專利名稱：：燃料電池雙極板、制備該燃料電池雙極板的方法以及包含該雙極板的燃料電池的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種可用于燃料電池的燃料電池雙極板，所述燃料電池，比如磷酸燃料電池、直接甲醇式燃料電池或固體聚合物電解質(zhì)燃料電池，被應(yīng)用于電動汽車的電源、便攜式電源、或應(yīng)急電源；以及涉及用于制備該燃料電池雙極板的方法；也涉及包含該燃料電池雙極板的燃料電池。
背景技術(shù)：
：關(guān)于由氫和氧之間的電化學反應(yīng)產(chǎn)生電力的燃料電池，人們已經(jīng)在研究對便攜式裝置、機動車等的各種應(yīng)用。燃料電池具有通過將幾十到幾百個基本構(gòu)造單元即每一個都由電解質(zhì)膜、電極和雙極板構(gòu)成的單元電池堆疊而獲得的結(jié)構(gòu)。在制備一般燃料電池的方法中，預(yù)先形成電解質(zhì)膜/電極組件(MEA)形式的電解質(zhì)膜和電極，并且在其上安置雙極板。雙極板上安置有用于供給燃料氣體的通道，所述燃料氣體比如有氫氣、由空氣或氧構(gòu)成的氧化劑以及冷卻劑，所述冷卻劑用于分別至少在電池的單表面上冷卻該電池。盡管為了通過確保與相鄰MEA的電連接以提高燃料電池的發(fā)電效率，雙極板必需是充分導(dǎo)電性的，但是除此之外，還需要足夠的機械強度，以支撐單元電池的層壓結(jié)構(gòu)。此外，近年來，隨著燃料電池體積減小的需要，雙極板的厚度也需要降低。此外，為了降低在單元電池的層壓結(jié)構(gòu)中的單元電池之間的接觸電阻，還需要提高厚度精確度。作為提高燃料電池雙極板的電導(dǎo)率的方法，可以列出的是提高在至少包含碳材料和樹脂粘合劑的模制品中的碳材料含量的方法。盡管通過這種方法可以提高電導(dǎo)率，但是如果碳材料的含量過度增加，雙極板的機械強度趨向于降低，因此碳材料和樹脂粘合劑之間的比率通?；趯嶋H情況中的雙極板的電導(dǎo)率和機械強度之間的平衡進行設(shè)計。因此，提出了各種用于同時提高燃料電池雙極板的電導(dǎo)率和機械強度的技術(shù)以及涉及厚度降低的燃料電池雙極板的技術(shù)。日本專利公開63-294610(專利文獻l)提出了一種導(dǎo)電模制板，該模制板通過將熱固性樹脂和碳粉引入到在厚度方向上相通(incommunication)的有機纖維或陶瓷纖維的多孔板中，以使該板的比電阻率在厚度方向上不大于10Qm而制備的。日本專利公開2000-323150(專利文獻2)提出了一種由包含碳材料微觀膜的樹脂制備的燃料電池雙極板等，該雙極板通過在外表面中包含相對于內(nèi)部具有更大量的微觀構(gòu)件來確保充足的電導(dǎo)率以及通過由樹脂形成含有少量該微觀構(gòu)件的內(nèi)部來保證足夠的強度。日本專利公開2001-126744(專利文獻3)提出了一種至少在石墨粒子和非-碳質(zhì)樹脂的合成樹脂模制品的單一表面上或內(nèi)部中具有導(dǎo)電材料的燃料電池雙極板，所述石墨粒子包括平均粒徑(D50%)至少為40至120pm的粗大石墨粒子，并且所述燃料電池雙極板表現(xiàn)出高的電導(dǎo)率、機械強度、導(dǎo)熱性和高的尺寸精確度等。日本專利公開2001-52721(專利文獻4)提出了一種由石墨粒子和至少單一類型非—碳質(zhì)樹脂構(gòu)成的燃料電池雙極板，所述非-碳質(zhì)樹脂選自熱固性樹脂和熱塑性樹脂中，其中石墨粒子包含平均粒徑(D50。/。)至少為40至120pm的粗大石墨粒子，并且導(dǎo)體至少覆蓋這種模制品的單一表面，以在厚度方向等中具有優(yōu)異的氣體不可滲透性、機械強度、電導(dǎo)率。相對于尺寸減小和厚度降低的需要，日本專利公開2005-100703(專利文獻5)提出了這樣制備出的一種導(dǎo)電模制材料由通過將碳質(zhì)基材和熱塑性樹脂纖維懸浮在水中而獲得的漿液進行濕成形，并且將其鋪展并模制，所述漿液包含作為必要組分并且比率A/B(質(zhì)量比)為90/10至62/38的碳質(zhì)基材(A)和熱塑性樹脂纖維(B)。盡管根據(jù)專利文獻1至4中描述的每一種方法，都可以使燃料電池雙極板的電導(dǎo)率和機械強度彼此諧調(diào)到一定程度，但是沒有以很平衡的方式高度展示性能。盡管根據(jù)專利文獻5中描述的方法可以獲得尺寸可減小并且厚度可減小的雙極板，但是這種方法沒有公開同時滿足電導(dǎo)率和機械強度的雙極板。專利文獻1專利文獻2專利文獻3專利文獻4專利文獻5日本專利公開63-294610日本專利公幵2000-323150日本專利公開2001-126744日本專利公開2001-52721日本專利公開2005-10070
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明要解決的問題為了解決上述問題，本發(fā)明的目的是提供一種在保持優(yōu)異機械強度的同時電導(dǎo)率得到提高并且厚度減小的燃料電池雙極板，以及用于制備該燃料電池雙極板的方法，以及包含該燃料電池雙極板的小尺寸的燃料電池。解決問題的手段本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，通過模制一種片狀模制材料可以獲得以良好平衡方式保持機械強度和電導(dǎo)率的燃料電池雙極板，所述片狀模制材料是將高導(dǎo)電性片狀模制材料進一步堆疊在層壓板材的兩個表面上獲得的，而所述層壓板材導(dǎo)電并且具有優(yōu)異的機械強度，是通過將具有高機械強度的片狀模制材料堆疊在高導(dǎo)電性片狀模制材料的兩個表面上獲得的，從而本發(fā)明人完成了本發(fā)明。換言之，本發(fā)明涉及一種包含由片狀模制材料所形成的層壓模制品的燃料電池雙極板，其中所述片狀模制材料包含樹脂和碳材料，所述層壓模制品具有以表面層C/內(nèi)層B/中心層A/內(nèi)層BV表面層C'這種順序安置的層壓結(jié)構(gòu)，中心層A、內(nèi)層B和B'以及表面層C和C'中的每一個都由單層或多層片狀模制材料構(gòu)成，并且在中心層^中的碳材料含量互、在內(nèi)層B中的碳材料含量b、在內(nèi)層B'中的碳材料含量b'、在表面層C中的碳材料含量c和在表面層C'中的碳材料含量c'滿足下列關(guān)系55SaS85<formula>formulaseeoriginaldocumentpage7</formula>(其中，a、b、b'、c禾Bc'的單位為體積％)。