JP2002063914A - 燃料電池用ガスセパレータおよび該燃料電池用セパレータの製造方法並びに燃料電池 - Google Patents

燃料電池用ガスセパレータおよび該燃料電池用セパレータの製造方法並びに燃料電池

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 金属製ガスセパレータにおいて充分な耐食性
を実現する。 【解決手段】 セパレータ３０は、所定の凹凸形状を有
する基板部６０と、基板部６０上に設けられた下地コー
ト層６２と、これらを被覆する第１コート層６４と、さ
らにその上に設けられた第２コート層６６とを備える。
第２コート層６６は炭素材料によって構成され、充分な
導電性を有すると共に、下側の層を保護する。第１コー
ト層６４は貴金属によって形成されるため、第２コート
層６６に覆われることによって極めて高い耐食性を示
す。下地コート層６２および基板部６０は、第１コート
層６４および第２コート層６６に覆われるため腐食の進
行を充分に防止することができ、セパレータ３０全体は
優れた耐食性を示す。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、燃料電池用ガスセ
パレータおよび該燃料電池用セパレータの製造方法並び
に燃料電池に関し、詳しくは、単セルを複数積層して構
成する燃料電池において、隣接する単セル間に設けら
れ、隣接する部材との間で燃料ガス流路あるいは酸化ガ
ス流路を形成すると共に、燃料ガスと酸化ガスとを隔て
る燃料電池用ガスセパレータおよび該燃料電池用セパレ
ータの製造方法並びに燃料電池に関する。
【０００２】
【従来の技術】燃料電池用ガスセパレータは、複数の単
セルが積層された燃料電池スタックを構成する部材であ
って、充分なガス不透過性を備えることによって、隣り
合う単セルのそれぞれに供給される燃料ガスおよび酸化
ガスが混じり合うのを防いでいる。従来、このような燃
料電池用ガスセパレータは、炭素材料あるいは金属材料
を用いて製造されてきた。一般に、金属材料は強度に優
れているため、炭素材料を用いる場合に比べてより薄い
ガスセパレータを製造することが可能であり、ガスセパ
レータを薄くすることによって、燃料電池全体を小型化
することが可能となる。また、金属製のガスセパレータ
は、金属板をプレスするという簡便な方法によって製造
することができるため、製造工程を簡素化・短期化して
生産性を向上させ、製造コストの上昇を抑えることがで
きる。
【０００３】金属製のガスセパレータを製造する際に用
いる金属としては、充分な導電性と強度、および成形性
を有する金属の中から適宜選択することができるが、ス
テンレスやアルミニウムなど、金属材料として特に広く
大量に流通している金属を用いることによって、製造コ
ストの大幅な削減が可能となる。このような金属材料を
用いる場合には、通常は、燃料電池が動作する環境下で
の耐食性を充分に確保するための構成が要求される。ガ
スセパレータの耐食性を向上させるための構成として
は、ガスセパレータの表面を、銀によって被覆する構成
が提案されている（例えば、特開昭６０−１１５１７３
号公報等）。表面を銀で被覆することにより、金属製ガ
スセパレータの耐食性を大きく向上させることができ
る。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、動作し
ている燃料電池内部の環境は、非常に強い酸性状態とな
り、銀によって金属製ガスセパレータの被覆を行って
も、耐食性が不十分となるおそれがあった。燃料電池の
内部環境を酸性化する要因としては、主として２つ考え
られる。燃料電池（例えば固体高分子型燃料電池）で
は、電解質膜の表面に、白金や白金合金などを備える触
媒層が設けられており、通常この触媒層には、上記触媒
層を形成するための材料として用いた白金の硫酸塩など
が残留している。従って、燃料電池の動作を開始する
と、残留していた白金塩が、燃料電池内のガス流路に生
じた生成水中に溶出して、燃料電池の内部環境を酸性化
する。また、固体高分子型燃料電池が備える固体高分子
電解質膜は、プロトン伝導性を実現する官能基としてス
ルホン酸基を備えているが、この固体高分子電解質膜
は、燃料電池が発電を行うのに伴ってスルホン酸基の部
分でごく微量ずつ徐々に分解して硫酸を生じ、燃料電池
の内部環境を酸性化する。
【０００５】上記のように白金塩の溶出やスルホン酸基
の分解が起こると、燃料電池の内部環境はｐＨ２程度に
なるといわれており、このような強い酸性条件下では、
長時間燃料電池の運転を行う間には、イオン化傾向の小
さな銀を用いてガスセパレータの被覆を行う場合であっ
ても、耐食性が不十分となるおそれがあった。ガスセパ
レータの表面が腐食すると、ガスセパレータを構成する
金属のイオンが溶出する。このように、ガスセパレータ
から金属イオン（銀、あるいは銀で被覆したガスセパレ
ータの基板部を構成する金属のイオン）が溶出して、ご
く微量であってもこの金属イオンが固体高分子電解質膜
中に混入すると、電解質膜が備えるイオン交換基（スル
ホン酸基）に上記金属イオンが引き寄せられて、固体高
分子電解質膜のプロトン伝導性を損なうことになり、燃
料電池の性能を維持していく上で望ましくない。したが
って、より耐食性に優れた燃料電池用ガスセパレータが
望まれていた。
【０００６】本発明の燃料電池用ガスセパレータおよび
該燃料電池用セパレータの製造方法並びに燃料電池は、
こうした問題を解決し、金属製ガスセパレータにおい
て、充分な耐食性を実現することを目的としてなされ、
次の構成を採った。
【０００７】
【課題を解決するための手段およびその作用・効果】本
発明の第１の燃料電池用ガスセパレータは、燃料電池内
に組み込まれたときにその表面でガス流路を形成する燃
料電池用ガスセパレータであって、金属製のセパレータ
基材と、前記ガスセパレータを燃料電池内に組み込んだ
ときに、隣接する部材と接触する接触面に対応する前記
セパレータ基材表面のうち、前記隣接する部材との間の
接触抵抗に関わる表面上に少なくとも形成され、貴金属
によって構成される貴金属コート層と、炭素材料によっ
て前記貴金属コート層上に形成されるカーボンコート層
とを備えることを要旨とする。
【０００８】また、本発明の第１の燃料電池用ガスセパ
レータの製造方法は、燃料電池内に組み込まれたときに
その表面でガス流路を形成する燃料電池用ガスセパレー
タの製造方法であって、（ａ）所定の形状を有する金属
製のセパレータ基材を成形する工程と、（ｂ）前記
（ａ）工程で得た前記セパレータ基材表面において、前
記ガスセパレータを燃料電池内に組み込んだときに隣接
する部材と接触する接触面に対応する前記セパレータ基
材表面のうち、少なくとも、前記隣接する部材との間の
接触抵抗に関わる表面上に、貴金属からなる貴金属コー
ト層を形成する工程と、（ｃ）前記（ｂ）工程で形成し
た前記貴金属コート層上に、炭素材料によってカーボン
コート層を形成する工程とを備えることを要旨とする。
【０００９】また、本発明の第２の燃料電池用ガスセパ
レータの製造方法は、燃料電池内に組み込まれたときに
その表面でガス流路を形成する燃料電池用ガスセパレー
タの製造方法であって、（ａ）前記燃料電池用ガスセパ
レータの基材となる金属部材において、その表面上の少
なくとも一部の領域に、貴金属からなる貴金属コート層
を形成する工程と、（ｂ）前記（ａ）工程で形成した前
記貴金属コート層上に、炭素材料からなるカーボンコー
ト層を形成する工程と、（ｃ）その表面上に前記貴金属
コート層およびカーボンコート層を形成した前記金属部
材を、所定の形状に成形する工程とを備えることを要旨
とする。
【００１０】以上のように構成された本発明の第１の燃
料電池用ガスセパレータと、本発明の第１および第２の
燃料電池用ガスセパレータの製造方法により製造される
ガスセパレータは、前記ガスセパレータを燃料電池内に
組み込んだときに、隣接する部材と接触する接触面に対
応する前記セパレータ基材表面のうち、前記隣接する部
材との間の接触抵抗に関わる表面上に少なくとも形成さ
れ、貴金属によって構成される貴金属コート層を備え
る。したがって、このようなセパレータを構成する金属
において、上記貴金属コート層に覆われる領域、すなわ
ち、燃料電池用ガスセパレータの導電性に関わる領域が
酸化されて不動態を形成してしまうことがなく、不動態
形成に起因する抵抗の増加を防ぐことができる。
【００１１】また、上記貴金属コート層を形成する貴金
属は、イオン化傾向が小さく耐食性に優れた金属である
ため、燃料電池用ガスセパレータにおいて、このような
貴金属コート層を形成した領域の耐食性を充分に確保す
ることができる。特に、貴金属からなる貴金属コート層
上に、炭素材料によって構成されるカーボンコート層を
さらに形成しているため、貴金属コート層を設けた領域
において、極めて高い耐食性を実現することができる。
また、貴金属コート層上にカーボンコート層を設けるこ
とで、貴金属コート層がさらされる環境がより穏やか
（ｐＨが中性より）となるため、充分な耐食性を実現す
るために必要な貴金属コート層の厚さをより薄くするこ
とが可能となり、単に貴金属によって耐食性を確保する
場合に比べて、燃料電池用ガスセパレータを製造するた
めのコストを削減することができる。
【００１２】なお、炭素材料によって構成されるカーボ
ンコート層は、充分な導電性を実現可能な量の炭素材料
を備えていればよく、カーボンコート層として成形する
ための結着剤（バインダ）などをさらに備えることとし
てもよい。
【００１３】また、上記本発明の第１の燃料電池用ガス
セパレータと、本発明の第１および第２の燃料電池用ガ
スセパレータの製造方法において、貴金属コート層上に
カーボンコート層を形成する構成は、貴金属コート層の
直上にカーボンコート層を形成する構成だけでなく、貴
金属コート層の保護や、貴金属コート層とカーボンコー
ト層との密着性を高める等の目的のために、貴金属コー
ト層とカーボンコート層との間に介在するコート層をさ
らに設ける構成としても良く、本発明はそのようなもの
も対象としている。
【００１４】このような本発明の第１の燃料電池用ガス
セパレータにおいて、前記貴金属コート層の厚さは、
０．０１μｍから１０μｍの範囲にあることとしてもよ
い。メッキ層は、通常は一様でなめらかな層ではなく、
微細な孔が生じている。この微細な孔は、メッキ厚を厚
くするほどその形成を抑えることができるが、通常金属
メッキにおいては、その厚さが１０μｍ程度を越える
と、上記微細な孔の形成を抑える効果は飽和状態とな
る。したがって、このような厚さの貴金属コート層を設
けることによって、燃料電池用ガスセパレータを構成し
貴金属コート層によって覆われる金属が、上記微細な孔
を介して腐食するのを防止し、燃料電池用ガスセパレー
タの耐食性を効果的に確保することができる。特に、本
発明の第１の燃料電池用ガスセパレータは、炭素材料に
よって構成されるカーボンコート層を備えることによ
り、貴金属コート層に要求される耐食性が低減され、貴
金属からなる貴金属コート層を１μｍ以下という薄さに
しても、充分な耐食性を得ることが可能となる。
【００１５】本発明の第１の燃料電池用ガスセパレータ
と、本発明の第１および第２の燃料電池用ガスセパレー
タの製造方法において、前記貴金属コート層を構成する
前記貴金属は、銀であることとしてもよい。銀は、貴金
属の中では卑な金属であるが、カーボンコート層をさら
にその上に設けることによって銀自身は充分な耐食性を
実現することができると共に、銀は貴金属の中では安価
な金属であるため、耐食性および導電性に優れた燃料電
池用ガスセパレータを製造するのに要するコストを削減
することができる。
【００１６】本発明の第１の燃料電池用ガスセパレータ
と、本発明の第１および第２の燃料電池用ガスセパレー
タの製造方法において、前記貴金属コート層を構成する
前記貴金属は、金であることとしてもよい。このような
ガスセパレータを用いるならば、燃料電池をより高い温
度で動作させる場合のように、燃料電池の内部環境をよ
り厳しくする場合にも、ガスセパレータの耐食性に関す
る信頼性を充分に確保することができる。
【００１７】本発明の第１の燃料電池用ガスセパレータ
において、前記セパレータ基材は卑金属によって構成さ
れ、前記カーボンコート層は、前記セパレータ基材上に
おいて、前記貴金属コート層が形成される領域に加え
て、前記燃料電池用内で前記ガス流路を形成する領域上
にも形成され、前記セパレータ基材を構成する前記卑金
属は、前記カーボンコート層が形成された条件下で、不
動態を形成し得ることとしてもよい。
【００１８】このような構成とすれば、カーボンコート
層が形成された条件下で不動態を形成し得る卑金属によ
ってセパレータ基材が形成されるため、前記貴金属コー
ト層を設けた領域以外も、カーボンコート層で覆うこと
によって充分な耐食性を備えることができる。酸化物被
膜である不動態を形成する卑金属は、この不動態層を形
成することによって卑金属自身は腐食から保護されるた
め、優れた耐食性を有している。また、このように不動
態を形成する卑金属は、炭素材料によって構成されるカ
ーボンコート層を形成することによって耐食性はさらに
向上する。したがって、貴金属コート層を設けた領域以
外においてもカーボンコート層を設けることで、燃料電
池用ガスセパレータ全体の耐食性を充分に確保すること
ができる。なお、その表面に不動態を形成して優れた耐
食性を示し、セパレータ基材を構成するにふさわしい成
形性を有すると共に充分な強度を有する卑金属材料とし
ては、例えばステンレスを挙げることができる。
【００１９】また、本発明の第１の燃料電池用ガスセパ
レータにおいて、前記貴金属コート層は、前記セパレー
タ基材上において、前記接触抵抗に関わる表面上に加え
て、前記ガス流路を形成する領域上にさらに形成される
こととしてもよい。このような構成とすれば、前記ガス
流路を形成する領域においても、貴金属によって形成さ
れる貴金属コート層およびこの上に形成されるカーボン
コート層によって、耐食性を確保することができる。
【００２０】このような本発明の第１の燃料電池用ガス
セパレータは、少なくとも、前記セパレータ基材におけ
る前記接触抵抗に関わる表面上において、前記貴金属コ
ート層と前記セパレータ基材との間に、卑金属によって
構成される下地コート層をさらに備えることとしてもよ
い。
【００２１】同様に、本発明の第１の燃料電池用ガスセ
パレータの製造方法において、前記（ｂ）工程は、（ｂ
−１）前記貴金属コート層を形成するのに先立って、前
記セパレータ基材上の、少なくとも前記接触抵抗に関わ
る表面上に、卑金属によって構成される下地コート層を
形成する工程と、（ｂ−２）前記下地コート層上に、前
記貴金属コート層を形成する工程とを備えることとして
もよい。
【００２２】また、本発明の第２の燃料電池用ガスセパ
レータの製造方法において、前記（ａ）工程は、（ａ−
１）前記貴金属コート層を形成するのに先立って、前記
金属部材上の、少なくとも前記貴金属コート層を形成す
る領域に、卑金属によって構成される下地コート層を形
成する工程と、（ａ−２）前記下地コート層上に、前記
貴金属コート層を形成する工程とを備えることとしても
よい。
【００２３】以上のように構成された本発明の第１の燃
料電池用ガスセパレータと、本発明の第１および第２の
燃料電池用ガスセパレータの製造方法によれば、前記貴
金属コート層と前記セパレータ基材との間に、卑金属に
よって構成される下地コート層をさらに設けることによ
って、セパレータ基材において、貴金属コート層を形成
した領域で腐食が進行するのをより抑えることができる
と共に、貴金属からなる貴金属コート層をより薄くする
ことが可能となる。
【００２４】このような本発明の第１の燃料電池用ガス
セパレータにおいて、前記下地コート層を構成する卑金
属は、前記セパレータ基材を構成する金属よりも貴であ
る、すなわち、イオン化傾向が小さいこととしてもよ
い。このような構成とすれば、イオン化傾向の大きい卑
金属によってセパレータ基材を形成する場合にも、貴金
属からなる貴金属コート層をより容易に形成することが
できる。すなわち、イオン化傾向の大きい卑金属は、貴
金属メッキを施すためのメッキ浴中で侵されるおそれが
あるため貴金属メッキが困難であるが、より貴な卑金属
からなる下地コート層をセパレータ基材上に一旦形成す
ることによって、貴金属メッキを容易に行なうことが可
能となる。さらに、異種の金属が共存するときには卑で
ある金属はより腐食しやすくなるおそれがあるが、より
貴な卑金属からなる下地コート層を設けることによっ
