CN101233640A - 燃料电池用隔板及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种通过控制燃料电池用隔板的润湿性而提高了电池性能的燃料电池用隔板及其制造方法，其中该燃料电池用隔板是至少由碳材料成形而得到的燃料电池用隔板(A)，其构成是，在该隔板(10)的流路面(11)的表面部上，通过YAG激光装置(20)的照射处理增加和形成了亲水性官能团，同时形成了表面平均粗糙度Ra低于50μm的凹凸部。

Description

燃料电池用隔板及其制造方法
技术领域
本发明涉及适合用于固体高分子型等的燃料电池的燃料电池用隔板及其制造方法，具体涉及通过控制燃料电池用隔板的润湿性提高了电池性能的燃料电池用隔板及其制造方法。
背景技术
燃料电池作为干净、能够表现高的发电效率的下一代能源而受到高的期待，尤其近年来，因具有可得到高功率且工作温度区比较低的优点，固体高分子型的燃料电池备受关注。
此种固体高分子型燃料电池一般由层叠单电池而成的电堆及设置在其外侧的2个集电体构成，该单电池的构成包括：由离子交换膜构成的固体高分子的电解质膜、设置在其两侧的2个电极、设置有向各个电极供给氢等燃料气体或氧等氧化剂气体的气体供给槽的隔板等。
在此种燃料电池中，因在电解质部分使用高性能的高分子电解质膜的关系，尽管工作温度低到80℃～100℃也能进行高功率的发电。
对于此种固体高分子型燃料电池的隔板，为了以完全分离的状态向电极供给燃料气体和氧化气体，要求高度的气体不透气性，此外为了提高发电效率，需要减小电池的内部电阻，为此必须提高导电性。另外，为了确保高的导热性或长期耐久性以便高效率地散发伴随电池反应产生的发热，并使电池内温度分布均匀化，必须具备优良的耐腐蚀性、耐化学性、机械强度、亲水性。
在这些要求特性中，可迅速排出发电时产生的水的性能，即隔板具有亲水性成为最重要的要求特性之一。
在以往，作为提高燃料电池用隔板的亲水性的技术等，已知有多种技术，例如，1)对表面的至少一部分具有亲水性官能团的导电性碳和粘结剂进行加压成形或加压加热成形，通过喷砂加工在气体流路的表面设置了平均为50μm以上1mm以下的凹凸的高分子电解质型燃料电池用隔板(例如参照专利文献1)；2)以常压放电等离子体处理燃料电池用隔板为特征的燃料电池用隔板的亲水化处理方法(例如参照专利文献2)；3)其特征在于通过成形含有热固性树脂、平均粒径为20～70μm的人造石墨及内部脱模剂的组成物而形成，通过喷丸法等表面处理方法使表面平均粗糙度Ra为1.0～5.0μm的燃料电池隔板(例如参照专利文献3)等。
但是，在上述专利文献1～3中所述的通过喷砂加工、常压放电等离子体处理或喷丸法形成凹凸部的燃料电池用隔板中，为了在气体流路的表面形成凹凸部，必须掩蔽凹凸部以外的部分，因此存在表面处理工序复杂化的问题及凹凸部不能正确地形成从而成品率低的问题，另外，还存在由于上述表面处理而使亲水性能随时间的经过而下降的问题。
另外，在上述专利文献1所述的燃料电池用隔板中，由于是在对碳粒子进行了赋予亲水性官能团的处理后，与粘结剂一起进行加压成形或加压加热成形，在成形后进行在气体流路的表面形成凹凸部的处理，因此存在制造效率低，并且导致性能波动的问题。
