高分子电解质型燃料电池用的隔膜及其制备方法

专利名称：高分子电解质型燃料电池用的隔膜及其制备方法
技术领域：
本发明涉及燃料电池用的隔膜，特别涉及在将多个单元电池层合 而成的在燃料电池的单元电池之间使用的隔膜及其制备方法，所述单 元电池是在固体高分子电解质膜的两侧配有电极而成。
背景技术：
燃料电池简单地说是由外部连续地供给燃料(还原剂)和氧或空气 (氧化剂)、发生电化学反应、获取电能的装置，根据其动作温度、使 用燃料的种类、用途等分类。最近，根据主要使用的电解质的种类， 通常大致分为固体氧化物燃料电池、熔融碳酸盐燃料电池、磷酸燃料 电池、高分子电解质型燃料电池、^4水溶液燃料电池五种。
这些燃料电池是以由曱烷等生成的氢气作为燃料，最近已知有直
接使用曱醇水溶液作为燃料的直接甲醇燃料电池(以下称为DMFC)。
其中，将固体高分子膜用两种电极夹持，再将这些部件用隔膜夹 持的构成的固体高分子燃料电池(以下也称为PEFC)受到关注。
该PEFC中，通常是在固体高分子电解质膜的两侧配置空气极(氧 极)、燃料极(氢极)，将所得的单元电池多个层合，根据需要来增大电 动势的堆叠结构。配置于单元电池之间的隔膜通常是在其一个面上形 成用于向相邻的一个单元电池供给燃料气体的燃料气体供给用沟槽 部，在另 一个面上形成向相邻的另 一个单元电池供给氧化剂气体的氧 化剂气体供给用沟槽部。
但是，在用于向单元电池供给氧化剂气体的氧化剂气体供给用沟 槽部中，透过单元电池的氢离子和氧化剂气体一氧通过下述反应生成 的水发生阻塞，发生所谓的溢流液阻现象(水淹现象)。l/202 + 2e +2IT—H20
发生这样的溢流液阻，则在氧化剂气体供给用沟槽部内的气体流 动受到阻碍，带来PEFC性能降低的问题。
为防止上述溢流液阻的发生，人们开发了例如在氧化剂气体供给 用沟槽部的内面设置含有镀金层、金与氟化碳的复合镀层、或氟树脂 膜等的防水处理层的隔膜(日本特开平9-298064号公报)；在氧化剂气 体供给用沟槽部的底壁面设置排水用沟槽部的隔膜(日本特开 2000-123848号公报)等。
但是，使用上述金的隔膜有制造成本高的问题。另外，难以沿着 氧化剂气体供给用沟槽部的形状形成氟树脂膜等，如果在氧化剂气体 供给用沟槽部以外的隔膜上形成氟树脂膜等绝缘膜，则有集电性降低 的问题。
另 一方面，在氧化剂气体供给用沟槽部的底壁面设置排水用沟槽 部的隔膜中，反应生成的水多时，如果排水不及时仍会出现溢流液阻 的问题。

发明内容
本发明的目的在于提供难以发生溢流液阻现象(水淹现象)、强度、 耐腐蚀性优异、可降低制造成本的高分子电解质型燃料电池用的隔 膜，以及制造上述隔膜的方法。
为实现上述目的，本发明的构成是具备金属基体、在该金属基 体的至少 一个面上形成的沟槽部、通过电沉积形成的覆盖上述金属基 体的树脂层，该树脂层含有导电材料和防水性材料。
本发明的构成还是具备金属基体、在该金属基体的至少一个面 上形成的沟槽部、通过电解聚合形成的覆盖上述金属基体的树脂层， 该树脂层含有掺杂剂和防水性材料，该掺杂剂在含有导电性高分子的 树脂中提高导电性。
本发明的构成还是具备金属基体、在该金属基体的至少一个面上形成的沟槽部、形成的覆盖上述金属基体的树脂层，该树脂层含有 第1树脂层和第2树脂层；第1树脂层通过该电解聚合形成，含有掺
杂剂和防水材料，该掺杂剂在含导电性高分子的树脂中提高导电性； 第2树脂层通过电沉积形成，覆盖该第l树脂层，含有导电材料和防 水性材料。
本发明的构成还是具备金属基体、在该金属基体的至少一个面 上形成的沟槽部、通过电沉积形成的覆盖上述金属基体的树脂层，该 树脂层含有导电材料，至少位于上述沟槽部的上述树脂层被防水性层
本发明的构成还是具备金属基体、在该金属基体的至少一个面 上形成的沟槽部、通过电解聚合形成的覆盖上述金属基体的树脂层， 该树脂层含有掺杂剂，该掺杂剂在含有导电性高分子的树脂中提高导 电性，至少位于上述沟槽部的上述树脂层被防水性层覆盖。
本发明的构成还是具备金属基体、在该金属基体的至少一个面 上形成的沟槽部、形成的覆盖上述金属基体的树脂层，该树脂层含有 第1树脂层和第2树脂层；该第1树脂层通过电解聚合形成，含有掺 杂剂，该掺杂剂在含有导电性高分子的树脂中提高导电性；该第2树 脂层通过电沉积形成，覆盖该第l树脂层，含有导电材料；至少位于 上述沟槽部的上述树脂层被防水性层覆盖。
本发明的制备方法具有以下步骤在金属基体的至少 一个面上形 成沟槽部的步骤；使用分散有导电材料和防水性材料的电沉积液，通 过电沉积形成树脂层，覆盖上述金属基体的步骤。
本发明的制备方法还具有以下步骤在金属基体的至少 一个面上 形成沟槽部的步骤；通过电解聚合形成树脂层，覆盖上述金属基体的 步骤，其中所述树脂层含有摻杂剂和防水性材料，该掺杂剂在含有导 电性高分子的树脂中提高导电性。
本发明的制备方法还具有以下步骤在金属基体的至少 一个面上 形成沟槽部的步骤；通过电解聚合形成覆盖上述金属基体的第l树脂层步骤，该第l树脂层含有掺杂剂和防水性材料，该摻杂剂在含有导
电性高分子的树脂中提高导电性；使用分散有导电材料和防水性材料 的电沉积液，通过电沉积形成覆盖上述第l树脂层的第2树脂层的步骤。
本发明的制备方法还具有以下步骤在金属基体的至少 一个面上 形成沟槽部的步骤；使用分散有导电材料的电沉积液，通过电沉积形 成覆盖上述金属基体的树脂层的步骤；形成防水性层，至少覆盖位于 上述沟槽部的上述树脂层的步骤。
本发明的制备方法还具有以下步骤在金属基体的至少 一个面上 形成沟槽部的步骤；通过电解聚合形成覆盖上述金属基体的树脂层的 步骤，该树脂层含有掺杂剂，该掺杂剂在含有导电性高分子的树脂中 提高导电性；形成防水性层，至少覆盖位于上述沟槽部的上述树脂层 的步骤。
本发明的制备方法还具有以下步骤在金属基体的至少 一个面上 形成沟槽部的步骤；通过电解聚合形成覆盖上述金属基体的第l树脂 层的步骤，所述第l树脂层含有掺杂剂，该掺杂剂在含有导电性高分 子的树脂中提高导电性；使用分散有导电材料的电沉积液，通过电沉 积形成第2树脂层，覆盖上述第l树脂层的步骤；形成防水性层，至 少覆盖位于上述沟槽部的上述第2树脂层的步骤。
