JP4239695B2 - Fuel cell separator and method of manufacturing the same - Google Patents

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    • Y02P70/50Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は燃料電池用セパレータとその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
燃料電池、たとえば固体高分子電解質型燃料電池は、膜−電極アッセンブリ(MEA:Membrane-Electrode Assembly )とセパレータとの積層体からなる。
燃料電池用セパレータにおいて、セパレータ基材(ステンレス)表面に金などをメッキ処理、あるいは蒸着させることで導電性、耐腐蝕性を向上させることは知られている(たとえば、特開2002−367434号公報)。
【0003】
【特許文献1】
特開2002−367434号公報
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、セパレータは燃料ガス、酸化ガスをMEA供給する流路を有し、その流路のための凹凸を有しているため、表面処理層を均一に形成することは困難である。それを解決するため、特開2002−367434号公報の発明では、表面処理層形成後に、プレス加工などにより凹凸を施すようにしている。
しかし、メッキや蒸着法などにより表面処理層形成後にプレス加工などにより凹凸を施すと、表面処理層に割れが入ったり、表面処理層が剥離したりし、導電性、耐蝕性を低下させるおそれがある。
また、凹凸を先に形成しておいてその後にメッキ、蒸着などにより表面処理層を形成する方法では、凹凸の角部や溝の縦壁への表面処理層の形成が困難であること、おび、所定部位に所定厚さの表面処理層を形成することが難しくなりその部位の耐蝕性や耐摩耗性が低下する、という問題が生じる。
本発明の目的は、凹凸を形成したセパレータ表面のどの部位にも(凹凸の角部や溝の縦壁にも)表面処理層を形成でき、かつ、所定部位に所定厚さの、導電性、耐蝕性の良好な表面処理層を形成することができる燃料電池用セパレータとその製造方法を提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成する本発明はつぎの通りである。
(1) セパレータの基材と該基材の表面に形成された表面処理層とを有し、 該表面処理層が、粒子径が3〜10nmの金属超微粒子を含み、焼結進行、終了時に、前記金属超微粒子が互いに結合し融着しており、かつ、樹脂が硬化して固体層となっており、
前記表面処理層が、前記金属超微粒子と捕捉剤とバインダと分散剤を含有する、導電性金属超微粒子ペーストを含む溶液を前記セパレータの基材の表面にインクジェット方式で吐出し、塗面を形成後、アニールして製造されたものである燃料電池用セパレータ。
(2) 前記表面処理層が1層または多層に形成されており、前記表面処理層が部位に応じて材質が変化させてある、(1)記載の燃料電池用セパレータ。
(3) 粒子径が3〜10nmの金属超微粒子と捕捉剤とバインダと分散剤を含有する、導電性金属超微粒子ペーストを含む溶液をセパレータの基材の表面にインクジェット方式で吐出し、塗面を形成後、アニールすることにより、焼結進行、終了時に、粒子径が3〜10nmの前記金属超微粒子が互いに結合し融着しており、かつ、樹脂が硬化して固体層となっている表面処理層を形成する燃料電池用セパレータの製造方法。
【0006】
上記(1)〜()の燃料電池用セパレータ、および上記()の燃料電池用セパレータの製造方法では、インクジェット方式で塗布した層のため、ノズルの本数、傾き(塗布方向)、塗布量などを適宜選定するか、または変えることにより、凹凸のあるセパレータの何れの部位にも(凹凸の角部や溝の縦壁にも)、耐蝕性をもつ表面処理層を形成でき、また、インクジェットの微細液滴の噴射量を部位に応じて変化させることにより、所定部位に所定厚さの、耐蝕性の良好な表面処理層を形成することができる。また、金属超微粒子ペーストの塗布層を、インクジェット後にアニールするため、金属超微粒子同士が融着し、表面処理層の導電性が確保される。
【0007】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の燃料電池用セパレータとその製造方法を図1〜図4を参照して説明する。
本発明のセパレータが組付けられる燃料電池は、たとえば、固体高分子電解質型燃料電池10である。該燃料電池10は、たとえば燃料電池自動車に搭載される。ただし、自動車以外に用いられてもよい。
