JP2000188118A - 固体高分子型燃料電池セパレータ用パッキング材 - Google Patents
固体高分子型燃料電池セパレータ用パッキング材Info
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- JP2000188118A JP2000188118A JP10366163A JP36616398A JP2000188118A JP 2000188118 A JP2000188118 A JP 2000188118A JP 10366163 A JP10366163 A JP 10366163A JP 36616398 A JP36616398 A JP 36616398A JP 2000188118 A JP2000188118 A JP 2000188118A
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- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/02—Details
- H01M8/0271—Sealing or supporting means around electrodes, matrices or membranes
-
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
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- Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 小型の燃料電池として使用できる固体高分子
型燃料電池セパレータに係り、特に、長期の使用が可能
なセパレータ用パッキング材を提供する。 【解決手段】 固体高分子型燃料電池セパレータの少な
くとも片側周縁部に被覆するパッキング材であって、そ
のパッキング材が次のＡ液とＢ液とを架橋反応させてな
る付加型液状シリコーンからなり、架橋後のパルスＮＭ
Ｒ法による架橋密度が０．３〜５．０％の範囲であるこ
とを特徴とする固体高分子型燃料電池セパレータ用パッ
キング材。 【化１】 【化２】
型燃料電池セパレータに係り、特に、長期の使用が可能
なセパレータ用パッキング材を提供する。 【解決手段】 固体高分子型燃料電池セパレータの少な
くとも片側周縁部に被覆するパッキング材であって、そ
のパッキング材が次のＡ液とＢ液とを架橋反応させてな
る付加型液状シリコーンからなり、架橋後のパルスＮＭ
Ｒ法による架橋密度が０．３〜５．０％の範囲であるこ
とを特徴とする固体高分子型燃料電池セパレータ用パッ
キング材。 【化１】 【化２】
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、小型の燃料電池と
して使用できる固体高分子型燃料電池セパレータに係
り、特に、長期の使用が可能で成形性にも優れたセパレ
ータ用パッキン材に関する。
して使用できる固体高分子型燃料電池セパレータに係
り、特に、長期の使用が可能で成形性にも優れたセパレ
ータ用パッキン材に関する。
【０００２】
【従来の技術】最近の環境問題や資源問題に対応して燃
料電池の開発が活発に行われている。特に、燃料電池と
しては小型、軽量化の要求から固体高分子型燃料電池が
検討されている。このような電池用のセパレータとして
は、より一層小型化が要求されまた多数のセパレータを
重ね合わせて使用することから耐久性に優れ、長期間使
用できるセパレータ用パッキング材が要求されている。
料電池の開発が活発に行われている。特に、燃料電池と
しては小型、軽量化の要求から固体高分子型燃料電池が
検討されている。このような電池用のセパレータとして
は、より一層小型化が要求されまた多数のセパレータを
重ね合わせて使用することから耐久性に優れ、長期間使
用できるセパレータ用パッキング材が要求されている。
【０００３】このようなセパレータ用パッキング材とし
て、成形性、耐熱性、弾性に優れたシリコーンゴム製の
パッキング材が主に使用されている。更にシリコーンゴ
ムとしてはより一層成形性に優れた二液タイプの付加型
溶液状シリコーン樹脂が使用されている。
て、成形性、耐熱性、弾性に優れたシリコーンゴム製の
パッキング材が主に使用されている。更にシリコーンゴ
ムとしてはより一層成形性に優れた二液タイプの付加型
溶液状シリコーン樹脂が使用されている。
【０００４】
【発明が解決しょうとする課題】しかしながら、二液タ
イプの付加型液状シリコーン樹脂では確かに成形性は優
れているが、長期の弾性を維持することが出来ず、耐久
性に劣るという問題があった。
イプの付加型液状シリコーン樹脂では確かに成形性は優
