JP2003297385A - 燃料電池セパレータの製造方法、燃料電池セパレータ、および固体高分子型燃料電池 - Google Patents
燃料電池セパレータの製造方法、燃料電池セパレータ、および固体高分子型燃料電池Info
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- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Composite Materials (AREA)
- Fuel Cell (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 高い親水性を有するとともに、発電阻害物質
の溶出量の少ないセパレータを得ることができる燃料電
池セパレータの製造方法を提供すること。 【解決手段】金属酸化物、導電性粉末および結合材を主
成分とする組成物を成形してなる成形体に、親水性樹脂
を塗布、含浸させた後、加熱して前記親水性樹脂を硬化
させて燃料電池セパレータを製造する。
の溶出量の少ないセパレータを得ることができる燃料電
池セパレータの製造方法を提供すること。 【解決手段】金属酸化物、導電性粉末および結合材を主
成分とする組成物を成形してなる成形体に、親水性樹脂
を塗布、含浸させた後、加熱して前記親水性樹脂を硬化
させて燃料電池セパレータを製造する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、親水性に優れた燃
料電池セパレータの製造方法、および該方法により得ら
れる燃料電池セパレータ、ならびに該セパレータを用い
てなる固体高分子型燃料電池に関する。
料電池セパレータの製造方法、および該方法により得ら
れる燃料電池セパレータ、ならびに該セパレータを用い
てなる固体高分子型燃料電池に関する。
【０００２】
【従来の技術および発明が解決しようとする課題】燃料
電池は、水素等の燃料と大気中の酸素とを電池に供給
し、これらを電気化学的に反応させて水を作り出すこと
により直接発電させるものであり、高エネルギー変換可
能で、環境性に優れていることから、小規模地域発電、
家庭用発電、キャンプ場等での簡易電源、自動車、小型
船舶等の移動用電源、人工衛星、宇宙開発用電源等の各
種用途に開発が進められている。
電池は、水素等の燃料と大気中の酸素とを電池に供給
し、これらを電気化学的に反応させて水を作り出すこと
により直接発電させるものであり、高エネルギー変換可
能で、環境性に優れていることから、小規模地域発電、
家庭用発電、キャンプ場等での簡易電源、自動車、小型
船舶等の移動用電源、人工衛星、宇宙開発用電源等の各
種用途に開発が進められている。
【０００３】このような燃料電池、特に固体高分子型燃
料電池は、図１に示されるように、板状体の両側面に複
数個の水素、酸素などの通路を形成するための凸部１ａ
を備えた２枚のセパレータ１，１と、これらセパレータ
ー間に固体高分子電解質膜２と、ガス拡散電極（カーボ
ンペーパー）３とを介在させてなる単電池（単位セル）
を数十個以上並設して（これをスタックという）なる電
池本体（モジュール）から構成されている。
料電池は、図１に示されるように、板状体の両側面に複
数個の水素、酸素などの通路を形成するための凸部１ａ
を備えた２枚のセパレータ１，１と、これらセパレータ
ー間に固体高分子電解質膜２と、ガス拡散電極（カーボ
ンペーパー）３とを介在させてなる単電池（単位セル）
を数十個以上並設して（これをスタックという）なる電
池本体（モジュール）から構成されている。
【０００４】この場合、燃料電池セパレータ１は、各単
位セルに導電性を持たせ、単位セルに供給される燃料お
よび空気（酸素）の通路確保、分離境界膜としての役割
を果たすものであり、高電気導電性、高ガス不浸透性、
（電気）化学的安定性、親水性などの諸性能が要求され
る。特に、ガス同士の反応により生じ、燃料電池の特性
に大きな影響を与える水を速やかに排出できることがセ
パレータには要求されるが、これを満たすには、上記性
能のうち、特に親水性を向上させることが重要となる。
位セルに導電性を持たせ、単位セルに供給される燃料お
よび空気（酸素）の通路確保、分離境界膜としての役割
を果たすものであり、高電気導電性、高ガス不浸透性、
（電気）化学的安定性、親水性などの諸性能が要求され
る。特に、ガス同士の反応により生じ、燃料電池の特性
に大きな影響を与える水を速やかに排出できることがセ
パレータには要求されるが、これを満たすには、上記性
能のうち、特に親水性を向上させることが重要となる。
【０００５】従来型の燃料電池用セパレータの材質とし
ては、黒鉛ブロックを加工した不浸透化物、耐食性金属
および膨張黒鉛シート積層成形体に液状樹脂を含浸させ
硬化させた液状樹脂含浸物が用いられているが、これら
の材質からなるセパレータは親水性に劣るものであっ
た。そこで、セパレータの親水性を向上させる手法が種
々開発されている。例えば、（１）アルミナ，シリカ，
ゼオライト等の金属酸化物、ＰＶＡ，ＰＥＧ，アクリル
酸等の親水性樹脂などの親水性物質を予め基体材料に含
有させる方法（特開平１０−３９３１号公報等）、
（２）成形した基体に、上記金属酸化物または親水性樹
脂を塗布して親水性塗膜を形成する方法（特開２０００
−２５１９０３号公報、特開２０００−２２３１３１号
公報、特開２００１−９３５２９号公報等）、（３）成
形した基体に、酸化処理、酸処理、プラズマ処理、紫外
線処理、界面活性剤による処理、シランカップリング剤
による処理等の表面処理を行う方法、等が開発されてい
る。
ては、黒鉛ブロックを加工した不浸透化物、耐食性金属
および膨張黒鉛シート積層成形体に液状樹脂を含浸させ
硬化させた液状樹脂含浸物が用いられているが、これら
の材質からなるセパレータは親水性に劣るものであっ
た。そこで、セパレータの親水性を向上させる手法が種
々開発されている。例えば、（１）アルミナ，シリカ，
ゼオライト等の金属酸化物、ＰＶＡ，ＰＥＧ，アクリル
酸等の親水性樹脂などの親水性物質を予め基体材料に含
有させる方法（特開平１０−３９３１号公報等）、
（２）成形した基体に、上記金属酸化物または親水性樹
脂を塗布して親水性塗膜を形成する方法（特開２０００
−２５１９０３号公報、特開２０００−２２３１３１号
公報、特開２００１−９３５２９号公報等）、（３）成
形した基体に、酸化処理、酸処理、プラズマ処理、紫外
線処理、界面活性剤による処理、シランカップリング剤
による処理等の表面処理を行う方法、等が開発されてい
る。
【０００６】しかしながら、上記（１）の方法で得られ
たセパレータは、基体に含まれる金属酸化物、親水性樹
脂から、それぞれ発電を阻害する金属イオン、有機物が
溶出するという問題がある上、表層部に存在する親水性
物質を増やすために、その含有量を多くする必要があ
り、セパレータそのものの物性低下を引き起こす原因と
