JPS6037671A - 燃料電池の分離板の製造方法 - Google Patents
燃料電池の分離板の製造方法Info
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- JPS6037671A JPS6037671A JP58144805A JP14480583A JPS6037671A JP S6037671 A JPS6037671 A JP S6037671A JP 58144805 A JP58144805 A JP 58144805A JP 14480583 A JP14480583 A JP 14480583A JP S6037671 A JPS6037671 A JP S6037671A
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- central layer
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- 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
- H01M8/0204—Non-porous and characterised by the material
- H01M8/0213—Gas-impermeable carbon-containing materials
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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
- 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
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
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- General Chemical & Material Sciences (AREA)
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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】
本発明は燃料電池に用いられる分離板の製造方法に関す
る。
る。
例えば燐酸電解質形燃料電池は、燃料電極と空気電極と
の間に電解質を含浸させたマトリックスの分離板を介し
て多数積層し、セルスタックとして組立て構成したもの
が知られている。このセルスタックの組立てに際して用
いられる分離板は、単電池相互の間に燃料ガスの水素と
空気が混合することのないようガスを透過しないだけで
なく、電解質溶液に侵されず、また電気抵抗が低く、耐
熱性の高いことなどが必Ｗな性質として要求される。特
に電気抵抗に関しては、分離板自体の電気抵抗が低いこ
とは勿論、燃料１１Ｅ極や空気電極を形成している多孔
質電極基板との接触電気抵抗の低いことが燃料電池の出
力特性をめげるためにも重要である。
の間に電解質を含浸させたマトリックスの分離板を介し
て多数積層し、セルスタックとして組立て構成したもの
が知られている。このセルスタックの組立てに際して用
いられる分離板は、単電池相互の間に燃料ガスの水素と
空気が混合することのないようガスを透過しないだけで
なく、電解質溶液に侵されず、また電気抵抗が低く、耐
熱性の高いことなどが必Ｗな性質として要求される。特
に電気抵抗に関しては、分離板自体の電気抵抗が低いこ
とは勿論、燃料１１Ｅ極や空気電極を形成している多孔
質電極基板との接触電気抵抗の低いことが燃料電池の出
力特性をめげるためにも重要である。
従来分離板ＫＦｉ、金属板，カーボン板または導電性ゴ
ム状板などが用いられているが、これらのものはいずれ
も上記のような分離板に要求される諸物件を兼備するこ
とが困難であった。
ム状板などが用いられているが、これらのものはいずれ
も上記のような分離板に要求される諸物件を兼備するこ
とが困難であった。
本発明の目的は上記の諸性質を兼備し、特にガスを透過
することなく、接触抵抗を低下させる燃料！池の分離板
の製造方法を提供することにある。
することなく、接触抵抗を低下させる燃料！池の分離板
の製造方法を提供することにある。
本発明は中心層が複数枚の樹脂を含んだカーポンベ−バ
ーと、表面層が単独のカーボンペーパーとからなる分離
板の中心層の樹脂を炭化することにより、ガスを透過せ
