JP2014137969A - Metal separators for fuel cell and method of manufacturing the same - Google Patents

Metal separators for fuel cell and method of manufacturing the same Download PDF

Info

Publication number
JP2014137969A
JP2014137969A JP2013007533A JP2013007533A JP2014137969A JP 2014137969 A JP2014137969 A JP 2014137969A JP 2013007533 A JP2013007533 A JP 2013007533A JP 2013007533 A JP2013007533 A JP 2013007533A JP 2014137969 A JP2014137969 A JP 2014137969A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
noble metal
separator
thin film
metal thin
dot
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
JP2013007533A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Masao Utsunomiya
政男 宇都宮
Teruyuki Otani
輝幸 大谷
Masajiro Inoue
雅次郎 井ノ上
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.)
Honda Motor Co Ltd
Original Assignee
Honda Motor Co Ltd
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 Honda Motor Co Ltd filed Critical Honda Motor Co Ltd
Priority to JP2013007533A priority Critical patent/JP2014137969A/en
Publication of JP2014137969A publication Critical patent/JP2014137969A/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
    • 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
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide inexpensive metal separators for a fuel cell which are capable of sufficiently suppressing an increase in contact resistance and use a smaller amount of noble metal such as gold than conventional ones.SOLUTION: A first separator 14 and a second separator 16 as the metal separators for a fuel cell are laminated on a membrane electrode structure 12 in which a cathode electrode 122 and an anode electrode 124 are provided on both sides of a solid polymer electrolyte membrane 120. The first separator 14 and the second separator 16 are characterized in that: they are molded in a corrugated plate shape having irregularities; a noble metal thin film 147 having a dot pattern with a flat surface is formed on protrusions 144, 145, 164, and 165 of the separators; and each dot of the noble metal thin film 147 is composed of a base part 148, in which an outer peripheral portion 148b is thicker than a central portion 148a and a recess 148c is formed at the central portion 148a, and a filling part 149 filling the recess 148c and having a flat surface 149a.

Description

本発明は、燃料電池用金属セパレータ及びその製造方法に関する。詳しくは、表面に貴金属薄膜が形成された燃料電池用金属セパレータ及びその製造方法に関する。   The present invention relates to a metal separator for a fuel cell and a method for producing the same. Specifically, the present invention relates to a fuel cell metal separator having a noble metal thin film formed on its surface and a method for manufacturing the same.

近年、自動車の新たな動力源等として、反応ガスを電気化学反応させて発電する燃料電池が注目されている。燃料電池は、電気化学反応により直接的に電気を得るため、発電効率が高い点で好ましいとされている。また燃料電池は、発電時に無害な水しか生成しないため、環境への影響の点からも好ましいとされている。   2. Description of the Related Art In recent years, fuel cells that generate electricity by electrochemical reaction of reaction gases have attracted attention as new power sources for automobiles. A fuel cell is preferred in terms of high power generation efficiency because it directly obtains electricity through an electrochemical reaction. Further, since the fuel cell generates only harmless water during power generation, it is considered preferable from the viewpoint of environmental impact.

例えば固体高分子型燃料電池は、数十個から数百個のセルが積層されたスタック構造を有する。各セルは、膜電極構造体(MEA)を、一対のセパレータで挟持して構成される。膜電極構造体は、アノード電極(陰極)及びカソード電極(陽極)と、これらの電極に挟持された電解質膜とで構成され、両電極は、電解質膜に接する触媒層と、触媒層に接するガス拡散層と、を備える。また、セパレータには、その一方の面に燃料ガス流路が形成され、他方の面に酸化剤ガス流路が形成される。   For example, a polymer electrolyte fuel cell has a stack structure in which several tens to several hundreds of cells are stacked. Each cell is configured by sandwiching a membrane electrode structure (MEA) between a pair of separators. The membrane electrode structure is composed of an anode electrode (cathode) and a cathode electrode (anode), and an electrolyte membrane sandwiched between these electrodes. Both electrodes are a catalyst layer in contact with the electrolyte membrane, and a gas in contact with the catalyst layer. A diffusion layer. Further, the separator has a fuel gas channel formed on one surface thereof and an oxidant gas channel formed on the other surface thereof.

上記のような構成を備える固体高分子型燃料電池では、燃料ガス流路を介して、アノード電極に燃料ガスとしての水素を供給する。また、酸化剤ガス流路を介して、カソード電極に酸化剤ガスとしての空気を供給する。すると、アノード電極に供給された水素が触媒層上でプロトン化され、生成したプロトンが電解質膜を介してカソード電極へと移動する。このとき、プロトンとともに生成した電子が外部回路に取り出され、電気エネルギーとして利用される。   In the polymer electrolyte fuel cell having the above-described configuration, hydrogen as fuel gas is supplied to the anode electrode via the fuel gas flow path. In addition, air as an oxidant gas is supplied to the cathode electrode via the oxidant gas flow path. Then, the hydrogen supplied to the anode electrode is protonated on the catalyst layer, and the generated proton moves to the cathode electrode through the electrolyte membrane. At this time, electrons generated together with protons are taken out to an external circuit and used as electric energy.

ところで、上記セパレータとしては、ステンレス製等の金属セパレータが通常用いられる。この金属セパレータに対しては、酸化を抑制して膜電極構造体との接触抵抗の増大を抑制する目的で、貴金属めっき処理が施されることが知られている。   By the way, a metal separator made of stainless steel or the like is usually used as the separator. It is known that the metal separator is subjected to a noble metal plating process for the purpose of suppressing oxidation and suppressing an increase in contact resistance with the membrane electrode structure.

金属セパレータの貴金属めっき処理としては、通常、金めっき処理が多く利用される。ところが、金属セパレータ全体に金めっき処理を施すと、金の使用量が膨大となり、製造コストが嵩む。そこで、発電部位である膜電極構造体の電極層と接する燃料電池用金属セパレータの凸部のみを、金めっき処理する技術が開示されている(特許文献1参照)。   As the noble metal plating treatment of the metal separator, gold plating treatment is usually used frequently. However, if gold plating is applied to the entire metal separator, the amount of gold used becomes enormous and the manufacturing cost increases. Therefore, a technique is disclosed in which only the convex portions of the fuel cell metal separator in contact with the electrode layer of the membrane electrode structure, which is a power generation site, are subjected to gold plating (see Patent Document 1).

特開2010−77464号公報JP 2010-77464 A

しかしながら、特許文献1の技術では、燃料電池用金属セパレータの凸部のみとはいえ、その凸部全体に金めっき処理が施される。そのため、依然として金の使用量は多く、さらなる製造コストの削減が望まれる。   However, in the technique of Patent Document 1, although only the convex portion of the fuel cell metal separator, only the convex portion is subjected to gold plating. Therefore, the amount of gold used is still large, and further reduction in manufacturing cost is desired.

本発明は上記に鑑みてなされたものであり、その目的は、接触抵抗の増大を十分抑制でき、従来よりも金等の貴金属の使用量が少なく安価な燃料電池用金属セパレータを提供することにある。   The present invention has been made in view of the above, and an object of the present invention is to provide a metal separator for a fuel cell that can sufficiently suppress an increase in contact resistance and uses less noble metal such as gold than the conventional metal separator. is there.

上記目的を達成するため本発明は、電解質膜の両側に一対の電極が設けられた膜電極構造体(例えば、後述の膜電極構造体12)に積層される燃料電池用金属セパレータであって、前記燃料電池用金属セパレータは、凹凸を有する波板状に成形され、前記燃料電池用金属セパレータの凸部(例えば、後述の凸部144,145,164,165)には、表面が平坦なドット状のパターンを有する貴金属薄膜(例えば、後述の貴金属薄膜147)が形成され、前記貴金属薄膜の各ドットは、中心部(例えば、後述の中心部148a)よりも外周部(例えば、後述の外周部148b)が肉厚で前記中心部に凹部(例えば、後述の凹部148c)が形成された基部(例えば、後述の基部148)と、前記凹部に充填され且つ表面(例えば、後述の表面149a)が平坦な充填部(例えば、後述の充填部149)とから構成されることを特徴とする燃料電池用金属セパレータ(例えば、後述の第1セパレータ14,第2セパレータ16)を提供する。   To achieve the above object, the present invention provides a fuel cell metal separator laminated on a membrane electrode structure (for example, a membrane electrode structure 12 described later) provided with a pair of electrodes on both sides of an electrolyte membrane, The metal separator for a fuel cell is formed in a corrugated plate shape having irregularities, and a convex surface (for example, convex portions 144, 145, 164, and 165 described later) is a dot having a flat surface. A noble metal thin film (for example, a noble metal thin film 147 to be described later) having a pattern is formed, and each dot of the noble metal thin film has an outer peripheral portion (for example, an outer peripheral portion to be described later) rather than a central portion (for example, a central portion 148a described later) 148b) is thick and has a base portion (for example, a base portion 148 described later) in which a concave portion (for example, a concave portion 148c described later) is formed in the center portion, and a surface (for example, a surface described later) filled in the concave portion. 149a) is flat packing unit (e.g., to provide a metal separator for a fuel cell, characterized in that it is constituted from a filler portion 149) described later (for example, a first separator 14, the second separator 16 to be described later).

