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JP4954024B2 - Fuel cell packing and seal structure - Google Patents

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JP4954024B2
JP4954024B2 JP2007292402A JP2007292402A JP4954024B2 JP 4954024 B2 JP4954024 B2 JP 4954024B2 JP 2007292402 A JP2007292402 A JP 2007292402A JP 2007292402 A JP2007292402 A JP 2007292402A JP 4954024 B2 JP4954024 B2 JP 4954024B2
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Description

本発明は、燃料電池、特に固体高分子型燃料電池に使用されるパッキンやシール構造に関するものである。 The present invention relates to a packing and seal structure used in a fuel cell, particularly a polymer electrolyte fuel cell.

固体高分子型燃料電池は、イオン導電性を有するイオン交換樹脂等の膜を高分子電解質膜として用い、この高分子電解質膜を挟んでその両側にカソード電極(正極)とアノード電極(負極)の両電極を配置して単電池を構成し、例えば負極側に水素ガス等の燃料ガスを、一方正極側には酸素ガス又は空気等の酸化ガスを供給して電気化学反応を起こさせることにより、燃料ガスのもつ化学エネルギーを電気量に変換して電気を発生させるものである。 A polymer electrolyte fuel cell uses a membrane such as an ion exchange resin having ionic conductivity as a polymer electrolyte membrane, and a cathode electrode (positive electrode) and an anode electrode (negative electrode) on both sides of the polymer electrolyte membrane. By arranging both electrodes to constitute a unit cell, for example, by supplying a fuel gas such as hydrogen gas to the negative electrode side, while supplying an oxidizing gas such as oxygen gas or air to the positive electrode side to cause an electrochemical reaction, Electricity is generated by converting chemical energy of fuel gas into electricity.

このような固体高分子型燃料電池は単セルを複数積層して構成されるが、隣接する単セル間には、電極との間で燃料ガス流路および酸化ガス流路を形成しかつ燃料ガスと酸化ガスを仕切るセパレータが設けられている。そして、電極や高分子電解質膜とセパレータ間は、燃料ガスや酸化ガスが高分子電解質膜の周縁部から漏出しないように気密にガスシールしなければならず、例えば特許文献1には、セパレータの所定位置表面にゴム溶液をスクリーン印刷により塗布して形成された未架橋のゴム薄膜を放射線架橋してゴムパッキンを成形一体化することが記載されている。 Such a polymer electrolyte fuel cell is configured by laminating a plurality of single cells. Between adjacent single cells, a fuel gas channel and an oxidizing gas channel are formed between the cells and the fuel gas. And a separator for partitioning the oxidizing gas. In addition, between the electrode and the polymer electrolyte membrane and the separator, a gas seal must be hermetically sealed so that the fuel gas and the oxidizing gas do not leak from the peripheral portion of the polymer electrolyte membrane. It describes that a rubber packing is formed and integrated by radiation-crosslinking an uncrosslinked rubber thin film formed by applying a rubber solution to a predetermined position surface by screen printing.

上記のゴムパッキンは、燃料ガスおよび酸化ガスに対するガスシールであり、そのシールは長期間に亘り厳重に保持する必要があり、上記ゴムパッキンとしては耐熱性および圧縮永久歪が優れたゴムなどを主材料として使用する。
特開2001−196078号公報
The rubber packing described above is a gas seal against fuel gas and oxidizing gas, and the seal needs to be held strictly for a long period of time. The rubber packing mainly includes rubber having excellent heat resistance and compression set. Use as material.
JP 2001-196078 A

しかしながら、これらゴム材料により形成されたパッキンから有機化合物などの不純物が抽出されると、不純物がスタック内に蓄積し、電池寿命に悪影響を及ぼす虞があり、不純物が抽出されにくいゴム材料が希求されていた。 However, if impurities such as organic compounds are extracted from the packing formed of these rubber materials, the impurities accumulate in the stack, which may adversely affect the battery life, and rubber materials that are difficult to extract impurities are desired. It was.

