JPH11329460A

JPH11329460A - 燃料電池のセパレータの製造方法

Info

Publication number: JPH11329460A
Application number: JP10125569A
Authority: JP
Inventors: Masanori Matsukawa; 政憲松川
Original assignee: Aisin Takaoka Co Ltd
Current assignee: Aisin Takaoka Co Ltd
Priority date: 1998-05-08
Filing date: 1998-05-08
Publication date: 1999-11-30

Abstract

(57)【要約】【課題】ガス通路の深さのバラツキ低減に有利で、加工
電極の摩耗の問題も解消でき、硬質の材質である場合で
もガス通路を容易に形成でき、複数の深さやグラデーシ
ョンをもつガス通路を容易に形成できる燃料電池のセパ
レータの製造方法を提供する。【解決手段】活物質を含むガスが流れる凹状のガス通路
をもつ燃料電池のセパレータを製造する方法である。セ
パレータとなる導電性をもつ導電部材３と、ガス通路３
０を掘る電極突起２０をもつ加工電極１６とを用意す
る。導電部材３と加工電極１６との間に給電し電解加工
を行ない、導電部材３にガス通路３０を掘る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は燃料電池のセパレー
タの製造方法に関し、特に導電部材を基材とするセパレ
ータに関する。

【０００２】

【従来の技術】燃料ガスを供給して発電を行う燃料電池
が提供されている。燃料電池は、一般に、多数個の電池
セルを積層して構成されている。燃料電池の性能を一層
向上させるため、各電池セルごとの発電、電圧のバラツ
キを低減させることが要請されている。このバラツキの
要因としては、活物質を含むガス流れの均一性不充分、
各電極の触媒活性の均一性不充分、接触電気抵抗の均一
性不充分、温度分布の制御不足等が挙げられる。セパレ
ータのガス通路の深さのバラツキによるガス流れの均一
性不充分も大きな要因の一つと考えられている。

【０００３】ところで産業界では、セパレータに溝状の
ガス通路を形成するにあたり、従来より、セパレータと
なる金属板に刃具による機械加工を施して溝状のガス通
路を切削する方法、セパレータとなる金属板にプレス加
工を施して溝状のガス通路を曲げ成形する方法、セパレ
ータとなる金属板にエッチング加工を施して溝状のガス
通路を化学的に掘る方法が知られている。エッチング加
工でガス通路を形成する方法は、特開平４−２６７０６
２号公報に開示されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、刃具に
よる機械加工でガス通路を切削する従来方法では、精密
に制御すれば、ガス通路の深さを高精度にできるもの
の、ガス通路を少しずつ機械加工する関係上、加工速度
が遅く、生産性が低い。特に、切削が容易ではない硬質
材料を基材とするセパレータの場合には、加工時間が長
くなり、生産性が低くなる。また、ガス通路が複雑なパ
ターン形状を描く場合にも、加工時間が長くなり、生産
性が低くなる。しかも刃具による機械加工では、刃具が
消耗する問題もある。更に導電性等の不均一化の要因と
なり得る加工変質層、経年寸法変化の要因となり得る残
留応力層が発生し易い。

【０００５】またプレス成形でガス通路を成形する従来
方法では、セパレータにスプリングバックが発生し易
い。そのため燃料電池の組み付けを高い精度でおこなっ
ても、スプリングバックに起因してガス通路やセパレー
タの寸法精度が低下するおそれがある。電池セルととも
にセパレータを多数個積層する燃料電池の場合には、セ
パレータのスプリングバックに起因する寸法変化が重合
するおそれがある。更にガス通路のパターン形状は、プ
レス成形性に依存するため、ガス通路のパターン形状の
設計がプレス成形性に制約を受ける。従ってガス通路の
パターン形状を設計するにあたり、ガス流れの均一化の
観点の他に、プレス成形容易性を考慮しなければならな
い。更にまたプレス型が長期間にわたり使用されると、
プレス型の摩耗が生じるため、ガス通路の深さが変動す
るおそれがある。

