特開 2025-25209 燃料電池用セパレータの製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2025025209

(43)【公開日】2025-02-21

(54)【発明の名称】燃料電池用セパレータの製造方法

(51)【国際特許分類】

   H01M 8/0228 20160101AFI20250214BHJP

   H01M 8/0247 20160101ALI20250214BHJP

   H01M 8/10 20160101ALN20250214BHJP

【ＦＩ】

H01M8/0228

H01M8/0247

H01M8/10 101

【審査請求】未請求

【請求項の数】4

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023129783

(22)【出願日】2023-08-09

(71)【出願人】

【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】浅岡 孝俊

(72)【発明者】

【氏名】鈴木 幸弘

【テーマコード（参考）】

5H126

【Ｆターム（参考）】

5H126AA12

5H126BB06

5H126DD05

5H126DD14

5H126EE03

5H126GG18

5H126HH01

5H126HH02

5H126HH04

5H126HH10

(57)【要約】

【課題】２枚のセパレータ基材が導通した状態で互いに接合された構成を有する燃料電池用セパレータを高い生産性で製造する。
【解決手段】燃料電池用セパレータの製造方法は、塗布工程と、セット工程と、加圧硬化工程とを備える。塗布工程では、２枚の基材３１，４１の各々における対向面３４，４４の両方に、第１結合材および導電性粒子を含む第１塗料５０ａを塗布する。セット工程では、２枚の基材３１，４１を、それらの対向面３４，４４の間に第１塗料５０ａを挟む状態であり、且つ、それらの対向面３４，４４が対向する状態にセットする。加圧硬化工程では、対向方向において２枚の基材３１，４１を加圧した状態で第１塗料５０ａを硬化させることで、２枚の基材３１，４１を一体化する。
【選択図】図１０

【特許請求の範囲】

【請求項1】

それぞれ延在する突条および溝が交互に設けられた導電材料からなるセパレータ基材を２枚有するとともに、前記２枚の前記セパレータ基材が重ねられた状態で一体に形成されてなる燃料電池用セパレータの製造方法であって、
前記２枚の前記セパレータ基材の各々における対向面の少なくとも一方に、樹脂材料からなる結合材および導電性粒子を含む塗料を塗布する塗布工程と、
前記塗布工程の後に、前記２枚の前記セパレータ基材を、前記各々における対向面の間に前記塗料を挟む状態であり、且つ、前記各々における対向面が対向する状態にセットするセット工程と、
前記セット工程の後に、前記対向面の対向方向において前記２枚の前記セパレータ基材を加圧した状態で前記塗料を硬化させることで、前記２枚の前記セパレータ基材を一体化する加圧硬化工程と、を備える、
燃料電池用セパレータの製造方法。

【請求項2】

前記結合材を構成する樹脂材料として熱硬化性の樹脂材料を用い、
前記加圧硬化工程では、前記２枚の前記セパレータ基材ともども前記塗料を加熱することで当該塗料を硬化させる、
請求項１に記載の燃料電池用セパレータの製造方法。

【請求項3】

前記塗布工程では、前記２枚の前記セパレータ基材の各々における対向面の両方に、前記塗料を塗布する、
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。

【請求項4】

前記塗布工程では、前記２枚の前記セパレータ基材の各々における両面に、前記塗料を塗布する、
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。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、燃料電池用セパレータの製造方法に関するものである。

【背景技術】

【0002】

固体高分子型燃料電池（以下、単に燃料電池という）は、複数の単セルを有している。単セルは、それぞれ延在する突条および溝が交互に設けられた金属板材からなるセパレータを２枚有している。単セルは、膜電極接合体を備える発電部が２枚のセパレータにより挟持された構成を有している。各セパレータと発電部との間には、燃料ガスや酸化ガスが供給されるガス流路が区画形成されている。

【0003】

燃料電池は、複数の単セルが積層された構成を有している。特許文献１に記載の燃料電池では、隣合うセパレータ同士が溶接されることで、隣合う単セルが互いに固定されている。この燃料電池では隣合うセパレータが溶接されることで導通されているため、同燃料電池の内部抵抗が低くなっている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１７－９７９６９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

