(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
通電部と、
互いに交差し、前記通電部を貫通する複数の絶縁部と、を含み、
前記通電部は炭素系微粒子が分散されている第１ポリマーマトリックスを含み、
前記絶縁部は絶縁性無機微粒子が分散されている第２ポリマーマトリックスを含み、
前記第１及び第２ポリマーマトリックスがエポキシ樹脂及びフェノール樹脂を含有し、前記エポキシ樹脂１００重量部に対し、前記フェノール樹脂が３０〜７０重量部存在することを特徴とする燃料電池用分離板。
【請求項２】
前記絶縁性無機微粒子は、アルミニウムオキシド、マグネシウムオキシド、カルシウムオキシド、二酸化チタン、チタン酸バリウム、シリカ、マイカ、タルク、カオリン、ガラス粉末、カルシウムカーボネイト、石英、及びこれらの混合物からなる群より選択されることを特徴とする請求項１に記載の燃料電池用分離板。
【請求項３】
前記絶縁性無機微粒子は１〜１００μｍの平均粒径を有することを特徴とする請求項１に記載の燃料電池用分離板。
【請求項４】
前記絶縁性無機微粒子は第２ポリマー１００重量部に対して１０〜１０００重量部であることを特徴とする請求項１に記載の燃料電池用分離板。
【請求項５】
前記炭素系微粒子は、炭素粉末、黒鉛、カーボンブラック、アセチレンブラック、ケッチェンブラック、デンカブラック、活性炭素、カーボンナノチューブ、カーボンナノファイバー、カーボンナノワイヤー、カーボンナノホーン、カーボンナノリング、及びこれらの混合物からなる群より選択されることを特徴とする請求項１に記載の燃料電池用分離板。
【請求項６】
前記炭素系微粒子は１〜２００μｍの平均粒径を有することを特徴とする請求項１に記載の燃料電池用分離板。
【請求項７】
前記炭素系微粒子は第１ポリマー１００重量部に対して１０〜１０００重量部であることを特徴とする請求項１に記載の燃料電池用分離板。
【請求項８】
前記分離板は前記通電部と絶縁部を３６：１〜７：３の重量比で含むことを特徴とする請求項１に記載の燃料電池用分離板。
【請求項９】
熱硬化性樹脂としてエポキシ樹脂、絶縁性無機微粒子、硬化剤としてフェノール樹脂、及び硬化促進剤を含む絶縁部形成用組成物と、熱硬化性樹脂としてエポキシ樹脂、炭素系微粒子、硬化剤としてフェノール樹脂、及び硬化促進剤を含む通電部形成用組成物と、をそれぞれ製造する段階と、
前記絶縁部形成用組成物及び通電部形成用組成物を同時に圧縮成形して、通電部と、互いに交差し、前記通電部を貫通する複数の絶縁部とを形成する段階と、
を含み、
前記絶縁部と前記通電部がエポキシ樹脂及びフェノール樹脂を含有し、前記エポキシ樹脂１００重量部に対し、前記フェノール樹脂が３０〜７０重量部存在することを特徴とする燃料電池用分離板の製造方法。
【請求項１０】
前記絶縁部形成用組成物において、前記熱硬化性樹脂及び硬化剤は固相粒子であることを特徴とする請求項９に記載の燃料電池用分離板の製造方法。
【請求項１１】
前記絶縁部形成用組成物の製造段階は、熱硬化性樹脂、硬化剤、及び硬化促進剤を混合して混合物を製造する段階及び前記混合物を粉砕して絶縁性無機微粒子と混合する段階を含むことを特徴とする請求項９に記載の燃料電池用分離板の製造方法。
【請求項１２】
前記絶縁部形成用組成物において、前記絶縁性無機微粒子は熱硬化性樹脂１００重量部に対して１０〜１０００重量部であることを特徴とする請求項９に記載の燃料電池用分離板の製造方法。
【請求項１３】
前記絶縁部形成用組成物において、前記硬化促進剤は熱硬化性樹脂１００重量部に対して０．５〜８重量部であることを特徴とする請求項９に記載の燃料電池用分離板の製造方法。
【請求項１４】
請求項１から８のうち何れか１項に記載の分離板を含むことを特徴とする燃料電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池の出力特性を向上させる燃料電池用分離板及びこれを含む燃料電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
