JP2860209B2 - 燃料電池用リブ付きセパレータおよびその製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、積層構造のリン酸形
燃料電池に用いられるリブ付きセパレータおよびその製
造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】リン酸を電解質とした積層式のリン酸形
燃料電池は知られている（特開昭６３ー３１８０７５号
公報、特開昭６３ー２４５６１号公報、特開昭６０ー２
３０３６６号公報、特開昭６０ー２０４７１号公報、特
開昭５７ー１９９８１号公報等）。例えば、図１３はこ
のような従来の積層式リン酸形燃料電池の積層体の分解
斜視図であり、図において、１は電解質となるリン酸を
含浸させたマトリックス１ａの両面を電極としての空気
電極１ｂと燃料電極１ｃでみつけた単電池、２は一面側
にガス流路として水平横溝状の空気流路２ａを有し、他
面側にガス流路として水平縦溝状の燃料ガス流路２ｂを
有した両溝形のリブ付きセパレータ、３は単電池１とリ
ブ付きセパレータ２とを交互に複数積層した積層体であ
る。

【０００３】図１４は上記リブ付きセパレータ２の拡大
断面図であり、図において、１０はガス透過性を有する
多孔質炭素板、１１は気液シール性を有し、一対の多孔
質炭素板１０，１０で挟みつけられている緻密質炭素
板、Ｒは空気流路２ａ用としておよび燃料ガス流路２ｂ
用として多孔質炭素板１０の外面側に形成されているリ
ブ、Ｒ１は多孔質炭素板１０の両側面からの気液のリー
クを防止するためのシール処理がなされたシールリブで
ある。ここで緻密質炭素板１１の板厚は通常０．４〜
１．０ｍｍであり、多孔質炭素板１０の板厚は通常１．
０〜２．０ｍｍであるため、リブ付きセパレータ２全体
の厚みは２．４〜５．０ｍｍとなる。また、リブＲの高
さは通常０．５〜１．５ｍｍ程度であるため、多孔質炭
素板１０の溝部分の残肉厚さは０．５ｍｍ程度となる。

【０００４】つぎにこの積層式リン酸形燃料電池の動作
を説明する。発電にあたり積層体３の側面に設けられた
ガスヘッダ（図示していない）を介してリブ付きセパレ
ータ２の空気流路２ａに空気が供給され、燃料ガス流路
２ｂに水素リッチな燃料ガスが供給される。そして、こ
の空気および燃料ガスは、直接またはリブ付きセパレー
タ２の多孔質炭素板１０中を拡散しながらそれぞれ単電
池１の空気電極１ｂと燃料電極１ｃとに達し、それぞれ
の触媒のもとで反応を起こす。その際、燃料電極１ｃで
発生した水素イオンはマトリックス１ａ中を移動して空
気電極１ｂまで達するとともに、燃料電極１ｃで発生し
た電子は導電性のリブ付きセパレータ２を通って隣の単
電池１の空気電極１ｂまで達し、この空気電極１ｂで水
を生成させる。そして、このときに単電池１ごとに起電
力が発生し、積層体３全体では単電池１の起電力に単電
池１の数を乗じただけの起電力が発生する。

【０００５】この場合、マトリックス１ａは電解質であ
るリン酸の作用により、水素イオンのみを通し電子は通
さないという働きを有しているが、このマトリックス１
ａ中のリン酸は生成された水の蒸発時等に一部電池系外
へ搬出され不足ぎみとなる。このため、リブ付きセパレ
ータ２の多孔質炭素板１０の空隙中には予めリン酸が貯
蔵されており、マトリックス１ａ側でリン酸が不足して
くると、このリン酸はリブ付きセパレータ２の多孔質炭
素板１０側から絶えず補給されている。また、発電時に
は起電ロスにより単電池１等には熱が発生し電池系内の
温度を高めようとするが、この熱はリブ付きセパレータ
２を通って、数単電池１ごとに配置された冷却装置（図
示していない）に伝達され、そこから外部に回収され
る。

【０００６】積層式リン酸形燃料電池は上記のように動
作するため、リブ付きセパレータ２には導電性および熱
伝導度性が高いとともに、耐熱性および耐リン酸腐食性
を備えていることが要求される。そして、リブ付きセパ
レータ２の緻密質炭素板１１には高い気液シール性と高
強度で薄肉化が可能なことが要求され、特にリブ付きセ
パレータ２の多孔質炭素板１０にはガス透過性およびリ
ン酸貯蔵性がよいことが要求される。このため、従来よ
り緻密質炭素板１１には、通称グラッシーカーボンと呼
ばれる非晶質カーボン材料（例えば昭和電工株式会社製
ＳＧシリーズや神戸製鋼株式会社製ＧＣＲシリーズがこ
れに該当する）が０．４〜０．８ｍｍ程度の厚さで用い
られ、多孔質炭素板１０には、ピッチ系またはＰＡＮ
系、あるいはその他の繊維と熱硬化性樹脂とを混合・成
形した後に焼成したカーボン材料（例えば呉羽化学工業
株式会社製ＫＥＳシリーズや東レ株式会社製ＴＧＰシリ
ーズがこれに該当する）が１〜２ｍｍの厚さで用いられ
る。

【０００７】さて、多孔質炭素板１０と緻密質炭素板１
１とから構成されるリブ付きセパレータ２の使用方法を
分類すると、多孔質炭素板１０と緻密質炭素板１１とを
独立部材として使用し、組立時に個々に積層していく方
法と、２枚の多孔質炭素板１０，１０と一枚の緻密質炭
素板１１とを予め接合または一体化したものを積層して
いく方法がある。

【０００８】ここで、多孔質炭素板１０と緻密質炭素板
１１とを接合または一体化する方法には、 Ａ：それぞれ焼成が終了したものに接合剤を塗布し、そ
の後これ等を加圧・加熱処理して貼り合わせる接合方法
と、 Ｂ：それぞれ焼成が終了したものに熱硬化性樹脂を塗布
して貼り合わせた後、これ等を加圧・焼成する一体化方
法と、 Ｃ：一方または双方が未焼成（いわゆるグリーン状態を
いう）のものどうしを加圧して貼り合わせた後、これ等
を焼成する一体化方法とがある。 しかし、実際には多孔質炭素板１０と緻密質炭素板１１
間には線膨張率や弾性定数および収縮度に違いがあるた
め、ＢおよびＣの一体化方法は困難であり、Ａの接合方
法が多く採用されている。

【０００９】上記Ａの方法では接合剤として耐リン酸性
を兼ね備えた材料という観点から、フッ素樹脂系または
これと炭素材料の混合材等が使用される。そして、この
接合剤を緻密質炭素板１１の表面に薄く塗布して乾燥し
た後、この緻密質炭素板１１を２枚の多孔質炭素板１
０，１０で挟んで加圧し、これ等を３００〜４００℃ま
で昇温して、接合体としてのリブ付きセパレータ２が製
作される。なお、片溝形のリブ付きセパレータは１枚の
多孔質炭素板１０と１枚の緻密質炭素板１１とを同様に
して接合すればよい。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、リブ付
きセパレータ２を別々に独立した２枚の多孔質炭素板１
０と１枚の緻密質炭素板１１とで構成する場合は、前も
ってこれ等を接合する必要がなく製作コストが安いとい
うメリットはあるが、その分積層回数が増えるため、積
層コストの上昇を招いてしまうという課題がある。また
この場合、溝加工した板剛性の低い多孔質炭素板１０を
単独で積層しなければならないため、ハンドリング時に
この多孔質炭素板１０に破損が生じやすいという課題が
ある。このため、多孔質炭素板１０の積層を熟練工の手
作業により行なわなければならず、その分組立コストの
上昇を招いてしまうという課題もある。なお、多孔質炭
素板１０の板剛性の向上を図るには厚肉化や高密度化が
考えられるが、このことは電池のコンパクト化に反する
とともに、多孔質炭素板１０に要求される導電性・熱伝
導性の向上やガス透過性の向上に反し妥当でない。

