JPS617570A - 燃料電池用隔壁板 - Google Patents
燃料電池用隔壁板Info
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- JPS617570A JPS617570A JP59125854A JP12585484A JPS617570A JP S617570 A JPS617570 A JP S617570A JP 59125854 A JP59125854 A JP 59125854A JP 12585484 A JP12585484 A JP 12585484A JP S617570 A JPS617570 A JP S617570A
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- separating plate
- fuel cell
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- expansion graphite
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- 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
- H01M8/0202—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors
- H01M8/0204—Non-porous and characterised by the material
- H01M8/0213—Gas-impermeable carbon-containing materials
-
- 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
Landscapes
- 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】
（産業上の利用分野） ゝ本
発明は燃料電池用隔壁板に関するものである。
発明は燃料電池用隔壁板に関するものである。
（従来技術）
燃料電池は燃料の水素、ヒドラジン、メタノール等と酸
化剤の空気（酸素）とを電気化学的に反応させて直接電
気をとシ出すもので、電解質の違いによυ、■アルカリ
性水溶液型、■酸性水溶液型、■リン酸性水溶液型、■
溶融炭酸塩型及び■ておシ、基礎研究の段階である。そ
の他のものは一部特殊用途に実用化されているが、まだ
製造コストが高く、これをいかに低減するかが燃料電池
を普及させるための最大の課題となっている。
化剤の空気（酸素）とを電気化学的に反応させて直接電
気をとシ出すもので、電解質の違いによυ、■アルカリ
性水溶液型、■酸性水溶液型、■リン酸性水溶液型、■
溶融炭酸塩型及び■ておシ、基礎研究の段階である。そ
の他のものは一部特殊用途に実用化されているが、まだ
製造コストが高く、これをいかに低減するかが燃料電池
を普及させるための最大の課題となっている。
翫
第−世代のリン酸水溶液燃料電池までの一般的△
なｌセルの構成は電解液を担持するマトリックス。
正負電極部材、燃料を仕切る隔壁板からなシ隔壁板の形
状は厚みが数−の薄い平板のものと、この薄板の片面ま
たは両面に燃料、酸素の通路をもつパイ・ポーラタイプ
に大別され、材質としては電解液に充分に耐える耐食性
及び気密性電気伝導性が必要となる。これらの特性を満
足する材料として主に炭素材料、耐食合金が提供されて
いる。しかし炭素材料の場合は黒鉛ブロックから平板を
切シ出し、溝加工をしてから、不浸透化処理をしなけれ
ばならないため材料費、加工費、処理費用が高価となシ
、この大幅な低減、さらに不浸透化処理をしたものも電
解液、燃料に対し完全な気密性を付与することは難しく
この点でも改善が必要であった。また耐食金属材料１例
えばＴｉ合金、タンタル合金なども高価な上に加工が難
しく、電池に組んだ場合大幅に重量が増加するといった
問題を有していた。
状は厚みが数−の薄い平板のものと、この薄板の片面ま
たは両面に燃料、酸素の通路をもつパイ・ポーラタイプ
に大別され、材質としては電解液に充分に耐える耐食性
及び気密性電気伝導性が必要となる。これらの特性を満
足する材料として主に炭素材料、耐食合金が提供されて
いる。しかし炭素材料の場合は黒鉛ブロックから平板を
切シ出し、溝加工をしてから、不浸透化処理をしなけれ
ばならないため材料費、加工費、処理費用が高価となシ
