JPH10255823A - 固体高分子型燃料電池 - Google Patents
固体高分子型燃料電池Info
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- JPH10255823A JPH10255823A JP9053506A JP5350697A JPH10255823A JP H10255823 A JPH10255823 A JP H10255823A JP 9053506 A JP9053506 A JP 9053506A JP 5350697 A JP5350697 A JP 5350697A JP H10255823 A JPH10255823 A JP H10255823A
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- carbon material
- conductive carbon
- separator
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- 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
- H01M8/0228—Composites in the form of layered or coated products
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- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
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- H01M8/0204—Non-porous and characterised by the material
- H01M8/0213—Gas-impermeable carbon-containing materials
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- 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
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- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【課題】衝撃力、振動、応力が存在する条件下で積層し
て使用した場合の、形状安定性、気密性に優れ、成形加
工が容易な低コストのリサイクルしやすいセパレータを
有する固体高分子型燃料電池を提供する。 【解決手段】アルミニウム又はチタンを８０重量％以上
含む金属を基体とし、該基体表面に導電性炭素材料を含
有する層を形成したセパレータを使用する。
て使用した場合の、形状安定性、気密性に優れ、成形加
工が容易な低コストのリサイクルしやすいセパレータを
有する固体高分子型燃料電池を提供する。 【解決手段】アルミニウム又はチタンを８０重量％以上
含む金属を基体とし、該基体表面に導電性炭素材料を含
有する層を形成したセパレータを使用する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、固体高分子型燃料
電池に関する。
電池に関する。
【０００２】
【従来の技術】作動温度が室温から１５０℃程度である
固体高分子型燃料電池は、その出力特性が優れることか
ら、自動車への適用などが期待されている。上記燃料電
池の実用化に向け、燃料及び空気利用率の高い運転条件
でも高エネルギー効率、高出力密度が得られる燃料電池
セルの開発が要求されている。
固体高分子型燃料電池は、その出力特性が優れることか
ら、自動車への適用などが期待されている。上記燃料電
池の実用化に向け、燃料及び空気利用率の高い運転条件
でも高エネルギー効率、高出力密度が得られる燃料電池
セルの開発が要求されている。
【０００３】固体高分子型燃料電池においてセパレータ
は複数の単電池を積層する場合の燃料極のガスと空気極
のガスの混合を防止するための単電池間の仕切り板とし
て用いられる。よって、上記セパレータに要求される特
性としては、導電性を有すること、ガス透過性が小さい
