JPH0477421B2 - - Google Patents
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- JPH0477421B2 JPH0477421B2 JP61281068A JP28106886A JPH0477421B2 JP H0477421 B2 JPH0477421 B2 JP H0477421B2 JP 61281068 A JP61281068 A JP 61281068A JP 28106886 A JP28106886 A JP 28106886A JP H0477421 B2 JPH0477421 B2 JP H0477421B2
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- Japan
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- separator
- rib
- fuel cell
- less
- joined
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- 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
- H01M8/0271—Sealing or supporting means around electrodes, matrices or membranes
-
- 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
- H01M8/0258—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors characterised by the configuration of channels, e.g. by the flow field of the reactant or coolant
-
- 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
- H01M8/0297—Arrangements for joining electrodes, reservoir layers, heat exchange units or bipolar separators to each other
-
- 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
-
- 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
- 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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- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Sustainable Energy (AREA)
- Fuel Cell (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
［産業上の利用分野］
本発明は、リン酸型燃料電池用電極支持部材及
びその製造方法に係る。
びその製造方法に係る。
より詳細には本発明は、セパレーター、セパレ
ーターと接合されて反応ガス孔道となる複数の溝
を形成する多孔性炭素質リブ部及び端部シール部
から成り、前記リブ部および端部シール部が直交
して相対するようにセパレーターの両面に接合し
て形成した燃料電池用部材であつて、リブ部とセ
パレーターがフツ素樹脂デイスパージヨンにより
接合されていること、及び前記セパレーターのリ
ブ部を接合した面のリブ部に平行な各端部に端部
シール部がフツ素樹脂層を介して接合されている
ことを特徴とする燃料電池用部材及びその製造方
法に係る。
ーターと接合されて反応ガス孔道となる複数の溝
を形成する多孔性炭素質リブ部及び端部シール部
から成り、前記リブ部および端部シール部が直交
して相対するようにセパレーターの両面に接合し
て形成した燃料電池用部材であつて、リブ部とセ
パレーターがフツ素樹脂デイスパージヨンにより
接合されていること、及び前記セパレーターのリ
ブ部を接合した面のリブ部に平行な各端部に端部
シール部がフツ素樹脂層を介して接合されている
ことを特徴とする燃料電池用部材及びその製造方
