JP2019008984A

JP2019008984A - 燃料電池用セパレータの製造方法

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Publication number: JP2019008984A
Application number: JP2017123589A
Authority: JP
Inventors: 宏金原; Hiroshi Kanehara; 山口　太一; Taichi Yamaguchi; 太一山口
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2017-06-23
Filing date: 2017-06-23
Publication date: 2019-01-17
Anticipated expiration: 2037-06-23
Also published as: DE102018110438A1; JP6863129B2; CA3002453A1; CN109119652B; KR102073581B1; CN109119652A; KR20190000809A; US20180375113A1; DE102018110438B4; US10714763B2; CA3002453C

Abstract

【課題】セパレータ材料の加工精度を確保することのできる燃料電池用セパレータの製造方法を提供する。【解決手段】金型５０の表面に、深さ及び幅がコート層３ｂの厚み以上かつセパレータ材料３ｃの厚み以下の溝５３、５４、５７、５８が設けられている。金型５０は、所定方向に延びる凹状面４３と凸状面４４とが交互に設けられた凹凸面からなるプレス面４２を有する上型４１と、上型４１のプレス面４２と相補的な形状を有する凹凸面からなるプレス面４６を有する下型４５と、を備え、上型４１の凹状面４３において、所定方向に直交する方向に溝５３が延設されるとともに、上型４１の凸状面４４において、所定方向に溝５４が延設され、下型４５の凹状面４７において、所定方向に溝５７が延設されるとともに、下型４５の凸状面４８において、所定方向に直交する方向に溝５８が延設されている。【選択図】図３

Description

本発明は、基材の表面にコート層が形成された燃料電池用セパレータの製造方法に関する。

燃料電池用セパレータを製造する際の表面処理技術として、Ａｕ等を用いた従前の貴金属めっき処理技術に替わり、カーボン系の導電性被膜（炭素膜）をコーティングする技術が開発されてきている（例えば、下記特許文献１参照）。

また、従来、セパレータの基材としてＳＵＳ、チタン等の金属材料からなる基材が用いられており、特に、耐食性が高いという観点からチタン基材が用いられている。基材としてチタン基材を用いる場合、大気中におけるチタン基材の最表層（表面から0.2μm程度の深さまで）には自然と酸化チタン（ＴｉＯ_２）層からなる酸化被膜が形成されている。このような酸化チタン層を有するチタン基材に対し、例えばプラズマＣＶＤ（プラズマを用いる化学気相成長）を利用して炭化水素系のガス原料からカーボン系の導電性被膜の成膜を行うと、チタン基材の最表層には、酸化チタン（酸化チタン層）とカーボンブラック（炭素層）を含む混合層が形成されることが確認されている。また、プラズマＣＶＤの条件によっては、前記混合層の下層に、チタンとカーボンブラックを含む混合層が更に形成されることが確認されている（図６参照）。

また、前述の酸化チタン層と炭素層との間の密着性の問題を解消すべく、酸化チタン層（基材酸化被膜）上に、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗの金属、あるいはＳｉ、Ｂの半金属元素から選択された１種以上の元素からなる中間層を形成し、該中間層上に炭素層を形成する手法や、エッチング等によりチタン基材の表面から酸化チタン層を除去し、そこに炭素層を成膜するという手法も既に利用されている。

前記のように炭素粒子を含む炭素層が表面に成膜された基材は、成形用の金型を用い（例えば、下記特許文献２参照）、断面視において波形状ないし凹凸状を呈するようにプレス成形（塑性変形）され、ガス（水素、酸素等）の流路となる溝（ガス流路）が形成される。

燃料電池（燃料電池スタックということもある）は、電解質膜をアノードとカソードとで挟んだものをセル（単電池）（燃料電池セルということもある）とし、前記ガス流路が形成されたセパレータを介して前記セルを複数個重ね合わせて（積層して）構成される。

