親水性セパレータ及びその製造方法
【課題】固体高分子膜型燃料電池用の、ポリプロピレン系等の撥水性の熱可塑性樹脂をバインダとして使用した、表面が親水性のセパレータとその製造方法を提供する。
【解決手段】 セパレータの金型の、セパレータのガス流路を設けた片側表面に対応する表面に水溶性物質を塗布する工程（Ｓ１０１）と、導電性カーボンと、疎水性のバインダ樹脂とを混合してなる成型材料を金型に投入する工程（Ｓ１０２）と、金型を加熱加圧プレス成型してバインダ樹脂を溶融させ、成型材料を金型に充填する工程（Ｓ１０３）と、金型を冷却して金型に充填された成型材料を固化してセパレータとする工程（Ｓ１０４）と、セパレータを金型から取り出す工程（Ｓ１０５）と、金型から取り出したセパレータを加熱水で洗浄する工程（Ｓ１０６）と、セパレータを乾燥、拭取る工程（Ｓ１０７）と、を順に含むセパレータの製造方法。
【解決手段】 セパレータの金型の、セパレータのガス流路を設けた片側表面に対応する表面に水溶性物質を塗布する工程（Ｓ１０１）と、導電性カーボンと、疎水性のバインダ樹脂とを混合してなる成型材料を金型に投入する工程（Ｓ１０２）と、金型を加熱加圧プレス成型してバインダ樹脂を溶融させ、成型材料を金型に充填する工程（Ｓ１０３）と、金型を冷却して金型に充填された成型材料を固化してセパレータとする工程（Ｓ１０４）と、セパレータを金型から取り出す工程（Ｓ１０５）と、金型から取り出したセパレータを加熱水で洗浄する工程（Ｓ１０６）と、セパレータを乾燥、拭取る工程（Ｓ１０７）と、を順に含むセパレータの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高分子膜型燃料電池に用いるセパレータに関する。より具体的には、燃料となる水素を拡散膜と触媒層を通して電解質膜に流入させるための、または同様に酸素を流入させるための溝形状を形成した、高分子膜型燃料電池に用いるセパレータに関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池は、燃料と酸化剤を電気的に接続された２つの電極に供給し、電気化学的に燃料の酸化を起こさせることで、化学エネルギーを直接電気エネルギーに変換する。燃料電池は、通常、電解質膜を一対の電極で挟持した膜・電極接合体を基本構造とする単セルを複数積層して構成されている。中でも、電解質膜として固体高分子電解質膜を用いた固体高分子電解質型燃料電池は、小型化が容易であること、低い温度で作動すること、などの利点がある。
【０００３】
固体高分子電解質型燃料電池では、水素を燃料とした場合、アノード（燃料極）では（１）式の反応が進行する。
Ｈ２ → ２Ｈ＋ ＋ ２ｅ− ［１］
［１］式で生じる電子は、外部回路を経由し、外部の負荷で仕事をした後、カソード（酸化剤極）に到達する。そして、［１］式で生じたプロトンは、水和した状態で、固体高分子電解質膜内をアノード側からカソード側に、電気浸透により移動する。
【０００４】
固体高分子電解質膜内でのプロトン通過性を良好にするため、セパレータのガス流路を通して加湿された水素ガスが供給されるが、運転時間の経過とともに、排出側に水分がたまり、ついには凝集し、流路を塞ぐ。これを改善するには、セパレータの水素ガス流路全体を、水滴が凝集しないよう、おおむね水の接触角が１２０°以上の撥水性、又は８０°以下、好ましくは６０°以下の親水性にすることが好ましい。
【０００５】
また、酸素を酸化剤とした場合、カソードでは［２］式の反応が進行する。
２Ｈ＋ ＋ （１／２）Ｏ２ ＋ ２ｅ− → Ｈ２Ｏ
［２］
カソードで生成した水は、セパレータの酸素ガス流路を通り、酸素の流れに乗って排出される。酸素ガス流路の排出側は、運転時間の経過とともに過湿度状態になり、ついには水が流路内で凝集し、酸素ガスの通りを阻害する。これを防ぐにはセパレータの酸素ガス流路そのものを、水滴が凝集しないよう、おおむね水の接触角が１２０°以上の撥水性、又は８０°以下、好ましくは６０°以下の親水性にすることが好ましい。
【０００６】
セパレータのガス流路を親水性にするか疎水性にするかは、燃料電池の運転条件、ガスの供給条件、使用する高分子膜等によって異なるが、燃料電池用セパレータのガス流路において、流路全体を親水性にする、または撥水性にすることで、流路に水の凝集をさせないようにすることは、燃料電池から取り出す電流の安定化を図るのに有効であると言われている。
【０００７】
このために、燃料電池用セパレータの基板の凹部表面に水管理層を形成し、この水管理層に、エネルギーを照射して、水管理層の水に対する濡れ性を撥水性から親水性に変化させる方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。また、固体高分子膜型燃料電池のセパレータを構成する材料として導電性材料を採用した上で、親水性若しくは疎水性を制御する面に対して粗面化を行い、粗面化により生成した凹凸部の凹部内に親水性若しくは疎水性を調整する水濡れ性調整部材を選択的に充填することで、所望の親水性若しくは疎水性と導電性とが両立可能になることが知られている（例えば、特許文献２参照）。また、燃料電池セパレータ用の樹脂成形板の表面のうち、改質が必要な部分に三酸化硫黄ガスを接触させ、その部分を親水性に表面改質する方法が開示されている（例えば、特許文献３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００６−２９４２９４号公報
【特許文献２】特開２００７−２０７７２８号公報
【特許文献３】特開２００８−１７９７１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、特許文献1、２及び３に開示されている燃料電池用セパレータの表面改質法は、いずれも、特別な材料を使用したり、多くの工程を要するものであるため、実質的なコストアップの要因を抱えており、燃料電池の普及に向けてコストや生産性の改善が急務となっているセパレータに適用するには問題がある。
【００１０】
また、特にコスト的なメリットを出しやすい汎用樹脂の１つであるポリプロピレン系樹脂をセパレータのバインダ樹脂としてに用いた場合、ポリプロピレン系樹脂自体撥水性が高い材料であるため、これまで安定して安価に親水性のものを提供できていなかった。
【００１１】
