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Hintergrund der Erfindung
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Feld der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Brennstoffzellenseparator,
der eine Mischung aus leitfähigem
Material und Harz als seine Hauptkomponenten enthält, und
auf ein Herstellungsverfahren für
den Brennstoffzellenseparator, und bezieht sich im Speziellen auf
eine Technik zur Herabsetzung der Dicke des Brennstoffzellenseparators.
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Ferner
bezieht sich die vorliegende Erfindung auf einen Brennstoffzellenseparator,
der leitfähiges
Material und Epoxidharz enthält,
und bezieht sich insbesondere auf einen Brennstoffzellenseparator,
der gefertigt wurde, um eine hohe Festigkeit zu haben.
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Beschreibung des Standes der Technik
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Wie
zum Beispiel in der schematischen perspektivischen Ansicht in 1 dargestellt
ist, ist ein Brennstoffzellenseparator 10 durch aufrechtes
Bereitstellen einer Vielzahl von Trennwänden 12 in vorher
festgelegten Abständen
auf den gegenüberliegenden
Seiten eines flachen Plattenstücks 11 ausgebildet.
Um eine Brennstoffzelle zu formen, werden eine große Anzahl
von solchen Brennstoffzellenseparatoren 10 in der Richtung,
in der die Trennwände
verlaufen (in der hoch/runter Richtung in der Zeichnung), aufgeschichtet.
Durch diese Schichtung ist dann reaktives Gas (Wasserstoff oder
Sauerstoff) vorgesehen, in jedem Kanal 13 zu zirkulieren,
der von einem Paar aneinandergrenzender Trennwände 12 ausgebildet
wird.
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Für einen
weitreichenden Gebrauch der Brennstoffzelle ist es erforderlich,
eine Brennstoffzelle im Ganzen kompakt zu fertigen. Zu diesem Zweck
ist eine Verringerung in der Dicke des flachen Plattenstücks 11 oder
der Trennwände 12 des
Brennstoffzellenseparators 10 notwendig. Der Brennstoffzellenseparator 10 wird jedoch
generell durch Formpressen einer gekneteten Masse, welche Graphitmaterial
und Harz als seine Hauptkomponenten aufweist, in eine dargestellte
Form gefertigt. Folglich tritt, zusammen mit der Verringerung der
Dicke, während
des Formpressens leicht ein Druckspannungsbruch auf. In der vorliegenden
Situation gibt es daher eine Grenze der zu reduzierenden Dicke.
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Da
das reaktive Gas in diesen Kanälen
13 generell
bei einem Druck von 0,1 bis 0,3 MPa zirkuliert, ist ferner eine
Festigkeit der Brennstoffzellenseparatoren
10 erforderlich,
die hoch genug ist, um zu verhindern, dass die Brennstoffzellenseparatoren
10 bei
diesem Gasdruck verformt werden. Zu diesem Zweck wird die Festigkeit
konventionell durch Beimischen von Polyimidharz oder Ähnlichem
sichergestellt. Alternativ wird faseriges Material beigemischt,
um die Festigkeit zu erhöhen.
Zum Beispiel offenbaren die
JP-A-63-294610 und die
JP-A-2000-133281 Brennstoffzellenseparatoren,
in denen Kohlenstofffasern beigemischt werden, und die
JP-A-4-214072 und die
JP-A-2000-82476 offenbaren
Brennstoffzellenseparatoren, in denen verschiedene faserige Materialien
beigemischt werden.
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Heutzutage
wird gesagt, dass elektrische Fahrzeuge, die mit Brennstoffzellen
beladen sind, in naher Zukunft in praktischen Gebrauch genommen
werden. Um die elektrischen Fahrzeuge in weitreichenden Gebrauch
zu bringen, ist es essentiell, den Preis für Brennstoffzellen zu reduzieren.
Mehrere hundert Brennstoffzellenseparatoren sind in jedem Brennstoffzellenfahrzeug
erforderlich. Eine Verringerung der Kosten solcher Brennstoffzellenseparatoren
ist wichtig für
die Verringerung des Preises von den Brennstoffzellen. In dem oben genannten
Verfahren, in dem Polyimidharz beigemischt wird, wird der Polyimidharz,
der im Preis sehr teuer ist, jedoch ein Hindernis für die Verringerung
der Kosten.