【００１１】また、多孔質炭素板１０や緻密質炭素板１
１を別々に積層していく場合には、積層体３の面圧分布
やクリープ変形による面圧緩和に対応して、局所的な接
触部分に大きな電気抵抗や熱抵抗が生じやすく、電池寿
命を短くしてしまうという課題がある。

【００１２】これに対して、リブ付きセパレータ２を２
枚の多孔質炭素板１０と１枚の緻密質炭素板１１とを一
体的に接合して構成する場合は、上記の場合に対して、
積層体３の組み立てにあたり積層回数が大幅に減少する
というメリットと、前もってこれ等の接合作業をする必
要があり、製作コストの上昇を招いてしまうというデメ
リットは当然あるが、特にこの場合、接合剤としてフッ
素系樹脂を使用するため、接合状態が良好でない部分
（多孔質炭素板１０と緻密質炭素板１１とが完全に密接
されていない部分）では、その導電性および熱伝導性が
低下してしまうという課題がある。また、１個の接合体
全体としては電気抵抗や熱抵抗が許容値以下となってい
ても、実際には接合面内でのばらつきは大きいため、こ
のばらつきが単電池１内での電流の流れ方や温度分布に
も影響を与え、最終的には単電池１の特性や電池の発電
効率に悪影響を与えてしまうという課題がある。

【００１３】さらに、接合にあたり、フッ素系樹脂を溶
融可能な温度まで加熱する必要があるが、加熱時の板面
内での温度分布がそのまま接合強度に影響を与えるた
め、必要温度より高温度に加熱してしまう傾向がある。
このためフッ素系樹脂の一部が蒸発して多孔質炭素板１
０内に拡散し、炭素繊維表面を覆ってしまい、多孔質炭
素板１０のリン酸貯蔵性が悪くなってしまうという課題
がある。

【００１４】また、リブ付きセパレータ２を接合して一
体形とする場合でも、しない場合でも、このリブ付きセ
パレータ２では緻密質炭素板１１の両面について接触ま
たは接合箇所が生じ、この部分において電気抵抗および
熱抵抗を大きく増大させてしまうという課題がある。そ
してこのリブ付きセパレータ２の接触または接合箇所は
積層体３全体では莫大な数となるため、これ等が燃料電
池の発電効率や積層体３の冷却に悪影響を及ぼすという
課題がある。

【００１５】この発明は、上記のような課題を解決する
ためになされたものであり、要求される性能・品質を満
たし、かつ電気抵抗や熱抵抗を小さく抑えることができ
るとともに、積層コストの低減を図ることができる燃料
電池用のリブ付きセパレータを提供することを目的とす
る。また、この発明は、上記燃料電池用のリブ付きセパ
レータを歩留まりよく低コストで製造できる燃料電池用
のリブ付きセパレータの製造方法を提供することを目的
とする。

【００１６】

【課題を解決するための手段】この発明の第１の発明
は、それぞれガス流路用のリブが一面側に形成された一
対のハーフセパレータからなり、それぞれの他面側が相
対するように該一対のハーフセパレータを重ね合わせ
て、電解質を保持するマトリックスの両側に電極を有し
た単電池と交互に積層される燃料電池用リブ付きセパレ
ータにおいて、一対のハーフセパレータのそれぞれが、
ガス流路用のリブが一面側に形成され、かつ、熱硬化性
樹脂の薄膜が他面側に形成された多孔質炭素板を加熱処
理して該薄膜をシール性のある緻密質炭素層に変えて形
成された一定厚さの多孔質炭素層の一面側に薄くてシー
ル性のある緻密質炭素層を有した一体形の傾斜炭素板で
構成されていることである。

【００１７】この発明の第２の発明は、それぞれガス流
路用のリブが一面側に形成された一対のハーフセパレー
タからなり、それぞれの他面側が相対するように該一対
のハーフセパレータを重ね合わせて、電解質を保持する
マトリックスの両側に電極を有した単電池と交互に積層
される燃料電池用リブ付きセパレータの製造方法におい
て、一面側にガス流路用のリブを有する一定厚さの多孔
質炭素板を製作する第１の工程と、多孔質炭素板の他面
側に熱硬化性樹脂の薄膜を形成する第２の工程と、薄膜
が形成された多孔質炭素板を加熱処理して、薄膜をシー
ル性のある緻密質炭素層に変えてハーフセパレータを製
作する第３の工程とを有することである。

【００１８】この発明の第３の発明は、電解質を保持す
るマトリックスの両側に電極を有した単電池と交互に積
層され、その両面にガス流路用のリブが形成されている
燃料電池用リブ付きセパレータにおいて、熱硬化性樹脂
の薄膜が一方の面に形成された一対の多孔質炭素板が、
該薄膜側どうしを重ね合わされ、加熱処理により両薄膜
をシール性のある一体の緻密質炭素層に変えて一体化さ
れた一定厚さの一対の多孔質炭素層の間に薄い緻密質炭
素層を有する傾斜炭素板で構成され、ガス流路用のリブ
を、傾斜炭素板の両外面側に形成していることである。

【００１９】この発明の第４の発明は、電解質を保持す
るマトリックスの両側に電極を有した単電池と交互に積
層され、その両面にガス流路用のリブが形成されている
燃料電池用リブ付きセパレータの製造方法において、一
面側にガス流路用のリブを有する一定厚さの多孔質炭素
板を製作する第１の工程と、多孔質炭素板の他面側に熱
硬化性樹脂の薄膜を形成する第２の工程と、薄膜が形成
された一対の多孔質炭素板の薄膜側どうしを重ね合わ
せ、加熱処理して、これ等を一体化するとともに、薄膜
をシール性のある緻密質炭素層に変える第３の工程とを
有することである。

【００２０】この発明の第５の発明は、電解質を保持す
るマトリックスの両側に電極を有した単電池と交互に積
層され、その両面にガス流路用のリブが形成されている
燃料電池用リブ付きセパレータにおいて、熱硬化性樹脂
の薄膜を加熱処理して得られたシール性のある緻密質炭
素層が多孔質炭素板の一方の面に形成されてなる一定厚
さの多孔質炭素層の一方の面に薄い緻密質炭素層を有す
る一対の傾斜炭素板を、該緻密質炭素層側どうしを接合
して一体に形成して構成され、ガス流路用のリブを、一
体化された一対の傾斜炭素板の両外面側に形成している
ことである。

【００２１】この発明の第６の発明は、電解質を保持す
るマトリックスの両側に電極を有した単電池と交互に積
層され、その両面にガス流路用のリブが形成されている
燃料電池用リブ付きセパレータの製造方法において、一
面側にガス流路用のリブを有する一定厚さの多孔質炭素
板を製作する第１の工程と、多孔質炭素板の他面側に熱
硬化性樹脂の薄膜を形成する第２の工程と、薄膜が形成
された多孔質炭素板を加熱処理して、薄膜をシール性の
ある緻密質炭素層に変える第３の工程と、緻密質炭素層
が形成された一対の多孔質炭素板の緻密質炭素層側どう
しを接合して一体化する第４の工程とを有することであ
る。