本發(fā)明還涉及燃料電池雙極板，其中在中心層i中的碳材料含量§、在表面層C中的碳材料含量c和在所述表面層C'中的碳材料含量c'滿足下列關(guān)系<formula>formulaseeoriginaldocumentpage7</formula>本發(fā)明還涉及燃料電池雙極板，其中上述表面層C和表面層C'這兩者的厚度都在上述層壓模制品厚度的1/40至1/5的范圍內(nèi)。本發(fā)明還涉及燃料電池雙極板，其中上述表面層C和表面層C'這兩者的厚度都在上述層壓模制品厚度的1/20至1/10的范圍內(nèi)。本發(fā)明還涉及燃料電池雙極板，其中上述內(nèi)層B和內(nèi)層B'這兩者的厚度都在上述層壓模制品厚度的1/20至2/5的范圍內(nèi)。本發(fā)明還涉及燃料電池雙極板，其中上述片狀模制材料是通過在樹脂板材的至少一個表面上形成碳粒子層而制備的。本發(fā)明進一步涉及為獲得上述燃料電池雙極板而用于制備該燃料電池雙極板的方法，所述方法包括如下步驟將構(gòu)成中心層A、內(nèi)層B和B'以及表面層C和C'中的相應(yīng)各個的片狀模制材料堆疊成以表面層C/內(nèi)層B/中心層4/內(nèi)層B'/表面層C'的這種順序安置的層壓結(jié)構(gòu)，以及通過將該堆疊的片狀模制材料加熱并加壓模制，形成層壓模制品。本發(fā)明進一步涉及包含上述燃料電池雙極板的燃料電池。發(fā)明效果根據(jù)本發(fā)明，獲得一種燃料電池雙極板，該燃料電池雙極板具有優(yōu)異的電導(dǎo)率并且厚度減小，而且機械強度沒有顯著損害；并且通過使用這種雙極板而使燃料電池的尺寸減小。附圖簡述圖1是說明構(gòu)成根據(jù)本發(fā)明的燃料電池雙極板的層壓模制品的結(jié)構(gòu)的截面圖。圖2是顯示根據(jù)本發(fā)明的燃料電池雙極板的形狀的實例的圖。圖3是顯示根據(jù)本發(fā)明的燃料電池的電池結(jié)構(gòu)實例的圖。附圖標記描述1層壓模制品，11表面層C,12內(nèi)層B,13中心層A,14內(nèi)層B',15表面層C',2,31燃料電池雙極板，3燃料電池，32燃料電極，33氧化劑電極，34固體聚合物電解質(zhì)膜，35電解質(zhì)膜/電極組件。實施本發(fā)明的最佳方式根據(jù)本發(fā)明的燃料電池雙極板包含通過將包含樹脂和碳材料的片狀模制材料堆疊而獲得的層壓模制品。為了確保雙極板的優(yōu)異電導(dǎo)率和厚度，優(yōu)選包含樹脂和碳材料的片狀模制材料。根據(jù)本發(fā)明的燃料電池雙極板，包含通過將其碳材料含量被調(diào)節(jié)的各種片狀模制材料堆疊并且將其進行模制而獲得的層壓模制品，圖1是說明構(gòu)成根據(jù)本發(fā)明的燃料電池雙極板的層壓模制品的結(jié)構(gòu)的截面圖。構(gòu)成根據(jù)本發(fā)明的燃料電池雙極板的層壓模制品l具有這樣的一種結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)是通過將表面層Cll、內(nèi)層B12、中心層厶13、內(nèi)層B'14和表面層C'15按此順序堆疊而獲得的。在本發(fā)明中，中心層△、內(nèi)層B和B'以及表面層C和C'中的每一個都是單層或至少兩層的多層，并且可以通過將單一類型的片狀模制材料堆疊而形成，或者在多層的情況下，可以通過將至少兩種類型的不同片狀模制材料堆疊而形成。在本發(fā)明中，調(diào)節(jié)在中心層A中的碳材料含量g、在內(nèi)層B中的碳材料含量b、在內(nèi)層B'中的碳材料含量b'、在表面層C中的碳材料含量C和在表面層C'中的碳材料含量C'，以滿足下列關(guān)系55《a^8555^"8555Sc'S8510"-b'S30(其中，a、b、b'、c和c'的單位為體積。/。)。當中心層A、內(nèi)層B和B'以及表面層C和C'中的至少任一個由多層片狀模制材料構(gòu)成時，含量g、b、b'、c和c'表示碳材料在多層片狀模制材料中的平均量，除非另有說明。在包含含有樹脂和碳材料的模制材料的模制品中，機械強度和電導(dǎo)率隨著樹脂和碳材料之間的比率而顯著不同。當樹脂的比率提高時，存在這樣的趨勢模制品的機械強度升高，同時電導(dǎo)率降低。當碳材料的比率增加時，存在這樣的趨勢模制品的電導(dǎo)率升高，同時機械強度降低。本發(fā)明涉及包含通過將片狀模制材料堆疊而獲得的層壓模制品的燃料電池雙極板，并且所述層壓模制品具有這樣的結(jié)構(gòu)在中心層&的兩個表面上都形成碳材料含量在恒定范圍內(nèi)比中心層i小的內(nèi)層B和B',并且進一步在其兩個表面上都形成碳含量在恒定范圍內(nèi)比內(nèi)層B和B'大的表面層C和C'，因而機械強度和電導(dǎo)率同時得到提高。為了提高電導(dǎo)率，上述在中心層i中的碳含量g、在表面層C中的碳含量C和在表面層C'中的碳含量C'優(yōu)選滿足下列關(guān)系O^c—a0<c'-a。換言之，在表面層C中的碳含量c和在表面層C'中的碳含量c'優(yōu)選等于或大于在中心層i中的碳含量a。雙極板的電導(dǎo)率受雙極板的表面上的電導(dǎo)率的影響比受雙極板的內(nèi)部的電導(dǎo)率的影響更加顯著，因而為了提高雙極板的電導(dǎo)率，有效的是在雙極板的表面上形成具有高電導(dǎo)率的材料。在本發(fā)明中，在表面上安置具有高電導(dǎo)率的表面層，以使在保證具有內(nèi)層的整個雙極板的機械強度的同時，提高更高的電導(dǎo)率。如果含量C和C'小于含量旦，則可能沒有充分獲得整個雙極板的電導(dǎo)率的提高效果。由于上述結(jié)構(gòu)，可以通過將中心層i和具有較大碳材料含量的表面層C和C'堆疊而使雙極板的電導(dǎo)率優(yōu)異，同時利用具有較小碳材料含量的內(nèi)層B和B'而確保雙極板的機械強度在足夠的范圍內(nèi)。換言之，當在厚度方向上的表面部分存在比中心部分較高的碳材料含量的層時，顯著地實現(xiàn)了整個層壓模制品的電導(dǎo)率的改善效果，由此，通過除中心部分外還具有的內(nèi)層B和B'，形成碳材料含量較高但是在不降低機械強度的范圍內(nèi)的層，從而同時提高機械強度和電導(dǎo)率。