なっていた。
たセパレータは、基体に含まれる金属酸化物、親水性樹
脂から、それぞれ発電を阻害する金属イオン、有機物が
溶出するという問題がある上、表層部に存在する親水性
物質を増やすために、その含有量を多くする必要があ
り、セパレータそのものの物性低下を引き起こす原因と
なっていた。
【０００７】上記（２）の方法で得られたセパレータ
は、初期物性は良好であるものの、加水分解、耐熱水性
不良などの問題があるため、長期的な燃料電池の運転に
おいて、金属イオン、有機物の溶出が起こり、電解質膜
および触媒へ悪影響を及ぼすという問題があった。しか
も、接触抵抗上昇に対する懸念から、流路のみの処理を
する必要があるため、製造工程が複雑になる結果、コス
ト増をも招いていた。上記（３）の方法で得られたセパ
レータは、表面処理により強度劣化を招く場合がある
上、その親水性が持続しないという問題があった。
は、初期物性は良好であるものの、加水分解、耐熱水性
不良などの問題があるため、長期的な燃料電池の運転に
おいて、金属イオン、有機物の溶出が起こり、電解質膜
および触媒へ悪影響を及ぼすという問題があった。しか
も、接触抵抗上昇に対する懸念から、流路のみの処理を
する必要があるため、製造工程が複雑になる結果、コス
ト増をも招いていた。上記（３）の方法で得られたセパ
レータは、表面処理により強度劣化を招く場合がある
上、その親水性が持続しないという問題があった。
【０００８】本発明は、上記事情に鑑みなされたもの
で、高い親水性を有するとともに、発電阻害物質の溶出
が生じにくいセパレータを得ることができる燃料電池セ
パレータの製造方法、および該方法により得られた燃料
電池セパレータ、ならびに該セパレータを用いてなる固
体高分子型燃料電池を提供することを目的とする。
で、高い親水性を有するとともに、発電阻害物質の溶出
が生じにくいセパレータを得ることができる燃料電池セ
パレータの製造方法、および該方法により得られた燃料
電池セパレータ、ならびに該セパレータを用いてなる固
体高分子型燃料電池を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段および発明の実施の形態】
本発明者らは、上記目的を達成するため鋭意検討を重ね
た結果、金属酸化物、導電性粉末および結合材を主成分
とする組成物を成形してなる成形体に親水性樹脂を塗
布、含浸させた後、該樹脂を加熱硬化させてなるセパレ
ータが、極めて優れた親水性を有するうえ、発電を阻害
するような成分の溶出を抑制し得ることを見いだし、本
発明を完成した。
本発明者らは、上記目的を達成するため鋭意検討を重ね
た結果、金属酸化物、導電性粉末および結合材を主成分
とする組成物を成形してなる成形体に親水性樹脂を塗
布、含浸させた後、該樹脂を加熱硬化させてなるセパレ
ータが、極めて優れた親水性を有するうえ、発電を阻害
するような成分の溶出を抑制し得ることを見いだし、本
発明を完成した。
【００１０】すなわち、本発明は、
１．金属酸化物、導電性粉末および結合材を主成分とす
る組成物を成形してなる基材に、親水性樹脂を塗布、含
浸させた後、該親水性樹脂を硬化させることを特徴とす
る燃料電池セパレータの製造方法、 ２．前記金属酸化物が、活性アルミナ、酸化チタンおよ
び酸化錫から選ばれる少なくとも１種であることを特徴
とする１の燃料電池セパレータの製造方法、 ３．前記親水性樹脂が、水溶性エポキシ樹脂であること
を特徴とする１または２の燃料電池セパレータの製造方
法、 ４．前記親水性エポキシ樹脂が、ポリエチレングリコー
ルジグリシジルエーテルであることを特徴とする３の燃
料電池セパレータの製造方法、 ５．前記ポリエチレングリコールジグリシジルエーテル
のエポキシ当量が、３００以上であることを特徴とする
４の燃料電池セパレータの製造方法、 ６．１〜５のいずれかの燃料電池セパレータの製造方法
により得られたことを特徴とする燃料電池セパレータ、 ７．固体高分子膜を挟む一対の電極と、該電極を挟んで
ガス供給排出用流路を形成する一対のセパレータとから
構成される単位セルを多数並設した固体高分子型燃料電
池であって、前記セパレータの一部または全部として６
の燃料電池セパレータを用いたことを特徴とする固体高
分子型燃料電池を提供する。
る組成物を成形してなる基材に、親水性樹脂を塗布、含
浸させた後、該親水性樹脂を硬化させることを特徴とす
る燃料電池セパレータの製造方法、 ２．前記金属酸化物が、活性アルミナ、酸化チタンおよ
び酸化錫から選ばれる少なくとも１種であることを特徴
とする１の燃料電池セパレータの製造方法、 ３．前記親水性樹脂が、水溶性エポキシ樹脂であること
を特徴とする１または２の燃料電池セパレータの製造方
法、 ４．前記親水性エポキシ樹脂が、ポリエチレングリコー
ルジグリシジルエーテルであることを特徴とする３の燃
料電池セパレータの製造方法、 ５．前記ポリエチレングリコールジグリシジルエーテル
のエポキシ当量が、３００以上であることを特徴とする
４の燃料電池セパレータの製造方法、 ６．１〜５のいずれかの燃料電池セパレータの製造方法
により得られたことを特徴とする燃料電池セパレータ、 ７．固体高分子膜を挟む一対の電極と、該電極を挟んで
ガス供給排出用流路を形成する一対のセパレータとから
構成される単位セルを多数並設した固体高分子型燃料電
池であって、前記セパレータの一部または全部として６
の燃料電池セパレータを用いたことを特徴とする固体高
分子型燃料電池を提供する。
【００１１】以下、本発明についてさらに詳しく説明す
る。本発明に係る燃料電池セパレータの製造方法は、金
属酸化物、導電性粉末および結合材を主成分とする組成
物を成形してなる成形体に、親水性樹脂を塗布、含浸さ
せた後、該親水性樹脂を硬化させることを特徴とする。
本発明における金属酸化物としては、親水性を有すると
ともに、水中および熱水中で安定な（溶解、発熱、変性
が無い）ものであれば特に限定はなく、例えば、活性ア
ルミナ、酸化チタン、酸化錫、酸化ルテニウム等が挙げ
られ、これらの中でも、活性アルミナ、酸化チタンおよ
び酸化錫から選ばれる少なくとも１種を用いることが好
ましい。このような金属酸化物の平均粒径は、特に限定
されないが、０．１〜５００μｍ、特に、活性アルミナ
の場合は１０〜１００μｍ、酸化チタン，酸化錫，酸化
ルテニウムの場合は０．１〜１０μｍであることが好ま
しい。
る。本発明に係る燃料電池セパレータの製造方法は、金
属酸化物、導電性粉末および結合材を主成分とする組成
物を成形してなる成形体に、親水性樹脂を塗布、含浸さ
せた後、該親水性樹脂を硬化させることを特徴とする。
本発明における金属酸化物としては、親水性を有すると
ともに、水中および熱水中で安定な（溶解、発熱、変性
が無い）ものであれば特に限定はなく、例えば、活性ア
ルミナ、酸化チタン、酸化錫、酸化ルテニウム等が挙げ
られ、これらの中でも、活性アルミナ、酸化チタンおよ
び酸化錫から選ばれる少なくとも１種を用いることが好