本発明は、上記問題点を解決するものであり、パッキンを組み込む作業が不要となり、パッキンが所定位置に確実に配設されてシール性に完全を期すことができるとともに、パッキンからの不純物の抽出量を低減することを目的とするものである The present invention solves the above-described problems, and does not require the work of incorporating a packing. The packing is securely disposed at a predetermined position to ensure complete sealing, and extraction of impurities from the packing. The purpose is to reduce the amount

発明者らは、鋭意検討の結果、パッキンを形成するゴム材料として、反応基を有する水素添加イソプレンゴムを主成分とするゴム組成物にイソシアネート化合物を混合した組成物を使用すると、上記課題を解決できることを知見し、本発明を完成させた。 As a result of intensive studies, the inventors solved the above problems by using a rubber composition containing a reactive group-containing hydrogenated isoprene rubber as a main component and an isocyanate compound as a rubber material for forming the packing. As a result, the present invention was completed.

本発明は、燃料電池の単電池と、この単電池を挟持するセパレータとの間に介在されるパッキンであって、前記パッキンが、反応基を有する水素添加イソプレンゴムを主成分とするゴム組成物にイソシアネート化合物を混合した組成物からなるとともに、セパレータの周縁部に架橋接着して一体化されたことを特徴とする燃料電池用パッキンである。 The present invention relates to a packing interposed between a unit cell of a fuel cell and a separator sandwiching the unit cell, wherein the packing is a rubber composition mainly composed of hydrogenated isoprene rubber having a reactive group. A packing for a fuel cell comprising a composition in which an isocyanate compound is mixed with the separator and integrated by cross-linking adhesion to the peripheral edge of the separator.

パッキンはセパレータでなく単電池に接着一体化しても良い(請求項2)。また、単電池とセパレータの間を、反応基を有する水素添加イソプレンゴムを主成分とするゴム組成物にイソシアネート化合物を混合した組成物によって、架橋接着して一体化したシール構造としても良い(請求項3)。 The packing may be bonded and integrated with the unit cell instead of the separator (claim 2). Further, a sealing structure in which the unit cell and the separator are integrated by cross-linking and adhering with a composition in which an isocyanate compound is mixed with a rubber composition mainly composed of hydrogenated isoprene rubber having a reactive group may be used (claim) Item 3).

本発明によれば、燃料電池の単電池とセパレータの間をシールするシール材として、反応基を有する水素添加イソプレンゴムを主成分とするゴム組成物にイソシアネート化合物を混合した組成物を用いて、該シール材により形成されるパッキンをセパレータや単電池の周縁部に架橋接着一体化したので、パッキンを組み込む作業が不要となり、パッキンが所定位置に確実に配設されてシール性に完全を期すことができるとともに、パッキンからの不純物の抽出量を低減することができるという効果が得られる。 According to the present invention, as a sealing material for sealing between a fuel cell unit cell and a separator, a composition obtained by mixing an isocyanate compound with a rubber composition mainly composed of hydrogenated isoprene rubber having a reactive group, Since the packing formed by the sealing material is integrated by cross-linking and bonding to the peripheral part of the separator or single cell, the work of incorporating the packing is not necessary, and the packing is securely disposed at a predetermined position to ensure perfect sealing performance. And the effect of reducing the amount of impurities extracted from the packing can be obtained.

以下、図面に基づいて、本発明の実施形態を説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

図1は、固体高分子型燃料電池を構成する単セル1の概略縦断面図であり、通常燃料電池はこの単セル1を複数積層した積層体(図示せず)として構成されている。 FIG. 1 is a schematic longitudinal sectional view of a single cell 1 constituting a solid polymer fuel cell, and a normal fuel cell is configured as a laminate (not shown) in which a plurality of single cells 1 are stacked.