こと、軽量であること、燃料電池を動作させる１５０℃
近傍までの高温水蒸気雰囲気中での耐食性及び耐酸化性
に優れていること、機械加工できることなどがある。
は複数の単電池を積層する場合の燃料極のガスと空気極
のガスの混合を防止するための単電池間の仕切り板とし
て用いられる。よって、上記セパレータに要求される特
性としては、導電性を有すること、ガス透過性が小さい
こと、軽量であること、燃料電池を動作させる１５０℃
近傍までの高温水蒸気雰囲気中での耐食性及び耐酸化性
に優れていること、機械加工できることなどがある。
【０００４】従来のセパレータ材料としては人造黒鉛、
ガラス状炭素などの炭素系バルク材料が知られている
が、炭素系材料は靭性に乏しく脆いため、機械的衝撃、
振動、圧縮応力以外の応力が存在する条件下でセパレー
タとして使用した場合、以下のような問題点が生じる。
ガラス状炭素などの炭素系バルク材料が知られている
が、炭素系材料は靭性に乏しく脆いため、機械的衝撃、
振動、圧縮応力以外の応力が存在する条件下でセパレー
タとして使用した場合、以下のような問題点が生じる。
【０００５】すなわち、セパレータ自体が破壊されて形
状を維持できない、亀裂が生じ気密性を維持できない、
機械的な成形加工が金属材料に比べて困難で加工コスト
が高い、リサイクルしにくい、セパレータを原料から製
造する際に要するエネルギー消費量が大きいなどの問題
である。
状を維持できない、亀裂が生じ気密性を維持できない、
機械的な成形加工が金属材料に比べて困難で加工コスト
が高い、リサイクルしにくい、セパレータを原料から製
造する際に要するエネルギー消費量が大きいなどの問題
である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、機械的衝
撃、振動又は圧縮応力以外の応力が存在する場合にも形
状及び気密を維持し、成形加工しやすく、低コストで工
業的に実用性のあるセパレータを有する固体高分子型燃
料電池を提供する。
撃、振動又は圧縮応力以外の応力が存在する場合にも形
状及び気密を維持し、成形加工しやすく、低コストで工
業的に実用性のあるセパレータを有する固体高分子型燃
料電池を提供する。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、固体高分
子型燃料電池用セパレータとして、機械的衝撃や圧縮応
力以外の応力が存在する環境条件で使用した場合に、形
状及び気密封止の維持ができ、成形加工しやすく、組み
立ても容易で、低コストなものを得るために、種々研究
を重ねた結果、本発明をなすに至った。
子型燃料電池用セパレータとして、機械的衝撃や圧縮応
力以外の応力が存在する環境条件で使用した場合に、形
状及び気密封止の維持ができ、成形加工しやすく、組み
立ても容易で、低コストなものを得るために、種々研究
を重ねた結果、本発明をなすに至った。
【０００８】すなわち、本発明はアルミニウム又はチタ
ンを８０重量％以上含む金属を基体とし、該基体表面に
導電性炭素材料を含有する層を形成してなるセパレータ
を有することを特徴とする固体高分子型燃料電池を提供
する。
ンを８０重量％以上含む金属を基体とし、該基体表面に
導電性炭素材料を含有する層を形成してなるセパレータ
を有することを特徴とする固体高分子型燃料電池を提供
する。
【０００９】
【発明の実施の形態】本発明の固体高分子型燃料電池
は、典型的には電解質膜とこの膜の両面に接合された電
極とからなる複数の電極−膜接合体と、複数のセパレー
タを備える。本発明の燃料電池における電極−膜接合体
を製造する場合、固体高分子電解質であるイオン交換膜
上に電極を直接形成する方法、カーボンペーパーなどの
基材上に一旦電極を層状に形成した後、これをイオン交
換膜に接合する方法、又は別の平板上に電極を形成して
これをイオン交換膜に転写する方法など様々な方法を採
用できる。
は、典型的には電解質膜とこの膜の両面に接合された電
極とからなる複数の電極−膜接合体と、複数のセパレー
タを備える。本発明の燃料電池における電極−膜接合体
を製造する場合、固体高分子電解質であるイオン交換膜
上に電極を直接形成する方法、カーボンペーパーなどの
基材上に一旦電極を層状に形成した後、これをイオン交
換膜に接合する方法、又は別の平板上に電極を形成して
