JP2008243394A - Method for manufacturing fuel cell - Google Patents
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Abstract
【課題】燃料電池用セルの製造方法において、導電体の使用量をより低減し、製造コストを抑えることである。
【解決手段】膜電極接合体１８と、膜電極接合体１８の両面に積層され、ガス流路を形成するエキスパンド成形体２０と、エキスパンド成形体２０に積層され、隣設するセル間のガスを分離するセパレータ２２と、を備える燃料電池用セル１０の製造方法であって、エキスパンド成形体２０の成形は、金属材料でガス流路形成基体２４を形成するガス流路形成基体形成工程と、膜電極接合体１８またはセパレータ２２と接触するガス流路形成基体２４の接触部２６に生成した不働態膜を除去する不働態膜除去工程と、不働態膜が除去された接触部２６に、金（Ａｕ）等の導電体で導電層２８を形成する導電層形成工程とを有する。
【選択図】図１An object of the present invention is to reduce the amount of a conductor used in a method for manufacturing a fuel cell, thereby reducing the manufacturing cost.
SOLUTION: The membrane electrode assembly 18 is laminated on both surfaces of the membrane electrode assembly 18, and an expanded molded body 20 that forms a gas flow path, and the gas between adjacent cells that are laminated on the expanded molded body 20 is provided. A separator 10 for separation, and a method of manufacturing a cell 10 for a fuel cell, in which an expanded molded body 20 is formed by forming a gas flow path forming substrate 24 using a metal material, The passive film removing step for removing the passive film generated at the contact portion 26 of the gas flow path forming substrate 24 that contacts the electrode assembly 18 or the separator 22, and the contact portion 26 from which the passive film has been removed is provided with gold ( A conductive layer forming step of forming the conductive layer 28 with a conductor such as Au).
[Selection] Figure 1
Description
本発明は、燃料電池用セルの製造方法に係り、特に、膜電極接合体と、膜電極接合体の両面に積層され、ガス流路を形成するガス流路構造体と、ガス流路構造体に積層され、隣設するセル間のガスを分離するセパレータと、を備える燃料電池用セルの製造方法に関する。 The present invention relates to a fuel cell manufacturing method, and more particularly, to a membrane electrode assembly, a gas channel structure laminated on both sides of the membrane electrode assembly, and forming a gas channel, and a gas channel structure. And a separator for separating the gas between adjacent cells, and a method for manufacturing a fuel cell.
燃料電池は、高効率と優れた環境特性を有する電池として近年脚光を浴びている。燃料電池は、一般的に、燃料ガスである水素に、酸化剤ガスである空気中の酸素を電気化学反応させて、電気エネルギを作りだしている。そして、水素と酸素とが電気化学反応した結果、水が生成される。 In recent years, fuel cells have attracted attention as batteries having high efficiency and excellent environmental characteristics. 2. Description of the Related Art In general, a fuel cell generates electric energy by electrochemically reacting hydrogen, which is a fuel gas, with oxygen in the air, which is an oxidant gas. As a result of the electrochemical reaction between hydrogen and oxygen, water is generated.
燃料電池の種類には、リン酸型、溶融炭酸塩型、固体電解質型、アルカリ型、固体高分子型等がある。この中でも、常温で起動しかつ起動時間が速い等の利点を有する固体高分子型の燃料電池が注目されている。このような固体高分子型の燃料電池は、移動体、例えば、車両等の動力源として用いられている。 Types of fuel cells include phosphoric acid type, molten carbonate type, solid electrolyte type, alkali type, and solid polymer type. Among these, solid polymer fuel cells that have advantages such as startup at normal temperature and quick startup time have been attracting attention. Such a polymer electrolyte fuel cell is used as a power source for a moving body, for example, a vehicle.
固体高分子型の燃料電池は、複数の単セル、集電板、エンドプレート等を積層して組み立てられる。そして、燃料電池用セルは、電解質膜と、触媒層と、ガス拡散層と、セパレータとを含んで構成される。 A polymer electrolyte fuel cell is assembled by laminating a plurality of single cells, current collector plates, end plates, and the like. The fuel cell includes an electrolyte membrane, a catalyst layer, a gas diffusion layer, and a separator.
特許文献１には、電極と金属セパレータとの間に繊維質材料からなるガス拡散層を挟持した構成の燃料電池において、金属セパレータ側には金（Ａｕ）等の耐食導電材料からなるメッキ層を形成せずに、ガス拡散層側に金（Ａｕ）等の耐食導電材料からなる層を蒸着、スパッタリング、めっき処理等により形成することが示されている。 In Patent Document 1, in a fuel cell having a structure in which a gas diffusion layer made of a fibrous material is sandwiched between an electrode and a metal separator, a plating layer made of a corrosion-resistant conductive material such as gold (Au) is provided on the metal separator side. It is shown that a layer made of a corrosion-resistant conductive material such as gold (Au) is formed on the gas diffusion layer side by vapor deposition, sputtering, plating treatment or the like without forming it.
特許文献２には、導電性の必要な部分について金メッキを施した燃料電池用セパレータの製造方法が示されている。 Patent Document 2 discloses a method for manufacturing a fuel cell separator in which gold-plating is performed on a portion requiring conductivity.
ところで、燃料電池用セルを製造する場合には、上述したように、金（Ａｕ）等の電気伝導性の高い導電体をガス拡散層等の表面に被覆して、ガス拡散層とセパレータとの間の接触抵抗を低減させている。しかし、金（Ａｕ）等の導電体をガス拡散層に被覆する場合には、ガス拡散層は、一般的に、多孔質な繊維材料で成形されるため、金(Ａｕ)等がガス拡散層の内部に入り込み、セパレータと接触しない部位まで金（Ａｕ）等で被覆される可能性がある。ここで、金（Ａｕ）等の導電体は、一般的に高価であるので、金（Ａｕ）等の使用量が多くなると、燃料電池用セルの製造コストが高くなる場合がある。 By the way, when manufacturing a cell for a fuel cell, as described above, a highly conductive conductor such as gold (Au) is coated on the surface of the gas diffusion layer, etc. The contact resistance between them is reduced. However, when a gas diffusion layer is coated with a conductor such as gold (Au), the gas diffusion layer is generally formed of a porous fiber material. May be covered with gold (Au) or the like up to a portion that does not come into contact with the separator. Here, since a conductor such as gold (Au) is generally expensive, when the amount of gold (Au) used is increased, the manufacturing cost of the fuel cell may be increased.
そこで、本発明の目的は、金（Ａｕ）等の導電体の使用量をより低減し、製造コストを抑えた燃料電池用セルの製造方法を提供することである。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a method for manufacturing a fuel cell, in which the amount of a conductor such as gold (Au) is further reduced and the manufacturing cost is suppressed.
