JP2000323148A - 燃料電池用のメタルセパレータおよびその製造方法 - Google Patents
燃料電池用のメタルセパレータおよびその製造方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 欠陥の生じない表面処理を施してメタルセパ
レータの部分的な腐食などを防止する。 【解決手段】 ステンレスやアルミニウムなどの金属に
より形成された基部２２の両表面にＭｏ，Ｔｉ，Ｚｒ，
Ｔａ，Ｃｒ，Ｎｂ，Ｖ，Ｗのいずれかの金属を用いてク
ラッド層２４を形成する。そして、このクラッド層２４
に高温の炭素やケイ素あるいは窒息の化合物ガスの雰囲
気に置くことにより炭素やケイ素や窒素を金属格子に侵
入させる侵炭処理や侵ケイ処理，窒化処理を行なってそ
の表層部あるいは全層をセラミック化する。クラッド層
２４は、圧延技術によるから欠陥は生じないし、セラミ
ック化しても高い導電性を有する。この結果、高い導電
性を備え、耐食性の優れたメタルセパレータ２０とする
ことができる。
レータの部分的な腐食などを防止する。 【解決手段】 ステンレスやアルミニウムなどの金属に
より形成された基部２２の両表面にＭｏ，Ｔｉ，Ｚｒ，
Ｔａ，Ｃｒ，Ｎｂ，Ｖ，Ｗのいずれかの金属を用いてク
ラッド層２４を形成する。そして、このクラッド層２４
に高温の炭素やケイ素あるいは窒息の化合物ガスの雰囲
気に置くことにより炭素やケイ素や窒素を金属格子に侵
入させる侵炭処理や侵ケイ処理，窒化処理を行なってそ
の表層部あるいは全層をセラミック化する。クラッド層
２４は、圧延技術によるから欠陥は生じないし、セラミ
ック化しても高い導電性を有する。この結果、高い導電
性を備え、耐食性の優れたメタルセパレータ２０とする
ことができる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、燃料電池用のメタ
ルセパレータおよびその製造方法に関し、詳しくは、金
属により形成され燃料電池に用いられる燃料電池用のメ
タルセパレータおよびその製造方法に関する。
ルセパレータおよびその製造方法に関し、詳しくは、金
属により形成され燃料電池に用いられる燃料電池用のメ
タルセパレータおよびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、この種の燃料電池用のメタルセパ
レータとしては、金属の表面にチタンカーバイトを蒸着
させてなるものが提案されている（例えば、特開昭６０
−１５４４７０号公報など）。このメタルセパレータで
は、鉄鋼板やステンレス板，アルミニウム板にチタンカ
ーバイトを化学気相蒸着法により被覆させており、この
チタンカーバイトの被覆により、セパレータの局部的な
腐食や金属表面に金属酸化膜が生じるのを防止し、セパ
レータとしての機能を向上させることができる、とされ
ている。
レータとしては、金属の表面にチタンカーバイトを蒸着
させてなるものが提案されている（例えば、特開昭６０
−１５４４７０号公報など）。このメタルセパレータで
は、鉄鋼板やステンレス板，アルミニウム板にチタンカ
ーバイトを化学気相蒸着法により被覆させており、この
チタンカーバイトの被覆により、セパレータの局部的な
腐食や金属表面に金属酸化膜が生じるのを防止し、セパ
レータとしての機能を向上させることができる、とされ
ている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、チタン
カーバイトを化学気相蒸着法により被覆させたメタルセ
パレータでは、完全に表面を覆うことができず欠陥が生
じる場合がある。この欠陥は、メタルセパレータの局部
的な腐食の原因ともなり、メタルセパレータが十分な耐
久性を果たすことができなくなってしまう。
カーバイトを化学気相蒸着法により被覆させたメタルセ
パレータでは、完全に表面を覆うことができず欠陥が生
じる場合がある。この欠陥は、メタルセパレータの局部
的な腐食の原因ともなり、メタルセパレータが十分な耐
久性を果たすことができなくなってしまう。
【０００４】本発明の燃料電池用のメタルセパレータ
は、欠陥の生じない表面処理を施してメタルセパレータ
の性能を向上させることを目的とする。また、本発明の
燃料電池用のメタルセパレータの製造方法は、欠陥の生