ず、厚さ方向の電気抵抗および表面層と１！極基板との
接触抵抗の低い燃料電池の分離板を得るようにしたもの
である。
ーと、表面層が単独のカーボンペーパーとからなる分離
板の中心層の樹脂を炭化することにより、ガスを透過せ
ず、厚さ方向の電気抵抗および表面層と１！極基板との
接触抵抗の低い燃料電池の分離板を得るようにしたもの
である。
以下本発明を実施例に基づき説明する。
厚さ０．２５龍のカーボンペーパーを１００℃の熱風循
環乾燥器によ９１時間加熱乾燥し、このカーボンペーパ
ーに室温で１０％フェノールレジンメタノール溶液とし
たフェノールレジンを含浸する。含浸処理したカーボン
ペーパーは同じく室温でメタノールが完全に揮散するま
で自然乾燥する。このレジンの含浸と自然乾燥の操作を
繰返すことＫより、カーボーペーパーへのレジン含有量
がそれぞれ３０゜４０、５０．６０重量％となるプリプ
レグを製作した。
環乾燥器によ９１時間加熱乾燥し、このカーボンペーパ
ーに室温で１０％フェノールレジンメタノール溶液とし
たフェノールレジンを含浸する。含浸処理したカーボン
ペーパーは同じく室温でメタノールが完全に揮散するま
で自然乾燥する。このレジンの含浸と自然乾燥の操作を
繰返すことＫより、カーボーペーパーへのレジン含有量
がそれぞれ３０゜４０、５０．６０重量％となるプリプ
レグを製作した。
仁のプリプレグをそれぞれ１０枚積層し、さらにその上
下両面にそれぞれ前記のカーボンペーパーを１枚づつ重
ねた後、全体を熱板の間にはさみ、１６０±５℃、３０
０〜／ｄ、３分間保持の条件で加熱加圧して、レジンを
硬化させると同時に全体のカーボンペーパーが一体とな
った厚さ０．５雁、各辺が１００順の正方形の積層成形
板となし、これを窒素ガス膠囲気中で４００℃以上に加
熱し、レジンを炭化させて分離板とした。その構造を第
１図に示す。第１図かられかるように硬化されたレジン
がさらに炭化されて電気抵抗が低下し、しかも緻密とな
ったカーボンペーパーからなる中心層１の上下両主表面
には、レジンを含まない軟かいカーボーペーパ一層２が
被着されている。すなわち、ガスの不透過に対しては中
心層１．接触抵抗の低減に対しては表面層２が有利とな
るように、それぞれの有する機能に応じて分離板の必要
とする性質を分担して中心層ｌと表面層２に受持たせて
いる。かくして得られた分離板の特性を第１表に示す。
下両面にそれぞれ前記のカーボンペーパーを１枚づつ重
ねた後、全体を熱板の間にはさみ、１６０±５℃、３０
０〜／ｄ、３分間保持の条件で加熱加圧して、レジンを
硬化させると同時に全体のカーボンペーパーが一体とな
った厚さ０．５雁、各辺が１００順の正方形の積層成形
板となし、これを窒素ガス膠囲気中で４００℃以上に加
熱し、レジンを炭化させて分離板とした。その構造を第
１図に示す。第１図かられかるように硬化されたレジン
がさらに炭化されて電気抵抗が低下し、しかも緻密とな
ったカーボンペーパーからなる中心層１の上下両主表面
には、レジンを含まない軟かいカーボーペーパ一層２が
被着されている。すなわち、ガスの不透過に対しては中
心層１．接触抵抗の低減に対しては表面層２が有利とな
るように、それぞれの有する機能に応じて分離板の必要
とする性質を分担して中心層ｌと表面層２に受持たせて
いる。かくして得られた分離板の特性を第１表に示す。
第１表はガス透過量の測定に窒素を使用し、測定面積は
２００ｒｌ、差圧は１気圧、接触電気抵抗は接触圧力３
ｋｇ／、１とし、電極基板材料としてグラツシーカーボ
ンを用いて必要な特性値の測定を行った結果である。
２００ｒｌ、差圧は１気圧、接触電気抵抗は接触圧力３
ｋｇ／、１とし、電極基板材料としてグラツシーカーボ
ンを用いて必要な特性値の測定を行った結果である。
第１表
フェノールレジンはカーボンペーパーを緻密ニし、ガス
が透過しないようにするとともに、カーボンペーパー相
互の結着剤にもなっているが、第１表に見られるように
、レジン量が最も少い３０％では表面層２を形成すべき
カーボンペーパーとの接着性が悪く、その境界面で剥離
を生ずるだけでなく、レジン炭化後にガスを透過するよ
うになる。
が透過しないようにするとともに、カーボンペーパー相
互の結着剤にもなっているが、第１表に見られるように
、レジン量が最も少い３０％では表面層２を形成すべき
カーボンペーパーとの接着性が悪く、その境界面で剥離
を生ずるだけでなく、レジン炭化後にガスを透過するよ
うになる。
また厚さ方向の電気抵抗はレジンが炭化するのでレジン
量の少い方が大きくなる。レジン量４０〜６０％の範囲
では、ガス透過量と接触抵抗の値は相違が見られない。