て、このような効果を抑え、セパレータ全体の耐食性を
確保することができる。
【００２５】このような本発明の第１の燃料電池用ガス
セパレータにおいて、前記カーボンコート層および前記
下地コート層は、前記セパレータ基材上において、前記
接触抵抗に関わる表面上に加えて、前記燃料電池内で前
記ガス流路を形成する領域上にさらに形成され、前記下
地コート層は、前記カーボンコート層が形成された条件
下で不動態を形成し得る卑金属によって形成されること
としてもよい。
【００２６】このような構成とすれば、前記カーボンコ
ート層が形成された条件下で不動態を形成し得る卑金属
によって下地コート層が形成されるため、前記貴金属コ
ート層を設けた領域以外も、その上にカーボンコート層
を形成した下地コート層を設けることで、充分な耐食性
を備えることができる。酸化物被膜である不動態を形成
する卑金属は、この不動態層を形成することで卑金属自
身は腐食から保護されるため、優れた耐食性を有してい
る。また、カーボンコート層がさらに設けられることに
よって耐食性はさらに向上する。したがって、燃料電池
内で前記ガス流路を形成する領域において貴金属コート
層を設けない場合にも、この領域に、カーボンコート層
をその上にさらに形成した下地コート層を設けること
で、燃料電池用ガスセパレータ全体の耐食性を充分に確
保することができる。
【００２７】このような本発明の第１の燃料電池用ガス
セパレータにおいて、前記下地コート層の厚さは、０．
０１μｍから１０μｍの範囲にあることとしてもよい。
メッキ層は、通常は一様でなめらかな層ではなく、微細
な孔が生じている。この微細な孔は、メッキ厚を厚くす
るほどその形成を抑えることができるが、通常金属メッ
キにおいては、その厚さが１０μｍ程度を越えると、上
記微細な孔の形成を抑える効果は飽和状態となる。した
がって、このような厚さの下地コート層を設けることに
よって、燃料電池用ガスセパレータを構成し下地コート
層によって覆われる金属が、上記微細な孔を介して腐食
するのを防止し、燃料電池用ガスセパレータの耐食性を
効果的に確保することができる。
【００２８】また、本発明の第１の燃料電池用ガスセパ
レータの製造方法において、前記カーボンコート層は、
前記炭素材料の他に、耐酸性を有する樹脂あるいはゴム
をバインダとして含むこととしてもよい。このような構
成とすれば、燃料電池用ガスセパレータ上にカーボンコ
ート層を設けることによってこのガスセパレータの耐食
性を向上させる効果をさらに高めることができる。すな
わち、上記したようなバインダは、耐食性に優れている
と共に、炭素材料によって構成されるカーボンコート層
を介して水が浸透するのを防止することができるため、
カーボンコート層を浸透した水に起因して燃料電池用ガ
スセパレータを構成する金属が腐食してしまうのを抑え
ることができる。
【００２９】本発明の第２の燃料電池用ガスセパレータ
は、燃料電池内に組み込まれたときにその表面でガス流
路を形成する燃料電池用ガスセパレータであって金属製
のセパレータ基材と、前記ガスセパレータを燃料電池内
に組み込んだときに、隣接する部材と接触する接触面に
対応する前記セパレータ基材表面のうち、前記隣接する
部材との間の接触抵抗に関わる表面上に少なくとも形成
され、卑金属によって構成される卑金属コート層と、炭
素材料によって前記卑金属コート層上に形成されるカー
ボンコート層とを備え、前記卑金属コート層は、該卑金
属コート層上に前記カーボンコート層が形成された条件
下で充分に安定であって電子伝導性を有する複数の粒子
を、少なくとも前記カーボンコート層と接する側の表面
上に備えることを要旨とする。
【００３０】また、本発明の第３の燃料電池用ガスセパ
レータの製造方法は、燃料電池内に組み込まれたときに
その表面でガス流路を形成する燃料電池用ガスセパレー
タの製造方法であって、（ａ）所定の形状を有する金属
製のセパレータ基材を成形する工程と、（ｂ）前記
（ａ）工程で得た前記セパレータ基材において、前記ガ
スセパレータを燃料電池内に組み込んだときに隣接する
部材と接触する接触面に対応する前記セパレータ基材表
面のうち、少なくとも、前記隣接する部材との間の接触
抵抗に関わる表面上に、卑金属からなる卑金属コート層
を形成する工程と（ｃ）前記（ｂ）工程で形成した前記
卑金属コート層上に、炭素材料によってカーボンコート
層を形成する工程とを備え、前記（ｂ）工程で形成する
前記卑金属コート層は、該卑金属コート層上に前記カー
ボンコート層が形成された条件下で充分に安定であって
電子伝導性を有する複数の粒子を、少なくとも前記カー
ボンコート層と接する側の表面上に備えることを要旨と
する。
【００３１】また、本発明の第４の燃料電池用ガスセパ
レータの製造方法は、燃料電池内に組み込まれたときに
その表面でガス流路を形成する燃料電池用ガスセパレー
タの製造方法であって、（ａ）前記燃料電池用ガスセパ
レータの基材となる金属部材において、その表面上の少
なくとも一部の領域に、卑金属からなる卑金属コート層
を形成する工程と、（ｂ）前記（ａ）工程で形成した前
記卑金属コート層上に、炭素材料からなるカーボンコー
ト層を形成する工程と、（ｃ）その表面上に前記卑金属
コート層およびカーボンコート層を形成した前記金属部
材を、所定の形状に成形する工程とを備え、前記（ａ）
工程で形成する前記卑金属コート層は、該卑金属コート
層上に前記カーボンコート層が形成された条件下で充分
に安定であって電子伝導性を有する複数の粒子を、少な
くとも前記カーボンコート層と接する側の表面上に備え
ることを要旨とする。
【００３２】以上のように構成された本発明の第２の燃
料電池用ガスセパレータと、本発明の第３および第４の
燃料電池用ガスセパレータの製造方法により製造される
ガスセパレータは、前記ガスセパレータを燃料電池内に
組み込んだときに、隣接する部材と接触する接触面に対
応する前記セパレータ基材表面のうち、前記隣接する部
材との間の接触抵抗に関わる表面上に少なくとも形成さ
れ、卑金属によって構成される卑金属コート層を備え
る。また、この卑金属コート層は、該卑金属コート層上
に前記カーボンコート層が形成された条件下で充分に安
定であって電子伝導性を有する複数の粒子を、少なくと
も前記カーボンコート層と接する側の表面上に備える。
したがって、卑金属コート層において、この卑金属コー
ト層を形成する金属が酸化されて不動態を形成するなど
の理由で導電性が低下することがあっても、セパレータ
の導電性は上記電子伝導性を有する粒子によって確保さ
れるため、セパレータにおける抵抗の増加を防ぐことが
できる。
【００３３】このような本発明の第２の燃料電池用ガス
セパレータと、本発明の第３および第４の燃料電池用ガ
スセパレータの製造方法において、前記電子伝導性を有
する粒子は、炭素を備える粒子であることとしてもよ
い。
【００３４】また、本発明の第２の燃料電池用ガスセパ
レータと、本発明の第３および第４の燃料電池用ガスセ
パレータの製造方法において、卑金属コート層を形成す
る前記卑金属は、前記卑金属コート層上に前記カーボン
コート層が形成された条件下において、その表面が酸化
されて不動態層を形成し得る金属であることとしてもよ
い。
【００３５】このような構成とすれば、不動態を形成す
る卑金属によって卑金属コート層が形成されるため、前
記卑金属コート層を設けた領域は充分な耐食性を備える
ことができる。酸化物被膜である不動態を形成する卑金
属は、この不動態層を形成することで卑金属自身は腐食
から保護されるため、優れた耐食性を有している。ま
た、このような卑金属コート層上にカーボンコート層を
さらに形成することによって、耐食性はさらに向上す
る。したがって、このような卑金属コート層を設けた領
域においては、既述した導電性に加えて、充分な耐食性
を実現することができる。
【００３６】なお、本発明の第２および第４の燃料電池
用ガスセパレータの製造方法によれば、金属部材を所定
の形状に成形するのに先立って、金属部材の表面に、金
属のコート層および炭素材料から成るコート層を形成す
るため、金属のコート層や炭素材料から成るコート層を
形成する操作は、成形前の金属部材に対して行なえば良
く、これらの各層を形成するための操作をより容易に行
なうことができる。
【００３７】また、本発明の第２および第４の燃料電池
用ガスセパレータの製造方法において、前記金属部材
は、前記燃料電池用ガスセパレータを複数製造可能な板
状部材であり、前記（ｃ）工程で行なう成形の工程は、
（ｃ−１）前記金属部材に所定の凹凸形状を形成する工
程と、（ｃ−２）前記（ｃ−１）工程後、前記金属部材
を複数に分割する工程とを含むこととしてもよい。
【００３８】このような構成とすれば、金属のコート層
および炭素材料から成るコート層を形成するための操作
は、板状部材に対して行なえば良いため、これらの各層
を形成するための操作をより容易に行なうことができ
る。さらに、上記各層を形成するための操作を上記金属
部材に対して連続的に行なうことが容易となり、前記ガ
スセパレータを複数製造可能な金属部材を用いること
で、複数の燃料電池用ガスセパレータを製造する際の生
産性を大きく向上させることができる。
【００３９】
【発明の実施の形態】以上説明した本発明の構成・作用
を一層明らかにするために、以下本発明の実施の形態
を、実施例に基づいて以下の順序で説明する。 １．燃料電池の全体構成 ２．第１実施例のセパレータ３０の構成と製造工程およ
び作用・効果 ３．金属の腐食性に関する説明 ４．種々の材料をセパレータ３０に適用した際の実験に
よる評価 ５．セパレータ３０に適用可能な金属種 ６．第２実施例のセパレータ１３０の構成および作用・
効果 ７．セパレータの他の製造方法
【００４０】（１）燃料電池の全体構成：図１は、本発
明の好適な一実施例であるセパレータ３０の様子を表わ
す説明図である。図１（Ａ）は、セパレータ３０の断面
の形状を表わす図であり、図１（Ｂ）は、図１（Ａ）に
おいて点線で囲んだ領域（Ｂ）についてその構成をより
詳しく表わす模式図である。本発明の第１実施例のセパ
レータ３０は、ステンレスによって構成された基板部６
０と、この基板部６０を被覆する層であって銅によって
構成された下地コート層６２と、この下地コート層６２
をさらに被覆する層であって銀によって構成された貴金
属コート層６４と、貴金属コート層６４をさらに被覆す
る層であって炭素材料を含有する部材からなるカーボン
コート層６６とからなる。また、セパレータ３０は、後
述するように、その表面でガスの流路を形成可能となる
ような所定の凹凸形状を有している。このセパレータ３
０に関する詳しい説明に先立って、説明の便宜上、ま
ず、セパレータ３０を用いて構成される燃料電池の全体
構成について以下に説明する。
【００４１】本発明の第１実施例であるセパレータ３０
を用いて構成した燃料電池は、構成単位である単セルを
複数積層したスタック構造を有している。図２は、燃料
電池の構成単位である単セル２８の構成を例示する断面
模式図、図３は、単セル２８の構成を表わす分解斜視
図、図４は、単セル２８を積層したスタック構造１４の
外観を表わす斜視図である。
【００４２】本実施例の燃料電池は、固体高分子型燃料
電池である。固体高分子型燃料電池は、湿潤状態で良好
な導電性（イオン伝導性）を示す固体高分子からなる膜
を電解質層として備えている。このような燃料電池は、
アノード側に水素を含有する燃料ガスの供給を受け、カ
ソード側に酸素を含有する酸化ガスの供給を受けて、以
下に示す電気化学反応を進行する。
【００４３】 Ｈ2 → ２Ｈ+＋２ｅ- …（１） （１／２）Ｏ2＋２Ｈ+＋２ｅ- → Ｈ2Ｏ …（２） Ｈ2＋（１／２）Ｏ2 → Ｈ2Ｏ …（３）
【００４４】（１）式はアノードにおける反応、（２）
式はカソードにおける反応を表わし、燃料電池全体では
（３）式に示す反応が進行する。このように、燃料電池
は、燃料電池に供給される燃料が有する化学エネルギを
直接電気エネルギに変換するものであり、エネルギ効率
が非常に高い装置として知られている。燃料電池の構成
単位である単セル２８は、図２に示すように、電解質膜
２１と、アノード２２およびカソード２３と、セパレー
タ３０ａ，３０ｂとから構成されている。
【００４５】アノード２２およびカソード２３は、電解
質膜２１を両側から挟んでサンドイッチ構造を成すガス
拡散電極である。セパレータ３０ａ，３０ｂは、このサ
ンドイッチ構造をさらに両側から挟みつつ、アノード２
２およびカソード２３との間に、燃料ガスおよび酸化ガ
スの流路を形成する。アノード２２とセパレータ３０ａ
との間には燃料ガス流路２４Ｐが形成されており、カソ
ード２３とセパレータ３０ｂとの間には酸化ガス流路２
５Ｐが形成されている。実際に燃料電池を組み立てると
きには、上記単セル２８を所定の枚数積層してスタック
構造１４を形成する。
【００４６】図２では、各セパレータ３０ａ，３０ｂの
片面においてだけガス流路を成すリブが形成されている
ように表わされているが、実際の燃料電池では、図３に
示すように、各セパレータ３０ａ，３０ｂは、その両方
の面にそれぞれリブ５４およびリブ５５を形成してい
る。セパレータ３０ａ，３０ｂのそれぞれの片面に形成
されたリブ５４は隣接するアノード２２との間で燃料ガ
ス流路２４Ｐを形成し、セパレータ３０の他面に形成さ
れたリブ５５は隣接する単セルが備えるカソード２３と
の間で酸化ガス流路２５Ｐを形成する。したがって、セ
パレータ３０ａ，３０ｂは、ガス拡散電極との間でガス
の流路を形成すると共に、隣接する単セル間で燃料ガス
と酸化ガスとの流れを分離する役割を果たしている。こ
のように、セパレータ３０ａ，３０ｂは、実際に組み立
てられる燃料電池では、形態上、あるいは働きの上で区
別はなく、以後、セパレータ３０と総称する。
【００４７】なお、各セパレータの表面に形成されたリ
ブ５４，５５の形状は、ガス流路を形成してガス拡散電
極に対して燃料ガスまたは酸化ガスを供給可能であれば
良い。本実施例では、各セパレータの表面に形成された
リブ５４，５５は平行に形成された複数の溝状の構造と
した。図２では、単セル２８の構成を模式的に表わすた
めに、燃料ガス流路２４Ｐと酸化ガス流路２５Ｐとを平
行に表わしたが、燃料電池を組み立てる際に実際に用い
るセパレータ３０では、各セパレータ３０の両面で、リ
ブ５４とリブ５５とがそれぞれ直交する方向となるよう
に、リブ５４，５５を形成した。
【００４８】電解質膜２１は、固体高分子材料、例えば
フッ素系樹脂により形成されたプロトン伝導性のイオン
交換膜であり、湿潤状態で良好な電気伝導性を示す。本
実施例では、ナフィオン膜（デュポン社製）を使用し
た。電解質膜２１の表面には、触媒としての白金または
白金と他の金属からなる合金が塗布されている。
【００４９】アノード２２およびカソード２３は、共に
炭素繊維からなる糸で織成したカーボンクロスにより形
成されている。なお、本実施例では、アノード２２およ
びカソード２３をカーボンクロスにより形成したが、炭
素繊維からなるカーボンペーパまたはカーボンフエルト
により形成する構成も好適である。
【００５０】セパレータ３０は、既述したように、金属
製の基板部６０上に３層のコート層が形成されている。
このセパレータ３０の周辺部には、４つの穴構造が設け
られている。燃料ガス流路２４Ｐを形成するリブ５４を
連絡する燃料ガス孔５０，５１と、酸化ガス流路２５Ｐ
を形成するリブ５５連絡する酸化ガス孔５２，５３であ
る。燃料電池を組み立てたときには、各セパレータ３０
が備える燃料ガス孔５０，５１はそれぞれ、燃料電池内
部をその積層方向に貫通する燃料ガス供給マニホールド
および燃料ガス排出マニホールドを形成する。また、各
セパレータ３０が備える酸化ガス孔５２，５３は、同じ
く燃料電池内部をその積層方向に貫通する酸化ガス供給
マニホールドおよび酸化ガス排出マニホールドをそれぞ
れ形成する。
【００５１】以上説明した各部材を備える燃料電池を組
み立てるときには、セパレータ３０、アノード２２、電
解質膜２１、カソード２３、セパレータ３０の順序で順
次重ね合わせ、その両端にさらに集電板３６，３７、絶
縁板３８，３９、エンドプレート４０，４１を配置し
て、図４に示すスタック構造１４を完成する。集電板３
６，３７にはそれぞれ出力端子３６Ａ，３７Ａが設けら
れており、燃料電池で生じた起電力を出力可能となって
いる。
【００５２】エンドプレート４０は、図４に示すように
２つの穴構造を備えている。一つは燃料ガス供給孔４
２、もう一つは酸化ガス供給孔４４である。エンドプレ
ート４０と隣接する絶縁板３８および集電板３６は、エ
ンドプレート４０が備える２つの穴構造と対応する位置
