(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
黒鉛粉末をフェノール樹脂で結合してなる複合体からなり、上記黒鉛粉末とフェノール樹脂とを混合調整して複合体コンパウンドを作成してこの複合体コンパウンドを金型（１４）内に充填し、この金型（１４）を加熱し昇温するとともに成形面圧を加える樹脂成形法により少なくとも片面には燃料ガス流路（１２）、酸化ガス流路（１３）または冷却水流路を形成するリブ部（１１）が形成され、このリブ部（１１）の先端表面（１１a）には上記成形面圧を加えることにより上記黒鉛粉末が偏平な形にした黒鉛粒子に形成され、この黒鉛粒子の偏平表面が上記リブ部（１１）の先端表面（１１ａ）に沿わせられている燃料電池用セパレータであって
上記複合体が、黒鉛粉末６０〜９０重量％、フェノール樹脂１０〜４０重量％の組成割合に設定され、この黒鉛粉末の平均粒径が１５〜１２５μｍに設定されており、
電極（２，３）との接触面となる上記流路形成用リブ部（１１）の先端表面（１１ａ）にはこの先端表面（１１ａ）をアルカリ溶液でエッチングすることにより、上記先端表面（１１a）の上記偏平な形にした複数個の黒鉛粒子（１４）がその黒鉛粒子（１４）の偏平表面（１４ａ）からこの偏平表面（１４ａ）の外周側の側面（１４ｂ）にかけて露出されているとともに、それら露出する複数個の偏平黒鉛粒子（１４）それぞれの隣接間には樹脂欠如部（１５）が形成されていることを特徴とする燃料電池用セパレータ。
【発明の詳細な説明】
技術分野
本発明は、主として電気自動車用電池として用いられる燃料電池用セパレータ に関する。詳しくは、イオン交換膜からなる電解質膜を両側からアノード（陽極）及びカソード（陰極）で挟んでサンドイッチ構造としたガス拡散電極をさらにそれの外部両側から挟むとともに、アノード及びカソードとの間に、燃料ガス流路、酸化ガス流路及び冷却水流路を形成して燃料電池の構成単位である単セルを構成するように用いられる固体高分子型やリン酸型の燃料電池用セパレータ に関する。
背景技術
燃料電池は、アノードに水素を含有する燃料ガスを供給し、カソードに酸素を含有する酸化ガスを供給することにより、アノード側及びカソード側において、
Ｈ２→２Ｈ´＋２ｅ´                                      ...（１）
（１／２）Ｏ２＋２Ｈ´＋２ｅ´→Ｈ２Ｏ                    ...（２）
なる式の電気化学反応を示し、電池全体としては、
Ｈ２＋（１／２）Ｏ２→Ｈ２Ｏ                              ...（３）
なる式の電気化学反応が進行し、このような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、所定の電池性能を発揮するものである。
上記のようなエネルギー変換を生じる固体高分子型やリン酸型の燃料電池用セパレータにおいては、ガス不透過性の他に、エネルギー変換効率をよくする上で導電性に優れた材料から形成することが要求され、この要求に適った材料として、導電性樹脂を使用することが従来から知られている。この導電性樹脂は、黒鉛（カーボン）粉末をフェノール樹脂等の熱硬化性樹脂で結合してなる複合体、通称、ボンドカーボン（樹脂結合質カーボン）コンパウンドであり、このボンドカーボンコンパウンドを金型に充填して、セパレータ 成形体の少なくとも片面に燃料ガス流路、酸化ガス流路または冷却水流路形成用のリブ部が一体形成されるように所定形状に樹脂成形することにより燃料電池用セパレータを製造する技術が従来より採用されている。
上記の如きボンドカーボンコンパウンドを用いて所定形状に樹脂成形される燃料電池用セパレータ においては、樹脂成形時の加熱によって熱硬化性樹脂が軟化する際、その熱硬化性樹脂の一部が表層側に滲み出してセパレータ 成形体の表面に薄膜の樹脂層が形成される。この薄膜の樹脂層は製品（セパレータ ）における電極との接触面となる流路形成用リブ部の先端表面にも当然に形成される。
