JP3357310B2 - Fuel cell separator and method of manufacturing the same - Google Patents

Fuel cell separator and method of manufacturing the same

Info

Publication number
JP3357310B2
JP3357310B2 JP03158999A JP3158999A JP3357310B2 JP 3357310 B2 JP3357310 B2 JP 3357310B2 JP 03158999 A JP03158999 A JP 03158999A JP 3158999 A JP3158999 A JP 3158999A JP 3357310 B2 JP3357310 B2 JP 3357310B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
sheet
fuel cell
expanded graphite
cell separator
forming member
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.)
Expired - Fee Related
Application number
JP03158999A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2000231925A (en
Inventor
克紀 杉田
隆久 上田
政雄 小仲
省二 加藤
清 下山
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.)
Nippon Pillar Packing Co Ltd
Original Assignee
Nippon Pillar Packing 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 Nippon Pillar Packing Co Ltd filed Critical Nippon Pillar Packing Co Ltd
Priority to JP03158999A priority Critical patent/JP3357310B2/en
Publication of JP2000231925A publication Critical patent/JP2000231925A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP3357310B2 publication Critical patent/JP3357310B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

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

Landscapes

  • Fuel Cell (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、主として電気自動
車や小型可搬電源等として用いられる燃料電池用セパレ
ータで、詳しくは、例えばイオン交換膜からなる固体高
分子膜を両側からアノード(陽極)及びカソード(陰
極)で挟んでサンドイッチ構造としたガス拡散電極をさ
らにそれの外部両側から挟むとともに、アノード及びカ
ソードとの間に、燃料ガス流路及び酸化ガス流路を形成
して燃料電池の構成単位である単セルが構成されている
固体高分子型等の燃料電池用セパレータ及びその製造方
法に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a fuel cell separator mainly used as an electric vehicle or a small portable power supply. A gas diffusion electrode having a sandwich structure sandwiched between cathodes (cathode) is further sandwiched from both outer sides thereof, and a fuel gas flow path and an oxidizing gas flow path are formed between the anode and the cathode to constitute a fuel cell. And a method for producing the same for a fuel cell separator of a solid polymer type or the like in which a single cell is constituted.

【0002】[0002]

【従来の技術】燃料電池は、アノードに水素を含有する
燃料ガスを供給し、カソードに酸素を含有する酸化ガス
を供給することにより、アノード側及びカソード側にお
いて、 H2 →2H´+2e´ …(1) (1/2)O2 +2H´+2e´→H2 O …(2) なる式の電気化学反応を示し、電池全体としては、 H2 +(1/2)O2 →H2 O …(3) なる式の電気化学反応が進行し、このような燃料が有す
る化学エネルギーを直接電気エネルギーに変換すること
で、所定の電池性能を発揮するものである。
2. Description of the Related Art In a fuel cell, a fuel gas containing hydrogen is supplied to an anode, and an oxidizing gas containing oxygen is supplied to a cathode, so that H 2 → 2H ′ + 2e ′. (1) (1/2) O 2 + 2H ′ + 2e ′ → H 2 O (2) An electrochemical reaction represented by the following formula is shown. As a whole, H 2 + (() O 2 → H 2 O (3) The electrochemical reaction of the following formula proceeds, and the chemical energy of such a fuel is directly converted into electric energy, thereby exhibiting a predetermined battery performance.

【0003】上記のようなエネルギー変換を生じる燃料
電池の一種である固体高分子型燃料電池用セパレータと
しては、燃料電池自体の設置面積をなるべく小さくし、
かつ軽量化するためにセパレータの肉厚を薄肉化するこ
とが要求されるとともに、薄肉化された場合でも十分な
機械的強度(曲げ強度など)を保持し、かつ、燃料ガス
及び酸化ガス流路を非常に高精密に成形することが要求
される。詳述すると、セパレータの薄肉化に関しては、
具体的にセパレータの厚みが2mm以下で、凸部以外の
平板部の厚みが1.0mm以下とすることが望ましい。
このようなセパレータの薄肉化にかかわらず機械的強度
を必要とする理由は、何百枚にも及ぶセパレータをスタ
ックした上、それらを締め付けて固定することで燃料電
池が組立てられる関係から、その組立て時において各セ
パレータのガス流路を形成する凸部以外の平板部分に大
きな締め付け力が作用したり、ハンドリングガスがセパ
レータの表裏面に作用する際にその表裏のガス差圧が表
裏面のいずれかの面に強く作用したりしたとき、セパレ
ータに割れなどの損傷が生じることを防止するためであ
る。
[0003] As a separator for a polymer electrolyte fuel cell, which is a kind of fuel cell that generates energy as described above, the installation area of the fuel cell itself is reduced as much as possible.
It is required that the thickness of the separator be reduced in order to reduce the weight, and at the same time, sufficient mechanical strength (such as bending strength) is maintained even when the thickness is reduced, and the flow path of the fuel gas and the oxidizing gas is reduced. Is required to be formed with very high precision. More specifically, regarding thinning of the separator,
Specifically, it is desirable that the thickness of the separator is 2 mm or less, and the thickness of the flat plate portion other than the convex portion is 1.0 mm or less.
The reason why mechanical strength is required irrespective of the thickness of the separator is that hundreds of separators are stacked, and the fuel cells are assembled by tightening and fixing them. When a large clamping force acts on the flat plate portion other than the convex portion forming the gas flow path of each separator, or when the handling gas acts on the front and back surfaces of the separator, the gas pressure difference between the front and back surfaces may be any one of the front and back surfaces. This is to prevent the separator from being damaged, such as cracking, when strongly acting on the surface.

【0004】また、ガス流路の高精密成形を必要とする
理由は、成形精度が悪いことに起因してガス流路を形成
する凸部の角部表面に欠けやRが発生すると、凸部に接
する電極との接触性能が低下してセパレータをスタック
した場合の電気抵抗率が上昇するとともに、凸部間に形
成されて隣接する流路溝に燃料ガスが流れ込むショート
(短絡)現象を生じ、ひいては燃料電池自体の起電力の
効率に悪影響を及ぼすことを回避するためである。
The reason why high precision molding of the gas flow path is required is that, if chipping or R occurs on the surface of the corner of the projection forming the gas flow path due to poor molding accuracy, the projection is formed. The contact performance with the electrode in contact with the electrode decreases, the electrical resistivity when the separator is stacked increases, and a short-circuit phenomenon in which the fuel gas flows between the adjacent flow grooves formed between the protrusions occurs, This is to avoid adversely affecting the electromotive force efficiency of the fuel cell itself.

【0005】一方、固体高分子型燃料電池においては、
固体高分子膜自体が酸性であることから、この固体高分
子膜を挟持するセパレータには耐酸性が要求されること
に加えて、セパレータが燃料ガスとなる水素や酸素ある
いは反応生成物である水等の流路として直接、ガスや生
成水と接触するために、酸化膜の生成等を防止すること
が可能な耐食性の高い材料から構成することが要求され
る。
On the other hand, in a polymer electrolyte fuel cell,
Since the solid polymer membrane itself is acidic, the separator sandwiching the solid polymer membrane is required to have acid resistance, and in addition, hydrogen or oxygen as a fuel gas or water as a reaction product is used as a separator. It is required that the flow path for the fluid flow is made of a material having a high corrosion resistance that can prevent the formation of an oxide film and the like, because the flow path directly contacts the gas or the generated water.

