JPS62211868A - 燃料電池のガス分離板 - Google Patents
燃料電池のガス分離板Info
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- JPS62211868A JPS62211868A JP61054319A JP5431986A JPS62211868A JP S62211868 A JPS62211868 A JP S62211868A JP 61054319 A JP61054319 A JP 61054319A JP 5431986 A JP5431986 A JP 5431986A JP S62211868 A JPS62211868 A JP S62211868A
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Classifications
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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
- H01M8/0271—Sealing or supporting means around electrodes, matrices or membranes
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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
この発明は、燃料電池のセルスタックを構成する各単電
池の相互間に介装して反応ガスの供給。 分離、および単電池間の電気的接続を行う所謂バイポー
ラプレートと呼ばれるガス分離板の構造に関する。
池の相互間に介装して反応ガスの供給。 分離、および単電池間の電気的接続を行う所謂バイポー
ラプレートと呼ばれるガス分離板の構造に関する。
周知のようにりん酸型燃料電池のセルスタックを構成す
る各単電池の相互間には燃°料ガスおよび酸化剤ガスの
反応ガス分離と単電池間の電気的接続を行うバイポーラ
プレートと呼ばれるガス分離板が介装されている。かか
るガス分離板としては、従来よりガス不透過性のカーボ
ン板を材料に、該カーボン板の表裏両面に互いに直交し
合う向きに燃料および酸化剤の反応ガス供給溝を切削形
成したものが一般に多用されている。しかしガス不透過
性のカーボン板は高価であることから、ガス不透過性の
カーボン板に代えて安価に入手できる多孔質のカーボン
板を用い、２枚の多孔質カーボン板の間にガス透過を阻
止する密封シール材を挟み込んで一体に重ね合わせ接合
した後に、その表裏の両面に反応ガス供給溝を切削加工
して構成したガス分離板が例えば特開昭５９−８３３６
０により提案されている。 次に多孔質導電板で構成した前記ガス分離板の従来構造
、並びにその製作方法を第５図ないし第８図に付いて説
明する。まず第５図（ａｌのように多孔質導電板である
２枚の多孔質カーボン板ｌと２との間にカーボン板と同
寸法に裁断した熱可塑性樹脂のフィルム状シール材３を
サンドインチ状に挟み込んでこれらを重ね合わせ、かつ
この積み重ね体をシール材３の溶融温度以上に加熱した
状態で（ｂｌ図のように上下より圧力Ｆを加えて高温プ
レスし、一体に接合させる。このように高温プレスによ
り一体に積み重ね接合されたカーボン板の積層体は、第
６図に示すように熱可塑性樹脂のシール材が多孔質カー
ボン板ｌと２との間の境界面でカーボン板１．２の層内
へ溶融含浸して多孔質の孔を閉塞しており、この境界面
にガス不透過性のシール層４を生成するとともに、一方
ではカーボン板１と２との間を互いに接触させて電気的
な接続状態を確保している。 次に前記工程で得られたカーボン板の積層体に対してそ
の周縁部にガス漏れ防止のシールを施す。 すなわち前記のカーボン板積層体は第６図に示すように
カーボン板１と２との間の境界面はシール層４によって
ガスシールされるが、各カーボン板１．２の周縁部はシ
ールされてなく多孔質のままである。したがってこの状
態ではガス分離板として燃料電池のセルスタックに組み
込んで使用すると、カーボン板１．２の周縁部からのガ
