JP2007254761A - Method for manufacturing one side plating press material, and method for manufacturing bipolar plate for fuel cell separator, and single side plating equipment used in each method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、プレス加工により両面に形成された所要の凹凸形状の片面のみにめっき被膜を設けてなる片面めっきプレス材の製造方法、及び、該方法に基づく燃料電池セパレータ用バイポーラプレートの製造方法、並びに、これら製造方法の実施に用いる片面めっき装置に関するものである。 The present invention relates to a method for producing a single-sided plating press material in which a plating film is provided only on one side of a required concavo-convex shape formed on both sides by pressing, and a method for producing a bipolar plate for a fuel cell separator based on the method, And it is related with the single-sided plating apparatus used for implementation of these manufacturing methods.
燃料電池のうち、たとえば、溶融炭酸塩型燃料電池は、電解質として溶融炭酸塩を多孔質体に染み込ませてなる電解質板をカソードとアノードの両電極により両面から挟み、カソード側にカソードガスとしての酸化剤ガス(空気、CO2)を供給すると共に、アノード側にアノードガスとしての燃料ガス(H2)を供給することにより発電が行われるようにしたものを1セルとし、該セルをセパレータを介し電池出力に応じた段数に積層してスタックとした構成としたものである。 Among fuel cells, for example, a molten carbonate type fuel cell has an electrolyte plate in which a molten carbonate is infiltrated into a porous body as an electrolyte and is sandwiched from both sides by both cathode and anode electrodes, and a cathode gas as a cathode gas on the cathode side. An oxidant gas (air, CO 2 ) is supplied and a fuel gas (H 2 ) as an anode gas is supplied to the anode side to generate power, and this cell is used as a separator. Thus, a stack is formed by stacking the number of stages according to the battery output.
上記燃料電池の各セルを積層するときの各セル間の仕切りとなるセパレータには、種々の型式のものがあるが、近年では、セパレータ自体に貫通マニホールドを備えて、該マニホールドを介して各セルのカソードとアノードへそれぞれ酸化剤ガスや燃料ガスを供給させるようにする内部マニホールド型のセパレータが主流となってきている。 There are various types of separators that serve as partitions between cells when the cells of the fuel cell are stacked. In recent years, the separator itself has a through manifold, and each cell passes through the manifold. An internal manifold type separator that supplies an oxidant gas and a fuel gas to the cathode and the anode, respectively, has become the mainstream.
かかる内部マニホールド型のセパレータは、図8乃至図10(イ)(ロ)にその一例の概略を示す如く、ほぼ同様の矩形状としてあるカソードマスク1、カソードコレクタ2、センタープレート3、アノードコレクタ4、アノードマスク5を順次積層した構成としてある。又、上記各部材1,2,3,4,5には、対向する2辺に沿って複数のカソードガス用マニホールド6とアノードガス用マニホールド7とをそれぞれ設けてある。
Such an internal manifold type separator has a
上記カソードマスク1とアノードマスク5の中央部分には、対応するカソード8又はアノード9を収容するための開口10,11がそれぞれ設けてあり、又、上記カソードコレクタ2及びアノードコレクタ4における上記各マスク1,5の開口10,11とそれぞれ対応する位置には、多数の貫通孔(図示せず)を設けるようにしてある。
The central portions of the
又、上記センタープレート3には、図9に示す如く、上記カソードガス用マニホールド6及びアノードガス用マニホールド7の周辺部に、該センタープレート3の両側に配されるカソードマスク1及びアノードマスク5との間にそれぞれガス流路となる所要の隙間を形成するためのマスク支持用凹凸部12が多数形成してある。又、上記各マスク1,5の開口10,11と対応する中央部分には、該各マスク1,5の開口10,11に収容されるカソード8やアノード9との間にガス流路となる所要の隙間を所定方向に配列させて形成するための電極支持用凹凸部13が、たとえば波型に形成してある。
Further, the
よって、図10(イ)(ロ)に示す如く、上記センタープレート3の両側に、カソードマスク1とアノードマスク5をそれぞれ配置した状態にて、外周縁部同士を気密に連結すると共に、センタープレート3とカソードマスク1のアノードガス用マニホールド7の周縁部同士、及び、センタープレート3とアノードマスク5のカソードガス用マニホールド6の周縁部同士をそれぞれ気密に接合することにより、センタープレート3と、カソードマスク1及び該カソードマスク1の開口10に収納されるカソード8との間に、上記カソードガス用マニホールド6と連通するガス流路を形成させて、カソード8の全面に酸化剤ガスを供給できるようにし、同様に、センタープレート3と、アノードマスク5及び該アノードマスク5の開口11に配されるアノード9との間に、アノードガス用マニホールド7と連通するガス流路を形成させて、アノード9の全面に燃料ガスを供給できる構成としてある。
Accordingly, as shown in FIGS. 10 (a) and 10 (b), the outer peripheral edge portions are hermetically connected to each other with the
更に、上記と同様の燃料電池セパレータを製造する際に、上記カソードマスク1、センタープレート3、アノードマスク5を、いずれも、外縁(外周縁部)に所定形状に切断するための外縁切代を備え、且つ上記カソードガス用マニホールド6とアノードガス用マニホールド7を加工せずにマニホールド切代として残した状態で所要形状にプレス加工する。次いで、上記カソードマスク1、センタープレート3、アノードマスク5を位置合わせした状態で重ねた後、該各構成部品の外周縁部、カソードガス用マニホールド6の内周端部及びアノードガス用マニホールド7の内周端部となる位置をそれぞれ一体に接合する。しかる後、外縁切代とマニホールド切代とを切断除去するようにしたものが従来提案されている(たとえば、特許文献1参照)。
Furthermore, when manufacturing a fuel cell separator similar to the above, the
ところで、上記センタープレート3は、上述したように、片面に酸化剤ガスが接触して流れ、もう一方の面に燃料ガスが接触して流れる構造となっているため、酸化剤側の面は酸化雰囲気に曝される一方、燃料側の面は還元雰囲気に曝されるようになる。このため、上記した酸化剤側と燃料側のいずれの雰囲気でも耐食性を確保するという見地から、該センタープレート3は、酸化剤側の表面の材質をステンレスとし、且つ燃料側の表面の材質をニッケルとしてなるバイポーラプレートとすることが要求されている。
By the way, the
