JPS6059671A - 燃料電池用セパレータの製造方法 - Google Patents
燃料電池用セパレータの製造方法Info
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- JPS6059671A JPS6059671A JP58166689A JP16668983A JPS6059671A JP S6059671 A JPS6059671 A JP S6059671A JP 58166689 A JP58166689 A JP 58166689A JP 16668983 A JP16668983 A JP 16668983A JP S6059671 A JPS6059671 A JP S6059671A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- separator
- fuel cell
- paper
- carbon
- synthetic resin
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
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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
- H01M8/0297—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
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- Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
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- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
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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、燃料電池用セパレータ、その製造方法及び燃
料電池に関するものである。
料電池に関するものである。
第１図に示すように、通常、燃料電池は燃料極１及び空
気極２と、これら両極間に電解質層３を配置してなる燃
料電池単セルを、セパレータ４を介して複数個積層し、
適宜冷却装置５を配置して一体に締付けて構成される。
気極２と、これら両極間に電解質層３を配置してなる燃
料電池単セルを、セパレータ４を介して複数個積層し、
適宜冷却装置５を配置して一体に締付けて構成される。
この燃料電池のセパレータは、燃料及び酸化剤ガスが混
合しないような不浸透性が要求され、ガス透過率が１０
−３〜１０−’ｃｍ” ／ Ｓ以下であることが望まし
い。また、複数個直列に積層した電池の■８損を低減す
るために導電性の良いことが要求される。さらに、規定
高さの積層電池の出力を上げるためには、規定高さ内に
セルを多数積層可能なことが要求され、従ってセパレー
タは前記機能を保持しつつ、よシ薄い方が望ましい。
合しないような不浸透性が要求され、ガス透過率が１０
−３〜１０−’ｃｍ” ／ Ｓ以下であることが望まし
い。また、複数個直列に積層した電池の■８損を低減す
るために導電性の良いことが要求される。さらに、規定
高さの積層電池の出力を上げるためには、規定高さ内に
セルを多数積層可能なことが要求され、従ってセパレー
タは前記機能を保持しつつ、よシ薄い方が望ましい。
このセパレータとして、従来は、高密度黒鉛のブロック
から板状に削シ出したものが使用されていた。この方法
で製造したセパレータは、ガス透過率が低く、導電性は
高く前記機能を満足しているが、大きな黒鉛のブロック
を成形した後、切削加工によフ薄い平板状のセパレータ
を製作するため、セパレータの厚み以上の削９代を必要
とし、歩留シが低く、コスト高であった。また可撓性に
乏しいという問題もある。
から板状に削シ出したものが使用されていた。この方法
で製造したセパレータは、ガス透過率が低く、導電性は
高く前記機能を満足しているが、大きな黒鉛のブロック
を成形した後、切削加工によフ薄い平板状のセパレータ
を製作するため、セパレータの厚み以上の削９代を必要
とし、歩留シが低く、コスト高であった。また可撓性に
乏しいという問題もある。
本発明の目的は上記従来の問題点を解消し、廉価である
と共に可撓性を有する燃料電池用セパレータ、その製造
方法及びこれを用いた燃料電池を提供することにある。
と共に可撓性を有する燃料電池用セパレータ、その製造
方法及びこれを用いた燃料電池を提供することにある。
本発明の燃料電池用セパレータは、炭素系繊維の抄造板
に合成樹脂を含浸せしめるようにしたものである。
に合成樹脂を含浸せしめるようにしたものである。
本発明の燃料電池用セパレータの製造方法は、炭素系繊
