JPH11339823A - Solid polymer electrolyte fuel cell - Google Patents

Solid polymer electrolyte fuel cell

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JPH11339823A
JPH11339823A JP10146226A JP14622698A JPH11339823A JP H11339823 A JPH11339823 A JP H11339823A JP 10146226 A JP10146226 A JP 10146226A JP 14622698 A JP14622698 A JP 14622698A JP H11339823 A JPH11339823 A JP H11339823A
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JP
Japan
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polymer electrolyte
gas
resin material
conductive resin
fuel cell
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Application number
JP10146226A
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Japanese (ja)
Inventor
Teruo Maruyama
照雄 丸山
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Aisin Corp
Original Assignee
Aisin Seiki Co Ltd
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Publication date
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    • Y02P70/00Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an inexpensive gas flow plate (separator) capable of increasing electric conductivity, by using a conductive resin material containing copper powder, capable of injection molding, simplifying a working process, and reducing a production cost. SOLUTION: In a solid polymer electrolyte fuel cell in which electrodes are arranged on both sides of a solid polymer electrolyte film, and having a gas flow plate 11a in which gas flow grooves through which fuel gas is supplied to one side of the electrode and an oxidizing agent gas is supplied to the other side of the electrode are formed, the gas flow plate 11a is made of a conductive resin material containing copper powder.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は固体高分子電解質型
燃料電池に関する。
The present invention relates to a solid polymer electrolyte fuel cell.

【0002】[0002]

【従来の技術】燃料電池は、使用される電解質の種類に
より、固体高分子電解型、リン酸型、溶融炭酸塩型、固
体酸化物型等の各種が知られている。このうち固体高分
子電解質型燃料電池は、分子中にプロトン交換基を有す
る高分子電解質膜を飽和に含水させるとプロトン伝導性
電解質として機能することを利用した燃料電池であっ
て、比較的低温度域で作動し、発電効率も優れているた
め、電気自動車搭載用を始めとして各種の用途が見込ま
れている。
2. Description of the Related Art Various types of fuel cells, such as a solid polymer electrolyte type, a phosphoric acid type, a molten carbonate type, and a solid oxide type, are known depending on the type of electrolyte used. Among them, the solid polymer electrolyte fuel cell is a fuel cell utilizing the fact that a polymer electrolyte membrane having a proton exchange group in a molecule functions as a proton conductive electrolyte when saturated with water, and has a relatively low temperature. It operates in a wide range and has excellent power generation efficiency, and is expected to be used in various applications, including those used in electric vehicles.

【0003】固体高分子型燃料電池では電気化学反応に
より発電を行う単位セル(単電池)を複数個積層させ、
それを加圧保持することにより電池(スタック)を構成
する。単位セルは高分子電解質膜とその両側に接合され
るアノード(燃料電極)とカソード(酸化剤電極)より
構成される。積層の為、各単位セル間にはセパレータと
呼ばれる部材を設けられている。このセパレータには酸
素あるいは水素が流通するガス流通溝が配設されてい
る。
In a polymer electrolyte fuel cell, a plurality of unit cells (unit cells) for generating electric power by an electrochemical reaction are stacked,
By holding it under pressure, a battery (stack) is formed. The unit cell is composed of a polymer electrolyte membrane, an anode (fuel electrode) and a cathode (oxidant electrode) joined to both sides thereof. For stacking, a member called a separator is provided between each unit cell. The separator is provided with a gas flow groove through which oxygen or hydrogen flows.

【0004】また、固体高分子型燃料電池では水素、二
酸化炭素、窒素、水蒸気の混合ガスがアノード側に、空
気及び水蒸気がカソード側に供給される。
In a polymer electrolyte fuel cell, a mixed gas of hydrogen, carbon dioxide, nitrogen and water vapor is supplied to an anode side, and air and water vapor are supplied to a cathode side.

【0005】ところで、固体高分子電解質型燃料電池に
おいては高分子電解膜(イオン交換膜)のイオン伝導性
を保持するためには、高分子電解膜を含水状態に維持す
る必要性があり、供給する燃料水素ガス及び酸化剤とな
る酸素に水蒸気を含ませておく必要がある。このため、
運転温度条件によりセパレータのガス通路に水蒸気が露
点に達し水滴化しガス通路を閉塞し燃料電池の特性を阻
害する現象が生じる。
In a polymer electrolyte fuel cell, in order to maintain the ion conductivity of the polymer electrolyte membrane (ion exchange membrane), it is necessary to maintain the polymer electrolyte membrane in a water-containing state. It is necessary to contain water vapor in the fuel hydrogen gas and oxygen serving as the oxidizing agent. For this reason,
Depending on the operating temperature conditions, a phenomenon occurs in which steam reaches the dew point in the gas passages of the separator and becomes water droplets, closing the gas passages and inhibiting the characteristics of the fuel cell.

