(57)【要約】【目的】柔軟性ないし可撓性に富み、成形性，機械的強度，導電性に優れた燃料電池用セパレータを提供する。【構成】  燃料電池用セパレータは、積層シ−ト材２３を厚み方向に加圧成形してなる。積層シート材２３は、導電性樹脂シート２１をその両側に配した導電性繊維シート２２，２２で挟んだサンドイッチ構造をなす。導電性樹脂シート２１は、ポリプロピレン２１ａに黒鉛２１ｂを分散させたコンパウンドをシート状に成形したプリプレグである。各導電性繊維シート２２は、同一方向に延びる複数の炭素繊維２２ａをポリプロピレンフィルム２２ｂ上に並列状に熱圧着させてなる。両導電性繊維シート２２，２２は、それらの炭素繊維２２ａの並列方向がクロスする状態で、導電性樹脂シート２１の両側に配置される。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
同一方向に延びる導電性繊維を同一平面上に並列させてなる導電性繊維シートと熱可塑性樹脂に導電性物質を分散させてなる導電性樹脂シートとを積層し、この積層シ−ト材を厚み方向に加圧成形してなることを特徴とする燃料電池用セパレータ。
【請求項２】
積層シート材が、一枚の導電性樹脂シートと一枚以上の導電性繊維シートとを積層してなることを特徴とする、請求項１に記載する燃料電池用セパレータ。
【請求項３】
積層シート材が、導電性樹脂シートの両側に一枚以上の導電性繊維シートを配置したサンドイッチ構造をなすものであることを特徴とする、請求項２に記載する燃料電池用セパレータ。
【請求項４】
積層シート材が複数枚の導電性繊維シートを有するものである場合において、これらの導電性繊維シートが、少なくとも一枚の導電性繊維シートにおける導電性繊維の並列方向と他の導電性繊維シートにおける導電性繊維シートの並列方向とが異なるように積層配置されていることを特徴とする、請求項１〜３に記載する燃料電池用セパレータ。
【請求項５】
導電性樹脂シートがポリプロピレン、ポリフェニレンサルファイド、変性ポリフェニレンエーテル又は液晶ポリマーに導電性物質を分散配合してなるものであることを特徴とする、請求項１〜４の何れかに記載する燃料電池用セパレータ。
【請求項６】
導電性繊維シートが、熱可塑性樹脂フィルム上に導電性繊維を接着させてなるものであることを特徴とする、請求項１〜５の何れかに記載する燃料電池用セパレータ。
【請求項７】
熱可塑性樹脂フィルムが、導電性樹脂シートと同質材料からなる導電性樹脂フィルムであることを特徴とする、請求項６に記載する燃料電池用セパレータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固体高分子電解質型燃料電池に使用されるセパレータであって、特にマトリックス材として樹脂を使用する燃料電池用セパレータに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、燃料電池用セパレータとしては、黒鉛ブロックから削り出す方法、天然鱗片状黒鉛を強酸および酸化剤で処理後、熱処理して得られる膨張黒鉛シートを何枚か積層し高圧力下で成形したもの（例えば、特許文献１を参照）が周知である。しかし、黒鉛ブロックから削り出す方法では、黒鉛ブロックの機械強度が小さいため、薄く切削加工する工程でクラックが発生してしまい、膨張黒鉛を高圧下で成形する場合には、膨張黒鉛に含まれる酸成分によって、金属線が酸化され電気抵抗が高くなる問題があった。
【０００３】
また、炭素質材に熱硬化性樹脂または熱可塑性樹脂のマトリックス材を含浸させた後、加圧プレスにより成形したもの（例えば、特許文献２を参照）や射出成形等の樹脂成形法により成形したもの（例えば、特許文献３を参照）も提案されているが、燃料電池セパレータとして不可欠な導電性を満足するためには、炭素質材の高充填が必要となる。しかし、炭素質材を高充填した場合には、マトリックス材との複合物の粘度が高いため、プレス等の方法ではセパレータの性能上不可欠な凹凸部の微細な加工するに十分な成形圧力を加えることが困難であるとともに、機械的強度が低下する。また、十分な成形性を得るために炭素質材の配合量を下げた場合には、導電性が低下する問題がある。
