JP2003249240A

JP2003249240A - 高分子電解質型燃料電池用のセパレータ

Info

Publication number: JP2003249240A
Application number: JP2002012343A
Authority: JP
Inventors: Takanori Maeda; 高徳前田; Yutaka Yagi; 裕八木
Original assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Current assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Priority date: 2001-12-20
Filing date: 2002-01-22
Publication date: 2003-09-05
Anticipated expiration: 2022-01-22
Also published as: JP4011922B2

Abstract

(57)【要約】【課題】コスト面、強度面で対応でき、且つ、耐食性
を改善した、実用レベルの金属を基体とした高分子電解
質型燃料電池（ＰＥＦＣ）用のセパレータを提供する。【解決手段】金属からなる基体の表面部に耐酸性かつ
電気導電性を有する樹脂膜を配設した、高分子電解質型
燃料電池用のセパレータであって、前記樹脂膜は、電着
により、樹脂に導電材を混ぜた状態にして形成され、加
熱硬化されたものである。また、金属からなる基体の表
面部に耐酸性かつ電気導電性を有する樹脂膜を配設し
た、高分子電解質型燃料電池用のセパレータであって、
前記樹脂膜は、電解重合により、導電性高分子からなる
樹脂に導電性を高めるドーパントを含んだ状態にして形
成されたものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、燃料電池用のセパ
レータに関し、特に、固体高分子電解質膜の両側に、そ
れぞれ、電極を配置した単位セルを複数個積層してなる
燃料電池スタックにおいて、前記単位セル間に配置され
て用いられる燃料電池用セパレータに関する。

【０００２】

【従来の技術】最近、地球環境保護の観点や、水素を直
接燃料として用いると有利であり、エネルギー変換効率
が高いという点等から、燃料電池に対する期待が急激に
高まってきている。これまでは、宇宙開発や海洋開発に
利用されてきたが、最近では、自動車のエンジンの代わ
りに、また、家庭用発電装置へと展開され、広く使われ
る可能性が大きくなった。燃料電池は、簡単には、外部
より燃料（還元剤）と酸素または空気（酸化剤）を連続
的に供給し、電気化学的に反応させて電気エネルギーを
取り出す装置で、その作動温度、使用燃料の種類、用途
等で分類することもあるが、最近では、主に使用される
電解質の種類によって、大きく、固体酸化物型燃料電池
（ＳＯＦＣ）、溶融炭酸塩型燃料電池（ＭＣＦＣ）、リ
ン酸型燃料電池（ＰＡＦＣ）、高分子電解質型燃料電池
（ＰＥＦＣ）、アルカリ水溶液型燃料電池（ＡＦＣ）の
５種類に分類されるのが一般的である。これらは、メタ
ン等から生成された水素ガスを燃料とするものである
が、最近では、燃料としてメタノール水溶液をダイレク
トに用いるダイレクトメタノール型燃料電池（ＤＭＦ
Ｃ）も知られている。

【０００３】このような中、燃料電池の中でも固体高分
子膜を２種類の電極で挟み込み、更にこれらの部材をセ
パレータで挟んだ構成の固体高分子型燃料電池（これが
高分子電解質型燃料電池のことであり、以下、ＰＥＦ
Ｃ：ＰｏｌｙｍｅｒＥｌｅｃｔｒｏｌｙｔｅＦｕｅ
ｌＣｅｌｌとも言う）が注目されている。このＰＥＦ
Ｃは、固体高分子膜の両側に空気極（酸素極）、燃料極
（水素極）等の電極を配置して単位セルを構成し、この
単位セルの両側を燃料電池用セパレータで挟んだ構成と
なっている。厚さ２０μｍ〜７０μｍの高分子電解質の
両側に厚さ１０μｍ〜２０μｍの触媒層からなる燃料極
と空気極を形成し一体化し、触媒層外側に集電材として
多孔質の支持層（カーボンペーパー、気孔率約８０％）
を付し、さらに水素や酸素といった反応ガスの供給路を
かねているセパレータ（仕切り板）によって挟持されて
いる。燃料（水素）と酸化剤（空気）が直接反応しない
ように、これらを隔離し、かつ燃料極で生成する水素イ
オン（プロトン）を空気極側まで運ぶ必要がある。常温
（１００℃以下）で作動し、固体の高分子膜中をプロト
ンが動く燃料電池で、固体高分子膜には、イオン交換基
としてスルフォン酸基を持つパーフルオロカーボンスル
フォン酸構造を持つ薄膜（厚さ５０μｍ程度）が使用で
き、コンパクトな電池をつくることができる。出力性能
は、１〜３Ａ／ｃｍ²、０. ６〜２. １Ｖ／単セルで、
２. １Ｗ／ｃｍ²の高出力密度が得られる。

