燃料電池用金属セパレータとこれを用いた固体高分子形燃料電池
【課題】反応ガス流路である凹溝に水滴が生じず、ガス閉塞を起こしにくい燃料電池用金属セパレータ、およびこれを用いた固体高分子形燃料電池を提供する。
【解決手段】例えば、ステンレス鋼（ＳＵＳ３１６Ｌ）などの金属薄板からなり、少なくとも一方の表面３に反応ガス流路となる複数の凹溝４を有するベース板２と、係るベース板２の上記複数の凹溝４を有する表面３において、少なくとも複数の凹溝６に被覆した厚みが１〜１００ｎｍの貴金属薄膜層２０と、係る貴金属薄膜層２０の内部に分散され、少なくとも複数の凹溝４の表面３における水の接触角を５０度以下とする親水性を有する金属酸化物（例えば、ＳｉＯ２）の微粉末２２と、を含む、燃料電池用金属セパレータ１ａ。
【解決手段】例えば、ステンレス鋼（ＳＵＳ３１６Ｌ）などの金属薄板からなり、少なくとも一方の表面３に反応ガス流路となる複数の凹溝４を有するベース板２と、係るベース板２の上記複数の凹溝４を有する表面３において、少なくとも複数の凹溝６に被覆した厚みが１〜１００ｎｍの貴金属薄膜層２０と、係る貴金属薄膜層２０の内部に分散され、少なくとも複数の凹溝４の表面３における水の接触角を５０度以下とする親水性を有する金属酸化物（例えば、ＳｉＯ２）の微粉末２２と、を含む、燃料電池用金属セパレータ１ａ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、反応ガスが流れるガス流路のガス閉塞が生じにくい燃料電池用金属セパレータおよびこれを用いた固体高分子形燃料電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池用金属セパレータは、反応ガスに対して耐食性を有し且つ隣接する電極との接触抵抗が小さいことが求められている。
このため、ステンレス薄板をプレス成形して、その内周部に多数の凹凸からなる膨出成形部を形成し、係る膨出成形部の先端側端面（電極との接触面）に厚さが０．０１〜０．０２μｍのＡｕメッキ層を形成した燃料電池用セパレータが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
また、基材となる金属板の表面全体に、Ａｇ、窒化クロム、白金族の複合酸化物などをメッキ処理によって被覆した燃料電池用セパレータも提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開平１０−２２８９１４号公報（第１〜４頁、図１〜図３）
【特許文献２】特開平１１−１６２４７８号公報（第１〜８頁、図１）
【０００４】
しかしながら、特許文献１，２のように、金属セパレータにＡｕメッキやＡｇメッキなどを施すと、プレス成形された反応ガス流路の凹溝において、ＡｕやＡｇ自体が撥水性を示すため、凹溝の周囲における水分が係る凹溝の内面に付着した後、徐々に凝集し易くなり、やがて水滴が生じる。係る水滴が大きくなると、上記凹溝を塞ぐため、反応ガスが流れなくなるガス閉塞を招来し、発電が停止するおそれがある、という問題があつた。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、背景技術において説明した問題点を解決し、反応ガス流路である凹溝に水滴が生じず、ガス閉塞を起こしにくい燃料電池用金属セパレータ、およびこれを用いた固体高分子形燃料電池を提供する、ことを課題とする。
【課題を解決するための手段および発明の効果】
【０００６】
本発明は、前記課題を解決するため、発明者らによる鋭意研究の結果、反応ガス流路である凹溝の表面を親水性にする、ことに着想して成されたものである。
即ち、本発明の燃料電池用金属セパレータ（請求項１）は、金属薄板からなり、少なくとも一方の表面に反応ガス流路となる複数の凹溝を有するベース板と、係るベース板の上記複数の凹溝を有する表面において、少なくとも複数の凹溝に被覆した貴金属薄膜層と、係る貴金属薄膜層の内部に分散され、少なくとも複数の凹溝の表面における水の接触角を５０度以下とする親水性を有する金属酸化物の微粉末と、を含む、ことを特徴とする。
【０００７】
これによれば、前記貴金属薄膜層の内部には、前記凹溝の表面における水の接触角を５０度以下とする親水性を有する金属酸化物の微粉末が分散されている。このため、複数の前記凹溝の表面は、親水性となるので、係る凹溝に反応ガスが流れた際にも、水分が付着しつつ凝集して水滴となりにくくなる。この結果、複数の凹溝を水滴が塞ぐ事態が生じにくくなるため、反応ガスが流れなくなるガス閉塞を確実に防止ないし低減できる。従って、安定した発電が可能な燃料電池を提供することに貢献できる。
前記水の接触角が５０度を超えると、前記凹溝の表面に被覆された前記貴金属薄膜層の親水性が低下し、撥水性を呈するおそれがあるため、係る範囲を除外した。望ましい水の接触角は３０度以下、より望ましくは２５度以下である。
【０００８】
尚、前記金属薄板は、Ｆｅ、Ｎｉ、またはＴｉ、あるいは、これらの何れかをベースとする合金からなり、望ましくは、Ｆｅ基合金のオーステナイト系ステンレス鋼（例えば、ＳＵＳ３１６Ｌ，ＳＵＳ３０４）からなるものが推奨される。
また、前記金属薄板の厚みは、０．２ｍｍ以下、望ましくは、０．１ｍｍ以下が推奨される。
更に、前記ベース板における複数の凹溝は、前記金属薄板の内周部において、例えば、プレス成形により互いに平行に設けられ、これらの同じ方向（ストレート型）または隣接するごとに交互に逆向きの方向（マルチサーペンタイン型）に反応ガスが流される。隣接する凹溝間には凸条が位置し、複数の凹溝の長手方向の端部には、反応ガスのためのＵターン溝、分流用溝、あるいは合流用溝が配置されている。
加えて、前記貴金属薄膜層は、例えば、電解金属メッキやスパッタリングなどにより被覆され、マスキングにより前記凹溝の内面にのみ被覆するほか、隣接する前記凹溝間に位置する凸条を含めたベース板のほぼ表面全体、あるいは表面および裏面のほぼ全体に被覆しても良い。
【０００９】
また、本発明には、前記貴金属薄膜層の厚みは、１〜１００ｎｍである、燃料電池用金属セパレータ（請求項２）も含まれる。
これによれば、金属メッキなどの実用的な技術で安定して被覆できると共に、前記凹溝の容積を過度に圧迫せず、反応ガスの流量を相応に確保でき、且つコスト高も回避することが可能となる。
