JPH11297338A - 固体高分子型燃料電地用セパレータ及びその製造方法 - Google Patents
固体高分子型燃料電地用セパレータ及びその製造方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 従来技術の難点を解消し、電極部との接触抵
抗が低い固体高分子型燃料電地用セパレータ及びその製
造方法を提供する。 【構成】 本発明の固体高分子型燃料電地用セパレータ
は、電極部と接触する面の表面粗さが、プローブ先端径
５μｍの表面粗さ計により測定した値で、Ｒａ＝０．１
μｍ〜１０μｍであることを特徴とし、又、本発明の固
体高分子型燃料電地用セパレータの製造方法は、固体高
分子型燃料電地用セパレータ成形体を酸性溶液に浸漬す
ることにより、電極部と接触する面の表面粗さを、プロ
ーブ先端径５μｍの表面粗さ計により測定した値で、Ｒ
ａ＝０．１μｍ〜１０μｍとすることを特徴とする。
抗が低い固体高分子型燃料電地用セパレータ及びその製
造方法を提供する。 【構成】 本発明の固体高分子型燃料電地用セパレータ
は、電極部と接触する面の表面粗さが、プローブ先端径
５μｍの表面粗さ計により測定した値で、Ｒａ＝０．１
μｍ〜１０μｍであることを特徴とし、又、本発明の固
体高分子型燃料電地用セパレータの製造方法は、固体高
分子型燃料電地用セパレータ成形体を酸性溶液に浸漬す
ることにより、電極部と接触する面の表面粗さを、プロ
ーブ先端径５μｍの表面粗さ計により測定した値で、Ｒ
ａ＝０．１μｍ〜１０μｍとすることを特徴とする。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、固体高分子型燃料電池
セパレータ及びその製造方法に関するものである。
セパレータ及びその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】燃料電池は、資源の枯渇に留意する必要
のある化石燃料を使用する必要がほとんどない上に、発
電において騒音をほとんど発生せず、エネルギーの回収
率も他のエネルギー発電機関と比べて高くできる等の優
れた性質を持つために、ビルや工場の比較的小型の発電
プラントとして開発が進められている。
のある化石燃料を使用する必要がほとんどない上に、発
電において騒音をほとんど発生せず、エネルギーの回収
率も他のエネルギー発電機関と比べて高くできる等の優
れた性質を持つために、ビルや工場の比較的小型の発電
プラントとして開発が進められている。
【０００３】中でも固体高分子型燃料電池は、他タイプ
の燃料電池と比べて低温で作動するので、電池を構成す
る部品の腐食の問題がなく、材料面の腐食の心配が少な
い反面、低温作動の割に比較的大電流を放電することが
可能といった特徴を有し、車載用の内燃機関の代替電源
として注目を集めている。
の燃料電池と比べて低温で作動するので、電池を構成す
る部品の腐食の問題がなく、材料面の腐食の心配が少な
い反面、低温作動の割に比較的大電流を放電することが
可能といった特徴を有し、車載用の内燃機関の代替電源
として注目を集めている。
【０００４】この固体高分子型燃料電池を構成する部品
の中で、セパレータは、燃料電池セルヘ流入する反応ガ
スの流通路を確保すると共に、燃料電池セルで発電した
電気を外部へ伝達するという役割を担っており、従っ
て、固体高分子型燃料電池におけるこのセパレータに
は、上記役割を十分に果たすために、表面方向及び厚み
方向における高い導電性が要求されるばかりでなく、電
極部との接触抵抗を低減させることが要望されている。
の中で、セパレータは、燃料電池セルヘ流入する反応ガ
スの流通路を確保すると共に、燃料電池セルで発電した
電気を外部へ伝達するという役割を担っており、従っ
て、固体高分子型燃料電池におけるこのセパレータに
は、上記役割を十分に果たすために、表面方向及び厚み
方向における高い導電性が要求されるばかりでなく、電
極部との接触抵抗を低減させることが要望されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、固体高
分子型燃料電池用の従来のセパレータについては、特に
電極部との接触抵抗について考慮が払われておらず、こ
のため、電極部との接触抵抗が低い固体高分子型燃料電
地用セパレータの開発が望まれていた。
分子型燃料電池用の従来のセパレータについては、特に
電極部との接触抵抗について考慮が払われておらず、こ
のため、電極部との接触抵抗が低い固体高分子型燃料電
地用セパレータの開発が望まれていた。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記のような
従来技術の問題点を解決し、電極部との接触抵抗が低い
固体高分子型燃料電地用セパレータ及びその製造方法を
提供することを目的としてなされたものである。
従来技術の問題点を解決し、電極部との接触抵抗が低い
固体高分子型燃料電地用セパレータ及びその製造方法を
提供することを目的としてなされたものである。
【０００７】上記目的を解決するために本発明が採用し
た固体高分子型燃料電地用セパレータの構成は、電極部
と接触する面の表面粗さが、プローブ先端径５μｍの表
面粗さ計により測定した値で、Ｒａ＝０．１μｍ〜１０
μｍであることを特徴するものである。
た固体高分子型燃料電地用セパレータの構成は、電極部
と接触する面の表面粗さが、プローブ先端径５μｍの表
面粗さ計により測定した値で、Ｒａ＝０．１μｍ〜１０