根据上述本发明，树脂层通过电沉积或电解聚合形成，因此，是 沿着沟槽部的形状的均匀的树脂层，显示高耐腐蚀性，同时，该树脂 层含有防水性材料，或者位于沟槽部内的树脂层^f皮防水性层覆盖，因 此反应生成的水容易随氧化剂气体排出到外部，可抑制沟槽部的阻 塞，并且，通过使用金属基体，可使强度提高，不使用贵金属，因此 可以将制造成本抑制得较低。
本发明的构成是具备金属基体、在该金属基体的至少一个面上 形成的沟槽部、通过电沉积形成的覆盖上述金属基体的树脂层，该树 脂层含有导电材料，同时具有防水性。本发明的另一构成是具备金属基体、在该金属基体的至少一个 面上形成的沟槽部、通过电解聚合形成的覆盖上述金属基体的树脂 层，该树脂层含有掺杂剂，该掺杂剂在含有导电性高分子的树脂中提 高导电性，同时具有防水性。
本发明还是以下构成具备金属基体、在该金属基体的至少一个 面上形成的沟槽部、形成的覆盖上述金属基体的树脂层，该树脂层含 有第l树脂层和第2树脂层，该第1树脂层通过电解聚合形成，含有 掺杂剂，该掺杂剂在含有导电性高分子的树脂中提高导电性；第2树 脂层通过电沉积形成，覆盖该第l树脂层，含有导电材料，具有防水 性。
本发明的制备方法具有以下步骤在金属基体的至少 一个面上形 成沟槽部的步骤；使用在树脂中分散有导电材料的电沉积液，通过电 沉积，形成覆盖上述金属基体的防水性树脂层的步骤，其中所述树脂 是在结构中具有至少一种用于表现防水性的元素或官能团。
本发明的制备方法具有以下步骤在金属基体的至少 一个面上形 成沟槽部的步骤；通过电解聚合形成防水性的树脂层，覆盖上述金属 基体的步骤，所述防水性的树脂层含有掺杂剂，该掺杂剂在树脂中提 高导电性，所述树脂含有在结构中具有至少 一种用于表现防水性的元 素或官能团的导电性高分子。
本发明的制备方法具有以下步骤在金属基体的至少 一个面上形 成沟槽部的步骤；通过电解聚合形成覆盖上述金属基体的第l树脂层 的步骤，所述第l树脂层含有掺杂剂，该掺杂剂在含有导电性高分子 的树脂中提高导电性；使用在树脂中分散有导电材料的电沉积液，通 过电沉积形成防水性的第2树脂层，覆盖上述第l树脂层的步骤，其 中所述树脂在结构中具有至少 一种用于表现防水性的元素或官能团。
根据上述本发明，树脂层通过电沉积或电解聚合形成，因此是沿 着沟槽部的形状的均匀的树脂层，显示高耐腐蚀性，同时该树脂层表 现防水性，因此，反应生成的水容易随氧化剂气体排出到外部，可抑制沟槽部的阻塞，并且，通过使用金属基体，强度增高，不使用贵金 属，因此可将制造成本抑制得较低。
附图简述


图1是表示本发明的高分子电解质型燃料电池用隔膜的一个实施 方案的部分切面图。
图2是表示本发明的高分子电解质型燃料电池用隔膜的另一实施 方案的部分切面图。
图3是表示本发明的高分子电解质型燃料电池用隔膜的又一实施 方案的部分切面图。
图4A-图4D是以图1所示的隔膜作为例子对本发明的隔膜的制 备方法进行说明的图。
图5A-图5D是以图3所示的隔膜作为例子对本发明的隔膜的制 备方法进行说明的图。
图6是用于说明使用本发明的隔膜的高分子电解质型燃料电池的 一个例子的部分构成图。
图7是用于说明构成图6所示高分子电解质型燃料电池的复合膜 电极的图。
图8是表示图6所示高分子电解质型燃料电池隔膜与复合膜电极 分开的状态的斜^L图。
图9是由与图8不同的方向表示的图6所示高分子电解质型燃料 电池的隔膜与复合膜电极分开的状态的斜视图。
实施发明的最佳方式
以下，参照附图对本发明的实施方案进行说明。
图l是表示本发明的高分子电解质型燃料电池用隔膜的一个实施 方案的部分切面图。图1中，本发明的隔膜1具备金属基体2、在该 金属基体2的两个面上形成的沟槽部3、通过电沉积形成的覆盖金属基体2的两个面的树脂层5。该树脂层5含有导电材料和防水性材料 6。图示例中，只模式地表示在树脂层5中含有的防水性材料6，未表 示导电材料。
构成隔膜1的金属基体2的材质优选导电性优良、可获得所需强 度、加工性良好的材质，例如有不锈钢、冷礼钢板、铝、钛、铜等。
现在对金属基体2所具有的沟槽部3进行说明。在将隔膜1组装 到高分子电解质型燃料电池中时，沟槽部的一方形成用于向相邻单元 电池供给燃料气体的燃料气体供给用沟槽部，另 一方形成用于向相邻 的另 一单元电池供给氧化剂气体的氧化剂气体供给用沟槽部。沟槽部 3的一方形成燃料气体供给用沟槽部或氧化剂气体供给用沟槽部的其 中一种，另一方形成冷却水用沟槽。还可以是只在金属基体2的一个 面上具备沟槽部3。
上述沟槽部3的形状没有特别限定，可以是弯曲的连续形状、梳 子形状等，对其深度、宽度、截面形状也没有特别限定。另外，在金 属基体2的表里面，其沟槽部3的形状可以不同。
构成隔膜1的树脂层5具有导电性，同时使金属基体2具有耐腐 蚀性，使沟槽部3具有防水性。该树脂层5可如下形成使用在具有 电沉积性的各种阴离子性、或阳离子性的合成高分子树脂中分散有导 电材料和防水性材料的电沉积液，通过电沉积成膜，然后固化。
阴离子性合成高分子树脂有丙烯酸树脂、聚酯树脂、马来酰化 油树脂、聚丁二烯树脂、环氧树脂、聚酰胺树脂、聚酰亚胺树脂等， 它们可以单独或以任意的组合得到的混合物的形式使用。还可以将上 述阴离子性合成高分子树脂与三聚氰胺树脂、酚醛树脂、氨基曱酸酯 树脂等交联性树脂结合使用。另一方面，阳离子性合成高分子树脂有 丙烯酸树脂、环氧树脂、氨基曱酸酯树脂、聚丁二烯树脂、聚酰胺树 脂、聚酰亚胺树脂等，它们可以单独或以任意组合得到的混合物的形 式使用。还可以将上述阳离子性合成高分子树脂与聚酯树脂、氨基曱 酸酯树脂等交联性树脂结合使用。为了使上述具有电沉积性的合成高分子树脂具有粘合性，可以根 据需要添加松香系、萜烯系、石油树脂等赋予粘合性的树脂。
上述电沉积性的合成高分子树脂可以用碱性或酸性物质中和，以 溶解于水的状态、或水分散的状态供给电沉积。即，阴离子性合成高