尚、上記貴金属薄膜層の厚みが１ｎｍ未満では、薄過ぎて実用的な技術では安定して被覆することが困難であり、一方、上記厚みが１００ｎｍを越えると、前記凹溝の容積を過度に圧迫すると共に、コスト高になり得るため、これらの範囲を除外したものである。係る貴金属薄膜層の望ましい厚みは、３〜５０ｎｍ、より望ましくは、５〜２０ｎｍである。
付言すれば、前記貴金属薄膜層は、前記金属薄板の表面に被覆された後、圧下率が０．２〜１０％の圧縮加工を受けたものである、燃料電池用金属セパレータも本発明に含めることが可能である。望ましい圧下率は、１％以上であり、より望ましくは、５％以上である。
【００１０】
更に、本発明には、前記貴金属薄膜層は、Ａｕ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｒｕの何れか、またはこれらの一つをベースとする合金、あるいは上記金属元素の２種以上の合金からなる、燃料電池用金属セパレータ（請求項３）も含まれる。
これによれば、反応ガスによる腐食を確実に防止できると共に、金属メッキやスパッタリングなどの実用的な技術により、貴金属薄膜層の被覆が、所望の厚みで安定して可能となる。尚、上記合金には、例えば、Ａｕ−Ｃｏが挙げられる。
【００１１】
また、本発明には、前記親水性を有する金属酸化物の微粉末は、ＳｉＯ２、ＴｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、Ｂｉ２Ｏ３、ＣｅＯ２、ＣｏＯ、ＣｕＯ、Ｆｅ２Ｏ３、Ｈｏ２Ｏ３、ＩＴＯ（酸化インジウム スズ）、Ｍｎ３Ｏ４、ＳｎＯ２、Ｙ２Ｏ３、またはＺｎＯの微粒子からなる、燃料電池用金属セパレータ（請求項４）も含まれる。
これによれば、前記凹溝の表面を被覆する貴金属薄膜層を、確実に且つ低コストで親水性にすることが可能となる。
更に、本発明には、前記親水性の微粉末の平均粒径は、前記貴金属薄膜層の厚みの５０％以下である、燃料電池用金属セパレータ（請求項５）も含まれる。
これによれば、親水性の微粉末を貴金属薄膜層の内部全体に比較的均一に分散し、係る貴金属薄膜層を確実に親水性とすることができる。
尚、上記微粉末の平均粒径が貴金属薄膜層の厚みの５０％を越えると、係る微粉末が均一に分散されにくくなり、貴金属薄膜層の親水性が表面の場所ごとにバラ付くおそれがあるため、係る範囲を除外した。貴金属薄膜層の厚みに対する上記微粉末の望ましい平均粒径は、２５％以下、より望ましくは２０％以下である。
【００１２】
一方、本発明の固体高分子形燃料電池（請求項６）は、前記金属セパレータを互いに平行に少なくとも一対配列し、これらの間に固体高分子膜を挟んでいる、ことを特徴とする。これによれば、ガス閉塞が生じにくい前記金属セパレータを少なくとも一対用いる。このため、一方の金属セパレータの凹溝内を流れる燃料ガス、例えば、水素は、固体高分子膜の隣接するアノード電極に接触して、水素イオンと電子とに分解され、係る電子が外部回路を経る際に発電を生じた後、固体高分子膜の反対側のカソード電極に送られる。一方、他方の金属セパレータの凹溝を流れる酸化剤ガス、例えば、空気が上記カソード電極に接触した際に、含有する酸素と固体高分子膜を貫通した上記水素イオンと上記電子とが反応して水が形成され、排出される。従って、安定した発電を確保することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下において、本発明を実施するための最良の形態について説明する。
図１は、本発明における一形態の燃料電池用金属セパレータ（以下、単に金属セパレータと称する）１ａを示す正面図である。
金属セパレータ１ａは、例えば、厚さが約０．１ｍｍのステンレス鋼（ＳＵＳ３１６Ｌなど）からなる金属薄板であり、図１に示すように、全体がほぼ正方形を呈するベース板２の表面３において、周辺部を除く内周部に、後述する反応ガスの流路となる複数の凹溝４が平行に形成されている。
【００１４】
図１で左右に隣接する凹溝４，４間には、独立した細長い凸条５が手前側に突出すると共に、複数の凹溝４の上方と下方とには、分流用溝６または合流用溝６が個別に形成されている。係る分流用溝６の左上には、隘路を介して供給孔８を中心部に有する凹み７が連通し、合流用溝６の右下には、隘路を介して排出孔９を中心部に有する凹み７が連通している。以上の凹溝４，凸条５，分流・合流用溝６，凹み７は、上記金属薄板を例えばプレス成形することで形成される。尚、凹溝４の幅と凸条５の幅とをほぼ同一としても良い。
図１中の矢印で示すように、左上の凹み７の供給孔８から導入された反応ガスは、合流用溝６、複数の凹溝４、および合流用溝６を流れた後、右下の凹み７の排出孔９から外部に排出される。少なくとも、合流用溝６、複数の凹溝４、および合流用溝６の表面は、後述するように、水の接触角を５０度以下とされている。
【００１５】
図２は、異なる形態の金属セパレータ１ｂの正面図を示し、前記同様の金属薄板からなる長方形のベース板２の表面３において、周辺部を除く内周部に、後述する反応ガスの流路となる複数の凹溝１４が平行に形成されている。
図２で左右に隣接する凹溝１４，１４間には、手前に突出する細長い凸条１５がそれぞれ平行にして形成され、隣接する凸条１５，１５の頂面は、交互に上端または下端をベース板２の表面３の平坦部と面一として連結されている。図２に示すように、左右に隣接する凹溝１４，１４の上端部または下端部には、ほぼ半円形のＵターン溝１６が連続して形成されている。
【００１６】
図２で左端に位置するの凹溝１４の上端には、ほぼ半円形の溝端１２が位置し、その中心部に供給孔１８が穿孔されており、図２で右端に位置するの凹溝１４の下端には、ほぼ半円形の溝端１７が位置し、その中心部に排出孔１９が穿孔されている。尚、凹溝１４の幅と凸条１５の幅とをほぼ同一としても良い。
図２中の矢印で示すように、溝端１２の供給孔１８から導入された反応ガスは、複数の凹溝１４および複数のＵターン溝１６をほぼジグザグ状に流れた後、溝端１７の排出孔１９から外部に排出される。少なくとも、係る凹溝１４およびＵターン溝１６の表面は、後述するように、水の接触角を５０度以下とされている。
【００１７】