【０００６】またエッチング加工でガス通路を形成する
従来方法では、ガス通路の深さはバラツキ易い。更に、
複数の深さ寸法をもつガス通路の場合、あるいは、傾斜
であるグラデーションを底面に形成したガス通路の場合
には、エッチング加工では容易に形成できず、複雑な工
程が必要とされる。本発明は上記した実情に鑑みなされ
たものであり、ガス通路の深さのバラツキ低減に有利で
あり、更に、加工電極の摩耗の問題も解消でき、更にま
た、セパレータが切削加工しにくい硬質の材質を基材と
する場合であっても容易にガス通路を形成でき、しかも
加工速度も確保でき、加えて、複数の深さやグラデーシ
ョン的な深さをもつガス通路を容易に形成できるといっ
た数々の効果を備えた燃料電池のセパレータの製造方法
を提供することを課題とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明者は燃料電池のセ
パレータのガス通路の形成について鋭意開発を進めた。
そして電解加工に基づいてガス通路を形成すれば、上記
した課題を達成するのに有利であることを知見し、試験
で確認し、本発明方法を完成した。本発明の燃料電池の
セパレータの製造方法は、活物質を含むガスが流れる凹
状のガス通路をもつ燃料電池のセパレータを製造する方
法であって、セパレータとなる導電性をもつ導電部材
と、ガス通路のパターン形状に対応する形状を備えた電
極突起をもつ加工電極とを用意する工程と、導電部材と
加工電極の電極突起とを対向させ、その両者間に電解液
を介在させた状態で、導電部材と加工電極との間に給電
し、導電部材を溶出させて電解加工を行ない、導電部材
にガス通路を掘る工程とを含むことを特徴とするもので
ある。

【０００８】導電部材と加工電極との間に給電すれば、
導電部材が電気化学的に溶出する電解加工が行われ、導
電部材の表面に溝状のガス通路が掘られる。

【０００９】

【発明の実施の形態】本発明方法で用いるセパレータと
なる導電部材の材質は、導電性をもつものであり、従来
より使用されている材質を採用でき、一般的には、炭素
鋼系、ステンレス鋼系、アルミ系、チタン系、銅系など
を採用できる。ステンレス鋼系としてはオーステナイト
系、フェライト系、マルテンサイト系を問わない。導電
部材の形状は特に限定されないが、一般的には板状のも
のを採用できる。

【００１０】本発明方法で用いる加工電極は、ガス通路
を電気化学的に掘る電極突起をもつものであり、その材
質としては導電性をもつものであれば良く、例えば銅系
を採用できる。電極突起の突出量は適宜選択できるもの
の、例えば、その上限値は０．５ｍｍ，１ｍｍ，３ｍ
ｍ，１０ｍｍにでき、下限値は０．１ｍｍ，０．２ｍｍ
にできるが、これらに限定されるものではない。

【００１１】本発明方法では、導電部材と加工電極とを
対向させ、その両者間に電解液を介在させた状態で、導
電部材と加工電極との間に給電し、導電部材を溶出させ
て電解加工を行ない、導電部材にガス通路を形成する。
本発明方法では、導電部材と加工電極との間に給電す
る。この場合には一般的には、加工電極を陰極にセット
し、被加工物である導電部材を陽極にセットする。電流
密度は、導電部材の種類などに応じて適宜選択できるも
のの、例えば０．１〜２００Ａ／ｃｍ²にできるが、こ
れに限定されるものではないことはもちろんである。電
解液としては、電解加工で一般的に用いるものを採用で
き、例えばＮａＮｏ₃溶液を採用できる。電解液の温度
は適宜選択できるが、例えば１０〜４０℃にできるが、
これに限定されるものではない。