【0006】この対応として、米国特許USP5,30
0,370号公報には、セパレータのガス通路を折り返
すことにより、ガスの流速を上げ水滴化した水を電池内
から常に排出できるようにした構造が開示されている。
To cope with this, US Pat.
No. 0,370 discloses a structure in which a gas flow path of a separator is turned up to increase the gas flow rate so that water that has become water droplets can always be discharged from the battery.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】セパレータの材料とし
ては電気電導性に優れ腐食に強い緻密性カーボンが一般
に用いられている為、材料自身が多大のエネルギーを要
するため、コストが高く、また非常に割れやすい。しか
しながら、USP5,300,370号公報は、セパレ
ータ全体にガス流通溝を加工した折り返し構造を形成し
ているので、このセパレータの溝加工は、多大な加工時
間を必要とし、生産コストが高くなってしまう。
As a material for the separator, dense carbon, which is excellent in electric conductivity and resistant to corrosion, is generally used, the material itself requires a large amount of energy, so that the cost is high and the cost is extremely high. Fragile. However, since US Pat. No. 5,300,370 discloses a folded structure in which gas flow grooves are formed in the entire separator, the processing of the grooves of the separator requires a large amount of processing time and increases the production cost. I will.

【0008】本発明は上記課題を解決したもので、銅粉
を含有した導電性樹脂材料であるので、電気電導性が良
好となり、また、射出成形等による加工が可能となり、
加工工程が簡単で、生産コストが低減でき、安価なガス
通路板(セパレータ)を有するといった効果を有する固
体高分子電解質型燃料電池を提供する。
The present invention has solved the above-mentioned problems. Since the present invention is a conductive resin material containing copper powder, the electric conductivity is improved, and processing by injection molding or the like becomes possible.
Provided is a solid polymer electrolyte fuel cell having an effect of simplifying a processing step, reducing production costs, and having an inexpensive gas passage plate (separator).

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】上記技術的課題を解決す
るために、本発明の請求項1において講じた技術的手段
(以下、第1の技術的手段と称する。)は、固体高分子
電解質膜の両側に電極を配し、該電極の一方の側面には
燃料ガスを供給し、該電極の他方の側面には酸化剤ガス
を供給する流通溝が形成されたガス通路板を有した固体
高分子電解質型燃料電池であって、前記ガス通路板は銅
粉が混入された導電性樹脂材料から形成されていること
を特徴とする固体高分子電解質型燃料電池である。
Means for Solving the Problems In order to solve the above technical problems, the technical means (hereinafter referred to as first technical means) taken in claim 1 of the present invention is a solid polymer electrolyte. An electrode is disposed on both sides of the membrane, a fuel gas is supplied to one side of the electrode, and a gas passage plate having a flow groove for supplying an oxidizing gas is provided on the other side of the electrode. In a polymer electrolyte fuel cell, the gas passage plate is formed of a conductive resin material mixed with copper powder.

【0010】上記第1の技術的手段による効果は、以下
のようである。
The effects of the first technical means are as follows.

【0011】即ち、銅粉を含有した導電性樹脂材料であ
るので、電気電導性が良好となり、また、射出成形等に
よる加工が可能となり、加工工程が簡単で、生産コスト
が低減でき、安価なガス通路板(セパレータ)を有する
といった効果を有する。
That is, since it is a conductive resin material containing copper powder, the electric conductivity is good, and processing by injection molding or the like becomes possible, the processing steps are simple, the production cost can be reduced, and the cost is low. This has the effect of having a gas passage plate (separator).

【0012】上記技術的課題を解決するために、本発明
の請求項2において講じた技術的手段(以下、第2の技
術的手段と称する。)は、前記導電性樹脂材料への銅粉
の混入量は30体積%以上であり、その体積固有抵抗値
は10−3Ωcm以下であることを特徴とする請求項1
記載の固体高分子電解質型燃料電池である。
[0012] In order to solve the above technical problem, the technical means (hereinafter referred to as second technical means) taken in claim 2 of the present invention is a method of transferring copper powder to the conductive resin material. The mixed amount is 30% by volume or more, and the volume specific resistance thereof is 10 −3 Ωcm or less.
20 is a solid polymer electrolyte fuel cell according to the above.

