グラファイトバイポーラプレートの圧延工程

バイポーラプレート（集電板とも呼ばれる）は、燃料電池の重要な構成部品の一つです。燃料と酸化剤を分離し、ガスの侵入を防ぐ機能と、電流を集電・伝導し、高い導電性を持つ機能、そして設計・加工された流路によりガスを電極反応層へ均一に分配する機能など、様々な機能と特性を備えています。グラファイトバイポーラプレートには、様々な圧延工程があります。

1、多層板圧延法：

多層連続圧延機の作業工程：単板巻取棒から単板が引き出され、バインダー塗布ローラーを通して両面に接着剤が塗布されます。巻取ローラーと単板が一体となって三層厚板となり、ローラー間の隙間を一定の厚さに圧延します。その後、ヒーターに送り込み、加熱乾燥を行います。厚さ制御により、圧延機で所定の厚さに調整し、焙焼装置に送り込んで焙焼します。バインダーが炭化したら、最終的に加圧ローラーで成形します。

連続圧延法を用いると、厚さ0.6～2mmのフレキシブルグラファイト板をプレスできます。これは単層圧延機よりも優れていますが、板厚が厚いため、層間剥離という欠点があり、使用に支障をきたします。これは、プレス時に層間中央にガスが滞留し、層間の密着が阻害されるためです。改善策としては、プレス工程における排気ガスの問題を解決することが挙げられます。

単層板圧延は、加圧板が滑らかであるものの、厚すぎないようにする。成形品が厚すぎると、均一性と密度の確保が困難になる。厚板を製造するには、多層板を重ね合わせて圧延し、多層複合板とする。各層の間にバインダーを添加し、圧延する。成形後、加熱することでバインダーを炭化・硬化させる。多層板圧延法は、多層連続圧延機で行われる。

2、単層板連続圧延法：

ローラーの構造は、（１）ウォームグラファイト用ホッパー、（２）振動供給装置、（３）コンベアベルト、（４）４つの加圧ローラー、（５）一対のヒーター、（６）シート厚さ制御ローラー、エンボス加工またはパターン加工用ローラー、（８）およびロール、（９）切断ナイフ、（１０）完成品ロールで構成されています。

この圧延法は、柔軟なグラファイトをバインダーなしでシート状に圧縮することができ、プロセス全体はローラーローラーを備えた特別な装置で実行されます。

作業工程：高純度グラファイトがホッパーから供給装置に入り、コンベアベルト上に落下します。加圧ローラーで転がり、一定の厚さの材料層を形成します。加熱装置は高温を発生させ、材料層内の残留ガスを除去し、未膨張のグラファイトを再度膨張させます。次に、最初に形成された逆相材料を厚さ寸法を制御するローラーに送り込み、指定された寸法に合わせて再度加圧することで、均一な厚さと一定の密度を持つ平板を得ます。最後に、カッターで切断した後、完成したバレルを巻き取ります。

以上がグラファイトセパレータの圧延成形工程です。お役に立てれば幸いです。また、炭素質材料には、グラファイト、成形炭素材、膨張（フレキシブル）グラファイトなどがあります。従来のセパレータは、緻密質グラファイトをガス流路に加工して製造されています。グラファイトセパレータは化学的性質が安定しており、MEAとの接触抵抗が小さいという特徴があります。