(57)【要約】【課題】導電性の確保と強度の確保とを両立することができるようにした、燃料電池用セパレータを提供する。【解決手段】マトリックス樹脂と炭素繊維とを含有し、少なくとも一方の面にガス流通用の凹部が設けられる燃料電池用セパレータであって、炭素繊維が、ＰＡＮ系炭素繊維とピッチ系炭素繊維とからなり、ＰＡＮ系炭素繊維とピッチ系炭素繊維とが混在している。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
マトリックス樹脂と炭素繊維とを含有し、少なくとも一方の面にガス流通用の凹部が設けられる燃料電池用セパレータであって、
前記炭素繊維が、ＰＡＮ系炭素繊維とピッチ系炭素繊維とからなり、
前記ＰＡＮ系炭素繊維と前記ピッチ系炭素繊維とが混在している
ことを特徴とする、燃料電池用セパレータ。
【請求項２】
前記ＰＡＮ系炭素繊維および前記ピッチ系炭素繊維それぞれが、前記凹部の立壁面と交差するセパレータ面に対して略平行に配向された
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ＰＡＮ系炭素繊維および前記ピッチ系炭素繊維それぞれが、互いにランダムに交差する
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。
【請求項４】
体積固有抵抗が１２ｍΩ・ｃｍ以下で、曲げ強度が１００ＭＰａ以上となるように、前記ＰＡＮ系炭素繊維と前記ピッチ系炭素繊維との配合比が設定された
ことを特徴とする、請求項１〜３の何れか１項に燃料電池用セパレータ。
【請求項５】
前記マトリックス樹脂が、ポリフェニレンサルファイド樹脂，ポリフェニルサルホン樹脂およびポリプロピレン樹脂のうち少なくとも一つを含む
ことを特徴とする、請求項１〜４の何れか１項に記載の燃料電池用セパレータ。
【請求項６】
前記ＰＡＮ系炭素繊維１００質量部に対して前記ピッチ系炭素繊維が１０〜２００質量部である
ことを特徴とする、請求項１〜５の何れか１項に記載の燃料電池用セパレータ。
【請求項７】
前記ピッチ系炭素繊維の弾性率が４００ＧＰａ以上である
ことを特徴とする、請求項１〜６の何れか１項に記載の燃料電池用セパレータ。
【請求項８】
前記ＰＡＮ系炭素繊維の弾性率が３００ＧＰａ以下である
ことを特徴とする、請求項１〜７の何れか１項に記載の燃料電池用セパレータ。
【請求項９】
体積固有抵抗が１．５〜２．０ｍΩ・ｃｍの前記ＰＡＮ系炭素繊維を用いる
ことを特徴とする、請求項１〜８の何れか１項に記載の燃料電池用セパレータ。
【請求項１０】
体積固有抵抗が０．１〜０．３ｍΩ・ｃｍの前記ピッチ系炭素繊維を用いる
ことを特徴とする、請求項１〜９の何れか１項に記載の燃料電池用セパレータ。
【請求項１１】
セパレータ密度が理論密度の８５％以上である
ことを特徴とする、請求項１〜１０の何れか１項に記載の燃料電池用セパレータ。
【請求項１２】
セパレータ厚みが０．０５〜２．０ｍｍである
ことを特徴とする、請求項１〜１１の何れか１項に記載の燃料電池用セパレータ。
【請求項１３】
請求項１〜１２の何れか１項に記載の燃料電池用セパレータを備えた
ことを特徴とする、燃料電池。
【請求項１４】
マトリックス樹脂と炭素繊維とを含有し板状に成形された導電性成形体であって、
前記炭素繊維が、ＰＡＮ系炭素繊維とピッチ系炭素繊維とからなり、
前記ＰＡＮ系炭素繊維と前記ピッチ系炭素繊維とが混在するとともに、
前記ＰＡＮ系炭素繊維および前記ピッチ系炭素繊維それぞれが板状の面に対して略平行に配向された
ことを特徴とする、導電性成形体。
【請求項１５】
マトリックス樹脂と炭素繊維とを含有し板状に成形された導電性成形体であって、
前記炭素繊維が、ＰＡＮ系炭素繊維とピッチ系炭素繊維とからなり、
前記ＰＡＮ系炭素繊維と前記ピッチ系炭素繊維とが混在するとともに、
体積固有抵抗が１２ｍΩ・ｃｍ以下で、曲げ強度が１００ＭＰａ以上となるように、前記ＰＡＮ系炭素繊維と前記ピッチ系炭素繊維との配合比が設定された
ことを特徴とする、導電性成形体。
【請求項１６】
マトリックス樹脂繊維と炭素繊維とを含有する導電性成形体用不織布であって、
前記炭素繊維が、ＰＡＮ系炭素繊維とピッチ系炭素繊維とからなり、
前記ＰＡＮ系炭素繊維と前記ピッチ系炭素繊維とが混在するとともに、
前記ＰＡＮ系炭素繊維および前記ピッチ系炭素繊維それぞれが布面に対して略平行に配向された
ことを特徴とする、導電性成形体用不織布。
【請求項１７】
ＰＡＮ系炭素繊維，ピッチ系炭素繊維およびマトリックス樹脂繊維が混在している不織布を、前記マトリックス樹脂繊維の融点または前記マトリックス樹脂繊維のガラス転移点よりも高い温度で熱プレス加工することにより、燃料電池用セパレータを製造する
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１８】
前記熱プレス加工は、前記マトリックス樹脂繊維の融点よりも５℃以上高い温度でまたは前記マトリックス樹脂繊維のガラス転移点よりも６０℃〜１７０℃高い温度でなされる
ことを特徴とする、請求項１７に記載の燃料電池用セパレータの製造方法。
【請求項１９】
前記熱プレス加工は、８〜４０Ｍｐａの圧力でなされる
ことを特徴とする、請求項１７または１８に記載の燃料電池用セパレータの製造方法。
【請求項２０】
前記不織布を前記熱プレス加工することにより、少なくとも一方の面にガス流通用の凹部が成形される
ことを特徴とする、請求項１７〜１９の何れか１項に記載の燃料電池用セパレータの製造方法。
【請求項２１】
ＰＡＮ系炭素繊維，ピッチ系炭素繊維およびマトリックス樹脂繊維が混在している不織布を、前記マトリックス樹脂繊維の融点または前記マトリックス樹脂繊維のガラス転移点よりも高い温度で熱プレス加工することにより、板状の導電性成形体を製造する
ことを特徴とする、導電性成形体の製造方法。
【請求項２２】
ＰＡＮ系炭素繊維，ピッチ系炭素繊維およびマトリックス樹脂繊維を含む分散液から導電性成形体用不織布を抄造する
ことを特徴とする、導電性成形体用不織布の抄造方法。
【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およびその製造方法，燃料電池，導電性成形体およびその製造方法ならびに導電性成形体用不織布およびその抄造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、マトリックス樹脂を炭素繊維などの炭素材料で強化した導電性成形体が開発されている。この導電性成形体に用いられる炭素材料としては、黒鉛，ピッチ系炭素繊維，ＰＡＮ系炭素繊維などが挙げられる。これらの炭素材料は、黒鉛，ピッチ系炭素繊維，ＰＡＮ系炭素繊維の順に導電性が高い傾向にある。逆に、ＰＡＮ系炭素繊維，ピッチ系炭素繊維，黒鉛の順に強度が高い傾向にある。
【０００３】
導電性成形体はさまざまな電気電子機器に用いられるが、かかる電気電子機器のうち燃料電池に着目して説明する。燃料電池では、複数のセルが直列に接続される。各セルでは、電解質を挟む一対の電極とこれらの電極を挟む一対のセパレータとが並んで設けられる。セパレータは、電極への水素や酸素といった反応ガスの流通用に凹部が設けられており、隣接するセルを仕切る。このセパレータに、上記の導電性成形体を適用することが提案されている。
【０００４】
燃料電池のセパレータには、発電効率向上のため導電性が要求され、また、車両や携帯機器に燃料電池が装備されうることから強度が要求される。そこで、要求される特性に応じて種々の炭素材料を用いたセパレータが提案されている。
特許文献１，２のセパレータでは、炭素繊維が用いられ、強度が要求される部位および導電性が要求される部位の各成形パーツがそれぞれ異なる炭素繊維により形成され、これらの成形パーツが結合（バインド）されている。一方、特許文献３〜５のセパレータでは、部位ごとに成形パーツを分けることなく、黒鉛やピッチ系炭素繊維ミルドといった粉体状の炭素材料が用いられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１３−９３３３４号公報
【特許文献２】特開２０１４−２２０９６号公報
【特許文献３】特開２００３−８２２４７号公報
【特許文献４】特開２００６−７３３３４号公報
【特許文献５】特開２００９−９３９６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１，２に示される技術では、炭素繊維が用いられることから強度は確保されやすいものの、各成形パーツが結合されることから結合箇所の抵抗が増加することにより導電性の低下を招いてしまうおそれがある。また、特許文献３〜５に示される技術では、ＰＡＮ系炭素繊維よりも導電性の高い炭素材料が用いられることから導電性は確保されやすいものの強度を確保することができないおそれがある。
このように、導電性成形体において、部位ごとに用いる炭素繊維を特定したものでは導電性を確保することが困難であり、全体的に炭素材料が混在したものでは強度を確保することが困難であるという課題がある。
【０００７】
本発明は、上記のような課題に鑑み創案されたもので、その目的の一つは、導電性の確保と強度の確保とを両立することができるようにした、燃料電池用セパレータおよびその製造方法，燃料電池，導電性成形体およびその製造方法ならびに導電性成形体用不織布およびその抄造方法を提供することである。なお、ここでいう目的に限らず、後述する発明を実施するための形態に示す各構成により導かれる作用効果であって、従来の技術によっては得られない作用効果を奏することも本発明の他の目的として位置づけることができる。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本願の発明者らは、上記の課題を解決すべく鋭意検討した結果、ピッチ系炭素繊維とＰＡＮ系炭素繊維とが混在した燃料電池用セパレータ（導電性成形体）において導電性の確保と強度の確保とが両立されうることを見出し、本発明に至った。
