JP2010055831A - Separator for fuel cell - Google Patents

Separator for fuel cell Download PDF

Info

Publication number
JP2010055831A
JP2010055831A JP2008217387A JP2008217387A JP2010055831A JP 2010055831 A JP2010055831 A JP 2010055831A JP 2008217387 A JP2008217387 A JP 2008217387A JP 2008217387 A JP2008217387 A JP 2008217387A JP 2010055831 A JP2010055831 A JP 2010055831A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
separator
layer
conductive resin
metal
resin layer
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2008217387A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Koji Sato
幸司 佐藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nissei Corp
Original Assignee
Nissei Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nissei Corp filed Critical Nissei Corp
Priority to JP2008217387A priority Critical patent/JP2010055831A/en
Publication of JP2010055831A publication Critical patent/JP2010055831A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30Hydrogen technology
    • Y02E60/50Fuel cells

Landscapes

  • Fuel Cell (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To surely cool an electrode via a separator and enhance corrosion resistance of the separator. <P>SOLUTION: A metallic separator 10 for a fuel cell used, by laminating on a cell stack which is air-cooled together with a unit cell for the fuel cell, includes a separator substrate 1 made of aluminum metal; a nickel layer 2 formed on the surface of the separator substrate 1; a conductive resin layer 3 formed on the surface of the nickel layer 2; and a water-repellent layer 4 formed on the surface of the conductive resin layer 3. The separator substrate 1 includes a separator body part 11, having a reaction part arranged opposite to an anode and a cathode which compose the unit cell of the fuel cell, and a heat-sink part formed integrally, in at least a part of the periphery of the separator body part 11. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、固体高分子型燃料電池に用いられる燃料電池用セパレータに関する。本発明の燃料電池用セパレータは、特に小型、軽量でシンプルな構造の空冷式の燃料電池システムに適用して好適である。   The present invention relates to a fuel cell separator used in a polymer electrolyte fuel cell. The fuel cell separator of the present invention is particularly suitable for application to an air-cooled fuel cell system having a small size, light weight and simple structure.

近年、クリーンな排気と高エネルギー効率を実現可能な燃料電池が注目されている。特に固体高分子型燃料電池は、出力密度が高い、作動温度が低い等の特性を有する。このため、固体高分子型燃料電池を用いた燃料電池システムを、移動体用や家庭用等の小型・軽量電源として利用することが現実化している。   In recent years, fuel cells capable of realizing clean exhaust and high energy efficiency have attracted attention. In particular, the polymer electrolyte fuel cell has characteristics such as high output density and low operating temperature. For this reason, it has become practical to use a fuel cell system using a polymer electrolyte fuel cell as a small and light power source for a mobile body or a home.

固定高分子型燃料電池システムは、一般に、電池スタックと、この電池スタックに燃料を供給する燃料ボンベと、電池スタックを冷却するための冷却手段とを備える。   A fixed polymer fuel cell system generally includes a battery stack, a fuel cylinder that supplies fuel to the battery stack, and a cooling means for cooling the battery stack.

電池スタックは、単位電池セルを導電性セパレータで挟み込んだものを複数積層してなる。単位電池セルは膜・電極接合体(MEA)よりなる。この膜・電極接合体は、高分子イオン交換膜からなる固体高分子電解質膜と、固体高分子電解質膜の一面に隣接された触媒層及び燃料ガス拡散層よりなるアノード(燃料極)と、固体高分子電解質膜の他面に隣接された触媒層及び酸化剤ガス拡散層よりなるカソード(酸素極)とから構成されている。   The battery stack is formed by stacking a plurality of unit battery cells sandwiched between conductive separators. The unit battery cell is made of a membrane / electrode assembly (MEA). The membrane / electrode assembly includes a solid polymer electrolyte membrane made of a polymer ion exchange membrane, an anode (fuel electrode) made of a catalyst layer and a fuel gas diffusion layer adjacent to one surface of the solid polymer electrolyte membrane, and a solid The cathode is composed of a catalyst layer and an oxidant gas diffusion layer adjacent to the other surface of the polymer electrolyte membrane.

セパレータの電極に対向する部分(反応部)には、燃料ガス、酸化剤ガス等の供給ガス流路を電極との間に形成するため、ガス流路形成用の多数の突起部、溝部等が形成されている。また、セパレータは、集電体としての役割とガス通路形成材としての役割とを有する。このため、セパレータの特性として、導電性や集電性と水素及び酸素に対する耐透過性とが求められる。   In the part (reaction part) that faces the electrode of the separator, a supply gas flow path for fuel gas, oxidant gas, etc. is formed between the electrodes, so that there are a large number of projections, grooves, etc. for forming the gas flow path. Is formed. Further, the separator has a role as a current collector and a role as a gas passage forming material. For this reason, as a characteristic of a separator, electroconductivity, current collection property, and permeation resistance to hydrogen and oxygen are required.

セパレータは、一般に、強度や加工性の高い金属材料、例えばステンレス鋼、チタンやアルミニウム等よりなる。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、セパレータは、70〜90℃の温度における飽和に近い水蒸気にさらされる。このため、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い。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という問題がある。   The separator is generally made of a metal material having high strength and workability, such as stainless steel, titanium, and aluminum. However, even in a polymer electrolyte fuel cell operating at a relatively low temperature, the separator is exposed to near-saturated water vapor at a temperature of 70 to 90 ° C. For this reason, in the separator using a metal material, an oxide film due to corrosion is easily generated on the surface thereof. As a result, there is a problem that the contact resistance between the generated oxide film and the electrode is increased, and the current collecting performance of the separator is lowered.

そこで、セパレータ基板の表面に導電性樹脂層を設けた金属セパレータが知られている(例えば、特許文献1参照)。この金属セパレータは、導電性や集電性に優れていると同時に、成形性、強度及び耐食性に優れている。しかし、セパレータ基板の金属材料の種類によっては、さらなる耐食性の向上が望まれる。   Therefore, a metal separator in which a conductive resin layer is provided on the surface of a separator substrate is known (for example, see Patent Document 1). This metal separator is excellent in conductivity and current collecting property, and at the same time, is excellent in moldability, strength and corrosion resistance. However, depending on the type of the metal material of the separator substrate, further improvement in corrosion resistance is desired.

一方、冷却ファンを備え、電池スタックを空気によって冷却する燃料電池システムが知られている(例えば、特許文献2参照)。この燃料電池システムでは、冷却ファンからの空気により電池スタックが冷却されるため、電極の熱劣化(触媒金属のシンタリング等)を抑えることができる。しかし、電極の熱劣化をより確実に抑えるためには、セパレータを介して冷却ファンにより電極をより確実に冷却することが望まれる。
特開2006−269090号公報 特開2007−265937号公報
On the other hand, a fuel cell system that includes a cooling fan and cools a battery stack with air is known (for example, see Patent Document 2). In this fuel cell system, since the cell stack is cooled by the air from the cooling fan, it is possible to suppress thermal deterioration of the electrodes (such as sintering of the catalyst metal). However, in order to more reliably suppress thermal deterioration of the electrode, it is desired to cool the electrode more reliably by a cooling fan via the separator.
JP 2006-269090 A JP 2007-265937 A

本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、セパレータを介する電極の冷却をより確実に行うことができ、しかもさらなる耐食性の向上を図ることのできる燃料電池用金属セパレータを提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and provides a metal separator for a fuel cell that can more reliably cool an electrode through the separator and can further improve corrosion resistance. Objective.

