(57)【要約】      （修正有）【課題】均一なガス流路を備えた多孔質板を簡単な工程で安価に製造でき、製造時や使用時における破損が生じにくい燃料電池用多孔質基材を提供する。【解決手段】繊維質原料を含む多孔質基材用組成物を抄紙して湿潤状態のシート状物２１とし、該湿潤状態のシート状物の表面のガス流路を形成したい部分に熱可塑性樹脂部材を埋め込み、後の工程において前記熱可塑性樹脂部材の流動点以上の温度にすることにより、前記熱可塑性樹脂部材を流去させて、ガス流路を形成し、燃料電池用多孔質基材を製造する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電解質膜の両面に電極層が配置され、電極層の外側にガス流路が形成された多孔質基材を備えた燃料電池の前記多孔質基材の製造方法であって、
繊維質原料を含む多孔質基材用組成物を抄紙して湿潤状態のシート状物とし、該湿潤状態のシート状物の表面のガス流路を形成したい部分に熱可塑性樹脂部材を埋め込み、後の工程において前記熱可塑性樹脂部材の流動点以上の温度にすることにより、前記熱可塑性樹脂部材を流去させて、ガス流路を形成することを特徴とする燃料電池用多孔質基材の製造方法。
【請求項２】
前記シート状物を乾燥させて得られる板紙の厚さが３．５ｍｍ以上で、かつ坪量が９００ｇ／ｍ２以上とする、請求項１記載の燃料電池用多孔質基材の製造方法。
【請求項３】
棒状の熱可塑性樹脂部材を所定間隔で前記シート状物に埋め込み、後の工程において、棒状の熱可塑性樹脂部材が鉛直方向に向くように配置した状態で、前記熱可塑性樹脂部材の流動点以上の温度にすることにより、前記熱可塑性樹脂部材を流去させる、請求項１又は２記載の燃料電池用多孔質基材の製造方法。
【請求項４】
前記後の工程は、湿潤状態のシート状物を乾燥させて板紙を得る乾燥工程と、得られた板紙に熱硬化性樹脂を含浸させ、加熱硬化させる加熱硬化工程と、板紙材料や熱硬化性樹脂を炭化すると共にタールなどの余分な成分を除去する仮焼工程と、更に高温で焼成して黒鉛化を行う黒鉛化工程とからなり、前記熱可塑性樹脂部材の流去は、前記加熱硬化工程において行う、請求項１〜３のいずれか１項に記載の燃料電池用多孔質基材の製造方法。
【請求項５】
前記熱可塑性樹脂部材として、ポリエチレン、ポリプロピレン及びポリスチレンから選ばれる１種以上を用いる、請求項１〜４のいずれか１項に記載の燃料電池用多孔質基材の製造方法。
【請求項６】
前記多孔質基材用組成物として、炭素繊維、パルプ、及び熱硬化性樹脂を少なくとも含有するものを用いる、請求項１〜５のいずれか１項に記載の燃料電池用多孔質基材の製造方法。
【請求項７】
前記多孔質基材用組成物の炭素繊維として、捲縮処理が施された炭素繊維を用いる、請求項６記載の燃料電池用多孔質基材の製造方法。
【請求項８】
前記パルプとして、麻パルプを１０〜５０質量％含有するものを用いる、請求項６又は７に記載の燃料電池用多孔質基材の製造方法。
【請求項９】
前記多孔質基材用組成物として、パルプ４０〜８５質量％、再生繊維０〜２０質量％、炭素繊維１０〜３０質量％、熱硬化性樹脂５〜１５質量％含有するものを用いる、請求項６〜８のいずれか１項に記載の燃料電池用多孔質基材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池の電極層の外側に配置される、ガス流路が形成された多孔質基材の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
