燃料电池用隔板的制造方法技术

本发明专利技术的课题为燃料电池用隔板的制造方法，通过将利用施压装置对包含碳粉末和热固性树脂的原料粉进行的压缩成型工序和利用加热进行的热固性树脂的树脂固化工序进行分离，籍此可以提高昂贵的施压装置的制造速度、并可以减少制造成本、适于量产化。使用碳粉末和热固性树脂的混合物作为原料粉，通过压缩成型工序和树脂固化工序制造燃料电池用隔板，所述压缩成型工序中，通过施压装置对加入模具的原料粉施压而压缩成型为隔板形状的成型板，所述树脂固化工序中，用炉（烘箱）等加热装置对通过压缩成型工序制作的成型板进行加热而使热固性树脂固化。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
燃料电池用隔板的制造方法
本专利技术涉及固体高分子型燃料电池中使用的燃料电池用隔板的制造方法，特别是涉及使用包含碳粉末和热固性树脂的混合物作为原料粉的燃料电池用隔板的制造方法。
技术介绍
燃料电池是通过电解质使氢和氧反应而将化学能直接转换成电能的装置，根据所用的电解质，燃料电池存在有几种类型，其中，使用固体高分子电解质膜作为电解质的固体高分子型燃料电池由于可以在80℃左右的低温下工作，因而作为电动车的发电装置备受瞩目。图4是表示构成燃料电池的单元电池的结构的分解图，图5是表示图4所示的燃料电池用隔板的结构的图，图5(a)是平面图，图5(b)是图5(a)所示的X-Y截面图。如图4所示，固体高分子型燃料电池形成如下结构：并列设有数十个～数百个作为单元电池的MEA(膜/电极接合体)，通过向阳极供给作为流体的燃料气体(氢气)、向阴极供给作为流体的氧化气体(氧气)，由外部电路获取电流，其中所述MEA通过在左右两侧面具有多个沟部的2片燃料电池用隔板1将固体高分子电解质膜2、阳极(燃料电极)3和阴极(氧化剂电极)4隔着接合垫5接合在一起而形成。如图5(a)、图5(b)所示，燃料电池用隔板1是在薄的板状体的一面或者两面具有多个气体供给排出用沟11、向气体供给排出用沟11供给燃料气体或者氧化气体的开口部12和并列设置MEA用的固定孔13的形状，其具有使流动在燃料电池内的燃料气体和氧化气体分离而不混合的作用，同时担负着向外部传递在MEA发电形成的电能、或者向外部放散在MEA产生的热量的重要作用。-->从而，作为燃料电池用隔板1所期望的特性，可举出要求其具有足够的强度，以适应组装时的螺栓紧固、汽车等振动；要求其减小电阻抗，以减少发电损耗；要求其具有不透气性，以使燃料气体和氧化气体完全分离地在其两面供给至电极。作为这样的燃料电池用隔板1，提出了使用在生产率和成本方面有利的酚树脂等热固性树脂作为胶粘剂的碳复合材料(例如特开昭59-26907号公报)，其制造方法采用了如下方法，混合碳粉末和热固性树脂并投入模具中，在对其施加压缩力的同时进行加热，从而使树脂固化。但是，对于以往技术，使用含有碳粉末和热固性树脂的原料粉制造燃料电池用隔板1时，向模具投入原料粉后，由于采用施压装置来施加压力和温度，尽管酚树脂在热固性树脂中是固化速度快的树脂，但在160℃的温度也需要数分钟，同时从热量传递至原料粉到原料粉温度升高需要的时间取决于原料粉的大小，但也需要数分钟的时间，由此存在的问题是昂贵的施压装置的制造速度会降低。本专利技术是鉴于所述问题而进行的，其目的是提供适合产业化的燃料电池用隔板的制造方法，其通过将利用施压装置对包含碳粉末和热固性树脂的原料粉进行的压缩成型工序和利用加热进行的热固性树脂的树脂固化工序进行分离，可以提高昂贵的施压装置的制造速度、并可以减少制造成本。
技术实现思路
本专利技术为了解决上述课题，形成如下所示的构成。权利要求1记载的专利技术的要旨涉及燃料电池用隔板的制造方法，其是将碳粉末和热固性树脂以给定比例混合形成的混合物用作原料粉的燃料电池用隔板的制造方法，其特征在于，具有压缩成型工序和树脂固化工序，所述压缩成型工序是向模具投入上述原料粉并进行冷压成型，所述树脂固化工序是在非加压的状态将通过该压缩成型工序被压缩成型的上述原料粉加热至上述热固性树脂的树脂固化温度或者固化温度以上的温度。-->权利要求2记载的专利技术的要旨涉及权利要求1记载的燃料电池用隔板的制造方法，其特征在于，在上述压缩成型工序中，向上述原料粉施加大于等于100MPa的压力。权利要求3记载的专利技术的要旨涉及权利要求1或者权利要求2记载的燃料电池用隔板的制造方法，其特征在于，使用酚树脂作为上述热固性树脂，上述碳粉末被该酚树脂包覆。权利要求4记载的专利技术的要旨涉及燃料电池隔板，其采用权利要求1～3任意一项记载的燃料电池用隔板的制造方法进行制造。权利要求5记载的专利技术的要旨涉及燃料电池，其是并列设有多个单元电池的燃料电池，所述单元电池是通过一对隔板将阳极和阴极隔着固体高分子电解质膜接合在一起而形成的，其特征在于，上述隔板的部分或者全部使用权利要求4记载的燃料电池隔板。附图说明图1是表示本专利技术涉及的燃料电池用隔板的制造方法的压缩成型工序中使用的施压装置的结构的示意图；图2是表示本专利技术涉及的燃料电池用隔板的制造方法的树脂固化工序中使用的加热装置的结构的示意图；图3是表示本专利技术涉及的燃料电池用隔板的制造方法的实施例及比较例中使用的原料粉、工艺及是否适宜的判定结果的表格；图4是表示构成燃料电池的单元电池的结构的分解图；图5是表示图4所示的燃料电池用隔板的结构的图，图5(a)是平面图，图5(b)是图5(a)所示的X-Y截面图。具体实施方式以下基于附图详细地说明本专利技术的实施方式。图1是表示本专利技术涉及的燃料电池用隔板的制造方法的压缩成型工序中使用的施压装置的结构的示意图，图2是表示本专利技术涉及的燃料电池用隔板的制造方法的树脂固化工序中使用的加热装置的结构的示意-->图。本实施方式中，使用碳粉末和热固性树脂的混合物作为原料粉，通过压缩成型工序和树脂固化工序制造燃料电池用隔板1，所述压缩成型工序中，通过施压装置对加入模具的原料粉施压而压缩成型为隔板形状的成型板，所述树脂固化工序中，用炉(烘箱)等加热装置对通过压缩成型工序制作的成型板进行加热而使热固性树脂固化。首先，以给定的重量比例配合碳粉末和热固性树脂，充分地搅拌而混成原料粉。原料粉的混合重量比例优选碳粉末为90％～60％、热固性树脂为10％～40％的比例。并且，原料粉中除了碳粉末和热固性树脂以外还可以根据需要添加纤维基材、填充材料、脱模剂、耐水解剂等。作为碳粉末可以使用石墨粉(碳粉末)等，使用石墨粉时，优选使用平均粒径为10μm～100μm、长宽比为小于等于2的粉末。作为热固性树脂使用以热固性酚醛树脂型(resolo)酚树脂、线型热塑性酚醛树脂型(Novolak)酚树脂为代表的酚树脂时，成型性良好，进一步，若使用由酚树脂包覆碳粉末而得的材料，则强度也会变高，因而是适宜的。在压缩成型工序中，使用如图1所示的施压装置，向模具(阴模)中均匀地供给原料粉，利用油压汽缸使模具(阳模)推压进模具(阴模)，从而通过模具(阴模)和模具(阳模)向原料粉施加大于等于100MPa的压力，将其压缩成型为隔板形状的成型板。此时，通过使模具(阴模)和模具(阳模)的加压面事先形成给定的沟形状，在成型板上反转形成气体供给排出用沟11。另外，在压缩成型工序中，不进行加热而在室温下进行冷压缩成型，由于不需要加热原料粉，因而可以缩短成型时间，在5秒～10秒的时间内即可压缩成型1片隔板形状的成型板。并且，由于树脂不固化，因而模具和制品不会产生粘结，脱模性优越。利用施压装置冷压成型时，通过对原料粉施加大于等于100MPa的压力，可以得到高密度的隔板形状的成型板，可以制造同时具有量产性和高性能的燃料电池用隔板1。在树脂固化工序中，将从模具取出的成型板搬入如图1所示的加热-->装置中，通过电热器等加热装置在非加压的状态加热至为热固性树脂的树脂固化温度或者固化温度以上的温度，例如170℃～200℃，使热固性树脂固化而制造燃料电池用隔板1。另外，在树脂固化工序中，可以将多块成型板搬入间歇式炉中进本文档来自技高网...