本発明では、燃料電池用金属セパレータの凸部に、表面が平坦なドット状のパターンを有する貴金属薄膜を形成する。即ち、貴金属薄膜を凸部の全体に形成するのではなく、ドット状とすることでその一部に貴金属薄膜を形成するとともに、ドット状の貴金属薄膜の表面を平坦化する。より詳しくは、中心部よりも外周部が肉厚で中心部に凹部が形成された基部と、凹部に充填され且つ表面が平坦な充填部とから貴金属薄膜の各ドットを構成することで、貴金属薄膜の表面を平坦化する。
これにより、従来のようなセパレータ全体やセパレータの凸部全体に金等の貴金属めっき処理を施す場合と比べて、貴金属の使用量を低減でき、製造コストを削減できる。
また本発明では、貴金属薄膜の表面を平坦化するため、金属セパレータの凸部と膜電極構造体との界面における接触抵抗の増大を十分に抑制でき、高い発電性能が得られる。金属セパレータの凸部同士が接触して冷却媒体流路を形成する場合には、その凸部同士が接触する界面における接触抵抗の増大を十分に抑制でき、さらに高い発電性能が得られる。
In the present invention, a noble metal thin film having a dot-like pattern with a flat surface is formed on the convex portion of the metal separator for a fuel cell. That is, the noble metal thin film is not formed on the entire convex portion, but is formed in a dot shape so that the noble metal thin film is formed on a part thereof and the surface of the dot-like noble metal thin film is flattened. More specifically, each dot of the noble metal thin film is composed of a base portion having a thicker outer peripheral portion than the center portion and a recess portion formed in the center portion and a filling portion filled in the recess portion and having a flat surface. Flatten the surface of the thin film.
Thereby, compared with the case where the noble metal plating process, such as gold | metal | money, is performed to the whole separator and the whole convex part of a separator like the past, the usage-amount of a noble metal can be reduced and manufacturing cost can be reduced.
In the present invention, since the surface of the noble metal thin film is flattened, an increase in contact resistance at the interface between the convex portion of the metal separator and the membrane electrode structure can be sufficiently suppressed, and high power generation performance can be obtained. When the convex portions of the metal separator are in contact with each other to form the cooling medium flow path, an increase in contact resistance at the interface where the convex portions are in contact with each other can be sufficiently suppressed, and higher power generation performance can be obtained.

また、電解質膜の両側に一対の電極が設けられた膜電極構造体(例えば、後述の膜電極構造体12)に積層される燃料電池用金属セパレータの製造方法であって、凹凸を有する波板状に成形された燃料電池用金属セパレータの凸部(例えば、後述の凸部144,145,164,165)に、貴金属と有機溶媒を含むインク(例えば、後述の第1インク)をドット状のパターンに塗布する第1工程(例えば、後述の第1工程)と、前記第1工程で塗布されたドット状のインク中の前記有機溶媒を揮発させる第2工程(例えば、後述の第2工程)と、前記第2工程で形成された、中心部(例えば、後述の中心部146a)よりも外周部(例えば、後述の外周部146b)が肉厚なドット状のパターンを有する貴金属薄膜前駆体(例えば、後述の貴金属薄膜前駆体146)の前記中心部近傍(例えば、後述の凹部146c)に、貴金属を含むインク(例えば、後述の第2インク)を塗布する第3工程(例えば、後述の第3工程)と、加熱処理することで、表面が平坦なドット状のパターンを有する貴金属薄膜(例えば、後述の貴金属薄膜147)を形成する第4工程(例えば、後述の第4工程)と、を有することを特徴とする燃料電池用金属セパレータの製造方法を提供する。   A method of manufacturing a fuel cell metal separator laminated on a membrane electrode structure (for example, a membrane electrode structure 12 described later) provided with a pair of electrodes on both sides of an electrolyte membrane, the corrugated plate having irregularities An ink containing a noble metal and an organic solvent (for example, a first ink to be described later) is formed in a dot-like shape on a convex portion (for example, a protrusion 144, 145, 164, or 165 described later) of the metal separator for a fuel cell formed into a shape. A first step (for example, a first step described later) applied to the pattern, and a second step (for example, a second step described later) for volatilizing the organic solvent in the dot-shaped ink applied in the first step. And a noble metal thin film precursor having a dot-like pattern in which the outer peripheral portion (for example, an outer peripheral portion 146b described later) is thicker than the central portion (for example, a central portion 146a described later) formed in the second step ( For example, A third step (for example, a third step described later) for applying an ink containing a noble metal (for example, a second ink described later) to the vicinity of the central portion (for example, a recess 146c described later) of the metal thin film precursor 146); And a fourth step (for example, a fourth step described later) for forming a noble metal thin film (for example, a later-described noble metal thin film 147) having a flat dot-like pattern by heat treatment. A method for producing a metal separator for a fuel cell is provided.

この発明では、先ず、燃料電池用金属セパレータの凸部に、貴金属を含むインクをドット状のパターンに塗布する。次いで、塗布されたドット状のインク中の有機溶媒を揮発させることで、中心部よりも外周部が肉厚なドット状のパターンを有する貴金属薄膜前駆体を形成する。次いで、その中心部近傍に、貴金属を含むインクを塗布した後、加熱処理を実施する。これにより、表面が平坦なドット状のパターンを有する貴金属薄膜が形成され、上記発明の効果が確実に奏される。   In this invention, first, an ink containing a noble metal is applied in a dot-like pattern to the convex portions of the fuel cell metal separator. Next, the organic solvent in the applied dot-like ink is volatilized to form a noble metal thin film precursor having a dot-like pattern whose outer peripheral part is thicker than the central part. Next, after applying an ink containing a noble metal in the vicinity of the center, heat treatment is performed. Thereby, the noble metal thin film which has a dot-like pattern with a flat surface is formed, and the effect of the said invention is show | played reliably.

本発明によれば、接触抵抗の増大を十分抑制でき、従来よりも金等の貴金属の使用量が少なく安価な燃料電池用金属セパレータを提供できる。   According to the present invention, an increase in contact resistance can be sufficiently suppressed, and an inexpensive metal separator for a fuel cell can be provided that uses less noble metal such as gold than conventional ones.

本発明の一実施形態に係る燃料電池スタックの構成を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the structure of the fuel cell stack which concerns on one Embodiment of this invention. 上記実施形態に係る発電セルの分解斜視図である。It is a disassembled perspective view of the power generation cell which concerns on the said embodiment. 上記実施形態に係る燃料電池スタックの縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view of the fuel cell stack which concerns on the said embodiment. 上記実施形態に係る金属セパレータの断面図である。It is sectional drawing of the metal separator which concerns on the said embodiment. 上記実施形態に係る金属セパレータの凸部に形成された貴金属薄膜の平面図である。It is a top view of the noble metal thin film formed in the convex part of the metal separator which concerns on the said embodiment. 上記実施形態に係る金属セパレータの凸部に形成された貴金属薄膜前駆体の切断端面図である。It is a cut end view of the noble metal thin film precursor formed in the convex part of the metal separator which concerns on the said embodiment. 貴金属薄膜の平均厚と接触抵抗との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the average thickness of a noble metal thin film, and contact resistance. 接触抵抗の測定方法を示す図である。It is a figure which shows the measuring method of contact resistance. 上記実施形態に係る金属セパレータの凸部に形成された貴金属薄膜の切断端面図である。It is a cut end view of the noble metal thin film formed in the convex part of the metal separator which concerns on the said embodiment. インクジェット印刷法による貴金属薄膜形成を示す図である。It is a figure which shows the noble metal thin film formation by the inkjet printing method.

以下、本発明の一実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
図1は、本発明の一実施形態に係る燃料電池スタック1の構成を示す斜視図である。燃料電池スタック1は、本発明に係る燃料電池用金属セパレータを備える燃料電池スタックである。図1に示すように、燃料電池スタック1は、電極面を水平にして鉛直方向に積層された複数の発電セル10を備える。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 is a perspective view showing a configuration of a fuel cell stack 1 according to an embodiment of the present invention. The fuel cell stack 1 is a fuel cell stack including the fuel cell metal separator according to the present invention. As shown in FIG. 1, the fuel cell stack 1 includes a plurality of power generation cells 10 stacked in the vertical direction with the electrode surfaces horizontal.

燃料電池スタック1の上端及び下端には、それぞれ、ターミナルプレート82,82、絶縁プレート84,84及びエンドプレート86,86が配設される。エンドプレート86,86間には、所定の締め付け荷重が付与された状態で、複数の連結バー90の両端がボルト92を介して固定されている。これにより、発電セル10の電極面に対して所定の面圧が付与されることで、接触抵抗の増大が抑制される。   Terminal plates 82 and 82, insulating plates 84 and 84, and end plates 86 and 86 are disposed at the upper and lower ends of the fuel cell stack 1, respectively. Between the end plates 86, 86, both ends of the plurality of connecting bars 90 are fixed via bolts 92 in a state where a predetermined tightening load is applied. Thereby, an increase in contact resistance is suppressed by applying a predetermined surface pressure to the electrode surface of the power generation cell 10.

図2は、本実施形態に係る発電セル10の分解斜視図である。また、図3は、本実施形態に係る燃料電池スタック1の縦断面図(Z方向断面図)である。
図2及び図3に示すように、発電セル10は、膜電極構造体12と、膜電極構造体12を挟持する一対の燃料電池用金属セパレータとしての第1セパレータ14及び第2セパレータ16と、を備える。
FIG. 2 is an exploded perspective view of the power generation cell 10 according to the present embodiment. FIG. 3 is a longitudinal sectional view (Z direction sectional view) of the fuel cell stack 1 according to the present embodiment.
As shown in FIGS. 2 and 3, the power generation cell 10 includes a membrane electrode structure 12, a first separator 14 and a second separator 16 as a pair of fuel cell metal separators sandwiching the membrane electrode structure 12, Is provided.