在中心層^中的碳材料含量這(體積。/。)以及在表面層C和C'中的碳材料含量c和c'(體積％)至少為55體積％，并且不大于85體積％。如果含量g(體積。/。)以及含量c和c'(體積n/。)小于55體積％，則沒有供給雙極板足夠的電導(dǎo)率，而如果含量互、c和c'大于85體積％，則由于中心層A的機械強度低，而不能充分獲得整個雙極板的強度。將含量且(體積％)以及含量c和c'(體積。/。)更優(yōu)選被設(shè)定為至少60體積％，還優(yōu)選被設(shè)定為至少70體積％。如果中心層l和表面層C和C'以多層形式形成，則作為整個中心層J以及整個表面層C和C'計，含量絲(體積％)以及含量c和c'(體積％)可以在上述范圍內(nèi)，而且在構(gòu)成中心層i和表面層C和C'的各層的全部片狀模制材料中的含量i以及含量c和c'更優(yōu)選在上述范圍內(nèi)。在本發(fā)明中，在中心層&中的碳含量s(體積。/。)和在內(nèi)層B和B'中的碳含量b和b'(體積。/。)之間的差(a-b)和(a-b')(體積。/。)，以及在表面層C和C'中的碳含量c和c'(體積％)和在內(nèi)層B和B'中的碳含量b和b'(體積o/。)之間的差(c-b)和(c'-b')(體積。/。)，至少分別為10體積％并且不大于30體積％。如果值(a-b)和(a-b')(體積。/。)與值(c-b)和(c'-b')(體積%)小于10體積％，則通過改變在中心層A、表面層C和C'以及內(nèi)層B和B'中的碳含量而提高整個雙極板的電導(dǎo)率和機械強度的效果可能沒有充分獲得。如果值(a-b)和(a-b')(體積。/。)和值(c-b)和(c'-b')(體積％)大于30體積％，則可能由于中心層4、表面層C和C'以及內(nèi)層B和B'的顯著不同的材料組成，而在中心層^L和表面層C和C'之間以及在內(nèi)層B和B'與表面層C和C'之間引起分層，并且在內(nèi)層B和B'中的碳材料含量可能如此極端地降低，使得整個雙極板的電導(dǎo)率不可能充分獲得。值(a-b)和(a-b')(體積。/。)以及值(c-b)和(c'-b')(體積％)優(yōu)選分別至少為15體積％，并且優(yōu)選分別不大于25體積％。如果中心層A、內(nèi)層B和B'以及表面層C和C'中的至少任一個是由多層形成，則按整個的中心層△、內(nèi)層B和B'以及表面層C和C'計，值(a-b)和(a-b')(體積。/o)以及值(c-b)和(c'-b')(體積。/。)可以在上述范圍內(nèi)，而且在構(gòu)成在中心層A、內(nèi)層B或B'或表面層C或C'中的多層的各層的片狀模制材料的任意組合中，含量g、含量b和b'以及含量c和c'之間的關(guān)系更優(yōu)選在上述范圍內(nèi)。在根據(jù)本發(fā)明的整個層壓模制品中的碳含量優(yōu)選在至少60體積％并且小于85體積％的范圍內(nèi)。如果含量至少為60體積％，則在作為雙極板使用時的電導(dǎo)率是優(yōu)異的，而如果該含量小于85體積％，則作為雙極板使用時的機械強度和氣密性是優(yōu)異的。在整個層壓模制品中的碳含量更優(yōu)選至少為70體積％，還優(yōu)選為至少75體積％。作為在通過使用片狀模制材料而獲得的層壓模制品的中心層A、內(nèi)層B和B'以及表面層C和C'中的各層中測量碳含量的方法，例如可以使用這樣的方法使用光學顯微鏡進行橫截面觀察，通過圖像分析讀取碳材料部分的面積占觀測場的比率(面積％)以及計算該比率作為碳材料含量(體積％)。在本發(fā)明中，內(nèi)層B和B'的彎曲強度優(yōu)選在30至70MPa的范圍內(nèi)。如果內(nèi)層B和B'的彎曲強度在30至70MPa的范圍內(nèi)，則確保了整個雙極板的機械強度，同時內(nèi)層B和B'的電導(dǎo)率沒有顯著降低，由此整個雙極板的電導(dǎo)率被優(yōu)異地保持。內(nèi)層B和B'的彎曲強度更優(yōu)選至少為40MPa，更優(yōu)選至少50MPa。通過例如根據(jù)JISK-6911的方法，測量彎曲強度。在本發(fā)明中，表面層C和C'的體積電阻率優(yōu)選在2.0至10.0mQ'cm的范圍內(nèi)。如果體積電阻率在2.0至10.0mQ'cm的范圍內(nèi)，則可以確保雙極板必需的電導(dǎo)率，同時保持雙極板的機械強度。體積電阻率特別優(yōu)選不大于8.0mQ.cm。例如，可以根據(jù)JISC-2525-1999，獲得上述體積電阻率。在本發(fā)明中，例如，在圖l所示的中心層413的厚度tA優(yōu)選在層壓模制品1的厚度L的1/5至2/5的范圍內(nèi)。如果中心層i的厚度至少為層壓模制品的1/5，則整個雙極板的電導(dǎo)率優(yōu)異，而如果該厚度不大于2/5,則由于還可以確保內(nèi)層B和B'的厚度至少恒定，所以整個雙極板的機械強度是優(yōu)異的。在這種情況下，整個雙極板的電導(dǎo)率和機械強度被優(yōu)異地賦予相互諧調(diào)。在本發(fā)明中，例如，圖l所示的內(nèi)層B12和表面層B'14的厚度tBl和tB2優(yōu)選在層壓模制品1的厚度L的1/20至2/5、更優(yōu)選1/15至2/5、特別優(yōu)選1/10至2/5的范圍內(nèi)。如果內(nèi)層B和表面層B'的厚度至少為層壓模制品厚度的1/20，則整個雙極板的機械強度優(yōu)異，而如果該厚度不大于2/5，則整個雙極板的電導(dǎo)率優(yōu)異。在本發(fā)明中，例如，圖1所示的表面層C11和表面層C'15的厚度tCl和tC2優(yōu)選在層壓模制品1的厚度L的1/40至1/5范圍內(nèi)。如果表面層C和表面層C'的厚度至少為層壓模制品厚度的1/40，則整個雙極板的電導(dǎo)率優(yōu)異，而如果厚度不大于1/5，則可以防止整個雙極板、尤其是在雙極板表面上的機械強度降低。表面層Cll和表面層C'15的厚度tCl和tC2特別優(yōu)選在層壓模制品1的厚度L的1/20至1/10的范圍內(nèi)。根據(jù)本發(fā)明的燃料電池雙極板的厚度被優(yōu)選設(shè)計在0.2至2.0mm的范圍內(nèi)。