JPH06260177A

JPH06260177A - 固体高分子電解質型燃料電池用セパレータおよびその製造方法

Info

Publication number: JPH06260177A
Application number: JP5043082A
Authority: JP
Inventors: Toshihiro Sugiyama; 智弘杉山
Original assignee: Fuji Electric Co Ltd
Current assignee: Fuji Electric Co Ltd
Priority date: 1993-03-04
Filing date: 1993-03-04
Publication date: 1994-09-16

Abstract

(57)【要約】【目的】反応ガスの通流路外への漏れ出しが無く、しか
も低コストの固体高分子電解質型燃料電池用セパレータ
とその製造方法を提供する。【構成】セパレータ１は、単位セパレータ２Ａと、単位
セパレータ２Ｂとを、フェノール樹脂を用いた熱硬化性
樹脂層１ａで互いに接合して形成したものである。単位
セパレータ２Ａは、微小なカーボン粒子を焼結すること
で得られた平板状体を使用し、その一方の側面２１ａ側
にのみ燃料ガスを供給するための溝５１を形成し、その
他方の側面２１ｂは平面としたものである。また、単位
セパレータ２Ｂは、単位セパレータ２Ａと同様に、微小
なカーボン粒子を焼結することで得られた平板状体を使
用し、その一方の側面２２ａ側にのみ酸化剤ガスを供給
するための溝５２を形成し、その他方の側面２２ｂは平
面としたものである。これらの単位セパレータ２Ａ，２
Ｂは、側面２１ｂと側面２２ｂの間に樹脂層１ａが形成
されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、固体高分子電解質型
燃料電池に係わり、反応ガスの漏れが低減されるよう改
良されたセパレータと、その製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】燃料電池として、これに使用される電解
質の種類により、固体高分子電解質型，りん酸型，溶融
炭酸塩型，固体酸化物型などの各種の燃料電池が知られ
ている。このうち、固体高分子電解質型燃料電池は、分
子中にプロトン（水素イオン）交換基を有する高分子樹
脂膜を飽和に含水させると，低い抵抗率を示してプロト
ン導電性電解質として機能することを利用した燃料電池
である。

【０００３】図４は、従来例のセパレータを使用した固
体高分子電解質燃料電池の燃料電池セルとセパレータと
を展開した状態で示した縦断面図である。図４におい
て、８は、薄い矩形状をなしており、固体高分子電解質
膜（以降、ＳＰＥ膜と略称することがある。）からなる
電解質層７と、電解質層７の一方の主面に密接して積層
されて，燃料ガス（例えば、水素あるいは水素を高濃度
に含んだガスである。）の供給を受ける燃料電極（アノ
ード極でもある。）３と、電解質層７の他方の主面に密
接して積層されて，酸化剤ガス（例えば、空気であ
る。）の供給を受ける酸化剤電極（カソード極でもあ
る。）４とで構成されている燃料電池セルである。燃料
電極３の外側面側が，燃料電池セル８の側面８ａであ
り、酸化剤電極４の外側面側が，燃料電池セル８の側面
８ｂである。燃料電極３および酸化剤電極４は、共に触
媒活物質を含むそれぞれの触媒層と、この触媒層を支持
するとともに反応ガス（燃料ガスと酸化剤ガスを総称し
てこのように言う。）を供給および排出するとともに集
電体としての機能を有する多孔質の電極基材とからな
り、前記触媒層を電解質層７の両主面にホットプレスに
より密着させて配置される。

【０００４】また、５，５は、ガスを透過しない材料を
用いて製作され、その一方の側面５ａには図示しない燃
料ガスを供給するための溝５１を多数有し、また、他方
の側面５ｂには図示しない酸化剤ガスを供給するための
溝５２を多数有しているセパレータである。セパレータ
５の一方は、側面５ａを燃料電池セル８の側面８ａに対
向させて、また、セパレータ５の他方は、側面５ｂを燃
料電池セル８の側面８ｂに対向させて、それぞれ燃料電
池セル８を挟むようにして配設される。

