[发明专利]抄浆片、多层片以及燃料电池用隔板

说明书

技术领域

本发明涉及导电性和弯曲特性优良的抄浆片、使用该抄浆片的多层片以及将这些成形的燃料电池用隔板。

背景技术

固体高分子型燃料电池具有将数十个至数百个左右的单元电池层压的结构(堆积结构)。各单元电池，例如成为利用燃料极和空气极夹住固体高分子膜，在两极的外侧设置隔板的结构。该隔板具有在层压该单元电池时防止分别在隔板的表里流动的燃料气体和空气直接接触的作用。因此，对于隔板要求其具备相对于在表里流动的空气和燃料气体(氢气)的阻气性。另外，在隔板的至少单面上形成了用于导入空气或者燃料气体的气体流路，从防止气体泄漏的角度考虑，要求高的尺寸精度(特别是厚度精度)和平面平滑性。当然也要求高的导电性、高强度以及影响高分子膜的劣化的离子性杂质的溶出少等等性能。

作为满足这样的性能中的导电性和弯曲性的技术，以往对于燃料电池用隔板进行了各种研究。

例如，在日本特开2002-25572号公报中公开了一种固体高分子型燃料电池用带槽的隔板，其由碳纤维5～15重量％、石墨粉末65～80重量％以及热固性树脂15～30重量％组成。另外，在特开2001-236966号公报中公开的燃料电池用隔板，相对于中间相碳微球的石墨化物100重量份，含有树脂10～35重量份、1～40重量份的选自石墨粉末、碳黑以及精细碳纤维的一种或两种以上的合计。

但是，上述两种技术都是单纯混合了碳纤维、石墨粉末和树脂粉末而压缩成形，因此，为了得到均匀的混合物，碳纤维的长度都非常短，例如，在日本特开2002-25572号公报中为小于1mm(参照其权利要求6)，在日本特开2001-236966号公报中平均纤维长度为500微米以下(参照其权利要求2)。但是，如果碳纤维的长度短，则难以确保作为燃料电池用隔板所必须的导电性以及弯曲特性。

因此，为了提高导电性和弯曲特性，试着在上述两种技术中采用纤维长度长的、例如10mm以上长度的碳纤维，但是不能将碳纤维、石墨粉末以及树脂粉末均匀混合，反而导致了导电性以及弯曲特性降低。为了将这些均匀混合，需要使用挤出机等混练机，然而由于此时出现碳纤维的折损而纤维长度会降低至1mm以下，因此，仍然不能同时满足导电性和弯曲特性。

另一方面，在日本特开2002-93431号公报中公开了一种燃料电池用隔板，其由将膨胀石墨粒子、芳香族聚酰胺等有机类加强纤维(纤维长度为0.9～2mm)、作为粘结剂的树脂抄浆的片构成。

但是，在该技术中，所含有的用于加强的有机纤维是绝缘性的，所以难以维持作为燃料电池用隔板的导电性。进而，上述加强用有机纤维的纤维长度也短为2mm以下，也难以提高作为燃料电池用隔板的弯曲特性。

另外，在日本特开2000-133281号公报中公开的燃料电池用隔板，其是利用抄浆法以合成树脂将导电性纤维(含量20～55重量％)粘结固化的片状物。

但是，在该技术中，没有添加导电性粉末，所以为了确保导电性，需要使纤维含量达到20％以上，因此，片的冲压成形困难，成形燃料电池用隔板时难以形成复杂的气体流路。

发明内容

本发明的目的在于提供兼具优良的导电性以及弯曲特性的抄浆片、使用该抄浆片的多层片以及燃料电池用隔板。

本发明是一种抄浆片，由平均纤维长度超过2mm的导电性纤维、导电性粉末以及树脂构成。

该抄浆片，优选该导电性纤维的含量为1～20质量％，该导电性粉末的含量为50～96质量％以及树脂的含量为3～20质量％。

进而，上述抄浆片中优选该导电性纤维的平均直径为3～50μm，该导电性粉末的平均粒径为5～200μm。

本发明为在上述任一种抄浆片的至少单面上，具有由树脂和导电性粉末组成的被覆层的多层片。

另外，该多层片中的该被覆层优选该树脂的含量为5～30质量％、该导电性粉末的含量为70～95质量％、厚度为0.05～0.5mm，而且该抄浆片的厚度为0.1～2mm。

进而，本发明是一种燃料电池的隔板，将上述任一种抄浆片和/或多层片成形而成。

另外，本发明是含有平均纤维长度超过2mm的导电性纤维、导电性粉末和树脂为特征的抄浆片。

具体实施方式

以下通过例子说明实施本发明的最佳实施方式。

本发明人曾认为，为了提高含有导电性纤维、导电性粉末以及树脂的片的导电性，需要提高导电性纤维和/或导电性粉末(以下将两者也称为导电体)的含量，为了提高该片的弯曲特性，提高具有加强效果的导电性纤维的含量是有效的。但是，发现如果过剩含有上述导电性纤维，则片整体的流动性降低，在用作燃料电池用隔板时所必要的槽成形会变得困难。