分子树脂用三曱胺、二乙胺、二甲基乙醇胺、二异丙醇胺等胺类，氨、 苛性钾等无机碱中和。阳离子性合成高分子树脂用曱酸、乙酸、丙酸、 乳酸等酸中和。中和后的水可溶性高分子树脂可以以水分散型或溶解 型的形式、以被水稀释的状态使用。
通过电沉积形成的树脂层5的厚度可以是0.1-100 优选为 3-30(im的范围。树脂层5的厚度低于0.1 |im,则由于产生针孔等而 无法确保良好的耐腐蚀性，而超过IOO pm则干燥固化后容易产生裂 紋等，产率降低，成本增高，因此不优选。
树脂层5中含有的导电材料例如有碳颗粒、碳纳米管、碳纳米纤 维、碳纳米突(carbonnanohom)等碳材料，耐腐蚀性金属等，只要能获 得耐酸性且导电性等所需的性质，则这些导电材料没有特别限定。特 别是碳纳米管、碳纳米纤维、碳纳米突等微纤维状碳材料适合使树脂 层5具有导电性。上述导电材料在树脂层5中的含量可根据树脂层5 所要求的导电性适当设定，例如可在30-90%重量的范围内设定。
碳纳米管、碳纳米纤维、碳纳米突等微纤维状碳材料作为纳米技 术的材料有望应用于复合材料、电子装置等各种领域，将其作为填料 用于复合材料时，可以使复合材料具有它们所具有的物性。例如，碳 纳米管在导电性、耐酸性、加工性、机械强度等方面优异，作为填料 用于复合材料时，可以使复合材料具有上述碳纳米管的优异物性。
树脂层5所含有的防水性材料6例如有以聚四氟乙烯(PTFE)为 代表的含氟树脂，或以聚乙烯、聚丙烯、聚烯烃、聚亚苯基等为代表 的烃系树脂的微粒，以及由这些树脂涂敷的金属、无机化合物、有机 树脂等的微粒。还可以是将二氧化硅、氧化铝等无机化合物微粒用含 有曱基、长链烷基、苯基、全氟烷基等的硅烷偶联剂进行硅烷处理所得，对金属微粒用分散有PTFE的电镀液进行电镀、形成复合电镀膜
所得等。它们可以单独或以任意的组合使用。上述防水性材料6的平 均粒径为0.1-50 (im,优选0.5-10 pm的范围，优选比上述树脂层5的 厚度小。防水性材料6的平均粒径低于0.1 pm，则防水性材料之间发 生聚集，埋没在树脂层5中，而超过50pm,则在电沉积液中的分散 状态变差，电沉积膜表面粗度增大，不优选。如图所示，上述防水性 材料6可以一部分暴露于树脂层5的表面。本发明中，平均粒径的测 定可使用激光衍射散射式测定装置(例如日机装(株)制造，MicroTrack 系列等)、或动态光散射式测定装置(例如(林)堀場制作所制造，LA-920 等)进行。
上述防水性材料6在树脂层5中的含量是使树脂层5具有所需防 水性的程度，例如可设定为树脂层5中的水接触角在90°-150°范围的 含量。本发明中，水接触角的测定可通过市售的液滴接触角测定装置 进行。
本发明中，构成隔膜1的树脂层5通过电解聚合形成，可以是含 有掺杂剂和防水性材料的树脂层，所述掺杂剂在含有导电性高分子的 树脂中提高导电性。电解聚合基本上是向含有芳族化合物作为单体的 电解液中浸泡电极，进行通电，进行电化学氧化或还原聚合的公知的 方法。掺杂剂在树脂层中的含有方法可通过在电解聚合时使其含有掺 杂剂的电学掺杂、或者在电解聚合后将导电性高分子浸泡到掺杂剂的 液体或含有掺杂分子的溶液中的液相掺杂进行。掺杂剂可以是碱金 属、烷基铵离子等电子供体型掺杂剂，或卣素类、路易斯酸、质子酸、 过渡金属卣化物、有机酸等电子受体型掺杂剂。
树脂层5中的掺杂剂的量可根据树脂层5所要求的导电性适当设定。
本发明中，构成隔膜1的树脂层5是含有第1树脂层和第2树脂 层的复合膜结构，所述第l树脂层由电解聚合形成，含有掺杂剂和防 水性材料，所述掺杂剂在含有导电性高分子的树脂中提高导电性；第2树脂层通过电沉积形成，覆盖该第l树脂层，含有导电材料和防水 性材料。
图2是表示本发明的高分子电解质型燃料电池用隔膜的另一实施
方案的部分切面图。图2中，本发明的隔膜11具备金属基体12、在 该金属基体12的两个面形成的沟槽部13、通过电沉积形成的覆盖金 属基体12的两个面的树脂层15。该树脂层15含有导电材料，位于沟 槽部13的树脂层15被防水性层17覆盖。
构成隔膜11的金属基体12可以是与构成上述隔膜1的金属基体 2同样的材质。
金属基体12所具有的沟槽部13可以与上述金属基体2所具有的 沟槽部3同样。因此，沟槽部13的形状没有特别限定，可以是弯曲 的连续形状、梳子形状等，其深度、宽度、截面形状也没有特别限定。 并且在金属基体12的表里面，其沟槽部13的形状可以不同。
构成隔膜11的树脂层15具有导电性，同时使金属基体12具有 耐腐蚀性。该树脂层15可如下形成使用在具有电沉积性的各种阴 离子性或阳离子性的合成高分子树脂中分散有导电材料的电沉积液， 通过电沉积成膜，然后固化。
阴离子性合成高分子树脂和阳离子性合成高分子树脂可使用在 上述树脂层5的说明中所例举的合成高分子树脂，还可以与交联性树 脂结合使用。为了使具有电沉积性的合成高分子树脂具有粘合性，可 根据需要添加松香系、萜晞系、石油树脂等赋予粘合性的树脂。与上 述树脂层5的电沉积形成同样，电沉积性的合成高分子树脂通过^^性 或酸性物质中和，以溶于水的状态或水分散的状态供给电沉积。
通过电沉积形成的^f脂层15的厚度为0.1-100 优选3-30 pm 的范围。树脂层15的厚度低于0.1 (im，则由于产生针孔等而无法确 保良好的耐腐蚀性，而超过100pm,则干燥固化后产生裂紋等，产率 降低，成本增高，不优选。
树脂层15所含的导电材料可以使用作为上述树脂层5中含有的导电材料所例举的材料，导电材料在树脂层15中的含量可根据树脂层15所要求的导电性适当设定，例如可在30-90%重量的范围内设定。
覆盖位于沟槽部13的树脂层15的防水性层17可使沟槽部13具 有防水性，也可以是在粘合剂中含有防水性材料所得的材料。所使用 的防水性材料可例举与上述防水性材料6同样的材料，它们可以单独 或以任意的组合使用。粘合剂有(3-萘磺酸曱醛缩合物的钠盐、聚氧 乙烯壬基苯基醚、聚氧乙烯衍生物聚乙烯、氧化聚乙烯系聚羧酸钠盐、 特殊羧酸型高分子表面活性剂等，它们可以单独或任意组合使用。
