JP2005332722A - 燃料電池用セパレータとその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 セパレータ外縁部に導電フィラーの異常配向と表面露出が生じることを抑制することができる燃料電池用セパレータとその製造方法の提供。
【解決手段】 （１） 樹脂６と導電フィラー５とを有し成形によって作製された燃料電池用セパレータ１８であって、燃料電池用セパレータはセパレータ外縁部３を有し、該セパレータ外縁部では導電フィラー５が樹脂中にセパレータ外縁部表面３ａ、３ｂにほぼ平行に、配向されている燃料電池用セパレータ。
（２） 金型クリアランス４ｃに成形材料がはみ出しても製品部１８では製品部外縁部３の表面３ａ、３ｂに導電フィラー５が平行かほぼ平行となるように、セパレータ成形品１を成形する第１の工程と、該セパレータ成形品１から、セパレータ成形品に製品部１８より大きい部分があれば該製品部より大きい部分と、バリ２を、加工により除去する第２の工程と、を有する燃料電池用セパレータ１８の製造方法。
【選択図】 図４

Description

本発明は、燃料電池用セパレータとその製造方法に関する。

燃料電池、たとえば固体高分子電解質型燃料電池は、膜−電極アッセンブリ（Membrane-Electrode Assembly 、ＭＥＡ）をセパレータで挟んだものから構成される。少なくとも１つの単位燃料電池からモジュールを構成し、モジュールを複数積層して（積層方向は任意）燃料電池スタックが構成される。セパレータは、燃料ガス、酸化ガス、冷却水を分離するためのガス、水の遮断性を有し、また、電子の通路となるための導電性を有する。これらの性質を満足するために、セパレータは導電フィラーと樹脂との混合材料からなるセパレータや金属製セパレータとされる。本発明は導電フィラーと樹脂との混合材料からなるセパレータとその製造方法に係わる。

特開２００１−１９８９２１号公報は、導電フィラーがカーボンフィラーである場合の、燃料電池用カーボンセパレータの製造方法を開示している。従来のカーボンセパレータの製造方法は、図９、図１０に示すように、セパレータ製品部と同じ形状にセパレータ成形品１０１を金型により成形する第１の工程と、セパレータ成形品のバリ１０２を加工により除去する第２の工程とを、有する。

しかし、従来の燃料電池用カーボンセパレータの製造方法には、以下の問題がある。
セパレータ外縁部１０３では、成形時に金型クリアランス１０４ｃへ材料がはみ出す時に生じる、樹脂１０６中におけるカーボンフィラー１０５の配向の乱れ１０７が生じ、とくに成形品の表裏表面と斜交するまたはほぼ直交する方向へのカーボンフィラー１０５の配向が表面に露出する点１０８が割れの起点となり、これが成形品の曲げ強度を大幅に低下させる欠陥となる。その結果、成形工程、スタックへの積層工程、燃料電池運転時に、セパレータ外縁部に割れを生じるおそれがある。とくに、セパレータ外周部には、反応ガスや冷媒のマニホールド１１０が、セパレータ成形後加工され、マニホールド１１０とセパレータ外縁との間の部分１０９は幅が狭く強度上弱小部となるので、その部分１０９に割れの起点があると、その点から割れが生じやすい。
特開２００１−１９８９２１号公報

本発明が解決しようとする問題点は、従来の導電材料と樹脂との混合材料からなる燃料電池用セパレータにおける、セパレータ外縁部の導電フィラーの異常配向とそれが表面に交差して露出することによりセパレータ外縁部に割れが生じやすいという問題である。

本発明の目的は、導電材料と樹脂との混合材料からなる燃料電池用セパレータであって、セパレータ外縁部に導電フィラーの異常配向と表面露出が生じることを抑制することができる燃料電池用セパレータとその製造方法を提供することにある。

