(57)【要約】【課題】樹脂材料の見直しや工夫を行うことにより、主に破壊靭性を向上させ、より高いレベルの総合性能が得られる合成樹脂製の燃料電池用セパレータを提供する。【解決手段】黒鉛粉末を熱硬化性樹脂で結合してなる複合体から構成される燃料電池用セパレータにおいて、熱硬化性樹脂が、エポキシ樹脂とベンゾオキサジン樹脂とを含んだ混合物から構成されており、それらの質量比を１：１〜４：１の範囲に設定する。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
黒鉛粉末を熱硬化性樹脂で結合してなる複合体から構成される燃料電池用セパレータであって、
前記熱硬化性樹脂が、エポキシ樹脂とベンゾオキサジン樹脂とを含んだ混合物から構成されている燃料電池用セパレータ。
【請求項２】
前記熱硬化性樹脂に含まれる前記エポキシ樹脂と前記ベンゾオキサジン樹脂との質量比が、１：１〜４：１の範囲に設定されている請求項１に記載の燃料電池用セパレータ。
【請求項３】
前記エポキシ樹脂が、二塩基酸型エポキシ樹脂である請求項１又は２に記載の燃料電池用セパレータ。
【請求項４】
前記黒鉛粉末が天然黒鉛からなるものである請求項１〜３のいずれか一項に記載の燃料電池用セパレータ。
【請求項５】
前記黒鉛粉末と前記熱硬化性樹脂との質量比が、９：１〜１：１の範囲に設定されている請求項１〜４のいずれか一項に記載の燃料電池用セパレータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、黒鉛粉末を熱硬化性樹脂で結合してなる複合体から構成される燃料電池用セパレータに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
固体高分子型燃料電池に必要不可欠なセパレータは、電解質膜層とガス拡散層から構成されるＭＥＡ（膜電極接合体）を保持するとともに、ＭＥＡに燃料及び空気を効率的に供給する役割を担っている。加えて、ＭＥＡにおいて行われる電気化学反応は発熱反応であるため、冷却水を効率的に循環させる役割も担っている。そして、燃料電池用セパレータに求められる特性としては、主に、次の１）〜５）の各項目である。
【０００３】
１）  振動、運搬等に耐え得るだけの十分な機械的強度（曲げ強度、破壊靭性等）
２）  電気を損失無くモータやコンデンサ等に供給するための導電性
３）  燃料及び空気をＭＥＡに効率良く供給し、冷却水を円滑に循環させるための燃料流  路溝における寸法精度や、高出力を得るべくセパレータどうしを全面接合するための良  好な平面性（反りが無いこと）等の成形性
４）  燃料や空気を適切にＭＥＡに供給するためのガス不透過性
【０００４】
昨今、燃料電池用セパレータに関しては、前述した１）〜４）の特性を備え、かつ、量産性（１枚当たりの生産時間の短縮）やコスト等を比較検討した場合、材質としては、切削加工が必要となる金属（鉄、アルミニウム、ステンレス等）よりも、高分子樹脂（特に熱硬化性樹脂）と導電性が良好な黒鉛との混合物等の合成樹脂が有利であり、多用されてきている。合成樹脂製の燃料電池用セパレータの例としては、特許文献１や特許文献２において開示されたものが知られている。
【特許文献１】特許３００８０２２号公報
【特許文献２】特開２００３−５１３１８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来の燃料電池用セパレータにおいては、主たる材料である熱硬化性樹脂として、Ａ）機械的強度に優れるフェノール樹脂（フェノール・ホルムアルデヒド樹脂等）が使用されていた。しかしながら、フェノール樹脂は破壊靭性は芳しくないため、振動や外力に対して脆い点で難点があった。
【０００６】