図３は、図１中のＸ−Ｘ線の矢視および図２中のＹ−Ｙの矢視に沿った断面図である。図３に示すように、ベース板２の表面３には、前記複数の凹溝４（１４）および複数の凸条５（１５）が交互に形成されている。このため、ベース板２の裏面（表面）３ａには、上記凹溝４（１４）とほぼ相似形の凸条４ａ（１４ａ）、および凸条５（１５）とほぼ相似形の凹溝５ａ（１５）が交互に位置している。
尚、凹溝４（１４）の幅と凸条５（１５）の幅とをほぼ同一としても良く、該形態のベース板２の裏面３ａには、凹溝４（１４）とほぼ断面の凸条４ａ（１４ａ）、および凸条５（１５）とほぼ断面の凹溝５ａ（１５）が交互に形成される。
【００１８】
図４は、図３中の一点鎖線部分Ｚの部分拡大図である。図４で例示するように、金属セパレータ１ａ（１ｂ）は、少なくとも凹溝４（１４）の表面３に厚みｔが１〜１００ｎｍの貴金属薄膜層２０が被覆されている。係る貴金属薄膜層２０は、Ａｕ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｒｕの何れか、またはこれらの一つをベースとする合金、例えばＡｕ−Ｃｏ系合金、あるいは上記金属元素の２種以上を含む合金からなる。貴金属薄膜層２０は、電解金属（Ａｕ）メッキまたはスパッタリングによって、ベース板２の表面３全体、または、マスキングにより露出した凹溝４（１４）などの表面３に対し、ほぼ均一な厚みで被覆される。
尚、貴金属薄膜層２０は、金属メッキなどにて被覆された後、圧下（加工）率が０．２〜１０％の圧縮加工を施すことで、ベース板２との密着性が高められる。
【００１９】
図４に示すように、貴金属薄膜層２０の内部には、その表面における水の接触角を５０度以下とする親水性の金属酸化物の微粉末２２が多数分散されている。
係る微粉末２２は、例えば、ＳｉＯ２またはＴｉＯ２（金属酸化物）の微粒子からなり、その平均粒径は、貴金属薄膜層２０の厚みｔの５０％以下、望ましくは２５％以下、より望ましくは２０％以下とされる。係る平均粒径とすることで、係る微粉末２２は、貴金属薄膜層２０の内部に比較的均一に分散されると共に、貴金属薄膜層２０の表面における水の接触角を５０度以下、望ましくは３０度以下、より望ましくは２５度以下にすることができる。尚、上記微粉末２２は、Ａｌ２Ｏ３、Ｂｉ２Ｏ３、ＣｅＯ２、ＣｏＯ、ＣｕＯ、Ｆｅ２Ｏ３、Ｈｏ２Ｏ３、ＩＴＯ（酸化インジウム スズ）、Ｍｎ３Ｏ４、ＳｎＯ２、Ｙ２Ｏ３、またはＺｎＯの何れかとしていも良い。
以上のように、金属薄膜層２０の表面における水の接触角を５０度以下とすることで、付近の水分が付着・凝集して水滴となりにくく、凹溝４（１４）内を次述する反応ガスがスムーズに流れるため、ガス閉塞を生じにくくできる。
【００２０】
図５は、本発明の固体高分子形燃料電池（以下、単に燃料電池と称する）２８，３０に関する。
図５の左側の概略図で示すように、固体高分子膜２４の各側面に、例えば、炭素繊維からなるアノード電極２５、および同様なカソード電極２６を積層する。尚、上記固体高分子膜２４は、例えば、スルホン酸基を含むフッ素樹脂からなる。
上記固体高分子膜２４の両側には、前記凹溝４（１４）および凸条５（１５）を有する表面３を対向させた一対の金属セパレータ１ａ（１ｂ）が対称に配置され、図中の矢印で示すように、固体高分子膜２４の両側面に、上記電極２５，２６を覆うようにして、金属セパレータ１ａ（１ｂ）を積層する。尚、これらは、周辺部を図示しないボルト・ナットなどで、上記積層状態を保って固定される。
【００２１】
その結果、図５の中央の概略図で示すように、一対の金属セパレータ１ａ（１ｂ）の表面３，３間に、上記電極２５，２６を有する固体高分子膜２４の両側面が挟まれて積層された単位セルの燃料電池２８が形成される。
更に、単位セルの上記燃料電池２８を、複数個厚み方向に沿って積層し且つ固定することによって、図５の右側の概略図で示すように、スタック型の燃料電池３０が形成される。
尚、隣接する金属セパレータ１ａ（１ｂ）の前記凹溝４（１４）同士間や、固体高分子膜２４を挟んだ金属セパレータ１ａ（１ｂ）の凹溝４（１４）同士間は、図示しない迂回流路を介して連通している。また、前述した凹溝４（１４）の幅と凸条５（１５）の幅とをほぼ同一とした形態の金属セパレータ１ａ（１ｂ）では、裏面３ａ側の凹溝５ａ（１５ａ）も反応ガスの流路として活用できるため、隣接する固体高分子膜２４，２４の間に１枚の金属セパレータ１ａ（１ｂ）を挟んだ形態のスタック型の燃料電池３０とすることも可能である。
【００２２】
ここで、単位セルの前記燃料電池２８を例として、その作用を説明する。
図５中央で左側の金属セパレータ１ａ（１ｂ）の凹溝４（１４）を流れる燃料ガス、例えば、水素は、固体高分子膜２４側の隣接するアノード電極２５に接触して、水素イオンと電子とに分解される。係る電子は、外部回路を通過する際に発電を生じた後、固体高分子膜２５の反対側のカソード電極２６に送られる。
一方、図５中央で右側の金属セパレータ１ａ（１ｂ）の凹溝４（１４）を流れる酸化剤ガス、例えば、空気は、上記カソード電極２６に接触した際に、含有する酸素と固体高分子膜２４を貫通した上記水素イオンと上記電子とが反応して水となる。係る水は、直ちに外部に排水される。
【００２３】
以上の水素や空気などの反応ガスが、金属セパレータ１ａ（１ｂ）の凹溝４（１４）を流れる際に、係る凹溝４（１４）の内面は、前記ＳｉＯ２またはＴｉＯ２の微粒子２２が内部に均一に分散されたことで、前記金属薄膜層２０の表面における水の接触角を５０度以下とされている。このため、例えば、付近の水分が凹溝４（１４）の内面に付着しても、球形状の水滴として凝集されずに、平坦な形状の付着水となる。このため、各凹溝４（１４）内において、従来のようなガス閉塞を生じることなく、水素などの反応ガスをスムーズに送給・循環させることができる。従って、前記燃料電池２８によれば、安定した発電を行うことが可能となる。尚、この点については、スタック型の前記燃料電池３０も同様である。
【実施例】
【００２４】
ここで、本発明の具体的な実施例について、比較例と併せて説明する。