【０００９】
（１）すなわち、本発明の燃料電池用セパレータは、マトリックス樹脂と炭素繊維とを含有し、少なくとも一方の面にガス流通用の凹部が設けられる燃料電池用セパレータであって、前記炭素繊維が、ＰＡＮ系炭素繊維とピッチ系炭素繊維とからなり、前記ＰＡＮ系炭素繊維と前記ピッチ系炭素繊維とが混在していることを特徴としている。
【００１０】
（２）前記ＰＡＮ系炭素繊維および前記ピッチ系炭素繊維それぞれが、前記凹部の立壁面と交差するセパレータ面に対して略平行に配向されたことが好ましい。
（３）さらに、前記ＰＡＮ系炭素繊維および前記ピッチ系炭素繊維それぞれが、互いにランダムに交差することが好ましい。
（４）体積固有抵抗が１２ｍΩ・ｃｍ以下で、曲げ強度が１００ＭＰａ以上となるように、前記ＰＡＮ系炭素繊維と前記ピッチ系炭素繊維との配合比が設定されたことが好ましい。
１０〜７０質量％の前記マトリックス樹脂を含有することが好ましい。更に言えば、２０〜６５質量％の前記マトリックス樹脂を含有することが好ましく、４０〜６０質量％の前記マトリックス樹脂を含有することがより好ましい。
【００１１】
（５）前記マトリックス樹脂が、ポリフェニレンサルファイド樹脂，ポリフェニルサルホン樹脂およびポリプロピレン樹脂のうち少なくとも一つを含むことが好ましい。
３０〜８０質量％の前記炭素繊維を含有することが好ましい。更に言えば、４５〜６０質量％の前記炭素繊維を含有することが好ましい。
【００１２】
（６）前記ＰＡＮ系炭素繊維１００質量部に対して前記ピッチ系炭素繊維が１０〜２００質量部であることが好ましい。更に言えば、前記ＰＡＮ系炭素繊維１００質量部に対して前記ピッチ系炭素繊維が２０〜８０質量部であることが好ましい。
【００１３】
（７）前記ピッチ系炭素繊維の弾性率が４００ＧＰａ以上であることが好ましい。更に言えば、前記ピッチ系炭素繊維の弾性率が７００ＧＰａ以上であることが好ましい。
（８）一方、前記ＰＡＮ系炭素繊維の弾性率が３００ＧＰａ以下であることが好ましい。
【００１４】
繊維長が３〜２５ｍｍの前記ＰＡＮ系炭素繊維を用いることが好ましい。また、繊維長が３〜２５ｍｍの前記ピッチ系炭素繊維を用いることが好ましい。
繊維径が４〜１０μｍの前記ＰＡＮ系炭素繊維を用いることが好ましい。また、繊維径が５〜１２μｍの前記ピッチ系炭素繊維を用いることが好ましい。
【００１５】
（９）体積固有抵抗が１．５〜２．０ｍΩ・ｃｍの前記ＰＡＮ系炭素繊維を用いることが好ましい。
（１０）また、体積固有抵抗が０．１〜０．３ｍΩ・ｃｍの前記ピッチ系炭素繊維を用いることが好ましい。
【００１６】
（１１）セパレータ密度が理論密度の８５％以上であることが好ましい。
（１２）セパレータ厚みが０．０５〜２．０ｍｍであることが好ましい。
（１３）本発明の燃料電池は、上記の燃料電池用セパレータを備えたことを特徴としている。
【００１７】
（１４）本発明の導電性成形体は、マトリックス樹脂と炭素繊維とを含有し板状に成形された導電性成形体であって、前記炭素繊維が、ＰＡＮ系炭素繊維とピッチ系炭素繊維とからなり、前記ＰＡＮ系炭素繊維と前記ピッチ系炭素繊維とが混在するとともに、前記ＰＡＮ系炭素繊維および前記ピッチ系炭素繊維それぞれが板状の面に対して略平行に配向されたことを特徴としている。
【００１８】
（１５）また、本発明の導電性成形体は、マトリックス樹脂と炭素繊維とを含有し板状に成形された導電性成形体であって、前記炭素繊維が、ＰＡＮ系炭素繊維とピッチ系炭素繊維とからなり、前記ＰＡＮ系炭素繊維と前記ピッチ系炭素繊維とが混在するとともに、体積固有抵抗が１２ｍΩ・ｃｍ以下で、曲げ強度が１００ＭＰａ以上となるように、前記ＰＡＮ系炭素繊維と前記ピッチ系炭素繊維との配合比が設定されたことを特徴としている。
【００１９】
（１６）本発明の導電性成形体用不織布は、マトリックス樹脂繊維と炭素繊維とを含有する導電性成形体用不織布であって、前記炭素繊維が、ＰＡＮ系炭素繊維とピッチ系炭素繊維とからなり、前記ＰＡＮ系炭素繊維と前記ピッチ系炭素繊維とが混在するとともに、前記ＰＡＮ系炭素繊維および前記ピッチ系炭素繊維それぞれが布面に対して略平行に配向されたことを特徴としている。
【００２０】
（１７）本発明の燃料電池用セパレータの製造方法は、ＰＡＮ系炭素繊維，ピッチ系炭素繊維およびマトリックス樹脂繊維が混在している不織布を、前記マトリックス樹脂繊維の融点または前記マトリックス樹脂繊維のガラス転移点よりも高い温度で熱プレス加工することにより、燃料電池用セパレータを製造することを特徴としている。
【００２１】
（１８）前記熱プレス加工は、前記マトリックス樹脂繊維の融点よりも５℃以上高い温度でまたは前記マトリックス樹脂繊維のガラス転移点よりも６０℃〜１７０℃高い温度でなされることが好ましい。
（１９）前記熱プレス加工は、８〜４０Ｍｐａの圧力でなされることが好ましい。
（２０）前記不織布を前記熱プレス加工することにより、少なくとも一方の面にガス流通用の凹部が成形されることが好ましい。
【００２２】
（２１）本発明の導電性成形体の製造方法は、ＰＡＮ系炭素繊維，ピッチ系炭素繊維およびマトリックス樹脂繊維が混在している不織布を、前記マトリックス樹脂繊維の融点または前記マトリックス樹脂繊維のガラス転移点よりも高い温度で熱プレス加工することにより、板状の導電性成形体を製造することを特徴としている。
【００２３】
（２２）本発明の導電性成形体用不織布の抄造方法は、ＰＡＮ系炭素繊維，ピッチ系炭素繊維およびマトリックス樹脂繊維を含む分散液から導電性成形体用不織布を抄造する
ことを特徴としている。
【発明の効果】
【００２４】
本発明の方法によって抄造される導電性成形体用不織布は、ＰＡＮ系炭素繊維，ピッチ系炭素繊維およびマトリックス樹脂繊維を含む分散液から抄造される。このため、ＰＡＮ系炭素繊維とピッチ系炭素繊維とマトリックス樹脂とが混在している導電性成形体用不織布を抄造することができる。このように、本発明の導電性成形体用不織布は、ＰＡＮ系炭素繊維とピッチ系炭素繊維とマトリックス樹脂とが混在している。さらに、本導電性成形体用不織布は、例えば連続的に湿式抄造され、ＰＡＮ系炭素繊維とピッチ系炭素繊維それぞれが布面に対して略平行に配向される。
本発明の方法によって製造される導電性成形体あるいは燃料電池用セパレータは、ＰＡＮ系炭素繊維とピッチ系炭素繊維とマトリックス樹脂とが混在している導電性成形体用不織布をマトリックス樹脂の融点または前記マトリックス樹脂繊維のガラス転移点よりも高い温度で熱プレス加工される。このため、本発明の導電性成形体あるいは燃料電池用セパレータは、ＰＡＮ系炭素繊維とピッチ系炭素繊維とが混在している。さらに、本導電性成形体あるいは本燃料電池用セパレータは、ＰＡＮ系炭素繊維およびピッチ系炭素繊維それぞれが板状の面あるいはセパレータ面に対して略平行に配向される。
上記の導電性成形体およびその製造方法は、本発明の燃料電池用セパレータおよびその製造方法に、同様にして適用することができる。
導電性成形体あるいは燃料電池用セパレータにおいて、ＰＡＮ系炭素繊維とピッチ系炭素繊維とが混在しているため、導電性の確保と強度の確保とを両立することができる。
また、導電性成形体あるいは燃料電池用セパレータにおいて、ＰＡＮ系炭素繊維およびピッチ系炭素繊維それぞれが板状の面あるいはセパレータ面に略平行に配向されていれば、曲げ強度を確保することができる。さらに、導電性成形体あるいは燃料電池用セパレータにおいて、ＰＡＮ系炭素繊維およびピッチ系炭素繊維それぞれが互いにランダムに交差していれば、特定の方向に作用する負荷に限らず強度を確保することができる。
また、ＰＡＮ系炭素繊維とピッチ系炭素繊維との配合比を所要のものに設定することで、体積固有抵抗が１２ｍΩ・ｃｍ以下で、曲げ強度が１００ＭＰａ以上の導電性成形体あるいは燃料電池用セパレータを得ることができる。
本発明の燃料電池は、その一部に上述の燃料電池用セパレータを用いるため、本発明の燃料電池用セパレータと同様の効果を得ることができる。さらに、燃料電池の出力を向上させることができ、また、燃料電池を小型化あるいは軽量化することができる。
上記の燃料電池用セパレータにかかる各パラメータは、燃料電池用セパレータの製造方法に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の一実施形態にかかる燃料電池を模式的に示し、（ａ）は要部を示す斜視図であり、（ｂ）は燃料電池のセルを取り出して示す分解斜視図である。
【図２】本発明の一実施形態にかかる燃料電池用セパレータについて積層方向に沿う断面の一部を拡大して示す断面図である。
【図３】本発明の一実施形態にかかる燃料電池用セパレータについて積層方向から視た一部を拡大して示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。
本実施形態は、導電性を有する成形体（以下、「導電性成形体」という）に関するものである。以下の説明では、導電性成形体として、燃料電池に用いるセパレータ（以下、単に「セパレータ」または「燃料電池用セパレータ」という）を例に挙げて説明する。
【００２７】
〔一実施形態〕
［１．構成］
［１−１．燃料電池］
まず、図１を参照して、本セパレータが用いられる燃料電池について説明する。
