燃料電池用分隔件的制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及燃料電池用分隔件。
【背景技術】
[0002]例如，固體高分子型燃料電池具有層疊有發(fā)揮發(fā)電功能的多個單電池的結構。該單電池分別具有膜電極接合體(MEA)，膜電極接合體(MEA)包含夾持高分子電解質膜的一對(陽極、陰極)催化劑層(也稱作“電極催化劑層”)、以及進一步夾持催化劑層并用于使供給氣體分散的一對(陽極、陰極)氣體擴散層(GDL)。而且，各單電池所具有的MEA經(jīng)由分隔件與鄰接的單電池的MEA電連接。通過這樣地單電池被層疊/連接，來構成燃料電池組。而且，該燃料電池組能夠作為可用于各種用途的發(fā)電單元發(fā)揮功能。
[0003]在上述燃料電池組中，分隔件通常除了如上所述發(fā)揮將相鄰的單電池彼此電連接的功能之外，還在分隔件的與MEA相對的表面設有氣體流路。該氣體流路作為用于分別向陽極和陰極供給燃料氣體和氧化劑氣體的氣體供給單元發(fā)揮功能。
[0004]另外，在構成如上所述的燃料電池組的各單電池的分隔件中，在該分隔件的周緣的端子安裝部安裝有電池監(jiān)測器的端子(電池監(jiān)測器端子)。該電池監(jiān)測器端子不僅監(jiān)視運轉期間的燃料電池單元的發(fā)電狀況并對其進行輸出控制，而且還承擔通過監(jiān)視異常的燃料電池單元來通知需要維護這樣極其重要的作用。
[0005]在該端子安裝部處，需要向電池監(jiān)測器端子良好且長期地導通發(fā)電電氣，因此被要求優(yōu)秀的導電性和高耐久性。于是，例如，在下述專利文獻I中，提出了在分隔件的端子安裝部形成由石墨化了的碳構成的碳層(導電性碳膜)的技術。
[0006]【現(xiàn)有技術文獻】
[0007]【專利文獻】
[0008]【專利文獻I】日本特開2012— 099386號公報

【發(fā)明內容】

[0009]發(fā)明要解決的問題
[0010]對于上述專利文獻I所記載的分隔件，在分隔件的端子安裝部形成有導電性碳膜，可確保良好的導電性，但是，沒有從分隔件的端子安裝部的反復插拔性、與電池監(jiān)測器端子的接點部分的耐久性的角度出發(fā)進行考慮。因此，在電池監(jiān)測器端子插拔時產(chǎn)生了發(fā)生導電性碳膜的剝離和/或破損。這樣，在現(xiàn)有的分隔件中，仍然存在應該改善的課題。
[0011]本發(fā)明是鑒于上述課題而完成的，其目的在于提供能夠抑制在電池監(jiān)測器端子插拔時發(fā)生導電性碳膜的剝離和/或破損的燃料電池用分隔件。
[0012]用于解決問題的手段
[0013]為了解決上述問題，本發(fā)明涉及的燃料電池用分隔件用于作為燃料電池的發(fā)電要素的單電池，其特征在于，具備:端子連接設置面，設置于分隔件主體中參與發(fā)電的發(fā)電區(qū)域以外的區(qū)域，供能夠檢測所述單電池的電壓的電池監(jiān)測器端子連接；和導電性的碳薄膜層，形成于所述端子連接設置面，所述碳薄膜層的硬度為5GPa以上且1GPa以下。
[0014]在本發(fā)明涉及的燃料電池用分隔件中，將形成于供電池監(jiān)測器端子連接的端子設置面的導電性碳薄膜層的硬度規(guī)定為5GPa以上且1GPa以下。通過將碳薄膜層的硬度設為5GPa以上，可充分確保碳薄膜層的硬度。其結果，還能夠耐受來自外部的接觸和/或摩擦等沖擊，因此，例如，在電池監(jiān)測器端子30的插拔時(進行電池監(jiān)測器端子的卸下時)也能夠抑制碳薄膜層的剝離。另外，當碳薄膜層的硬度過高時，在電池監(jiān)測器端子的插拔時碳薄膜層容易發(fā)生破損，但是通過將碳薄膜層的硬度規(guī)定為1GPa以下，在電池監(jiān)測器端子的插拔時也能夠抑制碳薄膜層的破損。
[0015]另外，在本發(fā)明涉及的燃料電池用分隔件中，所述碳薄膜層的摩擦系數(shù)優(yōu)選為0.15以下。
[0016]發(fā)明效果
[0017]根據(jù)本發(fā)明，能夠提供能夠抑制在電池監(jiān)測器端子的插拔時產(chǎn)生的導電性碳膜的剝離和/或破損的燃料電池用分隔件。
【附圖說明】
[0018]圖1是示出具備應用了本發(fā)明的實施方式涉及的分隔件的單電池的燃料電池組的概略結構的說明圖。
[0019]圖2是示出本發(fā)明的實施方式涉及的分隔件的概略結構的俯視圖。
[0020]圖3是圖2所示的圓W的放大圖。