【００２２】この発明の第７の発明は、電解質を保持す
るマトリックスの両側に電極を有した単電池と交互に積
層され、その両面にガス流路用のリブが形成されている
燃料電池用リブ付きセパレータにおいて、熱硬化性樹脂
の薄膜を加熱処理して得られたシール性のある緻密質炭
素層が多孔質炭素板の一方の面に形成されてなる一定厚
さの多孔質炭素層の一方の面側に薄い緻密質炭素層を有
する一対の傾斜炭素板と、薄い強度のある炭素板とから
なり、炭素板を一対の傾斜炭素板の緻密質炭素層側どう
しで挟みつけて合体接合して構成され、ガス流路用のリ
ブを、合体接合された一対の傾斜炭素板の両外面に形成
していることである。

【００２３】この発明の第８の発明は、電解質を保持す
るマトリックスの両側に電極を有した単電池と交互に積
層され、その両面にガス流路用のリブが形成されている
燃料電池用リブ付きセパレータの製造方法において、一
面側にガス流路用のリブを有する一定厚さの多孔質炭素
板を製作する第１の工程と、多孔質炭素板の他面側に熱
硬化性樹脂の薄膜を形成する第２の工程と、薄膜が形成
された多孔質炭素板を加熱処理して、薄膜をシール性の
ある緻密質炭素層に変える第３の工程と、薄い強度のあ
る炭素板を緻密質炭素層が形成された一対の多孔質炭素
板の緻密質炭素層側どうしで挟みつけて接合し、これ等
を一体化する第４の工程とを有することである。

【００２４】

【作用】この発明の第１の発明では、多孔質炭素層側に
ガス流路用リブが形成された傾斜炭素板（以下ハーフセ
パレータという）を２枚重ね合わせることにより、リブ
付きセパレータが得られる。すなわち、このハーフセパ
レータが多孔質炭素層の一側に薄くてシール性のある緻
密質炭素層を有する一体形の傾斜炭素板で構成されてい
るため、２つのハーフセパレータの互いの緻密質炭素層
側を重ね合わせることにより、リブ付きセパレータが得
られる。またリブ付きセパレータは２枚のハーフセパレ
ータにより形成されるため、接触箇所が一箇所しかなく
電気抵抗や熱抵抗を小さく抑えることができるととも
に、単電池とともに積層体を形成する場合でも、その積
層作業は容易となる。さらに、ハーフセパレータ２０は
緻密質炭素層を有しているため、単体強度の向上が図
れ、ハンドリング時の破損の低減が図られる。

【００２５】この発明の第２の発明では、第１の工程で
一面側にガス流路用のリブを有した一定厚さの多孔質炭
素板を製作し、第２の工程でこの多孔質炭素板の他面側
に熱硬化性樹脂の薄膜を形成する。そして第３の工程で
薄膜が形成された多孔質炭素板を加熱処理してこの薄膜
をシール性のある緻密質炭素層に変える。すなわち、こ
れ等の工程により、第１の発明に係るハーフセパレータ
が製造される。これ等の工程では多孔質炭素板の一側に
薄い緻密質炭素層を割れなく形成できる。

【００２６】この発明の第３の発明では、傾斜炭素板の
両側に有する多孔質炭素層の外面側にガス流路用リブを
形成することにより、リブ付きセパレータを形成してい
る。この場合の傾斜炭素板は一定厚さの一対の多孔質炭
素層間に薄くてシール性のある緻密質炭素層を一体的に
有したものであるため、その両面にガス流路用リブを形
成すれば、リブ付きセパレータとなる。このリブ付きセ
パレータは一体形のものであるため、積層時に接触箇所
が生じず、第１の発明のリブ付きセパレータより電気抵
抗や熱抵抗を下げることができるとともに、積層体を形
成する場合の積層作業もさらに容易となる。またハンド
リング時の破損もさらに低減することができる。

【００２７】この発明の第４の発明では、第１の工程と
第２の工程は第２の発明のそれと同一であるが、第３の
工程で、薄膜が形成された一対の多孔質炭素板の前記薄
膜側どうしを重ね合わせ、加熱処理して、これらを一体
化するとともに、前記薄膜をシール性のある緻密質炭素
層に変えている。すなわち、これらの工程により、第３
の発明に係るリブ付きセパレータ２が製造される。これ
らの工程では一対の多孔質炭素板の間に薄い緻密質炭素
層を割れなく形成できる。

【００２８】この発明の第５の発明では、リブ付きセパ
レータを第１の発明に係る一対のハーフセパレータの緻
密質炭素層側を接合して一体的に構成した場合であり、
第１の発明のリブ付きセパレータの場合より、積層体を
形成する場合の積層作業が容易となり、かつハンドリン
グ時の破損もさらに低減する。

【００２９】この発明の第６の発明では、第１の工程か
ら第３の工程までは第２の発明のそれと同一であり、第
４の工程で、一対のハーフセパレータの緻密質炭素層側
を接合して接合形のリブ付きセパレータが得られる。す
なわち、これらの工程により第５の発明に係るリブ付き
セパレータが製造される。

【００３０】この発明の第７の発明では、第１の発明に
係る一対のハーフセパレータの緻密質炭素層側間に、薄
くて強度のある炭素板を挟みつけて接合し、３者を一体
的に合体させることにより、リブ付きセパレータを形成
した場合であり、第５の発明のリブ付きセパレータの場
合より、その強度を上げてハンドリング時の破損のさら
なる防止が図られている。

【００３１】この発明の第８の発明では、第１の工程か
ら第３の工程までは第２の発明のそれと同一であり、第
４の工程で、一対のハーフセパレータの緻密質炭素層側
に薄くて強度のある炭素板を挟みつけて接合し、接合形
のリブ付きセパレータが得られる。すなわち、これらの
工程により第７の発明に係るリブ付きセパレータが製造
される。

【００３２】

【実施例】以下、この発明の実施例を図について説明す
る。 実施例１．この発明の第１発明に係る燃料電池用リブ付
きセパレータの一実施例を図１乃至図３を参照して説明
する。図１は積層式リン酸形燃料電池の積層体の部分的
斜視図、図２はリブ付きセパレータの部分的断面図、図
３は傾斜炭素板の断面図である。なお、図１３で示され
る従来の積層式リン酸形燃料電池の積層体と同一または
相当部分には同一符号を付してその説明を省略する。

【００３３】図において、２０は一面側にリブＲが形成
されたハーフセパレータ（片溝形リブ付きセパレータ）
であり、２０Ａは一面側に空気流路２ａ用のリブＲが形
成された空気電極用ハーフセパレータ、２０Ｂは一面側
に空気流路２ａ用のリブＲと直交する向きに燃料ガス流
路２ｂ用のリブＲが形成された燃料ガス電極用ハーフセ
パレータである。２１は空気電極用ハーフセパレータ２
０Ａと燃料ガス電極用ハーフセパレータ２０Ｂとを重ね
合わせてリブ付きセパレータ２を形成する場合に、その
間に塗布される導電性の黒鉛ペーストである。