近来、エネルギー資源の枯渇による代替エネルギーへの関心が高まるにつれて新再生可能エネルギーの一分野として燃料電池が注目を浴びている。特に、燃料電池は高効率及び環境に優しいという長所から集中的に研究されている。
【０００３】
燃料電池システムの主要部品であるスタックは、積層された単位セルの集合であって、１つのセルは膜電極接合体（ｍｅｍｂｒａｎｅ  ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ  ａｓｓｅｍｂｌｙ：ＭＥＡ）と分離板（ｂｉｐｏｌａｒ  ｐｌａｔｅまたはｓｅｐａｒａｔｏｒ）で構成される。
【０００４】
分離板は、スタックの製造時に最も多く用いられており、分離板の形態に応じてスタックの構造が変わる。分離板は、陽極に水素と酸素を供給し、供給されたガスの混合を防止し、電極の反応時に生成された電子を移動させ、陽極で生成された水を外部に排出するなどの様々な機能を行う。したがって、分離板は電子を容易に移動させるために、優れた伝導性と共に陽極で生成された水が円滑に排出される表面特性を確保しなければならない。また、陽極に供給されるガスの混合を防止するためには気体透過率も重要であり、その他燃料電池の作動環境及び運転条件による耐食性及び強度などの特性も要求される。
【０００５】
現在、開発及び商用されている燃料電池分離板の素材は、黒鉛、黒鉛と樹脂の複合材、またはステンレススチールやアルミニウムなどの金属が主に用いられている。
【０００６】
このような分離板を用いて製造した１つのセルにおいて、電極反応により発生する電圧は、分離板の材質や面積に関わらず、一定値を保持する反面、電流は触媒と反応する面積に比例するため、燃料電池の出力は分離板の面積に応じて変わるといえる。したがって、出力を高めるためには、燃料電池分離板の大面積化も必須不可欠なものである。しかし、大面積化による成形及び加工の困難、製造装備の大面積化によるコストアップの問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】韓国特許登録第６１５１０５号（２００６年８月１６日登録）
【特許文献２】韓国特許登録第８３４６０７号（２００８年５月２７日登録）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の目的は、燃料電池の出力特性を向上させる燃料電池用分離板及びその製造方法を提供することにある。
【０００９】
本発明の他の目的は、前記分離板を含む燃料電池を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記目的を達成するために、本発明の一実施例によれば、複数の通電部と、前記通電部の間に介在される絶縁部と、を含み、前記通電部は炭素系微粒子が分散されている第１ポリマーマトリックスを含み、前記絶縁部は絶縁性無機微粒子が分散されている第２ポリマーマトリックスを含む燃料電池用分離板を提供する。
【００１１】
前記絶縁性無機微粒子は、アルミニウムオキシド、マグネシウムオキシド、カルシウムオキシド、二酸化チタン、チタン酸バリウム、シリカ、マイカ、タルク、カオリン、ガラス粉末、カルシウムカーボネイト、石英、及びこれらの混合物からなる群より選択されてもよい。
【００１２】
前記絶縁性無機微粒子は１〜１００μｍの平均粒径を有するものであり得る。
【００１３】
前記絶縁性無機微粒子は第２ポリマー１００重量部に対して１０〜１０００重量部あり得る。
【００１４】
前記炭素系微粒子は、炭素粉末、黒鉛、カーボンブラック、アセチレンブラック、ケッチェンブラック、デンカブラック、活性炭素、カーボンナノチューブ、カーボンナノファイバー、カーボンナノワイヤー、カーボンナノホーン（ｃａｒｂｏｎ  ｎａｎｏ−ｈｏｒｎ）、カーボンナノリング（ｃａｒｂｏｎ  ｎａｎｏ  ｒｉｎｇ）、及びこれらの混合物からなる群より選択されてもよい。
