JP4800942B2 - 金属製バイポーラプレート用接着剤結合部 - Google Patents
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Description
例1
陰極クリーニングした二つのチタニウム金属シートに導電性接着剤プライマーコーティングを施す。コーティングは、カリフォルニア州ヴァレンシアのSGIポリカーボン社が製造しているEG15膨張グラファイト(グラファイト粒子の90%が70μm以下である)6.7重量%を、3.3重量%のアセチレンカーボンブラック(カボット社XC72Rという婦負賞のインサート会社が製造している)と、日本国のトウヨウボウ社から商業的に入手できるポリアミドイミド樹脂90重量%中で2時間に亘って混合することによって調製される。結果的に得られたコーティングの総カーボン量は10重量%以下である。接着剤プライマーをチタニウムシートにスプレーし、260℃で15分間に亘って硬化する。
陰極クリーニングした二つの316Lステンレス鋼金属シートに導電性プライマー接着剤コーティングを施す。このコーティングは、例1に説明した接着剤プライマーコーティングと同様に調製される。接着剤プライマーを316Lシートにスプレーし、260℃で15分間に亘って硬化する。
陰極クリーニングした二つの316L金属シートに導電性プライマー接着剤コーティングを施す。このコーティングは、例1に説明した接着剤プライマーコーティングと同様に調製される。接着剤プライマーを316Lステンレス鋼シートにスプレーし、260℃で15分間に亘って硬化する。
8 バイポーラセパレータープレート
10、12 クランプターミナルプレート
14、16 端部接触流体分配エレメント
18、19 作用面
20、21 活性側部
22、23 作用面
26、28、30、32、33、35 不導性ガスケット即ちシール
34、36、38、40 ガス透過性導電性拡散媒体
41 排気配管
42 供給配管
43 導電性媒体層
44 供給配管
45 導電性媒体層
46 貯蔵タンク
48 貯蔵タンク
52 貯蔵領域
50 配管
54 出口配管
56 液冷式バイポーラプレート
58 金属製第1外シート
60 金属製第2外シート
Claims (35)
- 燃料電池用導電性エレメントにおいて、
第1表面を有する導電性第1シートと、
第2表面を有する導電性第2シートとを有し、
前記第1及び第2の表面は、ポリアミドイミド、ポリイミド、ポリビニルエステル、及びこれらの組み合わせからなる群から選択されるポリマー樹脂であるバインダー及び複数の導電性粒子でできた母材を含み、腐蝕保護する導電性プライマーコーティングの被覆を有し、
前記コーティングが施された前記第1及び第2の表面は、少なくとも一つの接触領域において互いに接合される導電性接着剤を有する、燃料電池用導電性エレメント。 - 請求項1に記載の導電性エレメントにおいて、前記第1及び第2のシートの間で前記接着剤及び前記導電性プライマーコーティングを通して計測される接着部の電気抵抗は、燃料電池に組み込まれて前記燃料電池が500時間以上作動した後に1cm2当り5mΩ以下である、導電性エレメント。
- 請求項1に記載の導電性エレメントにおいて、前記第1及び第2のシートの間で前記接着剤及び前記導電性プライマーコーティングを通して計測される接着部の電気抵抗は、燃料電池に組み込まれて前記燃料電池が6000時間以上作動した後に1cm2当り5mΩ以下である、導電性エレメント。
- 請求項1に記載の導電性エレメントにおいて、前記第1及び第2の導電性シートは、導電性金属を含む、導電性エレメント。
- 請求項1に記載の導電性エレメントにおいて、前記第1及び第2の導電性シートは、導電性ポリマー複合材料を含む、導電性エレメント。
- 請求項1に記載の導電性エレメントにおいて、前記導電性プライマーコーティングの電気抵抗は、1400kPaの圧縮力が作用した状態で1cm2当り20mΩ又はそれ以下である、導電性エレメント。
- 請求項1に記載の導電性エレメントにおいて、前記導電性プライマーコーティングは、硬化された導電性プライマーコーティングである、導電性エレメント。