維の抄造板と合成樹脂フィルムとを積層し、次いでこの
積層物を加熱下で加圧するようにしたものである。又他
の製造方法は、炭素系繊維をフレーク状の合成樹脂と混
抄して抄造板とし、次いでこの抄造板をフロ熱下で加圧
するようにしたものである。
維の抄造板と合成樹脂フィルムとを積層し、次いでこの
積層物を加熱下で加圧するようにしたものである。又他
の製造方法は、炭素系繊維をフレーク状の合成樹脂と混
抄して抄造板とし、次いでこの抄造板をフロ熱下で加圧
するようにしたものである。
本発明の燃料電池セパレータの母材として用いられるカ
ーボンマットは、炭素業界では既存であるところの、炭
素繊維又は黒鉛繊維などの炭素系繊維を主体に抄紙法に
よシ紙状に抄いたものである。これは一般にカーボンペ
ーパーと呼ばれているが、さらに肉厚の厚い不織布状の
ものも含めてカーボンマットと称されている。このカー
ボンマットをセパレータ母材に用いることは、すでに炭
素又は黒鉛繊維によシミ気的なつながりが出来ておシ、
黒鉛粉と樹脂の混合物をプレス成形したセパレータのよ
うに、電気的なつながシを得るために、樹脂を炭化する
という工程が不要となり、製造設備費や運転費が大幅に
低減出来るという利点がある１、さらに、カーボンマッ
トの薄いもの、すなわちカーボンペーパーは厚みが０．
１〜０．４調と薄いため、規定積層高さ内Ｖこ、よシ多
数のセルが′ｉＲ層出来、出方向上が可能となる。
ーボンマットは、炭素業界では既存であるところの、炭
素繊維又は黒鉛繊維などの炭素系繊維を主体に抄紙法に
よシ紙状に抄いたものである。これは一般にカーボンペ
ーパーと呼ばれているが、さらに肉厚の厚い不織布状の
ものも含めてカーボンマットと称されている。このカー
ボンマットをセパレータ母材に用いることは、すでに炭
素又は黒鉛繊維によシミ気的なつながりが出来ておシ、
黒鉛粉と樹脂の混合物をプレス成形したセパレータのよ
うに、電気的なつながシを得るために、樹脂を炭化する
という工程が不要となり、製造設備費や運転費が大幅に
低減出来るという利点がある１、さらに、カーボンマッ
トの薄いもの、すなわちカーボンペーパーは厚みが０．
１〜０．４調と薄いため、規定積層高さ内Ｖこ、よシ多
数のセルが′ｉＲ層出来、出方向上が可能となる。
さらに、カーボンマットに気密性を持たせるためのフッ
素系樹脂を乾式で熱含浸させることは、溶剤が不要であ
ることは当然であるが、フィルム状のフッ素系樹脂を用
いれば、均一な樹脂分布が得られ、且つ材料の飛散が無
く、大形のものが単なるヒートプレスで容易に製造可能
となる。また、厚みの制御も、カーボンマットとフィル
ムの枚数で、あたかも積層板の接着のごとく調節可能で
あるなどの利点を有しておシ、大形のリン酸型燃料電池
へ、このセパレータを使用する利点は大きい。
素系樹脂を乾式で熱含浸させることは、溶剤が不要であ
ることは当然であるが、フィルム状のフッ素系樹脂を用
いれば、均一な樹脂分布が得られ、且つ材料の飛散が無
く、大形のものが単なるヒートプレスで容易に製造可能
となる。また、厚みの制御も、カーボンマットとフィル
ムの枚数で、あたかも積層板の接着のごとく調節可能で
あるなどの利点を有しておシ、大形のリン酸型燃料電池
へ、このセパレータを使用する利点は大きい。
以下、本発明の詳細な説明する。
第２図は、リプ付電極型のセル構造を有するり／酸型燃
料電池単セルを示しておシ、１′及び２′はリプ付の多
孔質黒鉛を基材とする燃料極、空気極である。３は電解
質層であシ、リン酸が保持されている。４′は平板状の
セパレータであり、この材料として、カーボンペーパー
と、耐熱性、耐酸性を有するフッ素系樹脂フィルム、例
えばポリテトラフルオロエチレンフィルムを用いている
。
料電池単セルを示しておシ、１′及び２′はリプ付の多
孔質黒鉛を基材とする燃料極、空気極である。３は電解
質層であシ、リン酸が保持されている。４′は平板状の
セパレータであり、この材料として、カーボンペーパー
と、耐熱性、耐酸性を有するフッ素系樹脂フィルム、例
えばポリテトラフルオロエチレンフィルムを用いている
。
この材料は、第３図に示すように、２枚のカーポア ヘ
−バー ５の間にポリテトラフルオロエチレンフィルム
７をはさんだ状態で、第４図のようにヒートプレスによ
シ溶融圧着し、平板状七ノくレータとしている。
−バー ５の間にポリテトラフルオロエチレンフィルム
７をはさんだ状態で、第４図のようにヒートプレスによ
シ溶融圧着し、平板状七ノくレータとしている。
初期には絶縁物である前記樹脂を熱含浸させることは電
気伝導性の点で不利と考えられていたが、ｔｔｌｌｌｌ
！フィルム厚を母材であるカーボンペーパーの厚みの１
１５〜１／８にして、且つポリテトラフロロエチレンを
用いる場合にはヒートプレス時の条件を３３０１ｒＸ１
５分程度とすることにより、炭素又は黒鉛質骨格の導電
性を損うことなく、ガス不浸透性のセパレータが得られ
ることが判明した。本製造法によ勺作られたセパレータ
の気体透過率は１０−４〜１０−５ｃｍ” ／ Ｓであ
り、比抵抗は数十ミリΩ−副であり、燃料電池用七ノく
