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固体高分子電解質型燃料電池用バイポーラプレート及び固体高分子電解質型燃料電池 UPDATE コモンズ

国内特許コード P07A010085
整理番号 WASEDA-538
掲載日 2007年7月6日
出願番号 特願2005-294270
公開番号 特開2007-103267
登録番号 特許第4951924号
出願日 平成17年10月7日(2005.10.7)
公開日 平成19年4月19日(2007.4.19)
登録日 平成24年3月23日(2012.3.23)
発明者
  • 逢坂 哲彌
  • 朴 秀吉
  • 門間 聰之
  • 朴 鍾殷
  • 清水 貴弘
  • ▼呉▼ 美惠
出願人
  • 学校法人早稲田大学
発明の名称 固体高分子電解質型燃料電池用バイポーラプレート及び固体高分子電解質型燃料電池 UPDATE コモンズ
発明の概要 【課題】軽量・高性能化、製造コストの低減、製造工程や取り扱いの簡略化が可能で、ガス透過率を低減することもできる、固体高分子電解質型燃料電池用バイポーラプレートを提供する。
【解決手段】熱可塑性樹脂と導電性材料とを混合した高分子複合材料を成形してなる導電性を有する樹脂基板10上に、該樹脂基板側に密着層11、上記樹脂基板から離間する側に集電層12を各々備える導電性金属層13を形成した。熱可塑性樹脂としてポリカーボネート樹脂とアクリロニトリルーブタジエンースチレン共重合体樹脂との混合物、導電性材料として炭素材料、集電層としてPdまたはPd-Ni合金を用いる。
【選択図】図2
従来技術、競合技術の概要


固体高分子電解質型燃料電池は、白金触媒を用いた電極(水素側電極:負極、酸素側電極:正極)とイオン伝導性高分子膜から構成される膜電極複合体に、燃料ガスとして水素ガス、酸化ガスとして酸素を供給し、電気化学反応で電気を発生させるエネルギー変換システムを利用した電池であり、低公害電気自動車の電源としても注目されている。



固体高分子型燃料電池は電解質が高分子膜であるため電解液漏れの心配がなく、衝撃吸収が可能で、約50~80℃の低温で動作可能という長所を有する。しかし、電極触媒である白金、フッ素系の電解質膜、グラファイト製バイポーラプレートなど、主な部材を構成する材料の原価や加工コストが高いため、低コストで生産することが困難である。また、自動車用燃料電池は一般電力供給用燃料電池と比べ耐衝撃性、作動温度、安定性、軽量化、経済性などへの要求が厳しく、これらの要求を満たすためには各部品の小型軽量化とともに高い発電効率が必要となる。



現在、バイポーラプレートは多孔質グラファイトに熱硬化性樹脂であるフェノール樹脂を含浸させ、グラファイトの孔を充填してプレートにした後、ガス流路を機械加工することにより形成されている。しかし、グラファイトの物理的特性上、機械的強度が低く、樹脂の含浸も不完全なため水素ガス遮断性が十分とならないという欠点を有する。また、流路加工が難しく、製造工程が複雑になる問題も抱えている。その結果、通常の取り扱いに耐え得る機械的強度を得るために、バイポーラプレートを厚くしなければならず、燃料電池の単位重量あたりの発電効率を上げる妨げとなっている。



なお、本発明に関連する先行技術文献情報としては、以下のものがある。
【特許文献1】
特開2004-79536号公報
【特許文献2】
特開2002-8685号公報
【特許文献3】
特開2004-192855号公報
【特許文献4】
特開2000-138066号公報
【非特許文献1】
Philip L. Hentall et al.,Journal of Power Sources,1999年,80,p.235-241
【非特許文献2】
J. Wind et al.,Journal of Power Sources,2002年,105,p.256-260
【非特許文献3】
Viral Mehta et al.,Journal of Power Sources,2003年,114,p.32-56

産業上の利用分野


本発明は、軽量化、低価格化を達成した高性能な固体高分子電解質型燃料電池を構成することができる固体高分子電解質型燃料電池用バイポーラプレート及びこれを用いた固体高分子電解質型燃料電池に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
熱可塑性樹脂と炭素材料である導電性材料とを混合した高分子複合材料を成形してなる導電性を有する樹脂基板上に、該樹脂基板側に密着層、上記樹脂基板から離間する側に集電層を各々備える導電性金属層を形成してなることを特徴とする固体高分子電解質型燃料電池用バイポーラプレート。

【請求項2】
上記熱可塑性樹脂がポリカーボネート樹脂とアクリロニトリル-ブタジエン-スチレン共重合体樹脂との混合物であることを特徴とする請求項1記載のバイポーラプレート。

【請求項3】
上記密着層がNiであることを特徴とする請求項1又は2記載のバイポーラプレート。

【請求項4】
上記集電層がPd又はPd-Ni合金であることを特徴とする請求項1乃至のいずれか1項記載のバイポーラプレート。

【請求項5】
請求項1乃至のいずれか1項記載のバイポーラプレートを備える固体高分子電解質型燃料電池。
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2005294270thum.jpg
出願権利状態 登録
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