JP2009104878A - Method for manufacturing fuel cell separator, and method for manufacturing fuel cell - Google Patents

Method for manufacturing fuel cell separator, and method for manufacturing fuel cell Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for manufacturing a separator for a fuel cell capable of suppressing that a surface-treated film to which corrosion resistance or the like is imparted is formed between a masking material and a separator base material, and a method for manufacturing the fuel cell. <P>SOLUTION: The method for manufacturing the separator for the fuel cell has a masking process of masking a prescribed region of the peripheral part of the molding-processed separator material by the masking material, and the surface treatment process of forming the surface-treated film on the separator base material, and furthermore, this is equipped with a deburring process that deburring in the prescribed region is carried out before the masking process so that a gap is not formed between the separator base material and the masking material. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、燃料電池用セパレータの製造方法及び燃料電池の製造方法の技術に関する。   The present invention relates to a fuel cell separator manufacturing method and a fuel cell manufacturing method.

一般的に燃料電池は、電解質膜と、触媒層及び拡散層を含む一対の電極（アノード極及びカソード極）と、電極を挟持する一対の燃料電池用セパレータ（アノード極燃料電池用セパレータ及びカソード極燃料電池用セパレータ）とを有する。燃料電池の発電時には、アノード極に供給するアノードガスを水素ガス、カソード極に供給するカソードガスを酸素ガスとした場合、アノード極側では、水素イオンと電子とにする反応が行われ、水素イオンは電解質膜中を通りカソード極側に、電子は外部回路を通じてカソード極に到達する。一方、カソード極側では、水素イオン、電子及び酸素ガスが反応して水分を生成する反応が行われ、エネルギを放出する。   In general, a fuel cell includes an electrolyte membrane, a pair of electrodes (anode electrode and cathode electrode) including a catalyst layer and a diffusion layer, and a pair of fuel cell separators (anode electrode fuel cell separator and cathode electrode) sandwiching the electrodes. Fuel cell separator). At the time of power generation of the fuel cell, when the anode gas supplied to the anode electrode is hydrogen gas and the cathode gas supplied to the cathode electrode is oxygen gas, a reaction to form hydrogen ions and electrons is performed on the anode electrode side. Passes through the electrolyte membrane to the cathode electrode side, and electrons reach the cathode electrode through an external circuit. On the other hand, on the cathode side, hydrogen ions, electrons, and oxygen gas react to generate moisture, and energy is released.

燃料電池用セパレータには、カーボン系セパレータ、金属系セパレータ等がある。燃料電池用セパレータは、切削、研削等による加工、金型による打ち抜き、加圧成形等の成形加工により製造されるが、成形加工時に加えられる応力等により、燃料電池用セパレータの周縁部には、バリが発生する。   Examples of fuel cell separators include carbon separators and metal separators. The fuel cell separator is manufactured by cutting, grinding, etc., stamping with a mold, molding such as pressure molding, etc., but due to stress applied at the time of molding, the peripheral portion of the fuel cell separator is Burr occurs.

例えば、特許文献１，２には、カーボン系セパレータを流れる反応ガスの流通に支障を来さないため又はカーボン系セパレータの強度を確保するために、カーボン系セパレータの製造時に発生したバリを切削、研削等により除去する燃料電池用セパレータの製造方法が提案されている。   For example, in Patent Documents 1 and 2, in order not to hinder the flow of reaction gas flowing through the carbon separator or to ensure the strength of the carbon separator, burrs generated during the production of the carbon separator are cut, A method of manufacturing a fuel cell separator that is removed by grinding or the like has been proposed.

燃料電池用セパレータには、耐食性、親水性又は撥水性等を有する表面処理膜が形成されている。特に、金属系セパレータは、燃料電池の発電時に発生する水等によって、腐食され易いため、耐食性を有する表面処理膜が形成される。   A surface treatment film having corrosion resistance, hydrophilicity, water repellency and the like is formed on the fuel cell separator. In particular, since the metal separator is easily corroded by water or the like generated during power generation of the fuel cell, a surface treatment film having corrosion resistance is formed.

例えば、特許文献３，４には、金属系セパレータに耐食性を有する表面処理膜として樹脂膜を形成する燃料電池用セパレータの製造方法が提案されている。   For example, Patent Documents 3 and 4 propose a method of manufacturing a fuel cell separator in which a resin film is formed as a surface treatment film having corrosion resistance on a metal separator.

燃料電池用セパレータには、例えば、外部端子との接触抵抗の増加を抑えるため、燃料電池用セパレータに記録された文字等を視認するため等により、耐食性等を有する表面処理膜を形成しない領域を設ける場合がある。   In the fuel cell separator, for example, an area where a surface treatment film having corrosion resistance or the like is not formed is formed by, for example, visually checking characters recorded on the fuel cell separator in order to suppress an increase in contact resistance with the external terminal. May be provided.

例えば、特許文献５には、金属系セパレータにおいて、燃料電池の電圧を検出する電圧検出装置の端子が設けられる部分にマスキングをして、当該部分に耐食性膜が形成されないようにする燃料電池用セパレータの製造方法が提案されている。   For example, in Patent Document 5, a separator for a fuel cell in which a portion of a metal separator in which a terminal of a voltage detection device for detecting a voltage of a fuel cell is provided is masked so that a corrosion-resistant film is not formed on the portion. The manufacturing method of this is proposed.

