JPS617571A - 燃料電池用溝付きセパレ−タの製造法 - Google Patents
燃料電池用溝付きセパレ−タの製造法Info
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- JPS617571A JPS617571A JP59128348A JP12834884A JPS617571A JP S617571 A JPS617571 A JP S617571A JP 59128348 A JP59128348 A JP 59128348A JP 12834884 A JP12834884 A JP 12834884A JP S617571 A JPS617571 A JP S617571A
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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
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- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
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- H01M8/0202—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors
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- 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
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- Y02E60/50—Fuel cells
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- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
- 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】
（産業上の利用分野）
本発明は、膨張黒鉛シートを成形金型で加圧成形する燃
料電池用溝°付きセパレータの製造法に関する。
料電池用溝°付きセパレータの製造法に関する。
（従来技術）
膨張黒鉛は天然黒鉛、キッシュ黒鉛、熱分解黒鉛など高
度に結晶構造の発達した黒鉛粒子を濃硫酸と硝酸の混酸
、濃硫酸と過マンガン酸カリウムの混酸などの強酸化性
の処理液で酸処理して黒鉛層間化合物を生成させ、水洗
してから急速加熱して黒鉛結晶をＣ軸方向に膨張処理し
たいも虫状の圧縮復元性を有する黒鉛粒子である。この
膨張黒鉛を加圧成形して密度を１．３〜１．８ ｇ ／
ｃｍ”まで上げると、緻密質で流体が不浸透の板が形成
される。
度に結晶構造の発達した黒鉛粒子を濃硫酸と硝酸の混酸
、濃硫酸と過マンガン酸カリウムの混酸などの強酸化性
の処理液で酸処理して黒鉛層間化合物を生成させ、水洗
してから急速加熱して黒鉛結晶をＣ軸方向に膨張処理し
たいも虫状の圧縮復元性を有する黒鉛粒子である。この
膨張黒鉛を加圧成形して密度を１．３〜１．８ ｇ ／
ｃｍ”まで上げると、緻密質で流体が不浸透の板が形成
される。
この板は電気伝導性に優れ、耐食性にも優れる為燃料電
池の燃料と空気等の酸化剤のガスを分離するセパレータ
に最適な材料である。溝付き電極の燃料電池の場合はセ
パレータは平板でよいが、平板電極の場合は、セパレー
タに複数の溝を設けて燃料、空気等を通すようにしてい
る。０．００５〜０、０３１ ／ｃｍ”の膨張黒鉛を１
回で例えば１．３１／ｃｍ”以上の密度を有する板に加
圧成形すると、金型が大型化し作業性が悪化する。この
為従来は、あらかじめ０．１〜１、Ｏｇ／ｃｍ”の密度
に加圧成形した膨張黒鉛のシートを重ねて金型に詰め加
圧成形して板にする方法がとられていた。しかし、板の
加圧成形に使用するシートに高倍率の膨張黒鉛を単独で
用いた場合はシート強度が強い為に膨張黒鉛の流れ性が
悪くなシ溝間のリブの部分への膨張黒鉛の充填度が不充
分となる。−１板の加圧成形に使用するシートに低倍率
の膨張黒鉛を単独で用いると流れ性が改善され、リプの
部分への充填度叫上がるが膨張倍率が小さい為に緻密度
が低下し不浸透性に支障をきたす。
池の燃料と空気等の酸化剤のガスを分離するセパレータ
