JP2016066531A - 燃料電池用金属セパレータの製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】セパレータの金属基材にインクジェット法で吐出して皮膜を形成する際の貴金属含有インクの溶媒を、「シクロヘキシルベンゼン、ジイソプロピルベンゼン、テトラリンのいずれかを単独」で用いるか、「シクロヘキシルベンゼン、ジイソプロピルベンゼン、トリイソプロピルベンゼンのいずれか1つを主溶媒とする混合溶媒」を用いる。混合溶媒を用いる場合であって例えば主溶媒がシクロヘキシルベンゼンのときには、シクロドデセン、ジイソプロピルベンゼン、テトラメチルベンゼン、デカヒドロナフタレンのいずれか1つを残余の溶媒として含み、主溶媒と残余の溶媒の重量混合比を9:1〜7:3とする。
【選択図】図3
Description
[1]燃料電池の構成
図1は、一本実施形態に係る燃料電池1の断面図である。この燃料電池1は、MEA2と、MEA2の両面側に配された一対の燃料電池用金属セパレータ(以下、セパレータと略称)10を有している。
次に、上記構成の燃料電池1を構成するセパレータ10を製造する本発明方法の一例を説明する。
(A)シクロヘキシルベンゼン、ジイソプロピルベンゼン、テトラリンのいずれかを単独で用いる。
(B)主溶媒として、(1)シクロヘキシルベンゼン、(2)ジイソプロピルベンゼン、(3)トリイソプロピルベンゼンのいずれか1つを用いた混合溶媒を用いる。なお主溶媒とは、溶媒全量中において占める重量比率が50%以上である溶媒のことを言う。
(B−1)
主溶媒が上記(1)シクロヘキシルベンゼンのときは、シクロドデセン、ジイソプロピルベンゼン、テトラメチルベンゼン、デカヒドロナフタレンのいずれか1つを残余の溶媒として含み、主溶媒と残余の溶媒の重量混合比を9:1〜7:3とする。
主溶媒が上記(2)ジイソプロピルベンゼンのときは、シクロヘキシルベンゼン、ドデシルベンゼンのいずれか1つを残余の溶媒として含み、主溶媒と残余の溶媒の重量混合比を、残余の溶媒がシクロヘキシルベンゼンのときには9:1〜5:5とし、残余の溶媒がドデシルベンゼンのときには9:1とする。
主溶媒が上記(3)トリイソプロピルベンゼンのときは、残余の溶媒をジイソプロピルベンゼンとし、主溶媒と残余の溶媒の重量混合比率を9:1〜5:5とする。
(実施例1、参考例1)
溶媒の成分を、主溶媒としてトリイソプロピルベンゼン、残余の溶媒としてジイソプロピルベンゼンを用い、混合比率を9:1としたものを用いて金属含有インクを調製した。このインクを、上記実施形態と同様の方法で、セパレータの予備成形体における第1の凸部の頂部にインクジェット法により塗工し、実施例1のセパレータを得た。この実施例1のセパレータの予備成形体に塗工したインクのSEM断面写真を、図5(a)に示す。
上記主溶媒と残余の溶媒の混合比率を7:3、5:5、4:6とした他は実施例1と同様にセパレータを作成し(それぞれ実施例2、実施例3、参考例2、とする)、コーヒーステイン現象の有無を確認した。その結果を、図6(a)の表に示す。主溶媒であるトリイソプロピルベンゼンと残余の溶媒ジイソプロピルベンゼンの混合比が7:3(実施例2)、5:5(実施例3)のときはコーヒーステイン現象は見られなかったが、参考例2のように4:6とするとコーヒーステイン現象が見られるようになった。
溶媒の成分を、主溶媒としてシクロヘキシルベンゼン、残余の溶媒としてシクロドデセンを用い、混合比率を9:1、8:2、7:3、6:4としたものそれぞれを用いて金属含有インクを調製し、これらインクを用い実施例1と同様にしてセパレータを作成した(それぞれ、実施例4、実施例5、実施例6、参考例3、とする)。そしてこれらセパレータ上に塗工されたインクのコーヒーステイン現象を確認した。その結果を、図6(b)の表に示す。
溶媒の成分を、主溶媒としてシクロヘキシルベンゼン、残余の溶媒としてイソプロピルベンゼンを用い、混合比率を9:1、8:2、7:3、6:4としたものそれぞれを用いて金属含有インクを調製し、これらインクを用い上記実施例1と同様にしてセパレータを作成した(それぞれ、実施例7、実施例8、実施例9、参考例4、とする)。そしてこれらセパレータ上に塗工されたインクのコーヒーステイン現象を確認した。その結果を、図6(c)の表に示す。主溶媒であるシクロヘキシルベンゼンと残余の溶媒イソプロピルベンゼンの混合比が9:1〜7:3(実施例7〜9)のときはコーヒーステイン現象は見られなかったが、参考例4のように6:4とするとコーヒーステイン現象が見られるようになった。
溶媒の成分を、主溶媒としてシクロヘキシルベンゼン、残余の溶媒としてテトラメチルベンゼンを用い、混合比率を9:1、8:2、7:3、6:4としたものそれぞれを用いて金属含有インクを調製し、これらインクを用い上記実施例1と同様にしてセパレータを作成した(それぞれ、実施例10、実施例11、実施例12、参考例5、とする)。そしてこれらセパレータ上に塗工されたインクのコーヒーステイン現象を確認した。その結果を、図6(d)の表に示す。主溶媒であるシクロヘキシルベンゼンと残余の溶媒テトラメチルベンゼンの混合比が9:1〜7:3(実施例10〜12)のときはコーヒーステイン現象は見られなかったが、参考例5のように6:4とするとコーヒーステイン現象が見られるようになった。