ス漏れが生じて燃料と酸化剤ガスの直接反応を引き起こ
すおそれがある。そこで従来では第２のシール処理工程
として第７図（ａｌのように前記工程で接合された多孔
質カーボン板の積層体５の周縁を含浸槽６に収容したグ
ラファイト接着剤７に浸漬し、この周縁部分にグラファ
イト接着剤７を塗布させて多孔質基材の孔を閉塞するよ
うに接着剤の被膜を形成させる０次に槽６から取り出し
た積層体５の周縁部に残る過剰の接着剤７をブレード８
等により削り取った後に、この積層体５を高温加熱し・
て接着剤７を硬化させる。ｖｔいてこの積層体に対し、
第８図に示すようにその表裏の両面でカーボン板１．２
の表面に互いに直交し合う方向に酸化剤および燃料の反
応ガス供給溝９．１０を切削加工してバイポーラプレー
トとしてのガス分離板１１を完成する。 ところで上記方法で製作された従来のガス分離板では製
作工程およびシール性能の面で次記のような欠点がある
。すなわち第７図のシール処理工程でカーボン板積層体
５の周縁部に接着剤７に塗布して封止したシール構造で
は、核部のシール被膜を均一に形成にすることが技術的
に困難であり、部分的に接着剤の被膜厚さにむらが生じ
たり、気泡が残ったりするために、この部分でのシール
被膜強度、耐圧性が低下してシール性に充分な信頼性が
得られない。
る各単電池の相互間には燃°料ガスおよび酸化剤ガスの
反応ガス分離と単電池間の電気的接続を行うバイポーラ
プレートと呼ばれるガス分離板が介装されている。かか
るガス分離板としては、従来よりガス不透過性のカーボ
ン板を材料に、該カーボン板の表裏両面に互いに直交し
合う向きに燃料および酸化剤の反応ガス供給溝を切削形
成したものが一般に多用されている。しかしガス不透過
性のカーボン板は高価であることから、ガス不透過性の
カーボン板に代えて安価に入手できる多孔質のカーボン
板を用い、２枚の多孔質カーボン板の間にガス透過を阻
止する密封シール材を挟み込んで一体に重ね合わせ接合
した後に、その表裏の両面に反応ガス供給溝を切削加工
して構成したガス分離板が例えば特開昭５９−８３３６
０により提案されている。 次に多孔質導電板で構成した前記ガス分離板の従来構造
、並びにその製作方法を第５図ないし第８図に付いて説
明する。まず第５図（ａｌのように多孔質導電板である
２枚の多孔質カーボン板ｌと２との間にカーボン板と同
寸法に裁断した熱可塑性樹脂のフィルム状シール材３を
サンドインチ状に挟み込んでこれらを重ね合わせ、かつ
この積み重ね体をシール材３の溶融温度以上に加熱した
状態で（ｂｌ図のように上下より圧力Ｆを加えて高温プ
レスし、一体に接合させる。このように高温プレスによ
り一体に積み重ね接合されたカーボン板の積層体は、第
６図に示すように熱可塑性樹脂のシール材が多孔質カー
ボン板ｌと２との間の境界面でカーボン板１．２の層内
へ溶融含浸して多孔質の孔を閉塞しており、この境界面
にガス不透過性のシール層４を生成するとともに、一方
ではカーボン板１と２との間を互いに接触させて電気的
な接続状態を確保している。 次に前記工程で得られたカーボン板の積層体に対してそ
の周縁部にガス漏れ防止のシールを施す。 すなわち前記のカーボン板積層体は第６図に示すように
カーボン板１と２との間の境界面はシール層４によって
ガスシールされるが、各カーボン板１．２の周縁部はシ
ールされてなく多孔質のままである。したがってこの状
態ではガス分離板として燃料電池のセルスタックに組み
込んで使用すると、カーボン板１．２の周縁部からのガ
ス漏れが生じて燃料と酸化剤ガスの直接反応を引き起こ
すおそれがある。そこで従来では第２のシール処理工程
として第７図（ａｌのように前記工程で接合された多孔
質カーボン板の積層体５の周縁を含浸槽６に収容したグ
ラファイト接着剤７に浸漬し、この周縁部分にグラファ
イト接着剤７を塗布させて多孔質基材の孔を閉塞するよ
うに接着剤の被膜を形成させる０次に槽６から取り出し
た積層体５の周縁部に残る過剰の接着剤７をブレード８
等により削り取った後に、この積層体５を高温加熱し・
て接着剤７を硬化させる。ｖｔいてこの積層体に対し、
第８図に示すようにその表裏の両面でカーボン板１．２
の表面に互いに直交し合う方向に酸化剤および燃料の反
応ガス供給溝９．１０を切削加工してバイポーラプレー
