JP2024039006A - 流路部材及び流路部材製造用基板 - Google Patents

Abstract

【課題】保水性及び／又は冷却効率に優れた流路部材と、当該流路部材を製造するために用いられる流路部材製造用基板と、ガスケットの密着性が高く、流体の漏洩を防止可能な流路部材を提供する。【解決手段】流路部材は、第１面及び前記第１面の反対側に位置する第２面を有する金属基材と、前記金属基材の前記第１面の面内における第１方向に延在する流路部とを備え、前記金属基材の前記第１面には、少なくとも前記流路部の外縁を取り囲む領域に粗面が形成されており、前記粗面の算術平均表面粗さＲａが、０．１μｍ～０．５μｍの範囲である。【選択図】図１

Description

本開示は、流路部材及び流路部材製造用基板に関する。

電気自動車、家庭用の小型発電システム等において固体高分子型燃料電池（Polymer Electrolyte Fuel Cell，ＰＥＦＣ）が用いられている。固体高分子型燃料電池は、膜電極複合体（Membrane-Electrode Assembly，ＭＥＡ）及びセパレータを有する燃料電池セルを複数個積層したスタック構造を有する。膜電極複合体は、一般に、固体高分子電解質膜の両面に触媒層及びガス拡散層（Gass Diffusion Layer，ＧＤＬ）をこの順で積層した構成を有する。セパレータは、ガス拡散層に接面して設けられており、反応ガス（アノード側セパレータにおいては水素等の燃料ガス、カソード側セパレータにおいては空気（又は酸素）等の酸化剤ガス）をガス拡散層に供給するとともに、集電を行うためのものであり、凹凸形状のガス流路を有する。セパレータの微細な凹凸形状は、一般に、微細凹凸成形金型を用いた金属薄板のプレス加工により形成される（特許文献１参照）。セパレータには、反応ガスの流路であるガス流路の他、冷媒流路や、反応ガスや冷媒等の流体を供給するための供給マニホールド孔、当該流体を排出するための排出マニホールド孔が形成されていることから、ガス流路、冷媒流路、供給マニホールド孔及び排出マニホールド孔の周囲には、流体の漏洩を防止するためのガスケットが設けられる。

特開２００８－２８２７２８号公報 特開２０１８－７３４９１号公報

固体高分子型燃料電池における発電効率は、固体高分子電解質膜における水分量に影響を受ける。固体高分子電解質膜が乾燥しているとイオン導電性が低下し、発電効率が損なわれてしまう。一方で、固体高分子型燃料電池における生成水が排出されないと、セパレータ流路を介して反応ガスの供給が滞り、発電効率が損なわれてしまう。そのため、生成水をセパレータの流路を介して十分に排出可能であり、かつ固体高分子電解質膜の乾燥に備えて保水可能なセパレータの提案が求められている。

固体高分子型燃料電池において、アノード側では、水素を水素イオン及び電子にする反応が行われる。水素イオンは固体高分子電解質膜中をカソード側に移動し、カソード側では酸素と水素イオン及び電子から水を生成する反応が行われる。ジュール熱や、カソードでの水生成反応による反応熱により、燃料電池が一定の温度範囲を超えて作動することを抑制するために、セパレータに冷媒（通常は冷却水）が流れる冷媒流路を形成し、当該冷媒により燃料電池を冷却している。固体高分子型燃料電池において、冷媒による冷却効率をより向上させることが求められている。

上記ガスケットのセパレータに対する密着性が低いと、反応ガスや冷媒等の流体が漏洩してしまうという問題が生じる。特に、固体高分子型燃料電池において、その運転中には運転及び停止が頻繁に繰り返されることがあり、化学反応により生じる熱によってガスケットの収縮膨張が頻繁に起こり得るため、ガスケットの密着性を効果的に向上させ得る技術に対する要望が高まっている。

上記課題に鑑み、本開示は、保水性及び／又は冷却効率に優れた流路部材、並びに当該流路部材を製造するために用いられる流路部材製造用基板を提供することを目的とする。また、本開示は、ガスケットの密着性が高く、流体の漏洩を防止可能な流路部材を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本開示の一実施形態として、第１面及び前記第１面の反対側に位置する第２面を有する金属基材と、前記金属基材の前記第１面の面内における第１方向に延在する流路部とを備え、前記金属基材の前記第１面には、少なくとも前記流路部の外縁を取り囲む領域に粗面が形成されており、前記粗面の算術平均表面粗さＲａが、０．１μｍ～０．５μｍの範囲である流路部材が提供される。

本開示の一実施形態として、第１面及び前記第１面の反対側に位置する第２面を有する金属基材と、前記金属基材の前記第１面の面内における第１方向に延在する流路部とを備え、前記金属基材の前記第１面には、少なくとも前記流路部の外縁を取り囲む領域に、前記金属基材の厚さ方向に貫通する貫通孔部が形成されており、前記金属基材の前記第１面側における前記貫通孔部の開口部の開口寸法が、前記金属基材の厚さの１／２以上である流路部材が提供される。

本開示の一実施形態として、第１面及び前記第１面の反対側に位置する第２面を有する金属基材と、前記金属基材の前記第１面の面内における第１方向に延在する流路部とを備え、前記金属基材の前記第１面には、少なくとも前記流路部の外縁を取り囲む領域に微細凹部が形成されており、前記微細凹部の開口部の開口寸法が、前記金属基材の厚さの１／４未満である流路部材が提供される。

本開示の一実施形態として、基板を屈曲させることで形成され、所定の方向に延在する凹部及び凸部が交互に並列してなる流路部材であって、前記凹部及び前記凸部の角部のうちの少なくとも一部に溝部が形成されており、前記溝部の形状は、前記溝部の開口幅よりも前記溝部内における最大幅が大きい形状である流路部材が提供される。

本開示の一実施形態として、交互に並列し、所定の方向に延在する凹部及び凸部を有する流路部材を製造するために用いられる基板であって、第１面及び前記第１面の反対側に位置する第２面を有する基材と、前記第１面及び／又は前記第２面に形成された溝部とを備え、前記溝部は、前記流路部材の前記凹部及び前記凸部の角部のうちの少なくとも一部に対応する位置に形成されている流路部材製造用基板が提供される。

本開示によれば、保水性及び／又は冷却効率に優れた流路部材、並びに当該流路部材を製造するために用いられる流路部材製造用基板、ガスケットの密着性が高く、流体の漏洩を防止可能な流路部材を提供することができる。

図１は、本開示の実施の形態に係る流路部材であって、燃料電池セルのアノード側に設けられる流路部材の概略構成を示す平面図である。 図２は、本開示の実施の形態に係る流路部材であって、燃料電池セルのカソード側に設けられる流路部材の概略構成を示す平面図である。 図３は、本開示の実施の形態に係る流路部材の概略構成を示す、図１におけるＡ－Ａ線部分拡大切断端面図である。 図４Ａは、本開示の実施の形態における粗面の概略構成を示す部分拡大切断端面図である。 図４Ｂは、本開示の実施の形態における凹部の概略構成を示す部分拡大切断端面図である。 図４Ｃは、本開示の実施の形態における貫通孔部の一態様の概略構成を示す部分拡大切断端面図である。 図４Ｄは、本開示の実施の形態における貫通孔部の他の態様の概略構成を示す部分拡大切断端面図である。 図４Ｅは、本開示の実施の形態における微細凹部の概略構成を示す部分拡大切断端面図である。 図４Ｆは、本開示の実施の形態における粗面及び凹部の組合せの概略構成を示す部分拡大切断端面図である。 図４Ｇは、本開示の実施の形態における粗面及び貫通孔部の組合せの一態様の概略構成を示す部分拡大切断端面図である。 図４Ｈは、本開示の実施の形態における粗面及び貫通孔部の組合せの他の態様の概略構成を示す部分拡大切断端面図である。 図４Ｉは、本開示の実施の形態における粗面及び微細凹部の組合せの概略構成を示す部分拡大切断端面図である。 図５Ａは、本開示の実施の形態に係る流路部材の製造方法の一工程を説明するための部分拡大切断端面図である。 図５Ｂは、本開示の実施の形態に係る流路部材の製造方法の一工程であって、図５Ａに続く工程を説明するための部分拡大切断端面図である。 図５Ｃは、本開示の実施の形態に係る流路部材の製造方法の一工程であって、図５Ｂに続く工程を説明するための部分拡大切断端面図である。 図５Ｄは、本開示の実施の形態に係る流路部材の製造方法の一工程であって、図５Ｃに続く工程を説明するための平面図である。 図５Ｅは、本開示の実施の形態に係る流路部材の製造方法の一工程であって、図５Ｄに続く工程を説明するための部分拡大切断端面図である。 図６は、本開示の実施の形態における燃料電池セルの概略構成を示す切断端面図である。 図７は、本開示の実施の形態における燃料電池セルの膜電極複合体、ガスケット及び流路部材の積層状態を説明するための分解斜視図である。 図８は、本開示の実施の形態に係る燃料電池用流路部材製造用基板の第１態様の概略構成を示す部分切断端面図である。 図９は、本開示の実施の形態に係る燃料電池用流路部材製造用基板の第２態様の概略構成を示す部分切断端面図である。 図１０は、本開示の実施の形態に係る燃料電池用流路部材製造用基板の第３態様の概略構成を示す部分切断端面図である。 図１１は、本開示の実施の形態に係る燃料電池用流路部材製造用基板の第４態様の概略構成を示す部分切断端面図である。 図１２は、本開示の実施の形態に係る燃料電池用流路部材製造用基板の第５態様の概略構成を示す部分切断端面図である。 図１３は、本開示の実施の形態に係る燃料電池用流路部材製造用基板の他の態様の概略構成を示す斜視図である。 図１４Ａは、本開示の実施の形態に係る燃料電池用流路部材製造用基板の製造方法の一工程を示す切断端面図である。 図１４Ｂは、本開示の実施の形態に係る燃料電池用流路部材製造用基板の製造方法の一工程であって、図１４Ａに示す工程に続く工程を示す切断端面図である。 図１４Ｃは、本開示の実施の形態に係る燃料電池用流路部材製造用基板の製造方法の一工程であって、図１４Ｂに示す工程に続く工程を示す切断端面図である。 図１４Ｄは、本開示の実施の形態に係る燃料電池用流路部材製造用基板の製造方法の一工程であって、図１４Ｃに示す工程に続く工程を示す切断端面図である。 図１５は、本開示の実施の形態における燃料電池用流路部材であって、図８に示す燃料電池用流路部材製造用基板から製造された燃料電池用流路部材の概略構成を示す部分切断端面図である。 図１６は、本開示の実施の形態における燃料電池用流路部材であって、図９に示す燃料電池用流路部材製造用基板から製造された燃料電池用流路部材の概略構成を示す部分切断端面図である。 図１７は、本開示の実施の形態における燃料電池用流路部材であって、図１０に示す燃料電池用流路部材製造用基板から製造された燃料電池用流路部材の概略構成を示す部分切断端面図である。 図１８は、本開示の実施の形態における燃料電池用流路部材であって、図１１に示す燃料電池用流路部材製造用基板から製造された燃料電池用流路部材の概略構成を示す部分切断端面図である。 図１９は、本開示の実施の形態における燃料電池用流路部材であって、図１２に示す燃料電池用流路部材製造用基板から製造された燃料電池用流路部材の概略構成を示す部分切断端面図である。 図２０は、本開示の実施の形態における燃料電池用流路部材であって、図１３に示す燃料電池用流路部材製造用基板から製造された燃料電池用流路部材の概略構成を示す斜視図である。 図２１Ａは、本開示の実施の形態における燃料電池用流路部材の溝部の概略構成を示す部分切断端面図である。 図２１Ｂは、本開示の実施の形態における燃料電池用流路部材の溝部の概略構成を示す部分切断端面図である。 図２２Ａは、本開示の実施の形態における燃料電池用流路部材の製造方法の一工程を示す切断端面図である。 図２２Ｂは、本開示の実施の形態における燃料電池用流路部材の製造方法の一工程であって、図２２Ａに示す工程に続く工程を示す切断端面図である。 図２３は、本開示の実施の形態における燃料電池セルの概略構成を示す断面図である。