特開２００４−３９３６５号公報JP 2004-39365 A 特開２００５−３３２７２２号公報JP 2005-332722 A 特開２００５−１５８４４１号公報JP 2005-158441 A 特開２００７−１２３００号公報JP 2007-12300 A 特許第３８９１０６９号公報Japanese Patent No. 389069

しかし、特許文献５の燃料電池用セパレータの製造方法では、加工、成形時に発生するバリによって、マスキング材とセパレータ基材との間に隙間が発生し、電圧検出装置の端子が設けられる部分にも表面処理膜が形成される場合がある。そうすると、電圧測定端子と燃料電池用セパレータとの接触抵抗が安定しなくなり、セル電圧検出精度が低下する場合がある。   However, in the method of manufacturing a separator for a fuel cell in Patent Document 5, a gap is generated between the masking material and the separator base material due to burrs generated during processing and molding, and the terminal of the voltage detection device is also provided. A surface treatment film may be formed. Then, the contact resistance between the voltage measuring terminal and the fuel cell separator may not be stable, and the cell voltage detection accuracy may be reduced.

本発明の目的は、マスキング材とセパレータ基材との間に耐食性等の表面処理膜が形成されることを抑制することができる燃料電池用セパレータの製造方法及び燃料電池の製造方法を提供することにある。   An object of the present invention is to provide a method for producing a fuel cell separator and a method for producing a fuel cell, which can suppress the formation of a surface treatment film such as corrosion resistance between a masking material and a separator substrate. It is in.

本発明の燃料電池用セパレータの製造方法は、成形加工したセパレータ基材の周縁部の所定領域をマスキング材でマスクするマスキング工程と、前記セパレータ基材に表面処理膜を形成する表面処理工程と、を有し、前記マスキング工程の前に、前記セパレータ基材と前記マスキング材との間に隙間が形成されないように前記所定領域内のバリを取るバリ取り工程をさらに備える。   The method for producing a separator for a fuel cell of the present invention includes a masking step of masking a predetermined region of a peripheral portion of a molded separator base material with a masking material, a surface treatment step of forming a surface treatment film on the separator base material, And a deburring step for removing burrs in the predetermined region so that a gap is not formed between the separator base material and the masking material before the masking step.

また、前記燃料電池用セパレータの製造方法において、前記バリ取り工程は、電解研磨であることが好ましい。   In the method for manufacturing a fuel cell separator, the deburring step is preferably electropolishing.

また、前記燃料電池用セパレータの製造方法において、前記バリ取り工程は、ショットブラスであることが好ましい。   In the method for manufacturing a fuel cell separator, the deburring step is preferably shot brass.

また、前記燃料電池用セパレータの製造方法において、前記表面処理工程では、樹脂膜を形成することが好ましい。   In the method for manufacturing a fuel cell separator, it is preferable that a resin film is formed in the surface treatment step.

また、前記燃料電池用セパレータの製造方法において、前記表面処理工程では、金属めっきを行うことが好ましい。   Moreover, in the manufacturing method of the said separator for fuel cells, it is preferable to perform metal plating in the said surface treatment process.

また、前記燃料電池用セパレータの製造方法において、前記所定領域は、外部端子との接触部又は燃料電池の情報を記録した情報記録部であることが好ましい。   In the fuel cell separator manufacturing method, it is preferable that the predetermined region is a contact portion with an external terminal or an information recording portion in which information on the fuel cell is recorded.

また、前記燃料電池用セパレータの製造方法において、外部端子は、燃料電池の電圧を検出する電圧検出装置の端子であることが好ましい。   Moreover, in the manufacturing method of the said separator for fuel cells, it is preferable that an external terminal is a terminal of the voltage detection apparatus which detects the voltage of a fuel cell.

また、前記燃料電池用セパレータの製造方法において、前記マスキング材は、マスキングゴムであることが好ましい。   In the method for manufacturing a fuel cell separator, the masking material is preferably a masking rubber.

また、本発明の燃料電池の製造方法は、膜−電極アッセンブリを前記燃料電池用セパレータの製造方法により得られる一対の燃料電池用セパレータで挟持する。   In the fuel cell production method of the present invention, the membrane-electrode assembly is sandwiched between a pair of fuel cell separators obtained by the fuel cell separator production method.

本発明によれば、成形加工したセパレータ基材の周縁部の所定領域をマスキング材でマスクするマスキング工程と、セパレータ基材に表面処理膜を形成する表面処理工程と、を有し、マスキング工程の前に、セパレータ基材とマスキング材との間に隙間が形成されないように所定領域内のバリを取るバリ取り工程をさらに備えることによって、マスキング材とセパレータ基材との間に耐食性等の表面処理膜が形成されることを抑制することができる燃料電池用セパレータの製造方法及び燃料電池の製造方法を提供することができる。   According to the present invention, the method includes a masking step of masking a predetermined region of the peripheral portion of the molded separator base material with a masking material, and a surface treatment step of forming a surface treatment film on the separator base material. Before the surface treatment such as corrosion resistance between the masking material and the separator base material, it is further equipped with a deburring step for removing burrs in a predetermined region so that no gap is formed between the separator base material and the masking material. The manufacturing method of the separator for fuel cells which can suppress that a film | membrane is formed, and the manufacturing method of a fuel cell can be provided.

本発明の実施の形態について以下説明する。   Embodiments of the present invention will be described below.

図１は、本発明の実施形態に係る燃料電池の構成の一例を示す模式断面図である。図１に示すように、燃料電池１は、膜−電極アッセンブリ１０と、燃料電池用セパレータとしてのアノード極セパレータ１２及びカソード極セパレータ１４と、接着部１６とを備えている。アノード極セパレータ１２の空洞部は、アノードガスが通るアノードガス流路１２ａであり、カソード極セパレータ１４の空洞部は、カソードガスが通るカソードガス流路１４ａである。   FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing an example of the configuration of a fuel cell according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, the fuel cell 1 includes a membrane-electrode assembly 10, an anode separator 12 and a cathode separator 14 as fuel cell separators, and an adhesive portion 16. The cavity of the anode separator 12 is an anode gas passage 12a through which the anode gas passes, and the cavity of the cathode separator 14 is a cathode gas passage 14a through which the cathode gas passes.

