JP5594035B2 - Separator for fuel cell and manufacturing method thereof - Google Patents

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Description

本発明は、燃料電池用のセパレータに関し、特に固体高分子電解質膜の両側に電極を配した単位セルを複数個接続した燃料電池の各単位セルに使用するセパレータと、このようなセパレータの製造方法に関する。   The present invention relates to a separator for a fuel cell, and in particular, a separator used for each unit cell of a fuel cell in which a plurality of unit cells each having an electrode disposed on both sides of a solid polymer electrolyte membrane are connected, and a method for producing such a separator. About.

燃料電池は、簡単には、外部より燃料(還元剤)と酸素または空気(酸化剤)を連続的に供給し、電気化学的に反応させて電気エネルギーを取り出す装置で、その作動温度、使用燃料の種類、用途などで分類される。また、最近では、主に使用される電解質の種類によって、固体酸化物型燃料電池、溶融炭酸塩型燃料電池、リン酸型燃料電池、固体高分子電解質型燃料電池、アルカリ水溶液型燃料電池の5種類に大きく分類させるのがー般的である。
これらの燃料電池は、メタン等から生成された水素ガスを燃料とするものであるが、最近では、燃料としてメタノール水溶液をダイレクトに用いるダイレクトメタノール型燃料電池(以下、DMFCとも言う)も知られている。
このような燃料電池のなかで、固体高分子膜を2種類の触媒で挟み込み、更に、これらの部材をガス拡散層(GDL:Gas Diffusion Layer)とセパレータで挟んだ構成の固体高分子型燃料電池(以下、PEFCとも言う)が注目されている。
このPEFCにおいては、固体高分子電解質膜の一方の面に空気極(酸素極)を、他方の面に燃料極(水素極)を配置した単位セルを、所望の起電力を得るために、複数個積層したスタック構造、あるいは、平面状に複数個を直列に接続した構造がとられている。例えば、上記のスタック構造の場合、単位セル間に配設されるセパレータは、そのー方の面に、隣接するー方の単位セルに燃料ガスを供給するための燃料ガス供給用溝部が形成され、他方の面に、隣接する他方の単位セルに酸化剤ガスを供給するための酸化剤ガス供給用溝部が形成されている。
A fuel cell is simply a device that continuously supplies fuel (reducing agent) and oxygen or air (oxidant) from the outside, and reacts electrochemically to extract electrical energy. It is classified by type, use, etc. Recently, depending on the type of electrolyte used, 5 types of solid oxide fuel cells, molten carbonate fuel cells, phosphoric acid fuel cells, solid polymer electrolyte fuel cells, and alkaline aqueous fuel cells are used. It is common to categorize roughly into types.
These fuel cells use hydrogen gas generated from methane or the like as a fuel. Recently, a direct methanol fuel cell (hereinafter also referred to as DMFC) that directly uses an aqueous methanol solution as a fuel is also known. Yes.
In such a fuel cell, a polymer electrolyte fuel cell having a structure in which a solid polymer membrane is sandwiched between two types of catalyst and these members are sandwiched between a gas diffusion layer (GDL) and a separator. (Hereinafter also referred to as PEFC) is attracting attention.
In this PEFC, in order to obtain a desired electromotive force, a unit cell in which an air electrode (oxygen electrode) is disposed on one surface of a solid polymer electrolyte membrane and a fuel electrode (hydrogen electrode) is disposed on the other surface is obtained. A stack structure in which a plurality of layers are stacked or a structure in which a plurality of planes are connected in series is taken. For example, in the case of the above-described stack structure, the separator disposed between the unit cells is formed with a fuel gas supply groove for supplying fuel gas to the adjacent unit cell on its side. An oxidant gas supply groove for supplying oxidant gas to the other adjacent unit cell is formed on the other surface.

このようなセパレータとしては、コスト、強度の点から、金属製のセパレータが好ましいが、耐食性に問題があった。このため、導電性の電着塗膜を形成して耐食性を付与した金属セパレータが開発されている。しかし、酸化被膜を生じ易いアルミニウムのような金属基材を使用し、この金属基材上に電着塗膜を直接形成した金属セパレータでは、電着塗膜にムラ、カケ、ピンホール等の欠陥が生じ易く均一な電着塗膜の形成が困難であり、燃料電池内部の酸性条件下での発電状態における耐食性に問題があった。
このため、アルミニウムのような耐食性の低い金属基材に、耐食下地層として、Zn置換めっき層、中間層(Cuめっき層、Niめっき層)、Auめっき層とを積層して形成し、この耐食下地層上にポリイミド樹脂層を形成したセパレータが開発されている(特許文献1)。
As such a separator, a metal separator is preferable from the viewpoint of cost and strength, but there is a problem in corrosion resistance. For this reason, metal separators that have been provided with corrosion resistance by forming conductive electrodeposition coatings have been developed. However, when using a metal substrate such as aluminum, which is prone to oxide coating, and the electrodeposition coating is directly formed on this metal substrate, the electrodeposition coating has defects such as unevenness, chipping, and pinholes. It was difficult to form a uniform electrodeposition coating film, and there was a problem in the corrosion resistance in the power generation state under acidic conditions inside the fuel cell.
For this reason, a corrosion-resistant foundation layer is formed by laminating a Zn displacement plating layer, an intermediate layer (Cu plating layer, Ni plating layer), and an Au plating layer on a metal substrate having low corrosion resistance such as aluminum. A separator having a polyimide resin layer formed on an underlayer has been developed (Patent Document 1).

特開2007−113080号公報JP 2007-1113080 A

しかしながら、多層構造の耐食下地層の形成は、工程数が多く作製時間が長くなり、製造コストの増大を来すという問題があった。また、アルミニウム基材と多層構造の耐食下地層との熱膨張係数の相違により、セパレータとして使用中に耐食下地層にクラックが生じ易く、耐食性が安定して発現されないという問題もあった。さらに、耐食下地層が多層のめっき膜であるため、高温での長時間の使用に伴い、各めっき層界面での合金化が進行し、カーケンダルボイドが発生して劣化の要因となるという問題があった。
本発明は、上記のような実情に鑑みてなされたものであり、強度、耐食性に優れ、接続抵抗が小さい燃料電池用のセパレータとその製造方法を提供することを目的とする。
However, the formation of a corrosion-resistant underlayer having a multilayer structure has a problem that the number of steps is large and the production time is long, resulting in an increase in manufacturing cost. Further, due to the difference in thermal expansion coefficient between the aluminum base material and the multilayer corrosion-resistant underlayer, there is a problem that the corrosion-resistant underlayer easily cracks during use as a separator, and the corrosion resistance is not stably exhibited. Furthermore, since the corrosion-resistant underlayer is a multi-layer plating film, alloying at the interface of each plating layer progresses with long-term use at high temperatures, resulting in the generation of Kirkendall voids and causing deterioration. was there.
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide a separator for a fuel cell that is excellent in strength and corrosion resistance and has low connection resistance, and a method for manufacturing the same.

このような目的を達成するために、本発明のセパレータは、金属基材と、該金属基材を被覆するように電着により形成された導電性の樹脂層と、前記金属基材と前記樹脂層との間に介在する金属粒子とを備え、前記金属基材はアルミニウムまたはアルミニウム合金であり、前記樹脂層で被覆されている前記金属基材面は平均粗さRaが1.5〜10μmの範囲にある粗面を有しており、前記金属粒子はスズ、鉄、ニッケルおよび銅のいずれか1種、または2種以上の金属粒子であり、前記樹脂層は導電材料を含有するような構成とした。
本発明の他の態様として、前記金属粒子は、平均粒径が5〜500nmの範囲であり、存在密度が2千万〜25千万個/mm 2 の範囲であるような構成とした。
In order to achieve such an object, the separator of the present invention includes a metal substrate, a conductive resin layer formed by electrodeposition so as to cover the metal substrate, the metal substrate, and the resin. The metal base material is aluminum or an aluminum alloy, and the surface of the metal base material covered with the resin layer has an average roughness Ra of 1.5 to 10 μm. The metal particles are any one of tin , iron, nickel, and copper, or two or more metal particles, and the resin layer contains a conductive material. It was.
As another aspect of the present invention, the metal particles have an average particle diameter in the range of 5 to 500 nm and a presence density in the range of 20 to 250,000,000 / mm 2 .

本発明の他の態様として、前記金属基材が少なくとも一方の面に溝部を有するような構成とした。
本発明の他の態様として、前記金属基材が複数の貫通孔を有するような構成とした。
本発明の他の態様として、前記導電材料がカーボン粒子、カーボンナノチューブ、カーボンナノファイバー、カーボンナノホーン、耐食性金属の少なくとも1種であるような構成とした。
本発明の他の態様として、前記金属基材および前記金属粒子と前記樹脂層との間に下地めっき層を有するような構成とした。
As another aspect of the present invention, the metal base material has a groove on at least one surface.
As another aspect of the present invention, the metal base material has a plurality of through holes.
As another aspect of the present invention, the conductive material is configured to be at least one of carbon particles, carbon nanotubes, carbon nanofibers, carbon nanohorns, and corrosion-resistant metals.
As another aspect of the present invention, the base metal layer, the metal particles, and the resin layer are provided with a base plating layer.

本発明の燃料電池用セパレータの製造方法は、アルミニウムまたはアルミニウム合金からなる金属基材に粗面化処理を施す工程と、電着性を有する樹脂中に導電材料を分散させた電着液を用いて電着にて樹脂膜を前記金属基材の粗面上に形成し、その後、熱硬化処理を施して樹脂層とする工程を有し、前記粗面化処理では、亜鉛、スズ、鉄、ニッケルおよび銅のいずれか1種、または2種以上の金属または金属塩を含有する処理液を接触させ、平均粗さRaが1.5〜10μmの範囲内の粗面を形成するような構成とした。   The method for producing a separator for a fuel cell of the present invention uses a step of roughening a metal substrate made of aluminum or an aluminum alloy, and an electrodeposition liquid in which a conductive material is dispersed in a resin having electrodeposition properties. Forming a resin film on the rough surface of the metal substrate by electrodeposition, and then performing a thermosetting treatment to form a resin layer. In the roughening treatment, zinc, tin, iron, A configuration in which a treatment liquid containing any one of nickel and copper, or two or more metals or metal salts is brought into contact with each other to form a rough surface having an average roughness Ra in the range of 1.5 to 10 μm. did.

本発明の他の態様として、前記処理液は、pHが酸性領域にあるような構成とし、また、前記処理液は、塩酸を0.1〜5.0モル/Lの範囲で含有し、前記金属または前記金属塩を0.01〜1.0モル/Lの範囲で含有するような構成とした。
本発明の他の態様として、前記処理液は、pHがアルカリ性領域にあるような構成とし、また、前記処理液は、キレート剤を0.01〜1.0モル/Lの範囲で含有し、前記金属または前記金属塩を0.01〜1.0モル/Lの範囲で含有するような構成とした。
本発明の他の態様として、粗面化処理を施す前に、前記金属基材に対して酸化被膜の除去処理を施すような構成とした。
As another aspect of the present invention, the treatment liquid is configured such that the pH is in the acidic region, and the treatment liquid contains hydrochloric acid in a range of 0.1 to 5.0 mol / L, It was set as the structure which contains a metal or the said metal salt in 0.01-1.0 mol / L.
As another aspect of the present invention, the treatment liquid is configured such that the pH is in the alkaline region, and the treatment liquid contains a chelating agent in the range of 0.01 to 1.0 mol / L, It was set as the structure which contains the said metal or the said metal salt in 0.01-1.0 mol / L.
As another aspect of the present invention, the metal substrate is subjected to an oxide film removal process before the surface roughening process.

本発明のセパレータは、アルミニウムまたはアルミニウム合金からなる金属基材の表面が平均粗さRa1.5〜10μmの範囲の粗面であり、この粗面に所定の金属粒子を介在させて導電性の樹脂層が配されているので、金属基材と樹脂層とが強固に密着されるとともに、表裏導通における電気抵抗が低く、優れた耐食性を具備するものである。   In the separator of the present invention, the surface of a metal substrate made of aluminum or an aluminum alloy is a rough surface having an average roughness Ra of 1.5 to 10 μm, and predetermined metal particles are interposed on the rough surface to form a conductive resin. Since the layers are arranged, the metal substrate and the resin layer are firmly adhered to each other, and the electrical resistance in front-to-back conduction is low, and excellent corrosion resistance is achieved.