【0006】この種の固体高分子型燃料電池用セパレー
タとして、従来、以下説明する〜のものが提案され
ている。平板状の焼結カーボンに切削機械加工を施し
て、その表面に複数個の凸部を形成してなる焼結カーボ
ン製セパレータ。膨張黒鉛単体もしくは膨張黒鉛にフ
ェノール樹脂やピッチ等の強度向上材を含浸または混合
した平板部材を金型成形することにより、図9に示すよ
うに、平板部材30の表面に複数個の凸部31を形成さ
せ、必要に応じて、平板部材30の裏面側に金属板32
および膨張黒鉛膜33をラミネートしてなる膨張黒鉛製
セパレータ。図10に示すように、金属板34をその
表面に複数個の凸部35が形成されるようにプレス加工
し、そのプレス加工後の金属板34の表裏両面に銀や亜
鉛、アルミなどの貴金属膜36をメッキ加工してなる金
属製セパレータ。
[0006] As this type of separator for a polymer electrolyte fuel cell, the following (1) to (5) have been proposed. A sintered carbon separator obtained by subjecting a flat sintered carbon to cutting machining and forming a plurality of convex portions on the surface thereof. As shown in FIG. 9, a plurality of protrusions 31 are formed on the surface of the flat plate member 30 by molding a flat plate member obtained by impregnating or mixing the expanded graphite alone or a strength improving material such as a phenol resin or a pitch into the expanded graphite. And, if necessary, a metal plate 32 on the back side of the flat plate member 30.
And an expanded graphite separator formed by laminating an expanded graphite film 33. As shown in FIG. 10, a metal plate 34 is pressed so that a plurality of convex portions 35 are formed on the surface thereof, and a precious metal such as silver, zinc, or aluminum is formed on both front and back surfaces of the pressed metal plate 34. A metal separator formed by plating the film 36.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記した従来
の固体高分子型燃料電池用セパレータうち、の焼結カ
ーボン製セパレータは、切削機械加工によって平板部の
厚みを1.0mm以下にまで薄肉化することが困難であ
るだけでなく、例え平板部の厚みを1.0mm程度まで
薄肉化できたとしても、その薄肉平板部の機械的強度が
小さいために、燃料電池組立て時の締め付け力や溝の切
削加工時に割れなどの損傷が生じやすいという問題があ
る。
However, among the above-mentioned conventional separators for polymer electrolyte fuel cells, the sintered carbon separator has a flat plate portion whose thickness is reduced to 1.0 mm or less by cutting machining. Not only is it difficult to perform the process, but even if the thickness of the flat plate portion can be reduced to about 1.0 mm, the mechanical strength of the thin flat plate portion is small. There is a problem that damages such as cracks are likely to occur during the cutting process.

【0008】また、の膨張黒鉛製セパレータにおいて
は、膨張黒鉛が本来的に加工成形時の流動性に乏しいた
めに機械的強度が小さくて薄肉化できないのみならず、
ガス流路を形成する凸部31の角部表面に割れや膨れな
どの異常や欠陥を発生しやすくて寸法精度の高い形状に
成形することができない。また、フェノール樹脂等の強
度向上材を配合した場合でも機械的強度の多少の向上は
みられるものの、本来が電気伝導性に劣る強度向上材の
配合によってセパレータ全体としての電気特性が悪化し
やすい。さらに、厚肉平板部材の金型成形であるため
に、ガス流路の精密成形が困難であるという問題があ
る。
[0008] In the expanded graphite separator, the expanded graphite is inherently poor in fluidity at the time of working and molding, so that not only the mechanical strength is small and the thickness cannot be reduced.
Abnormalities and defects such as cracks and swelling are likely to occur on the corner surface of the convex portion 31 forming the gas flow path, and it is not possible to mold the shape into a shape with high dimensional accuracy. Even when a strength improving material such as a phenolic resin is blended, although the mechanical strength is somewhat improved, the blending of the strength improving material which is originally inferior in electrical conductivity tends to deteriorate the electrical characteristics of the entire separator. Further, there is a problem that it is difficult to precisely mold the gas flow path because the mold is used to mold a thick plate member.

【0009】さらに、の金属製セパレータの場合は、
凸部35の頂端面を精密な平坦形状に形成することが技
術的に困難であって、凸部35の角部にRが生じること
は回避できず、このRの存在によってセパレータと電極
との接触面積が縮小され、ひいては燃料電池組立て時に
多数のセパレータをスタックした場合の電気抵抗率が増
大するなどして、効率的な電気導電性が妨げられ、燃料
電池全体としての電気特性が悪化するという問題があ
る。因みに、この種のセパレータの電気特性において
は、電気伝導性(電気抵抗率)が極力小さいことが要望
されている。
Further, in the case of the metal separator described above,
It is technically difficult to form the top end surface of the convex portion 35 into a precise flat shape, and it is impossible to avoid the occurrence of R at the corner portion of the convex portion 35. It is said that the contact area is reduced, and as a result, the electrical resistivity when a large number of separators are stacked during fuel cell assembly is increased, thereby hindering efficient electrical conductivity and deteriorating the electrical characteristics of the entire fuel cell. There's a problem. Incidentally, it is required that the electrical conductivity (electrical resistivity) of this type of separator be as small as possible.

【0010】本発明は上記のような実情に鑑みてなされ
たもので、燃料電池自体の設置面積の低減及び軽量化の
要求を満たすに足りる薄肉化を図ったとしても、優れた
機械的強度を保ちつつ、ガス流路の形状及び寸法などに
非常に高い成形精度を確保して優れた電気特性を発揮さ
せることができる燃料電池用セパレータ及びその製造方
法を提供することを目的としている。
[0010] The present invention has been made in view of the above-described circumstances. Even if the thickness of the fuel cell itself is reduced enough to satisfy the requirements for the reduction of the installation area and the weight reduction, excellent mechanical strength is obtained. It is an object of the present invention to provide a fuel cell separator capable of exhibiting excellent electrical characteristics while maintaining extremely high molding accuracy in the shape and dimensions of the gas flow path while maintaining the same, and a method for manufacturing the same.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項1に記載の発明に係る燃料電池用セパレータ
は、主としてシート状部材と凸部形成部材とからなる燃
料電池用セパレータであって、上記凸部形成部材が膨張
黒鉛から構成されているとともに、上記シート状部材が
膨張黒鉛製凸部形成部材よりも機械的強度の大きい材料
から構成され、この機械的強度の大きいシート状部材に
その肉厚方向に貫通させて形成させた複数個の所定形状
の孔に上記膨張黒鉛製凸部形成部材を圧入嵌着して両者
を一体化することで、シート状部材の表面に複数個の凸
部が形成されており、上記凸部形成部材が、膨張黒鉛素
材をシート状部材の平面に対して直交する方向に配置し
て形成されているいることを特徴とするものである。
In order to achieve the above object, a fuel cell separator according to the first aspect of the present invention is a fuel cell separator mainly comprising a sheet-shaped member and a projection-forming member. The convex member is made of expanded graphite, and the sheet member is made of a material having a higher mechanical strength than the convex member made of expanded graphite. The expanded graphite convex part forming member is press-fitted into a plurality of holes of a predetermined shape formed by penetrating in the thickness direction thereof, and the two are integrated to form a plurality of parts on the surface of the sheet-like member. Are formed, and the protrusion forming member is made of expanded graphite.
Place the material in a direction perpendicular to the plane of the sheet
It is characterized by being formed by .

