WO2004006371A1 - 燃料電池用セパレータ及びその製造方法 - Google Patents

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WO2004006371A1
WO2004006371A1 PCT/JP2003/008183 JP0308183W WO2004006371A1 WO 2004006371 A1 WO2004006371 A1 WO 2004006371A1 JP 0308183 W JP0308183 W JP 0308183W WO 2004006371 A1 WO2004006371 A1 WO 2004006371A1
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silicone rubber
fuel cell
peripheral portion
outer peripheral
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Shinya Kawachi
Mikihiko Kimura
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Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha
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Definitions

  • the present invention relates to a fuel cell separator provided with a plurality of passages in an outer peripheral portion of a separator, and using the passages to guide a reaction gas and a reaction product, and a method of manufacturing the same.
  • FIG. 6 shows a conventional fuel cell.
  • a negative electrode 102 and a positive electrode 103 are arranged on the upper surface and the lower surface of the electrolyte membrane 101, respectively, and a separator 105 is placed above the negative electrode 102.
  • the upper gasket 106 is sandwiched between the vicinity of the outer periphery of the electrolyte membrane 101 and the outer periphery of the upper separator 105, and the separator 105 is located below the positive electrode 103.
  • the lower gasket 106 is sandwiched between the vicinity of the outer periphery of the electrolyte membrane 101 and the vicinity of the outer periphery of the lower separator 105.
  • hydrogen gas is supplied through the plurality of hydrogen gas passages 107 as shown by an arrow a.
  • the hydrogen gas in the hydrogen gas passage 107 is guided toward the central portion 105 a of the upper separator 105 as shown by the arrow.
  • the oxygen gas is supplied as indicated by an arrow b through a plurality of oxygen gas passages 108.
  • the oxygen gas in the oxygen gas passage 108 is guided to the central portion 105a of the lower separator 105 as shown by the arrow.
  • the hydrogen gas (H 2 ) comes into contact with the catalyst contained in the negative electrode 102 when the hydrogen gas is led to the upper central part 105 a, and the oxygen gas is led to the lower central part 105 a.
  • the catalyst oxygen molecules (O 2) is in contact with, including the positive electrode 1 0 3, electrons e- are current occurs flows as indicated by arrow.
  • generated water (HU O) is generated from the hydrogen molecule (H and the oxygen molecule (0), and the generated water flows through a plurality of generated water passages 109 as shown by an arrow c.
  • the fuel cell 100 In order to maintain the corrosion resistance of the plurality of gas passages 107, 108 and the plurality of generated water passages 109, the fuel cell 100, the gas passages 107, 108, and the generated water passages 1. 0 Need to seal 9. For this reason, when manufacturing the fuel cell 100, the upper gasket 106 is sandwiched in a gap between the vicinity of the outer periphery of the electrolyte membrane 101 and the vicinity of the outer periphery of the upper separator 105. The lower gasket 106 needs to be sandwiched in the gap between the outer periphery of the electrolyte membrane 101 and the outer periphery of the lower separator 105 o
  • the fuel cell 100 is compact, and the upper and lower gaskets 106 need to be formed thin. For this reason, it is difficult to handle the upper and lower gaskets 106, and it takes time to dispose the upper and lower gaskets 106 at regular positions, which hinders an increase in fuel cell productivity. Was.
  • Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 11-309746 proposes "a method for producing a silicone resin-metal composite". According to this method, by filling the silicone resin, a sealing material is formed on the outer periphery of the separator with the filled silicone resin, whereby the gasket can be removed.
  • FIG. 7 an injection mold for manufacturing a conventional separator for a fuel cell is shown in FIG. 7, and a method for manufacturing the conventional separator is described.
  • the separation mold 113 is inserted between the fixed mold 111 and the movable mold 112 by clamping the injection molding mold 110 and the fixed mold 110 is fixed.
  • the cavity 1 1 4 is formed by the 1 1 1 and the movable mold 1 1 2, and the cavity 1 1 4 is filled with silicone resin as indicated by the arrow, so that the outer periphery 1 1 3 a of the separator 1 1 3 is formed.
  • the sealing material 1 1 5 is formed.
  • the upper and lower gaskets 106, 106 shown in Fig. 6 can be made unnecessary by forming the sealing material 115 along the outer periphery 113a of the separator 113. Therefore, when manufacturing the fuel cell, the step of assembling the upper and lower gaskets 106 and 106 can be omitted.
  • a plurality of gas passages for guiding a reaction gas are provided on an outer peripheral portion, and a plurality of reaction product passages for leading a reaction product are provided.
  • the central portion is a metal member and the outer peripheral portion is a rubber member, and the rubber member surrounds the central portion.
  • the fuel cell separator is characterized in that the parts are integrally formed.
  • the central portion of the separator is made of a metal member, and the outer peripheral portion of the separator is made of a rubber member.
  • the outer periphery of the separator is made of a rubber member, and the gas passage and the generated water passage are formed in the outer periphery, thereby ensuring the corrosion resistance of the gas passage and the produced water passage against the gas and the produced water. be able to.
  • a rubber member is used for the outer periphery of the separator, and a gas passage and a reaction product passage are formed in the rubber member, so that the wall of the gas passage and the generation water passage of the separator is sealed as in the conventional technology. Since there is no need to cover the material, the outer peripheral portion can be molded with a normal-precision injection mold. For this reason, it is not necessary to use a high-precision injection molding die, so that equipment costs for the injection molding die and the like can be suppressed, and cost increases can be suppressed.
  • the outer periphery of the separator is a rubber part.
  • the rubber member can be manufactured relatively easily. Therefore, it is possible to increase the yield when producing a separation tray.
  • the outer peripheral portion and the ridge portion can be easily formed without taking time by integrally forming the ridge portion surrounding the central portion on the outer peripheral portion.
  • the productivity of Separe can be further improved.
  • the rubber member forming the outer peripheral portion of the separator in the present invention is preferably made of a silicone rubber material. Silicone rubber has a different thermal expansion from the metal member constituting the central portion, but is relatively elastic, and can absorb a difference in thermal expansion from the central portion. For this reason, it is possible to prevent the central portion from being deformed due to the difference in thermal expansion between the outer peripheral portion and the central portion, and to prevent the outer peripheral portion from being fatigued and broken.
  • a plurality of gas passages for guiding a reaction gas are provided on an outer peripheral portion made of silicone rubber, and a plurality of reaction product passages for guiding a reaction product are provided.
  • Method for producing a charge battery separator Isseki is provided.
  • the rubber material for the outer peripheral portion As the rubber material for the outer peripheral portion, a silicone rubber having a property that the curing is rapidly accelerated at a certain temperature or higher and the viscosity is increased accordingly. Therefore, after the silicone rubber is led to the periphery of the center at the temperature (low viscosity state) before rapid hardening occurs, the temperature can be rapidly raised and the silicone rubber can be reactively hardened. Accordingly, since the silicone rubber is molded in a low-viscosity state, the injection pressure can be suppressed to a low pressure, thereby preventing burrs. In addition, by suppressing the injection pressure, local stress on the metal center (separator) can be reduced, and the center can be prevented from being deformed.
  • the reaction gas is led to the outer peripheral portion made of silicone rubber.
