JP2001283880A - 低温型燃料電池用セパレータ及びその製造方法 - Google Patents

低温型燃料電池用セパレータ及びその製造方法

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JP2001283880A
JP2001283880A JP2000093709A JP2000093709A JP2001283880A JP 2001283880 A JP2001283880 A JP 2001283880A JP 2000093709 A JP2000093709 A JP 2000093709A JP 2000093709 A JP2000093709 A JP 2000093709A JP 2001283880 A JP2001283880 A JP 2001283880A
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stainless steel
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carbon
fuel cell
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JP2000093709A
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Yoshikazu Morita
芳和 守田
Masanori Matsuno
雅典 松野
Takeshi Shimizu
剛 清水
Minoru Saito
実 斎藤
Yuichi Yatsugami
裕一 八神
Takeshi Takahashi
剛 高橋
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Nippon Steel Nisshin Co Ltd
Toyota Motor Corp
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Toyota Motor Corp
Nisshin Steel Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 粗面化処理したステンレス鋼を基材に使用す
ることにより、良好な導電性及び低い接触抵抗が長期に
わたって維持される低温型燃料電池用セパレータを提供
する。 【構成】 この低温型燃料電池用セパレータは、表面粗
さがRa:0.4〜1.5μmに粗面化されたステンレ
ス鋼板を基材とし、カーボンを分散させた導電性被覆層
が基材表面に形成されていることを特徴とする。カーボ
ンとしては、カーボン粒子,カーボンブラック,タール
ピッチ,黒鉛から選ばれた1種又は2種以上が使用され
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、固体高分子型燃料電池
を始めとする低温で稼動する燃料電池のセパレータに関
する。
【0002】
【従来の技術】燃料電池のなかでも、固体高分子型の燃
料電池は、100℃以下の温度で動作可能であり、短時
間で起動する長所を備えている。また、各部材が固体か
らなるため、構造が簡単でメンテナンスが容易である、
振動や衝撃に曝される用途にも適用できる。更に、出力
密度が高いため小型化に適し、燃料効率が高く、騒音が
小さい等の長所を備えている。これらの長所から、電気
自動車搭載用としての用途が検討されている。ガソリン
自動車と同等の走行距離を出せる燃料電池を自動車に搭
載できると、NOx,SOxの発生がほとんどなく、C
2の発生が半減する等のように環境に対して非常にク
リーンなものになる。
【0003】固体高分子型燃料電池は、分子中にプロト
ン交換基をもつ固体高分子樹脂膜がプロトン導電性電解
質として機能することを利用したものであり、他の形式
の燃料電池と同様に固体高分子膜の一側に水素等の燃料
ガスを流し、他側に空気等の酸化性ガスを流す構造にな
っている。具体的には、固体高分子膜1は、図1に示す
ように両側に酸化極2及び燃料極3が接合され、それぞ
れガスケット4を介してセパレータ5を対向させてい
る。酸化極2側のセパレータ5には空気供給口6,空気
排出口7が形成され、燃料極3側のセパレータ5には水
素供給口8,水素排出口9が形成されている。
【0004】セパレータ5には、水素g及び酸素又は空
気oの導通及び均一分配のため、水素g及び酸素又は空
気oの流動方向に延びる複数の溝10が形成されてい
る。また、発電時に発熱があるため、給水口11から送
り込んだ冷却水wをセパレータ5の内部に循環させた
後、排水口12から排出させる水冷機構をセパレータ5
に内蔵させている。水素供給口8から燃料極3とセパレ