ましい。このような金属酸化物の平均粒径は、特に限定
されないが、０．１〜５００μｍ、特に、活性アルミナ
の場合は１０〜１００μｍ、酸化チタン，酸化錫，酸化
ルテニウムの場合は０．１〜１０μｍであることが好ま
しい。
【００１２】上記導電性粉末としては、燃料電池セパレ
ータに通常用いられるものであれば特に限定はなく、例
えば、天然黒鉛、人造黒鉛、膨張黒鉛、カーボンブラッ
ク、ケッチェンブラック、アセチレンブラック、非晶質
炭素、金属ファイバ、酸化チタン，酸化ルテニウム等の
金属粉末などが挙げられる。この場合、導電性粉末の平
均粒径は、特に限定されないが、平均粒径１〜３００μ
ｍ、特に３０〜１００μｍであることが好ましい。
ータに通常用いられるものであれば特に限定はなく、例
えば、天然黒鉛、人造黒鉛、膨張黒鉛、カーボンブラッ
ク、ケッチェンブラック、アセチレンブラック、非晶質
炭素、金属ファイバ、酸化チタン，酸化ルテニウム等の
金属粉末などが挙げられる。この場合、導電性粉末の平
均粒径は、特に限定されないが、平均粒径１〜３００μ
ｍ、特に３０〜１００μｍであることが好ましい。
【００１３】また、結合材としても、燃料電池セパレー
タに通常用いられる熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂等から
適宜選択することができ、例えば、フェノール樹脂、エ
ポキシ樹脂、アクリル樹脂、メラミン樹脂、ポリアミド
樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリエーテルイミド樹
脂、フェノキシ樹脂等を用いることができる。以上の導
電性粉末および結合材のうちでも、特に、黒鉛粉末と熱
硬化性樹脂とを組み合わせて用いることが好ましく、こ
れらの組み合わせにより、セパレータの強度および導電
性の向上を図ることができるとともに、親水性樹脂の硬
化に際して親水性樹脂と熱硬化性樹脂とが反応するた
め、剥離、発電阻害物質の溶出が生じにくくなる。
タに通常用いられる熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂等から
適宜選択することができ、例えば、フェノール樹脂、エ
ポキシ樹脂、アクリル樹脂、メラミン樹脂、ポリアミド
樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリエーテルイミド樹
脂、フェノキシ樹脂等を用いることができる。以上の導
電性粉末および結合材のうちでも、特に、黒鉛粉末と熱
硬化性樹脂とを組み合わせて用いることが好ましく、こ
れらの組み合わせにより、セパレータの強度および導電
性の向上を図ることができるとともに、親水性樹脂の硬
化に際して親水性樹脂と熱硬化性樹脂とが反応するた
め、剥離、発電阻害物質の溶出が生じにくくなる。
【００１４】上記組成物における金属酸化物、導電性粉
末、結合材の配合割合は、特に限定されるものではな
く、例えば、金属酸化物１〜４５重量％、導電性粉末５
０〜９５重量％、結合剤４〜２０重量％の割合で配合す
ることできる。この場合、上記金属酸化物の配合割合が
１重量％未満では、十分な親水性向上効果が得られない
虞があり、一方、４５重量％を超えると、セパレータの
電気抵抗が上昇する、機械的強度が低下する、成形性が
悪化する虞がある。より好ましい金属酸化物の配合割合
は、１〜２０重量％、特に５〜１０重量％である。な
お、セパレータの強度を向上させる目的でガラスファイ
バー、カーボンファイバー、ウィスカ、有機合成繊維
（フェノール樹脂繊維、ビニロン等）等の繊維補強材
を、１〜２０重量％の割合で添加してもよい。
末、結合材の配合割合は、特に限定されるものではな
く、例えば、金属酸化物１〜４５重量％、導電性粉末５
０〜９５重量％、結合剤４〜２０重量％の割合で配合す
ることできる。この場合、上記金属酸化物の配合割合が
１重量％未満では、十分な親水性向上効果が得られない
虞があり、一方、４５重量％を超えると、セパレータの
電気抵抗が上昇する、機械的強度が低下する、成形性が
悪化する虞がある。より好ましい金属酸化物の配合割合
は、１〜２０重量％、特に５〜１０重量％である。な
お、セパレータの強度を向上させる目的でガラスファイ
バー、カーボンファイバー、ウィスカ、有機合成繊維
（フェノール樹脂繊維、ビニロン等）等の繊維補強材
を、１〜２０重量％の割合で添加してもよい。
【００１５】上記組成物の成形方法としては、特に限定
はなく、一般的にセパレータ基体の成形に用いられる手
法を用いることができる。また、得られる成形体は、緻
密質、多孔質のどちらでもよいが、多孔質の場合、その
孔径は０．１〜１０μｍ、特に、０．８〜５μｍである
ことが好ましい。
はなく、一般的にセパレータ基体の成形に用いられる手
法を用いることができる。また、得られる成形体は、緻
密質、多孔質のどちらでもよいが、多孔質の場合、その
孔径は０．１〜１０μｍ、特に、０．８〜５μｍである
ことが好ましい。
【００１６】上記親水性樹脂としては、硬化後に耐熱水
性（不溶、腐食）を有し、高温クリープを起こさないも
のであれば特に限定はなく、例えば、親水性エポキシ樹
脂、親水性フェノール樹脂などを用いることができる。
なお、本発明の親水性樹脂は、樹脂原料を含む概念であ
り、該樹脂は、樹脂または樹脂原料の水系溶液または水
系分散液の形態で成形体に塗布、含浸すればよい。上記
樹脂の中でも２以上のエポキシ基を有する水溶性エポキ
シ化合物を用いることが好ましく、特に、ポリエチレン
グリコールジグリシジルエーテルを用いることが好まし
い。このポリエチレングリコールジグリシジルエーテル
は、エーテル結合が多いほど分散された金属酸化物とあ
いまってセパレータの親水性を向上させることができる
ため、そのエポキシ当量は３００以上、特に５００以上
であることが好ましい。また、原料組成物には、フェニ
ルグリシジルエーテルなどのモノエポキシ化合物や親水
性ポリマー分散剤を添加してもよい。具体的な水溶性エ
ポキシ化合物や分散剤としては、デナコール ＥＸ８６
１,デナコール ＥＸ８２１,デナコール ＥＸ８３０,
デナコール ＥＸ８３２,デナコール ＥＸ８４１,デナ
コール ＥＸ１６１０（以上、ナガセケムテックス
（株）製）、ＳＲ−８ＥＧ，ＳＲ−４ＰＧ（阪本薬品工
業（株）製）、ディックファイン ＥＮ−０２７０（大
日本インキ化学（株）製）、クインスタット ＮＷ−Ｅ
ｎｅｗ（コタニ化学工業（株）製）等が挙げられる。
性（不溶、腐食）を有し、高温クリープを起こさないも
のであれば特に限定はなく、例えば、親水性エポキシ樹
脂、親水性フェノール樹脂などを用いることができる。
なお、本発明の親水性樹脂は、樹脂原料を含む概念であ
り、該樹脂は、樹脂または樹脂原料の水系溶液または水
系分散液の形態で成形体に塗布、含浸すればよい。上記
樹脂の中でも２以上のエポキシ基を有する水溶性エポキ
シ化合物を用いることが好ましく、特に、ポリエチレン