法に係る。
［発明の背景］
近年燃料電池は、クリーンなエネルギーの発生
装置として、あるいは火力または水力発電等の運
転の平準化またはエネルギー効率の向上等によ
り、省資源に貢献し得る開閉自在な発電装置とし
て注目されており、燃料電池及びその周辺システ
ムの開発利用についての要望には高いものがあ
る。
装置として、あるいは火力または水力発電等の運
転の平準化またはエネルギー効率の向上等によ
り、省資源に貢献し得る開閉自在な発電装置とし
て注目されており、燃料電池及びその周辺システ
ムの開発利用についての要望には高いものがあ
る。
特に最近の燃料電池の実用化及び量産化に伴
い、燃料電池としての性能のみならず電池寸法の
コンパクト化、製造上のコスト削減等に対する要
求も高くなつている。
い、燃料電池としての性能のみならず電池寸法の
コンパクト化、製造上のコスト削減等に対する要
求も高くなつている。
［従来の技術］
従来リン酸型燃料電池としては、不透過性の緻
密質黒鉛製薄板を機械的に溝加工して反応ガス孔
道を形成したセパレーターを用い、その上に電極
基板としての炭素繊維紙を介してリン酸マトリツ
クスを配したものが公知であつた。しかしなが
ら、このような構造の燃料電池ではセパレーター
の溝加工のコストが高く、さらにセパレーターリ
ブ部は緻密炭素材であるためリン酸を貯留できな
いという問題を有していた。
密質黒鉛製薄板を機械的に溝加工して反応ガス孔
道を形成したセパレーターを用い、その上に電極
基板としての炭素繊維紙を介してリン酸マトリツ
クスを配したものが公知であつた。しかしなが
ら、このような構造の燃料電池ではセパレーター
の溝加工のコストが高く、さらにセパレーターリ
ブ部は緻密炭素材であるためリン酸を貯留できな
いという問題を有していた。
最近、緻密質炭素材のセパレーターに同様の炭
素材のリブ部を接合した構造のものが提案されて
いるが、このような構造では上記のリン酸の貯留
の問題が解決されないばかりではなく、接合条件
によつては端部のガスシール性に不安が残るとい
う新たな問題を引き起している。
素材のリブ部を接合した構造のものが提案されて
いるが、このような構造では上記のリン酸の貯留
の問題が解決されないばかりではなく、接合条件
によつては端部のガスシール性に不安が残るとい
う新たな問題を引き起している。
［発明の目的］
本発明は、炭素質薄板の複雑な溝加工をするこ
となく極めて容易に、従つて安価に製造し得る端
部シール部及びリブ部を有するセパレーターであ
る燃料電池用部材を提供することを目的とする。
となく極めて容易に、従つて安価に製造し得る端
部シール部及びリブ部を有するセパレーターであ
る燃料電池用部材を提供することを目的とする。
本発明はまた、端部ガスシール性に極めて信頼
のおける燃料電池用部材を提供することを目的と
する。
のおける燃料電池用部材を提供することを目的と
する。
本発明はまた、反応ガス孔道を形成するリブ部
にリン酸を貯留し得る燃料電池用部材を提供する
ことを目的とする。
にリン酸を貯留し得る燃料電池用部材を提供する
ことを目的とする。
本発明はさらに、上記燃料電池用部材の製造方
法を提供することも目的とする。
法を提供することも目的とする。
本発明のさらに他の目的および利点は以下の記
載から当業者には明らかであろう。
載から当業者には明らかであろう。
［発明の構成］
本発明は、セパレーター、セパレーターと接合
されて反応ガス孔道となる複数の溝を形成する多
孔性炭素質リブ部及び端部シール部から成り、前
記リブ部および端部シール部が直交して相対する
ようにセパレーターの両面に接合して形成した燃
料電池用部材であつて、前記リブ部とセパレータ
ーがフツ素樹脂デイスパージヨンにより接合され
ていること、及び前記セパレーターのリブ部を接
合した面のリブ部に平行な各端部に端部シール部
がフツ素樹脂層を介して接合されていることを特
徴とする燃料電池用部材を提供する。
されて反応ガス孔道となる複数の溝を形成する多
孔性炭素質リブ部及び端部シール部から成り、前
記リブ部および端部シール部が直交して相対する
ようにセパレーターの両面に接合して形成した燃
料電池用部材であつて、前記リブ部とセパレータ
ーがフツ素樹脂デイスパージヨンにより接合され
ていること、及び前記セパレーターのリブ部を接
合した面のリブ部に平行な各端部に端部シール部
がフツ素樹脂層を介して接合されていることを特
徴とする燃料電池用部材を提供する。
また本発明は、セパレーター材の両面の端部の
端部シール部材接合部を除く部分にフツ素樹脂デ