ステンレス鋼（ＳＵＳ３１６Ｌ）からなり、厚みが０．１ｍｍの金属薄板を、複数対用意した。係る金属薄板の表面（３）に対し、Ａｕメッキ液中、Ｐｔメッキ液中、または、Ａｕ−Ｃｏメッキ液中において、表１に示す異なる平均粒径のＳｉＯ２またはＴｉＯ２（親水性の金属酸化物の微粉末：２２）を分散させた状態で、電解金属メッキを個別に施して、表１に示す膜厚の貴金属薄膜層（２０）を被覆した。尚、一対の金属薄板には、上記微粉末（２２）を使用しなかった。
また、各対ごとの金属薄板において、貴金属薄膜層（２０）の厚みに対するＳｉＯ２またはＴｉＯ２の平均粒径の割合を算出し、これらを表１に示した。
更に、貴金属薄膜層（２０）が被覆された複数対の金属薄板と、前記微粉末（２２）を使用していない一対の金属薄板とついて、それぞれ表面における接触角を測定し、その結果を「濡れ性」として表１に示した。
【００２５】
貴金属薄膜層（２０）が被覆された前記複数対の金属薄板を、同じプレス型によりプレス成形して、深さ０．５ｍｍ、平均幅０．９ｍｍの断面がほぼ逆台形である複数の凹溝（４）と、これらの間の凸条（５）とを含む反応ガス流路を、ベース板（２）の表面（３）に有する複数対の金属セパレータ（１ａ）を成形した。
また、前記微粉末（２２）を使用していない一対の金属薄板に対しても、上記と同じプレス成形を施して比較例１となる一対の金属セパレータとした。
次いで、スルホン酸基を含む同じフッ素樹脂からなり、同じ厚みである複数の固体高分子膜（２４）の両側面に、それぞれ同じ厚みおよび大きさの触媒層と炭素繊維層とを含むアノード電極（２５）およびカソード電極（２６）を積層した。
次に、上記電極（２５，２６）が積層された複数の固体高分子膜（２４）の両側面に、前記複数対の金属セパレータ（１ａ）を、一対ずつ積層・固定して、複数の単セルの燃料電池（２８）を形成した。また、１枚の固体高分子膜（２４）の両側面にも、比較例１である一対の金属セパレータを積層して、比較例１である単セルの燃料電池を形成した。
【００２６】
【表１】
【００２７】
複数の前記燃料電池（２８）と比較例１の燃料電池とについて、燃料ガス：水素（利用率７０％）、酸化剤ガス：空気（利用率４０％）、加湿温度：アノード側（２５）とカソード側（２６）で８０℃、および、セル温度：８０℃の条件により、各々発電試験を行い、５０ｍＡ／秒の掃引速度におけるＩ−Ｖ特性を測定した。
そして、複数の上記燃料電池（２８）と比較例１の燃料電池とについて、個別に発電試験を行い、１Ａ／ｃｍ２・ｈｒの出力時におけるセル電圧（Ｖ）を測定すると共に、発電中にガス閉塞を生じたか否かの結果を、それぞれ表１に示した。
表１によれば、実施例１〜１０の燃料電池２８によれば、何れもセル電圧が約０．４９Ｖ以上となった。
【００２８】
一方、比較例１〜５の燃料電池では、何れもセル電圧が約０．３Ｖ以下となった。
実施例１〜１０の燃料電池２８は、表１に示すように、貴金属薄膜層２０の厚みに対するＳｉＯ２またはＴｉＯ２の平均粒径の割合が、何れも５０％以下と比較的均一に分散され、貴金属薄膜層２０の表面における水の接触角が３０度以下の親水性であったため、それぞれの金属セパレータ１ａの凹溝４内でガス閉塞を生じなかった、ものと推定される。
【００２９】
一方、比較例１〜５の燃料電池は、表１に示すように、貴金属薄膜層２０の厚みに対するＳｉＯ２またはＴｉＯ２の平均粒径の割合が、何れも５０％超と比較的不均一な分散となり、貴金属薄膜層２０の表面における水の接触角が６０度以上の撥水性であったため、それぞれの金属セパレータの凹溝４内でガス閉塞を生じていた、ものと推定される。
以上の実施例１〜１０によって、本発明の効果が裏付けられたことが容易に理解される。
【００３０】
前記実施例の作用・効果は、前記金属セパレータ１ｂを用いた際にも、ほぼ同様となることは、明らかである。
尚、本発明の前記金属セパレータ１ａ，１ｂは、固体高分子形以外の燃料電池（例えば、燐酸型燃料電池）にも適用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の一形態の金属セパレータを示す正面図。
【図２】異なる形態の金属セパレータを示す正面図。
【図３】図１中のＸ−Ｘ線の矢視および図２中のＹ−Ｙの矢視に沿った断面図。
【図４】図３中の一点鎖線部分Ｚの部分拡大図。
【図５】本発明の固体高分子形燃料電池の組立前後を示す概略図。
【符号の説明】
【００３２】
１ａ，１ｂ…金属セパレータ
２……………ベース板
３……………表面
４，１４……凹溝
２０…………貴金属薄膜層
２２…………金属酸化物の微粉末
ｔ……………貴金属薄膜層の厚み
２８，３０…固体高分子形燃料電池
【技術分野】
【０００１】
本発明は、反応ガスが流れるガス流路のガス閉塞が生じにくい燃料電池用金属セパレータおよびこれを用いた固体高分子形燃料電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池用金属セパレータは、反応ガスに対して耐食性を有し且つ隣接する電極との接触抵抗が小さいことが求められている。
このため、ステンレス薄板をプレス成形して、その内周部に多数の凹凸からなる膨出成形部を形成し、係る膨出成形部の先端側端面（電極との接触面）に厚さが０．０１〜０．０２μｍのＡｕメッキ層を形成した燃料電池用セパレータが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
また、基材となる金属板の表面全体に、Ａｇ、窒化クロム、白金族の複合酸化物などをメッキ処理によって被覆した燃料電池用セパレータも提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開平１０−２２８９１４号公報（第１〜４頁、図１〜図３）
【特許文献２】特開平１１−１６２４７８号公報（第１〜８頁、図１）
【０００４】
しかしながら、特許文献１，２のように、金属セパレータにＡｕメッキやＡｇメッキなどを施すと、プレス成形された反応ガス流路の凹溝において、ＡｕやＡｇ自体が撥水性を示すため、凹溝の周囲における水分が係る凹溝の内面に付着した後、徐々に凝集し易くなり、やがて水滴が生じる。係る水滴が大きくなると、上記凹溝を塞ぐため、反応ガスが流れなくなるガス閉塞を招来し、発電が停止するおそれがある、という問題があつた。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、背景技術において説明した問題点を解決し、反応ガス流路である凹溝に水滴が生じず、ガス閉塞を起こしにくい燃料電池用金属セパレータ、およびこれを用いた固体高分子形燃料電池を提供する、ことを課題とする。