【0012】また、請求項7に記載の発明に係る燃料電
池用セパレータの製造方法は、主として平板部のみから
なるシート状部材と凸部形成部材とからなる燃料電池用
セパレータの製造方法であって、上記凸部形成部材が膨
張黒鉛から構成されているとともに、上記シート状部材
が膨張黒鉛製凸部形成部材よりも機械的強度の大きい材
料から構成され、この機械的強度の大きいシート状部材
にその肉厚方向に貫通させて複数個の所定形状の孔を形
成する工程と、これら所定形状の孔に上記膨張黒鉛製凸
部形成部材を形成する膨張黒鉛素材をシート状部材の平
面に対して直交する方向に配置して該シート状部材の裏
面側から表面側に向けて圧入嵌着して両者を一体化する
ことによりシート状部材の表面に複数個の凸部を形成す
る工程とを、包含していることを特徴とするものであ
る。
Further, the method for manufacturing a fuel cell separator according to the invention according to claim 7 is mainly based on only the flat plate portion.
A method for manufacturing a fuel cell separator comprising a sheet-shaped member and a convex-forming member, wherein the convex-forming member is made of expanded graphite and the sheet-like member is made of expanded graphite. A step of forming a plurality of predetermined-shaped holes by penetrating the sheet-shaped member having high mechanical strength in the thickness direction thereof, The expanded graphite material forming the expanded graphite convex portion forming member is flattened on a sheet-like member .
A plurality of projections are formed on the surface of the sheet-like member by disposing them in a direction perpendicular to the surface, press-fitting the sheet-like member from the back side to the front side, and integrating them together. And step are included.

【0013】上記構成を有する請求項1及び請求項7に
記載の発明によれば、平板部のみからなり、機械的強度
の大きい材料から構成されるシート状部材と、凸部形成
専用で、導電性及びガス不透過性に優れた材料である膨
張黒鉛から構成される凸部形成部材とを別個に作成し
て、シート状部材に形成した所定形状の孔に凸部形成部
材を圧入嵌着するといったように両部材を組み合わせる
ことにより、平板部を薄肉化して燃料電池全体の設置面
積の低減及び軽量化の要求を満たしながらも、セパレー
タとして要求される機械的強度を十分に保つことが可能
であると同時に、ガス流路を形成する凸部の角部表面に
割れや膨れなどの異常や欠陥を発生することなく、所定
形状および所定寸法の凸部を精度よく成形して優れた電
気特性を持たせることが可能である。特に、電極に接す
るセパレータ凸部の頂端面が平坦であるとともに、膨張
黒鉛からなるものであるために、電極とのなじみ性にも
優れ、接触部の電気抵抗率を小さくして電気特性の向
上、ひいては燃料電池性能の向上を図ることができる。
According to the first and seventh aspects of the present invention, a sheet-like member consisting only of a flat plate portion and made of a material having high mechanical strength, and a conductive member dedicated to forming a convex portion are provided. Forming member made of expanded graphite, which is a material having excellent permeability and gas impermeability, is separately formed, and the forming member is press-fitted into a hole of a predetermined shape formed in the sheet-like member. By combining the two members as described above, it is possible to keep the mechanical strength required for the separator sufficiently while reducing the thickness of the flat plate portion and satisfying the requirements of reducing the installation area of the entire fuel cell and reducing the weight. At the same time, without forming abnormalities or defects such as cracks and swelling on the surface of the corners of the projections forming the gas flow path, the projections of a predetermined shape and dimensions are accurately molded to achieve excellent electrical characteristics. To have It is possible. In particular, since the top end surface of the separator convex portion that is in contact with the electrode is flat and made of expanded graphite, it has excellent compatibility with the electrode, and the electrical resistivity of the contact portion is reduced to improve the electrical characteristics. As a result, the performance of the fuel cell can be improved.

【0014】ここで、上記シート状部材としては、請求
項2に記載のように、金属、焼結カーボンおよび樹脂か
らなる群の中から選択された少なくとも1種の平板素材
から構成することが望ましく、薄肉化にもかかわらず燃
料電池組立て時などに作用する締め付け力などにも十分
に耐応する強度を確実に保持させることができる。
Here, it is desirable that the sheet-like member is made of at least one kind of flat plate material selected from the group consisting of metal, sintered carbon and resin. In addition, it is possible to reliably maintain a strength sufficient to withstand a tightening force or the like that acts upon assembling the fuel cell despite the thinning.

【0015】また、上記膨張黒鉛製凸部形成部材とし
て、請求項3に記載のように、膨張黒鉛シート素材を
巻き状に巻回することで作成されたものや、請求項4に
記載のように、膨張黒鉛シート素材の複数枚を積層する
ことで作成されたものを用いる場合は、凸部形成部材の
体積抵抗率が非常に低くなり、セパレータ全体の電気特
性を一層向上することができる。
Further, the expanded graphite sheet material may be formed by swirling the expanded graphite sheet material.
In the case of using a material formed by winding in a wound shape or a material formed by laminating a plurality of expanded graphite sheet materials as described in claim 4, the volume of the protrusion forming member is The resistivity becomes very low, and the electrical characteristics of the entire separator can be further improved.

【0016】さらに、上記シート状部材として、請求項
5、6あるいは8に記載のように、金属または樹脂平板
素材の表面もしくは裏面または表裏両面に膨脹黒鉛膜を
被覆させてなるものを用いることにより、酸性の固体高
分子膜を挟持するセパレータに要求される耐酸性はもと
より、燃料ガスとなる水素や酸素あるいは反応生成物で
ある水等と接触しても酸化膜の生成等を防止する耐食性
を持たせることが可能である。
Further, as the sheet-like member, as described in claim 5, 6 or 8, a sheet-like material obtained by coating an expanded graphite film on the front surface, the back surface, or both the front and back surfaces of a metal or resin plate material is used. In addition to the acid resistance required for the separator sandwiching the acidic solid polymer membrane, the corrosion resistance prevents the formation of an oxide film even when it comes in contact with fuel gas such as hydrogen or oxygen or reaction product water. It is possible to have.

【0017】[0017]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
にもとづいて説明する。まず最初に、燃料電池用セパレ
ータの一実施形態として固体高分子型燃料電池の構成及
び動作について図1〜図3を参照して簡単に説明する。
固体高分子型燃料電池20は、例えばフッ素系樹脂より
形成されたイオン交換膜である固体高分子膜1と、炭素
繊維糸で織成したカーボンクロスやカーボンペーパーあ
るいはカーボンフェルトにより形成され、上記固体高分
子膜1を両側から挟みサンドイッチ構造をなすガス拡散
電極となるアノード2及びカソード3と、そのサンドイ
ッチ構造をさらに両側から挟むセパレータ4,4とから
構成される単セル5の複数組を積層し、その両端に図示
省略した集電板を配置したスタック構造に構成されてい
る。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. First, the configuration and operation of a polymer electrolyte fuel cell as an embodiment of a fuel cell separator will be briefly described with reference to FIGS.
The polymer electrolyte fuel cell 20 is formed of, for example, a solid polymer membrane 1 which is an ion exchange membrane formed of a fluorine-based resin, and a carbon cloth, carbon paper or carbon felt woven with carbon fiber yarns. A plurality of sets of single cells 5 each comprising an anode 2 and a cathode 3 serving as a gas diffusion electrode forming a sandwich structure sandwiching the molecular film 1 from both sides and separators 4 and 4 further sandwiching the sandwich structure from both sides are laminated. It has a stack structure in which current collector plates (not shown) are arranged at both ends.