燃料電池の構造上、ガス流路は微細な構造を有する。したがって、ガス流路を区画形成するセパレータについても同様に微細な構造を有する。このことから、隣合うセパレータを互いに溶接する溶接工程は煩雑な工程になると云える。しかも、溶接工程の後においては、セパレータの品質を担保するために、セパレータを洗浄する洗浄工程や、セパレータに表面処理を施す表面処理工程などが必要になる場合がある。このように、２枚のセパレータを溶接する製造方法を採用すると、セパレータの製造にかかる工程が煩雑になってしまう。これにより、燃料電池の生産性の低下を招くおそれがある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記課題を解決するための燃料電池用セパレータの製造方法の各態様を記載する。
［態様１］それぞれ延在する突条および溝が交互に設けられた導電材料からなるセパレータ基材を２枚有するとともに、前記２枚の前記セパレータ基材が重ねられた状態で一体に形成されてなる燃料電池用セパレータの製造方法であって、前記２枚の前記セパレータ基材の各々における対向面の少なくとも一方に、樹脂材料からなる結合材および導電性粒子を含む塗料を塗布する塗布工程と、前記塗布工程の後に、前記２枚の前記セパレータ基材を、前記各々における対向面の間に前記塗料を挟む状態であり、且つ、前記各々における対向面が対向する状態にセットするセット工程と、前記セット工程の後に、前記対向面の対向方向において前記２枚の前記セパレータ基材を加圧した状態で前記塗料を硬化させることで、前記２枚の前記セパレータ基材を一体化する加圧硬化工程と、を備える、燃料電池用セパレータの製造方法。

【0007】

上記製造方法によれば、セパレータ基材の表面に塗布した塗料を利用して２枚のセパレータ基材を接合することで、煩雑な工程である溶接工程を採用することなく、２枚のセパレータ基材を重ねた状態で一体に形成することができる。これにより、２枚のセパレータ基材を溶接によって接合する場合とは異なり、洗浄工程や表面処理工程などの後工程が不要になるため、簡素な工程でセパレータを製造することができる。

【0008】

しかも、塗料を硬化させる際には、２枚のセパレータ基材が対向方向に加圧されるため、塗料に含まれる導電性粒子がセパレータ基材の表面に押し付けられた状態になる。これにより、２枚のセパレータ基材の間に導電性粒子を挟み込んだ状態で、上記塗料を硬化させることができる。したがって、上記製造方法によれば、２枚のセパレータ基材の間に塗料（詳しくは、結合材）からなる結合層が形成されるとはいえ、同塗料に含まれる導電性粒子によって２枚のセパレータ基材を導通する導通経路が形成される。

【0009】

このように、上記製造方法によれば、２枚のセパレータ基材が導通した状態で互いに接合された構成を有する燃料電池用セパレータを高い生産性で製造することができる。
［態様２］前記結合材を構成する樹脂材料として熱硬化性の樹脂材料を用い、前記加圧硬化工程では、前記２枚の前記セパレータ基材ともども前記塗料を加熱することで当該塗料を硬化させる、［態様１］に記載の燃料電池用セパレータの製造方法。

【0010】

上記製造方法によれば、塗料を間に挟んだ状態の２枚のセパレータ基材を加熱しつつ加圧することで、２枚のセパレータを一体化することができる。
［態様３］前記塗布工程では、前記２枚の前記セパレータ基材の各々における対向面の両方に、前記塗料を塗布する、［態様１］または［態様２］に記載の燃料電池用セパレータの製造方法。

【0011】

上記製造方法によれば、セット工程において、両方の対向面に予め塗布されている塗料同士を接触させて一体にするといったように、２枚のセパレータ基材の間に塗料を配置することができる。そのため、各対向面の一方のみに塗料を塗布する場合、すなわち一方の対向面に予め塗布されている塗料を他方の対向面に接触させることで２枚のセパレータ基材の間に塗料を配置する場合と比較して、塗料をバランス良く配置することが可能になる。したがって、この塗料により、２枚のセパレータ基材を強固に接合することができる。

【0012】

［態様４］前記塗布工程では、前記２枚の前記セパレータ基材の各々における両面に、前記塗料を塗布する、［態様１］～［態様３］のいずれか一つに記載の燃料電池用セパレータの製造方法。

