JPH11329465A

JPH11329465A - 燃料電池のセパレータ

Info

Publication number: JPH11329465A
Application number: JP10125572A
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】発電、電圧のバラツキを低減てするのに有利な
燃料電池のセパレータを提供すること。【解決手段】セパレータ５は、活物質を含むガスが流れ
る凹状のガス通路３０を形成する。ガス通路３０の底面
の表面粗さは、Ｒｚで１μｍ以下である。ガス通路３０
は例えば電解加工で形成できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ガス通路を備えた
燃料電池の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、活物質を含む
ガスを仕切るためのセパレータを、電池セルとともに積
層して構成されている。ところで産業界では、従来よ
り、金属板に刃具による機械加工を施して溝状のガス通
路を切削したセパレータ、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したセパレータ、金属板にエ
ッチング加工を施して溝状のガス通路を掘ったセパレー
タが知られている。エッチング加工でガス通路を形成し
たセパレータは、特開平４−２６７０６２号公報に開示
されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】燃料電池の性能を一層
向上させるために、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好ましい。このバラツキの要因
としては、各電極の触媒活性の不均一、接触電気抵抗の
不均一、温度分布の制御不足等が挙げられ、種々の改良
が進められているが、さらなる開発が要請されている。

【０００４】本発明は上記した実情に鑑みなされたもの
であり、各電池セルごとの発電、電圧のバラツキを低減
させるのに有利な燃料電池のセパレータを提供すること
を課題とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明者は上記した課題
を達成すべく鋭意開発を進めた。そして、セパレータの
凹状のガス通路の表面粗さを極めて小さく、つまりＲｚ
で１μｍ以下に規定すれば、ガス通路を流れる活物質を
含むガスの流れの円滑化、均一化に有利であり、各電池
セルごとの発電、電圧のバラツキを低減させるのに有利
であることを、本発明者は知見した。

【０００６】特に、凹状のガス通路の深さが浅い場合
（例えば２ｍｍ以下、１０ｍｍ以下）には、ガス通路の
底面の表面粗さがガス流れに大きな影響を与え、ガス通
路の底面の表面粗さをＲｚで１μｍ以下に規定すれば、
活物質を含むガスの流れの円滑化、均一化を一層を図り
得、各電池セルごとの発電、電圧のバラツキを低減させ
るのに有利であることを、本発明者は知見し、かかる知
見に基づいて本発明のセパレータを完成した。

【０００７】ちなみに、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セパレータでは、ガス通路の表
面粗さは大きい。プレス加工を施して溝状のガス通路を
曲げ成形するセパレータでは、プレスの曲げの際に圧縮
応力に基づく座屈や引張応力に基づく伸び変形の影響を
受けて、微小凹凸が生成され易い。エッチング加工を施
して溝状のガス通路を掘るセパレータでは、エッチピッ
トが生成しやすく、表面粗さを大きくする要因となる。

【０００８】本発明のセパレータは、活物質を含むガス
が流れる凹状のガス通路を形成する燃料電池のセパレー
タであって、ガス通路の底面の表面粗さは、Ｒｚで１μ
ｍ以下であることを特徴とするものである。本発明のセ
パレータによれば、活物質を含むガスの流れの円滑化が
図られる。

【０００９】

【発明の実施の形態】本発明のセパレータによれば、凹
状のガス通路の底面の表面粗さはＲｚで１μｍ以下であ
る。この場合、ガス通路の底面を複数箇所測定したとき
の平均値とする。表面粗さ計による測定距離はあまり長
くないからである。本発明のセパレータの一態様によれ
ば、凹状のガス通路の底面の表面粗さは、Ｒｚで０．８
μｍ以下、０．５μｍ以下にできる。更に、Ｒｚで０．
４μｍ以下、０．３μｍ以下、場合によっては０．２μ
ｍ以下にすることもできる。

【００１０】ガス通路の底面の表面粗さは、Ｒａで０．
２μｍ以下にできる。Ｒａで０．１μｍ以下にすること
もできる。Ｒｍａｘによれば、２μｍ以下、１μｍ以
下、０．８μｍ以下、０．６μｍ以下にできる。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。

【００１１】ガス通路の深さは燃料電池の種類に応じて
選択できる。例えば、ガス通路の深さの上限値は、０．
３ｍｍ，０．５ｍｍ．０．６ｍｍ,１ｍｍ，３ｍｍ，５
ｍｍ、１ｃｍ,５ｃｍあるいは、それ以上でも、それ以
下でも良い。ガス通路の深さの下限値は、０．０５ｍ
ｍ，０．１ｍｍ．０．２ｍｍ,０．５ｍｍ、１ｍｍ，３
ｍｍ，５ｍｍ、１ｃｍ、あるいは、それ以上でも、それ
以下でも良い。