本発明のセパレータの製造方法では、アルミニウムまたはアルミニウム合金からなる金属基材上に導電性の樹脂層を電着により形成する前に、所定の金属または金属塩を含有する処理液を用いて金属基材に粗面化処理を施して平均粗さRaが1.5〜10μmの範囲内の粗面を形成し、これと同時に粗面に金属粒子を析出させるので、この金属粒子が反応開始剤の作用をなして電着により樹脂層が形成され、かつ、金属基材の粗面が樹脂層に対してアンカーとして作用し、これにより金属基材と樹脂層とが強固に密着され、表裏導通における電気抵抗が低く良好な導電性を有し、優れた耐食性を具備するセパレータの製造が可能であるとともに、従来のアルミニウムまたはアルミニウム合金からなる金属基材を用いたセパレータの製造方法に比べて工程が簡略化され、製造コストの低減が可能である。   In the method for producing a separator of the present invention, before forming a conductive resin layer on a metal substrate made of aluminum or an aluminum alloy by electrodeposition, a metal substrate is treated with a treatment liquid containing a predetermined metal or metal salt. The material is roughened to form a rough surface with an average roughness Ra in the range of 1.5 to 10 μm. At the same time, metal particles are precipitated on the rough surface. A resin layer is formed by electrodeposition by electrodeposition, and the rough surface of the metal substrate acts as an anchor to the resin layer, whereby the metal substrate and the resin layer are firmly adhered to each other. A separator having a low electrical resistance, good conductivity, excellent corrosion resistance, and capable of manufacturing a separator using a conventional metal substrate made of aluminum or an aluminum alloy. Base and process can be simplified, and the manufacturing cost can be reduced.

本発明の燃料電池用のセパレータの一実施形態を示す部分断面図である。It is a fragmentary sectional view showing one embodiment of a separator for fuel cells of the present invention. 図1に示される燃料電池用のセパレータの部分拡大断面図である。It is a partial expanded sectional view of the separator for fuel cells shown by FIG. 本発明の燃料電池用のセパレータの他の実施形態を示す部分断面図である。It is a fragmentary sectional view which shows other embodiment of the separator for fuel cells of this invention. 図3に示される燃料電池用のセパレータの部分拡大断面図である。It is a partial expanded sectional view of the separator for fuel cells shown by FIG. 本発明の燃料電池用のセパレータの他の実施形態を示す図2相当の部分拡大断面図である。FIG. 4 is a partially enlarged sectional view corresponding to FIG. 2 showing another embodiment of the separator for a fuel cell of the present invention. 本発明のセパレータの製造方法の一実施形態を説明するための工程図である。It is process drawing for demonstrating one Embodiment of the manufacturing method of the separator of this invention. 本発明のセパレータの製造方法の他の実施形態を説明するための工程図である。It is process drawing for demonstrating other embodiment of the manufacturing method of the separator of this invention. 本発明のセパレータを使用した高分子電解質型燃料電池の一例を説明するための部分構成図である。It is a partial block diagram for demonstrating an example of the polymer electrolyte fuel cell using the separator of this invention. 図8に示される高分子電解質型燃料電池を構成する膜電極複合体を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the membrane electrode assembly which comprises the polymer electrolyte fuel cell shown by FIG. 図8に示される高分子電解質型燃料電池のセパレータと膜電極複合体を離間させた状態を示す斜視図である。FIG. 9 is a perspective view showing a state where the separator and the membrane electrode assembly of the polymer electrolyte fuel cell shown in FIG. 8 are separated from each other. 図8に示される高分子電解質型燃料電池のセパレータと膜電極複合体を離間させた状態を図10とは異なった方向から示す斜視図である。It is a perspective view which shows the state which separated the separator and membrane electrode assembly of the polymer electrolyte fuel cell shown by FIG. 8 from the direction different from FIG. 本発明のセパレータを使用した高分子電解質型燃料電池の他の例を説明するための平面図である。It is a top view for demonstrating the other example of the polymer electrolyte fuel cell using the separator of this invention. 図12に示される高分子電解質型燃料電池のA−A線での縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view in the AA line of the polymer electrolyte fuel cell shown by FIG. 図12に示される高分子電解質型燃料電池を構成する膜電極複合体を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the membrane electrode assembly which comprises the polymer electrolyte fuel cell shown by FIG.

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
[セパレータ]
図1は、本発明の燃料電池用のセパレータの一実施形態を示す部分断面図であり、図2は、図1に示される燃料電池用のセパレータの円で囲まれた部位の拡大断面図である。図1および図2において、本発明のセパレータ1は、金属基材2と、この金属基材2の両面に形成された溝部3と、これらの溝部3の内壁面を含む金属基材2の表面に位置する粗面2aと、金属基材2の粗面2aを被覆するように電着により形成された樹脂層5とを備えている。また、金属基材2の粗面2aと樹脂層5との間には金属粒子4が介在しており、樹脂層5は導電材料を含有するものである。
金属基材2が有する溝部3は、セパレータ1が燃料電池に組み込まれたときに、一方が、隣接する単位セルに燃料ガスを供給するための燃料ガス供給用溝部となり、他方が、隣接する別の単位セルに酸化剤ガスを供給するための酸化剤ガス供給用溝部となるものである。また、溝部3の一方が燃料ガス供給用溝部、酸化剤ガス供給用溝部のいずれかとなり、他方が冷却水用溝となるものであってもよい。さらに、金属基材2の一方の面のみに溝部3を備えるものであってもよい。このような溝部3の形状は、特に制限はなく、蛇行した連続形状、櫛形状等であってよく、また、深さ、幅、断面形状も特に制限はない。また、金属基材2の表裏で、溝部3の形状が異なるものであってもよい。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[Separator]
FIG. 1 is a partial cross-sectional view showing an embodiment of a separator for a fuel cell of the present invention, and FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view of a portion surrounded by a circle of the separator for a fuel cell shown in FIG. is there. 1 and 2, the separator 1 of the present invention includes a metal substrate 2, grooves 3 formed on both surfaces of the metal substrate 2, and the surface of the metal substrate 2 including the inner wall surfaces of these grooves 3. And a resin layer 5 formed by electrodeposition so as to cover the rough surface 2a of the metal substrate 2. Further, metal particles 4 are interposed between the rough surface 2a of the metal base 2 and the resin layer 5, and the resin layer 5 contains a conductive material.
When the separator 1 is incorporated in a fuel cell, one of the groove portions 3 of the metal substrate 2 becomes a fuel gas supply groove portion for supplying fuel gas to an adjacent unit cell, and the other is adjacent to another adjacent one. It becomes an oxidant gas supply groove for supplying an oxidant gas to the unit cell. Further, one of the groove portions 3 may be either a fuel gas supply groove portion or an oxidant gas supply groove portion, and the other may be a cooling water groove. Further, the groove 3 may be provided only on one surface of the metal base 2. The shape of the groove 3 is not particularly limited, and may be a meandering continuous shape, a comb shape, or the like, and the depth, width, and cross-sectional shape are not particularly limited. Further, the shape of the groove 3 may be different between the front and back of the metal base 2.

図3は、本発明の燃料電池用のセパレータの他の実施形態を示す部分断面図であり、図4は、図3に示される燃料電池用のセパレータの円で囲まれた部位の拡大断面図である。図3および図4において、本発明のセパレータ11は、金属基材12と、この金属基材12に形成された複数の貫通孔13と、これらの貫通孔13の内壁面を含む金属基材12の表面に位置する粗面12aと、金属基材12の粗面12aを被覆するように電着により形成された樹脂層15とを備えている。また、金属基材12の粗面12aと樹脂層15との間には金属粒子14が介在しており、樹脂層15は導電材料を含有している。
金属基材12が有する貫通孔13は、セパレータ11が燃料電池に組み込まれたときに、燃料ガス、あるいは、酸化剤ガスを単位セルに供給するための流路となるものである。このような貫通孔13の大きさ、個数、配設密度には特に制限はない。
本発明のセパレータ1,11を構成する金属基材2,12の材質は、純アルミニウム(1000系)、アルミニウム合金である。アルミニウム合金としては、例えば、アルミニウムの2000系、5000系、6000系、7000系等が挙げられる。
3 is a partial cross-sectional view showing another embodiment of the separator for a fuel cell of the present invention, and FIG. 4 is an enlarged cross-sectional view of a portion surrounded by a circle of the separator for a fuel cell shown in FIG. It is. 3 and 4, the separator 11 according to the present invention includes a metal substrate 12, a plurality of through holes 13 formed in the metal substrate 12, and a metal substrate 12 including inner wall surfaces of these through holes 13. And a resin layer 15 formed by electrodeposition so as to cover the rough surface 12a of the metal base 12. Further, metal particles 14 are interposed between the rough surface 12a of the metal base 12 and the resin layer 15, and the resin layer 15 contains a conductive material.
The through hole 13 of the metal base 12 serves as a flow path for supplying fuel gas or oxidant gas to the unit cell when the separator 11 is incorporated into the fuel cell. There is no restriction | limiting in particular in the magnitude | size, the number of such a through-hole 13, and arrangement | positioning density.
The materials of the metal substrates 2 and 12 constituting the separators 1 and 11 of the present invention are pure aluminum (1000 series) and aluminum alloy. Examples of the aluminum alloy include 2000 series, 5000 series, 6000 series, and 7000 series of aluminum.

金属基材2,12の粗面2a,12aは、その平均粗さRaが1.5〜10μm、好ましくは2〜5μmの範囲である。粗面2a,12aの平均粗さRaが1.5μm未満であると、粗面2a,12aと樹脂層5,15との密着性が不十分となることがあり、また、平均粗さRaが10μmを超えると、樹脂層5,15にピンホールが生じるおそれがあり好ましくない。
尚、粗面2a,12aの平均粗さRaは、菱化システム社製 VertScan 2.0により測定する。
The rough surfaces 2a and 12a of the metal substrates 2 and 12 have an average roughness Ra in the range of 1.5 to 10 μm, preferably 2 to 5 μm. When the average roughness Ra of the rough surfaces 2a and 12a is less than 1.5 μm, the adhesion between the rough surfaces 2a and 12a and the resin layers 5 and 15 may be insufficient, and the average roughness Ra is If it exceeds 10 μm, pinholes may occur in the resin layers 5 and 15, which is not preferable.
The average roughness Ra of the rough surfaces 2a and 12a is measured by VertScan 2.0 manufactured by Ryoka System.

金属基材2,12(粗面2a,12a)と樹脂層5,15との間に介在する金属粒子4,14は、亜鉛、スズ、鉄、ニッケルおよび銅のいずれか1種、または2種以上の金属粒子である。このような金属粒子4,14は、粗面2a,12aと樹脂層5,15との密着性を向上させる作用をなすものであり、平均粒径が5〜500nm、好ましくは10〜100nmの範囲であり、存在密度は2千万〜25千万個/mm2、好ましくは4千万〜10千万個/mm2の範囲である。金属粒子4,14の平均粒径が5nm未満であると、粗面2a,12aと樹脂層5,15との密着性を向上させる作用が不十分となることがあり、平均粒径が500nmを超えると、金属基材2,12と樹脂層5,15との密着性が悪くなり好ましくない。また、金属粒子4,14の存在密度が2千万個/mm2未満であると、粗面2a,12aと樹脂層5,15との密着性を向上させる作用が不十分となることがあり、25千万個/mm2を超えると、金属基材2,12と樹脂層5,15との密着性が悪くなり好ましくない。
尚、金属粒子4,14の平均粒径は、日立ハイテク社製 透過電子顕微鏡HF−3300により測定し、存在密度は、日立ハイテク社製 透過電子顕微鏡HF−3300で撮影した画像データから算出する。
The metal particles 4 and 14 interposed between the metal bases 2 and 12 (rough surfaces 2a and 12a) and the resin layers 5 and 15 are any one or two of zinc, tin, iron, nickel and copper. The above metal particles. Such metal particles 4 and 14 serve to improve the adhesion between the rough surfaces 2a and 12a and the resin layers 5 and 15, and have an average particle diameter of 5 to 500 nm, preferably 10 to 100 nm. , and the presence density of 2 10000000-25 ten million / mm 2, preferably in the range of 4 10000000-10 ten million / mm 2. When the average particle diameter of the metal particles 4 and 14 is less than 5 nm, the effect of improving the adhesion between the rough surfaces 2a and 12a and the resin layers 5 and 15 may be insufficient, and the average particle diameter may be 500 nm. When exceeding, the adhesiveness of the metal base materials 2 and 12 and the resin layers 5 and 15 will worsen, and is not preferable. Further, when the density of the metal particles 4 and 14 is less than 20 million / mm 2 , the effect of improving the adhesion between the rough surfaces 2a and 12a and the resin layers 5 and 15 may be insufficient. If it exceeds 250,000,000 / mm 2 , the adhesion between the metal substrates 2 and 12 and the resin layers 5 and 15 is unfavorable.
In addition, the average particle diameter of the metal particles 4 and 14 is measured with a transmission electron microscope HF-3300 manufactured by Hitachi High-Tech, and the existence density is calculated from image data photographed with a transmission electron microscope HF-3300 manufactured by Hitachi High-Tech.