上記課題を解決する本発明の燃料電池用金属セパレータは、空冷される電池スタックに単位電池セルと共に積層されて使用される燃料電池用金属セパレータであって、前記単位電池セルを構成するアノード及びカソードに対向して配置される反応部を有するセパレータ本体部と、該セパレータ本体部の周縁の少なくとも一部に一体に形成されたヒートシンク部とを有し、アルミニウム系金属よりなるセパレータ基板と、前記セパレータ基板の前記セパレータ本体部の表面に形成されたニッケル層と、前記ニッケル層の表面に形成された導電性樹脂層と、前記導電性樹脂層の表面に形成された撥水層と、を備えていることを特徴とする。   A metal separator for a fuel cell according to the present invention that solves the above problems is a metal separator for a fuel cell that is used by being stacked together with a unit battery cell on an air-cooled battery stack, and an anode and a cathode that constitute the unit battery cell A separator substrate having a reaction portion disposed opposite to the separator, a heat sink portion integrally formed on at least a part of the periphery of the separator body portion, a separator substrate made of an aluminum-based metal, and the separator A nickel layer formed on the surface of the separator body of the substrate; a conductive resin layer formed on the surface of the nickel layer; and a water repellent layer formed on the surface of the conductive resin layer. It is characterized by being.

ここに、前記アルミニウム系金属とは、アルミニウム又はアルミニウム合金のことである。   Here, the aluminum-based metal is aluminum or an aluminum alloy.

本発明の燃料電池用金属セパレータでは、セパレータ基板がアルミニウム系金属よりなる。また、本発明の燃料電池用金属セパレータは、アノード及びカソードに対向して配置されるセパレータ本体部の周縁に、ヒートシンク部を有する。アルミニウム系金属の熱伝導率は比較的高い。このため、アノード及びカソードの熱が反応部からヒートシンク部に効率的に伝わる。このヒートシンク部には冷却ファンからの空気が当たりやすいため、ヒートシンク部は冷却されやすい。このため、アノード及びカソードの熱が反応部から伝わって熱くなったヒートシンク部を冷却ファンで効率的に冷やすことができる。したがって、冷却ファンからの空気をヒートシンク部に当てて電池スタックを冷却すれば、セパレータを介してアノード及びカソードをより確実に冷却することができる。   In the fuel cell metal separator of the present invention, the separator substrate is made of an aluminum-based metal. In addition, the metal separator for a fuel cell according to the present invention has a heat sink on the periphery of the separator main body arranged to face the anode and the cathode. Aluminum-based metals have a relatively high thermal conductivity. For this reason, the heat of an anode and a cathode is efficiently transmitted from a reaction part to a heat sink part. Since the heat from the cooling fan is likely to hit the heat sink, the heat sink is easily cooled. For this reason, the heat sink part which became hot when the heat of the anode and the cathode was transmitted from the reaction part can be efficiently cooled by the cooling fan. Therefore, when the battery stack is cooled by applying air from the cooling fan to the heat sink portion, the anode and the cathode can be more reliably cooled via the separator.

また、本発明の燃料電池用金属セパレータでは、セパレータ基板のセパレータ本体部の表面に、ニッケル層、導電性樹脂層及び撥水層が形成されている。このため、本発明の金属セパレータは、後述する実施例で示されるように、これら三層の働きにより、高い耐食性と集電性とを発揮する。   In the metal separator for a fuel cell of the present invention, a nickel layer, a conductive resin layer, and a water repellent layer are formed on the surface of the separator main body of the separator substrate. For this reason, the metal separator of this invention exhibits high corrosion resistance and current collection property by the action of these three layers, as shown in the examples described later.

本発明の燃料電池用金属セパレータは、下記(1)〜(3)項に示される構成のうちの少なくとも一つを有していることが好ましい。本発明の燃料電池用金属セパレータは、下記(1)〜(3)の各項に示される構成をそれぞれ単独で有してもよいし、(1)〜(3)の各項に示される構成を二つ以上組み合わせて有してもよい。   The metal separator for a fuel cell of the present invention preferably has at least one of the structures shown in the following items (1) to (3). The metal separator for a fuel cell of the present invention may have the configuration shown in each item of (1) to (3) below, or the configuration shown in each item of (1) to (3). Two or more may be combined.

(1)前記ニッケル層、前記導電性樹脂層及び前記撥水層が、前記ヒートシンク部の部分には形成されていない。   (1) The nickel layer, the conductive resin layer, and the water repellent layer are not formed in the heat sink portion.

ヒートシンク部には耐食性が不要である。一方、冷却ファンからの空気が直接当たるヒートシンク部では、効率的に放熱できることが望ましい。その点、ニッケル層、導電性樹脂層及び撥水層がヒートシンク部に形成されていない本構成によると、熱伝導率の高いアルミニウム系金属よりなるセパレータ基板が剥き出しになっているため、ヒートシンク部からの放熱がニッケル層、導電性樹脂層及び撥水層によって妨げられることはない。このため、ヒートシンク部から効率的に放熱することができる。   The heatsink part does not need corrosion resistance. On the other hand, it is desirable that heat can be efficiently dissipated in the heat sink portion directly exposed to air from the cooling fan. In this respect, according to the present configuration in which the nickel layer, the conductive resin layer, and the water repellent layer are not formed on the heat sink portion, the separator substrate made of an aluminum-based metal having a high thermal conductivity is exposed. Is not hindered by the nickel layer, the conductive resin layer and the water repellent layer. For this reason, heat can be efficiently radiated from the heat sink portion.

また、ニッケル層、導電性樹脂層及び撥水層をヒートシンク部に形成することによる材料費の無駄使いを無くすことができ、コスト面でも有利となる。   In addition, waste of material costs due to the formation of the nickel layer, the conductive resin layer, and the water repellent layer in the heat sink portion can be eliminated, which is advantageous in terms of cost.

(2)前記導電性樹脂層の厚さが10〜30μmである。   (2) The conductive resin layer has a thickness of 10 to 30 μm.

(3)前記撥水層の厚さが1〜3μmである。   (3) The water repellent layer has a thickness of 1 to 3 μm.

したがって、本発明の燃料電池用金属セパレータによると、セパレータを介する電極の冷却をより確実に行うことができ、しかもセパレータの耐食性をさらに向上させることができる。よって、電極及びセパレータの長寿命化を図ることが可能になる。   Therefore, according to the metal separator for a fuel cell of the present invention, the electrode can be cooled more reliably through the separator, and the corrosion resistance of the separator can be further improved. Therefore, it is possible to extend the life of the electrode and the separator.