防水性层17的厚度、防水性层17中所含的防水性材料的含量是 可表现防水性层17所需的防水性的程度，例如可以设定为防水性层 17的水接触角为90°-150。的范围。例如防水性层17的厚度可以是 0.1-100 nm,优选l-10nm的范围。
在图示例中，只有位于沟槽部13的树脂层15被防水性层17覆 盖，而其它部分不形成防水性层17，因此，在将隔膜ll组装到高分 子电解质型燃料电池中时，导电性的树脂层15与复合膜电极(MEA) 直接接触，集电性高。当然，本发明的隔膜11还可以是树脂层15的 整个面被防水性层17覆盖，此时，在将隔膜11组装入高分子电解质 型燃料电池的步骤中，优选除沟槽部13以外的部位的防水性层17脱 落，导电性的树脂层15可以与复合膜电极(MEA)直接接触。
并且，树脂层15上，防水性层17可以以海岛状形成。此时，海 岛状防水性层17的大小、覆盖程度可以设定为在沟槽部13内水接触 角为90。-150°的范围。
本发明中，构成隔膜11的树脂层15通过电解聚合形成，可以是 含有掺杂剂的树脂层，该掺杂剂在含有导电性高分子的树脂中提高导 电性。
构成隔膜1的树脂层5可以是含有第1树脂层和第2树脂层的复 合膜结构，第l树脂层通过电解聚合形成，含有掺杂剂，该掺杂剂在 含有导电性高分子的树脂中提高导电性；第2树脂层通过电沉积形成，覆盖该第l树脂层，含有导电材料。
图3是表示本发明的高分子电解质型燃料电池用隔膜的又一实施
方案的部分切面图。图3中，本发明的隔膜21具备金属基体22、在 该金属基体22的两个面上形成的沟槽部23、通过电沉积形成的覆盖 金属基体22的两个面的树脂层25。该树脂层25含有导电材料，并且 具有防水性。
构成隔膜21的金属基体22可以是与构成上述隔膜1的金属基体 2同样的材质。
金属基体22所具有的沟槽部23可以与上述金属基体2所具有的 沟槽部3同样。因此，沟槽部23的形状没有特别限定，可以是弯曲 的连续形状、梳子形状等，深度、宽度、截面形状也没有特别限定。 并且在金属基体22的表里面，其沟槽部23的形状可以不同。
构成隔膜21的树脂层25具有导电性和防水性，同时使金属基体 22具有耐腐蚀性。该树脂层25可如下形成使用在合成高分子树脂 中分散有导电材料的电沉积液，通过电沉积成膜，然后固化；所述合 成高分子树脂是具有电沉积性的各种阴离子性或阳离子性的合成高 分子树脂，在其结构中具有用于表现防水性的元素或官能团。
树脂层25中含有的表现防水性的元素例如有氟、硅等。用于表 现防水性的官能团例如有曱基、乙基、丙基、正丁基、异丁基、己基、 辛基、癸基、月桂基等烷基。
在结构中具有用于表现防水性的元素或官能团的阴离子性合成 高分子树脂有丙烯酸树脂、聚酯树脂、马来酰化油树脂、聚丁二烯 树脂、环氧树脂、聚酰胺树脂、聚酰亚胺树脂等，它们可以单独或以 任意组合得到的混合物的形式使用。上述阴离子性合成高分子树脂还 可以与三聚氰胺树脂、酚醛树脂、氨基曱酸酯树脂等交联性树脂结合 使用。
另 一方面，结构中具有用于表现防水性的元素或官能团的阳离子 性合成高分子树脂可例举丙烯酸树脂、环氧树脂、氨基曱酸酯树脂、聚丁二烯树脂、聚酰胺树脂、聚酰亚胺树脂等，它们可以单独或以任 意组合得到的混合物的形式使用。上述阳离子性合成高分子树脂还可 以与聚酯树脂、氨基曱酸酯树脂等交联性树脂结合使用。
为了使上述具有电沉积性的合成高分子树脂具有粘合性，可以根 据需要添加松香系、萜烯系、石油树脂等赋予粘合性的树脂。
上述电沉积性的合成高分子树脂可以用碱性或酸性物质中和，以 溶解于水的状态或水分散状态供给电沉积。即，阴离子性合成高分子 树脂用三曱胺、二乙胺、二甲基乙醇胺、二异丙醇胺等胺类，氨、苛 性钾等无机碱中和。阳离子性合成高分子树脂用曱酸、乙酸、丙酸、 乳酸等酸中和。中和后的水溶性高分子树脂可以以水分散型或溶解型 的形式、以被水稀释的状态使用。
树脂层25所含的导电材料可以使用作为上述隔膜1的树脂层5 中含有的导电材料所例举的材料。导电材料在树脂层25中的含量可 根据树脂层25所要求的导电性适当设定，例如可在30-90%重量的范 围内设定。
上述树脂层25的防水性优选设定为水接触角在90°-150。的范围。 本发明中，水接触角的测定可通过市售的液滴接触角测定装置进行。 上述树脂层25的厚度可以是0.1-100 (im，优选3-30(im的范围。树脂 层25的厚度低于0.1 pm，则由于产生针孔等而无法确保良好的耐腐 蚀性，而超过100pm，则会出现干燥固化后的裂纹等、或产率降4氐、 成本增高的问题，不优选。
本发明中，构成隔膜21的树脂层25可以是下述的树脂层通过 电解聚合形成，含有掺杂剂，该掺杂剂在含有导电性高分子的树脂中 提高导电性，导电性高分子的结构中具有用于表现防水性的元素或官
电极，进行通电，通过电化学氧化或还原进行聚合的公知的方法。掺
的电学掺杂、或者在电解聚合后将导电性高分子浸泡在掺杂剂的液体或含有掺杂分子的溶液中的液相掺杂进行。掺杂剂可以是碱金属、烷 基铵离子等供体型掺杂剂，卣素类、路易斯酸、质子酸、过渡金属卣 化物、有机酸等受体型掺杂剂。
树脂层25中的掺杂剂量可根据树脂层25所要求的导电性适当设定。
本发明中，构成隔膜21的树脂层25可以是含有第1树脂层和第 2树脂层的复合膜结构，第l树脂层通过电解聚合形成，含有掺杂剂， 该掺杂剂在含有导电性高分子的树脂中提高导电性；第2树脂层通过 电沉积形成，覆盖在该第l树脂层上，含有导电材料，且具有防水性。
图4A-图4D是以图1所示的隔膜1为例，对上述本发明的隔膜 的制备进行说明的图。首先，通过光刻法，在金属板材2，的两个面上 按照所需图案形成抗蚀剂层9，9 (图4A),将该抗蚀剂层9,9作为掩模， 从两面蚀刻金属板材2'，形成沟槽部3,3 (图4B)。然后剥离抗蚀剂层 9,9，得到金属基体2(图4C)。使用在具有电沉积性的各种阴离子性或 阳离子性的合成高分子树脂中分散有导电材料和防水性材料的电沉 积液，通过电沉积，在该金属基体2的两面成膜，然后使其固化，形 成树脂层5 (图4D)。这样形成的树脂层5显示良好的导电性和高耐腐 蚀性，同时具备防水性。由此可得到隔膜l。