そこで、本発明は上記問題点に鑑みなされたものであって、固体高分子膜型燃料電池用の、ポリプロピレン系等の撥水性の熱可塑性樹脂をバインダとして使用した、表面が親水性のセパレータとその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
このような目的は、下記（１）〜（９）の本発明により達成される。
【００１３】
（１）片側表面に水素又は酸素ガスのガス流路を設けた固体高分子膜型燃料電池のセパレータにおいて、そのセパレータは導電性カーボンと疎水性のバインダ樹脂とを混合した成型材料からなり、そのセパレータのガス流路を設けた片側表面が親水性であることを特徴とするセパレータ。
【００１４】
（２）成型材料における（導電性カーボン／バインダ樹脂）の質量部混合比は２／１〜１０／１であることを特徴とする（１）に記載のセパレータ。
【００１５】
（３）疎水性のバインダ樹脂は、熱可塑性のポリプロピレン系樹脂又はポリフェニレンサルファイド系樹脂であることを特徴とする（２）に記載のセパレータ。
【００１６】
（４）片側表面に水素又は酸素ガスのガス流路を設けた固体高分子膜型燃料電池のセパレータの金型の、セパレータのガス流路を設けた片側表面に対応する表面に水溶性物質を塗布する工程と、導電性カーボンと、疎水性のバインダ樹脂とを混合してなる成型材料を金型に投入する工程と、金型を加熱加圧プレス成型してバインダ樹脂を溶融させ、成型材料を金型に充填する工程と、金型を冷却して金型に充填された成型材料を固化してセパレータとする工程と、セパレータを金型から取り出す工程と、金型から取り出したセパレータを加熱水で洗浄する工程と、セパレータを乾燥し、拭取る工程と、を順に含むことを特徴とするセパレータの製造方法。
【００１７】
（５）成型材料における（導電性カーボン／バインダ樹脂）の質量部混合比は２／１〜１０／１であることを特徴とする（４）に記載のセパレータの製造方法。
【００１８】
（６）疎水性のバインダ樹脂は、熱可塑性のポリプロピレン系樹脂又はポリフェニレンサルファイド系樹脂であることを特徴とする（４）又は（５）に記載のセパレータの製造方法。
【００１９】
（７）水溶性物質は、中性の界面活性剤であることを特徴とする（４）〜（６）のいずれかに記載のセパレータの製造方法。
【００２０】
（８）水溶性物質は、ショ糖脂肪酸エステルであることを特徴とする（７）に記載のセパレータの製造方法。
【００２１】
（９）さらに、火炎処理、プラズマ処理、紫外線＋オゾン処理、及びコロナ放電処理のうちのいずれか１つまたは複数の組合せによる表面改質処理を行う工程を含むことを特徴とする（４）〜（８）のいずれかに記載のセパレータの製造方法。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、固体高分子膜型燃料電池用の、ポリプロピレン系等の撥水性の熱可塑性樹脂をバインダ樹脂として使用した、表面が親水性のセパレータとその製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の実施形態に係るセパレータを用いた固体高分子膜型燃料電池の単セルの模式的断面図である。
【図２】本発明の実施形態に係るセパレータの製造工程図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、添付図面を参照して、本発明を実施するための形態（以下、実施形態という。）について詳細に説明する。
【００２５】
図１は、本発明の第実施形態に係るセパレータを用いた固体高分子膜型燃料電池の単セルの模式的断面図を示したものである。
【００２６】
本発明のセパレータを使用する燃料電池は、図１に示したように、固体高分子電解質膜１１の一面側にアノード電極１４ａを有し、他面側にカソード電極１４ｂを有する膜電極接合体（ＭＥＡ）１５を、一対のセパレータ１６ａ、１６ｂで挟持した単セル１を備える構造を有する。アノード電極１４aに接する第１のセパレータ１６ａの、アノード電極１４ａ側の面に、セパレータ１６ａの１方の側面（図の下側）からＭＥＡ１５へ燃料ガスの水素ガスを供給し、さらにＭＥＡ１５を通過した水素ガスをセパレータ１６ａの対向する側面（図の上側）から排出するための水素ガス流路が１７ａが備えられている。
【００２７】
カソード電極１４ｂに接する第２のセパレータ１６ｂの、カソード電極１４ｂ側の面に、セパレータ１６ｂの１方の側面からからＭＥＡ１５へ酸化剤ガスの酸素ガスを供給し、さらにＭＥＡ１５を通過した酸素ガスをセパレータ１６ｂの対向する側面から排出するための酸素ガス流路１７ｂが備えられている。一般に、第１のセパレータ１６ａの水素ガスの供給、排出の方向と、第２のセパレータ１６ｂの酸素ガスの供給、排出の方向とは直交するように配置される。
【００２８】
アノード電極１４ａは触媒層１２ａとガス拡散層１３ａとからなり、カソード電極１４ｂは触媒層１２ｂとガス拡散層１３ｂとからなる。
【００２９】
ガス拡散層１３ａ、１３ｂは水素又は酸素の触媒層１２ａ又は１２ｂへの供給、触媒層１２ａでの化学反応により生じた電子の集電、固体高分子電解質膜１１の保湿および生成水の排出、といった多くの役割を担う多機能部材である。ガス透過性や導電性のほか、耐酸性や機械的強度など多様な要求を満たす必要があり、一般にカーボンペーパーやカーボンクロスが使われる。
【００３０】
アノード電極１４ａでは水素ガスの反応によりプロトンと電子が生じる。電子は、外部回路を経由し、外部の負荷で仕事をした後、カソード電極１４ｂに到達する。プロトンは、水和した状態で、水素イオン伝導性を有する固体高分子電解質膜内をアノード電極１４ａ側からカソード側１４ｂ側に、電気浸透により通過する。
【００３１】
カソード電極１４ｂでは、プロトンと電子と酸素が反応し水が生成する。この水は、セパレータ１６ｂの酸素ガス流路１７ｂを通り、酸素ガスの流れに乗って排出される。
【００３２】
固体高分子電解質膜１１としては、ナフィオン等のパーフルオロスルホン酸や炭化水素系の材料が使われるが、そのイオン導電性を向上させるために水素ガスを加湿するのが一般的であり、また燃料電池を利用した発電システムのカソード側には必ず水が生成する。運転開始直後は水の生成量は少ないため、ほとんど影響はないが、セパレータの流路形状によっては数十分後くらいから、ガス流路に水がたまり、結果的にガスが充分拡散できず、発生電位の低下を来たす。また、寒冷地等にあっては、溜まった水が凍結し、流路をふさいでしまい、ガスの圧力を高めても、溜まった水を除去できない状況となる。