図１は、燃料電池の基本単位となる単位セルの一般的な構成を示す分解断面図である。図１に見られるように、電解質膜６を、酸化剤ガス拡散層３の一面に形成した酸化剤極４と、燃料ガス拡散層８の一面に形成した燃料極７とで挟持し、その外面に酸化剤ガス流路付の基材２と燃料ガス流路付の基材９とをそれぞれ配し、さらにその外側にガス不透過性の良導電性材料よりなる空気極セパレータ１と燃料極セパレータ１０を配して単位セルが形成されている。なお、図中の５は、端面方向をシールする電極シール材である。
【０００３】
このうち、ガス流路付き基材２（９）としては、ガス拡散性、電気伝導性及び耐食性が要求されており、多孔質カーボン板等に溝加工したもの等が一般的に使用されている。また、ガス流路付き基材２（９）に使用されている多孔質カーボン板としては、繊維等を加熱加圧成形し、黒鉛化処理したものなどが汎用的に用いられている。
【０００４】
例えば、下記特許文献１には、捲縮処理を施した固相炭化可能な有機高分子繊維を抄紙後、熱硬化性樹脂を含浸し、焼成炭素化して、燃料電池用の多孔質カーボン板を製造することが開示されている。
【０００５】
また、下記特許文献２には、炭素繊維化可能な繊維及び／又は炭素繊維と、炭化又は黒鉛化可能な熱硬化性樹脂とを含む抄紙構造の抄紙体を、樹脂の硬化を抑制しつつシート状に加熱加圧成形し、得られた成形シートを溝形状の金型内で加熱し、シートを膨脹させるとともに樹脂を完全硬化させて燃料電池用の多孔質カーボン板を製造することが開示されている。
【特許文献１】特開平５−２５４９５７号公報
【特許文献２】特開平８−２９７９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
多孔質基材にガス流路となる溝を形成するには、ＮＣ加工機などを用いて形成することが一般的に行われている。しかしながら、燃料電池に用いられる多孔質基材は、硬度が高いものが一般的であるため、ガス流路の形成に多大な時間や手間がかかる問題があった。
【０００７】
上記特許文献２の方法であれば、ＮＣ加工機などを用いなくとも、多孔質基材の表面にガス流路となる溝を形成することができるが、シートの膨張率が製造ロット毎にバラつきが生じることがあり、ガス流路の寸法にバラつきが生じやすく、均一な流路を形成しにくいことがあった。
【０００８】
また、これまでのガス流路付き基材は、熱硬化性樹脂が含浸されたシートを複数枚積層させて所望の厚さになるようにして用いていた。上記特許文献１，２では、炭素繊維などを含む素材を抄紙して得られるシートを黒鉛化処理したものを多孔質カーボン板としているが、黒鉛化処理前のシートは、形状保持性が悪いため、厚みをつけることができず、シートを複数枚積層させて、所望の厚みになるように調整していた。このため、各シートを接合するに際し、手間や時間を要する傾向にあり、更には、製造時や使用時に各シートが層状剥離してしまうことがあった。
【０００９】
したがって、本発明の目的は、均一なガス流路を備えた多孔質板を簡単な工程で安価に製造でき、製造時や使用時における破損が生じにくい燃料電池用多孔質基材を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するため、本発明の燃料電池用多孔質基材の製造方法は、電解質膜の両面に電極層が配置され、電極層の外側にガス流路が形成された多孔質基材を備えた燃料電池の前記多孔質基材の製造方法であって、繊維質原料を含む多孔質基材用組成物を抄紙して湿潤状態のシート状物とし、該湿潤状態のシート状物の表面のガス流路を形成したい部分に熱可塑性樹脂部材を埋め込み、後の工程において前記熱可塑性樹脂部材の流動点以上の温度にすることにより、前記熱可塑性樹脂部材を流去させて、ガス流路を形成することを特徴とする。