れているが、長期の弾性を維持することが出来ず、耐久
性に劣るという問題があった。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は上述の問題点を
解決したもので、その要旨は 固体高分子型燃料電池セ
パレータの少なくとも片側周縁部に被覆するパッキング
材であって、そのパッキング材が次のＡ液とＢ液とを架
橋反応させてなる付加型液状シリコーンからなり、架橋
後のパルスＮＭＲ法による架橋密度が０．３〜５．０％
の範囲であることを特徴とする固体高分子型燃料電池セ
パレータ用パッキング材である。
解決したもので、その要旨は 固体高分子型燃料電池セ
パレータの少なくとも片側周縁部に被覆するパッキング
材であって、そのパッキング材が次のＡ液とＢ液とを架
橋反応させてなる付加型液状シリコーンからなり、架橋
後のパルスＮＭＲ法による架橋密度が０．３〜５．０％
の範囲であることを特徴とする固体高分子型燃料電池セ
パレータ用パッキング材である。
【化１】
【化２】
【０００６】
【発明の実施の形態】以下、本発明を詳しく説明する。
本発明に使用される液状樹脂は、上記に示した化学構造
式のＡ液及びＢ液を用い、通常この二液は成形直前に混
合し、この混合時に触媒として通常白金系触媒が使用さ
れる。本発明においては、上記Ａ液及びＢ液の架橋後の
パルスＮＭＲ法による架橋密度が０．３〜５．０％の特
定の範囲において、パッキング材として優れた特性を有
することを見出したものである。
本発明に使用される液状樹脂は、上記に示した化学構造
式のＡ液及びＢ液を用い、通常この二液は成形直前に混
合し、この混合時に触媒として通常白金系触媒が使用さ
れる。本発明においては、上記Ａ液及びＢ液の架橋後の
パルスＮＭＲ法による架橋密度が０．３〜５．０％の特
定の範囲において、パッキング材として優れた特性を有
することを見出したものである。
【０００７】架橋密度の測定法は、パルス水素核磁気共
鳴装置（日本電子（株）製、パルスＮＭＲ−ＭＵ２５）
のソリッド．エコー法を使用し、測定温度４０℃、Xax
Time＝４０μS/Div、Sampling Point＝100/Div、Scan T
imes＝32、Pw1＝2.0μS、Pi1＝10μS、 Rep Time＝2.5S
の測定条件で得られた水素磁化の減衰曲線のうち、ワイ
ブル係数２でカーブフィットできる成分を架橋密度とす
ればよい。
鳴装置（日本電子（株）製、パルスＮＭＲ−ＭＵ２５）
のソリッド．エコー法を使用し、測定温度４０℃、Xax
Time＝４０μS/Div、Sampling Point＝100/Div、Scan T
imes＝32、Pw1＝2.0μS、Pi1＝10μS、 Rep Time＝2.5S
の測定条件で得られた水素磁化の減衰曲線のうち、ワイ
ブル係数２でカーブフィットできる成分を架橋密度とす
ればよい。
【０００8】この架橋密度が０．３未満では架橋点が少
なすぎてゴムの硬度が低下しパッキン材としてのシール
効果が出ないという問題があり、また５．０を越えるも
のは耐久性に劣るという問題がある。
なすぎてゴムの硬度が低下しパッキン材としてのシール
効果が出ないという問題があり、また５．０を越えるも
のは耐久性に劣るという問題がある。
【０００９】上記組成内容のシリコン樹脂を用いたパッ
キン材の成型方法は射出成形方法やプレス成型方法によ
ればよくて、セパレータ本体にステンレス鋼板等の金属
薄板を使用するものは、金型内に金属薄板を保持して樹
脂を射出するインサート成型法がよい。
キン材の成型方法は射出成形方法やプレス成型方法によ
ればよくて、セパレータ本体にステンレス鋼板等の金属
薄板を使用するものは、金型内に金属薄板を保持して樹
脂を射出するインサート成型法がよい。
【００１０】また上記シリコーン樹脂は、粘度が１０3
〜１０4ポイズ（２５℃）の樹脂が好適に使用できる。
粘度が１０3ポイズ未満のシリコーン樹脂は柔らかすぎ
て取り扱い難く、また１０4ポイズを越えるシリコーン
樹脂では射出成型時の流動性に欠ける傾向がある。な
お、必要に応じて微粉末シリカ、ケイ藻土、高熱伝導性
無機フィラー等の充填剤を添加してもよい。
〜１０4ポイズ（２５℃）の樹脂が好適に使用できる。
粘度が１０3ポイズ未満のシリコーン樹脂は柔らかすぎ
て取り扱い難く、また１０4ポイズを越えるシリコーン
樹脂では射出成型時の流動性に欠ける傾向がある。な
お、必要に応じて微粉末シリカ、ケイ藻土、高熱伝導性
無機フィラー等の充填剤を添加してもよい。
【００１１】成形後のシリコーン樹脂層の厚みは０．０
５〜１．０ｍｍの範囲が好適であり、０．０５ｍｍ未満
では正確な成形がしずらく又弾力効果が出にくいのでパ
ッキン材としての具備すべき性質として多少見劣りがす