本開示の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
当該図面においては、理解を容易にするために、各部の形状、縮尺、縦横の寸法比等を、実物から変更したり、誇張したりして示している場合がある。本明細書等において「～」を用いて表される数値範囲は、「～」の前後に記載される数値のそれぞれを下限値及び上限値として含む範囲であることを意味する。本明細書等において、「フィルム」、「シート」、「板」等の用語は、呼称の相違に基づいて相互に区別されない。例えば、「板」は、「シート」、「フィルム」と一般に呼ばれ得るような部材をも含む概念である。

本実施形態における態様１は、第１面及び前記第１面の反対側に位置する第２面を有する金属基材と、前記金属基材の前記第１面の面内における第１方向に延在する流路部とを備え、前記金属基材の前記第１面には、少なくとも前記流路部の外縁を取り囲む領域に粗面が形成されており、前記粗面の算術平均表面粗さＲａが、０．１μｍ～０．５μｍの範囲である流路部材である。

本実施形態における態様２は、上記態様１において、前記領域に形成されている凹部を有し、前記凹部の表面の少なくとも一部に前記粗面が形成されている流路部材である。

本実施形態における態様３は、上記態様２において、前記凹部の開口部の開口寸法が、前記金属基材の厚さの１／４～１／２の範囲である流路部材である。

本実施形態における態様４は、上記態様１～３のいずれかにおいて、前記領域に形成されている、前記金属基材の厚さ方向に貫通する貫通孔部を含み、前記貫通孔部の側面部の少なくとも一部に前記粗面が形成されている流路部材である。

本実施形態における態様５は、上記態様１～４のいずれかにおいて、前記領域に形成されている微細凹部を有し、前記微細凹部の開口部の開口寸法が、前記金属基材の厚さの１／４未満であり、前記微細凹部の表面の少なくとも一部に前記粗面が形成されている流路部材である。

本実施形態における態様６は、上記態様１～５のいずれかにおいて、前記金属基材には、前記流路部に流体を供給する供給マニホールド孔及び前記流路部から流体を排出する排出マニホールド孔が形成されており、前記領域は、前記流路部の外縁と、前記供給マニホールド孔及び前記排出マニホールド孔のそれぞれの外縁とを取り囲む領域である流路部材である。

本実施形態における態様７は、第１面及び前記第１面の反対側に位置する第２面を有する金属基材と、前記金属基材の前記第１面の面内における第１方向に延在する流路部とを備え、前記金属基材の前記第１面には、少なくとも前記流路部の外縁を取り囲む領域に、前記金属基材の厚さ方向に貫通する貫通孔部が形成されており、前記金属基材の前記第１面側における前記貫通孔部の開口部の開口寸法が、前記金属基材の厚さの１／２以上である流路部材である。

本実施形態における態様８は、上記態様７において、前記金属基材の前記第１面側における前記貫通孔部の開口部の開口寸法は、前記金属基材の厚さ以上である流路部材である。

本実施形態における態様９は、上記態様７又は態様８において、前記貫通孔部の側面部の少なくとも一部に粗面が形成されている流路部材である。

本実施形態における態様１０は、上記態様７～９のいずれかにおいて、前記領域に形成されている凹部を有し、前記凹部の開口部の開口寸法が、前記金属基材の厚さの１／４～１／２の範囲である流路部材である。

本実施形態における態様１１は、上記態様７～１０のいずれかにおいて、前記領域に形成されている微細凹部を有し、前記微細凹部の開口部の開口寸法が、前記金属基材の厚さの１／４未満である流路部材である。

本実施形態における態様１２は、上記態様７～１１のいずれかにおいて、前記金属基材には、前記流路部に流体を供給する供給マニホールド孔及び前記流路部から流体を排出する排出マニホールド孔が形成されており、前記領域は、前記流路部の外縁と、前記供給マニホールド孔及び前記排出マニホールド孔のそれぞれの外縁とを取り囲む領域である流路部材である。

本実施形態における態様１３は、第１面及び前記第１面の反対側に位置する第２面を有する金属基材と、前記金属基材の前記第１面の面内における第１方向に延在する流路部とを備え、前記金属基材の前記第１面には、少なくとも前記流路部の外縁を取り囲む領域に微細凹部が形成されており、前記微細凹部の開口部の開口寸法が、前記金属基材の厚さの１／４未満である流路部材である。

本実施形態における態様１４は、上記態様１３において、前記微細凹部の表面の少なくとも一部に粗面が形成されている流路部材である。

本実施形態における態様１５は、上記態様１３又は態様１４において、前記領域に形成されている、前記金属基材の厚さ方向に貫通する貫通孔部を有する流路部材である。

本実施形態における態様１６は、上記態様１３～１５のいずれかにおいて、前記領域に形成されている凹部を有し、前記凹部の開口部の開口寸法が、前記金属基材の厚さの１／４～１／２の範囲である流路部材である。

本実施形態における態様１７は、上記態様１３～１６のいずれかにおいて、前記金属基材には、前記流路部に流体を供給する供給マニホールド孔及び前記流路部から流体を排出する排出マニホールド孔が形成されており、前記領域は、前記流路部の外縁と、前記供給マニホールド孔及び前記排出マニホールド孔のそれぞれの外縁とを取り囲む領域である流路部材である。

本実施形態における態様１８は、基板を屈曲させることで形成され、所定の方向に延在する凹部及び凸部が交互に並列してなる流路部材であって、前記凹部及び前記凸部の角部のうちの少なくとも一部に溝部が形成されており、前記溝部の形状は、前記溝部の開口幅よりも前記溝部内における最大幅が大きい形状である流路部材である。

本実施形態における態様１９は、上記態様１８において、前記溝部は、前記凹部及び前記凸部の前記角部の内側の少なくとも一部に形成されている流路部材である。

本実施形態における態様２０は、上記態様１８又は１９において、前記溝部は、前記凹部及び前記凸部の前記角部の外側の少なくとも一部に形成されている流路部材である。

本実施形態における態様２１は、上記態様１８～２０のいずれかにおいて、前記溝部は、前記凹部及び前記凸部の前記角部の内側の少なくとも一部と前記角部の外側の少なくとも一部とに形成されている流路部材である。

本実施形態における態様２２は、上記態様１８～２１のいずれかにおいて、前記凹部及び前記凸部は、それぞれ、第１平面と前記第１平面の反対側に位置する第２平面とを含み、前記溝部は、前記凹部及び前記凸部の前記第１平面及び前記第２平面のうちの少なくとも一部に形成されている流路部材である。

本実施形態における態様２３は、上記態様１８～２２のいずれかにおいて、前記溝部は、前記流路部材の一方側及び他方側に形成されており、前記一方側に形成されている前記溝部と、前記他方側に形成されている前記溝部とは、互いに向かい合う位置に形成されている流路部材である。

本実施形態における態様２４は、交互に並列し、所定の方向に延在する凹部及び凸部を有する流路部材を製造するために用いられる基板であって、第１面及び前記第１面の反対側に位置する第２面を有する基材と、前記第１面及び／又は前記第２面に形成された溝部とを備え、前記溝部は、前記流路部材の前記凹部及び前記凸部の角部のうちの少なくとも一部に対応する位置に形成されている流路部材製造用基板である。

本実施形態に係る流路部材１は、第１面２Ａ及び第１面２Ａの反対側に位置する第２面２Ｂを有する金属基材２と、金属基材２の第１面２Ａの面内における第１方向Ｄ１に延在する流路部３とを備える。

金属基材２を構成する材料としては、特に限定されるものではなく、例えば、オーステナイト系ステンレス、チタン、アルミニウム等の金属材料等であればよい。これらの材料により構成される金属基材２の表面（全面）に金層、銀層、ニッケル合金層、カーボン層、白金等の貴金属層、導電材料を含有する樹脂層等の電気めっき層、蒸着層、電着層等（図示省略）が膜厚５ｎｍ～３０ｎｍ程度で設けられていてもよい。上記層が設けられていることで、本実施形態に係る流路部材１の耐食性を向上させることができるとともに、当該流路部材１を有する燃料電池セル１０（図６参照）のガス拡散層１５，１６との接触抵抗をより低減することができる。

金属基材２の厚さＴ_２（図３参照）は、本実施形態に係る流路部材１を有する燃料電池セル１０（図６参照）の厚さに対する要求や仕様等に応じて適宜設定されればよいが、例えば、０．０５ｍｍ～１．００ｍｍ程度であればよい。

金属基材２の第１面２Ａに設けられている流路部３は、第１方向Ｄ１に延在し、第１方向Ｄ１に直交する第２方向Ｄ２に沿って並列する複数の溝部３１を有する。金属基材２の第１面２Ａ側からの平面視における流路部３（溝部３１）のピッチＰ_３は、特に限定されるものではないが、例えば、０．２ｍｍ～３．０ｍｍ程度であればよい。なお、流路部３（溝部３１）のピッチＰ_３は、金属基材２の第１面２Ａ側からの平面視において、一の溝部３１の第２方向Ｄ２（幅方向）における中心とそれに隣接する他の溝部３１の第２方向Ｄ２（幅方向）における中心との間の長さであって、第２方向Ｄ２（幅方向）に平行な長さを意味する。

金属基材２には、流路部３に流体を供給するための供給マニホールド孔４と、流路部３から流体を排出するための排出マニホールド孔５とが形成されている。供給マニホールド孔４は、第１方向Ｄ１における金属基材２の一端部に形成され、排出マニホールド孔５は、第１方向Ｄ１における金属基材２の他端部に形成されている。

供給マニホールド孔４は、燃料ガス供給マニホールド孔４１、酸化剤ガス供給マニホールド孔４２及び冷媒供給マニホールド孔４３を含む。排出マニホールド孔５は、燃料ガス排出マニホールド孔５１、酸化剤ガス排出マニホールド孔５２及び冷媒排出マニホールド孔５３を含む。本実施形態においては、供給マニホールド孔４は、酸化剤供給マニホールド孔４２、燃料ガス供給マニホールド孔４１、冷媒供給マニホールド孔４３の順に第２方向Ｄ２に沿って並列し、排出マニホールド孔５は、冷媒排出マニホールド孔５３、燃料ガス排出マニホールド孔５１、酸化剤ガス排出マニホールド孔５２の順に第２方向Ｄ２に沿って並列しているが、各マニホールド孔４１～４３，５１～５３の並列順は、この態様に限定されるものではない。