発電セル10の長手方向(図2中のY方向)の一端側には、発電セル10の厚み方向(図2中のX方向)にそれぞれ連通する、酸化剤ガス入口連通孔22a、冷却媒体入口連通孔24a及び燃料ガス出口連通孔26bが設けられている。また、発電セル10のY方向の他端側には、発電セル10のX方向にそれぞれ連通する、燃料ガス入口連通孔26a、冷却媒体出口連通孔24b及び酸化剤ガス出口連通孔22bが設けられている。   At one end of the power generation cell 10 in the longitudinal direction (Y direction in FIG. 2), an oxidant gas inlet communication hole 22a and a cooling medium inlet communicate with each other in the thickness direction of the power generation cell 10 (X direction in FIG. 2). A communication hole 24a and a fuel gas outlet communication hole 26b are provided. Further, the other end side of the power generation cell 10 in the Y direction is provided with a fuel gas inlet communication hole 26a, a cooling medium outlet communication hole 24b, and an oxidant gas outlet communication hole 22b that communicate with each other in the X direction of the power generation cell 10. ing.

第1セパレータ14及び第2セパレータ16は、例えば、鋼板、ステンレス鋼板(SUS316)、アルミニウム板等の金属板により構成される。これらのセパレータは、上記の各種金属からなる薄板を、プレス成形により波板状に成形することで製造される。
また、図2に示すように、第1セパレータ14の面140a、140bには、第1セパレータ14の外周縁部を周回するシール部材が一体に成形されている。同様に、第2セパレータ16の面160a,160bには、第2セパレータ16の外周縁部を周回するシール部材が一体に成形されている。シール部材としては、例えば、EPDM(エチレンプロピレンジエンゴム)、NBR(ニトリルブタジエンゴム)、フッ素ゴム、シリコーンゴム、フロロシリコーンゴム、ブチルゴム、天然ゴム、スチレンゴム、クロロプレーンゴム、又は、アクリルゴム等のシール材、クッション材、パッキン材等の弾性を有するシール材が用いられる。
The 1st separator 14 and the 2nd separator 16 are comprised by metal plates, such as a steel plate, a stainless steel plate (SUS316), an aluminum plate, for example. These separators are manufactured by forming a thin plate made of the above various metals into a corrugated plate by press molding.
Further, as shown in FIG. 2, a seal member that circulates around the outer peripheral edge of the first separator 14 is integrally formed on the surfaces 140 a and 140 b of the first separator 14. Similarly, on the surfaces 160 a and 160 b of the second separator 16, a seal member that goes around the outer peripheral edge of the second separator 16 is integrally formed. Examples of the sealing member include EPDM (ethylene propylene diene rubber), NBR (nitrile butadiene rubber), fluorine rubber, silicone rubber, fluorosilicone rubber, butyl rubber, natural rubber, styrene rubber, chloroprene rubber, or acrylic rubber. A sealing material having elasticity such as a sealing material, a cushioning material, and a packing material is used.

膜電極構造体12は、例えば、パーフルオロスルホン酸の薄膜に水が含浸された固体高分子電解質膜120と、固体高分子電解質膜120を挟持するカソード電極122及びアノード電極124を備える。   The membrane electrode structure 12 includes, for example, a solid polymer electrolyte membrane 120 in which a perfluorosulfonic acid thin film is impregnated with water, and a cathode electrode 122 and an anode electrode 124 that sandwich the solid polymer electrolyte membrane 120.

カソード電極122及びアノード電極124は、それぞれ、カーボン繊維を含むカーボンペーパからなるガス拡散層と、白金合金が表面に担持された多孔質カーボン粒子をガス拡散層上に塗布することで形成された触媒層と、を備える。これら両電極は、触媒層が固体高分子電解質膜120に接するように、ガス拡散層を外側に向けて、固体高分子電解質膜120に積層される。   Each of the cathode electrode 122 and the anode electrode 124 is a catalyst formed by applying a gas diffusion layer made of carbon paper containing carbon fibers and porous carbon particles having a platinum alloy supported on the surface onto the gas diffusion layer. A layer. These two electrodes are laminated on the solid polymer electrolyte membrane 120 with the gas diffusion layer facing outward so that the catalyst layer is in contact with the solid polymer electrolyte membrane 120.

図2及び図3に示すように、第1セパレータ14の膜電極構造体12に対向する面140aには、酸化剤ガス入口連通孔22aと酸化剤ガス出口連通孔22bに連通する酸化剤ガス流路142が形成される。酸化剤ガス流路142は、Y方向に沿って複数延設されている。   As shown in FIGS. 2 and 3, the oxidant gas flow communicating with the oxidant gas inlet communication hole 22 a and the oxidant gas outlet communication hole 22 b is formed on the surface 140 a of the first separator 14 facing the membrane electrode structure 12. A path 142 is formed. A plurality of the oxidant gas flow paths 142 are extended along the Y direction.

第2セパレータ16の膜電極構造体12に対向する面160aには、燃料ガス入口連通孔26aと燃料ガス出口連通孔26bとを連通する燃料ガス流路162が形成される。燃料ガス流路162は、Y方向に沿って複数延設されている。   A fuel gas flow path 162 that connects the fuel gas inlet communication hole 26a and the fuel gas outlet communication hole 26b is formed on the surface 160a of the second separator 16 that faces the membrane electrode structure 12. A plurality of the fuel gas flow paths 162 are extended along the Y direction.

また、第2セパレータ16と第1セパレータ14が重なり合って接し一体となることにより、第1セパレータ14の面140aとは反対側の面140bと、第2セパレータ16の面160aとは反対側の面160bとで囲繞された冷却媒体流路240が形成される。冷却媒体流路240は、Y方向に沿って複数延設されている。   In addition, the second separator 16 and the first separator 14 are overlapped and in contact with each other, so that the surface 140b opposite to the surface 140a of the first separator 14 and the surface opposite to the surface 160a of the second separator 16 are obtained. A cooling medium flow path 240 surrounded by 160b is formed. A plurality of cooling medium flow paths 240 are extended along the Y direction.

図3に示すように、第1セパレータ14及び第2セパレータ16は、頂面が平面状の凸部を複数有する波板状の燃料電池用金属セパレータである。ここで、本発明における燃料電池用金属セパレータの凸部は、発電セル10の積層方向(X方向)に突出している部分を意味し、膜電極構造体12に接触する側の凸部と、隣接する他の金属セパレータの凸部に接触する側の凸部と、で構成される。
なお、第1セパレータ14及び第2セパレータ16は、いずれも面粗度Raが0.1μm〜0.8μmである。
As shown in FIG. 3, the first separator 14 and the second separator 16 are corrugated metal separators for fuel cells having a plurality of convex portions whose top surfaces are planar. Here, the convex part of the metal separator for a fuel cell in the present invention means a part protruding in the stacking direction (X direction) of the power generation cell 10, and adjacent to the convex part on the side in contact with the membrane electrode structure 12. And a convex portion on the side in contact with the convex portion of the other metal separator.
The first separator 14 and the second separator 16 both have a surface roughness Ra of 0.1 μm to 0.8 μm.

図4は、本実施形態に係る金属セパレータの断面図である。具体的には、互いに隣接する第1セパレータ14及び第2セパレータ16のZ方向断面図である。
図4に示すように、第1セパレータ14の凸部は、膜電極構造体12(より詳しくは、カソード電極122のガス拡散層122a)に接触する側の凸部145と、ガス拡散層122aから離間する方向に突出し、後述の隣接する第2セパレータ16の凸部164に接触する側の凸部144と、から構成される。これらの凸部144,145は、Z方向に所定間隔ごとに複数配置される。
また、第2セパレータ16の凸部は、膜電極構造体12(より詳しくは、アノード電極124のガス拡散層124a)に接触する側の凸部165と、ガス拡散層124aから離間する方向に突出し、隣接する第1セパレータ14の凸部144に接触する側の凸部164と、から構成される。これらの凸部164,165は、Z方向に所定間隔ごとに複数配置される。
FIG. 4 is a cross-sectional view of the metal separator according to the present embodiment. Specifically, it is a Z-direction sectional view of the first separator 14 and the second separator 16 that are adjacent to each other.
As shown in FIG. 4, the convex portion of the first separator 14 is formed from the convex portion 145 on the side in contact with the membrane electrode structure 12 (more specifically, the gas diffusion layer 122a of the cathode electrode 122) and the gas diffusion layer 122a. It protrudes in the direction to separate, and is comprised from the convex part 144 of the side which contacts the convex part 164 of the adjacent 2nd separator 16 mentioned later. A plurality of these convex portions 144 and 145 are arranged at predetermined intervals in the Z direction.
Further, the convex portion of the second separator 16 protrudes in a direction away from the convex portion 165 on the side in contact with the membrane electrode structure 12 (more specifically, the gas diffusion layer 124a of the anode electrode 124) and the gas diffusion layer 124a. , And a convex portion 164 on the side in contact with the convex portion 144 of the adjacent first separator 14. A plurality of these convex portions 164 and 165 are arranged at predetermined intervals in the Z direction.

第1セパレータ14と第2セパレータ16は、基本的には同一の構成からなり、第1セパレータ14の凸部145は第2セパレータ16の凸部165に相当し、第1セパレータ14の凸部144は第2セパレータ16の凸部164に相当する。従って、以下では、第1セパレータ14の構成について詳しく説明し、第2セパレータ16の構成の説明については適宜省略する。   The first separator 14 and the second separator 16 basically have the same configuration, and the convex portion 145 of the first separator 14 corresponds to the convex portion 165 of the second separator 16, and the convex portion 144 of the first separator 14. Corresponds to the convex portion 164 of the second separator 16. Therefore, in the following, the configuration of the first separator 14 will be described in detail, and the description of the configuration of the second separator 16 will be omitted as appropriate.