【0008】
固体高分子電解質型燃料電池10は、図3、図4に示すように、膜−電極アッセンブリ(MEA:Membrane-Electrode Assembly )とセパレータ18との積層体からなる。膜−電極アッセンブリは、イオン交換膜からなる電解質膜11と、この電解質膜の一面に配置された触媒層12を有する電極(アノード、燃料極)14および電解質膜11の他面に配置された触媒層15を有する電極(カソード、空気極)17とからなる。触媒層12、15とセパレータ18との間には、アノード側、カソード側にそれぞれ拡散層13、16が設けられる。
【0009】
各セルの、アノード側では、水素を水素イオン(プロトン)と電子にする反応が行われ、水素イオンは電解質膜中をカソード側に移動し、カソード側では酸素と水素イオンおよび電子(隣りのMEAのアノードで生成した電子がセパレータを通してくる、またはセル積層方向一端のセルのアノードで生成した電子が外部回路を通して他端のセルのカソードにくる)から水を生成するつぎの反応が行われる。
アノード側:H2 →2H+ +2e-
カソード側:2H+ +2e- +(1/2)O2 →H2
【0010】
図3に示すように、膜−電極アッセンブリとセパレータ18を重ねてセル19を構成し、少なくとも1つのセルからモジュールを構成し、モジュールを積層してセル積層体とし、セル積層体のセル積層方向両端に、ターミナル20、インシュレータ21、エンドプレート22を配置し、セル積層体をセル積層方向に締め付け、セル積層体の外側でセル積層方向に延びる締結部材(たとえば、テンションプレート24)、ボルト・ナット25にて固定して、スタック23を構成する。
【0011】
上記反応を行うために、セパレータ18には、アノード14に燃料ガス(水素)を供給するための燃料ガス流路27が形成され、カソード17に酸化ガス(酸素、通常は空気)を供給するための酸化ガス流路28が形成されている。また、上記反応で生じる熱をとるために、セパレータには冷媒(通常、冷却水)を流すための冷媒流路26も形成されている。
図4において、40はゴムガスケット、33はシール接着剤を示す。
【0012】
セパレータ18は、カーボン、または金属、または金属と樹脂(メタルセパレータと樹脂フレーム)、または導電性を付与された樹脂、の何れか、またはその組合わせ、からなる。図4は、メタルセパレータ(たとえば、ステンレスセパレータ)の場合を示す。ただし、セパレータ18は、メタルセパレータに限るものではない。
【0013】
図1、図2に示すように、凹凸が形成されたセパレータ18の冷媒に接する方の面(燃料ガス、酸化ガスなどの反応ガスに接する側の面の裏側の面)には、隣り合うセル19のセパレータ18との導電性を良好に維持するために、また冷却水によるセパレータの腐蝕を抑制するために、またスタックへの組立時に隣り合うセル19のセパレータ18と擦れあって摩耗することを抑制するために、導電性、耐蝕性をもつ表面処理層18bが形成される。この表面処理層18bはセパレータ18の基材18aの表面に形成される。セパレータ18の基材18aは、セパレータ18がメタルセパレータの場合は金属であり、セパレータ18がカーボンセパレータの場合はカーボンである。
【0014】
導電性、耐蝕性をもつ表面処理層18bは、超微細インクジェット装置50(従来のインクジェットの1/1000以下の超微細液滴を吐出可能な装置、直径1ミクロン以下の液滴をドット間隔が約3ミクロンで吐出可能な装置)を用いて、導電性金属超微粒子ペースト52(金属超微粒子は粒子径が3〜10nm)を含む溶液をセパレータ18の基材18aの表面に吐出し、塗面を形成後、アニール(約200℃にて熱処理)して製造されたものである
【0015】
導電性金属超微粒子ペースト52は、図2に示すように、金属超微粒子(たとえば、銀超微粒子、粒子径がたとえば5nm)52a、捕捉剤52b、バインダ52c、分散剤52dなどを含む粘性ペーストであり、それを有機溶媒で希釈して低粘性の溶液とし、該溶液をインクジェット方式で塗布する。アニール(熱処理)時に、焼結開始時に捕捉剤が分散剤を除去し、焼結進行、終了時に金属超微粒子同士が結合し融着して導電性が確保され、かつ、樹脂が硬化して固体層となっている。一般滴な導電性ペーストが粒子間の接触で導電性を確保するのに対し、超微粒子ペーストの場合は、金属超微粒子間の融着、一体化により導電性を確保する。
【0016】
