JPH10125337A - 燃料電池用セパレーター - Google Patents
燃料電池用セパレーターInfo
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- JPH10125337A JPH10125337A JP8295881A JP29588196A JPH10125337A JP H10125337 A JPH10125337 A JP H10125337A JP 8295881 A JP8295881 A JP 8295881A JP 29588196 A JP29588196 A JP 29588196A JP H10125337 A JPH10125337 A JP H10125337A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- bulk density
- final
- separator
- sheet
- expanded graphite
- 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.)
- Pending
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-
- 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
-
- 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
Abstract
(57)【要約】
【課題】 かさ密度が十分で、気液に対する不浸
透性、電気伝導性、耐食性に優れ、小型で製作費も安価
な燃料電池用セパレーターを提供する。 【解決手段】 膨張黒鉛粉をかさ密度０．６〜１．０
の膨張黒鉛シートに予備成形した後、最終形状が得られ
る金型またはデザインロールにより、かさ密度１．０〜
１．７の最終成形品に加圧成形することにより得られる
燃料電池用セパレーター。
透性、電気伝導性、耐食性に優れ、小型で製作費も安価
な燃料電池用セパレーターを提供する。 【解決手段】 膨張黒鉛粉をかさ密度０．６〜１．０
の膨張黒鉛シートに予備成形した後、最終形状が得られ
る金型またはデザインロールにより、かさ密度１．０〜
１．７の最終成形品に加圧成形することにより得られる
燃料電池用セパレーター。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は燃料電池用リブ付セパレ
ーターに関し、特定の工程により得られる、かさ密度
１．０〜１．７の膨張黒鉛材を使用した電導性、不浸透
性、耐食性等にすぐれた燃料電池用リブ付セパレーター
に関する。
ーターに関し、特定の工程により得られる、かさ密度
１．０〜１．７の膨張黒鉛材を使用した電導性、不浸透
性、耐食性等にすぐれた燃料電池用リブ付セパレーター
に関する。
【０００２】
【従来の技術】燃料電池は、水素、メタノール等と空気
（酸素）とを電気化学的に反応させ、直接電気を発生さ
せる。
（酸素）とを電気化学的に反応させ、直接電気を発生さ
せる。
【０００３】この時、単位セル（１個の電池）から取り
出せる電圧が低いため、各単位セルを数十〜数百個、直
列に積層して使用される。
出せる電圧が低いため、各単位セルを数十〜数百個、直
列に積層して使用される。
【０００４】この際に、各単位セルに電導性をもたせ、
単位セルに供給される燃料および空気の分離境界膜の機
能をはたすものが隔壁板（以下セパレーター）である。
単位セルに供給される燃料および空気の分離境界膜の機
能をはたすものが隔壁板（以下セパレーター）である。
【０００５】このためセパレーターは、電気伝導性、気
液に対する不浸透性が要求され、また燃料や空気、電解
質（リン酸、硫酸等）、イオンに対する耐食性も要求さ
れる。
液に対する不浸透性が要求され、また燃料や空気、電解
質（リン酸、硫酸等）、イオンに対する耐食性も要求さ
れる。
【０００６】このような燃料電池用セパレーターに用い
る材料として各種のカーボン材料や金属材料が用いられ
ているが、以下のような問題がある。
る材料として各種のカーボン材料や金属材料が用いられ
ているが、以下のような問題がある。
【０００７】まずカーボン材料としてガラス状カーボン
または気体の不浸透化処理を行った炭素材料があるが、
これらはいずれも材料費が高価である上に、加工費用、
処理費用が高価のため燃料電池の実用化には大きな弊害
となっている。
または気体の不浸透化処理を行った炭素材料があるが、
これらはいずれも材料費が高価である上に、加工費用、
処理費用が高価のため燃料電池の実用化には大きな弊害
となっている。
【０００８】また、金属材料として、ステンレス、チタ
ン系の金属等の耐食金属が使用されるが、電解質による
イオン化や加工の困難さ、重量が大となる等の問題があ
る。そこで、膨張黒鉛材料を燃料電池用セパレーターと
して用いることが試みられている。
ン系の金属等の耐食金属が使用されるが、電解質による
イオン化や加工の困難さ、重量が大となる等の問題があ
る。そこで、膨張黒鉛材料を燃料電池用セパレーターと
して用いることが試みられている。
【０００９】例えば、特開昭６１−７５７０号には、膨
張黒鉛シート（密度 0.3g/cm3 、板厚１ｍｍ）を複数枚
積層し加圧成形した板厚１．８ｍｍ、密度が 1.7g/cm3
の燃料電池用隔壁板が記載されている。特開昭６１−７
５７１号には膨張倍率の異なる膨張黒鉛をそれぞれ加圧
成形して得られた膨張黒鉛シートを組合わせて積重ね加
圧成形する板厚５ｍｍ、密度1.4g/cm3の燃料電池用溝付
