JP6944330B2 - 燃料電池用セパレータ - Google Patents
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Description
成形材料の熱可塑性樹脂がポリフェニレンスルフィド系樹脂とされるとともに、導電材が黒鉛とされ、これらポリフェニレンスルフィド系樹脂と黒鉛とが重量配合比100:950〜1650で混合されており、
ポリフェニレンスルフィド系樹脂のメルトフローレートが120[g/10min]以上に設定され、
黒鉛が、平均粒径の異なる少なくとも2種類以上の黒鉛粒子とされ、1種類の黒鉛粒子の平均粒径が100μm以上150μm以下とされるとともに、他種類の黒鉛粒子の平均粒径が40μm以上60μm以下とされることを特徴としている。
また、ポリフェニレンスルフィド系樹脂のメルトフローレートが550[g/10min]以上4100[g/10min]以下に設定されると良い。
また、黒鉛が平均粒径の異なる少なくとも2種類以上の黒鉛粒子なので、黒鉛の空隙率を低減して燃料電池用セパレータの熱伝導率等を向上させることができる。また、1種類の黒鉛粒子の平均粒径が100μm以上150μm以下なので、取り扱いの容易化が期待できる。さらに、他種類の黒鉛粒子の平均粒径が40μm以上60μm以下なので、平均粒径の大きい黒鉛粒子間の空隙を埋めて最密充填を実現し、疲労強度を向上させることが可能となる。
メルトフローレートの測定は、材料の種類毎に決められる標準条件の温度及び載荷荷重の下、シリンダの底部に設置された規定口径のダイスから10分当たりに押し出される樹脂量を計測して得られる。また、ポリフェニレンスルフィド系樹脂のメルトフローレートの上限値は、下限値と異なり、特に限定されるものではないが、実用性を考慮すると、4100[g/10min]以下が良い。
〔実施例1〕
熱伝導率が60[W/mK]以上、かつ曲げ強度が30[MPa]以上の燃料電池用セパレータを製造するため、先ず、粉末のポリフェニレンスルフィド(PPS)樹脂と、平均粒径の異なる大小2種類の粉末の黒鉛粒子とを用意した。
粉末のポリフェニレンスルフィド樹脂として、メルトフローレート値が4000[g/10min]のL4031(東レ株式会社製:製品名)を用いた。また、平均粒径の大きい黒鉛粒子として、平均粒径120μmの8020SJ(オリエンタル産業株式会社製:製品名)を用い、平均粒径の小さい黒鉛粒子として、平均粒径52μmのAT‐No.5S(オリエンタル産業株式会社製:製品名)を採用した。これらの重量配合比は、100:960:40に調整した。
粉末のポリフェニレンスルフィド樹脂として、メルトフローレート値が4000[g/10min]のL4031(東レ株式会社製:製品名)を用いた。また、平均粒径の大きい黒鉛粒子として、平均粒径120μmの8020SJ(オリエンタル産業株式会社製:製品名)を用い、平均粒径の小さい黒鉛粒子として、平均粒径52μmのAT‐No.5S(オリエンタル産業株式会社製:製品名)を採用した。これらの重量配合比は、100:1153:47に変更した。
粉末のポリフェニレンスルフィド樹脂として、メルトフローレート値が4000[g/10min]のL4031(東レ株式会社製:製品名)を用いた。また、平均粒径の大きい黒鉛粒子として、平均粒径120μmの8020SJ(オリエンタル産業株式会社製:製品名)を用い、平均粒径の小さい黒鉛粒子として、平均粒径52μmのAT‐No.5S(オリエンタル産業株式会社製:製品名)を採用した。これらの重量配合比は、100:1345:55に変更した。
粉末のポリフェニレンスルフィド樹脂として、メルトフローレート値が4000[g/10min]のL4031(東レ株式会社製:製品名)を用いた。また、平均粒径の大きい黒鉛粒子として、平均粒径120μmの8020SJ(オリエンタル産業株式会社製:製品名)を用い、平均粒径の小さい黒鉛粒子として、平均粒径52μmのAT‐No.5S(オリエンタル産業株式会社製:製品名)を採用した。これらの重量配合比は、100:1500:100に変更した。
燃料電池用セパレータを製造するため、粉末のポリフェニレンスルフィド樹脂と、1種類の粉末の黒鉛粒子とを用意した。ポリフェニレンスルフィド樹脂としては、メルトフローレート値が100[g/10min]のE2180(東レ株式会社製:製品名)を用いた。また、黒鉛粒子として、平均粒径120μmの8020SJ(オリエンタル産業株式会社製:製品名)を用いた。これらの重量配合比は、100:1000に設定した。
これに対し、比較例における燃料電池用セパレータは、曲げ強度が良好ではあったが、メルトフローレート値が120[g/10min]未満なので、熱伝導率も60[W/mK]未満となり、満足する結果を得ることができなかった。
Claims (3)
- 熱可塑性樹脂と導電材とを含有する成形材料により成形されて燃料と酸化剤用の流路を有し、熱伝導率が60[W/mK]以上の燃料電池用セパレータであり、
成形材料の熱可塑性樹脂がポリフェニレンスルフィド系樹脂とされるとともに、導電材が黒鉛とされ、これらポリフェニレンスルフィド系樹脂と黒鉛とが重量配合比100:950〜1650で混合されており、
ポリフェニレンスルフィド系樹脂のメルトフローレートが120[g/10min]以上に設定され、
黒鉛が、平均粒径の異なる少なくとも2種類以上の黒鉛粒子とされ、1種類の黒鉛粒子の平均粒径が100μm以上150μm以下とされるとともに、他種類の黒鉛粒子の平均粒径が40μm以上60μm以下とされることを特徴とする燃料電池用セパレータ。 - 曲げ強度が30[MPa]以上である請求項1記載の燃料電池用セパレータ。
- ポリフェニレンスルフィド系樹脂のメルトフローレートが550[g/10min]以上4100[g/10min]以下に設定される請求項1又は2記載の燃料電池用セパレータ。
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