そのため、上記燃料電池セパレータ用のセンタープレート3を製造する場合、従来は、ステンレス鋼板とニッケル鋼板とを積層して一体に接合(圧接)してなるクラッド鋼板を素材として用いるようにしてあり、該クラッド鋼板を所要の大きさに切断した後、プレス加工により上述したようなマスク支持用凹凸部12や電極支持用凹凸部13、更には、カソードガス用マニホールド6やアノードガス用マニホールド7の周縁部形状等の所定の凹凸部を成形して、ステンレス表面とニッケル表面とを備えてなるバイポーラプレートとしてのセンタープレート3を製造するようにしている。(たとえば、特許文献2参照)。
Therefore, when manufacturing the
ところが、上記燃料電池セパレータのセンタープレート3として用いるバイポーラプレートを製造するための素材としているクラッド鋼板は、ステンレス鋼板の片側のみにニッケル鋼板を積層してなる片面クラッド鋼板であり、仕様が特殊なため、比較的大型の燃料電池のセパレータに要求されるような1m×2m程度の大面積の素材を製造できるメーカが限られていて、安定供給の面で難が生じる虞があり、又、素材コストも非常に高価なものとなってしまうというのが実状である。
However, the clad steel plate used as a material for manufacturing the bipolar plate used as the
ところで、金属表面処理の技術分野では、或る金属の表面に、めっきやプレーティング等の手法により別の金属の層(被膜)を形成させることが広く一般に行われている。このことに鑑みて、平板状のステンレス鋼板の片面のみに、めっきやプレーティング等の手法により、ニッケル層(ニッケルめっき被膜)を形成させるようにすれば、片面の表面材質をステンレス鋼板そのままのステンレスとし、且つもう一方の面の表面材質を上記ニッケル層によるニッケルとして、それぞれの表面において上述した燃料電池セパレータのセンタープレートに要求されるような酸化剤側の酸化雰囲気と燃料側の還元雰囲気に対する耐食性を確保できる機能を備えるバイポーラプレートを製造できると考えられる。 By the way, in the technical field of metal surface treatment, it is widely performed to form another metal layer (film) on a surface of a certain metal by a technique such as plating or plating. In view of this, if a nickel layer (nickel plating film) is formed on only one surface of a flat stainless steel plate by a technique such as plating or plating, the surface material of one surface is made of stainless steel as it is. And the surface material of the other surface is nickel by the nickel layer, and the corrosion resistance to the oxidizing atmosphere on the oxidizer side and the reducing atmosphere on the fuel side as required for the center plate of the fuel cell separator described above on each surface It is considered that a bipolar plate having a function capable of securing the above can be manufactured.
しかし、上記燃料電池セパレータのセンタープレート3として用いるには、図9に示した如きマスク支持用凹凸部12や電極支持用凹凸部13等の所定の凹凸部をプレス加工によって成形する必要がある。このため、上記ステンレス鋼板の片面にめっきによるニッケル層を形成させてなる平板状のバイポーラプレートに対してプレス加工を行うと、ステンレス鋼板の表面よりニッケル層が剥離するという問題が生じる虞がある。
However, in order to use it as the
一方、平板状のステンレス鋼板に対し、先ず、プレス加工を行って上記マスク支持用凹凸部12や電極支持用凹凸部13等の所定の凹凸部を成形し、しかる後、この所要形状に成形されたプレス材に対してニッケルめっきを施すようにする場合は、上記のような凹凸形状を有するプレス材の片面のみをめっき液に浸すことが難しいため、片面のみにニッケル層としてのめっき被膜を形成させることは困難である。
On the other hand, a flat stainless steel plate is first pressed to form the predetermined uneven portions such as the mask supporting
そこで、本発明は、プレス加工による凹凸形状を有してなり且つ母材の片面のみにめっき被膜を形成してなる片面めっきプレス材の製造方法、及び、該方法に基づく燃料電池セパレータ用バイポーラプレートの製造方法、並びに、該各製造方法の実施に用いる片面めっき装置を提供しようとするものである。 Accordingly, the present invention relates to a method for producing a single-sided plating press material having a concavo-convex shape formed by pressing and forming a plating film only on one side of a base material, and a bipolar plate for a fuel cell separator based on the method And a single-side plating apparatus used for carrying out each of the manufacturing methods.
本発明は、上記課題を解決するために、請求項1に対応して、電極板の両側に、所要形状にプレス加工してなるプレス材を、めっき加工対象面を外側にしてそれぞれ配置し、該各プレス材を、重ね合わせ方向の両側から締め付けて上記電極板に密着させて取り外し可能に一体に保持させると共に、該各プレス材の外周部又は外周部と締付け位置開口部を水密にシールし、しかる後、上記一体としてある電極板及びプレス材を、所要のめっき液に浸漬させて電気めっき処理を行うことにより、上記プレス材の外側に露出されている片面のみにめっき皮膜を形成させるようにする片面めっきプレス材の製造方法とする。 In order to solve the above-mentioned problem, the present invention, corresponding to claim 1, respectively, press materials formed by pressing into the required shape on both sides of the electrode plate, respectively, with the plating target surface facing outside, Each press material is clamped from both sides in the overlapping direction and is brought into close contact with the electrode plate so as to be detachably held integrally, and the outer peripheral portion or the outer peripheral portion of the press material and the fastening position opening are sealed in a watertight manner. Thereafter, the electrode plate and the press material that are integrated with each other are immersed in a required plating solution and electroplated to form a plating film only on one surface exposed to the outside of the press material. It is set as the manufacturing method of the single-sided plating press material to make.
