JP2011228192A - 燃料電池用出力ターミナル - Google Patents

Abstract

【課題】低コストで、かつ、高い導電性を確保することが可能で、また、シール部材との高い密着性を確保することが可能な出力ターミナルを提供する。
【解決手段】発電した電力を集電する集電体と、集電した電力を外部へ取り出すための配線が接続される出力端子と、を有する燃料電池用出力ターミナルであって、プラズマＣＶＤによるコーティングの際に、露出している全表面を導電性カーボンによりコーティングしたことを特徴とする。
【選択図】 図１

Description

この発明は、燃料電池用出力ターミナルに関する。

燃料電池の両端部には、発電した電力を集電して外部へ取り出すための配線が接続される出力端子を有する２つの出力ターミナルが配置されている。これら出力ターミナルの表面には、通常、導電性を高めるための導電性処理、例えば、Ａｕメッキ処理等が施されている。

上記導電性処理では、高い導電性を得るために、Ａｕのような貴金属が使用される場合が多いため、製造コストを考慮して、導電性処理を施す範囲を、出力ターミナルの表面全体ではなく、燃料電池の発電部に対応する領域および出力端子と出力配線の締結部領域のみに限定する場合が多い。このように範囲を限定した導電性処理を施す場合には、導電性処理を施さない領域上に、マスキング部材、例えば、ゴム材等を用いてマスキング処理を施して導電性処理を施した後で、マスキング部材を除去することが行なわれる。

ここで、マスキング部材の除去が完全にはなされず、出力ターミナルのシール部材を接着する領域（以下、「シール部材接着領域」とも呼ぶ）にコンタミ（除去されずに残されたマスキング部材の残留物や汚染等）が発生すると、このシール部材接着領域へのシール部材の密着性が悪くなり、結果として接着不良を引き起こす可能性が高い、という問題が発生する。

また、出力ターミナルは、例えば、ターミナル表面に対して出力端子が折り曲げられている構造等の種々の複雑な構造とされる場合があり、このような場合には、従来の導電性処理では、製造コストを考慮すると、より複雑なマスキング処理が望まれることになる。場合によっては、複数回に分けて導電性処理を施さなければならない場合もある、という問題がある。

また、導電性処理には上記したように、Ａｕのような貴金属が用いられるため、リサイクルすることが望まれており、メッキ処理した貴金属の剥離作業のためのリサイクル費用が増加する、という問題もある。

特開２００１−３５７８５９号公報 特開２０００−０４８７７８号公報 特開２００８−１２１０８７号公報 特開２００４−０７９１９３号公報

そこで、本発明は、低コストで、かつ、高い導電性を確保することが可能で、また、シール部材との高い密着性を確保することが可能な出力ターミナルを提供することを目的とする。

本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態又は適用例として実現することが可能である。

［適用例１］
発電した電力を集電する集電体と、集電した電力を外部へ取り出すための配線が接続される出力端子と、を有する燃料電池用出力ターミナルであって、
プラズマＣＶＤによるコーティングの際に、露出している全表面を導電性カーボンによりコーティングしたことを特徴とする燃料電池用出力ターミナル。
この燃料電池用出力ターミナルは、従来の導電性処理に利用されていた貴金属（例えばＡｕ）と同等の接触抵抗を有し、耐食性に優れ、かつ、低コストである導電性カーボンにより、露出している全表面をプラズマＣＶＤによりコーティングした燃料電池用出力ターミナルを提供することができる。これにより、低コストで、かつ、高い導電性を確保することが可能で、また、シール部材との高い密着性を確保することが可能な燃料電池用出力ターミナルを提供することができる。

なお、本発明は、種々の形態で実現することが可能であり、例えば、燃料電池用出力ターミナルだけでなく、これを用いた燃料電池、燃料電池用出力ターミナルの作製方法等の種々の形態で実現することが可能である。

