(57)【要約】【課題】薄型化が容易な燃料電池用セパレータ、薄型化が容易な燃料電池用セパレータの製造方法、および、良好な出力密度を有する燃料電池を提供する。【解決手段】成形型２２０と成形材料との間に、セパレータ１６０より剛性が大きい補強フィルムＦを配置するための配置工程、成形材料を、補強フィルムＦと共に成形型２１０，２２０によって圧縮成形することで、セパレータ１６０を形成するための成形工程、補強フィルムＦが表面に被覆された状態で、セパレータ１６０を成形型２１０から取り出すための離型工程、および、セパレータ１６０において電気導電性が必要とされる導電部位に位置する補強フィルムＦを、除去するための除去工程を有する。【選択図】図９
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
成形型と成形材料との間に、セパレータより剛性が大きい補強フィルムを配置するための配置工程、
前記成形材料を、前記補強フィルムと共に前記成形型によって圧縮成形することで、前記セパレータを形成するための成形工程、
前記補強フィルムが表面に被覆された状態で、前記セパレータを前記成形型から取り出すための離型工程、および、
前記セパレータにおいて電気導電性が必要とされる導電部位に位置する前記補強フィルムを、除去するための除去工程
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】
前記成形材料は、カーボン材とバインダー樹脂を含んでい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】
前記バインダー樹脂は、熱硬化性樹脂であり、
前記成形工程において、前記成形材料は、前記バインダー樹脂の熱硬化温度以上に加熱され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４】
前記補強フィルムは、エポキシ樹脂を含んでいることを特徴とする請求項３に記載の燃料電池用セパレータの製造方法。
【請求項５】
前記セパレータは、発生した電気が流れる電気伝導面に形成されるリブを有し、
前記導電部位は、前記リブの頂面を含んでいることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の燃料電池用セパレータの製造方法。
【請求項６】
前記除去工程において、前記補強フィルムは、機械加工によって除去されることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の燃料電池用セパレータの製造方法。
【請求項７】
前記除去工程において、前記補強フィルムは、吹付け加工によって除去されることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の燃料電池用セパレータの製造方法。
【請求項８】
前記吹付け加工は、ショットブラストであることを特徴とする請求項７に記載の燃料電池用セパレータの製造方法。
【請求項９】
前記離型工程において、前記セパレータは、吸着によって保持されて、前記成形型から取り出されることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の燃料電池用セパレータの製造方法
【請求項１０】
前記吸着は、局所的であることを特徴とする請求項９に記載の燃料電池用セパレータの製造方法。
【請求項１１】
請求項１〜１０のいずれか１項に記載の燃料電池用セパレータの製造方法によって製造されたことを特徴とする燃料電池用セパレータ。
【請求項１２】
請求項１１に記載のセパレータが適用される単セルの積重ね体を有することを特徴とする燃料電池。
【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、燃料電池用セパレータの製造方法および燃料電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池の単セルは、燃料ガスと酸化剤ガス等とを分離するためのセパレータを有する。セパレータは、燃料ガスや酸化剤ガス等を流通させるための溝部を有し、成形材料をプレス成形することで製造される（例えば、特許文献１〜３参照。）。
【特許文献１】特開２０００−２７７１２７号公報