に最適な材料である。溝付き電極の燃料電池の場合はセ
パレータは平板でよいが、平板電極の場合は、セパレー
タに複数の溝を設けて燃料、空気等を通すようにしてい
る。０．００５〜０、０３１ ／ｃｍ”の膨張黒鉛を１
回で例えば１．３１／ｃｍ”以上の密度を有する板に加
圧成形すると、金型が大型化し作業性が悪化する。この
為従来は、あらかじめ０．１〜１、Ｏｇ／ｃｍ”の密度
に加圧成形した膨張黒鉛のシートを重ねて金型に詰め加
圧成形して板にする方法がとられていた。しかし、板の
加圧成形に使用するシートに高倍率の膨張黒鉛を単独で
用いた場合はシート強度が強い為に膨張黒鉛の流れ性が
悪くなシ溝間のリブの部分への膨張黒鉛の充填度が不充
分となる。−１板の加圧成形に使用するシートに低倍率
の膨張黒鉛を単独で用いると流れ性が改善され、リプの
部分への充填度叫上がるが膨張倍率が小さい為に緻密度
が低下し不浸透性に支障をきたす。
以上のように溝付きセパレータを作成するため。
膨張黒鉛シートに高倍率あるいは低倍率膨張黒鉛シート
をそれぞれ単独で使用したのでは、充分な性能を有す、
成形板ｉ製造する員が難しいという欠点があった。
をそれぞれ単独で使用したのでは、充分な性能を有す、
成形板ｉ製造する員が難しいという欠点があった。
（発明の目的）
本発明は、上記欠点を解消しへ膨張黒鉛使用燃料電池セ
パレータの製造法を提供することにある。
パレータの製造法を提供することにある。
（発明の構成）
本発明は、膨張倍率の異なる膨張黒鉛をそれぞれ加圧成
形して得られた膨張黒鉛シートを組合せて積重ね加圧成
形することを特徴とする燃料電池用溝付きセパレータの
製造粋に関する。
形して得られた膨張黒鉛シートを組合せて積重ね加圧成
形することを特徴とする燃料電池用溝付きセパレータの
製造粋に関する。
本発明において溝付きセパレータとは、膨張黒鉛からな
る板に複数の溝を設けたものである。溝と溝との間の凸
部をリプと呼ぶ。
る板に複数の溝を設けたものである。溝と溝との間の凸
部をリプと呼ぶ。
本発明において用いられる高倍率膨張黒鉛シートは膨張
倍率１００〜５００倍の膨張黒鉛を加圧ロールで連続的
に加圧成形して得たものが好ましい。膨張倍率が１００
倍未満ではシール性が低下し易＜、５００倍を越えると
シート成形の作業性が不満足である。又シートの成形方
法は、加圧ロール法に代えてプレスによる成形でも支障
なＧｏ−１低倍率膨張黒鉛シートは膨張倍率５〜５０倍
の膨張黒鉛を加圧ロールで連続的に加圧成形して得たも
のが好ましい。膨張倍率が５倍未満では。
倍率１００〜５００倍の膨張黒鉛を加圧ロールで連続的
に加圧成形して得たものが好ましい。膨張倍率が１００
倍未満ではシール性が低下し易＜、５００倍を越えると
シート成形の作業性が不満足である。又シートの成形方
法は、加圧ロール法に代えてプレスによる成形でも支障
なＧｏ−１低倍率膨張黒鉛シートは膨張倍率５〜５０倍
の膨張黒鉛を加圧ロールで連続的に加圧成形して得たも
のが好ましい。膨張倍率が５倍未満では。
シート強度が低下して作業性が不充分となシ易く５０倍
を越えるとリプへの流れ性が低下してくる。
を越えるとリプへの流れ性が低下してくる。
シートの成形方法は、高倍率シートと同様プレス成形で
も支障ない。
も支障ない。
シートの密度は高倍率膨張黒鉛シート及び低倍率膨張黒
鉛シートのいずれも０．１〜１．０ ｇ ／ｃｍ” カ
好ましい。密度が大きすぎるとシート間の圧着が不充分
となり易く、小さすぎるとエアー抜き等の作業性が低下
し易い。シート厚みは０，５〜Ｚ Ｏｍｍが好ましい。
鉛シートのいずれも０．１〜１．０ ｇ ／ｃｍ” カ
好ましい。密度が大きすぎるとシート間の圧着が不充分
となり易く、小さすぎるとエアー抜き等の作業性が低下
し易い。シート厚みは０，５〜Ｚ Ｏｍｍが好ましい。
セパレータの加圧成形に使用する膨張黒鉛シートの組合
せは、高倍率膨張黒鉛シートの上下に低倍率膨張黒鉛シ
ートを配してもよく。
せは、高倍率膨張黒鉛シートの上下に低倍率膨張黒鉛シ
ートを配してもよく。
中央の高倍率膨張黒鉛シートの上下に低倍率膨張黒妬シ
ートを配しその上下にさらに高倍率膨張黒鉛シートを配
してもよい。又高倍率膨張黒鉛シート・低倍率膨張黒鉛
シートは一枚でなく複数のものを重ね合わせてもよい。
ートを配しその上下にさらに高倍率膨張黒鉛シートを配
してもよい。又高倍率膨張黒鉛シート・低倍率膨張黒鉛
シートは一枚でなく複数のものを重ね合わせてもよい。
本発明の溝付きセパレータは、上記膨張黒鉛シートを組
合せてダイスに入れ複数の溝を有するパンチで通常１５
０〜６００ｋｇ／ＣＩＩ＋２の面圧で、加圧成形して得