【００１５】
前記炭素系微粒子は１〜２００μｍの平均粒径を有するものであり得る。
【００１６】
前記炭素系微粒子は第１ポリマー１００重量部に対して１０〜１０００重量部であり得る。
【００１７】
前記第１及び第２ポリマーマトリックスは熱硬化性樹脂を含むことができる。
【００１８】
前記第１及び第２ポリマーマトリックスは、エポキシ樹脂、メラミン樹脂、ウレア樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、アルキド樹脂、ケイ素樹脂、フェノール樹脂、ポリウレタン樹脂及びポリイミド樹脂からなる群より選択される熱可塑性樹脂を含むことができる。
【００１９】
前記分離板は前記通電部と絶縁部を３６：１〜７：３の重量比で含むことができる。
【００２０】
本発明の他の一実施例によれば、熱硬化性樹脂、絶縁性無機微粒子、硬化剤、及び硬化促進剤を含む絶縁部形成用組成物と、熱硬化性樹脂、炭素系微粒子、硬化剤、及び硬化促進剤を含む通電部形成用組成物と、をそれぞれ製造する段階と、前記絶縁部形成用組成物及び通電部形成用組成物を同時に圧縮成形する段階と、を含む燃料電池用分離板の製造方法を提供する。
【００２１】
前記絶縁部形成用組成物において、前記熱硬化性樹脂及び硬化剤は固相粒子であり得る。
【００２２】
前記絶縁部形成用組成物の製造段階は、熱硬化性樹脂、硬化剤、及び硬化促進剤を混合して混合物を製造する段階及び前記混合物を粉砕して絶縁性無機微粒子と混合する段階を含むことができる。
【００２３】
前記絶縁部形成用組成物において、前記絶縁性無機微粒子は熱硬化性樹脂１００重量部に対して１０〜１０００重量部であり得る。
【００２４】
前記絶縁部形成用組成物において、前記硬化剤は熱硬化性樹脂１００重量部に対して３０〜７０重量部であり得る。
【００２５】
前記絶縁部形成用組成物において、前記硬化促進剤は熱硬化性樹脂１００重量部に対して０．５〜８重量部であり得る。
【００２６】
本発明のまた他の一実施例によれば、前記分離板を含む燃料電池を提供する。
【００２７】
その他、本発明の実施例の具体的な事項は以下の詳細な説明に含まれている。
【発明の効果】
【００２８】
本発明による燃料電池用分離板は、低いガス透過度及び優れた電気絶縁性を有する絶縁部と、優れた強度特性と伝導性を有する通電部と、を含むことにより、燃料電池への適用時に１つのセルで発生する電圧を増加させ、その結果、同じ面積に対して発生する出力を顕著に増加させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の一実施例による燃料電池用分離板の構造図である。
【図２】本発明の他の一実施例による燃料電池用分離板の構造図である。
【図３】本発明のまた他の一実施例による燃料電池用分離板の構造図である。
【図４】実施例１により製造された燃料電池用分離板の表面の一部を撮影した写真である。
【図５】実施例１により製造された燃料電池用分離板の電気伝導度を測定した結果を示すグラフである。
【図６】実施例１から３により製造された燃料電池用分離板の屈曲強度を測定した結果を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
以下、本発明の実施例を詳細に説明する。ただし、これは例示のためのものであり、これによって本発明が制限されることはなく、本発明は、後述する請求項の範疇により定義される。
【００３１】
本発明は、燃料電池用分離板の一部分を絶縁素材と樹脂の複合材を用いて成形、製造することにより、１つのセルで発生する電圧を増加させることにより、同じ面積に対して発生する燃料電池の出力を向上させることを特徴とする。
【００３２】
すなわち、本発明の一実施例による燃料電池用分離板は、複数の通電部、及び前記通電部の間に介在される絶縁部を含み、前記通電部は炭素系微粒子が分散されている第１ポリマーマトリックスを含み、前記絶縁部は絶縁性無機微粒子が分散されている第２ポリマーマトリックスを含む。
