JP2007172996A - Fluid distribution plate and method of manufacturing fluid distribution plate - Google Patents

Fluid distribution plate and method of manufacturing fluid distribution plate Download PDF

Info

Publication number
JP2007172996A
JP2007172996A JP2005368322A JP2005368322A JP2007172996A JP 2007172996 A JP2007172996 A JP 2007172996A JP 2005368322 A JP2005368322 A JP 2005368322A JP 2005368322 A JP2005368322 A JP 2005368322A JP 2007172996 A JP2007172996 A JP 2007172996A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
carbon fiber
flow channel
fiber sheet
distribution plate
diffusion layer
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2005368322A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hikari Okamoto
光 岡本
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Aisin Corp
Original Assignee
Aisin Seiki Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Aisin Seiki Co Ltd filed Critical Aisin Seiki Co Ltd
Priority to JP2005368322A priority Critical patent/JP2007172996A/en
Publication of JP2007172996A publication Critical patent/JP2007172996A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/50—Fuel cells
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method of manufacturing component parts for a fuel cell capable of forming flow channel grooves with accuracy. <P>SOLUTION: Carbon fiber sheets 30 with carbon fibers 11 oriented in one direction are molded, and are arranged inside the molding die so that the carbon fiber at a part in contact with a flow channel groove forming part of the die are to be in parallel with an extended direction of the flow channel groove forming part 43, flow channel grooves 21 are formed by pressing, and a fluid distribution plate is manufactured containing the carbon fiber 11, with the flow channel grooves 21 fitted at least on one of the surfaces, and with carbon fiber 11 at least on surface layers of the flow channel grooves 21 oriented in parallel with a direction of an extension direction of the flow channel grooves 21. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は流体配流板および流体配流板の製造方法に関する。   The present invention relates to a fluid distribution plate and a method of manufacturing a fluid distribution plate.

燃料電池は、自動車や家庭用の電源として、広範な普及が期待されている。電解質の種類に応じて各種の燃料電池が研究されている。   Fuel cells are expected to be widely spread as power sources for automobiles and households. Various fuel cells have been studied depending on the type of electrolyte.

プロトン伝導体を電解質とする燃料電池では、燃料極に供給された水素やメタノール等の燃料が燃料極（アノード）で酸化され、プロトンと電子とが生成される。プロトンは電解質であるプロトン伝導体を伝導して対極の酸化剤極（カソード）に到達して、酸化剤極に供給された酸化剤中の酸素と燃料極から外部負荷を通って供給される電子と反応して水を生成する。この際、燃料極と酸化剤極の間には、使用する燃料と酸素の反応で水が生成する際の自由エネルギー変化に相当する電圧が発生し、これが、電気エネルギーとして外部に取り出される。   In a fuel cell using a proton conductor as an electrolyte, a fuel such as hydrogen or methanol supplied to the fuel electrode is oxidized at the fuel electrode (anode) to generate protons and electrons. Protons pass through the proton conductor that is the electrolyte, reach the oxidant electrode (cathode) of the counter electrode, and oxygen supplied from the oxidant supplied to the oxidant electrode and electrons supplied from the fuel electrode through the external load. Reacts with water to produce water. At this time, a voltage corresponding to a free energy change is generated between the fuel electrode and the oxidant electrode when water is generated by the reaction between the fuel to be used and oxygen, and this is taken out as electric energy.

燃料極や酸化剤極に燃料や酸化剤を供給するための流路が設けられている。一般的に特許文献１のように流路を形成したセパレータが使用される。特許文献１は、焼結黒鉛からセパレータを切削加工した従来技術に対して、特定構造のポリアミド樹脂と導電材の混合物を熱成形したセパレータを提案している。セパレータの流路はプレス金型を使用して形成することが記載されている。また特許文献１では導電材としてカーボンファイバーとカーボンブラックを混合したセパレータを使用している。このセパレータは緻密質である。   A flow path for supplying fuel and oxidant to the fuel electrode and oxidant electrode is provided. Generally, a separator having a flow path as in Patent Document 1 is used. Patent Document 1 proposes a separator obtained by thermoforming a mixture of a polyamide resin having a specific structure and a conductive material, in contrast to the conventional technique in which a separator is cut from sintered graphite. It is described that the flow path of the separator is formed using a press die. In Patent Document 1, a separator in which carbon fiber and carbon black are mixed is used as a conductive material. This separator is dense.

本発明者らは拡散層に流路を設けた燃料電池を特許文献２で提案している。特許文献２では、透過性を有する拡散層の一方面に触媒層が設けられ、他方面に流路が形成されている。これにより反応活物質（燃料または酸化剤）がむらなく触媒層に供給できるようにしている。流路溝をホットプレスによって形成することが記載されている。特許文献２はカーボンファイバーを含む拡散層を使用している。この拡散層は多孔質である。
特開２００５−２２２９３７号公報（請求項１、３段落［０００４］、図１、２） 特開２０００−６７８７６号公報（請求項４、図１） 流路溝形状に対する要求精度が高くなったため、カーボンファイバーを含む場合には要求精度を満足できない場合が生ずるようになった。 The present inventors have proposed a fuel cell in which a flow path is provided in a diffusion layer in Patent Document 2. In Patent Document 2, a catalyst layer is provided on one side of a permeable diffusion layer, and a flow path is formed on the other side. Thus, the reaction active material (fuel or oxidant) can be supplied to the catalyst layer evenly. It is described that the flow channel is formed by hot pressing. Patent Document 2 uses a diffusion layer containing carbon fiber. This diffusion layer is porous.
Japanese Patent Laying-Open No. 2005-222937 (claims 1, 3 paragraphs [0004], FIGS. 1 and 2) JP-A-2000-67876 (Claim 4, FIG. 1) Since the required accuracy with respect to the shape of the channel groove is increased, there are cases where the required accuracy cannot be satisfied when carbon fibers are included.

本発明は上記した問題に鑑みてなされたものであり、流路溝形状を精度良く形成できる流体配流板および流体配流板の製造方法を提供することにある。   The present invention has been made in view of the above-described problems, and it is an object of the present invention to provide a fluid flow distribution plate and a method for manufacturing the fluid flow distribution plate that can accurately form a flow channel shape.

上記技術的課題を解決するために、請求項１の発明ではカーボンファイバーを含み、少なくとも一方の表面に流路溝が設けられ、前記流路溝の少なくとも表面層の前記カーボンファイバーが前記流路溝の延びる方向と平行に配向されていることを特徴とする流体配流板としている。   In order to solve the above technical problem, the invention of claim 1 includes carbon fiber, a flow channel is provided on at least one surface, and the carbon fiber in at least a surface layer of the flow channel is the flow channel. The fluid distribution plate is characterized by being oriented in parallel with the extending direction of the fluid.

請求項２の発明では、前記流路溝の前記表面層より深い部分の前記カーボンファイバーは前記表面層のカーボンファイバーの配向方向と異なる方向に配向されていることを特徴とする請求項１記載の流体配流板としている。   The invention according to claim 2 is characterized in that the carbon fiber in a portion deeper than the surface layer of the flow channel is oriented in a direction different from the orientation direction of the carbon fiber of the surface layer. It is a fluid distribution plate.