ータ5との間隙に送り込まれた水素gは、電子を放出し
たプロトンとなって固体高分子膜1を透過し、酸化極2
側で電子を受け、酸化極2とセパレータ5との間隙を通
過する酸素又は空気oによって燃焼する。そこで、酸化
極2と燃料極3との間に負荷をかけるとき、電力を取り
出すことができる。
【0005】燃料電池は、1セル当りの発電量が極く僅
かである。そこで、図1(b)に示すようにセパレータ
5,5で挟まれた固体高分子膜を1単位とし、複数のセ
ルを積層することによって取出し可能な電力量を大きく
している。多数のセルを積層した構造では、セパレータ
5の抵抗が発電効率に大きな影響を及ぼす。発電効率を
向上させるためには、導電性が良好で接触抵抗の低いセ
パレータが要求され、リン酸塩型燃料電池と同様に黒鉛
質のセパレータが使用されている。黒鉛質のセパレータ
は、黒鉛ブロックを所定形状に切り出し、切削加工によ
って各種の孔や溝を形成している。そのため、材料費や
加工費が高く、全体として燃料電池の価格を高騰させる
と共に、生産性を低下させる原因になっている。しか
も、材質的に脆い黒鉛でできたセパレータでは、振動や
衝撃が加えられると破損する虞れが大きい。そこで、プ
レス加工やパンチング加工等によって金属板からセパレ
ータを作ることが特開平8−180883号公報で提案
されている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】酸素又は空気oが通過
する酸化極2側は、酸性度がpH2〜3の酸性雰囲気に
ある。このような強酸性雰囲気に耐え、しかもセパレー
タに要求される特性を満足する金属材料は、これまでの
ところ実用化されていない。たとえば、強酸に耐える金
属材料としてステンレス鋼等の耐酸性材料が考えられ
る。これらの材料は、表面に形成した強固な不動態皮膜
によって耐酸性を呈するものであるが、不動態皮膜によ
って表面抵抗や接触抵抗が高くなる。接触抵抗が高くな
ると、接触部分で多量のジュール熱が発生し、大きな熱
損失となり、燃料電池の発電効率を低下させる。他の金
属板でも、接触抵抗を高くする酸化膜が常に存在するも
のがほとんどである。
【0007】表面に酸化皮膜や不動態皮膜を形成しない
金属材料としては、Auが知られている。Auは、酸性
雰囲気にも耐えるが、非常に高価な材料であるため燃料
電池のセパレータ材としては実用的でない。Ptは、酸
化皮膜や不動態皮膜が形成されにくい金属材料であり、
酸性雰囲気にも耐えるが、Auと同様に非常に高価な材
料であるため実用的でない。そこで、本発明者等は、カ
ーボン粒子をステンレス鋼表面に島状に分布させること
により、高価な材料を使用する必要なく、耐酸性を確保
しながら良好な導電性及び低い接触抵抗を示すセパレー
タが得られることを紹介した(特開平11−12101
8号公報,特開平11−126621号公報, 特開平1
1−126622号公報)。ステンレス鋼表面に対する
カーボン粒子の付着は、界面に拡散層を形成することに
よって改善できるものの、依然として付着力が十分でな
い。そのため、ハンドリングや加工等の際にステンレス
鋼表面から脱落するものもあり、所期の低接触抵抗化が
得られないことがある。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明は、このような問
題を解消すべく案出されたものであり、粗面化処理した
ステンレス鋼を基材に使用することにより、良好な導電
性及び低い接触抵抗が長期にわたって維持される低温型
燃料電池用セパレータを提供することを目的とする。
【0009】本発明の低温型燃料電池用セパレータは、
その目的を達成するため、表面粗さがRa:0.4〜
1.5μmに粗面化されたステンレス鋼板を基材とし、
カーボンを分散させた導電性被覆層が基材表面に形成さ
れていることを特徴とする。カーボンとしては、カーボ
ン粒子,カーボンブラック,タールピッチ,黒鉛から選
ばれた1種又は2種以上が使用される。導電性被覆層
は、加熱処理によって樹脂成分を分解除去することによ
りカーボン質皮膜に改質することも可能である。
【0010】この低温型燃料電池用セパレータは、電解
エッチング,化学エッチング,超音波ホーニング又はシ
ョットブラストで表面粗さRa:0.4〜1.5μmに
ステンレス鋼板を粗面化した後、導電性被覆層を形成す
ることにより製造される。導電性被覆層の形成に先立っ
て、粗面化されたステンレス鋼板をフッ硝酸浸漬又は硝
酸浸漬して酸洗及び不動態化処理を施すとき、耐食性の
向上が図られる。また、導電性被覆層の形成後、非酸化
性雰囲気中で加熱するとき、導電性被覆層の樹脂成分が
分解除去され、カーボン質の皮膜となる。
【0011】
【作用】ステンレス鋼板の表面に生じている不動態皮膜
は、優れた耐食性を発現する上で有効であるものの、異
種材料にステンレス鋼板を接触させたときの電気伝導性
