專利名稱：：燃料電池用隔板及其制造方法
技術領域：
：本發(fā)明涉及適合用于固體高分子型等的燃料電池的燃料電池用隔板及其制造方法，具體涉及通過控制燃料電池用隔板的潤濕性提高了電池性能的燃料電池用隔板及其制造方法。
背景技術：
：燃料電池作為干凈、能夠表現(xiàn)高的發(fā)電效率的下一代能源而受到高的期待，尤其近年來，因具有可得到高功率且工作溫度區(qū)比較低的優(yōu)點，固體高分子型的燃料電池備受關注。此種固體高分子型燃料電池一般由層疊單電池而成的電堆及設置在其外側(cè)的2個集電體構(gòu)成，該單電池的構(gòu)成包括由離子交換膜構(gòu)成的固體高分子的電解質(zhì)膜、設置在其兩側(cè)的2個電極、設置有向各個電極供給氫等燃料氣體或氧等氧化劑氣體的氣體供給槽的隔板等。在此種燃料電池中，因在電解質(zhì)部分使用高性能的高分子電解質(zhì)膜的關系，盡管工作溫度低到8(TC10(TC也能進行高功率的發(fā)電。對于此種固體高分子型燃料電池的隔板，為了以完全分離的狀態(tài)向電極供給燃料氣體和氧化氣體，要求高度的氣體不透氣性，此外為了提高發(fā)電效率，需要減小電池的內(nèi)部電阻，為此必須提高導電性。另外，為了確保高的導熱性或長期耐久性以便高效率地散發(fā)伴隨電池反應產(chǎn)生的發(fā)熱，并使電池內(nèi)溫度分布均勻化，必須具備優(yōu)良的耐腐蝕性、耐化學性、機械強度、親水性。在這些要求特性中，可迅速排出發(fā)電時產(chǎn)生的水的性能，即隔板具有親水性成為最重要的要求特性之一。在以往，作為提高燃料電池用隔板的親水性的技術等，已知有多種技術，例如，1)對表面的至少一部分具有親水性官能團的導電性碳和粘結(jié)劑進行加壓成形或加壓加熱成形，通過噴砂加工在氣體流路的表面設置了平均為50pm以上lmm以下的凹凸的高分子電解質(zhì)型燃料電池用隔板(例如參照專利文獻l);2)以常壓放電等離子體處理燃料電池用隔板為特征的燃料電池用隔板的親水化處理方法(例如參照專利文獻2);3)其特征在于通過成形含有熱固性樹脂、平均粒徑為2070pm的人造石墨及內(nèi)部脫模劑的組成物而形成，通過噴丸法等表面處理方法使表面平均粗糙度Ra為1.05.0pm的燃料電池隔板(例如參照專利文獻3)等。但是，在上述專利文獻13中所述的通過噴砂加工、常壓放電等離子體處理或噴丸法形成凹凸部的燃料電池用隔板中，為了在氣體流路的表面形成凹凸部，必須掩蔽凹凸部以外的部分，因此存在表面處理工序復雜化的問題及凹凸部不能正確地形成從而成品率低的問題，另外，還存在由于上述表面處理而使親水性能隨時間的經(jīng)過而下降的問題。另外，在上述專利文獻l所述的燃料電池用隔板中，由于是在對碳粒子進行了賦予親水性官能團的處理后，與粘結(jié)劑一起進行加壓成形或加壓加熱成形，在成形后進行在氣體流路的表面形成凹凸部的處理，因此存在制造效率低，并且導致性能波動的問題。在上述專利文獻2所述的燃料電池用隔板中，為了進行等離子體處理，需要各種處理用氣體，另外，從安全性的觀點考慮，有必須在經(jīng)惰性氣體稀釋的氣氛下進行處理的制約。此外，由于激發(fā)的氣體噴出后與燃料電池隔板接觸地進行處理，所以有在復雜且微細的槽圖案上的局部加工困難的問題。此外，存在隨著干燥環(huán)境下的長時間的經(jīng)過潤濕性下降的問題等。另外，在上述專利文獻3所述的燃料電池用隔板中，是通過成形含有熱固性樹脂、平均粒徑為2070pm的人造石墨及內(nèi)部脫模劑的組合物而形成，但因含有內(nèi)部脫模劑，存在隨著時間的經(jīng)過而外漏的問題，以及配合了樹脂及脫模劑的組成存在潤濕性不足，潤濕性隨著時間的經(jīng)過而下降的問題等。