【０００４】
また、燃料電池は、セパレータ，アノード，カソード，電解質膜（固体高分子膜）からなる単セルを何層も重ね合わせた上で、気密性を得るためにボルト等で締め上げることによって組み立てられるが、かかる組み立て時において、セパレータには柔軟性ないし可撓性が要求される。しかし、セパレータがマトリックス樹脂として熱硬化性樹脂を使用したものである場合、ある程度の強度は確保されるものの、柔軟性ないし可撓性に乏しく、またセパレータをリサイクルできない。一方、セパレータがマトリックス樹脂として熱可塑性樹脂を使用したものである場合、リサイクルが可能であり、柔軟性ないし可撓性は確保できるものの、十分な強度を得ることが困難である。
【０００５】
また、導電性繊維を樹脂と混合・分散させてなるもの（例えば、特許文献４、特許文献５、特許文献６又は特許文献７を参照）も提案されているが、成形性に問題があり、肉厚が一定でなく燃料ガス，酸化ガスの流動を形成するための凹溝を含めた形状の複雑なセパレータを高精度に成形することが困難である。
【０００６】
【特許文献１】特開昭６１―７５７０号公報
【特許文献２】特開昭６０―６５７８１号公報
【特許文献３】特開平１０―３３４９２７号公報
【特許文献４】特開昭６１−１２７５３号公報
【特許文献５】特開昭６３−１８４２６４号公報
【特許文献６】特開平０２−１２９２６５号公報
【特許文献７】特開２０００−８２４７６公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、従来のセパレータにおける上記した問題を解決して、柔軟性ないし可撓性に富み、成形性，機械的強度，導電性に優れた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。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この課題を解決した本発明の燃料電池用セパレータは、同一方向に延びる導電性繊維を同一平面上に並列させてなる導電性繊維シートと熱可塑性樹脂に導電性物質を分散させてなる導電性樹脂シートとを積層し、この積層シ−ト材を厚み方向に加圧成形してなるものである。
【０００９】
かかる燃料電池用セパレータの好ましい実施の形態にあって、積層シート材は一枚の導電性樹脂シートと一枚以上の導電性繊維シートとを積層してなるものであり、特に、積層シート材が、導電性樹脂シートの両側に一枚以上の導電性繊維シートを配置したサンドイッチ構造をなすものであることが好ましい。また、積層シート材が複数枚の導電性繊維シートを有するものである場合において、これらの導電性繊維シートが、少なくとも一枚の導電性繊維シートにおける導電性繊維の並列方向と他の導電性繊維シートにおける導電性繊維シートの並列方向とが異なるように積層配置されていることが好ましい。また、導電性樹脂シートは、熱可塑性樹脂に黒鉛等の導電性物質を分散配合してなるプリプレグであることが好ましい。導電性樹脂シートのマトリックス樹脂（熱可塑性樹脂）としては、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、変性ポリフェニレンエーテル（ｍ−ＰＰＥ）又は液晶ポリマー（ＬＣＰ）を使用することが好ましく、更にはポリアミド（ＰＡ）等を使用することも可能である。また、導電性繊維シートは、熱可塑性樹脂フィルム上に導電性繊維を接着させてなるものであることが好ましい。この場合において、熱可塑性樹脂フィルムは、導電性樹脂シートと同質材料からなる導電性樹脂フィルムであることが好ましい。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の燃料電池用セパレータは、マトリックス樹脂として熱可塑性樹脂を使用しているため、柔軟性ないし可撓性に富むと共に、成形性に優れる。
