專利名稱：高分子電解質(zhì)型燃料電池的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及使用用于攜帶式電源、電動(dòng)汽車用電源、家庭內(nèi)コ-ジエネレ-ション系統(tǒng)等的高分子電解質(zhì)的燃料電池。
為了不使供給電極的燃料氣體和氧化劑氣體向外漏氣或兩種氣體互相混合，在電極周圍夾持高分子電解質(zhì)膜配置密封墊圈。密封墊圈預(yù)先與電極和高分子電解質(zhì)膜一體化進(jìn)行組裝。把它叫做MEA(電解質(zhì)膜-電極接合體)。在MEA的外側(cè)配置將其機(jī)械性地固定的同時(shí)，把鄰接的MEA互相電串聯(lián)，或根據(jù)情況并聯(lián)地連接用的導(dǎo)電性隔板。在隔板與MEA接觸的部分形成用于向電極面供給反應(yīng)氣體，并運(yùn)走生成氣體或剩余氣體的氣體通道。氣體通道也可以與隔板分開設(shè)置，但一般方法是在隔板表面設(shè)置溝槽作為氣體通道。根據(jù)情況也提倡在電極上形成氣體通道溝槽的方法。
為了向這些溝槽供給燃料氣體和氧化劑氣體，需要把分別供給燃料氣體和氧化劑氣體的管道分岔成使用的隔板數(shù)，把其分岔前端直接與隔板溝槽連接的管道工具。把該工具叫做集合管，把如上述從燃料氣體和氧化劑氣體的供給管道直接連接進(jìn)入的類型叫做外部集合管。該集合管有結(jié)構(gòu)更加簡(jiǎn)單的叫做內(nèi)部集合管的形式。內(nèi)部集合管是在形成氣體通道的隔板上設(shè)置貫通的孔，把氣體通道出入口通至該孔，從該孔直接供給燃料氣體和氧化劑氣體的結(jié)構(gòu)。
燃料電池在工作時(shí)發(fā)熱，所以為了使電池維持良好的溫度狀態(tài)，需要用冷卻水等冷卻。通常每1～3個(gè)單元設(shè)有流通冷卻水的冷卻部。有把冷卻部插入到隔板和隔板之間的形式，及在隔板的背面設(shè)置冷卻水通道作為冷卻部的形式，后者用得多。一般的層壓電池結(jié)構(gòu)是把這些MEA和隔板及冷卻部交替重疊，層壓10～200單元，把該層壓體經(jīng)集電板和絕緣板用端板夾住，用連接栓從兩端固定。
用于這種高分子電解質(zhì)型燃料電池的隔板需要導(dǎo)電性高，對(duì)燃料氣體的氣密性高，并且對(duì)氧化還原氫/氧時(shí)的反應(yīng)具有高耐腐蝕性。出于這種理由，現(xiàn)有的隔板由玻璃化碳黑板或致密的石墨板構(gòu)成，在其表面通過(guò)切削加工形成氣體通道，或者在形成有氣體通道溝槽的加壓金屬模具中與粘結(jié)劑一起加入膨脹石墨粉末，將其加壓加工后，加熱燒成進(jìn)行制作。
另外，近年來(lái)嘗試代替目前使用的碳材料，而使用不銹鋼等金屬板。使用金屬板的隔板因金屬板在高溫下暴露于氧化性環(huán)境中，所以如果長(zhǎng)時(shí)間使用，會(huì)引起金屬板的腐蝕或溶解。如果金屬板腐蝕，腐蝕部分的電阻增大，電池輸出功率下降。另外，如果金屬板溶解，溶解的金屬離子擴(kuò)散到高分子電解質(zhì)中，被高分子電解質(zhì)的離子交換位置捕獲，結(jié)果高分子電解質(zhì)本身的離子傳導(dǎo)性降低。為了避免這種劣化，通常在金屬板表面進(jìn)行具有某種程度厚度的鍍金。進(jìn)一步，報(bào)道有由在環(huán)氧樹脂等中混合了金屬粉的導(dǎo)電性樹脂構(gòu)成的隔板(如特開平6-333580號(hào)公報(bào))。
如上所述，對(duì)于切削玻璃化碳黑板等制作隔板的方法，不但玻璃化碳黑板的材料成本高，而且降低用于切削其的成本也困難。加壓加工膨脹石墨的隔板，為了保持隔板導(dǎo)電性高，需要把隔板中占有的膨脹石墨的含量提高到80重量％以上。因此材料的力學(xué)強(qiáng)度存在問題。這樣，由隔板厚度的參差不齊引起的電池組的連接載荷偏向等成為原因，尤其用作電動(dòng)汽車的動(dòng)力源時(shí)，由于行走時(shí)的震動(dòng)或沖擊，有時(shí)隔板產(chǎn)生龜裂。如果添加碳纖維，雖然強(qiáng)度上升，但粘結(jié)劑樹脂的流動(dòng)性變差，因此難以注射成型。還有，進(jìn)行鍍金的金屬制隔板在鍍金成本上存在問題。由導(dǎo)電性樹脂構(gòu)成的隔板與玻璃化碳黑板或金屬板相比導(dǎo)電性低，并且樹脂的表面硬，所以為了降低與電極接觸部分的電阻，需要用強(qiáng)壓使其緊固，相應(yīng)地存在電池結(jié)構(gòu)復(fù)雜的問題。
本發(fā)明的目的在于改良由導(dǎo)電性碳粒子為主的導(dǎo)電材料和粘結(jié)劑構(gòu)成的導(dǎo)電性隔板，提供體積電阻系數(shù)低且成本低的導(dǎo)電性隔板。
本發(fā)明還提供制造這種導(dǎo)電性隔板的方法。
其中，導(dǎo)電性碳粒子的平均粒徑為50μm以上，并且是導(dǎo)電性隔板最薄部分厚度的1/3以下，優(yōu)選200μm以下。
優(yōu)選的導(dǎo)電性碳微粒是在平均直徑30～100nm具有粒度分布峰的碳微粒。
優(yōu)選的導(dǎo)電性微細(xì)直徑碳纖維是直徑10～30nm、長(zhǎng)度1～10μm的碳纖維。
本發(fā)明提供進(jìn)一步含有金屬填料的導(dǎo)電性隔板。
本發(fā)明提供一種高分子電解質(zhì)型燃料電池用導(dǎo)電性隔板的制造方法，具有制備由上述組合物構(gòu)成的成型用顆粒的步驟，及將上述顆粒注射成型的步驟。
圖2是用于同一實(shí)施例燃料電池的隔板的陰極側(cè)的主視圖。
圖3是同一隔板的陽(yáng)極側(cè)的主視圖。
圖4是用于同一實(shí)施例燃料電池的其他隔板的冷卻水側(cè)的主視圖。