图2所示的隔膜11的制备中，在具备沟槽部13,13的金属基体 12的制备步骤之前，均与上述金属基体2的制备同样地进行。接着， 使用在具有电沉积性的各种阴离子性或阳离子性的合成高分子树脂 中分散有导电材料的电沉积液，通过电沉积，在该金属基体12的两 个面上成膜，然后使其固化，形成树脂层15。这样形成的树脂层15 具备良好的导电性和高耐腐蚀性。接着，通过光刻法，在除沟槽部13 以外的部位形成掩模，使用粘合剂中含有防水性材料的涂布液，通过 喷雾法、浸泡法等在位于沟槽部13的树脂层15上成膜，然后4吏其固 化，形成防水性层17。防水性层17可经由上述掩模，通过CVD法、 溅射法等形成。这样形成的防水性层17具备防水性。接着，除去上述掩模，得到隔膜ll。
图5A-图5D是以图3所示的隔膜21为例，说明本发明的隔膜的 制备的图。首先，通过光刻法，在金属板材22，的两个面上按照所需 图案形成抗蚀剂层29,29 (图5A)，以该抗蚀剂层29,29作为掩模，由 两面蚀刻金属板材22',形成沟槽部23，23(图5B)。然后剥离抗蚀剂层 29,29，得到金属基体22 (图5C)。使用在具有电沉积性的各种阴离子 性或阳离子性合成高分子树脂中分散有导电材料和至少一种具有用 于表现防水性的元素或用于表现防水性的官能团的物质的电沉积液， 通过电沉积，在该金属基体22的两个面上成膜，然后使其固化，形 成树脂层25 (图5D)。电沉积液可以使用在结构中具有用于表现防水 性的元素或官能团的合成高分子，使用在其中分散有导电材料的电沉 积液。还可以使用结构中具有用于表现防水性的元素或官能团的合成
现防水性的官能团的物质和导电材料的电沉积液。这样形成的树脂层 5显示良好的导电性和高耐腐蚀性，同时具备防水性，由此可得到隔 膜21。
这里，参照图6-图9说明使用本发明的隔膜得到的高分子电解质 型燃料电池的一个例子。图6是用于说明高分子电解质型燃料电池结 构的部分构成图，图7是用于说明构成高分子电解质型燃料电池的复 合膜电极的图，图8和图9是由不同的方向表示将各高分子电解质型 燃料电池的隔膜和复合膜电极分开的状态的斜视图。
图6-图9中，高分子电解质型燃料电池31含有作为单元电池的 复合膜电极(MEA:膜电极组件)41和隔膜51。
如图7所示，MEA41具备燃料极(氢极)45和空气极(氧极)48，燃 料极(氢极)45含有设置于高分子电解质膜42的一个面上的催化剂层 43和气体扩散层(GDL)44;空气极(氧极)48含有设置于高分子电解质 膜42的另 一个面上的催化剂层46和气体扩散层(GDL)47。
隔膜51包含隔膜51A、隔膜51B、隔膜51C,隔膜51A是在一个面上具备燃料气体供给用沟槽部53a,在另一个面上具备氧化剂气
体供给用沟槽部54a;隔膜51B是在一个面上具备燃料气体供给用沟 槽部53a，在另一个面上具备冷却水用沟槽部54b;隔膜51C是在一 个面上具备冷却水用沟槽部53b,在另一个面上具备氧化剂气体供给 用沟槽部54a。上述隔膜51A、 51B、 51C是本发明的隔膜，其两个面 上形成图1所示的树脂层5,或者图2所示的树脂层15和防水性层 17，或者图3所示的树脂层25,在图示例中省略。不具备氧化剂气体 供给用沟槽部54a的隔膜51B可以是其金属基体的两个面被不具备防 水性的树脂层覆盖、具有导电性和耐腐蚀性的隔膜，即，为非本发明 的隔膜。
各隔膜51A、 51B、 51C和上述高分子电解质膜42的规定位置上， 两个燃料气体供给孔55a、 55b、两个氧化剂气体供给孔56a， 56b、两 个冷却水供给孔57a、 57b以贯通孔的形式形成。各隔膜51A、 51B、 51C与单元电池MEA41层合，使MEA41的空气极(氧极)48与隔膜 51A上的形成氧化剂气体供给用沟槽部54a的面对接、MEA41的燃料 极(氢极)45与隔膜51B上的形成燃料气体供给用沟槽部53a的面对接， 另夕卜，隔膜51B的形成冷却水用沟槽部54b的面与隔膜51C的形成冷 却水用沟槽部53b的面连接，将其重复排列，由此构成高分子电解质 型燃料电池31。在这样层合的状态下，上述2个燃料气体供给孔55a、 55b分别形成贯通层合方向的燃料气体的供给管路，2个氧化剂气体 供给孔56a、 56b分别形成贯通层合方向的氧化剂气体供给管路，2个 冷却水供给孔57a、 57b分别形成贯通层合方向的冷却水的供给管路。
上述本发明的隔膜的实施方案是例子，本发明并不受这些实施方 案的限定。
下面给出更具体的实施例，进一步详细说明本发明。 [实施例1]
准备厚度4.5 mm的不锈钢板(SUS304)作为金属板材，进行表面脱脂处理。
接着，通过浸涂法，在该不锈钢板的两个面上涂布感光材料(酪蛋
白和重铬酸铵的混合物)，形成厚度20)im的涂膜，经由沟槽部形成用 的光掩模进行曝光(通过5 kW汞灯照射60秒)，显影(喷雾4(TC的温 水)，形成抗蚀剂层。
接着，经由上述抗蚀剂层，由不锈钢板的两面喷雾加热至70。C的 氯化铁溶液，半蚀刻至规定深度。然后用80。C的苛性钠水溶液剥离抗 蚀剂层，实施洗涤处理。由此得到具有宽lmm、深0.5mm的大致半 圓形的截面、具备振幅100mm、间距50mm的弯曲的长度1000mm 的沟槽部的金属基体。
另一方面，如下制备环氧电沉积液。
首先，在搅拌下将1000重量份双酚A的二缩水甘油基醚(环氧当 量910)保持至70。C，同时溶解于463重量份乙二醇一乙醚中，再加入 80.3重量份二乙胺，在100。C下反应2小时，制备胺环氧加成产物(A)。
向875重量份Colonate L (日本聚氨酯(林)制备，二异氰酸酯75% 重量NCO 13%的不挥发成分)中加入0.05重量份月桂酸二丁基锡，加 热至50。C，向其中加入390重量份2-乙基己醇，然后在120。C下反应 卯分钟。将所得反应产物用130重量份乙二醇一乙醚稀释，得到成分 (B)。