μｍであることを特徴するものである。
【０００８】又、同じく上記目的を解決するために本発
明が採用した固体高分子型燃料電地用セパレータの製造
方法の構成は、固体高分子型燃料電地用セパレータ成形
体を酸性溶液に浸漬することにより、電極部と接触する
面の表面粗さを、プローブ先端径５μｍの表面粗さ計に
より測定した値で、Ｒａ＝０．１μｍ〜１０μｍとする
ことを特徴とするものである。
明が採用した固体高分子型燃料電地用セパレータの製造
方法の構成は、固体高分子型燃料電地用セパレータ成形
体を酸性溶液に浸漬することにより、電極部と接触する
面の表面粗さを、プローブ先端径５μｍの表面粗さ計に
より測定した値で、Ｒａ＝０．１μｍ〜１０μｍとする
ことを特徴とするものである。
【０００９】即ち、本発明の発明者等は、上記目的を達
成するために鋭意研究を続けた結果、電極部に接触する
面の表面粗さを特定の範囲に制御した固体高分子型燃料
電地用セパレータが、当該電極部に対する低い接触抵抗
を有するのではないかという着想を得、更に研究を進め
た結果、本発明を完成させたものである。
成するために鋭意研究を続けた結果、電極部に接触する
面の表面粗さを特定の範囲に制御した固体高分子型燃料
電地用セパレータが、当該電極部に対する低い接触抵抗
を有するのではないかという着想を得、更に研究を進め
た結果、本発明を完成させたものである。
【００１０】
【発明の実施の態様】以下に本発明を詳細に説明する。
【００１１】本発明の固体高分子型燃料電地用セパレー
タは、その電極部に接触する面の表面粗さを特定の範囲
に制御した点を除けば、従来より使用されているものと
同様に構成される。
タは、その電極部に接触する面の表面粗さを特定の範囲
に制御した点を除けば、従来より使用されているものと
同様に構成される。
【００１２】即ち、本発明の固体高分子型燃料電地用セ
パレータは、例えば、導電性粉末と熱硬化性樹脂又は熱
可塑性樹脂を含む炭素複合材料、ガラス状カーボン、グ
ラファイト材料、金属材料、或いは、グラファイト材料
又は金属材料に樹脂、ガラス状カーボン又は金属を塗布
又は含浸した複合材料を、適宜の方法により固体高分子
型燃料電地用セパレータの形状としたものである。
パレータは、例えば、導電性粉末と熱硬化性樹脂又は熱
可塑性樹脂を含む炭素複合材料、ガラス状カーボン、グ
ラファイト材料、金属材料、或いは、グラファイト材料
又は金属材料に樹脂、ガラス状カーボン又は金属を塗布
又は含浸した複合材料を、適宜の方法により固体高分子
型燃料電地用セパレータの形状としたものである。
【００１３】具体的に説明をすれば、本発明の固体高分
子型燃料電地用セパレータの素材として、導電性粉末と
熱硬化性樹脂又は熱可塑性樹脂を含む炭素複合材料を使
用する場合、この炭素複合材料における導電性粉末とし
ては、例えば、人造黒鉛、リン片状黒鉛、土塊状黒鉛、
膨張黒鉛、キッシュ黒鉛、カーボンブラック、アセチレ
ンブラック、ケッチェンブラックや非晶質炭素等より選
ばれた１種類又は２種類以上の混合物を挙げることがで
きるが、特に限定はされない。
子型燃料電地用セパレータの素材として、導電性粉末と
熱硬化性樹脂又は熱可塑性樹脂を含む炭素複合材料を使
用する場合、この炭素複合材料における導電性粉末とし
ては、例えば、人造黒鉛、リン片状黒鉛、土塊状黒鉛、
膨張黒鉛、キッシュ黒鉛、カーボンブラック、アセチレ
ンブラック、ケッチェンブラックや非晶質炭素等より選
ばれた１種類又は２種類以上の混合物を挙げることがで
きるが、特に限定はされない。
【００１４】又、上記炭素複合材料における熱硬化性樹
脂としては、例えば、ポリカルボジイミド樹脂、フェノ
ール樹脂、フルフリルアルコール樹脂、エポキシ樹脂、
セルロース、尿素樹脂、メラミン樹脂やジアリルフタレ
ート樹脂等より選ばれた１種類又は２種類以上の混合物
を挙げることができるが、特に限定はされない。
脂としては、例えば、ポリカルボジイミド樹脂、フェノ
ール樹脂、フルフリルアルコール樹脂、エポキシ樹脂、
セルロース、尿素樹脂、メラミン樹脂やジアリルフタレ
ート樹脂等より選ばれた１種類又は２種類以上の混合物
を挙げることができるが、特に限定はされない。
【００１５】更に、上記炭素複合材料における熱可塑性
樹脂としては、ポリエチレン、ポリスチレン、ポリプロ
ピレン、ポリメタクリル酸メチル、ポリエチレンテレフ
タレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエーテル
スルフォン、ポリカーボネート、ポリオキサメチレン、
ポリアミド、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリビニ
ルアルコール、ポリビニルクロライド、フッ素樹脂、ポ
リフェニールサルフォン、ポリエーテルエーテルケト
ン、ポリスルフォン、ポリエーテルケトン、ポリアリレ
ート、ポリエーテルイミドやポリメチルベンデン等より
選ばれた１種類又は２種類以上の混合物を挙げることが
できるが、特に限定はされない。
樹脂としては、ポリエチレン、ポリスチレン、ポリプロ
ピレン、ポリメタクリル酸メチル、ポリエチレンテレフ
タレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエーテル
スルフォン、ポリカーボネート、ポリオキサメチレン、
ポリアミド、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリビニ
ルアルコール、ポリビニルクロライド、フッ素樹脂、ポ
