[go: up one dir, main page]
More Web Proxy on the site http://driver.im/

JP2014154475A - Fuel cell separator and method for manufacturing the same - Google Patents

Fuel cell separator and method for manufacturing the same Download PDF

Info

Publication number
JP2014154475A
JP2014154475A JP2013025260A JP2013025260A JP2014154475A JP 2014154475 A JP2014154475 A JP 2014154475A JP 2013025260 A JP2013025260 A JP 2013025260A JP 2013025260 A JP2013025260 A JP 2013025260A JP 2014154475 A JP2014154475 A JP 2014154475A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
groove
separator
molded body
treatment
gas
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.)
Granted
Application number
JP2013025260A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP6052670B2 (en
Inventor
Hiroshi Yamamoto
広志 山本
Chihiro Takeuchi
千尋 竹内
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.)
Panasonic Corp
Original Assignee
Panasonic Corp
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 Panasonic Corp filed Critical Panasonic Corp
Priority to JP2013025260A priority Critical patent/JP6052670B2/en
Publication of JP2014154475A publication Critical patent/JP2014154475A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP6052670B2 publication Critical patent/JP6052670B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30Hydrogen technology
    • Y02E60/50Fuel cells
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Landscapes

  • Fuel Cell (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a fuel cell separator in which the discharge of water from a groove is effectively promoted, so that power generation efficiency of a fuel cell can be stabilized.SOLUTION: A fuel cell separator 20 contains graphite particles and a cured product comprising a thermosetting resin component. In the fuel cell separator 20, a groove 2 for gas circulation is formed. An inner side face of the groove 2 is formed to have an arithmetic average height Sa defined by ISO 25178-2:2012 of 0.5-1.6 μm.

Description

本発明は、燃料電池に適用される燃料電池セパレータ及びその製造方法に関する。   The present invention relates to a fuel cell separator applied to a fuel cell and a method for manufacturing the same.

一般に、燃料電池は、複数の単セルを数十〜数百個直列に重ねて構成されるセルスタックから成り、これにより、燃料電池が、起電力を発生させることができる。燃料電池は、電解質の種類によりいくつかのタイプに分類される。近年、固体高分子電解質膜を供える固体高分子型燃料電池が、高出力の燃料電池として注目されている。   In general, a fuel cell is composed of a cell stack in which several tens to several hundreds of single cells are stacked in series, whereby the fuel cell can generate an electromotive force. Fuel cells are classified into several types according to the type of electrolyte. In recent years, a polymer electrolyte fuel cell provided with a polymer electrolyte membrane has attracted attention as a high-power fuel cell.

固体高分子型燃料電池の単セルは、例えば燃料電池用のセパレータ、ガスケット、膜−電極複合体が重ねられることで、構成されている(図2参照)。セパレータには、ガス流通用の溝が形成されている領域を取り囲む外周部分に、マニホールドが形成されている。また、必要に応じ、セパレータの外周部分に、シーリングのためのガスケットが積層される。   A single cell of a polymer electrolyte fuel cell is configured, for example, by stacking a fuel cell separator, a gasket, and a membrane-electrode composite (see FIG. 2). In the separator, a manifold is formed in an outer peripheral portion surrounding a region where a gas flow groove is formed. Further, if necessary, a gasket for sealing is laminated on the outer peripheral portion of the separator.

このような燃料電池を構成する部品のうち、セパレータは、ガス流通用の溝とマニホールドとが形成されている特異な形状を有している。セパレータは、燃料電池内を流れる燃料、酸化剤及び冷却水が混合しないように分離する働きを有すると共に、燃料電池で発電した電気エネルギーを外部へ伝達したり、燃料電池で生じた熱を外部へ放熱したりするという、重要な役割を担っている。   Among the components constituting such a fuel cell, the separator has a unique shape in which a gas circulation groove and a manifold are formed. The separator has a function of separating the fuel, oxidant, and cooling water flowing in the fuel cell so as not to mix, and transmits the electric energy generated by the fuel cell to the outside, and the heat generated by the fuel cell to the outside. It plays an important role of heat dissipation.

セパレータは、例えば黒鉛粒子と樹脂成分とを含有する成形材料から形成される。この場合、例えば成形材料が金型内で成形されることで、セパレータが得られる。   The separator is formed from a molding material containing, for example, graphite particles and a resin component. In this case, for example, a separator is obtained by molding a molding material in a mold.

このようなセパレータには、スキン層の除去や表面粗さ調整のためのブラスト処理、親水性を向上させるための親水化処理等が施されることがある。特に、燃料電池による発電時には、反応により生じる水が、電池特性に大きな影響を与えることが、知られている。この水を速やかに排出できることが、セパレータに求められる最も重要な特性の一つであり、そのためにはセパレータの親水化が求められている。   Such a separator may be subjected to a blasting treatment for removing the skin layer and adjusting the surface roughness, a hydrophilization treatment for improving hydrophilicity, and the like. In particular, it is known that water generated by a reaction has a great influence on battery characteristics during power generation by a fuel cell. One of the most important characteristics required of a separator is that this water can be discharged quickly. For that purpose, hydrophilicity of the separator is required.

例えば、特許文献1には、エポキシ樹脂、フェノール系化合物、及び黒鉛粒子を含有する成形用組成物を成形し、これにより得られたセパレータの表面に、ウエットブラスト処理、及びリモート方式での大気圧プラズマ処理を順次施し、続いて、セパレータの表面上にガスケットを積層し、更にセパレータの表面に再度リモート方式での大気圧プラズマ処理を施すことで、ガスケット付きセパレータを得ることが、開示されている。   For example, in Patent Document 1, a molding composition containing an epoxy resin, a phenolic compound, and graphite particles is molded, and the surface of the separator obtained thereby is subjected to wet blasting and remote atmospheric pressure. It is disclosed that plasma treatment is sequentially performed, and subsequently, a gasket is laminated on the surface of the separator, and further, a remote atmospheric pressure plasma treatment is performed again on the separator surface to obtain a separator with a gasket. .

しかし、燃料電池の小型化の要請に伴い、セパレータの小型化並びにセパレータに形成される溝の微細化も進展している。それに従って、溝から水が排出されにくくなってしまう。このため、溝が微細化しても、この溝から水が速やかに排出されることが求められるようになっている。   However, with the demand for miniaturization of fuel cells, miniaturization of separators and miniaturization of grooves formed in the separators are also progressing. Accordingly, it becomes difficult for water to be discharged from the groove. For this reason, even if a groove | channel is refined | miniaturized, it is calculated | required that water is rapidly discharged | emitted from this groove | channel.

特開2011−150858号公報JP 2011-150858 A

本発明は上記事由に鑑みてなされたものであり、溝からの水の排出が効果的に促進されることで、燃料電池の発電効率を安定化させることができる燃料電池セパレータ、並びにこのよう燃料電池セパレータを製造するための方法を、提供することを課題とする。   The present invention has been made in view of the above reasons, and by effectively promoting the discharge of water from the groove, the fuel cell separator capable of stabilizing the power generation efficiency of the fuel cell, and such a fuel It is an object to provide a method for producing a battery separator.

本発明の第1の態様に係る燃料電池セパレータは、熱硬化性樹脂成分の硬化物と黒鉛粒子とを含有し、ガス流通用の溝が形成されている燃料電池セパレータであって、前記溝の内側面の、ISO 25178−2:2012で規定される算術平均高さSaが、0.5〜1.6μmであることを特徴とする。   A fuel cell separator according to a first aspect of the present invention is a fuel cell separator that includes a cured product of a thermosetting resin component and graphite particles, and is formed with a groove for gas circulation. The arithmetic average height Sa defined by ISO 25178-2: 2012 on the inner surface is 0.5 to 1.6 μm.

本発明の第2の態様に係る燃料電池セパレータは、第1の態様において、前記溝の内側面に、親水化処理が施されている。   In the fuel cell separator according to the second aspect of the present invention, in the first aspect, the inner surface of the groove is subjected to a hydrophilic treatment.

本発明の第3の態様に係る燃料電池セパレータの製造方法は、黒鉛粒子と熱硬化性樹脂成分とを含有する成形材料を成形することで、ガス流通用の溝が形成されている成形体を作製するステップ、及び
研磨材を含有する混合液を前記溝の内側面に噴射するウエットブラスト処理を施すことで、前記溝の内側面の、ISO 25178−2:2012で規定される算術平均高さSaを、0.5〜1.6μmに調整するステップを含む。
According to a third aspect of the present invention, there is provided a method for producing a fuel cell separator comprising: molding a molding material containing graphite particles and a thermosetting resin component; The arithmetic average height defined by ISO 25178-2: 2012 on the inner surface of the groove by performing a wet blasting process in which a liquid mixture containing an abrasive material is sprayed onto the inner surface of the groove. And adjusting Sa to 0.5 to 1.6 μm.

本発明の第4の態様に係る燃料電池セパレータの製造方法では、第3の態様において、前記ウエットブラスト処理の際、前記混合液を、前記成形体における前記溝が形成されている面に向けて、この面の法線に対して10°〜30°傾斜した方向に噴射することによって、前記混合液を前記溝の内側面に噴射する。   In the method of manufacturing a fuel cell separator according to the fourth aspect of the present invention, in the third aspect, the liquid mixture is directed toward the surface of the molded body where the groove is formed in the wet blasting process. The mixed liquid is sprayed onto the inner surface of the groove by spraying in a direction inclined by 10 ° to 30 ° with respect to the normal of this surface.

本発明の第5の態様に係る燃料電池セパレータの製造方法は、第3又は第4の態様において、前記溝の内側面に親水化処理を施すステップを更に含む。   The method for manufacturing a fuel cell separator according to the fifth aspect of the present invention further includes the step of subjecting the inner surface of the groove to a hydrophilic treatment in the third or fourth aspect.

本発明に係る燃料電池セパレータによれば、燃料電池セパレータにおけるガス流通用の溝の内側面の親水性が向上し、この溝に水滴が溜まりにくくなって、溝からの水の排出が、効果的に促進される。これにより、燃料電池セパレータを備える燃料電池の安定性が向上する。   According to the fuel cell separator of the present invention, the hydrophilicity of the inner surface of the gas flow groove in the fuel cell separator is improved, and water droplets are less likely to collect in the groove, so that water is effectively discharged from the groove. To be promoted. Thereby, stability of a fuel cell provided with a fuel cell separator improves.

また、本発明に係る燃料電池セパレータの製造方法では、燃料電池セパレータにおけるガス流通用の溝の内側面の親水性を容易に向上させることができ、この溝に水滴が溜まりにくくして、溝からの水の排出を効果的に促進することができる。これにより、本発明によって製造される燃料電池セパレータを備える燃料電池の安定性が、向上する。   Further, in the method for producing a fuel cell separator according to the present invention, the hydrophilicity of the inner surface of the gas flow groove in the fuel cell separator can be easily improved. Can effectively promote the discharge of water. Thereby, stability of a fuel cell provided with the fuel cell separator manufactured by the present invention is improved.

本発明の一実施形態における、ウエットブラスト処理を示す概略の断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows the wet blast process in one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態における燃料電池の単位セルを示す分解斜視図である。It is a disassembled perspective view which shows the unit cell of the fuel cell in one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態における燃料電池を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the fuel cell in one Embodiment of this invention. 図3(a)及び図3(b)は、本発明の一実施形態におけるガスケット付きセパレータを示す斜視図である。FIG. 3A and FIG. 3B are perspective views showing a separator with a gasket according to an embodiment of the present invention.

以下、発明の実施の形態を説明する。   Embodiments of the invention will be described below.

図2は、本実施形態における燃料電池セパレータ(以下、セパレータという)20、及びセパレータ20を備える固体高分子型燃料電池の単位セルの構造の概略を示す。単位セルは、セパレータ20、ガスケット12、並びに膜−電極複合体5が重ねられることで構成されている。膜−電極複合体5は、酸化剤電極31、燃料電極32、及び電解質4から構成される。   FIG. 2 schematically shows the structure of a unit cell of a fuel cell separator (hereinafter referred to as a separator) 20 and a polymer electrolyte fuel cell including the separator 20 in the present embodiment. The unit cell is configured by stacking the separator 20, the gasket 12, and the membrane-electrode assembly 5. The membrane-electrode assembly 5 includes an oxidant electrode 31, a fuel electrode 32, and an electrolyte 4.

セパレータ20には、ガス流通用の溝2が形成されている。セパレータ20には、更に冷却水を流通させるための溝7が、形成されていてもよい。本実施形態では、一つの単位セルは、セパレータ20として、カソード側セパレータ21とアノード側セパレータ22とを備える。カソード側セパレータ21とアノード側セパレータ22の各々は、その厚み方向の第一の面と、この第一の面とは反対側にある第二の面とを有する。   The separator 20 is formed with a groove 2 for gas distribution. The separator 20 may further be formed with a groove 7 for circulating cooling water. In the present embodiment, one unit cell includes a cathode-side separator 21 and an anode-side separator 22 as the separator 20. Each of the cathode side separator 21 and the anode side separator 22 has a first surface in the thickness direction and a second surface on the opposite side of the first surface.

単位セル内においては、カソード側セパレータ21の第一の面は、酸化剤電極31と重なり、アノード側セパレータ22の第一の面は、燃料電極32と重なる。   In the unit cell, the first surface of the cathode separator 21 overlaps with the oxidant electrode 31, and the first surface of the anode separator 22 overlaps with the fuel electrode 32.

アノード側セパレータ22には、その第一の面に、ガス流通用の溝2として、燃料ガスを流通させるための溝2(202)が形成されている。アノード側セパレータ22は、燃料ガスを流通させるための溝202が形成されている領域と、この領域を取り囲む外周部分とを有する。   On the first surface of the anode separator 22, a groove 2 (202) for flowing fuel gas is formed as a gas flow groove 2. The anode-side separator 22 has a region where a groove 202 for allowing the fuel gas to flow is formed and an outer peripheral portion surrounding this region.

また、カソード側セパレータ21には、その第二の面に、図示はされていないが、ガス流通用の溝2として、酸化剤ガスを流通させるための溝が、形成されている。カソード側セパレータ21は、酸化剤ガスを流通させるための溝が形成されている領域と、この領域を取り囲む外周部分とを有する。また、カソード側セパレータ21の第二の面には、冷却水を流通させるための溝7が形成されている。   The cathode-side separator 21 is provided with a groove for flowing an oxidant gas as a gas flow groove 2 (not shown) on the second surface thereof. The cathode-side separator 21 has a region where a groove for allowing the oxidant gas to flow therethrough and an outer peripheral portion surrounding this region. Further, a groove 7 for circulating cooling water is formed on the second surface of the cathode side separator 21.

二つの単位セルが重ねられる際には、一方の単位セルにおけるカソード側セパレータ21の第二の面と、他方の単位セルにおけるアノード側セパレータ22の第二の面とが、重ねられる。このカソード側セパレータ21と、アノード側セパレータ22との間には、溝7から構成される流路が形成される。この流路は、冷却水を流通させるための流路である。   When two unit cells are overlapped, the second surface of the cathode-side separator 21 in one unit cell and the second surface of the anode-side separator 22 in the other unit cell are overlapped. Between the cathode side separator 21 and the anode side separator 22, a flow path composed of the grooves 7 is formed. This channel is a channel for circulating cooling water.

尚、冷却水を流通させるための溝は、アノード側セパレータ22の第二の面に形成されていてもよい。また、カソード側セパレータ21の第二の面に冷却水を流通させるための溝が形成され、且つアノード側セパレータ22の第二の面にも冷却水を流通させるための溝が形成されていてもよい。   In addition, the groove | channel for distribute | circulating a cooling water may be formed in the 2nd surface of the anode side separator 22. FIG. Further, a groove for circulating cooling water is formed on the second surface of the cathode-side separator 21, and a groove for circulating cooling water is also formed on the second surface of the anode-side separator 22. Good.

各セパレータ20には、このセパレータ20を貫通する孔からなるマニホールド13が形成されている。本実施形態では、各セパレータ20には、六個のマニホールド13が、形成されている。これらのマニホールド13は、各セパレータ20の第一の面と第二の面の各々の外周部分で開口している。六個のマニホールド13は、二つの燃料用マニホールド131、二つの酸化剤用マニホールド132、及び二つの冷却用マニホールド133を含んでいる。カソード側セパレータ21における二つの酸化剤用貫通孔131,131は、カソード側セパレータ21の第一の面における溝に連通する。アノード側セパレータ22における二つの燃料用貫通孔132,132は、アノード側セパレータ22の第一の面における溝202に連通する。また、カソード側セパレータ21における二つの冷却用マニホールド133は、カソード側セパレータ21の第二の面における溝7に連通する。   Each separator 20 is formed with a manifold 13 having holes penetrating the separator 20. In the present embodiment, six manifolds 13 are formed in each separator 20. These manifolds 13 are opened at the outer peripheral portions of the first surface and the second surface of each separator 20. The six manifolds 13 include two fuel manifolds 131, two oxidant manifolds 132, and two cooling manifolds 133. The two oxidant through holes 131 and 131 in the cathode separator 21 communicate with a groove in the first surface of the cathode separator 21. The two fuel through holes 132 and 132 in the anode side separator 22 communicate with the groove 202 in the first surface of the anode side separator 22. Further, the two cooling manifolds 133 in the cathode side separator 21 communicate with the groove 7 in the second surface of the cathode side separator 21.