これをイオン交換膜に転写する方法など様々な方法を採
用できる。
【００１０】本発明において電極としては、例えばガス
拡散電極が使用されるが、このガス拡散電極の形成方法
としては、白金族金属を活性炭などに担持した触媒粉末
と、イオン交換樹脂、撥水剤、さらに必要に応じては、
造孔剤、増粘剤、希釈溶媒などと混合し、その混合液を
イオン交換膜又はカーボンペーパーなどの導電性多孔体
に噴霧、塗布するなどの既存の方法を適用できる。
拡散電極が使用されるが、このガス拡散電極の形成方法
としては、白金族金属を活性炭などに担持した触媒粉末
と、イオン交換樹脂、撥水剤、さらに必要に応じては、
造孔剤、増粘剤、希釈溶媒などと混合し、その混合液を
イオン交換膜又はカーボンペーパーなどの導電性多孔体
に噴霧、塗布するなどの既存の方法を適用できる。
【００１１】電極をイオン交換膜と別個に形成した場
合、電極のイオン交換膜への接合法としては、ホットプ
レス法、接着法（特開平７−２２０７４１、特開平７−
２５４４２０）などを適用できる。
合、電極のイオン交換膜への接合法としては、ホットプ
レス法、接着法（特開平７−２２０７４１、特開平７−
２５４４２０）などを適用できる。
【００１２】本発明の固体高分子型燃料電池において
は、固体高分子であるイオン交換膜及び上記ガス拡散電
極の形成されるイオン交換樹脂の材質としては、フルオ
ロカーボンスルホン酸型イオン交換樹脂が好ましく、特
にはＣＦ2 ＝ＣＦ2 とＣＦ2 ＝ＣＦ−（ＯＣＦ2 ＣＦ
Ｘ）m −Ｏp −（ＣＦ2 ）n −ＳＯ3 Ｈ（式中、ｍは０
〜３の整数、ｎは１〜１２の整数、ｐは０又は１、Ｘは
Ｆ又はＣＦ3 ）との共重合体からなるパーフルオロカー
ボンスルホン酸型イオン交換樹脂が好ましい。
は、固体高分子であるイオン交換膜及び上記ガス拡散電
極の形成されるイオン交換樹脂の材質としては、フルオ
ロカーボンスルホン酸型イオン交換樹脂が好ましく、特
にはＣＦ2 ＝ＣＦ2 とＣＦ2 ＝ＣＦ−（ＯＣＦ2 ＣＦ
Ｘ）m −Ｏp −（ＣＦ2 ）n −ＳＯ3 Ｈ（式中、ｍは０
〜３の整数、ｎは１〜１２の整数、ｐは０又は１、Ｘは
Ｆ又はＣＦ3 ）との共重合体からなるパーフルオロカー
ボンスルホン酸型イオン交換樹脂が好ましい。
【００１３】本発明におけるセパレータは、アルミニウ
ム又はチタンを８０重量％以上含む金属からなる基体
と、その表面に形成された導電性炭素材料を含有する層
からなる。
ム又はチタンを８０重量％以上含む金属からなる基体
と、その表面に形成された導電性炭素材料を含有する層
からなる。
【００１４】基体を構成する金属は、アルミニウム、チ
タン、アルミニウム合金、又はチタン合金である。アル
ミニウム及びチタンは、比較的比重が小さいためセパレ
ータを積層した場合に軽量化でき、炭素バルク材料に比
べて優れた靭性を有することから機械的負荷に対する強
度を大きくできる。特にアルミニウムは、リサイクルの
容易さ、機械加工のしやすさ、低コストという点で好ま
しい。基体は、これら金属を主成分とする純金属又は合
金が優れている。
タン、アルミニウム合金、又はチタン合金である。アル
ミニウム及びチタンは、比較的比重が小さいためセパレ
ータを積層した場合に軽量化でき、炭素バルク材料に比
べて優れた靭性を有することから機械的負荷に対する強
度を大きくできる。特にアルミニウムは、リサイクルの
容易さ、機械加工のしやすさ、低コストという点で好ま
しい。基体は、これら金属を主成分とする純金属又は合
金が優れている。
【００１５】基体がアルミニウム又はチタンの合金から
なる場合、具体的には以下のものが例示される。すなわ
ち、アルミニウムと、マグネシウム、マンガン、シリコ
ン、銅、ニッケル、リチウム、亜鉛、鉛、ビスマス、チ
タン、スズから選ばれる少なくとも１種との合金が用い
られ、例えばジュラルミン、イットリウム合金、シルミ
ン、ヒドロナリウム、アンチコロダールなどが挙げられ
る。又は、チタンと、アルミニウム、鉄、バナジウム、
モリブデン、マンガン、ジルコニウム、スズ、シリコ
ン、パラジウム、タンタルから選ばれる少なくとも１種
との合金のような耐食合金が挙げられる。
なる場合、具体的には以下のものが例示される。すなわ
ち、アルミニウムと、マグネシウム、マンガン、シリコ
ン、銅、ニッケル、リチウム、亜鉛、鉛、ビスマス、チ
タン、スズから選ばれる少なくとも１種との合金が用い
