[发明专利]燃料电池分隔板的制造方法及燃料电池分隔板

说明书

技术领域

本发明涉及用于固体高分子型燃料电池的燃料电池分隔板(bipolarplate)的制造方法及燃料电池分隔板。

背景技术

以往，作为构成燃料电池的主要部件之一有燃料电池分隔板。该燃料电池分隔板在表面及背面两面上设有复数槽部构成，作为其制造方法，有包括冷压工序的制造方法及包括热压工序的制造方法，这为人们所公知。

若概略说明上述包括冷压工序的制造方法，先使得热硬化性树脂包覆在石墨粉末上，形成热硬化性树脂包覆粉末石墨(以下简记为“燃料电池分隔板用材料”)，将该燃料电池分隔板用材料充填到设置在压力机装置的常温的模具中，以热硬化性树脂的软化熔融温度以下的温度，对模具施加15-100MPa的压缩力(冷压)，成形为所设定形状，在不加压状态下加热该成形体，使得树脂硬化(例如参照专利文献1)。

另一方面，若概略说明上述包括热压工序的制造方法，混合碳粉末及热硬化性树脂，将其充填到设置在压力机装置的模具中，对模具施加20-40MPa的压缩力，同时，将模具加热到树脂的热硬化开始温度以上的150-250℃(热压)，与加压大致同时，使得树脂硬化(例如参照专利文献2)。

上述热硬化性树脂具有软化熔融温度作为其物理性质，若加热该树脂，则先软化熔融，此后，开始热硬化。热硬化性树脂的热硬化开始温度可以使用例如差示扫描热量计(DSC)，通过测定发热开始温度进行评价。

但是，上述制造方法存在以下问题：

在上述包括冷压工序的制造方法中，压缩成形后，在不加压状态下，使得热硬化性树脂硬化，因此，膨胀密度大幅度低下。随此，体积电阻率及弯曲强度等性能也低下。

另一方面，在上述包括热压工序的制造方法中，需要在加压中使得树脂完全硬化，因此，即使使用硬化速度快的热硬化性树脂，热传递到原料粉使得树脂硬化在160℃温度下需要5-10分钟左右，存在制造速度低下问题。

发明内容

本发明就是为解决上述现有技术所存在的问题而提出来的，其目的在于，提供一种既不使得制造速度低下又满足分隔板所要求的物性值的燃料电池分隔板的制造方法，以及燃料电池分隔板。

于是，本发明人对既不使得制造速度低下又满足分隔板所要求的物性值的制造方法进行研究，结果发现，将压缩成形时的温度设定为热硬化树脂的热硬化开始温度以上，压缩成形后，在热硬化性树脂没有完全硬化状态下，通过导入树脂的硬化工序，能大幅度改善。

即，为了达到上述目的，本发明涉及的燃料电池分隔板的制造方法以及燃料电池分隔板采用以下技术手段。

本发明第1方面涉及的燃料电池分隔板的制造方法，其特征在于，包括：

压缩成形工序，将碳粉末和热硬化性树脂的混合物作为原料粉充填到模腔中，边以上述热硬化性树脂的热硬化开始温度以上的所需要温度加热，边以所需要的加压力压缩成形分隔板形状的成形板；

加热硬化工序，使得通过上述压缩成形工序压缩成形的上述成形板，在不加压状态下，以上述热硬化性树脂的热硬化开始温度以上的所需要温度加热硬化。

本发明第2方面涉及的燃料电池分隔板的制造方法，其特征在于：

上述压缩成形工序完成上述成形板的压缩成形，且在上述热硬化性树脂处于半硬化状态下结束。

本发明第3方面涉及的燃料电池分隔板的制造方法，其特征在于：

实行上述加热硬化工序，直到在上述压缩成形工序中处于半硬化状态的热硬化性树脂的硬化成为完全硬化状态。

在此，定义如下：所谓完全硬化是指对于已成形的燃料电池用分隔板，即使进行进一步加热，质量变化处于±0.05％以内的状态，所谓半硬化状态是指当进行进一步加热时，与完全硬化状态的燃料电池用分隔板的质量比较，相差0.05％-0.5％的状态。另外，在本说明书中没有触及，所谓未硬化状态定义为当进行进一步加热时，与完全硬化状态的燃料电池用分隔板的质量比较，相差超过0.5％的状态。

本发明第4方面涉及的燃料电池分隔板的制造方法，其特征在于：

决定上述压缩成形工序中的压缩成形条件，使得上述加热硬化工序前后的上述成形板的质量变化处于0.05-0.5％。

本发明第5方面涉及的燃料电池分隔板的制造方法，其特征在于：

上述原料粉为碳粉末80-90％，热硬化性树脂10-20％的质量比例。

本发明第6方面涉及的燃料电池分隔板的制造方法，其特征在于：

上述压缩成形工序的上述所需要温度为80℃-200℃。

本发明第7方面涉及的燃料电池分隔板的制造方法，其特征在于：