JP2019102418A - 電極板およびその製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
本出願は、2017年12月6日に出願された台湾特許出願第106142707号に基づいていると共に、その優先権を主張し、その開示の全体が参照として本明細書に援用される。
台湾特許第I482349号にしたがって、複数のリブ部の間に流路構造を備える金属ベースを準備した。金属ベースの表面上にグラファイト層を形成した。この例では、流路構造は幅0.7mm、深さ0.7mmであり、グラファイト層の厚さは40マイクロメーターであった。グラファイト層は次の工程により形成した。厚さ0.5から100マイクロメーターの接着層を金属ベース上に形成した。接着層は、20から80vol%の炭素粉末(天然フレーク黒鉛粉末、HOMYTECH CO., LTDより購入)および80から20vol%のポリマーバインダー(ビニルエステル樹脂、Swancorより購入)を含むものとした。黒鉛粉末を接着層上に設置してから、型を用いて接着層中にラミネートし、緻密なグラファイト層を形成した。この加工の工程は圧力500kg/cm2の下で行った。これにより厚さ10マイクロメーターから300マイクロメーターのグラファイト層を金属ベース上に形成し、モノポーラプレートが完成した。このモノポーラプレート中で、グラファイト層は金属ベースの片側上にだけ配置される。
台湾特許第I482349号にしたがって、複数のリブ部の間に流路構造を備える金属ベースを準備した。金属ベースの表面上にグラファイト層を形成した。この例では、流路構造は幅0.7mm、深さ0.7mmであり、グラファイト層の厚さは40マイクロメーターであった。グラファイト層は次の工程により形成した。厚さ0.5から100マイクロメーターの接着層を金属ベース上に形成した。接着層は、20から80vol%の炭素粉末(天然フレーク黒鉛粉末、HOMYTECH CO., LTDより購入)および80から20vol%のポリマーバインダー(ビニルエステル樹脂、Swancorより購入)を含むものとした。黒鉛粉末を接着層上に設置してから、型を用いて接着層中にラミネートし、緻密なグラファイト層を形成した。この加工の工程は圧力500kg/cm2の下で行った。これにより厚さ10マイクロメーターから300マイクロメーターのグラファイト層を金属ベース上に形成した。
実施例2は実施例1と類似するが、実施例2では、剥離層を除去した後に、粗面を備える型を用いて疎水層をホットプレスし、ホットプレスされた疎水層に対応する粗面を与える点で異なっている。水滴とそれぞれ異なる表面との接触角を接触角計で測定した。金属ベースの表面と水との接触角は63°であった。比較例1における金属ベースを覆うグラファイト層の表面と水との接触角は88°であった。実施例1における流路構造の底部および側壁上の疎水層の表面(平坦面)と水との接触角は100°であった。実施例2における流路構造の底部および側壁上の疎水層の表面(粗面)と水との接触角は140°であった。上述からわかるように、粗面を備える型を用いて疎水層をホットプレスすることで、疎水層の表面粗さを増加させることができ、これにより疎水層と水との接触角が大きくなった。このため、疎水層の疎水性効果がさらに高まり、燃料電池のパフォーマンスを向上させることができた。
リブ部の間に配置された流路構造を備えてなる、グラファイト層に覆われた比較例1における金属ベースを準備した。疎水性分子であるポリテトラフルオロエチレン(PTFE)を、流路構造の底部および側壁上に位置するグラファイト層上にスプレー塗布または浸漬塗布してから、加熱乾燥して疎水層を形成した。しかしながら、塗布された(ホットプレスされたのではない)疎水層は厚さが均一でなく、例えば、流路構造の底部上の疎水層は、流路構造の側壁上の疎水層よりも厚かった。加えて、重力のために、疎水層は流路構造の側壁を完全に覆うことはできなかった(例えば部分的に露出していた)。
11…流路構造
13…リブ部
15…グラファイト層
16…貼着膜
17…第2の接着層
18…開口
19…疎水層
20…剥離層
Claims (8)
- 電極板であって
複数のリブ部の間に配置された流路構造を備える金属ベースと、
前記流路構造の底部、前記流路構造の側壁、および前記リブ部上を覆うグラファイト層と、
前記流路構造の前記底部および前記側壁上に位置する前記グラファイト層上に配置され、前記リブ部上に位置する前記グラファイト層上には配置されていない疎水層と、
を含み、
前記流路構造の前記底部上の前記疎水層と前記流路構造の前記側壁上の前記疎水層とが実質的に等しい厚さを有する、電極板。 - 前記疎水層が粗面を有し、かつ前記粗面の粗度(Ra)が0.1マイクロメーターから25マイクロメーターである、請求項1に記載の電極板。
- 電極板の製造方法であって
複数のリブ部の間に配置された流路構造を備える金属ベースを準備する工程と、
前記流路構造の底部、前記流路構造の側壁、および前記リブ部上をグラファイト層で覆う工程と、
前記流路構造の前記底部および前記側壁上に位置する前記グラファイト層上に疎水層を形成する工程であって、前記疎水層は前記リブ部上に位置する前記グラファイト層には配置されない、工程と、
を含み、
前記流路構造の前記底部上の前記疎水層と前記流路構造の前記側壁上の前記疎水層とが実質的に等しい厚さを有する、方法。 - 前記グラファイト層で覆う工程が、
前記金属ベース上に第1の接着層を形成する工程と、
前記第1の接着層上に黒鉛粉末を設置する工程と、
前記黒鉛粉末および前記第1の接着層をラミネートして前記グラファイト層を形成する工程と
を含む、請求項3に記載の方法。 - 前記疎水層を形成する前記工程が、
前記疎水層および剥離層を備え、かつ前記金属ベースの前記リブ部に対応する開口を有する貼着膜を準備する工程と、
第1のホットプレスを行って、前記流路構造の前記底部および前記側壁上に位置する前記グラファイト層上に前記貼着膜を貼着するとともに、前記リブ部上に位置する前記グラファイト層は露出させる工程と、
前記剥離層を除去する工程と、
前記疎水層上に第2のホットプレスを行う工程と
を含む、請求項3または4に記載の方法。 - 前記第2のホットプレスの工程では、粗面を有する型を用いて、前記疎水層に前記型の前記粗面に対応する粗面を備えさせ、前記疎水層の前記粗面の粗度(Ra)は0.1マイクロメーターから25マイクロメーターである、請求項5に記載の方法。
- 前記第1のホットプレスの工程は、40℃から60℃で、10kg/cm2から50kg/cm2の圧力下、30秒から60秒間行われ、前記第2のホットプレスの工程は、90℃から140℃で、10kg/cm2から50kg/cm2の圧力下、30秒から90秒間行われる、請求項5または6に記載の方法。
- 前記貼着膜が第2の接着層をさらに含み、前記貼着膜中で前記疎水層は前記第2の接着層と前記剥離層との間に配置され、前記第1のホットプレスの工程の後、前記第2の接着層は前記疎水層と前記グラファイト層との間に配置される、請求項5から7のいずれか1項に記載の方法。
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