本実施形態では、図2に示されるように、セパレータ20におけるガス流通用の溝2は、ストレートタイプである。一般に、セパレータにおける溝としては、屈曲を有するサーペンタインタイプの溝と屈曲を有さないストレートタイプの溝とがある。勿論、図2に示されるセパレータ20におけるガス流通用の溝2が、サーペンタインタイプであってもよい。   In the present embodiment, as shown in FIG. 2, the gas flow groove 2 in the separator 20 is a straight type. Generally, as a groove in the separator, there are a serpentine type groove having a bend and a straight type groove having no bend. Of course, the gas distribution groove 2 in the separator 20 shown in FIG. 2 may be a serpentine type.

セパレータ20の厚みは、例えば0.5〜3.0mmの範囲に形成される。セパレータ20のガス流通用の溝2の幅は、例えば0.5〜1.5mm、深さは、例えば0.5〜1.5mmの範囲に、形成される。また、溝2の幅(A)と深さ(B)との比(A/B)が1以上であることが好ましい。この場合、後述する親水化処理の効率が高くなる。また、マニホールド13の開口面積は、例えば0.5〜5.0cm2の範囲である。 The thickness of the separator 20 is formed in the range of 0.5-3.0 mm, for example. The width of the gas flow groove 2 of the separator 20 is formed in a range of 0.5 to 1.5 mm, for example, and a depth of 0.5 to 1.5 mm, for example. The ratio (A / B) of the width (A) to the depth (B) of the groove 2 is preferably 1 or more. In this case, the efficiency of the hydrophilization process mentioned later becomes high. Moreover, the opening area of the manifold 13 is, for example, in the range of 0.5 to 5.0 cm 2 .

ガスケット12は、カソード側セパレータ21の第一の面とアノード側セパレータ22の第一の面との各々における外周部分上に重ねられる。これにより、燃料ガス及び酸化剤ガスのガスリークが抑制される。   The gasket 12 is overlaid on the outer peripheral portion of each of the first surface of the cathode side separator 21 and the first surface of the anode side separator 22. Thereby, the gas leak of fuel gas and oxidant gas is suppressed.

また、二つの単位セルが重ねられる場合の、一方の単位セルにおけるカソード側セパレータ21の第二の面と、他方の単位セルにおけるアノード側セパレータ22の第二の面との間にも、ガスケット12が介在する。このガスケット12によって、冷却水の漏出が抑制される。   Further, when two unit cells are overlapped, the gasket 12 is also provided between the second surface of the cathode separator 21 in one unit cell and the second surface of the anode separator 22 in the other unit cell. Intervenes. This gasket 12 suppresses leakage of cooling water.

尚、カソード側セパレータ21の第二の面と、アノード側セパレータ22の第二の面との間は、オレフィン系樹脂接着剤等の接着剤で接着されてもよい。この場合はカソード側セパレータ21の第二の面と、アノード側セパレータ22の第二の面との間にガスケットが介在しなくても、冷却水の漏出が抑制される。   The second surface of the cathode side separator 21 and the second surface of the anode side separator 22 may be bonded with an adhesive such as an olefin resin adhesive. In this case, the leakage of the cooling water is suppressed even if no gasket is interposed between the second surface of the cathode side separator 21 and the second surface of the anode side separator 22.

この単位セル構造では、セパレータ20における、酸化剤用貫通孔131によって、酸化剤電極への酸化剤の供給及び排出のための酸化剤用流路が構成される。また、燃料用貫通孔132によって、燃料電極への燃料の供給及び排出のための燃料用流路が構成される。また、冷却用貫通孔133によって、冷却水等が流通する冷却用流路が構成される。   In this unit cell structure, the oxidant through-hole 131 in the separator 20 constitutes an oxidant flow path for supplying and discharging the oxidant to the oxidant electrode. Further, the fuel through-hole 132 constitutes a fuel flow path for supplying and discharging fuel to the fuel electrode. The cooling through-hole 133 constitutes a cooling channel through which cooling water or the like flows.

酸化剤電極31と燃料電極32、並びに電解質4は、燃料電池のタイプに応じた公知の材料で形成される。固体高分子型燃料電池の場合、酸化剤電極31及び燃料電極32は例えばカーボンクロス、カーボンペーパー、カーボンフェルト等の基材が触媒を担持することで構成される。酸化剤電極31における触媒としては例えば白金触媒、白金・ルテニウム触媒、コバルト触媒等が挙げられ、燃料電極32における触媒としては白金触媒、銀触媒等が挙げられる。また、固体高分子型燃料電池の場合、電解質4は例えばプロトン伝導性の高分子膜から形成され、特にメタノール直接型燃料電池の場合は例えばプロトン伝導性が高く、電子導電性やメタノール透過性を殆ど示さないフッ素系樹脂等から形成される。   The oxidant electrode 31, the fuel electrode 32, and the electrolyte 4 are formed of a known material corresponding to the type of fuel cell. In the case of a polymer electrolyte fuel cell, the oxidant electrode 31 and the fuel electrode 32 are configured by supporting a catalyst on a substrate such as carbon cloth, carbon paper, or carbon felt. Examples of the catalyst in the oxidant electrode 31 include a platinum catalyst, a platinum / ruthenium catalyst, and a cobalt catalyst. Examples of the catalyst in the fuel electrode 32 include a platinum catalyst and a silver catalyst. In the case of a solid polymer fuel cell, the electrolyte 4 is formed of, for example, a proton conductive polymer membrane. In particular, in the case of a methanol direct fuel cell, for example, the proton conductivity is high, and the electronic conductivity and methanol permeability are high. It is formed from a fluorine resin or the like that is hardly shown.

図3は、セパレータ20と膜−電極複合体5とを備える複数の単位セルから構成される、燃料電池40(セルスタック)の一例を示す。この燃料電池40は、セパレータ20の酸化剤用貫通孔131に連通する酸化剤の供給口171及び排出口172と、セパレータ20の燃料用貫通孔132に連通する燃料の供給口181及び排出口182と、セパレータ20の冷却用貫通孔133に連通する冷却水の供給口191及び排出口192とを、有する。   FIG. 3 shows an example of a fuel cell 40 (cell stack) composed of a plurality of unit cells including the separator 20 and the membrane-electrode assembly 5. This fuel cell 40 includes an oxidant supply port 171 and a discharge port 172 that communicate with the oxidant through hole 131 of the separator 20, and a fuel supply port 181 and a discharge port 182 that communicate with the fuel through hole 132 of the separator 20. And a cooling water supply port 191 and a discharge port 192 communicating with the cooling through hole 133 of the separator 20.

本実施形態では、セパレータは、熱硬化性樹脂成分の硬化物と黒鉛粒子とを含有する。セパレータには、上述の通りガス流通用の溝が形成されている。更に、この溝の内側面の、ISO 25178−2:2012で規定される算術平均高さSaが、0.5〜1.5μmである。セパレータが熱硬化性樹脂成分の硬化物と黒鉛粒子とを含有する場合において、ガス流通用の溝の内側面が前記のような粗面形状を有していると、ガス流通用の溝の内側面の親水性が非常に高くなる。このため、ガス流通用の溝内に水が付着しても、この水が溝内で広範囲に広がりやすくなり、それによって、ガス流通用の溝に水滴が溜まりにくくなって、溝からの水の排出が、効果的に促進される。   In the present embodiment, the separator contains a cured product of a thermosetting resin component and graphite particles. As described above, the gas channel is formed in the separator. Furthermore, arithmetic mean height Sa prescribed | regulated by ISO 25178-2: 2012 of the inner surface of this groove | channel is 0.5-1.5 micrometers. In the case where the separator contains a cured product of a thermosetting resin component and graphite particles, if the inner surface of the groove for gas flow has the rough surface shape as described above, The hydrophilicity of the side is very high. For this reason, even if water adheres in the groove for gas circulation, the water tends to spread over a wide range in the groove, thereby making it difficult for water droplets to collect in the groove for gas circulation. Emissions are effectively promoted.

このセパレータは、ガス流通用の溝内に1μLのイオン交換水が滴下された場合、溝の長手方向に沿ったイオン交換水の広がり長さが、10mm以上となることが好ましく、20mm以上となれば更に好ましく、35mm以上となれば特に好ましい。ガス流通用の溝の内側面の粗さが上記のように調整されることで、セパレータがこのような高い親水性を獲得することができる。これにより、ガス流通用の溝からの水の排出が、更に効果的に促進される。   In this separator, when 1 μL of ion exchange water is dropped into the groove for gas circulation, the spreading length of the ion exchange water along the longitudinal direction of the groove is preferably 10 mm or more, and can be 20 mm or more. More preferably, it is more preferably 35 mm or more. By adjusting the roughness of the inner surface of the gas flow groove as described above, the separator can acquire such high hydrophilicity. Thereby, discharge of water from the groove for gas distribution is further effectively promoted.

ガス流通用の溝の内側面に、親水化処理が施されていることも好ましい。この場合、ガス流通用の溝の内側面の粗さが上記のように調整されることと、親水化処理が施されることとが、組み合わされることで、ガス流通用の溝の内面の親水性が、更に高くなる。これにより、ガス流通用の溝からの水の排出が、更に効果的に促進される。   It is also preferable that a hydrophilic treatment is performed on the inner surface of the groove for gas flow. In this case, the hydrophilicity of the inner surface of the groove for gas circulation is combined by adjusting the roughness of the inner surface of the groove for gas circulation as described above and the treatment for hydrophilicity. The nature becomes even higher. Thereby, discharge of water from the groove for gas distribution is further effectively promoted.

本実施形態では、セパレータの製造方法が、黒鉛粒子と熱硬化性樹脂成分とを含有する成形材料を成形することで、ガス流通用の溝が形成されている成形体を作製するステップ、及び研磨材を含有する混合液をガス流通用の溝の内側面に噴射するウエットブラスト処理を施すことで、ガス流通用の溝の内側面の、ISO 25178−2:2012で規定される算術平均高さSaを、0.5〜1.6μmに調整するステップを、含む。このため、ガス流通用の溝の内側面にウエットブラスト処理が施されることで、ガス流通用の溝の内側面の粗さが容易に調整されうる。これにより製造されるセパレータでは、ガス流通用の溝の内側面の親水性が、非常に高くなる。成形材料は、例えば固形分割合で、70〜80質量%の黒鉛粒子と、20〜30質量%の熱硬化性樹脂成分と、0.1〜0.5質量%の脂肪族系内部離型剤とを、含有することができる。   In the present embodiment, the separator manufacturing method forms a molding material containing graphite particles and a thermosetting resin component, thereby producing a molded body in which grooves for gas circulation are formed, and polishing. Arithmetic average height defined by ISO 25178-2: 2012 on the inner surface of the gas flow groove by performing a wet blasting process for injecting the mixed liquid containing the material onto the inner surface of the gas flow groove Adjusting Sa to 0.5-1.6 μm. For this reason, the roughness of the inner surface of the groove for gas circulation can be easily adjusted by performing wet blasting on the inner surface of the groove for gas circulation. In the separator manufactured in this way, the hydrophilicity of the inner surface of the gas distribution groove is very high. The molding material is, for example, a solid content ratio of 70 to 80% by mass of graphite particles, 20 to 30% by mass of a thermosetting resin component, and 0.1 to 0.5% by mass of an aliphatic internal mold release agent. Can be contained.

ウエットブラスト処理の際、ノズルが、混合液を、成形体におけるガス流通用の溝が形成されている面に向けて、この面に対して斜め方向に噴射することによって、混合液をガス流通用の溝の内側面に噴射することが好ましい。この場合、混合液をガス流通用の溝の内側面に容易に到達させることができ、このため、加工の難しいガス流通用の溝の内側面の粗さを更に容易に調整することができる。   During the wet blasting process, the nozzle directs the mixed liquid toward the gas flow groove in the molded body and injects the mixed liquid in an oblique direction with respect to this surface. It is preferable to spray on the inner surface of the groove. In this case, the mixed liquid can easily reach the inner surface of the gas flow groove, and therefore, the roughness of the inner surface of the gas flow groove that is difficult to process can be more easily adjusted.

セパレータの製造方法が、ガス流通用の溝の内側面に親水化処理を施すステップを更に含むことも、好ましい。この場合、親水化処理によっても、ガス流通用の溝の内側面の親水性を向上させることができ、このため、ガス流通用の溝からの水の排出が、更に効果的に促進される。   It is also preferable that the method for manufacturing the separator further includes a step of subjecting the inner surface of the gas circulation groove to a hydrophilic treatment. In this case, the hydrophilicity can also improve the hydrophilicity of the inner surface of the gas flow groove, and therefore, the discharge of water from the gas flow groove is further effectively promoted.

セパレータ及びその製造方法の、更に具体的な実施形態について、説明する。   More specific embodiments of the separator and the manufacturing method thereof will be described.

本実施形態において、セパレータを製造するために用いられる成形材料は、黒鉛及び熱硬化性樹脂成分を、含有する。   In this embodiment, the molding material used for manufacturing the separator contains graphite and a thermosetting resin component.

黒鉛粒子は、セパレータの電気比抵抗の低減によるセパレータの導電性向上のために使用される。成形材料中の黒鉛粒子の割合は、成形材料中の固形分全量に対して70〜90質量%の範囲であることが好ましい。黒鉛粒子の割合が70質量%以上であることでセパレータに充分に優れた導電性が付与されるようになり、この割合が90質量%以下であることで成形材料に充分に優れた成形性が付与されると共にセパレータに充分に優れたガス透過性が付与される。この黒鉛粒子の割合は、70質量%以上80質量%以下の範囲であれば更に好ましい。   Graphite particles are used to improve the conductivity of the separator by reducing the electrical specific resistance of the separator. The ratio of the graphite particles in the molding material is preferably in the range of 70 to 90% by mass with respect to the total solid content in the molding material. When the ratio of the graphite particles is 70% by mass or more, the separator is provided with sufficiently excellent conductivity. When the ratio is 90% by mass or less, the molding material has sufficiently excellent moldability. As well as being imparted, the separator is provided with sufficiently excellent gas permeability. The ratio of the graphite particles is more preferably in the range of 70% by mass to 80% by mass.

黒鉛粒子は、人造黒鉛粉及び天然黒鉛粉の、いずれであってもよい。天然黒鉛粉には導電性が高いという利点があり、人造黒鉛粉には天然黒鉛粉に比べて導電性は多少劣るものの、異方性が少ないという利点がある。例えば黒鉛粒子として、メソカーボンマイクロビーズなどの炭素質を黒鉛化して得られる黒鉛粒子、石炭系コークスや石油系コークスを黒鉛化して得られる黒鉛粒子、黒鉛電極や特殊炭素材料の加工粉、天然黒鉛、キッシュ黒鉛、膨張黒鉛等のから選択される、一種以上が用いられる。   The graphite particles may be any of artificial graphite powder and natural graphite powder. Natural graphite powder has the advantage of high conductivity, and artificial graphite powder has the advantage of low anisotropy, although the conductivity is somewhat inferior to that of natural graphite powder. For example, as graphite particles, graphite particles obtained by graphitizing carbonaceous materials such as mesocarbon microbeads, graphite particles obtained by graphitizing coal-based coke and petroleum-based coke, processed powder of graphite electrodes and special carbon materials, natural graphite One or more selected from quiche graphite, expanded graphite and the like are used.

黒鉛粒子は、精製されていることが好ましい。この場合は、黒鉛粒子中の灰分やイオン性不純物の含有量が低くなるため、セパレータからの不純物の溶出が抑制される。   The graphite particles are preferably purified. In this case, since the contents of ash and ionic impurities in the graphite particles are reduced, the elution of impurities from the separator is suppressed.

黒鉛粒子の平均粒径は、10〜100μmの範囲であることが好ましい。この平均粒径が10μm以上であることで、成形材料の成形性が優れたものとなる。この平均粒径が30μm以上であれば、更に良好な結果が得られる。また、この平均粒径が100μm以下であれば、セパレータの表面平滑性が、更に向上する。この平均粒径が70μm以下であれば、更に良好な結果が得られる。   The average particle size of the graphite particles is preferably in the range of 10 to 100 μm. When the average particle size is 10 μm or more, the moldability of the molding material becomes excellent. If the average particle size is 30 μm or more, better results can be obtained. Moreover, if this average particle diameter is 100 micrometers or less, the surface smoothness of a separator will further improve. If this average particle size is 70 μm or less, better results can be obtained.

