JPS6037670A - 燃料電池の分離板 - Google Patents
燃料電池の分離板Info
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- JPS6037670A JPS6037670A JP58144804A JP14480483A JPS6037670A JP S6037670 A JPS6037670 A JP S6037670A JP 58144804 A JP58144804 A JP 58144804A JP 14480483 A JP14480483 A JP 14480483A JP S6037670 A JPS6037670 A JP S6037670A
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- JP
- Japan
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- resin
- separator
- carbon
- carbon paper
- impregnated
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- 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
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- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
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- Manufacturing & Machinery (AREA)
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- Sustainable Energy (AREA)
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- General Chemical & Material 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】
〔発明の属する技術分野〕
本発明は燃料電池に用いられる分離板の改良に関する。
例えば燐酸電解質形燃料電池は燃料電極と空気電極との
間に電解質を含浸させたマトリックスを分離板を介して
多数積層し、セルスタックとして組立て構成したものが
知られている。このセルスタックの組立てに際して用い
られる分離板は、単電池相互の間に燃料ガスの水素と空
気が混合することのないようガスを透過しないだけでな
く、電解質溶液に浸されず、また電気抵抗が低く、耐熱
性の高いことなどが必要な性質として要求される。
間に電解質を含浸させたマトリックスを分離板を介して
多数積層し、セルスタックとして組立て構成したものが
知られている。このセルスタックの組立てに際して用い
られる分離板は、単電池相互の間に燃料ガスの水素と空
気が混合することのないようガスを透過しないだけでな
く、電解質溶液に浸されず、また電気抵抗が低く、耐熱
性の高いことなどが必要な性質として要求される。
特に電気抵抗に関しては、分離板自体の電気抵抗が低い
ことは勿論、燃料電極や空気電極を形成している多孔質
電極基板との接触電気抵抗の低いことが燃料N#Iの出
力特性をあげるためにも重要である。
ことは勿論、燃料電極や空気電極を形成している多孔質
電極基板との接触電気抵抗の低いことが燃料N#Iの出
力特性をあげるためにも重要である。
従来、分離板には金属板、カーボン板または導電性ゴム
状板などが用いられているが、これらのものはいずれも
上記のような分離板に要求される諸物件を兼備すること
が困難であった。
状板などが用いられているが、これらのものはいずれも
上記のような分離板に要求される諸物件を兼備すること
が困難であった。
本発明の目的は、上記の諸性質を兼備し、特にガスを透
過することなく、接触抵抗を低下させる繰殻菅曲の麻雌
侑か垣也ナスとふfネス−〔発明の要点〕 本発明は、中心部が複数枚の樹脂を含んだカーボン繊維
集積シートの積層体1表面部がカーボン繊維集積シート
のみからなり、中心部はガスを不透過にし、表面部は電
極基板との接触抵抗の小さい複合体とすることにより達
成される。
過することなく、接触抵抗を低下させる繰殻菅曲の麻雌
侑か垣也ナスとふfネス−〔発明の要点〕 本発明は、中心部が複数枚の樹脂を含んだカーボン繊維
集積シートの積層体1表面部がカーボン繊維集積シート
のみからなり、中心部はガスを不透過にし、表面部は電
極基板との接触抵抗の小さい複合体とすることにより達
成される。
以下本発明を実施例に基づき説明する。
厚さ0.25mのカーボンベーパー−を100℃の熱風