トとしてのガス分離板１１を完成する。 ところで上記方法で製作された従来のガス分離板では製
作工程およびシール性能の面で次記のような欠点がある
。すなわち第７図のシール処理工程でカーボン板積層体
５の周縁部に接着剤７に塗布して封止したシール構造で
は、核部のシール被膜を均一に形成にすることが技術的
に困難であり、部分的に接着剤の被膜厚さにむらが生じ
たり、気泡が残ったりするために、この部分でのシール
被膜強度、耐圧性が低下してシール性に充分な信頼性が
得られない。
上記目的を達成するために、この発明は従来の接着剤に
よるガス分離板周縁部のシール構造に代えて、２枚の多
孔質導電板の間に挟み込むフィルム状シール材の寸法を
あらかじめ導電板の面積よりも一回り大に選定し、かつ
該シール材を導電板間に挟み込んだ状態で導電板の周縁
より側方にはみ出したシール材の耳部をガスシールを要
する反応ガス供給溝と平行な側縁部へ折り返して一体接
合することにより、多孔質導電板の側縁部をガスシール
するように構成したものである。
よるガス分離板周縁部のシール構造に代えて、２枚の多
孔質導電板の間に挟み込むフィルム状シール材の寸法を
あらかじめ導電板の面積よりも一回り大に選定し、かつ
該シール材を導電板間に挟み込んだ状態で導電板の周縁
より側方にはみ出したシール材の耳部をガスシールを要
する反応ガス供給溝と平行な側縁部へ折り返して一体接
合することにより、多孔質導電板の側縁部をガスシール
するように構成したものである。
第１図＋ａ）〜Ｔｄｌはこの発明の実施例によるガス分
Ｈ板の製作工程図、第２図は第１図により製作されたガ
ス分離板の断面図、第３図（ａｌ、（ｂｌは他の実施例
の製作工程図、第４図は実施例によるセルスタックの組
立図を示すものであり、まず第１図（ａｌ〜＋ｄｌにお
いて、２枚の多孔質カーボン板１と２との間に挟み込む
熱可塑性樹脂製のフィルム状シール材３はｔａ＋図のよ
うにあらかじめカーボン板１゜２の面積よりも一回り大
きく裁断し、かつその四隅コーナ一部を切り落として外
周四辺にそれぞれ折り返し代となる耳部３ａを形成して
置く０次にｆｂ１図のようにカーボン板１．２およびシ
ール材３を積み重ねた状態でカーボン板１．２お周縁よ
り側方にはみ出したシール材３の耳部３ａをそれぞれ矢
印方向に折り返してｔｃｔ図の状態とする。この場合の
耳部３ａの幅寸法はカーボン板１．２の厚さよりも多少
幅広くし、かつその折り返し方向は後の工程でカーボン
板１，２に互いに直交し合う向きに切削加工される反応
ガス供給溝と平行な側縁部へ重ねるように定める。続い
て前記（ｃ１図の組立体を加熱しながらその上下および
外側方向から加圧して高温プレスし、ｆｄ１図のように
一体に積み重ね接合したカーボン板の積層体５を得る。 続いて第８図と同様に積層体５の両面には点線で示すよ
うに互いに直交し合う向きに酸化剤、燃料ガスの供給通
路となる反応ガス供給溝９，１０を切削加工してガス分
離板を完成する。 上記のようにして製作されたガス分離板の構造は第２図
に示すごとく多孔質カーボン板１と２との間の境界面、
および各カーボン板に形成された反応ガス供給溝９．ｌ
Ｏと平行な側縁部の表面で同時に熱可塑性樹脂のシール
材が多孔質カーボン板に溶融含浸し、この部分にガス不
透過性のシール層４が形成される。したがって従来の製
作方法でガス分離板に対して行っていた周縁部の接着剤
によるシール処理（第７図）が不要となり、一回のシー
ル処理工程で同時にカーボン板１と２の間の境界面およ
び側縁部をガスシールすることができる。 第３図（ａｌ、Ｑ））は第１図の実施例をさらに発展さ
せた別な実施例を示すものであり、（ａ）図のように多
孔質カーボン板１と２との間に挟み込まれるフィルム状
シール材３の耳部３ａとなる折り返し代に付いてその四
隅コーナ一部は切り落とさずに切込みを入れて置き、か
つ（ｂ１図の耳部折り返しの際に前記した切込み部分３
ｂを特に燃料ガスの供給溝が開口する側の側縁部に重な
るように折り込んだ上で高温プレスしたものである。こ
れによりガス分離板周縁コーナ一部のシール性をより一
層高めて燃料ガスの漏出防止に対する高い信幀性が得ら
れることになる。 さらに第４図は前記各実施例のガス分離板を採用した燃
料電池のセルスタックの組立図を示すものであり、図中