上記目的を達成する本発明はつぎの通りである。
（１） 樹脂と導電フィラーとを有し成形によって作製された燃料電池用セパレータであって、燃料電池用セパレータはセパレータ外縁部を有し、該セパレータ外縁部は第１の表面と該第１の表面と反対側の第２の表面を有し、前記セパレータ外縁部では導電フィラーが樹脂中に、前記第１の表面と第２の表面との少なくとも一方の表面に対して、ほぼ平行に、または／かつ、該表面に沿うように、配向されている燃料電池用セパレータ。
（２） 前記セパレータ外縁部の前記第１の表面と前記第２の表面は、互いに平行でかつ平坦である（１）記載の燃料電池用セパレータ。
（３） 前記セパレータ外縁部の前記第１の表面と前記第２の表面のうち少なくとも一方の表面はセパレータ外縁部の最外縁に近づくに従い厚さが薄くなる方向に湾曲する湾曲面である（１）記載の燃料電池用セパレータ。
（４） 外縁部を有し該外縁部が第１の表面と該第１の表面と反対側の第２の表面を有している燃料電池用セパレータの製造方法であって、
製品部と同じ大きさかそれより大きい外形をもつセパレータ成形品を成形する第１の工程と、
セパレータ成形品から、バリと、セパレータ成形品に製品部より大きい部分があれば該製品部より大きい部分とを、加工により除去する第２の工程と、
を有し、
前記第１の工程では、金型クリアランスに成形材料がはみ出しても、製品部では製品部の外縁部の第１の表面と第２の表面との少なくとも一方の表面に対して導電フィラーがほぼ平行か、および／または、該表面に沿うように、セパレータ成形品を成形する、
燃料電池用セパレータの製造方法。
（５） 前記第１の工程が熱圧縮成形工程である（４）記載の燃料電池用セパレータの製造方法。
（６） 前記第１の工程が射出成形工程である（４）記載の燃料電池用セパレータの製造方法。
（７） 金型クリアランスにより導電フィラーの配向に乱れが生じる領域以上分、製品部より大きめにセパレータ成形品を成形する第１の工程と、
該セパレータ成形品の製品部より大きい部分をバリごと加工により除去する第２の工程と、
を有する（４）記載の燃料電池用セパレータの製造方法。
（８） セパレータ成形品を、製品部と同じ大きさの外形をもち、かつ、該セパレータ成形品の外縁部の第１の表面とそれと反対側の第２の表面のうち少なくとも一方の表面が最外縁に近づくに従いセパレータ厚さが薄くなる方向に湾曲するように、成形する第１の工程と、
該セパレータ成形品のバリを加工により除去する第２の工程と、
を有する（４）記載の燃料電池用セパレータの製造方法。

上記（１）の燃料電池用セパレータおよび上記（４）の燃料電池用セパレータの製造方法によれば、導電フィラーが樹脂中にセパレータの外縁部の第１の表面と第２の表面との少なくとも一方の表面に対して、ほぼ平行に、または／かつ、該表面に沿うように、配向されているので、セパレータ外縁部において導電フィラーがセパレータ表面に斜め方向にあるいは直交方向に露出しなくなり、割れの起点が生じにくくなる。その結果、燃料電池用セパレータの強度が向上し、成形工程、スタックへの積層工程、燃料電池運転時に、割れを生じにくくなる。
上記（２）の燃料電池用セパレータおよび上記（７）の燃料電池用セパレータの製造方法によれば、セパレータにおいては、セパレータの外縁部の第１の表面と第２の表面は平坦面であり、その製造方法においては、成形段階では大きめに作っておいて、バリ取り段階で外縁部の欠陥部ごと除去するので、製品セパレータの外縁部では、導電フィラーがセパレータの外縁部の第１の表面と第２の表面との少なくとも一方の表面に対してほぼ平行に走り、割れの起点が無くなる。その結果、燃料電池用セパレータの強度が向上し、成形工程、スタックへの積層工程、燃料電池運転時に、割れが生じにくくなる。
上記（３）の燃料電池用セパレータおよび上記（８）の燃料電池用セパレータの製造方法によれば、セパレータにおいては、セパレータの外縁部の第１の表面と第２の表面との少なくとも一方の面は湾曲面であり、その製造方法においては、表面が湾曲して厚さが減少する外縁部をもつセパレータ成形品を成形するので、セパレータ外縁部の導電フィラーはセパレータ外縁部において該外縁部の第１の表面と第２の表面の少なくとも一方の表面に平行かほぼ平行に配列し、導電フィラーがセパレータ外縁部の表裏面に対して斜交方向あるいは直交方向に配列して第１の表面と第２の表面に露出することがなくなり、セパレータ外縁部の第１の表面および第２の表面に割れの起点がなくなる。その結果、燃料電池用セパレータの強度が向上し、成形工程、スタックへの積層工程、燃料電池運転時に、割れを生じにくくなる。
上記（５）の燃料電池用セパレータの製造方法によれば、セパレータ成形品の成形に、セパレータの外縁部に割れの起点を生じさせることなく、熱圧縮成形を用いることができる。
上記（６）の燃料電池用セパレータの製造方法によれば、セパレータ成形品の成形に、セパレータの外縁部に割れの起点を生じさせることなく、射出成形を用いることができる。

