WO2008041560A1

WO2008041560A1 - ProcÉDÉ de PRODUction d'un SÉPARATEUR POUR pile À combustible, SÉPARATEUR POUR pile À combustible ET pile A combustible

Info

Publication number: WO2008041560A1
Application number: PCT/JP2007/068570
Authority: WO
Inventors: Toshiki Sato; Jun Suzuki; Takashi Yashiki; Masahito Fukuda
Original assignee: Kabushiki Kaisha Kobe Seiko Sho; Fukuda, Yasuko
Priority date: 2006-09-29
Filing date: 2007-09-25
Publication date: 2008-04-10
Also published as: EP2068389A4; CN101517799A; EP2068389A1; JP4551429B2; KR20090052886A; TW200836395A; CN101517799B; EP2068389B1; KR101086535B1; US20100151358A1; JP2008210773A; EP2068389B8

Description

明細書

燃料電池用セパレータの製造方法、燃料電池用セパレータおよび燃料電池

技術分野

[0001] 本発明は、例えば、携帯電話やパソコンなどの携帯機器、家庭用燃料電池、燃料電池自動車などに用いられる固体高分子型燃料電池用の Tほたは Ti合金製の燃料電池用セパレータの製造方法、燃料電池用セパレータおよび燃料電池に関する。背景技術

[0002] 近年、燃料電池は、地球環境問題やエネルギ問題を解決するエネルギ源として期待されている。

特に、固体高分子型燃料電池は、低い温度で動作可能であることや小型化 ·軽量化が可能であることから、家庭用コジェネレーションシステムや携帯機器用の電源、燃料電池自動車への適用が検討されて!/、る。

[0003] ここで、一般的な固体高分子型燃料電池は、電解質である固体高分子膜の両側にアノードおよび力ソードの役割を果たす触媒層、その外側にガス拡散層があり、さらにその外側に燃料ガス流路が形成されたセパレータが設けられた構造となっている。

[0004] このセパレータは、ガスの流路の役割だけでなぐ電流を取り出す役割も果たすため、導電性が高いことが要求される。従来は、カーボン製のセパレータが用いられていたが、強度の関係から、厚さ寸法を大きくしなければならないため、小型 ·軽量化を図る観点から好ましレ、とは言レ、がたレ、状況であった。

[0005] セパレータは、小型'軽量化を図るため、薄肉化が可能な金属で形成されることが検討されている。しかし、燃料電池（固体高分子型燃料電池）の内部は酸性雰囲気であるため、金属にとっては腐食されやすい環境下であるといえる。そのため、燃料電池に用いられる金属製のセパレータには、耐食性と導電性が良好である必要があ

[0006] また、ステンレス鋼や Tiなどの金属は、表面に不動態皮膜を形成することによって良好な耐食性を得ているが、この不動態皮膜がガス拡散層との接触抵抗を高くするため、導電性を阻害し、燃料電池の発電効率を劣化させることが知られている。

[0007] 一方、鉄などの不動態皮膜を形成しない金属は、導電性が良好であるものの、腐食して溶出しやすぐ溶出したイオンが触媒特性を劣化させたり、固体高分子膜のィオン伝導性を低下させたりするため、結果的に燃料電池の発電特性を劣化させることが知られている。

[0008] このため、金属製のセパレータの表面に金をめつきしたもの（例えば、特許文献 1参照）や、ステンレス鋼や Tiのセパレータの表面に貴金属または貴金属の合金をイオン蒸着やめつきにより付着させたもの (例えば、特許文献 2参照）、耐食性金属材料のセパレータの表面に貴金属層を形成したもの（例えば、特許文献 3参照）が提案されている。

これらの発明は、表面に不動態皮膜を形成せず、かつ耐食性が高い貴金属を金属表面に形成することにより、高耐食性と低い接触抵抗を維持しょうとするものである。特許文献 1 :特開平 10— 228914号公報

特許文献 2：特開 2001— 6713号公報

特許文献 3：特開 2004— 158437号公報

発明の開示

[0009] しかしながら、特開平 10— 228914号公報に記載された発明は、表面の不動態皮膜を除去しないと金の密着性が悪くなるだけでなぐこの不動態皮膜によって接触抵抗が高くなつてしまう（すなわち、導電性が低くなる）。そのため、表面活性化工程を行うことで不動態皮膜を除去しているが、めっき工程の前に行う洗浄工程で不動態皮膜が形成されるため、十分な密着性を得ることができないという欠点や接触抵抗を低くすることができな!/、と!/、う欠点がある。

[0010] また、特開 2001— 6713号公報に記載された発明は、ステンレス鋼や Tiの表面を機械的に研磨しながら貴金属である Ptを腐食反応により析出させる処理を行っている。力、かる処理を行うと、不動態皮膜が除去された部分に Ptが析出するため接触抵抗は低下する（すなわち、導電性が高くなる）ものの、ピンホール (基板が部分的に表面に表れた箇所をいう）が形成されるなど、緻密な貴金属層が形成されないために、燃料電池のような酸性雰囲気での使用によって当該ピンホール力ステンレス鋼や T iが溶出し、燃料電池の発電特性が劣化するという欠点がある。また、貴金属をめつきしたガラスビーズでブラスト処理する方法も提示されている力 S、セパレータは高い寸法精度が要求されるため、ブラスト処理によって発生し得る変形で使用することが困難になるという欠点がある。

[0011] 特開 2004— 158437号公報に記載された発明も、貴金属層をめつきで形成しているので、不動態皮膜上に貴金属層が形成されていると考えられる。そのため、十分な密着性を得ることができな!/、と!/、う欠点や接触抵抗を低くすることができな!/、と!/、う欠点、かある。

[0012] 本発明の課題は、耐食性に優れ、貴金属層の密着性が高ぐかつ接触抵抗が低く、さらに生産性に優れた Tほたは Ti合金製の燃料電池用のセパレータを製造することができる燃料電池用セパレータの製造方法を提供すること、これによつて製造された燃料電池用セパレータ、および当該燃料電池用セパレータを用いた燃料電池を提供することにある。

[0013] すなわち、本発明は以下の（1)〜（； 17)に関する。

(1) Tほたは Ti合金製の燃料電池用セパレータとしての基板の表面に、 Ru, Rh, Pd, Os, Ir, Ptおよび Auから選択される少なくとも 1種以上の貴金属を含んでなる 2 nm以上の厚さの貴金属層を PVD法によって形成する貴金属層形成工程と、前記貴金属層形成工程で前記貴金属層が形成された基板を、所定の熱処理温度および所定の酸素分圧下で熱処理する熱処理工程と、

を含む燃料電池用セパレータの製造方法。

(2) 前記貴金属層形成工程の前に、前記基板の表面の少なくとも一部にガスを流通させるガス流路を形成するための凹部を形成する凹部形成工程を含み、

前記貴金属層形成工程では、前記凹部を形成した前記基板の表面に前記貴金属層を形成することを特徴とする（1)に記載の燃料電池用セパレータの製造方法。

(3) 前記貴金属層形成工程は、前記基板を 300〜800°Cに加熱して前記貴金属層を形成することを特徴とする（1)または（2)に記載の燃料電池用セパレータの製造方法。

(4) 前記熱処理工程における所定の熱処理温度が 300〜800°Cであることを特徴とする（1)から（3)のいずれ力、 1つに記載の燃料電池用セパレータの製造方法。

(5) 前記熱処理工程における熱処理が、熱処理温度を T (°C)、熱処理時間を t (分 )とすると、 300≤丁≤800で、

(420-T) /40≤t≤EXP [ (806. 4 T) /109. 2〕かつ t≥0. 5であることを特徴とする（4)に記載の燃料電池用セパレータの製造方法。

(6) 前記貴金属が Ru, Rh, Pd, Os,および Irから選択される少なくとも 1種以上である場合は、

前記熱処理工程における所定の酸素分圧を 1. 33Pa以下とすることを特徴とする（ 1)から（5)のいずれ力、 1つに記載の燃料電池用セパレータの製造方法。

(7) 前記貴金属が Ptおよび Auから選択される少なくとも 1種以上である場合は、前記熱処理工程における所定の酸素分圧を大気圧における酸素分圧以下とすることを特徴とする（1)から（5)のいずれ力、 1つに記載の燃料電池用セパレータの製造方法。

(8) Tほたは Ti合金製の燃料電池用セパレータとしての基板の表面に、 Ru, Rh, Pd, Os, Ir, Ptおよび Auから選択される少なくとも 1種以上の貴金属を含んでなる 2 nm以上の厚さの貴金属層を PVD法によって形成し、当該貴金属層を、所定の熱処理温度および所定の酸素分圧下で熱処理して得られる燃料電池用セパレータ。

(9) 前記基板が、その表面の少なくとも一部にガスを流通させるガス流路を形成するための凹部が形成されたもので、前記凹部を形成した前記基板の表面に前記貴金属層を形成したことを特徴とする（8)に記載の燃料電池用セパレータ。

(10) 前記基板を 300〜800°Cに加熱して前記貴金属層を形成したことを特徴とする（8)または（9)に記載の燃料電池用セパレータ。

(11) 前記所定の熱処理温度が 300〜800°Cであることを特徴とする（8)から（10) のいずれか 1つに記載の燃料電池用セパレータ。

(12) 前記貴金属層に施される熱処理が、熱処理温度を T (°C)、熱処理時間を t ( 分）とすると、 300≤丁≤800で、

(420-T) /40≤t≤EXP [ (806. 4 T) /109. 2〕かつ t≥0. 5であることを特徴とする（ 11 )に記載の燃料電池用セパレータ。 (13) 前記貴金属が Ru, Rh, Pd, Os,および Irから選択される少なくとも 1種以上であり、

前記所定の酸素分圧が 1. 33Pa以下で前記熱処理を行うことを特徴とする（8)から (12)のいずれ力、 1つに記載の燃料電池用セパレータ。

(14) 前記貴金属が Ptおよび Auから選択される少なくとも 1種以上であり、前記所定の酸素分圧を大気圧における酸素分圧以下で前記熱処理を行うことを特徴とする（8)から（12)のいずれ力、 1つに記載の燃料電池用セパレータ。