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Auf
der anderen Seite gibt es in jedem der Verfahren, in denen faseriges
Material beigemischt wird, das Problem, dass, wenn das faserige
Material beigemischt wird, die Fließeigenschaften der gekneteten
Rohmaterialmasse so niedrig werden, dass sich die Formbarkeit verschlechtert.
Generell ist es erforderlich, dass jeder Brennstoffzellenseparator
in eine feinere und kompliziert irreguläre Form geformt wird, um das
reaktive Gas gleichmäßig und
bei einer angemessenen Fließgeschwindigkeit
fließen
zu lassen, und ferner den Abfluss der generierten Feuchtigkeit zu
erleichtern, und so weiter. Wenn die Fließeigenschaften der gekneteten
Rohmaterialmasse jedoch mangelhaft sind, kann die geknetete Rohmaterialmasse
nicht jede Ecke einer Form gleichmäßig zur Zeit des Formens erreichen,
so dass der erhaltene Brennstoffzellenseparator in seiner Qualität des Materials
ungleichmäßig wird.
Als Ergebnis davon taucht ein Probleme solcher Art auf, dass sich
die Reproduzierbarkeit der feinen irregulären Form verschlechtert. Es
wird nicht nur eine Verringerung der Kosten, sondern auch der Größe einer
Brennstoffzelle verlangt. Zu diesem Zweck müssen die jeweiligen Teile des Brennstoffzellenseparators
dünner
gemacht werden. Wenn jedoch die Formbarkeit der gekneteten Rohmaterialmasse
mangelhaft ist, kann eine solche Verringerung der Dicke nicht erzielt
werden. Daher ist jedes der oben genannten Verfahren, in welchem
faserige Materialien beigemischt werden, unerwünscht, um einen dünnen Hochleistungs-Brennstoffzellenseparator
zu erhalten.
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Die
WO-A-00/57506 gibt
eine Formrezeptur bekannt, die ein Harz und einen elektrisch leitenden
Füllstoff
umfasst, welcher ein partikulärer
oder flockiger Graphitfüllstoff
sein kann. Bevorzugte Füllstoffe
umfassen Graphitpartikel, wobei synthetische kristalline Graphitpartikel
mehr bevorzugt werden. Die elektrisch leitfähigen Füllstoffe können in Kombinationen mit anderen
leitfähigen
Füllstoffen
wie, z.B. Graphitfasern auf Pechbasis, verwendet werden. Die leitfähigen Füllstoffe
werden in einer Menge von mindestens 50 Gewichts-% basierend auf
dem Gewicht der Form- bzw. Pressmischung verwendet. Die Pressmischung
kann optionale Komponenten wie Graphitmikrofasern, Formentrennmittel
oder Ruß (Carbon
Black) enthalten. Die Pressmischung kann für die Herstellung von einer
elektrochemischen bipolaren Zellplatte verwendet werden.
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Die
EP-A-1029893 offenbart
eine Zusammensetzung für
die Herstellung eines Brennstoffzellenseparators, welche Zusammensetzung
umfasst (A) 100 Gewichtsanteile von Harz; und (B) 40 bis 900 Gewichtsanteile
von wenigstens einem Füllstoff
ausgewählt
aus der Gruppe bestehend aus Graphit, Ketjen Black, Acetylen-Schwarz,
Ofenruß (Furnace-Carbon
Black) und thermischer Ruß (Thermal-Carbon
Black). Die Graphitfüllstoffe
können
expandiertes Graphit, granulares Graphit oder flockiges Graphit
sein. Und die Zusammensetzung kann ferner (C) 1 bis 100 Gewichtsanteile
wenigstens eines aus Kohlenstofffasern und Glassfasern enthalten.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Eine
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Brennstoffzellenseparator,
der ausreichend den Anforderungen sowohl an die Verringerung der
Dicke als auch an die elementare Leistung, wie z.B. Dichtungseigenschaften
oder Ähnlichem
gerecht wird, und ein Herstellungsverfahren für den zuvor erwähnten Brennstoffzellenseparator
zur Verfügung
zu stellen.