如果該厚度在0.2至2.0mm的范圍內(nèi)，則可以獲得具有特別優(yōu)異氣密性的薄雙極板。盡管通過將粒狀碳材料結(jié)合到樹脂板材的至少一個表面上由此形成碳粒子層而制備出的材料(l)和通過將樹脂和碳材料彼此混合以使粒狀碳材料被分散在樹脂板材中而制備出的材料(2)都可以被列出作為用于在本發(fā)明中所使用的片狀模制材料的材料，但是優(yōu)選使用前述材料(l)。盡管上述片狀模制材料(2)是通過將碳材料分散在板材中、通過將碳材料和樹脂的混合物以流動狀態(tài)壓縮-模制或注塑而制備的，并且由于保證流動性的必要性而難于將碳材料含量提高超過恒定水平，但是當使用上述在表面上形成有碳粒子層的片狀模制材料(l)時，可以將在片狀模制材料中的碳材料含量增加至所需的程度，并且還可以保證優(yōu)異的厚度精確度，由此，結(jié)果是雙極板可以降低厚度。例如，通過將粒狀碳材料噴撒到樹脂板材上，之后將該樹脂板材加熱/熔融以用于將該碳材料粘合到該板材上的方法，可以形成片狀模制材料(1)。在不進行將樹脂和碳材料的混合物弄成流動狀態(tài)的操作的情況下，這種片狀模制材料(l)可以形成導(dǎo)電性的片狀模制材料，因而碳材料粒子的損傷較小，并且相比于片狀模制材料(2)，在該片狀模制材料中的碳材料粒子彼此接觸的點的數(shù)量降低，因而實現(xiàn)了提高電導(dǎo)率的效果。盡管在片狀模制材料(l)中的碳粒子層可以形成在樹脂板層中的單個表面或兩個表面上，但是考慮到操作性，優(yōu)選將這層形成在樹脂板材的單個表面上。當使用片狀模制材料(l)時，分別考慮到獲得具有足夠厚度的模制品以保證雙極板的實踐性以及在中心層、內(nèi)層和表面層中可以提高每單位面積的碳含量，優(yōu)選提供多層結(jié)構(gòu)形式的中心層4、內(nèi)層B和B'以及表面層C和C'。例如，在本發(fā)明中優(yōu)選使用這樣的層壓模制品在該層壓模制品中，中心層4、內(nèi)層B和B'以及表面層C和C'中的各個以厚度在100至400pm的范圍的片狀模制材料的單層或多層結(jié)構(gòu)提供。在構(gòu)成根據(jù)本發(fā)明的燃料電池雙極板的層壓模制品中，所使用的片狀模制材料的類型可以彼此不同，并且構(gòu)成所述層的片狀模制材料的數(shù)量等可以在所形成的將中心層^容納在它們之間的兩個內(nèi)層B和B'中彼此不同，并且在所形成于內(nèi)層B和B'的外側(cè)上的兩個表面層C和C'中彼此不同，只要碳含量設(shè)置在本發(fā)明所規(guī)定的范圍內(nèi)即可。在這種情況下，當層壓模制品在厚度方向上相對于中心具有對稱結(jié)構(gòu)時，獲得優(yōu)異的形狀穩(wěn)定性等，因此內(nèi)層B和內(nèi)層B'優(yōu)選具有同樣的結(jié)構(gòu)，并且表面層C和表面層C'優(yōu)選具有同樣的結(jié)構(gòu)。尤其是當內(nèi)層B和B'和/或表面層C和C'分別成為多層結(jié)構(gòu)時，考慮到材料、堆疊板材的數(shù)量等，優(yōu)選將內(nèi)層B和B'以及表面層C和C'安置成在厚度方向上相對于中心完全對稱。例如，作為上述碳材料，可以列出的有人造石墨、天然石墨、玻璃狀碳、炭黑、乙炔黑、ketjen黑等?？梢允褂眠@些碳材料中的一種或至少兩種的組合。還可以使用通過化學處理石墨獲得的膨脹石墨?？紤]到電導(dǎo)率，基于更少量的情況下獲得具有高電導(dǎo)率的雙極板，優(yōu)選人造石墨、天然石墨或膨脹石墨。優(yōu)選粒狀粉末作為這些碳材料的形式?？紤]到電導(dǎo)率和機械性質(zhì)之間的平衡，粒狀粉末碳材料的平均粒徑優(yōu)選在l至800^im的范圍內(nèi)，特別優(yōu)選在50至600iam的范圍內(nèi)。粒狀粉末碳材料的形狀沒有特別限制，但是可以是箔狀、鱗狀、板狀、針狀、球狀或無定形狀中的任一種。作為用于上述片狀模制材料(l)的樹脂板材，可以列舉出熱固性樹脂板材或熱塑性樹脂板材。作為用于這樣的熱固性樹脂板材的熱固性樹脂，例如，可以列舉的有酚樹脂、環(huán)氧樹脂、乙烯基酯樹脂、脲樹脂、三聚氰胺樹脂、不飽和聚酯樹脂、硅氧烷樹脂、鄰苯二甲酸二烯丙酯樹脂、馬來酰亞胺樹脂、聚酰亞胺樹脂等。作為該熱固性樹脂板材，不僅還可以使用單種樹脂的熱固性樹脂板材，而且還可以使用通過將至少兩種類型的樹脂材料彼此混合而獲得的板材或者通過將至少兩種類型的樹脂材料以層狀方式形成而獲得的復(fù)合板材。通過用溶劑稀釋熱固性樹脂和固化催化劑而制備出樹脂溶液，將這種溶液涂敷到分離紙等上，之后通過進行加熱或減壓將溶劑從涂布膜上移除，可以獲得熱固性樹脂板材。這種樹脂板材以未固化狀態(tài)使用，最后在雙極板模制步驟中固化。作為用于熱塑性樹脂板材的熱塑性樹脂，例如，可以列出的有聚乙烯、聚丙烯、環(huán)烯烴聚合物、聚苯乙烯、聚氯乙烯、ABS樹脂、聚酰胺樹脂、聚縮醛、聚碳酸酯、聚苯醚、聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚對苯二甲酸丙二酯、聚對苯二甲酸丁二醇酯、聚對苯二甲酸環(huán)己醇酯、聚(苯硫醚)、聚(硫醚砜)、聚醚醚酮、聚丙烯酸酯(polyalylate)、聚砜、聚(醚砜)、聚(醚酰亞胺)、聚(酰胺酰亞胺)、熱塑性聚酰亞胺、液晶聚合物、聚四氟乙烯共聚物、氟樹脂比如聚(偏二氟乙烯)、聚酯、聚乳酸或熱塑性彈性體比如聚酯-聚酯彈性體或聚酯-聚醚彈性體。與熱固性樹脂板材類似，作為熱塑性樹脂，不僅還可以使用單一類型樹脂的熱塑性樹脂板材，而且還可以使用通過將至少兩種樹脂材料彼此混合而獲得的板材或者通過將至少兩種類型的樹脂材料以層狀方式形成而獲得復(fù)合板材。此外，還可以使用熱固性樹脂和熱塑性樹脂的復(fù)合板材?？梢皂憫?yīng)相對于該樹脂被用于燃料電池的工作溫度的耐熱性和耐久性，而適當?shù)剡x擇和使用上述樹脂。例如，當考慮到耐腐蝕性和耐熱性而將樹脂應(yīng)用于磷酸燃料電池時，優(yōu)選聚(苯硫醚)樹脂，而考慮到耐腐蝕性和機械強度而將樹脂應(yīng)用于固體聚合物電解質(zhì)燃料電池時，例如，優(yōu)選聚烯烴樹脂，比如聚(苯硫醚)樹脂或聚丙烯。在本發(fā)明中，可以形成并且使用由上述樹脂制備出的片狀模制材料。