尚、黒鉛粒子の平均粒径は、レーザ回折・散乱式粒度分析計(日機装株式会社製のマイクロトラックMT3000IIシリーズなど)で、レーザ回折散乱法により測定される、体積平均粒径である。   The average particle diameter of the graphite particles is a volume average particle diameter measured by a laser diffraction scattering method with a laser diffraction / scattering particle size analyzer (such as Microtrac MT3000II series manufactured by Nikkiso Co., Ltd.).

熱硬化性樹脂成分は、例えばエポキシ樹脂、熱硬化性フェノール樹脂、ビニルエステル樹脂、ポリイミド樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ジアリルフタレート樹脂、ポリエステル樹脂、ユリア樹脂、メラミン樹脂、シリコーン樹脂、ビニルエステル樹脂、及びベンゾオキサジン樹脂から選ばれる、少なくとも一種の熱硬化性樹脂を含有することができる。これらのうち、特にベンゾオキサジン樹脂、エポキシ樹脂、及び熱硬化性フェノール樹脂から選択される、少なくとも一種の熱硬化性樹脂が、用いられることが好ましい。この場合、セパレータの耐熱性及び機械的強度が特に高くなる。   Thermosetting resin components include, for example, epoxy resins, thermosetting phenol resins, vinyl ester resins, polyimide resins, unsaturated polyester resins, diallyl phthalate resins, polyester resins, urea resins, melamine resins, silicone resins, vinyl ester resins, and At least one kind of thermosetting resin selected from benzoxazine resins can be contained. Among these, it is preferable to use at least one kind of thermosetting resin selected from benzoxazine resin, epoxy resin, and thermosetting phenol resin. In this case, the heat resistance and mechanical strength of the separator are particularly high.

エポキシ樹脂が用いられる場合、エポキシ樹脂は、オルトクレゾールノボラック型エポキシ樹脂、ビスフェノール型エポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂、及びビフェニレン骨格を有するフェノールアラルキル型エポキシ樹脂から選択される少なくとも一種を含有することが好ましい。これらの樹脂は、良好な溶融粘度を有すると共に不純物が少なく、特にイオン性不純物が少ない点で優れている。   When an epoxy resin is used, the epoxy resin preferably contains at least one selected from ortho-cresol novolac type epoxy resin, bisphenol type epoxy resin, biphenyl type epoxy resin, and phenol aralkyl type epoxy resin having a biphenylene skeleton. . These resins are excellent in that they have a good melt viscosity and a small amount of impurities, in particular, a small amount of ionic impurities.

エポキシ樹脂が使用される場合、熱硬化性樹脂成分は、更にエポキシ樹脂の硬化剤を含有する。硬化剤は、エポキシ樹脂を硬化させる能力を有するのであれば特に限定されないが、フェノール系化合物を必須成分とすることが好ましい。このフェノール系化合物は、例えばフェノールノボラック樹脂、クレゾールノボラック樹脂、フェノールアラルキル樹脂、ナフトールアラルキル樹脂等の各種多価フェノール樹脂から選択される少なくとも一種を含有する。フェノール系化合物が用いられる場合、フェノール系化合物の1当量に対するエポキシ樹脂の当量が、0.8〜1.2の範囲であることが好ましい。   When an epoxy resin is used, the thermosetting resin component further contains an epoxy resin curing agent. Although it will not specifically limit if a hardening | curing agent has the capability to harden an epoxy resin, It is preferable to make a phenolic compound an essential component. This phenolic compound contains at least one selected from various polyphenol resins such as phenol novolac resin, cresol novolac resin, phenol aralkyl resin, naphthol aralkyl resin, and the like. When a phenolic compound is used, it is preferable that the equivalent of the epoxy resin with respect to 1 equivalent of a phenolic compound is the range of 0.8-1.2.

熱硬化性樹脂として熱硬化性フェノール樹脂が用いられる場合は、特に開環重合により重合反応が進行するフェノール樹脂が用いられることが好ましい。このようなフェノール樹脂としては、例えばベンゾオキサジン樹脂が挙げられる。この場合は、成形工程で脱水によるガスが発生しないので成形品中にボイドが発生しにくくなり、セパレータのガス透過性の低下が抑制される。また、レゾール型フェノール樹脂が用いられることも好ましく、例えば13C−NMR分析の結果、オルト−オルト結合割合25〜35%、オルト−パラ結合割合60〜70%、パラ−パラ結合割合5〜10%である構造を有するレゾール型フェノール樹脂が用いられることが好ましい。レゾール樹脂は通常液状であるが、レゾール型フェノール樹脂は軟化点を容易に調整され、融点が70〜90℃のレゾール型フェノール樹脂も容易に得られる。これにより、成形材料の変化が少なくなり、成形時の取り扱い性が向上する。この融点が70℃未満であると、成形材料中で成分の凝集が生じやすくなって、取り扱い性が低下するおそれがある。   When a thermosetting phenol resin is used as the thermosetting resin, it is particularly preferable to use a phenol resin that undergoes a polymerization reaction by ring-opening polymerization. An example of such a phenolic resin is a benzoxazine resin. In this case, since gas due to dehydration is not generated in the molding process, voids are hardly generated in the molded product, and a decrease in gas permeability of the separator is suppressed. It is also preferable to use a resol type phenol resin. For example, as a result of 13C-NMR analysis, ortho-ortho bond ratio 25 to 35%, ortho-para bond ratio 60 to 70%, para-para bond ratio 5 to 10%. It is preferable to use a resol type phenolic resin having a structure of The resol resin is usually in a liquid state, but the resol type phenol resin can easily adjust the softening point, and a resol type phenol resin having a melting point of 70 to 90 ° C. can be easily obtained. Thereby, the change of a molding material decreases and the handleability at the time of shaping | molding improves. When the melting point is less than 70 ° C., the components are likely to aggregate in the molding material, and the handleability may be reduced.

熱硬化性樹脂成分は、必要に応じて触媒(硬化促進剤)を含有してもよい。触媒としては、トリフェニルホスフィン等の有機ホスフィン類、1,8−ジアザビシクロ(5,4,0)ウンデセン−7等の三級アミン類、2−メチルイミダゾール等のイミダゾール類等が挙げられる。成形材料中の触媒の含有量は、成形材料中の熱硬化性樹脂と硬化剤の合計量に対して、0.5〜3質量%の範囲であることが好ましい。   The thermosetting resin component may contain a catalyst (curing accelerator) as necessary. Examples of the catalyst include organic phosphines such as triphenylphosphine, tertiary amines such as 1,8-diazabicyclo (5,4,0) undecene-7, and imidazoles such as 2-methylimidazole. The content of the catalyst in the molding material is preferably in the range of 0.5 to 3% by mass with respect to the total amount of the thermosetting resin and the curing agent in the molding material.

触媒として、測定開始温度30℃、昇温速度10℃/分、保持温度120℃、保持温度での保持時間30分の条件で加熱された場合の重量減少が5%以下である、2位に炭化水素基を有する置換イミダゾールが、使用されてもよい。この置換イミダゾールとしては、特に2位の炭化水素基の炭素数が6〜17の置換イミダゾールが好ましい。この置換イミダゾールの具体例としては、2−ウンデシルイミダゾール、2−ヘプタデシルイミダゾール、2−フェニルイミダゾール、1−ベンジル−2−フェニルイミダゾール等が挙げられる。   As a catalyst, the weight loss when heated under the conditions of a measurement start temperature of 30 ° C., a heating rate of 10 ° C./min, a holding temperature of 120 ° C., and a holding time of 30 minutes at a holding temperature of 5% or less is second, Substituted imidazoles having hydrocarbon groups may be used. As this substituted imidazole, a substituted imidazole having 6 to 17 carbon atoms in the 2-position hydrocarbon group is particularly preferable. Specific examples of this substituted imidazole include 2-undecylimidazole, 2-heptadecylimidazole, 2-phenylimidazole, 1-benzyl-2-phenylimidazole and the like.

成形材料は、更に内部離型剤を含有してもよい。内部離型剤としては、適宜のものが用いられるが、特にこの内部離型剤が、120〜190℃において、成形材料中の熱硬化性樹脂及び硬化剤と相溶せずに相分離する性質を有することが好ましい。このような内部離型剤として、ポリエチレンワックス、カルナバワックス、及び長鎖脂肪酸系のワックスから選ばれる、少なくとも一種が用いられることが好ましい。このような内部離型剤が成形材料の成形過程で熱硬化性樹脂及び硬化剤と相分離することで、離型性向上作用が良好に発揮される。   The molding material may further contain an internal mold release agent. As the internal mold release agent, an appropriate one is used, and in particular, the internal mold release agent is capable of phase separation without being compatible with the thermosetting resin and the hardener in the molding material at 120 to 190 ° C. It is preferable to have. As such an internal release agent, it is preferable to use at least one selected from polyethylene wax, carnauba wax, and long-chain fatty acid wax. Such an internal mold release agent is phase-separated from the thermosetting resin and the hardener in the molding process of the molding material, so that the mold release improving effect is satisfactorily exhibited.

内部離型剤の使用量は、セパレータの形状の複雑さ、溝深さ、抜き勾配など金型面との離形性の容易さなどが考慮されて、適宜設定される。特に成形材料全量に対する内部離型剤の割合が0.1〜2.5質量%の範囲であることが好ましい。この割合が0.1質量%以上であると金型成形時に十分な離型性が発現し、この割合が2.5質量%以下であると内部離型剤によってセパレータの表面の親水性が阻害されることが、十分に抑制される。この内部離型剤の割合は0.1〜1質量%の範囲であれば更に好ましく、0.1〜0.5質量%の範囲であれば特に好ましい。   The amount of the internal mold release agent used is appropriately set in consideration of the complexity of the separator shape, the groove depth, the ease of releasability from the mold surface such as the draft angle, and the like. In particular, the ratio of the internal mold release agent to the total amount of the molding material is preferably in the range of 0.1 to 2.5% by mass. When this ratio is 0.1% by mass or more, sufficient release properties are exhibited at the time of molding the mold, and when this ratio is 2.5% by mass or less, the hydrophilic property on the surface of the separator is inhibited by the internal mold release agent. Is sufficiently suppressed. The ratio of the internal mold release agent is more preferably in the range of 0.1 to 1% by mass, and particularly preferably in the range of 0.1 to 0.5% by mass.

成形材料は、必要に応じてカップリング剤等の添加剤を含有してもよい。カップリング剤としては、シリコン系のシラン化合物、チタネート系、アルミニウム系のカップリング剤などが挙げられる。特にシリコン系のカップリング剤のうち、エポキシランカップリング剤が適している。カップリング剤は黒鉛粒子の表面に予め噴霧等により付着されていてもよい。エポキシランカップリング剤の使用量は、成形材料の固形分全体に対して、0.5〜1.5質量%の範囲であることが好ましい。この範囲において、カップリング剤がセパレータ表面にブリードすることが、充分に抑制される。   The molding material may contain additives such as a coupling agent as necessary. Examples of the coupling agent include silicon-based silane compounds, titanate-based, and aluminum-based coupling agents. In particular, an epoxy run coupling agent is suitable among silicon coupling agents. The coupling agent may be previously attached to the surface of the graphite particles by spraying or the like. The amount of the epoxy run coupling agent used is preferably in the range of 0.5 to 1.5 mass% with respect to the entire solid content of the molding material. In this range, bleeding of the coupling agent to the separator surface is sufficiently suppressed.

成形材料は、更に炭素繊維や金属繊維などの短繊維を含有してもよい。また、成形材料は、セパレータに必要な機能が確保される範囲内で、種々の添加剤を含有してもよい。   The molding material may further contain short fibers such as carbon fibers and metal fibers. Moreover, the molding material may contain various additives within a range in which functions necessary for the separator are ensured.

成形材料は、溶媒を含有してもよい。特に薄型のセパレータが作製される場合には、成形材料が溶媒を含有することで、この成形材料が液状(ワニス状及びスラリー状を含む)に調製されてもよい。溶媒は、例えばメチルエチルケトン、メトキシプロパノール、N,N−ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド等の極性溶媒から選択される一種以上を含有することができる。   The molding material may contain a solvent. In particular, when a thin separator is produced, the molding material may be prepared in a liquid form (including varnish and slurry) by containing a solvent. The solvent can contain one or more selected from polar solvents such as methyl ethyl ketone, methoxypropanol, N, N-dimethylformamide, dimethyl sulfoxide, and the like.

セパレータ中のイオン性不純物の含有量は少ないことが好ましく、特にセパレータ中のナトリウム含量が5質量ppm以下、塩素含量が5質量ppm以下であることが好ましい。そのためには、成形材料中のイオン性不純物の含有量が低いことが好ましい。尚、イオン性不純物の含有量は、対象物の抽出水中のイオン性不純物の量に基づいて導出される。前記抽出水は、対象物10gに対してイオン交換水100mlの割合で、イオン交換水中に対象物を投入し、90℃で50時間処理することで得られる。抽出水中のイオン性不純物は、イオンクロマトグラフィにて評価される。この抽出水中のイオン性不純物量に基づいて、対象物中のイオン性不純物の量が、対象物に対する質量比に換算して導出される。   The content of ionic impurities in the separator is preferably small, and in particular, the sodium content in the separator is preferably 5 ppm by mass or less, and the chlorine content is preferably 5 ppm by mass or less. For this purpose, the content of ionic impurities in the molding material is preferably low. The content of ionic impurities is derived based on the amount of ionic impurities in the extraction water of the object. The extracted water can be obtained by putting the object into ion-exchanged water at a rate of 100 ml of ion-exchanged water with respect to 10 g of the object and treating it at 90 ° C for 50 hours. Ionic impurities in the extracted water are evaluated by ion chromatography. Based on the amount of ionic impurities in the extracted water, the amount of ionic impurities in the object is derived in terms of a mass ratio with respect to the object.

成形材料は、セパレータのTOC(total organic carbon)が、100ppm以下となるように調製されることが好ましい。セパレータのTOCが100ppm以下となると、燃料電池の特性低下が更に抑制される。TOCは、セパレータの質量10gに対してイオン交換水100mlの割合で、イオン交換水中にセパレータが投入され、90℃で50時間処理された後の水溶液を用いて測定される数値である。TOCは、例えばJIS K0102に準拠して、株式会社島津製作所製の全有機炭素分析装置「TOC−50」などで測定される。測定にあたっては、サンプルの燃焼により発生するCO2濃度が非分散型赤外線ガス分析法で測定され、サンプル中の炭素濃度が定量される。この炭素濃度の測定によって、有機物質濃度が間接的に測定され、サンプル中の無機炭素(IC)、全炭素(TC)が測定され、全炭素と無機炭素の差(TC−IC)から全有機炭素(TOC)が計測される。TOCの値は、成形材料を構成する各成分として高純度の成分が選択されたり、更に樹脂の当量比が調整されたり、成形時に後硬化処理がおこなわれたりすることで、低減される。 The molding material is preferably prepared such that the TOC (total organic carbon) of the separator is 100 ppm or less. When the TOC of the separator is 100 ppm or less, deterioration of the characteristics of the fuel cell is further suppressed. The TOC is a numerical value measured using an aqueous solution after the separator is put into ion-exchanged water at a rate of 100 ml of ion-exchanged water with respect to 10 g of the separator and treated at 90 ° C. for 50 hours. The TOC is measured by, for example, a total organic carbon analyzer “TOC-50” manufactured by Shimadzu Corporation based on JIS K0102. In the measurement, the CO 2 concentration generated by burning the sample is measured by a non-dispersive infrared gas analysis method, and the carbon concentration in the sample is quantified. By measuring the carbon concentration, the organic substance concentration is indirectly measured, and the inorganic carbon (IC) and total carbon (TC) in the sample are measured. From the difference between the total carbon and inorganic carbon (TC-IC), the total organic Carbon (TOC) is measured. The value of TOC is reduced by selecting a high-purity component as each component constituting the molding material, further adjusting the equivalent ratio of the resin, or performing a post-curing process during molding.

成形材料は、例えば上記のような成分が任意の順序で所定の割合で混合されることで、調製される。成分の混合のためには、例えばプラネタリミキサ、リボンブレンダー、レディゲミキサ、ヘンシェルミキサ、ロッキングミキサ、ナウタミキサ等の混合機が、用いられる。   The molding material is prepared, for example, by mixing the above components in a predetermined ratio in an arbitrary order. For mixing the components, for example, a mixer such as a planetary mixer, a ribbon blender, a Redige mixer, a Henschel mixer, a rocking mixer, or a Nauta mixer is used.

成形材料が成形されることで、成形体が得られ、この成形体に表面処理が施されることで、セパレータが得られる。   A molded body is obtained by molding the molding material, and a separator is obtained by subjecting the molded body to surface treatment.