另一方面，作為燃料電池的制造中采用激光處理的技術，例如，己知有一種燃料電池的制造方法，該燃料電池是由固體高分子電解質(zhì)膜、其兩側(cè)的燃料極和空氣極構(gòu)成MEA，用隔板夾著該MEA的兩側(cè)而層疊單電池電堆而形成的燃料電池，其中，在隔板表面上用石墨粒子和樹脂的混合物一體地成形氣體流路，除去生成于隔板表面上的表皮層，并且通過激光照射使形成于上述隔板表面上的樹脂成分多的表皮層碳化(例如參照專利文獻4)。此外，還已知一種燃料電池用的電解質(zhì)膜的制造方法，其具有以下工序(a)利用氫透過性金屬形成基材的工序、(b)在所述基材的表面形成具有質(zhì)子傳導性的陶瓷層的工序，在該工序(b)中，形成所述陶瓷層的無定形材料的結(jié)晶化所需的結(jié)晶化能量是通過對該無定形材料局部照射激光來供給(例如參照專利文獻5)。但是，上述專利文獻4所述的技術是通過掩蔽槽部，使槽部以外的樹脂成分多的隔板表面碳化以降低接觸電阻的技術，完全沒有通過激光照射來親水化處理槽部的認識，其目的、技術思想(構(gòu)成及其作用效果)與本發(fā)明完全不同，而且用于使隔板表面碳化的該激光照射量非常大，不能用該照射量進行親水化處理。此外，上述專利文獻5所述的技術是燃料電池用的電解質(zhì)膜的制造方法，完全沒有通過激光照射來進行親水化的認識，其目的、技術思想(構(gòu)成及其作用效果)與本發(fā)明完全不同。專利文獻l:特開2001-2838739號公報(權(quán)利要求書、實施例等)專利文獻2:特開2002-25570號公報(權(quán)利要求書、實施例等)專利文獻3:特開2005-197222號公報(權(quán)利要求書、實施例等)專利文獻4:特開2004-335121號公報(權(quán)利要求書、實施例等)專利文獻5:特開2005-5088號公報(權(quán)利要求書、實施例等)
發(fā)明內(nèi)容鑒于上述以往的問題等，本發(fā)明是為了解決這些問題而完成的，其目的在于，提供一種不實施特別的預處理也能具有優(yōu)異的親水性而不受時間經(jīng)過的影響，同時能夠提高電池性能的燃料電池用隔板及其制造方法。本發(fā)明者等對上述以往的問題等進行了深入研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，通過對至少由碳材料成形而得到的燃料電池用隔板的表面部實施特定的處理來形成親水性官能團，同時形成表面平均粗糙度Ra低于特定值的凹凸部，可得到上述目的的燃料電池用隔板及其制造方法，從而完成本發(fā)明。艮P，本發(fā)明存在于以下的(1)(8)中。(1)一種燃料電池用隔板，其至少由碳材料成形而得到，其特征在于在該隔板的流路面的表面部上，通過激光照射處理而形成和增加親水性官能團，同時形成有表面平均粗糙度Ra低于50nm的凹凸部。(2)如上述(1)所述的燃料電池用隔板，其特征在于燃料電池用隔板表面的激光處理部至少是流路面的一部分或全部。(3)如上述(1)或(2)所述的燃料電池用隔板，其特征在于燃料電池用隔板是熱固性樹脂或熱塑性樹脂和碳的復合成形體、膨脹石墨成形體、玻璃狀碳的成形體、玻璃狀碳和石墨的復合成形體中的任何一種。(4)如上述(1)(3)的任何一項所述的燃料電池用隔板，其特征在于在至少含有氧氣的氣氛中進行激光照射處理。(5)如上述(1)(3)的任何一項所述的燃料電池用隔板，其特征在于親水性官能團是一OH基、一COOH基、〉C二0基中的至少1種以上。(6)如上述(1)(5)的任何一項所述的燃料電池用隔板，其特征在于凹凸部的表面平均粗糙度Ra低于30pm。