本発明に係る燃料電池用セルの製造方法は、膜電極接合体と、膜電極接合体の両面に積層され、ガス流路を形成するガス流路構造体と、ガス流路構造体に積層され、隣設するセル間のガスを分離するセパレータと、を備える燃料電池用セルの製造方法であって、ガス流路構造体の成形は、金属材料でガス流路形成基体を形成するガス流路形成基体形成工程と、膜電極接合体またはセパレータと接触するガス流路形成基体の接触部に生成した不働態膜を除去する不働態膜除去工程と、不働態膜が除去された接触部に、導電体で導電層を形成する導電層形成工程と、を有することを特徴とする。 The fuel cell manufacturing method according to the present invention includes a membrane electrode assembly, a gas channel structure that is laminated on both surfaces of the membrane electrode assembly, and a gas channel structure, and a gas channel structure. And a separator for separating a gas between adjacent cells, and a method for manufacturing a cell for a fuel cell, wherein the gas flow path structure is formed by forming a gas flow path forming substrate with a metal material. A forming substrate forming step, a passive film removing step of removing a passive film generated at a contact portion of a gas flow path forming substrate contacting a membrane electrode assembly or a separator, and a contact portion where the passive film is removed, And a conductive layer forming step of forming a conductive layer with a conductor.
本発明に係る燃料電池用セルの製造方法において、不働態膜除去工程は、ガス流路形成基体をロール加工して不働態膜を除去することを特徴とする。 In the method for producing a fuel cell according to the present invention, the passive film removal step is characterized in that the passive film is removed by rolling the gas flow path forming substrate.
本発明に係る燃料電池用セルの製造方法において、導電層形成工程は、蒸着またはメッキで導電層を形成することを特徴とする。 In the method for manufacturing a fuel cell according to the present invention, the conductive layer forming step forms the conductive layer by vapor deposition or plating.
本発明に係る燃料電池用セルの製造方法において、ガス流路形成基体は、金属多孔体、メタルラスまたはエキスパンドメタルであることを特徴とする。 In the method for manufacturing a fuel cell according to the present invention, the gas flow path forming substrate is a metal porous body, a metal lath, or an expanded metal.
本発明に係る燃料電池用セルの製造方法において、導電層は、金で形成されることを特徴とする。 In the method for manufacturing a fuel cell according to the present invention, the conductive layer is formed of gold.
本発明に係る燃料電池用セルの製造方法において、ガス流路形成基体は、チタンまたはステンレス鋼で形成されることを特徴とする。 In the method for producing a fuel cell according to the present invention, the gas flow path forming substrate is formed of titanium or stainless steel.
上記のように本発明に係る燃料電池用セルの製造方法によれば、金（Ａｕ）等の導電体の使用量がより低減されるので、製造コストを抑えることができる。 As described above, according to the method for manufacturing a fuel cell according to the present invention, the amount of a conductor such as gold (Au) used is further reduced, so that the manufacturing cost can be suppressed.
以下に図面を用いて本発明に係る実施の形態につき、詳細に説明する。図１は、燃料電池用セル１０の断面を示す図である。燃料電池用セル１０は、電解質膜１２と、触媒層１４と、ガス拡散層１６とを一体化し、電極等を形成する膜電極接合体１８(Ｍｅｍｂｒａｎｅ Ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ Ａｓｓｅｍｂｌｙ：ＭＥＡ)と、ガス流路を形成するガス流路構造体であるエキスパンド成形体２０と、隣設するセル（図示せず）間の燃料ガスまたは酸化剤ガスを分離するセパレータ２２と、を含んで構成される。 Embodiments according to the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a view showing a cross section of a fuel cell 10. The fuel cell 10 forms a gas flow path with a membrane electrode assembly 18 (Mebrane Electrode Assembly: MEA) that integrates an electrolyte membrane 12, a catalyst layer 14, and a gas diffusion layer 16 to form electrodes and the like. And an expanded molded body 20 that is a gas flow path structure, and a separator 22 that separates fuel gas or oxidant gas between adjacent cells (not shown).
電解質膜１２は、アノード極側で発生した水素イオンをカソード極側まで移動させる機能等を有している。電解質膜１２の材料には、化学的に安定であるフッ素系樹脂、例えば、パーフルオロカーボンスルホン酸のイオン交換膜が使用される。 The electrolyte membrane 12 has a function of moving hydrogen ions generated on the anode electrode side to the cathode electrode side. As the material of the electrolyte membrane 12, a chemically stable fluorine-based resin, for example, an ion exchange membrane of perfluorocarbon sulfonic acid is used.
触媒層１４は、アノード極側での水素の酸化反応や、カソード極側での酸素の還元反応を促進する機能を有している。そして、触媒層１４は、触媒と、触媒の担体とを含んで構成される。触媒は、反応させる電極面積をより大きくするため、一般的に粒子状にして、触媒の担体に付着させて使用される。触媒には、水素の酸化反応や酸素の還元反応について、より小さい活性化過電圧を有する白金族元素である白金等が使用される。触媒の担体としては、カーボン材料、例えば、カーボンブラック等が使用される。 The catalyst layer 14 has a function of promoting a hydrogen oxidation reaction on the anode electrode side and an oxygen reduction reaction on the cathode electrode side. The catalyst layer 14 includes a catalyst and a catalyst carrier. In order to increase the electrode area to be reacted, the catalyst is generally used in the form of particles and attached to the catalyst support. As the catalyst, platinum, which is a platinum group element having a smaller activation overvoltage, is used for the oxidation reaction of hydrogen and the reduction reaction of oxygen. As the catalyst carrier, a carbon material such as carbon black is used.
ガス拡散層１６は、燃料ガスである、例えば、水素ガス等と、酸化剤ガスである、例えば、空気等とを触媒層１４に拡散させる機能や、電子を移動させる機能等を有している。そして、ガス拡散層１６には、導電性を有する材料であるカーボン繊維織布、カーボン紙等を使用することができる。 The gas diffusion layer 16 has a function of diffusing fuel gas, for example, hydrogen gas and the like, and an oxidant gas, for example, air, etc., to the catalyst layer 14, a function of moving electrons, and the like. . For the gas diffusion layer 16, carbon fiber woven fabric, carbon paper, or the like, which is a conductive material, can be used.
エキスパンド成形体２０は、膜電極接合体１８の両面に積層され、ガス流路を形成するガス流路構造体としての機能を有している。エキスパンド成形体２０は、膜電極接合体１８のガス拡散層１６と、セパレータ２２とに接触して積層され、膜電極接合体１８とセパレータ２２とに電気的に接続される。エキスパンド成形体２０は、ガス流路を形成するガス流路形成基体２４と、膜電極接合体１８またはセパレータ２２と接触するガス流路形成基体２４の接触部２６に形成される導電層２８と、を含んで構成される。 The expanded molded body 20 is laminated on both surfaces of the membrane electrode assembly 18 and has a function as a gas flow path structure that forms a gas flow path. The expanded molded body 20 is laminated in contact with the gas diffusion layer 16 of the membrane electrode assembly 18 and the separator 22, and is electrically connected to the membrane electrode assembly 18 and the separator 22. The expanded molded body 20 includes a gas flow path forming base 24 that forms a gas flow path, a conductive layer 28 that is formed on a contact portion 26 of the gas flow path forming base 24 that contacts the membrane electrode assembly 18 or the separator 22, It is comprised including.
