JP4826702B2

JP4826702B2 - 燃料電池用構成部品及びその製造方法

Info

Publication number: JP4826702B2
Application number: JP2004281266A
Authority: JP
Inventors: 慶宏蔵野; 博樹牟礼
Original assignee: Nok Corp
Current assignee: Nok Corp
Priority date: 2004-09-28
Filing date: 2004-09-28
Publication date: 2011-11-30
Anticipated expiration: 2024-09-28
Also published as: KR20060051518A; KR101211048B1; JP2006099982A

Description

本発明は、燃料電池の構成要素をなす燃料電池用構成部品に係り、更に詳しくは、高分子膜とその両面に配置されるガス拡散層等のシール対象物とを有する燃料電池用構成部品に関するものである。

本願出願人らは先に、高分子膜を挟んで接着した空隙部を有するシール対象物の空隙部分に液状ゴムシール材料を射出成形して含浸せしめ、シール材料を一体成形させた積層型燃料電池の構成部品を提案したが（特許文献１参照）、この先の技術によると、成形時の熱により空隙を有するシール対象物と高分子膜との接着剤の接着力が低下し、離型時にかかる応力でシール対象物と高分子膜との間に微小隙間が生じて、気体漏れが発生する問題点があることが判明した。

ＰＣＴ国際公開ＷＯ０２／０８９２４０Ａ１公報

本発明は以上の点に鑑みて、先の技術に改良を加え、シール対象物と高分子膜との接着力を強化することができ、離型時の応力による隙間が形成されず、もって気体漏れを防止することができる燃料電池用構成部品を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の請求項１による燃料電池用構成部品は、表面に樹脂層を有する高分子膜と、前記高分子膜に重ねられた多孔質体よりなるガス拡散層と、前記ガス拡散層におけるガスケット形成部位に含浸されて成形された液状ゴム硬化物と、前記ガスケット形成部位の表面上に接合または成形の手段により形成された所定のゴム材料よりなるガスケットとを備え、前記液状ゴム硬化物は、樹脂に対する加硫接着性を有する付加反応硬化型シリコーンゴムによって成形され、前記高分子膜に加硫接着されていることを特徴とするものである。

また、本発明の請求項２による燃料電池用構成部品の製造方法は、上記した請求項１記載の燃料電池用構成部品を製造する方法であって、表面に樹脂層を有する高分子膜に多孔質体よりなるガス拡散層を重ねる工程と、前記ガス拡散層におけるガスケット形成部位に液状ゴムを含浸させてこれを成形硬化させる工程と、前記液状ゴムの硬化後、前記ガスケット形成部位の表面上に所定のゴム材料よりなるガスケットを接合または成形の手段により形成する工程とを順次実施し、前記液状ゴムとして、樹脂に対する加硫接着性を有する付加反応硬化型シリコーンゴムを用いることによりこれを前記高分子膜に加硫接着することを特徴とするものである。

本発明は、以下の効果を奏する。

すなわち、上記構成を備えた本願の請求項１または２に係る発明においては、樹脂に対する加硫接着性を有する付加反応硬化型シリコーンゴムを多孔質体よりなるガス拡散層に含浸させたうえで表面に樹脂層を有する高分子膜に加硫接着するようにしたために、ガス拡散層と高分子膜との接着力を強化することができる。したがって、離型時に応力が作用しても隙間が形成されにくくなることから、これをもって気体漏れを有効に防止することが可能となる。

樹脂に対する加硫接着性を有する液状ゴムとしては、付加反応硬化型シリコーンゴムが好適に用いられる。付加反応硬化型シリコーンゴムは、（ａ）アルケニル基含有オルガノポリシロキサン１００重量部および（ｂ）Ｓｉ原子に直結したＨ原子を一分子中に少なくとも２個以上有するオルガノハイドロジエンポリシロキサンであって、前記（ａ）成分のアルケニル基に対しＨ原子（すなわちＳｉＨ基）が０．４〜５．０となる量で用いられた組成物からなり、実際には市販品、例えば信越化学製品Ｘ−３４−１２７７、Ｘ−３４−１５４７、Ｘ−３４−１４２７、Ｘ−３４−１４６４、Ｘ−３４−１５３５またはＸ−３４−１５３４等をそのまま使用することができる。

また、本願の請求項１に係る発明は、これを燃料電池用構成部品の製造方法として捉えると、樹脂に対する加硫接着性を有する液状ゴム（付加反応硬化型シリコーンゴム）を、高分子膜を挟んで接着した空隙を有するシール対象物（ガス拡散層）に含浸させて成形することを特徴とするものとなる。

