(57)【要約】【課題】耐食性のためにピンホールなどの発生を抑制し、効率的に燃料電池を製造することができる燃料電池用セパレータ、燃料電池、燃料電池用セパレータの製造方法及び燃料電池用セパレータのめっき装置を提供する。【解決手段】燃料側セパレータ及び空気側セパレータに対峙させて陽極板を挿入しためっきユニット２０を構成する。そして、めっきユニット２０において、燃料、熱流体や空気を流す流路に対して、めっき液と、これの拡散力を高める超臨界ＣＯ２とを混合分散させためっき分散体を供給する。更に、このめっきユニット２０の陽極板と、セパレータとの間で通電を行ない、電解めっきを行なう。これにより、流路板の凸部にめっきを膜が形成される。更に、陽極板を外しＭＥＡと差し替えて、合体することにより燃料電池スタックを製造することができる。【選択図】図１１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガス供給路を設けた第１のセパレータと、第１の電極、電解質層、第２の電極と、前記第２の電極に接続させたガス供給路を設けた第２のセパレータとを備えた燃料電池に用いるセパレータであって、
前記第１のセパレータを前記第１の電極に接触させるために、前記第１のセパレータのガス供給路の表面に、めっき液と、めっき液の拡散力を高める拡散流体とを用いて形成しためっき皮膜を設けたことを特徴とする燃料電池用セパレータ。
【請求項２】
前記ガス供給路は、前記第１の電極に接する凸部と、ガスを供給する溝部とを有し、前記凸部に形成されためっき皮膜の膜厚を、前記溝部の膜厚より厚くした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。
【請求項３】
前記第２のセパレータを前記第２の電極に接触させるために、前記第２のセパレータのガス供給路の表面に、めっき液と、めっき液の拡散力を高める拡散流体とを用いて形成しためっき皮膜を設けたことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の燃料電池用セパレータ。
【請求項４】
前記ガス供給路は、前記第２の電極に接する凸部と、ガスを供給する溝部とを有し、前記凸部に形成されためっき皮膜の膜厚を、前記溝部の膜厚より厚くした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。
【請求項５】
前記めっき皮膜の形成において、フッ素系化合物からなり、めっき液の分散を促進する分散促進剤を更に用いることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の燃料電池用セパレータ。
【請求項６】
めっき液と、めっき液の拡散力を高める拡散流体とを用いてめっき皮膜が形成されたガス供給路を設けた第１のセパレータと、
前記めっき皮膜に接触させた第１の電極、電解質層、第２の電極と、
前記第２の電極に接続させたガス供給路を設けた第２のセパレータと
を備えたことを特徴とする燃料電池。
【請求項７】
前記第１のセパレータのガス供給路には空気を供給する空気取込口を備え、前記空気取込口にはフィルタを備えたことを特徴とする請求項６に記載の燃料電池。
【請求項８】
前記めっき皮膜の形成において、フッ素系化合物からなり、めっき液の分散を促進する分散促進剤を更に用いることを特徴とする請求項６又は請求項７に記載の燃料電池。
【請求項９】
第１のガス供給路を設けた第１のセパレータと、第２のガス供給路を設けた第２のセパレータとを備えた燃料電池に用いる燃料電池用セパレータの製造方法であって、
前記第１のガス供給路と前記第２のガス供給路とを対向させて配置した状態の前記各セパレータ間に、当該各セパレータ間のクリアランスを調整するスペーサを配置することにより、前記各セパレータを積層し、
前記第１又は第２のガス供給路に、めっき液とこのめっき液の拡散力を高める拡散流体とを含むめっき分散体を連続的に供給することにより、前記第１又は第２のセパレータにめっき皮膜を形成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１０】
前記スペーサを介して、前記第１のセパレータと第２のセパレータとの間に陽極板を設け、前記第１又は第２のセパレータを陰極板として用いて、前記第１又は第２のセパレータと前記陽極板との間に通電した電解めっきによりめっき皮膜を形成す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】
前記第１のガス供給路に第１のめっき分散体を導入し、
前記第２のガス供給路に、前記第１のめっき分散体を導入するとともにめっきの条件を変更すること、又は前記第１のめっき分散体と異なる第２のめっき分散体を導入することを特徴とする請求項９又は請求項１０に記載の燃料電池用セパレータの製造方法。
【請求項１２】
前記めっき分散体には、フッ素系化合物からなり、めっき液の分散を促進する分散促進剤が更に含まれることを特徴とする請求項９から請求項１１のいずれか一項に記載の燃料電池用セパレータの製造方法。
【請求項１３】
第１のガス供給路を設けた第１のセパレータと、第２のガス供給路を設けた第２のセパレータとを備えた燃料電池に用いる燃料電池用セパレータのめっき装置であって、
前記第１のガス供給路と前記第２のガス供給路とを対向させて配置した状態の前記各セパレータ間に、当該各セパレータ間のクリアランスを調整するスペーサを配置することにより、前記各セパレータを積層しためっきユニットと、
前記第１又は第２のガス供給路に、めっき液とこのめっき液の拡散力を高める拡散流体とを含むめっき分散体を連続的に供給するめっき分散体供給手段とを備え、前記第１又は第２のセパレータにめっき皮膜を形成することを特徴とする燃料電池用セパレータのめっき装置。
【請求項１４】
前記スペーサを介して、前記第１のセパレータと第２のセパレータとの間に陽極板を設け、前記第１又は第２のセパレータを陰極とする通電手段を備えたことを特徴とする請求項１３に記載の燃料電池用セパレータのめっき装置。
【請求項１５】
前記めっき分散体供給手段は、
前記第１のガス供給路に第１のめっき分散体を導入する第１導入手段と、
前記第１のめっき分散体とは異なる第２のめっき分散体を前記第２のガス供給路に導入する第２導入手段とから構成されていること、又は、
前記めっき分散体供給手段は、
前記第１及び第２のガス供給路に第１のめっき分散体を導入する導入手段を有し、第１のガス供給路におけるめっき条件と、第２のガス供給路におけるめっき条件とを変えることによって、第１のセパレータと第２のセパレータとに異なるめっき皮膜を形成することを特徴とする請求項１３又は請求項１４に記載の燃料電池用セパレータのめっき装置。
【請求項１６】
前記めっき分散体には、フッ素系化合物からなり、めっき液の分散を促進する分散促進剤が更に含まれることを特徴とする請求項１３から請求項１５のいずれか一項に記載の燃料電池用セパレータのめっき装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水素と酸素とを化学反応させて生成した電気を取り出す燃料電池用セパレータ、燃料電池、燃料電池用セパレータの製造方法及び燃料電池用セパレータのめっき装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
環境保護の観点から、大気汚染の原因となるものを排出せずに、電力を発生させる技術が開発されつつある。この技術に１つとして、エネルギー変換効率が高い燃料電池がある。この燃料電池は、電気分解の逆反応で、水素と酸素とを化学反応させて、水以外の排出物を出さずに発電を行なう。
【０００３】
燃料電池の構成には、いくつか種類がある。例えば、平板スタックと呼ばれる構成があり、これは図１３に示すようにセル５００が複数積層されている。このセル５００は、図１４に示すように、支燃性と可燃性の物質（燃料ガスと空気）が混合しないように分離し、ＭＥＡ（membrane electrode assembly;膜・電極接合体）のガス拡散層の全面にまんべんなくガスが供給されるようにガス流れのガイドするためのセパレータを備える。このセパレータはガス拡散層を介して、ＭＥＡで発生する電流を集電、セル接続の端子も兼ねる。セパレータには内部に熱流体の流路を持ち、発電時、ＭＥＡの冷加熱を行なうものもある。ＭＥＡは、水素を取り込む燃料極（第１の電極）と、空気から酸素を取り込む空気極（第２の電極）との間に、電解質層を介在させて構成される。燃料極は、燃料極触媒層と、ガス拡散層とから構成される。ガス拡散層は、カーボンメッシュ、カーボンクロス、カーボンペーパ等で、ガスを透過しやすいように多くの空隙を持つ構造を有する。このガス拡散層には、繊維状やファイバー状の導電性カーボンの不織布等が用いられる。
【０００４】
また、空気極は、空気極触媒層とガス拡散層とから構成される。そして、燃料極から取り込まれた水素と、空気極から取り込まれた酸素とが、電解質層を介して化学反応することにより、空気極から燃料極へと流れる電流が発生する。
【０００５】
従来、燃料電池のセパレータには、緻密性カーボンセパレータが用いられていた。しかし、低コスト化や小型・軽量化のために、金属セパレータが用いられるようになってきている（例えば特許文献１参照。）。この金属セパレータにおいてステンレス鋼等を用いた場合、表面に不動態皮膜が形成されると、電極との接触抵抗が大きくなり、エネルギー変換効率が低下する。そこで、耐食性向上のためにめっき処理が行なわれていた。また、形成されためっき皮膜にピンホールが生じている場合には、このピンホールを介して腐食が生じることがある。そこで、特許文献１においては、耐食性を向上させるために、めっき処理により生じたピンホールを削除する技術が開示されている。
【特許文献１】特開２００１−６８１２９号公報（第１頁〜第３頁）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１においては、めっき処理により生じたピンホールを押し潰したり酸化膜で覆ったりすることにより、ピンホールを削除している。このため、特許文献１記載の技術では、ピンホールの削除のために、めっき処理とは別の処理工程を行なう必要があり、燃料電池の生産性の向上を図ることができなかった。
【０００７】
本発明は、上述の課題に鑑みてなされ、その目的は、ピンホールなどの発生を抑制し、効率的に燃料電池を製造することができる燃料電池用セパレータ、燃料電池、燃料電池用セパレータの製造方法及び燃料電池用セパレータのめっき装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記問題点を解決するために、請求項１に記載の発明は、ガス供給路を設けた第１のセパレータと、第１の電極、電解質層、第２の電極と、前記第２の電極に接続させたガス供給路を設けた第２のセパレータとを備えた燃料電池に用いるセパレータであって、前記第１のセパレータを前記第１の電極に接触させるために、前記第１のセパレータのガス供給路の表面に、めっき液と、めっき液の拡散力を高める拡散流体とを用いて形成しためっき皮膜を設けたことを要旨とする。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の燃料電池用セパレータにおいて、前記ガス供給路は、前記第１の電極に接する凸部と、ガスを供給する溝部とを有し、前記凸部に形成されためっき皮膜の膜厚を、前記溝部の膜厚より厚くしたことを要旨とする。
【００１０】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載の燃料電池用セパレータにおいて、前記第２のセパレータを前記第２の電極に接触させるために、前記第２のセパレータのガス供給路の表面に、めっき液と、めっき液の拡散力を高める拡散流体とを用いて形成しためっき皮膜を設けたことを要旨とする。
【００１１】
請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の燃料電池用セパレータにおいて、前記ガス供給路は、前記第２の電極に接する凸部と、ガスを供給する溝部とを有し、前記凸部に形成されためっき皮膜の膜厚を、前記溝部の膜厚より厚くしたことを要旨とする。