【0013】上記第2の技術的手段による効果は、以下
のようである。
The effects of the second technical means are as follows.

【0014】即ち、導電性樹脂材料への銅粉の混入量は
30体積%以上であれば、導電性樹脂材料の体積固有抵
抗値は10−3Ωcm以下となり、固体高分子電解質型
燃料電池のガス通路板として充分な導電性効果を有す
る。導電性樹脂材料への銅粉の混入量は30体積%より
少なければ、その体積固有抵抗値が大きくなり、固体高
分子電解質型燃料電池のガス通路板として充分な導電性
効果を得られなくなる。
That is, if the amount of copper powder mixed into the conductive resin material is 30% by volume or more, the volume resistivity of the conductive resin material becomes 10 −3 Ωcm or less, and the solid polymer electrolyte fuel cell It has a sufficient conductivity effect as a gas passage plate. If the amount of the copper powder mixed into the conductive resin material is less than 30% by volume, the volume specific resistance value increases, and a sufficient conductive effect as a gas passage plate of a solid polymer electrolyte fuel cell cannot be obtained.

【0015】上記技術的課題を解決するために、本発明
の請求項3において講じた技術的手段(以下、第3の技
術的手段と称する。)は、前記銅粉が混入される導電性
樹脂材料はポリプロピレン、あるいはナイロン等の熱可
塑性樹脂材料であることを特徴とする請求項1記載の固
体高分子電解質型燃料電池である。
In order to solve the above technical problem, the technical means (hereinafter referred to as third technical means) taken in claim 3 of the present invention is a conductive resin into which the copper powder is mixed. 2. The solid polymer electrolyte fuel cell according to claim 1, wherein the material is a thermoplastic resin material such as polypropylene or nylon.

【0016】上記第3の技術的手段による効果は、以下
のようである。
The effects of the third technical means are as follows.

【0017】即ち、汎用のポリプロピレン、あるいはナ
イロン、あるいはポリブチレンテレフタレート等の熱可
塑性樹脂材料から得られるので、コスト的にも安く得る
ことができる。
That is, since it is obtained from a thermoplastic resin material such as general-purpose polypropylene, nylon, or polybutylene terephthalate, it can be obtained at a low cost.

【0018】上記技術的課題を解決するために、本発明
の請求項4において講じた技術的手段(以下、第4の技
術的手段と称する。)は、前記導電性樹脂材料は射出成
形あるいは圧縮成形により成形されることを特徴とする
請求項1記載の高分子電解質型燃料電池である。
In order to solve the above technical problem, the technical means (hereinafter referred to as fourth technical means) taken in claim 4 of the present invention is that the conductive resin material is formed by injection molding or compression. The polymer electrolyte fuel cell according to claim 1, wherein the fuel cell is formed by molding.

【0019】上記第4の技術的手段による効果は、以下
のようである。
The effects of the fourth technical means are as follows.

【0020】即ち、汎用の射出成形装置、圧縮成形装置
を使用することができ、それらの装置により、金型から
容易に大量生産できるため、従来のカーボングラファイ
トより安く、早く成形できる。
That is, general-purpose injection molding equipment and compression molding equipment can be used, and these apparatuses can be easily mass-produced from a metal mold, so that they can be molded cheaper and faster than conventional carbon graphite.

【0021】上記技術的課題を解決するために、本発明
の請求項5において講じた技術的手段(以下、第5の技
術的手段と称する。)は、前記導電性樹脂材料からなる
前記ガス通路板の表面には、貴金属材料からなるメッキ
加工あるいはスパッタ加工により表面処理されているこ
とを特徴とする請求項1記載の高分子電解質型燃料電池
である。
In order to solve the above technical problem, the technical means (hereinafter referred to as a fifth technical means) taken in claim 5 of the present invention is the gas passage made of the conductive resin material. 2. The polymer electrolyte fuel cell according to claim 1, wherein the surface of the plate is surface-treated by plating or sputtering of a noble metal material.

【0022】上記第5の技術的手段による効果は、以下
のようである。
The effects of the fifth technical means are as follows.

【0023】即ち、請求項1に加えて、電気電導性の向
上がさらに図れる。また腐食防止が可能となる。
That is, in addition to the first aspect, the electric conductivity can be further improved. In addition, corrosion can be prevented.

【0024】[0024]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例について、
図面に基づいて説明する。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, embodiments of the present invention will be described.
This will be described with reference to the drawings.

【0025】図1は本発明の固体高分子電解質型燃料電
池の各部材の分解した図面である。
FIG. 1 is an exploded view of each member of the solid polymer electrolyte fuel cell of the present invention.

