專利名稱：燃料電池用隔板及其制造方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種用成型模具對形成為板狀的預成型體進行加壓成型而 制成的燃料電池用隔板及其制造方法。
背景技術：
所謂燃料電池用隔板，是將MEA (膜電極復合體)適當?shù)乇３衷谌剂?電池單格(在燃料電池用隔板之間夾著MEA的單體)內(nèi)的同時，承擔供給
所述電化學反應所需要的燃料(氫)以及空氣(氧氣)的作用，進一步還承 擔著將作為燃料電池發(fā)揮作用的、由電化學反應而得到的電子無損失地進行
集電的作用等。為了承擔這樣的作用，要求燃料電池用隔板具有1.機械強 度、2.可撓性、3.導電性、4.成型加工性、5.阻氣性的特性。
以往，作為這種燃料電池用隔板的材料，從耐腐蝕性優(yōu)良的觀點出發(fā)， 通常采用以石墨為主原料的材料，在開發(fā)的初期階段，通過切削燒結碳來制 作燃料電池用隔板。但是，從成本問題考慮，近年來采用了將酚醛樹脂、環(huán) 氧樹脂等的熱固性樹脂和石墨的混合物作為成型材料來制作，通過對該混合 物進行壓縮成型而制作燃料電池用隔板的方法。通常，以粉末狀供給成型材 料的混合物，所以先在樹脂不反應的低溫下進行用于制作預成型體的一次成 型后，再送到作為二次成型的加壓成型模具中。作為如此的通過一次成型先 制作預成型體，然后進行二次成型來形成所述成型加工性優(yōu)良的燃料電池用 隔板及其制造方法，已在專利文獻1中公開。
一方面，作為燃料電池用隔板主原料的石墨也有采用膨脹石墨，例如， 己知有在專利文獻2中公開的技術。作為有效地利用膨脹石墨原有的耐熱性、
耐腐蝕性、電特性(導電性)、熱傳導特性等來發(fā)揮規(guī)定的電池性能的手段， 使用了膨脹石墨的燃料電池用隔板非常理想。即，可以形成所述導電性優(yōu)良 的隔板。而且，為了得到使用了數(shù)百張 數(shù)千張的大量隔板的汽車用等所要 求的輕量且小型的燃料電池，在不損壞必要的功能的基礎上有必要使隔板單 體的厚度極力變薄。但是，在以膨脹石墨為主原料的以往的燃料電池用隔板中，若厚度變薄， 則容易破裂，同時氣體容易透過，所以在所述機械強度、阻氣性的各方面具
有難度。
專利文獻1: JP特開2004-216756號公報 專利文獻2: JP特開2000-231926號公報

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明要解決的課題
于是，本發(fā)明的目的在于，對通過以膨脹石墨為主原料的預成型體進行 加壓成型而制作的燃料電池用隔板，采用抄造法來制作其預成型體，以使其 具有優(yōu)異的導電性和成型加工性，由此改善機械強度、可撓性、阻氣性的各 特性，能夠?qū)崿F(xiàn)適用于汽車等的輕量、小型化。用于解決課題的方法
技術方案1所述的發(fā)明提供一種燃料電池用隔板，其是用成型模具對形 成為板狀的預成型體14進行加壓成型而制作的燃料電池用隔板，其特征在 于，所述預成型體14具有在一對第一薄板14A之間插裝第二薄板14B而成 的夾層結構，其中，所述第一薄板14A是通過對在膨脹石墨中添加纖維質(zhì)填 充材料而成的原料進行抄造而得到，所述第二薄板14B是在石墨上涂布熱固 性樹脂而成。
技術方案2的發(fā)明，是技術方案l所記載的燃料電池用隔板，其特征在 于，所述第一薄板14A具有在所述抄造后被浸漬的熱固性樹脂。
技術方案3的發(fā)明，是技術方案2所記載的燃料電池用隔板，其特征在 于，所述第一薄板14A中使用的所述熱固性樹脂為酚醛樹脂。
技術方案4的發(fā)明，是技術方案3所記載的燃料電池用隔板，其特征在 于，所述酚醛樹脂的浸漬率設定在5 30%的范圍。