【００１１】
湿潤状態のシート状物は、比較的柔らかい素材からなるので、ガス流路を形成したい部分に熱可塑性樹脂部材を容易に埋め込むことができる。そして、抄紙後の工程において、熱可塑性樹脂部材の流動点以上の温度にすることにより、前記熱可塑性樹脂部材を流去させて、ガス流路を形成することができる。また、抄紙工程において、シート状物の厚みを調整することで、多孔質基材の厚みを調整するに際し、複数の板紙を積層して調整しなくとも、一枚の板紙で構成することができる。このため、層状剥離の恐れがなくなり、また、各板紙を接合するための熱圧着処理工程等が不要となる。したがって、本発明によれば、ＮＣ加工等の作業を必要とすることなく、多孔質基材に、所望の形状の流路を容易にかつ作業性よく形成することができ、安価な工程で優れた物性を有する燃料電池用多孔質基材を生産性よく製造することができる。
【００１２】
本発明の燃料電池用多孔質基材の製造方法は、前記シート状物を乾燥させて得られる板紙の厚さが３．５ｍｍ以上で、かつ坪量が９００ｇ／ｍ２以上であることが好ましい。該厚さ及び坪量の板紙であれば、強度があり寸法安定性に優れるので、黒鉛化処理の前後で、寸法や溝形状に大きな変化が生じにくくなり、寸法や細孔物性を設計通りに調整し易くなる。
【００１３】
本発明の燃料電池用多孔質基材の製造方法は、棒状の熱可塑性樹脂部材を所定間隔で前記シート状物に埋め込み、後の工程において、棒状の熱可塑性樹脂部材が鉛直方向に向くように配置した状態で、前記熱可塑性樹脂部材の流動点以上の温度にすることにより、前記熱可塑性樹脂部材を流去させることが好ましい。この態様によれば、棒状の熱可塑性樹脂部材を所定間隔でシート状物に埋め込むことにより、ほぼ直線状で平行な流路を形成することができる。また、熱可塑性樹脂部材が鉛直方向に向くように配置した状態で、熱可塑性樹脂部材の流動点以上の温度にすることにより、熱可塑性樹脂部材を容易に流去させることができる。
【００１４】
本発明の燃料電池用多孔質基材の製造方法の前記後の工程は、湿潤状態のシート状物を乾燥させて板紙を得る乾燥工程と、得られた板紙に熱硬化性樹脂を含浸させ、加熱硬化させる加熱硬化工程と、板紙材料や熱硬化性樹脂を炭化すると共にタールなどの余分な成分を除去する仮焼工程と、更に高温で焼成して黒鉛化を行う黒鉛化工程とからなり、前記熱可塑性樹脂部材の流去は、前記加熱硬化工程において行うことが好ましい。この態様によれば、熱可塑性樹脂部材の流去を、板紙に含浸させた熱硬化性樹脂の加熱硬化工程において行うことにより、熱硬化性樹脂を硬化させると同時に、熱可塑性樹脂部材を流去させて流路を形成することができる。また、後の仮焼工程や黒鉛化工程において、残存した熱可塑性樹脂部材により流路が閉塞されることを防止できる。
【００１５】
本発明の燃料電池用多孔質基材の製造方法は、前記熱可塑性樹脂部材として、ポリエチレン、ポリプロピレン及びポリスチレンから選ばれる１種以上を用いることが好ましい。上記熱可塑性樹脂は、いずれも流動点が低いので、後の工程において熱可塑性樹脂部材の流動点以上の温度にすることにより、シート状物の表面に埋め込まれた熱可塑性樹脂部材を速やかに流去させることができる。
【００１６】