じない表面処理が施されたメタルセパレータを製造する
ことを目的とする。
は、欠陥の生じない表面処理を施してメタルセパレータ
の性能を向上させることを目的とする。また、本発明の
燃料電池用のメタルセパレータの製造方法は、欠陥の生
じない表面処理が施されたメタルセパレータを製造する
ことを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段およびその作用・効果】本
発明の燃料電池用のメタルセパレータおよびその製造方
法は、上述の目的の少なくとも一部を達成するために以
下の手段を採った。
発明の燃料電池用のメタルセパレータおよびその製造方
法は、上述の目的の少なくとも一部を達成するために以
下の手段を採った。
【０００６】本発明の燃料電池用のメタルセパレータ
は、金属により形成され、燃料電池に用いられる燃料電
池用のメタルセパレータであって、表面に前記金属とは
異なる金属によるセラミック化したクラッド層を備える
ことを要旨とする。
は、金属により形成され、燃料電池に用いられる燃料電
池用のメタルセパレータであって、表面に前記金属とは
異なる金属によるセラミック化したクラッド層を備える
ことを要旨とする。
【０００７】この本発明の燃料電池用のメタルセパレー
タでは、セラミック化したクラッド層を形成することに
より、欠陥のない表面とすることができる。この結果、
局部的な腐食などを防止することができる。
タでは、セラミック化したクラッド層を形成することに
より、欠陥のない表面とすることができる。この結果、
局部的な腐食などを防止することができる。
【０００８】こうした本発明の燃料電池用のメタルセパ
レータにおいて、前記クラッド層は、Ｍｏ，Ｔｉ，Ｚ
ｒ，Ｔａ，Ｃｒ，Ｎｂ，Ｖ，Ｗのいずれかの金属により
形成されてなるものとすることもできる。
レータにおいて、前記クラッド層は、Ｍｏ，Ｔｉ，Ｚ
ｒ，Ｔａ，Ｃｒ，Ｎｂ，Ｖ，Ｗのいずれかの金属により
形成されてなるものとすることもできる。
【０００９】また、本発明の燃料電池用のメタルセパレ
ータにおいて、前記クラッド層は、Ｗ，Ｔａ，Ｚｒ，Ｎ
ｂ，Ｔｉのいずれかの金属をクラッドし、侵炭処理して
なるものとすることもできる。
ータにおいて、前記クラッド層は、Ｗ，Ｔａ，Ｚｒ，Ｎ
ｂ，Ｔｉのいずれかの金属をクラッドし、侵炭処理して
なるものとすることもできる。
【００１０】あるいは、本発明の燃料電池用のメタルセ
パレータにおいて、前記クラッド層は、Ｍｏによりクラ
ッドし、侵ケイ処理してなるものとすることもできる。
パレータにおいて、前記クラッド層は、Ｍｏによりクラ
ッドし、侵ケイ処理してなるものとすることもできる。
【００１１】更に、本発明の燃料電池用のメタルセパレ
ータにおいて、前記クラッド層は、Ｔｉ，Ｚｒ，Ｔａ，
Ｃｒ，Ｎｂ，Ｖのいずれかの金属をクラッドし、窒化処
理してなるものとすることもできる。
ータにおいて、前記クラッド層は、Ｔｉ，Ｚｒ，Ｔａ，
Ｃｒ，Ｎｂ，Ｖのいずれかの金属をクラッドし、窒化処
理してなるものとすることもできる。
【００１２】本発明のメタルセパレータの製造方法は、
燃料電池用のメタルセパレータの製造方法であって、金
属の板材の少なくとも一方の面に該金属と異なる金属に
よるクラッド層を形成するクラッド層形成工程と、該形
成されたクラッド層を所定の表面処理を施してセラミッ
ク化するセラミック化工程とを備えることを要旨とす
る。
燃料電池用のメタルセパレータの製造方法であって、金
属の板材の少なくとも一方の面に該金属と異なる金属に
よるクラッド層を形成するクラッド層形成工程と、該形
成されたクラッド層を所定の表面処理を施してセラミッ
ク化するセラミック化工程とを備えることを要旨とす
る。
【００１３】この本発明のメタルセパレータの製造方法
では、セラミック化したクラッド層により被覆されたメ
タルセパレータを製造することができる。
では、セラミック化したクラッド層により被覆されたメ
タルセパレータを製造することができる。
【００１４】こうした本発明のメタルセパレータの製造
方法において、前記クラッド層形成工程と前記セラミッ
ク化工程との間にセパレータとしての形状を形成する形
状形成工程を備えるものとすることもできる。こうすれ
ば、メタルセパレータを容易に形成することができる。