請求項３の発明では、一方向にカーボンファイバーが配向されたカーボンファイバーシートを成形するシート成形工程と、金型の流路溝形成部に接する部分の前記カーボンファイバーが前記流路溝形成部の延びる方向と平行になるように前記カーボンファイバーシートを前記金型内に配置しプレスにより前記カーボンファイバーシートに流路溝を形成するプレス工程が設けられていることを特徴とする流体配流板の製造方法としている。   In the invention of claim 3, a sheet forming step of forming a carbon fiber sheet in which carbon fibers are oriented in one direction, and a portion of the carbon fiber in contact with the flow channel groove forming portion of the mold is the flow channel groove forming portion. Producing a fluid distribution plate characterized in that a pressing step is provided in which the carbon fiber sheet is disposed in the mold so as to be parallel to the extending direction and a flow channel is formed in the carbon fiber sheet by pressing. It's a way.

請求項４の発明では、前記プレス工程において、前記カーボンファイバーシートは前記流路溝形成部に接する第１カーボンファイバーシートと該第１カーボンファイバーシートに接する第２カーボンファイバーシートを含み、前記第１カーボンファイバーシートは前記カーボンファイバーの配向方向が前記流路溝形成部の延びる方向と平行になるように配置され、前記第２カーボンファイバーシートは前記カーボンファイバーの配向方向が前記流路溝形成部の延びる方向と異なる方向になるように配置されていることを特徴とする請求項３記載の流体配流板の製造方法としている。   In the invention of claim 4, in the pressing step, the carbon fiber sheet includes a first carbon fiber sheet in contact with the flow path groove forming portion and a second carbon fiber sheet in contact with the first carbon fiber sheet, The carbon fiber sheet is arranged so that the orientation direction of the carbon fiber is parallel to the direction in which the flow channel groove forming portion extends, and the second carbon fiber sheet has the carbon fiber orientation direction of the flow channel groove forming portion. The fluid distribution plate manufacturing method according to claim 3, wherein the fluid distribution plate is arranged in a direction different from the extending direction.

請求項５の発明では、前記シート成形工程において、抄紙法により前記カーボンファイバーシートを成形することを特徴とする請求項３または請求項４に記載の流体配流板の製造方法としている。   According to a fifth aspect of the present invention, in the sheet forming step, the carbon fiber sheet is formed by a papermaking method, and the fluid distribution plate manufacturing method according to the third or fourth aspect is provided.

請求項１の発明によれば、流路溝の少なくとも表面層のカーボンファイバーが流路溝の延びる方向と平行に配向されているので、精度の良い流路溝形状ができるという効果がある。   According to the first aspect of the present invention, since the carbon fibers in at least the surface layer of the flow channel are oriented in parallel with the direction in which the flow channel extends, there is an effect that a highly accurate flow channel shape can be formed.

請求項２の発明によれば、表面層より深い部分のカーボンファイバーが表面層のカーボンファイバーの配向方向と異なる方向に配向されているので、流体配流板の強度を向上できるという効果がある。   According to the second aspect of the present invention, the carbon fibers in the portion deeper than the surface layer are oriented in a direction different from the orientation direction of the carbon fibers in the surface layer, so that the strength of the fluid flow distribution plate can be improved.

請求項３の発明によれば、流路溝形成部に接するカーボンファイバーシートはカーボンファイバーの配向方向が流路溝形成部の延びる方向と平行になるように配置されので、流路溝形状を精度良く形成できるという効果がある。   According to the invention of claim 3, since the carbon fiber sheet in contact with the flow channel groove forming portion is arranged so that the orientation direction of the carbon fiber is parallel to the extending direction of the flow channel groove forming portion, the flow channel groove shape is accurately determined. There is an effect that it can be well formed.

請求項４の発明によれば、流路溝形成部に接する第１カーボンファイバーシートのカーボンファイバーの配向方向が流路溝形成部の延びる方向と平行とされ、第１カーボンファイバーシートに接する第２カーボンファイバーシートのカーボンファイバーの配向方向が流路溝形成部の延びる方向と異なる方向になるように配置されているので、流路溝形状を精度良く形成できると同時に流体配流板の強度を向上できるという効果がある。   According to the invention of claim 4, the orientation direction of the carbon fibers of the first carbon fiber sheet in contact with the flow channel groove forming portion is parallel to the direction in which the flow channel groove forming portion extends, and the second carbon fiber sheet is in contact with the first carbon fiber sheet. Since the orientation direction of the carbon fiber of the carbon fiber sheet is different from the direction in which the flow channel groove forming part extends, the flow channel shape can be formed with high accuracy and the strength of the fluid distribution plate can be improved. There is an effect.

請求項５の発明によれば、カーボンファイバーシートを抄紙法により成形しているので、低コストで流体配流板が製造できるという効果がある。   According to the invention of claim 5, since the carbon fiber sheet is formed by the paper making method, there is an effect that the fluid flow distribution plate can be manufactured at low cost.

本発明者は流路溝の形状精度が不足する原因を追究し本発明に至った。燃料電池用構成備品の流路溝の幅は通常０．５〜２ｍｍ程度であり、一方、カーボンファイバーの長さは通常３〜６ｍｍであり、流路幅より大きい。このカーボンファイバーが含む粗材からプレスにより流路溝を形成すると、流路溝を横断するカーボンファイバーは溝形状に沿って折れ曲がったり。破断したりする必要がある。カーボンファイバーは曲げ強度や破断強度が非常に高いので、溝形状に沿って変形させることが非常に難しい。これが形状精度が不足する場合が生じた原因であると考えた。そして本発明者は、粗材の、少なくとも溝形状を形成するための金型に接する部分のカーボンファイバーを流路溝の延びる方向（長手方向）と平行に配向させることによって流路溝の形状精度を向上できると考え、実験により証明した。すなわちカーボンファイバーの配向方向が流路溝の延びる方向と平行とすることによって流路溝の形状精度を向上できる。ここで、カーボンファイバーの配向方向とは、ある方向を基準として±５度以内に流体配流板中の該当部分におけるカーボンファイバーの長手方向が当該カーボンファイバーの７０質量％以上である方向である。後述する抄紙法によって製造したカーボンファイバーシートの場合、抄紙工程における水の流れ方向がカーボンファイバーの配向方向となっている。   The present inventor has investigated the cause of the insufficient shape accuracy of the channel groove and has arrived at the present invention. The width of the channel groove of the fuel cell component is usually about 0.5 to 2 mm, while the length of the carbon fiber is usually 3 to 6 mm, which is larger than the channel width. When the channel groove is formed by pressing from the coarse material contained in the carbon fiber, the carbon fiber that crosses the channel groove is bent along the groove shape. It is necessary to break. Since the carbon fiber has very high bending strength and breaking strength, it is very difficult to deform along the groove shape. This was considered to be the cause of the lack of shape accuracy. Then, the present inventor made the flow channel groove shape accuracy by orienting the carbon fibers of the rough material at least in contact with the mold for forming the groove shape in parallel with the extending direction (longitudinal direction) of the flow channel groove. It was proved by experiment. That is, the shape accuracy of the flow channel can be improved by making the orientation direction of the carbon fiber parallel to the direction in which the flow channel extends. Here, the orientation direction of the carbon fiber is a direction in which the longitudinal direction of the carbon fiber in the corresponding portion in the fluid flow distribution plate is 70% by mass or more of the carbon fiber within ± 5 degrees with respect to a certain direction. In the case of a carbon fiber sheet manufactured by a papermaking method described later, the direction of water flow in the papermaking process is the orientation direction of the carbon fiber.