セパレータ1,11を構成する樹脂層5,15は、導電性を有するとともに、金属基材2,12に耐食性を付与するためのものである。この樹脂層5,15は、電着性を有する各種アニオン性、またはカチオン性の合成高分子樹脂中に導電材料を分散させた電着液を用いて電着により成膜し、その後、硬化させて形成することができる。
アニオン性合成高分子樹脂としては、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂、マレイン化油樹脂、ポリブタジエン樹脂、エポキシ樹脂、ポリアミド樹脂、ポリイミド樹脂等を挙げることができ、これらを単独で、あるいは任意の組み合わせによる混合物として使用することができる。また、上記のアニオン性合成高分子樹脂とメラミン樹脂、フェノール樹脂、ウレタン樹脂等の架橋性樹脂とを併用してもよい。一方、カチオン性合成高分子樹脂としては、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、ポリブタジエン樹脂、ポリアミド樹脂、ポリイミド樹脂等を挙げることができ、これらを単独で、あるいは任意の組み合わせによる混合物として使用することができる。また、上記のカチオン性合成高分子樹脂とポリエステル樹脂、ウレタン樹脂等の架橋性樹脂とを併用してもよい。
また、上記の電着性を有する合成高分子樹脂に粘着性を付与するために、ロジン系、テルペン系、石油樹脂等の粘着性付与樹脂を必要に応じて添加してもよい。
The resin layers 5 and 15 constituting the separators 1 and 11 are conductive and provide corrosion resistance to the metal bases 2 and 12. The resin layers 5 and 15 are formed by electrodeposition using an electrodeposition liquid in which a conductive material is dispersed in various anionic or cationic synthetic polymer resins having electrodeposition properties, and then cured. Can be formed.
Examples of the anionic synthetic polymer resin include acrylic resin, polyester resin, maleated oil resin, polybutadiene resin, epoxy resin, polyamide resin, polyimide resin, etc., and these can be used alone or as a mixture of any combination. Can be used. Moreover, you may use together said crosslinking | crosslinked resin, such as anionic synthetic polymer resin and a melamine resin, a phenol resin, and a urethane resin. On the other hand, examples of the cationic synthetic polymer resin include acrylic resin, epoxy resin, urethane resin, polybutadiene resin, polyamide resin, polyimide resin, and the like. These can be used alone or as a mixture of any combination. Can do. Moreover, you may use together said cationic synthetic polymer resin and crosslinkable resin, such as a polyester resin and a urethane resin.
Further, in order to impart tackiness to the above-described synthetic polymer resin having electrodeposition properties, a tackifier resin such as rosin, terpene, and petroleum resin may be added as necessary.

このような電着性の合成高分子樹脂は、アルカリ性または酸性物質により中和して水に可溶化された状態、あるいは水分散状態で電着に供される。すなわち、アニオン性合成高分子樹脂は、トリメチルアミン、ジエチルアミン、ジメチルエタノールアミン、ジイソプロパノールアミン等のアミン類、アンモニア、苛性カリ等の無機アルカリで中和する。また、カチオン性合成高分子樹脂は、ギ酸、酢酸、プロピオン酸、乳酸等の酸で中和する。そして、中和された水可溶の高分子樹脂は、水分散型または溶解型として水に希釈された状態で使用される。
電着により形成された樹脂層5,15の厚みは、2〜100μm、好ましくは5〜30μmの範囲とすることができる。樹脂層5,15の厚みが2μm未満であると、ピンホール等の発生により、良好な耐食性が確保できないことがあり、100μmを超えると、乾燥固化後のヒビ割れ等の発生や、生産性の低下、コスト高といった問題が発生し好ましくない。
Such an electrodepositable synthetic polymer resin is subjected to electrodeposition in a state where it is neutralized with an alkaline or acidic substance and solubilized in water, or in an aqueous dispersion state. That is, the anionic synthetic polymer resin is neutralized with amines such as trimethylamine, diethylamine, dimethylethanolamine and diisopropanolamine, and inorganic alkalis such as ammonia and caustic potash. The cationic synthetic polymer resin is neutralized with an acid such as formic acid, acetic acid, propionic acid, or lactic acid. The neutralized water-soluble polymer resin is used in a state of being diluted in water as a water-dispersed type or a dissolved type.
The thickness of the resin layers 5 and 15 formed by electrodeposition can be in the range of 2 to 100 μm, preferably 5 to 30 μm. If the thickness of the resin layers 5 and 15 is less than 2 μm, good corrosion resistance may not be ensured due to the occurrence of pinholes, etc. If the thickness exceeds 100 μm, the occurrence of cracks after drying and solidification, etc. Problems such as reduction and high cost occur, which is not preferable.

樹脂層5,15に含有される導電材料としては、例えば、カーボン粒子、カーボンナノチューブ、カーボンナノファイバー、カーボンナノホーン等のカーボン素材、耐食性金属等が挙げられるが、耐酸性かつ導電性が所望のものが得られれば、これらの導電材料に限定されない。特に、カーボンナノチューブ、カーボンナノファイバー、カーボンナノホーン等の微細繊維状炭素材料は、樹脂層5,15に導電性を付与するために好適である。樹脂層5,15における導電材料の含有量は、樹脂層5,15に要求される導電性に応じて適宜設定することができ、例えば、10〜90重量%の範囲で設定することができる。
上述の本発明のセパレータの実施形態は例示であり、本発明はこれらの実施形態に限定されるものではない。例えば、図5に示すように、金属基材2および金属粒子4と樹脂層5との間に下地めっき層6を有するものであってもよい。この場合、下地めっき層6としては、ニッケル、スズ、亜鉛、銅、銀、コバルト等のいずれか1種、または2種以上のめっき層とすることができる。2種以上の場合には、多層の下地めっき層6を形成してもよく、また、下地めっき層6を合金めっき層としてもよい。本発明では、このように金属基材2および金属粒子4と樹脂層5との間に下地めっき層6を有する場合であっても、粗面2aの平均粗さRaは、1.5〜10μm、好ましくは2〜5μmの範囲とする。また、上述のセパレータ11においても、金属基材12および金属粒子14と樹脂層15との間に下地めっき層を有してもよい。
Examples of the conductive material contained in the resin layers 5 and 15 include carbon materials such as carbon particles, carbon nanotubes, carbon nanofibers, and carbon nanohorns, and corrosion-resistant metals. If it is obtained, it is not limited to these conductive materials. In particular, fine fibrous carbon materials such as carbon nanotubes, carbon nanofibers, and carbon nanohorns are suitable for imparting conductivity to the resin layers 5 and 15. The content of the conductive material in the resin layers 5 and 15 can be appropriately set according to the conductivity required for the resin layers 5 and 15, and can be set in the range of 10 to 90% by weight, for example.
The above-described embodiments of the separator of the present invention are examples, and the present invention is not limited to these embodiments. For example, as shown in FIG. 5, a base plating layer 6 may be provided between the metal substrate 2 and the metal particles 4 and the resin layer 5. In this case, the underlying plating layer 6 can be any one of nickel, tin, zinc, copper, silver, cobalt, or two or more plating layers. In the case of two or more kinds, a multilayer base plating layer 6 may be formed, or the base plating layer 6 may be an alloy plating layer. In the present invention, the average roughness Ra of the rough surface 2a is 1.5 to 10 μm even when the base plating layer 6 is provided between the metal substrate 2 and the metal particles 4 and the resin layer 5 as described above. The thickness is preferably in the range of 2 to 5 μm. Also in the separator 11 described above, a base plating layer may be provided between the metal substrate 12 and the metal particles 14 and the resin layer 15.

[セパレータの製造方法]
次に、本発明の燃料電池用のセパレータの製造方法について説明する。
図6は、図1および図2に示されるセパレータ1を例として本発明の製造方法を説明するための工程図である。本発明では、アルミニウムまたはアルミニウム合金からなる金属板材2′の両面にフォトリソグラフィーにより所望のパターンでレジスト8,8を形成し、このレジスト8,8をマスクとして両面から金属板材2′をエッチングして溝部3,3を形成する(図6(A))。その後、レジスト8,8を剥離して金属基材2を得る(図6(B))。
次に、この金属基材2の両面に粗面化処理を施して、平均粗さRaが1.5〜10μm、好ましくは2〜5μmの範囲である粗面2aを形成する(図6(C))。粗面2aの平均粗さRaが1.5μm未満であると、後の電着工程において形成する樹脂層5と粗面2aとの密着性が不十分となることがあり、また、平均粗さRaが10μmを超えると、後の電着工程において粗面2aへの追従性が悪くなり、形成される樹脂層5にピンホールが発生しやすくなり好ましくない。この粗面化処理は、亜鉛、スズ、鉄、ニッケルおよび銅のいずれか1種、または2種以上の金属、または、これらの塩酸塩、硫酸塩等の金属塩を含有する処理液を金属基材2に接触させることにより行うことができる。処理液と金属基材2との接触は、例えば、浸漬法、スプレー法、塗布法等のいずれかの方法により行うことができる。
[Manufacturing method of separator]
Next, the manufacturing method of the separator for fuel cells of this invention is demonstrated.
FIG. 6 is a process diagram for explaining the manufacturing method of the present invention using the separator 1 shown in FIGS. 1 and 2 as an example. In the present invention, resists 8 and 8 are formed in a desired pattern on both sides of a metal plate 2 'made of aluminum or aluminum alloy by photolithography, and the metal plate 2' is etched from both sides using the resists 8 and 8 as a mask. Grooves 3 and 3 are formed (FIG. 6A). Thereafter, the resists 8 and 8 are peeled off to obtain the metal substrate 2 (FIG. 6B).
Next, a roughening treatment is performed on both surfaces of the metal base 2 to form a rough surface 2a having an average roughness Ra in the range of 1.5 to 10 μm, preferably 2 to 5 μm (FIG. 6C )). When the average roughness Ra of the rough surface 2a is less than 1.5 μm, the adhesion between the resin layer 5 and the rough surface 2a to be formed in the subsequent electrodeposition step may be insufficient, and the average roughness When Ra exceeds 10 μm, the followability to the rough surface 2 a is deteriorated in the subsequent electrodeposition step, and pinholes are easily generated in the formed resin layer 5, which is not preferable. This roughening treatment is performed by using a metal-based treatment liquid containing any one or more of zinc, tin, iron, nickel and copper, or a metal salt such as a hydrochloride or sulfate thereof. This can be done by contacting the material 2. The contact between the treatment liquid and the metal substrate 2 can be performed by any method such as an immersion method, a spray method, and a coating method, for example.

上記の処理液としては、例えば、pHが酸性領域にある処理液を使用することができる。このような処理液は、例えば、塩酸を0.1〜5.0モル/L、好ましくは0.5〜3.0モル/Lの範囲で含有し、上記の金属または金属塩を0.01〜1.0モル/L、好ましくは0.1〜0.5モル/Lの範囲で含有するものであってよい。塩酸濃度が0.1モル/L未満であると、金属基材2の粗面化が不十分なものとなり、5.0モル/Lを超えると、含有する金属または金属塩を粒子として粗面2aの表面に析出させることが困難となり好ましくない。また、金属または金属塩の濃度が0.01モル/L未満であると、粒子として粗面2aの表面に析出する金属粒子の平均粒径、存在密度が、上記の本発明のセパレータにおける規定範囲に到達できないことがある。また、金属または金属塩の濃度が1.0モル/Lを超えると、粗面2aの平均粗さRaが1.5〜10μmの範囲から外れるおそれがあり好ましくない。   As the treatment liquid, for example, a treatment liquid having a pH in the acidic region can be used. Such a treatment liquid contains, for example, hydrochloric acid in the range of 0.1 to 5.0 mol / L, preferably 0.5 to 3.0 mol / L, and the above metal or metal salt is 0.01 It may be contained in the range of -1.0 mol / L, preferably 0.1-0.5 mol / L. When the hydrochloric acid concentration is less than 0.1 mol / L, the metal substrate 2 is insufficiently roughened, and when it exceeds 5.0 mol / L, the metal or metal salt contained is roughened as particles. It becomes difficult to deposit on the surface of 2a, which is not preferable. In addition, when the concentration of the metal or metal salt is less than 0.01 mol / L, the average particle diameter and abundance density of the metal particles deposited on the surface of the rough surface 2a as particles are within the specified range in the separator of the present invention. May not be reachable. Moreover, when the density | concentration of a metal or a metal salt exceeds 1.0 mol / L, there exists a possibility that the average roughness Ra of the rough surface 2a may remove | deviate from the range of 1.5-10 micrometers, and is unpreferable.

