JPS60246568A - 燃料電池用リブ付セパレ−タの製造方法 - Google Patents
燃料電池用リブ付セパレ−タの製造方法Info
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- JPS60246568A JPS60246568A JP59103220A JP10322084A JPS60246568A JP S60246568 A JPS60246568 A JP S60246568A JP 59103220 A JP59103220 A JP 59103220A JP 10322084 A JP10322084 A JP 10322084A JP S60246568 A JPS60246568 A JP S60246568A
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- Japan
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- separator
- molding
- ribbed
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- 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
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- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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- Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
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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】
〔発明の属する技術分野〕
本発明は、燃料電池に用いられる平板形及びみそ付セパ
レーターの製造方法に関する。
レーターの製造方法に関する。
燐酸型燃料電池には、現在単電池構造としてみそ付電極
型とみそ付バイポーラ形の２種Ｍが知られ、前者には平
板状の、後者にはみそ付のセパレーターがそれぞれ使用
されている。これらのセパレーターは′、単電池相互の
間に燃料ガスと空気が混合しないよう両者を分離する役
割を果すものであり、当然セパレーター自身のガスの不
透過性が要求されている。そのほか、電池構成部材（品
）としての導電性の良いこと、電解質に侵されないこと
、なども必要特性として要求されている。
型とみそ付バイポーラ形の２種Ｍが知られ、前者には平
板状の、後者にはみそ付のセパレーターがそれぞれ使用
されている。これらのセパレーターは′、単電池相互の
間に燃料ガスと空気が混合しないよう両者を分離する役
割を果すものであり、当然セパレーター自身のガスの不
透過性が要求されている。そのほか、電池構成部材（品
）としての導電性の良いこと、電解質に侵されないこと
、なども必要特性として要求されている。
このセパレーターを製造する方法の一つとして、黒鉛粉
末と樹脂粉末との混合物を加圧、加熱成形して所望の形
とする方法（技術）は良く知られている。そして、前記
の電気抵抗及び電解質に対する要求を満足するため、こ
の成形物は］）常炭化処理が行なわれている。しかしな
がら、有機物である樹脂はこの炭化処理てより当然熱分
解し、重量にて約５０係前後のものが揮発する。この結
果、黒鉛樹脂混合物成形品中には樹脂の揮発による気孔
が多数残存することとなり、ガス透過性を生ずる。この
ガス透過性を無くする方法として、炭化の条件や材料中
の黒鉛量あるいは黒鉛の粒度及び粒度分布を工夫する方
法（例えば特開昭５７−７２２７３）などが検討されて
いるが、材料の配合により炭化条件を選択し、しかも複
雑で精度の高い制御を行なわなければならないなどの問
題があっ九。
