特許 6287721 固体高分子形燃料電池及びセパレータ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6287721

(24)【登録日】2018年2月16日

(45)【発行日】2018年3月7日

(54)【発明の名称】固体高分子形燃料電池及びセパレータ

(51)【国際特許分類】

   H01M 8/0206 20160101AFI20180226BHJP

   H01M 8/0228 20160101ALI20180226BHJP

   H01M 8/10 20160101ALI20180226BHJP

【ＦＩ】

   H01M8/0206

   H01M8/0228

   H01M8/10 101

【請求項の数】4

【全頁数】11

(21)【出願番号】特願2014-189148(P2014-189148)

(22)【出願日】2014年9月17日

(65)【公開番号】特開2016-62725(P2016-62725A)

(43)【公開日】2016年4月25日

【審査請求日】2016年12月1日

(73)【特許権者】

【識別番号】000110321

【氏名又は名称】トヨタ車体株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100105957

【弁理士】

【氏名又は名称】恩田 誠

(74)【代理人】

【識別番号】100068755

【弁理士】

【氏名又は名称】恩田 博宣

(72)【発明者】

【氏名】両角 英一郎

(72)【発明者】

【氏名】浅岡 孝俊

【審査官】 守安 太郎

(56)【参考文献】

【文献】 国際公開第２０１４／０１０４９１（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２０００−２６０４４１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−１５６３８５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−２０３５０２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００１−０７６７４０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１５／００８８３８（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｍ ８／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

膜電極接合体が一対のセパレータにより挟持されてなるセルを複数積層することにより形成された固体高分子形燃料電池において、
前記セパレータの各々は金属材料よりなる基材を有し、
前記セパレータの各々における前記基材の表面には、同基材の酸化被膜よりも高硬度の導電性粒子を含む樹脂層が設けられ、
互いに隣接する前記セパレータの各々の間においては前記樹脂層同士が接触しており、
前記樹脂層を構成する樹脂膜の厚さは前記導電性粒子の最大凝集粒子径よりも小さくされている、
固体高分子形燃料電池。

【請求項2】

膜電極接合体が一対のセパレータにより挟持されてなるセルを複数積層することにより形成された固体高分子形燃料電池において、
前記セパレータの各々は金属材料よりなる基材を有し、
前記セパレータの一方における前記基材の表面には、同基材の酸化被膜よりも高硬度の導電性粒子を含む樹脂層が設けられ、
互いに隣接する前記セパレータの各々の間においては前記一方のセパレータの前記樹脂層と他方のセパレータの前記基材とが接触しており、
前記樹脂層を構成する樹脂膜の厚さは前記導電性粒子の最大凝集粒子径よりも小さくされている、
固体高分子形燃料電池。

【請求項3】

前記膜電極接合体と前記セパレータの各々との間には、炭素系材料により形成されたガス拡散層が介設されており、
前記基材の前記ガス拡散層に対向する面には、同基材の酸化被膜よりも高硬度の導電性粒子を含む第１層が設けられるとともに、前記第１層の表面には、炭素系材料を含む第２層が設けられ、
前記第２層と前記ガス拡散層とが接触している、
請求項１又は請求項２に記載の固体高分子形燃料電池。

【請求項4】

固体高分子形燃料電池に適用されるセパレータにおいて、
前記セパレータは金属材料よりなる基材を有し、
前記基材の少なくとも一方の最表面は、同基材の酸化被膜よりも高硬度の導電性粒子を含む樹脂層とされており、
前記樹脂層を構成する樹脂膜の厚さは前記導電性粒子の最大凝集粒子径よりも小さくされている、
セパレータ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、膜電極接合体が一対のセパレータにより挟持されてなるセルを複数積層することにより形成された固体高分子形燃料電池及びセパレータに関する。

【背景技術】

【0002】

例えば特許文献１には、固体高分子形燃料電池（以下、単に燃料電池と略称する。）の構成が開示されている。特許文献１に記載の燃料電池においては、固体高分子膜よりなる電解質膜の両面に一対の電極触媒層が接合されており、電解質膜と一対の電極触媒層とによって膜電極接合体が形成されている。また、膜電極接合体を一対のセパレータによって挟持することによりセルが形成されており、セルを複数積層することにより燃料電池が構成される。

【0003】

特許文献１に記載の燃料電池のセパレータは、アルミニウムや鋼板によって形成された基板部と、窒化チタンからなり基板部を被覆するコート層とから形成されている。なお、基板部の表面にコート層を形成する際には、ＰＶＤ（Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）やＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）などの膜形成技術が用いられる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０００―４８８３３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