(7)如上述(1)(6)的任何一項所述的燃料電池用隔板，其特征在于激光照射處理過的燃料電池用隔板表面是連續(xù)且平滑的曲面。(8)—種燃料電池用隔板的制造方法，其特征在于通過對至少由碳材料成形的燃料電池用隔板的表面部進行激光照射處理，從而在上述隔板表面部上形成和增加使親水性官能團，同時形成表面平均粗糙度Ra低于50pm的凹凸部。另外，本發(fā)明中規(guī)定的"表面平均粗糙度Ra"是指按照由JISB0601-1994規(guī)定的方法測定的值。此外，本發(fā)明中規(guī)定的"連續(xù)且平滑的曲面"是指通過實施激光處理而使表面熔化成為液狀化的材料直接固化而整體上形成連續(xù)且平滑地擴展開的狀態(tài)。這能以電子顯微鏡IOOOO倍的倍率清楚地觀察。在激光處理前的階段，在成形或燒成等工序中，因局部產(chǎn)生的表面毛刺、飛邊、或石墨等體質(zhì)材的邊緣等形成的明確的界限及缺陷等，表面呈不連續(xù)的狀態(tài)。此外，由于等離子體處理、氧化處理等，這些不連續(xù)的表面狀態(tài)變得更加不連續(xù)。根據(jù)本發(fā)明，可提供一種不用實施特別的預處理就能提高優(yōu)異的親水性及電池性能的燃料電池用隔板。此外，根據(jù)本發(fā)明的方法，可提供一種能夠制造不用實施特別的預處理就具有優(yōu)異的親水性，并且廉價而具有量產(chǎn)性的燃料電池用隔板的制造方法。圖1是表示本發(fā)明的一例的圖示，是表示對燃料電池用隔板的規(guī)定的表面部(流路面)進行了激光照射處理的狀態(tài)的一例的簡要說明圖。圖2是表示本發(fā)明的一例的圖示，是表示在燃料電池用隔板的規(guī)定的表面部(流路面)上形成了親水性官能團和表面平均粗糙度Ra低于50pm的凹凸部的狀態(tài)的放大簡要剖面圖。圖3是本發(fā)明的激光照射處理后的隔板表面(流路面)的電子顯微鏡照片。圖4是表示成為不連續(xù)的處理面的隔板表面(流路面)的一例的電子顯微鏡照片。圖5是表示成為不連續(xù)的處理面的隔板表面(流路面)的另一例的電子顯微鏡照片。圖6是表示成為不連續(xù)的處理面的隔板表面(流路面)的又一例的電子顯微鏡照片。圖7是表示組裝有本發(fā)明的燃料電池用隔板的燃料電池的一例的簡要分解立體圖。圖8是表示評價親水性官能團的一例的圖表。圖9是表示評價親水性官能團的另一例的圖表。符號說明A燃料電池用隔板，10隔板，ll流路面(槽部)，12凹凸部，20激光裝置具體實施方式以下，詳細說明本發(fā)明的實施方式。本發(fā)明的燃料電池用隔板是至少由碳材料成形而得到的燃料電池用隔板，其特征在于在該隔板的表面部上，通過激光照射處理而形成和增加親水性官能團，同時形成有表面平均粗糙度Ra低于50pm的凹凸部。此外，本發(fā)明的燃料電池用隔板的制造方法的特征在于通過對至少由碳材料成形而得到的燃料電池用隔板的表面部進行激光照射處理，從而在上述隔板表面部上形成和增加親水性官能團，同時形成表面平均粗糙度Ra低于50pm的凹凸部。以下說到"本發(fā)明"時，是指包含上述的燃料電池用隔板和其制造方法這兩者。在本發(fā)明中，激光照射處理前的燃料電池用隔板只要是至少由碳材料成形而得到的燃料電池用隔板，則含有碳材料的組合物的調(diào)制方法、成形方法、形狀及結(jié)構(gòu)等沒有特別限定。例如，可列舉出在至少采用碳材料通過成形模具形成作為規(guī)定流路面的槽部后，通過燒成處理來成形為規(guī)定結(jié)構(gòu)的燃料電池用隔板；或者采用至少碳材料和熱固性樹脂或熱塑性樹脂，利用成形模具形成作為規(guī)定流路面的槽部而得到的燃料電池用隔板；以及在利用成形模具至少將熱固性樹脂形成作為規(guī)定流路面的槽部后，通過燒成處理形成規(guī)定結(jié)構(gòu)的燃料電池用隔板等。