に同様の２つの穴構造を形成している。この燃料ガス供
給孔４２は、セパレータ３０の備える燃料ガス孔５０の
中央部に開口している。なお、燃料電池を動作させると
きには、燃料ガス供給孔４２と図示しない燃料供給装置
とが接続され、水素リッチな燃料ガスが燃料電池内部に
供給される。同様に、酸化ガス供給孔４４は前記セパレ
ータ３０の備える酸化ガス孔５２の中央部に対応する位
置に形成されている。燃料電池を動作させるときには、
この酸化ガス供給孔４４と図示しない酸化ガス供給装置
とが接続され、酸素を含有する酸化ガスが燃料電池内部
に供給される。ここで、燃料ガス供給装置と酸化ガス供
給装置は、それぞれのガスに対して所定量の加湿および
加圧を行なって燃料電池に供給する装置である。
【００５３】また、エンドプレート４１は、エンドプレ
ート４０とは異なる位置に、２つの穴構造である燃料ガ
ス排出孔と酸化ガス排出孔（図示せず）とを備えてい
る。絶縁板３９、集電板３７もまたエンドプレート４１
と同様の位置に、それぞれ２つの穴構造を形成してい
る。エンドプレート４１が備える穴構造の一つである燃
料ガス排出孔は、セパレータ３０の備える燃料ガス孔５
１の中央部に対応する位置に開口している。もう一つの
穴構造である酸化ガス排出孔は、セパレータ３０の備え
る酸化ガス孔５３の中央部に対応する位置に開口してい
る。燃料電池を動作させるときには、上記燃料ガス排出
孔には図示しない燃料ガス排出装置が接続され、上記酸
化ガス排出孔には図示しない酸化ガス排出装置が接続さ
れる。燃料電池の内部には、既述したように、単セル内
の流路である燃料ガス流路２４Ｐと燃料ガス供給マニホ
ールドと燃料ガス排出マニホールドとが形成されている
が、これらの流路によって、燃料電池の内部では、上記
燃料ガス供給孔４２から燃料ガス排出孔までの間は、燃
料ガスが流通可能となるように連通している。また、燃
料電池の内部には、既述したように、単セル内の流路で
ある酸化ガス流路２５Ｐと酸化ガス供給マニホールドと
酸化ガス排出マニホールドとが形成されているが、これ
らの流路によって、燃料電池の内部では、上記酸化ガス
供給孔４４から酸化ガス排出孔までの間は、酸化ガスが
流通可能となるように連通している。
【００５４】以上説明した各部材からなるスタック構造
１４は、その積層方向に所定の押圧力がかかった状態で
保持され、燃料電池が完成する。スタック構造１４を押
圧する構成については図示は省略した。
【００５５】次に、以上のような構成を備えた燃料電池
における燃料ガスおよび酸化ガスの流れについて説明す
る。燃料ガスは、上記した所定の燃料ガス供給装置か
ら、エンドプレート４０に形成された燃料ガス供給孔４
２を経て燃料電池内部に導入される。燃料電池内部で燃
料ガスは、燃料ガス供給マニホールドを介して各単セル
２８が備える燃料ガス流路２４Ｐに供給され、各単セル
２８のアノード側で進行する電気化学反応に供される。
燃料ガス流路２４Ｐから排出された燃料ガスは、燃料ガ
ス排出マニホールドに集合して、エンドプレート４１が
備える既述した燃料ガス排出孔に達し、この燃料ガス排
出孔から燃料電池の外部へ排出されて、所定の燃料ガス
排出装置に導かれる。
【００５６】同様に酸化ガスは、上記した所定の酸化ガ
ス供給装置から、エンドプレート４０に形成された酸化
ガス供給孔４４を経て燃料電池内部に導入される。燃料
電池内部で酸化ガスは、酸化ガス供給マニホールドを介
して各単セル２８が備える酸化ガス流路２５Ｐに供給さ
れ、各単セル２８のカソード側で進行する電気化学反応
に供される。酸化ガス流路２５Ｐから排出された酸化ガ
スは、酸化ガス排出マニホールドに集合して、エンドプ
レート４１が備える既述した酸化ガス排出孔に達し、こ
の酸化ガス排出孔から上記所定の酸化ガス排出装置に排
出される。
【００５７】（２）第１実施例のセパレータ３０の構成
と製造工程および作用・効果：以下に、上記燃料電池が
備えるセパレータ３０の構成について説明する。セパレ
ータ３０は、既述したように、基板部６０と、下地コー
ト層６２と、貴金属コート層６４と、カーボンコート層
６６とから構成されている。図５は、セパレータ３０の
製造工程を表わす説明図である。
【００５８】セパレータ３０を製造する際には、まず、
ステンレスの薄板を機械的にプレスすることによって、
その両面に所定の凹凸形状を有する基板部６０を成形す
る（ステップＳ１００）。ここで、プレス成形によって
形成される凹凸形状は、セパレータ３０を燃料電池に組
み込んだときに、各々の面に形成された凹凸形状によっ
て、既述した燃料ガス流路２４Ｐおよび酸化ガス流路２
５Ｐを形成可能となるものである。ステップＳ１００に
おいてステンレス板を機械的にプレスして所定の凹凸形
状に成形した基板部６０としては、ステンレス板を張り
出し成形したものや曲げ加工品、あるいは、ステンレス
板を部分的に打ち抜いて成形するハーフシャ品などを用
いることができる。
【００５９】次に、ステップＳ１００で得た基板部６０
に対して表面処理を施し、基板部６０を構成するステン
レスの表面に形成された不動態層を除去するとともに、
不動態層を除去した基板部６０上に、銅からなる下地コ
ート層６２を形成する（ステップＳ１１０）。ステンレ
スは、その表面に、導電性を有しない不動態層が形成さ
れているが、このように不動態層を除去した上で下地コ
ート層６２を形成することによって、ステンレス表面に
形成された不動態層に起因してセパレータ３０の導電性
が低下してしまう（基板部６０上にさらに形成する貴金
属コート層６４との間の接触抵抗が上昇してしまう）の
を防止している。なお、下地コート層６２は、電解メッ
キ、無電解メッキのいずれの方法によっても形成するこ
とができる。また、本実施例では、下地コート層６２の
厚みは１０μｍとした。
【００６０】下地コート層６２を形成すると、次に、そ
の表面に、銀からなる貴金属コート層６４を形成する
（ステップＳ１２０）。この貴金属コート層６４も、電
解メッキあるいは無電解メッキなどの方法によって容易
に形成することができる。本実施例では、貴金属コート
層６４の厚みは、２μｍとした。
【００６１】貴金属コート層６４を形成すると、その表
面に、炭素材料を含有する部材からなるカーボンコート
層６６をさらに形成し（ステップＳ１３０）、セパレー
タ３０を完成する。このカーボンコート層６６は、黒鉛
粒子およびカーボンブラックを炭素材料として含有し、
この炭素材料にバインダを混合して形成されている。こ
こで、用いる黒鉛としては、人造黒鉛、鱗片状黒鉛、鱗
状黒鉛、土状黒鉛などを挙げることができ、カーボンブ
ラックとしては、チャンネルブラック、ファーネスブラ
ック、アセチレンブラック、ケッチェンブラック（登録
商標）などを挙げることができる。また、バインダとし
ては、燃料電池の内部環境（酸性条件下や所定の高温
下）において充分に安定な樹脂系材料あるいはゴム系材
料などを用いればよい。このような樹脂系材料として
は、例えば、フッ素樹脂、アクリル樹脂、ポリエステル
樹脂、ウレタン樹脂、フェノール樹脂、フェノールエポ
キシ樹脂などを挙げることができる。また、ゴム系材料
としては、例えば、スチレン−ブタジエンゴム（ＳＢ
Ｒ）、ブチルゴム（ＩＩＲ）、エチレン−プロピレンゴ
ム（ＦＰＤＭ）、フッ素ゴム、ニトリルゴム（ＮＢ
Ｒ）、クロロプロピレンゴム（ＣＲ）などを挙げること
ができる。これらの樹脂系材料やゴム系材料を単独、あ
るいはこれらのうちの複数のものを組み合わせて、バイ
ンダとして用いればよい。カーボンコート層６６を形成
するには、上記炭素材料と溶解したバインダとを混合し
たものに、下地コート層６２および貴金属コート層６４
を形成した基板部６０を浸漬したり、あるいは上記混合
物を貴金属コート層６４上にスプレーすればよい。ま
た、上記混合物を、カーテンフロー塗装により塗布する
こともできる。なお、本実施例では、カーボンコート層
６６の厚みは、４０μｍとした。
【００６２】なお、上記した説明では、基板部６０は、
プレス成形によって、燃料ガス流路２４Ｐおよび酸化ガ
ス流路２５Ｐを形成するための凹凸形状を、その各々の
面に形成することとしたが、異なる構成とすることとし
てもよい。例えば、一方の面に燃料ガス流路２４Ｐを形
成するための凹凸形状を形成した薄板と、一方の面に酸
化ガス流路２５Ｐを形成するための凹凸形状を形成した
他の薄板とを用意し、これら２枚の薄板を貼り合わせる
ことによって基板部６０を形成することとしてもよい。
【００６３】以上のように構成されたセパレータ３０に
よれば、ステンレスからなる基板部６０を銀からなる貴
金属コート層６４で覆い、さらに、炭素材料を含有する
カーボンコート層６６で被覆しているため、耐食性およ
び導電性に優れた燃料電池用セパレータを得ることがで
きる。また、このようなセパレータ３０を用いて燃料電
池を構成することによって、耐久性に優れ、充分な電池
性能を有する燃料電池を得ることができる。
【００６４】既述したように、発電を行なっている燃料
電池の内部は酸性度が非常に強くなるため、このような
環境下では、銀によってセパレータを被覆してもセパレ
ータを被覆している銀自身が次第に腐食されてしまうお
それがあるが、本実施例では、銀からなる貴金属コート
層６４をさらにカーボンコート層６６によって被覆して
いるため、銀がさらされる環境がより穏やか（ｐＨが中
性より）になり、貴金属コート層６４が腐食してしまう
のを充分に抑えることができる。カーボンコート層６６
は炭素材料をバインダによって結着させてなり、このカ
ーボンコート層６６は、貴金属コート層６４の表面が直
接燃料電池の内部環境にさらされるのを防いでいる。こ
こで、カーボンコート層６６を構成している炭素材料
は、ごく微量の水を徐々に浸透させる性質を有してお
り、さらに、炭素材料とバインダとの界面を介してもご
く微量の水が徐々に浸透するおそれがあるが、貴金属コ
ート層６４上にカーボンコート層６６を設けることで、
貴金属コート層６４の表面とセパレータ３０の表面（カ
ーボンコート層６６の表面）との間には、充分なプロト
ン濃度勾配が生じ、セパレータ３０の周囲の環境がｐＨ
２となった場合にも、カーボンコート層６６に覆われた
貴金属コート層６４の表面は、はるかに穏やかな（ｐＨ
が中性よりの）環境となる。このような環境下では、上
記した燃料電池の内部環境に直接さらされる場合とは異
なり、イオン化傾向が非常に小さい貴金属である銀は充
分に安定である。したがって、銀によって形成される貴
金属コート層６４は、燃料電池の内部が上記したように
酸性度が強い状態となり、カーボンコート層６６が備え
る炭素材料を介して水が浸透してきても、燃料電池の運
転中に腐食が進行してしまうおそれがない。このように
貴金属コート層６４が腐食するのを防止できることによ
り、貴金属コート層６４によって覆われる下地コート層
６２および基板部６０が腐食するのを充分に抑えること
ができる。炭素材料とバインダとからなるカーボンコー
ト層６６も充分な耐食性を有しているため、セパレータ
３０全体は高い耐食性を示し、これを用いる燃料電池の
耐久性も充分となる。
【００６５】なお、炭素材料を備えるカーボンコート層
６６は、上記したように貴金属コート層６４における腐
食の進行を充分に抑えるという効果に加えて、貴金属コ
ート層６４の表面において、燃料電池が長時間発電を行
なう間にたとえ腐食によってごくわずかな金属イオン
（銀イオン）が貴金属コート層６４の表面から溶出した
場合にも、この溶出した金属イオンがカーボンコート層
６６を透過してセパレータ外に排出されるのを抑えると
いう効果を有している。このように、耐食性に優れた銀
によって貴金属コート層６４を形成し、炭素材料を備え
るカーボンコート層６６によって貴金属コート層６４を
被覆することで、セパレータ（を形成する金属部）の腐
食の進行を抑えると共に、微量に生じる金属イオンに起
因する問題が生じるのを抑えることができるため、この
ようなセパレータ３０を用いることで、耐久性に優れた
燃料電池を得ることができる。
【００６６】また、貴金属コート層６４を構成する銀
は、酸化されて不動態を形成することがないため、カー
ボンコート層６６が備える炭素材料を介して貴金属コー
ト層６４の表面にまで水が浸透しても、この水による酸
化を受けて貴金属コート層６４の表面に不動態層が形成
され、セパレータ３０の導電性が低下してしまうことが
ない。すなわち、金属は、水や酸素の存在下において、
腐食して金属イオンが溶出する他に、その表面に導電性
が不十分である酸化物被膜を形成する場合があるが、貴
金属である銀は、非常に安定であるため酸素との親和力
が弱く、不動態を形成することがない。貴金属コート層
６４の下に形成された下地コート層６２は、貴金属コー
ト層６４によって覆われているため、この下地コート層
６２もまた、表面に不動態層が形成されてセパレータ３
０の導電性を低下させてしまうことがない。また、基板
部６０を構成するステンレスは、本来その表面が不動態
層によって覆われているが、基板部６０上に下地コート
層６２を形成する際に、この不動態層を取り除いた上で
下地コート層６２を形成しているため、基板部６０表面
の不動態層に起因してセパレータ３０の導電性が低下し
てしまうことがない。もとより、カーボンコート層６６
が備える炭素材料もまた、電池環境下で不動態層を形成
することがないため、燃料電池の動作中にセパレータ３
０の表面で接触抵抗が上昇することがなく、セパレータ
３０を備える燃料電池の内部抵抗が上昇してしまうこと
がない。なお、これら金属の腐食および不動態形成に関
しては、後でさらに詳しく説明する。
【００６７】なお、後述するように、貴金属の中でも最
もイオン化傾向が小さい金は、燃料電池の内部環境にお
いても極めて安定である。したがって、燃料電池用ガス
セパレータの耐食性を充分に確保することは、金によっ
て構成され、基板部を保護するのに充分な厚さを有する
貴金属層をセパレータ上に形成することによっても実現
可能であるが、上記実施例の構成とすることで、セパレ
ータを製造するためのコストを充分に抑えることが可能
となる。すなわち、本実施例の構成によれば、炭素材料
を備えるカーボンコート層６６によって貴金属コート層
６４を被覆するため、貴金属層である貴金属コート層６
４の厚みを、金によって基板部を保護する場合に要する
貴金属層の厚みに比べてはるかに薄く（貴金属量を少な
く）することができる。また、貴金属コート層６４をカ
ーボンコート層６６で覆うことによって、必ずしも金を
用いる必要がなくなり、金よりは卑であるがより安価な
貴金属である銀を用いて貴金属コート層６４を形成する
ことにより、充分な耐食性を実現することができる。
【００６８】もとより、本実施例のセパレータ３０にお
いて、銀に代えて金を用いて貴金属コート層６４を形成
しても、金からなる貴金属層だけによってセパレータの
耐食性を確保する構成に比べてはるかに金の層（貴金属
コート層６４）の厚さを薄くしてコストを抑えつつ、充
分に耐食性に優れたセパレータを得ることができる。
【００６９】なお、金属のメッキ層は、微小な孔である
ピンホール（以下、メッキのミクロ欠陥と呼ぶ）を有し
ており、このメッキのミクロ欠陥を介して、メッキ層の
下側の層において腐食が進行するおそれがあるため、一
般には、メッキ層の厚さを充分に確保することによって
このメッキ層のミクロ欠陥を減少させ、メッキ層の下側
の層が腐食するのを防止する。本実施例のセパレータ３
０では、貴金属コート層６４と基板部６０との間に、卑
金属の中では比較的イオン化傾向が小さい銅からなる下
地コート層６２を設けているため、貴金属コート層６４
において多少のメッキのミクロ欠陥があっても、下地コ
ート層６２によって基板部６０が保護される。したがっ
て、貴金属コート層６４の厚さを抑えつつ基板部６０、
ひいてはセパレータ３０全体の耐食性を充分に確保する
ことができる。もとより、貴金属コート層６４の厚さが
基板部６０を保護するのに充分な厚さであれば、下地コ
ート層６２は設けないこととしてもよい。貴金属コート
層６４の厚さや、下地コート層６２の厚さ、あるいは下
地コート層６２の有無は、貴金属からなる貴金属コート
層６４の厚さを、腐食を防ぐのに充分な厚さにするのに
要するコストと、一旦卑金属でメッキして下地コート層
６２を形成するのに要するコスト、あるいは要求する耐
食性の程度などに応じて適宜選択すればよい。なお、下
地コート層６２は、上記したように基板部６０を保護す
る他に、基板部６０と貴金属コート層６４との間の密着
性を向上させるという効果も奏する。
【００７０】また、本実施例のセパレータ３０では、基
板部６０はステンレスによって構成したが、導電性や成
形性に優れた他の金属、例えばアルミニウムなどによっ