【０００４】このＰＥＦＣの燃料電池スタック（ＰＥＦ
Ｃスタックとも言う）は、固体高分子膜の両側に、それ
ぞれ、電極を配置した単位セルを複数個積層して構成さ
れるが、一般に燃料電池用セパレータの一方の側面には
隣接する一方の単位セルに燃料ガスを供給する為の燃料
ガス用溝が形成され、他方の側面には隣接する他方の単
位セルに酸化剤ガスを供給する為の酸化剤ガス用溝が形
成されている。

【０００５】ＰＥＦＣのセパレータとしては、現在、グ
ラファイト板を削り出して溝加工を行なっているが、コ
スト的に高価なものとなっている。そのため、樹脂にカ
ーボンを練り込んだカーボンコンパウンドのモールド性
セーパレータの開発が進められているが、これは強度の
点で問題がある。また、金属製セパレータは、これらの
コストの問題、強度の問題を解決するものとして期待さ
れているが、耐食性に問題がある。コーティングによ
り、金属製セパレータの耐食性を改善する方法として、
例えば、冷間圧延鋼板等の金属材料の耐食性改善にペン
キ等の塗装が採用されているが、セパレータのように溝
が形成されているようなものに対して、形状に沿ったコ
ーティングを行うことが困難である。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記のように、ＰＥＦ
Ｃのセパレータとして、コスト面、強度面、耐食性の面
で、満足できるものが無く、この対応が求められてい
た。本発明は、これに対応するもので、コスト面、強度
面で対応でき、且つ、耐食性を改善した、実用レベルの
金属を基体とした高分子電解質型燃料電池（ＰＥＦＣと
も言う）用のセパレータを提供しようとするものであ
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の高分子電解質型
燃料電池用のセパレータは、金属からなる基体の表面部
に耐酸性かつ電気導電性を有する樹脂膜を配設した、高
分子電解質型燃料電池用のセパレータであって、前記樹
脂膜は、電着により、樹脂に導電材を混ぜた状態にして
形成され、加熱硬化されたものであることを特徴とする
ものである。そして、上記において、導電材がカーボン
粒子、カーボンナノチューブ、カーボンナノファイバ
ー、カーボンナノホーン等のカーボン素材、耐食性の金
属であることを特徴とするものである。また、本発明の
高分子電解質型燃料電池用のセパレータは、金属からな
る基体の表面部に耐酸性かつ電気導電性を有する樹脂膜
を配設した、高分子電解質型燃料電池用のセパレータで
あって、前記樹脂膜は、電解重合により、導電性高分子
からなる樹脂に導電性を高めるドーパントを含んだ状態
にして形成されたものであることを特徴とするものであ
る。あるいはまた、本発明の高分子電解質型燃料電池用
のセパレータは、金属からなる基体の表面部に耐酸性か
つ電気導電性を有する樹脂膜を配設した、高分子電解質
型燃料電池用のセパレータであって、前記樹脂膜は、電
着により形成され、加熱硬化された第１の膜内部に、電
解重合により、導電性を高めるドーパントを含んだ状態
にして導電性高分子からなる樹脂を形成し、第１の膜と
の複合膜を配設したものであることを特徴とするもので
あり、該第１の膜は、電着により樹脂に導電材を混ぜた
状態にして形成されるものであり、前記導電材がカーボ
ン粒子、カーボンナノチューブ、カーボンナノファイバ
ー、カーボンナノホーン等のカーボン素材、耐食性の金
属であることを特徴とするものである。