本発明の燃料電池用多孔質基材の製造方法は、前記多孔質基材用組成物として、炭素繊維、パルプ、及び熱硬化性樹脂を少なくとも含有するものを用いることが好ましい。炭素繊維、パルプ、及び熱硬化性樹脂を含む多孔質基材用組成物を抄紙して得られる板紙は、強度があり、形状保持性が良好であるので、得られる板紙の骨格強度が増し、形状保持性が向上する。また、パルプは、安価な素材であり、焼成後も繊維質を維持できるので、炭素繊維とパルプとを併用することで、燃料電池用多孔質基材の製造コストをより低減できる。
【００１７】
本発明の燃料電池用多孔質基材の製造方法は、前記多孔質基材用組成物の炭素繊維として、捲縮処理が施された炭素繊維を用いることが好ましい。捲縮処理が施されている炭素繊維は、熱処理後も殆ど収縮しないので、板紙を黒鉛化処理する際に、板紙が収縮しにくくなるので、燃料電池用多孔質基材の寸法を精度よく調整できる。また、炭素繊維が捲縮していることにより、炭素繊維間に空間が保持されたまま、他の素材が炭化するので、黒鉛化処理前に板紙に形成された細孔を、黒鉛化処理後も維持することができ、燃料電池用多孔質基材の細孔容積を大きくすることができる。
【００１８】
本発明の燃料電池用多孔質基材の製造方法は、前記パルプとして、麻パルプを１０〜５０質量％含有するものを用いることが好ましい。麻パルプは、繊維径が太く、繊維長も長いので、麻パルプを含む多孔質基材用組成物を抄紙することで、得られる板紙の骨格強度が増し、形状保持性が向上する。このため、黒鉛化処理の前後で、寸法や溝形状に大きな変化が生じにくく、寸法や、細孔物性を設計通りに調整し易くなる。
【００１９】
本発明の燃料電池用多孔質基材の製造方法は、前記多孔質基材用組成物として、パルプ４０〜８５質量％、再生繊維０〜２０質量％、炭素繊維１０〜３０質量％、熱硬化性樹脂５〜１５質量％含有するものを用いることが好ましい。この態様によれば、強度があり、寸法安定性に優れた燃料電池用多孔質基材を得ることができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、ＮＣ加工機によるガス流路成型工程や、樹脂含浸されたシートを複数枚積層プレスする工程を行わなくても、所望の厚さを有し、かつ、所望の形状の流路を備えた多孔質基材を容易にかつ作業性よく形成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
本発明の燃料電池用多孔質基材の製造方法は、多孔質基材用組成物を抄紙して湿潤状態のシート状物を形成する抄紙工程と、該湿潤状態のシート状物の表面のガス流路を形成したい部分に熱可塑性樹脂部材を埋め込む埋め込み工程と、湿潤状態のシート状物を乾燥させて板紙を得る乾燥工程と、得られた板紙に熱硬化性樹脂を含浸させ、加熱硬化させる加熱硬化工程と、板紙材料や熱硬化性樹脂を炭化すると共にタールなどの余分な成分を除去する仮焼工程と、更に高温で焼成して黒鉛化を行う黒鉛化工程とで主に構成されている。
【００２２】
まず、本発明の燃料電池用多孔質基材で用いる多孔質基材用組成物について説明する。この多孔質基材用組成物は、繊維質原料を少なくとも含むものであり、炭素繊維、パルプ、及び熱硬化性樹脂を少なくとも含有するものが好ましい。
【００２３】
上記炭素繊維は、繊維長が０．５〜１０ｍｍであることが好ましく、３〜５ｍｍがより好ましい。また、繊維の太さは、５〜３０μｍであることが好ましく、１０〜２０μｍがより好ましい。炭素繊維の繊維長及び太さが上記範囲内であれば、原料分散性や抄紙作業性が向上し、更には、板紙を黒鉛化処理する際における、収縮を抑えることができるので、燃料電池用多孔質基材の寸法や細孔物性を調整し易くできる。
【００２４】