を阻害する要因となる。そのため、ステンレス鋼板を燃
料電池用セパレータとして使用するためには、電気伝導
性に優れ且つ耐酸性の良好な材料で被覆する必要があ
る。低温型燃料電池のカーボン電極との接触抵抗が低
く、耐酸性も良好な材料としてはAu,Pt等の貴金属
やカーボンが挙げられる。しかし、貴金属は高価な材料
であることから燃料電池のコストを上昇させる原因とな
り、実用化は困難である。そこで、カーボン系の導電性
被覆層を形成することが考えられる。カーボン系被覆層
の形成には、カーボン粒子を分散させた塗料を基材表面
に塗布する方法が一般的である。この場合、塗料は電気
伝導性に乏しいため、塗料に分散するカーボン粒子の配
合量を増加する必要がある。ところが、カーボン粒子の
増量によって電気伝導性は向上するものの、ステンレス
鋼板に対する導電性被覆層の密着性が低下し、塗膜剥離
が生じやすくなる。
【0012】そこで、本発明においては、基材として使
用されるステンレス鋼板を粗面化処理することにより、
導電性被覆層に密着性を改善し、多量のカーボン粒子を
含む場合でも塗膜剥離のない導電性被覆層の形成を可能
にしている。基材の粗面化によって塗膜の密着性が改善
されること自体はすでに知られている技術であるが、こ
れを燃料電池用金属製セパレータとして使用されるステ
ンレス鋼板に適用することによってステンレス鋼板特有
の優れた耐食性を活用し、しかも燃料電池のカーボン電
極に対して低い接触抵抗を呈するセパレータとなる。
【0013】粗面化したステンレス鋼板に導電性被覆層
を形成するとき、粗面化によって生じたピット内に導電
性被覆層のカーボン粒子が喰い込み、ステンレス鋼板と
導電性被覆層との接合界面の面積も増加することと相俟
って、導電性被覆層が良好な密着性を呈する。また、導
電性被覆層形成後の加熱処理で樹脂成分を除去する場
合、ピットに食い込んでいるカーボン粒子とステンレス
鋼板との間で拡散反応が促進され、密着性が一層強固に
なる。他方、粗面化していないステンレス鋼板の上に形
成されている導電性被覆層は、接合強度が弱く、加熱処
理時に熱膨張差に起因して剥離しやすい。
【0014】
【実施の形態】セパレータ基材には、フェライト系,オ
ーステナイト系,二相系等の各種ステンレス鋼板が使用
される。ステンレス鋼板は、電解エッチング,化学エッ
チング,超音波ホーニング又はショットブラストで表面
粗さRa:0.4〜1.5μmに粗面化される。Ra:
0.4〜1.5μmの表面粗さは、ステンレス鋼板の上
に形成される導電性被覆層の密着性を確保するために本
発明者等が調査・研究した結果から見出された条件であ
る。Ra:0.4μm未満の表面粗さでは、ステンレス
鋼板と導電性被覆層との接触界面及びステンレス鋼板の
アンカー効果が小さく、十分な密着力をもつ導電性被覆
層が形成されない。逆にRaが1.5μmを超える表面
粗さでは、均一な膜厚で導電性被覆層を形成することが
困難になり、界面に生じがちなポアに起因して密着性が
却って低下する。
【0015】Ra:0.4〜1.5μmの表面粗さは、
電解エッチング,化学エッチング,超音波ホーニング又
はショットブラスト等の処理条件によって調整される。
たとえば、電解エッチングでは、塩化第二鉄水溶液中で
アノード電解,カソード電解を繰り返す交番電解を行な
うことでステンレス鋼板表面に半球状のピットが形成さ
れる。
【0016】フッ硝酸浸漬及び硝酸浸漬による酸洗+不
動態化処理により、粗面化の過程で生じた不動態皮膜の
欠陥が修復される。また、セパレータの環境は低pHの
水との接触となるため、酸溶液中での不動態化処理が適
している。これらの処理により不動態皮膜は薄く緻密化
され、耐酸性の改善と同時にカーボン電極との接触抵抗
が低下する。したがって、不動態化処理後に導電性被覆
層を形成することで、接触抵抗の低く耐酸性の優れたセ
パレータ材料を形成できる。
【0017】導電性被覆層の形成には、カーボーン粉末
と有機樹脂を混合した塗料を塗布し被覆層を形成させる
方法,カーボン系被覆物を熱分解性のある樹脂又は溶剤
と混合或いは溶解したものを塗布し、高温で加熱してカ
ーボン以外の不要分を蒸発させる方法等が作用される。
カーボン粉末及び有機樹脂を含む塗料は、カーボン量が
多いほど電気導電性は良好となるものの、塗料密着性は
低下する。したがって、電気伝導性及び塗料密着性の両
者を満足するようにカーボン粉末の配合量を決定する。
カーボン系粉末としては、カーボン粒子,カーボンブラ
ック,黒鉛及びこれらの混合物が使用できる。一例とし
て、カーボンブラックと黒鉛を混合した場合、電気伝導
性に加えて被覆層の加工性が改善される。カーボン系粒
子の大きさ及び形状は特に制約されるものではないが、
塗布する際のレベリング性を考慮し、カーボン粉末の凝
縮,沈殿等を防止する必要がある。また、有機樹脂との