例如，考慮到樹脂熔體具有對碳材料的強親和性、碳材料被均勻地分散在片狀模制材料中以及整個雙極板的電導(dǎo)率和機械強度可以得到提高，當通過在高于熔點的溫度下加熱和壓力模制而將碳材料粘結(jié)時，優(yōu)選聚(苯硫醚)樹脂。在本發(fā)明中使用的片狀模制材料可以只由樹脂和碳材料構(gòu)成，而且在不損傷片狀模制材料的所需特性的范圍內(nèi)，還可以包含另外的非導(dǎo)電性或半導(dǎo)電性材料。作為這樣的材料，例如可以將碳酸鈣、二氧化硅、高嶺土、粘土、滑石、云母、玻璃片、玻璃珠、玻璃粉末、水滑石、硅灰石等作為非導(dǎo)電性粒狀粉末。此外，例如，可以列出氧化鋅、氧化錫、氧化鈦等作為半導(dǎo)電性粒狀粉末。盡管可以將無紡織物、織物或膜列出作為用于樹脂板材的材料，但是特別優(yōu)選具有合適孔隙的材料。優(yōu)選將無紡織物用作具有合適孔隙的這種材料。無紡織物是指通過將纖維材料粘結(jié)或編織而獲得的結(jié)構(gòu)體，例如所述纖維材料是由上述樹脂通過化學或機械方法或化學與機械方法的組合而制備的。更具體地，例如，通過使用粘合劑將纖維材料彼此粘結(jié)而獲得的結(jié)構(gòu)體，通過纖維材料彼此經(jīng)針刺而機械粘合獲得的結(jié)構(gòu)體，或通過將纖維材料彼此經(jīng)直接熔融而粘結(jié)獲得的結(jié)構(gòu)體如防粘型非織造布。換言之，為了使無紡織物的厚度均勻，優(yōu)選使用通過將纖維材料經(jīng)直接熔融而彼此粘結(jié)獲得的無紡織物，比如防粘型非織造布。作為構(gòu)成無紡織物的樹脂，考慮到容易形成纖維，而特別優(yōu)選熱塑性樹脂。尤其是當采用如在防粘型非織造布中通過將纖維材料熔融而彼此粘結(jié)該纖維材料的方法時，必需使用熱塑性樹脂的纖維材料。用于形成無紡織物的纖維可以由單一類型的纖維材料構(gòu)成，或可以由至少兩種彼此形狀和/或材料組成不同的纖維材料構(gòu)成。盡管上述無紡織物可以簡易地能夠容納碳材料，但是一般地優(yōu)選使用由直徑在1至200pm的范圍的纖維材料構(gòu)成的無紡織物。盡管可以響應(yīng)雙極板的目標性質(zhì)，適當?shù)卦O(shè)計樹脂板材的特性比如空隙的形狀和孔隙率，但是考慮到可以容易地制備出含有更大量碳材料的片狀模制材料，優(yōu)選空隙的開口在樹脂板材的表面上。以下式表示樹脂的孔隙率(％)優(yōu)選在30至90%的范圍內(nèi)樹脂板材的孔隙率(％)=(1-(樹脂板材的真正體積)/(樹脂板材的表觀體積))x100(。/。)。如果孔隙率至少為30%，則碳材料的粘合性被提高，而如果孔隙率不大于90%，則可以獲得可處理性優(yōu)異的片狀模制材料?？紫堵矢鼉?yōu)選在70至85%的范圍內(nèi)。通過測量樹脂板材的質(zhì)量并且將所得值除以該板材的比重，可以計算出樹脂板材的真正體積。由表觀厚度的測量值、板材的寬度和長度，計算該樹脂板材的表觀體積。當板材具有在其表面上的空隙開口時，表觀厚度被推定在該樹脂板材的上下平坦表面之間的厚度。當使用無紡織物作為樹脂板材時，例如，無紡織物的平均孔尺寸優(yōu)選被設(shè)定在10至800pm的范圍內(nèi)。當空隙的平均孔尺寸在10至800nm的范圍時，在本發(fā)明中使用的碳材料的粘結(jié)性趨向于優(yōu)異，存在的趨勢是粘結(jié)到無紡布的碳材料幾乎不滑落并且容易獲得均勻片狀模制材料。更優(yōu)選將空隙的平均孔尺寸設(shè)定為30至500(Lim的范圍。例如，空隙的平均孔尺寸可以作為使用立體顯微鏡獲得的在樹脂板材的表面上的空隙的外切圓(circumscribedcircle)直徑的平均值進行測量。樹脂板材的表面密度，即，每單位面積的質(zhì)量優(yōu)選被設(shè)定在5至300g/n^的范圍內(nèi)。如果該表面密度至少為5g/m2，則可以將足夠量的碳材料粘結(jié)到樹脂板材上，提高片狀模制材料的厚度精確性，并且還提高片狀模制材料的機械強度。此外，如果表面密度不大于300g/m2，則沒有過分增加樹脂板材的厚度，但是提高了該片狀模制材料的電導(dǎo)率。更優(yōu)選將表面密度設(shè)定在5至50g/m2的范圍內(nèi)。優(yōu)選將樹脂板材的厚度設(shè)定在5至300(im的范圍內(nèi)。如果該厚度至少為5^im，則可以將足夠量的碳材料粘結(jié)到樹脂板材上，提高片狀模制材料的厚度精確度，并且還提高片狀模制材料的機械強度。若厚度不大于300pm，則提高片狀模制材料的電導(dǎo)率。特別優(yōu)選將該厚度設(shè)定為5至200iimi的范圍。—在本發(fā)明中，可以將上述熱塑性樹脂和/或上述熱固性樹脂和導(dǎo)電纖維一起用作構(gòu)成該樹脂板材尤其是無紡織物的材料。燃料電池雙極板的電導(dǎo)率和機械強度還通過使用導(dǎo)電纖維而進一步提高。可以列出下列材料作為用于上述導(dǎo)電纖維的材料，并且可以使用這些材料中的一種或這些材料中的至少2種的組合金屬纖維，比如不銹鋼纖維；PAN-基碳纖維；由煤、石油瀝青或萘-基瀝青制備的瀝青-基碳纖維；碳纖維，比如酚碳纖維、人造絲-基碳纖維或通過氣相生長形成的碳纖維；導(dǎo)電聚合物纖維，比如聚乙炔、聚亞苯基、聚吡咯、聚噻吩、聚苯胺或多并苯(polyacene);通過將金屬氣相沉積或電鍍到無機或有機纖維表面上而制備的纖維。盡管根據(jù)本發(fā)明的燃料電池雙極板具有包括中心層A、內(nèi)層B和B'以及表面層C和C'這五層的多層結(jié)構(gòu)，但是例如分別通過在中心層&以及內(nèi)層B和B'之間和/或在內(nèi)層B和表面層C之間以及在內(nèi)層B'和表面層C'之間進一步安置不同的層，還可以制備出至少7層的層壓結(jié)構(gòu)。例如，根據(jù)本發(fā)明的燃料電池雙極板可以通過下列方法制備。現(xiàn)在，描述使用上述片狀模制材料(l)制備燃料電池雙極板的情況。首先，制備構(gòu)成層壓模制品的每一種片狀模制材料。將由加料漏斗供給的碳粒子比如石墨粒子噴撒在樣品載體上的樹脂板材的一個表面上，并且通過使用刮板移除過量的碳粒子，將碳粒子的厚度調(diào)節(jié)至規(guī)定值。然后，通過一對加熱輥按壓碳粒子和噴撒有碳粒子的樹脂板材，以獲得將碳粒子粘結(jié)其上的樹脂板材，并且將上述其上粘結(jié)有碳粒子的樹脂板材進料到包括冷卻裝置的樣品載體上，以使該樹脂板材冷卻。