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JP2008140668A - Separator material for polymer electrolyte fuel cell and manufacturing method thereof - Google Patents

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JP2008140668A
JP2008140668A JP2006326430A JP2006326430A JP2008140668A JP 2008140668 A JP2008140668 A JP 2008140668A JP 2006326430 A JP2006326430 A JP 2006326430A JP 2006326430 A JP2006326430 A JP 2006326430A JP 2008140668 A JP2008140668 A JP 2008140668A
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Abstract

【課題】材質強度に優れ、特に80℃〜100℃程度の高温における強度が高く、電気抵抗、ガス不透過性、破断歪みなどの材質特性に優れた燃料電池用セパレータ材とその製造方法を提供すること。
【解決手段】2官能脂肪族アルコールエーテル型エポキシ樹脂と多官能フェノール型エポキシ樹脂との混合樹脂、フェノール樹脂硬化剤、ポリシロキサン構造を有するシラン化合物、硬化促進剤を必須成分として含む結合材により炭素粉末が結着された炭素/樹脂硬化成形体からなる固体高分子型燃料電池用セパレータ材。このセパレータ材を製造する第1の製造方法はこれらの結合材成分を有機溶剤に溶解した樹脂溶液と炭素粉末を混練し、混練物を粉砕した成形粉を予備成形型に充填し、加圧して得られたプリフォームを成形型に装入して熱圧成形する。また第2の製造方法、前記樹脂溶液に炭素粉末を分散させたスラリーをフィルム上に塗布、離型してグリーンシートを作製し、グリーンシートを成形型内に積層して熱圧成形する。
【選択図】なし
The present invention provides a fuel cell separator material having excellent material strength, particularly high strength at a high temperature of about 80 ° C. to 100 ° C., and excellent material properties such as electric resistance, gas impermeability, and fracture strain, and a method for producing the same. To do.
Carbon is produced by a binder containing a mixed resin of a bifunctional aliphatic alcohol ether type epoxy resin and a polyfunctional phenol type epoxy resin, a phenol resin curing agent, a silane compound having a polysiloxane structure, and a curing accelerator as essential components. A separator for a polymer electrolyte fuel cell, comprising a carbon / resin cured molded body with powders bound thereto. The first manufacturing method for manufacturing this separator material is to knead a resin solution in which these binder components are dissolved in an organic solvent and carbon powder, and to fill the molding powder obtained by pulverizing the kneaded material into a preforming mold and pressurize it. The obtained preform is inserted into a mold and hot-press molded. Also, in the second production method, a slurry in which carbon powder is dispersed in the resin solution is applied on a film and released from the mold to produce a green sheet, and the green sheet is laminated in a mold and hot-press molded.
[Selection figure] None

Description

本発明は、例えば自動車をはじめ小型分散型電源などに用いられる固体高分子型燃料電池のセパレータ材とその製造方法に関する。   The present invention relates to a separator material for a polymer electrolyte fuel cell used in, for example, automobiles and small distributed power sources, and a manufacturing method thereof.

固体高分子型燃料電池は、燃料が有する化学エネルギーを直接電気エネルギーに変換するもので、電気エネルギーへの変換効率が高く、自動車の電源をはじめ小型分散型電源などとして今後の発展が期待されている。   Solid polymer fuel cells directly convert the chemical energy of fuel into electrical energy, have high conversion efficiency into electrical energy, and are expected to be developed in the future as compact and distributed power sources including automobile power supplies. Yes.

燃料電池は、電解質膜と、その両面に白金などの触媒を担持させた触媒電極と、それぞれの電極に水素などの燃料ガスあるいは酸素や空気などの酸化剤ガスを供給するためのガス流路を設けたセパレータ、などからなる単セルを積層したスタック、及びその外側に設けた集電体などから構成されている。   A fuel cell has an electrolyte membrane, a catalyst electrode carrying a catalyst such as platinum on both sides thereof, and a gas flow path for supplying a fuel gas such as hydrogen or an oxidant gas such as oxygen or air to each electrode. It is composed of a stack in which single cells made of provided separators, etc., and a current collector provided on the outside thereof.

このセパレータには燃料ガスと酸化剤ガスとを完全に分離した状態で電極に供給するために高度のガス不透過性が必要であり、また発電効率を高くするために電池の内部抵抗が小さくなるように高い導電性が要求される。また、スタック組み立て時には単セル間が密着するように強く締め付けるので高い材質強度が要求され、更に、自動車に搭載した場合などには、振動、衝撃、温度変化などによる伸縮によって亀裂が発生したり、破損することのないような材質特性が必要となる。   This separator requires a high degree of gas impermeability to supply the fuel gas and oxidant gas to the electrode in a completely separated state, and the internal resistance of the battery is reduced to increase power generation efficiency. Thus, high conductivity is required. In addition, high strength of the material is required because the single cells are tightly tightened when the stack is assembled.Furthermore, when mounted on an automobile, cracks may occur due to expansion and contraction due to vibration, impact, temperature change, etc. Material properties that do not break are required.

このような材質特性が要求されるセパレータ材には、従来から炭素質系の材料が用いられており、黒鉛などの炭素粉末を熱硬化性樹脂を結合材として結着し、一体化した炭素/樹脂硬化成形体が好適に使用されている。   A carbonaceous material has been conventionally used as a separator material that requires such material characteristics, and carbon powder such as graphite is bound with a thermosetting resin as a binder, and an integrated carbon / A resin-cured molded body is preferably used.

しかし、セパレータ材に高い導電性を付与するためには導電性フィラーとなる炭素粉末の混合割合を多くする必要があり、それに伴い炭素/樹脂硬化成形体の靱性が低下し、更に、熱硬化性樹脂が硬質なため電池スタックの組み立て時に、単セルを積層し締め付ける際にセパレータに割れが発生し易くなるなどという欠点がある。   However, in order to impart high conductivity to the separator material, it is necessary to increase the mixing ratio of the carbon powder serving as the conductive filler, and as a result, the toughness of the carbon / resin cured molded body is lowered, and further, thermosetting Since the resin is hard, there is a drawback that, when assembling the battery stack, the separator is easily cracked when the single cells are stacked and tightened.

そこで、特許文献1にはゴム成分100重量部に対し、黒鉛粉末を100〜150重量部およびカーボンブラックを80〜150重量部の割合で配合したゴム組成物よりなる燃料電池用セパレータ材が提案されている。特許文献1はゴム組成物特有の弾性により単セル組み立て時の破損や変形の防止を図ろうとするものである。   Therefore, Patent Document 1 proposes a fuel cell separator material comprising a rubber composition in which 100 to 150 parts by weight of graphite powder and 100 to 150 parts by weight of carbon black are blended with respect to 100 parts by weight of the rubber component. ing. Patent Document 1 intends to prevent breakage and deformation at the time of assembling a single cell by the elasticity unique to the rubber composition.