又、請求項2に対応して、電極板の両側に、プレス加工により燃料電池セパレータのセンタープレートに必要とされる所定の凹凸部を成形してなるステンレス製のプレス材を、上記センタープレートとするときに燃料側の表面となる面を外側にしてそれぞれ配置し、該各プレス材を、重ね合わせ方向の両側から締め付けて上記電極板に密着させて取り外し可能に一体に保持させると共に、該各プレス材の外周部又は外周部と締付け位置開口部を水密にシールし、しかる後、上記一体としてある電極板及びプレス材を、ニッケルめっき液に浸漬させて電気めっき処理を行うことにより、上記ステンレス製のプレス材の燃料側の表面となる片面のみにニッケルめっき皮膜を形成させるようにする燃料電池セパレータ用バイポーラプレートの製造方法とする。 According to a second aspect of the present invention, there is provided a stainless steel pressing material obtained by forming predetermined irregularities required for the center plate of the fuel cell separator on both sides of the electrode plate by pressing. And the respective pressing materials are clamped from both sides in the stacking direction to be in close contact with the electrode plate so as to be detachable and integrally held. The outer peripheral portion of the press material or the outer peripheral portion and the tightening position opening are sealed in a watertight manner, and then the electrode plate and the press material that are integrated with each other are immersed in a nickel plating solution to perform the electroplating process. Of a bipolar plate for a fuel cell separator in which a nickel-plated film is formed only on one side which is the surface on the fuel side of a metal press material To.
更に、請求項3に対応して、所要形状にプレス加工してなるプレス材を両側に配置できるようにしてある電極板と、該電極板の両側に配置した各プレス材を重ね合わせ方向の両側から締め付けて取り外し可能に一体に保持させるための締付装置と、上記各プレス材の外周部又は外周部と締付け位置開口部を水密にシールするためのシール部材と、上記一体としてある電極板及びプレス材を所要のめっき液に浸漬させて電気めっき処理するためのめっき槽とを備えてなる構成を有する片面めっき装置とする。
Further, according to
上記構成において、プレス材をステンレス製とし、めっき槽内のめっき液をニッケルめっき液とした構成とする。 In the above configuration, the press material is made of stainless steel, and the plating solution in the plating tank is a nickel plating solution.
又、上記各構成における締付装置を、各プレス材と電極板の対応する位置に穿設したボルト挿通孔に貫通させて配置するボルトと、該ボルトに螺着させるナットと、締付け位置の開口部をシールするシール部材とからなる構成とする。 In addition, the tightening device in each of the above-described structures is provided with a bolt disposed through a bolt insertion hole formed in a corresponding position of each press material and the electrode plate, a nut screwed to the bolt, and an opening at the tightening position. And a sealing member for sealing the portion.
更に、上述の各構成における電極板を、プレス材よりもやや大きな外形を有するものとし、電極板の両側に配置するプレス材の外周部をシールするためのシール部材を、電極板の外周端部を跨ぐように配置して、上記各プレス材の外周縁部に全周に亘り貼り付けるようにしたシールテープとした構成としたり、電極板を、プレス材と同等か又はプレス材よりも大きな外形を有するものとし、電極板の両側に配置するプレス材の外周部をシールするためのシール部材を、各プレス材の電極板に臨む内側面の外周縁部と、電極板の表面との間に介在させるパッキンとした構成としたり、電極板を、プレス材よりも一回り小さい外形を有するものとし、電極板の両側に配置するプレス材の外周部をシールするためのシール部材を、電極板の外周部よりも外方へ突出する各プレス材の外周縁部同士の間に、該各プレス材の外周縁部の内側面に密着するように介在させるパッキンとした構成とする。 Further, the electrode plate in each of the above-described configurations has a slightly larger outer shape than the press material, and a sealing member for sealing the outer periphery of the press material disposed on both sides of the electrode plate It is arranged so as to straddle, and it is configured as a seal tape that is attached to the outer peripheral edge of each of the above press materials over the entire circumference, or the electrode plate has an outer shape that is equal to or larger than the press material A sealing member for sealing the outer peripheral portion of the press material disposed on both sides of the electrode plate is provided between the outer peripheral edge portion of the inner surface facing the electrode plate of each press material and the surface of the electrode plate. It is configured as an intervening packing, or the electrode plate has an outer shape that is slightly smaller than the press material, and a sealing member for sealing the outer periphery of the press material disposed on both sides of the electrode plate is provided on the electrode plate. The outer periphery Also between the outer peripheral edge portions of each press member protruding outwardly, a configuration in which a packing is interposed so as to be in close contact with the inner surface of the outer peripheral edge portion of the respective pressed material.