【0013】

上記製造方法によれば、加圧硬化工程において、２枚のセパレータ基材の各々における両面において塗料を硬化させることができる。そのため、硬化した結合材からなる結合層を介して２枚のセパレータ基材を一体化することに加えて、各セパレータ基材の外面を覆う態様で硬化した結合材からなる被覆層を形成することができる。

【発明の効果】

【0014】

本発明によれば、２枚のセパレータ基材が導通した状態で互いに接合された構成を有する燃料電池用セパレータを高い生産性で製造することができる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】燃料電池用セパレータの製造方法の一実施形態について、当該セパレータを有する単セルを中心とした燃料電池のスタックの拡大断面図である。

【図2】同実施形態の製造方法が適用される燃料電池用セパレータの断面図である。

【図3】同燃料電池用セパレータにおける図２中に矢印３で示す部分を拡大して示す拡大断面図である。

【図4】同燃料電池用セパレータにおける図２中に矢印４で示す部分を拡大して示す拡大断面図である。

【図5】基材の表面に第１塗料が塗布されている状態を示す断面図である。

【図6】基材の表面に第１塗料が塗布された状態を示す断面図である。

【図7】フィルムに第２塗料が塗布されている状態を示す断面図である。

【図8】第２塗料が塗布されたフィルムが圧延されている状態を示す断面図である。

【図9】第２塗料が塗布されたフィルムが圧延された状態を示す断面図である。

【図10】加圧硬化装置に基材およびフィルムがセットされた状態を示す断面図である。

【図11】２枚の基材が一体化されている状態を示す断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0016】

以下、図１～図１１を参照して、燃料電池用セパレータの製造方法の一実施形態について説明する。
各図面では、説明の便宜上、構成の一部を誇張または簡略化して示す場合がある。また、各部分の寸法比率については実際と異なる場合がある。

【0017】

図１に示すように、本実施形態の燃料電池用セパレータ（以下、セパレータ２０と称する）は、固体高分子形燃料電池のスタック１に用いられるものである。なお、セパレータ２０は、後述する第１セパレータ３０および第２セパレータ４０が一体に形成された構成を有する。

【0018】

スタック１は、複数の単セル１０が積層された構造を有している。単セル１０は、アノード側の第１セパレータ３０と、カソード側の第２セパレータ４０とにより挟持された発電部１１を備えている。

【0019】

発電部１１は、膜電極接合体１２と、膜電極接合体１２を挟持するアノード側ガス拡散層１５およびカソード側ガス拡散層１６とにより構成されている。アノード側ガス拡散層１５は、膜電極接合体１２と第１セパレータ３０との間に設けられている。カソード側ガス拡散層１６は、膜電極接合体１２と第２セパレータ４０との間に設けられている。アノード側ガス拡散層１５およびカソード側ガス拡散層１６は、共に炭素繊維により形成されている。

【0020】

膜電極接合体１２は、湿潤状態で良好なプロトン伝導性を有する固体高分子材料からなる電解質膜１３と、電解質膜１３を挟持する一対の電極触媒層１４とを備えている。各電極触媒層１４には、燃料電池における反応ガスの電気化学反応を促進するために、例えば白金などの触媒が担持されている。

【0021】

＜第１セパレータ＞
第１セパレータ３０は、ステンレス鋼などの導電性を有する材料（以下、導電材料）によって板状に形成された基材３１を有している。基材３１には、それぞれ延在する第１突条部３２および第１溝部３３が交互に設けられている。第１突条部３２および第１溝部３３は複数設けられている。各第１突条部３２は、互いに間隔をおいて並列して延在する突条をなしている。各第１突条部３２は、アノード側ガス拡散層１５に接触している。各第１溝部３３は、隣合う２つの第１突条部３２の間において第１突条部３２に沿って延在する溝状をなしている。なお本実施形態では、基材３１が、セパレータ基材に相当する。

【0022】

＜第２セパレータ＞
第２セパレータ４０は、ステンレス鋼などの導電材料によって板状に形成された基材４１を有している。基材４１には、それぞれ延在する第２突条部４２および第２溝部４３が交互に設けられている。第２突条部４２および第２溝部４３は複数設けられている。各第２突条部４２は、互いに間隔をおいて並列して延在する突条をなしている。各第２突条部４２は、カソード側ガス拡散層１６に接触している。各第２溝部４３は、隣合う２つの第２突条部４２の間において第２突条部４２に沿って延在する溝状をなしている。なお本実施形態では、基材４１が、セパレータ基材に相当する。