循環乾燥器により1時間加熱乾燥し、このカーボンペー
パーに室温で10%フェノールレジン)#’/−ル溶液
としたフェノールレジンを含浸する。含浸処理したカー
ボンペーパーは同じく室温でメタノールが完全に揮散す
るまで自然乾燥する。とのレジンの含浸と自然乾燥の操
作を繰返すことにより、カーボンペーパーへのレジンの
含有量がそれぞれ30 、40 、50.60重量%と
なるプリプレグを製作した。
循環乾燥器により1時間加熱乾燥し、このカーボンペー
パーに室温で10%フェノールレジン)#’/−ル溶液
としたフェノールレジンを含浸する。含浸処理したカー
ボンペーパーは同じく室温でメタノールが完全に揮散す
るまで自然乾燥する。とのレジンの含浸と自然乾燥の操
作を繰返すことにより、カーボンペーパーへのレジンの
含有量がそれぞれ30 、40 、50.60重量%と
なるプリプレグを製作した。
このグリプレグをそれぞれ10枚撰層し、さらにその上
下両面にそれぞれ前記のカーボンペーパーを1枚づつ重
ねた後、全体を熱板の間にはさみ、16゜±5℃、 a
oo #/m、3分間保持の条件で加熱加圧して、レジ
ンを硬化させると同時に全体のカーボンペーパーを一体
のものとし、厚さ0.5趨+各辺が100朋の正方形の
積層成形された分離板を製作した。
下両面にそれぞれ前記のカーボンペーパーを1枚づつ重
ねた後、全体を熱板の間にはさみ、16゜±5℃、 a
oo #/m、3分間保持の条件で加熱加圧して、レジ
ンを硬化させると同時に全体のカーボンペーパーを一体
のものとし、厚さ0.5趨+各辺が100朋の正方形の
積層成形された分離板を製作した。
その構造を第1図に示す。第1図かられかるように、硬
化されたレジンを含有し、綴部化したガス透過性のない
カーボンペーパーからなる中心層1の上下両主表面には
レジンを含1ない軟かいカーボンベーパ一層2が被着さ
れている。すなわちガスの不透過に対して4中心層1、
接触抵抗の低減に対しては表面層2が有利となるように
、それぞれの有する性能に応じて分離板の必要とする性
質を分担して中心層1と表面層2に受持たせている。
化されたレジンを含有し、綴部化したガス透過性のない
カーボンペーパーからなる中心層1の上下両主表面には
レジンを含1ない軟かいカーボンベーパ一層2が被着さ
れている。すなわちガスの不透過に対して4中心層1、
接触抵抗の低減に対しては表面層2が有利となるように
、それぞれの有する性能に応じて分離板の必要とする性
質を分担して中心層1と表面層2に受持たせている。
かくして得られた分離板の特性を第1表例示す。
第 1 表
第1表はガス透過量の測定に窒素を使用し、測定面積は
20d、差圧は1気圧、接触電気抵抗は接触圧力3勢と
し、電極基板材料としてグラソシーカーボンを用いて必
要な特性値の測定を行った結果である。
20d、差圧は1気圧、接触電気抵抗は接触圧力3勢と
し、電極基板材料としてグラソシーカーボンを用いて必
要な特性値の測定を行った結果である。
フェノールレジンはカーボンペーパーを緻密にしガスが
透過しないようにするとともに、カーボンペーパー相互
の結着剤にもなっており、i1表に見られるように、ガ
ス透過量はレジン量30〜60%まで変らないが、レジ
ン含有量が少くなるほどこの積層成形品自体の電気抵抗
も、電極基板との接触抵抗も低下する。しかし、レジン
量が30%では表面層2を形成すべきカーボンペーパー
との接着性が悪く、その境界面で剥離を生ずることがあ
る。したがって第1図に示した表面N2を形成するカー
ボンペーパーと接着するプリプレグ3のレジン含有量は
少くとも30%以上でなければならないO 上記の点を考慮して、プリプレグ3のレジン量を別途行
った結果、グリプレグ3のレジン量が37%あれば相互
の密着性が良好となり、また63%以上になると、レジ
ンがカーボンペーパーに十分滲透して、カーボンペーパ
ーは硬化シ、カーボンベーパ一層来の柔軟性が失われて
しまうことが判明した。そこで表面層2のカーボンペー
パーと接着するグリプレグ3のみレジン量を40%とし
1、この除、中心層1を形成すべきグリプレグは互にレ
ジンを含んでいるから、接着性に特に問題はないと考え
レジン量を30%以下とした。ただし、比較のためプリ
プレグ3をレジン量が20%と30%の2f11I類に
ついて前述と同じ方法で作製した。これらをそれぞれ8
枚積層し、その両主表面忙レジン1i40%のプリプレ
グ3を1枚づつ重ねた後、さらに表面層2となるカーボ
ンペーパーを1枚づつ載置して合計12枚の積層板とな
るようにした。次いで前記と同一条件で積層成形し、0
.5i+m厚さで1001111角の正方形の分離板を
得た。この分離板の特性を第2表に示す。なお第2表に
は比較のために、従来第 2 表 キを施したものと、表面にカーボンペーパーを被着して
ないレジンを50%含有した中心層に和尚するものだけ
を用いた場合の測定値も併記しである。
