JPS617570A - 燃料電池用隔壁板 - Google Patents
燃料電池用隔壁板Info
- Publication number
- JPS617570A JPS617570A JP59125854A JP12585484A JPS617570A JP S617570 A JPS617570 A JP S617570A JP 59125854 A JP59125854 A JP 59125854A JP 12585484 A JP12585484 A JP 12585484A JP S617570 A JPS617570 A JP S617570A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- separating plate
- fuel cell
- thickness
- expansion graphite
- sheet
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/86—Inert electrodes with catalytic activity, e.g. for fuel cells
- H01M4/96—Carbon-based electrodes
-
- 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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- 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】
(産業上の利用分野) ゝ本
発明は燃料電池用隔壁板に関するものである。
発明は燃料電池用隔壁板に関するものである。
(従来技術)
燃料電池は燃料の水素、ヒドラジン、メタノール等と酸
化剤の空気(酸素)とを電気化学的に反応させて直接電
気をとシ出すもので、電解質の違いによυ、■アルカリ
性水溶液型、■酸性水溶液型、■リン酸性水溶液型、■
溶融炭酸塩型及び■ておシ、基礎研究の段階である。そ
の他のものは一部特殊用途に実用化されているが、まだ
製造コストが高く、これをいかに低減するかが燃料電池
を普及させるための最大の課題となっている。
化剤の空気(酸素)とを電気化学的に反応させて直接電
気をとシ出すもので、電解質の違いによυ、■アルカリ
性水溶液型、■酸性水溶液型、■リン酸性水溶液型、■
溶融炭酸塩型及び■ておシ、基礎研究の段階である。そ
の他のものは一部特殊用途に実用化されているが、まだ
製造コストが高く、これをいかに低減するかが燃料電池
を普及させるための最大の課題となっている。
翫
第−世代のリン酸水溶液燃料電池までの一般的△
なlセルの構成は電解液を担持するマトリックス。
正負電極部材、燃料を仕切る隔壁板からなシ隔壁板の形
状は厚みが数−の薄い平板のものと、この薄板の片面ま
たは両面に燃料、酸素の通路をもつパイ・ポーラタイプ
に大別され、材質としては電解液に充分に耐える耐食性
及び気密性電気伝導性が必要となる。これらの特性を満
足する材料として主に炭素材料、耐食合金が提供されて
いる。しかし炭素材料の場合は黒鉛ブロックから平板を
切シ出し、溝加工をしてから、不浸透化処理をしなけれ
ばならないため材料費、加工費、処理費用が高価となシ
、この大幅な低減、さらに不浸透化処理をしたものも電
解液、燃料に対し完全な気密性を付与することは難しく
この点でも改善が必要であった。また耐食金属材料1例
えばTi合金、タンタル合金なども高価な上に加工が難
しく、電池に組んだ場合大幅に重量が増加するといった
問題を有していた。
状は厚みが数−の薄い平板のものと、この薄板の片面ま
たは両面に燃料、酸素の通路をもつパイ・ポーラタイプ
に大別され、材質としては電解液に充分に耐える耐食性
及び気密性電気伝導性が必要となる。これらの特性を満
足する材料として主に炭素材料、耐食合金が提供されて
いる。しかし炭素材料の場合は黒鉛ブロックから平板を
切シ出し、溝加工をしてから、不浸透化処理をしなけれ
ばならないため材料費、加工費、処理費用が高価となシ
、この大幅な低減、さらに不浸透化処理をしたものも電
解液、燃料に対し完全な気密性を付与することは難しく
この点でも改善が必要であった。また耐食金属材料1例
えばTi合金、タンタル合金なども高価な上に加工が難
しく、電池に組んだ場合大幅に重量が増加するといった
問題を有していた。
(発明の目的)
本発明は、こうした問題点を改善し、充分な不浸透性(
気密性)を有し、かつ炭素材料と同等の電気伝導性と耐
薬品性を備え、更に充分な経済的価格を有する燃料電池
