JP2006339146A - プラズマ誘導重合による親水性燃料電池バイポーラ板コーティングの作成方法 - Google Patents

Abstract

【課題】燃料電池の電気伝導性要素上へ水が蓄積して燃料電池の反応のためのガスを分配する流路を詰まらせること（ “フラッディング”）を防ぐ手段を提供する。
【解決手段】流路板を含んでなるポリマー表面を有する燃料電池の電気伝導性要素１３２を提供し、その流路板の少なくとも一部が、グラフトされた永続的に親水性のポリマーコーティング１３０を有する。その要素は、親水性のエチレン性不飽和モノマーと架橋化モノマーとのモノマー混合物の層を電気伝導性要素１３２に施し、その施されたモノマー混合物の層をプラズマで重合し、それによりその重合された層がポリマー表面にグラフトされることにより製造される。
【選択図】図２

Description

本発明は、電気伝導性要素に関し、より詳しくは、バイポーラ板及び端部板のような流路板(flow field plate）に関し、そして、流路板を含む燃料電池に関する。

燃料電池は、電気自動車や他の装置に対する電力源として提案されている。燃料電池の１つのタイプは、一方の面にアノードを有し、反対側の面にカソードを有する、薄い固体のポリマー膜電解質を含んでなる膜電極複合体（membrane-electrode-assembly、ＭＥＡ）を含むプロトン交換膜（ＰＥＭ）燃料電池である。アノードとカソードは、典型的に、微細に分割された炭素粒子、その炭素粒子の内部及び外部表面上に保持されている極めて微細に分割された触媒粒子、そして、その触媒及び炭素粒子と混ぜ合わされたプロトン伝導性材料を含んでなる。ＭＥＡは、アノードとカソードについて電流集電体（current collector）として働き、燃料電池の気体性反応体（アノードに供給されるＨ₂又は他の気体性燃料、及びカソードに供給されるＯ₂／空気又は他の酸化体ガス）をアノードとカソードの表面上に分配する、適切なチャネル及び開口部（“流路”）を含有する一対の電気伝導性接触要素（electrically-conductive contact element）間にはさまれる。水素を燃料とし、酸素を酸化体ガスとする場合、水素燃料の酸化によりカソードで水が発生する。有効な燃料電池の作動には、水が蓄積して反応体の分配のための流路を詰まらせること（ “フラッディング”と呼ばれる）を防ぐために、カソードからの水移動が含まれる。

ＰＥＭ燃料電池は、ともに、直列に（in electrical series）積み重ねられ、バイポーラ板又は隔壁として知られる不透性の電気伝導性接触要素により互いに分離されている、多数のＭＥＡを含んでなる。バイポーラ板は２つの作用表面を有しており、一方は1つの電池のアノードに面し、他方はスタック中の隣接する電池上のカソードに面しており、隣接する電池間に電流を伝導する。バイポーラ板は、作用表面上の、ガス分配のための流路とともに形成される。バイポーラ板は、カソードに接して位置するため、電池からの水の除去や電池内の水の移動にも影響を与える。

燃料電池を有効に作動させるために、液体が流路へ蓄積することを有効に妨害する必要性が存在している。

１つの態様では、本発明は、流路を有する表面を有する燃料電池の電気伝導性要素、特にバイポーラ板であって、流路の少なくとも一部が永続的に親水性であるポリマーコーティングを有する要素を提供する。ポリマーコーティングは、バイポーラ板に化学結合している。“親水性であるポリマーコーティング”は、ウィルヘルミー板法を用いて測定された水についての動的接触角が、前進及び後退接触角の両方について４５°又はそれ未満であり、又は静滴法での水の接触角が４５°又はそれ未満であり、又はその両方である。

別の態様では、本発明は、電気伝導性要素、例えば、バイポーラ板により分離されている、電気的に連続した多数のＭＥＡを含有する燃料電池であって、永続的に親水性であるポリマーコーティングが、膜電極複合体のカソードに隣接する面の流路の少なくとも一部に化学結合している燃料電池を提供する。親水性ポリマーコーティングは、親水性反応生成物を燃料電池から除去するのを促進する。親水性ポリマーコーティングは、反応生成物による電気伝導性要素の腐食を阻止するために用いることもできる。