【００３３】
一方、アノード極１４ａでは、水素ガスが白金等の触媒層１２ａと接触することでプロトンを生じ、このプロトンは周りにいくつかの水分子を抱えて、固体高分子電解質膜１１中を通過して行くため、アノード極１４ａ側が徐々に乾燥状態となってしまう。これを防止するため、水素ガスを加湿するのが一般的である。この場合も、加湿過剰になった場合は、アノード極１４ａの排出側に近い部分で水の凝集が発生し、燃料としての水素ガスが行き渡らなくなってしまう。
【００３４】
このように、アノード極１４ａ側における燃料ガスの水素ガスの加湿や、カソード極１４ｂ側における生成水の増加により、セパレータ１６ａの水素ガスのガス流路１７ａや、セパレータ１６ｂの酸素ガス（空気など）のガス流路１７ｂにおいて、特に排出側に近い部分で水が凝集する可能性が高い。
【００３５】
本発明の実施形態においては、固体高分子膜型燃料電池に用いる、導電性カーボンと、疎水性のバインダ樹脂とを混合してなる成型材料からなるセパレータ１６ａ、１６ｂにおいて、水素ガスのガス流路１７ａの側、及び／又は酸素ガスのガス流路１７ｂの側の表面の、少なくとも溝形状のガス流路１７ａ、１７ｂ部位を親水性にする。
【００３６】
本実施形態においては、水の濡れ性を表わす接触角が５０°を超え８０°未満である場合を親水性、８０°を超え１３０°未満である場合を疎水性とする。
【００３７】
セパレータ材料としては、一般に、黒鉛系、金属系及びコンポジット系のうちのいずれかが用いられる。
【００３８】
黒鉛系セパレータには、黒鉛材を数ｍｍ〜１０ｍｍ程度の薄板に切り出し、切削加工で反応ガスの流路を形成する方法と、膨張黒鉛をプレス成型することで反応ガスの流路を形成する方法がある。切削法は従来用いられてきたが、黒鉛材のガス不透過性が低いため熱硬化性樹脂を含浸させる必要がある。また切削加工するため生産コストが高い。
【００３９】
金属系セパレータでは、金属板を金型でプレスして反応ガスの流路を形成する。欧州で研究が盛んに行われているが、そのままでは耐食性が不十分なので表面に金などをメッキする必要があり、コーティング材の検討が必要である。
【００４０】
コンポジット系セパレータでは、導電性を持たせるため樹脂に黒鉛粉末を添加した材料を成型し、薄板状とするとともに反応ガスの流路を形成する。材料の熱流動性が低いため加熱、加圧して成型することが多い。
【００４１】
以下、図２を用いて、本発明の実施形態における、導電性カーボンと疎水性のバインダ樹脂からなり、ガス流路側表面が親水性であるコンポジット系セパレータの製造方法について説明する。
【００４２】
まず、セパレータの成型用金型の、セパレータのガス流路を設けた片側表面に対応する表面の、少なくともガス流路部位に水溶性物質を塗布する（Ｓ１０１）。
【００４３】
成型用金型としては、上下に配置された割り型が用いられる。
【００４４】
水溶性物質としては、界面活性剤が好ましく、特に、中性の界面活性剤、例えば、ショ糖脂肪酸エステル等が好ましい。アルカリ性や酸性の界面活性剤はイオン性抽出物をコンタミネーションとして出す可能性が強く、燃料電池の性能に大きく影響するため好ましくない。
【００４５】
次に、導電性カーボンと、疎水性のバインダ樹脂とを混合してなる成型材料を所定量セパレータ金型に投入する（Ｓ１０２）。
【００４６】
導電性カーボンとしては、人造黒鉛、天然黒鉛等の粉末を用いることができる。
【００４７】
バインダ樹脂としては、熱可塑性のポリプロピレン系樹脂、ポリフェニレンサルファイド系樹脂等それ自体が疎水性であるものを用いる。
【００４８】
セパレータとしての導電性や機械的性質の観点から、（導電性カーボン／バインダ樹脂）の質量部混合比は２／１〜１０／１の範囲であることが好ましい。混合
材料は必要に応じて混練や粉砕を行い、粉末状又は粒状の成型材料とする。
【００４９】
本実施形態においては、（導電性カーボン／バインダ樹脂）の質量部混合比を５／１で混合、混練し、約１ｍｍの粒径の粒状の成型材料とした。
【００５０】
次いで、上下割り型を閉じて金型を２８０℃×５ｍｉｎ加熱加圧プレス成型することにより、成型材料中のバインダ樹脂を溶融し、金型のセパレータ形状に充填する（Ｓ１０３）。
【００５１】
次に、バインダ樹脂に用いたポリプロピレン系樹脂、ポリフェニレンサルファイド系樹脂等の熱可塑性樹脂のガラス転移温度より低い温度まで、金型を冷却して樹脂を固化させ、セパレータとする（Ｓ１０４）。
【００５２】
このセパレータを金型から取り出し（Ｓ１０５）、プレッシャークッカに入れて、水に浸漬し、１２０℃×１２ｈｒの条件で１回又は複数回加熱水洗浄してセパレータ表面に残存する水溶性物質を除去する（Ｓ１０６）。
【００５３】
加熱水で洗浄後、セパレータの表面に付着している水分を圧縮空気を吹き付けて（エアブロー）吹き飛ばし、さらに表面をコットン不織布等で水分を拭取って（Ｓ１０７）セパレータ完成品とする。
【００５４】
上記のような、図２に示した製造工程により、親水性の表面を有する、導電性カーボンと疎水性のバインダ樹脂とを混合した成型材料からなるセパレータが得られるが、親水性の度合いをさらに高める、すなわち水の接触角をさらに小さくするために、火炎処理、プラズマ処理、紫外線＋オゾン処理、及びコロナ放電処理のうちのいずれか１つまたは複数の組合せによる表面改質処理をさらに実施してもよい。
【００５５】
（火炎処理）
火炎処理すなわちフレーム処理は、プロパンガスなどの可燃性ガスに酸素を吹き込みながら例えばフィルム等の被処理表面上で燃焼させ、酸化反応を起こして極性を持つ塩基を生成させる表面処理である。火炎先端部は、火炎中心部より温度が高いので、セパレータ表面の所定の改質の領域に応じて、火炎形状をあらかじめ設定する。
【００５６】
（プラズマ処理）
プラズマ処理は、例えばフィルム等の被処理表面でガスを電離させて生じた粒子の電荷を利用して、極性を持つ塩基を生成させる表面処理である。
【００５７】
（紫外線＋オゾン処理）