本発明によれば、以下の如き優れた効果を発揮する。
(1)電極板の両側に、所要形状にプレス加工してなるプレス材を、めっき加工対象面を外側にしてそれぞれ配置し、該各プレス材を、重ね合わせ方向の両側から締め付けて上記電極板に密着させて取り外し可能に一体に保持させると共に、該各プレス材の外周部又は外周部と締付け位置開口部を水密にシールし、しかる後、上記一体としてある電極板及びプレス材を、所要のめっき液に浸漬させて電気めっき処理を行うことにより、上記プレス材の外側に露出されている片面のみにめっき皮膜を形成させるようにする片面めっきプレス材の製造方法、及び、所要形状にプレス加工してなるプレス材を両側に配置できるようにしてある電極板と、該電極板の両側に配置した各プレス材を重ね合わせ方向の両側から締め付けて取り外し可能に一体に保持させるための締付装置と、上記各プレス材の外周部又は外周部と締付け位置開口部を水密にシールするためのシール部材と、上記一体としてある電極板及びプレス材を所要のめっき液に浸漬させて電気めっき処理するためのめっき槽とを備えてなる構成を有する片面めっき装置としてあるので、プレス加工による所定の凹凸部を有し且つ片面にのみめっき皮膜を形成してなる片面めっきプレス材を製造でき、平板状の鋼板にめっき処理を施した後、プレス加工する場合に生じるようなめっき皮膜の剥離の虞を解消できる。又、各プレス材を電極板の両側に密着させた状態でめっき処理を施すことができるため、めっき電流を該各プレス材の面内で均一化できて、該各プレス材の外側に露出された面に形成させるめっき皮膜の厚さの均一化を図ることができる。更に、上記各プレス材が薄い場合であっても、電極板に保持させることにより補強できるため、該各プレス材がめっき処理する際に変形する虞や、めっき槽内でめっき液を撹拌する場合に所定位置より移動する虞を未然に防止することができる。
(2)電極板の両側に、プレス加工により燃料電池セパレータのセンタープレートに必要とされる所定の凹凸部を成形してなるステンレス製のプレス材を、上記センタープレートとするときに燃料側の表面となる面を外側にしてそれぞれ配置し、該各プレス材を、重ね合わせ方向の両側から締め付けて上記電極板に密着させて取り外し可能に一体に保持させると共に、該各プレス材の外周部又は外周部と開口部を水密にシールし、しかる後、上記一体としてある電極板及びプレス材を、ニッケルめっき液に浸漬させて電気めっき処理を行うことにより、上記ステンレス製のプレス材の燃料側の表面となる片面のみにニッケルめっき皮膜を形成させるようにする燃料電池セパレータ用バイポーラプレートの製造方法、及び、上述した片面めっき装置の構成において、プレス材をステンレス製とし、めっき槽内のめっき液をニッケルめっき液とした構成とすることにより、プレス加工による所定の凹凸部を有し、且つ燃料側の表面となる面の材質をニッケルとし、酸化剤側の表面となる面の材質をステンレスとしてなるバイポーラプレートを製造できる。よって、従来、クラッド鋼を素材としていた場合に比して、素材となるステンレス鋼板や、ニッケルめっき処理を行うためのニッケルめっき液は安定した供給を受けることができると共に、素材コストを削減することが可能になる。
(3)締付装置を、各プレス材と電極板の対応する位置に穿設したボルト挿通孔に貫通させて配置するボルトと、該ボルトに螺着させるナットとからなる構成とすることにより、電極板の両側にプレス材を取り外し可能に密着させる構成を容易に実現できる。
(4)電極板を、プレス材よりもやや大きな外形を有するものとし、電極板の両側に配置するプレス材の外周部をシールするためのシール部材を、電極板の外周端部を跨ぐように配置して、幅方向両端縁部を、上記各プレス材の外周縁部に周方向の全周に亘り貼り付けるシールテープとした構成としたり、又は、電極板を、プレス材と同等か又はプレス材よりも大きな外形を有するものとし、電極板の両側に配置するプレス材の外周部をシールするためのシール部材を、各プレス材の電極板に臨む内側面の外周縁部と、電極板の表面との間に介在させるパッキンとした構成としたり、又は、電極板を、プレス材よりも一回り小さい外径を有するものとし、電極板の両側に配置するプレス材の外周部をシールするためのシール部材を、電極板の外周部よりも外方へ突出する各プレス材の外周縁部同士の間に、該各プレス材の外周縁部の内側面に密着するように介在させるパッキンとした構成とすることにより、各プレス材の外周部のシールを容易に且つ確実に行なうことができる。
According to the present invention, the following excellent effects are exhibited.
(1) On each side of the electrode plate, press materials formed into a required shape are arranged with the surface to be plated facing outside, and the respective press materials are clamped from both sides in the overlapping direction, and the electrode plate The outer peripheral portion of each press material or the outer peripheral portion and the tightening position opening are sealed in a watertight manner, and then the integrated electrode plate and press material are A method of manufacturing a single-sided plating press material that forms a plating film only on one side exposed to the outside of the press material by immersing it in a plating solution and performing an electroplating process, and pressing into a required shape The press plate that can be placed on both sides of the press plate and the press plates placed on both sides of the electrode plate are tightened from both sides in the stacking direction so that they can be removed. A clamping device for holding the pressing member, a sealing member for watertightly sealing the outer peripheral portion or the outer peripheral portion of each of the press materials and the tightening position opening, and the electrode plate and the pressing material that are integrated with the required plating solution. A single-side plating apparatus having a structure including a plating tank for electroplating by immersing in a single-side plating having a predetermined uneven portion by press working and forming a plating film only on one side A press material can be manufactured, and the possibility of peeling of the plating film, which occurs when the flat steel plate is plated and then pressed, can be eliminated. In addition, since the plating process can be performed in a state where each press material is in close contact with both sides of the electrode plate, the plating current can be made uniform within the surface of each press material and exposed to the outside of each press material. The thickness of the plating film formed on the surface can be made uniform. Furthermore, even if each of the press materials is thin, it can be reinforced by being held on the electrode plate, so that the press materials may be deformed during the plating process, or when the plating solution is stirred in the plating tank Therefore, it is possible to prevent the possibility of moving from a predetermined position.
