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公開番号2025135787
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-09-19
出願番号2024033752
出願日2024-03-06
発明の名称燃料電池用セパレータ・ガス拡散層複合体、燃料電池用セパレータ・ガス拡散層複合体の製造方法、燃料電池用ガス拡散層、及び燃料電池用ガス拡散層の製造方法
出願人トヨタ紡織株式会社
代理人個人,個人
主分類H01M 8/0245 20160101AFI20250911BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】セパレータの製造工程が簡単にすることができる。
【解決手段】板状のセパレータ11と、炭素繊維不織布からなり、セパレータ11の一側の面に重ね合わされているガス拡散層12とを備える。ガス拡散層12のうちセパレータ11に対向する対向面13には、反応ガスが流れる溝流路14が設けられている。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
板状のセパレータと、
炭素繊維不織布からなり、前記セパレータの一側の面に重ね合わされているガス拡散層と、を備え、
前記ガス拡散層のうち前記セパレータに対向する対向面には、反応ガスが流れる溝流路が設けられている、
燃料電池用セパレータ・ガス拡散層複合体。
続きを表示（約 1,000 文字）【請求項２】
請求項１に記載の燃料電池用セパレータ・ガス拡散層複合体の製造方法であって、
熱分解により焼失する第１樹脂材料製の中子を前記セパレータの一側の面に形成する中子形成工程と、
前記一側の面上において第２樹脂材料を紡糸することで不織布からなる前駆体を形成する前駆体形成工程と、
前記セパレータ及び前記中子と共に前記前駆体を酸素雰囲気下で加熱することにより前記前駆体を不融化する不融化処理工程と、
前記セパレータ及び前記中子と共に前記前駆体を不活性ガス雰囲気下で焼成することで、前記前駆体をカーボン結晶化させて炭素繊維不織布からなる前記ガス拡散層を形成するとともに前記中子を熱分解により焼失させて前記溝流路を形成する焼成工程と、を備える、
燃料電池用セパレータ・ガス拡散層複合体の製造方法。
【請求項３】
前記前駆体形成工程は、電界紡糸法により前記第２樹脂材料を紡糸することにより前記不織布からなる前記前駆体を形成するものであり、前記第２樹脂材料を含む溶液を噴射するノズルと前記セパレータとの間に電圧を印加する、
請求項２に記載の燃料電池用セパレータ・ガス拡散層複合体の製造方法。
【請求項４】
炭素繊維不織布からなり、セパレータに重ね合わされる燃料電池用ガス拡散層であって、
前記セパレータに対向する対向面には、反応ガスが流れる溝流路が設けられている、
燃料電池用ガス拡散層。
【請求項５】
請求項４に記載の燃料電池用ガス拡散層の製造方法であって、
熱分解により焼失する第１樹脂材料製の中子を焼成板の一側の面に形成する中子形成工程と、
前記一側の面上において第２樹脂材料を紡糸することで不織布からなる前駆体を形成する前駆体形成工程と、
前記焼成板及び前記中子と共に前記前駆体を酸素雰囲気下で加熱することにより前記前駆体を不融化する不融化処理工程と、
前記焼成板及び前記中子と共に前記前駆体を不活性ガス雰囲気下で焼成することで、前記前駆体をカーボン結晶化させて炭素繊維不織布からなるガス拡散層を形成するとともに前記中子を熱分解により焼失させて前記溝流路を形成する焼成工程と、
前記焼成板から前記ガス拡散層を分離する分離工程と、を備える、
燃料電池用ガス拡散層の製造方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池用セパレータ・ガス拡散層複合体、燃料電池用セパレータ・ガス拡散層複合体の製造方法、燃料電池用ガス拡散層、及び燃料電池用ガス拡散層の製造方法に関する。
続きを表示（約 1,500 文字）【背景技術】
【０００２】
固体高分子形燃料電池は、複数の単セルを積層して構成されている（例えば特許文献１参照）。単セルは、電解質膜と、電解質膜を挟むアノード側及びカソード側の触媒層と、アノード側及びカソード側の触媒層を挟むアノード側及びカソード側のガス拡散層と、アノード側及びカソード側のガス拡散層を挟むアノード側及びカソード側のセパレータとを備える。
【０００３】
ガス拡散層は、ガス透過性を有するものであり、例えば炭素繊維不織布により構成されている。
セパレータのうちガス拡散層に対向する面には、燃料ガスまたは酸化剤ガスが流れる溝流路が形成されている。セパレータは、例えばチタンやステンレス鋼などの金属薄板をプレス加工することにより形成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２０００－４８８３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来の燃料電池においては、溝流路を有するセパレータを形成する上で金属薄板に対してプレス加工を行う必要がある。このため、セパレータの製造工程が煩雑なものとなる。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するための燃料電池用セパレータ・ガス拡散層複合体は、板状のセパレータと、炭素繊維不織布からなり、前記セパレータの一側の面に重ね合わされているガス拡散層と、を備え、前記ガス拡散層のうち前記セパレータに対向する対向面には、反応ガスが流れる溝流路が設けられている。
【０００７】
同構成によれば、セパレータの溝流路を省略することが可能となる。したがって、セパレータの製造工程が簡単にすることができる。
また、上記課題を解決するための燃料電池用ガス拡散層は、炭素繊維不織布からなり、セパレータに重ね合わされる燃料電池用ガス拡散層であって、前記ガス拡散層のうち前記セパレータに対向する対向面には、反応ガスが流れる溝流路が設けられている。
【０００８】
同構成によれば、セパレータの溝流路を省略することが可能となる。したがって、セパレータの製造工程が簡単にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
図１は、第１実施形態の燃料電池用セパレータ・ガス拡散層複合体の断面図である。
図２は、第１実施形態の中子が形成されたセパレータの斜視図である。
図３は、第１実施形態の前駆体形成工程を示す模式図である。
図４は、第１実施形態の中子及び前駆体が形成されたセパレータの断面図である。
図５は、第１実施形態におけるセパレータ・ガス拡散層複合体の製造手順を示すフローチャートである。
図６は、第２実施形態における中子が形成された焼成板の斜視図である。
図７は、第２実施形態における焼成工程後の焼成板及びガス拡散層の断面図である。
図８は、第２実施形態における分離工程を示す断面図である。
図９は、第２実施形態におけるガス拡散層の製造手順を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面を参照して、燃料電池用セパレータ・ガス拡散層複合体（以下、セパレータ・ガス拡散層複合体１０という）及びその製造方法を具体化した第１実施形態について説明する。
（【００１１】以降は省略されています）

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