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。 - セルが複数接続されてなる燃料電池で、隣接する前記セル同士を分離する燃料電池用セパレータを製造する燃料電池用セパレータの製造方法において、
加工液中で、金属板供給手段から供給される所定の幅と厚さを有する金属板からなるセパレータ用部材とSi電極との間にパルス状の放電を繰り返し発生させて、前記金属板の表面にSi含有被膜を形成する被膜形成工程と、
前記Si含有被膜を形成した金属板を所定の長さに切断する金属板切断工程と、
切断された前記Si含有被膜を形成した金属板を、所定の形状の溝を有するように塑性変形させる塑性変形工程と、
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。 - セルが複数接続されてなる燃料電池で、隣接する前記セル同士を分離する燃料電池用セパレータを製造する燃料電池用セパレータの製造方法において、
加工液中で、金属板供給手段から供給される所定の幅と厚さを有する金属板からなるセパレータ用部材とSi電極との間にパルス状の放電を繰り返し発生させて、前記金属板の表面にSi含有被膜を形成する被膜形成工程と、
前記Si含有被膜を形成した金属板を、所定の形状の溝を有するように塑性変形させる塑性変形工程と、
所定の形状に塑性変形された前記Si含有被膜を形成した金属板を、所定の長さに切断する金属板切断工程と、
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。 - 前記セパレータ用部材の主成分は、不純物の少ない純金属または固溶体であることを特徴とする請求項7〜11のいずれか1つに記載の燃料電池用セパレータの製造方法。
- 前記セパレータ用部材の主成分は、Cu、Al、Feのいずれかからなることを特徴とする請求項7〜11のいずれか1つに記載の燃料電池用セパレータの製造方法。
- セルが複数接続されてなる燃料電池で、隣接する前記セル同士を分離する燃料電池用セパレータを製造する燃料電池用セパレータ製造システムにおいて、
所定の幅と厚さを有する金属板を供給する金属板供給装置と、
加工液中で、前記金属板供給装置から供給される金属板からなるセパレータ用部材とSi電極との間にパルス状の放電を繰り返し発生させて、前記金属板の表面にSi含有被膜を形成する放電表面処理装置と、
前記Si含有被膜を形成した金属板を所定の長さに切断する金属板切断装置と、
前記Si含有被膜を形成した金属板を、所定の形状の溝を有するように塑性変形させる金型装置と、
を備えることを特徴とする燃料電池用セパレータの製造システム。 - 前記放電表面処理装置の前記Si電極は、複数の電極に分割して構成されることを特徴とする請求項14に記載の燃料電池用セパレータの製造システム。
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