そこで、Ｂ）熱硬化性樹脂としてエポキシ樹脂単体を用いることが考えられるが、これでは硬化速度が極端に遅くなり、量産には不適合である。その欠点を解消すべく、硬化反応速度を十分に促進させるために硬化剤を用いると、硬化収縮に伴う反りが発生し、燃料電池用セパレータとして要求される特性の一つである「平面性」が低下する、という新たな問題が生じる。
【０００７】
また、Ｃ）熱硬化性樹脂としてベンゾオキサジン樹脂単体を用いる考えも知られているが、この材料は溶融時の粘度が低いため、加熱加圧成形時において樹脂と黒鉛とが層分離し、最終形成品の樹脂成分が低減することとなる。その結果、燃料電池用セパレータとして要求される特性である「寸法精度」、「ガス不透過性」が著しく低下する点で実用上の問題が残る。このように、燃料電池用セパレータの主用材料である樹脂材として前記従来例Ａ）〜Ｃ）のものは、前述した１）〜４）の各項目のうちのいずれかの項目が及第点に達しないものであり、さらなる改善の余地が残されているものであった。
【０００８】
本発明の目的は、樹脂材料の見直しや工夫を行うことにより、主に破壊靭性を向上させ、前述の１）〜４）の各項目を満たせる等、より高いレベルの総合性能が得られる合成樹脂製の燃料電池用セパレータを実現させる点にある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
請求項１の構成は、黒鉛粉末を熱硬化性樹脂で結合してなる複合体から構成される燃料電池用セパレータにおいて、
前記熱硬化性樹脂が、エポキシ樹脂とベンゾオキサジン樹脂とを含んだ混合物から構成されていることを特徴とする。
【００１０】
請求項２の構成は、請求項１に記載の燃料電池用セパレータにおいて、前記熱硬化性樹脂に含まれる前記エポキシ樹脂と前記ベンゾオキサジン樹脂との質量比が、１：１〜４：１の範囲に設定されていることを特徴とする。
【００１１】
請求項３の構成は、請求項１又は２に記載の燃料電池用セパレータにおいて、前記エポキシ樹脂が、二塩基酸型エポキシ樹脂であることを特徴とする。
【００１２】
請求項４の構成は、請求項１〜３のいずれか一項に記載の燃料電池用セパレータにおいて、前記黒鉛粉末が天然黒鉛からなるものであることを特徴とする。
【００１３】
請求項５の構成は、請求項１〜４のいずれか一項に記載の燃料電池用セパレータにおいて、前記黒鉛粉末と前記熱硬化性樹脂との質量比が、９：１〜１：１の範囲に設定されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、フェノール樹脂に代えて、エポキシ樹脂とベンゾオキサジン樹脂とを適切な比率で混合した樹脂（混合樹脂）を用いたものであり、優れた機械的強度や良好な導電性はそのまま維持しながら、破壊靭性を明確に向上させることができる。その結果前述した１）〜４）の各項目を満たすことが可能になり、自動車等の自走車輛に搭載した場合の耐久性も向上する燃料電池用セパレータを提供することができる。
【００１５】
請求項２のように、エポキシ樹脂とベンゾオキサジン樹脂との質量比を１：１〜４：１の範囲に設定すれば、寸法精度が良好で、かつ、反りも生じない優れた製品に仕上げることが可能であるとともに、請求項５のように、黒鉛粉末と熱硬化性樹脂との質量比を９：１〜１：１の範囲に設定すれば、成形不良や導電性不良が皆無となる点で好ましいものとなる。また、請求項３のように、エポキシ樹脂として、硬化時における反応性が高く、常温にて適度な粘性を有する二塩基酸型エポキシ樹脂を用いるとか、請求項４のように、黒鉛粉末として、高分子樹脂との親和性が良好な天然黒鉛を用いれば、さらに好ましい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下に、本発明による燃料電池用セパレータの実施の形態について説明する。