JP5321465B2 - 燃料電池セパレータ - Google Patents
燃料電池セパレータ Download PDFInfo
- Publication number
- JP5321465B2 JP5321465B2 JP2009532143A JP2009532143A JP5321465B2 JP 5321465 B2 JP5321465 B2 JP 5321465B2 JP 2009532143 A JP2009532143 A JP 2009532143A JP 2009532143 A JP2009532143 A JP 2009532143A JP 5321465 B2 JP5321465 B2 JP 5321465B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- fuel cell
- mass
- cell separator
- parts
- resin
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/02—Details
- H01M8/0202—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors
- H01M8/0204—Non-porous and characterised by the material
- H01M8/0213—Gas-impermeable carbon-containing materials
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/02—Details
- H01M8/0202—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors
- H01M8/0204—Non-porous and characterised by the material
- H01M8/0221—Organic resins; Organic polymers
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/02—Details
- H01M8/0202—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors
- H01M8/0204—Non-porous and characterised by the material
- H01M8/0223—Composites
- H01M8/0226—Composites in the form of mixtures
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/02—Details
- H01M8/0202—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors
- H01M8/0247—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors characterised by the form
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/02—Details
- H01M8/0202—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors
- H01M8/0247—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors characterised by the form
- H01M8/0254—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors characterised by the form corrugated or undulated
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/10—Fuel cells with solid electrolytes
- H01M2008/1095—Fuel cells with polymeric electrolytes
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Sustainable Energy (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Composite Materials (AREA)
- Fuel Cell (AREA)
- Inert Electrodes (AREA)
Description
燃料電池セパレータは、各単位セルに導電性を持たせる役割、並びに単位セルに供給される燃料及び空気(酸素)の流路を確保するとともに、それらの分離境界壁としての役割を果たすものである。この為、セパレータには、高電気導電性、高ガス不浸透性、化学的安定性、機械的特性、親水性などの諸性能が要求される。
また、燃料電池セパレータの形状としては種々のものがあるが、ガス流路の設け方により大きく分けられる。例えば、板状のセパレータの片面にガス流路を形成するリブを設けた形状、両面にリブを設けた形状、断面が波型の板状で、両面の溝がガス流路となる形状などがある。