図１に示すように、膜−電極アッセンブリ１０は、電解質膜１８の一方の面にアノード極２０が、もう一方の面にカソード極２２が、電解質膜１８を挟んでそれぞれ対向するように形成されたものである。アノード極２０は、電解質膜１８の一方の面から不図示の触媒層、拡散層の順に配置されたものである。カソード極２２は、電解質膜１８の他方の面から触媒層、拡散層の順に配置されたものである。   As shown in FIG. 1, the membrane-electrode assembly 10 is formed such that the anode electrode 20 is formed on one surface of the electrolyte membrane 18, and the cathode electrode 22 is formed on the other surface with the electrolyte membrane 18 interposed therebetween. It is a thing. The anode electrode 20 is arranged in order of a catalyst layer (not shown) and a diffusion layer from one surface of the electrolyte membrane 18. The cathode electrode 22 is arranged in the order of the catalyst layer and the diffusion layer from the other surface of the electrolyte membrane 18.

本実施形態に用いられる電解質膜１８は、電子伝達性を有さずプロトン伝導性を有するものであれば特に制限されるものではない。例えば、パーフルオロスルホン酸系の樹脂膜、トリフルオロスチレン誘導体の共重合膜、リン酸を含浸させたポリベンズイミダゾール膜、芳香族ポリエーテルケトンスルホン酸膜等が挙げられる。   The electrolyte membrane 18 used in the present embodiment is not particularly limited as long as it does not have electron transfer properties but has proton conductivity. For example, a perfluorosulfonic acid resin film, a copolymer film of a trifluorostyrene derivative, a polybenzimidazole film impregnated with phosphoric acid, an aromatic polyether ketone sulfonic acid film, and the like can be given.

アノード極２０及びカソード極２２を構成する触媒層は、例えば、白金、ルテニウム等の金属触媒を担持したカーボンとパーフルオロスルホン酸系の電解質等とを混合して拡散層又は電解質膜１８上に成膜されたものである。上記カーボンとしては、例えば、アセチレンブラック、ファーネスブラック、チャンネルブラック、サーマルブラック等のカーボンブラック等が用いられる。   The catalyst layer constituting the anode electrode 20 and the cathode electrode 22 is formed on the diffusion layer or the electrolyte membrane 18 by mixing, for example, carbon carrying a metal catalyst such as platinum or ruthenium with a perfluorosulfonic acid electrolyte or the like. It is a film. Examples of the carbon include carbon black such as acetylene black, furnace black, channel black, and thermal black.

アノード極２０及びカソード極２２を構成する拡散層は、導電性が高く、反応ガスの拡散性が高い材料であれば特に制限されるものではないが、多孔質導電体材料であることが好ましい。例えば、カーボンクロス、カーボンペーパ等の多孔質カーボン材料等が挙げられる。   The diffusion layer constituting the anode electrode 20 and the cathode electrode 22 is not particularly limited as long as it is a material having high conductivity and high reaction gas diffusibility, but is preferably a porous conductor material. Examples thereof include porous carbon materials such as carbon cloth and carbon paper.

接着部１６は、燃料電池用セパレータ同士、燃料電池用セパレータと隣接する部材とをシールするために設けられている。接着部１６を構成する材料は、エポキシ系樹脂、シリコン系樹脂、フッ素系樹脂等の熱硬化性樹脂等が挙げられる。   The adhesion part 16 is provided in order to seal the separators for fuel cells, and the member adjacent to the separator for fuel cells. Examples of the material constituting the bonding portion 16 include thermosetting resins such as epoxy resins, silicon resins, and fluorine resins.

次に、燃料電池用セパレータについて説明する。   Next, the fuel cell separator will be described.

本発明の燃料電池用セパレータの製造方法は、成形加工したセパレータ基材の周縁部の所定領域をマスキング材でマスクするマスキング工程と、セパレータ基材に表面処理膜を形成する表面処理工程と、を有し、マスキング工程の前に、セパレータ基材とマスキング材との間に隙間が形成されないように所定領域内のバリを取るバリ取り工程をさらに備えるものである。   The method for producing a separator for a fuel cell according to the present invention includes a masking step of masking a predetermined region of a peripheral portion of a molded separator base material with a masking material, and a surface treatment step of forming a surface treatment film on the separator base material. And a deburring step for removing burrs in a predetermined region so that no gap is formed between the separator base material and the masking material before the masking step.

＜バリ取り工程＞
バリ取り工程は、後述するマスキング工程前に、成形加工したセパレータ基材とマスキング材との間に隙間が形成されないようにセパレータ基材の周縁部の所定領域内のバリを取るものである。本実施形態では、セパレータ基材の周縁部の所定領域内のバリを除去すればよいが、セパレータ基材の周縁部全周に亘ってバリを除去してもよい。セパレータ基材の周縁部の所定領域は、導電性、視認性等を確保するために、マスキングによって形成される表面処理膜を形成しない領域であり、例えば、後述する外部端子との接触部、燃料電池の情報を記録した情報記録部等がある。 <Deburring process>
The deburring step is to deburr a predetermined region in the peripheral portion of the separator base material so that no gap is formed between the molded separator base material and the masking material before the masking step described later. In the present embodiment, burrs in a predetermined region of the peripheral portion of the separator base material may be removed, but burrs may be removed over the entire peripheral portion of the separator base material. The predetermined region of the peripheral portion of the separator base material is a region where a surface treatment film formed by masking is not formed in order to ensure conductivity, visibility, and the like. For example, a contact portion with an external terminal described later, fuel There is an information recording unit that records battery information.

ここで、外部端子との接触部とは、例えば、燃料電池の電圧を測定することができる電圧検出装置の端子が設置される部分、燃料電池用セパレータにめっき処理する際に電圧を印加するための端子が設置される部分等である。また、燃料電池の情報とは、セパレータや燃料電池等の製造番号、燃料電池用セパレータをアノード極側とカソード極側とを逆に組み付けることを防止する識別コード等であって、凹凸、印字等により記録される。   Here, the contact portion with the external terminal is, for example, a portion where a terminal of a voltage detection device capable of measuring the voltage of the fuel cell is installed, in order to apply a voltage when plating the fuel cell separator This is the part where the terminals are installed. The fuel cell information includes the manufacturing number of the separator, fuel cell, etc., the identification code for preventing the fuel cell separator from being assembled reversely on the anode side and the cathode side, etc. Is recorded.