て構成することとしてもよい。ここで、アルミニウムの
ようにイオン化傾向の大きな金属によって基板部６０を
構成する場合には、イオン化傾向が非常に小さい貴金属
を直接メッキすることが困難であるため（メッキ浴によ
って基板部６０が侵されるおそれがあるため）、よりイ
オン化傾向の小さな卑金属によって下地コート層６２を
形成することによって、貴金属からなる貴金属コート層
６４の形成を容易にすることができる。
【００７１】図６は、炭素材料を備えるカーボンコート
層６６の構成を模式的に表わす説明図である。図６に示
すように、カーボンコート層６６は、黒鉛粒子同士の間
に、これより粒子の大きさが小さいカーボンブラックが
配設されてなり、このようにカーボンコート層６６の厚
さ方向にわたって炭素材料が互いに連接して積み重なる
ことによって、カーボンコート層６６全体で充分な導電
性を確保している。ここで、炭素材料を結着させるバイ
ンダは、耐食性に優れており、また、炭素材料からなる
粒子間の隙間を埋めることによって、炭素粒子間の隙間
を通じて水が浸透するのを防止する役目を果たしてい
る。このように、充分量のバインダを用いることによっ
て、貴金属コート層６４にまで到達する水の量を充分に
抑えることができ、これによってセパレータ３０全体の
耐食性を向上させることができる。したがって、カーボ
ンコート層６６が備える炭素材料の量とバインダの量と
は、カーボンコート層６６全体で充分な導電性が確保で
きる範囲で適宜選択すればよい。
【００７２】なお、セパレータ３０においては、燃料電
池内で隣接する部材と接触する領域で充分な導電性が確
保されていればよい。したがって、カーボンコート層６
６では、少なくとも、上記隣接する部材と接触する領域
において充分量の炭素材料を備えていればよく、それ以
外の領域では、必ずしも充分量の炭素材料を備えている
必要はない。セパレータの導電性に関与しない領域で
は、単に充分量のバインダを備えることによって、下側
の金属層を保護しその腐食を抑える効果を得ることがで
きる。また、炭素材料を備えるカーボンコート層６６
は、セパレータ外部の環境から遮断して下側の層を保護
する性能が充分に確保できるならば、バインダを用いる
ことなく形成することとしてもよい。例えば熱膨張黒鉛
は、層構造を成す周知の炭素材料であって、加圧を行な
うだけでバインダを用いなくても互いに結着させること
ができるが、この熱膨張黒鉛を加圧してなる層を浸透す
る水の量が許容範囲であれば、バインダを用いずに熱膨
張黒鉛を加圧成形することによってカーボンコート層６
６を形成することも可能である。
【００７３】また、上記実施例では、貴金属コート層６
４の直上にカーボンコート層６６を形成することとした
が、貴金属コート層６４とカーボンコート層６６との間
に介在する所定のコート層をさらに形成することとして
も良い。このようなコート層を、充分な耐食性および導
電性を有する金属などにより形成する場合にも、本実施
例の既述した効果が得られると共に、上記コート層によ
って、貴金属コート層６４など下側の層を保護し、貴金
属コート層６４とカーボンコート層６６との間の密着性
を向上させる効果を得ることができる。
【００７４】（３）金属の腐食性に関する説明：以下
に、セパレータを構成し得る金属と、腐食および不動態
形成との関係について説明する。既述したように、腐食
とは、環境中に水や酸素などが存在することによって金
属が酸化され、金属イオンが溶出する現象を指す。この
ように腐食とは、金属が酸化することによって劣化する
ことをいうが、金属が酸化する現象の中で特に、金属の
表面が酸化されて酸化物被膜（不動態被膜）を形成する
ことを、不動態形成という。ここで、金属が腐食する
と、既述したように、腐食によって溶出した金属イオン
が固体高分子電解質膜に入り込んで電池性能を低下させ
てしまう。また、不動態が形成されると、不動態は充分
な導電性を有しないためセパレータの導電性が低下し
（セパレータと隣接部材との間の接触抵抗が増加し）、
電池性能を低下させてしまう。したがって、燃料電池の
性能低下を引き起こさない充分な耐久性をセパレータが
備えるには、上記した腐食を受け難く（耐食性に優れ）
高い導電性を有する（不動態を形成しない）ことが必要
である。
【００７５】金属が、腐食や不動態の形成を起こすかど
うかは、その金属のエネルギ状態が、どのような反応に
よってより安定な状態となるかということと、その金属
の反応性によって決まる。すなわち、その金属が腐食す
ることによってエネルギ状態が安定化する場合には腐食
が進行し、不動態形成によってエネルギ状態が安定化す
る場合には不動態を形成し、このような反応を起こさな
い状態がエネルギ的に安定であれば腐食も不動態形成も
起こらない。また、腐食と不導体形成のうちのいずれか
の反応を起こす状態がエネルギ的に安定となる場合に
は、その反応が進行する速度は、金属のイオン化傾向や
酸素との親和力に従って定まる。
【００７６】それぞれの金属は、その金属がおかれた環
境に応じて、いずれの反応を起こすのが安定であるか、
あるいは、反応を起こさないことが安定であるか、とい
うことが定まっている。種々の金属に関するこのような
性質を図７〜図１０に示す。図７〜図１０は、それぞれ
の金属を、ｐＨや電位の異なる種々の環境下においたと
きに、どのような状態がより安定であるかを表わしてお
り、以下、このような図を腐食図と呼ぶ。これらの腐食
図においては、金属が腐食する状態がエネルギ的に安定
である領域を腐食域と呼び、酸素と結びついて不動態を
形成する状態がエネルギ的に安定である領域を不動態域
と呼び、これらの反応を起こさない状態がエネルギ的に
安定である領域を安定域と呼ぶ。なお、図８〜図１０に
示した各腐食図では、腐食域、不動態域、安定域のそれ
ぞれに付したハッチの種類については、図７と同一とし
た。
【００７７】図７（Ａ）、および、図７〜図１０に示し
た他の腐食図では、その中央部に平行四辺形型の領域が
描かれているが、この領域は水が安定して存在しうる領
域（以下、水の安定化領域と呼ぶ）である。水の安定化
領域ではない条件下では、水の分解が進行して、水素や
酸素を発生する。燃料電池では、内部で進行する電気化
学反応に伴って水が生成されるため（式（１）〜（３）
を参照）、燃料電池の内部環境は、当然にこの水の安定
化領域内に含まれると考えられる。また、既述したよう
に、燃料電池の内部環境は、次第に酸性側に傾きｐＨ２
程度に達するといわれている。したがって、図７に示し
た腐食図においては、燃料電池の内部環境に相当する領
域（以下、仮想的に燃料電池領域と呼ぶ）は、上記水の
安定化領域内のうち、ｐＨ２〜７の範囲内に含まれると
考えられる。このような燃料電池領域を含むと考えられ
る領域において、各金属が腐食域、不動態域、安定域の
うちのいずれに属するかによって、その金属が燃料電池
の内部環境でどのような影響を受けるかを知ることがで
きる。さらに、腐食図に基づいた金属の反応性を考慮す
ることによって、その金属を燃料電池用ガスセパレータ
として用いることの是非を検討することが可能となる。
【００７８】図７に示すように、酸化などを受けにくい
安定な金属である貴金属は、水の安定化領域内で広く安
定域を有している。したがって、このような貴金属を用
いてセパレータを被覆することによって、セパレータの
導電性を充分に維持することができる。特に金は、水の
安定化領域内全体が安定域となっているため、燃料電池
の内部環境に直接さらしても、金自身が腐食したり不動
態を形成したりするおそれは実質的に無いと考えられ
る。貴金属のうち、イリジウム、白金、ロジウム、ルテ
ニウム、パラジウムといった白金族の貴金属は、水の安
定化領域内に不動態域を有しており、燃料電池の内部環
境において、不動態を形成する状態がエネルギ的に安定
となる場合があると考えられるが、これらの貴金属は酸
素との親和力が非常に小さいため、燃料電池の内部環境
が不動態域に相当する状態であっても、実際に不動態を
形成する速度はきわめて遅い。したがって、これらの貴
金属によって上記実施例の貴金属コート層６４を形成す
れば、炭素材料を備えるカーボンコート層６６でさらに
その表面を被覆することによって貴金属コート層６４の
表面はより穏やかな環境となるため、貴金属コート層６
４は腐食を受けないばかりでなく不動態の形成も充分に
防止することができ、腐食を起こさず導電性の低下を引
き起こさない良好なセパレータを得ることができる。
【００７９】また、貴金属のうちの銀は、水の安定化領
域内に腐食域を有しており、燃料電池の内部環境におい
て、腐食して金属イオンが溶出する状態がエネルギ的に
安定となるおそれがあるが、貴金属である銀はイオン化
傾向が非常に小さいため、燃料電池の内部環境が腐食域
に相当する状態であっても、実際に腐食が進行する速度
はきわめて遅い。したがって、銀のような貴金属によっ
て上記実施例の貴金属コート層６４を形成すれば、炭素
材料を備えるカーボンコート層６６でさらにその表面を
被覆することによって貴金属コート層６４の表面はより
穏やかな環境となるため、上記貴金属が腐食する速度は
さらに遅くなり、貴金属コート層６４は不動態を形成し
ないばかりでなく腐食の進行も充分に防止することがで
き、腐食を起こさず導電性の低下を引き起こさない良好
なセパレータを得ることができる。
【００８０】図８〜図１０に示したように、卑金属は、
水の安定化領域のほとんどは腐食域あるいは不動態域に
よって占められている。卑金属は、貴金属に比べてはる
かにイオン化傾向が大きいため、周囲の環境がより穏や
か（ｐＨが中性より）であっても、腐食域内にある限り
腐食の速度は速い。また、卑金属は、貴金属に比べては
るかに酸素との親和力が大きいため、周囲の環境がより
穏やかであっても、不動態域内にある限り不動態を形成
する速度は速い。上記のように、銀以上に貴である貴金
属によって貴金属コート層６４を形成することによっ
て、より薄く形成することが可能な貴金属層である貴金
属コート層６４と、炭素を含有するカーボンコート層６
６とを設けることで、金属セパレータの耐食性を充分に
確保することが可能となる。
【００８１】（４）種々の材料をセパレータ３０に適用
した際の実験による評価： （４−１）接触抵抗と腐食電流の測定：貴金属からなる
貴金属コート層６４と、炭素材料を備えるカーボンコー
ト層６６とを備えるセパレータの耐食性および導電性
（接触抵抗）について、実験により調べた結果を以下に
示す。図１１は、貴金属コート層６４を構成する貴金属
や、下地コート層６２を構成する卑金属として種々の金
属を選択して、その性能を調べた結果を表わす説明図で
ある。ここでは、厚さ０．０１μｍで金によって形成さ
れる貴金属コート層６４とニッケルによって形成される
下地コート層６２とを備えるセパレータ（セパレータ
Ａ）と、厚さ０．０１μｍで金によって形成される貴金
属コート層６４と銅によって形成される下地コート層６
２とを備えるセパレータ（セパレータＢ）と、厚さ２μ
ｍで銀によって形成される貴金属コート層６４と銅によ
って形成される下地コート層６２とを備えるセパレータ
（セパレータＣ）と、厚さ１０μｍでスズによって形成
されるスズ層（貴金属コート層６４に対応する）とニッ
ケルによって形成される下地コート層６２とを備えるセ
パレータ（セパレータＤ）とを用いて比較を行なった。
なお、セパレータＤにおいて、スズは貴金属ではない
が、貴金属層の性能を評価するために、貴金属コート層
６４に相当する層を貴金属ではないスズで形成したセパ
レータＤを用意した。これらセパレータＡ〜Ｄは、炭素
材料を備えるカーボンコート層６６を有しているが、さ
らに、上記各セパレータ（セパレータＡ〜Ｃ）に対応し
て、カーボンコート層６６を備えないセパレータ（セパ
レータＡ’〜Ｃ’）についても比較を行なった。なお、
図１１に示したセパレータでは、下地コート層６２の厚
さは１０μｍ、カーボンコート層６６を設ける場合には
その厚さは１０μｍとし、基板部６０はアルミニウムに
よって形成した。
【００８２】図１１は、上記した各セパレータのそれぞ
れについて、不動態の形成に起因する接触抵抗の増加
と、腐食に起因して生じる腐食電流について調べた結果
を表わす。接触抵抗の変化を調べた結果とは、上記した
各セパレータを燃料電池の内部環境と類似した環境中に
所定時間さらし、その前後での接触抵抗の変化を調べた
結果である。すなわち、カーボンコート層６６を備える
セパレータＡ〜Ｄについては、８０℃でｐＨ２の硫酸中
に１００時間浸漬し、カーボンコート層６６を備えない
セパレータＡ’〜Ｄ’については、８０℃でｐＨ２の緩
衝液中に２４時間浸漬し、それぞれ、その前後での接触
抵抗の変化を調べた。セパレータの接触抵抗の測定は、
各セパレータを、カーボンクロス（既述した単セル２８
内で隣接する部材であるガス拡散電極に対応する）と重
ね合わせて加圧しながら保持し、ここに定電流（１Ａ）
を流してその際の電圧降下を測定し、電流値と電圧値と
から抵抗値を求めて、上記した酸による処理の前後での
抵抗値（接触面積を乗じた値）の変化を調べた（単位
は、ｍΩｃｍ2 ）。なお、ここでは、加圧して保持する
セパレータとガス拡散電極とを合わせた全体の抵抗値を
測定しており、セパレータ表面で生じる接触抵抗を含め
た、燃料電池スタックの様子を反映して加圧などによる
影響を受ける総合的な抵抗値によって比較を行なってい
る。
【００８３】また、腐食電流について調べた結果とは、
燃料電池の内部環境と類似した環境中で腐食電流が生じ
るかどうかを調べた結果であり、これによって腐食の有
無が判断できる。図１２は、各セパレータについて腐食
電流を測定する様子を表わす説明図である。腐食電流の
測定は、試料である各セパレータを一方の電極とし、そ
の対極として黒鉛電極を用い、ｐＨ２、８０℃の硫酸中
で、電気的に接続した上記それぞれのセパレータと黒鉛
電極との間に流れる電流を、腐食電流として測定した。
なお、ここでは、腐食電流は、上記したように黒鉛電極
を対極として用いたときに流れる電流値を、セパレータ
の単位面積当たりに換算し、電流密度（単位は、μＡ／
ｃｍ2 ）として評価している。それぞれのセパレータに
ついての測定結果の数値は、図１１中に、四角で囲んで
示している。測定の対象としているセパレータにおいて
腐食が進行するときには、腐食の進行に伴って試料であ
るセパレータから金属イオン（図１２ではＭ+ と表わ
す）が溶出すると共に電流が流れる。対象としているセ
パレータが上記溶液中で腐食しないときには、理論的に
は上記腐食電流は値０となる。しかしながら、腐食がほ
とんど進行しない場合にも、実際の測定値が値０として
得られることは希であり、図１１に示した結果では、腐
食電流の測定値が負の値であるときには、腐食は起こっ
ておらず長期的にも充分な耐食性を有しているものと判
断して図中に示す測定値に「○」印を付し、腐食電流の
測定値が正の値であっても非常に小さいときには、腐食
の速度は非常におそくセパレータとしての使用に耐える
可能性があると判断して図中の測定値に「△」印を付
し、それよりも大きな値の腐食電流を示す時には、腐食
の程度が許容できないと判断して図中の測定値に「×」
印を付した。なお、このような腐食電流は、炭素材料か
らなるカーボンコート層６６を有するセパレータ（セパ
レータＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄ）については、ｐＨ２，８０℃の
硫酸中に１００時間浸漬後、カーボンコート層６６を有
しないセパレータ（セパレータＡ’，Ｂ’，Ｃ’）につ
いては、同様の硫酸中に２４時間浸漬後に、それぞれ測
定した。
【００８４】図１１に示したように、金の貴金属コート
層６４とニッケルの下地コート層６２と炭素材料のカー
ボンコート層６６とを備えるセパレータＡ、金の貴金属
コート層６４と銅の下地コート層６２と炭素材料のカー
ボンコート層６６とを備えるセパレータＢ、銀の貴金属
コート層６４と銅の下地コート層６２と炭素材料のカー
ボンコート層６６とを備えるセパレータＣはいずれも、
接触抵抗は充分に小さく、上記した硫酸の処理を行なっ
た後も接触抵抗の増加は小さく、また、上記硫酸中に１
００時間浸漬した後であっても腐食電流の値は充分に小
さい。これに対し、上記セパレータＡ〜Ｃに対応するセ
パレータであってカーボンコート層６６を有しないセパ
レータＡ’〜Ｃ’は、接触抵抗はセパレータＡ〜Ｃに比
べて小さいものの、上記硫酸中に２４時間浸漬後の腐食
電流ははるかに大きい。また、貴金属コート層６４に対
応するスズ層とニッケルの下地コート層６２と炭素材料
のカーボンコート層６６とを備えるセパレータＤは、炭
