(57)【要約】【課題】  多孔質導電性基材とリブ付きセパレータとを接合させてなる、接触抵抗の低い燃料電池用部材を、簡便な方法で、かつ低コストな方法で製造する。【解決手段】  本発明は下記の工程を有する、多孔質導電性基材とリブ付きセパレータとを接合させてなる燃料電池用部材の製造方法。（１）多孔質導電性基材およびセパレータの少なくとも一方の表面に樹脂粉末を塗布する工程、（２）前記樹脂を介して前記多孔質導電性基材とセパレータとを接触させる工程、（３）加圧しながら、前記樹脂が熱可塑性樹脂の場合には該熱可塑性樹脂が溶ける温度以上、または熱硬化性樹脂の場合には該熱硬化性樹脂が硬化する温度以上に加熱する工程、（４）加圧及び開圧を少なくとも２回行う工程【選択図】        図４
2009152038.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
下記の工程を有する、多孔質導電性基材とリブ付きセパレータとを接合させてなる燃料電池用部材の製造方法。
（１）多孔質導電性基材およびセパレータの少なくとも一方の表面に樹脂粉末を塗布する工程
（２）前記樹脂を介して前記多孔質導電性基材とセパレータとを接触させる工程
（３）加圧しながら、前記樹脂が熱可塑性樹脂の場合には熱可塑性樹脂が軟化溶融を始める温度以上、または熱硬化性樹脂の場合には熱硬化性樹脂が硬化する温度以上に加熱する工程
（４）加圧および開圧を少なくとも２回行う工程
【請求項２】
前記リブ付きセパレータのリブ部のみに前記樹脂を塗布する請求項１記載の燃料電池用部材の製造方法。
【請求項３】
前記工程（４）における圧力が、前記工程（３）における圧力の３０〜５０（％）である請求項１記載の燃料電池用部材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は固体高分子型燃料電池用部材の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
水素と酸素との電気化学反応により生じるエネルギーを電力として取り出す固体高分子型燃料電池は、自動車などの種々の用途に適用されつつある。
図１は、固体高分子型燃料電池を示す概略断面図である。
この固体高分子型燃料電池は、高分子電解質膜１１を燃料極（電極）１２と酸化剤極（電極）１３で挟持して構成される膜電極接合体（ｍｅｍｂｒａｎｅ  ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ  ａｓｓｅｍｂｌｙ、ＭＥＡ）１４の両面に、さらにセパレータ１５、１５を接合した構造をなしている。また、膜電極接合体１４の燃料極１２と酸化剤極１３は、高分子電解質膜１４に接合された触媒層１７と、この触媒層１７の高分子電解質膜１４と接する面とは反対の面に接合されたガス拡散層１８とから構成されている。
【０００３】
図２は、固体高分子型燃料電池の発電の原理を示す模式図である。
図２に示すように、燃料極１２にて水素が白金などの触媒に触れると、水素から電子（ｅ−）が飛び出て、プロトン（Ｈ＋）が残る。電子は外部回路１１０へと流れ、プロトンは高分子電解質膜１１を通って酸化剤極１３へ移動する。酸化剤極１３にて、移動してきたプロトンと酸素が結合するが、このとき、外部回路１１０を通って酸化剤極１３へ移動した電子が結合して、水が生成する。生成した水は、セパレータ１５に設けられた流路１６（図１参照）を通って、外部に排出される。また、外部回路１１０へ流れた電子は外部負荷１１１に電力として仕事をする。
【０００４】
燃料電池の出力低下の原因として、各部材の電気抵抗、および各部材間の接触抵抗による出力低下が挙げられる。このうち、部材間の接触抵抗を下げる方法として以下の例が知られている。
【０００５】
例えば、黒鉛粒子と樹脂混合物からなるセパレータにおいて、該表面にＹＡＧレーザー照射して該表面にできた樹脂成分の多いスキン層を炭化除去する事により接触抵抗を低減する方法が開示されている（特許文献１）。
【０００６】