紫外線＋オゾン処理、すなわちＵＶオゾン表面処理には、改質と洗浄の効果がある。どちらの反応が起こるかは素材に依存し、ガラスやセラミックには洗浄作用だけが働き、プラスチックや金属には改質と洗浄の両方が働く。照射するＵＶ光のエネルギーが有機化合物の分子結合エネルギーより高い時、分子結合が切れる確率が高くなる。２４０ｎｍ以下の波長のＵＶは酸素を分解するので、１７２ｎｍと１８５ｎｍのＵＶ線は酸素からオゾンを生成する。２５４ｎｍのＵＶ線はミリ秒の速さでオゾンを分解して、高いエネルギーの活性酸素を生成する。Ｃ−Ｈ結合が切れるとＨ原子は軽いので直ぐに引抜かれる。活性酸素はその有機化合物と反応して、ＣＯやＣＯ（ＯＨ）等の酸素に富んだ官能基を表面に形成する。照射によりＣ−Ｈ結合に基づくピークが減少して、カルボニル基に起因するピークが新たに発現し、カルボキシル基に基づくピークが増大する。富酸素ラジカルには極性があり、表面エネルギーを増加させ親水性を高め、親水性に依存する接着力を強くする。
【００５８】
（コロナ放電処理）
コロナ放電処理は、例えばフィルム等の被処理表面に放電処理を行い、極性を持つカルボキシル基や水酸基を生成させ、かつ粗面化する。
【実施例】
【００５９】
バインダー樹脂として熱可塑性樹脂のポリプロピレン樹脂を用い、図２の製造工程図に準じて作製したセパレータに関する実施例１と、図２の工程Ｓ１０１及びＳ１０６を実施せず、その他は図２の製造工程図に準じて作製したセパレータに関する比較例１について説明する。
【００６０】
（実施例１）
水溶性物質としては、中性の界面活性剤であるショ糖脂肪酸エステルの原液と、２０倍希釈水溶液を用いた。このショ糖脂肪酸エステルを金型に塗布（Ｓ１０１）した後、平均粒径約６０μｍの黒鉛と、疎水性熱可塑性樹脂であるポリプロピレン樹脂とを質量比で５／１で混合混練し、粒径約１ｍｍの粒子状とした成型材料を金型に投入した（Ｓ１０２）。この金型を、２８０℃×５ｍｉｎ加熱加圧プレス成型（Ｓ１０３）した後、室温まで冷却（Ｓ１０４）して、燃料電池用セパレータを作製した。このセパレータを金型から取り出し（Ｓ１０５）、プレッシャークッカに入れて、セパレータが隠れるまで水に浸漬し、１２０℃×１２ｈｒの条件で１回又は２回加熱水洗浄した。加熱水洗浄を終えたセパレータは、エアブローで水を吹き飛ばしてから、さらに表面をコットン不織布で水分を拭取った（Ｓ１０７）。加熱水洗浄前後のセパレータについて、表面の水の接触角を測定した結果を、表１に示す。
【００６１】
（比較例１）
成型材料として、実施例１と同様のものを用い、金型に水溶性物質を塗布しないで、図２に示した製造工程図の金型に成型材料投入（Ｓ１０２）からセパレータ取り出し（Ｓ１０５）までの工程を実施し、取り出したセパレータの水の接触角を測定した結果を表１に示す。
【００６２】
【表１】
【００６３】
表１に示した実施例1の結果から、水溶性物質のショ糖脂肪酸エステルを金型に塗布して作製したセパレータは、加熱水洗浄前はセパレータ表面に残存する
ショ糖脂肪酸エステルにより大きな水の接触角（低い濡れ性）を示すが、加熱水洗浄後においては、セパレータ表面が多孔質状態となり、その微細孔に毛管現象により少量の水が蓄えられることで表面の濡れ性が向上し、親水性セパレータとして機能することが確認できた。これに対し、比較例1の結果から、水溶性物質を塗布しないで作製したセパレータは、金型から取り出した状態での水の接触角は１００°であり、１２０℃×１２ｈｒ、２回の加熱水洗浄後でも水の接触角は９５°と大きく、疎水性を示した。
【００６４】
以上、実施形態を用いて本発明を説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施形態に記載の範囲には限定されないことは言うまでもない。上記実施形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。またその様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。
【符号の説明】
【００６５】
１ 単セル
１１ 固体高分子電解質膜
１２ａ、１２ｂ 触媒層
１３ａ、１３ｂ ガス拡散層
１４ａ アノード電極
１４ｂ カソード電極
１５ 膜電極接合体（ＭＥＡ）
１６ａ、１６ｂ セパレータ
１７ａ、１７ｂ ガス流路
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高分子膜型燃料電池に用いるセパレータに関する。より具体的には、燃料となる水素を拡散膜と触媒層を通して電解質膜に流入させるための、または同様に酸素を流入させるための溝形状を形成した、高分子膜型燃料電池に用いるセパレータに関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池は、燃料と酸化剤を電気的に接続された２つの電極に供給し、電気化学的に燃料の酸化を起こさせることで、化学エネルギーを直接電気エネルギーに変換する。燃料電池は、通常、電解質膜を一対の電極で挟持した膜・電極接合体を基本構造とする単セルを複数積層して構成されている。中でも、電解質膜として固体高分子電解質膜を用いた固体高分子電解質型燃料電池は、小型化が容易であること、低い温度で作動すること、などの利点がある。
【０００３】
固体高分子電解質型燃料電池では、水素を燃料とした場合、アノード（燃料極）では（１）式の反応が進行する。
Ｈ２ → ２Ｈ＋ ＋ ２ｅ− ［１］
［１］式で生じる電子は、外部回路を経由し、外部の負荷で仕事をした後、カソード（酸化剤極）に到達する。そして、［１］式で生じたプロトンは、水和した状態で、固体高分子電解質膜内をアノード側からカソード側に、電気浸透により移動する。
【０００４】
固体高分子電解質膜内でのプロトン通過性を良好にするため、セパレータのガス流路を通して加湿された水素ガスが供給されるが、運転時間の経過とともに、排出側に水分がたまり、ついには凝集し、流路を塞ぐ。これを改善するには、セパレータの水素ガス流路全体を、水滴が凝集しないよう、おおむね水の接触角が１２０°以上の撥水性、又は８０°以下、好ましくは６０°以下の親水性にすることが好ましい。
【０００５】
また、酸素を酸化剤とした場合、カソードでは［２］式の反応が進行する。
２Ｈ＋ ＋ （１／２）Ｏ２ ＋ ２ｅ− → Ｈ２Ｏ
［２］