セパレータが開示されている。
張黒鉛シート（密度 0.3g/cm3 、板厚１ｍｍ）を複数枚
積層し加圧成形した板厚１．８ｍｍ、密度が 1.7g/cm3
の燃料電池用隔壁板が記載されている。特開昭６１−７
５７１号には膨張倍率の異なる膨張黒鉛をそれぞれ加圧
成形して得られた膨張黒鉛シートを組合わせて積重ね加
圧成形する板厚５ｍｍ、密度1.4g/cm3の燃料電池用溝付
セパレータが開示されている。
【００１０】また、特開昭６１−１０８７２号には、水
もしくは有機溶剤を含浸した厚さ１ｍｍの膨張黒鉛シー
ト及び水もしくは有機溶剤を含浸しない厚さ１ｍｍの膨
張黒鉛シートを組合わせて積層し、予備成形したのち、
乾燥し、加圧成形する全体厚さ５ｍｍの溝付燃料電池用
隔壁板の製造法が記載されている。
もしくは有機溶剤を含浸した厚さ１ｍｍの膨張黒鉛シー
ト及び水もしくは有機溶剤を含浸しない厚さ１ｍｍの膨
張黒鉛シートを組合わせて積層し、予備成形したのち、
乾燥し、加圧成形する全体厚さ５ｍｍの溝付燃料電池用
隔壁板の製造法が記載されている。
【００１１】しかし、これらは、いずれも積層体である
ため、かさ密度を十分に上げにくく、リン酸等に対する
不浸透性が不十分となる問題がある。また厚さが大きい
ため小型化やコストの点で改善すべき点が残っている。
ため、かさ密度を十分に上げにくく、リン酸等に対する
不浸透性が不十分となる問題がある。また厚さが大きい
ため小型化やコストの点で改善すべき点が残っている。
【００１２】
【発明の課題】上記のような従来の材料の問題点に鑑
み、本発明は、かさ密度が十分で、気液に対する不浸透
性、電気伝導性、耐食性に優れ、小型で製作費も安価な
燃料電池用セパレーターを提供し、燃料電池の実用化に
寄与するものである。
み、本発明は、かさ密度が十分で、気液に対する不浸透
性、電気伝導性、耐食性に優れ、小型で製作費も安価な
燃料電池用セパレーターを提供し、燃料電池の実用化に
寄与するものである。
【００１３】
【課題解決の手段】上記の課題を解決するために本発明
者が提案するのは、膨張黒鉛粉をかさ密度０．６〜１．
０の膨張黒鉛シートに予備成形した後、最終形状が得ら
れる金型またはデザインロールにより、かさ密度１．０
〜１．７の最終成形品に加圧成形することにより得られ
る燃料電池用セパレーターである。
者が提案するのは、膨張黒鉛粉をかさ密度０．６〜１．
０の膨張黒鉛シートに予備成形した後、最終形状が得ら
れる金型またはデザインロールにより、かさ密度１．０
〜１．７の最終成形品に加圧成形することにより得られ
る燃料電池用セパレーターである。
【００１４】以下に本発明を詳細に説明する。まず、原
料である膨張黒鉛粒子を圧力３０〜５０kg/cm2、常温で
予備成形して、膨張黒鉛シートを得る。
料である膨張黒鉛粒子を圧力３０〜５０kg/cm2、常温で
予備成形して、膨張黒鉛シートを得る。
【００１５】この膨張黒鉛シ−トのかさ密度は０．６〜
１．０である。０．６以下では最終成形時に気泡が発生
するので問題があり、１．０を越えると最終形状に成形
しにくい不都合が生じる。
１．０である。０．６以下では最終成形時に気泡が発生
するので問題があり、１．０を越えると最終形状に成形
しにくい不都合が生じる。
【００１６】この予備成形の膨張黒鉛シートの厚さは、
最終製品の寸法により決まるが、最終製品厚さの約２倍
が適当である。
最終製品の寸法により決まるが、最終製品厚さの約２倍
が適当である。
【００１７】このようにして得られたシートを最終形状
にデザインした金型又はデザインロールを用いて最終成
形品に成形する。
にデザインした金型又はデザインロールを用いて最終成
形品に成形する。
【００１８】この最終成形品はかさ密度が１．０〜１．
７であることが必要で、これにより気液に対する不浸透
性を確保する。かさ密度が１．０以下では浸透もれが発
生することがあるので問題があり、１．７を越えると経
済的にデメリットが生じるので不都合である。
７であることが必要で、これにより気液に対する不浸透
性を確保する。かさ密度が１．０以下では浸透もれが発
生することがあるので問題があり、１．７を越えると経
済的にデメリットが生じるので不都合である。
【００１９】最終成形の金型成形、デザインロール成形
の前又は後には、必要に応じて気体、液体流路付セパレ
ーターの表面に燃焼によって生じる水分の撥水処理やセ
パレーター表面凸部の機械的強度を高めるためのフッ素
樹脂等の塗布、含浸等行う。
の前又は後には、必要に応じて気体、液体流路付セパレ
ーターの表面に燃焼によって生じる水分の撥水処理やセ
パレーター表面凸部の機械的強度を高めるためのフッ素
樹脂等の塗布、含浸等行う。
【００２０】例えば、最終成形品厚さが１ｍｍ以上の場
合、金型成形、デザインロール成形時に、成形品内部の
かさ比重が外表面より低くなり、凸状部における機械的
強度の低下が生じる場合があるので、フッ素樹脂、ナイ
ロン等の高分子化合物を適宜、塗布、含浸等を行い、撥
水処理、機械的強度の付与をする。凸状部のかさ比重
は、凹状部より小さくなるが、各セルを積層した後、積
層方向に適当な荷重を加えることにより、凸状部が圧縮
されるので、これにより各セル間の流体シール性は確保
できる。
合、金型成形、デザインロール成形時に、成形品内部の
かさ比重が外表面より低くなり、凸状部における機械的
強度の低下が生じる場合があるので、フッ素樹脂、ナイ
ロン等の高分子化合物を適宜、塗布、含浸等を行い、撥
水処理、機械的強度の付与をする。凸状部のかさ比重
は、凹状部より小さくなるが、各セルを積層した後、積
層方向に適当な荷重を加えることにより、凸状部が圧縮
されるので、これにより各セル間の流体シール性は確保