素材料のカーボンコート層６６を有するため、腐食電流
は小さいものの、貴金属コート層６４に対応する層が貴
金属層ではないため、接触抵抗が大きい。このように、
接触抵抗の増加は、セパレータ表面を薄い貴金属層で被
覆することによって充分に抑えることができるが、腐食
を充分に抑えるには、薄い（例えば、０．０１μｍ以上
の厚さの）貴金属層の表面をさらに炭素材料を備えるカ
ーボンコート層６６で被覆することが必要である。な
お、セパレータＡ’およびＢ’の貴金属コート層６４を
構成する金は実質的に腐食することはなく、セパレータ
Ｃ’の貴金属コート層６４を構成する銀も短期的にはほ
とんど腐食しないため、図１１でセパレータＡ’〜Ｃ’
が示す腐食電流は、下地コート層６２をおよび基板部６
０を構成する金属が腐食した結果である。
【００８５】上記した結果とは異なり、貴金属コート層
６４に対応する層を卑金属によって形成した場合には、
炭素材料を備えるカーボンコート層６６によってセパレ
ータ表面を被覆しても、貴金属コート層６４に対応する
層を構成する卑金属の（図７〜図１０に示した）性質に
従って、腐食あるいは不動態の形成が進行する。図１１
に示したセパレータＤは、貴金属コート層６４に対応す
るスズ層と、ニッケルからなる下地コート層６２と備え
ているが、このセパレータＤは、腐食電流は生じないも
のの接触抵抗は非常に大きく、燃料電池用ガスセパレー
タとしては不適当である。図９（Ｅ）に示すように、ス
ズは、水の安定化領域内の燃料電池領域を含むと思われ
る領域全体が不動態域となっており、貴金属コート層６
４に対応するスズ層は、カーボンコート層６６によって
被覆されていても、このスズ層の表面全体で不動態を形
成してしまう。なお、スズは、その表面に不動態を形成
すると、この不動態によって下側の層を腐食から保護す
るため、セパレータＤは腐食電流を生じない。
【００８６】（４−２）金属イオンの溶出量の測定：図
１３（Ａ）〜（Ｄ）は、それぞれ、上記セパレータＡ，
Ｃ，Ａ’，Ｃ’についてイオンの溶出試験を行なった結
果を表わす。ここでは、各セパレータをそれぞれ、ｐＨ
２、８０℃の硫酸中に２４時間浸漬し、腐食によって硫
酸中に溶出した金属イオン（貴金属コート層６４、下地
コート層６２、基板部６０のそれぞれを構成する金属の
イオン）の量を測定した。なお、図１３では、各セパレ
ータが備える基板部の表面のうち、一つの面だけが被覆
されているように表わされているが、実際には、各セパ
レータの表面全体が、下地コート層６２、貴金属コート
層６４、カーボンコート層６６などによって被覆されて
いる。また、図中の数字は、上記した２４時間の間に硫
酸中に溶出した各金属イオンの量を、セパレータの単位
面積あたりで表わしたものである（単位はμｍｏｌ／ｃ
ｍ2 ・ｄａｙ）。
【００８７】図１３（Ｃ），（Ｄ）に示すように、セパ
レータＡ’，Ｃ’では、貴金属コート層６４および下地
コート層６２によって被覆されていても、基板部６０を
構成するアルミニウムのイオンは、相当量が溶出する。
なお、セパレータＡ’の貴金属コート層６４を構成する
金は、安定域にあるため自身は溶出しないが、セパレー
タＣ’の貴金属コート層６４を構成する銀は、貴金属で
あっても腐食域にあるためわずかに溶出が検出される。
また、セパレータＡ’とＣ’とでは、どちらも貴金属か
らなる貴金属コート層６４を備えているが、貴金属コー
ト層６４がより厚く形成されるセパレータＣ’の方が、
下側の下地コート層６２および基板部６０を構成する金
属の溶出量が少ない。これは、メッキ厚を厚くすること
によりメッキのミクロ欠陥が減少し、下側の層がより充
分に保護されるためと考えられる。
【００８８】上記セパレータＡ’、Ｃ’に対して、図１
３（Ａ），（Ｂ）に示すように、セパレータＡ，Ｃで
は、貴金属層である貴金属コート層６４をさらに被覆す
るカーボンコート層６６が設けられているため、金属イ
オンの溶出がほとんどなく、きわめて効果的にセパレー
タの腐食が抑えられている。なお、図１３（Ａ）、
（Ｂ）においてセパレータＡの結果とセパレータＣの結
果とを比較すると、セパレータＣの方が金属イオンの溶
出量が少なく、ここでは金属イオンの溶出量は検出限界
未満となっているが、これは、貴金属層である貴金属コ
ート層６４をより厚く形成することによって、金属イオ
ンの溶出（腐食）を防ぐ効果をより高めることができる
ためと考えられる。
【００８９】（４−３）燃料電池の性能評価：さらに、
これらのセパレータを用いて構成した燃料電池の性能を
調べた結果を図１４に示す。図１４では、既述したセパ
レータＡとセパレータＣとセパレータＤと、セパレータ
Ｃ’のそれぞれを用いて単セルを構成し、この単セルに
対して所定の負荷を接続して発電を行なわせ、単セルか
らの出力電圧の変化を調べた結果を示している。また、
図１４では、セパレータＣとセパレータＤとを備える単
セルを用いて発電を行ない、その際の単セル全体の抵抗
値の変化を調べた結果を併せて示している。単セルの出
力電圧は、腐食が進行する場合には、金属イオンが電解
質膜中に入り込むのに従って低下すると共に、セパレー
タにおける接触抵抗が増大する場合にも低下するため、
出力電圧値の変化（低下）の様子から、セパレータの腐
食状態と不動態形成の状態とを評価することができる。
併せて示した単セル全体の抵抗値の変化からは、不動態
の形成の様子を評価することができる。
【００９０】図１４に示すように、セパレータＡおよび
セパレータＣを用いて構成した単セルでは、長時間連続
して発電を行なっても電圧降下は非常に緩やかである。
また、セパレータＣを用いて構成した単セルでは、発電
に伴って抵抗値が上昇することもない。したがって、こ
れらのセパレータは、優れた耐食性を有していると共
に、高い導電性を維持できるといえる。これに対し、セ
パレータＤを用いて構成した単セルでは、時間の経過に
伴う電圧降下の程度はそれほど大きくないものの、出力
電圧値そのものが低い。さらに、セパレータＤを用いて
構成した単セルでは、発電に伴って抵抗値が大きく上昇
している。これは、セパレータＤを用いて構成した単セ
ルでは、貴金属コート層６４に対応するスズ層の表面に
形成される不動態層によってセパレータは腐食から保護
されるものの、この不動態によって接触抵抗（燃料電池
の内部抵抗）が増大することを示している。また、セパ
レータＣ’を用いて構成した単セルでは、発電に伴って
顕著な電圧降下がみられる。これは、炭素材料を備える
カーボンコート層６６によってセパレータが保護されて
いないため、セパレータが備える各層を構成する金属が
溶出して、この金属のイオンが電解質膜に入り込んでプ
ロトン伝導性を低下させることを示している。
【００９１】ここで、貴金属である銀は、腐食域にある
ものの、自身が腐食される速度は非常に遅いため、セパ
レータＣ’において表面を被覆する銀によって構成され
る層をより厚く形成するならば、下側の卑金属の層が腐
食して金属イオンが溶出するのを抑えることができる。
一般に、金属メッキにおいて、メッキのミクロ欠陥は、
メッキ厚が１０μｍ程度で飽和状態に近づくといわれて
おり、これ以上の厚さの銀メッキによってセパレータを
被覆すれば、下側の層を構成する卑金属の溶出を防いで
ある程度の耐食性を有するセパレータを得ることができ
る。これに対して本実施例のように炭素材料を有するカ
ーボンコート層６６をさらに設けることで、銀などから
なる貴金属層（貴金属コート層６４）をより薄くするこ
とができると共に、たとえ貴金属（銀）自身が腐食域に
あったとしても、長期的にみてもこの腐食域にある貴金
属自身が腐食するおそれのない耐食性に優れたセパレー
タを得ることができる。
【００９２】なお、図８に示した腐食図において、炭素
は水の安定化領域全体にわたって広く腐食域にあるが、
炭素は酸素との親和力が非常に小さく、燃料電池の内部
環境にさらされても、腐食による劣化を考慮する必要が
ない。また、炭素が酸素と結びついてわずかに腐食反応
が引き起こされたとしても、この反応からは二酸化炭素
が生じるため、燃料電池内で悪影響を及ぼすことはな
く、炭素の腐食に関しては考慮する必要はない。
【００９３】（４−４）耐久性の評価：図１５、１６
は、より長時間にわたってセパレータの耐久性を調べた
結果を表わす。ここでは、ステンレスからなる基板部６
０と、この基板部６０上に直接、スパッタリング（スパ
ッタ法）によって形成した厚さ０．０１μｍの銀の貴金
属コート層６４と、既述した実施例と同様のカーボンコ
ート層６６とを備えるセパレータ（セパレータＥ）を用
いた。図１５は、セパレータＥを、８０℃、ｐＨ２の硫
酸中に浸漬し、図１２に示したように腐食電流（黒鉛電
極を対極として用いたときに検出される電流密度）を測
定した結果を示す。腐食電流は、硫酸浸漬後１０００時
間まで測定した。また、図１５に示すように腐食電流を
測定しながらセパレータを硫酸に浸漬する際、浸漬開始
後１００時間、２００時間、３００時間、５００時間、
１０００時間のときに、セパレータの接触抵抗を測定し
た結果を図１６に示す。
【００９４】図１５に示すように、セパレータを硫酸に
浸漬して１０００時間の間、腐食電流は負の値となり、
セパレータＥは、このような条件下において良好な耐久
性を示した。また、図１６に示すように、接触抵抗は、
セパレータＥを硫酸中に１０００時間浸漬することによ
って８ｍΩｃｍ2 から１０ｍΩｃｍ2 に上昇するもの
の、セパレータの性能として充分に許容できる値であっ
た。このように、銀からなる貴金属コート層６４とステ
ンレスからなる基板部６０とを備えるセパレータＥは、
高い耐久性を示した。なお、上記セパレータＥの貴金属
コート層６４を、銀に代えて金で形成したセパレータを
用いて同様に耐久性を調べると、腐食電流は同様に負の
値となり、接触抵抗は、７．５ｍΩｃｍ2 から８．５ｍ
Ωｃｍ2 に上昇するに留まり、より高い耐久性を示した
（図示せず）。
【００９５】（４−５）耐熱性の評価：図１７、１８
は、より高い温度条件下におけるセパレータの耐食性を
調べた結果を表わす。ここでは、上記セパレータＥと、
セパレータＥの貴金属コート層６４を銀に代えて金で形
成したセパレータ（セパレータＦ）とを用いた。すなわ
ち、セパレータＦは、ステンレスからなる基板部６０
と、この基板部６０上に直接、スパッタ法によって形成
した厚さ０．０１μｍの金の貴金属コート層６４と、カ
ーボンコート層６６とを備える。図１７は、セパレータ
ＥおよびＦを、９０℃、ｐＨ２の硫酸中に浸漬し、腐食
電流（黒鉛を対極として用いたときに検出される電流密
度）を測定した結果を表わす。腐食電流は、硫酸浸漬後
１００時間まで測定した。図１８は、これらセパレータ
ＥおよびＦを硫酸に浸漬する前と、１００時間浸漬した
後とにおいて、接触抵抗を測定した結果を示す。
【００９６】図１７に示すように、銀で構成された貴金
属コート層６４を備えるセパレータＥを９０℃の硫酸に
浸漬すると、腐食電流は微弱プラスからマイナスに変化
した。これに対して、金で構成された貴金属コート層６
４を備えるセパレータＦを用いると、腐食電流は、安定
して負の値であった。また、接触抵抗は、セパレータ
Ｅ、Ｆ共に、セパレータの性能として充分に許容できる
値であったが、セパレータＦの方がより抵抗値が低く、
抵抗値の増加量も少なかった。
【００９７】図１７において、セパレータＥを用いたと
きに硫酸浸漬後しばらくの間は腐食電流がプラスの値を
示すのは、９０℃、ｐＨ２の硫酸浸漬時には、部分的に
微量の銀が酸化していると推定される。例えば、セパレ
ータＥにおけるカーボンコート層６６の表面には、製造
時の操作等に起因する相対的にバリア性の低い部位が形
成されていることが考えられる。このような相対的にバ
リア性の低い部位は、カーボンコート層６６による貴金
属コート層６４の保護が他の部位に比べて弱いため、よ
り腐食を受けやすいと考えられる。したがって、浸漬後
に観察される腐食電流は、このようなカーボンコート層
６６による貴金属コート層６４の保護が弱い部位におい
て、微量の銀が酸化（ＡｇＯもしくはＡｇ2 Ｏの形成）
することによると考えられる。すなわち、貴金属である
銀は、カーボンコート層６６に覆われて保護される環境
下では、腐食域にあっても酸化の進行は充分に抑えられ
るが、９０℃という高温下では酸化の速度が速まり、カ
ーボンコート層６６による保護が比較的弱い部位では、
酸化反応に伴う腐食電流が観察されることになると推定
される。
【００９８】腐食電流は、やがて負の値となって安定す
るが、このことから、カーボンコート層６６による保護
が弱い部位における銀が酸化すると、その後は酸化の進
行が停止すると考えられる。すなわち、銀で構成した貴
金属コート層６４を備えるセパレータＥを９０℃の硫酸
に浸漬すると、浸漬後しばらくは銀の酸化が緩やかに進
行すると考えられるが、その後は安定した耐食性を示
す。このことから、カーボンコート層６６によるバリア
性が比較的弱い部位の銀が酸化した後は、カーボンコー
ト層６６と、反応により形成された酸化銀により、充分
な耐食性を示すと考えられる。
【００９９】このように、セパレータが優れた耐熱性
（高温下での耐食性）を示すことは、これらのセパレー
タを用いた燃料電池の運転温度をより高く設定しても、
充分な耐食性を確保可能であることを示す。
【０１００】なお、図１８に示すように、セパレータＥ
は、セパレータＦに比べて、９０℃、ｐＨ２の硫酸に浸
漬することによる接触抵抗の増加が大きかった。その理
由の一つとしては、上記したように銀が酸化した部位
で、導電性が良好な銀が、導電性の低い酸化物層に置き
換えられるためと推定される。
【０１０１】また、９０℃、ｐＨ２の硫酸中という厳し
い条件下においても、カーボンコート層６６において
は、性能低下は認められなかった。
【０１０２】（４−６）水蒸気が耐食性に与える影響の
評価：図１９は、セパレータＥおよびＦを、１００℃の
水蒸気に１００時間曝してその後の接触抵抗を測定した
結果と、さらにその後８０℃、ｐＨ２の硫酸に１００時
間浸漬して、浸漬後の接触抵抗を測定した結果とを示
す。各セパレータを１００℃の水蒸気に曝す処理を行な
う様子の概略を、図２０に表わす。水蒸気に曝す処理
は、恒温器中において水槽中の水を沸騰（１００℃）さ
せ、金網に載せたセパレータを、この水槽上に配設する
ことにより行なった。
【０１０３】燃料電池の内部では、電気化学反応に伴っ
てカソード側で生成水が発生する。また、アノード側に
対しては、通常は加湿された燃料ガスが供給される。こ
のように燃料電池の内部は、水蒸気圧が高いという極め
て酸化しやすい条件となっている。上記したように１０
０℃の水蒸気に１００時間曝すという処理は、このよう
な燃料電池内部の水蒸気の状態と比べても、さらに厳し
い（酸化しやすい環境に曝す）処理であるといえる。こ
のような厳しい条件下での性能を調べることで、燃料電
池用ガスセパレータとしての、より長期にわたる信頼性
の評価を図った。
【０１０４】図１９に示すように、高温の水蒸気に曝し
た後も、さらにその後硫酸に浸漬した後も、金で構成し
た貴金属コート層６４を備えるセパレータＦの接触抵抗
は、安定して低い値となった。これに対して、銀で構成
された貴金属コート層６４を備えるセパレータＥでは、
高温の水蒸気に曝すことによって、セパレータＦに比べ
て接触抵抗の上昇が大きくなった。
【０１０５】ここで、セパレータＥにおいて接触抵抗の
増加が見られたのは、１００℃の水蒸気に曝すという、
通常の燃料電池の内部環境に比べてもさらに厳しい酸化
条件下では、貴金属である銀であってもわずかに酸化が
進行して、導電性の劣る酸化物が生成される場合がある
ためと推定される。これに対して、金で構成した貴金属
コート層６４を備えるセパレータＦは、上記したいかな
る条件下でも安定した高い耐腐食性（耐酸化性）を示
し、燃料電池の運転温度をより高く設定する場合、ある
いは燃料電池をより長期にわたって使用する場合にも、
極めて高い耐食性を維持し、燃料電池の性能低下を防止
することができると考えられる。
【０１０６】（５）セパレータ３０に適用可能な金属
種：以上説明したように、セパレータ３０は、貴金属コ
ート層６４を構成する貴金属の種類およびその厚さを適
宜選択し、図７〜図１０にその腐食図を示した各金属の
性質を考慮することによって、下地コート層６２を構成
する卑金属や基板部６０を構成する卑金属として種々の
組み合わせを選択し、耐食性および導電性に優れたセパ
レータを実現することができる。以下に、既述した各金
属の性質に基づいて、セパレータ３０を形成するために
種々の金属を適用する構成について説明する。
【０１０７】本実施例のセパレータ３０は、貴金属によ
って形成される貴金属コート層６４を、炭素材料を備え