相性も考慮してカーボン系粉末を適正に選択することが
好ましい。有機樹脂には、セパレータの使用環境を考慮
してアクリル系,ポリエステル系等の耐酸性樹脂が使用
される。被覆層の形成条件は、樹脂濃度及びカーボン系
粉末含有量で決定される。樹脂濃度が高いほど皮膜の厚
みが大きくなり耐酸性が向上するが、多すぎるとゲル化
が起こり、塗布できなくなる。樹脂濃度としては15%
以下が好ましい。また、カーボン粉末は、多いほど電気
伝導性が向上するが、被覆層内の破壊を生じやすくなる
ため、15重量%以下の含有量が適切である。不溶分を
揮散してカーボン質被覆層を形成する場合、溶剤との混
合比は特に問題にならないが、塗布の容易さ及びタール
ピッチの溶解性を考慮すると1:1程度の重量比で混合
分散させることが好ましい。
【0018】稼動中の燃料電池ではセル内の温度が60
〜100℃になることを考慮すると、塗布後の焼付け温
度を100℃以上に設定することが必要である。好まし
くは150℃以上で加熱焼き付けされるとき、セパレー
タ環境でも溶解しない強固な皮膜が形成される。被覆層
がカーボン質だけの場合、カーボン層と基材との密着性
を確保するため、600〜1000℃の高温で加熱拡散
させることが必要となる。このような熱処理をした後の
材料は、カーボン系被膜層の密着性が確保され、低接触
抵抗が低く良好な密着性及び耐環境遮断性を示す。
【0019】このようにして形成された導電性被覆層
は、ステンレス鋼板との接触界面が大きく且つステンレ
ス鋼板のアンカー効果が発揮されるため優れた密着性を
呈し、セパレータ形状に加工された後でもステンレス鋼
板基材から剥離することがない。密着性は、加熱処理に
よって導電性被覆層の有機成分を分解除去するとき、加
熱処理時にカーボンとステンレス鋼板との間に拡散層が
形成されるために一層向上する。しかも、導電性被覆層
でステンレス鋼板の表面が覆われているため、燃料電池
内の腐食環境からステンレス鋼板が保護され、セパレー
タ自体の腐食も大幅に軽減される。
【0020】
【実施例1】セパレータ基材として、表1の組成をもつ
ステンレス鋼を使用した。各ステンレス鋼板を電解エッ
チングにより粗面化した。電解エッチングには、Fe3+
を75g/l含む液温50℃の塩化第二鉄水溶液を使用
し、アノード電流密度2.0kA/m2,カソード電流
密度2.0kA/m2,処理時間60秒と一定にし、交
番電解サイクル2.5Hzで交番電解した。電解エッチ
ングされたステンレス鋼板の表面を観察したところ、平
均径2μm,平均深さ1μmのピットが表面全域にわた
って均一に形成されており、表面粗さがRa:0.8μ
mであった。
【0021】
【0022】粗面化されたステンレス鋼板にカーボン分
散塗料を塗布し、導電性被覆層を形成した。カーボン分
散塗料は、樹脂濃度1〜30質量%の水性アクリル樹脂
(商品名:ジョンクリル537,ジョンソンポリマー社
製)に平均粒径22nmのカーボンブラックを配合量0
〜20質量%配合することにより調製した。カーボン分
散塗料をステンレス鋼板にバーコータ−で塗布し、15
0℃×5分で焼き付け、膜厚0.2〜1μmの導電性被
覆層を形成した。導電性被覆層が形成されたステンレス
鋼板に荷重10kgf/cm2でカーボン電極を接触さ
せ、ステンレス鋼板/カーボン電極間の接触抵抗を測定
した。図2の測定結果にみられるように、導電性被覆層
のカーボン含有量に応じて接触抵抗が大きく変化してお
り、樹脂濃度10質量%の場合、カーボン含有量10質
量%で接触抵抗は9mΩ・cm2まで低下した。また、
同じカーボン含有量であっても導電性被覆層の樹脂濃度
が低いほど、接触抵抗が小さくなっていた。
【0023】次いで、導電性被覆層が形成されたステン
レス鋼板を温度90℃,pH2の希硫酸水溶液及び温度
90℃の温水に浸漬し、浸漬時間に応じた接触抵抗の増
加傾向を調査した。表2の調査結果にみられるように、
本発明に従って粗面化したステンレス鋼板に導電性被覆
層を形成したセパレータ基材では、希硫酸浸漬及び温水
浸漬の何れにおいても接触抵抗が増加することはなかっ
た。これに対し、粗面化処理を施していないステンレス
鋼板に導電性被覆層を形成したセパレータ基材では、希
硫酸水溶液に168時間浸漬したときに塗膜剥離が生じ
た。温水浸漬では塗膜剥離を生じなかったが、接触抵抗
の増加が検出された。
【0024】
【0025】
【実施例2】実施例1と同じ条件下で粗面化した板厚
0.4mmのステンレス鋼板Aに、タールピッチ:キノ
リン=1:1の重量比で混合した塗料をバーコータ−で
塗布し、大気中で270℃に10分間加熱することによ
り、膜厚1μmの導電性被覆層を焼き付けた。導電性被
覆層が形成されたステンレス鋼板を75%H2−N2雰囲
気に置き、昇温速度10℃/秒で到達温度900℃まで
加熱した。加熱処理によって導電性被覆層の有機成分が