圖5是用于同一實(shí)施例燃料電池的MEA的陽(yáng)極側(cè)的主視圖。
圖6是表示實(shí)施例1燃料電池輸出特性的時(shí)間變化的圖。
圖7是表示實(shí)施例3燃料電池輸出電壓的時(shí)間變化的圖。
本發(fā)明中的導(dǎo)電性隔板與玻璃化碳黑板或金屬板相比，電傳導(dǎo)性低。但能夠進(jìn)行注射成型加工，因此無(wú)需現(xiàn)有隔板制作中需要的氣體通道等的切削加工，可以提高生產(chǎn)性，降低成本。
導(dǎo)電性碳粒子為導(dǎo)電性隔板最薄部分厚度的1/3以下，從而在成型性提高的同時(shí)，所得隔板的氣體通過(guò)性下降。
本發(fā)明導(dǎo)電性隔板中，在結(jié)合導(dǎo)電性碳粒子的粘結(jié)劑中分散導(dǎo)電性碳微粒和/或微細(xì)直徑碳纖維，由此賦予粘結(jié)劑導(dǎo)電性。
導(dǎo)電性碳粒子優(yōu)選長(zhǎng)徑和短徑之比(長(zhǎng)徑/短徑)，即縱橫比為2以上的碳粒子。優(yōu)選的代表性碳粒子具有如米粒那樣的細(xì)長(zhǎng)形狀。含有這種碳粒子的組合物在注射成型隔板時(shí)的流動(dòng)性良好。并且能夠使成型的隔板中的粒子隨意取向，隔板的導(dǎo)電性提高。
本發(fā)明的優(yōu)選方案中，隔板進(jìn)一步含有金屬填料。該金屬填料起到使碳粒子之間電結(jié)合的作用。據(jù)此，隔板的體積電阻系數(shù)進(jìn)一步降低。
優(yōu)選的金屬填料與上述導(dǎo)電性碳粒子相同，為導(dǎo)電性隔板最薄部分厚度的1/3以下，更優(yōu)選200μm以下。金屬填料優(yōu)選長(zhǎng)徑和短徑之比為2以上。
暴露在隔板表面的金屬填料，如銀這種在酸性環(huán)境中腐蝕的物質(zhì)優(yōu)選通過(guò)溶解處理等除去。
本發(fā)明優(yōu)選方案中，粘結(jié)劑由熱塑性樹脂構(gòu)成。
作為熱塑性樹脂，例如聚乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯、甲基丙烯酸樹脂、聚對(duì)苯二甲酸乙二酯、聚碳酸酯、聚酰胺、聚酰亞胺、聚乙烯醇、聚苯硫醚、聚醚酮、聚醚酰亞胺、氟樹脂、酯樹脂、液晶聚合物、芳香族聚酯、聚縮醛、聚苯醚等。
本發(fā)明的其他優(yōu)選方案中，粘結(jié)劑由氣密彈性體構(gòu)成。
上述氣密彈性體優(yōu)選由以式(1)表示的聚異丁烯或式(2)表示的乙烯丙烯無(wú)規(guī)共聚物為主鏈骨架的高分子彈性體構(gòu)成。 (式中X及Y是聚合性官能團(tuán)，m是表示異丁烯低聚物重復(fù)單元數(shù)的1以上的整數(shù)。) (式中X及Y是聚合性官能團(tuán)，l和m是1以上的整數(shù)。)作為導(dǎo)電性碳粒子，使用如天然石墨、人造石墨、膨脹石墨、玻璃化碳黑等。導(dǎo)電性的碳微粒使用乙炔黑、ケツチエン黑、中間相(メソフエ-ズ)碳等碳黑。
作為導(dǎo)電性微細(xì)直徑碳纖維，代表性地使用碳納米管。
作為金屬填料，例如銀、銅、鋁、鐵、鎳、鉛、錫、鈦、鋅、金、它們的合金等。
構(gòu)成本發(fā)明隔板的優(yōu)選的組合物含有20～45重量％的粘結(jié)劑、50～74重量％的導(dǎo)電性碳粒子、0.5～10重量％的導(dǎo)電性碳微粒和/或?qū)щ娦晕⒓?xì)直徑碳纖維。
而且其他優(yōu)選的方案中，上述組合物進(jìn)一步含有0.5～15重量％的金屬填料。
本發(fā)明高分子電解質(zhì)型燃料電池用導(dǎo)電性隔板的制造方法具有制作由上述組合物構(gòu)成的成型用顆粒的步驟、及將上述顆粒注射成型的步驟。
這里使用的成型用金屬模具優(yōu)選由熱傳導(dǎo)率低、硬度高的材料構(gòu)成。成型用金屬模具材料從成型生產(chǎn)節(jié)拍和強(qiáng)度方面考慮，一般使用碳工具鋼(SK材料)。當(dāng)成型材料注射到金屬模具內(nèi)時(shí)，成型材料中的熔融粘結(jié)劑通過(guò)與其熔點(diǎn)以下溫度的金屬模具接觸而迅速冷卻、固化。通常的注射成型用材料由于熱傳導(dǎo)率低，因此為了提高成型生產(chǎn)節(jié)拍需要迅速冷卻。所以，金屬模具的保持溫度由向金屬模具內(nèi)的填充性和成型生產(chǎn)節(jié)拍決定。
用于成型本發(fā)明隔板的組合物因熱傳導(dǎo)率高，所以注射到金屬模具內(nèi)時(shí)溫度下降快，與金屬模具接觸的表面部分的粘結(jié)劑固化，材料的流動(dòng)停止，無(wú)法填充到金屬模具內(nèi)的各個(gè)角落，產(chǎn)生成型不良。于是，金屬模具的材料適用熱傳導(dǎo)率低的材料，通過(guò)放慢從注射的熔融粘結(jié)劑的放熱，從而放慢與金屬模具接觸部分的粘結(jié)劑的固化，確保成型材料向金屬模具內(nèi)的填充性。
用于成型本發(fā)明隔板的組合物為了提高導(dǎo)電性，以碳粒子為主含有大量導(dǎo)電性填料。因此金屬模具的磨損也嚴(yán)重。所以要求某種程度的硬度。
本發(fā)明鑒于以上情況，使用同時(shí)滿足低熱傳導(dǎo)率和高硬度的材料。優(yōu)選100℃時(shí)的熱傳導(dǎo)率為26W/m/K以下，表面硬度HRC在35以上的材料。這種優(yōu)選的材料之一為不銹鋼SUS630。此外，也可以使用在碳工具鋼表面覆蓋氧化鋁或氧化鋯等硬度大且熱傳導(dǎo)率低的セミツク得到的材料。覆蓋氧化鋁的方法的例子是，在基材的碳工具鋼表面預(yù)先蒸鍍鋁，并在500℃加熱使其部分性地?cái)U(kuò)散到基材中后在空氣中進(jìn)行氧化處理。這樣可以形成與基材緊密結(jié)合的氧化鋁層。