ガス流路形成基体２４は、多数の開口からなるメッシュ構造を備えている。ガス流路形成基体２４に形成されたメッシュは、燃料ガスや酸化剤ガスのガス流路としての機能を有している。このように、エキスパンド成形体２０は、多数の開口を有するので、より多くの燃料ガス等が膜電極接合体１８と接触して化学反応し、燃料電池用セル１０の発電効率を高めることができる。 The gas flow path forming substrate 24 has a mesh structure including a large number of openings. The mesh formed on the gas flow path forming substrate 24 has a function as a gas flow path for fuel gas or oxidant gas. Thus, since the expanded molded body 20 has a large number of openings, more fuel gas or the like comes into contact with the membrane electrode assembly 18 to cause a chemical reaction, and the power generation efficiency of the fuel cell 10 can be increased. .
ガス流路形成基体２４は、膜電極接合体１８またはセパレータ２２に沿って、膜電極接合体１８またはセパレータ２２と接触して電気的に接続する接触部２６を有している。接触部２６は、例えば、所定の間隔で複数設けられる。接触部２６を設ける間隔は、例えば、６００μｍ〜８００μｍとすることができる。 The gas flow path forming substrate 24 has a contact portion 26 that is in contact with and electrically connected to the membrane electrode assembly 18 or the separator 22 along the membrane electrode assembly 18 or the separator 22. For example, a plurality of contact portions 26 are provided at predetermined intervals. The space | interval which provides the contact part 26 can be 600 micrometers-800 micrometers, for example.
ガス流路形成基体２４には、例えば、ＪＩＳ Ｇ ３３５１に示されるエキスパンドメタルや、ＪＩＳ Ａ ５５０５に示されるメタルラスまたは金属多孔体等を用いることが好ましい。エキスパンドメタルや金属多孔体等は、多数の開口を備えているからである。勿論、他の条件次第では、ガス流路形成基体２４は、エキスパンドメタル等に限定されることはなく、パンチングメタル等の他の成形体を用いてもよい。 For the gas flow path forming substrate 24, for example, an expanded metal shown in JIS G 3351, a metal lath or a metal porous body shown in JIS A 5505, or the like is preferably used. This is because expanded metal, porous metal, and the like have a large number of openings. Of course, depending on other conditions, the gas flow path forming substrate 24 is not limited to expanded metal or the like, and other molded bodies such as punching metal may be used.
ガス流路形成基体２４は、チタン、チタン合金やステンレス鋼等により成形されることが好ましい。これらの金属材料は、機械的強度が高く、その表面に安定な酸化物（ＴｉＯ、Ｔｉ2Ｏ3、ＴｉＯ2、ＣｒＯ2、ＣｒＯ、Ｃｒ2Ｏ3等）からなる不働態膜等の不活性皮膜が形成されるため、優れた耐食性を有するからである。ステンレス鋼には、オーステナイト系ステンレス鋼やフェライト系ステンレス鋼等を用いることができる。勿論、他の条件次第では、ガス流路形成基体２４には、上記材料に限定されることなく、他の材料を用いることができる。 The gas flow path forming substrate 24 is preferably formed of titanium, a titanium alloy, stainless steel, or the like. These metal materials have high mechanical strength and are inert on the surface such as passive films made of stable oxides (TiO, Ti 2 O 3 , TiO 2 , CrO 2 , CrO, Cr 2 O 3, etc.). This is because the film is formed and thus has excellent corrosion resistance. As the stainless steel, austenitic stainless steel, ferritic stainless steel, or the like can be used. Of course, depending on other conditions, the gas flow path forming substrate 24 is not limited to the above materials, and other materials can be used.
導電層２８は、ガス流路形成基体２４の接触部２６に導電体で形成され、エキスパンド成形体２０と膜電極接合体１８、エキスパンド成形体２０とセパレータ２２との間の接触抵抗を低減する機能を有している。 The conductive layer 28 is formed of a conductor at the contact portion 26 of the gas flow path forming base 24, and has a function of reducing contact resistance between the expanded molded body 20 and the membrane electrode assembly 18, and between the expanded molded body 20 and the separator 22. have.
導電層２８は、金属材料で形成されることが好ましい。金属材料は導電体であり、ガス流路形成基体２４も金属材料で成形されるため、導電層２８をカーボン材料等の異種材料で形成する場合よりも、ガス流路形成基体２４と導電層２８との密着性がより向上するからである。勿論、他の条件次第では、導電層２８には、有機系導電体等を用いることができる。 The conductive layer 28 is preferably formed of a metal material. Since the metal material is a conductor, and the gas flow path forming base 24 is also formed of a metal material, the gas flow path forming base 24 and the conductive layer 28 are more suitable than when the conductive layer 28 is formed of a different material such as a carbon material. This is because the adhesiveness to the is further improved. Of course, an organic conductor or the like can be used for the conductive layer 28 depending on other conditions.
導電層２８は、導電体である金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、銅（Ｃｕ）、白金（Ｐｔ）、ロジウム（Ｒｈ）、イリジウム（Ｉｒ）、パラジウム（Ｐｄ）等の金属材料により形成されることがより好ましい。これらの金属材料は、電気伝導率が高いので、接触抵抗をより小さくすることができるからである。これらの金属材料の中でも、金（Ａｕ）は、耐食性に優れており、電気伝導率が大きいので、導電層２８を形成する金属材料として更に好ましい。また、導電層２８は、金（Ａｕ）、白金（Ｐｔ）等の合金で形成されてもよい。 The conductive layer 28 is formed of a metal material such as gold (Au), silver (Ag), copper (Cu), platinum (Pt), rhodium (Rh), iridium (Ir), palladium (Pd), which is a conductor. More preferably. This is because these metal materials have high electrical conductivity, so that the contact resistance can be further reduced. Among these metal materials, gold (Au) is more preferable as a metal material for forming the conductive layer 28 because it is excellent in corrosion resistance and has high electric conductivity. The conductive layer 28 may be formed of an alloy such as gold (Au) or platinum (Pt).
導電層２８は、膜電極接合体１８またはセパレータ２２と接触するガス流路形成基体２４の接触部２６に形成される。このように、ガス流路形成基体２４の接触部２６に導電層２８を形成することにより、金（Ａｕ）等の導電体の使用量を抑えることができる。また、導電層２８は、ガス流路形成基体２４の接触部２６にのみ形成されることが好ましい。ガス流路形成基体２４の接触部２６のみに導電層２８を形成することにより、金（Ａｕ）等の導電体の使用量を更に抑制できる。導電層２８は、例えば、５ｎｍ以上１μｍ以下の厚みで形成される。 The conductive layer 28 is formed on the contact portion 26 of the gas flow path forming substrate 24 that contacts the membrane electrode assembly 18 or the separator 22. In this way, by forming the conductive layer 28 on the contact portion 26 of the gas flow path forming substrate 24, the amount of a conductor such as gold (Au) can be suppressed. The conductive layer 28 is preferably formed only on the contact portion 26 of the gas flow path forming substrate 24. By forming the conductive layer 28 only on the contact portion 26 of the gas flow path forming substrate 24, the amount of conductor such as gold (Au) used can be further suppressed. The conductive layer 28 is formed with a thickness of 5 nm to 1 μm, for example.