用隔壁板を提供することにある。
気密性)を有し、かつ炭素材料と同等の電気伝導性と耐
薬品性を備え、更に充分な経済的価格を有する燃料電池
用隔壁板を提供することにある。
(発明の構成)
本発明は膨張黒鉛シート複数枚を積層し、加圧成形して
なる燃料電池用隔壁板に関する。
なる燃料電池用隔壁板に関する。
本発明における膨張黒鉛シート用の膨張黒鉛は嵩密度0
.001 ’g/L”から0.02g/cm”程度のも
のが用いられるが、′成形板の強度が膨張黒鉛粒子の絡
み合いのみで保持されるため、この絡み合い強度が強く
なる範囲として0.001〜0.0059/dの高嵩ば
シを有する膨張黒鉛を用いることが好ましい。この膨張
黒鉛粒子を単独でプレスまたは加圧ロール間を通して加
圧成形して膨張黒鉛シートを作成する。この膨張黒鉛シ
ートの嵩密度は0.1〜0.56 /cm3が好ましい
。このときのシート厚みは隔壁板の厚みに応じて0.2
mm程度から数−まで適宜に選定することができる。
.001 ’g/L”から0.02g/cm”程度のも
のが用いられるが、′成形板の強度が膨張黒鉛粒子の絡
み合いのみで保持されるため、この絡み合い強度が強く
なる範囲として0.001〜0.0059/dの高嵩ば
シを有する膨張黒鉛を用いることが好ましい。この膨張
黒鉛粒子を単独でプレスまたは加圧ロール間を通して加
圧成形して膨張黒鉛シートを作成する。この膨張黒鉛シ
ートの嵩密度は0.1〜0.56 /cm3が好ましい
。このときのシート厚みは隔壁板の厚みに応じて0.2
mm程度から数−まで適宜に選定することができる。
このシートは隔壁板の密度、板厚に応じて積層数が算出
されるが一般には数枚から数10枚となる。また溝付の
隔壁板を成形する場合は必要に応じシートの形状を溝部
の形状に合わせ積層してもよい。この積層シートをダイ
ス中にセットし成形圧力100〜1,000kg/cm
2で3分〜10分程度保持し最終形状の成形体を得、隔
壁板とされる。
されるが一般には数枚から数10枚となる。また溝付の
隔壁板を成形する場合は必要に応じシートの形状を溝部
の形状に合わせ積層してもよい。この積層シートをダイ
ス中にセットし成形圧力100〜1,000kg/cm
2で3分〜10分程度保持し最終形状の成形体を得、隔
壁板とされる。
なお加圧成形は100〜150℃に加温したダイス中で
行なうと、ガス抜けがスムースに行なうことができ、ま
た成形品がダイスに付着する不具合も発生しにくくなシ
好ましい。ガス抜きは加圧初期に2〜10回程度行ない
隔壁板に空気が残ってフクレが発生するのを防止するこ
とが好ましい。
行なうと、ガス抜けがスムースに行なうことができ、ま
た成形品がダイスに付着する不具合も発生しにくくなシ
好ましい。ガス抜きは加圧初期に2〜10回程度行ない
隔壁板に空気が残ってフクレが発生するのを防止するこ
とが好ましい。
こうして得られ衆隔壁板の密度は1.217cm”以上
であることが好ましい。
であることが好ましい。
(実施例)
以下実施例によシ本発明の詳細な説明する。
実施例1
嵩密度的0. OO2g/cm’の膨張黒鉛(日立化成
工業■製、商品名HGP−1)を加圧ロールを通し板厚
的1mm、密度0.3 g/cm3で幅400mm、長
さ400mmの膨張黒鉛シートを作成した。このシート
を100X100肛に切断し、100℃に加熱した10
100X100のダイス中に10枚積層しほぼ50kg
/am”間隔で加圧、除圧をくシ返しながらガス抜きを
充分に行ない最終的に600kg/cfO面圧で5分保
持し板厚が1.8 mrn 、密度が約1.7g/cm
”の平板状の燃料電池用隔壁板を得た。
工業■製、商品名HGP−1)を加圧ロールを通し板厚
的1mm、密度0.3 g/cm3で幅400mm、長
さ400mmの膨張黒鉛シートを作成した。このシート
を100X100肛に切断し、100℃に加熱した10
100X100のダイス中に10枚積層しほぼ50kg
/am”間隔で加圧、除圧をくシ返しながらガス抜きを
充分に行ない最終的に600kg/cfO面圧で5分保
持し板厚が1.8 mrn 、密度が約1.7g/cm
”の平板状の燃料電池用隔壁板を得た。
実施例2 ゛
実施例1で用いた10100X100の膨張黒鉛シート
10枚を、 1′5o℃に加熱したダイス中に入れ片側
に幅3mm、深さ2mmの複数の溝を有するパンチで実
施例1と同様条件でガス抜きしてから。
10枚を、 1′5o℃に加熱したダイス中に入れ片側
に幅3mm、深さ2mmの複数の溝を有するパンチで実
施例1と同様条件でガス抜きしてから。
最終圧カフ00kg/cI]lI2で10分間保持し密