１１が各単電池の相互間に介装された２枚の多孔質カー
ボン板１．２を積層して作られたガス分離板であり、か
つ図示されてないがガス分離板１１に側縁に開口する反
応ガス供給溝９゜ＩＯにそれぞれ対向して燃料ガスおよ
び酸化剤供給用マニホールドが当接接続される。ここで
図示のようにセルスタックの四隅コーナーには積層方向
に沿ってシールテープ１３が外方から被着付加されてい
る。このようにシールテープ１３を被着して付加的にシ
ール処理することにより、セルスタックの四隅コーナ一
部分におけるガスシール性をより一層向上できる。 【発明の効果］ 以上述べたようにこの発明によれば、２枚の多孔質導電
板の間に挟み込むフィルム状シール材に付いて、該フィ
ルム状シール材の寸法をあらかじめＲ電機の面積よりも
一回り大きく形成し、かつ導電板間への挟み込み状態で
導電板の周縁から側方にはみ出したシール材の耳部を導
電板の側縁部へ折り返し密着接合して該側縁部をガスシ
ールするように構成したことにより、従来構造のガス分
離板に対して行っていた接着剤被着によるガス分離板周
縁部のシール構造と比べ、均質で信転性の高い周縁部の
ガスシール構造が得られ、併せて多孔ｆｆｉ電仮相互間
の境界面および周縁部のガスシールを同じ接合処理工程
で同時に形成できて製作工程の削減、簡易化が図れる等
の利点も得られる。
Ｈ板の製作工程図、第２図は第１図により製作されたガ
ス分離板の断面図、第３図（ａｌ、（ｂｌは他の実施例
の製作工程図、第４図は実施例によるセルスタックの組
立図を示すものであり、まず第１図（ａｌ〜＋ｄｌにお
いて、２枚の多孔質カーボン板１と２との間に挟み込む
熱可塑性樹脂製のフィルム状シール材３はｔａ＋図のよ
うにあらかじめカーボン板１゜２の面積よりも一回り大
きく裁断し、かつその四隅コーナ一部を切り落として外
周四辺にそれぞれ折り返し代となる耳部３ａを形成して
置く０次にｆｂ１図のようにカーボン板１．２およびシ
ール材３を積み重ねた状態でカーボン板１．２お周縁よ
り側方にはみ出したシール材３の耳部３ａをそれぞれ矢
印方向に折り返してｔｃｔ図の状態とする。この場合の
耳部３ａの幅寸法はカーボン板１．２の厚さよりも多少
幅広くし、かつその折り返し方向は後の工程でカーボン
板１，２に互いに直交し合う向きに切削加工される反応
ガス供給溝と平行な側縁部へ重ねるように定める。続い
て前記（ｃ１図の組立体を加熱しながらその上下および
外側方向から加圧して高温プレスし、ｆｄ１図のように
一体に積み重ね接合したカーボン板の積層体５を得る。 続いて第８図と同様に積層体５の両面には点線で示すよ
うに互いに直交し合う向きに酸化剤、燃料ガスの供給通
路となる反応ガス供給溝９，１０を切削加工してガス分
離板を完成する。 上記のようにして製作されたガス分離板の構造は第２図
に示すごとく多孔質カーボン板１と２との間の境界面、
および各カーボン板に形成された反応ガス供給溝９．ｌ
Ｏと平行な側縁部の表面で同時に熱可塑性樹脂のシール
材が多孔質カーボン板に溶融含浸し、この部分にガス不
透過性のシール層４が形成される。したがって従来の製
作方法でガス分離板に対して行っていた周縁部の接着剤
によるシール処理（第７図）が不要となり、一回のシー
ル処理工程で同時にカーボン板１と２の間の境界面およ
び側縁部をガスシールすることができる。 第３図（ａｌ、Ｑ））は第１図の実施例をさらに発展さ
せた別な実施例を示すものであり、（ａ）図のように多
孔質カーボン板１と２との間に挟み込まれるフィルム状
シール材３の耳部３ａとなる折り返し代に付いてその四
隅コーナ一部は切り落とさずに切込みを入れて置き、か
つ（ｂ１図の耳部折り返しの際に前記した切込み部分３
ｂを特に燃料ガスの供給溝が開口する側の側縁部に重な
るように折り込んだ上で高温プレスしたものである。こ
れによりガス分離板周縁コーナ一部のシール性をより一
層高めて燃料ガスの漏出防止に対する高い信幀性が得ら
れることになる。 さらに第４図は前記各実施例のガス分離板を採用した燃
料電池のセルスタックの組立図を示すものであり、図中
１１が各単電池の相互間に介装された２枚の多孔質カー
ボン板１．２を積層して作られたガス分離板であり、か
つ図示されてないがガス分離板１１に側縁に開口する反