燃料電池は、固体高分子型燃料電池（ＰＥＦＣ）、アルカリ電解質型燃料電池（ＡＦＣ）、リン酸型燃料電池（ＰＡＦＣ）、溶融炭酸塩型燃料電池（ＭＣＦＣ）、固体酸化物型燃料電池（ＳＯＦＣ）、バイオ燃料電池等として開発されているが、例えば、固体高分子型燃料電池の燃料電池セルは、イオン透過性の電解質膜と、該電解質膜を挟持するアノード側触媒層（電極層）およびカソード側触媒層（電極層）とからなる膜電極接合体（ＭＥＡ：Membrane Electrode Assembly）を備えている。ＭＥＡの両側には、燃料ガスもしくは酸化剤ガスを提供するとともに電気化学反応によって生じた電気を集電するためのガス拡散層（ＧＤＬ：Gas Diffusion Layer）が形成されている。ＧＤＬが両側に配置されたＭＥＡは、ＭＥＧＡ（Membrane Electrode & Gas Diffusion Layer Assembly）と称され、ＭＥＧＡは、前記のガス流路が形成された一対のセパレータにより挟持されている。ここで、ＭＥＧＡが燃料電池の発電部であり、ガス拡散層がない場合には、ＭＥＡが燃料電池の発電部となる。

特開２０１５−０９５３１４号公報特開２００５−１９９４２１号公報

ところで、セパレータを構成する基材の表面に炭素層が存在する場合、前述のアノード側及びカソード側のガス流路を形成するために、金型にて基材（例えば、チタン基材）を塑性変形するだけの力を加えると、表面の炭素層（基材がチタン基材である場合は、酸化チタンを含む炭素層）の一部がプレス中に剥離し（図６参照）、剥離した微粒子が金型の表面に堆積していく。これにより、次のプレス加工の際に、金型とセパレータ材料（表面に炭素層が形成された基材）の摩擦係数が上昇し、プレス中のセパレータ材料の動きが阻害され、セパレータ材料の加工精度が低下し、例えば、流路部などに割れが発生したり、反りが増大して接着部（燃料電池セルとの接着部）のシール性が悪化するという課題があった。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、セパレータ材料の加工精度を確保することのできる燃料電池用セパレータの製造方法を提供することにある。

前記課題を解決すべく、本発明による燃料電池用セパレータの製造方法は、表面にコート層が設けられたセパレータ材料を準備する準備工程と、前記セパレータ材料及び／又は金型に加工油並びに／或いはエアを供給する供給工程と、前記セパレータ材料を前記金型でプレスして所定形状に成形するプレス工程と、を含む燃料電池用セパレータの製造方法であって、前記金型の表面に、深さ及び幅が前記コート層の厚み以上かつ前記セパレータ材料の厚み以下の溝が設けられていることを特徴としている。

また、前記溝は、深さが幅より小さく設定されていることが好ましい。

また、前記金型は、所定方向に延びる凹状面と凸状面とが交互に設けられた凹凸面からなるプレス面を有する上型と、該上型のプレス面と相補的な形状を有する凹凸面からなるプレス面を有する下型と、を備え、前記プレス工程にて、前記コート層が設けられた面を上下面として前記セパレータ材料を前記上型と前記下型とで上下方向でプレスして波形状ないし凹凸状に形成するとともに、前記上型の凹状面において、前記所定方向に直交する方向に前記溝が延設されるとともに、前記上型の凸状面において、前記所定方向に前記溝が延設され、前記下型の凹状面において、前記所定方向に前記溝が延設されるとともに、前記下型の凸状面において、前記所定方向に直交する方向に前記溝が延設されていることが好ましい。

本発明によれば、プレス工程にてセパレータ材料から剥離した微粒子が金型の表面に設けられた溝に入り込むとともに、当該溝により排出されやすくなるため、金型の表面に残る微粒子の量を低減することができる。そのため、プレス工程を繰り返し実施する際に、金型とセパレータ材料の摩擦係数を低減することができ、次のプレス加工の際にセパレータ材料の動きが阻害されず、セパレータ材料を精度良く加工することが可能となる。