(2) The surface on the fuel side when a stainless steel pressing material formed by forming predetermined irregularities required for the center plate of the fuel cell separator on both sides of the electrode plate is the center plate. The pressing surfaces are arranged on the outside, and the press materials are clamped from both sides in the overlapping direction so as to be in close contact with the electrode plate and detachably held together, and the outer periphery or outer periphery of each press material Then, the electrode plate and the press material as a single unit are immersed in a nickel plating solution and electroplating is performed, whereby the surface on the fuel side of the stainless steel press material is sealed. A method for manufacturing a bipolar plate for a fuel cell separator in which a nickel plating film is formed only on one side, and the one-side plating described above In the configuration of the device, the press material is made of stainless steel, and the plating solution in the plating tank is made of nickel plating solution. A bipolar plate can be manufactured in which the material is nickel and the surface of the oxidant side is stainless. Therefore, compared to the conventional case of using clad steel as a raw material, the stainless steel plate used as the raw material and the nickel plating solution for performing nickel plating treatment can receive a stable supply and reduce the material cost. Is possible.
(3) By configuring the tightening device to include a bolt that is inserted through a bolt insertion hole formed in a corresponding position of each press material and the electrode plate, and a nut that is screwed to the bolt. A configuration in which the press material is detachably attached to both sides of the electrode plate can be easily realized.
(4) The electrode plate has a slightly larger outer shape than the press material, and a sealing member for sealing the outer peripheral portion of the press material disposed on both sides of the electrode plate so as to straddle the outer peripheral end portion of the electrode plate The width direction both end edges are configured as a seal tape that is attached to the outer peripheral edge of each press material over the entire circumference in the circumferential direction, or the electrode plate is equivalent to the press material or pressed. The sealing member for sealing the outer periphery of the press material disposed on both sides of the electrode plate, the outer peripheral edge of the inner surface facing the electrode plate of each press material, and the electrode plate In order to seal the outer peripheral part of the press material arranged on both sides of the electrode plate, with a configuration in which the packing is interposed between the surface and the electrode plate has a slightly smaller outer diameter than the press material The sealing member of the electrode plate By adopting a structure in which the packing is interposed between the outer peripheral edges of each press material protruding outward from the peripheral portion so as to be in close contact with the inner side surface of the outer peripheral edge of each press material, Sealing of the outer periphery of the material can be performed easily and reliably.
以下、本発明を実施するための最良の形態を図面を参照して説明する。 The best mode for carrying out the present invention will be described below with reference to the drawings.
図1(イ)(ロ)乃至図5は本発明の片面めっきプレス材の製造方法の一例として、燃料電池セパレータ用バイポーラプレートの製造方法、及び、該方法の実施に用いる片面めっき装置の実施の一形態を示すもので、以下のような構成としてある。 1 (a) (b) to FIG. 5 show an example of a method for producing a single-sided plating press material of the present invention, a method for producing a bipolar plate for a fuel cell separator, and an implementation of a single-sided plating apparatus used for carrying out the method. It shows one form and has the following configuration.
すなわち、上記片面めっき装置は、所要の矩形状としてある電極板14と、所要形状のステンレス鋼板をプレス加工することにより図9に示した如き燃料電池セパレータのセンタープレートにおけるマスク支持用凹凸部12や電極支持用凹凸部13等の所定の凹凸部と同様の凹凸部(図1では凹凸部の記載を省略してある)を成形してなるステンレス製のプレス材15と、上記電極板14の両側に、上記プレス材15を、燃料電池セパレータのセンタープレートとして使用する際に燃料側表面となる面15aを外側にしてそれぞれ配置した状態で、上記各プレス材15同士を重ね合わせた方向の両側から取り外し可能に締め付けて上記電極板14の両側面にそれぞれ密着させて保持できるようにする締付装置と、上記電極板14に密着させた各プレス材15の外周部と電極板14との間、及び、各プレス材15の締付位置の開口部をそれぞれ水密にシールできるようにする所要のシール部材と、ニッケルめっき槽16を備えた構成とする。これにより、上記電極板14の両側に、各プレス材15を上記した如き所要の向きでそれぞれ配置した後、締付装置にて締め付けて上記電極板14と各プレス材15とを一体化すると共に、上記各プレス材15の外周部及び開口部をすべてシール部材にてシールしてなる組立体17を形成する。しかる後、該組立体17を、上記ニッケルめっき槽16内の図示しないニッケルめっき液に浸漬させて、上記めっき槽16側が陽極、上記電極板14側が陰極となるように通電することにより、各プレス材15の外側に露出された燃料側表面となる面15aのみにニッケルめっき処理を施すようにする。このようにしてプレス加工によるマスク支持用凹凸部12や電極支持用凹凸13部等の所定の凹凸部を有し且つ燃料側表面となる片面がニッケル層(ニッケルめっき被膜)で、もう一方の酸化剤側表面となる面がステンレスとしてなる燃料電池セパレータ用バイポーラプレートを製造するようにする。
That is, the single-side plating apparatus presses a required
以下、詳述する。 Details will be described below.