【００３３】
図１は、本発明の一実施例による燃料電池用分離板の構造図である。図１は、本発明を説明するための一例であるが、本発明が図１により限定されることはない。
【００３４】
以下、図１を参照して説明する。前記燃料電池用分離板１０は複数の通電部１１、及び前記通電部の間に介在される絶縁部１２を含む。
【００３５】
前記絶縁部１２は、熱硬化性樹脂の架橋結合により形成された第２ポリマーマトリックス１２ｂと前記第２ポリマーマトリックス１２ｂに分散されている絶縁性無機微粒子１２ａを含む。
【００３６】
前記第２ポリマーマトリックスを形成する第２ポリマーは、ポリマーマトリックスを形成すると共にバインダーの役割をする。前記第２ポリマーとして熱硬化性樹脂を使用できるが、具体的にはエポキシ樹脂、メラミン樹脂、ウレア樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、アルキド樹脂、ケイ素樹脂、フェノール樹脂、ポリウレタン樹脂、及びポリイミド樹脂からなる群より選択される。
【００３７】
前記絶縁性無機微粒子１２ａは、絶縁性、耐食性、低い気体透過度と成形性、強度及び周辺部との接着性などの物性を考慮して選択することが好ましい。本発明で使用可能な絶縁性無機微粒子１２ａは、アルミニウムオキシド（Ａｌ２Ｏ３）、マグネシウムオキシド、カルシウムオキシド、二酸化チタン、チタン酸バリウムなどの金属酸化物；シリカ（ｓｉｌｉｃａ）、マイカ（ｍｉｃａ）、タルク（ｔａｌｃ）、カオリン（ｋａｏｌｉｎ）、ガラス粉末（ｇｌａｓｓ  ｐｏｗｄｅｒ）、カルシウムカーボネイト（ＣａＣＯ３）、石英（ｑｕａｒｔｚ）などの無機粒子；及びこれらの混合物からなる群より選択される。
【００３８】
また、前記絶縁性無機微粒子１２ａの粒子大きさは用途及び特性に応じて適切に調節できるが、具体的には１〜１００μｍの平均粒径を有することが好ましい。より好ましくは２５〜７５μｍの平均粒径を有することがよい。
【００３９】
前記絶縁性無機微粒子１２ａは、第２ポリマー１００重量部に対して１０〜１０００重量部であることが好ましい。絶縁性無機微粒子の含量が１０重量部未満であれば、成形が容易でなく、１０００重量部を超えると、気体透過性が減少する。より好ましくは１００〜５００重量部であることがよい。
【００４０】
前記通電部１１は、熱硬化性樹脂の架橋結合により形成された第１ポリマーマトリックス１１ｂ、及び前記第１ポリマーマトリックス１１ｂに分散されて存在する炭素系微粒子１１ａを含む。また、前記通電部１１と膜電極アセンブリーが接する面には流路チャンネル（図示せず）が形成されている。
【００４１】
前記第１ポリマーマトリックス１１ｂを構成する第１ポリマーは熱硬化性樹脂を使用でき、前記熱硬化性樹脂は上述した通りである。
【００４２】
前記炭素系微粒子１１ａは、炭素粉末、黒鉛、カーボンブラック、アセチレンブラック、ケッチェンブラック、デンカブラック、スーパーＰ、活性炭素、カーボンナノチューブ、カーボンナノファイバー、カーボンナノワイヤー、カーボンナノホーン（ｃａｒｂｏｎ  ｎａｎｏ−ｈｏｒｎ）、カーボンナノリング（ｃａｒｂｏｎ  ｎａｎｏ  ｒｉｎｇ）、及びこれらの混合物からなる群より選択される。
【００４３】
また、前記炭素系微粒子１１ａは１〜２００μｍの平均粒径を有することが好ましい。炭素系微粒子の粒子大きさが２００μｍを超えると、成形及び密閉に不利である。より好ましくは１〜１００μｍの平均粒径を有することがよい。
【００４４】
また、前記炭素系微粒子１１ａは第１ポリマー１００重量部に対して１０〜１０００重量部であることが好ましい。炭素系微粒子の含量が１０重量部未満であれば成形が容易でなく、１０００重量部を超えると気体透過性が減少する。より好ましくは１００〜５００重量部であることがよい。
【００４５】
図１では４つの通電部１１の間に絶縁部１２が十字架の形状で介在されている分離板が示されているが、通電部１１の数及び絶縁部１２の形態は特に限定されることはない。
【００４６】