燃料電池は、水素と酸素との電気化学的な反応（水の電気分解の逆反応）により発電する装置である。燃料電池としては、固体高分子型燃料電池（ＰＥＦＣ：Polymer Electrolyte 〈Membrane〉Fuel Cell），りん酸型燃料電池（ＰＡＦＣ：Phosphoric Acid Fuel Cell），溶融炭酸塩型燃料電池（ＭＣＦＣ：Molten Carbonate Fuel Cell），固体酸化物型燃料電池（ＳＯＦＣ：Solid Oxide Fuel Cell）といった種々の形式のものが開発されており、自動車や携帯機器のための小型のものから定置発電装置のための中大型のものまで多岐にわたる用途のものが提案されている。ここでは、小型のものに採用されることが多い固体高分子型の燃料電池を例示して説明する。
【００２８】
図１（ａ）に示すように、燃料電池１は、複数のセル１Ａ，１Ｂ，１Ｃ（一部のみに符号を付す）を有する。セル１Ａ，１Ｂ，１Ｃそれぞれが発電ユニットをなしている。これらのセル１Ａ，１Ｂ，１Ｃは、電気的に直列に接続されるとともに構造的に積層（スタック）されている。なお、以下の説明では、セル１Ａ，１Ｂ，１Ｃが積層された方向を「積層方向」という。
各セル１Ａ，１Ｂ，１Ｃは同様に構成されている。そこで、セル１Ｂに着目して説明する。
【００２９】
図１（ｂ）に示すように、セル１Ｂは、一対のセパレータ１０Ａ，１０Ｂと、一対のセパレータ１０Ａ，１０Ｂに挟まれた膜電極接合体（以下、「ＭＥＡ」という，Membrane Electrode Assembly）２０とを有する。図１（ａ）に示すように、セパレータ１０Ａ，１０Ｂは、隣接するセル１Ａ，１Ｂ，１Ｃどうしを仕切る。
ここでは、一方のセパレータ１０Ａがセル１Ｂとこれに隣接するセル１Ａとを仕切り、同様に、他方のセパレータ１０Ｂがセル１Ｂとこれに隣接するセル１Ｃとを仕切る。このため、一方のセパレータ１０Ａはセル１Ａおよびセル１Ｂで兼用され、同様に、他方のセパレータ１０Ｂはセル１Ｂおよびセル１Ｃで兼用される。
【００３０】
図１（ｂ）に示すように、ＭＥＡ２０は、電解質（「固体高分子膜」とも称される）２１が一対の電極２２Ａ，２２Ｂに挟まれて設けられる。電極２２Ａ，２２Ｂのそれぞれには、電解質２１側に触媒２２ａ，２２ｂが担持されている。電解質２１としては、スルホン酸をもつフッ素系ポリマを用いることができる。また、触媒２２ａ，２２ｂとしては、カーボンブラック担体に白金触媒を担持させたものを用いることができる。
セル１Ｂでは、セパレータ１０Ａ，電極２２Ａ，触媒２２ａ，電解質２１，触媒２２ｂ，電極２２Ｂ，セパレータ１０Ｂの順に並んで設けられている。
【００３１】
電極２２Ａは、水素が供給される燃料極（アノード）である。この電極２２Ａに隣接して設けられるセパレータ１０Ａには、一方（電極２２Ａ側）の面１１ａ（板状の面）に、水素（ガス）流通用の凹部１２Ａ（一部のみに符号を付す）が設けられている。
また、電極２２Ｂは、酸素を含む空気が供給される空気極（カソード）である。この電極２２Ｂに隣接して設けられるセパレータ１０Ｂには、他方（電極２２Ｂ側）の面１１ｂ（板状の面）に酸素（ガス）流通用の凹部１２Ｂ（一部のみに符号を付す）が設けられている。
【００３２】
セル１Ａに着目してセパレータ１０Ａをみれば、他方の面に酸素が流通する凹部が設けられ、また、セル１Ｃに着目してセパレータ１０Ｂをみれば、一方の面に水素が流通する凹部が設けられている。すなわち、セパレータ１０Ａの他方の面はセパレータ１０Ｂの他方の面１１ｂと同様に構成され、また、セパレータ１０Ｂの一方の面はセパレータ１０Ａの一方の面１１ａと同様に構成されている。このように、セパレータ１０Ａ，１０Ｂは、配置箇所が異なるのを除いて同様に構成されている。
【００３３】
以下の説明では、一つのセパレータに着目する場合には単にセパレータ１０という。このセパレータ１０において、水素が流通する凹部を第一凹部１２Ａといい、第一凹部１２Ａが設けられる面を第一面１１ａといい、また、酸素が流通する凹部を第二凹部１２Ｂといい、第二凹部１２Ｂが設けられる面を第二面１１ｂという。
【００３４】
［１−２．セパレータ］
以下、セパレータ１０に着目して説明する。
【００３５】
［１−２−１．基本構造］
はじめに、セパレータ１０の基本構造について説明する。
セパレータ１０は、板状に成形されている。具体的に言えば、セパレータ１０は、積層方向に直交して延在する板状の部材である。ここでは、積層方向から視たセパレータ１０は矩形をなす。なお、以下の説明では、積層方向に直交する方向を「面方向」という。
【００３６】
セパレータ１０には、第一面１１ａに複数の第一凹部１２Ａが並んで設けられ、同様に、第二面１１ｂに複数の第二凹部１２Ｂが並んで設けられている。第一凹部１２Ａおよび第二凹部１２Ｂは、何れも面方向に沿って延びて設けられている。ここでは、第一凹部１２Ａと第二凹部１２Ｂとが面方向において同方向に延びて設けられたものを例示する。ただし、第一凹部１２Ａと第二凹部１２Ｂとが面方向において交差（直交）するようにそれぞれ延在して設けられていてもよい。
第一凹部１２Ａと第二凹部１２Ｂとは、配設箇所が異なるだけで、同様に構成されている。以下の説明では、第一凹部１２Ａの一つに着目して説明する。
【００３７】
図２に示すように、セパレータ１０の第一面１１ａは、第一凹部１２Ａを囲む底面（セパレータ面）１１１および一対の立壁面１１２と積層方向の端面（セパレータ面）１１３とを有する。この端面１１３は、第一凹部１２Ａの開口と一部が重複して延在する仮想的な平面（以下、「基準面」という）１１０（一部を一点鎖線で示す，板面）と同一平面をなしている。底面１１１および端面１１３は立壁面１１２に対して交差（ここでは直交）している。底面１１１および端面１１３は面方向に沿っており、立壁面１１２はそれぞれ積層方向に沿っている。
第一凹部１２Ａは、基準面１１０に対して凹んで成形されている。基準面１１０に対して最も凹んだ箇所に底面１１１が位置する。
【００３８】
図２および図３に示すように、セパレータ１０は、積層方向から視て、隣接する第一凹部１２Ａの間に第二凹部１２Ｂが設けられ、同様に、隣接する第二凹部１２Ｂの間に第二凹部１２Ａが設けられている。このような千鳥状配置により、凹部１２Ａ，１２Ｂが効率よく配置され、燃料電池１（図１参照）の小型化や軽量化に寄与する。このようにセパレータ１０が薄く成形されると、特に積層方向の導電性を向上させることができる。ただし、セパレータ１０を肉薄化するためには、強度を確保することが必要である。
そこで、セパレータ１０に要求される導電性および強度の両立を図るため、次に説明する製造方法と成形材料のパラメータとが特定される。
【００３９】
［１−２−２．製造方法］
セパレータ１０は、抄造工程とその後の熱プレス工程とを経て製造される。
抄造工程では、成形材料から不織布を抄造する。また、熱プレス工程では、抄造工程で得られた不織布を熱プレス加工してセパレータ１０を成形する。
【００４０】
〔１−２−２−１．抄造工程〕
抄造工程では、成形材料および分散溶媒を用いる。抄造工程としては湿式抄造を採用することができる。湿式抄造とは、分散溶媒に成形材料を分散あるいは浮遊させた分散液を抄くことである。例えば長網式の抄造装置を用いて連続的に不織布が抄造される。ただし、抄造工程として、バッチ式の湿式抄造や乾式抄造を採用してもよい。
【００４１】
〈分散溶媒〉
分散溶媒としては、水を用いた水系のものや、アルコールなどの有機溶媒を用いた有機溶媒系のものを用いることができる。例えば、水系の分散溶媒は安価で管理の容易なことから好適である。水系の分散溶媒は、少なくとも水を含むものであればよく、水のみからなってもよいし、水以外の溶剤や界面活性剤等を含んでもよい。
【００４２】
〈成形材料〉
成形材料としては、マトリックス樹脂繊維および炭素繊維を少なくとも用いる。さらに、マトリックス樹脂繊維と炭素繊維とを結合するバインダー樹脂を用いてもよい。
なお、ここではマトリックス樹脂繊維とバインダー樹脂とを区別しており、バインダー樹脂はマトリックス樹脂に含まれないものとして扱う。バインダー樹脂としては、アクリル樹脂エマルジョン，スチレン−アクリル樹脂エマルジョン，ＰＶＡ，熱可塑性樹脂等の湿紙機不織布の製造に一般的に使用されるものを使用することができる。添加方法は、ＰＥＴ−変性ＰＥＴ芯鞘構造繊維，ポリプロピレン−ポリエチレン芯鞘構造バインダー繊維等の熱可塑性樹脂，またはＰＶＡ繊維やＰＶＡ樹脂等を強化繊維等と共に分散させて添加することができ、ＰＶＡ溶液，アクリル樹脂エマルジョン，スチレン・アクリル樹脂エマルジョン等の液状バインダーを、乾燥パートの上流側でスプレーやディッピングによって添加することもできる。
【００４３】
はじめに、成形材料に用いる樹脂について説明する。
マトリックス樹脂繊維およびバインダー樹脂は、熱可塑性樹脂を含んでおり、好ましくは熱可塑性樹脂のみで構成され、本実施形態では熱可塑性樹脂のみで構成されている。ただし、マトリックス樹脂繊維および／またはバインダー樹脂として、熱硬化性を有するものを用いてもよい。
【００４４】