以下、本発明の燃料電池用金属セパレータの実施形態について詳しく説明する。なお、説明する実施形態は一実施形態にすぎず、本発明の燃料電池用金属セパレータは、下記実施形態に限定されるものではない。本発明の燃料電池用金属セパレータは、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、当業者が行い得る変更、改良等を施した種々の形態にて実施することができる。   Hereinafter, embodiments of the metal separator for a fuel cell of the present invention will be described in detail. In addition, embodiment described is only one Embodiment, The metal separator for fuel cells of this invention is not limited to the following embodiment. The metal separator for a fuel cell of the present invention can be implemented in various forms with modifications, improvements, etc. that can be made by those skilled in the art without departing from the gist of the present invention.

(実施形態1)
実施形態1の燃料電池用の金属セパレータ10は、ヒートシンク部が一体に形成されたヒートシンク一体型のセパレータである。
(Embodiment 1)
The metal separator 10 for a fuel cell according to the first embodiment is a heat sink integrated separator in which a heat sink portion is integrally formed.

この金属セパレータ10は、図1の模式断面図に示されるように、セパレータ基板1と、セパレータ基板1の表面に形成されたニッケル層2と、ニッケル層2の表面に形成された導電性樹脂層3と、導電性樹脂層3の表面に形成された撥水層4とから構成されている。   As shown in the schematic cross-sectional view of FIG. 1, the metal separator 10 includes a separator substrate 1, a nickel layer 2 formed on the surface of the separator substrate 1, and a conductive resin layer formed on the surface of the nickel layer 2. 3 and a water repellent layer 4 formed on the surface of the conductive resin layer 3.

セパレータ基板1は、アルミニウム系金属、すなわちアルミニウム又はアルミニウム合金よりなる。   The separator substrate 1 is made of an aluminum-based metal, that is, aluminum or an aluminum alloy.

セパレータ基板1は、図2の平面図に示されるように、正方形状のセパレータ本体部11と、セパレータ本体部11の周縁の一部に一体に形成された長方形状のヒートシンク部12とを有している。   As shown in the plan view of FIG. 2, the separator substrate 1 includes a square separator body 11 and a rectangular heat sink 12 integrally formed on a part of the periphery of the separator body 11. ing.

セパレータ本体部11は、セパレータ本体部11のほぼ中央部に長方形状の反応部111を有している。反応部111は、この金属セパレータ10が後述する電池スタック30に組み込まれたときに、後述する単位電池セル20を構成するアノード及びカソードに対向して配置される。反応部111の表裏両面には、アノードには燃料ガスを、カソードには酸化剤ガスをそれぞれ供給するためのガス流路形成用の溝111aが多数形成されている。また、セパレータ本体部11は、複数(この実施形態では4個)の円形孔11aを四隅に有するとともに、複数(この実施形態では6個)の矩形孔11bを周縁の辺部に有している。矩形孔11bには、この金属セパレータ10が電池スタック30に組み込まれたときに、図示しない多岐管が配設される。この多岐管は、燃料ガス供給用のガス流路、酸化剤ガス供給用のガス流路、電池反応で生成した水を排出する排水路を形成する。円形孔11aは、金属セパレータ10等を積層、固定して電池スタック30にするためのボルト用の挿通孔である。   The separator main body 11 has a rectangular reaction part 111 at a substantially central part of the separator main body 11. The reaction unit 111 is disposed so as to face an anode and a cathode constituting a unit battery cell 20 described later when the metal separator 10 is incorporated in a battery stack 30 described later. On both the front and back surfaces of the reaction section 111, a number of gas flow path forming grooves 111a for supplying fuel gas to the anode and oxidant gas to the cathode are formed. The separator body 11 has a plurality (four in this embodiment) of circular holes 11a at the four corners and a plurality (six in this embodiment) of rectangular holes 11b at the peripheral side. . When the metal separator 10 is incorporated in the battery stack 30, a manifold (not shown) is disposed in the rectangular hole 11 b. This manifold forms a gas flow path for supplying fuel gas, a gas flow path for supplying oxidant gas, and a drainage path for discharging water generated by the cell reaction. The circular hole 11 a is a bolt insertion hole for stacking and fixing the metal separator 10 and the like to form the battery stack 30.

実施形態1のセパレータ基板1では、一つの矩形状(又は帯状)のヒートシンク部12が、正方形状のセパレータ本体部11の一端(一辺)に一体に形成されている。このヒートシンク部12は、この金属セパレータ10が電池スタック30に組み込まれたときに、単位電池セル20を構成するアノード及びカソードには対向しない。すなわち、金属セパレータ10が電池スタック30に組み込まれたときに、隣り合う金属セパレータ10のヒートシンク部12同士が所定の間隔をおいて対向する。   In the separator substrate 1 of the first embodiment, one rectangular (or strip-shaped) heat sink portion 12 is integrally formed at one end (one side) of the square separator body portion 11. The heat sink portion 12 does not face the anode and the cathode constituting the unit battery cell 20 when the metal separator 10 is incorporated in the battery stack 30. That is, when the metal separator 10 is incorporated in the battery stack 30, the heat sink portions 12 of the adjacent metal separators 10 face each other with a predetermined interval.

セパレータ基板1の形成方法は特に限定されないが、ダイカスト等の鋳造やプレス加工等を利用することができる。セパレータ基板1の厚さも特に限定されず、2〜5mm程度とすることができる。   Although the formation method of the separator substrate 1 is not particularly limited, casting such as die casting or pressing can be used. The thickness of the separator substrate 1 is not particularly limited, and can be about 2 to 5 mm.

ニッケル層2、導電性樹脂層3及び撥水コート層4は、セパレータ基板1のヒートシンク部12の部分には形成されていない。すなわち、ニッケル層2、導電性樹脂層3及び撥水層4は、セパレータ基板1のうちセパレータ本体部11の部分のみに形成されている。また、ニッケル層2、導電性樹脂層3及び撥水層4は、セパレータ基板1のセパレータ本体部11の部分の表裏両面に形成されている。   The nickel layer 2, the conductive resin layer 3, and the water repellent coating layer 4 are not formed on the heat sink portion 12 of the separator substrate 1. That is, the nickel layer 2, the conductive resin layer 3, and the water repellent layer 4 are formed only on the separator body 11 portion of the separator substrate 1. Further, the nickel layer 2, the conductive resin layer 3, and the water repellent layer 4 are formed on both front and back surfaces of the separator main body 11 portion of the separator substrate 1.

ニッケル層2、導電性樹脂層3及び撥水層4をセパレータ本体部11の部分のみに形成するには、例えば、マスキング用テープでヒートシンク部12の部分を覆った状態で、ニッケル層2、導電性樹脂層3及び撥水層4の各層の形成工程を実施し、その後マスキング用テープを剥がせばよい。   In order to form the nickel layer 2, the conductive resin layer 3, and the water repellent layer 4 only on the separator body portion 11, for example, the nickel layer 2, conductive layer is covered with the heat sink portion 12 covered with a masking tape. The formation process of each layer of the water-soluble resin layer 3 and the water repellent layer 4 may be performed, and then the masking tape may be peeled off.

ニッケル層2の形成方法は特に限定されないが、好適には、電気めっきや無電解めっきによりニッケル層2を形成することができる。   Although the formation method of the nickel layer 2 is not specifically limited, The nickel layer 2 can be suitably formed by electroplating or electroless plating.