図1において、単セル1は、高分子電解質膜2とこの高分子電解質膜2を挟んで両側に配設されるカソード電極3およびアノード電極4とからなる燃料電池本体と、カソード電極3およびアノード電極4にそれぞれ当接するように設けられたセパレータ5,6とにより構成されている。また、カソード電極側セパレータ5の電極3側には酸化ガス供給用の溝7が設けられ、アノード電極側セパレータ6の電極4側には燃料ガス供給用の溝8が設けられ、溝7は図示しない酸化ガス供給管に、溝8は図示しない燃料ガス供給管にそれぞれ連通している。 In FIG. 1, a single cell 1 includes a fuel cell body comprising a polymer electrolyte membrane 2 and a cathode electrode 3 and an anode electrode 4 disposed on both sides of the polymer electrolyte membrane 2, and a cathode electrode 3 and an anode. The separators 5 and 6 are provided so as to be in contact with the electrodes 4 respectively. Further, an oxidizing gas supply groove 7 is provided on the electrode 3 side of the cathode electrode side separator 5, and a fuel gas supply groove 8 is provided on the electrode 4 side of the anode electrode side separator 6. The groove 8 communicates with a fuel gas supply pipe (not shown).

上記単位セル1において、高分子電解質膜2、カソード電極3およびアノード電極4で構成された単電池(燃料電池本体)の周囲に燃料ガスおよび酸化ガスが漏洩するのを防止するとともに、カソード電極側セパレータ5とアノード電極側セパレータ6との間の絶縁を確保するため、単電池とセパレータ5,6との間に額縁状(ループ状)のパッキン9,9が介在している。本実施形態においては、図2において一部を拡大して示すように、上記パッキン9が、あらかじめセパレータ5,6の周縁部表面に直接成形されたうえ、接着一体化されたものである。上記パッキン9は、図2に示したように、比較的ゴム硬度の高い主体層10とその表面に被覆した比較的ゴム硬度の低い被覆層11との積層構造とすることができる。 In the unit cell 1, the fuel gas and the oxidizing gas are prevented from leaking around the unit cell (fuel cell main body) composed of the polymer electrolyte membrane 2, the cathode electrode 3 and the anode electrode 4, and the cathode electrode side In order to ensure insulation between the separator 5 and the anode electrode side separator 6, frame-shaped (loop-shaped) packings 9, 9 are interposed between the unit cell and the separators 5, 6. In this embodiment, as shown in a partially enlarged view in FIG. 2, the packing 9 is formed directly on the peripheral surfaces of the separators 5 and 6 in advance and integrated by bonding. As shown in FIG. 2, the packing 9 can have a laminated structure of a main layer 10 having a relatively high rubber hardness and a coating layer 11 having a relatively low rubber hardness coated on the surface thereof.

本実施形態において、主体層10と被服層11とは、反応基を有する水素添加イソプレンゴムを主成分とするゴム組成物にイソシアネート化合物を混合して架橋した組成物からなる。 In the present embodiment, the main layer 10 and the coating layer 11 are composed of a composition obtained by mixing an isocyanate compound with a rubber composition mainly composed of a hydrogenated isoprene rubber having a reactive group and crosslinking the rubber composition.

水素添加イソプレンゴムとしては、後述するイソシアネート化合物のイソシアネート基と反応するような反応基を有する水素添加イソプレンゴムが使用でき、例えば出光興産株式会社製のエポール(商品名)が例示できる。ゴムの特性を改善する目的で、その他のゴムを追加したゴム組成物とすることもできる。追加できるゴム成分としては、シリコーンゴム、フルオロシリコーンゴム、エチレンプロピレンゴム、フッ素ゴム、ブチルゴム、イソプレンゴム、ブタジエンゴム、スチレンブタジエンゴム、スチレンイソプレンゴム、アクリルゴム、エチレンアクリルゴム、フルオロアクリルゴム、スチレン系ゴムなどのゴムや、これらゴムに水素添加したゴムが例示できる。なお、他のゴム成分を追加せずに、水素添加イソプレンゴム単体で使用しても良い。 As the hydrogenated isoprene rubber, hydrogenated isoprene rubber having a reactive group capable of reacting with an isocyanate group of an isocyanate compound described later can be used. For example, Epole (trade name) manufactured by Idemitsu Kosan Co., Ltd. can be exemplified. For the purpose of improving the properties of rubber, a rubber composition to which other rubber is added can also be used. The rubber components that can be added are silicone rubber, fluorosilicone rubber, ethylene propylene rubber, fluorine rubber, butyl rubber, isoprene rubber, butadiene rubber, styrene butadiene rubber, styrene isoprene rubber, acrylic rubber, ethylene acrylic rubber, fluoroacrylic rubber, styrene series Examples thereof include rubbers such as rubber and rubbers obtained by hydrogenating these rubbers. In addition, you may use hydrogenated isoprene rubber single-piece | unit, without adding another rubber component.

