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公開番号2024063254
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-05-10
出願番号2024038837,2020207559
出願日2024-03-13,2020-12-15
発明の名称燃料電池用のセパレータ及びその製造方法
出願人トヨタ自動車株式会社
代理人弁理士法人快友国際特許事務所
主分類H01M 8/0286 20160101AFI20240501BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】接着剤を用いることなく、セパレータ本体の表面に対するガスケットの接着力を高める。
【解決手段】燃料電池用のセパレータの製造方法は、セパレータ本体の表面に粗面化領域を形成する粗面化工程と、セパレータ本体の表面にガスケットを成形する成形工程とを備える。成形工程では、粗面化領域の少なくとも一部を含む範囲に、ガスケットが成形される。
【選択図】図6
特許請求の範囲【請求項１】
燃料電池用のセパレータの製造方法であって、
セパレータ本体の表面に粗面化領域を形成する粗面化工程と、
前記セパレータ本体の前記表面にガスケットを成形する成形工程と、
を備え、
前記成形工程では、前記粗面化領域の少なくとも一部を含む範囲に、前記ガスケットが成形される、セパレータの製造方法。
続きを表示（約 930 文字）【請求項２】
前記粗面化領域の算術平均高さ（Ｓａ）は、０．１μｍから２．５μｍの範囲内である、請求項１に記載のセパレータの製造方法。
【請求項３】
前記粗面化領域の算術平均高さ（Ｓａ）は、０．５μｍから１．５μｍの範囲内である、請求項１に記載のセパレータの製造方法。
【請求項４】
前記粗面化工程では、前記セパレータ本体の前記表面に沿って、前記粗面化領域を環状に形成し、
前記成形工程では、環状に延びる前記粗面化領域に沿って、前記ガスケットを環状に成形する、請求項１から３のいずれか一項に記載のセパレータの製造方法。
【請求項５】
前記セパレータ本体は、貫通孔を有しており、
前記粗面化工程では、前記粗面化領域が前記貫通孔を取り囲むように、前記粗面化領域を環状に形成する、請求項４に記載のセパレータの製造方法。
【請求項６】
環状に延びる前記粗面化領域の内側縁は、環状に延びる前記ガスケットの内側縁よりも外側に位置する、請求項４又は５に記載のセパレータの製造方法。
【請求項７】
環状に延びる前記粗面化領域の前記内側縁は、環状に延びる前記ガスケットの前記内側縁と外側縁との間の中心よりも外側に位置する、請求項６に記載のセパレータの製造方法。
【請求項８】
前記粗面化工程は、前記セパレータ本体の前記表面にレーザを照射する工程を含む、請求項１から７のいずれか一項に記載のセパレータの製造方法。
【請求項９】
前記粗面化工程は、前記セパレータ本体の前記表面に第１の粗面度を与える処理を実施する第１粗面化工程と、前記第１の粗面度が与らえた領域に、前記第１の粗面度よりも小さい第２の粗面度を与える処理を実施する第２粗面化工程とを含む、請求項１から８のいずれか一項に記載のセパレータの製造方法。
【請求項１０】
前記第１の粗面度を与える処理は、エッチング処理又はブラスト処理であり、
前記第２の粗面度を与える処理は、レーザ照射処理である、請求項９に記載のセパレータの製造方法。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本明細書が開示する技術は、燃料電池用のセパレータ及びその製造方法に関する。
続きを表示（約 1,700 文字）【背景技術】
【０００２】
燃料電池は、複数の燃料電池セルが積層されて構成されている。各々の燃料電池セルは、一対のセパレータ（即ち、アノード側セパレータとカソード側セパレータ）と、膜電極接合体（ＭＥＡ：ＭｅｍｂｒａｎｅＥｌｅｃｔｒｏｄｅＡｓｓｅｍｂｌｙ）と、アノード側ガス拡散層と、カソード側ガス拡散層とを備える。ＭＥＡは、アノード側ガス拡散層及びカソード側ガス拡散層と一体に成形されて、膜電極ガス拡散層接合体（ＭＥＧＡ：ＭｅｍｂｒａｎｅＥｌｅｃｔｒｏｄｅａｎｄＧａｓＤｉｆｆｕｓｉｏｎＬａｙｅｒＡｓｓｅｍｂｌy）として用意されることもある。この場合、ＭＥＧＡを一対のセパレータの間に配置することで、燃料電池セルを構成することができる。
【０００３】
セパレータには、アノードガス、カソードガス及び冷却媒体といった、流体を供給及び排出するための供給孔及び排出孔が設けられている。これらの供給孔及び排出孔は、複数の燃料電池セルが積層されたときに、一連に連結されて連結流路を形成する。そして、各燃料電池セルでは、前述した各種の流体が連結流路から供給され、あるいは連結流路へ排出される。各々のセパレータには、供給孔又は排出孔を取り囲むようにガスケットが設けられており、連結流路から流体が漏洩することが防止される。
【０００４】
特許文献１に、ガスケットを有するセパレータが記載されている。このセパレータでは、供給孔や排出孔を有するセパレータ本体の表面に、環状のガスケットが設けられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
特開２０１７－１１７６３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
燃料電池の作動中は、流体が流路を通して供給及び排出されるため、流路内の圧力が上昇する。このとき、ガスケットが流路内の圧力に耐えられず、セパレータ本体からガスケットが剥離すれば、連結流路から流体が漏洩するおそれがある。ガスケットの剥離を抑制するためには、接着剤を用いて、セパレータ本体の表面にガスケットを強く接着することが考えられる。しかしながら、接着剤の塗布及びその後の焼付け等といった付加的な工程が必要になるうえ、接着剤が溶出及び揮発することによって、ＭＥＡの電解質膜が損傷を受けるおそれがある。従って、接着剤を用いることなく、セパレータ本体の表面とガスケットとを強く接着し得る技術が求められている。
【０００７】
上記の実情を鑑み、本明細書は、接着剤を用いることなく、セパレータ本体の表面に対するガスケットの接着力を高めることのできる技術を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本明細書が開示する技術は、燃料電池用のセパレータの製造方法に具現化される。この製造方法は、セパレータ本体の表面に粗面化領域を形成する粗面化工程と、前記セパレータ本体の前記表面にガスケットを成形する成形工程とを備える。前記成形工程では、前記粗面化領域の少なくとも一部を含む範囲に、前記ガスケットが成形される。
【０００９】
上記した製造方法では、セパレータ本体の表面に形成された粗面化領域上に、ガスケットが成形される。このような製造方法によると、粗面化領域の微細な凹凸にガスケットが入り込んで硬化するため、いわゆるアンカー効果によって、セパレータ本体とガスケットとが強固に結合する。従って、接着剤を用いることなく、セパレータ本体の表面に対するガスケットの接着力を高めることができる。
【００１０】
本明細書が開示する技術は、燃料電池用のセパレータにも具現化される。このセパレータは、セパレータ本体と、前記セパレータ本体の表面に設けられたガスケットとを備える。前記セパレータ本体の表面は、粗面化領域を有し、前記ガスケットの少なくとも一部は、前記粗面化領域上に位置している。
【図面の簡単な説明】
（【００１１】以降は省略されています）

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