成形材料を成形する方法は、例えば射出成形法、トランスファ成形法、圧縮成形法、押出成形法等の適宜の金型成形法から、選択される。特に圧縮成形法が採用されると、セパレータの寸法精度の向上、並びにセパレータの機械的強度の向上が、図られる。   The method for molding the molding material is selected from appropriate mold molding methods such as injection molding, transfer molding, compression molding, and extrusion molding. In particular, when the compression molding method is employed, the dimensional accuracy of the separator can be improved and the mechanical strength of the separator can be improved.

成形体には、ガス流通用の溝が形成される。例えば、成形材料が金型成形される際に、溝に対応する凸部を有する金型が使用されることで、成形体に溝が形成される。尚、成形体が形成された後に、この成形体に切削加工等の機械的加工が施されることで、溝が形成されてもよい。尚、成形体には、更に冷却水を流通させるための溝が形成されてもよい。   A groove for gas distribution is formed in the molded body. For example, when the molding material is molded, a mold having a convex portion corresponding to the groove is used, so that the groove is formed in the molded body. In addition, after forming a molded object, a groove | channel may be formed by performing mechanical processing, such as a cutting process, to this molded object. In addition, the groove | channel for distribute | circulating cooling water may be formed in a molded object further.

圧縮成形法が採用される場合、減圧条件下又は真空条件下に金型が配置された状態で、この金型によって成形材料が成形されることが好ましい。この場合、成形体の密度ばらつきが低減すると共に、成形体の厚み精度が高くなる。特に、金型の周囲の真空度が80kPa以上であることが好ましく、95kPa以上であれば更に好ましい。この真空度の上限は特に制限されないが、実用上は100kPaまでである。   When the compression molding method is employed, it is preferable that the molding material is molded by this mold in a state where the mold is disposed under a reduced pressure condition or a vacuum condition. In this case, the density variation of the molded body is reduced and the thickness accuracy of the molded body is increased. In particular, the degree of vacuum around the mold is preferably 80 kPa or more, and more preferably 95 kPa or more. The upper limit of the degree of vacuum is not particularly limited, but is practically up to 100 kPa.

圧縮成形時の加熱温度及び圧縮圧力は、成形材料の組成、成形厚みなどにもよるが、例えば加熱温度120〜190℃の範囲、圧縮圧力1〜40MPaの範囲で設定されることが好ましい。また、成形時間が15秒〜600秒の範囲で設定されることが好ましい。   Although the heating temperature and compression pressure at the time of compression molding depend on the composition of the molding material, the molding thickness, and the like, it is preferable that the heating temperature and the compression pressure are set, for example, in the range of a heating temperature of 120 to 190 ° C and a compression pressure of 1 to 40 MPa. The molding time is preferably set in the range of 15 seconds to 600 seconds.

圧縮成形後、金型が冷却されてから、金型から成形体が取り出される。この成形体に、更に、加熱処理が施されてもよい。この加熱処理における加熱温度は150〜180℃の範囲であることが好ましく、加熱時間は30秒〜1時間の範囲であることが好ましい。   After the compression molding, the mold is cooled, and then the molded body is taken out from the mold. This molded body may be further subjected to heat treatment. The heating temperature in this heat treatment is preferably in the range of 150 to 180 ° C., and the heating time is preferably in the range of 30 seconds to 1 hour.

このようにして得られた成形体に、ウエットブラスト処理が施される。このウエットブラスト処理にあたり、成形体におけるガス流通用の溝の内側面へ、研磨材を含有する混合液が噴射される。この場合、例えば成形体における、ガス流通用の溝が形成されている面全体にウエットブラスト処理が施されることによって、溝の内側面に混合液が噴射される。このウエットブラスト処理によって、ガス流通用の溝の内側面の、ISO 25178−2:2012で規定される算術平均高さSa(arithmetical mean height of the scale limited surface; Sa)が、0.5〜1.5μmに調整される。このようにガス流通用の溝の内側面の表面粗さが調整されると、ガス流通用の溝の内側面の親水性が非常に高くなる。   The molded body thus obtained is subjected to wet blasting. In the wet blasting process, a mixed liquid containing an abrasive is sprayed onto the inner surface of the gas flow groove in the molded body. In this case, for example, a wet blast process is performed on the entire surface of the molded body where the gas flow groove is formed, whereby the mixed liquid is injected onto the inner surface of the groove. By this wet blast treatment, the arithmetic mean height Sa (arithmetic mean height of the scale limited surface; Sa) defined by ISO 25178-2: 2012 is 0.5 to 1 on the inner surface of the groove for gas circulation. Adjusted to 5 μm. Thus, when the surface roughness of the inner surface of the gas circulation groove is adjusted, the hydrophilicity of the inner surface of the gas circulation groove becomes very high.

尚、算術平均高さSaは、レーザ顕微鏡による三次元表面性状の測定結果から導出される。レーザ顕微鏡としては、例えば株式会社島津製作所製の3D測定レーザー顕微鏡(型番OLS4000)が、用いられる。   The arithmetic average height Sa is derived from the measurement result of the three-dimensional surface property by a laser microscope. As the laser microscope, for example, a 3D measurement laser microscope (model number OLS4000) manufactured by Shimadzu Corporation is used.

ウエットブラスト処理では、例えばエアブラスト処理の場合と比べて、研磨材の噴射方向の指向性が高くなり、このため、処理の際に研磨材が拡散しにくくなる。そのため、本実施形態では、ウエットブラスト処理が採用されることで、研磨材を含有する混合液が溝の内側面へ、容易に吹き付けられる。これにより、溝の内側面の表面粗さが容易に調整される。   In the wet blast process, for example, the directivity in the injection direction of the abrasive is higher than in the case of the air blast process, and therefore, the abrasive is less likely to diffuse during the process. Therefore, in this embodiment, the wet blast treatment is employed, so that the mixed liquid containing the abrasive is easily sprayed onto the inner surface of the groove. Thereby, the surface roughness of the inner surface of the groove is easily adjusted.

ウエットブラスト処理の際、混合液が、成形体における溝が形成されている面に向けて、この面に対して斜め方向に噴射されることが、好ましい。ガス流通用の溝の内側面へは混合液が吹き付けられにくいが、混合液が斜め方向に噴射されると、混合液がガス流通用の溝の内側面へ容易に吹き付けられる。このため、ガス流通用の溝の内側面の粗さが、更に容易に調整される。   In the wet blast treatment, it is preferable that the liquid mixture is sprayed in an oblique direction with respect to the surface of the molded body on which the groove is formed. The mixed liquid is difficult to be sprayed onto the inner surface of the gas flow groove, but when the mixed liquid is sprayed in an oblique direction, the mixed liquid is easily sprayed onto the inner surface of the gas flow groove. For this reason, the roughness of the inner surface of the groove for gas circulation can be adjusted more easily.

図1に、本実施形態における、ウエットブラスト処理の方法の一例を示す。この例では、ストレートタイプのガス流通用の溝2が形成されている成形体8が、その溝2が形成されている面が上方を向くように配置される。尚、この成形体8の、溝2が形成されている面とは反対側の面には、冷却水を流通させるための溝7も、形成されている。   FIG. 1 shows an example of a wet blasting method in the present embodiment. In this example, the molded body 8 in which the straight type gas distribution groove 2 is formed is arranged so that the surface on which the groove 2 is formed faces upward. In addition, the groove | channel 7 for distribute | circulating a cooling water is also formed in the surface on the opposite side to the surface in which this groove | channel 2 is formed of this molded object 8. FIG.

この状態で、成形体8が、溝2の長手方向と交差する方向へ、コンベアなどの搬送装置9によって搬送される。この成形体8の搬送経路の上方には、混合液を噴射する二つのノズル6(第一のノズル61及び第二のノズル62)が、配置される。各ノズル6は、成形体8における溝2の長手方向に沿って長い幅広の形状を有する。各ノズル6からは混合液が、溝2の長手方向に沿って長い幅広の帯状(或いはカーテン状)に噴射される。図中に、混合液の噴射方向を、破線で示す。各ノズル6からの混合液の噴射方向は、成形体8における溝2が形成されている面の法線に対して傾斜している。また、第一のノズル61による噴射方向の傾斜の向きは、第二のノズル62による噴射方向の傾斜の向きとは反対である。この噴射方向の傾斜角度θ1,θ2は、適宜設定されるが、例えば成形体8における溝2が形成されている面の法線に対して10°〜30°であることが好ましい。尚、傾斜角度θ1,θ2は、成形体8の溝2の長手方向と直交する断面に現れる角度である。傾斜角度θ1,θ2が10°以上であると、混合液が溝2の内側面に効果的に吹き付けられ、溝2の内側面の粗さ調整が適切になされる。また、傾斜角度θ1,θ2が30°以下であると、成形体8における溝2の内側以外の領域(例えば隣合う二つの溝2の間に挟まれている領域)にも、ウエットブラスト処理による表面処理が効果的になされる。これにより、この領域におけるスキン層の除去及び表面粗さの調整も効果的になされる。このため、セパレータ20の高い接触抵抗が維持されうる。 In this state, the molded body 8 is conveyed by a conveying device 9 such as a conveyor in a direction crossing the longitudinal direction of the groove 2. Two nozzles 6 (a first nozzle 61 and a second nozzle 62) for injecting the mixed liquid are disposed above the conveyance path of the molded body 8. Each nozzle 6 has a long and wide shape along the longitudinal direction of the groove 2 in the molded body 8. From each nozzle 6, the mixed liquid is ejected in the form of a long wide strip (or curtain) along the longitudinal direction of the groove 2. In the figure, the injection direction of the mixed liquid is indicated by a broken line. The injection direction of the mixed liquid from each nozzle 6 is inclined with respect to the normal line of the surface of the molded body 8 where the groove 2 is formed. Further, the direction of inclination of the injection direction by the first nozzle 61 is opposite to the direction of inclination of the injection direction by the second nozzle 62. The inclination angles θ 1 and θ 2 in the injection direction are appropriately set. For example, it is preferably 10 ° to 30 ° with respect to the normal line of the surface of the molded body 8 where the groove 2 is formed. The inclination angles θ 1 and θ 2 are angles that appear in a cross section orthogonal to the longitudinal direction of the groove 2 of the molded body 8. When the tilt angles θ 1 and θ 2 are 10 ° or more, the mixed liquid is effectively sprayed on the inner surface of the groove 2, and the roughness of the inner surface of the groove 2 is appropriately adjusted. Further, when the inclination angles θ 1 and θ 2 are 30 ° or less, wet blasting is also performed in a region other than the inside of the groove 2 in the molded body 8 (for example, a region sandwiched between two adjacent grooves 2). The surface treatment by the treatment is effectively performed. This effectively removes the skin layer and adjusts the surface roughness in this region. For this reason, the high contact resistance of the separator 20 can be maintained.

本例では、搬送装置9が成形体8を搬送しながら、第一のノズル61及び第二のノズル62の各々が混合液を噴射すると、成形体8における溝2が形成されている面の全面に亘って、ウエットブラスト処理が施され、スキン層が除去される。この際、成形体8に形成されている複数の溝2に、混合液が順次吹き付けられることで、溝2の内側にウエットブラスト処理が施される。更に、各ノズル6からの混合液の噴射方向が傾斜し、その傾斜の向きが、第一のノズル61と第二のノズル62とで異なるため、混合液が溝2内において両方の内側面に吹き付けられる。すなわち、第一のノズル61から噴射される混合液によって、溝2の一方の内側面にウエットブラスト処理が施され、第二のノズル62から噴射される混合液によって、溝2の他方の内側面にウエットブラスト処理が施される。このため、溝の内側面からスキン層が除去され、更にこの内側面の表面粗さが、容易に調整される。   In this example, when each of the first nozzle 61 and the second nozzle 62 injects the liquid mixture while the conveying device 9 is conveying the molded body 8, the entire surface of the molded body 8 on which the groove 2 is formed. Over this period, a wet blasting process is performed, and the skin layer is removed. At this time, a wet blast process is performed on the inside of the groove 2 by sequentially spraying the mixed liquid onto the plurality of grooves 2 formed in the molded body 8. Furthermore, since the injection direction of the mixed liquid from each nozzle 6 is inclined and the direction of the inclination is different between the first nozzle 61 and the second nozzle 62, the mixed liquid is present on both inner surfaces in the groove 2. Be sprayed. That is, wet blasting is performed on one inner surface of the groove 2 by the mixed liquid sprayed from the first nozzle 61, and the other inner surface of the groove 2 is sprayed by the mixed liquid sprayed from the second nozzle 62. Is subjected to wet blasting. For this reason, the skin layer is removed from the inner side surface of the groove, and the surface roughness of the inner side surface is easily adjusted.

更に、混合液は、溝2の内側以外の領域(例えば隣合う二つの溝2の間に挟まれている領域)にも吹き付けられるため、この領域におけるスキン層も除去されると共にこの領域の表面粗さの調整もなされる。これにより、セパレータ20の接触抵抗が低減する。   Furthermore, since the liquid mixture is also sprayed onto a region other than the inside of the groove 2 (for example, a region sandwiched between two adjacent grooves 2), the skin layer in this region is also removed and the surface of this region is removed. The roughness is also adjusted. Thereby, the contact resistance of the separator 20 is reduced.

成形体8及びセパレータ20における、ガス流通用の溝2の内側面が、この溝2が形成されている面の法線に対して、溝2の開口を向くように傾斜していることが、好ましい。特に、この内側面の傾斜角度θ3が、溝2が形成されている面の法線に対して1〜10°の範囲であることが好ましく、3〜7°の範囲であれば更に好ましい。尚、傾斜角度θ3は、溝2の長手方向と直交する断面に現れる角度である。例えばこの傾斜角度θ3が、5°に設定される。この場合、ウエットブラスト処理時に溝2の内側面に混合液が吹き付けられやすくなり、このため、溝2の内側面に更に効果的にウエットブラスト処理が、施される。 The inner surface of the gas flow groove 2 in the molded body 8 and the separator 20 is inclined so as to face the opening of the groove 2 with respect to the normal of the surface on which the groove 2 is formed. preferable. In particular, the inclination angle θ 3 of the inner surface is preferably in the range of 1 to 10 ° with respect to the normal line of the surface on which the groove 2 is formed, and more preferably in the range of 3 to 7 °. The inclination angle θ 3 is an angle that appears in a cross section orthogonal to the longitudinal direction of the groove 2. For example, the inclination angle θ 3 is set to 5 °. In this case, the liquid mixture is easily sprayed on the inner surface of the groove 2 during the wet blasting process, and therefore, the wet blasting process is more effectively performed on the inner surface of the groove 2.

ウエットブラスト処理のために用いられる研磨材(砥粒)の材質としては、特に制限されないが、アルミナ、炭化ケイ素、ジルコニア、ガラス、ナイロン、ステンレス等が、挙げられる。また、研磨材の平均粒径は、適宜設定されるが、3〜200μmの範囲であることが好ましく、3〜60μmの範囲であることも好ましく、6〜45μmの範囲であることも好ましく、15〜40μmの範囲であれば更に好ましい。尚、研磨材の平均粒径は、累積高さ50%点の粒子径(d50)である。   The material of the abrasive (abrasive grain) used for the wet blast treatment is not particularly limited, and examples thereof include alumina, silicon carbide, zirconia, glass, nylon, and stainless steel. The average particle size of the abrasive is appropriately set, but is preferably in the range of 3 to 200 μm, preferably in the range of 3 to 60 μm, and preferably in the range of 6 to 45 μm. A range of ˜40 μm is more preferable. The average particle diameter of the abrasive is the particle diameter (d50) at the 50% cumulative height.

尚、ウエットブラスト処理の方法は、上記に限られない。例えばノズルから広範囲に混合液が噴射される場合は、成形体が溝の長手方向と沿った方向に搬送されながら、ウエットブラスト処理が施されてもよい。ノズルの数は、二個よりも多くてもよい。一つのノズルのみが用いられてもよい。この場合、例えば成形体にウエットブラスト処理が施されてから、ノズルからの混合液の噴射方向の傾斜方向が変更され、続いて再度成形体にウエットブラスト処理が施されてもよい。成形体が搬送されずにノズルが成形体に対して移動させられることで、ウエットブラスト処理が施されてもよい。   The wet blasting method is not limited to the above. For example, when the mixed liquid is sprayed over a wide range from the nozzle, the wet blasting process may be performed while the molded body is conveyed in a direction along the longitudinal direction of the groove. The number of nozzles may be more than two. Only one nozzle may be used. In this case, for example, the wet blast process may be performed on the molded body, and then the inclination direction of the injection direction of the mixed liquid from the nozzle may be changed, and then the wet blast process may be performed again on the molded body. A wet blast process may be performed by moving a nozzle with respect to a molded object, without conveying a molded object.