【０００８】ここでの、電着とは、電着性を有する各種
アニオン性、またはカチオン性合成高分子樹脂を、樹脂
膜を電着形成するための電着液として用い、且つ、電着
液中に、導電材を分散させた状態で、電着を行なうもの
であり、電着により形成された樹脂膜の樹脂自体には導
電性がないが、樹脂に導電材が混ざった状態で膜形成さ
れるため、樹脂膜としては導電性を示す。

【０００９】また、ここで、電解重合とは、芳香族化合
物をモノマーとして電気化学的に酸化又は還元して重合
する方法で、基本的には、モノマーを含む電解液に電極
を浸漬して通電するものであり、導電性高分子を直接フ
ィルム状で合成できる。この方法で得られる導電性高分
子フィルムは、電解酸化重合の場合には電解質イオン
（アニオン）、電解還元重合の場合には電解質陽イオン
（カチオン）を含んでおり、これがドーパントとして作
用する為に高い導電性を示す。ここでは、このような電
解重合された樹脂中に、更に、導電性を高めるドーパン
トを含んだ状態としたもので、電解重合の際にドーパン
トを含ませる電気化学的ドーピング、あるいは、電解重
合後、電解重合により形成された導電性樹脂（高分子）
をドーパントの液体そのものにつける、あるいはドーパ
ント分子を含む溶液に浸す液相ドーピングにより、この
ような状態にする。

【００１０】

【作用】本発明の高分子電解質型燃料電池用のセパレー
タは、このような構成にすることにより、コスト面、強
度面で対応でき、且つ、耐食性を改善した金属を基体と
した、実用レベルの高分子電解質型燃料電池用のセパレ
ータの提供を可能としている。また、このような構成に
していることにより、その作製が比較的簡単である。詳
しくは、燃料供給用の溝あるいは空気（酸素）供給用の
溝が形成されている、セパレータ用の基体である金属材
料の表面に、電着により、樹脂に導電材を混ぜた状態に
して形成され、加熱硬化された樹脂膜を配設しているこ
とにより、または、電解重合により、導電性高分子から
なる樹脂に導電性を高めるドーパントを含んだ状態にし
て形成した樹脂膜を配設していることにより、あるいは
また、電着により形成され、加熱硬化された第１の膜内
部に、電解重合により、導電性を高めるドーパントを含
んだ状態にして導電性高分子からなる樹脂を形成し、第
１の膜との複合膜を配設したものであることにより、樹
脂膜をセパレータ用の基体（金属材料）の表面形状に沿
い実用レベルで均一に配設することができ、且つ、耐酸
性かつ電気導電性を持たせることができるものとしてい
る。この結果、コスト面、強度面で対応でき、且つ、耐
食性を改善した金属を基体とした、実用レベルの高分子
電解質型燃料電池用のセパレータの提供を可能としてい
る。

【００１１】

【発明の実施の形態】本発明の高分子電解質型燃料電池
（ＰＥＦＣ）用のセパレータの実施の形態例を、図に基
づいて説明する。図１（ｅ）は本発明の高分子電解質型
燃料電池（ＰＥＦＣ）用のセパレータの１例を示した図
で、図１（ａ）〜図１（ｅ）はその製造工程断面図であ
る。図１中、１１０は金属板材、１１０Ａは（セパレー
タ用の）金属基体、１１５は溝部（凹部とも言う）、１
２０はレジストパターン（単にレジストとも言う）、１
２５は（レジストの）開口、１３０は樹脂膜である。本
発明の高分子電解質型燃料電池（ＰＥＦＣ）用のセパレ
ータは、図１（ｅ）に示すように、その両面に溝部１１
５を有する金属基体１１０Ａの表面部全体に、耐酸性か
つ電気導電性を有する樹脂膜１３０を配設した、高分子
電解質型燃料電池用のセパレータである。尚、溝部１１
５の形状については、図１（ｅ）に示す形状は１例で、
これに限らない。以下、簡単に、図１（ｅ）に示すセパ
レータの製造工程の１例を図１（ａ）〜図１（ｅ）に基
づき説明する。先ず、セパレータ作製用の金属板材１１
０を用意する。（図１（ａ））金属板材１１０の材質と
しては、ステンレス、アルミニウム、冷間圧延鋼板等が
挙げられるが、機械的強度や加工性、重量等により、適
宜選択する。次いで、加工形状にあわせ、レジストパタ
ーン１２０を形成する。（図１（ｂ））レジストとして
は、所望の解像性を有し、処理性の良いものであれば特
に限定はされない。次に、レジストパターン１２０を耐
エッチングマスクとして、金属板材１１０をエッチング
し、所望の溝部１１５を形成する。（図１（ｃ））次い
で、所定の剥離液にてレジストパターン１２０を除去し
て、セパレータ用の金属基体１１０Ａを得る。（図１
（ｄ））次いで、必要に応じ、洗浄処理等を施した後、
金属基体１１０Ａの表面全体に耐酸性かつ電気導電性を
有する樹脂膜１３０を配設する。（図１（ｅ））