【課題を解決するための手段および発明の効果】
【０００６】
本発明は、前記課題を解決するため、発明者らによる鋭意研究の結果、反応ガス流路である凹溝の表面を親水性にする、ことに着想して成されたものである。
即ち、本発明の燃料電池用金属セパレータ（請求項１）は、金属薄板からなり、少なくとも一方の表面に反応ガス流路となる複数の凹溝を有するベース板と、係るベース板の上記複数の凹溝を有する表面において、少なくとも複数の凹溝に被覆した貴金属薄膜層と、係る貴金属薄膜層の内部に分散され、少なくとも複数の凹溝の表面における水の接触角を５０度以下とする親水性を有する金属酸化物の微粉末と、を含む、ことを特徴とする。
【０００７】
これによれば、前記貴金属薄膜層の内部には、前記凹溝の表面における水の接触角を５０度以下とする親水性を有する金属酸化物の微粉末が分散されている。このため、複数の前記凹溝の表面は、親水性となるので、係る凹溝に反応ガスが流れた際にも、水分が付着しつつ凝集して水滴となりにくくなる。この結果、複数の凹溝を水滴が塞ぐ事態が生じにくくなるため、反応ガスが流れなくなるガス閉塞を確実に防止ないし低減できる。従って、安定した発電が可能な燃料電池を提供することに貢献できる。
前記水の接触角が５０度を超えると、前記凹溝の表面に被覆された前記貴金属薄膜層の親水性が低下し、撥水性を呈するおそれがあるため、係る範囲を除外した。望ましい水の接触角は３０度以下、より望ましくは２５度以下である。
【０００８】
尚、前記金属薄板は、Ｆｅ、Ｎｉ、またはＴｉ、あるいは、これらの何れかをベースとする合金からなり、望ましくは、Ｆｅ基合金のオーステナイト系ステンレス鋼（例えば、ＳＵＳ３１６Ｌ，ＳＵＳ３０４）からなるものが推奨される。
また、前記金属薄板の厚みは、０．２ｍｍ以下、望ましくは、０．１ｍｍ以下が推奨される。
更に、前記ベース板における複数の凹溝は、前記金属薄板の内周部において、例えば、プレス成形により互いに平行に設けられ、これらの同じ方向（ストレート型）または隣接するごとに交互に逆向きの方向（マルチサーペンタイン型）に反応ガスが流される。隣接する凹溝間には凸条が位置し、複数の凹溝の長手方向の端部には、反応ガスのためのＵターン溝、分流用溝、あるいは合流用溝が配置されている。
加えて、前記貴金属薄膜層は、例えば、電解金属メッキやスパッタリングなどにより被覆され、マスキングにより前記凹溝の内面にのみ被覆するほか、隣接する前記凹溝間に位置する凸条を含めたベース板のほぼ表面全体、あるいは表面および裏面のほぼ全体に被覆しても良い。
【０００９】
また、本発明には、前記貴金属薄膜層の厚みは、１〜１００ｎｍである、燃料電池用金属セパレータ（請求項２）も含まれる。
これによれば、金属メッキなどの実用的な技術で安定して被覆できると共に、前記凹溝の容積を過度に圧迫せず、反応ガスの流量を相応に確保でき、且つコスト高も回避することが可能となる。
尚、上記貴金属薄膜層の厚みが１ｎｍ未満では、薄過ぎて実用的な技術では安定して被覆することが困難であり、一方、上記厚みが１００ｎｍを越えると、前記凹溝の容積を過度に圧迫すると共に、コスト高になり得るため、これらの範囲を除外したものである。係る貴金属薄膜層の望ましい厚みは、３〜５０ｎｍ、より望ましくは、５〜２０ｎｍである。
付言すれば、前記貴金属薄膜層は、前記金属薄板の表面に被覆された後、圧下率が０．２〜１０％の圧縮加工を受けたものである、燃料電池用金属セパレータも本発明に含めることが可能である。望ましい圧下率は、１％以上であり、より望ましくは、５％以上である。
【００１０】
更に、本発明には、前記貴金属薄膜層は、Ａｕ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｒｕの何れか、またはこれらの一つをベースとする合金、あるいは上記金属元素の２種以上の合金からなる、燃料電池用金属セパレータ（請求項３）も含まれる。
これによれば、反応ガスによる腐食を確実に防止できると共に、金属メッキやスパッタリングなどの実用的な技術により、貴金属薄膜層の被覆が、所望の厚みで安定して可能となる。尚、上記合金には、例えば、Ａｕ−Ｃｏが挙げられる。
【００１１】
また、本発明には、前記親水性を有する金属酸化物の微粉末は、ＳｉＯ２、ＴｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、Ｂｉ２Ｏ３、ＣｅＯ２、ＣｏＯ、ＣｕＯ、Ｆｅ２Ｏ３、Ｈｏ２Ｏ３、ＩＴＯ（酸化インジウム スズ）、Ｍｎ３Ｏ４、ＳｎＯ２、Ｙ２Ｏ３、またはＺｎＯの微粒子からなる、燃料電池用金属セパレータ（請求項４）も含まれる。
これによれば、前記凹溝の表面を被覆する貴金属薄膜層を、確実に且つ低コストで親水性にすることが可能となる。
更に、本発明には、前記親水性の微粉末の平均粒径は、前記貴金属薄膜層の厚みの５０％以下である、燃料電池用金属セパレータ（請求項５）も含まれる。
これによれば、親水性の微粉末を貴金属薄膜層の内部全体に比較的均一に分散し、係る貴金属薄膜層を確実に親水性とすることができる。
尚、上記微粉末の平均粒径が貴金属薄膜層の厚みの５０％を越えると、係る微粉末が均一に分散されにくくなり、貴金属薄膜層の親水性が表面の場所ごとにバラ付くおそれがあるため、係る範囲を除外した。貴金属薄膜層の厚みに対する上記微粉末の望ましい平均粒径は、２５％以下、より望ましくは２０％以下である。
【００１２】
一方、本発明の固体高分子形燃料電池（請求項６）は、前記金属セパレータを互いに平行に少なくとも一対配列し、これらの間に固体高分子膜を挟んでいる、ことを特徴とする。これによれば、ガス閉塞が生じにくい前記金属セパレータを少なくとも一対用いる。このため、一方の金属セパレータの凹溝内を流れる燃料ガス、例えば、水素は、固体高分子膜の隣接するアノード電極に接触して、水素イオンと電子とに分解され、係る電子が外部回路を経る際に発電を生じた後、固体高分子膜の反対側のカソード電極に送られる。一方、他方の金属セパレータの凹溝を流れる酸化剤ガス、例えば、空気が上記カソード電極に接触した際に、含有する酸素と固体高分子膜を貫通した上記水素イオンと上記電子とが反応して水が形成され、排出される。従って、安定した発電を確保することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下において、本発明を実施するための最良の形態について説明する。
