(57)【要約】【課題】金属基材の表面に塗布されたスラリーの形状を保持して、金属基材の表面に所定の厚みの構造物を形成することが可能な燃料電池用セパレータの製造方法を提供する。【解決手段】金属基材の表面を覆う酸化物皮膜の一部を除去して塗布部を形成する皮膜除去工程Ｓ４と、酸化物皮膜が除去された塗布部にスラリーを塗布する塗布工程Ｓ５と、塗布部に塗布されたスラリーを加熱して流路形成部を形成する熱処理工程Ｓ６と、を有する燃料電池用セパレータの製造方法Ｍ１。【選択図】図３
2019102339.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属基材と、該金属基材の表面に設けられた流路形成部とを備えた燃料電池用セパレータの製造方法であって、
前記金属基材の表面を覆う酸化物皮膜の一部を除去して塗布部を形成する工程と、
前記酸化物皮膜が除去された前記塗布部にスラリーを塗布する工程と、
前記塗布部に塗布されたスラリーを加熱して前記流路形成部を形成する工程と、
を有することを特徴とする燃料電池用セパレータの製造方法。
【請求項２】
前記塗布部を形成する工程において、前記塗布部における純水の接触角を前記酸化物皮膜における純水の接触角よりも小さく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。
【請求項３】
前記塗布部を形成する工程において、レーザ光によって前記酸化物皮膜を除去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。
【請求項４】
前記塗布部における純水の接触角は、前記酸化物皮膜における純水の接触角の０．７５倍以下であることを特徴とする請求項２に記載の燃料電池用セパレータの製造方法。
【請求項５】
前記金属基材の素材は、純チタンであり、
前記塗布部における純水の接触角は、２０［°］未満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。
【請求項６】
前記金属基材の素材は、ステンレス鋼であり、
前記塗布部における純水の接触角は、６０［°］未満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。
【請求項７】
前記スラリーの粘度は、せん断速度が１×１０２［１／ｓｅｃ］以下の範囲で、１×１０３［ｍＰａ・ｓ］以上、１×１０４［ｍＰａ・ｓ］以下であることを特徴とする請求項５または請求項６に記載の燃料電池用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、燃料電池用セパレータの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から表面に触媒層を備えた電解質層に対するガス供給を行うガス拡散層を有する燃料電池用セパレータの製造方法に関する発明が知られている（下記特許文献１を参照）。特許文献１には、燃料電池のセパレータとして機能する基材と、該基材の表面のガス拡散層とを有する燃料電池用セパレータの製造方法が記載されている。
【０００３】
上記従来の燃料電池用セパレータの製造方法は、塗布工程と、熱処理工程とを備える（同文献、請求項１等を参照）。塗布工程は、前記基材の表面に、焼結後に金属多孔体層を形成し得る金属粉懸濁スラリーを塗布する工程である。熱処理工程は、前記金属粉懸濁スラリーの塗布済みの基材を、前記金属粉懸濁スラリーによる前記金属多孔体層の焼結形成が可能な温度環境下で加熱して、前記金属多孔体層を焼結形成する工程である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−３３１６７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