接着，将含有1000重量份上述胺环氧加成产物(A)和400重量份 成分(B)的混合物用30重量份冰醋酸中和，然后用570重量份去离子 水稀释，制备不挥发成分为50%重量的树脂A。将200.2重量份该树 脂A(树脂成分86.3容量)、583.3重量份去离子水、和2.4重量份月桂 酸二丁基锡混合，制备环氧电沉积液。
接着，在上述环氧电沉积液中添加相对于树脂固形物为60%重量 的碳纳米管(昭和电工(林)制造，气相法碳纤维VGCF)作为导电材料， 添加相对于树脂固形物为10%重量的聚四氟乙烯孩1粒(旭硝子(林)制 备，Fluon)作为防水性材料，使其分散，制成电沉积液。将上述电沉积液保持20。C,搅拌，向其中浸泡上述金属基体，以
极间40 mm、电压50 V进行1分钟的电沉积，将提拉上来的金属基 体用纯水洗涤。然后在热板上以150。C干燥3分钟，再在氮气氛中实 施180°C、 1小时的加热固化处理。由此，在含有沟槽部的金属基体 上以15pm的均匀厚度形成树脂层，得到隔膜。
该隔膜的树脂层的水接触角按照以下方法测定，结果为110°，可 以确认具备高防水性。 (水接触角的测定方法)
在常温常压下，向被测定物的表面滴加纯水，直接读取水滴顶点 高度h、水滴半径a。固液界面、水平线与液滴顶点连接线所成的角度 是接触角的一半，因此由<9A=20B=2arctan (h/a)测定水接触角。
与实施例l同样，制备具备沟槽部的金属基体。
与实施例l同样，制备环氧电沉积液。向该环氧电沉积液中添加 相对于树脂固形物为75。/。重量的碳黑(Cabot(株)制备，Vulcan XC-72) 作为导电材料，使其分散，制成电沉积液。
使用上述电沉积液，按照与实施例1同样的条件进行电沉积、洗 涤、固化，在含有沟槽部的金属基体上以15 pm的均匀厚度形成树脂 层。
下面，通过旋涂法在树脂层上涂布感光性抗蚀剂(JSR(抹)制备， THB抗蚀剂)，接着，经由具有与金属基体的沟槽部对应的遮光部的 掩模，进行曝光(用5 kW汞灯照射30秒)，显影(喷雾JSR(林)制备的 THB显影液)。由此在除沟槽部之外的金属基体的树脂层上形成掩模。
接着，经由上述掩模，通过CVD法形成含有氟树脂的防水性层， 然后使用JSR(株)制备的THB剥离液除去掩4莫。由此得到了在沟槽部 内的树脂层上具有防水性层(厚度5 nm)的隔膜。
该隔膜的防水性层的水接触角按照与实施例1同样的方法测定，结果为120。，可以确认具备高防水性。
按照与实施例1同样的方法测定未形成防水性层的树脂层的水接
触角，结果为60°,可以确认防水性极低。 [实施例3]
与实施例1同样地制备具备沟槽部的金属基体。 如下制备防水性丙烯酸环氧电沉积液。
首先，在搅拌下，将IOOO重量份双酚A的二缩水甘油基醚(环氧 当量=910)保持70°C,同时溶解于463重量份乙二醇一乙醚中，再加 入80.3重量f分二乙胺，在IO(TC下反应2小时，制备胺环氧加成产物 (A)。
向875重量份Colonate L (日本聚氨酯(抹)制备，二异氰酸酯 NC013。/。的不挥发成分为75%重量)中加入0.05重量份月桂酸二丁基 锡，加热至50。C,向其中添加390重量份2-乙基己醇，然后在120°C 下反应90分钟。将所得反应产物用130重量份乙二醇一乙醚稀释， 得到成分(B)。
将含有上述1000重量份胺环氧加成产物(A)和400重量^^成分(B) 的混合物用30重量份冰醋酸中和，然后使用570重量份去离子水稀 释，制备不挥发成分为50%重量的树脂A。将200.2重量份该树脂A 和200重量份含有羟基的氟化丙烯酸共聚物(三菱Rayon (抹)制备 AS-1301)、 100重量份Colonate L、 1000重量份去离子水和2.4重量份 月桂酸二丁基锡混合，制备防水性丙烯酸环氧电沉积液。
接着，向上述防水性丙烯酸环氧电沉积液中添加相对于树脂固形 物为60%重量的碳纳米管(昭和电工(林)制备，气相法碳纤维VGCF) 作为导电材料，使其分散，制成电沉积液。
将上述电沉积液保持20。C，搅拌，向其中浸泡上述金属基体，以 极间40 mm、电压50 V进行1分钟的电沉积，将提拉上来的金属基 体用纯水洗涤。然后在热板上以150。C干燥3分钟，再在氮气氛中实施180°C、 1小时的加热固化处理。由此，在含有沟槽部的金属基体
上以15pm的均匀厚度形成树脂层，得到隔膜。
按照与实施例1同样的条件测定该隔膜的树脂层的水接触角，结 果为110°，可以确认具备高防水性。
将防水性丙烯酸环氧电沉积液置换为与实施例1同样制备的环氧 电沉积液，除此之外与实施例同样地制备隔膜。
按照与实施例1同样的条件测定该隔膜的树脂层的水接触角按， 结果为60°,可以确认防水性极低。
与实施例1同样地制备具备沟槽部的金属基体。
向聚四氟乙烯的胶体溶液(Daikin工业(林)制备，ND-2)中添加相 对于树脂固形物为75。/。重量的碳黑(Cabot(株)制备，VulcanXC-72), 作为导电材料，使其分散，制成导电涂料。
接着，在金属基体上喷涂上述导电涂料，然后在红外线干燥炉中、 在80。C下加热1小时，再在380。C下实施1小时的加热处理。由此在 含有沟槽部的金属基体上形成树脂层，得到隔膜。
按照与实施例1同样的条件测定该隔膜的树脂层的水接触角，结 果为120。，可以确认具备高防水性。
但是该隔膜的树脂层比实施例1-3的树脂层厚，厚度偏差大，特 别是在侧壁部存在未形成树脂层的针孔形状的部位，隔膜的可靠性降 低。
产业实用性
本发明可适用于将多个单元电池层合得到的燃料电池的制备。其 中，所述单元电池是在固体高分子电解质膜的两侧配置电极形成的。
权利要求
1. 高分子电解质型燃料电池用的隔膜，其特征在于具备金属基体、在该金属基体的至少一个面上形成的沟槽部、通过电沉积形成的覆盖上述金属基体的树脂层，该树脂层含有导电材料和防水性材料。
2. 权利要求1的高分子电解质型燃料电池用的隔膜，其中上述 导电材料是碳颗粒、碳纳米管、碳纳米纤维、碳纳米突、耐腐蚀性金 属的至少一种。
3. 权利要求1的高分子电解质型燃料电池用的隔膜，其中上述 防水性材料为含氟树脂的微粒，烃系树脂的微粒，表面用含氟树脂或 烂系树脂涂敷的金属、无机化合物、有机化合物的任何一种微粒，表 面用硅烷偶联剂进行硅烷处理得到的无机化合物微粒的至少 一种。