表面処理層18bは、導電性金属超微粒子ペースト52を面状に塗布しアニールした(熱処理して硬化させた)層からなる。表面処理層18bは、1層または多層に形成されている。多層に形成される場合は、下層を硬化させた後に上層を塗布、アニールする。表面処理層18bは、面内方向および厚み方向に、均一な材質からなるか、または面内方向および厚み方向の部位に応じて材質が変化させてある。インクジェット方式であるから、塗布部位に応じてノズルを変えたりペーストの混合比を変えることが可能であり、部位に応じて材質を変えることができる。
【0017】
表面処理層18bの形成方法はつぎの通りである。
まず、導電性金属超微粒子ペースト52を希釈した溶液を、凹凸を形成したセパレータ18の基材18aの表面にインクジェット方式で吐出し塗面を形成する工程と、その後、アニール(熱処理)することにより導電性、耐蝕性をもつ表面処理層18bとする工程と、からなる。
金属は超微粒子化すると、サイズ効果(粒子サイズが微小化するに伴いバンドギャップが増大すること)により融点が低下するので、室温でも融着が進行する。そのため、ペースト段階では分散剤を添加することによって、超微粒子同士の融着を抑制しておく。しかし、粒子同士が離れたままでは電気電導度が得られないので、捕捉剤を添加しており、加熱時に、分散剤を捕捉除去して、一気に超微粒子同士の融着を進行させるようにする。
【0018】
【実施例】
凹凸により流路を形成した、セパレータのステンレス基材18aの冷媒に接する側の表面上に、超微細インクジェットで、導電性、銀超微粒子ペースト(微粒子径:5nm)を吐出し、導電性層の塗面を、直径約1ミクロンの液滴、ドット間隔約3ミクロンにて、1層形成した。その吐出を3回繰り返した後、約200℃で30分間アニールして、吐出層の超微粒子を融着し、塗面を硬化させた。
上記の塗面の上に、従来インクジェットで、導電性、銀超微粒子ペースト(微粒子径:5nm)を吐出し、導電性層の塗面を、直径約20ミクロンの液滴、ドット間隔約20ミクロンにて、1層形成した。その吐出を2回繰り返した後、約200℃で30分間アニールして、吐出層の超微粒子を融着し、塗面を硬化させた。
かくして、多層の、導電性表面処理層18bを形成した。凹凸を形成したセパレータ表面のどの部位にも(凹凸の角部や溝の縦壁にも)表面処理層18bを形成でき、かつ、所定部位に所定厚さの、導電性、耐蝕性の良好な表面処理層18bを形成することができた。
【0019】
【発明の効果】
請求項1〜の燃料電池用セパレータ、請求項の燃料電池用セパレータの製造方法によれば、インクジェット方式で塗布した層のため、ノズルの本数、傾き(塗布方向)、塗布量などを適宜選定するか、または変えることにより、凹凸のあるセパレータの何れの部位にも(凹凸の角部や溝の縦壁にも)、耐蝕性をもつ表面処理層を形成でき、また、インクジェットの微細液滴の噴射量を部位に応じて変化させることにより、所定部位に所定厚さの、耐蝕性の良好な表面処理層を形成することができる。また、金属超微粒子ペーストの塗布層を、インクジェット後にアニールするため、金属超微粒子同士が融着し、表面処理層の導電性が確保される。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の燃料電池用セパレータの製造装置の側面図である。
【図2】 本発明の燃料電池用セパレータの熱処理過程の組織拡大断面図である。
【図3】 燃料電池のスタックの側面図である。
【図4】 図3のスタックの一部の断面図である。
【符号の説明】
10 (固体高分子電解質型)燃料電池
11 電解質膜
12、15 触媒層
13、16 拡散層
14 電極(アノード、燃料極)
17 電極(カソード、空気極)
18 セパレータ
18a 基材
18b 表面処理層
19 セル
20 ターミナル
21 インシュレータ
22 エンドプレート
23 スタック
24 締結部材(テンションプレート)
25 ボルト
26 冷媒流路(冷却水流路)
27 燃料ガス流路
28 酸化ガス流路
33 シール接着剤
40 ゴムガスケット
50 超微細インクジェット装置
51 通常インクジェット装置
52 導電性金属超微粒子ペースト
52a 金属超微粒子
52b 捕捉剤
52c バインダ
52d 分散剤
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a fuel cell separator and a method for producing the same.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art A fuel cell, for example, a solid polymer electrolyte fuel cell includes a laminate of a membrane-electrode assembly (MEA) and a separator.