  • a plurality of gas passages are provided and a plurality of reaction product passages for leading a reaction product are provided.
  • a reaction gas is introduced from the gas passage to a central portion made of metal, and a product reacted at the center is passed through the reaction product passage.
  • a step of heating the central portion in order to react and harden the rubber, and a method for manufacturing a fuel cell separator.
  • the heating mechanism of the injection mold can be eliminated by rapidly heating only the central portion to harden the liquid silicone rubber. Furthermore, since it is not necessary to heat the injection mold, it is possible to suppress the electric power required for heating the silicone rubber, and it is possible to reduce distortion generated in the injection mold due to high temperature.
  • FIG. 1 is an exploded perspective view of a fuel cell including a fuel cell separator according to the present invention.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line 2-2 of FIG.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view taken along line 3-3 in FIG.
  • FIGS. 4A to 4B are diagrams showing a method of manufacturing the fuel cell separator according to the present invention
  • FIG. 4A is a diagram in which a peripheral portion at the center of the separator is subjected to a primer treatment.
  • Fig. 4B is a view showing the state where the center part is set on the fixed mold of the injection mold
  • Fig. 4C is the figure after moving down the movable mold and clamping the mold.
  • FIG. 4D is a view showing a state in which molten silicone is filled in the cavity
  • FIG. 4D is an enlarged view of a 4D portion of FIG. 4C
  • FIG. 4E is a movable mold after the silicone rubber has been reactively cured.
  • FIG. 5 is a diagram showing a state in which the separator is taken out to take out the separator.
  • FIG. 5 is a graph showing the characteristics of the silicone rubber used to mold the outer peripheral portion of the fuel cell separator according to the present invention.
  • FIG. 6 is an exploded perspective view showing a conventional fuel cell.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view showing the production of a conventional fuel cell separator.
  • a negative electrode 15 and a positive electrode 16 are disposed on the upper surface 11 a side and the lower surface 11 b (see FIG. 2) side of the electrolyte membrane 11, respectively. It has a structure in which the separator 20 is superimposed on the separator 20 for fuel cells, and the separator 20 on the lower side is overlapped on the positive electrode 16.
  • a fuel cell 10 in which an electrolyte membrane 11, a negative electrode 15, a positive electrode 16, and upper and lower separators 20 and 20 are overlapped is called a cell, and a plurality of cells are stacked.
  • a superposed cell is called a fuel cell, but in this specification, the cell will be described as a fuel cell for easy understanding.
  • the outer surface of the electrolyte membrane 11 has a plurality of hydrogen gas passages (gas passages) 12 for introducing hydrogen gas (reaction gas) and a plurality of oxygen gas passages (gas passages) for introducing oxygen gas (reaction gas). 13) and a plurality of produced water passages (reaction product passages) 14 for guiding produced water (reaction products).
  • the negative electrode 15 and the positive electrode 16 are each formed one size smaller than the electrolyte membrane 11.
  • the outer peripheries of the negative electrode 15 and the positive electrode 16 are located inside the hydrogen gas passage 12, the oxygen gas passage 13, and the generated water passage 14.
  • Each of the upper and lower separators 20 has a central portion 22 made of stainless steel (made of metal) and an outer peripheral portion 30 made of silicone rubber (made of rubber).
  • the outer peripheral portion 30 is integrally formed with a ridge portion (protruding central seal portion) 41 surrounding the central portion 22.
  • the outer peripheral portion 30 includes a plurality of hydrogen gas passages (gas passages) 31 for leading hydrogen gas, a plurality of oxygen gas passages (gas passages) 32 for leading oxygen gas, and a plurality of generated water for leading produced water. Passage (reaction product passage) 3 3
  • each separator 20 is made of a silicone rubber member, and the hydrogen gas passage 31, oxygen gas passage 32, and generated water passage 33 are provided in the silicon rubber outer peripheral portion 30.
  • the corrosion resistance of the hydrogen gas passage 31, the oxygen gas passage 32, and the generated water passage 33 to gas and generated water is ensured.
  • each separator 20 the plurality of generated water passages 33 formed in each separator 20 are formed in a portion overlapping with the plurality of generated water passages 14 formed in the electrolyte membrane 11 when the fuel cell 10 is assembled. Is done.
  • hydrogen gas is supplied to the hydrogen gas passages 31 and 12 so as to pass through the hydrogen gas passages 31 and 12 as indicated by arrow A, and is indicated by arrow B. As described above, it is guided toward the central portion 22 between the negative electrode 15 and the upper separator 20.
  • Oxygen gas is supplied to the oxygen gas passages 32 and 13 so as to pass through the oxygen gas passages 32 and 13 as indicated by arrow C, and is connected to the positive electrode 16 and the lower cell as indicated by arrow D. It is guided toward the center part 22 between the pallet 20 and the pallet 20.
  • the hydrogen gas (H 2 ) is brought into contact with the catalyst contained in the negative electrode 15 by leading the hydrogen gas to the central portion 22, and the oxygen molecule (H 2 ) is brought into contact with the catalyst contained in the positive electrode 16 by leading the oxygen gas to the central portion 22.
  • 0 is brought into contact, and electrons e- flow as shown by the arrow to generate a current.
  • generated water (H 20 ) is generated from the hydrogen molecule (H 2 ) and the oxygen molecule (O 2 ).
  • This generated water is guided from the central part 22 to the generated water passages 14 and 33 as shown by the arrow E, and flows as shown by the arrow F.
  • FIG. 2 shows a state where each fuel cell separator 20 is composed of a central portion 22 made of stainless steel and an outer peripheral portion 30 made of silicone rubber.
  • the central part 22 forms a plurality of flow paths 23 for guiding hydrogen gas and a plurality of flow paths 24 for guiding oxygen gas on the upper surface 22a and the lower surface 22b, and a plurality of flows for guiding generated water.
  • This is a stainless steel plate that forms a road (not shown) and has a top surface 22a and a bottom surface 22b each subjected to a corrosion-resistant plating treatment.
  • the central portion 22 has primer processing portions 25a and 25b, each of which is subjected to a primer process on the upper and lower surfaces along the peripheral portion 22c.
  • the primer processing sections 25a and 25b have a plurality of openings 26 at predetermined intervals.
  • the shape of the plurality of openings 26 corresponds to a hole, a long hole and a rectangle, but is not limited thereto.
  • the primer processing sections 25 a and 25 b and the opening 26 are provided. The reason for this will be described later.
  • the outer peripheral portion 30 covers the primer processing portions 25a and 25b of the central portion 22 with a silicone rubber material, fills the opening portion 26 with a silicone rubber material, and further includes a plurality of hydrogen gas passages 3.
  • the hydrogen gas passage 31 On the upper surface 30 a of the outer peripheral portion 30, along the respective peripheral edges of the hydrogen gas passage 31, the oxygen gas passage 32, and the generated water passage 33, the hydrogen gas passage 31, the oxygen gas passage A projecting passage seal portion 34 is formed so as to individually surround 32 and the generated water passage 33. Further, on the upper surface 30a, a projecting central seal portion 41 surrounding the central portion 22 is formed along the peripheral edge 22c of the central portion 22.
