JPH03138865A - 燃料電池用セパレータ - Google Patents
燃料電池用セパレータInfo
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- JPH03138865A JPH03138865A JP1276284A JP27628489A JPH03138865A JP H03138865 A JPH03138865 A JP H03138865A JP 1276284 A JP1276284 A JP 1276284A JP 27628489 A JP27628489 A JP 27628489A JP H03138865 A JPH03138865 A JP H03138865A
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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
- H01M8/0202—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors
- H01M8/0204—Non-porous and characterised by the material
- H01M8/0213—Gas-impermeable carbon-containing materials
-
- 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
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
本発明は燃料電池用セパレータに関する。
（従来の技術）
従来、燃料電池用セパレータには、炭素焼結体に樹脂を
含浸した樹脂含浸炭素材、熱硬化性樹脂を不活性雰囲気
で焼成して得られるガラス状カーボン、天然のリン片状
黒鉛を硫酸及び酸化剤で処理し、これを加熱膨張後シー
ト状に成形して得られる膨張黒鉛シートなどが使われて
いる。
含浸した樹脂含浸炭素材、熱硬化性樹脂を不活性雰囲気
で焼成して得られるガラス状カーボン、天然のリン片状
黒鉛を硫酸及び酸化剤で処理し、これを加熱膨張後シー
ト状に成形して得られる膨張黒鉛シートなどが使われて
いる。
このうち９表面に燃料又は空気等の酸化剤の流路が形成
されるリブ付セパレータには１機械的に切削加工のでき
る樹脂含浸炭素材が使用されている。
されるリブ付セパレータには１機械的に切削加工のでき
る樹脂含浸炭素材が使用されている。
（発明が解決しようとする課題）
樹脂含浸炭素材は、直方体または円柱体の大型ブロック
から切削加工して作られた製品であるので、材料の歩留
シが悪く、加工時間も長いことから高価格になってしま
う。
から切削加工して作られた製品であるので、材料の歩留
シが悪く、加工時間も長いことから高価格になってしま
う。
また、含浸され次樹脂は、電池作動中の温度と雰囲気で
劣化するため、長時間の使用で不浸透性が低下する問題
があった。
劣化するため、長時間の使用で不浸透性が低下する問題
があった。
本発明は、材料の歩留りが良く、加工が容易で。
不浸透性に優れる燃料電池用セパレータを提供すること
を目的とする。
を目的とする。
（課題を解決するための手段）
本発明は、膨張黒鉛シートからなる不浸透性プレートの
片面又は両面に、複数本の平行なリブを有する炭素繊維
体からなるリブ部材及び該リブ部材の両側の位置に緻密
質の炭素材からなるシールプレートを接合してなる燃料
電池用セパレータに関する。
片面又は両面に、複数本の平行なリブを有する炭素繊維
体からなるリブ部材及び該リブ部材の両側の位置に緻密
質の炭素材からなるシールプレートを接合してなる燃料
電池用セパレータに関する。
本発明において不浸透性プレートは、可撓性黒鉛シート
とも呼ばれる公知の膨張黒鉛シートが用いられ、その嵩
比重は不浸透性を満足するためＫＯ９５〜１．８が好ま
しく、１．２〜１．８であれば更に好ましい。
とも呼ばれる公知の膨張黒鉛シートが用いられ、その嵩
比重は不浸透性を満足するためＫＯ９５〜１．８が好ま
しく、１．２〜１．８であれば更に好ましい。
リブ部材は９通常、炭素繊維を樹脂等の結合剤で保形し
たシート状の不織布を用いる。不織布には炭素繊維の結
合を強化するために樹脂や炭素質の結合剤の溶液を含浸
してもよい。不織布の嵩比重は導電性、圧縮強度及び加
工性の点から０．０５〜１．５が好ましく、０．５〜１
．０であれば更に好ましい。
たシート状の不織布を用いる。不織布には炭素繊維の結