【０００５】さらに、６は、セパレータ５，５の溝５
１，５２中を通流する反応ガスが、通流路外に漏れ出る
のを防止する役目を負うガスシール体であり、それぞれ
のセパレータ５，５の周縁部と、燃料電池セル８の周縁
部との間の空所に配置されるものである。１個の燃料電
池セル８が発生する電圧は、１〔Ｖ〕程度以下と低い値
であるので、前記した燃料電池セル８の多数個を、各燃
料電池セル８毎に介挿されるセパレータ５を介して、互
いに直列接続した燃料電池セル集積体（以降、スタック
と略称することがある。）として構成し、電圧を高めて
実用に供されるのが一般的である。

【０００６】図５は、固体高分子電解質型燃料電池のス
タックの模式的に示した構成図である。図５において、
９は、複数の燃料電池セル８とセパレータ５とを交互に
積層し、さらにその両端部に複数の燃料電池セル８で発
生した直流電気をスタック９から取り出すための集電板
９１ａ，９１ｂと、燃料電池セル８，セパレータ５およ
び集電板９１ａ，９１ｂを構造体から電気的に絶縁する
ための電気絶縁板９２ａ，９２ｂと、燃料電池セル８，
セパレータ５，集電板９１ａ，９１ｂ、および電気絶縁
板９２ａ，９２ｂを積層した積層体の両外端部に配設さ
れる締付板９３ａ，９３ｂと、締付板９３ａ，９３ｂに
適度の加圧力を与える締め付けボルト９４を備え、これ
らに加えて、複数の燃料電池セル８とセパレータ５とを
積層する毎に介挿される冷却板９５とで構成されてい
る。

【０００７】このスタック９においては、複数の燃料電
池セル８が備える燃料電極３および酸化剤電極４のそれ
ぞれに、燃料電極３には燃料ガスを、また、酸化剤電極
４に酸化剤ガスを供給することで、それぞれの電極３，
４の触媒層とＳＰＥ膜でなる電解質層７との界面に三相
界面（前記触媒層中の触媒と、ＳＰＥ膜、いずれかの反
応ガスとが、互い接する界面のことを言う。）を形成さ
せ、電気化学反応を生じさせることで直流電気を発生さ
せる。なお前記触媒層は、微小な粒子状の白金触媒とは
っ水性を有するフッ素樹脂から形成されており、しかも
多数の細孔を形成することで、反応ガスの三層界面まで
の効率的な拡散を維持するするとともに、十分広い面積
の三層界面が形成される構成としている。

【０００８】ところで、電解質層７を形成しているＳＰ
Ｅ膜は、前述したとおり、分子中にプロトン（水素イオ
ン）交換基を有する高分子膜であり、飽和に含水させる
と常温で２０〔Ω・ｃｍ〕以下の抵抗率を示してプロト
ン導電性電解質として機能する膜である。このＳＰＥ膜
としては、現時点においては、パ−フルオロスルホン酸
樹脂膜（例えば、米国、デュポン社製、商品名ナフィオ
ン膜）等が知られている。このようなＳＰＥ膜を用いた
電解質層７と、触媒層と、反応ガスとが形成する三相界
面で生じる電気化学反応は、次のとおりである。

【０００９】アノード電極３では（１）式の反応が起こ
る。

【００１０】

【数１】

【００１１】カソード電極４では（２）式の反応が起こ
る。

【００１２】

【数２】

【００１３】つまりアノード電極３においては、外部よ
り供給された水素がプロトンと電子を生成する。生成し
たプロトンは、ＳＰＥ膜中をカソード電極４に向かって
移動し、電子は、図示しない外部電気回路を通ってカソ
ード電極４に移動する。一方、カソード電極４において
は、外部より供給された酸素とＳＰＥ膜中をアノード電
極３より移動してきたプロトンと外部電気回路より移動
してきた電子が反応し、水を生成する。かくして、燃料
電池セル８は、水素と酸素を得て直流電気を発電するの
である。このような固体高分子電解質型燃料電池におい
ては、ＳＰＥ膜の抵抗率を小さくして高い発電効率が得
られるようにするために、通常、５０〔℃〕から１００
〔℃〕程度の温度条件で運転される。

