(57)【要約】      （修正有）【課題】強度を維持したまま水分やガスの透過性が向上した燃料電池用ガス拡散層基材及びその製造方法の提供。【解決手段】炭素繊維からなる導電性基材１０とパルプ２０とを共に抄紙してＳ１０形成した抄紙基材４０を加熱によりパルプ２０を消失させたＳ２０後、抄紙基材４０にフェノール樹脂３０を含浸させＳ３０、その後、所定の加熱焼成によってフェノール樹脂３０を炭化・黒鉛化Ｓ５０し、ガス拡散層基材１１を得る方法。ガス拡散層基材１が、目付量を３０ｇ／ｃｍ2とし、厚み方向の片方の表面に乾燥窒素ガスを流量１０Ｌ／ｍｉｎで通流させたときの表裏の差圧が０．０１〜０．３ＭＰａの範囲内であるガス拡散基材。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
導電性基材と、前記導電性基材を結び付けるバインダ機能を有し、かつ、加熱により消失可能な消失材とを共に抄紙して抄紙基材を形成する抄紙工程と、
前記抄紙基材を加熱して、前記抄紙基材中の前記消失材を消失させる消失工程と、
前記消失材が消失されて前記導電性基材の集積体からなる前記抄紙基材に、炭素前駆体樹脂を含浸させる樹脂含浸工程と、
前記炭素前駆体樹脂が含浸された前記抄紙基材を乾燥・加熱後、非酸化性雰囲気下で加熱焼成して、前記炭素前駆体樹脂を炭化・黒鉛化させる炭化・黒鉛化工程と
を具備することを特徴とするガス拡散層基材の製造方法。
【請求項２】
前記導電性基材が炭素繊維からなり、前記消失材がパルプからなり、前記炭素前駆体樹脂がフェノール樹脂からなることを特徴とする請求項１に記載のガス拡散層基材の製造方法。
【請求項３】
導電性基材と、前記導電性基材を結着する樹脂炭化物とを具備し、所定の空孔が形成されて多孔質なガス拡散層基材であって、
目付量を３０ｇ／ｃｍ2とした前記ガス拡散層基材に対して当該ガス拡散層基材の厚み方向の片方の表面に乾燥窒素ガスを流量１０Ｌ／ｍｉｎで通流させたときの当該ガス拡散層基材の表裏の差圧が０．０１〜０．３ＭＰａの範囲内であることを特徴とするガス拡散層基材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池の発電反応に用いられる反応流体を拡散させる燃料電池用ガス拡散層の基材に関するもので、特に、強度を維持したまま水分やガスの透過性が向上したガス拡散層基材及びその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池、特に、自動車等の動力源として使用が拡大されている固体高分子型燃料電池は、燃料電池セルのセパレータを介して複数個積層して構成されており、１つの単セル（single cell）においては、一般的に、特定イオンを選択的に透過する高分子電解質膜の両面に、白金等の触媒を担持したカーボン等の導電材及びイオン交換樹脂からなる電極触媒層と、電極触媒層の外側に配置する多孔質のガス拡散層（ＧＤＬ）とによって構成されるカソード（＋）側電極及びアノード（−）側電極が配設され、膜／電極接合体（ＭＥＧＡ；Membrane-Electrode-Gas Diffusion Layer Assembly)を形成している。また、この膜／電極接合体を構成するガス拡散層の外側に、燃料ガス（アノードガス）または酸化ガス（カソードガス）を供給し、かつ、生成ガス及び過剰ガスを排出するガス流路を形成したセパレータが配設され、膜／電極接合体がセパレータで挟持されている。
【０００３】
このような構成の固体高分子型燃料電池のガス拡散層では、セパレータに形成されたガス流路から供給される燃料ガスまたは酸化ガスをガス拡散層と隣接する触媒層に拡散させる役目（ガス拡散性）を担うことからガス透過性が要求されると共に、電気化学反応のための電子を移動させる集電機能として導電性も要求される。更には、高分子電解質膜と触媒層を常に最適な湿潤状態に保ち、フラッディング現象（ガス拡散層の細孔が水で閉塞する現象）を抑制して、電池の安定した発電性能を維持するために、発電時の水素及び酸素の電気化学的反応によって生成した過剰な反応生成水や結露水を排出させる水分透過性も必要とされる。また、当然ながら熱的・化学的安定性や、高分子電解質膜と触媒層の保護のための物理的強度等も必要となる。
【０００４】
特に、ガス拡散性、及び、電解質膜や電極接合体の水分管理の面から、ガス拡散層のガスや水分の透過性は非常に重要な物性となっており、この透過性を高くすることは、ガスの充分な供給を可能とし、また、ガス流路を塞いでガス拡散性を防げる原因となる電極の水詰まりを防止して電極での水の排出性を向上できることから、燃料電池における高い出力を可能とする。殊に、自動車等の車両用の高い出力密度が要求される用途においては、ガスを加圧した状態、かつ、高電流域（電流密度が高い領域）での運転条件であることから、高い反応活性が必要となるため、効率よくガスを供給すべく、更には、発生する水の量が増大することで湿潤現象であるフラッディングが生じやすいために効率良く水分を排出すべく、ガス拡散層については水分やガスの高い透過性が要求される。
【０００５】
燃料電池用のガス拡散層としては、一般的に、炭素繊維等の導電性繊維を用いてシート状等に形成された基材が使用されており、必要に応じて、この炭素系基材に導電性や揆水性を高めるための処理（例えば、カーボン微粒子や撥水剤からなるコーティング層の形成）がなされる。
ここで、ガス拡散層の機能向上に関し、ガス拡散層の基材において水分やガスの透過性を高めるために、炭素繊維等のベース繊維にパルプ等を配合し、加熱によってパルプを消失させてパルプ跡を空孔とすることにより多孔質の基材を形成する方法が提案されている。
また、ガス拡散層基材の導電性等を向上させるために、樹脂等の炭化物によって炭素繊維等のベース繊維を結合させる技術が知られている。
【０００６】
例えば、特許文献１には、炭素繊維にパルプとフェノール樹脂等を添加し、抄紙法によってシート状の成形素材を抄造した後、所定枚数を積層してからプレス、硬化し、更に得られた積層成形板を高温加熱炉で炭化、黒鉛化の炭素化処理を施して多孔質性の燃料電池用炭素基板を得たことが開示されている。
【０００７】
また、特許文献２乃至特許文献４には、炭素繊維と共に、パルプや熱可塑性樹脂（以下パルプ等とする）を抄紙した集積体で形成される炭素繊維シートに熱硬化性樹脂を含浸させたのち加熱焼成して炭化したガス拡散層基材の製造技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】平１１−１８５７７０号公報
【特許文献２】２０１３−１６４７６号公報
【特許文献３】平８−５９３６０号公報
【特許文献４】２００５−２９７５４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
このように、ガス拡散層基材において所望の特性を向上させるために、特許文献１では、炭素繊維とパルプとフェノール樹脂を一緒に抄紙させること、特許文献２乃至特許文献４では、炭素繊維と共にパルプ等が抄紙された抄紙体に熱硬化性樹脂を含浸させることが提案されている。
【００１０】
しかしながら、特許文献１の技術では、炭素繊維及びパルプと共に樹脂を抄紙させており、また、特許文献２乃至特許文献４の技術においては、樹脂を含浸させる炭素繊維シートに炭素繊維と共にパルプ等が存在しているため、樹脂がパルプ等に付着・吸着しやすい。このため、樹脂炭化時の加熱焼成によってパルプ等が消失するも、その消失跡（パルプ等が存在していた跡）に樹脂炭化物が多く分布、残存して、消失跡の空隙を塞いで（埋めて）しまう。よって、パルプ等の消失跡の空隙の容積を大きくできず、水分やガスの透過性を高めるのに限界がある。
【００１１】
一方で、本発明者の実験研究により、樹脂量はそのままで、炭素繊維と共に抄紙するパルプ量を減少させることで水分やガスの透過性が向上することを確認した。
しかし、パルプ量を減少させたことで抄紙時の強度が低下し、シートがロールに巻き取られたりロールで搬送されたりすることでシートに大きな引張力が作用する連続的な抄紙ではシートが損傷し易く、長尺状のシート形成が困難で生産性が低下した。
更に、目付、即ち、厚みを小さくすることでも水分やガスの透過性の向上は可能であるが、この場合には強度が低下し、取扱方法も制限される。
【００１２】
そこで、本発明は、水分やガスの透過性を向上させることができるガス拡散層基材及びその製造方法の提供を課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
請求項１のガス拡散層基材の製造方法は、導電性基材と消失材とを共に抄紙して抄紙基材を形成する抄紙工程に続いて、消失工程で前記抄紙基材中の前記消失材を消失させてから、前記消失材が消失された前記抄紙基材に対して、樹脂含浸工程で炭素前駆体樹脂を含浸させ、そして、炭化・黒鉛化工程にて前記抄紙基材中に含浸された炭素前駆体樹脂を炭化・黒鉛化させるものである。
【００１４】
上記抄紙工程は、導電性基材と消失材とを一緒に抄紙する工程であり、ガス拡散層基材の前駆体であるシート状等の抄紙基材を形成するものである。
ここで、上記消失材は、次の消失工程における加熱によって熱分解して消失（焼失）し、その消失跡がガス拡散層基材のガスや水分の流路となる空孔（細孔、気孔）を形成するものである。また、抄紙段階で導電性基材を結び付けるバインダとしての機能を有するものである。例えば、低温加熱で熱分解しやすくて残滓も少なく、バインダとしての機能も高いパルプ（植物繊維）等、特に、フィブリル化したものが好適である。