【００１２】
請求項５に記載の発明は、請求項１から請求項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、前記めっき皮膜の形成において、フッ素系化合物からなり、めっき液の分散を促進する分散促進剤を更に用いることを要旨とする。
【００１３】
請求項６に記載の発明は、めっき液と、めっき液の拡散力を高める拡散流体とを用いてめっき皮膜が形成されたガス供給路を設けた第１のセパレータと、前記めっき皮膜に接触させた第１の電極、電解質層、第２の電極と、前記第２の電極に接続させたガス供給路を設けた第２のセパレータとを備えたことを要旨とする。
【００１４】
請求項７に記載の発明は、請求項６に記載の燃料電池において、前記第１のセパレータのガス供給路には空気を供給する空気取込口を備え、前記空気取込口にはフィルタを備えたことを要旨とする。
【００１５】
請求項８に記載の発明は、請求項６又は請求項７に記載の燃料電池において、前記めっき皮膜の形成において、フッ素系化合物からなり、めっき液の分散を促進する分散促進剤を更に用いることを要旨とする。
【００１６】
請求項９に記載の発明は、第１のガス供給路を設けた第１のセパレータと、第２のガス供給路を設けた第２のセパレータとを備えた燃料電池に用いる燃料電池用セパレータの製造方法であって、前記第１のガス供給路と前記第２のガス供給路とを対向させて配置した状態の前記各セパレータ間に、当該各セパレータ間のクリアランスを調整するスペーサを配置することにより、前記各セパレータを積層し、前記第１又は第２のガス供給路に、めっき液とこのめっき液の拡散力を高める拡散流体とを含むめっき分散体を連続的に供給することにより、前記第１又は第２のセパレータにめっき皮膜を形成することを要旨とする。
【００１７】
請求項１０に記載の発明は、請求項９に記載の燃料電池用セパレータの製造方法において、前記スペーサを介して、前記第１のセパレータと第２のセパレータとの間に陽極板を設け、前記第１又は第２のセパレータを陰極板として用いて、前記第１又は第２のセパレータと前記陽極板との間に通電した電解めっきによりめっき皮膜を形成することを要旨とする。
【００１８】
請求項１１に記載の発明は、請求項９又は請求項１０に記載の燃料電池用セパレータの製造方法において、前記第１のガス供給路に第１のめっき分散体を導入し、前記第２のガス供給路に、前記第１のめっき分散体を導入するとともにめっきの条件を変更すること、又は前記第１のめっき分散体と異なる第２のめっき分散体を導入することを要旨とする。
【００１９】
請求項１２に記載の発明は、請求項９から請求項１１のいずれか一項に記載の燃料電池用セパレータの製造方法において、前記めっき分散体には、フッ素系化合物からなり、めっき液の分散を促進する分散促進剤が更に含まれることを要旨とする。
【００２０】
請求項１３に記載の発明は、第１のガス供給路を設けた第１のセパレータと、第２のガス供給路を設けた第２のセパレータとを備えた燃料電池に用いる燃料電池用セパレータのめっき装置であって、前記第１のガス供給路と前記第２のガス供給路とを対向させて配置した状態の前記各セパレータ間に、当該各セパレータ間のクリアランスを調整するスペーサを配置することにより、前記各セパレータを積層しためっきユニットと、前記第１又は第２のガス供給路に、めっき液とこのめっき液の拡散力を高める拡散流体とを含むめっき分散体を連続的に供給するめっき分散体供給手段とを備え、前記第１又は第２のセパレータにめっき皮膜を形成することを要旨とする。
【００２１】
請求項１４に記載の発明は、請求項１３に記載の燃料電池用セパレータのめっき装置において、前記スペーサを介して、前記第１のセパレータと第２のセパレータとの間に陽極板を設け、前記第１又は第２のセパレータを陰極とする通電手段を備えたことを要旨とする。
【００２２】
請求項１５に記載の発明は、請求項１３又は請求項１４に記載の燃料電池用セパレータのめっき装置において、前記めっき分散体供給手段は、前記第１のガス供給路に第１のめっき分散体を導入する第１導入手段と、前記第１のめっき分散体とは異なる第２のめっき分散体を前記第２のガス供給路に導入する第２導入手段とから構成されていること、又は、前記めっき分散体供給手段は、前記第１及び第２のガス供給路に第１のめっき分散体を導入する導入手段を有し、第１のガス供給路におけるめっき条件と、第２のガス供給路におけるめっき条件とを変えることによって、第１のセパレータと第２のセパレータとに異なるめっき皮膜を形成することを要旨とする。
【００２３】
請求項１６に記載の発明は、請求項１３から請求項１５のいずれか一項に記載の燃料電池用セパレータのめっき装置において、前記めっき分散体には、フッ素系化合物からなり、めっき液の分散を促進する分散促進剤が更に含まれることを要旨とする。
【００２４】
（作用）
請求項１又は６に記載の発明によれば、拡散流体を用いることにより、めっき液の拡散力が高くなるため、めっき皮膜の付き回りが良好になる。従って、腐食されやすい第１のセパレータのガス供給路の表面に、腐食の原因となるクラックやピンホールがない良好なめっき皮膜を形成することができる。例えば、めっき皮膜として貴金属（例えば金）を用いて、クラック、ピンホールがないように母材の金属を覆うと、母材金属の腐食電流を抑制できる。更に、貴金属自体はイオンになり難く、母材金属のイオン溶出を抑制できるので、電極や電解質膜を金属イオンによる汚染、内部抵抗の増加を回避できる。更に、母材の表面を覆う貴金属は酸化され難く、セパレータ表面に酸化皮膜ができないので電気抵抗の増加を抑制できる。従って、高効率の燃料電池を製造することができる。
【００２５】
請求項２又は４に記載の発明によれば、ガス供給路は、電極に接する凸部とガスを供給する溝部とを有し、凸部に形成されためっき皮膜の膜厚を溝部の膜厚より厚くする。これにより、ガス供給路に形成されためっき皮膜において、電極に接触する部分の膜厚を、他の部分の膜厚より厚くすることができる。セパレータのめっき皮膜において、電極に接触する部分は、振動を受けると、繰り返し電極と擦り合わされることがあり、めっき皮膜が削れて腐食が生じるおそれがある。このような部分のめっき皮膜を厚くすることにより、腐食の発生を効率的に抑制することができる。
【００２６】
請求項３に記載の発明によれば、前記第２のセパレータのガス供給路においても、母材金属の腐食電流を抑制することができる。更に、めっき皮膜として貴金属を用いた場合、貴金属自体はイオンになり難く、母材金属のイオン溶出を抑制でき、金属イオンによる電極や電解質膜の汚染、内部抵抗の増加を抑制できる。更に、母材の表面を覆う貴金属は酸化され難く、セパレータ表面に酸化皮膜ができないので、電気抵抗の増加を抑制できる。従って、高効率の燃料電池を製造することができる。
【００２７】
請求項５、８、１２又は１６の発明によれば、フッ素系化合物により、拡散流体に対するめっき液の分散が促進されることで、皮膜の付き回りが更に良好となり、皮膜におけるピンホールの形成を抑制することが更に容易になる。従って、めっき膜の表面を更に平滑にすることが可能であり、良好なめっき皮膜を得ることができる。
【００２８】
請求項７に記載の発明によれば、空気取込口にフィルタを設ける。このフィルタを空気が通過することにより、空気中に含まれる塵埃を除去することができる。従って、ガス供給路には、エロージョンやコロージョンなどの原因となる塵埃が少ない空気を導入することができ、めっき皮膜の腐食を抑制することができる。
【００２９】
請求項９又は１３に記載の発明によれば、燃料電池を構成する複数のセパレータの表面を一括してめっきすることができる。また、配置される順番に積層されるので、めっき皮膜を形成した後に、例えばＭＥＡなどを挿入することにより、効率よく燃料電池の組み立てを行なうことができる。更に、めっきに用いられるめっき分散体は、めっき液と、このめっき液の拡散力を高めるための拡散流体とを含むため、めっき皮膜の付き回りが良好になる。従って、めっき皮膜を薄くした場合にも、良好なめっき被覆率（カバレッジ）を得ることができる。また、めっき分散体を連続的に供給するため、めっきの副反応により生じる、ピンホールの原因となる水素及び不純物を迅速に排出することができる。従って、更に良好なめっき皮膜を形成することができる。
【００３０】
請求項１０又は１４に記載の発明によれば、電解めっきを行なうことにより、高速にめっき皮膜を形成することができる。
請求項１１又は１５に記載の発明によれば、第１のガス供給路と第２のガス供給路とに異なる属性（材質や膜厚等）のめっき皮膜を形成することができる。燃料電池においては、第１のガス供給路に導入するガスと、第２のガス供給路に導入するガスの種類が異なるために、そのガスの性質に応じてめっき皮膜を使い分けることができる。
【発明の効果】
【００３１】
本発明によれば、ピンホールを抑制しためっき処理によりめっき皮膜をセパレータに形成することができるので、効率的に高性能な燃料電池を製造し、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】
【００３２】
以下、本発明を具体化した一実施形態を図１〜図１２を用いて説明する。本実施形態では、内部フォールド型電池のスタックを用いて説明する。
（燃料電池の構成）
まず、燃料電池を構成する１つのセルの要部構造４０について説明する。ここでは、内部マニフォールド型電池について説明する。この内部マニフォールド型電池のセパレータにおいては、発電領域の他に、後述するようにガスや熱流体を分配する機構（内部マニフォールド）が設けられている。図１は、セルの中央部の発電領域の要部構造４０の一部を切り出して説明した図である。この図１に示すように、要部構造４０は、ＭＥＡ３０と、この一方に設けられた燃料側セパレータ３１と、その他方に設けられた空気側セパレータ３２とから構成されている。
【００３３】
第２のセパレータとしての燃料側セパレータ３１及び第１のセパレータとしての空気側セパレータ３２は、例えば、ステンレス鋼（ＳＵＳ鋼）などで構成される基板からなる。この基板の断面形状は、プレス加工等により台形形状の凸部と溝部が形成され、この溝部はガスを拡散させるためのガス流路となる。燃料側セパレータ３１及び空気側セパレータ３２においては、ＭＥＡ３０側に対向する全面に金（Ａｕ）膜が形成されている。そして、燃料側セパレータ３１及び空気側セパレータ３２と、ＭＥＡ３０との間に形成される溝が、水素又は空気を供給するガス供給路を構成する。
【００３４】
詳述すると、燃料側セパレータ３１においては、図１における基板の下面にＡｕ膜を形成する。この燃料側セパレータ３１において、上に凸となった部分とＭＥＡ３０との間の空間に水素を通過させる。一方、空気側セパレータ３２においては、基板の上面にＡｕ膜を形成する。この空気側セパレータ３２において、下に凸となった部分とＭＥＡ３０との間の空間に空気を通過させる。
【００３５】
なお、図１に示す要部構造４０は、燃料側セパレータ３１のガス供給路の溝部の延在方向と、空気側セパレータ３２のガス供給路の溝部の延在方向とが直交するように、燃料側セパレータ３１及び空気側セパレータ３２を配置してなる十字流（直交流）型構造である。この他に、燃料側セパレータ３１のガス供給路の溝部の延在方向と、空気側セパレータ３２のガス供給路の溝部の延在方向が平行になる並流型構造や向流型構造がある。
【００３６】
一方、燃料側セパレータ３１と空気側セパレータ３２との間に介在するＭＥＡ３０は、電解質層３００と、これの一方の面に設けられた第２の電極としての燃料極触媒層３０１と、他方の面に設けられた第１の電極としての空気極触媒層３０２と、ガス拡散層３０３，３０４とを一体化させたものである。
【００３７】
燃料極触媒層３０１は、燃料に含まれる水素ガスから水素イオンを生成するための層である。ここでは、白金（Ｐｔ）等の触媒金属を担持させる。電解質層３００は、燃料極触媒層３０１で発生した水素イオン（プロトン）を空気極触媒層３０２に伝達する層である。空気極触媒層３０２は、酸素と、電解質層３００を介して拡散された水素イオンとを反応させて水を生成する層である。