図１は、本発明における一形態の燃料電池用金属セパレータ（以下、単に金属セパレータと称する）１ａを示す正面図である。
金属セパレータ１ａは、例えば、厚さが約０．１ｍｍのステンレス鋼（ＳＵＳ３１６Ｌなど）からなる金属薄板であり、図１に示すように、全体がほぼ正方形を呈するベース板２の表面３において、周辺部を除く内周部に、後述する反応ガスの流路となる複数の凹溝４が平行に形成されている。
【００１４】
図１で左右に隣接する凹溝４，４間には、独立した細長い凸条５が手前側に突出すると共に、複数の凹溝４の上方と下方とには、分流用溝６または合流用溝６が個別に形成されている。係る分流用溝６の左上には、隘路を介して供給孔８を中心部に有する凹み７が連通し、合流用溝６の右下には、隘路を介して排出孔９を中心部に有する凹み７が連通している。以上の凹溝４，凸条５，分流・合流用溝６，凹み７は、上記金属薄板を例えばプレス成形することで形成される。尚、凹溝４の幅と凸条５の幅とをほぼ同一としても良い。
図１中の矢印で示すように、左上の凹み７の供給孔８から導入された反応ガスは、合流用溝６、複数の凹溝４、および合流用溝６を流れた後、右下の凹み７の排出孔９から外部に排出される。少なくとも、合流用溝６、複数の凹溝４、および合流用溝６の表面は、後述するように、水の接触角を５０度以下とされている。
【００１５】
図２は、異なる形態の金属セパレータ１ｂの正面図を示し、前記同様の金属薄板からなる長方形のベース板２の表面３において、周辺部を除く内周部に、後述する反応ガスの流路となる複数の凹溝１４が平行に形成されている。
図２で左右に隣接する凹溝１４，１４間には、手前に突出する細長い凸条１５がそれぞれ平行にして形成され、隣接する凸条１５，１５の頂面は、交互に上端または下端をベース板２の表面３の平坦部と面一として連結されている。図２に示すように、左右に隣接する凹溝１４，１４の上端部または下端部には、ほぼ半円形のＵターン溝１６が連続して形成されている。
【００１６】
図２で左端に位置するの凹溝１４の上端には、ほぼ半円形の溝端１２が位置し、その中心部に供給孔１８が穿孔されており、図２で右端に位置するの凹溝１４の下端には、ほぼ半円形の溝端１７が位置し、その中心部に排出孔１９が穿孔されている。尚、凹溝１４の幅と凸条１５の幅とをほぼ同一としても良い。
図２中の矢印で示すように、溝端１２の供給孔１８から導入された反応ガスは、複数の凹溝１４および複数のＵターン溝１６をほぼジグザグ状に流れた後、溝端１７の排出孔１９から外部に排出される。少なくとも、係る凹溝１４およびＵターン溝１６の表面は、後述するように、水の接触角を５０度以下とされている。
【００１７】
図３は、図１中のＸ−Ｘ線の矢視および図２中のＹ−Ｙの矢視に沿った断面図である。図３に示すように、ベース板２の表面３には、前記複数の凹溝４（１４）および複数の凸条５（１５）が交互に形成されている。このため、ベース板２の裏面（表面）３ａには、上記凹溝４（１４）とほぼ相似形の凸条４ａ（１４ａ）、および凸条５（１５）とほぼ相似形の凹溝５ａ（１５）が交互に位置している。
尚、凹溝４（１４）の幅と凸条５（１５）の幅とをほぼ同一としても良く、該形態のベース板２の裏面３ａには、凹溝４（１４）とほぼ断面の凸条４ａ（１４ａ）、および凸条５（１５）とほぼ断面の凹溝５ａ（１５）が交互に形成される。
【００１８】
図４は、図３中の一点鎖線部分Ｚの部分拡大図である。図４で例示するように、金属セパレータ１ａ（１ｂ）は、少なくとも凹溝４（１４）の表面３に厚みｔが１〜１００ｎｍの貴金属薄膜層２０が被覆されている。係る貴金属薄膜層２０は、Ａｕ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｒｕの何れか、またはこれらの一つをベースとする合金、例えばＡｕ−Ｃｏ系合金、あるいは上記金属元素の２種以上を含む合金からなる。貴金属薄膜層２０は、電解金属（Ａｕ）メッキまたはスパッタリングによって、ベース板２の表面３全体、または、マスキングにより露出した凹溝４（１４）などの表面３に対し、ほぼ均一な厚みで被覆される。
尚、貴金属薄膜層２０は、金属メッキなどにて被覆された後、圧下（加工）率が０．２〜１０％の圧縮加工を施すことで、ベース板２との密着性が高められる。
【００１９】
図４に示すように、貴金属薄膜層２０の内部には、その表面における水の接触角を５０度以下とする親水性の金属酸化物の微粉末２２が多数分散されている。
係る微粉末２２は、例えば、ＳｉＯ２またはＴｉＯ２（金属酸化物）の微粒子からなり、その平均粒径は、貴金属薄膜層２０の厚みｔの５０％以下、望ましくは２５％以下、より望ましくは２０％以下とされる。係る平均粒径とすることで、係る微粉末２２は、貴金属薄膜層２０の内部に比較的均一に分散されると共に、貴金属薄膜層２０の表面における水の接触角を５０度以下、望ましくは３０度以下、より望ましくは２５度以下にすることができる。尚、上記微粉末２２は、Ａｌ２Ｏ３、Ｂｉ２Ｏ３、ＣｅＯ２、ＣｏＯ、ＣｕＯ、Ｆｅ２Ｏ３、Ｈｏ２Ｏ３、ＩＴＯ（酸化インジウム スズ）、Ｍｎ３Ｏ４、ＳｎＯ２、Ｙ２Ｏ３、またはＺｎＯの何れかとしていも良い。
以上のように、金属薄膜層２０の表面における水の接触角を５０度以下とすることで、付近の水分が付着・凝集して水滴となりにくく、凹溝４（１４）内を次述する反応ガスがスムーズに流れるため、ガス閉塞を生じにくくできる。
【００２０】
図５は、本発明の固体高分子形燃料電池（以下、単に燃料電池と称する）２８，３０に関する。
図５の左側の概略図で示すように、固体高分子膜２４の各側面に、例えば、炭素繊維からなるアノード電極２５、および同様なカソード電極２６を積層する。尚、上記固体高分子膜２４は、例えば、スルホン酸基を含むフッ素樹脂からなる。
