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GEBIET DER TECHNIK
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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Separators, der eine Trennwand zwischen Einheitszellen einer Brennstoffzelle bildet.
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TECHNISCHER HINTERGRUND
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Mittlerweile werden Brennstoffzellen in Fahrzeugen und auf anderen Gebieten verwendet. In einer Festpolymer-Brennstoffzelle (im Folgenden einfach als „Brennstoffzelle” bezeichnet) wird eine Baugruppe bzw. Anordnung (MEA: Membran/Elektroden-Anordnung), die einen aus einem Festpolymerfilm gebildeten Elektrolytfilm aufweist, der zwischen zwei Elektroden angeordnet ist, d. h. zwischen einer Brennstoffelektrode und einer Luftelektrode, ihrerseits zwischen zwei Separatoren angeordnet, um eine Zelle zu erzeugen, die als kleinste Einheit dient, und eine Vielzahl dieser Zellen wird dann gestapelt, um einen Brennstoffzellenstapel (FC-Stapel) zu bilden, wodurch eine hohe Spannung erhalten werden kann.
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Hierbei werden die Brennstoffzellenseparatoren aus einem metallischen Werkstoff, wie SUS, gebildet. Eine Vielzahl von Verfahren wurde vorgeschlagen, um die Korrosionsbeständigkeit der aus diesem Metall gebildeten Separatoren zu verbessern. Beispielsweise offenbaren
JP 2002-25574 A und
JP 2005-158441 A ein Verfahren, bei dem die Umfangsränder der Separatorenzweigleitung mit einem Harz oder Film mit ausgezeichneter Korrosionsbeständigkeit bedeckt werden. Zweigleitung beschreibt eine Öffnung, die im Separator ausgebildet ist, und Brenngas, Luft und Feuchtigkeit und dergleichen strömen durch diese Öffnung hindurch.
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Jedoch ist die Oberfläche des Separators normalerweise mit einem chemisch trägen Passivierungsfilm überzogen, und die Stärke der Bindung an Harze und dergleichen ist schwach. Infolgedessen kann die Belastung, die während des Stapelns der Zellen erzeugt wird, und die Belastung, die aufgrund der Ausdehnung erzeugt wird, die unter der Wirkung von Warme erzeugt wird, die während des Betriebs der Brennstoffzelle auftritt, bewirken, dass die Harzschicht oder dergleichen sich löst. Da die Oberfläche des Separators von Natur aus schlechte Benetzungseigenschaften aufweist, ist es ferner, wenn das Harzüberzugsmaterial wasserlöslich ist, dann unmöglich, das Harzüberzugsmaterial gleichmäßig aufzutragen, und es kann keine zufriedenstellende Harzschicht gebildet werden.
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JP 2000-243408 A offenbart, dass, wenn diejenigen Regionen der Brenngasleitungen, die in der Mitte des Separators ausgebildet sind und die die Elektrode nicht berühren, mit einem Harz überzogen werden, die Bindung an den Separator dadurch verbessert werden kann, dass OH-Gruppen in das Harz aufgenommen werden. Ferner offenbart
JP 2003-272655 A ein Verfahren, bei dem eine Passivierungsbehandlung dadurch durchgeführt wird, dass der Separator in ein Säurebad getaucht wird, um die Leistung der Brenngasleitungen zu verbessern. Jedoch zielen diese beiden Verfahren darauf ab, die Qualität und Funktion der Brenngasleitungen zu verbessern, und die Anwendung dieser Verfahren für eine Verbesserung der Qualität und Funktion von anderen Separatorregionen abgesehen von den Gaskanälen ist problematisch.
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Die Druckschrift
WO 2004/051764 A2 beschreibt ferner die Passivierung der Oberfläche eines Brennstoffzellenseparators aus Aluminium mit Hilfe anodischer Oxidation.
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Anders ausgedrückt ist mit der herkömmlichen Technik eine wirksame Verbesserung u. a. des Korrosionswiderstands der Separatorregionen abgesehen von den Gaskanälen problematisch, und infolgedessen ist die Verbesserung der Brennstoffzelle an sich schwierig.
