CN109983606B - 燃料电池及制造金属多孔体的方法 - Google Patents

燃料电池及制造金属多孔体的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN109983606B
CN109983606B CN201880002463.8A CN201880002463A CN109983606B CN 109983606 B CN109983606 B CN 109983606B CN 201880002463 A CN201880002463 A CN 201880002463A CN 109983606 B CN109983606 B CN 109983606B
Authority
CN
China
Prior art keywords
porous
metal
pore diameter
average pore
skeleton
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201880002463.8A
Other languages
English (en)
Other versions
CN109983606A (zh
Inventor
土田齐
西村淳一
马渊精治
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sumitomo Electric Toyama Co Ltd
Original Assignee
Sumitomo Electric Toyama Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sumitomo Electric Toyama Co Ltd filed Critical Sumitomo Electric Toyama Co Ltd
Publication of CN109983606A publication Critical patent/CN109983606A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN109983606B publication Critical patent/CN109983606B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/02—Details
    • H01M8/0202—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors
    • H01M8/023—Porous and characterised by the material
    • H01M8/0232—Metals or alloys
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21B—ROLLING OF METAL
    • B21B1/00—Metal-rolling methods or mills for making semi-finished products of solid or profiled cross-section; Sequence of operations in milling trains; Layout of rolling-mill plant, e.g. grouping of stands; Succession of passes or of sectional pass alternations
    • B21B1/08—Metal-rolling methods or mills for making semi-finished products of solid or profiled cross-section; Sequence of operations in milling trains; Layout of rolling-mill plant, e.g. grouping of stands; Succession of passes or of sectional pass alternations for rolling structural sections, i.e. work of special cross-section, e.g. angle steel
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F3/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
    • B22F3/10—Sintering only
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F3/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
    • B22F3/10—Sintering only
    • B22F3/11—Making porous workpieces or articles
    • B22F3/1121—Making porous workpieces or articles by using decomposable, meltable or sublimatable fillers
    • B22F3/1137—Making porous workpieces or articles by using decomposable, meltable or sublimatable fillers by coating porous removable preforms
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F3/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
    • B22F3/18—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces by using pressure rollers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F5/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the special shape of the product
    • B22F5/006—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the special shape of the product of flat products, e.g. sheets
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C1/00—Making non-ferrous alloys
    • C22C1/04—Making non-ferrous alloys by powder metallurgy
    • C22C1/0408—Light metal alloys
    • C22C1/0416—Aluminium-based alloys
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C1/00—Making non-ferrous alloys
    • C22C1/04—Making non-ferrous alloys by powder metallurgy
    • C22C1/045—Alloys based on refractory metals
    • C22C1/0458—Alloys based on titanium, zirconium or hafnium
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C1/00—Making non-ferrous alloys
    • C22C1/08—Alloys with open or closed pores
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/64—Carriers or collectors
    • H01M4/70—Carriers or collectors characterised by shape or form
    • H01M4/80—Porous plates, e.g. sintered carriers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/02—Details
    • H01M8/0202—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors
    • H01M8/023—Porous and characterised by the material
    • H01M8/0241—Composites
    • H01M8/0245—Composites in the form of layered or coated products
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/02—Details
    • H01M8/0202—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors
    • H01M8/0247—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors characterised by the form
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F2201/00—Treatment under specific atmosphere
    • B22F2201/03—Oxygen
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F2998/00—Supplementary information concerning processes or compositions relating to powder metallurgy
    • B22F2998/10—Processes characterised by the sequence of their steps
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F2999/00—Aspects linked to processes or compositions used in powder metallurgy
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/50—Fuel cells

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Inert Electrodes (AREA)
  • Fuel Cell (AREA)
  • Electrodes For Compound Or Non-Metal Manufacture (AREA)
  • Electrolytic Production Of Non-Metals, Compounds, Apparatuses Therefor (AREA)

Abstract

根据本公开的燃料电池包括平板状的金属多孔体作为气体扩散层，该金属多孔体具有三维网状结构的骨架。该骨架由金属或合金制成。在金属多孔体中，平行于气体流动方向的方向上的平均孔径与垂直于气体流动方向的方向上的平均孔径之比为1.4以上2.5以下。