關于采用的隔板的原材料，除碳材料外，還可列舉出熱固性樹脂、熱塑性樹脂、及它們的混合材料、以及固化促進劑、增塑劑、溶劑等各種隔板成形用添加劑。作為可使用的碳材料，沒有特別限定，例如，可列舉出玻璃狀碳、各向同性碳材料、石墨粉末[包括高取向性熱分解石墨(HOPG)、初出石墨、天然石墨、人造石墨、富勒烯、炭黑]、碳纖維[包括氣相生長碳纖維、PAN系碳纖維、石墨纖維]、碳納米管、膨脹石墨片等。這些碳材料可根據(jù)所需要的導電性值等適宜選擇，可以單獨使用，也能以2種以上的混合物使用，但特別優(yōu)選傳導性提高效果高的碳材料。此外，作為連接碳材料的粘結(jié)劑或熱固性樹脂，例如，可列舉出酚醛樹脂、聚酰亞胺樹脂、呋喃樹脂、環(huán)氧樹脂、二甲苯甲醛樹脂、不飽和聚酯樹脂、三聚氰胺樹脂、醇酸樹脂、多環(huán)多核芳烴(COPNA)樹脂等，優(yōu)選采用通過加熱而產(chǎn)生分子間交聯(lián)并進行三維固化，不用進行特別的碳前體化處理就顯示高的碳殘存率的物質(zhì)。作為熱塑性樹脂，例如，可列舉出聚氯乙烯-聚乙酸乙烯酯共聚物、聚氯乙烯、聚丙烯腈、聚乙烯醇、聚酰胺等。在本發(fā)明中，考慮到燃料電池用隔板所要求的氣體不透氣性、導電性、導熱性或耐腐蝕性、耐化學性、機械強度等，優(yōu)選采用選擇各種上述各原料而形成適合的配合量等的混合物(組合物)。例如，可列舉出由碳材料、粘結(jié)劑及固化促進劑等構(gòu)成的混合物，由碳材料及熱固性樹脂等構(gòu)成的混合物，由碳材料、熱塑性樹脂及增塑劑等構(gòu)成的混合物等。將按上述得到的混合物等例如以適合的量充填在成為流路面的槽圖案的成形模具中并進行成形(成形工序)。成形模具的槽的形狀(斷面V狀、凹狀等)、深度、寬度及其圖案等沒有特別限定，可根據(jù)燃料電池的種類、用途、結(jié)構(gòu)等適宜設定合適的槽形狀、深度、寬度、槽圖案等。例如，在通過燒成處理制作隔板的情況下，將上述成形模加熱到7015(TC后進行固化處理(干燥工序)，從模具中取下得到的樹脂板，然后，通過在非氧化氣氛下進行加熱處理使其燒成(燒成工序)，得到具有規(guī)定結(jié)構(gòu)的隔板。非氧化氣氛下的燒成是在氮氣、氬氣等惰性氣氛中、真空中的至少一種中，即在這些各單獨氣氛中、或各氣氛中用二步工序、三步工序來進行，從而使粘結(jié)劑等碳化以制作規(guī)定結(jié)構(gòu)的隔板。另外，根據(jù)需要，也可以在上述成形(工序)后或燒成(工序)后，進行層疊電堆的定位用的外周部加工、沖孔加工及為了最終精加工的在表背兩面的不同部位的槽加工等最低限的加工處理。在本發(fā)明中，在如上所述至少由碳材料成形的隔板上，例如在由熱固性樹脂或熱塑性樹脂和碳(材料)形成的復合成形體、膨脹石墨成形體、玻璃狀碳的成形體、玻璃狀碳和石墨的復合成形體等中的任何一種構(gòu)成的隔板上，在要進行親水化的規(guī)定的表面部，例如在成為流路面的表面部上，通過激光照射處理形成和增加形成親水性官能團，同時形成表面平均粗糙度Ra低于50pm的凹凸部。作為采用的激光照射處理，只要是能夠在隔板的規(guī)定的表面部，例如在至少流路面的一部分或全部上形成和增加親水性官能團以及形成表面平均粗糙度Ra低于50pm的凹凸部的激光照射，就沒有特別限定，例如，可列舉出YAG激光器、二氧化碳氣體激光器、準分子激光器、氬激光器、紅寶石激光器、玻璃激光器等。從振蕩波長、通用性的角度考慮，優(yōu)選YAG激光器。