WO2005057699A1

WO2005057699A1 - セパレータおよびセパレータの製造方法

Info

Publication number: WO2005057699A1
Application number: PCT/JP2004/018143
Authority: WO
Inventors: Yasushi Kobuchi; Ikuzo Usami
Original assignee: Nitta Corporation
Priority date: 2003-12-09
Filing date: 2004-12-06
Publication date: 2005-06-23
Also published as: US20070212589A1; US8252475B2

Abstract

　本発明の目的は、信頼性および耐食性に優れたセパレータを提供するとともに、生産性を向上し、高い歩留まりを実現するセパレータの製造方法を提供することである。セパレータ１は、水素ガスおよび酸素ガスの流路を分離する分離部１３と、外周部に設けられ、水素ガスおよび酸素ガスの漏出を防ぐシール部とを有している。分離部１３においては、金属薄板３０上に樹脂層３１を形成し、この樹脂層３１にガス流路を設ける。このような樹脂層は、導電性インクを印刷して硬化させる方法、導電性グリーンシートまたは導電性スラリーにスタンパ成型して硬化させる方法によって形成することができる。

Description

セパレータおよびセパレータの製造方法技術分野

[0001] 本発明は、スタック型の固体高分子型燃料電池に備えられるセパレータおよびその製造方法に関する。

背景技術

[0002] 従来から、限りあるエネルギ資源の有効利用や、地球温暖化防止のための省エネルギの必要性は広く認識されている。今日では、火力発電によって、熱ェネルギを電力エネルギに変換する形でエネルギ需要が賄われている。

し力しながら、火力発電に必要な石炭および石油は埋蔵量が有限な資源であり、これらに代わる新たなエネルギ資源が必要となって、る。そこで注目されて、るのが水素を燃料にして化学発電する燃料電池である。

燃料電池は、 2つの電極と電極間に挟まれた電解質とを有している。陰極では、供給された水素力イオンィ匕して水素イオンとなり電解質中を陽極に向力つて移動する。陽極では、供給された酸素と電解質中を移動してきた水素イオンとが反応して水を発生する。水素がイオンィ匕したときに発生した電子力陰極力も配線を通って陽極へと移動することで電流が流れ、電気が発生する。

燃料電池は、主に電解質の違いから 4種類に分類される。イオン導電性セラミックスを電解質に用いた固体電解質型燃料電池 (SOFC)、水素イオン導電性高分子膜を電解質に用いた固体高分子型燃料電池 (PEFC)、高濃度リン酸を電解質に用いたリン酸型燃料電池 (PAFC)、アルカリ金属炭酸塩を電解質に用いた熔融炭酸型燃料電池（MCFC)の 4種類である。この中でも特に作動温度が 80°Cと低い固体高分子型燃料電池 (PEFC)の開発が進んで、る。

固体高分子型燃料電池の構造は、表面に触媒電極を設けた電解質層と、電解質層を両側から挟み、水素および酸素を供給するための溝を設けたセパレータと、電極発生した電気を回収する集電板などを含んで構成される。電解質層と同じぐセパレータにつ、ても改良が重ねられて!/、る。セパレータの要求特性としては、導電性が高ぐかつ燃料ガスおよび酸化剤ガスに対して気密性が高ぐさらに水素および酸素を酸ィヒ還元する際の反応に対して高い耐食性を持つ必要がある。

これらの要求を満たすために以下のようなセパレータ材料が使用されている。

最もよく使用されているものとして緻密性カーボンがある。緻密性カーボンは導電性、耐食性に優れ、機械的強度も高い。また加工性がよく軽量である。しかし、振動や衝撃に弱ぐ切削加工が必要なため、加工費が高くなる。また気体の不浸透化処理を施す必要がある。

また、合成樹脂も使用され、フエノール榭脂、エポキシ榭脂などの熱硬化性榭脂が使用される。合成樹脂は、低コストであることが主な特徴であるが、寸法安定性が悪く、導電性にも劣る。

導電性、加工性、密閉性などの観点から、金属が使用されることが多くなつている。金属としては、主にチタン、ステンレスが使用される。しかし、金属は腐食し易ぐ電解質膜に金属イオンが取り込まれてイオン導電性が低下してしまうため、セパレータ表面に金めつきを施す必要がある。

また、ゴムも使用され、エチレンプロピレンジェンゴムなどが使用される。ゴムは、ガス透過性が低ぐシール性が高い。

特開平 8-180883号公報には、固体高分子電解質型燃料電池が開示されている。この固体高分子電解質型燃料電池では、セパレータとしてステンレス鋼、チタン合金など大気によって容易に不動態膜が形成される金属薄板を用いており、プレス加ェによって所定の形状にカ卩ェして、る。

また、特開 2003— 297383号公報には、燃料電池用セパレータが開示されている。この燃料電池用セパレータは、金属基板の少なくとも片面に、榭脂と導電性充填剤を混合した体積抵抗率が 1. 0 Ω ' cm以下の第 1の榭脂層と、体積抵抗率が第 1の榭脂層よりも小さい第 2の榭脂層とを設け、集電性能と成型性、強度および耐食性を向上している。

このように、特開 2003— 297383号公報記載の燃料電池用セパレータにおいても、特開平 8— 180883号公報記載の固体高分子電解質型燃料電池のセパレータと同様に、プレスカ卩ェによって、ガス流路を形成している。

また、プレス加工以外では、特開 2001- 767748号公報記載の固体高分子型燃料電池のセパレータカ導電基材に導電性材料を印刷することによってガス流路を形成している。具体的には、導電基材としては、炭素粉末および熱硬化性榭脂を主成分とする板状成形体が用いられ、導電性材料としては、炭素粉末を主成分として含むカーボンペーストが用いられる。

ゴム力もなるセパレータは、ガス透過性は低いが、剛性が低ぐ高熱環境化では劣化するため、そりおよび変形量も大きぐ長時間の使用に耐えられないという問題がある。

また、今後のセパレータには、薄型軽量化が要求され、その実現のために金属基板の薄型軽量化、ガス流路の微細化が必要となる力特開平 8— 180883号公報および特開 2003— 297383号記載のセパレータのようにプレス加工によってガス流路を形成しょうとすると、反りおよび歪みが大きく寸法精度が悪くなり、この寸法精度の悪ィ匕により歩留まりが低下する。

特開 2001— 767748号公報記載のセパレータは、カーボンペーストを印刷することによりガス流路の微細化には対応可能となっているが、基材が熱硬化性榭脂であるため、基材自体の寸法安定性が悪、と、う問題が残る。

さらに、上記公報記載のセパレータを含む従来のセパレータは、流体漏れを防ぐために、電解質層との間にガスケットを備える必要がある。

発明の開示

本発明の目的は、信頼性および耐食性に優れたセパレータを提供するとともに、生産性を向上し、高い歩留まりを実現するセパレータの製造方法を提供することである本発明は、電解質媒体を含有した電解質層の厚み方向表面に触媒電極を設けた複数の電解質組立体間に介在されるセパレータであって、

燃料ガスおよび酸化剤ガスの流路を分離する分離部を有し、

前記分離部では、芯材である平板状の金属板表面に、榭脂層が形成され、前記榭脂層には、前記流路が設けられることを特徴とするセパレータである。本発明に従えば、電解質媒体を含有した電解質層の厚み方向表面に触媒電極を設けた複数の電解質組立体間に介在されるセパレータであり、セパレータは、燃料ガスおよび酸化剤ガスの流路を分離する分離部とを有する。

分離部では、芯材である平板状の金属板表面に、榭脂層、たとえばゴム層が形成され、ゴム層には前記流路が設けられる。

これにより、平板状の金属板を芯材とすることで、ゴムのみ力なるセパレータに比ベ、そりおよび変形量が少なぐ信頼性に優れたセパレータを提供することができる。芯材である金属板は、榭脂層で被覆されているので、水素ガスおよび酸素ガスならびに冷却水による腐食などの表面変化を防止することができる。

また本発明は、前記榭脂層表面に、前記榭脂層の導電性より高い導電性を有する高導電層を形成したことを特徴とする。

本発明に従えば、セパレータと電解質組立体との接触抵抗を低下させることができる。

また本発明は、前記高導電層は、少なくとも前記榭脂層が前記電解質組立体と接触する領域に形成したことを特徴とする。

本発明に従えば、少なくとも榭脂層が電解質組立体と接触する領域に、高導電層を形成するので、より効果的にセパレータと電解質組立体との接触抵抗を低下させることができる。

また本発明は、電解質媒体を含有した電解質層の厚み方向表面に触媒電極を設けた複数の電解質組立体間に介在されるセパレータであって、

前記分離部では、芯材である平板状の金属板表面に、榭脂層および榭脂層の導電性より高い導電性を有する高導電層が形成され、

前記高導電層には、前記流路が設けられることを特徴とするセパレータである。本発明に従えば、電解質媒体を含有した電解質層の厚み方向表面に触媒電極を設けた複数の電解質組立体間に介在されるセパレータであり、セパレータは、燃料ガスおよび酸化剤ガスの流路を分離する分離部とを有する。

分離部では、芯材である平板状の金属板表面に、榭脂層および榭脂層の導電性より高い導電性を有する高導電層が形成される。高導電層には、前記流路が設けられる。

これにより、平板状の金属板を芯材とすることで、ゴムまたは熱硬化性ポリマーのみ力なるセパレータに比べ、そりおよび変形量が少なぐ信頼性に優れたセパレータを提供することができる。芯材である金属板は、ゴム層または熱硬化性ポリマー層で被覆されて、るので、水素ガスおよび酸素ガスならびに冷却水による腐食などの表面変化を防止することができる。さらに、電解質組立体との接触抵抗を低下させるとともに、電流経路全体の抵抗を大幅に低下させることができるので、電力の回収率を向上することができる。

また本発明は、外周部に設けられ、燃料ガスおよび酸化剤ガスの漏出を防ぐシール部を有し、

前記シール部は、金属板表面にゴム層を形成してなり、電解質組立体の触媒電極形成面に平行に延びるシール突部であって、その頂部がばね力によって電解質組立体に圧接されるように構成されたシール突部を有することを特徴とする。

本発明に従えば、従来必要であった、 oリング、ガスケットなどのシール部材を必要とせず、燃料電池の部材点数を削減することができる。

また本発明は、前記分離部と前記シール部とはプレス加工によって一体形成されることを特徴とする。

本発明に従えば、分離部とシール部とがー体形成されるので、燃料電池の製造ェ程を短縮することができる。

また本発明は、電解質媒体を含有した電解質層の厚み方向表面に触媒電極を設けた複数の電解質組立体間に介在され、燃料ガスおよび酸化剤ガスの流路を分離する分離部を有するセパレータの製造方法であって、

被覆層で被覆された平板状の金属板表面のうち前記分離部に相当する領域には、導電性インクを印刷することによって、前記流路が設けられた榭脂層を形成することを特徴とするセパレータの製造方法である。

平板状の金属板表面の全体に被覆層を形成する基板処理工程と、

導電性インクを印刷することによって、前記分離部に相当する領域の被覆層に、前記流路が設けられた印刷インク層を形成する榭脂層印刷工程と、

印刷インク層を硬化して榭脂層を形成する榭脂層硬化工程とを含むことを特徴とするセパレータの製造方法である。

また本発明は、前記榭脂層印刷工程では、ステンシル印刷、スクリーン印刷または凹版印刷のいずれかの印刷方式で印刷することを特徴とする。

本発明に従えば、電解質媒体を含有した電解質層の厚み方向表面に触媒電極を設けた複数の電解質組立体間に介在されるセパレータの製造方法である。セパレータは、燃料ガスおよび酸化剤ガスの流路を分離する分離部を備えてヽる。

導電性インクを印刷することによって、被覆層で被覆された平板状の金属板表面のうち分離部に相当する領域に、流路が設けられた榭脂層を形成する。

さらに詳しくは、まず、基板処理工程で、平板状の金属板表面の全体に被覆層を形成する。榭脂層印刷工程で、導電性インクを印刷することによって、分離部に相当する領域の被覆層に、流路が設けられた印刷インク層を形成し、榭脂層硬化工程で、印刷インク層を硬化して榭脂層を形成する。印刷方式としては、ステンシル印刷、スクリーン印刷または凹版印刷の、ずれかを用いる。

以上のように、被覆層によって金属板の表面を被覆することで、水素ガスおよび酸素ガスならびに冷却水による腐食などの表面変化を防止することができる。

流路が設けられた榭脂層を印刷によって形成することで、従来のプレス加工に比べ、寸法精度が高ぐ反りおよび歪みも生じない。したがって、セパレータの生産性を向上し、高い歩留まりを実現することができる。さらに、形成する流路パターンの設計自由度が大きく向上する。たとえばプレス加工の場合、ノターンが表裏一体で形成されるとともに直線形状パターンが多くなるためパターン設計が制限されてしまうが、印刷によればセパレータのそれぞれの面に全く異なるパターンを形成することが可能であり、曲線形状および孔形状のパターン形成も可能となる。また、シール部は、プレス加工によって形成され、簡単な加工で高!、シール性を実現することができる。また本発明は、前記基板処理工程では、接着層を介して被覆層を金属板表面上に形成することを特徴とする。

また本発明は、前記接着層は、トリアジンチオールまたはポリア二リンを金属板表面に拡散させることで形成することを特徴とする。

本発明に従えば、基板処理工程では、接着層を介して被覆層を金属板表面上に形成する。より詳細には、金属板表面に対してトリアジンチオール類に代表される導電性カップリング剤によるコーティング、ポリア-リン類に代表される導電性ポリマーによるドーピング処理されたコーティングを行うことにより、金属表面に接着層となる拡散層を形成する。金属表面に拡散したトリアジンチオール類、ポリア-リン類は、導電性を示すので、榭脂層との導電性を確保し、発生した直流電力を直流電流として取り出すことができる。

また本発明は、前記被覆層は、導電性を有するゴムまたは合成樹脂からなり、導電性インクは、ゴムまたは合成樹脂を形成するための硬化性モノマーまたは硬化性オリゴマー力なるビヒクルと、

金属化合物または炭素系材料からなる導電性フィラーとを含むことを特徴とする。本発明に従えば、導電性を有するゴムまたは合成樹脂によって金属板の表面を被覆することで、表面変化を防止するとともに金属板と榭脂層との導電性を確保することができる。また榭脂層は、ゴムまたは合成樹脂を形成するための硬化性モノマーまたは硬化性オリゴマーからなるビヒクルと、金属化合物または炭素系材料力もなる導電性フイラ一とを含む導電性インクを用いて印刷することで実現できる。

また本発明は、前記榭脂層硬化工程では、加熱による熱硬化処理、光照射による光硬化処理または熱硬化処理と光硬化処理との組み合わせのいずれかを行うことを特徴とする。

本発明に従えば、熱硬化処理、光硬化処理または熱硬化処理と光硬化処理との糸且み合わせの、ずれかを行うことで、榭脂層として形成するゴムまたは合成樹脂に適した硬化処理を行うことができる。

平板状の金属板表面のうち前記分離部に相当する領域には、スタンパによって導電性グリーンシートに前記流路が設けられた榭脂層を成型することを特徴とするセパレータの製造方法である。

金属板表面に導電性グリーンシートを積層する積層工程と、

スタンパによって前記導電性グリーンシートに流路が設けられた成型層を形成する成型工程と、

前記成型層を硬化して榭脂層を形成する成型層硬化工程とを含むことを特徴とするセパレータの製造方法である。

スタンパによって導電性グリーンシートに流路を設けることによって、分離部に相当する領域に、流路が設けられた榭脂層を形成する。

さら〖こ詳しくは、まず、積層工程で、金属板表面に導電性グリーンシートを積層する。成型工程で、スタンパによって導電性グリーンシートに流路が設けられた成型層を形成し、成型層硬化工程で、成型層を硬化して榭脂層を形成する。