また、上記の処理液として、例えば、pHがアルカリ性領域、好ましくはpHが8.5以上である処理液を使用することができる。このような処理液は、例えば、キレート剤を0.01〜1.0モル/L、好ましくは0.1〜0.5モル/Lの範囲で含有し、上記の金属または金属塩を0.01〜1.0モル/L、好ましくは0.1〜0.5モル/Lの範囲で含有するものであってよい。キレート剤としては、グリシン、エチレンジアミン四酢酸(EDTA)、クエン酸等を挙げることができる。キレート剤濃度は、処理液中の金属または金属塩の濃度に依存するものであり、0.01モル/L未満であると、含有する金属または金属塩が金属粒子ではなく水酸化物として析出することがある。一方、キレート剤濃度を1.0モル/Lを超える濃度としても、キレート剤の効果が発揮されない。また、金属または金属塩の濃度が0.01モル/L未満であると、粒子として粗面2aの表面に析出する金属粒子の平均粒径、存在密度が、上記の本発明のセパレータにおける規定範囲に到達できないことがある。また、金属または金属塩の濃度が1.0モル/Lを超えると、粗面2aの平均粗さRaが1.5〜10μmの範囲から外れるおそれがあり好ましくない。
金属基材2の粗面化処理における処理液の温度は、例えば、30〜80℃、好ましくは40〜60℃の範囲とすることができ、また、金属基材2と処理液との接触時間は、例えば、0.5〜10分間の範囲とすることができる。処理液の温度が30℃未満であると、粗面化処理の速度が遅く、生産性が低下し、80℃を超えると、金属基材2の溶解が進むことがあり好ましくない。また、接触時間が0.5分未満であると、金属基材2の粗面化が不十分なものとなったり、含有する金属または金属塩を金属粒子として粗面2aの表面に析出させることが困難となり、10分を超えると、金属粒子が異常に析出し、金属粒子の平均粒径、存在密度が、上記の本発明のセパレータにおける規定範囲から外れることがあり好ましくない。
Moreover, as said process liquid, the process liquid whose pH is an alkaline region, for example, Preferably pH is 8.5 or more can be used. Such a treatment liquid contains, for example, a chelating agent in the range of 0.01 to 1.0 mol / L, preferably 0.1 to 0.5 mol / L, and the above metal or metal salt is 0.1%. It may be contained in a range of 01 to 1.0 mol / L, preferably 0.1 to 0.5 mol / L. Examples of the chelating agent include glycine, ethylenediaminetetraacetic acid (EDTA), and citric acid. The chelating agent concentration depends on the concentration of the metal or metal salt in the treatment liquid, and if it is less than 0.01 mol / L, the contained metal or metal salt precipitates as hydroxide instead of metal particles. Sometimes. On the other hand, even if the chelating agent concentration exceeds 1.0 mol / L, the effect of the chelating agent is not exhibited. In addition, when the concentration of the metal or metal salt is less than 0.01 mol / L, the average particle diameter and abundance density of the metal particles deposited on the surface of the rough surface 2a as particles are within the specified range in the separator of the present invention. May not be reachable. Moreover, when the density | concentration of a metal or a metal salt exceeds 1.0 mol / L, there exists a possibility that the average roughness Ra of the rough surface 2a may remove | deviate from the range of 1.5-10 micrometers, and is unpreferable.
The temperature of the treatment liquid in the roughening treatment of the metal substrate 2 can be, for example, 30 to 80 ° C., preferably 40 to 60 ° C., and the contact time between the metal substrate 2 and the treatment liquid. Can be, for example, in the range of 0.5 to 10 minutes. When the temperature of the treatment liquid is less than 30 ° C., the surface roughening treatment speed is slow and the productivity is lowered, and when it exceeds 80 ° C., the dissolution of the metal substrate 2 may proceed. Moreover, when the contact time is less than 0.5 minutes, the roughening of the metal substrate 2 becomes insufficient, or the contained metal or metal salt is deposited on the surface of the rough surface 2a as metal particles. When it exceeds 10 minutes, the metal particles are abnormally precipitated, and the average particle diameter and density of the metal particles may be out of the specified range in the separator of the present invention, which is not preferable.

次に、金属基材2の粗面2a上に、電着性を有する各種アニオン性、またはカチオン性の合成高分子樹脂中に導電材料を分散させた電着液を用いて電着により電着膜を形成し、その後、熱硬化処理を施して樹脂層5を形成する(図6(D))。これにより、本発明のセパレータ1が得られる。
電着液を調製するための各種アニオン性、カチオン性の合成高分子樹脂、導電材料は、上述の各材料を使用することができる。また、熱硬化処理は、使用する合成高分子樹脂に応じて条件を適宜設定することができ、例えば、180〜240℃の範囲で加熱温度を設定することができる。
このような電着による樹脂層5の形成では、上記の粗面化処理により粗面2aに析出した金属粒子が反応開始剤の作用をなして電着が行われ、かつ、金属基材2の粗面2aが樹脂層5に対してアンカーとして作用する。これにより金属基材2と樹脂層5とが強固に密着したものであり、良好な導電性と高い耐食性を具備したものとなる。
Next, electrodeposition is performed on the rough surface 2a of the metal substrate 2 by electrodeposition using an electrodeposition liquid in which a conductive material is dispersed in various anionic or cationic synthetic polymer resins having electrodeposition properties. A film is formed, and then a thermosetting treatment is performed to form the resin layer 5 (FIG. 6D). Thereby, the separator 1 of this invention is obtained.
The various materials described above can be used as various anionic and cationic synthetic polymer resins and conductive materials for preparing the electrodeposition liquid. In the thermosetting treatment, conditions can be appropriately set according to the synthetic polymer resin to be used, and for example, the heating temperature can be set in the range of 180 to 240 ° C.
In the formation of the resin layer 5 by such electrodeposition, the metal particles deposited on the rough surface 2a by the above roughening treatment serve as a reaction initiator, and the electrodeposition is performed. The rough surface 2 a functions as an anchor for the resin layer 5. As a result, the metal substrate 2 and the resin layer 5 are firmly adhered to each other, and have good conductivity and high corrosion resistance.

図7は、図3および図4に示されるセパレータ11を例として本発明のセパレータの製造方法を説明するための工程図である。本発明では、アルミニウムまたはアルミニウム合金からなる金属板材12′の両面に、フォトリソグラフィーにより複数の開口部を有するレジスト18,18を形成し、このレジスト18,18をマスクとして両面から金属板材12′をエッチングして複数の貫通孔13を穿設する(図7(A))。レジスト18,18の複数の開口部は、それぞれ金属板材12′を介して対向するように位置している。その後、レジスト18,18を剥離して金属基材12を得る(図7(B))。
貫通孔13の形成は、上述のエッチングによる方法の他に、サンドブラスト法、レーザー加工法、ドリル加工法等により行うことも可能である。
次に、貫通孔13の内壁面を含む金属基材12に粗面化処理を施して、平均粗さRaが1.5〜10μm、好ましくは2〜5μmの範囲である粗面12aを形成する(図7(C))。この粗面化処理は、上述の製造方法の実施形態と同様とすることができる。
FIG. 7 is a process diagram for explaining the separator manufacturing method of the present invention, taking the separator 11 shown in FIGS. 3 and 4 as an example. In the present invention, resists 18 and 18 having a plurality of openings are formed by photolithography on both surfaces of a metal plate 12 'made of aluminum or an aluminum alloy, and the metal plate 12' is formed from both sides using the resists 18 and 18 as a mask. A plurality of through holes 13 are formed by etching (FIG. 7A). The plurality of openings of the resists 18 and 18 are positioned so as to face each other through the metal plate 12 '. Thereafter, the resists 18 and 18 are peeled off to obtain the metal substrate 12 (FIG. 7B).
The through-hole 13 can be formed by a sandblasting method, a laser processing method, a drilling method, or the like in addition to the above-described etching method.
Next, the metal substrate 12 including the inner wall surface of the through hole 13 is roughened to form a rough surface 12a having an average roughness Ra in the range of 1.5 to 10 μm, preferably 2 to 5 μm. (FIG. 7C). This roughening treatment can be the same as in the above-described embodiment of the manufacturing method.

次に、金属基材12の粗面12a上に、電着性を有する各種アニオン性、またはカチオン性の合成高分子樹脂中に導電材料を分散させた電着液を用いて電着により電着膜を形成し、その後、熱硬化処理を施して樹脂層15を形成する(図7(D))。これにより、本発明のセパレータ11が得られる。
電着液を調製するための各種アニオン性、カチオン性の合成高分子樹脂、導電材料は、上述の各材料を使用することができる。また、熱硬化処理は、使用する合成高分子樹脂に応じて条件を適宜設定することができ、例えば、180〜240℃の範囲で加熱温度を設定することができる。
このような電着による樹脂層15の形成では、上記の粗面化処理により粗面12aに析出した金属粒子が反応開始剤の作用をなして電着が行われ、かつ、金属基材12の粗面12aが樹脂層15に対してアンカーとして作用し、これにより金属基材12と樹脂層15とが強固に密着したものであり、良好な導電性と高い耐食性を具備したものとなる。
Next, electrodeposition is performed on the rough surface 12a of the metal substrate 12 by electrodeposition using an electrodeposition liquid in which a conductive material is dispersed in various anionic or cationic synthetic polymer resins having electrodeposition properties. A film is formed, and then a thermosetting treatment is performed to form the resin layer 15 (FIG. 7D). Thereby, the separator 11 of this invention is obtained.
The various materials described above can be used as various anionic and cationic synthetic polymer resins and conductive materials for preparing the electrodeposition liquid. In the thermosetting treatment, conditions can be appropriately set according to the synthetic polymer resin to be used, and for example, the heating temperature can be set in the range of 180 to 240 ° C.
In the formation of the resin layer 15 by such electrodeposition, the metal particles deposited on the rough surface 12a by the roughening treatment serve as a reaction initiator, and the electrodeposition is performed. The rough surface 12a acts as an anchor with respect to the resin layer 15, whereby the metal substrate 12 and the resin layer 15 are firmly adhered to each other, and has good conductivity and high corrosion resistance.

このような本発明のセパレータの製造方法では、金属基材2,12と樹脂層5,15とが強固に密着され、優れた耐食性と導電性を具備するセパレータの製造が可能であるとともに、アルミニウム基材に多層構造の耐食下地層を形成する従来のセパレータの製造方法に比べて工程が簡略化され、製造コストの低減が可能である。
上述の本発明のセパレータの製造方法の実施形態は例示であり、本発明はこれらの実施形態に限定されるものではない。例えば、図5に示したように、金属基材2および金属粒子4と樹脂層5との間に下地めっき層6を有するセパレータを製造する場合、金属基材2の粗面2a上に、ニッケル、スズ、亜鉛、銅、銀、コバルト等のいずれか1種、または2種以上のめっき層を形成して下地めっき層6とする。2種以上の場合には、多層の下地めっき層6を形成してもよく、また、下地めっき層6を合金めっき層としてもよい。この下地めっき層6の形成では、上記の粗面化処理により粗面2aに析出した金属粒子が反応開始剤の作用をなしてめっきが行われるので、金属基材2と下地めっき層6とが強固に密着したものとなる。そして、下地めっき層6が形成された粗面2aが樹脂層5に対してアンカーとして作用し、これにより金属基材2と下地めっき層6と樹脂層5とが強固に密着したものとなり、良好な導電性と高い耐食性を具備したものとなる。尚、本発明では、このように下地めっき層6を形成する場合、下地めっき層6が形成された粗面2aの平均粗さRaが1.5〜10μm、好ましくは2〜5μmの範囲となるようにする。
In such a separator manufacturing method of the present invention, the metal bases 2 and 12 and the resin layers 5 and 15 are firmly adhered to each other, and it is possible to manufacture a separator having excellent corrosion resistance and conductivity. Compared with a conventional separator manufacturing method in which a multi-layered corrosion-resistant underlayer is formed on a substrate, the process is simplified and the manufacturing cost can be reduced.
The embodiments of the separator manufacturing method of the present invention described above are exemplifications, and the present invention is not limited to these embodiments. For example, as shown in FIG. 5, when manufacturing a separator having a metal base 2 and a base plating layer 6 between the metal particles 4 and the resin layer 5, nickel is formed on the rough surface 2 a of the metal base 2. Any one or two or more plating layers of tin, zinc, copper, silver, cobalt, etc., are formed as the base plating layer 6. In the case of two or more kinds, a multilayer base plating layer 6 may be formed, or the base plating layer 6 may be an alloy plating layer. In the formation of the base plating layer 6, since the metal particles deposited on the rough surface 2 a by the roughening treatment serve as a reaction initiator and are plated, the metal substrate 2 and the base plating layer 6 are separated from each other. It will be firmly adhered. Then, the rough surface 2a on which the base plating layer 6 is formed acts as an anchor for the resin layer 5, whereby the metal substrate 2, the base plating layer 6 and the resin layer 5 are firmly adhered to each other. It has high conductivity and high corrosion resistance. In the present invention, when the base plating layer 6 is formed in this way, the average roughness Ra of the rough surface 2a on which the base plating layer 6 is formed is in the range of 1.5 to 10 μm, preferably 2 to 5 μm. Like that.