上記固体高分子膜２４の両側には、前記凹溝４（１４）および凸条５（１５）を有する表面３を対向させた一対の金属セパレータ１ａ（１ｂ）が対称に配置され、図中の矢印で示すように、固体高分子膜２４の両側面に、上記電極２５，２６を覆うようにして、金属セパレータ１ａ（１ｂ）を積層する。尚、これらは、周辺部を図示しないボルト・ナットなどで、上記積層状態を保って固定される。
【００２１】
その結果、図５の中央の概略図で示すように、一対の金属セパレータ１ａ（１ｂ）の表面３，３間に、上記電極２５，２６を有する固体高分子膜２４の両側面が挟まれて積層された単位セルの燃料電池２８が形成される。
更に、単位セルの上記燃料電池２８を、複数個厚み方向に沿って積層し且つ固定することによって、図５の右側の概略図で示すように、スタック型の燃料電池３０が形成される。
尚、隣接する金属セパレータ１ａ（１ｂ）の前記凹溝４（１４）同士間や、固体高分子膜２４を挟んだ金属セパレータ１ａ（１ｂ）の凹溝４（１４）同士間は、図示しない迂回流路を介して連通している。また、前述した凹溝４（１４）の幅と凸条５（１５）の幅とをほぼ同一とした形態の金属セパレータ１ａ（１ｂ）では、裏面３ａ側の凹溝５ａ（１５ａ）も反応ガスの流路として活用できるため、隣接する固体高分子膜２４，２４の間に１枚の金属セパレータ１ａ（１ｂ）を挟んだ形態のスタック型の燃料電池３０とすることも可能である。
【００２２】
ここで、単位セルの前記燃料電池２８を例として、その作用を説明する。
図５中央で左側の金属セパレータ１ａ（１ｂ）の凹溝４（１４）を流れる燃料ガス、例えば、水素は、固体高分子膜２４側の隣接するアノード電極２５に接触して、水素イオンと電子とに分解される。係る電子は、外部回路を通過する際に発電を生じた後、固体高分子膜２５の反対側のカソード電極２６に送られる。
一方、図５中央で右側の金属セパレータ１ａ（１ｂ）の凹溝４（１４）を流れる酸化剤ガス、例えば、空気は、上記カソード電極２６に接触した際に、含有する酸素と固体高分子膜２４を貫通した上記水素イオンと上記電子とが反応して水となる。係る水は、直ちに外部に排水される。
【００２３】
以上の水素や空気などの反応ガスが、金属セパレータ１ａ（１ｂ）の凹溝４（１４）を流れる際に、係る凹溝４（１４）の内面は、前記ＳｉＯ２またはＴｉＯ２の微粒子２２が内部に均一に分散されたことで、前記金属薄膜層２０の表面における水の接触角を５０度以下とされている。このため、例えば、付近の水分が凹溝４（１４）の内面に付着しても、球形状の水滴として凝集されずに、平坦な形状の付着水となる。このため、各凹溝４（１４）内において、従来のようなガス閉塞を生じることなく、水素などの反応ガスをスムーズに送給・循環させることができる。従って、前記燃料電池２８によれば、安定した発電を行うことが可能となる。尚、この点については、スタック型の前記燃料電池３０も同様である。
【実施例】
【００２４】
ここで、本発明の具体的な実施例について、比較例と併せて説明する。
ステンレス鋼（ＳＵＳ３１６Ｌ）からなり、厚みが０．１ｍｍの金属薄板を、複数対用意した。係る金属薄板の表面（３）に対し、Ａｕメッキ液中、Ｐｔメッキ液中、または、Ａｕ−Ｃｏメッキ液中において、表１に示す異なる平均粒径のＳｉＯ２またはＴｉＯ２（親水性の金属酸化物の微粉末：２２）を分散させた状態で、電解金属メッキを個別に施して、表１に示す膜厚の貴金属薄膜層（２０）を被覆した。尚、一対の金属薄板には、上記微粉末（２２）を使用しなかった。
また、各対ごとの金属薄板において、貴金属薄膜層（２０）の厚みに対するＳｉＯ２またはＴｉＯ２の平均粒径の割合を算出し、これらを表１に示した。
更に、貴金属薄膜層（２０）が被覆された複数対の金属薄板と、前記微粉末（２２）を使用していない一対の金属薄板とついて、それぞれ表面における接触角を測定し、その結果を「濡れ性」として表１に示した。
【００２５】
貴金属薄膜層（２０）が被覆された前記複数対の金属薄板を、同じプレス型によりプレス成形して、深さ０．５ｍｍ、平均幅０．９ｍｍの断面がほぼ逆台形である複数の凹溝（４）と、これらの間の凸条（５）とを含む反応ガス流路を、ベース板（２）の表面（３）に有する複数対の金属セパレータ（１ａ）を成形した。
また、前記微粉末（２２）を使用していない一対の金属薄板に対しても、上記と同じプレス成形を施して比較例１となる一対の金属セパレータとした。
次いで、スルホン酸基を含む同じフッ素樹脂からなり、同じ厚みである複数の固体高分子膜（２４）の両側面に、それぞれ同じ厚みおよび大きさの触媒層と炭素繊維層とを含むアノード電極（２５）およびカソード電極（２６）を積層した。
次に、上記電極（２５，２６）が積層された複数の固体高分子膜（２４）の両側面に、前記複数対の金属セパレータ（１ａ）を、一対ずつ積層・固定して、複数の単セルの燃料電池（２８）を形成した。また、１枚の固体高分子膜（２４）の両側面にも、比較例１である一対の金属セパレータを積層して、比較例１である単セルの燃料電池を形成した。
【００２６】
【表１】
【００２７】
複数の前記燃料電池（２８）と比較例１の燃料電池とについて、燃料ガス：水素（利用率７０％）、酸化剤ガス：空気（利用率４０％）、加湿温度：アノード側（２５）とカソード側（２６）で８０℃、および、セル温度：８０℃の条件により、各々発電試験を行い、５０ｍＡ／秒の掃引速度におけるＩ−Ｖ特性を測定した。
そして、複数の上記燃料電池（２８）と比較例１の燃料電池とについて、個別に発電試験を行い、１Ａ／ｃｍ２・ｈｒの出力時におけるセル電圧（Ｖ）を測定すると共に、発電中にガス閉塞を生じたか否かの結果を、それぞれ表１に示した。
表１によれば、実施例１〜１０の燃料電池２８によれば、何れもセル電圧が約０．４９Ｖ以上となった。
【００２８】
一方、比較例１〜５の燃料電池では、何れもセル電圧が約０．３Ｖ以下となった。
実施例１〜１０の燃料電池２８は、表１に示すように、貴金属薄膜層２０の厚みに対するＳｉＯ２またはＴｉＯ２の平均粒径の割合が、何れも５０％以下と比較的均一に分散され、貴金属薄膜層２０の表面における水の接触角が３０度以下の親水性であったため、それぞれの金属セパレータ１ａの凹溝４内でガス閉塞を生じなかった、ものと推定される。
【００２９】