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Somit ist ein Vorteil der vorliegenden Erfindung die Schaffung eines Verfahrens zur Herstellung eines Separators, der in der Lage ist, die Qualität einer Brennstoffzelle zu verbessern.
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OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
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Ein Verfahren zur Herstellung eines Separators gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung eines Separators, der eine Trennwand zwischen Einheitszellen einer Brennstoffzelle bildet, wobei auf dem Separatorsubstrat vor Bildung einer Harzschicht eine Subbing- bzw. Unterlagenbehandlung, die die Bindungsstärke zwischen einem Harz und dem Separatorsubstrat verbessert, in mindestens einer Harzauftragungsregion, in der eine Harzschicht gebildet werden soll, durchgeführt wird.
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In einem bevorzugten Aspekt ist die Harzauftragungsregion einer Öffnung, durch die ein Fluid strömen kann, benachbart. In einem anderen bevorzugten Aspekt ist die Harzauftragungsregion eine Dichtungslinie, die eine Region darstellt, in der eine Verbindung mit einem benachbarten Separator vorgenommen wird.
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In den Fällen, wo die Harzschicht aus einem NH-haltigen Harz besteht, ist die Unterlagenbehandlung vorzugsweise eine Behandlung, bei der ein Hydroxid auf der Oberfläche des Separatorsubstrats aufgebracht bzw. abgeschieden wird. In diesem Fall ist die Unterlagenbehandlung vorzugsweise eine Behandlung, bei der OH-Gruppen kovalent an Metallatome an der Oberfläche des Separatorsubstrats gebunden werden. In den Fällen, wo die Harzschicht aus einem OH-haltigen Harz besteht, ist die Unterlagenbehandlung vorzugsweise eine Behandlung, bei der Sauerstoffatome kovalent an Metallatome an der Oberfläche des Separatorsubstrats gebunden werden.
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Die Unterlagenbehandlung wird vorzugsweise nur innerhalb der Harzauftragungsregion durchgeführt. Die Unterlagenbehandlung wird vorzugsweise so durchgeführt, dass auf dem Separatorsubstrat diejenigen Regionen außer der Harzauftragungsregion maskiert werden, um die Unterlagenbehandlung zu verhindern. In einem anderen Aspekt wird die Unterlagenbehandlung, die in den Regionen außer der Harzauftragungsregion durchgeführt wird, vorzugsweise nach Abschluss der Unterlagenbehandlung entfernt.
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Die Harzschicht wird vorzugsweise durch elektrolytische Abscheidungsbeschichtung gebildet Ferner ist das Harz vorzugsweise ein wasserlösliches Harz.
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Der Separator ist ein Separator, der eine Trennwand zwischen Einheitszellen einer Brennstoffzelle bildet, wobei eine Harzschicht auf den Abschnitten des Separatorsubstrats ausgebildet wird, bei denen es sich nicht um die Gasleitungen handelt, und OH-Gruppen oder O-Atome zwischen dem Separatorsubstrat und der Harzschicht vorhanden sind.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine Harzauftragungsregion, auf der eine Harzschicht ausgebildet werden soll, einer Unterlagenbehandlung unterzogen, die die Bindungsstärke zwischen dem Harz und dem Separatorsubstrat verbessert, und daher ist ein Ablösen der Harzschicht unwahrscheinlich und der Korrosionswiderstand des Separators kann über einen langen Zeitraum aufrechterhalten werden. Infolgedessen kann die Qualität der Brennstoffzelle verbessert werden.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
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1 ist eine schematische Darstellung des Aufbaus einer Brennstoffzelle.
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2 ist eine Draufsicht auf einen Separator.
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3 ist eine schematische Darstellung des Zustandes der Verbindung zwischen einem Separator und einem Harz vor einer Unterlagenbehandlung.
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4 ist eine schematische Darstellung des Zustandes der Verbindung zwischen einem Separator und einem Harz nach Abschluss einer Unterlagenbehandlung.
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5 ist eine schematische Darstellung eines anderen Zustandes der Verbindung zwischen einem Separator und einem Harz nach Abschluss einer Unterlagenbehandlung.