【0023】

＜第１結合層＞
図２および図３に示すように、第１セパレータ３０の基材３１における両面の全体と第２セパレータ４０の基材４１における両面の全体とには、それぞれ第１結合層５０が形成されている。第１結合層５０は、熱硬化性の樹脂材料からなる第１結合材５１および導電性粒子５２を含む。第１結合材５１は、例えば、エポキシ樹脂とフェノール樹脂とを含む。導電性粒子５２は、例えば、窒化チタンである。なお、窒化チタンは、基材３１，４１の表面に形成された酸化被膜３１ａ，４１ａよりも硬度が高い。

【0024】

第１セパレータ３０の基材３１と第２セパレータ４０の基材４１とは、第１結合層５０を介して、一体に形成されている。詳しくは、本実施形態では、第１セパレータ３０および第２セパレータ４０は、第１溝部３３の裏面と第２溝部４３の裏面とが対向する部分において第１結合層５０を共有している。これにより、第１セパレータ３０および第２セパレータ４０は一体になっている。

【0025】

本実施形態では、第１溝部３３の裏面と第２溝部４３の裏面とが対向する部分においては、第１結合層５０に含まれる導電性粒子５２が、各溝部３３，４３の裏面に形成された酸化被膜３１ａ，４１ａを貫通して基材３１，４１に接触している。そのため、第１セパレータ３０の基材３１と第２セパレータ４０の基材４１との間には、導電性粒子５２によって、酸化被膜３１ａ，４１ａを経由しない導電経路が形成される。

【0026】

＜第２結合層＞
図２および図４に示すように、第１結合層５０の表面のうち、基材４１における第２突条部４２の頂面に対応する部分には、第２結合層６０が形成されている。また、第１結合層５０の表面のうち、基材３１における第１突条部３２の頂面に対応する部分には、第２結合層６０が形成されている。

【0027】

第２結合層６０は、熱硬化性の樹脂材料からなる第２結合材６１および導電性炭素材６２を含む。第２結合材６１は、例えば、エポキシ樹脂を含む。導電性炭素材６２は、例えば、グラファイト粒子である。

【0028】

本実施形態では、基材３１，４１における各突条部３２，４２の頂面に対応する部分においては、第１結合層５０に含まれる導電性粒子５２が、各突条部３２，４２の表面に形成された酸化被膜３１ａ，４１ａを貫通して基材３１，４１に接触している。そして、この導電性粒子５２と導電性炭素材６２とは互いに接触している。そのため、第１セパレータ３０の基材３１と発電部１１（図１参照）との間には、導電性粒子５２、および導電性炭素材６２によって、酸化被膜３１ａを経由しない導電経路が形成される。また、第２セパレータ４０の基材４１と発電部１１との間には、導電性粒子５２および導電性炭素材６２によって、酸化被膜４１ａを経由しない導電経路が形成される。

【0029】

このように本実施形態では、第１セパレータ３０の基材３１と第２セパレータ４０の基材４１とに、それぞれ第１結合層５０および第２結合層６０が形成される。とはいえ、スタック１の内部には、基材３１，４１、導電性粒子５２および導電性炭素材６２によって導電経路が形成される。

【0030】

＜ガス流路、冷却水流路＞
図１に示すように、第１セパレータ３０の第１溝部３３に対応する部分と、アノード側ガス拡散層１５とで区画される部分には、燃料ガスが流通する燃料ガス流路が形成されている。第２セパレータ４０の第２溝部４３に対応する部分と、カソード側ガス拡散層１６とで区画される部分には、酸化ガスが流通する酸化ガス流路が形成されている。本実施形態における燃料ガスは水素であり、酸化ガスは空気である。さらに、第１セパレータ３０の第１突条部３２の裏面に対応する部分と、第２セパレータ４０の第２突条部４２の裏面に対応する部分とで区画される部分には、冷却水が流通する冷却水流路が形成されている。