【００１４】なお、このＳＰＥ膜は、反応ガスである燃
料ガスや酸化剤ガスが透過しない膜でもあるので、反応
ガスが相互に混合するいわゆるクロスリークを防止する
役目も果たしている。燃料電池セル８においては、前記
した直流電気の発電を行う際に、発電する電力とほぼ同
等の損失が発生する。この損失による熱を除去するのが
前記の冷却板９５の役目である。冷却板９５には、熱を
除去する図示しない冷媒を通流させて、燃料電池セル８
を前記した適温に保持する。

【００１５】したがって、図５に示した構成のスタック
９においては、セパレータ５は、燃料電池セル８に供給
する反応ガスの通流路を確保するとともに、燃料電池セ
ル８で発電された直流電気を、集電板９１ａ，９１ｂに
伝達する役目、さらには、燃料電池セル８で生じた熱を
冷却板９５に伝達する役目も果たしている。ところで、
固体高分子電解質型燃料電池に用いられているセパレー
タ５は、前述した役割を果たすために、次記する性質を
備えている必要が有るものである。すなわち、電気抵抗値が小さいこと．熱抵抗値が小さいこと．電極３あるいは電極４との接触部における、接触電気
抵抗値および接触熱抵抗値が小さいこと．耐蝕性が高いこと．である。

【００１６】これらの諸条件を満足する材料としては、
カーボン、あるいはチタン，ニオブ等の特殊金属等を候
補にあげることができるが、加工性，材料価格の観点か
ら、セパレータ５に用いる材料は、一般的にカーボンが
採用されている。カーボンを使用したセパレータ５の素
材は、微小なカーボン粒子を焼結して，まず平板状体を
得て、こうして得られた多孔質の平板状体のカーボン粒
子間に形成された孔に、フェノール樹脂等の目詰め剤を
含浸させたものが一般的に採用されている。この、目詰
め剤処理は、多孔質平板状体のカーボン粒子間に形成さ
れた孔の目詰めをして、セパレータ５中を透過して反応
ガスが漏れ出るのを防止するために行われるものであ
る。こうして得られた目詰め剤処理済のカーボン多孔質
平板状体に、溝５１，５２を形成する加工を施して、セ
パレータ５として供している。

【００１７】かくして、ガスを透過しないＳＰＥ膜でな
る電解質層７と、ガスを透過しない材料で製作されたセ
パレータ５と、セパレータ５の周縁部と電解質層７の周
縁部との間をシールするガスシール体６とで、それぞれ
の反応ガスの通流路である溝５１，５２の周囲を囲むこ
とにより、反応ガスの通流路外への漏れ出し、ひいて
は、クロスリークが防止されている。

【００１８】

【発明が解決しようとする課題】前述した従来技術によ
るセパレータを用いた固体高分子電解質型燃料電池にお
いては、直流発電の機能を十分発揮するのであるが、次
のような問題が有る。すなわち、セパレータ５では、目
詰め剤処理済のカーボン多孔質平板状体を得る際に、カ
ーボン粒子間の孔に目詰め剤による目詰め処理を十分に
施さなければならないものであるが、カーボン多孔質平
板状体に用いるカーボン粒子の粒径が大きい場合には、
その孔径も大きくなることで、粒子間の孔を十分に目詰
めをすることが難しくなり、また、これとは逆に、カー
ボン粒子の粒径が小さ過ぎる場合には、孔径が小さくな
り過ぎるために、目詰め剤をカーボン多孔質平板状体の
内部にまで染み込ませることが難しくなる。いずれの場
合にも、セパレータ５中を透過することによる反応ガス
の漏れ出しが発生し易くなる。

【００１９】この場合、特に重大なことは、目詰め剤を
カーボン多孔質平板状体の内部にまで含浸させることが
困難なことであり、多孔質平板状体の内部に目詰め剤が
充分に含浸されないということは、セパレータ５の燃料
ガスを供給するための溝５１と、酸化剤ガスを供給する
ための溝５２との中間部位においてガスが透過し易くな
ることである。これにより、燃料ガスと酸化剤ガスとが
混合するいわゆるクロスリークが発生する機会が高くな
ることが大きな問題である。