流路が設けられた榭脂層をスタンパ成型によって形成することで、従来のプレスカロェに比べ、寸法精度が高ぐ反りおよび歪みも生じない。したがって、セパレータの生産性を向上し、高い歩留まりを実現することができる。さらに、形成する流路パターンの設計自由度が大きく向上する。たとえばプレス加工の場合、パターンが表裏一体で形成されるとともに直線形状パターンが多くなるためパターン設計が制限されてしまうが、スタンパ成型によればセパレータのそれぞれの面に全く異なるパターンを形成することが可能であり、曲線形状および孔形状のノターン形成も可能となる。また本発明は、前記導電性グリーンシートは、ゴムまたは合成樹脂を形成するための硬化性モノマー、硬化性オリゴマーまたは硬化性プリポリマー力なるバインダと、金属化合物または炭素系材料からなる導電性フィラーとを含むことを特徴とする。本発明に従えば、導電性グリーンシートは、ゴムまたは合成樹脂を形成するための硬化性モノマーまたは硬化性オリゴマー力もなるバインダと、金属化合物または炭素系材料カゝらなる導電性フィラーとを含む導電性組成物によって実現できる。

また本発明は、前記積層工程は、押し出し成型により、直接金属板表面に導電性グリーンシートを積層することを特徴とする。また本発明は、前記積層工程は、予め押し出し成型により導電性グリーンシートを作製し、作製された導電性グリーンシートを金属板表面に積層することを特徴とする本発明に従えば、導電性グリーンシートは、導電性組成物を押出し成型によってシ一トイ匕することができる。また、直接金属板表面に導電性グリーンシートを積層してもよいし、予め作製した導電性グリーンシートを金属板表面に積層してもよぐ製造条件などによって選択することができる。

また本発明は、前記積層工程より前に、金属板表面に、導電性グリーンシートとの密着性を増加させるための処理を行う基板処理工程を含むことを特徴とする。

また本発明は、前記基板処理工程では、トリアジンチオールまたはポリア-リンを金属板表面に拡散させることを特徴とする。

本発明に従えば、積層工程より前に、基板処理工程で、金属板表面に、導電性ダリーンシートとの密着性を増力！]させるための処理を行う。より詳細には、金属板表面に対してトリアジンチオール類に代表される導電性カップリング剤によるコーティング、ポリア-リン類に代表される導電性ポリマーによるドーピング処理されたコーティングを行うことにより拡散層を形成する。金属表面に拡散したトリアジンチオール類、ポリァ-リン類は、導電性を示すので、榭脂層との導電性を確保し、発生した直流電力を直流電流として取り出すことができる。

また本発明は、電解質媒体を含有した電解質層の厚み方向表面に触媒電極を設けた複数の電解質組立体間に介在され、燃料ガスおよび酸化剤ガスの流路を分離する分離部を有するセパレータの製造方法であって、平板状の金属板表面の全体に、導電性を有するゴムまたは合成樹脂からなる被覆層を形成する被覆層形成工程と、

前記被覆層表面に導電性グリーンシートを積層する積層工程と、

さらに詳しくは、まず、被覆層形成工程で、平板状の金属板表面の全体に、導電性を有するゴムまたは合成樹脂からなる被覆層を形成する。積層工程で、被覆層表面に導電性グリーンシートを積層する。成型工程で、スタンパによって導電性グリーンシートに流路が設けられた成型層を形成し、成型層硬化工程で、成型層を硬化して榭脂層を形成する。

被覆層によって金属板の表面を被覆することで、水素ガスおよび酸素ガスならびに冷却水による腐食などの表面変化を防止することができる。また、流路が設けられた榭脂層をスタンパ成型によって形成することで、従来のプレス加工に比べ、寸法精度が高ぐ反りおよび歪みも生じない。したがって、セパレータの生産性を向上し、高い歩留まりを実現することができる。さらに、形成する流路パターンの設計自由度が大きく向上する。たとえばプレス力卩ェの場合、パターンが表裏一体で形成されるとともに直線形状パターンが多くなるためパターン設計が制限されてしまうが、スタンパ成型によればセパレータのそれぞれの面に全く異なるパターンを形成することが可能であり、曲線形状および孔形状のパターン形成も可能となる。

金属板表面に導電性スラリーを塗布する塗布工程と、

塗布された導電性スラリーに含まれる溶媒を除去して塗布層を形成する塗布層形成工程と、

スタンパによって塗布層に前記流路を設けた成型層を形成する成型工程と、前記成型層を硬化して榭脂層を形成する成型層硬化工程とを含むことを特徴とするセパレータの製造方法である。

まず、塗布工程で金属板表面に導電性スラリーを塗布し、塗布層形成工程で塗布された導電性スラリーに含まれる溶媒を除去して塗布層を形成する。成型工程でスタンパによって塗布層に流路を設けた成型層を形成し、成型層硬化工程で成型層を硬化して榭脂層を形成する。

流路が設けられた榭脂層をスタンパ成型によって形成することで、従来のプレスカロェに比べ、寸法精度が高ぐ反りおよび歪みも生じない。したがって、セパレータの生産性を向上し、高い歩留まりを実現することができる。さらに、形成する流路パターンの設計自由度が大きく向上する。たとえばプレス加工の場合、パターンが表裏一体で形成されるとともに直線形状パターンが多くなるためパターン設計が制限されてしまうが、スタンパ成型によればセパレータのそれぞれの面に全く異なるパターンを形成することが可能であり、曲線形状および孔形状のノターン形成も可能となる。また本発明は、導電性スラリーは、ゴムまたは合成樹脂を形成するための硬化性モノマー、硬化性オリゴマーまたは硬化性プリポリマー力なるバインダと、金属化合物または炭素系材料力もなる導電性フィラーと、溶媒とを混合して得られることを特徴とする。

本発明に従えば、導電性スラリーは、ゴムまたは合成樹脂を形成するための硬化性モノマー、硬化性オリゴマーまたは硬化性プリポリマー力なるバインダと、金属化合物または炭素系材料からなる導電性フィラーと、溶媒とを混合することで容易に実現できる。

また本発明は、前記塗布工程は、導電性スラリーを、デイツビング法、ドクターブレード法またはカーテンコート法によって塗布することを特徴とする。

本発明に従えば、塗布工程では、導電性スラリーを、デイツビング法、ドクターブレード法またはカーテンコート法によって容易に実現できる。

また本発明は、前記塗布層形成工程は、塗布された導電性スラリーに温風を吹き付けて乾燥させることで溶媒を除去することを特徴とする。

本発明に従えば、所望の塗布層の特性 (層厚み、表面状態など)を容易に実現できる。

また本発明は、前記塗布工程より前に、金属板表面に、塗布層との密着性を増加させるための処理を行う基板処理工程を含むことを特徴とする。

また本発明に従えば、基板処理工程では、トリアジンチオールまたはポリア-リンを金属板表面に拡散させることを特徴とする。

本発明に従えば、塗布工程より前に、基板処理工程で、金属板表面に、塗布層との密着性を増力 tlさせるための処理を行う。より詳細には、金属板表面に対してトリアジンチオール類に代表される導電性カップリング剤によるコーティング、ポリア-リン類に代表される導電性ポリマーによるドーピング処理されたコーティングを行うことにより拡散層を形成する。金属表面に拡散したトリアジンチオール類、ポリア-リン類は、導電性を示すので、最終的に形成される榭脂層との導電性を確保して、内部抵抗を小さな値にすることができ、発電した電力を最小限の内部損失で直流電流として取り出すことができる。

平板状の金属板表面の全体に、導電性を有するゴムまたは合成樹脂からなる被覆層を形成する被覆層形成工程と、

前記被覆層表面に導電性スラリーを塗布する塗布工程と、

まず、被覆層形成工程で平板状の金属板表面の全体に、導電性を有するゴムまたは合成樹脂からなる被覆層を形成する。塗布工程で被覆層表面に導電性スラリーを塗布し、塗布層形成工程で塗布された導電性スラリーに含まれる溶媒を除去して塗布層を形成する。成型工程でスタンパによって塗布層に流路を設けた成型層を形成し、成型層硬化工程で成型層を硬化して榭脂層を形成する。

また本発明は、榭脂層表面に、榭脂層の導電性より高い導電性を有する高導電層を形成する高導電層形成工程を有することを特徴とする。

また本発明は、高導電層形成工程では、少なくとも榭脂層が電解質組立体と接触する領域に高導電層を形成することを特徴とする。

本発明に従えば、高導電層形成工程で、榭脂層表面に、榭脂層の導電性より高い導電性を有する高導電層を形成する。この高導電層は、少なくとも榭脂層が電解質組立体と接触する領域に形成する。榭脂層の表面に高導電層を形成することで、触媒電極との接触抵抗を低下させて電力回収率を向上させることができる。

また本発明は、前記高導電層形成工程では、カーボン粒子の分散液を、吹きつけることでカーボンによる薄膜を形成することを特徴とする。

本発明に従えば、高導電層形成工程では、カーボン粒子の分散液を、吹きつけることでカーボンによる薄膜を形成する。これにより非常に簡単な工程で高導電層を形成することができる。

また本発明は、セパレータは、外周部に設けられ、燃料ガスおよび酸化剤ガスの漏出を防ぐシール部を有し、

前記シール部に相当する領域には、プレス加工によって、前記電解質組立体から露出した電解質層に平行に延びるシール突部であって、その頂部がばね力によって前記電解質層に圧接されるように構成されたシール突部を形成することを特徴とする本発明に従えば、シール部は、プレスカ卩ェによって形成されるので、簡単な加工で高、シール性を実現することができる。

図面の簡単な説明

本発明の目的、特色、および利点は、下記の詳細な説明と図面とからより明確になるであろう。

図 1は、固体高分子型燃料電池（Polymer Electrolyte Fuel Cell、略称 PEFC) 1 00を展開した状態で模式的に示した斜視図である。

図 2は、セパレータ 1を含む単位電池 101の水平断面図である。

図 3は、ばね力が発生するためのシール部 14の形状を説明する図である。

図 4は、第 1の実施形態における分離部 13の要部拡大図である。

図 5は、第 1の実施形態におけるシール部 14の要部拡大図である。

図 6は、第 2の実施形態における分離部 13の要部拡大図である。

図 7は、第 2の実施形態におけるシール部 14の要部拡大図である。

図 8は、第 3の実施形態における分離部 13の要部拡大図である。

図 9は、第 4の実施形態における分離部 13の要部拡大図である。図 10は、第 5の実施形態における分離部 13の要部拡大図である。

図 11は、第 5の実施形態におけるシール部 14の要部拡大図である。

図 12は、セパレータの製造方法の実施形態を示す製造工程図である。

図 13は、第 6の実施形態における分離部 13の要部拡大図である。

図 14は、第 6の実施形態におけるシール部 14の要部拡大図である。

図 15は、第 7の実施形態における分離部 13の要部拡大図である。

図 16は、第 8の実施形態における分離部 13の要部拡大図である。

図 17は、第 8の実施形態におけるシール部 14の要部拡大図である。

図 18は、セパレータの製造方法の他の実施形態を示す製造工程図である。

図 19は、第 9の実施形態における分離部 13の要部拡大図である。

図 20は、第 9の実施形態におけるシール部 14の要部拡大図である。

図 21は、第 10の実施形態における分離部 13の要部拡大図である。

図 22は、セパレータの製造方法の他の実施形態を示す製造工程図である。

図 23は、他の形状のセパレータ 1を含む単位電池 101の水平断面図である。図 24は、他の形状のセパレータ 1を含む単位電池 101の水平断面図である。図 25は、実施例 7によって得られたセパレータ 1の概略断面図である。

発明を実施するための最良の形態

図 1は、固体高分子型燃料電池（Polymer Electrolyte Fuel Cell、略称 PEFC) 1 00を展開した状態で模式的に示した斜視図である。 PEFC100は、セパレータ 1、燃料電池セル 2、集電板 3、絶縁シート 4、エンドフランジ 5、電極配線 12を有する。 PE FC100は、高電圧、高出力を得るために、複数の燃料電池セル 2を直列に接続した、いわゆるスタック状態で構成される。このスタック状態を構成するためには、燃料電池セル 2間にセパレータを配置し、各燃料電池セル 2に対して水素および酸素の供給と、発生した電気の回収とを行う。したがって、図 1に示すように、燃料電池セル 2とセパレータ 1とが交互に配置する。この配置の最外層にはセパレータ 1が配置され、セパレータ 1のさらに外側には集電板 3が設けられる。集電板 3は、各セパレータ 1で回収された電気を集めて取り出すために設けられ、電極配線 12が接続されている。絶縁シート 4は、集電板 3とエンドフランジ 5との間に設けられ、集電板 3からエンドフランジ 5に電流が漏れるのを防止している。エンドフランジ 5は、複数の燃料電池セル 2 をスタック状態に保持するためのケースである。

エンドフランジ 5には、水素ガス供給口 6、冷却水供給口 7、酸素ガス供給口 8、水素ガス排出口 9、冷却水排出口 10および酸素ガス排出口 11が形成されている。各供給口力供給されたガスおよび水の流体は、燃料電池セル 2の積層方向に貫通する各往路を通り最外層のセパレータ 1で折り返し、各復路を通って各排出口から排出される。

往路および復路は、各セパレータ 1で分岐しており、往路を流れる各流体は、セパレータ 1によって形成された、燃料電池セル 2の面方向に平行な流路を通って復路に流れ込む。水素ガスおよび酸素ガスは、燃料電池セル 2で消費されるので、未反応ガスが復路を通って排出されることとなる。排出された未反応ガスは回収され、再度供給ロカ供給される。酸素ガス流路付近には酸素と水素との反応によって水が生成するので、排出された酸素ガスは水を含んでいる。排出された酸素ガスを再度供給するには水を除去する必要がある。

燃料ガスである水素ガスおよび酸化剤ガスである酸素ガスは、それぞれ水素および酸素のみからなるガスである必要はなぐ水素、酸素以外にも、接触する流路を劣化、変性させないガスであれば含んでいてもよい。たとえば、酸素ガスとして窒素を含む空気を用いてもよい。また、水素源としては水素ガスに限らずメタンガス、エチレンガス、天然ガスなどでもよぐエタノールなどでもよい。

図 2は、セパレータ 1を含む単位電池 101の水平断面図である。単位電池 101とは、 1つの燃料電池セル 2と、この両側に配置された 2つのセパレータ 1と力なり、水素および酸素を供給することで電力を発生させることができる最小の構成である。電解質組立体である燃料電池セル 2は、電解質媒体である高分子膜 20と、高分子膜 20の厚み方向表面に形成した触媒電極 21と力らなり、 MEA (Membrane Electrode Assembly)とも呼ばれる。

高分子膜 20は、水素イオン (プロトン)を透過するプロトン導電性電解質膜であり、パーフルォロスルホン酸榭脂膜 (たとえば、デュポン社製、商品名ナフイオン)がよく用いられる。触媒電極 21は、高分子膜 20の厚み方向表面に、プラチナ、ルテニウムなどの触媒金属を含むカーボン層として積層される。触媒電極 21に水素ガス、酸素ガスが供給されると、触媒電極 21と高分子膜 20との界面で電気化学反応が生じて直流電力が発生する。

高分子膜 20は、厚みが約 0. 1mmであり、触媒電極 21は含有する触媒金属などによっても変わる力数/ z mの厚みで形成される。

セパレータ 1は、水素ガスおよび酸素ガスの流路を分離する分離部 13と、外周部に設けられ、水素ガスおよび酸素ガスの漏出を防ぐシール部 14とを有している。本実施形態では、触媒電極 21は、高分子膜 20の全面に形成されているのではなぐ外周の幅 1一 20mm、望ましくは 5— 10mmにわたつて高分子膜 20が表面に露出している。セパレータ 1の分離部 13は、触媒電極 21が形成されている領域に対向する領域に形成され、シール部は、高分子膜 20が露出している領域に対向する領域に形成される。

分離部 13には、触媒電極 21の形成面に平行で、互いに平行な複数の流路溝が厚み方向両面に形成されている。この流路溝は、ガスの流れ方向に垂直な断面が凹形状となっている。所定の間隔で設けられた分離ブロック 15と触媒電極 21とで囲まれた空間が水素ガス流路 16および酸素ガス流路 17となる。分離ブロック 15は、水素ガスと酸素ガスが混合しないように水素ガス流路 16と酸素ガス流路 17とを隔てるとともに、触媒電極 21に接触し、高分子膜 20と触媒電極 21との界面で発生した直流電力は、直流電流として取り出される。取り出された直流電流は、他の分離ブロック 15などを通って集電板 3に収集される。