(15) 1または Ti合金製の基板の表面に、 Ru, Rh, Pd, Os, Ir, Ptおよび Auから選択される少なくとも 1種以上の貴金属を含んでなる 2nm以上の厚さの貴金属層が形成され、前記貴金属層と前記基板の間、および前記基板が表面に露出した部分、の少なくとも一方に、ルチル型結晶およびブルッカイト型結晶の少なくとも一方を含有する酸化チタン層が形成されていることを特徴とする燃料電池用セパレータ。

(16) 前記基板が、その表面の少なくとも一部にガスを流通させるガス流路を形成するための凹部が形成されたもので、前記凹部を形成した前記基板の表面に前記貴金属層を形成したことを特徴とする（15)に記載の燃料電池用セパレータ。

(17) (8)から（16)のいずれ力、 1つに記載の燃料電池用セパレータを含む燃料電池。

前記した課題を解決するため、本発明に係る燃料電池用セパレータの製造方法は、貴金属層形成工程と、熱処理工程と、を含むことを特徴としている。

このように、本発明の燃料電池用セパレータの製造方法においては、貴金属層形成工程によって、 Tほたは Ti合金製の燃料電池用セパレータとしての基板の表面に、 Ru, Rh, Pd, Os, Ir, Ptおよび Au力、ら選択される少なくとも 1種以上の貴金属を含んでなる 2nm以上の厚さの貴金属層を PVD法によって形成する。そして、熱処理ェ程によって、力、かる貴金属層を形成した基板を所定の条件で熱処理することで、貴金属層の元素と基板の Tiとを相互に拡散させた拡散層および/または不動態皮膜を結晶化させることによって貴金属層との密着性や導電性を高めた不動態皮膜を形成したりすること力 Sできる。貴金属層との密着性は、貴金属の結晶格子と結晶化した不動態皮膜との整合性を高めることで得られる。したがって、本発明の燃料電池用セパレータの製造方法によれば、複雑な工程を行うことなぐ PVD法による貴金属層形成工程後に熱処理工程を行うだけで耐食性に優れ、貴金属層の密着性が高ぐかつ接触抵抗の低い燃料電池用セパレータを容易に生産性良く製造することができる。

[0015] 本発明に係る燃料電池用セパレータの製造方法は、前記貴金属層形成工程の前に、前記基板の表面の少なくとも一部にガスを流通させるガス流路を形成するための凹部を形成する凹部形成工程を含み、前記貴金属層形成工程では、前記凹部を形成した前記基板の表面に前記貴金属層を形成してもよい。

このように、本発明の燃料電池用セパレータの製造方法は、凹部形成工程を含むことによって、燃料電池において、 2枚の燃料電池用セパレータの間に配置された固体高分子膜へのガス供給を効率よく行うことができる。

[0016] 本発明に係る燃料電池用セパレータの製造方法によれば、前記貴金属層形成ェ程において、前記基板を 300〜800°Cに加熱して前記貴金属層を形成してもよい。

PVD法による貴金属層の形成は、概ね 800°C以下で行うことができる力本発明の燃料電池用セパレータの製造方法における貴金属層形成工程では、基板を前記した温度範囲で加熱して貴金属層を形成することにより、次工程である熱処理工程をそのまま、つまり、同一の装置でもって同一の温度で行うこともできる。

[0017] 本発明に係る燃料電池用セパレータの製造方法にお!/、ては、前記熱処理工程における所定の熱処理温度が 300〜800°Cであるのが好ましい。

このように、本発明の燃料電池用セパレータの製造方法によれば、熱処理温度を特定の範囲に制限して熱処理工程を行うことによって、不動態皮膜の導電性を高めたり、貴金属層と基板の間の不動態皮膜を除去したり、ピンホールに露出している基板の Tiを酸化させて酸化チタンを生成したりすることができる。また、貴金属の元素と Tiを相互かつ適度に拡散させることができる。

[0018] 本発明に係る燃料電池用セパレータの製造方法にお!/、ては、前記熱処理工程における熱処理が、熱処理温度を T (°C)、熱処理時間を t (分）とすると、 300≤T≤80 0で、 (420-T) /40≤t≤EXP [ (806. 4 T) /109. 2〕力、つ t≥0. 5であるのカ好ましい。このように、本発明の燃料電池用セパレータの製造方法によれば、熱処理時間を特定の範囲に制限して熱処理工程を行うことによって、不動態皮膜の導電性を高めたり、貴金属層と基板の間の不動態皮膜を除去したり、ピンホールに露出している基板の Tiを酸化させて酸化チタンを生成したりすることができる。また、貴金属の元素と Tiを相互かつ適度に拡散させることができる。

[0019] 本発明に係る燃料電池用セパレータの製造方法にお!/、ては、前記貴金属が Ru, Rh, Pd, Os,および Irから選択される少なくとも 1種以上である場合は、前記所定の酸素分圧を 1. 33Pa (l X 10— ²Torr)以下とするのが好ましぐ前記貴金属が Ptおよび Auから選択される少なくとも 1種以上である場合は、前記所定の酸素分圧を大気圧における酸素分圧以下とするのが好ましい。

このように、本発明の燃料電池用セパレータの製造方法によれば、用いる貴金属の種類に応じて熱処理工程における酸素分圧の上限を適宜に変更することによって、より容易かつ適切に不動態皮膜の導電性を高めたり、貴金属層と基板の間の不動態皮膜を除去したりし、基板上に貴金属層を形成することができる。

[0020] また、前記した課題を解決するため、本発明に係る燃料電池用セパレータは、 Tほたは Ti合金製の燃料電池用セパレータとしての基板の表面に、 Ru, Rh, Pd, Os, Ir , Ptおよび Auから選択される少なくとも 1種以上の貴金属を含んでなる 2nm以上の厚さの貴金属層を PVD法によって形成し、当該貴金属層を、所定の熱処理温度および所定の酸素分圧下で熱処理して得られたことを特徴としている。

このように、本発明の燃料電池用セパレータは、 PVD法によって、貴金属層を比較的低温で基板上に形成しており、さらに熱処理することによって、かかる貴金属層の元素と基板の Tiとが相互に拡散した拡散層を形成することができる。また、貴金属層と基板の間にある不動態皮膜の導電性を高めたり、不動態皮膜を除去したりすることもできる。

[0021] 本発明に係る燃料電池用セパレータは、前記基板が、その表面の少なくとも一部にガスを流通させるガス流路を形成するための凹部が形成されたもので、前記凹部を形成した前記基板の表面に前記貴金属層を形成したものでもよい。

このように、本発明の燃料電池用セパレータは、基板の表面の少なくとも一部に凹部が形成されていることによって、燃料電池において、 2枚の燃料電池用セパレータの間に配置された固体高分子膜へのガス供給を効率よく行うことができる。

[0022] 本発明に係る燃料電池用セパレータにおいては、前記基板を 300〜800°Cに加熱して前記貴金属層を形成してもよ!/、。

このように、本発明の燃料電池用セパレータは、基板を特定の温度範囲で加熱することによって貴金属層を形成するので、より好適に貴金属層の元素と基板の Tiとを相互に拡散させた拡散層を形成することができる。また、貴金属層と基板の間にある不動態皮膜の導電性をより高めたり、不動態皮膜をより好適に除去したりすることができる。

[0023] 本発明に係る燃料電池用セパレータにおいては、前記所定の熱処理温度が 300 〜800°Cであるのが好まし!/、。

本発明の燃料電池用セパレータは、熱処理温度を特定の範囲に制限して熱処理が行われているので、貴金属層と基板の間の不動態皮膜の導電性が高められ、若しくは不動態皮膜が除去されており、かつ、ピンホールに露出している基板の Tiを酸化させて酸化チタンを生成させることができる。また、貴金属の元素と Tiを相互かつ適度に拡散させた拡散層を形成することができる。

[0024] 本発明に係る燃料電池用セパレータにおいては、前記貴金属層に施される熱処理力熱処理温度を T (°C)、熱処理時間を t (分）とすると、 300≤T≤800T\ (420— T) /40≤t≤EXP [ (806. 4-T) /109. 2〕力、つ t≥0. 5であるのカ好ましレヽ。このように、本発明の燃料電池用セパレータは、熱処理時間を特定の範囲に制限して熱処理が行われているので、貴金属層と基板の間の不動態皮膜の導電性が高められ、若しくは不動態皮膜が除去されており、かつ、ピンホールに露出している基板の Tiを酸化させて酸化チタンを生成させることができる。また、貴金属の元素と Ti を相互かつ適度に拡散させた拡散層を形成することができる。

[0025] 本発明に係る燃料電池用セパレータにおいては、前記貴金属が Ru, Rh, Pd, Os ,および Irから選択される少なくとも 1種以上であり、前記所定の酸素分圧が 1. 33Pa (1 X 10— ²Torr)以下で前記熱処理を行うのが好ましい。

また、本発明に係る燃料電池用セパレータにおいては、前記貴金属が Ptおよび A uから選択される少なくとも 1種以上であり、前記所定の酸素分圧を大気圧における酸素分圧以下で前記熱処理を行うのが好ましい。

このように、本発明の燃料電池用セパレータは、用いる貴金属の種類に応じて熱処理の際の酸素分圧の上限を適宜に変更することによって、より容易かつ適切に不動態皮膜の導電性を高めたり、不動態皮膜を除去したり、基板上に貴金属層を形成したりすること力 Sでさる。

[0026] 本発明に係る燃料電池用セパレータは、 Tiまたは Ti合金製の燃料電池用セパレータとしての基板の表面に、 Ru, Rh, Pd, Os, Ir, Ptおよび Auから選択される少なくとも 1種以上の貴金属を含んでなる貴金属層と、前記貴金属層と前記基板の間に、導電性が高い酸化チタン層（酸化皮膜）、および前記貴金属層の元素と前記基板の Tiとが相互に拡散した拡散層のうちの少なくとも一方が形成されているのが好ましい。また、本発明に係る燃料電池用セパレータは、基板の表面の少なくとも一部にガスを流通させるガス流路を形成するための凹部が形成されたもので、前記凹部を形成した前記基板の表面に前記貴金属層を形成したものでもよい。