るカーボンコート層６６によって被覆することで、優れ
た耐食性および導電性を実現することを特徴としてい
る。導電性（不動態形成）の問題に関しては、基本的に
は、貴金属からなる貴金属コート層６４を設けることに
よって充分に防止することができる（不動態域にある貴
金属であっても、カーボンコート層によって保護される
環境下では、不動態の形成が問題となるおそれはな
い）。また、腐食の問題に関しては、貴金属コート層６
４を形成する貴金属については、充分に腐食の進行を抑
えることができる（既述したように、腐食域にある銀で
あっても、カーボンコート層６６を設けることで充分に
腐食を抑えることができる）。貴金属コート層６４より
も下の層を構成する卑金属については、腐食図に示した
性質に基づいて選択することで、充分な耐食性を実現す
ることができる。なお、貴金属コート層６４を構成する
貴金属を選択する際には、より安価な銀を用いること
で、貴金属コート層６４をより厚く形成してもセパレー
タ全体のコストをより削減することが可能となる。
【０１０８】貴金属コート層６４よりも下の層を構成す
る金属に関しては、例えば、下地コート層６２を形成す
る卑金属としてより貴なものを選択すれば、これを覆う
貴金属コート層６４の厚みをより薄くしてもセパレータ
全体で充分な耐食性を実現することが可能となり、ま
た、同じ厚さの貴金属コート層６４を備える場合にはよ
り耐食性を向上させることができる。例えば、図１１に
おいて、セパレータＡとセパレータＢとは同様の貴金属
コート層６４を有しているが、下地コート層６２を構成
する金属としてより貴である銅を用いたセパレータＢの
方が、接触抵抗の値も小さく腐食電流も小さい。セパレ
ータ３０の材料コストにおいては、貴金属材料のコスト
が大きくなるため、貴金属層を薄くして下地コート層６
２により貴な卑金属を用いることによって、効果的にコ
ストを削減することが可能となる。なお、異種の金属が
共存する場合には、それらのイオン化傾向が大きいほ
ど、両者の間でより卑である金属の腐食が進行してしま
うおそれがあるが、下地コート層６２として銅のように
より貴な卑金属を選択することは、貴金属コート層６４
を構成する貴金属との間のイオン化傾向の差がより小さ
くなるため、下地コート層６２の腐食を抑える効果をさ
らに増すことになり望ましい。もとより、下地コート層
６２を構成する金属としてより卑である金属を選択する
場合にも、貴金属コート層６４をより厚く形成すること
によって、貴金属コート層６４におけるメッキのミクロ
欠陥を削減し、セパレータの耐食性を確保する構成も可
能である。
【０１０９】また、上記した下地コート層６２を構成す
る卑金属の説明では、この卑金属のイオン化傾向、すな
わち腐食しやすさを問題にしたが、下地コート層６２を
構成する卑金属として、不動態域にある金属を用いるこ
とによっても、セパレータの耐食性を向上させることが
可能である。例えば、既述したようにスズは、燃料電池
領域では不動態域にあるため、腐食が進行して金属イオ
ンが溶出することがない。また、接触抵抗を増大させる
原因となるスズ表面の不動態層は、その表面に貴金属メ
ッキを施して貴金属コート層を形成する際に取り除か
れ、貴金属コート層６４が形成された後はこの貴金属コ
ート層６４によってスズ表面が保護されて、再び形成さ
れることがない。したがって、スズのような不動態域に
ある卑金属の下地コート層６２を形成することによっ
て、優れた耐食性を有するセパレータを得ることができ
る。この場合には、下地コート層６２の耐食性が充分で
あるため、貴金属からなる貴金属コート層６４をより薄
くすることが可能となる。なお、この下地コート層６２
の厚さは、これに被覆される基板部６０の腐食を充分に
防止できる厚さであればよい。
【０１１０】なお、上記した説明では、セパレータにお
いて下地コート層６２を設けることとしたが、基板部６
０上に直接貴金属メッキを施すことが可能であって、こ
の貴金属メッキからなる貴金属コート層６４を充分な厚
さに形成して、メッキのミクロ欠陥を削減し基板部の溶
出を防ぐことができれば、下地コート層６２は設けない
こととしてもよい。また、これら各層を形成する金属の
種類および各層の厚みは、セパレータに要求される耐食
性の程度や許容できるコストに応じて、適宜選択すれば
よい。
【０１１１】基板部６０を構成する金属としては、充分
な強度と導電性と成型容易性を有するものの中から、コ
スト等を考慮して適宜選択すればよいが、ステンレスを
用いることにより、セパレータ全体の耐食性をより高め
ることが可能となる。なお、このように基板部６０をス
テンレスで構成して高い耐食性を確保するためには、用
いるステンレスとしては、オーステナイト系ステンレス
を用いることが望ましい。
【０１１２】なお、既述した実施例では、セパレータ全
体に貴金属コート層６４やカーボンコート層６６を設け
ることとしたが、必要な耐食性および導電性が確保でき
るならば、これらすべての層をセパレータ全体に設ける
必要はない。セパレータにおいては、燃料電池内に組み
込んだときに隣接する部材と接触する領域において充分
な導電性が確保されており、腐食により溶出した金属イ
オンが固体高分子電解質膜中に入り込むのを防止できれ
ばよい。したがって、少なくとも上記隣接する部材と接
触する領域において不動態の形成が防止できればよく、
この領域に加えてさらにガス流路を形成する領域におい
て腐食が防止できればよい。そのため、例えばセパレー
タ全体を充分な厚さのスズメッキからなる下地コート層
６２で覆い、上記隣接する部材と接触する領域にのみさ
らに貴金属からなる貴金属コート層６４を設け、これら
の領域全体をカーボンコート層６６で覆う構成とするこ
とができる。このような構成とすれば、ガス流路を形成
する領域は、スズメッキ表面に不動態が形成されるもの
の充分に腐食を防止することができると共に、上記隣接
する部材と接触する領域では、スズメッキを貴金属層が
覆うことで充分な導電性を維持することができる。ま
た、表面に不動態を形成したステンレスはスズと同様に
腐食に対する耐性が優れているため、ステンレスからな
る基板部６０において、上記隣接する部材と接触する領
域に貴金属からなる貴金属コート層６４を設け、この貴
金属コート層６４と、流路を形成する領域とを被覆する
ようにカーボンコート層６６を設けることとしても、耐
食性と導電性に優れたセパレータを得ることができる。
【０１１３】また、燃料電池用ガスセパレータは、既述
したようにその両面で燃料ガスおよび酸化ガスの流路を
形成するほかに、一方の面において、燃料電池の運転温
度を調節するための冷却水を通過させる流路を形成する
場合がある。このようなセパレータでは、冷却水の流路
を形成する側は、必ずしも上記実施例と同様の構成にす
る必要はない。すなわち、冷却水を通過させる側は、単
セル内部のようにｐＨ２といった厳しい酸性条件下には
ならず、冷却水の性質に従ってほぼ中性であるため、腐
食域にある卑金属であってもはるかに腐食が進行しにく
い。また、固体高分子電解質膜に直接連通していないた
め、溶出した金属イオンが直ちに燃料電池の性能に影響
することもない。したがって、冷却水の流路を形成する
側は、充分な導電性を維持することができ、燃料電池を
構成する部材としての充分な耐久性を有していればよ
く、例えば、下地コート層６２のみ、あるいは、下地コ
ート層６２および貴金属コート層６４を設けることとす
ることができる。
【０１１４】燃料電池内で、既述したセパレータ３０が
冷却水流路を形成する様子を、図２１に示す。図２１に
示した燃料電池では、冷却水流路２６Ｐを形成するため
にセパレータ３０を２枚重ねて用いており、ここでは、
冷却水流路２６Ｐは、隣り合う所定の単セル間に形成さ
れる。冷却水流路２６Ｐを形成する２枚のセパレータの
それぞれは、その一方の面において、隣接する単セルが
備えるアノード２２あるいはカソード２３との間で、燃
料ガス流路２４Ｐあるいは酸化ガス流路２５Ｐを形成
し、他方の面において、もう１枚のセパレータ３０と共
に、冷却水流路２６Ｐを形成する。それぞれのセパレー
タ３０において、冷却水流路２６Ｐを形成する側の面
は、上記したように、下地コート層６２のみ、あるい
は、下地コート層６２および貴金属コート層６４を設け
ることとしてもよい。なお、図２１に示したセパレータ
３０において、冷却水流路２６Ｐを形成する側の最も凸
である面、すなわち隣り合うセパレータ３０と接する面
は、燃料電池が発電を行なう際に電子の流れを確保する
必要があるため、この２枚のセパレータ３０が接する部
位は、電子伝導性を阻害するシール部材等を介在させる
ことなく充分に密着されている。なお、隣接するセパレ
ータ３０間には、その外枠の領域において所定のシール
部材が設けられており、冷却水流路２６から外部へ冷却
水が漏れるのを防止している。また、冷却水流路２６Ｐ
内を通過する冷却水に電気が漏れることに起因する電気
の損失を防止するために、冷却水流路２６Ｐ内を通過さ
せる冷却水は、溶存イオン濃度が低い液体を用いること
が望ましい。
【０１１５】（６）第２実施例のセパレータ１３０の構
成および作用・効果：上記したセパレータでは、卑金属
からなる下地コート層６２上に、貴金属からなる貴金属
コート層６４を設けることによって、上記下地コート層
６２表面で不動態が形成されるのを抑え、セパレータの
導電性を確保していたが、貴金属層を設ける以外の構成
によって導電性を確保することも可能である。以下に、
第２実施例として、既述したセパレータ３０と同様の構
成を有し、貴金属からなる貴金属コート層６４の代わり
に、導電性（電子伝導性）粒子を分散させた卑金属から
なる卑金属コート層１６４を有するセパレータ１３０の
構成を説明する。
【０１１６】図２２は、第２実施例のセパレータ１３０
の構成を表わす説明図である。セパレータ１３０は、図
１（Ｂ）に示した第１実施例のセパレータ３０と同様の
構成を有して、同様の燃料電池を構成するものであり、
貴金属コート層６４に代えて卑金属コート層１６４を備
えている。この卑金属コート層１６４の構成を図２３に
示す。卑金属コート層１６４は、卑金属であるスズによ
って形成され、その内部に分散して導電性（電子伝導
性）粒子である黒鉛粒子を保持している。卑金属コート
層１６４が備える黒鉛粒子は、卑金属コート層１６４の
表面（カーボンコート層６６と接触する側の表面）から
卑金属コート層１６４の内部にわたって充分な量が分散
している。スズは、図９（Ｅ）に示したように、燃料電
池領域を含む水の安定化領域内で広く不動態域となって
いるため、上記卑金属コート層１６４の表面には、スズ
酸化物からなる不動態層が形成されるが、この不動態層
においても充分量の黒鉛粒子が分散保持されている。な
お、セパレータ１３０において、卑金属コート層１６４
以外の基板部６０、下地コート層６２、カーボンコート
層６６は、セパレータ３０と同様の構成を有している。
【０１１７】また、このようなセパレータ１３０を製造
するには、図５に示したセパレータ３０の製造工程にお
いて、貴金属コート層６４を形成するステップＳ１２０
に代えて、上記卑金属コート層１６４を形成する工程を
行なえばよい。卑金属コート層１６４を形成するには、
例えば、卑金属コート層１６４を形成するために、下地
コート層６２を形成した基板部６０にメッキ処理を施す
際に、メッキ浴中に所定量の黒鉛粒子を混合しておき、
黒鉛粒子を内部に分散保持したスズメッキ層を形成させ
るという方法を採ることができる。あるいは、溶融させ
たスズに所定量の黒鉛粒子を混合し、スプレーによる吹
きつけで卑金属コート層１６４を形成することとしても
よい。
【０１１８】以上のように構成された第２実施例のセパ
レータ１３０によれば、導電性と耐食性に優れたセパレ
ータを得ることができると共に、セパレータに貴金属を
用いる必要もない。また、このセパレータ１３０を用い
て、第１実施例と同様の燃料電池を構成することによ
り、セパレータが腐食したり酸化したりすることに起因
して燃料電池の性能が低下するのを抑え、燃料電池の耐
久性を向上させることができる。
【０１１９】すなわち、セパレータ１３０の卑金属コー
ト層１６４を形成する金属は卑金属のスズであるため、
カーボンコート層６６でさらに被覆してもその表面には
酸化によって不動態層が形成されてしまうが、卑金属コ
ート層１６４が備える黒鉛粒子によって、セパレータ１
３０全体の導電性を確保することができる。ここで、卑
金属コート層１６４を形成するスズの酸化物は、所定の
導電性を備えて半導体的な性質を有するが、セパレータ
に求められる導電性としては不十分であり、卑金属コー
ト層がスズの不動態層によって被覆されてしまうと、こ
のセパレータの抵抗は許容できない程度に上昇してしま
う。本実施例では、黒鉛粒子を備えることで、卑金属コ
ート層１６４がカーボンコート層６６と接触する領域に
おいてこのような不動態層が形成されても、この不動態
層においては、黒鉛粒子によって上記接触する領域での
導電性が確保され、セパレータ１３０全体の導電性も充
分に保持できる。
【０１２０】また、既述したように、スズは不動態域に
あるため、腐食が進行する状態がエネルギ的に安定な状
態とはならず、さらに、スズ表面が酸化して形成された
不動態層は、スズ層の内部を保護するため、スズを備え
る卑金属コート層１６４をカーボンコート層６６で被覆
する本実施例のセパレータ１３０は、腐食に対する充分
な耐性を有している。
【０１２１】なお、上記第２実施例では、卑金属コート
層１６４をスズによって形成したが、異なる金属によっ
て形成してもよい。例えば、スズとビスマス、あるいは
スズとインジウムなどのスズ合金や、ニッケル、銅など
によって卑金属コート層１６４を形成することとしても
良い。本実施例の卑金属コート層１６４を形成する金属
としては、燃料電池領域において不動態域にあり、表面
に不動態層を形成することによって腐食に対する耐性が
充分となる金属であれば、同様の効果を得ることができ
る。また、卑金属コート層１６４は黒鉛粒子を備えるこ
ととしたが、このような粒子状の炭素材料の他、異なる
種類の導電性粒子を備えて導電性を確保することとして
もよい。例えば、貴金属粒子や導電性セラミックの粒子
を、上記黒鉛粒子の代わりに用いることとしてもよい。
さらに、本実施例のセパレータ１３０が備えるカーボン
コート層６６、下地コート層６２、基板部６０を構成す
る材料は、第１実施例のセパレータ３０と同様に、種々
のものを選択可能である。
【０１２２】既述したように、第２実施例の卑金属コー
ト層１６４では、不動態層が腐食に対する耐性を実現す
ると共に、不動態層が備える黒鉛粒子が導電性を確保し
ている。したがって、上記実施例では卑金属コート層１
６４全体に黒鉛粒子が分散して備えられることとした
が、黒鉛粒子は、少なくとも卑金属コート層１６４表面
の不動態層において導電性を確保できるように備えられ
ていればよい。卑金属コート層１６４上に形成された不
動態層の表面と、不動態層によって覆われた卑金属コー
ト層１６４内部とが、充分量の黒鉛粒子によって良好な
導通状態に保たれることによって、セパレータ全体の抵
抗を抑えることができる。卑金属コート層１６４が備え
る黒鉛粒子量は、セパレータ１３０に求められる導電性
の程度や、黒鉛粒子を備える卑金属コート層１６４の形
成の容易さに応じて適宜決定すればよい。
【０１２３】また、上記第２実施例では、卑金属コート
層１６４と基板部６０との間に下地コート層６２を設け
たが、基板部６０の不動態形成速度が充分に遅ければ、
あるいは、基板部６０の不動態形成を考慮する必要がな
いならば、基板部６０上に直接卑金属コート層１６４を
設けることとしてもよい。この場合には、卑金属コート
層１６４を介して基板部６０の腐食が進行するのを防ぐ
ために、卑金属コート層１６４を充分に厚く（例えば１
０μｍ以上）形成することが望ましい。また、上記第２
実施例では、カーボンコート層６６と卑金属コート層１
６４と下地コート層６２とをセパレータ表面全体に形成
し、導電性と耐食性とを確保したが、このように各層を
重ねた構造は、燃料電池内で隣接する部材（ガス拡散電
極）と接触するセパレータの接触面のうち、接触抵抗に
関わる面に対応する領域のみに設けることとしてもよ
い。このような構成としても、他の領域において異なる
方法で充分な耐食性が確保できれば、セパレータ全体
で、所望の耐食性と導電性を実現することができる。
【０１２４】なお、上記第１および第２実施例におい
て、セパレータ３０あるいはセパレータ１３０の形状を
図１，図２，図３，図２２等に示したが、これらの形状
に限るものではなく、本発明のセパレータの構成は異な