マトリックス樹脂繊維としては、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ：polyphenylenesulfide）樹脂，ポリフェニルサルホン（ＰＰＳＵ：polyphenylsulfone）樹脂，ポリプロピレン（ＰＰ：polypropylene）樹脂，ポリカーボネート（ＰＣ：polycarbonate）樹脂，ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ：polyetheretherketone）樹脂，ポリアミドイミド（ＰＡＩ： polyamide imide）樹脂，ポリエーテルイミド（ＰＥＩ：polyetherimide）樹脂，ポリエーテルエーテルケトンケトン（ＰＥＥＫＫ： polyetheretherketoneketone）樹脂などを用いることができる。例示される上記の樹脂は、１種類を単独で用いてもよいし、２種類以上を組み合わせて用いてもよい。これらマトリックス樹脂としてのなかでも、高強度の繊維強化プラスチック成形体を得るために、ポリカーボネート，ポリアミド（ナイロン），ポリプロピレンを用いてもよい。また、耐熱性，耐薬品性、強度の観点からは、マトリックス樹脂として、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）樹脂，ポリエーテルイミド，ポリフェニルサルホン（ＰＰＳＵ）樹脂，ポリプロピレン（ＰＰ）樹脂などを用いることが好ましい。これらの樹脂をマトリックス樹脂繊維に用いることで、良好に熱プレス加工することができ、炭素繊維どうしを結合することができ、優れた耐薬品性をもたせることができる。燃料電池用セパレータに要求される特性の一つとして耐薬品性が挙げられるが、先に例示された樹脂を含むマトリックス樹脂繊維を燃料電池用セパレータに用いることで、燃料電池用セパレータの耐薬品性を確保あるいは向上させることができる。
【００４５】
なお、マトリックス樹脂繊維として、黒鉛やカーボンブラックなど（以下、「黒鉛等」という）の炭素粉末が溶融混練されたものを用いてもよい。なおまた、マトリックス樹脂繊維に非晶性のものを用いてもよい。もちろんマトリックス樹脂繊維に黒鉛等の炭素粉末が含まれていなくもよい。
また、バインダー樹脂としては、ポリプロピレン（ＰＰ：polypropylene）樹脂やポリエチレン（ＰＥ： polyethylene）樹脂を用いることができる。これらの樹脂をバインダー樹脂に用いることで、不織布において炭素繊維どうしを適切に結合させることができる。
【００４６】
次に、炭素繊維について説明する。
炭素繊維としては、ＰＡＮ系炭素繊維およびピッチ系炭素繊維（以下、これらをまとめて「炭素繊維」という）の２種を少なくとも用いる。言い換えれば、成形材料に、異なる系の炭素繊維を用いている。ＰＡＮ系炭素繊維はポリアクリロニトリル（ＰＡＮ：polyacrylonitrile）繊維を焼成されて製造され、また、ピッチ系炭素繊維はピッチ（石油精製あるいは石炭乾留の副産物）から製造される。
なお、炭素繊維は、所定の長さの繊維（例えばチョップドストランドを解繊したもの）である。
【００４７】
一般に、ＰＡＮ系炭素繊維はピッチ系炭素繊維よりも、弾性率が低い傾向にあり、強度が高い傾向にあり、導電性が低い傾向にある。このことから、炭素繊維には、弾性率が低くなると、熱プレス加工時に炭素繊維が分断されにくくなり、成形体の強度を確保することができるのに対し、弾性率が高いほど導電性を確保することができるという傾向があるものといえる。
【００４８】
ピッチ系炭素繊維は、ＰＡＮ系炭素繊維よりも弾性率（引っ張り）が高いことから、粉砕しやすい（もろい）。そのため、ピッチ系炭素繊維は詳細を後述する熱プレス加工時に分断されやすい。よって、成形材料に繊維長の長いピッチ系炭素繊維を用いたとしても、また、不織布に繊維長の長いピッチ系炭素繊維が混在していたとしても、熱プレス加工時にピッチ系炭素繊維は粉砕或いは分断されやすい。つまり、セパレータ１０におけるピッチ系炭素繊維の繊維長は、不織布におけるピッチ系炭素繊維の繊維長よりも短くなりやすい。言い換えれば、ＰＡＮ系炭素繊維は、ピッチ系炭素繊維よりも弾性率が低いため、製造工程時に粉砕されにくく、その結果、繊維長を確保することができる。そのため、ピッチ系炭素繊維に加えて繊維長が確保されやすいＰＡＮ系炭素繊維を用いることで、セパレータ１０の強度確保が図られる。
このように、この成形材料では、弾性率，強度または導電性が異なる炭素繊維を併用している。なお、所定量（詳細は後述）のＰＡＮ系炭素繊維を用いるため、強度に影響のない範囲（要求される強度を達成する範囲）内で、例えば導電性を向上させる目的で黒鉛やカーボンブラックなどの炭素粉末をさらに併用してもよい。すなわち、成形材料（延いては不織布、更に延いては燃料電池用セパレータ）に黒鉛やカーボンブラックなどの炭素粉末が含まれていてもよい。
【００４９】
〈不織布〉
以下、抄造工程で得られた不織布について説明する。
不織布では、ＰＡＮ系炭素繊維，ピッチ系炭素繊維およびマトリックス樹脂繊維（以下、これらをまとめて「不織布繊維」という）が混在している。「混在」とは、全体（本実施形態では不織布あるいはセパレータ１０）の領域にかかわらず入り混じって存在することを意味する。なお、不織布の何れの領域においても、不織布繊維をなすＰＡＮ系炭素繊維，ピッチ系炭素繊維およびマトリックス樹脂繊維の混合比が均された状態となっていることが好ましい。
【００５０】
不織布が連続的に湿式抄造されれば、不織布では不織布繊維が布面に対して略平行に配向される。ここでは、不織布の布面に沿って不織布繊維が配向されている。このような配向において、不織布繊維は互いにランダムに交差している。更に言えば、抄造工程における抄速を調整するなど抄造方法を制御することにより、不織布繊維を例えば抄造方向（いわゆるマシンディレクション）などの布面に沿う方向のなかで特定の方向に配向させることも可能である。
なお、成形材料にバインダー樹脂が用いられていられれば、不織布では、バインダー樹脂が溶融して不織布繊維どうしを結合（バインド）する。
【００５１】
〔１−２−２−２．熱プレス工程〕
熱プレス工程では、上述の抄造工程で得られた不織布を熱プレス加工してセパレータ１０を成形する。この熱プレス工程では、ひろげられた一枚の不織布のもの、一枚の不織布を折り畳んで積層した状態のもの、または、複数枚の不織布をひろげてもしくは折り畳んで積層した状態のものを熱プレス加工してもよい。不織布を積層された状態とすることで、熱プレス加工前の不織布の嵩（厚み）を確保することができる。
【００５２】
熱プレス加工では、熱を作用させることでマトリックス樹脂を溶融させ、圧力（プレス）を作用させることで炭素繊維の繊維間距離を縮めるとともに繊維間に溶融したマトリックス樹脂が充填される。ここでは、０．５〜１００ｍｍの厚み（不織布厚み）を有する不織布が例えば０．０５〜２．０ｍｍの厚み（セパレータ厚み，成形体厚み）のセパレータ１０に熱プレス加工される。ここでいうセパレータ１０の厚みは、第一面１１ａの底面１１１と第二面１１ｂの端面１１３との距離を意味する。このような厚みに圧縮されたセパレータ１０は、炭素繊維どうしが交絡或いは接触することにより、強度および導電性が向上する。なお、セパレータ１０の厚みは、０．０５ｍｍよりも小さければセパレータ１０の導電性は確保することができるものの強度を確保することができないおそれがあり、２．０ｍｍよりも大きければセパレータ１０の強度は確保することができるものの導電性を確保することができないおそれがある。
【００５３】
ここでは、セパレータ１０に対応した形状（雌型）の金型を用いて熱プレス加工している。このため、熱プレス加工によって、不織布が導電性成形体に成形されるのはもちろん、この成形時に凹部１２Ａ，１２Ｂがセパレータ１０に形成される。なお、熱プレス加工で平板状の導電性成形体を成形し、この導電性成形体を例えば切削して凹部１２Ａ，１２Ｂを設けることでセパレータ１０を製造してもよい。
【００５４】
以下、セパレータ１０における炭素繊維の配向について説明する。
不織布が熱プレス加工されることにより成形されたセパレータ１０では、不織布において不織布繊維が布面に対して略平行に配向されることから、図２に示すように、炭素繊維（これらの一部を模式的に示す）それぞれが底面１１１および端面１１３に対して略平行に配向されている。
【００５５】
セパレータ１０は、セパレータ１０に対応した形状（雌型）の金型を用いて熱プレス加工して製造されるため、炭素繊維は、セパレータ１０の形状に沿って配向される。具体的には、凹部１２Ａ，１２Ｂの周辺においても、凹部１２Ａ，１２Ｂの形状に沿って炭素繊維が配向される。
不織布繊維は互いにランダムに交差することから、図３に示すように積層方向から視て、セパレータ１０では、炭素繊維（これらの一部を模式的に示す）それぞれが、互いにランダムに交差している。
【００５６】
また、不織布繊維が混在した不織布が熱プレス加工されることから、セパレータ１０においても炭素繊維が混在している。ただし、ピッチ系炭素繊維のほうがＰＡＮ系炭素繊維よりも粉砕しやすい。このため、セパレータ１０では、ＰＡＮ系炭素繊維よりもピッチ系炭素繊維のほうが粉砕された状態にある。
【００５７】
次に、熱プレス加工にかかる各パラメータについて説明する。
熱プレス加工は、通常、マトリックス樹脂繊維の融点または前記マトリックス樹脂繊維のガラス転移点よりも高い温度でなされる。具体的には、マトリックス樹脂が結晶性樹脂である場合には、不織布がマトリックス樹脂繊維の融点（以下、「樹脂融点」という）よりも５℃以上高い温度で熱プレス加工されることが好ましく、樹脂融点よりも１０℃以上高い温度で熱プレス加工されることがより好ましく、樹脂融点よりも１５℃以上高い温度で熱プレス加工されることが更により好ましい。一方、マトリックス樹脂が非結晶性樹脂である場合には、少なくとも当該マトリックス樹脂のガラス転移点（以下、「マトリックス樹脂繊維Ｔｇ」という）よりも６０℃〜１７０℃高い温度で不織布を熱プレス加工することが好ましく、マトリックス樹脂繊維Ｔｇよりも８０℃〜１５０℃高い温度で不織布を熱プレス加工することがより好ましい。これらの温度条件下で熱プレス加工を行うことにより、マトリックス樹脂繊維が溶融されるため、セパレータ１０を良好に成形することができる。ここでいう樹脂融点とは、結晶性のマトリックス樹脂繊維が融解する温度を意味し、マトリックス樹脂繊維が非晶性の場合にはガラス転移点の温度をも意味する。なお、樹脂融点に対して５℃高い温度よりも低い温度で熱プレス加工されれば、あるいは、マトリックス樹脂繊維Ｔｇに対して６０℃高い温度よりも低い温度で熱プレス加工されれば、マトリックス樹脂繊維を溶融させることができず、成形性を確保することができないおそれがある。なお、熱プレスの加工時間は、その方式やその制御によって種々の時間（例えば５０秒，５分）に設定することができる。