セパレータ２２は、エキスパンド成形体２０に積層され、隣設するセル（図示せず）における燃料ガスと酸化剤ガスとを分離する機能を有している。また、セパレータ２２は、隣設するセル（図示せず）を電気的に接続する機能を有している。 The separator 22 is stacked on the expanded molded body 20 and has a function of separating fuel gas and oxidant gas in an adjacent cell (not shown). The separator 22 has a function of electrically connecting adjacent cells (not shown).
セパレータ２２は、チタン（Ｔｉ）、チタン合金、またはステンレス鋼（ＳＵＳ）等で成形されることが好ましい。これらの金属材料は、上述したように、機械的強度が高く、その表面に安定な酸化物からなる不働態膜等の不活性皮膜が形成されるため、優れた耐食性を有するからである。ステンレス鋼には、オーステナイト系ステンレス鋼やフェライト系ステンレス鋼等を用いることができる。勿論、他の条件次第では、セパレータ２２を成形する金属材料は、チタンやステンレス鋼等に限定されることなく、他の金属材料を用いることができる。セパレータ２２には、例えば、チタンシートまたはステンレスシート等が用いられる。 The separator 22 is preferably formed of titanium (Ti), a titanium alloy, stainless steel (SUS), or the like. This is because these metal materials have high mechanical strength and have an excellent corrosion resistance because an inert film such as a passive film made of a stable oxide is formed on the surface thereof, as described above. As the stainless steel, austenitic stainless steel, ferritic stainless steel, or the like can be used. Of course, depending on other conditions, the metal material for forming the separator 22 is not limited to titanium, stainless steel, or the like, and other metal materials can be used. For the separator 22, for example, a titanium sheet or a stainless sheet is used.
次に、燃料電池用セル１０の製造方法について説明する。 Next, a method for manufacturing the fuel cell 10 will be described.
膜電極接合体１８は、電解質膜１２の両面に触媒層１４を積層し、各々触媒層１４にガス拡散層１６を積層した後、例えば、ヒートプレス等で熱圧着することにより成形される。勿論、膜電極接合体１８の成形方法は、上記成形方法に限定されることはない。 The membrane electrode assembly 18 is formed by laminating the catalyst layers 14 on both surfaces of the electrolyte membrane 12 and laminating the gas diffusion layers 16 on the catalyst layers 14, respectively, and then thermocompression bonding with, for example, a heat press. Of course, the molding method of the membrane electrode assembly 18 is not limited to the above molding method.
次に、エキスパンド成形体２０の成形方法について説明する。エキスパンド成形体２０の成形は、ガス流路形成基体形成工程と、不働態膜除去工程と、導電層形成工程と、を有している。 Next, a method for forming the expanded molded body 20 will be described. Molding of the expanded molded body 20 includes a gas flow path forming substrate forming step, a passive film removing step, and a conductive layer forming step.
ガス流路形成基体形成工程は、金属材料でガス流路形成基体２４を形成する工程である。ガス流路形成基体２４、例えば、エキスパンドメタルは、チタンシートやステンレスシート等を、切延加工等することにより成形される。エキスパンドメタルは、例えば、チタンシートまたはステンレスシート等に千鳥状に切れ目を入れると同時に、これを押し延ばして広げることにより網目（メッシュ）状に切延加工して、一体として成形される。 The gas channel forming substrate forming step is a step of forming the gas channel forming substrate 24 with a metal material. The gas flow path forming substrate 24, for example, expanded metal is formed by subjecting a titanium sheet, a stainless steel sheet, or the like to a cutting process. For example, the expanded metal is cut into a zigzag pattern in a titanium sheet or a stainless sheet, and at the same time, the expanded metal is stretched and stretched to form a mesh, and is integrally formed.
図２は、エキスパンドメタルを用いたガス流路形成基体２４の構成を示す図であり、図２（Ａ）は、ガス流路形成基体２４の模式図であり、図２（Ｂ）は、Ａ−Ａ方向の断面図である。ガス流路形成基体２４は、図２（Ａ）に示すように、複数のストランド部３０と、複数のボンド部３２とを有しており、多数の開口からなるメッシュ構造を備えている。ガス流路形成基体２４におけるストランド部３０の板厚（ｔ）、メッシュの短目方向中心間距離（ＳＷ）、メッシュの長目方向中心間距離（ＬＷ）、刻み幅（Ｗ）、ガス流路形成基体２４の厚み（Ｘ）は、各々所定の大きさで成形される。また、図３は、金属多孔体を用いたガス流路形成基体３４の構成を示す図である。図３に示すように、ガス流路形成基体３４には多数の開口が設けられており、ガス流路が形成されている。 FIG. 2 is a diagram showing a configuration of a gas flow path forming substrate 24 using expanded metal, FIG. 2 (A) is a schematic view of the gas flow path forming substrate 24, and FIG. It is sectional drawing of a -A direction. As shown in FIG. 2A, the gas flow path forming substrate 24 includes a plurality of strand portions 30 and a plurality of bond portions 32, and has a mesh structure including a large number of openings. The plate thickness (t) of the strand portion 30 in the gas flow path forming base 24, the mesh center distance (SW) in the short direction, the mesh center distance (LW) in the mesh direction, the step width (W), the gas flow path Each of the formation bases 24 is formed with a predetermined thickness (X). FIG. 3 is a diagram showing the configuration of the gas flow path forming substrate 34 using a metal porous body. As shown in FIG. 3, the gas flow path forming substrate 34 is provided with a large number of openings to form gas flow paths.
不働態膜除去工程は、膜電極接合体１８またはセパレータ２２と接触するガス流路形成基体２４の接触部２６に生成した不働態膜を除去する工程である。接触部２６に生成した不働態膜を除去するのは、膜電極接合体１８及びセパレータ２２と接触する接触部２６に不働態膜が生成されていると、ガス流路形成基体２４と導電層２８との密着性が低下する場合や、接触部２６に導電層２８を形成できない場合があるからである。不働態膜の除去は、例えば、一般的な金属材料の切削加工等の機械加工や、酸洗処理等の化学処理で行うことができる。 The passive film removal step is a step of removing the passive film generated at the contact portion 26 of the gas flow path forming substrate 24 that contacts the membrane electrode assembly 18 or the separator 22. The passive film generated in the contact portion 26 is removed when the passive film is generated in the contact portion 26 that contacts the membrane electrode assembly 18 and the separator 22. This is because the conductive layer 28 may not be formed on the contact portion 26 in some cases. The passive film can be removed by, for example, machining such as general metal material cutting or chemical treatment such as pickling.
接触部２６に生成した不働態膜は、ガス流路形成基体２４をロール加工して除去されることが好ましい。ガス流路形成基体２４のロール加工は、ガス流路形成基体２４を圧延して板厚を所定の厚みにするため行われるが、圧延と略同時に接触部２６を切削加工して不働態膜を除去することにより、ガス流路形成基体２４の板厚調整と、接触部２６に生成した不働態膜の除去とを１工程で行うことができる。これにより、例えば、ロール加工でガス流路形成基体２４を圧延して板厚調整した後、接触部２６に生成した不働態膜を切削加工や酸洗処理で除去する場合より、エキスパンド成形体２０の成形コストを低減することができる。 It is preferable that the passive state film generated in the contact portion 26 is removed by rolling the gas flow path forming substrate 24. The roll processing of the gas flow path forming substrate 24 is performed in order to roll the gas flow path forming substrate 24 so that the plate thickness is a predetermined thickness. By removing, the thickness adjustment of the gas flow path forming substrate 24 and the removal of the passive film generated at the contact portion 26 can be performed in one step. Thereby, for example, after rolling the gas flow path forming substrate 24 by roll processing and adjusting the plate thickness, the expanded molded body 20 is removed from the case where the passive film generated at the contact portion 26 is removed by cutting or pickling treatment. The molding cost can be reduced.