  • the hydrogen gas passage 31, the oxygen gas passage 32, and the A passage recess 35 is formed so as to surround the water passage 33.
  • the plurality of projecting passage seal portions 34 are provided with a plurality of passages 12, 13, 14 (passages 13, 14) formed in the electrolyte membrane 11. Are formed so as to be pressed by the passage recesses 35 of the separator 20 disposed above via (see FIG. 1).
  • the outer peripheral portion 30 has a projecting passage seal surrounding each of the plurality of hydrogen gas passages 31, each of the plurality of oxygen gas passages 32, and each of the plurality of generated water passages 33.
  • the central seal part 41 surrounding the central part 22 is provided, so that when the separator 20 is assembled as a fuel cell 10, the separator There is no need to install a gasket for surrounding the central part and a gasket for surrounding the hydrogen gas passage, the oxygen gas passage and the generated water passage. Thereby, when assembling the fuel cell 10, it is possible to save the trouble of assembling the gasket.
  • the projecting central seal portion 41 is provided on the outer peripheral portion 30, when the fuel cell 10 is assembled, the projecting central seal portion 41 is pressed against the electrolyte membrane 11 to press the central portion 2 2. Can be reliably sealed.
  • a projecting passage seal portion 34 is provided so as to individually surround the hydrogen gas passage 31, the oxygen gas passage 32, and the generated water passage 33, so that when the fuel cell 10 is assembled.
  • the protruding passage seal portion 34 is pressed against the passage concave portion 35, so that the hydrogen gas passage 31, the oxygen gas passage 32, and the generated water passage 33 can be reliably sealed.
  • the passage seal portion 34 and the center seal portion 41 are integrally formed of silicone rubber material on the outer peripheral portion 30, the passage seal portion 34 and the central seal portion are formed when the outer peripheral portion 30 is formed. 4 1 can be molded simultaneously. Therefore, the outer peripheral portion 30, the passage seal portion 34, and the central seal portion 41 can be easily formed in a short time.
  • the outer peripheral portion 30 fills the plurality of openings 26 with a silicone rubber material when covering the upper and lower primer processing portions 25 a, 25 b of the central portion 22 with the silicone material.
  • an anchor 42 can be provided in the opening 26 as shown in FIG.
  • the outer peripheral portion 30 can be prevented from coming out of the central portion 22, and the outer peripheral portion 30 can be firmly connected to the central portion 22.
  • the silicone rubber material of the outer peripheral portion 30 has a different thermal expansion coefficient from the stainless steel material of the central portion 22, when the outer peripheral portion 30 is directly connected to the central portion 22, the outer peripheral portion 30 and the central portion It is conceivable that the central portion 22 is deformed due to the difference in thermal expansion from 22 and the outer peripheral portion 30 is broken by fatigue.
  • the outer peripheral portion 30 can be elastically deformed to some extent, and the difference in thermal expansion between the outer peripheral portion 30 and the central portion 22 can be reduced. Can be absorbed by the elastic deformation of As a result, it is possible to prevent the central portion 22 from being deformed due to the difference in thermal expansion between the outer peripheral portion 30 and the central portion 22 and the outer peripheral portion 30 from being broken by fatigue.
  • the upper and lower surfaces 22a and 22b are subjected to primer treatment along the peripheral edge 22c of the central portion 22 which is a metal member. That is, the upper and lower surfaces 22a and 22b are baked with silicone rubber at a temperature of 150 ° C., respectively, to form primer treated portions 25a and 25b.
  • the central portion 22 having the primer processing portions 25a and 25b is placed on the fixed die 51 of the injection molding die 50.
  • the movable mold 52 is lowered as shown by the arrow 1 to clamp the injection molding mold 50.
  • the plunger 56 of the injection device 55 is operated to fill the molten silicone rubber 57 into the cavity 58 as shown by the arrow 2.
  • the cavity 58 is filled with the liquid silicone rubber 57, and the filled silicone rubber 57 is not cured by reaction. And keep it in the low viscosity range.
  • FIG. 4D shows a state in which the cavity is filled with silicone rubber 57 in a molten state.
  • a plurality of projections 5 1 a formed on the fixed mold 51 in the cavity 58 are protruded to the movable mold 52, and a plurality of protrusions 5 1 b are raised in the cavity 58, and the cavity 5 is raised.
  • 8 is filled with silicone rubber 57 in a molten state.
  • the metal center portion 22 is a metal member, but the upper and lower primer processing portions 25a and 25b are provided on the outer periphery of the center portion 22.
  • the outer peripheral portion 30 can be suitably attached to the peripheral edge portion 22c.
  • the liquid silicone rubber 57 is rapidly cured in the cavity 58 (that is, the injection molding die 50), so that the liquid silicone rubber 57 is hardened at the periphery of the central portion 22.
  • the outer peripheral portion 30 when the outer peripheral portion 30 is formed, the plurality of hydrogen gas passages 31, the plurality of oxygen gas passages 32, and the plurality of generated water passages 33 (the passages 32, 33 are shown in FIG. 1). And a recess 35 (see FIG. 2) for a passage can be formed on the periphery of these flow paths 31, 32, and 33.
  • the passage seal portion 34 and the center seal portion are formed when the outer peripheral portion 30 is formed. 4 1 can be molded simultaneously.
  • the anchors 42 can be simultaneously provided in the openings 26.
  • the plurality of passage seal portions 34, the central seal portion 41, and the anchors 42 can be formed simultaneously, so that the fuel cell separator 20 can be formed. Can be manufactured relatively easily.
  • the movable mold 52 is raised as shown by the arrow 3 to open the injection mold 50.
  • FIG. 4E after opening the injection mold 50, the fuel cell separator 20 is removed from the fixed mold 51 as shown by the arrow 4, and the fuel cell separator 20 is manufactured. The process is completed.
  • the rubber member can be manufactured relatively easily by using a rubber member for the outer periphery of the separator. Therefore, the yield can be increased when producing Separet evening, and the productivity of Separete evening can be increased.
  • a projecting passage seal portion 34 is integrally formed on the outer peripheral portion 30 so as to individually surround the hydrogen gas passage 31, the oxygen gas passage 32, and the generated water passage 33, and By forming the protruding passage seal portion 41 surrounding the central portion 22 integrally with the portion 30, the separator 20 for the fuel cell can be easily formed in a short time. Productivity can be further improved.
  • This graph shows typical characteristics of silicone rubber. As shown in the graph, silicone rubber can secure a long curing time of 50 to 330 seconds in a low temperature range of 100 to 120 ° C.
  • the curing time of silicone rubber can be reduced to less than 50 seconds in a high temperature range of 120 to 200 ° C.
  • the silicone rubber 57 is Cavity 5 8 while preventing reaction hardening and keeping it in a low viscosity range
  • the inside can be filled with liquid silicone rubber 57.
  • the inside of the cavity 58 is rapidly heated to a high temperature range of 120 to 200 ° C. as an example.
  • the introduced liquid silicone rubber 57 can be reacted and cured at the periphery 22 c of the central portion 22.
  • the injection pressure can be suppressed to a low pressure. Therefore, local stress generation on the metal central portion 22 can be reduced, so that deformation of the central portion 22 and generation of burrs can be prevented.