また、マトリックス樹脂が強度不足の熱可塑性樹脂を使用しているにも拘わらず、導電性繊維シートによりセパレータが補強され、曲げ強度等の機械的強度に優れるものである。したがって、熱可塑性樹脂をマトリックス樹脂とすることによる柔軟性ないし可撓性が担保されることとも相俟って、燃料電池組み立て時の締結によりクラック等のセパレータ破損を招来する虞れが極めて少ない。また、積層シート材が導電性樹脂シートと導電性繊維シートとを積層してなるため、導電性に優れるものであり、特に、マトリックス樹脂としてポリプロピレン、ポリフェニレンサルファイド、変性ポリフェニレンエーテル又は液晶ポリマー等の熱可塑性樹脂を使用する場合には、導電性物質の分散量を多くして導電性を高めても、成形時の樹脂流動性が損なわれず、成形性に優れる。また、複数枚の導電性繊維シートを使用する場合において、導電性繊維をクロス配置しておくことにより、セパレータ強度の更なる向上が期待される。さらに、マトリックス樹脂として熱可塑性樹脂を使用しているため、セパレータのリサイクルが可能となり、資源の有効利用を図ることができる。
【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１〜図５を参照して説明する。図１は本発明に係るセパレータの一例を示す正面図であり、図２は図１のＡ−Ａ線に沿う要部の横断底面図であり、図３は当該セパレータの要部の断面斜視図であり、図４は当該セパレータの構成材である積層シート材の要部を示す横断底面図であり、図５は当該セパレータを使用した固体高分子電解質型燃料電池の一例を示す要部の縦断側面図である。
【００１２】
図５に示す固体高分子電解質型燃料電池は、セパレータ１，１間にセル電極２，３，４を挟圧させてなる単セル５を複数個積層してなる。セル電極は、電解質膜２とその両側に配したガス拡散電極たるアノード３及びカソード４とからなる方形板状のサンドイッチ構造をなすものである。
【００１３】
各セパレータ１は、図１に示す如く、その表面６に当該セパレータ１の中心部領域１ａに配してガス流路を形成するための複数の凹溝７を形成すると共に当該セパレータ１の外周部領域１ｂに適当数の透孔９〜１４を形成した方形板状のものである。なお、以下の説明において、左右とは図１及び図２における左右をいい、上下とは図１における上下をいうものとする。
【００１４】
すなわち、セパレータ１の中心部領域１ａは方形をなしており、セパレータ１の表面６には、図２及び図３に示す如く、当該中心部領域１ａを凹凸が左右方向に連続する波板形状に形成することにより、上下方向に直線状に延びる複数の凹溝７が左右方向に等間隔を隔てて並列形成されている。
【００１５】
また、セパレータ１の外周部領域１ｂには、図１に示す如く、中心部領域１ａの上下に配して、後述するガス給排用マニホールドを構成する第１〜第４透孔９〜１１が穿設されている。第１透孔９及び第４透孔１２と第２透孔１０及び第３透孔１１とは、セパレータ１の中心線に対して左右対称位置に配置されていて、２枚のセパレータ１，１の裏面１７，１７同士を衝合させた状態（図５に示す状態）において、一方のセパレータ１の第１〜第４透孔９〜１１と他方のセパレータ１の第１〜第４透孔９〜１１とが夫々合致するようになっている。さらに、セパレータ１の外周部領域１ｂには、図１に示す如く、更に中心部領域１ａの上下及び左右に配して、複数の透孔１３，１４が穿設されている。中央部領域１ａの上下に位置する透孔１３，１３はセパレータ１の中心線上に位置しており、中心部領域１ａの左右に位置する透孔１４，１４はセパレータ１の中心線に対する左右対称位置に配置されていて、２枚のセパレータ１，１の裏面１７，１７同士を衝合させた状態（図５に示す状態）において、一方のセパレータ１の各透孔１３，１４と他方のセパレータ１の各透孔１３，１４とが夫々合致するようになっている。
【００１６】
また、セパレータ１の表面６には、図１に示す如く、中心部領域１ａと外周部領域１ｂとの境界において、凹溝群７の一端部（上端部）と第１透孔９とを連通する凹部１５及び凹溝群７の他端部（下端部）と第３透孔１１とを連通する凹部１６が形成されている。各凹部１５，１６の底面は各凹溝７の底面に面一状に連なっている。
【００１７】