In a separator for a fuel cell, it is known to improve conductivity and corrosion resistance by plating or vapor-depositing gold or the like on the surface of a separator base material (stainless steel) (for example, JP 2002-367434 A). ).
[0003]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Laid-Open No. 2002-367434
[Problems to be solved by the invention]
However, the separator fuel gas has a flow path for supplying an oxidizing gas to the MEA, therefore it has an uneven for the flow path, it is difficult to uniformly form the surface treatment layer. In order to solve this problem, according to the invention of Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-367434, after the surface treatment layer is formed, irregularities are formed by press working or the like.
However, if the surface treatment layer is formed by plating or vapor deposition, etc., and unevenness is applied by pressing or the like, the surface treatment layer may be cracked or the surface treatment layer may be peeled off, reducing the electrical conductivity and corrosion resistance. is there.
In addition, in the method of forming irregularities first and then forming the surface treatment layer by plating, vapor deposition or the like, it is difficult to form the surface treatment layer on the corners of the irregularities or the vertical walls of the grooves. good beauty, predetermined thickness to form a surface treatment layer of it is difficult corrosion resistance and abrasion resistance of the site is lowered to a predetermined site, a problem occurs.
The object of the present invention is to form a surface treatment layer on any part of the surface of the separator on which the irregularities are formed (also on the corners of the irregularities and the vertical walls of the grooves), and have a predetermined thickness, conductivity, An object of the present invention is to provide a fuel cell separator capable of forming a surface treatment layer having good corrosion resistance and a method for producing the same.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
The present invention for achieving the above object is as follows.
(1) It has a base material of a separator and a surface treatment layer formed on the surface of the base material, and the surface treatment layer contains metal ultrafine particles having a particle diameter of 3 to 10 nm , and at the time of sintering progress and termination The metal ultrafine particles are bonded and fused together, and the resin is cured to form a solid layer,
The surface treatment layer discharges a solution containing conductive metal ultrafine particle paste containing the ultrafine metal particles, a scavenger, a binder and a dispersant onto the surface of the separator substrate by an ink jet method to form a coated surface. Thereafter, a separator for a fuel cell, which is manufactured by annealing.
(2) The fuel cell separator according to (1), wherein the surface treatment layer is formed in a single layer or multiple layers, and the material of the surface treatment layer is changed depending on a site.
(3) A solution containing conductive ultra-fine metal particle paste containing ultra-fine metal particles having a particle diameter of 3 to 10 nm , a scavenger, a binder, and a dispersant is ejected onto the surface of the separator substrate by an ink jet method. After the formation of the film, the metal ultrafine particles having a particle diameter of 3 to 10 nm are bonded and fused to each other when the sintering proceeds and ends , and the resin is cured to form a solid layer . A method for producing a fuel cell separator for forming a surface treatment layer.
[0006]
In the fuel cell separator according to (1) to ( 2 ) and the fuel cell separator according to ( 3 ), the number of nozzles, the inclination (coating direction), and the coating are applied because the layer is coated by an ink jet method. By appropriately selecting or changing the amount etc., it is possible to form a surface treatment layer with corrosion resistance on any part of the uneven separator (even on the corners of the unevenness and the vertical wall of the groove ) , by varying according to the injection amount of fine droplets of Lee inkjet to a site, the predetermined thickness to the predetermined portion, it is possible to form a good surface treatment layer of anti-corrosion. Further, a coating layer of metallic particulate paste, to anneal after the inkjet, the metal ultrafine particles each other fused, conductive surface treatment layer is ensured.