[0021]圖4是用于說明在圖2所示的分隔件連接電池監(jiān)測器端子的狀態(tài)的圖。
[0022]圖5是關于滑動次數(shù)和滑動阻力之間的關系將現(xiàn)有例和實施例進行比較的圖。
[0023]圖6是關于碳薄膜層的硬度和滑動阻力之間的關系將現(xiàn)有例和實施例進行比較的圖。
[0024]圖7是關于摩擦系數(shù)將現(xiàn)有例和實施例進行比較的圖。
[0025]圖8是關于楊氏模量將現(xiàn)有例和實施例進行比較的圖。
【具體實施方式】
[0026]以下參照附圖對本發(fā)明的實施方式進行說明。本發(fā)明通過以下的優(yōu)選實施方式進行說明，但能夠在不脫離本發(fā)明的范圍的情況下，通過多種方法進行變更，并且能夠利用本實施方式以外的其他的實施方式。因此，本發(fā)明的范圍內的所有的變更都被包含在權利要求書中。
[0027]圖1是示出具備應用了本發(fā)明的實施方式的分隔件的燃料電池單元(單電池)的燃料電池組的概略結構的說明圖。
[0028]燃料電池組100成為將作為發(fā)電元件的大量單電池10層疊的組結構。燃料電池組100具備所層疊的多個單電池10、氧化劑氣體供給歧管11、氧化劑氣體排出歧管12、燃料氣體供給歧管13、燃料氣體排出歧管14、冷卻介質供給歧管15以及冷卻介質排出歧管16。此外，在圖1的例子中，示出了燃料電池組100中單電池10的層疊部分，而省略其他部分。
[0029]各單電池10具備沿厚度方向形成的六個通孔，在單電池10被層疊的狀態(tài)下，通過這六個通孔，在燃料電池組100的內部形成上述的六個歧管11?16。此外，通孔、歧管的個數(shù)和形狀等不限于圖1所示的例子，它們的個數(shù)等可適當變更。
[0030]氧化劑氣體供給歧管11向各單電池10供給從未圖示的空氣壓縮機供給的作為氧化劑氣體的空氣。氧化劑氣體排出歧管12將在各單電池10中未被使用的剩余空氣(陰極偵■氣)排出。燃料氣體供給歧管13向各單電池10供給從未圖示的氫氣罐供給的作為燃料氣體的氫氣。燃料氣體排出歧管14將在各單電池10中未被使用的剩余氫氣(陽極側廢氣)排出。冷卻介質供給歧管15向各單電池10供給冷卻介質。冷卻介質排出歧管16將在各單電池10中已使用的冷卻介質排出。
[0031]接下來，對本發(fā)明的實施方式涉及的分隔件進行說明。圖2是示出應用于圖1所示的單電池的分隔件的概略結構的俯視圖。
[0032]此外，上述單電池10至少包括膜電極接合體(圖示省略)和夾持該膜電極接合體的一對分隔件1(參照圖2)等。膜電極接合體由電解質膜和從兩面夾著該電解質膜的一對電極構成，一個電極(陽極)被供給作為燃料氣體的氫氣，另一個電極(陰極)被供給空氣等氧化劑氣體。通過這些氫氣和氧化劑氣體在膜電極接合體內發(fā)生電化學反應，獲得單電池10的電動勢。
[0033]對分隔件I (分隔件主體)進行說明。如圖2所示，分隔件I具有矩形的外形形狀。作為分隔件I的材料，例如，可采用不銹鋼(SUS)和/或鈦等金屬制的薄板(分隔件基材2)。在分隔件I形成有在分隔件的厚度方向上貫通的上述的歧管11?16。
[0034]對分隔件I進一步進行說明。分隔件I的中央部成為與單電池10的發(fā)電部相對應的發(fā)電區(qū)域Al (圖2的虛線框內區(qū)域)，該發(fā)電區(qū)域Al的周圍成為非發(fā)電區(qū)域A2 (圖2的Al虛線框外區(qū)域)，在該非發(fā)電區(qū)域A2設置有上述的歧管11?16用的開口。具體而言，11是形成氧化劑氣體供給歧管的開口，12是形成氧化劑氣體排出歧管的開口，13是形成燃料氣體供給歧管的開口，14是形成燃料氣體排出歧管的開口，15是形成冷卻介質供給歧管的開口，16是形成冷卻介質排出歧管的開口。此外，在分隔件I形成的歧管用的開口的個數(shù)和/或形狀不限于圖2所示的例子，能夠適當變更。另外，圖2所示的Al的區(qū)域相當于本發(fā)明中的分隔件主體中參與發(fā)電的發(fā)電區(qū)域。
[0035]在上述發(fā)電區(qū)域Al和非發(fā)電區(qū)域A2中，如圖2所示，形成有導電性優(yōu)異的碳薄膜層C。作為該碳薄膜層C的形成方法，例如，可列舉出基于CVD法的表面處理(非晶碳)。通過如此實施表面處理，與用于分隔件基材2的鈦相比，碳薄膜層C的硬度提高，并且摩擦系數(shù)減小，因此電池監(jiān)測器端子30 (參照圖4)的插入性提高。
[0036]對設置在上述非發(fā)電區(qū)域A2的一部分的端子安裝部A21以及與該端子安裝部A21連接的電池監(jiān)測器端子30進行說