在上述专利文献2所述的燃料电池用隔板中，为了进行等离子体处理，需要各种处理用气体，另外，从安全性的观点考虑，有必须在经惰性气体稀释的气氛下进行处理的制约。此外，由于激发的气体喷出后与燃料电池隔板接触地进行处理，所以有在复杂且微细的槽图案上的局部加工困难的问题。此外，存在随着干燥环境下的长时间的经过润湿性下降的问题等。另外，在上述专利文献3所述的燃料电池用隔板中，是通过成形含有热固性树脂、平均粒径为20～70μm的人造石墨及内部脱模剂的组合物而形成，但因含有内部脱模剂，存在随着时间的经过而外漏的问题，以及配合了树脂及脱模剂的组成存在润湿性不足，润湿性随着时间的经过而下降的问题等。
另一方面，作为燃料电池的制造中采用激光处理的技术，例如，已知有一种燃料电池的制造方法，该燃料电池是由固体高分子电解质膜、其两侧的燃料极和空气极构成MEA，用隔板夹着该MEA的两侧而层叠单电池电堆而形成的燃料电池，其中，在隔板表面上用石墨粒子和树脂的混合物一体地成形气体流路，除去生成于隔板表面上的表皮层，并且通过激光照射使形成于上述隔板表面上的树脂成分多的表皮层碳化(例如参照专利文献4)。此外，还已知一种燃料电池用的电解质膜的制造方法，其具有以下工序：(a)利用氢透过性金属形成基材的工序、(b)在所述基材的表面形成具有质子传导性的陶瓷层的工序，在该工序(b)中，形成所述陶瓷层的无定形材料的结晶化所需的结晶化能量是通过对该无定形材料局部照射激光来供给(例如参照专利文献5)。
但是，上述专利文献4所述的技术是通过掩蔽槽部，使槽部以外的树脂成分多的隔板表面碳化以降低接触电阻的技术，完全没有通过激光照射来亲水化处理槽部的认识，其目的、技术思想(构成及其作用效果)与本发明完全不同，而且用于使隔板表面碳化的该激光照射量非常大，不能用该照射量进行亲水化处理。
此外，上述专利文献5所述的技术是燃料电池用的电解质膜的制造方法，完全没有通过激光照射来进行亲水化的认识，其目的、技术思想(构成及其作用效果)与本发明完全不同。
专利文献1：特开2001-2838739号公报(权利要求书、实施例等)
专利文献2：特开2002-25570号公报(权利要求书、实施例等)
专利文献3：特开2005-197222号公报(权利要求书、实施例等)
专利文献4：特开2004-335121号公报(权利要求书、实施例等)
专利文献5：特开2005-5088号公报(权利要求书、实施例等)
发明内容
鉴于上述以往的问题等，本发明是为了解决这些问题而完成的，其目的在于，提供一种不实施特别的预处理也能具有优异的亲水性而不受时间经过的影响，同时能够提高电池性能的燃料电池用隔板及其制造方法。
本发明者等对上述以往的问题等进行了深入研究，结果发现，通过对至少由碳材料成形而得到的燃料电池用隔板的表面部实施特定的处理来形成亲水性官能团，同时形成表面平均粗糙度Ra低于特定值的凹凸部，可得到上述目的的燃料电池用隔板及其制造方法，从而完成本发明。
即，本发明存在于以下的(1)～(8)中。
(1)一种燃料电池用隔板，其至少由碳材料成形而得到，其特征在于：在该隔板的流路面的表面部上，通过激光照射处理而形成和增加亲水性官能团，同时形成有表面平均粗糙度Ra低于50μm的凹凸部。
(2)如上述(1)所述的燃料电池用隔板，其特征在于：燃料电池用隔板表面的激光处理部至少是流路面的一部分或全部。
(3)如上述(1)或(2)所述的燃料电池用隔板，其特征在于：燃料电池用隔板是热固性树脂或热塑性树脂和碳的复合成形体、膨胀石墨成形体、玻璃状碳的成形体、玻璃状碳和石墨的复合成形体中的任何一种。
(4)如上述(1)～(3)的任何一项所述的燃料电池用隔板，其特征在于：在至少含有氧气的气氛中进行激光照射处理。