末と樹脂粉末との混合物を加圧、加熱成形して所望の形
とする方法（技術）は良く知られている。そして、前記
の電気抵抗及び電解質に対する要求を満足するため、こ
の成形物は］）常炭化処理が行なわれている。しかしな
がら、有機物である樹脂はこの炭化処理てより当然熱分
解し、重量にて約５０係前後のものが揮発する。この結
果、黒鉛樹脂混合物成形品中には樹脂の揮発による気孔
が多数残存することとなり、ガス透過性を生ずる。この
ガス透過性を無くする方法として、炭化の条件や材料中
の黒鉛量あるいは黒鉛の粒度及び粒度分布を工夫する方
法（例えば特開昭５７−７２２７３）などが検討されて
いるが、材料の配合により炭化条件を選択し、しかも複
雑で精度の高い制御を行なわなければならないなどの問
題があっ九。
一般に透過性を無くする方法として砿、この気泡中に樹
脂を含浸、硬化する方法が行なわれているが、透過性を
完全に無くするためＫはこの含浸硬化の操作を数回、場
合によっては十数口も行なわなければならないという問
題があった。一方。
脂を含浸、硬化する方法が行なわれているが、透過性を
完全に無くするためＫはこの含浸硬化の操作を数回、場
合によっては十数口も行なわなければならないという問
題があった。一方。
樹脂に導電材料を混合して導電性を付与することは良く
知られた方法であり、燃料電池においても導電材料とし
てカーボンや黒鉛を使用して導電性を付した材料を製作
し、電極材料としての使用が試みられている。導電性は
混合するカーボンあるいは黒鉛の量に左右され、当然の
ことながら混合量が増せば導電性は良好となる。セパレ
ーターとして不欠陥の特性であるガス透過性は、混合量
が増す町良好、すなわちガスが通るようになる。したが
って黒鉛の混合量をどの範囲にし、導電性とガス透過性
を同時に満足するかがこの場合の大きな問題であった。
知られた方法であり、燃料電池においても導電材料とし
てカーボンや黒鉛を使用して導電性を付した材料を製作
し、電極材料としての使用が試みられている。導電性は
混合するカーボンあるいは黒鉛の量に左右され、当然の
ことながら混合量が増せば導電性は良好となる。セパレ
ーターとして不欠陥の特性であるガス透過性は、混合量
が増す町良好、すなわちガスが通るようになる。したが
って黒鉛の混合量をどの範囲にし、導電性とガス透過性
を同時に満足するかがこの場合の大きな問題であった。
このような導電性とガス透過性の相反する特性を同時に
満たすものとして、米国特許第３，６３４，５６９号が
ある。この特許は５〜２５％の熱硬化性フェノール樹脂
と７５〜９０チの黒鉛粉末からなる混合物を、最大熱処
理温度約４００°Ｆ（２０５℃）で加圧加熱してセパレ
ータを成形するもので、熱処理温度が低く樹脂を黒鉛化
していないことから、ガス透過性を無くすだめの後処理
が不要であることが理解される。しかしながら、この発
明は、黒鉛粒子の粒径を選定して一気抵抗の小さ４分離
板を製造することに主眼がおかれており、このような分
離板からリブ付セパレークを形成することは開示されて
いない。
満たすものとして、米国特許第３，６３４，５６９号が
ある。この特許は５〜２５％の熱硬化性フェノール樹脂
と７５〜９０チの黒鉛粉末からなる混合物を、最大熱処
理温度約４００°Ｆ（２０５℃）で加圧加熱してセパレ
ータを成形するもので、熱処理温度が低く樹脂を黒鉛化
していないことから、ガス透過性を無くすだめの後処理
が不要であることが理解される。しかしながら、この発
明は、黒鉛粒子の粒径を選定して一気抵抗の小さ４分離
板を製造することに主眼がおかれており、このような分
離板からリブ付セパレークを形成することは開示されて
いない。
すなわちこのような樹脂と黒鉛粉末との混合物カラ、リ
ブ付セパレータを得るには、１ず平板状のセパレータを
成形してから、これに切削力す工を施してリブを形成す
る方法が一般的であるが、このような製造方法は面倒で
あり、工程も複雑と々る。好ましくは一般的な注型法に
より一工程で製作できれは好都合であるが、単に成形材
料を型に流したのでは、リブ部に充填不足が生じ、良好
なリブ付セパレータを成形することができない。
ブ付セパレータを得るには、１ず平板状のセパレータを