【0018】上記両セパレータ4は、図2に明示するよ
うに、その周辺部に、水素を含有する燃料ガス孔6,7
と酸素を含有する酸化ガス孔8,9と冷却水孔10とが
形成されており、上記単セル5の複数組を積層した時、
各セパレータ4の各孔6,7、8,9、10がそれぞれ
燃料電池20内部をその長手方向に貫通して燃料ガス供
給マニホールド、燃料ガス排出マニホールド、酸化ガス
供給マニホールド、酸化ガス排出マニホールド、冷却水
路を形成するようになされている。
As shown in FIG. 2, the two separators 4 have fuel gas holes 6 and 7 containing hydrogen at their peripheral portions.
And oxidizing gas holes 8 and 9 containing oxygen and cooling water holes 10 are formed. When a plurality of sets of the single cells 5 are stacked,
Each hole 6, 7, 8, 9, 10 of each separator 4 penetrates through the inside of the fuel cell 20 in the longitudinal direction, and the fuel gas supply manifold, fuel gas discharge manifold, oxidizing gas supply manifold, oxidizing gas discharge manifold, cooling It is designed to form a channel.

【0019】また、上記両セパレータ4の表面には、多
数の突起を形成することで、それらの突起間に溝部11
が形成されており、図3に明示するように、上記溝部1
1とアノード2の表面との間に燃料ガス流路12が形成
されているとともに、溝部11とカソード3の表面との
間に酸化ガス流路13が形成されている。
Also, by forming a large number of projections on the surface of both separators 4, a groove 11 is formed between the projections.
The groove 1 is formed as shown in FIG.
A fuel gas flow path 12 is formed between the surface of the anode 1 and the anode 2, and an oxidizing gas flow path 13 is formed between the groove 11 and the surface of the cathode 3.

【0020】上記構成の固体高分子型燃料電池20にお
いては、外部に設けられた燃料ガス供給装置から燃料電
池20に対して供給された水素を含有する燃料ガスが上
記燃料ガス供給マニホールドを経由して各単セル5の燃
料ガス流路12に供給されて各単セル5のアノード2側
において既述(1)式で示したとおりの電気化学反応を
呈し、その反応後の燃料ガスは各単セル5の燃料ガス流
路12から上記燃料ガス排出マニホールドを経由して外
部に排出される。同時に、外部に設けられた酸化ガス供
給装置から燃料電池20に対して供給された酸素を含有
する酸化ガス(空気)が上記酸化ガス供給マニホールド
を経由して各単セル5の酸化ガス流路13に供給されて
各単セル5のカソード3側において既述(2)式で示し
たとおりの電気化学反応を呈し、その反応後の酸化ガス
は各単セル5の酸化ガス流路13から上記酸化ガス排出
マニホールドを経由して外部に排出される。
In the polymer electrolyte fuel cell 20 having the above-described structure, a fuel gas containing hydrogen supplied to the fuel cell 20 from a fuel gas supply device provided outside passes through the fuel gas supply manifold. The fuel gas is supplied to the fuel gas flow channel 12 of each unit cell 5 and undergoes an electrochemical reaction on the anode 2 side of each unit cell 5 on the anode 2 side as described in the above formula (1). The fuel gas is discharged from the fuel gas passage 12 of the cell 5 to the outside via the fuel gas discharge manifold. At the same time, an oxidizing gas (air) containing oxygen supplied to the fuel cell 20 from an oxidizing gas supply device provided outside is supplied to the oxidizing gas passage 13 of each unit cell 5 via the oxidizing gas supply manifold. Is supplied to the cathode 3 side of each unit cell 5 to cause an electrochemical reaction as shown in the above-mentioned equation (2), and the oxidized gas after the reaction flows from the oxidized gas flow path 13 of each unit cell 5 to the oxidized gas. The gas is discharged to the outside via the gas discharge manifold.

【0021】上記(1)及び(2)式の電気化学反応に
伴い、燃料電池20全体としては既述(3)式で示した
電気化学反応が進行して、燃料が有する化学エネルギー
を直接電気エネルギーに変換することで、所定の電池性
能が発揮される。なお、この燃料電池20は、固体高分
子膜1の性質から約80〜100℃の温度範囲で運転さ
れるために発熱を伴う。そこで、燃料電池20の運転中
は、外部に設けられた冷却水供給装置から該燃料電池2
0に対して冷却水を供給し、これを上記冷却水路に循環
させることによって、燃料電池20内部の温度上昇を抑
制している。
With the electrochemical reactions of the above formulas (1) and (2), the electrochemical reaction shown in the above formula (3) progresses as a whole in the fuel cell 20, and the chemical energy of the fuel is directly converted to the electric energy. By converting to energy, predetermined battery performance is exhibited. In addition, the fuel cell 20 generates heat because it is operated in a temperature range of about 80 to 100 ° C. due to the properties of the solid polymer membrane 1. Therefore, during operation of the fuel cell 20, the fuel cell 2 is supplied from a cooling water supply device provided outside.
By supplying cooling water to the cooling water channel 0 and circulating the cooling water in the cooling water channel, a rise in the temperature inside the fuel cell 20 is suppressed.

【0022】次に、上記のような構成及び動作を有する
固体高分子型燃料電池20におけるセパレータ4の構成
及びその製造方法について説明する。図4は本発明に係
る燃料電池用セパレータ4の第1の実施形態を示す一部
破断斜視図であり、この燃料電池用セパレータ4は、シ
ート状部材14と膨張黒鉛製の凸部形成部材15とから
なる。シート状部材14としては、SUSなどの金属、
焼結カーボン及び樹脂からなる群の中から選択された膨
張黒鉛製凸部形成部材15よりも機械的強度の大きい1
種の平板素材から構成されており、このシート状部材1
4にはプレス加工などによりその肉厚方向に貫通させて
複数個の所定形状の孔16が形成されている。
Next, the structure of the separator 4 in the polymer electrolyte fuel cell 20 having the above-described structure and operation and a method of manufacturing the same will be described. FIG. 4 is a partially cutaway perspective view showing a first embodiment of a fuel cell separator 4 according to the present invention. The fuel cell separator 4 includes a sheet-like member 14 and a protruding member 15 made of expanded graphite. Consists of As the sheet-like member 14, a metal such as SUS,
1 having a higher mechanical strength than the expanded graphite convex member 15 selected from the group consisting of sintered carbon and resin.
This sheet-like member 1 is made of a kind of flat plate material.
A plurality of holes 16 having a predetermined shape are formed in the hole 4 in the thickness direction by press working or the like.