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BESTE WEISE ZUR DURCHFÜHRUNG DER ERFINDUNG
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Nachstehend werden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die Zeichnung beschrieben. Zuerst kommt eine Beschreibung des Aufbaus einer Festpolymer-Brennstoffzelle mit Bezug auf 1. In einer Festpolymer-Brennstoffzelle 10 wird eine Anordnung (MEA: Membran/Elektroden-Anordnung), die einen aus einem Festpolymerfilm bestehenden Elektrolytfilm 12 aufweist, der zwischen zwei Elektroden angeordnet ist, nämlich einer Brennstoffelektrode 14 und einer Luftelektrode 16, ihrerseits zwischen zwei Separatoren 20 angeordnet, um eine Zelle zu erzeugen, die als kleinste Einheit fungiert, und eine Vielzahl dieser Zellen werden dann normalerweise übereinander gestapelt, um einen Brennstoffzellenstapel (FC-Stapel) zu bilden, wodurch eine hohe Spannung erhalten werden kann.
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Der Mechanismus zur Leistungserzeugung durch die Festpolymer-Brennstoffzelle 10 beinhaltet im Allgemeinen die Zufuhr von Brenngas, wie einem wasserstoffhaltigen Gas, zur Brennstoffelektrode (zur anodenseitigen Elektrode) 14 und die Zufuhr von Oxidationsgas, wie Gas, das im Wesentlichen aus Sauerstoff (O2) besteht, oder Luft, zur Luftelektrode (zur kathodenseitigen Elektrode) 16. Das wasserstoffhaltige Gas wird der Brennstoffelektrode 14 über feine Kanäle zugeführt, die in der Oberfläche des Separators 20 ausgebildet sind, und die Wirkung des Elektrodenkatalysators bringt den Wasserstoff dazu, in Elektronen und Wasserstoffionen (H+) zu dissoziieren. Die Elektronen strömen durch einen äußeren Kreis von der Brennstoffelektrode 14 zur Luftelektrode 16, wodurch ein elektrischer Strom erzeugt wird. Dabei passieren die Wasserstoffionen (H+) den Elektrolytfilm 12, um zur Luftelektrode 16 zu gelangen, und binden sich an Sauerstoff und die Elektronen, die den äußeren Kreis durchlaufen haben, wodurch Reaktionswasser (H2O) gebildet wird. Die Wärme, die gleichzeitig mit der Bindungsreaktion zwischen Wasserstoff (H2), Sauerstoff (O2) und den Elektronen gebildet wird, wird anhand von Kühlwasser gewonnen. Ferner wird das Wasser, das an der Luftelektrode 16 auf der Kathodenseite der Anordnung gebildet wird (nachstehend als „Reaktionswasser” bezeichnet) von der Kathodenseite ausgetragen.
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2 ist eine Draufsicht auf den Separator 20. Die beiden Separatoren 20, zwischen denen die MEA 15 angeordnet wird, dienen als Trennwände, um das Wasserstoffgas und das Sauerstoffgas auseinander zu halten, und haben außerdem die Funktion, die gestapelten Zellen in einer Reihenanordnung elektrisch zu verbinden. Diese Separatoren 20 sind aus einem metallischen Werkstoff, wie SUS, gebildet und können durch Formpressen oder dergleichen gebildet werden.
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Gasleitungen 22, die die Durchleitung des wasserstoffhaltigen Gases und des sauerstoffhaltigen Gases oder der Luft erlauben, sind in der Mitte jedes Separators 20 ausgebildet. Feine, ungleichmäßige Kanäle sind in den Gasleitungen 22 gebildet, wie durch die Schraffierung in 2 dargestellt, und das Brenngas wird der Anordnung über diese Kanäle zugeführt.