(5)如上述(1)～(3)的任何一项所述的燃料电池用隔板，其特征在于：亲水性官能团是-OH基、-COOH基、＞C＝O基中的至少1种以上。
(6)如上述(1)～(5)的任何一项所述的燃料电池用隔板，其特征在于：凹凸部的表面平均粗糙度Ra低于30μm。
(7)如上述(1)～(6)的任何一项所述的燃料电池用隔板，其特征在于：激光照射处理过的燃料电池用隔板表面是连续且平滑的曲面。
(8)一种燃料电池用隔板的制造方法，其特征在于：通过对至少由碳材料成形的燃料电池用隔板的表面部进行激光照射处理，从而在上述隔板表面部上形成和增加使亲水性官能团，同时形成表面平均粗糙度Ra低于50μm的凹凸部。
另外，本发明中规定的“表面平均粗糙度Ra”是指按照由JISB0601-1994规定的方法测定的值。
此外，本发明中规定的“连续且平滑的曲面”是指通过实施激光处理而使表面熔化成为液状化的材料直接固化而整体上形成连续且平滑地扩展开的状态。这能以电子显微镜10000倍的倍率清楚地观察。在激光处理前的阶段，在成形或烧成等工序中，因局部产生的表面毛刺、飞边、或石墨等体质材的边缘等形成的明确的界限及缺陷等，表面呈不连续的状态。此外，由于等离子体处理、氧化处理等，这些不连续的表面状态变得更加不连续。
根据本发明，可提供一种不用实施特别的预处理就能提高优异的亲水性及电池性能的燃料电池用隔板。
此外，根据本发明的方法，可提供一种能够制造不用实施特别的预处理就具有优异的亲水性，并且廉价而具有量产性的燃料电池用隔板的制造方法。
附图说明
图1是表示本发明的一例的图示，是表示对燃料电池用隔板的规定的表面部(流路面)进行了激光照射处理的状态的一例的简要说明图。
图2是表示本发明的一例的图示，是表示在燃料电池用隔板的规定的表面部(流路面)上形成了亲水性官能团和表面平均粗糙度Ra低于50μm的凹凸部的状态的放大简要剖面图。
图3是本发明的激光照射处理后的隔板表面(流路面)的电子显微镜照片。
图4是表示成为不连续的处理面的隔板表面(流路面)的一例的电子显微镜照片。
图5是表示成为不连续的处理面的隔板表面(流路面)的另一例的电子显微镜照片。
图6是表示成为不连续的处理面的隔板表面(流路面)的又一例的电子显微镜照片。
图7是表示组装有本发明的燃料电池用隔板的燃料电池的一例的简要分解立体图。
图8是表示评价亲水性官能团的一例的图表。
图9是表示评价亲水性官能团的另一例的图表。
符号说明
A燃料电池用隔板，10隔板，11流路面(槽部)，12凹凸部，20激光装置
具体实施方式
以下，详细说明本发明的实施方式。
本发明的燃料电池用隔板是至少由碳材料成形而得到的燃料电池用隔板，其特征在于：在该隔板的表面部上，通过激光照射处理而形成和增加亲水性官能团，同时形成有表面平均粗糙度Ra低于50μm的凹凸部。
此外，本发明的燃料电池用隔板的制造方法的特征在于：通过对至少由碳材料成形而得到的燃料电池用隔板的表面部进行激光照射处理，从而在上述隔板表面部上形成和增加亲水性官能团，同时形成表面平均粗糙度Ra低于50μm的凹凸部。
以下说到“本发明”时，是指包含上述的燃料电池用隔板和其制造方法这两者。
在本发明中，激光照射处理前的燃料电池用隔板只要是至少由碳材料成形而得到的燃料电池用隔板，则含有碳材料的组合物的调制方法、成形方法、形状及结构等没有特别限定。例如，可列举出：在至少采用碳材料通过成形模具形成作为规定流路面的槽部后，通过烧成处理来成形为规定结构的燃料电池用隔板；或者采用至少碳材料和热固性树脂或热塑性树脂，利用成形模具形成作为规定流路面的槽部而得到的燃料电池用隔板；以及在利用成形模具至少将热固性树脂形成作为规定流路面的槽部后，通过烧成处理形成规定结构的燃料电池用隔板等。