方法において、前記クラッド層形成工程と前記セラミッ
ク化工程との間にセパレータとしての形状を形成する形
状形成工程を備えるものとすることもできる。こうすれ
ば、メタルセパレータを容易に形成することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態を実施
例を用いて説明する。図１は本発明の一実施例である燃
料電池用のメタルセパレータ２０の構成の概略を示す構
成図であり、図２は実施例のメタルセパレータ２０の一
部の拡大断面図である。図示するように、実施例のメタ
ルセパレータ２０は、複数の凸部２６を備え、この凸部
２６が電解質を挟持する電極に当接して電極と共に水素
を含有する燃料ガスや酸素を含有する酸化ガスの流路２
８を形成する。
例を用いて説明する。図１は本発明の一実施例である燃
料電池用のメタルセパレータ２０の構成の概略を示す構
成図であり、図２は実施例のメタルセパレータ２０の一
部の拡大断面図である。図示するように、実施例のメタ
ルセパレータ２０は、複数の凸部２６を備え、この凸部
２６が電解質を挟持する電極に当接して電極と共に水素
を含有する燃料ガスや酸素を含有する酸化ガスの流路２
８を形成する。
【００１６】図２の拡大断面図に示すように、メタルセ
パレータ２０は、ステンレスやアルミニウムなどの金属
により形成された基部２２と、この基部２２の両表面に
基部２２とは異なる金属により形成されたクラッド層２
４とを備える。クラッド層２４を形成する金属として
は、Ｍｏ，Ｔｉ，Ｚｒ，Ｔａ，Ｃｒ，Ｎｂ，Ｖ，Ｗのい
ずれかを用いることができる。クラッド層２４は、高温
の炭素やケイ素あるいは窒素の化合物ガスの雰囲気にお
いて炭素やケイ素や窒素を金属格子に侵入させる侵炭処
理や侵ケイ処理，窒化処理により、その表層部あるいは
全層がセラミック化されている。侵炭処理か侵ケイ処理
か窒化処理のいずれを選択するかは、クラッド層２４に
用いた金属による。例えば、クラッド層２４にＷ，Ｔ
ａ，Ｚｒ，Ｎｂ，Ｔｉのいずれかの金属を用いた場合に
は侵炭処理を施すことができ、クラッド層２４にＭｏを
用いた場合には侵ケイ処理を施すことができる。また、
クラッド層２４にＴｉ，Ｚｒ，Ｔａ，Ｃｒ，Ｎｂ，Ｖの
いずれかの金属を用いた場合には、窒化処理を施すこと
ができる。なお、クラッドは、圧延技術でもあるから通
常欠陥はない。したがって、実施例のメタルセパレータ
２０が備えるクラッド層２４にも欠陥は生じないことに
なる。また、クラッド層２４はセラミック化されても導
電性を有するから、セパレータとしての機能を十分に果
たすことができる。
パレータ２０は、ステンレスやアルミニウムなどの金属
により形成された基部２２と、この基部２２の両表面に
基部２２とは異なる金属により形成されたクラッド層２
４とを備える。クラッド層２４を形成する金属として
は、Ｍｏ，Ｔｉ，Ｚｒ，Ｔａ，Ｃｒ，Ｎｂ，Ｖ，Ｗのい
ずれかを用いることができる。クラッド層２４は、高温
の炭素やケイ素あるいは窒素の化合物ガスの雰囲気にお
いて炭素やケイ素や窒素を金属格子に侵入させる侵炭処
理や侵ケイ処理，窒化処理により、その表層部あるいは
全層がセラミック化されている。侵炭処理か侵ケイ処理
か窒化処理のいずれを選択するかは、クラッド層２４に
用いた金属による。例えば、クラッド層２４にＷ，Ｔ
ａ，Ｚｒ，Ｎｂ，Ｔｉのいずれかの金属を用いた場合に
は侵炭処理を施すことができ、クラッド層２４にＭｏを
用いた場合には侵ケイ処理を施すことができる。また、
クラッド層２４にＴｉ，Ｚｒ，Ｔａ，Ｃｒ，Ｎｂ，Ｖの
いずれかの金属を用いた場合には、窒化処理を施すこと
ができる。なお、クラッドは、圧延技術でもあるから通
常欠陥はない。したがって、実施例のメタルセパレータ
２０が備えるクラッド層２４にも欠陥は生じないことに
なる。また、クラッド層２４はセラミック化されても導
電性を有するから、セパレータとしての機能を十分に果
たすことができる。
【００１７】次に、こうして構成された実施例のメタル
セパレータ２０の製造の様子について説明する。図３
は、実施例のメタルセパレータ２０の製造の様子を例示
する製造工程図である。実施例のメタルセパレータ２０
の製造は、まず、ステンレスやアルミニウムなどの金属
の板材の両面にＭｏ，Ｔｉ，Ｚｒ，Ｔａ，Ｃｒ，Ｎｂ，