別の側面では、本発明は、電気伝導性要素上に永続的に親水性であるポリマーコーティングを施す方法であって、親水性であるエチレン性不飽和モノマーを含んでなるモノマー混合物を電気伝導性要素に施し、その施したモノマーにプラズマ誘導重合を施す方法を提供する。１つの態様では、バイポーラＰＥＭ燃料電池は、記載の通りに調製された永続的に親水性であるポリマーコーティングを有する電気伝導性板により互いに分離されている、多数のＭＥＡをともに直列に積み重ねることにより製造される。重合を誘導するプラズマも、コーティングを伝導性要素へと化学結合させる。

本発明のさらなる適用可能な領域は、以下に示される詳細な説明により明白となるだろう。詳細な説明と特定の例は、本発明の好ましい態様を示唆するが、それらは例示の目的のみを意図しており、本発明の範囲を限定することを意図しないことが理解されるべきである。

値に適用される“約”は、計算又は測定が、その値において軽微な不正確さを有すること（正確な値にほぼ等しいこと；その値に近似すること又は合理的に近いこと；ほとんどその値であること）ができることを示している。“約”により与えられる不正確さが、なんらかの理由で、当該技術分野で通常の意味を有するものとして理解されない場合は、本明細書中で用いられる“約”は、その値の５％までの可能な変動を示すものとする。

次の好ましい態様の説明は、ただ例示のためであり、本発明、その適用又は用途を、制限することを意図しない。
１つの側面では、本発明は、膜電極複合体（ＭＥＡ）を含むプロトン交換膜（ＰＥＭ）燃料電池における電気伝導性要素であって、その電気伝導性要素が、ＭＥＡの少なくとも１つの電極に隣接する面を有する要素を提供する。伝導性要素は、反応性ガスを電極へ分配し、燃料電池の電気化学反応から生産される水を除去するための流路を電極に隣接する面に含んでなる。１つの態様では、燃料は水素であり、酸化体は酸素（空気として供給されてもよい）である。流路は、化学結合された永続的に親水性であるポリマーコーティングを有しており、生成物である水の電池からの除去が促進されている。コーティングは、流路の少なくとも一部の上にあり、ＭＥＡ間のバイポーラ板のアノード側とカソード側の両方の上の流路の、ほとんど又は本質的に全ての上にあってもよい。親水性ポリマーコーティングは、ウィルヘルミー板法を用いて測定した水についての動的接触角が、前進及び後退接触角の両方について４５°又はそれ未満、好ましくは３０°又はそれ未満であり、又は、静滴法での水の接触角が４５°又はそれ未満、好ましくは３０°又はそれ未満であり、又は、その両方である。

一定の態様では、電気伝導性要素は、ＭＥＡのカソードに隣接する面を有する。伝導性要素は、酸素又は他の酸化体ガスをカソードへ分配するための流路をカソードに隣接する面に含んでなり、流路の少なくとも一部は、化学的に付着した（すなわち、流路表面に化学結合した）永続的に親水性であるポリマーコーティングを有しており、生成物である水の除去が促進されている。

本発明の理解を助けるために、燃料電池及びスタックの例を図１に示す。連結してスタックを形成する２つの個々のプロトン交換膜（ＰＥＭ）燃料電池は、一対の膜電極複合体（ＭＥＡ）４及び６と、電気伝導性の液体冷却されたバイポーラセパレータ板８により互いに分離されたガス拡散媒体３４、３６、３８、４０を有する。スタック内で直列に連結されていない個々の燃料電池は、単一の電気活性側面を有するセパレータ板８を有する。スタックでは、好ましいバイポーラセパレータ板８は、典型的に、スタック内に２つの電気活性側面２０、２１を有しており、各々の活性側面２０、２１は、それぞれ、分離されている反対側の電荷を有する別々のＭＥＡ４、６に面しており、そのことから、セパレータ板８は、いわゆる“バイポーラ”板と呼ばれる。図１の燃料電池スタックは、伝導性のバイポーラ板を有しているが、本発明は、単一燃料電池の伝導性板（“端部板”）にも等しく適用可能である。

