以下に図面を用いて本発明に係る実施の� ��態につき、詳細に説明する。まず、燃料電� ��用セルの構成について説明する。図1は、燃 料電池用セル10の断面を示す図である。燃料� ��池用セル10は、電解質膜12と、触媒層14と、� ��ス拡散層16とを一体化し、燃料電池の電極� �形成する膜電極接合体18(Membrane Electrode Assem bly:MEA)と、隣設する燃料電池用セル間の燃料� ��スまたは酸化剤ガスを分離するセパレータ2 0と、を含んで構成される。図1に示す燃料電� ��用セル10は、一例であって、この構成に限� �されない。

 電解質膜12は、アノード極側で発生した� �素イオンをカソード極側まで移動させる機� �等を有している。電解質膜12の材料には、化 学的に安定であるフッ素系樹脂、例えば、パ ーフルオロカーボンスルホン酸のイオン交換 膜等が使用される。

 触媒層14は、アノード極側での水素の酸� �反応や、カソード極側での酸素の還元反応� �促進する機能を有している。そして、触媒� �14は、触媒と、触媒の担体とを含んで構成さ れる。触媒は、反応させる電極面積をより大 きくするため、一般的に粒子状にして、触媒 の担体に付着させて使用される。触媒には、 水素の酸化反応や酸素の還元反応について、 より小さい活性化過電圧を有する白金族元素 である白金等が使用される。触媒の担体とし ては、カーボン材料、例えば、カーボンブラ ック等が使用される。

 ガス拡散層16は、燃料ガスである水素ガ� �等と、酸化剤ガスである空気等とを触媒層14 に拡散させる機能や、電子を移動させる機能 等を有している。そして、ガス拡散層16には� ��導電性を有する材料であるカーボン繊維織� ��、カーボン紙等が使用される。

 セパレータ20は、膜電極接合体18に積層さ れ、隣設する燃料電池用セルにおける燃料ガ スと酸化剤ガスとを分離する機能を有してい る。また、セパレータ20は、隣設する燃料電� ��用セルを電気的に接続する機能を有してい� ��。セパレータ20は、金属材料で凹凸状に成� �されたセパレータ基体22と、セパレータ基体 22の凸面のみに形成された導電層24と、を有� �ている。セパレータを凹凸状とすることに� �り、燃料ガスまたは酸化剤ガスが流れるガ� �流路26と、エチレングリコール等が含有され る冷却液LLC(Long-Life-Coolant)が流れる冷却液流� �28と、が形成される。

 セパレータ基体22は、チタン及びチタン合� �等のチタン材料や、SUS316L及びSUS304等のステ� ��レス鋼で成形されることが好ましい。これ� ��の金属材料は、機械的強度が高く、その表� ��に安定な酸化物(TiO、Ti ₂ O ₃ 、TiO ₂ 、CrO ₂ 、CrO、Cr ₂ O ₃ 等)を含む不働態膜等の不活性皮膜が形成さ� �るため、優れた耐食性を有するからである� �ステンレス鋼には、オーステナイト系ステ� �レス鋼やフェライト系ステンレス鋼等を用� �ることができる。勿論、他の条件次第では� �セパレータ基体22は、上記金属材料に限定さ れることなく他の金属材料で成形されてもよ い。

 導電層24は、導電体である金(Au)、銀(Ag)、 銅(Cu)、白金(Pt)、ロジウム(Rh)、イリジウム(Ir )、パラジウム(Pd)等の金属材料により形成さ� ��る。これらの金属材料は、電気伝導率が高� ��ので、膜電極接合体18または隣設する燃料� �池用セルのセパレータ29との間の接触抵抗を より小さくすることができるからである。こ れらの金属材料の中でも、金(Au)は、耐食性� �優れており、電気伝導率が大きいので、導� �層24を形成する金属材料として好ましい。ま た、導電層24は、金(Au)、白金(Pt)等の合金で� �成されてもよい。

 なお、ガス拡散層16とセパレータ20との間 に、より多くの燃料ガスまたは酸化剤ガスを 流すために、エキスパンドメタル、メタルラ スまたは金属多孔体等のガス流路構造体(図� �せず)を設けてもよい。