【００１２】上記したように極めて平滑な表面粗さを、
コスト低減が要請される工業的量産を前提として行うに
は、電解加工が代表的手法である。あるいは、ガス通路
を粗加工した後の電解研磨、あるいは、極微小研磨材を
併用した複合電解研磨を採用しても良い。本発明のセパ
レータによれば、ガス通路の溝幅は適宜選択でき、例え
ば０．１〜５ｍｍにできるが、これに限定されるもので
はない。

【００１３】本発明のセパレータの一態様では、ガス通
路の側面に沿って延設した仮想線は、セパレータの表面
に対して実質的に直立状態にできる。本発明のセパレー
タは、非プレス成形品である金属部材を主体として構成
できる。非プレス成形品とあれば、スプリングバックを
低減または回避でき、スプリングバックに基づく寸法変
化を抑え得る。

【００１４】本発明のセパレータの一態様では、ガス通
路をもつ金属部材の外縁部などに、ゴムや樹脂などの弾
性被覆層を被覆してセパレータを形成できる。金属部材
は、一般的には板状であり、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が、こ
れらに限られるものではない。ステンレス鋼系は、オー
ステナイト系でも、フェライト系でも、マルテンサイト
系でも良い。

【００１５】本発明のセパレータの一態様によれば、ガ
ス通路の底面の深さは、ガス通路の部位に応じて変化す
ることができる。例えば、底面がグラデーションを備え
たガス通路、深さが複数段のガス通路を採用することも
できる。

【００１６】

【実施例】以下、本実施例のセパレータを、その製法と
ともに、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２
０が形成されている。電極突起２０の先端面２０ｃ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１６ａ、電極突起２０の側面２０
ａ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。

【００１７】本実施例では、導電部材としてオーステナ
イト系のステンレス鋼（ＪＩＳ−ＳＵＳ３０４）で形成
した導電板３（厚み：１ｍｍ）を用いる。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
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１６
ａ、電極突起２０の側面２０ａ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３
ｓに被覆しない方式とすることもできる。

【００１８】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。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。そして、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、０．２〜０．３ｍｍのギャップを保つように、精密
制御しながら次第に下降させる。導電板３と加工電極１
６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（深さ：０．４ｍｍ）
が形成される。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。

【００１９】本実施例では電解加工にあたり、電解液１
０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。パルス波形の山部Ｉ_mのと
き、電流密度は約４０Ａ／ｃｍ²とした。谷部のとき、
電流が実質的に給電されていない。谷部Ｉ_vのときに、
噴出部１９から電解液１０を噴出し、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。なお除去操作は
山部Ｉ_mのときに行っても良い。

【００２０】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にマスキング被膜２
２が被覆されているため、加工電極１６の電極突起２０
の先端面２０ｃに電解電流が集中するため、ガス通路３
０が良好に形成される。故に、ガス通路３０の加工精度
が確保される。しかも、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もマスキング被膜２
３を被覆しているため、ガス通路３０の加工精度は一層
確保される。電解加工を終えたら、加工槽１１から導電
板３を離脱させ、洗浄液で洗浄する。

【００２１】以上説明した本実施例によれば、ガス通路
３０の底面３０ｅが極めて平滑化されており、活物質を
含むガスの通過抵抗のバラツキを低減できる。殊に、ガ
ス通路３０の深さが本実施例のようにかなり浅い場合
（０．４ｍｍ）であっても、ガス通路３０の底面３０ｅ
が平滑化されれば、ガス通路３０におけるガスの通過抵
抗のバラツキを低減できる。

【００２２】この結果本実施例によれば、ガス通路３０
におけるガス流れの円滑化、均一化を図り得、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で
あり、燃料電池の性能の向上に有利である。しかも本実
施例によれば、機械的研磨手法では生成し易い加工変質
層や残留応力層や加工硬化層が底面３０ｅで生成するこ
とを抑え得る。更に表面ピットによる粒界腐食なども抑
えられ、ガス通路３０における耐食性も向上する。

【００２３】この結果本実施例によれば、ガス通路３０
のガス流れの円滑化、均一化に一層有利であり、各電池
セルにおける発電、電圧のバラツキを一層低減でき、燃
料電池の性能の向上に有利である。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
が確認された。

【００２４】表面粗さについて更に説明を加える。即
ち、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０．４ｍｍ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=０．０８６１μｍ、Ｒｍａｘ=０．５３２０
μｍ、Ｒｚ=０．３０００μｍであった。このように電
解加工で形成したガス通路３０の底面３０ｅは極めて平
滑であり、その表面粗さは極めて小さく、しかも加工電
極１６の表面粗さよりの１／１０程度であった。

【００２５】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。

【００２６】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。上記した試験に基づけば、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。

【００２７】加えて本実施例によれば、前述したよう
に、導電板３に形成したガス通路３０の表面粗さを小さ
くできるばかりか、ガス通路３０の深さのバラツキを抑
えるのにも有利である。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０．００５ｍｍ、つまり１．２５％という高
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
の向上に一層有利である。