上記片面めっき処理の対象とする各プレス材15は、図2に示す如く、所望する燃料電池セパレータのセンタープレートよりも一回り大きい矩形状のステンレス鋼板に、プレス加工により、上記所定の凹凸部を成形してある。更に、外縁(外周縁部)に所定形状に切断するための平板状の外縁切代18を備える。且つ対向する2辺に沿う方向の所要間隔位置に、図2に二点鎖線で示す如く、後の工程で切除することによりカソードガス用マニホールドとアノードガス用マニホールドを交互に形成するためのマニホールド切代19を設けた形状としてある。更に、上記各マニホールド切代19の内側となる幅方向所要間隔位置に、それぞれボルト挿通孔20を穿設した構成としてある。
As shown in FIG. 2, each of the
上記電極板14は、たとえば、銅製として、上記各プレス材15よりもやや大きい矩形状としてあり、且つ上記各プレス材15のボルト挿通孔20と個別に対応する個所に、それぞれボルト挿通孔21を穿設してなる構成としてある。
The
上記締付装置は、本実施の形態では、上記電極板14の両側に各プレス材15を配置した状態にて、単に各プレス材15同士を両側から締め付けておくためのものと、各プレス材15同士を両側から締め付けると共に、上記電極板14への通電を行う機能を有するものとの2種類を使用するようにしてある。
In the present embodiment, the fastening device includes a device for simply fastening the
すなわち、上記各プレス材15同士の締め付け機能及び電極板14への通電を行う機能を有する締付装置は、上記プレス材15と電極板14に幅方向に配列して設けてあるボルト挿通孔20,21のうち、所要の間隔を隔てた複数個所(図では2個所)のボルト挿通孔20,21に、上記電極板14と各プレス材15の重ね合わせ寸法よりも所要寸法長尺としてある銅製の両ねじボルト22を、両端部が外方にそれぞれ所要寸法ずつ突出するようにボルト挿通孔20と21に貫通させ、該各両ねじボルト22の両端部に、各プレス材15の外側よりそれぞれノブ付きナット23を取り外し可能に螺着させて、後述するシール部材、押え金具26aを介して締め付ける構成としてある。
In other words, the clamping device having the function of clamping the
一方、単なる締め付けを行うためのものとしては、残るボルト挿通孔20,21に使用するもので、一方のプレス材15の外側よりボルト(貫通ボルト)24を挿通させると共に、該ボルト24の先端部に、他方のプレス材15の外側よりナット25を取り外し可能に螺着させて、後述するシール部材、ワッシャ27を介して締め付ける構成としてある。
On the other hand, as a mere tightening, it is used for the remaining bolt insertion holes 20 and 21, and a bolt (through bolt) 24 is inserted from the outside of one
上記各プレス材15における各ボルト挿通孔20は、それぞれが各プレス材15における開口部となる。このため、図4(イ)に示す如く、上記両ねじボルト22を貫通配置させるボルト挿通孔20の部分には、該両ねじボルト22の両端部に、シール部材として、ニッケルめっき液に侵されない材質製、たとえば、ウレタン製のシールリング26を予め嵌めた後、押え金具26aを嵌着してから上記ノブ付きナット23を螺着させて締め込むことにより、該シールリング26を上記各プレス材15のボルト挿通孔20に外側から密着させて水密シールを行うようにしてある。
Each
又、上記各ボルト24を挿通配置させるボルト挿通孔20の部分については、図4(ロ)に示す如く、上記ボルト24の頭部とプレス材15の外側面との間、及び、該ボルト24に螺着させるナット25とプレス材15の外側面との間に、それぞれワッシャ27と、上記と同様のシール部材としてのシールリング28とを介在させるように配置した状態で上記ナット25の締め付けを行うことにより、上記シールリング28を各プレス材15のボルト挿通孔20に外側から密着させて水密シールを行うようにしてある。
Further, the bolt insertion holes 20 through which the
上記プレス材15の外周部と電極板14との間をシールするための構成としては、たとえば、図5に示す如く、上記各プレス材15の外周縁部に、電極板14の外周端部を跨ぐように配置するシール部材としてのシールテープ29の幅方向両端縁部を、それぞれ周方向の全周に亘り貼り付けることにより水密シールを行うようにしてある。なお、この場合、上記電極板14の外周端部は、その両側面に滑らかに連なる円弧断面形状となるようにして、上記シールテープ29を貼り付けるときに角が当たらないようにすることが好ましい。
As a configuration for sealing between the outer peripheral portion of the
上記のようにして組み立ててなるプレス材組立体17は、ニッケルめっき槽16内のニッケルめっき液に浸漬させるようにする。この場合は、図1(ロ)に示す如く、プレス材組立体17を上下方向に配置して、その上部側に位置する両ねじボルト22の両端部が、プレス材組立体17の上方に水平に配置されるようにする。次に、図示しないホイスト等に支持させてなる電力供給用の梁部材30に、銅製の吊下部材31を介して吊下げるようにする。しかる後、上記梁部材30に図示しない電源の陰極側を接続して、該梁部材30、吊下部材31、両ねじボルト22を介し上記電極板14へ通電することにより、該電極板14の両側に密着させてある各プレス材15の外側面全面を陰極とさせることができるようにしてある。
The
一方、上記プレス材組立体17の下部に位置する両ねじボルト22の両端部には、上記プレス材組立体17を垂直な姿勢で安定させるための所要の錘り32を取り付けるようにしてある。
On the other hand,
以上のように構成されて、上記梁部材30に吊下げられている上記プレス材組立体17は、図示しないホイスト等の操作により、ニッケルめっき槽16内へ吊り下ろしてニッケルめっき液に浸漬させるようにする。この際、上記めっき槽16は陽極となるように接地させ、且つ上記梁部材30に電源の陰極側を接続して通電させると、上記電極板14に密着されて陰極となる各プレス材15では、露出している外側面のみにニッケルめっき被膜が形成されるようになる。なお、図1(ロ)では図示する便宜上、シールテープ29の記載を省略してある。又、図1(イ)(ロ)では図示する便宜上、各プレス材15と電極板14の大きさ及び厚さをほぼ同様のものとして示してある。
The
上記のようにして、所要の通電を行うことにより、上記プレス材15の外側に露出されている片面のみにニッケル層(ニッケルめっき被膜)が形成されると、プレス材組立体17をニッケルめっき槽16より取り出した後、上記両ねじボルト22とノブ付きナット23、及び、ボルト24とナット25をそれぞれ緩めて取り外すと共に、シールテープ29やシールリング26,28を取り外すようにする。これにより、プレス加工によるマスク支持用凹凸部12や電極支持用凹凸部13等の所定の凹凸部を有し且つ燃料側表面となる片面15aの材質をニッケルとし酸化剤側表面となる反対面の材質をステンレスとしてなる2枚の燃料電池セパレータ用バイポーラプレートが得られ、電極板14より取り外すことにより回収できるようになる。