【0023】このような孔16を有するシート状部材1
4を、図5に示すように、凸部形成部に対応する箇所に
凹部17aを有する下型17の上面にその裏面14aが
上向きになるようにセットするとともに、そのセットさ
れたシート状部材14の上部に上記凸部形成部に対応す
る箇所に可動押型18aを備えた上型18を配置し、か
つ、この上型18における可動押型18aの下部で上記
シート状部材14の裏面に膨張黒鉛製凸部形成部材15
を配置する。この状態で上型18と下型17とを近接さ
せてシート状部材14を挟持固定した後、可動押型18
aを下型17側に押圧移動させるといった金型成形を行
なうことにより、シート状部材14の孔16に膨張黒鉛
製凸部形成部材15を圧入嵌着させて両部材14,15
を一体化することで、シート状部材14の表面に複数個
の凸部19を形成し、隣接する凸部19,19間に上記
燃料ガス流路12や酸化ガス流路13となる溝部11を
形成している。
The sheet-like member 1 having such a hole 16
5 is set on the upper surface of a lower mold 17 having a concave portion 17a at a position corresponding to the convex portion so that the back surface 14a faces upward, and the set sheet-like member 14 is set as shown in FIG. An upper die 18 having a movable press die 18a is disposed at a position corresponding to the above-mentioned protrusion forming portion, and an expanded graphite is formed on the back surface of the sheet-like member 14 below the movable press die 18a in the upper die 18. Convex part forming member 15
Place. In this state, after the upper die 18 and the lower die 17 are brought close to each other to clamp and fix the sheet-like member 14, the movable pressing die 18
a is pressed toward the lower mold 17 to thereby press-fit the convex portion forming member 15 made of expanded graphite into the hole 16 of the sheet-like member 14 to press-fit the two members 14, 15.
By forming a plurality of convex portions 19 on the surface of the sheet-like member 14, the groove portion 11 serving as the fuel gas flow channel 12 or the oxidizing gas flow channel 13 is formed between the adjacent convex portions 19, 19. Has formed.

【0024】図6は本発明に係る燃料電池用セパレータ
4の第2の実施形態を示す一部破断斜視図であり、この
燃料電池用セパレータ4は、シート状部材14がSUS
などの金属平板素材14aの表裏両面にそれぞれ膨張黒
鉛膜14b,14cを被覆させてなるものであり、その
他の構成及び製造方法は上記第1の実施形態で説明した
ものと同一であるため、詳しい説明は省略する。なお、
この第2の実施形態において、金属平板素材14aの表
裏両面における膨張黒鉛膜14b,14cは、金属平板
素材14aの表面に微細な凸凹を形成させる、あるい
は、フェノール樹脂系等の接着剤を塗布した後、膨張黒
鉛粉を散布した上で、加圧ローラ成形することによって
機械的または化学的に接着して被覆形成されるものであ
る。
FIG. 6 is a partially cutaway perspective view showing a second embodiment of a fuel cell separator 4 according to the present invention. In this fuel cell separator 4, a sheet member 14 is made of SUS.
And the like, and the front and back surfaces of a metal flat plate material 14a are coated with expanded graphite films 14b and 14c, respectively. Other configurations and manufacturing methods are the same as those described in the first embodiment. Description is omitted. In addition,
In the second embodiment, the expanded graphite films 14b and 14c on both the front and back surfaces of the metal flat plate material 14a have fine irregularities formed on the surface of the metal flat plate material 14a, or are coated with an adhesive such as a phenolic resin. Thereafter, the expanded graphite powder is sprayed, and then formed by pressure roller molding to form a coating by mechanically or chemically bonding.

【0025】図7は本発明に係る燃料電池用セパレータ
4の第3の実施形態を示す一部破断斜視図であり、この
燃料電池用セパレータ4は、膨張黒鉛製凸部形成部材1
5として、長尺帯状の膨張黒鉛シート素材15aをシー
ト状部材14の平面に対して直交する方向に配置できる
ように、例えばそのシート素材15aを何回も渦巻き状
に巻回し、かつ、所定の凸部形状に整形して作成された
ものを使用したものであり、その他の構成及び製造方法
は上記第1の実施形態で説明したものと同一であるた
め、詳しい説明は省略する。
FIG. 7 is a partially cutaway perspective view showing a third embodiment of a fuel cell separator 4 according to the present invention. The fuel cell separator 4 is composed of an expanded graphite convex part forming member 1.
5, for example, the sheet material 15a is spirally wound many times so that the long strip-shaped expanded graphite sheet material 15a can be arranged in a direction perpendicular to the plane of the sheet member 14, Since a structure formed by shaping into a convex shape is used, and the other configuration and manufacturing method are the same as those described in the first embodiment, detailed description will be omitted.

【0026】図8は本発明に係る燃料電池用セパレータ
4の第4の実施形態を示す一部破断斜視図であり、この
燃料電池用セパレータ4は、膨張黒鉛製凸部形成部材1
5として、帯状の膨張黒鉛シート素材15bの複数枚を
積層して作成されたものを使用したものであり、その他
の構成及び製造方法は上記第1の実施形態で説明したも
のと同一であるため、詳しい説明は省略する。
FIG. 8 is a partially cutaway perspective view showing a fourth embodiment of a fuel cell separator 4 according to the present invention. The fuel cell separator 4 is composed of an expanded graphite projection forming member 1.
As No. 5, a material formed by laminating a plurality of strip-shaped expanded graphite sheet materials 15b is used, and the other configuration and manufacturing method are the same as those described in the first embodiment. Detailed description is omitted.

【0027】上記各実施形態で示した構成の燃料電池用
セパレータ4は、平板部のみからなり、機械的強度が大
きいシート状部材14と、凸部形成専用で導電性及びガ
ス不透過性に優れた材料である膨張黒鉛製の凸部形成部
材15とを別個に作成して、シート状部材14側の孔1
6に凸部形成部材15を圧入嵌着させるべく両部材1
4,15を組み合わせることにより、平板部の厚みtを
薄肉化し燃料電池20全体の設置面積の低減及び軽量化
の要求を満たしながらも、セパレータ4として要求され
る機械的強度を十分に保つと同時に、凸部19の角部表
面に割れや膨れなどの異常や欠陥を発生することなく、
凸部19及び溝部11を所定形状および所定寸法に精度
よく成形して優れた電気特性を持たせることが可能であ
る。特に、固体高分子膜1を両側から挟む電極(アノー
ド3およびカソード4)に接するセパレータ凸部19の
頂端面が平坦であるとともに、膨張黒鉛であるために、
電極3,4とのなじみ性にも優れ、接触部の電気抵抗率
を小さくして電気特性の向上、ひいては燃料電池性能の
向上を図ることが可能である。
The fuel cell separator 4 having the structure shown in each of the above embodiments has only a flat plate portion, and has a sheet-like member 14 having a large mechanical strength, and has excellent conductivity and gas impermeability only for forming the convex portion. The convex material forming member 15 made of expanded graphite, which is a material for
6 so that the protrusion forming member 15 is press-fitted to the both members 1.
By combining the elements 4 and 15, the thickness t of the flat plate portion is reduced to satisfy the requirements of reducing the installation area of the entire fuel cell 20 and reducing the weight thereof, while at the same time maintaining sufficient mechanical strength required for the separator 4. Without causing abnormalities or defects such as cracks and swelling on the corner surfaces of the convex portions 19,
The convex portion 19 and the groove portion 11 can be formed into a predetermined shape and a predetermined size with high precision, and can have excellent electrical characteristics. In particular, since the top end surface of the separator projection 19 in contact with the electrodes (anode 3 and cathode 4) sandwiching the solid polymer membrane 1 from both sides is flat and is made of expanded graphite,
It has excellent compatibility with the electrodes 3 and 4, and it is possible to improve the electric characteristics by reducing the electric resistivity of the contact portion, and to improve the fuel cell performance.