【００１２】本発明方法によれば、電解加工の際の少な
くとも一時期に、電解生成物を除去する除去操作を行う
ことができる。このように電解生成物を除去すれば、電
解加工の均一化に一層有利である。除去操作としては、
パルス波形電流を給電するときには、パルス波形電流の
谷部のときのように給電を停止したときに行っても良い
し、あるいは、給電中に行っても良い。除去操作として
は、例えば、ポンプなどの噴出手段を用いて電解液を噴
出することにより行ない得る。パルスの山部の時間と谷
部の時間、これらの割合は必要に応じて適宜選択でき
る。

【００１３】本発明方法によれば、加工電極の電極突起
の突出量を、ガス通路の位置に応じて調整できる。これ
によれば、複数の深さをもつガス通路を容易に形成でき
る。従って本発明方法によれば、加工電極の電極突起の
突出量は、ガス通路の底面にグラデーションを形成する
ように、調整できる。また、加工電極の電極突起の突出
量は、ガス通路の底面において部分的に浅い部分あるい
は深い部分を形成するように、調整できる。

【００１４】

【実施例】以下、実施例を図面を参照して説明する。ま
ず図１を参照して、電解加工装置１について説明する。
電解加工装置１は、電解液１０が貯留された加工槽１１
と、加工槽１１の底部に配置され設置面１２ａをもつベ
ース１２と、ベース１２に対して昇降可能な昇降ヘッド
１３と、昇降ヘッド１３を昇降させる駆動源１４と、駆
動源１４を制御する制御部１５と、昇降ヘッド１３に着
脱可能に装備された加工電極１６と、加工電源１７（直
流電源）と、電流制御部１８と、電解液１０を噴出する
噴出口１９ａをもつ噴出部１９とを備えている。

【００１５】電解液１０は硝酸ナトリウム溶液（濃度：
４０重量％）である。ベース１２は陽極側に接続されて
いる。加工電極１６は陰極側に接続されている。加工電
極１６には、ガス通路３０のパターン形状に実質的に対
応するパターン形状をもつ電極突起２０が形成されてい
る。電極突起２０の先端面には、耐食性を向上させるた
めの導電メッキ被膜２１（白金系）が被覆されている。
図２に模式的に示すように、加工電極１６の天井面１６
ａ、電極突起２０の側面２０ａにはマスキング被膜２２
（厚み：３〜１０μｍ）が被覆されている。マスキング
被膜２２は電気絶縁性を有するとともに、電解液１０に
対する耐久性を有する。従って加工電極１６では、電極
突起２０の先端面２０ｃに集中的に電流が流れる。

【００１６】本実施例では、金属板であるオーステナイ
ト系のステンレス鋼（ＪＩＳ−ＳＵＳ３０４）で形成し
た導電板３（厚み：１ｍｍ）を導電部材として用いる。
図２に示すように、導電板３の表面３ｓのうち、ガス通
路３０となる部位以外の部位には、マスキング被膜２３
を被覆している。なお図３に模式的に示す例のように、
加工電極１６の天井面１６ａ、電極突起２０の側面２０
ａにはマスキング被膜２２を被覆するものの、マスキン
グ被膜を導電板３の表面３ｓに被覆しない方式とするこ
ともできる。

【００１７】電解加工にあたっては、上記した導電板３
を、陽極側のベース１２の設置面１２ａにセットする。
この場合には、ベース１２に導電板３を密着させる。従
って導電板３は陽極となる。この状態では導電板３の全
体は電解液１０に浸漬されている。なお導電板３を陽極
端子に直接つないでも良い。導電板３と加工電極１６と
を対向させた状態で、加工電極１６の高さ位置を精密制
御しながら、微小ギャップ、一般的には０．２〜０．３
ｍｍのギャップを保つように次第に下降させる。導電板
３と加工電極１６とは接近するものの、非接触とする。
導電板３と加工電極１６との間に給電し、陽極側の導電
板３のうちガス通路３０となる部分を溶出させて電解加
工を行なう。電解加工により、加工電極１６の電極突起
２０に相応するパターン形状をもつガス通路３０(目標
深さ：０．４ｍｍ)が形成される。