さらに、セパレータ表面に貴金属の高導電性物質を島状に配置後、隣接部材と接着させることによりセパレータと隣接部材との接触抵抗を抑制する方法が開示されている（特許文献２）。
【０００７】
【特許文献１】特開２００４−３３５１２１号公報
【特許文献２】特開２００６−１５５９３０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら特許文献１に開示されているセパレータの表面処理方法は、導電性が向上するものの、該表面にＹＡＧレーザー照射を行うという煩雑な工程により、生産性が悪くかつコスト高であった。
【０００９】
特許文献２に開示されている接触抵抗の低減方法では、確かに接触抵抗は低減するものの、セパレータ表面に貴金属の高導電性物質を島状に配置させるという煩雑な工程、更に貴金属を用いることによるコスト上昇という課題があった。
【００１０】
本発明は、前記事情を鑑みてなされたもので、多孔質導電性基材とリブ付きセパレータとを接合させてなる、接触抵抗の低い燃料電池用部材を、ＹＡＧレーザー照射を用いる煩雑な工程を経ることなく簡便な方法で、かつ貴金属を用いることなく低コストな方法で製造することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明者等は、上記課題を解決するため鋭意研究した結果、セパレータと多孔質導電性基材を熱可塑性樹脂または熱硬化性樹脂の存在下、加熱・加圧・開圧条件で接合させることにより部材間の接触抵抗が大幅に低減されることを見出し、本発明を解決するに至った。
【００１２】
即ち、本発明は下記の工程を有する、多孔質導電性基材とリブ付きセパレータとを接合させてなる燃料電池用部材の製造方法。
（１）多孔質導電性基材およびセパレータの少なくとも一方の表面に樹脂粉末を塗布する工程
（２）前記樹脂を介して前記多孔質導電性基材とセパレータとを接触させる工程
（３）加圧しながら、前記樹脂が熱可塑性樹脂の場合には該熱可塑性樹脂が軟化溶融を始める温度以上、または熱硬化性樹脂の場合には該熱硬化性樹脂が硬化する温度以上に加熱する工程
（４）加圧および開圧を少なくとも２回行う工程
【発明の効果】
【００１３】
本発明の燃料電池用部材の製造方法によれば、セパレータとガス拡散層部材の接触抵抗を低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
・工程（１）
本工程は、セパレータまたは多孔質導電性基材のどちらか、または両方に熱可塑性樹脂または熱硬化性樹脂の樹脂粉末を塗布して配置する工程である。このとき、前記樹脂粉末をリブ部の一部または全体にのみ配置することが好ましい。換言すると、流路の底部分には前記樹脂粉末を配置しないことが好ましい。配置方法は例えば篩い、噴霧、静電塗着等の公知公用の塗布方法を用いることができる。樹脂の配置量はセパレータの流路形状や多孔質導電性基材の性状により異なるが、多すぎれば、多孔質導電性基材の空隙を減らしガス透過性や排水性の低下に繋がる。また少ないと接点増加を固定できない。概ね０．１〜１．１ｇ／ｃｍ２が望まれる。
【００１５】
樹脂は熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂どちらでもよい。何れも常温で粉末状のものを用いる。さらに熱可塑性樹脂の場合は軟化溶融を始める温度が１００℃〜１８０℃の樹脂を用いる。なぜならば固体高分子型燃料電池は部材の耐熱温度から通常９０℃〜１２０℃で運転されているため、用いる熱可塑性樹脂は軟化溶融を始める温度が同運転温度以上に有するものでなければならない。つまり、軟化溶融を始める温度が１００℃〜１８０℃で粉体状であればどのような熱可塑性樹脂を用いても構わないが、燃料電池内部の状態を考慮するとフッ素系の樹脂が望まれる。例えばポリフッ化ビニリデン系樹脂が挙げられる。
【００１６】