本実施形態では、図1に示されるように、搬送経路の下方に、混合液を噴射する第三のノズル63及び第四のノズル64も、配置されている。各ノズル63,64は、成形体8における、冷却水を流通させるための溝7の長手方向に沿って長い幅広の形状を有する。各ノズル63,64からは混合液が、溝2の長手方向に沿って長い幅広の帯状(或いはカーテン状)に噴射される。各ノズル63,64からの混合液の噴射方向は、成形体8における溝2が形成されている面の法線に対して傾斜している。また、第三のノズル63による噴射方向の傾斜の向きは、第四のノズル64による噴射方向の傾斜の向きとは反対である。これにより、本実施形態では、搬送装置9が成形体8を搬送しながら、各ノズル61,62,63,64から混合液が噴射されることで、成形体8の、ガス流通用の溝が形成される面と、この面とは反対側の面(以下、水路面という)とに、同時にウエットブラスト処理が施される。このため、水路面からスキン層が除去されると共にその表面粗さが適宜調整される。   In the present embodiment, as shown in FIG. 1, a third nozzle 63 and a fourth nozzle 64 that eject the mixed liquid are also arranged below the transport path. Each of the nozzles 63 and 64 has a long and wide shape along the longitudinal direction of the groove 7 for circulating the cooling water in the molded body 8. From each of the nozzles 63 and 64, the mixed liquid is ejected in a long and wide strip shape (or curtain shape) along the longitudinal direction of the groove 2. The injection direction of the mixed liquid from the nozzles 63 and 64 is inclined with respect to the normal line of the surface of the molded body 8 where the groove 2 is formed. Further, the direction of inclination of the injection direction by the third nozzle 63 is opposite to the direction of inclination of the injection direction by the fourth nozzle 64. Thereby, in this embodiment, while the conveyance apparatus 9 conveys the molded object 8, a liquid mixture is injected from each nozzle 61, 62, 63, 64, and the groove | channel for gas distribution | circulation of the molded object 8 is formed. The surface to be formed and the surface opposite to the surface (hereinafter referred to as a water channel surface) are simultaneously subjected to wet blasting. For this reason, the skin layer is removed from the water channel surface, and the surface roughness is appropriately adjusted.

尚、成形体の厚み方向の両面の各々にガス流通用の溝が形成されている場合には、成形体の両面に同時にウエットブラスト処理が施されてもよい。この場合、成形体の両面の各々において、ガス流通用の溝の内側面のスキン層が除去されると共にその表面粗さが調整されてもよい。   In addition, when the groove | channel for gas distribution | circulation is formed in each of both surfaces of the thickness direction of a molded object, wet blasting may be performed simultaneously on both surfaces of a molded object. In this case, on each of both surfaces of the molded body, the skin layer on the inner surface of the gas flow groove may be removed and the surface roughness may be adjusted.

ガス流通用の溝の内側面に、親水化処理が施されることも、好ましい。親水化処理は、例えばウエットブラスト処理後に施される。また、ウエットブラスト処理の後、成形体に洗浄処理が施されてから、或いはこの洗浄処理に続いて更に乾燥処理が施されてから、親水化処理が施されることも、好ましい。洗浄処理では、例えば成形体が、イオン交換水等により水洗される。乾燥処理では、成形体がエアブローなどにより風乾されることが好ましい。また、乾燥処理にあたっては、成形体をシリカゲル等の乾燥剤を入れたデシケータ中に静置する方法、成形体を室温以上(例えば50℃)の温度の乾燥機中に静置する方法、真空乾燥機を使用して成形体から水分を除去する方法等が採用されてもよい。この乾燥処理により、成形体が、その吸湿率が0.1%以下になるまで乾燥されることが好ましい。   It is also preferable that a hydrophilic treatment is performed on the inner side surface of the gas flow groove. The hydrophilic treatment is performed, for example, after wet blasting. It is also preferable that after the wet blasting treatment, the molded body is subjected to a hydrophilization treatment after being subjected to a cleaning treatment, or after the cleaning treatment is further subjected to a drying treatment. In the washing process, for example, the molded body is washed with ion exchange water or the like. In the drying process, the molded body is preferably air-dried by air blow or the like. In the drying process, the molded product is allowed to stand in a desiccator containing a desiccant such as silica gel, the molded product is allowed to stand in a dryer having a temperature of room temperature or higher (for example, 50 ° C.), and vacuum drying. A method of removing moisture from the molded body using a machine may be employed. By this drying treatment, the molded body is preferably dried until the moisture absorption rate is 0.1% or less.

親水化処理は、ガス流通用の溝の内側面の親水性を向上させるための処理である。これにより、ガス流通用の溝の内側面に、更に高い親水性が付与される。親水化処理は、成形体における溝が形成されている面の全面に亘って施されてもよい。   The hydrophilization treatment is a treatment for improving the hydrophilicity of the inner surface of the gas circulation groove. Thereby, higher hydrophilicity is imparted to the inner surface of the groove for gas circulation. The hydrophilic treatment may be performed over the entire surface of the molded body where the grooves are formed.

親水化処理としては、ガス流通用の溝の内側面の親水性を向上させることが可能な処理であれば、特に制限されない。親水化処理は、例えば成形体をプラズマに曝露するプラズマ処理、成形体をオゾンガスに曝露するオゾンガス処理、成形体をSO3に曝露するSO3処理、成形体をフッ素を含有するガスに曝露させるフッ素処理、ケイ素化合物又はアルミニウム化合物を含む改質剤化合物を含む気体を燃焼させながら成形体に吹き付けるフレイム処理、並びに成形体にオゾン水を接触させるオゾン水処理から、一種以上が選択される。特に、プラズマ処理が採用されることが好ましい。 The hydrophilic treatment is not particularly limited as long as it is a treatment capable of improving the hydrophilicity of the inner surface of the gas circulation groove. The hydrophilization treatment includes, for example, plasma treatment for exposing the molded body to plasma, ozone gas treatment for exposing the molded body to ozone gas, SO 3 treatment for exposing the molded body to SO 3 , and fluorine for exposing the molded body to a gas containing fluorine. One or more types are selected from the treatment, the flame treatment in which a gas containing a modifier compound containing a silicon compound or an aluminum compound is burned, and the ozone water treatment in which ozone water is brought into contact with the molded body. In particular, it is preferable to employ plasma treatment.

プラズマ処理は、大気圧プラズマ処理であることが好ましく、特にリモート方式での大気圧プラズマ処理であることが好ましい。リモート方式での大気圧プラズマ処理では、例えば吹き出し口を有する放電空間と、この放電空間に電界を発生させるための放電用電極とを備えるプラズマ処理装置が用いられる。このプラズマ処理装置では、放電空間にプラズマ生成用ガスが供給されると共にこの放電空間内の圧力が大気圧近傍に維持され、更に放電用電極間に電圧が印加されることで放電空間に放電を発生すると、放電空間内でプラズマが生成する。このプラズマを含むガス流が吹き出し口から吹き出されて成形体に吹き付けられることによって、成形体にプラズマ処理が施される。このようなプラズマ処理装置としては、例えば積水化学工業株式会社製のAPTシリーズが挙げられるが、パナソニック株式会社、ヤマトマテリアル株式会社などから提供されている適宜のプラズマ処理装置が用いられてもよい。   The plasma treatment is preferably atmospheric pressure plasma treatment, and particularly preferably remote atmosphere pressure plasma treatment. In the atmospheric pressure plasma processing by the remote method, for example, a plasma processing apparatus including a discharge space having an outlet and a discharge electrode for generating an electric field in the discharge space is used. In this plasma processing apparatus, a plasma generating gas is supplied to the discharge space, the pressure in the discharge space is maintained near atmospheric pressure, and a voltage is applied between the discharge electrodes to discharge the discharge space. When generated, plasma is generated in the discharge space. The gas stream containing the plasma is blown out from the outlet and blown onto the molded body, whereby the molded body is subjected to plasma treatment. Examples of such a plasma processing apparatus include the APT series manufactured by Sekisui Chemical Co., Ltd., but an appropriate plasma processing apparatus provided by Panasonic Corporation, Yamato Material Corporation, or the like may be used.

このようなリモート方式のプラズマ処理が採用されると、成形体の表面に向けてプラズマが吹き付けられ、このため成形体の溝の内面まで充分に処理がなされる。このため、溝の内側面に親水化処理が、効果的に施され、溝の内側面の親水性が、効果的に向上する。またプラズマ処理時に成形体が放電に曝されず、このため成形体がプラズマ処理時に損傷しにくくなる。   When such a remote-type plasma treatment is employed, plasma is sprayed toward the surface of the molded body, so that the inner surface of the groove of the molded body is sufficiently processed. For this reason, the hydrophilic treatment is effectively performed on the inner surface of the groove, and the hydrophilicity of the inner surface of the groove is effectively improved. Further, the molded body is not exposed to electric discharge during the plasma treatment, and therefore, the molded body is hardly damaged during the plasma treatment.

大気圧プラズマ処理は、ガス流通用の溝の内側面に所望の親水性が付与されるように適宜設定された条件でおこなわれる。この大気圧プラズマ処理におけるプラズマ生成用ガスは、窒素ガスであることが好ましく、特にこの窒素ガス中の酸素含有量が2000ppm以下であることが好ましい。この場合、大気圧プラズマ処理によって溝の内側面に特に高い親水性が付与される。   The atmospheric pressure plasma treatment is performed under conditions appropriately set so that desired hydrophilicity is imparted to the inner surface of the gas flow groove. The plasma generating gas in the atmospheric pressure plasma treatment is preferably nitrogen gas, and particularly preferably the oxygen content in the nitrogen gas is 2000 ppm or less. In this case, particularly high hydrophilicity is imparted to the inner surface of the groove by the atmospheric pressure plasma treatment.

また、成形材料中のフェノール系化合物に対するエポキシ樹脂の当量比が0.8〜1.2の範囲であると、プラズマ処理によってセパレータの表面の親水性が特に高くなる。   Further, when the equivalent ratio of the epoxy resin to the phenolic compound in the molding material is in the range of 0.8 to 1.2, the hydrophilicity of the surface of the separator is particularly increased by the plasma treatment.

大気圧プラズマ処理は、成形体の表面に結露が生じないように成形体の温度及び雰囲気温度が調整された条件下で行われることが好ましい。この場合、成形体の表面に付着した水滴によりプラズマが消費されてしまうことが抑制され、処理効率が向上する。成形体の温度は、前記のとおりこの成形体の表面に結露が生じない温度(露点温度)以上であることが好ましい。安定した大気圧プラズマ処理のためには、成形体の温度が70℃以下であることが好ましい。大気圧プラズマ処理の安定化のためには、成形体の温度及び雰囲気温度が一定に保たれることも重要である。雰囲気温度の調節にあたっては、通常、プラズマ処理装置のプラズマユニット部分の温度が調節され、プラズマ処理装置の構成によってはプラズマ処理時に成形体を支える台の温度が調節される。   The atmospheric pressure plasma treatment is preferably performed under conditions in which the temperature of the molded body and the ambient temperature are adjusted so that condensation does not occur on the surface of the molded body. In this case, the consumption of plasma due to water droplets adhering to the surface of the compact is suppressed, and the processing efficiency is improved. As described above, the temperature of the molded body is preferably equal to or higher than the temperature at which no condensation occurs on the surface of the molded body (dew point temperature). For stable atmospheric pressure plasma treatment, the temperature of the compact is preferably 70 ° C. or lower. In order to stabilize the atmospheric pressure plasma treatment, it is also important to keep the temperature of the compact and the ambient temperature constant. In adjusting the atmospheric temperature, the temperature of the plasma unit of the plasma processing apparatus is usually adjusted. Depending on the configuration of the plasma processing apparatus, the temperature of the stage that supports the compact during plasma processing is adjusted.

尚、大気圧プラズマ処理にあたり、リモート方式以外の方式のプラズマ処理、例えばダイレクト方式のプラズマ処理が採用されてもよい。   In the atmospheric pressure plasma processing, plasma processing other than the remote method, for example, direct plasma processing may be employed.

プラズマ処理後の成形体は、そのまま大気中に放置されてもよいが、成形体をイオン交換水などの水に浸漬させるなどしてこの成形体の表面と水と接触させる水接触処理が施されることが好ましい。   The molded product after the plasma treatment may be left in the air as it is, but is subjected to a water contact treatment in which the molded product is brought into contact with water by immersing the molded product in water such as ion exchange water. It is preferable.

このようにして大気圧プラズマ処理による親水化向上のメカニズムの詳細は不明であるが、成形体の表面に水酸基が分布することでこの表面に水分が吸着して官能基が生成しやすくなり、更に大気圧プラズマ処理により、成形体の表面から汚染物質が除去されて活性の高い状態となると共にこの活性化された表面に水酸基等の親水性の官能基が導入されて、成形体の表面に親水性の官能基が多く形成し、これが親水性向上に寄与していると考えられる。   The details of the mechanism of hydrophilic improvement by atmospheric pressure plasma treatment are unknown in this way, but the hydroxyl group is distributed on the surface of the molded body, so that moisture is adsorbed on this surface and functional groups are easily generated. By the atmospheric pressure plasma treatment, contaminants are removed from the surface of the molded body to be in a highly active state, and hydrophilic functional groups such as hydroxyl groups are introduced into the activated surface to make the surface of the molded body hydrophilic. It is considered that many functional groups are formed, which contributes to the improvement of hydrophilicity.

特に成形体にプラズマ処理に先だって上記のような乾燥処理が施されると、成形体への大気圧プラズマ処理が水分子によって阻害されにくくなり、大気圧プラズマ処理の効率が向上する。   In particular, when the molded body is subjected to the drying treatment as described above prior to the plasma treatment, the atmospheric pressure plasma treatment on the molded body is not easily inhibited by water molecules, and the efficiency of the atmospheric pressure plasma treatment is improved.

尚、大気圧プラズマ処理にあたっては、成形体でアークが発生しないことが好ましい。そのためには、たとえば、プラズマ処理装置の電極部にアース装置が設置されていることなどが望ましい
またプラズマ処理後の成形体に上記のような水接触処理が施されると、成形体の表面の親水性が、更に向上する。その詳細なメカニズムは明らかではないが、大気圧プラズマ処理によって活性化された成形体の表面に水分子が吸着することに起因して成形体の表面の親水性が向上すると考えられる。
In the atmospheric pressure plasma treatment, it is preferable that no arc is generated in the molded body. For this purpose, for example, it is desirable that a grounding device is installed in the electrode part of the plasma processing apparatus. Further, when the above-mentioned water contact treatment is performed on the molded body after the plasma processing, the surface of the molded body Hydrophilicity is further improved. Although the detailed mechanism is not clear, it is considered that the hydrophilicity of the surface of the molded body is improved due to the adsorption of water molecules on the surface of the molded body activated by the atmospheric pressure plasma treatment.

オゾンガス処理が採用される場合、成形体の表面にオゾンガスを接触させることで、処理がおこなわれる。例えば、処理容器内に成形体を入れ、この処理容器内にオゾンガスを含むガスを供給することで、成形体にオゾンガスを接触させることができる。続いて、成形体は、そのまま大気中に放置されてもよく、水洗されてから乾燥されてもよい。   When the ozone gas treatment is employed, the treatment is performed by bringing ozone gas into contact with the surface of the molded body. For example, ozone gas can be brought into contact with the molded body by placing the molded body in a processing container and supplying a gas containing ozone gas into the processing container. Subsequently, the molded body may be left as it is in the atmosphere, or may be washed with water and then dried.

オゾンガスを含むガスは、更に酸素ガス、空気等を含有してもよい。オゾンガス濃度は、特に限定されず、例えば3.5〜8.0容量%の範囲の比較的低濃度であっても、8.0〜14.0容量%の範囲の比較的高濃度であってもよい。処理温度は−50℃〜200℃の範囲であることが好ましく、0℃〜100℃の範囲であれば更に好ましく、0℃〜50℃の範囲であれば更に好ましく、室温以上30℃以下の範囲が最も好ましい。処理時間は、0.1〜5時間の範囲が好ましく、0.2〜1時間の範囲が、更に好ましい。処理時の雰囲気圧力は常圧付近であることが好ましいが、常圧よりも低い圧力又は高い圧力でもよく、例えば数hPa〜0.2MPaの範囲であることが好ましい。   The gas containing ozone gas may further contain oxygen gas, air, or the like. The ozone gas concentration is not particularly limited. For example, even if the ozone gas concentration is relatively low in the range of 3.5 to 8.0% by volume, the ozone gas concentration is relatively high in the range of 8.0 to 14.0% by volume. Also good. The treatment temperature is preferably in the range of −50 ° C. to 200 ° C., more preferably in the range of 0 ° C. to 100 ° C., further preferably in the range of 0 ° C. to 50 ° C., and in the range of room temperature to 30 ° C. Is most preferred. The treatment time is preferably in the range of 0.1 to 5 hours, and more preferably in the range of 0.2 to 1 hour. The atmospheric pressure during the treatment is preferably near normal pressure, but may be lower or higher than normal pressure, and is preferably in the range of several hPa to 0.2 MPa, for example.