られ、例えばジュラルミン、イットリウム合金、シルミ
ン、ヒドロナリウム、アンチコロダールなどが挙げられ
る。又は、チタンと、アルミニウム、鉄、バナジウム、
モリブデン、マンガン、ジルコニウム、スズ、シリコ
ン、パラジウム、タンタルから選ばれる少なくとも１種
との合金のような耐食合金が挙げられる。
【００１６】上記合金において主成分であるアルミニウ
ム又はチタンの含有量は８０重量％以上であり、好まし
くは９０〜９８重量％である。上記含有量が８０重量％
未満である場合は基体の比重が大きくなるので好ましく
ない。
ム又はチタンの含有量は８０重量％以上であり、好まし
くは９０〜９８重量％である。上記含有量が８０重量％
未満である場合は基体の比重が大きくなるので好ましく
ない。
【００１７】また、高温水蒸気雰囲気中での長期使用に
対して、基体の耐食性、耐酸化性を付与するために、基
体表面にニッケル、金、白金又はそれらを含む合金、さ
らには金属間化合物を含む合金を被覆したものも使用で
きる。また、機械強度を高める、比重を小さくする等の
目的でセラミックスやＡｌＰｔ、Ｎｉ3 Ａｌ、ＣｕＡｌ
2 などの化合物を基体中に分散させてもよい。基体の形
状としては平板状のものを使用でき、また、燃料又は酸
化剤のガスの流路である溝を平板の片側又は両側に設け
たものも使用できる。
対して、基体の耐食性、耐酸化性を付与するために、基
体表面にニッケル、金、白金又はそれらを含む合金、さ
らには金属間化合物を含む合金を被覆したものも使用で
きる。また、機械強度を高める、比重を小さくする等の
目的でセラミックスやＡｌＰｔ、Ｎｉ3 Ａｌ、ＣｕＡｌ
2 などの化合物を基体中に分散させてもよい。基体の形
状としては平板状のものを使用でき、また、燃料又は酸
化剤のガスの流路である溝を平板の片側又は両側に設け
たものも使用できる。
【００１８】本発明において導電性炭素材料を含有する
層の厚さは０．１μｍ〜２ｍｍ、特には１μｍ〜０．５
ｍｍであるのが好ましい。上記層の厚さが０．１μｍよ
り小さいと目的とする被覆部分に連続した被覆層を形成
するのが困難になるので好ましくない。また、上記厚み
が２ｍｍより大きいと低抵抗を保つことが困難になり、
かつ積層体を形成した場合の積層体の大きさが大きくな
るので好ましくない。
層の厚さは０．１μｍ〜２ｍｍ、特には１μｍ〜０．５
ｍｍであるのが好ましい。上記層の厚さが０．１μｍよ
り小さいと目的とする被覆部分に連続した被覆層を形成
するのが困難になるので好ましくない。また、上記厚み
が２ｍｍより大きいと低抵抗を保つことが困難になり、
かつ積層体を形成した場合の積層体の大きさが大きくな
るので好ましくない。
【００１９】セパレータを構成する導電性炭素材料を含
有する層は、好ましくは導電性炭素材料単独の皮膜又は
導電性炭素材料を分散させた金属皮膜からなる。上記炭
素材料としては導電性であれば特に限定されず、ダイヤ
モンドのような絶縁体を除いては、いずれも使用でき
る。具体的には、人造黒鉛、天然黒鉛、カーボンブラッ
ク、炭等が挙げられる。カーボンブラックはアセチレン
ブラックをはじめ、他の製法によるカーボンブラックも
使用できる。導電性炭素材料は単独で用いてもよく、２
種以上を混合して用いてもよい。
有する層は、好ましくは導電性炭素材料単独の皮膜又は
導電性炭素材料を分散させた金属皮膜からなる。上記炭
素材料としては導電性であれば特に限定されず、ダイヤ
モンドのような絶縁体を除いては、いずれも使用でき
る。具体的には、人造黒鉛、天然黒鉛、カーボンブラッ
ク、炭等が挙げられる。カーボンブラックはアセチレン
ブラックをはじめ、他の製法によるカーボンブラックも
使用できる。導電性炭素材料は単独で用いてもよく、２
種以上を混合して用いてもよい。
【００２０】また、導電性炭素材料のなかでも、グラフ
ァイト構造を有するものは特に好ましい。グラファイト
構造を有する導電性炭素材料は、加圧状態で変形する場
合、一定の結晶面が壊れやすく、潤滑性を有するという
特徴をもつ。これにより、基体表面に導電性炭素材料層
を有するセパレータと膜−電極接合体とを接合して積層
体を形成する際の機械的応力及び圧縮荷重に対して充分
な機械的強度と気密性を保ち、かつ膜−電極接合体の機
械的強度も維持できる。
ァイト構造を有するものは特に好ましい。グラファイト
構造を有する導電性炭素材料は、加圧状態で変形する場