透過しないようにするとともに、カーボンペーパー相互
の結着剤にもなっており、i1表に見られるように、ガ
ス透過量はレジン量30〜60%まで変らないが、レジ
ン含有量が少くなるほどこの積層成形品自体の電気抵抗
も、電極基板との接触抵抗も低下する。しかし、レジン
量が30%では表面層2を形成すべきカーボンペーパー
との接着性が悪く、その境界面で剥離を生ずることがあ
る。したがって第1図に示した表面N2を形成するカー
ボンペーパーと接着するプリプレグ3のレジン含有量は
少くとも30%以上でなければならないO 上記の点を考慮して、プリプレグ3のレジン量を別途行
った結果、グリプレグ3のレジン量が37%あれば相互
の密着性が良好となり、また63%以上になると、レジ
ンがカーボンペーパーに十分滲透して、カーボンペーパ
ーは硬化シ、カーボンベーパ一層来の柔軟性が失われて
しまうことが判明した。そこで表面層2のカーボンペー
パーと接着するグリプレグ3のみレジン量を40%とし
1、この除、中心層1を形成すべきグリプレグは互にレ
ジンを含んでいるから、接着性に特に問題はないと考え
レジン量を30%以下とした。ただし、比較のためプリ
プレグ3をレジン量が20%と30%の2f11I類に
ついて前述と同じ方法で作製した。これらをそれぞれ8
枚積層し、その両主表面忙レジン1i40%のプリプレ
グ3を1枚づつ重ねた後、さらに表面層2となるカーボ
ンペーパーを1枚づつ載置して合計12枚の積層板とな
るようにした。次いで前記と同一条件で積層成形し、0
.5i+m厚さで1001111角の正方形の分離板を
得た。この分離板の特性を第2表に示す。なお第2表に
は比較のために、従来第 2 表 キを施したものと、表面にカーボンペーパーを被着して
ないレジンを50%含有した中心層に和尚するものだけ
を用いた場合の測定値も併記しである。
第2表に示した分離板はレジン量40%のプリプレグ3
を表面層2と中心層1との間に介在させることにより、
第1表に見られるような表面層2と中心層1の剥離を生
ずることがない。このことがら、表面層2を形成するカ
ーボンペーパーが被着されるグリプレグ3のレジン量は
40%あればよく、前述したように表面層が硬化するに
至らない60%までとすればよいことがわかる。また中
心層1を形成するプリプレグのレジン量は、ガス透過量
。
を表面層2と中心層1との間に介在させることにより、
第1表に見られるような表面層2と中心層1の剥離を生
ずることがない。このことがら、表面層2を形成するカ
ーボンペーパーが被着されるグリプレグ3のレジン量は
40%あればよく、前述したように表面層が硬化するに
至らない60%までとすればよいことがわかる。また中
心層1を形成するプリプレグのレジン量は、ガス透過量
。
接触抵抗および分離板自体の電気抵抗などを勘案した上
で接着が可能な範囲として20〜60%となるが好まし
くは20%程度とするのがよい。実際には60%以上に
なると成形時にレジンが流れ出してこの量販上になるこ
とはない。
で接着が可能な範囲として20〜60%となるが好まし
くは20%程度とするのがよい。実際には60%以上に
なると成形時にレジンが流れ出してこの量販上になるこ
とはない。
一方銅板にニッケルメッキを施した金属板や、レジン量
50%ブリグレグだけの硬化した積層板などの分離板で
は、電極基板と接触したときに硬い材料同志の接触とな
り、分離板のi極基板へのなじみが悪く全面での接触に
ならないから、第2表かられかるように、本発明の分離
板に比べて接触抵抗はかなシ大きい。すなわち第1表、
第2表から、レジンi50%のグリプレグの積層板自体
の電気抵抗は同じであるにもかかわらず、この主表面に
カーボンペーパーを被着した分離板は表面が柔軟性に富
み、1]!極基板となじみゃすくなっているので接触抵
抗値に関して著しく改善されたものであることがわかる
。
50%ブリグレグだけの硬化した積層板などの分離板で
は、電極基板と接触したときに硬い材料同志の接触とな
り、分離板のi極基板へのなじみが悪く全面での接触に
ならないから、第2表かられかるように、本発明の分離
板に比べて接触抵抗はかなシ大きい。すなわち第1表、
第2表から、レジンi50%のグリプレグの積層板自体
の電気抵抗は同じであるにもかかわらず、この主表面に
カーボンペーパーを被着した分離板は表面が柔軟性に富
み、1]!極基板となじみゃすくなっているので接触抵
抗値に関して著しく改善されたものであることがわかる
。
なお上記実施例では、カーボンペーパーを用いた場合に
ついて説明したが、本発明はこのほかにカーボンマント
、カーボンクロスなどカーボン繊維を集積したシート状
のものであれば適用するととができ、まfc浩然のこと
ながら、プリプレグおよび前記カーボンシートのMM枚
数を調節することによシ、所望の厚さをもった分離板f
、得ることができる。
ついて説明したが、本発明はこのほかにカーボンマント