本発明に使用できるイソシアネート化合物としては、トリレンジイソシアネート(TDI)、ジフェニルメタン−4,4’−ジイソシアネート(MDI)、ポリメリックMDI、ヘキサメチレンジイソシアネート(HDI)、キシリレンジイソシアネート(XDI)、1,3ビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサン(H6XDI)を例示でき、これらのイソシアネート化合物のTMPアダクト変性体、イソシアヌレート変性体、ビュレット変性体、アロファネート変性体も本発明に使用できる。特に、ヘキサメチレンジイソシアネート(HDI)およびその変性体が好ましい。イソシアネート化合物は、水素添加イソプレンゴムを主成分とするゴム組成物100重量部に対し、6〜26重量部添加するのが好ましく、より好ましくは、16〜21重量部添加する。 As isocyanate compounds that can be used in the present invention, tolylene diisocyanate (TDI), diphenylmethane-4,4′-diisocyanate (MDI), polymeric MDI, hexamethylene diisocyanate (HDI), xylylene diisocyanate (XDI), 1,3 bis (Isocyanatomethyl) cyclohexane (H6XDI) can be exemplified, and TMP adduct modified products, isocyanurate modified products, burette modified products and allophanate modified products of these isocyanate compounds can also be used in the present invention. In particular, hexamethylene diisocyanate (HDI) and a modified product thereof are preferable. The isocyanate compound is preferably added in an amount of 6 to 26 parts by weight, more preferably 16 to 21 parts by weight, based on 100 parts by weight of the rubber composition containing hydrogenated isoprene rubber as a main component.

イソシアネート化合物を添加すると、イソシアネート化合物は架橋時に分解することがなく、そのイソシアネート基が、水素添加イソプレンゴムの反応基に結合し、架橋後のゴム組成物中の分解物や、未結合の化合物を少なくすることができ、これら分解物や未結合の化合物が不純物として抽出されることを防止できる。 When an isocyanate compound is added, the isocyanate compound does not decompose at the time of crosslinking, and the isocyanate group is bonded to the reactive group of the hydrogenated isoprene rubber, so that a decomposed product in the rubber composition after crosslinking or an unbonded compound is removed. It is possible to reduce the amount of decomposition products and unbound compounds as impurities.

また、本発明のパッキンを、スクリーン印刷によって成形するためには、さらに、カーボンブラック(特にMTカーボン)と、ポリシロキサン(特にポリジメチルシロキサン)を配合することが好ましい。 Further, in order to form the packing of the present invention by screen printing, it is preferable to further blend carbon black (particularly MT carbon) and polysiloxane (particularly polydimethylsiloxane).