ＭＥＡ４及び６とバイポーラ板８は、ステンレス鋼締め付け板１０、１２間、そして端部接触要素（end contact element）１４、１６間にともに積み重ねられる。端部接触要素１４及び１６、並びに、バイポーラ板８の作用面又は側面２０、２１の両方は、燃料と酸化体ガスをＭＥＡ４及び６に分配するための、活性面１８、１９、２０、２１、２２、及び２３上に形成された多数のチャネルを含有する。気体性燃料はＨ₂であってもよく、酸化体ガスは酸素（酸素含有空気として供給されてもよい）であってもよい。非伝導性ガスケット又はシール２６、２８、３０、３２、３３、及び３５は、燃料電池スタックの多くの要素間の密封と、電気的絶縁を提供する。気体透過性の伝導性拡散媒体３４、３６、３８、及び４０は、ＭＥＡ４及び６の電極面を押し付ける。標準的な作動状態中、スタックが圧縮されるとき、端部接触流れ分配要素１４、１６と、末端の集電板１０、１２との間に追加の層の伝導性媒体４３、４５が置かれ、その間に伝導性の経路を提供する。端部接触流れ分配要素１４、１６は、拡散媒体３４、４３及び４０、４５のそれぞれに押し付けられている。

酸素は、貯蔵タンク４６から、適切な供給配管４２を介して燃料電池スタックのカソード側に供給され、一方、水素は、貯蔵タンク４８から、適切な供給配管４４を介して燃料電池のアノード側に供給される。また、空気が周囲からカソード側に供給されてもよく、水素がメタノール、メタン、又はガソリン改質器等からアノード側に供給されてもよい。ＭＥＡのＨ₂側とＯ₂／空気側の両方のための排気配管４１も提供される。冷媒を、貯蔵エリア５２からバイポーラ板８と端部板１４、１６を通って出口配管５４から出るように循環させるために、さらなる配管５０が提供される。

燃料電池の作動中、アノード水素ガスは、２つのプロトン（Ｈ⁺）に分解し、かくして２つの電子が遊離する。プロトンは、ＭＥＡ４、６のコーティングを通過してカソード側へ移動する。カソード側に導入された酸素又は空気は、多孔性電極中に流れ込む。カソード内の触媒粒子は、プロトン（Ｈ⁺）と酸素（Ｏ₂）との反応を加速させ、電極内に水を形成する。多孔性カソード材料からのガスの流れは、水の生成にかかわらず、維持されなければならない。水での電極のフラッディングは、ＰＥＭ燃料電池へのガスの流れを妨げる。燃料電池の安定な作動を維持するために、水は有効に循環され、除去されなければならない。燃料電池に水が蓄積されると、燃料電池をフラッディングさせ、燃料電池の有効な作動を妨害する。本発明は、水を除去して燃料電池の安定な動作を維持することを促進するために流路表面上に親水性コーティングを提供する。すなわち、親水性コーティングにより、反応体ガスの流れを有意に妨害しない薄い水フィルムが形成されることにより、燃料電池がフラッディングを起こさずに作動できる。

図２は、図１のバイポーラ板８の作用表面２０の拡大部分の部分的な断面図を示す。半円形のチャネル構成は、例のみとしてここに含まれている。実際、この構成は、利用可能な製造方法を通じて合理的に得ることができるような、例えば、四角形、方形、三角形、又はそれらの変形であってもよい。バイポーラ板８の本体を形成する電気伝導性材料１３２には、チャネル（溝部）１３１とランド（丘部）１３４が記されている。ランド１３４は、電気伝導性連結で、ガス拡散媒体３６を押し付ける。チャネル１３１は、化学結合された永続的に親水性であるポリマーコーティング１３０でコーティングされ、電池からの生産物の除去が促進されている。