[本発明のセパレータを用いた燃料電池の例]
ここで、本発明のセパレータを用いた高分子電解質型燃料電池の一例を、図8〜図11を参照して説明する。図8は高分子電解質型燃料電池の構造を説明するための部分構成図であり、図9は高分子電解質型燃料電池を構成する膜電極複合体を説明するための図である。また、図10および図11は、それぞれ高分子電解質型燃料電池のセパレータと膜電極複合体を離間させた状態を異なった方向から示す斜視図である。
図8〜図11において、高分子電解質型燃料電池21は、膜電極複合体(MEA:Membrane-Electrode Assembly)31とセパレータ41とからなる単位セルが複数個積層されたスタック構造を有している。
MEA31は、図9に示されるように、高分子電解質膜32の一方の面に配設された触媒層33とガス拡散層(GDL:Gas Diffusion Layer)34とからなる燃料極(水素極)35と、高分子電解質膜32の他方の面に配設された触媒層36とガス拡散層(GDL:Gas Diffusion Layer)37とからなる空気極(酸素極)38を備えている。
[Example of fuel cell using separator of the present invention]
Here, an example of a polymer electrolyte fuel cell using the separator of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 8 is a partial configuration diagram for explaining the structure of a polymer electrolyte fuel cell, and FIG. 9 is a diagram for explaining a membrane electrode assembly constituting the polymer electrolyte fuel cell. FIG. 10 and FIG. 11 are perspective views showing the state in which the separator of the polymer electrolyte fuel cell and the membrane electrode assembly are separated from different directions.
8 to 11, the polymer electrolyte fuel cell 21 has a stack structure in which a plurality of unit cells each including a membrane electrode assembly (MEA) 31 and a separator 41 are stacked. .
As shown in FIG. 9, the MEA 31 includes a fuel electrode (hydrogen electrode) 35 including a catalyst layer 33 and a gas diffusion layer (GDL) 34 disposed on one surface of the polymer electrolyte membrane 32. And an air electrode (oxygen electrode) 38 composed of a catalyst layer 36 and a gas diffusion layer (GDL) 37 disposed on the other surface of the polymer electrolyte membrane 32.

セパレータ41は、一方の面に燃料ガス供給用溝部43aを備え、他方の面に酸化剤ガス供給用溝部44aを備えたセパレータ41Aと、一方の面に燃料ガス供給用溝部43aを備え、他方の面に冷却水用溝部44bを備えたセパレータ41Bと、一方の面に冷却水用溝部43bを備え、他方の面に酸化剤ガス供給用溝部44aを備えたセパレータ41Cとからなっている。このようなセパレータ41A,41B,41Cは、本発明のセパレータであり、その両面に、図1および図2に示されるように樹脂層が形成されているが、図示例では、省略している。   The separator 41 has a fuel gas supply groove 43a on one surface, a separator 41A having an oxidant gas supply groove 44a on the other surface, a fuel gas supply groove 43a on one surface, and the other surface. The separator 41B has a cooling water groove 44b on the surface, and the separator 41C has a cooling water groove 43b on one surface and an oxidant gas supply groove 44a on the other surface. Such separators 41A, 41B, and 41C are separators of the present invention, and resin layers are formed on both surfaces thereof as shown in FIGS. 1 and 2, but they are omitted in the illustrated example.

各セパレータ41A,41B,41Cと上記の高分子電解質膜32の所定位置には、2個の燃料ガス供給孔45a,45b、2個の酸化剤ガス供給孔46a,46b、2個の冷却水供給孔47a,47bが貫通孔として形成されている。そして、セパレータ41Aの酸化剤ガス供給用溝部44aが形成されている面に、MEA31の空気極(酸素極)38が当接し、セパレータ41Bの燃料ガス供給用溝部43aが形成されている面に、MEA31の燃料極(水素極)35が当接するように、また、セパレータ41Bの冷却水用溝部44bが形成された面とセパレータ41Cの冷却水用溝部43bが形成された面とが当接するように、各セパレータ41A,41B,41Cと単位セルであるMEA31が積層され、この繰り返しで高分子電解質型燃料電池21が構成されている。このように積層された状態で、上記の2個の燃料ガス供給孔45a,45bはそれぞれ積層方向に貫通する燃料ガスの供給路を形成し、2個の酸化剤ガス供給孔46a,46bはそれぞれ積層方法に貫通する酸化剤ガスの供給路を形成し、2個の冷却水供給孔47a,47bはそれぞれ積層方向に貫通する冷却水の供給路を形成している。   Two fuel gas supply holes 45a and 45b, two oxidant gas supply holes 46a and 46b, and two cooling water supplies are provided at predetermined positions of the separators 41A, 41B and 41C and the polymer electrolyte membrane 32. Holes 47a and 47b are formed as through holes. Then, the air electrode (oxygen electrode) 38 of the MEA 31 is in contact with the surface of the separator 41A where the oxidizing gas supply groove 44a is formed, and the surface of the separator 41B where the fuel gas supply groove 43a is formed, The fuel electrode (hydrogen electrode) 35 of the MEA 31 abuts, and the surface of the separator 41B on which the cooling water groove 44b is formed and the surface of the separator 41C on which the cooling water groove 43b is formed abut. The separators 41A, 41B, and 41C and the MEA 31 that is a unit cell are stacked, and the polymer electrolyte fuel cell 21 is configured by repeating this process. In the stacked state, the two fuel gas supply holes 45a and 45b form fuel gas supply passages penetrating in the stacking direction, and the two oxidant gas supply holes 46a and 46b are respectively formed. An oxidant gas supply path that penetrates the laminating method is formed, and the two cooling water supply holes 47a and 47b each form a cooling water supply path that penetrates in the laminating direction.

また、本発明のセパレータを用いた高分子電解質型燃料電池の他の例を、図12〜図14を参照して説明する。図12は、高分子電解質型燃料電池の構造を説明するための平面図であり、図13は、図12に示される高分子電解質型燃料電池のA−A線での縦断面図である。また、図14は高分子電解質型燃料電池を構成する膜電極複合体を説明するための図である。   Another example of the polymer electrolyte fuel cell using the separator of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 12 is a plan view for explaining the structure of the polymer electrolyte fuel cell, and FIG. 13 is a longitudinal sectional view taken along line AA of the polymer electrolyte fuel cell shown in FIG. FIG. 14 is a view for explaining a membrane electrode assembly constituting a polymer electrolyte fuel cell.

図12および図13に示されるように、高分子電解質型燃料電池51は、膜電極複合体(MEA:Membrane-Electrode Assembly)61とセパレータ71A,71Bとからなる単位セル52を平面状に複数個配列し、これらを電気的に直列に接続し、単位セルの個数分(図9では4個分)の電圧を取り出す高分子電解質型燃料電池である。また、各単位セル52の周りには、これと略同じ厚さの絶縁部55を設け、全体を平面状にしている。すなわち、平板状の絶縁部55のくり抜き部に単位セル52を嵌め込んだ状態とすることにより、単位セル52と絶縁部55とを平面状に設けているものである。
この高分子電解質型燃料電池51は、絶縁部55のうち、隣接する単位セル間に位置する絶縁部55に、貫通してその表裏の接続を行うための表裏接続部57cを設けている。そして、この表裏接続部57cを、接続配線57aを介して、隣接する一方の単位セルのセパレータ71A(例えば、燃料極側セパレータ)に接続し、また、接続配線57bを介して、隣接する他方の単位セルのセパレータ71B(例えば、空気極側セパレータ)に接続している。これにより、隣接する単位セル間が電気的に直列に接続されている。そして、直列に接続された一方の端部に位置する単位セル52のセパレータ71Aと、他方の端部に位置する単位セル52のセパレータ71Bには、配線75,76が接続されている。
尚、図示例では単位セルの個数を4個としているが、単位セルの個数には制限はない。
As shown in FIGS. 12 and 13, the polymer electrolyte fuel cell 51 includes a plurality of unit cells 52 each including a membrane-electrode assembly (MEA) 61 and separators 71 </ b> A and 71 </ b> B in a planar shape. This is a polymer electrolyte fuel cell that is arranged and electrically connected in series to extract voltages corresponding to the number of unit cells (four in FIG. 9). Further, around each unit cell 52, an insulating portion 55 having substantially the same thickness as this is provided, and the whole is flat. That is, the unit cell 52 and the insulating part 55 are provided in a planar shape by fitting the unit cell 52 into the cut-out part of the flat insulating part 55.
The polymer electrolyte fuel cell 51 is provided with a front and back connection part 57c for penetrating through the insulating part 55 located between adjacent unit cells of the insulating part 55 and connecting the front and back thereof. Then, the front / back connection portion 57c is connected to the separator 71A (for example, the fuel electrode side separator) of one adjacent unit cell via the connection wiring 57a, and the other adjacent one is connected via the connection wiring 57b. The unit cell is connected to a separator 71B (for example, an air electrode side separator). Thereby, adjacent unit cells are electrically connected in series. Wirings 75 and 76 are connected to the separator 71A of the unit cell 52 located at one end connected in series and the separator 71B of the unit cell 52 located at the other end.
In the illustrated example, the number of unit cells is four, but the number of unit cells is not limited.

絶縁部55は、接続部57(接続配線57a,57bおよび表裏接続部57c)で接続される以外は、隣接する単位セル間を互いに絶縁するものである。このような絶縁部55の材質は、処理性、耐久性の面で優れたものであれば特に限定はされず、例えば、ガラスエポキシ、ポリイミド樹脂等が使用される。また、絶縁部55は、絶縁性材料のみからなるものでも、導電性材料を一部含むものでもよい。
接続部57の表裏接続部57cとしては、スルホール接続部、あるいは、充填ビア接続部、バンプ接続部のいずれかを、隣接する単位セル間に位置する絶縁部55中に設けたものとすることができる。これらの表裏接続部57cは、従来の配線基板技術の応用として形成できる。
また、MEA61は、図14に示されるように、高分子電解質膜62の一方の面に配設された触媒層63とガス拡散層(GDL:Gas Diffusion Layer)64とからなる燃料極(水素極)65と、高分子電解質膜62の他方の面に配設された触媒層66とガス拡散層(GDL:Gas Diffusion Layer)67とからなる空気極(酸素極)68を備えている。
セパレータ71A,71Bは、図3および図4に示されるような本発明のセパレータであり、複数の貫通孔を備えた金属基材に導電性の樹脂層を有するものである。
The insulating part 55 insulates adjacent unit cells from each other except that they are connected by connection parts 57 (connection wirings 57a and 57b and front and back connection parts 57c). The material of the insulating part 55 is not particularly limited as long as it is excellent in terms of processability and durability. For example, glass epoxy, polyimide resin, or the like is used. The insulating portion 55 may be made of only an insulating material or may include a part of a conductive material.
As the front and back connection part 57c of the connection part 57, either a through-hole connection part or a filling via connection part or a bump connection part is provided in the insulating part 55 located between adjacent unit cells. it can. These front and back connection portions 57c can be formed as an application of conventional wiring board technology.
Further, as shown in FIG. 14, the MEA 61 includes a fuel electrode (hydrogen electrode) composed of a catalyst layer 63 and a gas diffusion layer (GDL) 64 disposed on one surface of the polymer electrolyte membrane 62. ) 65, and an air electrode (oxygen electrode) 68 including a catalyst layer 66 and a gas diffusion layer (GDL) 67 disposed on the other surface of the polymer electrolyte membrane 62.
Separator 71A, 71B is a separator of the present invention as shown in FIG. 3 and FIG. 4, and has a conductive resin layer on a metal substrate having a plurality of through holes.

次に、具体的な実施例を示して本発明を更に詳細に説明する。
[実施例1]
金属板材として、80mm×80mm、厚み0.8mmのアルミニウム合金(A5052P)を準備し、表面の脱脂処理を行った。
次に、このアルミニウム合金の両面に、ドライフィルムレジスト(ニチゴー・モートン(株)製)をラミネートして35μm厚の感光性レジスト層を形成し、その後、溝部形成用のフォトマスクを介して露光(5kW水銀灯により15秒間照射)、現像(30℃の2%炭酸水素ナトリウム水溶液をスプレー)してレジストを形成した。
次いで、上記のレジストを介してアルミニウム合金の両面から45℃に加熱した塩化第二鉄水溶液をスプレーして、所定の深さまでハーフエッチングを行った。その後、50℃の5%炭酸水素ナトリウム水溶液でレジストを剥離し、洗浄処理を施した。これにより、幅が1mm、深さが0.3mmのほぼ半円形状の断面を有し、振れ幅50mm、ピッチ2mmで蛇行した長さ1300mmの溝部を両面に備えた金属基材を得た。
Next, the present invention will be described in more detail by showing specific examples.
[Example 1]
An aluminum alloy (A5052P) having a size of 80 mm × 80 mm and a thickness of 0.8 mm was prepared as a metal plate material, and the surface was degreased.
Next, a dry film resist (manufactured by Nichigo Morton Co., Ltd.) is laminated on both surfaces of the aluminum alloy to form a 35 μm-thick photosensitive resist layer, and then exposed through a photomask for forming a groove ( A resist was formed by irradiating with a 5 kW mercury lamp for 15 seconds) and developing (spraying a 2% aqueous sodium hydrogen carbonate solution at 30 ° C.).
Next, a ferric chloride aqueous solution heated to 45 ° C. was sprayed from both sides of the aluminum alloy through the resist, and half-etched to a predetermined depth. Thereafter, the resist was peeled off with a 5% aqueous sodium hydrogen carbonate solution at 50 ° C. and subjected to a cleaning treatment. As a result, a metal base material having a substantially semicircular cross section with a width of 1 mm and a depth of 0.3 mm, and a groove portion with a runout width of 50 mm and a meandering length of 1300 mm meandering on both sides was obtained.