リフェニールサルフォン、ポリエーテルエーテルケト
ン、ポリスルフォン、ポリエーテルケトン、ポリアリレ
ート、ポリエーテルイミドやポリメチルベンデン等より
選ばれた１種類又は２種類以上の混合物を挙げることが
できるが、特に限定はされない。
【００１６】尚、上記炭素複合材料における導電性粉末
と熱硬化性樹脂又は熱可塑性樹脂との割合としては、導
電性粉末に１００重量部に対して熱硬化性樹脂又は熱可
塑性樹脂が５〜１００重量部という範囲を例示すること
ができる。尚、熱硬化性樹脂又は熱可塑性樹脂が５重量
部より少ないと、強度が不足し、セパレータとして使用
できない恐れがあり、１００重量部より多いと導電性が
低下しセパレータとして機能しない恐れがある。
と熱硬化性樹脂又は熱可塑性樹脂との割合としては、導
電性粉末に１００重量部に対して熱硬化性樹脂又は熱可
塑性樹脂が５〜１００重量部という範囲を例示すること
ができる。尚、熱硬化性樹脂又は熱可塑性樹脂が５重量
部より少ないと、強度が不足し、セパレータとして使用
できない恐れがあり、１００重量部より多いと導電性が
低下しセパレータとして機能しない恐れがある。
【００１７】又、本発明の固体高分子型燃料電地用セパ
レータの素材として、上記炭素複合材料の他に、ガラス
状カーボン、グラファイト材料、金属材料、或いは、グ
ラファイト材料又は金属材料に樹脂、ガラス状カーボン
又は金属、好ましくは耐食性金属を塗布又は含浸した複
合材料を使用することもできる。
レータの素材として、上記炭素複合材料の他に、ガラス
状カーボン、グラファイト材料、金属材料、或いは、グ
ラファイト材料又は金属材料に樹脂、ガラス状カーボン
又は金属、好ましくは耐食性金属を塗布又は含浸した複
合材料を使用することもできる。
【００１８】金属材料としては、例えば、チタン、ステ
ンレス、金、銀、銅、アルミ、ニオブ等が挙げられ、樹
脂としては、上記炭素複合材料で使用できる熱硬化性樹
脂又は熱可塑性樹脂より選ばれた１又は２以上の混合物
が挙げられる。又、塗布又は含浸する耐食性金属として
は、チタン、ステンレス、金、銀、銅、ニオブ、白金等
の金属から選択することができる。
ンレス、金、銀、銅、アルミ、ニオブ等が挙げられ、樹
脂としては、上記炭素複合材料で使用できる熱硬化性樹
脂又は熱可塑性樹脂より選ばれた１又は２以上の混合物
が挙げられる。又、塗布又は含浸する耐食性金属として
は、チタン、ステンレス、金、銀、銅、ニオブ、白金等
の金属から選択することができる。
【００１９】而して、本発明の固体高分子型燃料電地用
セパレータは、その表面粗さが、プローブ先端径５μｍ
の表面粗さ計により測定した値で、Ｒａ＝０．１μｍ〜
１０μｍであることに特徴がある。
セパレータは、その表面粗さが、プローブ先端径５μｍ
の表面粗さ計により測定した値で、Ｒａ＝０．１μｍ〜
１０μｍであることに特徴がある。
【００２０】本発明の固体高分子型燃料電地用セパレー
タにおける表面粗さが、上記のように測定した値で、Ｒ
ａ＝１０μｍ以上である場合には、表面が粗すぎるため
に電極部との接触部分が少なくなり、接触電気抵抗が増
大してしまい、又、Ｒａ＝０．１μｍ以下では、逆に平
滑すぎるために電極部との接触部分が少なくなり、やは
り接触電気抵抗が増大するという傾向がある。
タにおける表面粗さが、上記のように測定した値で、Ｒ
ａ＝１０μｍ以上である場合には、表面が粗すぎるため
に電極部との接触部分が少なくなり、接触電気抵抗が増
大してしまい、又、Ｒａ＝０．１μｍ以下では、逆に平
滑すぎるために電極部との接触部分が少なくなり、やは
り接触電気抵抗が増大するという傾向がある。
【００２１】本発明の固体高分子型燃料電地用セパレー
タは、以下に説明する本発明の製造方法に従う酸処理を
することによって、上記のような範囲の表面粗さを達成
することができる。
タは、以下に説明する本発明の製造方法に従う酸処理を
することによって、上記のような範囲の表面粗さを達成
することができる。
【００２２】上記本発明の製造方法に従う酸処理の前
に、まず、前記素材により、固体高分子型燃料電地用セ
パレータ成形体を得る。
に、まず、前記素材により、固体高分子型燃料電地用セ
パレータ成形体を得る。
【００２３】即ち、例えば上記導電性粉末と熱硬化性樹
脂又は熱可塑性樹脂を含む炭素複合材料を素材とする場
合は、導電性粉末と熱硬化性樹脂又は熱可塑性樹脂を混
合し、成形するのであり、この混合工程は、通常の工業
的な方法、例えば、撹拌棒、ニーダー、ボールミル、サ
ンプルミル、ミキサー、スタティックミキサー、リボン
ミキサー等による方法を挙げることができる。尚、その
際には成形性を向上させるために、造粒してもよい。
脂又は熱可塑性樹脂を含む炭素複合材料を素材とする場
合は、導電性粉末と熱硬化性樹脂又は熱可塑性樹脂を混
合し、成形するのであり、この混合工程は、通常の工業
的な方法、例えば、撹拌棒、ニーダー、ボールミル、サ
ンプルミル、ミキサー、スタティックミキサー、リボン
ミキサー等による方法を挙げることができる。尚、その
際には成形性を向上させるために、造粒してもよい。
【００２４】こうして得られた混合材料を任意の固体高
分子型燃料電地用セパレータ成形体に賦形するために、
機械加工により賦形を行ってもよいし、或いは、加圧成
形、静水圧成形、押し出し成形、射出成形、ベルトプレ
ス、プレス成形、プレス加熱、ロールプレス等の従来公
知の成形方法より選ばれた１種類の成形方法又は２種類
以上の成形方法を組み合わせた方法を採用してもよい。