  • the step of removing burrs can be eliminated, and furthermore, the step of correcting the deformation of the central portion 22 can be eliminated, thereby simplifying the production process of the separator.
  • Productivity can be increased.
  • a heating mechanism for heating the injection molding die 50 is required.
  • a heating device for heating 50 can be eliminated. Therefore, equipment costs can be reduced, and electric power due to steady heating can be eliminated.
  • the outer peripheral portion 30, the plurality of passage seal portions 34, and the central seal portion 41 are integrally formed of a silicone rubber material.
  • the present invention is not limited to this. It is also possible to use a resin material.
  • outer peripheral portion 30, the plurality of passage seal portions 34, and the central seal portion 41 can be individually formed. Further, each of the members 30, 34, 41 may be formed. May be formed of different materials.
  • stainless steel is described as an example of the metal member forming the central portion 22 of the fuel cell separator 20.
  • the metal member forming the central portion 22 is not limited thereto. is not.
  • a projecting passage seal portion 34 surrounding each of the plurality of gas passages 31, 32 and the plurality of generated water passages 33 is provided on the outer peripheral portion 30 of the separator 20.
  • the passage seal portion 34 may not be provided.
  • the outer peripheral portion of the separator is made of a silicone rubber member, and the gas passage and the generated water passage are formed in the outer peripheral portion.
  • the corrosion resistance of the water passage is ensured, which is useful for manufacturing fuel cells.

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Abstract

中央部(22)と外周部(30)とからなる燃料電池用セパレータ(20)が提供される。中央部はステンレス等の金属製部材からなる。外周部には複数のガス通路(31,32)及び複数の生成水通路(33)が形成される。該ガス通路及び生成水通路の耐食性を確保するため、外周部はシリコーンゴムからなるゴム部材である。外周部には中央部を囲うための突起状の中央シール部(41)が一体に形成される。

Description

明 細 書 燃料電池用セパレ一夕及びその製造方法 技術分野
本発明は、 セパレータの外周部に複数の通路を設け、 これらの通路を用いて 反応ガスや反応生成物を導く燃料電池用セパレータ及びその製造方法に関する。 背景技術
図 6は従来の燃料電池を示している。 この燃料電池 1 0 0は、 電解質膜 1 0 1の上面側と下面側にそれぞれ負極 1 0 2と正極 1 0 3とを配置し、 負極 1 0 2 の上側にセパレ一夕 1 0 5を重ね合わせるとともに、 電解質膜 1 0 1の外周近傍 と上側のセパレ一夕 1 0 5の外周近傍とで上側のガスケヅト 1 0 6を挟持し、 正 極 1 0 3の下側にセパレ一夕 1 0 5を重ね合わせるとともに、 電解質膜 1 0 1の 外周近傍と下側のセパレ一タ 1 0 5の外周近傍とで下側のガスケヅト 1 0 6を挟 持した構造をしている。
この燃料電池 1 0 0によれば、 水素ガスは、 複数の水素ガス通路 1 0 7を通 つて矢印 aの如く供給される。水素ガス通路 1 0 7の水素ガスは上側のセパレー タ 1 0 5の中央部 1 0 5 aに向けて矢印の如く導かれる。酸素ガスは、 複数の酸 素ガス通路 1 0 8を通って矢印 bの如く供給される。酸素ガス通路 1 0 8の酸素 ガスは下側のセパレ一タ 1 0 5の中央部 1 0 5 aに矢印の如く導かれる。
水素ガスが上側の中央部 1 0 5 aに導かれることで負極 1 0 2に含む触媒に 水素分子 （H 2 ) が接触し、 酸素ガスが下側の中央部 1 0 5 aに導かれることで 正極 1 0 3に含む触媒に酸素分子 （0 2 ) が接触し、 電子 e—は矢印の如く流れて 電流が発生する。
この際、 水素分子 （H と酸素分子 （0 とから生成水 （HU O ) が生成 され、 この生成水は複数の生成水通路 1 0 9を通って矢印 cの如く流れる。
上記燃料電池 1 0 0は複数のガス通路 1 0 7 , 1 0 8や複数の生成水通路 1 0 9の耐食性を保っために、 前記ガス通路 1 0 7 , 1 0 8や前記生成水通路 1 0 9をシールする必要がる。 このため、 燃料電池 1 0 0を製造する際、 電解質膜 1 0 1の外周近傍と上側のセパレ一タ 1 0 5の外周近傍との間の隙間に上側のガス ケヅ ト 1 0 6を挟み込むとともに、 電解質膜 1 0 1の外周近傍と下側のセパレ一 夕 1 0 5の外周近傍との間の隙間に下側のガスケット 1 0 6を挟み込む必要があ る o
ここで、 燃料電池 1 0 0はコンパク卜であるとことが望ましく、 上下のガス ケット 1 0 6を薄く形成する必要がある。 このため、 上下のガスケッ卜 1 0 6の 取扱いが難しく、 上下のガスケット 1 0 6を正規の部位に配置するために時間が かかり、 そのことが燃料電池の生産性を高める上で妨げになっていた。