Description

燃料电池及制造金属多孔体的方法
技术领域
本公开涉及燃料电池及制造金属多孔体的方法。本申请要求基于2017年10月25日提交的日本专利申请No.2017-206447的优先权。日本专利申请No.2017-206447中所述的所有描述通过引用并入本文。
背景技术
近年来，在各种电池、电容器、燃料电池等中存在对高输出化和高容量化(小型化)的需求。
通常，燃料电池的气体扩散层中使用了碳结构或不锈钢(SUS)结构。在碳结构和SUS结构中形成用作气体流路的凹槽。凹槽的宽度为约500μm，并且凹槽是线状连接的。因为在碳结构或SUS结构与电解质相接触的表面区域的大约一半设置有凹槽，所以气体扩散层的孔隙率为约50％。
气体扩散层并没有很高的的孔隙率，但是压力损失很大。因此，为了在使燃料电池小型化的同时提高输出，提出了使用具有三维网状结构的骨架的金属多孔体代替碳结构或SUS结构作为气体扩散层。
例如，日本专利特表No.2015-526840(专利文献1)公开了使用含有金属发泡体的多孔金属材料作为电化学电池中所用的开口多孔流动结构。
日本专利特开No.2017-033918(专利文献2)公开了一种燃料电池，其中将具有包含镍(Ni)和锡(Sn)的三维网状结构的骨架的平板状的金属多孔体用作气体扩散层。
例如，对具有三维网状结构的骨架的树脂成形体进行导电化处理，将金属镀覆在骨架的表面上，并除去树脂成形体，从而制备具有三维网状结构的骨架的金属多孔体。优选将树脂发泡体用作树脂成形体。特别地，从提高金属多孔体的孔隙率的观点出发，使用孔隙率为约98％的发泡聚氨酯作为起始材料制造金属多孔体。除去树脂成形体之后，适当地还原金属镀层。
根据需要进行机械加工(如压制、轧制、压印和锻造)，并且对金属多孔体进行压缩，从而使金属多孔体的厚度为约0.30mm以上约0.50mm以下。因为压缩金属多孔体会降低孔隙率，所以压缩前金属多孔体的孔隙率优选为50％以上，更优选为约75％至约85％。
引用列表
专利文献
专利文献1：日本专利特表No.2015-526840
专利文献2：日本专利特开No.2017-033918
发明内容
根据本公开的一个方面，燃料电池包括平板状的金属多孔体作为气体扩散层，该金属多孔体具有三维网状结构的骨架。该骨架由金属或合金制成，并且在金属多孔体中，平行于气体流动方向的方向上的平均孔径(X)与垂直于气体流动方向的方向上的平均孔径(Y)之比(X/Y)为1.4以上2.5以下。
附图简要说明
图1为示出了具有三维网状结构的骨架的金属多孔体的实例的骨架结构的放大照片。
图2为示出了具有三维网状结构的骨架的金属多孔体的实例的局部截面的轮廓的放大视图。
图3为示出了具有三维网状结构的骨架的金属多孔体的实例的主表面的轮廓的视图。
图4为示出了图3中的金属多孔体的侧面的轮廓的视图。
图5为示出了具有三维网状结构的骨架的树脂成形体的实例的发泡聚氨酯树脂的照片。
图6为示出了具有三维网状结构的骨架的树脂成形体的骨架的表面上形成导电层的状态的实例的局部截面的轮廓的放大视图。
图7为示出了当向金属多孔体供应气体时测量压力损失的装置的视图。
具体实施方式
[本公开要解决的问题]
通常，碳结构或不锈钢(SUS)结构被用于燃料电池的气体扩散层。在碳结构和SUS结构中形成有用作气体流路的凹槽。凹槽的宽度为约500μm，并且凹槽是线状连接的。因为在碳结构或SUS结构与电解质相接触的表面区域的大约一半设置有凹槽，所以气体扩散层的孔隙率为约50％。另一方面，由于具有三维网状结构的骨架的金属多孔体的孔隙率非常高，因而金属多孔体可以用作燃料电池的气体扩散层和集电体，由此压力损失降低，并且气体可以均匀流动，从而可以提高燃料利用率。
从使燃料电池小型化的观点出发，优选减小金属多孔体的厚度。然而，当金属多孔体的厚度减小时，将燃料气体输送到燃料电池时的压力损失增大。虽然为了降低压力损失而增大金属多孔体的孔径是有效的，但是当孔径增大时，骨架密度降低。因此，在金属多孔体也用作集电体的情况下，电解质和金属多孔体之间的接触点的数量减少从而使电阻增大。对于每单位面积重量轻的金属多孔体，当使用被轧制得薄薄的金属多孔体时，在轧制期间优先压碎厚度方向上中心附近的孔，由此压力损失增大，或者气体流路在厚度方向上变得不均匀。
本公开的目的是提供这样的燃料电池，其中金属多孔体被用作气体扩散层和集电体，该燃料电池的金属多孔体具有小孔径、均匀的气体流路和小的压力损失。
[本公开的有益效果]
根据本公开，可以提供这样的燃料电池，其中金属多孔体被用作气体扩散层和集电体，该燃料电池的金属多孔体具有小孔径、均匀的气体流路和小的压力损失。
[实施方案的说明]
首先将对本公开的实施方案进行说明。
(1)根据本公开的一个方面，燃料电池包括平板状的金属多孔体作为气体扩散层，该金属多孔体具有三维网状结构的骨架。该骨架由金属或合金制成，并且在金属多孔体中，平行于气体流动方向的方向上的平均孔径(X)与垂直于气体流动方向的方向上的平均孔径(Y)之比(X/Y)为1.4以上2.5以下。
根据上述(1)，可以提供这样的燃料电池，其中金属多孔体被用作气体扩散层和集电体，该燃料电池的金属多孔体具有小孔径、均匀的气体流路和小的压力损失。
(2)在上述(1)所述的燃料电池中，优选地，平行于金属多孔体的气体流动方向的方向上的平均孔径(X)与金属多孔体的厚度方向上的平均孔径(Z)之比(X/Z)为2.0以上4.0以下。
根据上述(2)，在作为气体扩散层的金属多孔体中，均匀分布的孔的厚度方向上的所有空间都可以用作气体流路，因而与常规的凹槽型气体流路的气体扩散层相比，可以将气体均匀地供应给电解质的整个表面。
(3)在上述(1)或(2)所述的燃料电池中，优选地，金属多孔体的厚度方向上的孔径的最大值(Zmax)与最小值(Zmin)之比(Zmax/Zmin)为2.0以下。
根据上述(3)，即使作为气体扩散层的金属多孔体的厚度进一步减小，燃料气体的压力损失也不会增大，因而可以提供更小型且高输出的燃料电池。
(4)根据本公开的另一方面，在制造金属多孔体的方法中，在厚度方向上对具有三维网状结构的骨架的平板状金属多孔体进行压缩和轧制，骨架由金属或合金制成，使得从轧制后的金属多孔体的主表面观察的孔的长轴方向上的平均孔径(SX)与短轴方向上的平均孔径(SY)之比(SX/SY)为1.4以上2.5以下。
根据上述(4)，可以提供这样的金属多孔体，当将其用作燃料电池的气体扩散层时，该金属多孔体能够使燃料电池小型化并提高燃料电池的输出。
(5)在上述(4)所述的制造金属多孔体的方法中，优选地，以这样的方式进行轧制，使得从轧制后的金属多孔体的主表面观察的孔的长轴方向上的平均孔径(SX)与从侧面观察的厚度方向上的平均孔径(SZ)之比(SX/SZ)为2.0以上4.0以下。
根据上述(5)，可以提供这样的金属多孔体，当将该金属多孔体用作燃料电池的气体扩散层时，该金属多孔体能够进一步降低燃料气体的压力损失。
(6)在上述(4)或(5)所述的制造金属多孔体的方法中，优选地，以这样的方式进行轧制，使得从轧制后的金属多孔体的侧面观察的厚度方向上的孔径的最大值(SZmax)与最小值(SZmin)之比(SZmax/SZmin)为2.0以下。
根据上述(6)，可以提供这样的金属多孔体，当将该金属多孔体用作燃料电池的气体扩散层时，该金属多孔体能够进一步减小气体扩散层的厚度并降低燃料气体的压力损失。
(7)在上述(4)至(6)中任一项所述的制造金属多孔体的方法中，优选使用直径为300mm以上的轧制辊进行轧制。
根据上述(7)，可以提供在厚度方向上的各孔(小室)的孔径更均匀的金属多孔体。
[实施方案的详述]
下文将描述根据本公开的实施方案的燃料电池的具体实例。本发明不限于该实例，而是包括与权利要求等同的含义以及该范围内的所有变化。
<燃料电池>
根据本公开的实施方案的燃料电池包括平板状的金属多孔体(下文中，也简称为“金属多孔体”)作为气体扩散层，该金属多孔体具有三维网状结构的骨架。对于燃料电池的类型没有特别的限制，但可以是固体高分子型燃料电池或固体氧化物型燃料电池。
可以根据燃料电池运行期间的使用条件(如温度和气氛)而适当地选择构成金属多孔体的骨架的金属或合金。例如，可以将由主要含有镍和铝的金属或合金形成骨架的金属多孔体用作气体扩散层，或者可以将由主要含有钛的金属或合金形成骨架的金属多孔体用作气体扩散层。
术语“主要含有”是指在金属或合金中占有的比例最大。
除了气体扩散层之外，可以采用已知的燃料电池的结构作为其他结构。
例如，可以将离子交换膜和催化剂层接合在一起的市售可得的膜-电极组件直接用于高分子电解质型燃料电池。将金属多孔体作为气体扩散层而设置在膜-电极组件的两端，并通过供应氢或空气(氧)，金属多孔体作用为氢电极或空气电极。
对于固体氧化物型燃料电池，将金属多孔体作为气体扩散层而设置在由固体氧化物制成的固体电解质层的两端，并且供应氢或空气(氧)以形成氢电极，并通过供应氢或空气(氧)，金属多孔体作用为氢电极或空气电极。
金属多孔体不仅可以作用为气体扩散层，还可以作用为集电体。
(金属多孔体)
下文将详细描述用作气体扩散层的金属多孔体的结构。
金属多孔体具有三维网状结构的骨架，并且整体上具有平板状。图1为示出金属多孔体的实例的三维网状结构的骨架的放大照片。图2为示出图1中的金属多孔体的截面的放大示意图。
在骨架的形状具有三维网状结构的情况下，如图2所示，金属多孔体10的骨架12通常具有中空的内部13。骨架12由金属或合金11制成。金属多孔体10包括连续的孔，并且孔14由骨架12形成。
图3为示出金属多孔体的实例的主表面的示意图。在图3中，垂直于附图平面的方向为金属多孔体的厚度方向。