以下に、本発明の燃料電池用セパレータとその製造方法を、図１〜図８を参照して説明する。
図中、図１、図２は本発明の全実施例に適用可能な燃料電池用セパレータとその製造方法を示し、図３、図４は本発明の実施例１の燃料電池用セパレータとその製造方法を示し、図５、図６は本発明の実施例２の燃料電池用セパレータとその製造方法を示す。ただし、図５は実施例２の１、図６は実施例２の２を示す。図７、図８は本発明の実施例１、２に適用可能である。
本発明の全実施例に共通する構成部分には本発明の全実施例にわたって同じ符号を付してある。

まず、本発明の全実施例に共通する部分を、図１〜図４、図７、図８を参照して、説明する。
本発明のセパレータまたは本発明のセパレータの製造方法によって作製されたセパレータが組み付けられる燃料電池は、低温型燃料電池であり、たとえば、固体高分子電解質型燃料電池１０である。該燃料電池１０は、たとえば燃料電池自動車に搭載される。ただし、自動車以外に用いられてもよい。
固体高分子電解質型燃料電池１０は、膜−電極アッセンブリ（ＭＥＡ：Membrane-Electrode Assembly ）とセパレータ１８との積層体からなる。積層方向は上下方向に限るものではなく、任意の方向でよい。
膜−電極アッセンブリは、イオン交換膜からなる電解質膜１１とこの電解質膜の一面に配置された触媒層からなる電極（アノード、燃料極）１４および電解質膜の他面に配置された触媒層からなる電極（カソード、空気極）１７とからなる。膜−電極アッセンブリとセパレータ１８との間には、アノード側、カソード側にそれぞれ拡散層１３、１６が設けられる。

セパレータ１８には、アノード１４、カソード１７に燃料ガス（水素）および酸化ガス（酸素、通常は空気）を供給するための反応ガス流路２７、２８（燃料ガス流路２７、酸化ガス流路２８）と、その裏面に冷媒（通常、冷却水）を流すための冷媒流路２６が形成されている。また、セパレータ１８には、燃料ガス流路２７に燃料ガスを供給、排出するための燃料ガスマニホールド３０、酸化ガス流路２８に酸化ガスを供給、排出するための酸化ガスマニホールド３１、冷媒流路２６に冷媒を供給、排出するための冷媒マニホールド２９が形成されている。

膜−電極アッセンブリとセパレータ１８を重ねて単位燃料電池（「単セル」ともいう）１９を構成し、少なくとも１つのセルからモジュール（図７、図８では１モジュールが１セルから構成される場合を示しており、セル１９とモジュールが等しいので、モジュールにも符号１９を付す）を構成し、モジュール１９を積層してセル積層体とし、セル積層体のセル積層方向両端に、ターミナル２０、インシュレータ２１、エンドプレート２２を配置し、セル積層体をセル積層方向に締め付け、セル積層体の外側でセル積層方向に延びる締結部材（たとえば、テンションプレート２４）、ボルト・ナット２５により固定して、燃料電池スタック２３を構成する。

各セル１９の、アノード側１４では、水素を水素イオン（プロトン）と電子にする電離反応が行われ、水素イオンは電解質膜１１中をカソード側に移動し、カソード１７側では酸素と水素イオンおよび電子（隣りのＭＥＡのアノードで生成した電子がセパレータを通してくる、またはセル積層方向一端のセルのアノードで生成した電子が外部回路を通して他端のセルのカソードにくる）から水を生成する反応が行われ、かくして発電が行われる。
アノード側：Ｈ₂ →２Ｈ⁺ ＋２ｅ^-
カソード側：２Ｈ⁺ ＋２ｅ^- ＋（１／２）Ｏ₂ →Ｈ₂ Ｏ

流体流路２６、２７、２８、２９、３０、３１をシールするために、ガス側のシール材３３および冷媒側のシール３２が設けられる。図示例では、ガス側シール材３３が接着剤からなり、冷媒側シール材３２がゴムガスケットからなる場合を示してあるが、ガス側シール材３３も冷媒側シール材３２も、接着剤とゴムガスケットの何れから構成されてもよい。