図２は、成形加工されたセパレータ基材の構成の一例を示す模式平面図である。図２に示すように、成形加工されたセパレータ基材２は、アノードガス入口２４、アノードガス出口２６と、カソードガス入口２８、カソードガス出口３０と、ガス流路３２と、冷却水入口３４と、冷却水出口３６と、を有する。ガス流路３２は、不図示のリブにより複数に分割されている。アノード極セパレータに用いる場合、ガス流路３２はアノードガス流路となり、アノードガスが、アノードガス入口２４からアノードガス流路を通りアノードガス出口２６へ排出される。カソード極セパレータに用いる場合、ガス流路３２はカソードガス流路となり、カソードガスが、カソードガス入口２８からカソードガス流路を通りカソードガス出口３０へ排出される。各入口、出口の配置等は特に制限されるものではない。セパレータ基材２の周縁部とは、図２の斜線部で示すセパレータ基材２の外側の縁、外周等を指す。   FIG. 2 is a schematic plan view showing an example of the configuration of a molded separator base material. As shown in FIG. 2, the molded separator base material 2 includes an anode gas inlet 24, an anode gas outlet 26, a cathode gas inlet 28, a cathode gas outlet 30, a gas flow path 32, and a cooling water inlet 34. And a cooling water outlet 36. The gas flow path 32 is divided into a plurality of ribs (not shown). When used for an anode separator, the gas flow path 32 becomes an anode gas flow path, and the anode gas is discharged from the anode gas inlet 24 through the anode gas flow path to the anode gas outlet 26. When used for a cathode separator, the gas flow path 32 becomes a cathode gas flow path, and the cathode gas is discharged from the cathode gas inlet 28 through the cathode gas flow path to the cathode gas outlet 30. The arrangement of each inlet and outlet is not particularly limited. The peripheral part of the separator base material 2 refers to the outer edge, outer periphery, etc. of the separator base material 2 indicated by the hatched portion in FIG.

セパレータ基材２の成形加工方法の一例を以下に説明する。セパレータ基材２が金属である場合、例えば、金属板を金型に投入して、打ち抜き加工を行うことにより所定の大きさ、形状に成形される。この際、各入口、出口等も同時に打ち抜き加工により成形され、ガス流路３２（リブも含む）は、打ち抜き加工時又は加工後、金型によるプレス成形により成形される。成形加工は、上記に限定されるものではなく、例えば、研削加工等により金属板を成形加工してもよい。   An example of a method for forming the separator substrate 2 will be described below. When the separator base material 2 is a metal, for example, it is formed into a predetermined size and shape by putting a metal plate into a mold and performing a punching process. At this time, the respective inlets, outlets, and the like are simultaneously formed by punching, and the gas flow path 32 (including ribs) is formed by press molding using a die during or after the punching. The forming process is not limited to the above. For example, the metal plate may be formed by grinding or the like.

セパレータ基材を構成する金属は、例えば、ＳＵＳ３１０，ＳＵＳ３０４，ＳＵＳ３１６等のステンレス、チタン、アルミ等が挙げられるが、必ずしも上記に限定されるものではない。   Examples of the metal constituting the separator substrate include stainless steel such as SUS310, SUS304, and SUS316, titanium, and aluminum, but are not necessarily limited to the above.

セパレータ基材がカーボンである場合、例えば、カーボンとバインダ樹脂とを混合した混合物を金型に投入して、プレス成形を行うことにより所定の大きさ、形状に成形される。この際、同時に各入口、出口、反応ガス流路等も成形される。成形加工は、上記に限定されるものではなく、例えば、混合物をプレス成形、押し出し成形等により板状にして、切削加工等により成形加工してもよい。   When the separator base material is carbon, for example, a mixture of carbon and a binder resin is put into a mold and press-molded to be molded into a predetermined size and shape. At this time, the respective inlets, outlets, reaction gas flow paths and the like are also formed. The molding process is not limited to the above. For example, the mixture may be formed into a plate shape by press molding, extrusion molding, or the like, and may be molded by cutting or the like.

カーボンは、例えば、人造黒鉛、カーボンブラック、ケッチェンブラック、アセチレンブラック等が挙げられる。   Examples of carbon include artificial graphite, carbon black, ketjen black, and acetylene black.

バインダ樹脂は、例えば、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、ポリカルボジイミド樹脂、尿素樹脂、メラミン樹脂、アルキド樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ジアリルフタレート樹脂、シリコン樹脂等、又はこれらの混合物が挙げられる。   Examples of the binder resin include phenol resin, epoxy resin, polycarbodiimide resin, urea resin, melamine resin, alkyd resin, unsaturated polyester resin, diallyl phthalate resin, silicon resin, and a mixture thereof.

図３は、図２のＡ−Ａ線におけるセパレータ基材の一部模式断面図である。上記説明したように、打ち抜き加工、切削加工等の成形加工により所定の大きさ、形状に成形加工されると、図３に示すように、セパレータ基材２の周縁部（図２に示す斜線部）には、バリ３８が発生している。特に金属系のセパレータ基材２の場合は、成形加工時の応力等によってセパレータ基材２の周縁部にバリが発生しやすい。これは、金属の延性等の性質によるものである。   FIG. 3 is a partial schematic cross-sectional view of the separator substrate taken along line AA in FIG. As described above, when the material is molded into a predetermined size and shape by a molding process such as punching or cutting, as shown in FIG. 3, the peripheral portion of the separator substrate 2 (the hatched portion shown in FIG. 2) ), A burr 38 is generated. In particular, in the case of the metallic separator base material 2, burrs are likely to occur at the peripheral edge portion of the separator base material 2 due to stress during the molding process. This is due to properties such as the ductility of the metal.