分子型燃料電地用セパレータ成形体に賦形するために、
機械加工により賦形を行ってもよいし、或いは、加圧成
形、静水圧成形、押し出し成形、射出成形、ベルトプレ
ス、プレス成形、プレス加熱、ロールプレス等の従来公
知の成形方法より選ばれた１種類の成形方法又は２種類
以上の成形方法を組み合わせた方法を採用してもよい。
【００２５】上記混合材料の成形温度については、使用
する樹脂に応じて選択すればよいが、例えば常温から４
００℃という範囲を挙げることができる。尚、この成形
体を化学的に安定化させるために、更に成形後に熱処理
を行ってもよい。
する樹脂に応じて選択すればよいが、例えば常温から４
００℃という範囲を挙げることができる。尚、この成形
体を化学的に安定化させるために、更に成形後に熱処理
を行ってもよい。
【００２６】又、例えば上記グラファイト、ガラス状カ
ーボンや金属材料を素材とする場合は、任意の固体高分
子型燃料電地用セパレータ成形体に賦形するために、機
械加工を行ってもよいし、或いは、加圧成形、静水圧成
形、押し出し成形、射出成形、ベルトプレス、プレス成
形、プレス加熱、ロールプレス等の従来公知の成形方法
より選ばれた１種類の成形方法又は２種類以上の成形方
法を組み合わせた方法を採用してもよい。
ーボンや金属材料を素材とする場合は、任意の固体高分
子型燃料電地用セパレータ成形体に賦形するために、機
械加工を行ってもよいし、或いは、加圧成形、静水圧成
形、押し出し成形、射出成形、ベルトプレス、プレス成
形、プレス加熱、ロールプレス等の従来公知の成形方法
より選ばれた１種類の成形方法又は２種類以上の成形方
法を組み合わせた方法を採用してもよい。
【００２７】更に、樹脂、ガラス状カーボン又は金属等
を塗布又は含浸したグラファイト材料又は金属材料は、
任意のセパレータの形状に賦形するために、グラファイ
ト材料又は金属材料を機械加工にて賦形を行った後、或
いは、加圧成形、静水圧成形、押し出し成形、射出成
形、ベルトプレス、プレス成形、プレス加熱、ロールプ
レス等の従来公知の成形方法より選ばれた１種類の成形
方法或いは、２種類以上の成形方法を組み合わせた方法
により賦形を行った後、樹脂、ガラス状カーボン又は金
属等を塗布又は含浸すればよい。
を塗布又は含浸したグラファイト材料又は金属材料は、
任意のセパレータの形状に賦形するために、グラファイ
ト材料又は金属材料を機械加工にて賦形を行った後、或
いは、加圧成形、静水圧成形、押し出し成形、射出成
形、ベルトプレス、プレス成形、プレス加熱、ロールプ
レス等の従来公知の成形方法より選ばれた１種類の成形
方法或いは、２種類以上の成形方法を組み合わせた方法
により賦形を行った後、樹脂、ガラス状カーボン又は金
属等を塗布又は含浸すればよい。
【００２８】本発明の固体高分子型燃料電地用セパレー
タの製造方法では、こうして得られた固体高分子型燃料
電地用セパレータ成形体を、例えば酸処理、具体的には
酸性溶液に浸漬にすること等により、発明の固体高分子
型燃料電地用セパレータに上記のような範囲の表面粗さ
を付与するものである。
タの製造方法では、こうして得られた固体高分子型燃料
電地用セパレータ成形体を、例えば酸処理、具体的には
酸性溶液に浸漬にすること等により、発明の固体高分子
型燃料電地用セパレータに上記のような範囲の表面粗さ
を付与するものである。
【００２９】本発明の製造方法において、用いられる酸
性溶液としては、塩酸、硫酸、硝酸、酢酸、ぎ酸、フッ
酸より選ばれた１種類の溶液又は２種類以上の混合溶液
を挙げることができる。
性溶液としては、塩酸、硫酸、硝酸、酢酸、ぎ酸、フッ
酸より選ばれた１種類の溶液又は２種類以上の混合溶液
を挙げることができる。
【００３０】尚、本発明の製造方法において、酸性溶液
の濃度や浸漬時間等は、目的とするセパレータ材質、用
途の表面粗さに合わせて調整すればよいが、例えば酸性
溶液の濃度として２０〜１００ｗｔ％、浸漬時間として
１分以上という条件をを挙げることができる。
の濃度や浸漬時間等は、目的とするセパレータ材質、用
途の表面粗さに合わせて調整すればよいが、例えば酸性
溶液の濃度として２０〜１００ｗｔ％、浸漬時間として
１分以上という条件をを挙げることができる。
【００３１】こうして酸処理した固体高分子型燃料電地
用セパレータを洗浄し、酸性溶液を除去した後、乾燥機
等の手段によって固体高分子型燃料電地用セパレータを
乾燥することにより、最終製品とすることができる。
用セパレータを洗浄し、酸性溶液を除去した後、乾燥機
等の手段によって固体高分子型燃料電地用セパレータを
乾燥することにより、最終製品とすることができる。
【００３２】以下、実施例により本発明を詳細に説明す
る。
る。
【００３３】実施例１〜８ 天然黒鉛粉末（平均粒径７μｍ）とフェノール樹脂とを
表１に示す組成比で混合した後、セパレータ形状を成形
することができる金型を使用し、１５０℃、３００ｋｇ
／ｃｍ2で成形した。このセパレータ成形体を、酸溶液
中に浸漬して表面処理をし、本発明の固体高分子型燃料
電地用セパレータを得た（以下、実施例における「セパ
レータ」は同意である。）。表面処理条件を表１に示
す。同じく表１に示す得られたセパレータの表面粗さ
は、プローブ先端径５μｍの表面粗さ計（ミツトヨ社
製、ＳＵＲＦＴＥＳＴ ＳＶー５１４）を用い、ＪＩＳ
Ｂ ０６０１−１９９４に記載された方法により測定し
た（以下、実施例において同様である。）。
表１に示す組成比で混合した後、セパレータ形状を成形
することができる金型を使用し、１５０℃、３００ｋｇ