各単セル５は、図５に示す如く、２枚のセパレータ１，１の中心部領域１ａ，１ａ間に、一方のセパレータ１（以下「アノード側セパレータ」という）の表面６（凹溝７，７間に形成される凸条の表面）をアノード３に当接させると共に他方のセパレータ１（以下「カソード側セパレータ」という）の表面６（凹溝７，７間に形成される凸条の表面）をカソード４に当接させた状態で、セル電極２，３，４を挟圧させてなり、アノード側セパレータ１とアノード３との間には凹溝７によって燃料ガス流路７ａが形成されると共にカソード側セパレータ１とカソード４との間には凹溝７によって酸化ガス流路７ｂが形成される。
【００１８】
燃料電池は複数の単セル５を厚み方向に積層して構成されるが、このように単セル５を積層したスタックにおいては、アノード側セパレータ１の第１及び第３透孔９，１１とカソード側セパレータ１の第２及び第４透孔１０とが夫々連通して一連の燃料ガス給排用マニホールドを構成すると共に、カソード側セパレータ１の第１及び第３透孔９，１１とアノード側セパレータ１の第２及び第４透孔１０とが夫々連通して一連の酸化ガス給排用マニホールドを構成する。そして、アノード側セパレータ１とアノード３との間に形成される燃料ガス流路７ａは、凹部１５，１６を介して上記燃料ガス給排用マニホールドに連通し、水素等の燃料ガスが流動されるようになっている。また、カソード側セパレータ１とカソード４との間に形成される酸化ガス流路７ｂは、凹部１５，１６を介して上記酸化ガス給排用マニホールドに連通し、酸素等の酸化ガスが流動されるようになっている。なお、各単セル５とこれに隣接する単セル５とは、アノード側セパレータ１の裏面１７における凹溝間の部分（凹溝７の底壁部分）とカソード側セパレータ１の裏面１７における凹溝間の部分（凹溝７の底壁部分）とが衝合する状態で、積層されている。また、上記以外の透孔１３，１４は、夫々、連通して一連の冷却水を流動する冷却用マニホールドを構成する。
【００１９】
かかる構成の燃料電池は、各単セル５のアノード側及びカソード側において「Ｈ２→２Ｈ＋＋２ｅ−」及び「（１／２）Ｏ２＋２Ｈ＋＋２ｅ−→Ｈ２Ｏ」の電気化学反応を生じて、電池全体として「Ｈ２＋（１／２）Ｏ２→Ｈ２Ｏ」の電気化学反応が進行し、その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。
【００２０】
而して、各セパレータ１は、図４に示す如く、導電性樹脂シート２１と導電性繊維シート２２とを積層してなる積層シート材２３を、図１〜図３に示す方形板状に加圧成形して得られる。
【００２１】
この例では、積層シート材２３は、図４に示す如く、導電性樹脂シート２１を２枚の導電性繊維シート２２，２２で挟んだサンドイッチ構造をなしている。
【００２２】
導電性樹脂シート２１はコンパウンドのプリプレグであり、熱可塑性樹脂２１ａに導電性物質２１ｂを分散させた複合材（コンパウンド）を、熱可塑性樹脂２１ａが反応しない低温でシート状に加圧成形される（例えば、金型を使用して、面圧：１０ＭＰａ，温度：常温の条件で加圧成形される）。熱可塑性樹脂２１ａとしてはポリプロピレン、ポリフェニレンサルファイド、変性ポリフェニレンエーテル、液晶ポリマー又はポリアミド等が使用され、導電性物質２１ｂとしては黒鉛等が使用される。
【００２３】
各導電性繊維シート２２は、図４に示す如く、同一方向に延びる導電性繊維２２ａを同一平面上に近接又は隣接して並列させてなるものである。この例では、各導電性繊維シート２２が、アクリロニトリル系又はピッチ系の炭素繊維２２ａをポリプロピレン等からなる熱可塑性樹脂フィルム２２ｂ上に接着してなる。炭素繊維２２ａは、例えば、マルチフィラメントを周知の方法により熱可塑性樹脂フィルム２２ｂ上に開繊した上、当該フィルム２２ｂに熱プレス等により熱圧着する（例えば、面圧：２ＭＰａ，温度：１７０℃の条件で圧着する）。熱可塑性樹脂フィルム２２ｂの構成材としては、導電性樹脂シート２１のマトリックス樹脂２１ａと同質の熱可塑性樹脂（ポリプロピレン、ポリフェニレンサルファイド、変性ポリフェニレンエーテル、液晶ポリマー、ポリアミド等）を使用することが好ましく、更には導電性樹脂シート２１の構成材と同質のもの（ポリプロピレン、ポリフェニレンサルファイド、変性ポリフェニレンエーテル、液晶ポリマー、ポリアミド等の熱可塑性樹脂２１ａに黒鉛等の導電性物質２１ｂを分散させたもの）を使用することが好ましい。