図１に示す流路部材１は、燃料電池セル１０（図６参照）においてアノード側に設けられる。当該燃料電池セル１０において、流路部材１の燃料ガス供給マニホールド孔４１を通じて当該流路部材１の第１面２Ａに設けられている流路部３に燃料ガスが供給され、燃料ガス排出マニホールド孔５１を通じて余剰の燃料ガスが排出される。また、当該流路部材１の冷媒供給マニホールド孔４３を通じて第２面２Ｂ側に冷媒が供給され、冷媒排出マニホールド孔５３を通じて当該冷媒が排出される。

図２に示す流路部材１は、燃料電池セル１０（図６参照）においてカソード側に設けられる。当該燃料電池セル１０において、流路部材１の酸化剤ガス供給マニホールド孔４２を通じて当該流路部材１の第１面２Ａに設けられている流路部３に酸化剤ガスが供給され、酸化剤ガス排出マニホールド孔５２を通じて余剰の酸化剤ガスが排出される。また、当該流路部材１の冷媒供給マニホールド孔４３を通じて第２面２Ｂ側に冷媒が供給され、冷媒排出マニホールド孔５３を通じて当該冷媒が排出される。

流路部材１の第１面２Ａの所定の領域６には、第１面２Ａが粗化された粗面６１（図４Ａ参照）、凹部６２（図４Ｂ参照）、貫通孔部６３（図４Ｃ及び図４Ｄ参照）、微細凹部６４（図４Ｅ参照）等が形成されている。図１に示す流路部材１において、粗面６１（図４Ａ参照）、凹部６２（図４Ｂ参照）、貫通孔部６３（図４Ｃ及び図４Ｄ参照）、微細凹部６４（図４Ｅ参照）等は、第１面２Ａに設けられている複数の流路部３の全体と燃料ガス供給マニホールド孔４１及び燃料ガス排出マニホールド孔５１との外縁を一体的に取り囲む第１領域６Ａと、酸化剤ガス供給マニホールド孔４２、冷媒供給マニホールド孔４３、酸化剤ガス排出マニホールド孔５２及び冷媒排出マニホールド孔５３のそれぞれの外縁を取り囲む第２領域６Ｂとに形成されている。第１領域６Ａ及び第２領域６Ｂは、燃料電池セル１０においてガスケット１９（図６及び図７参照）に当接する領域である。

上記領域６（第１領域６Ａ及び第２領域６Ｂ）には、例えば、粗面６１（図４Ａ参照）、凹部６２（図４Ｂ参照）、貫通孔部６３（図４Ｃ及び図４Ｄ参照）、微細凹部６４（図４Ｅ参照）等のうちの一種が形成されていてもよいし、二種以上が形成されていてもよい。例えば、凹部６２の表面の少なくとも一部に粗面６１が形成されていてもよいし（図４Ｆ参照）、微細凹部６４の表面の少なくとも一部や、貫通孔部６３の側面部６３１の少なくとも一部に粗面６１が形成されていてもよい（図４Ｇ～４Ｉ参照）。また、上記領域６には、凹部６２と貫通孔部６３とが形成されていてもよい。

上記領域６（第１領域６Ａ及び第２領域６Ｂ）に粗面６１が形成されていることで、ガスケット１９（図６及び図７参照）との間にアンカー効果を生じさせることができるため、ガスケット１９との密着性及び接着性を向上させることができる。また、当該アンカー効果により、燃料電池の運転及び停止の繰り返しに伴いガスケット１９の収縮膨張が頻繁に起こったとしても、流路部３を介してガス拡散層１５，１６に供給される燃料ガス、酸化剤ガスや、冷媒等の流体が燃料電池セル１０（図６参照）から漏洩するのを効果的に防止することができる。

上記領域６（第１領域６Ａ及び第２領域６Ｂ）に凹部６２が形成されていることで、アンカー効果によるガスケット１９との密着性及び接着性の向上効果に加え、ガスケット１９を厚くすることができ、耐振動性を向上させることができる。また、燃料電池セル１０（図６参照）の組付作業時におけるガスケット１９の位置ずれ等が生じるのを抑制することもできる。さらに、上記領域６（第１領域６Ａ及び第２領域６Ｂ）に凹部６２が形成された被加工基板２０に、ファインブランキング加工により供給マニホールド孔４や排出マニホールド孔５を形成する場合において、板押えの突起を第２領域６Ｂの凹部６２に嵌め込んでファインブランキング加工を行うことができる。さらにまた、上記領域６（第１領域６Ａ及び第２領域６Ｂ）に凹部６２が形成されていることで、流路部材１の軽量化を図ることができる。

上記領域６（第１領域６Ａ及び第２領域６Ｂ）に貫通孔部６３が形成されていることで、ガスケット１９を厚くすることができ、耐振動性を向上させることができる。また、燃料電池セル１０（図６参照）の組付作業時におけるガスケット１９の位置ずれ等が生じるのを抑制することもできる。さらに、上記領域６（第１領域６Ａ及び第２領域６Ｂ）に貫通孔部６３が形成された被加工基板２０に、ファインブランキング加工により供給マニホールド孔４や排出マニホールド孔５を形成する場合において、板押えの突起を第２領域６Ｂの貫通孔部６３に嵌め込んでファインブランキング加工を行うことができる。さらにまた、上記領域６（第１領域６Ａ及び第２領域６Ｂ）に貫通孔部６３が形成されていることで、流路部材１の軽量化を図ることができる。また、貫通孔部６３を、燃料電池セル１０の組付作業時における位置合わせに利用することができる。

上記領域６（第１領域６Ａ及び第２領域６Ｂ）に微細凹部６４が形成されていることで、アンカー効果によるガスケット１９との密着性及び接着性の向上効果に加え、ガスケット１９を厚くすることができ、耐振動性を向上させることができる。また、上記領域６（第１領域６Ａ及び第２領域６Ｂ）に微細凹部６４が形成されていることで、流路部材１の軽量化を図ることができる。

上記領域６（第１領域６Ａ及び第２領域６Ｂ）に粗面６１（図４Ａ等を参照）が形成されている場合、当該粗面６１の算術平均粗さＲａは０．１μｍ～０．５μｍの範囲であり、好適には０．２μｍ～０．３５μｍの範囲である。当該粗面部６１の算術平均粗さＲａが上記範囲内であれば、ガスケット１９（図６及び図７参照）との密着性及び接着性を向上させることができ、流体の漏洩を効果的に防止することができる。また、当該粗面部６１の算術平均粗さＲａが０．５μｍを超えると、粗面部６１とガスケット１９との間に微細な空隙が形成されてしまい、ガスケット１９との密着性及び接着性を低下させるおそれがある。

上記領域６に凹部６２（図４Ｂ参照）が形成されている場合、凹部６２の開口部６２１の開口寸法Ｗ_６２１及び凹部６２の最大深さＤ_６２は、金属基材２の厚さＴ_２の１／４～１／２の範囲であればよい。凹部６２の開口部６２１の開口寸法Ｗ_６２１及び凹部６２の最大深さＤ_６２が上記範囲内であれば、アンカー効果によるガスケット１９との密着性及び接着性を効果的に向上させることができ、かつ流路部材１の強度を一定の範囲で保持することできる。

上記領域６に貫通孔部６３（図４Ｃ及び図４Ｄ参照）が形成されている場合、当該貫通孔部６３の側面部６３１は、金属基材２の厚さ方向に沿った断面視において、貫通孔部６３の幅方向中心から外側に向かう方向に凸の湾曲形状を有していてもよいし（図４Ｃ参照）、貫通孔部６３の幅方向中心に向かって突出する突出部６３２を有していてもよい（図４Ｄ参照）。なお、「貫通孔部６３の幅方向中心から外側に向かう方向に凸の湾曲形状」とは、側面部６３１の第１面２Ａ側端部（貫通孔部６３の開口縁部）と第２面２Ｂ側端部（貫通孔部６３の開口縁部）とを結ぶ直線を仮定したときに、側面部６３１の全体が当該直線よりも外側（貫通孔部６３の幅方向中心から見て外側）に位置することを意味する。側面部６３１が上記形状を有することで、貫通孔部６３とガスケット１９（図６及び図７参照）との密着性及び接着性を向上させ、流体の漏洩を効果的に防止することができる。図４Ｃに示す貫通孔部６３において、金属基材２の第１面２Ａ側における貫通孔部６３の開口部６３Ａの開口寸法Ｗ_６３Ａは金属基材２の厚さＴ_２以上であればよい。また、図４Ｄに示す貫通孔部６３において、金属基材２の第１面２Ａ側における貫通孔部６３の開口部６３Ａの開口寸法Ｗ_６３Ａは金属基材２の厚さＴ_２の１／２以上であればよい。なお、図４Ｃ及び図４Ｄに示す貫通孔部６３の開口部６３Ａの開口寸法Ｗ_６３Ａの上限値は、金属基材２の厚さＴ_２に応じて適宜設定され得る。

金属基材２の厚さ方向に沿った断面視において、第１面２Ａ上における貫通孔部６３の側面部６３１間の長さ（開口部６３Ａの開口寸法Ｗ_６３Ａ）を第１長さＬ_１とし、貫通孔部６３の側面部６３１間の最大長さを第２長さＬ_２とし、第２面２Ｂ上における貫通孔部６３の側面部６３１間の長さ（第２面２Ｂ側における貫通孔部６３の開口部６３Ｂの開口寸法Ｗ_６３Ｂ）を第３長さＬ_３とする。第１長さＬ_１、第２長さＬ_２及び第３長さＬ_３の関係は、第２長さＬ_２が第１長さＬ_１及び第３長さＬ_３よりも長い関係であってもよいし（図４Ｃ参照）、第２長さＬ_２が第１長さＬ_１及び第３長さＬ_３と同一であり、側面部６３１間に第２長さＬ_２よりも短い部分を有する関係であってもよい（図４Ｄ参照）。図４Ｃ及び図４Ｄに示す場合において、第１長さＬ_１は、第３長さＬ_３と実質的に同一であってもよいし、第３長さＬ_３よりも長くてもよいし、第３長さＬ_３よりも短くてもよい。第１長さＬ_１、第２長さＬ_２及び第３長さＬ_３は、金属基材２の厚さ方向に沿った断面視において第１面２Ａ及び第２面２Ｂと平行な方向における長さである。第２長さＬ_２が第１長さＬ_１及び第３長さＬ_３よりも長い場合（図４Ｃ参照）、第２長さＬ_２は、第１長さＬ_１及び第３長さＬ_３よりも０．０１ｍｍ～０．１０ｍｍ程度長ければよい。また、第１長さＬ_１が第３長さＬ_３よりも長い又は短い場合、第１長さＬ_１と第３長さＬ_３との差分は０．１ｍｍ～１．０ｍｍ程度であればよい。なお、第１長さＬ_１、第２長さＬ_２及び第３長さＬ_３は、例えば、０．０５ｍｍ～１．０５ｍｍの範囲内であればよい。