アルミニウム系金属よりなるセパレータ基板1の表面には酸化膜が形成されやすい。セパレータ基板1の表面に酸化膜が形成されると、金属セパレータ10の電気抵抗が大きくなる。ニッケル層2は、アルミニウム系金属よりなるセパレータ基板1の表面に酸化膜が形成されることを防止する。したがって、セパレータ基板1の表面にニッケル層2を形成することで、酸化膜形成による電気抵抗の増大を防止することができる。   An oxide film is easily formed on the surface of the separator substrate 1 made of an aluminum-based metal. When an oxide film is formed on the surface of the separator substrate 1, the electrical resistance of the metal separator 10 increases. The nickel layer 2 prevents an oxide film from being formed on the surface of the separator substrate 1 made of an aluminum-based metal. Therefore, by forming the nickel layer 2 on the surface of the separator substrate 1, it is possible to prevent an increase in electrical resistance due to the formation of an oxide film.

ニッケル層2の厚さが薄すぎると、このニッケル層2を形成することによる効果が不十分になる。一方、ニッケル層2を厚くしすぎても、ニッケル層2を形成することによるそれ以上の効果が期待できないため、コスト面で不利になる。したがって、ニッケル層2の厚さは1〜10μmとすることが好ましく、5〜10μmとすることがより好ましい。   If the thickness of the nickel layer 2 is too thin, the effect of forming the nickel layer 2 becomes insufficient. On the other hand, even if the nickel layer 2 is made too thick, no further effect of forming the nickel layer 2 can be expected, which is disadvantageous in terms of cost. Therefore, the thickness of the nickel layer 2 is preferably 1 to 10 μm, and more preferably 5 to 10 μm.

導電性樹脂層3の種類としては特に限定されず、例えば、樹脂バインダ中に導電性物質としての金属粒子を含む金属系導電性樹脂層であっても、樹脂バインダ中に導電性物質としてのカーボン系粒子を含むカーボン系導電性樹脂層であってもよい。樹脂バインダの種類は特に限定されないが、耐熱性の高いフェノール樹脂、エポキシ樹脂、アクリル樹脂やフッ素樹脂を好適に用いることができる。   The type of the conductive resin layer 3 is not particularly limited. For example, even if a metal-based conductive resin layer containing metal particles as a conductive substance in a resin binder, carbon as a conductive substance in the resin binder is used. The carbon type conductive resin layer containing a system particle may be sufficient. Although the kind of resin binder is not specifically limited, A phenol resin with high heat resistance, an epoxy resin, an acrylic resin, and a fluororesin can be used suitably.

導電性樹脂層3の形成方法は特に限定されないが、例えば、ディッピング、スプレー、刷毛塗りや電着等により、金属系導電性塗料やカーボン系導電性塗料をニッケル層2の表面に塗装してから焼き付けることができる。焼付け条件としては、温度:120〜180℃程度、時間:30〜60分程度とすることができる。なお、導電性塗料の塗装及び焼付を繰り返すことにより、導電性樹脂層3の膜厚を厚くすることができる。   The method for forming the conductive resin layer 3 is not particularly limited. For example, after the metal-based conductive paint or the carbon-based conductive paint is applied to the surface of the nickel layer 2 by dipping, spraying, brushing, electrodeposition or the like. Can be baked. As baking conditions, it can be set as temperature: about 120-180 degreeC, time: about 30-60 minutes. In addition, the film thickness of the conductive resin layer 3 can be increased by repeating the coating and baking of the conductive paint.

導電性樹脂層3は、金属セパレータ10の導電性及び集電性の低下を抑えつつ金属セパレータ10の耐食性を向上させる。導電性樹脂層3の厚さが薄すぎると、この導電性樹脂層3を形成することによる効果が不十分になる。一方、導電性樹脂層3を厚くしすぎると、金属セパレータ10の面積抵抗(接触抵抗)が増大するので、金属セパレータ10の導電性及び集電性が低下する。したがって、導電性樹脂層3の厚さは10〜30μmとすることが好ましく、15〜25μmとすることがより好ましい。   The conductive resin layer 3 improves the corrosion resistance of the metal separator 10 while suppressing a decrease in the conductivity and current collecting property of the metal separator 10. If the thickness of the conductive resin layer 3 is too thin, the effect of forming the conductive resin layer 3 becomes insufficient. On the other hand, if the conductive resin layer 3 is made too thick, the sheet resistance (contact resistance) of the metal separator 10 increases, so that the conductivity and current collection performance of the metal separator 10 decrease. Therefore, the thickness of the conductive resin layer 3 is preferably 10 to 30 μm, and more preferably 15 to 25 μm.

撥水層4の種類及び形成方法としては特に限定されず、例えば、ディッピング、スプレー、刷毛塗りや電着等により、シリコーン系、フッ素系等の撥水性塗料を導電性樹脂層3の表面に塗装してから焼き付けることができる。焼付け条件としては、温度:150〜200℃程度、時間:30〜60分程度とすることができる。なお、撥水性塗料の塗装及び焼付を繰り返すことにより、撥水層4の膜厚を厚くすることができる。   The type and formation method of the water repellent layer 4 are not particularly limited. For example, a silicone-based or fluorine-based water-repellent paint is applied to the surface of the conductive resin layer 3 by dipping, spraying, brushing or electrodeposition. Can be baked. As baking conditions, it can be set as temperature: about 150-200 degreeC, time: about 30-60 minutes. In addition, the film thickness of the water repellent layer 4 can be increased by repeating the application and baking of the water repellent paint.

導電性樹脂層3には、導電性樹脂層3の形成時(焼付け時)にクラックが発生し易い。導電性樹脂層3の表面に撥水層4を形成すると、導電性樹脂層3内のクラックが撥水性塗料で埋められるため、導電性樹脂層3のクラックを介して外部からニッケル層2に水分が到達することを防止することができる。また、仮に導電性樹脂層3にクラックによる隙間が存在しても、撥水層4における撥水効果により、外部から導電性樹脂層3のクラック内に水分が浸入することを抑えることができる。したがって、導電性樹脂層3の表面に形成された撥水層4は、金属セパレータ10の耐食性を高める。   The conductive resin layer 3 is likely to crack when the conductive resin layer 3 is formed (baked). When the water-repellent layer 4 is formed on the surface of the conductive resin layer 3, cracks in the conductive resin layer 3 are filled with a water-repellent paint, so that moisture is externally applied to the nickel layer 2 through the cracks in the conductive resin layer 3. Can be prevented from reaching. Further, even if there is a gap due to a crack in the conductive resin layer 3, it is possible to prevent moisture from entering the crack of the conductive resin layer 3 from the outside due to the water repellent effect in the water repellent layer 4. Therefore, the water repellent layer 4 formed on the surface of the conductive resin layer 3 enhances the corrosion resistance of the metal separator 10.