【００１５】
また、上記消失工程は、前記導電性基材と共に抄紙した前記消失材を加熱により消失させる工程である。これによって、前記消失材の消失跡による空隙（空孔）を有し、前記導電性基材の集積体からなる前記抄紙基材とされる。
更に、上記樹脂含浸工程は、前記消失材が消失されて前記導電性基材の集積体からなる前記抄紙基材に、次の炭化・黒鉛化工程における非酸化性雰囲気下での加熱焼成により炭化・黒鉛化する炭素前駆体樹脂を含浸させる工程である。通常、前記抄紙基材に対して樹脂溶液（分散液）または樹脂フィルムの形態で供給され前記抄紙基材に樹脂が添加される。
【００１６】
そして、上記炭化・黒鉛化工程は、前記炭素前駆体樹脂が含浸された前記抄紙基材を乾燥・加熱後、非酸性雰囲気下で炭化焼成することによって前記抄紙基材中の前記炭素前駆体樹脂を炭化・黒鉛化させる工程である。
ここで、上記炭化・黒鉛化は、ガス拡散層基材の目的、所望とする特性、樹脂の特性等に応じて加熱焼成の温度条件が設定され、炭化または黒鉛化の区別を問わない。
なお、上記非酸化性雰囲気とは、広く酸化性でない雰囲気を意味するものとし、通常、窒素（Ｎ2 ）ガス中、アルゴン（Ａｒ）ガス中、ヘリウムガス中等の不活性ガス中とされるが、一酸化炭素（ＣＯ）ガス中、水素（Ｈ2 ）ガス中のような還元雰囲気や、真空下や、二酸化炭素ガス等の雰囲気下、更には密閉空間内で活性炭等の炭素粉中に埋める方法等も含むものとする。
また、上記乾燥・加熱では、炭化焼成前に前記抄紙基材中の水分、溶媒を除去し、更に、必要に応じて樹脂を硬化させる。
【００１７】
請求項２のガス拡散層基材の製造方法は、前記導電性基材が炭素繊維からなり、前記消失材がパルプ（植物繊維）からなり、前記樹脂がフェノール樹脂からなるものである。
【００１８】
請求項３のガス拡散層基材は、導電性基材と、前記導電性基材を結び付けるバインダ機能を有し、かつ、加熱により消失可能な消失材とを共に抄紙することによって形成した抄紙基材を加熱して前記抄紙基材中の前記消失材を消失させてから、前記導電性基材の集積体からなる前記抄紙基材に炭素前駆体樹脂を含浸させ、そして、所定の乾燥・加熱後に非酸化性雰囲気下の加熱焼成で前記樹脂を炭化・黒鉛化したことより、導電性基材が樹脂炭化物により結着され、前記消失材の消失により所定の空孔が形成されて多孔質であり、目付量（坪量）３０ｇ／ｃｍ２としたガス拡散層基材の厚み方向の片方の表面から乾燥窒素ガスを流量１０Ｌ／ｍｉｎで通流させたときのガス拡散層基材の表裏の差圧が０．０１〜０．３ＭＰａ、より好ましくは０．０１〜０．２ＭＰａ、更に好ましくは０．０１〜０．０８ＭＰａの範囲内であるものである。
【００１９】
ここで、樹脂炭化物は、フェノール樹脂等の炭素前駆体樹脂の加熱焼成による炭化・黒鉛化によって形成されたもの（樹脂を炭化・黒鉛化してできたもの）で、導電性基材を結着する物質である。炭素前駆体樹脂としては、炭素繊維等の導電性基材との結着力が強く、炭化時の残存重量が大きいことからフェノール樹脂等が好ましい。
【発明の効果】
【００２０】
請求項１の発明に係るガス拡散層基材の製造方法によれば、抄紙工程において導電性基材と消失可能な消失材とを共に抄紙して抄紙基材を形成したのち、消失工程において前記抄紙基材を加熱して前記抄紙基材中の前記消失材を消失させてから、樹脂含浸工程において前記消失材が消失されて前記導電性基材の集積体からなる前記抄紙基材に、炭化可能な炭素前駆体樹脂を含浸させ、そして、炭素化・黒鉛化工程で前記樹脂が含浸された前記抄紙基材を乾燥・加熱後に、非酸化性雰囲気の高温下で、前記抄紙基材中の樹脂を炭化・黒鉛化させる。
【００２１】
このように、樹脂含浸工程で抄紙基材に樹脂を含浸させる前に、導電性基材と消失材とを共に抄紙することにより形成した抄紙基材中の消失材を消失工程で消失させることから、樹脂が消失材に付着・吸着することによって消失材の消失跡に樹脂が残存して消失跡を塞いだり埋めたりする事態が回避され、消失材の消失跡に所定の空孔容積を確保できる。よって、ガス拡散層基材の水分やガスの透過性が向上される。
【００２２】
こうして、消失材を消失させた抄紙基材に対して樹脂を含浸させることによって樹脂を導電性基材に均一に分布させることが可能となり、消失材の消失跡に所定の空孔容積が確保されることで、強度の低下を招く消失材の使用の低減等を行わなくとも水分やガスの透過性を向上でき、消失材の十分な量を確保できる。よって、所定量の消失材の使用により導電性基材と共に抄紙する際、適度な強度を確保できることから、連続抄紙も容易に可能である。
【００２３】
請求項２の発明に係るガス拡散層基材の製造方法によれば、前記導電性基材が炭素繊維からなり、前記消失材がパルプ（植物繊維）からなり、前記樹脂がフェノール樹脂からなることから、請求項１に記載の効果に加えて、炭素繊維によってガス拡散層基材の高い強度が得られ、また、パルプ（植物繊維）によって、低い温度条件での加熱により容易に消失して残滓も殆どなくて、その消失跡の空孔容積や空孔率を高くでき、水分やガスの高い透過性を得ることができる。更に、フェノール樹脂は炭化率が高く、かつ、フェノール樹脂の炭化物は炭素繊維等の導電性基材との結着力が強いことで、ガス拡散層基材の導電性や強度を高めることができる。
【００２４】
請求項３のガス拡散層基材は、導電性基材が樹脂炭化物により結着されてなり、所定の空孔が形成されて多孔質であり、目付量（坪量）３０ｇ／ｃｍ２条件下において、乾燥窒素ガスを流量１０Ｌ／ｍｉｎでガス拡散層基材の厚み方向の片方の表面から通流させたときのガス拡散層の表裏の差圧が０．０１〜０．３ＭＰａの範囲内である。
【００２５】
本発明者の鋭意実験研究の結果、導電性基材と、前記導電性基材を結びつけるバインダ機能を有し、かつ、加熱により消失可能な消失材とを共に抄紙して形成した抄紙基材に対して、まず加熱を行って前記抄紙基材中の前記消失材を消失させてから、炭化可能な炭素前駆体樹脂を含浸し、そして、乾燥・加熱後に非酸化性雰囲気下での加熱焼成により前記抄紙基材中の前記樹脂を炭化・黒鉛化することによって、導電性基材が樹脂炭化物により結着され、また、樹脂含浸前の消失材の消失により所定の空孔が形成され、そして、目付量（坪量）３０ｇ／ｃｍ２とした前記ガス拡散層基材の厚み方向の片方の表面から乾燥窒素ガスを流量１０Ｌ／ｍｉｎで通流させたときのガス拡散層基材の表裏の差圧が０．０１〜０．３ＭＰａの範囲内となる高いガス透過性を示す多孔質のガス拡散層基材を得ることができた。
【００２６】
これは、消失材を消失させた抄紙基材に対して樹脂を含浸させたことによって、樹脂が消失材に付着・吸着することがないことで消失材の消失跡を樹脂由来の炭化物が塞いだり埋めたりする事態が回避され、消失材の消失跡に所定の空孔容積が確保されたためである。そして、このように消失材の消失跡に所定の空孔容積を確保できることで、強度の低下を招く消失材の使用の低減等を行わなくとも水分やガスの透過性を向上できることから、消失材の十分な量を確保して、導電性基材と共に抄紙する際に適度な強度を有する。よって、連続抄紙も容易に可能である。
【００２７】
これより、乾燥窒素ガスを流量１０Ｌ／ｍｉｎで前記ガス拡散層基材の厚み方向の片方の表面から通流させたときのガス拡散層の表裏の差圧が０．０１〜０．３ＭＰａの範囲内であるガス透過性を目付量３０ｇ／ｃｍ２条件下においても達成することができ、強度を維持したまま水分やガスの透過性が高くなっている。
【００２８】
ここで、上記差圧が０．０１未満であると、ガスの透過性が高くなりすぎることで、高い出力密度が要求される自動車用の燃料電池の電極に使用した際、例えば、高温運転条件下では高分子膜の乾燥が進み易くなり、電池性能を低下させる恐れがある。一方で、差圧が０．３を超えると、ガスの透過性が低いため、高い出力密度が要求される自動車用の燃料電池において出力の向上効果は小さい。差圧が０．０１〜０．３ＭＰａの範囲内であれば、高い出力密度が要求される自動車用の燃料電池において安定して高い出力が得られる。好ましくは０．０１〜０．２の範囲内ＭＰａ、より好ましくは０．０１〜０．０８ＭＰａの範囲内である。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】図１は本発明の実施の形態に係るガス拡散層基材の製造方法を示すフローチャートである。
【図２】図２は本実施の形態の実施例１に係るガス拡散層基材のシート表面（シートの厚み方向に垂直な方向の表面）のマイクロスコープ（基準が２００μｍ）写真である。
【図３】図３は比較例１に係るガス拡散層基材のシート表面（シートの厚み方向に垂直な方向の表面）のマイクロスコープ（基準が２００μｍ）写真である。
【図４】図４は比較例２に係るガス拡散層基材のシート表面（シートの厚み方向に垂直な方向の表面）のマイクロスコープ（基準が２００μｍ）写真である。
【図５】図５はガス透過性試験を説明するための概念図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
［実施の形態］
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、同一の記号及び同一の符号は、実施の形態中の同一または相当する機能部分を意味するものであるから、ここでは重複する詳細な説明を省略する。
