燃料电池用流路部件的制造方法与流程

本发明涉及燃料电池用流路部件的制造方法，尤其涉及用于形成具备树脂的加工优点和良好的导电性的流路部件的制造方法。

背景技术：

燃料电池是通过储存的氢、或将醇或者醚等改性得到的氢和空气中的氧的化学反应得到电的发电装置。作为代表性的燃料电池，有磷酸型燃料电池(pafc)、溶融碳酸盐型燃料电池(mcfc)、固体氧化物型燃料电池(sofc)、以及固体聚合物型燃料电池(固体高分子型燃料电池)(pefc)。这些燃料电池中，固体聚合物型燃料电池与其它种类比较更适合小型化。因此，固体聚合物型燃料电池适合于搭载在深受设置场所制约的乘用车等的运输机械上。

上述的常规固体聚合物型燃料电池(pefc：polymerelectrolytefuelcell)中，在供给氢的燃料极(负极/阴极)和供给氧的空气极(正极/阳极)的双方侧配置隔板，在两隔板间夹持膜电极接合体(mea：membraneelectrodeassembly)。该膜电极接合体是在质子导电膜的两侧层叠催化剂层、防水层，进一步在其外侧层叠气体扩散层而构成的。而且，将它们的组合以必要的数目连接构成燃料电池(例如，参照专利文献1、2)。

像上述的结构那样，对膜电极接合体供给氢以及氧。该情况下，由氢以及氧产生水和电的同时也发热。若在电池内部过度发热，则对反应效率产生影响，成为发电量降低的原因。而且，还有妨碍作为燃料反应产物的水从燃料电池排出之虞。因此，固体聚合物型燃料电池中，供给氢以及氧的同时，还向电池内的规定部位供给水等的冷却用介质，使反应温度稳定化(同样参照专利文献1、2)。

为了进一步提高由冷却用介质的循环而产生的冷却效果，通过形成细的流路，来扩大流路的表面积。而且，通过形成细的流路，还可以组装到上述膜电极接合体等的电池内部。若是这样，则能够以更良好的效率冷却电池内部的发热处。

因此，期待以下的燃料电池用流路部件的制作方法：确保导电性，与固体聚合物型燃料电池的隔板或膜电极接合体的组合便利性高，可形成更细的流路，适合于氢、氧、冷却用制冷剂等的各种流体的流通，而且制作廉价且简便。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利第5541291号公报；

专利文献2：特开2011-48957号公报。

技术实现要素：

发明所要解决的课题

本发明是鉴于上述状况而提出的，提供燃料电池用流路部件的制造方法，所述燃料电池用流路部件确保导电性，与固体聚合物型燃料电池的隔板或膜电极接合体的组合便利性高，可形成更细的流路，适合于氢、氧、冷却用制冷剂等的各种流体的流通，而且制作廉价且简便。

用于解决课题的手段

即，权利要求1的发明涉及燃料电池用流路部件的制造方法，其特征在于，具备下述工序：得到含有第1树脂和碳材料的片状的第1导电部的工序；将含有熔点低于上述第1树脂的第2树脂和碳材料的片状的第2导电部层压于上述第1导电部的至少一面侧，形成片状的基部的工序；在上述基部的表面转印沟型面，形成设置有沟部的附沟基部的工序；将含有熔点低于上述第1树脂的第3树脂和碳材料的片状的第3导电部层压于上述附沟基部的形成有上述沟部的面侧的工序；和通过由上述附沟基部以及上述第3导电部的热熔接而产生的一体化，覆盖上述沟部的工序。

权利要求2的发明涉及权利要求1中记载的燃料电池用流路部件的制造方法，其中，在上述附沟基部中的层压有上述第2导电部的面侧设置上述沟部。

权利要求3的发明涉及权利要求1中记载的燃料电池用流路部件的制造方法，其中，在上述附沟基部的两面设置上述沟部。

权利要求4的发明涉及权利要求1中记载的燃料电池用流路部件的制造方法，其中，在与上述附沟基部中的层压有上述第2导电部的面相反侧的面设置上述沟部。

权利要求5的发明涉及权利要求1中记载的燃料电池用流路部件的制造方法，其中，将其它上述附沟基部代替上述第3导电部，层压于上述附沟基部的形成有上述沟部的面侧。

权利要求6的发明涉及权利要求1中记载的燃料电池用流路部件的制造方法，其中，上述沟部是凹凸状沟部。

权利要求7的发明涉及权利要求6中记载的燃料电池用流路部件的制造方法，其中，上述凹凸状沟部是沟部和条部平行地连续的结构。

权利要求8的发明涉及权利要求6中记载的燃料电池用流路部件的制造方法，其中，上述凹凸状沟部的沟深度为50~200μm，上述凹凸状沟部的沟宽为100~400μm。

权利要求9的发明涉及权利要求1中记载的燃料电池用流路部件的制造方法，其中，在上述附沟基部上具备金属板。

权利要求10的发明涉及权利要求9中记载的燃料电池用流路部件的制造方法，其中，在上述金属板上具备含有碳材料的粘着性树脂层。

权利要求11的发明涉及权利要求1或10中记载的燃料电池用流路部件的制造方法，其中，上述碳材料是碳纳米管、粒状石墨或碳纤维的至少1种以上。

发明效果

根据权利要求1的发明所涉及的燃料电池用流路部件的制造方法，具备下述工序：得到含有第1树脂和碳材料的片状的第1导电部的工序；将含有熔点低于上述第1树脂的第2树脂和碳材料的片状的第2导电部层压于上述第1导电部的至少一面侧，形成片状的基部的工序；在上述基部的表面转印沟型面，形成设置有沟部的附沟基部的工序；将含有熔点低于上述第1树脂的第3树脂和碳材料的片状的第3导电部层压于上述附沟基部的形成有上述沟部的面侧的工序；以及通过由上述附沟基部以及上述第3导电部的热熔接而产生的一体化，覆盖上述沟部的工序，因此，能够制作确保导电性，与燃料电池的隔板或膜电极接合体的组合便利性高，可形成更细的流路，适合于氢、氧、冷却用制冷剂等的各种流体的流通，而且制作廉价且简便的燃料电池用流路部件。