イスパージヨンを塗布し、乾燥後セパレーター材
の所定の位置に複数の多孔性炭素質リブ部材が１
つのセパレーター面では夫々が平行になるように
し、セパレーターの両面では該リブ部材が相互に
直交するように上記フツ素樹脂デイスパージヨン
により該リブ部材を接合し、前記リブ部材が接合
されたセパレーター材面のリブ部材に平行な各端
部にフツ素樹脂のシートを介してガス不透過性の
緻密炭素材からなる端部シール部材を接合するこ
とからなる前記燃料電池用部材の製造方法も提供
する。
端部シール部材接合部を除く部分にフツ素樹脂デ
イスパージヨンを塗布し、乾燥後セパレーター材
の所定の位置に複数の多孔性炭素質リブ部材が１
つのセパレーター面では夫々が平行になるように
し、セパレーターの両面では該リブ部材が相互に
直交するように上記フツ素樹脂デイスパージヨン
により該リブ部材を接合し、前記リブ部材が接合
されたセパレーター材面のリブ部材に平行な各端
部にフツ素樹脂のシートを介してガス不透過性の
緻密炭素材からなる端部シール部材を接合するこ
とからなる前記燃料電池用部材の製造方法も提供
する。
以下、添付の図面を参照して本発明の燃料電池
用部材をさらに詳しく説明する。
用部材をさらに詳しく説明する。
第１図は本発明の燃料電池用部材の斜視図であ
る。尚、図は誇張して描いたものであり実寸を表
わすものではない。各部材の大きさ、特に厚みに
関する適当な大きさ等は当業者には明らかであろ
う。
る。尚、図は誇張して描いたものであり実寸を表
わすものではない。各部材の大きさ、特に厚みに
関する適当な大きさ等は当業者には明らかであろ
う。
本発明の燃料電池用部材は、セパレーター１
と、該セパレーターと共に反応ガス孔道となる溝
部を形成する複数のリブ部２と、該リブ部に平行
方向のセパレーター各端部の端部シール部３とか
らなる構造を有している。
と、該セパレーターと共に反応ガス孔道となる溝
部を形成する複数のリブ部２と、該リブ部に平行
方向のセパレーター各端部の端部シール部３とか
らなる構造を有している。
リブ部２及び端部シール部３の長さはセパレー
ター１の辺長に等しい。図に示したようにリブ部
２はセパレーター１の両面に直交して相対するよ
うに所望の間隔をあけて接合されており、各面の
リブ部２に平行なセパレーターの両端部に端部シ
ール部が両者の外端が一致するように接合されて
いる。セパレーター１とリブ部２はフツ素樹脂デ
イスパージヨンにより接合されており、またセパ
レーターと端部シール部３はフツ素樹脂シート４
を介して接合されている。
ター１の辺長に等しい。図に示したようにリブ部
２はセパレーター１の両面に直交して相対するよ
うに所望の間隔をあけて接合されており、各面の
リブ部２に平行なセパレーターの両端部に端部シ
ール部が両者の外端が一致するように接合されて
いる。セパレーター１とリブ部２はフツ素樹脂デ
イスパージヨンにより接合されており、またセパ
レーターと端部シール部３はフツ素樹脂シート４
を介して接合されている。
第２図は第１図の本発明の燃料電池用部材の
−における部分断面図である。
−における部分断面図である。
図に示したリブ部は断面形状が長方形であり、
シールされた端部に平行に直線的に伸びるもので
あるが、形成される反応ガス孔道が反応ガスを充
分に供給し得るものであれば任意の形状とし得
る。また非直線的なものにすることもでき、この
場合部材の受ける応力の分散を計ることができ特
に製造時等に有利である。さらには反応ガス孔道
を内部で連通させるようにリブ部を不連続のもの
とすることも可能であり、円、楕円、長方形等の
任意の形状のセパレーターとの接合面を有する部
材をセパレーターに直列、錯列、あるいは任意に
接合してもよい。燃料電池とした時に形成される
反応ガス孔道断面図に関してもセパレーターを挟
んだ両側において同一である必要はなく、供給反
応ガスの条件等により変更してもよい。もちろん
これ等の組み合せも可能である。
シールされた端部に平行に直線的に伸びるもので
あるが、形成される反応ガス孔道が反応ガスを充
分に供給し得るものであれば任意の形状とし得
る。また非直線的なものにすることもでき、この
場合部材の受ける応力の分散を計ることができ特
に製造時等に有利である。さらには反応ガス孔道
を内部で連通させるようにリブ部を不連続のもの
とすることも可能であり、円、楕円、長方形等の
任意の形状のセパレーターとの接合面を有する部
材をセパレーターに直列、錯列、あるいは任意に
接合してもよい。燃料電池とした時に形成される