【００１８】図２はガス通路３０の形態を推察して模式
的に示す。ガス通路３０は底面３０ｅと側面３０ｆとを
もつ。本実施例では電解加工にあたり、電解液１０の温
度は約２０℃であり、４０Ａ／ｃｍ²以上の電流密度を
もつパルス電流Ｉを流した。パルス電流Ｉは、山部Ｉ_m
（２０ｍｓｅｃ）と谷部Ｉ_v（５ｓｅｃ）とを備えたパ
ルス状の波形を呈する。山部Ｉ_mのとき電流密度は約４
０Ａ／ｃｍ²とした。谷部Ｉ_vのとき、電流が実質的に給
電されていない。

【００１９】谷部Ｉ_vのときに、ポンプなどの噴出駆動
手段１９ｃを作動させて噴出部１９の噴出口１９ａから
電解液１０を噴出する。これにより電解生成物を除去す
る除去操作を行う。本実施例では、必要に応じて、電解
生成物を除去性を向上させるべく、導電板３と加工電極
１６との隙間を大きくするように、加工電極１６を適宜
上昇させることもできる。

【００２０】（実施例の主効果）電解加工でガス通路３
０を形成する本実施例によれば、導電板３に形成したガ
ス通路３０の深さのバラツキを抑えるのに有利である。
本発明者による試験によれば、ガス通路３０の目標深さ
寸法が０．４ｍｍの場合、プラスマイナス０．００５ｍ
ｍ、つまり約１．２５％という極めて高い精度で、ガス
通路３０の深さのバラツキ低減が可能であった。そのた
め、多数個の電池セルが積層される燃料電池であって
も、各電池セルにおいて、活物質を含むガス流れのバラ
ツキを低減できる。よって各電池セルにおける発電、電
圧のバラツキを低減でき、燃料電池の性能の向上に有利
である。

【００２１】プレス成形でガス通路３０を成形する場合
には、プレス型の摩耗が生じるため、摩耗に起因するガ
ス通路３０の深さのバラツキの問題がある。しかし本実
施例によれば、加工電極１６と導電板３とは非接触状態
とされるため、高い機械的負荷が加工電極１６には作用
せず、加工電極１６の消耗や損傷を抑え得るため、加工
電極１６の電極突起２０を長期にわたり使用できる。例
えば半永久的に使用できる。この意味においても、ガス
通路３０の深さのバラツキを抑えるのに有利である。

【００２２】更に本実施例では、ガス通路３０の溝幅の
精度も向上させ得る。例えば、ガス通路３０の目標溝幅
が１．２ｍｍのときプラスマイナス０．００５ｍｍにで
きる。機械加工でガス通路３０を切削する場合には、複
雑なパターン形状をもつガス通路３０をまとめて形成で
きず、複雑なパターン形状をもつガス通路３０を少しず
つ形成するため、加工時間が長くなる。しかし電解加工
を施す本実施例によれば、複雑なパターン形状をもつガ
ス通路３０であっても、ガス通路３０のパターン形状に
対応する電極突起２０をもつ加工電極１６により、ガス
通路３０の全体をまとめて形成できるため、ガス通路３
０を加工する時間の短縮に有利であり、生産性の向上に
貢献できる。

【００２３】電解加工では、加工速度は電流値に影響を
受けるため、電流値を大きくすれば、ガス通路３０の形
成時間の短縮に一層有利である。本発明者による試験に
よれば、２００ｍｍ×２００ｍｍの平板形状の導電板３
に、０．４ｍｍの深さをもつガス通路３０を形成するに
あたり、上記したパルス電流を給電したとき、１枚当た
りの所要時間は数分と短時間であった。

【００２４】加えて本実施例によれば、ガス通路３０の
深さがガス通路３０の位置に応じて異なる場合であって
も、例えば、ガス通路３０が複数の深さをもつ場合であ
っても、あるいは、ガス通路３０の底面３０ｅがグラデ
ーションをもつ場合であっても、少ない電解加工操作
で、通常は１回の電解加工操作で、ガス通路３０を形成
できるため、生産性の向上を図り得る。