如图3所示，金属多孔体的主表面的孔14具有椭圆形状，其中长轴是与燃料电池中供应的气体的流动方向A平行的方向。具体而言，平行于气体流动方向A的方向上的平均孔径(X)与垂直于气体流动方向A的方向上的平均孔径(Y)之比(X/Y)为1.4以上2.5以下。当X/Y小于1.4时，不能充分降低气体的压力损失。当X/Y大于2.5时，孔14的形状发生变化。也就是说，在制造金属多孔体时通过强制拉伸作为基材的树脂成形体来镀覆金属或合金的情况下，会在Y方向上产生波浪形状，并且在Y方向上的气体流路会趋于变得不均匀。当在一个方向上强制拉伸金属多孔体从而使X/Y大于2.5的情况下，会在金属多孔体的骨架中产生破裂部分，这会成为气体流动时的障碍。从这个观点出发，X/Y优选为1.4以上2.0以下，更优选为1.4以上1.8以下。
金属多孔体的平均孔径(X、Y、Z)是指通过使用显微镜观察金属多孔体的表面而测量任意100个孔在X方向、Y方向或Z方向上的孔径而得的平均值。
随着气体在燃料电池的气体扩散层中扩散的越多，发电效率提高。气体扩散率由气体扩散层的骨架与气体之间的碰撞概率决定。
因为包括三维网状结构的骨架的金属多孔体的骨架的形状复杂，所以供应的气体通过与骨架相接触而被复杂地反射，并且碰撞概率变高。因此，使用金属多孔体作为燃料电池的气体扩散层，气体扩散率变高，并且燃料电池的输出可以得到改善。可以防止液态水在气体扩散层中滞留。
平行于气体流动方向A的方向上的金属多孔体的平均孔径(X)与垂直于气体流动方向的方向上的金属多孔体的平均孔径(Y)之比(X/Y)为1.4以上2.5以下使气体的压力损失能够得到降低。甚至通过减小金属多孔体的厚度也可以得到该效果，从而可以使根据本公开的实施方案的燃料电池小型化并具有高输出。
图4为示出当从侧面观察金属多孔体时，图3中的金属多孔体的示意图。
如图4所示，在金属多孔体的侧面的孔14中，平行于燃料电池中供应的气体的流动方向A的方向上的平均孔径(X)与金属多孔体的厚度方向上的平均孔径(Z)之比(X/Z)为2.0以上4.0以下。当X/Z为2.0以上时，可以进一步降低气体的压力损失。X/Z为4.0以下使得能够降低金属多孔体的制造成本。从这个观点出发，X/Z优选为2.5以上4.0以下，更优选为2.5以上3.5以下。
在本公开的实施方案的燃料电池中，气体扩散层由金属多孔体构成，从而使均匀分布的孔的厚度方向上的所有空间均可用作气体流路。因此，可以将气体均匀地供应给电解质的整个表面，使得能够促进反应的高效率，从而提高燃料电池的功率密度。当使用金属密度低的薄轧金属多孔体(即，每单位面积重量轻的金属多孔体)作为气体扩散层时，通常在轧制期间优先压碎厚度方向上中心附近的孔，使得气体扩散层的流路变得不均匀，从而增大了气体的压力损失。因此，在使用厚度方向上孔径不均匀的金属多孔体作为气体扩散层的情况下，需要增加氧气和氢气的动力。另一方面，对于厚度方向上孔径变化小的均匀的金属多孔体，压力损失较小，从而可以降低气体的动力成本。也就是说，在本公开的实施方案的燃料电池中，气体扩散层的气体压力损失小，从而可以减小燃料电池的尺寸和气体的动力成本。此外，通过使金属多孔体的厚度内的气体流路均匀，可以将气体均匀地供应给电解质的整个表面，从而可以改善燃料电池的性能以提高输出。
在金属多孔体中，优选地，厚度方向上的孔径的最大值(Zmax)与最小值(Zmin)之比(Zmax/Zmin)为2.0以下。因此，由于金属多孔体的厚度方向上的孔的孔径变得更均匀，所以供应的气体可以均匀地扩散，并且可以进一步降低气体的压力损失。更优选地，金属多孔体的厚度方向上的孔径的最大值(Zmax)与最小值(Zmin)之比(Zmax/Zmin)为1.5以下，该比值(Zmax/Zmin)进一步优选为1.3以下。
对于高分子电解质型燃料电池，在空气电极处生成水。当用作气体扩散层和集电体的金属多孔体的厚度方向上的孔径不均匀时，可能产生水堵塞(water clogging)现象。当将金属多孔体的厚度方向上的孔径的最大值(Zmax)与最小值(Zmin)之比(Zmax/Zmin)设定为2.0以下时，可以得到具有高孔隙率和改善的排水性的金属多孔体。
金属多孔体的骨架12可以由金属或合金11制成。在燃料电池的氢电极中，可以将具有由主要含有镍的金属制成的骨架的金属多孔体用作气体扩散层。另一方面，空气电极的气体扩散层在高温下变成氧化气氛，因此金属多孔体的骨架优选由抗氧化合金制成。主要含有镍的抗氧化合金的实例包括NiCr(镍铬)、NiSn(镍锡)、NiSnCr(镍锡铬)、NiW(镍钨)和NiSnFe(镍锡铁)。
优选地，金属多孔体的孔隙率为50％以上98％以下。当金属多孔体的孔隙率为50％以上时，可以使金属多孔体非常轻质，此外，在将孔隙率为50％以上的金属多孔体用作燃料电池的气体扩散层的情况下，气体扩散率进一步得到提高。金属多孔体的孔隙率为98％以下使金属多孔体能够具有足够的强度。从该观点出发，金属多孔体的孔隙率优选为70％以上98％以下，更优选为80％以上98％以下。
金属多孔体的孔隙率由下式定义。
孔隙率＝(1-(多孔材料的质量[g]/(多孔材料的体积[cm3]×材料密度[g/cm3]))×100[％]
优选地，金属多孔体的厚度为250μm以上1000μm以下。当金属多孔体的厚度为250μm以上时，该金属多孔体在用作燃料电池的气体扩散层时具有足够的强度和高的气体扩散性能。当金属多孔体的厚度为1000μm以下时，可以得到轻质金属多孔体。从这个观点出发，金属多孔体的厚度优选为250μm以上750μm以下，更优选为250μm以上500μm以下。
在金属多孔体的厚度方向上，孔的数量优选为约2个或3个，更优选为2.4个以上。当孔的数量为2个以上时，在构成连接孔的部分处几乎不会发生破裂。当孔的数量为3个以下时，由金属或合金制成的骨架的厚度能够易于变得均匀。
优选地，金属多孔体的平均孔径(X)为350μm以上1000μm以下。当平均孔径(X)为350μm以上时，金属多孔体的强度可以得到提高，此外，当将该金属多孔体用作燃料电池的气体扩散层时，可以提高气体扩散率。平均孔径(X)为1000μm以下使金属多孔体的弯曲性能够得到提高。从该观点出发，金属多孔体的平均孔径(X)优选为400μm以上700μm以下，更优选为450μm以上600μm以下。
优选地，金属多孔体的平均孔径(Y)为250μm以上750μm以下。当平均孔径(Y)为250μm以上时，金属多孔体的强度可以得到提高，此外，在将该金属多孔体用作燃料电池的气体扩散层的情况下，可以提高气体扩散率。平均孔径(Y)为750μm以下使金属多孔体的弯曲性能够得到提高。从该观点出发，金属多孔体的平均孔径(Y)优选为300μm以上700μm以下，更优选为300μm以上450μm以下。
优选地，金属多孔体的平均孔径(Z)为100μm以上400μm以下。当平均孔径(Z)为100μm以上时，金属多孔体的强度可以得到提高，此外，在将该金属多孔体用作燃料电池的气体扩散层的情况下，可以提高气体扩散率。平均孔径(Z)为400μm以下使金属多孔体的弯曲性能够得到提高。从该观点出发，金属多孔体的平均孔径(Z)优选为100μm以上350μm以下，更优选为100μm以上250μm以下。
<制造金属多孔体的方法>
例如，在本公开的实施方案的燃料电池中使用的金属多孔体是通过在厚度方向上对具有三维网状结构的骨架的平板状金属多孔体进行压缩和轧制来制造的，所述金属多孔体具有由金属或合金制成的骨架。在沿厚度方向压缩金属多孔体时，从轧制后的金属多孔体的主表面观察的孔的长轴方向上的平均孔径(SX)与短轴方向上的平均孔径(SY)之比(SX/SY)可以为1.4以上2.5以下。
为了使用由本公开的实施方案的制造金属多孔体的方法得到的金属多孔体作为燃料电池的气体扩散层，可以将从金属多孔体的主表面观察的孔的长轴方向设定为与气体流动方向平行。
当从金属多孔体的主表面观察的孔的长轴方向上的平均孔径(SX)与短轴方向上的平均孔径(SY)之比(SX/SY)小于1.4时，在将该金属多孔体用作燃料电池的气体扩散层的情况下，不能充分降低气体的压力损失。当SX/SY超过2.5时，孔14的形状发生变化。也就是说，在制造金属多孔体时通过强制拉伸作为基材的树脂成形体来镀覆金属或合金的情况下，会在短轴方向上产生波浪形状，并且在短轴方向上的气体流路会趋于变得不均匀。当在一个方向上强制拉伸金属多孔体从而使SX/SY超过2.5的情况下，会在金属多孔体的骨架中产生破裂部分，这会成为气体流动时的障碍。从这个观点出发，SX/SY优选为1.4以上2.0以下，更优选为1.4以上1.8以下。
在本公开的实施方案的制造金属多孔体的方法中，优选地，以这样的方式进行轧制，使得从轧制后的金属多孔体的主表面观察的孔的长轴方向上的平均孔径(SX)与从侧面观察的厚度方向上的平均孔径(SZ)之比(SX/SZ)为2.0以上4.0以下。厚度方向是指金属多孔体的厚度方向。
当SX/SZ为2.0以上时，可以进一步降低气体的压力损失。SX/SZ为4.0以下使得能够降低金属多孔体的制造成本。从该观点出发，SX/SZ优选为2.5以上4.0以下，更优选为2.5以上3.5以下。
金属多孔体的平均孔径(SX、SY、SZ)是指通过使用显微镜观察金属多孔体的表面而测量任意100个椭圆孔在金属多孔体的长轴方向、短轴方向或厚度方向上的孔径而得的平均值。
在本公开的实施方案的制造金属多孔体的方法中，优选地，以这样的方式进行轧制，使得从轧制后的金属多孔体的侧面观察的厚度方向上的最大孔径(SZmax)与最小孔径(SZmin)之比(SZmax/SZmin)为2.0以下。因此，由于金属多孔体的厚度方向上的孔的孔径变得更均匀，所以在将该金属多孔体用作燃料电池的气体扩散层的情况下，供应的气体可以均匀地扩散并且可以进一步降低气体的压力损失。更优选地，从金属多孔体的侧面观察的厚度方向上的孔径的最大孔径(SZmax)与最小孔径(SZmin)之比(SZmax/SZmin)为1.5以下，进一步优选为1.3以下。
对于轧制后的金属多孔体的孔隙率没有特别的限制，但可以是(例如)为50％以上98％以下。当金属多孔体的孔隙率为50％以上时，可以使金属多孔体非常轻质，此外，在将孔隙率为50％以上的金属多孔体用作燃料电池的气体扩散层的情况下，气体扩散率得到进一步提高，并且可以降低气体的压力损失。金属多孔体的孔隙率为98％以下使金属多孔体能够具有足够的强度。从该观点出发，金属多孔体的孔隙率优选为70％以上98％以下，更优选为80％以上98％以下。