／ｃｍ2で成形した。このセパレータ成形体を、酸溶液
中に浸漬して表面処理をし、本発明の固体高分子型燃料
電地用セパレータを得た（以下、実施例における「セパ
レータ」は同意である。）。表面処理条件を表１に示
す。同じく表１に示す得られたセパレータの表面粗さ
は、プローブ先端径５μｍの表面粗さ計（ミツトヨ社
製、ＳＵＲＦＴＥＳＴ ＳＶー５１４）を用い、ＪＩＳ
Ｂ ０６０１−１９９４に記載された方法により測定し
た（以下、実施例において同様である。）。
【００３４】又、得られたセパレータのカーボンペーパ
ーとの接触抵抗を測定するために、 １：銅箔−セパレータ−銅箔、２：銅箔−多孔体（カー
ボンペーパー）−銅箔、及び、３：銅箔−セパレータ−
多孔体（カーボンペーパー）−銅箔という構成の積層体
を、それぞれ別に圧力２ｋｇ／ｃｍ2で圧着し、それぞ
れの銅箔よりリード線を引き出して３種類の試験片を作
製し、それぞれ４端子法によって電圧を測定した。これ
ら試験片についての測定より求めた電圧値よりセパレー
タと多孔体との間の電圧降下を求め、下記の式より、接
触抵抗を求めた。結果を表１に示す。 接触抵抗＝（電圧降下×接触面積）／電流
ーとの接触抵抗を測定するために、 １：銅箔−セパレータ−銅箔、２：銅箔−多孔体（カー
ボンペーパー）−銅箔、及び、３：銅箔−セパレータ−
多孔体（カーボンペーパー）−銅箔という構成の積層体
を、それぞれ別に圧力２ｋｇ／ｃｍ2で圧着し、それぞ
れの銅箔よりリード線を引き出して３種類の試験片を作
製し、それぞれ４端子法によって電圧を測定した。これ
ら試験片についての測定より求めた電圧値よりセパレー
タと多孔体との間の電圧降下を求め、下記の式より、接
触抵抗を求めた。結果を表１に示す。 接触抵抗＝（電圧降下×接触面積）／電流
【００３５】
【表１】
【００３６】実施例９ 実施例１において、フェノール樹脂をポリプロピレンに
した以外は同様にしてセパレータを作製した。このセパ
レータについて、実施例１〜８と同様に表面粗さと接触
抵抗を測定した。結果を表２に示す。
した以外は同様にしてセパレータを作製した。このセパ
レータについて、実施例１〜８と同様に表面粗さと接触
抵抗を測定した。結果を表２に示す。
【００３７】実施例１０ 実施例２において、天然黒鉛粉末を人造黒鉛粉末（平均
粒径７μｍ）にした以外は同様にしてセパレータを作製
した。このセパレータについて、実施例１〜８と同様に
表面粗さと接触抵抗を測定した。結果を表２に示す。
粒径７μｍ）にした以外は同様にしてセパレータを作製
した。このセパレータについて、実施例１〜８と同様に
表面粗さと接触抵抗を測定した。結果を表２に示す。
【００３８】実施例１１ チタン板を機械加工によってセパレータ形状に加工し、
その後、表面粗さがＲａ＝１μｍとなるように酸処理し
てセパレータを得、実施例１〜８と同様に表面粗さと接
触抵抗を測定した。結果を表２に示す。
その後、表面粗さがＲａ＝１μｍとなるように酸処理し
てセパレータを得、実施例１〜８と同様に表面粗さと接
触抵抗を測定した。結果を表２に示す。
【００３９】実施例１２ ガラス状カーボン板を機械加工によってセパレータ形状
に加工し、その後、表面粗さがＲａ＝１μｍとなるよう
に酸処理してセパレータを得、実施例１〜８と同様に表
面粗さと接触抵抗を測定した。結果を表２に示す。
に加工し、その後、表面粗さがＲａ＝１μｍとなるよう
に酸処理してセパレータを得、実施例１〜８と同様に表
面粗さと接触抵抗を測定した。結果を表２に示す。
【００４０】実施例１３ ステンレス板を機械加工によってセパレータ形状に加工
した後、酸処理をすることによりセパレータを得た。こ
のセパレータを洗浄した後、金を蒸着した。この際の表
面粗さはＲａ＝１μｍであった。実施例１〜８と同様に
表面粗さと接触抵抗を測定した。結果を表２に示す。
した後、酸処理をすることによりセパレータを得た。こ
のセパレータを洗浄した後、金を蒸着した。この際の表
面粗さはＲａ＝１μｍであった。実施例１〜８と同様に
表面粗さと接触抵抗を測定した。結果を表２に示す。
【００４１】
【表２】
【００４２】比較例１〜２ 実施例２における酸処理前のセパレータ成形体を機械的
に研磨(ラッピング及びポリッシング）し、表１に示す
表面粗さのセパレータを得た。実施例１〜８と同様に接
触抵抗を測定した。結果を表３に示す。
に研磨(ラッピング及びポリッシング）し、表１に示す
表面粗さのセパレータを得た。実施例１〜８と同様に接
触抵抗を測定した。結果を表３に示す。
【００４３】比較例３ ガラス状カーボン板を機械加工によってセパレータ形状
に加工し、更に機械的研磨を施した。得られたセパレー
タの表面粗さはＲａ＝０．０１μｍであった。実施例１
〜８と同様に接触抵抗を測定した。結果を表３に示す。
に加工し、更に機械的研磨を施した。得られたセパレー
タの表面粗さはＲａ＝０．０１μｍであった。実施例１
〜８と同様に接触抵抗を測定した。結果を表３に示す。
【００４４】比較例４ ステンレス板を機械加工によってセパレータ形状に加工
し、金を蒸着した。このものの表面粗さはＲａ＝０．０
１μｍであった。実施例１〜８と同様に接触抵抗を測定
した。結果を表３に示す。
し、金を蒸着した。このものの表面粗さはＲａ＝０．０
１μｍであった。実施例１〜８と同様に接触抵抗を測定
した。結果を表３に示す。
【００４５】
【表３】
【００４６】
【発明の効果】以上のように、本発明の固体高分子型燃
料電地用セパレータは、電極部に接触する面の表面粗さ
を特定の範囲、具体的にはプローブ先端径５μｍの表面
