发明名称 节网补强之燃料电池分隔板
摘要 本发明揭示一种使用于燃料电池中之分隔板。该分隔板系由使用导电性薄筛网或筛板补强之导电性聚合物复合材料制得。此等分隔板具有较高之挠曲强度,因此该板可薄至2.6毫米以下。该分隔板系藉着混合且调配聚合物与导电性填料以形成均匀掺合物,并将该掺合物模制成导电性分隔板而制得,其中该导电性聚合物复合材料系使用导电性筛网或网板补强。
申请公布号 TWI241732 申请公布日期 2005.10.11
申请号 TW091135547 申请日期 2002.12.09
申请人 杜邦公司 发明人 尤齐 凯;狄夫亚 丘普拉;拉林 哥夫洛;约翰C. 费雪
分类号 H01M2/14 主分类号 H01M2/14
代理机构 代理人 陈长文 台北市松山区敦化北路201号7楼
主权项 1.一种燃料电池分隔板,其特征为包括以导电性筛网或筛板补强之导电性聚合物复合材料。2.如申请专利范围第1项之分隔板,其中该导电性筛网系由金属或其合金制得,其系选自由铁、普通钢、不锈钢、铜、铝、银、镍、黄铜、青铜、金、钛及铂所组成之群,或由非金属导电性材料制得,其系选自由碳、石墨及导电性陶瓷所组成之群。3.如申请专利范围第1项之分隔板,其中该导电性筛网系具有介于约22至约600600范围内之每线性英寸网目数目。4.如申请专利范围第1项之分隔板,其中该导电性筛网系具有介于约1212至约6060范围内之每线性英寸网目数目。5.如申请专利范围第1项之分隔板,其中该导电性筛网系具有介于约0.001英寸至约0.1英寸范围内之总厚度。6.如申请专利范围第1项之分隔板,其中该导电性筛网系具有介于约0.006英寸至约0.015英寸范围内之总厚度。7.如申请专利范围第1项之分隔板,其中该导电性筛网系具有以整体筛网尺寸计介于约10百分比至约90百分比范围内之开口面积。8.如申请专利范围第1项之分隔板,其中该导电性筛网系具有以整体筛网尺寸计介于约30百分比至约80百分比范围内之开口面积。9.如申请专利范围第1项之分隔板,其中该导电性聚合物复合材料系包含聚合物及导电性填料。10.如申请专利范围第9项之分隔板,其中该聚合物系选自由热塑性、热固性及弹性树脂所组成之群。11.如申请专利范围第9项之分隔板,其中该聚合物系选自由液晶聚合物、聚偏二氟乙烯、聚苯醚、氟聚合物树脂、氟弹料、四氟乙烯与全氟丙烯之共聚物、四氟乙烯与全氟烷基乙烯基醚之共聚物、乙烯与四氟乙烯之共聚物、聚氯三氟乙烯等、聚烯烃、环烯烃共聚物、使用金属错合物触媒制得之共聚物、聚醯胺、热塑性可加工之聚胺基甲酸醋、聚矽酮、酚醛清漆树脂、聚芳硫醚、聚芳醚酮--根据DIN 51 005测得之永久性耐温性至少80℃、具有聚亚乙烯及环烯烃基质之聚合物、聚酯、聚(酯-醯胺)、聚(酯-醯亚胺)、聚甲亚胺、两种或多种芳族热塑性液晶聚合物之掺合物、及芳族热塑性液晶聚合物与一或多种非芳族热塑性液晶聚合物之掺合物,其中该芳族热塑性液晶聚合物系为连续相。12.如申请专利范围第9项之分隔板,其中该导电性填料系选自由导电性石墨粉末、石墨纤维、碳黑、碳纤维、导电性陶瓷填料、金属填料、涂覆金属之填料、固有导电性之聚合物及其混合物所组成之群。13.如申请专利范围第12项之分隔板,其中该导电性石墨粉末及石墨纤维系为天然或合成石墨。14.如申请专利范围第9项之分隔板,其中该导电性聚合物复合材料系包含由约10重量百分比至约50重量百分比之塑料,及由约50重量百分比至约90重量百分比之导电性填料。15.如申请专利范围第9项之分隔板,其中该导电性聚合物复合材料系包含由约20重量百分比至约30重量百分比之塑料,及由约70重量百分比至约80重量百分比之导电性填料。16.如申请专利范围第9项之分隔板,其中该导电性填料系包含以该导电性填料成份之总重计由约70重量百分比至约100重量百分比之石墨粉末及由约0重量百分比至约30重量百分比之石墨纤维。17.如申请专利范围第1项之分隔板,其中该导电性筛网系具有大于、等于或小于该分隔板之宽度及长度的宽度及长度。18.如申请专利范围第1项之分隔板,其中该导电性筛网系完全包埋于该导电性聚合物复合材料内。19.如申请专利范围第1项之分隔板,其中该分隔板系具有低于约0.5欧姆厘米之体电阻系数,及小于约2.6毫米之厚度。20.一种制造供燃料电池使用之导电性分隔板的方法,其中该分隔板系包括导电性聚合物复合材料及导电性筛网或筛板,该方法系包括下列步骤:(a)混合且调配聚合物及导电性填料,以形成均匀掺合物(亦称为复合材料),及(b)模制该掺合物以形成导电性分隔板,其中该导电性聚合物复合材料系使用导电性筛网或筛板补强。21.如申请专利范围第20项之方法,其中该调配系于介于约120℃至约400℃范围内之温度下完成。22.