轧制前的金属多孔体的孔隙率为约90％以上约99％以下，优选为95％以上98％以下，更优选为96％以上97％以下。
优选地，轧制后的金属多孔体的厚度为250μm以上1000μm以下。当金属多孔体的厚度为250μm以上时，该金属多孔体在用作燃料电池的气体扩散层时具有足够的强度和高的气体扩散性能。当金属多孔体的厚度为1000μm以下时，可以得到轻质金属多孔体。从这个观点出发，金属多孔体的厚度优选为250μm以上750μm以下，更优选为250μm以上500μm以下。
优选地，轧制前的金属多孔体的厚度为500μm以上5000μm以下，更优选为800μm以上3000μm以下，还更优选为1100μm以上2200μm以下。
在轧制后的金属多孔体的厚度方向上，孔的数量优选为约2个或3个，更优选为2.4个以上。当孔的数量为2个以上时，在构成连接孔的部分处几乎不会发生破裂。当孔的数量为3个以下时，由金属或合金制成的骨架的厚度能够易于变得均匀。
优选地，从轧制后的金属多孔体的主表面观察的孔的长轴方向上的平均孔径(SX)为350μm以上1000μm以下。当平均孔径(SX)为350μm以上时，金属多孔体的强度可以得到提高，此外，当将该金属多孔体用作燃料电池的气体扩散层时，可以提高气体扩散率。平均孔径(SX)为1000μm以下使金属多孔体的弯曲性能够得到提高。从该观点出发，金属多孔体的平均孔径(SX)优选为400μm以上700μm以下，更优选为450μm以上600μm以下。
优选地，从轧制后的金属多孔体的主表面观察的孔的短轴方向上的平均孔径(SY)为250μm以上750μm以下。当平均孔径(SY)为250μm以上时，金属多孔体的强度可以得到提高，此外，当将该金属多孔体用作燃料电池的气体扩散层时，可以提高气体扩散率。平均孔径(SY)为750μm以下使金属多孔体的弯曲性能够得到提高。从该观点出发，金属多孔体的平均孔径(SY)优选为300μm以上700μm以下，更优选为300μm以上450μm以下。
优选地，从金属多孔体的侧面观察的厚度方向上的平均孔径(SZ)为100μm以上400μm以下。当平均孔径(SZ)为100μm以上时，金属多孔体的强度可以得到提高，此外，当将该金属多孔体用作燃料电池的气体扩散层时，可以提高气体扩散率。平均孔径(SZ)为400μm以下使金属多孔体的弯曲性能够得到提高。从该观点出发，金属多孔体的平均孔径(SZ)优选为100μm以上350μm以下，更优选为100μm以上250μm以下。
(轧制方法)
在将金属多孔体用作燃料电池的气体扩散层的情况下，为了使燃料电池小型化并提高气体扩散性能，优选地，以这样的方式对金属多孔体进行压缩和轧制，使得金属多孔体的厚度为约250μm以上约1000μm以下。优选地，使用轧制辊进行轧制。在从金属多孔体的主表面观察的孔甚至略微变成椭圆形的情况下，在与该椭圆形的长轴方向平行的方向上进行轧制，从而使孔进一步变成椭圆形。
当要制造每单位面积重量轻的金属多孔体时，厚度方向上的中央部分中的金属量通常较少(骨架变薄)，并且若使金属多孔体的厚度为250μm以上、约1000μm以下，则当进行轧制时，金属量少的中央孔倾向于被压碎。为了防止厚度方向上的中央孔的破碎，优选地，使用辊身直径大的轧制辊进行轧制。特别地，可以使用直径为300mm以上的轧制辊进行轧制，从而使厚度方向上的孔径的最大值(SZmax)与最小值(SZmin)之比(SZmax/SZmin)为2.0以下。当使用辊身直径小的轧制辊时，需要重复进行轧制以提高压缩比，而对于大的辊身直径则可以减少轧制的次数。这对于具有耐腐蚀性和耐热性的硬质金属多孔体是重要的。
通常，通过在基材表面上电镀金属或合金来制造具有三维网状结构的骨架的金属多孔体。在通过镀覆法制造的金属多孔体中，厚度方向上的中央骨架会变薄并且强度趋于减弱。当轧制金属多孔体时的轧制辊的辊身直径小时，强度弱的厚度方向上的中央骨架优先破碎，并且难以使厚度方向上的孔径均匀。另一方面，当使用辊身直径大(优选直径为300mm以上)的轧制辊轧制金属多孔体时，金属多孔体在与辊相接触时逐渐变形并均匀地被压碎，从而可以使厚度方向上的孔径均匀。
通常，为了使金属多孔体的厚度方向上的孔径均匀，必须降低轧制率。为了降低轧制率，必须在轧制前使金属多孔体变薄。例如，当要制造轧制前厚度为约0.6mm的金属多孔体时，必须制备厚度为约0.6mm的树脂成形体(如发泡聚氨酯)。然而，在厚度为约0.6mm的树脂成形体中，在厚度方向上仅存在约两个孔，并且树脂成形体的骨架变得粉碎，因此制备厚度为约0.6mm的树脂成形体是不现实的。因此，通常，不能制造厚度为约0.5mm且厚度方向上孔径均匀的金属多孔体。
另一方面，如上所述，通过使用辊身直径大的轧制辊来轧制金属多孔体，可以在厚度方向上使孔均匀地破碎。因此，根据本公开的实施方案的金属多孔体的制造方法，可以制造厚度为约0.5mm且厚度方向上孔径均匀的金属多孔体。
为了使用如上所得的金属多孔体作为燃料电池的气体扩散层，可以将从金属多孔体的主表面观察的孔的长轴方向设置为与气体流动方向平行。因此在燃料电池的气体扩散层中，可以提高气体扩散性能，并且可以降低气体的压力损失。可以防止液态水在气体扩散层中的滞留。
例如，可以通过以下步骤来制造轧制前的金属多孔体：对具有三维网状结构的骨架的树脂成形体的骨架的表面进行导电化处理的步骤，在经导电化处理的树脂成形体的骨架表面上形成金属或合金层的步骤，以及除去树脂成形体的步骤。
下文将详细描述制造轧制前的金属多孔体的方法。
(树脂成形体)
优选地，可以将树脂发泡体用作具有三维网状结构的骨架的树脂成形体。可以使用任何已知的或市售可得的多孔树脂发泡体。多孔树脂发泡体的实例包括发泡聚氨酯和发泡苯乙烯。其中，从具有特别高的孔隙率的观点出发，优选发泡聚氨酯。图5为示出了具有三维网状结构的骨架的发泡聚氨酯树脂的照片。
可以通过约每隔1米对聚氨酯发泡块材进行切割，并且通过围绕作为轴的水平或垂直方向对螺旋形状的聚氨酯发泡块材进行剥离来切出发泡聚氨酯。优选地，将垂直方向用作轴，因为将水平方向作为轴时得到的高度仅为约600mm。对于树脂发泡体的厚度、孔隙率和平均孔径没有限制，可以适当地进行设定。
在聚氨酯发泡块材中，当树脂发泡时，由于树脂的自重、粘度等，发泡孔的形状在垂直方向上变长。当对螺旋形状的聚氨酯发泡块材进行剥离以切出聚氨酯发泡片材时，从生产效率的观点出发，优选地，将发泡孔的长轴方向设定为发泡聚氨酯片材的长度方向。
通过在对发泡聚氨酯片材连续进行导电化处理的步骤或镀覆金属的步骤中在发泡聚氨酯片材的长度方向上施加张力，可以将从发泡聚氨酯片材的主表面观察的孔的长轴方向上的平均孔径(UX)与短轴方向上的平均孔径(UY)之比(UX/UY)设定在1.0至1.2的范围内。通过使用发泡聚氨酯片材作为基材来制造金属多孔体并通过对金属多孔体进行轧制，可以将从金属多孔体的主表面观察的孔的长轴方向上的平均孔径(SX)与短轴方向上的平均孔径(SY)之比(SX/SY)设定为1.4以上2.5以下。
在镀覆金属的步骤之前，在一个方向上对发泡聚氨酯片材进行拉伸，并且使用该状态下的发泡聚氨酯片材作为基材来镀覆金属或合金，从而使从金属多孔体的主表面观察的孔的长轴方向上的平均孔径(SX)与短轴方向上的平均孔径(SY)之比(SX/SY)能够为1.4以上2.5以下。
(导电化处理)
图6为示出了通过对具有三维网状结构的骨架的树脂成形体进行导电化处理而得到的基材的实例的局部截面的放大视图。如图6所示，具有三维网状结构的骨架的树脂成形体60具有连通孔，并且由骨架形成孔64。由于金属多孔体的骨架是通过在树脂成形体60的骨架表面上形成金属或合金层而形成的，因此金属多孔体的孔隙率、平均孔径和厚度基本上等于树脂成形体60的孔隙率、平均孔径和厚度。因此，可以根据作为制造目的的金属多孔体的孔隙率、平均孔径和厚度来适当地选择树脂成形体60的孔隙率、平均孔径和厚度。以与金属多孔体的孔隙率和平均孔径相同的方式来定义树脂多孔体60的孔隙率和平均孔径。
对于在树脂成形体60的骨架表面上进行导电化处理的方法没有特别的限制，只要该方法能够在树脂成形体60的骨架表面上提供具有导电性的导电层61即可。构成导电层61的材料的实例包括诸如镍、锡、铬、铜、铁、钨、钛和不锈钢等的金属、诸如炭黑等的无定形碳和诸如石墨等的碳粉末。当使用除金属之外的无定形碳或碳粉末形成导电层61时，根据需要，在除去树脂成形体时将导电层61一起除去。
导电化处理的具体实例包括通过以下方式而在树脂成形体的骨架表面上形成导电层的方法：涂布将粘结剂添加到金属粉末或碳粉末中而得到的导电涂料、利用气相处理(如溅射、气相沉积和离子镀)和化学镀处理。
在涂布含有金属粉末、碳粉末等的导电涂料的情况下，可以使用将具有导电性的粉末(例如，诸如不锈钢等的金属材料的粉末、结晶石墨或者诸如无定形炭黑等的碳粉末)和粘结剂的混合物涂布到树脂成形体的骨架表面的方法。此时，可以使用锡粉末和碳粉末，或者可以使用铬粉末或氧化铬粉末和碳粉末。
例如，可以使用炭黑、活性炭和石墨作为碳粉末，并且对于材料没有特别的限制。为了使形成在树脂成形体的骨架表面上的导电层的导电性均匀而使用炭黑，当考虑到导电层的强度时使用石墨细粉末。优选在混合物中混合活性炭。可以添加通常用于制备浆料的增稠剂，如羧甲基纤维素(CMC)。通过将浆料涂布到树脂成形体(在调节厚度的同时将其切割成板状或带状)的骨架上并通过使浆料干燥，可以在树脂成形体的骨架表面上形成导电层。
在通过使用镍、锡、铬等的溅射法形成导电层的情况下，例如，在将树脂成形体附接到基板支架之后，在引入惰性气体的同时在支架和靶材(镍、锡、铬等)之间施加直流电压。因此，电离的惰性气体与镍、锡、铬等碰撞，并且可以将吹出的镍颗粒、锡颗粒、铬颗粒等沉积在树脂成形体的骨架表面上。