量の少い方が大きくなる。レジン量４０〜６０％の範囲
では、ガス透過量と接触抵抗の値は相違が見られない。
以上のことから第１図に示した表リプレグ３のレジン含
有量は少くとも３０％以上でなければならないことがわ
かる。
有量は少くとも３０％以上でなければならないことがわ
かる。
上記の点を考慮して、プリプレグ３のレジン鉦を決める
ために、カーボンペーパーとの接着実験を別途行った結
果、プリプレグ３のレジン量が３７％あれば相互の密着
性が良好となり、また６３％以上になると、レジンがカ
ーボンペーパーに十分ε透してカーボンペーパーは硬化
し、カーボンペーパ一本来の柔軟性が失われてしまうこ
とが判明した。そこで表面層２のカーボンペーパーと接
着するプリプレグ３のみレジン量を４０％とし、この際
中心層１を形成すべきプリプレグは互にレジンを含んで
いるから接着性には特に問題なく、またグリプレグ３の
レジン量を４０％にすれば、中心層１のプリプレグのレ
ジン量は３０％でもガス透過量が増大することはないと
考え、中心／１ｉｉｌを形成するプリプレグのレジン量
は３０％とした。ただし比較のためレジン量２０％と３
０％の２種類のプリプレグを中心層１に、レジン量４０
％をプリプレグ３に用＋−ｚ４ｋＤｒＭｙ□二＊Ｌａ＋
−−１１ｚ；”９ｆ：ｑｌにノ１すＩ＋−７に’ｌ八’
７’９１１％レジンと３０％レジンのグリプレグをそれ
ぞれ８枚積層し、その両生表面にレジン量４０％のプリ
プレグ３を１枚づつ重ねた後、さらに表面層２となるカ
ーボンペーパーを１枚づつ載置して合計１２枚の積層板
となるようにした。このものを前記と同一条件で積層成
形して得られた厚さ０．５１Ａ ｒ各辺が１００ ｗ角
の成形板を、前記と同一条件でレジンを炭化させて分離
板とした。この分離板ｐ特性を第２表に示す。第２表の
特性値の測定法は、第１表の場合と同様であるが、第２
表には比較のため第 ２ 表 に従来分離板として用いられている銅板にニッケルメッ
キを施したものと、表面にカーボンペーパーを被着せず
、レジンを５０％含有したプリプレグの積層成形板のみ
を加熱炭化した中心層に相当するものの測定値も併記し
である。
ために、カーボンペーパーとの接着実験を別途行った結
果、プリプレグ３のレジン量が３７％あれば相互の密着
性が良好となり、また６３％以上になると、レジンがカ
ーボンペーパーに十分ε透してカーボンペーパーは硬化
し、カーボンペーパ一本来の柔軟性が失われてしまうこ
とが判明した。そこで表面層２のカーボンペーパーと接
着するプリプレグ３のみレジン量を４０％とし、この際
中心層１を形成すべきプリプレグは互にレジンを含んで
いるから接着性には特に問題なく、またグリプレグ３の
レジン量を４０％にすれば、中心層１のプリプレグのレ
ジン量は３０％でもガス透過量が増大することはないと
考え、中心／１ｉｉｌを形成するプリプレグのレジン量
は３０％とした。ただし比較のためレジン量２０％と３
０％の２種類のプリプレグを中心層１に、レジン量４０
％をプリプレグ３に用＋−ｚ４ｋＤｒＭｙ□二＊Ｌａ＋
−−１１ｚ；”９ｆ：ｑｌにノ１すＩ＋−７に’ｌ八’
７’９１１％レジンと３０％レジンのグリプレグをそれ
ぞれ８枚積層し、その両生表面にレジン量４０％のプリ
プレグ３を１枚づつ重ねた後、さらに表面層２となるカ
ーボンペーパーを１枚づつ載置して合計１２枚の積層板
となるようにした。このものを前記と同一条件で積層成
形して得られた厚さ０．５１Ａ ｒ各辺が１００ ｗ角
の成形板を、前記と同一条件でレジンを炭化させて分離
板とした。この分離板ｐ特性を第２表に示す。第２表の
特性値の測定法は、第１表の場合と同様であるが、第２
表には比較のため第 ２ 表 に従来分離板として用いられている銅板にニッケルメッ
キを施したものと、表面にカーボンペーパーを被着せず
、レジンを５０％含有したプリプレグの積層成形板のみ
を加熱炭化した中心層に相当するものの測定値も併記し
である。
第２表に示した分離板はレジン量４０％のプリプレグ３
を表面層２と中心層１との間に介在させ、中心層１のレ
ジン量を３０％以上とすることにより第１表に見られる
ような表面Ｗ１２と中心層ｌが剥離したり、ガス透過を
生ずることがない。このことから表面層２を形成するカ
ーボンクロスく−が被着されるプリプレグ３のレジン量
は４０％あればよく、前述したように表面層に滲透して
硬化するに至らない６０％までとすればよいことがわか
る。まブこ中心層重を形成するグリプレグのレジン量は
３０％あればガスを透過し難くなシ、６０％以上になる
と実際には成形時にレジンが流れ出してこの量販上にな