高強度の薄型燃料電池セパレータを得る手法として、従来、(1)セパレータの成形用素材に炭素繊維や金属繊維の短繊維を混合させる方法(特許文献1:特開2000−182630号公報)、(2)セパレータの薄肉部分の強度を確保するためにセパレータの厚み方向に対してある一定角度に繊維基材を配向させる方法(特許文献2:特開2001−189160号公報)、(3)衝撃を吸収しやすく、樹脂と馴染みに優れる多孔質人造黒鉛と熱硬化性樹脂からなる組成物を成形する方法(特許文献3:特開2007−134225号公報)などが知られている。
また、(2)の方法で得られたセパレータも、(1)と同様に、黒鉛、熱硬化性樹脂、及び繊維基材を主成分とする炭素複合材組成物を成形したものであり、強度は向上するものの、柔軟性に乏しいという問題があった。
さらに、上記(3)の方法は、(1)、(2)の問題を解決するものの、バインダー樹脂の溶融粘度が高く、燃料電池用組成物が金型内で均一に流動しない為、薄肉化すると厚さムラが生じ易く、その結果、燃料電池を組み立てる際にセパレータの割れが生じるという問題があった。
1. 真密度1.63〜2.20g/ml、かつ、平均粒径(d=50)20〜100μmである多孔質人造黒鉛材料100質量部、主剤及び硬化剤を含んでなるエポキシ樹脂19〜30質量部、並びに内部離型剤0.1〜1.0質量部を含む組成物を成形してなり、前記主剤が、エポキシ当量195〜216g/eq、かつ、150℃のICI粘度0.20〜1.00Pa・sのオルトクレゾールノボラック型エポキシ樹脂であり、前記硬化剤が、水酸基当量103〜106g/eq、かつ、150℃のICI粘度0.03〜0.50Pa・sのフェノールノボラック樹脂であり、薄肉部の平均厚さが、0.12〜0.20mmであることを特徴とする燃料電池セパレータ、
2. 前記薄肉部の平均厚さの厚さムラが、±10%以内である1の燃料電池セパレータ、
3. 前記フェノールノボラック樹脂が、前記オルトクレゾールノボラック型エポキシ樹脂に対して0.98〜1.02当量含まれる1または2の燃料電池セパレータ、
4. 前記エポキシ樹脂が、さらに硬化促進剤としてイミダゾール化合物を含む1〜3のいずれかの燃料電池セパレータ、
5. 前記イミダゾール化合物が、オルトクレゾールノボラック型エポキシ樹脂とフェノールノボラック樹脂との混合物100質量部に対して0.65〜1.02質量部含まれる4の燃料電池セパレータ、
6. 真密度1.63〜2.20g/ml、かつ、平均粒径(d=50)20〜100μmである多孔質人造黒鉛材料100質量部と、a)エポキシ当量195〜216g/eq、かつ、150℃におけるICI粘度0.20〜1.00Pa・sのオルトクレゾールノボラック型エポキシ樹脂、b)水酸基当量103〜106g/eq、かつ、150℃におけるICI粘度0.03〜0.50Pa・sのフェノールノボラック樹脂、及びc)イミダゾール化合物からなるバインダー成分樹脂19〜30質量部と、内部離型剤0.1〜1.0質量部と、を含む組成物を成形してなる、薄肉部の平均厚さが、0.12〜0.20mmである燃料電池セパレータ、
7. 前記薄肉部の平均厚さの厚さムラが、±10%以内である6の燃料電池セパレータ、
8. 前記人造黒鉛材料が、粒径1μm以下の粒子を1質量%以下、粒径300μm以上の粒子を1質量%以下含む1〜7のいずれかの燃料電池セパレータ、
9. 前記内部離型剤が、金属石鹸類、長鎖脂肪酸類、及び炭化水素系合成ワックスから選ばれる少なくとも1種である1〜8のいずれかの燃料電池セパレータ
を提供する。
また、本発明の燃料電池セパレータは、柔軟性にも優れているので、大量生産時の自動搬送中に破損が生じにくく、ハンドリング性も良好である。
さらに、本発明における上記組成物は、金型内での流動性に優れ、金型内の狭いキャビティにも充填されるため、より薄肉の燃料電池セパレータを得ることができる。この薄肉化したセパレータは、上記の組成物が金型内に十分に充填されて成形された結果、良好な厚さ精度を有しているため、その薄肉部に繋がるリブの頂端部における面精度も良好になる。特に、波型のセパレータにおいては、セパレータのガス拡散電極との接触面の面精度が良好になる。このようにセパレータの面精度が良好であることと、上記柔軟性とが相まって、本発明の燃料電池セパレータは、燃料電池を組み立てる際に割れが生じにくい優れたものになる。
以上のような薄肉化した本発明の燃料電池セパレータを用いることで、固体高分子型燃料電池の薄型化を容易に達成することができる。
13,23,33 薄肉部
本発明に係る薄型燃料電池セパレータは、真密度1.63〜2.20g/ml、かつ、平均粒径(d=50)20〜100μmである多孔質人造黒鉛材料100質量部、主剤及び硬化剤を含んでなるエポキシ樹脂19〜30質量部、並びに内部離型剤0.1〜1.0質量部を含む組成物を成形してなるものであり、上記主剤として、エポキシ当量195〜216g/eq、かつ、150℃のICI粘度0.20〜1.00Pa・sのオルトクレゾールノボラック型エポキシ樹脂を、上記硬化剤として、水酸基当量103〜106g/eq、かつ、150℃のICI粘度0.03〜0.50Pa・sのフェノールノボラック樹脂を用い、薄肉部の平均厚さが、0.12〜0.20mmのものである。
なお、真密度はピクノメーター法による測定値である。
なお、平均粒径は、粒度測定装置(Microtrak社製)による測定値である。