燃料電池セルのガス拡散層を構成する金属多孔体層は、所定の厚みを有することが必要である。特許文献１の発明の詳細な説明には、金属粉懸濁スラリーを塗布する工程にスクリーン印刷手法を採用することが記載されている。この場合、塗布工程で基材に塗布された金属粉懸濁スラリーが自重によって崩れて基材の表面に広がると、熱処理工程で必要な厚みの金属多孔体層の形成が困難になるおそれがある。
【０００６】
そこで、本発明の一態様は、金属基材の表面に塗布されたスラリーの形状を保持して、金属基材の表面に所定の厚みの構造物を形成することが可能な燃料電池用の金属セパレータの製造方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一態様は、金属基材と、該金属基材の表面に設けられた流路形成部とを備えた燃料電池用セパレータの製造方法であって、前記金属基材の表面を覆う酸化物皮膜の一部を除去して塗布部を形成する工程と、前記酸化物皮膜が除去された前記塗布部にスラリーを塗布する工程と、前記塗布部に塗布されたスラリーを加熱して前記流路形成部を形成する工程と、を有することを特徴とする燃料電池用セパレータの製造方法である。
【０００８】
この態様の燃料電池用セパレータの製造方法は、金属基材の表面を覆う酸化物皮膜の一部を除去して塗布部を形成する工程によって、スラリーを塗布するための塗布部の濡れ性を、その周囲の金属基材の酸化物皮膜の濡れ性よりも向上させることができる。加えて、金属基材の表面の酸化物皮膜が除去された塗布部は、その周囲の酸化物皮膜の表面よりも窪んだ凹状になる。
【０００９】
これにより、酸化物皮膜が除去された塗布部にスラリーを塗布する工程において、塗布部に塗布されたスラリーが、その周囲の金属基材の表面に自重で濡れ拡がることが防止され、塗布部に塗布されたスラリーの形状および高さが維持される。その後、塗布部に塗布されたスラリーを加熱して流路形成部を形成する工程を行うことで、所定の形状および高さの流路形成部を形成することができる。
【００１０】
上記態様の燃料電池用セパレータの製造方法は、前記塗布部を形成する工程において、たとえば、前記塗布部における純水の接触角を前記酸化物皮膜における純水の接触角よりも小さくする。これにより、スラリーを塗布するための塗布部の濡れ性を、その周囲の金属基材の酸化物皮膜の濡れ性よりも向上させることができる。
【００１１】
上記態様の燃料電池用セパレータの製造方法は、前記塗布部を形成する工程において、たとえば、レーザ光によって前記酸化物皮膜を除去する。これにより、酸化物皮膜が除去された塗布部において露出した金属基材の新生面によってレーザ光が反射され、金属基材の表面の酸化物皮膜をレーザ光によって除去することができる。
【００１２】
上記態様の燃料電池用セパレータの製造方法において、前記塗布部における純水の接触角は、たとえば、前記酸化物皮膜における純水の接触角の０．７５倍以下である。これにより、塗布部に塗布されたスラリーが、その周囲の金属基材の表面に自重で濡れ拡がることがより確実に防止され、塗布部に塗布されたスラリーの形状および高さがより確実に維持される。
【００１３】
上記態様の燃料電池用セパレータの製造方法において、前記金属基材の素材は、たとえば、純チタンであり、前記塗布部における純水の接触角は、２０［°］未満である。これにより、塗布部に塗布されたスラリーが、その周囲の金属基材の表面に自重で濡れ拡がることがより確実に防止され、塗布部に塗布されたスラリーの形状および高さがより確実に維持される。
【００１４】
上記態様の燃料電池用セパレータの製造方法において、前記金属基材の素材は、たとえば、ステンレス鋼であり、前記塗布部における純水の接触角は、６０［°］未満である。これにより、塗布部に塗布されたスラリーが、その周囲の金属基材の表面に自重で濡れ拡がることがより確実に防止され、塗布部に塗布されたスラリーの形状および高さがより確実に維持される。