この不具合を解消する方法として、例えば特開平 1 1—3 0 9 7 4 6号の「シ リコーン樹脂一金属複合体の製造方法」 が提案されている。 この方法によれば、 シリコーン樹月旨を充填することで、 充填したシリコ一ン樹脂でセパレ一タの外周 部にシール材を形成し、 これによりガスケヅトを除去することができる。
以下、 従来の燃料電池用セパレ一夕を製造する射出成形用金型を図 7に示し て、 従来のセパレ一夕の製造方法について説明する。
図 7を参照するに、 射出成形用金型 1 1 0を型締めすることにより固定型 1 1 1 と可動型 1 1 2との間にセパレー夕 1 1 3をィンサ一卜するとともに、 固定 型 1 1 1と可動型 1 1 2とでキヤビティ 1 1 4を形成し、 キヤビティ 1 1 4に矢 印の如くシリコーン樹脂を充填することにより、 セパレ一タ 1 1 3の外周部 1 1 3 aにシール材 1 1 5を成形する。
このよう（こ、 セパレー夕 1 1 3の外周部 1 1 3 aに沿ってシール材 1 1 5を 成形することにより、 図 6に示す上下のガスケット 1 0 6， 1 0 6を不要にする ことができる。 よって、 燃料電池を製造する際に、 上下のガスケット 1 0 6 , 1 0 6を組付ける工程を省くことができる。
セパレー夕 1 1 3のガス通路や生成水通路がガスや生成水で腐食することを 防止するためには、 ガス通路や生成水通路の全面を被覆する必要がある。 このた め、 セパレ一タ 1 1 3の外周部 1 1 3 aの上面及び下面をシール材 1 1 5で被覆 するだけでなく、 外周部 1 1 3 aのガス通路や生成水通路の壁面もシール材 1 1 5で被覆する必要がある。 このように、 外周部 1 1 3 aのガス通路や生成水通路の全面をシール材 1 1 5で被覆して耐食性を高めるためには、 射出成形用金型 1 1 0などの設備の精度 を高める必要があり、 設備費が嵩み、 そのことがコストを抑える妨げになる。
また、 設備の精度を高めたとしても、 外周部 1 1 3 aのガス通路や生成水通 路の全面をシール材 1 1 5で確実に被覆することは難しく、 セパレー夕の生産の 際における歩留まりの低下が考えられ、 そのことが生産性を高める妨げになって いた。
そこで、 セパレー夕の耐食性を確保することができ、 かつコストを抑えると ともに生産性を高めることができる燃料電池用セパレ一夕が望まれる。 発明の開示
本発明においては、 外周部に反応ガスを導く複数のガス通路を設けるととも に反応生成物を導く複数の反応生成物通路を設け、 前記ガス通路から中央部に反 応ガスを導いて中央部で反応した生成物を前記反応生成物通路に導く燃料電池用 セパレータにおいて、 前記中央部を金属製部材とするとともに前記外周部をゴム 製部材とし、 このゴム製部材に前記中央部を囲う突条部を一体に形成したことを 特徴とする燃料電池用セパレータが提供される。
本発明のセパレ一夕によれば、 該セパレ一夕の中央部を金属製部材とすると ともに、 セパレ一夕の外周部をゴム製部材とした。 このように、 セパレー夕の外 周部をゴム製部材とし、 この外周部にガス通路や生成水通路を形成することによ り、 ガスや生成水に対するガス通路及び生成水通路の耐食性を確保することがで きる。
更に、 セパレー夕の外周部をゴム製部材とし、 このゴム製部材にガス通路や 反応生成物通路を形成することで、 従来技術のようにセパレー夕のガス通路や生 成水通路の壁面にシール材を被覆する必要がないので、 通常の精度の射出成形用 金型で外周部を成形することができる。 このため、 高精度の射出成形用金型を使 用する必要がないので、 射出成形用金型などの設備費を抑え、 コストアップを抑 えることができる。
更にまた、 本発明のセパレー夕によれば、 該セパレ一夕の外周部をゴム製部 材とすることで、 ゴム製部材を比較的簡単に製造することができる。 よって、 セ パレー夕を生産する際に歩留まりを高めることができる。
更に、 本発明のセパレ一夕によれば、 外周部に中央部を囲う突条部を一体に 形成することにより、 外周部及び突条部を時間をかけないで簡単に形成すること ができるので、 セパレ一夕の生産性をより一層高めることができる。
本発明におけるセパレ一夕の外周部を形成するゴム製部材は、 好適には、 シ リコ一ンゴム材からなる。 シリコーンゴムは、 中央部を構成する金属製部材との 熱膨張が異なるが、 比較的弾力性があり、 中央部との熱膨張差を吸収することが できる。 このため、 外周部と中央部との熱膨張差で中央部が変形したり、 外周部 が疲労破壊したりすることを防止する。
本発明においては、 更に、 シリコーンゴム製の外周部に反応ガスを導く複数 のガス通路を設けるとともに反応生成物を導く複数の反応生成物通路を設け、 前 記ガス通路から金属製の中央部に反応ガスを導いて中央部で反応した生成物を前 記反応生成物通路に導く燃料電池用セノ レー夕の製造方法であつて、 前記金属製 の中央部を射出成形用金型のキヤビティ内に配置する工程と、 このキヤビティ内 を、 前記シリコーンゴムが反応硬化しないように、 かつ低粘度域を保つように低 温に保つ工程と、 この状態でキャビティ内に液状のシリコーンゴムを充填しなが ら前記中央部の周縁部に導く工程と、 前記中央部の周縁部に導いたシリコーンゴ 厶を反応硬化させるため、 前記キヤビティ内を加熱する工程と、 を含むことを特 徴とする燃料電池用セパレ一夕の製造方法が提供される。
外周部用のゴム材として、 ある温度以上で急激に硬化が促進され、 それに伴 い粘度も上昇する特性を有するシリコーンゴムを使用することにした。 よって、 急激な硬化が起こる以前の温度 （低粘度状態） でシリコーンゴムを中央部の周縁 に導いた後、 急速に温度を上げ、 シリコーンゴムを反応硬化することができる。 これにより、 シリコーンゴムが低粘度状態で成形することにより、 射出圧力を低 圧に抑えることができるのでバリの発生を防止できる。 加えて、 射出圧力を抑え ることにより、 金属製中央部 （セパレータ） への局部的な応力発生を緩和でき、 中央部の変形を防止できる。
更にまた、 本発明においては、 シリコーンゴム製の外周部に反応ガスを導く 複数のガス通路を設けるとともに反応生成物を導く複数の反応生成物通路を設 け、 前記ガス通路から金属製の中央部に反応ガスを導いて中央部で反応した生成 物を前記反応生成物通路に導く燃料電池用セパレー夕の製造方法であつて、 前記 金属製の中央部を射出成形用金型のキヤビティ内に配置する工程と、 このキヤビ ティ内を、 前記シリコーンゴムが反応硬化しないように、 かつ低粘度域を保つよ うに低温に保つ工程と、 この状態でキヤビティ内に液状のシリコーンゴムを充填 しながら前記中央部の周縁部に導く工程と、 前記中央部の周縁部に導いたシリコ —ンゴムを反応硬化させるため、 前記中央部を加熱する工程と、 を含むことを特 徴とする燃料電池用セパレ一夕の製造方法が提供される。
この製造方法によれば、 中央部のみを急速加熱して液状シリコーンゴムを硬 化させることにより、 射出成型用金型の加熱機構を不要にできる。更に、 射出成 型用金型を加熱する必要がないので、 シリコーンゴムの加熱に必要な電力を抑え ることができ、高温による射出成型用金型に発生する歪を緩和することができる。 図面の簡単な説明