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Die
vorliegende Erfindung wurde ferner unter Berücksichtigung von diesen Umständen entwickelt. Dementsprechend
ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Hochleistungs-Brennstoffzellenseparator
zur Verfügung
zu stellen, dessen Beanspruchbarkeit so hoch ist, dass eine Verringerung
im Preis und in der Dicke erreicht werden kann.
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Um
die vorhergehende Aufgabe zu lösen,
betrieben die vorliegenden Erfinder sorgfältige Forschung über Brennstoffzellenseparatoren,
die leitfähiges
Material und Harz als deren Hauptkomponenten aufweisen. Als Ergebnis
davon fanden die vorliegenden Erfinder heraus, dass, wenn das Zusammensetzungsverhältnis zwischen
leitfähigem
Material und Harz spezifiziert worden war, ein Druckspannungsbruch schwierig
zu erzeugen war, auch wenn die Dicke reduziert worden war. Dieser
Fund bewirkte die Vollendung der vorliegenden Erfindung.
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Die
vorliegende Erfindung stellt einen Brennstoffzellenseparator zu
Verfügung,
der leitfähiges
Material umfasst; und Harzmaterial, wobei besagtes leitfähiges Material
in einer Menge von nicht weniger als 60 Gewichts-% enthalten ist
und besagtes Harzmaterial in einer Menge von 34 bis 40 Gewichts-%
enthalten ist, und wobei besagtes leitfähiges Material eine Mischung
aus Graphitpartikeln und Kohlenstofffasern ist, dadurch gekennzeichnet,
dass eine Oberfläche
des besagten Brennstoffzellenseparators mit Graphitmaterial bedeckt
ist.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung umfasst das Harzmaterial Epoxidharz, der aus festem
Epoxidharz hergestellt worden ist und dessen Epoxy-Äquivalenzgewicht
300–500
beträgt.
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Die
vorliegende Erfindung stellt ferner ein Herstellungsverfahren für einen
Brennstoffzellenseparator zu Verfügung, umfassend die Schritte
des Knetens der Ausgangsmaterialien, die nicht weniger als 60 Gewichts-%
an leitfähigem
Material und 34–40
Gewichts-% an Harzmaterial enthalten; und des Formpressens einer
gekneteten Masse derart, dass einen Brennstoffzellenseparator ausgeformt
wird, wobei besagte geknetete Masse, die derart angepasst ist, dass
sie einen Fließindex
von 5–20
% hat, formgepresst wird, und wobei Graphitpartikel und Kohlenstofffasern
zusammen als besagtes leitfähiges
Material verwendet werden, dadurch gekennzeichnet, dass ein Formwerkzeug,
dessen Innenwand mit Graphitmaterial versehen worden sind, zum Formpressen
verwendet wird.
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Im Übrigen ist
der bereits erwähnte
Fließindex
ein Wert, der in einem Verfahren zum Testen des Flusses von Thermoplasten
basierend auf JIS K7210 erhalten worden ist. Wie in 2 gezeigt
wird, wird insbesondere ein Tester auf 180°C erhitzt, in welchem ein Loch 2 mit
einem inneren Durchmesser von 1 mm kontinuierlich dem unteren Teil
von einem Loch 1 mit einem Innendurchmesser von 10 mm zur
Verfügung
gestellt wird. Dann wird ein vorgeformtes Produkt S, das aus der
zuvor erwähnten
gekneteten Masse gefertigt worden ist und ein Anfangsgewicht mit
einem Außendurchmesser
von 8 mm hat, in Loch 1, welches einen Innendurchmesser
von 10 mm hat, geworfen. Das vorgeformte Produkt S wird dann bei
einer konstanten Belastung (10 MPa) von einem Druckelement 3 gepresst
und für
4 Minuten gehalten. Danach wird eine Probe 4, die aus dem Loch 2 fließt, herausgeschnitten.
Das Gewicht der Probe 4 wird gemessen, und der Fließindex wird
gemäß des folgenden
Ausdrucks erhalten. Fließindex = [(Gewicht des vorgeformten
Produkts S – Gewicht
der Probe 4)/Gewicht der Probe 4] × 100 (%)
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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1 ist
eine schematische perspektivische Ansicht, die ein Beispiel eines
Brennstoffzellenseparators gemäß der vorliegenden
Erfindung und des Standes der Technik zeigt.