【００２０】さらには、クロスリークを防止するうえか
らカーボン粒子間の孔に十分な目詰め処理を施すために
は、目詰め剤処理を複数回数繰り返して実施する必要が
有り、セパレータ５の製造に要するコストが高価なもの
となり、ひいては、固体高分子電解質型燃料電池の製造
に要するコストが高価になる。この発明は、前述の従来
技術の問題点に鑑みなされたものであり、その目的は、
反応ガスの通流路外への漏れ出しが無く、しかも低コス
トの固体高分子電解質型燃料電池用セパレータとその製
造方法を提供することにある。

【００２１】

【課題を解決するための手段】この発明では前述の目的
は、１）燃料ガスおよび酸化剤ガスの供給を受けて直流
電力を発生する燃料電池セルを複数個数積層してなる固
体高分子電解質型燃料電池の，前記燃料電池セルの間に
介挿されて用いられて燃料電池セルの側面に対向して配
置されるものであって、一方の燃料電池セルに燃料ガス
を供給するための溝を一方の側面に備え、他方の燃料電
池セルに酸化剤ガスを供給するための溝を他方の側面に
備えた固体高分子電解質型燃料電池用セパレータにおい
て、一方の側面にのみ燃料ガスまたは酸化剤ガスを供給
するための溝を有する単位セパレータを、その溝を有し
ない他方の側面において互いに熱硬化性樹脂層を介して
接合してなる構成とすること、また２）燃料ガスおよび
酸化剤ガスの供給を受けて直流電力を発生する燃料電池
セルを複数個数積層してなる固体高分子電解質型燃料電
池の，前記燃料電池セルの間に介挿されて用いられて燃
料電池セルの側面に対向して配置されるものであって、
一方の燃料電池セルに燃料ガスを供給するための溝を一
方の側面に備え、他方の燃料電池セルに酸化剤ガスを供
給するための溝を他方の側面に備えた固体高分子電解質
型燃料電池用セパレータの製造方法において、複数の平
板状素材をその側面において互いに熱硬化性樹脂層を介
して接合して平板状積層素材を得る第１の工程と、前記
熱硬化性樹脂層に交差しないようにして，前記平板状積
層素材の両外側面のそれぞれに燃料ガスを供給するため
の溝および酸化剤ガスを供給するための溝を形成する第
２の工程、を含む製造方法とすること、さらにまた３）
燃料ガスおよび酸化剤ガスの供給を受けて直流電力を発
生する燃料電池セルを複数個数積層してなる固体高分子
電解質型燃料電池の，前記燃料電池セルの間に介挿され
て用いられて燃料電池セルの側面に対向して配置される
ものであって、一方の燃料電池セルに燃料ガスを供給す
るための溝を一方の側面に備え、他方の燃料電池セルに
酸化剤ガスを供給するための溝を他方の側面に備えた固
体高分子電解質型燃料電池用セパレータの製造方法にお
いて、一方の側面にのみ燃料ガスまたは酸化剤ガスを供
給するための溝を有する単位セパレータを得る第１の工
程と、２個の単位セパレータを，溝を有していない他方
の側面において互いに熱硬化性樹脂層を介して接合する
第２の工程、を含む製造方法とすること、により達成さ
れる。

【００２２】

【作用】この発明においては、固体高分子電解質型燃料
電池において、一方の側面にのみ燃料ガスまたは酸化剤ガスを供給す
るための溝を有する単位セパレータを、その溝を有しな
い他方の側面において互いに熱硬化性樹脂層を介して接
合してなる構成としたことにより、セパレータの両側面
のそれぞれに形成された、燃料ガスを供給するための溝
と、酸化剤ガスを供給するための溝との中間に熱硬化性
樹脂層が介在する構成となり、この熱硬化性樹脂層が、
セパレータの燃料ガスを供給するための溝と，酸化剤ガ
スを供給するための溝との間において、反応ガスの透過
を阻止するバリヤを形成することとなる。

