(57)【要約】      （修正有）【課題】燃料電池の発電反応および燃料電池の冷却に用いる水分の一部が、セパレータ基材と被覆材との隙間から侵入し金属セパレータの侵食を抑制することを目的とする。【解決手段】セパレータ基材７に画成した流路の上面および下面に耐食性および導電性材料を被覆し、前記セパレータ基材７に画成した流路の前記導電性材料を被覆した部分以外のその他の部分に耐食性、撥水性および非導電性材料を被覆した燃料電池用金属セパレータにおいて、前記セパレータ基材７に被覆した前記非導電性材料６の端部が、前記導電性材料５の端部を覆うように備える。【選択図】図２
2006164897.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
セパレータ基材に画成した流路の上面および下面に耐食性および導電性材料を被覆し、
前記セパレータ基材に画成した流路の前記導電性材料を被覆した部分以外のその他の部分に非導電性材料を被覆した燃料電池用金属セパレータにおいて、
前記セパレータ基材に被覆した前記非導電性材料の端部が、前記導電性材料の端部を覆うように形成することを特徴とする燃料電池用金属セパレータ。
【請求項２】
非導電性材料が耐食性、撥水性および絶縁性を有する樹脂であることを特徴とする請求項１に記載の燃料電池用金属セパレータ。
【請求項３】
セパレータ基材に画成した流路の上面および下面に導電性材料を被覆した燃料電池用金属セパレータにおいて、
前記導電性材料の端部を覆うように前記導電性材料を被覆した部分以外のその他の部分に燃料電池スタックの運転温度以上で樹脂を焼き付けることを特徴とする燃料電池用金属セパレータの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属の薄板をプレス加工し、流路を画成した燃料電池用金属セパレータに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の燃料電池用金属セパレータにおいては、金属の薄板をプレス加工し、ガス、冷却液の通る流路を形成し、その流路の表面に貴金属等の耐食性を有する導電性材料をメッキ、スパッタリング等することで導電性被覆を施したものが知られている。これによれば、セパレータの電極と接する凸部に耐食性の導電性材料を被覆し、それ以外の部分の被覆に金属イオンの吸着性能を有するキレート樹脂等を用いることによって、溶出した金属イオンの触媒層および電解質膜への混入から燃料電池用金属セパレータの保護を図っている。（例えば、特許文献１、参照。）
【特許文献１】特開２０００−２４３４０８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
図１に示したように従来の燃料電池用金属セパレータの流路の表面に金属セパレータ基材４に画成した流路１５と発電層１との接する部分に導電性被服材料２を被覆し、その他の部分に樹脂等の非導電性被服材料３を被覆する方法がある。この場合、異なる二つの被覆材の接合部１１において図１に示したように線状に接しているのみで、その境界面は、燃料電池セルを積層し、その両端を積層方向に締め付ける時の圧縮による歪等で、容易に開いたり、剥離したりという問題があり、その結果、開いた境界面や導電性被覆端部の剥離部から水が容易に侵入し、セパレータ基材４の腐食を発生させるという問題があった。さらに、樹脂部に金属イオンを吸着する材料を用いても、腐食を抑制する効果はなく、長期的な運転により金属イオンの吸着量が限界に達し、樹脂で被覆した効果がなくなるという問題があった。
【０００４】
そこで本発明では、セパレータに画成した流路表面の腐食を抑制する燃料電池用金属セパレータの提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
セパレータ基材に画成した流路の上面および下面に耐食性および導電性材料を被覆し、前記セパレータ基材に画成した流路の前記導電性材料を被覆した部分以外のその他の部分に耐食性、撥水性および非導電性材料を被覆した燃料電池用金属セパレータにおいて、前記セパレータ基材に被覆した前記非導電性材料の端部が、前記導電性材料の端部を覆うように備える。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によると、燃料電池の発電反応により生じる水分および燃料電池を冷却する冷却水が、導電性被覆材料と非導電性被服材料との隙間から侵入することを防ぎ、金属セパレータの腐食を抑制することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
第１の実施形態に用いる金属セパレータの構成図を図２に示す。
【０００８】
金属セパレータ９は、燃料極と酸化剤極との間を電気的に接続し、なおかつ水素含有ガスと酸素含有ガスとを隔離するため複数の凸部を有する板状のセパレータ基材７とこれを外側から覆う導電性の高い導電性被覆５と非導電性被覆６とから構成されている。
【０００９】