【特許文献２】特開２００３−１７０８５号公報
【特許文献３】特開２００４−３１１９６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、セル構造を薄型化し、燃料電池の出力密度を向上させるために、セパレータの厚みを削減する場合、セパレータの剛性が低下し、例えば、プレス成形されたセパレータを、成形型から取り出す際に、セパレータが割れるなどの成形不良の問題を生じる虞があるので、薄型化にも限度がある。つまり、燃料電池の出力密度を向上させることが困難である。
【０００４】
本発明は、上記従来技術に伴う課題を解決するためになされたものであり、薄型化が容易な燃料電池用セパレータ、薄型化が容易な燃料電池用セパレータの製造方法、および、良好な出力密度を有する燃料電池を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するための請求項１に記載の発明は、
成形型と成形材料との間に、セパレータより剛性が大きい補強フィルムを配置するための配置工程、
前記成形材料を、前記補強フィルムと共に前記成形型によって圧縮成形することで、前記セパレータを形成するための成形工程、
前記補強フィルムが表面に被覆された状態で、前記セパレータを前記成形型から取り出すための離型工程、および、
前記セパレータにおいて電気導電性が必要とされる導電部位に位置する前記補強フィルムを、除去するための除去工程
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。
【０００６】
上記目的を達成するための請求項１１に記載の発明は、
請求項１〜１０のいずれか１項に記載の燃料電池用セパレータの製造方法によって製造されたことを特徴とする燃料電池用セパレータである。
【０００７】
上記目的を達成するための請求項１２に記載の発明は、
請求項１１に記載のセパレータが適用される単セルの積重ね体を有することを特徴とする燃料電池である。
【発明の効果】
【０００８】
上記のように構成した本発明は、以下の効果を奏する。
【０００９】
請求項１および請求項１１に記載の発明によれば、圧縮成形されたセパレータの表面には、セパレータより剛性が大きい補強フィルムが被覆されており、セパレータの厚みを削減した場合であっても、補強フィルムの存在により、全体としての剛性を維持することが容易である。そのため、セパレータを成形型から取り出す際において、剛性不足によるセパレータの割れなどの成形不良を抑制することが可能である。一方、導電部位に位置する補強フィルムは、除去されるため、セパレータの電気導電性に対して影響は及ぼさない。つまり、薄型化が容易な燃料電池用セパレータ、および、薄型化が容易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。
【００１０】
請求項１２に記載の発明によれば、燃料電池は、薄型化が容易なセパレータが適用される単セルの積重ね体を有する。そのため、セル構造を薄型化し、燃料電池の出力密度を向上させることが容易である。つまり、良好な出力密度を有する燃料電池を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しつつ説明する。図１は、本発明の実施の形態に係る燃料電池を説明するための斜視図である。
【００１２】
燃料電池１０は、複数の燃料電池単セル１００が積層されたスタック部（積重ね体）２０を有しており、電源として利用される。電源の用途は、例えば、定置用、携帯電話などの民生用携帯機器用、非常用、レジャーや工事用電源などの屋外用、搭載スペースが限定される自動車などの移動体用である。特に、移動体用電源は、比較的長時間の運転停止後に高い出力電圧が要求されるため、適用が好ましい。
【００１３】
燃料電池単セルは、後述するように、薄型化が容易なセパレータが適用されており、セル構造を薄型化し、燃料電池の出力密度を向上させることが容易である。
【００１４】
スタック部２０の両側には、集電板３０，４０、絶縁板５０，６０およびエンドプレート７０，８０が配置される。集電板３０，４０は、緻密質カーボンや銅板などのガス不透過な導電性部材から形成され、スタック部２０で生じた起電力を出力するための出力端子３５，４５が設けられている。絶縁板５０，６０は、ゴムや樹脂等の絶縁性部材から形成される。
【００１５】
エンドプレート７０，８０は、剛性を備えた材料、例えば、鋼などの金属材料から形成される。エンドプレート７０は、燃料ガス（例えば、水素）を流通させるための導入口７１および排出口７２、酸化剤ガス（例えば、酸素）を流通させるための導入口７４および排出口７５、冷媒（例えば、冷却水）を流通させるための導入口７７および排出口７８を有する。
【００１６】
スタック部２０、集電板３０，４０、絶縁板５０，６０およびエンドプレート７０，８０の四隅には、タイロッド９０が挿通される貫通孔が配置される。タイロッド９０は、その端部に形成される雄ねじ部に、ナット（不図示）が螺合され、燃料電池１０を締結する。スタック形成のための荷重は、燃料電池単セル１００の積層方向に作用し、燃料電池単セル１００を押し圧状態に保持する。
【００１７】
タイロッド９０は、剛性を備えた材料、例えば、鋼などの金属材料から形成され、また、燃料電池単セル１００同士の電気的短絡を防止するため、絶縁処理された表面部を有する。タイロッド９０の設置本数は、４本（四隅）に限定されない。タイロッド９０の締結機構は、螺合に限定されず、他の手段を適用することも可能である。
【００１８】
図２は、図１に示される燃料電池単セルを説明するための概略分解図である。
【００１９】
燃料電池単セル１００は、膜電極接合体（ＭＥＡ（ｍｅｍｂｒａｎｅ  ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ  ａｓｓｅｍｂｌｙ））１１０、フレーム１３５，１４５、セパレータ１６０，１７０、およびシール１８０，１８５，１９０を有する。
【００２０】
膜電極接合体１１０は、電解質膜１２０、アノード電極（燃料極）１３０およびカソード電極（空気極）１４０を有する。
【００２１】
電解質膜１２０は、固体高分子材料、例えば、フッ素系樹脂により形成されたプロトン伝導性のイオン交換膜であり、湿潤状態で良好な電気伝導性を呈する。電解質膜の厚みは、製膜時の強度、作動時の耐久性、および作動時の出力特性を考慮して設定される。
【００２２】
アノード電極１３０は、電解質膜１２０の一方の面に配置され、アノード触媒層およびガス拡散層を有する。カソード電極１４０は、電解質膜１２０の他方の面に配置され、カソード触媒層およびガス拡散層を有する。
【００２３】
アノード触媒層およびカソード触媒層は、導電性担体に触媒成分が担持されてなる電極触媒と、高分子電解質とを含んでいる。電極触媒の導電性担体は、触媒成分を所望の分散状態で担持するための比表面積、および、集電体として十分な電子導電性を有しておれば、特に限定されないが、主成分がカーボン粒子であるのが好ましい。
【００２４】
アノード触媒層に適用される触媒成分は、水素の酸化反応に触媒作用を有するものであれば、特に限定されない。カソード触媒層に適用される触媒成分は、酸素の還元反応に触媒作用を有するものであれば、特に限定されない。
【００２５】
触媒成分は、例えば、白金、ルテニウム、イリジウム、ロジウム、パラジウム、オスミウム、タングステン、鉛、鉄、クロム、コバルト、ニッケル、マンガン、バナジウム、モリブデン、ガリウム、アルミニウム等の金属、及びそれらの合金等などから選択される。
【００２６】
電極触媒の高分子電解質は、少なくとも高いプロトン伝導性を有する部材であれば、特に限定されず、例えば、ポリマー骨格の全部又は一部にフッ素原子を含むフッ素系電解質や、ポリマー骨格にフッ素原子を含まない炭化水素系電解質が適用可能である。
【００２７】
ガス拡散層は、充分なガス拡散性および導電性を有する部材、例えば、炭素繊維からなる糸で織成したカーボンクロスや、カーボンペーパ、あるいはカーボンフェルトから形成される。
【００２８】
フレーム１３５は、アノード電極１３０のガス拡散層を支持するために使用される。フレーム１４５は、カソード電極１４０のガス拡散層を支持するために使用される。
【００２９】
フレーム１３５，１４５は、気体、特に、燃料ガスや酸化剤ガスに対して不透過性を有する材料（ガス不透過材料）から形成される。ガス不透過材料は、例えば、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）である。
【００３０】
シール１８０は、第１セパレータ１６０と膜電極接合体１１０との間における密閉性を確保するために配置される。シール１８５は、第２セパレータ１７０と膜電極接合体１１０との間における密閉性を確保するために配置される。シール１９０は、第１セパレータ１６０と、隣接する別の燃料電池単セルの第２セパレータ１７０との間における密閉性を確保するために配置される。
【００３１】
シール１８０，１８５，１９０の材質は、例えば、フッ素ゴム、シリコンゴム、エチレンプロピレンゴム（ＥＰＤＭ）、ポリイソブチレンゴム等のゴム材料、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリヘキサフルオロプロピレン、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体（ＦＥＰ）等のフッ素系の高分子材料、ポリオレフィンやポリエステル等の熱可塑性樹脂である。
【００３２】
図３および図４は、図２に示される第１セパレータおよび第２セパレータを説明するための断面図である。
【００３３】
第１セパレータ１６０は、発生した電気が流れる電気伝導面である外側面１６１および内側面１６６を有する。外側面１６１は、略平坦であり、隣接する別の燃料電池単セルの第２セパレータに相対する。
【００３４】
内側面１６６は、アノード電極１３０に相対しており、リブ１６７および補強フィルムＦを有する。隣接するリブ間の空間は、溝部１６８を形成する。溝部１６８は、燃料ガスを流通させるための流路を構成し、エンドプレート７０に配置される燃料ガス導入口７１および燃料ガス排出口７２に、接続されている。
【００３５】
内側面１６６の補強フィルムＦは、電気導電性が不要な非導電部位である溝部１６８の底部および側壁に被覆されており、リブ１６７の頂面には、存在せず、第１セパレータ１６０の内側面１６６の電気導電性に対して影響は及ぼさない。
【００３６】
第２セパレータ１７０は、発生した電気が流れる電気伝導面である外側面１７１および内側面１７６を有する。外側面１７１は、隣接する別の燃料電池単セルの第１セパレータに相対しており、リブ１７２および補強フィルムＦを有する。隣接するリブ間の空間は、溝部１７３を形成する。溝部１７３は、冷媒を流通させるための流路を構成し、エンドプレート７０に配置される冷媒導入口７７および冷媒排出口７８に、接続されている。
【００３７】
外側面１７１の補強フィルムＦは、電気導電性が不要な非導電部位である溝部１７３の底部および側壁に被覆されており、リブ１７２の頂面には、存在せず、第２セパレータ１６０の外側面１７１の電気導電性に対して影響は及ぼさない。
【００３８】
内側面１７６は、カソード電極１４０に相対しており、リブ１７７を有する。隣接するリブ間の空間は、溝部１７８を形成する。溝部１７８は、酸化剤ガスを流通させるための流路を構成し、エンドプレート７０に配置される酸化剤ガス導入口７４および酸化剤ガス排出口７５に、接続されている。
【００３９】
補強フィルムＦは、セパレータ１６０，１７０より剛性が大きく、後述するように、セパレータ１６０，１７０の厚みを削減した場合であっても、補強フィルムの存在により、全体としての剛性を維持することで、割れなどの成形不良を抑制するために被覆されたものであり、セパレータ１６０，１７０の薄型化を容易としている。
【００４０】
なお、セパレータ１６０，１７０は、適当な導電性、強度および耐食性を有し、粉末状の成形材料から形成される。成形材料は、カーボン材（例えば、７０〜９０ｗｔ％）およびバインダー樹脂（例えば、１０〜３０ｗｔ％）を有する粉末状の混合物である。カーボン材は、例えば、天然黒鉛、人造黒鉛、膨張黒鉛である。バインダー樹脂は、例えば、フェノール樹脂やメラミン樹脂やポリアミド樹脂などの熱硬化性樹脂である。フェノール樹脂は、経済性、作業性、成形性、物性（耐酸性、耐熱性、流体不透過性）などに優れており、好ましい。
【００４１】
次に、第１セパレータの製造方法を説明する。
【００４２】
第１セパレータの製造方法は、成形型と成形材料との間に、第１セパレータより剛性が大きい補強フィルムを配置するための配置工程、成形材料を、補強フィルムと共に成形型によって圧縮成形することで、第１セパレータを形成するための成形工程、補強フィルムが表面に被覆された状態で、第１セパレータを成形型から取り出すための離型工程、および、セパレータにおいて電気導電性が必要とされる導電部位に位置する補強フィルムを、除去するための除去工程を有する。
【００４３】
したがって、圧縮成形された第１セパレータの表面には、第１セパレータより剛性が大きい補強フィルムが被覆されており、第１セパレータの厚みを削減した場合であっても、補強フィルムの存在により、全体としての剛性を維持することが容易である。そのため、第１セパレータを成形型から取り出す際において、剛性不足による第１セパレータの割れを抑制することが可能である。一方、導電部位に位置する補強フィルムは、除去されるため、第１セパレータの電気導電性に対して影響は及ぼさない。
【００４４】
図５〜１０を参照し、第１セパレータの製造方法を詳述する。
【００４５】
図５は、第１セパレータの製造方法に係る成形装置を説明するための概略図、図６は、図５に示される成形型を説明するための断面図である。
【００４６】
成形装置２００は、下型２１０および上型２２０を備えている成形金型、押圧装置２３０、加熱装置（加熱手段）２４０，２４５、取出装置２６０および冷却装置２５０を有する。
【００４７】
下型２１０は、第１セパレータ１６０の外側面１６１に対応する略平坦なキャビティ面２１１を有し、固定式に配置される。キャビティ面２１１は、カーボン材およびバインダー樹脂を含んでいる成形材料Ｍが配置される。
【００４８】
なお、キャビティ面２１１に配置される成形材料Ｍの表面に、補強フィルムＦが載置される。補強フィルムＦは、第１セパレータ１６０より剛性が大きく、また、エポキシ樹脂を含んでいる。補強フィルムＦは、例えば、エポキシ樹脂フィルム、エポキシ樹脂が含浸されたガラスクロスやポリエステル不織布である。
【００４９】
上型２２０は、第１セパレータ１６０の内側面１６６に対応するキャビティ面２２６を有し、下型２１０に対して近接離間可能に配置されており、下型２１０と連携し、補強フィルムＦと共に成形材料Ｍを圧縮成形するために使用される。キャビティ面２２６は、内側面１６６のリブ１６７および溝部１６８に対応する溝部２２７およびリブ２２８を有する。
【００５０】
押圧装置２３０は、上型２２０を駆動し、下型２１０と連携した型締めおよび圧縮成形をするために使用され、油圧シリンダ等の駆動装置を有する。
【００５１】
加熱装置２４０および加熱装置２４５は、下型２１０および上型２２０の内部に配置される抵抗発熱体からなり、上型２２０および下型２１０による圧縮成形の際に、成形材料Ｍを、バインダー樹脂の熱硬化温度以上に昇温させて、バインダー樹脂を熱硬化させるために使用される。
【００５２】
加熱装置２４０，２４５は、抵抗加熱を利用する形態に限定されず、加熱流体（熱媒）、電磁誘導加熱、超音波加熱等を適宜適用することも可能である。また、加熱装置２４０，２４５の一方を、省略することも可能である。
【００５３】
冷却装置２５０は、軸流ファンなどの送風機からなり、型開き後において、成形された第１セパレータ１６０に向かって、冷媒である空気を送風することで、第１セパレータ１６０を急速に冷却する。したがって、第１セパレータ１６０の成形完了から取出しまでのタイムサイクルを短縮化することが可能である。冷却装置２５０は、他の空気機械、例えばコンプレッサを適用することも可能である。冷媒は、空気に限定されない。
【００５４】
取出装置２６０は、吸着パッド２６２、配管系２６４、負圧発生手段２６６および位置決め機構（不図示）を有する。
【００５５】
吸着パッド２６２は、第１セパレータ１６０の内側面１６６のリブ１６７に対応して配置される。吸着パッド２６２は、型開き後において、下型２１０のキャビティ面２２６に位置する第１セパレータ１６０の内側面１６６を保持して、下型２１０から取り出すために使用される。吸着パッド２６２は、局所的に機能するため、複雑な形状のリブ１７２および溝部１７３を有する第１セパレータ１６０を、効率的に吸着することが可能であり、好ましい。
【００５６】
配管系２６４は、柔軟性を有するチューブからなり、負圧発生手段２６６に連結されており、吸着力を発揮させる負圧を、吸着パッド２６２に伝達するために使用される。負圧は、例えば、１〜１０Ｐａ程度である。配管系２６４には、負圧を解消するためのリーク弁（不図示）が適宜配置されている。負圧発生手段は、例えば、真空ポンプや、吸引ファン等の空気機械である。
【００５７】
位置決め機構は、吸着パッド２６２を、吸着位置と待機位置との間を移動させるために使用される。吸着位置は、第１セパレータ１６０の内側面１６６のリブ１６７の頂面を覆うための位置である。待機位置は、吸着された第１セパレータ１６０を取外すための位置である。
【００５８】
取出装置２６０は、吸引式に限定されず、例えば、突出しピン（エジェクタピン）を適用することも可能である。この場合、突出しピンは、下型２１０のキャビティ面２２６に配置され、第１セパレータ１６０の外側面１６１を、キャビティ面側から押し出すことで、離型させることとなる。
【００５９】
図７は、第１セパレータの製造方法に係る配置工程を説明するための断面図、図８は、配置工程に続く、成形工程を説明するための断面図、図９は、成形工程に続く、離型工程を説明するための断面図である。
【００６０】
配置工程においては、まず、下型２１０のキャビティ面２１１に、第１セパレータ１６０を成形するために必要とされる量の成形材料Ｍが配置される。これは、例えば、成形材料Ｍを保持している容器と連結しているノズルから、成形材料Ｍを吐出させながら移動させ、必要とされる充填量に達すると、ノズルからの成形材料Ｍの吐出を停止し、成形材料Ｍの表面を擦切り、平坦とすることで、実施される。
【００６１】
そして、第１セパレータ１６０より剛性が大きい補強フィルムＦが、成形材料Ｍの表面に、載置される（図７参照）。つまり、補強フィルムＦは、上型２２０と成形材料Ｍとの間に、配置される。
【００６２】
成形工程においては、押圧装置２３０は、上型２２０を降下させ、下型２１０と連携させて型締めすることで、下型２１０のキャビティ面２１１と上型２２０のキャビティ面２２６とによって形成される空間に位置する成形材料Ｍを、補強フィルムＦと共に、加圧し、圧縮成形する。
【００６３】
下型２１０のキャビティ面２１１は、第１セパレータ１６０の外側面１６１に対応するキャビティ面２１１を有するため、成形材料Ｍの下面は、第１セパレータ１６０の外側面１６１と一致する形状に成形される。上型２２０のキャビティ面２２６は、第１セパレータ１６０の内側面１６６に対応するキャビティ面２２６を有するため、成形材料Ｍの上面は、補強フィルムＦと一体となって、第１セパレータ１６０の内側面１６６と一致する形状に成形される。
【００６４】
一方、加熱装置２４０，２４５は、下型２１０および上型２２０を昇温させ、成形材料Ｍの温度を、バインダー樹脂の熱硬化温度以上に上昇させることで、バインダー樹脂を熱硬化させる（図８参照）。
【００６５】
成形材料Ｍおよび補強フィルムＦの配置の前に、加熱装置２４０，２４５によって、下型２１０および上型２２０を、適宜予備昇温することで、成形材料Ｍの温度をバインダー樹脂の熱硬化温度以上に上昇させるための時間を、短縮化することも可能である。
【００６６】
離型工程においては、押圧装置２３０が、上型２２０を上昇させ、型開きすると、冷却装置２５０は、第１セパレータ１６０に向かって、送風し、第１セパレータ１６０を急速に冷却する。
【００６７】
第１セパレータ１６０の温度が低下すると、吸着パッド２６２は、取出装置２６０の位置決め機構によって、待機位置から吸着位置に移動させられ、補強フィルムＦが表面に被覆された、第１セパレータ１６０の内側面１６６のリブ１６７の頂面を、覆うように配置される。
【００６８】
負圧発生手段２６６によって発生された負圧は、配管系２６４を経由して、吸着パッド２６２に伝達され、吸着力を発揮させる。吸着パッド２６２は、局所的に機能するため、複雑な形状のリブ１７２および溝部１７３を有する第１セパレータ１６０を、効率的に吸着する。
【００６９】
そして、取出装置２６０の位置決め機構によって吸着パッド２６２を吸着位置から待機位置に移動させることによって、吸着パッド２６２によって保持された第１セパレータ１６０は、補強フィルムＦが表面に被覆された状態で、下型２１０から取り出される（図９参照）。
【００７０】
つまり、圧縮成形された第１セパレータ１６０の表面には、第１セパレータ１６０より剛性が大きい補強フィルムＦが被覆されており、第１セパレータ１６０の厚みを削減した場合であっても、補強フィルムＦの存在により、全体としての剛性を維持することが容易である。そのため、第１セパレータ１６０を下型２１０から取り出す際において、剛性不足による第１セパレータ１６０の割れなどの成形不良を、抑制することが可能である。
【００７１】
その後、吸着パッド２６２が待機位置に復帰すると、配管系２６４の途中に配置されるリーク弁（不図示）によって負圧が解消され、第１セパレータ１６０が吸着パッド２６２から分離される。
【００７２】
図１０は離型工程に続く、除去工程を説明するための断面図である。
【００７３】
除去工程においては、切削加工ツール２８０と、切削加工ツール２８０を移動および位置決めするための駆動装置（不図示）とを有する機械加工装置が、適用される。機械加工は、良好な精度で、選択的な切削が可能である点で、好ましい。
【００７４】
補強フィルムＦは、発生した電気が流れる電気伝導面である第１セパレータ１６０の内側面１６６に配置され、リブ１６７の頂面および溝部１６８の底部および側壁に被覆されている。リブ１６７の頂面は、電気導電性が必要とされる導電部位であり、溝部１６８の底部および側壁は、電気導電性が不要な非導電部位である。
【００７５】
したがって、切削加工ツール２８０を、リブ１６７の頂面に位置決めし、リブ１６７の頂面に被覆された補強フィルムＦを破砕しながら移動させることで、リブ１６７の頂面を露出させる。これを、補強フィルムＦが被覆された頂面の全てに渡って繰り返すことで、内側面１６６の電気導電性が、確保される。つまり、導電部位に位置する補強フィルムＦは、機械加工によって除去されるため、第１セパレータ１６０の内側面１６６の電気導電性に対して影響は及ぼさない。
【００７６】
溝部１６８の底部および側壁は、電気導電性が不要な非導電部位であるため、溝部１６８の底部および側壁に、補強フィルムＦが残存しているが、必要に応じて、適宜除去することも可能である。
【００７７】
図１１は、第２セパレータの製造方法に係る成形装置を説明するための断面図、図１２は、第２セパレータの製造方法に係る除去工程を説明するための断面図である。
【００７８】
第２セパレータ１７０の製造方法は、セパレータ形状が異なることに基づく差異を除き、第１セパレータ１６０の製造方法と、同様であり、重複した説明は、省略される。
【００７９】
つまり、第２セパレータ１７０の製造方法に係る成形装置の下型３１０は、第２セパレータ１７０の内側面１７６に対応するキャビティ面３１１を有する。キャビティ面３１１は、内側面１７６のリブ１７７および溝部１７８に対応する溝部３１７およびリブ３１８を有しており、第１セパレータ１６０の製造方法に係る成形装置２００の下型２１０の略平坦なキャビティ面２１１と異なっている。
【００８０】
また、除去工程において、第２セパレータ１７０の外側面１７１に被覆される補強フィルムＦが、切削加工ツール３８０によって除去されるが、補強フィルムＦが配置されない内側面１７６は、第１セパレータ１６０の場合と異なり、平坦ではない。
【００８１】
以上のように、本実施の形態は、薄型化が容易な燃料電池用セパレータ、薄型化が容易な燃料電池用セパレータの製造方法、および、良好な出力密度を有する燃料電池を提供することができる。
【００８２】
なお、図１３に示されるように、補強フィルムＦは、セパレータの一方の面に被覆することに限定されず、薄型化されたセパレータの剛性不足に応じて、両面に被覆することも可能である。
【００８３】
また、除去工程において、補強フィルムは、機械加工によって除去することに限定されず、吹付け加工を適用することも可能である。吹付け加工は、除去性能に関して好ましく、例えば、ショットブラスト装置を利用することで実行することが可能である。
【００８４】
ショットブラスト装置は、例えば、図１４に示されるように、ノズル部４１０、圧縮空気源４２０、ホッパ４３０および分離装置４４０を有する。ノズル部４１０は、移動自在であり、圧縮空気源４２０から供給される圧縮空気に利用して分散されたショット材Ｓを、セパレータに被覆された補強フィルムＦに向かって投射する。ショット材Ｓは、例えば、アルミナ粒子である。
【００８５】
ショット材Ｓは、補強フィルムＦに当接し、補強フィルムＦを摩耗することで、除去する。ホッパ４３０は、セパレータの下方に配置され、噴射されたショット材Ｓを回収し、分離装置４４０に供給する。分離装置４４０は、ホッパ４３０によって回収されたショット材Ｓを分別し、再利用に適したショット材Ｓを、ノズル部４１０に供給する。
【００８６】
なお、必要に応じて、マスキング材を電気導電性が不要な非導電部位に配置することも可能である。また、ショット材Ｓは、補強フィルムＦに対する良好な磨耗性を有し、かつセパレータの物性などに悪影響を及ぼさなければ、アルミナ以外の他の材料を適用することも可能である。
【００８７】
図１５および図１６に示されるように、成形材料は、粉末状の形態で直接利用することに限定されず、シート状の予備成形体の形態や、ビレット状の予備成形体の集成体の形態で、適用することも可能である。
【００８８】
なお、本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲の範囲内で種々改変することができる。
【００８９】
例えば、バインダー樹脂は、熱硬化性樹脂に限定されず、ポリプロピレン等の熱可塑性樹脂を適用することも可能である。ただし、熱可塑性樹脂が適用される場合、樹脂の軟化点以上の適した溶融温度まで、成形材料を昇温することが必要である。
【図面の簡単な説明】
【００９０】
【図１】本発明の実施の形態に係る燃料電池を説明するための斜視図である。
【図２】図１に示される燃料電池単セルを説明するための概略分解図である。
【図３】図２に示される第１セパレータを説明するための断面図である。
【図４】図２に示される第２セパレータを説明するための断面図である。
【図５】第１セパレータの製造方法に係る成形装置を説明するための概略図である。
【図６】図５に示される成形型を説明するための断面図である。
【図７】第１セパレータの製造方法に係る配置工程を説明するための断面図である。
【図８】配置工程に続く、成形工程を説明するための断面図である。
【図９】成形工程に続く、離型工程を説明するための断面図である。
【図１０】離型工程に続く、除去工程を説明するための断面図である。
【図１１】第２セパレータの製造方法に係る成形装置を説明するための断面図である。
【図１２】第２セパレータの製造方法に係る除去工程を説明するための断面図である。
【図１３】本発明の実施の形態の変形例１を説明するための断面図である。
【図１４】本発明の実施の形態の変形例２を説明するための断面図である。
【図１５】本発明の実施の形態の変形例３を説明するための断面図である。
【図１６】本発明の実施の形態の変形例４を説明するための断面図である。
【符号の説明】
【００９１】
１０・・燃料電池、
２０・・スタック部、
３０，４０・・集電板、
３５，４５・・出力端子、
５０，６０・・絶縁板、
７０，８０・・エンドプレート、
７１・・燃料ガス導入口、
７２・・燃料ガス排出口、
７４・・酸化剤ガス導入口、
７５・・酸化剤ガス排出口、
７７・・冷媒導入口、
７８・・冷媒排出口、
９０・・タイロッド、
１００・・燃料電池単セル、
１１０・・膜電極接合体、
１２０・・電解質膜、
１３０・・アノード電極、
１３５・・フレーム、
１４０・・カソード電極、
１４５・・フレーム、
１６０・・セパレータ、
１６１・・外側面、
１６６・・内側面、
１６７・・リブ、
１６８・・溝部、
１７０・・セパレータ、
１７１・・外側面、
１７２・・リブ、
１７３・・溝部、
１７６・・内側面、
１７７・・リブ、
１７８・・溝部、
１８０，１８５，１９０・・シール、
２００・・成形装置、
２１０・・下型、
２１１・・キャビティ面、
２２０・・上型、
２２６・・キャビティ面、
２２７・・溝部、
２２８・・リブ、
２３０・・押圧装置、
２４０，２４５・・加熱装置、
２４５・・加熱装置、
２５０・・冷却装置、
２６０・・取出装置、
２６２・・吸着パッド、
２６４・・配管系、
２６６・・負圧発生手段、
２８０・・切削加工ツール、
３１０・・下型、
３１１・・キャビティ面、
３１７・・溝部、
３１８・・リブ、
３８０・・切削加工ツール、
４１０・・ノズル部、
４２０・・圧縮空気源、
４３０・・ホッパ、
４４０・・分離装置、
Ｆ・・補強フィルム、
Ｍ・・成形材料、
Ｓ・・ショット材。
【図１】
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【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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