【００３４】ハーフセパレータ２０は、図３で示される
ように、その材料が所定厚さの通気性を有した多孔質炭
素層４０の一面側に、１００〜２００μｍの薄い気液シ
ール性を有する緻密質炭素層４１を有した例えば厚さ
１．５ｍｍの一体形の傾斜炭素板３０から構成されてお
り、そのリブＲが多孔質炭素層４０側の面に高さ１ｍｍ
で形成されている。なお、この場合その残肉厚さは０．
５ｍｍとなるため、リブＲの谷部が緻密質炭素層４１ま
でくい込むことはない。そして、２つのハーフセパレー
タ２０Ａ，２０Ｂの緻密質炭素層４１側面どうしを黒鉛
ペースト２１を介して重ね合わせることにより厚さ３ｍ
ｍのリブ付きセパレータ２が形成される。なお、ハーフ
セパレータ２０の両側のリブＲはガスシール処理がなさ
れたシールリブＲ１となっている。

【００３５】つぎにこの傾斜炭素板３０から構成される
ハーフセパレータ２０Ａ，２０Ｂを２枚合わせて形成さ
れるリブ付きセパレータ２Ａの動作を説明する。ハーフ
セパレータ２０は多孔質炭素層４０と緻密質炭素層４１
からなる傾斜炭素板３０から構成されているため、その
性質上、従来のリブ付きセパレータ２を構成する多孔質
炭素板１０および緻密質炭素板１１の性能・品質をすべ
て有している。したがって、この空気電極用ハーフセパ
レータ２０Ａと燃料ガス電極用ハーフセパレータ２０Ｂ
とを黒鉛ペースト２１を介して重ね合わせて形成される
リブ付きセパレータ２は従来のリブ付きセパレータ２と
同一機能を有しており、その発電時の動作は従来のリブ
付きセパレータ２と同一である。

【００３６】いっぽう、従来のリブ付きセパレータ２は
２枚の多孔質炭素板１０，１０と１枚の緻密質炭素板１
１の３部品から構成され、その接触又は接合箇所が２箇
所となっているのに対し、この実施例のリブ付きセパレ
ータ２は２つのハーフセパレータ２０Ａ，２０Ｂから構
成され、その接触箇所が１箇所であるため、その電気抵
抗および熱抵抗は著しく低減され、これらの値は従来の
リブ付きセパレータ２の値の約１／２以下になっている
ことが実験により確かめられた。また、接触箇所の減少
にともない接触箇所に起因する種々のトラブルを減少さ
せることができる。

【００３７】また、２枚の多孔質炭素板１０，１０と１
枚の緻密質炭素板１１とが別々に独立して構成されてい
る従来のリブ付きセパレータ２に対して、この実施例１
のリブ付きセパレータ２は、２つのハーフセパレータ２
０Ａ，２０Ｂで構成されるため、積層体３の組み立てに
当たりその積層コストの低減を図ることができるととも
に、ハーフセパレータ２０の曲げ強度は、緻密質炭素層
４１を有する分、従来の多孔質炭素板１０の２倍以上と
なっているため、ハンドリング時における部品の破損も
大幅に減少させることができる。したがって、熟練工以
外の者による組み立ても可能となる。さらに、本実施例
のリブ付きセパレータ２では上記従来のリブ付きセパレ
ータ２に比べ、積層時における接触部分が少なくなる
分、積層体３の面圧分布やクリープ変形による面圧緩和
に対応して接触部分に局所的に大きな電気抵抗や熱抵抗
が生じにくくなり、それだけ電池寿命を長くすることが
できる。

【００３８】また、２枚の多孔質炭素板１０，１０と１
枚の緻密質炭素板１１とが接合され合体して構成されて
いる従来のリブ付きセパレータ２に対して、本実施例の
リブ付きセパレータ２では、接合箇所がないため接合状
態が良好でない部分が生じることはなく、かつリブ付き
セパレータ２内で電気抵抗や熱抵抗に大きなばらつきが
生じることもない。さらに、この実施例１のリブ付きセ
パレータ２では、接着箇所がないため接合剤（フッ素系
樹脂）が多孔質炭素層４０内に拡散し、この多孔質炭素
層４０のリン酸貯蔵性を悪くしてしまうこともない。

【００３９】実施例２．図４はこの発明の第２の発明に
係る燃料電池用リブ付きセパレータの製造方法の一実施
例を示す図である。実施例１では２つのハーフセパレー
タ２０Ａ，２０Ｂを重ね合わせてリブ付きセパレータ２
を構成しているが、この実施例２はこのハーフセパレー
タ２０の製造方法に関するものである。

【００４０】この製造方法は一面側にガス流路用のリブ
Ｒを有する一定厚さの多孔質炭素板を製作する第１の工
程Ａ１と、前記多孔質炭素板の他面側に熱硬化性樹脂の
薄膜を形成する第２の工程Ａ２と、前記薄膜が形成され
た多孔質炭素板を加熱処理して前記薄膜をシール性のあ
る緻密質炭素層４１に変える第３の工程Ａ３とから構成
されている。

【００４１】第１の工程Ａ１は従来から知られている一
面側にガス流路用リブＲを有する多孔質炭素板を製作す
る工程である（例えばその方法は特開昭５９ー６８１７
０号公報に詳述されている）。この工程では、例えば短
炭素繊維、フェノール樹脂バインダーおよび有機粒状物
質を混合した後、これを加熱・加圧して一定厚さの成形
品とし、その後この成形品を２０００℃で焼成した後、
できた多孔質炭素材（これは例えば呉羽化学工業株式会
社製のＫＥＳー４００と同等品となる）を所定サイズに
加工し、さらにリブ加工をすることにより、一面側にガ
ス流路用リブを有する多孔質炭素板が製作される。な
お、リブＲを含む形状加工は成形品の段階で行なっても
よい。

【００４２】第２の工程Ａ２は熱硬化性樹脂（例えば日
清紡株式会社製のポリカルボジイミド樹脂）の容液を平
滑なガラス板上に展開して溶媒を除去し、熱硬化性樹脂
の薄膜を得た後、この薄膜を前記第１の工程Ａ１ででき
た多孔質炭素板のリブＲを有さない側の面に展開して、
これを乾燥させるものである。第３の工程Ａ３はその一
面側に薄膜が展開・乾燥された第２の工程Ａ２の多孔質
炭素板をチッ素雰囲気中で室温から６００℃まで徐々に
昇温し、その後直ちに放冷するものである。このことに
より薄膜は焼成されて多孔質炭素板の一面側に緻密質炭
素層となって一体的に付着する。そして両端部のリブＲ
をシール処理してシールリブＲ１とすれば、その板厚が
１．５ｍｍのハーフセパレータ２０が完成する。

【００４３】この場合この薄膜から形成される緻密質炭
素層の厚さは１００〜２００μm と薄いため、多孔質炭
素板の多孔質部分の空隙容積の減少も少ないとともに、
この緻密質炭素層のガスシール性能は、その値が１．０
×１０^-6（Ｎ・ｃｃ／ｍｉｎ／ｃｍ² ）［Ｎ₂ ガス、差
圧０．２Ｋｇ／ｃｍ² 、室温］以下であり、非常に高い
ため、この緻密質炭素層の板厚方向の気液シール性能に
は問題は生じない。なお、ポリカルボジイミド樹脂から
薄い緻密質炭素材を形成する方法は特開平２ー１５２１
６７号公報に詳述されている。