上記領域６に微細凹部６４（図４Ｅ参照）が形成されている場合、微細凹部６４の開口部６４１の開口寸法Ｗ_６４１及び微細凹部６４の最大深さＤ_６４は、金属基材２の厚さＴ_２の０．００ｍｍよりも大きく１／４未満であればよい。微細凹部６４の開口部６４１の開口寸法Ｗ_６４１及び微細凹部６４の最大深さＤ_６４が上記範囲内であれば、アンカー効果によるガスケット１９との密着性及び接着性を効果的に向上させることができ、かつ流路部材１の強度を一定の範囲で保持することできる。

上述した構成を有する流路部材１の製造方法について説明する。
まず、オーステナイト系ステンレス、チタン、アルミニウム等の金属材料等により構成される、第１面２０Ａ及びその反対側に位置する第２面２０Ｂを有する被加工基板２０を準備する（図５Ａ参照）。被加工基板２０は、供給マニホールド孔４及び排出マニホールド孔５がすでに形成されたものであってもよいし、それらが形成されていないものであってもよい。後者の被加工基板２０の場合、後述するように流路部３が形成された後に供給マニホールド孔４及び排出マニホールド孔５が形成されればよい。

そして、当該被加工基板２０の第１面２０Ａに形成される流路部３に対応する位置に開口３０Ａを有するレジストパターン３０を形成する（図５Ｂ参照）。レジストパターン３０の開口３０Ａの寸法は、流路部材１の流路部３の寸法に応じて適宜設定され得るものである。本実施形態においてはレジストパターン３０をマスクとしたウェットエッチング（ハーフエッチング）により流路部３を形成するため、開口３０Ａの寸法は、流路部３の寸法よりも小さく設定され得る。

次に、レジストパターン３０をマスクとして被加工基板２０にウェットエッチング処理を施すことで、被加工基板２０の第１面２０Ａに流路部３を形成し、その後レジストパターン３０を除去する（図５Ｃ参照）。ウェットエッチング処理の方法としては、特に限定されるものではなく、例えば、被加工基板２０の第１面２０Ａにエッチング液を吹き付けるスプレーエッチング法、被加工基板２０をエッチング液に浸漬させるディッピング法等が挙げられる。

流路部３が形成された被加工基板２０に供給マニホールド孔４及び排出マニホールド孔５が形成されている場合、流路部３、燃料ガス供給マニホールド孔４１及び燃料ガス排出マニホールド孔５１の外縁を一体的に取り囲む第１形成予定領域６０Ａと、酸化剤ガス供給マニホール孔ド４２、冷媒供給マニホールド孔４３、酸化剤ガス排出マニホールド孔５２及び冷媒排出マニホールド孔５３のそれぞれの外縁を取り囲む第２形成予定領域６０Ｂとを露出させる開口を有するマスクパターン４０を形成する（図５Ｄ参照）。第１形成予定領域６０Ａ及び第２形成予定領域６０Ｂは、粗面６１（図４Ａ参照）、凹部６２（図４Ｂ参照）、貫通孔部６３（図４Ｃ及び図４Ｄ参照）、微細凹部６４（図４Ｅ参照）等が形成される予定の領域であって、流路部材１（図１等を参照）の第１領域６Ａ及び第２領域６Ｂに相当する領域である。そして、当該マスクパターン４０を介して被加工基板２０にウェットエッチング処理を施すことで、第１形成予定領域６０Ａ及び第２形成予定領域６０Ｂに粗面６１（図４Ａ参照）、凹部６２（図４Ｂ参照）、貫通孔部６３（図４Ｃ及び図４Ｄ参照）、微細凹部６４（図４Ｅ参照）等を形成し、これにより流路部材１を製造することができる（図５Ｅ参照）。

一方で、流路部３が形成された被加工基板２０に供給マニホールド孔４及び排出マニホールド孔５が形成されていない場合、流路部３、並びに燃料ガス供給マニホールド孔４１及び燃料ガス排出マニホールド孔５１のそれぞれが形成される予定の領域の外縁を一体的に取り囲む第１形成予定領域６０Ａと、酸化剤ガス供給マニホールド孔４２、冷媒供給マニホールド孔４３、酸化剤ガス排出マニホールド孔５２及び冷媒排出マニホールド孔５３のそれぞれが形成される予定の領域の外縁を取り囲む第２形成予定領域６０Ｂとを露出させる開口を有するマスクパターン４０を形成する。第１形成予定領域６０Ａ及び第２形成予定領域６０Ｂは、粗面６１（図４Ａ参照）、凹部６２（図４Ｂ参照）、貫通孔部６３（図４Ｃ及び図４Ｄ参照）、微細凹部６４（図４Ｅ参照）等が形成される予定の領域であって、流路部材１（図１等を参照）の第１領域６Ａ及び第２領域６Ｂに相当する領域である。そして、当該マスクパターン４０を介して被加工基板２０にウェットエッチング処理を施すことで、第１形成予定領域６０Ａ及び第２形成予定領域６０Ｂに粗面６１（図４Ａ参照）、凹部６２（図４Ｂ参照）、貫通孔部６３（図４Ｃ及び図４Ｄ参照）、微細凹部６４（図４Ｅ参照）等を形成する。その後、供給マニホールド孔４及び排出マニホールド孔５に対応する開口を有するパターンをマスクとしたウェットエッチング処理を行うことで、供給マニホールド孔４及び排出マニホールド孔５を形成し、これにより流路部材１を製造することができる（図１参照）。

粗面６１（図４Ａ参照）、凹部６２（図４Ｂ参照）、貫通孔部６３（図４Ｃ及び図４Ｄ参照）、微細凹部６４（図４Ｅ参照）等を形成するためのウェットエッチング処理においては、それらの構造の種類に応じたエッチング条件（エッチング液の種類、エッチング液の温度、エッチング時間等）を設定すればよい。

続いて、本実施形態に係る流路部材１を用いた燃料電池セル１０について説明する。
本実施形態における燃料電池セル１０は、膜電極複合体１１と、膜電極複合体１１の両面に接面して設けられた流路部材１とを備える（図６参照）。燃料電池は、複数個の燃料電池セル１０が積層されたスタック構造を有する。

膜電極複合体１１は、固体高分子電解質膜１２と、固体高分子電解質膜１２の両面に順に積層された触媒層１３，１４及びガス拡散層１５，１６とを有する。固体高分子電解質膜１２の一方面に積層された触媒層１３及びガス拡散層１５が燃料極（水素極）１７を構成し、他方面に積層された触媒層１４及びガス拡散層１６が空気極（酸素極）１８を構成する。

固体高分子電解質膜１２は、例えば、基材上に水素イオン伝導性高分子電解質を含有する溶液を塗工し、乾燥することにより形成される。水素イオン伝導性高分子電解質膜としては、例えば、パーフルオロスルホン酸系のフッ素イオン交換樹脂、より具体的には、炭化水素系イオン交換膜のＣ－Ｈ結合をフッ素で置換したパーフルオロカーボンスルホン酸系ポリマー（ＰＦＳ系ポリマー）等が挙げられる。電気陰性度の高いフッ素原子を導入することで、化学的に安定し、スルホン酸基の解離度が高く、高いイオン伝導性が実現できる。このような水素イオン伝導性高分子電解質の具体例としては、デュポン社製の「Ｎａｆｉｏｎ」（登録商標）、旭硝子社製の「Ｆｌｅｍｉｏｎ」（登録商標）、旭化成社製の「Ａｃｉｐｌｅｘ」（登録商標）、ゴア（Ｇｏｒｅ）社製の「Ｇｏｒｅ Ｓｅｌｅｃｔ」（登録商標）等が挙げられる。水素イオン伝導性高分子電解質含有溶液中に含まれる水素イオン伝導性高分子電解質の濃度は、通常５～６０質量％程度、好ましくは２０～４０質量％程度である。なお、固体高分子電解質膜１２の膜厚は通常２０～２５０μｍ程度、好ましくは２０～８０μｍ程度である。また、上記の水素イオン伝導性高分子電解質膜以外には、アニオン導電性固高分子電解質膜や液状物質含浸膜も用いることができる。アニオン伝導性電解質膜としては炭化水素系樹脂又はフッ素系樹脂等が挙げられる。炭化水素系樹脂の具体例としては、旭化成社製のＡｃｉｐｌｅｘ（登録商標）Ａ２０１，２１１，２２１や、トクヤマ社製のネオセプタ（登録商標）ＡＭ－１，ＡＨＡ等が挙げられる。フッ素系樹脂の具体例としては、東ソー社製のトスフレックス（登録商標）ＩＥ－ＳＦ３４等が挙げられる。また、液状物質含浸膜としては、例えばポリベンゾイミダゾール（ＰＢＩ）が挙げられる。

触媒層１３，１４は、公知の白金含有の触媒層（カソード触媒層１３及びアノード触媒層１４）である。触媒層１３，１４は、触媒粒子を担持させた炭素粒子及び水素イオン伝導性高分子電解質を含有する。触媒粒子としては、例えば、白金、白金化合物等が挙げられる。白金化合物としては、例えば、ルテニウム、パラジウム、ニッケル、モリブデン、イリジウム、鉄等からなる群から選ばれる少なくとも１種の金属と白金との合金等が挙げられる。なお、通常は、カソード触媒層１３に含まれる触媒粒子は白金であり、アノード触媒層１４に含まれる触媒粒子は上記金属と白金との合金である。また、水素イオン伝導性高分子電解質としては、上述した固体高分子電解質膜１２に使用されるものと同じ材料を使用することができる。

ガス拡散層１５，１６としては、公知であり、燃料極１７、空気極１８を構成する各種のガス拡散層を使用でき、燃料ガス及び酸化剤ガスを効率よく触媒層１３，１４に供給するため、多孔質の導電性基材からなっている。多孔質の導電性基材としては、例えば、カーボンペーパー、カーボンクロス等が挙げられる。

流路部材１は、金属基材２の第１面２Ａの領域６（第１領域６Ａ及び第２領域６Ｂ）の粗面６１（図４Ａ参照）、凹部６２（図４Ｂ参照）、貫通孔部６３（図４Ｃ及び図４Ｄ参照）、微細凹部６４（図４Ｅ参照）等にガスケット１９を重ねるように設けられ、ガスケット１９が設けられた金属基材２の第１面２Ａとガス拡散層１５，１６とを向かい合わせるようにして設けられている。燃料極１７のガス拡散層１５に向かい合う流路部材１の流路部３を介して、当該ガス拡散層１５に燃料ガス（水素）が供給され、空気極１８のガス拡散層１６に向かい合う流路部材１の流路部３を介して、当該ガス拡散層１６に酸化剤ガス（空気又は酸素）が供給される。