具体的に、本発明による分離板は、燃料電池の規模などを考慮して２つ以上の通電部を含むことができる。また、前記絶縁部は前記通電部の間にフィルム状に介在されてもよく、十字架状、「井」字状などの様々なチャンネル形状を有してもよい。
【００４７】
図２及び図３は、本発明の一実施例による燃料電池用分離板の模式図である。本発明による燃料電池用分離板２０，３０は、図２に示すように３つの通電部２１の間に２つのフィルム状の絶縁部２２が介在されている構造であってもよく、図３に示すように９つの通電部３１の間に絶縁部３２が「井」字状に介在されている構造であってもよい。
【００４８】
本発明による分離板は、通電部の範囲が広いほど触媒と反応する面積が増加して燃料電池の出力を高める反面、通電部の範囲が広すぎ、絶縁部の面積が小さすぎる場合、成形の困難により絶縁効果が得られないこともある。したがって、前記通電部と絶縁部を３６：１〜７：３の重量比で含むことが好ましい。前記含量比の範囲を外れて通電部に対する絶縁部の含量が高すぎると、通電面積が減少して好ましくなく、通電部に対する絶縁部の含量が低すぎると、絶縁部による効果が得られない虞がある。
【００４９】
上述した構造を有する燃料電池用分離板は、熱硬化性樹脂、絶縁性無機微粒子、硬化剤、及び硬化促進剤を含む絶縁部形成用組成物と、熱硬化性樹脂、炭素系微粒子、硬化剤、及び硬化促進剤を含む通電部形成用組成物と、を製造する段階と、前記絶縁部形成用組成物及び通電部形成用組成物を同時に圧縮成形する段階と、を含む燃料電池用分離板の製造方法により製造される。
【００５０】
以下、各段階を説明すると、先ず、熱硬化性樹脂、絶縁性無機微粒子、硬化剤、及び硬化促進剤を含む絶縁部形成用組成物と、熱硬化性樹脂、炭素系微粒子、硬化剤、及び硬化促進剤を含む通電部形成用組成物と、をそれぞれ製造する。
【００５１】
前記絶縁性形成用組成物は、熱硬化性樹脂、硬化剤、及び硬化促進剤の混合物を絶縁性無機微粒子と混合して製造する。
【００５２】
前記混合工程は、乾式混合または湿式（液相）混合などの通常の方法で実施してもよいが、工程の容易性から乾式混合工程で実施することが好ましい。したがって、前記熱硬化性樹脂及び硬化剤は固相のものを用いることが好ましい。
【００５３】
また、前記絶縁性無機微粒子との混合前に、熱硬化性樹脂、硬化剤、及び硬化促進剤の混合物に対して粉砕工程をさらに選択して実施してもよい。
【００５４】
前記粉砕工程により、熱硬化性樹脂及び硬化剤の粒子大きさを絶縁性無機微粒子の粒子大きさと同等水準となるように調節できるが、それによって、より均質な混合が可能となり、また、成形時の速い硬化反応を誘導することができる。
【００５５】
前記絶縁部形成用組成物の製造時に用いられる熱硬化性樹脂及び絶縁性無機微粒子の種類及び含量は上述した通りである。
【００５６】
前記硬化剤は、通常、熱硬化性樹脂の硬化のために用いられるものであれば特に制限はなく、具体的にはアミン系化合物、ジアミン系化合物、ポリアミン系化合物、ポリアミド系化合物またはフェノール樹脂などを用いることができる。
【００５７】
前記硬化剤は絶縁部形成用熱硬化性樹脂１００重量部に対して３０〜７０重量部であることが好ましい。硬化剤の含量が３０重量部未満であれば未反応の熱硬化性樹脂が生じることがあり、７０重量部を超えると硬化剤の一部が反応しないことがある。
【００５８】
前記硬化促進剤は、樹脂の硬化時間を短縮させる役割をするもので、具体的にトリフェニルホスフィン（ｔｒｉｐｈｅｎｙｌｐｈｏｓｐｈｉｎｅ：ＴＰＰ）ジアミノジフェニルスルホン（ｄｉａｍｉｎｏｄｉｐｈｅｎｙｌｓｕｌｆｏｎｅ：ＤＤＳ）、第３級アミン、イミダゾール系などの塩基性化合物を用いることができる。
【００５９】
前記硬化促進剤は、絶縁部形成用熱硬化性樹脂１００重量部に対して０．５〜８重量部であることが好ましい。硬化促進剤の含量が０．５重量部未満であれば可使時間が長くなって作業には容易であるが硬化速度が遅くて成形時間が長くなり、８重量部を超えると可使時間が短く、硬化速度が速くなって成形が困難である。