また、炭素粉末の表面を処理することによりこれらの特性の改善、向上を図る提案も行われており、例えば、特許文献2には炭素質材料の水分散液に、撥水性物質を有機溶剤に溶解した溶液を滴下して撥水処理を施してなる、ガス拡散電極層などの燃料電池用炭素質材料が提案されている。これは導電性と撥水性とを兼ね備えた炭素質材料に関するものであるが、炭素材料に撥水性を付与すると強度特性は低下することになる。   In addition, proposals have been made to improve or improve these characteristics by treating the surface of carbon powder. For example, Patent Document 2 discloses an aqueous dispersion of a carbonaceous material and a water-repellent substance as an organic solvent. Carbonaceous materials for fuel cells such as gas diffusion electrode layers, which are obtained by dripping a dissolved solution and performing a water repellent treatment, have been proposed. This relates to a carbonaceous material having both conductivity and water repellency. However, when water repellency is imparted to the carbon material, the strength characteristics are lowered.

また、特許文献3にはマトリックス中に炭素質粉末が分散されてなる複合材であって、該マトリックスは該炭素質粉末を被覆する樹脂被覆層と、該樹脂被覆層を形成する樹脂よりも高耐熱性の樹脂強化相とで形成されていることを特徴とする燃料電池セパレータ成形用複合材が、特許文献4には導電性炭素材をゴムで被覆した複合粒子と熱硬化性樹脂を含有してなる導電性成形材料を成形してなる燃料電池セパレータが開示されている。
特開2001−216977号公報 特開2003−208905号公報 特開2003−257446号公報 特開2003−277629号公報
Patent Document 3 discloses a composite material in which a carbonaceous powder is dispersed in a matrix, and the matrix has a resin coating layer that covers the carbonaceous powder and a resin that is higher than the resin that forms the resin coating layer. A composite material for forming a fuel cell separator characterized by being formed of a heat-resistant resin-reinforced phase, Patent Document 4 contains composite particles obtained by coating a conductive carbon material with rubber and a thermosetting resin. A fuel cell separator formed by molding a conductive molding material is disclosed.
JP 2001-216777 A JP 2003-208905 A JP 2003-257446 A JP 2003-277629 A

しかしながら、セパレータの性能向上のためには未だ不十分であり、本発明者らは炭素/樹脂硬化成形体の材質向上について鋭意研究を行い、エポキシ樹脂とシラン化合物を併用することにより、燃料電池のセパレータ材として好適な材質性状が付与されることを見出した。   However, it is still insufficient for improving the performance of the separator, and the present inventors have conducted intensive research on the improvement of the material of the carbon / resin cured molded body, and by using an epoxy resin and a silane compound in combination, It has been found that material properties suitable as a separator material are imparted.

特に、ポリシロキサン構造を有するシラン化合物を用いることにより、炭素/樹脂硬化成形体の高温における曲げ強度の低下が少なく、また破断歪みも大きく、すなわち、室温および高温における機械的強度特性に優れ、燃料電池のセパレータ材として好適な特性を備えることを確認した。   In particular, by using a silane compound having a polysiloxane structure, the bending strength of the carbon / resin-cured molded article is small and the fracture strain is large, that is, it has excellent mechanical strength characteristics at room temperature and high temperature. It was confirmed that the battery had suitable characteristics as a battery separator material.

本発明は、この知見に基づいて完成したもので、その目的は材質強度に優れ、特に高温における強度低下が少なく、電池作動時の80〜100℃程度の温度において高い強度を有するとともにその他の材質性状も優れた固体高分子型燃料電池のセパレータ材およびその製造方法を提供することにある。   The present invention has been completed on the basis of this finding, and its purpose is excellent in material strength, particularly low strength drop at high temperature, high strength at a temperature of about 80 to 100 ° C. during battery operation, and other materials. An object of the present invention is to provide a polymer electrolyte fuel cell separator material having excellent properties and a method for producing the same.

上記の目的を達成するための本発明による固体高分子型燃料電池用セパレータ材は、2官能脂肪族アルコールエーテル型エポキシ樹脂と多官能フェノール型エポキシ樹脂との混合樹脂、フェノール樹脂硬化剤、ポリシロキサン構造を有するシラン化合物、および硬化促進剤を必須成分として含む結合材により、炭素粉末が結着された炭素/樹脂硬化成形体からなることを特徴とする。   In order to achieve the above object, a separator for a polymer electrolyte fuel cell according to the present invention comprises a mixed resin of a bifunctional aliphatic alcohol ether type epoxy resin and a polyfunctional phenol type epoxy resin, a phenol resin curing agent, and a polysiloxane. It is characterized by comprising a carbon / resin cured molded body in which carbon powder is bound by a binder containing a silane compound having a structure and a curing accelerator as essential components.

この固体高分子型燃料電池用セパレータ材を製造する本発明による第1の製造方法は、2官能脂肪族アルコールエーテル型エポキシ樹脂と多官能フェノール型エポキシ樹脂との混合樹脂、フェノール樹脂硬化剤、ポリシロキサン構造を有するシラン化合物、および硬化促進剤とを有機溶剤に溶解した樹脂溶液と炭素粉末を混練した後、有機溶剤を除去し、次いで混練物を粉砕して得られた成形粉を予備成形型に充填し、上型を載せて1〜10MPaに加圧してプリフォームを作製し、次いでプリフォームを成形型に装入して熱圧成形することを特徴とする。   The first production method according to the present invention for producing this solid polymer fuel cell separator material is a mixed resin of a bifunctional aliphatic alcohol ether type epoxy resin and a polyfunctional phenol type epoxy resin, a phenol resin curing agent, A resin solution in which a silane compound having a siloxane structure and a curing accelerator are dissolved in an organic solvent and carbon powder are kneaded, then the organic solvent is removed, and then the kneaded product is pulverized to obtain a molding powder. It is characterized in that a preform is prepared by placing the upper mold and pressurizing to 1 to 10 MPa, and then charging the preform into a mold and hot pressing.

また、この固体高分子型燃料電池用セパレータ材を製造する本発明による第2の製造方法は、2官能脂肪族アルコールエーテル型エポキシ樹脂と多官能フェノール型エポキシ樹脂との混合樹脂、フェノール樹脂硬化剤、ポリシロキサン構造を有するシラン化合物、および硬化促進剤とを有機溶剤に溶解した樹脂溶液に炭素粉末を分散させてスラリーを作製し、次いでスラリーをフィルム上に塗布して乾燥した後、フィルムから離型してグリーンシートを作製し、グリーンシートを所定形状に打ち抜き加工して成形型内に積層して熱圧成形することを特徴とする。   Further, the second production method according to the present invention for producing this solid polymer fuel cell separator material is a mixed resin of a bifunctional aliphatic alcohol ether type epoxy resin and a polyfunctional phenol type epoxy resin, a phenol resin curing agent. Then, a carbon powder is dispersed in a resin solution in which a silane compound having a polysiloxane structure and a curing accelerator are dissolved in an organic solvent to prepare a slurry. Then, the slurry is applied onto the film and dried, and then separated from the film. A green sheet is produced by molding, the green sheet is punched into a predetermined shape, laminated in a mold, and hot-press molded.