合、一定の結晶面が壊れやすく、潤滑性を有するという
特徴をもつ。これにより、基体表面に導電性炭素材料層
を有するセパレータと膜−電極接合体とを接合して積層
体を形成する際の機械的応力及び圧縮荷重に対して充分
な機械的強度と気密性を保ち、かつ膜−電極接合体の機
械的強度も維持できる。
【００２１】また、導電性炭素材料を含有する層の形状
を維持し取り扱いを容易にする、基体表面と接合する、
上記炭素材料の導電性を向上するなどの目的で、導電性
グラファイトペーストなどの有機系の結合剤、又は有機
系と無機系の混合物である銀ペーストや白金ペーストの
結合剤を上記炭素材料中に添加してもよい。上記結合剤
の好ましい添加量は０．５〜２０重量％である。
を維持し取り扱いを容易にする、基体表面と接合する、
上記炭素材料の導電性を向上するなどの目的で、導電性
グラファイトペーストなどの有機系の結合剤、又は有機
系と無機系の混合物である銀ペーストや白金ペーストの
結合剤を上記炭素材料中に添加してもよい。上記結合剤
の好ましい添加量は０．５〜２０重量％である。
【００２２】導電性炭素材料を含有する層として、導電
性炭素材料を分散させた金属皮膜を用いる場合、導電性
炭素材料を分散させる金属としては、耐食性に優れるも
のが好ましく、具体的には金、白金、ニッケル、リン、
タングステンから選ばれる１種以上の金属が例示され
る。上記金属皮膜中の導電性炭素材料の含有量は１〜９
０容量％が好ましく、特には１０〜６０重量％であるの
が好ましい。
性炭素材料を分散させた金属皮膜を用いる場合、導電性
炭素材料を分散させる金属としては、耐食性に優れるも
のが好ましく、具体的には金、白金、ニッケル、リン、
タングステンから選ばれる１種以上の金属が例示され
る。上記金属皮膜中の導電性炭素材料の含有量は１〜９
０容量％が好ましく、特には１０〜６０重量％であるの
が好ましい。
【００２３】導電性炭素材料を含有する層は基体表面の
全面又は一部を被覆し、好ましくは電極と接する面を被
覆する。基体表面の一部を被覆する場合、被覆層は基体
平面上に帯状、線状、島状、点状などの形状で被覆され
る。上記被覆層は規則的に配置してもよく、不規則に配
置してもよい。また、基体がリブを有する場合、導電性
炭素材料を含有する層は少なくともリブの電極に接する
面を被覆すればよい。また、被覆層の厚さは均一でもよ
く、不均一でもよい。
全面又は一部を被覆し、好ましくは電極と接する面を被
覆する。基体表面の一部を被覆する場合、被覆層は基体
平面上に帯状、線状、島状、点状などの形状で被覆され
る。上記被覆層は規則的に配置してもよく、不規則に配
置してもよい。また、基体がリブを有する場合、導電性
炭素材料を含有する層は少なくともリブの電極に接する
面を被覆すればよい。また、被覆層の厚さは均一でもよ
く、不均一でもよい。
【００２４】導電性炭素材料の電導度は大きいほど好ま
しいが、燃料電池全体としての電気抵抗を低く抑え、よ
り大きなエネルギーを効率良く取り出すことが実用上重
要であることから、１０2 Ω-1ｃｍ-1以上、特には１０
4 〜１０6 Ω-1ｃｍ-1であることが好ましい。
しいが、燃料電池全体としての電気抵抗を低く抑え、よ
り大きなエネルギーを効率良く取り出すことが実用上重
要であることから、１０2 Ω-1ｃｍ-1以上、特には１０
4 〜１０6 Ω-1ｃｍ-1であることが好ましい。
【００２５】基材表面への導電性炭素材料を含有する層
の形成方法は、圧着法等の機械的方法、印刷法、ドクタ
ーブレード法、スプレー法などの厚膜形成法、ＣＶＤ
法、ＰＶＤ法、溶射等の薄膜形成法で作製する。また導
電性炭素材料を分散剤、金属を結合剤としてめっきを行
なう分散めっき法によって、導電性炭素材料を分散させ
た金属皮膜を形成することもできる。特に圧着法、分散
めっき法は簡便であり、かつ基体との密着性も強固に形
成できることから好ましい。
の形成方法は、圧着法等の機械的方法、印刷法、ドクタ
ーブレード法、スプレー法などの厚膜形成法、ＣＶＤ
法、ＰＶＤ法、溶射等の薄膜形成法で作製する。また導
電性炭素材料を分散剤、金属を結合剤としてめっきを行
なう分散めっき法によって、導電性炭素材料を分散させ
た金属皮膜を形成することもできる。特に圧着法、分散
めっき法は簡便であり、かつ基体との密着性も強固に形
成できることから好ましい。
