新しい材料·成形加工が創るアドバンスト製品：I.高導電性プラスチックコンパウンドの研究開発と応用展開～2.燃料電池セパレータ用導電性コンパウンドの研究開発

摘要

地球温暖化主要因の二酸化炭素放出を低減するための燃料電池の研究開発が進められ、その中でも固体高分子型燃料電池(Polymer Electrolyte Fuel Cell: PEFC)、別名 陽子交換膜燃料電池(Proton Exchange Membrane Fuel Cell: PEM Fuel Cell)の実用化が進みつつある。 モータショーでは、自動車メーカーが競ってコンセプトカーを展示している。 写真1にGMの燃料電池駆動車(FCV)のコンセプトカー、Hy-wireを示す。 写真2に燃料電池システムを搭載したエンジンルームを、図1には燃料電池スタックを示す。 主な構成材料は、燃料の流動溝を有するバイポーラプレート（Bipolor-Plate、別名セパレータ）、陽子交換膜、触媒によるガス拡散層、エンドプレートである。 発電原理を図2に示す。 水素（燃料）をエンドプレートの流動溝に導入し、触媒層を通過するとき陽子が生成する。 陽子交換膜を通り酸素と水を生成する。 このとき、外部回路に電子が流れ発電する。 単1セルでは発電する電圧は0.7Vである。 したがって、必要な枚数のプレートをスタックする。 燃料電池技術の開発はいろいろな点で行われているが、最大の目標はコストダウンである。U.S. Department of Energy(DOE)のコスト分析と目標値を図3に示す。 最も高価格な部材はバイポーラプレートと陽子交換膜であり、ほぼ同コストである。 ここで取り扱う高導電性プラスチックコンポジットの開発と応用に関連するのは、前者のバイポーラプレートであり、以下に記述する。