本発明によれば、固体高分子型燃料電池の作動温度である高温時における強度低下が小さく、材質強度に優れるとともに導電性およびガス不透過性なども良好なレベルにあり、セパレータ材として好適な固体高分子型燃料電池用セパレータ材とその製造方法が提供される。   According to the present invention, the decrease in strength at a high temperature that is the operating temperature of the polymer electrolyte fuel cell is small, the material strength is excellent, and the conductivity and gas impermeability are at a favorable level, which is suitable as a separator material. A separator for a polymer electrolyte fuel cell and a method for producing the same are provided.

本発明の固体高分子型燃料電池用セパレータ材は、炭素粉末が結合材により結着された炭素/樹脂硬化成形体から形成されたものであって、結合材を構成する成分組成を特定した点を特徴とする。   The separator for a polymer electrolyte fuel cell of the present invention is formed from a carbon / resin cured molded body in which carbon powder is bound by a binder, and the component composition constituting the binder is specified. It is characterized by.

結合材を構成する成分のうち、混合樹脂は2官能脂肪族アルコールエーテル型エポキシ樹脂と多官能フェノール型エポキシ樹脂とを混合したものであって、2官能脂肪族アルコールエーテル型エポキシ樹脂は一般式化1で表され、Oは酸素、Rは炭素原子数が2〜10個のアルキレン基であり、nは1以上の整数、Gはグリシジル基からなる化合物である。そして、グリシジル基間に含まれる炭素原子数は6以上のエポキシ樹脂であることが好ましい。   Among the components constituting the binder, the mixed resin is a mixture of a bifunctional aliphatic alcohol ether type epoxy resin and a polyfunctional phenol type epoxy resin, and the bifunctional aliphatic alcohol ether type epoxy resin is generalized. 1 is represented by 1, O is oxygen, R is an alkylene group having 2 to 10 carbon atoms, n is an integer of 1 or more, and G is a compound composed of a glycidyl group. The number of carbon atoms contained between glycidyl groups is preferably an epoxy resin having 6 or more.

(化1)
G−O−(R−O)n −G
(Chemical formula 1)
G-O- (R-O) n-G

化1から分かるように、2官能脂肪族アルコールエーテル型エポキシ樹脂は直鎖構造であるため、分子が動き易く、柔軟性を示し、ゴム弾性が出やすい構造である。したがって可撓性、伸び、破断歪みなどが大きくなる。   As can be seen from the chemical formula 1, since the bifunctional aliphatic alcohol ether type epoxy resin has a linear structure, it has a structure in which molecules easily move, exhibit flexibility, and rubber elasticity easily occurs. Accordingly, flexibility, elongation, breaking strain and the like are increased.

化1で表される2官能脂肪族アルコールエーテル型エポキシ樹脂の代表的なものとしては、ヘキサンジオール型エポキシ樹脂、ポリエチレングリコール型エポキシ樹脂、ポリプロピレングリコール型エポキシ樹脂、ポリオキシテトラメチレングリコール型エポキシ樹脂などが例示でき、これらの樹脂の中でも相対的に酸素原子の割合が小さいものが好ましく、酸素数が少なくなると耐水性が向上し、吸水膨潤が小さくなる。   Typical examples of the bifunctional aliphatic alcohol ether type epoxy resin represented by Chemical Formula 1 include hexanediol type epoxy resin, polyethylene glycol type epoxy resin, polypropylene glycol type epoxy resin, polyoxytetramethylene glycol type epoxy resin, and the like. Among these resins, those having a relatively small proportion of oxygen atoms are preferable. When the number of oxygen is reduced, water resistance is improved and water absorption swelling is reduced.

化1の一般式で示したグリシジル基間の炭素数が多くなると、樹脂の柔軟性は高くなるので破断歪みは大きくなるが、一方、強度は小さくなる。そして、炭素数が6個未満、例えば4個のアルコールエーテル型エポキシ樹脂ではグリシジル基間が短すぎるので柔軟性が低くなる。そのため、柔軟性を確保するためにはグリシジル基間に含まれる炭素原子数が6個以上のエポキシ樹脂が好ましい。しかし、グリシジル基間の炭素原子数が8個以上となると強度の低下が著しくなって、曲げ強度も30MPaを下回ることになる。   When the number of carbon atoms between the glycidyl groups represented by the general formula of Chemical Formula 1 increases, the flexibility of the resin increases, so that the breaking strain increases, but the strength decreases. And, in the case of an alcohol ether type epoxy resin having less than 6 carbon atoms, for example, 4 carbon atoms, the distance between glycidyl groups is too short, so that the flexibility is lowered. Therefore, in order to ensure flexibility, an epoxy resin having 6 or more carbon atoms contained between glycidyl groups is preferable. However, when the number of carbon atoms between glycidyl groups is 8 or more, the strength is significantly reduced, and the bending strength is also below 30 MPa.

一方、多官能フェノール型エポキシ樹脂として、例えば2官能フェノール型エポキシ樹脂は分子中に2個のエポキシ基を有し、一般式化2で示されるように、例えばビスフェノールA型エポキシ樹脂のように、ベンゼン環を有するエポキシ樹脂は、硬化物の弾性率は若干低くなるが、平面的なベンゼン環により分子が動き難く、柔軟性が低くなり、伸びが小さくなる。   On the other hand, as the polyfunctional phenol type epoxy resin, for example, the bifunctional phenol type epoxy resin has two epoxy groups in the molecule, and as shown in the general formula 2, for example, like bisphenol A type epoxy resin, The epoxy resin having a benzene ring has a slightly lower elastic modulus of the cured product, but the planar benzene ring makes the molecule difficult to move, the flexibility becomes low, and the elongation becomes small.

Figure 2008140668
Figure 2008140668

また、多官能フェノール型エポキシ樹脂として、3官能フェノール型エポキシ樹脂は、一般式化3で示されるように、分子中に3個のエポキシ基を有し、骨格にベンゼン環を有しており、硬化すると三次元構造となって、硬質で脆い硬化物となる。そして、結合材として炭素粉末を結着した炭素/樹脂硬化成形体は、高い強度を示すが柔軟性や伸びが低下するので、破断歪みは極めて小さくなる。   Moreover, as a polyfunctional phenol type epoxy resin, the trifunctional phenol type epoxy resin has three epoxy groups in the molecule and has a benzene ring in the skeleton, as shown in the general formula 3. When cured, it becomes a three-dimensional structure, resulting in a hard and brittle cured product. And the carbon / resin hardening molded object which bound carbon powder as a binder shows high intensity | strength, but since a softness | flexibility and elongation fall, a fracture | rupture distortion becomes very small.