次に、上記の金属基材に対して、硝酸水溶液を用いて酸化被膜除去処理を行った。次いで、純水に塩酸を1.2モル/L、硫酸銅5水塩を0.04モル/Lの濃度で溶解した処理液Aに金属基材を浸漬(50℃、1分間)して粗面化処理を施し、引き上げた後、水洗、乾燥した。このような粗面化処理を行った金属基材の粗面の平均粗さRaを菱化システム社製 VertScan 2.0を用いて測定し、結果を下記の表1に示した。尚、粗面化処理を施す前の金属基材の平均粗さRaを上記と同様に測定したところ、0.3μmであった。
また、粗面に存在する銅粒子の平均粒径を日立ハイテク社製 透過電子顕微鏡HF−3300を用いて測定した結果、約12nmであり、銅粒子の存在密度を日立ハイテク社製 透過電子顕微鏡HF−3300で撮影した画像データから算出した結果、約6千万個/mm2であった。
次いで、エポキシ電着液に、導電材料としてカーボンブラック(Cabot(株)製 Vulcan XC−72)を樹脂固形分に対して75重量%添加し分散させて、電着液とした。この電着液を25℃に保って撹拌し、この中に上記の金属基材を浸漬し、極間40mm、電圧50Vで1分間電着を行い、引き上げた金属基材を純水洗浄した。その後、ドライヤーで熱風乾燥(150℃、3分間)し、さらに、窒素雰囲気中で180℃、1時間の熱硬化処理を施した。これにより厚み15μmの樹脂層が形成され、セパレータが得られた。
Next, the metal film was subjected to an oxide film removal treatment using an aqueous nitric acid solution. Next, the metal base material was immersed in a treatment solution A in which hydrochloric acid was dissolved in pure water at a concentration of 1.2 mol / L and copper sulfate pentahydrate at a concentration of 0.04 mol / L (50 ° C., 1 minute) to roughen. Surface treatment was performed, and after lifting, it was washed with water and dried. The average roughness Ra of the rough surface of the metal substrate subjected to such surface roughening treatment was measured using VertScan 2.0 manufactured by Ryoka System Co., Ltd., and the results are shown in Table 1 below. In addition, it was 0.3 micrometer when average roughness Ra of the metal base material before performing a roughening process was measured similarly to the above.
Moreover, as a result of measuring the average particle diameter of the copper particle which exists in a rough surface using the Hitachi High-Tech transmission electron microscope HF-3300, it is about 12 nm, and the existence density of a copper particle is a Hitachi High-Tech transmission electron microscope HF. As a result of calculation from image data photographed at −3300, it was about 60 million pieces / mm 2 .
Subsequently, carbon black (Vulcan XC-72 manufactured by Cabot Co., Ltd.) as a conductive material was added to and dispersed in the epoxy electrodeposition liquid by 75% by weight with respect to the resin solid content to obtain an electrodeposition liquid. The electrodeposition liquid was stirred while being kept at 25 ° C., and the metal substrate was immersed in the electrodeposition solution, electrodeposition was performed at a gap of 40 mm and a voltage of 50 V for 1 minute, and the pulled metal substrate was washed with pure water. Then, it dried with hot air (150 degreeC, 3 minutes) with the dryer, and also performed the thermosetting process for 1 hour at 180 degreeC in nitrogen atmosphere. Thereby, a resin layer having a thickness of 15 μm was formed, and a separator was obtained.

尚、使用したエポキシ電着液は下記のようにして調製した。
まず、ビスフェノールAのジグリシジルエーテル(エポキシ当量910)1000重量部を撹拌下に70℃に保ちながら、エチレングリコールモノエチルエーテル463重量部に溶解させ、さらに、ジエチルアミン80.3重量部を加えて100℃で2時間反応させてアミンエポキシ付加物(A)を調製した。
また、コロネートL(日本ポリウレタン(株)製 ジイソシアネート:NCO13%の不揮発分75重量%)875重量部にジブチル錫ラウレート0.05重量部を加え50℃に加熱し、これに2−エチルヘキサノール390重量部を添加し、その後、120℃で90分間反応させた。得られた反応生成物をエチレングリコールモノエチルエーテル130重量部で希釈した成分(B)を得た。
次に、上記のアミンエポキシ付加物(A)1000重量部と成分(B)400重量部からなる混合物を、氷酢酸30重量部で中和した後、脱イオン水570重量部を用いて希釈し、不揮発分50重量%の樹脂Aを調製した。この樹脂A200.2重量部(樹脂成分86.3容量)、脱イオン水583.3重量部、およびジブチル錫ラウレート2.4重量部を配合してエポキシ電着液を調製した。
The epoxy electrodeposition solution used was prepared as follows.
First, 1000 parts by weight of diglycidyl ether of bisphenol A (epoxy equivalent 910) was dissolved in 463 parts by weight of ethylene glycol monoethyl ether while maintaining the temperature at 70 ° C. with stirring, and further 80.3 parts by weight of diethylamine was added to 100 parts. An amine epoxy adduct (A) was prepared by reacting at 2 ° C. for 2 hours.
Coronate L (manufactured by Nippon Polyurethane Co., Ltd. diisocyanate: NCO 13% non-volatile content 75% by weight) 875 parts by weight dibutyltin laurate 0.05 parts by weight and heated to 50 ° C., to this, 390 weights of 2-ethylhexanol After that, the mixture was reacted at 120 ° C. for 90 minutes. A component (B) obtained by diluting the obtained reaction product with 130 parts by weight of ethylene glycol monoethyl ether was obtained.
Next, the mixture consisting of 1000 parts by weight of the above-described amine epoxy adduct (A) and 400 parts by weight of component (B) is neutralized with 30 parts by weight of glacial acetic acid, and then diluted with 570 parts by weight of deionized water. A resin A having a nonvolatile content of 50% by weight was prepared. An epoxy electrodeposition solution was prepared by blending 200.2 parts by weight of this resin A (resin component 86.3 volumes), 583.3 parts by weight of deionized water, and 2.4 parts by weight of dibutyltin laurate.

作製した上記のセパレータについて、表裏導通の電気抵抗を下記の方法で測定し、結果を下記の表1に示した。
(電気抵抗の測定方法)
セパレータをガス拡散層(東レ(株)製 TGP−H−060 190μm厚)
で両側から挟み込み、さらに、これらを銅に金めっきを施した厚さ5mmの電極
で挟み込んで圧着(圧力:20kgf/cm2)し、電極間の抵抗を測定する。
About the produced said separator, the electrical resistance of front-back conduction was measured by the following method, and the result was shown in following Table 1.
(Measurement method of electrical resistance)
Separator gas diffusion layer (TGP-H-060 190μm thickness manufactured by Toray Industries, Inc.)
Between the two electrodes, and further sandwiched between 5 mm thick copper-plated copper electrodes (pressure: 20 kgf / cm 2 ) to measure the resistance between the electrodes.

また、上記のセパレータについて、下記の条件で耐食性試験を行い、評価結果を下記の表1に示した。
(耐食性試験の条件)
1モルの硫酸水溶液(70℃)に100時間浸漬した後、引き上げ、水酸化アルミ
ニウムの発生を観察する。
評価基準:
○…水酸化アルミニウムの発生が見られず、耐食性が良好である
×…水酸化アルミニウムの発生があり、耐食性は不十分である
Further, the above-mentioned separator was subjected to a corrosion resistance test under the following conditions, and the evaluation results are shown in Table 1 below.
(Conditions for corrosion resistance test)
After immersing in 1 molar sulfuric acid aqueous solution (70 ° C) for 100 hours, pull up and observe the generation of aluminum hydroxide.
Evaluation criteria:
○: No occurrence of aluminum hydroxide and good corrosion resistance
×: Aluminum hydroxide is generated and corrosion resistance is insufficient

さらに、上記のセパレータについて、下記の条件で樹脂層の密着性試験を行い、評価結果を下記の表1に示した。
(密着性試験の条件)
エポキシ系接着剤の付いたスタッドピンをセパレータに垂直に取り付けて、Quad
Group社製のロミュラスを使って、引っ張り密着強度測定を行い、スタッドピン
が引き剥がされた部位のセパレータを観察した。
評価基準:
○…樹脂層内部での凝集破壊が起こり、樹脂層と金属基材との密着は維持
されており、密着性は良好である
×…樹脂層と金属基材との界面で剥離が生じ、金属基材が露出しており、
密着性は不十分である
Furthermore, the above-mentioned separator was subjected to a resin layer adhesion test under the following conditions, and the evaluation results are shown in Table 1 below.
(Adhesion test conditions)
Attach the stud pin with epoxy adhesive vertically to the separator.
Using a Group-made Romulus, the tensile adhesion strength was measured, and the separator where the stud pin was peeled off was observed.
Evaluation criteria:
○… Cohesion failure occurs inside the resin layer, and adhesion between the resin layer and the metal substrate is maintained
Has good adhesion
X: Peeling occurs at the interface between the resin layer and the metal substrate, and the metal substrate is exposed,
Adhesion is insufficient

[実施例2]
電着による樹脂層の形成前に、金属基材の粗面上に下記の条件で下地めっき層(厚み3μm)を形成した他は、実施例1と同様にして、セパレータを作製した。
(下地めっき条件)
・使用浴 : 塩化ニッケルめっき浴
・pH : 1.3
・電流密度 : 6A/dm2
・液温 : 23℃
下地めっき層を形成後の金属基材の粗面の平均粗さRaを実施例1と同様の方法で測定し、結果を下記の表1に示した。
作製した上記のセパレータについて、表裏導通の電気抵抗を実施例1と同様の方法で測定し、結果を下記の表1に示した。
また、上記のセパレータについて、実施例1と同様の条件で耐食性試験を行い、評価結果を下記の表1に示した。
さらに、上記のセパレータについて、実施例1と同様の条件で樹脂層の密着性試験を行い、評価結果を下記の表1に示した。
[Example 2]
A separator was produced in the same manner as in Example 1 except that a base plating layer (thickness: 3 μm) was formed on the rough surface of the metal substrate under the following conditions before forming the resin layer by electrodeposition.
(Under plating conditions)
・ Use bath: Nickel chloride plating bath
・ PH: 1.3
・ Current density: 6A / dm 2
・ Liquid temperature: 23 ℃
The average roughness Ra of the rough surface of the metal substrate after forming the base plating layer was measured by the same method as in Example 1, and the results are shown in Table 1 below.
About the produced said separator, the electrical resistance of front-back conduction was measured by the method similar to Example 1, and the result was shown in following Table 1.
Moreover, about said separator, the corrosion resistance test was done on the conditions similar to Example 1, and the evaluation result was shown in following Table 1. FIG.
Further, the above separator was subjected to a resin layer adhesion test under the same conditions as in Example 1, and the evaluation results are shown in Table 1 below.

[実施例3]
粗面化処理に使用する処理液として、純水に塩酸を2モル/L、硫酸スズを0.15モル/Lの濃度で溶解した処理液Bを使用した他は、実施例1と同様にして、セパレータを作製した。
粗面化処理を行った金属基材の粗面の平均粗さRaを実施例1と同様に測定し、結果を下記の表1に示した。また、粗面に存在するスズ粒子の平均粒径を実施例1と同様に測定した結果、約15nmであり、スズ粒子の存在密度を実施例1と同様に測定した結果、約4千万個/mm2であった。
作製した上記のセパレータについて、表裏導通の電気抵抗を実施例1と同様の方法で測定し、結果を下記の表1に示した。
また、上記のセパレータについて、実施例1と同様の条件で耐食性試験を行い、評価結果を下記の表1に示した。
さらに、上記のセパレータについて、実施例1と同様の条件で樹脂層の密着性試験を行い、評価結果を下記の表1に示した。
[Example 3]
The treatment liquid used for the roughening treatment was the same as in Example 1 except that the treatment liquid B in which hydrochloric acid was dissolved in pure water at a concentration of 2 mol / L and tin sulfate was 0.15 mol / L was used. Thus, a separator was produced.
The average roughness Ra of the rough surface of the metal substrate subjected to the roughening treatment was measured in the same manner as in Example 1, and the results are shown in Table 1 below. Moreover, as a result of measuring the average particle diameter of the tin particles existing on the rough surface in the same manner as in Example 1, it was about 15 nm. As a result of measuring the existing density of tin particles in the same manner as in Example 1, about 40 million particles were obtained. / Mm 2 .
About the produced said separator, the electrical resistance of front-back conduction was measured by the method similar to Example 1, and the result was shown in following Table 1.
Moreover, about said separator, the corrosion resistance test was done on the conditions similar to Example 1, and the evaluation result was shown in following Table 1. FIG.
Further, the above separator was subjected to a resin layer adhesion test under the same conditions as in Example 1, and the evaluation results are shown in Table 1 below.