如申请专利范围第20项之方法,其中该调配系于介于约150℃至约350℃范围内之温度下完成。23.如申请专利范围第20项之方法,其中该模制系于介于约120℃至约400℃范围内之温度下及介于约200psi至6000psi之压力完成。24.如申请专利范围第20项之方法,其中该模制系于介于约150℃至约350℃范围内之温度下及介于约500psi至2000psi之压力完成。25.如申请专利范围第20项之方法,其中该模制步骤(b)系包括下列步骤:(a)将该掺合物预先模制成两个预先模制之板,(b)将该导电性筛网放置于该两预先模制之板之间,及(c)施加热及压力于该导电性筛网及两预先模制之板上,以形成导电性分隔板。26.如申请专利范围第20项之方法,其中该模制步骤(b)系包括下列步骤:(a)将第一层经调配之掺合物放置于压模槽中,(b)将该导电性筛网放置于该第一层上,(c)于该导电性筛网上放置第二层掺合物,(d)关上模具,及(e)施加热及压力于该模具,以形成该分隔板。27.如申请专利范围第20项之方法,其中该模制步骤系藉由选自由压缩模制、插入式压缩模制、注射模制、共注射模制、插入式注射模制、注射-压缩模制、反注射模制、压印、挤塑、共挤塑、递模、挤塑-转移-压制、轧压、涂覆及层积所组成之群的模制方法完成。28.如申请专利范围第20项之方法,其中该分隔板系具有低于约0.5欧姆厘米之体电阻系数,及小于约2.6毫米之厚度。29.如申请专利范围第20项之方法,其中该导电性筛网系由金属或其合金制得,选自由铁、普通钢、不锈钢、铜、铝、银、镍、黄铜、青铜、金、钛及铂所组成之群,或由非金属导电性材料制得,选自由碳、石墨及导电性陶瓷所组成之群。30.如申请专利范围第20项之方法,其中该导电性筛网系具有介于约22至约600600范围内之每线性英寸网目数目。31.如申请专利范围第20项之方法,其中该导电性筛网系具有介于约1212至约6060范围内之每线性英寸网目数目。32.如申请专利范围第20项之方法,其中该导电性筛网系具有介于约0.001英寸至约0.1英寸范围内之总厚度。33.如申请专利范围第20项之方法,其中该导电性筛网系具有介于约0.006英寸至约0.015英寸范围内之总厚度。34.如申请专利范围第20项之方法,其中该导电性聚合物复合材料系包含聚合物及导电性填料。35.如申请专利范围第34项之方法,其中该聚合物系选自由热塑性、热固性及弹性树脂所组成之群。36.如申请专利范围第34项之方法,其中该聚合物系选自由液晶聚合物、聚偏二氟乙烯、聚苯醚、氟聚合物树脂、氟弹料、四氟乙烯与全氟丙烯之共聚物、四氟乙烯与全氟烷基乙烯基醚之共聚物、乙烯与四氟乙烯之共聚物、聚氯三氟乙烯等、聚烯烃、环烯烃共聚物、使用金属错合物触媒制得之共聚物、聚醯胺、热塑性可加工之聚胺基甲酸酯、聚矽酮、酚醛清漆树脂、聚芳硫醚、聚芳醚酮--根据DIN 51 005测得之永久性耐温性至少80℃、具有聚亚乙烯及环烯烃基质之聚合物、聚酯、聚(酯-醯胺)、聚(酯-醯亚胺)、聚甲亚胺、两种或多种芳族热塑性液晶聚合物之掺合物、及芳族热塑性液晶聚合物与一或多种非芳族热塑性液晶聚合物之掺合物,其中该芳族热塑性液晶聚合物系为连续相。37.如申请专利范围第34项之方法,其中该导电性填料系选自由导电性石墨粉末、石墨纤维、碳黑、碳纤维、导电性陶瓷填料、金属填料、涂覆金属之填料、固有导电性之聚合物及其混合物所组成之群。38.如申请专利范围第37项之方法,其中该导电性石墨粉末及石墨纤维系为天然或合成石墨。39.如申请专利范围第34项之方法,其中该导电性聚合物复合材料系包含由约10重量百分比至约50重量百分比之塑料,及由约50重量百分比至约90重量百分比之导电性填料。40.如申请专利范围第34项之方法,其中该导电性聚合物复合材料系包含由约20重量百分比至约30重量百分比之塑料,及由约70重量百分比至约80重量百分比之导电性填料。41.如申请专利范围第39项之方法,其中该导电性填料系包含以该导电性填料成份之总重计由约70重量百分比至约100重量百分比之石墨粉末及由约0重量百分比至约30重量百分比之石墨纤维。42.如申请专利范围第20项之方法,其中该导电性筛网系具有大于、等于或小于该分隔板之宽度及长度的宽度及长度。43.如申请专利范围第20项之方法,其中该导电性筛网系完全包埋于该导电性聚合物复合材料内。44.如申请专利范围第20项之方法,其中该分隔板系具有低于约0.5欧姆厘米之体电阻系数,及小于约2.6毫米之厚度。图式简单说明:图1系为制造本发明较佳分隔板之第一种方法的示意图。图2系为制造本发明较佳分隔板之第二种方法的示意图。
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