Figure 2008140668
Figure 2008140668

多官能フェノール型エポキシ樹脂としては、その分子中にフェノール構造を有し、エポキシ基を2個以上有する化合物である限り使用することができ、一般的な例えば、ビスフェノール型エポキシ樹脂、ノボラック型エポキシ樹脂、オルソクレゾールノボラック型エポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂、ナフタレン骨格含有型エポキシ樹脂などが適用される。   As the polyfunctional phenol type epoxy resin, it can be used as long as it is a compound having a phenol structure in its molecule and having two or more epoxy groups. For example, bisphenol type epoxy resin, novolac type epoxy resin Orthocresol novolac type epoxy resins, biphenyl type epoxy resins, naphthalene skeleton-containing type epoxy resins, and the like are applied.

ここで、本発明において炭素粉末を結着する樹脂として混合樹脂を用いるのは、優れた可撓性(柔軟性)を有する反面、強度が低い2官能脂肪族アルコールエーテル型エポキシ樹脂と、高強度を有するが可撓性(柔軟性)が低い多官能フェノール型エポキシ樹脂とを併用することにより、可撓性(柔軟性)と強度の両立化を図るためである。   Here, the mixed resin is used as the resin for binding the carbon powder in the present invention because it has excellent flexibility (softness), but has a low strength, a bifunctional aliphatic alcohol ether type epoxy resin, and a high strength. This is because, in combination with a polyfunctional phenol type epoxy resin having low flexibility (flexibility), flexibility (flexibility) and strength are made compatible.

すなわち、炭素粉末を結合する樹脂として、2官能脂肪族アルコールエーテル型エポキシ樹脂と多官能フェノール型エポキシ樹脂との混合樹脂を用い、その混合割合を調整することにより、可撓性と強度とのバランス化を図ることができ、そして、可撓性と強度との両立化を図るためには混合樹脂中における2官能脂肪族アルコールエーテル型エポキシ樹脂の割合を40重量%以上とすることが好ましい。なお、その上限は80重量%以下とすることが望ましい。   That is, as a resin for binding carbon powder, a mixed resin of a bifunctional aliphatic alcohol ether type epoxy resin and a polyfunctional phenol type epoxy resin is used, and by adjusting the mixing ratio, a balance between flexibility and strength is achieved. In order to achieve both flexibility and strength, the proportion of the bifunctional aliphatic alcohol ether type epoxy resin in the mixed resin is preferably 40% by weight or more. The upper limit is desirably 80% by weight or less.

次に、フェノール樹脂硬化剤は2官能脂肪族アルコールエーテル型エポキシ樹脂と多官能フェノール型エポキシ樹脂との混合樹脂の硬化剤となるもので、特に限定されることなく、一般的なフェノールノボラック樹脂、クレゾールノボラック樹脂、キシレン型フェノール樹脂、ジシクロペンタジエン型フェノール樹脂、ビスフェノール型ノボラック樹脂などのノボラック樹脂、ビスフェノールA、ビスフェノールF、ビスフェノールS、テトラブロモビスフェノールAなどのビスフェノール類、該ビスフェノール類を該ビスフェノール類のジグリシジルエーテルで高分子量化あるいはエピクロルヒドリンと該ビスフェノール類とを後者が過剰となる割合で反応させて得られるビスフェノール系樹脂などが使用される。   Next, the phenol resin curing agent is a curing agent for a mixed resin of a bifunctional aliphatic alcohol ether type epoxy resin and a polyfunctional phenol type epoxy resin, and is not particularly limited. Cresol novolac resin, xylene type phenol resin, dicyclopentadiene type phenol resin, novolak resin such as bisphenol type novolak resin, bisphenols such as bisphenol A, bisphenol F, bisphenol S, tetrabromobisphenol A, and the bisphenols as the bisphenols A bisphenol-based resin obtained by increasing the molecular weight with diglycidyl ether or by reacting epichlorohydrin with the bisphenol in an excess ratio is used.

また、結合材の必須成分の1つであるシラン化合物にはポリシロキサン構造を有するものが適用され、その一般式は化4で表される。但し、化4においてR1はC1〜C4の低級アルキル基、R2はC1〜C4の低級アルキル基またはフェニル基、R3は有機反応基を表し、mは1〜3、nは0〜2、m+n=3である。   Moreover, what has a polysiloxane structure is applied to the silane compound which is one of the essential components of the binder, and the general formula thereof is represented by Formula 4. However, in Chemical Formula 4, R1 represents a C1-C4 lower alkyl group, R2 represents a C1-C4 lower alkyl group or phenyl group, R3 represents an organic reactive group, m is 1 to 3, n is 0 to 2, and m + n = 3.

Figure 2008140668
Figure 2008140668

化4において、具体的には、R1は例えばメチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基などの低級アルキル基、R2は例えばメチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基などの低級アルキル基あるいはフェニル基である。   Specifically, R1 is a lower alkyl group such as a methyl group, an ethyl group, a propyl group, and an isopropyl group, and R2 is a lower alkyl group such as a methyl group, an ethyl group, a propyl group, and an isopropyl group, or phenyl. It is a group.

また、R3は例えば3−グリシドキシ(エポキシ)プロピル基、ビニル基、3−メタクリロキシプロピル基、N−(2−アミノエチル)3−アミノプロピル基、3−ウレイドプロピル基、3−アニリノプロピル基、3−メルカプトプロピル基、ヒドロキシプロピル基、2−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチル基などであり、エポキシ樹脂の有機反応基と結合する。   R3 is, for example, 3-glycidoxy (epoxy) propyl group, vinyl group, 3-methacryloxypropyl group, N- (2-aminoethyl) 3-aminopropyl group, 3-ureidopropyl group, 3-anilinopropyl group. , 3-mercaptopropyl group, hydroxypropyl group, 2- (3,4-epoxycyclohexyl) ethyl group, and the like, which are bonded to the organic reactive group of the epoxy resin.