- 請求項1に記載の導電性エレメントにおいて、前記導電性プライマーコーティングの前記導電性粒子は、金、プラチナ、ニッケル、錫、銀、パラジウム、グラファイト、カーボンブラック、及びこれらの混合物からなる群から選択される、導電性エレメント。
- 請求項8に記載の導電性エレメントにおいて、前記導電性粒子は、グラファイト及びカーボンブラックを含む、導電性エレメント。
- 請求項9に記載の導電性エレメントにおいて、前記グラファイトは、膨張グラファイト、グラファイト粉体、及びグラファイトフレーク、及びこれらの混合物からなる群から選択される、導電性エレメント。
- 請求項9に記載の導電性エレメントにおいて、前記母材中に存在するグラファイト及びカーボンの質量の総量は前記母材の質量の10%以下である、導電性エレメント。
- 請求項1に記載の導電性エレメントにおいて、前記導電性接着剤は部分的に硬化された導電性接着剤である、導電性エレメント。
- 請求項1に記載の導電性エレメントにおいて、前記導電性接着剤は、接着剤ポリマー及び複数の導電性粒子を含む、導電性エレメント。
- 請求項13に記載の導電性エレメントにおいて、前記接着剤ポリマーはポリアミドイミドを含む、導電性エレメント。
- 請求項13に記載の導電性エレメントにおいて、前記接着剤ポリマーは、エラストマー、感圧接着剤、熱硬化性接着剤、及びこれらの混合物からなる群から選択される、導電性エレメント。
- 請求項13に記載の導電性エレメントにおいて、前記接着剤ポリマーのガラス転移温度(Tg)は−20℃以下である、導電性エレメント。
- 請求項16に記載の導電性エレメントにおいて、前記接着剤ポリマーは、エチレン、プロピレン、ブチレン、エチレンプロピレン二量体(EPDM)、エチレンプロピレンモノマー(EPM)、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブチレン、イソブチレン、アクリロニトリルブタジエンスチレン、スチレンブタジエンゴム、ブタジエンゴム、ナイトライドゴム、エポキシ、ウレタン、アクリル樹脂、シリコーン樹脂、フェノール樹脂、ノボラック樹脂、ポリメチルメタクリレート、及びこれらの混合物からなる群から選択される、導電性エレメント。
- 請求項13に記載の導電性エレメントにおいて、前記導電性接着剤の前記導電性粒子は、金、プラチナ、ニッケル、錫、銀、パラジウム、グラファイト、カーボンブラック、及びこれらの混合物からなる群から選択される、導電性エレメント。
- 請求項1に記載の導電性エレメントにおいて、コーティングを施した前記第1及び第2の表面は、液密シールを形成する導電性接着剤によってコーティングされた前記第1及び第2の表面を互いに接合する前記一つ又はそれ以上の接触領域を有する、導電性エレメント。
- PEM燃料電池用導電性接触エレメントにおいて、
導電性接着剤プライマーコーティングが被覆された第1接触面を持つ第1シートと、
導電性接着剤プライマーコーティングが被覆された第2接触面を持つ第2シートと、
前記第1接触面及び前記第2接触面を接合する少なくとも一つの結合領域と
を備え、
前記導電性接着剤プライマーコーティングは、ポリアミドイミド、ポリイミド、ポリビニルエステル、及びこれらの組み合わせからなる群から選択されるポリマー樹脂であるバインダー及び複数の導電性粒子でできた母材を含み、
前記結合領域は、燃料電池に組み込まれて前記燃料電池が500時間作動した後において、1cm2当り5mΩ以下の電気抵抗を有する、PEM燃料電池用導電性接触エレメント。 - 導電性接触エレメントにおいて、
導電性接着剤プライマーコーティングが被覆された第1接触面を持つ第1シートと、
導電性接着剤プライマーコーティングが被覆された第2接触面を持つ第2シートと、
電気的接触領域において前記第1接触面と前記第2接触面との間に配置された導電性接着剤と
を備え、
前記導電性接着剤プライマーコーティングは、グラファイト、カーボンブラック、及びポリマーバインダーを含み、前記ポリマーバインダーは、ポリアミドイミド、ポリイミド、ポリビニルエステル、及びこれらの組み合わせからなる群から選択されるポリマー樹脂であり、