図４は、ガス流路形成基体２４のロール加工方法を示す図である。ガス流路形成基体２４の圧延と切削とを略同時に行うロール加工条件は、例えば、ロール荷重を１００ｋｇｆ〜５０００ｋｇｆ、ロール速度を１ｍ/s〜４０ｍ/s、ロール径を３００ｍｍ〜６００ｍｍ、ロール幅を１００ｍｍ〜３００ｍｍとすることができる。また、圧延ロール４０におけるロール面の表面粗さは、２５μｍ＜Ｒｚ（十点平均高さ）＜５０μｍとすることが好ましい。ロール面の表面粗さが２５μｍより小さいと、切削量が少なくなり接触部２６の不働態膜が十分に除去できない場合があるからである。また、ロール面の表面粗さが５０μｍより大きいと、切削量が過剰となる場合や、ガス流路形成基体２４が変形する場合があるからである。勿論、他の条件次第では、ロール面の表面粗さは、上記範囲に限定されることはない。 FIG. 4 is a diagram showing a roll processing method of the gas flow path forming substrate 24. The roll processing conditions for performing the rolling and cutting of the gas flow path forming substrate 24 substantially simultaneously include, for example, a roll load of 100 kgf to 5000 kgf, a roll speed of 1 m / s to 40 m / s, a roll diameter of 300 mm to 600 mm, and a roll width. It can be set to 100 mm to 300 mm. Further, the surface roughness of the roll surface in the rolling roll 40 is preferably 25 μm <Rz (10-point average height) <50 μm. This is because if the surface roughness of the roll surface is smaller than 25 μm, the amount of cutting is reduced and the passive film of the contact portion 26 may not be sufficiently removed. Further, if the surface roughness of the roll surface is larger than 50 μm, the cutting amount may be excessive or the gas flow path forming substrate 24 may be deformed. Of course, depending on other conditions, the surface roughness of the roll surface is not limited to the above range.
図５は、ロール加工されたガス流路形成基体２４を示す図である。このように、ガス流路形成基体２４をロール加工で圧延、切削することにより、接触部２６の表面を切削して、接触部表面に生成した不働態膜を除去することができる。図６は、接触部２６における切削面を示す図である。切削面の大きさは、横０．０１ｍｍ以上×縦０，１５ｍｍ以上の面積を有することが好ましい。切削面の大きさが、上記大きさより小さい場合には、エキスパンド成形体２０と膜電極接合体１８との間の接触抵抗や、エキスパンド成形体２０とセパレータ２２との間の接触抵抗が増加する場合があるからである。勿論、他の条件次第では、接触部２６の切削面の大きさは、上記寸法に限定されることはない。 FIG. 5 is a diagram showing the gas flow path forming substrate 24 that has been rolled. In this way, by rolling and cutting the gas flow path forming substrate 24 by roll processing, the surface of the contact portion 26 can be cut and the passive film generated on the contact portion surface can be removed. FIG. 6 is a diagram illustrating a cutting surface in the contact portion 26. The size of the cutting surface preferably has an area of 0.01 mm or more in width × 0.15 mm or more in length. When the size of the cutting surface is smaller than the above size, the contact resistance between the expanded molded body 20 and the membrane electrode assembly 18 or the contact resistance between the expanded molded body 20 and the separator 22 increases. Because there is. Of course, depending on other conditions, the size of the cutting surface of the contact portion 26 is not limited to the above dimensions.
また、ロール工程時に圧延、切削することにより、ロール加工で圧延した後、切削する場合よりも、ガス流路形成基体２４の厚みにおけるバラツキをより小さくすることができる。図７は、ガス流路形成基体２４の厚みにおけるバラツキを示すグラフである。図７では、縦軸にガス流路形成基体２４の厚みを取り、ロール工程時に圧延・切削した場合と、ロール加工で圧延した後、切削した場合とについて、ガス流路形成基体２４の厚みにおけるバラツキをプロットした。図７から明らかなように、ロール加工で略同時に圧延、切削した場合には、ガス流路形成基体２４の厚みにおけるバラツキがより小さくなる。ロール加工で圧延した後、切削する場合には、ロール加工で圧延してガス流路形成基体２４の厚みを略一定にした後、接触部２６を切削加工するため、ガス流路形成基体２４の厚みのバラツキが大きくなるからである。 Also, by rolling and cutting during the roll process, the variation in the thickness of the gas flow path forming substrate 24 can be made smaller than when cutting after rolling by roll processing. FIG. 7 is a graph showing variation in the thickness of the gas flow path forming substrate 24. In FIG. 7, the vertical axis represents the thickness of the gas flow path forming substrate 24, and the case where the gas flow path forming substrate 24 is rolled and cut during the roll process, and the case where the gas flow path forming substrate 24 is cut after rolling. The variation was plotted. As is apparent from FIG. 7, when the rolling and cutting are performed almost simultaneously in the roll process, the variation in the thickness of the gas flow path forming substrate 24 becomes smaller. In the case of cutting after rolling by roll processing, the contact portion 26 is cut after rolling by roll processing to make the thickness of the gas flow path forming base 24 substantially constant. This is because the variation in thickness increases.
導電層形成工程は、不働態膜が除去された接触部２６に、導電体で導電層２８を形成する工程である。まず、接触部２６の不働態膜が除去されたガス流路形成基体２４を、有機溶剤等で洗浄して前処理する。ガス流路形成基体２４を有機溶剤等で洗浄することにより、ガス流路形成基体２４に付着した潤滑油等を除去することができる。 The conductive layer forming step is a step of forming the conductive layer 28 with a conductor on the contact portion 26 from which the passive film has been removed. First, the gas flow path forming substrate 24 from which the passive film of the contact portion 26 has been removed is washed with an organic solvent and pretreated. By washing the gas flow path forming substrate 24 with an organic solvent or the like, it is possible to remove the lubricating oil or the like attached to the gas flow path forming substrate 24.