成形してから、これに切削力す工を施してリブを形成す
る方法が一般的であるが、このような製造方法は面倒で
あり、工程も複雑と々る。好ましくは一般的な注型法に
より一工程で製作できれは好都合であるが、単に成形材
料を型に流したのでは、リブ部に充填不足が生じ、良好
なリブ付セパレータを成形することができない。
本発明は上記に鑑みなされたものであり、黒鉛と７エノ
ール樹脂を混合したものを、樹脂を黒鉛化することなく
、一般の注型法により成形することを目的とする。
ール樹脂を混合したものを、樹脂を黒鉛化することなく
、一般の注型法により成形することを目的とする。
本発明は重量で７０〜７５チの黒鉛粉末と重量で２５〜
３０チのフェノール樹脂を混合し、この混合物を原材料
として目的とする形状のリブ付セパレーターを成形する
に適した金型中に均一に配置した後、樹脂が黒鉛化しな
い温度で加圧加熱してフェノール樹脂を硬化させること
Ｋより、凸部に充填不足のない燃料電池用リブ付セパレ
ーターを得ようとするものである。
３０チのフェノール樹脂を混合し、この混合物を原材料
として目的とする形状のリブ付セパレーターを成形する
に適した金型中に均一に配置した後、樹脂が黒鉛化しな
い温度で加圧加熱してフェノール樹脂を硬化させること
Ｋより、凸部に充填不足のない燃料電池用リブ付セパレ
ーターを得ようとするものである。
以下、本発明を実施例に基き説明する。
（１１粒度１００〜３２５メツンユの黒鉛粉末をレゾー
ル型フェノール樹脂に重［Ｔ５０〜９５％になるように
混合した。この混合物をさらに熱ロール間で良く混練し
粉砕していわゆる成形材料とした。この成形材料を金型
中に均一に注入して、１６０±５℃、３００＃／ｍ （
成形品の投影面積当り）、１０分の条件で加圧加熱し２
Ｘ１００Ｘ１００鏑の板を成形した。得られた成形板の
導電性（電気抵抗）、ガス透〕の性、成形性（夕１観）
を第１表に示す。
ル型フェノール樹脂に重［Ｔ５０〜９５％になるように
混合した。この混合物をさらに熱ロール間で良く混練し
粉砕していわゆる成形材料とした。この成形材料を金型
中に均一に注入して、１６０±５℃、３００＃／ｍ （
成形品の投影面積当り）、１０分の条件で加圧加熱し２
Ｘ１００Ｘ１００鏑の板を成形した。得られた成形板の
導電性（電気抵抗）、ガス透〕の性、成形性（夕１観）
を第１表に示す。
第１表
第１表の電気抵抗は測定面積３．３ ｃＩＩ電極として
水銀を用い、電極間に１００，２００，３００ｍＡの電
流を通した時の電圧を測定し成形板の厚さ方向の比抵抗
を測定した。ガス透過性の測定はガスとしては窒素ガス
を使用し、測定面積は３２・２−１差圧は１気圧の条件
で１０分間におけるガスもれの有無をガス流量計の変化
により調べた。外観は成形彼の成形板につき表面の「ム
ラ」 「カスレ」「割れ」などの有無を目視で調べた。
水銀を用い、電極間に１００，２００，３００ｍＡの電
流を通した時の電圧を測定し成形板の厚さ方向の比抵抗
を測定した。ガス透過性の測定はガスとしては窒素ガス
を使用し、測定面積は３２・２−１差圧は１気圧の条件
で１０分間におけるガスもれの有無をガス流量計の変化
により調べた。外観は成形彼の成形板につき表面の「ム
ラ」 「カスレ」「割れ」などの有無を目視で調べた。
この結果から、ガス透過性は樹脂量を１５％以上とすれ
ば無くすることが、また電気抵抗は樹脂量を３０％以下
にすれば一応の目安として良好と考えられる１００国台
のものが得られることがわかる。
ば無くすることが、また電気抵抗は樹脂量を３０％以下
にすれば一応の目安として良好と考えられる１００国台
のものが得られることがわかる。
（２）実施例（１）の条件と同様な成形条件で樹脂量２
０．２５，３０％の材料を使用して、第１図に示すよう
な深さ１幅ともに２■のリプ１を有するリプ付きセパレ
ーター２を成形した。結果は、２０チの材料で成形した
セパレーターはリプ部分に充填不足を生じ、良好なセパ
レーターが得られなかった。一方、この材料の成形性の
目安となる高化式フローテスター（ノズル寸法１ ！Ｉ
Ｘ ］ ０ ＋ｗ＋ 、荷重１５０汀／−１ｍ度１６０
℃、サンプル量１．５Ｐ ）による流動性を第２図に示