分解・除去され、カーボン質の皮膜がステンレス鋼板の
表面に形成されていた。本発明に従って粗面化されたス
テンレス鋼板に形成された導電性被覆層は、加熱処理に
よってもステンレス鋼板表面から剥離することはなかっ
た。これに対し、前処理として塩酸酸洗を施したBA材
や、#220エメリー研磨後に酸洗したBA材では、加
熱処理によりカーボン質の皮膜が脱落した。
【0026】
【実施例3】セパレータ基材として板厚0.5mmのス
テンレス鋼板Bを使用し、電解エッチングにより粗面化
した。電解エッチングには、Fe3+を20g/l含む液
温50℃の塩化第二鉄水溶液を使用し、アノード電流密
度5.0kA/m2,カソード電流密度0.2kA/
2,交番電解サイクル2.5Hzと一定にし、処理時
間60秒で交番電解処理した。電解エッチングされたス
テンレス鋼板に実施例2と同じ塗料を塗布し、大気中で
270℃に10分間加熱することにより、膜厚1μmの
導電性被覆層を焼き付けた。次いで、75%H2−N2
囲気中、昇温速度10℃/秒で到達温度900℃まで加
熱した。
【0027】加熱処理されたステンレス鋼板を0T18
0度曲げ試験に供し、曲げ部に感圧接着テープを貼り付
けた後、引き剥がすことによりカーボンの付着状態を調
査した。本発明に従ったセパレータ基材では、感圧接着
テープへのカーボンの付着が検出されず、ステンレス鋼
板表面に良好な密着性でカーボン質皮膜が付着している
ことが判った。また、加熱処理されたセパレータ基材を
実施例1と同じ希硫酸水溶液および温水に浸漬し、接触
抵抗の変化を調査した。表3の調査結果にみられるよう
に、本発明に従ったセパレータ基材では、希硫酸浸漬及
び温水浸漬の何れにおいても接触抵抗の増加が極僅かで
あった。これに対し、2Dまま材の比較例では初期の接
触抵抗が大きく、実用に供し得なかった。
【0028】
【0029】
【実施例4】ステンレス鋼板Aを実施例1と同じ条件下
で粗面化処理した後、液温55℃,1質量%HF+10
質量%HNO3の混酸溶液に5分浸漬する酸洗処理、次
いで液温55℃,30質量%HNO3水溶液に120分
浸漬する不動態化処理を施した。不動態化処理されたス
テンレス鋼板に、カーボン分散塗料を塗布し、150℃
×5分で焼き付けることにより膜厚1μmの導電性被覆
層を形成した。なお、カーボン分散塗料は、10質量%
に希釈したアクリル系水性樹脂に対して10質量%の割
合でカーボンブラックを添加し、ペイントシェーカーで
カーボンブラックを十分に分散させることにより調製し
た。
【0030】導電性被覆層が形成されたステンレス鋼板
を実施例1と同じ条件下でカーボン電極と接触させ、接
触抵抗を測定した。その結果、接触抵抗は、酸洗及び不
動態化処理に拘わらず、実施例1とほぼ同じ値を示し
た。他方、pH2に調整した希硫酸水溶液(90℃)で
の浸漬試験では、金属イオンの溶出が極めて少なく、1
68時間経過後の腐食減量が0.05g/m2以下の低
い値を示した。これに対し、酸洗及び不動態化処理する
ことなく導電性被覆層を形成したものでは、過酷な腐食
雰囲気に曝される燃料電池用セパレータとして使用する
には0.10g/m2を超える大きな腐食減量が示され
た。
【0031】
【発明の効果】以上に説明したように、本発明の低温型
燃料電池用セパレータは、粗面化したステンレス鋼板に
導電性被覆層を形成することにより、カーボン含有量を
多くした導電性被覆層にあっても良好な密着性を維持
し、導電性被覆層によって接触抵抗の低下を図ってい
る。導電性被覆層は、ステンレス鋼板の全面を覆ってい
るため、腐食性の強い雰囲気下でもステンレス鋼板の腐
食を抑え、耐食性の改善にも寄与する。このようにし
て、耐食性に優れ、接触抵抗の低いセパレータ基材は、
種々の加工にも耐え、軽量で安価な低温型燃料電池用に
使用される。
【図面の簡単な説明】
【図1】 従来の固体高分子膜を電解質として使用した
燃料電池の内部構造を説明する断面図(a)及び分解斜
視図(b)
【図2】 導電性被覆層の樹脂濃度及びカーボン含有量
が接触抵抗に及ぼす影響を表したグラフ
フロントページの続き (72)発明者 松野 雅典 大阪府堺市石津西町5番地 日新製鋼株式 会社技術研究所内 (72)発明者 清水 剛 大阪府堺市石津西町5番地 日新製鋼株式 会社技術研究所内 (72)発明者 斎藤 実 大阪府堺市石津西町5番地 日新製鋼株式 会社技術研究所内 (72)発明者 八神 裕一 愛知県豊田市トヨタ町1番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 高橋 剛 愛知県豊田市トヨタ町1番地 トヨタ自動 車株式会社内 Fターム(参考) 5H026 AA06 BB00 BB01 BB03 BB04 BB10 CC03 CX04 EE02 EE05 EE06 EE18 HH00