隔板用材料含有微細(xì)直徑碳纖維時(shí)，如果碳纖維的端部排列成突出到隔板表面，則與氣體擴(kuò)散電極的電接觸良好。制造這種隔板的方法之一是，在成型用金屬模具的內(nèi)面，與脫模劑一起附著微細(xì)直徑碳纖維，將其轉(zhuǎn)移到形成的隔板的表面。其他方法是，把成型后的隔板的表面部分通過(guò)熱處理煅燒去除，把碳纖維的端部暴露到隔板表面。
接著，對(duì)使用氣密彈性體作為粘結(jié)劑的本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案進(jìn)行更加詳細(xì)的說(shuō)明。
構(gòu)成導(dǎo)電性隔板的導(dǎo)電性氣密彈性體是通過(guò)把由如式(1)或(2)表示的高分子構(gòu)成的彈性體作為母劑，將碳納米管作為導(dǎo)電材料與導(dǎo)電性碳粒子一起混合到其中來(lái)制作。這種隔板通過(guò)把碳納米管作為導(dǎo)電材料少量添加，即使隔板中的導(dǎo)電材料的比例降低至75重量％以下也能得到充分的導(dǎo)電性。于是，隔板的剛性提高，能夠大幅度抑制振動(dòng)等引起的隔板龜裂的產(chǎn)生。
由導(dǎo)電性氣密彈性體構(gòu)成的隔板因在表面具有柔軟性和彈性，所以即使降低電池的疊加連接載荷，也能大幅度減少隔板和電極以及隔板之間的接觸電阻。根據(jù)電池的構(gòu)成，隔板自身具有柔軟性和彈性，所以無(wú)須特意在電極周邊部配置密封墊圈，可以直接在隔板表面進(jìn)行與MEA間的氣密封。所以，通過(guò)減少部件數(shù)，實(shí)現(xiàn)材料成本降低和制造步驟簡(jiǎn)易化。還有，該隔板在施加電池疊加壓的狀態(tài)下振動(dòng)時(shí)，沒有如碳板那樣發(fā)生裂紋的顧慮。并且，通過(guò)選擇導(dǎo)電性氣密彈性體的母劑和導(dǎo)電材料，不產(chǎn)生金屬制隔板產(chǎn)生的在耐酸性環(huán)境中的腐蝕。
上述彈性體中還可以添加不含硫成分的加硫劑。
本發(fā)明者們探索了能夠具體滿足上述條件的母劑，結(jié)果發(fā)現(xiàn)式(1)所示聚異丁烯或式(2)所示乙烯丙烯無(wú)規(guī)共聚物為主鏈骨架的高分子彈性體特別適合作為氣密性、耐酸性及耐熱性優(yōu)異的隔板用材料。
式(1)或式(2)為主鏈骨架的高分子彈性體通過(guò)選擇其聚合度，能夠?qū)崿F(xiàn)最適于高分子電解質(zhì)型燃料電池的隔板的彈性。還有，樹脂和高分子彈性體在其聚合前的液狀時(shí)混合導(dǎo)電材料，成型為薄板狀，通過(guò)加熱或照射電子束，使其固化。還有，成型為薄板狀時(shí)能夠形成供給燃料氣體等流體的溝槽。在這一點(diǎn)上，與現(xiàn)有的碳板或金屬板相比，能夠大幅度簡(jiǎn)化隔板制作時(shí)的加工步驟。
上述式(1)所示聚合物是，把在重復(fù)單元數(shù)m的異丁烯低聚物上加成末端官能團(tuán)X和Y得到的物質(zhì)作為1單元，且在末端官能團(tuán)部分交聯(lián)的聚合物。X和Y使用丙烯基、丙烯酰基、甲基丙烯?；?、異氰酸酯基、或環(huán)氧基時(shí)，這些官能團(tuán)為多官能團(tuán)，因此，如果把這些官能團(tuán)作為交聯(lián)點(diǎn)，聚合后的聚合物成為矩陣狀交聯(lián)的網(wǎng)眼狀結(jié)構(gòu)。這些聚合物的物理性質(zhì)很大程度上受到式(1)所示高分子材料中的原料階段的異丁烯低聚物的重復(fù)單元數(shù)m，最終的聚合度及末端官能團(tuán)種類的影響。
本發(fā)明者們研究的結(jié)果，把該材料用于高分子電解質(zhì)型燃料電池的導(dǎo)電性隔板材料時(shí)，原料階段的異丁烯低聚物的重復(fù)單元數(shù)m優(yōu)選56～72，平均為64，最終聚合度最好是8000以上。還有，末端官能團(tuán)X和Y的含量比例從穩(wěn)定性和耐酸性角度考慮越少越好。
上述式(2)所示乙烯丙烯無(wú)規(guī)共聚物的末端官能團(tuán)X及Y可以使用二烯基、甲苯基、二鏈烯基、聚鏈烯基環(huán)烷基、降冰片烯衍生物、丙烯?；?、甲基丙烯?；?、異氰酸酯基、或環(huán)氧基等，根據(jù)各自適合的聚合反應(yīng)固化。使用二烯基、丙烯酰基、或甲基丙烯酰基作為末端官能團(tuán)時(shí)，使用電子束照射進(jìn)行固化，使用異氰酸酯基時(shí)通過(guò)利用水分的聚氨酯結(jié)合化進(jìn)行固化，使用環(huán)氧基時(shí)通過(guò)使用乙基二胺等公知的胺類固化劑的加熱進(jìn)行固化。這些聚合物的物理性質(zhì)受到式(2)的l、m及全體的聚合度l+m，及末端官能團(tuán)的影響。最好l是1000以下，m是19000以下，l+m是5000～20000。
把以上式(1)所示聚異丁烯或式(2)所示乙烯丙烯無(wú)規(guī)共聚物作為主鏈骨架的作為母劑的高分子彈性體中混合的導(dǎo)電材料適合使用碳納米管以及各種導(dǎo)電性碳粉末和纖維。這些導(dǎo)電材料優(yōu)選含有平均粒徑10～200μm的碳粒子。通過(guò)含有平均粒徑10μm以上的大的碳粒子，可以減少碳粒子之間的接觸電阻。還有，超過(guò)200μm的大碳粒子因成型時(shí)碳粒子的流動(dòng)性變差而不優(yōu)選。最優(yōu)選50～100μm的粒子。混合上述導(dǎo)電材料得到的導(dǎo)電性高分子彈性體中的導(dǎo)電材料的含有比例適合為55～75重量％，導(dǎo)電材料中的碳納米管的比例適合為2～50重量％。碳納米管的比例如果不到2重量％，則碳納米管之間的接觸不充分，所以導(dǎo)電性提高的效果小。還有，碳納米管昂貴，所以使用超過(guò)50重量％的量則是不利的。