4. 权利要求1的高分子电解质型燃料电池用的隔膜，其中上述 防水性材料的平均粒径为0.1-50 pm的范围。
5. 权利要求1的高分子电解质型燃料电池用的隔膜，其中上述 树脂层的厚度为0.1-100 [im的范围。
6. 权利要求1的高分子电解质型燃料电池用的隔膜，其中上述 防水性材料的一部分暴露于上述树脂层表面。
7. 高分子电解质型燃料电池用的隔膜，其特征在于具备金属 基体、在该金属基体的至少一个面上形成的沟槽部、通过电解聚合形 成的覆盖上述金属基体的树脂层，该树脂层含有掺杂剂和防水性材 料，该掺杂剂在含有导电性高分子的树脂中提高导电性。
8. 权利要求7的高分子电解质型燃料电池用的隔膜，其中上述 防水性材料为含氟树脂的微粒，烃系树脂的微粒，表面用含氟树脂或 烃系树脂涂敷的金属、无机化合物、有机化合物的任何一种微粒，表 面用硅烷偶联剂进行硅烷处理得到的无机化合物微粒的至少 一种。
9. 权利要求7的高分子电解质型燃料电池用的隔膜，其中上述防水性材料的平均粒径为0.1-50 pm的范围。
10. 权利要求7的高分子电解质型燃料电池用的隔膜，其中上述 树脂层的厚度为0.1-100 iim的范围。
11. 权利要求7的高分子电解质型燃料电池用的隔膜，其中上述 防水性材料的一部分暴露于上述树脂层表面。
12. 高分子电解质型燃料电池用的隔膜，其特征在于具备金属 基体、在该金属基体的至少一个面上形成的沟槽部、形成的覆盖上述 金属基体的树脂层，该树脂层含有第l树脂层和第2树脂层；第l树 脂层通过电解聚合形成，含有掺杂剂和防水性材料，该掺杂剂在含导 电性高分子的树脂中提高导电性；第2树脂层通过电沉积形成，覆盖 该第l树脂层，含有导电材料和防水性材料。
13. 权利要求12的高分子电解质型燃料电池用的隔膜，其中上 述导电材料是碳颗粒、碳纳米管、碳纳米纤维、碳纳米突、耐腐蚀性 金属的至少一种。
14. 权利要求12的高分子电解质型燃料电池用的隔膜，其中上 述防水性材料为含氟树脂的微粒，烃系树脂的微粒，表面用含氟树脂 或烃系树脂涂敷的金属、无机化合物、有机化合物的任何一种微粒， 表面用硅烷偶联剂进行硅烷处理得到的无机化合物微粒的至少 一种。
15. 权利要求12的高分子电解质型燃料电池用的隔膜，其中上 述防水性材料的平均粒径为0.1-50 pm的范围。
16. 权利要求12的高分子电解质型燃料电池用的隔膜，其中上 述树脂层的厚度为0.1-100pm的范围。
17. 权利要求12的高分子电解质型燃料电池用的隔膜，其中上 述防水性材料的一部分暴露于上述树脂层表面。
18. 高分子电解质型燃料电池用的隔膜，其特征在于具备金属 基体、在该金属基体的至少一个面上形成的沟槽部、通过电沉积形成 的覆盖上述金属基体的树脂层，该树脂层含有导电材料，至少位于上 述沟槽部的上述树脂层被防水性层覆盖。
19. 权利要求18的高分子电解质型燃料电池用的隔膜，其中上 述导电材料是碳颗粒、碳納米管、碳纳米纤维、碳纳米突、耐腐蚀性 金属的至少一种。
20. 权利要求18的高分子电解质型燃料电池用的隔膜，其中上 述防水性层是在粘合剂中含有防水性材料所得，该防水性材料为含氟 树脂的微粒，烃系树脂的微粒，表面用含氟树脂或烃系树脂涂敷的金 属、无机化合物、有机化合物的任何一种微粒，表面用硅烷偶联剂进 行硅烷处理得到的无机化合物微粒的至少 一种。
21. 权利要求18的高分子电解质型燃料电池用的隔膜，其中上 述树脂层上以海岛状存在上述防水性层。
22. 权利要求18的高分子电解质型燃料电池用的隔膜，其中上 述防水层的厚度为1-100 nm的范围。
23. 高分子电解质型燃料电池用的隔膜，其特征在于具备金属 基体、在该金属基体的至少一个面上形成的沟槽部、通过电解聚合形 成的覆盖上述金属基体的树脂层，该树脂层含有掺杂剂，该掺杂剂在 含有导电性高分子的树脂中提高导电性，至少位于上述沟槽部的上述 树脂层被防水性层覆盖。
24. 权利要求23的高分子电解质型燃料电池用的隔膜，其中上 述防水性层是在粘合剂中含有防水性材料所得，该防水性材料为含氟 树脂的微粒，烃系树脂的微粒，表面用含氟树脂或烃系树脂涂敷的金 属、无机化合物、有机化合物的任何一种微粒，表面用硅烷偶联剂进 行硅烷处理得到的无机化合物微粒的至少 一种。
25. 权利要求23的高分子电解质型燃料电池用的隔膜，其中上 述树脂层上以海岛状存在上述防水性层。
26. 权利要求23的高分子电解质型燃料电池用的隔膜，其中上 述防水层的厚度为1-100 nm的范围。
27. 高分子电解质型燃料电池用的隔膜，其特征在于具备金属 基体、在该金属基体的至少一个面上形成的沟槽部、形成的覆盖上述金属基体的树脂层，该树脂层含有第1树脂层和第2树脂层；该第1 树脂层通过电解聚合形成，含有掺杂剂，该掺杂剂在含有导电性高分 子的树脂中提高导电性；该第2树脂层通过电沉积形成，覆盖该第1 树脂层，含有导电材料；至少位于上述沟槽部的上述树脂层被防水性
28. 权利要求27的高分子电解质型燃料电池用的隔膜，其中上 述导电材料是碳颗粒、碳纳米管、碳纳米纤维、碳纳米突、耐腐蚀性 金属的至少一种。
29. 权利要求27的高分子电解质型燃料电池用的隔膜，其中上 述防水性层是在粘合剂中含有防水性材料所得，该防水性材料为含氟 树脂的微粒，烃系树脂的微粒，表面用含氟树脂或烃系树脂涂敷的金 属、无机化合物、有机化合物的任何一种微粒，表面用硅烷偶联剂进 行硅烷处理得到的无机化合物微粒的至少 一种。
30. 权利要求27的高分子电解质型燃料电池用的隔膜，其中上 述树脂层上以海岛状存在上述防水性层。
31. 权利要求27的高分子电解质型燃料电池用的隔膜，其中上 述防水层的厚度为1-100 nm的范围。
32. 高分子电解质型燃料电池用的隔膜，其特征在于具备金属 基体、在该金属基体的至少一个面上形成的沟槽部、通过电沉积形成 的覆盖上述金属基体的树脂层，该树脂层含有导电材料，同时具有防 水性。