互いに隣接する流路溝は、開放面が同じ向きとなるように形成されており、これに応じて、一方の面には水素ガス流路 16を設定し、他方の面には酸素ガス流路 17を設定する。すなわち、同一の触媒電極 21には同一のガスが接触するようにガス流路を設定する。さらに、 1つの単位電池 101を構成する 2つのセパレータ 1は、図 2に示すように、流路溝の開放部が、燃料電池セル 2を挟んで対向するように配置される。すなわち、 2つのセパレータ 1は、燃料電池セル 2の中心を対称面として面対称の関係となるように配置される。ただし、ガス流路の設定は、面対称の関係ではなぐ燃料電池セル 2を挟んで対向する流路溝が、異なるガスのガス流路を形成するように設定する。たとえば、図 2に示すように、燃料電池セル 2を挟んで対向するガス流路は、一方が水素ガス流路 16であり、もう一方が酸素ガス流路 17である。

以上のようにセパレータ 1を配置し、ガス流路を設定することで、電力を発生させることができる。

なお、流路溝と触媒電極 21とによって形成された流路には、水素ガスおよび酸素ガスに限らず、冷却水を流してもよい。冷却水を流す場合は、燃料電池セル 2を挟んで対向する流路溝の、ずれにも流すことが好ま、。

セパレータ 1の芯材として、平板状の金属薄板を用いる。たとえば、鉄、アルミニウム、チタンなどの金属薄板、特にステンレス（たとえば SUS304など)鋼板、 SPCC (— 般用冷間圧延鋼板）、耐食性鋼板が好ましい。ステンレス鋼板については、表面処理されたものを使用することができる。たとえば、表面を酸洗処理、電解エッチング処理したもの、導電性介在物を含むもの、 BA皮膜を形成したもの、イオンプレーティングカロェにより導電性ィ匕合物をコーティングしたものなどが使用できる。

シール部 14には、触媒電極 21の形成面に平行に延びるシール突部が形成される。このシール突部は、ガスの流れ方向に垂直な断面が逆 U字形状または逆 V字形状となっている。セパレータ 1の芯材を金属薄板とすることで、シール突部の頂部 18は、ばね力によって、露出した高分子膜 20に圧接される。この圧接位置でシールされ、水素ガスおよび酸素ガスの漏出を防ぐことができる。また、シール突部を逆 U字形状または逆 V字形状とすることで、頂部 18の膜接触面積を小さくし、 Oリングと同様の高圧シールを実現している。

シール突部の頂部 18を、ばね力によって高分子膜 20に圧接するには、高分子膜 2

0と接触しない状態、すなわち PEFCIを^ aみ立てる前の状態のセパレータ 1において、シール突部の頂部 18の位置力 PEFC1が組み立てられ、高分子膜 20と接触する位置よりさらに高分子膜 20側となるように予めシール部 14を形成する。具体的には、図 3Aに示すように、 PEFC1が組み立てられた状態では、シール突部の頂部 18 の位置は、触媒電極 21との仮想接触面 Aを基準とすると、触媒電極 21との接触面と頂部 18との距離が触媒電極 21の厚み tlとなるような位置になる。したがって、 PEF CIが組み立てられる以前の状態では、図 3Bに示すように、シール突部の頂部 18の位置は、触媒電極 21との接触面との距離が tlより大きな t2となるように形成すればよい。分離部 13とシール突部との接続部分がばねとして働くので、組み立て時に頂部 18が高分子膜に圧接する際の圧力は、このばね力と接触面積によって決まる。ばね力は、フックの法則に従い、ばね定数 (弾性定数）に変位量を掛けたものとなる。セパレータ 1においては、ばね定数は、セパレータ 1の材質およびシール部 14の形状とで決まる。変位量は、 A t=t2— tlである。したがって、材質と形状とを予め決定し、ばね定数を決定した状態で、加工時に t2を変えることで、シール圧力を容易に調整することができる。最適なシール圧力を実現するために、材質および形状を変更してもよいことは言うまでもない。

前述のように、燃料電池セル 2を挟む 2つのセパレータ 1は、面対称の関係となるように配置されるので、シール突部の頂部 18による圧接位置も、燃料電池セル 2の中心を対称面として面対称の関係となる。頂部 18の圧接位置が対向する位置となることで、シール性が向上する。

図 4は、第 1の実施形態における分離部 13の要部拡大図である。本実施形態では、芯材である金属薄板 30の両面に榭脂層であるゴム (エラストマ一を含む)層 31を形成し、分離部 13のゴム層 31には互いに平行な溝が設けられている。ゴム層 31の溝が、水素ガス流路 16および酸素ガス流路 17となる。分離部 13において、ゴム層 31 によって金属薄板 30の表面を被覆することで、水素ガスおよび酸素ガスならびに冷却水による腐食などの表面変化を防止することができる。

また、分離部 13では、ゴム層 31が触媒電極 21に接触して、高分子膜 20と触媒電極 21との界面で発生した直流電力を直流電流として取り出し、セパレータ 1内を通つて集電板に収集される。このように、ゴム層 31は、導電性を有することが必要であるので、ゴムとして、たとえば、イソプレンゴム、ブタジエンゴム、スチレンブタジエンゴム、ブチルゴムおよびエチレンプロピレンゴムなどの汎用ゴム、耐ガス透過性および耐熱性を有するェピクロロヒドリンゴムなどの特殊ゴムにカーボンフィラーを添カ卩して導電性を付与したものを使用することができる。特に、耐熱性、耐酸性に優れたァリル系付加重合型ポリイソブチレンにカーボンフィラーを添カ卩したものが好ましい。また、ゴムに代えて合成樹脂を用いた合成樹脂層を設けてもよい。合成樹脂としては、フエノール榭脂、エポキシ榭脂、含フッ素榭脂などにカーボンフィラーを添加して導電性を付与したものを使用することができる。特には、耐腐食性に優れた含フッ素榭脂が好ましぐたとえば、 PTFE (ポリテトラフルォロエチレン）、 PFA (テトラフルォロエチレンパーフルォロアルキルビュルエーテル共重合体）、 FEP (テトラフルォロェチレン一へキサフルォロプロピレン共重合体）、 EPE (テトラフルォロエチレン一へキサフルォロプロピレンパーフルォロアルキルビュルエーテル共重合体）、 ETFE (テトラフルォロエチレンエチレン共重合体）、 PCTFE (ポリクロ口トリフルォロエチレン）、 ECTFE (クロ口トリフルォロエチレンエチレン共重合体）、 PVDF (ポリフッ化ビ-リデン）、 PVF (ポリビュルフルオライド）、 THV (テトラフルォロエチレン一へキサフルォ口プロピレンフッ化ビ-リデン共重合体）、 VDF— HFP (フッ化ビ-リデン一へキサフルォロプロピレン共重合体）、 TFE— P (フッ化ビ-リデンープロピレン共重合体）などにカーボンフィラーを添カ卩したものが好まし、。

シール部 14につ、てもゴム層 31で金属薄板 30を被覆するようにしてもょ、。

図 5は、第 1の実施形態におけるシール部 14の要部拡大図である。本実施形態では、セパレータ 1は、被覆層 31を形成して金属薄板 30の表面を被覆している。シール部 14では、ゴム層 31が高分子膜 20に接触してシールして、る。

金属薄板 30が高分子膜 20に直接に接触させると、シール突部の頂部 18が変形しているような場合に、変形部分と高分子膜 20表面との間に微小な隙間が生じ、この隙間から流体が漏出するおそれがある。シール部 14において、高弾性体であるゴム層 31で被覆すると、ばね力によって頂部 18が圧接されることにより接触部分が変形し、高分子膜 20表面との間に隙間が生じないのでシール性が向上する。

金属薄板 30表面へのゴム層 31の被覆は、主に以下のような 2種類の方法で行う。第 1の方法は、被覆しょうとする金属薄板 30の表面を酸ィ匕処理などにより粗ィ匕して表面処理層を形成し、アンカー効果によってゴム層 31を密着させる。第 2の方法は、表面粗ィ匕では十分にゴム層 31との密着性を得られな、場合は、接着層を介してゴム層 31を接着する。接着層としてはたとえばトリアジンチオール類、ポリア-リン類を使用する。金属表面に拡散したトリアジンチオール類、ポリア-リン類は、導電性を示すので、発生した直流電力を直流電流として取り出すことができる。これらの方法は、以下の実施形態についても同様に適用することができる。

以上のように、金属薄板を芯材とすることで、ゴムのみ力なるセパレータに比べ、そりおよび変形量が少なぐ信頼性および耐食性に優れたセパレータを提供することができる。

図 6は、第 2の実施形態における分離部 13の要部拡大図である。本実施形態では、セパレータ 1は、金属薄板 30、ゴム層 31および高導電層 32からなり、ゴム層 31の表面に、ゴム層 31の導電性より高、導電性を有する高導電層 32を形成する。

ゴム層 31と触媒電極 21との接触抵抗が高く電力の回収率が十分に得られないような場合、ゴム層 31の表面に高導電層 32を形成することで、触媒電極 21との接触抵抗を低下させて回収率を向上させることができる。高導電層 32には、バインダ榭脂と炭素との混合物（以下では「カーボン'榭脂コンパウンド」と呼ぶ。）を使用するのが好ましい。高導電層 32は、炭素によって高導電性を実現し、ノインダ榭脂によってガス透過性を低減させている。カーボン'榭脂コンパウンドの炭素含有量が増加するほど高導電層 32の電気抵抗は低くなるが、バインダ榭脂の含有量が減少するので、ガスの透過性が高くなつてしまう。電気抵抗とガス透過性のバランス力もカーボン榭脂コンパウンドの榭脂含有率は、 20— 30%の範囲が好ましい。含有する炭素としては、人造黒鉛、炭素繊維、カーボンナノチューブ、フラーレンなどを使用し、特に人造黒鉛を使用することが好ましい。バインダ榭脂としては、ポリイソプチレンゴムなどを使用することが好ましい。

図 7は、第 2の実施形態におけるシール部 14の要部拡大図である。本実施形態では、セパレータ 1は、金属薄板 30、ゴム層 31および高導電層 32からなる。シール部 1 4では、高導電層 32が高分子膜 20に接触してシールしている。ゴム層 31には、第 1 の実施形態と同様のゴムを使用することができる。

なお、第 2の実施形態においては、分離部 13にのみ高導電層 32を設け、シール部 14に高導電層 32を設けなくてもよい。これは、シール部 14では、電力が発生しないので、高分子膜 20との接触抵抗を考慮する必要がないからである。ただし、製造ェ程上は、シール部 14も含めて金属薄板 30全面に高導電層 32を形成してもよい。図 8は、第 3の実施形態における分離部 13の要部拡大図である。本実施形態では、セパレータ 1は、金属薄板 30、ゴム層 31および高導電層 32からなり、ゴム層 31表面の触媒電極 21と接触する領域にのみ高導電層 32を形成する。高導電層 32には、第 2の実施形態の高導電層 32と同様のカーボン'榭脂コンパゥンドを使用することができる。

高導電層 32による接触抵抗の低下は、ゴム層 31と触媒電極 21との接触領域にのみ高導電層 32を形成すれば十分な効果が得られる。したがって、高導電層 32の形成領域を減少させ、少量のカーボン'榭脂コンパウンドで効果的に接触抵抗を低下させることができる。

図 9は、第 4の実施形態における分離部 13の要部拡大図である。本実施形態は、第 2および第 3の実施形態と同様に、セパレータ 1が、金属薄板、ゴム層および高導電層とからなる力図 9に示すように、ゴム層 33は、金属薄板 30の表面上に所定の厚みで一様に形成されており、ゴム層 33の表面上に、分離部 13のガス流路となる溝が設けられた高導電層 34が形成される。

分離部 13において、ゴム層 33によって金属薄板 30の表面を被覆することで、水素ガスおよび酸素ガスならびに冷却水による腐食などの表面変化を防止することができる。

また、第 2の実施例とは異なり、分離部 13の大部分が高導電層 34からなるので、触媒電極 21との接触抵抗に加え、電流経路全体の抵抗を大幅に低下させることができるので、電力の回収率をさらに向上することができる。

ゴム層 33には、第 1の実施形態のゴム層 31と同様のゴムを使用することができ、高導電層 34には、第 2の実施形態の高導電層 32と同様のカーボン'榭脂コンパゥンドを使用することができる。なお、高導電層 34は、分離部 13およびシール部 14に設けてもよいし、第 2の実施形態と同様に、分離部 13にのみ設け、シール部 14には設けなくてもよい。

なお、第 3および第 4の実施形態におけるシール部 14については、高導電層 32を形成せず、図 5に示したようなゴム層 31が高分子膜 20に接触してシールするようにしてもよいし、図 7に示したような高導電層 32が高分子膜 20に接触してシールするようにしてもよい。

図 10は、第 5の実施形態における分離部 13の要部拡大図である。芯材である金属薄板 40の両面に被覆層 41を形成し、さらに被覆層 41上に榭脂層 42を形成し、分離部 13の榭脂層 42には互いに平行な溝が設けられている。榭脂層 42の溝力水素ガス流路 16および酸素ガス流路 17となる。分離部 13において、被覆層 41によって金属薄板 40の表面を被覆することで、水素ガスおよび酸素ガスならびに冷却水による腐食などの表面変化を防止することができる。被覆層 41および榭脂層 42には、ゴム (エラストマ一を含む)および合成樹脂を用いることができる。

分離部 13では、榭脂層 42が触媒電極 21に接触して、高分子膜 20と触媒電極 21 との界面で発生した直流電力を直流電流として取り出し、被覆層 41および金属薄板 40を通って集電板に収集される。

被覆層 41は、導電性を有することが必要であるので、ゴムとしては、たとえば、イソプレンゴム、ブタジエンゴム、スチレンブタジエンゴム、ブチノレゴムおよびエチレンプロピレンゴムなどの汎用ゴム、耐ガス透過性および耐熱性を有するェピクロロヒドリンゴムなどの特殊ゴムに導電性フィラーを添加して導電性を付与したものを使用することができる。特に、耐熱性、耐酸性に優れたァリル系付加重合型ポリイソプチレンにカーボンフィラーを添カ卩したものが好ましい。

また、合成樹脂としては、フエノール榭脂、エポキシ榭脂、含フッ素榭脂などに導電性フイラ一を添加して導電性を付与したものを使用することができる。特には、耐腐食性に優れた含フッ素榭脂が好ましぐたとえば、 PTFE (ポリテトラフルォロエチレン）、 PFA (テトラフルォロエチレンパーフルォロアルキルビュルエーテル共重合体）、 F EP (テトラフルォロエチレン一へキサフルォロプロピレン共重合体）、 EPE (テトラフルォロエチレン一へキサフルォロプロピレンパーフルォロアルキルビニルエーテル共重合体）、 ETFE (テトラフルォロエチレンエチレン共重合体）、 PCTFE (ポリクロロトリフルォロエチレン）、 ECTFE (クロ口トリフルォロエチレンエチレン共重合体）、 PV DF (ポリフッ化ビ-リデン）、 PVF (ポリビュルフルオライド）、 THV (テトラフルォロェチレン一へキサフルォロプロピレンフッ化ビ-リデン共重合体）、 VDF— HFP (フツイ匕ビ-リデン一へキサフルォロプロピレン共重合体）、 TFE— P (フッ化ビ-リデンープロピレン共重合体)などにカーボンフィラーを添加したものが好ま、。