【００２３】複数の平板状素材をその側面において互
いに熱硬化性樹脂層を介して接合して平板状積層素材を
得る第１の工程と、前記熱硬化性樹脂層に交差しないよ
うにして，前記平板状積層素材の両外側面のそれぞれに
燃料ガスを供給するための溝および酸化剤ガスを供給す
るための溝を形成する第２の工程、を含む製造方法とす
るか、もしくは、一方の側面にのみ燃料ガスまたは酸化
剤ガスを供給するための溝を有する単位セパレータを得
る第１の工程と、２個の単位セパレータを，溝を有して
いない他方の側面において互いに熱硬化性樹脂層を介し
て接合する第２の工程、を含む製造方法とする、ことに
より、セパレータの燃料ガスを供給するための溝と，酸
化剤ガスを供給するための溝との間に設ける反応ガスの
透過を阻止するバリヤの形成を、平板状素材あるいは単
位セパレータの表面に露出している平面に熱硬化性樹脂
層を形成することで行うことが可能となる。

【００２４】

【実施例】以下この発明の実施例を図面を参照して詳細
に説明する。実施例１；図１は、請求項１に対応するこの発明の一実
施例によるセパレータを示すもので、（ａ）はその上面
図であり、（ｂ）はその平面図である。図１において、
図４中に示した従来例によるセパレータと同一部分には
同じ符号を付し、その説明を省略する。図１において、
１は、単位セパレータ２Ａと、単位セパレータ２Ｂと
を、熱硬化性樹脂層１ａで接合して構成されたセパレー
タである。単位セパレータ２Ａは、従来例のセパレータ
５と同様に微小なカーボン粒子を焼結することで得られ
た平板状体を素材として使用し、その一方の側面２１ａ
側にのみ燃料ガスを供給するための溝５１を形成し、そ
の他方の側面２１ｂは平面としたものである。また、単
位セパレータ２Ｂは、これも従来例のセパレータ５と同
様に微小なカーボン粒子を焼結することで得られた平板
状体を素材として使用し、その一方の側面２２ａ側にの
み酸化剤ガスを供給するための溝５２を形成し、その他
方の側面２２ｂは平面としたものである。これらの単位
セパレータ２Ａ，２Ｂは、側面２１ｂと側面２２ｂの間
に熱硬化性樹脂層１ａが形成されており、この熱硬化性
樹脂層１ａで互いに接合されてセパレータ１を形成して
いる。このセパレータ１が、従来例のセパレータ５に替
わって、固体高分子電解質型燃料電池のスタックに用い
られるのである。

【００２５】このような構成を備えるセパレータ１は、
図２に示す工程により製造されるものである。図２は、
請求項２に対応するこの発明の一実施例によるセパレー
タの製造方法を説明する要部の工程図である。まず、単
位セパレータ２Ａ用の平板状素材（Ａ）および単位セパ
レータ２Ｂ用の平板状素材（Ｂ）として、微小なカーボ
ン粒子を焼結することで得られた多孔質の平板状体が用
意される。まず、平板状素材（Ａ），（Ｂ）が、平面加
工（Ａ１），（Ｂ１）の工程で、側面２１ｂ，２２ｂに
対応する面を平面に加工される。勿論、側面２１ｂ，２
２ｂに対応する面が、素材（Ａ），（Ｂ）の段階ですで
に所要の平面精度を有する平面を備えている場合には、
この平面加工（Ａ１），（Ｂ１）の工程を省略すること
が可能である。次に、樹脂塗布（Ａ２），（Ｂ２）の工
程で、側面２１ｂ，２２ｂに未硬化状態の熱硬化性樹脂
（Ｃ）としての未硬化状態のフェノール樹脂が均一厚さ
に塗布される。ここで、その塗布厚さは、１００〔μ
ｍ〕程度，あるいはこれより薄い厚さとする。