【００２５】更に電解加工でガス通路３０を形成する本
実施例によれば、ガス通路３０の底面３０ｅを平滑化
し、底面３０ｅの表面粗さを小さくするのにも有利であ
る。更にガス通路３０の表面が非常滑らかとなるため、
導電板３がステンレス鋼であっても、粒界腐食が発生し
にくくなる。本発明者による試験によれば、ガス通路３
０の底面３０ｅの表面粗さＲｚは１μｍ以下と極めて小
さかった。本発明者による試験によれば、加工電極１６
の電極突起２０の表面粗さＲｚに対して、ガス通路３０
の底面３０ｅの表面粗さＲｚは１桁減少すること、つま
り約１／８〜１／１５になることが確認された。

【００２６】加えて本実施例によれば、加工電極１６の
天井面１６ａ、電極突起２０の側面２０ａには電気絶縁
性をもつマスキング被膜２２が被覆されている。そのた
めガス通路３０の側面３０ｆを延長した仮想線ＰＷを、
導電板３の表面３ｓに対して立設状態とするのに有利で
ある。導電板３の表面３ｓのうち、ガス通路３０となる
部位以外の部位に、マスキング被膜２３を被覆している
ため、なおさらである。

【００２７】（表面粗さ試験）導電板３に電解加工でガ
ス通路３０を形成した場合について、ガス通路３０の底
面３０ｅの表面粗さを測定する試験を行った。この試験
では、加工電極１６の表面粗さはＲｚで３．２μｍであ
り、導電板３はオーステナイト系のステンレス鋼とし、
ガス通路３０の目標深さは現状品に対応するべく０．４
ｍｍとした。試験結果を図４に示す。図４の縦軸は表面
粗さを示し、横軸は距離を示す。図４に示すように、表
面粗さ特性を示す特性線は、平坦で平滑なものであっ
た。表面粗さとしては、極めて小さく、Ｒａ=０．０８
６１μｍ、Ｒｍａｘ=０．５３２０μｍ、Ｒｚ=０．３０
００μｍであった。これらはＪＩＳ規格に基づき、Ｒａ
は中心線平均粗さを意味し、Ｒｍａｘは最大高さを意味
し、Ｒｚは１０点平均粗さを意味する。このように電解
加工で形成したガス通路３０の底面３０ｅの表面粗さは
極めて小さく、しかもＲｚでは加工電極１６の表面粗さ
の１／１０程度であった。

【００２８】比較例として、同種の導電板を用い、同様
の深さをもつガス通路をエッチング加工で形成した。比
較例についても、同様に、表面粗さを測定する試験を行
った。試験結果を図５に示す。図５の縦軸は表面粗さを
示し、横軸は距離を示す。図５に示すように、表面粗さ
特性を示す特性線は凹凸が大きかった。表面粗さとして
は、電解加工に比較してかなり大きく、Ｒａ=０．４８
６５μｍ、Ｒｍａｘ=３．８１６０μｍ、Ｒｚ=２．８４
４０μｍであった。

【００２９】上記した試験結果に基づけば、電解加工に
よるＲａとエッチングによるＲａとの比率は、０．０８
６１μｍ／０．４８６５μｍ≒０．１８（約１８％）で
あった。電解加工によるＲｍａｘとエッチングによるＲ
ｍａｘとの比率は、０．５３２０μｍ／３．８１６１０
μｍ≒０．１４（約１４％）であった。電解加工による
ＲｚとエッチングによるＲｚとの比率は、０．３０００
μｍ／２．８４４０μｍ≒０．１１（約１１％）であっ
た。このように電解加工による表面粗さは、エッチング
による表面粗さに比較して１０〜２０％となり、極めて
小さくなることがわかった。