その好ましい具体例としては、3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、3−グリシドキシプロピルジエトキシメチルシラン、3−グリシドキシプロピルジメトキシメチルシラン、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、3−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、3−メタクリロキシプロピルジメトキシメチルシラン、3−アミノプロピルトリメトキシシラン、3−アミノプロピルトリエトキシシラン、N−(2−アミノエチル)3−アミノプロピルトリメトキシシラン、N−(2−アミノエチル)3−アミノプロピルジメトキシメチルシラン、3−ウレイドプロピルトリエトキシシラン、3−アニリノプロピルトリメトキシシラン、3−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、3−メルカプトプロピルジメトキシメチルシラン、ヒドロキシプロピルトリメトキシシラン、2−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシランなどが挙げられる。   Preferred examples thereof include 3-glycidoxypropyltrimethoxysilane, 3-glycidoxypropyldiethoxymethylsilane, 3-glycidoxypropyldimethoxymethylsilane, vinyltrimethoxysilane, vinyltriethoxysilane, 3- Methacryloxypropyltrimethoxysilane, 3-methacryloxypropyldimethoxymethylsilane, 3-aminopropyltrimethoxysilane, 3-aminopropyltriethoxysilane, N- (2-aminoethyl) 3-aminopropyltrimethoxysilane, N- (2-aminoethyl) 3-aminopropyldimethoxymethylsilane, 3-ureidopropyltriethoxysilane, 3-anilinopropyltrimethoxysilane, 3-mercaptopropyltrimethoxysilane, 3-mercaptopropyldi Butoxy methyl silane, hydroxypropyl trimethoxysilane, 2- (3,4-epoxycyclohexyl) ethyltrimethoxysilane and the like.

これらのシラン化合物は水分に対して不安定であり、水分の存在下に容易かつ迅速に加水分解してシラノールになる。加水分解反応はシラン化合物と精製水とを、例えばシラン化合物のアルコキシ基1当量に対して精製水0.1〜5当量の割合で混合し、15〜100℃の温度で適宜時間攪拌することにより行われる。   These silane compounds are unstable with respect to moisture and easily and quickly hydrolyze to silanol in the presence of moisture. In the hydrolysis reaction, the silane compound and purified water are mixed, for example, at a ratio of 0.1 to 5 equivalents of purified water with respect to 1 equivalent of the alkoxy group of the silane compound, and stirred at a temperature of 15 to 100 ° C. for an appropriate time. Done.

シラン化合物としてトリアルコキシシランを例に、加水分解してシラノールを生成し、更に、シラノールが縮合してシロキサンを形成する場合の反応式を、化5および化6に示した。   Taking the trialkoxysilane as an example of the silane compound, the reaction formulas in the case of hydrolyzing to produce silanol and further silanol condensing to form siloxane are shown in Chemical Formula 5 and Chemical Formula 6.

Figure 2008140668
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Figure 2008140668
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なお、加水分解反応を行う際にシラン化合物と精製水との相溶性を向上させるために、メタノール、エタノール、2−プロパノール、1−プロパノール、アセトンなどの水溶性溶媒を使用することもできる。   In addition, when performing a hydrolysis reaction, in order to improve the compatibility of a silane compound and purified water, water-soluble solvents, such as methanol, ethanol, 2-propanol, 1-propanol, and acetone, can also be used.

更に、加水分解反応を促進するために蟻酸、酢酸、塩酸、塩化アルミニウム、塩化鉄のような酸性触媒、あるいはトリフェニルホスフィン、1,8−ジアザビシクロ(5,4,0)ウンデセン−7(DBU)のような塩基性触媒を添加することが好ましい。   Furthermore, acidic catalysts such as formic acid, acetic acid, hydrochloric acid, aluminum chloride, iron chloride, or triphenylphosphine, 1,8-diazabicyclo (5,4,0) undecene-7 (DBU) are used to accelerate the hydrolysis reaction. It is preferable to add a basic catalyst such as

加水分解反応を行った後、エバポレータなどで精製水や添加した水溶性溶媒あるいは触媒などを除去することによりシラン化合物が得られる。これらのシラン化合物は結合材中に2〜20重量%の割合に調整することが好ましい。シラン化合物の割合が2重量%未満では炭素/樹脂硬化成形体の耐熱性が低く、また、20重量%を超えると強度が低下するためである。   After performing the hydrolysis reaction, the silane compound is obtained by removing the purified water, the added water-soluble solvent, or the catalyst with an evaporator or the like. These silane compounds are preferably adjusted to a ratio of 2 to 20% by weight in the binder. This is because if the ratio of the silane compound is less than 2% by weight, the heat resistance of the carbon / resin cured molded product is low, and if it exceeds 20% by weight, the strength decreases.

硬化促進剤には、リン系化合物、第3級アミン、イミダゾール、有機酸金属塩、ルイス酸、アミン錯塩などが挙げられ、単独もしくは2種以上を併用することもでき、通常、エポキシ樹脂100重量部に対し0.05〜3重量部の範囲で添加される。   Examples of the curing accelerator include phosphorus compounds, tertiary amines, imidazoles, organic acid metal salts, Lewis acids, amine complex salts and the like, and these can be used alone or in combination of two or more. It is added in the range of 0.05 to 3 parts by weight with respect to parts.

このように、本発明の固体高分子型燃料電池用セパレータ材は、2官能脂肪族アルコールエーテル型エポキシ樹脂と多官能フェノール型エポキシ樹脂との混合樹脂、フェノール樹脂硬化剤、ポリシロキサン構造を有するシラン化合物、および硬化促進剤を必須成分として含む結合材により、炭素粉末が結着された炭素/樹脂硬化成形体から形成されたものである。   As described above, the separator material for a polymer electrolyte fuel cell of the present invention includes a mixed resin of a bifunctional aliphatic alcohol ether type epoxy resin and a polyfunctional phenol type epoxy resin, a phenol resin curing agent, and a silane having a polysiloxane structure. It is formed from a carbon / resin cured molded body in which carbon powder is bound by a binder containing a compound and a curing accelerator as essential components.

炭素粉末としては人造黒鉛、天然黒鉛、膨張黒鉛、あるいは、これらの混合物などの黒鉛粉末が好ましく用いられ、適宜な粉砕機により粉砕し、篩分けして粒度調整した黒鉛粉末を用いることが好ましい。なお、黒鉛粉末の粒度は、セパレータにガス溝を設ける際に黒鉛粉末粒子の脱落や粒子間クラックの発生を防止するために、例えば平均粒子径は50μm以下に、最大粒子径は100μm以下に粒度調整することが好ましい。   As the carbon powder, graphite powder such as artificial graphite, natural graphite, expanded graphite, or a mixture thereof is preferably used, and it is preferable to use graphite powder pulverized with an appropriate pulverizer and sieved to adjust the particle size. The particle size of the graphite powder is, for example, an average particle size of 50 μm or less and a maximum particle size of 100 μm or less in order to prevent dropping of graphite powder particles and generation of cracks between particles when providing gas grooves in the separator. It is preferable to adjust.