このようにセパレータ 成形体の表面に形成される薄膜の樹脂層は電気絶縁層であって、導電性を有しないために、セパレータ 全体としての導電性が低下し固有抵抗が大きくなるだけでなく、リブ部の先端表面に形成される薄膜の樹脂層の存在により電極との接触抵抗が増大する。この薄膜の樹脂層の形成に起因して増大するリブ部表面の電極との接触抵抗は同じく薄膜の樹脂層の形成に起因して増大するセパレータ 全体の固有抵抗よりも一桁大きく、固有抵抗と接触抵抗の和からなる燃料電池の内部抵抗への影響度としては、接触抵抗の増大の方が遥かに大きい。したがって、燃料電池の性能及び効率を良くするためには、リブ部の先端表面の電極との接触抵抗をできるだけ小さくすることが要求される。
このような要求に応える手段として、従来、例えば特開平１１−２０４１２０号公報等に開示されているように、リブ部の表面を研磨あるいは研削除去して薄膜の樹脂層を物理的に取り除く手段や、特開平１１−２９７３３８号公報に開示されているように、セパレータ を、例えば塩酸、硫酸、硝酸、フッ酸等より選ばれた１種類あるいは２種類以上を混合した強い酸性溶液に浸漬して表面を酸処理することにより、リブ部表面の表面粗さを、Ｒａ＝０．１μｍ〜１０μｍに調整して接触抵抗を小さくする手段が提案されている。
しかしながら、これら従来より提案されている手段のうち前者手段、すなわち、リブ部表面の研磨あるいは研削除去による物理的な樹脂層取除き手段の場合は、薄膜の樹脂層のみを取り除くことが技術的に非常に困難であって、接触抵抗を十分に小さくすることができない。詳述すると、Ｆｉｇ．１１の模式的断面図に示すように、リブ部５１の先端表面を研磨あるいは研削して薄膜の樹脂層を除去する際、導電性に寄与する黒鉛粒子５２も一緒に取り除かれてリブ部５１表面の黒鉛粒子量が減少するだけでなく、取り除かれた黒鉛粒子跡の凹部５３と樹脂部５４と露出した黒鉛粒子５２とにより電極との接触面５１ａが形成されることになり、その結果、電極との接触面５１ａの黒鉛密度が小さくなるとともに、その電極との接触面５１ａが凹凸の激しい粗い面となって電極との接触面積も小さくなるために、薄膜樹脂層の除去にもかかわらず接触抵抗は十分に小さくならない。
また、後者手段、すなわち、セパレータを酸性溶液に浸漬して表面を酸処理する手段の場合は、黒鉛粒子の内部まで酸性溶液が浸食して酸化黒鉛を形成し、その酸化黒鉛を形成する際に自由電子が反応に参加するために黒鉛粒子本来の導電性が損なわれセパレータ 全体の固有抵抗が増大するのみならず、電極との接触抵抗も十分に小さくすることができない。詳述すると、Ｆｉｇ．１２の模式的断面図に示すように、酸性溶液の浸食作用によってリブ部５１の先端表面の薄膜樹脂層を除去して偏平な黒鉛粒子５２を表面に露出させることができるものの、耐酸性のフェノール樹脂の場合では、酸性溶液による樹脂の選択的除去が進行せず、酸性溶液の浸食作用によりリブ部５１の表面に露出する黒鉛粒子５２も隣接粒子間の樹脂部５４も略同量に除去されるにとどまり、黒鉛粒子５２と樹脂部５４の両者によって表面粗さの小さい電極との接触面５１ａが形成され、露出した黒鉛粒子５２の隣接間には隙間が形成されず、黒鉛粒子５２の隣接間は樹脂部５４で埋められたままである。そのため、スタック構成とするための締め付け力によって接触面５１ａに電極５５が強く押圧されたとしても、黒鉛粒子５２は変形することができず、また、酸性溶液の浸食状況によっては黒鉛粒子５２の偏平面５２ａが電極５５の接面に対して傾いたままの場合がある。したがって、酸性処理により薄膜樹脂層を除去可能であっても、電極５５との接触面積は大きくとることができず、かつ、馴染み性も悪いために、上述した特定範囲の表面粗さに調整するといった非常に高度な処理技術及び多大な手間を要しながらも、電極との接触抵抗を十分に低下させることができないという問題があった。
発明の開示
本発明は上記のような先行技術の背景に鑑みてなされたもので、導電性に寄与する黒鉛粒子を不要に取り除いたり、黒鉛粒子本来の導電性を損なったりすることなく、電極との接触面積の拡大及び電極接面との馴染み性の向上により接触抵抗の著しい低下を図ることができる燃料電池用セパレータ を提供することを目的とするものである。