【0026】ガス通路板11a、11bは、図1に示す
ように、固体高分子電解質膜1を挟持するように固体高
分子電解質膜1に接合された電極2a、2bの面にそれ
ぞれ圧接されるものである。
As shown in FIG. 1, the gas passage plates 11a and 11b are respectively pressed against the surfaces of the electrodes 2a and 2b joined to the solid polymer electrolyte membrane 1 so as to sandwich the solid polymer electrolyte membrane 1. Things.

【0027】ガス通路板11a、11bの夫々の電極側
2a、2bに対向する一方の面側には燃料ガスあるいは
酸化剤ガスを供給する流通溝6a、6bを有している。
また、前記ガス通路板11a、11bの他方の面側(電
極2a、2bとは別側)6ah、6bhは略平坦面とな
っている。このガス通路板11の外周縁部11ae、1
1beにはシール部材5a、5bが配設されるようにな
っている。さらに前記ガス通路板11a、11bの略平
坦面側にはシール部材5a、5bと同じ外形の金属板3
a、3bが配設している。
The gas passage plates 11a and 11b have flow grooves 6a and 6b for supplying fuel gas or oxidizing gas on one surface facing the respective electrode sides 2a and 2b.
The other surface sides 6ah and 6bh of the gas passage plates 11a and 11b (the other side from the electrodes 2a and 2b) are substantially flat surfaces. The outer peripheral edge 11ae of this gas passage plate 11, 1
1be is provided with seal members 5a and 5b. Further, a metal plate 3 having the same outer shape as the seal members 5a, 5b is provided on the substantially flat surface side of the gas passage plates 11a, 11b.
a, 3b are provided.

【0028】また金属平板3a、3bよりさらに後方
(図1の上部)には冷却板7が配置している。図1にお
いて、冷却板7より上部のガス通路板、シール部材、金
属平板については、冷却板7に対して上下対象形(図
1)であるので、詳細な説明は省略する。またこの冷却
板7も前述のガス通路板11とシール部材5aと同様な
構造である。
Further, a cooling plate 7 is arranged further behind (upper part in FIG. 1) than the metal flat plates 3a and 3b. In FIG. 1, a gas passage plate, a seal member, and a metal flat plate above the cooling plate 7 are vertically symmetrical with respect to the cooling plate 7 (FIG. 1), and thus detailed description is omitted. The cooling plate 7 has the same structure as the gas passage plate 11 and the sealing member 5a.

【0029】シール部材5aは図2のように四角形状と
なっており、ガス通路板11aが内部に配設できるよう
に四角形状の空隙部5akが形成されている。シール部
材5aは、酸化剤ガス供給通路口5aa、冷却水供給通
路口5ab、燃料ガス供給通路5ac口が形成されてい
る。また図2の下部に示すように酸化剤排出通路口5a
a′、冷却水排出通路口5ab′、燃料ガス排出口5a
c′が形成されている。
The seal member 5a has a rectangular shape as shown in FIG. 2, and has a rectangular void 5ak so that the gas passage plate 11a can be disposed inside. The seal member 5a has an oxidizing gas supply passage 5aa, a cooling water supply passage 5ab, and a fuel gas supply passage 5ac. Further, as shown in the lower part of FIG.
a ', cooling water discharge passage port 5ab', fuel gas discharge port 5a
c 'is formed.

【0030】図3は図2のシール部材5aのA−A断面
図である。
FIG. 3 is a sectional view taken along line AA of the seal member 5a of FIG.

【0031】シール部材5内部には厚さ約0.1mm程
度のシール保持金属板5adが埋設され、シール部材5
aの形状保持を確実にしている。またシール部材は図4
に示すように(図2のB視)、4本の酸化剤ガス供給通
路溝5aeが刻設された酸化剤供給部材5afが埋設さ
れている。また図2の下部にあたる部分にも4本の燃料
ガス排出口5ae′が刻設された酸化剤供給部材5a
f′が埋設されている。
A seal holding metal plate 5ad having a thickness of about 0.1 mm is buried inside the seal member 5,
a is ensured. The sealing member is shown in FIG.
(See B in FIG. 2), an oxidant supply member 5af in which four oxidant gas supply passage grooves 5ae are engraved is embedded. An oxidant supply member 5a in which four fuel gas outlets 5ae 'are engraved also in a lower portion of FIG.
f 'is buried.