【００３８】
ガス拡散層３０３は燃料極触媒層３０１に接して形成され、上述した燃料側セパレータ３１のガス供給路の溝部を通過する燃料をＭＥＡ３０の全面に拡散させる機能を有する。また、ガス拡散層３０４は空気極触媒層３０２に接して形成され、空気側セパレータ３２のガス供給路の溝部を通過する空気を、ＭＥＡ３０の全面に拡散させる機能を有する。これらガス拡散層３０３及び３０４は、例えば、カーボンペーパやカーボンクロスにより構成される。
【００３９】
以上のような要部構造４０を備えた燃料側セパレータ３１と空気側セパレータ３２においては、後述するように縁部においてガスや熱流体を分配する機構が設けられている。このように構成されたセル５００を積層させることにより燃料電池のスタックが構成される。なお、スタックの端に位置する燃料側セパレータ３１及び空気側セパレータ３２には、このスタックにより発生した電気を取り出すための電気出力端子が設けられたセパレータエンド板が取り付けられる。また、スタック内には、例えば数個毎に、隣り合ったセルの燃料側セパレータ３１と空気側セパレータ３２との間に冷却板を挿入する。この冷却板は、化学反応により生じる熱を冷却するための熱流体を流通させる通路を形成するためにプレス加工されている。更に、燃料電池には、燃料側セパレータ３１のガス供給路に供給するための燃料を外部から取り込むための燃料ガス取込口が設けられている。また、この燃料電池には、空気側セパレータ３２のガス供給路に供給するための空気を外部から取り込むための空気取込口が設けられている。この空気取込口には、塵埃を除去するためのフィルタが設けられている。
【００４０】
（セパレータを構成する流路板の組み合わせ）
次に、セパレータの構成について説明する。上述のような燃料電池においては、内部に発電のための燃料ガスとしての水素ガス、酸素ガスを含んだ空気を流すためのガス供給路、冷却のための熱流体を流すための流路が設けられている。この場合、複数種類の流路板を組み合わせて構成されるが、内部フォールド型電池においては、これらの燃料、空気、熱流体を分配するためのマニフォールドが、各流路板に設けられている。この流路板の一例を、図２を用いて説明する。
【００４１】
図２に、燃料を流すための溝部として縦溝を設けた流路板１１ａの一例を示す。この流路板１１ａには、燃料供給孔１０１ａ、熱流体供給孔１０１ｂ、空気供給孔１０１ｃが設けられている。更に、この供給孔（１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃ）に対応して、燃料排出孔１０４ａ、熱流体排出孔１０４ｂ、空気排出孔１０４ｃが設けられている。これらの供給孔（１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃ）や排出孔（１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃ）は、すべての流路板に同じ位置に共通して設けられる。この流路板１１ａは燃料を流すために、燃料供給孔１０１ａから分配路１０２が設けられている。この分配路１０２には、前述のプレス加工等で作製された凹凸部により燃料を流すため縦溝からなる流路１０３が設けられている。そして、この分配路１０２は、燃料排出孔１０４ａに接続される。
【００４２】
燃料電池においては、このように供給孔（１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃ）や排出孔（１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃ）、各孔に接続された分配路１０２、各分配路１０２に設けられた各種流路を備えた流路板を組み合わせて各種セパレータを構成する。この流路板の組み合わせ方を、図３を用いて説明する。各セパレータは３枚又は２枚の流路板等を組み合わせて構成する。ここでは、３枚又は２枚の組み合わせを、便宜上、表面側、内部、裏面側に分けて説明する。そして、表面側において燃料又は熱流体、裏面側において空気又は熱流体を流す場合を説明する。
【００４３】
表面側においては、上述の流路板１１ａの他に、燃料を流す流路を９０度回転させた横溝からなる流路板１１ｂを用いることも可能である。また、熱流体供給孔１０１ｂと熱流体排出孔１０４ｂとの間に分配路１０２が設けられた流路を備える流路板１１ｃを用いることも可能である。更に、セルの最表面側には、燃料、熱流体排出、空気の入口となる供給孔（１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃ）や排出孔（１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃ）、電気出力端子が設けられたセパレータエンド板１１ｄを用いる。
【００４４】
また、内部においては、セパレータ用金属枠ｍ１や、熱流体供給孔１０１ｂと熱流体排出孔１０４ｂとの間に分配路１０２が設けられた流路板１２ｂを用いる。また、２枚の流路板を組み合わせて構成する場合には、内部には流路板を挿入しない。
【００４５】
一方、裏面側には、空気を流すための縦溝からなる流路を備えた流路板１３ａや横溝からなる流路板１３ｂを用いる。これらの流路板（１３ａ、１３ｂ）には、空気を流すために、空気供給孔１０１ｃと空気排出孔１０４ｃと間に分配路１０２が設けられている。また、熱流体供給孔１０１ｂと熱流体排出孔１０４ｂとの間に分配路１０２が設けられた流路を備える流路板１３ｃを使用する場合もある。更に、セルの最裏面側には、燃料、熱流体排出、空気の出口となる供給孔（１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃ）や排出孔（１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃ）、電気出力端子が設けられたセパレータエンド板１３ｄを用いる。
【００４６】
このような流路板を適宜、組み合わせることにより、多様なセパレータを構成することができる。例えば、燃料や空気を同じ方向に流す並流には、表面側と裏面側で同じ向きの流路が形成された流路板を組み合わせる。図４に示すように、流路板１１ａとの組み合わせを考えた場合、内部にセパレータ用金属枠ｍ１、裏面側に流路板１３ａに用いたユニット１５ａを構成することができる。また、内部に熱流体を流す流路板１２ｂを用いた場合、冷却に用いるユニット１５ｂを構成することができる。
【００４７】
また、燃料や空気を、９０度回転させた方向から流す十字流（直交流）の場合には、縦溝と横溝の流路が形成された流路板を組み合わせる。図４に示すように、流路板１１ａとの組み合わせを考えた場合、内部にセパレータ用金属枠ｍ１、裏面側に流路板１３ｂに用いたユニット１５ｃを構成することができる。また、内部に熱流体を流す流路板１２ｂを用いた場合、冷却に用いるユニット１５ｄを構成することができる。なお、燃料や空気を反対方向から流す向流の場合には、一方のガスを排出孔から供給し、供給孔を介して排出すればよい。
【００４８】
なお、上記の組み合わせの他、セパレータの構成には、「エンドプレート＋燃料」、「エンドプレート＋空気」、「エンドプレート＋熱流体＋エンドプレート」、「エンドプレート＋熱流体＋燃料」、「エンドプレート＋熱流体＋空気」等が考えられる。また、このエンドプレートに集電機能を持たせてもよい。なお、ここでは、スタック時に、流体の供給孔（１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃ）を水平方向に並べた例を説明したが、これに限られるものではなく、９０度回転させて供給孔群を垂直に並べてスタッキングしてもよい。
【００４９】
（めっきユニット２０の構成）
以下に、めっき処理に用いるめっきユニット２０の構成を説明する。ここでは、セパレータと対極にそれぞれガイドを設ける。集電棒を用意してガイドに通すことで、セパレータ群、対極群を簡便に作り、次に、これらを交互に交錯する様にあわせて積層する。この両端に装着するユニット端板１９はフランジになっており、ボルトナットで外から両端のユニット端板１９を固定する。なお、めっきユニット全体は高圧容器であるめっき槽７０にいれるため、ここでは動かない程度の固定でもよい。このめっきユニット２０は、各セパレータを用いて構成する。本実施形態は、燃料や空気を流す流路を用いて、各ガスの代わりに、後述するめっき分散体を流すことにより電解めっきを行なうことを特徴とする。このため、めっきユニット２０の構成を説明するために、まず、内部マニフォールド型の燃料電池を構成した場合のセルの配置と、燃料、熱流体、空気の流し方とについて説明する。
【００５０】
ここでは、図５に示すように、燃料と空気とを十字流（直交流）で流す燃料電池スタックの内部積層構造を用いて説明する。但し、溝を平行にした並流や向流においても同様に構成することができる。まず、最端部には、セパレータエンド板（１１ｄ、１３ｄ）が設けられる。そして、ＭＥＡ３０が、燃料用の流路板と空気用の流路板とを組み合わせた各ユニットに挟み込まれる。本実施形態では、各セパレータの表面側では、流路板１１ｂによる燃料の流路が構成されている。一方、裏面側には、流路板１３ａによる空気の流路が構成されている。なお、複数枚毎に熱流体を流すためのユニットが挿入される。このユニットにおいては、流路板１１ｂと流路板１３ａとの間の流路板１２ｂにおいて熱流体が流される。ここで、各流体は、図２に示した供給孔（１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃ）から独立に供給され、排出孔（１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃ）から排出される。具体的には、燃料は燃料供給孔１０１ａから供給され燃料排出孔１０４ａから排出される。空気は空気供給孔１０１ｃから供給され空気排出孔１０４ｃから排出される。熱流体は熱流体供給孔１０１ｂから供給され熱流体排出孔１０４ｂから排出される。
【００５１】
次に、図５に示す燃料電池スタックの配置に対して、めっき処理時に用いるめっきユニット２０の構成を、図６を用いて説明する。ここでは、燃料、熱流体や空気を流す流路に対峙させるように陽極板１６を挿入する。この陽極板１６は、図７に示すように、対向電極部１６ａと、その縁部に設けられたパッキング部１６ｂとから構成される。更に、陽極板１６には、流路板と同様に、供給孔（１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃ）や排出孔（１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃ）が形成されている。このパッキング部１６ｂの形状は、対峙する流路板の分配路１０２の形状に合わせて形成されている。
【００５２】
次に、図８を用いて、めっき処理時の陽極板１６とセパレータとの位置関係を説明する。セパレータには、セパレータの流路部分のみをプレス成形したタイプと、セパレータの流路への分配（マニフォールド）と流路部分をプレス成形したタイプとがある。前者のタイプでは、プレス板の縁部が、図８（ａ１）に示すように流路１０３の凹部と同じ高さになるように構成される。また、後者のタイプでは、プレス板の縁部が、図８（ｂ１）に示すように流路１０３の凸部と同じ高さになるように構成される。燃料電池においては、ＭＥＡのガス拡散層とセパレータとが接するように、セパレータとＭＥＡとを積層するため、図８（ａ１）のセパレータを製造する場合には、金属板に流路１０３のみをプレス加工して、プレス張り合わせ、縁部にパッキングｐ１を用いて、流路１０３の凸部と同じ高さにして内部マニフォールドを形成する。一方、図８（ｂ１）のセパレータを製造する場合には、金属板に流路１０３とマニフォールド部分を、プレス加工により形成し、マニフォールド部分をセパレータ用金属枠ｍ１により強化する。セパレータ用金属枠ｍ１は、積層ユニットの内部において、プレス合体したセパレータに強度を与え、各流路のシールを確実にし、積層プレート間の高さを調整することで、内部の流路寸法を確実にし、さらに、積層ＭＥＡとセパレータの面接触を確実にするものでもある。なお、このようなセパレータを用いて燃料電池を構成する場合は、ＭＥＡのガス拡散層とセパレータとが接するように薄いパッキングを介してセパレータとＭＥＡとを積層させる。