図 1は、本発明に係る燃料電池用セパレ一タを備えた燃料電池の分解斜視図 である。
図 2は、 図 1の 2— 2線による断面図である。
図 3は、 図 2の 3— 3線による断面図である。
図 4 A〜図 4 Bは、 本発明に係る燃料電池用セパレ一夕の製造方法を示した 図であり、 図 4 Aは、 セパレー夕の中央部の周縁部にプライマ処理を施した図で あり、 図 4 Bは、 中央部を射出成形用金型の固定型上にセッ 卜した状態を示した 図であり、 図 4 Cは、 可動型を下降して金型を型締めした後、 溶融シリコーンを キヤビィティ内に充填する状態を示す図であり、 図 4 Dは、 図 4 Cの 4 D部を拡 大した図であり、 図 4 Eは、 シリコーンゴムが反応硬化した後、 可動型を上昇さ せてセパレ一タを取り出す状態を示した図である。
図 5は、本発明に係る燃料電池用セパレ—夕の外周部を成形するシリコーン ゴムの特性を示すグラフ
図 6は、 従来の燃料電池を示す分解斜視図である。 図 7は、 従来の燃料電池用セパレ一夕の製造を示した断面図である。 発明を実施するための最良の形態
図 1に示す燃料電池 1 0は、 電解質膜 1 1の上面 1 1 a側と下面 1 1 b (図 2参照）側にそれぞれ負極 1 5と正極 1 6とを配置し、 負極 1 5に上側のセパレ —夕 2 0 (燃料電池用セパレ一タ） を重ね合わせるとともに、 正極 1 6に下側の セパレ一タ 2 0を重ね合わせた構造をしている。
ここで、 一般的には電解質膜 1 1、 負極 1 5、 正極 1 6、 上下のセパレ一タ 2 0 , 2 0を重ね合わせた燃料電池 1 0をセルと称し、 セルを複数個スタック状 に重ね合わせたものを燃料電池というが、 本明細書では理解を容易にするために セルを燃料電池として説明する。
電解質膜 1 1は、 その外周部に、 水素ガス （反応ガス） を導く複数の水素ガ ス通路（ガス通路） 1 2と、酸素ガス（反応ガス）を導く複数の酸素ガス通路（ガ ス通路） 1 3と、 生成水 （反応生成物） を導く複数の生成水通路 （反応生成物通 路） 1 4とを有する。
負極 1 5及び正極 1 6は、 それぞれ電解質膜 1 1より一回り小さく形成され ている。負極 1 5及び正極 1 6の外周は、 前記水素ガス通路 1 2、 酸素ガス通路 1 3、及び生成水通路 1 4の内側に位置する。
上下の各セパレ一タ 2 0は、 ステンレス製 （金属製） の中央部 2 2と、 その 周りにシリコーンゴム製 （ゴム製） の外周部 3 0とを有する。 外周部 3 0には、 中央部 2 2を囲う突条部（突起状の中央シール部） 4 1が一体に形成されている。
前記外周部 3 0は、水素ガスを導く複数の水素ガス通路（ガス通路） 3 1 と、 酸素ガスを導く複数の酸素ガス通路（ガス通路） 3 2と、 及び生成水を導く複数 の生成水通路 （反応生成物通路） 3 3とを有する。
各セパレ一タ 2 0の外周部 3 0をシリコーンゴム製部材とし、 このシリコ一 ンゴム製の外周部 3 0に前記水素ガス通路 3 1、 酸素ガス通路 3 2、 及び生成水 通路 3 3を設けることにより、 ガスや生成水に対する水素ガス通路 3 1、 酸素ガ ス通路 3 2及び生成水通路 3 3の耐食性を確保する。
各セパレータ 2 0の外周部 3 0に形成された複数の水素ガス通路 3 1及び酸 素ガス通路 3 2は、 燃料電池 1 0を組立てた際に、 それぞれ電解質膜 1 1の外周 部分に形成された複数の水素ガス通路 1 2及び酸素ガス通路 1 3と重なる部位に 形成される。
更に、 各セパレ一タ 2 0に形成された複数の生成水通路 3 3は、 燃料電池 1 0を組立てた際、 電解質膜 1 1に形成された複数の生成水通路 1 4と重なる部位 に形成される。
この燃料電池 1 0によれば、 水素ガスは、 矢印 Aで示すように前記水素ガス 通路 3 1， 1 2を通るよう、 該水素ガス通路 3 1， 1 2に供給され、 矢印 Bで示 すように負極 1 5と上側のセパレ一タ 2 0との間の中央部 2 2に向けて導かれ る。 酸素ガスは、 矢印 Cで示すように前記酸素ガス通路 3 2 , 1 3を通るよう、 該酸素ガス通路 3 2， 1 3に供給され、 矢印 Dで示すように正極 1 6と下側のセ パレ一タ 2 0との間の中央部 2 2に向けて導かれる。
水素ガスを中央部 2 2に導くことで負極 1 5に含む触媒に水素分子 （H 2 ) を接触させるとともに、 酸素ガスを中央部 2 2に導くことで正極 1 6に含む触媒 に酸素分子 （0 を接触させ、 電子 e—を矢印の如く流して電流を発生させる。
この際、 水素分子 （H 2 ) と酸素分子 （02 ) とから生成水 （H 20 ) が生成 される。 この生成水は、 中央部 2 2から矢印 Eの如く生成水通路 1 4 , 3 3に導 かれ、 矢印 Fで示すように流れる。
図 2は、 各燃料電池用セパレ一タ 2 0をステンレス製の中央部 2 2及びシリ コーンゴム製の外周部 3 0で構成した状態を示す。
中央部 2 2は、 上面 2 2 aや下面 2 2 bに、 水素ガスを導く複数の流路 2 3 や酸素ガスを導く複数の流路 2 4を形成するとともに、 生成水を導く複数の流路 (図示せず） を形成し、 上面 2 2 a及び下面 2 2 bにそれぞれ耐食用のメツキ処 理を施したステンレス製のプレ一卜である。
この中央部 2 2は、 その周縁部 2 2 cに沿った上 -下面にそれぞれプライマ 処理を施したプライマ処理部 2 5 a , 2 5 bを有する。 プライマ処理部 2 5 a , 2 5 bは所定間隔をおいて複数の開口部 2 6を有する。
前記複数の開口部 2 6の形状は孔、 長孔ゃ矩形が該当するが、 これに限定す るものではない。 なお、 プライマ処理部 2 5 a , 2 5 b及び前記開口部 2 6を有 する理由については後述する。
外周部 3 0は、 中央部 2 2のプライマ処理部 2 5 a， 2 5 bをシリコーンゴ ム材で覆うとともに、 前記開口部 2 6にシリコーンゴム材を充填し、 さらに複数 の水素ガス通路 3 1、 酸素ガス通路 3 2及び生成水通路 3 3 (通路 3 2， 3 3は 図 1に示す） を有するシリコーンゴム製の枠体である。
そして、 外周部 3 0の上面 3 0 aには、 前記水素ガス通路 3 1、 酸素ガス通 路 3 2及び生成水通路 3 3のそれぞれの周縁に沿って、 水素ガス通路 3 1、 酸素 ガス通路 3 2及び生成水通路 3 3を個別に囲うように突起状の通路シール部 3 4 が形成されている。 更に、 前記上面 3 0 aには、 中央部 2 2の周縁 2 2 cに沿つ て中央部 2 2を囲う突起状の中央シール部 4 1が形成されている。
外周部の下面 3 0 bには、 前記水素ガス通路 3 1、 酸素ガス通路 3 2及び生 成水通路 3 3のそれぞれの周縁に沿って、 水素ガス通路 3 1、 酸素ガス通路 3 2 及び生成水通路 3 3を囲うように通路用凹部 3 5が形成されている。