一方、比較例１〜５の燃料電池は、表１に示すように、貴金属薄膜層２０の厚みに対するＳｉＯ２またはＴｉＯ２の平均粒径の割合が、何れも５０％超と比較的不均一な分散となり、貴金属薄膜層２０の表面における水の接触角が６０度以上の撥水性であったため、それぞれの金属セパレータの凹溝４内でガス閉塞を生じていた、ものと推定される。
以上の実施例１〜１０によって、本発明の効果が裏付けられたことが容易に理解される。
【００３０】
前記実施例の作用・効果は、前記金属セパレータ１ｂを用いた際にも、ほぼ同様となることは、明らかである。
尚、本発明の前記金属セパレータ１ａ，１ｂは、固体高分子形以外の燃料電池（例えば、燐酸型燃料電池）にも適用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の一形態の金属セパレータを示す正面図。
【図２】異なる形態の金属セパレータを示す正面図。
【図３】図１中のＸ−Ｘ線の矢視および図２中のＹ−Ｙの矢視に沿った断面図。
【図４】図３中の一点鎖線部分Ｚの部分拡大図。
【図５】本発明の固体高分子形燃料電池の組立前後を示す概略図。
【符号の説明】
【００３２】
１ａ，１ｂ…金属セパレータ
２……………ベース板
３……………表面
４，１４……凹溝
２０…………貴金属薄膜層
２２…………金属酸化物の微粉末
ｔ……………貴金属薄膜層の厚み
２８，３０…固体高分子形燃料電池
【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属薄板からなり、少なくとも一方の表面に反応ガス流路となる複数の凹溝を有するベース板と、
上記ベース板の上記複数の凹溝を有する表面において、少なくとも複数の凹溝に被覆した貴金属薄膜層と、
上記貴金属薄膜層の内部に分散され、少なくとも複数の凹溝の表面における水の接触角を５０度以下とする親水性を有する金属酸化物の微粉末と、を含む、
ことを特徴とする燃料電池用金属セパレータ。
【請求項２】
前記貴金属薄膜層の厚みは、１〜１００ｎｍである、
請求項１に記載の燃料電池用金属セパレータ。
【請求項３】
前記貴金属薄膜層は、Ａｕ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｒｕの何れか、またはこれらの一つをベースとする合金、あるいは上記金属元素の２種以上の合金からなる、
請求項１または２に記載の燃料電池用金属セパレータ。
【請求項４】
前記親水性を有する金属酸化物の微粉末は、ＳｉＯ２、ＴｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、Ｂｉ２Ｏ３、ＣｅＯ２、ＣｏＯ、ＣｕＯ、Ｆｅ２Ｏ３、Ｈｏ２Ｏ３、ＩＴＯ（酸化インジウム スズ）、Ｍｎ３Ｏ４、ＳｎＯ２、Ｙ２Ｏ３、またはＺｎＯの微粒子からなる、
請求項１乃至３の何れか一項に記載の燃料電池用金属セパレータ。
【請求項５】
前記親水性の微粉末の平均粒径は、前記貴金属薄膜層の厚みの５０％以下である、
請求項１乃至４の何れか一項に記載の燃料電池用金属セパレータ。
【請求項６】
請求項１乃至５の何れかの前記金属セパレータを互いに平行に少なくとも一対配列し、これらの間に固体高分子膜を挟んでいる、
ことを特徴とする固体高分子形燃料電池。
【請求項１】
金属薄板からなり、少なくとも一方の表面に反応ガス流路となる複数の凹溝を有するベース板と、
上記ベース板の上記複数の凹溝を有する表面において、少なくとも複数の凹溝に被覆した貴金属薄膜層と、
上記貴金属薄膜層の内部に分散され、少なくとも複数の凹溝の表面における水の接触角を５０度以下とする親水性を有する金属酸化物の微粉末と、を含む、
ことを特徴とする燃料電池用金属セパレータ。
【請求項２】
前記貴金属薄膜層の厚みは、１〜１００ｎｍである、
請求項１に記載の燃料電池用金属セパレータ。
【請求項３】
前記貴金属薄膜層は、Ａｕ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｒｕの何れか、またはこれらの一つをベースとする合金、あるいは上記金属元素の２種以上の合金からなる、
請求項１または２に記載の燃料電池用金属セパレータ。
【請求項４】
前記親水性を有する金属酸化物の微粉末は、ＳｉＯ２、ＴｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、Ｂｉ２Ｏ３、ＣｅＯ２、ＣｏＯ、ＣｕＯ、Ｆｅ２Ｏ３、Ｈｏ２Ｏ３、ＩＴＯ（酸化インジウム スズ）、Ｍｎ３Ｏ４、ＳｎＯ２、Ｙ２Ｏ３、またはＺｎＯの微粒子からなる、
請求項１乃至３の何れか一項に記載の燃料電池用金属セパレータ。
【請求項５】
前記親水性の微粉末の平均粒径は、前記貴金属薄膜層の厚みの５０％以下である、
請求項１乃至４の何れか一項に記載の燃料電池用金属セパレータ。
【請求項６】
請求項１乃至５の何れかの前記金属セパレータを互いに平行に少なくとも一対配列し、これらの間に固体高分子膜を挟んでいる、
ことを特徴とする固体高分子形燃料電池。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２００８−１９８５６５（Ｐ２００８−１９８５６５Ａ）
【公開日】平成２０年８月２８日（２００８．８．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−３４９１７（Ｐ２００７−３４９１７）
【出願日】平成１９年２月１５日（２００７．２．１５）
【出願人】（０００００３７１３）大同特殊鋼株式会社 (916)
【出願人】（５９３１４８０７７）日鉱富士電子株式会社 (7)
【出願人】（５９１００７８６０）日鉱金属株式会社 (545)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年８月２８日（２００８．８．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年２月１５日（２００７．２．１５）
【出願人】（０００００３７１３）大同特殊鋼株式会社 (916)
【出願人】（５９３１４８０７７）日鉱富士電子株式会社 (7)
【出願人】（５９１００７８６０）日鉱金属株式会社 (545)
【Ｆターム（参考）】
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