從在隔板的規(guī)定的表面部，例如在至少流路面的一部分或全部上高效率形成和增加一oh基、一cooh基、x:二o基等中的至少1種以上的親水性官能團這點考慮，以及從經(jīng)濟性方面考慮，本發(fā)明的激光照射處理優(yōu)選在室溫下(25°C)空氣氣氛中、或至少含有氧的氣體氣氛中進行。此外，也可以在室溫以上的加濕狀態(tài)下進行。此外，本發(fā)明的激光照射處理是在隔板的規(guī)定的表面部上如上所述地形成和增加親水性官能團，同時形成表面平均粗糙度Ra低于50pm的凹凸部。優(yōu)選形成表面平均粗糙度Ra低于30pm的凹凸部，更優(yōu)選形成表面平均粗糙度Ra為0.0110(im的凹凸部，特別優(yōu)選形成表面平均粗糙度Ra為0.27pm的凹凸部。另外，本發(fā)明的通過激光處理形成的凹凸部優(yōu)選是上述表面平均粗糙度Ra低于50^im的、連續(xù)且平滑的曲面。如果是該表面平均粗糙度Ra超過50pm的凹凸部，則在使用DMFC等小型機時，尺寸精度變得重要，因此有功率發(fā)生波動、變得不穩(wěn)定的缺陷，另外，會成為沿流路流動的燃料的流動阻力，因此不優(yōu)選。此外，如果是表面平均粗糙度Ra低于O.lpm的凹凸部，則親水化程度減弱，隨著時間的經(jīng)過有時不能發(fā)揮目標的親水化功能。在本發(fā)明中，激光照射條件只要是能夠在隔板的規(guī)定的表面部，例如在至少流路面的一部分或全部上形成和增加親水性官能團以及形成表面平均粗糙度Ra低于50nm的凹凸部的照射量，就沒有特別限定，可根據(jù)隔板的原材料種類、尺寸、形狀等來改變，但是在采用YAG激光器等時，可通過進行315W間的功率調(diào)整、激光掃描速度的調(diào)整、激光脈沖寬度的調(diào)整、基于焦點距離的激光點直徑或能量密度的調(diào)整(大概103106\\^1112)、激光照射圖案的調(diào)整等任意條件的調(diào)整來形成和增加目標親水性官能團以及形成表面平均粗糙度Ra低于50pm的凹凸部，另外可通過適當組合上述各條件調(diào)整來形成連續(xù)且平滑的曲面。另外，上述315W間的功率調(diào)整可根據(jù)激光器的規(guī)格、照射條件等而改變，不能一概而論，但如果功率低于3W，則親水性官能團的形成和增加變得困難，此外，處理所需的時間延長，或隨時間的經(jīng)過有時不能發(fā)揮親水性官能團的固定功能。另一方面，如果功率超過15W，則照射量變得非常大，會深深削去照射部，因此不能形成和增加目標的親水性官能團以及不能形成凹凸部，而且隔板表面或流路面的尺寸精度也成為問題，燃料電池的性能變得不穩(wěn)定。圖1是表示對燃料電池用隔板的規(guī)定的表面部(流路面)進行了激光照射處理的狀態(tài)的一例的簡要說明圖，圖2是表示在隔板的規(guī)定的表面部(流路面)上形成和增加了親水性官能團(一OH基、一COOH基、〉C二0基等)以及形成了表面平均粗糙度Ra低于50,的凹凸部時的狀態(tài)的放大簡要剖面圖，圖3是具有圖2的圖示符號12(流路面)部分的連續(xù)且平滑的曲面的電子顯微鏡照片(株式會社日立制作所制作，S4700，倍率10000倍，以下相同)。此外，圖4圖6是表示由于未處理或氧化處理等而未形成連續(xù)且平滑的曲面的不連續(xù)狀態(tài)的電子顯微鏡照片，圖5表示比圖4更不連續(xù)的表面狀態(tài)。在本發(fā)明中，如圖1所示，由于通過利用YAG激光裝置20對至少由碳材料成形而得到的燃料電池用隔板10的規(guī)定的表面部(流路面)11進行照射處理，能夠用一步工序在該表面部11上一次形成和增加親水性官能團(一OH基、一COOH基、>0=0基等)以及形成平均粗糙度Ra低于5(Him的凹凸部12，所以與以往的通過利用掩蔽處理的噴砂加工、常壓放電等離子加工或噴丸加工來形成凹凸部相比，制造效率高，并且能夠容易地用短時間處理要進行親水化處理的部位。