本実施形態において、セパレータ基材２の周縁部に発生したバリ３８のバリ取りは、特に制限されるものではないが、例えば、電解研磨、ショットブラスト、液体ホーニング、プレス等による平押し、レーザ研削等が挙げられる。特にバリが発生しやすい金属系のセパレータ基材には、バリを除去する時間を短縮することができる点で、電解研磨、ショットブラストが好ましい。また、セパレータ基材の周縁部の形状を丸くすることができる点で、電解研磨が好ましい。これにより、セパレータ基材とマスキング材との密着性を高めることができる。   In the present embodiment, the deburring of the burrs 38 generated at the peripheral edge of the separator base material 2 is not particularly limited. For example, electrolytic polishing, shot blasting, liquid honing, flat pressing with a press, laser grinding, etc. Etc. In particular, electrolytic polishing and shot blasting are preferable for metal separator base materials on which burrs are likely to occur because the time for removing burrs can be shortened. Moreover, electropolishing is preferable because the shape of the peripheral edge of the separator substrate can be rounded. Thereby, the adhesiveness of a separator base material and a masking material can be improved.

電解研磨によるバリ取り方法の一例について説明する。図４（イ），（ロ）は、電解研磨によるバリ取り方法の一例を説明するための図である。図４（イ），（ロ）に示すように、陽極をセパレータ基材２に、陰極を白金板４０にして、それぞれ治具４２に固定し、電解液に浸漬させる。そして、電解液を白金板４０からセパレータ基材２に向かって対流させながら、以下の条件で電解研磨を行う。電解研磨の条件は、例えば電流密度１〜１０Ａ／ｄｍ2、電解液ｐＨ３〜１０、好ましくはｐＨ６〜８、電解液温度５〜６０℃、好ましくは１５℃〜２５℃、浸漬時間１〜６０分の範囲である。また、電解液としては、例えば、硝酸ナトリウム、リン酸、硫酸、硝酸、塩酸等の単独又は混合液等が挙げられる。これにより、陰極に近い陽極部位、すなわちセパレータ基材２のバリ３８先端から溶解していき、バリ３８を除去することができる。 An example of a deburring method by electrolytic polishing will be described. FIGS. 4A and 4B are diagrams for explaining an example of a deburring method by electrolytic polishing. As shown in FIGS. 4A and 4B, the anode is the separator base 2 and the cathode is the platinum plate 40, respectively, fixed to the jig 42 and immersed in the electrolyte. Then, electrolytic polishing is performed under the following conditions while convection of the electrolytic solution from the platinum plate 40 toward the separator substrate 2. The electrolytic polishing conditions are, for example, current density of 1 to 10 A / dm 2 , electrolyte pH of 3 to 10, preferably pH of 6 to 8, electrolyte temperature of 5 to 60 ° C., preferably 15 ° C. to 25 ° C., immersion time of 1 to 60 minutes. Range. Examples of the electrolytic solution include sodium nitrate, phosphoric acid, sulfuric acid, nitric acid, hydrochloric acid and the like alone or in a mixed solution. Thereby, it melt | dissolves from the anode part near a cathode, ie, the burr | flash 38 front-end | tip of the separator base material 2, and the burr | flash 38 can be removed.

ショットブラストによるバリ取り方法の一例について説明する。図５（イ），（ロ）は、ショットブラストによるバリ取りの方法の一例を説明するための図である。図５（イ），（ロ）に示すように、セパレータ基材２を治具４２に固定し、セパレータ基材２の周縁部以外の部分にマスキング治具４６を設置し、ショットブラストガン４４等により、炭化ケイ素、アルミナ、シリカ、ＳＵＳ、くるみ等の粒子をセパレータ基材２の周縁部に高速で吹き付けバリ３８を研削する。ショットブラストガン４４による吹き付け圧力、吹き付け時間等のショットブラスト条件は、特に制限されるものではない。   An example of a deburring method by shot blasting will be described. FIGS. 5A and 5B are diagrams for explaining an example of a deburring method by shot blasting. As shown in FIGS. 5A and 5B, the separator base material 2 is fixed to a jig 42, a masking jig 46 is installed in a portion other than the peripheral edge of the separator base material 2, and a shot blast gun 44 or the like. Thus, particles such as silicon carbide, alumina, silica, SUS, and walnut are sprayed on the peripheral edge of the separator substrate 2 at high speed to grind the burrs 38. Shot blast conditions such as spray pressure and spray time by the shot blast gun 44 are not particularly limited.

また、液体ホーニングとは、ショットブラスト等に用いた粒子等と溶媒とを混合したものをセパレータ基材２の周縁部に高速で吹き付けてバリ３８を研削するものである。レーザ研削とは、ＹＡＧレーザ等をセパレータ基材２の周縁部に照射してバリ３８を研削するものである。   Further, the liquid honing is a method in which a burr 38 is ground by spraying a mixture of particles and the like used for shot blasting and the like and a solvent on the peripheral portion of the separator substrate 2 at a high speed. In the laser grinding, the burr 38 is ground by irradiating the peripheral edge of the separator substrate 2 with a YAG laser or the like.

本実施形態では、セパレータ基材とマスキング材（後述する）との間に隙間が形成されないようにバリ取りを行うものであって、図４（ロ），図５（ロ）に示すように完全に（平滑に）なるまでバリ３８を除去する必要はない。また、セパレータ基材とマスキング材との間の隙間とは、後述する表面処理工程において、表面処理膜を形成する溶剤等が染み込まない程度であればよい。   In the present embodiment, deburring is performed so that no gap is formed between the separator base material and the masking material (described later), and as shown in FIGS. It is not necessary to remove the burr 38 until it becomes smooth. Moreover, the clearance gap between a separator base material and a masking material should just be a grade which the solvent etc. which form a surface treatment film infiltrate in the surface treatment process mentioned later.