以下、上記実施形態のパッキンの製造方法を説明する。まず主体層10は、図3および図4に示すように、セパレータ5(6)の表面に額縁状の透孔13を有する第1のマスク12を装填したうえで、マスク上から液状の反応基を有する水素添加イソプレンゴム組成物とイソシアネート化合物を混合した上記液状ゴム組成物を塗布するスクリーン印刷を所定の回数行い、透孔13を通じてその形状に合致した未加硫のゴム薄膜(パッキン前駆体)を形成し、その後、前記ゴム薄膜を架橋する。この架橋は、熱風や赤外線照射などの加熱処理によって行い、セパレータ5の周縁部に額縁状の主体層10を接着一体化する。また、スクリーン印刷を繰り返す際に、都度架橋を行っても良い。 Hereinafter, the manufacturing method of the packing of the said embodiment is demonstrated. First, as shown in FIGS. 3 and 4, the main layer 10 is loaded with a first mask 12 having a frame-shaped through-hole 13 on the surface of the separator 5 (6), and then a liquid reactive group is formed from above the mask. A non-vulcanized rubber thin film (packing precursor) that conforms to the shape of the through-hole 13 by performing screen printing a predetermined number of times to apply the liquid rubber composition in which the hydrogenated isoprene rubber composition and isocyanate compound are mixed. Then, the rubber thin film is crosslinked. This cross-linking is performed by heat treatment such as hot air or infrared irradiation, and the frame-shaped main layer 10 is bonded and integrated to the peripheral portion of the separator 5. Further, when screen printing is repeated, crosslinking may be performed each time.

次いで、図5および図6に示すように、形成した主体層10の表面に上記透孔13より若干大きい寸法の額縁状の透孔15を有する第2のマスク14を装填したうえで、マスク上から液状の反応基を有する水素添加イソプレンゴム組成物とイソシアネート化合物を混合した液状ゴム組成物を塗布するスクリーン印刷を所定の回数行い、透孔15を通じてその形状に合致した被覆層11を形成し、被覆層11を架橋する。この架橋も加熱処理により処理を行う事ができ、主体層10の表面に被覆層11を接着一体化できる。被覆層11を構成するゴム組成物は、主体層を構成するゴム組成物よりも硬度の低いものを使用することが気密性向上の観点から好ましい。 Next, as shown in FIG. 5 and FIG. 6, a second mask 14 having a frame-shaped through hole 15 having a size slightly larger than the through hole 13 is loaded on the surface of the formed main layer 10. Screen printing for applying a liquid rubber composition in which a hydrogenated isoprene rubber composition having a liquid reactive group and an isocyanate compound are mixed a predetermined number of times to form a coating layer 11 matching the shape through the through holes 15; The coating layer 11 is crosslinked. This cross-linking can also be performed by heat treatment, and the coating layer 11 can be bonded and integrated to the surface of the main layer 10. It is preferable from the viewpoint of improving airtightness that the rubber composition constituting the coating layer 11 is lower in hardness than the rubber composition constituting the main layer.

このようにパッキン9が一体化されたセパレータ5,6を、単電池に積層して組立て、パッキン9によりセパレータ周縁部をシールされた燃料電池が得られる。 Thus, the separators 5 and 6 in which the packing 9 is integrated are stacked and assembled on a single cell, and a fuel cell in which the separator peripheral portion is sealed by the packing 9 is obtained.

上記実施形態では、主体層10と被覆層11とからなる積層構造のパッキン9を、反応基を有する水素添加イソプレンゴム組成物とイソシアネート化合物を混合したゴム組成物によって形成し、該パッキンにより燃料電池単セルの周縁部をシールすることを説明したが、本発明は、積層構造のパッキンに限定されるものではなく、パッキン9は単層のパッキンとしても良い。その場合は、図3、図4に示した塗布工程完了後に、架橋を行えば、セパレータへのパッキン一体化を完了でき、図5以降の工程が不要となる。 In the above embodiment, the packing 9 having a laminated structure composed of the main layer 10 and the covering layer 11 is formed of a rubber composition in which a hydrogenated isoprene rubber composition having a reactive group and an isocyanate compound are mixed, and the packing is used to form a fuel cell. Although the sealing of the peripheral portion of the single cell has been described, the present invention is not limited to the packing having a laminated structure, and the packing 9 may be a single-layer packing. In that case, if crosslinking is performed after completion of the coating process shown in FIGS. 3 and 4, packing integration into the separator can be completed, and the processes from FIG.