本実施形態では、従来のプレス加工ではなぐ印刷によって流路溝が設けられた榭脂層 42を形成する。榭脂層 42は、被覆層 41と同様のゴムまたは合成樹脂を用いることができ、特にゴムとしては、ポリイソプチレンなどが好ましぐ合成樹脂としては、ェポキシ榭脂、アクリル榭脂などが好ましい。また、榭脂層 42は、導電性を有することが必要であるとともに、印刷によって形成可能である必要がある。詳細については後述するが、硬化性モノマーまたは硬化性オリゴマーからなるビヒクルと、金属化合物または炭素系材料カゝらなる導電性フィラーとを含む導電性インクを調製し、所定の印刷方式で被覆層 41上にパターン印刷を行ヽ、榭脂層 42を形成する。

図 11は、第 5の実施形態におけるシール部 14の要部拡大図である。シール部 14 では、被覆層 41が高分子膜 20に接触してシールしている。シール部 14は、プレス加ェによって形成される。

本製造工程は、基板処理工程、インク調製工程、榭脂層印刷工程、榭脂層硬化工程およびシール部形成工程を含む。

印刷によって、図 2に示したような分離ブロック形状を実現するためには、印刷されたインク厚みがおよそ 300 m— 700 mとなるような厚膜印刷を行う必要がある。また、榭脂層 42が導電性を有するために導電性フィラーを多量に含む必要がある。印刷作業性力もすれば、インクの粘度は低いほうがよいが、上記のような必要性から、比較的高い粘度のインクを用いなければならない。したがって、要求される電気特性および構造特性を実現するためには、インク、印刷方式および硬化処理の組み合わせが重要となる。

ステップ S1の基板処理工程では、基板としてステンレス鋼板などの金属薄板 40を用いる場合に、被覆層 41との導電性を確保するために、金属薄板 40の表面をエツチングなどによって不動態膜を除去し、被覆層 41を形成する。詳細には、所定の外形および厚み方向のガス経路を得るために、型抜き加工を行い、型抜き加工が施された金属薄板の表面に、予め導電性のカーボンフィラーなどを含有させた液状導電性ゴムをコーティングするか、グリーンシート状導電性ゴムを積層する。加熱による被覆層 41の加硫処理は、基板処理工程で行ってもよいし、後述の榭脂層硬化工程で、榭脂層 42の硬化と同時に行ってもよい。以下では金属薄板 40に被覆層 41が形成されたものを被覆基板と呼ぶことがある。

また、ステップ S2のインク調製工程では、後工程の榭脂層印刷工程で用いる導電性インクを調製する。導電性インクは、少なくともビヒクル、導電性フィラーを含み、硬化を促進するための重合触媒および他の添加剤を含む。

ビヒクルとしては、榭脂層 42が、上記に示したようなゴムまたは合成樹脂からなることから、これらを実現するための硬化性モノマーまたは硬化性オリゴマーを用いればよい。たとえば、アタリノレ系モノマーまたはオリゴマー、エポキシ系モノマーまたはオリゴマー、ポリイソブチレンオリゴマーなどを用いることができる。アクリル系モノマーまたはオリゴマーとしては、エポキシアタリレート、ポリエステルアタリレートおよびイソボロ二アルアタリレートなどが好ましい。

導電性フイラ一としては、金属化合物または炭素系材料を用いることができる。金属化合物としては、炭ィ匕ストロンチウム、窒化ストロンチウムおよび酸ィ匕セシウムなどが好ましい。炭素系材料としては、粉末状材料と、繊維状材料とがある。粉末状材料としては、人造黒鉛、天然黒鉛およびカーボンブラックなどが好ましぐ繊維状材料としては、炭素繊維、カーボンナノチューブおよびカーボンナノファイバーなどが好ましい用いるビヒクルによって、後工程の榭脂層硬化工程において、熱硬化処理、光硬化処理およびその両方のいずれを行うかが決まり、重合触媒としても、熱重合触媒、光重合触媒およびその両方のいずれを用いるかが決まる。光硬化処理では、照射光として可視光領域一近赤外光領域の波長を持つ光を用いることが好ましぐ光重合触媒としては、ホウ素化合物と感光性色素との組み合わせ、ァミノメタタリレートとカンファーキノンとの組み合わせが好まし、。

他の添加剤としては、粘度低下剤などを用いることができる。

ステップ S3の榭脂層印刷工程では、インク調製工程で調製した導電性インクを、分離部 13に相当する領域の被覆基板表面にパターン印刷することで、印刷インク層を形成する。印刷インク層は、榭脂層として硬化させる前の状態の層であり、流路溝が形成され、目的とする榭脂層 42とほぼ同形状に形成される。

導電性インクは、導電性フィラーを多量に含むため高粘度となり、流路溝を形成するための高稠度性を有することから印刷方式としては、シリコーンゴムに凹所を形成した凹版を用いる凹版印刷、金属板に印刷パターン孔を形成したステンシル版を用いるステンシル印刷、レジストパターンにより紗布に印刷パターン孔を形成したスクリーンを用いるスクリーン印刷が適して、る。

一般的にインク粘度が高くなるほどステンシル印刷が適しており、インク粘度が低くなるほどスクリーン印刷が適して、る。凹版印刷はその中間粘度での使用に適して!/ヽる。流路溝のピッチなど平面的な微細パターンへの適性としては、スクリーン印刷およびステンシル印刷が適している。パターン断面形状については、変形量などから凹版印刷が最も適している。

榭脂層印刷工程では、導電性、流路ピッチなどセパレータに要求される特性に応じて導電性インクに適した印刷方式を選択すればよい。

ステップ S4の榭脂層硬化工程では、用いた導電性インクのビヒクルに応じて、熱硬化処理、光硬化処理およびその両方のいずれかを選択して行う。榭脂層 42をゴム層とする場合、ビヒクルには、たとえばポリイソプチレンオリゴマーを用い、加熱によって硬化させる。榭脂層 42を合成樹脂層とする場合、ビヒクルには、たとえばエポキシァタリレートを用い、光照射および加熱によって硬化させる。

熱硬化処理の場合、印刷インク層の厚みが厚くとも十分に内部まで硬化させることができる力硬化するまでに長時間を要する。光硬化処理の場合、硬化に必要な時間は短時間である力照射した光が印刷インク層内の到達深度までし力硬化しな、ので、全体を硬化することは困難である。光硬化と熱硬化を行う場合、予め光照射によって、印刷インク層の表層を硬化させ、加熱によって層全体を硬化させる。

光硬化では、照射光として紫外線を使用すると、波長が短いために硬化させるためのエネノレギ一は大きいが、到達深度が浅ぐ本発明のような厚膜の硬化には適さない。したがって、可視光から近赤外光程度の波長を有する光を照射するのが好ましい。また、光源となるランプからは光のみならず熱も放出されるので、ランプからの熱によって硬化を促進させてもよい。さらに、印刷時または印刷前に予め金属薄板に予熱処理を施すことで、印刷時のインク付着性もよく硬化も促進される。

熱硬化では、加熱炉による加熱、電磁波照射による電磁波加熱が好ましい。

基板処理工程、榭脂層印刷工程および榭脂層硬化工程では、金属薄板はロール状で供給してもよいし、予めセパレータの外寸大に切断されたピース状で供給してもよい。

ステップ S5のシール部形成工程では、プレスカ卩ェによって、被覆基板のシール部 14に相当する領域にシール突部を形成する。図 3に示したように、 PEFC組み立て時にばね力によってシール突部が高分子膜 20に圧接するようにシール突部の形状を決定し、プレス加工によって決定した形状のシール突部を形成する。被覆基板が口ール状で供給される場合は、シール部形成工程において、 1回のプレスでシール突部を形成するとともに、セパレータの外寸大に打ち抜いてセパレータ 1を得る。また、シール突部の形成と、外寸打ち抜きとを連続する 2回のプレスで行ってもよい。

以上のようにして得られたセパレータ 1は、組立工程において、燃料電池セル 2と交互に積層され、さらに集電板 3、絶縁シート 4、エンドフランジ 5および電極配線 12を加えて、図 1に示したような構成の PEFC100として組み立てられる。

以上のように、流路溝が設けられた榭脂層 42を印刷によって形成することで、従来のプレス加工に比べ、寸法精度が高ぐ反りおよび歪みも生じない。したがって、セパレータの生産性を向上し、高い歩留まりを実現することができる。

さらに、金属薄板 40と被覆層 41との密着性が十分に得られない場合は、セパレータ 1は、金属薄板と被覆層との間に接着層を設けてもょヽ。

図 13は、第 6の実施形態における分離部 13の要部拡大図であり、図 14は、シール部 14の要部拡大図である。第 6の実施形態では、接着層 43を介して金属薄板 40と被覆層 41とが接着される。金属薄板 40表面に対してトリアジンチオール類に代表される導電性カップリング剤によるコーティング、ポリア-リン類に代表される導電性ポリマーによるドーピング処理されたコーティングを行うことにより、金属表面に接着層 43 となる拡散層が形成される。金属表面に拡散したトリアジンチオール類、ポリア-リン類は、導電性を示すので、榭脂層 42との導電性を確保し、発生した直流電力を直流電流として取り出すことができる。なお、製造工程においては、ステップ S1の基板処理工程で、被覆層 41を形成する前、金属薄板 40の表面をエッチングなどによって不動態膜を除去した直後に接着層 43の形成を行う。

さらに、セパレータ 1は、榭脂層の表面に高導電層を設けた構成としてもよい。図 15は、第 7の実施形態における分離部 13の要部拡大図である。第 7の実施形態では、榭脂層 42表面の触媒電極 21と接触する領域にのみ高導電層 44を形成する。榭脂層 42と触媒電極 21との接触抵抗が高く電力の回収率が十分に得られないような場合、榭脂層 42の表面に高導電層 44を形成することで、触媒電極 21との接触抵抗を低下させて回収率を向上させることができる。高導電層 44には、バインダ榭脂と炭素との混合物（以下では「カーボン'榭脂コンパウンド」と呼ぶ。）を使用するのが好ましい。高導電層 44は、炭素によって高導電性を実現し、ノインダ榭脂によってガス透過性を低減させている。カーボン'榭脂コンパウンドの炭素含有量が増加するほど高導電層 44の電気抵抗は低くなるが、バインダ榭脂の含有量が減少するので、ガスの透過性が高くなつてしまう。電気抵抗とガス透過性のバランス力もカーボン榭脂コンパウンドの榭脂含有率は、 20— 30%の範囲が好ましい。含有する炭素としては、人造黒鉛、炭素繊維、カーボンナノチューブ、フラーレンなどを使用し、特に人造黒鉛を使用することが好ましい。バインダ榭脂としては、ポリイソプチレンゴムなどを使用することが好ましい。

また、高導電層 44は、榭脂層 42表面の触媒電極 21と接触する領域にのみ混合物を塗布すればよい。高導電層 44による接触抵抗の低下は、榭脂層 42と触媒電極 21 との接触領域にのみ高導電層 44を形成すれば十分な効果が得られる。したがって、高導電層 44の形成領域を減少させ、少量のカーボン'榭脂コンパゥンドで効果的に接触抵抗を低下させることができる。

製造工程においては、榭脂層印刷工程後または榭脂層硬化工程後に、高導電層形成工程を行う。高導電層形成工程では、榭脂層の表面に、カーボン'榭脂コンパゥンドを所定の厚みで塗布する。榭脂層印刷工程後に行う場合は、榭脂層硬化工程の熱硬化処理によって、榭脂層とともに高導電層を硬化させる。榭脂層に対して光硬化処理を行う場合は、カーボン'榭脂コンパゥンドを硬化前に塗布してしまうと榭脂層を硬化させることができなくなるため、光硬化処理を行った後、加熱によって高導電層を硬化させる。

また、高導電層 44としては、薄膜層であっても十分に効果が得られることから、榭脂層印刷工程後の印刷インク層がウエット状態のときに、カーボン粒子のアルコール分散液をスプレーによって数 mの厚みとなるように吹きつけ、その後、乾燥固化させることで簡単な工程で形成することもできる。

以上のように、セパレータ 1では、被覆層 41によって金属薄板 40の表面を被覆することで、水素ガスおよび酸素ガスならびに冷却水による腐食などの表面変化を防止することができる。分離部 13にガス流路を設けるための榭脂層 42は、導電性インクを所定の印刷方式によって形成することで、従来のプレス加工に比べ、寸法精度が高ぐ反りおよび歪みも生じない。したがって、セパレータ 1の生産性を向上し、高い歩留まりを実現することができる。さらに、形成する流路パターンの設計自由度が大きく向上する。たとえばプレス力卩ェの場合、パターンが表裏一体で形成されるとともに直線形状のパターンが多くなるためパターン設計が制限されてしまうが、印刷によればセパレータ 1のそれぞれの面に全く異なるパターンを形成することが可能であり、曲線形状および孔形状のパターン形成も可能となる。また、シール部 14は、プレス加工によって形成され、簡単な加工で高!、シール性を実現することができる。

さらに、分離部 13に高導電層 44を設けることで、触媒電極 21とセパレータ 1との接触抵抗を大幅に低下させることができるので、電力の回収率をさらに向上することができる。

なお、上記の説明では、セパレータ 1の芯材として金属薄板を用いているが、高導電性炭素繊維強化榭脂 (CFRP)など高導電性かつ高強度の榭脂を用いてもよ!ヽ。印刷法によって流路溝を設ける製造法の実施例として、下記の実施例 1一 3に示す条件でセパレータ 1を作製した。

(実施例 1)

実施例 1では、榭脂層 42をポリイソプチレンとし、ステンシル印刷を用いて形成した 'インク組成

ビヒクル：ポリイソプチレンオリゴマー (鐘淵化学工業製、品名ェピオン） 100重量部

導電性フィラー：球状黒鉛 (日本黒鉛工業製) 750重量部、導電性カーボンブラック (東海カーボン製、品名 # 5500) 50重量部

重合触媒：有機ケィ素化合物ヒドロシリル化触媒 4重量部

'ステンシル版

版厚み： lmm

開口部幅： lmm

開口部ピッチ： 2mm

，硬化方式

熱硬化： 100°C、 30分間または 200°C、 5— 7分間

(実施例 2)

実施例 2では、榭脂層 42をエポキシ榭脂とし、スクリーン印刷を用いて形成した。 'インク組成

ビヒクル:エポキシアタリレート（昭和高分子製、品名リポキシ SP1507)

100重量部

導電性フィラー:鱗状黒鉛（中越黒鉛工業所製、品名 BFシリーズ) 550重量部、導電性カーボンブラック (東海カーボン製、品名 # 5500) 100重量部

重合触媒:色素，ボレート 2分子型光重合開始剤 0. 3重量部

，硬化方式

光硬化および熱硬化:メタルハライドランプ (三菱電機照明製、 HQI-TS-250W ZD)を光源とし、 10cm離して 3分間照射

'スクリーン

ステンレス紗を用い、クリーム半田印刷機で印刷

(実施例 3)

実施例 3では、榭脂層 42をエポキシ榭脂とし、凹版印刷を用いて形成した。

'インク組成

100重量部導電性フィラー:鱗状黒鉛（中越黒鉛工業所製、品名 BFシリーズ) 550重量部、気相法炭素繊維（昭和電工製、品名 VGCF) 1重量部

重合触媒:色素，ボレート 2分子型光重合開始剤 0. 3重量部

，硬化方式

光硬化および熱硬化:メタルハライドランプ (三菱電機照明製、 HQI-TS-250W ZD)を光源とし、 10cm離して分間照射した後、熱炉内で 150°C 7分間加熱

'凹版 (シリコーンゴム版）

版厚み： 5mm

凹部幅： lmm

凹部ピッチ： 2mm

凹部深さ： 700 m

各実施例の機械特性および電気特性を表 1に示す。

[表 1]

なお、接触抵抗値は、榭脂層印刷工程後の印刷インク層がウエット状態のときに、導電性カーボンブラック (東海カーボン製、品名 # 5500)のエチルアルコール分散液をスプレーにより、乾燥膜厚が 2— 3 mの厚みとなるように吹きつけ、その後硬化させることで高導電層を形成したものを用いて測定した。

(特性評価方法）

固有体積抵抗値: 4探針法 CFIS K7194)準拠

接触抵抗値：電気抵抗計 (オームメータ）

硬度：微小硬度計による測定値を [ショァ D]に換算

実施例 1 3によって製造したセパレータは、未硬化部もなく均質であり、榭脂層 42 の密着性も良好であった。また、表 1に示すように、セパレータとして十分に機能する機械特性および電気特性が得られた。

