燃料电池用分隔件的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及燃料电池用分隔件。
【背景技术】
[0002]例如，固体高分子型燃料电池具有层叠有发挥发电功能的多个单电池的结构。该单电池分别具有膜电极接合体(MEA)，膜电极接合体(MEA)包含夹持高分子电解质膜的一对(阳极、阴极)催化剂层(也称作“电极催化剂层”)、以及进一步夹持催化剂层并用于使供给气体分散的一对(阳极、阴极)气体扩散层(GDL)。而且，各单电池所具有的MEA经由分隔件与邻接的单电池的MEA电连接。通过这样地单电池被层叠/连接，来构成燃料电池组。而且，该燃料电池组能够作为可用于各种用途的发电单元发挥功能。
[0003]在上述燃料电池组中，分隔件通常除了如上所述发挥将相邻的单电池彼此电连接的功能之外，还在分隔件的与MEA相对的表面设有气体流路。该气体流路作为用于分别向阳极和阴极供给燃料气体和氧化剂气体的气体供给单元发挥功能。
[0004]另外，在构成如上所述的燃料电池组的各单电池的分隔件中，在该分隔件的周缘的端子安装部安装有电池监测器的端子(电池监测器端子)。该电池监测器端子不仅监视运转期间的燃料电池单元的发电状况并对其进行输出控制，而且还承担通过监视异常的燃料电池单元来通知需要维护这样极其重要的作用。
[0005]在该端子安装部处，需要向电池监测器端子良好且长期地导通发电电气，因此被要求优秀的导电性和高耐久性。于是，例如，在下述专利文献I中，提出了在分隔件的端子安装部形成由石墨化了的碳构成的碳层(导电性碳膜)的技术。
[0006]【现有技术文献】
[0007]【专利文献】
[0008]【专利文献I】日本特开2012— 099386号公报
【发明内容】
[0009]发明要解决的问题
[0010]对于上述专利文献I所记载的分隔件，在分隔件的端子安装部形成有导电性碳膜，可确保良好的导电性，但是，没有从分隔件的端子安装部的反复插拔性、与电池监测器端子的接点部分的耐久性的角度出发进行考虑。因此，在电池监测器端子插拔时产生了发生导电性碳膜的剥离和/或破损。这样，在现有的分隔件中，仍然存在应该改善的课题。
[0011]本发明是鉴于上述课题而完成的，其目的在于提供能够抑制在电池监测器端子插拔时发生导电性碳膜的剥离和/或破损的燃料电池用分隔件。
[0012]用于解决问题的手段
[0013]为了解决上述问题，本发明涉及的燃料电池用分隔件用于作为燃料电池的发电要素的单电池，其特征在于，具备:端子连接设置面，设置于分隔件主体中参与发电的发电区域以外的区域，供能够检测所述单电池的电压的电池监测器端子连接；和导电性的碳薄膜层，形成于所述端子连接设置面，所述碳薄膜层的硬度为5GPa以上且1GPa以下。
[0014]在本发明涉及的燃料电池用分隔件中，将形成于供电池监测器端子连接的端子设置面的导电性碳薄膜层的硬度规定为5GPa以上且1GPa以下。通过将碳薄膜层的硬度设为5GPa以上，可充分确保碳薄膜层的硬度。其结果，还能够耐受来自外部的接触和/或摩擦等冲击，因此，例如，在电池监测器端子30的插拔时(进行电池监测器端子的卸下时)也能够抑制碳薄膜层的剥离。另外，当碳薄膜层的硬度过高时，在电池监测器端子的插拔时碳薄膜层容易发生破损，但是通过将碳薄膜层的硬度规定为1GPa以下，在电池监测器端子的插拔时也能够抑制碳薄膜层的破损。
[0015]另外，在本发明涉及的燃料电池用分隔件中，所述碳薄膜层的摩擦系数优选为0.15以下。
[0016]发明效果
[0017]根据本发明，能够提供能够抑制在电池监测器端子的插拔时产生的导电性碳膜的剥离和/或破损的燃料电池用分隔件。
【附图说明】
[0018]图1是示出具备应用了本发明的实施方式涉及的分隔件的单电池的燃料电池组的概略结构的说明图。
[0019]图2是示出本发明的实施方式涉及的分隔件的概略结构的俯视图。
[0020]图3是图2所示的圆W的放大图。
[0021]图4是用于说明在图2所示的分隔件连接电池监测器端子的状态的图。