【００２４】
両導電性繊維シート２２，２２は、図４に示す如く、導電性樹脂シート２１の両側に、それらの導電性繊維（炭素繊維）群２２ａの並列方向がクロスする状態（この例で直交する状態）で配置される。この場合、各導電性繊維シート２２は、図４（Ａ）に示す如く、熱可塑性樹脂フィルム２２ｂが導電性樹脂シート２１に接着する状態で配置しても、同図（Ｂ）に示す如く、導電性繊維群２２ａが導電性樹脂シート２１に接着する状態で配置しても、何れでもよい。
【００２５】
而して、セパレータ１を製造するに当たっては、まず、導電性樹脂シート２１を２枚の導電性繊維シート２２，２２で挟んだサンドイッチ構造物を熱可塑性樹脂２１ａが反応しない低温で加圧する（例えば、面圧：１０ＭＰａ，温度：常温の条件で加圧する）ことによって積層シート材２３を得る。そして、この積層シート材２３を所定寸法に裁断した上、金型を使用して加熱圧縮、更に冷却圧縮することによって、図１〜図３に示す所定形状のセパレータ１を得る。この場合、図２及び図３に示す如く、セパレータ１の表面６を構成する導電性繊維シート２２における導電性繊維２２ａの並列方向と凹溝７とが直交するように、つまり当該シート２２の導電性繊維２２ａが凹溝７の長手方向に平行するように、積層シート材２３を金型内に配置する。
【００２６】
このようにして得られたセパレータ１は、積層シート材２３が熱可塑性樹脂２１ａをマトリックスとする導電性樹脂シート２１を導電性繊維シート２２，２２で挟んだサンドイッチ構造をなすものであることから、当該セパレータ１が肉厚が一定でない複雑形状をなすものであるにも拘わらず、凹溝７を含めて高精度に成形することができる。特に、セパレータ１の表面６に形成される凹溝７は、表面６側の導電性繊維群２２ａが、図２及び図３に示す如く、凹溝７と平行に延びていることから、極めて高精度に成形される。また、セパレータ１は、導電性繊維群２２ａによって補強されることから、樹脂のみで構成されるものに比して曲げ強度等の機械的強度が大幅に向上し、セパレータ１の薄肉化を実現することができる。特に、セパレータ表面６側の導電性繊維群２２ａとセパレータ裏面１７側の導電性繊維群２２ａとが、図２及び図３に示す如く、クロス（この例では直交）していることから、上記機械的強度が更に向上する。
【００２７】
さらに、セパレータ１の表面６側及び裏面１７側に導電性繊維群２２ａが配置されることから、セパレータ１の導電性も向上する。なお、積層シート材２３にあって、その表裏面を図４（Ｂ）のように熱可塑性樹脂フィルム２２ｂで構成するようにした場合には、セパレータ１の表裏面６，１７において導電性繊維２２ａが熱可塑性樹脂フィルム２２ｂによる樹脂膜で被覆されることもありうるが、このような場合には、必要に応じて、セパレータ１の表面６（及び裏面１７）を表面研磨して導電性繊維群２２ａを露出させるようにすることができる。一方、積層シート材２３の表裏面を図４（Ａ）のように導電性繊維群２２ａで構成するようにした場合には、セパレータ１の表裏面６，１７において導電性繊維２２ａが露出することから、上記のような表面研磨はあえて行なう必要はない。また、図４（Ａ）の場合、熱可塑性樹脂フィルム２２ｂが導電性樹脂シート２１に接着していることから、セパレータ１の成形時において導電性樹脂シート２１と導電性繊維シート２２との接着がより効果的に行なわれる。また、熱可塑性樹脂フィルム２２ｂを導電性樹脂シート２１と同質の導電性樹脂で構成した場合には、セパレータ１の表裏面６，１７に導電性繊維群２２ａが露出すると否とに拘わらず、導電性向上をより容易に図ることができる。
【００２８】
また、セパレータ１のマトリックス樹脂が熱可塑性樹脂であるから、熱硬化性樹脂である場合と異なって、セパレータ１のリサイクルが可能となり、資源の有効利用を図ることができる。