まず最初に、本発明のセパレータを備えた固体高分子電解質型燃料電池の構成及び動作について、図１〜図３を参照して簡単に説明する。固体高分子電解質型燃料電池２０は、例えばフッ素系樹脂より形成されたイオン交換膜である電解質膜１と、炭素繊維糸で織成したカーボンクロスやカーボンペーパーあるいはカーボンフェルトにより形成され、上記電解質膜１を両側から挟みサンドイッチ構造をなすガス拡散電極となるアノード２及びカソード３と、そのサンドイッチ構造をさらに両側から挟むセパレータ４，４とから構成される単セル５の複数組を積層し、その両端に図示省略した集電板を配置したスタック構造に構成されている。
【００１７】
前記両セパレータ４は、図２に示すように、その周辺部に、水素を含有する燃料ガス孔６，７と酸素を含有する酸化ガス孔８，９と冷却水孔１０とが形成されており、前記単セル５の複数組を積層した時、各セパレータ４の各孔６，７、８，９、１０がそれぞれ燃料電池２０内部をその長手方向に貫通して燃料ガス供給マニホールド、燃料ガス排出マニホールド、酸化ガス供給マニホールド、酸化ガス排出マニホールド、冷却水路を形成するようになされている。
【００１８】
また、前記両セパレータ４の表面には、所定形状のリブ部１１が形成されており、そのリブ部１１とアノード２の表面との間に燃料ガス流路１２が形成されているとともに、リブ部１１とカソード３の表面との間に酸化ガス流路１３が形成されている。
【００１９】
前記構成の固体高分子電解質型燃料電池２０においては、外部に設けられた燃料ガス供給装置から燃料電池２０に対して供給された水素を含有する燃料ガスが上記燃料ガス供給マニホールドを経由して各単セル５の燃料ガス流路１２に供給されて各単セル５のアノード２側において電気化学反応を呈し、その反応後の燃料ガスは各単セル５の燃料ガス流路１２から燃料ガス排出マニホールドを経由して外部に排出される。同時に、外部に設けられた酸化ガス供給装置から燃料電池２０に対して供給された酸素を含有する酸化ガス（空気）が上記酸化ガス供給マニホールドを経由して各単セル５の酸化ガス流路１３に供給されて各単セル５のカソード３側において電気化学反応を呈し、その反応後の酸化ガスは各単セル５の酸化ガス流路１３から上記酸化ガス排出マニホールドを経由して外部に排出される。
【００２０】
前述の電気化学反応に伴い、燃料電池２０全体としての電気化学反応が進行して、燃料が有する化学エネルギーを直接電気エネルギーに変換することで、所定の電池性能が発揮される。なお、この燃料電池２０は、電解質膜１の性質から約８０〜１００℃の温度範囲で運転されるために発熱を伴う。そこで、燃料電池２０の運転中は、外部に設けられた冷却水供給装置から燃料電池２０に対して冷却水を供給し、これを前記冷却水路に循環させることによって、燃料電池２０内部の温度上昇を抑制している。
【００２１】
次に、セパレータ４について詳述する。本発明による燃料電池用セパレータ４は、黒鉛粉末を熱硬化性樹脂で結合してなる複合体から構成されるセパレータであって、熱硬化性樹脂が、ベンゾオキサジン樹脂とエポキシ樹脂とを含んだ混合物から構成されていることを特徴としている。熱硬化性樹脂を構成する混合物としては、前記ベンゾオキサジン樹脂とエポキシ樹脂の他に、アセトンやステアリン酸マグネシウム等が含まれている。また、黒鉛粉末の原料黒鉛としては、天然黒鉛を用いている。
【００２２】
本発明に用いられる黒鉛粉末は、天然黒鉛、人造黒鉛、膨張黒鉛、メソカーボン等が挙げられる。前述した特性１）〜５）のうちの２）の導電性をさらに向上させるためには、高分子樹脂との親和性が良好である天然黒鉛が好ましい。使用する黒鉛粉末の粒径は、導電性を向上しつつ最終成形体の形状なども考慮した結果、平均粒径が１０〜５００μｍの範囲にあることが好ましい。さらに好ましくは、平均粒径が３０〜２００μｍの範囲にあることである。