第１実施例としての燃料電池用出力ターミナルについて示す説明図である。 本実施例の出力ターミナルの作製手順を示す説明図である。 第２実施例としての燃料電池用出力ターミナルについて示す説明図である。

Ａ．第１実施例：
図１は、第１実施例としての燃料電池用出力ターミナルについて示す説明図である。図１（Ａ−１），（Ａ−２）は第１実施例としての燃料電池用出力ターミナルを示し、図１（Ｂ−１）〜（Ｂ−３）は比較例として従来のＡｕメッキにより導電性処理が施された燃料電池用出力ターミナルを示している。なお、以下では、燃料電池用出力ターミナルを、単に「出力ターミナル」とも呼ぶ。

図１（Ａ−１），（Ｂ−１）に示すように、実施例の出力ターミナル１０および比較例の出力ターミナル１０ｃは、それぞれ、電力を集電するための集電体１２，１２ｃと、集電した電力を外部へ取り出すための配線が接続される出力端子１４，１４ｃとで構成される。また、集電体１２，１２ｃの左右周辺端部には、それぞれ、複数のマニホールド孔１６，１８，２０，２２，２４，２６，１６ｃ，１８ｃ，２０ｃ，２２ｃ，２４ｃ，２６ｃが形成されており、これらマニホールド孔の周囲を覆うように、それぞれ、シール部材３０，３０ｃに対応するシール部材接着領域４０，４０ｃが設けられている。

比較例の出力ターミナル１０ｃは、図１（Ｂ−１），（Ｂ−２）に示すように、導電性処理としてのＡｕメッキ処理が施された燃料電池の発電部に対応する第１のメッキ領域５０ｃ１と出力端子１４ｃに配線締結がなされる領域である第２のメッキ領域５０ｃ２とを有している。この導電性処理を実施する際において、メッキ領域５０ｃ１，５０ｃ２以外の領域には、従来例でも説明したようにゴム材等のマスキング部材によるマスキング処理が実施される。そして、導電性処理の終了後、マスキング部材は除去される。マスキング部材の除去時には、図１（Ｂ−３）に示すように、マスキング部材の残留物等のコンタミ５２ｃが残っている可能性が高い。このコンタミ５２ｃが、例えば、シール部材接着領域４０ｃ上に存在している場合には、図１（Ｂ−３）に示すように、シール部材３０ｃと、集電体１２ｃのシール部材接着領域４０ｃのターミナル素材１２ｓｃとの間に、コンタミ５２ｃが介在することになる。この結果、シール部材３０ｃとシール部材接着領域４０ｃとの密着性が悪くなり、接着不良を引き起こす可能性が高い。

一方、本実施例の出力ターミナル１０は、図１（Ａ−１）に示すように、導電性処理として出力ターミナル１０の、集電体１２および出力端子１４、すなわち、出力ターミナル１０の表面全体が、導電性カーボンコーティング領域５０となっている。なお、導電性カーボンコーティング処理は以下で説明するように実施される。

図２は、本実施例の出力ターミナルの作製手順を示す説明図である。図２に示すように、まず、出力ターミナルを形成するための素材を準備して（ステップＳ１２）、加工し（ステップＳ１４）、洗浄する（ステップＳ１６）。出力ターミナル素材としては、比較例と同様に、Ａｌ，Ｃｕ，ＳＵＳ，Ｔｉ等の金属部材が用いられる。

そして、プラズマＣＶＤ法により、加工した出力ターミナル素材の表面全体に導電性カーボンコーティングを実施する（ステップＳ１８）。ただし、プラズマＣＶＤ法により導電性カーボンコーティングを実施する際において、出力ターミナルの表面には、電気接点が必要であるため、この部分については、露出しないため、導電性カーボンコーティングはなされない。すなわち、表面全体とはいっても、電気接点部分は除かれる。導電性カーボンコーティングの材料としては安価な有機化合物を用いることができる。その後、接着性向上のため、紫外線照射処理（ＵＶ処理）を実施し（ステップＳ２０）、シール部材３０をシール部材接着領域４０に接着し（ステップＳ２２）、出力ターミナル１０の作製を終了する。なお、ＵＶ処理については省略可能である。