られる。
合せてダイスに入れ複数の溝を有するパンチで通常１５
０〜６００ｋｇ／ＣＩＩ＋２の面圧で、加圧成形して得
られる。
（実施例）
以下実施例によ五本発明を説明する。
実施例１
膨張倍率２００倍の高倍−率の膨張黒鉛（日立化成工業
株式会社製、商品名ＨＧＰ−５）を加圧ロールで連続的
に加圧成形して厚さ１．８ ｍｍ ＋密度０、５ ｇ／
ｃｍ”の高倍率膨張黒鉛シート１を得た。一方膨張倍率
５０倍の低倍率の膨張黒鉛（日立化成工業株式会社製、
商品名ＨＧＰ−１）を同様に加圧ロールで連続的に加圧
成形して厚さ２−１密度１ ｇ／ｃ−の低倍率膨張黒鉛
シート２を得た。第１図に示すように高倍率膨張黒鉛シ
ート１の上下に低倍率膨張黒鉛シート２を配してダイス
中に入れ。
株式会社製、商品名ＨＧＰ−５）を加圧ロールで連続的
に加圧成形して厚さ１．８ ｍｍ ＋密度０、５ ｇ／
ｃｍ”の高倍率膨張黒鉛シート１を得た。一方膨張倍率
５０倍の低倍率の膨張黒鉛（日立化成工業株式会社製、
商品名ＨＧＰ−１）を同様に加圧ロールで連続的に加圧
成形して厚さ２−１密度１ ｇ／ｃ−の低倍率膨張黒鉛
シート２を得た。第１図に示すように高倍率膨張黒鉛シ
ート１の上下に低倍率膨張黒鉛シート２を配してダイス
中に入れ。
各内側面に複数の溝部を有する上下パンチによシ。
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２００ｋｇ／ｃｍ”の圧力で加圧成形し。
うにして２００ｋｇ／ｃｍ”の圧力で加圧成形し。
板厚５ 、ｔｒｒｍ 、溝深さ１．５ ｏｎ 、密度１
．４ｇ／ｃｍ”の溝付きセパレータ３を得た。
．４ｇ／ｃｍ”の溝付きセパレータ３を得た。
実施例２
実施例１で使用したものと同一の高倍率膨張黒鉛を加圧
ロールで連続的に加圧成形して！さ０．９閣、密度０．
５９／ＣＩｌ＋”の高倍率膨張黒鉛シート４を得た。第
２図に示すようにこの高倍率膨張黒鉛シート４の２枚を
重ね、この上下に実施例１における低倍率膨張黒鉛シー
ト２を各１枚配し、更にそてダイス中に入れ、以下実施
例１と同一の条件で加圧成形し板厚５−９密度１．４
ａ／ｃｍ３の溝付きセパレータ５を得た。
ロールで連続的に加圧成形して！さ０．９閣、密度０．
５９／ＣＩｌ＋”の高倍率膨張黒鉛シート４を得た。第
２図に示すようにこの高倍率膨張黒鉛シート４の２枚を
重ね、この上下に実施例１における低倍率膨張黒鉛シー
ト２を各１枚配し、更にそてダイス中に入れ、以下実施
例１と同一の条件で加圧成形し板厚５−９密度１．４
ａ／ｃｍ３の溝付きセパレータ５を得た。
比較例１
実施例１で使用したものと同一の低倍率膨張黒鉛を加圧
ロールで連続的に成形して板厚２ｍｍ、密度０．５ ｇ
／ｃｍ３の低倍率膨張黒鉛シートを得、これを５枚積
重ねてダイス中に入れ、以下実施例１と同一の条件で加
圧成形し、板厚５ｍｍ、密度１．４３ｇ／ｃｘｌ’の溝
付きセパレータを得た。
ロールで連続的に成形して板厚２ｍｍ、密度０．５ ｇ
／ｃｍ３の低倍率膨張黒鉛シートを得、これを５枚積
重ねてダイス中に入れ、以下実施例１と同一の条件で加
圧成形し、板厚５ｍｍ、密度１．４３ｇ／ｃｘｌ’の溝
付きセパレータを得た。
比較例２
実施例２における高倍率膨張黒鉛シートを１０枚重ねて
ダイス中に入れ、実施例１と同様にして２００ｋｇ／ａ
ｎ”及び４００ ｋｇ／ｃｍ”の圧力で加圧成形したが
２００ ｋｇ／ｃｍ”で加圧成形したものはリプの部分
がくずれ易（、４００ｋｇ／ｃｍ”で加圧成形したもの
はリプが破壊するものが発生していずれも満足な溝付き
セパレータが得られなかった。
ダイス中に入れ、実施例１と同様にして２００ｋｇ／ａ
ｎ”及び４００ ｋｇ／ｃｍ”の圧力で加圧成形したが
２００ ｋｇ／ｃｍ”で加圧成形したものはリプの部分
がくずれ易（、４００ｋｇ／ｃｍ”で加圧成形したもの
はリプが破壊するものが発生していずれも満足な溝付き
セパレータが得られなかった。
実施例１．実施例２及び比較例１で得られたセパレータ
について通気率及び成形方向（厚み方向）の電気比抵抗
を測定し第１表に示した。
について通気率及び成形方向（厚み方向）の電気比抵抗
を測定し第１表に示した。
第１表
通気率は、実施例及び比較例で得られたセパレータから
５０ｍｍ角の試験片を測シ、試験片の片側に１ｋｇ／ｃ
ｍ”の空気圧をかけて水中置換法によシ空気の漏洩量を
測定し２次式から通気率Ｄ（ｃｍｓｅｃ）を算出したも
のである。
５０ｍｍ角の試験片を測シ、試験片の片側に１ｋｇ／ｃ
ｍ”の空気圧をかけて水中置換法によシ空気の漏洩量を
測定し２次式から通気率Ｄ（ｃｍｓｅｃ）を算出したも