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 表面粗さがRa:0.4〜1.5μmに
    粗面化されたステンレス鋼板を基材とし、カーボンを分
    散させた導電性被覆層が基材表面に形成されていること
    を特徴とする低温型燃料電池用セパレータ。
  2. 【請求項2】 カーボンがカーボン粒子,カーボンブラ
    ック,タールピッチ,黒鉛から選ばれた1種又は2種以
    上である請求項1記載の低温型燃料電池用セパレータ。
  3. 【請求項3】 導電性被覆層の樹脂成分が加熱処理で分
    解除去されたカーボン質皮膜が粗面化されたステンレス
    鋼板表面に形成されている請求項1又は2記載の低温型
    燃料電池用セパレータ。
  4. 【請求項4】 電解エッチング,化学エッチング,超音
    波ホーニング又はショットブラストで表面粗さRa:
    0.4〜1.5μmにステンレス鋼板を粗面化した後、
    導電性被覆層を形成することを特徴とする低温型燃料電
    池用セパレータの製造方法。
  5. 【請求項5】 粗面化したステンレス鋼板をフッ硝酸浸
    漬又は硝酸浸漬して酸洗及び不動態化処理を施した後、
    導電性被覆層を形成する請求項4記載の製造方法。
  6. 【請求項6】 導電性被覆層を形成した後、非酸化性雰
    囲気中で加熱することにより導電性被覆層から樹脂成分
    を分解除去する請求項4又は5記載の製造方法。
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Cited By (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002237311A (ja) * 2001-02-07 2002-08-23 Sinto Brator Co Ltd 燃料電池用低接触抵抗金属セパレーターの製造方法
JP2003178768A (ja) * 2001-12-12 2003-06-27 Honda Motor Co Ltd 燃料電池用金属製セパレータの製造方法
WO2005086267A1 (en) * 2004-03-10 2005-09-15 Fuelcell Power, Inc. Separator for fuel cell, manufacturing method thereof, and fuel cell having such a separator
DE10336510B4 (de) * 2002-08-09 2005-11-24 Toyota Jidosha K.K., Toyota Separator für Brennstoffzelle und Brennstoffzellenstapel
JP2006228638A (ja) * 2005-02-21 2006-08-31 Toyota Motor Corp 燃料電池用セパレータおよびその製造方法
JP2007173230A (ja) * 2005-12-20 2007-07-05 Gm Global Technology Operations Inc よりよい水管理のためのバイポーラプレート材料の表面技術
JP2007266014A (ja) * 2001-12-20 2007-10-11 Dainippon Printing Co Ltd 高分子電解質型燃料電池用のセパレータ
US20070254204A1 (en) * 2006-04-28 2007-11-01 Samsung Sdi Co., Ltd. Separator for fuel cell, method of preparing same, and fuel cell system including same
JP2008041269A (ja) * 2006-08-01 2008-02-21 Dainippon Printing Co Ltd 燃料電池用のセパレータおよびその製造方法
JP2008121087A (ja) * 2006-11-15 2008-05-29 Japan Carlit Co Ltd:The 耐食導電被覆材料及びその製造方法
JP2009093940A (ja) * 2007-10-10 2009-04-30 Nisshin Steel Co Ltd 固体高分子型燃料電池のセパレータ用材料
JP2009289698A (ja) * 2008-05-30 2009-12-10 Toyota Motor Corp 燃料電池用セパレータおよびその製造方法
JP2010024473A (ja) * 2008-07-15 2010-02-04 Jfe Steel Corp 表面処理鋼板及びその製造方法