度が約1、76/cm”で片側に幅3mm、高’82m
mの複数の凸部を有する第1図に示すような溝付の隔壁
板を得た。
度が約1、76/cm”で片側に幅3mm、高’82m
mの複数の凸部を有する第1図に示すような溝付の隔壁
板を得た。
実施例3
実施例1で用いた10100X100の膨張黒鉛シート
5枚と同じ製法で得た80X80mmの膨張黒鉛シート
6枚とを用い、100X100謳シート5枚を中間にし
てその上下に80X80mmシート各3枚ずつを配して
ダイス中に入れ、上下パンチの各内側面に幅3mm、高
さ2mm、長さ80mmの複数の溝部を有し、上パンチ
の溝部と下パンチの溝部とが互いに直交するようにして
、実施例2と同様成形条件で第2図(a)、 (blに
示すよりな′凸部が板の全長よシ短く、上下の溝が直交
する溝付の隔壁板を得た。
5枚と同じ製法で得た80X80mmの膨張黒鉛シート
6枚とを用い、100X100謳シート5枚を中間にし
てその上下に80X80mmシート各3枚ずつを配して
ダイス中に入れ、上下パンチの各内側面に幅3mm、高
さ2mm、長さ80mmの複数の溝部を有し、上パンチ
の溝部と下パンチの溝部とが互いに直交するようにして
、実施例2と同様成形条件で第2図(a)、 (blに
示すよりな′凸部が板の全長よシ短く、上下の溝が直交
する溝付の隔壁板を得た。
実施例1,2.3で得られた成形板と、従来の人造黒鉛
材(日立化成工業■製、商品名PDII)を切出し加工
し、フェノール樹脂を含浸し不浸透とした隔壁板とを比
較した特性を第1表に示す。
材(日立化成工業■製、商品名PDII)を切出し加工
し、フェノール樹脂を含浸し不浸透とした隔壁板とを比
較した特性を第1表に示す。
尚第1表における通気率は、50mm角の試験片の片側
に1 kg/cm”の空気圧をかけ、水中置換法により
空気の漏洩量Δqを測定し次式によシ算出した値である
。
に1 kg/cm”の空気圧をかけ、水中置換法により
空気の漏洩量Δqを測定し次式によシ算出した値である
。
上式においてΔtは加圧時間(秒)、dは試験片の厚さ
くcm)及びSは受圧面積<arp> である。
くcm)及びSは受圧面積<arp> である。
第1表から明らかなように実施例の隔壁板は比較例隔壁
板に比して通気率が小さく、板厚方向の電気比抵抗も目
標値g 00 mQ−(至)よシ小さいことが示される
。
板に比して通気率が小さく、板厚方向の電気比抵抗も目
標値g 00 mQ−(至)よシ小さいことが示される
。
第1表
(発明の効果)
本発明の燃料電池用隔壁板は、膨張黒鉛シートを積層し
加圧成形したものであるので高い気密性を有し、電気特
性においても電池材料として充分な性能を示し、また1
00%黒鉛であるため電解液などの薬液におかきれるこ
ともない。さらに平板状、溝付板状のいずれにも一体成
形ができるため炭素材料、金属材料に比べて加工費用、
材料ロスがなく、燃料電池の実用化に大きな障害となっ
ていた高価な隔壁板を実用的な価格で提供することが可
能となる。
加圧成形したものであるので高い気密性を有し、電気特
性においても電池材料として充分な性能を示し、また1
00%黒鉛であるため電解液などの薬液におかきれるこ
ともない。さらに平板状、溝付板状のいずれにも一体成
形ができるため炭素材料、金属材料に比べて加工費用、
材料ロスがなく、燃料電池の実用化に大きな障害となっ
ていた高価な隔壁板を実用的な価格で提供することが可
能となる。
第1図は本発明の一実施例になる燃料電池用隔壁板の斜
視図、第2図は本発明の他の実施例になる燃料電池用隔
壁板で、(a)は斜視図、(b)は(alOA−入断面
図である。
視図、第2図は本発明の他の実施例になる燃料電池用隔
壁板で、(a)は斜視図、(b)は(alOA−入断面
図である。
Claims (1)
- 1、膨張黒鉛シートを複数枚積層し加圧成形してなる燃
料電池用隔壁板。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP59125854A JPS617570A (ja) | 1984-06-19 | 1984-06-19 | 燃料電池用隔壁板 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP59125854A JPS617570A (ja) | 1984-06-19 | 1984-06-19 | 燃料電池用隔壁板 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS617570A true JPS617570A (ja) | 1986-01-14 |
Family