关于采用的隔板的原材料，除碳材料外，还可列举出热固性树脂、热塑性树脂、及它们的混合材料、以及固化促进剂、增塑剂、溶剂等各种隔板成形用添加剂。
作为可使用的碳材料，没有特别限定，例如，可列举出玻璃状碳、各向同性碳材料、石墨粉末[包括高取向性热分解石墨(HOPG)、初出石墨、天然石墨、人造石墨、富勒烯、炭黑]、碳纤维[包括气相生长碳纤维、PAN系碳纤维、石墨纤维]、碳纳米管、膨胀石墨片等。这些碳材料可根据所需要的导电性值等适宜选择，可以单独使用，也能以2种以上的混合物使用，但特别优选传导性提高效果高的碳材料。
此外，作为连接碳材料的粘结剂或热固性树脂，例如，可列举出酚醛树脂、聚酰亚胺树脂、呋喃树脂、环氧树脂、二甲苯甲醛树脂、不饱和聚酯树脂、三聚氰胺树脂、醇酸树脂、多环多核芳烃(COPNA)树脂等，优选采用通过加热而产生分子间交联并进行三维固化，不用进行特别的碳前体化处理就显示高的碳残存率的物质。
作为热塑性树脂，例如，可列举出聚氯乙烯-聚乙酸乙烯酯共聚物、聚氯乙烯、聚丙烯腈、聚乙烯醇、聚酰胺等。
在本发明中，考虑到燃料电池用隔板所要求的气体不透气性、导电性、导热性或耐腐蚀性、耐化学性、机械强度等，优选采用选择各种上述各原料而形成适合的配合量等的混合物(组合物)。例如，可列举出由碳材料、粘结剂及固化促进剂等构成的混合物，由碳材料及热固性树脂等构成的混合物，由碳材料、热塑性树脂及增塑剂等构成的混合物等。
将按上述得到的混合物等例如以适合的量充填在成为流路面的槽图案的成形模具中并进行成形(成形工序)。成形模具的槽的形状(断面V状、凹状等)、深度、宽度及其图案等没有特别限定，可根据燃料电池的种类、用途、结构等适宜设定合适的槽形状、深度、宽度、槽图案等。
例如，在通过烧成处理制作隔板的情况下，将上述成形模加热到70～150℃后进行固化处理(干燥工序)，从模具中取下得到的树脂板，然后，通过在非氧化气氛下进行加热处理使其烧成(烧成工序)，得到具有规定结构的隔板。
非氧化气氛下的烧成是在氮气、氩气等惰性气氛中、真空中的至少一种中，即在这些各单独气氛中、或各气氛中用二步工序、三步工序来进行，从而使粘结剂等碳化以制作规定结构的隔板。另外，根据需要，也可以在上述成形(工序)后或烧成(工序)后，进行层叠电堆的定位用的外周部加工、冲孔加工及为了最终精加工的在表背两面的不同部位的槽加工等最低限的加工处理。
在本发明中，在如上所述至少由碳材料成形的隔板上，例如在由热固性树脂或热塑性树脂和碳(材料)形成的复合成形体、膨胀石墨成形体、玻璃状碳的成形体、玻璃状碳和石墨的复合成形体等中的任何一种构成的隔板上，在要进行亲水化的规定的表面部，例如在成为流路面的表面部上，通过激光照射处理形成和增加形成亲水性官能团，同时形成表面平均粗糙度Ra低于50μm的凹凸部。
作为采用的激光照射处理，只要是能够在隔板的规定的表面部，例如在至少流路面的一部分或全部上形成和增加亲水性官能团以及形成表面平均粗糙度Ra低于50μm的凹凸部的激光照射，就没有特别限定，例如，可列举出YAG激光器、二氧化碳气体激光器、准分子激光器、氩激光器、红宝石激光器、玻璃激光器等。从振荡波长、通用性的角度考虑，优选YAG激光器。