レータとしての基本特性を満足している。
気伝導性の点で不利と考えられていたが、ｔｔｌｌｌｌ
！フィルム厚を母材であるカーボンペーパーの厚みの１
１５〜１／８にして、且つポリテトラフロロエチレンを
用いる場合にはヒートプレス時の条件を３３０１ｒＸ１
５分程度とすることにより、炭素又は黒鉛質骨格の導電
性を損うことなく、ガス不浸透性のセパレータが得られ
ることが判明した。本製造法によ勺作られたセパレータ
の気体透過率は１０−４〜１０−５ｃｍ” ／ Ｓであ
り、比抵抗は数十ミリΩ−副であり、燃料電池用七ノく
レータとしての基本特性を満足している。
本製造法により作られたセパレータは、可撓性があるた
め、薄くても機械的に壊れに＜＜、従来の剛性の強いセ
パレータの欠点を無くすことが出来、且つ製造上の歩留
シがほぼ１００％となるために、大巾にコスト低減が可
能となった。
め、薄くても機械的に壊れに＜＜、従来の剛性の強いセ
パレータの欠点を無くすことが出来、且つ製造上の歩留
シがほぼ１００％となるために、大巾にコスト低減が可
能となった。
上記製造法の応用例として、カーボンマット＜−を抄紙
する時点で粒状又はフレーク状のフッ素系樹脂を混抄し
て、その後ヒートプレスにより樹脂を溶融させ、不浸透
化する方法も試みられ、同様な平板セパレータが得られ
ている。
する時点で粒状又はフレーク状のフッ素系樹脂を混抄し
て、その後ヒートプレスにより樹脂を溶融させ、不浸透
化する方法も試みられ、同様な平板セパレータが得られ
ている。
また、カーボンペーパーを短佃状に切ったものを上記の
方法で熱融着させることによυ、いわゆるリブ付セパレ
ータ型の不浸透セパレータを製造することも可能である
。
方法で熱融着させることによυ、いわゆるリブ付セパレ
ータ型の不浸透セパレータを製造することも可能である
。
本発明の燃料電池によれば、セパレータ材料の母材とし
て炭素又は黒鉛繊維の骨格のあるカーボンマットを用い
ることによｐ１不浸透化のための樹脂を炭化することな
く、必要々電気伝導性が得られ、且つ薄く可撓性のある
セパレータが簡単な製造設備で歩留９良く製造出来るた
め、燃料電池の機械的構造の信頼性向上、セパレータ製
造コストの低減に効果がある。
て炭素又は黒鉛繊維の骨格のあるカーボンマットを用い
ることによｐ１不浸透化のための樹脂を炭化することな
く、必要々電気伝導性が得られ、且つ薄く可撓性のある
セパレータが簡単な製造設備で歩留９良く製造出来るた
め、燃料電池の機械的構造の信頼性向上、セパレータ製
造コストの低減に効果がある。
第１図は燃料電池基本構成を示す斜視図、第２図はリプ
付電極型のセル構成を示す斜視図、第３図は本発明の燃
料電池に用いるセパレータ素材の製造時の組み合せを示
す斜視図、第４図はそのヒートプレス時の側面図である
。
付電極型のセル構成を示す斜視図、第３図は本発明の燃
料電池に用いるセパレータ素材の製造時の組み合せを示
す斜視図、第４図はそのヒートプレス時の側面図である
。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、炭素系繊維の抄造板に合成樹脂を含浸せしめてなる
燃料電池用セパレータ。 ２、炭素系繊維は炭素繊維又は黒鉛繊維である特許請求
の範囲第１項記載の燃料電池用セパレータ。 ３、 合成樹脂はフッ素系樹脂である特許請求の範囲第
１項又は第２項に記載の燃料電池用セパレータ。 ４゜ 炭素系繊維の抄造板と合成樹脂フィルムとを積層
し、次いでこの積層物を加熱下で加圧し、この合成樹脂
フィルムを炭素系繊維の抄造板に含浸せしめるようにし
たことを特徴とする燃料電池用セパレータの製造方法。 ５・ 炭素系の繊維全フレーク状の合成樹脂と混抄して
抄造板とし、次いでこの抄造板を加熱下でカＵ圧して前
記合成樹脂を抄造板中に含浸せしめるようにしたことを
特許とする燃料配油用セパレータの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58166689A JPS6059671A (ja) | 1983-09-12 | 1983-09-12 | 燃料電池用セパレータの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58166689A JPS6059671A (ja) | 1983-09-12 | 1983-09-12 | 燃料電池用セパレータの製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6059671A true JPS6059671A (ja) | 1985-04-06 |
| JPH0218550B2 JPH0218550B2 (ja) | 1990-04-25 |
Family
ID=15835908