第1セパレータ14は、凸部144,145にのみ、貴金属薄膜が形成されていることを特徴とする。より詳しくは、凸部144,145のうち、平坦な頂面からなる頂面部144a,145aにのみ、貴金属薄膜が形成されている。なお、凸部144の頂面部144aに形成された貴金属薄膜と、凸部145の頂面部145aに形成された貴金属薄膜とは、同一の構成からなる。   The first separator 14 is characterized in that a noble metal thin film is formed only on the convex portions 144 and 145. More specifically, the noble metal thin film is formed only on the top surface portions 144a and 145a formed of flat top surfaces among the convex portions 144 and 145. The noble metal thin film formed on the top surface portion 144a of the convex portion 144 and the noble metal thin film formed on the top surface portion 145a of the convex portion 145 have the same configuration.

ところで、上述したように、第1セパレータ14の凹凸はプレス成形により形成されるため、凸部145は、頂面部145aと、頂面部145aのZ方向両端の角部がR形状となったR部145b,145bと、を含んで構成される。同様に、凸部144は、頂面部144aと、頂面部144aのZ方向両端の角部がR形状となったR部144b,144bと、を含んで構成される。
ここで、本実施形態に係る貴金属薄膜は、後述するように、中心部よりも外周部が肉厚なドット状のパターンを有する貴金属薄膜前駆体の中心部近傍に、貴金属を含むインクを塗布して充填し、加熱することで形成されるものである。また、充填したインクが流れることで、表面が平坦化されるものである。従って、本実施形態に係る貴金属薄膜は、平坦な頂面からなる頂面部145a,144aにのみ、形成される。
By the way, as described above, since the unevenness of the first separator 14 is formed by press molding, the convex portion 145 has a top surface portion 145a and an R portion in which the corner portions at both ends in the Z direction of the top surface portion 145a are R-shaped. 145b, 145b. Similarly, the convex portion 144 is configured to include a top surface portion 144a and R portions 144b and 144b in which corners at both ends in the Z direction of the top surface portion 144a are R-shaped.
Here, as will be described later, the noble metal thin film according to the present embodiment is coated with an ink containing a noble metal in the vicinity of the center of the noble metal thin film precursor having a dot-like pattern whose outer peripheral part is thicker than the center. It is formed by filling and heating. In addition, the filled ink flows, so that the surface is flattened. Therefore, the noble metal thin film according to the present embodiment is formed only on the top surface portions 145a and 144a made of flat top surfaces.

図5は、本実施形態に係る金属セパレータの凸部に形成された貴金属薄膜の平面図である。具体的には、第1セパレータ14の凸部145の頂面部145aに形成された貴金属薄膜147の平面図である。なお、凸部144の頂面部144aにも同様の貴金属薄膜147が形成されている。
図5に示すように、貴金属薄膜147は、ドット状に形成されており、略真円のドットが格子状のパターンを有して形成されている。即ち、ドット状の貴金属薄膜147は、Z方向及びY方向において、それぞれ揃って規則的に配列されている。ドット状の貴金属薄膜147の間隔や直径は、後述する貴金属薄膜147の面積比率を調整するにあたり、適切な値に設定される。
ただし、各ドットの形状は真円に限定されず、例えば歪な円形状の他、多角形状であってもよく、各ドットの形状が異なっていてもよい。また、各ドットの配列も限定されず、Z方向及び/又はY方向にそれぞれずれて配列されていてもよい。
なお本実施形態において、ドット形状とは、点状の形状(点状のもの)を意味する。
FIG. 5 is a plan view of the noble metal thin film formed on the convex portion of the metal separator according to the present embodiment. Specifically, it is a plan view of the noble metal thin film 147 formed on the top surface portion 145 a of the convex portion 145 of the first separator 14. A similar noble metal thin film 147 is also formed on the top surface portion 144a of the convex portion 144.
As shown in FIG. 5, the noble metal thin film 147 is formed in a dot shape, and substantially circular dots are formed with a lattice pattern. That is, the dot-like noble metal thin films 147 are regularly arranged in the Z direction and the Y direction, respectively. The interval and diameter of the dot-like noble metal thin film 147 are set to appropriate values when adjusting the area ratio of the noble metal thin film 147 described later.
However, the shape of each dot is not limited to a perfect circle, and may be, for example, a distorted circular shape, a polygonal shape, or the shape of each dot may be different. Further, the arrangement of the dots is not limited, and the dots may be arranged shifted in the Z direction and / or the Y direction.
In the present embodiment, the dot shape means a dot shape (dot shape).

貴金属薄膜147を構成する貴金属としては、例えば、金、銀、ロジウム、白金や、これらを主成分とする合金等を用いることができる。本実施形態では、貴金属として金が好ましく用いられる。
なお、貴金属薄膜147は、酸化物を生成し難く、撥水性を有する特性があることから、各金属セパレータの凸部に貴金属薄膜147を形成することで、各金属セパレータと膜電極構造体12との界面における接触抵抗の増大と、各金属セパレータの凸部同士の接触界面における接触抵抗の増大が抑制され、端子電圧の低下が抑制される。
As the noble metal constituting the noble metal thin film 147, for example, gold, silver, rhodium, platinum, an alloy containing these as a main component, or the like can be used. In this embodiment, gold is preferably used as the noble metal.
In addition, since the noble metal thin film 147 hardly generates an oxide and has water repellency, by forming the noble metal thin film 147 on the convex portion of each metal separator, each metal separator and the membrane electrode structure 12 An increase in contact resistance at the interface and an increase in contact resistance at the contact interface between the protrusions of each metal separator are suppressed, and a decrease in terminal voltage is suppressed.

本実施形態の貴金属薄膜147は、表面が平坦状に形成されていることを特徴とする。より詳しくは、中心部よりも外周部が肉厚で中心部に凹部が形成された基部と、凹部に充填され且つ表面が平坦な充填部とから貴金属薄膜147の各ドットを構成することで、貴金属薄膜147は表面が平坦化されていることを特徴とする。
本実施形態の貴金属薄膜147は、後述の製造方法に従って製造される。具体的には、先ず、ドット状のパターンにインクを塗布し、インク中の有機溶媒を揮発させることで、中心部よりも外周部が肉厚なドット状のパターンを有する貴金属薄膜前駆体を形成する。次いで、その中心部近傍に再度インクを塗布することで、表面が平坦化された貴金属薄膜147が形成される。
The noble metal thin film 147 of this embodiment is characterized in that the surface is formed flat. More specifically, by constituting each dot of the noble metal thin film 147 from a base part in which the outer peripheral part is thicker than the central part and a concave part is formed in the central part, and a filled part filled in the concave part and having a flat surface, The noble metal thin film 147 is characterized in that the surface is flattened.
The noble metal thin film 147 of the present embodiment is manufactured according to a manufacturing method described later. Specifically, first, a noble metal thin film precursor having a dot-like pattern whose outer peripheral part is thicker than the central part is formed by applying ink to the dot-like pattern and volatilizing the organic solvent in the ink. To do. Next, the noble metal thin film 147 whose surface is flattened is formed by applying the ink again in the vicinity of the central portion.

ここで、図6は、本実施形態に係る金属セパレータの凸部に形成された貴金属薄膜前駆体の切断端面図である。具体的には、第1セパレータ14の凸部145の頂面部145aに形成されたドット状のパターンを有する貴金属薄膜前駆体146の中心部146aを通る切断端面図である。
図6に示すように、ドット状のパターンを有する貴金属薄膜前駆体146は、中心部146aよりも外周部146bが肉厚なドット状に形成されている。即ち、中心部146aの膜厚T1は、外周部146bの膜厚T2よりも小さく、これにより、ドット状のパターンを有する貴金属薄膜前駆体146の中心部146aには、凹部146cが形成されている。このような形状を有する貴金属薄膜前駆体146は、後段で詳述するように、インクをドット状のパターンに塗布し、塗布したインク中の有機溶媒を揮発させることで形成される。
なお、中心部146aの膜厚T1は10〜30nmであり、より好ましくは20〜30nmである。外周部146bの膜厚T2は30nm〜100nmであり、より好ましくは50〜100nmである。
Here, FIG. 6 is a cut end view of the noble metal thin film precursor formed on the convex portion of the metal separator according to the present embodiment. Specifically, it is a cut end view passing through the central portion 146a of the noble metal thin film precursor 146 having a dot-like pattern formed on the top surface portion 145a of the convex portion 145 of the first separator 14.
As shown in FIG. 6, the noble metal thin film precursor 146 having a dot-like pattern is formed in a dot shape in which the outer peripheral part 146b is thicker than the central part 146a. That is, the film thickness T1 of the central portion 146a is smaller than the film thickness T2 of the outer peripheral portion 146b, whereby a concave portion 146c is formed in the central portion 146a of the noble metal thin film precursor 146 having a dot-like pattern. . The noble metal thin film precursor 146 having such a shape is formed by applying ink to a dot-like pattern and volatilizing an organic solvent in the applied ink, as will be described in detail later.
In addition, film thickness T1 of the center part 146a is 10-30 nm, More preferably, it is 20-30 nm. The film thickness T2 of the outer peripheral portion 146b is 30 nm to 100 nm, more preferably 50 to 100 nm.