のである。
上式においてｄは試験片の厚さくｃｍ）、ｓは受圧面積
（ｃｍ２） ＋ Δｔは加圧時間（ｓｅｃ ）及びΔｑ
は漏洩空気量（ｃｍ” ）である。
（ｃｍ２） ＋ Δｔは加圧時間（ｓｅｃ ）及びΔｑ
は漏洩空気量（ｃｍ” ）である。
第１表から、実施例のものは比較例のものよシ通気率が
小さく流体の不浸透性に優れ、また電気比抵抗も目標値
１００ｍΩ−ｃｍ以下を満足していることが示される。
小さく流体の不浸透性に優れ、また電気比抵抗も目標値
１００ｍΩ−ｃｍ以下を満足していることが示される。
（発明の効果）
本発明によれば、膨張倍率の異なる膨張黒鉛を加圧成形
して得られた膨張黒鉛シートを組合せて積重ね加圧成形
するので、リプの部分へ膨張黒鉛の充填性がよく、不浸
透性の優れた燃料電池用溝付きセパレータが得られる。
して得られた膨張黒鉛シートを組合せて積重ね加圧成形
するので、リプの部分へ膨張黒鉛の充填性がよく、不浸
透性の優れた燃料電池用溝付きセパレータが得られる。
第１図及び第２図は本発明の実施例における膨張黒鉛シ
ートの組合せ方法を説明する略図である。 符号の説明 １・・・高倍率膨張黒鉛シート
ートの組合せ方法を説明する略図である。 符号の説明 １・・・高倍率膨張黒鉛シート
Claims (1)
- １、膨張倍率の異なる膨張黒鉛をそれぞれ加圧成形して
得られた膨張黒鉛シートを組合せて積重ね、加圧成形す
ることを特徴とする燃料電池用溝付きセパレータの製造
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59128348A JPS617571A (ja) | 1984-06-21 | 1984-06-21 | 燃料電池用溝付きセパレ−タの製造法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59128348A JPS617571A (ja) | 1984-06-21 | 1984-06-21 | 燃料電池用溝付きセパレ−タの製造法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS617571A true JPS617571A (ja) | 1986-01-14 |
Family
ID=14982585
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59128348A Pending JPS617571A (ja) | 1984-06-21 | 1984-06-21 | 燃料電池用溝付きセパレ−タの製造法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS617571A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63270138A (ja) * | 1987-04-30 | 1988-11-08 | Kobe Steel Ltd | 複合炭素部材及びその製造方法 |
| 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 |
| US6797091B2 (en) | 2000-05-10 | 2004-09-28 | Ballard Power Systems Inc. | Method for embossing expanded graphite sheet material under reduced pressure |
| JP2006210366A (ja) * | 2006-05-01 | 2006-08-10 | Toyota Motor Corp | 漏洩試験方法 |
-
1984
- 1984-06-21 JP JP59128348A patent/JPS617571A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63270138A (ja) * | 1987-04-30 | 1988-11-08 | Kobe Steel Ltd | 複合炭素部材及びその製造方法 |
| WO1995016287A1 (en) * | 1993-12-10 | 1995-06-15 | Ballard Power Systems Inc. | Embossed fluid flow field plate for electrochemical fuel cells |
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