以上説明したように、本実施例の場合には、安価な有機化合物を用いて、プラズマＣＶＤ法により出力ターミナル１０の表面全体を導電性カーボンコーティングすることができるので、低コストで、かつ、高い導電性を確保することができる。

また、表面全体が導電性カーボンコーティングされた出力ターミナル１０では、マスキング部材の除去工程がないため、図１（Ｃ）に示すように、シール部材３０と、集電体１２のシール部材接着領域４０のターミナル素材１２ｓとの間にコンタミが介在する可能性が低い。このため、シール部材３０と、出力ターミナル１０のシール部材接着領域４０との密着性を高めることができ、接着不良を抑制することが可能である。

さらにまた、リサイクル時において、比較例のように貴金属メッキによる導電性処理の場合、例えば、Ａｕメッキおよびその下地メッキ素材を剥離液等で分離する必要があり、高コスト、廃液処理等の問題がある。一方、本実施例の場合には、コーティング部材がカーボンであるため、材料溶解処理時にそのまま除去可能であり、リサイクル費用の低減も可能である。

また、燃料電池のメンテナンス等により、出力ターミナルへの配線の締結脱着の繰り返した場合、従来のようなメッキ処理では、出力端子の配線締結部の導電性処理がなされた領域が磨耗し、接触抵抗が増加する。しかしながら、本実施例のように導電性カーボンコーティングの場合には、ＤＬＣ（Ｄｉａｍｏｎｄ Ｌｉｋｅ Ｃａｒｂｏｎ）に近い耐磨耗性を持つことが可能であり、接触抵抗の増加を抑制することが可能である。

Ｂ．第２実施例：
図３は、第２実施例としての燃料電池用出力ターミナルについて示す説明図である。図３（Ａ−１）〜Ａ−３は第２実施例としての出力ターミナルを示し、図３（Ｂ−１）〜（Ｂ−３）は比較例として従来のＡｕメッキにより導電性処理が施された出力ターミナルを示している。

図３（Ａ−１）〜（Ａ−３），（Ｂ−１）〜（Ｂ−３）に示すように、実施例の出力ターミナル１０Ｂおよびその比較例の出力ターミナル１０Ｂｃは、第１実施例の出力ターミナル１０およびその比較例の出力ターミナル１０ｃと同様に、集電体１２Ｂ，１２Ｂｃと、出力端子１４Ｂと１４Ｂｃとで構成される。ただし、第１実施例およびその比較例と、第２実施例およびその比較例との相違点は、第２実施例の出力端子１４Ｂとその比較例の出力端子１４Ｂｃのうち、配線締結部分１４Ｂｔ，１４Ｂｔｃが集電体１２Ｂ，１２Ｂｃに対して約９０度折れ曲がっている点にあり、それ以外は第１実施例およびその比較例と同じである。

図３（Ｂ−１）〜（Ｂ−３）の比較例に示すように、出力端子１４Ｂｃの配線締結部分１４Ｂｃｔが折れ曲がって形成されている場合のような、その形状が複雑な構造の場合には、メッキ処理がなされない部分にメッキ液が進入しないようにするために、マスキング処理が難しくなる可能性が高い。一度にマスキングが困難な場合、例えば、本例のような場合には、第１のメッキ領域５０Ｂｃ１と、第２のメッキ領域５０Ｂｃ２の２回に工程を分けて導電性処理としてのメッキ処理を行なわなければならない場合もある。本比較例の場合、まず、第１のメッキ領域５０Ｂｃ１にＡｕメッキ処理を行なうために、その他の領域全てをマスキングしてＡｕメッキ処理を行なう。次に、第２のメッキ領域５０Ｂｃ２にＡｕメッキを行なうために、その他の領域全てをマスキングしてＡｕメッキ処理を行なう。これにより、比較例のように、第１おおび第２のメッキ領域５０Ｂｃ１，５０Ｂｃ２にＡｕメッキを行なうことができる。すなわち、本比較例のように、出力ターミナルの構造が複雑な場合には、導電性処理の工程が複雑となり、製造コストの増加が問題となってしまう。