 次に、燃料電池用セパレータ20の製造方� �について説明する。

 図2は、燃料電池用セパレータ20の製造方� ��を示すフローチャートである。燃料電池用� ��パレータ20の製造方法は、セパレータ基体� �形工程(S10)と、洗浄工程(S12)と、中和工程(S14 )と、酸洗工程(S16)と、導電層形成工程(S18)と� ��を含んで構成される。

 セパレータ基体成形工程(S10)は、金属材� �を凹凸状に加工してセパレータ基体22を成形 する工程である。セパレータ基体22は、例え� ��、金属シートをプレス加工等することによ� ��成形される。セパレータ基体22は、ディン� �ル形状やコルゲート形状等の凹凸状に成形� �れる。加工装置には、一般的に、金属材料� �プレス加工等に使用される加工装置が用い� �れる。

 洗浄工程(S12)は、セパレータ基体22を洗浄 する工程である。セパレータ基体22は、例え� ��、アルカリ浸漬脱脂等で洗浄される。アル� ��リ浸漬脱脂には、苛性ソーダ等のアルカリ� ��溶液等が使用される。セパレータ基体22を� �ルカリ浸漬脱脂等で洗浄することにより、� �パレータ基体22の表面に付着した油分等が除 去される。

 中和工程(S14)は、洗浄後のセパレータ基� �22に残留したアルカリ溶液を中和して除去す る工程である。中和処理は、例えば、洗浄処 理後のセパレータ基体22を中和液に浸漬して� ��われる。中和液には、硫酸溶液、塩酸溶液� ��硝酸溶液等が使用される。そして、中和液� ��ら取り出されたセパレータ基体22は、脱イ� �ン水等で洗浄されてもよい。

 酸洗工程(S16)は、中和処理等がされたセ� �レータ基体22を酸で洗浄して、セパレータ基 体22の表面から酸化物等を除去する工程であ� ��。酸洗処理は、例えば、セパレータ基体22� �硝弗酸溶液または弗酸溶液等の弗化物を含� �した溶液に浸漬して行われる。セパレータ� �体22が弗化物を含有した溶液に浸漬されると 、セパレータ基体22の表面に生成した酸化物� ��がエッチィングされる。弗化物を含有した� ��液等から取り出されたセパレータ基体22は� �脱イオン水等で洗浄されてもよい。

 導電層形成工程(S18)は、酸洗処理された� �パレータ基体22の凸面に、金(Au)等の導電体� �導電層24を形成する工程である。金(Au)等の� �ーティングには、例えば、電解めっき法に� �る金属めっきを用いることができる。電解� �っき法には、一般的な、金(Au)、銀(Ag)、銅(Cu )等の電解めっき法等が用いられる。

 導電層24として金(Au)めっき層をセパレー� ��基体22の凸面に被覆する場合には、例えば� �シアン化金カリウムや亜硫酸金ナトリウム� �を含む金めっき浴が使用される。金めっき� �には、アルカリ性、中性または酸性のめっ� �浴が使用される。また、導電層24を形成する 金(Au)粒子等の粒径は、電流密度、めっき処� �時間、添加剤等で制御される。

 図3は、ローラ面にめっき液を保持したロ ーラを用いるローラめっき法によるめっき装 置30の構成を示す図である。めっき装置30は� �めっき液40を溜めるめっき液槽32と、めっき� ��40を汲み上げる第1ローラ34と、セパレータ� �体22を第1ローラ34と所定圧力で挟持する第2� �ーラ36と、を有している。

 第1ローラ34と第2ローラ36とは、例えば、� ��食性に優れたステンレス鋼等で製造される� ��第1ローラ34のローラ面には、めっき液を保� ��するためにレーヨン製不織布(フェルト)等� �保液材38が設けられることが好ましい。そし て、第1ローラ34と第2ローラ36とは電源に接続 され、第1ローラ34は陽極に、第2ローラ36は陰 極に接続される。