此外，得到的燃料電池用隔板不需要實施特別的預處理就能具有優(yōu)異的親水性而不受時間經(jīng)過的影響，同時還能提高電池性能。如此構(gòu)成的本發(fā)明的燃料電池用隔板由于不需要實施特別的預處理就能具有優(yōu)異的親水性而不受時間經(jīng)過的影響，同時還能將流路電阻抑制在低水平，因此容易除去電池的電極反應生成的水，能夠抑制燃料電池性能的波動。在采用該隔板的例如圖7所示的固體高分子型的燃料電池A中，具體而言，在由固體高分子電解質(zhì)膜(質(zhì)子導電膜)30和其兩側(cè)的設置有催化劑層31、32的燃料極33和空氣極34構(gòu)成MEA，用本發(fā)明的隔板10、10夾著該MEA的兩側(cè)層疊單電池電堆而成的燃料電池A中，由于釆用本發(fā)明的具有上述優(yōu)良效果的燃料電池用隔板IO，因此可得到具有長期穩(wěn)定的發(fā)電效率的電池性能優(yōu)良的燃料電池。實施例接著，通過實施例及比較例更詳細地說明本發(fā)明，但本發(fā)明并不限定于下述的實施例。[實施例15及比較例17]通過下述調(diào)制法、處理方法得到各燃料電池用隔板。(實施例1)在90重量份的呋喃樹脂[日立化成工業(yè)株式會社制造，HitafbranVF-303]和IO重量份的天然鱗片狀石墨(日本石墨工業(yè)株式會社制造，平均粒徑5pm)中，添加1.5重量份的對甲苯磺酸作為固化促進劑，以3000rpm的轉(zhuǎn)速混合攪拌2分鐘，將得到的混合物適量流入到內(nèi)尺寸為59mmX59mmX1.5mm的板成形用模具內(nèi)，將該模具加熱到IO(TC進行固化處理后，從模具中取出形成的樹脂板，用燒成爐進行150(TC的加熱處理，得到碳制隔板。得到的隔板的尺寸為47mmX47mmX1.2mm(流路面的寬度為lmm、深度為0.5mm)。通過該加熱處理方法得到的隔板也用于后述的實施例2、比較例17。對于得到的隔板的流路面，采用YAG激光裝置，在室溫空氣氣氛下，按功率12W、脈沖寬度5C)p的條件對流路面進行激光處理，形成親水性官能團和凹凸部。(實施例2)對于用與上述實施例1相同的方法得到的隔板的流路面，作為激光處理，采用YAG激光裝置，在室溫空氣氣氛下，按功率10W、連續(xù)掃描的條件對流路面進行激光處理，形成親水性官能團和凹凸部。(實施例3)在100重量份的呋喃樹脂[日立化成工業(yè)株式會社制造，HitaforanVF-303]中，添加1.5重量份的對甲苯磺酸作為固化促進劑，混合攪拌，將混合物流入到規(guī)定的成形用模具內(nèi)，將該模具加熱到IOO'C進行固化處理后，從模具中取出形成的樹脂板，用燒成爐進行1500。C的加熱處理，得到碳制隔板。得到的隔板的尺寸為47mmX47mmX1.2mm(流路面的寬度為lmm、深度為0.5mm)。對于得到的隔板的流路面，采用YAG激光裝置，在室溫空氣氣氛下，按功率12W、脈沖寬度50hs的條件對流路面進行激光處理，形成親水性官能團和凹凸部。(實施例4)在10重量份的呋喃樹脂[日立化成工業(yè)株式會社制造，HitaforanVF-303]和40重量份的聚氯乙烯-聚乙酸乙烯酯共聚物(ShinDai-IchiVinyl公司制造，ZEST-C150S)的混合樹脂中，添加50重量份的天然鱗片狀石墨(日本石墨工業(yè)株式會社制造，平均粒徑5pm)，進而添加20重量份的鄰苯二甲酸二烯丙基酯作為增塑劑，將得到的材料在高速捏合機中混合、分散，采用混合用兩輥充分反復混煉以制備燃料電池用隔板組合物，然后粉碎、過篩，得到粉末。