本発明に係る燃料電池用セパレータは、黒鉛粉末をフェノール樹脂で結合してなる複合体からなり、上記黒鉛粉末とフェノール樹脂とを混合調整して複合体コンパウンドを作成してこの複合体コンパウンドを金型（１４）内に充填し、この金型（１４）を加熱し昇温するとともに成形面圧を加える樹脂成形法により少なくとも片面には燃料ガス流路（１２）、酸化ガス流路（１３）または冷却水流路を形成するリブ部（１１）が形成され、このリブ部（１１）の先端表面（１１a）には上記成形面圧を加えることにより上記黒鉛粉末が偏平な形にした黒鉛粒子に形成され、この黒鉛粒子の偏平表面が上記リブ部（１１）の先端表面（１１ａ）に沿わせられている燃料電池用セパレータであって、
上記複合体が、黒鉛粉末６０〜９０重量％、フェノール樹脂１０〜４０重量％の組成割合に設定され、この黒鉛粉末の平均粒径が１５〜１２５μｍに設定されており、
電極（２，３）との接触面となる上記流路形成用リブ部（１１）の先端表面（１１ａ）にはこの先端表面（１１ａ）をアルカリ溶液でエッチングすることにより、この先端表面（１１ａ）の上記偏平な形にした複数個の上記黒鉛粒子（１４）がその黒鉛粒子（１４）の偏平表面（１４ａ）からこの偏平表面（１４ａ）の外周側の側面（１４ｂ）にかけて露出されているとともに、それら露出する複数個の偏平黒鉛粒子（１４）それぞれの隣接間には樹脂欠如部（１５）が形成されていることを特徴とするものである。
このような構成要件を有する本発明によれば、電極との接触面となるリブ部の先端表面に導電性に寄与する複数個の偏平かつ軟質の黒鉛粒子が露出されているだけでなく、露出する偏平黒鉛粒子の隣接間には樹脂欠如部が形成されているので、複数枚のセパレータ と電極のスタック時の押圧力を受けたリブ部の先端表面の各黒鉛粒子が樹脂欠如部を埋めるように面方向に変形して電極との接触面積を拡大することができるとともに、電極側の接面とリブ部の先端表面（電極との接触面）との馴染み性も向上して更に接触面積を大きくすることができる。したがって、セパレータ 成形時にリブ部の先端表面に形成される薄膜の樹脂層を研磨あるいは研削という物理的手段で除去してなる従来のセパレータ に比べて、リブ部の先端表面の黒鉛粒子量の減少に伴う接触面の黒鉛密度の低下がないとともに、電極との接触面を凹凸の殆どない微細かつ平滑な面にすることができ、また、リブ部の先端表面の薄膜樹脂層を酸処理により除去してなる従来のセパレータ に比べても、電極との接触面積を大きくとれるとともに、馴染み性にも優れ、かつ、黒鉛粒子本来の導電性も損なわないので、セパレータ 全体の固有抵抗はもとより、燃料電池の内部抵抗への影響度が非常に大きい電極との接触抵抗を著しく低下させることができる。
しかも、電極との馴染み性の向上によって、電極面と接触面との間のガス不透過性（シール性）の向上も図ることができるという効果を奏する。
本発明に係る燃料電池用セパレータにおいて、複合体の一方の組成であって、流動性、成形性及び強度に大きく関与するフェノール樹脂の組成割合を１０〜４０重量％、好ましくは、１３〜３０重量％の範囲に設定する一方、複合体の他方の組成であって、接触抵抗に大きく関与する黒鉛粉末として平均粒径が１５〜１２５μｍ、好ましくは、４０〜１００μｍの範囲に設定することによって、成形材料である複合体の伸び、流動性をよくして成形性を優れたものとできるとともに、振動等によって割れ等の損傷を受けないだけの十分な強度を確保しながら、電極との接触抵抗値を低くして燃料電池の性能及び効率を向上することが可能である。
なお、本発明で用いられるフェノール樹脂は、黒鉛粉末との濡れ性に優れている。
また、本発明で用いられる黒鉛粉末としては、天然黒鉛、人造黒鉛、カーボンブラック、キッシュ黒鉛、膨張黒鉛等いかなる種類のものであってもよく、コストなどの条件を考慮して任意に選択使用することができる。特に、膨張黒鉛を用いる場合には、該黒鉛が加熱により体積膨張することで層構造を形成したものであり、成形面圧を加えることによってそれら層が互いに絡み合って強固に結合させることが可能であるために、フェノール樹脂の割合を少なくする複合体において有効である。
発明を実施するための最良の形態
以下、実施例について説明する。Ｆｉｇ．１は本発明のセパレータを備えた固体高分子型燃料電池を構成するスタック構造の構成を示している。
この固体高分子型燃料電池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から構成されている。