技術方案5的發(fā)明，是技術方案2 4中任意一項所記載的燃料電池用 隔板，其特征在于，所述第一薄板中使用的膨脹石墨的材料比設定在60 90%。
技術方案6的發(fā)明，是技術方案3或者4所記載的燃料電池用隔板，其特征在于，所述酚醛樹脂中含有石墨。
技術方案7的發(fā)明，是技術方案3或者4所記載的燃料電池用隔板，其 特征在于，具有在酚醛樹脂的浸漬后被涂布的石墨。
技術方案8的發(fā)明，是技術方案1 4中任意一項所記載的燃料電池用
隔板，其特征在于，所述纖維質(zhì)填充材料具有碳纖維或者丙烯酸纖維。
技術方案9的發(fā)明，是技術方案1 4中任意一項所記載的燃料電池用 隔板，其特征在于，所述第二薄板14B中使用的所述熱固性樹脂為酚醛樹脂。
技術方案10的發(fā)明，是一種燃料電池用隔板的制造方法，具有用成型 模具15對形成為板狀的預成型體14進行加壓成型的二次成型工序，其特征 在于，所述預成型體14由一次工序S1來制作，所述一次工序S1包括抄 造工序a，其采用在膨脹石墨中添加了纖維質(zhì)填充材料而成的原料進行抄造; 層疊工序c，其在由所述抄造工序a得到的一對第一薄板14A之間，插裝了 在石墨上涂布熱固性樹脂而成的第二薄板14B來進行層疊。
技術方案U的發(fā)明，是技術方案IO所述的燃料電池用隔板的制造方法， 其特征在于，所述一次工序Sl包括后浸漬工序b，該后浸漬工序b在由所述 抄造工序a進行抄造的薄板狀體上浸漬酚醛樹脂來制作所述第一薄板14A。
技術方案12的發(fā)明，是技術方案10或者11所述的燃料電池用隔板的 制造方法，其特征在于，作為用于制作所述第二薄板14B的所述熱固性樹脂， 使用酚醛樹脂。
發(fā)明效果
根據(jù)技術方案1所述的發(fā)明，雖然詳細的會在具體實施方式
中進行說明， 但是，預成型體具有在通過抄造得到的兩張第一薄板之間夾著以石墨和熱固 性樹脂為主原料的第二薄板的共計三層的夾層結構，即為在機械特性和電特 性優(yōu)良、厚度薄、且固有電阻值等的特性的偏差小、容易大量生產(chǎn)從而在制 造成本上有利的一對第一薄板之間夾著成型性優(yōu)良的第二薄板的結構。其結 果，對以膨脹石墨為主原料的預成型體進行加壓成型而制作的燃料電池用隔 板，通過將其預成型體制作成由抄造法制作的抄造薄板位于表面的夾層結 構，使其具有優(yōu)異的導電性和成型加工性，由此能夠改善機械強度、可撓性、 阻氣性的各特性，能夠提供適用于汽車用等的輕量、小型化的燃料電池用隔板。
根據(jù)技術方案2的發(fā)明，在以膨脹石墨為主原料的抄造而得到的第一薄 板上，隨后浸漬熱固性樹脂，所以除了配合熱固性樹脂所帶來的一般性作用 效果外，由于在抄造的薄板狀體上的間隙中浸入了熱固性樹脂而填埋了間 隙，所以對阻氣性或者體積密度產(chǎn)生好的影響，從而還具有能夠進一歩提高 性能的優(yōu)點。此時，如技術方案3，若作為熱固性樹脂采用通過苯酚類和醛 類的縮聚而合成的酚醛樹脂，則可以進一步追加優(yōu)良的絕緣性、耐水性、耐 藥品性等作用和效果。
通過如技術方案4所示地將酚醛樹脂的浸漬率設定在5 30%的范圍， 或如技術方案5所示地將膨脹石墨的材料比設定在60 卯％，由此，能夠?qū)?現(xiàn)接觸電阻30mi>cm2以下、彎曲強度25MPa以上、彎曲應變0.6 2.1%、 氣體透過系數(shù)lxlO—Smol，m/m、s，MPa以下的各特性的目標值，故優(yōu)選(參考 圖7、圖8)。根據(jù)如技術方案6所示的后浸漬了含有石墨的酚醛樹脂、或 者如技術方案7所示的具有在酚醛樹脂的浸漬后被涂布的石墨，則能夠提供 所述各特性值達到更高水平(參考圖7)的燃料電池用隔板。
如技術方案8所示，作為纖維質(zhì)填充材料可以采用具有對機械強度的改 善有效的碳纖維或者丙烯酸纖維的填充材料。另外，如技術方案9所示，作 為用于第二薄板的熱固性樹脂采用酚醛樹脂，由此能夠提供可更有效地得到 氣體透過系數(shù)的提高和優(yōu)良的成型性雙重效果的、具有夾層結構的燃料電池 用隔板。
技術方案10是將技術方案1的發(fā)明加以方法化的發(fā)明，技術方案11是 將技術方案3的發(fā)明加以方法化的發(fā)明，技術方案12是將技術方案9的發(fā) 明加以方法化的發(fā)明，由此能夠提供發(fā)揮與所對應的技術方案相同的作用效 果的燃料電池用隔板的制造方法。


圖1為表示固體高分子電解質(zhì)型燃料電池的堆疊結構的分解立體圖。
圖2為表示固體高分子電解質(zhì)型燃料電池的隔板的主視圖。
圖3為表示單格結構的要部放大剖視圖。
圖4為表示其他結構的電池構成的要部放大剖視圖。圖5為表示第一薄板的抄造工序的原理圖。 圖6為表示隔板的制造方法的原理圖。
圖7為表示實施例1 10以及比較例1 3的隔板的各種數(shù)據(jù)的圖表。 圖8為表示實施例11 17的隔板的各種數(shù)據(jù)的圖表。
其中，附圖標記說明如下
4燃料電池用隔板
14預成型體
14A第一薄板(抄造薄板)
14B第二薄板(樹脂碳)
15成型模具
抄造工序
b后浸漬工序
c層疊工序
Sl一次工序
具體實施例方式
下面，參照

本發(fā)明的燃料電池用隔板及其制造方法的實施方
式。圖1 圖3分別為堆疊結構的分解立體圖、隔板的外觀主視圖、單格結 構的要部放大剖視圖，圖4為表示其他結構單格的要部放大圖，圖5為表示 抄造原理的概略圖，圖6為表示隔板的制造原理的工序圖，圖7、倒8為表 示實施例1 17以及比較例1 3的數(shù)據(jù)的圖表。另外，在以下的敘述中， 將"燃料電池用隔板"簡稱為"隔板"。 [實施方式1]
首先，參照圖1 圖3簡單說明具有本發(fā)明所述隔板的固體高分子電解 質(zhì)型燃料電池的結構及動作。固體高分子電解質(zhì)型燃料電池E具有層疊了多 組單格5、并在其兩端配置了未圖示的集電板的堆疊結構，所述單格5由電 解質(zhì)膜l、作為氣體擴散電極的陽極2和陰極3、以及隔板4、 4構成，其中， 所述電解質(zhì)1為例如由氟類樹脂形成的離子交換膜；所述作為氣體擴散電極 的陽極2和陰極3由碳纖維編織成的碳布或碳紙或者碳氈形成，并從兩側夾 住所述電解質(zhì)膜1而形成夾層結構；所述隔板4、 4從所述夾層結構的兩側進一步夾住該夾層結構。
如圖2所示，在兩隔板4的周邊部形成有含氫燃料氣體孔6、 7和含氧 氣的氧化氣體孔8、 9和冷卻水孔10，當層疊了多組所述單格5時，各隔板 4的各孔6、 7、 8、 9、 IO分別在燃料電池的長度方向上貫通燃料電池E內(nèi)部 而形成燃料氣體供給歧管(manifold)、燃料氣體排出歧管、氧化氣體供給 歧管、氧化氣體排出歧管、冷卻水路。各隔板4在其表面和背面形成有凸條 (肋)11，以便其基本的斷面形狀為角波型，并通過陽極2和各凸條11的 接觸形成燃料氣體流路12，以及通過陰極3和各凸條11的接觸而形成氧化 氣體流路13。另外，以電解質(zhì)膜l的存在側為內(nèi)的情況下，通過各隔板4、 4中的向外凸條11的里側(內(nèi)側)部分鄰接，能夠形成獨立的冷卻水通路 10。
在所述結構的固體高分子電解質(zhì)型燃料電池E中，從設置在外部的燃料 氣體供給裝置向燃料電池E供給的含氫燃料氣體經(jīng)由所述燃料氣體供給歧管 被供給到各單格5的燃料氣體流路12，并在各單格5的陽極2側產(chǎn)生電化學 反應，該反應后的燃料氣體從各單格5的燃料氣體流路12經(jīng)由燃料氣體排 出歧管排出到外部。同時，從設置在外部的燃料氣體供給裝置向燃料電池E 供給的含氧氧化氣體(空氣)經(jīng)由所述氧化氣體供給歧管被供給到各單格5 的氧化氣體流路13，并在各單格5的陰極3側產(chǎn)生電化學反應，該反應后的 氧化氣體從各單格5的氧化氣體流路13經(jīng)由所述氧化氣體排出歧管排出到 外部。
隨著所述電化學反應，進行作為燃料電池E整體的電化學反應，通過將 燃料所具有的化學能量直接轉(zhuǎn)換成電能量，從而發(fā)揮規(guī)定的電池性能。另外， 該燃料電池E由于電解質(zhì)膜1的性質(zhì)在約80 10(TC的溫度范圍內(nèi)運行，所 以伴隨有發(fā)熱。于是，在燃料電池E的運行中，從設置在外部的冷卻水供給 裝置向燃料電池E供給冷卻水，通過使其在所述冷卻水路中循環(huán)，來抑制燃 料電池E內(nèi)部的溫度上升。
另外，作為電池的結構，也可以是圖4所示的結構。g口，圖4所示的電 池具有以下的結構將各隔板4設置成點狀肋(規(guī)定形狀的肋)11的大多數(shù) 在隔板的表面上橫豎等間距地被排列，在這些肋11和陽極2的表面之間形 成縱橫的燃料氣體流路12的同時，在肋11和陰極3的表面之間形成縱橫的氧化氣體流路13。在二次成型S2中，中間層的成型性良好的第二薄板14B
因流向厚度厚的部分而容易變成密度不均勻的狀態(tài)，所以，為了提高機械的、
電特性，在兩端設置厚度不容易變化的第一薄板14A,而且，即使采用這樣 的結構，也能夠?qū)崿F(xiàn)以往難以達到的具有肋11等凹凸(具有厚度分布)類 型的隔板4。
接著，說明隔板4的制作法(制造方法)。隔板4的制造方法是用成型 模具對形成為板狀的預成型體進行加壓成型而制作的方法，如圖6所示，由 一次成型工序Sl和二次成型工序S2組成，其中，所述一次成型工序Sl為 制作接近于隔板形狀的板狀的預成型體14的工序；所述二次成型工序S2為 用成型鑄膜15對該預成型體14進行加壓而形成最終形狀的隔板4的工序。 在此，隔板4的目標特性是接觸電阻為30mQ，cm2以下、彎曲強度為25MPa 以上、彎曲應變?yōu)?.6 2.1%、氣體透過系數(shù)為lXl(T8mol* m/m2' s* MPa 以下。
如圖6所示， 一次成型工序Sl是在通過對膨脹石墨上添加了纖維質(zhì)填 充材料而成的原料進行抄造而得到的一對第一薄板14A之間，插裝了在熱固 性樹脂上涂布了石墨粉末而成的第二薄板14B，從而制作具有夾層結構的預 成型體14的工序，該一次成型工序Sl包括抄造工序a和后浸漬工序b以及 層疊工序c。
抄造工序a是通過對膨脹石墨上添加了纖維質(zhì)填充材料而成的原料進行 抄造而制造第一薄板14A的工序，如圖6所示，采用以規(guī)定配合比含有作為 主原料的膨脹石墨(導電材料)和纖維質(zhì)填充材料的原料進行抄造，由此形 成預成型體14用的第一薄板14A。抄造的原意是"抄紙的原料來造紙"的 意思，但在此所述抄造是"抄第一薄板用所述材料來制造第一薄板"的意思。 接著，簡單說明抄造。
圖5表示制作第一薄板14A的概略抄造工序a。 S卩，將石墨(膨脹石墨)、 纖維質(zhì)填充材料、軟質(zhì)固化樹脂、以及水的分散液投入到料斗20中，從料 斗20下端的出口20a，向巻繞在輥21、 22的無端轉(zhuǎn)動帶狀的金屬絲網(wǎng)23的 運送開始端側的上表面滴落供給所述分散液。在金屬絲網(wǎng)23上向箭頭,方 向被運送的過程中，分散液被抄(抄力、^;TtT)而形成大致的薄板狀體，并 從金屬絲網(wǎng)23的運送終端沿著大直徑的提升筒24被提升運送，然后通過多個上下的加工輥25、 26之間，由此形成了第一薄板14A(抄造薄板)。
后浸漬工序b是在通過抄造工序a抄造而得到的第一薄板14A上浸漬酚 醛樹脂的工序，由此制作作為預成型體14的構成部件狀態(tài)的第一薄板14A。 層疊工序c是通過抄造工序a和后浸漬工序b制造的一對第一薄板14A之間， 插裝了在石墨(石墨粉末等)上涂布了酚醛樹脂(熱固性樹脂的一例)而成 的第二薄板14B并使其一體化，由此，制造出如圖6所示的具有上下的第一 薄板14A、 14A和中間的第二薄板14B的三層的夾層結構的預成型體14的 工序。
二次成型工序S2是，例如采用由上鑄模15a和下鑄模15b組成的成型 鑄模15，對具有三層結構的預成型體14進行加壓，由此制造具有規(guī)定的最 終形狀的隔板4的工序。下面，說明具體的制法和其實施例等。
首先， 一次成型工序S1中的抄造工序a如下。采用家庭用攪拌機，對 混合碳纖維3%、丙烯酸纖維7%、 PET纖維1%、芳族聚酰胺纖維1%而成的 纖維質(zhì)填充材料進行解聚，從而調(diào)整為規(guī)定的漿料濃度(如1%)。在調(diào)整 后的漿料中添加83。/。的如40)im的膨脹石墨，進一步追加水，再調(diào)整為固體 成分濃度0.1%，然后添加少量的其他混合材料[硫酸鋁、成品率提高材料(八 ,千口 、;/夕NR11-LH (商品名))]，來作為抄紙用原料(參考圖7的實施 例O并進行抄造(參考圖5)。通過采用標準方形片加工器對由抄造工序a 制成的薄板狀體進行加工，由此得到定量為70g/m2、 25cm見方的片狀的第 一薄板14A。
在一次成型工序Sl的后浸漬工序b中，采用酚醛樹脂溶液進行浸漬， 從而得到預成型體14用的第一薄板14A。在實施例1中酚醛樹脂浸漬量設 定為使浸漬后的配合率達到5%。通過抄造得到的第一薄板14A中雖然存在 彎曲難等成型性稍差的方面，但是具有優(yōu)良的機械及電特性。
雖然未圖示一次成型工序Sl中的第二薄板的形成工序，但其是在石墨 粉末(優(yōu)選粒徑為1 200pm左右)上涂布酚醛樹脂來制造作為樹脂碳的第 二薄板14B的工序。作為樹脂碳的第二薄板14B雖然在機械特性的方面差， 但其成型性優(yōu)良。
作為第二薄板14B也可以按照以下方式制造。g卩，在催化劑存在下混合 及反應苯酚類和醛類以及碳來制備碳，酚醛樹脂成型材料，對該成型材料加以成型得到薄板狀成型體而作為第二薄板14B，通過使苯酚類和醛類在催化 劑存在下一邊與碳混合一邊進行反應，由此可以得到酚醛樹脂薄薄地、均勻 地被覆在碳上的碳*酚醛樹脂成型材料。此時，即使在增加了碳量的情況下， 也能夠得到碳粒子間可靠地被粘結的同時碳粒子間的間隙被酚醛樹脂填充 的薄板狀成型體，能夠容易地得到機械強度及電傳導性優(yōu)良、氣體透過率小 的燃料電池用隔板。
在二次成型工序S2中，將通過一次成型工序Sl制造的三層結構的預成 型體14，采用17(TC的鑄模，在20MPa的面壓下加熱加壓成型5分鐘(參考 圖6)，得到隔板4。此時(實施例1)的隔板4的各特性是接觸電阻為 10mQ cm2、氣體透過系數(shù)為4X 1(T"mo" m/m2* s* MPa、彎曲強度為50MPa、 彎曲應變?yōu)?%、厚度為0.15mm。
圖7、圖8中表示了本發(fā)明所述隔板4的實施例1 10以及比較例1 3 的物性和特性(圖7)，以及實施例11 17的物性及特性(圖8)。各實施 例中第一薄板14A的各要素不同，對于第二薄板14B則均使用相互相同的片。 在此，描述各特性的測試條件。關于接觸電阻測試如下。首先，將兩張試片 夾在兩張扁平的銅板上，將lMPa壓力下的電壓作為電壓A來進行測定。接 著，采用與上述同樣的方法對四張試片測定電壓B，將電壓A和電壓B的差 除以2，進一步用試片的面積除算得到接觸電阻(單位mQ，cm2)。
關于彎曲試驗(彎曲強度、彎曲應變)，通過三點彎曲試驗來測定彎曲 強度以及彎曲變形。將支點間距離設定為7.8mm、十字頭速度設定為 10mm/min、試片的寬度設定為15mm來進行測定。關于氣體透過系數(shù)，則根 據(jù)JISK7126A法(差壓法)，采用氣體透過測定器(BT-1東洋精機制作所 制造)進行測定。
在圖7中，實施例1 6是將后浸漬工序b中的酚醛樹脂的配合率在5 30%的范圍內(nèi)每變化5%時的數(shù)據(jù)，實施例7是用酚醛樹脂和天然石墨的后 浸漬來代替酚醛樹脂后浸漬時的數(shù)據(jù)。實施例8是由用酚醛樹脂被覆的石墨 的后浸漬來代替酚醛樹脂后浸漬時的數(shù)據(jù)，實施例9是將酚醛樹脂的后浸漬 設定為13%、且將酚醛樹脂的內(nèi)填(所謂內(nèi)填是指"作為抄造工序a的原料， 配合有7%的酚醛樹脂"的意思)設定為7%時的數(shù)據(jù)。
另外，實施例10是在預成型體14的表面、即在后浸漬了酚醛樹脂的兩端的第一薄板14A、 14A的表面?zhèn)韧坎剂耸珪r的數(shù)據(jù)。即，實施例10是 追加了在由后浸漬工序b浸漬有酚醛樹脂的第一薄板14A的表面上涂布石墨 的工序。在這些實施例1 10中，構成纖維質(zhì)填充材料的碳纖維、丙烯酸纖 維、PET纖維、芳族聚酰胺纖維的配合率(配合量)全部相同。
在圖8中，實施例11 17是將膨脹石墨的配合率在60 90%的范圍內(nèi) 每變化5%時的數(shù)據(jù)。在實施例11 14中后浸漬的酚醛樹脂的配合率設定為 與實施例4相同的20%，但是在膨脹石墨的配合率為80%以上的實施例15 17中這是不可能的，所以為考慮與纖維質(zhì)填充材料的平衡而設定的值。
在圖7中，比較例1、 2是將隔板4設定為層疊了三張由實施例4和5 得到的第一薄板14A而成的、不具有第二薄板14B的全抄造型時的數(shù)據(jù)。比 較例3是將隔板4設定為層疊了三張第二薄板14B而成、不具有第一薄板 14A的全樹脂碳型時的數(shù)據(jù)。
由圖7可知，在全抄造型的比較例1， 2中，盡管特性優(yōu)良，但接觸電 阻和氣體透過系數(shù)超出了規(guī)定值，同時角的缺口較多，成型性惡劣，故為不 合格。另外，在全樹脂碳型的比較例3中，彎曲應變在規(guī)定范圍外的同時， 確認有角的缺口，仍然不合格。另外，為了得到彎曲強度為50MPa以上的高 強度的隔板(第一薄板14A)，只要將膨脹石墨的配合比(材料比)設定在 60 80%的范圍即可，當酚醛樹脂的浸漬率在20 30%的范圍時，彎曲強度 可達到80MPa以上的超高強度。而且，當酚醛樹脂的浸漬率在20 30%的 范圍、且膨脹石墨的配合比(材料比)在60 70%的范圍時，則具有能夠?qū)?現(xiàn)彎曲強度為105MPa以上的超高強度的燃料電池用隔板的優(yōu)點。
如上所述，在本發(fā)明的實施方式1的通過采用成型模具對形成為板狀的 預成型體進行加壓成型而制作的隔板中，預成型體具有夾層結構，該夾層結 構是在對膨脹石墨上添加了纖維質(zhì)填充材料而成的原料進行抄造而得到的 一對第一薄板之間，插裝了在石墨上涂布了熱固性樹脂而成的第二薄板而 成，由此，在厚度為0.15mm的情況下，能夠?qū)崿F(xiàn)接觸電阻為30mQ，cn^以 下、彎曲強度為25MPa以上、彎曲應變?yōu)?.6 2.1%、氣體透過系數(shù)為 lX10—Vol，m/m、s，MPa以下的各特性值目標。其結果，通過使以膨脹石墨為 主原料的預成型體進行加壓成型而制作的燃料電池用隔板，具有在由抄造法 得到的兩張第一薄板之間夾住樹脂碳制的第二薄板的夾層結構，使其具有優(yōu)異的導電性和成型加工性，由此能夠改善機械強度、可撓性、阻氣性的各特 性，能夠提供適用于汽車用等的輕量、小型化的燃料電池用隔板。