【００２６】
【作用】弾性変形、塑性変形が可能な靭性に優れた、ア
ルミニウム又はチタンを８０重量％以上含む金属をセパ
レータの基体とすることにより、該基体は壊れやすい方
向からの応力がかかった場合も、弾性変形又は塑性変形
により応力が緩和されるために機械的衝撃に耐えうる。
また、基体表面に形成された導電性炭素材料を含有する
層により導電性も付与される。
ルミニウム又はチタンを８０重量％以上含む金属をセパ
レータの基体とすることにより、該基体は壊れやすい方
向からの応力がかかった場合も、弾性変形又は塑性変形
により応力が緩和されるために機械的衝撃に耐えうる。
また、基体表面に形成された導電性炭素材料を含有する
層により導電性も付与される。
【００２７】
【実施例】以下に本発明を実施例（例１、例２、例３）
及び比較例（例４）により説明するが、本発明はこれら
に限定されない。
及び比較例（例４）により説明するが、本発明はこれら
に限定されない。
【００２８】「例１」固体高分子型燃料電池を構成する
セパレータとして、ＪＩＳ−Ｈ４０００で規格された合
金番号Ａ５０５６のアルミニウム合金（縦１５０ｍｍ×
横１５０ｍｍ×厚さ３．５ｍｍ) 基体の両面に、グラフ
ァイト構造を有する幅が１５０ｍｍ、高さが１５０ｍ
ｍ、厚さ２ｍｍの平板状の導電性炭素材料( ユニオンカ
ーバイド社製品名：グラフォイル）を図１に示すような
形状となるよう打抜き、成形した。なお、図１において
導電性炭素材料１の幅３は３ｍｍであり、導電性炭素材
料１どうしの間隔２は２ｍｍである。この導電性炭素材
料を基体両面に配置し、４００ｋｇ／ｃｍ2 の圧力で基
体に加圧、接着させたものを作製した。
セパレータとして、ＪＩＳ−Ｈ４０００で規格された合
金番号Ａ５０５６のアルミニウム合金（縦１５０ｍｍ×
横１５０ｍｍ×厚さ３．５ｍｍ) 基体の両面に、グラフ
ァイト構造を有する幅が１５０ｍｍ、高さが１５０ｍ
ｍ、厚さ２ｍｍの平板状の導電性炭素材料( ユニオンカ
ーバイド社製品名：グラフォイル）を図１に示すような
形状となるよう打抜き、成形した。なお、図１において
導電性炭素材料１の幅３は３ｍｍであり、導電性炭素材
料１どうしの間隔２は２ｍｍである。この導電性炭素材
料を基体両面に配置し、４００ｋｇ／ｃｍ2 の圧力で基
体に加圧、接着させたものを作製した。
【００２９】「例２」固体高分子型燃料電池を構成する
セパレータとして、組成がチタン９０重量％、アルミニ
ウム６重量％、バナジウム３重量％であるチタン合金
（縦１５０ｍｍ×横１５０ｍｍ×厚さ１．５ｍｍ) 基体
の表面にスパッタ法により導電性カーボンを、パターニ
ングしたマスクを用いて厚さ３０μｍの被覆を施した。
セパレータとして、組成がチタン９０重量％、アルミニ
ウム６重量％、バナジウム３重量％であるチタン合金
（縦１５０ｍｍ×横１５０ｍｍ×厚さ１．５ｍｍ) 基体
の表面にスパッタ法により導電性カーボンを、パターニ
ングしたマスクを用いて厚さ３０μｍの被覆を施した。
【００３０】「例３」固体高分子型燃料電池を構成する
セパレータとしてＪＩＳ−Ｈ４０００で規格された合金
番号Ａ５０５２のアルミニウム合金を用いて機械加工に
より作製した図２及び図３に示した形状のセパレータ
（縦１５０ｍｍ×横１５０ｍｍ×厚さ３ｍｍ) 基体の表
面に、結晶粒子径０．００１〜０．５μｍのカーボンブ
ラック粒子を分散したニッケルワット浴を用いてカーボ
ンブラックを分散させたニッケルめっき被覆を施したも
のを使用した。なお、図２及び図３においてアルミニウ
ム合金１の両面に設けられた溝の幅２は２ｍｍ、溝と溝
との間隔３は３ｍｍ、溝の深さ４は０．８ｍｍである。
セパレータとしてＪＩＳ−Ｈ４０００で規格された合金
番号Ａ５０５２のアルミニウム合金を用いて機械加工に
より作製した図２及び図３に示した形状のセパレータ
（縦１５０ｍｍ×横１５０ｍｍ×厚さ３ｍｍ) 基体の表
面に、結晶粒子径０．００１〜０．５μｍのカーボンブ
ラック粒子を分散したニッケルワット浴を用いてカーボ
ンブラックを分散させたニッケルめっき被覆を施したも
のを使用した。なお、図２及び図３においてアルミニウ
ム合金１の両面に設けられた溝の幅２は２ｍｍ、溝と溝
との間隔３は３ｍｍ、溝の深さ４は０．８ｍｍである。
【００３１】「例４」固体高分子型燃料電池を構成する
セパレータとして導電性の人造黒鉛を用いて、機械加工