ることはない。しかも中心層１とグリプレグ３は積層後
加熱炭化され、グリプレグに含まれているレジンが絶縁
物としての働きを失い、逆に導電性が付与されて電気抵
抗は減少する。例えば第２表に示したレジン５０％のプ
リプレグだけの積層板は加熱炭化する前は、厚さ方向の
電気抵抗が３．７Ｘ１０−２Ω−己であるから、レジン
を炭化するととにより、分離板全体の電気抵抗を下げる
のに役立っていることは明らかである。
を表面層２と中心層１との間に介在させ、中心層１のレ
ジン量を３０％以上とすることにより第１表に見られる
ような表面Ｗ１２と中心層ｌが剥離したり、ガス透過を
生ずることがない。このことから表面層２を形成するカ
ーボンクロスく−が被着されるプリプレグ３のレジン量
は４０％あればよく、前述したように表面層に滲透して
硬化するに至らない６０％までとすればよいことがわか
る。まブこ中心層重を形成するグリプレグのレジン量は
３０％あればガスを透過し難くなシ、６０％以上になる
と実際には成形時にレジンが流れ出してこの量販上にな
ることはない。しかも中心層１とグリプレグ３は積層後
加熱炭化され、グリプレグに含まれているレジンが絶縁
物としての働きを失い、逆に導電性が付与されて電気抵
抗は減少する。例えば第２表に示したレジン５０％のプ
リプレグだけの積層板は加熱炭化する前は、厚さ方向の
電気抵抗が３．７Ｘ１０−２Ω−己であるから、レジン
を炭化するととにより、分離板全体の電気抵抗を下げる
のに役立っていることは明らかである。
一方鋼板にニッケルメッキを施した金属板や、レジン量
５０％プリプレグだけをｍ層して硬化炭化した分離板な
どでは、電極基板と接触したときに硬い材料同志の接触
となシ、分離板の電極基板へのなじみが悪く全面での接
触にならないから、第２表かられかるように本発明の分
離板に比べて接触抵抗はかなり大きい。すなわち、主表
面にカーボンペーパーを被着した本発明の分離板は表面
が柔軟性に富み、電極基板となじみやすくなっているの
で、接触抵抗値に関して著しく改善されたもた場合につ
いて説明したが、本発明はこのほかにカーボンマット、
カーボンクロスなどカーボン繊維を集積したソート状の
ものであれに適用することができ、また当然のことなが
ら、プリプレグおよび前記カーボンシートの積層枚数を
調節することにより、所望の厚さをもった分離板を得る
ことができる。
５０％プリプレグだけをｍ層して硬化炭化した分離板な
どでは、電極基板と接触したときに硬い材料同志の接触
となシ、分離板の電極基板へのなじみが悪く全面での接
触にならないから、第２表かられかるように本発明の分
離板に比べて接触抵抗はかなり大きい。すなわち、主表
面にカーボンペーパーを被着した本発明の分離板は表面
が柔軟性に富み、電極基板となじみやすくなっているの
で、接触抵抗値に関して著しく改善されたもた場合につ
いて説明したが、本発明はこのほかにカーボンマット、
カーボンクロスなどカーボン繊維を集積したソート状の
ものであれに適用することができ、また当然のことなが
ら、プリプレグおよび前記カーボンシートの積層枚数を
調節することにより、所望の厚さをもった分離板を得る
ことができる。
本発明による分離板の製造方法は、それぞれ異なる性質
をもった材料を一体に複合化して両名の性質を兼備させ
るようにしたものである。
をもった材料を一体に複合化して両名の性質を兼備させ
るようにしたものである。
すなわち本発明の方法による分離板は、緻密でガス透過
性がなく、相互の密着性をよくするために中心層のプリ
プレグは３０％以」二、表面層のカーボンペーパーと接
着するプリプレグには４０％以上のフェノールレジンを
含浸させたカーボンシートを積層した中心層と、この主
表面に柔軟なカーボンシートを単独で積層した表面層と
を一体化して成形し、さらにこのＳ層板に含まれるレジ
ンを加熱し炭化させて全体の電気抵抗を下げるようにし
である。したがって本発明の方法を用いた分離板は、ガ
スの不透過性と低電気抵抗の保持に対しては中心層が分
担し、電極基板との低接触抵抗に対しては表面層が分担
するように、分離板に要求される異る性質を一つの材料
であわせもつように構成されておシ、従来用いられてき
たカーボン板や金属板のような単独材料からなる分離板
では得られなかった分離板としての極めて優れた特性を
発揮するようにしたものである。
性がなく、相互の密着性をよくするために中心層のプリ
プレグは３０％以」二、表面層のカーボンペーパーと接
着するプリプレグには４０％以上のフェノールレジンを
含浸させたカーボンシートを積層した中心層と、この主
表面に柔軟なカーボンシートを単独で積層した表面層と