まず、本発明の実施の形態のガス拡散層基材の製造方法について、図１を参照して説明する。
本実施の形態においては、図１のフローチャートに示されるように、最初に、抄紙工程（ステップＳ１０）にて導電性基材１０と消失材２０を一緒に抄紙して抄紙基材４０を形成する。
【００３１】
導電性基材１０としては、炭素系、金属系等があるが、熱的、化学的安定性（耐食性、導電性等）を考慮すると、好ましくは炭素繊維（カーボン繊維、カーボンファイバー）、炭素粒子（カーボン粒子）である。導電性を有する導電性物質であれば、繊維状でも粒子状でもよく、炭素繊維と炭素粒子の両者を併用することも可能であるが強度や抄紙性の観点から炭素繊維を主成分とするのが好ましい。
【００３２】
炭素繊維としては、ポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）系炭素繊維、ピッチ系炭素繊維、レーヨン系炭素繊維、フェノール系炭素繊維等が挙げられ、１種を単独で用いても良いし、２種以上を併用しても良い。抄紙基材４０やガス拡散層基材１の所望とする特性に応じて選択される。好ましくは、強度等の観点からポリアクリロニトリル系炭素繊維、ピッチ系炭素繊維である。特に、用いる炭素繊維をポリアクリロニトリル系炭素繊維のみとした場合、ガス拡散層基材１の強度が極めて高くなる。一方、ポリアクリロニトリル系炭素繊維とピッチ系炭素繊維を併用した場合には、抄紙基材４０の弾力性と柔軟性を確保できる。
【００３３】
炭素繊維等の導電性繊維は、短繊維でも長繊維でも良いが、分散性、抄紙のしやすさ（収率）等を考慮すると、炭素短繊維が好ましい。なお、繊維長が短いと、ガス拡散層基材１においてガス透過路や水排出路となる通路（空孔、気孔、細孔）の長さが過剰に長くなることを抑えることができ、また通路の多様な方向性を獲得できる。その結果、ガスや水分を逃がし易い方向に透過させるのに有利となり、ガスや水分の透過性を高めることが可能となる。また、水分の適度な保持性にも有利である。短繊維は、連続した長繊維を切断することにより得られた短繊維を用いても良いし、水等の分散媒中で連続した長繊維を攪拌機（例えば、ミキサー、スラッシュファイナー）等によって攪拌することにより短繊維化することにより得てもよい。
【００３４】
炭素繊維等の導電性繊維（単繊維）の長さ、径としては適宜選択することができるが、分散性、形成するガス拡散層基材１の強度等を考慮すると、例えば、平均繊維径が１〜６０μｍ、好ましくは、３〜３０μｍ、より好ましくは４〜２０μｍの範囲内である。殊に、平均繊維径が４〜２０μｍの範囲内であれば、より好ましくは５〜１５μｍの範囲内であれば、形成するガス拡散層基材１において高いガスや水分の透過性を確保できる。更に、生産コスト、分散性の観点からすると３〜９μｍが好ましく、ガス拡散層基材１の平滑性、導電性の観点からすると４〜８μｍの範囲内が好ましい。なお、扁平な断面の炭素繊維の場合は、長径と短径の平均を繊維径とする。
【００３５】
また、導電性繊維（単繊維）の平均繊維長は、例えば、０．２〜５０ｍｍ、好ましくは１〜３０ｍｍ、更に好ましくは３〜２５ｍｍ、より好ましくは５〜１５ｍｍの範囲内である。殊に、抄紙時の消失材２０による捕獲性や、後述の樹脂炭化物による結着性等の観点からすると２〜１２ｍｍが好ましく、より好ましくは３〜９ｍｍの範囲内である。また、繊維長が３〜２０ｍｍの範囲内、より好ましくは４〜１０ｍｍの範囲内であれば、抄紙時の分散性が良く、導電性基材１０が抄紙体をすり抜けることも少なくてその配合量の調整、制御が容易で抄紙性が良く、更に、シート状とした抄紙基材４０の目付むらのばらつきが少なくて均質で、ガス拡散層基材１の強度等を高くできる。なお、異なる平均径や平均長の繊維を２種以上用いることで、ガス拡散層基材１の表面平滑性、導電性、強度等の特性の調節、制御が容易となる。
【００３６】
消失材２０としては、所定の加熱によって分解、消失し、その消失跡がガス拡散層基材１のガスや水の通路となる空孔（気孔、細孔）を形成するもので、かつ、抄紙時に導電性基材１０同士を結び付けるバインダとして機能するものであれば良く、例えば、木材、セルロース、綿、竹、麻等のパルプ（植物性繊維）、羊毛等の動物性繊維や、ポリ乳酸、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、ポリエチレン、ポリオレフィン、ポリプロピレン、ポリウレタン、ポリエステル、ナイロン、ビニロン、アクリル、アラミド、ポリアセタール、ノボロイド等の樹脂繊維等が挙げられる。これらは１種が単独で用いられていても良いし、２種以上を併用しても良い。湿式抄紙する場合には、後述の分散媒に溶解しないものが選択される。
【００３７】
消失材２０は、粒子状、塊状等であっても良いが、導電性基材１０の捕獲性が良く抄紙収率を高めて抄紙化を容易にでき、また、導電性基材１０との抄紙により抄紙基材４０中で導電性基材１０の絡み合い性、補強性を向上できることから好ましくは繊維状の有機物質である。
【００３８】
そして、上述した中でも、比較的低い温度条件での加熱（導電性基材１０の劣化を招くことのない温度、好ましくは５００℃以下）での熱分解性が高くて残滓が少ない木材等のパルプや、ポリ乳酸繊維等が好適である。
特に、木材等のパルプ繊維は、低い温度の加熱条件で殆ど分解、消失され、また、導電性基材１０としての炭素繊維との親和性も高く、更に吸水性も良く、導電性基材１０の適度な分散性、捕獲性、絡み合い性、接触性に有利で、導電性基材１０が抄紙体をすり抜けるのを防止できて導電性基材１０の配合量の調整、制御を容易とし、抄紙性や抄紙基材４０の強度を高めることができる。そして、導電性基材１０を抄紙基材４０に担持させて導電性基材１０の脱落、剥離を防止し、抄紙基材４０の形状保持性を高めることができ、均質なガス拡散層基材１を得ることができる。また、このように導電性基材１０の脱落等を防止し補強できるので、導電性基材１０の配合割合を増加させて、導電性を高めるのにも有利である。更に、導電性基材１０の分散により導電性基材１０の折損が起こり難くなることから、導電性基材１０の燃料電池の高分子膜への突き刺さりによる発電性能の低下を防止できる。加えて、木材等のパルプ繊維は取扱性が良く、安価でもある。よって、消失材２０として最適である。
【００３９】
また、消失材２０は、離解・叩解してフィブリル化したものがより好ましい。フィブリル化によって導電性基材１０の絡み合い性、接触性を向上させ、抄紙基材４０の強度や形状保持性をより高めることができる。
なお、フィブリル（fibril）化とは、繊維内部のフィブリルが摩擦作用で表面に現れて毛羽立ち、ささくれる現象をいう。また、「叩解」とは、『パルプスラリーを、リファイナー、ビーター等の回転する向かい合った凹凸の刃の間を通過させることにより、パルプに連続的な圧縮・開放を繰り返して作用させて、パルプ繊維に膨潤、フィブリル化、切断を起こさせること』（社団法人日本化学会・編『化学便覧 応用化学編（第６版）』２５０頁，平成１５年１月３０日，丸善株式会社発行）である。叩解方法は特に限定されず、パルパー、加圧水流の噴射（ウオータージェットパンチング）等によりフィブリル化されたものであっても良い。
【００４０】
このような消失材２０を導電性基材１０と共に抄紙することにより、抄紙時に導電性基材１０の分散性を高めて再収束を防止し、抄紙の際に導電性基材１０の捕獲性が高められて導電性基材１０が結び付けられることで所定の強度が保持され、導電性基材１０が抄紙後に脱落、剥離するのが防止される。また、抄紙後に繊維状の導電性基材１０の配向が変化するのが抑制される。
【００４１】
導電性基材１０と消失材２０の配合量は、それらの種類、寸法形状や、ガス拡散層基材１の所望とする特性（強度、導電性、電気抵抗、熱伝導性、ガス拡散性、水分保持率、排水性等）等を考慮して設定されるが、好ましくは導電性基材１０の配合量１００重量部に対して、消失材２０の配合量が４０重量部〜３００重量部、より好ましくは１００〜２５０重量部、更に好ましくは１２５〜２００重量部である。当該範囲内であれば、連続抄紙にも耐え得る十分な強度（引張り強度等）の確保が可能で、連続抄紙が容易に可能であり、生産性を高くでき、コストの低減化を図ることも可能である。
【００４２】
そして、本実施の形態では、このような導電性基材１０と消失材２０を共に抄紙工程（ステップＳ１０）において抄紙することにより、抄紙基材４０を形成する。
導電性基材１０と消失材２０を抄紙する方法としては、導電性基材１０と消失材２０を分散媒に分散させて抄紙する湿式抄紙法や、空気中に導電性基材１０と消失材２０を分散させて降り積もらせる乾式抄紙法等により抄紙することができるが、均一性、強度、生産性、目付の制御性等の観点から好ましくは湿式抄紙法である。
【００４３】
湿式抄紙法では、導電性基材１０と消失材２０を分散媒（抄紙媒体）に分散させて抄紙するが、このときの抄紙処理としては、公知の方法を採用でき、例えば、分散媒中に導電性基材１０と消失材２０が分散されてなる混合物（スラリー）を網状部材等のような分離部材を用いてすくことにより、或いは、減圧吸引または乾燥することにより、固形分（導電性基材１０及び消失材２０）と分散媒とを分離させて、固形分の導電性基材１０及び消失材２０を集積（集合）して抄紙基材４０とすることができる。より具体的には、例えば、長網、短網、円網等のワイヤーを有する湿式抄紙機に供給し、脱水パートで脱水し、加圧して搾水することにより抄紙基材４０を得ることができる。