將得到的粉末用具有規(guī)定的槽圖案的成形用模具沖壓成形，然后在含有氧氣的氣氛中用30(TC的溫度使其干燥固化，在惰性氣體氣氛中進行150(TC的加熱處理，得到碳制隔板。得到的隔板的尺寸為47mmX47mmX1.2mm(流路面的寬度為lmm、深度為0.5mm)。對于得到的隔板的流路面，采用YAG激光裝置，在室溫空氣氣氛下，按功率12W、脈沖寬度50p的條件對流路面進行激光處理，形成親水性官能團和凹凸部。(實施例5)將25重量份的酚醛樹脂[群榮化學公司制造，PL4805N]和75重量份的天然鱗片狀石墨(日本石墨工業(yè)株式會社制造，平均粒徑5,)在高速捏合機中混合，制備燃料電池用隔板組合物。將得到的組合物用規(guī)定的成形用模具沖壓成形，得到樹脂/石墨復合體的隔板。得到的隔板的尺寸為47mmX47mmX1.2mm(流路面的寬度為lmm、深度為0.5mm)。對于得到的隔板的流路面，采用YAG激光裝置，在室溫空氣氣氛下，按功率8W、脈沖寬度5(^s的條件對流路面進行激光處理，形成親水性官能團和凹凸部。(比較例1)對于用與上述實施例1相同的方法得到的隔板的流路面，采用YAG激光裝置，在室溫空氣氣氛下，按功率1W、連續(xù)掃描的條件對流路面進行激光處理。(比較例2)采用用與上述實施例1相同的方法得到的隔板，按功率50W、照射時間1分鐘的條件進行氧等離子體處理。(比較例3)采用用與上述實施例1相同的方法得到的隔板，按功率300W、照射時間30分鐘的條件進行氧等離子體處理。(比較例4)作為用與上述實施例1相同的方法得到的隔板，采用未處理狀態(tài)的隔板。(比較例5)對用與上述實施例1相同的方法得到的隔板實施噴砂處理(粒徑lpm的噴砂劑、噴射壓lkg)。(比較例6)對于用與上述實施例1相同的方法得到的隔板的流路面，采用YAG激光裝置，在室溫空氣氣氛下，按功率200W、連續(xù)掃描的條件對流路面進行激光處理。(比較例7)對用與上述實施例l相同的方法得到的隔板，不進行激光照射處理，在室溫空氣氣氛下，按20分鐘、50(TC的條件進行氧化處理。對上述實施例15及比較例16得到的各燃料電池用隔板，利用下述各評價方法評價親水化程度(親水性官能團的有無、平均粗糙度Ra、剛處理后的接觸角、隨時間經(jīng)過的親水化程度)。其結(jié)果如下表1所示。(有無親水性官能團的評價方法)隔板表面的親水性官能團的評價采用島津制作所制造的X射線光電子分光分析裝置(ESCA-3400)進行，按下述評價標準評價。評價標準與未處理(比較例4)相比較，有C一O、C二O的鍵能峰的增長，新生成了羧基(COOH基)的鍵，還有氧的鍵能峰的增長。〇與未處理(比較例4)相比較，有C一O、C-O的鍵能峰的增長，還有氧的鍵能峰的增長。盡管能發(fā)現(xiàn)鍵能有一點變化，但幾乎沒有差別。X:與未處理(比較例4)相比較，未發(fā)現(xiàn)歸屬于官能團的峰的增長，也沒有發(fā)現(xiàn)歸屬于上述氧的鍵能峰的變化。另外，圖8及圖9是X射線光電子分光分析裝置(ESCA)的評價結(jié)果的例示，圖8表示一C二0、C一OC二O、C一H的峰，圖9表示C一OC二O、C一H的峰。(平均粗糙度Ra的評價方法)表面平均粗糙度Ra(pm)的評價采用東京精密公司制造的平均粗糙度形狀測定器Surfcom，以0.3mm/分鐘的驅(qū)動速度進行。(接觸角的評價方法)處理后的接觸角的評價方法，采用共和界面化學公司制造的接觸角計CA-X型，滴下lpl的液滴，測定接觸角。數(shù)值越低表示親水程度越好。(隨時間變化的親水化程度的評價方法)隨時間變化的親水化程度的評價是在25'C、60。