できる。
【００２１】金型による成形品は最終検査、デザインロ
ール成形品は、ロール成形機の後段に付属したカッター
を経て最終検査を行う。
ール成形品は、ロール成形機の後段に付属したカッター
を経て最終検査を行う。
【００２２】上記のようにして得られた本発明品は、か
さ密度は１．０〜１．７g/cm3 、通気率は１０-5〜１０
-6cm/secで気液に対する不浸透性にすぐれている。
さ密度は１．０〜１．７g/cm3 、通気率は１０-5〜１０
-6cm/secで気液に対する不浸透性にすぐれている。
【００２３】また抵抗率は成形方向（板厚方向）が３
０，０００〜１０，０００μΩｃｍ、板厚方向と直角方
向が６００〜８００μΩｃｍで電気伝導性にもすぐれて
いる。
０，０００〜１０，０００μΩｃｍ、板厚方向と直角方
向が６００〜８００μΩｃｍで電気伝導性にもすぐれて
いる。
【００２４】
【発明の効果】本発明の燃料電池用セパレーターは気液
に対する不浸透性、電気伝導性、耐食性にすぐれ、また
小型で加工費、処理費も安価である。本発明は燃料電池
の実用化に資するところ大であり、工業上有用である。
に対する不浸透性、電気伝導性、耐食性にすぐれ、また
小型で加工費、処理費も安価である。本発明は燃料電池
の実用化に資するところ大であり、工業上有用である。
【００２５】
【実施例１】原料粒度２５０μｍを使用した膨張黒鉛粒
子を常温、圧力５０kg/cm2で加圧成形し、厚さ２．０ｍ
ｍの膨張黒鉛シートを予備成形した。上記の膨張黒鉛シ
ートを最終形状品が得られる金型を用いて常温、圧力３
００kg/cm2で加圧成形し、燃料電池用セパレーターを得
た。該セパレーターの通気率、かさ密度、成形方向の抵
抗率、成形方向と直角方向の抵抗率について測定した結
果を表１に示す。
子を常温、圧力５０kg/cm2で加圧成形し、厚さ２．０ｍ
ｍの膨張黒鉛シートを予備成形した。上記の膨張黒鉛シ
ートを最終形状品が得られる金型を用いて常温、圧力３
００kg/cm2で加圧成形し、燃料電池用セパレーターを得
た。該セパレーターの通気率、かさ密度、成形方向の抵
抗率、成形方向と直角方向の抵抗率について測定した結
果を表１に示す。
【表１】
【００２６】
【実施例２】原料粒度３５０μｍを使用した膨張黒鉛粒
子を常温、圧力３０kg/cm2で加圧成形し、厚さ０．９ｍ
ｍの膨張黒鉛シートを予備成形した。上記の膨張黒鉛シ
ートを最終形状品が得られるデザインロールを用いて常
温、圧力２００kg/cm2で加圧成形し、燃料電池用セパレ
ーターを得た。該セパレーターの通気率、かさ密度、成
形方向の抵抗率、成形方向と直角方向の抵抗率について
測定した結果を表１に示す。
子を常温、圧力３０kg/cm2で加圧成形し、厚さ０．９ｍ
ｍの膨張黒鉛シートを予備成形した。上記の膨張黒鉛シ
ートを最終形状品が得られるデザインロールを用いて常
温、圧力２００kg/cm2で加圧成形し、燃料電池用セパレ
ーターを得た。該セパレーターの通気率、かさ密度、成
形方向の抵抗率、成形方向と直角方向の抵抗率について
測定した結果を表１に示す。
Claims (2)
- 【請求項１】膨張黒鉛粉をかさ密度０．６〜１．０の膨
張黒鉛シートに予備成形した後、最終形状が得られる金
型またはデザインロールにより、かさ密度１．０〜１．
７の最終成形品に加圧成形することにより得られる燃料
電池用セパレーター。 - 【請求項２】請求項１において加圧成形の前又は後に必
要に応じ膨張黒鉛シートにフッ素樹脂、ナイロン等の高
分子化合物の塗布または含浸を行う燃料電池用セパレー
ター。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8295881A JPH10125337A (ja) | 1996-10-18 | 1996-10-18 | 燃料電池用セパレーター |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8295881A JPH10125337A (ja) | 1996-10-18 | 1996-10-18 | 燃料電池用セパレーター |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10125337A true JPH10125337A (ja) | 1998-05-15 |
Family
ID=17826390
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8295881A Pending JPH10125337A (ja) | 1996-10-18 | 1996-10-18 | 燃料電池用セパレーター |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10125337A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2002093670A1 (fr) * | 2001-05-11 | 2002-11-21 | Kureha Chemical Industry Company, Limited | Separateur pour pile a combustible de type polymere a l'etat solide et procede de fabrication associe |
| WO2003056648A1 (en) * | 2001-12-27 | 2003-07-10 | Hitachi Chemical Company, Ltd. | Fuel cell-use separator |