用于成型本發(fā)明隔板的優(yōu)選組合物是由粘結(jié)劑、直徑50～200μm的導(dǎo)電性碳粒子、及碳納米管構(gòu)成。注射成型由該組合物制備的顆?；蛄钗飼r(shí)，導(dǎo)電性碳粒子高密度層壓，其周邊成為碳納米管無(wú)規(guī)存在的結(jié)構(gòu)。通常，隔板的體積電阻系數(shù)顯示導(dǎo)電性碳粒子的層壓數(shù)越多則越大的傾向。通過(guò)把導(dǎo)電性碳粒子的平均粒徑變大來(lái)減少層壓數(shù)，但碳粒子之間的接觸點(diǎn)自身也減少，所以對(duì)于減少體積電阻系數(shù)得不到大的效果。本發(fā)明中導(dǎo)電性碳粒子和導(dǎo)電性碳粒子之間存在碳納米管，因此碳粒子相互的接觸點(diǎn)增加，能大幅度減少體積電阻系數(shù)。還有，注射成型含有這種大碳粒子和短纖維狀的碳納米管的組合物，則注射時(shí)碳粒子和碳納米管沖突表現(xiàn)出碳納米管的長(zhǎng)軸方向變得無(wú)規(guī)的傾向。因此，能夠消除由于碳纖維的取向產(chǎn)生的電阻值的各向異性，在隔板的面方向和厚度方向這兩個(gè)方向能夠得到良好的導(dǎo)電性。
下面，參照


本發(fā)明的實(shí)施方案。
圖1是表示MEA構(gòu)成的關(guān)鍵部位的縱剖面圖。11是由碳紙構(gòu)成的氣體擴(kuò)散層，12是在其單面形成的催化劑層，合并兩者叫做電極13。通過(guò)該一對(duì)電極夾持高分子電解質(zhì)膜14，構(gòu)成MEA15。
圖2是從陰極側(cè)觀察導(dǎo)電性隔板的主視圖，圖3是其后視圖，是從陽(yáng)極側(cè)觀察的主視圖。該導(dǎo)電性隔板20兼有陰極側(cè)導(dǎo)電性隔板和陽(yáng)極側(cè)導(dǎo)電性隔板。隔板20在一個(gè)端部具有氧化劑氣體的入口側(cè)集合管孔23a、燃料氣體的入口側(cè)集合管孔24a及冷卻水的入口側(cè)集合管孔25a，在另一個(gè)端部具有氧化劑氣體的出口側(cè)集合管孔23b、燃料氣體的出口側(cè)集合管孔24b及冷卻水的出口側(cè)集合管孔25b。隔板20的與陰極對(duì)峙的面上形成從集合管孔23a連到23b的溝槽26，該溝槽內(nèi)設(shè)有隔開中央的肋27和用于形成多個(gè)平行的氣體通道29的肋群28。
另一方面，在隔板20的與陽(yáng)極對(duì)峙的面上形成從集合管孔24a連到24b的溝槽30，該溝槽內(nèi)設(shè)有隔開中央的肋31和用于形成多個(gè)平行的氣體通道33的肋群32。
這里表示的導(dǎo)電性隔板20是插入單電池間的隔板，位于層壓多個(gè)單電池的層壓電池端部的陰極側(cè)的隔板，在一面具有如圖2所示的氣體通道，但另一面為平面。還有，位于層壓電池端部的陽(yáng)極側(cè)的隔板具有如圖3所示的氣體通道，但另一面為平面。
圖4是導(dǎo)電性隔板的具有冷卻水通道的面?zhèn)鹊闹饕晥D。該導(dǎo)電性隔板41與隔板20相同，在一個(gè)端部具有氧化劑氣體的入口側(cè)集合管孔43a、燃料氣體的入口側(cè)集合管孔44a及冷卻水的入口側(cè)集合管孔45a，在另一個(gè)端部具有氧化劑氣體的出口側(cè)集合管孔43b、燃料氣體的出口側(cè)集合管孔44b及冷卻水的出口側(cè)集合管孔45b。在隔板41的一個(gè)表面形成從集合管孔45a連到45b的形成冷卻水通道的溝槽46，該溝槽內(nèi)設(shè)有多個(gè)圓形肋47。
該導(dǎo)電性隔板41通過(guò)把其一對(duì)接合，使具有冷卻水通道46的面對(duì)峙，在兩者間構(gòu)成通入冷卻水的冷卻部。然后，在一個(gè)隔板的反面，與圖2相同，形成從入口側(cè)集合管孔43a連到集合管孔43b的氧化劑氣體的通道，在另一個(gè)隔板的反面，與圖3相同，形成從入口側(cè)集合管孔44a連到集合管孔44b的燃料氣體的通道。
圖5是MEA的主視圖。MEA50由高分子電解質(zhì)膜51和夾持它的電極52構(gòu)成，高分子電解質(zhì)膜51上，在一個(gè)端部具有氧化劑氣體的入口側(cè)集合管孔53a、燃料氣體的入口側(cè)集合管孔54a及冷卻水的入口側(cè)集合管孔55a，在另一個(gè)端部具有氧化劑氣體的出口側(cè)集合管孔53b、燃料氣體的出口側(cè)集合管孔54b及冷卻水的出口側(cè)集合管孔55b。
下面所示實(shí)施例中，把圖5所示的MEA50經(jīng)隔板20進(jìn)行層壓，每2個(gè)單元插入形成上述冷卻部的一對(duì)隔板41，層壓50個(gè)單元。
下面，參照

本發(fā)明的實(shí)施例。
實(shí)施例1首先，在碳黑粉末上以50∶50的重量比承載平均粒徑約30的鉑粒子制備電極催化劑。在該催化劑粉的異丙醇分散液中混合把式(3)所示全氟碳磺酸分散在乙醇中得到的液體，制備催化劑漿液。 (式中m＝1、n＝2、5 x 13.5、y 1000。)
另一方面，對(duì)成為電極支撐體的碳紙進(jìn)行疏水處理。把外徑尺寸8cm×10cm，厚度360μm的碳無(wú)紡布(東レ(株)制造，TGP-H-120)浸漬于氟樹脂的水性分散體(ダイキン工業(yè)(株)制造，ネオフロンND1)后干燥，在400℃加熱30分鐘賦予疏水性。在該碳無(wú)紡布的一面通過(guò)用絲網(wǎng)(クリ-ン)印刷法涂布催化劑漿液形成催化劑層。催化劑層的一部分埋到碳無(wú)紡布中。這樣制得由催化劑層和碳無(wú)紡布構(gòu)成的電極。該電極中含有的鉑量和全氟碳磺酸量都調(diào)節(jié)為0.3mg/cm2。