从在隔板的规定的表面部，例如在至少流路面的一部分或全部上高效率形成和增加-OH基、-COOH基、＞C＝O基等中的至少1种以上的亲水性官能团这点考虑，以及从经济性方面考虑，本发明的激光照射处理优选在室温下(25℃)空气气氛中、或至少含有氧的气体气氛中进行。此外，也可以在室温以上的加湿状态下进行。
此外，本发明的激光照射处理是在隔板的规定的表面部上如上所述地形成和增加亲水性官能团，同时形成表面平均粗糙度Ra低于50μm的凹凸部。优选形成表面平均粗糙度Ra低于30μm的凹凸部，更优选形成表面平均粗糙度Ra为0.01～10μm的凹凸部，特别优选形成表面平均粗糙度Ra为0.2～7μm的凹凸部。
另外，本发明的通过激光处理形成的凹凸部优选是上述表面平均粗糙度Ra低于50μm的、连续且平滑的曲面。
如果是该表面平均粗糙度Ra超过50μm的凹凸部，则在使用DMFC等小型机时，尺寸精度变得重要，因此有功率发生波动、变得不稳定的缺陷，另外，会成为沿流路流动的燃料的流动阻力，因此不优选。此外，如果是表面平均粗糙度Ra低于0.1μm的凹凸部，则亲水化程度减弱，随着时间的经过有时不能发挥目标的亲水化功能。
在本发明中，激光照射条件只要是能够在隔板的规定的表面部，例如在至少流路面的一部分或全部上形成和增加亲水性官能团以及形成表面平均粗糙度Ra低于50μm的凹凸部的照射量，就没有特别限定，可根据隔板的原材料种类、尺寸、形状等来改变，但是在采用YAG激光器等时，可通过进行3～15W间的功率调整、激光扫描速度的调整、激光脉冲宽度的调整、基于焦点距离的激光点直径或能量密度的调整(大概103～106W/cm2)、激光照射图案的调整等任意条件的调整来形成和增加目标亲水性官能团以及形成表面平均粗糙度Ra低于50μm的凹凸部，另外可通过适当组合上述各条件调整来形成连续且平滑的曲面。
另外，上述3～15W间的功率调整可根据激光器的规格、照射条件等而改变，不能一概而论，但如果功率低于3W，则亲水性官能团的形成和增加变得困难，此外，处理所需的时间延长，或随时间的经过有时不能发挥亲水性官能团的固定功能。另一方面，如果功率超过15W，则照射量变得非常大，会深深削去照射部，因此不能形成和增加目标的亲水性官能团以及不能形成凹凸部，而且隔板表面或流路面的尺寸精度也成为问题，燃料电池的性能变得不稳定。
图1是表示对燃料电池用隔板的规定的表面部(流路面)进行了激光照射处理的状态的一例的简要说明图，图2是表示在隔板的规定的表面部(流路面)上形成和增加了亲水性官能团(-OH基、-COOH基、＞C＝O基等)以及形成了表面平均粗糙度Ra低于50μm的凹凸部时的状态的放大简要剖面图，图3是具有图2的图示符号12(流路面)部分的连续且平滑的曲面的电子显微镜照片(株式会社日立制作所制作，S4700，倍率：10000倍，以下相同)。
此外，图4～图6是表示由于未处理或氧化处理等而未形成连续且平滑的曲面的不连续状态的电子显微镜照片，图5表示比图4更不连续的表面状态。
在本发明中，如图1所示，由于通过利用YAG激光装置20对至少由碳材料成形而得到的燃料电池用隔板10的规定的表面部(流路面)11进行照射处理，能够用一步工序在该表面部11上一次形成和增加亲水性官能团(-OH基、-COOH基、＞C＝O基等)以及形成平均粗糙度Ra低于50μm的凹凸部12，所以与以往的通过利用掩蔽处理的喷砂加工、常压放电等离子加工或喷丸加工来形成凹凸部相比，制造效率高，并且能够容易地用短时间处理要进行亲水化处理的部位。
此外，得到的燃料电池用隔板不需要实施特别的预处理就能具有优异的亲水性而不受时间经过的影响，同时还能提高电池性能。