る。そして１．０ｍｍを越えるものでは特に固体高分子
型燃料電池のセパレータ用としての用途では小型化しず
らく又コスト高となる。
５〜１．０ｍｍの範囲が好適であり、０．０５ｍｍ未満
では正確な成形がしずらく又弾力効果が出にくいのでパ
ッキン材としての具備すべき性質として多少見劣りがす
る。そして１．０ｍｍを越えるものでは特に固体高分子
型燃料電池のセパレータ用としての用途では小型化しず
らく又コスト高となる。
【００１２】さらに、成形後のシリコーン樹脂層の硬度
を４０〜７０、好ましくは５０〜６０の範囲がよい。硬
度の測定方法はＪＩＳＫ６３０１ スプリング式硬さ試
験Ａ形に準拠して行う。この硬度が４０未満では柔らか
すぎて取り扱いずらく、また７０を越えると硬くなりす
ぎて弾力性に欠ける。
を４０〜７０、好ましくは５０〜６０の範囲がよい。硬
度の測定方法はＪＩＳＫ６３０１ スプリング式硬さ試
験Ａ形に準拠して行う。この硬度が４０未満では柔らか
すぎて取り扱いずらく、また７０を越えると硬くなりす
ぎて弾力性に欠ける。
【００１３】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づき説明す
る。Ａ液及びＢ液中にビニル基を、またＢ液中には、Ａ
液及びＢ液中に含まれた合計ビニル基モル量を上まわる
水素基量を含ませ、Ａ液及びＢ液中の合計ビニル基モル
量を架橋剤量とし、その割合の異なる原料を作成した。
る。Ａ液及びＢ液中にビニル基を、またＢ液中には、Ａ
液及びＢ液中に含まれた合計ビニル基モル量を上まわる
水素基量を含ませ、Ａ液及びＢ液中の合計ビニル基モル
量を架橋剤量とし、その割合の異なる原料を作成した。
【００１４】表１に示した架橋剤量の異なる液状シリコ
ーンゴムを用いて下記方法にてパッキン材を得た。原料
のＡ液とＢ液を１：１（重量比）でビーカー中で攪拌混
合し、２時間真空乾燥機中で真空脱泡した。その後、所
定形状（１００ｍｍ×１００ｍｍ×１２．５ｍｍ）の金
型に充填し、再度２時間真空乾燥機中で真空脱泡した。
次に上型で蓋をし、プレス機を用いて１７０℃の加熱温
度で、９０Ｋｇｆ／ｃｍ2の圧力で１０分間加圧した。
その後、２００℃で４時間乾燥（二次加硫）し得られた
板状の試験片を所定の円形状試験片に打ち抜いた。得ら
れた円形状試験片につき、応力緩和耐久試験を行い、そ
の結果を表１に示した。
ーンゴムを用いて下記方法にてパッキン材を得た。原料
のＡ液とＢ液を１：１（重量比）でビーカー中で攪拌混
合し、２時間真空乾燥機中で真空脱泡した。その後、所
定形状（１００ｍｍ×１００ｍｍ×１２．５ｍｍ）の金
型に充填し、再度２時間真空乾燥機中で真空脱泡した。
次に上型で蓋をし、プレス機を用いて１７０℃の加熱温
度で、９０Ｋｇｆ／ｃｍ2の圧力で１０分間加圧した。
その後、２００℃で４時間乾燥（二次加硫）し得られた
板状の試験片を所定の円形状試験片に打ち抜いた。得ら
れた円形状試験片につき、応力緩和耐久試験を行い、そ
の結果を表１に示した。
【００１５】応力緩和耐久試験の試験法：直径２９．０
ｍｍ、厚さ１２．５の円形状試験片を圧縮板に挟み、２
分間で２５％の圧縮歪みが生ずるまで圧縮した。圧縮歪
みを与えた状態の試験片を、直ちに予め９０℃、９０％
に保持した恒温恒湿槽に入れて３０分間後に取り出し
た。取り出された試験片を２時間掛けて試験室の標準状
態の雰囲気に戻し、試験室の標準状態の雰囲気で当該試
験片の圧縮応力Ｆ（０）を測定した。圧縮応力Ｆ（０）
の測定後、再び試験片を９０℃、９０％に保持した恒温
恒湿槽に入れ、１５０時間経過後に取り出した再度、取
り出された試験片を２時間掛けて試験室の標準状態の雰
囲気に戻し、試験室の標準状態の雰囲気で当該試験片の
圧縮応力Ｆ（１５０）を測定した。測定は２回づつ行
い、測定値が１０％以内で一致することを確かめた。
尚、上記圧縮応力は、英国ウォーレス社製圧縮応力緩和
測定装置、リラクソメータＣ−１１型を用いて測定し
た。圧縮保持率は下記の式により算出した。 Ｒ（ｔ）＝Ｆ（１５０）／Ｆ（０）×１００。 この値が７５％以上のものを（◎）、６５％以上〜７５
％未満のものを（△）、６５％未満のものを（×）とし
た。
ｍｍ、厚さ１２．５の円形状試験片を圧縮板に挟み、２
分間で２５％の圧縮歪みが生ずるまで圧縮した。圧縮歪
みを与えた状態の試験片を、直ちに予め９０℃、９０％
に保持した恒温恒湿槽に入れて３０分間後に取り出し
た。取り出された試験片を２時間掛けて試験室の標準状
態の雰囲気に戻し、試験室の標準状態の雰囲気で当該試
験片の圧縮応力Ｆ（０）を測定した。圧縮応力Ｆ（０）
の測定後、再び試験片を９０℃、９０％に保持した恒温
恒湿槽に入れ、１５０時間経過後に取り出した再度、取
り出された試験片を２時間掛けて試験室の標準状態の雰
囲気に戻し、試験室の標準状態の雰囲気で当該試験片の