上記セパレータ ４は、Ｆｉｇ．２に明示するように、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、上記単セル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。
また、上記セパレータ ４の表面には、所定形状のリブ部１１が一体形成されており、Ｆｉｇ．３に示すように、そのリブ部１１とアノード２の表面との間には燃料ガス流路１２が形成されているとともに、リブ部１１とカソード３の表面との間には酸化ガス流路１３が形成されている。
上記構成の固体高分子型燃料電池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側において既述（１）式で示したとおりの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から上記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側において既述（２）式で示したとおりの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。
上記（１）及び（２）式の電気化学反応に伴い、燃料電池２０全体としては既述（３）式で示した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該燃料電池２０に対して冷却水を供給し、これを上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。
上記のような構成及び動作を有する固体高分子型燃料電池２０におけるセパレータ ４の製造方法を、Ｆｉｇ．４Ａ，Ｂを参照して説明する。このセパレータ ４は、黒鉛粉末６０〜９０重量％、好ましくは、７０〜８７重量％、フェノール樹脂１０〜４０重量％、好ましくは、１３〜３０重量％の組成割合に設定した複合体（ボンドカーボン）を用いて成形されるものであって、上記黒鉛粉末とフェノール樹脂とを均一に混合調整して所定のコンパウンドを作成する（ステップＳ１００）。ついで、このコンパウンドを、上記リブ部１１形成用の凹部を含めて所定の成形形状を持つ金型１４内に充填する（ステップＳ１０１）。この状態で、金型１４を１５０〜２００℃に加熱し昇温するとともに、図外のプレスを動作させてＦｉｇ．４Ｂ中の矢印ｆ方向から１０〜１００ＭＰａ、好ましくは、２０〜５０ＭＰａの範囲の面圧を加えることにより金型１４の形状に応じて上記リブ部１１を有する所定形状のセパレータ 成形体４Ａが樹脂成形される（ステップＳ１０２）。
次に、上記のごとく樹脂成形されたセパレータ成形体４Ａにおいて、燃料電池内に組み込んだ時にガス流路１２，１３及び冷却水路を形成するリブ部１１の表面を、例えばアルカリ溶液でエッチングして表面樹脂層を除去する（ステップＳ１０３）ことにより、Ｆｉｇ．７に示すように、電極との接触面となるリブ部１１の先端表面１１ａに、上記成形面圧で偏平表面１４ａを沿わせるように偏平な形にした複数個の黒鉛粒子１４がその黒鉛粒子１４の偏平表面１４ａからこの偏平表面１４ａの外周側の側面１４ｂにかけて露出されているとともに、リブ部１１の先端表面１１ａに露出する複数個の偏平な黒鉛粒子１４の隣接間には樹脂欠如部（隙間）１５が形成された最終製品のセパレータ ４の製造が完成する。
上記のようにして製造されたセパレータ ４においては、導電性に寄与する黒鉛粒子量が減少されることなく、また、処理溶液が黒鉛粒子１４の内部まで浸食して黒鉛粒子本来の導電性を損なうことなく、黒鉛粒子１４本来の導電性を良好に保ちつつ、リブ部１１の先端表面に形成されている薄膜の樹脂層のみが効率的に取り除かれ、電極との接触面となるリブ部１１の先端表面１１ａに高い密度で軟質かつ偏平な黒鉛粒子１４を露出させることが可能となり、電極との接触面積を大きくすることができる。
また、リブ部１１の先端表面１１ａよりなる接触面が電極との馴染み性にも優れているので、複数枚のセパレータ ４と電極（アノード２及びカソード３）を強く締め付けスタックした時、その押圧力を受けてリブ部１１の先端表面１１ａに露出している偏平な黒鉛粒子１４，１４がＦｉｇ．８に示すように、樹脂欠如部１５を埋めるように面方向に変形し、これによって、接触面１１ａと電極２，３との接触面積を一層拡大することができる。