【００３０】（適用例）上記した導電板３から形成した
セパレータの平面図を図６に示す。この例では、上記し
た導電板３に、シール突起５０ｒをもつゴム層５０を被
覆してセパレータ５が構成されている。セパレータ５で
は、厚み方向に貫通する燃料ガス入口５１、燃料ガス出
口５２が対角位置で形成されている。更に、厚み方向に
貫通する空気入口５３、空気出口５４が対角位置で形成
されている。更に、厚み方向に貫通する冷却媒体通路５
５、冷却媒体通路５６が対角位置で形成されている。燃
料ガス入口５１から導入された燃料ガスは、基本的に
は、矢印Ｋ１，Ｋ２，Ｋ３,Ｋ４，Ｋ５の方向に沿って
燃料ガス出口５２に向かって流れるようにされている。

【００３１】図７は図６のＷ７−Ｗ７矢視を示す。図８
は組みつけたときにおけるＷ８−Ｗ８矢視を示す。図８
に示すように、プロトン透過性をもつ高分子材料を基材
とする固体電解質膜６０に正極６１及び負極６２を挟装
することにより電池セル６が構成されている。そして電
池セル６の両側にセパレータ５が積層されている。これ
により正極６１に対面する正極室６１ｃが形成され、負
極６２に対面する負極室６２ｃが形成されている。負極
室６２ｃには負極活物質を含むガス（水素含有ガス）が
流れる。正極室６１ｃには正極活物質を含むガス（空
気）が流れる。このような電池セル６とセパレータ５と
が多数個積層されて燃料電池が構成される。

【００３２】燃料ガス入口５１に直接つながる入口側の
ガス通路３０ｗは深さは、他のガス通路３０よりも深く
されている。また燃料ガス出口５２に直接つながる出口
側のガス通路３０ｘは深さは、他のガス通路３０よりも
深くされている。そのため図９に示すように、電解加工
を行なう加工電極１６のうち、ガス通路３０ｘ、３０ｗ
を形成するための電極突起２０ｒの突出量Ｈ２を、他の
電極突起２０の突出量Ｈ１よりも大きくしている。これ
により２段掘り込みが可能となる。

【００３３】本適用例では、ガス通路３０の深さとして
は、図１０に示す態様としても良いし、あるいは、図１
１に示す態様としても良いし、あるいは、図１２に示す
態様としても良いし、あるいは、図１３に示す態様とし
ても良い。図１０〜図１３では特性線Ｓ１，Ｓ２，Ｓ
３,Ｓ４はガス通路３０の深さを示し、特性線Ｍ１，Ｍ
２，Ｍ３,Ｍ４は加工電極１６の電極突起２０の突出量
を意味する。

【００３４】図１０に示す態様では、特性線Ｓ１に示す
ように、ガス通路３０の位置が変わっても、ガス通路３
０の底面３０ｅの深さは同一である。この場合には、特
性線Ｍ１に示すように、ガス通路３０の位置が変わって
も、加工電極１６の電極突起２０の突出量は同一であ
る。図１１に示す態様では、特性線Ｓ２に示すように、
ガス通路３０の底面３０ｅにグラデーションが形成され
ている。この態様では、燃料ガス入口５１から燃料ガス
出口５２に向かうにつれてつまり矢印Ｋ１，Ｋ２，Ｋ
３,Ｋ４，Ｋ５の方向に沿って、換言すれば、ガス流れ
の上流側から下流側にかけて、ガス通路３０の底面３０
ｅの深さが次第に浅くなるようグラデーションが形成さ
れている。すなわち、図１１の特性線Ｓ２から理解でき
るように、図６に示す位置ａ₁，ａ₂，ａ ₃→位置ｂ₁，ｂ
₂，ｂ₃→位置ｃ₁，ｃ₂，ｃ₃→位置ｄ₁，ｄ₂，ｄ₃→位置
ｅ₁，ｅ₂，ｅ₃→位置ｆ₁，ｆ₂，ｆ₃の順に、ガス通路３
０の底面３０ｅの深さが浅くなる。