、この大幅な低減、さらに不浸透化処理をしたものも電
解液、燃料に対し完全な気密性を付与することは難しく
この点でも改善が必要であった。また耐食金属材料１例
えばＴｉ合金、タンタル合金なども高価な上に加工が難
しく、電池に組んだ場合大幅に重量が増加するといった
問題を有していた。
（発明の目的）
本発明は、こうした問題点を改善し、充分な不浸透性（
気密性）を有し、かつ炭素材料と同等の電気伝導性と耐
薬品性を備え、更に充分な経済的価格を有する燃料電池
用隔壁板を提供することにある。
気密性）を有し、かつ炭素材料と同等の電気伝導性と耐
薬品性を備え、更に充分な経済的価格を有する燃料電池
用隔壁板を提供することにある。
（発明の構成）
本発明は膨張黒鉛シート複数枚を積層し、加圧成形して
なる燃料電池用隔壁板に関する。
なる燃料電池用隔壁板に関する。
本発明における膨張黒鉛シート用の膨張黒鉛は嵩密度０
．００１ ’ｇ／Ｌ”から０．０２ｇ／ｃｍ”程度のも
のが用いられるが、′成形板の強度が膨張黒鉛粒子の絡
み合いのみで保持されるため、この絡み合い強度が強く
なる範囲として０．００１〜０．００５９／ｄの高嵩ば
シを有する膨張黒鉛を用いることが好ましい。この膨張
黒鉛粒子を単独でプレスまたは加圧ロール間を通して加
圧成形して膨張黒鉛シートを作成する。この膨張黒鉛シ
ートの嵩密度は０．１〜０．５６ ／ｃｍ３が好ましい
。このときのシート厚みは隔壁板の厚みに応じて０．２
ｍｍ程度から数−まで適宜に選定することができる。
．００１ ’ｇ／Ｌ”から０．０２ｇ／ｃｍ”程度のも
のが用いられるが、′成形板の強度が膨張黒鉛粒子の絡
み合いのみで保持されるため、この絡み合い強度が強く
なる範囲として０．００１〜０．００５９／ｄの高嵩ば
シを有する膨張黒鉛を用いることが好ましい。この膨張
黒鉛粒子を単独でプレスまたは加圧ロール間を通して加
圧成形して膨張黒鉛シートを作成する。この膨張黒鉛シ
ートの嵩密度は０．１〜０．５６ ／ｃｍ３が好ましい
。このときのシート厚みは隔壁板の厚みに応じて０．２
ｍｍ程度から数−まで適宜に選定することができる。
このシートは隔壁板の密度、板厚に応じて積層数が算出
されるが一般には数枚から数１０枚となる。また溝付の
隔壁板を成形する場合は必要に応じシートの形状を溝部
の形状に合わせ積層してもよい。この積層シートをダイ
ス中にセットし成形圧力１００〜１，０００ｋｇ／ｃｍ
２で３分〜１０分程度保持し最終形状の成形体を得、隔
壁板とされる。
されるが一般には数枚から数１０枚となる。また溝付の
隔壁板を成形する場合は必要に応じシートの形状を溝部
の形状に合わせ積層してもよい。この積層シートをダイ
ス中にセットし成形圧力１００〜１，０００ｋｇ／ｃｍ
２で３分〜１０分程度保持し最終形状の成形体を得、隔
壁板とされる。
なお加圧成形は１００〜１５０℃に加温したダイス中で
行なうと、ガス抜けがスムースに行なうことができ、ま
た成形品がダイスに付着する不具合も発生しにくくなシ
好ましい。ガス抜きは加圧初期に２〜１０回程度行ない
隔壁板に空気が残ってフクレが発生するのを防止するこ
とが好ましい。
行なうと、ガス抜けがスムースに行なうことができ、ま
た成形品がダイスに付着する不具合も発生しにくくなシ
好ましい。ガス抜きは加圧初期に２〜１０回程度行ない
隔壁板に空気が残ってフクレが発生するのを防止するこ
とが好ましい。
こうして得られ衆隔壁板の密度は１．２１７ｃｍ”以上
であることが好ましい。
であることが好ましい。
（実施例）
以下実施例によシ本発明の詳細な説明する。
実施例１
嵩密度的０． ＯＯ２ｇ／ｃｍ’の膨張黒鉛（日立化成
工業■製、商品名ＨＧＰ−１）を加圧ロールを通し板厚
的１ｍｍ、密度０．３ ｇ／ｃｍ３で幅４００ｍｍ、長
さ４００ｍｍの膨張黒鉛シートを作成した。このシート
を１００Ｘ１００肛に切断し、１００℃に加熱した１０
１００Ｘ１００のダイス中に１０枚積層しほぼ５０ｋｇ
／ａｍ”間隔で加圧、除圧をくシ返しながらガス抜きを
充分に行ない最終的に６００ｋｇ／ｃｆＯ面圧で５分保
持し板厚が１．８ ｍｒｎ 、密度が約１．７ｇ／ｃｍ
”の平板状の燃料電池用隔壁板を得た。
工業■製、商品名ＨＧＰ−１）を加圧ロールを通し板厚
的１ｍｍ、密度０．３ ｇ／ｃｍ３で幅４００ｍｍ、長
さ４００ｍｍの膨張黒鉛シートを作成した。このシート
を１００Ｘ１００肛に切断し、１００℃に加熱した１０
１００Ｘ１００のダイス中に１０枚積層しほぼ５０ｋｇ
／ａｍ”間隔で加圧、除圧をくシ返しながらガス抜きを