合を強化するために樹脂や炭素質の結合剤の溶液を含浸
してもよい。不織布の嵩比重は導電性、圧縮強度及び加
工性の点から０．０５〜１．５が好ましく、０．５〜１
．０であれば更に好ましい。
シールプレートは、嵩比重が１．８〜２．．０の高密度
黒鉛材又は嵩比重１，５程度のガラス状炭素からなる炭
素材を用いる。
黒鉛材又は嵩比重１，５程度のガラス状炭素からなる炭
素材を用いる。
不浸透性プレートの片面又は両面にリブ部材及びシール
プレートを接合するには、フェノール樹脂、フラン樹脂
のような熱硬化性樹脂、タールピッチなどをそのまま又
は炭素粉末を混合して接着剤として、接合面に塗布圧着
して熱硬化させ、更に不活性雰囲気で６００℃以上、好
ましくＶｉｓｏ。
プレートを接合するには、フェノール樹脂、フラン樹脂
のような熱硬化性樹脂、タールピッチなどをそのまま又
は炭素粉末を混合して接着剤として、接合面に塗布圧着
して熱硬化させ、更に不活性雰囲気で６００℃以上、好
ましくＶｉｓｏ。
〜１２００℃で炭素化する方法による。
リブの形成は、前記接着剤の炭素化後ＫＩＪブ部材を切
削加工するか、あらかじめリブを加工しておいたリブ部
材を前記したように不浸透プレートに接着してもよい。
削加工するか、あらかじめリブを加工しておいたリブ部
材を前記したように不浸透プレートに接着してもよい。
不浸透性プレートの両面にリブ部材を接合した場合のリ
ブは第１図ｆｂ）及び（Ｃ）に示すように二つの面のリ
ブが互いに直交するものであってもよく、平行のもので
あってもよい。
ブは第１図ｆｂ）及び（Ｃ）に示すように二つの面のリ
ブが互いに直交するものであってもよく、平行のもので
あってもよい。
（作用）
本発明の燃料電池用セパレータは、膨張黒鉛シートから
なる不浸透性プレートが板厚方向の気液の浸透を阻止し
、緻密質のシールプレートがリブ部材の側面をシールす
る。
なる不浸透性プレートが板厚方向の気液の浸透を阻止し
、緻密質のシールプレートがリブ部材の側面をシールす
る。
（実施例）
次に本発明の詳細な説明する。
実施例１
第１図（ｂ）Ｋ示すように、嵩比重１．０．厚さ０．４
−の膨張黒鉛シート（日立化成工業製、商品名カーゴフ
ィット）からなる不浸透性プレート３の上面に、フェノ
ール樹脂（日立化成工業製、ＲＲ−３９００Ｄ）を接着
剤として塗布し、この上に嵩比重０．４．厚さ０．４
ｍｎの炭素繊維の不織布（呉羽化学製、クレカペーパー
Ｅ７１５３からなるリブ部材２．及びその両側に嵩比重
１，９．厚さ０．４ｍｍ。
−の膨張黒鉛シート（日立化成工業製、商品名カーゴフ
ィット）からなる不浸透性プレート３の上面に、フェノ
ール樹脂（日立化成工業製、ＲＲ−３９００Ｄ）を接着
剤として塗布し、この上に嵩比重０．４．厚さ０．４
ｍｎの炭素繊維の不織布（呉羽化学製、クレカペーパー
Ｅ７１５３からなるリブ部材２．及びその両側に嵩比重
１，９．厚さ０．４ｍｍ。
幅１０ｍｍの高密度黒鉛材（日立化成工業製、 ＨＣＢ
１８）からなるシールプレート１を貼着し０反転して不
浸透性プレート３が上になるようにして黒鉛板の上に乗
せ、プレート３０反対側の面にも上記接着剤を同様に塗
布し、同じ仕様のリブ部材及びシールプレートを貼着し
、その上に黒鉛板を乗せて１６０℃で樹脂を熱硬化させ
１次いで窒素ガスの雰囲気下、１０００℃まで焼成して
樹脂を炭化させた。焼成後のもＯＫついてリブ部材を、
第１図Ｔａｌ及びｔｂｌＫ示すように溝２ｂを切削加工
によシ複数本掘シ込んでリブ２ａを形成した。同様に第
１図（Ｃ１に示すように反対側の面のリブ部材２’につ
いてもリブ２ａを形成させた。ただしリブ２ａと２７
ａとは互いに直交させるようＫして１両面リブ付のセパ
レータを得た。
１８）からなるシールプレート１を貼着し０反転して不
浸透性プレート３が上になるようにして黒鉛板の上に乗
せ、プレート３０反対側の面にも上記接着剤を同様に塗
布し、同じ仕様のリブ部材及びシールプレートを貼着し
、その上に黒鉛板を乗せて１６０℃で樹脂を熱硬化させ
１次いで窒素ガスの雰囲気下、１０００℃まで焼成して
樹脂を炭化させた。焼成後のもＯＫついてリブ部材を、
第１図Ｔａｌ及びｔｂｌＫ示すように溝２ｂを切削加工
によシ複数本掘シ込んでリブ２ａを形成した。同様に第
１図（Ｃ１に示すように反対側の面のリブ部材２’につ
いてもリブ２ａを形成させた。ただしリブ２ａと２７
ａとは互いに直交させるようＫして１両面リブ付のセパ
レータを得た。
実施例２
第２図に示すように、嵩比重１．２．厚さ０．４ ｉｎ
の膨張黒鉛シート（日立化成工業製、商品名カーボフィ
ット）からなる不浸透性プレート６の上面に、フラン樹