セパレータを備えた燃料電池スタックの要部断面図である。セパレータの製造工程の概略を示すフロー図である。セパレータの製造に用いる金型の拡大斜視断面図である。セパレータの製造に用いる金型の要部拡大断面図である。セパレータの製造途中の様子を示す拡大断面図である。チタン基材の表面に炭素層が設けられたセパレータの模式的な要部拡大断面図である。

以下、本発明の構成を図面に示す実施形態の一例に基づいて詳細に説明する。以下では、一例として、燃料電池車に搭載される燃料電池またはこれを含む燃料電池システムに本発明を適用した場合を例示して説明するが、適用範囲がこのような例に限られることはない。

［セパレータを備えた燃料電池スタックの構成］
図１は、燃料電池スタック（燃料電池）１０の要部を断面視した図である。図１に示すように、燃料電池スタック１０には、基本単位であるセル（単電池）１が複数積層されている。各セル１は、酸化剤ガス（例えば空気）と、燃料ガス（例えば水素）と、の電気化学反応により起電力を発生する固体高分子型燃料電池である。セル１は、ＭＥＧＡ２と、ＭＥＧＡ２を区画するように、ＭＥＧＡ２に接触するセパレータ（燃料電池用セパレータ）３とを備えている。なお、本実施形態では、ＭＥＧＡ２は、一対のセパレータ３、３により、挟持されている。

ＭＥＧＡ２は、膜電極接合体（ＭＥＡ）４と、この両面に配置されたガス拡散層７、７とが、一体化されたものである。膜電極接合体４は、電解質膜５と、電解質膜５を挟むように接合された一対の電極６、６と、からなる。電解質膜５は、固体高分子材料で形成されたプロトン伝導性のイオン交換膜からなり、電極６は、たとえば、白金などの触媒を担持した例えば多孔質のカーボン素材により形成される。電解質膜５の一方側に配置された電極６がアノードとなり、他方側の電極６がカソードとなる。ガス拡散層７は、例えばカーボンペーパ若しくはカーボンクロス等のカーボン多孔質体、または、金属メッシュ若しくは発泡金属等の金属多孔質体などのガス透過性を有する導電性部材によって形成される。

本実施形態では、ＭＥＧＡ２が、燃料電池１０の発電部であり、セパレータ３は、ＭＥＧＡ２のガス拡散層７に接触している。また、ガス拡散層７が省略されている場合には、膜電極接合体４が発電部であり、この場合には、セパレータ３は、膜電極接合体４に接触している。したがって、燃料電池１０の発電部は、膜電極接合体４を含むものであり、セパレータ３に接触する。

セパレータ３は、導電性やガス不透過性などに優れた金属（例えば、ＳＵＳ、チタン、アルミ、ニッケル等の金属）を基材とする板状の部材であって、その一面側がＭＥＧＡ２のガス拡散層７と当接し、他面側が隣接する他のセパレータ３の他面側と当接している。

また、本実施形態では、各セパレータ３（の基材３ａ）の一面側及び他面側（ＭＥＧＡ２のガス拡散層７と当接する面、及び、隣接する他のセパレータ３の他面側と当接する面）にそれぞれ、導電性被膜としての炭素粒子を含むコート層３ｂが形成されている。なお、セパレータ３を構成する基材３ａとコート層３ｂとの間に、中間層（不図示）を備えていてもよい。