Ｖ，Ｗのいずれかの金属をクラッドしてクラッド層２４
を形成する工程から始まる（工程Ｓ１０）。クラッド層
２４を形成すると、図１に示したようにセパレータの形
状にプレス成形する（工程Ｓ２０）。そして、クラッド
層２４を形成した金属に応じて侵炭処理か侵ケイ処理か
窒化処理のいずれかの処理によりクラッド層２４の表層
あるいは全層をセラミック化して（工程Ｓ３０）、実施
例のメタルセパレータ２０を完成する。
セパレータ２０の製造の様子について説明する。図３
は、実施例のメタルセパレータ２０の製造の様子を例示
する製造工程図である。実施例のメタルセパレータ２０
の製造は、まず、ステンレスやアルミニウムなどの金属
の板材の両面にＭｏ，Ｔｉ，Ｚｒ，Ｔａ，Ｃｒ，Ｎｂ，
Ｖ，Ｗのいずれかの金属をクラッドしてクラッド層２４
を形成する工程から始まる（工程Ｓ１０）。クラッド層
２４を形成すると、図１に示したようにセパレータの形
状にプレス成形する（工程Ｓ２０）。そして、クラッド
層２４を形成した金属に応じて侵炭処理か侵ケイ処理か
窒化処理のいずれかの処理によりクラッド層２４の表層
あるいは全層をセラミック化して（工程Ｓ３０）、実施
例のメタルセパレータ２０を完成する。
【００１８】以上説明した実施例の燃料電池用のメタル
セパレータ２０によれば、セラミック化したクラッド層
２４を備えることにより、欠陥に起因する部分的な腐食
などを防止することができる。しかも、導電性に優れる
から、セパレータとしての機能を十分に発揮することが
できる。
セパレータ２０によれば、セラミック化したクラッド層
２４を備えることにより、欠陥に起因する部分的な腐食
などを防止することができる。しかも、導電性に優れる
から、セパレータとしての機能を十分に発揮することが
できる。
【００１９】また、実施例の燃料電池用のメタルセパレ
ータ２０の製造方法によれば、欠陥のないセラミック化
した導電性を有するクラッド層２４をその表面に備える
セパレータを製造することができる。しかも、セパレー
タの形状へのプレス成形をセラミック化の前に行なうか
ら、セラミック化した硬いクラッド層２４を破壊するこ
となくプレス成形を行なうことができる。また、窒化チ
タン薄膜処理を施すものに比して安価に製造することが
できる。
ータ２０の製造方法によれば、欠陥のないセラミック化
した導電性を有するクラッド層２４をその表面に備える
セパレータを製造することができる。しかも、セパレー
タの形状へのプレス成形をセラミック化の前に行なうか
ら、セラミック化した硬いクラッド層２４を破壊するこ
となくプレス成形を行なうことができる。また、窒化チ
タン薄膜処理を施すものに比して安価に製造することが
できる。
【００２０】実施例の燃料電池用のメタルセパレータ２
０では、侵炭処理や侵ケイ処理，窒化処理工程を、クラ
ッドしプレス成形したセパレータを炭素やケイ素あるい
は窒素の化合物ガスの雰囲気において炭素やケイ素や窒
素を金属格子に侵入させるものとしたが、炭素やケイ
素，窒素のイオンをクラッド層に打ち込むイオン注入に
よってもよい。
０では、侵炭処理や侵ケイ処理，窒化処理工程を、クラ
ッドしプレス成形したセパレータを炭素やケイ素あるい
は窒素の化合物ガスの雰囲気において炭素やケイ素や窒
素を金属格子に侵入させるものとしたが、炭素やケイ
素，窒素のイオンをクラッド層に打ち込むイオン注入に
よってもよい。
【００２１】以上、本発明の実施の形態について実施例
を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限
定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲
内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論であ
る。
を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限
定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲
内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論であ
る。
【図１】 本発明の一実施例であるメタルセパレータ２
０の構成の概略を示す構成図である。