【0032】図5は、金属平板3aの平面図である。金
属平板3aは、酸化剤ガス供給通路口3aa、冷却水供
給通路口3ab、燃料ガス供給通路3ac口が形成され
ている。また同様に図5の下部には、酸化剤ガス排出通
路口3aa′、冷却水排出通路口3ab′、燃料ガス排
出口3ac′が形成されている。この金属板は約3mm
程度の厚さの板である。
FIG. 5 is a plan view of the metal flat plate 3a. The metal flat plate 3a has an oxidizing gas supply passage 3aa, a cooling water supply passage 3ab, and a fuel gas supply passage 3ac. Similarly, an oxidizing gas discharge passage 3aa ', a cooling water discharge passage 3ab', and a fuel gas discharge 3ac 'are formed in the lower part of FIG. This metal plate is about 3mm
It is a plate of about the thickness.

【0033】図1に示すように、これら固体高分子電解
質膜1、一対のガス拡散電極2a、2b、ガス通路板1
1a、11b、シール部材5a、5b、金属板3a、3
b、冷却板7とによって一つのセルが構成される。
As shown in FIG. 1, the solid polymer electrolyte membrane 1, a pair of gas diffusion electrodes 2a and 2b, and a gas passage plate 1
1a, 11b, sealing members 5a, 5b, metal plates 3a, 3
b and the cooling plate 7 constitute one cell.

【0034】図6はガス流通板11aの平面図(左側)
とこの平面図のB−B線断面図(右側)である。このガ
ス流通板11aは複数の溝6aが刻設されている。上記
流通溝6aは、酸化剤ガス供給通路口5aaに直接に連
通した入口側流通溝6aaは格子状に形成され、中間流
通溝6abは、複数回折した曲折形態に形成され、複数
本の直線状に延びる独立通路群6aaと、折り返し部に
形成された格子状溝6acとから構成されている。すな
わち、入口側流通溝6aaと出口側流通溝6adは、縦
横に整列して形成された孤立突起K1以外の領域がガス
流通溝であり、独立通路群6aaは長延突起K2以外の
領域がガス流通溝である。また折り返し部の格子状溝6
acは、孤立突起K3以外の領域がガス流通溝である。
FIG. 6 is a plan view (left side) of the gas distribution plate 11a.
And a sectional view taken along the line BB of this plan view (right side). The gas flow plate 11a has a plurality of grooves 6a formed therein. In the flow groove 6a, the inlet-side flow groove 6aa directly communicating with the oxidizing gas supply passage port 5aa is formed in a lattice shape, and the intermediate flow groove 6ab is formed in a bent shape in which a plurality of diffractions are performed. , And a lattice-shaped groove 6ac formed in the folded portion. In other words, the inlet-side flow grooves 6aa and the outlet-side flow grooves 6ad have gas flow grooves in regions other than the isolated protrusions K1 formed in a matrix, and the independent passage group 6aa has gas flow grooves in regions other than the elongated protrusions K2. It is a groove. Also, the lattice-shaped groove 6 at the folded portion
In ac, a region other than the isolated protrusion K3 is a gas flow groove.

【0035】このように、酸化剤ガス供給通路口3aa
からの一方の供給ガスは、入口側流通溝6aaに入る。
これは入口側流通溝6aaが格子溝のためであり、供給
ガスはガス供給装置の元圧により自由に格子溝内を移動
して短時間で電極と接触する。
As described above, the oxidizing gas supply passage opening 3aa
One of the supply gases from enters the inlet-side circulation groove 6aa.
This is because the inlet side flow groove 6aa is a lattice groove, and the supply gas freely moves in the lattice groove by the original pressure of the gas supply device and comes into contact with the electrode in a short time.

【0036】中間流通溝6abでは、独立通路群6aa
が主体となってガスを高速でムラなく流通させガス利用
効率を向上するとともに、ガス通路の複数本化により圧
損を低減している。折り返し部6acでは、独立通路群
6aaでの流路抵抗を更に低減して、独立通路群6aa
でのガス拡散性を維持させる効果がある。
In the intermediate flow groove 6ab, the independent passage group 6aa
The main component is to distribute gas at high speed and evenly to improve gas use efficiency, and reduce the pressure loss by using a plurality of gas passages. In the folded portion 6ac, the flow path resistance in the independent passage group 6aa is further reduced, and the independent passage group 6aa
This has the effect of maintaining gas diffusivity at the surface.

【0037】出口側流通溝6abにおいては、最終の独
立通路群6abからの流速の速いガスで停滞する水を排
水する。
In the outlet side flow groove 6ab, the stagnant water is drained by the gas having a high flow rate from the final independent passage group 6ab.