セパレータ１８は、燃料ガス、酸化ガス、冷却水を互いに分離するためのガス、水の遮断性を有し、また、電子の通路となるための導電性を有する。これらの性質を満足するために、セパレータ１８は、導電フィラー５と樹脂６との混合材料からなるセパレータからなる。導電フィラー５がカーボンフィラー（カーボンフィラーには導電フィラーと同じ符号５を付す、カーボンは黒鉛である場合を含む）である場合、セパレータ１８はカーボンセパレータと呼ばれる。カーボンは、たとえば鱗片状カーボンであるが、それに限定される必要はなく、球状カーボン、粉状カーボン、繊維状カーボンであってもよい。セパレータ１８はカーボンセパレータに限るものではなく、導電性樹脂セパレータであってもよい。
セパレータ１８が、導電フィラー（カーボンフィラー）５と樹脂６との混合材料からなる場合、導電材料（たとえば、カーボン）の比率は、たとえば８０〜９０重量％（ただし、８０〜９０重量％に限定されるものではない）であり、残りが樹脂である。

図１、図２に示すように、本発明の燃料電池用セパレータ１８は、樹脂６と導電フィラー（たとえば、カーボンフィラー）５とを有し成形によって作製された燃料電池用セパレータであって、燃料電池用セパレータはセパレータ外縁部（製品部外縁部）３を有し、セパレータ外縁部３は第１の表面３ａと第１の表面と反対側の第２の表面３ｂを有しセパレータ外縁部３では導電フィラー５が樹脂６中に、第１の表面３ａと第２の表面３ｂとの少なくとも一方の表面に対して、ほぼ平行に、または／かつ、該表面に沿うように（表面３ａ、３ｂに沿って配列するように、および／または、表面３ａ、３ｂに斜交、または直行して配列が乱れ表面に露出して欠陥となることがないように）、配向されている。セパレータ外縁部の第１の表面３ａは、ガス流路が形成される側のセパレータ表面に連なる面と冷媒流路が形成される側のセパレータ表面に連なる面との何れか一方の面であり、セパレータ外縁部の第２の表面３ｂは、第１の表面３ａと反対側の面である。
従来の、成形によって作製されたセパレータでは、セパレータ外縁部１０３ではカーボンフィラー１０５の配向が乱れてセパレータ外縁部１０３の表面に平行でない部位があり、カーボンフィラー１０５の一部はセパレータ外縁部１０３の表面に露出して欠陥となるが、本発明のセパレータ１８の外縁部３では導電フィラー（カーボンフィラー）５はセパレータ１８の外縁部３の第１の表面３ａと第２の表面３ｂとの少なくとも一方の表面に対して平行かほぼ平行であるため、セパレータ外縁部３の表面（上面３ａ、下面３ｂ）に斜め方向にまたは直交方向に露出しないか、または、ほぼ露出しない。
セパレータ外縁部３の第１、第２の表面３ａ、３ｂは平面であってもよいし、あるいは第１、第２の表面３ａ、３ｂのうち少なくとも一方の面（両方の面でもよい）が湾曲面であってもい。第１、第２の表面３ａ、３ｂのうち少なくとも一方の面が湾曲面の場合は、導電フィラー（カーボンフィラー）５は湾曲面に平行かほぼ平行に（導電フィラー５の並びの流線が湾曲面にほぼ平行）に配向され、湾曲表面３ａ、３ｂに露出しないか、または、ほぼ露出しない。

セパレータ１８は、金型４（たとえば、上型４ａ、下型４ｂを備えた金型４）を用いた「成形」で作製される。
セパレータ１８の成形は熱圧縮成形であってもよいし、射出成形であってもよい。熱圧縮成形は、板状の（冷間）予備成形品を、たとえば１００〜１６０℃に加熱してある下型４ｂの上におき、同様の温度の加熱してある上型４ａを下降させて所定のセパレータ成形品に成形する成形である。射出成形は、上下の金型を閉じておいてその中に形成されたキャビティに溶融材料（樹脂が溶融しており、カーボンフィラーは固形のまま）を射出し、成形する成形である。熱圧縮成形であろうと、射出成形であろうと、金型４には金型クリアランス４ｃがあるので、すなわち、閉じられた上下金型４ａ、４ｂ間には金型クリアランス４ｃがあるので、成形時には固化前の成形材料が金型クリアランス４ｃにはみ出し、固化後にはバリ２となる。バリ２中には、図示はしていないが、導電フィラー（カーボンフィラー）５が存在する。