ところが、特許文献１に記載の燃料電池の場合、互いに隣接するセパレータ間においては、窒化チタンよりなるコート層同士が接触することとなるため、接触抵抗を低減することができると考えられる。しかしながら、この場合、基板部（以下、基材と称する。）の表面にコート層を形成するためにＰＶＤやＣＶＤなどの膜形成技術を用いる必要がある。また、基材を構成するアルミニウムや鋼板の表面には接触抵抗の大きい酸化被膜が存在することから、前記コート層の形成に先立ち、基材の表面を酸洗することにより酸化被膜を除去する必要となる。そのため、セパレータの製造工程が難しいものとなっている。

【0006】

本発明の目的は、互いに隣接するセパレータ間における接触抵抗を容易に低減することができる固体高分子形燃料電池及びセパレータを提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記目的を達成するための固体高分子形燃料電池は、膜電極接合体が一対のセパレータにより挟持されてなるセルを複数積層することにより形成される。前記セパレータの各々は金属材料よりなる基材を有し、前記セパレータの各々における前記基材の表面には、同基材の酸化被膜よりも高硬度の導電性粒子を含む樹脂層が設けられ、互いに隣接する前記セパレータの各々の間においては前記樹脂層同士が接触している。

【0008】

同構成によれば、複数のセルが積層されると、各セパレータに対して積層方向に沿った荷重が印加される。このとき、互いに接触するセパレータの各々の間においては、一方のセパレータの樹脂層に含まれる導電性粒子が基材の酸化被膜を貫通して同基材の母材に接触するとともに、他のセパレータの樹脂層に含まれる導電性粒子が基材の酸化被膜を貫通して同基材の母材に接触する。また、一方のセパレータの導電性粒子と他方のセパレータの導電性粒子とが接触する。このため、一方のセパレータにおける基材の母材、同セパレータの導電性粒子、他方のセパレータの導電性粒子、及び同セパレータにおける基材の母材によって、酸化被膜を経由しない導電経路が形成されることとなる。

【0009】

また、上記目的を達成するための固体高分子形燃料電池は、膜電極接合体が一対のセパレータにより挟持されてなるセルを複数積層することにより形成される。前記セパレータの各々は金属材料よりなる基材を有し、前記セパレータの一方における前記基材の表面には、同基材の酸化被膜よりも高硬度の導電性粒子を含む樹脂層が設けられ、互いに隣接する前記セパレータの各々の間においては前記一方のセパレータの前記樹脂層と他方のセパレータの前記基材とが接触している。

【0010】

同構成によれば、複数のセルが積層されると、各セパレータに対して積層方向に沿った荷重が印加される。このとき、互いに接触するセパレータの各々の間においては、一方のセパレータの樹脂層に含まれる導電性粒子が、基材の酸化被膜を貫通して同基材の母材に接触するとともに他のセパレータにおける基材の酸化被膜を貫通して同基材の母材に接触する。このため、一方のセパレータにおける基材の母材、同セパレータの導電性粒子、及び他方のセパレータにおける基材の母材によって、酸化被膜を経由しない導電経路が形成される。

【0011】

また、上記目的を達成するためのセパレータは、固体高分子形燃料電池に適用される。前記セパレータは金属材料よりなる基材を有し、前記基材の少なくとも一方の最表面は、同基材の酸化被膜よりも高硬度の導電性粒子を含む樹脂層とされている。

【0012】

同構成によれば、隣接するセルのセパレータ同士を互いに積層する際に、それらの樹脂層同士が接触するようにすれば、一方のセパレータの樹脂層に含まれる導電性粒子が基材の酸化被膜を貫通して同基材の母材に接触するとともに、他のセパレータの樹脂層に含まれる導電性粒子が基材の酸化被膜を貫通して同基材の母材に接触する。また、一方のセパレータの導電性粒子と他方のセパレータの導電性粒子とが接触する。このため、一方のセパレータにおける基材の母材、同セパレータの導電性粒子、他方のセパレータの導電性粒子、及び同セパレータにおける基材の母材によって、酸化被膜を経由しない導電経路が形成されることとなる。

【発明の効果】

【0013】

本発明によれば、互いに隣接するセパレータ間における接触抵抗を容易に低減することができる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】一実施形態の燃料電池のセルを中心とした断面図。