33. 权利要求32的高分子电解质型燃料电池用的隔膜，其中上 述导电材料是碳颗粒、碳纳米管、碳纳米纤维、碳纳米突、耐腐蚀性 金属的至少一种。
34. 权利要求32的高分子电解质型燃料电池用的隔膜，其中上 述树脂层含有至少 一种表现防水性的元素或官能团。
35. 权利要求32的高分子电解质型燃料电池用的隔膜，其中上 述元素是氟、硅，上述官能团是烷基。
36. 权利要求32的高分子电解质型燃料电池用的隔膜，其中上 述树脂层的厚度为0.1-100 pm的范围。
37. 高分子电解质型燃料电池用的隔膜，其特征在于具备金属 基体、在该金属基体的至少一个面上形成的沟槽部、通过电解聚合形 成的覆盖上述金属基体的树脂层，该树脂层含有掺杂剂，该掺杂剂在 含有导电性高分子的树脂中提高导电性，同时具有防水性。
38. 权利要求37的高分子电解质型燃料电池用的隔膜，其中上 述树脂层含有至少一种表现防水性的元素或官能团。
39. 权利要求37的高分子电解质型燃料电池用的隔膜，其中上 述元素是氟、硅，上述官能团是烷基。
40. 权利要求37的高分子电解质型燃料电池用的隔膜，其中上 述树脂层的厚度为0.1-100 |um的范围。
41. 高分子电解质型燃料电池用的隔膜，其特征在于具备金属 基体、在该金属基体的至少一个面上形成的沟槽部、形成的覆盖上述 金属基体的树脂层，该树脂层含有第1树脂层和第2树脂层，该第1 树脂层通过电解聚合形成，含有掺杂剂，该掺杂剂在含有导电性高分 子的树脂中提高导电性；第2树脂层通过电沉积形成，覆盖该第l树 脂层，含有导电材料，具有防水性。
42. 权利要求41的高分子电解质型燃料电池用的隔膜，其中上 述导电材料是碳颗粒、碳纳米管、碳纳米纤维、碳纳米突、耐腐蚀性 金属的至少一种。
43. 权利要求41的高分子电解质型燃料电池用的隔膜，其中上 述树脂层含有至少 一种表现防水性的元素或官能团。
44. 权利要求41的高分子电解质型燃料电池用的隔膜，其中上 述元素是氟、硅，上述官能团是烷基。
45. 权利要求41的高分子电解质型燃料电池用的隔膜，其中上 述树脂层的厚度为0.1-100 jmi的范围。
46. 高分子电解质型燃料电池用的隔膜的制备方法，其特征在于具有以下步骤在金属基体的至少一个面上形成沟槽部的步骤；使用 分散有导电材料和防水性材料的电沉积液，通过电沉积形成树脂层， 覆盖上述金属基体的步骤。
47. 高分子电解质型燃料电池用的隔膜的制备方法，其特征在于 具有以下步骤在金属基体的至少一个面上形成沟槽部的步骤；通过电解聚合形成树脂层，覆盖上述金属基体的步骤，其中所述树脂层含 有掺杂剂和防水性材料，该掺杂剂在含有导电性高分子的树脂中提高 导电性。
48. 高分子电解质型燃料电池用的隔膜的制备方法，其特征在于 具有以下步骤在金属基体的至少一个面上形成沟槽部的步骤；通过 电解聚合形成覆盖上述金属基体的第l树脂层步骤，该第l树脂层含 有掺杂剂和防水性材料，该掺杂剂在含有导电性高分子的树脂中提高 导电性；使用分散有导电材料和防水性材料的电沉积液，通过电沉积 形成覆盖上述第1树脂层的第2树脂层的步骤。
49. 高分子电解质型燃料电池用的隔膜的制备方法，其特征在于 具有以下步骤在金属基体的至少一个面上形成沟槽部的步骤；使用 分散有导电材料的电沉积液，通过电沉积形成覆盖上述金属基体的树 脂层的步骤；形成防水性层，至少覆盖位于上述沟槽部的上述树脂层 的步骤。
50. 高分子电解质型燃料电池用的隔膜的制备方法，其特征在于 具有以下步骤在金属基体的至少一个面上形成沟槽部的步骤；通过电解聚合形成覆盖上述金属基体的树脂层的步骤，该树脂层含有掺杂 剂，该掺杂剂在含有导电性高分子的树脂中提高导电性；形成防水性 层，至少覆盖位于上述沟槽部的上述树脂层的步骤。
51. 高分子电解质型燃料电池用的隔膜的制备方法，其特征在于 具有以下步骤在金属基体的至少一个面上形成沟槽部的步骤；通过 电解聚合形成覆盖上述金属基体的第l树脂层的步骤，所述第l树脂 层含有掺杂剂，该掺杂剂在含有导电性高分子的树脂中提高导电性；使用分散有导电材料的电沉积液，通过电沉积形成第2树脂层，覆盖上述第l树脂层的步骤；形成防水性层，至少覆盖位于上述沟槽部的 上述第2树脂层的步骤。
52. 高分子电解质型燃料电池用的隔膜的制备方法，其特征在于 具有以下步骤在金属基体的至少一个面上形成沟槽部的步骤；使用在树脂中分散有导电材料的电沉积液，通过电沉积，形成覆盖上述金 属基体的防水性树脂层的步骤，其中所述树脂是在结构中具有至少一 种用于表现防水性的元素或官能团。
53. 高分子电解质型燃料电池用的隔膜的制备方法，其特征在于 具有以下步骤在金属基体的至少一个面上形成沟槽部的步骤；通过 电解聚合形成防水性的树脂层，覆盖上述金属基体的步骤，所述防水 性的树脂层含有掺杂剂，该掺杂剂在树脂中提高导电性，所述树脂含 有在结构中具有至少一种用于表现防水性的元素或官能团的导电性 高分子。
54. 高分子电解质型燃料电池用的隔膜的制备方法，其特征在于 具有以下步骤在金属基体的至少一个面上形成沟槽部的步骤；通过 电解聚合形成覆盖上述金属基体的第l树脂层的步骤，所述第l树脂 层含有掺杂剂，该掺杂剂在含有导电性高分子的树脂中提高导电性； 使用在树脂中分散有导电材料的电沉积液，通过电沉积形成防水性的 第2树脂层，覆盖上述第l树脂层的步骤，其中所述树脂在结构中具 有至少 一种用于表现防水性的元素或官能团。
全文摘要
本发明是使隔膜具备树脂层，该树脂层通过电沉积形成，覆盖在至少一个面上具备沟槽部的金属基体上。该树脂层的构成是含有导电材料和防水性材料的构成，或者含有导电材料、并且在至少位于沟槽部的树脂层被防水性层覆盖的构成。由此，难以发生溢流液阻现象(水淹现象)，可以得到强度、耐腐蚀性优异、制造成本可降低的高分子电解质型燃料电池用隔膜。
文档编号H01M8/10GK101288194SQ20068003822
公开日2008年10月15日 申请日期2006年10月17日 优先权日2005年10月17日
发明者八木裕, 内田泰弘, 芹泽彻 申请人:大日本印刷株式会社