【００２６】次に、貼り合わせ（２１）の工程で、平板
状素材（Ａ），（Ｂ）を、未硬化状態のフェノール樹脂
（Ｃ）が塗布された側面２１ｂ，２２ｂで、互いに貼り
合わせる。次に、塗布面加圧（２２）の工程で、平板状
素材（Ａ），（Ｂ）を、側面２１ｂ，２２ｂが互いに接
近し合う方向に、約３０〔ｋｇ／ｃｍ²〕で加圧して、
平板状素材（Ａ）と平板状素材（Ｂ）とを、側面２１
ｂ，２２ｂで結着する。なお、加圧作業時の温度は３０
〔℃〕程度以下、また、加圧時間は１〔ｍｉｎ〕程度以
下が好ましい。この塗布面加圧（２２）工程により、未
硬化状態のフェノール樹脂（Ｃ）を、多孔質の平板状素
材（Ａ），（Ｂ）の孔の中へ極力押し込むことで、側面
２１ｂと側面２２ｂとの間に残留する未硬化状態のフェ
ノール樹脂（Ｃ）の厚さを、薄いものとする。その際、
側面２１ｂ，２２ｂに塗布される樹脂として、未硬化状
態ではその粘度が低く流れ易い性状を備える熱硬化性樹
脂（Ｃ）が採用されていることが、残留樹脂厚さを薄い
ものとするうえで、極めて有効である。

【００２７】この、平板状素材（Ａ）と平板状素材
（Ｂ）が結着された状態になったところで、目詰め剤
（Ｄ）として，例えば従来例のセパレータ５に用いられ
たと同様のフェノール樹脂を用いて、目詰め処理（２
３）の工程が、従来例のセパレータ５に実施された方法
と同様の方法で遂行される。次に、乾燥処理（２４）の
工程で、未硬化状態のフェノール樹脂（Ｃ）の加熱乾燥
が、温度；約８０〔℃〕，保持時間；約５〔ｈ〕の条件
で実施される。続いて、硬化処理（２５）の工程で、未
硬化状態のフェノール樹脂（Ｃ）の加熱硬化が、温度；
約１５０〔℃〕，保持時間；約１〔ｈ〕の条件で実施さ
れて、側面２１ｂ，２２ｂの間が，熱硬化性樹脂（Ｃ）
であるフェノール樹脂による熱硬化性樹脂層１ａで接合
されて一体となった平板状積層素材（Ｅ）が得られ、第
１の工程が完了する。

【００２８】平板状積層素材（Ｅ）の外側面となる側面
２１ａおよび側面２２ａに、第２の工程による溝加工
（２６）の工程が、従来例のセパレータ５の場合と同様
に施され、それぞれ溝５１と溝５２が形成されて、図１
に示したセパレータ１が得られる。これで、第２の工程
が完了する。前述の構成ならびに製造方法とすることに
より、溝５１と溝５２との間に、熱硬化性樹脂層１ａが
介在する構成となり、この熱硬化性樹脂層１ａが、セパ
レータ１の燃料ガスを供給するための溝５１と、酸化剤
ガスを供給するための溝５２との間において、反応ガス
の透過を阻止するバリヤの働きをすることとなる。この
発明では、この熱硬化性樹脂層１ａの形成を、平板状素
材（Ａ），（Ｂ）の側面２１ｂ，２２ｂが表面に露出し
ている状態で、未硬化状態の熱硬化性樹脂（Ｃ）をこの
平面に塗布することで行うので、熱硬化性樹脂層１ａの
厚さを含むその性状の制御を、適切かつ容易に行うこと
が可能となるものである。

【００２９】なお、セパレータ１の溝５１と溝５２との
間の電気抵抗値および熱抵抗値は、従来例のセパレータ
５の持つそれぞれの値に対し差が認められなった。これ
は、粘度の低い未硬化状態のフェノール樹脂（Ｃ）が、
塗布面加圧（２２）工程の際に平板状素材（Ａ），
（Ｂ）の孔の中へ容易に押し込まれることで、平板状素
材（Ａ）を構成するカーボン粒子と、平板状素材（Ｂ）
を構成するカーボン粒子とがほとんど直接に接触する状
態が得られていることで、熱硬化性樹脂層１ａ部には、
実質的に接触電気抵抗および接触熱抵抗が存在していな
いことを意味するものである。