[0007]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Below, the separator for fuel cells of this invention and its manufacturing method are demonstrated with reference to FIGS.
The fuel cell to which the separator of the present invention is assembled is, for example, a solid polymer electrolyte fuel cell 10. The fuel cell 10 is mounted on, for example, a fuel cell vehicle. However, it may be used other than an automobile.
[0008]
As shown in FIGS. 3 and 4, the solid polymer electrolyte fuel cell 10 is composed of a laminate of a membrane-electrode assembly (MEA) and a separator 18. The membrane-electrode assembly includes an electrolyte membrane 11 made of an ion exchange membrane, an electrode (anode, fuel electrode) 14 having a catalyst layer 12 disposed on one surface of the electrolyte membrane, and a catalyst disposed on the other surface of the electrolyte membrane 11. It comprises an electrode (cathode, air electrode) 17 having a layer 15. Between the catalyst layers 12 and 15 and the separator 18, diffusion layers 13 and 16 are provided on the anode side and the cathode side, respectively.
[0009]
In each cell, a reaction for converting hydrogen into hydrogen ions (protons) and electrons is performed on the anode side, and the hydrogen ions move through the electrolyte membrane to the cathode side. On the cathode side, oxygen, hydrogen ions, and electrons (neighboring MEA) Next, the following reaction is performed to generate water from electrons generated at the anode of the first electrode through the separator or electrons generated at the anode of the cell at one end in the cell stacking direction through the external circuit to the cathode of the other cell.
Anode side: H 2 → 2H + + 2e
Cathode side: 2H + + 2e + (1/2) O 2 → H 2 O
[0010]
As shown in FIG. 3, the film - to overlap the electrode assembly and the separator 18 constitute a cell 19, constitute a module from at least one cell, the cell stack by stacking modules, cell stack of the cell stack Terminals 20, insulators 21 and end plates 22 are arranged at both ends in the direction, the cell stack is clamped in the cell stacking direction, a fastening member (for example, tension plate 24) extending in the cell stacking direction outside the cell stack, bolt, The stack 23 is configured by fixing with the nut 25.
[0011]
In order to perform the above reaction, the separator 18 is formed with a fuel gas flow path 27 for supplying fuel gas (hydrogen) to the anode 14, and for supplying oxidizing gas (oxygen, usually air) to the cathode 17. The oxidizing gas flow path 28 is formed. Further, in order to take heat generated by the above reaction, the separator is also formed with a refrigerant flow path 26 for flowing a refrigerant (usually cooling water).
In FIG. 4, 40 is a rubber gasket, and 33 is a seal adhesive.
[0012]
The separator 18 is made of carbon, metal, metal and resin (metal separator and resin frame), resin imparted with conductivity, or a combination thereof. FIG. 4 shows the case of a metal separator (for example, a stainless steel separator). However, the separator 18 is not limited to a metal separator.
[0013]
As shown in FIG. 1 and FIG. 2, adjacent cells on the surface of the separator 18 in which the projections and depressions are in contact with the refrigerant (the surface on the back side of the surface in contact with the reaction gas such as fuel gas and oxidizing gas). In order to maintain good conductivity with the 19 separators 18, to suppress the corrosion of the separators by cooling water, and to be worn by rubbing against the separators 18 of the adjacent cells 19 during assembly into the stack. In order to suppress it, the surface treatment layer 18b having conductivity and corrosion resistance is formed. The surface treatment layer 18 b is formed on the surface of the base material 18 a of the separator 18. The base material 18a of the separator 18 is a metal when the separator 18 is a metal separator, and is carbon when the separator 18 is a carbon separator.