を一体化して成形し、さらにこのＳ層板に含まれるレジ
ンを加熱し炭化させて全体の電気抵抗を下げるようにし
である。したがって本発明の方法を用いた分離板は、ガ
スの不透過性と低電気抵抗の保持に対しては中心層が分
担し、電極基板との低接触抵抗に対しては表面層が分担
するように、分離板に要求される異る性質を一つの材料
であわせもつように構成されておシ、従来用いられてき
たカーボン板や金属板のような単独材料からなる分離板
では得られなかった分離板としての極めて優れた特性を
発揮するようにしたものである。
また本発明の方法は、プリプレグのレジン含有量、積層
枚数などを適当に選択することにより、実状に応じた分
離板を製造することができるばかりでなく、一般に広く
使用されている積層成形法を用いて中心層と表面層とを
同時罠成形できるから、簡単で経済的な手段が有効であ
るという利点もある。
枚数などを適当に選択することにより、実状に応じた分
離板を製造することができるばかりでなく、一般に広く
使用されている積層成形法を用いて中心層と表面層とを
同時罠成形できるから、簡単で経済的な手段が有効であ
るという利点もある。
第１図は本発明によりつくられた分離板の構造を示す断
面図である。 １・・・中心層、２・・・表面層、３・・・表面層と接
着するグリプレグ。 第１図
面図である。 １・・・中心層、２・・・表面層、３・・・表面層と接
着するグリプレグ。 第１図
Claims (1)
- １）カーボン繊維集積シートにレジンを３０重量％以上
含浸したプリプレグを複数枚積み重ね、この積層体の上
下の面にそれぞれ前記カーボン繊維集積シートにレジ／
を４０〜６０重景％含浸したグリプレグを積み重ね、さ
らに上下両表面層を形成する前記カーボン繊維集積シー
トを状み重ね、全体を所定の厚さに加熱加圧し前記レジ
ンを硬化した後再加熱することによシ、前記レジンを炭
化することを特徴とする燃料電池の分離板の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58144805A JPS6037671A (ja) | 1983-08-08 | 1983-08-08 | 燃料電池の分離板の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58144805A JPS6037671A (ja) | 1983-08-08 | 1983-08-08 | 燃料電池の分離板の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6037671A true JPS6037671A (ja) | 1985-02-27 |
Family
ID=15370871
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58144805A Pending JPS6037671A (ja) | 1983-08-08 | 1983-08-08 | 燃料電池の分離板の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6037671A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE112017007406T5 (de) | 2017-04-06 | 2019-12-19 | Mitsubishi Electric Corporation | SiC-Epitaxiewafer, Verfahren zum Herstellen eines SiC-Epitaxiewafers, SiC-Vorrichtung und Leistungsumwandlungsgerät |
-
1983
- 1983-08-08 JP JP58144805A patent/JPS6037671A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE112017007406T5 (de) | 2017-04-06 | 2019-12-19 | Mitsubishi Electric Corporation | SiC-Epitaxiewafer, Verfahren zum Herstellen eines SiC-Epitaxiewafers, SiC-Vorrichtung und Leistungsumwandlungsgerät |
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