根据权利要求2的发明所涉及的燃料电池用流路部件的制造方法，在权利要求1的发明中，在上述附沟基部中的层压有上述第2导电部的面侧设置上述沟部，因此，与后述的片状的第3导电部的热熔接和沟部的覆盖变得容易。

根据权利要求3的发明所涉及的燃料电池用流路部件的制造方法，在权利要求1的发明中，在上述附沟基部的两面设置上述沟部，因此，能够通过成批加工在上下方向简单地形成复数的流路。

根据权利要求4的发明所涉及的燃料电池用流路部件的制造方法，在权利要求1的发明中，在与上述附沟基部中的层压有上述第2导电部的面相反侧的面设置上述沟部，因此，除了其它附沟基部之外，还易于与燃料电池内的其它部件组合。

根据权利要求5的发明所涉及的燃料电池用流路部件的制造方法，在权利要求1的发明中，用其它的上述附沟基部代替上述第3导电部进行层压，因此，除了其它附沟基部之外还使流路的阶层化成为可能，而且，还易于与燃料电池内的其它部件组合。

根据权利要求6的发明所涉及的燃料电池用流路部件的制造方法，在权利要求1的发明中，上述沟部为凹凸状沟部，因此可更容易地形成，而且有不易产生浪费的优点。

根据权利要求7的发明所涉及的燃料电池用流路部件的制造方法，在权利要求1的发明中，上述凹凸状沟部是沟部和条部平行地连续的结构，因此，也会减轻模具本身的制造负担。

根据权利要求8的发明所涉及的燃料电池用流路部件的制造方法，在权利要求6的发明中，上述凹凸状沟部的沟深度为50~200μm，上述凹凸状沟部的沟宽为100~400μm，因此，从由燃料电池内的冷却用制冷剂的供给而产生的冷却效率、对隔板以及膜电极接合体的氢、氧的供给及扩散的效率的观点出发是适合的。

根据权利要求9的发明所涉及的燃料电池用流路部件的制造方法，在权利要求1的发明中，在上述附沟基部上具备金属板，因此，能够用作固定燃料电池用流路部件时的保持部。而且，还易于与外部的布线连接。

根据权利要求10的发明所涉及的燃料电池用流路部件的制造方法，在权利要求9的发明中，在上述金属板上具备含有碳材料的粘着性树脂层，因此，粘着性树脂层本身的导电性提高。

根据权利要求11的发明所涉及的燃料电池用流路部件的制造方法，在权利要求1或10的发明中，上述碳材料是碳纳米管、粒状石墨或碳纤维的至少1种以上，因此，即使由树脂材料形成导电部，也能够获得起因于碳材料的导电性。

附图简述

[图1]显示第1导电部等的内部状态的部分放大断面示意图。

[图2]显示燃料电池用流路部件的制造方法的概略工序图。

[图3]附沟基部的第2实施方式的断面示意图。

[图4]附沟基部的第3实施方式的断面示意图。

[图5]第2实施方式的燃料电池用流路部件的断面示意图。

[图6]第3实施方式的燃料电池用流路部件的断面示意图。

[图7]第4实施方式的燃料电池用流路部件的断面示意图。

[图8]第5实施方式的燃料电池用流路部件的断面示意图。

[图9]第6实施方式的燃料电池用流路部件的断面示意图。

[图10]制作验证中的实施例的燃料电池用流路部件的断面示意图。

[图11]制作验证中的比较例的燃料电池用流路部件的断面示意图。

具体实施方式

通过本发明制造的燃料电池用流路部件主要是组装到固体聚合物型燃料电池(pefc)中的部件。因此，其为供给用于由电化学反应而产生的发电的氢以及氧，并且供给用于燃料电池的温度控制的水等的冷却用介质的流路。就该流路部件的特性而言，采用比较单纯的结构，且廉价，而且具备电的导电性。首先说明各导电部的结构，接着说明制造工序。

图1是显示在以后说明的第1导电部等的燃料电池用流路部件的各导电部的概要的部分放大断面示意图。图1(a)中，在树脂1(后述的第1树脂等)的内部，分散碳纳米管2(carbonnanotube)作为碳材料。同时，在树脂的内部，还添加粒状石墨3(球状石墨)(sphericalgraphite)作为另一碳材料。图1(b)中，在树脂1的内部分散碳纳米管2作为碳材料。同时，在树脂的内部，还添加碳纤维4(carbonfiber)作为另一碳材料。图1中，(c)在树脂1的内部，将作为这3种类的碳材料的碳纳米管2、粒状石墨3以及碳纤维4全部添加。即使由树脂材料形成导电部，也能够获得起因于碳材料的导电性。