【００２３】
本発明に用いられる熱硬化性樹脂を構成する各種樹脂のうち、ベンゾオキサジン樹脂としては、図４に示す構造式（ａ）として表されるベンゾオキサジン環を有する熱硬化性樹脂であれば特に制限がない。燃料電池用セパレータの表面を循環する冷却水にアンモニア等の窒素系物質が溶出しないようにすることを、より高次元で発揮させるには、構造的には窒素を含有している官能基が完全に硬化物内部に取込まれる構造のベンゾオキサジン樹脂が好ましいのであり、前記構造式（ａ）のベンゾオキサジン環は、この条件に当てはまるからである。前記構造式（ａ）を有するベンゾオキサジン樹脂の具体例としては、図７（Ａ）に示す構造式（ｂ）を有するもの（いわゆるＢ−ｍ型）、図７（Ｂ）に示す構造式（ｃ）を有するもの（いわゆるＦ−ａ型）、図７（Ｃ）に示す構造式（ｄ）を有するもの（いわゆるＢ−ａ型）等が挙げられる。
【００２４】
本発明に用いられる熱硬化性樹脂を構成する各種樹脂のうち、エポキシ樹脂としては、エポキシ基を有する構造のものであれば特に制限はない。エポキシ樹脂については、二塩基酸型エポキシ樹脂、ノボラック型エポキシ樹脂等があり、必要に応じて硬化剤、硬化触媒、助触媒等を添加する。作業性や生産性の面から、硬化剤を含有した一液型エポキシ樹脂が好ましい。ここで、エポキシ樹脂としては、硬化時に反応性が高く、常温にて適度な粘性を有する二塩基酸型エポキシ樹脂が好ましい。尚、エポキシ樹脂のその他の例としては、ＢＰＡ型エポキシ樹脂、ナフタレン型エポキシ樹脂、ヘキサンジオール型エポキシ樹脂、ブチルカテコール型エポキシ樹脂、変性型エポキシ樹脂、或いはエマルジョン型エポキシ樹脂、ポリアーマロイ型エポキシ樹脂、水中硬化型エポキシ樹脂、油吸収型エポキシ樹脂等種々のものがある。
【００２５】
エポキシ樹脂とベンゾオキサジン樹脂との混合比率は、加熱加圧成形時における粘度や硬化時間等を考慮すると、１：１〜４：１の範囲が好ましい。混合比率が１：１よりも低くなると、即ち、ベンゾオキサジン樹脂がエポキシ樹脂よりも多くなると、加熱により混合された樹脂の粘度が低下し、成形時において加圧により樹脂成分が金型より染み出し、最終成形品である燃料電池用セパレータにおける熱硬化性樹脂の比率が低減し、結果として寸法精度が低下するからである。また、４：１を上回る（エポキシ樹脂がベンゾオキサジン樹脂の４倍超）と、硬化時間が長くなり、生産性が低下するとともに、硬化収縮に伴う平面性の悪化、即ち、反りが発生し易くなる点で具合が悪い。
【００２６】
エポキシ樹脂とベンゾオキサジン樹脂とを混合する手段としては、特に制限はなく、所定量が秤量された各樹脂をビーカーやフラスコ等に投入後に、スターラー等で均一となるように十分に撹拌し、混合する。ベンゾオキサジン樹脂及び／又はエポキシ樹脂が固形である場合には、アセトンやメチルエチルケトン等の溶剤に溶解させた後に混合することも可能である。この場合、黒鉛との親和性の面から、一定の粘度を有することが要求されるため、溶剤は最小限の使用に留めるのが好ましい。
【００２７】
黒鉛と混合樹脂との混合方法についても特に制限は無く、ヘンシェルミキサーやシェーカーを使用する方法が用いられる。混合樹脂の粘度が比較的低い場合には、ニーダー等により常温において加圧混合しても良いし、混合樹脂の粘度が比較的高い場合は、硬化反応が進行せず混合樹脂が適当な粘度となる温度まで混合樹脂を昇温した後、黒鉛を添加し、熱ロール等によって混合しても良い。さらに、黒鉛と複合樹脂の混合に際しては、凝集物の発生を抑制するため内部離型剤を適量配合することが好ましい。この場合、内部離型剤については特に制限はなく、ステアリン酸、ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸マグネシウム等の金属石鹸等を使用することが可能である。