充分に行ない最終的に６００ｋｇ／ｃｆＯ面圧で５分保
持し板厚が１．８ ｍｒｎ 、密度が約１．７ｇ／ｃｍ
”の平板状の燃料電池用隔壁板を得た。
実施例２ ゛
実施例１で用いた１０１００Ｘ１００の膨張黒鉛シート
１０枚を、 １′５ｏ℃に加熱したダイス中に入れ片側
に幅３ｍｍ、深さ２ｍｍの複数の溝を有するパンチで実
施例１と同様条件でガス抜きしてから。
１０枚を、 １′５ｏ℃に加熱したダイス中に入れ片側
に幅３ｍｍ、深さ２ｍｍの複数の溝を有するパンチで実
施例１と同様条件でガス抜きしてから。
最終圧カフ００ｋｇ／ｃＩ］ｌＩ２で１０分間保持し密
度が約１、７６／ｃｍ”で片側に幅３ｍｍ、高’８２ｍ
ｍの複数の凸部を有する第１図に示すような溝付の隔壁
板を得た。
度が約１、７６／ｃｍ”で片側に幅３ｍｍ、高’８２ｍ
ｍの複数の凸部を有する第１図に示すような溝付の隔壁
板を得た。
実施例３
実施例１で用いた１０１００Ｘ１００の膨張黒鉛シート
５枚と同じ製法で得た８０Ｘ８０ｍｍの膨張黒鉛シート
６枚とを用い、１００Ｘ１００謳シート５枚を中間にし
てその上下に８０Ｘ８０ｍｍシート各３枚ずつを配して
ダイス中に入れ、上下パンチの各内側面に幅３ｍｍ、高
さ２ｍｍ、長さ８０ｍｍの複数の溝部を有し、上パンチ
の溝部と下パンチの溝部とが互いに直交するようにして
、実施例２と同様成形条件で第２図（ａ）、 （ｂｌに
示すよりな′凸部が板の全長よシ短く、上下の溝が直交
する溝付の隔壁板を得た。
５枚と同じ製法で得た８０Ｘ８０ｍｍの膨張黒鉛シート
６枚とを用い、１００Ｘ１００謳シート５枚を中間にし
てその上下に８０Ｘ８０ｍｍシート各３枚ずつを配して
ダイス中に入れ、上下パンチの各内側面に幅３ｍｍ、高
さ２ｍｍ、長さ８０ｍｍの複数の溝部を有し、上パンチ
の溝部と下パンチの溝部とが互いに直交するようにして
、実施例２と同様成形条件で第２図（ａ）、 （ｂｌに
示すよりな′凸部が板の全長よシ短く、上下の溝が直交
する溝付の隔壁板を得た。
実施例１，２．３で得られた成形板と、従来の人造黒鉛
材（日立化成工業■製、商品名ＰＤＩＩ）を切出し加工
し、フェノール樹脂を含浸し不浸透とした隔壁板とを比
較した特性を第１表に示す。
材（日立化成工業■製、商品名ＰＤＩＩ）を切出し加工
し、フェノール樹脂を含浸し不浸透とした隔壁板とを比
較した特性を第１表に示す。
尚第１表における通気率は、５０ｍｍ角の試験片の片側
に１ ｋｇ／ｃｍ”の空気圧をかけ、水中置換法により
空気の漏洩量Δｑを測定し次式によシ算出した値である
。
に１ ｋｇ／ｃｍ”の空気圧をかけ、水中置換法により
空気の漏洩量Δｑを測定し次式によシ算出した値である
。
上式においてΔｔは加圧時間（秒）、ｄは試験片の厚さ
くｃｍ）及びＳは受圧面積＜ａｒｐ＞ である。
くｃｍ）及びＳは受圧面積＜ａｒｐ＞ である。
第１表から明らかなように実施例の隔壁板は比較例隔壁
板に比して通気率が小さく、板厚方向の電気比抵抗も目
標値ｇ ００ ｍＱ−（至）よシ小さいことが示される
。
板に比して通気率が小さく、板厚方向の電気比抵抗も目
標値ｇ ００ ｍＱ−（至）よシ小さいことが示される
。
第１表
（発明の効果）
本発明の燃料電池用隔壁板は、膨張黒鉛シートを積層し
加圧成形したものであるので高い気密性を有し、電気特
性においても電池材料として充分な性能を示し、また１
００％黒鉛であるため電解液などの薬液におかきれるこ
ともない。さらに平板状、溝付板状のいずれにも一体成
形ができるため炭素材料、金属材料に比べて加工費用、
材料ロスがなく、燃料電池の実用化に大きな障害となっ
ていた高価な隔壁板を実用的な価格で提供することが可
能となる。
加圧成形したものであるので高い気密性を有し、電気特
性においても電池材料として充分な性能を示し、また１
００％黒鉛であるため電解液などの薬液におかきれるこ
ともない。さらに平板状、溝付板状のいずれにも一体成
形ができるため炭素材料、金属材料に比べて加工費用、
材料ロスがなく、燃料電池の実用化に大きな障害となっ
ていた高価な隔壁板を実用的な価格で提供することが可
能となる。
第１図は本発明の一実施例になる燃料電池用隔壁板の斜
視図、第２図は本発明の他の実施例になる燃料電池用隔
壁板で、（ａ）は斜視図、（ｂ）は（ａｌＯＡ−入断面
図である。
視図、第２図は本発明の他の実施例になる燃料電池用隔
壁板で、（ａ）は斜視図、（ｂ）は（ａｌＯＡ−入断面
図である。
Claims (1)
- １、膨張黒鉛シートを複数枚積層し加圧成形してなる燃