反応ガス孔道断面図に関してもセパレーターを挟
んだ両側において同一である必要はなく、供給反
応ガスの条件等により変更してもよい。もちろん
これ等の組み合せも可能である。
しかしながら上記リブ部の形状は、特に本発明
の１つの目的である容易な工程により製造し得る
燃料電池用部材を提供するという観点からは、当
然図に示したような断面が長方形の柱状の形状と
するのが最も有利である。この様な断面が長方形
の形状のリブ部において、その大きさは形成され
る燃料電池に所望のものとし得るが、高さ0.4〜
1.5mm、幅が1.0〜3.3mmが好ましく、また接合する
間隔は１〜３mmとするのが好ましい。
の１つの目的である容易な工程により製造し得る
燃料電池用部材を提供するという観点からは、当
然図に示したような断面が長方形の柱状の形状と
するのが最も有利である。この様な断面が長方形
の形状のリブ部において、その大きさは形成され
る燃料電池に所望のものとし得るが、高さ0.4〜
1.5mm、幅が1.0〜3.3mmが好ましく、また接合する
間隔は１〜３mmとするのが好ましい。
リブ部は、多孔性炭素質であり、800℃以上で
の焼成後において、平均嵩密度0.4〜0.8ｇ／c.c.ガ
ス透過率200ml／cm2・hr・mmAq以上、及び電気抵
抗100ｍΩ・cm以下の特性を有し、気孔の少なく
とも80％以上が開気孔であることが好ましい。
の焼成後において、平均嵩密度0.4〜0.8ｇ／c.c.ガ
ス透過率200ml／cm2・hr・mmAq以上、及び電気抵
抗100ｍΩ・cm以下の特性を有し、気孔の少なく
とも80％以上が開気孔であることが好ましい。
本発明燃料電池用部材の多孔性炭素質リブ部材
としては、短炭素繊維、バインダー及び有機粒状
物質の混合物を加熱加圧成形したもの（例えば特
開昭59−68170号及び特開昭58−117649号参照）、
特に長さ２mm以下の短炭素繊維20〜60wt％、フ
エノール樹脂20〜50w％および有機粒状物質（細
孔調節材）20〜50wt％からなる混合物を成形温
度100〜180℃、成形圧力２〜100Kgｆ／cm2Ｇ、圧
力保持時間１〜60分の条件で成形し、800℃以上
で焼成したものが用いられる。
としては、短炭素繊維、バインダー及び有機粒状
物質の混合物を加熱加圧成形したもの（例えば特
開昭59−68170号及び特開昭58−117649号参照）、
特に長さ２mm以下の短炭素繊維20〜60wt％、フ
エノール樹脂20〜50w％および有機粒状物質（細
孔調節材）20〜50wt％からなる混合物を成形温
度100〜180℃、成形圧力２〜100Kgｆ／cm2Ｇ、圧
力保持時間１〜60分の条件で成形し、800℃以上
で焼成したものが用いられる。
上記のような炭素材前駆体混合物を一旦平板状
に成型及び焼成した後切断して所望大きさのリブ
部材とすればよい。
に成型及び焼成した後切断して所望大きさのリブ
部材とすればよい。
セパレーターは平均嵩密度1.4ｇ／c.c.以上、ガ
ス透過率10-7ml／cm2・hr・mmAq以下、電気抵抗
10ｍΩ・cm以下で厚さ２mm以下が好ましく、2000
℃以上で焼成されたものがより好ましい。
ス透過率10-7ml／cm2・hr・mmAq以下、電気抵抗
10ｍΩ・cm以下で厚さ２mm以下が好ましく、2000
℃以上で焼成されたものがより好ましい。
本発明で使用するセパレーター材としては2000
℃で焼成したときの焼成収縮率が0.2％以下の緻
密炭素板が好ましい。
℃で焼成したときの焼成収縮率が0.2％以下の緻
密炭素板が好ましい。
また端部シール部は平均嵩密度が1.4ｇ／c.c.以
上でガス透過率が10-4ml／cm2・hr・mmAq以下の
緻密炭素材であることが好ましい。
上でガス透過率が10-4ml／cm2・hr・mmAq以下の
緻密炭素材であることが好ましい。
本発明において、多孔性炭素質リブ部材とセパ
レーター材は、フツ素樹脂のデイスパージヨンに
より接合する。使用できるフツ素樹脂としては、
例えば四フツ化エチレン樹脂（略称PTFE、融点
327℃、4.6Kgｆ／cm2Ｇ熱変形温度121℃）、四フツ
化エチレン−六フツ化プロピレン共重合樹脂（略
称FEP、融点250〜280℃、4.6Kgｆ／cm2Ｇ熱変形
温度72℃）、フツ化アルコキシエチレン樹脂（略
称PFA、融点300〜310℃、4.6Kgｆ／cm2Ｇ熱変形
温度75℃）、フツ化エチレンプロピレン樹脂（略
称TFP、融点290〜300℃）などがある。これら
のフツ素樹脂は市販されている。
レーター材は、フツ素樹脂のデイスパージヨンに