以上の相乗作用によって、黒鉛粒子による優れた導電性を確保してセパレータ ４全体の固有抵抗を低下できるのはもとより、燃料電池の内部抵抗への影響度が非常に大きい電極との接触抵抗を著しく低下させることができ、加えて、電極との馴染み性が向上したことによって、電極面と接触面との間のガス不透過性（シール性）も向上することができる。
また、流動性、成形性及び強度に大きく関与するフェノール樹脂の組成割合を１０〜４０重量％、好ましくは、１３〜３０重量％の範囲に設定する一方、接触抵抗に大きく関与する黒鉛粉末として平均粒径が１５〜１２５μｍ、好ましくは、４０〜１００μｍの範囲に設定することによって、成形材料である複合体の伸び、流動性をよくして成形性を優れたものとできるとともに、振動等によって割れ等の損傷を受けないだけの十分な強度を確保することを可能としながら、電極との接触抵抗値を低くして燃料電池の性能及び効率を向上することが可能である。
以下、本発明を実施例によってを更に詳しく説明する。
＜実施例１＞
平均粒径が１００μｍの天然黒鉛粉末８５重量％、フェノール樹脂１５重量％の組成成割合で作成したボンドカーボンコンパウンドを金型に充填して、１６５℃の成形温度下で１５ＭＰａの成形面圧を加えて２分間加熱処理し、深さ×径が０．５×１．２５（ｍｍ）のリブ部を１００個有する２０ｍｍ角のテストピースを作成し、このテストピースを、水酸化カリウム（ＫＯＨ）２０ｇとフェリシアン化カリウム｛Ｋ３Ｆｅ（ＣＮ）６｝２０ｇを８０ｍｌの水に溶かして煮沸したアルカリ水溶液に２０秒間浸漬させた後、流水で洗い、乾燥させた。
＜比較例１＞
上記と同様な成形方法により作成した２０ｍｍ角のテストピースのリブ部の表層部を研削機により、０．１ｍｍの厚さで除去した。
＜比較例２＞
上記と同様な成形方法により作成した２０ｍｍ角のテストピースのリブ部の表層部を、＃２０００のサンドペーパーを用いたハンドラッピングにより、０．０１ｍｍの厚さで除去した。
試験内容及び結果；
（１）実施例１及び比較例１，２で共用するテストピースにおけるリブ部の表面処理前の表面状態を電子顕微鏡を用い１００倍及び５００倍に拡大して観察したところ、Ｆｉｇ．５Ａ，Ｂの図面代用写真に示すような状態にある。この状態から、実施例１のように、リブ部の表面をアルカリ溶液でエッチング処理した後の表面状態を同じ電子顕微鏡を用いて１００倍及び５００倍に拡大して観察したところ、Ｆｉｇ．６Ａ，Ｂの図面代用写真に示すような表面状態に変化していた。すなわち、実施例１の場合は、樹脂成形直後にリブ部表面に形成されている薄膜の樹脂層のみが除去されて表面に偏平かつ軟質の複数個の黒鉛粒子が確実に露出しているとともに、黒鉛粒子間には樹脂欠如部である隙間が形成されている。
一方、比較例１のように、リブ部の先端表面を研削除去した後の表面状態を電子顕微鏡を用いて１００倍及び５００倍に拡大して観察したところ、Ｆｉｇ．９Ａ，Ｂの図面代用写真に示すような表面状態であり、また、比較例２のように、リブ部の先端表面を研磨除去した後の表面状況を電子顕微鏡を用いて１００倍及び５００倍に拡大して観察したところ、Ｆｉｇ．１０Ａ，Ｂの図面代用写真に示すような表面状態であり、これら比較例１，２においてはいずれも、Ｆｉｇ．１１に示したように、導電性に寄与する黒鉛粒子の一部が一緒に削り取られてリブ部表面の黒鉛粒子量が減少しているだけでなく、表面が凹凸の激しい粗い面となり、さらに、黒鉛粒子間にも樹脂部が埋まったままで黒鉛粒子が変形不能であるために、電極との接触面積はなんら拡大されていないことが確認された。
（２）上記実施例１及び比較例１，２による表面処理後のテストピースそれぞれ並びにリブ部の表面を酸処理して薄膜の樹脂層を取り除く従来例に関して、接触抵抗を測定した。この接触抵抗の測定には、Ｆｉｇ．１３に示すように、テストピースＴＰの表裏両側に配置した一対の電極１００，１０１間に１Ａの電流を流すとともに、テストピースＴＰ、一対の電極１００，１０１をゴムシート１０２，１０３で挟んで最大４ＭＰａの面圧を加えて電圧計１０４によりテストピースＴＰに印加される電圧を計測することにより、接触抵抗を測定したところ、下記の表１に示すような結果が得られた。