また、積層構造のパッキンとする場合であっても、必ずしも主体層と被覆層として設ける必要はなく、比較的大きく(幅広に)形成された基材層の上に、比較的小さく(幅狭く)形成された上部層を積層した構造のパッキンとしても良い。 Further, even in the case of a packing having a laminated structure, it is not always necessary to provide the main layer and the covering layer, and it is relatively small (narrow) on a relatively large (wide) base material layer. It is good also as packing of the structure which laminated | stacked the formed upper layer.

さらに、上記積層構造のパッキン9において、被服層11だけを、水素添加イソプレンゴムを主成分とするゴム組成物にイソシアネート化合物を混合して架橋した組成物で構成し、主体層10はシリコーンゴムや、他のゴム材料で構成しても良い。本発明にかかる被覆層は、低抽出性のものであるので、他のゴムで形成されたパッキンの被覆層として使用しても、パッキンからの不純物の抽出を低減できる。なお、被覆層11だけを反応基を有する水素添加イソプレンゴムを主成分とするゴム組成物にイソシアネート化合物を混合して架橋した組成物で構成する場合には、図6に示されるように、主体層10の側面部まで、被覆層11で覆われるように、第2のマスクの透孔15が第1のマスクの透孔13よりも大きくなるように、その大きさを調整することが好ましい。 Furthermore, in the packing 9 having the above-mentioned laminated structure, only the coating layer 11 is composed of a composition obtained by mixing an isocyanate compound with a rubber composition mainly composed of hydrogenated isoprene rubber, and the main layer 10 is made of silicone rubber or Alternatively, other rubber materials may be used. Since the coating layer according to the present invention has a low extractability, the extraction of impurities from the packing can be reduced even if it is used as a coating layer for a packing made of other rubber. In the case where only the coating layer 11 is constituted by a composition obtained by mixing an isocyanate compound with a rubber composition mainly composed of a hydrogenated isoprene rubber having a reactive group, a main component as shown in FIG. It is preferable to adjust the size so that the through hole 15 of the second mask is larger than the through hole 13 of the first mask so that the side surface of the layer 10 is covered with the covering layer 11.

また、上記実施形態においては、スクリーン印刷によって、セパレータ上にパッキン9を形成する方法を説明したが、パッキン9の形成方法はスクリーン印刷に限定されるものではなく、他の塗布方法・成形方法によることができる。例えば、ディスペンサによって塗布した後に架橋したり、液状ゴム射出成形法(LIMS)によってパッキンを成形したりすることもできる。 Moreover, in the said embodiment, although the method of forming the packing 9 on a separator by screen printing was demonstrated, the formation method of the packing 9 is not limited to screen printing, It depends on other application | coating methods and shaping | molding methods. be able to. For example, it is possible to crosslink after applying by a dispenser, or to form a packing by a liquid rubber injection molding method (LIMS).

また、パッキン9は、セパレータ側でなく、高分子電解質膜に一体に設けても良い。 Further, the packing 9 may be provided integrally with the polymer electrolyte membrane instead of the separator side.

上記実施の形態においては、セパレータや単電池にパッキンを架橋接着一体化し、それらを積層し組立することにより、燃料電池を構成するものであるが、以下に示す本発明の第2の実施の形態のように、単電池とセパレータを、それら周縁部がシールされるように互いに接着一体化するものであっても良い。すなわち、第2の実施形態は、セパレータ5,6と高分子電解質膜2との間に、周縁部がシールされるように、水素添加イソプレンゴムを主成分とするゴム組成物にイソシアネート化合物を混合した液状ゴム組成物を、ディスペンサにより所定のパターンに塗布して、その後、セパレータ5,6と高分子電解質膜2とを互いに積層し、積層状態で架橋してパッキン9を形成し、パッキン9によりセパレータ5,6と高分子電解質膜2とを互いに接着一体化し、その周縁部をシールしてなるものである。 In the above embodiment, the fuel cell is configured by cross-linking and integrating the packing to the separator or the unit cell, and stacking and assembling them, and the second embodiment of the present invention described below will be described. As described above, the unit cell and the separator may be bonded and integrated with each other so that their peripheral portions are sealed. That is, in the second embodiment, an isocyanate compound is mixed with a rubber composition containing hydrogenated isoprene rubber as a main component so that the periphery is sealed between the separators 5 and 6 and the polymer electrolyte membrane 2. The liquid rubber composition is applied in a predetermined pattern by a dispenser, and then the separators 5 and 6 and the polymer electrolyte membrane 2 are laminated to each other and crosslinked in a laminated state to form a packing 9. The separators 5 and 6 and the polymer electrolyte membrane 2 are bonded and integrated with each other, and the peripheral edge thereof is sealed.