粗さ計により測定した値で、Ｒａ＝０．１μｍ〜１０μ
ｍに制御することにより、当該電極部に対する低い接触
抵抗を得たものであり、又、その製造方法は、固体高分
子型燃料電地用セパレータ成形体を酸性溶液に浸漬する
ことよりなり、簡便に実施し得るものである。
料電地用セパレータは、電極部に接触する面の表面粗さ
を特定の範囲、具体的にはプローブ先端径５μｍの表面
粗さ計により測定した値で、Ｒａ＝０．１μｍ〜１０μ
ｍに制御することにより、当該電極部に対する低い接触
抵抗を得たものであり、又、その製造方法は、固体高分
子型燃料電地用セパレータ成形体を酸性溶液に浸漬する
ことよりなり、簡便に実施し得るものである。
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成１１年７月８日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１２】即ち、本発明の固体高分子型燃料電地用セ
パレータは、例えば、導電性粉末と熱硬化性樹脂又は熱
可塑性樹脂を含む炭素複合材料、ガラス状カーボン、グ
ラファイト材料、金属材料、或いは、グラファイト材料
又は金属材料に樹脂、ガラス状カーボン又は金属を塗布
又は含浸した複合材料を、適宜の方法により固体高分子
型燃料電地用セパレータの形状とし、次いで酸処理を行
うことにより得られるものである。
パレータは、例えば、導電性粉末と熱硬化性樹脂又は熱
可塑性樹脂を含む炭素複合材料、ガラス状カーボン、グ
ラファイト材料、金属材料、或いは、グラファイト材料
又は金属材料に樹脂、ガラス状カーボン又は金属を塗布
又は含浸した複合材料を、適宜の方法により固体高分子
型燃料電地用セパレータの形状とし、次いで酸処理を行
うことにより得られるものである。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１５】更に、上記炭素複合材料における熱可塑性
樹脂としては、ポリエチレン、ポリスチレン、ポリプロ
ピレン、ポリメタクリル酸メチル、ポリエチレンテレフ
タレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエーテル
スルフォン、ポリカーボネート、ポリオキサメチレン、
ポリアミド、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリビニ
ルアルコール、ポリビニルクロライド、フッ素樹脂、ポ
リフェニールサルフォン、ポリエーテルエーテルケト
ン、ポリスルフォン、ポリエーテルケトン、ポリアリレ
ート、ポリエーテルイミドやポリメチルペンテン等より
選ばれた１種類又は２種類以上の混合物を挙げることが
できるが、特に限定はされない。
樹脂としては、ポリエチレン、ポリスチレン、ポリプロ
ピレン、ポリメタクリル酸メチル、ポリエチレンテレフ
タレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエーテル
スルフォン、ポリカーボネート、ポリオキサメチレン、
ポリアミド、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリビニ
ルアルコール、ポリビニルクロライド、フッ素樹脂、ポ
リフェニールサルフォン、ポリエーテルエーテルケト
ン、ポリスルフォン、ポリエーテルケトン、ポリアリレ
ート、ポリエーテルイミドやポリメチルペンテン等より
選ばれた１種類又は２種類以上の混合物を挙げることが
できるが、特に限定はされない。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２０
【補正方法】変更
【補正内容】
【００２０】表面粗さが、上記のように測定した値で、
Ｒａ＝１０μｍ以上である場合には、表面が粗すぎるた
めに電極部との接触部分が少なくなり、接触電気抵抗が
増大してしまい、又、Ｒａ＝０．１μｍ以下では、逆に
平滑すぎるために電極部との接触部分が少なくなり、や
はり接触電気抵抗が増大するという傾向がある。
Ｒａ＝１０μｍ以上である場合には、表面が粗すぎるた
めに電極部との接触部分が少なくなり、接触電気抵抗が
増大してしまい、又、Ｒａ＝０．１μｍ以下では、逆に
平滑すぎるために電極部との接触部分が少なくなり、や
はり接触電気抵抗が増大するという傾向がある。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２８
【補正方法】変更
【補正内容】
【００２８】本発明の固体高分子型燃料電地用セパレー
タの製造方法では、こうして得られた固体高分子型燃料
電地用セパレータ成形体を、例えば酸処理、具体的には
酸性溶液に浸漬にすることや、ブラスト処理、具体的に
はブラスト材料を打ち込むこと等により、発明の固体高
分子型燃料電地用セパレータに上記のような範囲の表面
粗さを付与するものである。
タの製造方法では、こうして得られた固体高分子型燃料
電地用セパレータ成形体を、例えば酸処理、具体的には
酸性溶液に浸漬にすることや、ブラスト処理、具体的に
はブラスト材料を打ち込むこと等により、発明の固体高
分子型燃料電地用セパレータに上記のような範囲の表面
粗さを付与するものである。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３０
【補正方法】変更
【補正内容】
【００３０】尚、本発明の製造方法において、酸性溶液
の濃度や浸漬時間等は、目的とするセパレータの材質、