【0028】特に、シート状部材14を、金属、樹脂あ
るいは焼結カーボンの平板素材から構成することによ
り、薄肉化にもかかわらず燃料電池20の組立て時など
に作用する締め付け力などにも十分に耐応する強度を確
実に保持させることができる。
In particular, since the sheet-like member 14 is made of a flat material such as metal, resin or sintered carbon, the sheet-like member 14 has a sufficient tightening force acting upon assembling the fuel cell 20 despite the thinning. It is possible to reliably maintain the strength to withstand.

【0029】また、膨張黒鉛製凸部形成部材15とし
て、第3の実施形態で示すように、膨張黒鉛シート素材
15aを巻回して作成されたものや、第4の実施形態で
示すように、膨張黒鉛シート素材15bの複数枚を積層
して作成されたものを用いる場合は、凸部形成部材15
の体積抵抗率が非常に低くなり、セパレータ4全体の電
気特性を一層向上することができる。
Further, as the convex portion forming member 15 made of expanded graphite, a member formed by winding an expanded graphite sheet material 15a as shown in the third embodiment, or as shown in the fourth embodiment, In the case of using a material formed by laminating a plurality of expanded graphite sheet materials 15b, the protrusion forming member 15 is used.
Has a very low volume resistivity, and the electrical characteristics of the entire separator 4 can be further improved.

【0030】さらに、シート状部材14として、第2の
実施形態で示したように、金属または樹脂平板素材14
aの表裏両面に膨脹黒鉛膜14b,14cを被覆させて
なるものを用いることにより、酸性の固体高分子膜2を
挟持するセパレータ4に要求される耐酸性はもとより、
燃料ガスとなる水素や酸素あるいは反応生成物である水
等と接触しても酸化膜の生成等を防止する耐食性をも十
分に持たせることが可能である。
Further, as shown in the second embodiment, the sheet-shaped member 14 is made of a metal or resin plate material 14.
By using a material in which the expanded graphite films 14b and 14c are coated on both the front and back surfaces of a, not only the acid resistance required for the separator 4 sandwiching the acidic solid polymer film 2 but also the acid resistance required
Corrosion resistance for preventing formation of an oxide film or the like even when contacting with hydrogen or oxygen serving as a fuel gas or water serving as a reaction product can be sufficiently provided.

【0031】[0031]

【実験例】以下、実験例によって本発明を更に詳しく説
明する。表1に示すような仕様を有するように製造され
た実施例1〜実施例3に相当する本発明の燃料電池用セ
パレータと比較例1,2に相当する従来の燃料電池用セ
パレータとにおける強度、電気接触抵抗、成形精度およ
び耐食性の各項目について下記の試験方法で測定し評価
したところ、表2に示すような結果が得られた。
EXPERIMENTAL EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to experimental examples. Strength in the fuel cell separator of the present invention corresponding to Examples 1 to 3 and the conventional fuel cell separator corresponding to Comparative Examples 1 and 2, which were manufactured to have specifications as shown in Table 1. Each item of electrical contact resistance, molding accuracy, and corrosion resistance was measured and evaluated by the following test methods, and the results shown in Table 2 were obtained.

【0032】 強度:JIS K7203に規定する試験方法に従って
測定した。 電気接触抵抗:セパレータの2枚を銅板電極間に配置し
て加圧した後、四端子法により電極の電流と電圧を計測
することにより測定した。 成形精度:ガス流路を形成する凸部の角部のRが0.2
mm以下のものを○、0.2mmを超えるものを×とし
た。 耐食性:浸漬処理を施した後の試料の表面状態を観察し
ながら、腐食箇所を計数した。ここで、腐食面積が0.
01mm2 以下の微小な腐食箇所が0〜2ケ/cm2
場合は◎、3〜10ケ/cm2 の場合は△、10ケ/c
2 を越える場合は×とした。
Strength: Measured according to the test method specified in JIS K7203. Electric contact resistance: Two separators were placed between copper plate electrodes and pressed, and then measured by measuring the current and voltage of the electrodes by a four-terminal method. Molding accuracy: R at the corner of the projection forming the gas flow path is 0.2
mm or less were rated as ○, and those exceeding 0.2 mm were rated as x. Corrosion resistance: Corrosion points were counted while observing the surface condition of the sample after the immersion treatment. Here, the corrosion area is 0.
When the number of minute corrosion portions of 01 mm 2 or less is 0 to 2 / cm 2 , when the number is 3 to 10 / cm 2 △, 10 / c
If exceeding m 2 was ×.

【0033】[0033]

【表1】 [Table 1]

【0034】[0034]

【表2】 [Table 2]

【0035】上記の表1からも明らかなように、実施例
1〜3に相当する本発明の燃料電池用セパレータは、い
ずれもシート状部材の平板部の厚みtを1.0mm以下
まで薄肉化することが可能でありながら、表2から明ら
かなように、優れた機械的強度及び成形精度を保持する
ことが可能であり、ひいてはセパレータをスタックした
場合の電気接触抵抗も小さく、かつ、耐食性にも優れて
いる。これに対して、比較例1に相当する従来の燃料電
池用セパレータは、成形精度や耐食性に関して本発明品
と遜色のない結果が得られるものの、平板部の肉厚が
1.2mmとセパレータとして要求される薄肉度に到達
しないだけでなく、機械的強度も不十分である。また、
比較例2に相当する従来の燃料電池用セパレータは、薄
肉度や機械的強度に関して余り問題がないものの、成形
精度の面で頗る劣っており、燃料電池の効率よい起電作
用に悪影響を及ぼすことが分かった。
As is apparent from Table 1 above, the fuel cell separators of the present invention corresponding to Examples 1 to 3 all have the thickness t of the flat portion of the sheet member reduced to 1.0 mm or less. As is clear from Table 2, it is possible to maintain excellent mechanical strength and molding accuracy, and furthermore, the electrical contact resistance when the separator is stacked is small, and the corrosion resistance is improved. Is also excellent. On the other hand, the conventional fuel cell separator corresponding to Comparative Example 1 has a molding thickness and corrosion resistance that are comparable to those of the product of the present invention, but the flat plate has a wall thickness of 1.2 mm and is required as a separator. Not only does it not achieve the required thinness, but also the mechanical strength is insufficient. Also,
The conventional fuel cell separator corresponding to Comparative Example 2 has little problem with respect to thinness and mechanical strength, but is extremely inferior in terms of molding accuracy and adversely affects the efficient electromotive action of the fuel cell. I understood.