第2の実施形態においては、セパレータと単電池(高分子電解質膜)とは、互いに接着一体化され、もはや分解不可能となるが、シールの確実性をより高めることができる。 In the second embodiment, the separator and the single cell (polymer electrolyte membrane) are bonded and integrated with each other and can no longer be disassembled, but the reliability of the seal can be further improved.

液状の、反応基を有する水素添加イソプレンゴム(出光興産製、商品名エポール)100重量部と、カーボンブラック(MTカーボン)20重量部と、ポリジメチルシロキサン0.5重量部を混合した後、更に、ヘキサメチレンジイソシアネートの変性体18.1重量部を添加・混合して未架橋の液状ゴム組成物を得た。(実施例1) After mixing 100 parts by weight of hydrogenated isoprene rubber having a reactive group (trade name Epol, manufactured by Idemitsu Kosan Co., Ltd.), 20 parts by weight of carbon black (MT carbon), and 0.5 parts by weight of polydimethylsiloxane, Then, 18.1 parts by weight of a modified product of hexamethylene diisocyanate was added and mixed to obtain an uncrosslinked liquid rubber composition. Example 1

前記液状ゴム組成物を使用してスクリーン印刷を行い、セパレータ上に額縁状の未架橋のパッキン前駆体たるゴム薄膜を形成し、形成されたパッキン前駆体とともにセパレータを120℃で10分間HAV加熱し、ゴム組成物を架橋してセパレータに接着一体化させた。この工程を3回繰り返し、セパレータに接着一体化された厚さ0.5mmのパッキンを得ることができた。 Screen printing is performed using the liquid rubber composition to form a rubber thin film as a frame-shaped uncrosslinked packing precursor on the separator, and the separator is heated with HAV at 120 ° C. for 10 minutes together with the formed packing precursor. The rubber composition was crosslinked and bonded and integrated with the separator. This process was repeated three times to obtain a 0.5 mm-thick packing bonded and integrated with the separator.

比較例1として、EPDM100重量部をキシレンで溶解させて粘度を調整したゴム溶液に過酸化物架橋剤2.5重量部を添加し、未架橋の液状ゴム組成物を得た。 As Comparative Example 1, 2.5 parts by weight of a peroxide crosslinking agent was added to a rubber solution in which 100 parts by weight of EPDM was dissolved in xylene to adjust the viscosity, thereby obtaining an uncrosslinked liquid rubber composition.

実施例1および比較例1のゴム組成物によって、薄板状の架橋された試験片を作成し、有機化合物の抽出性の試験を行った。その結果、本発明の実施例1においては、有機化合物の抽出量(TOC)が、比較例1と比較して少なくなっていることが確認された。 Using the rubber compositions of Example 1 and Comparative Example 1, a thin plate-like cross-linked test piece was prepared, and an organic compound extractability test was performed. As a result, in Example 1 of the present invention, it was confirmed that the extraction amount (TOC) of the organic compound was smaller than that in Comparative Example 1.