然后，將沒有粘結(jié)到樹脂板材上的碳粒子移除，由此獲得片狀模制材料。移除的碳粒子可以被回收和再循環(huán)。當以下列方法制備片狀模制材料(l)時，粘結(jié)到樹脂板材上的碳材料的量可以響應(yīng)碳粒子的粒徑、刮板的設(shè)計、加熱輥的輥壓、加熱溫度等而進行調(diào)節(jié)。此外，通過調(diào)節(jié)在表面密度之間的關(guān)系，即，樹脂片材的單位面積的質(zhì)量和粘結(jié)到樹脂片材的碳材料的量，可以增加/減小在片狀模制材料中的碳材料含量。根據(jù)本發(fā)明，通過使用以這種方式增加/降低碳含量的片狀模制材料作為中心層、內(nèi)層和表面層，可以制備出所需的層壓模生ll口市y叩o然后，通過使用以上述方法制備的片狀模制材料作為中心層a、內(nèi)層B和B'以及表面層C和C',可以形成根據(jù)本發(fā)明的燃料電池雙極板。首先，將構(gòu)成中心層△、內(nèi)層B和B'以及表面層C和C'的片狀模制材料堆疊成以表面層C/內(nèi)層B/中心層a/內(nèi)層B7表面層C'這種順序安置的層壓結(jié)構(gòu)，通過加熱并且壓力模制該堆疊的片狀模制材料，形成在本發(fā)明中使用的層壓模制品。如果在本發(fā)明中的中心層4、內(nèi)層B和B'以及表面層C和C'中的至少任一層使用多層結(jié)構(gòu)，則通過在上述堆疊中將多個相同類型或不同類型的板狀材料堆疊，可以形成多層結(jié)構(gòu)。例如，通過熟知的方法比如使用金屬模具的壓力模制或可印模沖壓的模制，可以進行加熱并且加壓的模制。當例如使用熱塑性樹脂時，可以使用的方法是在超過熱塑性樹脂的熔點的溫度下，將片狀模制材料加壓至約0.05至100MPa，將其進行壓力模制10至200秒，并且之后，在不大于該熱塑性樹脂的熔點的溫度下將其加壓至約0.5至100MPa，以進行冷壓等。當使用熱固性樹脂時，可以使用的方法是在用于熱固性樹脂的固化溫度附近，將該片狀模制材料加壓至約0.5至100MPa，并且將其加壓模制10至200秒等。圖2是顯示根據(jù)本發(fā)明的燃料電池雙極板的形狀的實例的圖。作為燃料電池雙極板，可以列出的是在兩個表面都裝備有形成氣體或液體用的供給通道的肋材或在單一表面上裝備有這樣的肋材的燃料電池雙極板，比如圖2所示的燃料電池雙極板2，并且對于根據(jù)本發(fā)明的燃料電池雙極板，可以使用各種形狀。通過選擇用于形成層壓模制品的金屬模具的形狀，可以任意設(shè)計燃料電池雙極板的形狀。例如，如果根據(jù)本發(fā)明的燃料電池雙極板具有圖2所示的肋材，則在本說明書中描述的在層壓模制品的各個層中的碳含量以及各個層的厚度指的是在沒有裝備肋材的平坦部分上評價的值。由片狀模制材料的層壓模制品形成的根據(jù)本發(fā)明的燃料電池雙極板具有優(yōu)異的氣密性。使用以上述方式獲得的根據(jù)本發(fā)明的燃料電池雙極板，可以形成燃料電池。圖3是顯示根據(jù)本發(fā)明的燃料電池的電池結(jié)構(gòu)的實例的圖。例如，根據(jù)本發(fā)明的燃料電池雙極板31被安置成將電解質(zhì)膜/電極組件35容納在它們之間，因而可以形成固體聚合物型燃料蓄電池組電池3，所述電解質(zhì)膜/電極組件35由燃料電極32、氧化劑電極33和固體聚合物電解質(zhì)膜34形成。根據(jù)本發(fā)明的燃料電池還可以利用單個燃料蓄電池組電池3，它通常以燃料電池堆疊體的形式提供，其中為了提高發(fā)電性能，將多個燃料蓄電池組電池3串聯(lián)安置。在本發(fā)明中獲得的燃料電池雙極板優(yōu)選可以被應(yīng)用于除上述固體聚合物類型的燃料電池之外的各種燃料電池，比如肼式、直接甲醇式、堿和磷酸燃料電池。以上述方法制備的根據(jù)本發(fā)明的燃料電池具有優(yōu)異的電導(dǎo)率和機械強度，并且因雙極板變薄而尺寸減小，可以被優(yōu)選用作例如用于電動汽車的電源、便攜式電源或應(yīng)急電源，或者用于機動物比如人造衛(wèi)星、飛機或宇宙飛船的電源。實施例盡管現(xiàn)在參考實施例對本發(fā)明進行更詳細的描述，但是本發(fā)明并不限于這些實施例。(片狀模制材料1的制備)通過由150mmxl50mm的聚丙烯(下面稱作PP)/聚乙烯(下面稱作PE)纖維形成無紡織物，并且將10g平均粒徑為250)am的石墨粒子(人造石墨)噴撒到該無紡織物(表面密度10g/m2，厚度65阿，平均孔隙孔尺寸38(iim，孔隙率85%)上之后，在無紡織物的兩個末端上放置高度為0.8mm的隔體，然后將刮板從一個隔體的末端移動到另一個隔體的末端，由此將石墨粒子鋪展到無紡織物的整個表面上。然后，鋪展有石墨粒子的上述無紡織物用預(yù)先加熱到140至160°C的壓輥加壓，部分熔融以將石墨粒子粘結(jié)到其上，并且自然冷卻，而且之后通過空氣吹掃將沒有粘結(jié)到無紡織物上的石墨粒子移除。通過上述方法獲得厚度為300)am和表面密度為100g/r^的片狀模制材料1。(片狀模制材料2的制備)通過由150mmxl50mm的PP/PE纖維形成無紡織物，并且將10g平均粒徑為150pm的石墨粒子(人造石墨)噴撒到該無紡織物(表面密度20g/m2，厚度120(im，平均孔隙孔尺寸38pm，孔隙率85%)上之后，在無紡織物的兩個末端上放置高度為0.8mm的隔體，然后將刮板從一個隔體的末端移動到另一個隔體的末端，由此將石墨粒子鋪展到無紡織物的整個表面上。然后，鋪展有石墨粒子的上述無紡織物用預(yù)先加熱到140至160°C的壓輥加壓，部分熔融以將石墨粒子粘結(jié)到其上，并且自然冷卻，而且之后通過空氣吹掃將沒有粘結(jié)到無紡織物上的石墨粒子移除。通過上述方法獲得厚度為250pm和表面密度為80g/m2的片狀模制材料2。(片狀模制材料3的制備)通過由150mmxl50mm的聚(苯硫醚)樹脂(下面稱作PPS)纖維形成無紡織物，并且將10g平均粒徑為250pm的石墨粒子(人造石墨)噴撒到該無紡織物(表面密度25g/m2，厚度150)am，孔隙率85%)上之后，在無紡織物的兩個末端上放置高度為0.8mm的隔體，然后將刮板從一個隔體的末端移動到另一個隔體的末端，由此將石墨粒子鋪展到無紡織物的整個表面上。然后，鋪展有石墨粒子的上述無紡織物用預(yù)先加熱到265至280°C的壓輥加壓，部分熔融以將石墨粒子粘結(jié)到其上，并且自然冷卻，而且之后通過空氣吹掃將沒有粘結(jié)到無紡織物上的石墨粒子移除。