洗浄後、不働態膜が除去された接触部２６に、金（Ａｕ）等の導電体をコーティングして導電層２８を形成する。金（Ａｕ）等のコーティングには、例えば、電解めっき法を用いることができる。電解めっき法には、一般的な、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、銅（Ｃｕ）等の電解めっき法が用いられる。例えば、導電層２８として金（Ａｕ）をガス流路形成基体２４の接触部２６に被覆する場合には、シアン化金カリウム等を含む金めっき浴を使用することができ、銀（Ａｇ）をガス流路形成基体２４の接触部２６に被覆する場合には、シアン化銀等を含む銀めっき浴を使用することができる。また、導電層２８を形成する金（Ａｕ）粒子等の粒径は、電流密度、めっき処理時間、スズ（Ｓｎ），タンタル（Ｔａ），ニッケル（Ｎｉ），コバルト（Ｃｏ）系材料等の添加剤等で制御される。 After cleaning, the conductive layer 28 is formed by coating the contact portion 26 from which the passive film has been removed with a conductor such as gold (Au). For the coating of gold (Au) or the like, for example, an electrolytic plating method can be used. As the electrolytic plating method, a general electrolytic plating method such as gold (Au), silver (Ag), or copper (Cu) is used. For example, when gold (Au) is coated on the contact portion 26 of the gas flow path forming substrate 24 as the conductive layer 28, a gold plating bath containing potassium gold cyanide or the like can be used, and silver (Ag) can be used. When covering the contact portion 26 of the gas flow path forming substrate 24, a silver plating bath containing silver cyanide or the like can be used. In addition, the particle size of gold (Au) particles or the like forming the conductive layer 28 is determined depending on the current density, plating time, addition of tin (Sn), tantalum (Ta), nickel (Ni), cobalt (Co) based materials, etc. It is controlled by agents.
導電層２８のコーティング手段には、上述した電解めっき法に限定されることなく、物理蒸着法（ＰＶＤ法）、化学蒸着法（ＣＶＤ法）、塗布法、インクジェット法等の他のコーティング手段を用いてもよい。物理蒸着法（ＰＶＤ法）では、スパッタリング法、イオンプレーティング法等で金（Ａｕ）等をコーティングすることができる。塗布法では、金（Ａｕ）等の粒子を有機溶剤等のバインダー中に分散させてスラリーを作製し、金（Ａｕ）等の粒子が分散したスラリーを塗布してコーティングすることができる。また、インクジェット法では、例えば、金（Ａｕ）等の粒子を分散させた超微粒子のメタルインクを用いてコーティングされる。 The coating means for the conductive layer 28 is not limited to the above-described electrolytic plating method, and other coating means such as a physical vapor deposition method (PVD method), a chemical vapor deposition method (CVD method), a coating method, and an ink jet method are used. May be. In the physical vapor deposition method (PVD method), gold (Au) or the like can be coated by a sputtering method, an ion plating method, or the like. In the coating method, particles such as gold (Au) can be dispersed in a binder such as an organic solvent to prepare a slurry, and the slurry in which particles such as gold (Au) are dispersed can be applied and coated. In the ink jet method, for example, coating is performed using ultrafine metal ink in which particles such as gold (Au) are dispersed.
図８は、導電層２８が形成されたガス流路形成基体２４を示す図である。不働態膜が除去された接触部２６には、金（Ａｕ）等の導電層２８が形成され、不働態膜が除去されていない部位には、金（Ａｕ）等の導電層２８の形成が抑えられる。これにより、金（Ａｕ）等の導電体における使用量を抑制することができる。 FIG. 8 is a view showing the gas flow path forming substrate 24 on which the conductive layer 28 is formed. A conductive layer 28 made of gold (Au) or the like is formed on the contact portion 26 from which the passive film has been removed, and a conductive layer 28 made of gold (Au) or the like is formed on a portion where the passive film has not been removed. It can be suppressed. Thereby, the usage-amount in conductors, such as gold | metal | money (Au), can be suppressed.
熱処理工程は、金（Ａｕ）等の導電層２８が形成されたガス流路形成基体２４を熱処理する工程である。熱処理は、ガス流路形成基体２４と導電層２８との密着性をより向上させるために行われる。金（Ａｕ）等の導電層２８が形成されたガス流路形成基体２４を、所定の温度で熱処理することにより、ガス流路形成基体２４の金属と金（Ａｕ）等とが相互拡散し、ガス流路形成基体２４と導電層２８との密着性が向上する。例えば、ガス流路形成基体２４がチタンで形成される場合には、チタンと金（Ａｕ）等とが相互拡散し、チタンで形成されたガス流路形成基体２４と金（Ａｕ）等の導電層２８との密着性が向上する。 The heat treatment step is a step of heat-treating the gas flow path forming substrate 24 on which the conductive layer 28 such as gold (Au) is formed. The heat treatment is performed to further improve the adhesion between the gas flow path forming substrate 24 and the conductive layer 28. By heat-treating the gas flow path forming base 24 on which the conductive layer 28 such as gold (Au) is formed at a predetermined temperature, the metal of the gas flow path forming base 24 and gold (Au) or the like are mutually diffused, The adhesion between the gas flow path forming substrate 24 and the conductive layer 28 is improved. For example, when the gas flow path forming substrate 24 is formed of titanium, titanium and gold (Au) or the like are diffused to each other, and the gas flow path forming substrate 24 formed of titanium and the conductive material such as gold (Au) or the like. Adhesion with the layer 28 is improved.
次に、セパレータ２２の成形方法について説明する。セパレータ２２の成形方法は、一般的な、金属材料の切削加工等の機械加工またはプレス加工等の塑性加工により行うことができる。勿論、セパレータ２２の成形方法は、上記加工方法に限定されることはない。 Next, a method for forming the separator 22 will be described. A method for forming the separator 22 can be performed by general plastic working such as machining or press working such as cutting of a metal material. Of course, the method of forming the separator 22 is not limited to the above processing method.
組立工程は、膜電極接合体１８と、エキスパンド成形体２０と、セパレータ２２とを積層して燃料電池用セル予備成形体を組み立てる工程である。膜電極接合体１８の両面にエキスパンド成形体２０を積層した後、エキスパンド成形体２０にセパレータ２２を積層して燃料電池用セル予備成形体を組み立てる。そして、燃料電池用セル予備成形体の外周を接着剤で接着等することにより、燃料電池用セル１０が製造される。 The assembly step is a step of assembling a cell preform for a fuel cell by laminating the membrane electrode assembly 18, the expanded molded body 20, and the separator 22. After the expanded molded body 20 is laminated on both surfaces of the membrane electrode assembly 18, a separator 22 is laminated on the expanded molded body 20 to assemble a cell preform for a fuel cell. And the cell 10 for fuel cells is manufactured by adhere | attaching the outer periphery of the cell preform for fuel cells with an adhesive agent.
以上、上記構成によれば、エキスパンド成形体において、不働態膜を除去していない部位には金（Ａｕ）等の導電層が形成されないため、金（Ａｕ）等の導電体の使用量を低減でき、燃料電池用セルの製造コストを抑制することができる。 As described above, according to the above configuration, in the expanded molded body, a conductive layer such as gold (Au) is not formed in a portion where the passive film has not been removed, so the amount of the conductive material such as gold (Au) is reduced. It is possible to suppress the manufacturing cost of the fuel cell.
上記構成によれば、ガス流路形成基体をロール加工することにより、ガス流路形成基体の接触部に生成した不働態膜の除去と、ガス流路形成基体の板厚調整とを一度に行うことができるので、燃料電池用セルの製造コストを抑制することができる。 According to the above configuration, by removing the passivating film generated at the contact portion of the gas flow path forming substrate and adjusting the plate thickness of the gas flow path forming substrate at a time by rolling the gas flow path forming substrate. Therefore, the manufacturing cost of the fuel cell can be reduced.