本実施形態における燃料電池セル１０においては、流路部材１の金属基材２の第１面２Ａに粗面６１（図４Ａ参照）、凹部６２（図４Ｂ参照）、貫通孔部６３（図４Ｃ及び図４Ｄ参照）、微細凹部６４（図４Ｅ参照）等が形成され、当該粗面６１（図４Ａ参照）、凹部６２（図４Ｂ参照）、貫通孔部６３（図４Ｃ及び図４Ｄ参照）、微細凹部６４（図４Ｅ参照）等に重なるようにガスケット１９が設けられていることで、金属基材２に対するガスケット１９の接着性及び密着性を向上させることができる。そのため、燃料電池の運転中に運転及び停止が頻繁に繰り返され、化学反応により生じる熱によってガスケット１９の収縮膨張が頻繁に起こったとしても、流路部３を介してガス拡散層１５，１６に供給される燃料ガス、酸化剤ガスや、冷媒等の流体が燃料電池セル１０から漏洩するのを効果的に防止することができる。

本実施形態に係る流路部材製造用基板１００は、当該流路部材製造用基板１００を屈曲させることで形成され、第１方向Ｄ１に沿って交互に並列した複数の凹部２０１及び凸部２０２を有する燃料電池用流路部材２００（図１５～２０参照）を製造するために用いられる。後述するように、燃料電池用流路部材２００の複数の凹部２０１及び凸部２０２は、第１方向Ｄ１に直交する第２方向Ｄ２に沿って延在する。

流路部材製造用基板１００は、第１面１０１Ａ及び当該第１面１０１Ａの反対側に位置する第２面１０１Ｂを有する基材１０１と、基材１０１の第１面１０１Ａ及び／又は第２面１０１Ｂに形成された溝部１０２とを備える（図８～１３参照）。流路部材製造用基板１００の第１面１０１Ａ側が、当該流路部材製造用基板１００から製造される燃料電池用流路部材２００（図１５～２０参照）の一方側２００Ａに相当し、流路部材製造用基板１００の第２面１０１Ｂ側が、当該燃料電池用流路部材２００の他方側２００Ｂに相当する。

基材１０１を構成する材料としては、特に限定されるものではなく、例えば、オーステナイト系ステンレス、チタン、アルミニウム等の金属材料等であればよい。これらの材料により構成される基材１０１の表面（全面）に金層、銀層、ニッケル合金層、カーボン層、白金等の貴金属層、導電材料を含有する樹脂層等の電気めっき層、蒸着層、電着層等（図示省略）が膜厚５ｎｍ～３０ｎｍ程度で設けられていてもよい。上記層が設けられていることで、本実施形態に係る流路部材製造用基板１００から製造される燃料電池用流路部材２００（図１５～２０参照）の耐食性を向上させることができるとともに、当該燃料電池用流路部材２００を有する燃料電池セル４００（図２３参照）のガス拡散層４０５，４０６との接触抵抗をより低減することができる。

基材１０１の厚さＴ_１０１は、本実施形態に係る流路部材製造用基板１００から製造される燃料電池用流路部材２００（図１５～２０参照）を有する燃料電池セル４００（図２３参照）の厚さに対する要求や仕様等に応じて適宜設定されればよいが、例えば、０．０５ｍｍ～３．００ｍｍ程度であればよい。

溝部１０２は、後述する燃料電池用流路部材２００の凹部２０１及び凸部２０２の角部のうちの少なくとも一部に対応する位置に形成されている。基材１０１に溝部１０２が形成されていることで、流路部材製造用基板１００から製造される燃料電池用流路部材２００の軽量化を図ることができる。

燃料電池用流路部材２００の凹部２０１の角部は、流路部材製造用基板１００の基材１０１の第１面１０１Ａ側に対応して位置する内側２１１と、基材１０１の第２面１０１Ｂ側に対応して位置する外側２１２とを含む（図１５～２０参照）。燃料電池用流路部材２００の凸部２０２の角部は、基材１０１の第１面１０１Ａ側に対応して位置する外側２２２と、基材１０１の第２面１０１Ｂ側に対応して位置する内側２２１とを含む（図１５～２０参照）。凹部２０１の角部の内側２１１は、凹部２０１の第１平面２１３と第１側壁面２０４とにより形成される角部であり、流路部材製造用基板１００の断面視において第１平面２１３と第１側壁面２０４とのなす角度が１８０°未満となる側である。凹部２０１の角部の外側２１２は、凹部２０１の第２平面２１４と第２側壁面２０５とにより形成される角部であり、流路部材製造用基板１００の断面視において第２平面２１４と第２側壁面２０５とのなす角度が１８０°よりも大きくなる側である。凸部２０２の角部の内側２２１は、凸部２０２の第２平面２２４と第２側壁面２０５とにより形成される角部であり、流路部材製造用基板１００の断面視において第２平面２２４と第２側壁面２０５とのなす角度が１８０°未満となる側である。凸部２０２の角部の外側２２２は、凸部２０２の第１平面２２３と第１側壁面２０４とにより形成される角部であり、流路部材製造用基板１００の断面視において第１平面２２３と第１側壁面２０４とのなす角度が１８０°よりも大きくなる側である。本実施形態に係る流路部材製造用基板１００において、溝部１０２は、凹部２０１の角部の外側２１２及び内側２１１、並びに凸部２０２の角部の外側２２２及び内側２２１の少なくともいずれかに対応する位置に形成されていればよい。また、溝部１０２は、燃料電池用流路部材２００の凹部２０１及び凸部２０２のそれぞれの第１平面２１３，２２３及び第２平面２１４，２２４に対応する位置に形成されていてもよいし、第１側壁面２０４及び第２側壁面２０５に対応する位置に形成されていてもよい。

例えば、図８に示す第１態様の流路部材製造用基板１００においては、基材２の第１面１０１Ａに溝部１０２が形成され、当該溝部１０２は、燃料電池用流路部材２００の凹部２０１の角部の内側２１１に対応する位置に形成されている。後述するように、流路部材製造用基板１００の各溝部１０２は、当該流路部材製造用基板１００をプレス加工して製造される燃料電池用流路部材２００において、凹部２０１の角部の内側２１１に形成される溝部２０３となる（図１５参照）。なお、図１５に示す燃料電池用流路部材２００は、図８に示す流路部材製造用基板１００のプレス加工により製造されるものであって、図８に示す流路部材製造用基板１００の溝部１０２の数と図１５に示す燃料電池用流路部材２００の溝部２０３の数とが異なるが、これは各図に示された流路部材製造用基板１００と燃料電池用流路部材２００との縮尺の寸法比等の違いによるものであるのは言うまでもない。

図９に示す第２態様の流路部材製造用基板１００においては、基材１０１の第２面１０１Ｂに溝部１０２が形成され、当該溝部１０２は、燃料電池用流路部材２００の凸部２０２の角部の内側２２１に対応する位置と、凹部２０１の第２平面２１４に対応する位置とに形成されている。後述するように、流路部材製造用基板１００の各溝部１０２は、当該流路部材製造用基板１００をプレス加工して製造される燃料電池用流路部材２００において、凸部２０２の角部の内側２２１と、凹部２０１の第２平面２１４とに形成される溝部２０３となる（図１６参照）。なお、図１６に示す燃料電池用流路部材２００は、図９に示す流路部材製造用基板１００のプレス加工により製造されるものであって、図９に示す流路部材製造用基板１００の溝部１０２の数と図１６に示す燃料電池用流路部材２００の溝部２０３の数とが異なるが、これは各図に示された流路部材製造用基板１００と燃料電池用流路部材２００との縮尺の寸法比等の違いによるものであるのは言うまでもない。

図１０に示す第３態様の流路部材製造用基板１００においては、基材１０１の第１面１０１Ａ及び第２面１０１Ｂに溝部１０２が形成され、第１面１０１Ａの溝部１０２は、燃料電池用流路部材２００の凹部２０１の角部の内側２１１に対応する位置に形成され、第２面１０１Ｂの溝部１０２は、燃料電池用流路部材２００の凸部２０２の角部の内側２２１に対応する位置に形成されている。第１面１０１Ａの溝部１０２と第２面１０１Ｂの溝部１０２とは、互いに向かい合わない位置に形成されている。後述するように、流路部材製造用基板１００の各溝部１０２は、当該流路部材製造用基板１００をプレス加工して製造される燃料電池用流路部材２００において、凹部２０１の角部の内側２１１と、凸部２０２の角部の内側２２１とに形成される溝部２０３となる（図１７参照）。なお、図１７に示す燃料電池用流路部材２００は、図１０に示す流路部材製造用基板１００のプレス加工により製造されるものであって、図１０に示す流路部材製造用基板１００の溝部１０２の数と図１７に示す燃料電池用流路部材２００の溝部２０３の数とが異なるが、これは各図に示された流路部材製造用基板１００と燃料電池用流路部材２００との縮尺の寸法比等の違いによるものであるのは言うまでもない。

図１１に示す第４態様の流路部材製造用基板１００においては、基材１０１の第１面１０１Ａ及び第２面１０１Ｂに溝部１０２が形成され、第１面１０１Ａの溝部１０２は、燃料電池用流路部材２００の凹部２０１の角部の内側２１１及び凸部２０２の角部の外側２２２に対応する位置に形成され、第２面１０１Ｂの溝部１０２は、燃料電池用流路部材２００の凹部２０１の角部の外側２１２及び第２平面２１４、並びに凸部２０２の角部の内側２２１に対応する位置に形成されている。第１面１０１Ａの溝部１０２のうちの凹部２０１の角部の内側２１１に対応する位置に形成されている溝部１０２と第２面１０１Ｂの溝部１０２のうちの凹部２０１の角部の外側２１２に対応する位置に形成されている溝部１０２とは、互いに向かい合う位置に形成されており、第１面１０１Ａの溝部１０２のうちの凸部２０２の角部の外側２２２に対応する位置に形成されている溝部１０２と凸部２０２の角部の内側２２１に対応する位置に形成されている溝部１０２とは、互いに向かい合う位置に形成されている。後述するように、流路部材製造用基板１００の各溝部１０２は、当該流路部材製造用基板１００をプレス加工して製造される燃料電池用流路部材２００において、凹部２０１の角部の内側２１１、角部の外側２１２及び第２平面２１４と、凸部２０２の角部の外側２２２及び角部の内側２２１とに形成される溝部２０３となる（図１８参照）。なお、本実施形態において「互いに向かい合う位置に形成されている」とは、第２面１０１Ｂの溝部１０２を第１面１０１Ａ側に投影したときに、流路部材製造用基板１００の平面視において、第１面１０１Ａの溝部１０２と、第１面１０１Ａに投影された第２面１０１Ｂの溝部１０２とが少なくとも部分的に重なっていればよいという趣旨である。また、図１８に示す燃料電池用流路部材２００は、図１１に示す流路部材製造用基板１００のプレス加工により製造されるものであって、図１１に示す流路部材製造用基板１００の溝部１０２の数と図１８に示す燃料電池用流路部材２００の溝部２０３の数とが異なるが、これは各図に示された流路部材製造用基板１００と燃料電池用流路部材２００との縮尺の寸法比等の違いによるものであるのは言うまでもない。