０の構成の概略を示す構成図である。
【図２】 実施例のメタルセパレータ２０の一部の拡大
断面図である。
断面図である。
【図３】 実施例のメタルセパレータ２０の製造の様子
を例示する製造工程図である。
を例示する製造工程図である。
２０ メタルセパレータ、２２ 基部、２４ クラッド
層、２６ 凸部、２８流路。
層、２６ 凸部、２８流路。
Claims (7)
- 【請求項１】 金属により形成され、燃料電池に用いら
れる燃料電池用のメタルセパレータであって、 表面に前記金属とは異なる金属によるセラミック化した
クラッド層を備える燃料電池用のメタルセパレータ。 - 【請求項２】 前記クラッド層は、Ｍｏ，Ｔｉ，Ｚｒ，
Ｔａ，Ｃｒ，Ｎｂ，Ｖ，Ｗのいずれかの金属により形成
されてなる請求項１記載の燃料電池用のメタルセパレー
タ。 - 【請求項３】 前記クラッド層は、Ｗ，Ｔａ，Ｚｒ，Ｎ
ｂ，Ｔｉのいずれかの金属をクラッドし、侵炭処理して
なる請求項１記載の燃料電池用のメタルセパレータ。 - 【請求項４】 前記クラッド層は、Ｍｏをクラッドし、
侵ケイ処理してなる請求項１記載の燃料電池用のメタル
セパレータ。 - 【請求項５】 前記クラッド層は、Ｔｉ，Ｚｒ，Ｔａ，
Ｃｒ，Ｎｂ，Ｖのいずれかの金属をクラッドし、窒化処
理してなる請求項１記載の燃料電池用のメタルセパレー
タ。 - 【請求項６】 燃料電池用のメタルセパレータの製造方
法であって、 金属の板材の少なくとも一方の面に該金属と異なる金属
によるクラッド層を形成するクラッド層形成工程と、 該形成されたクラッド層を所定の表面処理を施してセラ
ミック化するセラミック化工程とを備えるメタルセパレ
ータの製造方法。 - 【請求項７】 前記クラッド層形成工程と前記セラミッ
ク化工程との間にセパレータとしての形状を形成する形
状形成工程を備える請求項６記載のメタルセパレータの
製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11135766A JP2000323148A (ja) | 1999-05-17 | 1999-05-17 | 燃料電池用のメタルセパレータおよびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11135766A JP2000323148A (ja) | 1999-05-17 | 1999-05-17 | 燃料電池用のメタルセパレータおよびその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000323148A true JP2000323148A (ja) | 2000-11-24 |
Family
ID=15159375
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11135766A Pending JP2000323148A (ja) | 1999-05-17 | 1999-05-17 | 燃料電池用のメタルセパレータおよびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000323148A (ja) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| KR100723386B1 (ko) | 2005-09-26 | 2007-05-30 | 삼성에스디아이 주식회사 | 연료전지용 금속제 분리판 |
| US7364814B2 (en) | 2002-06-05 | 2008-04-29 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Separator of a fuel cell and a manufacturing method thereof |
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-
1999
- 1999-05-17 JP JP11135766A patent/JP2000323148A/ja active Pending
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