【００３０】また、最外側に位置する溝５１，５２に通
流する反応ガスの、セパレータ１の溝５１，５２と平行
する側面からの漏れ出しは、目詰め処理（２３）工程に
よる処理により、十分防止することが出来ている。この
部位は、平板状素材（Ａ），（Ｂ）の外面に位置するの
で、目詰め処理が容易に行うことができる個所あり、し
たがって、目詰め処理（２３）は、例えば、１回だけで
済ますことが可能である。

【００３１】また、実施例１における今までの説明で
は、平板状素材の個数は２個であるとしてきたが、これ
に限定されるものではなく、例えば、３個であってもよ
いものである。さらにまた、実施例１における今までの
説明では、溝５１，５２は、熱硬化性樹脂層１ａに平行
して形成されるとしてきたが、これに限定されるもので
はなく、例えば、溝５１，５２が熱硬化性樹脂層１ａと
交差することで、熱硬化性樹脂層１ａが破損することが
なけば、溝５１，５２と、熱硬化性樹脂層１ａとは、不
平行であってもよいものである。

【００３２】実施例２；図３は、請求項３に対応するこ
の発明の一実施例によるセパレータの製造方法を説明す
る要部の工程図である。図３において、図２に示した請
求項２に対応するこの発明の一実施例によるセパレータ
の製造方法と同一部分には、同じ符号を付してその説明
を省略する。図３によるセパレータ１の製造方法では、
溝加工（２６）の工程が、平板状素材（Ａ）と平板状素
材（Ｂ）毎に単独で施されて、それぞれ単位セパレータ
（Ｆ）と単位セパレータ（Ｇ）を得るようにしている。
単位セパレータ（Ｆ），（Ｇ）は、それぞれ、図１中に
示した単位セパレータ２Ａ，２Ｂの形状を備えるもので
ある。単位セパレータ（Ｆ），（Ｇ）を得て、第１の工
程が完了する。

【００３３】単位セパレータ（Ｆ），（Ｇ）の側面２１
ｂ，２２ｂに対応する面に、未硬化状態の熱硬化性樹脂
（Ｃ）を塗布する樹脂塗布（Ａ２），（Ｂ２）工程か
ら、第２の工程が開始され、以降、図２に示したセパレ
ータの製造方法と同一の工程が順次実施されることによ
り、図１に示したセパレータ１が得られる。これで、第
２の工程が完了する。このようにして得られたセパレー
タ１が、実施例１によるセパレータ１と同様に、従来例
のセパレータ５に替わって、固体高分子電解質型燃料電
池の燃料電池セルに用いられるのである。

【００３４】前述の製造方法とすることにより、溝５１
と溝５２との間に介在させる熱硬化性樹脂層１ａの形成
を、単位セパレータ（Ｆ），（Ｇ）の側面２１ｂ，２２
ｂが表面に露出している状態で、未硬化状態の熱硬化性
樹脂（Ｃ）をこの平面に塗布して行うので、熱硬化性樹
脂層１ａの厚さを含むその性状の制御が、適切かつ容易
に行うことが可能となるものである。

【００３５】実施例１，２における今までの説明では、
目詰め処理（２３）は、塗布面加圧（２２）の次に行わ
れるとしてきた。これは、詰め剤の熱処理を、熱硬化性
樹脂の熱処理と同時に行うことができることで、工程が
短縮される利点があるのであるが、必ずしもこの工程順
に限定されるものではなく、例えば、平板状素材の状態
とか、平板状積層素材（Ｅ）に溝加工（２６）を施した
後であってもよいものである。

【００３６】

【発明の効果】この発明においては、前述した構成と製
造方法により、セパレータの燃料ガスを供給するための
溝と，酸化剤ガスを供給するための溝との間に、反応ガ
スの透過を阻止するバリヤを、比較的に容易に形成する
ことが可能であるので、次記の効果が有る。