このように、本発明の燃料電池用セパレータは、基板の表面に特定の貴金属を含んでなる貴金属層を形成しているので接触抵抗を低くすることができ、拡散層および /または酸化チタン層を形成しているので貴金属層の密着性を高くすることができる。また、前記した拡散層および/または前記した酸化チタン層を形成したことによつて基板と貴金属層との間の電気抵抗が高くならないようにすることもできるので、接触抵抗を低くすることができる。

[0027] 本発明に係る燃料電池用セパレータは、 Tほたは Ti合金製の基板の表面に、 Ru, Rh, Pd, Os, Ir, Ptおよび Auから選択される少なくとも 1種以上の貴金属を含んでなる 2nm以上の厚さの貴金属層が形成され、前記貴金属層と前記基板の間、および前記基板が表面に露出した部分、の少なくとも一方に、ルチル型結晶およびブルッカイト型結晶の少なくとも一方を含有する酸化チタン層が形成されていることを特徴としている。また、本発明に係る燃料電池用セパレータは、基板の表面の少なくとも一部にガスを流通させるガス流路を形成するための凹部が形成されたもので、前記凹部を形成した前記基板の表面に前記貴金属層を形成したものでもよい。 [0028] 本発明に係る燃料電池用セパレータは、貴金属層と基板の間、および基板が表面に露出した部分、の少なくとも一方に、ルチル型結晶およびブルッカイト型結晶の少なくとも一方を含有する酸化チタン層が形成されているので、さらに接触抵抗を低くすること力 Sできる。つまり、導電性を向上させることができる。

[0029] そして、本発明に係る燃料電池は、前記した燃料電池用セパレータを用いるのが好ましい。本発明の燃料電池は、前記した燃料電池用セパレータを用いているので、耐食性に優れ、貴金属層の密着性が高ぐかつ接触抵抗が低ぐさらに生産性に優れている。

[0030] 本発明に係る燃料電池用セパレータの製造方法によれば、耐食性に優れ、不動態皮膜を結晶化または不動態皮膜を除去しているので貴金属層の密着性が高ぐかつ接触抵抗が低ぐさらに生産性に優れた Tiまたは Ti合金製の燃料電池用のセパレータを製造すること力できる。

また、本発明に係る燃料電池用セパレータは、耐食性に優れ、貴金属層の密着性が高ぐかつ接触抵抗が低ぐさらに生産性に優れる。

そして、本発明に係る燃料電池は、耐食性に優れ、貴金属層の密着性が高ぐ力、つ接触抵抗が低ぐさらに生産性に優れている。

図面の簡単な説明

[0031] [図 1]本発明に係る燃料電池用セパレータの製造方法の工程を説明するフローチヤートである。

[図 2] ωおよび (b)は、本発明に係る燃料電池用セパレータの断面図である。

[図 3]接触抵抗の測定方法を説明する説明図である。

[図 4]基板の表面に形成したガス流路の形状の一例を示す図である。

[図 5]本発明の燃料電池用セパレータを用いた燃料電池の一部を展開した様子を示す図である。

[図 6]熱処理時間（t)と熱処理温度 (T)の関係を示すグラフ図である。

符号の説明

[0032] S 1 凹部形成工程

S2 貴金属層形成工程 S3 熱処理工程

1 燃料電池用セパレータ

2 基板

3 貴金属層

4 拡散層

10 単セノレ

11 ガス流路

12 ガス拡散層

13 固体高分子膜

20 燃料電池

発明を実施するための最良の形態

[0033] 次に、本発明に係る燃料電池用セパレータの製造方法、燃料電池用セパレータぉよび燃料電池を実施するための最良の形態について適宜図面を参照して説明する。参照する図面において図 1は、本発明に係る燃料電池用セパレータの製造方法の工程を説明するフローチャートである。図 2の（a)および (b)は、本発明に係る燃料電池用セパレータの断面図である。図 3は、接触抵抗の測定方法を説明する説明図である。図 4は、基板の表面に形成したガス流路の形状の一例を示す図である。図 5は、本発明の燃料電池用セパレータを用いた燃料電池の一部を展開した様子を示す図である。

なお、参照する図面において、符号 S1は、凹部形成工程を示し、符号 S2は、貴金属層形成工程を示し、符号 S3は、熱処理工程を示し、符号 1は、燃料電池用セパレータを示し、符号 2は、基板を示し、符号 3は、貴金属層を示し、符号 4は、拡散層を示し、符号 10は、単セルを示し、符号 11は、ガス流路を示し、符号 12は、ガス拡散層を示し、符号 13は、固体高分子膜を示し、符号 20は、燃料電池を示す。

[0034] まず、本発明の燃料電池用セパレータの製造方法について説明する。

図 1に示すように、本発明の燃料電池用セパレータ 1の製造方法は、貴金属層形成工程 S2と、熱処理工程 S3と、を含んでなる。また、本発明の燃料電池用セパレータの製造方法は、貴金属層形成工程 S2の前に凹部形成工程 S1を含んでもよい。 [0035] 凹部形成工程 SIは、 Tほたは Ti合金製の燃料電池用セパレータとしての基板 2の表面の少なくとも一部に、水素ガスや空気などのガスを流通させるガス流路 11 (図 4、図 5参照）を形成するための凹部を形成する。ここで、基板 2の表面とは、基板 2の外側をなす面をいい、いわゆる表面、裏面、側面が含まれる。

ここで、基板 2の表面の少なくとも一部にガス流路を形成するための装置は、特に限定されるものではなぐ所定の目的を果たすことのできる従来公知の装置を適宜に用いること力 Sでさる。

なお、この形成工程 S1に先立って、基板 2の縦幅、横幅、厚さなどをあらかじめ設定した寸法や形状に形成しておくのが好ましい。

[0036] 貴金属層形成工程 S2は、 Tほたは Ti合金製の基板 2の表面（基板 2の表面全体または表面の一部）に、 Ru, Rh, Pd, Os, Ir, Ptおよび Auから選択される少なくとも 1 種以上の貴金属を含んでなる 2nm以上の厚さの貴金属層 3を PVD (物理気相堆積； Physical Vapor D印 osition)法によって形成する。本発明で用いることのできる PVD 法としては、例えば、スパッタリング法、真空蒸着法、イオンプレーティング法などがある力中でもスパッタリング法によれば貴金属層 3の厚さを制御しやすく好適である。また、貴金属層形成工程 S2は、凹部を形成した Tほたは Ti合金製の基板の表面に貴金属層 3を形成してもよい。

[0037] 基板 2としては、 JIS H 4600に規定される 1種〜 4種の純 Tiの基板や、 Ti—Al、 Ti— Ta、 Ti— 6A1— 4V、 Ti— Pdなどの Ti合金の基板を挙げることができる。しかし、本発明において用いることのできる基板 2としては、これらに限定されることはなく、他の金属元素等を含有してなる Ti合金であっても好適に用いることができる。

[0038] Ru, Rh, Pd, Os, Ir, Ptおよび Auといった貴金属（Noble metal)は、不動態皮膜を形成しないにも拘らず耐食性に優れていること、遷移金属であるので導電性に優れていること、および、これらの貴金属元素は互いに似通った性質を有していることなどが知られている。したがって、これらの中から適宜に選択された貴金属を含んでなる貴金属層 3を形成することによって、良好な耐食性と導電性を具備することができる

〇

[0039] 力、かる貴金属層形成工程 S2で形成する貴金属層 3の厚さは 2nm以上であることを要する。貴金属層 3の厚さが 2nm未満であるとピンホールが過度に多く形成されるために、後記する熱処理を行った際に Tiや Ti合金の酸化が貴金属層 3の下側にまで回りこむため、接触抵抗を低くすることができない。なお、貴金属層形成工程 S2で形成する貴金属層 3の厚さは、 3nm以上とするのがより好ましぐ 5nm以上とするのが最も好ましい。

なお、貴金属層 3の厚さの上限値は特に限定されるものではないが、貴金属層 3の形成に要する時間とコストを低く抑える観点から 500nm以下とするのが好ましい。

[0040] また、貴金属層形成工程 S2は、 PVD法によって前記した貴金属の貴金属層 3を形成する。 PVD法は、常温でも基板 2上に貴金属層 3を形成できるため基板 2に与えるダメージ (例えば、反りや強度の低下など）を少なくすることができるだけでなぐ比較的広い面積に貴金属層 3を形成することができるため生産性が向上する。

[0041] この貴金属層形成工程 S2は、基板 2を 300〜800°Cに加熱して貴金属層 3を形成してもよい。後記する熱処理工程 S3に速やかに移行できるため、燃料電池用セパレータ 1の製造を容易化することができる。

また、この貴金属層形成工程 S2を行うに当たって、あらかじめ基板 2をアセトンなどの有機溶剤を用いて超音波洗浄等の洗浄を行うこともできる。このような洗浄を行うと、基板 2表面の汚れに起因するピンホールの形成や密着性不良を低減化することができるので好適である。

[0042] 次に、熱処理工程 S3は、貴金属層形成工程 S2で貴金属層 3が形成された基板 2 を、所定の熱処理温度および所定の酸素分圧下で熱処理を行って貴金属層 3を形成するとともに、貴金属層 3と基板 2の間に、貴金属層 3の元素と基板 2の Tiとが相互に拡散した拡散層 4および導電性の高い結晶化した不動態皮膜 (酸化チタン層 5 (図 2 (b)参照））のうちの少なくとも一方を形成させ、燃料電池用セパレータ 1を製造する