１つの態様では、永続的に親水性であるポリマーコーティングは、親水性基を有するエチレン性不飽和モノマーの重合により形成される。親水性基の例には、水酸基、炭酸基、酸性無水物基（水の存在下で酸性基へと加水分解するもの）、スルホン酸基、アミン基、アミド基、及び同様の極性を有する他の基が含まれるがこれらに限定されない。“（メタ）アクリレート”という用語は、本明細書では、アクリレート化合物とメタクリレート化合物の両方を言及するために用いられ、両方が含まれる。親水性基を有するエチレン性不飽和モノマーの例には、酢酸ビニルのようなビニルエステル（重合後に加水分解されてアルコール基になってもよい）；ヒドロキシエチルアクリレート、ヒドロキシエチルメタクリレート、ヒドロキシプロピルアクリレート、ヒドロキシプロピルメタクリレートのようなヒドロキシアルキル（メタ）アクリレートを含む水酸基モノマー；３〜５の炭素原子を含有するα，β−エチレン性不飽和モノカルボン酸、４〜６の炭素原子を含有するα，β−エチレン性不飽和ジカルボン酸、及びその無水物のような酸基のモノマー及び無水の官能基のモノマー；そして、アクリル酸、β−カルボキシエチルアクリレート、メタクリル酸、クロトン酸、マレイン酸又は無水マレイン酸、イタコン酸又は無水イタコン酸等のようなこれらのモノエステル；そして、スチレン−ｐ−スルホン酸、エチルメタクリレート−２−スルホン酸、及び２−アクリルアミド−２−メチルプロパンスルホン酸のようなスルホン酸基モノマー；アクリルアミド、メタクリルアミド、及びＮ−アルコキシアクリルアミドのようなアミド；２−ビニルピロリドン；そして、これらの組み合わせが含まれるが、これらに限定されない。

熱硬化性のポリマー／グラファイト複合体から形成されるバイポーラ板のような熱硬化性バイポーラ板表面の上にコーティングが施されるとき、そのコーティングは未架橋であることができる。熱可塑性のバイポーラ板上にコーティングが施されるときは、永続的に親水性であるポリマーコーティングは、親水性基を有するエチレン性不飽和モノマーと、多数の重合可能なエチレン性不飽和基を有する架橋化モノマーの重合により形成されてもよい。多数のエチレン性不飽和基を有する架橋化モノマーの例には、アルキレングリコールジ（メタ）アクリレートのようなポリオールの（メタ）アクリレートエステル；そして、エチレングリコールジ（メタ）アクリレート、ジエチレングリコールジ（メタ）アクリレート、トリエチレングリコールジ（メタ）アクリレート、ポリエチレングリコールジ（メタ）アクリレート、ブチレングリコールジ（メタ）アクリレート、１，６−ヘキサンジオール（メタ）アクリレート、及びネオペンチルグリコールジ（メタ）アクリレートのようなポリアルキレングリコールジ（メタ）アクリレート；トリメチロールプロパントリ（メタ）アクリレート、テトラメチロールメタンテトラ（メタ）アクリレート、ペンタエリスリトールテトラ（メタ）アクリレート、ジペンタエリスリトールペンタ（メタ）アクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ（メタ）アクリレート、アリルメタクリレート、ジアリルフタレート、ジアリルテレフタレート、ジビニルベンゼン、及びこれらの組み合わせが含まれるが、これらに限定されない。

親水性モノマーと架橋化モノマーは、本発明に従った永続的に親水性であるポリマーコーティングを提供するために選択され割り当てられる。一定の態様では、親水性モノマーと架橋化モノマーの相対量は、約０〜１００重量部の架橋化モノマーに対して約０〜約１００重量部の親水性モノマーであり、好ましくは、約１〜５０重量部の架橋化モノマーに対して約５０〜約９９重量部の親水性モノマーであり、より好ましくは、約５〜３０重量部の架橋化モノマーに対して約７０〜約９５重量部の親水性モノマーである。

電池からの水の除去を促進するため、架橋されたコーティングが十分に親水性である限り、小量の他のモノマーが親水性モノマーや架橋化モノマーとともに重合されてもよい。適するコモノマーの例には、アクリル酸、メタクリル酸、及びクロトン酸のような３〜５の炭素原子を含有するα，β−エチレン性不飽和モノカルボン酸のエステル、そして４〜６の炭素原子を含有するα，β−エチレン性不飽和ジカルボン酸のジエステル；ビニルエステル、ビニルエーテル、ビニルケトン、及び、芳香族又はヘテロ環脂肪族ビニル化合物が含まれるが、これらに限定されない。適するエステルの代表的な例には、プロピル、イソプロピル、ｎ−ブチル、イソブチル、tert-ブチル、ヘキシル、２−エチルヘキシル、ドデシル、シクロヘキシル、２−tert−ブチル及び４−tert−ブチルシクロヘキシルのようなアルキル置換シクロヘキシル、アルカノール置換シクロヘキシル、４−シクロヘキシル−１−ブチル、及び３，３，５，５−テトラメチルシクロヘキシルのような２０までの炭素原子を含有する飽和脂肪族アルコールとの反応から得られるエステル類；イソボルニル、ラウリル、及びステアリルアクリレート、メタクリレート；そして、クロトン酸、リンゴ酸、マレイン酸、及びイタコン酸ジメチル、ジエチル、及びジプロピル、そしてマレイン酸メチル、エチルのような混合エステルのような不飽和ジカルボン酸のジエステルが含まれるが、これらに限定されない。共重合可能なビニルモノマーの代表的な例には、プロピオン酸ビニル、ビニルエチルエーテルのようなビニルエーテル、ビニル及びビニリデンハライド、そしてビニルエチルケトンが含まれるが、これらに限定されない。芳香族又はヘテロ環脂肪族ビニル化合物の代表的な例には、スチレン、α−メチルスチレン、ビニルトルエン、及びtert−ブチルスチレンのような化合物が含まれるが、これらに限定されない。コモノマーは、あらゆる組み合わせで用いてもよい。

モノマー混合物は、燃料電池の電気伝導性板（バイポーラ板又は端部板）の流路の少なくとも一部に適用される。モノマー混合物は、溶媒で希釈されてもよい。適する溶媒には、エステル、アルコール、ケトン、及び炭化水素が含まれるが、これらに限定されない。詳しい例には、酢酸エチル、酢酸メチル、酢酸ブチル、メタノール、エタノール、イソプロパノール、ブタノール、イソブタノール、tert−ブタノール、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソプロピルケトン、トルエン、及びこれらの組み合わせが含まれるが、これらに限定されない。モノマー混合物は、望ましい適用技術のため適切な濃度へと溶媒で希釈されてもよく、適用及び重合後の望ましいコーティングの厚さを得ることができる。溶媒は、自然蒸発、対流熱の適用、赤外線ヒーター、又は他のそのような手段により、重合前にコーティング層から蒸発させてもよい。

モノマー混合物は、例えば、スピンコーティング、スプレー、浸漬、ブラシ、溶液キャスト、又はスクリーン印刷により、板の表面上のコーティング層に施されてもよい。コーティングは、流体が流路を通じて流れる領域上の液体の蓄積を、コーティングされていない領域に比べて減少させる。施されたモノマー混合物は、プラズマを用いることにより重合されて、同時にコーティング層が板表面に化学結合される。プラズマは、静磁場におけるプラズマ電子の自然共鳴周波数にカップリングするラジオ周波数（ｒｆ）場か又はマイクロ波エネルギーにより望ましくは生産される。約５０ｍｔｏｒｒ〜約５ｔｏｒｒの間の気圧で、電位を適用することにより低温プラズマを得てもよい。電極は、外部又は内部平衡平面電極であってもよい。プラズマの維持する際に用いられる残りのガスは、例えば、水素、メタン、窒素、酸素、又は、ヘリウム又はアルゴンのような希ガスであってもよい。高エネルギー放電（energetic discharge）環境は、基底状態及び励起状態において、気体分子を、電子、イオン、原子、フリーラジカル、及び分子へと分解するのに十分である。相互作用の最終的な効果は、モノマーの重合と、板の表面への化学結合をさせることである。

コーティングは、流路における流体の移動を促進するのに効果的なあらゆる厚さで施されてよいが、好ましくは、フィルムは約５０〜約５００ｎｍであり、より好ましくは約１００〜約２００ｎｍである。コーティングが流路のランド上に施される方法により施されるならば、電流がコーティングを通じて流れることができるようにコーティングを十分に薄くしてもよい。また、ランド上に施されるモノマー混合物は、重合前に例えばドクターブレードで除去されてもよく、重合後にランドからはがされてもよい。

コーティングされたバイポーラ板は、統合された水管理を提供する電気化学的燃料電池のセパレータ複合体に用いられる。そのような水管理機能には：燃料電池の電気化学反応の生産物として水が生成される、燃料電池のカソード側の湿潤エリアから水を移動させること；反応体ガス蒸気からの水の凝結の結果物として、又は、ＭＥＡを通過する、生成物である水の輸送により水が存在する、燃料電池のアノード側の湿潤領域から水を移動させること；流体の蓄積を低減させることにより、流路のあらゆるカーブ又は曲がり部での水の蓄積を妨害すること；そして、カソード側に沿った比較的乾燥しているいずれかのエリアへの水の内部移動を、より完全に可能とすることが含まれるが、これらに限定されない。コーティングは、流体が流路を通じて流れるとき、コーティングされていない場合の流路での液体の蓄積の程度に比べて、液体の蓄積を減少させる。

実施例１．化学結合された永続的に親水性であるポリマーコーティングを有するバイポーラ板
８０重量部のポリ（エチレングリコール）アクリレートと２０重量部のポリ（エチレングリコール）ジアクリレートの混合物を５００重量部のアセトンで希釈してモノマー溶液を形成する。そのモノマー溶液を、各々の面中に形成された流路を有するカーボン複合体バイポーラ板の面の上に、スピンコートによりコーティング層に適用する。適用した溶液を風乾させておき、次いで、コーティング層を、マイクロ波プラズマ（８００ワット、チャンバー圧力３３Ｐａ）に曝す。アルゴンを２９９ｎｌ／分の流速で１２０秒間チャンバー中に通過させる。次いで、コーティング層を完全に重合し、複合体表面へと強く結着させる。そのコーティングされた表面は、２０度未満の水についての接触角を有している。接触角は、コーティングが、乾燥、熱風（９０℃）、又は沸騰水にかけられても変化しない。

実施例２．化学結合された永続的に親水性であるポリマーコーティングを有するバイポーラ板
コーティング層を、今回は、３０ｍｌ／分の窒素流速下、１００ワットの前進電力（forward power）及び５ワットの反射電力で、１２０秒間ラジオ周波数（ｒｆ）プラズマ（１３．６５ＭＨｚで操作）に曝すことを除いては、実施例１を繰り返す。次いで、コーティング層を完全に重合し、複合体表面へと強く結着させる。そのコーティングされた表面は、２０度未満の水についての接触角を有している。

本発明の説明は、性質を例示するのみであり、かくして、本発明の要点から外れない変形は本発明の範囲内であることが意図される。そのような変形は、本発明の精神及び範囲から外れているとみなされるべきではない。

図１は、液体で冷却されたプロトン交換膜燃料スタックの、例示的な等距離分解図であり、スタックにおいてただ２つの電池のみを示す。 図２は、図１のバイポーラ板の拡大部分の部分的な断面図である。