以下、本発明の実施形態について、図面に基づいて説明する。ここで説明する実施形態は本発明を流路付き拡散層に適用した例で示す。図１は実施形態の拡散層を適用した燃料電池を説明する説明断面図である。図１では単セルで示してあるが、一般的には複数の単セルを積層したスタックが燃料電池として使用される。実施形態は電解質として高分子電解質膜を使用した高分子電解質型燃料電池で示しているが、これに限定されるものではない。リン酸型燃料電池、溶融炭酸塩型燃料電池などにも使用できる。また実施形態の燃料電池では燃料として水素を含有する燃料ガスを使用し、酸化剤として空気を使用しているが、これに限定されるものではない。例えば、高分子電解質型燃料電池では燃料としては純水素以外にも天然ガスやメタノールなどの原燃料を改質した改質ガスなどのガス燃料（以下、燃料ガスと称する）やメタノールなどの液体燃料が使用できる。酸化剤としては純酸素、空気などの酸素を含有するガス（以下、酸化剤ガスと称する）などを使用できる。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. Embodiment described here shows the example which applied this invention to the diffusion layer with a flow path. FIG. 1 is an explanatory cross-sectional view illustrating a fuel cell to which the diffusion layer of the embodiment is applied. Although shown as a single cell in FIG. 1, a stack in which a plurality of single cells are stacked is generally used as a fuel cell. Although the embodiment shows a polymer electrolyte fuel cell using a polymer electrolyte membrane as an electrolyte, it is not limited to this. It can also be used in phosphoric acid fuel cells and molten carbonate fuel cells. In the fuel cell of the embodiment, a fuel gas containing hydrogen is used as a fuel and air is used as an oxidant. However, the present invention is not limited to this. For example, in a polymer electrolyte fuel cell, as a fuel, in addition to pure hydrogen, a gas fuel such as a reformed gas obtained by reforming a raw fuel such as natural gas or methanol (hereinafter referred to as fuel gas) or a liquid fuel such as methanol Can be used. As the oxidant, pure oxygen, gas containing oxygen such as air (hereinafter referred to as oxidant gas) and the like can be used.

高分子電解質膜１の一方面に酸化剤極２が当接している。高分子電解質膜１の他方面には燃料極３が当接している。高分子電解質膜１、酸化剤極２、燃料極３はホットプレスにより接合され、膜電極接合体１０を形成している。酸化剤極２は拡散層２１と触媒層２２で形成されている。触媒層２２は拡散層２１の一方面（高分子電解質膜１側）に形成されている。拡散層２１の他方面には酸化剤ガスを流すガス流路溝２３が形成されている。燃料極３は拡散層３１と触媒層３２で形成されている。触媒層３２は拡散層３１の一方面（高分子電解質膜１側）に形成されている。拡散層３１の他方面には燃料ガスを流すガス流路溝３３が形成されている。拡散層２１、３１はガス透過性を有している。   An oxidant electrode 2 is in contact with one surface of the polymer electrolyte membrane 1. The fuel electrode 3 is in contact with the other surface of the polymer electrolyte membrane 1. The polymer electrolyte membrane 1, the oxidant electrode 2, and the fuel electrode 3 are joined by hot pressing to form a membrane electrode assembly 10. The oxidizer electrode 2 is formed of a diffusion layer 21 and a catalyst layer 22. The catalyst layer 22 is formed on one surface (the polymer electrolyte membrane 1 side) of the diffusion layer 21. On the other surface of the diffusion layer 21, a gas flow path groove 23 for flowing an oxidant gas is formed. The fuel electrode 3 is formed of a diffusion layer 31 and a catalyst layer 32. The catalyst layer 32 is formed on one surface (the polymer electrolyte membrane 1 side) of the diffusion layer 31. A gas flow path groove 33 through which fuel gas flows is formed on the other surface of the diffusion layer 31. The diffusion layers 21 and 31 have gas permeability.

ガス流路溝３３に供給された燃料ガスは拡散層３１中を拡散して触媒層３２に達する。触媒層３２では式（１）の反応により燃料ガス中の水素がプロトンＨ＋と電子ｅ−に分離される。

Figure 2007172996
The fuel gas supplied to the gas passage groove 33 diffuses through the diffusion layer 31 and reaches the catalyst layer 32. In the catalyst layer 32, hydrogen in the fuel gas is separated into protons H + and electrons e − by the reaction of the formula (1).
Figure 2007172996

触媒層３２で生成されたプロトンＨ＋は水分子を伴って、高分子電解質膜１中を通って酸化剤極２に向かって移動する。それと同時に、燃料極３で生成された電子ｅ−は触媒層３２、拡散層３１を通り、図示しない外部回路を介して酸化剤極２に移動する。 Proton H + generated in the catalyst layer 32 moves through the polymer electrolyte membrane 1 toward the oxidant electrode 2 along with water molecules. At the same time, the electrons e − generated at the fuel electrode 3 pass through the catalyst layer 32 and the diffusion layer 31 and move to the oxidant electrode 2 via an external circuit (not shown).

一方、酸化剤極２では、ガス流路溝２３に供給された空気が集電体でもある拡散層２１を通って、触媒層２２に到達し、空気中の酸素が外部回路を介して移動してきた電子を貰って、式（２）の反応で還元され、燃料極３から高分子電解質膜１中を通して移動してきたプロトンＨ＋と結合して水となる。これらの過程により発電が起こる。

Figure 2007172996
On the other hand, in the oxidizer electrode 2, the air supplied to the gas flow path groove 23 reaches the catalyst layer 22 through the diffusion layer 21 which is also a current collector, and oxygen in the air moves through the external circuit. The electrons are collected by the reaction of the formula (2) and are combined with the protons H + that have moved from the fuel electrode 3 through the polymer electrolyte membrane 1 to become water. These processes generate electricity.
Figure 2007172996

膜電極接合体１０の外側にはセパレータ４と５が設けられている。セパレータ４は拡散層２１のガス流路溝２３が設けられている面に当接し、ガス流路溝２３を流れる酸化剤ガスをシールしている。セパレータ４のガス流路溝２３に当接している面は平面である。セパレータ５は拡散層３１のガス流路溝３３が設けられている面に当接し、ガス流路溝３３を流れる燃料ガスをシールしている。セパレータ５のガス流路溝３３に当接している面は平面である。   Separators 4 and 5 are provided outside the membrane electrode assembly 10. The separator 4 is in contact with the surface of the diffusion layer 21 where the gas flow channel groove 23 is provided, and seals the oxidant gas flowing through the gas flow channel groove 23. The surface in contact with the gas flow channel groove 23 of the separator 4 is a flat surface. The separator 5 is in contact with the surface of the diffusion layer 31 where the gas flow path groove 33 is provided, and seals the fuel gas flowing through the gas flow path groove 33. The surface in contact with the gas flow channel groove 33 of the separator 5 is a flat surface.

拡散層２１、３１は本発明の製造方法で製造している。以下、酸化剤ガス用の拡散層２１で説明する。図２は第１実施形態の酸化剤ガス用の拡散層２１の説明斜視図である。この図はあくまでも説明用で、ガス流路溝や拡散層の厚さなどは誇張されている。   The diffusion layers 21 and 31 are manufactured by the manufacturing method of the present invention. Hereinafter, the diffusion layer 21 for the oxidant gas will be described. FIG. 2 is an explanatory perspective view of the diffusion layer 21 for oxidizing gas according to the first embodiment. This figure is for explanation only, and the thickness of the gas flow channel groove and the diffusion layer are exaggerated.

拡散層２１のガス流路溝２３は図２の上下方向に直線状に延びている。このガス流路溝２３は複数設けられ、ガス流路溝２３間には凸部２４が設けられている。ガス流路溝２３の溝幅（ガス流路溝２３の長手方向に直交する方向の幅）は、限定されないが、０．５〜２ｍｍであることが望ましい。   The gas flow path groove 23 of the diffusion layer 21 extends linearly in the vertical direction of FIG. A plurality of gas flow channel grooves 23 are provided, and convex portions 24 are provided between the gas flow channel grooves 23. The groove width of the gas channel groove 23 (width in the direction orthogonal to the longitudinal direction of the gas channel groove 23) is not limited, but is desirably 0.5 to 2 mm.