〇

[0043] つまり、この熱処理工程 S3は、所定の条件で熱処理することで、一部または全部を結晶化した不動態皮膜 (酸化チタン)を形成、または貴金属層 3の元素と基板 2の Ti とを相互に拡散させて拡散層 4を形成することができる。

ここで、熱処理前の基板 2の表面に形成されている不動態皮膜は、熱処理によって一部または全部が結晶化する。この結晶化の際に、貴金属層 3直下の不動態皮膜は、酸素の供給が貴金属層 3によって遮断されるため、酸素が Ti母材中に拡散して薄くなり、かつ酸素が欠乏した酸化チタン (酸素欠乏傾斜構造を有する酸化チタン）に変化する。この結晶化した酸化チタンは、化学量論比よりも酸素が欠乏すると導電性が高くなる n型半導体となる。つまり、熱処理によって基板 2の表面に形成されている不動態皮膜の導電性を向上させることができる。このような酸化チタンの結晶構造としては、ルチル型結晶若しくはブルッカイト型結晶を挙げることができる。なお、ルチル型結晶とは、ルチル結晶と同じ結晶構造を有する結晶をレ、い、ブルッカイト型結晶とは、ブルッカイト結晶と同じ結晶構造を有する結晶をいう。なお、このような酸素欠乏型のルチル型結晶およびブルッカイト型結晶を有する酸化皮膜 4は、酸素分圧をより低くして熱処理を行うほど得られやすぐ貴金属層 3で被覆された箇所などの、より酸素の少な!/、条件で熱処理を行うとさらに得やすレ、。

[0044] そして、さらに熱処理を続ける力、、若しくは熱処理温度を高くすることにより、熱処理前の不動態皮膜や、前記のようにして形成された導電性の高い酸化チタンの層が消失して、貴金属層 3と基板 2の間に貴金属の元素と Tiが相互に拡散した拡散層 4が形成される。

[0045] そして、このような熱処理を行うと、不動態皮膜が残存する場合であっても、不動態皮膜上に存在していたハイド口カーボンなどの汚れが熱で分解して貴金属層 3内に拡散して清浄な表面となるとともに、貴金属層 3が当該清浄な不動態皮膜の表面および/または結晶化した不動態皮膜 (すなわち、酸素欠乏型の酸化チタン）と接触することになると考えられ、これにより結晶化した不動態皮膜と貴金属の結晶格子との整合性が良くなり、密着性が向上すると考えられる。

なお、さらに、高温または長時間の熱処理を行うと不動態皮膜は完全に消失し、貴金属層 3と基板 2の間には貴金属層 3の元素と基板 2の Tiとが拡散した拡散層 4が形成される。

[0046] したがって、本発明の燃料電池用セパレータの製造方法によれば、複雑な工程を行うことなく PVD法による貴金属層形成工程 S2後に熱処理工程 S3を行うだけで、不動態皮膜が残存している場合は不動態皮膜の一部または全部を、酸素欠乏型の導電性を有する結晶化した不動態皮膜 (酸化チタン層 5)とすることができ、また、不動態皮膜が残存していない場合は、貴金属層 3の元素と基板 2の Tiとの拡散層 4を形成できるので、貴金属との密着性が高ぐかつ接触抵抗の低い燃料電池セパレータ 1を容易に生産性良く製造することができる。

[0047] 熱処理工程 S3における熱処理温度は、 300〜800°Cとするの力 S好ましい。貴金属層 3の密着性を高ぐ力、つ接触抵抗を低くするために不動態皮膜を結晶化させたり、不動態皮膜を除去したり、セパレータの耐食性を確保するためにピンホールに露出した Tiを酸化させたりするためである。

熱処理温度が 300°C未満であると不動態皮膜の結晶化や不動態皮膜の除去に時間がかかり実用的でない。また、貴金属元素と基板 2の Tiとが相互に十分に拡散しない場合もある。

また、熱処理温度が 800°Cを超えると拡散が速すぎるために貴金属元素と基板 2の Tiとが相互に拡散しすぎてしまい、貴金属層 3の最表面にチタンが拡散してきて熱処理雰囲気中の酸素と結びつレ、て、ルチル型結晶およびブルッカイト型結晶を含有する酸化チタン層（酸化皮膜)を形成するおそれがある。しかし、このような酸化皮膜は酸素を含む雰囲気と接触して形成されるため、酸素の欠乏が不十分な酸化皮膜となり、不動態皮膜 (酸化チタン層 5)よりも耐食性が高いものの、接触抵抗が高くなるため好ましくない。熱処理温度は、より好ましくは 350〜750°Cであり、最も好ましくは 3 80〜730°Cである。また、このような温度範囲であっても長時間熱処理をすると表面にチタンが拡散してきて酸化皮膜を形成することがあるため、熱処理時間を熱処理温度に対して適宜調整するのが好ましい。

[0048] 熱処理工程 S3における熱処理時間は、貴金属層 3と基板 2の間に存在する不動態皮膜を結晶化して接触抵抗を低減 (つまり、導電性を向上)させたり、不動態皮膜を除去または十分に薄くさせたりするため、熱処理時間を t (分）、熱処理温度を T (°C) とすると、 300≤T≤800において、 (420-T) /40≤t≤EXP [ (806. 4— T) /10 9. 2〕かつ t≥0. 5であることが好ましい。

[0049] すなわち、 300≤Τ≤400ίこおレヽて（420— T) /40≤t≤EXP〔（806. 4— T) /l 09. 2〕であり、 400≤Τ≤800ίこおレヽて 0. 5≤t≤EXP [ (806. 4— T) /109. 2〕であることが好ましい。

また、図 6は、熱処理時間（t)と熱処理温度 (T)の関係を示すグラフ図である。そして、図 6に示すように、本発明は、直線 ab (t = 0. 5)、直線 bc (t= (420— T) /40)、直線 cd (T = 300)、曲線 de (t = EXP〔（806. 4— T) /109. 2〕）および直線 ea (T = 800)によって囲まれた領域 Aの熱処理条件（熱処理時間（t)および熱処理温度（ T) )で熱処理を行うことが好まし!/、。

[0050] 熱処理時間（t)が（420—T) /40分間未満（熱処理温度が 300≤T≤400 (°C) ) または 0. 5分間未満 (熱処理温度力 00≤T≤800 (°C) )であると、不動態皮膜の結晶化（導電性の向上)や不動態皮膜の除去が十分に行えないおそれがある。そのため、貴金属層 3の密着性を高くすることができないばかりか、接触抵抗を低くすることができない。

[0051] 一方、熱処理時間が〔EXP (806. 4— T) /109. 2〕分間を超えると（熱処理温度力 ¾00≤T≤800 (°C) )、貴金属層 3の厚さにもよる力貴金属元素と基板 2の Tiとが相互に拡散しすぎることがあり、最表面に酸化皮膜が形成されやすくなる。前記したように、酸化皮膜が形成されると接触抵抗が高くなる傾向がある。また、熱処理温度にちよるが、貴金属元素と基板 2の Tiとが相互に拡散しすぎてしまう場合もある。

[0052] 熱処理工程 S3における酸素分圧は、用いる貴金属の種類によって適宜設定するのが好ましい。先に挙げた貴金属のうち、 Pd、 Ru、 Rh、 Osおよび Irは酸素分圧が高いと酸化して接触抵抗が高くなる。

なお、本発明において酸素分圧とは、熱処理工程 S3を行う熱処理炉内における酸素の占める圧力（なお、本発明にお!/、て大気の組成は、窒素：酸素がおおよそ 4： 1 で構成されていることとする。）をいう。

[0053] 具体的には、貴金属が Ru, Rh, Pd, Os,および Irから選択される少なくとも 1種以上である場合は、酸素分圧を 1. 33Pa (l X 10— ²Torr)以下とするのが好ましい。熱処理工程 S3における酸素分圧が 1. 33Pa (l X 10— ²Torr)を超えると、熱処理を行う雰囲気中の酸素が多すぎるので、これらの貴金属が酸化しやすくなり、接触抵抗が高くなりやすい。なお、酸素分圧は低いほど好ましぐより好ましくは 0. 665Pa (5 X 10— ³Torr以下）、さらに好ましくは 0· 133Pa (1 X 10— ³Torr以下）である。 [0054] なお、低い酸素分圧条件下であっても、雰囲気中に酸素が存在する限りピンホールなどに露出した Tiは酸化される。しかし、低い酸素分圧条件下であれば Tiの酸化が進みすぎることはないので、仮に基板 2上に貴金属層 3が形成されない箇所があつたとしても、当該箇所には適度な酸化皮膜が形成されることになる。

つまり、酸性雰囲気下で使用されるような場合であっても、貴金属層 3が形成された箇所は良好な導電性を有しつつ、当該貴金属層 3によって良好な耐食性を具備し、ピンホールなどで貴金属層 3が形成されなかった箇所は酸化チタン層 5 (図 2 (b)参照）が形成されることになるので、耐食性が悪くなることはない。

PVD法で貴金属層 3を形成した基板 2の熱処理は、炉内を減圧できる電気炉ゃガス炉などの従来公知の熱処理炉を用いることにより行うことができる。

[0055] これに対し、 Auや Ptは酸化しないため、大気雰囲気で熱処理することができる。したがって、貴金属が Ptおよび Auから選択される少なくとも 1種以上である場合は、酸素分圧を大気圧における酸素分圧以下とすることができる。

なお、前記したように、貴金属層形成工程 S2を 300〜800°Cで行うと、 PVD法を終えた後に、放置するだけで低酸素雰囲気のチャンバ一内で当該熱処理工程 S3を行うことができるので、燃料電池用セパレータ 1の製造を容易化することができる。

[0056] ここで、 Tiを母材とする通常の製品は、その表面に非晶質の不動態皮膜が形成されていること、および、かかる不動態皮膜によって、母材中の Tiが水素と結合して脆化するのを防止していることが知られている。そのため、例えば、 25°C、 0. lMPa (l 気圧)程度の使用条件であれば、前記した不動態皮膜が水素の吸収を阻止することにより母材中の Tiと水素とが結合するのを阻止することができ、これにより脆化しにくくなつている。