カソードで生成した水は、セパレータの酸素ガス流路を通り、酸素の流れに乗って排出される。酸素ガス流路の排出側は、運転時間の経過とともに過湿度状態になり、ついには水が流路内で凝集し、酸素ガスの通りを阻害する。これを防ぐにはセパレータの酸素ガス流路そのものを、水滴が凝集しないよう、おおむね水の接触角が１２０°以上の撥水性、又は８０°以下、好ましくは６０°以下の親水性にすることが好ましい。
【０００６】
セパレータのガス流路を親水性にするか疎水性にするかは、燃料電池の運転条件、ガスの供給条件、使用する高分子膜等によって異なるが、燃料電池用セパレータのガス流路において、流路全体を親水性にする、または撥水性にすることで、流路に水の凝集をさせないようにすることは、燃料電池から取り出す電流の安定化を図るのに有効であると言われている。
【０００７】
このために、燃料電池用セパレータの基板の凹部表面に水管理層を形成し、この水管理層に、エネルギーを照射して、水管理層の水に対する濡れ性を撥水性から親水性に変化させる方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。また、固体高分子膜型燃料電池のセパレータを構成する材料として導電性材料を採用した上で、親水性若しくは疎水性を制御する面に対して粗面化を行い、粗面化により生成した凹凸部の凹部内に親水性若しくは疎水性を調整する水濡れ性調整部材を選択的に充填することで、所望の親水性若しくは疎水性と導電性とが両立可能になることが知られている（例えば、特許文献２参照）。また、燃料電池セパレータ用の樹脂成形板の表面のうち、改質が必要な部分に三酸化硫黄ガスを接触させ、その部分を親水性に表面改質する方法が開示されている（例えば、特許文献３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００６−２９４２９４号公報
【特許文献２】特開２００７−２０７７２８号公報
【特許文献３】特開２００８−１７９７１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、特許文献1、２及び３に開示されている燃料電池用セパレータの表面改質法は、いずれも、特別な材料を使用したり、多くの工程を要するものであるため、実質的なコストアップの要因を抱えており、燃料電池の普及に向けてコストや生産性の改善が急務となっているセパレータに適用するには問題がある。
【００１０】
また、特にコスト的なメリットを出しやすい汎用樹脂の１つであるポリプロピレン系樹脂をセパレータのバインダ樹脂としてに用いた場合、ポリプロピレン系樹脂自体撥水性が高い材料であるため、これまで安定して安価に親水性のものを提供できていなかった。
【００１１】
そこで、本発明は上記問題点に鑑みなされたものであって、固体高分子膜型燃料電池用の、ポリプロピレン系等の撥水性の熱可塑性樹脂をバインダとして使用した、表面が親水性のセパレータとその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
このような目的は、下記（１）〜（９）の本発明により達成される。
【００１３】
（１）片側表面に水素又は酸素ガスのガス流路を設けた固体高分子膜型燃料電池のセパレータにおいて、そのセパレータは導電性カーボンと疎水性のバインダ樹脂とを混合した成型材料からなり、そのセパレータのガス流路を設けた片側表面が親水性であることを特徴とするセパレータ。
【００１４】
（２）成型材料における（導電性カーボン／バインダ樹脂）の質量部混合比は２／１〜１０／１であることを特徴とする（１）に記載のセパレータ。
【００１５】
（３）疎水性のバインダ樹脂は、熱可塑性のポリプロピレン系樹脂又はポリフェニレンサルファイド系樹脂であることを特徴とする（２）に記載のセパレータ。
【００１６】
（４）片側表面に水素又は酸素ガスのガス流路を設けた固体高分子膜型燃料電池のセパレータの金型の、セパレータのガス流路を設けた片側表面に対応する表面に水溶性物質を塗布する工程と、導電性カーボンと、疎水性のバインダ樹脂とを混合してなる成型材料を金型に投入する工程と、金型を加熱加圧プレス成型してバインダ樹脂を溶融させ、成型材料を金型に充填する工程と、金型を冷却して金型に充填された成型材料を固化してセパレータとする工程と、セパレータを金型から取り出す工程と、金型から取り出したセパレータを加熱水で洗浄する工程と、セパレータを乾燥し、拭取る工程と、を順に含むことを特徴とするセパレータの製造方法。
【００１７】
（５）成型材料における（導電性カーボン／バインダ樹脂）の質量部混合比は２／１〜１０／１であることを特徴とする（４）に記載のセパレータの製造方法。
【００１８】
（６）疎水性のバインダ樹脂は、熱可塑性のポリプロピレン系樹脂又はポリフェニレンサルファイド系樹脂であることを特徴とする（４）又は（５）に記載のセパレータの製造方法。
【００１９】
（７）水溶性物質は、中性の界面活性剤であることを特徴とする（４）〜（６）のいずれかに記載のセパレータの製造方法。
【００２０】
（８）水溶性物質は、ショ糖脂肪酸エステルであることを特徴とする（７）に記載のセパレータの製造方法。
【００２１】
（９）さらに、火炎処理、プラズマ処理、紫外線＋オゾン処理、及びコロナ放電処理のうちのいずれか１つまたは複数の組合せによる表面改質処理を行う工程を含むことを特徴とする（４）〜（８）のいずれかに記載のセパレータの製造方法。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、固体高分子膜型燃料電池用の、ポリプロピレン系等の撥水性の熱可塑性樹脂をバインダ樹脂として使用した、表面が親水性のセパレータとその製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の実施形態に係るセパレータを用いた固体高分子膜型燃料電池の単セルの模式的断面図である。
【図２】本発明の実施形態に係るセパレータの製造工程図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、添付図面を参照して、本発明を実施するための形態（以下、実施形態という。）について詳細に説明する。
【００２５】
図１は、本発明の第実施形態に係るセパレータを用いた固体高分子膜型燃料電池の単セルの模式的断面図を示したものである。
【００２６】