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試験結果の考察：
Ｆｉｇ．６Ａ，Ｂ、Ｆｉｇ．９Ａ，Ｂ、Ｆｉｇ．１０Ａ，Ｂの図面代用写真に示す表面状態の観察結果からも明らかなように、本発明に相当する実施例１の場合は、電極との接触面積が拡大しているとともに、電極との馴染み性もよくてスタック状態では表面に露出する黒鉛粒子の変形によって隣接粒子間の樹脂欠如部も埋められて更に接触面積が増大される結果して、表１にも示すように、電極との接触面の接触抵抗が他の物理的な除去手段を用いた比較例１，２や酸処理を用いた従来例に比べて非常に小さくなっていることが分かる。
産業上の利用可能性
以上のように、この発明は、黒鉛粉末をフェノール樹脂で結合してなる複合体を用い、上記黒鉛粉末とフェノール樹脂とを混合調整して複合体コンパウンドを作成してこの複合体コンパウンドを金型内に充填し、この金型を加熱し昇温するとともに成形面圧を加える樹脂成形法により少なくとも片面には燃料ガス流路、酸化ガス流路または冷却水流路を形成するリブ部が形成され、このリブ部の先端表面には上記成形面圧を加えることにより上記黒鉛粉末が偏平な形にした黒鉛粒子に形成され、この黒鉛粒子の偏平表面が上記リブ部の先端表面に沿わせられている燃料電池用セパレータにおいて、上記複合体が、黒鉛粉末６０〜９０重量％、フェノール樹脂１０〜４０重量％の組成割合に設定され、この黒鉛粉末の平均粒径が１５〜１２５μｍに設定されており、
電極との接触面となる上記流路形成用リブ部の先端表面にはこの先端表面をアルカリ溶液でエッチングすることにより、この先端表面の上記偏平な形にした複数個の黒鉛粒子がその黒鉛粒子の偏平表面からこの偏平表面の外周側の側面にかけて露出されているとともに、その黒鉛粒子間には樹脂欠如部を形成させることによって、接触面積を大きく確保して燃料電池の性能及び効率を向上させる上で最も影響度の大きい電極との接触面の接触抵抗を著しく低下させるようにした技術である。
【図面の簡単な説明】
Ｆｉｇ．１は本発明のセパレータ を備えた固体高分子型燃料電池を構成するスタック構造の構成を示す分解斜視図、Ｆｉｇ．２は同固体高分子型燃料電池におけるセパレータ の外観正面図、Ｆｉｇ．３は同固体高分子型燃料電池の構成単位である単セルの構成を示す要部の拡大断面図、Ｆｉｇ．４Ａは本発明のセパレータ の製造工程の説明図、Ｆｉｇ．４Ｂはその製造の様子を説明する説明図、Ｆｉｇ．５Ａ，Ｂは本発明のセパレータ におけるリブ部の処理前の表面状態を電子顕微鏡により１００倍及び５００倍に拡大して示す図面代用写真、Ｆｉｇ．６Ａ，Ｂは本発明のセパレータ におけるリブ部の処理後の表面状態を電子顕微鏡により１００倍及び５００倍に拡大して示す図面代用写真、Ｆｉｇ．７は本発明のセパレータ におけるリブ部の処理後の表面状態を模式的に示す要部の拡大断面図、Ｆｉｇ．８は本発明のセパレータ を電極（アノード及びカソード）と共にスタックした時のリブ部の表面状態を模式的に示す要部の拡大断面図、Ｆｉｇ．９Ａ，Ｂは比較例１によるリブ部の処理後の表面状態を電子顕微鏡により１００倍及び５００倍に拡大して示す図面代用写真、Ｆｉｇ．１０Ａ，Ｂは比較例２によるリブ部の処理後の表面状態を電子顕微鏡により１００倍及び５００倍に拡大して示す図面代用写真、Ｆｉｇ．１１はリブ部の先端表面を研磨あるいは研削除去してなる従来のセパレータ におけるリブ部の表面状態を模式的に示す要部の拡大断面図、Ｆｉｇ．１２はリブ部の先端表面を酸処理してなる従来のセパレータ におけるリブ部の表面状態を模式的に示す要部の拡大断面図、Ｆｉｇ．１３は接触抵抗の測定要領の説明図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７】
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【図８】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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