料電池用隔壁板。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59125854A JPS617570A (ja) | 1984-06-19 | 1984-06-19 | 燃料電池用隔壁板 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59125854A JPS617570A (ja) | 1984-06-19 | 1984-06-19 | 燃料電池用隔壁板 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS617570A true JPS617570A (ja) | 1986-01-14 |
Family
ID=14920581
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59125854A Pending JPS617570A (ja) | 1984-06-19 | 1984-06-19 | 燃料電池用隔壁板 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS617570A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1995016287A1 (en) * | 1993-12-10 | 1995-06-15 | Ballard Power Systems Inc. | Embossed fluid flow field plate for electrochemical fuel cells |
| US5928807A (en) * | 1995-11-15 | 1999-07-27 | Ballard Power Systems Inc. | Integrated seal for a PEM fuel cell |
| JP2002075397A (ja) * | 2000-08-25 | 2002-03-15 | Hitachi Chem Co Ltd | 燃料電池用セパレータ及び燃料電池用セパレータを用いた燃料電池 |
| US6794078B1 (en) * | 1999-12-06 | 2004-09-21 | Hitachi Chemical Company, Ltd. | Fuel cell, fuel cell separator, and method of manufacture thereof |
| US6797091B2 (en) | 2000-05-10 | 2004-09-28 | Ballard Power Systems Inc. | Method for embossing expanded graphite sheet material under reduced pressure |
| GB2500383A (en) * | 2012-03-19 | 2013-09-25 | Intelligent Energy Ltd | Fuel cell fluid distribution |
-
1984
- 1984-06-19 JP JP59125854A patent/JPS617570A/ja active Pending
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| US5521018A (en) * | 1993-12-10 | 1996-05-28 | Ballard Power Systems Inc. | Embossed fluid flow field plate for electrochemical fuel cells |
| US5527363A (en) * | 1993-12-10 | 1996-06-18 | Ballard Power Systems Inc. | Method of fabricating an embossed fluid flow field plate |
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| GB2500383A (en) * | 2012-03-19 | 2013-09-25 | Intelligent Energy Ltd | Fuel cell fluid distribution |
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