【0036】[0036]

【発明の効果】以上のように、請求項1及び7に記載の
発明によれば、セパレータの平板部を薄肉化して燃料電
池全体の設置面積の低減及び軽量化の要求を満たしなが
らも、セパレータとして要求される機械的強度を十分に
保つと同時に、ガス流路を形成する凸部の角部表面に割
れや膨れなどの異常や欠陥の発生もなく、所定形状およ
び所定寸法の凸部を非常に高精度に成形して優れた電気
特性を持たせることができる。特に、電極に接するセパ
レータ凸部の頂端面を平坦にして電極とのなじみ性をよ
くし、接触部の電気抵抗率を小さくして電気特性の向
上、ひいては燃料電池性能の著しい向上を図ることがで
きるという効果を奏する。
As described above, according to the first and seventh aspects of the present invention, the thickness of the flat plate portion of the separator can be reduced to satisfy the demand for a reduction in the installation area and the weight of the entire fuel cell. In addition to maintaining sufficient mechanical strength required for the projections, the projections of the specified shape and dimensions can be very It can be molded with high precision to have excellent electrical characteristics. In particular, it is possible to improve the conformability with the electrode by flattening the top end surface of the separator convex portion in contact with the electrode, to reduce the electrical resistivity of the contact portion, to improve the electrical characteristics, and thereby to remarkably improve the fuel cell performance. It has the effect of being able to.

【0037】また、請求項3、4に記載の発明によれ
ば、上記効果に加えて、凸部形成部材の体積抵抗率を非
常に低くして、セパレータ全体の電気特性を一段と向上
することができる。
According to the third and fourth aspects of the present invention, in addition to the above effects, the volume resistivity of the projection-forming member can be made extremely low, and the electrical characteristics of the entire separator can be further improved. it can.

【0038】さらに、請求項5、6あるいは8に記載の
発明によれば、上記効果に加えて、酸性の固体高分子膜
を挟持するセパレータに要求される耐酸性はもとより、
燃料ガスとなる水素や酸素あるいは反応生成物である水
等と接触しても酸化膜の生成や腐食損傷を防止し、優れ
た耐食性を発揮させることができる。
Further, according to the invention as set forth in claim 5, 6, or 8, in addition to the above-mentioned effects, not only the acid resistance required for the separator sandwiching the acidic solid polymer membrane, but also
Even if it comes into contact with hydrogen or oxygen as a fuel gas or water as a reaction product, the formation of an oxide film or corrosion damage can be prevented, and excellent corrosion resistance can be exhibited.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明のセパレータを備えた固体高分子型燃料
電池を構成するスタック構造の構成を示す分解斜視図で
ある。
FIG. 1 is an exploded perspective view showing a configuration of a stack structure constituting a polymer electrolyte fuel cell provided with a separator of the present invention.

【図2】同上固体高分子型燃料電池におけるセパレータ
の外観正面図である。
FIG. 2 is an external front view of a separator in the polymer electrolyte fuel cell.

【図3】同上固体高分子型燃料電池の構成単位である単
セルの構成を示す要部の拡大断面図である。
FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view of a main part showing a configuration of a single cell which is a structural unit of the polymer electrolyte fuel cell.

【図4】本発明に係る燃料電池用セパレータの第1の実
施形態を示す一部破断斜視図である。
FIG. 4 is a partially cutaway perspective view showing a first embodiment of a fuel cell separator according to the present invention.

【図5】同上燃料電池用セパレータの製造方法を説明す
る断面図である。
FIG. 5 is a cross-sectional view for explaining a method for manufacturing the fuel cell separator.

【図6】本発明に係る燃料電池用セパレータの第2の実
施形態を示す一部破断斜視図である。
FIG. 6 is a partially cutaway perspective view showing a second embodiment of the fuel cell separator according to the present invention.

【図7】本発明に係る燃料電池用セパレータの第3の実
施形態を示す一部破断斜視図である。
FIG. 7 is a partially cutaway perspective view showing a third embodiment of the fuel cell separator according to the present invention.

【図8】本発明に係る燃料電池用セパレータの第4の実
施形態を示す一部破断斜視図である。
FIG. 8 is a partially cutaway perspective view showing a fourth embodiment of the fuel cell separator according to the present invention.

【図9】従来の燃料電池用セパレータの一例を示す一部
破断斜視図である。
FIG. 9 is a partially cutaway perspective view showing an example of a conventional fuel cell separator.

【図10】従来の燃料電池用セパレータの他の例を示す
一部破断斜視図である。
FIG. 10 is a partially cutaway perspective view showing another example of a conventional fuel cell separator.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 固体高分子膜 4 燃料電池用セパレータ 14 シート状部材 14a 平板素材 14b,14c 膨張黒鉛膜 15 膨張黒鉛製凸部形成部材 15a,15b 膨張黒鉛シート素材 16 孔 19 凸部 20 燃料電池 REFERENCE SIGNS LIST 1 solid polymer membrane 4 fuel cell separator 14 sheet member 14 a flat plate material 14 b, 14 c expanded graphite film 15 expanded graphite convex portion forming member 15 a, 15 b expanded graphite sheet material 16 holes 19 convex portion 20 fuel cell

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 加藤 省二 兵庫県三田市下内神字打場541番地の1 日本ピラー工業株式会社三田工場内 (72)発明者 下山 清 兵庫県三田市下内神字打場541番地の1 日本ピラー工業株式会社三田工場内 (56)参考文献 特開2000−12048(JP,A) 特開 平5−74469(JP,A) 特開 昭62−272465(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01M 8/00 - 8/24 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Shoji Kato 541-1, Shimouchi Shinto bat, Mita City, Hyogo Prefecture Inside the Mita Plant of Nippon Pillar Industry Co., Ltd. (72) Inventor Kiyoshi Shimoyama Shimouchi, Mita City, Hyogo Prefecture No. 541 of the priest's stadium The inside of the Mita factory of Nippon Pillar Industry Co., Ltd. (56) References JP-A-2000-1248 (JP, A) JP-A-5-74469 (JP, A) JP-A-62-272465 (JP) , A) (58) Field surveyed (Int. Cl. 7 , DB name) H01M 8/00-8/24