【００１２】実施の形態の第１の例は、図１（ｅ）に示
すセパレータにおいて、金属基体１１０Ａの表面全体に
配設された、耐酸性かつ電気導電性を有する樹脂膜１３
０が、電着により、樹脂に導電材を混ぜた状態にして形
成され、加熱硬化されたものである。電着は、電着性を
有する各種アニオン性、またはカチオン性合成高分子樹
脂を、樹脂膜を電着形成するための電着液として用い、
且つ、電着液中に、導電材を分散させた状態で、電着を
行なう。電着により形成された樹脂膜の樹脂自体には導
電性がないが、樹脂に導電材が混ざった状態で膜形成さ
れるため、樹脂膜としては導電性を示す。用いられるア
ニオン性高分子樹脂としては、アクリル樹脂、ポリエス
テル樹脂、マレイン化油樹脂、ボリブタジエン樹脂、エ
ポキシ樹脂、ポリアミド樹脂、ポリイミド樹脂等を単独
で、あるいは、これらの樹脂の任意の組合せによる混合
物として使用できる。さらに、上記のアニオン性合成樹
脂とメラミン樹脂、フエノール樹脂、ウレタン樹脂等の
架橋性樹脂とを併用しても良い。また、用いられるカチ
オン性合成高分子樹脂としては、アクリル樹脂、エポキ
シ樹脂、ウレタン樹脂、ポリブタジエン樹脂、ポリアミ
ド樹脂、ポリイミド樹脂等を単独で、あるいは、これら
の任意の組合せによる混合物として使用できる。さら
に、上記のカチオン性合成高分子樹脂とポリエステル樹
脂、ウレタン樹脂等の架橋性樹脂を併用しても良い。ま
た、上記の高分子樹脂に粘着性を付与するために、ロジ
ン系、テルペン系、石油樹脂等の粘着性付与樹脂を必要
に応じて添加することも可能である。上記高分子樹脂
は、アルカリ性または酸性物質により中和して水に可溶
化された状態、または水分散状態で電着法に供される。
すなわち、アニオン性合成高分子樹脂は、トリメチルア
ミン、ジエチルアミン、ジメチルエタノールアミン、ジ
イソプロパノールアミン等のアミン類、アンモニア、苛
性カリ等の無機アルカリで中和する。カチオン性合成高
分子樹脂は、酢酸、ぎ酸、プロピオン酸、乳酸等の酸で
中和する。そして、中和された水に可溶化された高分子
樹脂は、水分散型または溶解型として水に希釈された状
態で使用される。電着を用いた樹脂膜形成の場合、樹脂
に混ぜる導電材としてカーボン粒子、カーボンナノチュ
ーブ、カーボンナノファイバー、カーボンナノホーン等
のカーボン素材、耐食性の金属等が挙げられるが、耐酸
性かつ電気導電性が所望のものが得られれば、これらに
限らない。特に、カーボンナノチューブ、カーボンナノ
ファイバー、カーボンナノホーン等の微細繊維状炭素材
料は、導電性を付与するために好適である。尚、カーボ
ンナノチューブ、カーボンナノファイバー、カーボンナ
ノホーン等の微細繊維状炭素材料は、ナノテクノロジー
の素材として、複合材料、電子デバイスなど種々の分野
に適用が期待されているものである。これらをフィラー
として複合材料に用いた場合には、材料にこれらが有す
る物性を付与することができる。例えば、カーボンナノ
チューブは、電気伝導性、耐酸性、加工性、機械的強度
等の面で優れており、フィラーとして複合材料に用いら
れた場合には、これにカーボンナノチューブの前記優れ
た物性を付与することができる。

【００１３】実施の形態の第２の例は、図１（ｅ）に示
すセパレータにおいて、金属基体１１０Ａの表面全体に
配設された、耐酸性かつ電気導電性を有する樹脂膜１３
０が、電解重合により、導電性高分子からなる樹脂に導
電性を高めるドーパントを含んだ状態にして形成された
ものである。電解重合は、基本的には、芳香族化合物を
モノマーとして含む電解液に電極を浸漬して通電して行
い、電気化学的に酸化又は還元して重合する方法で、広
く知られる方法で、ここではその詳細は省略する。電解
重合により、導電性高分子を直接フィルム状に合成する
ことができるが、本例においては、電解重合された樹脂
中に導電性を高めるドーパントを含んだ状態としてあ
る。ここでは、このような電解重合された樹脂中に、更
に、導電性を高めるドーパントを含んだ状態としたもの
で、電解重合の際にドーパントを含ませる電気化学的ド
ーピング、あるいは、電解重合後、電解重合により形成
された導電性樹脂（高分子）をドーパントの液体そのも
のにつける、あるいはドーパント分子を含む溶液に浸す
液相ドーピングにより、このような状態にする。尚、こ
のドーパントは、重合後に陰極と陽極を短絡したり、逆
電圧を印加して脱離又は中和することができ、更に電圧
を制御して可逆的にドープ、脱ドープしてドーパント濃
度を制御することも可能である。電解重合を用いた樹脂
膜形成の場合、通常用いられる、電子を与えるドナー型
のドーパントとしては、アルカリ金属、アルキルアンモ
ニウウムイオン、電子を奪うアクセプタ型のドーパント
としては、ハロゲン類、ルイス酸、プロトン酸、遷移金
属ハライド、有機酸が挙げられる。

【００１４】実施の形態の第３の例は、図１（ｅ）に示
すセパレータにおいて、金属基体１１０Ａの表面全体に
配設された、耐酸性かつ電気導電性を有する樹脂膜１３
０が、電着により形成され、加熱硬化された第１の膜内
部に、電解重合により、導電性を高めるドーパントを含
んだ状態にして導電性高分子からなる樹脂を形成し、第
１の膜との複合膜を配設したもので、言わば、実施の形
態の第１の例と第２の例の中間的なものである。第３の
例の場合、電着樹脂と導電性樹脂の組み合わせを変える
ことで、耐久性を向上させるなど任意の物性を有するセ
パレータの樹脂膜（保護膜）１３０が形成できる。実施
の形態の第２の例の導電性樹脂膜だけの場合に比べ、耐
久性を向上させることもできる。作製するための、電
着、電解重合については、それぞれ、第１の例、第２の
例と同様に行なう。

【００１５】

【実施例】実施例を、図１に基づいて説明する。（実施例１）実施の形態の第１の例のセパレータの作製
する例で、電着塗装によりセパレータ用金属基体の表面
へ導電性有機皮膜からなる樹脂膜を形成する例である。
まず、セパレータ用の金属板材１１０としてステンレス
板（ＳＵＳ３０４、５ｍｍ厚）を用意し、所定の脱脂処
埋を行なった。（図１（ａ））次いで、ステンレス板の両面にカゼインに重クロム酸ア
ンモニウムを混合した感光材料からなる厚さ２０μｍの
フオトレジスト膜を形成し、その両面から、セパレータ
としての燃料流路あるいは空気流路の形状が形成してあ
るパターンを用い、５ＫＷ高圧水銀灯によって６０秒間
露光し、４０℃の温水をスプレーして現像して、後に行
なうエッチングに耐性のあるレジスト膜を形成した。
（図１（ｂ））その後、金属板材１１０の両側から７０℃に加熱した塩
化第２鉄液をシャワーリングして、所定の深さまでハー
フエッチングが進行した時点でエッチング加工を完了と
した。（図１（ｃ））これを８０℃の１１０％苛性ソーダ水溶液をシャワーリ
ングして、レジストを剥離し、次いで洗浄処理を行な
い、目的とする流路形状を有するステンレス板がセパレ
ータ用の金属基体１１０Ａとして得られた。（図１
（ｄ））

【００１６】次いで、以下のように、電着を行ない、更
に形成された樹脂膜の熱硬化を行なって、目的とする、
耐酸性、導電性を有する樹脂膜１３０を金属基体１２０
の表面全体に配設して、これをセパレータとして得た。
先ず、エポキシ電着液の調整を、以下のようにして行な
った。ビスフェノールＡのジグリシジルエーテル（エポ
キシ当量９１０）１０００重量部を攪拌下に７０℃に保
ちながらエチレングリコールモノエチルエーテル４６３
重量部に溶解させ、さらにジエチルアミン８０. ３重量
部を加えて１００℃で２時間反応させてアミンエポキシ
付加物（Ａ）を調製した。一方、コロネートＬ（日本ポ
リウレタン（株）製ジイソシアネート；ＮＣＯ１３％の
不揮発分７５重量％）８７５重量部にジブチル錫ラウレ
ート０. ０５重量部を加え５０℃に加熱して２−エチル
ヘキサノール３９０重量部を添加し、その後、１２０℃
で９０分間反応させた。得られた反応生成物をエチレン
グリコールモノエチルエーテル１３０重量部で希釈した
成分（ｂ）を得た。成分Ａ１０００重量部及び成分Ｂ４
００重量部からなる混合物を氷酢酸３０重量部で中和し
た後、脱イオン水５７０重量部を用いて希釈し、不揮発
分５０重量％の樹脂Ｉを調製した。樹脂Ｉ２００. ２重
量部（樹脂成分８６. ３容量）、脱イオン水５８３. ３
重量部およぴジブチル錫ラウレート２. ４重量部を配合
してエポキシ電着液Ａを調製した。次いで、調整したエ
ポキシ電着液Ａ中に、電着塗装顔料として用いられるカ
ーボンブラックを、適量（１０〜８０％：樹脂固形分量
に対して）分散させ、これを使用する電着液とした。こ
の電着液を２リットルの硝子セル中に入れ、スターラー
で攪拌しながら、温度２５℃、極間４ｃｍ、電圧５０Ｖ
で所定の時間、電着を行い、カーボン粒子を含有するウ
エットな膜を金属基体１１０Ａの表面上に金属セパレー
タ上に形成した。次いで、得られた膜付き金属基体には
水洗浄、純水洗浄を施した。次に、洗浄後のカーボン粒
子含有の樹脂膜付き金属基体１１０Ａ（ステンレス板）
を、ホツトプレート上で１５０℃、３ｍｉｎ乾燥し、さ
らに１８０℃、１時間、窒素雰囲気下において塗膜の熱
硬化を行った後、目的とするセパレータを得た。（図１
（ｅ））得られた塗膜はカーボン粒子を含有しており、良好な電
気伝導性を示した。

【００１７】（実施例２）実施の形態の第２の例のセパ
レータの作製する例で、セパレータ用金属基体の表面へ
導電性有機皮膜からなる樹脂膜を、電解重合、導電性高
分子からなる樹脂に導電性を高めるドーパントを含んだ
状態にして形成したものである。導電性樹脂の電解重合
プラス極に実施例１の流路を形成したステンレス板から
なる金属基体１１０Ａ（図１（ｄ））を、マイナス極に
金線を巻いたガラス板を接続して、ドーパントとしてＢ
ｕ₄ＮＢＦ、ピロールモノマー、少量の水を含むアセト
ニトリル溶媒中に浸漬し、通電し、ポリピロールの黒色
フィルムを、金属基体１１０Ａ表面全体に析出した。ポ
リマーには、定量のＢＦ₄ ^-が入った錯体が形成され
る。ポリピロールの重合方法はＫ. Ｋ. Ｋｎａｚａｗ
ａ、Ａ. Ｆ. Ｄｉａｚ、Ｗ.Ｄ. ＧｉＬＬ、Ｐ. Ｍ. Ｇ
ｒａｎｎｔ、Ｇ. Ｂ. Ｓｔｒｅｅｔ、：Ｓｙｎ. Ｍｅｔ
ａｌｓ、１、３２９（１９７９／８０）による。得られ
たポリピロール膜は良好な電気伝導性を示した。このよ
うにして、所望のセパレータを得ることができた。本実
施例では、電解重合する樹脂をポリピロールとしたが、
電解重合する樹脂は、ポリアニリン、ポリチオフェン、
ポリフラン、ポリセレノフェン、ポリパラフェニレン、
ポリアズレン、ポリピレン、ポリカルバゾール、ポリピ
リダジン、ポリナフタレン、ポリアントラセンでもよ
い。また、それらポリマーは、置換基を導入したモノマ
ーである誘導体モノマーを用いて重合してもよく、組み
合わせて共重合体としてもよい。