JP2010138487A (ja) * 2008-10-07 2010-06-24 Sumitomo Metal Ind Ltd 固体高分子型燃料電池のセパレータ用ステンレス鋼板およびそれを用いた固体高分子型燃料電池
US7745035B2 (en) 2004-04-02 2010-06-29 Hitachi, Ltd. Separator and fuel cell using thereof
JP4889910B2 (ja) * 2000-09-12 2012-03-07 日新製鋼株式会社 低温型燃料電池用セパレータ及びその製造方法
WO2012050006A1 (ja) * 2010-10-12 2012-04-19 シャープ株式会社 アレイ基板、及び、その製造方法
JP2013093299A (ja) * 2011-01-17 2013-05-16 Jfe Steel Corp 燃料電池セパレータ用ステンレス鋼の製造方法、燃料電池セパレータ用ステンレス鋼、燃料電池セパレータ、ならびに燃料電池
JP2018044240A (ja) * 2016-09-08 2018-03-22 Jfeスチール株式会社 耐遅れ破壊特性に優れた高強度鋼板およびその製造方法
CN109411780A (zh) * 2017-08-16 2019-03-01 现代自动车株式会社 燃料电池用隔板及其涂覆方法
CN109411806A (zh) * 2018-12-11 2019-03-01 广东永邦新能源股份有限公司 一种低温锂离子电池及其制备方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11144744A (ja) * 1997-11-11 1999-05-28 Nisshin Steel Co Ltd 低温型燃料電池用セパレータ及びその製造方法
JPH11283643A (ja) * 1998-03-31 1999-10-15 Kyocera Corp 固体電解質型燃料電池セル

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11144744A (ja) * 1997-11-11 1999-05-28 Nisshin Steel Co Ltd 低温型燃料電池用セパレータ及びその製造方法
JPH11283643A (ja) * 1998-03-31 1999-10-15 Kyocera Corp 固体電解質型燃料電池セル

Cited By (30)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4889910B2 (ja) * 2000-09-12 2012-03-07 日新製鋼株式会社 低温型燃料電池用セパレータ及びその製造方法
JP2002237311A (ja) * 2001-02-07 2002-08-23 Sinto Brator Co Ltd 燃料電池用低接触抵抗金属セパレーターの製造方法
JP4580113B2 (ja) * 2001-02-07 2010-11-10 新日本製鐵株式会社 燃料電池用低接触抵抗金属セパレーターの製造方法
JP2003178768A (ja) * 2001-12-12 2003-06-27 Honda Motor Co Ltd 燃料電池用金属製セパレータの製造方法
JP2007266014A (ja) * 2001-12-20 2007-10-11 Dainippon Printing Co Ltd 高分子電解質型燃料電池用のセパレータ
DE10336510B4 (de) * 2002-08-09 2005-11-24 Toyota Jidosha K.K., Toyota Separator für Brennstoffzelle und Brennstoffzellenstapel
US7459228B2 (en) 2002-08-09 2008-12-02 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Separator for fuel cell including a terminal of a cell voltage monitor
WO2005086267A1 (en) * 2004-03-10 2005-09-15 Fuelcell Power, Inc. Separator for fuel cell, manufacturing method thereof, and fuel cell having such a separator
US10109865B2 (en) 2004-03-10 2018-10-23 Doosan Corporation Separator for fuel cell, manufacturing method thereof, and fuel cell having such a separator