撥水層4の厚さが薄すぎると、この撥水層4を形成することによる効果が不十分になる。一方、撥水層4を厚くしすぎると、金属セパレータ10の面積抵抗(接触抵抗)が増大するので、金属セパレータ10の導電性及び集電性が低下する。したがって、撥水層4の厚さは1〜3μmとすることが好ましく、1〜2μmとすることがより好ましい。   If the thickness of the water repellent layer 4 is too thin, the effect of forming the water repellent layer 4 becomes insufficient. On the other hand, if the water-repellent layer 4 is too thick, the sheet resistance of the metal separator 10 (contact resistance) increases, so that the conductivity and current collection performance of the metal separator 10 decrease. Therefore, the thickness of the water repellent layer 4 is preferably 1 to 3 μm, and more preferably 1 to 2 μm.

ここに、導電性樹脂層3の表面に撥水層4を形成する際に導電性樹脂層3のクラック内に撥水性塗料をより浸入させ易くする観点より、導電性樹脂層3の表面に塗布する撥水性塗料の粘度をある程度低くすることが好ましい。   Here, when the water repellent layer 4 is formed on the surface of the conductive resin layer 3, it is applied to the surface of the conductive resin layer 3 from the viewpoint of facilitating the water-repellent paint to enter the cracks of the conductive resin layer 3. It is preferable to lower the viscosity of the water repellent paint to some extent.

上記構成を有する実施形態1の金属セパレータ10は、図3に示されるように、複数の単位電池セル20と共に複数積層されて電池スタック30を構成する。この電池スタック30は、図示しない燃料ボンベ及び冷却ファン40と共に、空冷式の固体高分子型燃料電池システムを構成する。   As shown in FIG. 3, the metal separator 10 according to the first embodiment having the above configuration is stacked together with a plurality of unit battery cells 20 to form a battery stack 30. The battery stack 30 and an unillustrated fuel cylinder and cooling fan 40 constitute an air-cooled solid polymer fuel cell system.

単位電池セル20は、従来と同様、高分子イオン交換膜からなる固体高分子電解質膜と、固体高分子電解質膜の一面に隣接された触媒層及び燃料ガス拡散層よりなるアノード(燃料極)と、固体高分子電解質膜の他面に隣接された触媒層及び酸化剤ガス拡散層よりなるカソード(酸素極)とからなる膜・電極接合体(MEA)により構成することができる。   The unit battery cell 20 includes a solid polymer electrolyte membrane made of a polymer ion exchange membrane, an anode (fuel electrode) made of a catalyst layer and a fuel gas diffusion layer adjacent to one surface of the solid polymer electrolyte membrane, as in the conventional case. The membrane electrode assembly (MEA) comprising a catalyst layer and an oxidant gas diffusion layer adjacent to the other surface of the solid polymer electrolyte membrane and a cathode (oxygen electrode).

冷却ファン40は、電池スタック30における単位電池セル20の積層方向に延びるクロスフローファンや、同積層方向に並んで配設された複数の軸流ファン(遠心ファン)により構成することができる。この冷却ファン40から電池スタック30に向けて冷却用空気が送られる。このとき、電池スタック30のうち各金属セパレータ10の各ヒートシンク部12の部分に冷却ファンからの冷却用空気が直接当たるように、冷却ファンを配置することが好ましい。   The cooling fan 40 can be configured by a cross flow fan extending in the stacking direction of the unit battery cells 20 in the battery stack 30 or a plurality of axial fans (centrifugal fans) arranged side by side in the stacking direction. Cooling air is sent from the cooling fan 40 toward the battery stack 30. At this time, it is preferable to arrange the cooling fan so that the cooling air from the cooling fan directly hits each heat sink portion 12 of each metal separator 10 in the battery stack 30.

実施形態1の燃料電池用の金属セパレータ10では、セパレータ基板1がアルミニウム系金属よりなり、かつ単位電池セル20のアノード及びカソードに対向して配置されるセパレータ本体部11の周縁に、ヒートシンク部12を有する。アルミニウム系金属の熱伝導率は比較的高い。このため、アノード及びカソードの熱がセパレータ本体部11の反応部111からヒートシンク部12に効率的に伝わる。このヒートシンク部12には冷却ファン40からの空気が直接当たる。このため、アノード及びカソードの熱が反応部111から伝わって熱くなったヒートシンク部12を冷却ファン40で効率的に冷やすことができる。したがって、冷却ファン40からの空気がヒートシンク部12に直接当たるように電池スタック30を冷却すれば、金属セパレータ10を介してアノード及びカソードをより確実に冷却することができる。   In the metal separator 10 for a fuel cell according to the first embodiment, the separator substrate 1 is made of an aluminum-based metal, and the heat sink portion 12 is provided at the periphery of the separator main body portion 11 disposed to face the anode and the cathode of the unit battery cell 20. Have Aluminum-based metals have a relatively high thermal conductivity. For this reason, the heat of the anode and the cathode is efficiently transmitted from the reaction part 111 of the separator main body part 11 to the heat sink part 12. The air from the cooling fan 40 directly hits the heat sink 12. For this reason, the heat sink 12 that has been heated by the heat of the anode and the cathode transmitted from the reaction unit 111 can be efficiently cooled by the cooling fan 40. Therefore, if the battery stack 30 is cooled so that the air from the cooling fan 40 directly hits the heat sink portion 12, the anode and the cathode can be more reliably cooled via the metal separator 10.

また、実施形態1の金属セパレータ10では、セパレータ基板1の表面に、ニッケル層2、導電性樹脂層3及び撥水層4が形成されている。このため、この金属セパレータ10は、これら三層の働きにより、高い耐食性と集電性とを発揮する。   Moreover, in the metal separator 10 of Embodiment 1, the nickel layer 2, the conductive resin layer 3, and the water repellent layer 4 are formed on the surface of the separator substrate 1. For this reason, this metal separator 10 exhibits high corrosion resistance and current collection by the action of these three layers.

さらに、この金属セパレータ10では、ニッケル層2、導電性樹脂層3及び撥水層4が、基本的に耐食性が不要なヒートシンク部12の部分には形成されていない。すなわち、ヒートシンク部12の部分においては、熱伝導率の高いアルミニウム系金属よりなりセパレータ基板1が剥き出しになっている。このため、ヒートシンク部12からの放熱がニッケル層2、導電性樹脂層3及び撥水層4によって妨げられることはない。したがって、ヒートシンク部12からより効率的に放熱することができる。さらに、ニッケル層2、導電性樹脂層3及び撥水層4をヒートシンク部12に形成することによる材料費の無駄使いを無くすことができ、コスト面でも有利となる。   Further, in this metal separator 10, the nickel layer 2, the conductive resin layer 3, and the water repellent layer 4 are not formed on the portion of the heat sink portion 12 that basically does not require corrosion resistance. That is, in the heat sink portion 12, the separator substrate 1 is exposed from an aluminum metal having a high thermal conductivity. For this reason, heat dissipation from the heat sink portion 12 is not hindered by the nickel layer 2, the conductive resin layer 3, and the water repellent layer 4. Therefore, heat can be radiated more efficiently from the heat sink portion 12. Furthermore, the waste of material costs due to the formation of the nickel layer 2, the conductive resin layer 3, and the water repellent layer 4 on the heat sink portion 12 can be eliminated, which is advantageous in terms of cost.