[実施例4]
電着による樹脂層の形成前に、金属基材の粗面上に下記の条件で下地めっき層(厚み3μm)を形成した他は、実施例3と同様にして、セパレータを作製した。
(下地めっき条件)
・使用浴 : 塩化ニッケルめっき浴
・pH : 1.3
・電流密度 : 6A/dm2
・液温 : 23℃
下地めっき層を形成後の金属基材の粗面の平均粗さRaを実施例1と同様の方法で測定し、結果を下記の表1に示した。
作製した上記のセパレータについて、表裏導通の電気抵抗を実施例1と同様の方法で測定し、結果を下記の表1に示した。
また、上記のセパレータについて、実施例1と同様の条件で耐食性試験を行い、評価結果を下記の表1に示した。
さらに、上記のセパレータについて、実施例1と同様の条件で樹脂層の密着性試験を行い、評価結果を下記の表1に示した。
[Example 4]
A separator was produced in the same manner as in Example 3 except that a base plating layer (thickness 3 μm) was formed on the rough surface of the metal base material under the following conditions before forming the resin layer by electrodeposition.
(Under plating conditions)
・ Use bath: Nickel chloride plating bath
・ PH: 1.3
・ Current density: 6A / dm 2
・ Liquid temperature: 23 ℃
The average roughness Ra of the rough surface of the metal substrate after forming the base plating layer was measured in the same manner as in Example 1, and the results are shown in Table 1 below.
About the produced said separator, the electrical resistance of front-back conduction was measured by the method similar to Example 1, and the result was shown in following Table 1.
Moreover, about said separator, the corrosion resistance test was done on the conditions similar to Example 1, and the evaluation result was shown in following Table 1. FIG.
Further, the above separator was subjected to a resin layer adhesion test under the same conditions as in Example 1, and the evaluation results are shown in Table 1 below.

[実施例5]
50℃の処理液Aに金属基材を浸漬する時間を0.5分間として、粗面化処理の条件を弱めた他は、実施例1と同様にして、セパレータを作製した。
粗面化処理を行った金属基材の粗面の平均粗さRaを実施例1と同様に測定し、結果を下記の表1に示した。また、粗面に存在する銅粒子の平均粒径を実施例1と同様に測定した結果、約12nmであり、銅粒子の存在密度を実施例1と同様に測定した結果、約2千万個/mm2であった。
作製した上記のセパレータについて、表裏導通の電気抵抗を実施例1と同様の方法で測定し、結果を下記の表1に示した。
また、上記のセパレータについて、実施例1と同様の条件で耐食性試験を行い、評価結果を下記の表1に示した。
さらに、上記のセパレータについて、実施例1と同様の条件で樹脂層の密着性試験を行い、評価結果を下記の表1に示した。
[Example 5]
A separator was produced in the same manner as in Example 1 except that the time for immersing the metal substrate in the treatment liquid A at 50 ° C. was 0.5 minutes and the roughening treatment conditions were weakened.
The average roughness Ra of the rough surface of the metal substrate subjected to the roughening treatment was measured in the same manner as in Example 1, and the results are shown in Table 1 below. Moreover, as a result of measuring the average particle diameter of the copper particles existing on the rough surface in the same manner as in Example 1, it was about 12 nm, and as a result of measuring the existence density of the copper particles in the same manner as in Example 1, about 20 million particles were obtained. / Mm 2 .
About the produced said separator, the electrical resistance of front-back conduction was measured by the method similar to Example 1, and the result was shown in following Table 1.
Moreover, about said separator, the corrosion resistance test was done on the conditions similar to Example 1, and the evaluation result was shown in following Table 1. FIG.
Further, the above separator was subjected to a resin layer adhesion test under the same conditions as in Example 1, and the evaluation results are shown in Table 1 below.

[実施例6]
50℃の処理液Aに金属基材を浸漬する時間を10分間として、粗面化処理の条件を強めた他は、実施例1と同様にして、セパレータを作製した。
粗面化処理を行った金属基材の粗面の平均粗さRaを実施例1と同様に測定し、結果を下記の表1に示した。また、粗面に存在する銅粒子の平均粒径を実施例1と同様に測定した結果、約12nmであり、銅粒子の存在密度を実施例1と同様に測定した結果、約24千万個/mm2であった。
作製した上記のセパレータについて、表裏導通の電気抵抗を実施例1と同様の方法で測定し、結果を下記の表1に示した。
また、上記のセパレータについて、実施例1と同様の条件で耐食性試験を行い、評価結果を下記の表1に示した。
さらに、上記のセパレータについて、実施例1と同様の条件で樹脂層の密着性試験を行い、評価結果を下記の表1に示した。
[Example 6]
A separator was produced in the same manner as in Example 1 except that the time for immersing the metal substrate in the treatment liquid A at 50 ° C. was 10 minutes and the conditions for the roughening treatment were increased.
The average roughness Ra of the rough surface of the metal substrate subjected to the roughening treatment was measured in the same manner as in Example 1, and the results are shown in Table 1 below. Moreover, as a result of measuring the average particle diameter of the copper particle which exists in a rough surface similarly to Example 1, it is about 12 nm, As a result of measuring the existence density of a copper particle similarly to Example 1, about 240 million pieces are obtained. / Mm 2 .
About the produced said separator, the electrical resistance of front-back conduction was measured by the method similar to Example 1, and the result was shown in following Table 1.
Moreover, about said separator, the corrosion resistance test was done on the conditions similar to Example 1, and the evaluation result was shown in following Table 1. FIG.
Further, the above separator was subjected to a resin layer adhesion test under the same conditions as in Example 1, and the evaluation results are shown in Table 1 below.

[実施例7]
粗面化処理に使用する処理液として、純水に硫酸銅を0.1モル/L、硫酸ニッケルを0.4モル/Lの濃度で溶解し、これにグリシンを0.15モル/L添加し、水酸化ナトリウムでpHを9.0に調整した処理液Cを使用し、粗面化処理における浸漬を70℃、10分間とした他は、実施例1と同様にして、セパレータを作製した。
粗面化処理を行った金属基材の粗面の平均粗さRaを実施例1と同様に測定し、結果を下記の表1に示した。また、粗面に存在する銅粒子、ニッケル粒子の平均粒径を実施例1と同様に測定した結果、銅粒子が約11nmであり、ニッケル粒子が約18nmであった。さらに、銅粒子およびニッケル粒子の存在密度を実施例1と同様に測定した結果、銅粒子が約5千万個/mm2であり、ニッケル粒子が約8千万個/mm2であった。
作製した上記のセパレータについて、表裏導通の電気抵抗を実施例1と同様の方法で測定し、結果を下記の表1に示した。
また、上記のセパレータについて、実施例1と同様の条件で耐食性試験を行い、評価結果を下記の表1に示した。
さらに、上記のセパレータについて、実施例1と同様の条件で樹脂層の密着性試験を行い、評価結果を下記の表1に示した。
[Example 7]
As a treatment solution used for the roughening treatment, copper sulfate is dissolved in pure water at a concentration of 0.1 mol / L and nickel sulfate is added at a concentration of 0.4 mol / L, and glycine is added at 0.15 mol / L. A separator was prepared in the same manner as in Example 1 except that the treatment liquid C having a pH adjusted to 9.0 with sodium hydroxide was used, and the immersion in the roughening treatment was 70 ° C. for 10 minutes. .
The average roughness Ra of the rough surface of the metal substrate subjected to the roughening treatment was measured in the same manner as in Example 1, and the results are shown in Table 1 below. Moreover, as a result of measuring the average particle diameter of the copper particle and nickel particle which existed in the rough surface like Example 1, the copper particle was about 11 nm and the nickel particle was about 18 nm. Further, the existence density of the copper particles and the nickel particles was measured in the same manner as in Example 1. As a result, the copper particles were about 50 million / mm 2 and the nickel particles were about 80 million / mm 2 .
About the produced said separator, the electrical resistance of front-back conduction was measured by the method similar to Example 1, and the result was shown in following Table 1.
Moreover, about said separator, the corrosion resistance test was done on the conditions similar to Example 1, and the evaluation result was shown in following Table 1. FIG.
Further, the above separator was subjected to a resin layer adhesion test under the same conditions as in Example 1, and the evaluation results are shown in Table 1 below.

[比較例1]
実施例1と同様にして、溝部を両面に備えた金属基材を作製し、硝酸水溶液を用いて前処理を施し、水洗した。
次に、上記の金属基材に対して、下記の条件で亜鉛置換処理を施して亜鉛合金層(厚み0.05μm)を、溝部を含めた金属基材上に形成した。
(亜鉛置換処理の条件)
・使用浴 : ジンケート浴(メルテックス(株)製 アルモンEN)
・液温 : 30℃
・処理時間 : 20秒
[Comparative Example 1]
In the same manner as in Example 1, a metal substrate having groove portions on both sides was prepared, pretreated with an aqueous nitric acid solution, and washed with water.
Next, zinc replacement treatment was performed on the above metal base material under the following conditions to form a zinc alloy layer (thickness 0.05 μm) on the metal base material including the groove.
(Conditions for zinc replacement treatment)
・ Use bath: Zincate bath (Mertex Co., Ltd. ALMON EN)
・ Liquid temperature: 30 ℃
・ Processing time: 20 seconds

次いで、亜鉛合金層上に、下記の電気めっき条件で銅めっき層(厚み1μm)、ニッケルめっき層(厚み5μm)、金めっき層(厚み0.05μm)を順次積層して、亜鉛/銅/ニッケル/金の4層構造からなる耐食下地層を、溝部を含めた金属基材上に形成した。
(銅電気めっき条件)
・使用浴 : シアン化銅浴
・pH : 10.5
・電流密度 : 2A/dm2
・液温 : 40℃
(ニッケル電気めっき条件)
・使用浴 : 塩化ニッケルめっき浴
・pH : 1.3
・電流密度 : 6A/dm2
・液温 : 23℃
(金電気めっき条件)
・使用浴 : アルカリ性高純度金めっき浴
・pH : 12
・電流密度 : 0.4A/dm2
・液温 : 60℃
Next, a copper plating layer (thickness 1 μm), a nickel plating layer (thickness 5 μm), and a gold plating layer (thickness 0.05 μm) are sequentially laminated on the zinc alloy layer under the following electroplating conditions, and zinc / copper / nickel A corrosion-resistant underlayer having a four-layer structure of / gold was formed on a metal substrate including a groove.
(Copper electroplating conditions)
-Bath used: Copper cyanide bath-pH: 10.5
・ Current density: 2A / dm 2
・ Liquid temperature: 40 ℃
(Nickel electroplating conditions)
-Bath used: Nickel chloride plating bath-pH: 1.3
・ Current density: 6A / dm 2
・ Liquid temperature: 23 ℃
(Gold electroplating conditions)
-Bath used: alkaline high-purity gold plating bath-pH: 12
・ Current density: 0.4 A / dm 2
・ Liquid temperature: 60 ℃

次いで、実施例1と同様にして、耐食下地層上に厚み15μmの樹脂層を形成し、セパレータを得た。
作製した上記のセパレータについて、表裏導通の電気抵抗を実施例1と同様の方法で測定し、結果を下記の表1に示した。
また、上記のセパレータについて、実施例1と同様の条件で耐食性試験を行い、評価結果を下記の表1に示した。
さらに、上記のセパレータについて、実施例1と同様の条件で樹脂層の密着性試験を行い、評価結果を下記の表1に示した。
Next, in the same manner as in Example 1, a resin layer having a thickness of 15 μm was formed on the corrosion-resistant undercoat layer to obtain a separator.
About the produced said separator, the electrical resistance of front-back conduction was measured by the method similar to Example 1, and the result was shown in following Table 1.
Moreover, about said separator, the corrosion resistance test was done on the conditions similar to Example 1, and the evaluation result was shown in following Table 1. FIG.
Further, the above separator was subjected to a resin layer adhesion test under the same conditions as in Example 1, and the evaluation results are shown in Table 1 below.