碳纳米管2是仅由直径10nm以上至约150nm以下的碳原子构成的碳化合物。碳纳米管占各导电部的总重量的重量比例为15至30重量%。若碳纳米管的掺混量极多，则树脂的粘性上升，易于成为成形不良的原因。因此，上述的范围是理想的。碳纳米管本身具有导电性。但是，与其它碳材料相比为千分之一程度的尺寸，非常细小。与其说仅通过碳纳米管来提高树脂本身的导电性，倒不如说以辅助下述的粒状石墨3或碳纤维4的导电性的目的而掺混至各导电部中。

粒状石墨3为大致球状的石墨，其直径(粒径)为5μm以上、优选为10至30μm。粒状石墨占各导电部的总重量的重量比例为30至60重量%。粒状石墨彼此在各导电部内形成接近或接触的配置，谋求直接提高导电性。

碳纤维4是将树脂纤维进行碳化而得的纤维状物，纤维径(断面径)为约5至30μm。纤维长为约50至200μm。在掺混碳纤维4的情况下，碳纤维占各导电部的总重量的重量比例为5至30重量%。碳纤维彼此也在各导电部内形成接近或接触的配置，提高导电性。而且，由于呈纤维状，因此在导电部内形成网状结构，对强度提高有贡献。

图2以后描述的第1导电部、第2导电部或第3导电部中，是否采用图1(a)、(b)或(c)的任一结构，这要根据层本身的厚度、树脂的性质等适宜地斟酌。当然，虽未图示，但可仅掺混碳材料的任意1种类。在更加提高导电性的同时确保导电部的强度的情况下，如图示，掺混2种类以上的碳材料是理想的。

不言自明，形成各导电部的树脂是非导体。例如，导电部的厚度变厚的情况下，绝缘区域也增多。即使为了导电性而增加粒状石墨或碳纤维的掺混，从导电部的强度维持的观点出发，也规定了上限。其结果，粒状石墨彼此或碳纤维彼此的间距扩大。此时，认为通过加入碳纳米管，在存在于分离存在的粒状石墨彼此或碳纤维彼此的间距的树脂中，新产生连接该间距的电子通道。所以，更优选碳纳米管和球状石墨、或碳纳米管和碳纤维的掺混，进一步更优选碳纳米管、粒状石墨以及碳纤维的全种类掺混。

接着，使用图2的概略工序图，按顺序说明本发明的燃料电池用流路部件的制造方法以及使用的树脂。首先，如图2(a)所示，形成含有上述的碳材料和第1树脂(r1)的片状的第1导电部11。

第1树脂(r1)是构成形成燃料电池用流路部件主体的部分的树脂。因此，从耐久性相对优异的同时加工容易的树脂中选择。例如可以列举：乙烯均聚物，丙烯均聚物(均聚丙烯)，乙烯与丙烯、1-丁烯、1-戊烯、1-己烯、4-甲基-1-戊烯等的1种或2种以上的α-烯烃的无规共聚物，或者上述组成的嵌段共聚物等。并且，可为上述的这些聚合物的混合物等的聚烯烃类树脂、石油树脂以及萜烯树脂等的烃类树脂。

在第1树脂(r1)中添加碳纳米管、粒状石墨或碳纤维的至少1种以上作为上述的碳材料。而且在第1树脂中含有碳材料，形成片状的第1导电部11(图2(a)的工序)。

其次，准备熔点低于上述的第1树脂(r1)的第2树脂(r2)。该第2树脂是为了热熔接的方便而使用的树脂。第2树脂可以说是相当于第1导电部11的粘着剂。若考虑第2树脂(r2)与第1树脂(r1)的相容性、剥离的产生难度等，则采用低熔点且与第1树脂同种的树脂是理想的。

而且，第2树脂(r2)还能够从酸改性聚烯烃树脂中选择。酸改性聚烯烃树脂适合使用以不饱和羧酸或其衍生物改性的聚烯烃类树脂。作为这样的不饱和羧酸，可以列举：丙烯酸、甲基丙烯酸、马来酸、富马酸、丁烯酸、衣康酸、柠康酸等，还可以使用它们的酯或酸酐。并且作为该衍生物，可以列举：丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丙酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸丁酯、乙酸乙烯酯、缩水甘油基丙烯酸酯、缩水甘油基甲基丙烯酸酯、丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、丙烯酸钠等。

作为可在酸改性聚烯烃树脂中使用的聚烯烃类树脂，可以列举：聚乙烯、聚丙烯、聚丁烯、以及它们的共聚物、乙烯-乙酸乙烯酯共聚物、乙烯-丙烯酸酯共聚物等。此时，聚烯烃类树脂中含有的不饱和羧酸或其衍生物的量优选为0.001~3重量%、进一步优选为0.01~1重量%、特别优选为0.03~0.5重量%。若该改性物中的改性量少，则层间粘着性的提高效果缺乏，反之，若改性量多，则发生交联反应，成形性变差，不优选。而且，通过在这些粘着性树脂中混合聚异丁烯、乙烯-丙烯橡胶等的橡胶・弹性体成分或与粘着性树脂的基体(母体matrix)的聚烯烃类树脂不同的聚烯烃类树脂，提高粘着性，是有用的。

第2树脂(r2)中也可添加碳纳米管、粒状石墨或碳纤维的至少1种以上作为上述的碳材料。而且在第2树脂中含有碳材料，形成片状的第2导电部21。第2导电部21层压于第1导电部11的至少一面侧。如此形成片状的基部13(图2(b)的工序)。