拡散層２１にはカーボンファイバーが含まれている。拡散層２１中のカーボンファイバーの質量比は特に限定されないが、３０〜９９質量％含まれていることが望ましい。さらに望ましくは５０〜９０質量％、６０〜８０質量％含まれているとよい。カーボンファイバーは、平均長さ ０．５〜２０ｍｍのものを使用することが望ましい。さらに望ましくは平均長さ１〜１０ｍｍ、３〜６ｍｍのカーボンファイバーを使用することが望ましい。使用するカーボンファイバーの平均直径は０．１〜３０μｍのものが望ましい。さらに望ましくは平均直径４〜２０μｍ、６〜 １５μｍのカーボンファイバーを使用することが望ましい。   The diffusion layer 21 contains carbon fiber. Although the mass ratio of the carbon fiber in the diffusion layer 21 is not particularly limited, it is desirable that the carbon fiber is contained in an amount of 30 to 99% by mass. More preferably, it is contained in 50 to 90% by mass and 60 to 80% by mass. It is desirable to use carbon fibers having an average length of 0.5 to 20 mm. More desirably, carbon fibers having an average length of 1 to 10 mm and 3 to 6 mm are used. The carbon fiber used preferably has an average diameter of 0.1 to 30 μm. More desirably, carbon fibers having an average diameter of 4 to 20 μm and 6 to 15 μm are used.

拡散層２１は、特に限定されないが、抄紙法で製造することが望ましい。抄紙法にも様々な方法があるが、実施形態では、カーボンファイバーと結合材を分散した液から抄紙網を用いてシートを抄紙し、そのシートに撥水材粒子を含浸させた後、焼成して結合材を焼失させる方法で製造している。焼成時に、結合材が焼失すると同時に撥水材粒子が流動化してカーボンファイバー同士を結合しシートの強度を維持することができる。結合材としては、抄紙しやすいので木材パルプを使用している。撥水材としてはポリ４−フッ化エチレンを使用している。撥水材粒子を含浸させるときに導電性粒子を含浸させてもよい。実施形態では導電性粒子としてカーボン粒子を含浸させている。   The diffusion layer 21 is not particularly limited, but is desirably manufactured by a papermaking method. Although there are various papermaking methods, in the embodiment, a sheet is made from a liquid in which carbon fibers and a binder are dispersed using a papermaking net, and the sheet is impregnated with water-repellent particles, and then fired. In this way, the binder is burned off. At the time of firing, the binding material is burned out, and at the same time, the water repellent particles are fluidized to bond the carbon fibers together and maintain the strength of the sheet. As the binder, wood pulp is used because it is easy to make paper. Poly 4-fluoroethylene is used as the water repellent material. The conductive particles may be impregnated when the water repellent particles are impregnated. In the embodiment, carbon particles are impregnated as conductive particles.

図３、４は実施形態の拡散層の製造方法を説明する説明図である。図３は抄紙工程を説明する説明図であり、図４は成形工程を説明する説明図である。ここでは上記したカーボンファイバーと木材パルプを使用して抄紙したシートを用いて製造する場合について説明する。   3 and 4 are explanatory views for explaining the manufacturing method of the diffusion layer of the embodiment. FIG. 3 is an explanatory diagram for explaining the paper making process, and FIG. 4 is an explanatory diagram for explaining the molding process. Here, the case where it manufactures using the sheet | seat which made paper using the above-mentioned carbon fiber and wood pulp is demonstrated.

図３（ａ）は、抄紙工程でカーボンファイバーを一方向に配向させて抄紙する方法の説明図である。水中にカーボンファイバーと１１木材パルプ１２を分散させた分散液を用意する。水が一方向に流れるように循環させた状態で抄紙網によりカーボンファイバー１１と木材パルプ１２をすくい抄紙する。この時、水の流れ方向Ｘにカーボンファイバー１１の長手方向が向くので、カーボンファイバー１１が一方向に配向した状態で抄紙することができる。これによりカーボンファイバーの大半（９０質量％以上）が水の流れ方向Ｘに配向したシート２０ができた。実施形態では抄紙機として円網抄紙機を使用した。円網抄紙機を使用するとカーボンファイバーが配向した抄紙に最適であるが、限定されるものではない。   FIG. 3 (a) is an explanatory view of a method for paper making by orienting carbon fibers in one direction in the paper making process. A dispersion in which carbon fibers and 11 wood pulp 12 are dispersed in water is prepared. In a state where water is circulated so as to flow in one direction, the carbon fiber 11 and the wood pulp 12 are scooped by a papermaking net. At this time, since the longitudinal direction of the carbon fiber 11 is oriented in the water flow direction X, papermaking can be performed with the carbon fiber 11 oriented in one direction. As a result, a sheet 20 in which most of the carbon fibers (90% by mass or more) were oriented in the water flow direction X was obtained. In the embodiment, a circular net paper machine is used as the paper machine. Using a circular paper machine is optimal for paper with oriented carbon fibers, but is not limited.

図３（ｂ）は、撥水材粒子含浸工程の説明図である。撥水材粒子を含む含浸液を作製し、ディッピングにより上記で抄紙したシート２０に撥水材粒子（図示していない）を含浸させたのち、含浸液の分散媒を蒸発させる。   FIG. 3B is an explanatory diagram of the water repellent particle impregnation step. An impregnation liquid containing water repellent material particles is prepared, and the sheet 20 made by dipping is impregnated with water repellent material particles (not shown), and then the dispersion medium of the impregnating liquid is evaporated.

図３（ｃ）は、焼成工程の説明図である。木材パルプが焼失でき、大気中で撥水材粒子が軟化または溶融するが焼失しない温度で焼成する。これにより、木材パルプが焼失されると同時に、撥水材粒子（図示していない）がカーボンファイバー１１同士を結合する。こうしてカーボンファイバー１１が一方向に配向されたカーボンファイバーシート３０ができる。   FIG.3 (c) is explanatory drawing of a baking process. The wood pulp can be burnt down and fired at a temperature at which the water repellent particles soften or melt in the atmosphere but do not burn off. Thereby, at the same time that the wood pulp is burned out, water repellent particles (not shown) bond the carbon fibers 11 to each other. Thus, a carbon fiber sheet 30 in which the carbon fibers 11 are oriented in one direction is obtained.