本発明のセパレータを使用する燃料電池は、図１に示したように、固体高分子電解質膜１１の一面側にアノード電極１４ａを有し、他面側にカソード電極１４ｂを有する膜電極接合体（ＭＥＡ）１５を、一対のセパレータ１６ａ、１６ｂで挟持した単セル１を備える構造を有する。アノード電極１４aに接する第１のセパレータ１６ａの、アノード電極１４ａ側の面に、セパレータ１６ａの１方の側面（図の下側）からＭＥＡ１５へ燃料ガスの水素ガスを供給し、さらにＭＥＡ１５を通過した水素ガスをセパレータ１６ａの対向する側面（図の上側）から排出するための水素ガス流路が１７ａが備えられている。
【００２７】
カソード電極１４ｂに接する第２のセパレータ１６ｂの、カソード電極１４ｂ側の面に、セパレータ１６ｂの１方の側面からからＭＥＡ１５へ酸化剤ガスの酸素ガスを供給し、さらにＭＥＡ１５を通過した酸素ガスをセパレータ１６ｂの対向する側面から排出するための酸素ガス流路１７ｂが備えられている。一般に、第１のセパレータ１６ａの水素ガスの供給、排出の方向と、第２のセパレータ１６ｂの酸素ガスの供給、排出の方向とは直交するように配置される。
【００２８】
アノード電極１４ａは触媒層１２ａとガス拡散層１３ａとからなり、カソード電極１４ｂは触媒層１２ｂとガス拡散層１３ｂとからなる。
【００２９】
ガス拡散層１３ａ、１３ｂは水素又は酸素の触媒層１２ａ又は１２ｂへの供給、触媒層１２ａでの化学反応により生じた電子の集電、固体高分子電解質膜１１の保湿および生成水の排出、といった多くの役割を担う多機能部材である。ガス透過性や導電性のほか、耐酸性や機械的強度など多様な要求を満たす必要があり、一般にカーボンペーパーやカーボンクロスが使われる。
【００３０】
アノード電極１４ａでは水素ガスの反応によりプロトンと電子が生じる。電子は、外部回路を経由し、外部の負荷で仕事をした後、カソード電極１４ｂに到達する。プロトンは、水和した状態で、水素イオン伝導性を有する固体高分子電解質膜内をアノード電極１４ａ側からカソード側１４ｂ側に、電気浸透により通過する。
【００３１】
カソード電極１４ｂでは、プロトンと電子と酸素が反応し水が生成する。この水は、セパレータ１６ｂの酸素ガス流路１７ｂを通り、酸素ガスの流れに乗って排出される。
【００３２】
固体高分子電解質膜１１としては、ナフィオン等のパーフルオロスルホン酸や炭化水素系の材料が使われるが、そのイオン導電性を向上させるために水素ガスを加湿するのが一般的であり、また燃料電池を利用した発電システムのカソード側には必ず水が生成する。運転開始直後は水の生成量は少ないため、ほとんど影響はないが、セパレータの流路形状によっては数十分後くらいから、ガス流路に水がたまり、結果的にガスが充分拡散できず、発生電位の低下を来たす。また、寒冷地等にあっては、溜まった水が凍結し、流路をふさいでしまい、ガスの圧力を高めても、溜まった水を除去できない状況となる。
【００３３】
一方、アノード極１４ａでは、水素ガスが白金等の触媒層１２ａと接触することでプロトンを生じ、このプロトンは周りにいくつかの水分子を抱えて、固体高分子電解質膜１１中を通過して行くため、アノード極１４ａ側が徐々に乾燥状態となってしまう。これを防止するため、水素ガスを加湿するのが一般的である。この場合も、加湿過剰になった場合は、アノード極１４ａの排出側に近い部分で水の凝集が発生し、燃料としての水素ガスが行き渡らなくなってしまう。
【００３４】
このように、アノード極１４ａ側における燃料ガスの水素ガスの加湿や、カソード極１４ｂ側における生成水の増加により、セパレータ１６ａの水素ガスのガス流路１７ａや、セパレータ１６ｂの酸素ガス（空気など）のガス流路１７ｂにおいて、特に排出側に近い部分で水が凝集する可能性が高い。
【００３５】
本発明の実施形態においては、固体高分子膜型燃料電池に用いる、導電性カーボンと、疎水性のバインダ樹脂とを混合してなる成型材料からなるセパレータ１６ａ、１６ｂにおいて、水素ガスのガス流路１７ａの側、及び／又は酸素ガスのガス流路１７ｂの側の表面の、少なくとも溝形状のガス流路１７ａ、１７ｂ部位を親水性にする。
【００３６】
本実施形態においては、水の濡れ性を表わす接触角が５０°を超え８０°未満である場合を親水性、８０°を超え１３０°未満である場合を疎水性とする。
【００３７】
セパレータ材料としては、一般に、黒鉛系、金属系及びコンポジット系のうちのいずれかが用いられる。
【００３８】
黒鉛系セパレータには、黒鉛材を数ｍｍ〜１０ｍｍ程度の薄板に切り出し、切削加工で反応ガスの流路を形成する方法と、膨張黒鉛をプレス成型することで反応ガスの流路を形成する方法がある。切削法は従来用いられてきたが、黒鉛材のガス不透過性が低いため熱硬化性樹脂を含浸させる必要がある。また切削加工するため生産コストが高い。
【００３９】
金属系セパレータでは、金属板を金型でプレスして反応ガスの流路を形成する。欧州で研究が盛んに行われているが、そのままでは耐食性が不十分なので表面に金などをメッキする必要があり、コーティング材の検討が必要である。
【００４０】
コンポジット系セパレータでは、導電性を持たせるため樹脂に黒鉛粉末を添加した材料を成型し、薄板状とするとともに反応ガスの流路を形成する。材料の熱流動性が低いため加熱、加圧して成型することが多い。
【００４１】
以下、図２を用いて、本発明の実施形態における、導電性カーボンと疎水性のバインダ樹脂からなり、ガス流路側表面が親水性であるコンポジット系セパレータの製造方法について説明する。
【００４２】
まず、セパレータの成型用金型の、セパレータのガス流路を設けた片側表面に対応する表面の、少なくともガス流路部位に水溶性物質を塗布する（Ｓ１０１）。
【００４３】
成型用金型としては、上下に配置された割り型が用いられる。
【００４４】
水溶性物質としては、界面活性剤が好ましく、特に、中性の界面活性剤、例えば、ショ糖脂肪酸エステル等が好ましい。アルカリ性や酸性の界面活性剤はイオン性抽出物をコンタミネーションとして出す可能性が強く、燃料電池の性能に大きく影響するため好ましくない。
【００４５】
次に、導電性カーボンと、疎水性のバインダ樹脂とを混合してなる成型材料を所定量セパレータ金型に投入する（Ｓ１０２）。
【００４６】
導電性カーボンとしては、人造黒鉛、天然黒鉛等の粉末を用いることができる。
【００４７】
バインダ樹脂としては、熱可塑性のポリプロピレン系樹脂、ポリフェニレンサルファイド系樹脂等それ自体が疎水性であるものを用いる。