【0031】

＜製造方法＞
以下、本実施形態のセパレータ２０の製造方法について説明する。
＜塗布工程＞
図５に示すように、先ず、塗布工程が実行される。

【0032】

塗布工程では、スプレーガン１００を用いて第１塗料５０ａを基材３１，４１に向けて噴射することで、基材３１，４１の表面に第１塗料５０ａが塗布される。
ここで、第１塗料５０ａは、第１結合材５１、導電性粒子５２、第１溶剤、および第２溶剤、および硬化促進剤を含む。第２溶剤は、第１溶剤の沸点よりも低い沸点を有している。このため、第２溶剤は、第１溶剤よりも揮発しやすい。

【0033】

本実施形態の第１溶剤は、例えば、ブチルカルビトールである。第１溶剤の沸点は、およそ２３０℃である。本実施形態の第２溶剤は、例えば、メチルエチルケトン（ＭＥＫ）である。第２溶剤の沸点は、およそ７９℃である。なお、本明細書中における沸点とは、常温常圧下における沸点を指す。本実施形態の硬化促進剤は、例えば、キュアゾール（登録商標）である。

【0034】

スプレーガン１００を用いて第１塗料５０ａを基材３１，４１に向けて噴射することで、第１塗料５０ａが常温常圧下に曝されるため、第１塗料５０ａから第２溶剤が揮発する。こうした第２溶剤の揮発は、スプレーガン１００から噴射された第１塗料５０ａが、基材３１，４１の表面に到達するまでの間に生じる。このため、第１塗料５０ａが基材３１，４１の表面に到達した際には、第１塗料５０ａから第２溶剤の大部分が揮発した状態となっている。

【0035】

したがって、本実施形態では、第１塗料５０ａの塗布に際して第２溶剤を揮発させながら、第１塗料５０ａを基材３１，４１の表面に塗布する（塗布工程）。図６に示すように、本実施形態では、基材３１，４１の表面、詳しくは厚さ方向（図６の上下方向）の両面に第１塗料５０ａを塗布する。これにより本実施形態では、２枚の基材３１，４１の各々における対向面３４，４４の両方に、第１塗料５０ａが塗布される。そして、第１結合材５１の熱硬化温度よりも低い所定の温度にて基材３１，４１を乾燥させる（乾燥工程）。

【0036】

＜フィルム形成工程＞
また、図７～図９に示すように、フィルム形成工程が実行される。
フィルム形成工程では、前記第２結合層６０の形成に用いるフィルム部材７０（図９）が形成される。

【0037】

図７に示すように、先ず、樹脂製のフィルム７１を図示しない搬送装置により搬送するとともに、コータ１１０を用いて第２塗料６０ａをフィルム７１の厚さ方向の一側の表面に塗布する。ここで、第２塗料６０ａは、第２結合材６１、導電性炭素材６２、および溶剤を含む。本実施形態の第２塗料６０ａの溶剤は、例えば、Ｎ－メチル－２－ピロリドンである。フィルム７１は、例えば、ポリエチレンテレフタラート（ＰＥＴ）等の樹脂材料により形成されている。

【0038】

図８に示すように、その後においては、第２塗料６０ａが塗布されたフィルム７１を、互いに対向して逆回転する第１ローラ１２１と第２ローラ１２２との間を通すことで圧延する。本実施形態の第１ローラ１２１は、例えば、ステンレス鋼などの金属材料により形成されている。また、第１ローラ１２１の表面には、例えば、クロムめっきなどの表面処理が施されている。本実施形態の第２ローラ１２２は、例えば、ゴムなどのエラストマにより形成されている。圧延工程では、フィルム７１を第１ローラ１２１に接触させるとともに、第２塗料６０ａを第２ローラ１２２に接触させる。

【0039】

図９に示すように、圧延工程を行うことで、フィルム７１に塗布された第２塗料６０ａの厚さが小さくなる。これにより、第２塗料６０ａ内における導電性炭素材６２同士の間隙が低減される。フィルム形成工程では、このようにしてフィルム部材７０が形成される。

【0040】

＜セット工程＞
塗布工程およびフィルム形成工程の後には、セット工程が実行される。
セット工程では、加圧硬化装置１３０の内部に、両面に第１塗料５０ａが塗布された基材３１，４１と２枚のフィルム部材７０とがセットされる。