このときの分散媒としては、一般的には水が採用されるが、場合によっては、トルエン、キシレン、シクロヘキサン、アルコール等の有機溶媒でも良い。
また、上記混合物の調製方法は特に問われず、例えば、パルパー等の回転式の装置等を用いて抄紙成分を混合分散することも可能である。
【００４４】
なお、分散媒中の導電性基材１０及び消失材２０の濃度は１〜５０ｇ／Ｌの範囲内であるのが好ましい。当該濃度範囲であれば、生産性もよく、更に、導電性基材１０及び消失材２０の分散性が良好で、導電性基材１０及び消失材２０の凝集が発生し難いことで、目付むらのばらつきが少なくて均質な抄紙基材４０が得られる。
【００４５】
本実施の形態においては、抄紙により薄いシート状（紙状）の抄紙基材４０を形成している。このようにシート状に形成することで燃料電池用電極の厚みの薄肉化に対応できる。特に、抄紙により抄紙基材４０がシート状に形成されたことで、生産性も良く、抄紙基材４０は表面積が大きく均質で強度や硬度も高いものとなり、取扱い易く、また、セパレータや触媒層との接合性も良く、燃料電池用電極への使用に最適である。
【００４６】
また、抄紙は連続で行なう連続抄紙の方法やバッチ式で行なう方法があるが、目付の制御が容易で、生産性を高くできることから連続抄紙が好ましい。特に、本実施の形態においては、後述するように、炭素前駆体樹脂３０を含浸する前に消失材２０を消失させることによりガス拡散層基材１の水分やガスの透過性（透気度）を高めており、導電性基材１０を結び付けるバインダとしても機能する消失材２０の量を少なくしなくても高い透過性が得られる。このため、消失材２０の十分な量の確保が可能であり、所定量の消失材２０の配合により連続抄紙に耐え得る十分な強度、耐引張り性の確保が可能で、シート状の連続抄紙が容易に可能である。つまり、連続抄紙装置を用いての抄紙、複数のロール間を曲成しながらの搬送、巻き取りによって抄紙基材４０が損傷することなく、ロール状に巻き取れるロール搬送性が良く、長尺状の巻き取り可能な抄紙基材４０を形成できる。
【００４７】
このようにして、導電性基材１０と消失材２０を共に抄紙することによりシート状の抄紙基材（ガス拡散層基材前駆体）４０が形成される。このときのシート状の抄紙基材４０の目付（秤量）は、例えば１０〜２００ｇ／ｍ２、厚みは、例えば２０〜４００μｍとされる。
【００４８】
なお、本発明を実施する場合には、必要に応じて抄紙性や結合性（強度）等を高めるために結合剤（糊剤、紙力増強剤）、例えば、ポリビニルアルコール、ポリ酢酸ビニル、ポリエチレンやポリプロピレン等のポリオレフィン、ポリエチレンテレフタレート等のポリエステル、ポリアクリロニトリル、セルロース、ポリエチレンオキシド、ポリアクリルアミド、スチレン−ブタジエンゴム、澱粉、コーンスターチ等を使用することも可能である。このような結合剤は、抄紙時に混合して導電性基材１０及び消失材２０と共に湿式抄紙させてもよいし、抄紙後に含浸させても良い。結合剤の使用により抄紙成分の結合性を高め、脱落を防止して形状保持性、ハンドリング性や取扱性を高めることができる。但し、結合剤の存在によって、後の樹脂含浸工程（ステップＳ３０）で含浸させる炭素前駆体樹脂３０が結合剤に付着して分布の偏りが生じたり、また、結合剤が消失材２０に付着してその消失跡を塞いだり埋めたりすると、水分やガスの透過性を低下させる原因となるため、結合剤は次の消失工程（ステップＳ２０）での加熱処理により多く熱分解されるものが適する。
しかし、消失材２０としてパルプ等を使用することで、より好ましくはフィブリル状のパルプ等を用いることで、それが導電性基材１０の結び付きを高める機能を有することから、実質的に結合剤を添加しなくても導電性基材１０及び消失材２０を抄紙してなる抄紙基材４０は高い強度及び形状保持性を有する。
【００４９】
また、本発明を実施する場合には、抄紙時に機械交絡法（ニードルパンチング法等）、高圧液体噴射法（ウォータージェットパンチング法等）、高圧気体噴射法（スチームジェットパンチング法等）等による交絡処理を行って、導電性基材１０を３次元に交絡させて抄紙基材４０の強度、ハンドリング性、導電性等を高めることも可能である。このような交絡処理によっても導電性基材１０及び消失材２０を抄紙してなる抄紙基材４０の強度及び形状保持性を向上させることができる。更に、分散媒の脱水速度の調節等により繊維の配向度を制御する操作を行っても良い。また、抄紙機で抄紙した抄紙基材４０をロールを通して圧縮する等、シート状の抄紙基材４０の紙質を調整してもよい。
【００５０】
更に、必要に応じて、後述の炭化・黒鉛化工程（ステップＳ５０）における高温熱処理でフェノール樹脂等の樹脂３０と同様に炭化可能な炭素源となる繊維、例えば、アクリル系ポリマー（アクリル系繊維、例えば、ポリアクリロニトリル繊維）、セルロース系ポリマー（セルロース系繊維、例えば、レーヨン、ポリノジック繊維等）、フェノール系ポリマー（フェノール系繊維）等を導電性基材１０及び消失材２０と共に抄紙してもよい。
その他、例えば、凝集剤、粘度調整剤、界面活性剤等を用いて抄紙基材４０を形成することも可能である。
【００５１】
次に、このようにして導電性基材１０と消失材２０を共に抄紙することにより得た抄紙基材４０を、消失工程（ステップＳ２０）にて所定の温度で加熱することにより、抄紙基材４０中の消失材２０を消失させる。
【００５２】
消失工程（ステップＳ２０）における加熱処理では、消失材２０の種類等に応じて消失材２０を分解、消失可能な加熱条件（温度、時間、雰囲気等）が設定される。ここで、加熱温度が高すぎると、導電性基材１０の劣化を招き、一方で加熱温度が低すぎると、生産性が低下する。例えば、消失材２０が木材、セルロースのパルプの場合、大気下等において加熱温度は２００〜５００℃、好ましくは３５０℃〜４５０℃の範囲内に設定することで、生産性も良く、導電性基材１０の劣化を招く恐れもない。
【００５３】
この消失工程（ステップＳ２０）における加熱処理によって、抄紙基材４０中の消失材２０が分解、消失され、その消失材２０の消失跡が空隙となることにより抄紙基材４０に空孔（気孔、細孔）が形成され、空孔率（気孔率、細孔率）が高められる。消失跡である空孔は、燃料電池においてガス通気孔及び水分の流路孔として機能する。更に、消失材２０が消失し空隙となることで、その消失跡の空孔により、次の樹脂含浸工程（ステップＳ３０）で含浸させる炭素前駆体樹脂３０の含浸性（浸透性）が高くなる。よって、少ない量の炭素前駆体樹脂３０でも均一に分布させてガス拡散層基材１において所定の強度等の特性を高めることが可能である。なお、この加熱処理はバッチ式であっても連続式であってもよい。
【００５４】
続いて、このようにして消失材２０を消失させた抄紙基材４０に対して、樹脂含浸工程（ステップＳ３０）で、後述の高熱処理において炭素化・黒鉛化（以下、区別することなく単に『炭化』ともいう）される炭素前駆体樹脂３０（以下、単に『樹脂３０』ともいう）が含浸される。
具体的に、樹脂含浸工程（ステップＳ３０）で抄紙基材４０に含浸させる炭素前駆体樹脂３０としては、後述の炭化・黒鉛化工程（ステップＳ５０）での非酸化性雰囲気下における高熱処理により炭化して導電性の炭化物となる樹脂（炭素源となる樹脂）であればよく、例えば、フェノール樹脂、フラン樹脂、エポキシ樹脂、メラミン樹脂、イミド樹脂、ウレタン樹脂、アラミド樹脂、ユリア樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ピッチ等の熱硬化性樹脂等が挙げられる。中でも、取扱性が良く、炭化後に導電性物質として残存しやすくて炭化率が高く、また、炭素繊維等の導電性基材１０を結着する結着力が強いフェノール樹脂が好ましい。
【００５５】
フェノール樹脂としては、フェノールの他、レゾール型フェノール樹脂、クレゾール型フェノール、キシレノール樹脂等を挙げることができる。特にアンモニア系触媒存在下においてフェノール類（フェノール、レゾルシン、クレゾール、キシロール等）とアルデヒド類（ホルムアルデヒド、パラホルムアルデヒド、フルフラール等）の反応によって得られるレゾール型フェノール樹脂が燃料電池の耐久性の低下の原因となる金属分を含まない点で好ましい。
【００５６】
なお、炭化させるフェノール樹脂等の樹脂３０の配合量は、ガス拡散層基材１の特性等に応じて設定されるが、ガス拡散層基材１において樹脂炭化物の比率が１０〜９０質量％、好ましくは１５〜８０質量％の範囲内であれば、ガス拡散層基材１の導電性及び強度が十分に高いものとなる。より好ましくは１５〜４０質量％、更に好ましくは２０〜４０質量％の範囲内であれば、ガス拡散層基材１の水分やガスの透過性も高いものとなる。また、炭化の際の熱収縮による変形も少なく、形状保持性も高くなる。例えば、炭素繊維等の導電性基材１０の配合量１００質量部に対し、抄紙基材４０に含浸させる樹脂３０としてのフェノール樹脂の樹脂量（固形分量）が２０〜１５０重量部、より好ましくは３０〜８０重量部とすることにより、上述の樹脂炭化物の比率に調整できる。
【００５７】
このようなフェノール樹脂等の加熱により炭化可能な樹脂３０を含浸させた抄紙基材４０では、次の乾燥・加熱工程（ステップＳ４０）を経た後の、炭化・黒鉛化工程（ステップＳ５０）での加熱焼成処理（高温、非酸化性雰囲気下）でフェノール樹脂等の樹脂３０を炭化させることによって、その樹脂炭化物により導電性基材１０を結着して強固な導電パスを形成し、ガス拡散層基材１の導電性や、強度や、形状保持性を高めることができる。