＜マスキング工程＞
マスキング工程は、セパレータ基材の周縁部の所定領域をマスキング材でマスクし、表面処理膜が形成されない領域を形成するものである。図６（イ）は、バリ取り後、マスキングしたセパレータ基材の一部模式断面図であり、図６（ロ）は、バリ取りせずに、マスキングしたセパレータ基材の一部模式断面図である。本実施形態では、セパレータ基材２の周縁部の所定領域にマスキングをしても、バリ取り工程によりセパレータ基材２の周縁部のバリ３８は除去されているため、図６（イ）に示すように、マスキング材４８とセパレータ基材２との間の密着性を確保することができる。そのため、その後の表面処理膜を形成するために用いられる溶剤等の染み込みにより、マスキングした部分に表面処理膜が形成されることを抑制することができる。しかし、セパレータ基材２の周縁部のバリ取りを行わず、セパレータ基材２の周縁部の所定領域にマスキングを行うと、図６（ロ）に示すように、マスキング材４８とセパレータ基材２との間に隙間５０が生じる場合がある。このような隙間５０が生じると、その後の表面処理膜を形成する溶剤等が染み込み、マスキングした部分にも表面処理膜が形成され易くなる。 <Masking process>
A masking process masks the predetermined area | region of the peripheral part of a separator base material with a masking material, and forms the area | region in which a surface treatment film | membrane is not formed. FIG. 6A is a partial schematic cross-sectional view of the separator base material masked after deburring, and FIG. 6B is a schematic cross-sectional view of a part of the separator base material masked without deburring. is there. In the present embodiment, even if masking is performed on a predetermined region of the peripheral portion of the separator base material 2, the burrs 38 on the peripheral portion of the separator base material 2 are removed by the deburring step. Thus, the adhesiveness between the masking material 48 and the separator base material 2 can be ensured. Therefore, it is possible to prevent the surface treatment film from being formed on the masked portion due to the penetration of the solvent or the like used to form the subsequent surface treatment film. However, if deburring of the peripheral portion of the separator base material 2 is not performed and masking is performed on a predetermined area of the peripheral portion of the separator base material 2, as shown in FIG. There may be a gap 50 between the two. When such a gap 50 is generated, a solvent or the like that forms the subsequent surface treatment film is soaked, and the surface treatment film is easily formed also on the masked portion.

例えば、上記説明した外部端子との接触部、燃料電池の情報を記録した情報記録部等の所定領域に表面処理膜が形成されると、外部端子との接触抵抗が高くなる場合や、情報記録部を視認することが困難となる場合がある。   For example, when a surface treatment film is formed in a predetermined area such as the above-described contact portion with an external terminal or an information recording portion in which fuel cell information is recorded, the contact resistance with the external terminal may increase or the information recording It may be difficult to visually recognize the portion.

本実施形態では、セパレータ基材２の周縁部の所定領域（例えば、外部端子との接触部、情報記録部等）のバリは除去されているため、当該部分に表面処理膜が形成されることを抑制することができる。その結果、例えば、電圧検出装置の端子と燃料電池用セパレータとの接触抵抗の増加を抑え、燃料電池の電圧を安定に測定することができる。また、めっき処理する際に電圧を印加するための端子とセパレータ基材との接触不良を抑制し、良好なめっき処理を行うことができる。また、情報記録部に記録された情報を視認することができる。   In the present embodiment, burrs are removed from a predetermined region (for example, a contact portion with an external terminal, an information recording portion, etc.) on the peripheral portion of the separator substrate 2, and thus a surface treatment film is formed on the portion. Can be suppressed. As a result, for example, an increase in contact resistance between the terminal of the voltage detection device and the fuel cell separator can be suppressed, and the voltage of the fuel cell can be measured stably. In addition, it is possible to suppress a poor contact between the terminal for applying a voltage during the plating process and the separator base material and perform a good plating process. Further, the information recorded in the information recording unit can be visually recognized.

さらに、めっき処理においては、バリが存在すると、セパレータ基材と端子との間に隙間が生じるため、電圧印加時にスパーク放電が起こり、セパレータ基材が酸化又は溶解する場合がある。しかし、本実施形態では、バリを除去しているため、セパレータ基材と端子との間に隙間が生じることはほとんど無く、良好なめっき処理を行うことができる。   Further, in the plating process, if burrs are present, a gap is generated between the separator base material and the terminal. Therefore, spark discharge may occur during voltage application, and the separator base material may be oxidized or dissolved. However, in this embodiment, since the burrs are removed, there is almost no gap between the separator substrate and the terminal, and a good plating process can be performed.

本実施形態に用いられるマスキング材は、例えば、テープ（マスキングテープ）、プレート（マスキングプレート）、ゴム（マスキングゴム）等が挙げられる。マスキング材とセパレータ基材との密着性を確保することができる点で、弾力性のあるマスキングゴムを用いることが好ましい。   Examples of the masking material used in the present embodiment include a tape (masking tape), a plate (masking plate), and rubber (masking rubber). It is preferable to use an elastic masking rubber in terms of ensuring the adhesion between the masking material and the separator substrate.

＜表面処理工程＞
本実施形態では、燃料電池用セパレータの用途、目的によって好適な表面処理膜を形成することが好ましい。例えば、金属系の燃料電池用セパレータであれば、金属系セパレータ基材に、耐食性膜、撥水性膜等を形成することが好ましい。また、カーボン系の燃料電池用セパレータであれば、カーボン系セパレータ基材に、親水処理膜等を形成することが好ましい。 <Surface treatment process>
In this embodiment, it is preferable to form a suitable surface treatment film depending on the use and purpose of the fuel cell separator. For example, in the case of a metallic fuel cell separator, it is preferable to form a corrosion-resistant film, a water-repellent film or the like on the metallic separator substrate. In the case of a carbon-based fuel cell separator, it is preferable to form a hydrophilic treatment film or the like on the carbon-based separator substrate.