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58166689A Granted JPS6059671A (ja) | 1983-09-12 | 1983-09-12 | 燃料電池用セパレータの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6059671A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2587696A1 (fr) * | 1985-09-25 | 1987-03-27 | Kureha Chemical Ind Co Ltd | Produit composite carbone produit par la jonction de matieres carbonees avec une resine tetrafluoroethylene, et procede pour produire celui-ci |
| JPS62296368A (ja) * | 1986-06-16 | 1987-12-23 | Fuji Electric Co Ltd | 燃料電池用セパレ−ト板 |
| FR2602915A1 (fr) * | 1986-08-14 | 1988-02-19 | Kureha Chemical Ind Co Ltd | Substrat composite pour piles a combustible et son procede de fabrication |
| WO2003049212A3 (en) * | 2001-12-03 | 2005-09-01 | Mosaic Energy L L C | Cold-pressing method for bipolar plate manufacturing |
| WO2019039214A1 (ja) | 2017-08-24 | 2019-02-28 | 日清紡ホールディングス株式会社 | 燃料電池セパレータ前駆体及び燃料電池セパレータ |
| CN114937785A (zh) * | 2022-06-10 | 2022-08-23 | 开封时代新能源科技有限公司 | 一种液流电池用复合石墨双极板及其制备方法 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59141171A (ja) * | 1983-01-31 | 1984-08-13 | Nitto Electric Ind Co Ltd | 導電性シ−ト |
-
1983
- 1983-09-12 JP JP58166689A patent/JPS6059671A/ja active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59141171A (ja) * | 1983-01-31 | 1984-08-13 | Nitto Electric Ind Co Ltd | 導電性シ−ト |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2587696A1 (fr) * | 1985-09-25 | 1987-03-27 | Kureha Chemical Ind Co Ltd | Produit composite carbone produit par la jonction de matieres carbonees avec une resine tetrafluoroethylene, et procede pour produire celui-ci |
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| WO2003049212A3 (en) * | 2001-12-03 | 2005-09-01 | Mosaic Energy L L C | Cold-pressing method for bipolar plate manufacturing |
| WO2019039214A1 (ja) | 2017-08-24 | 2019-02-28 | 日清紡ホールディングス株式会社 | 燃料電池セパレータ前駆体及び燃料電池セパレータ |
| KR20200042897A (ko) | 2017-08-24 | 2020-04-24 | 닛신보 홀딩스 가부시키 가이샤 | 연료전지 세퍼레이터 전구체 및 연료전지 세퍼레이터 |
| US11515547B2 (en) | 2017-08-24 | 2022-11-29 | Nisshinbo Holdings Inc. | Fuel cell separator precursor, and fuel cell separator |
| CN114937785A (zh) * | 2022-06-10 | 2022-08-23 | 开封时代新能源科技有限公司 | 一种液流电池用复合石墨双极板及其制备方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0218550B2 (ja) | 1990-04-25 |
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