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2 ist
eine Konfigurationsansicht, die einen Tester zeigt, wie er in den
Beispielen zum Evaluieren des Fließindexes verwendet wird.
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Detaillierte Beschreibung der bevorzugten
Ausführungsformen
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In
einem Brennstoffzellenseparator gemäß der vorliegenden Erfindung,
ist die Menge an leitfähigem Material
festgesetzt worden, nicht niedriger als 60 Gewichts-% zu sein. Dies
ist vorgesehen, um einen niedrigen Widerstand (hohe Leitfähigkeit)
des Brennstoffzellenseparators sicherzustellen, wenn er dünn gefertigt wird.
Graphitpartikel und Kohlenstofffasern werden zusammen als dieses
leitfähige
Material verwendet. Dies ist vorgesehen, um die Leitfähigkeit
durch die Graphitpartikel sicherzustellen und die Leitfähigkeit
und Festigkeit durch die Kohlenstofffasern sicherzustellen. Es wird
bevorzugt, dass das Zusammensetzungsverhältnis zwischen beiden derart
festgesetzt wird, dass das Verhältnis
von Graphitpartikeln zu Kohlenstofffasern 5–10 zu 1 bezogen auf das Gewicht
beträgt.
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Als
Graphitpartikel können
künstliches
Graphit, Lamellengraphit und Bodengraphit wie auch expandiertes
Graphit verwendet werden. Als Kohlenstofffasern können sowohl
mit Kohlenstoff beschichtete Haarkristalle (Whisker) als auch Kohlenstofffasern
verwendet werden. Obwohl die Dimensionen und Formen der Graphitpartikel
und der Kohlenstofffasern nicht begrenzt sind, ist es ferner vorzuziehen,
dass die Graphitpartikel eine durchschnittliche Partikelgröße von ungefähr 10–100 μm haben und
die Kohlenstofffasern einen Faserdurchmesser von ungefähr 5–30 μm und eine
Faserlänge
von ungefähr
100–500 μm haben.
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Zusätzlich dazu
ist die Menge an Harzmaterial festgesetzt worden, 34–40 Gewichts-%
zu sein. Dies ist vorgesehen, um Punkten wie Formbarkeit, Formhalteeigenschaften
zur Zeit der Verringerung der Dicke, gute Ablösbarkeit von einer Formpress-Form,
die zur Zeit der Herstellung verwendet wird, Dichtungseigenschaften
und niedriger Widerstand eines erhaltenen Brennstoffzellenseparators
zu genügen.
Das heißt,
dass, wenn die Menge an Harzmaterial niedriger als 34 Gewichts-%
ist, sich die Fließeigenschaften
der gekneteten Ausgangsmaterialmasse derart verschlechtern, dass
Druckspannungsbruch zur Zeit des Formpressens auftreten kann. Dadurch
wird es schwierig die Dicke zu reduzieren. Wenn im Gegenteil die
Menge an Harzmaterial 40 Gewichts-% übersteigt, wird die Menge an
leitfähigem
Material reduziert, so dass die Leitfähigkeit des erhaltenen Brennstoffzellenseparators
niedrig wird. Zusätzlich
dazu tritt die Eigenschaft des Harzmaterials so stark hervor, dass
sich die Ablösbarkeit
von der Formpress-Form verschlechtert. Aufgrund der Verschlechterung
der Ablösbarkeit
wird ferner die Planheit der Oberfläche von dem Brennstoffzellenseparator
vermindert, so dass sich die Dichtungseigenschaften verschlechtern.
Wenn im Übrigen
eine größere Verringerung
der Dicke gefragt ist, ist es vorzuziehen, dass die Menge an Harzmaterial
in einem Bereich von 35–38
Gewichts-% festgesetzt wird.