圧縮応力Ｆ（１５０）を測定した。測定は２回づつ行
い、測定値が１０％以内で一致することを確かめた。
尚、上記圧縮応力は、英国ウォーレス社製圧縮応力緩和
測定装置、リラクソメータＣ−１１型を用いて測定し
た。圧縮保持率は下記の式により算出した。 Ｒ（ｔ）＝Ｆ（１５０）／Ｆ（０）×１００。 この値が７５％以上のものを（◎）、６５％以上〜７５
％未満のものを（△）、６５％未満のものを（×）とし
た。
【００１６】
【表１】
【００１７】表１から本発明において規定する架橋後の
架橋密度を満足する資料ＮＯ１及び２は圧縮応力保持率
ば良好で長期間弾性を維持できるため長期の耐久性に優
れていることが分かる。これに対して、架橋密度が本発
明の範囲外の資料ＮＯ３及び４は圧縮応力保持率が低く
耐久性に劣っていることが分かる。
架橋密度を満足する資料ＮＯ１及び２は圧縮応力保持率
ば良好で長期間弾性を維持できるため長期の耐久性に優
れていることが分かる。これに対して、架橋密度が本発
明の範囲外の資料ＮＯ３及び４は圧縮応力保持率が低く
耐久性に劣っていることが分かる。
【００１８】
【発明の効果】上述したように、本発明のパッキング材
は、長期間弾性を維持できて耐久性に優れており、長期
の使用が可能な固体高分子型燃料電池のセパレータ用パ
ッキング材として好適に使用できる。
は、長期間弾性を維持できて耐久性に優れており、長期
の使用が可能な固体高分子型燃料電池のセパレータ用パ
ッキング材として好適に使用できる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０１Ｍ 8/10 Ｈ０１Ｍ 8/10 Ｆターム(参考） 4F071 AA67 AA82 AE02 AF20 AF45 AF57 AH19 BA01 BB03 BB05 BC03 4H017 AA03 AB16 AC19 AD03 AE04 AE05 4J002 CP04X CP14W CP14X GJ02 GQ00 5H026 AA06 BB04 BB10 CX08 EE18 HH05
Claims (1)
- 【請求項１】 固体高分子型燃料電池セパレータの少な
くとも片側周縁部に被覆するパッキング材であって、そ
のパッキング材が次のＡ液とＢ液とを架橋反応させてな
る付加型液状シリコーンからなり、架橋後のパルスＮＭ
Ｒ法による架橋密度が０．３〜５．０％の範囲であるこ
とを特徴とする固体高分子型燃料電池セパレータ用パッ
キング材。 【化１】 【化２】
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10366163A JP2000188118A (ja) | 1998-12-24 | 1998-12-24 | 固体高分子型燃料電池セパレータ用パッキング材 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10366163A JP2000188118A (ja) | 1998-12-24 | 1998-12-24 | 固体高分子型燃料電池セパレータ用パッキング材 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000188118A true JP2000188118A (ja) | 2000-07-04 |
Family
ID=18486080
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10366163A Pending JP2000188118A (ja) | 1998-12-24 | 1998-12-24 | 固体高分子型燃料電池セパレータ用パッキング材 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000188118A (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002083616A (ja) * | 2000-07-05 | 2002-03-22 | Mitsubishi Plastics Ind Ltd | 固体高分子型燃料電池用パッキング材 |
| EP1263065A1 (de) * | 2001-05-23 | 2002-12-04 | Wacker-Chemie GmbH | Verwendung von zu degradationsstabilen Siliconkautschuken vernetzbaren Massen als Dichtungsmassen in Brennstoffzellen. |