【0041】

図１０に示すように、加圧硬化装置１３０は、第１型１３１と、第１型１３１に対向して配置される第２型１３２とを備えている。第２型１３２は、固定型であり、第１型１３１は、第２型１３２に対して進退可能に設けられた可動型である。第１型１３１の内部および第２型１３２の内部には、電熱線１３３および電熱線１３４がそれぞれ設けられている。各電熱線１３３，１３４に通電することにより第１型１３１および第２型１３２が所定の温度までそれぞれ加熱される。上記所定の温度は、熱硬化性樹脂である第１結合材５１および第２結合材６１が熱硬化する温度である。

【0042】

セット工程においては、基材３１，４１および２枚のフィルム部材７０が、第２型１３２側からフィルム部材７０、基材４１、基材３１、フィルム部材７０の順に重ねられて並ぶようにセットされる。このときには、第２型１３２とフィルム部材７０のフィルム７１とが接触した状態になるとともに、基材４１の第１塗料５０ａとフィルム部材７０の第２塗料６０ａとが接触した状態になっている。また、２枚の基材３１，４１が、それらの対向面３４，４４の間に第１塗料５０ａを挟む状態になるとともに、それらの対向面３４，４４が対向する状態になっている。さらに、第１型１３１と基材３１との間においては、同基材３１の第１塗料５０ａとフィルム部材７０の第２塗料６０ａとが接触した状態になっている。

【0043】

＜加圧硬化工程＞
セット工程の後には、加圧硬化工程が実行される。
加圧硬化工程では、両面に第１塗料５０ａが塗布された基材３１，４１と２枚のフィルム部材７０とを対向方向において加圧した状態で、第１塗料５０ａおよびフィルム部材７０の第２塗料６０ａを硬化させることで、２枚の基材３１，４１が一体化される。

【0044】

具体的には、図１１に示すように、加圧硬化装置１３０が型締めされる。これにより、２枚の基材３１，４１および２枚のフィルム部材７０は、第１型１３１と第２型１３２との間に挟み込まれる態様で加圧される。このとき、第１塗料５０ａに含まれる導電性粒子５２が基材３１，４１の表面に押し付けられる。これにより、導電性粒子５２が酸化被膜３１ａを貫通して基材３１に接触するようになるとともに、同導電性粒子５２が酸化被膜４１ａを貫通して基材４１に接触するようになる（図３、図４参照）。また、第１型１３１側のフィルム部材７０の第２塗料６０ａが基材３１の第１塗料５０ａの表面に押し付けられて転写されるとともに、第２型１３２側のフィルム部材７０の第２塗料６０ａが基材４１の第１塗料５０ａの表面に押し付けられて転写される。なお、加圧硬化装置１３０による２枚の基材３１，４１および２枚のフィルム部材７０の加圧は、基材３１，４１が塑性変形しない程度の圧力により行われる。

【0045】

加圧硬化装置１３０を型締めする際には、各電熱線１３３，１３４に通電することにより、第１型１３１および第２型１３２が所定の温度までそれぞれ加熱されている。そのため、第１塗料５０ａの第１結合材５１が熱硬化することで、基材３１，４１の表面に第１結合層５０が形成される。本実施形態では、この第１結合層５０を介して、２枚の基材３１，４１、ひいては第１セパレータ３０および第２セパレータ４０が一体化される。また、第２塗料６０ａの第２結合材６１が熱硬化することで、第１結合層５０の表面に第２結合層６０が形成される。

【0046】

最後に、加圧硬化装置１３０を型開きして、一体化された第１セパレータ３０および第２セパレータ４０を取り出すとともに、第１セパレータ３０および第２セパレータ４０からフィルム７１を剥離する。このようにしてセパレータ２０は製造される。

【0047】

＜本実施形態の作用＞
本実施形態によれば、基材３１，４１の表面に塗布した第１塗料５０ａを利用して、２枚の基材３１，４１を接合することができる。これにより、煩雑な工程である溶接工程を採用することなく、２枚の基材３１，４１、ひいては２枚のセパレータ３０，４０を重ねた状態で一体に形成することができる。したがって、２枚のセパレータを溶接によって接合する場合とは異なり、洗浄工程や表面処理工程などの後工程が不要になるため、簡素な工程で第１セパレータ３０および第２セパレータ４０を製造することができる。

【0048】

本実施形態では、第１塗料５０ａとして、熱硬化性の樹脂材料からなる第１結合材５１を含むものが用いられる。そして、２枚の基材３１，４１の間に第１塗料５０ａを挟んだ状態で、基材３１，４１ともども同第１塗料５０ａが加熱される。これにより、２枚の基材３１，４１の間で第１塗料５０ａに含まれる第１結合材５１が熱硬化して第１結合層５０を構成するようになる。そして、この第１結合層５０によって互いに接合することで、２枚の基材３１，４１、ひいては２枚のセパレータ３０，４０を一体化することができる。

【0049】

本実施形態では、２枚の基材３１，４１の各々における両面に、第１塗料５０ａが塗布される。そのため、加圧硬化工程において、２枚の基材３１，４１の各々における両面で、第１塗料５０ａに含まれる第１結合材５１を熱硬化させることができる。これにより、２枚の基材３１，４１を一体化するべく基材３１，４１の間で第１塗料５０ａを熱硬化させる際に、各基材３１，４１の外面全体においても第１塗料５０ａを熱硬化させることで、各基材３１，４１の外面を覆い保護する被覆層を形成することができる。このように本実施形態によれば、基材３１，４１を接合する工程と、基材３１，４１の表面に被覆層を形成する工程とを、加圧硬化工程において同時に実行することができる。

【0050】

本実施形態では、２枚の基材３１，４１の各々における対向面３４，４４の両方に、第１塗料５０ａが塗布される。そのため、セット工程において、２枚の基材３１，４１を加圧硬化装置１３０の内部にセットする際には、基材３１の対向面３４と基材４１の対向面４４とが合わせられることで各対向面３４，４４の第１塗料５０ａが接触して一体になる。このようにして、２枚の基材３１，４１の各々における対向面３４，４４の間に第１塗料５０ａが配置される。そのため、対向面３４，４４の一方に予め塗布された第１塗料５０ａを対向面３４，４４の他方に接触させることで同第１塗料５０ａを配置する場合と比較して、２枚の基材３１，４１の間に第１塗料５０ａをバランス良く配置することが可能になる。したがって、この第１塗料５０ａに含まれる第１結合材５１により、２枚の基材３１，４１を強固に接合することができる。

【0051】

本実施形態では、加圧硬化工程において、２枚の基材３１，４１および２枚のフィルム部材７０が対向方向（図１１の上下方向）に加圧されるため、第１塗料５０ａに含まれる導電性粒子５２が基材３１，４１の表面に押し付けられた状態になる。これにより、２枚の基材３１，４１の間に導電性粒子５２を挟み込んだ状態で、上記第１塗料５０ａを硬化させることができる。本実施形態によれば、２枚の基材３１，４１の間に第１塗料５０ａ（詳しくは、第１結合材５１）からなる第１結合層５０が形成されるとはいえ、第１塗料５０ａに含まれる導電性粒子５２によって２枚の基材３１，４１を導通する導通経路を形成することができる。したがって、基材３１，４１を有する本実施形態のセパレータ２０を用いてスタック１を組み立てることにより、同スタック１の内部抵抗を低くすることができる。

【0052】

本実施形態によれば、このようにして、２枚の基材３１，４１が導通した状態で互いに接合された構成を有するセパレータ２０を高い生産性で製造することができる。
本実施形態によれば、以下に記載する効果が得られるようになる。

【0053】

（１）本実施形態の製造方法は、塗布工程と、セット工程と、加圧硬化工程とを備える。塗布工程では、２枚の基材３１，４１の各々における対向面３４，４４の両方に、第１結合材５１および導電性粒子５２を含む第１塗料５０ａを塗布する。セット工程では、２枚の基材３１，４１を、それらの対向面３４，４４の間に第１塗料５０ａを挟む状態であり、且つ、それらの対向面３４，４４が対向する状態にセットする。加圧硬化工程では、対向方向において２枚の基材３１，４１を加圧した状態で第１塗料５０ａを硬化させることで、２枚の基材３１，４１を一体化する。

【0054】

本実施形態によれば、２枚の基材３１，４１が導通した状態で互いに接合された構成を有するセパレータ３０，４０を高い生産性で製造することができる。
（２）熱硬化性の樹脂材料によって第１結合材５１を構成する。加圧硬化工程では、２枚の基材３１，４１ともども第１塗料５０ａを加熱することで、第１塗料５０ａを硬化させる。本実施形態によれば、第１塗料５０ａを間に挟んだ状態の２枚の基材３１，４１を加熱しつつ加圧することで、２枚の基材３１，４１を一体化することができる。