Claims (8)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 主としてシート状部材と凸部形成部材と
からなる燃料電池用セパレータであって、 上記凸部形成部材が膨張黒鉛から構成されているととも
に、上記シート状部材が膨張黒鉛製凸部形成部材よりも
機械的強度の大きい材料から構成され、 この機械的強度の大きいシート状部材にその肉厚方向に
貫通させて形成させた複数個の所定形状の孔に上記膨張
黒鉛製凸部形成部材を圧入嵌着して両者を一体化するこ
とで、シート状部材の表面に複数個の凸部が形成されて
おり上記凸部形成部材が、膨張黒鉛素材をシート状部材の平
面に対して直交する方向に配置して形成されて いること
を特徴とする燃料電池用セパレータ。
1. A fuel cell separator mainly comprising a sheet-shaped member and a projection-forming member, wherein the projection-forming member is made of expanded graphite, and the sheet-shaped member is made of expanded graphite. The expanded graphite convex portion is formed in a plurality of holes of a predetermined shape which are formed of a material having higher mechanical strength than the forming member and are formed by penetrating the sheet-like member having high mechanical strength in the thickness direction thereof. A plurality of protrusions are formed on the surface of the sheet-like member by press-fitting the member and integrating them.
The above-mentioned convex part forming member uses the expanded graphite material as a flat sheet-shaped member.
A separator for a fuel cell, wherein the separator is formed so as to be arranged in a direction perpendicular to a plane .
【請求項2】 上記シート状部材が、金属、焼結カーボ
ンおよび樹脂からなる群の中から選択された少なくとも
1種の平板素材から構成されている請求項1に記載の燃
料電池用セパレータ。
2. The fuel cell separator according to claim 1, wherein said sheet-like member is made of at least one kind of flat plate material selected from the group consisting of metal, sintered carbon, and resin.
【請求項3】 上記膨張黒鉛製凸部形成部材が、膨張黒
鉛シート素材を渦巻き状に巻回することにより作成され
たものである請求項1または2に記載の燃料電池用セパ
レータ。
3. The fuel cell separator according to claim 1, wherein the expanded graphite convex portion forming member is formed by spirally winding an expanded graphite sheet material.
【請求項4】 上記膨張黒鉛製凸部形成部材が、膨張黒
鉛シート素材の複数枚を積層することにより作成された
ものである請求項1または2に記載の燃料電池用セパレ
ータ。
4. The fuel cell separator according to claim 1, wherein the expanded graphite protrusion forming member is formed by laminating a plurality of expanded graphite sheet materials.
【請求項5】 上記シート状部材が、金属または樹脂平
板素材の表面に膨張黒鉛膜を被覆させてなるものである
請求項1ないし4のいずれかに記載の燃料電池用セパレ
ータ。
5. The fuel cell separator according to claim 1, wherein the sheet-like member is formed by coating a surface of a flat metal or resin material with an expanded graphite film.
【請求項6】 上記シート状部材が、金属または樹脂平
板素材の裏面に膨張黒鉛膜を被覆させてなるものである
請求項1ないし5のいずれかに記載の燃料電池用セパレ
ータ。
6. The fuel cell separator according to claim 1, wherein the sheet-like member is formed by coating an expanded graphite film on a back surface of a metal or resin flat plate material.
【請求項7】 主として平板部のみからなるシート状部
材と凸部形成部材とからなる燃料電池用セパレータの製
造方法であって、 上記凸部形成部材が膨張黒鉛から構成されているととも
に、上記シート状部材が膨張黒鉛製凸部形成部材よりも
機械的強度の大きい材料から構成され、 この機械的強度の大きいシート状部材にその肉厚方向に
貫通させて複数個の所定形状の孔を形成する工程と、 これら所定形状の孔に上記膨張黒鉛製凸部形成部材を
成する膨張黒鉛素材をシート状部材の平面に対して直交
する方向に配置して該シート状部材の裏面側から表面側
に向けて圧入嵌着して両者を一体化することによりシー
ト状部材の表面に複数個の凸部を形成する工程とを、包
含していることを特徴とする燃料電池用セパレータの製
造方法。
7. A method for manufacturing a fuel cell separator comprising a sheet-shaped member mainly comprising only a flat portion and a projection-forming member, wherein said projection-forming member is made of expanded graphite and said sheet The sheet-shaped member is made of a material having a higher mechanical strength than the expanded graphite protrusion forming member, and a plurality of holes having a predetermined shape are formed by penetrating the sheet-shaped member having the higher mechanical strength in the thickness direction. form a step, the expanded graphite projection forming member into the hole of a predetermined shape
Make the expanded graphite material perpendicular to the plane of the sheet-like member
Disposed in a direction to and forming a plurality of convex portions on the surface of the sheet-shaped member by integrating both being pressure inserted and fitted toward the surface side from the back side of the sheet-like member, inclusion A method for producing a fuel cell separator.
【請求項8】 上記シート状部材を構成する平板素材の
表裏面のうち、少なくとも表面に膨張黒鉛膜を被覆する
工程を包含している請求項7に記載の燃料電池用セパレ
ータの製造方法。
8. The method for producing a fuel cell separator according to claim 7, further comprising a step of coating at least the surface of the front and back surfaces of the flat plate material constituting the sheet member with an expanded graphite film.
JP03158999A 1999-02-09 1999-02-09 Fuel cell separator and method of manufacturing the same Expired - Fee Related JP3357310B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP03158999A JP3357310B2 (en) 1999-02-09 1999-02-09 Fuel cell separator and method of manufacturing the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP03158999A JP3357310B2 (en) 1999-02-09 1999-02-09 Fuel cell separator and method of manufacturing the same

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2000231925A JP2000231925A (en) 2000-08-22
JP3357310B2 true JP3357310B2 (en) 2002-12-16

Family

ID=12335387

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP03158999A Expired - Fee Related JP3357310B2 (en) 1999-02-09 1999-02-09 Fuel cell separator and method of manufacturing the same

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3357310B2 (en)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005216537A (en) * 2004-01-27 2005-08-11 Riken Corp Metal separator for fuel cell
KR100545992B1 (en) * 2004-03-10 2006-01-25 (주)퓨얼셀 파워 Separator and manufacturing method for fuel cell, and fuel cell stack comprising such separator
JP4639625B2 (en) * 2004-04-01 2011-02-23 トヨタ自動車株式会社 Fuel cell
DE102020206774A1 (en) * 2020-05-29 2021-12-02 Sgl Carbon Se Bipolar flat element

Also Published As

Publication number Publication date
JP2000231925A (en) 2000-08-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7745035B2 (en) Separator and fuel cell using thereof
JP4648007B2 (en) Fuel cell separator and fuel cell
US7521143B2 (en) Polymer electrolyte fuel cell
EP1454374B1 (en) Fuel cell with polymer electrolyte
US20040081879A1 (en) Fuel cell bipolarplate
EP1378953A1 (en) Polymer electrolyte fuel cell and production method of separator plate thereof
US20030113608A1 (en) Gas-distributing plate for compact fuel cells and separator plate using the gas-distributing plate
JP2004087311A (en) Fuel cell stack and metallic separator for for fuel cell stack
US20050191517A1 (en) Separator and direct methanol type fuel cell therewith
JP3357310B2 (en) Fuel cell separator and method of manufacturing the same
JP3847311B2 (en) Fuel cell manufacturing method and manufacturing equipment
US20040157111A1 (en) Fuel cell
JP5235581B2 (en) Fuel cell separator
JP2006196328A (en) Method and apparatus for manufacturing battery cell
JP3330343B2 (en) Fuel cell separator
JP4862256B2 (en) Flat type polymer electrolyte fuel cell separator
KR101220866B1 (en) Separator for proton exchange membrane fuel cell and proton exchange membrane fuel cell using the same
US11271221B2 (en) Electrochemical reaction cell stack, interconnector-electrochemical reaction unit cell composite, and method for manufacturing electrochemical reaction cell stack
JP3244310B2 (en) Solid oxide fuel cell
KR100546016B1 (en) Current collector for fuel cell, manufacturing method thereof and fuel cell having same
JP2002198072A (en) Solid polymer fuel cell
JP3981578B2 (en) Fuel cell
JP3967118B2 (en) Method for producing metal separator for fuel cell
KR100665391B1 (en) Advanced Planar Type of Solid Oxide Fuel Cells
JP4862257B2 (en) Flat type polymer electrolyte fuel cell separator

Legal Events

Date Code Title Description
LAPS Cancellation because of no payment of annual fees