【００２８】更に本実施例によれば、ガス通路３０の溝
幅寸法も高精度にできる。例えばガス通路３０の目標溝
幅が１．２ｍｍのとき、１．２ｍｍプラスマイナス０．
００５ｍｍにできる。更にまた本実施例によれば、図２
に模式的に示すように、ガス通路３０の側面３０ｆに沿
って延設した仮想線ＰＷは、導電板３０の表面３ｓに対
して実質的に直立形態とされている。そのため、ガス通
路３０の通路断面積を確保しつつ、導電板３０のうち表
面３ｓによる導電面積ＳＡを確保するのに有利である。

【００２９】上記した側面３０ｆの直立形態は、加工電
極１６の天井面１６ａ、電極突起２０の側面２０ａに、
電気絶縁性をもつマスキング被膜２２が被覆されている
こと、導電板３のうちガス通路３０となる部位以外の部
位に、電気絶縁性をもつマスキング被膜２３が被覆され
ていること、等に基づいて達成できる。ところで、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、高
い機械的負荷が加工電極１６には作用せず、加工電極１
６の消耗を抑え得るため、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。

【００３０】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３０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。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。

【００３１】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が傾斜であるグラデー
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、複雑なパターン形状をも
つガス通路３０を形成できるため、生産性の向上を図り
得る。

【００３２】（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。このセパレータ５
は、上記した導電板３に、シール突起５０ｒをもつ弾性
層としてのゴム層５０を被覆して構成されている。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５５、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、ガス通路３０において矢印Ｋ１，Ｋ２，Ｋ
３,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。

【００３３】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。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。このような多数個の電池セル６とセパレータ５とが
積層されて燃料電池が構成される。

【００３４】燃料ガス入口５１に直接つながる入口側の
ガス通路３０ｗの深さは、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、入口側のガス通路３０
ｗ,３０ｘを形成するための電極突起２０ｒの突出量Ｈ
２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。

【００３５】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。

【００３６】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の底面の深さは同一である。この場合には、特性線Ｍ
１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１
１に示す態様では、特性線Ｓ１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，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、
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３０の底面３０ｅの
深さが浅くなる。

【００３７】この場合には、加工電極１６の電極突起２
０の突出量に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Ｍ２から理解できるように、位置ａ
₁，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、加工電極１６の電極突起２０の突出量
が小さくなる。

【００３８】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。

【００３９】この場合には、加工電極１６の電極突起２
０の突出量に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Ｍ３から理解できるように、位置ａ
₁，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、加工電極１６の電極突起２０の突出量
が大きくなる。

【００４０】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。

【００４１】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。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３
０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。

【００４２】更に図１３に示す態様では、ガス通路３０
の通路断面積の減少に伴なう流速変化を期待できるた
め、ガス通路３０からの生成物の排出を期待できる。

【００４３】

【発明の効果】本発明のセパレータによれば、凹状のガ
ス通路の底面の表面粗さが極めて小さい値に規定されて
いる。そのため、ガス通路を流れる活物質を含むガスの
流れの円滑化、均一化に有利である。特に、凹状のガス
通路の深さが浅くて、ガス通過抵抗が表面粗さの影響を
受け易いときであっても、ガス通路におけるガス流れの
円滑化、均一化に有利である。

【００４４】そのため本発明のセパレータによれば、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。更にガ
ス通路が平滑であるため、ガス通路における耐食性の向
上も期待できる。この意味においても、ガスの流れの円
滑化、均一化に有利である。

【図面の簡単な説明】

【図１】セパレータとなる導電板にガス通路を形成して
いる状態を模式的に示す構成図である。

【図２】ガス通路の付近の拡大図である。

【図３】他のガス通路の付近の拡大図である。

【図４】ガス通路の底面の表面粗さを示すグラフであ
る。

【図５】比較例であるガス通路の底面の表面粗さを示す
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】図６のガス通路付近を形成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、３は導電板、３０はガス通路、３０ｅはガス通路
の底面、３０ｆはガス通路の側面、５はセパレータを示
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
を形成する燃料電池のセパレータであって、前記ガス通路の底面の表面粗さは、Ｒｚで１μｍ以下で
あることを特徴とする燃料電池のセパレータ。
【請求項２】請求項１において、前記ガス通路の底面の
表面粗さは、Ｒｚで０．５μｍ以下であることを特徴と
する燃料電池のセパレータ。
【請求項３】請求項１または２において、前記ガス通路
の底面の表面粗さは、Ｒａで０．２μｍ以下であること
を特徴とする燃料電池のセパレータ。
【請求項４】請求項１〜３のいずれかにおいて、前記ガ
ス通路の側面に沿って延設した仮想線は、セパレータの
表面に対して実質的に直立状態とされていることを特徴
とする燃料電池のセパレータ。