【００４４】以上の第１、第２、第３の工程Ａ１，Ａ
２，Ａ３によって、多孔質炭素板が多孔質炭素層４０と
なり熱硬化性樹脂の薄膜が緻密質炭素層４１となった傾
斜炭素板３０が製造されるとともに、この傾斜炭素板３
０の多孔質炭素層４０側にガス流路用のリブＲが形成さ
れた実施例１のハーフセパレータ２０と同じハーフセパ
レータ２０が歩留まりよく低コストで製造される。な
お、この場合、空気電極用ハーフセパレータ２０Ａと燃
料ガス電極用ハーフセパレータ２０Ｂとは上記工程によ
り別々に製造される。

【００４５】従来技術では、緻密質炭素材を製造するに
あたり、特に焼成時の収縮率が大きく、かつその緻密性
を確保するには板厚を一定厚さ（０．４〜１．０ｍｍ）
まで厚肉化しなければならなかった。そのため、従来は
緻密質炭素層を第３の工程Ａ３のような方法で焼成済み
の多孔質炭素材（１．５ｍｍ）の一側に形成するのは、
緻密質層が厚くなり割れが発生するため、困難であっ
た。いっぽう、例えばポリカルボジイミド樹脂は非常に
薄肉（２００μm 以下）に成形できるとともに、その焼
成時の収縮率が小さく、かつその焼成温度が６００℃と
比較的低いため、第３の工程Ａ３により割れを生じるこ
となく緻密質炭素層が形成できると考えられる。

【００４６】なお、この実施例２では熱硬化性樹脂とし
て日清紡株式会社製のポリカルボジイミド樹脂を使用し
ているが、熱硬化性樹脂はこれに限らず薄い緻密質炭素
層を焼成ずみの多孔質炭素板の一側に割れなく形成でき
るものであれば他のものでもよいのは勿論である。

【００４７】実施例３．この発明の第３発明係る燃料電
池用リブ付きセパレータの一実施例を図５乃至図７を参
照して説明する。図５は積層式リン酸形燃料電池の積層
体の部分的斜視図、図６はリブ付きセパレータの部分的
断面図、図７は傾斜炭素板の断面図である。なお、実施
例１の積層式リン酸形燃料電池の積層体と同一または相
当部分には同一符号を付しその説明を省略する。

【００４８】この実施例３のリブ付きセパレータ２は一
体形ものであり、その材料が、図７で示されるように、
所定厚さの通気性を有した２つの多孔質炭素層４０，４
０間に２００〜４００μm の薄い気液シール性を有する
緻密質炭素層４２を有した例えば厚さ３．０ｍｍの一体
形の傾斜炭素板３１から構成されている。そして、高さ
１ｍｍの複数のリブＲがこの傾斜炭素板３１の両外面、
すなわち、多孔質炭素層４０，４０の各外面に形成され
ており、この傾斜炭素板３１の一方の面に空気流路２
ａ、他方の面に燃料ガス流路２ｂが形成されているとと
もに、両端のリブＲはガスシール処理がなされたシール
リブＲ１となっている。

【００４９】したがって、この傾斜炭素板３１から構成
される一体形のリブ付きセパレータ２も従来のリブ付き
セパレータ２と同一の性能・品質を有すとともに、同一
の機能を有している。またこのリブ付きセパレータ２は
１個の単体から構成されているため、その内部に接触箇
所がなく、この部分における電気抵抗や熱抵抗の増大が
ないため、その電気抵抗や熱抵抗は従来のリブ付きセパ
レータ２の１／１０以下になっている。さらに、実施例
３のリブ付きセパレータ２は接触箇所がないため、この
接触箇所に起因した他の種々のトラブルが生じることも
ない。

【００５０】また、この実施例３のリブ付きセパレータ
２は１個の単体から構成されているため、実施例１のリ
ブ付きセパレータ２に比べその積層コストの低減を図る
ことができるとともに、黒鉛ペースト２１も不要であ
り、その分製作コストの低減をも図ることができる。さ
らに、実施例３のリブ付きセパレータ２の気液シール
性、曲げ強度、多孔質部分の空隙容積は実施例１のリブ
付きセパレータ２と同等またはそれ以上の性能を有して
いることが評価テストにて確認されている。

【００５１】実施例４．図８はこの発明の第４の発明に
係る燃料電池用リブ付きセパレータの製造方法の一実施
例を示す図である。この実施例４は実施例３の一体形の
リブ付きセパレータ２の製造方法に関するものである。

【００５２】この製造方法は一面側にガス流路用のリブ
Ｒを有する一定厚さの多孔質炭素板を製作する第１の工
程Ｂ１と、前記多孔質炭素板の他面側に熱硬化性樹脂の
薄膜を形成する第２の工程Ｂ２と、前記薄膜が形成され
た一対の多孔質炭素板の前記薄膜側どうしを重ね合わ
せ、加熱処理して、これらを一体化するとともに、前記
薄膜をシール性のある緻密質炭素層に変える第３の工程
Ｂ３とから構成されている。

【００５３】第１の工程Ｂ１と第２の工程Ｂ２は実施例
２の第１の工程Ａ１と第２の工程Ａ２とそれぞれ同一で
あるため、その説明を省略する。第３の工程Ｂ３では、
その一面側に薄膜が展開・乾燥された一対の第２の工程
Ｂ２で形成された多孔質炭素板をその薄膜どうしを合わ
せるようにして重ね合わせた後、これらをチッ素雰囲気
中で室温から６００℃まで徐々に昇温し、その後直ちに
放冷する。このことにより薄膜は焼成されて多孔質炭素
板の一面側に緻密質炭素層となって一体的に付着すると
ともに、緻密質炭素層どうしが合体する。そして、この
一体化した炭素板の所定リブＲをシール処理してシール
リブＲ１とすれば、その板厚が３．０ｍｍのリブ付きセ
パレータ２が完成する。

【００５４】以上の第１、第２および第３の工程Ｂ１，
Ｂ２，Ｂ３によって、２つの多孔質炭素板が一対の多孔
質炭素層４０，４０となり、２つの熱硬化性樹脂の薄膜
が緻密質炭素層４２となった傾斜炭素板３１が製造され
るとともに、この傾斜炭素板３１の一対の多孔質炭素層
４０，４０の外面側にガス流路用のリブＲが形成された
実施例３のリブ付きセパレータ２と同じリブ付きセパレ
ータ２が歩留りよく低コストで製造される。なお、この
場合、傾斜炭素板３１の一方の面側のリブＲの向きと他
方の面側のリブＲの向きは直交しており、傾斜炭素板３
１の一方の面側には空気流路２ａが形成され、他方の面
側には燃料ガス流路２ｂが形成されている。

【００５５】実施例５．図９はこの発明の第５の発明に
係る燃料電池用リブ付きセパレータの一実施例を示す図
である。この実施例５のリブ付きセパレータ２は、実施
例１の空気電極用ハーフセパレータ２０Ａと燃料ガス電
極用ハーフセパレータ２０Ｂとの互いの緻密質炭素層４
１側どうしを導電性を有する黒鉛入りの耐熱接着剤２２
（例えば英国サーモン社製のサーモセメント等）を介し
て接合して一体化したものである。なお、このリブ付き
セパレータ２の厚さは、ハーフセパレータ２０Ａ，２０
Ｂの厚さがそれぞれ１．５ｍｍであり、耐熱接着剤２２
の厚さが１００μm であるため、３．１ｍｍとなる。