本発明によれば、燃料電池本体とセパレータとの間に介在させるシール材を、不純物の低抽出性に優れた材料で構成するとともに、そのシール材をあらかじめセパレータや単電池の所定位置表面に架橋接着一体化させたパッキンを構成したので、パッキンを組み込む作業が不要になり、パッキンの変形や位置ずれを生じることなく、燃料電池本体とセパレータ間におけるガスシールを容易かつ確実に行うことができ、燃料電池の寿命が抽出不純物により短くなることを防止できる。 According to the present invention, the sealing material interposed between the fuel cell main body and the separator is made of a material excellent in low extractability of impurities, and the sealing material is previously cross-linked to a predetermined position surface of the separator or single cell. Since the bonded and integrated packing is configured, the work of incorporating the packing becomes unnecessary, and the gas seal between the fuel cell body and the separator can be easily and reliably performed without causing deformation or displacement of the packing. It is possible to prevent the life of the fuel cell from being shortened by the extracted impurities.

固体高分子型燃料電池を構成する単セルの概略縦断面図。The schematic longitudinal cross-sectional view of the single cell which comprises a polymer electrolyte fuel cell. 図1の一部拡大断面図。The partially expanded sectional view of FIG. 主体層の成形工程の一部を示す図。The figure which shows a part of shaping | molding process of a main body layer. セパレータに主体層が一体成形された状態を示す図。The figure which shows the state by which the main body layer was integrally molded by the separator. 被覆層の成形工程の一部を示す図。The figure which shows a part of shaping | molding process of a coating layer. 主体層に被覆層が被覆された状態を示す図。The figure which shows the state by which the coating layer was coat | covered by the main body layer.

符号の説明Explanation of symbols

1 単セル
2 高分子電解質膜
3 カソード電極
4 アノード電極
5 カソード電極側セパレータ
6 アノード電極側セパレータ
7,8 溝
9,9 パッキン
10 主体層
11 被覆層
12 第1のマスク
13 透孔
14 第2のマスク
15 透孔
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Single cell 2 Polymer electrolyte membrane 3 Cathode electrode 4 Anode electrode 5 Cathode electrode side separator 6 Anode electrode side separator 7, 8 Groove 9, 9 Packing 10 Main layer 11 Covering layer 12 First mask 13 Through-hole 14 Second Mask 15 through hole

Claims (3)

燃料電池の単電池と、この単電池を挟持するセパレータとの間に介在されるパッキンであって、前記パッキンが、反応基を有する水素添加イソプレンゴムを主成分とするゴム組成物にイソシアネート化合物を混合した組成物からなるとともに、セパレータの周縁部に架橋接着して一体化されたことを特徴とする燃料電池用パッキン。 A packing interposed between a unit cell of a fuel cell and a separator sandwiching the unit cell, wherein the packing contains an isocyanate compound in a rubber composition mainly composed of hydrogenated isoprene rubber having a reactive group. A fuel cell packing comprising a mixed composition and integrated by cross-linking adhesion to a peripheral portion of a separator. 燃料電池の単電池と、この単電池を挟持するセパレータとの間に介在されるパッキンであって、前記パッキンが、反応基を有する水素添加イソプレンゴムを主成分とするゴム組成物にイソシアネート化合物を混合した組成物からなるとともに、単電池の周縁部に架橋接着して一体化されたことを特徴とする燃料電池用パッキン。 A packing interposed between a unit cell of a fuel cell and a separator sandwiching the unit cell, wherein the packing contains an isocyanate compound in a rubber composition mainly composed of hydrogenated isoprene rubber having a reactive group. A fuel cell packing comprising a mixed composition and integrated by cross-linking adhesion to a peripheral portion of a unit cell. 燃料電池の単電池と、この単電池を挟持するセパレータとの間をシールするシール構造であって、反応基を有する水素添加イソプレンゴムを主成分とするゴム組成物にイソシアネート化合物を混合した組成物によって、単電池の周縁部とセパレータの周縁部とを架橋接着して一体化したことを特徴とする燃料電池のシール構造。 A sealing structure that seals between a unit cell of a fuel cell and a separator that sandwiches the unit cell, and is a composition in which an isocyanate compound is mixed with a rubber composition mainly composed of a hydrogenated isoprene rubber having a reactive group A fuel cell sealing structure characterized in that the peripheral edge of the unit cell and the peripheral edge of the separator are integrated by cross-linking.
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