成果報告書詳細
管理番号20100000002278
タイトル平成19年度~平成21年度 成果報告書固体高分子形燃料電池実用化戦略的技術開発 実用化技術開発 カーボン樹脂モールドセパレータの製造技術開発
公開日2011/12/27
報告書年度2007 - 2009
委託先名昭和電工株式会社
プロジェクト番号P05011
部署名燃料電池・水素技術開発部
和文要約流動性・成形性に乏しい黒鉛高充填熱硬化系組成物を用い、新しいコンセプトでシートプレス成形に取り組んだ結果、薄肉・大面積セパレータを目標とする厚み精度±20μm以下に成形できる見通しを得た。また、1,2-PB系バインダー樹脂をオリゴマーからポリマーへ変更することで、成形サイクルを目標値まで短縮できる250℃の高温高速硬化条件においても、セパレータ性能の目標値を満たす組成を確立した。
 自動車用燃料電池に使用可能な薄肉・大面積セパレータの検討を、黒鉛高充填熱可塑系組成物を用いて実施し、面積500cm↑2以上、最小肉厚0.1mmのセパレータ形状で、目標の厚み精度±20μm以下を達成した。さらに、セパレータ同士を熱溶着することで、接触抵抗の大幅低減による出力密度の向上と、スタック組み立てコストの低減を可能にした。
 また、セパレータ量産時に、シートプレス成形/シートスタンプ成形で必要となるグリーンシートの量産プロセス検討を実施した。同方向二軸押出機を用いた黒鉛高充填セパレータ組成物の製造技術検討と、65φ単軸押出機を用いたシート押出成形検討をそれぞれ実施し、実用レベルで対応可能な量産化技術を確立した。セパレータ量産時には両プロセスを連続化することで、グリーンシート成形において大幅なコスト低減が期待できる。
英文要約A new concept of sheet compression molding method appropriate for molding
the graphite high loading thermosetting composition with poor flow-ability and mold-ability was examined.
As a result, the prospect of molding the thin and large separator with the
aimed tolerance of the product thickness less than ±20μm was obtained.
The separator molded at the temperature of 250℃ with the composition that changed 1,2- PB binder from the oligomer to polymer showed the targeted performance. The targeted molding time can be achieved under this molding temperature condition.
Thermoplastic separators available for fuel cell vehicles with the area of 500cm^2 or more and the minimum thickness of 0.1mm could be obtained within the aimed tolerance of the product thickness less than ±20 μm.
Heat welding of two separators enabled the enhancement of the power density by reducing the electrical contact resistance and reduction in assembly cost of fuel cell.
The green sheet production process corresponding to the supply at the mass production stage of separators was examined.
Compounding technology of the separator composition by co-rotating twin-screw extruder was established and sheet forming technology of the compound by 65φ single-screw extruder corresponding to the mass production scale was established as well.
 Low cost production at the mass production stage of green sheet can be expected by integrating both processes.
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