【００４８】
セパレータとしての導電性や機械的性質の観点から、（導電性カーボン／バインダ樹脂）の質量部混合比は２／１〜１０／１の範囲であることが好ましい。混合
材料は必要に応じて混練や粉砕を行い、粉末状又は粒状の成型材料とする。
【００４９】
本実施形態においては、（導電性カーボン／バインダ樹脂）の質量部混合比を５／１で混合、混練し、約１ｍｍの粒径の粒状の成型材料とした。
【００５０】
次いで、上下割り型を閉じて金型を２８０℃×５ｍｉｎ加熱加圧プレス成型することにより、成型材料中のバインダ樹脂を溶融し、金型のセパレータ形状に充填する（Ｓ１０３）。
【００５１】
次に、バインダ樹脂に用いたポリプロピレン系樹脂、ポリフェニレンサルファイド系樹脂等の熱可塑性樹脂のガラス転移温度より低い温度まで、金型を冷却して樹脂を固化させ、セパレータとする（Ｓ１０４）。
【００５２】
このセパレータを金型から取り出し（Ｓ１０５）、プレッシャークッカに入れて、水に浸漬し、１２０℃×１２ｈｒの条件で１回又は複数回加熱水洗浄してセパレータ表面に残存する水溶性物質を除去する（Ｓ１０６）。
【００５３】
加熱水で洗浄後、セパレータの表面に付着している水分を圧縮空気を吹き付けて（エアブロー）吹き飛ばし、さらに表面をコットン不織布等で水分を拭取って（Ｓ１０７）セパレータ完成品とする。
【００５４】
上記のような、図２に示した製造工程により、親水性の表面を有する、導電性カーボンと疎水性のバインダ樹脂とを混合した成型材料からなるセパレータが得られるが、親水性の度合いをさらに高める、すなわち水の接触角をさらに小さくするために、火炎処理、プラズマ処理、紫外線＋オゾン処理、及びコロナ放電処理のうちのいずれか１つまたは複数の組合せによる表面改質処理をさらに実施してもよい。
【００５５】
（火炎処理）
火炎処理すなわちフレーム処理は、プロパンガスなどの可燃性ガスに酸素を吹き込みながら例えばフィルム等の被処理表面上で燃焼させ、酸化反応を起こして極性を持つ塩基を生成させる表面処理である。火炎先端部は、火炎中心部より温度が高いので、セパレータ表面の所定の改質の領域に応じて、火炎形状をあらかじめ設定する。
【００５６】
（プラズマ処理）
プラズマ処理は、例えばフィルム等の被処理表面でガスを電離させて生じた粒子の電荷を利用して、極性を持つ塩基を生成させる表面処理である。
【００５７】
（紫外線＋オゾン処理）
紫外線＋オゾン処理、すなわちＵＶオゾン表面処理には、改質と洗浄の効果がある。どちらの反応が起こるかは素材に依存し、ガラスやセラミックには洗浄作用だけが働き、プラスチックや金属には改質と洗浄の両方が働く。照射するＵＶ光のエネルギーが有機化合物の分子結合エネルギーより高い時、分子結合が切れる確率が高くなる。２４０ｎｍ以下の波長のＵＶは酸素を分解するので、１７２ｎｍと１８５ｎｍのＵＶ線は酸素からオゾンを生成する。２５４ｎｍのＵＶ線はミリ秒の速さでオゾンを分解して、高いエネルギーの活性酸素を生成する。Ｃ−Ｈ結合が切れるとＨ原子は軽いので直ぐに引抜かれる。活性酸素はその有機化合物と反応して、ＣＯやＣＯ（ＯＨ）等の酸素に富んだ官能基を表面に形成する。照射によりＣ−Ｈ結合に基づくピークが減少して、カルボニル基に起因するピークが新たに発現し、カルボキシル基に基づくピークが増大する。富酸素ラジカルには極性があり、表面エネルギーを増加させ親水性を高め、親水性に依存する接着力を強くする。
【００５８】
（コロナ放電処理）
コロナ放電処理は、例えばフィルム等の被処理表面に放電処理を行い、極性を持つカルボキシル基や水酸基を生成させ、かつ粗面化する。
【実施例】
【００５９】
バインダー樹脂として熱可塑性樹脂のポリプロピレン樹脂を用い、図２の製造工程図に準じて作製したセパレータに関する実施例１と、図２の工程Ｓ１０１及びＳ１０６を実施せず、その他は図２の製造工程図に準じて作製したセパレータに関する比較例１について説明する。
【００６０】
（実施例１）
水溶性物質としては、中性の界面活性剤であるショ糖脂肪酸エステルの原液と、２０倍希釈水溶液を用いた。このショ糖脂肪酸エステルを金型に塗布（Ｓ１０１）した後、平均粒径約６０μｍの黒鉛と、疎水性熱可塑性樹脂であるポリプロピレン樹脂とを質量比で５／１で混合混練し、粒径約１ｍｍの粒子状とした成型材料を金型に投入した（Ｓ１０２）。この金型を、２８０℃×５ｍｉｎ加熱加圧プレス成型（Ｓ１０３）した後、室温まで冷却（Ｓ１０４）して、燃料電池用セパレータを作製した。このセパレータを金型から取り出し（Ｓ１０５）、プレッシャークッカに入れて、セパレータが隠れるまで水に浸漬し、１２０℃×１２ｈｒの条件で１回又は２回加熱水洗浄した。加熱水洗浄を終えたセパレータは、エアブローで水を吹き飛ばしてから、さらに表面をコットン不織布で水分を拭取った（Ｓ１０７）。加熱水洗浄前後のセパレータについて、表面の水の接触角を測定した結果を、表１に示す。
【００６１】
（比較例１）
成型材料として、実施例１と同様のものを用い、金型に水溶性物質を塗布しないで、図２に示した製造工程図の金型に成型材料投入（Ｓ１０２）からセパレータ取り出し（Ｓ１０５）までの工程を実施し、取り出したセパレータの水の接触角を測定した結果を表１に示す。
【００６２】
【表１】
【００６３】
表１に示した実施例1の結果から、水溶性物質のショ糖脂肪酸エステルを金型に塗布して作製したセパレータは、加熱水洗浄前はセパレータ表面に残存する
ショ糖脂肪酸エステルにより大きな水の接触角（低い濡れ性）を示すが、加熱水洗浄後においては、セパレータ表面が多孔質状態となり、その微細孔に毛管現象により少量の水が蓄えられることで表面の濡れ性が向上し、親水性セパレータとして機能することが確認できた。これに対し、比較例1の結果から、水溶性物質を塗布しないで作製したセパレータは、金型から取り出した状態での水の接触角は１００°であり、１２０℃×１２ｈｒ、２回の加熱水洗浄後でも水の接触角は９５°と大きく、疎水性を示した。
【００６４】
以上、実施形態を用いて本発明を説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施形態に記載の範囲には限定されないことは言うまでもない。上記実施形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。またその様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。