板状のセパレータ基材７に画成した流路１６の上面と下面の凸部１２に、高い導電性を有する材料を被覆する導電性被覆５の処理を施す。なお、流路１６は発電層１４を冷却するための水が通るための通路であり、流路１７は水素含有ガスまたは酸素含有ガスと発電層１４において発電反応により生じた水分が通るための通路である。
【００１０】
一方、板状のセパレータ基材７に画成した流路１６の導電性被覆５の処理を行った部分以外の凹部１３の部分には、低い導電性を有する材料を被覆する非導電性被覆６の処理を施す。
【００１１】
そして、金属セパレータ９に施した導電性被覆５と導電性被覆６との境界部分である凸部肩部８において、導電性被覆５の材料の上に非導電性被覆６の材料が覆い被さるように構成する。
【００１２】
ここで、前記導電性被覆５として、たとえば、貴金属、酸化物、窒化物、カーボン等からなる導電性材料をメッキ、スパッタリング等の方法により形成し、一方、前記非導電性被覆６として、たとえば、樹脂の塗装や非導電性のメッキ等により形成する。
【００１３】
なお、図中の発電層１４は、電解質膜を触媒層と、ガス拡散層の順に挟持し構成されたものである。発電層１４は水素含有ガスと酸素含有ガスの化学反応により発電反応を生じる。
【００１４】
本実施形態の作用および効果について説明をする。
【００１５】
上述したように金属セパレータ９において、図１に示した従来の導電性被覆３と非導電性被覆４のような被覆材の接合部１１において線状に接するように構成する。一方、本発明では非導電性被覆６が導電性被覆５の端部を覆うような構成とした。したがって、燃料電池の発電反応により発生した水分または燃料電池を冷却するため用いている冷却水の一部が、導電性被覆５と非導電性被覆６との凸部肩部８から、セパレータ基材７と被覆材との隙間に侵入しセパレータ基材７の腐食を抑制することは、非導電性被覆６が導電性被覆５の端部を覆っているため前記水分がセパレータ基材７と被覆材との境界面に侵入する通路を閉ざすことにより可能となる。また、非導電性被覆６を施す非導電性材料に、撥水性、絶縁性を有する材料を用いることにより電気化学的な腐食を抑制することも可能である。
【００１６】
さらに燃料電池は、燃料電池セルを積層し、その両端にステンレス製のエンドプレートを配置しボルトにより締め付けることによって構成されている。
【００１７】
従来の導電性被覆２と非導電性被覆３との被覆材の接合部１１のように、両材料が接するだけではなく、本発明では非導電性被覆６が導電性被覆５の端部を覆うように被覆材を設置する。したがって、そのボルトによる締め付けにより、セパレータ基材７から導電性被覆５が剥離を生じる場合もある。非導電性被覆６が導電性被覆５の端部を覆うように被覆材を構成することにより、前記剥離は非導電性材料が導電性材料をセパレータ基材７側に押さえつけることによって抑制することが可能である。
【００１８】
セパレータ基材７の凹部１３の非導電性被覆６を施す材料として樹脂を用いることもできる。非導電性被覆６において、たとえば樹脂を焼き付けるなどして形成され、容易に撥水性、耐食性、非導電性を有する被覆材で構成される。ここで、樹脂として、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）等のフッ素樹脂、ポリカーボネート（ＰＣ）、およびポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）を用いてもよい。上述した樹脂を用いることにより、耐摩耗性、耐食性を向上させることができる。
【００１９】
また、セパレータ基材７に画成した流路の上面と下面の凸部１２に導電性被覆５を施し、その部分をマスキングし、凸部上面以外の凹部１３に燃料電池の運転温度以上の温度で樹脂を焼き付けることによって、燃料電池セルのアノード、カソード間の短絡を抑制することができる。
【００２０】
また、セパレータ基材７と被覆材との間に発電反応等により生じた水分が浸入することを、凸部肩部８を構成し防ぐことによって、セパレータ基材７の腐食を抑制することが可能である。
【００２１】
本発明は、上記した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した発明の技術的思想の範囲内で当業者がなしうるさまざまな改良、変更が含まれることは明白である。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】従来の燃料電池用金属セパレータの構成図である。
【図２】第１の実施形態の燃料電池用金属セパレータの構成図である。
【符号の説明】
【００２３】
１    発電層
２    導電性被覆
３    非導電性被覆
４    セパレータ基材
５    導電性被覆
６    非導電性被覆
７    セパレータ基材
８    凸部肩部
９    金属セパレータ
１１    被覆材の接合部
１２    凸部
１３    凹部
【図１】
2006164897.tif 000003
【図２】
2006164897.tif 000004