応ガス供給溝９゜ＩＯにそれぞれ対向して燃料ガスおよ
び酸化剤供給用マニホールドが当接接続される。ここで
図示のようにセルスタックの四隅コーナーには積層方向
に沿ってシールテープ１３が外方から被着付加されてい
る。このようにシールテープ１３を被着して付加的にシ
ール処理することにより、セルスタックの四隅コーナ一
部分におけるガスシール性をより一層向上できる。 【発明の効果］ 以上述べたようにこの発明によれば、２枚の多孔質導電
板の間に挟み込むフィルム状シール材に付いて、該フィ
ルム状シール材の寸法をあらかじめＲ電機の面積よりも
一回り大きく形成し、かつ導電板間への挟み込み状態で
導電板の周縁から側方にはみ出したシール材の耳部を導
電板の側縁部へ折り返し密着接合して該側縁部をガスシ
ールするように構成したことにより、従来構造のガス分
離板に対して行っていた接着剤被着によるガス分離板周
縁部のシール構造と比べ、均質で信転性の高い周縁部の
ガスシール構造が得られ、併せて多孔ｆｆｉ電仮相互間
の境界面および周縁部のガスシールを同じ接合処理工程
で同時に形成できて製作工程の削減、簡易化が図れる等
の利点も得られる。
第１図＋ａｌ〜（ｄｌはこの発明の実施例によるガス分
離板の製作工程図、第２図は第１図で製作されたガス分
離板の部分断面図、第３図（ａｌ、 （ｂ）は第１図と
異なる実施例の製作工程図、第４図は各実施例によるガ
ス分離板を採用した燃料電池のセルスタ・７り組立図、
第５図１ａ１． （ｂｌおよび第７図（ａ）、（ｂｌは
従来におけるガス分離板の製作工程図、第６図は第５図
の処理工程段階における多孔質導電板積層体の部分断面
図、第８図はガス分離板の完成品の外形斜視図である。 各図において、 １．２：多孔’ｌ ｆＸ Ｍ仮としての多孔質カーボン
板、３：フィルム状シール材、３ａ、３ｂ：シール材の
耳部、４；シール材の溶融含浸によるガスシール層、９
，１０：反応ガス供給溝、１１：ガス分離板。 九Ｊｆ人１ｒ’ＪＡ山口 息 第１図 第３図 （ＣＩ） （ｂ） 第５図 第６図
離板の製作工程図、第２図は第１図で製作されたガス分
離板の部分断面図、第３図（ａｌ、 （ｂ）は第１図と
異なる実施例の製作工程図、第４図は各実施例によるガ
ス分離板を採用した燃料電池のセルスタ・７り組立図、
第５図１ａ１． （ｂｌおよび第７図（ａ）、（ｂｌは
従来におけるガス分離板の製作工程図、第６図は第５図
の処理工程段階における多孔質導電板積層体の部分断面
図、第８図はガス分離板の完成品の外形斜視図である。 各図において、 １．２：多孔’ｌ ｆＸ Ｍ仮としての多孔質カーボン
板、３：フィルム状シール材、３ａ、３ｂ：シール材の
耳部、４；シール材の溶融含浸によるガスシール層、９
，１０：反応ガス供給溝、１１：ガス分離板。 九Ｊｆ人１ｒ’ＪＡ山口 息 第１図 第３図 （ＣＩ） （ｂ） 第５図 第６図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １）２枚の多孔質導電板の間にフィルム状シール材を挟
み込んで一体に接合した導電板積層体として成り、かつ
該導電板積層体の表裏両面に燃料および酸化剤の反応ガ
ス供給溝を互いに直交する方向に形成した燃料電池のガ
ス分離板において、前記フィルム状シール材の寸法をあ
らかじめ導電板の面積よりも一回り大きく形成し、導電
板の周縁から側方にはみ出したシール材の耳部を各導電
板に形成される反応ガス供給溝と平行な側縁部へ折り返
して密着接合して成ることを特徴とする燃料電池のガス
分離板。 ２）特許請求の範囲第１項記載のガス分離板において、
シール材が熱可塑性樹脂のフィルムであり、高温プレス
により多孔質導電板へ含浸接合されていることを特徴と
する燃料電池のガス分離板。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61054319A JPS62211868A (ja) | 1986-03-12 | 1986-03-12 | 燃料電池のガス分離板 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61054319A JPS62211868A (ja) | 1986-03-12 | 1986-03-12 | 燃料電池のガス分離板 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62211868A true JPS62211868A (ja) | 1987-09-17 |