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Öffnungen, die die Durchleitung von Brenngas, Kühlmedium und Reaktionswasser und dergleichen ermöglichen, sind als Zweigleitung 24 nahe den linken und rechten Rändernd des Separators 20 ausgebildet. Auf die Region, die diese Zweigleitung umgibt, wirkt durch die Zweigleitung strömendes Brenngas und Wasser und dergleichen ein, und daher handelt es sich dabei um eine für Korrosion anfällige Umgebung. Eine Korrosion am Umfangsrand der Zweigleitung 24 verkürzt nicht nur die Standzeit der Brennstoffzelle, sondern bewirkt auch eine Verringerung der Zellenleistung. Anders ausgedrückt, korrodierte Substanzen, die sich lösen und an den Innenwandoberflächen der Zweigleitung 24 haften bleiben, können eine Teilblockierung des Sammlers bzw. Verteilers 24 bewirken, was zu einer Beeinträchtigung der Strömung des Brenngases und dergleichen führt. Infolgedessen wurde die Ausbildung einer korrosionsbeständigen Harzschicht am Umfangsrand der Zweigleitung 24 vorgeschlagen.
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Ferner fungiert der Außenumfang des Separators 20 als Ort, wo eine Verbindung mit einem angrenzenden Separator 20 stattfindet, d. h. als Dichtungslinie 26. Jeder Separator 20 wird mittels eines Haftmittels bzw. Klebstoffs, das bzw. der auf diese Dichtungslinie 26 aufgetragen wird, mit dem angrenzenden Separator 20 verbunden. Jedoch ist die Stärke der Bindung zwischen dem Separator 20 und dem Klebstoff im Allgemeinen schwach. Somit wurde eine Beschichtung der Dichtungslinie 26 mit einer Komponente wie einem Harz, das eine starke Bindung an den Klebstoff zeigt, vorgeschlagen, um dadurch die Stärke der Bindung zwischen Separatoren 20 zu verbessern.
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Auf diese Weise wird die Oberfläche des Separators 20 häufig mit einem Harz beschichtet, um die Korrosionsbeständigkeit zu erhöhen oder um die Haftung am angrenzenden Separator 20 zu verbessern. Wie in 3 dargestellt, wird jedoch häufig ein chemisch träger Passivierungsfilm 20a auf der Oberfläche des Separators 20 ausgebildet. Dieser Passivierungsfilm 20a zeigt bekanntlich eine schlechte Affinität zu einem Harz 50. Falls ein Passivierungsfilm 20a vorhanden ist, ist infolgedessen selbst dann, wenn ein Harzüberzug gebildet wird, die Bindungsstärke zwischen dem Harz 50 und dem Separator 20 schwach, und unter der Belastung, die während der Zellenstapelung auftritt, oder unter der Belastung, die einhergehend mit der Wärmeausdehnung, die während des Betriebs der Brennstoffzelle stattfindet, entsteht kommt es relativ leicht zu einer Abschälung des Harzes 50. Die Abschälung des Harzes 50 induziert dann eine Korrosion des Separators 20. Ferner bewirkt Harz 50, das abgeschält wird und sich löst, eine Verschlechterung der Brennstoffzellenleistung. Diese Faktoren begünstigen die Tendenz zur Verschlechterung der Brennstoffzellenqualität.
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Seit einigen Jahren kommen außerdem mehr und mehr wasserlösliche Harze in Gebrauch, da der Umgang mit ihnen einfach ist, aber da die Oberfläche des Separators 20, die mit einem trägen Passivierungsfilm 20a bedeckt ist, eine schlechte Benetzbarkeit aufweist, neigt sie dazu, wasserlösliche Harze abzustoßen. Infolgedessen wird eine gleichmäßige Verteilung des Harz-Überzugsmaterials gehemmt, und die Dicke der Harzschicht kann Gleichmäßigkeit vermissen lassen. Ferner entstehen leicht sehr feine Löcher (Nadellöcher) in der gebildeten Harzschicht, was bedeutet, dass ein Teil der Separatoroberfläche, die von der Harzschicht bedeckt sein sollte, der äußeren Umgebung ausgesetzt ist.
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In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird, um diese Probleme zu vermeiden und um einen qualitativ besseren Separator zu erhalten, vor der Bildung der Harzschicht eine Unterlagenbehandlung in der Harzauftragungsregion, wo die Harzschicht ausgebildet werden soll, durchgeführt, wodurch ein Hydroxid oder Oxid mit einer hohen Affinität für das Harz auf der Oberfläche des Separators abgeschieden wird.