【００５８】
このようなフェノール樹脂等の樹脂３０を消失材２０が消失されて導電性基材１０の集積体からなる抄紙基材４０に含浸する方法としては、樹脂溶液（樹脂分散液）中に抄紙基材４０を浸漬する方法や、抄紙基材４０に樹脂溶液（樹脂分散液）を塗布する方法（キスコート法、ディップ法、スプレー法、カーテンコート法、ローラ接触法等）や、樹脂フィルムを抄紙基材４０に重ねて転写する方法等が挙げられる。樹脂３０の性質、添加量等によって適宜選択されるが、生産性や均一性の観点から、樹脂３０の溶液（分散液）中に抄紙基材４０を浸漬することによって抄紙基材４０に樹脂３０を含浸させるのが好ましい。また絞り出し法（ｄｉｐ−ｎｉｐ方法等）により、絞り装置を用いて樹脂３０の溶液（分散液）が抄紙基材４０全体に均一に塗布されるようにしてもよい。絞り装置のロール間隔を変えることで含浸する樹脂３０量の調整、制御を行うことも可能であり、抄紙基材４０に均一に樹脂３０を含浸できる。
【００５９】
なお、このように樹脂３０の含浸では、通常、樹脂３０がアルコール類（エタノール等）、ケトン類（アセトン等）、トルエン等の溶媒に溶解した樹脂溶液や、水等の分散媒に分散した樹脂分散液等が用いられる。例えば、フェノール樹脂ではメタノール、エタノール、ブチルアルコール等のアルコールや水等の溶媒（分散媒）が使用される。
樹脂３０の含浸処理はバッチ式であっても連続式であってもよい。
【００６０】
本発明を実施する場合には、必要に応じて、導電性を高めるために炭素粒子等の導電性物質等を樹脂溶液に含ませて樹脂３０と共に含浸させても良い。
また、適宜、導電性基材１０の脱落、剥離の防止等のために、結合剤（糊剤）、例えば、ポリビニルアルコール、ポリ酢酸ビニル、ポリエチレンやポリプロピレン等のポリオレフィン、ポリエチレンテレフタレート等のポリエステル、ポリエチレンオキシド、ポリアクリルアミド等の樹脂も樹脂含浸工程（ステップＳ３０）で抄紙基材４０に含浸させてもよい。
【００６１】
次に、こうして所定の樹脂３０が含浸された抄紙基材４０は、乾燥・加熱工程（ステップＳ４０）で、乾燥・加熱処理される。
本実施の形態においては、この乾燥・加熱工程（ステップＳ４０）における乾燥・加熱処理によって、樹脂含浸工程（ステップＳ３０）で樹脂３０の溶液（分散液）が含浸された抄紙基材４０中の溶媒（分散媒）、水分を蒸発させ、また、樹脂３０を硬化させる。
【００６２】
乾燥・加熱方法としては、例えば、熱風を循環・供給する熱風炉、高温ヒーターを用いた雰囲気炉、赤外線ヒーターを用いたＩＲ炉、マイクロ波を用いたマイクロ波炉等の設備を用いて非接触方式や、加熱されたロールや熱板に接触させて乾燥させる接触方式等がある。
熱風炉等で熱風を吹き付ける方法等の非接触方式では、操作性やメンテナンス性が容易で、導電性基材１０や樹脂３０の熱源への接触による脱落等を防止可能である。
一方、例えば、厚み方向で熱プレス（油圧プレス、ホットプレス、ベルトプレス、ロールプレス等）する方法等の接触方式では、特に、面圧を加えながらの加熱では、抄紙基材４０の表面平滑性を向上させ、燃料電池に組み込む際に触媒層等の周辺層との接触性を高めることが可能となる。なお、必要以上にプレス圧を高くすると、空孔が樹脂３０により埋められる恐れがあり抄紙基材４０が緻密になって、加熱焼成時に発生するガス等が排出され難くなり、抄紙基材４０の変形、破損を招く恐れがある。このため、加熱温度や成形圧力は、導電性基材１０の劣化、破壊、脱落等や、透過性等を考慮して設定される。また、連続ベルトプレス装置（ロールプレス、液圧ヘッドプレス等）を用いて連続的にプレス（例えば、プレス圧０．０１〜２ＭＰａ）することにより長尺の抄紙基材４０を製造でき、生産性も良い。
【００６３】
本実施の形態においては、乾燥・加熱時の温度が、溶媒（分散媒）、水分を蒸発させることができ、かつ、樹脂３０が硬化可能な温度に設定される。例えば、フェノール樹脂であれば、大気下において１２０〜３００℃の範囲内で抄紙基材４０が乾燥・加熱処理される。当該範囲内であれば、短時間（例えば、３〜１０分）で十分に溶媒、水分が除去され、樹脂３０を硬化でき、また、導電性基材１０の劣化による強度の低下等を招く恐れもない。
【００６４】
こうして、本実施の形態では、次の炭化・黒鉛化工程（ステップＳ５０）で炭素化する前にフェノール樹脂等の熱硬化性の樹脂３０を硬化させることで、樹脂３０の炭化時の気化を抑制して定着を図り、また、導電性基材１０と樹脂３０の接触性を高め、更に、変形を防止し、形成するガス拡散層基材１の強度や周囲層との接合性を高めることが可能となる。
【００６５】
しかし、本発明を実施する場合、乾燥・加熱時の温度条件について、樹脂３０が硬化しない温度に設定して、乾燥・加熱工程（ステップＳ４０）で樹脂３０の硬化を行わない設計とすることも可能である。フェノール樹脂等の硬化を行わない場合には、例えば、短時間で溶媒、水分が除去可能な６０〜１２０℃の範囲内で乾燥・加熱処理を行って、溶媒（分散媒）等を蒸発させる。なお、乾燥・加熱時間が長すぎると連続的に乾燥・加熱させる場合には大規模な乾燥炉が必要でコスト高となり、生産性も低下することから、乾燥・加熱時間は、例えば１分〜６０分間とされる。
なお、乾燥・加熱処理はバッチ式であっても連続式であってもよい。
【００６６】
続いて、こうして乾燥・加熱処理された抄紙基材４０は、炭化・黒鉛化工程（ステップＳ５０）において、高温焼成処理される。
炭化・黒鉛化工程（ステップＳ５０）では、抄紙基材４０が不活性処理（不活性ガス）等の非酸化性雰囲気下にて、例えば、１０００〜３０００℃、好ましくは１２００〜２５００℃の温度範囲で、１０分間〜１時間の加熱焼成処理を行うことにより、前の樹脂含浸工程（ステップＳ３０）で含浸させた樹脂３０を炭化・黒鉛化させる。炭化処理時の最高温度が低すぎると、強度や導電性向上の発現が少なく、炭化処理時の最高温度が高すぎるとは、導電性基材１０の繊維強度の劣化が起こり、微粉末等が発生する恐れがある。より好ましくは１５００〜２５００℃、更に好ましくは１７００〜２３００℃の温度範囲で加熱することにより、抄紙基材４０中における不純物を少なくして、強度を損なうことなく、導電性等の電気的特性（比抵抗等）や耐食性を向上させることが可能である。最高温度での加熱処理時間は０．５〜２０分が好ましい。なお、不活性処理（不活性ガス）雰囲気下での加熱処理は、３００〜８００℃の加熱処理（前処理；仮焼成、前炭素化）と、１０００〜３０００℃の加熱処理（本処理；後炭素化、黒鉛化）といった多段階で行うことも可能である。ここでは、導電性基材１０や樹脂３０の種類、ガス拡散層基材１の所望とする特性（導電性等）等に応じて、加熱焼成条件が設定され、導電性基材１０や樹脂３０の炭化、黒鉛化の区別は問わない。
【００６７】
このような高温の焼成処理により、フェノール樹脂等の樹脂３０が炭化されて、炭化された樹脂、即ち、樹脂炭化物によって導電性基材１０が結着されて強固な導電パスを形成し、ガス拡散層基材１の導電性や強度を高めることができる。これにより、このガス拡散層基材１を燃料電池用電極として用いた場合、電気抵抗を低減させ、集電性の向上を図り、燃料電池の性能を向上させることが可能となる。
【００６８】
なお、不活性雰囲気は加熱炉内に例えば、窒素ガス、アルゴンガス、ヘリウムガス等の不活性ガスを流通させることによって得ることができる。場合によっては真空下、二酸化炭素ガス等の雰囲気下での加熱焼成処理とすることも可能である。
また、炭化処理は、バッチ式の炭化炉や連続炭化炉を使用でき、連続して加熱焼成処理（抄紙基材４０を連続的に走行）を行ってもよい。連続式であると高い生産性及び低コストでガス拡散層基材１が得られる。更に、長尺なガス拡散層基材１が得られると、燃料電池を作製する際、その後の工程（例えば、マイクロポーラス層の形成、触媒層との接合、膜−電極接合体の製造）でも連続的な処理が可能となり、高い生産性で燃料電池を製造することができ、コストの低減化を図ることができる。
【００６９】
こうして、フェノール樹脂等の樹脂３０を含浸させた抄紙基材４０は、炭化・黒鉛化工程（ステップ５０）で樹脂３０が炭化されることにより、樹脂炭化物によって導電性基材１０が結着され、導電性や強度が高められたガス拡散層基材１となる。かかるガス拡散層基材１は、導電性基材１０が樹脂炭化物で結着されていることで弾力性等も有し、燃料電池への適用において電解質膜との接合したときの寸法吸収性が高い。
【００７０】
なお、本実施の形態では、炭素繊維等の導電性基材１０を所定量のパルプ等の消失材２０と共に抄紙しているため、抄紙基材４０の強度が良好で、消失材２０が消失された後でも、形状保持性が良好であるので、抄紙段階からシート状の抄紙基材４０に厚みをつけて形成し、ガス拡散層基材１を構成するのに複数のシートを積層して調整しなくとも、一枚のシートを乾燥・加熱工程（ステップＳ４０）及び炭化・黒鉛化工程（ステップＳ５０）に供することが可能である。この場合には、層状剥離の恐れがなく、積層するための熱圧着処理工程等を特に必要としないので、安価に製造できる。
しかし、抄紙段階で抄紙基材４０を薄くし、その後、シート状の抄紙基材４０を複数枚積層し加熱加圧して結合してから、乾燥・加熱工程（ステップＳ４０）及び炭化・黒鉛化工程（ステップＳ５０）に供してもよい。このとき、抄紙成分の種類等により性状の異なる抄紙基材４０同士を積層することもできる。