【００３５】この場合には、加工電極１６の電極突起２
０にグラデーションが形成されている。すなわち、図１
１の特性線Ｍ２から理解できるように、位置ａ₁，ａ₂，
ａ₃→位置ｂ₁，ｂ₂，ｂ₃→位置ｃ₁，ｃ₂，ｃ₃→位置
ｄ₁，ｄ₂，ｄ₃→位置ｅ₁，ｅ₂，ｅ₃→位置ｆ₁，ｆ₂，ｆ
₃の順に、加工電極１６の電極突起２０の突出量が小さ
くなる。

【００３６】図１２に示す態様では、特性線Ｓ３に示す
ように、ガス通路３０の底面３０ｅにグラデーションが
形成されている。この態様では、燃料ガス入口５１から
燃料ガス出口５２に向かうにつれてつまり矢印Ｋ１，Ｋ
２，Ｋ３,Ｋ４，Ｋ５の方向に沿って、換言すれば、ガ
ス流れの上流側から下流側にかけて、ガス通路３０の底
面３０ｅの深さが次第に深くなるようグラデーションが
形成されている。すなわち、図１２の特性線Ｓ３から理
解できるように、位置ａ₁，ａ₂，ａ₃→位置ｂ₁，ｂ₂，
ｂ₃→位置ｃ₁，ｃ₂，ｃ₃→位置ｄ₁，ｄ₂，ｄ₃→位置
ｅ₁，ｅ₂，ｅ₃→位置ｆ₁，ｆ₂，ｆ₃の順に、ガス通路３
０の底面３０ｅの深さが深くなる。

【００３７】この場合には、加工電極１６の電極突起２
０にグラデーションが形成されている。すなわち、図１
２の特性線Ｍ３から理解できるように、位置ａ₁，ａ₂，
ａ₃→位置ｂ₁，ｂ₂，ｂ₃→位置ｃ₁，ｃ₂，ｃ₃→位置
ｄ₁，ｄ₂，ｄ₃→位置ｅ₁，ｅ₂，ｅ₃→位置ｆ₁，ｆ₂，ｆ
₃の順に、加工電極１６の電極突起２０の突出量が大き
くなる。

【００３８】図１３に示す態様では、特性線Ｓ４に示す
ように、ガス通路３０において部分的に浅い部分を形成
している。この場合には、特性線Ｍ４に示すように、ガ
ス通路３０の浅い部位に対応する加工電極１６の電極突
起２０の突出量を、他の突出量よりも小さくする。エッ
チング加工と異なり、電解加工によれば、加工電極１６
の電極突起２０の突出量をガス通路３０の位置に応じて
変化させれば、上記したようにガス通路３０の深さを種
々の態様で容易に変更できる。

【００３９】ところで、活物質を含むガスがガス通路３
０を流れるにつれて、上流側よりも下流側の方が、活物
質が消費されているため、活物質の濃度が低下する傾向
があると考えられる。この点、図１１に示すように、上
流側から下流に向かうにつれてガス通路３０が浅くなる
グラデーションを形成すれば、ガス通路３０を流れるガ
スにおける活物質の濃度の低下に対応する効果を期待で
きる。

【００４０】またガス通路３０に生成物が生じることが
ある。例えば、ガス通路３０が空気を流す通路である場
合には、ガス通路３０に生成水が生じることがあり、そ
のため下流側の通路ボリュームを大きくすることがあ
る。この点、図１２に示すように上流側から下流に向か
うにつれてガス通路３０が深くなるグラデーションを形
成すれば、ガス通路３０の幅を変更することなく、下流
側の通路ボリュームを大きくできる。

【００４１】更に図１３に示す態様では、ガス通路３０
に浅い部分を局部的に形成している。浅い部分では通路
断面積が部分的に減少する。従って、通路断面積の減少
に伴なう流速変動を期待できるため、生成物の排出を期
待することができる。