为了形成流路部件中的流路，准备模具50。该模具50中，以梳齿状形成凹凸的沟型面51。将模具50对着平坦的片状的基部13的表面进行按压。于是，将模具50的沟型面51转印至基部13，形成沟部15。需说明的是，图示中，由于对基部13的其它面进行平滑地加工，因此对于未转印沟型面的面，准备其它平滑板状的模具55并进行按压。在具备基部13的构成树脂的流动性的阶段进行使用模具的按压。如此，形成具备沟部15的附沟基部16(图2(c)的工序)。该附沟基部16中，在层压有第2导电部21的面侧设置沟部15。由于在该面侧形成沟部，因此与后述的片状的第3导电部的热熔接以及沟部的覆盖变得容易。

图示的模具50的沟型面51为连续的凹凸状，其各条平行。模具50的沟型面51转印至基部13上，在基部13上形成沟部15(沟底)和条部19平行地连续的凹凸状沟部su。该形状可较容易地形成，而且难以产生浪费。而且，模具本身的制造负担也会减轻。尽管凹凸状沟部的尺寸可适宜确定，但其沟深度为50至200μm、沟宽为100至400μm。这些尺寸从由燃料电池内的冷却用制冷剂的供给而产生的冷却效率、对隔板以及膜电极接合体的氢、氧的供给及扩散的效率的观点出发是合适的。说明书以及附图的图3以后的说明中，凹凸状沟部为沟部和条部呈平行连续的结构。需说明的是，模具的沟型面的形状不限于图示，可以为必要的形状。例如，沟型面可为连续的之字状等。

并且，准备熔点低于上述的第1树脂(r1)的第3树脂(r3)。该第3树脂是与上述的第2导电部热熔接的树脂。若考虑第3树脂(r3)与第2树脂(r2)的相容性、剥离的产生难度等，采用低熔点且与第1树脂同种的树脂、或者低熔点且与第2树脂同种的树脂是理想的。并且，也能够从与第2树脂同样的酸改性聚烯烃树脂中选择。

第3树脂(r3)中也添加碳纳米管、粒状石墨或碳纤维的至少1种以上作为上述的碳材料。第3树脂中也含有碳材料，形成片状的第3导电部31。而且，在附沟基部16的形成有沟部15的面侧层压第3导电部31。该层压后，将附沟基部16和第3导电部31加热至第3导电部31的第3树脂的溶融温度。如此，在第3导电部31与附沟基部16侧的第2导电部之间产生热熔接，双方一体化(图2(d)的工序)。

其结果，附沟基部16的沟部15被第3导电部31覆盖。即，第3导电部31形成沟部15的盖。如此，沟部15的部分成为管路状的流体流路18，制成了燃料电池用流路部件10a。根据至此为止的说明可理解，在将第1导电部11、附沟基部16以及第3导电部31的整体压接的同时进行加热的情况下，第2导电部21的第2树脂(r2)以及第3导电部31的第3树脂(r3)，由于熔点低于第1导电部11的第1树脂(r1)，因此比第1树脂(r1)相对快地溶融。因此，附沟基部16的第2导电部21和第3导电部31的熔接进行。另一方面，附沟基部16的第1导电部11不溶融，维持当初的形状。这样地利用熔点差，能够简单地将沟部覆盖并封闭。

一系列说明中的树脂的熔点是通过差示扫描热量测定(dsc)求得的值。测定得到的值的峰为2以上的情况下，该树脂的熔点采用相对较大的峰侧的数值。

第1树脂(r1)、第2树脂(r2)以及第3树脂(r3)中添加碳纳米管、粒状石墨或碳纤维的至少1种以上作为碳材料时，所希望的碳材料分别以规定量进行计量，通过可加热溶融的搅拌机或捏合机等进行混炼，使树脂内均质化。然后，将各树脂的混炼物通过从t模头等中共挤出来而层压化。或者，将各树脂的混炼物作为单体层压，通过压延辊等压延至规定的厚度为止。这些加工中，使用树脂加工上适宜的手法、装置。

图3是第2实施方式的附沟基部16b的断面示意图。该附沟基部16b中，在其两面设置沟部15(第1沟部)以及沟部17(第2沟部)。图4是第3实施方式的附沟基部16c的断面示意图。该附沟基部16c中，在与层压有第2导电部21的面相反侧的面设置沟部17(第2沟部)。需说明的是，附沟基部16b这样的在两面设置沟部的方式中，各沟部的沟的朝向可相同(图3(a))，也可相互垂直(即错开规定角度)地形成(图3(b))。

若采用第2实施方式的附沟基部16b，则能够通过成批加工在上下方向简单地形成复数的流路。而且，第3实施方式的附沟基部16c，除了其它附沟基部之外，还易于与燃料电池内的其它部件组合。若使用这些附沟基部，则例如除了冷却用介质的流路之外，还可能汇集氧的流路、氢的流路等的各流路，有助于进一步减少部件容积。需说明的是，附沟基部16b、16c中，第2导电部21的层压也可以在两面进行(未图示)。该情况下，通过热熔接的层压变得更容易。

图5是第2实施方式的燃料电池用流路部件10b的断面示意图。燃料电池用流路部件10b中，通过层压将附沟基部16c(图3、4参照)组合至附沟基部16b上。而且通过热熔接形成燃料电池用流路部件10b。根据图示所把握的那样，在中央部分将沟部15封闭形成管路状的流体流路18。并且，沟部17、15还在燃料电池用流路部件10b的上下方向的两面露出。作为该方式的特征，除了其它附沟基部之外还使流路的阶层化成为可能。而且，易于与燃料电池内的其它部件的组合。除此之外，也能作为空气冷却用的沟部来利用。图5中，第2导电部21的层压也可以在两面进行(未图示)。