燃料電池用セパレータ１８の製造方法は、外縁部３を有し該外縁部３が第１の表面３ａと該第１の表面と反対側の第２の表面３ｂを有している燃料電池用セパレータ１８の製造方法であって、製品部（製品セパレータ１８となる部分）と同じ大きさかそれより大きい外形をもつセパレータ成形品１を成形する第１の工程と、セパレータ成形品１から、バリ２と、セパレータ成形品１に製品部より大きい部分があれば該製品部より大きい部分とを、加工（たとえば、ミーリング加工などの切削加工や、グラインダー加工等の機械加工）により除去する第２の工程と、を有する。
そして、第１の工程では、金型クリアランス４ｃに成形材料がはみ出しても、製品部では製品部の外縁部３の第１の表面３ａと第２の表面３ｂとの少なくとも一方の表面に対して導電フィラー５がほぼ平行か、および／または、該表面に沿うように、セパレータ成形品１を成形する。第１の表面３ａと第２の表面３ｂは、平坦面、または、セパレータ厚さが薄くなる方向に湾曲する湾曲面（たとえば、弧状面）である。
流体の流路２６、２７、２８は第１の工程で成形するが、マニホールド２９、３０、３１は第１の成形加工後、機械加工であける。
第１の表面と３ａと第２の表面３ｂとの少なくとも一方の表面がセパレータ厚さ方向に湾曲面である場合は、成形型４ａ、４ｂをセパレータ厚さ方向に湾曲する湾曲面にしておき、成形型が転写されたセパレータ１８の外縁部３の表面が湾曲面となるようにする。

本発明の全実施例に共通する部分の作用・効果を説明する。
本発明の燃料電池用セパレータ１８およびその製造方法では、導電フィラー（カーボンフィラー）５が樹脂６中に外縁部表面３ａ、３ｂにほぼ平行に配向されているセパレータ外縁部３を有しているので、セパレータ外縁部３において導電フィラー５がセパレータ外縁部表面３ａ、３ｂに斜め方向にあるいは直交方向に延びて表面３ａ、３ｂに露出することがなくなり、外縁部表面３ａ、３ｂに割れの起点が生じにくくなる。これはセパレータ外縁部表面３ａ、３ｂが平坦な面であろうと、あるいはセパレータ厚さ方向に湾曲する湾曲面面であろうが、言えることである。その結果、燃料電池用セパレータ１８、とくにセパレータ（製品部）外縁部３の強度が向上し、成形工程、スタックへの積層工程、燃料電池運転時に、割れを生じにくくなる。

燃料電池用セパレータの製造方法の第１の工程では、セパレータ成形品１の成形に、熱圧縮成形を用いることができる。
あるいは、燃料電池用セパレータの製造方法の第１の工程では、セパレータ成形品１の成形に、射出成形を用いることができる。

つぎに、本発明の各実施例に特有な部分を説明する。
本発明の実施例１に係る燃料電池用セパレータ１８では、図３、図４に示すように、セパレータ１８の外縁部（製品部の外縁部）３はセル面内方向に延びる両表面３ａ、３ｂを有し、この両表面３ａ、３ｂは互いに平行でかつ平坦である。
本発明の実施例１に係る燃料電池用セパレータ１８の製造方法は、製品部（製品セパレータとなる部分、セパレータ１８と同じ符号を付す）より大きめにセパレータ成形品１を成形する第１の工程と、該セパレータ成形品１の製品部１８より大きい部分をバリ２ごと加工（たとえば、ミーリング等の切削加工やグラインダー等の研磨加工等の機械加工）により除去する第２の工程と、を有する。
本発明の実施例１に係る燃料電池用セパレータ１８の製造方法は、金型クリアランス４ｃにより樹脂６中の導電フィラー５の配向に乱れ７が生じる領域（セパレータ成形品の外縁部の表面に平行でない導電フィラー５の配向が生じる領域）以上の距離（Ｄ）分、製品部（製品セパレータ１８となる部分）より大きめに、セパレータ成形品１を成形する第１の工程と、該セパレータ成形品１の製品部１８より大きい部分をバリ２ごと加工（たとえば、ミーリング等の切削加工やグラインダー等の研磨加工等の機械加工）により除去する第２の工程と、を有する。成形型４は上下型４ａ、４ｂを有し、一方の型４ａはフラット面を有するが、他方の型４ｂはキャビティとキャビティ外周面を有し、このキャビティ外周面は製品部１８より距離（Ｄ）分大きく作製されている。金型クリアランス４ｃは上下型４ａ、４ｂの合わせ面間に存在する。