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In der vorliegenden Ausführungsform wird eine Harzschicht über der gesamten Oberfläche des Separators 20, abgesehen von den Grasleitungen 22, ausgebildet, und daher wird diese Region als die Harzauftragungsregion bestimmt. Jedoch kann auch ein begrenzter Abschnitt als Harzauftragungsregion bestimmt werden, wobei die Unterlagenbehandlung und die Ausbildung der Harzschicht dann nur innerhalb dieser Region durchgeführt werden. In einem solchen Fall wird vorzugsweise zumindest der Umfangsrand der Zweigleitung 24, der ein hohes Maß an Korrosionsbeständigkeit haben muss, oder die Dichtungslinie 26, entlang derer die Ausbildung einer Harzschicht bevorzugt durchgeführt wird, um die Haftung zu verbessern, als Harzauftragungsregion bestimmt. Da keine Harzschicht in der Region der Gasleitungen 22 ausgebildet werden kann, durch welche u. a. das Brenngas strömt, sollte diese Region nicht als Harzauftragungsregion bestimmt werden.
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4 ist eine schematische Darstellung des Zustandes der Verbindung zwischen einem Separator 20, der einer Unterlagenbehandlung unterzogen wurde, und einem NH-Gruppen enthaltenden Harz 50. Ein NH-Gruppen enthaltendes Harz 50, das NH-Gruppen enthält, zeigt im Allgemeinen einen höheren Grad an Affinität mit OH-Gruppen. Wenn eine Unterlagenbehandlung durchgeführt wird, um im Voraus ein Hydroxid auf der Oberfläche des Separators 20 abzuscheiden, dann erfahren die OH-Gruppen, die an der Oberfläche des Separators 20 vorhanden sind, und die NH-Gruppen, die im Harz 50 enthalten sind, eine gegenseitige Anziehung und binden sich fest aneinander. Infolgedessen wird sich die Harzschicht auch unter der Belastung, die während des Stapelns entsteht, nicht abgeschält, und der Zustand einer Harzbedeckung kann aufrechterhalten werden.
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Diese Wirkung gilt auch für den Fall, dass die Harzschicht 50 unter Verwendung eines OH-Gruppen enthaltenden Harzes auf der Oberfläche eines Separators 20 ausgebildet wird, auf der anhand einer Unterlagenbehandlung ein Oxid aufgebracht wurde. Fig. 20 ist eine schematische Darstellung des Zustandes der Verbindung zwischen einem Separator 20, der einer Unterlagenbehandlung unterzogen wurde, und einem OH-Gruppen enthaltenden Harz 50. Ein OH-Gruppen enthaltendes Harz 50, das OH-Gruppen aufweist, zeigt im Allgemeinen einen höheren Grad an Affinität mit Sauerstoffatomen. Somit kann, wenn dann eine Unterlagenbehandlung angewendet wird, um vorab ein Oxid auf der Oberfläche des Separators 20 abzuscheiden, die Haftung zwischen dem Harz 50 und dem Separator 20 verbessert werden, d. h. eine Abschälung des Harzes kann auch verhindert werden, wenn dieses der Belastung ausgesetzt wird, die beim Stapeln entsteht.
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In der vorliegenden Ausführungsform binden sich ferner die OH-Gruppen (oder die O-Atome), die chemisch an die Atome an der Oberfläche des Separators 20 gebunden sind, chemisch an die Atome, aus denen das Harz 50 besteht. Anders ausgedrückt, es kann beansprucht werden, dass der Separator 20 und das Harz 50 sich auf Atomebene verbinden. Somit kann anders als bei der herkömmlichen Technik, wo ein korrosionsbeständiges Element über einen Klebstoff oder dergleichen am Separator befestigt wird, in der vorliegenden Ausführungsform die Lücke zwischen dem Separator 20 und dem Harz praktisch auf null verringert werden. Infolgedessen kann ein Eindringen von Wasser oder dergleichen in den Raum zwischen dem Harz 50 und dem Separator 20 zuverlässig verhindert werden, wodurch die Korrosionsbeständigkeit des gesamten Separators 20 wirksam verbessert werden kann.