[比較例2]
金属基材に対する粗面化処理を行わない他は、実施例1と同様に金属基材上に樹脂層を形成して、セパレータを作製した。
作製した上記のセパレータについて、表裏導通の電気抵抗を実施例1と同様の方法で測定し、結果を下記の表1に示した。
また、上記のセパレータについて、実施例1と同様の条件で耐食性試験を行い、評価結果を下記の表1に示した。
さらに、上記のセパレータについて、実施例1と同様の条件で樹脂層の密着性試験を行い、評価結果を下記の表1に示した。
[Comparative Example 2]
A separator was prepared by forming a resin layer on the metal substrate in the same manner as in Example 1 except that the roughening treatment was not performed on the metal substrate.
About the produced said separator, the electrical resistance of front-back conduction was measured by the method similar to Example 1, and the result was shown in following Table 1.
Moreover, about said separator, the corrosion resistance test was done on the conditions similar to Example 1, and the evaluation result was shown in following Table 1. FIG.
Further, the above separator was subjected to a resin layer adhesion test under the same conditions as in Example 1, and the evaluation results are shown in Table 1 below.

[比較例3]
金属基材に対する粗面化処理を行わない他は、実施例2と同様に金属基材上に下地めっき層、樹脂層を形成して、セパレータを作製した。
作製した上記のセパレータについて、表裏導通の電気抵抗を実施例1と同様の方法で測定し、結果を下記の表1に示した。
また、上記のセパレータについて、実施例1と同様の条件で耐食性試験を行い、評価結果を下記の表1に示した。
さらに、上記のセパレータについて、実施例1と同様の条件で樹脂層の密着性試験を行い、評価結果を下記の表1に示した。
[Comparative Example 3]
A separator was prepared by forming a base plating layer and a resin layer on the metal substrate in the same manner as in Example 2 except that the roughening treatment was not performed on the metal substrate.
About the produced said separator, the electrical resistance of front-back conduction was measured by the method similar to Example 1, and the result was shown in following Table 1.
Moreover, about said separator, the corrosion resistance test was done on the conditions similar to Example 1, and the evaluation result was shown in following Table 1. FIG.
Further, the above separator was subjected to a resin layer adhesion test under the same conditions as in Example 1, and the evaluation results are shown in Table 1 below.

[比較例4]
50℃の処理液Aに金属基材を浸漬する時間を0.3分間として、粗面化処理の条件を弱めた他は、実施例1と同様にして、セパレータを作製した。
粗面化処理を行った金属基材の粗面の平均粗さRaを実施例1と同様に測定し、結果を下記の表1に示した。また、粗面に存在する銅粒子の平均粒径を実施例1と同様に測定した結果、約12nmであり、銅粒子の存在密度を実施例1と同様に測定した結果、約200万個/mm2であった。
作製した上記のセパレータについて、表裏導通の電気抵抗を実施例1と同様の方法で測定し、結果を下記の表1に示した。
また、上記のセパレータについて、実施例1と同様の条件で耐食性試験を行い、評価結果を下記の表1に示した。
さらに、上記のセパレータについて、実施例1と同様の条件で樹脂層の密着性試験を行い、評価結果を下記の表1に示した。
[Comparative Example 4]
A separator was produced in the same manner as in Example 1 except that the time for immersing the metal substrate in the treatment liquid A at 50 ° C. was set to 0.3 minutes, and the roughening treatment conditions were weakened.
The average roughness Ra of the rough surface of the metal substrate subjected to the roughening treatment was measured in the same manner as in Example 1, and the results are shown in Table 1 below. Moreover, as a result of measuring the average particle diameter of the copper particles existing on the rough surface in the same manner as in Example 1, it was about 12 nm. As a result of measuring the existence density of the copper particles in the same manner as in Example 1, about 2 million particles / It was mm 2.
About the produced said separator, the electrical resistance of front-back conduction was measured by the method similar to Example 1, and the result was shown in following Table 1.
Moreover, about said separator, the corrosion resistance test was done on the conditions similar to Example 1, and the evaluation result was shown in following Table 1. FIG.
Further, the above separator was subjected to a resin layer adhesion test under the same conditions as in Example 1, and the evaluation results are shown in Table 1 below.

[比較例5]
50℃の処理液Aに金属基材を浸漬する時間を20分間として、粗面化処理の条件を強めた他は、実施例1と同様にして、セパレータを作製した。
粗面化処理を行った金属基材の粗面の平均粗さRaを実施例1と同様に測定し、結果を下記の表1に示した。また、粗面に存在する銅粒子の平均粒径を実施例1と同様に測定した結果、約12nmであり、銅粒子の存在密度を実施例1と同様に測定した結果、約30千万個/mm2であった。
作製した上記のセパレータについて、表裏導通の電気抵抗を実施例1と同様の方法で測定し、結果を下記の表1に示した。
また、上記のセパレータについて、実施例1と同様の条件で耐食性試験を行い、評価結果を下記の表1に示した。
さらに、上記のセパレータについて、実施例1と同様の条件で樹脂層の密着性試験を行い、評価結果を下記の表1に示した。
[Comparative Example 5]
A separator was produced in the same manner as in Example 1 except that the time for immersing the metal substrate in the treatment liquid A at 50 ° C. was 20 minutes and the conditions for the roughening treatment were strengthened.
The average roughness Ra of the rough surface of the metal substrate subjected to the roughening treatment was measured in the same manner as in Example 1, and the results are shown in Table 1 below. Moreover, as a result of measuring the average particle diameter of the copper particles existing on the rough surface in the same manner as in Example 1, it was about 12 nm, and as a result of measuring the existence density of the copper particles in the same manner as in Example 1, about 300 million particles were obtained. / Mm 2 .
About the produced said separator, the electrical resistance of front-back conduction was measured by the method similar to Example 1, and the result was shown in following Table 1.
Moreover, about said separator, the corrosion resistance test was done on the conditions similar to Example 1, and the evaluation result was shown in following Table 1. FIG.
Further, the above separator was subjected to a resin layer adhesion test under the same conditions as in Example 1, and the evaluation results are shown in Table 1 below.

Figure 0005594035
Figure 0005594035

表1に示されるように、実施例1〜7のセパレータは、表裏導通の電気抵抗が低く良好な導電性を有し、また、優れた耐食性を有し、さらに、樹脂層の密着性が良好であることが確認された。
これに対して、比較例1〜5のセパレータは、導電性、耐食性、密着性の少なくとも1つが実施例1〜7のセパレータに比べて劣るものであった。
As shown in Table 1, the separators of Examples 1 to 7 have good electrical conductivity with low electrical resistance on the front and back sides, excellent corrosion resistance, and good adhesion of the resin layer. It was confirmed that.
On the other hand, the separators of Comparative Examples 1 to 5 were inferior to the separators of Examples 1 to 7 in at least one of conductivity, corrosion resistance, and adhesion.

本発明は、固体高分子電解質膜の両側に電極を配した単位セルを複数個接続した燃料電池の製造に適用することができる。   The present invention can be applied to the manufacture of a fuel cell in which a plurality of unit cells each having an electrode disposed on both sides of a solid polymer electrolyte membrane are connected.

1,11…セパレータ
2,12…金属基材
2a,12a…粗面
3…溝部
4,14…金属粒子
5,15…樹脂層
13…貫通孔
21,51…高分子電解質型燃料電池
31,61…膜電極複合体(MEA)
41A,41B,41C,71A,71B…セパレータ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1,11 ... Separator 2,12 ... Metal base material 2a, 12a ... Rough surface 3 ... Groove 4,14 ... Metal particle 5,15 ... Resin layer 13 ... Through-hole 21, 51 ... Polymer electrolyte fuel cell 31,61 ... Membrane electrode assembly (MEA)
41A, 41B, 41C, 71A, 71B ... separator

Claims (12)

金属基材と、該金属基材を被覆するように電着により形成された導電性の樹脂層と、前記金属基材と前記樹脂層との間に介在する金属粒子とを備え、前記金属基材はアルミニウムまたはアルミニウム合金であり、前記樹脂層で被覆されている前記金属基材面は平均粗さRaが1.5〜10μmの範囲にある粗面を有しており、前記金属粒子はスズ、鉄、ニッケルおよび銅のいずれか1種、または2種以上の金属粒子であり、前記樹脂層は導電材料を含有することを特徴とする燃料電池用のセパレータ。 A metal base, a conductive resin layer formed by electrodeposition so as to cover the metal base, and metal particles interposed between the metal base and the resin layer, the metal base The material is aluminum or an aluminum alloy, the metal substrate surface covered with the resin layer has a rough surface with an average roughness Ra in the range of 1.5 to 10 μm, and the metal particles are tin. A separator for a fuel cell, wherein the resin layer contains one or more metal particles of iron, nickel and copper, and the resin layer contains a conductive material. 前記金属粒子は、平均粒径が5〜500nmの範囲であり、存在密度が2千万〜25千万個/mmThe metal particles have an average particle size in the range of 5 to 500 nm and a density of 20 to 250,000,000 / mm. 22 の範囲であることを特徴とする請求項1に記載の燃料電池用のセパレータ。The separator for a fuel cell according to claim 1, wherein the separator is in the range of 前記金属基材は、少なくとも一方の面に溝部を有することを特徴とする請求項1または請求項2に記載の燃料電池用のセパレータ。 The separator for a fuel cell according to claim 1 or 2 , wherein the metal substrate has a groove on at least one surface. 前記金属基材は、複数の貫通孔を有することを特徴とする請求項1または請求項2に記載の燃料電池用のセパレータ。 3. The fuel cell separator according to claim 1, wherein the metal substrate has a plurality of through holes. 4. 前記導電材料は、カーボン粒子、カーボンナノチューブ、カーボンナノファイバー、カーボンナノホーン、耐食性金属の少なくとも1種であることを特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれかに記載の燃料電池用のセパレータ。 The fuel cell separator according to any one of claims 1 to 4 , wherein the conductive material is at least one of carbon particles, carbon nanotubes, carbon nanofibers, carbon nanohorns, and corrosion-resistant metals. 前記金属基材および前記金属粒子と前記樹脂層との間に下地めっき層を有することを特徴とする請求項1乃至請求項5のいずれかに記載の燃料電池用のセパレータ。 The separator for a fuel cell according to any one of claims 1 to 5 , further comprising a base plating layer between the metal base material, the metal particles, and the resin layer. アルミニウムまたはアルミニウム合金からなる金属基材に粗面化処理を施す工程と、電着性を有する樹脂中に導電材料を分散させた電着液を用いて電着にて樹脂膜を前記金属基材の粗面上に形成し、その後、熱硬化処理を施して樹脂層とする工程を有し、前記粗面化処理では、亜鉛、スズ、鉄、ニッケルおよび銅のいずれか1種、または2種以上の金属または金属塩を含有する処理液を接触させ、平均粗さRaが1.5〜10μmの範囲内の粗面を形成することを特徴とする燃料電池用セパレータの製造方法。   A step of roughening a metal base material made of aluminum or an aluminum alloy, and the metal base material by electrodeposition using an electrodeposition liquid in which a conductive material is dispersed in a resin having electrodeposition properties Forming a resin layer by applying a thermosetting treatment, and in the roughening treatment, any one or two of zinc, tin, iron, nickel and copper are used. A process for producing a separator for a fuel cell, comprising contacting a treatment liquid containing the above metal or metal salt to form a rough surface having an average roughness Ra in a range of 1.5 to 10 μm. 前記処理液は、pHが酸性領域にあることを特徴とする請求項7に記載の燃料電池用セパレータの製造方法。 The method for producing a separator for a fuel cell according to claim 7 , wherein the treatment liquid has an acidic pH range. 前記処理液は、塩酸を0.1〜5.0モル/Lの範囲で含有し、前記金属または前記金属塩を0.01〜1.0モル/Lの範囲で含有することを特徴とする請求項8に記載の燃料電池用セパレータの製造方法。 The treatment liquid contains hydrochloric acid in a range of 0.1 to 5.0 mol / L, and contains the metal or the metal salt in a range of 0.01 to 1.0 mol / L. The manufacturing method of the separator for fuel cells of Claim 8 . 前記処理液は、pHがアルカリ性領域にあることを特徴とする請求項7に記載の燃料電池用セパレータの製造方法。 The method for producing a separator for a fuel cell according to claim 7 , wherein the treatment liquid has a pH in an alkaline region. 前記処理液は、キレート剤を0.01〜1.0モル/Lの範囲で含有し、前記金属または前記金属塩を0.01〜1.0モル/Lの範囲で含有することを特徴とする請求項10に記載の燃料電池用セパレータの製造方法。 The treatment liquid contains a chelating agent in a range of 0.01 to 1.0 mol / L, and contains the metal or the metal salt in a range of 0.01 to 1.0 mol / L. The method for producing a fuel cell separator according to claim 10 . 粗面化処理を施す前に、前記金属基材に対して酸化被膜の除去処理を施すことを特徴とする請求項7乃至請求項11のいずれかに記載の燃料電池用セパレータの製造方法。 Before the roughening treatment is applied, the method for manufacturing a fuel cell separator according to any one of claims 7 to 11, characterized in that performing the process of removing the oxide film to the metal substrate.
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