この場合、オルトクレゾールノボラック型エポキシ樹脂に対してフェノールノボラック樹脂を0.98〜1.02当量配合することが好ましい。フェノール樹脂が0.98当量未満になると、未反応のエポキシ樹脂が残存して発電中に未反応成分が溶出する虞があり、1.02当量を超えると、未反応のフェノール樹脂が残存して発電中に未反応成分が溶出する虞がある。
さらに、イミダゾール化合物を用いる場合、オルトクレゾールノボラック型エポキシ樹脂とフェノールノボラック樹脂との混合物100質量部に対し、イミダゾール化合物を0.65〜1.02質量部配合することが好ましい。イミダゾール化合物の配合量が0.65質量部未満であると、バインダー成分の硬化反応が遅くなったり、硬化反応が不十分になったりする虞があり、1.02質量部を超えると、バインダー成分の硬化反応が過敏になるためポットライフが短くなる虞がある。
バインダー成分樹脂の含有量が19質量部未満では、黒鉛粉末間に隙間が生じ易くなるため、ガス不浸透性及び強度の低下を招く虞がある。また、バインダー成分樹脂の含有量が30質量部を超えると、バインダー成分樹脂が黒鉛粉末の表面を覆ってしまう為、導電性が低下する虞がある。
また、内部離型剤の含有量が0.1質量部未満では内部離型剤が不足する為に金型表面に燃料電池セパレータが貼りついてしまい、金型からセパレータを脱型出来なくなる虞がある。また、内部離型剤の含有量が1.0質量部を超えると、バインダー成分樹脂の硬化反応が遅くなったり、硬化反応が不十分になったりする虞がある。
なお、本発明において、成形体の性能を損なわない程度であれば、燃料電池セパレータ用組成物中に、その他の添加剤(炭素繊維や金属繊維などの短繊維)を配合してもよい。
この場合、組成物の調製方法は特に限定されるものではなく、従来公知の種々の方法を用いることができる。例えば、多孔質人造黒鉛材料、バインダー成分樹脂、及び内部離型剤のそれぞれを任意の順序で所定割合混合して調製すればよい。組成物調製に用いられる混合機としては、例えば、プラネタリーミキサ、リボンブレンダ、レディゲミキサ、ヘンシェルミキサ、ロッキングミキサ、ナウタミキサ等が挙げられる。
ここで、本発明の燃料電池セパレータにおける薄肉部とは、燃料電池セパレータに形成されたガス流通溝の底面と、その反対側の面とで構成される部位をいう。
例えば、図1(A)に示されるように、一方の表面11にガス流通溝11Aが形成されたセパレータ1においては、流通溝底部11Bと、流通溝が形成されていないセパレータ表面12とで構成される部分が薄肉部13であり、図1(B)に示されるように、両表面21,22にガス流通溝21A,22Aがそれぞれ形成されたセパレータ2においては、相対向する各流通溝底部21B,22Bで構成される部分が薄肉部23であり、図1(C)に示されるように、断面が波型で両面31,32にガス流通溝31A,32Aがそれぞれ形成されたセパレータ3においては、各流通溝底部31B,32Bと、これらの反対側の面32,31で構成される部分が薄肉部33である。
なお、上記各実施形態のように、薄肉部が複数存在する場合、平均厚さとは、全ての薄肉部の平均厚さを意味する。
[1]平均粒径
粒度測定装置(Microtrak社製)により測定した。
[2]真密度
ピクノメーター法により測定した。
真密度2.20g/mlで、平均粒径50μm(d=50)の多孔質人造黒鉛材料100質量部、エポキシ当量200g/eqで150℃におけるICI粘度0.26Pa・sのオルトクレゾールノボラック型エポキシ樹脂17質量部、水酸基当量105g/eqで150℃におけるICI粘度0.10Pa・sのフェノールノボラック樹脂9質量部、硬化促進剤である2−ヘプタデシルイミダゾール0.26質量部、及び内部離型剤であるカルナバワックス1質量部をヘンシェルミキサ内に投入し、1500rpmで3分間混合して燃料電池セパレータ用組成物を調製した。得られた燃料電池セパレータ用組成物28グラムを、300mm×200mmの金型に投入し、金型温度180℃、成形圧力40MPa、成形時間2分間にて圧縮成形し、図1に示されるような、薄肉部13の平均厚さが0.16mmの燃料電池セパレータを得た。
真密度2.00g/mlで、平均粒径100μm(d=50)の多孔質人造黒鉛材料を用いた以外は、実施例1と同様にして、燃料電池セパレータ用組成物及び燃料電池セパレータを得た。得られたセパレータの薄肉部13の平均厚さは0.20mmであった。
真密度1.92g/mlで、平均粒径80μm(d=50)の多孔質人造黒鉛材料を用いた以外は、実施例1と同様にして、燃料電池セパレータ用組成物及び燃料電池セパレータを得た。得られたセパレータの薄肉部13の平均厚さは0.18mmであった。
真密度1.75g/mlで、平均粒径30μm(d=50)の多孔質人造黒鉛材料を用いた以外は、実施例1と同様にして、燃料電池セパレータ用組成物及び燃料電池セパレータを得た。得られたセパレータの薄肉部13の平均厚さは0.13mmであった。
真密度1.63g/mlで、平均粒径20μm(d=50)の多孔質人造黒鉛材料を用いた以外は、実施例1と同様にして、燃料電池セパレータ用組成物及び燃料電池セパレータを得た。得られたセパレータの薄肉部13の平均厚さは0.12mmであった。
真密度1.63g/mlで、平均粒径15μm(d=50)の多孔質人造黒鉛材料を用いた以外は、実施例1と同様にして、燃料電池セパレータ用組成物及び燃料電池セパレータを得た。得られたセパレータの薄肉部13の平均厚さは0.12mmであった。
真密度1.60g/mlで、平均粒径22μm(d=50)の多孔質人造黒鉛材料を用いた以外は、実施例1と同様にして、燃料電池セパレータ用組成物及び燃料電池セパレータを得た。得られたセパレータの薄肉部13の平均の厚さは0.23mmであった。
真密度2.20g/mlで、平均粒径124μm(d=50)の多孔質人造黒鉛材料を用いた以外は、実施例1と同様にして、燃料電池セパレータ用組成物を調製し、圧縮成形したが、脱型時に割れが生じ、燃料電池セパレータを得ることができなかった。
真密度2.21g/mlで、平均粒径100μm(d=50)の多孔質人造黒鉛材料を用いた以外は、実施例1と同様にして、燃料電池セパレータ用組成物を調製し、圧縮成形したが、脱型時に割れが生じ、燃料電池セパレータを得ることができなかった。
真密度2.25g/mlで、平均粒径60μm(d=50)の針状人造黒鉛材料を用いた以外は、実施例1と同様にして、燃料電池セパレータ用組成物を調製し、圧縮成形したが、脱型時に割れが生じ、燃料電池セパレータを得ることができなかった。
真密度2.28g/mlで、平均粒径30μm(d=50)の天然黒鉛材料を用いた以外は、実施例1と同様にして、燃料電池セパレータ用組成物を調製し、圧縮成形したが、脱型時に割れが生じ、燃料電池セパレータを得ることができなかった。
エポキシ当量195g/eqで、150℃におけるICI粘度0.20Pa・sのオルトクレゾールノボラック型エポキシ樹脂17質量部を用いた以外は、実施例1と同様にして、燃料電池セパレータ用組成物及び燃料電池セパレータを得た。得られたセパレータの薄肉部13の厚さは0.15mmであった。
エポキシ当量202g/eqで、150℃におけるICI粘度0.60Pa・sのオルトクレゾールノボラック型エポキシ樹脂17質量部を用いた以外は、実施例1と同様にして、燃料電池セパレータ用組成物及び燃料電池セパレータを得た。得られたセパレータの薄肉部13の平均厚さは0.16mmであった。
エポキシ当量216g/eqで、150℃におけるICI粘度1.00Pa・sのオルトクレゾールノボラック型エポキシ樹脂18.5質量部を用いた以外は、実施例1と同様にして、燃料電池セパレータ用組成物及び燃料電池セパレータを得た。得られたセパレータの薄肉部13の平均厚さは0.19mmであった。
エポキシ当量194g/eqで、150℃におけるICI粘度0.16Pa・sのオルトクレゾールノボラック型エポキシ樹脂16.5質量部を用いた以外は、実施例1と同様にして、燃料電池セパレータ用組成物及び燃料電池セパレータを得た。得られたセパレータの薄肉部13の平均厚さは0.13mmであった。
エポキシ当量202g/eqで、150℃におけるICI粘度1.15Pa・sのオルトクレゾールノボラック型エポキシ樹脂17質量部を用いた以外は、実施例1と同様にして、燃料電池セパレータ用組成物を調製し、圧縮成形したが、燃料電池セパレータの成形は不完全であった。
エポキシ当量223g/eqで、150℃におけるICI粘度2.28Pa・sのオルトクレゾールノボラック型エポキシ樹脂19質量部を用いた以外は、実施例1と同様にして、燃料電池セパレータ用組成物を調製し、圧縮成形したが、燃料電池セパレータの成形は不完全であった。
水酸基当量106g/eqで、150℃におけるICI粘度0.03Pa・sのフェノールノボラック樹脂9・1質量部を用いた以外は、実施例1と同様にして、燃料電池セパレータ用組成物及び燃料電池セパレータを得た。得られたセパレータの薄肉部13の平均厚さは0.12mmであった。
水酸基当量103g/eqで、150℃におけるICI粘度0.32Pa・sのフェノールノボラック樹脂8.9質量部を用いた以外は、実施例1と同様にして、燃料電池セパレータ用組成物及び燃料電池セパレータを得た。得られたセパレータの薄肉部13の平均厚さは0.18mmであった。
水酸基当量104g/eqで、150℃におけるICI粘度0.46Pa・sのフェノールノボラック樹脂9質量部を用いた以外は、実施例1と同様にして、燃料電池セパレータ用組成物及び燃料電池セパレータを得た。得られたセパレータの薄肉部13の平均厚さは0.19mmであった。
水酸基当量102g/eqで、150℃におけるICI粘度0.02Pa・sのフェノールノボラック樹脂8.8質量部を用いた以外は、実施例1と同様にして、燃料電池セパレータ用組成物及び燃料電池セパレータを得た。得られたセパレータの薄肉部13の厚さは0.12mmであった。
水酸基当量107g/eqで、150℃におけるICI粘度0.62Pa・sのフェノールノボラック樹脂9.1質量部を用いた以外は、実施例1と同様にして、燃料電池セパレータ用組成物を調製し、圧縮成形したが、燃料電池セパレータの成形は不完全であった。
エポキシ当量200g/eqで、150℃におけるICI粘度0.26Pa・sのオルトクレゾールノボラック型エポキシ樹脂12.8質量部、水酸基当量105g/eqで、150℃におけるICI粘度0.10Pa・sのフェノールノボラック樹脂6.8質量部、及び硬化促進剤である2−ヘプタデシルイミダゾール0.20質量部を用いた以外は、実施例1と同様にして、燃料電池セパレータ用組成物及び燃料電池セパレータを得た。得られたセパレータの薄肉部13の平均厚さは0.20mmであった。
エポキシ当量200g/eqで、150℃におけるICI粘度0.26Pa・sのオルトクレゾールノボラック型エポキシ樹脂14.8質量部、水酸基当量105g/eqで、150℃におけるICI粘度0.10Pa・sのフェノールノボラック樹脂7.8質量部、及び硬化促進剤である2−ヘプタデシルイミダゾール0.23質量部を用いた以外は、実施例1と同様にして、燃料電池セパレータ用組成物及び燃料電池セパレータを得た。得られたセパレータの薄肉部13の平均厚さは0.18mmであった。
エポキシ当量200g/eqで、150℃におけるICI粘度が0.26Pa・sのオルトクレゾールノボラック型エポキシ樹脂17.5質量部、水酸基当量105g/eqで、150℃におけるICI粘度0.10Pa・sのフェノールノボラック樹脂9.2質量部、及び硬化促進剤である2−ヘプタデシルイミダゾール0.27質量部を用いた以外は、実施例1と同様にして、燃料電池セパレータ用組成物及び燃料電池セパレータを得た。得られたセパレータの薄肉部13の平均厚さは0.15mmであった。
エポキシ当量200g/eqで、150℃におけるICI粘度0.26Pa・sのオルトクレゾールノボラック型エポキシ樹脂19.2質量部、水酸基当量105g/eqで、150℃におけるICI粘度0.10Pa・sのフェノールノボラック樹脂10.1質量部、及び硬化促進剤である2−ヘプタデシルイミダゾール0.30質量部を用いた以外は、実施例1と同様にして、燃料電池セパレータ用組成物及び燃料電池セパレータを得た。得られたセパレータの薄肉部13の平均厚さは0.12mmであった。
エポキシ当量200g/eqで、150℃におけるICI粘度0.26Pa・sのオルトクレゾールノボラック型エポキシ樹脂11.8質量部、水酸基当量105g/eqで、150℃におけるICI粘度0.10Pa・sのフェノールノボラック樹脂6.3質量部、及び硬化促進剤である2−ヘプタデシルイミダゾール0.18質量部を用いた以外は、実施例1と同様にして、燃料電池セパレータ用組成物を調製し、これを圧縮成形したが、燃料電池セパレータの成形は不完全であった。
エポキシ当量200g/eqで、150℃におけるICI粘度0.26Pa・sのオルトクレゾールノボラック型エポキシ樹脂20.4質量部、水酸基当量105g/eqで、150℃におけるICI粘度0.10Pa・sのフェノールノボラック樹脂10.7質量部、及び硬化促進剤である2−ヘプタデシルイミダゾール0.31質量部を用いた以外は、実施例1と同様にして、燃料電池セパレータ用組成物及び燃料電池セパレータを得た。得られたセパレータの薄肉部13の平均厚さは0.11mmであった。
カルナバワックス0.1質量部を用いた以外は、実施例1と同様にして、燃料電池セパレータ用組成物及び燃料電池セパレータを得た。得られたセパレータの薄肉部13の平均厚さは0.16mmであった。
ステアリン酸亜鉛0.5質量部を用いた以外は、実施例1と同様にして、燃料電池セパレータ用組成物及び燃料電池セパレータを得た。得られたセパレータの薄肉部13の平均厚さは0.16mmであった。
ポリエチレンワックス1.0質量部を用いた以外は、実施例1と同様にして、燃料電池セパレータ用組成物及び燃料電池セパレータを得た。得られたセパレータの薄肉部13の平均厚さは0.16mmであった。
モンタン酸ワックス1.2質量部を用いた以外は、実施例1と同様にして、燃料電池セパレータ用組成物及び燃料電池セパレータを得た。得られたセパレータの薄肉部13の平均厚さは0.16mmであった。
モンタン酸ワックス0.09質量部を用いた以外は、実施例1と同様にして、燃料電池セパレータ用組成物を調製して圧縮成形したが、脱型時に割れが生じ、燃料電池セパレータを得ることができなかった。
内部離型剤を添加せず、スプレー式の外部離型剤を用いた以外は、実施例1と同様にして、燃料電池セパレータ用組成物を調製して圧縮成形したが、脱型時に割れが生じ、燃料電池セパレータを得ることができなかった。
[1]曲げ強度、曲げ弾性率、曲げ歪み
ASTM D790 (Standard Test Methods for Flexural Properties of Unreinforced and Reinforced Plastics and Electrical Insulating Materials)に基づいて測定した。
[2]固有抵抗
JIS H0602(シリコン単結晶及びシリコンウエーハの4探針による抵抗率測定方法)に基づいて測定した。
[3]ガラス転移点(Tg)
熱機械的分析装置(Thermomechanical analyzer)を用いて測定した。
[4]厚さムラ
マイクロメータにより、セパレータの全ての薄肉部の厚さを10点ずつ測定して、平均厚さを算出し、さらに下記式により厚さムラ、及び厚さムラの割合を評価した。
厚さムラ=最大厚さ−最小厚さ
厚さムラ±(%)=(厚さムラ/平均厚さ)/2×100
Claims (9)
- 真密度1.63〜2.20g/ml、かつ、平均粒径(d=50)20〜100μmである多孔質人造黒鉛材料100質量部、主剤及び硬化剤を含んでなるエポキシ樹脂19〜30質量部、並びに内部離型剤0.1〜1.0質量部を含む組成物を成形してなり、
前記主剤が、エポキシ当量195〜216g/eq、かつ、150℃のICI粘度0.20〜1.00Pa・sのオルトクレゾールノボラック型エポキシ樹脂であり、
前記硬化剤が、水酸基当量103〜106g/eq、かつ、150℃のICI粘度0.03〜0.50Pa・sのフェノールノボラック樹脂であり、
薄肉部の平均厚さが、0.12〜0.20mmであることを特徴とする燃料電池セパレータ。 - 前記薄肉部の平均厚さの厚さムラが、±10%以内である請求項1記載の燃料電池セパレータ。
- 前記フェノールノボラック樹脂が、前記オルトクレゾールノボラック型エポキシ樹脂に対して0.98〜1.02当量含まれる請求項1または2記載の燃料電池セパレータ。
- 前記エポキシ樹脂が、さらに硬化促進剤としてイミダゾール化合物を含む請求項1〜3のいずれか1項記載の燃料電池セパレータ。
- 前記イミダゾール化合物が、オルトクレゾールノボラック型エポキシ樹脂とフェノールノボラック樹脂との混合物100質量部に対して0.65〜1.02質量部含まれる請求項4記載の燃料電池セパレータ。
- 真密度1.63〜2.20g/ml、かつ、平均粒径(d=50)20〜100μmである多孔質人造黒鉛材料100質量部と、
a)エポキシ当量195〜216g/eq、かつ、150℃におけるICI粘度0.20〜1.00Pa・sのオルトクレゾールノボラック型エポキシ樹脂、b)水酸基当量103〜106g/eq、かつ、150℃におけるICI粘度0.03〜0.50Pa・sのフェノールノボラック樹脂、及びc)イミダゾール化合物からなるバインダー成分樹脂19〜30質量部と、
内部離型剤0.1〜1.0質量部と、を含む組成物を成形してなる、薄肉部の平均厚さが、0.12〜0.20mmである燃料電池セパレータ。 - 前記薄肉部の平均厚さの厚さムラが、±10%以内である請求項6記載の燃料電池セパレータ。
- 前記人造黒鉛材料が、粒径1μm以下の粒子を1質量%以下、粒径300μm以上の粒子を1質量%以下含む請求項1〜7のいずれか1項記載の燃料電池セパレータ。
- 前記内部離型剤が、金属石鹸類、長鎖脂肪酸類、及び炭化水素系合成ワックスから選ばれる少なくとも1種である請求項1〜8のいずれか1項記載の燃料電池セパレータ。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2009532143A JP5321465B2 (ja) | 2007-09-12 | 2008-09-02 | 燃料電池セパレータ |
Applications Claiming Priority (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2007236090 | 2007-09-12 | ||
JP2007236090 | 2007-09-12 | ||
PCT/JP2008/065703 WO2009034870A1 (ja) | 2007-09-12 | 2008-09-02 | 燃料電池セパレータ |
JP2009532143A JP5321465B2 (ja) | 2007-09-12 | 2008-09-02 | 燃料電池セパレータ |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPWO2009034870A1 JPWO2009034870A1 (ja) | 2010-12-24 |
JP5321465B2 true JP5321465B2 (ja) | 2013-10-23 |
Family
ID=40451879
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2009532143A Active JP5321465B2 (ja) | 2007-09-12 | 2008-09-02 | 燃料電池セパレータ |
Country Status (7)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US20110045377A1 (ja) |
EP (1) | EP2190048B8 (ja) |
JP (1) | JP5321465B2 (ja) |
AT (1) | ATE533201T1 (ja) |
CA (1) | CA2698940C (ja) |
DK (1) | DK2190048T3 (ja) |
WO (1) | WO2009034870A1 (ja) |
Families Citing this family (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP5509709B2 (ja) * | 2009-07-24 | 2014-06-04 | 日清紡ケミカル株式会社 | 燃料電池セパレータ |
JP5520104B2 (ja) * | 2010-03-26 | 2014-06-11 | パナソニック株式会社 | 燃料電池セパレータの製造方法 |
JP5842142B2 (ja) * | 2014-02-20 | 2016-01-13 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | 燃料電池セパレータ用樹脂組成物、燃料電池セパレータ成形用シート及び燃料電池セパレータ |
JP5880649B1 (ja) | 2014-09-08 | 2016-03-09 | 日清紡ケミカル株式会社 | 燃料電池セパレータ |
JP7415839B2 (ja) * | 2020-08-05 | 2024-01-17 | トヨタ自動車株式会社 | 燃料電池用セパレータ及びその製造方法 |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002201257A (ja) * | 2000-12-28 | 2002-07-19 | Sumitomo Bakelite Co Ltd | 導電性エポキシ樹脂成形材料 |