【００２９】
ところで、本発明は上記した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の基本原理を逸脱しない範囲において、適宜に改良，変更することができる。
【００３０】
例えば、図１に示す形状のセパレータ１において、その表面６側及び裏面１７側に配置される導電性繊維群２２ａ，２２ａを、何れも、図６及び図７に示す如く、凹溝７と平行させておくことができる。すなわち、積層シート材２３を、図８（Ａ）又は同図（Ｂ）に示す如く、両導電性繊維シート２２，２２をそれらの導電性繊維２２ａ，２２ａの並列方向が同一となる状態で導電性樹脂シート２１を挟むように構成しておき、この積層シート材２３を各導電性繊維シート２２の導電性繊維２２ａが凹溝７に平行するように金型内に配置してセパレータ１を得るようにする。図９は、かかるセパレータ１を使用した燃料電池の一例を示している。
【００３１】
また、図８（Ａ）又は同図（Ｂ）に示す積層シート材２３を、上記の場合と異にした状態で金型内に配置することによって、図１に示す形状のセパレータ１において、その表面６側及び裏面１７側に配置される導電性繊維群２２ａ，２２ａを、何れも、図１０に示す如く、凹溝７と直交させておくことができる。
【００３２】
また、セパレータ１を図１１及び図１２に示す如く構成しておくことができる。すなわち、セパレータ１の中心部領域１ａを左右方向に厚肉部１８と薄肉部１９とが左右方向に連続する横断面形状をなすように構成することによって、セパレータ１の表面６に図１に示す凹溝群７を形成すると共に、その裏面１７にも、図１１に示す如く、表面６の凹溝群７と同一形状の第２凹溝群２７を形成する。セパレータ１の裏面１７には、図１１に示す如く、中心部領域１ａと外周部領域１ｂとの境界において、第２凹溝群２７の両端部（上下端部）と透孔１３，１３とを連通する凹部２８，２８が形成されている。各凹部２８の底面は各第２凹溝２７の底面つまり薄肉部１９の裏面に面一状に連なっている。また、図１２に示す如く、セパレータ１の表面６側においては導電性繊維群２２ａが凹溝７に平行しており、セパレータ１の裏面１７側においては導電性繊維群２２ａが第２凹溝２７に直交している。
【００３３】
図１３は上記セパレータ１を使用した燃料電池の一例を示しているが、この燃料電池においては、アノード側セパレータ１の厚肉部１８とカソード側セパレータ１の厚肉部１８とが衝合していることから、スタックにおける締め付け強度が向上し、セパレータ１とアノード３又はカソード４との接着がより強固に行なわれる。また、セパレータ表面６の凹溝７によってセパレータ１，１とアノード３及びカソード４との間には、図５に示すものと同様に、燃料ガス流路７ａ及び酸化ガス流路７ｂが形成されるが、更にセパレータ裏面１７の第２凹溝２７によってアノード側セパレータ１とカソード側セパレータ１との間には、図１１又は図１３に示す如く、凹部２８を介して透孔１３で構成される冷却用マニホールドに連通する冷却水流路７ｃが形成され、冷却効果が向上する。
【００３４】
また、上記のセパレータ１及び燃料電池においては、図１４に示す如く、セパレータ１の表面６側及び裏面１７側の何れにおいても導電性繊維群２２ａが凹溝７，２７に平行するように構成することもできる。
【００３５】
また、積層シート材２３において、導電性樹脂シート２１の両側又は片側には２枚以上の導電性繊維シート２２を積層配置することができる。この場合、導電性繊維シート２２の積層形態は、導電性繊維２２ａの並列方向がすべて同一であっても、当該並列方向がクロスしても、何れでもよい。当該並列方向のクロス角度は、上記の場合も含めて、９０度（直交）でなくてもよく、セパレータ１の形状等に応じて任意に設定することができる。
【実施例】
【００３６】
実施例１として、図１〜図５に示したセパレータ１を得た。
【００３７】