なお、炭素/樹脂硬化成形体における量比は、結合材中の樹脂固形分と炭素粉末の重量比を10:90〜35:65とすることが好ましい。樹脂固形分が10重量%未満で、炭素粉末が90重量%を越える重量比では樹脂分が少ないので成形時の流動性が低下するので均一に混合することが難しく、組成が不均一になり易い。一方、樹脂固形分が35重量%を上回り、炭素粉末が65重量%を下回ると、成形性は向上するが、炭素/樹脂硬化成形体の電気抵抗が大きくなり、電池性能の低下を招くことになる。   In addition, as for the quantity ratio in a carbon / resin hardening molded object, it is preferable that the weight ratio of the resin solid content in a binder and carbon powder shall be 10: 90-35: 65. If the resin solid content is less than 10% by weight and the weight ratio of the carbon powder exceeds 90% by weight, the resin content is small and the fluidity at the time of molding is lowered, so it is difficult to mix uniformly and the composition tends to be non-uniform. . On the other hand, if the resin solid content exceeds 35% by weight and the carbon powder is less than 65% by weight, the moldability is improved, but the electric resistance of the carbon / resin cured molded body increases, leading to a decrease in battery performance. Become.

この固体高分子型燃料電池用セパレータ材を製造する本発明による第1の製造方法は、先ず、上記の結合材成分である2官能脂肪族アルコールエーテル型エポキシ樹脂と多官能フェノール型エポキシ樹脂との混合樹脂、フェノール樹脂硬化剤、ポリシロキサン構造を有するシラン化合物、および硬化促進剤とを所望の重量比でアルコール、エーテル、ケトンなどの適宜な有機溶剤に溶解して樹脂溶液を調製する。   In the first production method according to the present invention for producing the separator for a polymer electrolyte fuel cell, first, a bifunctional aliphatic alcohol ether type epoxy resin and a polyfunctional phenol type epoxy resin, which are the binder components described above, are used. A resin solution is prepared by dissolving a mixed resin, a phenol resin curing agent, a silane compound having a polysiloxane structure, and a curing accelerator in an appropriate organic solvent such as alcohol, ether, or ketone at a desired weight ratio.

この樹脂溶液と炭素粉末とを適宜な重量比、例えば樹脂溶液中の樹脂固形分と炭素粉末を10:90〜35:65の重量比で混合し、ニーダー、加圧型ニーダー、2軸スクリュー式混練機などの適宜な混練機を用いて、十分に混練して均一な混練物を作製する。混練物を真空乾燥あるいは風乾して有機溶剤を揮散除去した後、粉砕して成形粉を作製する。
成形粉は、予備成形型に均一に充填するために0.1〜1mm程度に粉砕することが好ましく、成形粉を予備成形型のキャビティに均一に充填して、樹脂の融点以上の温度、例えば樹脂融点+10℃程度に加熱した上型を載せて1〜10MPaの圧力で予備成形して板状のプリフォームを作製する。
The resin solution and the carbon powder are mixed at an appropriate weight ratio, for example, the resin solid content in the resin solution and the carbon powder at a weight ratio of 10:90 to 35:65, and the kneader, the pressure type kneader, and the twin screw kneading are mixed. Using a suitable kneader such as a machine, the mixture is sufficiently kneaded to produce a uniform kneaded product. The kneaded product is vacuum-dried or air-dried to volatilize and remove the organic solvent, and then pulverized to produce a molding powder.
The molding powder is preferably pulverized to about 0.1 to 1 mm in order to uniformly fill the preforming mold. The molding powder is uniformly filled in the cavity of the preforming mold, and the temperature is higher than the melting point of the resin, for example, Resin melting point + An upper mold heated to about 10 ° C is placed and preformed at a pressure of 1 to 10 MPa to produce a plate-like preform.

なお、混練物を粉砕することにより炭素粉末の表面に形成された樹脂被膜は破壊されて炭素面が露出するので、樹脂被膜による導電性の低下は防止できる。更に、混練物を粉砕することにより材質性状の異方性を是正することもできる。   In addition, since the resin film formed on the surface of the carbon powder by crushing the kneaded material is destroyed and the carbon surface is exposed, the decrease in conductivity due to the resin film can be prevented. Furthermore, anisotropy of material properties can be corrected by pulverizing the kneaded material.

この板状のプリフォームをセパレータのガス流路となる溝部を形成する凹凸部が彫られた成形型に、離型剤を塗布して挿入し、使用した樹脂種により適宜な圧力、温度、例えば圧力20〜50MPa、温度150〜250℃で熱圧成形することにより、樹脂を硬化させて炭素粉末を硬化樹脂で結着、一体化した、炭素/樹脂硬化成形体からなるセパレータ材が製造される。このようにして製造されたセパレータ材は必要に応じて更に機械加工が施される。   The plate-shaped preform is inserted into a mold having a concavo-convex portion forming a groove serving as a gas flow path of the separator by applying a release agent, and an appropriate pressure and temperature depending on the type of resin used, for example, By performing hot-pressure molding at a pressure of 20 to 50 MPa and a temperature of 150 to 250 ° C., a separator made of a carbon / resin-cured molded body in which the resin is cured and the carbon powder is bound and integrated with the cured resin is manufactured. . The separator material thus manufactured is further machined as necessary.

この固体高分子型燃料電池用セパレータ材を製造する本発明による第2の製造方法は、先ず、第1の製造方法と同じ方法で樹脂溶液を作製するが、樹脂溶液の濃度は樹脂溶液に炭素粉末を分散させてスラリー化するのに適当な濃度に設定し、また樹脂溶液と炭素粉末との量比を調整してスラリーを作製する。この場合、スラリーの粘度が100〜2000mPa・sとなるように調製することが好ましく、スラリー化に際しては分散剤を用いることも好ましい。   In the second production method according to the present invention for producing the separator material for a polymer electrolyte fuel cell, first, a resin solution is produced by the same method as the first production method. The slurry is prepared by setting the concentration to an appropriate level for dispersing the powder into a slurry, and adjusting the quantitative ratio between the resin solution and the carbon powder. In this case, it is preferable to prepare such that the slurry has a viscosity of 100 to 2000 mPa · s, and it is also preferable to use a dispersant in forming the slurry.

このスラリーを、例えばドクターブレードによりポリエステルなどのフィルム上に塗布する。この際、ドクターブレードとフィルム間のギャップを適宜に調整し、またフィルムには離型剤を塗布することが好ましい。次いで、乾燥した後フィルムから離型してグリーンシートを作製する。   This slurry is applied onto a film of polyester or the like by, for example, a doctor blade. At this time, it is preferable to appropriately adjust the gap between the doctor blade and the film and to apply a release agent to the film. Next, after drying, it is released from the film to produce a green sheet.

グリーンシートは所望する大きさに打ち抜き加工して、セパレータのガス流路となる溝部を形成する凹凸部が彫られた成形型内に離型剤を塗布して積層し、装着する。なお、セパレータの部位による厚さに応じてグリーンシートの積層枚数を変更する。   The green sheet is punched into a desired size, and a release agent is applied and laminated in a mold in which concave and convex portions that form a groove serving as a gas flow path of the separator are carved and mounted. Note that the number of stacked green sheets is changed according to the thickness depending on the location of the separator.

