燃料电池用隔板及其制造方法技术

对以膨胀石墨为主原料的预成型体进行加压成型而制作的燃料电池用隔板，通过将其预成型体用抄造法来制作，使其具有优异的导电性和成型加工性，由此能够改善机械强度、可挠性、阻气性的各特性，使其具有优异的成型性，能够实现适用于汽车用等的轻量化、小型化。为此，用成型模具对形成为板状的预成型体（１４）进行加压成型而制成的燃料电池用隔板中，预成型体（１４）具有将第一薄板（１４Ａ）插装在一对第二薄板（１４Ｂ）而成的夹层结构，其中，所述第一薄板（１４Ａ）是通过对在膨胀石墨中添加纤维质填充材料而成的原料进行抄造而得到的薄板状体上浸渍酚醛树脂而成，所述第二薄板１４Ｂ是在石墨上涂布热固性树脂而成。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种用成型模具对形成为板状的预成型体进行加压成型而制 成的。
技术介绍
所谓燃料电池用隔板，是将MEA (膜电极复合体)适当地保持在燃料电 池单格(在燃料电池用隔板之间夹着MEA的单体)内的同时，承担供给所 述电化学反应中所需要的燃料(氢)以及空气(氧气)的作用，进一步还承 担着将作为燃料电池发挥作用的、由电化学反应而得到的电子无损失地进行 集电的作用等。为了承担这样的作用，要求燃料电池用隔板具有l.机械强度、 2.可挠性、3.导电性、4.成型加工性、5.阻气性的特性。以往，作为这种燃料电池用隔板的材料，从耐腐蚀性优良的观点出发， 通常采用以石墨为主原料的材料，在开发的初期阶段，通过切削烧结碳来制 作燃料电池用隔板。但是，从成本问题考虑，近年来采用了将酚醛树脂、环 氧树脂等的热固性树脂和石墨的混合物作为成型材料来制作，通过对该混合 物进行压縮成型来制作燃料电池用隔板的方法。通常，以粉末状供给成型材 料的混合物，所以先在树脂不反应的低温下进行用于制作预成型体的一次成 型后，再送到作为二次成型的加压成型模具中。作为如此的通过一次成型先 制作预成型体，然后进行二次成型来形成所述成型加工性优良的燃料电池用 隔板及其制造方法，已在专利文献1中公开。--方面，作为燃料电池用隔板主原料的石墨也有采用膨胀石墨，例如， 己知有在专利文献2中公开的技术。作为有效地利用膨胀石墨原有的耐热性、 耐腐蚀性、电特性(导电性)、热传导特性等来发挥规定的电池性能的手段， 使用了膨胀石墨的燃料电池用隔板非常理想。即，可以形成所述导电性优良 的隔板。而且，为了得到采用了几百张 几千张的大量隔板的汽车用等所要 求的轻量且小型的燃料电池，在不损坏必要的功能的基础上有必要使隔板单 体的厚度极力变薄。但是，在以膨胀石墨为主原料的以往的燃料电池用隔板中，若厚度变薄， 则容易破裂，同时气体容易透过，所以在所述机械强度、阻气性的各方面具 有难度。专利文献1: JP特开2004-216756号公报 专利文献2: JP特开2000-231926号公报
技术实现思路
专利技术要解决的课题于是，本专利技术的目的在于，对通过以膨胀石墨为主原料的预成型体进行 加压成型而制作的燃料电池用隔板，采用抄造法来制作其预成型体，以使其 具有优异的导电性和成型加工性，由此改善机械强度、可挠性、阻气性的各 特性，能够实现适用于汽车等的轻量、小型化。用于解决课题的方法技术方案1所述的专利技术提供一种燃料电池用隔板，其是用成型模具对形 成为板状的预成型体14进行加压成型而制成的燃料电池用隔板，其特征在 于，所述预成型体14具有第一薄板14A被插装在一对第二薄板14B之间而 成的夹层结构，其中，所述第一薄板14A是通过对在膨胀石墨中添加纤维质 填充材料而成的原料进行抄造而得到，所述第二薄板14B是在石墨上涂布热 固性树脂而成。技术方案2的专利技术，是技术方案l所记载的燃料电池用隔板，其特征在 于，所述第一薄板14A具有在所述抄造后被浸渍的热固性树脂。技术方案3的专利技术，是技术方案1或技术方案2记载的燃料电池用隔板， 其特征在于，所述热固性树脂为酚醛树脂。技术方案4的专利技术，是一种燃料电池用隔板的制造方法，具有用成型模 具15对形成为板状的预成型体14进行加压成型的二次成型工序，其特征在 于，所述预成型体14由一次工序S1来制成，所述一次工序S1包括抄造工 序a，其采用在膨胀石墨中添加了纤维质填充材料而成的原料进行抄造；层 叠工序c，其是将由所述抄造工序a得到的第一薄板14A插装在石墨上涂布 热固性树脂而成的一对第二薄板14B之间来进行层叠。