用途の表面粗さに合わせて調整すればよいが、例えば酸
性溶液の濃度として２０〜１００ｗｔ％、浸漬時間とし
て１分以上という条件をを挙げることができる。
の濃度や浸漬時間等は、目的とするセパレータの材質、
用途の表面粗さに合わせて調整すればよいが、例えば酸
性溶液の濃度として２０〜１００ｗｔ％、浸漬時間とし
て１分以上という条件をを挙げることができる。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３１
【補正方法】変更
【補正内容】
【００３１】こうして酸処理した固体高分子型燃料電地
用セパレータを洗浄し、酸性溶液を除去した後、乾燥機
等の手段によって固体高分子型燃料電地用セパレータを
乾燥することにより、最終製品とすることができる。本
発明の製造方法において使用することのできるブラスト
材料の形状としては、砂状、砂利状、弾丸状や粒状のも
の或いはこれらの混合物を含む。ブラスト材料の素材
は、樹脂、炭素、アルミナ、ステンレス、シリコンカー
バイドやガラスから、少なくとも一種を選択することが
できるが、特に限定されない。
用セパレータを洗浄し、酸性溶液を除去した後、乾燥機
等の手段によって固体高分子型燃料電地用セパレータを
乾燥することにより、最終製品とすることができる。本
発明の製造方法において使用することのできるブラスト
材料の形状としては、砂状、砂利状、弾丸状や粒状のも
の或いはこれらの混合物を含む。ブラスト材料の素材
は、樹脂、炭素、アルミナ、ステンレス、シリコンカー
バイドやガラスから、少なくとも一種を選択することが
できるが、特に限定されない。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３３
【補正方法】変更
【補正内容】
【００３３】実施例１〜８ 天然黒鉛粉末（平均粒径７μｍ）とフェノール樹脂とを
表１に示す組成比（重量比）で混合した後、セパレータ
形状を成形することができる金型を使用し、１５０℃、
３００ｋｇ／ｃｍ2で成形した。このセパレータ成形体
を、酸溶液中に浸漬して表面処理をし、本発明の固体高
分子型燃料電地用セパレータを得た（以下、実施例にお
ける「セパレータ」は同意である。）。表面処理条件を
表１に示す。同じく表１に示す得られたセパレータの表
面粗さは、プローブ先端径５μｍの表面粗さ計（ミツト
ヨ社製、ＳＵＲＦＴＥＳＴ ＳＶー５１４）を用い、Ｊ
ＩＳ Ｂ ０６０１−１９９４に記載された方法により
測定した（以下、実施例において同様である。）。
表１に示す組成比（重量比）で混合した後、セパレータ
形状を成形することができる金型を使用し、１５０℃、
３００ｋｇ／ｃｍ2で成形した。このセパレータ成形体
を、酸溶液中に浸漬して表面処理をし、本発明の固体高
分子型燃料電地用セパレータを得た（以下、実施例にお
ける「セパレータ」は同意である。）。表面処理条件を
表１に示す。同じく表１に示す得られたセパレータの表
面粗さは、プローブ先端径５μｍの表面粗さ計（ミツト
ヨ社製、ＳＵＲＦＴＥＳＴ ＳＶー５１４）を用い、Ｊ
ＩＳ Ｂ ０６０１−１９９４に記載された方法により
測定した（以下、実施例において同様である。）。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３５
【補正方法】変更
【補正内容】
【００３５】
【表１】
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４１
【補正方法】変更
【補正内容】
【００４１】
【表２】
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４２
【補正方法】変更
【補正内容】
【００４２】比較例１〜２ 実施例２における酸処理前のセパレータ成形体を機械的
に研磨(ラッピング及びポリッシング）し、表３に示す
表面粗さのセパレータを得た。実施例１〜８と同様に接
触抵抗を測定した。結果を表３に示す。
に研磨(ラッピング及びポリッシング）し、表３に示す
表面粗さのセパレータを得た。実施例１〜８と同様に接
触抵抗を測定した。結果を表３に示す。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４５
【補正方法】変更
【補正内容】
【００４５】
【表３】
Claims (5)
- 【請求項１】 電極部と接触する面の表面粗さが、プロ
ーブ先端径５μｍの表面粗さ計により測定した値で、Ｒ
ａ＝０．１μｍ〜１０μｍであることを特徴する固体高
分子型燃料電地用セパレータ。 - 【請求項２】 導電性粉末と熱硬化性樹脂又は熱可塑性
樹脂を含む炭素複合材料よりなる請求項１に記載の固体
高分子型燃料電地用セパレータ。 - 【請求項３】 ガラス状カーボン、グラファイト材料、
金属材料、或いは、グラファイト材料又は金属材料に樹
脂、ガラス状カーボン又は金属を塗布又は含浸した複合
材料よりなる請求項１に記載の固体高分子型燃料電地用
セパレータ。 - 【請求項４】 酸性溶液に浸漬することにより、電極部
と接触する面の表面粗さを、プローブ先端径５μｍの表
面粗さ計により測定した値で、Ｒａ＝０．１μｍ〜１０
μｍとした請求項１に記載の固体高分子型燃料電地用セ
パレータ。 - 【請求項５】 固体高分子型燃料電地用セパレータ成形
体を酸性溶液に浸漬することにより、電極部と接触する
面の表面粗さを、プローブ先端径５μｍの表面粗さ計に
より測定した値で、Ｒａ＝０．１μｍ〜１０μｍとする