【００７１】
また、本発明を実施する場合、必要に応じて、乾燥・加熱工程（ステップＳ４０）または炭化・黒鉛化工程（ステップＳ５０）後に成形工程を設けてもよい。例えば、ガス拡散層基材１の両面に平滑な剛板を当てて厚み方向に熱プレスする方法、連続ロールプレス装置や、連続ベルトプレス装置を用いる方法等によって成形することが可能である。このようなプレス成形（加熱加圧成形）によって、ガス拡散層基材１の表面を平滑にして厚みの均等化を図ることができ、燃料電池に組み込む際に触媒層等の周辺層との接触性を高めて接触抵抗を低減することが可能となる。加えて、拡散層基材１の表面に繊維ほつれ等の突起物が存在していても、プレスにより抑制することができる。また、プレス加圧により、導電性基材１０の配向性が調整され、導電性基材１０や樹脂炭化物（樹脂３０由来）の接触性、絡み合い性の向上が可能であり、ガス拡散層基材１の導電性や強度の向上を可能とする。更に、水分やガスの透過性の調節も可能である。なお、このときの加熱加圧成形における加熱温度や成形圧力は、導電性基材１０の劣化、破壊、脱落等や、透過性を考慮して設定され、例えば、１２０〜３００℃の範囲内、成形圧力は、例えば、０．０１〜１０ＭＰａの範囲内とされる。
特に、後述するように、本実施の形態においては、消失材２０の消失により形成される空孔に樹脂３０由来の樹脂炭化物が残存するのが防止されたことで、高い空孔率や大きな空孔容積（空孔径）を確保できるため、所定のプレスを行っても水分やガスの高い透過性が得られる。
【００７２】
因みに、ガス拡散層基材１の厚みは、例えば、５０〜３００μｍの範囲内、好ましくは、７０〜２５０μｍとされる。当該範囲内であれば、適度な強度を有しハンドリンク性が良く搬送が容易で、コーティング層（マイクロポーラス層）を形成するための塗料の塗布操作性や塗布性も良く、また、適度な電気抵抗性、所望とする水分やガスの透過性を確保できる。
【００７３】
このように、本実施の形態においては、炭素繊維等の導電性基材１０と、パルプ等の消失材２０とを共に抄紙してシート状の抄紙基材４０を形成する抄紙工程（ステップＳ１０）を実施し、その次に、得られたシート状の抄紙基材４０を加熱して抄紙基材４０中の消失材２０を消失させる消失工程（ステップＳ２０）を実施した後に、抄紙基材４０に樹脂３０を含浸させる樹脂含浸工程（ステップＳ３０）を実施し、乾燥・加熱工程（ステップＳ４０）で所定の乾燥・加熱後、非酸化性雰囲気下で高温焼成する炭化・黒鉛化工程（ステップＳ５０）を実施することによりガス拡散層基材１が製造される。
このような製造方法によって形成されたガス拡散層基材１によれば、所定の高い空孔率や大きな空孔容積（空孔径）が確保され、水分やガスの高い透過性が得られた。
【００７４】
これは、樹脂含浸工程（ステップＳ３０）前に抄紙基材４０中の消失材２０を消失させる消失工程（ステップＳ２０）を設けて、樹脂３０が付着・吸着されやすい消失材２０について樹脂３０を含浸させる前に抄紙基材４０から消失させたことで、樹脂３０の消失材２０への付着・吸着が回避され、消失材２０の消失跡の空隙（空孔）に樹脂３０由来の樹脂炭化物が多く残留、分布することによる空孔容積の減少が防止されたためである。
【００７５】
このように、本実施の形態では、樹脂３０を含浸させる抄紙基材４０中に消失材２０が存在しないことにより、消失材２０の消失跡の空隙への樹脂３０の分布の集中が回避されて、樹脂３０由来の樹脂炭化物が消失材２０の消失跡の空隙を塞いだり埋めてしまうのが回避され、ガス拡散層基材１において大きな空孔容積や高い空孔率が得られ、水分やガスの透過性が高くなる。よって、燃料電池に適用した際に、ガスの拡散性の向上及び余剰の水を排出する排出性の向上が可能であり、燃料電池の出力を向上できる。
【００７６】
そして、このように消失材２０が消失された抄紙基材４０に樹脂３０を含浸させていることよって、消失材２０の消失によって形成される空孔の空孔容積や空孔率が維持され、大きな空孔容積や高い空孔率を確保できることで、抄紙時に導電性基材１０を結び付けるバインダ機能を有する消失材２０を減らさなくても水分やガスの透過性を高くできる。したがって、所定量の消失材２０の確保が可能で、所定量の消失材２０の使用によって、導電性基材１０の結び付きを強くして連続抄紙にも耐え得る強度に形成できる。
このように所定量の消失材２０を使用しても水分やガスの透過性を高くでき、所定量の消失材２０の配合によって連続抄紙が容易に可能であることで、ガス拡散層基材１において強度と水分やガスの透過性とを両立させることができ、また、高い生産性や低コストで、高品質なガス拡散層基材１を得ることができる。
【００７７】
更に、消失材２０を減らさなくても水分やガスの透過性を高くでき、所定量の消失材２０の確保が可能であり、そして、消失材２０の消失跡の空隙が樹脂３０由来の樹脂炭化物によって塞がったり埋まったりするのが防止されていることで、消失材２０の配合量や大きさ等による空隙率や空孔容積（空孔径）の調節が容易であり、ガス拡散層基材１の水分やガスの透過性の制御が容易に可能である。よって、燃料電池の用途（運転条件等の使用条件）、種類（構成材料等）等に応じて適度な透過性の調節が容易に可能で、適度な水の保持または排出を行う水分管理性（含水率の調整）の調節、それによるプトロン伝導度の調節等が容易に可能となり、燃料電池の出力の調節や向上が容易にできる。特に、多量の消失材２０の配合により導電性基材１０の結び付きを高めて強度を高めることができ、また、消失材２０の消失で形成される空孔率を高くでき、更に、その空孔が樹脂３０由来の樹脂炭化物によって塞がったり埋まったりするのが防止されていることで空孔容積も高くできるから、水分やガスの高い透過性を得ることができ、燃料電池に適用した際のフラッディングの抑制に有利となる。また、上述したように、消失材２０の配合量や大きさ等の調節によって、ガス拡散層基材１の水分やガスの透過性の制御が容易となることで、ドライアップにも対応可能である。
【００７８】
また、樹脂含浸工程（ステップＳ３０）で樹脂３０を含浸させる前に、消失工程（ステップＳ２０）の抄紙基材４０中の消失材２０を消失させていることで、樹脂３０は導電性基材１０に多く付着することになる。よって、樹脂３０の配合量等によるガス拡散層基材１厚みや強度等の特性制御が容易に可能となり、燃料電池の出力の調整、向上に寄与できる。
【００７９】
更に、樹脂含浸工程（ステップＳ３０）で樹脂３０を含浸させる前に、消失工程（ステップＳ２０）の抄紙基材４０中の消失材２０を消失させてその消失跡が空孔となることで、樹脂含浸工程（ステップＳ３０）での樹脂３０の含浸効率がよく、均一に導電性基材１０の集積体である抄紙基材４０に含浸させることが可能であり、また、少ない樹脂量で抄紙基材４０の内部にまで均一に含ませることができ、コスト低減を図ることができる。  更に、樹脂３０を含浸させる抄紙基材４０中に消失材２０が存在しないことで、抄紙基材４０中に樹脂３０が均一に分布され、炭化後は樹脂３０由来の樹脂炭化物がガス拡散層基材１に均一に分布される。
よって、均質性が高いガス拡散層基材１を得ることができ、フェノール樹脂等に由来する樹脂炭化物の導電パスによる導電性や、樹脂炭化物による導電性基材１０の結着性の均一化を図ることができる。また、導電性基材１０の結着性が高まることで、ガス拡散層基材１の強度が向上し、更に、燃料電池に適用した際に電解質膜に刺さり短絡の原因となる導電性基材１０の脱落、剥離を防止できる。加えて、樹脂３０の分布が均一になることで、表面平滑性を高くでき、燃料電池に適用した際に触媒層との接触面積を良くして、接触抵抗を小さくできる。また、表面平滑性が高いと、触媒層等の周囲層の接合界面に加湿ガスや反応によって生じた過剰な水が溜まるのが防止され、フラッディングを抑制できる。
【００８０】
そして、消失材２０の消失跡の空隙が樹脂炭化物により埋められる事態が回避されて、樹脂３０に由来する樹脂炭化物がガス拡散層基材１に均一に分布され、更に、所定量の消失材２０の使用により抄紙段階で導電性基材１０の結び付きを高めて導電性基材１０の脱落や剥離が防止されることで、空孔の分布のばらつきも少なく均一となる。
このように本実施の形態のガス拡散層基材１によれば、空孔容積や空孔率が高められ、空孔の分布も均一であることから、燃料電池に適用した際に、ガス拡散層内を透過して反応部に拡散する反応ガスの拡散量が均一になり、結果として触媒と反応ガスの接触効率が向上し、電池性能を向上させることが可能である。
なお、消失材２０が繊維状であれば、消失跡である空孔は基本的には消失材２０の担持形態に対応する形状となり、水分やガスの透過性が良好な連続孔（ガス拡散通路、水流路）となることが期待できる。
【００８１】
更に、本実施の形態のガス拡散層基材１によれば、乾燥・加熱工程（ステップＳ４０）及び炭化・黒鉛化工程（ステップＳ５０）では、消失材２０が消失されてその消失跡に空孔が形成された抄紙基材４０を加熱することになるから、樹脂３０の分解によるガスや樹脂３０の硬化の際に生じる縮合水が、その消失跡の空孔から抜け易くて外部に排出され易くなり、加熱による抄紙基材４０の変形や亀裂の発生等が防止される。そして、このようにガスが抜けやすいことで、加熱の昇温速度を大きしてもガス等が溜まって抄紙基材４０の変形や亀裂を生じさせる恐れが少なくなる。故に、生産性を高めることも可能である。