しかしながら、燃料電池用のセパレータのように、高温高圧（例えば、 80〜； 120°C、 0. 2〜0. 3MPa)の使用条件で水素に曝されると、前記した不動態皮膜は非晶質であるので、水素の吸収を十分に阻止することが困難であり、母材中の Tiが、吸収した水素と結合して脆化するおそれがある。また、 PVD法 (スパッタリング法）により基板 2 上に貴金属層 3を形成した場合でも、ピンホール等の基板 2が表面に露出してしまう部分が存在するため、当該ピンホールから水素が吸収され、基板 2の母材中の Tiと結合して基板 2を脆化するおそれがある。

[0057] これに対し、本発明では、熱処理工程 S3で 300〜800°Cの熱処理を行うことで、貴金属層 3と基板 2の間の不動態皮膜を結晶化したり、ピンホールに露出している基板 2の Tiを酸化し、ルチル型結晶およびブルッカイト型結晶のうち少なくとも一方を含む酸化チタン層 5 (図 2 (b)参照）を形成する。かかる酸化チタン層 5は、水素の吸収を阻止する効果（単に「水素吸収阻止効果」という。）が、非晶質の不動態皮膜よりも高いので、前記したような高温高圧下で水素に曝された場合であっても、基板 2の Tiが水素と結合せず、基板 2の脆化が起こりにくい。なお、前記した水素吸収阻止効果は、大気圧条件のような高酸素分圧下での熱処理でも得ることができる力前記した貴金属のうち、 Pd、 Ru、 Rh、 Os、 Irは、酸素分圧が高いと酸化皮膜を形成してしまうため、前記した水素吸収阻止効果と導電性とを兼備させるためには、本発明の熱処理工程 S3の酸素分圧を 1. 33Pa (l X 10— ²Torr)以下にするのが好ましい。なお、 Au や Ptのように酸化しない貴金属の場合は、熱処理工程 S3を大気圧条件化で行っても、水素吸収阻止効果と導電性とを兼備させることが可能である。

[0058] このように、貴金属元素と基板 2の間に不動態皮膜があっても、適度な熱処理を行つて、不動態皮膜を酸化チタン層（結晶を含む）に変えることによって、導電性、密着性、耐食性、水素吸収阻止効果を兼備させることができるので、基板 2と貴金属元素の間に導電性があり、耐食性が高ぐ水素吸収を阻止する層があれば、同様の効果が得られる。そのような層としては、 Zr、 Hf、 Nb、 Taおよび Tiから選ばれる 1種以上の元素を含む酸化物、窒化物、炭化物、酸窒化物、酸炭化物、炭窒化物、酸炭窒化物、酸化物と窒化物と炭化物から選ばれる 2種類以上の混合物、これらの化合物と Z r, Hf, Nb, Taおよび Tiから選ばれる 1種以上の元素を含む金属との混合物、これらの化合物や混合物の積層体などが挙げられる。すなわち、これらの化合物、混合物、積層体をスパッタリング法、真空蒸着法、イオンプレーティング法などの PVD法により成膜した後に、貴金属層を引き続き PVD法で成膜して熱処理を行うことによっても、同様の効果が得られる。

[0059] また、 Tほたは Ti合金基板の表面を酸洗して不動態皮膜を形成する方法、陽極酸化によって陽極酸化皮膜を形成する方法、大気中や酸素が存在する雰囲気で熱処理する方法によって、 Tほたは Ti合金表面に Tiの酸化皮膜を形成した後に、貴金属層を引き続き PVD法で成膜して熱処理を行うことによつても同様の効果が得られる。

[0060] 以上、本発明に係る燃料電池用セパレータの製造方法の一実施形態を説明した力 S、以下に説明するような実施形態であっても好適に実施することが可能である。例えば、 Tiまたは Ti合金製の基板 2の表面に、 Ru, Rh, Pd, Os, Ir, Ptおよび Au 力、ら選択される少なくとも 1種以上の貴金属を含んでなる 2nm以上の厚さの貴金属層 3を PVD法によって形成する貴金属層形成工程と、貴金属層 3を形成した基板 2 の表面の少なくとも一部に、例えば、プレス加工等によって、ガスを流通させるガス流路を形成するための凹部を形成する凹部形成工程と、凹部を形成した基板 2を、前記した所定の熱処理温度および所定の酸素分圧下で熱処理する熱処理工程と、を含む燃料電池用セパレータの製造方法とすることができる。

[0061] また、例えば、 Tiまたは Ti合金製の基板 2の表面に、 Ru, Rh, Pd, Os, Ir, Ptおよび Auから選択される少なくとも 1種以上の貴金属を含んでなる 2nm以上の厚さの貴金属層 3を PVD法によって形成する貴金属層形成工程と、貴金属層 3を形成した基板 2を、前記した所定の熱処理温度および所定の酸素分圧下で熱処理する熱処理工程と、熱処理した基板 2の表面の少なくとも一部に、例えば、プレス加工等によって、ガスを流通させるガス流路を形成するための凹部を形成する凹部形成工程と、を含む燃料電池用セパレータの製造方法とすることもできる。

[0062] 次に、前記した本発明の燃料電池用セパレータの製造方法によって製造された本発明に係る燃料電池用セパレータ 1につ!/、て図 2を参照して詳細に説明する。

図 2 (a)に示すように、本発明に係る燃料電池用セパレータ 1は、表面の少なくとも一部にガスを流通させるガス流路 11 (図 4参照）を形成するための凹部が形成された Tiまたは Ti合金製の基板 2の表面に、 Ru, Rh, Pd, Os, Ir, Ptおよび Auから選択される少なくとも 1種以上の貴金属を含んでなる貴金属層 3を形成した構成となっている。なお、燃料電池用セパレータ 1は、燃料電池 20において 2枚の燃料電池用セパレータ 1、 1の間に配置された固体高分子膜 13にガス拡散層 12、 12を介してガスが供給できれば（図 5参照）、基板 2の表面に凹部を形成しなくてもよい。

[0063] より具体的には、本発明に係る燃料電池用セパレータ 1は、基板 2の表面に、 Ru, Rh, Pd, Os, Ir, Ptおよび Auから選択される少なくとも 1種以上の貴金属を含んでなる 2nm以上の厚さの貴金属層 3を PVD法によって形成し、当該貴金属層 3を、所定の熱処理温度および所定の酸素分圧下で熱処理を行い、貴金属層 3を形成するとともに、貴金属層 3と基板 2の間に、貴金属層 3の元素と基板 2の Tiとが相互に拡散した拡散層 4を形成した構成となってレ、る。

なお、貴金属層 3の厚さを前記の範囲とすること、 PVD法を用いること、熱処理の熱処理温度および酸素分圧を規定することの意義については既に詳述しているのでその説明を省略する。

[0064] 基板 2上に形成される貴金属層 3の厚さは、 1. 5nm以上であるのが好ましい。

貴金属層 3の厚さが 1. 5nm未満であると、貴金属層 3のバリア効果が不十分となり

、貴金属層 3と基板 2の拡散層 4直下の部分で不動態皮膜が形成されて接触抵抗が大きくなるおそれがある。

なお、貴金属層 3の厚さの上限はないが、コストの観点から 500nm以下であることが好ましい。

[0065] 拡散層 4は、基板 2と貴金属層 3との間の電気抵抗 (接触抵抗)が高くならないようにしている。

拡散層 4の好適な厚さは lnm以上である。拡散層 4の厚さがこれらの範囲内であれば、前記した効果を好適に奏することができる。

拡散層 4を前記した厚さとするには、適切な条件で熱処理を実施することで具現される。適切な条件の熱処理は、前記した熱処理温度や熱処理の時間の範囲内で、用いる貴金属の種類に応じて適宜実験等して定めることが好ましレ、。

[0066] また、本発明に係る燃料電池用セパレータ 1が酸化チタン層 41を含む場合は、例えば、図 2 (b)に示すように、 Ru, Rh, Pd, Os, Ir, Ptおよび Auから選択される少なくとも 1種以上の貴金属を含んでなる貴金属層 3と基板 2 (つまり、母材）の間に当該酸化チタン層 5が形成される。なお、貴金属層 3にピンホール Pなどが形成され、基板 2が表面に露出した部分が存在する場合には、当該ピンホール Pの直下にも酸化チタン層 5が形成され得る。本発明においては、この酸化チタン層 5を貴金属層 3と基板 2の間、および基板 2が表面に露出した部分（ピンホール P)の少なくとも一方に形成すれば好適であるが、両方に形成するとより好適である。

[0067] 力、かる酸化チタン層 5は、 0. 5〜； !Onm程度の厚さであれば、水素吸収阻止効果と導電性とを兼備させること力できる。なお、かかる酸化チタン層 5は、貴金属層 3で被覆されている、または低酸素分圧下で形成されるため、通常の不動態皮膜よりもルチル型結晶およびブルッカイト型結晶の少なくとも一方を多く含有し得る。

[0068] 次に、前記した本発明に係る燃料電池について適宜図面を参照して説明する。

図 5に示すように、本発明に係る燃料電池 20は、前記した本発明に係る燃料電池用セパレータ 1を用いて作製したものであり、以下のようにして作製することができる。例えば、 Tほたは Ti合金製の基板 2を所定数用意し、この所定数用意した基板 2を縦幅 95. 2mm X横幅 95. 2mm X厚さ 19mmといった所定の寸法とするとともに、その基板 2の表面の中央部に機械加工やエッチング等によって、例えば、溝幅 0. 6m m、溝深さ 0. 5mmの凹部を形成して、図 4に示すような形状のガス流路 11を形成す