 第1ローラ34で汲み上げられためっき液が� ��パレータ基体22と接触することにより、セ� �レータ基体22の接触部に導電体がめっきされ る。セパレータ基体22の一方の面を第1ローラ 34と接触させて、一方の凸面に導電体をめっ� ��した後、セパレータ基体22の他方の面を第1� ��ーラ34と接触させて他方の凸面に導電体を� �っきする。これにより、膜電極接合体18また は隣設する燃料電池用セルのセパレータ29と� ��触するセパレータ基体22の凸面に導電体で� �電層24が形成される。このめっき装置30によ� ��ば、ガス流路面や冷却液流路面等の凸面以� ��をマスキング等することなく凸面のみに導� ��層24を形成することができるので、燃料電� �用セパレータ20の製造コストを抑えることが できる。

 また、プレス加工等により成形されたセ� ��レータ基体22に反りやうねりがある場合で� �、第1ローラ34及び第2ローラ36によりセパレ� �タ基体22に所定圧力が負荷された状態でめっ きされるため、セパレータ基体22の凸面によ� ��、実質的に均一にめっきすることができる� ��

 図4は、めっき装置30により導電層24を形� �する場合を示す図である。また、図5は、ス� ��ッタリング装置により導電層24を形成する� �合を示す図であり、左側がセパレータ基体22 の上面図、右側がスパッタリングの様子を示 す側面図である。図4に示すように、セパレ� �タ基体22に反りやうねりが生じた場合でも第 2ローラ36の押付け圧を上げることにより矯正 されるため、セパレータ基体22の凸面により� ��実質的に均一にめっきすることができる。� ��れに対して、図5に示すようにスパッタリン グ装置等でセパレータ基体22に金(Au)等の導電 層を形成する場合には、セパレータ基体22に� ��りやうねりが生じていると、標的部位にス� ��ッタリングすることが困難となるため、セ� ��レータ基体22の凸面に実質的に均一に導電� �を形成することが難しくなる。そのため、� �パッタリング装置等で導電層を形成する場� �には、セパレータ基体22の反りやうねりを矯 正するため、焼鈍し等の矯正工程が更に必要 になる。図3に示すめっき装置30を用いて導電 層24を形成する場合には、セパレータ基体22� �反りやうねり等が生じても焼鈍等の矯正工� �が不要なため、燃料電池用セパレータ20の製 造コストを更に低減することができる。

 勿論、導電層形成手段には、上述した電� ��めっき法に限定されることなく、物理蒸着� ��(PVD法)、化学蒸着法(CVD法)、塗布法、インク ジェット法等の他のコーティング手段を用い てもよい。物理蒸着法(PVD法)では、スパッタ� ��ング法、イオンプレーティング法等で金(Au) 等をコーティングすることができる。塗布法 では、金(Au)等の粒子を有機溶剤等のバイン� �ー中に分散させてスラリーを作製し、金(Au)� ��の粒子が分散したスラリーを塗布してコー� ��ィングすることができる。また、インクジ� ��ット法では、例えば、金(Au)等の粒子を分散 させた超微粒子のメタルインクを用いてコー ティングされる。

 導電層24を金で形成した場合には、導電� �24の厚みは、約2nm以上約100nm以下であること� ��好ましい。導電層24の厚みが約2nmより小さ� �場合には、セパレータ20の接触抵抗が大きく なる場合があるからである。また、導電層24� ��厚みが約100nm以下より大きい場合には、高� �な金で導電層24を形成するため製造コストが 増加する場合があるからである。なお、導電 層24を金で形成した場合には、導電層24の厚� �は、約2nm以上約20nm以下であることがより好� ��しい。以上で、燃料電池用セパレータ20の� �造が完了する。

 図6は、導電層24が形成されたディンプル状� ��パレータ50を示す図であり、図6Aはディンプ ル状セパレータ50の模式図(冷却水側から見た 上面図)であり、図6Bはディンプル部位の拡大 図であり、図6Cは図6Bのディンプル部位のA-A� �面図である。図6B及び図6Cに示すように、円� ��状突起52の外径は、例えば、約0.5mmから約3.0 mmであり、円筒状突起52のピッチLは、例えば� ��約0.6mmから約5.0mmであり、円筒状突起の高さ Hは、例えば、約0.05mmから約0.6mmである。金(Au )めっき層等の導電層24は、膜電極接合体18ま� ��は隣設する燃料電池用セルのセパレータと� ��触する凸面のみに形成され、燃料ガスまた� ��酸化剤ガスが流れるガス流路面54や冷却液� �流れる冷却液流路面56には形成されない。な お、セパレータ50のガス流路面54に、耐食性� �向上させるためチタン酸化物(TiO ₂ )等を被覆してもよい。