【００２８】
黒鉛と混合樹脂の混合比率は、９：１〜１：１の範囲であることが好ましい。黒鉛の混合比率が９：１を上回る（黒鉛が樹脂の９倍超）と、黒鉛どうしが結着せず、成形不良を引起す可能性があり、また、１：１を下回る（黒鉛が樹脂よりも少ない）と、導電性を有する黒鉛成分が相対的に減少し、導電性が低下するからである。黒鉛と混合樹脂との混合物は、通常、混合後においては溶剤等により湿潤状態であるため、以降の作業性の向上を図るためにも、溶剤が揮発し熱硬化性樹脂の硬化反応が進行しない温度で乾燥させる。乾燥工程において凝集物が生ずる場合は、乾燥後、ミキサーやすり鉢等によって粉砕し、粉状物を得る。
【００２９】
得られた粉状物を用いて燃料電池用セパレータの形状に加熱加圧成形するに際しては、予備成形体を作成することが好ましい。予備成形体は、得られた粉状物のハンドリング性を良好にし、成形プレスに取付けられて加熱された金型に材料を投入することを容易にすることが可能となる点で有利である。複雑な燃料流路溝（図３の燃料ガス流路１２や酸化ガス流路１３を参照）形状に加工された金型の所定の位置に、材料を硬化させることなく素早く適切な位置に投入するには、予備成形体を使用することが好ましい。予備成形体の作製に関しても特に制限はない。粉状物を適量秤量し、予め最終成形品の形状に近似した形状を有する金型に投入後、常温（２５℃前後）にて成形圧１００〜２００ｋｇｆ／ｃｍ２ （９．８ＭＰａ〜１９．６ＭＰａ）にて成形する。
【００３０】
次に、得られた予備成形体を加熱加圧成形し、燃料電池用セパレータの成形体を得る。成形温度や時間、成形圧力は、使用するベンゾオキサジン樹脂、エポキシ樹脂の種類、配合比率等により、最適なものを選択する。予め１３０〜２００℃に加熱した成形プレスに、予備成形体を投入し、成形面圧１５０〜１５００ｋｇｆ／ｃｍ２ （１４．７ＭＰａ〜１４７ＭＰａ）にて２〜１０分程度加熱加圧成型を行い、成形体を得る。加熱加圧成形時において必要以上に高温かつ高圧にすると、溶融時に低粘度となって樹脂成分が必要以上に染み出し、成形体の成分比率が変化する可能性がある。必要以上に低温かつ低圧にすると、樹脂が十分に溶融せず、高精度が要求される寸法精度が不十分となる。さらに、硬化反応も不十分であるため、機械的強度も不十分となる。
【００３１】
得られた成形体を後硬化する。後硬化の工程は、熱硬化性樹脂の硬化反応を十分に促進するためにも行うことが好ましい。この場合、成形品の反りを発生させないために、若干の加圧を行いながら後硬化を行うことが好ましい。後硬化の温度、時間は、使用する熱硬化性樹脂の種類や配合比率によって異なり、最適な温度、時間を選択し、硬化反応が完全に終了した成形体を得る。
【実施例１】
【００３２】
実施例１による燃料電池用セパレータの材料組成、並びにその作製方法は次のようである。エポキシ樹脂は、一液性二塩基酸型エポキシ樹脂［製品名：ＯＳＫ−１２０（岡村製油(株)製］、ベンゾオキサジン樹脂は市販のもの［ベンゾオキサジンＦ−ａ型（四国化成(株)製］を使用した。黒鉛は、天然黒鉛の粉末［ＳＮ−１００Ｃ（エスイーシー社製）］を使用し、内部離型剤としてステアリン酸マグネシウム（和光純薬株式会社製）を使用した。
【００３３】
先ず、エポキシ樹脂とベンゾオキサジン樹脂とを所定の質量比になるように混合し、混合物を得る。ここで、ベンゾオキサジン樹脂は室温では固体であるため、アセトン溶液に溶解し、得られた溶液とエポキシ樹脂とを混合し、十分にマグネチックスターラ−にて撹拌することにより、エポキシ樹脂とベンゾオキサジン樹脂との混合物を得る。そして、天然黒鉛粉末に、前記混合物、ステアリン酸マグネシウムを添加し、スーパーミキサ［川田製作所(株)製］を用いて５分間混合する。混合後、得られた混合物を取り出し、電気炉にて８０℃で２４時間乾燥し、所定の粉末を得る。乾燥過程において塊状化した混合物は、すり鉢にて直径１００μｍ程度の粉末状になるまで粉砕する。