より接合する。使用できるフツ素樹脂としては、
例えば四フツ化エチレン樹脂（略称PTFE、融点
327℃、4.6Kgｆ／cm2Ｇ熱変形温度121℃）、四フツ
化エチレン−六フツ化プロピレン共重合樹脂（略
称FEP、融点250〜280℃、4.6Kgｆ／cm2Ｇ熱変形
温度72℃）、フツ化アルコキシエチレン樹脂（略
称PFA、融点300〜310℃、4.6Kgｆ／cm2Ｇ熱変形
温度75℃）、フツ化エチレンプロピレン樹脂（略
称TFP、融点290〜300℃）などがある。これら
のフツ素樹脂は市販されている。
前記フツ素樹脂デイスパージヨンは、上記のよ
うなフツ素樹脂の10〜70重量％、例えば約60重量
％のデイスパージヨンとして使用する。このデイ
スパージヨンには少量の界面活性剤を添加するこ
とができる。
うなフツ素樹脂の10〜70重量％、例えば約60重量
％のデイスパージヨンとして使用する。このデイ
スパージヨンには少量の界面活性剤を添加するこ
とができる。
上記フツ素樹脂デイスパージヨンをセパレータ
ー材の両面の端部の端部シール部材を接合する部
分を除いた部分に３〜７mg／cm2の塗布量で塗布し
た後、各リブ部材の接合面をつき合わせ、10〜60
Kgｆ／cm2Ｇ以上の圧力、約300〜430℃の温度、プ
レス時間１〜60分で融着接合する。
ー材の両面の端部の端部シール部材を接合する部
分を除いた部分に３〜７mg／cm2の塗布量で塗布し
た後、各リブ部材の接合面をつき合わせ、10〜60
Kgｆ／cm2Ｇ以上の圧力、約300〜430℃の温度、プ
レス時間１〜60分で融着接合する。
因みに、上記のようなフツ素樹脂は非導電性物
質であるが、多孔性炭素質リブ部とセパレーター
間の導電性は前記接合条件により充分に確保され
る。これは上記の接合における圧着時にセパレー
ターに塗布されたフツ素樹脂が熱変形し多孔性炭
素質リブ部材中に含浸されるような形で両部材が
接合されるため、両部材が充分な強度で接合され
ると同時に両部材の接触も充分に確保されるため
と考えられる。
質であるが、多孔性炭素質リブ部とセパレーター
間の導電性は前記接合条件により充分に確保され
る。これは上記の接合における圧着時にセパレー
ターに塗布されたフツ素樹脂が熱変形し多孔性炭
素質リブ部材中に含浸されるような形で両部材が
接合されるため、両部材が充分な強度で接合され
ると同時に両部材の接触も充分に確保されるため
と考えられる。
本発明で端部シール部材とセパレーター材の接
合に使用するフツ素樹脂は特に限定されないが、
例えば前述のセパレーター材とリブ部材を接合す
るのに使用したフツ素樹脂を使用することがで
き、これ等を、例えば厚さ100μ程度のシートと
して使用する。
合に使用するフツ素樹脂は特に限定されないが、
例えば前述のセパレーター材とリブ部材を接合す
るのに使用したフツ素樹脂を使用することがで
き、これ等を、例えば厚さ100μ程度のシートと
して使用する。
セパレーター材と端部シール部材の接合は、セ
パレーター材の端部シール部材接合面とこれに接
合させる端部シール部材の面との間に上記フツ素
樹脂のシートを挾持させ、１Kgｆ／cm2Ｇ以上の圧
力で該樹脂の（融点−50℃）以上の温度で融着接
合することによつて行なう。
パレーター材の端部シール部材接合面とこれに接
合させる端部シール部材の面との間に上記フツ素
樹脂のシートを挾持させ、１Kgｆ／cm2Ｇ以上の圧
力で該樹脂の（融点−50℃）以上の温度で融着接
合することによつて行なう。
前記の多孔性炭素質リブ部材とセパレーター
材、及び上記の端部シール部材とセパレーター材
の接合は条件を適当に選べば同時に又は別々に行
なうことができる。
材、及び上記の端部シール部材とセパレーター材
の接合は条件を適当に選べば同時に又は別々に行
なうことができる。
本発明の燃料電池用部材においては、接合部も
含めて端部シール部を通して外部に漏れるリーク
量は、拡散が支配的で圧力にはあまり影響されな
いが、本発明では500mmAqの差圧下で接合部周辺
長あたりの単位時間内リークガス量として〔リー
クガス量／（辺長）・（差圧）〕なる関係で表わす
ものとすると10-2ml／cm2・hr・mmAq以下が好ま
しい。
含めて端部シール部を通して外部に漏れるリーク
量は、拡散が支配的で圧力にはあまり影響されな
いが、本発明では500mmAqの差圧下で接合部周辺
長あたりの単位時間内リークガス量として〔リー
クガス量／（辺長）・（差圧）〕なる関係で表わす
ものとすると10-2ml／cm2・hr・mmAq以下が好ま
しい。
［発明の効果］