このようなオゾンガス処理によって親水性が向上する理由は、セパレータの表面でオゾンが反応することでセパレータの表面に親水性の官能基が導入されるためであると、考えられる。成形材料中のフェノール系化合物に対するエポキシ樹脂の当量比が0.8〜1.2の範囲であると、オゾンガス処理によってセパレータの表面の親水性が特に高くなる。尚、オゾンガス処理の前処理として、成形体に、プラズマ生成用ガスとして酸素を用いるプラズマ処理等が施されてもよい。   It is considered that the reason why the hydrophilicity is improved by such ozone gas treatment is that hydrophilic functional groups are introduced to the surface of the separator due to ozone reacting on the surface of the separator. When the equivalent ratio of the epoxy resin to the phenolic compound in the molding material is in the range of 0.8 to 1.2, the hydrophilicity of the separator surface is particularly increased by the ozone gas treatment. As a pretreatment for the ozone gas treatment, the molded body may be subjected to a plasma treatment using oxygen as a plasma generating gas.

SO3処理が採用される場合、例えば成形体の表面にSO3を含有するガス(SO3含有ガス)を接触させることで、処理がおこなわれる。この場合、例えば成形体が耐酸性の密閉容器に収容され、この密閉容器内にSO3含有ガスが流通された状態が、一定時間保持される。尚、SO3含有ガスが内部を流通する室内に成形体が連続的に通過させられてもよい。 If the SO 3 treatment is employed, by contacting the gas (SO 3 containing gas) containing SO 3 for example, on the surface of the molded body, the processing is performed. In this case, for example, the molded body is housed in an acid-resistant sealed container, and the state in which the SO 3 -containing gas is circulated in the sealed container is maintained for a certain period of time. Note that the molded body may be continuously passed through a chamber in which the SO 3 -containing gas flows.

SO3含有ガスは、窒素、アルゴン、ヘリウム等の不活性ガス、酸素、炭酸ガスなどを、更に含有してもよい。SO3含有ガスが、ガス状のルイス塩基を、更に含有していてもよい。SO3含有ガス中のSO3濃度は、0.1〜80体積%の範囲であることが好ましく、0.1〜10体積%であればより好ましく、0.1〜5体積%であれば更に好ましい。処理時の密閉容器における、SO3含有ガス中のSO3ガスのみの、1分間あたりの流量は、密閉容器の容量の0.5〜5倍量の範囲であることが好ましく、またこの流量が、0.01〜10000ml/分の範囲であることが好ましい。また、処理温度は、20℃〜100℃の範囲が好ましく、30℃〜80℃であればより好ましく、40℃〜70℃であれば更に好ましい。また、処理時間は、0.1秒〜120分の範囲であることが好ましく、1〜60分の範囲であればより好ましい。SO3処理に続いて、直ちに水洗、重曹水溶液及び石灰水等のアルカリ溶液による処理等の後処理が施されることも好ましい。特に後処理が、成形体をアルカリ溶液で洗浄する処理と、それに続いて成形体を10℃以上のイオン交換水で洗浄する処理とを含むことが、好ましい。 The SO 3 -containing gas may further contain an inert gas such as nitrogen, argon or helium, oxygen, carbon dioxide gas or the like. The SO 3 -containing gas may further contain a gaseous Lewis base. The SO 3 concentration in the SO 3 -containing gas is preferably in the range of 0.1 to 80% by volume, more preferably 0.1 to 10% by volume, and further preferably 0.1 to 5% by volume. preferable. The flow rate per minute of only the SO 3 gas in the SO 3 -containing gas in the closed container at the time of treatment is preferably in the range of 0.5 to 5 times the capacity of the closed container, and this flow rate is The range is preferably 0.01 to 10,000 ml / min. The treatment temperature is preferably in the range of 20 ° C to 100 ° C, more preferably 30 ° C to 80 ° C, and even more preferably 40 ° C to 70 ° C. The treatment time is preferably in the range of 0.1 seconds to 120 minutes, more preferably in the range of 1 to 60 minutes. Subsequent to the SO 3 treatment, it is also preferable to immediately carry out post-treatment such as washing with water, treatment with an aqueous solution of sodium bicarbonate and lime water. In particular, it is preferable that the post-treatment includes a treatment for washing the molded body with an alkaline solution and a treatment for washing the molded body with ion-exchanged water at 10 ° C. or higher.

SO3処理が施されると、成形体の表面にSO3が反応することでスルホン酸基が生成し、これが成形体の表面に分布することで、成形体の親水性が向上する。特にSO3処理前の成形体の表面に水酸基が分布していると、SO3処理によって成形体の表面でのスルホン酸基の生成が著しく促進される。また、成形材料中のフェノール系化合物に対するエポキシ樹脂の当量比が0.8〜1.2の範囲であると、SO3処理によって成形体の表面の親水性が特に高くなる。また、SO3処理の前処理として、成形体に、プラズマ生成用ガスとして酸素を用いるプラズマ処理、加熱処理、火炎処理、コロナ処理、紫外線照射処理等が施されてもよい。 When the SO 3 treatment is performed, SO 3 reacts with the surface of the molded body to generate sulfonic acid groups, which are distributed on the surface of the molded body, thereby improving the hydrophilicity of the molded body. In particular, when hydroxyl groups on the surface of the SO 3 pretreatment of the molded body is distributed, the generation of sulfonic acid groups at the surface of the molded product by the SO 3 treatment is promoted significantly. Further, when the equivalent ratio of the epoxy resin to the phenolic compound in the molding material is in the range of 0.8 to 1.2, the hydrophilicity of the surface of the molding is particularly increased by the SO 3 treatment. Further, as a pretreatment for the SO 3 treatment, the molded body may be subjected to plasma treatment using oxygen as a plasma generating gas, heat treatment, flame treatment, corona treatment, ultraviolet irradiation treatment, and the like.

フッ素処理が採用される場合、フッ素処理は、例えば成形体の表面にフッ素を含有するガス(フッ素含有ガス)を接触させることでおこなわれる。この場合、例えば成形体が密閉容器に収容され、この密閉容器内が減圧されてから、密閉容器内に窒素ガス等の不活性ガスが供給され、続いて密閉容器内にフッ素ガスが供給される。処理後の成形体は、そのまま大気中に放置されてもよく、また水洗されてから乾燥されてもよい。   When the fluorine treatment is employed, the fluorine treatment is performed, for example, by bringing a fluorine-containing gas (fluorine-containing gas) into contact with the surface of the molded body. In this case, for example, the molded body is housed in a sealed container, and after the inside of the sealed container is depressurized, an inert gas such as nitrogen gas is supplied into the sealed container, and then fluorine gas is supplied into the sealed container. . The molded body after the treatment may be left in the air as it is, or may be washed with water and then dried.

フッ素含有ガスは、窒素、アルゴン、ヘリウム等の不活性ガス、酸素、炭酸ガスなど更に含有してもよい。フッ素含有ガス中のフッ素濃度は、0.01〜100体積%の範囲であることが好ましい。フッ素処理の処理条件は、セパレータに充分な量のフッ素が効率良く導入され、且つセパレータの劣化、燃焼等が引き起こされないように設定される。例えば処理温度は、−50℃以上200℃以下が好ましい。この処理温度は0℃以上であればより好ましく、室温以上であれば更に好ましい。また、この処理温度が100℃以下であればより好ましく、50℃以下であれば更に好ましく、30℃以下が最も好ましい。処理時間は、1秒以上10日以下が好ましい。実用的な処理時間は、長くても1〜4時間の範囲が好ましく、長時間処理を施す場合でも1日以下が好ましい。また、雰囲気圧力は常圧付近であることが好ましいが、常圧よりも低い圧力又は高い圧力でもよく、例えば数hPa〜0.2MPaの範囲であることが好ましい。   The fluorine-containing gas may further contain an inert gas such as nitrogen, argon or helium, oxygen, carbon dioxide gas or the like. The fluorine concentration in the fluorine-containing gas is preferably in the range of 0.01 to 100% by volume. The treatment conditions for the fluorine treatment are set so that a sufficient amount of fluorine is efficiently introduced into the separator and the separator is not deteriorated or burned. For example, the treatment temperature is preferably −50 ° C. or higher and 200 ° C. or lower. This treatment temperature is more preferably 0 ° C. or higher, and even more preferably room temperature or higher. Further, this treatment temperature is more preferably 100 ° C. or less, further preferably 50 ° C. or less, and most preferably 30 ° C. or less. The treatment time is preferably from 1 second to 10 days. The practical treatment time is preferably in the range of 1 to 4 hours at the longest, and preferably 1 day or less even when the treatment is performed for a long time. The atmospheric pressure is preferably close to normal pressure, but may be lower or higher than normal pressure, and is preferably in the range of several hPa to 0.2 MPa, for example.

フッ素処理によって成形体の表面の親水性が向上するのは、成形体の表面にフッ素が結合し、更にこれが水と反応することで、セパレータの表面に−COOH基が分布するためであると、考えられる。成形材料中のフェノール系化合物に対するエポキシ樹脂の当量比が0.8〜1.2の範囲であると、フッ素処理によって成形体のの表面の親水性が特に高くなる。尚、フッ素処理の前処理として、プラズマ生成用ガスとして酸素を用いるプラズマ処理等が施されてもよい。   The reason why the hydrophilicity of the surface of the molded body is improved by the fluorine treatment is that fluorine binds to the surface of the molded body and further reacts with water, so that -COOH groups are distributed on the surface of the separator. Conceivable. When the equivalent ratio of the epoxy resin to the phenolic compound in the molding material is in the range of 0.8 to 1.2, the hydrophilicity of the surface of the molding is particularly increased by the fluorine treatment. As a pretreatment for the fluorine treatment, a plasma treatment using oxygen as a plasma generating gas may be performed.

フレイム処理が採用される場合、フレイム処理は、例えば成形体の表面に、改質剤化合物を含有する燃焼性ガスが、燃焼させられながら吹き付けられることで、おこなわれる。この場合、例えば燃焼性ガスをバーナー等で燃焼させ、更にこの燃焼性ガスをセパレータに向けてカーテン状に吹き付けながら、成形体を移動させることで、処理がおこなわれる。   When the flame treatment is employed, the flame treatment is performed, for example, by spraying a combustible gas containing a modifier compound onto the surface of the molded body while being burned. In this case, for example, the combustible gas is combusted with a burner or the like, and the molded body is moved while spraying the combustible gas toward the separator in the form of a curtain.

改質剤化合物は、ケイ素化合物又はアルミニウム化合物を含有する。ケイ素化合物及びアルミニウム化合物には、特に制限はない。入手のし易さや取り扱いの容易さを考慮すると、ケイ素化合物は、アルキルシラン化合物、アルコキシシラン化合物、シロキサン化合物、シラザン化合物からなる群から選択される少なくとも一種の化合物であることが好ましい。また、アルミニウム化合物は、アルキルアルミニウム化合物及びアルコキシアルミニウム化合物から選択される少なくとも一種の化合物であることが好ましい。これらの改質剤化合物は一種単独で用いられても、複数種が併用されてもよい。改質剤化合物の具体的な一例としては、ケイ素化合物を含む株式会社イトロ製のイトロ処理剤が挙げられる。燃焼性ガス中の改質剤化合物の割合は、特に制限されないが、1×10-10〜10モル%の範囲であることが好ましい。また、燃焼性ガスに空気を含有させることで、火炎の温度を制御したり、キャリア効果を発揮させたりしてもよい。燃焼性ガスが、燃焼用燃料として、プロパンガスとLPG(液化石油ガス)等の炭化水素ガスを含有することも好ましい。燃焼ガスの燃焼温度は、例えば500〜1500℃の範囲に設定される。燃焼性ガスの吹きつけ時間は、例えば成形体の面積100cm2あたり、0.1〜100秒の範囲に設定される。 The modifier compound contains a silicon compound or an aluminum compound. There is no restriction | limiting in particular in a silicon compound and an aluminum compound. In consideration of easy availability and ease of handling, the silicon compound is preferably at least one compound selected from the group consisting of alkylsilane compounds, alkoxysilane compounds, siloxane compounds, and silazane compounds. The aluminum compound is preferably at least one compound selected from alkyl aluminum compounds and alkoxy aluminum compounds. These modifier compounds may be used individually by 1 type, or multiple types may be used together. As a specific example of the modifier compound, itro treatment agent manufactured by Itro Co., Ltd. containing a silicon compound can be mentioned. The ratio of the modifier compound in the combustible gas is not particularly limited, but is preferably in the range of 1 × 10 −10 to 10 mol%. Moreover, the temperature of a flame may be controlled or the carrier effect may be exhibited by making the combustible gas contain air. The combustible gas preferably contains propane gas and hydrocarbon gas such as LPG (liquefied petroleum gas) as a fuel for combustion. The combustion temperature of the combustion gas is set in the range of 500 to 1500 ° C., for example. The blowing time of the combustible gas is set, for example, in the range of 0.1 to 100 seconds per 100 cm 2 of the molded body area.

フレイム処理によって親水性が向上するのは、成形体の表面に微細な酸化ケイ素、酸化アルミニウム等の粒子が付着するためであると、考えられる。特に成形体の表面に水酸基が分布していると、この水酸基によって、粒子が成形体に強固に結合する。このため、成形体から粒子が脱落しにくくなり、このため、成形体の表面の親水性が長期に亘って高く維持される。成形材料中のフェノール系化合物に対するエポキシ樹脂の当量比が0.8〜1.2の範囲であると、フレイム処理によって成形体の表面の親水性が特に高くなる。尚、フレイム処理の前処理として、プラズマ生成用ガスとして酸素を用いるプラズマ処理等が施されてもよい。   It is considered that the hydrophilicity is improved by the flame treatment because fine particles such as silicon oxide and aluminum oxide adhere to the surface of the molded body. In particular, when hydroxyl groups are distributed on the surface of the molded body, the particles are firmly bonded to the molded body by the hydroxyl groups. For this reason, it becomes difficult for the particles to fall off from the molded body, and for this reason, the hydrophilicity of the surface of the molded body is maintained high over a long period of time. When the equivalent ratio of the epoxy resin to the phenolic compound in the molding material is in the range of 0.8 to 1.2, the hydrophilicity of the surface of the molding is particularly increased by the flame treatment. As a pretreatment for the flame treatment, a plasma treatment using oxygen as a plasma generating gas may be performed.

オゾン水処理が採用される場合、オゾン水処理は、成形体にオゾン水が接触させられることで、おこなわれる。これにより、成形体の表面の親水性が向上する。これは、オゾンによって成形体の表面が酸化されることで、カルボキシル基や水酸基等の官能基が生成するためであると、考えられる。オゾン水の濃度は、50ppmよりも大きいことが好ましく、80ppm以上であれば更に好ましい。また、このオゾン水の濃度は110ppm以下であることが好ましい。オゾン水処理にあたっては、成形体をオゾン水中に浸漬するなど、適宜の手法が採用される。処理条件は、適宜設定されるが、オゾン水の温度は常温以下であることが好ましく、特に0〜4℃の範囲が好ましい。また、成形体とオゾン水との接触時間(処理時間)は10時間以上であることが好ましい。
セパレータは、ガスケットを備えてもよい。以下、ガスケットを備えないセパレータを、単にセパレータ20といい、ガスケットを備えるセパレータを、ガスケット付きセパレータ30という。ガスケット付きセパレータ30は、セパレータ20とガスケット12とが積層している構造を有する。ガスケット付きセパレータ30の例としては、例えばカソード側セパレータ21とその第一の面に重ねられるガスケット12とを備えるガスケット付きセパレータ31(図4(a)参照)、並びにアノード側セパレータ22とその第一の面に重ねられるガスケット12とその第二の面に重ねられるガスケット12とを備えるガスケット付きセパレータ32(図4(b)参照)が、挙げられる。
When the ozone water treatment is employed, the ozone water treatment is performed by bringing ozone water into contact with the molded body. Thereby, the hydrophilic property of the surface of a molded object improves. This is considered to be because functional groups such as carboxyl groups and hydroxyl groups are generated by oxidizing the surface of the molded body by ozone. The concentration of ozone water is preferably greater than 50 ppm, more preferably 80 ppm or more. Moreover, it is preferable that the density | concentration of this ozone water is 110 ppm or less. In the ozone water treatment, an appropriate technique such as immersing the molded body in ozone water is adopted. The treatment conditions are appropriately set, but the temperature of the ozone water is preferably normal temperature or lower, and particularly preferably in the range of 0 to 4 ° C. Moreover, it is preferable that the contact time (processing time) of a molded object and ozone water is 10 hours or more.
The separator may include a gasket. Hereinafter, a separator without a gasket is simply referred to as a separator 20, and a separator with a gasket is referred to as a separator 30 with a gasket. The separator 30 with a gasket has a structure in which the separator 20 and the gasket 12 are laminated. Examples of the gasket-attached separator 30 include a separator 31 with a gasket (see FIG. 4A) including, for example, a cathode-side separator 21 and a gasket 12 stacked on the first surface thereof, and an anode-side separator 22 and the first separator thereof. And a gasketed separator 32 (see FIG. 4B) including a gasket 12 superimposed on the second surface and a gasket 12 superimposed on the second surface.