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Wenn ein Hydroxid oder Oxid auf der Oberfläche des Separators 20 abgeschieden wird, kann außerdem die Benetzbarkeit (Hydrophilie) der Oberfläche verbessert werden. Infolgedessen wird auch dann, wenn ein wasserlösliches Harz auf der Oberfläche des Separators 20 abgeschieden wird, das Harz nicht abgestoßen, und es kann eine gute Harzschicht erhalten werden, die eine gleichmäßige Dicke aufweist und nicht unter Problemen wie Nadellöchern oder dergleichen leidet.
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Nun folgt eine ausführlichere Beschreibung der Unterlagenbehandlung, die an der Oberfläche des Separators 20 durchgeführt wird. Es gibt keine speziellen Beschränkungen der Unterlagenbehandlung, die am Separator 20 durchgeführt wird, vorausgesetzt, die Behandlung ist in der Lage, ein Hydroxid oder Oxid auf der Separatoroberfläche abzuscheiden, und ein geeignetes Beispiel dafür ist eine Plasmabehandlung. Wie bereits bekannt, beinhaltet eine Plasmabehandlung das Inkontaktbringen eines im Plasmazustand vorliegenden Gases mit der Komponente, die einer Behandlung unterzogen wird, wodurch eine chemische Reaktion zwischen dem Gas und der Komponente induziert wird. Gemäß einer solchen Plasmabehandlung kann die Region, die durch die chemische Reaktion verändert wird, auf nur eine dünne Schicht mit einer Dicke im Submikrometerbereich von der Oberfläche des Elements, das einer Behandlung unterzogen wird, begrenzt werden. Um eine Unterlagenbehandlung an der Oberfläche des Separators 20 unter Verwendung dieser Art von Plasmabehandlung durchzuführen, wird der Separator 20 in eine Atmosphäre gebracht, die ein Gas im Plasmazustand enthält. In einem solchen Fall wird eine chemische Reaktion zwischen Wasser (H2O) in der Atmosphäre und der Oberflächenschicht des Separators 20 induziert. Infolgedessen werden statt des trägen Passivierungsfilms chemisch aktive OH-Gruppen an der Oberfläche des Separators 20 abgeschieden.
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Ferner ist eine chemische Umwandlungsbehandlung ein weiteres Beispiel für ein mögliches Unterlagenbehandlungsverfahren. Bei diesem Verfahren wird eine chemische Reaktion elektrisch im Separator 20 initiiert, der in ein O-Atome enthaltendes Lösungsmittel getaucht wird, wodurch ein Oxid auf der Separatoroberfläche abgeschieden wird. In diesem Fall werden kovalente Bindungen zwischen den Metallatomen an der Oberfläche des Separators 20 und den Sauerstoffatomen ausgebildet, und diese Bindungen sind sehr stark. Als Ergebnis davon wird auch die Bindungsstärke zwischen dem Separator 20 und dem Harz 50 besser, und ein Abschälen des Harzes 50 kann zuverlässiger vermieden werden.
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Wenn eine Unterlagenbehandlung wie die oben beschriebenen durchgeführt wird, werden zunächst die Gasleitungen 22 maskiert, um eine Unterlagenbehandlung der Gasleitungen 22 zu verhindern. Diese Maskierung soll jegliche Verschlechterung der Korrosionsbeständigkeit, die mit der Unterlagenbehandlung einhergehen kann, verhindern. Das heißt, wenn eine Unterlagenbehandlung durchgeführt wird, wird der Passivierungsfilm entfernt. Der Umfangsrand der Zweigleitung 24 und die Dichtungslinie 26, wo die Harzschicht ausgebildet wird, werden von der Harzschicht geschützt, und daher wirft die Entfernung des Passivierungsfilms keine besonderen Probleme auf. Jedoch bewirkt in der Region der Gasleitungen 22, die nicht von der Harzschicht geschützt wird, eine Entfernung des Passivierungsfilms eine dramatische Abnahme der Korrosionsbeständigkeit. Eine solche Korrosion begünstigt eine Zunahme des Oberflächenwiderstands und eine Ablösung von korrodierten Substanzen, was zu einer Verschlechterung der Brennstoffzellenleistung führt. Somit werden in der vorliegenden Ausführungsform die Gaskanäle 22 vor der Durchführung der Unterlagenbehandlung maskiert. Diese Maskierung kann anhand eines Verfahrens erreicht werden, bei dem ein Dichtungsfilm, der ein Eindringen des Plasmas oder des Lösungsmittels verhindert, auf wieder lösbare Weise mit der Oberseite der Gasleitungen 22 verbunden wird.