ID=14920581
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP59125854A Pending JPS617570A (ja) | 1984-06-19 | 1984-06-19 | 燃料電池用隔壁板 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS617570A (ja) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1995016287A1 (en) * | 1993-12-10 | 1995-06-15 | Ballard Power Systems Inc. | Embossed fluid flow field plate for electrochemical fuel cells |
US5928807A (en) * | 1995-11-15 | 1999-07-27 | Ballard Power Systems Inc. | Integrated seal for a PEM fuel cell |
US6794078B1 (en) * | 1999-12-06 | 2004-09-21 | Hitachi Chemical Company, Ltd. | Fuel cell, fuel cell separator, and method of manufacture thereof |
US6797091B2 (en) | 2000-05-10 | 2004-09-28 | Ballard Power Systems Inc. | Method for embossing expanded graphite sheet material under reduced pressure |
GB2500383A (en) * | 2012-03-19 | 2013-09-25 | Intelligent Energy Ltd | Fuel cell fluid distribution |
-
1984
- 1984-06-19 JP JP59125854A patent/JPS617570A/ja active Pending
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1995016287A1 (en) * | 1993-12-10 | 1995-06-15 | Ballard Power Systems Inc. | Embossed fluid flow field plate for electrochemical fuel cells |
US5521018A (en) * | 1993-12-10 | 1996-05-28 | Ballard Power Systems Inc. | Embossed fluid flow field plate for electrochemical fuel cells |
US5527363A (en) * | 1993-12-10 | 1996-06-18 | Ballard Power Systems Inc. | Method of fabricating an embossed fluid flow field plate |
US5928807A (en) * | 1995-11-15 | 1999-07-27 | Ballard Power Systems Inc. | Integrated seal for a PEM fuel cell |
US6794078B1 (en) * | 1999-12-06 | 2004-09-21 | Hitachi Chemical Company, Ltd. | Fuel cell, fuel cell separator, and method of manufacture thereof |
US6797091B2 (en) | 2000-05-10 | 2004-09-28 | Ballard Power Systems Inc. | Method for embossing expanded graphite sheet material under reduced pressure |
GB2500383A (en) * | 2012-03-19 | 2013-09-25 | Intelligent Energy Ltd | Fuel cell fluid distribution |
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