また、上記炭素繊維は、捲縮処理が施されていることが好ましい。捲縮処理が施された炭素繊維は、熱処理後も殆ど収縮しない。このため、板紙を黒鉛化処理する際における、板紙の収縮を抑制でき、更には、炭素繊維が捲縮していることにより、炭素繊維同士が絡み合って、炭素繊維間に空間が保持されたまま炭化するので、黒鉛化処理前に板紙に形成された細孔を黒鉛化処理後も維持することができ、燃料電池用多孔質基材の細孔容積を大きくできる。炭素繊維の捲縮処理は、従来公知の方法により行うことができる。また、捲縮処理の施された炭素繊維は、市販されおり、例えば、（商品名：「ドナカーボ」，ドナック社製）などが挙げられる。
【００２５】
上記パルプとしては、広葉樹晒クラフトパルプ（ＬＢＫＰ）、広葉樹未晒クラフトパルプ（ＬＵＫＰ）、針葉樹晒クラフトパルプ（ＮＢＫＰ）、針葉樹未晒クラフトパルプ（ＮＵＫＰ）、綿パルプ、麻パルプなどが挙げられ、これらを１種又は２種以上を用いることができる。パルプは、焼成後も繊維質を維持でき、安価な素材であるので、炭素繊維とパルプとを併用することで、燃料電池用多孔質基材の製造コストを抑えることができる。なかでも、麻パルプは、他のパルプに比べて繊維径が太く、繊維長が長いので、麻パルプを含む多孔質基材用組成物を抄紙することで、得られる板紙の骨格強度が増し、黒鉛化処理前の板紙の形状保持性を向上できる。このため、パルプとしては、麻パルプを含むものが好ましく、麻パルプを１０〜５０質量％含有するものがより好ましい。
【００２６】
上記熱硬化性樹脂としては、フェノール樹脂、フラン樹脂、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ポリイミド樹脂、ユリア樹脂、メラミン樹脂等が挙げられる。これらの熱硬化性樹脂には、黒鉛を含有して用いてもよい。熱硬化性樹脂を含む多孔質基材用組成物を抄紙して得られる板紙は、強度があり、形状保持性が良好であるので、抄紙段階から板紙に厚みをつけて形成し易くなる。
【００２７】
また、多孔質基材用組成物には、再生繊維を使用することもできる。再生繊維を使用することで、原料コストを抑えることができる。
【００２８】
本発明で用いる多孔質基材用組成物は、炭素繊維１０〜３０質量％、パルプ４０〜８５質量％、再生繊維０〜２０質量％、熱硬化性樹脂５〜１５質量％含有する組成物が好ましく用いることができる。
【００２９】
次に、本発明の燃料電池用多孔質基材の製造方法について説明する。
【００３０】
（抄紙工程）
まず、多孔質用基材組成物を構成する各原料素材をそれぞれ混合し、スラリー状に調製して多孔質用基材組成物を得る。そして、得られた多孔質用基材組成物を抄紙網に供給し、抄紙して、湿潤状態のシート状物を製造する。
【００３１】
（埋め込み工程）
次に、得られた湿潤状態のシート状物の表面のガス流路を形成したい部分に棒状の熱可塑性樹脂部材を埋め込ませる。
【００３２】
上記熱可塑性樹脂部材の形状は、棒状に限られず、例えば、波形状に屈曲した形状や、格子状などの形状であってもよい。しかし、後の工程における流去のし易さ、ガスの圧損などを少なくするために、直線状の棒状体を用いることが好ましい。
【００３３】
熱可塑性樹脂部材の埋め込み方法としては、例えば、図２に示すように、抄紙部２０から吐出されたシート状物２１を、抄紙網２２上を搬送させつつ、棒状の熱可塑性樹脂部材２４が所定間隔で、ぼぼ平行に配置されたプレスロール２３に通し、シート状物２１の表面に、プレスロール２３に配置された熱可塑性樹脂部材２４を押圧するようにして埋め込む方法などが挙げられる。