突起状の前記複数の通路シール部 3 4は、 燃料電池 1 0を組付けた際、 電解 質膜 1 1に形成された複数の通路 1 2 , 1 3 , 1 4 (通路 1 3 , 1 4は図 1参照） を介して上方に配置したセパレ—タ 2 0の通路用凹部 3 5に押圧されるように形 成される。
このように、 外周部 3 0に、 複数の水素ガス通路 3 1の各々、複数の酸素ガ ス通路 3 2の各々及び複数の生成水通路 3 3の各々を囲うように突起状の通路用 シール部 3 4を設けるとともに、 中央部 2 2を囲う突起状の中央シール部 4 1を 設けたので、 セパレ一夕 2 0を燃料電池 1 0として組付ける際、 従来のようにセ パレ一夕の中央部を囲うためのガスケッ卜や、 水素ガス通路、 酸素ガス通路及び 生成水通路を囲うためのガスケッ卜を組付ける必要がない。 これにより、 燃料電 池 1 0を組付ける際にガスケヅ卜を組付ける手間を省くことができる。
さらに、 外周部 3 0に突起状の中央シール部 4 1を設けたので、 燃料電池 1 0を組み立てた際、 突起状の中央シール部 4 1を電解質膜 1 1に押圧して中央部 2 2を確実にシールすることができる。
これにより、 中央部 2 2に導いた水素ガスや酸素ガスを正規の位置に確実に 導くとともに、 中央部 2 2で生成した生成水を正規の位置に確実に導くことがで きる。
加えて、 前記水素ガス通路 3 1、 酸素ガス通路 3 2及び生成水通路 3 3を個 別に囲うように突起状の通路用シール部 3 4を設けたので、 燃料電池 1 0を組付 けた際、 突起状の通路用シール部 3 4を通路用凹部 3 5に押圧して水素ガス通路 3 1、 酸素ガス通路 3 2及び生成水通路 3 3を確実にシールすることができる。
外周部 3 0に通路用シール部 3 4及び中央シール部 4 1をシリコーンゴ厶材 で一体に成形したので、 外周部 3 0を成形する際に、 通路用シール部 3 4及び中 央シール部 4 1を同時に成形することができる。 このため、 外周部 3 0、 通路用 シール部 3 4及び中央シール部 4 1を短時間で簡単に形成することができる。
ここで、 外周部 3 0は、 中央部 2 2の上下のプライマ処理部 2 5 a , 2 5 b をシリコ一ンゴ厶材で覆う際に、 複数の開口部 2 6にシリコ一ンゴム材を充填す ることで、図 3に示すように該開口部 2 6にアンカ一 4 2を設けることができる。 これにより、 外周部 3 0が中央部 2 2から抜け出すことを防いで、 中央部 2 2に 外周部 3 0を強固に結合することができる。
ここで、 外周部 3 0のシリコーンゴム材は中央部 2 2のステンレス材と熱膨 張率が異なるため、 中央部 2 2に外周部 3 0を直接結合すると、 外周部 3 0と中 央部 2 2との熱膨張差で中央部 2 2が変形したり、 外周部 3 0が疲労破壊したり することが考えられる。
しかしながら、 外周部 3 0をシリコーンゴム材で成形することにより、 外周 部 3 0をある程度弾性変形させることが可能になり、 外周部 3 0と中央部 2 2と の熱膨張差を外周部 3 0の弾性変形で吸収することができる。 これにより、 外周 部 3 0と中央部 2 2との熱膨張差で中央部 2 2が変形したり、 外周部 3 0が疲労 破壊したりすることを防止できる。
次に、 燃料電池用セパレ—タ 1 0の製造方法について、 図 4 A〜図 4 Eに基 づいて説明する。
図 4 Aにおいて、 金属製部材である中央部 2 2の周縁部 2 2 cに沿って、 上 '下の面 2 2 a , 2 2 bにプライマ処理を施す。 すなわち、 上 ·下の面 2 2 a , 2 2 bに、 それぞれ 1 5 0 °Cの温度でシリコーンゴムを焼き付けてプライマ処理 部 2 5 a， 2 5 bを形成する。 図 4 Bにおいて、 プライマ処理部 2 5 a , 2 5 bを有する中央部 2 2を、 射 出成形用金型 5 0の固定型 5 1上に載置する。 次に、 可動型 5 2を矢印①の如く 下降することにより射出成形用金型 5 0を型締めする。
図 4 Cにおいて、 射出装置 5 5のプランジャ 5 6を操作することにより、 溶 融状態のシリコーンゴム 5 7を矢印②の如くキヤビティ 5 8内に充填する。 この 際、 キヤビティ 5 8内 （すなわち、 射出成形用金型 5 0 ) を低温に保ちながら、 キヤビティ 5 8内に液状のシリコーンゴム 5 7を充填して、 充填したシリコーン ゴム 5 7を反応硬化しないように、 かつ低粘度域に保つ。
図 4 Dは、 キヤビティ内に溶融状態のシリコーンゴム 5 7を充填した状態を 示す。 キヤビティ 5 8内に固定型 5 1に形成された複数の突起 5 1 aを可動型 5 2まで突出させるとともに、 複数の隆起部 5 1 bをキヤビティ 5 8内に隆起させ た状態で、 キヤビディ 5 8内に溶融状態のシリコーンゴム 5 7を充填する。
キヤビティ 5 8内に溶融状態のシリコーンゴム 5 7を充填することにより中 央部 2 2の周縁部 2 2 cに導き、 中央部 2 2の上■下のプライマ処理部 2 5 a , 2 6 bを溶融したシリ—コーンゴム 5 7で覆う。
ここで、 金属製の中央部 2 2は金属製部材であるが、 中央部 2 2の外周に上 •下のプライマ処理部 2 5 a , 2 5 bを施してあるので、 中央部 2 2の周縁部 2 2 cに外周部 3 0を好適に付着させることができる。
この液状のシリコーンゴム 5 7を、 キヤビティ 5 8内 （すなわち、 射出成形 用金型 5 0 ) を急速加熱することにより、 中央部 2 2の周縁で反応硬化する。
これにより、 外周部 3 0を成形する際、 複数の水素ガス通路 3 1、 複数の酸 素ガス通路 3 2及び複数の生成水流路 3 3 (流路 3 2， 3 3は図 1に示す） を形 成するとともに、 これらの流路 3 1 ， 3 2， 3 3の周縁に通路用凹部 3 5 (図 2 参照） を成形することができる。
さらに、 可動型 5 2の成形面に通路用シール溝 5 2 a及び中央シール溝 5 2 bを備えることにより、 外周部 3 0を成形する際に、 通路用シール部 3 4及び中 央シール部 4 1を同時に成形することができる。
カロえて、 外周部 3 0を成形する際、複数の開口部 2 6にシリコーンゴム 5 7 を充填することにより、該開口部 2 6にアンカー 4 2を同時に設けることができ る o
このように、 外周部 3 0を成形する際に、 複数の通路用シール部 3 4、 中央 シール部 4 1及びアンカ一 4 2を同時に成形することができるので、 燃料電池用 セパレ一タ 2 0を比較的簡単に製造することができる。
そして、キヤビティ 5 8内に充填したシリコーンゴム 5 7が反応硬化した後、 可動型 5 2を矢印③の如く上昇させて射出成形用金型 5 0を型開きする。
図 4 Eにおいて、 射出成形用金型 5 0を型開きした後、 固定型 5 1から燃料 電池用セパレ一タ 2 0を矢印④の如く取出して、 燃料電池用セパレ一タ 2 0の製 造工程が完了する。
図 4 A〜図 4 Eで説明したように、 セパレ一夕の外周部をゴム製部材とする ことで、 ゴム製部材を比較的簡単に製造することができる。 よって、 セパレ一夕 を生産する際に歩留まりを高めることができるので、 セパレー夕の生産性を高め ることができる。