前記導電性接着剤プライマーコーティング中に存在するグラファイト及びカーボンの組み合わせの質量の総量は前記導電性接着剤プライマーコーティングの質量の10%以下である、導電性接触エレメント。 - 複数の燃料電池と、隣接した燃料電池の一方の燃料電池のアノードと他方の燃料電池のカソードとの間に挟まれた導電性エレメントとを含む燃料電池スタックにおいて、
アノードと向き合う表面及び第1熱交換面を持つ導電性第1シートと、
カソードと向き合う表面及び第2熱交換面を持つ導電性第2シートと
を備え、
前記第1及び第2の熱交換面には、耐蝕性ポリマー中に分散した複数の第1の導電性粒子を含む導電性プライマーコーティングの被覆を有し、
前記導電性プライマーコーティングは、ポリアミドイミド、ポリイミド、ポリビニルエステル、及びこれらの組み合わせからなる群から選択されるポリマー樹脂であるバインダーでできた母材を含み、
前記第1及び第2の熱交換面は、液体クーラントを受け入れるようにされたクーラント流通路を画成するように互いに対向する配置を有し、かつ、導電性接着剤を介して複数箇所において互いに対する電気的な連結を有し、
前記導電性接着剤は、接着性を持つポリマー中に分散した複数の第2の導電性粒子を含み、
前記導電性プライマーコーティング及び前記導電性接着剤は、前記第1及び第2のシート間に導電経路を形成する、燃料電池スタック。 - 請求項22に記載の燃料電池スタックにおいて、前記導電経路の前後の電気抵抗は、接着部の電気抵抗によるスタック電力損失が、前記スタックが発生する電力の5%以下になる位低い電気抵抗である、燃料電池スタック。
- 請求項22に記載の燃料電池スタックにおいて、前記導電性プライマーコーティングの接触部の電気抵抗は、1400kPa(200psi)で1cm2当り20mΩ以下である、燃料電池スタック。
- 請求項22に記載の燃料電池スタックにおいて、前記接着剤及び前記導電性プライマーコーティングが一緒になって流体密シールを形成する、燃料電池スタック。
- 燃料電池の導電性エレメントの接着部の耐久性を向上させる方法において、
第1シートの第1表面及び第2シートの第2表面を導電性接着剤プライマーでコーティングする工程と、
コーティングを施した前記第1及び第2の表面の間に導電性接着剤を配置し、これにより、前記コーティングを施した前記第1及び第2の表面を互いに接合する工程と
を含み、
前記導電性接着剤プライマーは、ポリアミドイミド、ポリイミド、ポリビニルエステル、及びこれらの組み合わせからなる群から選択されるポリマー樹脂であるバインダー及び複数の導電性粒子でできた母材を含み、
前記接着剤として、前記第1及び第2の表面にコーティングされた前記接着剤プライマーと密封係合した状態を保持するものが選択される、方法。 - 請求項26に記載の方法において、前記接着剤は、前記第1及び第2の表面間を流体的に密封するような量で配置される、方法。
- 請求項26に記載の方法において、前記接合後、前記接着剤を硬化する、方法。
- 請求項26に記載の方法において、前記接合後、前記接着剤を部分的に硬化する、方法。
- 請求項26に記載の方法において、前記配置前に前記導電性接着剤プライマーを硬化する、方法。
- 請求項26に記載の方法において、前記コーティングは、ブラシ、スプレー、塗り拡げ、積層、スクリーン印刷、又は粉体コーティングによって行われる、方法。
- 請求項26に記載の方法において、前記配置は、前記第1表面をコーティングすることによって行われる、方法。
- 請求項26に記載の方法において、前記配置は、前記第1及び第2の表面をコーティングすることによって行われる、方法。
- 請求項26に記載の方法において、前記配置は、前記第1表面又は前記第2表面のいずれか又は前記表面の両方に接着剤をブラシ付け、塗り付け、スプレー、又はロール付けすることによって行われる、方法。
- 請求項26に記載の方法において、前記接合は、間に接着剤を配置した前記コーティングを施した前記第1及び第2の表面に圧力を加えることによって行われる、方法。
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