【0038】図7は、図6のガス通路板11aと図3の
シール部材5aと図5の金属平板3aを組み立てた図で
ある。
FIG. 7 is an assembled view of the gas passage plate 11a of FIG. 6, the sealing member 5a of FIG. 3, and the metal flat plate 3a of FIG.

【0039】図7に示すように、酸化剤のガス通路板1
1aの外形は、シール部材5aと金属平板3aに形成さ
れた酸化剤ガス供給通路5aa及び酸化剤ガス排出通路
5aa′より内域に位置され、枠状のシール部材5aの
内周部内に配設している。
As shown in FIG. 7, the oxidant gas passage plate 1
The outer shape of 1a is located inside the oxidizing gas supply passage 5aa and the oxidizing gas discharge passage 5aa 'formed in the seal member 5a and the metal flat plate 3a, and is disposed inside the frame-shaped seal member 5a. doing.

【0040】次に、この酸化剤供給通路5aaから酸化
剤ガスが流入され、流通溝6aを経て、酸化剤ガスを酸
化剤ガス排出口5aa′より導出する。
Next, the oxidizing gas flows from the oxidizing agent supply passage 5aa, and is led out from the oxidizing gas discharge port 5aa 'through the flow groove 6a.

【0041】同様に、燃料ガスのガス通路板11bも同
様に燃料ガス供給通路5acから燃料ガスが流入され、
流通溝6bを経て、燃料ガスを燃料ガス排出口5ac′
より導出する。
Similarly, the fuel gas flows into the gas passage plate 11b of the fuel gas from the fuel gas supply passage 5ac.
Through the flow groove 6b, the fuel gas is supplied to the fuel gas outlet 5ac '.
Derived from

【0042】ガス通路板11aは、図6において、粒径
約5μmの銅粉を、ポリプロピレンあるいはナイロン、
あるいはPBT(ポリブチテンテレフタレート)−AB
Sアロイ樹脂材料に45vol%混入して導電性樹脂材
料を作成する。その後、この導電性樹脂材料を、射出成
形あるいは圧縮成形方法等によりガス通路板11aeが
成形される。また低融点合金Sn−4Cu−2Ni−
0.3Pを45vol%をも混入する。得られた導電性
樹脂は体積固有抵抗10−4Ωcm以下であった。
In FIG. 6, the gas passage plate 11a is formed by adding copper powder having a particle size of about 5 μm to polypropylene or nylon,
Or PBT (polybutene terephthalate) -AB
A conductive resin material is prepared by mixing 45 vol% with the S alloy resin material. Thereafter, the gas passage plate 11ae is formed from the conductive resin material by an injection molding method or a compression molding method. In addition, low melting point alloy Sn-4Cu-2Ni-
Also, 45 vol% of 0.3P is mixed. The obtained conductive resin had a volume resistivity of 10 −4 Ωcm or less.

【0043】図12は、ポリプロピレン樹脂への銅粉混
入量と体積固有抵抗との関係を表わした図である。
FIG. 12 is a diagram showing the relationship between the amount of copper powder mixed into the polypropylene resin and the volume resistivity.

【0044】さらにこの導電性樹脂材料からなるガス通
路板11aの表面上には、電気電導性向上および腐食防
止のための金、白金、パラジウム等の貴金属をメッキコ
ーティング、あるいはスパッタ加工の表面処理を施して
いる。
Further, the surface of the gas passage plate 11a made of a conductive resin material is plated with a noble metal such as gold, platinum, palladium or the like for improving electric conductivity and preventing corrosion, or subjected to a surface treatment such as sputtering. I am giving.

【0045】またガス通路板11aの外周縁部に配設さ
れたシール部材5aはガス通路板11aと同様な導電性
樹脂材料やフッ素樹脂やEPDM(エチレンープロピレ
ンゴム)等からなるゴムにて成形してもよい。
The sealing member 5a disposed on the outer peripheral edge of the gas passage plate 11a is formed of the same conductive resin material as that of the gas passage plate 11a or a rubber made of fluororesin or EPDM (ethylene-propylene rubber). May be.

【0046】ガス通路板11aは図8のように導電性樹
脂材料を圧縮成形し、溝を形成するようにしてもよい。
図8の左図はガス通路板11aの平面図であり、右図は
左図のC−C線断面図である。
The gas passage plate 11a may be formed by compression molding a conductive resin material to form grooves as shown in FIG.
The left diagram in FIG. 8 is a plan view of the gas passage plate 11a, and the right diagram is a cross-sectional view taken along line CC of the left diagram.