本発明の実施例１の燃料電池用セパレータ１８およびその製造方法の作用・効果については、成形段階では大きめに作っておいて、製品部１８より外側に導電フィラー５の配向に乱れ７が生じる領域（欠陥部）がくるようにし、バリ取り段階で製品部１８より外側にある部分をバリ２ごと除去するので、製品セパレータ１８の外縁部３では、導電フィラー５がセパレータ表面に平行かほぼ平行に走り、割れの起点が無くなる。その結果、燃料電池用セパレータの強度が向上し、成形工程、スタックへの積層工程、燃料電池運転時に、割れを生じにくくなる。
たとえば、セパレータ１８の厚みが約１ｍｍ〜１．５ｍｍである場合、セパレータ成形品１で導電フィラー５の配向に乱れ７が生じる領域の距離Ｄは約１ｍｍであり、この領域をバリ２ごと削り取って製品セパレータ１８とすることにより、導電フィラー５の配向に乱れのない、製品セパレータ外縁部３において導電フィラー５が外縁部３の両表面３ａ、３ｂに平行な、製品セパレータ１８とすることができる。

本発明の実施例２に係る燃料電池用セパレータ１８は、図５、図６に示すように、セパレータ外縁部３は第１の表面３ａとそれと反対側の第２の表面３ｂを有し、両表面３ａ、３ｂのうち少なくとも一方の面はセパレータ外縁部の最外縁に近づくに従い厚さが薄くなる方向に湾曲する湾曲面（たとえば、弧状面）となっている。
図５は、セパレータ外縁部３の第１、第２の表面３ａ、３ｂのうち一方の面が湾曲面（たとえば、弧状面）である場合を示す。その場合は、金型４ａ、４ｂのうち一方の型４ａのキャビティ面は平坦で他方の型４ｂのキャビティ面は外縁部が湾曲している。型４ｂのキャビティ外周面が製品セパレータ１８の外周面を形成する。金型クリアランス４ｃは一方の型４ａのキャビティ面の延長面に沿って存在する。
図６は、セパレータ外縁部３の第１、第２の表面３ａ、３ｂの両方の面が湾曲面（たとえば、弧状面）である場合を示す。その場合は、金型４ａ、４ｂの両方が、キャビティ外周部で、セパレータ厚み方向に湾曲している。また、金型クライアランス４ｃはセパレータ外縁部３の厚さ方向中央部にある。
本発明の実施例２に係る燃料電池用セパレータ１８の製造方法は、図５、図６に示すように、セパレータ成形品１を、製品部１８と同じ大きさの外形をもち、かつ、該セパレータ成形品１の外縁部の第１の表面３ａとそれと反対側の第２の表面３ｂのうち少なくとも一方の表面が最外縁に近づくに従いセパレータ厚さが薄くなる方向に湾曲するように、成形する第１の工程と、該セパレータ成形品１のバリ２を加工により除去する第２の工程と、を有する。

本発明の実施例２に係る燃料電池用セパレータ１８およびその製造方法の作用・効果については、セパレータ１８の外縁部３の第１、第２の表面３ａ、３ｂの少なくとも一方の面はセパレータ厚さが薄くなる方向に湾曲する湾曲面であるので、セパレータ外縁部３の導電フィラー５は外縁部３において外縁部３の第１、第２の表面３ａ、３ｂに平行かほぼ平行に延びる（第１、第２の表面３ａ、３ｂが湾曲している場合は、導電フィラー５の配向の流線も湾曲し、流線が第１、第２の表面３ａ、３ｂに平行となる）。その結果、導電フィラー５がセパレータ外縁部３の第１、第２の表面３ａ、３ｂに対して斜交方向あるいは直交方向に第１、第２の表面３ａ、３ｂに露出することがなくなり、セパレータ外縁部３の第１、第２の表面３ａ、３ｂに割れの起点がなくなる。それによって、燃料電池用セパレータ１８の強度が向上し、成形工程、スタックへの積層工程、燃料電池運転時に、割れを生じにくくなる。