耐食性膜は、樹脂膜、金属めっき膜、カーボン膜等が挙げられる。セパレータ基材との密着性、耐食性を十分に確保することができる点で、耐食性膜は、樹脂膜、金属めっき膜であることが好ましい。   Examples of the corrosion resistant film include a resin film, a metal plating film, and a carbon film. It is preferable that the corrosion resistant film is a resin film or a metal plating film in that sufficient adhesion to the separator substrate and corrosion resistance can be ensured.

耐食性膜は、樹脂又は炭素材料を含むスラリーをスプレー法、スクリーン印刷法等の公知の塗布方法を用いて、セパレータ基材２に塗布することにより形成される。耐食性膜の形成方法は、必ずしもこれに限定されるものではなく、例えば、樹脂膜は電着により形成されるものであってもよい。電着による樹脂膜の形成方法としては、例えば、樹脂粉末の一部をＮＨ+でイオン化して得られる陽イオン性樹脂が存在する溶液中で、セパレータ基材２に負極電圧を印加し、対極に正極電圧を印加することにより、セパレータ基材２に樹脂を付着させるものである。 The corrosion resistant film is formed by applying a slurry containing a resin or a carbon material to the separator substrate 2 using a known application method such as a spray method or a screen printing method. The formation method of the corrosion resistant film is not necessarily limited to this, and for example, the resin film may be formed by electrodeposition. As a method for forming a resin film by electrodeposition, for example, a negative electrode voltage is applied to the separator substrate 2 in a solution containing a cationic resin obtained by ionizing a part of resin powder with NH + , A resin is attached to the separator substrate 2 by applying a positive voltage to the separator substrate 2.

また、セパレータ基材に樹脂を電着させた後、焼き付け処理を行うことによって、緻密で均一な樹脂膜がセパレータ基材２上に形成される。上記説明したバリ取り工程において、セパレータ基材２の周縁部全周のバリ３８を除去することにより、セパレータ基材２の周縁部（所定領域を除く）にも緻密で均一な樹脂膜を形成することができる。これにより、燃料電池用セパレータから接触点までの絶縁されている距離（縁面距離）を長くとることができる。絶縁距離を長くすることができれば、例えば、単位セルを複数積層した燃料電池と燃料電池との間や燃料電池と燃料電池を収容するケースとの間の距離を小さくすることができ、燃料電池を省ペース化できる。   In addition, after the resin is electrodeposited on the separator substrate, a dense and uniform resin film is formed on the separator substrate 2 by performing a baking process. In the deburring step described above, by removing the burrs 38 around the entire periphery of the separator substrate 2, a dense and uniform resin film is also formed on the periphery (excluding a predetermined region) of the separator substrate 2. be able to. Thereby, the distance (edge surface distance) insulated from the separator for fuel cells to a contact point can be taken long. If the insulation distance can be increased, for example, the distance between the fuel cell in which a plurality of unit cells are stacked and the fuel cell or between the fuel cell and the case containing the fuel cell can be reduced. It can save pace.

樹脂膜を構成する材料は、特に制限されるものではないが、例えば、オレフィン系樹脂、フッ素系樹脂、アミド系樹脂等が挙げられる。特に、耐食性と共に撥水性も付与することができる点で、フッ素系樹脂であることが好ましい。フッ素系樹脂としては、例えば、ポリテトラフルオロエチレン、ポリフッ化ビニリデン、ポリヘキサフルオロプロピレン、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体等が挙げられる。   The material constituting the resin film is not particularly limited, and examples thereof include olefin resins, fluorine resins, amide resins, and the like. In particular, a fluororesin is preferable in that it can provide water repellency as well as corrosion resistance. Examples of the fluorine-based resin include polytetrafluoroethylene, polyvinylidene fluoride, polyhexafluoropropylene, tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene copolymer, and the like.

金属めっき膜を構成する材料は、耐食性を有する点で、金、ニッケル等であることが好ましい。金属めっき膜は、電気めっき、無電解めっき等公知のめっき方法等により形成される。   The material constituting the metal plating film is preferably gold, nickel, or the like in that it has corrosion resistance. The metal plating film is formed by a known plating method such as electroplating or electroless plating.

親水処理膜は、親水処理剤を含むスラリーをスプレー法、スクリーン印刷法等の公知の塗布方法を用いて、セパレータ基材上に塗布することにより形成される。親水処理剤は、例えば、酸化チタン等が挙げられる。   The hydrophilic treatment film is formed by applying a slurry containing a hydrophilic treatment agent onto a separator substrate using a known application method such as a spray method or a screen printing method. Examples of the hydrophilic treatment agent include titanium oxide.

以上のように、本実施形態に係る燃料電池用セパレータの製造方法では、成形加工したセパレータ基材の周縁部の所定領域をマスキング材でマスクするマスキング工程と、セパレータ基材に表面処理膜を形成する表面処理工程と、を有し、マスキング工程の前に、セパレータ基材とマスキング材との間に隙間が形成されないように所定領域内のバリを取るバリ取り工程をさらに備えることによって、マスキング材とセパレータ基材との間に耐食性等の表面処理膜が形成されることを抑制することができる。   As described above, in the method for manufacturing a separator for a fuel cell according to the present embodiment, a masking step of masking a predetermined region of the peripheral portion of a molded separator base material with a masking material, and forming a surface treatment film on the separator base material A deburring step for removing burrs in a predetermined region so that a gap is not formed between the separator base material and the masking material before the masking step. It is possible to suppress the formation of a surface treatment film such as corrosion resistance between the separator base material and the separator base material.

上記本実施形態に係る燃料電池は、例えば、携帯電話、携帯用パソコン等のモバイル機器用小型電源、自動車用電源、家庭用電源等として使用することができる。   The fuel cell according to the present embodiment can be used as, for example, a small power source for mobile devices such as a mobile phone and a portable personal computer, a power source for automobiles, and a household power source.