また、 外周部 3 0に前記水素ガス通路 3 1、 酸素ガス通路 3 2及び生成水通 路 3 3を個別に囲うように突起状の通路用シール部 3 4を一体に成形するととも に、 外周部 3 0に中央部 2 2を囲う突起状の通路用シール部 4 1を一体に形成す ることにより、 燃料電池用のセパレ一タ 2 0を短時間で簡単に形成することがで き、 生産性をより一層高めることができる。
次に、 図 4 A〜図 4 Eで説明した燃料電池用セパレ一夕の製造方法の具体例 について、 図 5のシリコーンゴムの特性を示すグラフに基づいて説明する。縦軸 にシリコーンゴムの硬化時間を示し、 横軸にシリコ—ンゴムの温度を示す。
このグラフは、シリコーンゴムの代表的な特性を示す。グラフに示すように、 シリコーンゴムは 1 0 0〜1 2 0 °Cの低温域において、 硬化時間を 5 0〜3 3 0 秒と長く確保することができる。
そして、 シリコーンゴムは 1 2 0〜2 0 0 °Cの高温域において、 硬化時間を 5 0秒未満と短くすることができる。
よって、 図 4 Cに示すようにキヤビティ 5 8内 （すなわち、 射出成形用金型 5 0 ) を、 一例として 1 0 0〜1 2 0 °Cの低温域に保つことにより、 シリコーン ゴム 5 7を反応硬化しないように、 かつ低粘度域に保ちながら、 キヤビティ 5 8 内に液状のシリコーンゴム 5 7を充填することができる。
そして、溶融シリコーンゴム 5 7を中央部 2 2の周縁部 2 2 cに導いた後、 キヤビティ 5 8内を、 一例として 1 2 0〜2 0 0 °Cの高温域に急速加熱すること により、 導いた液状のシリコーンゴム 5 7を中央部 2 2の周縁 2 2 cで反応硬化 させることができる。
このように、 シリコーンゴム 5 7を低粘度状態で成形することにより、 射出 圧力を低圧に抑えることができる。 よって、 金属製中央部 2 2への局部的な応力 発生を緩和できるので、中央部 2 2の変形やバリの発生を防止することができる。
従って、 外周部 2 2を成形した後、 バリを除去する工程を不要にでき、 さら に中央部 2 2の変形を修正する工程を不要にできるので、 セパレー夕の生産工程 の簡素化を図り、 生産性を高めることができる。
上記実施例の燃料電池用セパレ—夕の製造方法においては、 射出成形用金型 5 0を急速加熱して液状シリコーンゴム 5 7を硬化させる例について説明した が、 本発明においては、 射出成形用金型 5 0を加熱しないで中央部 2 2のみを急 速加熱して液状シリコーンゴム 5 7を硬化させるという他の実施例を採用するこ とも可能である。
上記実施例では、 射出成形用金型 5 0を加熱する加熱機構が必要であるが、 他の実施例によれば射出成形用金型 5 0を加熱する必要がないので、 射出成形用 金型 5 0を加熱する加熱装置を不要にできる。 よって、 設備費を抑えることがで き、 さらに定常加熱による電力をなくすことができる。
加えて、射出成形用金型 5 0を加熱する必要がないので、 高溫による射出成 型用金型 5 0の歪の影響を緩和できる。 このように、 高温による射出成型用金型 5 0の歪の影響を緩和することで、 射出成型用金型 5 0のメンテナンス間隔を長 くでき、 射出成型用金型 5 0の稼働率を高めて生産性を上げることができる。
上記実施例では、 外周部 3 0、複数の通路用シール部 3 4、 中央シール部 4 1をシリコーンゴム材で一体に成形する例について説明したが、 これに限らない で、 その他のゴム材ゃ樹脂材を使用することも可能である。
更に、 外周部 3 0、 複数の通路用シール部 3 4及び中央シール部 4 1をそれ それ個別に形成することも可能であり、 さらに各々の前記部材 3 0 , 3 4 , 4 1 をそれぞれ異なる材質で形成することも可能である。
更にまた、 前記実施例では、 燃料電池用セパレータ 2 0の中央部 2 2を形成 する金属製部材としてステンレスを例に説明したが、 中央部 2 2を形成する金属 製部材はこれに限定するものではない。
更に、前記実施例では、セパレ—タ 2 0の外周部 3 0に複数のガス通路 3 1 , 3 2及び複数の生成水通路 3 3の各々を囲う突起状の通路用シール部 3 4を設け た例について説明したが、 通路用シール部 3 4は設けなくてもよい。
更にまた、 前記実施例では、 反応ガスとして水素ガスや酸素ガスを例に説明 するととともに、反応生成物として生成水を例に説明したが、これに限らないで、 その他の反応ガスや反応生成物に適用することも可能である。 産業上の利用可能性
以上説明したように、 本発明によれば、 セパレー夕の外周部をシリコーンゴ 厶製部材とし、 この外周部にガス通路や生成水通路を形成することにより、 ガス や生成水に対するガス通路及び生成水通路の耐食性が確保され、 燃料電池を製造 する上で有益である。

Claims

請 求 の 範 囲
1 . 外周部に反応ガスを導く複数のガス通路を設けるとともに反応生成物を導 く複数の反応生成物通路を設け、 前記ガス通路から中央部に反応ガスを導いて中 央部で反応した生成物を前記反応生成物通路に導く燃料電池用セパレー夕におい て、
前記中央部を金属製部材とするとともに前記外周部をゴム製部材とし、 この ゴム製部材に前記中央部を囲う突条部を一体に形成したことを特徴とする燃料電 池用セパレータ。
2 . 前記ゴム製部材をシリコーンゴム材としたことを特徴とする請求項 1記載 の燃料電池用セパレ一夕。
3 . シリコ一ンゴム製の外周部に反応ガスを導く複数のガス通路を設けるとと もに反応生成物を導く複数の反応生成物通路を設け、 前記ガス通路から金属製の 中央部に反応ガスを導いて中央部で反応した生成物を前記反応生成物通路に導く 燃料電池用セノ レータの製造方法であって、
前記金属製の中央部を射出成形用金型のキヤビティ内に配置する工程と、 このキヤビティ内を、 前記シリコーンゴムが反応硬化しないように、 かつ低 粘度域を保つように低温に保つ工程と、
この状態でキヤビティ内に液状のシリコーンゴムを充填しながら前記中央部 の周縁部に導く工程と、
前記中央部の周縁部に導いたシリコーンゴムを反応硬化させるため、 前記キ ャビティ内を加熱する工程と、
を含むことを特徴と 'する燃料電池用セパレー夕の製造方法。
4 . シリコ一ンゴム製の外周部に反応ガスを導く複数のガス通路を設けるとと もに反応生成物を導く複数の反応生成物通路を設け、 前記ガス通路から金属製の 中央部に反応ガスを導いて中央部で反応した生成物を前記反応生成物通路に導く 燃料電池用セパレ一夕の製造方法であって、
前記金属製の中央部を射出成形用金型のキヤビティ内に配置する工程と、 このキヤビティ内を、 前記シリコーンゴムが反応硬化しないように、 かつ低 粘度域を保つように低温に保つ工程と、
この状態でキヤビティ内に液状のシリコーンゴムを充填しながら前記中央部 の周縁部に導く工程と、
前記中央部の周縁部に導いたシリコ—ンゴムを反応硬化させるため、 前記中 央部を加熱する工程と、
を含むことを特徴とする燃料電池用セパレータの製造方法。
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