上記構成によれば、エキスパンド成形体において、導電層を金（Ａｕ）で形成することにより、導電層の耐食性を更に高めて、接触抵抗をより低減することができる。 According to the said structure, in an expanded molded object, by forming a conductive layer with gold | metal | money (Au), the corrosion resistance of a conductive layer can further be improved and contact resistance can be reduced more.
上記構成によれば、ガス流路形成基体をチタンまたはステンレス鋼で形成することにより、エキスパンド成形体の耐食性等を向上させることができる。
（実施例）
According to the said structure, the corrosion resistance etc. of an expanded molded object can be improved by forming a gas flow path formation base | substrate with titanium or stainless steel.
(Example)
２種類の燃料電池用セルの製造方法で燃料電池用セルを製造し、製造コスト等の評価を行った。 The fuel cell was manufactured by the manufacturing method of two types of fuel cell, and manufacturing cost etc. were evaluated.
まず、実施例１における燃料電池用セルの製造方法について説明する。膜電極接合体には、電解質膜にフッ素樹脂、触媒層に白金を担持したカーボンブラック、ガス拡散層にカーボン繊維を使用し、これらを積層した後、ホットプレスで熱圧着したものを用いた。また、セパレータには、チタンシートを使用した。 First, the manufacturing method of the cell for fuel cells in Example 1 is demonstrated. As the membrane / electrode assembly, a fluororesin was used for the electrolyte membrane, carbon black carrying platinum for the catalyst layer, and carbon fiber for the gas diffusion layer, and these were laminated and then thermocompression bonded by a hot press. Moreover, the separator used the titanium sheet.
エキスパンド成形体には、ステンレス鋼で成形したエキスパンドメタルを使用した。図９は、実施例１で使用したエキスパンド成形体の成形方法を示す図である。酸化クロム等の不働態膜が生成したエキスパンドメタルをロール加工することにより、エキスパンドメタルを所定の板厚に調整するのと略同時に、接触部の不働態膜を除去した。ここで、ロール加工に使用した圧延ロールには、ロール面の表面粗さが２５μｍ＜Ｒｚ（十点平均高さ）＜５０μｍのものを使用した。次に、接触部の不働態膜が除去されたエキスパンドメタルを有機溶剤等で洗浄し、エキスパンドメタルに付着した潤滑油等を除去して前処理した。前処理されたエキスパンドメタルの接触部に、導電層として金（Ａｕ）層を電解メッキ法で形成した。そして、金（Ａｕ）層が形成されたエキスパンドメタルを所定温度で熱処理し、乾燥焼成を行った。最後に、上述した膜電極接合体と、エキスパンド成形体と、セパレータとを積層し、組み立てて燃料電池用セルを製造した。 An expanded metal formed of stainless steel was used for the expanded molded body. FIG. 9 is a diagram showing a method for forming the expanded molded body used in Example 1. By rolling the expanded metal produced with a passive film such as chromium oxide, the passive film at the contact portion was removed substantially simultaneously with adjusting the expanded metal to a predetermined plate thickness. Here, as the rolling roll used for the roll processing, a roll having a surface roughness of 25 μm <Rz (10-point average height) <50 μm was used. Next, the expanded metal from which the passive film in the contact portion was removed was washed with an organic solvent or the like, and the lubricating oil or the like adhering to the expanded metal was removed and pretreated. A gold (Au) layer was formed as a conductive layer on the contact portion of the pretreated expanded metal by an electrolytic plating method. Then, the expanded metal on which the gold (Au) layer was formed was heat-treated at a predetermined temperature and dried and fired. Finally, the membrane electrode assembly, the expanded molded body, and the separator described above were stacked and assembled to produce a fuel cell.
次に、比較例１における燃料電池用セルの製造方法について説明する。膜電極接合体とセパレータとは、実施例１と同様ものを使用した。エキスパンド成形体には、ステンレス鋼で成形したエキスパンドメタルを使用した。図１０は、比較例１で使用したエキスパンド成形体の成形方法を示す図である。まず、エキスパンドメタルをロール加工で圧延し、所定板厚に調整した。ここで、ロール加工に使用した圧延ロールには、ロール面の表面粗さがＲｚ（十点平均高さ）＜２５μｍのものを使用した。ロール加工後、エキスパンドメタルに付着した潤滑油等を除去するため有機溶剤等で洗浄した。洗浄後、エキスパンドメタルの表面に生成された不働態膜を除去するため、酸洗処理またはアルカリ電解処理を行なった。不働態膜が除去されたエキスパンドメタルを脱イオン水等で洗浄し、酸洗処理溶液等を除去した。次に、不働態膜が除去されたエキスパンドメタルに、導電層として金（Ａｕ）層を電解メッキ法で形成した。そして、金（Ａｕ）層が形成されたエキスパンドメタルを所定温度で熱処理し、乾燥焼成を行った。最後に、上述した膜電極接合体と、エキスパンド成形体と、セパレータとを積層し、組み立てて燃料電池用セルを製造した。 Next, the manufacturing method of the cell for fuel cells in the comparative example 1 is demonstrated. The same membrane electrode assembly and separator as in Example 1 were used. An expanded metal formed of stainless steel was used for the expanded molded body. FIG. 10 is a diagram showing a method for forming the expanded molded body used in Comparative Example 1. First, the expanded metal was rolled by roll processing and adjusted to a predetermined plate thickness. Here, as the rolling roll used for the roll processing, a roll having a surface roughness Rz (10-point average height) <25 μm was used. After the roll processing, it was washed with an organic solvent or the like in order to remove lubricating oil or the like adhering to the expanded metal. After washing, in order to remove the passive film formed on the surface of the expanded metal, pickling treatment or alkaline electrolytic treatment was performed. The expanded metal from which the passive film was removed was washed with deionized water or the like to remove the pickling solution or the like. Next, a gold (Au) layer was formed by electroplating as an electrically conductive layer on the expanded metal from which the passive film was removed. Then, the expanded metal on which the gold (Au) layer was formed was heat-treated at a predetermined temperature and dried and fired. Finally, the membrane electrode assembly, the expanded molded body, and the separator described above were stacked and assembled to produce a fuel cell.
実施例１及び比較例１における燃料電池用セルの製造方法において、エキスパンド成形体の成形コストの比較を行った。図１１は、実施例１及び比較例１におけるエキスパンド成形体の成形コストの比較を示す図である。図１１では、縦軸に成形コストを取り、比較例１及び実施例１におけるエキスパンド成形体の成形コストを棒グラフで示した。なお、エキスパンド成形体の成形コストは、比較例１の成形コストを１００として、実施例１における成形コストを相対値で求めた。その結果、実施例１におけるエキスパンド成形体の成形コストは３０であり、比較例１の成形コストより低減した。 In the manufacturing method of the fuel cell in Example 1 and Comparative Example 1, the molding costs of the expanded molded bodies were compared. FIG. 11 is a diagram showing a comparison of molding costs of the expanded molded bodies in Example 1 and Comparative Example 1. In FIG. 11, the vertical axis indicates the molding cost, and the molding cost of the expanded molded body in Comparative Example 1 and Example 1 is shown by a bar graph. In addition, the molding cost of the expanded molded body was obtained as a relative value of the molding cost in Example 1, with the molding cost of Comparative Example 1 being 100. As a result, the molding cost of the expanded molded body in Example 1 was 30, which was lower than the molding cost of Comparative Example 1.