【図2】同実施形態の第１セパレータの斜視図。

【図3】同実施形態の第２セパレータとガス拡散層との接触部について、第２セパレータとガス拡散層とを互いに離間して示す断面図。

【図4】同実施形態の第１セパレータと第２セパレータとの接触部について、第１セパレータと第２セパレータとを互いに離間して示す断面図。

【図5】同実施形態の第１セパレータとガス拡散層との接触部について、第１セパレータとガス拡散層とを互いに離間して示す断面図。

【図6】第１比較例の第１セパレータと第２セパレータとの接触部について、第１セパレータと第２セパレータとを互いに離間して示す断面図。

【図7】第２比較例の第２セパレータとガス拡散層との接触部について、第２セパレータとガス拡散層とを互いに離間して示す断面図。

【図8】変形例の燃料電池の第１セパレータと第２セパレータとの接触部について、（ａ）は第１セパレータと第２セパレータとを互いに離間して示す断面図、（ｂ）は第１セパレータと第２セパレータとが接触している状態を示す断面図。

【発明を実施するための形態】

【0015】

以下、図１〜図７を参照して、固体高分子形燃料電池（以下、燃料電池と略称する。）及びセパレータの一実施形態について説明する。
燃料電池は、膜電極接合体１１が一対のセパレータ２０，３０により挟持されてなるセル１０を複数積層することにより形成されている。膜電極接合体１１は、固体高分子膜よりなる電解質膜１２が一対の電極触媒層１３，１４によって挟持されたものであり、所謂ＭＥＡ（Ｍｅｍｂｒａｎｅ Ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ Ａｓｓｅｍｂｌｙ）と称される。なお、第１電極触媒層１３が燃料極として機能し、第２電極触媒層１４が空気極として機能する。

【0016】

膜電極接合体１１と各セパレータ２０，３０との間には、炭素繊維により形成されたガス拡散層１５，１６が介設されている。なお、本実施形態のガス拡散層１５，１６はカーボンペーパーである。

【0017】

図１及び図２に示すように、第１セパレータ２０の上面及び下面にはそれぞれ凹溝２０ａ，２０ｂが交互に延びている。下側の凹溝２０ｂは、膜電極接合体１１に対向しており、例えば水素ガスなどの燃料ガスが流通する流路とされている。また、上側の凹溝２０ａの裏面（同図の下面）がガス拡散層１５に接触している。

【0018】

図１に示すように、第２セパレータ３０の上面及び下面にはそれぞれ凹溝３０ａ，３０ｂが交互に延びている。上側の凹溝３０ａは、膜電極接合体１１に対向しており、例えば空気などの酸化剤ガスが流通する流路とされている。また、下側の凹溝３０ｂの裏面（同図の上面）がガス拡散層１６に接触されている。

【0019】

第１セパレータ２０の下側の凹溝２０ｂの裏面（同図の上面）と第２セパレータ３０の上側の凹溝３０ａの裏面（同図の下面）とが接触されており、第１セパレータ２０の上側の凹溝２０ａと第２セパレータ３０の下側の凹溝３０ｂとによって閉断面の空間が形成されている。この閉断面の空間は、冷却水が流通する流路とされている。

【0020】

図３及び図４に示すように、各セパレータ２０，３０は金属材料よりなる基材２１，３１を有している。本実施形態の基材２１，３１はチタンによって形成されている。
図３に示すように、第２セパレータ３０におけるガス拡散層１６に接触する面においては、基材３１の表面に第１層３４が設けられており、同第１層３４の表面に最表層としての第２層３７が設けられている。従って、第２セパレータ３０においては、第２層３７がガス拡散層１６に接触する。

【0021】

第１層３４は、エポキシ樹脂などの熱硬化性樹脂よりなる樹脂膜３５と、樹脂膜３５を介して基材３１に結合されるとともに基材３１の酸化被膜３３よりも高硬度の導電性粒子３６とを有している。本実施形態の導電性粒子３６は窒化チタンである。樹脂膜３５の厚さは導電性粒子３６の最大凝集粒子径よりも小さくされており、導電性粒子３６は酸化被膜３３を貫通して母材３２に接触するとともに樹脂膜３５の外側に突出している。ここで、凝集粒子とは、複数の導電性粒子３６が溶剤や樹脂を介さずに互いに接触して塊状になったものであり、最大凝集粒子径とは、凝集粒子の径の最大値である。

【0022】

第２層３７は、エポキシ樹脂などの熱硬化性樹脂よりなる樹脂膜３８と、樹脂膜３８を介して第１層３４に結合された粉末状のグラファイト３９とを有している。第２層３７における内側のグラファイト３９は導電性粒子３６に接触している。