、カーボンクロスなどカーボン繊維を集積したシート状
のものであれば適用するととができ、まfc浩然のこと
ながら、プリプレグおよび前記カーボンシートのMM枚
数を調節することによシ、所望の厚さをもった分離板f
、得ることができる。
本発明の分離板は、それぞれ異なる性質をもった材料を
一体に徐合化して両者の性質を兼備させるようにしたも
のである。
一体に徐合化して両者の性質を兼備させるようにしたも
のである。
すなわち、本発明の分離板は緻密でガス透過性がなく、
しかも相互の密着性をよくするために、中心層のプリプ
レグは20%以上、表拘層のカーボンペーパーと接着す
るグリプレグは40%以上のフェノールレジンを含浸さ
せたカーボンシートを積層した中心層と、さらにとの主
表面に柔軟なカーボンシートを単独で積層した表面層と
を一体化して成形した複合材料からなり、ガス透過に対
しては中心層が分担し、電極基板との接触抵抗は表面層
が分担しており、分離板に要求される異る性質を一つの
材料であわせ持つように構成しであるので、従来用いら
れてきたカーボン板や金属板のような単独材料からなる
分離板では得られなかった分離板としての極めて優れた
特性を発揮するものである。
しかも相互の密着性をよくするために、中心層のプリプ
レグは20%以上、表拘層のカーボンペーパーと接着す
るグリプレグは40%以上のフェノールレジンを含浸さ
せたカーボンシートを積層した中心層と、さらにとの主
表面に柔軟なカーボンシートを単独で積層した表面層と
を一体化して成形した複合材料からなり、ガス透過に対
しては中心層が分担し、電極基板との接触抵抗は表面層
が分担しており、分離板に要求される異る性質を一つの
材料であわせ持つように構成しであるので、従来用いら
れてきたカーボン板や金属板のような単独材料からなる
分離板では得られなかった分離板としての極めて優れた
特性を発揮するものである。
また、本発明の分離板は、グリプレグのレジン含有量、
積層枚数などを適当に選択することにより、実状に応じ
た分離板を製作することができるばかシでなく、一般に
広く使用されている積層成形法が適用できるから、中心
層と表面層とが同時に成形され、簡単で経済的な手段に
よりつくられるという利点もある。
積層枚数などを適当に選択することにより、実状に応じ
た分離板を製作することができるばかシでなく、一般に
広く使用されている積層成形法が適用できるから、中心
層と表面層とが同時に成形され、簡単で経済的な手段に
よりつくられるという利点もある。
第1図は本発明による分離板の構造を示す断面図である
。 1・・・中心層、2・・・表面層、3・・・表面層と接
着するプリプレグ。
。 1・・・中心層、2・・・表面層、3・・・表面層と接
着するプリプレグ。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1)レジンを含浸したカーボン繊維集積シートの積層体
からなる中心層の両側に、カーボン繊維集積シートのみ
からなる表面層を備えたことを特徴とする燃料電池の分
離板。 2、特許請求の範囲第1項記載の分離板において、中心
層がレジ720重量%以上を含むカーボン繊維集積体と
、その両側に備えられたレジ740〜60重量%を含む
カーボン繊維集積シートとからなることを特徴とする燃
料電池の分離板。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP58144804A JPS6037670A (ja) | 1983-08-08 | 1983-08-08 | 燃料電池の分離板 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP58144804A JPS6037670A (ja) | 1983-08-08 | 1983-08-08 | 燃料電池の分離板 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS6037670A true JPS6037670A (ja) | 1985-02-27 |
Family
ID=15370847
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP58144804A Pending JPS6037670A (ja) | 1983-08-08 | 1983-08-08 | 燃料電池の分離板 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS6037670A (ja) |
Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS63140095A (ja) * | 1986-12-03 | 1988-06-11 | Ebara Corp | 電解槽のバイポ−ラ板 |