す。材料の流出量（流動性の目安となる）は、樹脂量２
５チ以上ではフローテスターのテス）Ｋ使用した試料量
の７０％以上が流出し、樹脂量２６チ以上で９０チ以上
の流出が認められた。
０．２５，３０％の材料を使用して、第１図に示すよう
な深さ１幅ともに２■のリプ１を有するリプ付きセパレ
ーター２を成形した。結果は、２０チの材料で成形した
セパレーターはリプ部分に充填不足を生じ、良好なセパ
レーターが得られなかった。一方、この材料の成形性の
目安となる高化式フローテスター（ノズル寸法１ ！Ｉ
Ｘ ］ ０ ＋ｗ＋ 、荷重１５０汀／−１ｍ度１６０
℃、サンプル量１．５Ｐ ）による流動性を第２図に示
す。材料の流出量（流動性の目安となる）は、樹脂量２
５チ以上ではフローテスターのテス）Ｋ使用した試料量
の７０％以上が流出し、樹脂量２６チ以上で９０チ以上
の流出が認められた。
すなわち、樹脂ｉ２５％以上であれば、上記の結果（実
物成形及びフローテスターの結果）より良好なセパレー
ターを成形できることがわかる。
物成形及びフローテスターの結果）より良好なセパレー
ターを成形できることがわかる。
本発明によるセパレーターの製造方法は、黒鉛とフェノ
ール樹脂を混合したものを原材料として、一般のプラス
チックの成形方法を用いて成形することにより、電気導
電性の良い、ガス透過性のないセパレーターが得られる
ものであり、この原材料の樹脂量が２５〜３０％（重量
）であることを特徴とするものである。すなわちこの範
囲に冑脂量を制限したために、導電性を得るために通常
行なわれるカーボン化をする必要がなく、カーボン化に
伴う諸問題１例えばカーボン化温度、原材料の配合１通
気性を無くするための後処理（樹脂含浸）を考慮する必
要がなく、さらに前記の如く一般の成形法が適用できる
ため、安易で経済的な方法であるという利点本ある。
ール樹脂を混合したものを原材料として、一般のプラス
チックの成形方法を用いて成形することにより、電気導
電性の良い、ガス透過性のないセパレーターが得られる
ものであり、この原材料の樹脂量が２５〜３０％（重量
）であることを特徴とするものである。すなわちこの範
囲に冑脂量を制限したために、導電性を得るために通常
行なわれるカーボン化をする必要がなく、カーボン化に
伴う諸問題１例えばカーボン化温度、原材料の配合１通
気性を無くするための後処理（樹脂含浸）を考慮する必
要がなく、さらに前記の如く一般の成形法が適用できる
ため、安易で経済的な方法であるという利点本ある。
また、電解質に対してフェノール樹脂は硬化を十分に行
なえば、電解質のりん酸に対し十分な耐食性を持つこと
は良く知られた事であり、耐食性のある黒鉛との混合物
成形品である本発明のセパレーターは当然、電解質九対
し十分な耐食性を持つものである。
なえば、電解質のりん酸に対し十分な耐食性を持つこと
は良く知られた事であり、耐食性のある黒鉛との混合物
成形品である本発明のセパレーターは当然、電解質九対
し十分な耐食性を持つものである。
第１図は本発明で試作したリプ付きセパレーターの斜視
図、第２図は黒鉛、フェノール樹脂混合物の樹脂量と流
動性の関係を示す高化式フローテスターによる流出曲線
である。 １・・・リプ、２・・・リプ付セパレータ。 才１ 区 Ａ蓼ａｙ月１１１ （ンイノ 才２閃 手続補正書（白〕°ご） 昭和ＬＪ ”：Ｊ年、・月 １日 ｆ１摩槍そ客 ３補正をすると１４願７、 “１１件との関係 住 所 （；、 ・ −一１− 名 称 ４ ゛ ８、補正の内容 別紙の通り 補 正 の 内 容 １、特許請求の範囲を下記のとおり訂正する。 「フェノール樹脂２５〜３０重量％と黒鉛粉末７０〜７
５重量％とからなる混合物を、樹脂が炭化しない温度に
て加圧成型することにより、リブ付セパレータを成形す
ることを特徴とする燃料電池用リブ付セパレータの製造
方法。」 ２、 明細書第３頁第３行目に「泡」とあるを「孔」と
訂正する。 ３ 明細書第３頁第１４行目に「欠陥」とあるを「再入
」と訂正する。 ４ 明細書第４頁第５行目に「黒鉛」とあるを「炭」と
訂正する。 ５ 明細書第４頁第１７行目に「注型」とあるを「成型
」と訂正する。 ６ 明細書第４頁第１８行目に「単に」とあるを６１１