接著，在外徑尺寸為10cm×20cm的氫離子傳導(dǎo)性高分子電解質(zhì)膜的正反兩面，用熱壓機(jī)接合一對(duì)電極使催化劑層接觸電解質(zhì)膜。把它作為電解質(zhì)膜-電極接合體(MEA)。這里，氫離子傳導(dǎo)性高分子電解質(zhì)使用把式(3)(其中，m＝2、n＝2、5 x 13.5、y 1000。)所示全氟碳磺酸薄膜化為30μm厚度得到的物質(zhì)。
接著，說(shuō)明由具有耐酸性的導(dǎo)電性氣密彈性體構(gòu)成的導(dǎo)電性隔板。
使式(1)中的異丁烯低聚物的重復(fù)單元數(shù)m為56～72、平均64，準(zhǔn)備官能團(tuán)X和Y均為異戊二烯的液狀原材料。將其100g、作為導(dǎo)電材料的碳納米管15g、平均粒徑80μm的石墨粉末100g、平均粒徑1μm以下的石墨粉末50g、及纖維狀石墨(平均直徑50μm、平均長(zhǎng)度0.5mm)50g混合，再加入200g甲基乙基酮用于調(diào)節(jié)粘度。充分混合制備隔板用原液。把該原液注入不銹鋼制金屬模具中，通過(guò)在50℃在0.2氣壓的減壓中保持1小時(shí)，揮發(fā)甲基乙基酮。接著，用加速電壓500keV、照射線量50Mrad的電子束照射，使異丁烯低聚物末端的異戊二烯聚合，制作導(dǎo)電性隔板。聚合度為約10000。
如果原材料的異丁烯低聚物的重復(fù)單元數(shù)m小于56，則聚合后的薄板會(huì)發(fā)硬，如果不加大電池組裝時(shí)的夾緊壓力，則無(wú)法降低與MEA的接觸電阻。還有，如果m大于72，則過(guò)于柔軟，會(huì)因電池組裝時(shí)的夾緊壓力壓壞隔板表面的氣體通道溝槽?？刂茖?duì)上述原材料的電子束的照射量，研究聚合度帶來(lái)的影響，結(jié)果聚合度小于5000時(shí)，所得薄板過(guò)于柔軟，與上述相同會(huì)壓壞氣體通道溝槽。
還有，末端官能團(tuán)可以是除了異戊二烯以外的烯丙基、丙烯?；?、甲基丙烯?；?、異氰酸酯基、或環(huán)氧基，分別通過(guò)適當(dāng)?shù)木酆戏磻?yīng)固化得到的物質(zhì)也確認(rèn)可以同樣使用。還有，丙烯酰基、或甲基丙烯?；鶠槟┒斯倌軋F(tuán)時(shí)，通過(guò)與上述同樣的電子束照射進(jìn)行固化，而為異氰酸酯基時(shí)通過(guò)利用水分的聚氨酯結(jié)合化進(jìn)行固化，為環(huán)氧基時(shí)通過(guò)使用乙基二胺等公知的胺類固化劑的加熱進(jìn)行固化。這些情況下，與官能團(tuán)為烯丙基時(shí)相同，式(1)所示構(gòu)成中的原料階段的異丁烯低聚物的重復(fù)單元數(shù)m為56～72，最終聚合度為8000以上時(shí)最適合作為隔板。
如上所述制作圖2～圖4所示的導(dǎo)電性隔板20和構(gòu)成冷卻部的導(dǎo)電性隔板41。制作相同隔板時(shí)，對(duì)不銹鋼制金屬模具進(jìn)行加工以在隔板上能夠形成氣體通道溝槽和集合管孔等，不必進(jìn)行從金屬模具取出后切削或壓力沖裁等后加工。
導(dǎo)電性隔板的大小是10cm×20cm，厚度是2mm。隔板20的溝槽29及33是寬2mm、深0.7mm，各溝槽間的肋28和32的寬度為1mm。隔板41的溝槽46的深度為0.7mm。還有，使隔板的外邊緣部和集合管孔邊緣部(除去與氣體通道溝槽聯(lián)絡(luò)的部分)比電極接觸面，即肋28和32的頂面高出0.3mm，在其部分直接夾住高分子電解質(zhì)膜采用密封氣體的方式。從而本實(shí)施例的電池是，不在MEA側(cè)的電極邊緣部配置密封墊圈。
使用以上MEA和隔板，組裝層壓50單元得到的電池組。電池組的兩端部重疊不銹鋼制集電板、絕緣板、及端板，并用連接桿固定。連接壓力是每隔板面積為3kgf/cm2。與使用現(xiàn)有碳制隔板的燃料電池需要20kgf/cm2程度的高連接壓力相比，根據(jù)本發(fā)明可以用小壓力得到規(guī)定特性。但是，如果過(guò)于小于該壓力，則氣體泄漏，接觸電阻也增大，從而電池性能下降。還有，如果過(guò)于緊，則隔板的突出部位破壞，有損于氣體或冷卻水的流通，因此電池性能還是下降。即，重要的是根據(jù)導(dǎo)電性隔板的彈性調(diào)節(jié)連接壓力。
這樣制作的本實(shí)施例的高分子電解質(zhì)型燃料電池保持在80℃，分別向陽(yáng)極供給加濕加溫成露點(diǎn)為80℃的氫氣，向陰極供給加濕加溫成露點(diǎn)為70℃的空氣。其結(jié)果，不把電流輸出到外部的無(wú)負(fù)荷時(shí)得到50V的電池開放電壓。
把該電池在燃料利用率80％、氧利用率50％、電流密度0.5A/cm2的條件下進(jìn)行連續(xù)發(fā)電試驗(yàn)時(shí)的輸出特性的時(shí)間變化示于圖6。其結(jié)果，確認(rèn)本實(shí)施例的電池在8000小時(shí)以上維持1000W(22V-45A)的電池輸出功率。
還有，本實(shí)施例的電池是用具有彈性的隔板夾住電極薄板構(gòu)成，因此尤其對(duì)振動(dòng)和沖擊的耐性好。如果把現(xiàn)有的由碳制隔板構(gòu)成的電池從2m高度落體，幾乎1次隔板上就會(huì)產(chǎn)生龜裂，但本實(shí)施例的電池經(jīng)過(guò)約100次的落體試驗(yàn)后，除了連接部分的桿松弛外，并沒有產(chǎn)生不可恢復(fù)的破損。