【００１５】
上記態様の燃料電池用セパレータの製造方法において、前記スラリーの粘度は、たとえば、せん断速度が１×１０２［１／ｓｅｃ］以下の範囲で、１×１０３［ｍＰａ・ｓ］以上、１×１０４［ｍＰａ・ｓ］以下である。これにより、塗布部にスラリーを塗布する工程において、スクリーン印刷によってスラリーを塗布することができ、塗布部に塗布されたスラリーの形状および高さを維持することができる。
【発明の効果】
【００１６】
上記態様によれば、金属基材の表面に塗布されたスラリーの形状を保持して、金属基材の表面に所定の厚みの構造物を形成することが可能な燃料電池用セパレータの製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】燃料電池セルの概略構成を示す模式的な断面図。
【図２】図１に示すセパレータの表面の模式的な拡大平面図。
【図３】本発明の一実施形態に係る燃料電池用セパレータの製造方法のフロー図。
【図４】図３に示す皮膜除去工程の一例を説明する金属基材の模式的な拡大断面図。
【図５】図３に示す塗布工程完了時の状態を示す金属基材の模式的な拡大断面図。
【図６】実施例１の金属基材の酸化物皮膜と塗布部の純水の接触角を示すグラフ。
【図７】実施例２の金属基材の酸化物皮膜と塗布部の純水の接触角を示すグラフ。
【図８】実施例のスラリーのせん断速度と粘度との関係を示すグラフ。
【図９】比較例の金属基材に塗布されたスラリーの模式的な断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、図面を参照して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する。
【００１９】
図１は、燃料電池セル１の概略構成を示す模式的な断面図である。燃料電池セル１は、たとえば、一対のセパレータ２と、この一対のセパレータ２の間に配置された膜電極ガス拡散層接合体（Membrane-Electrode-Gas Diffusion Layer Assembly：ＭＥＧＡ）３と、を備えている。ＭＥＧＡ３は、たとえば、高分子電解質膜の表裏に、触媒層、撥水層、ガス拡散層が積層された構成を有している。
【００２０】
燃料電池用のセパレータ２は、金属基材２１と、この金属基材２１の表面に設けられた流路形成部２２と、を有している。金属基材２１は、たとえば、チタンまたはチタン合金、もしくはＳＵＳ３１６やＳＵＳ４４７などのステンレス鋼を素材とする金属製の板状の部材である。金属基材２１は、たとえば、プレス成形や打ち抜き加工によって所望の形状に成形されている。
【００２１】
図２は、図１に示すセパレータ２の表面の模式的な拡大平面図である。流路形成部２２は、たとえば、金属基材２１のＭＥＧＡ３に対向する表面に設けられたリブである。また、流路形成部２２は、たとえば、金属基材２１のＭＥＧＡ３に対向する表面からＭＥＧＡ３に向けて突出する凸部である。流路形成部２２は、セパレータ２とＭＥＧＡ３との間にガス流路４を形成している。
【００２２】
燃料電池は、たとえば、複数の燃料電池セル１すなわち単セルを積層した燃料電池スタックと、その燃料電池スタックを収容する筐体とによって構成されている。図示は省略するが、燃料電池セル１は、たとえば、ＭＥＧＡ３の周囲に樹脂枠を有し、この樹脂枠を介して一対のセパレータ２の周縁部が接合されている。また、一対のセパレータ２および樹脂枠は、周縁部に複数のマニホールド孔を有している。
【００２３】