図１２に示す流路部材製造用基板１００においては、基材１０１の第１面１０１Ａ及び第２面１０１Ｂに溝部１０２が形成され、第１面１０１Ａの溝部１０２は、燃料電池用流路部材２００の凹部２０１の角部の内側２１１及び第１平面２１３、凸部２０２の角部の外側２２２及び第１平面２２３、並びに第１側壁面２０４に対応する位置に形成され、第２面１０１Ｂの溝部１０２は、燃料電池用流路部材２００の凹部２０１の角部の外側２１２及び第２平面２１４、凸部２０２の角部の内側２２１及び第２平面２２４、並びに第２側壁面２０５に対応する位置に形成されている。第１面１０１Ａの溝部１０２と第２面１０１Ｂの溝部１０２とは、互いに向かい合う位置に形成されている。後述するように、流路部材製造用基板１００の各溝部１０２は、当該流路部材製造用基板１００をプレス加工して製造される燃料電池用流路部材２００における凹部２０１の角部の内側２１１、角部の外側２１２、第１平面２１３及び第２平面２１４と、凸部２０２の角部の外側２２２、角部の内側２２１、第１平面２２３及び第２平面２２４と、第１側壁面２０４及び第２側壁面２０５に形成される溝部２０３となる（図１９参照）。なお、本実施形態において「互いに向かい合う位置に形成されている」とは、第２面１０１Ｂの溝部１０２を第１面１０１Ａ側に投影したときに、流路部材製造用基板１００の平面視において、第１面１０１Ａの溝部１０２と、第１面１０１Ａに投影された第２面１０１Ｂの溝部１０２とが少なくとも部分的に重なっていればよいという趣旨である。また、図１９に示す燃料電池用流路部材２００は、図１２に示す流路部材製造用基板１００のプレス加工により製造されるものであって、図１２に示す流路部材製造用基板１００の溝部１０２の数と図１９に示す燃料電池用流路部材２００の溝部２０３の数とが異なるが、これは各図に示された流路部材製造用基板１００と燃料電池用流路部材２００との縮尺の寸法比等の違いによるものであるのは言うまでもない。

溝部１０２の開口幅Ｗ_１０２（第１面１０１Ａ及び／又は第２面１０１Ｂ上における溝部１０２の開口の第１方向Ｄ１に平行な長さ）は、特に限定されるものではないが、基材１０１の厚さＴ_１０１、燃料電池用流路部材２００の凹部２０１及び凸部２０２の幅、凹部２０１と凸部２０２との高低差等に応じて適宜設定され得る。また、溝部１０２の深さ（最大深さ）も特に限定されるものではなく、例えば、基材１０１の厚さＴ_１０１の１／２程度であればよい。なお、第１面１０１Ａの溝部１０２の開口幅Ｗ_１０２と第２面１０１Ｂの溝部１０２の開口幅Ｗ_１０２とは、互いに同一であってもよいし異なっていてもよい。第１面１０１Ａの溝部１０２の開口幅Ｗ_１０２と第２面１０１Ｂの溝部１０２の開口幅Ｗ_１０２とが異なる場合であって、互いに向かい合う位置に形成されている場合において、第２面１０１Ｂの溝部１０２を第１面１０１Ａ側に投影したときに、流路部材製造用基板１００の平面視において、第１面１０１Ａの溝部１０２が、第１面１０１Ａに投影された第２面１０１Ｂの溝部１０２に物理的に包含されていてもよいし、第１面１０１Ａに投影された第２面１０１Ｂの溝部１０２が、第１面１０１Ａの溝部１０２に物理的に包含されていてもよい。また、図８～１２に示す流路部材製造用基板１００における溝部１０２の形状（断面視形状）は、開口幅Ｗ_１０２が最大幅となる略半円形状であるが、開口幅３よりも溝部１０２内における最大幅が大きい形状であってもよい。当該溝部１０２がこのような形状を有することで、燃料電池セル４００（図２３参照）における保水性をさらに向上させることが可能であり、冷媒の接触面積を相対的に増大させ得ることで冷媒による冷却効率を向上させることが可能な燃料電池用流路部材２００を製造することができる。

上記構成を有する流路部材製造用基板１００によれば、基材１０１の第１面１０１Ａ及び／又は第２面１０１Ｂに溝部１０２が形成されていることで、軽量化が図られ、かつ保水性及び／又は冷却効率を向上させ得る燃料電池用流路部材２００を製造することができる。また、本実施形態に係る流路部材製造用基板１００のプレス加工により燃料電池用流路部材２００が製造されるが、一般に、金属薄板のプレス加工（曲げ加工）により角部（凸角部）に「曲げコブ」が生じることがある。この曲げコブが生じると、燃料電池用流路部材２００の凸部２０２の第１平面２２３がガス拡散層４０５，４０６に接触し難くなり、接触抵抗が増大するおそれがある。この点、燃料電池用流路部材２００の凹部２０１の角部の外側２１２や凸部２０２の角部の外側２２２に対応する位置に溝部１０２が形成されていることで、流路部材製造用基板１００のプレス加工により製造される燃料電池用流路部材２００において、当該角部の外側２１２，２２２に曲げコブが生じるのを抑制することができる。さらに、図８～１１に示す流路部材製造用基板１００においては、それから製造される燃料電池用流路部材２００の凹部２０１及び／又は凸部２０２の角部に溝部２０３が確実に形成されるために、プレス加工時における流路部材製造用基板１００のアライメント（位置合わせ）に高い精度を必要とするが、図１２に示す流路部材製造用基板１００においては、プレス加工時における流路部材製造用基板１００のアライメント（位置合わせ）精度が相対的に低くてもよい。

なお、上述した本実施形態に係る流路部材製造用基板１００において、溝部１０２は、プレス加工により製造される燃料電池用流路部材２００の凹部２０１及び／又は凸部２０２の角部に対応して、第２方向Ｄ２に延在して設けられているが、この態様に限定されるものではない。例えば、溝部１０２は、凹部２０１及び／又は凸部２０２の角部に対応する位置に、溝部１０２が延在する方向（第２方向Ｄ２）において部分的に切断されるようにして設けられていてもよい（図１３，図２０参照）。

上記構成を有する流路部材製造用基板１００を製造する方法を説明する。なお、下記の説明においては、第１態様の流路部材製造用基板１００（図８参照）の製造方法を例に挙げて説明するが、図９～１３に示す他の態様の流路部材製造用基板１００も同様の工程により製造され得る。

まず、オーステナイト系ステンレス、チタン、アルミニウム等の金属材料等により構成される被加工基板１０１’を準備し（図１４Ａ参照）、当該被加工基板１０１’に形成される溝部１０２に対応する位置に開口１０４Ａを有するレジストパターン１０４Ｂを、当該被加工基板１０１’の第１面１０１Ａ’及び第２面１０１Ｂ’に形成する（図１４Ｂ参照）。レジストパターン１０４Ｂの開口１０４Ａの寸法は、流路部材製造用基板１００の溝部１０２の寸法に応じて適宜設定され得るものである。本実施形態においてはレジストパターン１０４Ｂをマスクとしたウェットエッチング（ハーフエッチング）により溝部１０２を形成するため、開口１０４Ａの寸法は、溝部１０２の寸法よりも小さく設定され得る。

次に、レジストパターン１０４Ｂをマスクとして被加工基板１０１’にウェットエッチング処理を施すことで、被加工基板１０１’の第１面１０１Ａ’に溝部１０２を形成する（図１４Ｃ参照）。ウェットエッチング処理の方法としては、特に限定されるものではなく、例えば、被加工基板１０１’の第１面１０１Ａ’にエッチング液を吹き付けるスプレーエッチング法、被加工基板１０１’をエッチング液に浸漬させるディッピング法等が挙げられる。このようにして溝部１０２を形成した被加工基板１０１’からレジストパターン１０４Ｂを除去することで、本実施形態に係る流路部材製造用基板１００を製造することができる（図１４Ｄ参照）。

なお、上述したように、本実施形態においては、被加工基板１０１’に対するウェットエッチング処理により溝部１０２を形成しているが、この方法に限定されるものではない。例えば、被加工基板１０１’に対するプレス加工により、例えばＶ溝のような溝部１０２を形成してもよい。

本実施形態における燃料電池用流路部材２００について説明する。
本実施形態における燃料電池用流路部材２００は、本実施形態に係る流路部材製造用基板１００をプレス加工に付することで製造されるものであって、交互に並列する複数の凹部２０１及び凸部２０２を有する（図１５～２０参照）。本実施形態において、凹部２０１は、燃料電池用流路部材２００の一方側２００Ａを上方に位置させ、他方側２００Ｂを下方に位置させた状態において下方に凹んでいる部分であり、凸部２０２は、その状態において上方に突出している部分である。複数の凹部２０１及び凸部２０２は、第１方向Ｄ１に沿って交互に並列し、第１方向Ｄ１に直交する第２方向Ｄ２に沿って延在する。本実施形態における燃料電池用流路部材２００の一方側２００Ａ（図１５～１９における燃料電池用流路部材２００の上方側）は、燃料電池セル４００においてガス拡散層４０５，４０６側に向かう、好適には接触する側であり、他方側２００Ｂ（図１５～１９における燃料電池用流路部材２００の下方側）は、燃料電池セル４００において冷媒に接触する側である。凹部２０１は、ガス拡散層４０５，４０６に供給される反応ガスの流路として機能する。

凹部２０１及び凸部２０２のピッチＰ_２０１，Ｐ_２０２は、特に限定されるものではなく、例えば、０．２ｍｍ～３．０ｍｍ程度であればよい。凹部２０１のピッチＰ_２０１を相対的に大きくすると、ガス拡散層４０５，４０６への反応ガスの供給量を相対的に増やすことができる。一方、凸部２０２のピッチＰ_２０２を相対的に大きくすると、燃料電池用流路部材２００とガス拡散層４０５，４０６との接触面積を相対的に大きくすることができ、接触抵抗の低減効果を奏することができる。なお、凹部２０１及び凸部２０２のピッチＰ_２０１，Ｐ_２０２は、燃料電池用流路部材２００の平面視において、一の凹部２０１及び凸部２０２の第１方向Ｄ１（幅方向）における中心とそれに隣接する他の凹部２０１及び凸部２０２の第１方向Ｄ１（幅方向）における中心との間の長さであって、第１方向Ｄ１（幅方向）に平行な長さを意味する。凹部２０１及び凸部２０２の高さＴ_２００は、特に限定されるものではなく、例えば、０．０５ｍｍ～１．００ｍｍ程度であればよい。なお、凹部２０１及び凸部２０２の高さＴ_２００は、凹部２０１の第２平面２１４と凸部２０２の第１平面２２３との間の長さであって、第３方向Ｄ３（第１方向Ｄ１及び第２方向Ｄ２に直交する方向）に平行な長さを意味する。

