JPH0218550B2 - - Google Patents
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- JPH0218550B2 JPH0218550B2 JP58166689A JP16668983A JPH0218550B2 JP H0218550 B2 JPH0218550 B2 JP H0218550B2 JP 58166689 A JP58166689 A JP 58166689A JP 16668983 A JP16668983 A JP 16668983A JP H0218550 B2 JPH0218550 B2 JP H0218550B2
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- Japan
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- separator
- fuel cell
- carbon
- manufacturing
- resin film
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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
- H01M8/0297—Arrangements for joining electrodes, reservoir layers, heat exchange units or bipolar separators to each other
-
- 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
-
- 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
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
- Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
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- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
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- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Fuel Cell (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、燃料電池用セパレータの製造方法に
関するものである。
関するものである。
第1図に示すように、通常、燃料電池は燃料極
1及び空気極2と、これら両極間に電解質層3を
配置してなる燃料電池単セルを、セパレータ4を
介して複数個積層し、適宜冷却装置5を配置して
一体に締付けて構成される。
1及び空気極2と、これら両極間に電解質層3を
配置してなる燃料電池単セルを、セパレータ4を
介して複数個積層し、適宜冷却装置5を配置して
一体に締付けて構成される。
この燃料電池のセパレータ4は、燃料及び酸化
剤ガスが混合しないような不浸透性が要求され、
ガス透過率が10-3〜10-4cm2/S以下であることが
望ましい。また、複数個直列に積層した電池の
IR損を低減するために導電性の良いことが要求
される。さらに、規定高さの積層電池の出力を上
げるためには、規定高さ内にセルを多数積層可能
なことが要求され、従つてセパレータは前記機能
を保持しつつ、より薄い方が望ましい。
剤ガスが混合しないような不浸透性が要求され、
ガス透過率が10-3〜10-4cm2/S以下であることが
望ましい。また、複数個直列に積層した電池の
IR損を低減するために導電性の良いことが要求
される。さらに、規定高さの積層電池の出力を上
げるためには、規定高さ内にセルを多数積層可能
なことが要求され、従つてセパレータは前記機能
を保持しつつ、より薄い方が望ましい。
このセパレータとして、従来は、高密度黒鉛の
ブロツクから板状に削り出したものが使用されて
いた。この方法で製造したセパレータは、ガス透
過率が低く、導電性は高く前記機能を満足してい
るが、大きな黒鉛のブロツクを成形した後、切削
加工により薄い平板状のセパレータを製作するた
め、セパレータの厚み以上の削り代を必要とし、
歩留りが低く、コスト高であつた。また可撓性に
乏しいという問題もあつた。
ブロツクから板状に削り出したものが使用されて
いた。この方法で製造したセパレータは、ガス透
過率が低く、導電性は高く前記機能を満足してい
るが、大きな黒鉛のブロツクを成形した後、切削
加工により薄い平板状のセパレータを製作するた
め、セパレータの厚み以上の削り代を必要とし、
歩留りが低く、コスト高であつた。また可撓性に
乏しいという問題もあつた。
本発明の目的は上記従来の問題点を解消し、廉
価であると共に可撓性を有する燃料電池用セパレ
ータの製造方法を提供することにある。
価であると共に可撓性を有する燃料電池用セパレ
ータの製造方法を提供することにある。
すなわち本発明の燃料電池用セパレータの製造
方法は、炭素系繊維の抄造板と合成樹脂フイルム
とを積層し、次いでこの積層物を加熱下で加圧す
るようにしたものである。
方法は、炭素系繊維の抄造板と合成樹脂フイルム
とを積層し、次いでこの積層物を加熱下で加圧す
るようにしたものである。
本発明の燃料電池セパレータの母材として用い
られるカーボンマツトは、炭素業界では既存であ
るところの、炭素繊維又は黒鉛繊維などの炭素系
繊維を主体に抄紙法により紙状に抄いたものであ
る。これは一般にカーボンペーパーと呼ばれてい
るが、さらに肉厚の厚い不織布状のものも含めて