本発明の燃料電池用部材は、予め成形・焼成し
た所望の物性を有する構成各部原材料を単に切断
して金型内で加熱・圧着して接合するだけでよい
ので、従来のような緻密炭素材のセパレーターに
複雑な溝加工する必要がなく、従来の緻密炭素板
に溝加工した部材に比べて極めて安価に製造でき
る。
た所望の物性を有する構成各部原材料を単に切断
して金型内で加熱・圧着して接合するだけでよい
ので、従来のような緻密炭素材のセパレーターに
複雑な溝加工する必要がなく、従来の緻密炭素板
に溝加工した部材に比べて極めて安価に製造でき
る。
また本発明の燃料電池用部材は端部シール部が
フツ素樹脂で一体的に接合形成されているため、
端部の耐ガスリーク性が極めて優れている。
フツ素樹脂で一体的に接合形成されているため、
端部の耐ガスリーク性が極めて優れている。
またリブ部に多孔性炭素材を使用したので、形
成された燃料電池の反応ガス孔道形成壁面にリン
酸を貯留し得、且つ反応ガスを拡散し得る。
成された燃料電池の反応ガス孔道形成壁面にリン
酸を貯留し得、且つ反応ガスを拡散し得る。
さらには、リブ部とセパレーター、また端部シ
ール部とセパレーターがフツ素樹脂で接合一体化
されているため耐リン酸性に優れている。
ール部とセパレーターがフツ素樹脂で接合一体化
されているため耐リン酸性に優れている。
［実施例］
以下、本発明を実施例により説明するが、本発
明は以下の実施例に限定されるものではない。
明は以下の実施例に限定されるものではない。
以下の材料を使用して燃料電池用部材を製造し
た。
た。
リブ部材
予め800℃以上で焼成された多孔性炭素質平
板材料（呉羽化学工業(株)製、商品名“KES−
400”、嵩密度0.58ｇ／c.c.、ガス透過率550ml／
cm2・hr・mmAq、電気抵抗30ｍΩ・cm、厚さ1.2
mm）を厚さ0.1mmのダイヤモンドブレードで巾
２mm、長さ300mmに切断したものを使用した。
板材料（呉羽化学工業(株)製、商品名“KES−
400”、嵩密度0.58ｇ／c.c.、ガス透過率550ml／
cm2・hr・mmAq、電気抵抗30ｍΩ・cm、厚さ1.2
mm）を厚さ0.1mmのダイヤモンドブレードで巾
２mm、長さ300mmに切断したものを使用した。
セパレーター材
昭和電工(株)製緻密炭素板（商品名“SG−２”
嵩密度1.55ｇ／c.c.、ガス透過率10-9ml／cm2・
hr・mmAq以下、電気抵抗4.5ｍΩ・cm以下、厚
さ0.6mm）を縦、横それぞれ300mmに裁断してセ
パレーター材とした。
嵩密度1.55ｇ／c.c.、ガス透過率10-9ml／cm2・
hr・mmAq以下、電気抵抗4.5ｍΩ・cm以下、厚
さ0.6mm）を縦、横それぞれ300mmに裁断してセ
パレーター材とした。
端部シール部材
東海カーボン(株)製の緻密炭素板（商品名“ト
ーカセパレーター”、嵩密度1.85ｇ／c.c.、ガス
透過率10-7ml／cm2・hr・mmAq以下、厚さ1.1
mm）を縦300mm×横15mmに裁断したものを４個
作り、端部シール部材とした。
ーカセパレーター”、嵩密度1.85ｇ／c.c.、ガス
透過率10-7ml／cm2・hr・mmAq以下、厚さ1.1
mm）を縦300mm×横15mmに裁断したものを４個
作り、端部シール部材とした。
フツ素樹脂デイスパージヨン
水中にPTFEを60重量％含有するPTFEデイ
スパージヨン（三井デユポンフロロケミカル(株)
製、商品名“Ｊ−30”）を使用した。
スパージヨン（三井デユポンフロロケミカル(株)
製、商品名“Ｊ−30”）を使用した。
フツ素樹脂
シート（ニチアス(株)製、商品名
“TOMBO900”、厚さ0.1mm）を端部シール部材
の縦、横の寸法に合わせて裁断したものを４枚
作つて使用した。
“TOMBO900”、厚さ0.1mm）を端部シール部材
の縦、横の寸法に合わせて裁断したものを４枚
作つて使用した。
セパレーター材の両面の端部シール部材を接合
しない部分にPTFEデイスパージヨンを５mg／cm2
の塗布量で塗布し、乾燥した。所定の金型内に所
定数のリブ部材、セパレーター材、所定数のリブ
部材の順で供給し、温度380℃で圧力20Kgｆ／cm2
Ｇ、圧力保持時間20分により融着接合した。
しない部分にPTFEデイスパージヨンを５mg／cm2
の塗布量で塗布し、乾燥した。所定の金型内に所
定数のリブ部材、セパレーター材、所定数のリブ
部材の順で供給し、温度380℃で圧力20Kgｆ／cm2
Ｇ、圧力保持時間20分により融着接合した。
次にセパレーターのリブ部に平行な端部面に