図 16は、第 8の実施形態における分離部 13の要部拡大図である。芯材である金属薄板 40の両面に接着層 43を介して榭脂層 42を形成し、分離部 13の榭脂層 42には互いに平行な溝が設けられている。この榭脂層 42に設けられた溝が、水素ガス流路 16および酸素ガス流路 17となる。榭脂層 42には、ゴム (エラストマ一）または合成榭脂を用いることができる。

分離部 13では、榭脂層 42が触媒電極 21に接触して、高分子膜 20と触媒電極 21 との界面で発生した直流電力を直流電流として取り出し、金属薄板 40を通って集電板に収集される。

接着層 43は、金属薄板 40表面に対してトリアジンチオール類に代表される導電性カップリング剤によるコーティング、ポリア-リン類に代表される導電性ポリマーによるドーピング処理されたコーティングを行うことにより、金属表面に拡散層として形成される。金属表面に拡散したトリアジンチオール類、ポリア-リン類は、導電性を示すので、榭脂層 42との導電性を確保し、発生した直流電力を直流電流として取り出すことができる。

本実施形態では、従来のプレス加工ではなぐ金属薄板表面に導電性グリーンシ一トを積層し、スタンパによって導電性グリーンシートに凹凸を成型して流路溝が設けられた榭脂層 42を形成する。榭脂層 42は、導電性を有することが必要であるので、導電性フィラーを含むゴムまたは合成樹脂を用いることができ、特にゴムとしては、ポリイソプチレンなどが好ましぐ合成樹脂としては、エポキシ榭脂、アクリル榭脂などが好ましぐエポキシ榭脂とアクリル榭脂とを組み合わせた相互侵入高分子網目（ Interpenetrating Polymer Network、略称「IPN」）構造の榭脂がさらに好ましい。また、榭脂層 42は、導電性グリーンシートとして形成され、スタンパによって流路成型可能である必要がある。まず、硬化性モノマー、硬化性オリゴマーまたは硬化性プリポリマーからなるバインダと、金属化合物または炭素系材料力もなる導電性フィラーとを含む組成物を調製し、導電性グリーンシートを形成する。この導電性グリーンシートを金属薄板表面に積層したのち、所定の転写パターンが設けられたスタンパ (金型）で導電性グリーンシートに凹凸を成型して榭脂層 42を形成する。

図 17は、第 8の実施形態におけるシール部 14の要部拡大図である。シール部 14 では、金属薄板 40が高分子膜 20に接触してシールしている。シール部 14は、プレス加工によって形成される。

本製造工程は、基板処理工程、組成物調製工程、積層工程、成型工程、成型層硬化工程およびシール部形成工程を含む。

スタンパを用いた成型によって、図 2に示したような分離ブロック形状を実現するためには、成型された榭脂層の厚みがおよそ 300 m— 700 mとなるような厚膜を形成必要がある。また、榭脂層 42が導電性を有するために導電性フィラーを多量に含む必要がある。

厚膜の必要性から、高粘度の組成物を用いなければならない。したがって、要求される電気特性および構造特性を実現するためには、導電性グリーンシートを形成するための組成物が重要となる。

ステップ SI 1の基板処理工程では、基板としてステンレス鋼板などの金属薄板 40を用いる場合に、被覆層 31との導電性を確保するために、金属薄板 40の表面をエツチングなどによって不動態膜を除去し、接着層 43を形成する。詳細には、所定の外形および厚み方向のガス経路を得るために、型抜き加工を行い、型抜き加工が施された金属薄板の表面に、トリアジンチオール類に代表される導電性カップリング剤によるコーティング、ポリア-リン類に代表される導電性ポリマーによるドーピング処理されたコーティングを行う。

また、ステップ S 12の組成物調製工程では、後工程の積層工程で用いる導電性グリーンシート用組成物（以下では単に「導電性組成物」と呼ぶ)を調製する。

低コスト生産を実現するためには、原材料のみならず、加工工程が量産性に富むものであることが望ましい。したがって、導電性組成物としては、液状で反応性を有するバインダに多量の導電性フィラーを配合し、硬化を促進するための重合触媒および他の添加剤を含むことが望ま、。

ノインダとしては、榭脂層 42が、ゴムまたは合成樹脂からなることから、これらを実現するための硬化性モノマー、硬化性オリゴマーまたは硬化性プリポリマーを用いればよい。特に、後工程の成型層硬化工程では、光硬化および熱硬化を組み合わせて硬化を行うので、光硬化性モノマー、光硬化性オリゴマーまたは光硬化性プリポリマーを用いることが好ましい。たとえば、アクリル系モノマーまたはオリゴマー、ェポキシ系モノマーまたはオリゴマー、ポリイソブチレンオリゴマーなどを用いることができる。アクリル系モノマーまたはオリゴマーとしては、エポキシアタリレート、ポリエステルァタリレートおよびイソポロ-アルアタリレートなどが好ましい。

導電性フイラ一としては、金属化合物または炭素系材料を用いることができる。金属化合物としては、炭ィ匕ストロンチウム、窒化ストロンチウムおよび酸ィ匕セシウムなどが好ましい。炭素系材料としては、粉末状材料と、繊維状材料とがある。粉末状材料としては、人造黒鉛、天然黒鉛およびカーボンブラックなどが好ましぐ繊維状材料としては、炭素繊維、カーボンナノチューブおよびカーボンナノファイバーなどが好ましい光硬化反応には、アクリル系のラジカル重合反応と、エポキシ系のカチオン重合反応とがあり、特に榭脂層 42として、エポキシ榭脂とアクリル榭脂とからなる IPN構造榭脂を用いる場合は、導電性組成物にカチオン重合開始剤およびラジカル重合開始剤を添加する。

導電性組成物を構成する上記物質についてさらに具体的に例示する。

親油性アクリル系モノマーの例としては、ジシクロペンタ-ル (メタ）アタリレート、（メタ）アクリル酸ベンジル、（メタ）アクリル酸フヱノキシェチル、トリブロモ（メタ）アクリル酸ベンジル、トリブロモ（メタ）アクリル酸フエノキシェチル、（メタ）アクリル酸ビフエ-ルェトキシ、（メタ）アクリル酸ビフエ-ルエポキシ、（メタ）アクリル酸ナフチルエトキシ、（メタ )アクリル酸フルオレンエポキシ、ジ (メタ）アクリル酸ビスフエノール A、テトラブロモジ（メタ）アクリル酸ビスフエノール A、エトキシ変性ジ (メタ）アクリル酸ビスフエノール A、テトラブロモェトキシ変性ジ (メタ）アクリル酸ビスフエノール A、ジ (メタ）アクリル酸ビスフェノール Aエポキシ、エトキシ変性ジ (メタ）アクリル酸ビスフエノール Aエポキシ、テトラブロモジ (メタ）アクリル酸ビスフエノール Aエポキシ、テトラブロモエトキシ変性ジ (メタ )アクリル酸ビスフエノール Aエポキシなどが挙げられる。

親水性アクリル系モノマーの例としては、 2—ヒドロキシェチル (メタ）アタリレート、ヒドロキシプロピルアタリレート、 4ーヒドロキシブチルアタリレート、 2 メタァクロィルォキシェチルー 2—ヒドロキシプロピルアタリレート、 N, N—ジメチルアクリルアミド、 N, N—ジェチルアクリルアミド、アタリロイルモルフォリン、 N, N—ジメチルァミノプロピルアタリルアミド、イソプロピルアクリルアミド、ジメチルアミノエチルアタリレート、 2—ヒドロキシー 3—フエノキシプロピルアタリレート、エチレングリコールジ（メタ）アタリレート、ジェチレングリコールジ (メタ）アタリレートなどのエチレングリコール系の（メタ）アタリレート、トリメチロールプロパントリ（メタ）アタリレート等のグリセリン (メタ）アタリレートエステル類、へキサンジオールジ (メタ）アタリレート等のジオール類の（メタ）アクリル酸エステル、ネオペンチルジ (メタ）アタリレートなどが挙げられる。

エポキシ榭脂には、芳香族エポキシ榭脂、脂環族エポキシ榭脂、脂肪族エポキシ榭脂があり、芳香族エポキシ榭脂として、少なくとも 1個の芳香核を有する多価フエノールまたはそのアルキレンオキサイド付加体のポリグリシジルエーテルであって、たとえばビスフエノール Aやビスフエノール Fまたはそのアルキレンオキサイド付カ卩体と、ェピクロルヒドリンとの反応によって製造されるグリシジルエーテル、エポキシノボラック榭脂が挙げられる。また、脂環族エポキシ榭脂としては、少なくとも 1個の脂環族環を有する多価アルコールのポリグリシジルエーテルまたは、シクロへキセン、シクロべンテン環含有化合物を、過酸化水素、過酸などの適当な酸化剤でエポキシィ匕することによって得られるシクロへキセンオキサイド、またはシクロペンテンオキサイド含有ィ匕合物が挙げられる。

脂環族エポキシ榭脂のモノマー例としては、水素添加ビスフエノール Aジグリシジルエーテル、 3, 4 エポキシシクロへキシルメチルー 3' , 4'—エポキシシクロへキサン力ルボキシレート、 2—（3, 4 エポキシシクロへキシルー 5, 5—スピロ— 3, 4 エポキシ）シクロへキサンメタジォキサン、ビス（3, 4—エポキシシクロへキシルメチル）アジべート、ビュルシクロへキセンジオキサイド、 4 ビュルエポキシシクロへキサン、ビス（3, 4 エポキシー6—メチルシクロへキシルー 3, 4—エポキシ 6—メチルシクロへキサン）力ルボキシレート、メチレンビス（3, 4—エポキシシクロへキサン）、ジシクロペンタジェンジェポキサイド、エチレングリコールのジ（3, 4—エポキシシクロへキシルメチル）エーテル、エチレンビス（3, 4—エポキシシクロへキサンカルボキシレート）、エポキシへキサヒドロフタル酸ジォクチル、エポキシへキサヒドロフタル酸ジ 2—ェチルへキシルなどが挙げられる。

脂肪族エポキシ榭脂のモノマー例としては、脂肪族多価アルコール、またはそのァルキレンオキサイド付加物のポリグリシジルエーテル、脂肪族長鎖多塩基酸のポリグリシジノレエステノレ、グリシジルアタリレートゃグリシジルメタタリレートのホモポリマー、コポリマーなどがあり、その代表例としては、 1, 4 ブタンジオールのジグリシジルエーテノレ、 1, 6—へキサンジォーノレのジグリシジノレエーテノレ、グリセリンのトリグリシジノレエーテノレ、トリメチローノレプロパンのトリグリシジノレエーテノレ、ポリエチレングリコーノレのジグリシジルエーテル、ポリプロピレングリコールのジグリシジルエーテル、エチレングリコール、プロピレングリコール、グリセリンなどの脂肪族多価アルコールに 1種または 2 種以上のアルキレンオキサイドを付加することによって得られるポリエーテルポリオ一ルのポリグリシジルエーテル、脂肪族長鎖二塩基酸のジグリシジルエステルが挙げられる。さらに脂肪族高級アルコールのモノグリシジルエーテルやフエノール、クレゾ一ル、ブチルフエノールまたはこれらにアルキレンオキサイドを付加することにより得られるポリエーテルアルコールのモノグリシジルエーテル、高級脂肪酸のグリシジルエステル、エポキシ化大豆油、エポキシステアリン酸プチル、エポキシステアリン酸ォクチル、エポキシ化アマ-油、エポキシ化ポリブタジエン糖などが挙げられる。

さらに、エポキシ榭脂以外のカチオン重合反応性物質の例としては、トリメチレンォキシド、 3, 3—ジメチルォキセタン、 3, 3—ジクロロメチルォキセタン、などのォキセタン化合物；テトラヒドロフラン、 2, 3—ジメチルテトラヒドロフランのようなォキソラン化合物；トリオキサン、 1, 3—ジォキソラン、 1, 3, 6—トリオキサンシクロオクタンのような環状ァセタール化合物； j8—プロピオラタトン、 ε一力プロラタトンのような環状ラタトンィ匕合物；エチレンスルフイド、チォェピクロロヒドリンのようなチイラン化合物； 1, 3 プロピンスルフイド、 3, 3—ジメチルチェタンのようなチェタン化合物；エチレングリコールジビ -ルエーテル、アルキルビュルエーテル、 3, 4—ジヒドロピラン 2 メチル（3, 4—ジヒドロピラン 2—カルボキシレート）、トリエチレングリコールジビュルエーテルのようなビ -ルエーテルィ匕合物；エポキシィ匕合物とラタトンとの反応によって得られるスピロオルソエステル化合物；ビュルシクロへキサン、イソブチレン、ポリブタジエンのようなェチレン性不飽和化合物及び上記化合物の誘導体などが挙げられる。

カチオン重合開始剤の例としては、ジァゾ -ゥム塩、ョードニゥム塩、スルフォ -ゥム塩、セレニウム塩、ピリジニゥム塩、フエロセニゥム塩、フォスフォ -ゥム塩、チヲピリ二ゥム塩などが挙げられるが、熱的に比較的安定である芳香族ョードニゥム塩、芳香族スルフォ -ゥム塩などのォ-ゥム塩重合開始剤が好ましい。なお、ォ-ゥム塩重合開始剤を活性化させるためには、紫外線'可視光の照射が好ましい。芳香族ョードユウム塩および芳香族スルフォ -ゥム塩などのォ-ゥム塩重合開始剤を使用する場合、ァ-オンとしては BF―、 AsF―、 SbF―、 PF―、 B (C F )—などが挙げられる。

4 6 6 6 6 5 4

カチオン重合開始剤の市販品としては、たとえば、サイラキュア UVI— 6974 (ビス [4 （ジフエ-ルスルホ -ォ）フエ-ル]スルフイドビスへキサフルォロアンチモネートとジフエ-ルー 4ーチオフエノキシフエ-ルスルホ -ゥムへキサフルォロアンチモネートの混合物）、サイラキュア UVI— 6990 (UVI— 6974のへキサフルォロホスフェート）（以上、ユニオンカーバイド製）や、アデカオプトマー SP—151、アデカオプトマー SP— 170 ( ビス [4 （ジ（4一（2—ヒドロキシェチル）フエ-ル）スルホ-ォ）フエ-ル]スルフイド）、ァデカオブトマー SP— 150 (アデカオプトマー SP— 170のへキサフルォロホスフェート）、アデカオプトマー SP— 171 (以上、旭電化製）や、 DTS— 102、 DTS— 103、 NAT— 103、 NDS-103 ( (4—ヒドロキシナフチル) ジメチルスルホ -ゥムへキサフルォロアンチモネート）、 TPS— 102 (トリフエ-ルスルホ -ゥムへキサフルォロホスフェート）、 T PS-103 (トリフエ-ルホスホ -ゥムへキサフルォロアンチモネート）、 MDS-103 (4— メトキシフエ-ルージフエ-ルスルホ -ゥムへキサフルォロアンチモネート）、 MPI-10 3 (4ーメトキシフエ-ルョードニゥムへキサフルォロアンチモネート）、 BBI-101 (ビス（ 4 t ブチルフエ-ル）ョード -ゥムへキサフルォロホスフェート）、 BBI-103 (ビス（4 t ブチルフエ-ル）ョードニゥムへキサフルォロアンチモネート）（以上、みどり化学製）や、 Irgacure261 ( 7? ⁵— 2, 4—シクロペンタジェン— 1—ィル） [ (1, 2, 3, 4, 5, 6— 7? )一（1ーメチルェチル）ベンゼン]一鉄（1 + )へキサフルォロホスフート（1一)）（チバガイギー製）や、 CD— 1010, CD— 1011、 CD— 1012 (4— (2—ヒドロキシテトラデカ -ルォキシ）ジフエ-ルョードニゥムへキサフルォロアンチモネート）（以上、サートマ一製）や、 Cト 2481、 CI-2624, Cト 2639、 Cト 2064 (以上、日本曹達製）や、 De gacure K126 (ビス [4— (ジフエ-ルスルホ -ォ）フエ-ル]スルフイドビスへキサフルォロホスフェート）（テグッサ製）や、 RHODORSIL PHOTOINITIATOR 2074 ( (トリタミル）ョードニゥムテトラキス（ペンタフルォロフエ-ル）ボレート）（Rhodia製）などが挙げられる。

