JP5099017B2 - 固体高分子型燃料電池のセパレータ - Google Patents
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Description
触媒層2、3は、図11に示すように、触媒としてPt担持カーボンブラックAを有する多孔質のカーボンペーパによって形成されている。
H2→2H++2e- …(1)
となる。
1/2O2+2H++2e-→H2O …(2)
の電気化学反応が生じ、水が生成される。そして、触媒層2側の電子が一方のセパレータ4を介して例えば外部の負荷に流れ、さらに、他方のセパレータ5を介して触媒層3側に流れることから、これを電気エネルギとして利用することができる。
上記電気化学反応は、主に電解質膜1と触媒層3との境界部で発生することになる。
このため、ガス拡散層とセパレータ本体との間の電気抵抗が大きくなってしまうという問題があった。
また、触媒層は、電解質膜やガス拡散層と別体のものや、塗布等によって、電解質膜に一体的に付着したものや、ガス拡散層に一体的に付着したものを含む。
まず、本発明の固体高分子型燃料電池のセパレータの一実施の形態を図1〜図3を参照して説明する。
この実施の形態で示すセパレータ50は、図1〜図3に示すように、セパレータ本体51と、このセパレータ本体51に一体的に接合されたガス拡散層6とを備えた構成になっている。なお、セパレータ本体51が従来例で示したセパレータ5に対応している。
ただし、ガス拡散層6は、その両側の面に、上記環状口6bおよび面状部6cを備えたもので構成してもよい。
次ぎに、本発明の固体高分子型燃料電池のセパレータの製造方法の第1の実施の形態を、図1〜図4を参照して説明する。
このセパレータの製造方法の第1の実施の形態は、上記セパレータ50を製造する方法に係るものであり、まず、図4に示すように、上述した組成の発泡性スラリー60をドクターブレード法を用いた成形装置Xによってセパレータ本体51の素材金属板52上に塗工し、発泡、乾燥させる。なお、素材金属板52は、帯状に長く形成されたものであり、所定の大きさに切断されることにより、各種の大きさのセパレータ本体51となるようになっている。
そして、上記素材金属板52とグリーン板61とからなる複合板を、連続的にスキン圧延(図示せず)してグリーン板61の平坦性および厚さの均一性の向上を図った後、所定の長さごとに切断する。
次ぎに、本発明の固体高分子型燃料電池のセパレータの製造方法の第2の実施の形態を、図5を参照して説明する。
このセパレータの製造方法の第2の実施の形態は、上記セパレータ50を製造する方法に係るものであり、まず、図5に示すように、上述した組成の発泡性スラリー60をドクターブレード法を用いた成形装置Yによって、後述するキャリヤシート7上に塗工し、発泡、乾燥させる。
次ぎに、本発明の固体高分子型燃料電池のセパレータの製造方法の第3の実施の形態を説明する。
このセパレータの製造方法の第3の実施の形態は、上記セパレータ50を製造する方法に係るものである。ただし、上述した組成の発泡性スラリー60をドクターブレード法を用いた成形装置Yによってキャリヤシート7上に塗工し、発泡、乾燥させるまでの工程は上述した第2の実施の形態と同一である。
一方、比較例は、ガス拡散層の表面が不規則な形状の凹凸によって形成されていることから、その凸部の先端部がセパレータ本体の表面に当接する狭い範囲で点状に拡散接合していることが確認できる。
したがって、本発明の実施例を採用することにより、ガス拡散層とセパレータ本体との間の電気抵抗を比較例に比べて格段に低減することができる。
2、3 触媒層
6 ガス拡散層
6a 空孔
6b 環状口
6c 面状部
7 キャリヤシート
40、50 セパレータ
41、51 セパレータ本体
41a、51a 一方の表面
52 素材金属板
60 発泡性スラリー
61 グリーン板
Claims (2)
- 電解質膜の両側に層状に配置される触媒層のうち少なくとも一方の触媒層に対して層状となるように設置されるガス拡散層を、セパレータ本体の少なくとも一方の表面に接合してなる固体高分子型燃料電池のセパレータであって、
上記ガス拡散層は、耐食性金属からなる原料粉末と発泡剤およびバインダーを含む発泡性スラリーを上記セパレータ本体上において発泡成形することにより得られた互いに連通する複数の空孔を有する三次元網状構造の多孔質材によって構成されているとともに、上記各空孔が少なくとも上記セパレータ本体の表面側に閉ループを描く環状口をもって開口し、かつ上記各環状口の間が、上記発泡成形時に上記セパレータ本体の表面において形成された上記セパレータ本体の表面に沿う面状部によって形成されており、この面状部を介して上記セパレータ本体の表面に接合されていることを特徴とする固体高分子型燃料電池のセパレータ。 - 電解質膜の両側に層状に配置される触媒層のうち少なくとも一方の触媒層に対して層状となるように設置されるガス拡散層を、セパレータ本体の少なくとも一方の平面状の表面に接合してなる固体高分子型燃料電池のセパレータであって、
上記ガス拡散層は、耐食性金属からなる原料粉末と発泡剤およびバインダーを含む発泡性スラリーをキャリヤシート上において発泡成形することにより得られた互いに連通する複数の空孔を有する三次元網状構造の多孔質材によって構成されているとともに、上記各空孔が少なくとも上記セパレータ本体の表面側に閉ループを描く環状口をもって開口し、かつ上記各環状口の間が、上記発泡成形時に上記キャリヤシートの表面において当該キャリヤシートの上面に沿って面一状の平面状に形成された面状部によって形成されており、上記キャリヤシートから分離された後に上記面状部を介して上記セパレータ本体の表面に接合されていることを特徴とする固体高分子型燃料電池のセパレータ。
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