[0069] そして、凹部を形成した基板 2をアセトン等の有機溶剤で超音波洗浄した後に、当該基板 2を、例えば、スパッタリング装置などの PVD法を実施するための装置のチヤンバー内にセットする。そして、当該チャンバ一内を真空に引き、アルゴンガスを導入後、貴金属のターゲット (例えば、 Au)に電圧を印加してアルゴンガスを励起させてプラズマを発生させ、基板 2上に Auの貴金属層 3を形成する。このようにして貴金属層 3を形成した基板 2を熱処理炉に入れ、所定の真空度まで引いた後、 500°Cで 5分間加熱する熱処理を行い、燃料電池用セパレータ 1を所定数製造する。

[0070] なお、このように予め多数の基板 2を用意しておき、これらをまとめて貴金属層 3の形成および熱処理を行えば、生産性を向上させることができる。また、本発明によれば、従来公知の方法のように、貴金属層 3を形成する前に不動態皮膜をアルゴンィオンビーム等で物理的に取り去る必要がないので、従来と比較して生産性が向上する。特に、 Auや Ptの場合は、真空に引く必要が無ぐ大気圧における酸素分圧で熱処理を行うことが可能なため、さらに生産性を向上させることができる。

[0071] 次いで、図 5に示すように、所定数製造した燃料電池用セパレータ 1を、例えば、 2 枚用いてガス流路 11が形成された面を対面させて配置し、ガス流路 11が形成されたそれぞれの面に、ガスを膜上に均一に拡散させるためのカーボンクロス Cなどのガス拡散層 12を配置し、一方のガス拡散層 12と他方のガス拡散層 12の間に白金触媒を表面に塗布した固体高分子膜 13を挟んで単セル 10を作製する。同様にして複数作成した単セル 10を複数積層してセルスタック（不図示）とし、これに燃料電池に必要なその他の部品の取付け、および接続等を行うことにより、良好な耐食性および導電性を有する本発明に係る燃料電池（固体高分子型燃料電池） 20を作製することができる。また、前記したように、燃料電池 20は、燃料電池用セパレータ 1からガス拡散層 12を介して固体高分子膜 13にガスを供給できれば、基板 2 (燃料電池用セパレータ 1)の表面にガス流路 11を形成するための凹部の形成を行わなくてもよい。

[0072] なお、燃料電池 20に用いられる固体高分子膜 13は、力ソード極で生成したプロトンをアノード極へと移動する働きを有する膜であれば特に限定されることなく使用することができ、例えば、スルホン基をもったフッ素系の高分子膜を好適に用いることができ

[0073] このようにして作製された燃料電池 20は、アノード極として配置された燃料電池用セパレータ 1に、ガス流路 11を介して燃料ガス（例えば、純度 99. 999%の水素ガス )を導入し、力ソード極として配置された燃料電池用セパレータ 1に、ガス流路 11を介して空気を導入する。このとき燃料電池 20は、全体を 80°C程度に加熱保温して、前記した水素ガスおよび空気を加温された水中を通すことにより露点温度を 80°Cに調整するのが好ましい。また、燃料ガス（水素ガス）および空気は、例えば、 2026hPa ( 2気圧）の圧力で導入するとよ!/、。

[0074] 燃料電池 20は、このようにしてアノード極に水素ガスを導入することによって、ガス拡散層 12により固体高分子膜 13に対して均一に供給され、当該固体高分子膜 13 で下記式（1)の反応が生じる。

H→2H+ + 2e—…（1)

一方、燃料電池 20は、力ソード極に空気を導入することによって、ガス拡散層 12により固体高分子膜 13に対して均一に供給され、当該固体高分子膜 13で下記式 (2) の反応が生じる。

4H⁺ + 0 +4e—→H Ο· · · (2) このように、固体高分子膜 13で前記式（1)、（2)の反応が起こることにより、理論的には約 1. 2Vの電圧が得られる。

[0075] ここで、本発明に係る燃料電池 20は、前記したように、少なくとも貴金属層 3が形成された本発明に係る燃料電池用セパレータ 1を用いて!/、るので、従来の金属製のセパレータを使用した燃料電池と比較して良好な耐食性および導電性を有せしめることが可能となる。

実施例

[0076] 次に、本発明の燃料電池用セパレータの製造方法、燃料電池用セパレータおよび燃料電池について、本発明の要件を満たす実施例と本発明の要件を満たさない比較例とを対比して具体的に説明する。

<実施例 A〉

JIS H 4600に規定される 1種の純 Tiでなる Ti製の基板（幅 2cmX 5cm、厚さ lm m)をアセトンで超音波洗浄した後、 PVD法を実施する装置であるマグネトロンスパッタリング装置のチャンバ一内の基板台に取り付けた。そして、貴金属のターゲットとして Pdをチャンバ一内の電極に取り付けた後、当該チャンバ一内を 0. 00133Pa (l X 10— ⁵Torr)以下の真空に排気した。

アルゴンガスをチャンバ一内に導入し、圧力が 0. 266Pa (2 X 10— ³Torr)となるように調整した。その後、貴金属のターゲットである Pdを取り付けた電極に RF (高周波）を印加してアルゴンガスを励起し、アルゴンプラズマを発生させることにより Pdのスパッタリングを行い、基板の表面に Pdの貴金属層（以下、「貴金属層（Pd)」という。）を形成した。さらに、チタン基板を裏返しにして、同様の方法で基板の他の表面にも 2n mの厚さの貴金属層（Pd)を形成した。

前記と同様にして、 Pdの貴金属層（Pd)の厚さを lnm、 3nm、 5nm、 10nm、 50η mで形成した基板を作製した。

[0077] 次いで、貴金属層を形成したこれらの基板を熱処理炉に入れて、炉内を 0. 133Pa

(1 X 10— ³Torr)まで真空排気し、 500°Cで 15分間加熱する熱処理を行った後、炉内を冷却して、 100°Cになったところで、貴金属層（Pd)を形成した試験板 (燃料電池用セパレータに相当する）を取り出した。なお、形成した貴金属層（Pd)の厚さが薄いものから順に (厚さ 1 , 2, 3, 5, 10, 50 nmの順に）試験板 1〜 6とした。

[0078] (1)これらの試験板 1〜6について、図 3に示す接触抵抗測定装置 30を用いて荷重 98N (10kgf)で熱処理前後の接触抵抗を測定した。つまり、試験板 1〜6のそれぞれについて、その両面をカーボンクロス C, Cではさみ、さらにその外側を接触面積 lcm²の銅電極 31 , 31を用いて 98Nで加圧し、直流電流電源 32を用いて 7. 4mA の電気を通電し、当該カーボンクロス C, C間に印加される電圧を電圧計 33で測定し、接触抵抗を算出した。

(2)さらに、試験板 1〜6のそれぞれを 80°Cの硫酸水溶液（pH2)に 1000時間浸漬した後に、前記と同様にして再び接触抵抗を測定した。なお、（1)の熱処理後および（2)の接触抵抗は、 12mQ 'cm²以下を合格とした。

(3)また、熱処理前後の貴金属層（Pd)の密着性試験を碁盤目テープ剥離試験により評価した。なお、碁盤目テープ剥離試験は、 JIS H8504に規定されるめつき密着性試験方法に記載されている方法に準拠して行った。

(1)熱処理前後の接触抵抗、 (2) 80°Cの硫酸水溶液（pH2)に 1000時間浸漬した後の接触抵抗、および (3)碁盤目テープ剥離試験の結果を表 1に示す。

[0079] [表 1]

表 1に示す結果から、試験板 1 6のいずれも、熱処理を行うことによって接触抵抗が低下することがわかる。

特に、貴金属層（Pd)の厚さが 2nm以上の試験板 2 6は、熱処理後の接触抵抗が 5ιηΩ 'cm²以下と非常に小さい値を示し、導電性に優れていることがわかった。また、 80°Cの硫酸水溶液 (pH2)に 1000時間浸漬した後であっても接触抵抗が大きく上昇することなぐ高い耐食性を有することもわかった。また、熱処理後に行った碁盤目テープ剥離試験の結果は、熱処理後の剥離が無ぐいずれも貴金属層と基板との密着性が高レ、ことがわかった（レ、ずれも実施例）。

[0081] 一方、貴金属層（Pd)の厚さが lnmの試験板 1は、熱処理後に行った碁盤目テープ剥離試験の結果は、熱処理後の剥離が無ぐ貴金属層と基板との密着性が高いものの、熱処理による接触抵抗の低下が少なぐ導電性に劣ることがわかった。また、 8 0°Cの硫酸水溶液 (pH2)に 1000時間浸漬した後の接触抵抗が大きく上昇し、耐食性に劣ることがわかった（比較例）。

[0082] なお、試験板 4 (貴金属層（Pd)の厚さ 5nm)の断面を TEM (透過型電子顕微鏡）で観察したところ、貴金属層と基板の間には酸化物（すなわち、不動態皮膜）は認められず、代わりに Tiと Pdが相互に拡散した拡散層が約 5nmの厚さで認められた。

[0083] <実施例 B〉

く実施例 A〉と同様にして PVD法（スパッタリング法）により、 Ti— 6A1— 4V合金製の 2枚の基板上に、貴金属（Auおよび Pt)の貴金属層を、それぞれ厚さ 10nm、 30η mで形成した。

その後、貴金属層を形成した Ti 6A1— 4V合金板を大気圧下で 500°Cに加熱した熱処理炉内に入れて 1分間の熱処理を行い、貴金属層（Au)を形成した基板 (試験板 7, 9)と貴金属層（Pt)を形成した基板 (試験板 8, 10)を製造した。

[0084] (1)これら試験板 7〜； 10の熱処理前後の接触抵抗を測定した。接触抵抗の測定方法は、 <実施例 A〉に準じて行った力 S、カーボンクロス C, Cを Au箔（不図示）に変更して測定を行い、 Au箔の間に印加される電圧を測定して接触抵抗を算出した。また、（2) 80°Cの硫酸水溶液 (pH2)に 1000時間浸漬した後の接触抵抗の測定を行うとともに、（3)熱処理前後の貴金属層（Au)および貴金属層（Pt)の密着性試験を碁盤目テープ剥離試験により評価した。なお、（1)の熱処理後および（2)の接触抵抗は、 0. 5m Ω 'cm²以下を合格とした。