コート層３ｂは、導電性や耐食性等を有していればよく、コート層３ｂの形成材料としては、炭素の他に、Ａｕ（金）、Ｐｔ（プラチナ）、Ｉｎ_２Ｏ_３（酸化インジウム）、ＺｎＯ（酸化亜鉛）、ＳｎＯ_２（酸化錫）等が挙げられ、これらは、プレス中に金型に当たって剥れ落ち、炭素と同じ課題が発生することが確認されている。セパレータ３（の基材３ａ）の表面にコート層（特に、炭素層）３ｂを形成する方法は特に限られるものではなく、例えば、プラズマＣＶＤ（プラズマを用いる化学気相成長）を利用した方法、炭素粒子（炭素粒子に樹脂や溶媒を混合してもよい）を基材表面にスプレーで塗布する方法、転写により形成する方法、真空蒸着、スパッタリング、イオンプレーティング等を利用した物理的蒸着法（ＰＶＤ）等が挙げられる。また、コート層（特に、炭素層）３ｂは、非晶質構造であっても、結晶構造（グラファイト構造）であってもよく、また、窒素（Ｎ）を含有していてもよい。プラズマＣＶＤのプロセス中におけるボンバードガス又は成膜ガスとして、窒素を含むガスを用いた場合、コート層３ｂ中にＮが取り込まれる。コート層３ｂの厚み（膜厚）は、特に限られるものではないが、例えば0.01μm〜0.2μm程度である。また、セパレータ３を構成する基材３ａの厚み（板厚）は、特に限られるものではないが、例えば、基材３ａがチタン基材（純チタンまたはチタン合金からなる基材）からなる場合には、約10μm以上に設定されている。

本実施形態では、各セパレータ３は、（断面形状が）波形状ないし凹凸状に形成されている。セパレータ３の形状は、波の形状が等脚台形をなし、かつ波の頂部が平坦で、この頂部の両端が等しい角度をなして角張っている。つまり、各セパレータ３は、表側から見ても裏側から見ても、ほぼ同じ形状である。ＭＥＧＡ２の一方のガス拡散層７には、セパレータ３の頂部が面接触し、ＭＥＧＡ２の他方のガス拡散層７には、セパレータ３の頂部が面接触している。

前記セパレータ３は、基材３ａの表面にコート層３ｂが形成されたセパレータ材料３ｃを金型を用いてプレス成形することにより、前記の形状を呈するように成形（塑性変形）される（後で詳述）。

一方の電極（すなわちアノード）６側のガス拡散層７とセパレータ３との間に画成されるガス流路２１は、燃料ガスが流通する流路であり、他方の電極（すなわちカソード）６側のガス拡散層７とセパレータ３との間に画成されるガス流路２２は、酸化剤ガスが流通する流路である。セル１を介して対向する一方のガス流路２１に燃料ガスが供給され、ガス流路２２に酸化剤ガスが供給されると、セル１内で電気化学反応が生じて起電力が生じる。

さらに、あるセル１と、それに隣接するもうひとつのセル１とは、アノードとなる電極６とカソードとなる電極６とを向き合わせて配置されている。また、あるセル１のアノードとなる電極６に沿って配置されたセパレータ３の背面側の頂部と、もうひとつのセル１のカソードとなる電極６に沿って配置されたセパレータ３の背面側の頂部とが、面接触している。隣接する２つのセル１間で面接触するセパレータ３、３の間に画成される空間２３には、セル１を冷却する冷媒としての水が流通する。

［セパレータの製造工程］
図２は、セパレータの製造工程の概略フローを示した図である。また、図３及び図４はそれぞれ、セパレータの製造に用いる金型の拡大斜視断面図及び要部拡大断面図であり、図５は、セパレータの製造途中の様子を示す拡大断面図である。

本実施形態では、前述したセパレータ３は、所定方向（ガス流路の流れ方向）に延びる凹状面（上側に窪んだ面）４３と凸状面（下側に膨出した面）４４とが交互に設けられた凹凸面からなるプレス面４２を有する上型４１と、上型の凹凸面（プレス面４２）と相補的な形状を有する凹凸面からなるプレス面４６を有する下型４５とからなる金型５０を用い、セパレータ３の素材となるセパレータ材料３ｃ（基材３ａの表面にコート層３ｂが形成された材料）を前記上型４１（のプレス面４２）と前記下型４５（のプレス面４６）とで上下方向でプレスすることで、波形状ないし凹凸状を呈するように形成される。