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Es
gibt im Übrigen
keine Beschränkung
in der Art des Harzmaterials. Verschiedene Arten von Harzen, die
konventionell als Brennstoffzellenseparator verwendet werden, können geeignet
verwendet werden. Es ist zum Beispiel möglich eine Art oder eine Mischung
aus einer Vielzahl von Arten ausgewählt aus wärmehärtbaren Harzen wie z.B. Phenolharz,
Epoxidharz, Melaminharz, ungesättigter
Polyesterharz, Diallylphtalatharz oder Polyimidharz, und thermoplastischen
Harzen wie z.B. Polypropylenharz, Polycarbonatharz, ABS Harz, Polyethylenterephtalatharz
oder Polybutylenterephtalatharz zu verwenden.
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Zusätzlich dazu
können
in dem Brennstoffzellenseparator gemäß der vorliegenden Erfindung
andere Materialien als das leitfähige
Material und das Harzmaterial nach Bedarf gemischt werden. Als Verstärkungsmaterial
können
zum Beispiel andere anorganische Partikel oder anorganische Fasern
als Graphit, organische Fasern etc. zugefügt werden.
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Um
einen Brennstoffzellenseparator gemäß der vorliegenden Erfindung
herzustellen, werden zuerst das oben genannte leitfähige Material,
das oben genannte Harzmaterial und, falls notwendig, das oben genannte
Verstärkungsmaterial
in einem vorher festgelegten Zusammensetzungsverhältnis geknetet.
Dadurch wird eine geknetete Masse erhalten. Zu dieser Zeit wird,
unter Berücksichtigung
eines Formens mit reduzierter Dicke, der Fließindex der gekneteten Masse
auf 5–20
% angepasst. Anschließend
wird die geknetete Masse unter Verwendung eines Formwerkzeugs, das
eine vorherbestimmte Form hat, formgepresst. Dadurch wird ein Brennstoffzellenseparator
erhalten. Die Formbedingungen können ähnlich wie
die aus dem Stand der Technik sein. Zusätzlich dazu gibt es keine Beschränkung für die Form
des Brennstoffzellenseparators. Zum Beispiel kann die Form so ausgebildet
sein, dass sie den Aufbau, der in 1 gezeigt
ist, hat.
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Ein
Formwerkzeug, dessen Innenwand mit Graphitpulver versehen worden
ist, wird für
das zuvor genannte Formpressen verwendet. Dadurch wird ein Brennstoffzellenseparator
erhalten, auf dem eine Graphitschicht auf der Oberfläche gebildet
wird. In solch einem Brennstoffzellenseparator, der eine Graphitschicht
hat, wird der Kontaktwiderstand geringer. Wenn ferner das Formwerkzeug
mit daran haftendem Graphitpulver verwendet wird, wird die Ablösbarkeit
von dem Formwerkzeug verbessert. Ein Vorteil ist daher auch, dass
ein Brennstoffzellenseparator erhalten werden kann, der hoch in
der Präzision
der Form und exzellent in den Dichtungseigenschaften ist.
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Als
das anzuhaftende Graphitpulver kann das selbe Graphitpulver verwendet
werden, das auch in die oben genannte geknetete Masse gemischt wird,
oder ein anderes Graphitpulver kann verwendet werden. Zusätzlich dazu
ist es angemessen, obwohl es keine Begrenzung in der Schichtdicke
dieser Graphitschicht gibt, eine Graphitschicht zu bilden, die ungefähr 20–50 μm dick ist.
Aus diesem Grund ist die Menge an Graphitpulver zum Bilden dieser
Graphitschicht nicht in dem zuvor genannten Zusammensetzungsverhältnis von
Graphitmaterial zu Harzmaterial enthalten.
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Wenn
die Menge an Harzmaterial in der gekneteten Masse 40 Gewichts-% überschreitet,
wird die Graphitschicht auf der Oberfläche durch Expansion des Harzmaterials
leicht aufgebrochen. Auch durch diesen Umstand ist es notwendig,
die Obergrenze für
die Menge an Harzmaterial bei 40 Gewichts-% festzulegen.
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Beispiele
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Die
vorliegende Erfindung wird unten noch spezieller mit seinen Beispielen
und vergleichenden Beispielen beschrieben.