燃料電池は、燃料電池スタックを構成する個々の燃料電池セル１に、マニホールド孔を介して反応ガスと冷媒を供給して発電する。反応ガス供給用のマニホールド孔を介して燃料電池セル１に供給された反応ガスは、たとえば、樹脂枠の周縁部に形成された溝状の流路を介してセパレータ２とＭＥＧＡ３との間のガス流路４に供給される。
【００２４】
燃料電池セル１のガス流路４に供給され、ＭＥＧＡ３で反応に使用されなかった反応ガスは、たとえば、樹脂枠の周縁部に形成された溝状の流路を介して、ガス流路４から反応ガス排出用のマニホールド孔へ排出される。また、燃料電池セル１の冷媒供給用のマニホールド孔に供給された冷媒は、燃料電池スタックを構成する互いに隣接する燃料電池セル１のセパレータ２の間の冷媒流路に供給され、冷媒排出用のマニホールド孔を介して冷媒流路から排出される。
【００２５】
図３は、本実施形態に係る燃料電池用セパレータの製造方法Ｍ１のフロー図である。本実施形態の燃料電池用セパレータの製造方法Ｍ１は、たとえば、図１および図２に示すように、金属基材２１と、その金属基材２１の表面に設けられた流路形成部２２とを備えた燃料電池用のセパレータ２の製造方法である。
【００２６】
詳細については後述するが、本実施形態の燃料電池用セパレータの製造方法Ｍ１は、金属基材２１の表面を覆う酸化物皮膜２１ａの一部を除去して塗布部２１ｂを形成する皮膜除去工程Ｓ４（図４を参照）と、酸化物皮膜２１ａが除去された塗布部２１ｂにスラリー２２ｓを塗布する塗布工程Ｓ５（図５を参照）と、塗布部２１ｂに塗布されたスラリー２２ｓを加熱して流路形成部２２を形成する熱処理工程Ｓ６と、を有することを特徴としている。
【００２７】
燃料電池用セパレータの製造方法Ｍ１は、たとえば、皮膜除去工程Ｓ４の前に、母材から金属基材２１を裁断する裁断工程Ｓ１と、裁断工程Ｓ１において裁断された金属基材２１を成形する成形工程Ｓ２と、金属基材２１を洗浄する洗浄工程Ｓ３と、を有してもよい。
【００２８】
裁断工程Ｓ１は、たとえば、母材として金属薄板のロールを用い、ロールから金属薄板を巻き出して所望の形状の金属基材２１に裁断し、裁断された金属基材２１に打ち抜き加工によって複数のマニホールド孔を形成する工程である。成形工程Ｓ２は、たとえば、裁断工程Ｓ１を経た金属基材２１にプレス加工を施して、金属基材２１を所望の形状に成形する工程である。
【００２９】
洗浄工程Ｓ３は、たとえば、金属基材２１を酸性溶液に浸漬させ、金属基材２１の表面に付着している酸化物を洗浄および除去する工程である。洗浄工程Ｓ３では、金属基材２１の表面の酸化物皮膜２１ａを完全に除去することはできないため、洗浄工程Ｓ３を経た金属基材２１の表面には、酸化物皮膜２１ａが形成された状態になっている。洗浄工程Ｓ３は、たとえば、金属基材２１を酸性溶液に浸漬させる酸洗の前後に水洗いなどを含むことができる。
【００３０】
図４は、図３に示す皮膜除去工程Ｓ４の一例を説明する金属基材２１の模式的な拡大断面図である。皮膜除去工程Ｓ４は、前述のように、金属基材２１の表面を覆う酸化物皮膜２１ａの一部を除去して塗布部２１ｂを形成する工程である。すなわち、塗布部２１ｂは、表面に酸化物皮膜２１ａを有する金属基材２１において、表面の酸化物皮膜２１ａが選択的に除去された部分である。
【００３１】
皮膜除去工程Ｓ４における酸化物皮膜２１ａの除去は、たとえば、ＹＡＧレーザなどのレーザ光Ｌを用いたいわゆるレーザクリーニングによって行うことができる。より具体的には、皮膜除去工程Ｓ４は、たとえば、金属基材２１の表面を覆う酸化物皮膜２１ａにレーザ光Ｌを照射して流路形成部２２が形成される領域を走査させ、その領域の酸化物皮膜２１ａを選択的に除去して塗布部２１ｂを形成する工程である。
【００３２】