カーボンマツトと称されている。このカーボンマ
ツトをセパレータ母材に用いることは、すでに炭
素又は黒鉛繊維により電気的なつながりが出来て
おり、黒鉛粉と樹脂の混合物をプレス成形したセ
パレータのように、電気的なつながりを得るため
に、樹脂を炭化するという工程が不要となり、製
造設備費や運転費が大幅に低減出来るという利点
がある。さらに、カーボンマツトの薄いもの、す
なわちカーボンペーパーは厚みが0.1〜0.4mmと薄
いため、規定積層高さ内に、より多数のセルが積
層出来、出力方向が可能となる。
られるカーボンマツトは、炭素業界では既存であ
るところの、炭素繊維又は黒鉛繊維などの炭素系
繊維を主体に抄紙法により紙状に抄いたものであ
る。これは一般にカーボンペーパーと呼ばれてい
るが、さらに肉厚の厚い不織布状のものも含めて
カーボンマツトと称されている。このカーボンマ
ツトをセパレータ母材に用いることは、すでに炭
素又は黒鉛繊維により電気的なつながりが出来て
おり、黒鉛粉と樹脂の混合物をプレス成形したセ
パレータのように、電気的なつながりを得るため
に、樹脂を炭化するという工程が不要となり、製
造設備費や運転費が大幅に低減出来るという利点
がある。さらに、カーボンマツトの薄いもの、す
なわちカーボンペーパーは厚みが0.1〜0.4mmと薄
いため、規定積層高さ内に、より多数のセルが積
層出来、出力方向が可能となる。
さらに、カーボンマツトに気密性を持たせるた
めのフツ素系樹脂を乾式で熱含浸させることは、
溶剤が不要であることは当然であるが、フイルム
状にフツ素系樹脂を用いれば、均一な樹脂分布が
得られ、且つ材料の飛散が無く、大形のものが単
なるヒートプレスで容易に製造可能となる。ま
た、厚みの制御も、カーボンマツトとフイルムの
枚数で、あたかも積層板の接着のごとく調節可能
であるなどの利点を有しており、大形のリン酸型
燃料電池へ、このセパレータを使用する利点は大
きい。
めのフツ素系樹脂を乾式で熱含浸させることは、
溶剤が不要であることは当然であるが、フイルム
状にフツ素系樹脂を用いれば、均一な樹脂分布が
得られ、且つ材料の飛散が無く、大形のものが単
なるヒートプレスで容易に製造可能となる。ま
た、厚みの制御も、カーボンマツトとフイルムの
枚数で、あたかも積層板の接着のごとく調節可能
であるなどの利点を有しており、大形のリン酸型
燃料電池へ、このセパレータを使用する利点は大
きい。
以下、本発明の実施例を説明する。
第2図は、リブ付電極型のセル構造を有するリ
ン酸型燃料電池単セルを示しており、1′及び
2′はリブ付の多孔質黒鉛を基材とする燃料極、
空気極である。3は電解質層であり、リン酸が保
持されている。4は平板状のセパレータであり、
次のようにして製造される。すなわち第3図に示
すように、2枚のカーボンペーパー6の間にポリ
テトラフルオロエチレンフイルム7をはさんだ状
態で、第4図のようにヒートプレスにより溶融圧
着し、平板状セパレータとしている。
ン酸型燃料電池単セルを示しており、1′及び
2′はリブ付の多孔質黒鉛を基材とする燃料極、
空気極である。3は電解質層であり、リン酸が保
持されている。4は平板状のセパレータであり、
次のようにして製造される。すなわち第3図に示
すように、2枚のカーボンペーパー6の間にポリ
テトラフルオロエチレンフイルム7をはさんだ状
態で、第4図のようにヒートプレスにより溶融圧
着し、平板状セパレータとしている。
初期には絶縁物である前記樹脂を熱含浸させる
ことは電気伝導性の点で不利と考えられていた
が、樹脂フイルム厚を母材であるカーボンペーパ
ーの厚みの1/5〜1/8にして、且つポリテトラフロ
ロエチレンを用いる場合にはヒートプレス時の条
件を330℃×15分程度とすることにより、炭素又
は黒鉛質骨格の導電性を損うことなく、ガス不浸
透性のセパレータが得られることが判明した。本
製造法により作られたセパレータの気体透過率は
10-4〜10-5cm2/Sであり、比抵抗は数十ミリΩ−
cmであり、燃料電池用セパレータとしての基本特
性を満足している。
ことは電気伝導性の点で不利と考えられていた
が、樹脂フイルム厚を母材であるカーボンペーパ
ーの厚みの1/5〜1/8にして、且つポリテトラフロ
ロエチレンを用いる場合にはヒートプレス時の条
件を330℃×15分程度とすることにより、炭素又
は黒鉛質骨格の導電性を損うことなく、ガス不浸
透性のセパレータが得られることが判明した。本
製造法により作られたセパレータの気体透過率は
10-4〜10-5cm2/Sであり、比抵抗は数十ミリΩ−
cmであり、燃料電池用セパレータとしての基本特
性を満足している。
本製造法により作られたセパレータは、可撓性
があるため、薄くても機械的に壊れにくく、従来
の剛性の強いセパレータの欠点を無くすことが出
来、且つ製造上の歩留りがほぼ100%となるため
に、大巾にコスト低減が可能となる。
があるため、薄くても機械的に壊れにくく、従来
の剛性の強いセパレータの欠点を無くすことが出
来、且つ製造上の歩留りがほぼ100%となるため
に、大巾にコスト低減が可能となる。
また、カーボンペーパーを短冊状に切つたもの
を上記の方法で熱融着させることにより、いわゆ
るリブ付セパレータ型の不浸透セパレータを製造
することも可能である。
を上記の方法で熱融着させることにより、いわゆ
るリブ付セパレータ型の不浸透セパレータを製造
することも可能である。
本発明の燃料電池用セパレータの製法によれ
ば、セパレータ材料の母材として炭素又は黒鉛繊
維の骨格のあるカーボンマツトを用いることによ
り、不浸透化のための樹脂を炭化することなく、
必要な電気伝導性が得られ、且つ薄く可撓性のあ
るセパレータが簡単な製造設備で歩留り良く安価
に製造することができる。
ば、セパレータ材料の母材として炭素又は黒鉛繊
維の骨格のあるカーボンマツトを用いることによ
り、不浸透化のための樹脂を炭化することなく、
必要な電気伝導性が得られ、且つ薄く可撓性のあ