【００５８】
また、熱プレス加工は、所定の圧力範囲内でなされる。具体的には、不織布が８〜４０ＭＰａの範囲の圧力で熱プレス加工されることが好ましい。さらに、不織布が１０〜３０ＭＰａの範囲の圧力で熱プレス加工されることがより好ましい。熱プレス加工における圧力（以下、「プレス圧力」という）が８ＭＰａよりも小さければ、不織布が金型に十分に密着せずに成形性の低下を招くおそれがあり、また、炭素繊維の繊維間距離を十分に縮めることができず、強度や炭素繊維どうしの接点の数を確保することができないおそれがある。一方、プレス圧力が４０ＭＰａよりも大きければ、炭素繊維が粉砕されやすくなり、セパレータ１０における炭素繊維の繊維長を確保することができず、また、炭素繊維どうしの接点の数を確保することができないおそれがある。これらより、不織布が８〜４０ＭＰａの範囲の圧力で熱プレス加工されることで、強度，導電性，成形性の確保されたセパレータ１０を得ることができる。
【００５９】
［１−２−３．パラメータ］
次に、セパレータ１０について、樹脂，炭素繊維，セパレータ１０の順に各パラメータを説明する。なお、不織布とこれを熱プレス加工したセパレータ１０とでは、質量％および質量部にかかるパラメータが同等である。質量％とは、不織布またはセパレータ１０全体を１００質量％としたときの比較対象とされる材料（成形材料）の質量割合を意味する。
【００６０】
〈樹脂〉
マトリックス樹脂は、セパレータ１０の質量に対して所定割合の質量となるように配合される。具体的には、セパレータ１０が、１０〜７０質量％のマトリックス樹脂を含有することが好ましく、２０〜６５質量％のマトリックス樹脂を含有することがより好ましく、４０〜６０質量％のマトリックス樹脂を含有することがより更に好ましい。このようなマトリックス樹脂の質量％とすることで、炭素繊維がマトリックス樹脂により結合されるとともに炭素繊維どうしの接点の数が確保され、セパレータ１０において強度の確保と導電性の確保とを両立することができる。
【００６１】
セパレータ１０のマトリックス樹脂が１０質量％よりも小さければ、炭素繊維どうしを十分に結合することができず、セパレータ１０の成形性，強度または導電性を確保することができないおそれがある。また、セパレータ１０のマトリックス樹脂が７０質量％よりも大きければ、相対的に炭素繊維が少なくなるため、セパレータ１０の強度または導電性を確保することができないおそれがある。
【００６２】
バインダー樹脂が用いられる場合には、セパレータ１０に対して１〜１０質量％のバインダー樹脂を含有することが好ましい。このようなバインダー樹脂の質量％とすることで、上述した不織布における不織布繊維の結合力を確保することができ、セパレータ１０の強度が寄与しうる。セパレータ１０のバインダー樹脂は、２質量％よりも小さければ不織布繊維の生産効率が低下し、１０質量％よりも大きければ耐薬品性のうち特に耐酸性を確保することができないおそれがある。なお、一般的には、バインダー樹脂が含有されるよりも含有されていないほうがセパレータ１０の強度は向上する傾向にある。
【００６３】
なお、不織布またはセパレータ１０は、マトリックス樹脂および上記２種の炭素繊維を少なくとも含有する不織布繊維から構成されるため、１００質量％から樹脂の質量％（バインダー樹脂が用いられなければマトリックス樹脂の質量％のみ，バインダー樹脂が用いられればマトリックス樹脂の質量％とバインダー樹脂の質量％との合計）を減算した質量％が、次に説明する炭素繊維の質量％の最大含量となる。
【００６４】
〈炭素繊維〉
炭素繊維は、セパレータ１０の質量に対して所定割合の質量となるように配合される。具体的には、セパレータ１０が、３０〜８０質量％の炭素繊維を含有することが好ましく、４５〜６０質量％の炭素繊維を含有することがより好ましい。このような炭素繊維の質量％とすることで、セパレータ１０において強度の確保と導電性の確保とを両立することができる。なお、セパレータ１０の炭素繊維が３０質量％よりも小さいまたは８０質量％よりも大きければ、セパレータ１０において強度の確保と導電性の確保とを両立することができないおそれがある。
以下、炭素繊維それぞれにかかるパラメータについて説明する。
【００６５】
〈質量比〉
ＰＡＮ系炭素繊維の質量に対してピッチ系炭素繊維の質量が所定の割合となるように配合される。具体的には、ＰＡＮ系炭素繊維１００質量部に対して、ピッチ系炭素繊維が１０〜２００質量部であることが好ましく、ピッチ系炭素繊維が２０〜８０質量部であることがより好ましい。炭素繊維をこのような質量割合にすることで、セパレータ１０において強度の確保と導電性の確保とを両立することができる。なお、ＰＡＮ系炭素繊維１００質量部に対して、ピッチ系炭素繊維が１０質量部よりも小さいまたは２００質量部よりも大きければ、セパレータ１０において強度の確保と導電性の確保とを両立することができないおそれがある。
【００６６】
〈弾性率〉
ＰＡＮ系炭素繊維の弾性率は、３００ＧＰａ以下であることが好ましい。一方、ピッチ系炭素繊維の弾性率は、４００ＧＰａ以上であることが好ましく、７００ＧＰａ以上であることがより好ましい。このように、いわゆる高弾性率のピッチ系炭素繊維と比較的弾性率の低いＰＡＮ系炭素繊維とが用いられることで、セパレータ１０において強度の確保と導電性の確保とを両立することができる。ここでいう弾性率は、引っ張り弾性率を意味する。なお、ＰＡＮ系炭素繊維の弾性率が３００ＧＰａよりも大きければ熱プレス加工時に粉砕されやすくなりセパレータ１０の強度を確保することができないおそれがある。なおまた、ピッチ系炭素繊維の弾性率が４００ＧＰａよりも小さければ、セパレータ１０において導電性を確保することができないおそれがある。
【００６７】
〈繊維長〉
ＰＡＮ系炭素繊維には、繊維長が３〜２５ｍｍのものを用いることが好ましい。また、ピッチ系炭素繊維には、繊維長が３〜２５ｍｍのものを用いることが好ましい。敷衍して言えば、炭素繊維の繊維長は、セパレータ１０の厚み（例えば０．０５〜２．０ｍｍ）よりも大きいことが好ましい。このような繊維長の炭素繊維を用いることにより、セパレータ１０の形状に沿って炭素繊維をセパレータ１０の面内方向に配向させやすくなる。
【００６８】
一般的に、セパレータ１０に含まれる炭素繊維の繊維長が長いほど、強度を向上させることができ、繊維どうしの接点の数が確保されることにより導電性を向上させることができる。また、上述したように、ＰＡＮ系炭素繊維はピッチ系炭素繊維よりも強度が高いものの導電性が低い傾向があり、逆に、ピッチ系炭素繊維はＰＡＮ系炭素繊維よりも導電性が高いものの強度が低い傾向にある。
【００６９】
このため、セパレータ１０では、比較的弾性率が低い（粉砕しにくい）ＰＡＮ系炭素繊維の繊維長が確保されることで、強度および導電性を確保することができる。また、比較的導電性のよいピッチ系炭素繊維によって導電性を確保することができる。さらに、ＰＡＮ系炭素繊維どうしの空間に比較的導電性の高いピッチ系炭素繊維が分断されて充填されることで両炭素繊維の接点の数が確保されることにより、強度と導電性の向上が促進される。また、ピッチ系炭素繊維は、不織布では、粉砕されて粉々にならず所定の繊維長を有するので、不織布において混在することができ、領域によって炭素繊維の配合比が不均一になることを抑えることができる。
このように、繊維長が３〜２５ｍｍのＰＡＮ系炭素繊維が用いられ、また、繊維長が３〜２５ｍｍのピッチ系炭素繊維が用いられることにより、強度および導電性を確保したセパレータ１０を再現性よく簡便に得ることができる。
【００７０】
なお、ＰＡＮ系炭素繊維の繊維長が３ｍｍよりも短ければ、セパレータ１０において強度を確保することができないおそれがある。また、ピッチ系炭素繊維の繊維長が３ｍｍよりも短ければ、ピッチ系炭素繊維がＰＡＮ系炭素繊維に絡み付きにくくなり、不織布においてピッチ系炭素繊維が偏って混在してしまうおそれがある。
なおまた、ＰＡＮ系炭素繊維の繊維長が２５ｍｍよりも長ければ、あるいは、ピッチ系炭素繊維が２５ｍｍよりも長ければ、不織布を抄造する際に炭素繊維の分散性が低下し、炭素繊維どうしの絡みつきを招き、不織布の領域によって炭素繊維の配合比や密度にばらつきが発生してしまうおそれがある。これにより、セパレータ１０の領域によって強度や導電性にばらつきを招き、要求される特性を満たすことができないおそれがある。
【００７１】
〈繊維径〉
ＰＡＮ系炭素繊維には、繊維径が４〜１０μｍのものを用いることが好ましい。また、ピッチ系炭素繊維には、繊維径が５〜１２μｍのものを用いることが好ましい。
一般的に、セパレータ１０に含まれる炭素繊維の繊維径が小さくなるほど、同質量あたりの数（本数）が増加、即ち、密度が高まる。これにより、セパレータ１０の強度および導電性が確保される傾向にある。ただし、繊維径の小さい炭素繊維は、高コストであり、開発途上にある。よって、ＰＡＮ系炭素繊維およびピッチ系炭素繊維に上記した繊維径範囲のものを用いることが好ましい。
【００７２】
なお、ＰＡＮ系炭素繊維の繊維径が４μｍよりも小さい、あるいは、ピッチ系炭素繊維の繊維径が５μｍよりも小さければ、セパレータ１０のコスト上昇を抑制することができないおそれがある。一方、ＰＡＮ系炭素繊維の繊維径が１０μｍよりも大きければ、あるいは、ピッチ系炭素繊維の繊維径が１２μｍよりも大きければ、セパレータ１０の強度および導電性を確保することができないおそれがある。