よって、実施形態1の燃料電池用の金属セパレータ10によると、金属セパレータ10を介するアノード及びカソードの冷却をより確実に行うことができ、しかもセパレータの耐食性をさらに向上させることができる。このため、アノード及びカソードの熱劣化を抑えて電極寿命を長くすることが可能になる。また、金属セパレータ10の寿命も長くすることが可能になる。   Therefore, according to the metal separator 10 for fuel cells of Embodiment 1, the anode and the cathode through the metal separator 10 can be cooled more reliably, and the corrosion resistance of the separator can be further improved. For this reason, it becomes possible to lengthen the electrode life by suppressing thermal deterioration of the anode and the cathode. In addition, the life of the metal separator 10 can be extended.

(実施形態2)
実施形態2におけるセパレータ基板1では、図4に示されるように、一対のヒートシンク部12、12が、正方形状のセパレータ本体部11の両端(対向する二辺)に一体に形成されている。このヒートシンク部12は、この金属セパレータ10が電池スタックに組み込まれたときに、単位電池セルを構成するアノード及びカソードには対向しない。すなわち、金属セパレータ10が電池スタックに組み込まれたときに、隣り合う金属セパレータ10のヒートシンク部12同士が所定の間隔をおいて対向する。
(Embodiment 2)
In the separator substrate 1 according to the second embodiment, as shown in FIG. 4, a pair of heat sink portions 12, 12 are integrally formed at both ends (two opposite sides) of the square separator body portion 11. The heat sink portion 12 does not face the anode and the cathode constituting the unit battery cell when the metal separator 10 is incorporated in the battery stack. That is, when the metal separator 10 is incorporated into the battery stack, the heat sink portions 12 of the adjacent metal separators 10 face each other with a predetermined interval.

その他の構成は実施形態1と同様であるため、その説明を省略する。   Since other configurations are the same as those of the first embodiment, the description thereof is omitted.

したがって、実施形態2の金属セパレータ10も、実施形態1の金属セパレータ10と同じ作用効果を奏する。   Therefore, the metal separator 10 of Embodiment 2 also has the same effect as the metal separator 10 of Embodiment 1.

(実施形態3)
実施形態3におけるセパレータ基板1では、図5に示されるように、環状のヒートシンク部12が、正方形状のセパレータ本体部11の周縁の全周に一体に形成されている。このヒートシンク部12は、この金属セパレータ10が電池スタックに組み込まれたときに、単位電池セルを構成するアノード及びカソードには対向しない。すなわち、金属セパレータ10が電池スタックに組み込まれたときに、隣り合う金属セパレータ10のヒートシンク部12同士が所定の間隔をおいて対向する。
(Embodiment 3)
In the separator substrate 1 according to the third embodiment, as shown in FIG. 5, the annular heat sink portion 12 is integrally formed on the entire circumference of the peripheral edge of the square separator body portion 11. The heat sink portion 12 does not face the anode and the cathode constituting the unit battery cell when the metal separator 10 is incorporated in the battery stack. That is, when the metal separator 10 is incorporated into the battery stack, the heat sink portions 12 of the adjacent metal separators 10 face each other with a predetermined interval.

その他の構成は実施形態1と同様であるため、その説明を省略する。   Since other configurations are the same as those of the first embodiment, the description thereof is omitted.

したがって、実施形態3の金属セパレータ10も、実施形態1の金属セパレータ10と同じ作用効果を奏する。   Therefore, the metal separator 10 of Embodiment 3 also has the same operational effects as the metal separator 10 of Embodiment 1.

(その他の実施形態)
実施形態1、2では、ニッケル層2、導電性樹脂層3及び撥水層4が、ヒートシンク部12の部分には形成されていない例について説明したが、セパレータ基板1の全体、すなわちセパレータ本体部11及びヒートシンク部12の全体にニッケル層2、導電性樹脂層3及び撥水層4が形成されていてもよい。セパレータ基板1の全体にニッケル層2、導電性樹脂層3及び撥水層4を形成する場合は、ヒートシンク部12にニッケル層2、導電性樹脂層3及び撥水層4を形成させないためのマスキング処理等が不要になり、製造工程の削減を図ることができる。
(Other embodiments)
In the first and second embodiments, the example in which the nickel layer 2, the conductive resin layer 3, and the water repellent layer 4 are not formed on the heat sink portion 12 has been described. However, the entire separator substrate 1, that is, the separator main body portion. The nickel layer 2, the conductive resin layer 3, and the water repellent layer 4 may be formed on the entire 11 and the heat sink portion 12. When the nickel layer 2, the conductive resin layer 3, and the water repellent layer 4 are formed on the entire separator substrate 1, masking for preventing the nickel layer 2, the conductive resin layer 3, and the water repellent layer 4 from being formed on the heat sink portion 12. Processing or the like becomes unnecessary, and the manufacturing process can be reduced.

(実施例1)
実施形態1に準じて実施例1の金属セパレータ10を製造した。
Example 1
A metal separator 10 of Example 1 was manufactured according to Embodiment 1.

まず、ダイカスト鋳造法により、アルミニウムよりなる所定形状の金属基板1を形成した。この金属基板1の厚さは2mmとした。   First, a metal substrate 1 having a predetermined shape made of aluminum was formed by die casting. The thickness of the metal substrate 1 was 2 mm.

そして、電気めっきにより、金属基板1の全体(セパレータ本体部11及びヒートシンク部12の全体)に、厚さ5μmのニッケル層2を形成した。   And the nickel layer 2 of thickness 5 micrometers was formed in the whole metal substrate 1 (the whole separator main-body part 11 and the heat sink part 12) by electroplating.

次に、超音波洗浄を、温度:40℃程度、時間:10分程度の条件で施した後、ディッピング、吹き飛ばし及び焼き付けを2回繰り返して、ニッケル層2の表面に、厚さ20μmの導電性樹脂層3を形成した。焼き付け条件は、温度:160℃、時間:45分とした。また、導電性塗料として、商品名「エブリオーム 30CE」(日本黒鉛工業株式会社製)を用いた。なお、この導電性塗料には黒鉛粒子が含まれている。また、この導電性塗料における樹脂バインダはフェノール樹脂である。   Next, after ultrasonic cleaning is performed under conditions of a temperature of about 40 ° C. and a time of about 10 minutes, dipping, blowing off, and baking are repeated twice to form a conductive layer having a thickness of 20 μm on the surface of the nickel layer 2. Resin layer 3 was formed. The baking conditions were temperature: 160 ° C. and time: 45 minutes. In addition, the trade name “Everyum 30CE” (manufactured by Nippon Graphite Industry Co., Ltd.) was used as the conductive paint. This conductive paint contains graphite particles. The resin binder in this conductive paint is a phenol resin.