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(Beispiele 1 bis 5 und vergleichende Beispiele
1 und 2)
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Unter
Verwendung des folgenden leitfähigen
Materials und Harzmaterials wurden geknetete Massen in den Zusammensetzungsverhältnissen,
die jeweils in Tabelle 1 gezeigt sind, präpariert. Danach wurden Brennstoffzellenseparatoren
aus den gekneteten Massen nach dem folgenden Verfahren hergestellt.
Im Übrigen
wurde die Form, die in 1 gezeigt wird, als Form für jeden
Brennstoffzellenseparator übernommen.
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[Leitfähiges
Material]
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- Expandiertes Graphitmaterial (durchschnittliche Partikelgröße 100 μm)
- Kohlenstofffasern (Faserdurchmesser 13 μm und Faserlänge 370 μm)
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[Harzmaterial]
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- Epoxidharz : Polyimidharz = 5:1
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[Herstellungsverfahren]
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Jede
der gekneteten Massen aus leitfähigem
Material und Harzmaterial wurden in ein Formwerkzeug gegossen, dessen
Innenwände
mit Graphitpulver mit einer Partikelgröße von 100 μm versehen worden waren. Dann
wurde das Formpressen bei einer Temperatur von 170 °C und einem
Druck von 98 MPa durchgeführt.
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Zusätzlich dazu
wurden der Fließindex
der gekneteten Masse, die Hafteigenschaften zum Zeitpunkt des Formens,
die Grenzdicke, der intrinsische Volumenwiderstand und die Dichtungseigenschaften
des erhaltenen Brennstoffzellenseparators jeweils gemessen und bewertet.
Diese Messungen und Bewertungen wurden in folgender Weise durchgeführt und
die daraus erhaltenen Resultate wurden jeweils in Tabelle 1 gezeigt.
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[Fließindex]
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Der
Fließindex
wurde nach einem Verfahren zum Testen des Flusses von thermoplastischen
Harzen gemäß JIS K7210
evaluiert. Das heißt,
dass, wie in 2 gezeigt, ein Tester, in welchem
ein Loch 2 mit einem inneren Durchmesser von 1 mm kontinuierlich
dem unteren Teil von einem Loch 1 mit einem Innendurchmesser
von 10 mm zur Verfügung
gestellt wird, auf 180 °C
erhitzt wird. Dann wird jedes der vorgeformten Produkte S, das wie
zuvor erwähnt
aus der gekneteten Masse gefertigt worden ist und ein Anfangsgewicht
mit einem Außendurchmesser
von 8 mm hat, in Loch 1, welches einen Innendurchmesser
von 10 mm hat, geworfen. Das vorgeformte Produkt S wird dann bei
einer konstanten Belastung (10 MPa) von einem Druckelement 3 reingepresst
und für
4 Minuten gehalten. Danach wird eine Probe 4, die aus dem
Loch 2 fließt,
herausgeschnitten. Das Gewicht der Probe 4 wird gemessen,
und der Fließindex
wird gemäß des folgenden
Ausdrucks erhalten. Fließindex = [(Gewicht des vorgeformten
Produkts S – Gewicht
der Probe 4)/Gewicht der Probe 4] × 100 (%)
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[Intrinsischer Volumenwiderstand]
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Der
intrinsische Volumenwiderstand wurde nach einem Verfahren zum Testen
des spezifischen Widerstandes von leitfähigen Kunststoffen auf der
Basis einer 4-Punkt-Probentechnik
gemäß JIS K7194
erhalten. Das heißt,
dass jede der zuvor erwähnten
gekneteten Massen in eine 0,7 mm dicke Platte geformt wurde und der
Wert des Oberflächenwiderstandes
des mittleren Bereichs der Platte mit einem Leitfähigkeitsmessgerät nach Art
einer 4-Punkt-Probe, Loresta-CP, gemessen wurde. Der intrinsische
Volumenwiderstand wurde durch Multiplizieren des gemessenen Wertes
mit der Dicke der Probe und einem Korrekturkoeffizienten gemäß JIS K7194
erhalten.