【００４２】

【発明の効果】本発明方法によれば、ガス通路の深さの
バラツキを低減できる。よってセパレータの製造枚数が
増加したとしても、ガス通路の深さのバラツキを抑え得
る。従って、多数個の電池セルを積層して燃料電池を形
成する場合であっても、各電池セルにおいて、活物質を
含むガスの流れの均一化に有利となる。そのため各電池
セルにおける発電、電圧のバラツキを低減するのに有利
となり、燃料電池の性能向上に貢献できる。

【００４３】本発明方法によれば、ガス通路を形成する
際に、プレス成形でガス通路を成形する場合とは異な
り、大きな負荷が加工電極に作用することがなく、加工
電極自体の消耗を抑え得る。そのため、加工電極をいっ
たん製作すれば、加工電極を長期にわたり使用できる。
例えば半永久的に加工電極を使用できる。従って加工電
極の摩耗に起因するガス通路の変動を抑え得る。

【００４４】更に、電解加工を採用した本発明方法によ
れば、ガス通路を形成するにあたり、セパレータとなる
導電部材の硬さの影響を低減または回避できる。そのた
め、硬質の導電部材であってもガス通路を精度よく形成
できる。よって耐食性が良好でありセパレータの材質と
して好ましいものの、プレス成形や機械加工が必ずしも
容易ではない合金材料（例えばステンレス鋼）で形成し
た導電部材にガス通路を形成するのに有利である。

【００４５】更に本発明方法によれば、加工電極の電極
突起の突出量を、ガス通路の位置に応じて調整できる。
この場合には、ガス通路の位置に応じてガス通路の深さ
を変えることができる。即ち、エッチング加工でガス通
路を形成する場合に比較して、複数の深さをもつガス通
路、あるいは、グラデーションをもつガス通路を容易に
例えば一工程で、形成できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】電解加工している状態を示す構成図である。

【図２】加工電極の電極突起の付近の拡大図である。

【図３】他の形態に係る加工電極の電極突起の付近の拡
大図である。

【図４】電解加工で形成したガス通路の表面粗さを示す
グラフである。

【図５】比較例であるエッチング加工で形成したガス通
路の表面粗さを示すグラフである。

【図６】適用例にかかり、セパレータの平面図である。

【図７】図６のＷ７−Ｗ７線に沿った矢視図である。

【図８】図６のＷ８−Ｗ８線に沿った矢視図である。

【図９】多段のガス通路付近を電解加工する状態を模式
的に示す要部断面図である。

【図１０】ガス通路の深さ及び電極突起の突出量の態様
を示すグラフである。

【図１１】ガス通路の深さ及び電極突起の突出量の他の
態様を示すグラフである。

【図１２】ガス通路の深さ及び電極突起の突出量の他の
態様を示すグラフである。

【図１３】ガス通路の深さ及び電極突起の突出量の他の
態様を示すグラフである。

【符号の説明】

図中、１６は加工電極、２０は電極突起、３は導電板、
３０はガス通路を示す。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】活物質を含むガスが流れる凹状のガス通路
をもつ燃料電池のセパレータを製造する方法であって、セパレータとなる導電性をもつ導電部材と、前記ガス通
路のパターン形状に対応する形状を備えた電極突起をも
つ加工電極とを用意する工程と、前記導電部材と前記加工電極の電極突起とを対向させ、
その両者間に電解液を介在させた状態で、前記導電部材
と前記加工電極との間に給電し、前記導電部材を溶出さ
せて電解加工を行ない、前記導電部材に前記ガス通路を
掘る工程とを含むことを特徴とする燃料電池のセパレー
タの製造方法。
【請求項２】請求項１において、前記電解加工の際の少
なくとも一時期に、電解生成物を除去する除去操作を行
うことを特徴とする燃料電池のセパレータの製造方法。
【請求項３】請求項１または２において、前記加工電極
の電極突起の突出量は前記ガス通路の位置に応じて調整
されており、前記ガス通路の位置に応じて前記ガス通路
の深さを変えることを特徴とする燃料電池のセパレータ
の製造方法。