ガスケットは、例えば天然ゴム、シリコーンゴム、SIS共重合体、SBS共重合体、SEBS、エチレン−プロピレンゴム、エチレン−プロピレン−ジエンゴム(EPDM)、アクリロニトリル−ブタジエンゴム、水素化アクリロニトリル−ブタジエンゴム(HNBR)、クロロプレンゴム、アクリルゴム、フッ素系ゴム等などから選択されるゴム材料から形成される。このゴム材料には粘着付与剤が配合されてもよい。   Gaskets include, for example, natural rubber, silicone rubber, SIS copolymer, SBS copolymer, SEBS, ethylene-propylene rubber, ethylene-propylene-diene rubber (EPDM), acrylonitrile-butadiene rubber, hydrogenated acrylonitrile-butadiene rubber (HNBR). It is formed from a rubber material selected from chloroprene rubber, acrylic rubber, fluorine rubber and the like. This rubber material may contain a tackifier.

ガスケット付きセパレータを得るにあたっては、例えば、予めシート状又は板状に形成されたガスケットが、成形体又はセパレータに接着、融着されるなどして、接合される。   In obtaining a separator with a gasket, for example, a gasket previously formed in a sheet shape or a plate shape is bonded and bonded to a molded body or a separator, for example.

また、成形体又はセパレータの表面上でガスケットを形成するための材料が成形されることで、ガスケットが、形成されてもよい。この場合、例えば成形体又はセパレータの表面上でガスケットを形成するための材料がスクリーン印刷法等により塗布され、続いてこの材料が硬化されることで、成形体又はセパレータ上にガスケットが、形成されてもよい。例えば未加硫のゴム材料がスクリーン印刷等により成形体又はセパレータの表面上の所定位置に塗布され、このゴム材料の塗膜が加硫されることで、成形体又はセパレータの表面上の所定位置に所望の形状のガスケットが形成されてもよい。前記加硫にあたっては、加熱、電子線などの放射線の照射、或いはその他適宜の加硫方法が採用される。この場合、薄型の成形体又はセパレータに対してもガスケットが容易に積層される。   Further, the gasket may be formed by molding a material for forming the gasket on the surface of the molded body or the separator. In this case, for example, a material for forming a gasket on the surface of the molded body or the separator is applied by a screen printing method or the like, and subsequently, the material is cured to form a gasket on the molded body or the separator. May be. For example, an unvulcanized rubber material is applied to a predetermined position on the surface of a molded body or a separator by screen printing or the like, and a coating film of the rubber material is vulcanized, thereby a predetermined position on the surface of the molded body or the separator. A gasket having a desired shape may be formed. In the vulcanization, heating, irradiation with radiation such as an electron beam, or other appropriate vulcanization methods are employed. In this case, the gasket is easily laminated even on a thin molded body or separator.

また、成形体又はセパレータが金型内にセットされ、この成形体又はセパレータの表面上の所定位置に未加硫のゴム材料が射出されると共にこのゴム材料が加熱されるなどして加硫されることで、成形体又はセパレータの表面上の所定位置に所望の形状のガスケットが形成されてもよい。このように金型成形によりガスケットが形成されるにあたっては、トランスファ成形のほか、コンプレッション成形、インジェクション成形等の成形法が採用され得る。   In addition, a molded body or a separator is set in a mold, and an unvulcanized rubber material is injected into a predetermined position on the surface of the molded body or separator, and the rubber material is heated and vulcanized. Thus, a gasket having a desired shape may be formed at a predetermined position on the surface of the molded body or the separator. Thus, in forming a gasket by metal mold | die shaping | molding, shaping | molding methods, such as compression molding and injection molding, can be employ | adopted besides transfer molding.

金型成形によりガスケットが形成される場合には、ガスケットが積層された成形体又はセパレータが金型から取り出されてから、ガスケットが、更に加熱されることが好ましい。この場合、ガスケットの硬化反応が、更に進行し、これにより、ガスケットからの不純物の溶出が、抑制される。   When a gasket is formed by mold molding, it is preferable that the gasket is further heated after the molded body or separator on which the gasket is laminated is taken out of the mold. In this case, the curing reaction of the gasket further proceeds, thereby suppressing the elution of impurities from the gasket.

ガスケット付きセパレータが製造される場合には、例えば、成形体に溝の内側面の表面粗さを調整するためのウエットブラスト処理が施されてからこの成形体に、ガスケットが積層され、続いてこの成形体に、溝の内側面の表面粗さを調整するためのウエットブラスト処理が施される。更に、これに続いて、成形体に上述の親水化処理が施されてもよい。   When a separator with a gasket is manufactured, for example, the molded body is subjected to wet blasting for adjusting the surface roughness of the inner surface of the groove, and then the molded body is laminated with a gasket, and then the molded body is laminated. The molded body is subjected to wet blasting for adjusting the surface roughness of the inner surface of the groove. Furthermore, following this, the above-described hydrophilization treatment may be performed on the molded body.

また、ガスケット付きセパレータが製造される場合に、成形体にガスケットが積層されてから、この成形体に、溝の内側面の表面粗さを調整するためのウエットブラスト処理が施されてもよい。この場合、ガスケットが成形体に重ねられる際に、ガスケットを形成するための材料に由来する成分が成形体に付着しても、この成分がウエットブラスト処理によって成形体から除去される。このため、ガスケットを形成するための材料に由来する成分によって溝の内側面の親水性が低下することが、抑制される。また,ガスケットを形成するための材料に由来する成分が除去されると同時に、溝の内側面の表面粗さが調整されるため、ガスケット付きセパレータの製造効率が向上する。また、ウエットブラスト処理に続いて、ガスケットが積層されている成形体に、上述の親水化処理が施されてもよい。   Moreover, when a separator with a gasket is manufactured, after the gasket is laminated on the molded body, the molded body may be subjected to a wet blasting process for adjusting the surface roughness of the inner surface of the groove. In this case, even when a component derived from the material for forming the gasket adheres to the molded body when the gasket is overlaid on the molded body, this component is removed from the molded body by wet blasting. For this reason, it is suppressed that the hydrophilic property of the inner surface of a groove | channel is reduced by the component derived from the material for forming a gasket. Moreover, since the component derived from the material for forming the gasket is removed and the surface roughness of the inner surface of the groove is adjusted, the manufacturing efficiency of the separator with gasket is improved. Further, following the wet blasting treatment, the above-described hydrophilization treatment may be performed on the molded body on which the gasket is laminated.

以下、本発明の実施例について説明する。尚、本発明は、これらの実施例には限定されない。   Examples of the present invention will be described below. The present invention is not limited to these examples.

[実施例1〜6、比較例1,2]
各実施例につき、後掲の表に示す原料成分を、攪拌混合機(ダルトン製「5XDMV−rr型」)に、後掲の表に示す組成となるように入れて攪拌混合した。これにより得られた混合物を整粒機で粒径500μm以下に粉砕することで、成形材料を得た。
[Examples 1 to 6, Comparative Examples 1 and 2]
For each example, the raw material components shown in the table below were placed in a stirring mixer ("5XDMV-rr type" manufactured by Dalton) so as to have the composition shown in the table below and mixed with stirring. A molding material was obtained by pulverizing the mixture thus obtained to a particle size of 500 μm or less with a granulator.

この成形材料を用いて、次のようにして成形体を形成した。まず、上型と下型とからなる金型を真空チャンバー内に配置した。この金型の下型上に成形材料を配置してから、5秒間経過した時点で、真空チャンバー内の減圧を開始し、10秒間かけて真空チャンバー内を97kPaの真空度まで到達させた。続いて、上型を下型に向けて降下させて型締めすることで、成形材料を圧縮成形した。圧縮成形条件は、金型温度170℃、成形圧力35.3MPa、成形時間3分とした。次に金型を閉じたまま除圧し、30秒間保持した後に金型を開き、続いて金型から成形体を取り出した。   Using this molding material, a molded body was formed as follows. First, a mold composed of an upper mold and a lower mold was placed in a vacuum chamber. When 5 seconds have elapsed since the molding material was placed on the lower mold of the mold, pressure reduction in the vacuum chamber was started, and the vacuum chamber reached a vacuum level of 97 kPa over 10 seconds. Subsequently, the molding material was compression molded by lowering the upper mold toward the lower mold and clamping the mold. The compression molding conditions were a mold temperature of 170 ° C., a molding pressure of 35.3 MPa, and a molding time of 3 minutes. Next, the pressure was released while the mold was closed, and the mold was opened after being held for 30 seconds. Subsequently, the molded body was taken out from the mold.

得られた成形体の形状は、平面視200mm×250mmの矩形状であり、厚みは最も厚い箇所で1.5mm、最も薄い箇所で0.5mmであった。また、圧縮成形によって、成形体の片側の面(第一の面)には、幅0.5mm、深さ0.5mm、内側面の傾斜角度θ3が5°の、ストレートタイプの溝を25本形成した。また、第一の面とは反対側の面(第二の面;水路面)には幅0.5mm、深さ0.5mmのストレートタイプの溝を25本形成した。この成形体を、「形状A」の成形体という。 The shape of the obtained molded body was a rectangular shape having a plan view of 200 mm × 250 mm, and the thickness was 1.5 mm at the thickest part and 0.5 mm at the thinnest part. In addition, by compression molding, 25 straight-type grooves having a width of 0.5 mm, a depth of 0.5 mm, and an inner surface inclined angle θ 3 of 5 ° are formed on one surface (first surface) of the molded body. Formed. Further, 25 straight type grooves having a width of 0.5 mm and a depth of 0.5 mm were formed on the surface opposite to the first surface (second surface; water channel surface). This molded body is referred to as a “shaped A” molded body.

また、「形状A」の成形体において、第一の面に形成される溝の幅を1.0mmとした成形体の得た。この成形体を、「形状B」の成形体という。   In addition, in the “shape A” shaped body, a shaped body having a groove width of 1.0 mm formed on the first surface was obtained. This compact is referred to as a “shape B” compact.

また、「形状A」の成形体において、溝の幅を2.0mmとした成形体も得た。この成形体を、「形状C」の成形体という。   In addition, a molded body having a groove width of 2.0 mm in the “shaped A” molded body was also obtained. This molded body is referred to as a “shaped C” molded body.

続いて、各成形体の第一の面に、ウエットブラスト処理を施した。処理にあたっては、成形体を、その第一の面が上方に向く状態で、溝の長手方向と直交する方向に搬送した。この成形体の搬送経路の上方に、成形体における溝の長手方向に沿って長い幅広(幅250mm)のノズルを、二つ配置した。但し、比較例1については、ノズルを一つだけ配置した。ノズルからは、研磨材(アルミナ粉)を含有する混合液を噴射した。ノズルからの混合液の噴射方向の傾斜角度θ1、θ2を、後掲の表に示す。また、混合液中の研磨材の粒径d50も、後掲の表に示す。 Subsequently, wet blasting was performed on the first surface of each molded body. In the treatment, the molded body was conveyed in a direction perpendicular to the longitudinal direction of the groove with the first surface thereof facing upward. Two wide (250 mm wide) nozzles were disposed along the longitudinal direction of the grooves in the molded body above the conveyance path of the molded body. However, for Comparative Example 1, only one nozzle was disposed. From the nozzle, a mixed liquid containing an abrasive (alumina powder) was sprayed. The inclination angles θ 1 and θ 2 in the jetting direction of the mixed liquid from the nozzle are shown in the following table. The particle size d50 of the abrasive in the mixed solution is also shown in the table below.

ウエットブラスト処理後に、成形体における第一の面の溝の内側面の三次元表面性状を3D測定レーザー顕微鏡で測定し、その結果に基づいて、溝の内側面の、ISO 25178−2:2012で規定される算術平均高さSaを導出した。その結果、Saが0.5μm未満の場合を「1」、0.5μm以上0.8μm未満の場合を「2」、0.8μm以上1.2μm未満の場合を「3」、1.2μm以上1.6μm以下の場合を「4」と、評価した。その結果は、後掲の表の、「溝の内側面の算術平均高さ評価」に示す通りである。   After the wet blast treatment, the three-dimensional surface property of the inner surface of the groove of the first surface in the molded body was measured with a 3D measurement laser microscope, and based on the result, ISO 25178-2: 2012 of the inner surface of the groove was measured. The specified arithmetic average height Sa was derived. As a result, Sa is less than 0.5 μm, “1”, 0.5 μm or more and less than 0.8 μm, “2”, 0.8 μm or more and less than 1.2 μm, “3”, 1.2 μm or more. The case of 1.6 μm or less was evaluated as “4”. The result is as shown in “Evaluation of arithmetic average height of inner surface of groove” in the table below.

続いて、成形体をイオン交換水で洗浄し、更に温風乾燥し、続いて、成形体にリモート方式の大気圧プラズマ処理を施した。大気圧プラズマ処理にあたり、プラズマ処理装置としては積水化学工業株式会社製のAP−Tシリーズを使用した。処理条件は、処理幅:300mm、プラズマユニット数:1個、サンプル−電極間距離:3mm、プラズマ生成用ガス種:窒素、ガス中の酸素含有量:1000ppm、ガス流量:150L/分、サンプル搬送速度:0.25m/分、処理時温度:25℃とした。   Subsequently, the molded body was washed with ion-exchanged water and further dried with hot air, and then the molded body was subjected to a remote atmospheric pressure plasma treatment. In the atmospheric pressure plasma treatment, AP-T series manufactured by Sekisui Chemical Co., Ltd. was used as the plasma treatment apparatus. Processing conditions are: processing width: 300 mm, number of plasma units: 1, sample-electrode distance: 3 mm, gas type for plasma generation: nitrogen, oxygen content in gas: 1000 ppm, gas flow rate: 150 L / min, sample transport Speed: 0.25 m / min, processing temperature: 25 ° C.

[曲げ強度評価]
各実施例及び比較例において、セパレータを作製する場合と同じ方法で80mm×10mm×4mmの寸法の曲げ強度測定用の成形品を作製し、JIS K6911に準拠し、支点間距離64mm、クロスヘッドスピード2mm/分の条件で曲げ強度を測定した。その結果を、後掲の表に示す。
[Bending strength evaluation]
In each of the examples and comparative examples, a molded product for measuring bending strength having a size of 80 mm × 10 mm × 4 mm was prepared in the same manner as in the case of manufacturing a separator. The bending strength was measured under the condition of 2 mm / min. The results are shown in the table below.

[曲げ弾性率評価]
上記曲げ強度評価の測定時に、同時にJIS K6911に準拠して曲げ弾性率を測定した。その結果を、後掲の表に示す。
[Evaluation of flexural modulus]
At the time of the measurement of the bending strength evaluation, the flexural modulus was measured simultaneously according to JIS K6911. The results are shown in the table below.

[溝親水性評価]
各セパレータの第一の面における溝内に、1μLのイオン交換水を滴下した。この場合、溝の長手方向に沿ったイオン交換水の広がり長さを測定した。その結果、広がり長さが15mm未満の場合を「1」、広がり長さが15mm以上30mm未満の場合を「2」、広がり長さが30mm以上の場合を「3」と、評価した。
[Groove hydrophilicity evaluation]
1 μL of ion exchange water was dropped into the groove on the first surface of each separator. In this case, the spreading length of the ion exchange water along the longitudinal direction of the groove was measured. As a result, the case where the spread length was less than 15 mm was evaluated as “1”, the case where the spread length was 15 mm or more and less than 30 mm was “2”, and the case where the spread length was 30 mm or more was evaluated as “3”.

[接触抵抗評価]
各セパレータの上下にカーボンペーパーを配置し、更にその上下に銅板を配置し、上下方向に面圧1MPaの圧力をかけた。そして、2枚のカーボンペーパー間の電圧を電圧計で測定すると共に2枚の銅板間の電流を電流計で測定し、その結果から接触抵抗を計算した。なお、使用したカーボンペーパーは、東レ社製のTGP−H−Mシリーズ(090M:厚さ0.28mm、120M:厚さ0.38mm)である。その結果を表1に示す。
[Contact resistance evaluation]
Carbon paper was placed on the top and bottom of each separator, and copper plates were placed on the top and bottom, and a surface pressure of 1 MPa was applied in the up-down direction. The voltage between the two carbon papers was measured with a voltmeter, and the current between the two copper plates was measured with an ammeter, and the contact resistance was calculated from the result. The carbon paper used is TGP-HM series (090M: thickness 0.28 mm, 120M: thickness 0.38 mm) manufactured by Toray. The results are shown in Table 1.