通過上述方法獲得厚度為320pm和表面密度為165g/m2的片狀模制材料3。(片狀模制材料4的制備)通過由150mmxl50mm的PPS纖維形成無紡織物，并且將10g平均粒徑為150nm的石墨粒子(人造石墨)噴撒到該無紡織物(表面密度:25g/m2，厚度150pm，孔隙率85%)上之后，在無紡織物的兩個末端上放置高度為0.8mm的隔體，然后將刮板從一個隔體的末端移動到另一個隔體的末端，由此將石墨粒子鋪展到無紡織物的整個表面上。然后，鋪展有石墨粒子的上述無紡織物用預(yù)先加熱到265至280°C的壓輥加壓，部分熔融以將石墨粒子粘結(jié)到其上，并且自然冷卻，而且之后通過空氣吹掃將沒有粘結(jié)到無紡織物上的石墨粒子移除。通過上述方法獲得厚度為280pm和表面密度為85g/m2的片狀模制材料4。<實施例1至6和比較例I至12〉通過上述方法制備的顯示在表1或表4中的片狀模制材料被用作用于形成中心層、內(nèi)層和表面層的樹脂板材和碳材料。通過將顯示于表1或表4中的板狀材料分別以顯示于表2或表5中的數(shù)量堆疊，形成中心層、內(nèi)層和表面層。將以上述方法獲得的片狀模制材料切割成100x100mm，并且對于實施例1至6，將表2或表5中所示數(shù)量的片狀模制材料堆疊成以表面層/內(nèi)層沖心層/內(nèi)層凍面層這種順序安置的層壓結(jié)構(gòu)體；對于比較例1至4和7至10，堆疊成以內(nèi)層/中心層/內(nèi)層這種順序安置的層壓結(jié)構(gòu)體；對于比較例5和ll，堆疊成只有多個中心層的層壓結(jié)構(gòu)體；以及對于比較例6和12，堆疊成只有多個內(nèi)層的層壓結(jié)構(gòu)體。參考實施例1，例如，將1個片狀模制材料l(表面層)、8個片狀模制材料2(內(nèi)層)、22個片狀模制材料1(中心層)、8個片狀模制材料2(內(nèi)層)禾卩1個片狀模制材料1(表面層)按這種順序堆疊。將由這些方法堆疊片狀模制材料所形成的各個層壓體引入到常溫的金屬模具中，與金屬模具一起嵌入在加熱的加壓機中，加熱/加壓至形成無紡織物的規(guī)定溫度(PPS;300。C，PP/PE;185。C)，之后立即引入到另一個冷卻/加壓機中，在35.0MPa的壓力下，冷卻至規(guī)定溫度(PPS;150°C，PP/PE;80°C)，以形成在兩個表面上具有如圖2所示的肋材的雙極板。雙極板的模壓周期被設(shè)定為120秒。這種雙極板被看作每一個實施例和每一個比較例的雙極板。不同于雙極板的上述制備的是，通過除改變金屬模具的形狀之外，其余類似上述的操作的上述方法，制備出長度為100mm、寬度為100mm并且厚度為2.2至3.0mm的平坦層壓模制品，從而形成實驗?zāi)Ｖ破?。使用這種實驗?zāi)Ｖ破窚y量碳材料含量、各個層的厚度、體積電阻率和彎曲強度。<層壓模制品的層中的碳材料含量>從上述獲得的平坦實驗?zāi)Ｖ破分蝎@得5個用于橫截面形狀觀察的樣品，并且使用光學顯微鏡[由Keyence公司制造]觀察樣品的截面形狀。使用圖像分析軟件[由Planeton有限公司制造]分析截面形狀圖像，以分別計算石墨粒子部分的面積占中心層、內(nèi)層和表面層的觀察場的比率(面積％)，并且將這些值分別看作在構(gòu)成中心層、內(nèi)層和表面層的片狀模制材料中的石墨粒子含量(體積％)。表1和4顯示結(jié)果。<在層壓模制品中的層厚度>使用從上述獲得的平坦實驗?zāi)Ｖ破飞汐@得的用于截面形狀觀察的樣品進行類似于上述的截面形狀觀察，同時使用設(shè)置在光學顯微鏡中的標尺分別測量中心層、內(nèi)層和表面層的厚度。表3和6顯示結(jié)果。<層壓模制品的彎曲強度>使用從上述獲得的平坦實驗?zāi)Ｖ破飞锨懈畛龅拈L度為70mm、寬度為25mm和厚度為2.2至3.0mm的實驗樣，根據(jù)JISK-6911測量彎曲強度。表3和6顯示結(jié)果。<層壓模制品的體積電阻率>使用從上述獲得平坦實驗?zāi)Ｖ破飞锨懈畛龅拈L度為80mm、寬度為50mm和厚度為2.2至3.0mm的實驗樣，根據(jù)JISC-2525-1999測量體積電阻率(單位mQ.cm)。表3和6顯示結(jié)果。<table>complextableseeoriginaldocumentpage23</column></row><table>注釋1:PP/PE指具有聚丙烯的芯以及聚乙烯的鞘的纖維。注釋2:石墨粒子由人造石墨制成。<table>tableseeoriginaldocumentpage24</column></row><table>[表3]<table>tableseeoriginaldocumentpage25</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage26</column></row><table>[表5]<table>tableseeoriginaldocumentpage27</column></row><table>[表6]<table>tableseeoriginaldocumentpage28</column></row><table>盡管在實施例l至3和比較例l至6中使用相同的材料作為樹脂板材和碳材料，但是相比于安置有中心層以及將中心層保持在它們之間的表面層的比較例l至4、只安置有相應(yīng)于本發(fā)明中心層的層的比較例5以及只安置有相應(yīng)于本發(fā)明內(nèi)層的層的比較例6，所有實施例l至3都具有在彎曲強度和體積電阻率之間平衡的優(yōu)異值。盡管整個雙極板的厚度在實施例1至3中彼此都是相同的，但是實施例3、實施例2和實施例1以此順序表現(xiàn)出低的體積電阻率值，由此認為通過提高表面層的厚度，提高了電導(dǎo)率。另一方面，在實施例l和實施例2中的彎曲強度值彼此是相同的，盡管實施例3表面出比它們稍小的值，由此認為可以響應(yīng)彎曲強度和體積電阻率之間的所需平衡，適當?shù)卣{(diào)節(jié)層壓模制品的層結(jié)構(gòu)。尤其是當實施例1至3和比較例2彼此比較時，在實施例1至3中的片狀模制材料1的總厚度和在比較例2中的片狀模制材料1的厚度彼此相等，而且在實施例l至3和比較例2中的片狀模制材料2的總厚度彼此相等。