WO1996033520A1 (en) * | 1995-04-20 | 1996-10-24 | International Fuel Cells Corporation | Graphitized composite article of carbon-fibre-reinforced carbon and method for manufacturing the same |
JP2001076737A (ja) * | 1999-09-01 | 2001-03-23 | Nichias Corp | 燃料電池用セパレーター |
WO2006106609A1 (en) | 2005-04-04 | 2006-10-12 | Showa Denko K.K. | Electrically conducting curable resin composition, cured product thereof and molded article of the same |
JP2007059349A (ja) * | 2005-08-26 | 2007-03-08 | Matsushita Electric Works Ltd | 燃料電池セパレータ用プリプレグ、燃料電池セパレータの製造方法及び燃料電池セパレータ |
WO2007086404A1 (ja) * | 2006-01-25 | 2007-08-02 | Dic Corporation | 燃料電池用セパレータおよびその製造方法、ならびにこれを用いた燃料電池 |
US7329698B2 (en) | 2001-08-06 | 2008-02-12 | Showa Denko K.K. | Conductive curable resin composition and separator for fuel cell |
EP2015384A1 (en) | 2007-06-15 | 2009-01-14 | TUBITAK-Turkiye Bilimsel ve Teknolojik ve Arastima Kurumu | A method for producing recyclable bipolar plate |
-
1983
- 1983-08-08 JP JP58144804A patent/JPS6037670A/ja active Pending
Cited By (14)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS63140095A (ja) * | 1986-12-03 | 1988-06-11 | Ebara Corp | 電解槽のバイポ−ラ板 |
JPH0336917B2 (ja) * | 1986-12-03 | 1991-06-03 | Ebara Seisakusho Kk | |
WO1996033520A1 (en) * | 1995-04-20 | 1996-10-24 | International Fuel Cells Corporation | Graphitized composite article of carbon-fibre-reinforced carbon and method for manufacturing the same |
US5726105A (en) * | 1995-04-20 | 1998-03-10 | International Fuel Cells | Composite article |
US6039823A (en) * | 1995-04-20 | 2000-03-21 | International Fuel Cells | Composite article |
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US7704624B2 (en) | 2006-01-25 | 2010-04-27 | Dic Corporation | Fuel cell bipolar plate, process for producing the same, and fuel cell including the bipolar plate |
KR100979692B1 (ko) | 2006-01-25 | 2010-09-02 | 디아이씨 가부시끼가이샤 | 연료 전지용 세퍼레이터 및 그 제조 방법, 및 이것을사용한 연료 전지 |
EP2015384A1 (en) | 2007-06-15 | 2009-01-14 | TUBITAK-Turkiye Bilimsel ve Teknolojik ve Arastima Kurumu | A method for producing recyclable bipolar plate |
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