【００８２】
加えて、従来の技術では、樹脂３０が消失材２０に付着・吸着することから、炭化・黒鉛化工程において消失される消失材２０に付着・吸着していた樹脂３０が、炭化後に樹脂炭化物となって剥離することもあったが、本実施の形態においては、樹脂３０が消失材２０に付着、吸着することもないので、樹脂炭化物の剥離も防止され、ガス拡散層基材１の高い導電性が得られる。
【００８３】
また、従来の技術で消失材２０が含まれた抄紙基材４０を樹脂含浸後に乾燥・加熱処理する場合においては、消失材２０が低温で分解される熱膨張（熱収縮）係数が大きいものであるため、シート状に形成された抄紙基材４０では乾燥・加熱処理時に変形（うねり等）してしまうことがあった。昇温速度を小さくすることで、変形を防止できるが、乾燥時間が多くかかることになる。
これに対し、本実施の形態では、樹脂３０の含浸前に消失材２０を消失することで、消失材２０に起因する乾燥・加熱処理時の変形がないことで、乾燥・加熱処理効率を高めることができ、乾燥・加熱処理時のコスト低減化を図ることが可能である。
【００８４】
更に、本実施の形態においては、上述したように、所定量の消失材２０を確保しても水分やガスの透過性を高くでき、連続抄紙により長尺の抄紙基材４０を容易に形成でき、抄紙基材４０の巻き取りが可能でハンドリング性や取扱性も高く、高い生産性及び低コストでガス拡散層基材１を得ることできる。
【００８５】
こうして得られた本実施の形態のガス拡散層基材１は、自動車等に用いられる固体高分子電解質型燃料電池の電極を形成するガス拡散層用電極基材として最適に使用できるが、
電磁シールド材、導電性シート、炭素質クッション材、高温真空炉用炉壁断熱材等の用途に利用することも可能である。
【００８６】
なお、加熱焼成処理による炭化を行ったガス拡散層基材１は、そのままガス拡散層用電極に適用されることもあるし、フッ素系樹脂等の含浸による撥水処理が施されたり、コート層（マイクロポーラス層）形成用の塗布液の塗布により表面にコート層（マイクロポーラス層）が形成されたりしてから、ガス拡散層用電極に適用されることもある。
【００８７】
次に本発明の実施の形態に係るガス拡散層基材１について、実施例を挙げて説明する。
【００８８】
［実施例１］
本実施例１に係るガス拡散層基材１は、下記の表１に示した配合量（重量部）で、導電性基材１０としての炭素繊維（短繊維；平均繊維径０．１〜５０μｍ、平均繊維長０．０１〜５０ｍｍ）と、消失材２０としてのフィブリル化パルプ（木材系、セルロース系）とを、分散媒としての水に混合し、適当な抄紙試薬を用い、水中で叩解することにより、炭素繊維及びパルプを水中で均一に分散した。なお、炭素繊維とパルプの合計１００重量部に対して、水は９８．０〜９９．９重量部とした。続いて、得られた炭素繊維とパルプと水との混合物を網状部材ですいて抄紙処理し、抄紙工程（ステップＳ１０）を実施した。
抄紙は、網状部材（ステンレス鋼（ＳＵＳ３１６、６５〜８０メッシュ）またはプラスチック製）の上面に混合物を供給し、網状部材の下部に配置した減圧脱水装置による減圧脱水を行って、混合物に含まれている液体分（分散媒としての水）を固形分（炭素繊維とパルプ）から分離し、固形分（炭素繊維とパルプ）を網状部材の上面に堆積させるという方法で行った。
これにより目付（秤量）４５〜６０ｇ／ｃｍ2 、平均厚みが２５０〜３００μｍのシート状の抄紙基材４０を得た。こうして得られた抄紙基材４０は、炭素繊維とパルプのシート状の集積体である。
なお、本実施例１では、消失材２０としてフィブリル化パルプを所定量用いたことで、湿式連続抄紙装置による連続抄紙に耐え得る強度及び形状保持性を有したため、湿式連続抄紙装置を用いた連続抄紙により、長尺状の抄紙基材４０シートを作製した。
【００８９】
次に、このようにして炭素繊維とパルプを共に抄紙することにより形成したシート状の抄紙基材４０を４００℃で１時間加熱することによりパルプを消失させる消失工程（ステップＳ２０）を実施した。本実施例１ではバッチ式加熱炉内においてヒーターが内蔵された加熱ロールで抄紙基材４０シートの加熱処理を行った。
なお、炭素繊維と共に、消失材２０としてフィブリル化パルプを所定量用いて抄紙したことで、炭素繊維の結び付きも強く、消失工程（ステップＳ２０）においてフィブリル化パルプを消失させた後も、抄紙基材４０の形状は保持され、炭素繊維の脱落や剥離等もなく、ハンドリング性や取扱性も良好であった。
【００９０】
続いて、パルプが消失されたシート状の抄紙基材４０をフェノール樹脂液（ディスパージョン）に浸漬させることによりパルプが消失されたシート状の抄紙基材４０に樹脂３０としてのフェノール樹脂を含浸させる樹脂含浸工程（ステップＳ３０）を実施した。このときのフェノール樹脂（固形分）量（重量部）は下記の表１に示した通りである。
【００９１】
その後、フェノール樹脂が含浸されたシート状の抄紙基材４０を大気下において１８０℃で５分間、熱風炉で乾燥・加熱させる乾燥・加熱工程（ステップＳ４０）を実施し、抄紙基材４０を乾燥させ、また、抄紙基材４０中の樹脂３０を硬化させた。
続いて、窒素ガス雰囲気下において２０００〜２５００℃で１時間、加熱焼成炉で加熱し、フェノール樹脂の炭化を行う炭化・黒鉛化工程（ステップＳ５０）を実施した。
なお、本実施例１では窒素ガスを流通させたバッチ式加熱炉内において加熱焼成を行った。
このようにして、実施例１に係るガス拡散層基材１を得た。
【００９２】
［比較例１］
また、実施例１に係るガス拡散層基材１の特性（後述するガス透過性）を比較するために、比較例に係るガス拡散層基材も作製した。
比較例１では、実施例１と同じ配合内容（材料）及び配合量で作製するも、実施例１での消失工程（ステップＳ２０）を省略し、抄紙工程（ステップＳ１０）のすぐ次に樹脂含浸工程（ステップＳ３０）を実施し、続いて乾燥・加熱工程（ステップ４０）及び炭化・黒鉛化工程（ステップＳ５０）を実施し、比較例１に係るガス拡散層基材を得た。各抄紙工程（ステップＳ１０）、樹脂含浸工程（ステップＳ３０）、乾燥・加熱工程（ステップ４０）、炭化・黒鉛化工程（ステップＳ５０）は実施例１と同様の条件で行った。なお、比較例１でも実施例１と同様、抄紙工程（ステップＳ１０）において連続抄紙が可能であった。
【００９３】
［比較例２］
比較例２においても、比較例１と同じ製造工程で製造した。即ち、実施例１での消失工程（ステップＳ２０）は省略して、抄紙工程（ステップＳ１０）のすぐ次に樹脂含浸工程（ステップＳ３０）を実施し、その後乾燥・加熱工程（ステップ４０）及び炭化・黒鉛化工程（ステップＳ５０）を実施した。比較例２では、実施例１や比較例１と同一の配合材料を使用するも、下記の表１に示すように実施例１や比較例１よりも消失材２０としてのパルプ量を４分の１に減らして、比較例２に係るガス拡散層基材を得た。
なお、比較例２でも実施例１と同様、抄紙工程（ステップＳ１０）において連続抄紙が可能であった。
【００９４】
このような比較例１及び比較例２においては、フェノール樹脂を含浸させる段階で抄紙基材４０に消失材２０が存在しており、消失材２０が炭化・黒鉛化工程（ステップＳ５０）において消失されることになる。
【００９５】
なお、このようにして得られた実施例１及び比較例１、２に係るガス拡散層基材は、図２乃至図４のマイクロスコープ写真で示すように、空孔が形成されて多孔質であり、フェノール樹脂由来の樹脂炭化物によって炭素繊維が結着されており、ガス拡散層基材中の樹脂炭化物は２０質量％（フェノール樹脂の残炭率７０％）であった。実施例１及び比較例１、２に係るガス拡散層基材の平均厚みは１５０〜２５０μｍであった。
【００９６】
ここで、このようにして得られた実施例１及び比較例１，２のガス拡散層基材について、ガス透過性（ガスの抜けやすさ）を調べる試験を行った。
【００９７】
ガス拡散層基材のガス透過性については、ガス拡散層基材を固定した状態において、乾燥窒素をガス拡散層基材の表面に垂直に流し、ガス拡散層基材の厚み方向の表裏（前後、上下）の差圧を測定することで求めた。
具体的には、図５に示したように、１個の試験片（ガス拡散層基材）の厚み方向の一方の片側を圧力室とし、試験片の厚み方向の他方の片側を開放室とするように試験片を試験装置に水平にセットした。そして、圧力室に試験ガスとして窒素ガスを流量１０Ｌ／ｍｉｎで供給し、所定時間経過後の圧力変化が終了した時点で圧力室と開放室との差圧を測定した。差圧（ＭＰａ）の値が小さいほど、ガス透過性が高いと言える。なお、実施例１及び比較例１において、ガスを透過させたガス拡散層基材１の目付量（坪量）は３０ｇ／ｃｍ2（炭素繊維２４ｇ／ｃｍ２、樹脂炭化物６ｇ／ｃｍ２）である。
【００９８】
実施例１、比較例１、比較例２に係るガス拡散層基材の製造に用いた材料の使用量（重量部）や製造条件と、ガス透過性についての測定結果を併せて表１に示す。
【００９９】
【表１】
2018018665.tif 000003
【０１００】
表１に示したように、ガス透過性を評価する試験でのガス拡散層基材の厚み方向の表裏の差圧は、比較例１に係るガス拡散層基材が最も高く、０．５５ＭＰａであり、ガス透過性が最も小さかった。
また、比較例１と同じ製造工程で実施するも、消失材２０としてのパルプの量を比較例１よりも少なくした比較例２では、比較例１よりも差圧が小さくなったもののその値は０．１０ＭＰａであった。
【０１０１】