【００５６】この実施例５のリブ付きセパレータ２は実
施例１の一対のハーフセパレータ２０Ａ，２０Ｂを接合
して一体化したものであるため、実施例１のリブ付きセ
パレータ２と同様な効果を得ることができるとともに、
接合して一体化した分、実施例１のリブ付きセパレータ
２より積層コストの低減を図ることができるとともに、
強度の向上を図ることができる。

【００５７】なお、この実施例５では耐熱接着剤２２と
して英国サーモン社製のサーモセメントを使用している
が、これに限らず導電性機能を損なわず、耐熱性を有す
るものであればよいのは勿論である。

【００５８】実施例６．図１０はこの発明の第６の発明
に係る燃料電池用リブ付きセパレータの製造方法の一実
施例を示す図である。この実施例６は実施例５の接合形
のリブ付きセパレータの製造方法に関するものである。

【００５９】この製造方法は一面側にガス流路用のリブ
Ｒを有する一定厚さの多孔質炭素板を製作する第１の工
程Ｃ１と、前記多孔質炭素板の他面側に熱硬化性樹脂の
薄膜を形成する第２の工程Ｃ２と、前記薄膜が形成され
た多孔質炭素板を加熱処理して、前記薄膜をシール性の
ある緻密質炭素層に変える第３の工程Ｃ３と、前記緻密
質炭素層４１が形成された一対の多孔質炭素板の前記緻
密質炭素層側どうしを接合して一体化する第４の工程Ｃ
４とから構成されている。

【００６０】第１の工程Ｃ１から第３の工程Ｃ３までは
実施例２の第１の工程Ａ１から第３の工程Ａ３までとそ
れぞれ同一であるため、その説明を省略する。第４の工
程Ｃ４では、第３の工程Ｃ３までにおいてできあがった
空気電極用ハーフセパレータ２０Ａと燃料ガス電極用ハ
ーフセパレータ２０Ｂとの互いの緻密質炭素層４１側ど
うしの面を有機溶剤にて洗浄した後、この面に導電性を
有する黒鉛入りの耐熱接着剤２２を均一に塗布して、こ
の塗布面どうしを合わせて２つのハーフセパレータ２０
Ａ，２０Ｂを互いに貼り合わせる。その後これらを、一
定の面圧を加えたまま８０℃で２時間加熱後、２５０〜
３００℃まで昇温して加熱処理し、この２つのハーフセ
パレータ２０Ａ，２０Ｂを接合する。

【００６１】以上の第１、第２、第３、第４の工程Ｃ
１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４によって、２つのハーフセパレー
タ２０Ａ，２０Ｂを接合させたリブ付きセパレータ２が
歩留りより低コストで製造される。

【００６２】実施例７．図１１はこの発明の第７の発明
に係る燃料電池用リブ付きセパレータの一実施例を示す
図である。この実施例７のリブ付きセパレータ２は比較
的緻密で強度のある薄い炭素板２３（例えば日清紡株式
会社製のアモルファスニューカーボンフィルム）を実施
例１の空気電極用ハーフセパレータ２０Ａと燃料ガス電
極用ハーフセパレータ２０Ｂとの互いの緻密質炭素層４
１側で挟みつけ、耐熱接着剤２２を介してこれらを接合
して一体化したものである。なお、このリブ付きセパレ
ータ２の厚さは、ハーフセパレータ２０Ａ，２０Ｂの厚
さがそれぞれ１．５ｍｍ、炭素板２３の厚さが２００μ
m 、炭素板２３の両面側の耐熱接着剤２２の厚さがそれ
ぞれ１００μm であるため、３．４ｍｍとなる。

【００６３】この実施例７のリブ付きセパレータ２は３
部材を接合して一体化したものであるが、炭素板２３を
ハーフセパレータ２０Ａ，２０Ｂで挟みつけたものであ
るため、曲げ強度が強く、かつ傾斜炭素板３０から構成
されるハーフセパレータ２０Ａ，２０Ｂの特性上、電気
抵抗および熱抵抗も、従来の同程度の厚さのリブ付きセ
パレータ２に比べて小さくなる。もちろん、積層コスト
の低減を図ることもできる。

【００６４】なお、この実施例７では炭素板２３として
日清紡株式会社製のアモルファスニューカーボンフィル
ムを使用しているが、これに限らず高強度で緻密質であ
ればたのものでもよい。

【００６５】実施例８．図１２はこの発明の第８の発明
に係る燃料電池用リブ付きセパレータの製造方法の一実
施例を示す図である。この実施例８は実施例７の接合形
のリブ付きセパレータの製造方法に関するものである。

【００６６】この製造方法は一面側にガス流路用のリブ
Ｒを有する一定厚さの多孔質炭素板を製作する第１の工
程Ｄ１と、前記多孔質炭素板の他面側に熱硬化性樹脂の
薄膜を形成する第２の工程Ｄ２と、前記薄膜が形成され
た多孔質炭素板を加熱処理して、前記薄膜をシール性の
ある緻密質炭素層に変える第３の工程Ｄ３と、薄い強度
のある炭素板２３を、前記緻密質炭素層が形成された一
対の多孔質炭素板の緻密質炭素層側どうしで挟みつけて
接合し、これらを一体化する第４の工程Ｄ４とから構成
される。

【００６７】第１の工程Ｄ１から第３の工程Ｄ３までは
実施例２の第１の工程Ａ１から第３の工程Ａ３までとそ
れぞれ同一であるため、その説明を省略する。第４の工
程Ｄ４では、第３の工程Ｄ３までにおいてできあがった
空気電極用ハーフセパレータ２０Ａと燃料ガス電極用ハ
ーフセパレータ２０Ｂとの互いの緻密質炭素層４１側ど
うしの面、および薄くて強度のある炭素板２３の両面を
有機溶剤にて洗浄した後、これらの面に耐熱接着剤２２
を均一に塗布して、この塗布面どうしを合わせて２つの
ハーフセパレータ２０Ａ，２０Ｂと炭素板２３とを互い
に貼り合わせる。その後、これらを、一定の面圧を加え
たまま８０℃で２時間加熱後、２５０〜３００℃まで昇
温させて加熱処理し、この２つのハーフセパレータ２０
Ａ，２０Ｂを接合する。

【００６８】以上の第１、第２、第３、第４の工程Ｄ
１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４によって、２つのハーフセパレー
タ２０Ａ，２０Ｂの間に炭素板２３を接合させたリブ付
きセパレータ２が歩留りより低コストで製造される。

【００６９】

【発明の効果】この発明は、以上のように構成されてい
るので、以下に記載されるような効果を奏する。

【００７０】この発明の第１の発明によれば、それぞれ
ガス流路用のリブが一面側に形成された一対のハーフセ
パレータからなり、それぞれの他面側が相対するように
該一対のハーフセパレータを重ね合わせて、電解質を保
持するマトリックスの両側に電極を有した単電池と交互
に積層される燃料電池用リブ付きセパレータにおいて、
一対のハーフセパレータのそれぞれが、ガス流路用のリ
ブが一面側に形成され、かつ、熱硬化性樹脂の薄膜が他
面側に形成された多孔質炭素板を加熱処理して該薄膜を
シール性のある緻密質炭素層に変えて形成された一定厚
さの多孔質炭素層の一面側に薄くてシール性のある緻密
質炭素層を有した一体形の傾斜炭素板で構成されている
ため、性能・品質を満たした状態でこのリブ付きセパレ
ータの電気抵抗や熱抵抗を小さく抑えることができ、か
つ積層コストの低減を図ることができる。