图6是第3实施方式的燃料电池用流路部件10c的断面示意图。燃料电池用流路部件10c中，使沟部的形状本身为连续的凹凸状，还增大沟宽。在两面形成有沟部15d、17d和条部19d的附沟基部16d的沟部的中央部分，将仅单面形成有沟部15e的附沟基部16e的条部19(沟部彼此的间隙)组合。如此，由于任一部件都是树脂加工品，因此形状设计是容易的。而且，通过交换一方的附沟基部，还能够适宜地调整流路的纵切面的面积。因此，作为组装到燃料电池中的部件的便利性提高。附沟基部16d中，第2导电部21被层压至两面上。

图7是第4实施方式的燃料电池用流路部件10d、图8是第5实施方式的燃料电池用流路部件10e的断面示意图。燃料电池用流路部件10d以及10e中，在附沟基部16f、16g的内部具备金属板40。利用金属板作为将燃料电池用流路部件连接并固定至燃料电池时的保持部。而且，由于电子可在金属板内移动，因此与外部布线连接。例如在串联的连接中有效。对于金属板的材质考虑耐腐蚀性等。因此，可使用不锈钢板、钛板、铝板等的金属板。并且，对上述金属板施加了镀金、镀镍、镀碳等的表面处理的金属板(例如，镀金不锈钢板等)也优选使用。金属板的厚度为约8至200μm的范围。若金属板的厚度变薄，则燃料电池本身的体积能够小型化，能够提高每电池体积的发电性能。优选粘着性树脂层45介于附沟基部16f(16g)中的第1树脂(r1)与金属板40之间。粘着性树脂层可提高附沟基部与金属板的双方的粘着性。

粘着性树脂层45的构成树脂可从作为上述第2树脂(r2)或第3树脂(r3)的成分的酸改性聚烯烃树脂中选择。如上所述，酸改性聚烯烃树脂是以不饱和羧酸或其衍生物改性的聚烯烃类树脂。对于所对应的树脂种类的例示的说明重复，为了方便而省略。粘着性树脂层45的树脂中，添加碳纳米管、粒状石墨或碳纤维的至少1种以上作为碳材料。这是为了提高粘着性树脂层45本身的导电性。

粘着性树脂层45的厚度在挤出成形、压延阶段进行调整。需说明的是，若过厚，则即使含有碳材料，导电性也恶化。因此，使粘着性树脂层45的厚度为约100μm以下、更优选50μm以下。

由于粘着性树脂层45与金属板40的粘着是热熔接，因此牢固地与金属粘附。酸改性聚烯烃树脂具有极性基。因此，由于该树脂的极性基与金属原子的离子键所产生的影响，粘着变牢固。例如，在金属板40的两面或者单面上事后配置形成粘着性树脂层45的树脂片。将这些搬入到加热盘或加热辊之间，进行热熔接。由此，能够完成金属板40和粘着性树脂层45的一体化物。

接着，在与金属板40一体化的粘着性树脂层45的两面或者单面上层压片状的第1导电部11。而且，在第1导电部11上还层压片状的第2导电部21。第1导电部11和第2导电部21的层压可将各个片状物重叠，也可从t模头等中同时挤出。由此，形成具备金属板40的片状的基部13f、13g。对基部13f、13g转印沟型面，形成附沟基部16f、16g。

图7中，准备在两面上具备沟部15、17的附沟基部16f。在附沟基部16f的层压有第2导电部21的面侧层压第3导电部31。然后，同样地，通过伴随热熔接的一体化，附沟基部16f的沟部15被第3导电部31覆盖。图8是对应于前述的图5的实例，形成在两面上具备沟部15、17的附沟基部16f和在单面上具备沟部15的附沟基部16g的2部件。而且，以附沟基部16f作为基准，将附沟基部16f的层压有第2导电部21的面侧、和附沟基部16g的层压有第2导电部21面侧贴合。然后，同样地，通过伴随热熔接的一体化，附沟基部16f的沟部15被附沟基部16g覆盖。附沟基部16f、16g中，也可以在两面上层压第2导电部21(未图示)。

图9是第5实施方式的燃料电池用流路部件10f的断面示意图。燃料电池用流路部件10f是金属板40在外部露出的实例。附沟基部16h中，在金属板40上按粘着性树脂层45、第1导电部11(第1树脂)、第2导电部21(第2树脂)的顺序层压。而且，转印沟型面，形成沟部15。其次，在附沟基部16h的形成有沟部15的面侧层压第3导电部31。图7至图9中公开的燃料电池用流路部件10d、10e、10f中的加工手法与燃料电池用流路部件10a(图2参照)同样。

如此，燃料电池用流路部件即使使用树脂也确保导电性，而且自由的形状设计成为可能。所以，可以适用于最适合燃料电池中必要部分的方式。因此，不限于水等的冷却用介质的流路，可有效地用于氧、氢的供给以及所产生的水蒸气的排气等。

实施例

发明人们(本发明人)使用下述原料，根据后述表1至3所公开的掺混，以图10以及图11的断面示意图的各结构([i]至[v])为标准，制作了实施例1至6以及比较例1至8的燃料电池用流路部件。而且，对于各实施例以及比较例的燃料电池用流路部件是否为图10以及图11的结构([i]至[v]的任一个)，针对热熔接的温度(℃)以及压力(mpa)的条件、热熔接前后的厚度(μm)、热熔接前后的穿入电阻(貫通抵抗，penetrationresistance)(mω・cm²)、以及粘着・形状维持评价的良好与否，进行了测定并记载。