また、貴金属薄膜と Ti 6A1— 4V基板との界面構造を調べるため、試験板 7の断面を透過電子顕微鏡 (TEM)により観察した。なお、 TEMの観察条件は、試料厚さ約 100nm、カロ速電圧 200kV、倍率 150万倍とした。 [0085] (1)熱処理前後の接触抵抗、 (2) 80°Cの硫酸水溶液 (pH2)に 1000時間浸漬した後の接触抵抗、および（3)碁盤目テープ剥離試験の結果を表 2に示す。

[0086] [表 2]

[0087] 表 2に示す結果から、試験'板 7〜； 10は、大気圧による酸素分圧条件下での熱処理により接触抵抗が低下し、密着性も向上することがわかった。さらに、 80°Cの硫酸水溶液 (pH2)に 1000時間浸漬した後であっても接触抵抗の上昇が認められないことから、耐食性にも優れていることがわかった。また、 TEMによる観察の結果から、貴金属層（Au)と基板の間に厚さ約 5nmの酸化チタン層があることを確認することができた。さらに、ビーム径を約 lnmに絞って行った電子線回折（ナノディフラクション）により酸化チタン層の結晶構造を調べたところ、ルチル型結晶が含まれていることがわかった。

[0088] <実施例 C〉

表 3に示す各種貴金属を真空蒸着法により、 Ti 5Ta製の基板上に、 5nmの厚さで貴金属層を形成した。

真空蒸着法を実施する真空蒸着装置のチャンバ一のるつぼ (カーボンるつぼ）内に貴金属を入れて、その上方に Ti— 5Ta製の基板をセットし、チャンバ一内を 0. 0001 33Pa (l X 10— ⁶Torr)まで真空排気した後に、電子ビームを加速電圧 5kV、エミッシヨン電流 50mAの条件で、るつぼ内の貴金属に照射することにより貴金属を溶解蒸発させて Ti 5Ta製の基板上に貴金属層を形成した。貴金属層の厚さは、水晶振動子膜厚計の周波数の変化によって測定し、その厚さが 5nmとなった時点で貴金属層の形成を終了した。その後、同様にして裏面にも貴金属層を形成することで両面に貴金属層を形成した。

その後、熱処理炉に貴金属層を形成した Ti—5Ta製の基板を入れて、 0. 00133 Pa (l X 10— ⁵Torr)になるまで真空排気し、表 3に示す所定の温度に加熱した後、表 3に示す所定の酸素分圧になるように炉内を排気しながら酸素を導入して熱処理を行い、試験板 11〜20を製造した。

[0089] これら試験板；！;!〜 20を用いて、（1)熱処理前後の接触抵抗を測定した。接触抵抗は、く実施例 A〉に準じて行った。なお、く実施例 C〉では、カーボンクロスを用いて測定した。

(2)さらに、試験板;！;!〜 20のそれぞれを 80°Cの硫酸水溶液（pH2)に 1000時間浸漬した後に、前記と同様にして再び接触抵抗を測定した。なお、（1)の熱処理後および（2)の接触抵抗は、 12πι Ω 'cm²以下を合格とした。 (1:熱処理 ' 後の接触抵抗、および（2)80°Cの. it水溶液（pH2)に 1000時間た後の ¾き触抵抗の結果を表 3

[0090] [表 3—

[0091] 表 3に示す結果から、酸素分圧が 1· 33Pa(lX10— ²Torr)以下、かつ 300°Cから 8 00°Cの熱処理を行った試験板 11〜17のうち、試験板 11〜： 16は、低い接触抵抗が得られることがわかった。

[0092] これに対し、試験板 17は、処理時間が長すぎたため、 Pdと Tiの拡散層が成長しすぎてしまい、 Tiが最表面まで拡散してチタン酸化物を最表面に形成したために接触抵抗が低下しなかった。

試験板 18は、酸素分圧が高いために Pdが酸化して接触抵抗が下がらなかった。試験板 19は、熱処理温度が高いために、 Auと Tiの拡散層が成長しすぎてしまい、

Tiが最表面まで拡散してチタン酸化物を最表面に形成したために接触抵抗が低下しなかった。

試験板 20は、熱処理温度が低いために、不動態皮膜の結晶化が図れず、また厚みも殆ど変化しなかったので接触抵抗の低下が殆ど認められず、硫酸浸漬後の接触抵抗は低いものの、直径 lmm程度の円形の剥離が認められた。

[0093] <実施例 D〉

まず、 JIS H 4600に規定される 1種の純 Tiでなる Ti基板（幅 2cmX 5cm、厚さ 0 . 2mm)を 8枚用意した。これらの Ti基板の表面上に、 <実施例 A〉に記載した条件と同じ条件で PVD法 (スパッタリング法）を行うことによって、それぞれの Ti基板に Au および Ptの貴金属層を厚さ 1 Onmで形成した（試験板 2；!〜 28 )。

その後、貴金属層を形成した試験板 22、 26を大気圧条件下（酸素分圧 2. 13 X 1 0⁴Pa)にて 500°C、 1分間の条件で熱処理を行った。

[0094] また、貴金属層を形成した試験板 23、 24、 27、 28を真空熱処理炉に入れ、炉内の圧力を 0. 00133Pa (l X 10— ⁵Torr)まで真空排気した後、 500°Cまでカロ熱し、乾燥空気を導入して炉内の酸素分圧を下記表 4に示すように、 0. 133Pa (l X 10— ³Torr) または 0. 00133Pa (l X 10— ⁵Torr)、となるように調整し、力、力、る酸素分圧下、 500°C で 5分間の熱処理を行った。

なお、試験板 22〜24、 26〜28と比較するため、試験板 21、 25の 2枚の Ti基板については、 Auおよび Ptの貴金属層を厚さ 10nmで形成した後、表 4に示す熱処理条件で熱処理を行わなかった。

[0095] 前記した試験板 2；!〜 28の接触抵抗を <実施例 B >に記載した条件と同じ条件で測定して算出した。また、これら試験板 2；!〜 28を、水と、 0. 3MPa (3atm)の水素と、が入った密閉容器の気相部に入れ、これを 120°Cで加熱することにより、湿度約 100%に加湿した純水素（純度 99. 99%)雰囲気中（以下、単に「加湿した純水素雰囲気中」という。）で 5 00時間暴露した後、不活性ガス (Ar)気流中で、黒鉛るつぼ中に入れた試料をすずと共に黒鉛抵抗加熱方式によって加熱融解することで水素を他のガスと共に抽出し、抽出したガスを分離カラムに通して水素を他のガスと分離し、分離した水素を熱伝導度検出器に搬送して水素による熱伝導度の変化を測定する（不活性ガス溶融ーガスクロマトグラフ法)ことにより、試験板 2；!〜 28中の水素濃度（ppm)を測定した。接触抵抗および試験板 21〜 28中の水素濃度（表 4において「試験板中の水素濃度」と示す。）を前記した熱処理条件等とともに下記表 4に示す。なお、接触抵抗は 0 . 5m Ω 'cm²以下を合格とし、 Ti基板中の水素濃度は 70ppm以下を合格とした。

[表 4]

ここで、 JIS H 4600に規定される 1種の純 Ti材に含まれている水素の濃度は、通常およそ 20〜40ppmである。

表 4に示すように、表 4に示す熱処理条件で熱処理を行わなかった試験板 21、 25 は、接触抵抗がやや高い値となり、また、試験板中の水素濃度も高い値となった。つまり、良好な結果を得ることができなかった。なお、試験板中の水素濃度が高い値であったことから、加湿した純水素雰囲気中に 500時間暴露したことによって Ti基板の母材中に水素が吸収されたことがわかった。

また、表 4に示すように、表 4に示す熱処理条件で熱処理を行った試験板 22〜24、 26〜28は、接触抵抗が低い値となり、また、試験板中の水素濃度も低い値となった。つまり、良好な結果を得ることができた。

[0098] <実施例 D〉の結果から、試験板 22〜24、 26〜28は、熱処理によって接触抵抗を低くすること力 Sできたこと、および、加湿した純水素雰囲気中に 500時間暴露した場合であっても、水素を吸収しなレ、ことが確認された。

[0099] <実施例 E〉

JIS H 4600に規定される 1種の純 Tiでなる Ti製の基板（幅 2cmX 5cm、厚さ lm m)をアセトンで超音波洗浄した後、 PVD法を実施する装置であるマグネトロンスパッタリング装置のチャンバ一内の基板台に取り付けた。そして、貴金属のターゲットとして Auをチャンバ一内の電極に取り付けた後、当該チャンバ一内を 0. 00133Pa (l X

10_⁵Torr)以下の真空に排気した。

[0100] アルゴンガスをチャンバ一内に導入し、圧力が 0· 266Pa (2 X 10— ³Torr)となるように調整した。その後、貴金属のターゲットである Auを取り付けた電極に DC (直流）電圧を印加してアルゴンガスを励起し、アルゴンプラズマを発生させることにより Auのスノクタリングを行い、基板の表面に Auの貴金属層（以下、「貴金属層（Au)」という。 ) を 20nmの厚さ形成した。さらに、チタン基板を裏返しにして、同様の方法で基板の他の表面にも 20nmの厚さの貴金属層（Au)を形成した。

[0101] その後、熱処理炉に貴金属層（Au)を形成した Ti製の基板を入れて、 0. 00133P a (l X 10— ⁵Torr)になるまで真空排気し、表 5に示す所定の温度に加熱した後、酸素分圧が 0. 00665Pa (5 X 10— ⁵Torr)になるように炉内を排気しながら酸素を導入して熱処理を行い、試験板 29〜41を製造した。

[0102] これら試験板 29〜41を用いて、（1)熱処理前後の接触抵抗を測定した。接触抵抗は、く実施例 A〉に準じて行った。なお、く実施例 E〉では、カーボンクロスの代わりに Au箔を用いて測定した。