【００７３】
〈体積固有抵抗〉
ＰＡＮ系炭素繊維には、体積固有抵抗が１．５〜２．０ｍΩ・ｃｍのものを用いることが好ましい。また、ピッチ系炭素繊維には、体積固有抵抗が０．１〜０．３ｍΩ・ｃｍのものを用いることが好ましい。このような体積固有抵抗の範囲のものを用いることで、強度および導電性を両立したセパレータ１０が再現性よく簡便に得られる傾向にある。
【００７４】
〈セパレータ〉
上述したように成形材料のパラメータをそれぞれ特定することで、セパレータ１０の実際の密度（セパレータ密度，成形体密度）が理論密度の８５％以上となることが好ましい。ここでいう理論密度とは、セパレータ１０に全く空隙がないと仮定したときの密度を意味する。
また、セパレータ１０の体積固有抵抗が１２ｍΩ・ｃｍ以下であって曲げ強度が１００ＭＰａ以上となるように、ＰＡＮ系炭素繊維とピッチ系炭素繊維との配合比が所要のものに設定されることが好ましい。このようにして、セパレータ１０において曲げ強度の確保と導電性の確保とを両立することができる。
【００７５】
逆に言えば、セパレータ１０の体積固有抵抗が１２ｍΩ・ｃｍよりも大きければ導電性が確保されておらず、曲げ強度が１００ＭＰａよりも小さければ強度が確保されていない。また、セパレータ１０の密度が理論密度の８５％よりも小さくなるようにＰＡＮ系炭素繊維とピッチ系炭素繊維との配合比が所要のものに設定されていれば、セパレータ１０において曲げ強度の確保と導電性の確保とを両立することができないおそれがある。
【００７６】
［２．作用および効果］
本発明の一実施形態にかかる燃料電池用セパレータ（導電性成形体）は、上述のように構成されるため、以下のような作用及び効果を得ることができる。
セパレータ１０によれば、ＰＡＮ系炭素繊維とピッチ系炭素繊維とが混在しているため、導電性の確保と強度の確保とを両立することができる。その理由を次の通りである。
ピッチ系炭素繊維は、ＰＡＮ系炭素繊維よりも強度が低い、即ち、粉砕しやすい（もろい）。このため、ピッチ系炭素繊維は、不織布からセパレータ１０を成形する際の熱プレス加工時に分断されやすい。よって、セパレータ１０には、繊維長が確保されたＰＡＮ系炭素繊維と繊維が分断あるいは粉砕されたピッチ系炭素繊維とが混在している。いわば、分断されたピッチ系炭素繊維がなす短繊維と繊維長が確保されたＰＡＮ系炭素繊維がなす長繊維とがセパレータ１０に入り混じっている。
【００７７】
このように、セパレータ１０においてＰＡＮ系炭素繊維とピッチ系炭素繊維とが混在しているため、製造工程時に比較的に分断あるいは粉砕されにくいＰＡＮ系炭素繊維によって、セパレータ１０の強度を確保することができる。また、ＰＡＮ系炭素繊維がなす長繊維の間にピッチ系炭素繊維がなす短繊維が充填されることで炭素繊維どうしの接点の数が確保され、これによってもセパレータ１０の強度と導電性を向上させることができる。この短繊維の充填は、セパレータ１０の強度を確保するうえでも有効である。
【００７８】
そして、ＰＡＮ系炭素繊維とピッチ系炭素繊維とが混在したセパレータ１０は、ＰＡＮ系炭素繊維，ピッチ系炭素繊維，マトリックス樹脂繊維が混在した不織布を樹脂融点または樹脂ガラス転移点よりも高い温度で熱プレス加工することにより製造することができる。このため、導電性の確保と強度の確保とを両立するセパレータ１０を再現性よく簡便に製造することができる。
【００７９】
ここで、炭素繊維それぞれが底面１１１および端面１１３に対して略平行に配向されていると、曲げ強度がより高められる傾向にある。特に、板状のセパレータ１０を曲げる力に対する抗力を確保することができる。しかも、炭素繊維それぞれがランダムに交差していることにより、セパレータ１０を曲げる力が何れの方向から作用したとしても抗力を確保することができ、特定の方向に作用する負荷に限らず、曲げ強度を確保することができる。
【００８０】
なお、不織布繊維が特定の方向に配向された不織布を用いて成形されたセパレータ１０では、特定の方向に対応する方向への曲げ強度を向上させることができる。以下、その例を説明する。セパレータ１０では、凹部１２Ａ，１２Ｂがいわゆるリブとして機能し、凹部１２Ａ，１２Ｂの延在方向への曲げ抗力は確保されている。例えば、面方向において凹部１２Ａ，１２Ｂの延在方向に直交する方向に、不織布繊維の配向を対応させてセパレータ１０を成形すれば、凹部１２Ａ，１２Ｂの延在方向に直交する方向への曲げ抗力を確保することができる。
このようなセパレータ１０を用いた燃料電池においても、上述した効果と同様の効果を得ることができる。さらに、燃料電池の出力を向上させることができ、また、燃料電池を小型化あるいは軽量化することができる。
【００８１】
ところで、熱プレス加工で平板状の導電性成形体を成形し、この導電性成形体の表面を例えば切削して凹部１２Ａ，１２Ｂを設ける場合、特に長繊維を用いる場合には、平板に沿う方向（面方向）に炭素繊維を配向させることは比較的に容易であるものの、凹部１２Ａ，１２Ｂの周辺の形状に沿う方向に炭素繊維を配向させることは困難である。そのため、かかる成型方法によれば、導電性成形体の部位によっては、凹部１２Ａ，１２Ｂの立面部１１２に対して略直交して配向されることになる。
これに対し、不織布を熱プレス加工することにより凹部１２Ａ，１２Ｂを成形する場合には、炭素繊維は、セパレータ１０の形状、具体的には凹部１２Ａ，１２Ｂの形状に沿って、配向される。よって、この成型方法によれば、セパレータ１０において応力が集中しやすい凹部１２Ａ，１２Ｂの周辺の強度を、より一層高めることができる。
【実施例】
【００８２】
以下、本発明の実施例および比較例を挙げて具体的に説明する。ただし、本発明は、実施例に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
ここでは、下記の表１を参照して、実施例１〜３および比較例１〜３について説明する。
【００８３】
【表１】
2016081900.tif 000003
【００８４】
なお、表１にカッコ付きで示す数値は推定値であり、「−」は数値が得られていないことを示す。
表１に示すとおり、実施例１〜３では、強度（機械的強度）については曲げ強度を測定し、導電性については体積固有抵抗（体積抵抗値）をそれぞれ測定した。曲げ強度はＪＩＳ−Ｋ７０７４（炭素繊維強化プラスチックの曲げ試験方法）の３点曲げ（Ａ法）に準拠し、体積抵抗値はＪＩＳ−Ｋ７１９４（導電性プラスチックの４探針法による抵抗率試験方法）に則り、４端子４探針法により三菱化学アナリテック社製ロレスタＧＰ  ＭＣＰ-Ｔ６１０を用いて測定した。
【００８５】
実施例１〜３では、共通の成形材料を用いている。具体的には、ＰＡＮ系炭素繊維として「台湾プラスチック社製チョップドカーボンファイバーＣＳ−８１５  繊維径７μｍ，繊維長１２ｍｍ」を用い、ピッチ系炭素繊維として「三菱樹脂株式会社製チョップドカーボンファイバー  ダイアリードＫ２２３ＨＥ  繊維径１１μｍ，繊維長６ｍｍ」を用いている。また、樹脂（マトリックス樹脂）として「東洋紡株式会社製ＰＰＳ繊維，繊維長５ｍｍ」を用いている。この樹脂は、融点が２８５℃である。
【００８６】
また、実施例１〜３では、熱プレス加工にかかるプレス条件も共通である。具体的には、温度３００℃で時間１０分にわたりプレス圧力１５ＭＰａで熱プレス加工している。
なお、実施例１〜３のセパレータは、凹部が設けられていない真っ平らなものを用いている。このようなセパレータを用いたとしても、凹部１２Ａ，１２Ｂが設けられたセパレータ１０と同様の特性が示されるものと推測される。
【００８７】
〈実施例１〜３〉
まず、実施例１〜３について説明する。
実施例１〜３では、５０〜６０質量％の炭素繊維を含有（即ち４０〜５０質量％の樹脂を含有）し、ＰＡＮ系炭素繊維１００質量部に対してピッチ系炭素繊維が３０〜８０質量部である。このような配合比を用いることで、体積固有抵抗が１０ｍΩ・ｃｍ以下で曲げ強度１００ＭＰａ（ここでは１５０ＧＰａ）以上のセパレータを得ている。逆に言えば、実施例１〜３では、体積固有抵抗が１０ｍΩ・ｃｍ以下で曲げ強度１００ＭＰａ以上となるように炭素繊維の配合比が所要のものに設定されている。
【００８８】
実施例１および２よりも実施例３のほうが、全体に占めるピッチ系炭素繊維の配合比が高く、ＰＡＮ系炭素繊維に対するピッチ系炭素繊維の割合も多い。このことから、体積固有抵抗が低い、即ち、導電性が高い。なお、実施例３では、実施例１および２に対する強度の低さも抑えられている。
【００８９】
〈比較例１〜３〉
次に、実施例１〜３に対する比較例１〜３について説明する。
【００９０】
〈比較例１〉
比較例１は、ＰＡＮ系炭素繊維については実施例１〜３と共通のものを用いているが、ピッチ系炭素繊維の弾性率が低く体積固有抵抗が低いものを用いている。また、比較例１は、実施例１〜３に対して、全体に占めるピッチ系炭素繊維の配合比が高く、ＰＡＮ系炭素繊維に対するピッチ系炭素繊維の割合も多い。
しかしながら、ピッチ系炭素繊維はＰＡＮ系炭素繊維よりも導電性がよい傾向にあるにもかかわらず、比較例１では、実施例１〜３に対して体積固有抵抗が高い。これは、比較例１においては、粉砕されたピッチ系炭素繊維が多く、これらを接続する繊維長の長い炭素繊維（ＰＡＮ系炭素繊維）が少ないため、炭素繊維どうしの接点を確保できないからと推測することができる。
【００９１】
〈比較例２〉
比較例２は、成形材料としての炭素繊維にピッチ系炭素繊維のみを用いている。