[使用原料]

作为第1树脂，使用均聚丙烯(日本ポリプロ株式会社制，ノバテックfl100a，熔点161℃，以下称为“pp”。)。

作为熔点低于第1树脂的第2树脂或第3树脂，使用了以下的树脂。

使用马来酸酐改性低密度聚乙烯(三菱化学株式会社制，モディックm504，熔点121℃，以下称为“改性ll”。)。

低密度聚乙烯(宇部丸善ポリエチレン株式会社制，ユメリット4540f，熔点134℃，以下称为“ll”。)

各基材树脂均将树脂的粒料冻结粉碎形成粉末来使用。

导电性碳材料使用了以下的材料。

碳纳米管：昭和电工株式会社制，vgcf-ｘ(纤维径：10~15nm、以下称为“cnt”。)

粒状石墨：日本カーボン株式会社制，ニカビーズp25b-zg(平均粒径：25μm，真密度：2.17g/cm³、以下称为“sg”。)

碳纤维：三菱树脂株式会社制，ダイアリードk223he(纤维径：11μm，真密度：2.0g/cm³、以下称为“cf”。)

作为金属板使用了以下的部件。

使用了在两表面镀金的不锈钢板(sus316l，厚度100μm)。下文称为“镀金不锈钢板”。

使用了铝箔(株式会社uacj制箔制，“ニッパクホイル”，厚度12μm)。下文称为“铝箔”。

沟部形成的模具设为：沟彼此的间隔为350μm、沟宽200μm、沟深度100μm的断面视角长方形状(矩形状)的连续的沟型面形状。平滑面用的模具设为：平板面状的形状。模具在全部的实施例以及比较例中通用。

图10(a)按金属板40、粘着性树脂层45、第1导电部11以及第2导电部21的顺序层压制作了具备沟部15的附沟基部16x。此处，层压具备粘着性树脂层45的金属板40作为第3导电部31，通过热熔接进行了一体化(结构[i])。

图10(b)按金属板40、粘着性树脂层45、第1导电部11以及第2导电部21的顺序层压制作了具备沟部15的附沟基部16x。此处，层压在含有碳材料的第1树脂的片状物32上具备第3导电部31的复合体33，通过热熔接进行了一体化(结构[ii])。

图11(a)按金属板40、粘着性树脂层45、第1导电部11以及第2导电部21的顺序层压制作了具备沟部15的附沟基部16x。此处，仅层压于金属板40，通过热熔接进行了一体化(结构[iii])。

图11(b)按金属板40、粘着性树脂层45、第1导电部11以及第2导电部21的顺序层压制作了具备沟部15的附沟基部16x。此处，仅层压含有碳材料的第1树脂的片状物32，通过热熔接进行了一体化(结构[iv])。

图11(c)按金属板40、粘着性树脂层45以及第1导电部11的顺序层压制作了具备沟部15的附沟基部16y。此处，层压具备粘着性树脂层45的金属板40，通过热熔接进行了一体化(结构[v])。

[实施例以及比较例的燃料电池用流路部件的制作]

〈实施例1〉

在第1树脂(pp)100重量份中掺混碳纳米管(cnt)114重量份、粒状石墨(sg)241重量份，加热至170℃的同时均一地进行了混炼。通过加热至比树脂熔点低1℃至5℃的温度的砑光辊机，得到了厚度60μm的片状第1导电部。对于第2导电部以及粘着性树脂层设为通用，在马来酸酐改性低密度聚乙烯(改性ll)100重量份中掺混碳纳米管(cnt)73重量份、粒状石墨(sg)159重量份以及碳纤维(cf)123重量份，加热至140℃的同时均一地进行了混炼。将混炼物通过加热至比树脂熔点低1℃至5℃的温度的砑光辊机，得到了厚度20μm的片状第2导电部以及粘着性树脂层。

而且，按金属板(镀金不锈钢板)、粘着性树脂层、第1导电部以及第2导电部的顺序层压，在第2导电部和模具间夹持脱模pet膜(厚度25μm)，从上下使用具备平板状以及沟型面的模具进行热压，将整个层压物粘着。此时的挤压温度设定为比第1树脂(pp)的熔点高20℃的温度。挤压的压力设为30mpa。如此制作了附沟基部。对于所制作的沟部，沟彼此的间隔为350μm、沟宽为200μm、沟深度为100μm的尺寸。同时，层压金属板(镀金不锈钢板)以及粘着性树脂层，从上下一起使用平板状的模具，进行热压并粘着。此时的挤压温度设定为比马来酸酐改性低密度聚乙烯(改性ll)的熔点高20℃的温度。挤压的压力设为30mpa。如此制作了具备金属板的第3导电部。

将该附沟基部和第3导电部从上下一起使用平板状的模具进行了热压而一体化。在热压(热熔接)时，温度设为130℃，挤压压力设为2.4mpa。结果，制作了图10(a)的结构[i]的燃料电池用流路部件(实施例1)。

〈实施例2〉

就实施例2而言，将附沟基部以及第3导电部设为与上述实施例1通用。在附沟基部以及第3导电部的热压时，温度设为140℃，挤压压力设为2.4mpa。结果，制作了图10(a)的结构[i]的燃料电池用流路部件(实施例2)。