る形状のセパレータに適用することも可能である。単セ
ル内に形成される（電気化学反応に供する流体の）流路
を形成するセパレータに対して本発明を適用することに
より、既述した実施例と同様の効果を得ることができ
る。
【０１２５】また、既述した実施例では、固体高分子型
燃料電池を例示したが、本発明の燃料電池用ガスセパレ
ータは、異なる種類の燃料電池においても用いることが
可能である。燃料電池の中には、固体高分子型燃料電池
よりも高温で動作するものや、電解質層が強い酸性やア
ルカリ性を示すもの、あるいは、アルコールなどの炭化
水素系の燃料を直接電気化学反応に供するものなどがあ
る。このようにそれぞれの燃料電池によって要求される
耐熱性や耐酸性、耐アルカリ性や耐薬品性（上記燃料と
して供給される物質に対する耐性）などが充分となるよ
うに、本発明を適用するセパレータにおいて、既述した
貴金属コート層やカーボンコート層、あるいは下地コー
ト層や卑金属コート層を構成する材料を選択すればよ
い。
【０１２６】（７）セパレータの他の製造方法：既述し
た第１および第２実施例では、セパレータ３０あるいは
セパレータ１３０を製造する際に、最初に基板部６０を
所定の形状に成形した上で、貴金属コート層６４（ある
いは卑金属コート層１６４）およびカーボンコート層
（下地コート層を備えるセパレータを製造する場合には
下地コート層も）を形成したが、貴金属コート層やカー
ボンコート層を形成する工程は、基板部６０の成形に先
立って行なうこととしても良い。このような構成を第３
実施例として以下に説明する。なお、この第３実施例で
は、セパレータの基材となる金属部材として一つの金属
薄板を用い、複数のセパレータを製造する工程について
説明する。
【０１２７】図２４は、第３実施例のセパレータの製造
方法を表わす工程図である。また、図２５〜図２８は、
図２４に示したセパレータの製造方法の各工程の様子を
表わす説明図である。なお、ここでは、第１実施例のセ
パレータと同様のセパレータ、すなわち、下地コート層
６２と貴金属コート層６４とカーボンコート層６６とを
備えるセパレータ３０を製造する工程について説明する
こととする。第３実施例のセパレータ３０の製造方法で
は、まず、ロール状の金属薄板７０を用意する（ステッ
プＳ２００）。このロール状の金属薄板７０は、セパレ
ータ３０の基板部６０を成すものであり、ここでは、ス
テンレスからなるロール状薄板を用意した。上記したよ
うに、本実施例のセパレータの製造工程は一つの金属薄
板から複数のセパレータを製造するものであり、このロ
ール状薄板は、製造するセパレータ３０の一辺に対応す
る幅を有し、所望の枚数のセパレータ３０を製造可能な
充分な長さを有するものとする。
【０１２８】次に、このロール状の金属薄板７０に、所
定の形状の穴をあける穴あけ工程を行なう（ステップＳ
２１０）。この工程で設ける穴は、セパレータ３０を含
む部材を積層して燃料電池を形成したときに燃料電池内
で流体の流路を形成するものであり、図３に示したセパ
レータでは、燃料ガス孔５０，５１および酸化ガス孔５
２，５３に相当する。もとより、この穴あけ工程では、
燃料ガスおよび酸化ガスの流路を形成する穴の他に、燃
料電池スタックの積層方向に貫通して形成される冷却水
の流路を形成するための穴を同時に形成することとして
も良く、このステップＳ２１０は、セパレータ３０に設
ける穴構造を形成する工程として行なわれる。
【０１２９】図２５（Ａ）に、ステップＳ２１０の穴あ
け工程の様子を示す。本実施例では、この穴あけ工程の
他、後述する他の工程においても、ロール状の金属薄板
７０に所定の処理を施すときには、ロール状の金属薄板
７０を端部から順次ローラを用いて送り出し、所定の装
置に供して穴あけなどの処理を施し、処理の終わった部
分から順次巻き取り用のローラに巻き取るという動作を
行なう。ステップＳ２１０では、ローラ（図２５では中
間ローラ８３と記載）を用いてロール状の金属薄板７０
を、上下に金型８１，８２を備える穴あけプレス装置８
０へと導き、穴あけの処理を行なって、所定の穴のあい
た金属薄板７２と成し、この金属薄板７２を巻き取りロ
ーラ８４に巻き取る。このようにしてできあがった金属
薄板７２は、後述するステップＳ２４０において金属薄
板を分割して複数のセパレータ３０としたときには、そ
れぞれのセパレータの所望の位置に所望の穴が配置する
ように、複数の穴が形成されている。図２５（Ｂ）は、
このような穴が形成されたロール状（ここでは帯状）の
金属薄板７２の様子を表わす説明図である。図２５
（Ｂ）では、最終的に個々のセパレータに分割される位
置を点線で表わし、図３に示した燃料ガス孔５０，５１
および酸化ガス孔５２，５３と同様の穴が形成された様
子を模式的に表わしているが、所望のセパレータ形状に
応じて、所定の位置に所定の大きさの穴をあけることと
すればよい。
【０１３０】次に、ステップＳ２１０で穴あけ処理を施
した金属薄板７２に対してメッキ処理を施すメッキ工程
を行なう（ステップＳ２２０）。本実施例のステップＳ
２１０では、下地コート層６２となる銅メッキ層と、貴
金属コート層６４となる銀メッキ層とを、この順で金属
薄板７２上に形成する。図２６に、メッキ工程の様子を
示す。図２６では、メッキ処理として電解メッキを行な
う際の様子を示す。もとより、無電解メッキや蒸着、ス
パッタリングなど他の方法によって下地コート層６２お
よび貴金属コート層６４を形成することとしても構わな
い。図２６に示したメッキ処理では、ローラ（図２６で
は中間ローラ８３および漕内ローラ８６と記載）を用い
て、所定のメッキ液（最初は銅メッキのためのメッキ
液）を備えるメッキ漕８５に、金属薄板７２を端部から
順に導いて、メッキ処理に供する。メッキ層を形成され
た金属薄板７４は、乾燥装置８８を経由して、巻き取り
ローラ８４に巻き取られる。
【０１３１】電気メッキの工程では、銅あるいは銀など
のメッキ層を構成すべき金属材料を含有するめっき液中
で、金属薄板７２が−極に、ステンレスなどの不溶性電
極（図２６における電極８７）が＋極になるように、両
者を所定の電源に接続して数ボルトの直流電圧をかける
ことによって、金属薄板７２の表面に所定の金属が析出
してメッキ層が形成される。なお、図２６では、電極を
接続する配線や電源などの記載は省略している。また、
図２６に示したメッキ工程では、金属薄板７２の両側に
上記＋極となる電極８７を配設しており、金属薄板７２
の両面に同時にメッキ層を形成させる構成となってい
る。なお、メッキ漕８５中でメッキ処理が施された金属
薄板７４は、乾燥装置８８を経由するが、この乾燥装置
８８は、メッキ処理後の金属薄板７４に付着しているめ
っき液を、エアブローなどによって取り除く装置であ
る。ステップＳ２２０では、図２６に示した処理によっ
て銅メッキを行なうと共に、引き続き同様の銀メッキ処
理を行ない、銅メッキ層および銀メッキ層を備える金属
薄板７６を形成する。
【０１３２】メッキ工程を行なうと、次に、メッキ処理
を施した金属薄板７６上に、カーボンコート層を形成す
る処理を行なう（ステップＳ２３０）。図２７に、カー
ボンコート層を形成する工程としてのロールコートの様
子を示す。この処理では、上記銅メッキ層および銀メッ
キ層を形成した金属薄板７６を、塗工装置９０に、ロー
ラを用いて端部から順に導く。塗工装置９０で黒鉛塗料
を塗布された金属薄板７６は、乾燥装置８８を経由し、
カーボンコート層を形成した金属薄板７８として巻き取
りローラ８４に巻き取られる。ここで、塗工装置９０
は、ドクターブレード９１と塗工ローラ９３とを備えて
おり、既述した炭素材料およびバインダと所定の溶媒
（例えば、キシロール、トリオール、イソプロピルアル
コールなどの溶媒あるいは水など）とを混合してペース
ト状にした黒鉛塗料９２を、ドクターブレード９１を用
いて金属薄板７６上に供給し、塗工ローラ９３の間を通
過させることで、金属薄板７６上に均一な厚みで黒鉛塗
料を塗布する。黒鉛塗料９２を塗布された金属薄板７６
が乾燥装置８８を経由すると、黒鉛塗料９２中の上記溶
媒が除去され、カーボンコート層を形成した金属薄板７
８となる。カーボンコート層は、既述したように浸漬や
スプレーによっても形成することができるが、図２７の
ような塗工装置９０を用いることで、ロール状の金属薄
板上に均一な厚みのカーボンコート層を容易に形成する
ことができる。
【０１３３】なお、図２７では、金属薄板７６の一方の
面上にカーボンコート層を形成する工程を示したが、図
１に示したセパレータ３０のように、その両面にカーボ
ンコート層６６を備えるセパレータを製造する場合に
は、図２７の工程を２度繰り返すことで金属薄板７６の
両面に黒鉛塗料９２を塗布し、両面にカーボンコート層
を備える金属薄板７８を形成する。
【０１３４】カーボンコート層を形成すると、次に、所
定の凹凸形状を有するように金属薄板７８を成形すると
共に、金属薄板を個々のセパレータに分離する処理を行
ない（ステップＳ２４０）、セパレータ３０を完成す
る。図２８に、金属薄板７８の成形と分離を行なう工程
であるプレス・カット工程の様子を示す。この処理で
は、上記カーボンコート層を形成した金属薄板７８を、
プレス・カット装置９５に、ローラ（図２８では中間ロ
ーラ８３と記載）を用いて端部から順に導く。プレス・
カット装置９５は、金型９６，９７を備えており、これ
らの金型を用いて金属薄板７８をプレスすることで、金
属薄板７８に所定の凹凸形状を形成すると共に、金属薄
板７８を所定の位置で切断して、金属薄板７８から所定
の凹凸形状を有するセパレータ３０を分離する。
【０１３５】なお、本実施例のセパレータ３０の製造方
法では、ステップＳ２４０の工程において、図２８に示
したように、金型９６，９７を備える装置を用いたプレ
ス成形によって所定の凹凸形状を形成したが、図２８の
上側の金型９６に代えてローラ状の金型を用い、ロール
成形によって上記凹凸形状を形成することとしても良
い。また、上記実施例では、プレス・カット装置９５を
用いて、金属薄板の成形と分離とを同時に行なうことと
したが、成形と分離とは別々に行なうこととしても良
い。
【０１３６】以上のように構成された本実施例のセパレ
ータの製造方法によれば、凹凸形状を形成するための成
形の工程に先立って、メッキによる金属層の形成やカー
ボンコート層の形成といった表面処理を施すため、これ
らの表面処理は平板状の金属薄板に対して行なえば良
く、表面処理のための操作がより容易となる。このと
き、個々のセパレータに対応する金属薄板を用いること
とし、個々のセパレータに対して表面処理を行なった後
に成形を行なう場合にも、平板状の金属薄板に対して表
面処理を行なうことでこの処理のための操作が容易にな
るという所定の効果は得られるが、上記実施例のよう
に、ロール状の金属薄板を用いて端部から連続的に表面
処理を施して、最終的に個々のセパレータとして分離す
ることによって、セパレータの生産性をさらに向上させ
ることができる。
【０１３７】また、カーボンコート層の形成を、平板状
の金属薄板に対して行なうことができるので、カーボン
コート層を形成するために、図２７に示したようにロー
ルコートによって黒鉛塗料を塗布する方法を用いること
ができる。これにより、カーボンコート層６６の厚さを
より均一にすることが可能となる。したがって、このよ
うにして製造したセパレータを用いた燃料電池では、カ
ーボンコート層に起因する内部抵抗をより均一化するこ
とができ、燃料電池の発電効率を高めることができる。
さらに、カーボンコート層を形成した後でプレスの工程
を行なうことで、カーボンコート層と、これの下側に位
置する金属層との間の密着性が向上するという効果が得
られる。カーボンコート層の密着性が向上することによ
って、燃料電池の内部抵抗をより抑えることができる。
【０１３８】なお、上記第３実施例では、第１実施例と
同様のセパレータ３０を製造する方法を示したが、凹凸
形状の成形に先立って金属薄板上に金属層やカーボンコ
ート層を形成する構成は、金属製の基板部上に基板部と
は異なる材料からなる層を備え、所定の凹凸形状を有す
る種々のセパレータを製造する際に適用することがで
き、同様の効果を奏することができる。例えば、上記セ
パレータ３０では、基板部６０となる金属薄板を構成す
る材料や、下地コート層６２および貴金属コート層６４
を構成する材料等は、既述したように種々の材料の中か
ら適宜選択することが可能である。セパレータにおいて
下地コート層６２を設けない構成とする場合には、図２
４に示したステップＳ２２０で、図２６に示したメッキ
工程を１回行ない、第１コート層を成す貴金属層を金属
薄板上に直接形成することとすればよい。
【０１３９】また、第２実施例のセパレータ１３０を製
造する際に上記製造方法を適用する場合には、卑金属コ
ート層１６４は、既述したように、黒鉛粒子を混合した
メッキ浴を用いるメッキ処理の他、溶融させたスズに黒
鉛粒子を混合したものをスプレーで吹きつけるなどの方
法によっても形成することができる。このような場合に
も、上記実施例のようにロール状の金属薄板の端部から
順に吹きつけの処理などを行なうことにより、卑金属コ
ート層１６４を効率よく形成することができる。
【０１４０】また、既述したように、セパレータの一方
の面には冷却水の流路を形成する場合などは、セパレー
タの上記一方の面には下地コート層６２だけ、あるいは
下地コート層６２および貴金属コート層６４（または卑
金属コート層１６４）だけを設けることとし、セパレー
タの他方の面だけにカーボンコート層を設けることとし
ても良い。このような場合には、図２４のステップＳ２
３０において、図２７に示した工程を１度だけ行ない、
金属薄板７６の一面だけにカーボンコート層を形成する
こととすればよい。
【０１４１】既述した実施例では、セパレータ基板部６
０を構成する金属薄板の外周部近傍に所定の穴構造（燃
料ガス孔５０，５１や酸化ガス孔５２，５３など）を設
け、セパレータを積層したときには、これらの穴構造に
よって、燃料電池の積層方向に形成される流体流路を形
成することとした。このような構成に代えて、例えば、
その表面上で単セル内ガス流路を形成するための構造
（すなわち、図３に示したセパレータにおいてリブ５
４，５５が形成される領域に対応する内側の部材）は、
上記のような表面処理を施した金属薄板によって形成
し、上記積層方向に形成される流体流路を形成するため
の構造（すなわち、図３に示したセパレータにおいて燃
料ガス孔５０，５１、酸化ガス孔５２，５３が形成され
た外周部の領域に対応する外枠の部材）は、上記金属薄
板とは別体の部材によって形成し、上記内側の部材と外
枠の部材とを組み合わせることによってセパレータを製
造することとしても良い。このような場合にも、上記単
セル内ガス流路を形成するための構造（内側の部材）を
製造する際に、凹凸形状の成形に先立ってメッキや塗布
などの表面処理を施すことにより、さらに、ロール状の
金属薄板から複数のセパレータを製造することにより、
既述した効果を得ることができる。なお、金属薄板から
上記内側の部材を形成する場合には、図２４に示した製
造工程で、ステップＳ２１０の穴あけ工程は省略するこ
ととすればよい。
【０１４２】上記のように、金属薄板に所定の処理を施
して成る内側の部材と外枠の部材とを組み合わせてセパ
レータを製造する場合には、外枠の部材は、樹脂、ゴ
ム、セラミックなどの絶縁性材料によって構成すること
とすれば良く、このような構成とすることで、燃料電池
スタックの外周部における絶縁性を外枠の部材によって
確保することができる。なお、流体流路を形成する穴構
造を有する領域を含む全体を、金属薄板を基板部として
形成する場合には、セパレータの外周部の内側（例え
ば、上記穴構造が形成される領域）に絶縁性のシール材
を配設することによって、燃料電池スタックの外周部に
おける絶縁性を確保すればよい。
【０１４３】また、上記第３実施例では、金属の層（下
地コート層６２や貴金属コート層６４あるいは卑金属コ
ート層１６４）とカーボンコート層６６を形成した後
で、所定の凹凸形状を形成する処理を行なったため、生
産性を向上させる効果をより充分に得ることができる
が、凹凸形状を形成する処理（プレス成形など）は、い
ずれの段階で行なっても良く、下地コート層や貴金属コ
ート層を形成した後に凹凸形状を形成する処理を行な
い、その後カーボンコート層を形成することとしても、
既述したセパレータと同様の構成のセパレータを製造す
ることができる。
【０１４４】以上本発明の実施例について説明したが、
本発明はこうした実施例に何等限定されるものではな
く、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々なる