このように、塗布部２１ｂを形成する皮膜除去工程Ｓ４において、金属基材２１の表面の酸化物皮膜２１ａをレーザ光Ｌによって除去することで、金属基材２１の表面の酸化物皮膜２１ａのみを選択的に除去することができる。レーザ光Ｌは、酸化物皮膜２１ａが除去された塗布部２１ｂにおいて露出した金属基材２１の新生面によって反射されるためである。なお、皮膜除去工程Ｓ４における酸化物皮膜２１ａの除去は、レーザクリーニングに限定されず、たとえば、サンドブラストによって行ってもよい。
【００３３】
金属基材２１の表面の酸化物皮膜２１ａが除去された部分である塗布部２１ｂの濡れ性は、金属基材２１の表面の酸化物皮膜２１ａの濡れ性よりも高い。換言すると、金属基材２１の塗布部２１ｂは、酸化物皮膜２１ａと比較して、純水に対する接触角が小さい。すなわち、皮膜除去工程Ｓ４は、金属基材２１の表面を覆う酸化物皮膜２１ａの一部を除去して、酸化物皮膜２１ａよりも濡れ性が高い塗布部２１ｂを形成する工程である。換言すると、本実施形態の燃料電池用セパレータの製造方法Ｍ１は、塗布部２１ｂを形成する工程である皮膜除去工程Ｓ４において、塗布部２１ｂにおける純水の接触角を、酸化物皮膜２１ａにおける純水の接触角よりも小さくしている。
【００３４】
図５は、図３に示す塗布工程Ｓ５完了時の状態を示す金属基材２１の模式的な断面図である。塗布工程Ｓ５は、前述のように、酸化物皮膜２１ａが除去された塗布部２１ｂにスラリー２２ｓを塗布する工程である。塗布工程Ｓ５におけるスラリー２２ｓの塗布方法は、特に限定されないが、たとえば、スクリーン印刷、グラビア印刷、スロットダイ方式、オフセット印刷、インクジェット印刷などを採用することができる。
【００３５】
スラリー２２ｓは、たとえば、水とエチレングリコール−２−ｎブチルエーテルを混合した溶媒に、グラファイトと、アセチレンブラック（カーボンブラック）と、ポリビニルアルコール（ｐｏｌｙｖｉｎｙｌ ａｌｃｏｈｏｌ：ＰＶＯＨ)と、バインダとを混合して調整することができる。なお、溶媒として、エタノール、プロピレングリコール、エチレングリコール、キシレンなどを用いてもよい。
【００３６】
図５に示すように、金属基材２１の表面の塗布部２１ｂは、金属基材２１の表面の酸化物皮膜２１ａが除去されることで、その周囲の酸化物皮膜２１ａよりも濡れ性が向上しているだけでなく、酸化物皮膜２１ａの表面よりもわずかに凹状に窪んでいる。そのため、塗布部２１ｂに塗布されたスラリー２２ｓは、塗布部２１ｂに保持され、その周囲に濡れ拡がることが防止されることで、所定の形状および必要な高さＨが維持される。なお、塗布部２１ｂに塗布されたスラリー２２ｓは、流路形成部２２によって形成されるガス流路４に必要な断面積を確保する観点から、たとえば、金属基材２１の表面から０．３［ｍｍ］以上の高さＨが必要とされる。
【００３７】
熱処理工程Ｓ６は、前述のように、金属基材２１の表面の塗布部２１ｂに塗布されたスラリー２２ｓを加熱して流路形成部２２を形成する工程である。この熱処理工程Ｓ６により、金属基材２１の表面の塗布部２１ｂに塗布されたスラリー２２ｓに含まれる溶媒を蒸発させて金属基材２１の表面に流路形成部２２を形成することで、図１および図２に示すような燃料電池用のセパレータ２を製造することができる。
【００３８】
以上説明したように、本実施形態の燃料電池用セパレータの製造方法Ｍ１によれば、金属基材２１の表面に塗布されたスラリー２２ｓの形状を保持して、金属基材２１の表面に所定の厚みの流路形成部２２を形成することができる。
【００３９】
以上、図面を用いて本発明の実施の形態を詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における設計変更等があっても、それらは本発明に含まれるものである。たとえば、金属基材２１の表面を覆う酸化物皮膜２１ａは、金属基材２１の表面を覆うめっき層に置き換えてもよい。
【００４０】