[0014]
The surface treatment layer 18b having electrical conductivity and corrosion resistance is formed by an ultra-fine inkjet device 50 (a device capable of ejecting ultra-fine droplets of 1/1000 or less of the conventional inkjet, droplets having a diameter of 1 micron or less with a dot interval of about 3 microns capable of ejecting apparatus) using a conductive metal particulate paste 52 (metal ultrafine particles out ejection of the solution particle size containing 3 to 10 nm) on the surface of the base material 18a of the separator 18, the coated surface After the formation, it is manufactured by annealing (heat treatment at about 200 ° C.) .
[0015]
As shown in FIG. 2, the conductive metal ultrafine particle paste 52 is a viscous paste containing metal ultrafine particles (for example, silver ultrafine particles, particle diameter is 5 nm, for example) 52a, a scavenger 52b, a binder 52c, a dispersant 52d, and the like. Yes, it is diluted with an organic solvent to form a low-viscosity solution, and the solution is applied by an inkjet method. During annealing (heat treatment), the scavenger removes the dispersant at the start of sintering, and when the sintering progresses and ends, the ultrafine metal particles are bonded and fused together to ensure conductivity, and the resin is cured and solid. It is a layer. In general, the conductive droplets ensure electrical conductivity through contact between particles, whereas in the case of ultrafine particle pastes, electrical conductivity is ensured by fusion and integration between metal ultrafine particles.
[0016]
The surface treatment layer 18b is composed of a layer in which the conductive metal ultrafine particle paste 52 is applied in a planar shape and annealed (heat treated and cured). The surface treatment layer 18b is formed in one layer or multiple layers. In the case of forming in multiple layers, the upper layer is applied and annealed after the lower layer is cured. The surface treatment layer 18b is made of a uniform material in the in-plane direction and the thickness direction, or the material is changed according to the portions in the in-plane direction and the thickness direction. Since it is an ink jet system, it is possible to change the nozzle or the paste mixing ratio according to the application site, and the material can be changed according to the site.
[0017]
The method for forming the surface treatment layer 18b is as follows.
First, a step of forming a coating surface by discharging a solution obtained by diluting the conductive metal ultrafine particle paste 52 onto the surface of the base material 18a of the separator 18 having the unevenness, and then annealing (heat treatment). And a step of forming a surface treatment layer 18b having conductivity and corrosion resistance.
When the metal becomes ultrafine particles, the melting point decreases due to the size effect (the band gap increases as the particle size is reduced), so that the fusion proceeds even at room temperature. Therefore, in the paste stage, the dispersion of ultrafine particles is suppressed by adding a dispersant. However, since the electrical conductivity cannot be obtained if the particles are separated from each other, a trapping agent is added, and during heating, the dispersant is trapped and removed so that the fusion of the ultrafine particles proceeds at a stretch. .
[0018]
【Example】
On the surface of the separator on the side of the stainless steel substrate 18a that is in contact with the coolant, a conductive, silver ultrafine particle paste (fine particle diameter: 5 nm) is ejected by ultrafine ink jet to form a conductive layer. One layer of the coating surface was formed with a droplet having a diameter of about 1 micron and a dot interval of about 3 microns. After repeating the discharge three times, annealing was performed at about 200 ° C. for 30 minutes to fuse the ultrafine particles of the discharge layer, and the coated surface was cured.
A conductive silver ultrafine particle paste (fine particle diameter: 5 nm) is ejected onto the above coated surface by conventional ink jet, and the conductive layer is coated with a droplet having a diameter of about 20 microns and a dot interval of about 20 microns. 1 layer was formed. After repeating the discharge twice, annealing was performed at about 200 ° C. for 30 minutes to fuse the ultrafine particles of the discharge layer, and the coated surface was cured.
Thus, a multi-layered conductive surface treatment layer 18b was formed. The surface treatment layer 18b can be formed on any part of the separator surface on which the irregularities are formed (even on the corners of the irregularities and the vertical walls of the grooves), and has a predetermined thickness, a predetermined thickness, and good conductivity and corrosion resistance. The surface treatment layer 18b could be formed.