脂（日立化成工業製、ＶＦ”−３０３１１００重量部に
硬化剤としてパラトルエンスルホン酸を０．５重量部、
フィラーとして人造黒鉛粉末１０重量部を加えて混合し
た接着剤を塗布し、その上に嵩比重０．５．厚さ１．７
ｍｍの炭素繊維の不織布（呉羽化学製、クレカシ一ト
Ｂ１１５）からなるリブ部材５及びその両側に嵩比重１
．５．厚さ１．７ｍｍ５幅が１０−のガラス状炭素（日
立化成工業ｆｆ、ＰＸＧ−１１からなるシールプレート
４を貼着し、上下両側から黒鉛板で挾んで、実施例１と
同様にして樹脂の熱硬化次いで焼成炭化処理をして１片
面リブ付セパレータを得た。
の膨張黒鉛シート（日立化成工業製、商品名カーボフィ
ット）からなる不浸透性プレート６の上面に、フラン樹
脂（日立化成工業製、ＶＦ”−３０３１１００重量部に
硬化剤としてパラトルエンスルホン酸を０．５重量部、
フィラーとして人造黒鉛粉末１０重量部を加えて混合し
た接着剤を塗布し、その上に嵩比重０．５．厚さ１．７
ｍｍの炭素繊維の不織布（呉羽化学製、クレカシ一ト
Ｂ１１５）からなるリブ部材５及びその両側に嵩比重１
．５．厚さ１．７ｍｍ５幅が１０−のガラス状炭素（日
立化成工業ｆｆ、ＰＸＧ−１１からなるシールプレート
４を貼着し、上下両側から黒鉛板で挾んで、実施例１と
同様にして樹脂の熱硬化次いで焼成炭化処理をして１片
面リブ付セパレータを得た。
比較例
フェノール樹脂含浸人造黒鉛材（日立化成工業製、ＰＤ
６００Ａ、嵩比重１．８０１から板を削９出し、板の両
面に第１図に示すよう表直交する溝を切って１両面リブ
付セパレータを得た。加工の歩留＃）は３０％であった
。これに対し前記実施例のセパレータは、炭素繊維体か
らなるリブ部材のリブ加工における歩留シが最小である
が、それでも約６０％である。
６００Ａ、嵩比重１．８０１から板を削９出し、板の両
面に第１図に示すよう表直交する溝を切って１両面リブ
付セパレータを得た。加工の歩留＃）は３０％であった
。これに対し前記実施例のセパレータは、炭素繊維体か
らなるリブ部材のリブ加工における歩留シが最小である
が、それでも約６０％である。
上記実施例及び比較例で得られたセパレータを電解質が
リン酸の燃料電池に取付けて２００℃で運転したところ
、ガスが洩れはじめるまでの寿命は比較例のものが約１
０００時間であるのに対し。
リン酸の燃料電池に取付けて２００℃で運転したところ
、ガスが洩れはじめるまでの寿命は比較例のものが約１
０００時間であるのに対し。
実施例のセパレータはいずれも約４０００時間であった
。
。
（発明の効果）
本発明の燃料電池用セパレータはすべての部分が炭素で
構成されているので、導電性に優れ９周囲の雰囲気によ
って劣化することがなく、気液に対する不浸透性を長く
保持でき、更に材料歩留シが大きく、製作が容易である
利点がある。
構成されているので、導電性に優れ９周囲の雰囲気によ
って劣化することがなく、気液に対する不浸透性を長く
保持でき、更に材料歩留シが大きく、製作が容易である
利点がある。
第１図は本発明の実施例になる燃料電池用セパレータの
構造を示す図で、 ｔａ＞Ｖｉ平面図、（ｂ）は正面図
、（Ｃ）は側面図、第２図は他の実施例における燃料電
池用セパレータの正面図である。 符号の説明 １・・・シールプレート ２・・・ｌＪ７”部材３
・・・不浸透性プレート ４・・・シールプレート５
・・・リブ部材 ６・・・不浸透性プレート
手続補装置（自発）
構造を示す図で、 ｔａ＞Ｖｉ平面図、（ｂ）は正面図
、（Ｃ）は側面図、第２図は他の実施例における燃料電
池用セパレータの正面図である。 符号の説明 １・・・シールプレート ２・・・ｌＪ７”部材３
・・・不浸透性プレート ４・・・シールプレート５
・・・リブ部材 ６・・・不浸透性プレート
手続補装置（自発）
Claims (1)
- １、膨張黒鉛シートからなる不浸透性プレートの片面又
は両面に、複数本の平行なリブを有する炭素繊維体から
なるリブ部材及び該リブ部材の両側の位置に緻密質の炭
素材からなるシールプレートを接合してなる燃料電池用
セパレータ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1276284A JPH03138865A (ja) | 1989-10-24 | 1989-10-24 | 燃料電池用セパレータ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1276284A JPH03138865A (ja) | 1989-10-24 | 1989-10-24 | 燃料電池用セパレータ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03138865A true JPH03138865A (ja) | 1991-06-13 |