すなわち、前述の燃料電池用セパレータの製造方法Ｍ１は、金属基材２１と、金属基材２１の表面に設けられた流路形成部２２とを備えた燃料電池用セパレータの製造方法Ｍ１であって、金属基材２１の表面を覆うめっき層の一部を除去して塗布部２１ｂを形成する工程と、めっき層が除去された塗布部２１ｂにスラリー２２ｓを塗布する工程と、塗布部２１ｂに塗布されたスラリー２２ｓを加熱して流路形成部２２を形成する工程と、を有することを特徴とする燃料電池用セパレータの製造方法Ｍ１であってもよい。この場合、めっき層は、たとえば、金（Ａｕ）などの金属層であってもよい。
【００４１】
［実施例］
以下、前述の実施形態において説明した燃料電池用セパレータの製造方法の実施例を説明する。
【００４２】
三枚の純チタンの薄板を用意し、実施例１の金属基材Ｎ１１，Ｎ１２，Ｎ１３とした。また、三枚のステンレス鋼（ＳＵＳ３１６）の薄板を用意し、実施例２の金属基材Ｎ２１，Ｎ２２，Ｎ２３とした。次に、用意した各金属基材Ｎ１１，Ｎ１２，Ｎ１３，Ｎ２１，Ｎ２２，Ｎ２３の表面を覆う酸化物皮膜の一部を除去して塗布部を形成する皮膜除去工程を行った。
【００４３】
皮膜除去工程では、レーザ装置を用い、各金属基材Ｎ１１，Ｎ１２，Ｎ１３，Ｎ２１，Ｎ２２，Ｎ２３の表面を覆う酸化物皮膜の一部に、平均出力１５０［Ｗ］のパルスＹＡＧレーザを照射して、ガルバノミラーによって１０［ｍ／ｍｉｎ］の走査速度で走査させた。次に、実施例１の金属基材Ｎ１１，Ｎ１２，Ｎ１３と、実施例２の金属基材Ｎ２１，Ｎ２２，Ｎ２３において、酸化物皮膜と塗布部の純水に対する接触角［°］を計測した。
【００４４】
図６は、実施例１の金属基材Ｎ１１，Ｎ１２，Ｎ１３の酸化物皮膜と塗布部の純水の接触角［°］を示すグラフである。実施例１の金属基材Ｎ１１，Ｎ１２，Ｎ１３の表面の酸化物皮膜は、純水の接触角が、それぞれ、３９［°］、３２［°］、３８［°］であった。一方、金属基材Ｎ１１，Ｎ１２，Ｎ１３の表面の酸化物皮膜を除去した塗布部の純水の接触角は、それぞれ、１５［°］、１７［°］、１５［°］であった。
【００４５】
すなわち、実施例１の純チタン製の金属基材Ｎ１１，Ｎ１２，Ｎ１３の表面の酸化被膜における純水の接触角は３０［°］以上であったのに対し、酸化被膜を除去した塗布部における純水の接触角は２０［°］未満に低下した。すなわち、塗布部の純水の接触角は、金属基材の酸化被膜の純水の接触角の０．６７倍以下であった。以上の結果を以下の表１に示す。
【００４６】
【表１】
2019102339.tif 000003
【００４７】
図７は、実施例２の金属基材Ｎ２２，Ｎ２２，Ｎ２３の酸化物皮膜と塗布部の純水の接触角［°］を示すグラフである。実施例２の金属基材Ｎ２１，Ｎ２２，Ｎ２３の表面の酸化物皮膜は、純水の接触角が、それぞれ、９０［°］、７９［°］、１００［°］であった。一方、金属基材Ｎ２１，Ｎ２２，Ｎ２３の表面の酸化物皮膜を除去した塗布部の純水の接触角は、それぞれ、４０［°］、５５［°］、５０［°］であった。
【００４８】
すなわち、実施例２のＳＵＳ３１６製の金属基材Ｎ２１，Ｎ２２，Ｎ２３の表面の酸化被膜における純水の接触角は７５［°］以上であったのに対し、酸化被膜を除去した塗布部における純水の接触角は５５［°］以下に低下した。すなわち、塗布部の純水の接触角は、金属基材の酸化被膜の純水の接触角の０．７５倍以下であった。以上の結果を以下の表２に示す。
【００４９】
【表２】
2019102339.tif 000004
【００５０】
次に、金属基材の塗布部に塗布するスラリーを調製した。スラリーは、４９．５重量部の水と５重量部のエチレングリコール−２−ｎブチルエーテルを混合した溶媒に、８５重量部のグラファイトと、１５重量部のアセチレンブラック（カーボンブラック）と、５重量部のポリビニルアルコール（ｐｏｌｙｖｉｎｙｌ ａｌｃｏｈｏｌ：ＰＶＯＨ)と、３重量部のバインダとを混合して調製した。
【００５１】