ラジカル重合開始剤の例としては、ベンゾフエノン、チォキサントン、 2, 4ージェチルチォキサントン、 2 イソプロピルチォキサントン、 2, 4—ジクロ口チォキサントンなどのチォキサントン類、ベンゾインメチルエーテル、ベンゾインェチルエーテル、ベンゾィンイソプロピルエーテルなどのベンゾインエーテル類、 2, 2—ジメトキシー 1, 2—ジフエ -ルェタン 1 オンなどのべンジルジメチルケタール類、 2—ヒドロキシー 2—メチルー 1 —フエ-ルプロパン 1 オン、 1— (4 イソプロピルフエ-ル）—2—ヒドロキシー 2—メチルプロパン 1 オン、 1—ヒドロキシシクロへキシルフエ-ルケトンなどのひ一ヒドロキシァルキルフエノン類、カンファーキノンなどの α—ジカルボ-ル化合物などが挙げられる。ラジカル重合開始剤は、光硬化性組成物 100質量部に対して、 0. 1一 20質量部使用することが好ましい。

これらのバインダ、導電性フィラーおよび重合開始剤を混合し、導電性組成物を得る。なお、ノインダ、導電性フィラーおよび重合開始剤は、まずバインダと重合開始剤とを均質に混合したのち、導電性フィラーを加えて混合することが望ましい。バインダ、導電性フィラーおよび重合開始剤を単純に混合すると、重合開始剤が導電性フイラ一の表面に付着してしまい、均質な混合が行えなくなる場合があるため、導電性組成物を調製する際は、上記のような順序で混合することが望ましい。

ステップ S 13の積層工程としては、次のような 2種類の工程が考えられ、製造条件によって適宜選択することができる。

第 1の工程は、組成物調製工程で調整された導電性組成物を押し出し成型によつて、基板処理工程で処理された金属薄板 40に直接導電性グリーンシートを積層する工程である。

第 2の工程は、組成物調製工程で調整された導電性組成物を押し出し成型によつて、予め離型性に優れた榭脂フィルム上に導電性グリーンシートを作製し、作製された導電性グリーンシートを基板処理工程で処理された金属薄板 40に積層する工程である。

上記のように、導電性組成物は揮発成分が含有されな！、堅練り型の組成物であるため、導電性グリーンシートを形成するためには、押出し機 (エタストルーダー）を用いた押出し成型が望ましい。押出し機としては、たとえばスパイラルスクリュー型押出し機、モーノポンプ型押出し機などが挙げられる。

ステップ S14の成型工程では、スタンパによって、積層された導電性グリーンシートに流路が設けられた成型層を形成する。成型層は、榭脂層として硬化させる前の状態の層であり、流路溝が形成され、目的とする榭脂層 42とほぼ同形状に形成される。導電性グリーンシートに対して、スタンパ (金型）を圧接し、スタンパに形成された凹凸パターンを転写する。スタンパとしては、平面版であってもよいし、緩やかに湾曲したものであってもよい。また、スタンパは、導電性グリーンシートの賦型のための金型であるので、金属シートなどのプレス用金型と同等もしくはそれ以下の機械的強度を有していてもよい。たとえば、試作など少量生産時にはアルミ合金製のもの、大量生産時には SS鋼材 (一般構造用圧延鋼材)製のものが使用できる。

導電性グリーンシートは、非粘着性であるが、スタンパ圧接時に表面の粘着性が増加し、離型時に導電性グリーンシート表面が粗ィ匕してしまうおそれがある。したがって、スタンパの導電性グリーンシートとの接触部は、離型性を向上させるために非粘着ィ匕カロェされていることが望ましい。非粘着化カ卩ェとしては、たとえばクロムメツキの微小クラック中にテフロン (登録商標)粒子を付着させる加工、 DLC (Diamond Like Carbon)膜を形成する加工、窒化チタン、炭化チタン、炭窒化チタン、酸化チタン、窒化アルミニウムチタン、窒化クロムなどのセラミックス膜を形成する加工、プラズマソースイオン注入による硬質皮膜を形成する加工、放電による表面を硬質化する加工などが挙げられる。特に、本発明の導電性グリーンシートに対しては、窒化クロム膜を表面に形成することが望まし、。

ステップ S 15の成型層硬化工程では、流路が設けられた成型層を、光硬化処理と熱硬化処理とを組み合わせて硬化させる。まず光硬化処理によって、成型層の表層部分を硬化させ、熱硬化処理によって成型層全体を硬化させる。

成型層は、多量の導電性フィラーを含むため、光硬化処理だけでは、照射した光が印刷インク層内の到達深度までし力硬化しない。また、熱硬化処理では、スタンパ成型された流路が熱だれによって変形してしまう。したがって、予め光照射によって、成型層の表層部分を硬化させ、加熱によって層全体を硬化させるのが効果的である光硬化では、照射光として紫外線を使用すると、波長が短いために硬化させるためのエネノレギ一は大きいが、到達深度が浅ぐ本発明のような厚膜の硬化には適さない。したがって、可視光から近赤外光程度の波長を有する光を照射するのが望ましい。また、ラジカル重合反応とカチオン重合反応とを組み合わせ、簡単な操作で短時間に硬化させることが望ま、。

熱硬化では、加熱炉による加熱、電磁波照射による電磁波加熱が望ましい。

基板処理工程、積層工程および成型層硬化工程では、金属薄板はロール状で供給してもよいし、予めセパレータの外寸大に切断されたピース状で供給してもよい。ステップ S16のシール部形成工程では、プレス加工によって、被覆基板のシール部 14に相当する領域にシール突部を形成する。図 3に示したように、 PEFC組み立て時にばね力によってシール突部が高分子膜 20に圧接するようにシール突部の形状を決定し、プレス加工によって決定した形状のシール突部を形成する。被覆基板がロール状で供給される場合は、シール部形成工程において、 1回のプレスでシール突部を形成するとともに、セパレータの外寸大に打ち抜いてセパレータ 1を得る。また、シール突部の形成と、外寸打ち抜きとを連続する 2回のプレスで行ってもよい。以上のようにして得られたセパレータ 1は、組立工程において、燃料電池セル 2と交互に積層され、さらに集電板 3、絶縁シート 4、エンドフランジ 5および電極配線 12を加えて、図 1に示したような構成の PEFC100として組み立てられる。

以上のように、積層した導電性グリーンシートにスタンパ成型によって榭脂層 42に流露を形成することで、従来のプレス加工に比べ、寸法精度が高ぐ反りおよび歪みも生じない。したがって、セパレータの生産性を向上し、高い歩留まりを実現することができる。また、榭脂層 42と金属薄板 40との間に被覆層を設けた構成としてもよい。

図 19は、第 9の実施形態における分離部 13の要部拡大図であり、図 20は、シール部 14の要部拡大図である。第 9の実施形態では、分離部 13において、被覆層 41によって金属薄板 40の表面を被覆することで、水素ガスおよび酸素ガスならびに冷却水による腐食などの表面変化を効果的に防止することができる。

被覆層 41も榭脂層 42と同様に導電性を有することが必要であるので、ゴムとしては、たとえば、イソプレンゴム、ブタジエンゴム、スチレンブタジエンゴム、ブチノレゴムおよびエチレンプロピレンゴムなどの汎用ゴム、耐ガス透過性および耐熱性を有するェピクロロヒドリンゴムなどの特殊ゴムに導電性フィラーを添加して導電性を付与したものを使用することができる。特に、耐熱性、耐酸性に優れたァリル系付加重合型ポリイソブチレンにカーボンフィラーを添カ卩したものが好ましい。

またシール部 14において、弾性体である被覆層 41で被覆すると、ばね力によって頂部 18が圧接されることにより接触部分が変形し、高分子膜 20表面との間に隙間が生じないのでシール性がさらに向上する。

なお、製造工程においては、ステップ S 11の基板処理工程で、接着層 43を形成したのち、被覆層 41の形成を行う。加熱による被覆層 41の加硫処理は、基板処理ェ程で行ってもよいし、後述の成型層硬化工程で、榭脂層 42の硬化と同時に行ってもよい。

さらに、セパレータ 1は、榭脂層 42の表面に高導電層を設けた構成としてもよい。図 21は、第 10の実施形態における分離部 13の要部拡大図である。第 10の実施形態では、榭脂層 42表面の触媒電極 21と接触する領域にのみ高導電層 44を形成する。

榭脂層 42と触媒電極 21との接触抵抗が高く電力の回収率が十分に得られないような場合、榭脂層 42の表面に高導電層 44を形成することで、触媒電極 21との接触抵抗を低下させて回収率を向上させることができる。高導電層 44には、カーボン'榭脂コンパゥンドを使用するのが好ましい。高導電層 44は、炭素によって高導電性を実現し、ノインダ榭脂によってガス透過性を低減させている。カーボン'榭脂コンパゥンドの炭素含有量が増加するほど高導電層 44の電気抵抗は低くなるが、バインダ榭脂の含有量が減少するので、ガスの透過性が高くなつてしまう。電気抵抗とガス透過性のバランス力もカーボン榭脂コンパウンドの榭脂含有率は、 20— 30%の範囲が好ましい。含有する炭素としては、人造黒鉛、炭素繊維、カーボンナノチューブ、フラーレンなどを使用し、特に人造黒鉛を使用することが好ましい。ノインダ榭脂としては、ポリイソブチレンゴムなどを使用することが好ま、。

製造工程においては、成型層硬化工程中または成型層硬化工程後に、高導電層形成工程を行う。高導電層形成工程では、榭脂層 42の表面に、カーボン'榭脂コンパウンドを所定の厚みで塗布する。成型層硬化工程では、榭脂層 42に対して光硬化処理を行うため、成型層硬化工程前にカーボン ·榭脂コンパウンドを塗布してしまうと榭脂層 42の硬化が困難となる。したがって、成型層硬化工程中に行う場合は、光硬化処理を行った後、熱硬化処理を行う前に行えばょヽ。また、高導電層 44としては、薄膜層であっても十分に効果が得られることから、成型工程後の印刷インク層がウエット状態のときに、カーボン粒子のアルコール分散液をスプレーによって数; z mの厚みとなるように吹きつけ、その後、乾燥固化させることで簡単な工程で形成することもできる。

以上のように、セパレータ 1では、分離部 13にガス流路を設けるための榭脂層 42は、スタンパ成型によって導電性グリーンシートに流路を形成することで、従来のプレス加工に比べ、寸法精度が高ぐ反りおよび歪みも生じない。したがって、セパレータ 1 の生産性を向上し、高い歩留まりを実現することができる。さらに、形成する流路パターンの設計自由度が大きく向上する。たとえばプレス加工の場合、パターンが表裏一体で形成されるとともに直線形状のパターンが多くなるためパターン設計が制限されてしまうが、スタンパ成型によればセパレータ 1のそれぞれの面に全く異なるパターンを形成することが可能であり、曲線形状および孔形状のパターン形成も可能となる。また、シール部 14は、プレス加工によって形成され、簡単な加工で高いシール性を実現することができる。

導電性グリーンシートに、スタンパを用いた成型によって流路溝を設ける製造法の実施例として、下記の実施例 4一 6に示す条件でセパレータ 1を作製した。

スタンパとしては、アルミ合金製で、離型性を向上させるために表面に窒化クロム膜を形成したものを実施例 4一 6で共用した。

(実施例 4)

実施例 4では、榭脂層 42をアクリル Zエポキシの IPN構造樹脂で形成した。

'導電性組成物バインダ:アタリレートオリゴマー（へキサンジオールジアタリレート

、 UCBケミカル社製、品名 HDDA) 70重量部、エポキシオリゴマー（エポキシ化大豆油、 CP HALL社製、品名パラプレックス G— 62) 30重量部

導電性フィラー：球状黒鉛 (日本黒鉛工業製) 300重量部、導電性カーボンブラック

(東海カーボン製、品名 # 5500) 150重量部、鱗状黒鉛（中越黒鉛工業所製、品名 BFシリーズ） 300重量部

重合触媒：ヒドロキシフエ-ルケトン（チバ社製、品名 Daro cure 1173) 1. 5重量部、トリアリルサルフォ -ゥム 6フッ化リン（ダウケミカル社製、品名 Cyracure UVI-6990) 1. 0重量部

•硬化条件

光硬化:メタルハライドランプを用いて、 600mWZcm²で 5秒間照射

熱硬化： 80°C— 100°Cで 30分間

(実施例 5)

実施例 5では、榭脂層 42をビニルエステル (エポキシアタリレート）で形成した。 '導電性組成物

ノインダ:アタリレートオリゴマー（ビスフエノール Aジアタリレート、昭和高分子製、品名リポキシ SP1507) 100重量部

導電性フィラー：球状黒鉛 (日本黒鉛工業製) 300重量部、導電性カーボンブラック (東海カーボン製、品名 # 5500) 150重量部、鱗状黒鉛（中越黒鉛工業所製、品名 BFシリーズ） 300重量部

重合触媒:色素，ボレート 2光子型 (P II型)光重合開始剤 α -ジケトン 3重量部、三級アミン 0. 5重量部

•硬化条件

光硬化：キセノンランプを用いて 600mWZcm²で 10秒間照射

熱硬化： 80°C— 100°Cで 30分間

(実施例 6)

実施例 6では、榭脂層 42をアクリル Zエポキシの IPN構造樹脂で形成した。

'導電性組成物

ノインダ:アタリレートオリゴマー（ビスフエノール Aジアタリレート、昭和高分子製、品名リポキシ SP1507) 50重量部、エポキシオリゴマー（ビス環状脂肪族ジエポキシ、チバ社製、品名ァラルダイト GY-179)

重合触媒:ビスァシルフォスフィンォキシド (チバ社製、品名 Irgacure819) l. 3重重量部、トリアリルサルフォ -ゥム 6フッ化リン (ダウケミカル社製、品名

CyracureUVI- 6990) 1. 5重量部

•硬化条件

光硬化:メタルノヽライドランプを用いて 800mWZcm²で 3秒間照射

熱硬化： 80°C— 100°Cで 10分間

各実施例の機械特性および電気特性を表 2に示す。

[表 2]

(特性評価方法）

固有体積抵抗値: 4探針法 CFIS K7194)準拠

接触抵抗値：電気抵抗計 (オームメータ）

硬度：微小硬度計による測定値を [ショァ D]に換算

実施例 4一 6によって製造したセパレータは、未硬化部もなく均質であり、スタンパからの転写性も良好であった。また、表 2に示すように、セパレータとして十分に機能する機械特性および電気特性が得られた。

図 22は、セパレータの製造方法の他の実施形態を示す製造工程図である。本実施形態では、導電性グリーンシートを用いるのではなぐ金属薄板表面に導電性スラリーを塗布し、乾燥させて塗布層を形成した後、スタンパによって塗布層に凹凸を成型して流路溝が設けられた榭脂層 42を形成する。榭脂層 42は、導電性を有することが必要であるので、導電性フィラーを含むゴムまたは合成樹脂を用いることができ、特にゴムとしては、ポリイソプチレンなどが好ましぐ合成樹脂としては、ェポキシ榭脂、アクリル榭脂などが好ましぐエポキシ榭脂とアクリル榭脂とを組み合わせた相互侵入高分子網目（Interpenetrating Polymer Network、略称「IPN」）構造の榭脂がさらに好ましい。また、榭脂層 42は、一旦導電性スラリーが乾燥した塗布層として形成され、スタンパによって流路成型可能である必要がある。まず、硬化性モノマ一、硬化性オリゴマーまたは硬化性プリポリマー力なるバインダおよび金属化合物または炭素系材料カゝらなる導電性フィラーを溶媒と混合して導電性スラリーを調製し、金属薄板表面に塗布する。塗布された導電性スラリーを乾燥し塗布層を形成したのち、所定の転写パターンが設けられたスタンパ (金型)で塗布層に凹凸を成型して榭脂層 42を形成する。