PTFEシートを介して端部シール部材を、各部材
の外端がそろうようにセツトし、上記と同様の条
件で融着接合し、厚さ3.0mmの部材を得た。
PTFEシートを介して端部シール部材を、各部材
の外端がそろうようにセツトし、上記と同様の条
件で融着接合し、厚さ3.0mmの部材を得た。
得られた部材を95重量％のリン酸液中に１時間
浸漬した後、滴り落ちる液を切つて、重量を測定
したところ、重量増加は41％であつた。これに対
して、緻密炭素材（東海カーボン(株)製、嵩密度
1.85ｇ／c.c.、商品名トーカセパレーター、厚さ
3.0mm）を溝加工して上記部材と同一寸法の部材
を作り、同様にリン酸液中に浸漬した重量増加は
６％であつた。このように本発明の部材のリン酸
液担持量は、リブ部が緻密炭素材からなる部材に
比して極めて優れたものであることがわかる。
浸漬した後、滴り落ちる液を切つて、重量を測定
したところ、重量増加は41％であつた。これに対
して、緻密炭素材（東海カーボン(株)製、嵩密度
1.85ｇ／c.c.、商品名トーカセパレーター、厚さ
3.0mm）を溝加工して上記部材と同一寸法の部材
を作り、同様にリン酸液中に浸漬した重量増加は
６％であつた。このように本発明の部材のリン酸
液担持量は、リブ部が緻密炭素材からなる部材に
比して極めて優れたものであることがわかる。
また得られた部材の電気抵抗を測定したところ
35ｍΩ・cm2であつた。これに対し、リブ部材とセ
パレーター材を上記部材と同様に重ねてPTFEデ
イスパージヨンで接合せずに電気抵抗を同様に測
定したところ60ｍΩ・cm2であり、PTFEデイスパ
ージヨンを用いて接合することにより、リブ部と
セパレーター間の接触抵抗を低減し得ることもわ
かつた。
35ｍΩ・cm2であつた。これに対し、リブ部材とセ
パレーター材を上記部材と同様に重ねてPTFEデ
イスパージヨンで接合せずに電気抵抗を同様に測
定したところ60ｍΩ・cm2であり、PTFEデイスパ
ージヨンを用いて接合することにより、リブ部と
セパレーター間の接触抵抗を低減し得ることもわ
かつた。
添付の第１図は本発明の燃料電池用部材の斜視
図であり、第２図は本発明の燃料電池用部材の部
分断面図である。 １……セパレーター、２……リブ部、３……端
部シール部、４……フツ素樹脂。
図であり、第２図は本発明の燃料電池用部材の部
分断面図である。 １……セパレーター、２……リブ部、３……端
部シール部、４……フツ素樹脂。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ セパレーター、セパレーターと接合されて反
応ガス孔道となる複数の溝を形成する多孔性炭素
質リブ部及び端部シール部から成り、前記リブ部
および端部シール部が直交して相対するようにセ
パレーターの両面に接合して形成した燃料電池用
部材であつて、リブ部とセパレーターがフツ素樹
脂デイスパージヨンにより接合されていること、
及び前記セパレーターのリブ部を接合した面のリ
ブ部に平行な各端部に端部シール部がフツ素樹脂
層を介して接合されていることを特徴とする燃料
電池用部材。 ２ 多孔性炭素質リブ部が、0.4〜0.8ｇ／c.c.の嵩
密度、200ml／cm2・hr・mmAq以上のガス透過率、
および100ｍΩ・cm以下の電気抵抗を有する多孔
性炭素材であることを特徴とする特許請求の範囲
第１項に記載の燃料電池用部材。 ３ セパレーターが1.4ｇ／c.c.以上の嵩密度、
10-7ml／cm2・hr・mmAq以下のガス透過率、10ｍ
Ω・cm以下の電気抵抗、および２mm以下の厚さを
有する緻密炭素材であることを特徴とする特許請
求の範囲第１項または第２項に記載の燃料電池用
部材。 ４ 端部シール部が1.4ｇ／c.c.以上の嵩密度およ
び10-4ml／cm2・hr・mmAq以下のガス透過率を有
する緻密炭素材であることを特徴とする特許請求
の範囲第１項〜第３項のいずれかに記載の燃料電
池用部材。 ５ 多孔性炭素質リブ部の多孔性炭素材の気孔の
少なくとも80％以上が開気孔であることを特徴と
する特許請求の範囲第１項〜第４項のいずれかに
記載の燃料電池用部材。 ６ セパレーター材の両面の端部の端部シール部
材接合部を除く部分にフツ素樹脂デイスパージヨ
ンを塗布し、乾燥後セパレーター材の所定の位置
に複数の多孔性炭素質リブ部材が１つのセパレー
ター面では夫々が平行になるようにし、セパレー
ターの両面では該リブ部材が相互に直交するよう
に上記フツ素樹脂デイスパージヨンにより該リブ
部材を接合し、前記リブ部材が接合されたセパレ