【0023】

ちなみに、本実施形態では、以下のようにして第１層３４及び第２層３７が形成される。すなわち、まずは、導電性粒子３６、エポキシ樹脂、及び溶剤を含む塗料を基材３１の表面に塗布する。この塗料は、例えばメチルエチルケトンとブチルジグリコール（ブチルカルビトール）とを含むものである。続いて、前記塗料の表面に対して、例えばグラファイト３９とヘキサンなどの溶剤とを含む塗料を塗布する。続いて、上記の２種類の塗料が塗布された基材３１の表面を加圧するとともに、塗料が硬化する温度まで加熱する。このことにより、導電性粒子３６が基材３１の酸化被膜３３を貫通して母材３２の表面に接触するとともに、エポキシ樹脂が硬化することにより前記樹脂膜３５が形成される。そして、樹脂膜３５により導電性粒子３６と母材３２とが接触した状態に固定される。また、このとき、エポキシ樹脂の一部がグラファイト３９の間に流れ出て硬化することにより前記樹脂膜３８が形成される。そして、樹脂膜３８を介してグラファイト３９が第１層３４に結合される。

【0024】

一方、図４に示すように、第２セパレータ３０における第１セパレータ２０に接触する面においては、基材３１の表面に第１層３４のみが設けられており、基材３１の最表面は第１層３４とされている。従って、第２セパレータ３０においては、第１層３４が第１セパレータ２０に接触する。

【0025】

図５に示すように、第１セパレータ２０におけるガス拡散層１５に接触する面においては、第２セパレータ３０と同様にして、基材２１の表面に第１層２４が設けられており、同第１層２４の表面に最表層としての第２層２７が設けられている。従って、第１セパレータ２０においては、第２層２７がガス拡散層１５に接触する。

【0026】

第１層２４は、エポキシ樹脂などの熱硬化性樹脂よりなる樹脂膜２５と、樹脂膜２５を介して基材２１に結合されるとともに基材２１の酸化被膜２３よりも高硬度の導電性粒子２６とを有している。本実施形態の導電性粒子２６は窒化チタンである。樹脂膜２５の厚さは導電性粒子２６の最大凝集粒子径よりも小さくされており、導電性粒子２６は酸化被膜２３を貫通して母材２２に接触するとともに樹脂膜２５の外側に突出している。ここで、凝集粒子とは、複数の導電性粒子２６が溶剤や樹脂を介さずに互いに接触して塊状になったものであり、最大凝集粒子径とは、凝集粒子の径の最大値である。

【0027】

第２層２７は、エポキシ樹脂などの熱硬化性樹脂よりなる樹脂膜２８と、樹脂膜２８を介して第１層２４に結合された粉末状のグラファイト２９とを有している。第２層２７における内側のグラファイト２９は導電性粒子２６に接触している。

【0028】

第１セパレータ２０における第１層２４及び第２層２７の形成方法は、第２セパレータ３０の第１層３４及び第２層３７の形成方法と同様である。
一方、図４に示すように、第１セパレータ２０の下側の凹溝２０ｂの裏面、すなわち第２セパレータ３０に接触する面においては、基材２１の表面に第１層２４のみが設けられており、基材２１の最表面は第１層２４とされている。従って、第１セパレータ２０においては、第１層２４が第２セパレータ３０に接触する。

【0029】

次に、比較例との比較に基づいて本実施形態の作用について説明する。
まず、第１比較例における第１セパレータ１２０及び第２セパレータ１３０の構成について説明する。

【0030】

図６に示すように、第１セパレータ１２０における第２セパレータ１３０に接触する面においては、基材２１の表面に第１層２４及び第２層２７が設けられている。第２セパレータ１３０における第１セパレータ１２０に接触する面においては、基材３１の表面に第１層３４及び第２層３７が設けられている。従って、互いに隣接する第１セパレータ１２０及び第２セパレータ１３０の間においては、第２層２７，３７同士が接触している。

【0031】

次に、第２比較例における第２セパレータ２３０の構成について説明する。
図７に示すように、第２セパレータ２３０におけるガス拡散層１６に接触する面においては、基材３１の表面に第１層３４のみが設けられている。従って、第２セパレータ２３０においては、第１層３４がガス拡散層１６に接触する。