この比較例２では、実施例１〜３に比較して強度が確保されていない。これは、ＰＡＮ系炭素繊維よりも強度の低い傾向にあるピッチ系炭素繊維のみを用いるためと推測される。一方、比較例２では、実施例１〜３に対して体積固有抵抗が高い。これは、粉砕されたピッチ系炭素繊維どうしを接続するこれらを接続する繊維長の長い炭素繊維（ＰＡＮ系炭素繊維）が混在されていないため、炭素繊維どうしの接点を確保できないためと推測される。
【００９２】
〈比較例３〉
比較例３は、比較例２よりもピッチ系炭素繊維の配合比を高めたものである。
この比較例３では、比較例２および実施例１〜３に対して体積固有抵抗が低い。これは、ピッチ系炭素繊維の配合比を高くすることで、粉砕されたピッチ系炭素繊維どうしの接点を増加させ、導電性を向上させているためと推測することができる。一方、比較例３では、実施例１〜３に対して強度が低い。これは、比較例２と同様に、繊維長の長い炭素繊維（ＰＡＮ系炭素繊維）が混在されていないためと推測される。
【００９３】
〔その他〕
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。上述した一実施形態の各構成は、必要に応じて取捨選択することができ、適宜組み合わせてもよい。
上述の実施形態では、セパレータ１０の第一面１１ａおよび第二面１１ｂのそれぞれに凹部１２Ａ，１２ｂが設けられたものを説明したが、セパレータの少なくとも一方に凹部が設けられていればよい。かかるセパレータを燃料電池に用いる場合には、セパレータは凹部が形成されていない面を積層方向端部に向けて配置され、この凹部の形成されていない面どうしを対向させる。この場合、セパレータを隣接するセルで兼用されないため、コストの上昇を招きうるものの、強度やメンテナンス性を向上させることができる。
【００９４】
また、上述の実施形態では、導電性成形体として燃料電池用セパレータを例示したが、これに限らず、平板状の電極など種々のものに導電性成形体を適用しうる。
上述の一実施形態では、燃料電池用セパレータに関する各パラメータの範囲を挙げたが、燃料電池用セパレータに限らず他の導電性成形体に関して上述した各パラメータの範囲は用いることができる。そして、この導電性成形体に関する各パラメータの範囲の作用ないし効果は、上述の燃料電池用セパレータについてのものと同様である。例えば燃料電池用セパレータには凹部が設けられるのに対し、導電性成形体には凹部が設けられるとは限らないことから、燃料電池用セパレータと導電性成形体とで同様のパラメータを用いることができるといえる。ただし、導電性成形体に関する各パラメータは、上述した各パラメータの範囲に限られるものではない。
【００９５】
〔付記〕
以上の実施形態に関し、更に以下の付記を開示する。
【００９６】
〈付記１〉
マトリックス樹脂と炭素繊維とを含有し板状に成形された導電性成形体であって、
前記炭素繊維が、ＰＡＮ系炭素繊維とピッチ系炭素繊維とからなり、
前記ＰＡＮ系炭素繊維と前記ピッチ系炭素繊維とが混在している
ことを特徴とする、導電性成形体。
【００９７】
〈付記２〉
前記ＰＡＮ系炭素繊維および前記ピッチ系炭素繊維それぞれが、板面に対して略平行に配向された
ことを特徴とする、付記１に記載の導電性成形体。
【００９８】
〈付記３〉
前記ＰＡＮ系炭素繊維および前記ピッチ系炭素繊維それぞれが、互いにランダムに交差する
ことを特徴とする、付記２に記載の導電性成形体。
【００９９】
〈付記４〉
体積固有抵抗が１２ｍΩ・ｃｍ以下で、曲げ強度が１００ＭＰａ以上となるように、前記ＰＡＮ系炭素繊維と前記ピッチ系炭素繊維との配合比が設定された
ことを特徴とする、付記１〜３の何れか１項に導電性成形体。
【０１００】
〈付記５〉
１０〜７０質量％の前記マトリックス樹脂を含有する
ことを特徴とする、付記１〜４の何れか１項に記載の導電性成形体。
【０１０１】
〈付記６〉
２０〜６５質量％の前記マトリックス樹脂を含有する
ことを特徴とする、付記５に記載の導電性成形体。
【０１０２】
〈付記７〉
４０〜６０質量％の前記マトリックス樹脂を含有する
ことを特徴とする、付記６に記載の導電性成形体。
【０１０３】
〈付記８〉
前記マトリックス樹脂が、ポリフェニレンサルファイド樹脂，ポリフェニルサルホン樹脂およびポリプロピレン樹脂のうち少なくとも一つを含む
ことを特徴とする、付記１〜７の何れか１項に記載の導電性成形体。
【０１０４】
〈付記９〉
３０〜８０質量％の前記炭素繊維を含有する
ことを特徴とする、付記１〜８の何れか１項に記載の導電性成形体。
【０１０５】
〈付記１０〉
４５〜６０質量％の前記炭素繊維を含有する
ことを特徴とする、付記９に記載の導電性成形体。
【０１０６】
〈付記１１〉
前記ＰＡＮ系炭素繊維１００質量部に対して前記ピッチ系炭素繊維が１０〜２００質量部である
ことを特徴とする、付記１〜１０の何れか１項に記載の導電性成形体。
【０１０７】
〈付記１２〉
前記ＰＡＮ系炭素繊維１００質量部に対して前記ピッチ系炭素繊維が２０〜８０質量部である
ことを特徴とする、付記１１に記載の導電性成形体。
【０１０８】
〈付記１３〉
前記ピッチ系炭素繊維の弾性率が４００ＧＰａ以上である
ことを特徴とする、付記１〜１２の何れか１項に記載の導電性成形体。
【０１０９】
〈付記１４〉
前記ピッチ系炭素繊維の弾性率が７００ＧＰａ以上である
ことを特徴とする、付記１３に記載の導電性成形体。
【０１１０】
〈付記１５〉
前記ＰＡＮ系炭素繊維の弾性率が３００ＧＰａ以下である
ことを特徴とする、付記１〜１４の何れか１項に記載の導電性成形体。
【０１１１】
〈付記１６〉
繊維長が３〜２５ｍｍの前記ＰＡＮ系炭素繊維を用いる
ことを特徴とする、付記１〜１５の何れか１項に記載の導電性成形体。
【０１１２】
〈付記１７〉
繊維長が３〜２５ｍｍの前記ピッチ系炭素繊維を用いる
ことを特徴とする、付記１〜１６の何れか１項に記載の導電性成形体。
【０１１３】
〈付記１８〉
繊維径が４〜１０μｍの前記ＰＡＮ系炭素繊維を用いる
ことを特徴とする、付記１〜１７の何れか１項に記載の導電性成形体。
【０１１４】
〈付記１９〉
繊維径が５〜１２μｍの前記ピッチ系炭素繊維を用いる
ことを特徴とする、付記１〜１８の何れか１項に記載の導電性成形体。
【０１１５】
〈付記２０〉
体積固有抵抗が１．５〜２．０ｍΩ・ｃｍの前記ＰＡＮ系炭素繊維を用いる
ことを特徴とする、付記１〜１９の何れか１項に記載の導電性成形体。
【０１１６】
〈付記２１〉
体積固有抵抗が０．１〜０．３ｍΩ・ｃｍの前記ピッチ系炭素繊維を用いる
ことを特徴とする、付記１〜２０の何れか１項に記載の導電性成形体。
【０１１７】
〈付記２２〉
成形体密度が理論密度の８５％以上である
ことを特徴とする、付記１〜２１の何れか１項に記載の導電性成形体。
【０１１８】
〈付記２３〉
成形体厚みが０．０５〜２．０ｍｍである
ことを特徴とする、付記１〜２２の何れか１項に記載の導電性成形体。
【０１１９】
〈付記２４〉
燃料電池用セパレータに適用される
ことを特徴とする、導電性成形体。
【０１２０】
〈付記２５〉
マトリックス樹脂繊維と炭素繊維とを含有する導電性成形体用不織布であって、
前記炭素繊維が、ＰＡＮ系炭素繊維とピッチ系炭素繊維とからなり、
前記ＰＡＮ系炭素繊維と前記ピッチ系炭素繊維とが混在しているとともに、
前記ＰＡＮ系炭素繊維および前記ピッチ系炭素繊維それぞれが布面に対して略平行に配向された
ことを特徴とする、導電性成形体用不織布。
【０１２１】
〈付記２６〉
前記ＰＡＮ系炭素繊維および前記ピッチ系炭素繊維それぞれが、互いにランダムに交差する
ことを特徴とする、付記２５に記載の導電性成形体用不織布。
【０１２２】
〈付記２７〉
１０〜７０質量％の前記マトリックス樹脂を含有する
ことを特徴とする、付記２５または２６に記載の導電性成形体用不織布。
【０１２３】
〈付記２８〉
２０〜６５質量％の前記マトリックス樹脂を含有する
ことを特徴とする、付記２７に記載の導電性成形体用不織布。
【０１２４】
〈付記２９〉
４０〜６０質量％の前記マトリックス樹脂を含有する
ことを特徴とする、付記２８に記載の導電性成形体用不織布。
【０１２５】
〈付記３０〉
前記マトリックス樹脂が、ポリフェニレンサルファイド樹脂，ポリフェニルサルホン樹脂およびポリプロピレン樹脂のうち少なくとも一つを含む
ことを特徴とする、付記２５〜３０の何れか１項に記載の導電性成形体用不織布。
【０１２６】
〈付記３１〉
３０〜８０質量％の前記炭素繊維を含有する
ことを特徴とする、付記２５〜３０の何れか１項に記載の導電性成形体用不織布。
【０１２７】
〈付記３２〉
４５〜６０質量％の前記炭素繊維を含有する
ことを特徴とする、付記３１に記載の導電性成形体用不織布。
【０１２８】
〈付記３３〉
前記ＰＡＮ系炭素繊維１００質量部に対して前記ピッチ系炭素繊維が１０〜２００質量部である
ことを特徴とする、付記２５〜３２の何れか１項に記載の導電性成形体用不織布。
【０１２９】
〈付記３４〉
前記ＰＡＮ系炭素繊維１００質量部に対して前記ピッチ系炭素繊維が２０〜８０質量部である
ことを特徴とする、付記３３に記載の導電性成形体用不織布。
【０１３０】
〈付記３５〉
前記ピッチ系炭素繊維の弾性率が４００ＧＰａ以上である
ことを特徴とする、付記２５〜３４の何れか１項に記載の導電性成形体用不織布。
【０１３１】
〈付記３６〉
前記ピッチ系炭素繊維の弾性率が７００ＧＰａ以上である
ことを特徴とする、付記３５に記載の導電性成形体用不織布。
【０１３２】
〈付記３７〉
前記ＰＡＮ系炭素繊維の弾性率が３００ＧＰａ以下である
ことを特徴とする、付記２５〜３６の何れか１項に記載の導電性成形体用不織布。
【０１３３】
〈付記３８〉
繊維長が３〜２５ｍｍの前記ＰＡＮ系炭素繊維を用いる
ことを特徴とする、付記２５〜３７の何れか１項に記載の導電性成形体用不織布。