つぎに本発明の実施例を図面にしたがって説明する。

図１は、本発明の実施例に係る燃料電池用構成部品１の要部断面を示しており、同図（Ｂ）に示すように、この燃料電池用構成部品１は、高分子膜２、その両面に配置されたガス拡散層（ＧＤＬ）３，３、各ガス拡散層３におけるガスケット形成部位（ゴム含浸部）３ａに含浸されて成形された液状ゴム硬化物４、および各ガスケット形成部位３ａの表面上に配置されたガスケット５を有している。

すなわち、同図（Ａ）に示すように先ず、少なくとも表面に樹脂層を有する高分子膜２の両面にそれぞれ多孔質体よりなるガス拡散層３を重ね合わせて一体化し、次いで、各ガス拡散層３におけるガスケット形成部位３ａの気孔率を低下させて強度を増大させるべく同図（Ｂ）に示すように、ガスケット形成部位３ａに液状ゴムを含浸させてこれを成形硬化させるが、このとき本発明では、液状ゴムとして、樹脂と加硫接着するタイプを用いてこれを高分子膜２に加硫接着し、これによりガス拡散層３と高分子膜２との接着力を強化する。上記したように液状ゴムとしては、付加反応硬化型シリコーンゴムが好適に用いられる。ガス拡散層３は具体的には、カーボン繊維、金属繊維もしくは無機繊維等の繊維状物質の焼結体、織布または不織布等よりなる。液状ゴムの含浸および成形は金型にて行ない、液状ゴムが信越シリコーン製樹脂接着性液状シリコーンゴムである場合、その射出圧は３ＭＰａ程度、成形温度は１２０℃程度である。次いで、液状ゴムの硬化後、各ガスケット形成部位３ａの表面上に所定のゴム材料よりなるガスケット５を接合または成形等の手段により形成する。ガスケット５は、燃料電池セルにおいてセパレータ等と密接し、燃料流体等をシールするものである。

以上の構成によれば、ガス拡散層３に含浸される液状ゴムが高分子膜２に加硫接着されるために、ガス拡散層３と高分子膜２との接着力を強化することができる。したがって、離型時に応力が作用してもガス拡散層３と高分子膜２との間に隙間が形成されにくいことから、これをもって、懸念される気体漏れを有効に防止することができる。

尚、図２（Ａ）および（Ｂ）に示すように、高分子膜２およびガス拡散層３よりなる一体品には、ガスケット形成部位３ａを厚さ方向に貫通する貫通孔（スルーホール部）６を予め形成しても良く、これによれば、一体品の両面が連通するため、両面のガスケット５，５を一体成形することが可能となる。

本発明の実施例に係る燃料電池用構成部品の要部断面図であって、（Ａ）はその製造過程を示す断面図、（Ｂ）は完成状態を示す断面図本発明の他の実施例に係る燃料電池用構成部品の要部断面図であって、（Ａ）はその製造過程を示す断面図、（Ｂ）は完成状態を示す断面図

符号の説明

１燃料電池用構成部品
２高分子膜
３ガス拡散層（シール対象物）
３ａガスケット形成部位
４液状ゴム硬化物
５ガスケット
６貫通孔

Claims

表面に樹脂層を有する高分子膜（２）と、前記高分子膜（２）に重ねられた多孔質体よりなるガス拡散層（３）と、前記ガス拡散層（３）におけるガスケット形成部位（３ａ）に含浸されて成形された液状ゴム硬化物（４）と、前記ガスケット形成部位（３ａ）の表面上に接合または成形の手段により形成された所定のゴム材料よりなるガスケット（５）とを備え、
前記液状ゴム硬化物（４）は、樹脂に対する加硫接着性を有する付加反応硬化型シリコーンゴムによって成形され、前記高分子膜（２）に加硫接着されていることを特徴とする燃料電池用構成部品。
請求項１記載の燃料電池用構成部品を製造する方法であって、
表面に樹脂層を有する高分子膜（２）に多孔質体よりなるガス拡散層（３）を重ねる工程と、前記ガス拡散層（３）におけるガスケット形成部位（３ａ）に液状ゴムを含浸させてこれを成形硬化させる工程と、前記液状ゴムの硬化後、前記ガスケット形成部位（３ａ）の表面上に所定のゴム材料よりなるガスケット（５）を接合または成形の手段により形成する工程とを順次実施し、
前記液状ゴムとして、樹脂に対する加硫接着性を有する付加反応硬化型シリコーンゴムを用いることによりこれを前記高分子膜（２）に加硫接着することを特徴とする燃料電池用構成部品の製造方法。