Family
ID=12967263
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61054319A Pending JPS62211868A (ja) | 1986-03-12 | 1986-03-12 | 燃料電池のガス分離板 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62211868A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5021284A (en) * | 1988-02-24 | 1991-06-04 | Toray Industries, Inc. | Electroconductive integrated substrate and process for producing the same |
| WO1999060643A1 (en) * | 1998-05-21 | 1999-11-25 | The Dow Chemical Company | Bipolar plates for electrochemical cells |
| JP2006156099A (ja) * | 2004-11-29 | 2006-06-15 | Mitsubishi Electric Corp | 加湿器およびその製造方法 |
| JP2009140849A (ja) * | 2007-12-10 | 2009-06-25 | Toshiba Fuel Cell Power Systems Corp | 燃料電池および燃料電池用セパレータ |
| DE102010011206A1 (de) * | 2010-03-09 | 2011-09-15 | Kai Klinder | Brennstoffzellenstapel und Verfahren zu seiner Herstellung |
| WO2019096482A1 (de) * | 2017-11-15 | 2019-05-23 | Audi Ag | Brennstoffzellenanordnung und einheitszelle für einen brennstoffzellenstapel |
-
1986
- 1986-03-12 JP JP61054319A patent/JPS62211868A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5021284A (en) * | 1988-02-24 | 1991-06-04 | Toray Industries, Inc. | Electroconductive integrated substrate and process for producing the same |
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| DE102010011206A1 (de) * | 2010-03-09 | 2011-09-15 | Kai Klinder | Brennstoffzellenstapel und Verfahren zu seiner Herstellung |
| WO2019096482A1 (de) * | 2017-11-15 | 2019-05-23 | Audi Ag | Brennstoffzellenanordnung und einheitszelle für einen brennstoffzellenstapel |
| US11557772B2 (en) | 2017-11-15 | 2023-01-17 | Audi Ag | Fuel cell assembly and cell unit for a fuel cell stack |
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