【0047】また、ガス通路板の材料である導電性樹脂
や金属面に、電気電導性向上および腐食防止のための
金、白金、パラジウム等の貴金属をメッキコーティン
グ、あるいはスパッタ加工の表面処理を施してもよい。
このメッキ処理は、従来の電解メッキ法、又は無電解メ
ッキ法により10μmの厚さまでメッキ処理を行う。
Further, a conductive resin or a metal surface which is a material of the gas passage plate is plated with a noble metal such as gold, platinum, palladium or the like for improving electric conductivity and preventing corrosion, or subjected to a surface treatment such as a sputtering process. You may.
This plating treatment is performed by a conventional electrolytic plating method or an electroless plating method to a thickness of 10 μm.

【0048】また図9〜図11に示すように、ガス通路
板111aを図9と図10に示すような2部材に分割す
る。すなわち、図9のようにガス通路板111aを外周
部材112aとし、この外周部材112aを導電性樹脂
で形成し、さらに図10に示すように内部材113aの
外面を長手状の溝16aを金属板のプレス加工により溝
形成する。外周部112aは導電性樹脂により格子状の
突起を形成し、前述の図6に示した折れ曲がり部を形成
する。これにより、成形性し易く、また組み付け性を向
上させることができる。なお図9の左図はガス通路板1
11aの外周部材112aの平面図であり、右図はその
D−D線断面図である。また図10の左図はガス通路板
111aの内部材113aの平面図であり、右図はその
E−E線断面図である。
As shown in FIGS. 9 to 11, the gas passage plate 111a is divided into two members as shown in FIGS. That is, as shown in FIG. 9, the gas passage plate 111a is used as an outer peripheral member 112a, and the outer peripheral member 112a is formed of a conductive resin. Further, as shown in FIG. To form a groove. The outer peripheral portion 112a forms a lattice-shaped protrusion made of a conductive resin, and forms the bent portion shown in FIG. Thereby, moldability is easy and assemblability can be improved. 9 is the gas passage plate 1.
It is a top view of the outer peripheral member 112a of 11a, and the right figure is the DD sectional view taken on the line. 10 is a plan view of the inner member 113a of the gas passage plate 111a, and the right figure is a cross-sectional view taken along line EE.

【0049】なお本発明では、ガス通路板の外形枠縁の
周りにシール部材を配設し、ガス通路板と金属平板から
構成される実施例で示したが、金属平板がない(ガス通
路板と金属平板の一体構造)ガス通路板に銅粉が混入さ
れた導電性樹脂材料から形成されてもよい。
In the present invention, the sealing member is provided around the outer frame edge of the gas passage plate and the gas passage plate and the metal plate are used. The gas passage plate may be formed of a conductive resin material mixed with copper powder.

【0050】[0050]

【発明の効果】以上のように、本発明は、固体高分子電
解質膜の両側に電極を配し、該電極の一方の側面には燃
料ガスを供給し、該電極の他方の側面には酸化剤ガスを
供給する流通溝が形成されたガス通路板を有した固体高
分子電解質型燃料電池であって、前記ガス通路板は銅粉
が混入された導電性樹脂材料から形成されていることを
特徴とする固体高分子電解質型燃料電池であるので、銅
粉を含有した導電性樹脂材料であるので、電気電導性が
良好となり、また、射出成形等による加工が可能とな
り、加工工程が簡単で、生産コストが低減でき、安価な
ガス通路板(セパレータ)を有するといった効果を有す
るといった効果を有する。
As described above, according to the present invention, the electrodes are arranged on both sides of the solid polymer electrolyte membrane, the fuel gas is supplied to one side of the electrodes, and the oxidized surface is supplied to the other side of the electrodes. A solid polymer electrolyte fuel cell having a gas passage plate provided with a flow groove for supplying an agent gas, wherein the gas passage plate is formed of a conductive resin material mixed with copper powder. Because it is a solid polymer electrolyte type fuel cell, it is a conductive resin material containing copper powder, so it has good electrical conductivity, and it can be processed by injection molding and the like, and the processing process is simple. This has the effect of reducing production costs and having the effect of having an inexpensive gas passage plate (separator).

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の実施例の単位セルの分解断面図FIG. 1 is an exploded sectional view of a unit cell according to an embodiment of the present invention.

【図2】シール部材の平面図FIG. 2 is a plan view of a sealing member.

【図3】図2のA−A線断面図FIG. 3 is a sectional view taken along line AA of FIG. 2;

【図4】図2のB視図FIG. 4 is a view as viewed from B in FIG. 2;

【図5】金属平板の平面図FIG. 5 is a plan view of a flat metal plate.