實(shí)施例2在上述實(shí)施例中，用于制作隔板的導(dǎo)電性氣密彈性體使用的是以聚異丁烯為主骨架的彈性體，但在本實(shí)施例中，使用以式(2)所示乙烯丙烯無(wú)規(guī)共聚物為主鏈骨架的高分子彈性體為母劑，在其中混合導(dǎo)電材料得到的彈性體。
制備使式(2)所示乙烯丙烯無(wú)規(guī)共聚物的末端基X和Y分別為二烯基，且共聚比為l∶m＝1∶1，l+m為約60的液狀低聚物。在共100g中充分混合碳納米管20g、平均粒徑70μm的石墨粉末100g、石墨粉末50g、及纖維狀石墨(平均直徑50μm、平均長(zhǎng)度0.5mm)30g，制作隔板用原液。通過(guò)將該原液在保持在160℃的不銹鋼制金屬模具內(nèi)注射成型，并保持10分鐘加硫，制作導(dǎo)電性隔板。聚合度l+m為約7000。
如果聚合度大于20000，則得到的薄板過(guò)于硬，如果不加大電池組裝時(shí)的夾緊壓力，則無(wú)法降低與MEA的接觸電阻。還有，如果聚合度小于4000，則得到的薄板過(guò)于柔軟，會(huì)因電池組裝時(shí)的夾緊壓力壓壞隔板表面的氣體通道溝槽。還有，控制電子束的照射量，研究聚合度帶來(lái)的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)聚合度小于5000時(shí)，薄板過(guò)于柔軟，因此與上述相同會(huì)壓壞氣體通道溝槽。
還有，末端官能團(tuán)可以是除了上述二烯烴以外的甲苯基、二鏈烯基、聚鏈烯基環(huán)烷基、降冰片烯衍生物、丙烯?；⒓谆；?、異氰酸酯基、或環(huán)氧基，分別通過(guò)適當(dāng)?shù)木酆戏磻?yīng)固化得到的物質(zhì)也確認(rèn)可以同樣使用。丙烯酰基、或甲基丙烯?；鶠槟┒斯倌軋F(tuán)時(shí)，使用與上述同樣的電子束照射進(jìn)行固化，為異氰酸酯基時(shí)通過(guò)利用水分的聚氨酯結(jié)合化進(jìn)行固化，為環(huán)氧基時(shí)通過(guò)使用乙基二胺等公知的胺類固化劑的加熱進(jìn)行固化。
使用上述導(dǎo)電性隔板，組裝與實(shí)施例1相同的電池，在與實(shí)施例1同樣的條件評(píng)價(jià)其特性。其結(jié)果確認(rèn)具有與實(shí)施例1電池同樣優(yōu)異的特性。還有，耐振動(dòng)性和耐沖擊性也與實(shí)施例1的電池相同優(yōu)異。
實(shí)施例3形成催化劑層的電極催化劑使用在乙炔黑粉末上以75∶25的重量比承載平均粒徑約30的鉑粒子得到的催化劑。電解質(zhì)膜的膜厚為50μm，催化劑層含有的鉑量和全氟碳磺酸量分別為0.5mg/cm2和1.2mg/cm2。除了上述條件外與實(shí)施例1相同制作MEA。
接著，如下所述制作導(dǎo)電性隔板。充分加熱混練粘結(jié)劑聚苯硫醚20g、平均粒徑50～200μm的導(dǎo)電性碳粒子75g、及纖維直徑10nm～30nm并且纖維長(zhǎng)度1～10μm的碳納米管5g，制作隔板用顆粒。把該顆粒放到注射成型機(jī)中，通過(guò)在規(guī)定金屬模具中注射成型來(lái)制作導(dǎo)電性隔板。注射壓力為1600kgf/cm2，金屬模具溫度為150℃，成型時(shí)間為20秒。
用以上方法制作圖2～4所示導(dǎo)電性隔板20和41。隔板的大小為10cm×20cm，厚度為4mm。隔板20的溝槽29及33是寬2mm、深1.5mm，各溝槽間的肋28和32的寬度為1mm。隔板41的溝槽46的深度為1.5mm。
把測(cè)定所得隔板的體積電阻系數(shù)的結(jié)果示于表1。本實(shí)施例中的隔板與由不含碳納米管的組合物制作的隔板相比，體積電阻系數(shù)減少至100分之1以下，為20mΩ·cm以下。
表1

使用以上MEA和隔板，與實(shí)施例1相同組裝層壓50單元的電池組。其中，電池組的連接壓力是每隔板面積為10kgf/cm2。
這樣制作的本實(shí)施例的高分子電解質(zhì)型燃料電池保持在85℃，向陽(yáng)極供給加濕加溫成露點(diǎn)為83℃的氫氣，向陰極供給加濕加溫成露點(diǎn)為78℃的空氣。其結(jié)果，不把電流輸出到外部的無(wú)負(fù)荷時(shí)得到50V的電池開放電壓。
把該電池在燃料利用率80％、氧利用率40％、電流密度0.5A/cm2的條件下進(jìn)行連續(xù)發(fā)電試驗(yàn)。把輸出電壓的時(shí)間變化示于圖7。本實(shí)施例的電池確認(rèn)在8000小時(shí)以上維持平均電壓0.5V以上的電池輸出功率。
實(shí)施例4使用粘結(jié)劑和碳納米管的含量不同的7種組合物，在與實(shí)施例3同樣的條件下注射成型隔板。把隔板的成型性能和體積電阻系數(shù)示于表2。
表2

如果粘結(jié)劑的量不足20重量％，則注射時(shí)的流動(dòng)性極端惡化，難以注射成型。如果粘結(jié)劑的量超過(guò)40重量％，則雖然成型性能提高，但成型后的隔板的體積電阻系數(shù)極端惡化。碳納米管的量在0.5重量％～10重量％范圍時(shí)，所得隔板的體積電阻系數(shù)顯著減少，但即使增加至超過(guò)10重量％的量，體積電阻系數(shù)的減少效果也微乎其微。當(dāng)用其他碳纖維(纖維長(zhǎng)度60～70μm)代替碳納米管來(lái)混合時(shí)，組合物的流動(dòng)性極端惡化，難以注射成型。
基于上述結(jié)果優(yōu)選的組合物是，充分加熱混練粘結(jié)劑聚苯硫醚25重量％、平均粒徑50～200μm的導(dǎo)電性碳粒子70重量％、及纖維直徑10～30nm并且纖維長(zhǎng)度1～10μm的碳納米管5重量％，制作成型用顆粒。把該顆粒放到注射成型機(jī)中，通過(guò)在規(guī)定金屬模具中注射成型來(lái)制作導(dǎo)電性隔板。注射壓力為1600kgf/cm2，金屬模具溫度為150℃，成型時(shí)間為20秒。