ことを特徴とする固体高分子型燃料電池用セパレ−夕の
製造方法。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10099017A JPH11297338A (ja) | 1998-04-10 | 1998-04-10 | 固体高分子型燃料電地用セパレータ及びその製造方法 |
| US09/288,108 US6348279B1 (en) | 1998-04-10 | 1999-04-08 | Separator for polymeric electrolyte fuel cell having a roughened surface |
| EP99107043A EP0949704B1 (en) | 1998-04-10 | 1999-04-09 | Separator for polymer electrolyte fuel cell and process for production thereof |
| DE69922289T DE69922289T2 (de) | 1998-04-10 | 1999-04-09 | Separator für Polymerelektrolytbrennstoffzelle und Verfahren zur Herstellung |
| CA002268423A CA2268423A1 (en) | 1998-04-10 | 1999-04-09 | Separator for polymer electrolyte fuel cell and process for production thereof |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10099017A JPH11297338A (ja) | 1998-04-10 | 1998-04-10 | 固体高分子型燃料電地用セパレータ及びその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11297338A true JPH11297338A (ja) | 1999-10-29 |
Family
ID=14235408
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10099017A Pending JPH11297338A (ja) | 1998-04-10 | 1998-04-10 | 固体高分子型燃料電地用セパレータ及びその製造方法 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6348279B1 (ja) |
| EP (1) | EP0949704B1 (ja) |
| JP (1) | JPH11297338A (ja) |
| CA (1) | CA2268423A1 (ja) |
| DE (1) | DE69922289T2 (ja) |
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| KR101173857B1 (ko) * | 2004-08-20 | 2012-08-14 | 삼성에스디아이 주식회사 | 연료 전지 시스템, 스택, 및 세퍼레이터 |
| US8956767B2 (en) | 2009-11-30 | 2015-02-17 | Hyundai Motor Company | Composite separator for polymer electrolyte membrane fuel cell and method for manufacturing the same |
| JP2016012515A (ja) * | 2014-06-30 | 2016-01-21 | ダイハツ工業株式会社 | 燃料電池 |
| WO2017208570A1 (ja) * | 2016-05-30 | 2017-12-07 | 住友電気工業株式会社 | 双極板、セルフレーム及びセルスタック、並びにレドックスフロー電池 |
| WO2018105648A1 (ja) * | 2016-12-06 | 2018-06-14 | 昭和電工株式会社 | 集電板及びレドックスフロー電池 |
| WO2018105646A1 (ja) * | 2016-12-06 | 2018-06-14 | 昭和電工株式会社 | 集電板及びレドックスフロー電池 |
| WO2018105634A1 (ja) * | 2016-12-06 | 2018-06-14 | 昭和電工株式会社 | 集電板及びレドックスフロー電池 |
| WO2018105647A1 (ja) * | 2016-12-06 | 2018-06-14 | 昭和電工株式会社 | 集電板及びレドックスフロー電池 |
| CN115418880A (zh) * | 2022-08-10 | 2022-12-02 | 中南大学 | 碳纤维纸增密改性用的浸渍树脂料、高性能碳纤维纸及其制备方法 |
| JP2023547547A (ja) * | 2020-11-12 | 2023-11-10 | セルセントリック・ゲーエムベーハー・ウント・コー・カーゲー | 燃料電池積層体の構成要素のための製造方法 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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