WO2006049319A1 (ja) * | 2004-11-08 | 2006-05-11 | Tokai Carbon Co., Ltd. | 固体高分子形燃料電池用セパレータ材とその製造方法 |
JP2006213786A (ja) * | 2005-02-02 | 2006-08-17 | Nichias Corp | 導電性エポキシ樹脂組成物及び燃料電池用セパレータ |
JP2006278083A (ja) * | 2005-03-29 | 2006-10-12 | Nippon Steel Chem Co Ltd | 燃料電池セパレータ用組成物、燃料電池セパレータの製造方法および燃料電池セパレータ |
JP2007134225A (ja) * | 2005-11-11 | 2007-05-31 | Nisshinbo Ind Inc | 燃料電池セパレータ |
JP2007200603A (ja) * | 2006-01-24 | 2007-08-09 | Jfe Chemical Corp | 燃料電池セパレータ用原料組成物および燃料電池セパレータ |
Family Cites Families (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6248467B1 (en) * | 1998-10-23 | 2001-06-19 | The Regents Of The University Of California | Composite bipolar plate for electrochemical cells |
JP4028940B2 (ja) * | 1998-12-17 | 2008-01-09 | 日清紡績株式会社 | 燃料電池セパレータ、その製造方法及び当該燃料電池セパレータを使用した固体高分子型燃料電池 |
US6686083B1 (en) * | 1999-10-20 | 2004-02-03 | Nisshinbo Industries, Inc. | Carbonaceous composite material, process for production thereof, fuel cell separator, and polymer electrolyte fuel cell |
WO2002021620A1 (fr) * | 2000-09-04 | 2002-03-14 | Nippon Steel Chemical Co., Ltd. | Separateur pour pile a combustible, procede de production, et materiau utilise |
JP2002332328A (ja) * | 2001-05-10 | 2002-11-22 | Nisshinbo Ind Inc | 射出成形用コンパウンドおよび燃料電池セパレータの製造方法 |
KR100649516B1 (ko) * | 2001-12-27 | 2006-11-27 | 히다치 가세고교 가부시끼가이샤 | 연료전지용 분리판 |
JP2005339953A (ja) * | 2004-05-26 | 2005-12-08 | Matsushita Electric Works Ltd | 燃料電池用プリプレグ及びこの燃料電池用プリプレグから成る燃料電池用セパレータ、並びにその製造方法 |
JP2006206790A (ja) * | 2005-01-31 | 2006-08-10 | Nichias Corp | 導電性エポキシ樹脂組成物及びその製造方法 |
-
2008
- 2008-09-02 DK DK08830416.7T patent/DK2190048T3/da active
- 2008-09-02 WO PCT/JP2008/065703 patent/WO2009034870A1/ja active Application Filing
- 2008-09-02 AT AT08830416T patent/ATE533201T1/de active
- 2008-09-02 US US12/674,767 patent/US20110045377A1/en not_active Abandoned
- 2008-09-02 CA CA2698940A patent/CA2698940C/en active Active
- 2008-09-02 JP JP2009532143A patent/JP5321465B2/ja active Active
- 2008-09-02 EP EP08830416A patent/EP2190048B8/en active Active
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002201257A (ja) * | 2000-12-28 | 2002-07-19 | Sumitomo Bakelite Co Ltd | 導電性エポキシ樹脂成形材料 |
WO2006049319A1 (ja) * | 2004-11-08 | 2006-05-11 | Tokai Carbon Co., Ltd. | 固体高分子形燃料電池用セパレータ材とその製造方法 |