【００７１】この発明の第２の発明によれば、それぞれ
ガス流路用のリブが一面側に形成された一対のハーフセ
パレータからなり、それぞれの他面側が相対するように
該一対のハーフセパレータを重ね合わせて、電解質を保
持するマトリックスの両側に電極を有した単電池と交互
に積層される燃料電池用リブ付きセパレータの製造方法
において、一面側にガス流路用のリブを有する一定厚さ
の多孔質炭素板を製作する第１の工程と、多孔質炭素板
の他面側に熱硬化性樹脂の薄膜を形成する第２の工程
と、薄膜が形成された多孔質炭素板を加熱処理して、薄
膜をシール性のある緻密質炭素層に変えてハーフセパレ
ータを製作する第３の工程とを有するため、第１の発明
に係るリブ付きセパレータを歩留まりよく低コストで製
造できる。

【００７２】この発明の第３の発明によれば、電解質を
保持するマトリックスの両側に電極を有した単電池と交
互に積層され、その両面にガス流路用のリブが形成され
ている燃料電池用リブ付きセパレータにおいて、熱硬化
性樹脂の薄膜が一方の面に形成された一対の多孔質炭素
板が、該薄膜側どうしを重ね合わされ、加熱処理により
両薄膜をシール性のある一体の緻密質炭素層に変えて一
体化された一定厚さの一対の多孔質炭素層の間に薄い緻
密質炭素層を有する傾斜炭素板で構成され、ガス流路用
のリブを、傾斜炭素板の両外面側に形成しているため、
このリブ付きセパレータでは第１の発明に係るリブ付き
セパレータより電気抵抗や熱抵抗をさらに小さく抑える
ことができ、かつ積層コストのさらなる低減を図ること
ができる。

【００７３】この発明の第４の発明によれば、電解質を
保持するマトリックスの両側に電極を有した単電池と交
互に積層され、その両面にガス流路用のリブが形成され
ている燃料電池用リブ付きセパレータの製造方法におい
て、一面側にガス流路用のリブを有する一定厚さの多孔
質炭素板を製作する第１の工程と、多孔質炭素板の他面
側に熱硬化性樹脂の薄膜を形成する第２の工程と、薄膜
が形成された一対の多孔質炭素板の薄膜側どうしを重ね
合わせ、加熱処理して、これらを一体化するとともに、
薄膜をシール性のある緻密質炭素層に変える第３の工程
とを有するため、第３の発明に係るリブ付きセパレータ
を歩留まりよく、かつ、低コストで製造できる。

【００７４】この発明の第５の発明によれば、電解質を
保持するマトリックスの両側に電極を有した単電池と交
互に積層され、その両面にガス流路用のリブが形成され
ている燃料電池用リブ付きセパレータにおいて、熱硬化
性樹脂の薄膜を加熱処理して得られたシール性のある緻
密質炭素層が多孔質炭素板の一方の面に形成されてなる
一定厚さの多孔質炭素層の一方の面に薄い緻密質炭素層
を有する一対の傾斜炭素板を、該緻密質炭素層側どうし
を接合して一体に形成して構成され、ガス流路用のリブ
を、一体化された一対の傾斜炭素板の両外面側に形成し
ているため、このリブ付きセパレータでは第１の発明に
係るリブ付きセパレータと同一の効果を有することがで
きるとともに、この第１の発明に係るリブ付きセパレー
タより積層コストの低減を図ることができる。

【００７５】この発明の第６の発明によれば、電解質を
保持するマトリックスの両側に電極を有した単電池と交
互に積層され、その両面にガス流路用のリブが形成され
ている燃料電池用リブ付きセパレータの製造方法におい
て、一面側にガス流路用のリブを有する一定厚さの多孔
質炭素板を製作する第１の工程と、多孔質炭素板の他面
側に熱硬化性樹脂の薄膜を形成する第２の工程と、薄膜
が形成された多孔質炭素板を加熱処理して、薄膜をシー
ル性のある緻密質炭素層に変える第３の工程と、緻密質
炭素層が形成された２枚の多孔質炭素板の緻密質炭素層
側どうしを接合して一体化する第４の工程とを有するた
め、第５の発明に係るリブ付きセパレータを歩留まりよ
く、かつ、低コストで製造できる。

【００７６】この発明の第７の発明によれば、電解質を
保持するマトリックスの両側に電極を有した単電池と交
互に積層され、その両面にガス流路用のリブが形成され
ている燃料電池用リブ付きセパレータにおいて、熱硬化
性樹脂の薄膜を加熱処理して得られたシール性のある緻
密質炭素層が多孔質炭素板の一方の面に形成されてなる
一定厚さの多孔質炭素層の一方の面側に薄い緻密質炭素
層を有する一対の傾斜炭素板と、薄い強度のある炭素板
とからなり、炭素板を一対の傾斜炭素板の緻密質炭素層
側どうしで挟みつけて合体接合して構成され、ガス流路
用のリブを、合体接合された一対の傾斜炭素板の両外面
に形成しているため、リブ付きセパレータの単体の強度
を上げることができ、かつ積層コストの低減を図ること
ができる。

【００７７】この発明の第８の発明によれば、電解質を
保持するマトリックスの両側に電極を有した単電池と交
互に積層され、その両面にガス流路用のリブが形成され
ている燃料電池用リブ付きセパレータの製造方法におい
て、一面側にガス流路用のリブを有する一定厚さの多孔
質炭素板を製作する第１の工程と、多孔質炭素板の他面
側に熱硬化性樹脂の薄膜を形成する第２の工程と、薄膜
が形成された多孔質炭素板を加熱処理して、薄膜をシー
ル性のある緻密質炭素層に変える第３の工程と、薄い強
度のある炭素板を緻密質炭素層が形成された２枚の多孔
質炭素板の緻密質炭素層側どうしで挟みつけて接合し、
これらを一体化する第４の工程とを有するため、第７の
発明に係るリブ付きセパレータを歩留まりよく、かつ、
低コストで製造できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施例１に関する積層式リン酸形燃
料電池の積層体の部分的斜視図である。

【図２】この発明の実施例１に関するリブ付きセパレー
タの断面図である。

【図３】この発明の実施例１に関する傾斜炭素板の断面
図である。

【図４】この発明の実施例２に関するリブ付きセパレー
タの製造工程を示す工程フロー図である。

【図５】この発明の実施例３に関する積層式リン酸形燃
料電池の積層体の部分的斜視図である。

【図６】この発明の実施例３に関するリブ付きセパレー
タの断面図である。

【図７】この発明の実施例３に関する傾斜炭素板の断面
図である。

【図８】この発明の実施例４に関するリブ付きセパレー
タの製造工程を示す工程フロー図である。

【図９】この発明の実施例５に関するリブ付きセパレー
タの断面図である。

【図１０】この発明の実施例６に関するリブ付きセパレ
ータの製造工程を示す工程フロー図である。

【図１１】この発明の実施例７に関するリブ付きセパレ
ータの断面図である。

【図１２】この発明の実施例８に関するリブ付きセパレ
ータの製造工程を示す工程フロー図である。

【図１３】従来の積層式リン酸形燃料電池の積層体の斜
視図である。

【図１４】従来のリブ付きセパレータの断面図である

【符号の説明】 １ 単電池 １ａ マトリックス １ｂ 空気電極（電極） １ｃ 燃料電極（電極） ２ リブ付きセパレータ ２ａ 空気流路（ガス流路） ２ｂ 燃料ガス流路（ガス流路） ２３ 炭素板 ３０ 傾斜炭素板 ３１ 傾斜炭素板 ４０ 多孔質炭素層 ４１ 緻密質炭素層 ４２ 緻密質炭素層 Ａ１ 第１の工程 Ａ２ 第２の工程 Ａ３ 第３の工程 Ｂ１ 第１の工程 Ｂ２ 第２の工程 Ｂ３ 第３の工程 Ｃ１ 第１の工程 Ｃ２ 第２の工程 Ｃ３ 第３の工程 Ｃ４ 第４の工程 Ｄ１ 第１の工程 Ｄ２ 第２の工程 Ｄ３ 第３の工程 Ｄ４ 第４の工程 Ｒ リブ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) H01M 8/00 - 8/24