様態で実施し得ることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の好適な一実施例であるセパレータ３０
の構成を表す説明図である。
【図２】単セル２８の構成を表わす断面模式図である。
【図３】単セル２８の構成を表わす分解斜視図である。
【図４】単セル２８を積層したスタック構造１４の外観
を表わす斜視図である。
【図５】セパレータ３０の製造工程を表わす説明図であ
る
【図６】カーボンコート層６６の構成を模式的に表わす
説明図である
【図７】種々の金属の腐食に関わる性質を表わす説明図
である。
【図８】種々の金属の腐食に関わる性質を表わす説明図
である。
【図９】種々の金属の腐食に関わる性質を表わす説明図
である。
【図１０】種々の金属の腐食に関わる性質を表わす説明
図である。
【図１１】種々の金属を選択して構成したセパレータの
性能を調べた結果を表わす説明図である。
【図１２】腐食電流を測定する様子を表わす説明図であ
る。
【図１３】種々の金属を選択して構成したセパレータに
ついて、イオン溶出試験を行なった結果を表わす説明図
である。
【図１４】各セパレータを用いて構成した燃料電池の性
能を調べた結果を表わす説明図である。
【図１５】セパレータの耐久性を腐食電流で評価した結
果を表わす説明図である。
【図１６】セパレータの耐久性を接触抵抗で評価した結
果を表わす説明図である。
【図１７】セパレータの耐熱性を腐食電流で評価した結
果を表わす説明図である。
【図１８】セパレータの耐熱性を接触抵抗で評価した結
果を表わす説明図である。
【図１９】セパレータを高温の水蒸気で処理して耐食性
を調べた結果を表わす説明図である。
【図２０】セパレータを高温の水蒸気で処理する様子を
表わす説明図である。
【図２１】セパレータ３０が燃料電池内で冷却水の流路
を形成する様子を表わす説明図である。
【図２２】セパレータ１３０の構成を表わす説明図であ
る。
【図２３】セパレータ１３０が備える卑金属コート層１
６４の構成を表わす説明図である。
【図２４】第３実施例のセパレータの製造方法を表わす
工程図である。
【図２５】穴あけ工程の様子を表わす説明図である。
【図２６】メッキ工程の様子を表わす説明図である。
【図２７】カーボンコート層を形成する工程を表わす説
明図である。
【図２８】プレス成形・カット工程を表わす説明図であ
る。
【符号の説明】
１４…スタック構造 ２１…電解質膜 ２２…アノード ２３…カソード ２４Ｐ…燃料ガス流路 ２５Ｐ…酸化ガス流路 ２６Ｐ…冷却水流路 ２８…単セル ３０，１３０…セパレータ ３０ａ，３０ｂ…セパレータ ３６，３７…集電板 ３６Ａ，３７Ａ…出力端子 ３８，３９…絶縁板 ４０，４１…エンドプレート ４２…燃料ガス供給孔 ４４…酸化ガス供給孔 ５０，５１…燃料ガス孔 ５２，５３…酸化ガス孔 ５４，５５…リブ ６０…基板部 ６２…下地コート層 ６４…貴金属コート層 ６６…カーボンコート層 ７０、７２，７４，７６，７８…金属薄板 ８０…穴あけプレス装置 ８１，８２…金型 ８３…中間ローラ ８４…巻き取りローラ ８５…メッキ漕 ８６…漕内ローラ ８７…電極 ８８…乾燥装置 ９０…塗工装置 ９１…ドクターブレード ９２…黒鉛塗料 ９３…塗工ローラ ９５…プレス・カット装置 ９６，９７…金型 １６４…卑金属コート層
フロントページの続き (72)発明者 大西 昌澄 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 相原 秀雄 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 村手 政志 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 加治 敬史 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 Ｆターム(参考） 5H026 AA04 AA06 AA08 BB04 CC03 CC08 EE02 EE05 EE18

Claims (29)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 燃料電池内に組み込まれたときにその表
    面でガス流路を形成する燃料電池用ガスセパレータであ
    って、 金属製のセパレータ基材と、 前記ガスセパレータを燃料電池内に組み込んだときに、
    隣接する部材と接触する接触面に対応する前記セパレー
    タ基材表面のうち、前記隣接する部材との間の接触抵抗
    に関わる表面上に少なくとも形成され、貴金属によって
    構成される貴金属コート層と、 炭素材料によって前記貴金属コート層上に形成されるカ
    ーボンコート層とを備える燃料電池用ガスセパレータ。
  2. 【請求項２】 前記貴金属コート層の厚さは、０．０１
    μｍから１０μｍの範囲にあることを特徴とする請求項
    １記載の燃料電池用ガスセパレータ。
  3. 【請求項３】 前記貴金属コート層を構成する前記貴金
    属は、銀であることを特徴とする請求項１または２記載
    の燃料電池用ガスセパレータ。
  4. 【請求項４】 前記貴金属コート層を構成する前記貴金
    属は、金であることを特徴とする請求項１または２記載
    の燃料電池用ガスセパレータ。
  5. 【請求項５】 請求項１ないし４いずれか記載の燃料電
    池用ガスセパレータであって、 前記セパレータ基材は卑金属によって構成され、 前記カーボンコート層は、前記セパレータ基材上におい
    て、前記貴金属コート層が形成される領域に加えて、前
    記燃料電池用内で前記ガス流路を形成する領域上にも形
    成され、 前記セパレータ基材を構成する前記卑金属は、前記カー
    ボンコート層が形成された条件下で、不動態を形成し得
    ることを特徴とする燃料電池用ガスセパレータ。
  6. 【請求項６】 前記貴金属コート層は、前記セパレータ
    基材上において、前記接触抵抗に関わる表面上に加え
    て、前記ガス流路を形成する領域上にさらに形成される
    ことを特徴とする請求項１ないし５いずれか記載の燃料
    電池用ガスセパレータ。
  7. 【請求項７】 請求項１ないし６いずれか記載の燃料電
    池用ガスセパレータであって、 少なくとも、前記セパレータ基材における前記接触抵抗
    に関わる表面上において、前記貴金属コート層と前記セ
    パレータ基材との間に、卑金属によって構成される下地
    コート層をさらに備えることを特徴とする燃料電池用ガ
    スセパレータ。
  8. 【請求項８】 前記下地コート層を構成する卑金属は、
    前記セパレータ基材を構成する金属よりも貴であること
    を特徴とする請求項７記載の燃料電池用ガスセパレー
    タ。
  9. 【請求項９】 請求項７または８記載の燃料電池用ガス
    セパレータであって、 前記カーボンコート層および前記下地コート層は、前記
    セパレータ基材上において、前記接触抵抗に関わる表面
    上に加えて、前記燃料電池内で前記ガス流路を形成する
    領域上にさらに形成され、 前記下地コート層は、前記カーボンコート層が形成され
    た条件下で不動態を形成し得る卑金属によって形成され
    ることを特徴とする燃料電池用ガスセパレータ。
  10. 【請求項１０】 前記下地コート層の厚さは、０．０１
    μｍから１０μｍの範囲にあることを特徴とする請求項
    ７ないし９いずれか記載の燃料電池用ガスセパレータ
  11. 【請求項１１】 前記カーボンコート層は、前記炭素材
    料の他に、耐酸性を有する樹脂あるいはゴムをバインダ
    として含むことを特徴とする請求項１ないし１０いずれ
    か記載の燃料電池用ガスセパレータ。
  12. 【請求項１２】 燃料電池内に組み込まれたときにその
    表面でガス流路を形成する燃料電池用ガスセパレータで
    あって 金属製のセパレータ基材と、 前記ガスセパレータを燃料電池内に組み込んだときに、
    隣接する部材と接触する接触面に対応する前記セパレー
    タ基材表面のうち、前記隣接する部材との間の接触抵抗
    に関わる表面上に少なくとも形成され、卑金属によって
    構成される卑金属コート層と、 炭素材料によって前記卑金属コート層上に形成されるカ
    ーボンコート層とを備え、 前記卑金属コート層は、該卑金属コート層上に前記カー
    ボンコート層が形成された条件下で充分に安定であって
    電子伝導性を有する複数の粒子を、少なくとも前記カー
    ボンコート層と接する側の表面上に備えることを特徴と
    する燃料電池用ガスセパレータ。
  13. 【請求項１３】 前記電子伝導性を有する粒子は、炭素
    を備える粒子であることを特徴とする請求項１２記載の
    燃料電池用ガスセパレータ。
  14. 【請求項１４】 卑金属コート層を形成する前記卑金属
    は、前記卑金属コート層上に前記カーボンコート層が形
    成された条件下において、その表面が酸化されて不動態
    層を形成し得る金属である請求項１２または１３記載の
    燃料電池用ガスセパレータ。
  15. 【請求項１５】 燃料電池内に組み込まれたときにその
    表面でガス流路を形成する燃料電池用ガスセパレータの
    製造方法であって、 （ａ）所定の形状を有する金属製のセパレータ基材を成
    形する工程と、 （ｂ）前記（ａ）工程で得た前記セパレータ基材におい
    て、前記ガスセパレータを燃料電池内に組み込んだとき
    に隣接する部材と接触する接触面に対応する前記セパレ
    ータ基材表面のうち、少なくとも、前記隣接する部材と
    の間の接触抵抗に関わる表面上に、貴金属からなる貴金
    属コート層を形成する工程と、 （ｃ）前記（ｂ）工程で形成した前記貴金属コート層上
    に、炭素材料によってカーボンコート層を形成する工程
    とを備えることを特徴とする燃料電池用ガスセパレータ
    の製造方法。
  16. 【請求項１６】 請求項１５記載の燃料電池用ガスセパ
    レータの製造方法であって、 前記（ｂ）工程は、 （ｂ−１）前記貴金属コート層を形成するのに先立っ
    て、前記セパレータ基材上の、少なくとも前記接触抵抗
    に関わる表面上に、卑金属によって構成される下地コー
    ト層を形成する工程と、 （ｂ−２）前記下地コート層上に、前記貴金属コート層
    を形成する工程とを備える燃料電池用ガスセパレータの
    製造方法。
  17. 【請求項１７】 前記貴金属コート層を構成する前記貴
    金属は、銀であることを特徴とする請求項１５または１
    ６記載の燃料電池用ガスセパレータの製造方法。
  18. 【請求項１８】 前記貴金属コート層を構成する前記貴
    金属は、金であることを特徴とする請求項１５または１
    ６記載の燃料電池用ガスセパレータの製造方法。
  19. 【請求項１９】 燃料電池内に組み込まれたときにその
    表面でガス流路を形成する燃料電池用ガスセパレータの
    製造方法であって、 （ａ）所定の形状を有する金属製のセパレータ基材を成
    形する工程と、 （ｂ）前記（ａ）工程で得た前記セパレータ基材表面に
    おいて、前記ガスセパレータを燃料電池内に組み込んだ
    ときに隣接する部材と接触する接触面に対応する前記セ
    パレータ基材表面のうち、少なくとも、前記隣接する部
    材との間の接触抵抗に関わる表面上に、卑金属からなる
    卑金属コート層を形成する工程と、 （ｃ）前記（ｂ）工程で形成した前記卑金属コート層上
    に、炭素材料によってカーボンコート層を形成する工程
    とを備え、 前記（ｂ）工程で形成する前記卑金属コート層は、該卑
    金属コート層上に前記カーボンコート層が形成された条
    件下で充分に安定であって電子伝導性を有する複数の粒
    子を、少なくとも前記カーボンコート層と接する側の表
    面上に備えることを特徴とする燃料電池用ガスセパレー
    タの製造方法。
  20. 【請求項２０】 前記電子伝導性を有する粒子は、炭素
    を備える粒子であることを特徴とする請求項１９記載の
    燃料電池用ガスセパレータの製造方法。
  21. 【請求項２１】 卑金属コート層を形成する前記卑金属
    は、前記卑金属コート層上に前記カーボンコート層が形
    成された条件下において、その表面が酸化されて不動態
    層を形成し得る金属である請求項１９または２０記載の
    燃料電池用ガスセパレータの製造方法。
  22. 【請求項２２】 燃料電池内に組み込まれたときにその
    表面でガス流路を形成する燃料電池用ガスセパレータの
    製造方法であって、 （ａ）前記燃料電池用ガスセパレータの基材となる金属
    部材において、その表面上の少なくとも一部の領域に、
    貴金属からなる貴金属コート層を形成する工程と、 （ｂ）前記（ａ）工程で形成した前記貴金属コート層上
    に、炭素材料からなるカーボンコート層を形成する工程
    と、 （ｃ）その表面上に前記貴金属コート層およびカーボン
    コート層を形成した前記金属部材を、所定の形状に成形
    する工程とを備えることを特徴とする燃料電池用ガスセ
    パレータの製造方法。
  23. 【請求項２３】 請求項２２記載の燃料電池用ガスセパ
    レータの製造方法であって、 前記（ａ）工程は、 （ａ−１）前記貴金属コート層を形成するのに先立っ
    て、前記金属部材上の、少なくとも前記貴金属コート層
    を形成する領域に、卑金属によって構成される下地コー
    ト層を形成する工程と、 （ａ−２）前記下地コート層上に、前記貴金属コート層
    を形成する工程とを備える燃料電池用ガスセパレータの
    製造方法。
  24. 【請求項２４】 前記貴金属コート層を構成する前記貴
    金属は、銀であることを特徴とする請求項２２または２
    ３記載の燃料電池用ガスセパレータの製造方法。
  25. 【請求項２５】 前記貴金属コート層を構成する前記貴
    金属は、金であることを特徴とする請求項２２または２
    ３記載の燃料電池用ガスセパレータの製造方法。
  26. 【請求項２６】 燃料電池内に組み込まれたときにその
    表面でガス流路を形成する燃料電池用ガスセパレータの
    製造方法であって、 （ａ）前記燃料電池用ガスセパレータの基材となる金属
    部材において、その表面上の少なくとも一部の領域に、
    卑金属からなる卑金属コート層を形成する工程と、 （ｂ）前記（ａ）工程で形成した前記卑金属コート層上
    に、炭素材料からなるカーボンコート層を形成する工程
    と、 （ｃ）その表面上に前記卑金属コート層およびカーボン
    コート層を形成した前記金属部材を、所定の形状に成形
    する工程とを備え、 前記（ａ）工程で形成する前記卑金属コート層は、該卑
    金属コート層上に前記カーボンコート層が形成された条
    件下で充分に安定であって電子伝導性を有する複数の粒
    子を、少なくとも前記カーボンコート層と接する側の表
    面上に備えることを特徴とする燃料電池用ガスセパレー
    タの製造方法。
  27. 【請求項２７】 前記電子伝導性を有する粒子は、炭素
    を備える粒子であることを特徴とする請求項２６記載の
    燃料電池用ガスセパレータの製造方法。
  28. 【請求項２８】 卑金属コート層を形成する前記卑金属
    は、前記卑金属コート層上に前記カーボンコート層が形
    成された条件下において、その表面が酸化されて不動態
    層を形成し得る金属である請求項２６または２７記載の
    燃料電池用ガスセパレータの製造方法。
  29. 【請求項２９】 請求項２２ないし２８いずれか記載の
    燃料電池用ガスセパレータの製造方法であって、 前記金属部材は、前記燃料電池用ガスセパレータを複数
    製造可能な板状部材であり、 前記（ｃ）工程で行なう成形の工程は、 （ｃ−１）前記金属部材に所定の凹凸形状を形成する工
    程と、 （ｃ−２）前記（ｃ−１）工程後、前記金属部材を複数
    に分割する工程とを含むことを特徴とする燃料電池用ガ
    スセパレータの製造方法。
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