【００３４】
熱可塑性樹脂部材の材料としては、特に限定はなく、シート状物の表面に埋め込む際に変形しないような強度を有するものであればよい。例えば、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂などが好ましく挙げられる。
【００３５】
（乾燥工程）
次に、熱可塑性樹脂部材を埋め込んだシート状物を乾燥し、余分な水分を除去して、板紙を得る。乾燥温度は、熱可塑性樹脂部材の流動点未満の温度で行うことが好ましい。板紙の状態では、保形性が乏しいので、熱可塑性樹脂部材の流動点以上の温度で乾燥すると、熱可塑性樹脂部材が板紙の表面から流出してしまい、板紙の表面に溝が形成されるが、後の加熱硬化工程などで溝形状に変化が生じることがあるので、最終的に形成されるガス流路の寸法にバラつきが生じ易くなる。なお、本発明において、熱可塑性樹脂部材の流動点以上の温度とは、熱可塑性樹脂部材の粘度が１０，０００ｃＰ以下となりうる温度を意味する。
【００３６】
本発明においては、板紙の厚さが３．５ｍｍ以上、かつ、秤量が９００ｇ／ｍ２以上となるように抄紙して板紙を形成することが好ましく、板紙の厚さが３．５〜５．０ｍｍ、秤量が９００〜１５００ｇ／ｍ２となるように抄紙して板紙を形成することがより好ましい。
【００３７】
（加熱硬化工程）
次に、このようにして形成した板紙に、熱硬化性樹脂を含浸させる。硬化性樹脂の含浸量は、板紙質量比で３０〜８０％が好ましく、４０〜６０％がより好ましい。熱硬化性樹脂としては、多孔質基材用組成物で用いたものと同様のものを使用することができる。そして、加熱して熱硬化性樹脂を硬化させる。
【００３８】
本発明では、加熱硬化工程において、板紙に埋め込まれた熱可塑性樹脂部材の流去を行うことが好ましい。すなわち、熱硬化性樹脂の硬化を、熱可塑性樹脂部材の流動点以上の温度で加熱して行うことが好ましい。また、熱可塑性樹脂部材が板紙の表面から流去し易くする目的で、板紙に埋め込まれた熱可塑性樹脂部材が鉛直方向に向くように配置した状態にして、加熱することが好ましい。熱硬化性樹脂を硬化させることで、保形性が向上するので、溝形状の変化を抑えることができる。
なお、多孔質用基材組成物として、熱硬化性樹脂を多量に含むものを使用した場合、熱硬化性樹脂の含浸処理は特に行わなくてもよい。
【００３９】
（仮焼工程）
次に、熱硬化性樹脂を完全に硬化させた板紙を４５０〜１５００℃の温度で仮焼して、板紙材料や熱硬化性樹脂を炭化すると共にタールなどの余分な成分を除去する。仮焼は、真空、不活性ガス雰囲気下などの、酸素ガスが除去ないし低減された雰囲気下で行うことが好ましい。酸素ガスの存在下で仮焼すると、カーボンが酸化して一酸化炭素や二酸化炭素が生成する恐れがある。
【００４０】
なお、加熱硬化工程で板紙に埋め込まれた熱可塑性樹脂部材の流去を行わなかった場合、すなわち、熱硬化性樹脂の加熱硬化を熱可塑性樹脂部材の流動点未満の温度で行った場合においては、仮焼を行う前に、板紙を熱可塑性樹脂部材の流動点以上に加熱して、板紙の表面から熱可塑性樹脂部材を流去させることが好ましい。熱可塑性樹脂部材が残った状態で仮焼や、後述する黒鉛化処理を行った場合、ガス流路となる溝部に熱可塑性樹脂部材の燃焼残渣が溜まることがあるので、これらの燃焼残渣の除去に手間を要したり、均一な流路形成の阻害となることがある。
【００４１】
（黒鉛化工程）
仮焼後の焼結体を、１５００〜３０００℃で熱処理して黒鉛化する。
【００４２】