一方、エポキシ樹脂やフェノール樹脂などの熱硬化性樹脂も用いることができる。これらの熱硬化性樹脂は一旦硬化しさえすればよく、熱可塑性樹脂に比べると運転温度との関係を考慮する必要はない。また、製造時に加熱および加圧後の最終工程で冷却工程が不要な点でも好ましい。具体的には、エポキシ樹脂としてはエピクロルヒドリンとビスフェノールＡタイプのエポキシ樹脂や、ノボラック型エポキシ樹脂や脂環式エポキシ樹脂を併用したものなどが例として挙げられる。いづれもジシアンジアジド、酸無水物、芳香族アミン、ジヒドラジドなど常温で固体であり融点がある程度高い硬化剤を適宜加えて用いればよい。
【００１７】
・工程（２）
工程（１）に続いて、前記樹脂を介して前記多孔質導電性基材とセパレータとを接触させる工程を行う。この工程では、単に、多孔質導電性基材とセパレータとを積層させるだけでもよいし、プレス機等にセットして圧力を加え、セパレータリブ部と多孔質導電性基材の接点を十分増加させてもよい。このとき樹脂の粉体を用いたことにより、樹脂が動きやすく、セパレータリブ部（流路凸部）と多孔質導電性基材の接点構築を邪魔しなくなる（図４）。この結果、セパレータ表面と多孔質導電性基材が直に接点を構築した状態で、かつセパレータ表面と多孔質導電性基材との接点を周りから樹脂が固めることになるため、接触抵抗が低減し、かつ部材間の接着性が向上する。
【００１８】
・工程（３）
本工程は、加圧しながら、前記樹脂が熱可塑性樹脂の場合には該熱可塑性樹脂が軟化溶融を始める温度以上、また、熱硬化性樹脂の場合には、該熱硬化性樹脂が硬化する温度以上に加熱する工程である。
【００１９】
加熱温度は用いる熱可塑性樹脂により異なるが、熱可塑性樹脂が軟化溶融を始める温度以上であればよく、概ねガラス転移点ないし融点のいずれか低い方より１０から３０℃高い温度で加熱することが好ましい。一方、熱硬化性樹脂の場合も用いる熱硬化性樹脂により異なるが、熱硬化性樹脂が硬化を始める温度以上であればよい。
【００２０】
このとき、加圧時の圧力はセパレータや多孔質導電性基材の性状により異なる。圧力を上げすぎると、セパレータや多孔質導電性基材の破損に繋がる。概ね１．０〜５．０Ｍｐａである。保持時間は、１〔ｓｅｃ〕〜６０〔ｍｉｎ〕であり、好ましくは１０〔ｓｅｃ〕〜３０〔ｍｉｎ〕の範囲、好ましくは１〜５〔ｍｉｎ〕の範囲である。
【００２１】
・工程（４）
本工程は、加圧および開圧を少なくとも２回行う工程である。本工程を行わないと接触抵抗は低減しない。同操作を行うことで樹脂が動き、十分なセパレータリブ部と多孔質導電性基材の接点構築が成される。加圧および開圧の繰り返し回数はセパレータや多孔質導電性基材の性状により異なるが少なくとも２回、多くとも３０回、概ね好ましい範囲として５回から１５回行えばよい。
【００２２】
本工程での加圧時の圧力は、工程（３）の加圧時の圧力の３０〜５０％で行う。例えば、工程（３）の圧力が２Ｍｐａだとすると０．６〜１Ｍｐａの範囲、例えば約０．６５Ｍｐａでよい。１回あたりの加圧保持時間は、特に限定されるものではないが、規定圧力に達した瞬間に開圧する場合を０〔ｓｅｃ〕と表記すると０〔ｓｅｃ〕〜５〔ｍｉｎ〕の範囲、好ましくは０〔ｓｅｃ〕〜１〔ｍｉｎ〕の範囲である。一方、開圧保持時間は特に限定されるものではないが、０〔ｓｅｃ〕〜５〔ｍｉｎ〕の範囲、好ましくは０〔ｓｅｃ〕〜１〔ｍｉｎ〕の範囲である。
【００２３】
工程（３）および工程（４）の順序はどちらが先でもかまわない。すなわち、工程（３）を実施した後、工程（４）を行うか（図３の方法Ｂ）、または工程（４）を実施した後、工程（３）を行えばよい（図３の方法Ａ）。工程（１）〜（４）をこの順序で行った場合には、工程（４）の後に、加熱および加圧する工程（３）を任意に行っても良い。さらに、熱可塑性樹脂を用いた場合は熱可塑性樹脂がガラス転移点ないし融点の低い方まで自然にまたは強制的に冷却工程を行っても良い。
【００２４】