(2)さらに、試験板 29〜41のそれぞれを 80°Cの硫酸水溶液（pH2)に 1000時間浸漬した後に、前記と同様にして再び接触抵抗を測定した。なお、（1)の熱処理後および（2)の接触抵抗は、 0. 5m Ω 'cm²以下を合格とした。

(1)熱処理前後の接触抵抗、および（2) 80°Cの硫酸水溶液（pH2)に 1000時間浸漬した後の接触抵抗の結果を表 5に示す。 [0103] [表 5]

[0104] 表 5に示す結果から、試験板 29〜35は、熱処理時間を t (分）、熱処理温度を T (。C )とすると、 (420-T) /40≤t≤EXP [ (806. 4一 Τ) Ζΐ09· 2〕かつ t≥0. 5(300 ≤T 800)で示される範囲で熱処理を行ったため、低い接触抵抗が得られることがわかった。

[0105] これに対し、試験板 36、 37は、（420— T) /40≤tを満足せず、処理時間が短すぎた。試験板 38は、 t≥0. 5を満足せず、処理時間が短すぎた。そのため、試験板 3 6〜38は、 Auと基板の間に存在する不動態皮膜を結晶化して導電性を向上させることが不十分で、接触抵抗が低下しなかった。

試験板 39〜41は、処理時間が長すぎたため、 Auと Tiの拡散層が成長しすぎてしまい、 Tiが最表面まで拡散してチタン酸化物を最表面に形成し、接触抵抗が低下しなかった。

[0106] <実施例 F〉

次に、 <実施例 F >では、前記した試験板 7の Ti基板を用いて作製したセパレータを使用した場合における発電試験を行った。

まず、縦幅 95. 2mm X横幅 95. 2mm X厚さ 19mmのサイズの Ti基板を 2枚用意し、その表面の中央部に機械加工によって溝幅 0. 6mm、溝深さ 0. 5mmのガス流路を図 4に示す形状に作製した。そして、ガス流路を形成した Ti基板の面上に、く実施例 A〉と同様の方法 ·条件で Auの成膜と、熱処理とを行ってセパレータを作製した。

[0107] そして、作製した 2枚のセパレータを固体高分子型の燃料電池（Electrochem社製、燃料電池セル EFC— 05— 01 SP)に、以下のようにして組み込んで発電試験を行った。

まず、図 5に示すように、作製した 2枚のセパレータを、ガス流路が形成された面を対面させて配置し、ガス流路が形成されたそれぞれの面にカーボンクロスを配置し、これらのカーボンクロスの間に固体高分子膜を挟んで発電試験用の燃料電池を作製した。

[0108] 前記のようにして作製した燃料電池のアノード極側に導入する燃料ガスとして純度

99. 999%の水素ガスを用い、力ソード極側に導入するガスとして空気を用いた。燃料電池は全体を 80°Cに加熱保温して、水素ガスおよび空気を、加温された水中を通すことにより露点温度を 80°Cに調整して、 2026hPa (2気圧）の圧力で前記の燃料電池に導入した。

[0109] そして、セル性能測定用システム（スタリブナ社製 890CL)を用いて、セパレータに流れる電流を 300mA/cm²とし 100時間発電させて電圧の変化を測定した。

その結果、試験板 7の Ti基板のセパレータの発電初期の電圧および 100時間発電させた後の電圧は、ともに 0. 61Vであり、電圧の変化は認められなかった。

[0110] また、比較対象として、試験板 7の Ti基板のセパレータに換えて、従来から用いられて!/、るグラフアイトセパレータ（Electrochem社製、 FC— 05MP)を配置して燃料電池を作製し、前記と同じ条件で発電試験を行った。

その結果、発電初期の電圧および 100時間発電させた後の電圧は、ともに 0. 61V であり、試験板 7の Ti基板のセパレータと全く同様の結果となった。

[0111] 以上の結果から、本発明の燃料電池用セパレータの製造方法によって製造された燃料電池用セパレータは、金属製のセパレータであるにも関わらず、グラフアイトセパレータと同等の性能を示すことが分かった。

[0112] 以上、本発明に係る燃料電池用セパレータの製造方法、燃料電池用セパレータぉよび燃料電池について最良の実施の形態および実施例を示して詳細に説明したが、本発明の趣旨は前記した内容に限定されることなぐその権利範囲は特許請求の範囲の記載に基づいて広く解釈しなければならない。なお、本発明の内容は、前記した記載に基づいて広く改変 ·変更等することができることはいうまでもない。

なお、本出願は、 2006年 9月 29日付けで出願された日本特許出願（特願 2006— 268352)、 2007年 2月 2曰付けで出願された曰本特許出願（特願 2007— 024418 )及び 2007年 8月 1日付けで出願された日本特許出願（特願 2007— 201240)に基づいており、その全体が引用により援用される。

また、ここに引用されるすべての参照は全体として取り込まれる。

産業上の利用可能性

[0113] 本発明に係る燃料電池用セパレータの製造方法によれば、耐食性に優れ、不動態皮膜を結晶化または不動態皮膜を除去しているので貴金属層の密着性が高ぐかつ接触抵抗が低ぐさらに生産性に優れた Tiまたは Ti合金製の燃料電池用のセパレータを製造すること力できる。

Claims

請求の範囲

[1] Tほたは Ti合金製の燃料電池用セパレータとしての基板の表面に、 Ru, Rh, Pd, Os, Ir, Ptおよび Auから選択される少なくとも 1種以上の貴金属を含んでなる 2nm 以上の厚さの貴金属層を PVD法によって形成する貴金属層形成工程と、

前記貴金属層形成工程で前記貴金属層が形成された基板を、所定の熱処理温度および所定の酸素分圧下で熱処理する熱処理工程と、

を含む燃料電池用セパレータの製造方法。

[2] 前記貴金属層形成工程の前に、前記基板の表面の少なくとも一部にガスを流通させるガス流路を形成するための凹部を形成する凹部形成工程を含み、

前記貴金属層形成工程では、前記凹部を形成した前記基板の表面に前記貴金属層を形成することを特徴とする請求項 1に記載の燃料電池用セパレータの製造方法

[3] 前記貴金属層形成工程は、前記基板を 300 800°Cに加熱して前記貴金属層を形成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セパレータの製造方法。

[4] 前記熱処理工程における所定の熱処理温度が 300 800°Cであることを特徴とする請求項 1から請求項 3のいずれか 1項に記載の燃料電池用セパレータの製造方法

[5] 前記熱処理工程における熱処理が、熱処理温度を T (°C)、熱処理時間を t (分）とすると、 300≤T≤800で、

(420-T) /40≤t≤EXP [ (806. 4 T) /109. 2〕かつ t≥0. 5であることを特徴とする請求項 4に記載の燃料電池用セパレータの製造方法。

[6] 前記貴金属が Ru, Rh, Pd, Os,および Irから選択される少なくとも 1種以上である場合は、

前記熱処理工程における所定の酸素分圧を 1. 33Pa以下とすることを特徴とする請求項 1から請求項 5のいずれか 1項に記載の燃料電池用セパレータの製造方法。

[7] 前記貴金属が Ptおよび Auから選択される少なくとも 1種以上である場合は、

前記熱処理工程における所定の酸素分圧を大気圧における酸素分圧以下とすることを特徴とする請求項 1から請求項 5のいずれ力、 1項に記載の燃料電池用セパレータの製造方法。

[8] Tほたは Ti合金製の燃料電池用セパレータとしての基板の表面に、 Ru, Rh, Pd,

Os, Ir, Ptおよび Auから選択される少なくとも 1種以上の貴金属を含んでなる 2nm 以上の厚さの貴金属層を PVD法によって形成し、当該貴金属層を、所定の熱処理温度および所定の酸素分圧下で熱処理して得られる燃料電池用セパレータ。

[9] 前記基板が、その表面の少なくとも一部にガスを流通させるガス流路を形成するための凹部が形成されたもので、前記凹部を形成した前記基板の表面に前記貴金属層を形成した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。

[10] 前記基板を 300〜800°Cに加熱して前記貴金属層を形成したことを特徴とする請求項 8または請求項 9に記載の燃料電池用セパレータ。

[11] 前記所定の熱処理温度が 300〜800°Cであることを特徴とする請求項 8から請求項 10のいずれ力、 1項に記載の燃料電池用セパレータ。

[12] 前記貴金属層に施される熱処理が、熱処理温度を T (°C)、熱処理時間を t (分）とすると、 300≤T≤800で、

(420-T) /40≤t≤EXP [ (806. 4 T) /109. 2〕かつ t≥0. 5であることを特徴とする請求項 11に記載の燃料電池用セパレータ。

[13] 前記貴金属が Ru, Rh, Pd, Os,および Irから選択される少なくとも 1種以上であり前記所定の酸素分圧が 1. 33Pa以下で前記熱処理を行うことを特徴とする請求項 8から請求項 12のいずれか 1項に記載の燃料電池用セパレータ。

[14] 前記貴金属が Ptおよび Auから選択される少なくとも 1種以上であり、

前記所定の酸素分圧を大気圧における酸素分圧以下で前記熱処理を行うことを特徴とする請求項 8から請求項 12のいずれ力、 1項に記載の燃料電池用セパレータ。

[15] 1または Ti合金製の基板の表面に、 Ru, Rh, Pd, Os, Ir, Ptおよび Auから選択される少なくとも 1種以上の貴金属を含んでなる 2nm以上の厚さの貴金属層が形成され、前記貴金属層と前記基板の間、および前記基板が表面に露出した部分、の少なくとも一方に、ルチル型結晶およびブルッカイト型結晶の少なくとも一方を含有する酸化チタン層が形成されていることを特徴とする燃料電池用セパレータ。

[16] 前記基板が、その表面の少なくとも一部にガスを流通させるガス流路を形成するための凹部が形成されたもので、前記凹部を形成した前記基板の表面に前記貴金属層を形成したことを特徴とする請求項 15に記載の燃料電池用セパレータ。

[17] 請求項 8から請求項 16のいずれ力、 1項に記載の燃料電池用セパレータを含む燃料電池。