このように、本発明によれば、湿潤状態のシート状物の表面のガス流路を形成したい部分に熱可塑性樹脂部材を埋め込み、後の工程において熱可塑性樹脂部材の流動点以上の温度にして熱可塑性樹脂部材を流去させることで、ＮＣ加工を特に行わなくても、多孔質基材に所望のガス流路を形成することができ、ガス流路を備えた多孔質基材を生産性よく製造することができる。
【実施例】
【００４３】
(実施例１)
バージンパルプ７５質量％、捲縮カーボン繊維２０質量％％、フェノール樹脂５質量％を水中に分散させて、多孔質基材用組成物を調製した。この多孔質基材用組成物を抄紙網に供給して湿潤状態のシート状物とし、該シート状物の表面に、図２に示すプレスロールを利用して、幅２ｍｍ、高さ２ｍｍの高密度ポリエチレン樹脂を２ｍｍ間隔で埋め込んだ。その後、８０〜１００℃の多段加熱ロールを通すことで、シート状物から余分な水分を除去して厚さ３．５ｍｍの板紙を抄紙した。この板紙の坪量は１０２０ｇ/ｍ２であった。次に、この板紙にフェノール樹脂を原紙重量比６０％で含浸させ、表面に埋め込められた高密度ポリエチレン樹脂が鉛直方向に向くように板紙を設置した状態で、１５０℃で３０分温風加熱して、高密度ポリエチレン樹脂を板紙の表面から流去させると共に、フェノール樹脂を完全に固化させた。その後、不活性ガス雰囲気下で８００℃の仮焼成を行い、板紙材料やフェノール樹脂分を炭化すると共にタールなど余分な成分を除去した。仮焼成後、２７００℃で黒鉛化してガス流路を備えた多孔質基材を製造した。この多孔質基材は、ＮＣ加工を実施しなくても、ガス流路となる溝を形成することができた。
【００４４】
（実施例２）
バージンパルプ５０質量％、麻パルプ２５質量％、捲縮カーボン繊維２０質量％％、フェノール樹脂５質量％を水中に分散させて、多孔質基材用組成物を調製した。この多孔質基材用組成物を抄紙網に供給して湿潤状態のシート状物とし、該シート状物の表面に、図２に示すプレスロールを利用して、幅２ｍｍ、高さ２ｍｍのポリプロピレン樹脂を２ｍｍ間隔で埋め込んだ。その後、８０〜１００℃の多段加熱ロールを通すことで、シート状物から余分な水分を除去して厚さ３．５ｍｍの板紙を抄紙した。この板紙の坪量は１０２０ｇ/ｍ２であった。次に、この板紙にフェノール樹脂を原紙重量比６０％で含浸させ、表面に埋め込められたポリプロピレン樹脂が鉛直方向に向くように板紙を設置した状態で、１５０℃で３０分温風加熱して、高密度ポリエチレン樹脂を板紙の表面から流去させると共に、フェノール樹脂を完全に固化させた。その後、不活性ガス雰囲気下で８００℃の仮焼成を行い、板紙材料やフェノール樹脂分を炭化すると共にタールなど余分な成分を除去した。仮焼成後、２８００℃で黒鉛化してガス流路を備えた多孔質基材を製造した。この多孔質基材は、ＮＣ加工を実施しなくても、ガス流路となる溝を形成することができた。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】燃料電池の単位セルの一般的な構成を示す分解断面図である。
【図２】シート状物の表面に熱可塑性樹脂部材を埋め込む工程の概略図である。
【符号の説明】
【００４６】
１：空気極セパレータ
２：酸化剤ガス流路付の基材
３：酸化剤ガス拡散層
４：酸化剤極
５：電極シール材
６：電解質膜
７：燃料極
８：燃料ガス拡散層
９：燃料ガス流路付の基材
１０：燃料極セパレータ
２０：抄紙部
２１：シート状物
２２：抄紙網
２３：プレスロール
２４：熱可塑性樹脂部材２４
【図１】
2010003501.tif 000003
【図２】
2010003501.tif 000004