Family
ID=17567303
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1276284A Pending JPH03138865A (ja) | 1989-10-24 | 1989-10-24 | 燃料電池用セパレータ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH03138865A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1999016141A1 (en) * | 1997-09-19 | 1999-04-01 | Ucar Carbon Technology Corporation | Electrically conductive seal for fuel cell elements |
| WO2000002277A2 (en) * | 1998-07-07 | 2000-01-13 | Ucar Carbon Technology Corporation | Flexible graphite composite for use in the form of a fuel cell flow field plate |
| JP2005294101A (ja) * | 2004-04-01 | 2005-10-20 | Toyota Motor Corp | 燃料電池 |
| JP2006210366A (ja) * | 2006-05-01 | 2006-08-10 | Toyota Motor Corp | 漏洩試験方法 |
| JP2009140849A (ja) * | 2007-12-10 | 2009-06-25 | Toshiba Fuel Cell Power Systems Corp | 燃料電池および燃料電池用セパレータ |
| EP2153853A1 (en) | 2008-08-07 | 2010-02-17 | Nichiyu Giken Kogyo Co., Ltd. | Composition of indicator for detecting sterilization |
-
1989
- 1989-10-24 JP JP1276284A patent/JPH03138865A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1999016141A1 (en) * | 1997-09-19 | 1999-04-01 | Ucar Carbon Technology Corporation | Electrically conductive seal for fuel cell elements |
| WO2000002277A2 (en) * | 1998-07-07 | 2000-01-13 | Ucar Carbon Technology Corporation | Flexible graphite composite for use in the form of a fuel cell flow field plate |
| WO2000002277A3 (en) * | 1998-07-07 | 2000-04-13 | Ucar Carbon Tech | Flexible graphite composite for use in the form of a fuel cell flow field plate |
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| JP2009140849A (ja) * | 2007-12-10 | 2009-06-25 | Toshiba Fuel Cell Power Systems Corp | 燃料電池および燃料電池用セパレータ |
| EP2153853A1 (en) | 2008-08-07 | 2010-02-17 | Nichiyu Giken Kogyo Co., Ltd. | Composition of indicator for detecting sterilization |
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