如此构成的本发明的燃料电池用隔板由于不需要实施特别的预处理就能具有优异的亲水性而不受时间经过的影响，同时还能将流路电阻抑制在低水平，因此容易除去电池的电极反应生成的水，能够抑制燃料电池性能的波动。在采用该隔板的例如图7所示的固体高分子型的燃料电池A中，具体而言，在由固体高分子电解质膜(质子导电膜)30和其两侧的设置有催化剂层31、32的燃料极33和空气极34构成MEA，用本发明的隔板10、10夹着该MEA的两侧层叠单电池电堆而成的燃料电池A中，由于采用本发明的具有上述优良效果的燃料电池用隔板10，因此可得到具有长期稳定的发电效率的电池性能优良的燃料电池。
实施例
接着，通过实施例及比较例更详细地说明本发明，但本发明并不限定于下述的实施例。
[实施例1～5及比较例1～7]
通过下述调制法、处理方法得到各燃料电池用隔板。
(实施例1)
在90重量份的呋喃树脂[日立化成工业株式会社制造，HitafuranVF-303]和10重量份的天然鳞片状石墨(日本石墨工业株式会社制造，平均粒径5μm)中，添加1.5重量份的对甲苯磺酸作为固化促进剂，以3000rpm的转速混合搅拌2分钟，将得到的混合物适量流入到内尺寸为59mm×59mm×1.5mm的板成形用模具内，将该模具加热到100℃进行固化处理后，从模具中取出形成的树脂板，用烧成炉进行1500℃的加热处理，得到碳制隔板。
得到的隔板的尺寸为47mm×47mm×1.2mm(流路面的宽度为1mm、深度为0.5mm)。通过该加热处理方法得到的隔板也用于后述的实施例2、比较例1～7。
对于得到的隔板的流路面，采用YAG激光装置，在室温空气气氛下，按功率12W、脉冲宽度50μs的条件对流路面进行激光处理，形成亲水性官能团和凹凸部。
(实施例2)
对于用与上述实施例1相同的方法得到的隔板的流路面，作为激光处理，采用YAG激光装置，在室温空气气氛下，按功率10W、连续扫描的条件对流路面进行激光处理，形成亲水性官能团和凹凸部。
(实施例3)
在100重量份的呋喃树脂[日立化成工业株式会社制造，HitafuranVF-303]中，添加1.5重量份的对甲苯磺酸作为固化促进剂，混合搅拌，将混合物流入到规定的成形用模具内，将该模具加热到100℃进行固化处理后，从模具中取出形成的树脂板，用烧成炉进行1500℃的加热处理，得到碳制隔板。
得到的隔板的尺寸为47mm×47mm×1.2mm(流路面的宽度为1mm、深度为0.5mm)。
对于得到的隔板的流路面，采用YAG激光装置，在室温空气气氛下，按功率12W、脉冲宽度50μs的条件对流路面进行激光处理，形成亲水性官能团和凹凸部。
(实施例4)
在10重量份的呋喃树脂[日立化成工业株式会社制造，HitafuranVF-303]和40重量份的聚氯乙烯-聚乙酸乙烯酯共聚物(Shin Dai-IchiVinyl公司制造，ZEST-C150S)的混合树脂中，添加50重量份的天然鳞片状石墨(日本石墨工业株式会社制造，平均粒径5μm)，进而添加20重量份的邻苯二甲酸二烯丙基酯作为增塑剂，将得到的材料在高速捏合机中混合、分散，采用混合用两辊充分反复混炼以制备燃料电池用隔板组合物，然后粉碎、过筛，得到粉末。
将得到的粉末用具有规定的槽图案的成形用模具冲压成形，然后在含有氧气的气氛中用300℃的温度使其干燥固化，在惰性气体气氛中进行1500℃的加热处理，得到碳制隔板。
得到的隔板的尺寸为47mm×47mm×1.2mm(流路面的宽度为1mm、深度为0.5mm)。