また、本実施形態では、金型５０によるプレス加工時に前記セパレータ材料３ｃから剥離したコート層３ｂ（基材３ａがチタン基材である場合は、酸化チタンを含む炭素層等）の微粒子を円滑に排出すべく（言い換えれば、微粒子の排出を促進すべく）、金型５０の表面（プレス面）、詳しくは、上型４１のプレス面４２及び下型４５のプレス面４６に、断面視において略凹形状の溝が形成されている。この略凹形状の溝の深さ及び幅は、セパレータ材料３ｃから剥離するコート層３ｂの微粒子よりも大きく設定されている。

より詳しくは、図３を参照すればよく分かるように、上型４１のプレス面４２には、凹状面（上側に窪んだ面）４３において、前記所定方向（ガス流路の流れ方向）に直交する方向に略凹形状の溝５３が延設されるとともに、凸状面（下側に膨出した面）４４において、前記所定方向（ガス流路の流れ方向）に沿って（一端から他端まで）略凹形状の溝５４が延設されている。また、下型４５のプレス面４６には、凹状面４７（下側に窪んだ面）において、前記所定方向（ガス流路の流れ方向）に沿って（一端から他端まで）略凹形状の溝５７が延設されるとともに、凸状面（上側に膨出した面）４８において、前記所定方向（ガス流路の流れ方向）に直交する方向に略凹形状の溝５８が延設されている。

上型４１のプレス面４２の凹状面４３における溝５３、上型４１のプレス面４２の凸状面４４における溝５４、下型４５のプレス面４６の凹状面４７における溝５７、下型４５のプレス面４６の凸状面４８における溝５８の数は特に限られるものではなく、１つでもよいし、複数でもよい。例えば複数設けられている場合には、所定の間隔をあけて形成される。また、プレス加工時にセパレータ３の変形部である角部においてコート層３ｂが剥離しやすいという理由から、上型４１のプレス面４２の凸状面４４における溝５４や下型４５のプレス面４６の凹状面４７における溝５７は、そのセパレータ３の角部に対応する部分の近くに設けるのがよい。

また、金型５０の表面に溝５３、５４、５７、５８を付与する方法は特に限られるものではなく、金型５０の表面に対する加工（切削や研磨など）で付与する方法（例えば、上記特許文献２参照）、放電加工による方法、凹凸形状があるものを押し付けて金型５０の表面に転写する方法等が挙げられる。また、３Ｄプリンターのようなもので微小な凹凸形状を金型５０の表面に形成してもよいし、印刷技術を駆使して金型５０の表面に微小凹凸を形成してもよい。金型５０の表面に対する加工（切削や研磨など）で溝５３、５４、５７、５８を付与する場合には、金型５０の加工方向を規定することで、加工残りの微小な凹形状として前記溝５３、５４、５７、５８を形成することができる。

前記した略凹形状の溝５３、５４、５７、５８の深さ及び幅は、剥離したコート層３ｂの微粒子が当該溝内に入り込んで円滑に排出されるために、剥離するコート層３ｂ（膜厚が最大で0.2μm程度）の微粒子よりも大きければよく、例えば0.2μm以上に設定される。また、その深さ及び幅は、セパレータ材料３ｃの成形性への影響を考慮して、セパレータ材料３ｃの厚み（板厚）以下であればよく、例えば10μm以下に設定される。また、溝５３、５４、５７、５８の深さ（セパレータ材料３ｃの加工方向における寸法）は幅（セパレータ材料３ｃの加工方向と直交する方向における寸法）より小さくするのがよく、例えば約20％程度であるのがよいことが確認されている。すなわち、前記した略凹形状の溝５３、５４、５７、５８は、特に限られるものではないが、例えば、幅が0.2μm以上で10μm以下、深さが0.2μm以上で2μm以下に設定するのがよい。また、その表面粗さ（Ra）は、例えば0.15以下に設定するのがよい（図４参照）。