本発明の何れの実施例に適用可能な燃料電池用セパレータの平面図である。 図１のII−II断面図である。 本発明の実施例１の燃料電池用セパレータの製造方法における第１の工程のセパレータ成形品の平面図である。 図３のIV−IV断面図である。 本発明の実施例２の燃料電池用セパレータとその製造方法における第１の工程のセパレータ成形品の断面図である。 本発明の実施例２のもう一つの燃料電池用セパレータとその製造方法における第１の工程のセパレータ成形品の断面図である。 本発明の実施例１、２に適用可能な燃料電池スタックの側面図である。 図７の一部の断面図である。 従来の燃料電池用セパレータの平面図である。 図９のＸ−Ｘ断面図である。

符号の説明

１ セパレータ成形品
２ バリ
３ セパレータ外縁部
３ａ、３ｂ セパレータ外縁部の第１、第２の表面
４ 金型
４ａ、４ｂ 上下型
４ｃ 金型クリアランス
５ 導電フィラー（カーボンフィラー）
６ 樹脂
７ 乱れ
１０ （固体高分子電解質型）燃料電池
１１ 電解質膜
１４ 電極（アノード、燃料極）
１７ 電極（カソード、空気極）
１８ 燃料電池用防食塗膜付きメタルセパレータ
１９ セルまたはモジュール
２０ ターミナル
２１ インシュレータ
２２ エンドプレート
２３ スタック
２４ 外側部材または締結部材（テンションプレート）
２５ ボルト
２６ 冷媒流路
２７ 燃料ガス流路
２８ 酸化ガス流路
２９ 冷媒マニホールド
３０ 燃料ガスマニホールド
３１ 酸化ガスマニホールド
３２ 冷媒側シール材（たとえば、ゴムガスケット）
３３ ガス側シール材（たとえば、接着剤）

Claims (8)

1. 樹脂と導電フィラーとを有し成形によって作製された燃料電池用セパレータであって、燃料電池用セパレータはセパレータ外縁部を有し、該セパレータ外縁部は第１の表面と該第１の表面と反対側の第２の表面を有し、前記セパレータ外縁部では導電フィラーが樹脂中に、前記第１の表面と第２の表面との少なくとも一方の表面に対して、ほぼ平行に、または／かつ、該表面に沿うように、配向されている燃料電池用セパレータ。
2. 前記セパレータ外縁部の前記第１の表面と前記第２の表面は、互いに平行でかつ平坦である請求項１記載の燃料電池用セパレータ。
3. 前記セパレータ外縁部の前記第１の表面と前記第２の表面のうち少なくとも一方の表面はセパレータ外縁部の最外縁に近づくに従い厚さが薄くなる方向に湾曲する湾曲面である請求項１記載の燃料電池用セパレータ。
4. 外縁部を有し該外縁部が第１の表面と該第１の表面と反対側の第２の表面を有している燃料電池用セパレータの製造方法であって、
   製品部と同じ大きさかそれより大きい外形をもつセパレータ成形品を成形する第１の工程と、
   セパレータ成形品から、バリと、セパレータ成形品に製品部より大きい部分があれば該製品部より大きい部分とを、加工により除去する第２の工程と、
   を有し、
   前記第１の工程では、金型クリアランスに成形材料がはみ出しても、製品部では製品部の外縁部の第１の表面と第２の表面との少なくとも一方の表面に対して導電フィラーがほぼ平行か、および／または、該表面に沿うように、セパレータ成形品を成形する、
   燃料電池用セパレータの製造方法。
5. 前記第１の工程が熱圧縮成形工程である請求項４記載の燃料電池用セパレータの製造方法。
6. 前記第１の工程が射出成形工程である請求項４記載の燃料電池用セパレータの製造方法。
7. 金型クリアランスにより導電フィラーの配向に乱れが生じる領域以上分、製品部より大きめにセパレータ成形品を成形する第１の工程と、
   該セパレータ成形品の製品部より大きい部分をバリごと加工により除去する第２の工程と、
   を有する請求項４記載の燃料電池用セパレータの製造方法。
8. セパレータ成形品を、製品部と同じ大きさの外形をもち、かつ、該セパレータ成形品の外縁部の第１の表面とそれと反対側の第２の表面のうち少なくとも一方の表面が最外縁に近づくに従いセパレータ厚さが薄くなる方向に湾曲するように、成形する第１の工程と、 該セパレータ成形品のバリを加工により除去する第２の工程と、
   を有する請求項４記載の燃料電池用セパレータの製造方法。

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