【００１８】（実施例３）実施の形態の第３の例のセパ
レータの作製する例で、セパレータ用金属基体の表面へ
導電性有機皮膜からなる樹脂膜を、電着により形成さ
れ、加熱硬化された第１の膜内部に、電解重合により、
導電性を高めるドーパントを含んだ状態にして導電性高
分子からなる樹脂を形成し、第１の膜との複合膜を配設
したものである。実施例１の手法でセパレータ用金属
（図１１０Ａ）上に、電着塗装で一般に使用されるエポ
キシ樹脂からなる高分子皮膜を形成した。これを、加熱
硬化した後、この電着済みのセパレータ用の金属基体１
１０Ａを電極とし、実施例２で示した手法で、電着によ
る樹脂膜と導電性樹脂の複合膜を形成した。導電性樹脂
モノマーが膨潤した電着樹脂に浸透し、金属セパレータ
表面から電解重合される。このようにして、実施例２の
セパレータより耐久性の良いセパレータを得ることがで
きた。

【００１９】

【発明の効果】本発明は、上記のように、コスト面、強
度面で対応でき、且つ、耐食性を改善した、実用レベル
の金属を基体とした高分子電解質型燃料電池用のセパレ
ータの提供を可能とした。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１（ｅ）は本発明の高分子電解質型燃料電池
（ＰＥＦＣ）用のセパレータの１例を示した図で、図１
（ａ）〜図１（ｅ）はその製造工程断面図である。

【符号の説明】

１１０金属板材１１０Ａ（セパレータ用の）金属基体１１５溝部（凹部とも言う）１２０レジストパターン（単にレジストとも
言う）１２５（レジストの）開口１３０樹脂膜

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】金属からなる基体の表面部に耐酸性かつ
電気導電性を有する樹脂膜を配設した、高分子電解質型
燃料電池用のセパレータであって、前記樹脂膜は、電着
により、樹脂に導電材を混ぜた状態にして形成され、加
熱硬化されたものであることを特徴とする高分子電解質
型燃料電池用のセパレータ。
【請求項２】請求項１において、導電材がカーボン粒
子、カーボンナノチューブ、カーボンナノファイバー、
カーボンナノホーン等のカーボン素材、耐食性の金属で
あることを特徴とする高分子電解質型燃料電池用のセパ
レータ。
【請求項３】金属からなる基体の表面部に耐酸性かつ
電気導電性を有する樹脂膜を配設した、高分子電解質型
燃料電池用のセパレータであって、前記樹脂膜は、電解
重合により、導電性高分子からなる樹脂に導電性を高め
るドーパントを含んだ状態にして形成されたものである
ことを特徴とする高分子電解質型燃料電池用のセパレー
タ。
【請求項４】金属からなる基体の表面部に耐酸性かつ
電気導電性を有する樹脂膜を配設した、高分子電解質型
燃料電池用のセパレータであって、前記樹脂膜は、電着
により形成され、加熱硬化された第１の膜内部に、電解
重合により、導電性を高めるドーパントを含んだ状態に
して導電性高分子からなる樹脂を形成し、第１の膜との
複合膜を配設したものであることを特徴とする高分子電
解質型燃料電池用のセパレータ。
【請求項５】請求項４において、第１の膜は、電着に
より樹脂に導電材を混ぜた状態にして形成されるもので
あり、前記導電材がカーボン粒子、カーボンナノチュー
ブ、カーボンナノファイバー、カーボンナノホーン等の
カーボン素材、耐食性の金属であることを特徴とする高
分子電解質型燃料電池用のセパレータ。