図４（ａ）は、カーボンファイバーシートを金型に配置する様子を説明する説明図である。下型４１は、一方向に延びる凸部（流路溝形成部）４３が所定の間隔で平行に複数設けられている。隣接する凸部４３間には一方向に延びる溝部４４が形成されている。上記で製造したカーボンファイバーシート３０を３枚用意する。それぞれカーボンファイバーシート３０ａ、３０ｂ、３０ｃという。カーボンファイバーシート３０ａをカーボンファイバーの配向方向と凸部４３の延びる方向を合わせて凸部４３の表面に当接するように下型４１の上に配置する。カーボンファイバーシート３０ａの上に、そのカーボンファイバー配向方向がカーボンファイバーシート３０ａのカーボンファイバー配向方向と直交するようにカーボンファイバーシート３０ｂを配置する。さらにカーボンファイバーシート３０ｂの上に、そのカーボンファイバー配向方向がカーボンファイバーシート３０ｂのカーボンファイバー配向方向と直交するようにカーボンファイバーシート３０ｃを配置する。カーボンファイバーシート３０ｃとカーボンファイバーシート３０ａのカーボンファイバー配向方向は同じになっている。   Fig.4 (a) is explanatory drawing explaining a mode that a carbon fiber sheet is arrange | positioned to a metal mold | die. The lower mold 41 is provided with a plurality of convex portions (flow channel groove forming portions) 43 extending in one direction in parallel at predetermined intervals. A groove 44 extending in one direction is formed between adjacent convex portions 43. Three carbon fiber sheets 30 manufactured as described above are prepared. These are referred to as carbon fiber sheets 30a, 30b, and 30c, respectively. The carbon fiber sheet 30a is disposed on the lower mold 41 so that the orientation direction of the carbon fiber and the extending direction of the convex portion 43 are aligned and abuts on the surface of the convex portion 43. The carbon fiber sheet 30b is disposed on the carbon fiber sheet 30a so that the carbon fiber orientation direction is orthogonal to the carbon fiber orientation direction of the carbon fiber sheet 30a. Further, the carbon fiber sheet 30c is disposed on the carbon fiber sheet 30b so that the carbon fiber orientation direction is orthogonal to the carbon fiber orientation direction of the carbon fiber sheet 30b. The carbon fiber orientation directions of the carbon fiber sheet 30c and the carbon fiber sheet 30a are the same.

図４（ｂ）は、成形開始の状態を説明する説明図である。下型４１と上型４２からなる金型によって積層配置されたカーボンファイバーシート３０ａ、３０ｂ、３０ｃを挟むようになっている。そして図４（ｃ）のようにカーボンファイバーシート３０ａ、３０ｂ、３０ｃが下型４１と上型４２によってプレスされ、拡散層２１が製造される。   FIG. 4B is an explanatory diagram for explaining the state of starting molding. The carbon fiber sheets 30a, 30b, and 30c arranged in a stacked manner are sandwiched by a mold composed of a lower mold 41 and an upper mold 42. Then, as shown in FIG. 4C, the carbon fiber sheets 30a, 30b, and 30c are pressed by the lower mold 41 and the upper mold 42, and the diffusion layer 21 is manufactured.

図５は製造された拡散層２１の斜視図である。下型４１の凸部４３によって拡散層２１のガス流路溝２３が形成される。下型４１の溝部４４は拡散層２１の凸部２４に対応している。   FIG. 5 is a perspective view of the manufactured diffusion layer 21. The gas flow channel groove 23 of the diffusion layer 21 is formed by the convex portion 43 of the lower mold 41. The groove portion 44 of the lower mold 41 corresponds to the convex portion 24 of the diffusion layer 21.

こうして、カーボンファイバーの配向方向が流路溝の延びる方向に平行な拡散層が製作される。   Thus, a diffusion layer in which the orientation direction of the carbon fiber is parallel to the direction in which the flow channel groove extends is manufactured.

以下、実施例について説明する。   Examples will be described below.

水中に木材パルプとカーボンファイバー（以下、ＣＦと称することもある）（東レ株式会社製：ＴＯ１Ｏ−００３）を分散し抄紙原料を調整した。木材パルプとカーボンファイバーの質量比は２：３である。円網抄紙機を用い、カーボンファイバーを水の流れ方向に配向させた状態で、坪量５０ｇ／ｃｍ２のＣＦ／パルプ混合紙を製造した。 Wood pulp and carbon fiber (hereinafter sometimes referred to as CF) (manufactured by Toray Industries, Inc .: TO1O-003) were dispersed in water to prepare a papermaking raw material. The weight ratio of wood pulp to carbon fiber is 2: 3. Using a circular paper machine, a CF / pulp mixed paper having a basis weight of 50 g / cm 2 was produced with the carbon fibers oriented in the water flow direction.

次に、カーボンブラック（以下、ＣＢと称することもある）（キャボット社製：Ｖａｌｃａｎ ＸＣ７２Ｒ）とポリ４−フッ化エチレン（以下、ＰＴＦＥと称することもある）（ダイキン工業株式会社製：ＰＴＦＥデスパージョンＤ１）が２：３の質量比になるように含浸液を調整し、上記で製造したＣＦ／パルプ混合紙にディッピングにより含浸した後、大気中１４０℃で１５分間乾燥し水を蒸発させた。   Next, carbon black (hereinafter also referred to as CB) (Cabot Corporation: Valcan XC72R) and poly-4-fluorinated ethylene (hereinafter also referred to as PTFE) (Daikin Industries, Ltd .: PTFE dispersion) The impregnating liquid was adjusted so that D1) was a mass ratio of 2: 3, and the CF / pulp mixed paper produced above was impregnated by dipping, and then dried in the atmosphere at 140 ° C. for 15 minutes to evaporate water.

ＣＢとＰＴＦＥを含浸したＣＦ／パルプ混合紙を大気中３８０℃で１時間焼成することで、パルプ成分を焼失させ、ＰＴＦＥを溶融・焼結し、ＣＦとＣＢを結合することで、ガス透過性に優れ撥水性を有したカーボンファイバーシートを製造した。その大きさは、縦横３００ｍｍ、厚さは０．４５ｍｍである。   CF / pulp mixed paper impregnated with CB and PTFE is fired in the atmosphere at 380 ° C. for 1 hour to burn down the pulp components, melt and sinter PTFE, and combine CF and CB to achieve gas permeability A carbon fiber sheet having excellent water repellency was produced. The size is 300 mm in length and width, and the thickness is 0.45 mm.

製造したカーボンファイバーシートを６枚、図４のように積層した。図４の下型４１に近い方のカーボンファイバーシートから１、２、・・・６枚目と称する。１、３、５枚目のカーボンファイバーシートのＣＦ配向方向（カーボンファイバーの配向方向）は同じで、下型４１の凸部４３の延びる方向と平行になるように積層した。２、４、６枚目のカーボンファイバーシートは、そのＣＦ配向方向が１、３、５枚目１、３、５枚目のカーボンファイバーシートのＣＦ配向方向と直交する（配向方向が９０°異なる）ように積層した。下型４１の溝部４４の溝幅は０．８ｍｍ、深さは０．６ｍｍ、長さは１５０ｍｍである。凸部４３の幅は１．０ｍｍ、高さは０．６ｍｍ、長さは１５０ｍｍである。   Six manufactured carbon fiber sheets were laminated as shown in FIG. The first, second,..., Sixth sheet from the carbon fiber sheet closer to the lower mold 41 in FIG. The first, third, and fifth carbon fiber sheets were laminated so that the CF orientation direction (the orientation direction of the carbon fiber) was the same and parallel to the direction in which the convex portion 43 of the lower mold 41 extends. The second, fourth, and sixth carbon fiber sheets have their CF orientation directions orthogonal to the CF orientation directions of the first, third, fifth, first, third, and fifth carbon fiber sheets (the orientation directions differ by 90 °). ). The groove 44 of the lower mold 41 has a groove width of 0.8 mm, a depth of 0.6 mm, and a length of 150 mm. The width of the convex portion 43 is 1.0 mm, the height is 0.6 mm, and the length is 150 mm.