【００３７】セパレータからの、反応ガスの通流路外
への漏れ出しを無くすことが可能となる。特に、従来に
おいて最も問題になっていた、クロスリークを解消する
ことが可能となる。しかも、バリヤの形成が比較的に容易であることか
ら、低コストのセパレータを提供することが可能とな
る。

【００３８】前記の効果を備えながら、その電気抵抗
ならびに熱抵抗の値が増大することのないセパレータを
提供することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】請求項１に対応するこの発明の一実施例による
セパレータを示すもので、（ａ）はその上面図、（ｂ）
はその平面図

【図２】請求項２に対応するこの発明の一実施例による
セパレータの製造方法を説明する要部の工程図

【図３】請求項３に対応するこの発明の一実施例による
セパレータの製造方法を説明する要部の工程図

【図４】従来例の固体高分子電解質燃料電池の燃料電池
セルとセパレータとを展開した状態で示した縦断面図

【図５】固体高分子電解質型燃料電池のスタックの模式
的に示した構成図

【符号の説明】

１セパレータ１ａ熱硬化性樹脂層２Ａ単位セパレータ２１ａ側面２１ｂ側面２Ｂ単位セパレータ２２ａ側面２２ｂ側面５１溝５２溝８燃料電池セル

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】燃料ガスおよび酸化剤ガスの供給を受けて
直流電力を発生する燃料電池セルを複数個数積層してな
る固体高分子電解質型燃料電池の，前記燃料電池セルの
間に介挿されて用いられて燃料電池セルの側面に対向し
て配置されるものであって、一方の燃料電池セルに燃料
ガスを供給するための溝を一方の側面に備え、他方の燃
料電池セルに酸化剤ガスを供給するための溝を他方の側
面に備えた固体高分子電解質型燃料電池用セパレータに
おいて、一方の側面にのみ燃料ガスまたは酸化剤ガスを供給する
ための溝を有する単位セパレータを、溝を有しない他方
の側面において互いに熱硬化性樹脂層を介して接合して
なることを特徴とする固体高分子電解質型燃料電池用セ
パレータ。
【請求項２】燃料ガスおよび酸化剤ガスの供給を受けて
直流電力を発生する燃料電池セルを複数個数積層してな
る固体高分子電解質型燃料電池の，前記燃料電池セルの
間に介挿されて用いられて燃料電池セルの側面に対向し
て配置されるものであって、一方の燃料電池セルに燃料
ガスを供給するための溝を一方の側面に備え、他方の燃
料電池セルに酸化剤ガスを供給するための溝を他方の側
面に備えた固体高分子電解質型燃料電池用セパレータの
製造方法において、複数の平板状素材をその側面において互いに熱硬化性樹
脂層を介して接合して平板状積層素材を得る第１の工程
と、前記熱硬化性樹脂層に交差しないようにして，前記
平板状積層素材の両外側面のそれぞれに燃料ガスを供給
するための溝および酸化剤ガスを供給するための溝を形
成する第２の工程、を含むことを特徴とする固体高分子
電解質型燃料電池用セパレータの製造方法。
【請求項３】燃料ガスおよび酸化剤ガスの供給を受けて
直流電力を発生する燃料電池セルを複数個数積層してな
る固体高分子電解質型燃料電池の，前記燃料電池セルの
間に介挿されて用いられて燃料電池セルの側面に対向し
て配置されるものであって、一方の燃料電池セルに燃料
ガスを供給するための溝を一方の側面に備え、他方の燃
料電池セルに酸化剤ガスを供給するための溝を他方の側
面に備えた固体高分子電解質型燃料電池用セパレータの
製造方法において、一方の側面にのみ燃料ガスまたは酸化剤ガスを供給する
ための溝を有する単位セパレータを得る第１の工程と、
２個の単位セパレータを，溝を有していない他方の側面
において互いに熱硬化性樹脂層を介して接合する第２の
工程、を含むことを特徴とする固体高分子電解質型燃料
電池用セパレータの製造方法。