JPS6037670A - 燃料電池の分離板 - Google Patents

燃料電池の分離板

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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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JP58144804A
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English (en)
Inventor
Tamotsu Koshiishi
興石 保
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fuji Electric Co Ltd
Original Assignee
Fuji Electric Co Ltd
Fuji Electric Corporate Research and Development Ltd
Fuji Electric Manufacturing Co Ltd
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Publication date
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Pending legal-status Critical Current

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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/02Details
    • H01M8/0202Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors
    • H01M8/0204Non-porous and characterised by the material
    • H01M8/0213Gas-impermeable carbon-containing materials
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30Hydrogen technology
    • Y02E60/50Fuel cells

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  • Sustainable Energy (AREA)
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  • Electrochemistry (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。

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。
〔従来技術とその問題点〕
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。
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。
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。
〔発明の目的〕
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。
〔発明の実施例〕
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。
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。
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。
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。
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。
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
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。
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
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。
〔発明の効果〕
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。
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。
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。
【図面の簡単な説明】
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。

Claims (1)

  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。
JP58144804A 1983-08-08 1983-08-08 燃料電池の分離板 Pending JPS6037670A (ja)

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