グリコールジグリシジルエーテルを用いることが好まし
い。このポリエチレングリコールジグリシジルエーテル
は、エーテル結合が多いほど分散された金属酸化物とあ
いまってセパレータの親水性を向上させることができる
ため、そのエポキシ当量は３００以上、特に５００以上
であることが好ましい。また、原料組成物には、フェニ
ルグリシジルエーテルなどのモノエポキシ化合物や親水
性ポリマー分散剤を添加してもよい。具体的な水溶性エ
ポキシ化合物や分散剤としては、デナコール ＥＸ８６
１,デナコール ＥＸ８２１,デナコール ＥＸ８３０,
デナコール ＥＸ８３２,デナコール ＥＸ８４１,デナ
コール ＥＸ１６１０（以上、ナガセケムテックス
（株）製）、ＳＲ−８ＥＧ，ＳＲ−４ＰＧ（阪本薬品工
業（株）製）、ディックファイン ＥＮ−０２７０（大
日本インキ化学（株）製）、クインスタット ＮＷ−Ｅ
ｎｅｗ（コタニ化学工業（株）製）等が挙げられる。
【００１７】上記親水性樹脂を成形体に塗布、含浸させ
る方法としては、特に限定はなく、常圧、減圧、加圧下
でディップコート、スプレーコート、含浸などを適宜選
択して行えばよい。この際、親水性樹脂の含浸量は、成
形体に対して０．１〜１重量％程度が好ましい。また、
塗布、含浸後に親水性樹脂を硬化させる方法としても、
特に限定はないが、８０〜２００℃、特に、１６０〜２
００℃で加熱硬化させる方法を用いることが好ましい。
る方法としては、特に限定はなく、常圧、減圧、加圧下
でディップコート、スプレーコート、含浸などを適宜選
択して行えばよい。この際、親水性樹脂の含浸量は、成
形体に対して０．１〜１重量％程度が好ましい。また、
塗布、含浸後に親水性樹脂を硬化させる方法としても、
特に限定はないが、８０〜２００℃、特に、１６０〜２
００℃で加熱硬化させる方法を用いることが好ましい。
【００１８】本発明の燃料電池セパレータの具体的な製
造方法は、例えば、以下のように行うことができる。ま
ず、金属酸化物１〜４５重量％、導電性粉末５０〜９５
重量％、結合剤４〜２０重量％の所定割合で配合してな
る組成物を混練してコンパウンドを作製する。続いて、
このコンパウンドをセパレータ成形用金型に充填し、１
５０〜１６０℃、１０〜５０ＭＰａで５〜１０分間熱圧
成形し、成形体を得る。得られた成形体に、水溶性エポ
キシ樹脂等の親水性樹脂を水等に溶解させた溶液を、デ
ィップコート等を用いて塗布、含浸させ、成形体表面に
親水性物質層を形成させた後、これを１６０〜２００℃
に加熱し、親水性樹脂を硬化させて燃料電池セパレータ
を得る。
造方法は、例えば、以下のように行うことができる。ま
ず、金属酸化物１〜４５重量％、導電性粉末５０〜９５
重量％、結合剤４〜２０重量％の所定割合で配合してな
る組成物を混練してコンパウンドを作製する。続いて、
このコンパウンドをセパレータ成形用金型に充填し、１
５０〜１６０℃、１０〜５０ＭＰａで５〜１０分間熱圧
成形し、成形体を得る。得られた成形体に、水溶性エポ
キシ樹脂等の親水性樹脂を水等に溶解させた溶液を、デ
ィップコート等を用いて塗布、含浸させ、成形体表面に
親水性物質層を形成させた後、これを１６０〜２００℃
に加熱し、親水性樹脂を硬化させて燃料電池セパレータ
を得る。
【００１９】このようにして得られた燃料電池セパレー
タは、極めて親水性に優れるとともに、その持続性にも
優れ、かつ、金属等の発電阻害物質の溶出量が少ないた
め、長期に亘って安定した発電効率を維持することがで
きる。また、金属酸化物および親水性樹脂の両方を用い
ているため、それぞれの使用量を抑えつつ、親水性の向
上を図ることができる。なお、本発明の燃料電池セパレ
ータは、ＪＩＳ Ｋ７１２６の等圧法に準拠したガス透
過率が平均１．０×１０-7〜１．０×１０-13ｍｏｌ／
ｍ2・ｓ・Ｐａ以下であり、好ましくは１．０×１０-7
〜１．０×１０-11ｍｏｌ／ｍ2・ｓ・Ｐａ、より好まし
くは１．０×１０-7〜１．０×１０-9ｍｏｌ／ｍ2・ｓ
・Ｐａである。ガス透過率が大き過ぎると、該セパレー
タを燃料電池に組み込んだ際に燃料ガスの漏れが生じる
虞がある。
タは、極めて親水性に優れるとともに、その持続性にも
優れ、かつ、金属等の発電阻害物質の溶出量が少ないた
め、長期に亘って安定した発電効率を維持することがで
きる。また、金属酸化物および親水性樹脂の両方を用い
ているため、それぞれの使用量を抑えつつ、親水性の向
上を図ることができる。なお、本発明の燃料電池セパレ
ータは、ＪＩＳ Ｋ７１２６の等圧法に準拠したガス透
過率が平均１．０×１０-7〜１．０×１０-13ｍｏｌ／
ｍ2・ｓ・Ｐａ以下であり、好ましくは１．０×１０-7
〜１．０×１０-11ｍｏｌ／ｍ2・ｓ・Ｐａ、より好まし
くは１．０×１０-7〜１．０×１０-9ｍｏｌ／ｍ2・ｓ
・Ｐａである。ガス透過率が大き過ぎると、該セパレー
タを燃料電池に組み込んだ際に燃料ガスの漏れが生じる
虞がある。
【００２０】本発明に係る固体高分子型燃料電池は、固
体高分子膜を挟む一対の電極と、該電極を挟んでガス供
給排出用流路を形成する一対のセパレータとから構成さ
れる単位セルを多数並設した固体高分子型燃料電池であ
って、前記セパレータの一部または全部として上述した
本発明の燃料電池セパレータを用いたものである。
体高分子膜を挟む一対の電極と、該電極を挟んでガス供
給排出用流路を形成する一対のセパレータとから構成さ
れる単位セルを多数並設した固体高分子型燃料電池であ
って、前記セパレータの一部または全部として上述した
本発明の燃料電池セパレータを用いたものである。
【００２１】ここで、セパレータの一部または全部とし
ては、具体的には、燃料電池中の全セパレータの５０％
以上、好ましくは５０〜１００％、より好ましくは７０
〜１００％、さらに好ましくは８０〜１００％が本発明
の燃料電池セパレータであることが望ましい。燃料電池
中の全セパレータに占める本発明の燃料電池セパレータ
の割合が少なすぎると、長時間連続運転時に電池出力が
低下して、本発明の目的および作用効果を達成できなく
なる場合がある。なお、本発明の燃料電池セパレータ以
外のセパレータとしては燃料電池に一般的に用いられて
いるセパレータを用いることができる。
ては、具体的には、燃料電池中の全セパレータの５０％
以上、好ましくは５０〜１００％、より好ましくは７０
〜１００％、さらに好ましくは８０〜１００％が本発明
の燃料電池セパレータであることが望ましい。燃料電池
中の全セパレータに占める本発明の燃料電池セパレータ
の割合が少なすぎると、長時間連続運転時に電池出力が
低下して、本発明の目的および作用効果を達成できなく
なる場合がある。なお、本発明の燃料電池セパレータ以
外のセパレータとしては燃料電池に一般的に用いられて
いるセパレータを用いることができる。
【００２２】また、上記固体高分子電解質膜としては、
固体高分子型燃料電池に一般的に用いられているものを