对于得到的隔板的流路面，采用YAG激光装置，在室温空气气氛下，按功率12W、脉冲宽度50μs的条件对流路面进行激光处理，形成亲水性官能团和凹凸部。
(实施例5)
将25重量份的酚醛树脂[群荣化学公司制造，PL4805N]和75重量份的天然鳞片状石墨(日本石墨工业株式会社制造，平均粒径5μm)在高速捏合机中混合，制备燃料电池用隔板组合物。
将得到的组合物用规定的成形用模具冲压成形，得到树脂/石墨复合体的隔板。
得到的隔板的尺寸为47mm×47mm×1.2mm(流路面的宽度为1mm、深度为0.5mm)。
对于得到的隔板的流路面，采用YAG激光装置，在室温空气气氛下，按功率8W、脉冲宽度50μs的条件对流路面进行激光处理，形成亲水性官能团和凹凸部。
(比较例1)
对于用与上述实施例1相同的方法得到的隔板的流路面，采用YAG激光装置，在室温空气气氛下，按功率1W、连续扫描的条件对流路面进行激光处理。
(比较例2)
采用用与上述实施例1相同的方法得到的隔板，按功率50W、照射时间1分钟的条件进行氧等离子体处理。
(比较例3)
采用用与上述实施例1相同的方法得到的隔板，按功率300W、照射时间30分钟的条件进行氧等离子体处理。
(比较例4)
作为用与上述实施例1相同的方法得到的隔板，采用未处理状态的隔板。
(比较例5)
对用与上述实施例1相同的方法得到的隔板实施喷砂处理(粒径1μm的喷砂剂、喷射压1kg)。
(比较例6)
对于用与上述实施例1相同的方法得到的隔板的流路面，采用YAG激光装置，在室温空气气氛下，按功率200W、连续扫描的条件对流路面进行激光处理。
(比较例7)
对用与上述实施例1相同的方法得到的隔板，不进行激光照射处理，在室温空气气氛下，按20分钟、500℃的条件进行氧化处理。
对上述实施例1～5及比较例1～6得到的各燃料电池用隔板，利用下述各评价方法评价亲水化程度(亲水性官能团的有无、平均粗糙度Ra、刚处理后的接触角、随时间经过的亲水化程度)。
其结果如下表1所示。
(有无亲水性官能团的评价方法)
隔板表面的亲水性官能团的评价采用岛津制作所制造的X射线光电子分光分析装置(ESCA-3400)进行，按下述评价标准评价。
评价标准：
◎：与未处理(比较例4)相比较，有C-O、C＝O的键能峰的增长，新生成了羧基(COOH基)的键，还有氧的键能峰的增长。
○：与未处理(比较例4)相比较，有C-O、C＝O的键能峰的增长，还有氧的键能峰的增长。
△：尽管能发现键能有一点变化，但几乎没有差别。
×：与未处理(比较例4)相比较，未发现归属于官能团的峰的增长，也没有发现归属于上述氧的键能峰的变化。
另外，图8及图9是X射线光电子分光分析装置(ESCA)的评价结果的例示，图8表示-C＝O、C-O·C＝O、C-H的峰，图9表示C-O·C＝O、C-H的峰。
(平均粗糙度Ra的评价方法)
表面平均粗糙度Ra(μm)的评价采用东京精密公司制造的平均粗糙度形状测定器Surfcom，以0.3mm/分钟的驱动速度进行。
(接触角的评价方法)
处理后的接触角的评价方法，采用共和界面化学公司制造的接触角计CA-X型，滴下1μl的液滴，测定接触角。数值越低表示亲水程度越好。
(随时间变化的亲水化程度的评价方法)
随时间变化的亲水化程度的评价是在25℃、60％的气氛下和在60℃干燥的气氛下保管一定时间(7天、2个月)后，用与上述相同的方法测定接触角，用接触角的变化进行评价。数值的变动越低表示随时间变化的亲水化程度越好。
表1