JP2006213786A (ja) * | 2005-02-02 | 2006-08-17 | Nichias Corp | 導電性エポキシ樹脂組成物及び燃料電池用セパレータ |
JP2006278083A (ja) * | 2005-03-29 | 2006-10-12 | Nippon Steel Chem Co Ltd | 燃料電池セパレータ用組成物、燃料電池セパレータの製造方法および燃料電池セパレータ |
JP2007134225A (ja) * | 2005-11-11 | 2007-05-31 | Nisshinbo Ind Inc | 燃料電池セパレータ |
JP2007200603A (ja) * | 2006-01-24 | 2007-08-09 | Jfe Chemical Corp | 燃料電池セパレータ用原料組成物および燃料電池セパレータ |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CA2698940C (en) | 2015-02-03 |
ATE533201T1 (de) | 2011-11-15 |
CA2698940A1 (en) | 2009-03-19 |
EP2190048B1 (en) | 2011-11-09 |
DK2190048T3 (da) | 2012-01-23 |
EP2190048A4 (en) | 2010-09-01 |
US20110045377A1 (en) | 2011-02-24 |
WO2009034870A1 (ja) | 2009-03-19 |
JPWO2009034870A1 (ja) | 2010-12-24 |
EP2190048B8 (en) | 2012-02-29 |
EP2190048A1 (en) | 2010-05-26 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4962691B2 (ja) | 燃料電池セパレータ | |
US6746792B2 (en) | Fuel cell separator composition, fuel cell separator and method of manufacture, and solid polymer fuel cell | |
JP5321465B2 (ja) | 燃料電池セパレータ | |
JP5257497B2 (ja) | 燃料電池用多孔質セパレータ | |
JP5041309B2 (ja) | 燃料電池用セパレータ材とその製造方法 | |
US7381493B2 (en) | Separator for fuel cell and process for producing the same | |
KR101733461B1 (ko) | 연료 전지 세퍼레이터 | |
JP4780257B2 (ja) | 燃料電池セパレータ及びその製造方法 | |
US11108053B2 (en) | Resin composition for dense fuel cell separators | |
JP2008016307A (ja) | 燃料電池セパレータ | |
JP2006260956A (ja) | 燃料電池用セパレータ | |
JP2002332328A (ja) | 射出成形用コンパウンドおよび燃料電池セパレータの製造方法 | |
JP4949634B2 (ja) | 燃料電池用エンドプレートとそれを用いた燃料電池 | |
JP4660082B2 (ja) | 燃料電池用セパレータ | |
JP5486276B2 (ja) | 燃料電池セパレータ用樹脂組成物、燃料電池セパレータ成形用シート及び燃料電池セパレータ | |
JP2014096392A (ja) | 燃料電池セパレータ用樹脂組成物、燃料電池セパレータ成形用シート及び燃料電池セパレータ | |
JP2003217605A (ja) | 燃料電池セパレーター用成形材料及びこれを成形してなる燃料電池セパレーター | |
JP2005108591A (ja) | 燃料電池用セパレータ用成形材料 | |
JP6132239B2 (ja) | 燃料電池用セパレータの製造方法 | |
JP2006252905A (ja) | 燃料電池用セパレータ材とその製造方法 | |
JP2004134159A (ja) | 燃料電池セパレーター用成形材料及びこれを成形してなる燃料電池セパレーター | |
JP2004127646A (ja) | 固体高分子型燃料電池用セパレータの製造方法 | |
JP2005108590A (ja) | 燃料電池用セパレータの製造方法 | |
JP2012252917A (ja) | 燃料電池セパレータの製造方法及び燃料電池セパレータ |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20110808 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20130618 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20130701 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 5321465 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |