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，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。为此，用成型模具对形成为板状的预成形体（１４）进行加压成型而制成的燃料电池用隔板中，预成型体（１４）具有在一对第一薄板（１４Ａ）之间插装第二薄板（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1.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 物进行压縮成型而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。一方面，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，为了得到使用了数百张 数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进行加压成型而制作的燃料电池用隔板，其特征在 于，所述预成型体14具有在一对第一薄板14A之间插装第二薄板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，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2所记载的燃料电池用隔板，其特征在 于，所述第一薄板14A中使用的所述热固性树脂为酚醛树脂。技术方案4的专利技术，是技术方案3所记载的燃料电池用隔板，其特征在 于，所述酚醛树脂的浸渍率设定在5 30%的范围。技术方案5的专利技术，是技术方案2 4中任意一项所记载的燃料电池用 隔板，其特征在于，所述第一薄板中使用的膨胀石墨的材料比设定在60 90%。技术方案6的专利技术，是技术方案3或者4所记载的燃料电池用隔板，其特征在于，所述酚醛树脂中含有石墨。技术方案7的专利技术，是技术方案3或者4所记载的燃料电池用隔板，其 特征在于，具有在酚醛树脂的浸渍后被涂布的石墨。技术方案8的专利技术，是技术方案1 4中任意一项所记载的燃料电池用隔板，其特征在于，所述纤维质填充材料具有碳纤维或者丙烯酸纤维。技术方案9的专利技术，是技术方案1 4中任意一项所记载的燃料电池用 隔板，其特征在于，所述第二薄板14B中使用的所述热固性树脂为酚醛树脂。技术方案10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来制作，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，其在由所述抄造工序a得到的一对第一薄板14A之间，插装了 在石墨上涂布热固性树脂而成的第二薄板14B来进行层叠。技术方案U的专利技术，是技术方案IO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Sl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酚醛树脂来制作所述第一薄板14A。技术方案12的专利技术，是技术方案10或者11所述的燃料电池用隔板的 制造方法，其特征在于，作为用于制作所述第二薄板14B的所述热固性树脂， 使用酚醛树脂。专利技术效果根据技术方案1所述的专利技术，虽然详细的会在具体实施方式中进行说明， 但是，预成型体具有在通过抄造得到的两张第一薄板之间夹着以石墨和热固 性树脂为主原料的第二薄板的共计三层的夹层结构，即为在机械特性和电特 性优良、厚度薄、且固有电阻值等的特性的偏差小、容易大量生产从而在制 造成本上有利的一对第一薄板之间夹着成型性优良的第二薄板的结构。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由抄造法制作的抄造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歩提高 性能的优点。此时，如技术方案3，若作为热固性树脂采用通过苯酚类和醛 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 药品性等作用和效果。通过如技术方案4所示地将酚醛树脂的浸渍率设定在5 30%的范围， 或如技术方案5所示地将膨胀石墨的材料比设定在60 卯％，由此，能够实 现接触电阻30mi>cm2以下、弯曲强度25MPa以上、弯曲应变0.6 2.1%、 气体透过系数lxlO—Smol，m/m、s，MPa以下的各特性的目标值，故优选(参考 图7、图8)。根据如技术方案6所示的后浸渍了含有石墨的酚醛树脂、或 者如技术方案7所示的具有在酚醛树脂的浸渍后被涂布的石墨，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。如技术方案8所示，作为纤维质填充材料可以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的填充材料。另外，如技术方案9所示，作 为用于第二薄板的热固性树脂采用酚醛树脂，由此能够提供可更有效地得到 气体透过系数的提高和优良的成型性双重效果的、具有夹层结构的燃料电池 用隔板。技术方案10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11是 将技术方案3的专利技术加以方法化的专利技术本文档来自技高网...

【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，所述预成型体具有在一对第一薄板之间插装第二薄板而成的夹层结构，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，
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]