カーボンファイバーシート積層体を上型４２と下型４１で挟んでホットプレスして拡散層２１を成形した。ホットプレス条件は、２５０℃、７０ＭＰａ、保持時間３０秒である。この結果、目的の形状（外形：縦 １５０ｍｍ、横１５０ｍｍ、厚さ１．８ｍｍ；ガス流路溝２３の幅１．０ｍｍ、深さ０．６ｍｍ、長さ１５０ｍｍ：凸部２４の幅０．８ｍｍ、高さ０．６ｍｍ、長さ１５０ｍｍ）の拡散層２１ができた。   The carbon fiber sheet laminate was sandwiched between the upper mold 42 and the lower mold 41 and hot pressed to form the diffusion layer 21. The hot press conditions are 250 ° C., 70 MPa, and a holding time of 30 seconds. As a result, the desired shape (outer dimensions: 150 mm long, 150 mm wide, 1.8 mm thick; width 1.0 mm of gas channel groove 23, depth 0.6 mm, length 150 mm: width of convex portion 24 mm 0.8 mm) And a diffusion layer 21 having a height of 0.6 mm and a length of 150 mm.

坪量３００ｇ／ｃｍ２とした以外は実施例１と同様にしてカーボンファイバーシートを製造した。このカーボンファイバーシートの厚さは２．７ｍｍである。このカーボンファイバーシートを１枚用いて成形し拡散層２１を製造した。下型４１は、溝部４４の深さが０．４ｍｍである以外は、実施例１と同じ形状のものを用いた。この下型４１の上に製造したカーボンファイバーシートをカーボンファイバーの配向方向が下型４１の凸部４３が延びる方向と平行になるように配置し、実施例１と同じ条件でホットプレスした。この結果、目的の形状（ガス流路溝２３の深さ、すなわち凸部２４の高さが０．４ｍｍである以外は実施例１と同じ形状）の拡散層２１ができた。 A carbon fiber sheet was produced in the same manner as in Example 1 except that the basis weight was 300 g / cm 2 . The carbon fiber sheet has a thickness of 2.7 mm. A diffusion layer 21 was manufactured by molding using one carbon fiber sheet. The lower mold 41 was of the same shape as that of Example 1 except that the depth of the groove 44 was 0.4 mm. The carbon fiber sheet produced on the lower mold 41 was placed so that the orientation direction of the carbon fibers was parallel to the direction in which the convex portions 43 of the lower mold 41 extend, and hot-pressed under the same conditions as in Example 1. As a result, a diffusion layer 21 having the desired shape (the same shape as in Example 1 except that the depth of the gas flow channel groove 23, that is, the height of the convex portion 24 is 0.4 mm) was formed.

実施例２と同じ工程で同様のカーボンファイバーシート（坪量３００ｇ／ｃｍ２）を製造した。下型４１としては、実施例１と同じものを用いた（溝部４４の深さ０．６ｍｍ）。実施例２と同様に下型４１の凸部４３が延びる方向とカーボンファイバーの配向方向が平行になるように下型４１の上にカーボンファイバーシートを配置し、実施例１と同じ条件でホットプレスした。この結果、目的の形状（実施例１と同じ形状）の拡散層２１ができたが、ガス流路溝部２３と凸部２４の境界部分に亀裂が見られる場合があった。 A similar carbon fiber sheet (basis weight: 300 g / cm 2 ) was produced in the same process as in Example 2. As the lower mold 41, the same one as in Example 1 was used (the depth of the groove 44 is 0.6 mm). Similarly to the second embodiment, a carbon fiber sheet is disposed on the lower mold 41 so that the direction in which the convex portion 43 of the lower mold 41 extends and the orientation direction of the carbon fibers are parallel, and hot pressing is performed under the same conditions as in the first embodiment. did. As a result, the diffusion layer 21 having the target shape (the same shape as that of Example 1) was formed, but there was a case where a crack was observed at the boundary portion between the gas flow path groove portion 23 and the convex portion 24.

比較例１Comparative Example 1

実施例１と同じ工程で同様のカーボンファイバーシート（坪量５０ｇ／ｃｍ２）を製造した。金型は実施例１と同じものを使用した。比較例１でも６枚のカーボンファイバーシートを使用した。下型４１に近い方から１、３、５枚目のカーボンファイバーシートのＣＦ配向方向（カーボンファイバーの配向方向）は同じで、下型４１の凸部４３の延びる方向と直交するように積層した。２、４、６枚目のカーボンファイバーシートは、そのＣＦ配向方向が１、３、５枚目１、３、５枚目のカーボンファイバーシートのＣＦ配向方向と直交する（配向方向が９０°異なる）ように積層した。実施例１と同じ条件でホットプレスし、拡散層２１を成形した。拡散層２１の凸部２４は、その断面形状が矩形にならず尖った形状になっていた。 A similar carbon fiber sheet (basis weight 50 g / cm 2 ) was produced in the same process as in Example 1. The same mold as in Example 1 was used. Also in Comparative Example 1, six carbon fiber sheets were used. The first, third, and fifth carbon fiber sheets from the side close to the lower die 41 have the same CF orientation direction (carbon fiber orientation direction) and are laminated so as to be orthogonal to the extending direction of the convex portion 43 of the lower die 41. . The second, fourth, and sixth carbon fiber sheets have the CF orientation directions orthogonal to the CF orientation directions of the first, third, fifth, first, third, and fifth carbon fiber sheets (the orientation directions differ by 90 °). ). The diffusion layer 21 was molded by hot pressing under the same conditions as in Example 1. The convex part 24 of the diffusion layer 21 had a sharp shape, not a rectangular cross section.

上記した実施例、比較例によって下記の点が明らかになる。   The following points become clear by the above-mentioned examples and comparative examples.

（１）流路溝の少なくとも表面層のカーボンファイバーが流路溝の延びる方向と平行に配向されていることにより、プレス法で目的の形状の拡散層（流体配流板）を製造できる（実施例１〜３）。一方、流路溝の表面層のカーボンファイバーが流路溝の延びる方向と平行に配向されていないと目的の形状の流路溝が形成できない（比較例１）。 (1) Since the carbon fibers in at least the surface layer of the flow channel are oriented parallel to the direction in which the flow channel extends, a diffusion layer (fluid distribution plate) having a desired shape can be manufactured by a pressing method (Example) 1-3). On the other hand, if the carbon fibers in the surface layer of the flow channel are not oriented parallel to the direction in which the flow channel extends, a flow channel having a desired shape cannot be formed (Comparative Example 1).

（２）流路溝の表面層より深い部分のカーボンファイバーが表面層のカーボンファイバーの配向方向と異なる方向に配向されている実施例１では、拡散層の厚さが厚くても問題なく拡散層を製造できる。流路溝の表面層より深い部分のカーボンファイバーが表面層のカーボンファイバーの配向方向と同じ方向に配向されていても拡散層の厚さが所定厚さより薄い場合は問題なく拡散層を製造できる（実施例２）。しかし、拡散層の厚さが所定厚さより厚い場合は亀裂が見られる場合が生じた（実施例３）。流路溝の延びる方向と異なる方向に配向されたカーボンファイバーが含まれていることにより流路溝の延びる方向と直交する方向の強度が大きくなるため、実施例１では拡散層の厚さが厚くても問題なく拡散層を製造できたと考えられる。 (2) In Example 1 in which the carbon fibers in the portion deeper than the surface layer of the flow channel are oriented in a direction different from the orientation direction of the carbon fibers in the surface layer, there is no problem even if the thickness of the diffusion layer is thick. Can be manufactured. Even if the carbon fiber deeper than the surface layer of the flow channel is oriented in the same direction as the orientation direction of the carbon fiber of the surface layer, if the thickness of the diffusion layer is thinner than the predetermined thickness, the diffusion layer can be produced without any problem ( Example 2). However, when the thickness of the diffusion layer was larger than the predetermined thickness, cracks were sometimes observed (Example 3). Since the carbon fiber oriented in a direction different from the direction in which the channel groove extends is included, the strength in the direction orthogonal to the direction in which the channel groove extends increases, so in Example 1, the diffusion layer is thick. However, it is considered that the diffusion layer could be manufactured without any problem.