【００３４】
以上の工程によって得られる粉状物を用いて、次のように燃料電池用セパレータを作製する。前記紛状物１０５グラムを秤量し、室温にて成形プレスを用いて面圧５０ｋｇｆ／ｃｍ２ （４．９ＭＰａ）にて燃料電池用セパレータに近似する形に予備成形を行う。次いで、その予備成形品を１６５℃に昇温した金型を用いて、成形面圧５００ｋｇｆ／ｃｍ２ （４９ＭＰａ）で５分間加熱加圧成形を行う。さらに、得られた成形体を１６５℃で３時間後硬化させ、所望の燃料電池用セパレータを得る。この燃料電池用セパレータを用いて、機械的強度（曲げ強度）、体積抵抗率、破壊靭性、加振テスト等の各種試験を行った。また、得られた燃料電池用セパレータにおいて寸法精度、ガス不透過性、反りの有無を評価した。
【実施例２】
【００３５】
実施例２による燃料電池用セパレータの材料組成、並びにその作製方法は次のようである。黒鉛は天然黒鉛［ＳＮ−６０Ｃ（エスイーシー社製）］を用いた以外は、実施例１によるものと同様の方法で粉状物を作製し、燃料電池用セパレータを得た。
【実施例３】
【００３６】
実施例３による燃料電池用セパレータの材料組成、並びにその作製方法は次のようである。即ち、実施例１におけるエポキシ樹脂及びベンゾオキサジン樹脂を用い、混合比率を４：１とした以外は実施例１による場合と同様の方法で粉状物を作製し、燃料電池用セパレータを得た。
【実施例４】
【００３７】
実施例４による燃料電池用セパレータの材料組成、並びにその作製方法は次のようである。実施例１におけるエポキシ樹脂及びベンゾオキサジン樹脂を用い、混合比率を１：１とした以外は、実施例１による場合と同様の方法で粉状物を作製し、燃料電池用セパレータを得た。
【実施例５】
【００３８】
実施例５による燃料電池用セパレータの材料組成、並びにその作製方法は次のようである。実施例１におけるエポキシ樹脂及びベンゾオキサジン樹脂を用い、黒鉛とこれらの混合樹脂の比率を９：１とした以外は、実施例１による場合と同様の方法で粉状物を作製し、燃料電池用セパレータを得た。
【比較例１】
【００３９】
比較例１による燃料電池用セパレータの材料組成、並びにその作製方法は次のようである。実施例１におけるエポキシ樹脂及びベンゾオキサジン樹脂との混合樹脂に代えて、レゾール型フェノール樹脂［ａｖライトレジン：旭有機材(株)製］を用いた以外は、実施例１による場合と同様の方法で粉状物を作製し、燃料電池用セパレータを得た。
【比較例２】
【００４０】
比較例２による燃料電池用セパレータの材料組成、並びにその作製方法は次のようである。実施例１におけるエポキシ樹脂及びベンゾオキサジン樹脂を用い、混合比率を５：１とし、かつ、後硬化時間を３〜６時間とした以外は、実施例１による場合と同様の方法で粉状物を作製し、燃料電池用セパレータを得た。
【比較例３】
【００４１】
比較例３による燃料電池用セパレータの材料組成、並びにその作製方法は次のようである。実施例１におけるエポキシ樹脂及びベンゾオキサジン樹脂を用い、混合比率を１：２とした以外は、実施例１による場合と同様の方法で粉状物を作製し、燃料電池用セパレータを得た。
【００４２】
比較例４による燃料電池用セパレータの材料組成、並びにその作製方法は次のようである。実施例１におけるエポキシ樹脂及びベンゾオキサジン樹脂を用い、黒鉛とこれらの混合樹脂の比率を９．１：０．９とした以外は、実施例１による場合と同様の方法で粉状物を作製し、燃料電池用セパレータを得た。
【００４３】
比較例５による燃料電池用セパレータの材料組成、並びにその作製方法は次のようである。実施例１におけるエポキシ樹脂及びベンゾオキサジン樹脂を用い、黒鉛とこれらの混合樹脂の比率を４．６：５．４とした以外は、実施例１による場合と同様の方法で粉状物を作製し、燃料電池用セパレータを得た。