 以上、上記構成によれば、燃料電池用セ� ��レータの冷却液流路面には金(Au)等による導 電層の形成が抑制されるので、冷却液の導電 率増加を抑えてガス拡散層等との接触抵抗を 低減させることができる。

 上記構成によれば、膜電極接合体18また� �隣設する燃料電池用セルのセパレータと接� �する接触面のみに金(Au)等による導電層が形� ��されるので、燃料電池用セルの製造コスト� ��より低減することができる。

(実施例)
 以下、実施例および比較例を挙げ、本発明� ��より具体的に詳細に説明するが、本発明は� ��以下の実施例に限定されるものではない。
 3種類のセパレータ供試体を作製し、冷却液 における導電率の変化について評価する。

 まず、実施例1のセパレータ供試体の作製 方法について説明する。純チタンシートをプ レス加工して凹凸状のチタンシートを成形し 、アルカリ浸漬脱脂して洗浄し、凹凸状チタ ンシートに付着した油分を除去する。アルカ リ脱脂洗浄した凹凸状チタンシートを硫酸溶 液中に浸漬して中和する。次に、凹凸状チタ ンシートを硝弗酸溶液中に浸漬して酸洗し、 凹凸状チタンシートの表面に生成した酸化物 をエッチィングして除去する。そして、酸洗 した凹凸状チタンシートの凸面にのみ導電層 である金めっき層を形成する。金めっき層の 形成は、アルカリ性金めっき浴を使用して電 解めっき法により行う。金めっきには、図3� �示すめっき装置30を用いる。金めっき層の膜 厚は10nmとする。

 次に、比較例1のセパレータ供試体の作製 方法について説明する。純チタンシートをプ レス加工して凹凸状のチタンシートを成形し 、アルカリ浸漬脱脂して洗浄し、凹凸状チタ ンシートに付着した油分を除去する。アルカ リ脱脂洗浄した凹凸状チタンシートを硫酸溶 液中に浸漬して中和する。次に、凹凸状チタ ンシートを硝弗酸溶液中に浸漬して酸洗し、 凹凸状チタンシートの表面に生成した酸化物 をエッチィングして除去する。そして、酸洗 した凹凸状チタンシートの全面に導電層であ る金めっき層を形成する。金めっき層の形成 は、アルカリ性金めっき浴を使用して電解め っき法により行う。金めっき層の形成は、酸 洗された凹凸状チタンシートを金めっき液に 浸漬して行う。金めっき層の膜厚は10nmとす� �。なお、比較例2のセパレータ供試体には、� ��めっき層を形成しないものを用いる。

 3種類のセパレータ供試体を冷却液に浸漬 して、冷却液の導電率を測定する。冷却液の 導電率測定は、一般的な液体の導電率測定方 法により行う。なお、冷却液には、エチレン グリコール等を含有するLLC(Long Life Coolant)を 使用する。図7は、冷却液の導電率測定結果� �示す図である。図7に示すように、横軸に冷� ��液浸漬時間を取り、縦軸に導電率(μS/cm)を� �り、実施例1のセパレータ供試体を浸漬した� ��却液の導電率を黒三角形、比較例1のセパレ ータ供試体を浸漬した冷却液の導電率を白三 角形、比較例2のセパレータ供試体を浸漬し� �冷却液の導電率を白丸で示す。比較例1のセ� ��レータ供試体を浸漬した冷却液では、浸漬� ��間の経過とともに冷却液の導電率が増加す� ��。これに対して、実施例1のセパレータ供試 体を浸漬した冷却液では、浸漬時間の経過に 対してほとんど導電率の増加は認められない 。これは、実施例1のセパレータ供試体のほ� �が、比較例1のセパレータ供試体よりも金め� ��き層の形成されている領域が少なく、LLCに� ��える金(Au)の触媒作用が小さいことによるか らと考えられる。