[0019]
【The invention's effect】
According to the manufacturing method of the fuel cell separator of claims 1 and 2 and the fuel cell separator of claim 3 , the number of nozzles, the inclination (application direction), the application amount, etc., for the layer applied by the ink jet method. or suitably selected, or by varying (also the vertical wall corners or grooves of the irregularities) in any part of an uneven separator, capable of forming a surface treatment layer having corrosion resistance, also, Lee inkjet by varying according to the injection amount of fine droplets to the site, the predetermined thickness to the predetermined portion, it is possible to form a good surface treatment layer of anti-corrosion. Further, a coating layer of metallic particulate paste, to anneal after the inkjet, the metal ultrafine particles each other fused, conductive surface treatment layer is ensured.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a side view of an apparatus for manufacturing a fuel cell separator according to the present invention.
FIG. 2 is an enlarged sectional view of the structure of a heat treatment process of a fuel cell separator according to the present invention.
FIG. 3 is a side view of a stack of fuel cells.
4 is a cross-sectional view of a portion of the stack of FIG.
[Explanation of symbols]
10 (Solid Polymer Electrolyte Type) Fuel Cell 11 Electrolyte Membrane 12, 15 Catalyst Layer 13, 16 Diffusion Layer 14 Electrode (Anode, Fuel Electrode)
17 electrodes (cathode, air electrode)
18 Separator 18a Base material 18b Surface treatment layer 19 Cell 20 Terminal 21 Insulator 22 End plate 23 Stack 24 Fastening member (tension plate)
25 Bolt 26 Refrigerant flow path (cooling water flow path)
27 Fuel gas channel 28 Oxidizing gas channel 33 Seal adhesive 40 Rubber gasket 50 Ultrafine inkjet device 51 Normal inkjet device 52 Conductive metal ultrafine particle paste 52a Metal ultrafine particle 52b Capture agent 52c Binder 52d Dispersant

Claims (3)

セパレータの基材と該基材の表面に形成された表面処理層とを有し、 該表面処理層が、粒子径が3〜10nmの金属超微粒子を含み、焼結進行、終了時に、前記金属超微粒子が互いに結合し融着しており、かつ、樹脂が硬化して固体層となっており、
前記表面処理層が、前記金属超微粒子と捕捉剤とバインダと分散剤を含有する、導電性金属超微粒子ペーストを含む溶液を前記セパレータの基材の表面にインクジェット方式で吐出し、塗面を形成後、アニールして製造されたものである燃料電池用セパレータ。
A separator base material and a surface treatment layer formed on the surface of the base material, wherein the surface treatment layer contains metal ultrafine particles having a particle size of 3 to 10 nm , and the metal The ultrafine particles are bonded and fused together, and the resin is cured to form a solid layer.
The surface treatment layer discharges a solution containing conductive metal ultrafine particle paste containing the ultrafine metal particles, a scavenger, a binder and a dispersant onto the surface of the separator substrate by an ink jet method to form a coated surface. Thereafter, a separator for a fuel cell, which is manufactured by annealing.
前記表面処理層が1層または多層に形成されており、前記表面処理層が部位に応じて材質が変化させてある、請求項1記載の燃料電池用セパレータ。  2. The fuel cell separator according to claim 1, wherein the surface treatment layer is formed in one layer or multiple layers, and the material of the surface treatment layer is changed depending on a part. 粒子径が3〜10nmの金属超微粒子と捕捉剤とバインダと分散剤を含有する、導電性金属超微粒子ペーストを含む溶液をセパレータの基材の表面にインクジェット方式で吐出し、塗面を形成後、アニールすることにより、焼結進行、終了時に、粒子径が3〜10nmの前記金属超微粒子が互いに結合し融着しており、かつ、樹脂が硬化して固体層となっている表面処理層を形成する燃料電池用セパレータの製造方法。After forming a coated surface by discharging a solution containing conductive ultrafine metal particle paste containing ultrafine metal particles with a particle size of 3 to 10 nm , a scavenger, a binder, and a dispersant onto the surface of the separator substrate by an inkjet method. The surface treatment layer in which the metal ultrafine particles having a particle diameter of 3 to 10 nm are bonded and fused to each other at the time of sintering progress and termination by annealing , and the resin is cured to be a solid layer The manufacturing method of the separator for fuel cells which forms.
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