【００４４】
上記実施例１〜５、及び比較例１〜５による燃料電池用セパレータの材料組成比率（配合比率）と物性等を表１として図５に示し、また、加振テストの評価結果を表２として図６に示す。ここで、各例の粉体作成において用いた混合機と混合時間は、いずれも同一（スーパーミキサ、５分）である。また、自動車に搭載される燃料電池において特に重要となる破壊靭性値と、黒鉛と樹脂との比率（Ａ：Ｂ）とを、表２に記してある。
【００４５】
表１，２より、曲げ強度に関しては、実施例１〜５のものは、比較例２，３のものに対しては１５％程度改善されている。比較例１のものとは同等であると思われる。これは、比較例２のものは、加熱加圧成形時間が不十分であり、熱硬化性樹脂の架橋密度が減少したためと考えられ、比較例３のものは、加熱加圧成形時におい手樹脂の成分が低粘度のために染み出し、最終成形品の樹脂成分が相対的に少なくなったためと考えられる。
【００４６】
体積抵抗率に関しては、実施例１〜５のものは、比較例１，２，４のものと同等であり、比較例３は実施例１〜５の約７倍を示し、実施例１〜５と比較して明かに劣っている。比較例３の値が芳しくないのは、上述の理由と同様に、最終成形品の樹脂成分が相対的に少なくなり、導電性を有する黒鉛成分の結着性が悪化したことに因る。また、比較例５のものは論外の値を示している。破壊靭性値に関しては、実施例１〜５のものは、比較例１のものに対して６．５〜１４．５％程度向上していることが理解できる。
【００４７】
寸法精度や反り等の成形性に関しては、実施例１〜５のものと比較例１のものとは同等のレベルであるが、比較例２〜５のものは劣っている。また、ガス不透過性に関しては、比較例３，４のものがその他のものより劣っている。
【００４８】
加振テストの評価結果を示す表２（図６）からは、実施例１〜５のものは割れや欠けが生じたものが皆無であり、実用に耐えるものであることが理解できる。これに対して、比較例１〜５のものでは、割れや欠け等の何らかの不具合が生じたものが存在することが確認され、実用上での問題が残ることを示唆している。これらの結果から、自動車に搭載した場合の耐久性（信頼性）の指標となる破壊靭性値の臨界値は、約０．１５０であると考えられる。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】固体高分子電解質型燃料電池を構成するスタック構造を示す分解斜視図
【図２】図１の燃料電池におけるセパレータの外観正面図
【図３】図１の燃料電池における単セルの構成を示す要部の拡大断面図
【図４】ベンゾオキサジン樹脂の構造式（ａ）を示す図
【図５】燃料電池用セパレータの材料組成比率と物性等を示す図表（表１）
【図６】燃料電池用セパレータの加振テストによる評価結果を示す図表（表２）
【図７】（Ａ）〜（Ｃ）は、図４の構造式を含むベンゾオキサジン樹脂の構造式の例を示す図
【符号の説明】
【００５０】
１          電解質膜
２          アノード
３          カソード
４          セパレータ
５          単セル
２０        燃料電池
【図１】
2005322472.tif 000003
【図２】
2005322472.tif 000004
【図３】
2005322472.tif 000005
【図４】
2005322472.tif 000006
【図５】
2005322472.tif 000007
【図６】
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【図７】
2005322472.tif 000009