[0022]图5是关于滑动次数和滑动阻力之间的关系将现有例和实施例进行比较的图。
[0023]图6是关于碳薄膜层的硬度和滑动阻力之间的关系将现有例和实施例进行比较的图。
[0024]图7是关于摩擦系数将现有例和实施例进行比较的图。
[0025]图8是关于杨氏模量将现有例和实施例进行比较的图。
【具体实施方式】
[0026]以下参照附图对本发明的实施方式进行说明。本发明通过以下的优选实施方式进行说明，但能够在不脱离本发明的范围的情况下，通过多种方法进行变更，并且能够利用本实施方式以外的其他的实施方式。因此，本发明的范围内的所有的变更都被包含在权利要求书中。
[0027]图1是示出具备应用了本发明的实施方式的分隔件的燃料电池单元(单电池)的燃料电池组的概略结构的说明图。
[0028]燃料电池组100成为将作为发电元件的大量单电池10层叠的组结构。燃料电池组100具备所层叠的多个单电池10、氧化剂气体供给歧管11、氧化剂气体排出歧管12、燃料气体供给歧管13、燃料气体排出歧管14、冷却介质供给歧管15以及冷却介质排出歧管16。此外，在图1的例子中，示出了燃料电池组100中单电池10的层叠部分，而省略其他部分。
[0029]各单电池10具备沿厚度方向形成的六个通孔，在单电池10被层叠的状态下，通过这六个通孔，在燃料电池组100的内部形成上述的六个歧管11?16。此外，通孔、歧管的个数和形状等不限于图1所示的例子，它们的个数等可适当变更。
[0030]氧化剂气体供给歧管11向各单电池10供给从未图示的空气压缩机供给的作为氧化剂气体的空气。氧化剂气体排出歧管12将在各单电池10中未被使用的剩余空气(阴极侦■气)排出。燃料气体供给歧管13向各单电池10供给从未图示的氢气罐供给的作为燃料气体的氢气。燃料气体排出歧管14将在各单电池10中未被使用的剩余氢气(阳极侧废气)排出。冷却介质供给歧管15向各单电池10供给冷却介质。冷却介质排出歧管16将在各单电池10中已使用的冷却介质排出。
[0031]接下来，对本发明的实施方式涉及的分隔件进行说明。图2是示出应用于图1所示的单电池的分隔件的概略结构的俯视图。
[0032]此外，上述单电池10至少包括膜电极接合体(图示省略)和夹持该膜电极接合体的一对分隔件1(参照图2)等。膜电极接合体由电解质膜和从两面夹着该电解质膜的一对电极构成，一个电极(阳极)被供给作为燃料气体的氢气，另一个电极(阴极)被供给空气等氧化剂气体。通过这些氢气和氧化剂气体在膜电极接合体内发生电化学反应，获得单电池10的电动势。
[0033]对分隔件I (分隔件主体)进行说明。如图2所示，分隔件I具有矩形的外形形状。作为分隔件I的材料，例如，可采用不锈钢(SUS)和/或钛等金属制的薄板(分隔件基材2)。在分隔件I形成有在分隔件的厚度方向上贯通的上述的歧管11?16。
[0034]对分隔件I进一步进行说明。分隔件I的中央部成为与单电池10的发电部相对应的发电区域Al (图2的虚线框内区域)，该发电区域Al的周围成为非发电区域A2 (图2的Al虚线框外区域)，在该非发电区域A2设置有上述的歧管11?16用的开口。具体而言，11是形成氧化剂气体供给歧管的开口，12是形成氧化剂气体排出歧管的开口，13是形成燃料气体供给歧管的开口，14是形成燃料气体排出歧管的开口，15是形成冷却介质供给歧管的开口，16是形成冷却介质排出歧管的开口。此外，在分隔件I形成的歧管用的开口的个数和/或形状不限于图2所示的例子，能够适当变更。另外，图2所示的Al的区域相当于本发明中的分隔件主体中参与发电的发电区域。
[0035]在上述发电区域Al和非发电区域A2中，如图2所示，形成有导电性优异的碳薄膜层C。作为该碳薄膜层C的形成方法，例如，可列举出基于CVD法的表面处理(非晶碳)。通过如此实施表面处理，与用于分隔件基材2的钛相比，碳薄膜层C的硬度提高，并且摩擦系数减小，因此电池监测器端子30 (参照图4)的插入性提高。
[0036]对设置在上述非发电区域A2的一部分的端子安装部A21以及与该端子安装部A21连接的电池监测器端子30进行说