US10998557B2 (en) 2004-03-10 2021-05-04 Doosan Corporation Separator for fuel cell, manufacturing method thereof, and fuel cell having such a separator
US8865372B2 (en) 2004-03-10 2014-10-21 Fuelcell Power, Inc. Separator for fuel cell, manufacturing method thereof, and fuel cell having such a separator
US7745035B2 (en) 2004-04-02 2010-06-29 Hitachi, Ltd. Separator and fuel cell using thereof
JP4577040B2 (ja) * 2005-02-21 2010-11-10 トヨタ自動車株式会社 燃料電池用セパレータの製造方法
JP2006228638A (ja) * 2005-02-21 2006-08-31 Toyota Motor Corp 燃料電池用セパレータおよびその製造方法
US7897295B2 (en) 2005-12-20 2011-03-01 GM Global Technology Operations LLC Surface engineering of bipolar plate materials for better water management
JP2007173230A (ja) * 2005-12-20 2007-07-05 Gm Global Technology Operations Inc よりよい水管理のためのバイポーラプレート材料の表面技術
US20070254204A1 (en) * 2006-04-28 2007-11-01 Samsung Sdi Co., Ltd. Separator for fuel cell, method of preparing same, and fuel cell system including same
JP2008041269A (ja) * 2006-08-01 2008-02-21 Dainippon Printing Co Ltd 燃料電池用のセパレータおよびその製造方法
JP2008121087A (ja) * 2006-11-15 2008-05-29 Japan Carlit Co Ltd:The 耐食導電被覆材料及びその製造方法
JP2009093940A (ja) * 2007-10-10 2009-04-30 Nisshin Steel Co Ltd 固体高分子型燃料電池のセパレータ用材料
JP2009289698A (ja) * 2008-05-30 2009-12-10 Toyota Motor Corp 燃料電池用セパレータおよびその製造方法
JP2010024473A (ja) * 2008-07-15 2010-02-04 Jfe Steel Corp 表面処理鋼板及びその製造方法
JP2010138487A (ja) * 2008-10-07 2010-06-24 Sumitomo Metal Ind Ltd 固体高分子型燃料電池のセパレータ用ステンレス鋼板およびそれを用いた固体高分子型燃料電池
KR101387767B1 (ko) * 2008-10-07 2014-04-21 신닛테츠스미킨 카부시키카이샤 고체 고분자형 연료 전지의 세퍼레이터용 스테인리스강판 및 그것을 이용한 고체 고분자형 연료 전지
WO2012050006A1 (ja) * 2010-10-12 2012-04-19 シャープ株式会社 アレイ基板、及び、その製造方法
JP2013093299A (ja) * 2011-01-17 2013-05-16 Jfe Steel Corp 燃料電池セパレータ用ステンレス鋼の製造方法、燃料電池セパレータ用ステンレス鋼、燃料電池セパレータ、ならびに燃料電池
JP2018044240A (ja) * 2016-09-08 2018-03-22 Jfeスチール株式会社 耐遅れ破壊特性に優れた高強度鋼板およびその製造方法
CN109411780A (zh) * 2017-08-16 2019-03-01 现代自动车株式会社 燃料电池用隔板及其涂覆方法
CN109411780B (zh) * 2017-08-16 2023-01-03 现代自动车株式会社 燃料电池用隔板及其涂覆方法
CN109411806A (zh) * 2018-12-11 2019-03-01 广东永邦新能源股份有限公司 一种低温锂离子电池及其制备方法

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