使用することができる。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るポリトリ
フルオロスチレンスルフォン酸、パーフルオロカーボン
スルフォン酸（商品名：Ｎａｆｉｏｎ）などを用いるこ
とができる。この電解質膜の表面には、触媒である白金
または白金と他の金属とからなる合金を担持したカーボ
ン粉を調製し、このカーボン粉をパーフルオロカーボン
スルフォン酸を含む低級脂肪酸族アルコールと水との混
合溶液（Ｎａｆｉｏｎ１１７溶液）等の有機溶剤に分散
させたペーストを塗布している。
固体高分子型燃料電池に一般的に用いられているものを
使用することができる。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るポリトリ
フルオロスチレンスルフォン酸、パーフルオロカーボン
スルフォン酸（商品名：Ｎａｆｉｏｎ）などを用いるこ
とができる。この電解質膜の表面には、触媒である白金
または白金と他の金属とからなる合金を担持したカーボ
ン粉を調製し、このカーボン粉をパーフルオロカーボン
スルフォン酸を含む低級脂肪酸族アルコールと水との混
合溶液（Ｎａｆｉｏｎ１１７溶液）等の有機溶剤に分散
させたペーストを塗布している。
【００２３】上記固体高分子電解質膜を挟む一対の電極
としては、カーボンペーパー、カーボンフェルト、炭素
繊維からなる糸で織成したカーボンクロスなどにより形
成することができる。これら電解質膜および電極を、一
対の電極の間に電解質膜を介在させ、１２０〜１３０℃
で熱圧着することにより一体化させる。なお、接着剤を
用いて電解質膜と一対の電極とを接合して一体化するこ
ともできる。このようにして一体化した電解質膜および
電極を、一対のセパレータの間に燃料ガスを供給排出可
能な流路を形成するように取り付けて、単位セルが得ら
れる。この場合、セパレータの電極と接する部分（リ
ブ）に接着剤を塗布して取り付ける方法などを採用する
ことができる。
としては、カーボンペーパー、カーボンフェルト、炭素
繊維からなる糸で織成したカーボンクロスなどにより形
成することができる。これら電解質膜および電極を、一
対の電極の間に電解質膜を介在させ、１２０〜１３０℃
で熱圧着することにより一体化させる。なお、接着剤を
用いて電解質膜と一対の電極とを接合して一体化するこ
ともできる。このようにして一体化した電解質膜および
電極を、一対のセパレータの間に燃料ガスを供給排出可
能な流路を形成するように取り付けて、単位セルが得ら
れる。この場合、セパレータの電極と接する部分（リ
ブ）に接着剤を塗布して取り付ける方法などを採用する
ことができる。
【００２４】本発明の固体高分子型燃料電池は、この燃
料電池中の全セパレータの一部（好ましくは５０％以
上）または全部として本発明の燃料電池セパレータを用
いることにより、長期に亘って安定した発電効率を維持
することができ、運転効率が高く、特に自動車、小型船
舶等の移動用電源として好適なものである。
料電池中の全セパレータの一部（好ましくは５０％以
上）または全部として本発明の燃料電池セパレータを用
いることにより、長期に亘って安定した発電効率を維持
することができ、運転効率が高く、特に自動車、小型船
舶等の移動用電源として好適なものである。
【００２５】
【実施例】以下、実施例および比較例を挙げて、本発明
をより具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限
定されるものではない。
をより具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限
定されるものではない。
【００２６】［実施例１］表１に示した組成の燃料電池
セパレータ用組成物を混合してコンパウンドを得た。な
お、導電性粉末としては平均粒径６０μｍの人造黒鉛粉
末を、結合材としては、フェノール樹脂を用いた。この
コンパウンドをセパレータ成形用金型に充填し、１６０
℃、１９．６ＭＰａで５分間熱圧成形して長さ１００ｍ
ｍ、幅１００ｍｍ、厚み２．０ｍｍの図２に示したよう
な左右両側に凸部を有する成形体１’を作製した。この
ようにして得られた成形体１’に、水溶性エポキシ化合
物であるデナコールＥＸ８６１（ナガセケムテックス
（株）製）の水溶液を、−０．０７Ｐａの減圧下、塗
布、含浸させ、成形体１’の表面に親水性物質層を形成
させた後、これを１７０℃に加熱し、親水性樹脂を硬化
させて成形体１’に親水化処理を施し、燃料電池セパレ
ータ１を作製した。
セパレータ用組成物を混合してコンパウンドを得た。な
お、導電性粉末としては平均粒径６０μｍの人造黒鉛粉
末を、結合材としては、フェノール樹脂を用いた。この
コンパウンドをセパレータ成形用金型に充填し、１６０
℃、１９．６ＭＰａで５分間熱圧成形して長さ１００ｍ
ｍ、幅１００ｍｍ、厚み２．０ｍｍの図２に示したよう
な左右両側に凸部を有する成形体１’を作製した。この
ようにして得られた成形体１’に、水溶性エポキシ化合
物であるデナコールＥＸ８６１（ナガセケムテックス
（株）製）の水溶液を、−０．０７Ｐａの減圧下、塗
布、含浸させ、成形体１’の表面に親水性物質層を形成
させた後、これを１７０℃に加熱し、親水性樹脂を硬化
させて成形体１’に親水化処理を施し、燃料電池セパレ
ータ１を作製した。
【００２７】［実施例２］表１に示した組成の燃料電池
セパレータ用組成物を混合してコンパウンドを得た以外
は、実施例１と同様にして燃料電池セパレータ１を得
た。
セパレータ用組成物を混合してコンパウンドを得た以外
は、実施例１と同様にして燃料電池セパレータ１を得
た。
【００２８】［実施例３］表１に示した組成の燃料電池
セパレータ用組成物を混合してコンパウンドを得た以外
は、実施例１と同様にして燃料電池セパレータ１を得
た。
セパレータ用組成物を混合してコンパウンドを得た以外
は、実施例１と同様にして燃料電池セパレータ１を得
た。
【００２９】［比較例１］表１に示した組成の燃料電池
セパレータ用組成物を混合してコンパウンドを得るとと
もに、親水性樹脂による親水化処理を施さなかった以外
は、実施例１と同様にして燃料電池セパレータを得た。
セパレータ用組成物を混合してコンパウンドを得るとと
もに、親水性樹脂による親水化処理を施さなかった以外
は、実施例１と同様にして燃料電池セパレータを得た。
【００３０】［比較例２］表１に示した金属酸化物を含
まない組成の燃料電池セパレータ用組成物を混合してコ
ンパウンドを得た以外は、実施例１と同様にして燃料電
池セパレータを得た。
まない組成の燃料電池セパレータ用組成物を混合してコ
ンパウンドを得た以外は、実施例１と同様にして燃料電
池セパレータを得た。
【００３１】［比較例３］表１に示した組成の燃料電池
セパレータ用組成物を混合してコンパウンドを得るとと
もに、親水性樹脂による親水化処理を施さなかった以外
は、実施例１と同様にして燃料電池セパレータを得た。
セパレータ用組成物を混合してコンパウンドを得るとと