次に、前述した溝５３、５４、５７、５８を有する金型５０を用いたセパレータ３の製造方法について説明する。

図２に示すように、まず、例えばプラズマＣＶＤ（プラズマを用いる化学気相成長）を実施し、平板状に成形した基材３ａの表面（例えば、基材３ａがチタン基材である場合は、最表層に形成された酸化チタン層）に炭素粒子を含むコート層３ｂを形成し、セパレータ３の素材（成形前の状態）となるセパレータ材料３ｃを準備する（Ｓ２１：準備工程）。

次いで、コート層３ｂが形成された面を上下面として、前記上型４１と前記下型４５との間に平板状のセパレータ材料３ｃを配置し、セパレータ材料３ｃ及び金型５０の表面（上型４１のプレス面４２、下型４５のプレス面４６）に加工油を供給する（Ｓ２２：供給工程）。

なお、セパレータ材料３ｃに対する加工油の供給は、当該セパレータ材料３ｃを上型４１と下型４５との間に配置する前に行ってもよい。また、金型５０の表面に対する加工油の供給は、セパレータ材料３ｃを上型４１と下型４５との間に配置する前や、それ以前のセパレータ材料３ｃをプレス加工した直後に行ってもよい。

次に、前記セパレータ材料３ｃを前記上型４１（のプレス面４２）と前記下型４５（のプレス面４６）とで上下方向から所定圧で挟んでプレス加工を施す（Ｓ２３：プレス工程）。これにより、セパレータ材料３ｃは、（前記所定方向で視たときの断面視において）波形状ないし凹凸状を呈するように形成され、ガス流路が形成される。

ここで、本実施形態では、前述したように、金型５０の上型４１のプレス面４２及び下型４５のプレス面４６に、断面形状が略凹形状の溝５３、５４、５７、５８が形成されている。そのため、Ｓ２３のプレス工程において、セパレータ材料３ｃの表面（上下面）のコート層３ｂの一部が剥離する可能性があるが、剥離したコート層３ｂの微粒子は、上型４１と下型４５とでセパレータ材料３ｃをプレスする最中に、前記略凹形状の溝（剥離するコート層３ｂの微粒子よりも大きい溝）５３、５４、５７、５８に入り込むとともに（図４参照）、前記略凹形状の溝５３、５４、５７、５８に沿って加工油とともに金型５０の外部へ排出されることになる（図５参照）。

より詳細には、Ｓ２３のプレス工程においてセパレータ材料３ｃの変形部である（セパレータ３の）角部においてコート層３ｂが剥離しやすいことが確認されているが、その角部から剥離したコート層３ｂの微粒子は、上型４１側では、上型４１のプレス面４２の凹状面４３における溝５３を通って凸状面４４に流れ込み、当該凸状面４４における溝５４を通って加工油とともに金型５０の外部へ排出される（図５の矢印６１参照）。また、下型４５側では、下型４５のプレス面４６の凸状面４８における溝５８を通って凹状面４７に流れ込み、当該凹状面４７における溝５７を通って加工油とともに金型５０の外部へ排出される（図５の矢印６５参照）。

上記した一連の工程（準備工程、供給工程、プレス工程）を繰り返し実施することで、燃料電池１０を構成するセパレータ３が連続的に製造される。

なお、上記実施形態では、加工油が剥離したコート層３ｂの微粒子を伴って、略凹形状の溝５３、５４、５７、５８から排出されるものとした。しかし、加工油を使用せずとも、金型５０内に配置されたエアで前記剥離したコート層３ｂの微粒子をブロー排出することでも同様の効果が得られることは詳述するまでもない。また、前記剥離したコート層３ｂの微粒子に対して充分大きな体積の溝が設定されていれば、製品１枚毎に加工油を塗布する必要もなく、数枚毎に加工油を塗布するようにしてもよい。