次いで、使用した樹脂種により適宜な圧力、温度、例えば圧力20〜50MPa、温度150〜250℃で熱圧成形することにより、樹脂を硬化させて炭素粉末を硬化樹脂で結着して一体化した、炭素/樹脂硬化成形体からなるセパレータ材が製造される。このようにして製造されたセパレータ材は必要に応じて更に機械加工が施される。   Next, the resin was cured by carbonization at a suitable pressure and temperature, for example, a pressure of 20 to 50 MPa and a temperature of 150 to 250 ° C., depending on the type of resin used, and the carbon powder was bound with the cured resin and integrated. The separator material which consists of a carbon / resin hardening molded object is manufactured. The separator material thus manufactured is further machined as necessary.

以下、本発明の実施例を比較例と対比して具体的に説明する。   Examples of the present invention will be specifically described below in comparison with comparative examples.

シラン化合物の合成;
(1)シラン化合物1の合成.
温度計、還流冷却管を備えた三つ口フラスコ(容量500ml)に、3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン100重量部、精製水25重量部、酢酸1重量部、メタノール100重量部を入れて100℃で5時間攪拌反応させて、加水分解した。その後、ナス型フラスコに移し、ロータリーエバポレーターで50℃の温度で1時間濃縮して、生成水やメタノールなどを除去してポリシロキサン構造を有するシラン化合物1を合成した。
(2)シラン化合物2の合成;
3−グリシドキシプロピルトリメトキシシランに代えて3−アミノプロピルトリメトキシシランを用いた他は、シラン化合物1と同じ方法によりポリシロキサン構造を有するシラン化合物2を合成した。
Synthesis of silane compounds;
(1) Synthesis of silane compound 1.
A three-necked flask (capacity 500 ml) equipped with a thermometer and a reflux condenser was charged with 100 parts by weight of 3-glycidoxypropyltrimethoxysilane, 25 parts by weight of purified water, 1 part by weight of acetic acid and 100 parts by weight of methanol. The reaction was stirred at 100 ° C. for 5 hours for hydrolysis. Thereafter, the mixture was transferred to an eggplant-shaped flask and concentrated on a rotary evaporator at a temperature of 50 ° C. for 1 hour to remove the produced water, methanol, and the like, thereby synthesizing a silane compound 1 having a polysiloxane structure.
(2) Synthesis of silane compound 2;
Silane compound 2 having a polysiloxane structure was synthesized by the same method as silane compound 1 except that 3-aminopropyltrimethoxysilane was used instead of 3-glycidoxypropyltrimethoxysilane.

実施例1〜4、比較例1〜2
2官能脂肪族アルコールエーテル型エポキシ樹脂としてポリオキシテトラメチレングリコール型エポキシ樹脂(エポキシ樹脂A)を、多官能フェノール型エポキシ樹脂としてノボラック型エポキシ樹脂(エポキシ樹脂B)を用い、フェノール樹脂硬化剤にノボラック型フェノール樹脂、硬化促進剤に2エチル4メチルイミダゾール、および、シラン化合物としてシラン化合物1あるいはシラン化合物2を用いた。
Examples 1-4, Comparative Examples 1-2
A polyoxytetramethylene glycol type epoxy resin (epoxy resin A) is used as a bifunctional aliphatic alcohol ether type epoxy resin, a novolac type epoxy resin (epoxy resin B) is used as a polyfunctional phenol type epoxy resin, and a novolak as a phenol resin curing agent. Type phenol resin, 2-ethyl 4-methylimidazole as a curing accelerator, and silane compound 1 or silane compound 2 as a silane compound were used.

なお、比較例1は結合材成分としてシラン化合物を使用せず、また比較例2はシラン化合物として3−グリシドキシプロピルトリメトキシシランを加水分解することなくそのまま使用した。   In Comparative Example 1, a silane compound was not used as a binder component, and in Comparative Example 2, 3-glycidoxypropyltrimethoxysilane was used as it was without hydrolysis as a silane compound.

これらの成分を、表1に示す割合(重量%)で混合して結合材とし、この結合材25重量部を、分散剤(陰イオン性界面活性剤)1重量部とともにメチルエチルケトン(有機溶剤)110重量部に溶解して樹脂溶液を作製した。   These components are mixed at a ratio (% by weight) shown in Table 1 to form a binder, and 25 parts by weight of this binder is combined with 1 part by weight of a dispersant (anionic surfactant) and methyl ethyl ketone (organic solvent) 110. A resin solution was prepared by dissolving in parts by weight.

Figure 2008140668
Figure 2008140668

この樹脂溶液に、平均粒子径50μmが50重量%、10μmが10重量%、3μmが40重量%の割合に粒度調整した天然黒鉛粉末100重量部を加えて十分に攪拌混合した後、遠心法により巻き込んだ空気を脱気して、粘度200mPa・sのスラリーを作製した。   To this resin solution was added 100 parts by weight of natural graphite powder whose particle size was adjusted to a ratio of 50% by average particle size of 50 μm, 10% by weight of 10 μm, and 40% by weight of 3 μm. The entrained air was deaerated to prepare a slurry having a viscosity of 200 mPa · s.

このスラリーをドクターブレード成形機のホッパーに入れ、ドクターブレードとフィルム間のギャップを調整した後、離型剤を塗布したポリエステルのフィルム上に塗布した。次いで、送風乾燥してメチルエチルケトンを揮発除去した後離型して、厚さ約0.3mmのグリーンシートを作製した。   This slurry was put into a hopper of a doctor blade molding machine, and after adjusting the gap between the doctor blade and the film, it was applied onto a polyester film coated with a release agent. Next, it was blown and dried to volatilize and remove methyl ethyl ketone, and then released to produce a green sheet having a thickness of about 0.3 mm.

このグリーンシートを200×200mmに打ち抜き加工して、200×200mmの範囲内に幅1mm、深さ0.6mmの溝形状部が彫設された外形270×270mmの成形金型内に、部位に応じて所定の枚数のグリーンシートを積層して、40MPaの圧力、180℃の温度で熱圧成形した。このようにして、200×200mm、厚さ0.8mm、最薄肉部厚さ0.2mmのセパレータ材を製造した。   This green sheet is punched into a size of 200 × 200 mm, and in a molding die having an outer shape of 270 × 270 mm in which a groove-shaped portion having a width of 1 mm and a depth of 0.6 mm is engraved within a range of 200 × 200 mm, Accordingly, a predetermined number of green sheets were laminated and hot-press molded at a pressure of 40 MPa and a temperature of 180 ° C. In this way, a separator material having a size of 200 × 200 mm, a thickness of 0.8 mm, and a thinnest part thickness of 0.2 mm was manufactured.