もに、親水性樹脂による親水化処理を施さなかった以外
は、実施例１と同様にして燃料電池セパレータを得た。
【００３２】［比較例４］表１に示した組成の燃料電池
セパレータ用組成物を混合してコンパウンドを得るとと
もに、親水性樹脂による親水化処理を施さなかった以外
は、実施例１と同様にして燃料電池セパレータを得た。
セパレータ用組成物を混合してコンパウンドを得るとと
もに、親水性樹脂による親水化処理を施さなかった以外
は、実施例１と同様にして燃料電池セパレータを得た。
【００３３】
【表１】
【００３４】上記各実施例および比較例で得られた燃料
電池セパレータについて、初期特性（抵抗、接触角、吸
水時間、曲げ試験）および長期耐久特性（曲げ試験、溶
出試験）を測定した。その結果を表２に示す。
電池セパレータについて、初期特性（抵抗、接触角、吸
水時間、曲げ試験）および長期耐久特性（曲げ試験、溶
出試験）を測定した。その結果を表２に示す。
【００３５】
【表２】
【００３６】ここで、上記各特性は以下の方法により測
定した。 ［１］固有抵抗 ＪＩＳ Ｈ−０６０２に記載された４探針法により測定
した。 ［２］表面抵抗 三菱化学（株）製ロレスターＳＰ ＭＣＰ−Ｔ５００を
用いて測定した。 ［３］接触抵抗 金めっきを施した平滑な銅板２枚の間にセパレータを挟
み込み、一定の電流を流した際の電圧の降下から測定し
た。 ［４］接触角 水平にしたセパレータの表面にスポイトでイオン交換水
を垂らし、これを協和界面科学（株）製ＦＡＣＥ接触角
計ＣＡ−Ｄ型を用いて測定した。 ［５］吸水時間 湿度を８０％に設定した恒温槽中で、セパレータの表面
に０．００２５ｇのイオン交換水を垂らし、セパレータ
表面に水が吸い込まれるまでの時間を測定した。 ［６］曲げ試験 ＪＩＳ Ｋ−６９１１に記載された３点曲げ試験により
測定した。 ［７］溶出試験 セパレータを１５ｇ切り出し、これを４００ｇのイオン
交換水に浸漬して、９０℃で４０日間加熱した後、イオ
ン交換水の電気伝導率を測定した。
定した。 ［１］固有抵抗 ＪＩＳ Ｈ−０６０２に記載された４探針法により測定
した。 ［２］表面抵抗 三菱化学（株）製ロレスターＳＰ ＭＣＰ−Ｔ５００を
用いて測定した。 ［３］接触抵抗 金めっきを施した平滑な銅板２枚の間にセパレータを挟
み込み、一定の電流を流した際の電圧の降下から測定し
た。 ［４］接触角 水平にしたセパレータの表面にスポイトでイオン交換水
を垂らし、これを協和界面科学（株）製ＦＡＣＥ接触角
計ＣＡ−Ｄ型を用いて測定した。 ［５］吸水時間 湿度を８０％に設定した恒温槽中で、セパレータの表面
に０．００２５ｇのイオン交換水を垂らし、セパレータ
表面に水が吸い込まれるまでの時間を測定した。 ［６］曲げ試験 ＪＩＳ Ｋ−６９１１に記載された３点曲げ試験により
測定した。 ［７］溶出試験 セパレータを１５ｇ切り出し、これを４００ｇのイオン
交換水に浸漬して、９０℃で４０日間加熱した後、イオ
ン交換水の電気伝導率を測定した。
【００３７】表２に示されるように、実施例１〜３で得
られた燃料電池セパレータは、金属酸化物、カーボン、
および樹脂を主成分とする組成物からなる成形体に、水
溶性エポキシ樹脂を塗布、含浸させて得られたものであ
るため、各比較例で得られたセパレータよりも吸水性
（親水性）に優れているとともに、発電阻害物質の溶出
も少ないことがわかる。
られた燃料電池セパレータは、金属酸化物、カーボン、
および樹脂を主成分とする組成物からなる成形体に、水
溶性エポキシ樹脂を塗布、含浸させて得られたものであ
るため、各比較例で得られたセパレータよりも吸水性
（親水性）に優れているとともに、発電阻害物質の溶出
も少ないことがわかる。
【００３８】［実施例４］固体高分子電解質膜（商品
名：Ｎａｆｉｏｎ）を挟む一対の電極としてカーボンペ
ーパー（株式会社ケミックス製）を用いた。これらを常
法により接合して一体化電極を作成した。この一体化電
極を実施例１で作成した一対の燃料電池セパレータで挟
んで燃料ガス供給排出用流路を有する単位セルを得た。
この単位セルを５０個並設し、ボルトとナットで締め付
けて燃料電池を組み立てた。この燃料電池は、充放電可
能であり、燃料電池として有効に機能することが認めら
れた。また、組み立てた燃料電池について５００時間連
続運転を行った結果、出力の低下は当初に比べて１０％
以下であり、殆ど変化がなかった。
名：Ｎａｆｉｏｎ）を挟む一対の電極としてカーボンペ
ーパー（株式会社ケミックス製）を用いた。これらを常
法により接合して一体化電極を作成した。この一体化電
極を実施例１で作成した一対の燃料電池セパレータで挟
んで燃料ガス供給排出用流路を有する単位セルを得た。
この単位セルを５０個並設し、ボルトとナットで締め付
けて燃料電池を組み立てた。この燃料電池は、充放電可
能であり、燃料電池として有効に機能することが認めら
れた。また、組み立てた燃料電池について５００時間連
続運転を行った結果、出力の低下は当初に比べて１０％
以下であり、殆ど変化がなかった。
【００３９】
【発明の効果】本発明によれば、高い親水性を有すると
ともに、発電阻害物質の溶出量が少ないセパレータを、
簡便にかつ低コストで得ることができる。特に、成形体
中の金属酸化物に活性アルミナ、酸化チタンおよび酸化
錫から選ばれる少なくとも１種を用い、親水化処理に水
溶性エポキシ化合物を用いる場合には、高い親水性と阻
害物質の低溶出性だけでなく、低い抵抗値を有するセパ
レータを得ることができる。
ともに、発電阻害物質の溶出量が少ないセパレータを、
簡便にかつ低コストで得ることができる。特に、成形体
中の金属酸化物に活性アルミナ、酸化チタンおよび酸化
錫から選ばれる少なくとも１種を用い、親水化処理に水
溶性エポキシ化合物を用いる場合には、高い親水性と阻
害物質の低溶出性だけでなく、低い抵抗値を有するセパ
レータを得ることができる。
【図１】燃料電池の一例を示した斜視図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る燃料電池セパレータ
を示す斜視図である。
を示す斜視図である。
１ セパレータ
１’ 成形体
１ａ リブ
２ 固体高分子電解質膜
３ ガス拡散電極
４ 流路
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成１５年３月２７日（２００３．３．２
７）
７）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正内容】
【特許請求の範囲】
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１０】すなわち、本発明は、
１．金属酸化物、導電性粉末および結合材を主成分とす
る組成物を成形してなる基材に、親水性樹脂を塗布、含
浸させた後、該親水性樹脂を硬化させることを特徴とす
