JP5108246B2 - 接着性シール部材およびこれを用いた燃料電池 - Google Patents
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Description
(a)燃料電池に用いられる
(b)オレフィン系熱可塑性樹脂を主成分として含む
(c)架橋アクリル系重合体および/または架橋スチレン系重合体で構成される樹脂粒子を含有し、前記樹脂粒子の耐熱温度が前記オレフィン系熱可塑性樹脂の融点以上である
本シール部材は、少なくとも下記(a)〜(c)の条件を満たすことを特徴としている。以下、各条件について順に説明する。
本シール部材は、燃料電池に用いられる。本シール部材は、(b)条件の説明において後述するように、樹脂を主成分としている。そのため、本シール部材は、基本的には、構成部材として樹脂を使用できる温度で作動する何れの形式の燃料電池にも用いることができる。
本シール部材は、熱可塑性樹脂を主成分として含んでいる。本シール部材において、「熱可塑性樹脂を主成分とする」とは、本シール部材に含まれる有機成分のうち、50重量%以上が熱可塑性樹脂であることを意味する。
本シール部材は、樹脂粒子を含有している。樹脂粒子の形態としては、具体的には、例えば、球状、柱状、針状、板状、塊状などの形態を例示することができる。
本シール部材は、フィルム状に形成されていても良い。この場合、その厚さは、特に限定されるものではなく、シール部位の隙間量などを考慮して適宜設定することができる。
本シール部材において、上記熱可塑性樹脂は酸により変性されていても良い。この場合には、燃料電池の構成部材であるセパレータや樹脂フレームなどの材料である金属や樹脂などの表面との濡れ性に優れる。そのため、接着性、シール性を向上させやすくなるなどの利点がある。
本シール部材の融点範囲は、電池作動時における接着性、シール性が維持されるように、主に安全性などを考慮して設定することができる。
本シール部材をPEFCに適用する場合、本シール部材の23℃における貯蔵縦弾性率の1/10以下の貯蔵縦弾性率に低下する温度は90℃以上であると良い。
本シール部材は、そのMFR(230℃)が4g/10分以上であると良い。好ましくは、7g/10分以上、より好ましくは、10g/10分以上であると良い。なお、上記MFRは、JIS K7210に準拠して測定される値である。
上記本シール部材の製造方法としては、例えば、以下のような方法を例示することができる。
本燃料電池は、従来知られる単セルを複数積層してなる積層体を有している。そして、本燃料電池は、電池構造中において、シールを要する箇所の全てまたは一部が本シール部材を用いてシールされているところに特徴がある。
(実施例1)
ミキサー容量100ccの小型密閉式混練機(東洋精機(株)製、「ラボプラストミル」)を用い、これにポリプロピレン(住友化学(株)製、「住友化学ノーブレン」)60gと無水マレイン酸(関東化学(株)製)0.6gとを投入し、有機過酸化物(日本油脂(株)製、「パークミルD」)とともに、240℃にて加熱溶融した。
実施例1に係る接着性シール部材の作製において、上記樹脂粒子を3g(5wt%)とした以外は同様にして、実施例2に係る接着性シール部材を作製した。
実施例1に係る接着性シール部材の作製において、上記樹脂粒子を6g(10wt%)とした以外は同様にして、実施例3に係る接着性シール部材を作製した。
実施例1に係る接着性シール部材の作製において、上記樹脂粒子を18g(30wt%)とした以外は同様にして、実施例4に係る接着性シール部材を作製した。
実施例1に係る接着性シール部材の作製において、上記樹脂粒子に代えて、架橋ポリスチレンより構成された樹脂粒子(平均粒径25μm)(綜研化学(株)製、「ケミスノーSGP」)を6g(10wt%)とした以外は同様にして、実施例5に係る接着性シール部材を作製した。なお、この樹脂粒子の耐熱温度は255℃であった。
従来のエポキシ系樹脂を主成分とする接着性シール部材(セメダイン(株)製、「EP331」)を、比較例1に係る接着性シール部材とした。
実施例1に係る接着性シール部材の作製において、樹脂粒子を用いなかった以外は同様にして、比較例2に係る接着性シール部材を作製した。
実施例1に係る接着性シール部材の作製において、架橋されていないポリメタクリル酸メチルより構成された樹脂粒子(綜研化学(株)製、「ケミスノーMP」)を用い、これを6g(10wt%)とした以外は同様にして、比較例3に係る接着性シール部材を作製した。なお、この樹脂粒子の耐熱温度は100℃であった。
先ず、各接着性シール部材が、基本性能である接着性を有しているか否かを確認する目的で、以下のT字剥離試験を行った。
3.1 接着時間
各接着性シール部材につき、150℃における接着時間を測定した。この際、比較例1に係る従来の接着性シール部材よりも接着時間が少なくて済んだものを合格とし、同等および長くかかるものを不合格と判定した。
各接着性シール部材につき、耐クリープ試験を行った。すわなち、先ず、縦1cm×横1cm×厚み50μmのフィルム状の各接着性シール部材を準備した。
実施例1〜5に係る接着性シール部材を用い、固体高分子形燃料電池を作製した。
18 膜電極接合体
20 固体電解質膜
22 フレーム
24 セパレータ
26 固体高分子形燃料電池
Claims (4)
- 下記(a)〜(c)を満たすことを特徴とする接着性シール部材。
(a)燃料電池に用いられる
(b)オレフィン系熱可塑性樹脂を主成分として含む
(c)架橋アクリル系重合体および/または架橋スチレン系重合体で構成される樹脂粒子を含有し、前記樹脂粒子の耐熱温度が前記オレフィン系熱可塑性樹脂の融点以上である - 前記樹脂粒子の含有量が0.5〜50重量%であることを特徴とする請求項1に記載の接着性シール部材。
- さらに、下記(d)を満たすことを特徴とする請求項1または2に記載の接着性シール部材。
(d)フィルム状に形成されている - 請求項1または3の何れかに記載の接着性シール部材を用いてシールされていることを特徴とする燃料電池。
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