【0055】

（３）塗布工程において、２枚の基材３１，４１の各々における対向面３４，４４の両方に、第１塗料５０ａを塗布するようにした。これにより、２枚の基材３１，４１の間に第１塗料５０ａをバランス良く配置することが可能になるため、この第１塗料５０ａに含まれる第１結合材５１により、２枚の基材３１，４１を強固に接合することができる。

【0056】

（４）塗布工程において、２枚の基材３１，４１の各々における両面に、第１塗料５０ａを塗布するようにした。そのため、２枚の基材３１，４１を一体化するべく基材３１，４１の間で第１塗料５０ａを熱硬化させる際に、各基材３１，４１の外面全体においても第１塗料５０ａを熱硬化させることで、各基材３１，４１の外面を覆って保護する被覆層を形成することができる。

【0057】

＜変更例＞
なお、上記実施形態は、以下のように変更して実施することができる。上記実施形態および以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。

【0058】

・第１ローラ１２１や第２ローラ１２２として、ステンレス鋼以外の金属材料により形成されるものを採用したり、ゴムなどのエラストマにより形成されるものを採用したりすることができる。

【0059】

・上記実施形態では、スプレーガン１００を用いて第１塗料５０ａを基材３１，４１の表面に塗布したが、第１塗料５０ａが貯留された槽に基材３１，４１を浸漬させることで、第１塗料５０ａを基材３１，４１の表面に塗布することもできる。

【0060】

・第１溶剤の種類および第２溶剤の種類は適宜変更することができる。
・第１結合材５１や第２結合材６１は、エポキシ樹脂やフェノール樹脂に代えて、あるいは、これに加えて、その他の熱硬化性樹脂を含むものであってもよい。

【0061】

・第１結合材５１や第２結合材６１として、熱可塑性の樹脂材料によって構成されるものを採用することができる。この場合には、加圧硬化工程において、第１結合材５１や第２結合材６１を、加圧硬化装置の内部で所定時間放置したり強制冷却したりする等して冷ますことによって硬化させるようにすればよい。

【0062】

・グラファイト粒子に代えて、あるいは、これに加えて、カーボンブラックなどの他の導電性炭素材６２を用いることもできる。
・窒化チタンに代えて、炭化チタンや硼化チタンなどの他の導電性粒子５２を用いることもできる。

【0063】

・基材３１，４１をステンレス鋼以外の他の金属材料により形成することもできる。こうした金属材料としては、例えば、チタン合金や、アルミニウム合金や、マグネシウム合金などが挙げられる。その他、基材３１，４１を形成する材料としては、例えば導電性を有する樹脂材料を用いる等、金属材料以外の導電材料を用いることができる。

【0064】

・上記実施形態にかかる燃料電池用セパレータの製造方法は、第２結合層６０を有していないセパレータにも適用することができる。
・塗布工程において、基材３１の両面のうちの対向面３４のみに第１塗料５０ａを塗布してもよい。塗布工程において、基材４１の両面のうちの対向面４４のみに第１塗料５０ａを塗布してもよい。

【0065】

・塗布工程において、基材３１の対向面３４および基材４１の対向面４４の一方のみに、第１塗料５０ａを塗布するようにしてもよい。

【符号の説明】

【0066】

１０…単セル
１１…発電部
１２…膜電極接合体
１３…電解質膜
１４…電極触媒層
１５…アノード側ガス拡散層
１６…カソード側ガス拡散層
２０…セパレータ
３０…第１セパレータ
３１…基材
３１ａ…酸化皮膜
３２…第１突条部
３３…第１溝部
３４…対向面
４０…第２セパレータ
４１…基材
４１ａ…酸化皮膜
４２…第２突条部
４３…第２溝部
４４…対向面
５０…第１結合層
５０ａ…第１塗料
５１…第１結合材
５２…導電性粒子
６０…第２結合層
６０ａ…第２塗料
６１…第２結合材
６２…導電性炭素材
７０…フィルム部材
７１…フィルム
１００…スプレーガン
１１０…コータ
１２１…第１ローラ
１２２…第２ローラ
１３０…加圧硬化装置
１３１…第１型
１３２…第２型
１３３，１３４…電熱線

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】