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Die Korrosionsbeständigkeit der Gasleitungen kann auch dadurch aufrechterhalten werden, dass man nicht die Unterlagenbehandlung der Gasleitungen 22 verhindert, sondern stattdessen die Unterlagenbehandlung auf den Gasleitungen 22 wieder entfernt. Anders ausgedrückt, die Unterlagenbehandlung kann auf dem gesamten Separator 20 durchgeführt werden, ohne jegliche Maskierung, wobei dann erneut ein Passivierungsfilm auf der Oberfläche der Gasleitungen 22 ausgebildet wird.
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Vorausgesetzt, die Unterlagenbehandlung ermöglicht die Abscheidung eines Hydroxids oder Oxids auf der Oberfläche der Harzauftragungsregion, dann kann günstigerweise eine Harzschicht innerhalb der Harzauftragungsregion ausgebildet werden. Die Harzschicht kann anhand eines beliebigen aus einer Reihe von herkömmlichen Verfahren ausgebildet werden, aber die folgende Beschreibung ist auf die Bildung einer Harzschicht durch Elektrolytabscheidungsbeschichtung gerichtet. In den Fällen, wo die Harzschicht durch Elektrolytabscheidungsbeschichtung ausgebildet wird, wird der maskierte Separator, der bereits einer Unterlagenbehandlung unterzogen wurde, als Kathode in ein Harz-Beschichtungsmaterial eingetaucht. Dann wird ein elektrischer Gleichstrom zwischen dem Separator (der Kathode) und einer Anode (+), die sich innerhalb einer Membrankammer innerhalb des Elektronenabscheidungstanks befinden, fließen gelassen, wodurch eine Harzschicht auf der Oberfläche des Separators ausgebildet wird. Während dieser Elektrolytabscheidungsbeschichtung liegt die Oberfläche des Separators in einem Zustand vor, in dem ein Hydroxid oder ein Oxid, das eine günstige Affinität mit dem Harz-Beschichtungsmaterial zeigt, bereits auf der Oberfläche abgeschieden wurde (siehe 4 und 5). Somit bindet sich das Harz-Beschichtungsmaterial stark an die OH-Gruppen (oder O-Atome) auf der Separatoroberfläche. Infolgedessen kann ein Abschälen des Harzes zuverlässiger vermieden werden, und der Korrosionswiderstand des Separators kann über einen langen Zeitraum aufrechterhalten werden. Da das Harz und der Separator auf Atomebene miteinander verbunden werden, kann außerdem die Lücke zwischen den Beiden auf praktisch null verkleinert werden, wodurch ein hoher Grad an Korrosionsbeständigkeit erreicht werden kann. Da die Hydrophilie des Separators als Ergebnis der Unterlagenbehandlung verbessert wird, kann eine Harzschicht mit gleichmäßiger Dicke erreicht werden, ohne dass Probleme, wie Nadellöcher auftreten.
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Eine Separatorenherstellungsvorrichtung, die für die Herstellung des Separators verwendet wird, ist mit einer Unterlagenbehandlungsvorrichtung, d. h. einer zuvor genannten Plasma-Behandlungsvorrichtung oder einer Vorrichtung für eine chemische Umwandlungsbehandlung oder dergleichen ausgestattet, die in der Lage ist, eine Unterlagenbehandlung der Harzauftragungsregion eines Separatorsubstrats, das in eine vorgegebene Form gegossen wurde, durchzuführen. Die Harzschicht kann entweder sofort im Anschluss an die Unterlagenbehandlung ausgebildet werden, oder sie kann unmittelbar vor der Anordnung der MEA oder dergleichen zwischen den Separatoren ausgebildet werden.
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Wie oben beschrieben, kann gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ein Separator von hoher Qualität erhalten werden, der in der Lage ist, einen hohen Grad an Korrosionsbeständigkeit über einen langen Zeitraum aufrechtzuerhalten.