Claims (8)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 それぞれガス流路用のリブが一面側に形
   成された一対のハーフセパレータからなり、それぞれの
   他面側が相対するように該一対のハーフセパレータを重
   ね合わせて、電解質を保持するマトリックスの両側に電
   極を有した単電池と交互に積層される燃料電池用リブ付
   きセパレータにおいて、前記一対のハーフセパレータの
   それぞれが、前記ガス流路用のリブが一面側に形成さ
   れ、かつ、熱硬化性樹脂の薄膜が他面側に形成された多
   孔質炭素板を加熱処理して該薄膜をシール性のある緻密
   質炭素層に変えて形成された一定厚さの多孔質炭素層の
   一面側に薄くてシール性のある緻密質炭素層を有した一
   体形の傾斜炭素板で構成されていることを特徴とする燃
   料電池用リブ付きセパレータ。
2. 【請求項２】 それぞれガス流路用のリブが一面側に形
   成された一対のハーフセパレータからなり、それぞれの
   他面側が相対するように該一対のハーフセパレータを重
   ね合わせて、電解質を保持するマトリックスの両側に電
   極を有した単電池と交互に積層される燃料電池用リブ付
   きセパレータの製造方法において、一面側にガス流路用
   のリブを有する一定厚さの多孔質炭素板を製作する第１
   の工程と、前記多孔質炭素板の他面側に熱硬化性樹脂の
   薄膜を形成する第２の工程と、前記薄膜が形成された多
   孔質炭素板を加熱処理して、前記薄膜をシール性のある
   緻密質炭素層に変えて前記ハーフセパレータを製作する
   第３の工程とを有することを特徴とする燃料電池用リブ
   付きセパレータの製造方法。
3. 【請求項３】 電解質を保持するマトリックスの両側に
   電極を有した単電池と交互に積層され、その両面にガス
   流路用のリブが形成されている燃料電池用リブ付きセパ
   レータにおいて、熱硬化性樹脂の薄膜が一方の面に形成
   された一対の多孔質炭素板が、該薄膜側どうしを重ね合
   わされ、加熱処理により両薄膜をシール性のある一体の
   緻密質炭素層に変えて一体化された一定厚さの一対の多
   孔質炭素層の間に薄い緻密質炭素層を有する傾斜炭素板
   で構成され、前記ガス流路用のリブを、前記傾斜炭素板
   の両外面側に形成していることを特徴とする燃料電池用
   リブ付きセパレータ。
4. 【請求項４】 電解質を保持するマトリックスの両側に
   電極を有した単電池と交互に積層され、その両面にガス
   流路用のリブが形成されている燃料電池用リブ付きセパ
   レータの製造方法において、一面側にガス流路用のリブ
   を有する一定厚さの多孔質炭素板を製作する第１の工程
   と、前記多孔質炭素板の他面側に熱硬化性樹脂の薄膜を
   形成する第２の工程と、前記薄膜が形成された一対の多
   孔質炭素板の前記薄膜側どうしを重ね合わせ、加熱処理
   して、これ等を一体化するとともに、前記薄膜をシール
   性のある緻密質炭素層に変える第３の工程とを有するこ
   とを特徴とする燃料電池用リブ付きセパレータの製造方
   法。
5. 【請求項５】 電解質を保持するマトリックスの両側に
   電極を有した単電池と交互に積層され、その両面にガス
   流路用のリブが形成されている燃料電池用リブ付きセパ
   レータにおいて、熱硬化性樹脂の薄膜を加熱処理して得
   られたシール性のある緻密質炭素層が多孔質炭素板の一
   方の面に形成されてなる一定厚さの多孔質炭素層の一方
   の面に薄い緻密質炭素層を有する一対の傾斜炭素板を、
   該緻密質炭素層側どうしを接合して一体に形成して構成
   され、前記ガス流路用のリブを、一体化された前記一対
   の傾斜炭素板の両外面側に形成していることを特徴とす
   る燃料電池用リブ付きセパレータ。
6. 【請求項６】 電解質を保持するマトリックスの両側に
   電極を有した単電池と交互に積層され、その両面にガス
   流路用のリブが形成されている燃料電池用リブ付きセパ
   レータの製造方法において、一面側にガス流路用のリブ
   を有する一定厚さの多孔質炭素板を製作する第１の工程
   と、前記多孔質炭素板の他面側に熱硬化性樹脂の薄膜を
   形成する第２の工程と、前記薄膜が形成された多孔質炭
   素板を加熱処理して、前記薄膜をシール性のある緻密質
   炭素層に変える第３の工程と、前記緻密質炭素層が形成
   された一対の多孔質炭素板の前記緻密質炭素層側どうし
   を接合して一体化する第４の工程とを有することを特徴
   とする燃料電池用リブ付きセパレータ。
7. 【請求項７】 電解質を保持するマトリックスの両側に
   電極を有した単電池と交互に積層され、その両面にガス
   流路用のリブが形成されている燃料電池用リブ付きセパ
   レータにおいて、熱硬化性樹脂の薄膜を加熱処理して得
   られたシール性のある緻密質炭素層が多孔質炭素板の一
   方の面に形成されてなる一定厚さの多孔質炭素層の一方
   の面側に薄い緻密質炭素層を有する一対の傾斜炭素板
   と、薄い強度のある炭素板とからなり、前記炭素板を前
   記一対の傾斜炭素板の緻密質炭素層側どうしで挟みつけ
   て合体接合して構成され、前記ガス流路用のリブを、合
   体接合された前記一対の傾斜炭素板の両外面に形成して
   いることを特徴とする燃料電池用リブ付きセパレータ。
8. 【請求項８】 電解質を保持するマトリックスの両側に
   電極を有した単電池と交互に積層され、その両面にガス
   流路用のリブが形成されている燃料電池用リブ付きセパ
   レータの製造方法において、一面側にガス流路用のリブ
   を有する一定厚さの多孔質炭素板を製作する第１の工程
   と、前記多孔質炭素板の他面側に熱硬化性樹脂の薄膜を
   形成する第２の工程と、前記薄膜が形成された多孔質炭
   素板を加熱処理して、前記薄膜をシール性のある緻密質
   炭素層に変える第３の工程と、薄い強度のある炭素板を
   前記緻密質炭素層が形成された一対の多孔質炭素板の緻
   密質炭素層側どうしで挟みつけて接合し、これ等を一体
   化する第４の工程とを有することを特徴とする燃料電池
   用リブ付きセパレータの製造方法。