すなわち、開繊された４０ｇ／ｍ２の炭素素繊維と２０ｇ／ｍ２のポリプロピレンフィルムとを重ね合わせて１７０℃の金型に投入し、これらを面圧２ＭＰａの条件で加熱圧着を行って導電性繊維シート２２を得た。次に、黒鉛８５％，ポリプロピレン１５％，坪量２０５ｇ／ｍ２のコンパウンドを常温，面圧１０ＭＰａの条件で加圧成形して、導電性樹脂シート２１を得た。そして、導電性樹脂シート２１を２枚の導電性繊維シート２２，２２で挟んだサンドイッチ構造物を常温，面圧１０ＭＰａの条件で加圧して、図４（Ａ）に示す積層シート材２３を得た。しかる後、この積層シート材２３を１７０℃の金型に投入して、面圧１０ＭＰａで１分間保持した後、常温プレスに投入して面圧ｌＯＭＰａで２分間冷却加圧を行って、図１〜図３に示すセパレータ１を得た。
【００３８】
実施例２として、導電性繊維シート２２において３０ｇ／ｍ２のポリプロピレンフィルムを使用した点を除いて、実施例１と同一工程により同一形状のセパレータ１を得た。
【００３９】
実施例３として、導電性樹脂シート２１において黒鉛８５％，ポリプロピレン１５％，坪量６８ｇ／ｍ２のコンパウンドを使用した点を除いて、実施例１と同一工程により同一形状のセパレータ１を得た。
【００４０】
比較例として、黒鉛８５％，フェノール樹脂１５％のコンパウンドを、常温，面圧２５ＭＰａの条件で１次成形し、この一次成形物を１７０℃の金型に投入した上、面圧１００ＭＰａ，加圧時間３分の条件で加圧成形して、実施例１〜３と同一形状のセパレータを得た。
【００４１】
上記の如くして得た各セパレータについて、機械的強度（曲げ強度，曲げ歪み）及び電気特性（接触抵抗，固有抵抗）を測定した。その結果は、表１に示す通りであり、実施例１〜３のセパレータは比較例のセパレータに比して機械的強度及び電気特性の何れにおいても優れていることが確認された。また、表１から、炭素繊維の含有割合が高くなるほど、機械的強度及び電気特性が向上することが理解される。
【００４２】
【表１】
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【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明に係るセパレータの一例を示す正面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線に沿う要部の横断底面図である。
【図３】当該セパレータの要部の断面斜視図である。
【図４】当該セパレータの構成材である積層シート材の要部を示す横断底面図である。
【図５】当該セパレータを使用した固体高分子電解質型燃料電池の一例を示す要部の縦断側面図である。
【図６】本発明に係るセパレータの変形例を示す要部の横断底面図である（断面は図１のＡ−Ａ線に沿う）。
【図７】当該セパレータの要部の断面斜視図である。
【図８】当該セパレータの構成材である積層シート材の要部を示す横断底面図である。
【図９】当該セパレータを使用した固体高分子電解質型燃料電池の一例を示す要部の縦断側面図である。
【図１０】本発明に係るセパレータの他の変形例を示す図３相当の断面斜視図である。
【図１１】本発明に係るセパレータの更に他の変形例を示す背面図である。
【図１２】図１１のＢ−Ｂ線に沿う要部の横断平面図である。
【図１３】当該セパレータを使用した固体高分子電解質型燃料電池の一例を示す要部の縦断側面図である。
【図１４】本発明に係るセパレータの更に他の変形例を示す図１２相当の横断平面図（断面は図１１のＢ−Ｂ線に沿う）である。
【符号の説明】
【００４４】
１      セパレータ
７      凹溝
２１    導電性樹脂シート
２１ａ  熱可塑性樹脂
２１ｂ  導電性物質
２２    導電性繊維シート
２２ａ  導電性繊維
２２ｂ  熱可塑性フィルム
２３    積層シート材
【図１】
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【図２】
2009093967.tif 000005
【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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