                          实施例                                      比较例
  1   2   3   4   5   1   2   3   4   5   6   7
  亲水性官能团 ◎ ◎ ○ ◎ ◎ × △ × × × △ △
  平均粗糙度Ra(μm) 1.1 0.7 2.5 1.3 5.4 0.2 0.2 0.9 0.5 4.1 500 0.9
  刚处理后的接触角 0 0 0 0 0 100 20 100 100 65 - 60
  25℃下经过7天 0 0 0 0 0 100 55 100 100 100 - 60
  25℃下经过2个月 0 0 0 0 0 100 100 100 100 100 - 80
  60℃下经过2个月 0 0 0 0 0 100 100 100 100 100 - 100
比较例6中的“-”标记表示不能测定。
从上述表1的结果可知，本发明范围内的实施例1～5的形成了亲水性官能团，同时形成了表面平均粗糙度Ra低于50μm的凹凸部的燃料电池用隔板，与本发明范围外的比较例1的燃料电池用隔板、氧等离子体处理的比较例2及3、未处理的比较例4、喷砂处理的比较例5及氧化处理的比较例7相比较，具有优异的亲水化程度、以及随时间变化也稳定的亲水化程度。
此外，在比较例6中，尺寸精度差，槽形成得太深，表面粗糙度也过大，还有一部分被切断。可判定不适合作为小型的燃料电池用隔板的加工方法。
另外，对本发明范围内的实施例1～5的经过激光照射处理的燃料电池用隔板，用电子显微镜(倍率：10000倍)进行了观察，结果与图3同样为连续且平滑的曲面。相对于此，可判定，在比较例1及4中，与图4同样为不连续的状态，此外在比较例2、5～7中，与图5同样为更加不连续的状态，在比较例3中，如图6所示为不连续的状态。
根据本发明，可得到适合用于固体高分子型等燃料电池的燃料电池用隔板及其制造方法。

Claims (8)

1.一种燃料电池用隔板，其至少由碳材料成形而得到，其特征在于：在所述隔板的表面部上，通过激光照射处理而形成和增加亲水性官能团，同时形成有表面平均粗糙度Ra低于50μm的凹凸部。
2.如权利要求1所述的燃料电池用隔板，其特征在于：燃料电池用隔板表面的激光处理部至少是流路面的一部分或全部。
3.如权利要求1或2所述的燃料电池用隔板，其特征在于：燃料电池用隔板是热固性树脂或热塑性树脂和碳的复合成形体、膨胀石墨成形体、玻璃状碳的成形体、玻璃状碳和石墨的复合成形体中的任何一种。
4.如权利要求1～3的任何一项所述的燃料电池用隔板，其特征在于：在至少含有氧的气体气氛中进行激光照射处理。
5.如权利要求1～3的任何一项所述的燃料电池用隔板，其特征在于：亲水性官能团是-OH基、-COOH基、＞C＝O基中的至少1种以上。
6.如权利要求1～5的任何一项所述的燃料电池用隔板，其特征在于：凹凸部的表面平均粗糙度Ra低于30μm。
7.如权利要求1～6的任何一项所述的燃料电池用隔板，其特征在于：激光照射处理过的燃料电池用隔板表面是连续且平滑的曲面。
8.一种燃料电池用隔板的制造方法，其特征在于：通过对至少由碳材料成形而得到的燃料电池用隔板的表面部进行激光照射处理，从而在所述隔板表面部上形成和增加亲水性官能团，同时形成表面平均粗糙度Ra低于50μm的凹凸部。
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