【００６０】
前記絶縁部形成用組成物の他、熱硬化性樹脂、炭素系微粒子、硬化剤、及び硬化促進剤を混合して通電部形成用組成物を製造する。
【００６１】
前記混合工程は、前記絶縁部形成用組成物の製造時と同様に、熱硬化性樹脂、硬化剤、及び硬化促進剤を混合した後、炭素系微粒子と混合する方法を実施してもよい。前記混合工程は乾式または湿式（液相）混合方法で実施してもよいが、湿式混合をする場合、溶剤はアセトンなどの有機溶媒を用いることができる。
【００６２】
また、炭素系微粒子との混合前に熱硬化性樹脂及び硬化剤が炭素系微粒子とほぼ同様の粒子大きさを有するように熱硬化性樹脂、硬化剤、及び硬化促進剤の混合物に対する粉砕工程をさらに選択して実施してもよい。
【００６３】
前記熱硬化性樹脂及び炭素系微粒子の種類及び含量は上述した通りであり、前記硬化剤及び硬化促進剤の具体的な種類及び含量は絶縁部形成用組成物の製造で説明した通りである。
【００６４】
前記絶縁部形成用組成物及び通電部形成用組成物は、燃料電池用分離板の性能向上及び製造工程の容易性など、その目的に応じて添加剤をさらに含んでもよい。
【００６５】
次に、前記製造された絶縁部形成用組成物及び通電部形成用組成物を同時に圧縮成形機に入れて圧縮成形して燃料電池用分離板を製造する。
【００６６】
前記圧縮成形工程は通常の方法により実施でき、好ましくは１３０〜１７０℃の温度で１０〜２００ｋｇ／ｃｍ２の圧力を加えて実施することができる。
【００６７】
圧縮成形時の温度及び圧力が前記範囲を外れる場合は成形及び硬化に好ましくない。
【００６８】
また、前記圧縮成形工程により燃料電池用分離板に流路チャンネルが同時に形成される。
【００６９】
上述した製造方法により製造された燃料電池用分離板は、低いガス透過度及び優れた電気絶縁性を有する絶縁部と、優れた強度特性と伝導性を有する通電部を含むことにより、燃料電池への適用時に１つのセルで発生する電圧を増加させて同じ面積に対して発生する出力を顕著に向上させることができる。
【００７０】
したがって、本発明のまた他の一実施例によれば前記分離板を含む燃料電池を提供する。
【００７１】
詳細には、前記燃料電池は燃料と酸化剤の電気化学的反応により電気を生成するスタック、燃料を前記電気発生部に供給する燃料供給部、及び酸化剤を前記電気発生部に供給する酸化剤供給部を含み、前記スタックは互いに対向して位置するアノード電極とカソード電極、及び前記アノード電極とカソード電極との間に位置する高分子電解質膜を含む膜電極アセンブリーと、前記膜電極アセンブリーの両面に位置するセパレーターと、を含む単位セルを少なくとも１つ以上含む。
【００７２】
前記燃料電池の各構成部は通常の燃料電池の構成によるもので、その具体的な記載は省略する。
【００７３】
以下、本発明が属する技術分野で通常の知識を有する者が容易に実施するように本発明の実施例について詳細に説明する。しかし、本発明は、様々な形態で実現してもよく、ここで説明する実施例に限定されることはない。
【実施例】
【００７４】
製造例：燃料電池用分離板の製造
（実施例１）
熱硬化性樹脂としてエポキシ樹脂の固相粒子１００重量部に対して、硬化剤としてフェノール樹脂６０重量部及び硬化促進剤としてＴＰＰ３重量部を混合機で乾式混合し、粉砕機を用いて５０μｍ以上の粒子大きさを有するように粉砕した。次に、得られた混合粉砕物を、絶縁性無機微粒子として平均粒径５０μｍのＡｌ２Ｏ３４００重量部と乾式混合して絶縁部形成用組成物を製造した。
【００７５】
さらに熱硬化性樹脂としてエポキシ樹脂の固相粒子１００重量部に対して、硬化剤としてフェノール樹脂６０重量部及び硬化促進剤としてＴＰＰ３重量部を、溶剤のアセトン２００重量部を加えて撹拌器で撹拌し、炭素系微粒子として粒子大きさ２０〜１００μｍの黒鉛５００重量部とニーダーを用いて混合及び乾燥して通電部形成用組成物を製造した。
【００７６】