When a nickel layer (nickel plating film) is formed only on one surface exposed to the outside of the
このように、本発明によれば、ステンレス鋼板をプレス加工して所定の凹凸部を成形してなるプレス材15とした後、片面にニッケル層を形成して燃料電池セパレータ用バイポーラプレートを製造できるため、平板状のステンレス鋼板にニッケルめっき処理を施した後、プレス加工する場合に生じるようなニッケル皮膜の剥離の虞を解消できる。又、従来のクラッド鋼板に比して、素材となるステンレス鋼板や、ニッケルめっき処理を行うためのニッケルめっき液は安定した供給を受けることができると共に、素材コストを削減することが可能になる。
As described above, according to the present invention, after the stainless steel plate is pressed to form the
又、上記においては各プレス材15を、プレス材15とほぼ同様の大きさを有する銅製の電極板14の両側に密着させた状態でニッケルめっき処理するようにしてあるため、めっき電流を各プレス材15の面内で全面に亘り均一化できて、該各プレス材15の外側に露出された面の全面に均一な厚さのニッケルめっき皮膜を形成させることができる。
Further, in the above, since each
更に、上記各プレス材15は、面積に対して厚さ寸法が小さいため、外力により比較的容易に変形し易いものであるが、2枚のプレス材15を上記電極板14に密着させて一体化してなるプレス材組立体17とした状態で、ニッケルめっき槽16内のニッケルめっき液に浸漬するようにしてあるため、上記各プレス材15を補強することができて、めっき処理を行う場合に各プレス材15が変形したり、めっき液の撹拌によって所定位置から移動してしまう虞を未然に防止することができる。
Further, each of the
更に、各両ねじボルト22及び各ボルト24を通すためのボルト挿通孔20は、各プレス材15におけるマニホールド切代19に設けるようにしてある。そのため、上記のようにして製造される燃料電池セパレータ用バイポーラプレートを、その後、燃料電池セパレータのセンタープレートとして完成させる際には、アノードガス用マニホールド及びカソードガス用マニホールドを設けるために上記ボルト挿通孔20が形成されているマニホールド切代19は切断除去されることになり、上記各ボルト挿通孔20が、燃料電池セパレータのセンタープレートとしての完成品に影響を与えることはない。
Further, the bolt insertion holes 20 through which the
次に、図6は、本発明の実施の他の形態を示すもので、図1(イ)(ロ)乃至図5に示したと同様の構成において、各プレス材15の外周部のシールとして、上記各プレス材15の外周縁部に沿ってシールテープ29を貼り付けて電極板14の外周端部を包み込むようにした構成に代えて、プレス材15の外周縁部の内側面と、電極板14の表面との間に、ニッケルめっき液に侵されない材質製のシール部材としてのパッキン33を介在させる構成としたものである。
Next, FIG. 6 shows another embodiment of the present invention. In the same configuration as shown in FIGS. 1 (A) to (B) to FIG. 5, as a seal of the outer peripheral portion of each
上記パッキン33を各プレス材15の外周縁部と電極板14の表面との間に介装する際の具体的手順としては、たとえば、上記各プレス材15の外周縁部の内側面に、予め上記パッキン33をニッケルめっき液に侵されない所要の粘着材を用いてリング状に貼り付けておき、しかる後、このパッキン33付きのプレス材15を、上記パッキン33が密着するように電極板14の両側に配置し、上記実施の形態と同様に、両ねじボルト22とノブ付きナット23、及び、ボルト24とナット25を用いて該各プレス材15同士を締め付けて電極板14に保持させるようにすればよい。
As a specific procedure for interposing the packing 33 between the outer peripheral edge portion of each
その他の構成は図1(イ)(ロ)乃至図5に示したものと同様であり、同一のものには同一符号が付してある。 Other configurations are the same as those shown in FIGS. 1A, 1B, and 5 and the same components are denoted by the same reference numerals.
本実施の形態によっても、図1(イ)(ロ)乃至図5に示した実施の形態と同様の効果を得ることができる。 Also according to the present embodiment, the same effects as those of the embodiment shown in FIGS.
次いで、図7は、本発明の実施の更に他の形態を示すもので、図1(イ)(ロ)乃至図5に示したと同様の構成において、電極板14を、プレス材15よりもやや大きいサイズとする構成に代えて、プレス材15よりもやや小さいサイズの電極板14を使用する場合を示すものである。
Next, FIG. 7 shows still another embodiment of the present invention. In the same configuration as shown in FIGS. 1 (A) to (B) to FIG. 5, the
この場合は、電極板14の外周部よりも外方へ突出する各プレス材15の外周縁部同士の間に、シール部材として、上記電極板14とほぼ同様の厚み寸法を有し且つニッケルめっき液に侵されない材質製のパッキン34を、全周に亘って介装させる。更に、上記各プレス材15の外縁切代18となる外周縁部における周方向所要間隔個所に設けたボルト孔35と、該各ボルト孔35と個別に対応するよう上記パッキン34における周方向所要間隔個所に設けたボルト孔36に、一方のプレス材15の外方よりボルト37をそれぞれ挿通させ、該ボルト37の先端部に、他方のプレス材15の外方よりナット38を螺着させて締め付けるようにする。これにより、上記各プレス材15の外周縁部の内側面を上記パッキン34に密着させて該各プレス材15の外周部を水密シールするようにしてある。
In this case, between the outer peripheral edge portions of the
その他の構成は図1(イ)(ロ)乃至図5に示したものと同様であり、同一のものには同一符号が付してある。 Other configurations are the same as those shown in FIGS. 1A, 1B, and 5 and the same components are denoted by the same reference numerals.