在實施例l至3和比較例2中，整個雙極板的材料組成彼此相等。然而，在實施例l至3中，觀察到彎曲強度值基本上等于比較例2的彎曲強度值，但體積電阻率值有顯著降低。從這些結(jié)果理解為，通過使用本發(fā)明的層壓結(jié)構(gòu)，而不管整個雙極板的材料組成，可以高度地使電導(dǎo)率和機械強度彼此相適合。此外，在實施例4至6和比較例7至12中認為，相比于安置有中心層以及將中心層保持在它們之間的表面層的比較例7至10、只安置有相應(yīng)于本發(fā)明的中心層的比較例11和只安置有相應(yīng)于本發(fā)明的內(nèi)層的比較例12，所有的實施例4至6都表現(xiàn)出具有在彎曲強度和體積電阻率之間的平衡的優(yōu)異值。在實施例4至6中也觀察到類似于實施例1至3的趨勢通過提高表面層的厚度而改善了電導(dǎo)率，并且在實施例4和實施例5中的彎曲強度值彼此相同，而且實施例6表現(xiàn)出比它們稍低的值，由此從這些結(jié)果也認為，可以適當?shù)仨憫?yīng)本發(fā)明中的彎曲強度和體積電阻率的所需值而調(diào)節(jié)層壓模制品的層結(jié)構(gòu)。在實施例4至6和比較例8的比較中，觀察到類似于在實施例l至3和比較例2之間的比較的趨勢觀察到彎曲強度值基本上等于比較例8的彎曲強度，而且在實施例4至6中的體積電阻率值有顯著的降低。從這些結(jié)果也認為，通過使用本發(fā)明的層壓結(jié)構(gòu)，而不管整個雙極板的材料組成，可以高度地使電導(dǎo)率和機械強度彼此相適合。在實施例1至6中，在類似于比較例1至12的截面形狀觀察中既沒有看到雙極板的泡疤，也沒有看到雙極板的分層，由此認為在根據(jù)本發(fā)明的燃料電池雙極板中，中心層、內(nèi)層和表面層之間的粘合性優(yōu)異。工業(yè)適用性根據(jù)本發(fā)明的燃料電池雙極板具有優(yōu)異的電導(dǎo)率，同時保持了機械強度，并且可以將包含該雙極板的具有高度可靠性的輕重量燃料電池有效地用作用于便攜式電池的燃料電池、用于汽車的電源或應(yīng)急電源。權(quán)利要求1.一種燃料電池雙極板，所述燃料電池雙極板包含由片狀模制材料所形成的層壓模制品，其中所述片狀模制材料包含樹脂和碳材料，所述層壓模制品具有以表面層C/內(nèi)層B/中心層A/內(nèi)層B′/表面層C′這種順序安置的層壓結(jié)構(gòu)，所述中心層<u>A</u>、所述內(nèi)層B、所述內(nèi)層B′、所述表面層C和所述表面層C′中的每一個都由單層或多層所述片狀模制材料構(gòu)成，并且在所述中心層<u>A</u>中的碳材料含量<u>a</u>、在所述內(nèi)層B中的碳材料含量b、在所述內(nèi)層B′中的碳材料含量b′、在所述表面層C中的碳材料含量c和在所述表面層C′中的碳材料含量c′滿足下列關(guān)系55≤a≤8555≤c≤8555≤c′≤8510≤a-b≤3010≤c-b≤3010≤a-b′≤3010≤c′-b′≤30其中，a、b、b′、c和c′的單位為體積％。2.根據(jù)權(quán)利要求1的燃料電池雙極板，其中在所述中心層&中的碳材料含量S、在所述表面層C中的碳材料含量c和在所述表面層C中的碳材料含量c'滿足下列關(guān)系-0Sc-a0Sc'-a。3.根據(jù)權(quán)利要求1的燃料電池雙極板，其中所述表面層C和所述表面層C'這兩者的厚度都在所述層壓模制品厚度的1/40至1/5的范圍內(nèi)。4.根據(jù)權(quán)利要求1的燃料電池雙極板，其中所述表面層C和所述表面層C'這兩者的厚度都在所述層壓模制品厚度的1/20至1/10的范圍內(nèi)。5.根據(jù)權(quán)利要求1的燃料電池雙極板，其中所述內(nèi)層B和所述內(nèi)層B'的這兩者的厚度都在所述層壓模制品厚度的1/20至2/5的范圍內(nèi)。6.根據(jù)權(quán)利要求1的燃料電池雙極板，其中所述片狀模制材料是通過在樹脂板材的至少1個表面上形成碳粒子層而制備的。7.—種用于獲得根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項的燃料電池雙極板的制備燃料電池雙極板的方法，所述方法包括如下步驟將構(gòu)成所述中心層A、所述內(nèi)層B和B'以及所述表面層C和C'中的相應(yīng)各個層的片狀模制材料堆疊成以表面層C/內(nèi)層B/中心層^/內(nèi)層BV表面層C'的這種順序安置的層壓結(jié)構(gòu)；以及通過將所述堆疊的片狀模制材料加熱并加壓模制，形成所述層壓模制8.—種燃料電池，包含根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項的燃料電池雙極板。9.一種燃料電池，包含根據(jù)權(quán)利要求7的方法獲得的燃料電池雙極板。全文摘要本發(fā)明提供一種燃料電池雙極板，所述燃料電池雙極板在保持其機械強度的同時，具有被提高的電導(dǎo)率；用于制備該雙極板的方法；以及包含該雙極板的燃料電池。提供包含由片狀模制材料形成的層壓模制品(1)的燃料電池雙極板，其中片狀模制材料包含樹脂和碳材料，并且其中層壓模制品(1)具有以表面層C(11)/內(nèi)層B(12)/中心層A(13)/內(nèi)層B’(14)/表面層C’(15)這種順序安置的層壓結(jié)構(gòu)，并且其中中心層A(13)、內(nèi)層B(12)、內(nèi)層B’(14)、表面層C(11)和表面層C’(15)中的每一個都由單層或多層片狀模制材料構(gòu)成，并且其中當中心層A(13)的碳材料含量被稱作a、內(nèi)層B(12)的碳材料含量被稱作b、內(nèi)層B’(14)的碳材料含量被稱作b’、表面層C(11)的碳材料含量被稱作c以及表面層C’(15)的碳材料含量被稱作c’時，滿足關(guān)系55≤a≤85、55≤c≤85、55≤c’≤85、10≤a-b≤30、10≤c-b≤30、10≤a-b’≤30和10≤c’-b’≤30(a、b、b’、c和c’的單位為體積％)。文檔編號H01M8/10GK101371385SQ20078000283公開日2009年2月18日申請日期2007年1月24日優(yōu)先權(quán)日2006年1月25日發(fā)明者三木崇之,原田哲哉,蔣建業(yè)申請人:Dic株式會社