ところで、貴金属薄膜前駆体146の膜厚が不十分であると、これを加熱して得られる貴金属薄膜の膜厚が不十分となり、貴金属薄膜を酸素が透過して金属セパレータの表面に酸化皮膜が形成する。特に、貴金属薄膜を形成するに際して、インクを塗布した後の加熱処理において、酸化皮膜の成長が促進される。酸化皮膜が形成されると、接触抵抗が増大し、発電性能が低下するため、酸化皮膜の形成は回避する必要がある。   By the way, if the film thickness of the noble metal thin film precursor 146 is insufficient, the film thickness of the noble metal thin film obtained by heating the film becomes insufficient, and oxygen passes through the noble metal thin film and an oxide film is formed on the surface of the metal separator. Form. In particular, when the noble metal thin film is formed, the growth of the oxide film is promoted in the heat treatment after applying the ink. When the oxide film is formed, the contact resistance increases and the power generation performance decreases, so it is necessary to avoid the formation of the oxide film.

図7は、貴金属薄膜の平均膜厚と接触抵抗との関係を示す図である。具体的には、図7は、金薄膜の平均膜厚と接触抵抗との関係を示す図であるが、金以外の貴金属についても同様の傾向が認められる。図7において、横軸は、貴金属薄膜の平均膜厚(nm)を表しており、縦軸は、接触抵抗(mΩ・cm)を表している。
ここで、図7に示す接触抵抗の測定方法について説明する。
図8は、接触抵抗の測定方法を示す図である。図8に示すように、接触抵抗測定装置70は、全面に金めっき処理された一対のターミナルプレート71,72と、これら一対のターミナルプレート71,72間に所定の大きさの電流を流すための電源73と、第1セパレータ14及び第2セパレータ15間の電圧を測定する電圧計74と、を備える。
FIG. 7 is a diagram showing the relationship between the average film thickness of the noble metal thin film and the contact resistance. Specifically, FIG. 7 is a diagram showing the relationship between the average film thickness of the gold thin film and the contact resistance, but the same tendency is recognized for noble metals other than gold. In FIG. 7, the horizontal axis represents the average film thickness (nm) of the noble metal thin film, and the vertical axis represents the contact resistance (mΩ · cm 2 ).
Here, a method for measuring the contact resistance shown in FIG. 7 will be described.
FIG. 8 is a diagram illustrating a method for measuring contact resistance. As shown in FIG. 8, the contact resistance measuring device 70 has a pair of terminal plates 71 and 72 that are gold-plated on the entire surface, and a current of a predetermined magnitude between the pair of terminal plates 71 and 72. A power source 73 and a voltmeter 74 for measuring a voltage between the first separator 14 and the second separator 15.

測定手順は次の通りである。先ず、一対の金属セパレータとしての第1セパレータ14及び第2セパレータ16でカーボンペーパ75を挟持し、これを、一対のターミナルプレート71,72で挟持する。
次いで、図示しないプレス機で、一対のターミナルプレート71,72間に所定の面圧を付加する。面圧は、従来の発電状態とする。例えば、10kgf/cmとする。
面圧を付加しつつ、一対のターミナルプレート71,72間に電流を流し、第1セパレータ14と第2セパレータ16間の電圧降下を電圧計74で計測する。測定電流密度は1A/cmとし、各セパレータの面積はセパレータ投影接触面積で換算して算出する。
以上により、第1セパレータ14−カーボンペーパ75−第2セパレータ16間の接触抵抗が測定される。このようにして測定された接触抵抗が、図7に示す接触抵抗である。
The measurement procedure is as follows. First, the carbon paper 75 is sandwiched between the first separator 14 and the second separator 16 as a pair of metal separators, and is sandwiched between the pair of terminal plates 71 and 72.
Next, a predetermined surface pressure is applied between the pair of terminal plates 71 and 72 with a press machine (not shown). The surface pressure is the conventional power generation state. For example, it is 10 kgf / cm 2 .
A current is passed between the pair of terminal plates 71 and 72 while applying a surface pressure, and a voltage drop between the first separator 14 and the second separator 16 is measured by a voltmeter 74. The measurement current density is 1 A / cm 2, and the area of each separator is calculated in terms of the separator projected contact area.
As described above, the contact resistance between the first separator 14, the carbon paper 75, and the second separator 16 is measured. The contact resistance measured in this way is the contact resistance shown in FIG.

図7に戻って、貴金属薄膜の平均膜厚が30nm以下の領域では、貴金属薄膜の平均膜厚が小さいほど、接触抵抗が大きくなることが分かる。これは、貴金属薄膜の平均膜厚が小さ過ぎると、貴金属薄膜により金属セパレータ表面を十分に被覆することができなくなり、貴金属薄膜中に細孔が形成される等して酸素が透過して金属セパレータ表面に達し、酸化皮膜が形成されてしまうためと思われる。   Returning to FIG. 7, it can be seen that, in the region where the average film thickness of the noble metal thin film is 30 nm or less, the contact resistance increases as the average film thickness of the noble metal thin film decreases. This is because if the average film thickness of the noble metal thin film is too small, the surface of the metal separator cannot be sufficiently covered with the noble metal thin film and pores are formed in the noble metal thin film so that oxygen can permeate the metal separator. This is probably because the oxide film is formed on the surface.

一方、貴金属薄膜の平均膜厚が30nmを超える領域では、接触抵抗が飽和に達し、それ以上平均膜厚を大きくしても接触抵抗に大きな変化は認められない。これは、貴金属薄膜の平均膜厚が30nmを超えると、貴金属薄膜により金属セパレータ表面を十分に被覆できる結果、酸素の透過が回避されて酸化皮膜の形成が回避されるためである。
従って、中心部146aの膜厚T1が10〜30nmである図6に示すドット状のパターンを有する貴金属薄膜前駆体146を、そのまま加熱処理して貴金属薄膜を形成した場合には、酸化皮膜の形成により接触抵抗が増大する。
On the other hand, in the region where the average film thickness of the noble metal thin film exceeds 30 nm, the contact resistance reaches saturation, and even if the average film thickness is increased further, no significant change in the contact resistance is observed. This is because when the average film thickness of the noble metal thin film exceeds 30 nm, the surface of the metal separator can be sufficiently covered with the noble metal thin film, so that permeation of oxygen is avoided and formation of an oxide film is avoided.
Therefore, when the noble metal thin film precursor 146 having the dot-like pattern shown in FIG. 6 having the film thickness T1 of the central portion 146a of 10 to 30 nm is heated as it is to form a noble metal thin film, an oxide film is formed. This increases the contact resistance.

そこで、本実施形態では、図6に示すドット状のパターンを有する貴金属薄膜前駆体146の中心部146a近傍、即ち外周部146bの頂部146dよりも内側に形成された凹部146cに、再度インクを塗布することで、30nmを超える膜厚を確保すると同時に、表面を平坦化する。これにより、接触抵抗の増大が抑制され、高い発電性能が得られるようになっている。   Therefore, in the present embodiment, ink is applied again to the concave portion 146c formed in the vicinity of the central portion 146a of the noble metal thin film precursor 146 having the dot-like pattern shown in FIG. 6, that is, the inner side of the top portion 146d of the outer peripheral portion 146b. By doing so, the film thickness exceeding 30 nm is ensured, and at the same time, the surface is flattened. Thereby, the increase in contact resistance is suppressed and high power generation performance is obtained.

図9は、本実施形態に係る金属セパレータの凸部に形成された貴金属薄膜147の切断端面図である。具体的には、第1セパレータ14の凸部145の頂面部145aに形成された貴金属薄膜147の中心部を通る切断端面図である。
図9に示すように、ドット状のパターンを有する貴金属薄膜147の各ドットは、中心部148aよりも外周部148b,148bが肉厚で中心部148aに凹部148cが形成された基部148と、凹部148cに充填され且つ表面149aが平坦な充填部149と、から構成される。この貴金属薄膜147は、上述のドット状のパターンを有する貴金属薄膜前駆体146の中心部146aに形成された凹部146cに、再度インクを塗布することにより形成される。
FIG. 9 is a cut end view of the noble metal thin film 147 formed on the convex portion of the metal separator according to the present embodiment. Specifically, it is a cut end view passing through the central portion of the noble metal thin film 147 formed on the top surface portion 145 a of the convex portion 145 of the first separator 14.
As shown in FIG. 9, each dot of the noble metal thin film 147 having a dot-like pattern has a base portion 148 in which outer peripheral portions 148b and 148b are thicker than the central portion 148a and a concave portion 148c is formed in the central portion 148a, and a concave portion 148c and a filling portion 149 having a flat surface 149a. The noble metal thin film 147 is formed by applying ink again to the concave portion 146c formed in the central portion 146a of the noble metal thin film precursor 146 having the dot-like pattern described above.

貴金属薄膜147は、本実施形態に係る燃料電池用金属セパレータの製造方法により製造される。以下、本実施形態に係る燃料電池用金属セパレータの製造方法の詳細について説明する。
本実施形態に係る燃料電池用金属セパレータの製造方法は、第1〜第4工程を有する。
The noble metal thin film 147 is manufactured by the method for manufacturing a metal separator for a fuel cell according to this embodiment. Hereinafter, the detail of the manufacturing method of the metal separator for fuel cells which concerns on this embodiment is demonstrated.
The manufacturing method of the fuel cell metal separator according to the present embodiment includes first to fourth steps.

第1工程では、凹凸を有する波板状に成形された燃料電池用金属セパレータの凸部に、貴金属と有機溶媒を含む第1インクをドット状のパターンに塗布する。このとき、燃料電池用金属セパレータの温度は25〜70℃に設定される。即ち、第1工程では、有機溶媒が揮発するだけであり、貴金属微粒子は焼結しない。   In the first step, a first ink containing a noble metal and an organic solvent is applied to a dot-like pattern on a convex portion of a metal separator for a fuel cell formed into a corrugated plate having irregularities. At this time, the temperature of the fuel cell metal separator is set to 25 to 70 ° C. That is, in the first step, only the organic solvent is volatilized, and the noble metal fine particles are not sintered.