在通过镍基化学镀处理形成导电层的情况下，例如，将树脂成形体浸入已知的化学镀镍浴(如含有作为还原剂的次磷酸钠的硫酸镍水溶液)中。在将树脂成形体浸入镀浴中之前，根据需要可以将树脂成形体浸入含有微量钯离子等的活化液(Japan Kanigen Co.,Ltd.制造的清洗液)中。
在后面的步骤中，可以根据合并了由镍镀层、锡镀层、铬镀层等形成的金属或合金的每单位面积重量的最终金属组成，适当地调节导电层的每单位面积的重量(附着量)。
在导电层中使用镍的情况下，对于每单位面积的重量没有限制，只要在树脂成形体的骨架表面上连续地形成导电层即可。通常，每单位面积的重量为约5g/m2以上约15g/m2以下，优选为约7g/m2以上约10g/m2以下。
(镍镀层的形成)
可以使用化学镀镍或电解镀镍来形成镍镀层，但是通过电解镀覆能够有效地形成镍镀层。在进行电解镀镍的情况下，可以根据常规方法进行电解镀镍。可以使用已知的或市售可得的镀浴作为电解镀镍中使用的镀浴，已知的或市售可得的镀浴的实例包括瓦特浴、氯化物浴和氨基磺酸浴。
将通过化学镀或溅射而在骨架表面上形成导电层的树脂成形体浸入镀浴中，在将对电极镍板连接到阳极的同时将树脂成形体连接到阴极，使得直流电流或脉冲间歇电流通过，从而能够在导电层的表面上进一步形成镍镀层。可以根据金属多孔体的最终金属或合金组成来调节镍镀层的每单位面积的重量。
(铬镀层的形成)
在将铬镀层形成在其上形成有镍镀层的树脂成形体的骨架表面上的情况下，可以使用电解镀或铬化处理。然而，因为在铬化处理中可以同时生成合金，所以铬化处理是有效的并且是优选的。
当进行电解镀覆时，可以根据已知的镀铬方法进行电解镀覆，并且可以使用已知的或市售可得的镀浴。例如，可以使用六价铬浴或三价铬浴。将待镀覆的树脂成形体浸入镀铬浴中，在将作为对电极的铬板连接到阳极的同时将树脂成形体连接到阴极，并使直流电流或脉冲间歇电流通过，从而能够形成铬镀层。
(其他金属)
在金属多孔体的骨架中包含除镍和铬之外的金属成分如Sn(锡)、W(钨)和Fe(铁)的情况下，在骨架的表面上形成这些金属的镀层，并且根据需要可以通过热处理使镀层合金化。含有这些金属粉末的导电涂料可用于形成导电层。
(骨架为主要含有铝的金属或合金的金属多孔体)
也可以通过形成铝镀层而不是形成镍镀层来制造具有由主要含有铝的金属或合金形成的骨架的金属多孔体。
可以通过电解(熔融盐电解)，使树脂成形体在熔融盐浴中起到阴极的作用，由此进行铝镀。
例如，可以将有机熔融盐(其为有机卤化物和卤化铝的共晶盐)用作熔融盐。有机卤化物的实例包括氯化1-乙基-3-甲基咪唑(EMIC)和氯化丁基吡啶(BPC)。例如，卤化铝的实例可以包括氯化铝(AlCl3)。
(树脂成形体的除去)
对于从骨架表面上形成有金属或合金层的树脂结构体中除去用作基材的树脂成形体的方法没有限制，可以包括化学处理或通过焚烧而燃烧除去的方法等。对于焚烧，(例如)可以在氧化气氛(如约600℃以上的气氛)中进行加热。
(骨架为主要含有钛的金属或合金的金属多孔体)
如上所述，将钛镀覆在具有由主要含有镍的金属或合金制成的骨架的金属多孔体的骨架表面上，使得能够制造骨架表面上形成有钛膜的金属多孔体。利用酸或碱处理在镍的表面上形成有钛膜的金属多孔体以除去镍，使得能够制造具有由主要含有钛的金属制成的骨架的金属多孔体。
钛镀层包含第1族金属的金属离子、氟离子和钛离子。例如，将钛进一步溶解在氟化锂(LiF)和氟化钠(NaF)中的至少一者以及氯化锂(LiCl)和氯化钠(NaCl)中的至少一者的熔融盐浴中，并且在溶解有钛的熔融盐浴中以主要含有镍的金属多孔体作为阴极进行熔融盐电解，使得能够镀覆钛。
钛离子可以是Ti4+或Ti3+。
必需在熔融盐浴中添加钛，从而引起熔融盐浴中的均化反应3Ti4++Ti金属→4Ti3 +。熔融盐浴中的钛的添加量可以是超过使熔融盐浴中Ti4+转化为Ti3+所需的最小量的量。通过预先将钛充分地溶解在熔融盐浴中，有可能防止电沉积的钛在随后进行的熔融盐电解期间溶解在熔融盐浴中。
利用酸或碱处理的实例包括将在镍的表面上形成有钛膜的金属多孔体浸入酸或碱中。
例如，可以将盐酸(HCl)、硫酸(H2SO4)、氢氧化钠(NaOH)或稀硝酸(HNO3)用作酸或碱。
在金属多孔体的骨架由具有耐腐蚀性或耐热性的金属或合金制成的情况下，有时硬骨架难以通过轧制而变形。在这种情况下，例如，对具有由镍制成的骨架的金属多孔体进行轧制以使孔变形为所需的形状，然后可以进行合金化以使骨架具有耐腐蚀性和耐热性。在形成具有由镍制成的骨架的金属多孔体时，将张力施加到用作基材的树脂成形体上，以使孔变形为所需的形状，然后可以进行镍镀层的形成和镍的合金化。
例如，在制造具有由NiCr(镍铬)制成的骨架的金属多孔体的情况下，首先在具有三维网状结构的骨架的树脂成形体的骨架表面上形成镍镀层以得到镍多孔体。随后，对镍多孔体进行轧制以使孔变形。此时，以这样的方式进行轧制，使得从镍多孔体的主表面观察的孔的长轴方向上的平均孔径(SX)与短轴方向上的平均孔径(SY)之比(SX/SY)、长轴方向上的平均孔径(SX)与从侧面观察的厚度方向上的平均孔径(SZ)之比(SX/SZ)以及从轧制后的金属多孔体的侧面观察的厚度方向上的孔径的最大值(SZmax)与最小值(SZmin)之比(SZmax/SZmin)成为所需的值。随后，通过铬化处理等，可以使镍多孔体的骨架与铬合金化。
<制造氢气的方法和氢气制造装置>
例如，通过本公开的实施方案的制造金属多孔体的方法得到的金属多孔体可以适合用作燃料电池的气体扩散层，或者适合用作用于通过水电解制造氢气的电极。
制造氢气的方法大致分为[1]碱性水电解方式、[2]PEM(高分子电解质膜)方式和[3]SOEC(固体氧化物电解电池)方式。通过本公开的实施方案的制造金属多孔体的方法得到的金属多孔体具有高脱气性，因此该金属多孔体可以适用于任何方式中。
在碱性水电解方式[1]中，将阳极和阴极浸入强碱性水溶液中，并通过施加电压来使水电解。使用金属多孔体作为电极增大了水和电极之间的接触面积，并且可以提高水电解的效率。
在通过碱性水电解方式制造氢气的方法中，可以以这样的方式设置并使用金属多孔体，使得从金属多孔体的主表面观察的孔的长轴方向平行于生成的氢气的排出方向。
金属多孔体的厚度和金属的每单位面积的重量在电极面积变大时会引起挠曲，因此可以根据设备的规模适当地选择厚度和每单位面积的重量。优选地，金属的每单位面积的重量为约200g/m2以上约2000g/m2以下，更优选为约300g/m2以上约1200g/m2以下，进一步优选为约400g/m2以上1000g/m2以下。可以组合使用具有不同平均孔径的多个金属多孔体，以实现气泡逸出和确保表面积之间的相容性。
PEM方式[2]是使用固体高分子电解质膜电解水的方法。在固体高分子电解质膜的两个表面上设置阳极和阴极，并且在使水流动到阳极侧的同时施加电压，从而使水电解生成的氢离子穿过固体高分子电解质膜而移动到阴极侧，并且在阴极侧作为氢气释放。运行温度为约100℃。以与使用氢和氧发电以排出水的固体高分子燃料电池的构成相似的构成，进行与固体高分子电解质膜完全相反的操作。因为阳极侧和阴极侧彼此完全分离，所以具有可以释放高纯度氢气的优点。必须使水和氢气穿过阳极和阴极两者，因此电极需要导电性多孔体。
通过本公开的实施方案的制造金属多孔体的方法得到的金属多孔体具有高孔隙率和良好的导电性，从而使金属多孔体不仅可以适用于固体高分子燃料电池，而且可以适用于PEM方式的水电解。在通过PEM方式制造氢气的方法中，可以这样设置并使用金属多孔体，使得从金属多孔体的主表面观察的孔的长轴方向平行于生成的氢气的排出方向。
可以根据设备的规模适当地选择金属多孔体的厚度和金属的每单位面积的重量。然而，因为当孔隙率极度降低时引起水通过的压力损失增大，所以以使孔隙率为30％以上的方式来调节厚度和金属的每单位面积的重量。在PEM方式中，因为固体高分子电解质膜和电极之间的传导是通过压接建立的，所以必须以这样的方式调节金属的每单位面积的重量，使得在加压期间由于变形和蠕变所致的电阻的增加落在实际可接受的范围内。优选地，金属的每单位面积的重量为约200g/m2以上约2000g/m2以下，更优选为约300g/m2以上约1200g/m2以下，进一步优选为约400g/m2以上1000g/m2以下。可以组合使用具有不同平均孔径的多个金属多孔体，以实现确保孔隙率和电连接之间的相容性。
SOEC方式[3]是使用固体氧化物电解质膜电解水的方法，并且取决于电解质膜是质子传导膜还是氧离子传导膜，构成是不同的。在氧离子传导膜中，在供应水蒸气的阴极侧生成氢气，从而使氢气纯度降低。因此，从制造氢气的观点出发，优选使用质子传导膜。
在质子传导膜的两侧设置阳极和阴极，并且在将水蒸气引入阳极侧的同时施加电压，从而使水电解生成的氢离子穿过固体高分子电解质膜而移动到阴极侧，仅在阴极侧有氢气释放。运行温度为约600℃以上约800℃以下。以与使用氢气和氧气发电以排出水的固体氧化物燃料电池的构成相似的构成，进行与固体高分子电解质膜完全相反的操作。
必须使水蒸气和氢气穿过阳极和阴极两者，因此电极(特别是在阳极侧)需要承受高温氧化气氛的导电性多孔体。通过本公开的实施方案的制造金属多孔体的方法得到的金属多孔体具有高孔隙率、良好的导电性、高耐氧化性和高耐热性，因此该金属多孔体不仅可以适用于固体氧化物燃料电池，而且可以适用于SOEC方式的水电解。优选使用含有铬或锡的金属多孔体，这是因为氧化气氛侧的电极需要高耐氧化性。
在通过SOEC方式制造氢的方法中，可以这样设置并使用金属多孔体，使得从金属多孔体的主表面观察的孔的长轴方向平行于生成的氢气的排出方向。