一方、本実施例の出力ターミナル１０Ｂは、第１実施例の出力ターミナル１０と同様に、図３（Ａ−１）〜（Ａ−３）に示すように、導電性処理として出力ターミナル１０Ｂの、集電体１２Ｂおよび出力端子１４Ｂ、すなわち、表面全体が、導電性カーボンコーティング領域５０Ｂとなっている。従って、本実施例の場合には、安価な有機化合物を用いて、プラズマＣＶＤ法により出力ターミナルの表面全体を導電性カーボンコーティングすることにより実現することができるので、低コストで、かつ、高い導電性を確保することができる。

また、表面全体が導電性カーボンコーティングされた出力ターミナル１０Ｂでは、マスキング部材の除去工程がないため、第１実施例で説明したのと同様に、シール部材と、集電体１２Ｂのシール部材接着領域であるターミナル素材との間にコンタミが介在する可能性が低い。このため、シール部材と、集電体１２Ｂのシール部材接着領域４０との密着性を高めることができ、接着不良を抑制することが可能である。

さらにまた、リサイクル時において、比較例のように貴金属メッキによる導電性処理の場合、例えば、Ａｕメッキおよびその下地メッキ素材を剥離液等で分離する必要があり、高コスト、廃液処理等の問題がある、一方、本実施例の場合には、カーボンであるため、材料溶解処理時にそのまま除去可能であり、リサイクル批評の低減も可能である。

また、燃料電池のメンテナンス等により、出力ターミナルへの配線の接続脱着の繰り返しにより、従来のようなメッキ処理による場合には、出力端子の配線締結部の導電性処理がなされた領域が磨耗し、接触抵抗が増加する。しかしながら、本実施例のようにカーボンコーティングの場合には、ＤＬＣに近い耐磨耗性を持つことが可能であり、接触抵抗の増加を抑制することが可能である。

なお、上記実施例における構成要素の中の、独立クレームでクレームされた要素以外の要素は、付加的な要素であり、適宜省略可能である。また、この発明は上記の実施例や実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能である。

１０…出力ターミナル
１０Ｂ…出力ターミナル
１０ｃ…出力ターミナル
１０Ｂｃ…出力ターミナル
１２…出力ターミナル
１２…集電体
１２Ｂ…集電体
１２ｃ…集電体
１２ｓ…ターミナル素材
１２ｓｃ…ターミナル素材
１４Ｂｃｔ…配線締結部分
１４…出力端子
１４Ｂ…出力端子
１４ｃ…出力端子
１４Ｂｃ…出力端子
１４Ｂｔ…配線締結部分
１６…マニホールド孔
３０…シール部材
３０ｃ…シール部材
４０…シール部材接着領域
４０ｃ…シール部材接着領域
５０Ｂｃ２…第２のメッキ領域
５０Ｂｃ１…第１のメッキ領域
５０…導電性カーボンコーティング領域
５０Ｂ…導電性カーボンコーティング領域
５０ｃ１…第１のメッキ領域
５０ｃ２…第２のメッキ領域
５２ｃ…コンタミ

Claims (1)

1. 発電した電力を集電する集電体と、集電した電力を外部へ取り出すための配線が接続される出力端子と、を有する燃料電池用出力ターミナルであって、
   プラズマＣＶＤによるコーティングの際に、露出している全表面を導電性カーボンによりコーティングしたことを特徴とする燃料電池用出力ターミナル。

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