【００５３】
次に、両タイプのセパレータのめっき処理の配置を以下に説明する。めっきの際には、図８（ａ２）及び（ｂ２）に示すように、対極とのクリアランスを大きく取るように、厚いパッキング部１６ｂを介して、セパレータと対極を積層させる。このパッキング部１６ｂはスペーサとして機能し、図８（ａ３）及び（ｂ３）に示すように、対向電極部１６ａと流路との間にめっき分散体等を流す流体流路１６ｃが形成される。この流体流路１６ｃにおいては、流路１０３の凹部領域と凸部領域で対極との距離が異なる。なお、パッキング部１６ｂは絶縁材料を用いて構成し、その厚みは流体流路１６ｃが所定の厚さを確保できるように定める。本実施形態では、この絶縁材料として、例えば、ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン；poly Ether Ether Ketone ）を用いる。この他、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン；polytetrafluoroethylene ）、ＰＦＡ（四フッ化エチレン・パーフルオロアルコキシエチレン共重合樹脂；Tetrafluoroethylene perfluoroalkoxyvinyl ether copolymer）等を用いることができる。
【００５４】
ここで、めっき処理時のパッキングの役割と燃料電池におけるパッキングの役割とを詳述する。めっき処理の場合は、パッキングの相手は陽極板１６であり、流体の流れを分配し、制御し、シールし、セパレータと陽極板１６の間の距離をめっきに適するように調整する。そして、陽極板１６に対して電気的に絶縁し、陽極板１６とセパレータとの接触による電気の短絡を回避する。
【００５５】
一方、燃料電池の場合は、パッキングの相手はＭＥＡであり、流体の流れを分配し、制御し、シールし、セパレータとＭＥＡとが均一に低い接触抵抗で接するように調整する。更に、ＭＥＡの外周部分で発電に関与しない電解質膜露出部分は、電解質（イオン交換）膜がむき出しになる場合があり、パッキングはこの部分とセパレータとが直接接触しないように絶縁する。電解質膜は強酸であるため、直接接触すると金属セパレータにおいて腐食が生じたり、電解質膜において溶出金属イオンによりイオン交換してプロトン導電性の喪失が生じたりする。このため、パッキングを用いることにより、これらを抑制することができる。さらに、電解質膜は濡れているため、セパレータと接触するとその部分から電気が漏電し内部で短絡が生じるため、パッキングを用いることにより、この短絡電流を抑制することができる。
【００５６】
次に、めっきユニット２０の作製方法について説明する。この場合、セパレータと対極にそれぞれガイドを設ける。集電棒を用意してガイドに通すことで、セパレータ群１７、陽極板群１８を作製する。次に、これらを交互に交錯するようにあわせて積層する。この両端に装着するユニット端板１９はフランジになっておりボルトナットで外から両端のユニット端板１９を固定する。上述のように、本実施形態では、めっきユニット全体を高圧容器であるめっき槽７０に入れるので、動かない程度の固定とする。
【００５７】
そして、図９に示すように、セパレータと陽極板とが相互に配置するように、陽極板群１８にセパレータ群１７を挿入する。更に、両側には、ユニット端板１９が配置される。このユニット端板１９には、セパレータや陽極板の供給孔（１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃ）や排出孔（１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃ）にそれぞれ連通する流体導入口が設けられている。そして、ユニット端板１９、セパレータ群１７、陽極板群１８を積層して装着させためっきユニット２０が完成する。
【００５８】
図１０は、このめっきユニット２０を、ユニット端板１９側から見た図面である。このユニット端板１９には、流体導入口（１９ａ、１９ｂ、１９ｃ）、流体排出口（１９ｅ、１９ｆ、１９ｇ）を備える。本実施形態では、流体導入口（１９ａ、１９ｃ）にはめっき分散体を導入し、流体導入口１９ｂには圧力バランサ（例えば、イオン交換水）を導入する。具体的には、後述するように、熱流体の流路にはイオン交換水を供給し、めっきユニット２０内に展開させる。そして、イオン交換水の充填後、流体排出口１９ｆを閉じる。流体導入口１９ｂはめっき槽７０の内部で開放のままにして、圧力の導通を保持する。これにより、この圧力バランサは、めっきユニット２０に導入されるめっき分散体と同等の圧力になる。
【００５９】
この場合、各流路板の供給孔（１０１ａ、１０１ｃ）を介して、めっき分散体がめっきユニット２０に展開される。また、圧力バランサにより、めっき分散体の熱流体流路への混入が抑止される。このめっき分散体は、排出孔（１０４ａ、１０４ｃ）を介して、対向するユニット端板１９の流体排出口（１９ｅ、１９ｇ）から排出される。
【００６０】
（めっき装置の構成）
次に、セパレータを製造する場合に使用するめっき装置について、図１１を参照して説明する。ここで、本実施形態では、拡散流体として、超臨界流体の二酸化炭素（以下、「ＣＯ２」と記載する）を用いて電解めっきを行なうめっき装置を想定して説明する。なお、ＣＯ２の臨界点は、３１℃で７．４ＭＰａである。
【００６１】
図１１に示すように、本実施形態のめっき装置は、ＣＯ２タンク５０、高純度ＣＯ２タンク５１、分散促進剤タンク５２、Ａｕめっき液タンク５４、純水タンク５５を備えている。更に、このめっき装置は、混合分散部６０、めっき槽７０及び分離槽８０を備えている。
【００６２】
次に、このめっき装置の配管について詳述する。
ＣＯ２タンク５０は、超臨界状態として用いるＣＯ２を液体状態で収容する。このＣＯ２タンク５０は、混合分散部６０に、供給管を介して接続される。この供給管には、液ポンプ及び加熱部が設けられており、これらによりＣＯ２を加圧及び加熱して超臨界状態にする。また、この供給管の液ポンプとＣＯ２タンク５０との間には、切換弁が設けられており、この切換弁と液ポンプの間には、別の切換弁が設けられた供給管を介して、高純度ＣＯ２タンク５１が接続される。この高純度ＣＯ２タンク５１は、高純度のＣＯ２が収容されている。これら切換弁の開閉を制御することにより、ＣＯ２タンク５０からのＣＯ２又は高純度ＣＯ２タンク５１からのＣＯ２が選択的に混合分散部６０に供給可能になっている。更に、混合分散部６０に至る直前の供給管には、供給弁が設けられている。この供給弁は、開閉制御されることにより、ＣＯ２タンク５０又は高純度ＣＯ２タンク５１と混合分散部６０との連通・遮断を行なって、混合分散部６０へのＣＯ２の供給又は供給停止を制御する。
【００６３】
分散促進剤タンク５２は、分散促進剤を収容する。本実施形態では、分散促進剤としてフッ素系化合物を用いる。
フッ素系化合物は、フッ素基と親水性基とを有する。本発明で使用されるフッ素系化合物として望ましいものには、非イオン性親水性基を有するフッ素化合物が挙げられる。この非イオン性親水性基を有するフッ素化合物は高圧ＣＯ２中で良好な分散促進機能を発現する。
【００６４】
また、フッ素基としては、直鎖或いは枝分かれを有するペルフルオロアルキル基、またはペルフルオロポリエーテル基を始めとした炭素鎖中にヘテロ原子を含むものが挙げられる。これらのうちでも炭素鎖長がペルフルオロアルキル基では３〜１５程度、炭素鎖中にヘテロ原子を含むものでは３〜５０程度のものが使用可能である。
【００６５】
また、親水性基にはエーテル、エステル、アルコール、チオエーテル、チオエステル、アミド等の極性基が挙げられる。これらのうちでも本実施例で挙げたフッ素基がペルフルオロポリエーテル基であり、親水性基が短鎖のポリエチレングリコール基であるものが特に優れている。
【００６６】
また、従来の分散促進剤である炭化水素系の界面活性剤は長鎖のポリエチレングリコール基を有しているため化学的な安定性に課題があった。これに比べて、フッ素系化合物はより安定なため、長期間の繰り返し使用に対する耐久性を期待できる。また炭化水素系界面活性剤の分解物に由来する異物混入の可能性も少なくなる。
【００６７】
フッ素系化合物は、疎水性のフッ素基を有しているため、ＣＯ２とめっき液とが安定した分散状態を維持している時間（分散保持時間）が短く、めっき液とＣＯ２との分離が容易であり、操作性の面でも優れている。このフッ素系化合物を用いた場合、分散操作を停止すると例えば数秒〜数十秒程度で、めっき分散体はＣＯ２とめっき液に分離する。
【００６８】
分散促進剤タンク５２は、混合分散部６０に供給管を介して接続されている。この供給管には、分散促進剤を加圧するための液ポンプと加熱するための加熱部と、混合分散部６０への分散促進剤の供給又は供給停止の制御を行なう供給弁とが設けられている。
【００６９】
Ａｕめっき液タンク５４は、Ａｕめっき液を収容する。このＡｕめっき液タンク５４は、加熱・保温手段を備え、Ａｕめっき液を所定の温度になるように加熱し保温する。このＡｕめっき液タンク５４は、混合分散部６０にＡｕめっき液供給管を介して接続されている。このＡｕめっき液供給管には、Ａｕめっき液を加圧するための液ポンプと、混合分散部６０へのＡｕめっき液の供給又は供給停止を制御するための供給弁とが設けられている。なお、Ａｕめっき液供給管は、通過するＡｕめっき液の成分が析出しない温度以上に常時保温されている。
【００７０】
更に、純水タンク５５は、洗浄液としての純水を収容する。この純水タンク５５は、混合分散部６０に純水供給管を介して接続されている。この純水供給管には、純水を加圧するための液ポンプと加熱するための加熱部と、混合分散部６０への純水の供給又は供給停止を制御する供給弁とが設けられている。なお、ここで、純水の代わりにイオン交換水を利用することも可能である。
【００７１】
一方、各タンク５０〜５５が接続されている混合分散部６０は、めっき液、ＣＯ２及び分散促進剤を混合して、めっき処理に使用するめっき混合液を生成し、これを分散状態に攪拌してめっき分散体を形成する。本実施形態では、この混合分散部６０は、上流側の混合器と、これに接続された下流側の分散機とを含んで構成されている。混合器は、供給弁のうち２つ以上が選択されて開かれると、純水を含む洗浄混合液、Ａｕめっき液を含むＡｕめっき混合液のいずれかを生成する。なお、洗浄乾燥工程には、水あるいはＣＯ２だけを流す場合もある。分散機は、励磁されたソレノイドによって回転する攪拌子を備え、この攪拌子を容器内部で回転させることにより、混合器で生成された混合液をその成分が均一になるように分散させて分散体にする。
【００７２】
混合分散部６０は、めっき槽７０に接続されている。めっき槽７０は、混合分散部６０において混合分散されためっき分散体を用いて、めっき処理を行なうための槽である。具体的には、めっき槽７０は、供給口７１と排出口７２とを有する。供給口７１は、混合分散部６０からめっき槽７０内のめっきユニット２０にめっき分散体が供給される。なお、この供給口７１には、公知の前洗浄に用いる各種洗浄液を収容した洗浄液タンクが接続されている。ここで、各種洗浄液としては、アルカリや酸などの洗浄液、数種の分散促進剤、脱イオン水等がある。一方、めっき槽７０内のめっきユニット２０に接続された排出口７２は分離槽８０に接続されている。この分離槽８０には、使用しためっき分散体が排出される。
【００７３】
更に、めっき槽７０内のめっきユニット２０には、電解めっきを行なうために、電源から電力が供給される。