本製造工程は、基板処理工程、スラリー調製工程、塗布工程、塗布層形成工程、成型工程、成型層硬化工程およびシール部形成工程を含み、前述の第 8—第 10の実施形態であるセパレータ 1を製造するための工程である

スタンパを用いた成型によって、図 2に示したような分離ブロック形状を実現するためには、成型された榭脂層の厚みがおよそ 100 m— 500 mとなるような厚膜を形成する必要がある。また、榭脂層 42が導電性を有するために導電性フィラーを多量に含む必要がある。

厚膜の必要性から、ある程度粘度の高、導電性スラリーを用いなければならな、。したがって、要求される電気特性および構造特性を実現するためには、導電性スラリ一の組成が重要となる。

ステップ S21の基板処理工程では、基板としてステンレス鋼板などの金属薄板 40を用いる場合に、榭脂層 42との導電性を確保するために、金属薄板 40の表面をエツチングなどによって不動態膜を除去し、接着層 43を形成する。詳細には、所定の外形および厚み方向のガス経路を得るために、型抜き加工を行い、型抜き加工が施された金属薄板の表面に、トリアジンチオール類に代表される導電性カップリング剤によるコーティング、ポリア-リン類に代表される導電性ポリマーによるドーピング処理されたコーティングを行う。ステップ S22のスラリー調製工程では、後工程の塗布工程で用いる導電性スラリーを調製する。

低コスト生産を実現するためには、原材料のみならず、加工工程が量産性に富むものであることが望ましい。本発明では、多量の導電性フィラーを用いるため、バインダと導電性フィラーと添加剤などとを混合しただけでは、高粘度、高稠度となり金属薄板表面に層を形成することが困難である。したがって、バインダ、導電性フィラーおよび添加剤などを溶媒と混合することで粘度を低下させ、容易に金属薄板表面に塗布することが可能となる。さらに、溶媒を用いることでバインダとしてより高分子量のものを使用することが可能となり、榭脂層 42の特性を向上させることができる。したがって、導電性スラリーとしては、液状で反応性を有するバインダ、多量の導電性フィラー、硬化を促進するための重合触媒および他の添加剤を溶媒に混合して調整することが望ましい。

調製する導電性スラリーとしては、用いる溶媒によって 2種類に分類される。 1つは有機溶剤を溶媒として用いる有機溶剤型スラリーであり、もう 1つは水を溶媒として用いる水性型スラリーである。さらに、有機溶剤型スラリーおよび水性型スラリーはそれぞれ 2種類に分類される。有機溶剤型スラリーは、溶解溶剤型スラリーおよび非水性分散型 (NAD型)スラリーに分類され、水性型スラリーは、ェマルジヨン型スラリーおよび水溶性型スラリーに分類される。

以下では各種類のスラリーについて説明する。

'溶解溶剤型スラリー

溶解溶剤型スラリーは、有機溶剤として、ベンゼン、トルエンおよびキシレンなどの芳香族系溶解溶剤、アセトンなどのケトン系溶解溶剤、酢酸ェチルエステル、酢酸ブチルエステルなどのエステル系溶解溶剤のうち 1種類または 2種類以上を混合して用いることができる。ノインダ、導電性フィラー、重合触媒および添加剤と有機溶剤を混合して導電性スラリーを調整する。

•非水性分散型スラリー

非水性分散型スラリーは、上記の溶解溶剤の代わりに、ミネラルターペン (脂肪族炭化水素系溶剤)を使用してバインダなどを分散させる。溶解溶剤を用いる場合に比ベて低公害性の導電性スラリーが実現できる。

.ェマルジヨン型スラリー

ェマルジヨン型スラリーは、水に溶解しないバインダを用いる場合に調整する。水に界面活性剤などの助剤 (乳化剤）を添加し、水に溶解しないバインダなどを乳化分散させて安定した導電性スラリーを実現する。さらに、共溶剤 (必ずしも揮発性とは限らない）としてメチルアルコール、エチルアルコール、カルビトールなどを添カ卩してもよい

'水溶性型スラリー

水溶性型スラリーは、水に溶解する変性バインダを用いる場合に調整する。変性バインダなどを水に溶解させて導電性スラリーを実現する。さらに共溶剤としてエチレングリコーノレ _n—ブチノレエーテノレ、プロピレングリコールプロピルエーテル、エチレングリコール t ブチルエーテルなどを添加する。

実際の製造工程においては、用いるバインダ、導電性フィラーおよび重合触媒の種類などにより、調整するスラリーの種類を選択すればよい。

ノインダとしては、榭脂層 42が、ゴムまたは合成樹脂からなることから、これらを実現するための硬化性モノマー、硬化性オリゴマーまたは硬化性プリポリマーを用いればよい。特に、後工程の成型層硬化工程では、光硬化および熱硬化を組み合わせて硬化を行うので、光硬化性モノマー、光硬化性オリゴマーまたは光硬化性プリポリマーを用いることが好ましい。たとえば、アクリル系モノマーまたはオリゴマー、ェポキシ系モノマーまたはオリゴマーなどを用いることができる。アクリル系モノマーまたはォリゴマーとしては、エポキシアタリレート、ポリエステルアタリレートおよびイソボロニァルアタリレートなどが好ましい。

導電性フイラ一としては、金属化合物または炭素系材料を用いることができる。金属化合物としては、炭ィ匕ストロンチウム、窒化ストロンチウムおよび酸ィ匕セシウムなどが好ましい。炭素系材料としては、粉末状材料と、繊維状材料とがある。粉末状材料としては、人造黒鉛、天然黒鉛およびカーボンブラックなどが好ましぐ繊維状材料としては、炭素繊維、カーボンナノチューブおよびカーボンナノファイバーなどが好ましい光硬化反応には、アクリル系のラジカル重合反応と、エポキシ系のカチオン重合反応とがあり、特に榭脂層 42として、エポキシ榭脂とアクリル榭脂とからなる IPN構造榭脂を用いる場合は、導電性スラリーにカチオン重合開始剤およびラジカル重合開始剤を添加する。

導電性スラリーを構成する上記物質について、具体的には前述の導電性グリーンシートとなる導電性組成物に用いたものと同様のものを用いることができるので詳細を省略し、溶媒についてのみ例示する。

有機溶媒としては、トルエン、メチルェチルケトン、アセトン、エチレングリコールモノェチノレエーテノレ、ターペン、ジォキサン、シクロへキサン、ノノレマノレへキサン、ノノレマルヘプタン、メチルアルコール、エチルアルコール、ミネラルスピリットなどが挙げられる。

以上のようなバインダ、導電性フィラーおよび重合開始剤と溶媒とを高速衝撃ミル、高速インペラ一などを用いて分散、混合し、導電性スラリーを得る。詳細には、最初に赤色光下で、ノ^ンダと重合開始剤とを混合して中粘度液を作製し、これに溶媒を加えて低粘度液を調整する。最後に、高速ミルなどを用いて剪断力を十分に加えながら低粘度液に導電性フィラーを添加し、導電性スラリーを得る。

ステップ S23の塗布工程では、調製した導電性スラリーを金属薄板 40の表面に所定の厚みで塗布する。具体的な塗布方法としては、既存の方法を用いることができるが、デイツビング法、ドクターブレード法、カーテンコート法を用いることが好ましい。塗布工程における導電性スラリーの厚みとしては、 200 μ m— 500 μ m程度が好ましいデイツビング法は、被塗布部材を塗布液に浸漬させる方法で、本発明に適用すると、表面処理された金属薄板 40を導電性スラリーに浸漬させることで塗布を行う。塗布された導電性スラリーの厚みは、導電性スラリーの組成と温度、浸漬時間、引き上げ速度などを調整することで制御することができる。

ドクターブレード法は、塗布液をタンクに入れ、被塗布部材を移動させながらドクタ一ブレードと呼ばれる、わゆる堰を開けることで、連続的に被塗布部材表面に塗布する方法で、ドクターブレードの高さに応じた厚みで塗布することができる。本発明に適用すると、導電性スラリーをタンクに入れ、表面処理された金属薄板 40を移動させて塗布を行う。塗布された導電性スラリーの厚みは、導電性スラリーの組成と温度、ドクタ一ブレード高さ、金属薄板 40の移動速度などを調製することで制御することができる。

カーテンコート法は、塗布液をカーテン状に落下させ、その中に被塗布部材を通過させる方法で、本発明に適用すると、導電性スラリーをカーテン状に落下させ、その中に表面処理された金属薄板 40を通過させることで塗布を行う。塗布された導電性スラリーの厚みは、導電性スラリーの組成と温度、導電性スラリーの落下速度、金属薄板 40の通過速度などを調製することで制御することができる。

特に、工業的には表面処理された長尺の金属薄板に対してデイツビング法で塗布することが好ましい。

ステップ S24の塗布層形成工程では、塗布された導電性スラリーに含まれる溶媒を除去して塗布層を形成する。ここで、塗布層とは、導電性スラリーに含まれる溶媒が除去された状態の層、すなわちバインダ、導電性フィラー、重合開始剤などの不揮発成分力なる層である。

溶媒の除去方法としては既存の方法を用いることができるが、温風吹き付けによる乾燥法が好ましい。具体的には、所定の温度の温風を塗布された導電性スラリー表面に吹き付け、溶媒を蒸発させて乾燥する。温風の温度としては、有機溶剤型スラリ一または水性型スラリーのいずれを用いた場合であっても、含まれる溶媒に応じて選択すればよい。

ステップ S25の成型工程では、スタンパによって、塗布層に流路が設けられた成型層を形成する。成型層は、榭脂層として硬化させる前の状態の層であり、流路溝が形成され、目的とする榭脂層 42とほぼ同形状に形成される。

塗布層に対して、スタンパを圧接し、スタンパに形成された凹凸パターンを転写する。スタンパとしては、平面版であってもよいし、緩やかに湾曲したものであってもよい。また、スタンパは、塗布層の賦型のための金型であるので、金属シートなどのプレス用金型と同等もしくはそれ以下の機械的強度を有していればよい。たとえば、試作など少量生産時にはアルミ合金製のもの、大量生産時には SS鋼材 (一般構造用圧延鋼材)製のものが使用できる。

塗布層は、非粘着性である力スタンパ圧接時に表面の粘着性が増加し、離型時に塗布層表面が粗ィ匕してしまうおそれがある。したがって、スタンパの塗布層との接触部は、離型性を向上させるために非粘着化加工されていることが望ましい。非粘着ィ匕カ卩ェとしては、たとえばクロムメツキの微小クラック中にテフロン (登録商標)粒子を付着させる加工、 DLC (Diamond Like Carbon)膜を形成する加工、窒化チタン、炭化チタン、炭窒化

チタン、酸化チタン、窒化アルミニウムチタン、窒化クロムなどのセラミックス膜を形成する加工、プラズマソースイオン注入による硬質皮膜を形成する加工、放電による表面を硬質化する加工などが挙げられる。特に、塗布層に対しては、窒化クロム膜をスタンパ表面に形成することが好ま、。

ステップ S26の成型層硬化工程では、流路が設けられた成型層を、光硬化処理と熱硬化処理とを組み合わせて硬化させる。まず光硬化処理によって、成型層の表層部分を硬化させ、熱硬化処理によって成型層全体を硬化させる。

成型層は、多量の導電性フィラーを含むため、光硬化処理だけでは、照射した光が印刷インク層内の到達深度までし力硬化しない。また、熱硬化処理では、スタンパ成型された流路が熱だれによって変形してしまう。したがって、予め光照射によって、成型層の表層部分を硬化させ、加熱によって層全体を硬化させるのが効果的である光硬化では、照射光として紫外線を使用すると、波長が短いために硬化させるためのエネルギは大きいが、到達深度が浅ぐ本発明のような厚膜の硬化には適さない。したがって、可視光から近赤外光程度の波長を有する光を照射するのが望ましい。また、ラジカル重合反応とカチオン重合反応とを組み合わせ、簡単な操作で短時間に硬化させることが望ましい。

基板処理工程、塗布工程、塗布層形成工程、成型工程および成型層硬化工程では、金属薄板はロール状で供給してもよいし、予めセパレータの外寸大に切断されたピース状で供給してもよい。

ステップ S27のシール部形成工程では、プレス加工によって、シール部 14に相当する領域にシール突部を形成する。図 5に示したように、 PEFC組み立て時にばね力によってシール突部が高分子膜 20に圧接するようにシール突部の形状を決定し、プレス加工によって決定した形状のシール突部を形成する。金属薄板がロール状で供給される場合は、シール部形成工程において、 1回のプレスでシール突部を形成するとともに、セパレータの外寸大に打ち抜いてセパレータ 1を得る。また、シール突部の形成と、外寸打ち抜きとを連続する 2回のプレスで行ってもよい。

以上のように、セパレータ 1では、分離部 13にガス流路を設けるための榭脂層 42は、導電性スラリーを塗布、乾燥したのち、スタンパ成型によって流路を形成することで、従来のプレス加工に比べ、寸法精度が高ぐ反りおよび歪みも生じない。したがって、セパレータ 1の生産性を向上し、高い歩留まりを実現することができる。さらに、形成する流路パターンの設計自由度が大きく向上する。たとえばプレス加工の場合、バターンが表裏一体で形成されるとともに直線形状のパターンが多くなるためパターン設計が制限されてしまうが、スタンパ成型によればセパレータ 1のそれぞれの面に全く異なるパターンを形成することが可能であり、曲線形状および孔形状のパターン形成も可能となる。また、シール部 14は、プレス加工によって形成され、簡単な加工で高 Vヽシール性を実現することができる。

図 23は、他の形状のセパレータ 1を含む単位電池 101の水平断面図である。図に示すように、単位電池 101の一方のセパレータ 1において、シール突部が、高分子膜 20と面接触するように、シール突部の断面を台形形状としてもよい。また、図 24に示すように、単位電池 101の両方のセパレータ 1において、シール突部が、高分子膜 2 0と面接触するように、シール突部の断面を台形形状としてもよい。

なお、上記の説明では、セパレータ 1の芯材として金属薄板を用いているが、高導電性炭素繊維強化榭脂 (CFRP)など高導電性かつ高強度の榭脂を用いてもよ!ヽ。塗布した導電性スラリーに、スタンパを用いた成型によって流路溝を設ける製造法の実施例として、下記の実施例 7— 9に示す条件でセパレータ 1を作製した。

スタンパとしては、アルミ合金製で、離型性を向上させるために表面に窒化クロム膜を形成したものを実施例 7— 9で共用した。

下記の実施例に示す条件でセパレータ 1を作製した。

また、導電性スラリーを塗布する被覆基板も各実施例で共用し、次のような手順で作製した。 SUS304 (たて 10cm、よこ 10cm、厚さ 0. 2mm)からなる金属薄板表面の不動態層をサンドブラストによって除去し、直ちにトリアジンチオール溶液に浸漬して接着層を形成した。次に、ァリル系付加重合型ポリイソブチレン 100重量部と、導電性カーボングラファイトを 400部とを混合したものを、表面処理した金属薄板表面に厚さ 50 mで塗布し、 130°Cで 2時間硬化させて被覆層を形成した。

(実施例 7)

実施例 7では、榭脂層 42をアクリル Zエポキシの IPN構造樹脂で形成した。

•導電性スラリー組成

バインダ：アタリレートオリゴマー（へキサンジオールジアタリレート、 UCBケミカル社製、品名 HDDA) 70重量部、エポキシオリゴマー（エポキシ化大豆油、 CP HALL 社製、品名パラプレックス G— 62) 30重量部

溶媒：トルエン 6重量部、メチルェチルケトン 4重量

なお、溶媒の含有量は、バインダ、導電性フィラーおよび重合触媒を混合したものを 100重量部としたときの含有量である。

•硬化条件

出力 600mWZcm²でメタルノヽライドランプを用、て光照射した。

一次照射： 10秒間照射

二次照射： 100°Cに保持して 10分間照射

(実施例 8)