【0032】

なお、第１層２４，３４及び第２層２７，３７の構成は先に説明した本実施形態のものと同一であるため、同一の符号を付すことにより重複する説明を省略する。

【0033】

【表1】

ここで、表１に示すように、第１セパレータ２０，１２０と第２セパレータ３０，１３０との接触抵抗及びセパレータ２０，３０，１２０，１３０，２３０とガス拡散層１５，１６との接触抵抗の成分を定義する。

【0034】

まず、本実施形態における第２セパレータ３０とガス拡散層１６との接触抵抗は、以下の式（１）で表すことができ、測定結果は、３．１（ｍΩ・ｃｍ２）であった。
ｒ（Ａ，Ｂ）＋Ｒ（Ｂ）＋ｒ（Ｂ，Ｃ）＋Ｒ（Ｃ）＋ｒ（Ｃ，Ｄ）・・・（１）
なお、第２層３７内におけるグラファイト３９同士の界面抵抗は無視できるほど小さいことから、上記式（１）では省略している。また、本実施形態における第１セパレータ２０とガス拡散層１５との接触抵抗も、同様にして以下の式（１）で表すことができる。

【0035】

次に、第２比較例における第２セパレータ２３０とガス拡散層１６との接触抵抗は、以下の式（２）で表すことができ、測定結果は、７．７（ｍΩ・ｃｍ２）であった。
ｒ（Ａ，Ｂ）＋Ｒ（Ｂ）＋ｒ（Ｂ，Ｄ）・・・（２）
上記式（１）と式（２）とを比較すると、本実施形態の接触抵抗に比べて第２比較例の接触抵抗が大きい理由は、ｒ（Ｂ，Ｄ）が他の成分に比べて大きいためであるといえる。このことは、異質の材料同士の界面抵抗が同質の材料同士の界面抵抗よりも大きくなるとの一般的な傾向と合致する。

【0036】

次に、本実施形態における第１セパレータ２０と第２セパレータ３０との接触抵抗は、以下の式（３）で表すことができ、測定結果は、１．３（ｍΩ・ｃｍ２）であった。
｛ｒ（Ａ，Ｂ）＋Ｒ（Ｂ）｝×２＋ｒ（Ｂ，Ｂ）・・・（３）
次に、第１比較例における第１セパレータ１２０と第２セパレータ１３０との接触抵抗は、以下の式（４）で表すことができ、測定結果は、７．１（ｍΩ・ｃｍ２）であった。

【0037】

｛ｒ（Ａ，Ｂ）＋Ｒ（Ｂ）＋ｒ（Ｂ，Ｃ）＋Ｒ（Ｃ）｝×２ ＋ｒ（Ｃ，Ｃ）・・・（４）
上記式（３）と式（４）とを比較すると、本実施形態の接触抵抗に比べて第１比較例の接触抵抗が大きい理由としては、以下の３つが考えられる。

【0038】

・ｒ（Ｂ，Ｃ）が大きい。
・Ｒ（Ｃ）が大きい。
・ｒ（Ｃ，Ｃ）が大きい。

【0039】

ここで、グラファイト（Ｃ）の固有抵抗Ｒ（Ｃ）が十分に小さいことは周知である。また、グラファイト（Ｃ）の界面抵抗ｒ（Ｃ，Ｃ）の測定結果は約１（ｍΩ・ｃｍ２）であった。これらのことから、導電性粒子（Ｂ）とグラファイト（Ｃ）との界面抵抗ｒ（Ｂ，Ｃ）が第１比較例の接触抵抗を大きなものとする主要因であるといえる。

【0040】

以上のことから、本実施形態によれば、複数のセル１０が積層されると、各セパレータ２０，３０に対して積層方向に沿った荷重が印加される。このとき、互いに隣接する第１セパレータ２０及び第２セパレータ３０の間においては、第１セパレータ２０における基材２１の母材２２、第１セパレータ２０の導電性粒子２６、第２セパレータ３０の導電性粒子３６、及び第２セパレータ３０における基材３１の母材３２によって、酸化被膜２３，３３を経由しない導電経路が形成されることとなる。また、上述したように、導電性粒子２６，３６とグラファイト２９，３９との界面が存在しない。従って、互いに隣接する第１セパレータ２０及び第２セパレータ３０の間における接触抵抗を容易に低減することができる。

【0041】

また、炭素繊維により形成されたガス拡散層１５，１６に対して、各セパレータ２０，３０の表面に設けられた第２層２７，３７のグラファイト２９，３９が接触することとなる。すなわち、ガス拡散層１５，１６と各セパレータ２０，３０との界面が同質の炭素系材料同士が接触する界面となるため、界面抵抗が低くなる。このため、ガス拡散層１５，１６と各セパレータ２０，３０との接触抵抗を低減することができる。