〈实施例3〉

就实施例3而言，将附沟基部以及第3导电部设为与上述实施例1通用。在附沟基部以及第3导电部的热压时，温度设为150℃，挤压压力设为2.4mpa。结果，制作了图10(a)的结构[i]的燃料电池用流路部件(实施例3)。

〈实施例4〉

就实施例4而言，将附沟基部以及第3导电部设为与上述实施例1通用。在附沟基部以及第3导电部的热压时，温度设为140℃，挤压压力设为3.1mpa。结果，制作了图10(a)的结构[i]的燃料电池用流路部件(实施例4)。

〈实施例5〉

实施例5中，将第1导电部以及第3导电部设为与上述实施例1通用，第2导电部的树脂设为低密度聚乙烯(ll)。在低密度聚乙烯(ll)100重量份中掺混碳纳米管(cnt)114重量份、粒状石墨(sg)241重量份，在加热至140℃的同时均一地进行了混炼。将混炼物通过加热至比树脂熔点低1℃至5℃温度的砑光辊机，得到了厚度20μm的片状第2导电部。

按金属板(镀金不锈钢板)、粘着性树脂层、第1导电部以及第2导电部的顺序进行层压，从上下使用具备平板状以及沟型面的模具进行热压，将整个层压物进行了粘着。此时的挤压温度设定为比第1树脂(pp)的熔点高20℃的温度。挤压的压力设为30mpa。如此制作了附沟基部。同时，层压金属板(镀金不锈钢板)以及粘着性树脂层，从上下一起使用平板状的模具，进行了热压并粘着。此时的挤压温度设定为比马来酸酐改性低密度聚乙烯(改性ll)的熔点高20℃的温度。挤压的压力设为30mpa。如此制作了具备金属板的第3导电部。

将附沟基部和第3导电部从上下一起使用平板状的模具进行了热压而一体化。热压时，温度设为145℃，挤压压力设为2.4mpa。结果，制作了图10(a)的结构[i]的燃料电池用流路部件(实施例5)。

〈实施例6〉

实施例6中，将第1导电部以及第2导电部设为与上述实施例1通用，制作了附沟基部。第3导电部设为在含有碳材料的第1树脂的片状物上具备第3导电部的复合体。对于含有碳材料的第1树脂的片状物，设为与实施例1的第1导电部通用。对于第3导电部，设为与实施例5的第2导电部通用。在第3导电部的复合体的制作时，通过加热至比树脂熔点低1℃至5℃的温度的砑光辊机，制作了厚度20μm的片状复合体。

将附沟基部和成为第3导电部的复合体，从上下一起使用平板状的模具，进行了热压而一体化。热压时，温度设为145℃，挤压压力设为2.4mpa。结果，制作了图10(b)的结构[ii]的燃料电池用流路部件(实施例6)。

〈实施例7〉

实施例7中的附沟基部以及第3导电部的制作设为与上述实施例1同样。但是，将所使用的2块金属板由镀金不锈钢板的两方都变更为铝箔。即，实施例7的第3导电部为涂覆有粘着性树脂层的铝箔。在附沟基部以及第3导电部的热压时，温度设为130℃，挤压压力设为2.4mpa。结果，制作了图10(a)的结构[i]的燃料电池用流路部件(实施例7)。

〈实施例8〉

实施例8中的附沟基部以及第3导电部的制作设为与上述实施例1同样。但是，仅将层压于附沟基部的沟部侧的金属板由镀金不锈钢板变更为铝箔。即，实施例8的第3导电部也为涂覆有粘着性树脂层的铝箔。在附沟基部以及第3导电部的热压时，温度设为130℃，挤压压力设为2.4mpa。结果，制作了图10(a)的结构[i]的燃料电池用流路部件(实施例8)。

〈比较例1〉

就比较例1而言，将附沟基部以及第3导电部设为与上述实施例1通用。在附沟基部以及第3导电部的热压时，温度设为100℃，挤压压力设为2.4mpa。然而，虽然尝试了制作图10(a)的结构[i]的燃料电池用流路部件，但双方未热熔接(比较例1)。

〈比较例2〉

就比较例2而言，将附沟基部以及第3导电部设为与上述实施例1通用。在附沟基部以及第3导电部的热压时，温度设为165℃，挤压压力设为2.4mpa。结果，制作了图10(a)的结构[i]的燃料电池用流路部件(比较例2)。

〈比较例3〉

就比较例3而言，将附沟基部以及第3导电部设为与上述实施例1通用。在附沟基部以及第3导电部的热压时，温度设为140℃，挤压压力设为4.1mpa。结果，制作了图10(a)的结构[i]的燃料电池用流路部件(比较例3)。

〈比较例4〉

比较例4中，将第1导电部以及第2导电部设为与上述实施例1通用，制作了附沟基部。代替第3导电部，仅使用了金属板(镀金不锈钢板)。将附沟基部和金属板从上下一起使用平板状的模具进行了热压而一体化。热压时，温度设为140℃，挤压压力设为2.5mpa。结果，制造了图11(a)的结构[iii]的燃料电池用流路部件(比较例4)。

〈比较例5〉

比较例5中，将使用部件设为与比较例4通用。热压时，温度设为140℃，挤压压力设为3.5mpa。结果，制作了图11(a)的结构[iii]的燃料电池用流路部件(比较例5)。

〈比较例6〉

比较例6中，将第1导电部以及第2导电部设为与上述实施例1通用，制作了附沟基部。代替第3导电部，仅使用了第1树脂的片状物。该第1树脂的片状物设为与实施例6通用。将附沟基部和第1树脂的片状物从上下一起使用平板状的模具进行了热压而一体化。热压时，温度设为140℃，挤压压力设为2.4mpa。结果，制作了图11(b)的结构[iv]的燃料电池用流路部件(比较例6)。