により例３のアルミニウム合金と同じ形状のセパレータ
を作製した。
セパレータとして導電性の人造黒鉛を用いて、機械加工
により例３のアルミニウム合金と同じ形状のセパレータ
を作製した。
【００３２】［評価結果］膜−電極接合体としてパーフ
ルオロカーボンスルホン酸型陽イオン交換膜（旭硝子社
製品名：フレミオン）にガス拡散電極を接合したものを
作成した。例１〜例４で作製したセパレータ２０枚と前
記の膜−電極接合体１９枚とを交互に配列して燃料電池
を組み立てた。
ルオロカーボンスルホン酸型陽イオン交換膜（旭硝子社
製品名：フレミオン）にガス拡散電極を接合したものを
作成した。例１〜例４で作製したセパレータ２０枚と前
記の膜−電極接合体１９枚とを交互に配列して燃料電池
を組み立てた。
【００３３】上記燃料電池を１０個ずつ用意し、積層面
と垂直方向に５０ｃｍの高さから厚さ５ｃｍのＳＳ４０
０の鋼板上に落下試験を繰り返し１０回行った後、気密
性試験を行った。結果を表１に示す。
と垂直方向に５０ｃｍの高さから厚さ５ｃｍのＳＳ４０
０の鋼板上に落下試験を繰り返し１０回行った後、気密
性試験を行った。結果を表１に示す。
【００３４】
【表１】
【００３５】
【発明の効果】機械的衝撃、圧縮応力以外の応力が存在
する条件下でセパレータを膜−電極接合体とともに積層
した場合も、形状安定性と気密性に優れ、成形加工性が
容易な、低コストのリサイクルしやすい工業的に実用性
のあるセパレータを有する固体高分子型燃料電池を提供
しうる。
する条件下でセパレータを膜−電極接合体とともに積層
した場合も、形状安定性と気密性に優れ、成形加工性が
容易な、低コストのリサイクルしやすい工業的に実用性
のあるセパレータを有する固体高分子型燃料電池を提供
しうる。
【図１】例１で使用したセパレータの形状を示す平面
図。
図。
【図２】例３で使用したセパレータの形状を示す平面
図。
図。
【図３】図２のＡ−Ａ断面図。
１：導電性炭素材料
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 石崎 豊暁 神奈川県横浜市神奈川区羽沢町1150番地 旭硝子株式会社中央研究所内
Claims (3)
- 【請求項１】アルミニウム又はチタンを８０重量％以上
含む金属を基体とし、該基体表面に導電性炭素材料を含
有する層を形成してなるセパレータを有することを特徴
とする固体高分子型燃料電池。 - 【請求項２】上記導電性炭素材料を含有する層が導電性
炭素材料を分散させた金属皮膜である請求項１記載の固
体高分子型燃料電池。 - 【請求項３】上記導電性炭素材料がグラファイト構造を
有する請求項１又は２記載の燃料電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9053506A JPH10255823A (ja) | 1997-03-07 | 1997-03-07 | 固体高分子型燃料電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9053506A JPH10255823A (ja) | 1997-03-07 | 1997-03-07 | 固体高分子型燃料電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10255823A true JPH10255823A (ja) | 1998-09-25 |
Family
ID=12944718
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9053506A Pending JPH10255823A (ja) | 1997-03-07 | 1997-03-07 | 固体高分子型燃料電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10255823A (ja) |
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-
1997
- 1997-03-07 JP JP9053506A patent/JPH10255823A/ja active Pending
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