図８は、調整されたスラリーのせん断速度［１／ｓｅｃ］と粘度［ｍＰａ・ｓ］との関係を示すグラフである。図８に示すように、スラリーは、非ニュートン流体であり、ビンガム流体としての傾向が見られた。スラリーの粘度［ｍＰａ・ｓ］は、せん断速度が１×１０２［１／ｓｅｃ］以下の範囲で、１×１０３［ｍＰａ・ｓ］以上、１×１０４［ｍＰａ・ｓ］以下であった。
【００５２】
次に、スクリーン印刷によって、各金属基材Ｎ１１，Ｎ１２，Ｎ１３，Ｎ２１，Ｎ２２，Ｎ２３の酸化物皮膜が除去された塗布部にスラリーを塗布する塗布工程を行った。スクリーン印刷は、スキージの速度が３０［ｍｍ／ｓｅｃ］、スキージの角度が７０［°］、印刷圧力が０．３［Ｍｐａ］、スキージのゴム硬度がデュロメータ（タイプＡ）で７０度、プレコンタクトスキージを使用しない条件で行った。各金属基材Ｎ１１，Ｎ１２，Ｎ１３，Ｎ２１，Ｎ２２，Ｎ２３の塗布部に塗布されたスラリーは、図５に示すように、高さＨが０．３［ｍｍ］以上の所定の形状が保持されていた。
【００５３】
次に、各金属基材Ｎ１１，Ｎ１２，Ｎ１３，Ｎ２１，Ｎ２２，Ｎ２３の塗布部に塗布されたスラリーを加熱して流路形成部を形成する熱処理工程を行った。熱処理工程は、１３０［℃］、３０［ｓｅｃ］の条件で行って、スラリーを加熱乾燥させ、図１および図２に示すように、流路形成部２２を形成した。
【００５４】
以上の工程で得られた実施例１および実施例２のセパレータは、金属基材Ｎ１１，Ｎ１２，Ｎ１３，Ｎ２１，Ｎ２２，Ｎ２３の表面に所定の厚みの流路形成部２２を形成することができた。したがって、実施例１および実施例２の燃料電池用セパレータは、流路形成部２２によって形成されるガス流路４の断面積を十分に確保することができ、燃料電池の発電効率を向上させ、燃費を向上させることができる。
【００５５】
［比較例］
純チタンの薄板とステンレス鋼（ＳＵＳ３１６）の薄板を用意し、それぞれ、比較例１と比較例２の金属基材とした。比較例１および比較例２の金属基材の表面を覆う酸化物皮膜を除去せずに、実施例と同様に調整したスラリーを、実施例と同様の条件のスクリーン印刷によって、比較例１および比較例２の金属基材の表面に塗布した。
【００５６】
図９は、比較例１および比較例２の金属基材２１Ｘに塗布されたスラリー２２Ｘｓの模式的な断面図である。比較例１および比較例２の金属基材２１Ｘに塗布されたスラリー２２Ｘｓは、表面の酸化物被膜２１Ｘａ上で周囲に拡がる滲みが発生し、高さｈが０．３［ｍｍ］未満になり、所定の形状が保持できなかった。
【００５７】
次に、比較例１および比較例２の金属基材の塗布部に塗布されたスラリー２２Ｘｓを加熱して流路形成部を形成する熱処理工程を行った。熱処理工程は、実施例と同様の条件で行った。以上の工程で得られた比較例１および比較例２のセパレータは、金属基材の表面に所定の厚みの流路形成部を形成することができなかった。
【００５８】
したがって、比較例１および比較例２のセパレータは、流路形成部によって形成されるガス流路の断面積を十分に確保することができず、燃料電池の発電効率が向上し、燃費が低下するおそれがある。
【符号の説明】
【００５９】
２１    金属基材
２２    流路形成部
２１ａ  酸化物皮膜
２１ｂ  塗布部
２２    流路形成部
２２ｓ  スラリー
Ｌ      レーザ光
Ｍ１    燃料電池用セパレータの製造方法
Ｓ４    皮膜除去工程（塗布部を形成する工程）
Ｓ５    塗布工程（スラリーを塗布する工程）
Ｓ６    熱処理工程（流路形成部を形成する工程）
【図１】
2019102339.tif 000005
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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