第2工程では、第1工程で塗布されたドット状のインク中の有機溶媒を揮発させる。第1工程で塗布された各ドットのインク量は微量であるため、燃料電池用金属セパレータの温度は25〜70℃のままでもインク中の有機溶媒は短時間で揮発する。即ち、第2工程では、有機溶媒が揮発するだけであり、貴金属微粒子は焼結しない。本工程により、中心部146aよりも外周部146bが肉厚なドット状のパターンを有する貴金属薄膜前駆体146が形成される。   In the second step, the organic solvent in the dot-like ink applied in the first step is volatilized. Since the ink amount of each dot applied in the first step is very small, the organic solvent in the ink volatilizes in a short time even when the temperature of the fuel cell metal separator remains at 25 to 70 ° C. That is, in the second step, the organic solvent is only volatilized, and the noble metal fine particles are not sintered. By this step, the noble metal thin film precursor 146 having a dot-like pattern in which the outer peripheral portion 146b is thicker than the central portion 146a is formed.

次いで、第3工程では、第2工程で形成されたドット状のパターンを有する貴金属薄膜前駆体146の中心部146a近傍、即ち外周部146bの頂部146dよりも内側に形成された凹部146cに、貴金属を含む第2インクを塗布する。このとき、第1工程と同様に、燃料電池用金属セパレータの温度は25〜70℃に設定される。即ち、第3工程では、有機溶媒が揮発するだけであり、貴金属微粒子は焼結しない。
また、後述するように、第2インクの粘度は第1インクの粘度よりも低いことが好ましい。これにより、ドット状のパターンを有する貴金属薄膜前駆体146の凹部146c内を第2インクが流れ、表面を平坦化できる。
なお、第2インクの塗布位置は、外周部146bの頂部146dよりも内側であればよく、その塗布量は、凹部146cを満たす程度であればよく、凹部146cの容積以上であってよい。
Next, in the third step, the noble metal is formed in the concave portion 146c formed in the vicinity of the central portion 146a of the noble metal thin film precursor 146 having the dot-like pattern formed in the second step, that is, inside the top portion 146d of the outer peripheral portion 146b. A second ink containing is applied. At this time, as in the first step, the temperature of the fuel cell metal separator is set to 25 to 70 ° C. That is, in the third step, the organic solvent is only volatilized and the noble metal fine particles are not sintered.
Further, as will be described later, the viscosity of the second ink is preferably lower than the viscosity of the first ink. Thereby, the second ink flows in the recess 146c of the noble metal thin film precursor 146 having a dot-like pattern, and the surface can be flattened.
The application position of the second ink only needs to be inside the top portion 146d of the outer peripheral portion 146b, and the application amount may be sufficient to satisfy the concave portion 146c, and may be equal to or larger than the volume of the concave portion 146c.

第1工程及び第3工程では、好ましくはインクジェット印刷法が採用される。図10は、インクジェット印刷法による貴金属薄膜形成を示す図である。なお、図10では、第1セパレータ14の凸部145の頂面部145aに貴金属薄膜147を形成するときの様子を示しているが、他の凸部144,164,165においても同様である。
図10に示すように、インクジェット印刷法で用いられるインクジェット装置5は、インク50が収容されたインク用容器52と、インク50を供給するためのインク供給ライン54と、インク供給ライン54により供給されたインク50を、第1セパレータ14の凸部145の頂面部145aに向けて吐出する図示しない複数の吐出ノズルを備えたインクジェットヘッド56と、を備える。
このインクジェット装置5では、インク50を、第1インクと第2インクとで交換することで、第1工程及び第3工程いずれにも適用可能となっている。
In the first step and the third step, an ink jet printing method is preferably employed. FIG. 10 is a diagram showing the formation of a noble metal thin film by an ink jet printing method. 10 shows a state where the noble metal thin film 147 is formed on the top surface portion 145a of the convex portion 145 of the first separator 14, the same applies to the other convex portions 144, 164 and 165. FIG.
As shown in FIG. 10, the ink jet device 5 used in the ink jet printing method is supplied by an ink container 52 in which ink 50 is stored, an ink supply line 54 for supplying ink 50, and an ink supply line 54. And an inkjet head 56 having a plurality of ejection nozzles (not shown) for ejecting the ink 50 toward the top surface portion 145a of the convex portion 145 of the first separator 14.
In the inkjet device 5, the ink 50 can be applied to both the first step and the third step by exchanging the ink 50 with the first ink and the second ink.

インク50としては、第1インク及び第2インクいずれも、貴金属微粒子を分散剤の作用で有機溶媒中に分散してなるインクが用いられる。分散剤としては、親水基及び疎水基を有する分散剤が用いられ、親水基が貴金属微粒子の表面に配位し、疎水基により溶媒和することで、貴金属微粒子は有機溶媒中に安定的に分散される。
貴金属微粒子としては、例えば、金微粒子、銀微粒子、ロジウム微粒子、白金微粒子等を用いることができ、本実施形態では、貴金属微粒子として金微粒子が好ましく用いられ、その平均粒子径は4〜8nmである。
有機溶媒としては、第1インクでは例えばシクロドデセン等を用いることができ、第2インクでは例えばシクロヘキシルベンゼン等を用いることができる。
As the ink 50, an ink in which noble metal fine particles are dispersed in an organic solvent by the action of a dispersant is used for both the first ink and the second ink. As the dispersant, a dispersant having a hydrophilic group and a hydrophobic group is used. The hydrophilic group is coordinated on the surface of the noble metal fine particle and solvated by the hydrophobic group, whereby the noble metal fine particle is stably dispersed in the organic solvent. Is done.
As the noble metal fine particles, for example, gold fine particles, silver fine particles, rhodium fine particles, platinum fine particles and the like can be used. In this embodiment, gold fine particles are preferably used as the noble metal fine particles, and the average particle diameter thereof is 4 to 8 nm. .
As the organic solvent, for example, cyclododecene or the like can be used in the first ink, and cyclohexylbenzene or the like can be used in the second ink.

第1インクと第2インクとでは、有機溶媒以外は同一のものを用いるのが好ましい。両者は、少なくとも粘度が異なり、第1インクの粘度は例えば10〜12mPa・sであることが好ましく、第2インクの粘度は3〜5mPa・sであることが好ましい。各インクの粘度がこの範囲内であることにより、中心部146aよりも外周部146bが肉厚なドット状のパターンを有する貴金属薄膜前駆体146が得られるとともに、貴金属薄膜前駆体146の凹部146c内を第2インクが流れることで、表面が平坦化された貴金属薄膜147がより確実に形成される。   The first ink and the second ink are preferably the same except for the organic solvent. They are at least different in viscosity, and the viscosity of the first ink is preferably 10 to 12 mPa · s, for example, and the viscosity of the second ink is preferably 3 to 5 mPa · s. When the viscosity of each ink is within this range, a noble metal thin film precursor 146 having a dot-like pattern in which the outer peripheral portion 146b is thicker than the center portion 146a is obtained, and the inside of the recess 146c of the noble metal thin film precursor 146 is obtained. As the second ink flows, the noble metal thin film 147 whose surface is flattened is more reliably formed.

インクジェットヘッド56が備える吐出ノズルは、隣接する複数の凸部145間の間隔と同等の間隔で複数設けられている。複数の吐出ノズルがインクジェットヘッド56に設けられており、この吐出ノズルを所定の配置とすることで、ドット状の格子パターンを複数の凸部145の頂面部145a上に同時に形成できる。即ち、これらの吐出ノズルの配置を変更することで、凸部145の頂面部145a上に、インク50によるドット状の所望のパターンを描画することが可能となっている。なお、インクの吐出速度は、例えば6〜10m/分に設定される。   A plurality of ejection nozzles provided in the inkjet head 56 are provided at intervals equivalent to the intervals between the adjacent convex portions 145. A plurality of discharge nozzles are provided in the inkjet head 56, and by arranging the discharge nozzles in a predetermined arrangement, a dot-like lattice pattern can be simultaneously formed on the top surface portions 145a of the plurality of convex portions 145. That is, by changing the arrangement of these discharge nozzles, it is possible to draw a desired dot-like pattern with the ink 50 on the top surface portion 145 a of the convex portion 145. The ink ejection speed is set to 6 to 10 m / min, for example.

インクジェット印刷を実行する際には、先ず、インクジェットヘッド56の幅と描画幅との関係により必要に応じて、図示しないスキャン機構によりインクジェットヘッド56をスキャンさせながら、図示しない搬送機構により第1セパレータ14を搬送する。これにより、第1セパレータ14の凸部145の頂面部145a全体に、第1インクによるドット状の格子パターンが描画される。   When ink jet printing is performed, first, the first separator 14 is scanned by a transport mechanism (not shown) while the ink jet head 56 is scanned by a scan mechanism (not shown) as necessary depending on the relationship between the width of the ink jet head 56 and the drawing width. Transport. Thereby, a dot-like lattice pattern by the first ink is drawn on the entire top surface portion 145 a of the convex portion 145 of the first separator 14.

このとき、ドット状の第1インクの各ドットの量は微量であるため、ドット状の第1インク中の有機溶媒は短時間で揮発する。これにより、このときすでに、中心部146aよりも外周部146bが肉厚なドット状の格子パターンを有する貴金属薄膜前駆体146が形成される。   At this time, since the amount of each dot of the dot-shaped first ink is very small, the organic solvent in the dot-shaped first ink volatilizes in a short time. Thereby, the noble metal thin film precursor 146 having a dot-like lattice pattern in which the outer peripheral portion 146b is thicker than the central portion 146a is already formed at this time.