溶媒の成分を、主溶媒としてシクロヘキシルベンゼン、残余の溶媒としてデカヒドロナフタレンを用い、混合比率を9:1、8:2、7:3、6:4としたものそれぞれを用いて金属含有インクを調製し、これらインクを用い上記実施例1と同様にしてセパレータを作成した(それぞれ、実施例13、実施例14、実施例15、参考例6、とする)。そしてこれらセパレータ上に塗工されたインクのコーヒーステイン現象を確認した。その結果を、図6(e)の表に示す。主溶媒であるシクロヘキシルベンゼンと残余の溶媒デカヒドロナフタレンの混合比が9:1〜7:3(実施例13〜15)のときはコーヒーステイン現象は見られなかったが、参考例6のように6:4とするとコーヒーステイン現象が見られるようになった。
溶媒の成分を、主溶媒としてジイソプロピルベンゼン、残余の溶媒としてシクロヘキシルベンゼンを用い、混合比率を9:1、7:3、5:5、4:6としたものそれぞれを用いて金属含有インクを調製し、これらインクを用い上記実施例1と同様にしてセパレータを作成した(それぞれ、実施例16、実施例17、実施例18、参考例7、とする)。そしてこれらセパレータ上に塗工されたインクのコーヒーステイン現象を確認した。その結果を、図6(f)の表に示す。主溶媒であるシクロヘキシルベンゼンと残余の溶媒シクロヘキシルベンゼンの混合比が9:1〜5:5(実施例16〜18)のときはコーヒーステイン現象は見られなかったが、参考例7のように4:6とするとコーヒーステイン現象が見られるようになった。
溶媒の成分を、主溶媒としてジイソプロピルベンゼン、残余の溶媒としてドデシルベンゼンを用い、混合比率を9:1、8:2としたものそれぞれを用いて金属含有インクを調製し、これらインクを用い上記実施例1と同様にしてセパレータを作成した(それぞれ、実施例19、参考例8、とする)。そしてこれらセパレータ上に塗工されたインクのコーヒーステイン現象を確認した。その結果を、図6(g)の表に示す。主溶媒であるシクロヘキシルベンゼンと残余の溶媒シクロヘキシルベンゼンの混合比が9:1(実施例19)のときはコーヒーステイン現象は見られなかったが、参考例8のように8:2とするとコーヒーステイン現象が見られるようになった。
溶媒として、シクロヘキシルベンゼン、ジイソプロピルベンゼン、テトラリンそれぞれを単独で用いた金属含有インクを調製した。これらインクを、上記実施形態と同様の方法で、セパレータの予備成形体における第1の凸部の頂部にインクジェット法によりそれぞれ塗工し、実施例20、21、22のセパレータを得た。そしてこれらセパレータ上に塗工されたインクのコーヒーステイン現象を確認した。その結果を、図6(h)の表に示す。実施例20〜22のいずれの場合も、コーヒーステイン現象は見られなかった。
本発明によれば、貴金属含有インクの溶媒を上記のように調製することにより、インクジェット法を用いても均一な厚みの貴金属コート層を形成することができる。したがって、貴金属の使用量が抑えられ、コストの低減が図られる燃料電池用のセパレータを提供することができる。
2…MEA
3…電解質膜
4…カソード電極層
5…アノード電極層
10…燃料電池用金属セパレータ
20…貴金属コート層(被膜)
Claims (1)
- 燃料電池用金属セパレータの製造方法であって、
前記金属セパレータの金属基材を準備する工程と、
貴金属ナノ粒子を含むインクを準備する工程と、
前記インクをインクジェット法で前記金属基材に吐出する工程と、
前記インクが吐出された前記金属基材を焼成し、前記金属基材表面に前記貴金属の被膜を形成する工程と、を備え、
前記インクは、
溶媒として、シクロヘキシルベンゼン、ジイソプロピルベンゼン、テトラリンのいずれかを用いるか、
または、シクロヘキシルベンゼン、ジイソプロピルベンゼン、トリイソプロピルベンゼンのいずれか1つを主溶媒とする混合溶媒を用いるものとし、
前記溶媒として前記混合溶媒を用いる場合において、
前記主溶媒がシクロヘキシルベンゼンのとき、シクロドデセン、ジイソプロピルベンゼン、テトラメチルベンゼン、デカヒドロナフタレンのいずれか1つを残余の溶媒として含み、該主溶媒と該残余の溶媒の重量混合比が9:1〜7:3であり、
前記主溶媒がジイソプロピルベンゼンのとき、シクロヘキシルベンゼン、ドデシルベンゼンのいずれか1つを残余の溶媒として含み、該主溶媒と該残余の溶媒の重量混合比が、該残余の溶媒がシクロヘキシルベンゼンのとき9:1〜5:5であり、該残余の溶媒がドデシルベンゼンのとき9:1であり、
前記主溶媒がトリイソプロピルベンゼンのとき、残余の溶媒はジイソプロピルベンゼンであり、該主溶媒と該残余の溶媒の重量混合比率は9:1〜5:5である、
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。
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