比較例１におけるエキスパンド成形体の成形方法では、図１０に示すように、ロール加工による圧延、有機溶剤等による洗浄、酸またはアルカリ洗浄、脱イオン水等による洗浄、金（Ａｕ）電解メッキ処理による金（Ａｕ）層形成、乾燥焼成の合計６工程を有している。これに対して、実施例１におけるエキスパンド成形体の成形方法では、ロール加工による圧延切削、有機溶剤等による洗浄、金（Ａｕ）電解メッキ処理による金（Ａｕ）層形成、乾燥焼成の合計４工程を有している。このように、実施例１におけるエキスパンド成形体の成形方法は、比較例１の成形方法に対して、２工程少ない工程で成形することができる。これは、実施例１における成形方法では、ロール加工時に、圧延によるエキスパンドメタルの板厚調整と、切削による接触部の不働態膜除去とを一度に行うため、比較例１のようにロール加工後に酸洗処理等で不働態膜を除去する必要がないからである。 In the molding method of the expanded molded body in Comparative Example 1, as shown in FIG. 10, rolling by roll processing, cleaning with an organic solvent, cleaning with acid or alkali, cleaning with deionized water, etc., gold (Au) electroplating treatment It has a total of 6 steps of gold (Au) layer formation and dry firing. On the other hand, in the forming method of the expanded molded body in Example 1, a total of four steps of rolling cutting by roll processing, cleaning with an organic solvent, etc., formation of a gold (Au) layer by gold (Au) electroplating treatment, and drying and firing. have. Thus, the molding method of the expanded molded body in Example 1 can be molded in two steps fewer than the molding method of Comparative Example 1. This is because, in the forming method in Example 1, since the thickness adjustment of the expanded metal by rolling and the removal of the passive film at the contact portion by cutting are performed at the same time during the roll processing, after the roll processing as in Comparative Example 1 This is because there is no need to remove the passive film by pickling treatment or the like.
また、比較例１では、エキスパンドメタルの略全面に生成した不働態膜が酸洗処理等により除去されるため、金（Ａｕ）電解メッキ処理によりエキスパンドメタルの略全面に金（Ａｕ）層が形成される。これに対して、実施例１では、ロール加工で切削された接触部に金（Ａｕ）層が形成され、ロール加工で切削されない部位は不働態膜が除去されないで残留しているため金（Ａｕ）層がほとんど形成されない。そのため、実施例１の成形方法では、金（Ａｕ）化合物等を含むメッキ液等の使用量が抑えられる。 In Comparative Example 1, since the passive film formed on substantially the entire surface of the expanded metal is removed by pickling or the like, a gold (Au) layer is formed on substantially the entire surface of the expanded metal by gold (Au) electrolytic plating. Is done. On the other hand, in Example 1, a gold (Au) layer is formed on a contact portion cut by roll processing, and a portion that is not cut by roll processing remains without removing a passive film, so that gold (Au ) Almost no layer is formed. Therefore, in the molding method of Example 1, the usage amount of a plating solution containing a gold (Au) compound or the like can be suppressed.
このように、実施例１によれば、比較例１よりもエキスパンド成形体の成形コストを低減することができる。そのため、実施例１における燃料電池用セルの製造方法によれば、比較例１における燃料電池用セルの製造方法より製造コストを更に抑えることができる。 Thus, according to Example 1, the molding cost of the expanded molded body can be reduced as compared with Comparative Example 1. Therefore, according to the method for manufacturing the fuel cell in Example 1, the manufacturing cost can be further reduced as compared with the method for manufacturing the fuel cell in Comparative Example 1.
１０ 燃料電池用セル、１２ 電解質膜、１４ 触媒層、１６ ガス拡散層、１８ 膜電極接合体、２０ エキスパンド成形体、２２ セパレータ、２４，３４ ガス流路形成基体、２６ 接触部、２８ 導電層、３０ ストランド部、３２ ボンド部、４０ 圧延ロール。 10 Fuel Cell, 12 Electrolyte Membrane, 14 Catalyst Layer, 16 Gas Diffusion Layer, 18 Membrane Electrode Assembly, 20 Expanded Molded Body, 22 Separator, 24, 34 Gas Channel Forming Base, 26 Contact Portion, 28 Conductive Layer, 30 strand part, 32 bond part, 40 rolling roll.
Claims (6)
膜電極接合体の両面に積層され、ガス流路を形成するガス流路構造体と、
ガス流路構造体に積層され、隣設するセル間のガスを分離するセパレータと、
を備える燃料電池用セルの製造方法であって、
ガス流路構造体の成形は、
金属材料でガス流路形成基体を形成するガス流路形成基体形成工程と、
膜電極接合体またはセパレータと接触するガス流路形成基体の接触部に生成した不働態膜を除去する不働態膜除去工程と、
不働態膜が除去された接触部に、導電体で導電層を形成する導電層形成工程と、
を有することを特徴とする燃料電池用セルの製造方法。 A membrane electrode assembly;
A gas channel structure that is laminated on both surfaces of the membrane electrode assembly to form a gas channel;
A separator that is stacked on the gas flow path structure and separates the gas between adjacent cells;
A method for producing a fuel cell comprising:
Molding of the gas flow path structure
A gas channel forming substrate forming step of forming a gas channel forming substrate with a metal material;
A passive film removing step of removing the passive film generated at the contact portion of the gas flow path forming substrate in contact with the membrane electrode assembly or the separator;
A conductive layer forming step of forming a conductive layer with a conductor on the contact portion from which the passive film has been removed;
The manufacturing method of the cell for fuel cells characterized by having.
不働態膜除去工程は、ガス流路形成基体をロール加工して不働態膜を除去することを特徴とする燃料電池用セルの製造方法。 It is a manufacturing method of the cell for fuel cells according to claim 1,
The passive film removing step is a method of manufacturing a fuel cell, characterized in that the passive film is removed by rolling the gas flow path forming substrate.
導電層形成工程は、蒸着またはメッキで導電層を形成することを特徴とする燃料電池用セルの製造方法。 It is a manufacturing method of the cell for fuel cells according to claim 1 or 2,
The method for producing a fuel cell, wherein the conductive layer forming step forms the conductive layer by vapor deposition or plating.
ガス流路形成基体は、金属多孔体、メタルラスまたはエキスパンドメタルであることを特徴とする燃料電池用セルの製造方法。 A method for producing a fuel cell according to any one of claims 1 to 3,
The method for producing a fuel cell, wherein the gas flow path forming substrate is a metal porous body, a metal lath, or an expanded metal.
導電層は、金で形成されることを特徴とする燃料電池用セルの製造方法。 It is a manufacturing method of the cell for fuel cells as described in any one of Claim 1 to 4, Comprising:
The method for manufacturing a fuel cell, wherein the conductive layer is made of gold.
ガス流路形成基体は、チタンまたはステンレス鋼で形成されることを特徴とする燃料電池用セルの製造方法。 A method for manufacturing a fuel cell according to any one of claims 1 to 5,
A method for producing a fuel cell, wherein the gas flow path forming substrate is made of titanium or stainless steel.
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