【符号の説明】
【００６５】
１ 単セル
１１ 固体高分子電解質膜
１２ａ、１２ｂ 触媒層
１３ａ、１３ｂ ガス拡散層
１４ａ アノード電極
１４ｂ カソード電極
１５ 膜電極接合体（ＭＥＡ）
１６ａ、１６ｂ セパレータ
１７ａ、１７ｂ ガス流路
【特許請求の範囲】
【請求項１】
片側表面に水素又は酸素ガスのガス流路を設けた固体高分子膜型燃料電池のセパレータにおいて、
前記セパレータは導電性カーボンと疎水性のバインダ樹脂とを混合した成型材料からなり、
前記セパレータの前記ガス流路を設けた前記片側表面が親水性であることを特徴とするセパレータ。
【請求項２】
前記成型材料における（前記導電性カーボン／前記バインダ樹脂）の質量部混合比は２／１〜１０／１であることを特徴とする請求項１に記載のセパレータ。
【請求項３】
前記疎水性のバインダ樹脂は、熱可塑性のポリプロピレン系樹脂又はポリフェニレンサルファイド系樹脂であることを特徴とする請求項２に記載のセパレータ。
【請求項４】
片側表面に水素又は酸素ガスのガス流路を設けた固体高分子膜型燃料電池のセパレータの金型の、前記セパレータの前記ガス流路を設けた前記片側表面に対応する表面に水溶性物質を塗布する工程と、
導電性カーボンと、疎水性のバインダ樹脂とを混合してなる成型材料を金型に投入する工程と、
前記金型を加熱加圧プレス成型して前記バインダ樹脂を溶融させ、前記成型材料を前記金型に充填する工程と、
前記金型を冷却して前記金型に充填された前記成型材料を固化してセパレータとする工程と、
前記セパレータを前記金型から取り出す工程と、
前記金型から取り出したセパレータを加熱水で洗浄する工程と、
前記セパレータを乾燥し、拭取る工程と、
を順に含むことを特徴とするセパレータの製造方法。
【請求項５】
前記成型材料における（前記導電性カーボン／前記バインダ樹脂）の質量部混合比は２／１〜１０／１であることを特徴とする請求項４に記載のセパレータの製造方法。
【請求項６】
前記疎水性のバインダ樹脂は、熱可塑性のポリプロピレン系樹脂又はポリフェニレンサルファイド系樹脂であることを特徴とする請求項４又は５に記載のセパレータの製造方法。
【請求項７】
前記水溶性物質は、中性の界面活性剤であることを特徴とする請求項４〜６のいずれか１項に記載のセパレータの製造方法。
【請求項８】
前記水溶性物質は、ショ糖脂肪酸エステルであることを特徴とする請求項７に記載のセパレータの製造方法。
【請求項９】
さらに、火炎処理、プラズマ処理、紫外線＋オゾン処理、及びコロナ放電処理のうちのいずれか１つまたは複数の組合せによる表面改質処理を行う工程を含むことを特徴とする請求項４〜８のいずれか１項に記載のセパレータの製造方法。
【請求項１】
片側表面に水素又は酸素ガスのガス流路を設けた固体高分子膜型燃料電池のセパレータにおいて、
前記セパレータは導電性カーボンと疎水性のバインダ樹脂とを混合した成型材料からなり、
前記セパレータの前記ガス流路を設けた前記片側表面が親水性であることを特徴とするセパレータ。
【請求項２】
前記成型材料における（前記導電性カーボン／前記バインダ樹脂）の質量部混合比は２／１〜１０／１であることを特徴とする請求項１に記載のセパレータ。
【請求項３】
前記疎水性のバインダ樹脂は、熱可塑性のポリプロピレン系樹脂又はポリフェニレンサルファイド系樹脂であることを特徴とする請求項２に記載のセパレータ。
【請求項４】
片側表面に水素又は酸素ガスのガス流路を設けた固体高分子膜型燃料電池のセパレータの金型の、前記セパレータの前記ガス流路を設けた前記片側表面に対応する表面に水溶性物質を塗布する工程と、
導電性カーボンと、疎水性のバインダ樹脂とを混合してなる成型材料を金型に投入する工程と、
前記金型を加熱加圧プレス成型して前記バインダ樹脂を溶融させ、前記成型材料を前記金型に充填する工程と、
前記金型を冷却して前記金型に充填された前記成型材料を固化してセパレータとする工程と、
前記セパレータを前記金型から取り出す工程と、
前記金型から取り出したセパレータを加熱水で洗浄する工程と、
前記セパレータを乾燥し、拭取る工程と、
を順に含むことを特徴とするセパレータの製造方法。
【請求項５】
前記成型材料における（前記導電性カーボン／前記バインダ樹脂）の質量部混合比は２／１〜１０／１であることを特徴とする請求項４に記載のセパレータの製造方法。
【請求項６】
前記疎水性のバインダ樹脂は、熱可塑性のポリプロピレン系樹脂又はポリフェニレンサルファイド系樹脂であることを特徴とする請求項４又は５に記載のセパレータの製造方法。
【請求項７】
前記水溶性物質は、中性の界面活性剤であることを特徴とする請求項４〜６のいずれか１項に記載のセパレータの製造方法。
【請求項８】
前記水溶性物質は、ショ糖脂肪酸エステルであることを特徴とする請求項７に記載のセパレータの製造方法。
【請求項９】
さらに、火炎処理、プラズマ処理、紫外線＋オゾン処理、及びコロナ放電処理のうちのいずれか１つまたは複数の組合せによる表面改質処理を行う工程を含むことを特徴とする請求項４〜８のいずれか１項に記載のセパレータの製造方法。
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開２０１２−１６０４０６（Ｐ２０１２−１６０４０６Ａ）
【公開日】平成２４年８月２３日（２０１２．８．２３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２１１３８（Ｐ２０１１−２１１３８）
【出願日】平成２３年２月２日（２０１１．２．２）
【出願人】（０００１９０１１６）信越ポリマー株式会社 (1,394)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年８月２３日（２０１２．８．２３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年２月２日（２０１１．２．２）
【出願人】（０００１９０１１６）信越ポリマー株式会社 (1,394)
【Ｆターム（参考）】
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