/。的氣氛下和在6(TC干燥的氣氛下保管一定時間(7天、2個月)后，用與上述相同的方法測定接觸角，用接觸角的變化進行評價。數(shù)值的變動越低表示隨時間變化的親水化程度越好。表l<table>tableseeoriginaldocumentpage17</column></row><table>比較例6中的"一"標記表示不能測定。從上述表1的結(jié)果可知，本發(fā)明范圍內(nèi)的實施例15的形成了親水性官能團，同時形成了表面平均粗糙度Ra低于50ptm的凹凸部的燃料電池用隔板，與本發(fā)明范圍外的比較例1的燃料電池用隔板、氧等離子體處理的比較例2及3、未處理的比較例4、噴砂處理的比較例5及氧化處理的比較例7相比較，具有優(yōu)異的親水化程度、以及隨時間變化也穩(wěn)定的親水化程度。此外，在比較例6中，尺寸精度差，槽形成得太深，表面粗糙度也過大，還有一部分被切斷?？膳卸ú贿m合作為小型的燃料電池用隔板的加工方法。另外，對本發(fā)明范圍內(nèi)的實施例15的經(jīng)過激光照射處理的燃料電池用隔板，用電子顯微鏡(倍率10000倍)進行了觀察，結(jié)果與圖3同樣為連續(xù)且平滑的曲面。相對于此，可判定，在比較例1及4中，與圖4同樣為不連續(xù)的狀態(tài)，此外在比較例2、57中，與圖5同樣為更加不連續(xù)的狀態(tài)，在比較例3中，如圖6所示為不連續(xù)的狀態(tài)。根據(jù)本發(fā)明，可得到適合用于固體高分子型等燃料電池的燃料電池用隔板及其制造方法。權(quán)利要求1.一種燃料電池用隔板，其至少由碳材料成形而得到，其特征在于在所述隔板的表面部上，通過激光照射處理而形成和增加親水性官能團，同時形成有表面平均粗糙度Ra低于50μm的凹凸部。2.如權(quán)利要求1所述的燃料電池用隔板，其特征在于燃料電池用隔板表面的激光處理部至少是流路面的一部分或全部。3.如權(quán)利要求1或2所述的燃料電池用隔板，其特征在于燃料電池用隔板是熱固性樹脂或熱塑性樹脂和碳的復合成形體、膨脹石墨成形體、玻璃狀碳的成形體、玻璃狀碳和石墨的復合成形體中的任何一種。4.如權(quán)利要求13的任何一項所述的燃料電池用隔板，其特征在于在至少含有氧的氣體氣氛中進行激光照射處理。5.如權(quán)利要求13的任何一項所述的燃料電池用隔板，其特征在于親水性官能團是一OH基、一COOH基、>。=0基中的至少1種以上。6.如權(quán)利要求15的任何一項所述的燃料電池用隔板，其特征在于凹凸部的表面平均粗糙度Ra低于30^im。7.如權(quán)利要求16的任何一項所述的燃料電池用隔板，其特征在于激光照射處理過的燃料電池用隔板表面是連續(xù)且平滑的曲面。8.—種燃料電池用隔板的制造方法，其特征在于通過對至少由碳材料成形而得到的燃料電池用隔板的表面部進行激光照射處理，從而在所述隔板表面部上形成和增加親水性官能團，同時形成表面平均粗糙度Ra低于50nm的凹凸部。全文摘要本發(fā)明提供一種通過控制燃料電池用隔板的潤濕性而提高了電池性能的燃料電池用隔板及其制造方法，其中該燃料電池用隔板是至少由碳材料成形而得到的燃料電池用隔板(A)，其構(gòu)成是，在該隔板(10)的流路面(11)的表面部上，通過YAG激光裝置(20)的照射處理增加和形成了親水性官能團，同時形成了表面平均粗糙度Ra低于50μm的凹凸部。文檔編號H01M8/10GK101233640SQ20068002839公開日2008年7月30日申請日期2006年8月7日優(yōu)先權(quán)日2005年8月5日發(fā)明者神庭昇,須田吉久申請人:三菱鉛筆株式會社