JP4771248B2 - 燃料電池用セパレータ材の製造方法 - Google Patents
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Description
アノード;H2 →2H+ +2e-
カソード;1/2O2 +2H+ +2e- →H2 O
全反応 ;H2 +1/2O2 →H2 O
平均粒子径40μmの人造黒鉛粉末100重量部と、フェノール樹脂〔住友ベークライト(株)製PR-311〕を樹脂固形分が70重量%になるようにメタノールに溶解した溶液30重量部(黒鉛粉末とフェノール樹脂の重量比率83:17)とを2軸ニーダーで30分間混練し、室温で真空乾燥してメタノールおよび揮発性成分を除去した後、混練物を解砕し、解砕粒を粒度50メッシュ以下に調整して成形粉とした。
(1)表面濡れ性(mN/m);
JIS K6768(1999)「プラスチック−フィルム及びシート−濡れ張力試験方法」により測定した。
(2)水との濡れ性;
成形体に水滴を滴下して、発生した水玉の状態を目視にて観察し、次の3段階で評価した。
○…効果あり、 △…やや効果あり、 ×…効果なし
(3)曲げ強度(MPa );
JISR1618に準じて測定した。
(4)接触抵抗(mΩ・cm2 );
圧力0.8MPaの加圧下に測定した。
(5)表面粗さRa(μm);
(株)東京精密製の表面粗さ測定機にて測定した。
イソプロピルアルコールを含む水酸化ナトリウム水溶液に代えて、濃度29%のアンモニア水溶液(比較例4)および濃度20%の水酸化テトラメチレンアンモニウム水溶液(比較例5)に浸漬した他は、実施例1と同じ方法で表面処理を施して表面濡れ性を測定し、その結果を、実施例1と対比して表2に示した。
実施例1と同じ方法で作製した黒鉛/硬化樹脂板状成形体に、(株)トーヨー電機製プラズマ・エースART−202を用い、成形体との間隔10mmで4分間プラズマを照射した。このプラズマ照射処理した黒鉛/硬化樹脂板状成形体を室内に放置して表面濡れ性の経時変化を測定し、実施例1と対比して表3に示した。
溝幅1mm、深さ0.5mmのガス流路およびマニホールドを有するセパレータ板を実施例1と同じ方法による黒鉛/硬化樹脂成形体を用いて製作し、固体高分子膜、ガス拡散電極と組み合わせて10セル分の燃料電池を構成した。80℃に温度を上げ、加湿した水素ガスおよび空気をマニホールドから電池内部に送り発電させた。100時間経過後の各セルにおける電圧を測定したところ、平均の電圧は0.8Vで、最大−最小電圧は0.09Vで、バラツキが小さいものであった。これに対して、表面処理をしていない比較例3と同じ方法による黒鉛/硬化樹脂成形体を用いて製作したセパレータ板で構成した燃料電池では、平均電圧0.6V、最大−最小電圧は0.2Vで、出力が低く、バラツキも大きいものであった。
2 ガス流路用溝
3 カソード
4 アノード
5 電解質膜
6 シール材
Claims (1)
- 黒鉛粉末と熱硬化性樹脂を90:10〜75:25の重量比率で混練した後解砕し、解砕粒を150メッシュ以下に粒度調整した成形粉を離型剤を塗布した成形型に充填して熱圧成形し、次いで成形体を親水性有機溶剤を20〜70容量%、あるいは、界面活性剤を0.1〜5重量%含む、濃度0.3〜10モル/リットルのアルカリ金属水酸化物の水溶液あるいは濃度0.15〜5モル/リットルのアルカリ土類金属水酸化物の水溶液に浸漬した後、水洗、酸中和、水洗、乾燥する表面処理を順次施すことを特徴とする燃料電池用セパレータ材の製造方法。
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