また、熱硬化性樹脂の場合には、工程（４）を実施した後に、工程（３）を行う方法（図３の方法Ａ）が簡便で好ましい。工程（３）を実施した後、工程（４）を行う（図３の方法Ｂ）場合には、最初の工程（３）を半硬化状態となるまでの加熱で止めておき、次に工程（４）を行い、最後に、また工程（３）を、今度は半硬化した樹脂が完全に硬化するまで加熱する。なお、半硬化状態の確認は予備実験等により加熱温度、保持時間を適宜実験によりデータ採取して決定すればよい。
【００２５】
・各部材の説明
多孔質導電性基材は、導電性を有し、触媒層に燃料や酸化剤を安定供給し、生成した過剰な水を速やかに流路１６に導く性状であれば、如何なるで性状あってもよい。このような多孔質導電性基材としては炭素繊維を用いた多孔質導電性基材などが挙げられ、例えば、炭素繊維を用いた不織布、織布、またはカーボンペーパーを主体とする基材が挙げられる。また、触媒層電解質膜接合体の膨張収縮による変形の吸収、すなわち、密着性を考慮した場合は炭素繊維を用いた不織布又は織布が好ましい。これら炭素繊維を用いた基材を単独で、もしくは２種以上を組み合わせて、例えばガス拡散層部材として用いることができる。
【００２６】
多孔質導電性基材の厚み、平均孔径、気孔率、空隙率などは特に限定されるものではなく、触媒層電解質膜接合体の用途、要求特性などに応じて適宜調整される。
さらに多孔質導電性基材は、撥水処理が施されている方が触媒層電解質膜接合体の保水性を高められる点で好ましい。撥水処理剤としてはフッ素樹脂が好ましく、例えば、ＰＴＦＥ、ＦＥＰ、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体、テトラフルオロエチレン−エチレン共重合体、ポリクロロトリフルオロエチレン、ポリビニリデンフルオライドなどである。なかでも好ましいフッ素樹脂は、ＰＴＦＥ、ＦＥＰである。
【００２７】
多孔質導電性基材の一方の面上、通常、セパレータと接する面と反対側の面上には、別途、撥水層が配されていてもよい。該撥水層の材質は、特に限定されるものではなく、例えば、フッ素樹脂とカーボンブラックからなる撥水層などが用いられる。
また、撥水層の厚みは、特に限定されるものではなく、膜電極接合体の用途、要求特性などに応じて適宜調整される。
【００２８】
一方、セパレータは、機械加工で表面に流路を形成した黒鉛板や、金属板や、導電性材料と樹脂とからなる組成物を所定の形状に成形してなるものである。
セパレータに用いる金属板としては、材質に特に限定されないが、耐食性を考慮して、ステンレスやチタン材あるいは表面に樹脂をコーティングしたり、金やチタンなどの耐食性の鍍金処理を施したステンレスなどが例示できる。導電性材料と樹脂からなる組成物を成形して製造されるセパレータは、一般にモールドセパレータと呼ばれるものであり、例えば、導電性粉粒体と熱可塑性樹脂または熱硬化性樹脂あるいはこれらの樹脂を併用した組成物を、金型を用いて成形したものが用いられる。
【００２９】
セパレータに用いる導電性粉粒体としては、例えば、炭素材料、金属、金属化合物などの粉粒体などが挙げられ、これらの導電性粉粒体の１種または２種以上が用いられる。該導電性粉粒体として使用可能な炭素材料としては、例えば、人造黒鉛、天然黒鉛、ガラス状カーボン、カーボンブラック、アセチレンブラック、ケッチェンブラックなどが挙げられる。これらの炭素材料を単独で、もしくは２種以上を組み合わせて用いることができる。これらの炭素材料の粉粒体の形状は、特に制限されず、板状、球状、無定形などの何れであってもよい。また、黒鉛を化学処理して得られる膨張黒鉛も用いられる。これらの中でも、導電性を考慮すれば、より少量で高度の導電性を有するセパレータが得られるという点で、人造黒鉛、天然黒鉛、膨張黒鉛などが好適である。また、金属、金属化合物としては、例えば、アルミニウム、亜鉛、鉄、銅、金、ステンレス、パラジウム、チタンなど、さらには、チタン、ジルコニウム、ハフニウムなどのホウ化物などが挙げられる。これらの金属、金属化合物を単独で、もしくは２種以上を組み合わせて用いることができる。これらの金属、金属化合物の粉粒体の形状は、特に限定されず、板状、球状、無定形などの何れであってもよい。さらに、これらの金属、金属化合物が非導電性あるいは半導電性材料の粉粒体により表面処理されたものも用いられる。