実施例 8では、榭脂層 42をビニルエステル (エポキシアタリレート）で形成した。 •導電性スラリー組成

重合触媒:色素 'ボレート 2光子型 (ΡΠ型)光重合開始剤 α -ジケトン 3重量部、三級ァミン 0. 5重量部

溶媒：トルエン 4部、メチルェチルケトン 4部、ノルマルへキサン 3部

•硬化条件

出力 500mWZcm²でキセノンランプを用いて光照射した。

一次照射 : 20秒間照射

二次照射： 100°Cに保持して 7分間照射

(実施例 9)

実施例 9では、榭脂層 42をアクリル Zエポキシの IPN構造樹脂で形成した。

•導電性スラリー組成

ノインダ:アタリレートオリゴマー（ビスフエノール Aジアタリレート、昭和高分子製、品名リポキシ SP1507) 50重量部、エポキシオリゴマー（ビス環状脂肪族ジエポキシ、チバ社製、品名ァラルダイト GY-179) 50重量部導電性フィラー：球状黒鉛 (日本黒鉛工業製) 300重量部、導電性カーボンブラック (東海カーボン製、品名 # 5500) 150重量部、鱗状黒鉛（中越黒鉛工業所製、品名 BFシリーズ） 300重量部

重合触媒:ビスァシルフォスフィンォキシド (チバ社製、品名 Irgacure819) l. 3重重量部、トリアリルサルフォ -ゥム 6フッ化リン (ダウケミカル社製、品名 Cyracure UVI-6990) 1. 5重量部

溶媒：トルエン 6重量部、メチルェチルケトン 4重量

•硬化条件

出力 800mWZcm²でメタルノ、ライドランプを用ヽて光照射した。

一次照射: 7秒間照射

二次照射： 100°Cに保持して 10分間照射

各実施例の機械特性および電気特性を表 3に示す。

[表 3]

(特性評価方法）

固有体積抵抗値: 4探針法 CFIS K7194)準拠

接触抵抗値：電気抵抗計 (オームメータ）

硬度：微小硬度計による測定値を [ショァ D]に換算

図 25は、実施例 7によって得られたセパレータ 1の概略断面図である。触媒電極と接する凸部の幅 a= 2. Omm、流体流路となる凹部の幅 b = 2. Omm、凸部の厚み c =0. 45mm,凹部の厚み =0. 1mmであった。また、流路となる凹部はその断面が逆台形上となり底面と側面とのなす角度 0 = 135° であった。

実施例 7— 9によって製造したセパレータは、未硬化部もなく均質であり、スタンパ力の転写性も良好であった。また、表 3に示すように、セパレータとして十分に機能する機械特性および電気特性が得られた。

本発明は、その精神または主要な特徴力逸脱することなぐ他のいろいろな形態で実施できる。したがって、前述の実施形態はあらゆる点で単なる例示に過ぎず、本発明の範囲は特許請求の範囲に示すものであって、明細書本文には何ら拘束されない。さらに特許請求の範囲に属する変形や変更は全て本発明の範囲内のものである。

産業上の利用可能性

以上のように本発明によれば、平板状の金属板を芯材とすることで、ゴムのみからなるセパレータに比べ、そりおよび変形量が少なぐ信頼性に優れたセパレータを提供することができる。芯材である金属板は、榭脂層で被覆されているので、水素ガスおよび酸素ガスならびに冷却水による腐食などの表面変化を防止することができる。さら〖こ、電解質組立体との接触抵抗を低下させるとともに、電流経路全体の抵抗を大幅に低下させることができるので、電力の回収率を向上することができる。

また本発明によれば、セパレータと電解質組立体との接触抵抗を低下させることができる。

また本発明によれば、少なくとも榭脂層が電解質組立体と接触する領域に、高導電層を形成するので、より効果的にセパレータと電解質組立体との接触抵抗を低下させることができる。

また本発明によれば、従来必要であった、 Oリング、ガスケットなどのシール部材を必要とせず、燃料電池の部材点数を削減することができる。

また本発明によれば、分離部とシール部とがー体形成されるので、燃料電池の製造工程を短縮することができる。

また本発明によれば、被覆層によって金属板の表面を被覆することで、水素ガスおよび酸素ガスならびに冷却水による腐食などの表面変化を防止することができる。流路が設けられた榭脂層を印刷によって形成することで、従来のプレス加工に比べ、寸法精度が高ぐ反りおよび歪みも生じない。したがって、セパレータの生産性を向上し、高い歩留まりを実現することができる。さらに、形成する流路パターンの設計自由度が大きく向上する。

また本発明によれば、金属表面に拡散したトリアジンチオール類、ポリア-リン類は、導電性を示すので、榭脂層との導電性を確保し、発生した直流電力を直流電流として取り出すことができる。

また本発明によれば、導電性を有するゴムまたは合成樹脂によって金属板の表面を被覆することで、表面変化を防止するとともに金属板と榭脂層との導電性を確保することができる。また榭脂層は、ゴムまたは合成樹脂を形成するための硬化性モノマ一または硬化性オリゴマー力なるビヒクルと、金属化合物または炭素系材料力なる導電性フィラーとを含む導電性インクを用いて印刷することで実現できる。

また本発明によれば、熱硬化処理、光硬化処理または熱硬化処理と光硬化処理との糸且み合わせの、ずれかを行うことで、榭脂層として形成するゴムまたは合成樹脂に適した硬化処理を行うことができる。

また本発明によれば、流路が設けられた榭脂層をスタンパ成型によって形成することで、従来のプレスカ卩ェに比べ、寸法精度が高ぐ反りおよび歪みも生じない。したがつて、セパレータの生産性を向上し、高い歩留まりを実現することができる。さらに、形成する流路パターンの設計自由度が大きく向上する。

また本発明によれば、導電性グリーンシートは、ゴムまたは合成樹脂を形成するための硬化性モノマーまたは硬化性オリゴマー力もなるノインダと、金属化合物または炭素系材料カゝらなる導電性フィラーとを含む導電性組成物によって実現できる。また本発明によれば、導電性グリーンシートは、導電性組成物を押出し成型によつてシート化することができる。また、直接金属板表面に導電性グリーンシートを積層してもよいし、予め作製した導電性グリーンシートを金属板表面に積層してもよぐ製造条件などによって選択することができる。

また本発明によれば、被覆層によって金属板の表面を被覆することで、水素ガスおよび酸素ガスならびに冷却水による腐食などの表面変化を防止することができる。また、流路が設けられた榭脂層をスタンパ成型によって形成することで、従来のプレス加工に比べ、寸法精度が高ぐ反りおよび歪みも生じない。したがって、セパレータの生産性を向上し、高い歩留まりを実現することができる。さらに、形成する流路パターンの設計自由度が大きく向上する。

また本発明によれば、導電性スラリーは、ゴムまたは合成樹脂を形成するための硬化性モノマー、硬化性オリゴマーまたは硬化性プリポリマー力なるバインダと、金属化合物または炭素系材料からなる導電性フィラーと、溶媒とを混合することで容易に実現できる。

また本発明によれば、塗布工程では、導電性スラリーを、デイツビング法、ドクターブレード法またはカーテンコート法によって容易に実現できる。

また本発明によれば、所望の塗布層の特性 (層厚み、表面状態など)を容易に実現できる。

また本発明によれば、榭脂層の表面に高導電層を形成することで、触媒電極との接触抵抗を低下させて電力回収率を向上させることができる。

また本発明によれば、高導電層形成工程では、カーボン粒子の分散液を、吹きつけることでカーボンによる薄膜を形成する。これにより非常に簡単な工程で高導電層を形成することができる。

また本発明によれば、シール部は、プレスカ卩ェによって形成されるので、簡単なカロェで高、シール性を実現することができる。

Claims

請求の範囲

[1] 電解質媒体を含有した電解質層の厚み方向表面に触媒電極を設けた複数の電解質組立体間に介在されるセパレータであって、

前記分離部では、芯材である平板状の金属板表面に、榭脂層が形成され、前記榭脂層には、前記流路が設けられることを特徴とするセパレータ。

[2] 前記榭脂層表面に、前記榭脂層の導電性より高い導電性を有する高導電層を形成したことを特徴とする請求項 1記載のセパレータ。

[3] 前記高導電層は、少なくとも前記榭脂層が前記電解質組立体と接触する領域に形成したことを特徴とする請求項 2記載のセパレータ。

[4] 電解質媒体を含有した電解質層の厚み方向表面に触媒電極を設けた複数の電解質組立体間に介在されるセパレータであって、

前記高導電層には、前記流路が設けられることを特徴とするセパレータ。

[5] 外周部に設けられ、燃料ガスおよび酸化剤ガスの漏出を防ぐシール部を有し、前記シール部は、金属板表面にゴム層を形成してなり、電解質組立体の触媒電極形成面に平行に延びるシール突部であって、その頂部がばね力によって電解質組立体に圧接されるように構成されたシール突部を有することを特徴とする請求項 1一 4のいずれ力 1つに記載のセパレータ。

[6] 前記分離部と前記シール部とはプレス加工によって一体形成されることを特徴とする請求項 5記載のセパレータ。

[7] 電解質媒体を含有した電解質層の厚み方向表面に触媒電極を設けた複数の電解質組立体間に介在され、燃料ガスおよび酸化剤ガスの流路を分離する分離部を有するセパレータの製造方法であって、

被覆層で被覆された平板状の金属板表面のうち前記分離部に相当する領域には、導電性インクを印刷することによって、前記流路が設けられた榭脂層を形成することを特徴とするセパレータの製造方法。

[8] 電解質媒体を含有した電解質層の厚み方向表面に触媒電極を設けた複数の電解質組立体間に介在され、燃料ガスおよび酸化剤ガスの流路を分離する分離部を有するセパレータの製造方法であって、

印刷インク層を硬化して榭脂層を形成する榭脂層硬化工程とを含むことを特徴とするセパレータの製造方法。

[9] 前記基板処理工程では、接着層を介して被覆層を金属板表面上に形成することを特徴とする請求項 8記載のセパレータの製造方法。

[10] 前記接着層は、トリアジンチオールまたはポリア-リンを金属板表面に拡散させることで形成することを特徴とする請求項 9記載のセパレータの製造方法。

[11] 前記被覆層は、導電性を有するゴムまたは合成樹脂からなり、

導電性インクは、ゴムまたは合成樹脂を形成するための硬化性モノマーまたは硬化性オリゴマー力なるビヒクルと、

金属化合物または炭素系材料からなる導電性フィラーとを含むことを特徴とする請求項 8— 10のいずれ力 1つに記載のセパレータの製造方法。

[12] 前記榭脂層印刷工程では、ステンシル印刷、スクリーン印刷または凹版印刷の!/、ずれかの印刷方式で印刷することを特徴とする請求項 8— 11のいずれか 1つに記載のセパレータの製造方法。

[13] 前記榭脂層硬化工程では、加熱による熱硬化処理、光照射による光硬化処理または熱硬化処理と光硬化処理との組み合わせのいずれかを行うことを特徴とする請求項 8— 12の!、ずれ力 1つに記載のセパレータの製造方法。

[14] 電解質媒体を含有した電解質層の厚み方向表面に触媒電極を設けた複数の電解質組立体間に介在され、燃料ガスおよび酸化剤ガスの流路を分離する分離部を有するセパレータの製造方法であって、

平板状の金属板表面のうち前記分離部に相当する領域には、スタンパによって導電性グリーンシートに前記流路が設けられた榭脂層を成型することを特徴とするセパレータの製造方法。

[15] 電解質媒体を含有した電解質層の厚み方向表面に触媒電極を設けた複数の電解質組立体間に介在され、燃料ガスおよび酸化剤ガスの流路を分離する分離部を有するセパレータの製造方法であって、

前記成型層を硬化して榭脂層を形成する成型層硬化工程とを含むことを特徴とするセパレータの製造方法。

[16] 前記導電性グリーンシートは、ゴムまたは合成樹脂を形成するための硬化性モノマ一、硬化性オリゴマーまたは硬化性プリポリマー力なるバインダと、金属化合物または炭素系材料からなる導電性フィラーとを含むことを特徴とする請求項 15記載のセパレータの製造方法。

[17] 前記積層工程は、押し出し成型により、直接金属板表面に導電性グリーンシートを積層することを特徴とする請求項 15または 16記載のセパレータの製造方法。

[18] 前記積層工程は、予め押し出し成型により導電性グリーンシートを作製し、作製された導電性グリーンシートを金属板表面に積層することを特徴とする請求項 15または 16記載のセパレータの製造方法。

[19] 前記積層工程より前に、金属板表面に、導電性グリーンシートとの密着性を増加させるための処理を行う基板処理工程を含むことを特徴とする請求項 15— 18のいずれカ 1つに記載のセパレータの製造方法。

[20] 前記基板処理工程では、トリアジンチオールまたはポリア二リンを金属板表面に拡散させることを特徴とする請求項 19記載のセパレータの製造方法。

[21] 電解質媒体を含有した電解質層の厚み方向表面に触媒電極を設けた複数の電解質組立体間に介在され、燃料ガスおよび酸化剤ガスの流路を分離する分離部を有するセパレータの製造方法であって、

[22] 電解質媒体を含有した電解質層の厚み方向表面に触媒電極を設けた複数の電解質組立体間に介在され、燃料ガスおよび酸化剤ガスの流路を分離する分離部を有するセパレータの製造方法であって、

金属板表面に導電性スラリーを塗布する塗布工程と、

スタンパによって塗布層に前記流路を設けた成型層を形成する成型工程と、前記成型層を硬化して榭脂層を形成する成型層硬化工程とを含むことを特徴とするセパレータの製造方法。

[23] 導電性スラリーは、ゴムまたは合成樹脂を形成するための硬化性モノマー、硬化性オリゴマーまたは硬化性プリポリマーからなるバインダと、金属化合物または炭素系材料力もなる導電性フィラーと、溶媒とを混合して得られることを特徴とする請求項 22 記載のセパレータの製造方法。

[24] 前記塗布工程は、導電性スラリーを、デイツビング法、ドクターブレード法またはカーテンコート法によって塗布することを特徴とする請求項 22または 23記載のセパレータの製造方法。

[25] 前記塗布層形成工程は、塗布された導電性スラリーに温風を吹き付けて乾燥させることで溶媒を除去することを特徴とする請求項 22— 24のいずれか 1つに記載のセパレータの製造方法。

[26] 前記塗布工程より前に、金属板表面に、塗布層との密着性を増カロさせるための処理を行う基板処理工程を含むことを特徴とする請求項 22— 25のいずれか 1つに記載のセパレータの製造方法。

[27] 基板処理工程では、トリアジンチオールまたはポリア-リンを金属板表面に拡散させることを特徴とする請求項 26記載のセパレータの製造方法。

[28] 電解質媒体を含有した電解質層の厚み方向表面に触媒電極を設けた複数の電解質組立体間に介在され、燃料ガスおよび酸化剤ガスの流路を分離する分離部を有するセパレータの製造方法であって、

前記被覆層表面に導電性スラリーを塗布する塗布工程と、

[29] 前記榭脂層表面に、榭脂層の導電性より高い導電性を有する高導電層を形成する高導電層形成工程を有することを特徴とする請求項 8— 13, 15— 21, 23— 28のいずれ力 1つに記載のセパレータの製造方法。

[30] 前記高導電層形成工程では、少なくとも榭脂層が電解質組立体と接触する領域に高導電層を形成することを特徴とする請求項 29記載のセパレータの製造方法。

[31] 前記高導電層形成工程では、カーボン粒子の分散液を、吹きつけることでカーボンによる薄膜を形成することを特徴とする請求項 29または 30記載のセパレータの製造方法

[32] セパレータは、外周部に設けられ、燃料ガスおよび酸化剤ガスの漏出を防ぐシール部を有し、

前記シール部に相当する領域には、プレス加工によって、前記電解質組立体から露出した電解質層に平行に延びるシール突部であって、その頂部がばね力によって前記電解質層に圧接されるように構成されたシール突部を形成することを特徴とする請求項 7— 31のいずれか 1つに記載のセパレータの製造方法。