ーター材面のリブ部材に平行な各端部にフツ素樹
脂のシートを介してガス不透過性の緻密炭素材か
らなる端部シール部材を接合することからなる燃
料電池用部材の製造方法。 ７ 多孔性炭素質リブ部材を、長さ２mm以下の短
炭素繊維20〜60重量％、バインダー20〜50重量％
および有機粒状物質20〜50重量％からなる混合物
を一体的に加熱加圧成形した成形部材を焼成して
製造することを特徴とする特許請求の範囲第６項
に記載の方法。 ８ セパレーター材が、1.4ｇ／c.c.以上の嵩密度、
10-7ml／cm2・hr・mmAq以下のガス透過率、10ｍ
Ω・cm以下の電気抵抗及び２mm以下の厚さを有す
る緻密炭素板であることを特徴とする特許請求の
範囲第６項または第７項に記載の方法。 ９ 端部シール部材が1.4ｇ／c.c.以上の嵩密度お
よび10-4ml／cm2・hr・mmAq以下のガス透過率を
有する緻密炭素材であることを特徴とする特許請
求の範囲第６項〜第８項のいずれかに記載の方
法。 １０ 多孔性炭素質リブ部材が0.4〜0.8ｇ／c.c.の
嵩密度、200ml／cm2・hr・mmAq以上のガス透過
率、および100ｍΩ・cm以下の電気抵抗を有する
ことを特徴とする特許請求の範囲第６項〜第９項
のいずれかに記載の方法。 １１ リブ部材とセパレーターのフツ素樹脂デイ
スパージヨンによる接合条件が、温度300℃〜430
℃、プレス圧力10〜60Kgｆ／cm2Ｇ以上、プレス時
間１〜60分の範囲であることを特徴とする特許請
求の範囲第６項〜第１０項のいずれかに記載の方
法。 １２ 端部シール部材とセパレーター材とのフツ
素樹脂を介しての接合条件が、圧力１Kgｆ／cm2Ｇ
以上で前記フツ素樹脂の（融点−50℃）以上の温
度であることを特徴とする特許請求の範囲第６項
〜第１１項のいずれかに記載の方法。 １３ 多孔性炭素質リブ部材の気孔の少なくとも
80％以上が開気孔であることを特徴とする特許請
求の範囲第６項〜第１２項のいずれかに記載の方
法。 １４ セパレーター材に多孔性炭素質リブ部材と
端部シール部材を同時に又は別々に接合すること
を特徴とする特許請求の範囲第６項〜第１３項の
いずれかに記載の方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61281068A JPS63133459A (ja) | 1986-11-26 | 1986-11-26 | 端部シ−ル部付燃料電池用部材及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61281068A JPS63133459A (ja) | 1986-11-26 | 1986-11-26 | 端部シ−ル部付燃料電池用部材及びその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63133459A JPS63133459A (ja) | 1988-06-06 |
| JPH0477421B2 true JPH0477421B2 (ja) | 1992-12-08 |
Family
ID=17633864
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61281068A Granted JPS63133459A (ja) | 1986-11-26 | 1986-11-26 | 端部シ−ル部付燃料電池用部材及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63133459A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4587632B2 (ja) * | 2002-02-07 | 2010-11-24 | 三菱鉛筆株式会社 | 燃料電池用セパレータ及びその製造方法 |
| JP2008123729A (ja) * | 2006-11-09 | 2008-05-29 | Fuji Electric Holdings Co Ltd | リン酸型燃料電池 |
-
1986
- 1986-11-26 JP JP61281068A patent/JPS63133459A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63133459A (ja) | 1988-06-06 |
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