可以根据设备的规模适当地选择金属多孔体的厚度和金属的每单位面积的重量。然而，因为当孔隙率极度降低时用于输入水蒸气的压力损失增大，所以以使孔隙率为30％以上的方式来调节厚度和金属的每单位面积的重量。在SOEC方式中，因为固体氧化物电解质膜和电极之间的传导是通过压接建立的，所以必须以这样的方式调节金属的每单位面积的重量，使得在加压期间由于变形和蠕变所致的电阻的增加落在实际可接受的范围内。优选地，金属的每单位面积的重量为约200g/m2以上约2000g/m2以下，更优选为约300g/m2以上约1200g/m2以下，进一步优选为约400g/m2以上1000g/m2以下。可以组合使用具有不同平均孔径的多个金属多孔体，以实现确保孔隙率和电连接之间的相容性。
<附录>
以上描述包括下文描述的特征。
(附录1)
一种制造氢气的方法，其中使用具有三维网状结构的骨架的平板状的金属多孔体作为电极，通过电解水而生成氢气，
骨架由金属或合金制成，并且
在金属多孔体中，平行于氢气排出方向的方向上的平均孔径(X)与垂直于氢气排出方向的方向上的平均孔径(Y)之比(X/Y)为1.4以上2.5以下。
(附录2)
根据附录1所述的制造氢气的方法，其中在金属多孔体中，平行于氢气排出方向的方向上的平均孔径(X)与金属多孔体的厚度方向上的平均孔径(Z)之比(X/Z)为2.0以上4.0以下。
(附录3)
根据附录1或2所述的制造氢气的方法，其中在金属多孔体中，厚度方向上的孔径的最大值(Zmax)与最小值(Zmin)之比(Zmax/Zmin)为2.0以下。
(附录4)
根据附录1至3中任一项所述的制造氢气的方法，其中水为强碱性水溶液。
(附录5)
根据附录1至3中任一项所述的制造氢气的方法，其中在固体高分子电解质膜的两侧设置金属多孔体，以使固体高分子电解质膜和金属多孔体彼此相接触，金属多孔体起到阳极和阴极的作用，将水供应到阳极侧以进行电解，并且在阴极侧生成氢气。
(附录6)
根据附录1至3中任一项所述的制造氢气的方法，其中在固体氧化物电解质膜的两侧设置金属多孔体，以使固体氧化物电解质膜和金属多孔体彼此相接触，金属多孔体起到阳极和阴极的作用，将水蒸气供应到阳极侧以电解水，并且在阴极侧生成氢气。
(附录7)
一种能够通过电解水而生成氢气的氢气制造装置，该氢气制造装置包括作为电极的具有三维网状结构的骨架的平板状的金属多孔体，
骨架由金属或合金制成，并且
在金属多孔体中，平行于氢气排出方向的方向上的平均孔径(X)与垂直于氢气排出方向的方向上的平均孔径(Y)之比(X/Y)为1.4以上2.5以下。
(附录8)
根据附录7所述的氢气制造装置，其中在金属多孔体中，平行于氢气排出方向的方向上的平均孔径(X)与金属多孔体的厚度方向上的平均孔径(Z)之比(X/Z)为2.0以上4.0以下。
(附录9)
根据附录7或8所述的氢气制造装置，其中在金属多孔体中，厚度方向上的孔径的最大值(Zmax)与最小值(Zmin)之比(Zmax/Zmin)为2.0以下。
(附录10)
根据附录7至9中任一项所述的氢气制造装置，其中水为强碱性水溶液。
(附录11)
根据附录7至9中任一项所述的氢气制造装置，该氢气制造装置包括位于固体高分子电解质膜的两侧的阳极和阴极，
阳极和阴极与固体高分子电解质膜相接触，
通过电解供应到阳极侧的水，可以在阴极侧生成氢气，并且
将金属多孔体用于阳极和阴极中的至少一者。
(附录12)
根据附录7至9中任一项所述的氢气制造装置，该氢气制造装置包括位于固体氧化物电解质膜两侧的阳极和阴极，
阳极和阴极与固体高分子电解质膜相接触，
通过电解供应到阳极侧的水蒸气，可以在阴极侧生成氢气，并且
将金属多孔体用于阳极和阴极中的至少一者。
[实施例]
在下文中，将基于实施例更详细地描述本公开，但是这些实施例是说明性的，并且本公开的燃料电池不限于这些实施例。本发明的范围仅由权利要求表明，并且包括与权利要求等同的含义以及该范围内的所有改变。
[实施例1]
准备由住友电气工业株式会社(Sumitomo Electric Industries,Ltd.)制造的CELMET(注册商标)作为轧制前的具有三维网状结构的骨架的金属多孔体。金属多孔体的尺寸为100mm×100mm×1.0mmt，从主表面观察的孔在长度方向上略呈椭圆形，长轴方向上的平均孔径(SX)为0.56mm，而短轴方向上的平均孔径(SY)为0.46mm。孔隙率为95％。
使用直径为450mm的轧制辊，沿着从主表面观察的孔的长轴方向对金属多孔体进行轧制，使其厚度为0.50mm，从而得到金属多孔体No.1。
金属多孔体No.1(轧制后)的长轴方向上的平均孔径(SX)为0.62mm，短轴方向上的平均孔径(SY)为0.42mm，孔隙率为91％。
金属多孔体No.1的轧制前的测量值示于表1中，轧制后的测量值示于表2中。
[实施例2]
使用长轴方向上的平均孔径(SX)为0.55mm、短轴方向上的平均孔径(SY)为0.38mm、孔隙率为96％的金属多孔体作为轧制前的金属多孔体，并以与实施例1类似的方式得到金属多孔体No.2，不同之处在于，以使厚度变为0.70mm的方式进行压缩。
金属多孔体No.2(轧制后)的长轴方向上的平均孔径(SX)为0.61mm，短轴方向上的平均孔径(SY)为0.35μm，孔隙率为93％。
金属多孔体No.2的轧制前的测量值示于表1中，轧制后的测量值示于表2中。
[实施例3]
使用长轴方向上的平均孔径(SX)为0.64mm、短轴方向上的平均孔径(SY)为0.33mm且孔隙率为96％的金属多孔体作为轧制前的金属多孔体，并以与实施例1类似的方式得到金属多孔体No.3，不同之处在于，以使厚度变为0.80mm的方式进行压缩。
金属多孔体No.3(轧制后)的长轴方向上的平均孔径(SX)为0.71mm，短轴方向上的平均孔径(SY)为0.30μm，孔隙率为94％。
金属多孔体No.3的轧制前的测量值示于表1中，轧制后的测量值示于表2中。
[实施例4]
以与实施例3类似的方式得到金属多孔体No.4，不同之处在于，将厚度为1.40mm的金属多孔体用作轧制前的金属多孔体。
金属多孔体No.4的轧制前的测量值示于表1中，轧制后的测量值示于表2中。
[实施例5]
以与实施例3类似的方式得到金属多孔体No.5，不同之处在于，将厚度为1.60mm的金属多孔体用作轧制前的金属多孔体。
金属多孔体No.5的轧制前的测量值示于表1中，轧制后的测量值示于表2中。
[实施例6]
以与实施例1类似的方式得到金属多孔体No.6，不同之处在于，使用直径为250mm的轧制辊。
金属多孔体No.6的轧制前的测量值示于表1中，轧制后的测量值示于表2中。
[比较例1]
以与实施例1类似的方式得到金属多孔体No.A，不同之处在于，将长轴方向上的平均孔径(SX)为0.55mm、短轴方向上的平均孔径(SY)为0.45mm并且厚度为1.20mm的金属多孔体用作轧制前的金属多孔体。
金属多孔体No.A(轧制后)的长轴方向上的平均孔径(SX)为0.60mm，短轴方向上的平均孔径(SY)为0.50μm，孔隙率为91％。
金属多孔体No.A的轧制前的测量值示于表1中，轧制后的测量值示于表2中。
[比较例2]
以与实施例1类似的方式得到金属多孔体No.B，不同之处在于，将长轴方向上的平均孔径(SX)为0.47mm并且短轴方向上的平均孔径(SY)为0.25mm的金属多孔体用作轧制前的金属多孔体。
由于金属多孔体No.B(轧制后)被强制轧制，使得孔的长轴方向变长，因而在骨架的一部分中产生裂缝，金属多孔体No.B不耐用。在金属多孔体No.B(轧制后)中保持骨架形状的部分中，长轴方向上的平均孔径(SX)为0.75mm，短轴方向上的平均孔径(SY)为0.28μm，孔隙率为91％。
金属多孔体No.B的轧制前的测量值示于表1中，轧制后的测量值示于表2中。
-评价-
通过将气体供应到金属多孔体No.1至No.6和金属多孔体No.A以进行流速-压力损失试验来测量压力损失。具体而言，如图7的电路图所示，以使流速变为0.5L/min的方式从泵73向试验样品(金属多孔体)70供应气体，并且使用压力测量装置72测量气体穿过试验样品(金属多孔体)70之前的压力P1和气体穿过试验样品(金属多孔体)70之后的压力P2。将各试验样品(金属多孔体)70中的压力损失ΔP计算为P1-P2。通过流速计71测量气体的流速。使各金属多孔体中的气体流动方向平行于各金属多孔体的孔的长轴方向。如上所述，由于金属多孔体No.B不耐用，因此不进行测量。
Figure GDA0003406612610000281
Figure GDA0003406612610000291
如表2所示，在通过本公开的实施方案的制造金属多孔体的方法得到的金属多孔体No.1至No.6中，即使厚度减小，气体压力损失也很小。因此，在将金属多孔体No.1至No.6用作燃料电池的气体扩散层的情况下，金属多孔体No.1至No.6有助于燃料电池的小型化，并且具有高的气体扩散性能和小的压力损失，从而能够得到高输出的燃料电池。
作为参考，以与上述方法类似的方式测量压力损失，不同之处在于，使气体在与金属多孔体No.1至No.6的孔的短轴方向平行的方向上流动。结果示于表2中。在任一个金属多孔体中，在使气体在与孔的短轴方向平行的方向上流动的情况下，压力损失大于使气体在与长轴方向平行的方向上流动的情况。
-向金属多孔体供应加湿的气体时观察凝结的水滴的行为-
以流速为0.5L/min的方式从泵73向试验样品(各金属多孔体)70供给温度为80℃的加湿的氧气，并在10分钟后目视观察金属多孔体的水池。使加湿的氧气在与金属多孔体No.1至No.6的孔的长轴方向平行的方向上流动。
作为结果，在金属多孔体No.1至No.6中，凝结的水滴不会积聚在孔中，而是随着气流迅速排出。另一方面，在金属多孔体No.A中，凝结的水滴积聚在孔中，并且排出性能差。
当使加湿的氧气在与金属多孔体No.1至No.6的孔的短轴方向平行的方向上流动时，与金属多孔体No.A类似，凝结的水滴积聚在孔中，并且水的排出性能差。
附图标记列表
10：金属多孔体，11：金属或合金，12：骨架，13：骨架内部，14：孔，60：树脂成形体，61：导电层，64：孔，A：气体流动方向，70：试验样品(金属多孔体)，71：流速计，72：压力测量装置，73：泵。