一方、めっき槽７０の排出口７２に接続されている分離槽８０は、めっき槽７０において使用されためっき分散体から、ＣＯ２とめっき液とを分離する。なお、めっき分散体に分散促進剤が含まれている場合には、この分散促進剤はＣＯ２に混在して、めっき液から分離される。分離槽８０は、ＣＯ２タンク５０及び図示しないめっき液排出部に接続されている。分離された分散促進剤を含むＣＯ２は、これに含まれている水素や酸素などのガス及び有機物などの不純物が除去された後、圧力が調整されて、ＣＯ２タンク５０に還流される。
【００７４】
分離槽８０からめっき液が排出されて貯蓄可能なめっき液排出部は、Ａｕめっき液再生装置又は廃液タンクに連通可能になっている。Ａｕめっき液再生装置は、Ａｕめっき液から不純物を除去し、その成分を調整して、Ａｕめっき液を再び使用可能となるように再生する。このめっき液再生装置は、Ａｕめっき液タンク５４に接続されて、再生したＡｕめっき液をＡｕめっき液タンク５４に還流する。廃液タンクには、分離槽８０から排出された洗浄液や再生できないめっき液などが排出される。
【００７５】
なお、分離槽８０から混合分散部６０に対して循環ポンプを設けたリサイクルパスを設置して、めっき槽７０から排出されるめっき流体の一部をリサイクルしてもよい。この場合、めっき分散体を、混合分散部６０から、めっき槽７０の供給口７１、排出口７２、分離槽８０を介して、混合分散部６０に循環させる。
【００７６】
更に、本実施形態のめっき装置は、制御部を備える。この制御部は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ等から構成され、格納されたプログラムにより、各供給管に設けられた液ポンプ、加熱部及び供給弁や、めっき槽７０の電源等についての制御を実行する。
【００７７】
（燃料電池の製造）
次に、本実施形態における燃料電池を構成するセルの製造方法について、図１２を用いて説明する。
【００７８】
まず、燃料側セパレータ３１及び空気側セパレータ３２となる基板をプレス加工して、ガス供給路となる溝部を形成した流路板を製造する。また、冷却板も、通路を形成するためにプレス加工した流路板を製造する。
【００７９】
次に、上述のように、流路板を燃料電池内の配置順に配置し、これら流路板をガイド１７ａで固定してセパレータ群１７を製造する（図１２のステップＳ１−１）。
そして、図９に示すように、ガイド１７ａで固定されたセパレータ群１７と、ガイド１８ａを取り付け連結した陽極板群１８とを組み合わせて、めっきユニット２０を作製する（ステップＳ１−２）。
【００８０】
次に、めっきユニット２０を、図１１に示すように、めっき槽７０に導入する（ステップＳ１−３）。ここでは、まず、内部に空気が残留しないように、熱流体のための流体導入口１９ｂを開けたままの状態で、流体排出口１９ｆからイオン交換水を供給し、内部の空気を追い出しながら、熱流体排出孔１０４ｂを介してめっきユニット２０内に展開させて、内部にイオン交換水を充填する。イオン交換水の充填後、流体排出口１９ｆを閉じる。そして、流体導入口１９ｂからイオン交換水が流出しないようにしながら、めっき槽７０の内部で開放状態にする。更に、めっきユニット２０の流体導入口（１９ａ、１９ｂ、１９ｃ）は圧力管を介して供給口７１に接続する。但し、熱流体のための流体排出口１９ｆは閉じられており、イオン交換水が充填されているため、めっき分散体の熱流体のための流路への侵入は抑止される。なお、ここで、完全にセパレータ内部を水封した後に流体導入口１９ｂと流体排出口１９ｆの両方を閉じてもよい。また、流体排出口（１９ｅ、１９ｇ）は圧力管を介して排出口７２に接続する。更に、セパレータ群１７のガイド１７ａはマイナス、陽極板群１８のガイド１８ａはプラスになるように、電源端子にそれぞれ接続する。
【００８１】
そして、めっき槽７０において、めっきユニット２０の各流路の前洗浄を行なう（ステップＳ２−１）。具体的には、アルカリや酸などの洗浄液、数種の界面活性剤、脱イオン水等を順次、供給口７１を介してめっき槽７０内のめっきユニット２０に供給する。
【００８２】
次に、めっき前処理を行なう（ステップＳ２−２）。具体的には、超臨界ＣＯ２と純水を用いた超臨界洗浄処理を行なう。ここで、制御部は、高純度ＣＯ２タンク５１の供給管及び純水タンク５５の供給管にそれぞれ設けられた液ポンプを駆動し、加熱部において加熱を行ない、供給弁を開く。これにより、混合分散部６０には、高純度ＣＯ２タンク５１からのＣＯ２が加熱及び加圧されて超臨界状態となったＣＯ２と、純水タンク５５からの加熱及び加圧された純水とが供給される。混合分散部６０は、供給された超臨界ＣＯ２と純水とを混合及び攪拌し、この洗浄混合液をめっき槽７０内のめっきユニット２０に供給する。
【００８３】
次に、超臨界ＣＯ２を用いてＡｕ膜を形成するためのめっき処理を行なう（ステップＳ２−３）。具体的には、制御部は、純水の供給弁を閉じ、純水の供給を停止する。そして、制御部は切換弁を切り換えて、高純度ＣＯ２タンク５１の代わりに、ＣＯ２タンク５０を混合分散部６０に接続する。これにより、ＣＯ２タンク５０からのＣＯ２が混合分散部６０に供給されて、めっき槽７０内のめっきユニット２０から純水を排出する。その後、制御部は、分散促進剤タンク５２の供給管及びＡｕめっき液タンク５４の供給管に設けられた供給弁を開くとともに、液ポンプを駆動して、分散促進剤及びＡｕめっき液を、加圧及び加熱された状態で混合分散部６０に供給する。このとき、混合分散部６０にはＣＯ２タンク５０からのＣＯ２が超臨界状態となって供給され続けているので、混合分散部６０において、超臨界ＣＯ２と分散促進剤とＡｕめっき液とを混合・攪拌しためっき分散体が形成され、めっき槽７０内のめっきユニット２０に供給される。なお、本実施形態では、制御部は、超臨界ＣＯ２、分散促進剤及びＡｕめっき液の分散状態の分散保持時間が短いため、混合器で形成されためっき分散体が、分散を保持している時間内にめっきユニット２０内の流路を通過するように、供給管の各液ポンプの駆動を制御する。
【００８４】
めっき槽７０に供給されためっき分散体は、供給口７１を介してめっきユニット２０の内部に導入される。このとき、めっき分散体は、流体流路１６ｃを通過して、排出口７２に流れる。
【００８５】
このとき、めっきユニット２０においては、セパレータ群１７、陽極板１６に電圧が印加されている。このため、ガイド１７ａを介してマイナス極となっているセパレータ群１７には、めっき分散体が通過する面に電解めっきが行なわれ、Ａｕ膜が形成される。なお、このとき、Ａｕめっき液を含むめっき分散体は、分散保持時間を経過する前にめっきユニット２０から分離槽８０に排出される。これにより、めっき処理によりめっき分散体中に溶解した水素ガスや各流路板の表面から剥離した不純物等は速やかにめっきユニット２０から排出される。
【００８６】
そして、排出口７２から排出された流体は、分離槽８０に流入する。分離槽８０においては、めっき液と、ＣＯ２及び分散促進剤とに分離される。分離されたＣＯ２は、不要なガスが除去される等の再生処理が行なわれて、ＣＯ２タンク５０に戻される。また、分離されたＡｕめっき液は、Ａｕめっき液再生装置を通過することにより再生されて、Ａｕめっき液タンク５４に戻される。
【００８７】
その後、各液ポンプの駆動、加熱部における加熱を継続して、めっき分散体をめっきユニット２０に連続的に供給する。そして、所定の厚さのＡｕ膜を形成するための要する時間のめっき処理を継続する。
【００８８】
次に、洗浄及び乾燥の後処理工程を行なう（ステップＳ２−４）。具体的には、制御部は、はじめに、分散促進剤タンク５２及びＡｕめっき液タンク５４にそれぞれ接続されている供給管の供給弁を閉じる。そして、切換弁を切り換えてＣＯ２タンク５０の代わりに、高純度ＣＯ２タンク５１からのＣＯ２を混合分散部６０に供給して混合分散部６０からめっきユニット２０、並びにめっき槽７０の各部分に残留するめっき液を排出・回収する。続いて、純水タンク５５に接続される供給管の供給弁を開く。この場合、純水が混合分散部６０に供給される。以上により、ＣＯ２でＡｕめっき液を混合分散部６０からめっき槽７０に至る部分より排出・回収するとともに、超臨界ＣＯ２と純水とが混合された混合純水による洗浄を行なう。
【００８９】
その後、洗浄が完了すると、乾燥を行なうために、純水タンク５５に接続される供給管の供給弁を閉じる。これにより、純水タンク５５からの純水の供給が停止する。そして、ＣＯ２のみが超臨界状態でめっき槽７０に供給され、めっきユニット２０の各流路にＡｕ膜が形成された表面を流れる。このＣＯ２の流れにより、表面に形成されたＡｕ膜に付着した純水を洗い流すとともに、超臨界状態となっているＣＯ２に溶解させて除去する。そして、ＣＯ２のみを所定時間、供給して乾燥を完了すると、高純度ＣＯ２タンク５１に接続される接続管の供給弁を閉じ、ＣＯ２の供給を停止する。更に、液ポンプの駆動及び加熱部の加熱を停止し、めっき槽７０からＣＯ２を排気する。以上により、めっきの後処理が完了する。
【００９０】
そして、めっきユニット２０をめっき槽７０から取り出し、めっきユニット２０からセパレータ群１７を取り外す（ステップＳ３−１）。
次に、セパレータ群１７の所定の位置にＭＥＡ３０を挿入する（ステップＳ３−２）。更に、各セパレータの周囲にシール部材を設けた後、密着させて全体を一体化する。以上により、燃料電池に用いる平板スタック構造のセルが完成する。
【００９１】
本実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
・  本実施形態では、燃料側セパレータ３１、空気側セパレータ３２において、ＭＥＡ３０と対向する面にＡｕのめっき皮膜を形成する。このめっき皮膜の形成には、めっき液と超臨界ＣＯ２とを混合・分散させためっき分散体を用いる。このため、超臨界ＣＯ２によりめっき液の拡散力が高くなり、燃料側セパレータ３１、空気側セパレータ３２のＭＥＡ３０側に、薄膜であっても腐食の原因となるクラックやピンホールのない良好なＡｕめっき皮膜を形成することができる。めっき皮膜としてＡｕを用いた場合、母材金属の腐食電流を抑制できる。更に、Ａｕ自体はイオンになり難く、母材金属のイオン溶出が押さえられるので、金属イオンによる電極や電解質膜の汚染、内部抵抗の増加を回避できる。更に、母材の表面を覆うＡｕは酸化され難く、セパレータ表面に酸化皮膜ができないので電気抵抗の増加を抑制できる。従って、高性能な燃料電池を実現する平板スタック構造を製造することができる。
【００９２】
・  本実施形態では、燃料電池スタック構造を応用してめっきを行なう。ＭＥＡを陽極板に替えて、燃料や空気を流す流路を用いて、各ガスの代わりに、めっき分散体を流すことによりめっきを行なう。具体的には、まず、燃料、熱流体や空気を流す流路に対峙させるように陽極板１６を挿入する。この陽極板１６は、対向電極部１６ａと、その縁部に設けられたパッキング部１６ｂとから構成される。このパッキングは陽極板と流路板の間にめっき流体を供給するために適するクリアランス（厚さ）とする。更に、陽極板１６には、流路板と同様に、供給孔（１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃ）や排出孔（１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃ）が形成されている。この場合、めっきユニット２０に導入されためっき分散体は、各流路板の供給孔（１０１ａ、１０１ｃ）を介して展開され、排出孔（１０４ａ、１０４ｃ）を介して排出される。このため、ＭＥＡ３０との接触抵抗を低減し、腐食を防止すべき領域にのみに、効率的にめっき皮膜を形成することができる。
【００９３】
・  本実施形態では、熱流体や空気を流す流路に対峙させるように陽極板１６を挿入する。具体的には、各セパレータにガイド１７ａを取り付けたセパレータ群１７を作製する。また、陽極板１６にもガイド１８ａを取り付け連結した陽極板群１８を作製する。このガイドは、セパレータ群１７や陽極板群１８に電圧を印加し通電するための電極端子として機能する。そして、セパレータと陽極板とが相互に配置するように、陽極板群１８にセパレータ群１７を挿入する。ユニット端板１９、セパレータ群１７、陽極板群１８を積層して装着させためっきユニット２０を作製する。そして、流路を用いてめっき分散体を流しながら、ガイド（１７ａ、１８ａ）に電圧を印加し、流路板と陽極板１６との間で電解めっきを行なう。このため、流路内において、効率的に電解めっきを行なうことができる。
【００９４】
・  本実施形態では、燃料側セパレータ３１及び空気側セパレータ３２の表面にめっき皮膜を形成する場合には、めっき分散体を連続的に供給する。このため、めっき処理中に発生した水素が溶解したＣＯ２や表面から剥離した不純物は、速やかにめっき槽７０から排出されるので、これらがめっき槽７０内で再付着することを抑制できる。従って、めっき皮膜に残留する水素が原因となっていたピンホールの発生を抑制し、ゴミや汚れ等の付着が起因するめっき皮膜の剥離、割れを低減することができる。この結果、めっき皮膜を薄くした場合にも、良好なめっき被覆率（カバレッジ）を得ることができる。
【００９５】
・  本実施形態では、流体導入口１９ｂには圧力バランサ（例えば、イオン交換水）を導入する。具体的には、内部に空気が残留しないように、流体導入口１９ｂを開けたまま流体排出口１９ｆからイオン交換水を供給し、内部の空気を追い出し、内部に熱流体排出孔１０４ｂを介して、イオン交換水をめっきユニット２０内に展開させる。イオン交換水の充填後、熱流体のための流体排出口１９ｆは閉じる。流体導入口１９ｂはめっき槽７０の内部で開放のままにして、圧力の導通を保持する。これにより、この圧力バランサは、めっきユニット２０に導入されるめっき分散体と同等の圧力になる。しかも、内部は水封されるので、めっきのマスクにもなる。なお、ここで、完全にセパレータ内部を水封した後に、流体導入口１９ｂと流体排出口１９ｆの両方を閉じても良い。燃料電池において、この熱流体供給孔１０１ｂに接続される流路には熱流体を流すため、めっきを行なう必要はない。従って、めっき処理時には、めっき分散体と圧力バランサとの圧力平衡により、流路板の変形を防止することができる。更に、めっき分散体が熱流体流路への混入を回避し、不必要な領域へのめっきを抑制することができる。
【００９６】
・  本実施形態では、製造する燃料電池には、空気側セパレータ３２のガス供給路に供給するための空気を外部から取り込むための空気取込口が設けられ、この空気取込口にはフィルタが設けられている。従って、このフィルタを空気が通過することにより、空気中に含まれる塵埃を除去することができる。このため、ガス供給路には、エロージョンやコロージョンなどの原因となる塵埃が少ない空気を導入することができ、エロージョンやコロージョンによるめっき皮膜の腐食を抑制することができる。
【００９７】
・  本実施形態では、めっきの際には、対極とのクリアランスを大きく取るように、厚いパッキング部１６ｂを介して、セパレータと対極を積層させる。この場合、この流体流路１６ｃにおいては、流路１０３の凹部領域と凸部領域で対極との距離が異なり、凸部領域が凹部領域より陽極板１６に近くなる。このため、めっき処理時には、凹部領域の方が凸部領域より電流が流れやすくなり、凹部領域に凸部領域より厚いめっき皮膜を形成することができる。燃料側セパレータ３１及び空気側セパレータ３２の電極に接触する部分（凸部領域）は、振動を受けると、電極と繰り返し擦りあわされることがあり、めっき皮膜が削れて腐食が生じる可能性がある。このような部分のめっき皮膜を厚くすることにより、磨耗や剥離の発生を抑制することができる。
【００９８】
また、上記実施形態は以下のように変更してもよい。
○  上記実施形態においては、流路１０３の凹部領域又は凸部領域と対極との距離により、それぞれの領域に形成されるめっき皮膜の膜厚を調節した。この場合、めっき処理時に、めっき液の流量、電気量の操作条件を調整し、燃料側セパレータ３１がガス拡散層３０３と接触する部分及び空気側セパレータ３２がガス拡散層３０４と接触する部分のＡｕ膜を厚くするように調節してもよい。これによっても、凸部領域に厚いめっき皮膜を形成し、燃料側セパレータ３１及び空気側セパレータ３２の電極に接触する部分のめっき皮膜の磨耗や剥離の発生を抑制することができる。また、燃料側セパレータ３１及び空気側セパレータ３２の電極に接触する部分の膜厚にかかわらず、ガス拡散層３０３及び３０４を、例えば、柔軟なカーボンクロスを用いて燃料電池を構成してもよい。この場合でも、スタッキング荷重や内部構成部材の振動を原因とするめっき皮膜とガス拡散層３０３，３０４との摩擦を軽減できるので、腐食の発生を効果的に抑制することができる。
【００９９】
○  上記実施形態においては、燃料側セパレータ３１のガス供給路の溝部の延在方向と、空気側セパレータ３２のガス供給路の溝部の延在方向とが直交する十字流型を用いて、燃料側セパレータ３１及び空気側セパレータ３２を配置した燃料電池を製造した。燃料電池の構成は、これに限られるものではなく、他の構成（並行流型や向流型）の燃料電池を製造する場合に適用してもよい。この場合にも、第１、第２のガス供給路を利用しながら、それぞれ独立してめっき分散体を流すことにより、めっき皮膜を形成する。
【０１００】
○  上記実施形態では、燃料側セパレータ３１及び空気側セパレータ３２は、例えば、ステンレス鋼（ＳＵＳ鋼）等の金属材料から形成されている。例えば、燃料側セパレータ３１及び空気側セパレータ３２の材質を、樹脂材料とカーボン等の導電性材料とを複合化した導電性樹脂材料に変更してもよい。
【０１０１】
また、上記実施形態では、燃料側セパレータ３１及び空気側セパレータ３２のガス流路は、プレス加工等により形成されている。ガス流路は、モールド加工、切削加工等の加工方法によって形成してもよい。上記実施形態によれば、いずれの方法でガス流路が形成された場合であっても、効率的に燃料電池を製造することができる。
【０１０２】
○  上記実施形態においては、めっき槽７０において電解めっきによりＡｕ膜のめっき皮膜を形成した。これに代えて、めっき槽７０内で無電解めっきを行なって、燃料側セパレータ３１及び空気側セパレータ３２のガス供給路を形成する表面にめっき皮膜を形成してもよい。この場合には、第１のセパレータと第２のセパレータとを、陽極板を用いずにスペーサを介して直接、積層させる。この場合、スペーサは両セパレータ間に流体を流すためのクリアランスを調整するために用い、流路を確保できるものであればよい。
【０１０３】
○  上記実施形態においては、流体排出口（１９ｅ、１９ｇ）からめっき分散体を導出する。これに代えて、各流路板に設けられた分配路１０２から直接、外部にめっき分散体を排出しても良い。この場合には、流体排出口（１９ｅ、１９ｇ）近傍のシール材を除去しておき、この除去部からめっき分散体を排出する。これにより、流体抵抗を低減でき、めっき分散体を効率的に供給することができる。
【０１０４】
○  上記実施形態においては、ＳＵＳ材からなるセパレータにＡｕのめっき皮膜を形成した。これに代えて、ニッケル（Ｎｉ）等の下地ストライクめっきを行なってから、上述のＡｕめっきを行なってもよい。この場合には、めっき装置にＮｉめっき液を収容するＮｉめっき液タンク５３を設ける。このＮｉめっき液タンク５３を混合分散部６０にＮｉめっき液供給管を介して接続する。そして、Ａｕめっき液に代えてＮｉめっき液を用いて、上述のＡｕめっき処理時と同様に、めっき分散体を形成してめっき処理を行なう。その後で、Ａｕめっきを行なう。Ａｕ膜は耐食性に優れているが高価である。従って、ピンホールのない良好なＮｉ膜を下地として形成することにより、Ａｕ膜を薄くしても、耐食性に優れためっき皮膜を形成することができる。
【０１０５】
○  上記実施形態においては、めっき皮膜として、貴金属のＡｕ膜を形成した。これに限らず、めっき皮膜は、接触抵抗を低減できる材料、例えば、パラジウム（Ｐｄ）などの白金系金属などにより形成してもよい。
【０１０６】
○  上記実施形態においては、フッ素系化合物を介して、ＣＯ２とめっき液とは短い時間だけ分散状態となるめっき分散体を用いた。ＣＯ２とめっき液を混合分散させるために用いる分散促進剤は、これに限られるものではない。例えば、従来の炭化水素系界面活性剤を分散促進剤として用いてもよいし、分散保持時間がもっと長い分散促進剤を用いてもよい。後者の場合には、めっき処理を行なうめっき槽７０を流れるめっき分散体の速度を上記実施形態よりも遅くすることもできる。また、分散促進剤を省略してもよい。
【０１０７】
○  上記実施形態においては、拡散流体として超臨界状態のＣＯ２を用いた。これに限らず、亜臨界状態のＣＯ２を用いてもよい。更に、ＣＯ２に限らず、超臨界状態又は亜臨界状態（臨界点近傍で液相状態）の他の流体（超臨界流体又は亜臨界流体）を用いてもよい。
【０１０８】
○  上記実施形態においては、内部マニフォールド型を用いて説明したが、外部マニフォールド型を用いてもよい。この場合には、外部マニフォールドを用いてめっき分散体等を導入する。
【０１０９】
○  上記実施形態においては、流体導入口（１９ａ、１９ｃ）には、同じめっき液から形成しためっき分散体が導入され、そのめっき分散体は流体排出口（１９ｅ、１９ｇ）から導出されている。このとき、第１のガス供給路におけるめっき分散体の線速と、第２のガス供給路におけるめっき分散体の線速とを異なる線速に設定してもよい。このように設定した場合、各セパレータのめっき皮膜の厚さや皮膜の形態が異なるものを形成することができる。
【０１１０】
また、流体導入口１９ａには、第１のめっき分散体を導入し、流体導入口１９ｃに第１のめっき分散体とは異なる第２のめっき分散体を導入するとともに、流体排出口（１９ｅ、１９ｇ）から各めっき分散体を導出してもよい。第１、第２のガス供給路を利用しながら、それぞれ独立してめっき分散体を流すため、燃料側と空気側で異なる金属種のめっき皮膜を形成することができる。またこの場合では、第１のセパレータのめっき皮膜と、第２のセパレータのめっき皮膜との厚さを異なる厚さに形成することができる。第１のめっき分散体と、第２のめっき分散体とが異なるとは、各めっき分散体の化学的性質や物理的性質が異なることをいう。すなわち、第１のめっき分散体と、第２のめっき分散体とは、組成又は分散状態が異なる。組成の異なる各めっき分散体は、例えばめっき液の組成を変更することに加え、分散促進剤の種類及び配合量、並びに拡散流体の種類及び配合量等を変更することにより構成することができる。分散状態の異なる各めっき分散体は、例えば混合分散部６０における混合器及び分散部に備えられた攪拌機の構造又は攪拌機の形状、その攪拌機の回転数、混合分散部６０におけるめっき分散体の滞留時間等を変更することにより構成することができる。このように異なるめっき分散体を用いるとともに複数の混合分散部６０を設けることにより、各セパレータに異なるめっき皮膜を同時に形成することができる。また、一つの混合分散部６０によって各セパレータにめっき皮膜を逐次に形成してもよい。各セパレータのめっき皮膜は、例えば、空気側セパレータ３２の表面にはＡｕ膜を形成し、燃料側セパレータ３１の表面にはＮｉ膜のみを形成してもよい。燃料側セパレータ３１のガス供給路は、燃料が通過するために還元性雰囲気となるので、燃料側セパレータ３１のガス供給路よりも腐食が生じ難い。また、流体導入口１９ａ、流体導入口１９ｃに異なる流量でめっき分散体を流すことで、Ａｕめっきの膜厚、めっき形態等を燃料側と空気側で別々に制御できる。これにより、めっき皮膜の形成を効率よく行なうことができるとともに、貴金属であるＡｕ膜の使用量を抑えることができる。
【実施例】
【０１１１】
次に、実施例を挙げて前記実施形態を更に具体的に説明する。
（実施例１）
図１２に示されるステップＳ１−１からステップＳ１−３、ステップＳ２−１からステップＳ２−４、及びステップＳ３−１を順に行うことにより、ステンレス鋼製セパレータにＡｕめっき皮膜を形成した。Ａｕめっき液として、市販の酸性金めっき浴（（株）高純度化学研究所、Ａｕメッキ液、Ｋ−２４ＥＡ）を使用し、拡散流体として超臨界状態のＣＯ２を使用した。また、酸性金めっき浴には、フッ素系化合物としてのF(CF(CF3)CF2O)3 CF(CF3)COOCH2CH2OCH3をＣＯ２に対して０．５重量％加えた。超臨界ＣＯ２と酸性金めっき浴との配合比は、体積比率で７対３である。Ａｕめっき処理の条件は、めっき槽の温度５０℃、めっき槽の圧力１０ＭＰａ、電流密度０．５Ａ／ｄｍ２、及びめっき時間２００秒である。形成されたＡｕ膜の厚さは約１μｍであった。
【０１１２】
（比較例１）
拡散流体を省略するとともにめっき槽内を加圧せずにめっき処理工程を行った。それ以外は、実施例１と同様にして、ステンレス鋼製セパレータにＡｕめっき皮膜を形成した。
【０１１３】
各例によってめっき処理が施されたステンレス鋼製セパレータについて、走査型電子顕微鏡で観察した。実施例１のステンレス鋼製セパレータでは、ピンホールが確認されなかった。これに対し、比較例１のステンレス鋼製セパレータでは、多数のピンホールが確認された。
【図面の簡単な説明】
【０１１４】
【図１】実施形態における燃料電池のセルの構成を示す概略斜視図。
【図２】燃料電池に用いる流路板の説明図。
【図３】燃料電池に用いる流路板の組み合わせ方の説明図。
【図４】燃料電池に用いるセパレータの説明図。
【図５】燃料電池におけるガス又は熱流体の流し方の説明図。
【図６】実施形態におけるめっき分散体の流し方の説明図。
【図７】実施形態における陽極板とセパレータとの組み合わせ方の説明図。
【図８】実施形態における陽極板とセパレータとの配置の説明図。
【図９】実施形態におけるめっきユニットの製造過程の説明図。
【図１０】実施形態におけるめっきユニットの側面図。
【図１１】実施形態におけるめっき装置の概略配管図。
【図１２】実施形態におけるセル製造工程の手順を説明する流れ図。
【図１３】燃料電池の構成を示す概略構成図。
【図１４】従来技術における燃料電池のセルの構成を示す概略構成図。
【符号の説明】
【０１１５】
１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄ，２０…ユニット、１６…陽極板、３１…第２のセパレータとしての燃料側セパレータ、３２…第１のセパレータとしての空気側セパレータ、７０…めっき槽、３００…電解質層、３０１…第１の電極を構成する燃料極触媒層、３０２…第２の電極を構成する空気極触媒層、３０３…第２の電極を構成するガス拡散層、３０４…第１の電極を構成するガス拡散層。
【図１】
2007018998.tif 000003
【図２】
2007018998.tif 000004
【図３】
2007018998.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2007018998.tif 000009
【図８】
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【図９】
2007018998.tif 000011
【図１０】
2007018998.tif 000012
【図１１】
2007018998.tif 000013
【図１２】
2007018998.tif 000014
【図１３】
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【図１４】
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【手続補正書】
【提出日】平成18年8月7日(2006.8.7)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガス供給路を設けた第１のセパレータと、第１の電極、電解質層、第２の電極と、前記第２の電極に接続させたガス供給路を設けた第２のセパレータとを備えた燃料電池に用いる燃料電池用セパレータであって、
該燃料電池用セパレータは、前記第１のセパレータと前記第２のセパレータとを備え、
前記第１のセパレータのガス供給路は、前記第１の電極に接する凸部と、ガスを供給する溝部とを有し、
前記第１のセパレータを前記第１の電極に接触させるために、前記第１のセパレータのガス供給路の表面に、めっき液と、めっき液の拡散力を高める拡散流体とを用いて形成しためっき皮膜を設けるとともに、
前記第１のセパレータの有する前記凸部に形成されためっき皮膜の膜厚を、前記第１のセパレータの有する前記溝部の膜厚よりも厚くしたことを特徴とする燃料電池用セパレータ。
【請求項２】
前記第２のセパレータを前記第２の電極に接触させるために、前記第２のセパレータのガス供給路の表面に、めっき液と、めっき液の拡散力を高める拡散流体とを用いて形成しためっき皮膜を設けた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。
【請求項３】
前記ガス供給路は、前記第２の電極に接する凸部と、ガスを供給する溝部とを有し、前記凸部に形成されためっき皮膜の膜厚を、前記溝部の膜厚より厚くした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。
【請求項４】
前記めっき皮膜の形成において、フッ素系化合物からなり、めっき液の分散を促進する分散促進剤を更に用いることを特徴とする請求項１から請求項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】
請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の燃料電池用セパレータと、第１の電極と、電解質層と、第２の電極とを備えた燃料電池であって、
前記第１のセパレータのガス供給路は第１の電極に接続されるとともに、
前記第２のセパレータのガス供給路は第２の電極に接続され、
前記第１のセパレータの有する前記凸部に形成されためっき皮膜が、前記第１の電極に接触して構成されることを特徴とする燃料電池。
【請求項６】
前記第１のセパレータのガス供給路には空気を供給する空気取込口を備え、前記空気取込口にはフィルタを備えたことを特徴とする請求項５に記載の燃料電池。
【請求項７】
第１のガス供給路を設けた第１のセパレータと、第２のガス供給路を設けた第２のセパレータとを備えた燃料電池に用いる燃料電池用セパレータの製造方法であって、
前記第１のガス供給路と前記第２のガス供給路とを対向させて配置した状態の前記各セパレータ間に、当該各セパレータ間のクリアランスを調整するスペーサを配置することにより、前記各セパレータを積層し、
前記第１又は第２のガス供給路に、めっき液とこのめっき液の拡散力を高める拡散流体とを含むめっき分散体を連続的に供給することにより、前記第１又は第２のセパレータにめっき皮膜を形成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８】
前記第１のセパレータと第２のセパレータの間に陽極板を設け、
前記スペーサを、前記第１のセパレータと前記陽極板との間に配置するとともに前記陽極板と前記第２のセパレータとの間に配置し、前記第１又は第２のセパレータを陰極板として用いて、前記第１又は第２のセパレータと前記陽極板との間に通電した電解めっきによりめっき皮膜を形成す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】
前記第１のガス供給路に第１のめっき分散体を導入し、
前記第２のガス供給路に、前記第１のめっき分散体を導入するとともにめっきの条件を変更することを特徴とする請求項７又は請求項８に記載の燃料電池用セパレータの製造方法。
【請求項１０】
前記第１のガス供給路に第１のめっき分散体を導入し、
前記第２のガス供給路に、前記第１のめっき分散体と異なる第２のめっき分散体を導入することを特徴とする請求項７又は請求項８に記載の燃料電池用セパレータの製造方法。
【請求項１１】
前記めっき分散体には、フッ素系化合物からなり、めっき液の分散を促進する分散促進剤が更に含まれることを特徴とする請求項７から請求項１０のいずれか一項に記載の燃料電池用セパレータの製造方法。
【請求項１２】
第１のガス供給路を設けた第１のセパレータと、第２のガス供給路を設けた第２のセパレータとを備えた燃料電池に用いる燃料電池用セパレータのめっき装置であって、
前記第１のガス供給路と前記第２のガス供給路とを対向させて配置した状態の前記各セパレータ間に、当該各セパレータ間のクリアランスを調整するスペーサを配置することにより、前記各セパレータを積層しためっきユニットと、
前記第１又は第２のガス供給路に、めっき液とこのめっき液の拡散力を高める拡散流体とを含むめっき分散体を連続的に供給するめっき分散体供給手段とを備え、前記第１又は第２のセパレータにめっき皮膜を形成することを特徴とする燃料電池用セパレータのめっき装置。
【請求項１３】
前記第１のセパレータと第２のセパレータの間に陽極板を設け、
前記スペーサを、前記第１のセパレータと前記陽極板との間に設けるとともに前記陽極板と前記第２のセパレータとの間に設け、前記第１又は第２のセパレータを陰極とする通電手段を備えたことを特徴とする請求項１２に記載の燃料電池用セパレータのめっき装置。
【請求項１４】
前記めっき分散体供給手段は、
前記第１のガス供給路に第１のめっき分散体を導入する第１導入手段と、
前記第１のめっき分散体とは異なる第２のめっき分散体を前記第２のガス供給路に導入する第２導入手段とから構成されていることを特徴とする請求項１２又は請求項１３に記載の燃料電池用セパレータのめっき装置。
【請求項１５】
前記めっき分散体供給手段は、
前記第１及び第２のガス供給路に第１のめっき分散体を導入する導入手段を有し、第１のガス供給路におけるめっき条件と、第２のガス供給路におけるめっき条件とを変えることによって、第１のセパレータと第２のセパレータとに異なるめっき皮膜を形成することを特徴とする請求項１２又は請求項１３に記載の燃料電池用セパレータのめっき装置。
【請求項１６】
前記めっき分散体供給手段は、フッ素系化合物からなり、めっき液の分散を促進する分散促進剤を含むめっき分散体を供給することを特徴とする請求項１２から請求項１５のいずれか一項に記載の燃料電池用セパレータのめっき装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
上記問題点を解決するために、請求項１に記載の発明は、ガス供給路を設けた第１のセパレータと、第１の電極、電解質層、第２の電極と、前記第２の電極に接続させたガス供給路を設けた第２のセパレータとを備えた燃料電池に用いる燃料電池用セパレータであって、該燃料電池用セパレータは、前記第１のセパレータと前記第２のセパレータとを備え、前記第１のセパレータのガス供給路は、前記第１の電極に接する凸部と、ガスを供給する溝部とを有し、前記第１のセパレータを前記第１の電極に接触させるために、前記第１のセパレータのガス供給路の表面に、めっき液と、めっき液の拡散力を高める拡散流体とを用いて形成しためっき皮膜を設けるとともに、前記第１のセパレータの有する前記凸部に形成されためっき皮膜の膜厚を、前記第１のセパレータの有する前記溝部の膜厚よりも厚くしたことを要旨とする。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の燃料電池用セパレータにおいて、前記第２のセパレータを前記第２の電極に接触させるために、前記第２のセパレータのガス供給路の表面に、めっき液と、めっき液の拡散力を高める拡散流体とを用いて形成しためっき皮膜を設けたことを要旨とする。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の燃料電池用セパレータにおいて、前記ガス供給路は、前記第２の電極に接する凸部と、ガスを供給する溝部とを有し、前記凸部に形成されためっき皮膜の膜厚を、前記溝部の膜厚より厚くしたことを要旨とする。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１２】
請求項４に記載の発明は、請求項１から請求項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、前記めっき皮膜の形成において、フッ素系化合物からなり、めっき液の分散を促進する分散促進剤を更に用いることを要旨とする。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１３】
請求項５に記載の発明は、請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の燃料電池用セパレータと、第１の電極と、電解質層と、第２の電極とを備えた燃料電池であって、前記第１のセパレータのガス供給路は第１の電極に接続されるとともに、前記第２のセパレータのガス供給路は第２の電極に接続され、前記第１のセパレータの有する前記凸部に形成されためっき皮膜が、前記第１の電極に接触して構成されることを要旨とする。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１４】
請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の燃料電池において、前記第１のセパレータのガス供給路には空気を供給する空気取込口を備え、前記空気取込口にはフィルタを備えたことを要旨とする。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１６】
請求項７に記載の発明は、第１のガス供給路を設けた第１のセパレータと、第２のガス供給路を設けた第２のセパレータとを備えた燃料電池に用いる燃料電池用セパレータの製造方法であって、前記第１のガス供給路と前記第２のガス供給路とを対向させて配置した状態の前記各セパレータ間に、当該各セパレータ間のクリアランスを調整するスペーサを配置することにより、前記各セパレータを積層し、前記第１又は第２のガス供給路に、めっき液とこのめっき液の拡散力を高める拡散流体とを含むめっき分散体を連続的に供給することにより、前記第１又は第２のセパレータにめっき皮膜を形成することを要旨とする。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１７】
請求項８に記載の発明は、請求項７に記載の燃料電池用セパレータの製造方法において、前記第１のセパレータと第２のセパレータとの間に陽極板を設け、前記スペーサを、前記第１のセパレータと前記陽極板との間に配置するとともに前記陽極板と前記第２のセパレータとの間に配置し、前記第１又は第２のセパレータと前記陽極板との間に通電した電解めっきによりめっき皮膜を形成することを要旨とする。
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１８】
請求項９に記載の発明は、請求項７又は請求項８に記載の燃料電池用セパレータの製造方法において、前記第１のガス供給路に第１のめっき分散体を導入し、前記第２のガス供給路に、前記第１のめっき分散体を導入するとともにめっきの条件を変更することを要旨とする。
【手続補正１３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１９】
請求項１０に記載の発明は、請求項７又は請求項８に記載の燃料電池用セパレータの製造方法において、前記第１のガス供給路に第１のめっき分散体を導入し、前記第２のガス供給路に、前記第１のめっき分散体と異なる第２のめっき分散体を導入することを要旨とする。
請求項１１に記載の発明は、請求項７から請求項１０のいずれか一項に記載の燃料電池用セパレータの製造方法において、前記めっき分散体には、フッ素系化合物からなり、めっき液の分散を促進する分散促進剤が更に含まれることを要旨とする。
【手続補正１４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２０】
請求項１２に記載の発明は、第１のガス供給路を設けた第１のセパレータと、第２のガス供給路を設けた第２のセパレータとを備えた燃料電池に用いる燃料電池用セパレータのめっき装置であって、前記第１のガス供給路と前記第２のガス供給路とを対向させて配置した状態の前記各セパレータ間に、当該各セパレータ間のクリアランスを調整するスペーサを配置することにより、前記各セパレータを積層しためっきユニットと、前記第１又は第２のガス供給路に、めっき液とこのめっき液の拡散力を高める拡散流体とを含むめっき分散体を連続的に供給するめっき分散体供給手段とを備え、前記第１又は第２のセパレータにめっき皮膜を形成することを要旨とする。
【手続補正１５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２１】
請求項１３に記載の発明は、請求項１２に記載の燃料電池用セパレータのめっき装置において、前記第１のセパレータと第２のセパレータとの間に陽極板を設け、前記スペーサを、前記第１のセパレータと前記陽極板との間に設けるとともに前記陽極板と前記第２のセパレータとの間に設け、前記第１又は第２のセパレータを陰極とする通電手段を備えたことを要旨とする。
【手続補正１６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２２】
請求項１４に記載の発明は、請求項１２又は請求項１３に記載の燃料電池用セパレータのめっき装置において、前記めっき分散体供給手段は、前記第１のガス供給路に第１のめっき分散体を導入する第１導入手段と、前記第１のめっき分散体とは異なる第２のめっき分散体を前記第２のガス供給路に導入する第２導入手段とから構成されていることを要旨とする。
請求項１５に記載の発明は、請求項１２又は請求項１３に記載の燃料電池用セパレータのめっき装置において、前記めっき分散体供給手段は、前記第１及び第２のガス供給路に第１のめっき分散体を導入する導入手段を有し、第１のガス供給路におけるめっき条件と、第２のガス供給路におけるめっき条件とを変えることによって、第１のセパレータと第２のセパレータとに異なるめっき皮膜を形成することを要旨とする。
【手続補正１７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２３】
請求項１６に記載の発明は、請求項１２から請求項１５のいずれか一項に記載の燃料電池用セパレータのめっき装置において、前記めっき分散体供給手段は、フッ素系化合物からなり、めっき液の分散を促進する分散促進剤を含むめっき分散体を供給することを要旨とする。
【手続補正１８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２４】
（作用）
請求項１又は５に記載の発明によれば、拡散流体を用いることにより、めっき液の拡散力が高くなるため、めっき皮膜の付き回りが良好になる。従って、腐食されやすい第１のセパレータのガス供給路の表面に、腐食の原因となるクラックやピンホールがない良好なめっき皮膜を形成することができる。例えば、めっき皮膜として貴金属（例えば金）を用いて、クラック、ピンホールがないように母材の金属を覆うと、母材金属の腐食電流を抑制できる。更に、貴金属自体はイオンになり難く、母材金属のイオン溶出を抑制できるので、電極や電解質膜を金属イオンによる汚染、内部抵抗の増加を回避できる。更に、母材の表面を覆う貴金属は酸化され難く、セパレータ表面に酸化皮膜ができないので電気抵抗の増加を抑制できる。従って、高効率の燃料電池を製造することができる。
【手続補正１９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２５】
また、ガス供給路は、電極に接する凸部とガスを供給する溝部とを有し、凸部に形成されためっき皮膜の膜厚を溝部の膜厚より厚くする。これにより、ガス供給路に形成されためっき皮膜において、電極に接触する部分の膜厚を、他の部分の膜厚より厚くすることができる。セパレータのめっき皮膜において、電極に接触する部分は、振動を受けると、繰り返し電極と擦り合わされることがあり、めっき皮膜が削れて腐食が生じるおそれがある。このような部分のめっき皮膜を厚くすることにより、腐食の発生を効率的に抑制することができる。
【手続補正２０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２６】
請求項２に記載の発明によれば、前記第２のセパレータのガス供給路においても、母材金属の腐食電流を抑制することができる。更に、めっき皮膜として貴金属を用いた場合、貴金属自体はイオンになり難く、母材金属のイオン溶出を抑制でき、金属イオンによる電極や電解質膜の汚染、内部抵抗の増加を抑制できる。更に、母材の表面を覆う貴金属は酸化され難く、セパレータ表面に酸化皮膜ができないので、電気抵抗の増加を抑制できる。従って、高効率の燃料電池を製造することができる。
【手続補正２１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２７】
請求項４、１１又は１６の発明によれば、フッ素系化合物により、拡散流体に対するめっき液の分散が促進されることで、皮膜の付き回りが更に良好となり、皮膜におけるピンホールの形成を抑制することが更に容易になる。従って、めっき膜の表面を更に平滑にすることが可能であり、良好なめっき皮膜を得ることができる。
【手続補正２２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２８】
請求項６に記載の発明によれば、空気取込口にフィルタを設ける。このフィルタを空気が通過することにより、空気中に含まれる塵埃を除去することができる。従って、ガス供給路には、エロージョンやコロージョンなどの原因となる塵埃が少ない空気を導入することができ、めっき皮膜の腐食を抑制することができる。
【手続補正２３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２９】
請求項７又は１２に記載の発明によれば、燃料電池を構成する複数のセパレータの表面を一括してめっきすることができる。また、配置される順番に積層されるので、めっき皮膜を形成した後に、例えばＭＥＡなどを挿入することにより、効率よく燃料電池の組み立てを行なうことができる。更に、めっきに用いられるめっき分散体は、めっき液と、このめっき液の拡散力を高めるための拡散流体とを含むため、めっき皮膜の付き回りが良好になる。従って、めっき皮膜を薄くした場合にも、良好なめっき被覆率（カバレッジ）を得ることができる。また、めっき分散体を連続的に供給するため、めっきの副反応により生じる、ピンホールの原因となる水素及び不純物を迅速に排出することができる。従って、更に良好なめっき皮膜を形成することができる。
【手続補正２４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３０】
請求項８又は１３に記載の発明によれば、電解めっきを行なうことにより、高速にめっき皮膜を形成することができる。
請求項９、１０、１４又は１５に記載の発明によれば、第１のガス供給路と第２のガス供給路とに異なる属性（材質や膜厚等）のめっき皮膜を形成することができる。燃料電池においては、第１のガス供給路に導入するガスと、第２のガス供給路に導入するガスの種類が異なるために、そのガスの性質に応じてめっき皮膜を使い分けることができる。
【手続補正２５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００９８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００９８】
また、上記実施形態は以下のように変更してもよい。
○  上記実施形態においては、流路１０３の凹部領域又は凸部領域と対極との距離により、それぞれの領域に形成されるめっき皮膜の膜厚を調節した。この場合、めっき処理時に、めっき液の流量、電気量の操作条件を調整し、燃料側セパレータ３１がガス拡散層３０３と接触する部分及び空気側セパレータ３２がガス拡散層３０４と接触する部分のＡｕ膜を厚くするように調節してもよい。これによっても、凸部領域に厚いめっき皮膜を形成し、燃料側セパレータ３１及び空気側セパレータ３２の電極に接触する部分のめっき皮膜の磨耗や剥離の発生を抑制することができる。さらに、ガス拡散層３０３及び３０４を、例えば、柔軟なカーボンクロスを用いて燃料電池を構成してもよい。この場合、スタッキング荷重や内部構成部材の振動を原因とするめっき皮膜とガス拡散層３０３，３０４との摩擦を軽減できるので、腐食の発生を効果的に抑制することができる。