【００３０】
セパレータに用いる前記熱硬化性樹脂としては、特に限定されないが、例えばポリカルボジイミド樹脂、フェノール樹脂、フルフリルアルコール樹脂、エポキシ樹脂、尿素樹脂、メラミン樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ビニルエステル樹脂、ビスマレイミドトリアジン樹脂、ポリアミノビスマレイミド樹脂、ジアリルフタレート樹脂などを挙げることができる。これらの中でもビニルエステル樹脂が好ましい。また、セパレータに用いる熱可塑性樹脂としては、ポリフェニレンスルフィド、ポリオレフィン、ポリアミド、ポリイミド、ポリスルホン、ポリフェニレンオキシド、液晶ポリマー、ポリエステルなどを挙げることができる。これらのうち、耐熱性や耐酸性に優れることから特にポリフェニレンスルフィドが好ましい。これらの熱硬化性樹脂及び熱可塑性樹脂は、使用用途、要求性能に応じて適宜選択して、使用される。
【００３１】
次に、本発明に係る燃料電池用部材を備えた固体高分子型燃料電池の製造方法の一例を説明する。
【００３２】
高分子電解質膜の両側に触媒層を接合し触媒層電解質膜接合体を得る。次いで、この触媒層電解質膜接合体の両側に本発明に係わる燃料電池用部材を、多孔質導電性基材面が接する様に接合すれば固体高分子型燃料電池の単セルが得られる。
【００３３】
ここで、高分子電解質膜の材質は、特に限定されるものではなく、種々の組成、種々の分子構造（例えば、直鎖状、分枝状等）を備えた高分子電解質から適宜選択される。このような高分子電解質としては、例えば、（１）パーフルオロカーボン含有ポリマー系電解質、（２）芳香族エーテルまたはチオエーテルポリマー系電解質、または、（３）芳香族炭化水素ポリマー系電解質などが挙げられる。
【００３４】
また、高分子電解質に含まれる電解質基の種類についても、特に限定されるものではなく、例えば、スルホン酸基、ホスホン酸基、ホスフィン酸基、カルボキシル基などが挙げられる。高分子電解質には、これらの電解質基のうち、いずれか１種または２種以上が含まれているが、スルホン酸基が最も好ましい。
【００３５】
（１）パーフルオロカーボン含有ポリマー系電解質としては、具体的には、デユポン社の「ナフィオン」に代表されるスルホン化パーフルオロビニルエーテルポリマー、スルホン化パーフルオロビニルエーテルと含フッ素または非フッ素化オレフィンとの共重合体や多元共重合体などが挙げられる。
【００３６】
（２）芳香族エーテルまたはチオエーテルポリマー系電解質としては、具体的には、芳香環がスルホン化されたポリアリールエーテル、ポリアリールチオエーテル（＝ポリアリールサルファイド）、ポリアリールエーテルスルホン、ポリアリールスルホン、ポリアリールエーテルケトン、ポリアリールサルファイドスルホン、ポリアリールスルホンアミドなどが挙げられる。
【００３７】
（３）芳香族炭化水素ポリマー系電解質としては、具体的には、芳香環がスルホン化されたポリフェニレン、ポリアルキルフェニレン、ポリビフェニレン、ポリアルキルビフェニレン、ポリナフチレンなどが挙げられる。
また、上記の（１）〜（３）の高分子電解質の誘導体も好適に用いられる。
【００３８】
また、高分子電解質膜は、上記の高分子電解質のいずれか１種から構成されていてもよく、あるいは、２種以上から構成されていてもよい。また、高分子電解質膜は、上記の高分子電解質と他の材料との複合体であってもよい。
触媒層は、触媒と、触媒にプロトンを授受するための高分子電解質（以下、「触媒層内電解質」という。）とから構成されている。
【００３９】
触媒としては、例えば、白金黒、白金若しくは白金合金、またはこれらを担持したカーボンなどが用いられる。
【００４０】
触媒層に含まれる触媒の量は、特に限定されるものではなく、触媒の種類、膜電極接合体の用途、要求特性、電極の種類（燃料極または酸化剤極）などに応じて適宜調整される。