Claims (5)

1.一种燃料电池，其包括平板状的金属多孔体作为气体扩散层，该金属多孔体具有三维网状结构的骨架，
其中所述骨架由金属或合金制成，并且
在所述金属多孔体中，平行于气体流动方向的方向上的平均孔径与垂直于气体流动方向的方向上的平均孔径之比为1.4以上2.5以下，
所述平行于气体流动方向的方向上的平均孔径与所述金属多孔体的厚度方向上的平均孔径之比为2.0以上4.0以下。
2.根据权利要求1所述的燃料电池，其中在所述金属多孔体中，厚度方向上的孔径的最大值与最小值之比为2.0以下。
3.一种制造金属多孔体的方法，其中在厚度方向上对具有三维网状结构的骨架的平板状金属多孔体进行压缩和轧制，所述骨架由金属或合金制成，使得从所述轧制后的所述金属多孔体的主表面观察的孔的长轴方向上的平均孔径与短轴方向上的平均孔径之比为1.4以上2.5以下，并且从所述轧制后的所述金属多孔体的主表面观察的孔的长轴方向上的平均孔径与从侧面观察的厚度方向上的平均孔径之比为2.0以上4.0以下。
4.根据权利要求3所述的制造金属多孔体的方法，其中以这样的方式进行所述轧制，使得从所述轧制后的所述金属多孔体的侧面观察的厚度方向上的孔径的最大值与最小值之比为2.0以下。
5.根据权利要求3或4所述的制造金属多孔体的方法，其中使用直径为300mm以上的轧制辊进行所述轧制。
CN201880002463.8A 2017-10-25 2018-05-10 燃料电池及制造金属多孔体的方法 Active CN109983606B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017206447 2017-10-25
JP2017-206447 2017-10-25
PCT/JP2018/018125 WO2019082424A1 (ja) 2017-10-25 2018-05-10 燃料電池及び金属多孔体の製造方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN109983606A CN109983606A (zh) 2019-07-05
CN109983606B true CN109983606B (zh) 2022-07-01