る燃料電池セパレータの製造方法、 ２．前記金属酸化物が、活性アルミナおよび酸化錫から
選ばれる少なくとも１種であることを特徴とする１の燃
料電池セパレータの製造方法、 ３．前記親水性樹脂が、水溶性エポキシ樹脂であること
を特徴とする１または２の燃料電池セパレータの製造方
法、 ４．前記親水性エポキシ樹脂が、ポリエチレングリコー
ルジグリシジルエーテルであることを特徴とする３の燃
料電池セパレータの製造方法、 ５．前記ポリエチレングリコールジグリシジルエーテル
のエポキシ当量が、３００以上であることを特徴とする
４の燃料電池セパレータの製造方法、 ６．１〜５のいずれかの燃料電池セパレータの製造方法
により得られたことを特徴とする燃料電池セパレータ、 ７．固体高分子膜を挟む一対の電極と、該電極を挟んで
ガス供給排出用流路を形成する一対のセパレータとから
構成される単位セルを多数並設した固体高分子型燃料電
池であって、前記セパレータの一部または全部として６
の燃料電池セパレータを用いたことを特徴とする固体高
分子型燃料電池を提供する。
る組成物を成形してなる基材に、親水性樹脂を塗布、含
浸させた後、該親水性樹脂を硬化させることを特徴とす
る燃料電池セパレータの製造方法、 ２．前記金属酸化物が、活性アルミナおよび酸化錫から
選ばれる少なくとも１種であることを特徴とする１の燃
料電池セパレータの製造方法、 ３．前記親水性樹脂が、水溶性エポキシ樹脂であること
を特徴とする１または２の燃料電池セパレータの製造方
法、 ４．前記親水性エポキシ樹脂が、ポリエチレングリコー
ルジグリシジルエーテルであることを特徴とする３の燃
料電池セパレータの製造方法、 ５．前記ポリエチレングリコールジグリシジルエーテル
のエポキシ当量が、３００以上であることを特徴とする
４の燃料電池セパレータの製造方法、 ６．１〜５のいずれかの燃料電池セパレータの製造方法
により得られたことを特徴とする燃料電池セパレータ、 ７．固体高分子膜を挟む一対の電極と、該電極を挟んで
ガス供給排出用流路を形成する一対のセパレータとから
構成される単位セルを多数並設した固体高分子型燃料電
池であって、前記セパレータの一部または全部として６
の燃料電池セパレータを用いたことを特徴とする固体高
分子型燃料電池を提供する。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１１】以下、本発明についてさらに詳しく説明す
る。本発明に係る燃料電池セパレータの製造方法は、金
属酸化物、導電性粉末および結合材を主成分とする組成
物を成形してなる成形体に、親水性樹脂を塗布、含浸さ
せた後、該親水性樹脂を硬化させることを特徴とする。
本発明における金属酸化物としては、親水性を有すると
ともに、水中および熱水中で安定な（溶解、発熱、変性
が無い）ものであれば特に限定はなく、例えば、活性ア
ルミナ、酸化錫、酸化ルテニウム等が挙げられ、これら
の中でも、活性アルミナおよび酸化錫から選ばれる少な
くとも１種を用いることが好ましい。このような金属酸
化物の平均粒径は、特に限定されないが、０．１〜５０
０μｍ、特に、活性アルミナの場合は１０〜１００μ
ｍ、酸化錫，酸化ルテニウムの場合は０．１〜１０μｍ
であることが好ましい。
る。本発明に係る燃料電池セパレータの製造方法は、金
属酸化物、導電性粉末および結合材を主成分とする組成
物を成形してなる成形体に、親水性樹脂を塗布、含浸さ
せた後、該親水性樹脂を硬化させることを特徴とする。
本発明における金属酸化物としては、親水性を有すると
ともに、水中および熱水中で安定な（溶解、発熱、変性
が無い）ものであれば特に限定はなく、例えば、活性ア
ルミナ、酸化錫、酸化ルテニウム等が挙げられ、これら
の中でも、活性アルミナおよび酸化錫から選ばれる少な
くとも１種を用いることが好ましい。このような金属酸
化物の平均粒径は、特に限定されないが、０．１〜５０
０μｍ、特に、活性アルミナの場合は１０〜１００μ
ｍ、酸化錫，酸化ルテニウムの場合は０．１〜１０μｍ
であることが好ましい。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１２】上記導電性粉末としては、燃料電池セパレ
ータに通常用いられるものであれば特に限定はなく、例
えば、天然黒鉛、人造黒鉛、膨張黒鉛、カーボンブラッ
ク、ケッチェンブラック、アセチレンブラック、非晶質
炭素、金属ファイバ、酸化ルテニウム等の金属粉末など
が挙げられる。この場合、導電性粉末の平均粒径は、特
に限定されないが、平均粒径１〜３００μｍ、特に３０
〜１００μｍであることが好ましい。
ータに通常用いられるものであれば特に限定はなく、例
えば、天然黒鉛、人造黒鉛、膨張黒鉛、カーボンブラッ
ク、ケッチェンブラック、アセチレンブラック、非晶質
炭素、金属ファイバ、酸化ルテニウム等の金属粉末など
が挙げられる。この場合、導電性粉末の平均粒径は、特
に限定されないが、平均粒径１〜３００μｍ、特に３０
〜１００μｍであることが好ましい。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２８
【補正方法】削除
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３３
【補正方法】変更
【補正内容】
【００３３】
【表１】
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３５
【補正方法】変更
【補正内容】
【００３５】
【表２】
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３７
【補正方法】変更
【補正内容】
【００３７】表２に示されるように、実施例１および２
で得られた燃料電池セパレータは、金属酸化物、カーボ
ン、および樹脂を主成分とする組成物からなる成形体
に、水溶性エポキシ樹脂を塗布、含浸させて得られたも
のであるため、各比較例で得られたセパレータよりも吸
水性（親水性）に優れているとともに、発電阻害物質の
溶出も少ないことがわかる。
で得られた燃料電池セパレータは、金属酸化物、カーボ
ン、および樹脂を主成分とする組成物からなる成形体
に、水溶性エポキシ樹脂を塗布、含浸させて得られたも
のであるため、各比較例で得られたセパレータよりも吸
水性（親水性）に優れているとともに、発電阻害物質の
溶出も少ないことがわかる。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３９
【補正方法】変更
【補正内容】
【００３９】
【発明の効果】本発明によれば、高い親水性を有すると
ともに、発電阻害物質の溶出量が少ないセパレータを、
簡便にかつ低コストで得ることができる。特に、成形体
中の金属酸化物に活性アルミナおよび酸化錫から選ばれ
る少なくとも１種を用い、親水化処理に水溶性エポキシ
化合物を用いる場合には、高い親水性と阻害物質の低溶
出性だけでなく、低い抵抗値を有するセパレータを得る