〈比较例7〉

比较例7中，将使用部件设为与比较例6通用。热压时，温度设为165℃，挤压压力设为2.4mpa。结果，制作了图11(b)的结构[iv]的燃料电池用流路部件(比较例7)。

〈比较例8〉

比较例8中，从实施例1的附沟基部省略了第2导电部。按金属板(镀金不锈钢板)、粘着性树脂层以及第1导电部的顺序进行层压，从上下使用具备平板状以及沟型面的模具进行热压，将整个层压物进行了粘着。此时的挤压温度设定为比第1树脂(pp)的熔点高20℃的温度。挤压的压力设为30mpa。如此制作了省略有第2导电部的附沟基部。而且，在其上将与实施例1通用的具备金属板的第3导电部从上下一起使用平板状的模具进行了热压而一体化。热压时，温度设为140℃，挤压压力设为2.4mpa。然而，虽然尝试了制作图11(c)的结构[v]的燃料电池用流路部件，但双方未热熔接(比较例8)。

[厚度的测定]

关于各实施例以及比较例的燃料电池用流路部件，使用厚度测定器(株式会社東洋精机制作所制，b-1)测定，求出了各自的厚度(μm)。

[穿入电阻的测定]

使用日置株式会社制的电阻计rm3544型，将测定对象的试制例的膜由厚度方向通过直径30mm的镀金板夹持，以1mpa加圧，测定了膜的厚度方向的电阻(mω・cm²)。

[粘着以及形状维持的评价]

对于依照各实施例以及比较例制作的燃料电池用流路部件，将能够无极端形状变形地粘着的实例评价为“良”。对于不能粘着或者粘着力弱或形状变形显著的实例，评价为“不良”。

关于各实施例以及比较例，将下述的结果记载于表1至3中，对应的结构([i]至[v]的任一个)，热压条件：温度(℃)以及压力(mpa)，厚度(μm)：挤压的前和后，穿入电阻(mω・cm²)：挤压的前和后，以及粘着以及形状的评价(良否)。

[表1]

[表2]

[表3]

[表4]

[结果和考察]

实施例的燃料电池用流路部件均能够得到良好的粘着性评价。而且，在伴随各部件的热压的热熔接后，也由穿入电阻的值确认了导电性。此外，在变更了金属板的种类的实施例中，也能够得到良好的粘着性评价。认为穿入电阻的值的差异是金属板本身的电阻。就比较例1而言，由于热压时的温度低，未充分产生树脂的热熔接，导致粘着不良。就比较例2而言，热压时的温度高，本来应成为流路的附沟基部的树脂也软化，产生了形状变形。就比较例3而言，热压时的压力高，导致形状变形显著不良。

比较例4中，是在附沟基部具有第2导电部，在其上仅层压金属板的结构。由此可知，仅以第2导电部的树脂的熔接，粘着性不充分。虽然比较例5比上述比较例4的热压时的压力更高，但不能得到充分的粘着性。

比较例6是在附沟基部具有第2导电部，在其上含有碳材料的第1树脂的片状物。虽然层压的对象也为树脂，可知仅以第2导电部的树脂的熔接，粘着性不充分。虽然比较例7比上述比较例6的热压时的压力更高，但不能得到充分的粘着性。比较例8是省略第2导电部的附沟基部，在其上层压有金属板的实例。即使在金属板侧具备粘着性树脂层，也不能得到充分的粘着性。

从在粘着以及形状的评价中为良好的各实施例与成为不良结果的各比较例的对比中，可以说在燃料电池用流路部件的制作时主要必须以下的点。第一、在形成流路的主体部分的附沟基部上层压其它树脂部件而形成盖的情况下，对附沟基部侧、成为盖的第3导电部的双方，均热熔接大树脂是必要的。第二、为了在热熔接时使附沟基部(沟部)的树脂伴随加热而不溶融变形，附沟基部的主体部分的树脂采用熔点比热溶融温度高的树脂是必要的。第三、使最终热压时的温度设为比附沟基部的主体部分的树脂的熔点低，且比有助于部件间的粘着的树脂的熔点高的温度是必要的。若考虑这些点，则能够抑制无意识的部件的形状变形，而且能够在内部形成良好的流路。而且，即使使金属板介于部件内，也通过热熔接发挥了良好的粘着性。所以，可以说该燃料电池用流路部件作为组装到燃料电池中的部件，便利性极高。

产业上的可利用性

若使用本发明的燃料电池用流路部件的制造方法，则能够根据各部件的选择以及熔点差极其简便且廉价地制作形成有细微的流路的部件。所以，作为适合于供给至燃料电池内的氢、氧等的燃料、冷却用制冷剂等各种流体的流通的部件是有希望的。当然，除此以外，也能在需要本发明的特性的各种用途中使用。

符号说明

1树脂；

2碳纳米管；

3粒状石墨；

4碳纤维；

10a、10b、10c、10d、10e、10f燃料电池用流路部件；

11第1导电部；

13基部；

15、15d、15e、17、17d沟部；

16、16b、16c、16d、16e、16f、16g、16h、16x、16y附沟基部；

18流体流路；

19条部；

21第2导电部；

31第3导电部；

40金属板；

45粘着性树脂层；

50模具；

51沟型面；

su凹凸状沟部。