【００４１】
また、触媒層内電解質は、高分子電解質膜と触媒との間におけるプロトンの授受を促進させる作用を有するものであり、触媒の周囲を包むように配置されている。触媒層内電解質としは、通常、上記の高分子電解質膜と同一の材質が用いられるが、異なる材質であってもよい。
【００４２】
触媒層に含まれる触媒層内電解質の量は、特に限定されるものではなく、触媒層内電解質の種類、膜電極接合体の用途、要求特性、電極の種類（燃料極または酸化剤極）などに応じて適宜調整される。
【００４３】
本発明の燃料電池用部材の製造方法によれば、簡便にセパレータとガス拡散層部材を熱可塑性樹脂ないし熱硬化性樹脂の粉末の存在下、加熱・加圧・開圧条件で接合させることができ、両部材間の接触抵抗を低減できる。したがって本発明の燃料電池用部材の製造方法を用いた燃料電池用部材を備えた燃料電池によれば優れた発電効率が得られる燃料電池を実現することができる。また、本発明製造方法によれば、セパレータとガス拡散層部材とが強固に接着した燃料電池用部材を製造でき、その結果、耐久性に優れた燃料電池を実現することができる。
【実施例】
【００４４】
以下、実施例に基づき本発明を具体的に説明する。ただし、本発明はこれに限定されるものではない。
【００４５】
（実施例１）
・多孔質導電性基材の製造
ダイキン工業製ＦＥＰ分散液（商品名：ＮＤ−１）を、ＮＤ−１と水との重量比が１：９となるように水で希釈して、ＦＥＰ分散希釈水溶液を調製した。多孔質基材として、炭化不織布（厚さ０．２４ｍｍ、密度０．２６ｇ／ｃｍ３、目付６４．３ｇ／ｍ２）を用いた。この多孔質基材（２０ｃｍ×２０ｃｍ）を前記ＦＥＰ分散希釈水溶液に、室温、１分間含浸させた後、引き上げた。さらにその後１１０℃、１０分間乾燥させ、ＦＥＰ処理済み多孔質基材を製造した。
次いで、３６０℃で１５分間、該ＦＥＰ処理多孔質基材を焼成して、ガス拡散層部材として用いる多孔質導電性基材（１）を製造した。
【００４６】
・燃料電池用部材の製造（プレス操作方法Ａ）
実施例１で製造した５ｃｍ×５ｃｍの多孔質導電性基材（１）に熱可塑性樹脂としてポリフッ化ビニリデン系樹脂「ＫＹＮＡＲ７２０１」（ＡＲＫＥＭＡ社製、融点１２２〜１２６℃）を篩にて０．９ｇ/ｃｍ2配置した。その上に導電性材料と樹脂とからなる組成物を厚さ３．２mmでＪＡＲＩ標準セルの形状に成形したセパレータ（厚さ３．２mm）をのせ、プレス機にセットした。０．６５ＭＰａで加圧および開放を１０回行った後、１５０℃、２ＭＰａの条件にて２分間、加熱プレスした。その後、２ＭＰａを保ちながら１０分かけて、８０℃まで冷却した後、開圧し、プレス機から取り出し、燃料電池用部材（１Ａ）を製造した。
【００４７】
（実施例２）
・燃料電池用部材の製造（プレス操作方法Ｂ）
実施例１で製造した５ｃｍ×５ｃｍの多孔質導電性基材（１）に熱可塑性樹脂としてポリフッ化ビニリデン系樹脂「ＫＹＮＡＲ７２０１」（ＡＲＫＥＭＡ社製、融点１２２〜１２６℃）を篩にて０．９ｇ/ｃｍ2配置した。その上に導電性材料と樹脂とからなる組成物を厚さ３．２mmでＪＡＲＩ標準セルの形状に成形したセパレータ（厚さ３．２mm）をのせ、プレス機にセットした。次に、２ＭＰａ加圧後１５０℃まで昇温させた後、この状態を３０分間保持し、続いて同温度で０．６５ＭＰａで加圧および開放を１０回行った後、同温度のまま２ＭＰａまで加圧後、直ぐに２ＭＰａを保ちながら３０分間かけて８０℃まで冷却した後、開圧し、プレス機から取り出し、燃料電池用部材（１Ｂ）を製造した。
【００４８】
（比較例１）
・部材の製造
実施例１で製造した５ｃｍ×５ｃｍの多孔質導電性基材（１）に熱可塑性樹脂としてポリフッ化ビニリデン系樹脂「ＫＹＮＡＲ７２０１」（ＡＲＫＥＭＡ社製、融点１２２〜１２６℃）を篩にて０．９ｇ/ｃｍ2配置した。その上に実施例１と同様のセパレータ（厚さ３．２mm）をのせ、プレス機にセットした。１５０℃、２ＭＰａの条件にて２分間、加熱プレスした。その後、２ＭＰａを保ちながら１０分かけて、８０℃まで冷却した後、開圧し、プレス機から取り出し、部材（１Ｃ）を製造した。