| US6713205B2 (en) | 2001-04-17 | 2004-03-30 | Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. | Sealing material for solid polymer fuel cell separator |
| US6780535B2 (en) | 2001-11-12 | 2004-08-24 | Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. | Polymer electrolyte fuel-cell separator sealing rubber composition |
| US6875534B2 (en) | 2001-06-22 | 2005-04-05 | Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. | Polymer electrolyte fuel-cell separator sealing rubber composition |
| US7087338B2 (en) | 2002-02-28 | 2006-08-08 | Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. | Polymer electrolyte fuel-cell separator sealing rubber composition |
| EP1416554A4 (en) * | 2001-07-06 | 2007-12-05 | Honda Motor Co Ltd | SEALING MATERIAL COATING METHOD FOR A FUEL CELL USE SUBARGER |
| US7482403B2 (en) | 2001-04-13 | 2009-01-27 | Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. | Sealing material for polymer electrolyte fuel-cell separator |
-
1998
- 1998-12-24 JP JP10366163A patent/JP2000188118A/ja active Pending
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002083616A (ja) * | 2000-07-05 | 2002-03-22 | Mitsubishi Plastics Ind Ltd | 固体高分子型燃料電池用パッキング材 |
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| EP1263065A1 (de) * | 2001-05-23 | 2002-12-04 | Wacker-Chemie GmbH | Verwendung von zu degradationsstabilen Siliconkautschuken vernetzbaren Massen als Dichtungsmassen in Brennstoffzellen. |
| US6875534B2 (en) | 2001-06-22 | 2005-04-05 | Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. | Polymer electrolyte fuel-cell separator sealing rubber composition |
| EP1416554A4 (en) * | 2001-07-06 | 2007-12-05 | Honda Motor Co Ltd | SEALING MATERIAL COATING METHOD FOR A FUEL CELL USE SUBARGER |
| US6780535B2 (en) | 2001-11-12 | 2004-08-24 | Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. | Polymer electrolyte fuel-cell separator sealing rubber composition |
| US7087338B2 (en) | 2002-02-28 | 2006-08-08 | Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. | Polymer electrolyte fuel-cell separator sealing rubber composition |
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