なお、比較例２においては、比較例１と比較してフェノール樹脂の樹脂量は同一であるが、消失材２０としてのパルプ２０の量を減らしたことでパルプの消失により形成される消失跡の空孔が減少するにも関わらず、パルプ量の多い比較例１よりも比較例２の方が差圧が小さくなった。しかし、消失材２０としてのパルプの量を減らしたことで、比較例１よりもガス拡散層基材の強度が低下した。
【０１０２】
これらに対し、実施例１に係るガス拡散層基材１によれば、差圧が、０．０２ＭＰａと極めて低い値でガス透過性が最も高かった。
これは、比較例１や比較例２ではフェノール樹脂を含浸させる段階で抄紙基材４０にパルプが存在しており、フェノール樹脂が多くパルプに付着・吸着して、パルプの消失跡にフェノール樹脂の炭化物が多く残存して、パルプの消失跡がフェノール樹脂３０により多く埋められたのに対し、実施例１では、フェノール樹脂を含浸させる段階で、抄紙基材４０中にパルプが存在しないことで、フェノール樹脂がパルプに付着・吸着することがなくて均一に分布されるため、フェノール樹脂の炭化物がパルプの消失跡を多く埋めてガス透過性を妨げることがないからである。
【０１０３】
特に、実施例１は、使用したフェノール樹脂量、炭素繊維量、パルプ量が比較例１と同一であるにも関わらず、比較例１と比較して顕著にガス拡散性が向上している。
また、フェノール樹脂量、炭素繊維量は実施例１と同一であるが、パルプ量を４分の１に減らした比較例２よりも、実施例１の方が極めて高いガス拡散性を示し、しかも、抄紙段階で連続抄紙が容易に可能な程に強度も高かった。
即ち、実施例１のガス拡散層基材１によれば、強度が維持されたままで、ガス拡散性が高められた。
【０１０４】
因みに、本発明者の実験研究によれば、抄紙する際に、炭素繊維１０を１００重量部に対して、パルプ２０の配合が４０重量部未満であると、連続抄紙に耐え得る強度（引っ張り強度等）を有さず、連続抄紙が困難となることを確認している。よって、好ましくは、パルプ２０の配合量は４０重量部以上であれば、連続抄紙にも耐え得る十分な強度の確保が可能で、連続抄紙が容易に可能であり、生産性を高くできる。
そして、炭素繊維１０を１００重量部に対して、パルプ２０が４０重量部〜３００重量部の範囲内であれば、抄紙工程において炭素繊維１０とパルプ２０の連続抄紙により抄紙基材４０を形成することが容易に可能であり、生産性が高くなり、コストの低減化を図ることができる。また、炭素繊維１０による強度や導電性も確保され、得られるガス拡散層基材１の強度も高いものとなる。
【０１０５】
なお、図２乃至図４のマイクロスコープ写真から、比較例１（図３参照）では、フェノール樹脂がパルプに多く付着・吸着したために樹脂炭化物の分布に偏りがあり粗密で、結果的に空孔の分布や空孔容積もまばらとなっていることが確認できる。また、比較例２（図４参照）では、パルプ量が少なかったことで、炭素繊維の分布が粗いのが確認できる。
これに対し、実施例１（図２参照）では、樹脂炭化物の分布が均一で、かつ、炭素繊維が緻密に分布して、空孔の分布が均一であるのが確認できる。
【０１０６】
ここで、本発明者の実験研究によれば、上記差圧が０．０１より小さいと、ガスの透過性が高くなりすぎることで、高い出力密度が要求される自動車用の燃料電池の電極に使用した際、例えば、高温運転条件下では高分子膜の乾燥が進み易くなり、電池性能を低下させる恐れがあり、一方で、差圧が０．３より大きいと、ガスの透過性が低いため、高い出力密度が要求される自動車用の燃料電池において出力の向上効果が小さいことを確認している。
よって、差圧が０．０１〜０．３ＭＰａの範囲内であれば、出力密度が要求される自動車用の燃料電池において安定して高い出力を得ることができる。
そして、本発明者の実験研究により、導電性基材１０としての炭素繊維と、消失材２０としてのパルプとを共に抄紙して形成した抄紙基材４０を所定温度で加熱して抄紙基材４０中のパルプ２０を消失し、パルプ２０が消失されて炭素繊維１０の集積体からなる抄紙基材４０に対して樹脂３０として炭化可能なフェノール樹脂を含浸させ、そして、フェノール樹脂３０が含浸された抄紙基材４０を所定温度で乾燥・加熱し、更に非酸性雰囲気下の所定温度で加熱焼成して抄紙基材４０中のフェノール樹脂を炭化・黒鉛化することによって、目付量（坪量）３０ｇ／ｃｍ２条件下において、乾燥窒素ガスを流量１０Ｌ／ｍｉｎでガス拡散層基材１の厚み方向の片方の表面から通流させたときのガス拡散層基材１の表裏の差圧が０．０１〜０．３ＭＰａの範囲内であるガス拡散層基材１が得られることを確認している。なお、燃料電池において高い反応活性が要求される条件下の用途では、好ましくは、差圧が０．０１〜０．２ＭＰａの範囲内、より好ましくは、差圧が０．０１〜０．０８ＭＰａの範囲内とされる。
【０１０７】
このように上記実施例１に係るガス拡散層基材１の製造方法は、導電性基材１０としての炭素繊維と、導電性基材１０を結び付けるバインダ機能を有し、かつ、加熱により消失可能な消失材２０としてのパルプとを共に抄紙して抄紙基材４０を形成する抄紙工程（ステップＳ１０）と、抄紙基材４０を加熱して、抄紙基材４０中のパルプ２０を消失させる消失工程（ステップＳ２０）と、パルプ２０が消失されて炭素繊維１０の集積体からなる抄紙基材４０に、炭素前駆体樹脂３０としてのフェノール樹脂を含浸させる樹脂含浸工程（ステップＳ３０）と、乾燥・加熱工程（ステップＳ４０）においてフェノール樹脂３０が含浸された抄紙基材４０を乾燥・加熱した後、非酸化性雰囲気下で加熱して、抄紙基材４０中に含浸されたフェノール樹脂３０を炭化・黒鉛化させる炭化・黒鉛化工程（ステップ５０）とを具備するものである。
【０１０８】
そして、実施例１のガス拡散層基材１は、炭素繊維１０とパルプ２０とを共に抄紙して形成した抄紙基材４０中のパルプ２０を消失させてから、炭素繊維１０の集積体からなる抄紙基材４０にフェノール樹脂３０を含浸させて所定の加熱焼成によってフェノール樹脂３０を炭化したことよって、炭素繊維１０がフェノール樹脂３０の炭化物により結着されてなり、また、パルプ２０の消失により所定の空孔が形成された多孔質のものであり、乾燥窒素ガスを流量１０Ｌ／ｍｉｎでガス拡散層基材１の厚み方向の片方の表面から通流させたときのガス拡散層基材１の表裏の差圧が０．０１〜０．３ＭＰａの範囲内であるものである。
【０１０９】
このように、樹脂含浸工程（ステップＳ３０）で抄紙基材４０にフェノール樹脂３０を含浸させる前に、抄紙基材４０中のパルプ２０を消失させることから、フェノール樹脂３０がパルプ２０に付着・吸着することによってパルプ２０の消失跡にフェノール樹脂３０の炭化物が残存して消失跡を塞いだり埋めたりする事態が回避され、パルプ２０の消失跡に所定の空孔容積を確保できる。よって、ガス拡散層基材１の水分やガスの透過性が向上される。
【０１１０】
そして、パルプ２０を消失させた抄紙基材４０に対してフェノール樹脂３０を含浸させることによってフェノール樹脂３０を炭素繊維１０に均一に分布させることが可能となり、パルプ跡に所定の空孔容積が確保されることで、強度の低下を招くパルプ２０の使用の低減等を行わなくとも水分やガスの透過性を向上でき、パルプ２０の十分な量を確保できる。よって、所定量のパルプ２０の使用により炭素繊維と共に抄紙する際、適度な強度を確保できることから、連続抄紙も容易に可能である。更に、パルプ２０が消失されても炭素繊維１０の集積体である抄紙基材４０の強度、形状保持性も確保され、その後の取扱性等も良好である。
こうして、水分やガスの透過性が向上し、強度も高く、高い生産性で得ることができるガス拡散層基材１及びその製造方法となる。
【０１１１】
特に、本実施例１では、導電性基材１０が炭素繊維からなり、消失材２０がパルプからなり、樹脂３０がフェノール樹脂からなることから、炭素繊維１０によってガス拡散層基材１の高い強度が得られ、また、パルプ２０によって、低い温度条件での加熱により容易に消失して残滓も殆どなくて、その消失跡の空孔容積や空孔率を高くでき、水分やガスの高い透過性を得ることができる。更に、フェノール樹脂３０は炭化率が高く、かつ、フェノール樹脂３０の炭化物は炭素繊維１０との結着力が強いことで、ガス拡散層基材１の導電性や強度を高めることができる。
【０１１２】
なお、上記実施例では、導電性基材１０に炭素繊維を使用したが、本発明を実施する場合には、適宜、カーボンブラック（例えば、フォーネスブラック、アセチレンブラック、ランプブラック、サーマルブラック等）、黒鉛、カーボンナノチューブ等の導電性粒子を用いることも可能であり、これにより炭素繊維の接触性を高めて、導電性を向上させることが可能となる。殊に、消失材２０としてパルプが用いられていることで、抄紙する際でも、炭素繊維１０やパルプ２０に上記導電性粒子付着して抄紙体への移行率も高いものとなる。
【０１１３】
また、上記実施の形態では、抄紙基材４０の形状を、薄いシート状に形成したが、本発明を実施する場合には、厚みがあり巻き取りが困難な板状等に形成することも可能である。
【符号の説明】
【０１１４】
１    ガス拡散層基材
１０  導電性基材
２０  消失材
３０  樹脂（炭素前駆体樹脂）
４０  抄紙基材
【図１】
2018018665.tif 000004
【図２】
2018018665.tif 000005
【図３】
2018018665.tif 000006
【図４】
2018018665.tif 000007
【図５】
2018018665.tif 000008