| EP1392490A1 (en) * | 2001-06-01 | 2004-03-03 | Graftech Inc. | Hydrophobic fuel cell component |
| US6797091B2 (en) | 2000-05-10 | 2004-09-28 | Ballard Power Systems Inc. | Method for embossing expanded graphite sheet material under reduced pressure |
| EP1723688A1 (en) * | 2004-03-10 | 2006-11-22 | Fuelcell Power Inc. | Separator for fuel cell, manufacturing method thereof, and fuel cell having such a separator |
| US7632599B2 (en) | 2003-07-15 | 2009-12-15 | Nitto Denko Corporation | Separator for fuel cell and fuel cell using the same |
-
1996
- 1996-10-18 JP JP8295881A patent/JPH10125337A/ja active Pending
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6797091B2 (en) | 2000-05-10 | 2004-09-28 | Ballard Power Systems Inc. | Method for embossing expanded graphite sheet material under reduced pressure |
| WO2002093670A1 (fr) * | 2001-05-11 | 2002-11-21 | Kureha Chemical Industry Company, Limited | Separateur pour pile a combustible de type polymere a l'etat solide et procede de fabrication associe |
| US7128996B2 (en) | 2001-05-11 | 2006-10-31 | Kureha Corporation | Separator for solid polymer fuel cells, and production process thereof |
| EP1392490A1 (en) * | 2001-06-01 | 2004-03-03 | Graftech Inc. | Hydrophobic fuel cell component |
| EP1392490A4 (en) * | 2001-06-01 | 2008-02-13 | Advanced Energy Tech | Hydrophobic fuel cell component |
| WO2003056648A1 (en) * | 2001-12-27 | 2003-07-10 | Hitachi Chemical Company, Ltd. | Fuel cell-use separator |
| US7632599B2 (en) | 2003-07-15 | 2009-12-15 | Nitto Denko Corporation | Separator for fuel cell and fuel cell using the same |
| EP1723688A1 (en) * | 2004-03-10 | 2006-11-22 | Fuelcell Power Inc. | Separator for fuel cell, manufacturing method thereof, and fuel cell having such a separator |
| EP1723688A4 (en) * | 2004-03-10 | 2009-07-29 | Fuelcell Power Inc | DISPENSER FOR A FUEL CELL, METHOD OF MANUFACTURING THEREOF AND FUEL CELL WITH SUCH A SEPARATOR |
| US8865372B2 (en) | 2004-03-10 | 2014-10-21 | Fuelcell Power, Inc. | Separator for fuel cell, manufacturing method thereof, and fuel cell having such a separator |
| US10109865B2 (en) | 2004-03-10 | 2018-10-23 | Doosan Corporation | Separator for fuel cell, manufacturing method thereof, and fuel cell having such a separator |
| US10998557B2 (en) | 2004-03-10 | 2021-05-04 | Doosan Corporation | Separator for fuel cell, manufacturing method thereof, and fuel cell having such a separator |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20020618 |