以上で説明したように、本実施形態では、金型５０の表面に、セパレータ材料３ｃから剥離するコート層３ｂの微粒子よりも大きい、つまり、深さ及び幅がコート層３ｂの厚み以上かつセパレータ材料３ｃの厚み以下の溝５３、５４、５７、５８が設けられているので、プレス工程にてセパレータ材料３ｃから剥離した微粒子が金型５０の表面に設けられた溝５３、５４、５７、５８に入り込むとともに、当該溝５３、５４、５７、５８により排出されやすくなるため、金型５０の表面に残る微粒子の量を低減することができる。そのため、プレス工程を繰り返し実施する際に、金型５０とセパレータ材料３ｃの摩擦係数を低減することができ、次のプレス加工の際にセパレータ材料３ｃの動きが阻害されず、セパレータ材料３ｃを精度良く加工することが可能となる。

また、上型４１の凹状面４３において、所定方向（ガス流路の流れ方向）に直交する方向に溝５３が延設されるとともに、上型４１の凸状面４４において、前記所定方向に溝５４が延設され、下型４５の凹状面４７において、前記所定方向に溝５７が延設されるとともに、下型４５の凸状面４８において、前記所定方向に直交する方向に溝５８が延設されているので、プレス工程にてセパレータ材料３ｃから剥離した微粒子を当該溝５３、５４、５７、５８に沿ってより円滑に排出することができる。また、上型４１の凹状面４３及び下型４５の凸状面４８では、前記溝５３、５８が所定方向（ガス流路の流れ方向）に直交する方向に設けられているので、当該溝５３、５８がプレス加工の際のセパレータ材料３ｃの動き（成形）の妨げとならないといった利点もある。

以上、本発明の実施の形態を図面を用いて詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における設計変更等があっても、それらは本発明に含まれるものである。

１…セル（単電池）、２…ＭＥＧＡ、３…セパレータ、３ａ…セパレータの基材、３ｂ…コート層、３ｃ…セパレータ材料、４…膜電極接合体（ＭＥＡ）、５…電解質膜、６…電極、７…ガス拡散層、１０…燃料電池スタック（燃料電池）、２１、２２…ガス流路、２３…水が流通する空間、４１…上型、４２…上型のプレス面、４３…上型のプレス面の凹状面、４４…上型のプレス面の凸状面、４５…下型、４６…下型のプレス面、４７…下型のプレス面の凹状面、４８…下型のプレス面の凸状面、５０…金型、５３、５４、５７、５８…溝

Claims

表面にコート層が設けられたセパレータ材料を準備する準備工程と、前記セパレータ材料及び／又は金型に加工油並びに／或いはエアを供給する供給工程と、前記セパレータ材料を前記金型でプレスして所定形状に成形するプレス工程と、を含む燃料電池用セパレータの製造方法であって、
前記金型の表面に、深さ及び幅が前記コート層の厚み以上かつ前記セパレータ材料の厚み以下の溝が設けられている、燃料電池用セパレータの製造方法。
前記溝は、深さが幅より小さく設定されている、請求項１に記載の燃料電池用セパレータの製造方法。
前記金型は、所定方向に延びる凹状面と凸状面とが交互に設けられた凹凸面からなるプレス面を有する上型と、該上型のプレス面と相補的な形状を有する凹凸面からなるプレス面を有する下型と、を備え、
前記プレス工程にて、前記コート層が設けられた面を上下面として前記セパレータ材料を前記上型と前記下型とで上下方向でプレスして波形状ないし凹凸状に形成するとともに、
前記上型の凹状面において、前記所定方向に直交する方向に前記溝が延設されるとともに、前記上型の凸状面において、前記所定方向に前記溝が延設され、
前記下型の凹状面において、前記所定方向に前記溝が延設されるとともに、前記下型の凸状面において、前記所定方向に直交する方向に前記溝が延設されている、請求項１または２に記載の燃料電池用セパレータの製造方法。