使用以上方法制作的隔板，與實(shí)施例3相同組裝層壓電池，用與實(shí)施例3相同的條件評(píng)價(jià)特性。其結(jié)果確認(rèn)本實(shí)施例的電池具有與實(shí)施例3的電池同樣優(yōu)異的特性。還有，本實(shí)施例的隔板與實(shí)施例3的隔板相比，在韌性、耐磨性及耐沖擊性方面優(yōu)異。
實(shí)施例5本實(shí)施例中，使用實(shí)施例4的成型用顆粒，但在注射成型用金屬模具表面預(yù)先與氟系脫模劑一起涂布碳納米管。在與實(shí)施例4相同的條件下成型得到的隔板是，在其表面結(jié)合通過(guò)金屬模具轉(zhuǎn)移的碳納米管，其大部分突出到隔板表面。使用這種隔板時(shí)，隔板和氣體擴(kuò)散層的接觸點(diǎn)增加成為可能，能夠大幅度減少接觸電阻。還有，通過(guò)把由通常的注射成型制作的隔板表面在約500℃進(jìn)行處理去除表面的樹脂層，也同樣能使碳納米管突出到隔板表面，能得到減少接觸電阻的效果。本實(shí)施例中的隔板與實(shí)施例3的隔板相比，在韌性、耐磨性及耐沖擊性方面優(yōu)異。
實(shí)施例6本實(shí)施例中，制作由含有長(zhǎng)徑/短徑不同的各種導(dǎo)電性碳粒子、及金屬填料的組合物構(gòu)成的成型用顆粒，注射成型制作隔板。注射壓力為1000kgf/cm2，金屬模具溫度為150℃，成型時(shí)間為20秒。成型后的隔板浸漬在3％鹽酸水溶液中2小時(shí)，然后水洗并干燥，去除表面露出的銀粉末。觀察隔板斷面，發(fā)現(xiàn)隔板中銀粉末在碳粒子和碳粒子之間，銀粉末之間并沒有連續(xù)性地連接。這樣確認(rèn)只去除了表面露出的銀粉末。
把這樣制作的隔板的體積電阻系數(shù)及成型性能示于表3。如果添加金屬填料，則與不添加金屬填料的情況相比，即使增加粘結(jié)劑量也具有同等體積電阻系數(shù)，并且成型性能得到改善。因此，金屬填料的添加效果明顯。對(duì)于導(dǎo)電性碳粒子或銀粉末的短徑超過(guò)200μm的填料，在成型后的隔板的最薄部分會(huì)產(chǎn)生材料的填充不良。所以成型性能及所得隔板的氣體透過(guò)性產(chǎn)生問題。隔板的最薄的部分如圖2及圖3所示隔板中是一面具有氣體通道29，另一面具有氣體通道33的部分。實(shí)施例1的隔板中最薄的部分厚度為0.6mm，實(shí)施例3中為1.0mm。所以可以知道填料的直徑最好設(shè)定在隔板的最薄部分的1/3以下，約200μm以下。
表3

實(shí)施例7本實(shí)施例中制作由含有不同粒度分布的各種導(dǎo)電性碳粒子和導(dǎo)電性的碳微粒的組合物構(gòu)成的成型用顆粒，把它用與實(shí)施例6相同的條件注射成型來(lái)制作隔板。成型性能和得到的隔板的體積電阻系數(shù)示于表4。
導(dǎo)電性碳粒子的粒度分布的峰如果超過(guò)平均直徑200μm，則在隔板的最薄部分產(chǎn)生成型不良，隨之產(chǎn)生氣體透過(guò)的問題。粒度分布的峰如果不足平均直徑50μm，則體積電阻系數(shù)變差。但是，如果在粒度分布的峰在平均直徑50～200μm的碳粒子中混合粒度分布的峰在平均直徑30～100nm的碳微粒，則體積電阻系數(shù)值大幅度下降。這里使用的微粒是ライオン(株)制造的ケツチエン碳黑。
基于上述結(jié)果，優(yōu)選的成型用顆粒的組成例子為，粘結(jié)劑聚苯硫醚40重量％、平均直徑50～200μm的導(dǎo)電性碳粒子50重量％、長(zhǎng)徑100～250μm短徑50μm以下的銀粉末6重量％、及ケツチエン碳黑(ライオン(株)制造)4重量％。
實(shí)施例8本實(shí)施例中，制作由含有具有優(yōu)選的粒度分布的導(dǎo)電性碳粒子的組合物構(gòu)成的成型用顆粒，用與實(shí)施例6相同的條件成型隔板。成型性能和得到的隔板的體積電阻系數(shù)示于表5。
表4

表5

如果粘結(jié)劑量不足20重量％，則注射時(shí)的流動(dòng)性極端差，難以注射成型。如果粘結(jié)劑量為45重量％以上，則雖然成型性能提高，但所得隔板的體積電阻系數(shù)極端惡化。還有，混合金屬填料0.5～15重量％時(shí)，體積電阻系數(shù)的減少顯著，但增加到超過(guò)15重量％的量其效果也不變。為減少金屬離子的流出的影響，銀粉末的上限適合為15重量％?；旌?.5～10重量％的平均直徑30～100nm的導(dǎo)電性的碳微粒時(shí)，體積電阻系數(shù)的減少顯著，但增加到超過(guò)10重量％的量其效果也不變。碳微粒體積密度小，難以均勻地分散混合。因此上限適合為10重量％。
基于上述結(jié)果，優(yōu)選的成型用顆粒的組成例子為，粘結(jié)劑聚苯硫醚40重量％、平均粒徑50～200μm的導(dǎo)電性碳粒子50重量％、平均直徑30～100nm的導(dǎo)電性的碳微粒4重量％，及金屬填料的銀粉末6重量％。
成型后的隔板浸漬在3％鹽酸水溶液中2小時(shí)，然后水洗并干燥，去除表面露出的銀粉末。
使用由實(shí)施例7及本實(shí)施例的優(yōu)選的組成例子的顆粒制作的隔板進(jìn)行組裝得到的與實(shí)施例3相同的燃料電池的特性在相同條件下表現(xiàn)出與實(shí)施例3的燃料電池幾乎相同的特性。