最後に、ディッピング、自然乾燥及び焼き付けにより、導電性樹脂層3の表面に、厚さ1〜2μmの撥水層4を形成した。焼き付け条件は、温度:160℃、時間:45分とした。また、商品名「シリコーンコーティング KR251」(信越化学工業株式会社製)の撥水性塗料を2%の濃度に薄めたものを用いた。   Finally, a water repellent layer 4 having a thickness of 1 to 2 μm was formed on the surface of the conductive resin layer 3 by dipping, natural drying and baking. The baking conditions were temperature: 160 ° C. and time: 45 minutes. Further, a water-repellent paint having a trade name of “Silicone Coating KR251” (manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.) diluted to 2% concentration was used.

(実施例2)
ニッケル層2の厚さを10μmとすること以外は、実施例1と同様にして、実施例2の金属セパレータ10を製造した。
(Example 2)
A metal separator 10 of Example 2 was manufactured in the same manner as Example 1 except that the thickness of the nickel layer 2 was 10 μm.

(実施例3)
セパレータ基板1の厚さを5mmとし、ニッケル層2の厚さを10μmとし、かつ、導電性樹脂層3の厚さを10μmとすること以外は、実施例1と同様にして、実施例3の金属セパレータ10を製造した。
(Example 3)
Example 3 is the same as Example 1 except that the thickness of the separator substrate 1 is 5 mm, the thickness of the nickel layer 2 is 10 μm, and the thickness of the conductive resin layer 3 is 10 μm. A metal separator 10 was produced.

(比較例1)
撥水層4を形成しないこと以外は、実施例1と同様にして、比較例1の金属セパレータを製造した。
(Comparative Example 1)
A metal separator of Comparative Example 1 was produced in the same manner as in Example 1 except that the water repellent layer 4 was not formed.

(比較例2)
導電性樹脂層3の厚さを30μmとし、かつ、撥水層4を形成しないこと以外は、実施例1と同様にして、比較例2の金属セパレータを製造した。
(Comparative Example 2)
A metal separator of Comparative Example 2 was produced in the same manner as in Example 1 except that the thickness of the conductive resin layer 3 was 30 μm and the water repellent layer 4 was not formed.

(比較例3)
ニッケル層2の厚さを10μmとし、かつ、撥水層4を形成しないこと以外は、実施例1と同様にして、比較例3の金属セパレータを製造した。
(Comparative Example 3)
A metal separator of Comparative Example 3 was produced in the same manner as in Example 1 except that the thickness of the nickel layer 2 was 10 μm and the water repellent layer 4 was not formed.

(比較例4)
ニッケル層2の厚さを10μmとし、導電性樹脂層3の厚さを30μmとし、かつ、撥水層4を形成しないこと以外は、実施例1と同様にして、比較例4の金属セパレータを製造した。
(Comparative Example 4)
The metal separator of Comparative Example 4 was prepared in the same manner as in Example 1 except that the thickness of the nickel layer 2 was 10 μm, the thickness of the conductive resin layer 3 was 30 μm, and the water repellent layer 4 was not formed. Manufactured.

(比較例5)
ステンレスよりなる金属基板を用い、かつ、撥水層4を形成しないこと以外は、実施例1と同様にして、比較例5の金属セパレータを製造した。
(Comparative Example 5)
A metal separator of Comparative Example 5 was produced in the same manner as in Example 1 except that a metal substrate made of stainless steel was used and the water repellent layer 4 was not formed.

(比較例6)
ニッケル層2及び撥水層4を形成しないこと以外は、実施例1同様にして、比較例6の金属セパレータを製造した。
(Comparative Example 6)
A metal separator of Comparative Example 6 was produced in the same manner as in Example 1 except that the nickel layer 2 and the water repellent layer 4 were not formed.

(比較例7)
セパレータ基板1の厚さを5mmとし、ニッケル層2の厚さを10μmとし、導電性樹脂層の厚さを10μmとし、かつ、撥水層4を形成しないこと以外は、実施例1と同様にして、比較例7の金属セパレータを製造した。
(Comparative Example 7)
Example 1 is the same as Example 1 except that the thickness of the separator substrate 1 is 5 mm, the thickness of the nickel layer 2 is 10 μm, the thickness of the conductive resin layer is 10 μm, and the water-repellent layer 4 is not formed. Thus, a metal separator of Comparative Example 7 was produced.

(比較例8)
セパレータ基板1の厚さを5mmとし、ニッケル層2の厚さを10μmとし、かつ撥水層4を形成しないこと以外は、実施例1と同様にして、比較例8の金属セパレータを製造した。
(Comparative Example 8)
A metal separator of Comparative Example 8 was produced in the same manner as in Example 1 except that the thickness of the separator substrate 1 was 5 mm, the thickness of the nickel layer 2 was 10 μm, and the water repellent layer 4 was not formed.

(比較例9)
セパレータ基板1の厚さを5mmとし、ニッケル層2の厚さを10μmとし、導電性樹脂層の厚さを30μmとし、かつ撥水層4を形成しないこと以外は、実施例1と同様にして、比較例9の金属セパレータを製造した。
(Comparative Example 9)
Example 1 except that the thickness of the separator substrate 1 is 5 mm, the thickness of the nickel layer 2 is 10 μm, the thickness of the conductive resin layer is 30 μm, and the water-repellent layer 4 is not formed. A metal separator of Comparative Example 9 was produced.

(耐食性の評価)
実施例1、2の金属セパレータ10と、比較例1〜4の金属セパレータとについて、耐食性を評価した。これは、pH3の硫酸水溶液に試料を浸漬し、腐食電流が検出されるまでの耐久時間を計った。これらの結果を表1に示す。
(Evaluation of corrosion resistance)
Corrosion resistance was evaluated for the metal separator 10 of Examples 1 and 2 and the metal separators of Comparative Examples 1 to 4. This was done by immersing the sample in a pH 3 sulfuric acid aqueous solution and measuring the endurance time until the corrosion current was detected. These results are shown in Table 1.

Figure 2010055831
Figure 2010055831

表1から明らかなように、実施例1、2の金属セパレータ10における耐久時間は、ステンレスよりなる金属基板を用いた比較例5と同様、5000時間以上であり、実施例1、2の金属セパレータ10が極めて高い耐食性を有することが実証された。   As is clear from Table 1, the durability time in the metal separators 10 of Examples 1 and 2 was 5000 hours or more, as in Comparative Example 5 using a metal substrate made of stainless steel. 10 has been demonstrated to have very high corrosion resistance.

(面積抵抗の評価)
実施例2の金属セパレータ10と、比較例3、6の金属セパレータとについて、面積抵抗を評価した。この評価は、電極面に電流を流し、その時の電圧を測って抵抗値を求めた。これらの結果を表2に示す。
(Evaluation of sheet resistance)
The sheet resistance of the metal separator 10 of Example 2 and the metal separators of Comparative Examples 3 and 6 were evaluated. In this evaluation, a current was passed through the electrode surface, and the voltage at that time was measured to obtain a resistance value. These results are shown in Table 2.

Figure 2010055831
Figure 2010055831

表2より、撥水層4を形成することで、金属セパレータの面積抵抗(接触抵抗)が高くなったが、実施例2の金属セパレータ10における70mΩ・cmの面積抵抗は、セパレータとして使用可能な範囲である。 From Table 2, the area resistance (contact resistance) of the metal separator was increased by forming the water repellent layer 4, but the area resistance of 70 mΩ · cm 2 in the metal separator 10 of Example 2 can be used as a separator. It is a range.