另外，由于具有在機械、電特性優(yōu)良的一對第一薄板14A之間夾著成型 性優(yōu)良的第二薄板14B的夾層結構，所以不僅滿足所述各特性，而且能夠謀
求氣密性(氣體透過系數(shù))的進一步提高的同時，成型性也優(yōu)異，能夠?qū)崿F(xiàn) 整體性能優(yōu)良的燃料電池用隔板、以及燃料電池用隔板的制造方法。
權利要求
1.一種燃料電池用隔板，其是采用成型模具對形成為板狀的預成型體進行加壓成型而制成的燃料電池用隔板，其特征在于，所述預成型體具有在一對第一薄板之間插裝第二薄板而成的夾層結構，其中，所述第一薄板是通過對在膨脹石墨中添加纖維質(zhì)填充材料而成的原料進行抄造而得到，所述第二薄板是在石墨上涂布熱固性樹脂而成。
2. 如權利要求l所述的燃料電池用隔板，其特征在于，所述第一薄板具有在所述抄造后被浸漬的熱固性樹脂。
3. 如權利要求2所述的燃料電池用隔板，其特征在于，所述第一薄板 中使用的所述熱固性樹脂為酚醛樹脂。
4. 如權利要求3所述的燃料電池用隔板，其特征在于，所述酚醛樹脂 的浸漬率設定在5 30%的范圍。
5. 如權利要求2 4中任意一項所述的燃料電池用隔板，其特征在于， 所述第一薄板中使用的膨脹石墨的材料比設定在60 90%。
6. 如權利要求3或4所述的燃料電池用隔板，其特征在于，所述酚醛 樹脂中含有石墨。
7. 如權利要求3或4所述的燃料電池用隔板，其特征在于，具有在浸 漬酚醛樹脂后被涂布的石墨。
8. 如權利要求1 4中任意一項所述的燃料電池用隔板，其特征在于， 所述纖維質(zhì)填充材料具有碳纖維或者丙烯酸纖維。
9. 如權利要求1 4中任意一項所述的燃料電池用隔板，其特征在于， 所述第二薄板中使用的所述熱固性樹脂為酚醛樹脂。
10. —種燃料電池用隔板的制造方法，具有用成型模具對形成為板狀的 預成型體進行加壓成型的二次成型工序，其特征在于，所述預成型體由一次 工序來制作，該一次工序包括抄造工序，其采用在膨脹石墨中添加了纖維 質(zhì)填充材料而成的原料進行抄造；層疊工序，其在由所述抄造工序得到的一 對第一薄板之間，插裝了在石墨上涂布熱固性樹脂而成的第二薄板來進行層
11. 如權利要求10所述的燃料電池用隔板的制造方法，其特征在于， 所述一次工序具有后浸漬工序，該后浸漬工序在由所述抄造工序進行抄造的薄板狀體上浸漬酚醛樹脂來制成所述第一薄板。
12.如權利要求10或11所述的燃料電池用隔板的制造方法，其特征在 于，作為用于制作所述第二薄板的所述熱固性樹脂，使用酚醛樹脂。
全文摘要
對以膨脹石墨為主原料的預成型體進行加壓成型而制作的燃料電池用隔板，通過將其預成型體用抄造法來制作，使其具有優(yōu)異的導電性和成型加工性，由此能夠改善機械強度、可撓性、阻氣性的各特性，能夠提供適用于汽車用等的輕量、小型化的燃料電池用隔板。為此，用成型模具對形成為板狀的預成形體(14)進行加壓成型而制成的燃料電池用隔板中，預成型體(14)具有在一對第一薄板(14A)之間插裝第二薄板(14B)而成的夾層結構，其中，所述第一薄板(14A)是通過對在膨脹石墨中添加纖維質(zhì)填充材料而成的原料進行抄造而得到的薄板狀體浸漬酚醛樹脂而成，所述第二薄板(14B)是在石墨上涂布熱固性樹脂而成。
文檔編號H01M8/10GK101411020SQ20078001152
公開日2009年4月15日 申請日期2007年4月3日 優(yōu)先權日2006年4月5日
發(fā)明者堀木健一, 大多和一彥, 橋本哲, 池田信彥 申請人:日本皮拉工業(yè)株式會社