ことができる。
ともに、発電阻害物質の溶出量が少ないセパレータを、
簡便にかつ低コストで得ることができる。特に、成形体
中の金属酸化物に活性アルミナおよび酸化錫から選ばれ
る少なくとも１種を用い、親水化処理に水溶性エポキシ
化合物を用いる場合には、高い親水性と阻害物質の低溶
出性だけでなく、低い抵抗値を有するセパレータを得る
ことができる。
Claims (7)
- 【請求項１】 金属酸化物、導電性粉末および結合材を
主成分とする組成物を成形してなる成形体に、親水性樹
脂を塗布、含浸させた後、該親水性樹脂を硬化させるこ
とを特徴とする燃料電池セパレータの製造方法。 - 【請求項２】 前記金属酸化物が、活性アルミナ、酸化
チタンおよび酸化錫から選ばれる少なくとも１種である
ことを特徴とする請求項１記載の燃料電池セパレータの
製造方法。 - 【請求項３】 前記親水性樹脂が、親水性エポキシ樹脂
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
池セパレータの製造方法。 - 【請求項４】 前記親水性エポキシ樹脂が、ポリエチレ
ングリコールジグリシジルエーテルであることを特徴と
する請求項３記載の燃料電池セパレータの製造方法。 - 【請求項５】 前記ポリエチレングリコールジグリシジ
ルエーテルのエポキシ当量が、３００以上であることを
特徴とする請求項４記載の燃料電池セパレータの製造方
法。 - 【請求項６】 請求項１乃至５のいずれかに記載の燃料
電池セパレータの製造方法により得られたことを特徴と
する燃料電池セパレータ。 - 【請求項７】 固体高分子膜を挟む一対の電極と、該電
極を挟んでガス供給排出用流路を形成する一対のセパレ
ータとから構成される単位セルを多数並設した固体高分
子型燃料電池であって、 前記セパレータの一部または全部として請求項６記載の
燃料電池セパレータを用いたことを特徴とする固体高分
子型燃料電池。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002101026A JP2003297385A (ja) | 2002-04-03 | 2002-04-03 | 燃料電池セパレータの製造方法、燃料電池セパレータ、および固体高分子型燃料電池 |
| CA002424233A CA2424233A1 (en) | 2002-04-03 | 2003-04-02 | Fuel cell separator, production method, and solid polymer fuel cells |
| US10/405,477 US20030194594A1 (en) | 2002-04-03 | 2003-04-03 | Fuel cell separator. production method, and solid polymer fuel cells |
| EP03252123A EP1369943A1 (en) | 2002-04-03 | 2003-04-03 | Fuel cell separator, production method, and solid polymer fuel cells |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002101026A JP2003297385A (ja) | 2002-04-03 | 2002-04-03 | 燃料電池セパレータの製造方法、燃料電池セパレータ、および固体高分子型燃料電池 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003297385A true JP2003297385A (ja) | 2003-10-17 |
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Family Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP2002101026A Pending JP2003297385A (ja) | 2002-04-03 | 2002-04-03 | 燃料電池セパレータの製造方法、燃料電池セパレータ、および固体高分子型燃料電池 |
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|---|---|
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| EP (1) | EP1369943A1 (ja) |
| JP (1) | JP2003297385A (ja) |
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|---|---|---|---|---|
| DE3429379A1 (de) * | 1983-08-10 | 1985-02-28 | Kao Corp., Tokio/Tokyo | Verfahren zur herstellung eines hochreaktiven wasserabsorbierenden harzes |
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| US6780533B2 (en) * | 1999-12-17 | 2004-08-24 | Utc Fuel Cells, Llc | Fuel cell having interdigitated flow channels and water transport plates |
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-
2002
- 2002-04-03 JP JP2002101026A patent/JP2003297385A/ja active Pending
-
2003
- 2003-04-02 CA CA002424233A patent/CA2424233A1/en not_active Abandoned
- 2003-04-03 EP EP03252123A patent/EP1369943A1/en not_active Withdrawn
- 2003-04-03 US US10/405,477 patent/US20030194594A1/en not_active Abandoned
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|---|---|
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| EP1369943A1 (en) | 2003-12-10 |
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