このようにして製造したセパレータ材からテストピースを作製し、下記の方法により材質特性を測定して、その結果を表2に示した。   A test piece was produced from the separator material thus produced, and the material properties were measured by the following method. The results are shown in Table 2.

(1)曲げ強度(MPa);
JIS R1601に準拠して室温および80度における曲げ強度を測定した。
(1) Bending strength (MPa);
The bending strength at room temperature and 80 degrees was measured according to JIS R1601.

(2)破断歪み(%);
JIS R1601に準拠して室温および80℃における破断歪みを測定した。
(2) Breaking strain (%);
The breaking strain at room temperature and 80 ° C. was measured according to JIS R1601.

(3)固有抵抗(mΩ・cm);
JIS C2525により測定した。
(3) Specific resistance (mΩ · cm);
It was measured according to JIS C2525.

(4)接触抵抗(mΩ・cm);
テストピース同士を1MPaの圧力で接触させながら、通電量1Aで測定した。
(4) Contact resistance (mΩ · cm 2 );
While the test pieces were brought into contact with each other at a pressure of 1 MPa, measurement was performed at an energization amount of 1A.

(5)ガス透過係数(mol・mm−2・sec−1・MPa−1);
窒素ガスにより、0.2MPaの差圧をかけた時の単位時間、単位断面積当たりの
ガス透過量を測定した。
(5) Gas permeability coefficient (mol · mm −2 · sec −1 · MPa −1 );
The amount of gas permeation per unit cross-sectional area when a differential pressure of 0.2 MPa was applied with nitrogen gas was measured.

(6)厚さ精度(μm);
マイクロメーターによりセパレータ内の27点の厚さを測定して、厚さの最大値と最小値の差を厚さ精度とした。
(6) Thickness accuracy (μm);
The thickness of 27 points in the separator was measured with a micrometer, and the difference between the maximum value and the minimum value was taken as the thickness accuracy.

Figure 2008140668
Figure 2008140668

表2より比較例1の可撓性はあるが、80℃の曲げ強度が不十分のため、燃料電池の作動温度である高温時でのセパレータの強度が不十分である。比較例2の縮重合していないシランカップリング剤の添加では、効果がみられず、高温時でのセパレータの強度が不十分である。それに対して、実施例1〜4は燃料電池用セパレータ材として好適な電気特性およびガス不透過性などを備え、可撓性を示す破断歪みも良好であり、高温(80℃)における曲げ強度も高いことが分かる。   Although the flexibility of Comparative Example 1 is found from Table 2, since the bending strength at 80 ° C. is insufficient, the strength of the separator at a high temperature, which is the operating temperature of the fuel cell, is insufficient. The addition of the silane coupling agent that has not undergone polycondensation in Comparative Example 2 is not effective, and the strength of the separator at high temperatures is insufficient. On the other hand, Examples 1 to 4 have electrical characteristics and gas impermeability suitable for a fuel cell separator material, have a good fracture strain indicating flexibility, and have a bending strength at a high temperature (80 ° C.). I understand that it is expensive.

Claims (5)

2官能脂肪族アルコールエーテル型エポキシ樹脂と多官能フェノール型エポキシ樹脂との混合樹脂、フェノール樹脂硬化剤、ポリシロキサン構造を有するシラン化合物、および硬化促進剤を必須成分として含む結合材により、炭素粉末が結着された炭素/樹脂硬化成形体からなることを特徴とする固体高分子型燃料電池用セパレータ材。 Carbon powder is produced by a binder containing a mixed resin of a bifunctional aliphatic alcohol ether type epoxy resin and a polyfunctional phenol type epoxy resin, a phenol resin curing agent, a silane compound having a polysiloxane structure, and a curing accelerator as essential components. A separator for a polymer electrolyte fuel cell, comprising a bonded carbon / resin cured molded body. 混合樹脂中の2官能脂肪族アルコールエーテル型エポキシ樹脂の割合が、40重量%以上である、請求項1記載の固体高分子型燃料電池用セパレータ材。 The separator material for a polymer electrolyte fuel cell according to claim 1, wherein the proportion of the bifunctional aliphatic alcohol ether type epoxy resin in the mixed resin is 40% by weight or more. 結合材中のシラン化合物の割合が2〜20重量%である、請求項1記載の固体高分子型燃料電池用セパレータ材。 The separator material for a polymer electrolyte fuel cell according to claim 1, wherein the proportion of the silane compound in the binder is 2 to 20% by weight. 2官能脂肪族アルコールエーテル型エポキシ樹脂と多官能フェノール型エポキシ樹脂との混合樹脂、フェノール樹脂硬化剤、ポリシロキサン構造を有するシラン化合物、および硬化促進剤とを有機溶剤に溶解した樹脂溶液と炭素粉末を混練した後、有機溶剤を除去し、次いで混練物を粉砕して得られた成形粉を予備成形型に充填し、上型を載せて1〜10MPaに加圧してプリフォームを作製し、次いでプリフォームを成形型に装入して熱圧成形することを特徴とする固体高分子型燃料電池用セパレータ材の製造方法。 Resin solution and carbon powder in which a mixed resin of a bifunctional aliphatic alcohol ether type epoxy resin and a polyfunctional phenol type epoxy resin, a phenol resin curing agent, a silane compound having a polysiloxane structure, and a curing accelerator are dissolved in an organic solvent After kneading, the organic solvent is removed, and then the molding powder obtained by pulverizing the kneaded product is filled into a preforming mold, and the upper mold is placed and pressurized to 1 to 10 MPa to produce a preform, A method for producing a separator material for a polymer electrolyte fuel cell, wherein the preform is inserted into a mold and hot-press molded. 2官能脂肪族アルコールエーテル型エポキシ樹脂と多官能フェノール型エポキシ樹脂との混合樹脂、フェノール樹脂硬化剤、ポリシロキサン構造を有するシラン化合物、および硬化促進剤とを有機溶剤に溶解した樹脂溶液に炭素粉末を分散させてスラリーを作製し、次いでスラリーをフィルム上に塗布して乾燥した後、フィルムから離型してグリーンシートを作製し、グリーンシートを所定形状に打ち抜き加工して成形型内に積層して熱圧成形することを特徴とする固体高分子型燃料電池用セパレータ材の製造方法。 Carbon powder in a resin solution in which a mixed resin of a bifunctional aliphatic alcohol ether type epoxy resin and a polyfunctional phenol type epoxy resin, a phenol resin curing agent, a silane compound having a polysiloxane structure, and a curing accelerator are dissolved in an organic solvent After the slurry is applied onto the film and dried, the slurry is released from the film to produce a green sheet, and the green sheet is punched into a predetermined shape and laminated in a mold. A method for producing a separator material for a polymer electrolyte fuel cell, characterized by hot-press molding.
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