【０１３４】
〈付記３９〉
繊維長が３〜２５ｍｍの前記ピッチ系炭素繊維を用いる
ことを特徴とする、付記２５〜３８の何れか１項に記載の導電性成形体用不織布。
【０１３５】
〈付記４０〉
繊維径が４〜１０μｍの前記ＰＡＮ系炭素繊維を用いる
ことを特徴とする、付記２５〜３９の何れか１項に記載の導電性成形体用不織布。
【０１３６】
〈付記４１〉
繊維径が５〜１２μｍの前記ピッチ系炭素繊維を用いる
ことを特徴とする、付記２５〜４０の何れか１項に記載の導電性成形体用不織布。
【０１３７】
〈付記４２〉
体積固有抵抗が１．５〜２．０ｍΩ・ｃｍの前記ＰＡＮ系炭素繊維を用いる
ことを特徴とする、付記２５〜４１の何れか１項に記載の導電性成形体用不織布。
【０１３８】
〈付記４３〉
体積固有抵抗が０．１〜０．３ｍΩ・ｃｍの前記ピッチ系炭素繊維を用いる
ことを特徴とする、付記２５〜４２の何れか１項に記載の導電性成形体用不織布。
【０１３９】
〈付記４４〉
不織布厚みが２〜１００ｍｍである
ことを特徴とする、付記２５〜４３の何れか１項に記載の導電性成形体用不織布。
【０１４０】
〈付記４５〉
ＰＡＮ系炭素繊維，ピッチ系炭素繊維およびマトリックス樹脂繊維が混在している不織布を、前記マトリックス樹脂繊維の融点または前記マトリックス樹脂繊維のガラス転移点よりも高い温度で熱プレス加工することにより、板状の導電性成形体を製造する
ことを特徴とする、導電性成形体の製造方法。
【０１４１】
〈付記４６〉
前記熱プレス加工は、前記マトリックス樹脂繊維の融点よりも５℃以上高い温度でまたは前記マトリックス樹脂繊維のガラス転移点よりも６０℃〜１７０℃高い温度でなされる
ことを特徴とする、付記４５に記載の導電性成形体の製造方法。
【０１４２】
〈付記４７〉
前記熱プレス加工は、８〜４０ＭＰａの圧力でなされる
ことを特徴とする、付記４５または４６に記載の導電性成形体の製造方法。
【０１４３】
〈付記４８〉
前記熱プレス加工は、５分以上なされる
ことを特徴とする、付記４５〜２７の何れか１項に記載の導電性成形体の製造方法。
【０１４４】
〈付記４９〉
１０〜７０質量％の前記マトリックス樹脂を用いる
ことを特徴とする、付記４５〜４８の何れか１項に記載の導電性成形体の製造方法。
【０１４５】
〈付記５０〉
２０〜６５質量％の前記マトリックス樹脂を用いる
ことを特徴とする、付記４９に記載の導電性成形体の製造方法。
【０１４６】
〈付記５１〉
４０〜６０質量％の前記マトリックス樹脂を用いる
ことを特徴とする、付記５０に記載の導電性成形体の製造方法。
【０１４７】
〈付記５２〉
前記マトリックス樹脂が、ポリフェニレンサルファイド樹脂，ポリフェニルサルホン樹脂およびポリプロピレン樹脂のうち少なくとも一つを含む
ことを特徴とする、付記４５〜５１の何れか１項に記載の導電性成形体の製造方法。
【０１４８】
〈付記５３〉
３０〜８０質量％の前記炭素繊維を用いる
ことを特徴とする、付記４５〜５２の何れか１項に記載の導電性成形体の製造方法。
【０１４９】
〈付記５４〉
４５〜６０質量％の前記炭素繊維を用いる
ことを特徴とする、付記５３に記載の導電性成形体の製造方法。
【０１５０】
〈付記５５〉
前記ＰＡＮ系炭素繊維１００質量部に対して前記ピッチ系炭素繊維が１０〜２００質量部である
ことを特徴とする、付記４５〜５４の何れか１項に記載の導電性成形体の製造方法。
【０１５１】
〈付記５６〉
前記ＰＡＮ系炭素繊維１００質量部に対して前記ピッチ系炭素繊維が２０〜８０質量部である
ことを特徴とする、付記５５に記載の導電性成形体の製造方法。
【０１５２】
〈付記５７〉
前記ピッチ系炭素繊維の弾性率が４００ＧＰａ以上である
ことを特徴とする、付記４５〜５６の何れか１項に記載の導電性成形体の製造方法。
【０１５３】
〈付記５８〉
前記ピッチ系炭素繊維の弾性率が７００ＧＰａ以上である
ことを特徴とする、付記５７に記載の導電性成形体の製造方法。
【０１５４】
〈付記５９〉
前記ＰＡＮ系炭素繊維の弾性率が３００ＧＰａ以下である
ことを特徴とする、付記４５〜５８の何れか１項に記載の導電性成形体の製造方法。
【０１５５】
〈付記６０〉
繊維長が３〜２５ｍｍの前記ＰＡＮ系炭素繊維を用いる
ことを特徴とする、付記４５〜５９の何れか１項に記載の導電性成形体の製造方法。
【０１５６】
〈付記６１〉
繊維長が３〜２５ｍｍの前記ピッチ系炭素繊維を用いる
ことを特徴とする、付記４５〜６０の何れか１項に記載の導電性成形体の製造方法。
【０１５７】
〈付記６２〉
繊維径が４〜１０μｍの前記ＰＡＮ系炭素繊維を用いる
ことを特徴とする、付記４５〜６１の何れか１項に記載の導電性成形体の製造方法。
【０１５８】
〈付記６３〉
繊維径が５〜１２μｍの前記ピッチ系炭素繊維を用いる
ことを特徴とする、付記４５〜６２の何れか１項に記載の導電性成形体の製造方法。
【０１５９】
〈付記６４〉
体積固有抵抗が１．５〜２．０ｍΩ・ｃｍの前記ＰＡＮ系炭素繊維を用いる
ことを特徴とする、付記４５〜６３の何れか１項に記載の導電性成形体の製造方法。
【０１６０】
〈付記６５〉
体積固有抵抗が０．１〜０．３ｍΩ・ｃｍの前記ピッチ系炭素繊維を用いる
ことを特徴とする、付４５〜６４の何れか１項に記載の導電性成形体の製造方法。
【０１６１】
〈付記６６〉
ＰＡＮ系炭素繊維，ピッチ系炭素繊維およびマトリックス樹脂繊維を含む分散液から導電性成形体用不織布を抄造する
ことを特徴とする、導電性成形体用不織布の抄造方法。
【０１６２】
〈付記６７〉
１０〜７０質量％の前記マトリックス樹脂を用いる
ことを特徴とする、付記６６に記載の導電性成形体用不織布の抄造方法。
【０１６３】
〈付記６８〉
２０〜６５質量％の前記マトリックス樹脂を用いる
ことを特徴とする、付記６７に記載の導電性成形体用不織布の抄造方法。
【０１６４】
〈付記６９〉
４０〜６０質量％の前記マトリックス樹脂を用いる
ことを特徴とする、付記６８に記載の導電性成形体用不織布の抄造方法。
【０１６５】
〈付記７０〉
前記マトリックス樹脂が、ポリフェニレンサルファイド樹脂，ポリフェニルサルホン樹脂およびポリプロピレン樹脂のうち少なくとも一つを含む
ことを特徴とする、付記６６〜６９の何れか１項に記載の導電性成形体用不織布の抄造方法。
【０１６６】
〈付記７１〉
３０〜８０質量％の前記炭素繊維を用いる
ことを特徴とする、付記６６〜７０の何れか１項に記載の導電性成形体用不織布の抄造方法。
【０１６７】
〈付記７２〉
４５〜６０質量％の前記炭素繊維を用いる
ことを特徴とする、付記７１に記載の導電性成形体用不織布の抄造方法。
【０１６８】
〈付記７３〉
前記ＰＡＮ系炭素繊維１００質量部に対して前記ピッチ系炭素繊維が１０〜２００質量部である
ことを特徴とする、付記６６〜７２の何れか１項に記載の導電性成形体用不織布の抄造方法。
【０１６９】
〈付記７４〉
前記ＰＡＮ系炭素繊維１００質量部に対して前記ピッチ系炭素繊維が２０〜８０質量部である
ことを特徴とする、付記７３に記載の導電性成形体用不織布の抄造方法。
【０１７０】
〈付記７５〉
前記ピッチ系炭素繊維の弾性率が４００ＧＰａ以上である
ことを特徴とする、付記６６〜７４の何れか１項に記載の導電性成形体用不織布の抄造方法。
【０１７１】
〈付記７６〉
前記ピッチ系炭素繊維の弾性率が７００ＧＰａ以上である
ことを特徴とする、付記７５に記載の導電性成形体用不織布の抄造方法。
【０１７２】
〈付記７７〉
前記ＰＡＮ系炭素繊維の弾性率が３００ＧＰａ以下である
ことを特徴とする、付記６６〜７６の何れか１項に記載の導電性成形体用不織布の抄造方法。
【０１７３】
〈付記７８〉
繊維長が３〜２５ｍｍの前記ＰＡＮ系炭素繊維を用いる
ことを特徴とする、付記６６〜７７の何れか１項に記載の導電性成形体用不織布の抄造方法。
【０１７４】
〈付記７９〉
繊維長が３〜２５ｍｍの前記ピッチ系炭素繊維を用いる
ことを特徴とする、付記６６〜７８の何れか１項に記載の導電性成形体用不織布の抄造方法。
【０１７５】
〈付記８０〉
繊維径が４〜１０μｍの前記ＰＡＮ系炭素繊維を用いる
ことを特徴とする、付記６６〜７９の何れか１項に記載の導電性成形体用不織布の抄造方法。
【０１７６】
〈付記８１〉
繊維径が５〜１２μｍの前記ピッチ系炭素繊維を用いる
ことを特徴とする、付記６６〜８０の何れか１項に記載の導電性成形体用不織布の抄造方法。
【０１７７】
〈付記８２〉
体積固有抵抗が１．５〜２．０ｍΩ・ｃｍの前記ＰＡＮ系炭素繊維を用いる
ことを特徴とする、付記６６〜８１の何れか１項に記載の導電性成形体用不織布の抄造方法。
【０１７８】
〈付記８３〉
体積固有抵抗が０．１〜０．３ｍΩ・ｃｍの前記ピッチ系炭素繊維を用いる
ことを特徴とする、付記６６〜８２の何れか１項に記載の導電性成形体用不織布の抄造方法。
【符号の説明】
【０１７９】
１    燃料電池
１Ａ，１Ｂ，１Ｃ    セル
１０（１０Ａ，１０Ｂ）    セパレータ（燃料電池用セパレータ，導電性成形体）
１１ａ    第一面（一方の面）
１１０    基準面（板面）
１１１    底面（セパレータ面）
１１２    立壁面
１１３    端面（セパレータ面）
１１ｂ    第二面（他方の面）
１２Ａ    第一凹部
１２Ｂ    第二凹部
２０    ＭＥＡ（膜電極接合体）
２１    電解質
２２Ａ，２２Ｂ    電極
２２ａ，２２ｂ    触媒
【図１】
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【図２】
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【図３】
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