【技术保护点】
燃料电池用隔板的制造方法，其是将碳粉末和热固性树脂以给定比例混合的混合物用作原料粉制造燃料电池用隔板的方法，其特征在于，具有压缩成型工序和树脂固化工序，所述压缩成型工序中，向模具投入所述原料粉并进行冷压成型，所述树脂固化工序中，在非加压的状态将通过该压缩成型工序被压缩成型的所述原料粉加热至所述热固性树脂的树脂固化温度或者固化温度以上的温度。

【技术特征摘要】
1、燃料电池用隔板的制造方法，其是将碳粉末和热固性树脂以给定比例混合的混合物用作原料粉制造燃料电池用隔板的方法，其特征在于，具有压缩成型工序和树脂固化工序，所述压缩成型工序中，向模具投入所述原料粉并进行冷压成型，所述树脂固化工序中，在非加压的状态将通过该压缩成型工序被压缩成型的所述原料粉加热至所述热固性树脂的树脂固化温度或者固化温度以上的温度。2、根据权利要求1记载的燃料电池用隔板的制造方法，其特征在于，在所述压缩成型工序中，向所述原料粉施加大...

【专利技术属性】
技术研发人员：津岛荣树，
申请(专利权)人：津岛荣树，
类型：发明
国别省市：JP[日本]