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[Grenzdicke]
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Die
Grenzdicke bezeichnet eine Grenzdicke, mit der ein geformtes Produkt
erhalten werden kann, das gute Dichtungseigenschaften, wie sie unten
beschrieben werden, hat. Die Grenzdicke wurde mit einem Mikrometer
gemessen.
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[Dichtungseigenschaften]
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Zum
Testen der Dichtungseigenschaften wird jede Probe auf einen Flansch
fixiert. Gummidichtungen wurden an gegenüberliegenden Seiten der Probe
angebracht, so dass die Probe bei einem Dichtungsanpressdruck von
5 MPa eingespannt ist. Zu der Zeit wird Seifenwasser auf die Probe
aufgetragen, und Stickstoffgas wird mit einem Druck von 0,2 MPa
auf die gegenüberliegende
Seite der Oberfläche,
auf die Seifenwasser aufgetragen worden ist, appliziert. Die Dichtungseigenschaften
der Proben mit auftretenden Seifenblasen wurden mit „x" bewertet, wohingegen
die Dichtungseigenschaften der Proben, bei denen keine Blasen aus
Seifenwasser aufgetreten sind, mit „o" bewertet wurden.
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[Hafteigenschaften]
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Die
Hafteigenschaften wurden in drei Klassen o, Δ und x bewertet auf der Basis
der Leichtigkeit, mit welcher jedes geformte Produkt (Brennstoffzellenseparator)
aus der Form herausgelöst
werden konnte. Das heißt,
dass die Klasse o den Zustand bezeichnet, dass das geformte Produkte
leicht aus der Form entfernt werden kann, die Klasse Δ den Zustand
kennzeichnet, dass eine gewisse Menge von der gekneteten Masse an
der Form klebt, und Klasse x den Zustand bezeichnet, dass eine beträchtliche
Menge der gekneteten Masse der Form klebt, woraus eine Schädigung an
dem geformten Produkt resultiert.
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Wie
in Tabelle 1 gezeigt wird, waren die Dichtungseigenschaften des
Brennstoffzellenseparators aus dem vergleichenden Beispiel 1 aufgrund
der folgenden Gründe
minderwertig. Das heißt,
da die Menge an Harzmaterial niedriger war als die Untergrenze (34
Gewichts-%) der erfindungsgemäßen Menge,
war die geknetete Masse schlecht fließfähig, so dass Druckspannungsbruch
auftrat. Auf der anderen Seite waren die Dichtungseigenschaften
des Brennstoffzellenseparators im vergleichenden Beispiel 2 aus
dem folgenden Grund minderwertig. Das heißt, da die Menge an Harzmaterial,
im Gegensatz dazu, höher
als die Obergrenze (40 Gewichts-%) gemäß der vorliegenden Erfindung
war, haftete die geknetete Masse an der Form (die Hafteigenschaften
waren auch minderwertig), so dass die Oberfläche der gekneteten Masse rau
wurde, wenn sie aus der Form entnommen wurde. Wenn die Menge an
Harzmaterial ferner 50 % erreicht, erhöht sich der intrinsische Volumenwiderstand
in großem
Maße.
Dies geschieht, weil die Menge an Graphitmaterial reduziert ist.
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Aus
den jeweiligen Beispielen ist ferner erwiesen, dass die Verringerung
der Dicke durch Festlegen der Menge an Harzmaterial in einem Bereich
von 34 bis 40 Gewichts-% realisiert werden kann. Dies wird auch beeinflusst
von der Fluidität
der gekneteten Masse. Es wird vorgeschlagen, dass die Formbarkeit
durch Festlegen des Fließindex
auf 5–20
% verbessert wird.
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Aus
den oben genannten jeweiligen Evaluierungsresultaten wird geschlossen,
dass 34–40
Gewichts-% für
die Menge an Harzmaterial angemessen sind.
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Wie
oben beschrieben wird gemäß der vorliegenden
Erfindung ein Brennstoffzellenseparator bereitgestellt, welcher
den Anforderungen sowohl an die Verringerung der Dicke als auch
die grundlegende Leistung, wie Dichtungseigenschaften und Ähnlichem,
ausreichend gerecht wird.