【００４９】
（比較例２）
多孔質導電性基材（１）と、実施例１と同様のセパレータを単に積層して、部材（１Ｄ）を製造した。
【００５０】
（実施例３）
・多孔質導電性基材の製造
多孔質基材として、カーボンペーパー（東レ株式会社製「ＴＧＰ−Ｈ−０６０」厚さ０．１９ｍｍ、密度０．４４ｇ／ｃｍ３）を用いた以外は実施例１と同様に行い、多孔質導電性基材（２）を製造した。
【００５１】
・燃料電池用部材の製造（プレス操作方法Ａ）
多孔質導電性基材（２）を用いた以外は実施例１と同様に行い燃料電池用部材（２Ａ）を製造した。
【００５２】
（実施例４）
・燃料電池用部材の製造（プレス操作方法Ｂ）
多孔質導電性基材（２）を用いた以外は実施例２と同様に行い燃料電池用部材（２Ｂ）を製造した。
【００５３】
（比較例３）
多孔質導電性基材（２）を用いた以外は比較例１と同様に行い部材（２Ｃ）を製造した。
【００５４】
（比較例４）
多孔質導電性基材（２）と、実施例３と同様のセパレータを単に積層して、部材（２Ｄ）を製造した。
【００５５】
（測定例１）ガス拡散層用部材の導電性評価
燃料電池用部材の導電性は、抵抗を測定することにより評価した。実際には、１０ｃｍ角の金メッキ電極２枚を用意し、該金メッキ電極２枚で、前記燃料電池用部材をはさみ、更に、油圧プレスにて０．５ＭＰａの圧力下、定電流電源で１０ｍＡの交流（Ｉ）を印加した。この時の電極間の電圧降下（ΔＶ）を電圧計で測定し求められた抵抗値（ΔＶ／Ｉ）を導電性の指標とした。その結果を表１に示す。
【００５６】
【表１】
2009152038.tif 000003
【００５７】
同じ炭化不織布を用いて製造された多孔質導電性基材（１）を用いて、加圧・開圧操作方法Ａ／方法Ｂの燃料電池用部材（１Ａ）と（１Ｂ）を比較すると抵抗値はほぼ同じ値を示した。更に、同じカーボンペーパーを用いて製造された多孔質導電性基材（２）を用いた場合の方法Ａ／方法Ｂの燃料電池用部材（２Ａ）と（２Ｂ）についてもほぼ同じ抵抗値をしめしたことから、加圧・開圧操作方法Ａ／方法Ｂに差が無いことがわかった。
【００５８】
加圧・開圧操作の有無について実施例／比較例を比較する。実施例１と実施例３は各々に対応する加圧・開圧操作無しの比較例１と比較例３よりも抵抗値が低減していた。更に比較例１と比較例３は接着操作を行わなかった比較例２と４とほぼ同じ抵抗値を示していた。
【００５９】
これらのことから、加圧・開圧操作を行うことで樹脂が動き、十分なセパレータリブ部と多孔質導電性基材の接点構築が成されることが明らかとなった。
本発明の製造方法は、何ら特殊な装置、器具を用いておらず、単にプレス操作の反復のみで行っており、簡便かつ低コストである。
【産業上の利用可能性】
【００６０】
本発明は燃料電池用部材、好適には固体高分子型燃料電池用部材の製造方法に利用でき、また、固体高分子型燃料電池以外の電池、たとえばりん酸型燃料電池に用いられるガス拡散用部材などにも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】固体高分子型燃料電池を示す概略断面図である。
【図２】固体高分子型燃料電池の発電の原理を示す模式図である。
【図３】本発明の燃料電池用部材の製造方法の工程図である。
【図４】本発明の燃料電池用部材の製造方法により製造した燃料電池部材の接触抵抗低減の原理である。
【符号の説明】
【００６２】
１０・・・単セル
１１・・・高分子電解質膜
１２・・・燃料極
１３・・・酸化剤極
１４・・・膜電極接合体
１５・・・セパレータ
１５１・・セパレータリブ部
１６・・・流路
１７・・・触媒層
１８・・・ガス拡散層（多孔質導電性基材）
１８１・・ガス拡散層基材炭素繊維
１９・・・熱可塑性樹脂
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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