次に、製造された絶縁部形成用組成物２５重量部及び通電部形成用組成物７５重量部を成形機に同時に投入し、１５０℃の温度で圧縮成形して２つの通電部の間に絶縁部がフィルム状に介在された厚さ０．５〜３ｍｍの燃料電池用分離板を製造した。
【００７７】
（実施例２及び３）
前記実施例１で絶縁性無機微粒子としてＡｌ２Ｏ３の代りにシリカサンド及びガラス粉末をそれぞれ用いることを除いては、前記実施例１と同じ方法で燃料電池用分離板を製造した。
【００７８】
（比較例１）
熱硬化性樹脂としてエポキシ樹脂の固相粒子１００重量部に対して、硬化剤としてフェノール樹脂６０重量部及び硬化促進剤としてＴＰＰ３重量部を、溶剤のアセトン２００重量部を用いて撹拌器で撹拌し、炭素系微粒子として平均粒径２０〜１００μｍの黒鉛５００重量部とニーダーを用いて混合及び乾燥し、１５０℃の温度で圧縮成形して厚さ０．５〜３ｍｍの燃料電池用分離板を製造した。
【００７９】
試験例１：燃料電池用分離板の物性評価
前記実施例１により製造された燃料電池用分離板の表面を観察し、その結果を図４に示す。
【００８０】
図４に示すように、絶縁性無機微粒子を含む絶縁部が導電性炭素材料を含む通電部の間にフィルム状に形成されていることを確認した。
【００８１】
前記実施例１から３及び比較例１により製造された燃料電池用分離板に対して電気伝導度及び屈曲強度を測定した。
【００８２】
電気伝導度は４ポイントプローブ（４  ｐｏｉｎｔ  ｐｒｏｂｅ）により測定された抵抗値を用いて平均電気伝導度を評価し、屈曲強度はＡＳＴＭ  Ｄ７９０により測定した。その結果を図５及び図６にそれぞれ示す。
【００８３】
図５は、実施例１により製造された燃料電池用分離板の電気伝導度を測定した結果を示すグラフであり、図６は、実施例１から３により製造された燃料電池用分離板の屈曲強度を測定した結果を示すグラフである。
【００８４】
図５に示すように、実施例１により製造された燃料電池用分離板の電気伝導度の測定結果、分離板の中央部分の絶縁部では電気が流れておらず、絶縁部を除いた通電部での電気伝導度は比較例１の分離板と同等水準であることが分かった。また、図６に示すように、絶縁性無機微粒子の種類を変えて製造した実施例１から３の分離板は比較例１の分離板に比べて同等水準以上の優れた屈曲強度が得られた。
【００８５】
試験例２：燃料電池の性能評価
前記実施例１から３及び比較例１により製造された分離板を積層してスタックを製造し、製造されたスタックに対して出力特性を評価した。
【００８６】
前記スタックではＧＯＲＥ社の膜電極アセンブリーを用い、膜電極アセンブリーの両側に前記実施例１から３及び比較例１により製造された分離板をそれぞれ位置させて締結することでスタックを製造した。製造されたスタックを燃料電池の性能試験装置（Ｈｙｄｒｏｇｅｎｉｃ社）に装着し、６０〜８０℃の条件下で水素を陰極側に、空気を陽極側にそれぞれ供給して燃料電池の性能を測定した。
【００８７】
その結果、実施例１から３の分離板を含むスタックは、比較例１の分離板を含むスタックに比べて平均１．０４倍増加した出力特性が得られた。このような実験結果から、本発明による実施例１から３の分離板は、絶縁部を含んでいるにもかかわらず、燃料電池の適用時に出力特性を改善させることを確認した。
【００８８】
以上、本発明の好ましい実施例について詳細に説明したが、本発明の権利範囲はこれに限定されることはなく、次の請求範囲で定義している本発明の基本概念を用いた当業者の種々の変形及び改良形態も本発明の権利範囲に属するものである。
【符号の説明】
【００８９】
１０、２０、３０  燃料電池用分離板
１１、２１、３１  通電部
１１ａ  炭素系微粒子
１１ｂ  第１ポリマーマトリックス
１２、２２、３２  絶縁部
１２ａ  絶縁性無機微粒子
１２ｂ  第２ポリマーマトリックス
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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