工業(yè)實(shí)用性通過(guò)本發(fā)明，可以代替現(xiàn)有的碳板的切削工藝法，通過(guò)含有由熱塑性樹脂構(gòu)成的粘結(jié)劑的組合物的注射成型來(lái)制作，可以實(shí)現(xiàn)大幅度的成本減少。還有，可以將體積電阻系數(shù)的增加抑制到最小限度。進(jìn)一步使其具有韌性、耐磨性和耐沖擊性，提高燃料電池組裝的成品率。
權(quán)利要求
1.一種高分子電解質(zhì)型燃料電池，該電池具備氫離子傳導(dǎo)性高分子電解質(zhì)膜、夾持上述氫離子傳導(dǎo)性高分子電解質(zhì)膜的一對(duì)電極、及含有向上述電極的一方供給排出燃料氣體并向另一方供給排出氧化劑氣體的手段的一對(duì)導(dǎo)電性隔板，上述導(dǎo)電性隔板由含有粘結(jié)劑、平均粒徑50μm以上并且是導(dǎo)電性隔板最薄部分厚度1/3以下的導(dǎo)電性碳粒子、及導(dǎo)電性碳微粒和微細(xì)直徑碳纖維中至少一種的組合物的成型板構(gòu)成。
2.如權(quán)利要求1記載的高分子電解質(zhì)型燃料電池，其中上述微細(xì)直徑碳纖維是直徑10～30nm、長(zhǎng)度1～10μm的碳纖維。
3.如權(quán)利要求1記載的高分子電解質(zhì)型燃料電池，其中上述碳微粒在平均直徑30～100nm具有粒度分布峰。
4.如權(quán)利要求1記載的高分子電解質(zhì)型燃料電池，其中上述組合物進(jìn)一步含有金屬填料。
5.如權(quán)利要求4記載的高分子電解質(zhì)型燃料電池，其中上述金屬填料長(zhǎng)徑和短徑之比在2以上，并且短徑為導(dǎo)電性隔板最薄部分厚度的1/3以下。
6.如權(quán)利要求1記載的高分子電解質(zhì)型燃料電池，其中上述粘結(jié)劑為耐酸樹脂。
7.如權(quán)利要求1記載的高分子電解質(zhì)型燃料電池，其中上述粘結(jié)劑為具有耐酸性的氣密彈性體。
8.如權(quán)利要求7記載的高分子電解質(zhì)型燃料電池，其中上述氣密彈性體由以式(1)表示的聚異丁烯或式(2)表示的乙烯丙烯無(wú)規(guī)共聚物為主鏈骨架的高分子彈性體構(gòu)成， 式中X及Y是聚合性官能團(tuán)，m是表示異丁烯低聚物重復(fù)單元數(shù)的1以上的整數(shù)， 式中X及Y是聚合性官能團(tuán)，l和m是1以上的整數(shù)。
9.如權(quán)利要求2或3記載的高分子電解質(zhì)型燃料電池，其中上述組合物包含20～45重量％的粘結(jié)劑、50～74重量％的導(dǎo)電性碳粒子、及0.5～10重量％的碳微粒。
10.如權(quán)利要求9記載的高分子電解質(zhì)型燃料電池，其中進(jìn)一步含有0.5～15重量％的金屬填料。
11.如權(quán)利要求2記載的高分子電解質(zhì)型燃料電池，其中上述微細(xì)直徑碳纖維部分突出到隔板表面。
12.如權(quán)利要求4記載的高分子電解質(zhì)型燃料電池，其中露出于上述隔板表面的金屬填料被除去。
13.一種高分子電解質(zhì)型燃料電池用導(dǎo)電性隔板的制造方法，包含下列步驟制備由含有粘合劑、平均粒徑50～200μm的導(dǎo)電性碳粒子、及導(dǎo)電性碳微粒和微細(xì)直徑碳纖維中至少一種的組合物構(gòu)成的成型用顆粒的步驟，及將上述顆粒注射成型的步驟。
14.如權(quán)利要求13記載的高分子電解質(zhì)型燃料電池用導(dǎo)電性隔板的制造方法，其中上述注射成型步驟使用由100℃時(shí)的熱傳導(dǎo)率為26W/m/K以下，表面硬度HRC在35以上的材料構(gòu)成的金屬模具實(shí)施。
15.如權(quán)利要求13記載的高分子電解質(zhì)型燃料電池用導(dǎo)電性隔板的制造方法，其中上述注射成型步驟使用具有由100℃時(shí)的熱傳導(dǎo)率為26W/m/K以下，表面硬度HRC在35以上的材料構(gòu)成的內(nèi)面覆蓋層的金屬模具實(shí)施。
16.如權(quán)利要求14或15記載的高分子電解質(zhì)型燃料電池用導(dǎo)電性隔板的制造方法，其中上述金屬模具在其內(nèi)面附著微細(xì)直徑碳纖維。
17.如權(quán)利要求13記載的高分子電解質(zhì)型燃料電池用導(dǎo)電性隔板的制造方法，其中所述組合物含有微細(xì)直徑碳纖維，該方法進(jìn)一步包含通過(guò)對(duì)成型的隔板進(jìn)行熱處理以去除表面上的粘結(jié)劑，從而使上述微細(xì)直徑碳纖維的一部分露出到隔板表面的步驟。
18.如權(quán)利要求13記載的高分子電解質(zhì)型燃料電池用導(dǎo)電性隔板的制造方法，其中所述組合物含有金屬填料，該方法進(jìn)一步含有對(duì)成型的隔板去除露出于其表面的金屬填料的步驟。
全文摘要
本發(fā)明的高分子電解質(zhì)型燃料電池具備導(dǎo)電性隔板，該導(dǎo)電性隔板由含有粘結(jié)劑、平均粒徑50μm以上并且是導(dǎo)電性隔板最薄部分厚度1/3以下的導(dǎo)電性碳粒子、及導(dǎo)電性碳微粒和微細(xì)直徑碳纖維中至少一種的組合物的成型板構(gòu)成。該隔板無(wú)需現(xiàn)有氣體通道等的切削加工，可以通過(guò)注射成型容易地批量生產(chǎn)，能夠降低成本。
文檔編號(hào)H01M8/02GK1457523SQ02800310
公開日2003年11月19日 申請(qǐng)日期2002年2月14日 優(yōu)先權(quán)日2001年2月15日
發(fā)明者山崎達(dá)人, 羽藤一仁, 新倉(cāng)順二, 神原輝壽, 小原英夫, 日下部弘樹, 長(zhǎng)谷伸啟, 竹口伸介, 小林晉 申請(qǐng)人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社