次いで、第2工程により塗布されたインク中の有機溶媒を十分に揮発させた後、第1インクを第2インクに交換し、ドット状の格子パターンを有する貴金属薄膜前駆体146の中心部146a近傍、即ち外周部146bの頂部146dよりも内側に形成された凹部146cに第2インクが塗布されるように、再び図示しないスキャン機構によりインクジェットヘッド56をスキャンさせながら、図示しない搬送機構により第1セパレータ14を搬送する。これにより、貴金属薄膜前駆体146の凹部146c内を第2インクが流れ、表面が平坦化される。   Next, after sufficiently volatilizing the organic solvent in the ink applied in the second step, the first ink is replaced with the second ink, and the vicinity of the central portion 146a of the noble metal thin film precursor 146 having a dot-like lattice pattern That is, while the inkjet head 56 is again scanned by the scanning mechanism (not shown) so that the second ink is applied to the recess 146c formed inside the top portion 146d of the outer peripheral portion 146b, the first separator is scanned by the transport mechanism (not shown). 14 is conveyed. Thereby, the second ink flows in the recess 146c of the noble metal thin film precursor 146, and the surface is flattened.

次いで、第4工程では、加熱処理を実施する。これにより、表面が平坦なドット状の格子パターンを有する貴金属薄膜147が形成される。第1工程及び第3工程での各セパレータの温度は25〜70℃に設定されるため、少なくとも加熱温度は70℃を超える温度である必要があり、貴金属微粒子を焼結させる観点から、加熱条件は250〜350℃で30分加熱することが好ましい。   Next, in the fourth step, heat treatment is performed. As a result, a noble metal thin film 147 having a dot-like lattice pattern with a flat surface is formed. Since the temperature of each separator in the first step and the third step is set to 25 to 70 ° C., at least the heating temperature needs to be a temperature exceeding 70 ° C. From the viewpoint of sintering the noble metal fine particles, the heating conditions Is preferably heated at 250 to 350 ° C. for 30 minutes.

この第4工程で加熱されると、インク50中の分散剤が酸化分解されて除去されるとともに、残る貴金属微粒子同士が焼結して一体化することで、貴金属薄膜147が形成される。このとき、ドット状の格子パターンは維持され、ドット状の格子パターンを有する貴金属薄膜147が形成される。   When heated in the fourth step, the dispersant in the ink 50 is oxidized and decomposed and removed, and the remaining noble metal fine particles are sintered and integrated, whereby a noble metal thin film 147 is formed. At this time, the dot-like lattice pattern is maintained, and the noble metal thin film 147 having the dot-like lattice pattern is formed.

このように、本実施形態に係る燃料電池用金属セパレータの製造方法では、第1工程後の第2工程では貴金属微粒子が焼結するような加熱を行わず、第3工程後に、貴金属微粒子を焼結させる加熱処理を1回だけ実施する。上述したように酸化皮膜の形成は加熱処理により促進されるところ、本実施形態の製造方法では、塗布回数が2回であるにも関わらず、加熱処理の回数が1回に限定されている。即ち、加熱処理の回数が低減されていることで酸化皮膜の形成が抑制され、接触抵抗の増大、ひいては発電性能の低下が抑制されている。   As described above, in the method for manufacturing a fuel cell metal separator according to the present embodiment, heating is performed so that the precious metal fine particles are sintered in the second step after the first step, and the precious metal fine particles are sintered after the third step. Only one heat treatment is performed. As described above, the formation of the oxide film is promoted by heat treatment. However, in the manufacturing method of this embodiment, the number of times of heat treatment is limited to one even though the number of times of application is two. That is, since the number of heat treatments is reduced, the formation of an oxide film is suppressed, and an increase in contact resistance and thus a decrease in power generation performance are suppressed.

なお、本実施形態に係る燃料電池用金属セパレータの製造方法では、インクジェット印刷法により貴金属薄膜147を形成する前には、従来公知の洗浄処理を実施する。例えば、成形工程後の金属製の薄板に対して、脱脂処理としてアルカリ洗浄を実施した後、プラズマ洗浄やUVオゾン洗浄を実施してから貴金属薄膜を形成する。これにより、各金属セパレータとの密着性が良好な貴金属薄膜147の形成が可能となる。   In the method of manufacturing a fuel cell metal separator according to the present embodiment, a conventionally known cleaning process is performed before the noble metal thin film 147 is formed by the ink jet printing method. For example, after a metal thin plate after the forming process is subjected to alkali cleaning as a degreasing process, plasma cleaning or UV ozone cleaning is performed, and then a noble metal thin film is formed. Thereby, it becomes possible to form the noble metal thin film 147 having good adhesion to each metal separator.

本実施形態に係る燃料電池スタック1は、以下のように動作する。
図2に戻って、先ず、図示しない酸化剤ガス供給装置により、酸化剤ガスを燃料電池スタック1に供給する。すると、供給された酸化剤ガスは、酸化剤ガス入口連通孔22aから流入して、固体高分子電解質膜120と第1セパレータ14との間に形成される酸化剤ガス流路142を流通する。これにより、カソード電極122に酸化剤ガスが供給される。
The fuel cell stack 1 according to the present embodiment operates as follows.
Returning to FIG. 2, first, an oxidant gas is supplied to the fuel cell stack 1 by an oxidant gas supply device (not shown). Then, the supplied oxidant gas flows from the oxidant gas inlet communication hole 22 a and flows through the oxidant gas flow path 142 formed between the solid polymer electrolyte membrane 120 and the first separator 14. As a result, the oxidant gas is supplied to the cathode electrode 122.

またこのとき、図示しない燃料ガス供給装置により、燃料ガスを燃料電池スタック1に供給する。すると、供給された燃料ガスは、燃料ガス入口連通孔26aから流入して、固体高分子電解質膜120と第2セパレータ16との間に形成される燃料ガス流路162を流通する。これにより、アノード電極124に燃料ガスが供給される。   At this time, fuel gas is supplied to the fuel cell stack 1 by a fuel gas supply device (not shown). Then, the supplied fuel gas flows from the fuel gas inlet communication hole 26 a and flows through the fuel gas channel 162 formed between the solid polymer electrolyte membrane 120 and the second separator 16. As a result, the fuel gas is supplied to the anode electrode 124.

またこのとき、図示しない冷却媒体供給装置により、冷却媒体を燃料電池スタック1に供給する。すると、供給された冷却媒体は、冷却媒体入口連通孔24aから流入して、第1セパレータ14と第2セパレータ16との間に形成される冷却媒体流路240を流通する。   At this time, a cooling medium is supplied to the fuel cell stack 1 by a cooling medium supply device (not shown). Then, the supplied cooling medium flows in from the cooling medium inlet communication hole 24 a and flows through the cooling medium flow path 240 formed between the first separator 14 and the second separator 16.

膜電極構造体12では、カソード電極122に供給された酸化剤ガスと、アノード電極124に供給された燃料ガスとの電気化学反応が進行することで、発電が行われる。発電による発熱で加熱された膜電極構造体12は、冷却媒体流路240を流通する冷却媒体により冷却される。   In the membrane electrode structure 12, power generation is performed by an electrochemical reaction between the oxidant gas supplied to the cathode electrode 122 and the fuel gas supplied to the anode electrode 124. The membrane electrode structure 12 heated by the heat generated by the power generation is cooled by the cooling medium flowing through the cooling medium flow path 240.

その後、カソード電極122に供給されて消費された酸化剤ガスは、酸化剤ガス出口連通孔22bから排出され、アノード電極124に供給されて消費された燃料ガスは、燃料ガス出口連通孔26bから排出される。また、膜電極構造体12の冷却に利用された冷却媒体は、冷却媒体出口連通孔24bから排出される。   Thereafter, the oxidant gas consumed by being supplied to the cathode electrode 122 is discharged from the oxidant gas outlet communication hole 22b, and the fuel gas consumed by being supplied to the anode electrode 124 is discharged from the fuel gas outlet communication hole 26b. Is done. Further, the cooling medium used for cooling the membrane electrode structure 12 is discharged from the cooling medium outlet communication hole 24b.

本実施形態によれば、以下の効果が奏される。
本実施形態では、第1セパレータ14の凸部144,145及び第2セパレータ16の凸部164,165に、表面が平坦なドット状のパターンを有する貴金属薄膜147を形成する。即ち、貴金属薄膜147を各凸部の全体に形成するのではなく、ドット状とすることでその一部に貴金属薄膜147を形成するとともに、ドット状のパターンを有する貴金属薄膜147の表面を平坦化する。より詳しくは、中心部148aよりも外周部148b,148bが肉厚で中心部148aに凹部148cが形成された基部148と、凹部148cに充填され且つ表面149aが平坦な充填部149とから貴金属薄膜147の各ドットを構成することで、貴金属薄膜147の表面を平坦化する。
これにより、従来のようなセパレータ全体やセパレータの凸部全体に金等の貴金属めっき処理を施す場合と比べて、貴金属の使用量を低減でき、製造コストを削減できる。
また本実施形態では、貴金属薄膜147の表面を平坦化するため、各金属セパレータの凸部145,165と膜電極構造体12との界面における接触抵抗の増大を十分に抑制でき、高い発電性能が得られる。また、各金属セパレータの凸部144,164同士が接触して冷却媒体流路240を形成する場合には、その凸部144,164同士が接触する界面における接触抵抗の増大を十分に抑制でき、さらに高い発電性能が得られる。
According to this embodiment, the following effects are produced.
In this embodiment, the noble metal thin film 147 having a dot-like pattern with a flat surface is formed on the convex portions 144 and 145 of the first separator 14 and the convex portions 164 and 165 of the second separator 16. That is, the noble metal thin film 147 is not formed on the whole of each convex portion, but is formed in a dot shape so that the noble metal thin film 147 is formed on a part thereof and the surface of the noble metal thin film 147 having a dot-like pattern is flattened. To do. More specifically, the noble metal thin film is formed from a base portion 148 in which the outer peripheral portions 148b and 148b are thicker than the central portion 148a and a concave portion 148c is formed in the central portion 148a, and a filled portion 149 filled in the concave portion 148c and having a flat surface 149a. By configuring each of the dots 147, the surface of the noble metal thin film 147 is planarized.
Thereby, compared with the case where the noble metal plating process, such as gold | metal | money, is performed to the whole separator and the whole convex part of a separator like the past, the usage-amount of a noble metal can be reduced and manufacturing cost can be reduced.
Moreover, in this embodiment, since the surface of the noble metal thin film 147 is flattened, an increase in contact resistance at the interface between the convex portions 145 and 165 of each metal separator and the membrane electrode structure 12 can be sufficiently suppressed, and high power generation performance is achieved. can get. Further, when the convex portions 144, 164 of each metal separator are in contact with each other to form the cooling medium flow path 240, an increase in contact resistance at the interface where the convex portions 144, 164 are in contact with each other can be sufficiently suppressed, Higher power generation performance can be obtained.

また本実施形態では、上述の第1セパレータ14及び第2セパレータ16の製造方法を提供する。具体的には、先ず、第1セパレータ14の凸部144,145(より詳しくは頂面部144a,145a)及び第2セパレータ16の凸部164,165(より詳しくは頂面部164a,165a)に、貴金属を含む第1インクをドット状のパターンに塗布する。次いで、塗布されたドット状の第1インク中の有機溶媒を揮発させることで、中心部146aよりも外周部146bが肉厚なドット状のパターンを有する貴金属薄膜前駆体146が形成される。次いで、その中心部146a近傍、即ち外周部146bの頂部146dよりも内側に形成された凹部146cに、貴金属を含む第2インクを塗布した後、加熱処理を実施する。これにより、表面が平坦なドット状のパターンを有する貴金属薄膜147が形成され、上記効果が確実に奏される。   Moreover, in this embodiment, the manufacturing method of the above-mentioned 1st separator 14 and the 2nd separator 16 is provided. Specifically, first, the convex portions 144 and 145 (more specifically, the top surface portions 144a and 145a) of the first separator 14 and the convex portions 164 and 165 (more specifically, the top surface portions 164a and 165a) of the second separator 16, A first ink containing a noble metal is applied to a dot pattern. Next, the organic solvent in the applied dot-like first ink is volatilized to form a noble metal thin film precursor 146 having a dot-like pattern in which the outer peripheral part 146b is thicker than the central part 146a. Next, after the second ink containing the noble metal is applied to the concave portion 146c formed in the vicinity of the central portion 146a, that is, the inner side of the top portion 146d of the outer peripheral portion 146b, heat treatment is performed. As a result, a noble metal thin film 147 having a dot-like pattern with a flat surface is formed, and the above-described effect is reliably achieved.

なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれる。   It should be noted that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and modifications, improvements, etc. within a scope that can achieve the object of the present invention are included in the present invention.

12…膜電極構造体
14…第1セパレータ(燃料電池用金属セパレータ)
16…第2セパレータ(燃料電池用金属セパレータ)
120…固体高分子電解質膜(電解質膜)
122…カソード電極(電極)
124…アノード電極(電極)
144,145,164,165…凸部
146…貴金属薄膜前駆体
147…貴金属薄膜
148…基部
148a…中心部
148b…外周部
148c…凹部
149…充填部
149a…表面
12 ... Membrane electrode structure 14 ... First separator (metal separator for fuel cell)
16 ... 2nd separator (metal separator for fuel cell)
120 ... solid polymer electrolyte membrane (electrolyte membrane)
122 ... Cathode electrode (electrode)
124 .. Anode electrode (electrode)
144, 145, 164, 165 ... convex portion 146 ... noble metal thin film precursor 147 ... noble metal thin film 148 ... base portion 148a ... central portion 148b ... outer peripheral portion 148c ... concave portion 149 ... filled portion 149a ... surface

Claims (2)

電解質膜の両側に一対の電極が設けられた膜電極構造体に積層される燃料電池用金属セパレータであって、
前記燃料電池用金属セパレータは、凹凸を有する波板状に成形され、
前記燃料電池用金属セパレータの凸部には、表面が平坦なドット状のパターンを有する貴金属薄膜が形成され、
前記貴金属薄膜の各ドットは、中心部よりも外周部が肉厚で前記中心部に凹部が形成された基部と、前記凹部に充填され且つ表面が平坦な充填部とから構成され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 laminated on a membrane electrode structure provided with a pair of electrodes on both sides of an electrolyte membrane,
The metal separator for a fuel cell is formed into a corrugated plate having irregularities,
A noble metal thin film having a dot-like pattern with a flat surface is formed on the convex portion of the fuel cell metal separator,
Each dot of the noble metal thin film is composed of a base part having a thicker outer peripheral part than the central part and a concave part formed in the central part, and a filled part filled in the concave part and having a flat surface. A fuel cell metal separator.
電解質膜の両側に一対の電極が設けられた膜電極構造体に積層される燃料電池用金属セパレータの製造方法であって、
凹凸を有する波板状に成形された燃料電池用金属セパレータの凸部に、貴金属と有機溶媒を含むインクをドット状のパターンに塗布する第1工程と、
前記第1工程で塗布されたドット状のインク中の前記有機溶媒を揮発させる第2工程と、
前記第2工程で形成された、中心部よりも外周部が肉厚なドット状のパターンを有する貴金属薄膜前駆体の前記中心部近傍に、貴金属を含むインクを塗布する第3工程と、
加熱処理することで、表面が平坦なドット状のパターンを有する貴金属薄膜を形成する第4工程と、を有することを特徴とする燃料電池用金属セパレータの製造方法。
A method for producing a fuel cell metal separator laminated on a membrane electrode structure provided with a pair of electrodes on both sides of an electrolyte membrane,
A first step of applying an ink containing a noble metal and an organic solvent in a dot-like pattern on a convex portion of a fuel cell metal separator formed into a corrugated plate having irregularities;
A second step of volatilizing the organic solvent in the dot-like ink applied in the first step;
A third step of applying an ink containing a noble metal to the vicinity of the central portion of the noble metal thin film precursor having a dot-like pattern having a thicker outer peripheral portion than the central portion formed in the second step;
And a fourth step of forming a noble metal thin film having a dot-like pattern with a flat surface by heat treatment, and a method for producing a metal separator for a fuel cell.
JP2013007533A 2013-01-18 2013-01-18 Metal separators for fuel cell and method of manufacturing the same Pending JP2014137969A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2013007533A JP2014137969A (en) 2013-01-18 2013-01-18 Metal separators for fuel cell and method of manufacturing the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2013007533A JP2014137969A (en) 2013-01-18 2013-01-18 Metal separators for fuel cell and method of manufacturing the same

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2014137969A true JP2014137969A (en) 2014-07-28

Family

ID=51415358

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2013007533A Pending JP2014137969A (en) 2013-01-18 2013-01-18 Metal separators for fuel cell and method of manufacturing the same

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2014137969A (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016066531A (en) * 2014-09-25 2016-04-28 本田技研工業株式会社 Manufacturing method of fuel cell metal separator

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016066531A (en) * 2014-09-25 2016-04-28 本田技研工業株式会社 Manufacturing method of fuel cell metal separator

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4228911B2 (en) Fuel cell and manufacturing method thereof
JP6181371B2 (en) Metal separator for fuel cell and manufacturing method thereof
JP5778044B2 (en) Electrolyte membrane / electrode structure with resin frame for fuel cells
JP2007179792A (en) Manufacturing method of diffusion layer for fuel cell and diffusion layer for fuel cell
JP2010055858A (en) Fuel cell stack
JP2007311066A (en) Fuel cell and its manufacturing method
JP2007194111A (en) Solid-polymer fuel cell, and its manufacturing process
JP2008016338A (en) Fuel cell, porous platinum sheet, and manufacturing method of fuel cell
JP2014139884A (en) Metal separators for fuel cell
JP5336619B2 (en) Metal separator for fuel cell and its noble metal coating method
JP2014137969A (en) Metal separators for fuel cell and method of manufacturing the same
JP5609491B2 (en) Gas diffusion layer for fuel cell and method for producing the same
JP2005222720A (en) Fuel cell
JP5145767B2 (en) Fuel cell separator, fuel cell separator manufacturing method, pretreatment separator substrate, fuel cell
JP5672901B2 (en) Manufacturing method of gas diffusion layer for fuel cell
JP5092235B2 (en) Fuel cell
JP5657429B2 (en) Fuel cell
JP2014067483A (en) Method for manufacturing solid polymer fuel cell
US20180233759A1 (en) Method for the Production of a Membrane Electrode Assembly for a Fuel Cell
KR100957786B1 (en) Method for manufacturing a membrane-electrode assembly
KR100961513B1 (en) Membrane-electrode assembly, method for manufacturing the same and fuel cell having the same
JP6144657B2 (en) Fuel cell
US9595720B2 (en) Electrode with catalyst segmentation
JP5575037B2 (en) Fuel cell electrode manufacturing apparatus and manufacturing method
JP2008016415A (en) Electrode for fuel cell, its manufacturing method, and fuel cell equipped with this electrode for fuel cell