別の実施形態について説明する。本実施形態では拡散層は一般的な平板形状であり流路溝は形成されていない。流路溝はセパレータに形成されている。図６は別の実施形態のセパレータを説明する説明斜視図である。このセパレータ５０には、酸化剤ガス側の複数の流路溝５１が形成されている。流路溝５１間は複数の凸部５２によって区画されている。セパレータ５０には酸化剤ガス入口５３および酸化剤ガス出口５４が形成されている。酸化剤ガス入口５３、酸化剤ガス出口５４はセパレータ５０を貫通する貫通孔であり、燃料電池スタックが形成されたときの燃料電池スタック外部から供給された酸化剤ガスが通る酸化剤ガス供給マニホールド、酸化剤ガス排出マニホールドを形成する。酸化剤ガスは、酸化剤ガス入口５３から流路溝５１に供給され、図６の下方に流れ、酸化剤ガス出口５４から排出される。図示していないが、セパレータ５０の周辺部５５には燃料ガスや冷却水の供給マニホールド、排出マニホールドとなる貫通孔が設けられている。流路溝５１の少なくとも表面層のカーボンファイバーは流路溝５１の延びる方向と平行に配向されている。 セパレータ５０の製造方法は先の実施形態と同じ方法で製造し、樹脂等を含浸することにより緻密質とされている。   Another embodiment will be described. In this embodiment, the diffusion layer has a general flat plate shape, and no flow channel is formed. The channel groove is formed in the separator. FIG. 6 is an explanatory perspective view illustrating a separator according to another embodiment. The separator 50 is formed with a plurality of flow channel grooves 51 on the oxidant gas side. The flow path grooves 51 are partitioned by a plurality of convex portions 52. The separator 50 is formed with an oxidant gas inlet 53 and an oxidant gas outlet 54. The oxidant gas inlet 53 and the oxidant gas outlet 54 are through holes penetrating the separator 50, and the oxidant gas supply manifold through which the oxidant gas supplied from the outside of the fuel cell stack when the fuel cell stack is formed, An oxidant gas discharge manifold is formed. The oxidant gas is supplied from the oxidant gas inlet 53 to the flow channel 51, flows downward in FIG. 6, and is discharged from the oxidant gas outlet 54. Although not shown, the peripheral portion 55 of the separator 50 is provided with through holes serving as a supply manifold and a discharge manifold for fuel gas and cooling water. The carbon fibers in at least the surface layer of the flow channel 51 are oriented parallel to the direction in which the flow channel 51 extends. The separator 50 is manufactured by the same method as in the previous embodiment, and is made dense by impregnating with resin or the like.

実施形態の拡散層を適用した燃料電池を説明する説明断面図Explanatory cross-sectional view illustrating a fuel cell to which the diffusion layer of the embodiment is applied 第１実施形態の酸化剤ガス用の拡散層の説明斜視図Explanatory perspective view of the diffusion layer for oxidizing gas of the first embodiment 実施形態の拡散層製造の抄紙工程を説明する説明図であり、図３（ａ）は抄紙工程でカーボンファイバーを一方向に配向させて抄紙する方法の説明図、図３（ｂ）は撥水材粒子含浸工程の説明図、図３（ｃ）は焼成工程の説明図である。It is explanatory drawing explaining the papermaking process of diffusion layer manufacture of embodiment, FIG.3 (a) is explanatory drawing of the method of making a paper by orientating carbon fiber in one direction at a papermaking process, FIG.3 (b) is water-repellent Explanatory drawing of a material particle impregnation process, FIG.3 (c) is explanatory drawing of a baking process. 実施形態の拡散層製造の成形工程を説明する説明図であり、図４（ａ）はカーボンファイバーシートを金型に配置する様子を説明する説明図、図４（ｂ）は成形開始の状態を説明する説明図、図４（ｃ）はプレス工程を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining the formation process of the diffused layer manufacture of embodiment, FIG.4 (a) is explanatory drawing explaining a mode that a carbon fiber sheet is arrange | positioned to a metal mold | die, FIG.4 (b) shows the state of a shaping | molding start. Explanatory drawing explaining, FIG.4 (c) is explanatory drawing explaining a press process. 製造された拡散層の斜視図Perspective view of manufactured diffusion layer 別の実施形態のセパレータを説明する説明斜視図The explanatory perspective view explaining the separator of another embodiment

符号の説明Explanation of symbols

１１…カーボンファイバー
２１、３１…拡散層（流体配流板）
２３、３３…ガス流路溝（流路溝）
３０、３０ａ、３０ｂ、３０ｃ…カーボンファイバーシート
４１…下型（金型）
４２…上型（金型）
４３…凸部（流路溝形成部）
５０…セパレータ（流体配流板）
５１…流路溝 11. Carbon fiber 21, 31 ... Diffusion layer (fluid distribution plate)
23, 33 ... Gas channel groove (channel groove)
30, 30a, 30b, 30c ... carbon fiber sheet 41 ... lower mold (mold)
42 ... Upper mold (mold)
43 ... convex portion (flow channel groove forming portion)
50 ... Separator (fluid distribution plate)
51 ... Channel groove

Claims (5)

カーボンファイバーを含み、少なくとも一方の表面に流路溝が設けられ、前記流路溝の少なくとも表面層の前記カーボンファイバーが前記流路溝の延びる方向と平行に配向されていることを特徴とする流体配流板。 A fluid comprising carbon fiber, wherein a flow channel is provided on at least one surface, and the carbon fiber of at least a surface layer of the flow channel is oriented parallel to a direction in which the flow channel extends. Distribution board. 前記流路溝の前記表面層より深い部分の前記カーボンファイバーは前記表面層のカーボンファイバーの配向方向と異なる方向に配向されていることを特徴とする請求項１記載の流体配流板。 The fluid distribution plate according to claim 1, wherein the carbon fibers in a portion deeper than the surface layer of the flow channel are oriented in a direction different from the orientation direction of the carbon fibers of the surface layer. 一方向にカーボンファイバーが配向されたカーボンファイバーシートを成形するシート成形工程と、
金型の流路溝形成部に接する部分の前記カーボンファイバーが前記流路溝形成部の延びる方向と平行になるように前記カーボンファイバーシートを前記金型内に配置しプレスにより前記カーボンファイバーシートに流路溝を形成するプレス工程が設けられていることを特徴とする流体配流板の製造方法。 A sheet forming process for forming a carbon fiber sheet in which carbon fibers are oriented in one direction;
The carbon fiber sheet is placed in the mold so that the carbon fiber in the portion in contact with the flow channel groove forming portion of the mold is parallel to the extending direction of the flow channel groove forming portion, and the carbon fiber sheet is pressed by the press. A method of manufacturing a fluid distribution plate, wherein a press step for forming a flow channel is provided. 前記プレス工程において、前記カーボンファイバーシートは前記流路溝形成部に接する第１カーボンファイバーシートと該第１カーボンファイバーシートに接する第２カーボンファイバーシートを含み、前記第１カーボンファイバーシートは前記カーボンファイバーの配向方向が前記流路溝形成部の延びる方向と平行になるように配置され、前記第２カーボンファイバーシートは前記カーボンファイバーの配向方向が前記流路溝形成部の延びる方向と異なる方向になるように配置されていることを特徴とする請求項３記載の流体配流板の製造方法。 In the pressing step, the carbon fiber sheet includes a first carbon fiber sheet in contact with the flow path groove forming portion and a second carbon fiber sheet in contact with the first carbon fiber sheet, and the first carbon fiber sheet is the carbon fiber. The second carbon fiber sheet is arranged so that the orientation direction of the carbon fiber is different from the direction in which the flow channel groove forming portion extends. 4. The method of manufacturing a fluid flow plate according to claim 3, wherein the fluid flow plate is arranged as described above. 前記シート成形工程において、抄紙法により前記カーボンファイバーシートを成形することを特徴とする請求項３または請求項４に記載の流体配流板の製造方法。 The method for producing a fluid distribution plate according to claim 3 or 4, wherein, in the sheet forming step, the carbon fiber sheet is formed by a papermaking method.
JP2005368322A 2005-12-21 2005-12-21 Fluid distribution plate and method of manufacturing fluid distribution plate Pending JP2007172996A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2005368322A JP2007172996A (en) 2005-12-21 2005-12-21 Fluid distribution plate and method of manufacturing fluid distribution plate