技术方案5的专利技术，是技术方案4所述的燃料电池用隔板的制造方法， 其特征在于，所述一次工序S1包括后浸渍工序b，该后浸渍工序b在由所述抄造工序a进行抄造的薄板状体上浸渍热固性树脂来制作所述第一薄板14A。 技术方案6的专利技术，是技术方案4或技术方案5记载的燃料电池用隔板的制造方法，其特征在于，作为所述热固性树脂使用酚醛树脂。 专利技术效果根据技术方案1所述专利技术，虽然详细的会在具体实施方式中进行说明， 但是，预成型体具有通过抄造得到的第一薄板被夹在以石墨和热固性树脂为 主原料的两张第二薄板之间的共计三层的夹层结构，即将机械特性和电特性 优良、厚度薄、且固有电阻值等特性的偏差小、容易大量生产从而在制造成 本上有利的第一薄板夹在成型性优良的一对第二薄板之间的结构。其结果， 对以膨胀石墨为主原料的预成型体进行加压成型而制作的燃料电池用隔板， 通过将其预成型体制作成中间夹着用抄造法制作的抄造薄板，而成型性优良 的第二薄板位于表面的夹层结构，使其具有优异的导电性和成型加工性，由 此能够改善机械强度、可挠性、阻气性的各特性，能够提供适用于汽车用等 的轻量、小型化的燃料电池用隔板。根据技术方案2的专利技术，在以膨胀石墨为主原料的抄造法而得到的第一 薄板上，随后浸渍热固性树脂，所以除了配合热固性树脂所带来的一般性作 用效果外，由于在抄造的薄板状体上的间隙中浸入了热固性树脂而填埋了间 隙，所以对阻气性或者体积密度产生好的影响，从而还具有能够进一步提高 性能的优点。此时，如技术方案3，若作为第一薄板中使用的热固性树脂采 用由苯酚类和醛类的縮聚而合成的酚醛树脂，则可以进一步追加优良的绝缘 性、耐水性、耐药品性等作用效果，通过作为在第二薄板中使用的热固性树 脂采用酚醛树脂，可更有效地得到气体透过系数的提高和优良的成型性的双 重效果等，能够提供具有优异的性能的夹层结构的燃料电池用隔板。另外， 也可以采用以下1 5的方法。通过1.将酚醛树脂的浸渍率设定在5 30%的范围，或者，2.将膨胀石墨 的材料比设定在60 90%，由此能够实现接触电阻30mQ'cn^以下、弯曲强 度25MPa以上、弯曲应变0.6 2.1%、气体透过系数lX10—8mol* m/m2* s MPa以下的各特性的目标值，故优选(参考图7、图8)。根据3.后浸渍了含有石墨的酚醛树脂，或者4.具有在酚醛树脂的浸渍后涂布的石墨，则能够提供所述各特性值达到更高水平(参考图7)的燃料电池用隔板。5.纤维质填充材料可采用具有对机械强度的改善有效的碳纤维或者丙烯酸纤维。技术方案4的专利技术是将技术方案1的专利技术加以方法化的专利技术，技术方案 5的专利技术是将技术方案2的专利技术加以方法化的专利技术，技术方案6的专利技术是将 技术方案3的专利技术加以方法化的专利技术，由此能够提供发挥与所对应的技术方 案相同的作用效果的燃料电池用隔板的制造方法。附图说明图1为表示固体高分子电解质型燃料电池的堆叠结构的分解立体图。图2为表示固体高分子电解质型燃料电池的隔板的主视图。图3为表示单格结构的要部放大剖视图。图4为表示其他结构的电池构成的要部放大剖视图。图5为表示第一薄板的抄造工序的原理图。图6为表示隔板的制造方法的原理图。图7为表示实施例1 10以及比较例1 3的隔板的各种数据的图表。 图8为表示实施例11 17的隔板的各种数据的图表。其中，附图标记说明如下 4 燃料电池用隔板14 预成型体14A第一薄板(抄造薄板)14B 第二薄板(树脂碳)15 成型模具 a 抄造工序b 后浸渍工序 c 层叠工序 Sl —次工序具体实施方式图1 图3分别为堆叠结构的分解立体图、隔板的外观本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种燃料电池用隔板，其是采用成型模具对形成为板状的预成型体进行加压成型而制成的燃料电池用隔板，其特征在于，所述预成型体具有第一薄板被插装在一对第二薄板之间而成的夹层结构，其中，所述第一薄板是通过对在膨胀石墨中添加纤维质填充材料而成的原料进行抄造而得到，所述第二薄板是在石墨上涂布热固性树脂而成。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：大多和一彦，桥本哲，池田信彦，堀木健一，谷井利光，小西大海，板谷浩，
申请(专利权)人：日本皮拉工业株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]