るセパレータが簡単な製造設備で歩留り良く安価
に製造することができる。
第1図は燃料電池の要部構成を示す斜視図、第
2図は本発明の製造方法にて製造されたセパレー
タを備えたリブ付電極型のセル構成を示す斜視
図、第3図は本発明のセパレータ素材の製造時の
組み合せを示す斜視図、第4図はそのヒートプレ
ス時の側面図である。 1,1′……燃料極、2,2′……空気極、3…
…電解質層、4……セパレータ、6……カーボン
ペーパー、7……ポリテトラフルオロエチレンフ
イルム。
2図は本発明の製造方法にて製造されたセパレー
タを備えたリブ付電極型のセル構成を示す斜視
図、第3図は本発明のセパレータ素材の製造時の
組み合せを示す斜視図、第4図はそのヒートプレ
ス時の側面図である。 1,1′……燃料極、2,2′……空気極、3…
…電解質層、4……セパレータ、6……カーボン
ペーパー、7……ポリテトラフルオロエチレンフ
イルム。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1 炭素系繊維の抄造板と合成樹脂フイルムとを
積層し、次いでこの積層物を加熱下で加圧し、こ
の合成樹脂フイルムを炭素系繊維の抄造板に含浸
せしめるようにしたことを特徴とする燃料電池用
セパレータの製造方法。 2 前記合成樹脂フイルムの厚みを、炭素系繊維
の抄造板の厚みの1/5〜1/8にしたことを特徴とす
る特許請求の範囲第1項記載の燃料電池用セパレ
ータの製造方法。 3 前記合成樹脂フイルムとしてポリテトラフロ
ロエチレンを用い、かつ前記加熱条件を330℃×
15分程度としたことを特徴とする特許請求の範囲
第1項記載の燃料電池用セパレータの製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP58166689A JPS6059671A (ja) | 1983-09-12 | 1983-09-12 | 燃料電池用セパレータの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP58166689A JPS6059671A (ja) | 1983-09-12 | 1983-09-12 | 燃料電池用セパレータの製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS6059671A JPS6059671A (ja) | 1985-04-06 |
JPH0218550B2 true JPH0218550B2 (ja) | 1990-04-25 |
Family
ID=15835908
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP58166689A Granted JPS6059671A (ja) | 1983-09-12 | 1983-09-12 | 燃料電池用セパレータの製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS6059671A (ja) |
Families Citing this family (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4818640A (en) * | 1985-09-25 | 1989-04-04 | Kureha Kagaku Kogyo Kabushiki Kaisha | Carbonaceous composite product produced by joining carbonaceous materials together by tetrafluoroethylene resin, and process for producing the same |
JPS62296368A (ja) * | 1986-06-16 | 1987-12-23 | Fuji Electric Co Ltd | 燃料電池用セパレ−ト板 |
JPH0622141B2 (ja) * | 1986-08-14 | 1994-03-23 | 呉羽化学工業株式会社 | リブ高さの異なる複合電極基板及びその製造方法 |
US20030104257A1 (en) * | 2001-12-03 | 2003-06-05 | Jeremy Chervinko | Method for bipolar plate manufacturing |
JP6972772B2 (ja) | 2017-08-24 | 2021-11-24 | 日清紡ホールディングス株式会社 | 燃料電池セパレータ前駆体及び燃料電池セパレータ |
CN114937785A (zh) * | 2022-06-10 | 2022-08-23 | 开封时代新能源科技有限公司 | 一种液流电池用复合石墨双极板及其制备方法 |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS59141171A (ja) * | 1983-01-31 | 1984-08-13 | Nitto Electric Ind Co Ltd | 導電性シ−ト |
-
1983
- 1983-09-12 JP JP58166689A patent/JPS6059671A/ja active Granted
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS59141171A (ja) * | 1983-01-31 | 1984-08-13 | Nitto Electric Ind Co Ltd | 導電性シ−ト |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPS6059671A (ja) | 1985-04-06 |
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