[限界酸素利用率評価]
セパレータ上の外周部分にエチレン−プロピレン−ジエンゴムをスクリーン印刷により塗布した後、加熱加硫することでガスケットを形成した。これによりガスケット付きセパレータを得た。更にこのガスケット付きセパレータと、膜−電極複合体とを使用して、財団法人日本自動車研究所標準単セル(電極面積25cm)からなる燃料電池を作製した。この燃料電池に、外部回路を接続した状態で、燃料利用率60%、電流密度0.3A/cmの条件で酸素利用率30%から5%ずつ上げならが、作動させた。セル電圧が600mVを下回ったところで試験を中止した。各酸素利用率で5時間の運転試験を行い、セル電圧の振れがみられず安定的に運転できる最も高い酸素利用率を、限界酸素利用率と評価した。この限界酸素利用率が高い場合、セパレータの溝が水滴の付着によって閉塞されることが抑制されることで、発電の安定性が高くなっているといえる。
[Limited oxygen utilization rate evaluation]
After applying ethylene-propylene-diene rubber to the outer peripheral part on the separator by screen printing, a gasket was formed by heat vulcanization. This obtained the separator with a gasket. Furthermore, a fuel cell composed of a standard single cell (electrode area 25 cm 2 ) of the Japan Automobile Research Institute was fabricated using this separator with gasket and the membrane-electrode composite. With this fuel cell connected to an external circuit, the fuel cell was operated by increasing the oxygen utilization rate from 30% to 5% under the conditions of a fuel utilization rate of 60% and a current density of 0.3 A / cm 2 . The test was stopped when the cell voltage was below 600 mV. An operation test of 5 hours was conducted at each oxygen utilization rate, and the highest oxygen utilization rate at which the cell voltage did not fluctuate and could be stably operated was evaluated as a critical oxygen utilization rate. When this limiting oxygen utilization rate is high, it can be said that the stability of power generation is enhanced by suppressing the clogging of the separator due to adhesion of water droplets.

Figure 2014154475
Figure 2014154475

尚、本実施例で使用した成分の詳細は次の通りである。尚、表中の配合割合は、全ての成分を固形分に換算した割合である。
・エポキシ樹脂:クレゾールノボラック型エポキシ樹脂(日本化薬株式会社製「EOCN−1020−75」、エポキシ当量199、融点75℃)。
・硬化剤:ノボラック型フェノール樹脂(群栄化学工業株式会社製「PSM6200」、OH当量105)。
・硬化促進剤:トリフェニルホスフィン(北興化学工業株式会社製「TPP」)。
・天然黒鉛(株式会社中越黒鉛工業所製「WR50A」、平均粒径50μm、灰分0.05%、ナトリウムイオン4ppm、塩化物イオン2ppm)。
・人造黒鉛(SECカーボン株式会社製「SGP100」、平均粒径100μm、灰分0.05%、ナトリウムイオン3ppm、塩化物イオン1ppm)。
・カップリング剤:エポキシシラン(日本ユニカー株式会社製「A187」)。
・内部離型剤A:天然カルナバワックス(大日化学工業株式会社製「H1−100」、融点83℃)。
・内部離型剤B:モンタン酸ビスアマイド(大日化学工業株式会社製「J−900」、融点123℃)。
In addition, the detail of the component used by the present Example is as follows. In addition, the mixture ratio in a table | surface is a ratio which converted all the components into solid content.
Epoxy resin: Cresol novolac type epoxy resin (“EOCN-1020-75” manufactured by Nippon Kayaku Co., Ltd., epoxy equivalent 199, melting point 75 ° C.).
Curing agent: novolak type phenol resin (“PSM6200” manufactured by Gunei Chemical Industry Co., Ltd., OH equivalent 105).
Curing accelerator: triphenylphosphine (“TPP” manufactured by Hokuko Chemical Co., Ltd.).
Natural graphite (“WR50A” manufactured by Chuetsu Graphite Industries Co., Ltd., average particle size 50 μm, ash content 0.05%, sodium ion 4 ppm, chloride ion 2 ppm).
Artificial graphite (“SGP100” manufactured by SEC Carbon Co., Ltd., average particle size 100 μm, ash content 0.05%, sodium ion 3 ppm, chloride ion 1 ppm).
Coupling agent: Epoxy silane (“A187” manufactured by Nippon Unicar Co., Ltd.).
Internal release agent A: natural carnauba wax (“H1-100” manufactured by Dainichi Chemical Co., Ltd., melting point 83 ° C.).
-Internal mold release agent B: Montanic acid bisamide ("J-900", manufactured by Dainichi Chemical Industry Co., Ltd., melting point: 123 ° C).

20 セパレータ
2 ガス流通用の溝
8 成形体
20 Separator 2 Gas distribution groove 8 Molded body

Claims (5)

熱硬化性樹脂成分の硬化物と黒鉛粒子とを含有し、ガス流通用の溝が形成されている燃料電池セパレータであって、
前記溝の内側面の、ISO 25178−2:2012で規定される算術平均高さSaが、0.5〜1.6μmであることを特徴とする燃料電池セパレータ。
A fuel cell separator comprising a cured product of a thermosetting resin component and graphite particles, wherein a groove for gas circulation is formed,
An arithmetic average height Sa defined by ISO 25178-2: 2012 on the inner surface of the groove is 0.5 to 1.6 μm.
前記溝の内側面に、親水化処理が施されている請求項1に記載の燃料電池セパレータ。 The fuel cell separator according to claim 1, wherein the inner surface of the groove is subjected to a hydrophilic treatment. 黒鉛粒子と熱硬化性樹脂成分とを含有する成形材料を成形することで、ガス流通用の溝が形成されている成形体を作製するステップ、及び
研磨材を含有する混合液を前記溝の内側面に噴射するウエットブラスト処理を施すことで、前記溝の内側面の、ISO 25178−2:2012で規定される算術平均高さSaを、0.5〜1.6μmに調整するステップを含む燃料電池セパレータの製造方法。
A step of producing a molded body in which grooves for gas circulation are formed by molding a molding material containing graphite particles and a thermosetting resin component, and a mixed liquid containing an abrasive is contained in the grooves. Fuel including a step of adjusting the arithmetic average height Sa defined by ISO 25178-2: 2012 of the inner surface of the groove to 0.5 to 1.6 μm by performing a wet blast process for injecting the side surface A method for producing a battery separator.
前記ウエットブラスト処理の際、前記混合液を、前記成形体における前記溝が形成されている面に向けて、この面の法線に対して10°〜30°傾斜した方向に噴射することによって、前記混合液を前記溝の内側面に噴射する請求項3に記載の燃料電池セパレータの製造方法。 During the wet blast treatment, the mixed liquid is sprayed in a direction inclined by 10 ° to 30 ° with respect to the normal of the surface toward the surface on which the groove is formed in the molded body, The method of manufacturing a fuel cell separator according to claim 3, wherein the mixed liquid is injected onto an inner surface of the groove. 前記溝の内側面に親水化処理を施すステップを更に含む請求項3又は4に記載の燃料電池セパレータの製造方法。 The method for producing a fuel cell separator according to claim 3 or 4, further comprising a step of hydrophilizing the inner surface of the groove.
JP2013025260A 2013-02-13 2013-02-13 Fuel cell separator and manufacturing method thereof Active JP6052670B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2013025260A JP6052670B2 (en) 2013-02-13 2013-02-13 Fuel cell separator and manufacturing method thereof

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2013025260A JP6052670B2 (en) 2013-02-13 2013-02-13 Fuel cell separator and manufacturing method thereof

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2014154475A true JP2014154475A (en) 2014-08-25
JP6052670B2 JP6052670B2 (en) 2016-12-27

Family

ID=51576117

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2013025260A Active JP6052670B2 (en) 2013-02-13 2013-02-13 Fuel cell separator and manufacturing method thereof

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP6052670B2 (en)

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2016084726A1 (en) * 2014-11-27 2016-06-02 住友化学株式会社 Method for manufacturing porous film
JP2016203192A (en) * 2015-04-17 2016-12-08 株式会社神戸製鋼所 Method and apparatus of descaling of metal wire material
WO2017013994A1 (en) * 2015-07-22 2017-01-26 日清紡ケミカル株式会社 Method for manufacturing fuel cell separator
JP2019166573A (en) * 2019-06-26 2019-10-03 株式会社神戸製鋼所 Method and apparatus of descaling of metal wire material
US10589329B2 (en) 2015-03-25 2020-03-17 Kobe Steel, Ltd. Method and device for descaling metal wire
WO2020170733A1 (en) * 2019-02-21 2020-08-27 日清紡ホールディングス株式会社 Fuel cell separator
JP2022120140A (en) * 2018-03-01 2022-08-17 住友ゴム工業株式会社 Golf ball
WO2023080411A1 (en) * 2021-11-05 2023-05-11 주식회사 세종이브이 Method for manufacturing fuel cell separator having minimized surface defects using high-pressure spray-type surface polishing

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001129762A (en) * 1999-11-02 2001-05-15 Sony Corp Particulate matter jet machining method and machining device therefor
US20020134969A1 (en) * 2001-02-14 2002-09-26 Chervinko Jeremy R. Internal mold release agent for low cost composite bipolar plates
JP2006066138A (en) * 2004-08-25 2006-03-09 Matsushita Electric Ind Co Ltd Separator for fuel cell, its manufacturing method, and polymer electrolyte fuel cell using it
WO2007018185A1 (en) * 2005-08-05 2007-02-15 Mitsubishi Pencil Co., Ltd. Separator for fuel battery and process for producing the same
JP2008030148A (en) * 2006-07-28 2008-02-14 Hamamatsu Kagaku Gijutsu Kenkyu Shinkokai Microblasting method and device
JP2008053052A (en) * 2006-08-24 2008-03-06 Nisshinbo Ind Inc Polymer electrolyte fuel cell separator
JP2009078403A (en) * 2007-09-26 2009-04-16 Panasonic Corp Manufacturing method of printing intagliated plate
JP2011150858A (en) * 2010-01-20 2011-08-04 Panasonic Electric Works Co Ltd Method for manufacturing fuel cell separator, fuel cell separator, method for manufacturing fuel cell separator with gasket, and method for manufacturing fuel cell
WO2012043319A1 (en) * 2010-09-27 2012-04-05 パナソニック株式会社 Composition for forming fuel cell separator, fuel cell separator, method for producing fuel cell separator, and fuel cell

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001129762A (en) * 1999-11-02 2001-05-15 Sony Corp Particulate matter jet machining method and machining device therefor
US20020134969A1 (en) * 2001-02-14 2002-09-26 Chervinko Jeremy R. Internal mold release agent for low cost composite bipolar plates
JP2006066138A (en) * 2004-08-25 2006-03-09 Matsushita Electric Ind Co Ltd Separator for fuel cell, its manufacturing method, and polymer electrolyte fuel cell using it
WO2007018185A1 (en) * 2005-08-05 2007-02-15 Mitsubishi Pencil Co., Ltd. Separator for fuel battery and process for producing the same
JP2008030148A (en) * 2006-07-28 2008-02-14 Hamamatsu Kagaku Gijutsu Kenkyu Shinkokai Microblasting method and device
JP2008053052A (en) * 2006-08-24 2008-03-06 Nisshinbo Ind Inc Polymer electrolyte fuel cell separator
JP2009078403A (en) * 2007-09-26 2009-04-16 Panasonic Corp Manufacturing method of printing intagliated plate
JP2011150858A (en) * 2010-01-20 2011-08-04 Panasonic Electric Works Co Ltd Method for manufacturing fuel cell separator, fuel cell separator, method for manufacturing fuel cell separator with gasket, and method for manufacturing fuel cell
WO2012043319A1 (en) * 2010-09-27 2012-04-05 パナソニック株式会社 Composition for forming fuel cell separator, fuel cell separator, method for producing fuel cell separator, and fuel cell

Cited By (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10047208B2 (en) 2014-11-27 2018-08-14 Sumitomo Chemical Company, Limited Method for producing porous film
US10385180B2 (en) 2014-11-27 2019-08-20 Sumitomo Chemical Company, Limited Package of porous film
WO2016084726A1 (en) * 2014-11-27 2016-06-02 住友化学株式会社 Method for manufacturing porous film
US10589329B2 (en) 2015-03-25 2020-03-17 Kobe Steel, Ltd. Method and device for descaling metal wire
JP2016203192A (en) * 2015-04-17 2016-12-08 株式会社神戸製鋼所 Method and apparatus of descaling of metal wire material
WO2017013994A1 (en) * 2015-07-22 2017-01-26 日清紡ケミカル株式会社 Method for manufacturing fuel cell separator
JP2017027761A (en) * 2015-07-22 2017-02-02 日清紡ケミカル株式会社 Method of manufacturing fuel battery separator
JP2022120140A (en) * 2018-03-01 2022-08-17 住友ゴム工業株式会社 Golf ball
JP7290189B2 (en) 2018-03-01 2023-06-13 住友ゴム工業株式会社 Golf ball
WO2020170733A1 (en) * 2019-02-21 2020-08-27 日清紡ホールディングス株式会社 Fuel cell separator
CN113454819A (en) * 2019-02-21 2021-09-28 日清纺控股株式会社 Fuel cell spacer
JP2020136138A (en) * 2019-02-21 2020-08-31 日清紡ホールディングス株式会社 Fuel cell separator
CN113454819B (en) * 2019-02-21 2023-11-21 日清纺控股株式会社 Fuel cell separator
US12132235B2 (en) 2019-02-21 2024-10-29 Nisshinbo Holdings Inc. Fuel cell separator
JP2019166573A (en) * 2019-06-26 2019-10-03 株式会社神戸製鋼所 Method and apparatus of descaling of metal wire material
WO2023080411A1 (en) * 2021-11-05 2023-05-11 주식회사 세종이브이 Method for manufacturing fuel cell separator having minimized surface defects using high-pressure spray-type surface polishing

Also Published As

Publication number Publication date
JP6052670B2 (en) 2016-12-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6052670B2 (en) Fuel cell separator and manufacturing method thereof
JP2008053052A (en) Polymer electrolyte fuel cell separator
CN107851812B (en) Method for manufacturing fuel cell separator
JP2006331673A (en) Fuel cell separator
JP6260886B2 (en) Method for producing separator with gasket for fuel cell, and separator with gasket for fuel cell
EP2960973B1 (en) Method for manufacturing a fuel cell separator
JP5879553B2 (en) Method for manufacturing fuel cell separator, method for manufacturing fuel cell separator with gasket, and method for manufacturing fuel cell
JP5391005B2 (en) Manufacturing method of fuel cell separator and fuel cell separator
JP5033269B2 (en) Composition for molding fuel cell separator, fuel cell separator, method for producing fuel cell separator, and fuel cell
JP2003297385A (en) Manufacturing method of fuel cell separator, fuel cell separator and solid high polymer fuel cell
JP5502552B2 (en) Composition for fuel cell separator, fuel cell separator, and method for producing fuel cell
JP5991615B2 (en) Composition for molding fuel cell separator, fuel cell separator, method for producing fuel cell separator, and fuel cell
KR101195104B1 (en) Production method for fuel cell separator, fuel cell separator, production method for fuel cell separator having gasket, and production method for fuel cell
JP6132247B2 (en) Manufacturing method of fuel cell separator with gasket
JP6145781B2 (en) Fuel cell separator
JP6760418B2 (en) Fuel cell separator
JP5624298B2 (en) Manufacturing method of fuel cell separator and fuel cell separator
JP5838341B2 (en) MANUFACTURING METHOD FOR FUEL CELL SEPARATOR, FUEL CELL SEPARATOR PRODUCED BY THE METHOD, AND COMPRESSION MOLD FOR FUEL CELL SEPARATOR MANUFACTURING USED BY THE METHOD
JP5979529B2 (en) Manufacturing method of fuel cell separator
JP6202420B2 (en) Manufacturing method of fuel cell separator
JP5845458B2 (en) Manufacturing method of fuel cell separator
JP5991470B2 (en) Fuel cell separator
JP2007059349A (en) Prepreg for fuel cell separator, method for manufacturing fuel cell separator, and fuel cell separator
JP5520104B2 (en) Manufacturing method of fuel cell separator
JP2017143078A (en) Method for manufacturing fuel cell separator and fuel cell separator

Legal Events

Date Code Title Description
A711 Notification of change in applicant

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A711

Effective date: 20150225

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20151207

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20161018

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20161025

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20161118

R151 Written notification of patent or utility model registration

Ref document number: 6052670

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151