本実施の形態によっても、図1(イ)(ロ)乃至図5に示した実施の形態と同様の効果を得ることができる。 Also according to the present embodiment, the same effects as those of the embodiment shown in FIGS.
なお、本発明は上記実施の形態のみに限定されるものではなく、図6の実施の形態のように、電極板14の外周端部が外部に露出されている場合には、たとえば、該電極板14の外周縁部に、通電部材を兼ねた銅製の吊下部材31を直接接続して、両ねじボルト22を介することなく通電を行えるようにしたり、両ねじボルト22を介さずに、プレス材組立体17を垂直な姿勢とするための錘り32を上記電極板14の下端に直接取り付けるようにしてもよい。
Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment. When the outer peripheral end of the
締付装置としてのボルト22,24とナット23,25を設ける位置や数は、片面めっき処理の対象となるプレス材15の大きさや形状に応じて適宜変更してもよい。又、各プレス材15と電極板14のボルト挿通孔20,21に挿通させる両ねじボルト22に、ノブの付いていない単なるナットを螺着させて各プレス材15同士の外側からの締め付けを行わせるようにしてもよい。更に、上記電極板14の両側にプレス材15を密着させて重ね合わせ方向の両側から所要の力で締め付けて取外し可能に一体化することができれば、たとえば、クランプ等、ボルト22,24とナット23,25以外のいかなる締付装置を採用するようにしてもよい。
The positions and number of the
上記各実施の形態では燃料電池セパレータ用バイポーラプレートを製造するために、プレス材15をステンレス製とし、プレス材15の片面に形成させるめっき皮膜をニッケルとした場合について示したが、プレス加工によって成形される所要の凹凸形状を有し且つ片面にのみ母材とは異なる金属の皮膜(層)を有してなる構成とすることが所望される片面めっきプレス材を製造できるようにするために、プレス材の材質及び形成させるめっき皮膜の材質は、一般にプレス用の素材及びめっき用の素材として使用されているいかなる材質のものを使用してもよい。又、使用するプレス材は、製造を所望する片面めっきプレス材に対応させて外形や凹凸形状を適宜変更してもよい。
In each of the above embodiments, in order to manufacture a bipolar plate for a fuel cell separator, the pressing
プレス材15の外周部及び開口部となるボルト挿通孔20をシールするためのシール材としてのシールテープ29やシールリング26,28は、シール対象部位を水密にシールすることができ、且つ片面めっき処理に使用するめっき液に侵されない材質のものであれば、いかなる材質のものを採用するようにしてもよい。又、シールテープ29やシールリング26,28に代えて、ウレタンやポリテトラフルオロエチレン、ナイロン等の樹脂を直接貼り付けたり、隙間に充填したりするようにしてもよい。又、めっき処理前にプレス材にボルト挿通孔20以外の所要の開口部が形成されているような場合には、該開口部と電極板14との間に適宜所要のシール材を介在させて、プレス材の内側面側にめっき液が浸入しないように水密にシールするようにすればよい。
The
電極板14は、その両面に密着させるプレス材15よりも高い電気伝導率を有する材質であれば、銅以外の材質のものとしてもよく、又、プレス材15に対して電極板14を介した通電を行うときに、プレス材15に全面に亘りほぼ均等な電位を発生させることができるようにしてあれば、上記電極板14は、図3に二点鎖線で示す如く、所要個所に開口部39を設けたり、更には、格子状構造とする等してもよい。この場合には、電極板14の材料コストを削減したり、電極板14の軽量化を図る効果が期待できる。又、両ねじボルト22や吊下部材31も、上記電極板14と同様に、高い電気伝導率を有する材質のものであれば銅以外の材質のものとしてもよい。
The
その他本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。 Of course, various changes can be made without departing from the scope of the present invention.
12 マスク支持用凹凸部(凹凸部)
13 電極支持用凹凸部(凹凸部)
14 電極板
15 プレス材
15a 燃料側表面となる面(めっき加工対象面)
16 ニッケルめっき槽(めっき槽)
22 両ねじボルト(締付部材)
23 ノブ付きナット(締付部材)
24 ボルト(締付部材)
25 ナット(締付部材)
26 シールリング(シール部材)
28 シールリング(シール部材)
29 シールテープ(シール部材)
33 パッキン(シール部材)
34 パッキン(シール部材)
12 Uneven part for mask support (uneven part)
13 Uneven part for electrode support (uneven part)
14
16 Nickel plating tank (plating tank)
22 Double screw bolt (tightening member)
23 Nut with knob (tightening member)
24 bolts (tightening members)
25 Nut (Tightening member)
26 Seal ring (seal member)
28 Seal ring (seal member)
29 Seal tape (seal member)
33 Packing (seal member)
34 Packing (seal member)
Claims (8)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2006076677A JP2007254761A (en) | 2006-03-20 | 2006-03-20 | Method for manufacturing one side plating press material, and method for manufacturing bipolar plate for fuel cell separator, and single side plating equipment used in each method |
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CN110453269A (en) * | 2019-08-05 | 2019-11-15 | 广州林电科技有限公司 | It is a kind of with material folding and to block the electroplating device of function |
-
2006
- 2006-03-20 JP JP2006076677A patent/JP2007254761A/en active Pending
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CN110453269A (en) * | 2019-08-05 | 2019-11-15 | 广州林电科技有限公司 | It is a kind of with material folding and to block the electroplating device of function |
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