除する。 ７、 明細、ｉ）第４頁第１９行目に「流したのでは」
とあるを下記のとおり訂正する。 ［充填し加圧成形する成形方法においては、成形材料の
樹脂量が少ない程成形時の流動性が悪くなり、結果とし
て」 ８、 明細書第５頁第３行目に「黒鉛」とあるを「炭」
と訂正する。 ９、 明細書第５頁第４行目に「注型」とあるを「成型
」と訂正する。 １０、明細書第５頁第１１行目に「黒鉛」とあるを「炭
」と訂正する。
図、第２図は黒鉛、フェノール樹脂混合物の樹脂量と流
動性の関係を示す高化式フローテスターによる流出曲線
である。 １・・・リプ、２・・・リプ付セパレータ。 才１ 区 Ａ蓼ａｙ月１１１ （ンイノ 才２閃 手続補正書（白〕°ご） 昭和ＬＪ ”：Ｊ年、・月 １日 ｆ１摩槍そ客 ３補正をすると１４願７、 “１１件との関係 住 所 （；、 ・ −一１− 名 称 ４ ゛ ８、補正の内容 別紙の通り 補 正 の 内 容 １、特許請求の範囲を下記のとおり訂正する。 「フェノール樹脂２５〜３０重量％と黒鉛粉末７０〜７
５重量％とからなる混合物を、樹脂が炭化しない温度に
て加圧成型することにより、リブ付セパレータを成形す
ることを特徴とする燃料電池用リブ付セパレータの製造
方法。」 ２、 明細書第３頁第３行目に「泡」とあるを「孔」と
訂正する。 ３ 明細書第３頁第１４行目に「欠陥」とあるを「再入
」と訂正する。 ４ 明細書第４頁第５行目に「黒鉛」とあるを「炭」と
訂正する。 ５ 明細書第４頁第１７行目に「注型」とあるを「成型
」と訂正する。 ６ 明細書第４頁第１８行目に「単に」とあるを６１１
除する。 ７、 明細、ｉ）第４頁第１９行目に「流したのでは」
とあるを下記のとおり訂正する。 ［充填し加圧成形する成形方法においては、成形材料の
樹脂量が少ない程成形時の流動性が悪くなり、結果とし
て」 ８、 明細書第５頁第３行目に「黒鉛」とあるを「炭」
と訂正する。 ９、 明細書第５頁第４行目に「注型」とあるを「成型
」と訂正する。 １０、明細書第５頁第１１行目に「黒鉛」とあるを「炭
」と訂正する。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 フェノール樹脂２５〜３０重量％と黒鉛粉末７０〜７５
重量％とからなる混合物を、樹脂が黒鉛化しない温度に
て加圧注型することにより、リプ付セパレータを成形す
ることを特徴とする燃料電池、 ＼ 用リブ付セハレータの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59103220A JPS60246568A (ja) | 1984-05-22 | 1984-05-22 | 燃料電池用リブ付セパレ−タの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59103220A JPS60246568A (ja) | 1984-05-22 | 1984-05-22 | 燃料電池用リブ付セパレ−タの製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60246568A true JPS60246568A (ja) | 1985-12-06 |
Family
ID=14348408
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59103220A Pending JPS60246568A (ja) | 1984-05-22 | 1984-05-22 | 燃料電池用リブ付セパレ−タの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60246568A (ja) |
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-
1984
- 1984-05-22 JP JP59103220A patent/JPS60246568A/ja active Pending
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