符号の説明

４、６・・・膜電極複合体（ＭＥＡ）
８・・・バイポーラ板
１０、１２・・・集電板
１４、１６・・・端部接触要素
１８、１９、２０、２１、２２、２３・・・電気活性面
２６、２８、３０、３２、３３、３５・・・ガスケット又はシール
３４、３６、３８、４０・・・ガス拡散媒体
４１・・・排気配管
４２、４４・・・供給配管
４３、４５・・・伝導性媒体
４６、４８・・・貯蔵タンク
５０・・・配管
５２・・・貯蔵エリア
５４・・・出口配管
１３０・・・永続的に親水性であるポリマーコーティング
１３１・・・チャネル
１３２・・・電気伝導性材料
１３４・・・ランド

Claims (20)

1. 燃料電池の電気伝導性要素であって、流路を含んでなるポリマー表面を含んでなり、該流路の少なくとも一部が、該ポリマー表面にグラフトされた永続的に親水性であるポリマーコーティングを有する電気伝導性要素。
2. 該要素が、２つの表面含んでなるバイポーラ板であり、その各々が流路を含んでなる、請求項１に記載の電気伝導性要素。
3. 該コーティングが、該コーティングのプラズマ重合中に該表面にグラフトされる、請求項２に記載の電気伝導性要素。
4. 該バイポーラ板が、ポリマー／グラファイト複合体を含んでなる、請求項２に記載の電気伝導性要素。
5. 該ポリマーコーティングが、水酸基、酸基、及びアミン基の少なくとも１つを含んでなる、請求項１に記載の電気伝導性要素。
6. 該ポリマーコーティングが架橋されている、請求項１に記載の電気伝導性要素。
7. 該流路がランドとチャネルを有し、さらに、該ランドがコーティングを有しない、請求項１に記載の電気伝導性要素。
8. 該流路がランドとチャネルを有し、さらに、電流が該ランド上のコーティングを通じて流れる、請求項１に記載の電気伝導性要素。
9. 該永続的に親水性であるポリマーコーティングが、前進及び後退接触角の両方について、３０°又はそれ未満の水についての動的接触角を有する、請求項１に記載の電気伝導性要素。
10. 燃料電池であって、電気伝導性要素により分離された電気的に直列の複数の膜電極複合体を含んでなり、該電気伝導性要素が、膜電極複合体の電極に隣接するポリマー面に流路を有し、該流路の少なくとも一部が、グラフトされている永続的に親水性であるポリマーコーティングを有する燃料電池。
11. 該コーティングが、該コーティングを有する該流路の部分において液体の蓄積を減少させる、請求項１０に記載の燃料電池。
12. 燃料電池の電気伝導性要素を製造する方法であって：
    ポリマー表面を有する電気伝導性要素を提供すること；
    親水性であるエチレン性不飽和モノマーを含んでなるモノマーの層を該電気伝導性要素の表面に施すこと；及び、
    該施されたモノマーの層をプラズマで重合することにより、該重合された層が該ポリマー表面にグラフトされること
    を含んでなる方法。
13. 該電気伝導性要素がバイポーラ板である、請求項１２に記載の方法。
14. 該親水性であるエチレン性不飽和モノマーが、水酸基モノマー、酸基モノマー、及びアミン基モノマーの少なくとも１つを含んでなる、請求項１２に記載の方法。
15. 該モノマーが架橋化モノマーをさらに含んでなり、さらに、該ポリマー表面が熱可塑性である、請求項１２に記載の方法。
16. 該架橋化モノマーが、アルキレングリコールジ（メタ）アクリレート及びポリアルキレングリコールジ（メタ）アクリレートの少なくとも１つを含んでなる、請求項１５に記載の方法。
17. 該親水性モノマーと架橋化モノマーの相対量が、約１〜５０重量部の架橋化モノマーに対して、約５０〜約９９重量部の親水性モノマーである、請求項１５に記載の方法。
18. 該プラズマが、マイクロ波又はラジオ周波数エネルギー発生器により生成される、請求項１２に記載の方法。
19. 該重合された層が、窒素及び希ガスの少なくとも１つ中で生成される、請求項１２に記載の方法。
20. 該重合された層が、前進及び後退接触角の両方について、３０°又はそれ未満の水についての動的接触角を有する、請求項１２に記載の方法。

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