Family

ID=66247276

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201880002463.8A Active CN109983606B (zh) 2017-10-25 2018-05-10 燃料电池及制造金属多孔体的方法

Country Status (6)

Country Link
US (1) US11316172B2 (zh)
EP (1) EP3499615A4 (zh)
JP (1) JP6596747B2 (zh)
KR (1) KR20190047660A (zh)
CN (1) CN109983606B (zh)
WO (1) WO2019082424A1 (zh)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112242535B (zh) * 2019-07-16 2022-03-22 未势能源科技有限公司 可用于燃料电池的双极板结构、燃料电池及燃料电池车辆
EP4123059A1 (en) * 2020-03-16 2023-01-25 Mitsubishi Materials Corporation Sponge titanium sheet material, and water electrolysis electrode and water electrolysis apparatus
JPWO2021192698A1 (zh) * 2020-03-27 2021-09-30
CN111842528B (zh) * 2020-06-28 2023-08-01 得意精密电子(苏州)有限公司 均温板的制作方法
CN112838233B (zh) * 2021-01-22 2023-02-28 中汽创智科技有限公司 一种燃料电池气体扩散层、电极、膜电极组件、单电池及其制备方法
CN113328103B (zh) * 2021-05-13 2022-03-25 深圳先进储能材料国家工程研究中心有限公司 可用于燃料电池气体扩散层基体材料的制备方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102094225A (zh) * 2011-03-03 2011-06-15 常德力元新材料有限责任公司 多孔金属材料及制备方法
CN103348518A (zh) * 2011-02-18 2013-10-09 住友电气工业株式会社 三维网状铝多孔体、使用了该铝多孔体的电极、以及使用了该电极的非水电解质电池、含有非水电解液的电容器和锂离子电容器
CN103477479A (zh) * 2011-02-18 2013-12-25 住友电气工业株式会社 三维网状铝多孔体，均使用该铝多孔体的集电体和电极，以及均使用该电极的包括非水电解液的非水电解质电池、电容器和锂离子电容器
CN105229766A (zh) * 2013-05-07 2016-01-06 住友电气工业株式会社 用于电力存储装置的电极、电力存储装置和制造用于电力存储装置的电极的方法

Family Cites Families (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3653425B2 (ja) * 1999-09-30 2005-05-25 三洋電機株式会社 アルカリ蓄電池およびその製造方法
JP3922056B2 (ja) 2002-03-19 2007-05-30 住友電気工業株式会社 多孔質部材とその製造方法及びそれを用いた固体高分子型燃料電池
JP4889914B2 (ja) * 2003-05-26 2012-03-07 三菱マテリアル株式会社 燃料電池用の多孔質板および燃料電池
DE102004054503A1 (de) * 2004-11-11 2006-05-24 Umicore Ag & Co. Kg Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Membran-Elektroden-Einheiten
US20070015015A1 (en) * 2005-07-12 2007-01-18 Koji Hoshino Solid oxide fuel cell
JP4977983B2 (ja) * 2005-08-31 2012-07-18 トヨタ自動車株式会社 チューブ型燃料電池の製造方法
JP2007095541A (ja) * 2005-09-29 2007-04-12 Toshiba Corp 燃料電池
JP2007250351A (ja) * 2006-03-16 2007-09-27 Toyota Motor Corp 燃料電池
CN100372808C (zh) * 2006-04-18 2008-03-05 中国建筑材料科学研究院大石桥镁砖厂 含锆镁砖制造方法
CN1834272A (zh) * 2006-04-18 2006-09-20 英可高新技术材料（大连）有限公司 椭圆孔型多孔金属材料及其制造工艺
CN102104159A (zh) * 2009-12-18 2011-06-22 中国科学院大连化学物理研究所 一种用于燃料电池的新型气体扩散层及制备和应用
US8785079B1 (en) * 2010-12-09 2014-07-22 Hrl Laboratories, Llc Metal-foam electrodes for batteries and fuel cells
JP5748172B2 (ja) * 2011-05-10 2015-07-15 住友電気工業株式会社 ガス加熱装置及びガス分解装置
WO2013188568A1 (en) 2012-06-13 2013-12-19 Nuvera Fuel Cells, Inc. Flow structures for use with an electrochemical cell
JP2014089893A (ja) * 2012-10-30 2014-05-15 Sumitomo Electric Ind Ltd 燃料電池
JP6160386B2 (ja) * 2013-09-17 2017-07-12 住友電気工業株式会社 燃料電池
CN106063008B (zh) * 2014-02-24 2019-05-10 东丽株式会社 气体扩散电极基材以及具备其的膜电极接合体及燃料电池
CA2962735C (en) * 2014-10-17 2022-07-19 Toray Industries, Inc. Carbon sheet comprising carbon fiber and a binder for gas diffusion electrode substrate and fuel cell
JP6398647B2 (ja) * 2014-11-21 2018-10-03 住友電気工業株式会社 固体酸化物型燃料電池用アノードの製造方法および燃料電池用電解質層−電極接合体の製造方法
JP6663584B2 (ja) 2015-08-04 2020-03-13 住友電気工業株式会社 金属多孔体、燃料電池、及び金属多孔体の製造方法
JP2017033917A (ja) 2015-08-04 2017-02-09 住友電気工業株式会社 金属多孔体、燃料電池、及び金属多孔体の製造方法
KR20200029439A (ko) 2017-07-14 2020-03-18 스미토모덴키고교가부시키가이샤 금속 다공체, 고체 산화물형 연료 전지 및 금속 다공체의 제조 방법

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103348518A (zh) * 2011-02-18 2013-10-09 住友电气工业株式会社 三维网状铝多孔体、使用了该铝多孔体的电极、以及使用了该电极的非水电解质电池、含有非水电解液的电容器和锂离子电容器
CN103477479A (zh) * 2011-02-18 2013-12-25 住友电气工业株式会社 三维网状铝多孔体，均使用该铝多孔体的集电体和电极，以及均使用该电极的包括非水电解液的非水电解质电池、电容器和锂离子电容器
CN102094225A (zh) * 2011-03-03 2011-06-15 常德力元新材料有限责任公司 多孔金属材料及制备方法
CN105229766A (zh) * 2013-05-07 2016-01-06 住友电气工业株式会社 用于电力存储装置的电极、电力存储装置和制造用于电力存储装置的电极的方法

Also Published As

Publication number Publication date
US11316172B2 (en) 2022-04-26
JPWO2019082424A1 (ja) 2019-11-14
US20210057762A1 (en) 2021-02-25
EP3499615A1 (en) 2019-06-19
WO2019082424A1 (ja) 2019-05-02
JP6596747B2 (ja) 2019-10-30
CN109983606A (zh) 2019-07-05
KR20190047660A (ko) 2019-05-08
EP3499615A4 (en) 2020-02-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN109983606B (zh) 燃料电池及制造金属多孔体的方法
US20200251750A1 (en) Method for producing porous metal body
EP2666890B1 (en) Porous metal having high corrosion resistance and process for producing same
US8377567B2 (en) Highly corrosion-resistant porous metal member
US11228043B2 (en) Fuel battery
KR20180037174A (ko) 금속 다공체, 연료 전지 및, 금속 다공체의 제조 방법
EP3349282A1 (en) Metal porous body, fuel cell, and method for manufacturing metal porous body
JP2012132083A (ja) 高耐食性を有する金属多孔体及びその製造方法
EP3016189A1 (en) Porous metal body, method for manufacturing porous metal body, and fuel cell
JP7021669B2 (ja) 金属多孔体、固体酸化物型燃料電池及び金属多孔体の製造方法
CN107208294A (zh) 镍合金多孔体的制造方法
JP6251938B2 (ja) 金属多孔体およびその製造方法、電極板および電池
EP3654429A1 (en) Metal porous body, solid oxide fuel cell and method for manufacturing said metal porous body
JP7076693B2 (ja) 金属多孔体、燃料電池及び金属多孔体の製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant