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JP2004055428A - 燃料電池用ガスケット - Google Patents

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JP2004055428A
JP2004055428A JP2002213520A JP2002213520A JP2004055428A JP 2004055428 A JP2004055428 A JP 2004055428A JP 2002213520 A JP2002213520 A JP 2002213520A JP 2002213520 A JP2002213520 A JP 2002213520A JP 2004055428 A JP2004055428 A JP 2004055428A
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JP
Japan
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gasket
fuel cell
rubber
layer
silicone rubber
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JP2002213520A
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Takashi Yokoyama
横山 隆
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Nok Corp
Original Assignee
Nok Corp
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
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    • Y02E60/50Fuel cells

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  • Fuel Cell (AREA)
  • Gasket Seals (AREA)
  • Sealing Material Composition (AREA)

Abstract

【課題】燃料電池用ガスケットに用いられる各種材質の長所長所を旨く引き出して、ガス透過性の問題やコストの問題を改良することができる燃料電池用ガスケットを提供する。
【解決手段】セパレータ2、ガス拡散層または高分子電解質膜電極複合体等の燃料電池用構成部品と一体化される燃料電池用ガスケット1において、少なくとも2種以上のゴムまたは樹脂材料を組み合わせてなることにした。組み合わせの例は、シリコーンゴムとフッ素ゴム、EPDMとフッ素ゴム、シリコーンゴムとブチルゴム、EPDMとブチルゴム、シリコーンゴムと樹脂材料、EPDMと樹脂材料等である。
【選択図】 図1

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、燃料電池の構成要素をなす燃料電池用ガスケットに関するものである。また、本発明のガスケットは、水素自動車の分野において用いられ、また水素を供給するためのインフラ産業の分野において用いることが可能である。
【0002】
【従来の技術】
燃料電池において使用されるガスケットのシール対象は、燃料として使用される水素や酸素またはエア、スタックの運転温度を制御するための冷媒等が考えられる。
【0003】
燃料電池は通常、セルを積層したスタック構造になっており、セル毎に使用されるガスケットは、スタックの組立工数を削減するために、セパレータまたは他の構成部品と一体化されていることが望ましい。
【0004】
一方、燃料電池用のセパレータとして現在一般的に使用されているカーボン製のプレートは、導電性や耐腐食性に優れている反面、非常に割れ易いという問題を抱えている。
【0005】
セパレータにヒビや割れ等の不具合を発生させずにガスケットを一体化する方法として、液状ゴムの射出成形があり、シリコーン系またはフッ素系の液状ゴム材料が使用されている。
【0006】
しかしながら、シリコーンゴムは、一般的にガス透過性が高いことから、燃料である水素の透過量が他のゴム材質と比較して大きい傾向にある。水素の透過は系全体の作動効率の低下に繋がるだけでなく、漏れた水素がスタック外部の或る空間に滞留すると、引火の危険が生じる。
【0007】
一方、フッ素系の液状ゴムは、水素の透過量や耐薬品性等の化学的安定性についてシリコーンゴムと比較して優位性を持つ反面、材料が非常に高価であることから、ガスケットの製作コストが大幅に増大するという好ましくない結果を招いている。
【0008】
以上のように、燃料電池用ガスケットに用いられるゴム材質にはそれぞれ一長一短があり、この長所短所を旨く使い分けることが期待されている。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は以上の点に鑑みて、燃料電池用ガスケットに用いられる各種材質の長所長所を旨く引き出して、上記したところのガス透過性の問題やコストの問題を改良することができる燃料電池用ガスケットを提供することを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の燃料電池用ガスケットは、セパレータ、ガス拡散層または高分子電解質膜電極複合体等の燃料電池用構成部品と一体化される燃料電池用ガスケットにおいて、少なくとも2種以上のゴムまたは樹脂材料を組み合わせてなることを特徴とするものである。組み合わせの例としては、シリコーンゴムとフッ素ゴム、エチレンプロピレンジエンゴム(EPDM)とフッ素ゴム、シリコーンゴムとブチルゴム、EPDMとブチルゴム、シリコーンゴムと樹脂材料、EPDMと樹脂材料等がある。
【0011】
例えば、本発明のガスケットをシリコーンゴムとフッ素ゴムの2層構造とすると、双方の欠点となり得る問題点をカバーし合う相乗効果を得ることが期待できる。
【0012】
すなわち、フッ素ゴム層にてガス透過性を抑制することができ、また、基材にシリコーンゴムを使用することによりフッ素ゴムの使用量を必要最小限とすることが可能となり、よってコストへの影響度を低い水準で抑えることができる。また、表面をフッ素ゴム層とした場合、フッ素ゴムの特徴である化学的な安定性によって耐薬品性等の向上が望める。
【0013】
また、比較的安価であるEPDMをシリコーンゴムの代わりに使用して更なるコストの低減を図ることも可能である。
【0014】
更に、別体にて形成したガスケットを接着剤等の使用によってセパレータに一体化する場合や、カーボンプレートよりも大きな剛性を有する金属セパレータに一体成形品を使用する場合には、ブチルゴムや樹脂材料等の使用も可能となる。
【0015】
また、液状ゴムについては射出成形のみならず、スクリーン印刷法やディスペンサ法を使用してもガスケットを形成することが可能であるが、これらの場合においても多層構造による効果を同様に得ることが可能である。
【0016】
更にまた、ガスケットは、セパレータ一体型のみならず、ガス拡散層や高分子電解質膜電極複合体との一体タイプ等のガスケットとしても問題の解決が可能である。
【0017】
尚、本件出願には、以下の技術的事項が含まれる。
【0018】
すなわち、上記目的を達成するため、本件出願が提案する一のガスケットないし燃料電池用構成部品ないし燃料電池スタックは、以下の内容を備えている。
【0019】
▲1▼ 燃料電池用のカーボン製、樹脂製、金属製のセパレータに一体化させるガスケットにおいて、少なくとも2種以上のゴムまたは樹脂材料を組み合わせてなる製品。
▲2▼ 上記セパレータに、少なくとも2種以上のゴムまたは樹脂材料を組み合わせて形成されたガスケットを使用した燃料電池スタック。
▲3▼ 少なくとも2種以上のゴムまたは樹脂材料を組み合わせて形成されたガスケットと一体成形または貼付け等によって一体化した燃料電池用ガス拡散層。
▲4▼ 少なくとも2種以上のゴムまたは樹脂材料を組み合わせて形成されたガスケットと一体成形または貼付け等によって一体化した燃料電池用高分子電解質膜電極接合体。
▲5▼ シリコーンゴムとフッ素ゴムの組み合わせのように、少なくとも2種以上のゴムまたは樹脂材料を層状に組み合わせてガスケットを形成する。
▲6▼ セパレータ、ガス拡散層または高分子電解質膜電極複合体等の燃料電池用構成部品と一体化される燃料電池用ガスケットにおいて、前記燃料電池用構成部品に接合される第一層と、前記第一層に重ねられて前記第一層を被覆する第二層とを有し、前記第一層の材質は前記第二層の材質よりも材料コストが低いものであり、前記第二層の材質はガス不透過性を備えたものであることを特徴とする燃料電池用ガスケット。
【0020】
【発明の実施の形態】
つぎに本発明の実施例を図面にしたがって説明する。
【0021】
第一実施例・・・
図1は、本発明の第一実施例に係る燃料電池用ガスケット1の断面(切断端面)を示している。
【0022】
当該実施例に係るガスケット1は、セパレータ2と一体化されており、以下のように構成されている。
【0023】
すなわち先ず、上記したようにガスケット1の取付の相手方であるセパレータ2が設けられており、このセパレータ2の一面2aに接着剤3によってガスケット1が接合されている。
【0024】
ガスケット1は、全体としてその頂部にリップ部4を有する断面山形状に形成されており、基材(第一層)としてのシリコーンゴム層5と、表面層(第二層)としてのフッ素ゴム層6との組み合わせによって形成されている。
【0025】
基材であるシリコーンゴム層5は、ガスケット1の全体断面よりも一回り小さな断面山形状に形成されており、その表面部すなわち両斜面部5aおよび頂面部5bを覆うように一定ないし略一定の厚さをもって表面層であるフッ素ゴム層6が重ねられて一体化されている。接着剤3は少なくともシリコーンゴム層5の底面部5cに塗布されており、ガスケット1全体を強固にセパレータ2に接合している。
【0026】
第二実施例・・・
図2は、本発明の第二実施例に係る燃料電池用ガスケット1の断面(切断端面)を示している。
【0027】
当該実施例に係るガスケット1は、ガス拡散層7と一体化されており、以下のように構成されている。
【0028】
すなわち先ず、図示するように燃料電池セル8を構成すべく、高分子電解質膜電極複合体9の上下両側にガス拡散層7が配置されるとともに更にその両側にセパレータ2が配置されており、これらのうちのガス拡散層7に対してそれぞれガスケット1が一体化されている。上下のガスケット1は互いに対称構造をなしており、それぞれ以下のように構成されている。
【0029】
すなわち、このガスケット1は、全体としてその頂部にリップ部4を有する断面山形状に形成されており、基材(第一層)としてのシリコーンゴム層5と、表面層(第二層)としてのフッ素ゴム層6との組み合わせによって形成されている。
【0030】
基材であるシリコーンゴム層5は、ガスケット1の全体断面よりも一回り小さな断面山形状に形成されており、その表面部すなわち両斜面部5aおよび頂面部5bを覆うように一定ないし略一定の厚さをもって表面層であるフッ素ゴム層6が重ねられて一体化されている。
【0031】
また、このガスケット1は、セパレータ2に設けたガスケット装着溝10に収容され、この装着溝10の底面部10aにリップ部4を密接させることによりシール作用をなすように構成されている。
【0032】
第三実施例・・・
図3は、本発明の第三実施例に係る燃料電池用ガスケット1の断面(切断端面)を示している。
【0033】
当該実施例に係るガスケット1は、高分子電解質膜電極複合体9と一体化されており、以下のように構成されている。
【0034】
すなわち先ず、図示するように燃料電池セル8を構成すべく、高分子電解質膜電極複合体9の上下両側にガス拡散層7が配置されるとともに更にその両側にセパレータ2が配置されており、これらのうちの高分子電解質膜電極複合体9に対してそれぞれガスケット1が一体化されている。上下のガスケット1は互いに対称構造をなしており、それぞれ以下のように構成されている。
【0035】
すなわち、このガスケット1は、全体としてその頂部にリップ部4を有する断面山形状に形成されており、基材(第一層)としてのシリコーンゴム層5と、表面層(第二層)としてのフッ素ゴム層6との組み合わせによって形成されている。
【0036】
基材であるシリコーンゴム層5は、ガスケット1の全体断面よりも一回り小さな断面山形状に形成されており、その表面部すなわち両斜面部5aおよび頂面部5bを覆うように一定ないし略一定の厚さをもって表面層であるフッ素ゴム層6が重ねられて一体化されている。
【0037】
また、このガスケット1は、セパレータ2に設けたガスケット装着溝10に収容され、この装着溝10の底面部10aにリップ部4を密接させることによりシール作用をなすように構成されている。
【0038】
上記第一ないし第三の各実施例によるガスケット1においては、上記したように表面層であるフッ素ゴム層6によってガス(水素)透過性を抑制することができ、同時に、基材であるシリコーンゴム層5を有することにより比較的高価なフッ素ゴムの使用量が必要最小限に抑えられているために、ガスケット1の製作コストをできる限り低減させることができる。フッ素ゴム層6はシリコーンゴム層5の表面部を覆うように膜状に形成され、よって薄く形成されているために、フッ素ゴムの使用量が必要最小限に抑えられている。また、上記構成のガスケット1によれば、その表面に配置されるフッ素ゴムの特徴である化学的安定性によってガスケット1の耐薬品性を向上させることができる。
【0039】
尚、上記各実施例に共通して、シリコーンゴム層5は、シリコーンゴムよりも一層安価なEPDMよりなるEPDM層等に代えることが可能であり、これにより更なるコストの低減を図ることが可能である。
【0040】
また、フッ素ゴム層6は、フッ素ゴムと同じくガス不透過性を有するブチルゴムよりなるブチルゴム層等に代えることが可能であり、取付の相手方が金属製セパレータ等の金属部品であるときにその接合性を高めることが可能である。フッ素ゴム層6は更に、ガス不透過性を有する樹脂材料よりなる樹脂層に代えることも可能である。
【0041】
また、ガスケット1の材質が液状ゴムである場合には、ガスケット1はこれを一般的に射出成形法によって成形することになるが、射出成形法の他に、スクリーン印刷法やディスペンサ法等を用いることも可能である。
【0042】
【発明の効果】
本発明は、以下の効果を奏する。
【0043】
すなわち、上記構成を備えた本発明の燃料電池用ガスケットによれば、セパレータ、ガス拡散層または高分子電解質膜電極複合体等の燃料電池用構成部品と一体化される燃料電池用ガスケットにおいて、このガスケットが少なくとも2種以上のゴムまたは樹脂材料の組み合わせによって構成されているために、各種材質の長所長所を旨く引き出して、ガス透過性の問題やコストの問題を改良することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第一実施例に係る燃料電池用ガスケットの要部断面図
【図2】本発明の第二実施例に係る燃料電池用ガスケットの要部断面図
【図3】本発明の第三実施例に係る燃料電池用ガスケットの要部断面図
【符号の説明】
1 燃料電池用ガスケット
2 セパレータ
3 接着剤
4 リップ部
5 シリコーンゴム層
5a 斜面部
5b 頂面部
5c,10a 底面部
6 フッ素ゴム層
7 ガス拡散層
8 燃料電池セル
9 高分子電解質膜電極複合体
10 ガスケット装着溝

Claims (1)

  1. セパレータ、ガス拡散層または高分子電解質膜電極複合体等の燃料電池用構成部品と一体化される燃料電池用ガスケットにおいて、
    少なくとも2種以上のゴムまたは樹脂材料を組み合わせてなることを特徴とする燃料電池用ガスケット。
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Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2007007708A1 (ja) * 2005-07-13 2007-01-18 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. 高分子電解質形燃料電池及びそれに用いる燃料電池用シール部材
JP2007042360A (ja) * 2005-08-02 2007-02-15 Nok Corp 燃料電池用gdl一体ガスケット
WO2008105348A1 (ja) * 2007-02-20 2008-09-04 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha 燃料電池のシール構造体
DE102013217183A1 (de) 2013-04-15 2014-10-16 Hyundai Motor Company Dichtungsvorrichtung für einen Brennstoffzellenstapel
US20150188153A1 (en) * 2013-12-27 2015-07-02 Hyundai Motor Company Blended rubber gasket for fuel cells
KR20150120323A (ko) 2015-09-07 2015-10-27 현대자동차주식회사 연료전지용 블렌드 가스켓
CN106953108A (zh) * 2017-05-04 2017-07-14 江苏氢电新能源有限公司 一种氢氧质子交换膜燃料电池用密封结构
JP2020138514A (ja) * 2019-03-01 2020-09-03 Nok株式会社 ガスケットの製造方法
JP2021014908A (ja) * 2019-07-16 2021-02-12 Nok株式会社 多層積層ガスケットとその製造方法
JP2021148191A (ja) * 2020-03-18 2021-09-27 本田技研工業株式会社 ゴムシールの製造方法
JP2021146585A (ja) * 2020-03-18 2021-09-27 本田技研工業株式会社 ゴムシールの製造方法、及びゴムシールを形成するスクリーン印刷装置
JP2023030481A (ja) * 2021-08-23 2023-03-08 信越化学工業株式会社 コーティング材組成物、シリコーンゴム成形品、及び燃料電池用セパレータ

Cited By (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2007007708A1 (ja) * 2005-07-13 2007-01-18 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. 高分子電解質形燃料電池及びそれに用いる燃料電池用シール部材
US8003273B2 (en) 2005-07-13 2011-08-23 Panasonic Corporation Polymer electrolyte fuel cell and fuel cell sealing member for the same
JP5079507B2 (ja) * 2005-07-13 2012-11-21 パナソニック株式会社 高分子電解質形燃料電池及びそれに用いる燃料電池用シール部材
JP2007042360A (ja) * 2005-08-02 2007-02-15 Nok Corp 燃料電池用gdl一体ガスケット
WO2008105348A1 (ja) * 2007-02-20 2008-09-04 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha 燃料電池のシール構造体
DE102013217183A1 (de) 2013-04-15 2014-10-16 Hyundai Motor Company Dichtungsvorrichtung für einen Brennstoffzellenstapel
US20150188153A1 (en) * 2013-12-27 2015-07-02 Hyundai Motor Company Blended rubber gasket for fuel cells
KR20150077496A (ko) 2013-12-27 2015-07-08 현대자동차주식회사 연료전지용 블렌드 가스켓
US9466844B2 (en) 2013-12-27 2016-10-11 Hyundai Motor Company Blended rubber gasket for fuel cells
KR20150120323A (ko) 2015-09-07 2015-10-27 현대자동차주식회사 연료전지용 블렌드 가스켓
CN106953108A (zh) * 2017-05-04 2017-07-14 江苏氢电新能源有限公司 一种氢氧质子交换膜燃料电池用密封结构
JP2020138514A (ja) * 2019-03-01 2020-09-03 Nok株式会社 ガスケットの製造方法
JP7261614B2 (ja) 2019-03-01 2023-04-20 Nok株式会社 ガスケットの製造方法
JP2021014908A (ja) * 2019-07-16 2021-02-12 Nok株式会社 多層積層ガスケットとその製造方法
JP7344689B2 (ja) 2019-07-16 2023-09-14 Nok株式会社 多層積層ガスケットとその製造方法
JP2021148191A (ja) * 2020-03-18 2021-09-27 本田技研工業株式会社 ゴムシールの製造方法
JP2021146585A (ja) * 2020-03-18 2021-09-27 本田技研工業株式会社 ゴムシールの製造方法、及びゴムシールを形成するスクリーン印刷装置
JP7411466B2 (ja) 2020-03-18 2024-01-11 本田技研工業株式会社 ゴムシールの製造方法
JP7424877B2 (ja) 2020-03-18 2024-01-30 本田技研工業株式会社 ゴムシールの製造方法
JP2023030481A (ja) * 2021-08-23 2023-03-08 信越化学工業株式会社 コーティング材組成物、シリコーンゴム成形品、及び燃料電池用セパレータ
JP7558909B2 (ja) 2021-08-23 2024-10-01 信越化学工業株式会社 コーティング材組成物、シリコーンゴム成形品、及び燃料電池用セパレータ

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