本発明の実施形態に係る燃料電池の構成の一例を示す模式断面図である。1 is a schematic cross-sectional view showing an example of a configuration of a fuel cell according to an embodiment of the present invention. 成形加工されたセパレータ基材の構成の一例を示す模式平面図である。It is a schematic plan view which shows an example of a structure of the separator base material shape-processed. 図２のＡ−Ａ線におけるセパレータ基材の一部模式断面図である。It is a partial schematic cross section of the separator base material in the AA line of FIG. 電解研磨によるバリ取り方法の一例を説明するための図である。It is a figure for demonstrating an example of the deburring method by electropolishing. ショットブラストによるバリ取りの方法の一例を説明するための図である。It is a figure for demonstrating an example of the deburring method by shot blasting. （イ）は、バリ取り後、マスキングしたセパレータ基材の一部模式断面図であり、（ロ）は、バリ取りせずに、マスキングしたセパレータ基材の一部模式断面図である。(A) is a partial schematic cross-sectional view of a masked separator base material after deburring, and (b) is a partial schematic cross-sectional view of a masked separator base material without deburring.

符号の説明Explanation of symbols

１ 燃料電池、２ セパレータ基材、１０ 膜−電極アッセンブリ、１２ アノード極セパレータ、１２ａ アノードガス流路、１４ カソード極セパレータ、１４ａ カソードガス流路、１６ 接着部、１８ 電解質膜、２０ アノード極、２２ カソード極、２４ アノードガス入口、２６ アノードガス出口、２８ カソードガス入口、３０ カソードガス出口、３２ ガス流路、３４ 冷却水入口、３６ 冷却水出口、３８ バリ、４０ 白金板、４２ 治具、４４ ショットブラストガン、４６ マスキング治具、４８ マスキング材、５０ 隙間。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Fuel cell, 2 Separator base material, 10 Membrane-electrode assembly, 12 Anode electrode separator, 12a Anode gas channel, 14 Cathode electrode separator, 14a Cathode gas channel, 16 Adhesion part, 18 Electrolyte membrane, 20 Anode electrode, 22 Cathode electrode, 24 Anode gas inlet, 26 Anode gas outlet, 28 Cathode gas inlet, 30 Cathode gas outlet, 32 Gas flow path, 34 Cooling water inlet, 36 Cooling water outlet, 38 Burr, 40 Platinum plate, 42 Jig, 44 Shot blast gun, 46 masking jig, 48 masking material, 50 gap.

Claims (9)

成形加工したセパレータ基材の周縁部の所定領域をマスキング材でマスクするマスキング工程と、前記セパレータ基材に表面処理膜を形成する表面処理工程と、を有し、
前記マスキング工程の前に、前記セパレータ基材と前記マスキング材との間に隙間が形成されないように前記所定領域内のバリを取るバリ取り工程をさらに備えることを特徴とする燃料電池用セパレータの製造方法。 A masking step of masking a predetermined region of the peripheral portion of the molded separator base material with a masking material, and a surface treatment step of forming a surface treatment film on the separator base material,
Prior to the masking step, further comprising a deburring step for removing burrs in the predetermined region so that no gap is formed between the separator base material and the masking material. Method. 請求項１記載の燃料電池用セパレータの製造方法であって、前記バリ取り工程は、電解研磨であることを特徴とする燃料電池用セパレータの製造方法。   2. The method for manufacturing a fuel cell separator according to claim 1, wherein the deburring step is electrolytic polishing. 請求項１記載の燃料電池用セパレータの製造方法であって、前記バリ取り工程は、ショットブラスであることを特徴とする燃料電池用セパレータの製造方法。   2. The method of manufacturing a fuel cell separator according to claim 1, wherein the deburring step is shot brass. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の燃料電池用セパレータの製造方法であって、前記表面処理工程では、樹脂膜を形成することを特徴とする燃料電池用セパレータの製造方法。   4. The method for manufacturing a fuel cell separator according to claim 1, wherein a resin film is formed in the surface treatment step. 5. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の燃料電池用セパレータの製造方法であって、前記表面処理工程では、金属めっきを行うことを特徴とする燃料電池用セパレータの製造方法。   4. The method for manufacturing a fuel cell separator according to claim 1, wherein metal plating is performed in the surface treatment step. 5. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の燃料電池用セパレータの製造方法であって、前記所定領域は、外部端子との接触部又は燃料電池の情報を記録した情報記録部であることを特徴とする燃料電池用セパレータの製造方法。   It is a manufacturing method of the separator for fuel cells of any one of Claims 1-3, Comprising: The said predetermined area | region is an information recording part which recorded the contact part with an external terminal, or the information of a fuel cell. A method for producing a fuel cell separator. 請求項５記載の燃料電池用セパレータの製造方法であって、外部端子は、燃料電池の電圧を検出する電圧検出装置の端子であることを特徴とする燃料電池用セパレータの製造方法。   6. The method of manufacturing a fuel cell separator according to claim 5, wherein the external terminal is a terminal of a voltage detection device that detects the voltage of the fuel cell. 請求項１〜７のいずれか１項に記載の燃料電池用セパレータの製造方法であって、前記マスキング材は、マスキングゴムであることを特徴とする燃料電池用セパレータの製造方法。   The method for manufacturing a fuel cell separator according to any one of claims 1 to 7, wherein the masking material is a masking rubber. 膜−電極アッセンブリを請求項１〜８いずれか１項に記載の燃料電池用セパレータの製造方法により得られる一対の燃料電池用セパレータで挟持することを特徴とする燃料電池の製造方法。   A method for producing a fuel cell, wherein the membrane-electrode assembly is sandwiched between a pair of fuel cell separators obtained by the method for producing a fuel cell separator according to any one of claims 1 to 8.
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