凹部２０１及び凸部２０２は、内側２１１，２２１及び外側２１２，２２２を含む角部と、第１平面２１３，２２３と、第１平面２１３，２２３の反対側に位置する第２平面２１４，２２４と、溝部２０３と、第１側壁面２０４と、第２側壁面２０５とを有する。凹部２０１の角部の内側２１１は、流路部材製造用基板１００の基材１０１の第１面１０１Ａ側に対応して位置し、角部の外側２１２は、流路部材製造用基板１００の基材１０１の第２面１０１Ｂ側に対応して位置する。凸部２０２の角部の内側２２１は、流路部材製造用基板１００の基材１０１の第２面１０１Ｂ側に対応して位置し、角部の外側２２２は、流路部材製造用基板１００の基材１０１の第１面１０１Ａ側に対応して位置する。第１平面２１３，２２３及び第１側壁面２０４は、流路部材製造用基板１００の基材１０１の第１面１０１Ａ側に対応して位置し、第２平面２１４，２２４及び第２側壁面２０５は、流路部材製造用基板１００の基材１０１の第２面１０１Ｂ側に対応して位置する。

本実施形態における燃料電池用流路部材２００は、凹部２０１及び凸部２０２を含む角部のうちの少なくとも一部に形成された溝部２０３を有する。なお、溝部２０３は、当該角部に加え、第１平面２１３，２２３、第２平面２１４，２２４、第１側壁面２０４及び第２側壁面２０５の少なくとも一部に形成されていてもよい。

例えば、図１５に示すように、図８に示す流路部材製造用基板１００から製造された燃料電池用流路部材２００は、凹部２０１の角部の内側２１１に位置する溝部２０３を有する。また、図１６に示すように、図９に示す流路部材製造用基板１００から製造された燃料電池用流路部材２００は、凸部２０２の角部の内側２２１と、凹部２０１の第２平面２１４とに位置する溝部２０３を有する。さらに、図１７に示すように、図１０に示す流路部材製造用基板１００から製造された燃料電池用流路部材２００は、凹部２０１の角部の内側２１１と、凸部２０２の角部の内側２２１とに位置する溝部２０３を有する。

図１８に示すように、図１１に示す流路部材製造用基板１００から製造された燃料電池用流路部材２００は、凹部２０１の角部の内側２１１、角部の外側２１２及び第２平面２１４と、凸部２０２の角部の外側２２２及び角部の内側２２１とに位置する溝部２０３を有する。この燃料電池用流路部材２００の一方側２００Ａの溝部２０３と他方側２００Ｂの溝部２０３の一部とは、互いに向かい合う位置に形成されていてもよい。例えば、凹部２０１の角部の内側２１１に位置する溝部２０３と、凹部２０１の角部の外側２１２に位置する溝部２０３とは、互いに向かい合う位置に形成されている。また、凸部２０２の角部の内側２２１に位置する溝部２０３と、凸部２０２の角部の外側２２２に位置する溝部２０３とは、互いに向かい合う位置に形成されている。なお、本実施形態において「互いに向かい合う位置に形成されている」とは、他方側２００Ｂの溝部２０３を一方側２００Ａに投影したときに、一方側２００Ａの溝部２０３と、一方側２００Ａに投影された他方側２００Ｂの溝部２０３とが少なくとも部分的に重なっていればよいという趣旨である。

図１９に示すように、図１２に示す流路部材製造用基板１００から製造された燃料電池用流路部材２００は、凹部２０１の角部の内側２１１、角部の外側２１２、第１平面２１３及び第２平面２１４と、凸部２０２の角部の外側２２２、角部の内側２２１、第１平面２２３及び第２平面２２４と、第１側壁面２０４及び第２側壁面２０５とに位置する溝部２０３を有する。この燃料電池用流路部材２００の一方側２００Ａの溝部２０３の一部と他方側２００Ｂの溝部２０３の一部とは、互いに向かい合う位置に形成されていてもよい。例えば、凹部２０１の角部の内側２１１に位置する溝部２０３と、凹部２０１の角部の外側２１２に位置する溝部２０３とは、互いに向かい合う位置に形成されている。また、凸部２０２の角部の内側２２１に位置する溝部２０３と、凸部２０２の角部の外側２２２に位置する溝部２０３とは、互いに向かい合う位置に形成されている。さらに、凹部２０１の第１平面２１３及び第２平面２１４のそれぞれに形成されている溝部２０３の一部や、凸部２０２の第１平面２２３及び第２平面２２４のそれぞれに形成されている溝部２０３の一部は、互いに向かい合う位置に形成されている。さらにまた、第１側壁面２０４及び第２側壁面２０５のそれぞれに形成されている溝部２０３の一部は、互いに向かい合う位置に形成されている。なお、本実施形態において「互いに向かい合う位置に形成されている」とは、他方側２００Ｂの溝部２０３を一方側２００Ａに投影したときに、一方側２００Ａの溝部２０３と、一方側２００Ａに投影された他方側２００Ｂの溝部２０３とが少なくとも部分的に重なっていればよいという趣旨である。

本実施形態における燃料電池用流路部材２００は、流路部材製造用基板１００をプレス加工に付することで製造されるため、角部の内側２１１，２２１に位置する溝部２０３の開口幅Ｗ_２０３は、流路部材製造用基板１００における溝部１０２の開口幅Ｗ_１０２よりも短くなる（図２１Ａ及び図２１Ｂ参照）。一方、角部の外側２１２，２２２に位置する溝部２０３の開口幅Ｗ_２０３は、流路部材製造用基板１００における溝部１０２の開口幅Ｗ_１０２よりも長くなる（図２１Ｂ参照）。角部の内側２１１，２２１に位置する溝部２０３の開口幅Ｗ_２０３が流路部材製造用基板１００における溝部１０２の開口幅Ｗ_１０２よりも短いことで、燃料電池用流路部材２００を用いた燃料電池セル４００（図２３参照）において凹部２０１を流れる流体（例えば、空気、水素、冷媒等）の流量を増大させることができるとともに、燃料電池用流路部材２００と流体との接触面積を大きくすることができるため、燃料電池セル４００において保水性や冷却効率を向上させることができる。また、角部の外側２１２，２２２に位置する溝部２０３の開口幅Ｗ_２０３が流路部材製造用基板１００における溝部１０２の開口幅Ｗ_１０２よりも長いことで、流路部材製造用基板１００から燃料電池用流路部材２００を製造する際のプレス加工時において角部の外側２１２，２２２に曲げコブが生じるのを抑制可能な範囲を広域化することができる。なお、第１平面２１３，２２３、第２平面２１４，２２４、第１側壁面２０４及び第２側壁面２０５に位置する溝部２０３の開口幅Ｗ_２０３は、流路部材製造用基板１００における溝部１０２の開口幅Ｗ_１０２と同一である。燃料電池用流路部材２００の溝部２０３の形状は、開口幅Ｗ_２０３よりも溝部２０３内における最大幅Ｗ_ｍａｘが大きい形状であってもよい（図２１Ａ参照）。当該溝部２０３がこのような形状を有することで、燃料電池用流路部材２００を用いた燃料電池セル４００において保水性をさらに向上させることができる。

上述したように、本実施形態における燃料電池用流路部材２００が溝部２０３を有することで、燃料電池用流路部材２００の軽量化を図ることができる。また、燃料電池用流路部材２００が、流路部材製造用基板１００の基材１０１の第１面１０１Ａに形成された溝部１０２に対応する溝部２０３、すなわち燃料電池セル４００のガス拡散層４０５，４０６側に位置する溝部２０３を有することで（図１５、図１７～１９参照）、燃料電池セル４００における生成水が当該溝部２０３に保持されるため、保水性を向上させることができる。さらに、燃料電池用流路部材２００が、流路部材製造用基板１００の基材１０１の第２面１０１Ｂに形成された溝部１０２に対応する溝部２０３、すなわち燃料電池セル４００における冷媒が接する側に位置する溝部２０３を有することで（図１６～１９参照）、燃料電池用流路部材２００に対する冷媒の接触面積を相対的に増大させることができるため、冷媒による冷却効率を向上させることができる。さらにまた、燃料電池用流路部材２００が、凹部２０１の角部の外側２１２や凸部２０２の角部の外側２２２に位置する溝部２０３を有することで（図１８及び図１９参照）、曲げ加工（プレス加工）時のコブやバリの発生を低減することができるため、燃料電池用流路部材２００と他の部材（例えば、ガス拡散層４０５，４０６）との接触抵抗を低減することができる。また、燃料電池用流路部材２００が、第１平面２１３，２２３及び第１側壁面２０４に位置する溝部２０３を有することで（図１９参照）、燃料電池用流路部材２００の凹部２０１を流れる流体（例えば、ガス拡散層４０５，４０６に供給される反応ガスや燃料電池セル４００における生成水等）に乱流を引き起こしやすくなるため、当該流体の循環を促進することができる。

上述した構成を有する燃料電池用流路部材２００は、本実施形態に係る流路部材製造用基板１００と、燃料電池用流路部材２００を製造するための金型３００（上金型３０１及び下金型３０２）とを準備し（図２２Ａ参照）、上金型３０１及び下金型３０２の間に流路部材製造用基板１００を挿入し、上下からプレスすることにより製造される（図２２Ｂ参照）。

続いて、本実施形態における燃料電池用流路部材２００を用いた燃料電池セル４００について説明する。
本実施形態における燃料電池セル４００は、膜電極複合体４０１と、膜電極複合体４０１の両面に接面して設けられた燃料電池用流路部材２００とを備える（図２３参照）。燃料電池は、複数個の燃料電池セル４００が積層されたスタック構造を有する。本実施形態において、燃料電池用流路部材２００は、その一方側２００Ａを膜電極複合体４０１に向かわせるようにして、好適には接面させるようにして設けられている。

膜電極複合体４０１は、固体高分子電解質膜４０２と、固体高分子電解質膜４０２の両面に順に積層された触媒層４０３，４０４及びガス拡散層４０５，４０６とを有する。固体高分子電解質膜４０２の一方面に積層された触媒層４０３及びガス拡散層４０５が燃料極（水素極）４０７を構成し、他方面に積層された触媒層４０４及びガス拡散層４０６が空気極（酸素極）４０８を構成する。

固体高分子電解質膜４０２は、例えば、基材上に水素イオン伝導性高分子電解質を含有する溶液を塗工し、乾燥することにより形成される。水素イオン伝導性高分子電解質膜としては、例えば、パーフルオロスルホン酸系のフッ素イオン交換樹脂、より具体的には、炭化水素系イオン交換膜のＣ－Ｈ結合をフッ素で置換したパーフルオロカーボンスルホン酸系ポリマー（ＰＦＳ系ポリマー）等が挙げられる。電気陰性度の高いフッ素原子を導入することで、化学的に安定し、スルホン酸基の解離度が高く、高いイオン伝導性が実現できる。このような水素イオン伝導性高分子電解質の具体例としては、デュポン社製の「Ｎａｆｉｏｎ」（登録商標）、旭硝子社製の「Ｆｌｅｍｉｏｎ」（登録商標）、旭化成社製の「Ａｃｉｐｌｅｘ」（登録商標）、ゴア（Ｇｏｒｅ）社製の「Ｇｏｒｅ Ｓｅｌｅｃｔ」（登録商標）等が挙げられる。水素イオン伝導性高分子電解質含有溶液中に含まれる水素イオン伝導性高分子電解質の濃度は、通常５～６０質量％程度、好ましくは２０～４０質量％程度である。なお、固体高分子電解質膜２２の膜厚は通常２０～２５０μｍ程度、好ましくは２０～８０μｍ程度である。また、上記の水素イオン伝導性高分子電解質膜以外には、アニオン導電性固高分子電解質膜や液状物質含浸膜も用いることができる。アニオン伝導性電解質膜としては炭化水素系樹脂又はフッ素系樹脂等が挙げられる。炭化水素系樹脂の具体例としては、旭化成社製のＡｃｉｐｌｅｘ（登録商標）Ａ２０１，２１１，２２１や、トクヤマ社製のネオセプタ（登録商標）ＡＭ－１，ＡＨＡ等が挙げられる。フッ素系樹脂の具体例としては、東ソー社製のトスフレックス（登録商標）ＩＥ－ＳＦ３４等が挙げられる。また、液状物質含浸膜としては、例えばポリベンゾイミダゾール（ＰＢＩ）が挙げられる。

触媒層４０３，４０４は、公知の白金含有の触媒層（カソード触媒層４０３及びアノード触媒層４０４）である。触媒層４０３，４０４は、触媒粒子を担持させた炭素粒子及び水素イオン伝導性高分子電解質を含有する。触媒粒子としては、例えば、白金、白金化合物等が挙げられる。白金化合物としては、例えば、ルテニウム、パラジウム、ニッケル、モリブデン、イリジウム、鉄等からなる群から選ばれる少なくとも１種の金属と白金との合金等が挙げられる。なお、通常は、カソード触媒層４０３に含まれる触媒粒子は白金であり、アノード触媒層４０４に含まれる触媒粒子は上記金属と白金との合金である。また、水素イオン伝導性高分子電解質としては、上述した固体高分子電解質膜４０２に使用されるものと同じ材料を使用することができる。

ガス拡散層４０５，４０６としては、公知であり、燃料極４０７、空気極４０８を構成する各種のガス拡散層を使用でき、燃料ガス及び酸化剤ガスを効率よく触媒層４０３，４０４に供給するため、多孔質の導電性基材からなっている。多孔質の導電性基材としては、例えば、カーボンペーパー、カーボンクロス等が挙げられる。

燃料電池用流路部材２００は、凸部２０２の第１平面２２３をガス拡散層４０５，４０６に向かわせるように、好適には当接させるようにして設けられている。燃料極４０７のガス拡散層４０５に当接する燃料電池用流路部材２００の凹部２０１を介して、当該ガス拡散層４０５に燃料ガス（水素）が供給され、空気極４０８のガス拡散層４０６に当接する燃料電池用流路部材２００の凹部２０１を介して、当該ガス拡散層４０６に酸化剤ガス（空気又は酸素）が供給される。

上述した構成を有する燃料電池セル４００において、燃料電池用流路部材２００がガス拡散層４０５，４０６側に位置する溝部２０３を有する場合（図１５、図１７～１９参照）、燃料電池セル４００における生成水が当該溝部２０３に保持されるため、保水性を向上させることができる。さらに、燃料電池用流路部材２００が冷媒の接する側（冷却側）に位置する溝部２０３を有する場合（図１６～１９参照）、燃料電池用流路部材２００に対する冷媒の接触面積を相対的に増大させることができるため、冷媒による冷却効率を向上させることができる。さらにまた、燃料電池用流路部材２００が凹部２０１の角部の外側２１２や凸部２０２の角部の外側２２２に位置する溝部２０３を有する場合（図１８及び図１９参照）、曲げ加工（プレス加工）時のコブやバリの発生が低減されているため、燃料電池用流路部材２００とガス拡散層４０５，４０６等の他の部材との接触抵抗が低減される。また、燃料電池用流路部材２００が第１平面２１３，２２３及び第１側壁面２０４に位置する溝部２０３を有する場合（図１９参照）、燃料電池用流路部材２００の凹部２０１を流れる流体（例えば、ガス拡散層４０５，４０６に供給される反応ガスや燃料電池セル４００における生成水等）に乱流を引き起こしやすくなるため、当該流体の循環を促進することができる。

以上説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするために記載されたものであって、本発明を限定するために記載されたものではない。したがって、上記実施形態に開示された各要素は、本発明の技術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨である。

１…流路部材
２…金属基材
２Ａ…第１面
２Ｂ…第２面
３…流路部
４…供給マニホールド孔
４１…燃料ガス供給マニホールド孔
４２…酸化剤ガス供給マニホールド孔
４３…冷媒供給マニホールド孔
５…排出マニホールド孔
５１…燃料ガス排出マニホールド孔
５２…酸化剤ガス排出マニホールド孔
５３…冷媒排出マニホールド孔
６…領域
６Ａ…第１領域
６Ｂ…第２領域
６１…粗面
６２…凹部
６３…貫通孔部
６４…微細凹部
１０…燃料電池セル
１００…流路部材製造用基板
１０１…基材
１０１Ａ…第１面
１０１Ｂ…第２面
１０２…溝部
２００…燃料電池用流路部材
４００…燃料電池セル

Claims (24)

1. 第１面及び前記第１面の反対側に位置する第２面を有する金属基材と、
   前記金属基材の前記第１面の面内における第１方向に延在する流路部と
   を備え、
   前記金属基材の前記第１面には、少なくとも前記流路部の外縁を取り囲む領域に粗面が形成されており、
   前記粗面の算術平均表面粗さＲａが、０．１μｍ～０．５μｍの範囲である
   流路部材。
2. 前記領域に形成されている凹部を有し、
   前記凹部の表面の少なくとも一部に前記粗面が形成されている、請求項１に記載の流路部材。
3. 前記凹部の開口部の開口寸法が、前記金属基材の厚さの１／４～１／２の範囲である、請求項２に記載の流路部材。
4. 前記領域に形成されている、前記金属基材の厚さ方向に貫通する貫通孔部を含み、
   前記貫通孔部の側面部の少なくとも一部に前記粗面が形成されている、請求項１又は２に記載の流路部材。
5. 前記領域に形成されている微細凹部を有し、
   前記微細凹部の開口部の開口寸法が、前記金属基材の厚さの１／４未満であり、
   前記微細凹部の表面の少なくとも一部に前記粗面が形成されている、請求項１又は２に記載の流路部材。
6. 前記金属基材には、前記流路部に流体を供給する供給マニホールド孔及び前記流路部から流体を排出する排出マニホールド孔が形成されており、
   前記領域は、前記流路部の外縁と、前記供給マニホールド孔及び前記排出マニホールド孔のそれぞれの外縁とを取り囲む領域である、
   請求項１又は２に記載の流路部材。
7. 第１面及び前記第１面の反対側に位置する第２面を有する金属基材と、
   前記金属基材の前記第１面の面内における第１方向に延在する流路部と
   を備え、
   前記金属基材の前記第１面には、少なくとも前記流路部の外縁を取り囲む領域に、前記金属基材の厚さ方向に貫通する貫通孔部が形成されており、
   前記金属基材の前記第１面側における前記貫通孔部の開口部の開口寸法が、前記金属基材の厚さの１／２以上である、流路部材。
8. 前記金属基材の前記第１面側における前記貫通孔部の開口部の開口寸法は、前記金属基材の厚さ以上である、請求項７に記載の流路部材。
9. 前記貫通孔部の側面部の少なくとも一部に粗面が形成されている、請求項７又は８に記載の流路部材。
10. 前記領域に形成されている凹部を有し、
    前記凹部の開口部の開口寸法が、前記金属基材の厚さの１／４～１／２の範囲である、請求項７又は８に記載の流路部材。
11. 前記領域に形成されている微細凹部を有し、
    前記微細凹部の開口部の開口寸法が、前記金属基材の厚さの１／４未満である、請求項７又は８に記載の流路部材。
12. 前記金属基材には、前記流路部に流体を供給する供給マニホールド孔及び前記流路部から流体を排出する排出マニホールド孔が形成されており、
    前記領域は、前記流路部の外縁と、前記供給マニホールド孔及び前記排出マニホールド孔のそれぞれの外縁とを取り囲む領域である、
    請求項７又は８に記載の流路部材。
13. 第１面及び前記第１面の反対側に位置する第２面を有する金属基材と、
    前記金属基材の前記第１面の面内における第１方向に延在する流路部と
    を備え、
    前記金属基材の前記第１面には、少なくとも前記流路部の外縁を取り囲む領域に微細凹部が形成されており、
    前記微細凹部の開口部の開口寸法が、前記金属基材の厚さの１／４未満である、流路部材。
14. 前記微細凹部の表面の少なくとも一部に粗面が形成されている、請求項１３に記載の流路部材。
15. 前記領域に形成されている、前記金属基材の厚さ方向に貫通する貫通孔部を有する、請求項１３又は１４に記載の流路部材。
16. 前記領域に形成されている凹部を有し、
    前記凹部の開口部の開口寸法が、前記金属基材の厚さの１／４～１／２の範囲である、請求項１３又は１４に記載の流路部材。
17. 前記金属基材には、前記流路部に流体を供給する供給マニホールド孔及び前記流路部から流体を排出する排出マニホールド孔が形成されており、
    前記領域は、前記流路部の外縁と、前記供給マニホールド孔及び前記排出マニホールド孔のそれぞれの外縁とを取り囲む領域である、
    請求項１３又は１４に記載の流路部材。
18. 基板を屈曲させることで形成され、所定の方向に延在する凹部及び凸部が交互に並列してなる流路部材であって、
    前記凹部及び前記凸部の角部のうちの少なくとも一部に溝部が形成されており、
    前記溝部の形状は、前記溝部の開口幅よりも前記溝部内における最大幅が大きい形状である、流路部材。
19. 前記溝部は、前記凹部及び前記凸部の前記角部の内側の少なくとも一部に形成されている、請求項１８に記載の流路部材。
20. 前記溝部は、前記凹部及び前記凸部の前記角部の外側の少なくとも一部に形成されている、請求項１８に記載の流路部材。
21. 前記溝部は、前記凹部及び前記凸部の前記角部の内側の少なくとも一部と前記角部の外側の少なくとも一部とに形成されている、請求項１８に記載の流路部材。
22. 前記凹部及び前記凸部は、それぞれ、第１平面と前記第１平面の反対側に位置する第２平面とを含み、
    前記溝部は、前記凹部及び前記凸部の前記第１平面及び前記第２平面のうちの少なくとも一部に形成されている、請求項１８～２１のいずれかに記載の流路部材。
23. 前記溝部は、前記流路部材の一方側及び他方側に形成されており、
    前記一方側に形成されている前記溝部と、前記他方側に形成されている前記溝部とは、互いに向かい合う位置に形成されている、請求項１８～２１のいずれかに記載の流路部材。
24. 交互に並列し、所定の方向に延在する凹部及び凸部を有する流路部材を製造するために用いられる基板であって、
    第１面及び前記第１面の反対側に位置する第２面を有する基材と、
    前記第１面及び／又は前記第２面に形成された溝部と
    を備え、
    前記溝部は、前記流路部材の前記凹部及び前記凸部の角部のうちの少なくとも一部に対応する位置に形成されている、流路部材製造用基板。

Images