【図6】ガス通路板の平面図とB−B線断面図FIG. 6 is a plan view of the gas passage plate and a cross-sectional view taken along line BB.

【図7】ガス通路板、シール部材、金属平板を組み付け
た平面図
FIG. 7 is a plan view in which a gas passage plate, a seal member, and a metal flat plate are assembled.

【図8】金属板をプレス成形により流通溝を形成した平
面図とC−C線断面図
FIG. 8 is a plan view in which a flow groove is formed by press-molding a metal plate and a cross-sectional view taken along line CC.

【図9】ガス通路板の外周部材の平面図とD−D線断面
FIG. 9 is a plan view of an outer peripheral member of the gas passage plate and a cross-sectional view taken along line DD.

【図10】ガス通路板の内部材の平面図とE−E線断面
FIG. 10 is a plan view and a cross-sectional view taken along line EE of an inner member of the gas passage plate.

【図11】外周部材と内部材とを組み付けたガス通路板
の平面図
FIG. 11 is a plan view of a gas passage plate in which an outer peripheral member and an inner member are assembled.

【図12】樹脂材料への銅粉の混入と体積固有抵抗との
関係を表わした図
FIG. 12 is a diagram showing a relationship between mixing of copper powder into a resin material and volume resistivity.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…固体高分子電解質膜 2a、2b…電極 3a、3b…金属平板 5a、5b…シール部材 6a、6b…流通溝 11a、11b…ガス通路板 11ae、11be…外周縁部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Solid polymer electrolyte membrane 2a, 2b ... Electrode 3a, 3b ... Metal flat plate 5a, 5b ... Seal member 6a, 6b ... Flow groove 11a, 11b ... Gas passage plate 11ae, 11be ... Peripheral edge

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 固体高分子電解質膜の両側に電極を配
し、該電極の一方の側面には燃料ガスを供給し、該電極
の他方の側面には酸化剤ガスを供給する流通溝が形成さ
れたガス通路板を有した固体高分子電解質型燃料電池で
あって、前記ガス通路板は銅粉が混入された導電性樹脂
材料から形成されていることを特徴とする固体高分子電
解質型燃料電池。
An electrode is disposed on both sides of a solid polymer electrolyte membrane, and a flow groove for supplying a fuel gas to one side of the electrode and supplying an oxidizing gas to the other side of the electrode is formed. A solid polymer electrolyte fuel cell having a gas passage plate, wherein the gas passage plate is formed of a conductive resin material mixed with copper powder. battery.
【請求項2】 前記導電性樹脂材料への銅粉の混入量は
30体積%以上であり、該導電性樹脂材料の体積固有抵
抗値は10−3Ωcm以下であることを特徴とする請求
項1記載の固体高分子電解質型燃料電池。
2. The method according to claim 1, wherein the amount of the copper powder mixed into the conductive resin material is 30% by volume or more, and the volume specific resistance of the conductive resin material is 10 −3 Ωcm or less. 2. The solid polymer electrolyte fuel cell according to 1.
【請求項3】 前記銅粉が混入される導電性樹脂材料は
ポリプロピレン、あるいはナイロン、あるいはポリブチ
レンテレフタレート等の熱可塑性樹脂材料であることを
特徴とする請求項1記載の固体高分子電解質型燃料電
池。
3. The solid polymer electrolyte fuel according to claim 1, wherein the conductive resin material into which the copper powder is mixed is a thermoplastic resin material such as polypropylene, nylon, or polybutylene terephthalate. battery.
【請求項4】 前記導電性樹脂材料は射出成形あるいは
圧縮成形により成形されることを特徴とする請求項1記
載の高分子電解質型燃料電池。
4. The polymer electrolyte fuel cell according to claim 1, wherein the conductive resin material is formed by injection molding or compression molding.
【請求項5】 前記導電性樹脂材料からなる前記ガス通
路板の表面には、貴金属材料からなるメッキ加工あるい
はスパッタ加工により表面処理されていることを特徴と
する請求項1記載の高分子電解質型燃料電池。
5. The polymer electrolyte type according to claim 1, wherein the surface of the gas passage plate made of the conductive resin material is subjected to a surface treatment by plating or sputter processing made of a noble metal material. Fuel cell.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20020094908A (en) * 2001-06-13 2002-12-18 마쯔시다덴기산교 가부시키가이샤 Method for producing fuel cell, and fuel cell
KR100783659B1 (en) 2006-12-14 2007-12-07 한국타이어 주식회사 Method for preparing an integrated separator for fuel cell
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