(導電性樹脂層の厚さと面積抵抗との関係)
比較例7〜9の金属セパレータについて、前記と同様にして、面積抵抗を評価した。これらの結果を表3に示す。
(Relationship between thickness of conductive resin layer and sheet resistance)
About the metal separator of Comparative Examples 7-9, it carried out similarly to the above, and evaluated sheet resistance. These results are shown in Table 3.

Figure 2010055831
Figure 2010055831

表3より、導電性樹脂層3が厚くなるほど、金属セパレータの面積抵抗(接触抵抗)が高くなった。   From Table 3, the area resistance (contact resistance) of the metal separator increased as the conductive resin layer 3 became thicker.

実施形態1に係る金属セパレータの模式断面図である。2 is a schematic cross-sectional view of a metal separator according to Embodiment 1. FIG. 実施形態1に係る金属セパレータの平面図である。3 is a plan view of a metal separator according to Embodiment 1. FIG. 実施形態1に係る金属セパレータを単位電池セルと共に電池スタックに組み込むとともに、この電池スタックを固体高分子型燃料電池システムに組み込んだ例を示す平面図である。It is a top view which shows the example which incorporated the metal separator which concerns on Embodiment 1 in a battery stack with a unit battery cell, and incorporated this battery stack in the polymer electrolyte fuel cell system. 実施形態2に係る金属セパレータの平面図である。6 is a plan view of a metal separator according to Embodiment 2. FIG. 実施形態3に係る金属セパレータの平面図である。6 is a plan view of a metal separator according to Embodiment 3. FIG.

符号の説明Explanation of symbols

1…セパレータ基板 2…ニッケル層
3…導電性樹脂層 4…撥水層
10…金属セパレータ 11…セパレータ本体部
12…ヒートシンク部 20…単位電池セル
30…電池スタック 40…冷却ファン
111…反応部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Separator board | substrate 2 ... Nickel layer 3 ... Conductive resin layer 4 ... Water-repellent layer 10 ... Metal separator 11 ... Separator main-body part 12 ... Heat sink part 20 ... Unit battery cell 30 ... Battery stack 40 ... Cooling fan 111 ... Reaction part

Claims (4)

空冷される電池スタックに単位電池セルと共に積層されて使用される燃料電池用金属セパレータであって、
前記単位電池セルを構成するアノード及びカソードに対向して配置される反応部を有するセパレータ本体部と、該セパレータ本体部の周縁の少なくとも一部に一体に形成されたヒートシンク部とを有し、アルミニウム系金属よりなるセパレータ基板と、
前記セパレータ基板の前記セパレータ本体部の表面に形成されたニッケル層と、
前記ニッケル層の表面に形成された導電性樹脂層と、
前記導電性樹脂層の表面に形成された撥水層と、を備えていることを特徴とする燃料電池用金属セパレータ。
A fuel cell metal separator used by being laminated with unit battery cells in an air-cooled battery stack,
A separator body having a reaction portion disposed opposite to an anode and a cathode constituting the unit battery cell; and a heat sink portion integrally formed on at least a part of a peripheral edge of the separator body, aluminum A separator substrate made of a metal,
A nickel layer formed on the surface of the separator body of the separator substrate;
A conductive resin layer formed on the surface of the nickel layer;
A fuel cell metal separator, comprising: a water repellent layer formed on a surface of the conductive resin layer.
前記ニッケル層、前記導電性樹脂層及び前記撥水層が、前記ヒートシンク部の部分には形成されていない請求項1に記載の燃料電池用の金属セパレータ。   2. The metal separator for a fuel cell according to claim 1, wherein the nickel layer, the conductive resin layer, and the water repellent layer are not formed in the heat sink portion. 前記導電性樹脂層の厚さが10〜30μmである請求項1又は2に記載の燃料電池用の金属セパレータ。   The metal separator for a fuel cell according to claim 1 or 2, wherein the conductive resin layer has a thickness of 10 to 30 µm. 前記撥水層の厚さが1〜3μmである請求項1〜3のいずれか一つに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 3, wherein the water repellent layer has a thickness of 1 to 3 µm.
JP2008217387A 2008-08-26 2008-08-26 Separator for fuel cell Pending JP2010055831A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2008217387A JP2010055831A (en) 2008-08-26 2008-08-26 Separator for fuel cell

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2008217387A JP2010055831A (en) 2008-08-26 2008-08-26 Separator for fuel cell

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2010055831A true JP2010055831A (en) 2010-03-11

Family

ID=42071539

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2008217387A Pending JP2010055831A (en) 2008-08-26 2008-08-26 Separator for fuel cell

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2010055831A (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012069252A (en) * 2010-09-21 2012-04-05 Dainippon Printing Co Ltd Separator for fuel cell, and method of manufacturing the same
JP2012079614A (en) * 2010-10-05 2012-04-19 Dainippon Printing Co Ltd Fuel cell separator and method for manufacturing the same

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012069252A (en) * 2010-09-21 2012-04-05 Dainippon Printing Co Ltd Separator for fuel cell, and method of manufacturing the same
JP2012079614A (en) * 2010-10-05 2012-04-19 Dainippon Printing Co Ltd Fuel cell separator and method for manufacturing the same

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4536519B2 (en) Corrosion resistant PEM fuel cell
JP2006516796A (en) Corrosion-resistant fuel cell terminal board
JP5140926B2 (en) Solid oxide fuel cell
US8546046B2 (en) Method for fabricating bi-polar plate of fuel cell and bi-polar plate of fuel cell
JP6225716B2 (en) Titanium material for separator of polymer electrolyte fuel cell and method for producing the same
JPWO2015194356A1 (en) Titanium material for separator of polymer electrolyte fuel cell, separator using the same, and polymer electrolyte fuel cell provided with the same
JP2010055831A (en) Separator for fuel cell
WO2017016061A1 (en) Cathode plate for air cooling-type proton exchange membrane fuel cell
KR20090123661A (en) Separator for fuel cell and method for fabricating the same
JP5282437B2 (en) Separator for fuel cell
JP2010055832A (en) Polymer electrolyte fuel cell system
JP2006196325A (en) Solid oxide fuel cell
CN110277566A (en) The partition conjugant and its manufacturing method of fuel cell
JP4726186B2 (en) Fuel cell stack
KR20070093734A (en) Seperators for fuel cell and fuel cell comprising the same
JP2008277178A (en) Cell for fuel cell
JP2007128908A (en) Cell unit of solid polymer electrolyte fuel cell
TW201136014A (en) Fuel cell and its aluminum-based bipolar plate
TWI627790B (en) Stainless steel steel plate for fuel cell separator and manufacturing method thereof
JP2005235550A (en) Fuel cell
JP2003045456A (en) Solid high polymer fuel cell stack
CN216645041U (en) Graphite alkene heat conduction fin
KR101271900B1 (en) Metallic seperator of fuel cell with excellentproductivity and performance
JP2019003840A (en) Fuel cell stack
CN213752762U (en) Fuel cell heat dissipation device, fuel cell and fuel cell stack