【0042】

以上説明した本実施形態に係る固体高分子形燃料電池及びセパレータによれば、以下に示す効果が得られるようになる。
（１）互いに隣接する第１セパレータ２０及び第２セパレータ３０の間においては第１層２４，３４同士が接触している。

【0043】

こうした構成によれば、第１セパレータ２０における基材２１の母材２２、第１セパレータ２０の導電性粒子２６、第２セパレータ３０の導電性粒子３６、及び第２セパレータ３０における基材３１の母材３２によって、酸化被膜２３，３３を経由しない導電経路が形成されることとなる。従って、互いに隣接する第１セパレータ２０及び第２セパレータ３０の間における接触抵抗を容易に低減することができ、燃料電池の内部抵抗を低減することができる。

【0044】

また、第１セパレータ２０における第２セパレータ３０に接触する面、及び第２セパレータ３０における第１セパレータ２０に接触する面には第２層２７，３７が設けられていないため、その分の塗料、すなわち第２層２７，３７に要するグラファイト２９，３９などの使用量を低減することができる。

【0045】

（２）第１層２４，３４の樹脂膜２５，３５の厚さが導電性粒子２６，３６の最大凝集粒子径よりも小さくされているため、１つ凝集粒子が、第１セパレータ２０の基材２１の母材２２と、第２セパレータ３０の第１層３４に含まれる導電性粒子３６との双方に接触しやすくなる。従って、互いに隣接する第１セパレータ２０及び第２セパレータ３０の間における接触抵抗を効果的に低減することができる。

【0046】

（３）基材２１，３１のガス拡散層１５，１６に対向する面には、第１層２４，３４が設けられ、第１層２４，３４の表面には、グラファイト２９，３９を含む第２層２７，３７が設けられている。そして、第２層２７，３７とガス拡散層１５，１６とが接触している。

【0047】

こうした構成によれば、ガス拡散層１５，１６と各セパレータ２０，３０との界面が同質の炭素系材料同士が接触する界面となるため、界面抵抗が低くなる。このため、ガス拡散層１５，１６と各セパレータ２０，３０との接触抵抗を低減することができる。

【0048】

また、第１層２４，３４の表面が、柔らかいグラファイト２９，３９を含む第２層２７，３７によって覆われるため、ガス拡散層１５，１６が傷つきにくくなる。従って、燃料電池の耐久性を向上させることができる。

【0049】

なお、上記実施形態は、例えば以下のように変更することもできる。
・ガス拡散層１５，１６を炭素繊維の織物であるカーボンクロスによって形成することもできる。

【0050】

・導電性粒子２６，３６を均一にする必要はない。
・図８（ａ），（ｂ）に示すように、第２セパレータ３３０の第１層３４及び第２層３７を省略し、互いに隣接する第１セパレータ２０及び第２セパレータ３３０の間において、第１セパレータ２０の第１層２４と第２セパレータ３３０の基材３１とが接触するようにしてもよい。

【0051】

複数のセル１０が積層されると、各セパレータ２０，３３０に対して積層方向に沿った荷重が印加される。このとき、互いに接触する第１セパレータ２０及び第２セパレータ３３０の間においては、図８（ｂ）に示すように、導電性粒子２６が第２セパレータ３３０における基材３１の酸化被膜３３を貫通して同基材３１の母材３２に接触することとなる。このため、第１セパレータ２０における基材２１の母材２２、導電性粒子２６、第２セパレータ３３０における基材３１の母材３２によって、酸化被膜２３，３３を経由しない導電経路が形成される。従って、上記実施形態に準じた効果を奏することができる。

【0052】

・各セパレータの基材をステンレス鋼などの他の金属材料によって形成することもできる。
・導電性粒子をカーボンブラックなどの他の粒子に変更することもできる。

【符号の説明】

【0053】

１０…セル、１１…膜電極接合体、１２…電解質膜、１３…第１電極触媒層、１４…第２電極触媒層、１５，１６…ガス拡散層、２０…第１セパレータ、２０ａ，２０ｂ…凹溝、２１…基材、２２…母材、２３…酸化被膜、２４…第１層、２５…樹脂膜、２６…導電性粒子、２７…第２層、２８…樹脂膜、２９…グラファイト、３０…第２セパレータ、３１…基材、３２…母材、３３…酸化被膜、３４…第１層、３５…樹脂膜、３６…導電性粒子、３７…第２層、３８…樹脂膜、３９…グラファイト。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】