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2005368322A JP2007172996A (en) 2005-12-21 2005-12-21 Fluid distribution plate and method of manufacturing fluid distribution plate

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2007172996A true JP2007172996A (en) 2007-07-05

Family

ID=38299278

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2005368322A Pending JP2007172996A (en) 2005-12-21 2005-12-21 Fluid distribution plate and method of manufacturing fluid distribution plate

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2007172996A (en)

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009043420A (en) * 2007-08-06 2009-02-26 Nippon Pillar Packing Co Ltd Separator for fuel cell
JP2009093967A (en) * 2007-10-10 2009-04-30 Nippon Pillar Packing Co Ltd Fuel cell separator
JP2010182650A (en) * 2009-02-09 2010-08-19 Kazuo Yoshinaga Planar heating element and manufacturing method for the same
WO2011027550A1 (en) * 2009-09-03 2011-03-10 パナソニック株式会社 Gas diffusion layer for fuel cell, method for manufacturing same, membrane-electrode assembly, and fuel cell
JP2012074280A (en) * 2010-09-29 2012-04-12 Dainippon Printing Co Ltd Gas diffusion layer for fuel cell
JP2015005525A (en) * 2014-08-25 2015-01-08 大日本印刷株式会社 Gas diffusion layer for fuel battery, manufacturing method therefor, gas diffusion electrode for fuel battery using the same, membrane-electrode junction for fuel battery, and fuel battery
JP2015173134A (en) * 2015-06-29 2015-10-01 大日本印刷株式会社 Gas diffusion layer for fuel battery, manufacturing method therefor, gas diffusion electrode for fuel battery using the same, membrane-electrode junction for fuel battery, and fuel battery
KR20220069155A (en) * 2020-11-19 2022-05-27 비나텍주식회사 Method for manufacturing high-strength fuel cell separator

Cited By (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009043420A (en) * 2007-08-06 2009-02-26 Nippon Pillar Packing Co Ltd Separator for fuel cell
JP2009093967A (en) * 2007-10-10 2009-04-30 Nippon Pillar Packing Co Ltd Fuel cell separator
JP2010182650A (en) * 2009-02-09 2010-08-19 Kazuo Yoshinaga Planar heating element and manufacturing method for the same
US20120164553A1 (en) * 2009-09-03 2012-06-28 Miho Gemba Gas diffusion layer for fuel cell, manufacturing method thereof, membrane electrode assembly, and fuel cell
CN102484263A (en) * 2009-09-03 2012-05-30 松下电器产业株式会社 Gas diffusion layer for fuel cell, method for manufacturing same, membrane-electrode assembly, and fuel cell
WO2011027550A1 (en) * 2009-09-03 2011-03-10 パナソニック株式会社 Gas diffusion layer for fuel cell, method for manufacturing same, membrane-electrode assembly, and fuel cell
EP2475037A1 (en) * 2009-09-03 2012-07-11 Panasonic Corporation Gas diffusion layer for fuel cell, method for manufacturing same, membrane-electrode assembly, and fuel cell
EP2475037A4 (en) * 2009-09-03 2015-01-28 Panasonic Corp Gas diffusion layer for fuel cell, method for manufacturing same, membrane-electrode assembly, and fuel cell
US9077028B2 (en) 2009-09-03 2015-07-07 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. Gas diffusion layer for fuel cell, manufacturing method thereof, membrane electrode assembly, and fuel cell
JP2012074280A (en) * 2010-09-29 2012-04-12 Dainippon Printing Co Ltd Gas diffusion layer for fuel cell
JP2015005525A (en) * 2014-08-25 2015-01-08 大日本印刷株式会社 Gas diffusion layer for fuel battery, manufacturing method therefor, gas diffusion electrode for fuel battery using the same, membrane-electrode junction for fuel battery, and fuel battery
JP2015173134A (en) * 2015-06-29 2015-10-01 大日本印刷株式会社 Gas diffusion layer for fuel battery, manufacturing method therefor, gas diffusion electrode for fuel battery using the same, membrane-electrode junction for fuel battery, and fuel battery
KR20220069155A (en) * 2020-11-19 2022-05-27 비나텍주식회사 Method for manufacturing high-strength fuel cell separator
KR102486798B1 (en) * 2020-11-19 2023-01-11 비나텍주식회사 Method for manufacturing high-strength fuel cell separator

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8790846B2 (en) Gas diffusion layer and process for production thereof, and fuel cell
KR101484762B1 (en) Carbon substrate for gas diffusion layer, gas diffusion layer using the same, and electrode for fuel cell comprising the gas diffusion layer
US9793555B2 (en) Membrane electrode assembly with gas diffusion layers having a rib porosity and method of manufacturing the same, as well as fuel cell
JP2007172996A (en) Fluid distribution plate and method of manufacturing fluid distribution plate
CN106716695B (en) Gas diffusion layer for fuel cell, and method for producing gas diffusion layer for fuel cell
US6468685B1 (en) Separator for a fuel cell
CN106797035B (en) Gas diffusion layer for fuel cell, and method for forming gas diffusion layer for fuel cell
CN108352536B (en) Gas diffusion layer for fuel cell, method for producing same, membrane electrode assembly, and fuel cell
CN104795578B (en) Fuel cell with integrated membrane electrode assembly and gas diffusion layers and manufacturing method
US20020192539A1 (en) High polymer electrolyte fuel cell
JP2015195111A (en) Gas diffusion layer and method of manufacturing the same
CN107195921A (en) Multi-layer composite conductive plate and preparation method thereof
EP2869373B1 (en) Fuel cell gas diffusion layer and method for forming same
JP2007207486A (en) Gas diffusion layer of solid polymer fuel cell
CN1697222A (en) Fuel cell
JP2010015908A (en) Substrate for gas diffusion electrode and method for manufacturing the same, and membrane-electrode assembly
JP2007227008A (en) Porous carbon electrode base and fuel cell using same
CN101218699B (en) Electrolyte membrane and process for producing the same
EP1298744A1 (en) Fuel cell
EP2091100B1 (en) Method for producing separator material for solid polymer fuel cell
JP4508574B2 (en) Fuel cell separator and method for producing fuel cell separator
CN114068976A (en) Separator for fuel cell and method for producing same
KR101040428B1 (en) Dual structure gas diffusion layer carbon substrate of Polymer Electrolyte Membrane type fuel cell membrane electrode assembly and its manufacturing method
KR101951101B1 (en) Molten Carbonate Fuel Cell Module Capable of Block Assembly with Perforated Plate
JP2014002923A (en) Gas diffusion layer for fuel cell and manufacturing method thereof