JP2001351642A

JP2001351642A - 燃料電池用セパレータ

Info

Publication number: JP2001351642A
Application number: JP2000172583A
Authority: JP
Inventors: Koretomo Ko; 云智高; Akira Kunimoto; 晃国元
Original assignee: Riken Corp
Current assignee: Riken Corp
Priority date: 2000-06-08
Filing date: 2000-06-08
Publication date: 2001-12-21

Abstract

(57)【要約】【課題】優れた耐食性を有する金属製燃料電池用セパ
レータを提供する。【解決手段】金属母材からなり、電極又は集電体との
接触面及び反応ガス通気溝を有し、該接触面上には金属
母材に接する第一層と電極又は集電体に接する最上層と
を含む複数の層により構成される導電性積層被膜が形成
されている燃料電池用セパレータ。上記複数の層はそれ
ぞれ独立に金属母材と異なる金属又はその合金、酸化物
若しくは窒化物、導電性炭化物、或いはカーボンからな
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は燃料電池用セパレー
タに関し、特に自動車の動力用車載燃料電池に使用でき
るセパレータに関する。

【０００２】

【従来の技術】燃料電池は燃料から電気へのエネルギー
変換効率が高く有害物質を排出しないため、次世代の発
電装置として注目されている。特に150℃以下の温度領
域で作動する高分子イオン交換膜型燃料電池は盛んに研
究されており、数年後の実用化が見込まれている。この
燃料電池は比較的低い温度で作動でき、発電の出力密度
が高く、小型化が可能であるため家庭用や車載用の燃料
電池として適している。

【０００３】高分子イオン交換膜型燃料電池は通常、固
体電解質膜の両面に燃料電極及び酸素電極（空気電極）
を固定して単電池（セル）を形成し、これを燃料ガスと
空気を供給する通気溝を設けた板状セパレータを介して
積層することにより構成される。固体電解質膜としては
スルホン酸基を有するフッ素樹脂系イオン交換膜等が用
いられ、電極はカーボンブラックに撥水材PTFEと貴金属
微粒子触媒を分散したもの等により形成する。水素−酸
素燃料電池が作動する際には、水素ガスが酸化されて生
じたプロトンが電解質中に進入し水分子と結合してH₃O⁺
となり、正極側に移動する。正極側では通気溝から導入
された酸素が水素の酸化反応により発生する電子を得
て、電解質中のプロトンと結合し水となる。これらの反
応過程を継続することにより電気エネルギーを連続的に
取り出すことができる。この単電池の理論起電力は1.2V
であるが、実際には電極の分極、反応ガスのクロスオー
バー（燃料ガスが電解質を透過して空気電極に漏れる現
象）、電極及び集電体の接触抵抗による電圧降下等の原
因で、出力電圧は0.6〜0.8V程度である。従って、実用
的な出力を得るためには、セパレータを介して数十の単
電池をスタックし直列的に接続する必要がある。

【０００４】前述の発電原理から解るように、電解質中
にはH⁺が多く存在するので、水又は水蒸気が多量に存在
する電解質内部と電極の近傍では強酸性となる。また正
極側で酸素がH⁺と結合して水を生成するが、電池の作動
状態によっては過酸化水素が生成する場合がある。セパ
レータはこのような環境下に組み込まれるので、電気伝
導性及び気密性に加えて、高い化学的・電気化学的安定
性（耐食性）を有することが要求される。

【０００５】従来の燃料電池用セパレータの多くは黒鉛
板を機械加工したものである。黒鉛セパレータは電気抵
抗が低く耐食性が高い反面、機械強度が低く加工コスト
が高い。車載用燃料電池に用いるセパレータは高い機械
強度を有し低コストで加工可能であることが要求される
ので、現状の黒鉛セパレータをそのまま車載用燃料電池
に適用することは困難である。近年、黒鉛粉末を樹脂と
混合して射出成形し、更に高温焼成することによりセパ
レータを製造する方法が検討されているが、得られる焼
成体の密度が低いため気密性が悪いという問題がある。
このセパレータを樹脂で浸漬し炭化再焼成することによ
って密度を高めることは可能であるが、製造工程が煩雑
になる。加えて、このように製造されたセパレータの接
触電気抵抗は従来の黒鉛セパレータより数倍大きく、電
池の出力電圧低下が避けられない。

【０００６】黒鉛セパレータ以外に、金属からなるセパ
レータも検討されている。金属セパレータはバルク電気
抵抗が低く、高い気密性及び機械強度を有し、加工コス
トの低減が容易である。また、セパレータの厚さを薄く
できるので小型化が容易である。更に、アルミニウムの
ような低比重金属材料を用いると燃料電池を一層軽量化
することができる。しかしながら、金属セパレータにお
いては、基材の金属そのものが腐食しやすいという問題
がある。特にアルミニウム基材は非常に腐食速度が大き
いことが報告されている（R. L. Rorup, et al., Mate
r. Res. Soc. Symp. Proc., 393 (1995)等）。また、腐
食により生成した金属イオンが電解質膜に進入すると、
膜のイオン伝導性が低下し電池の性能に影響を与える恐
れがある。

【０００７】特開平11-162478号は、貴金属を金属セパ
レータの全表面にメッキすることにより、耐食性を改善
する手法を開示している。この手法はセパレータ性能に
関しては問題が無いが、高コスト化を招き実用的ではな
い。コスト低減のためには貴金属メッキ層を薄くする必
要があるが、湿式メッキの際に層厚を薄くすると微細な
ピンホールが発生し腐食の原因となり、また乾式メッキ
（蒸着、スパッタ等）では生産効率が悪く、被膜の均一
性も悪化してしまう。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、優れ
た耐食性を有する金属製燃料電池用セパレータを提供す
ることである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記課題に鑑み鋭意研究
の結果、本発明者らは、少なくとも電極又は集電体との
接触面上に複数層からなる導電性積層被膜を設けた金属
製燃料電池用セパレータは優れた耐食性を示すことを発
見し、本発明に想到した。

【００１０】すなわち、本発明の燃料電池用セパレータ
は金属母材からなり、電極又は集電体との接触面及び反
応ガス通気溝を有し、該接触面上には金属母材に接する
第一層と電極又は集電体に接する最上層とを含む複数の
層により構成される導電性積層被膜が形成されており、
その複数の層はそれぞれ独立に金属母材と異なる金属又
はその合金、酸化物若しくは窒化物、導電性炭化物、或
いはカーボンからなることを特徴とする。

【００１１】軽量化の観点から、金属母材としてアルミ
ニウム又はアルミニウム合金からなる金属板を用いるの
が好ましい。この場合、反応ガス通気溝の表面にはアル
マイト被膜を形成するのが好ましい。

【００１２】上記第一層はPd、Ru、Ag、Zr、Cr、B、N
i、Ti及びSnからなる群から選ばれる金属又はその合
金、酸化物若しくは窒化物、導電性炭化物、或いはカー
ボンからなるのが好ましい。また、上記最上層はAu、P
t、Ir、Pd、Ru及びAgからなる群から選ばれる金属若し
くはその合金、導電性炭化物、又はカーボンからなるの
が好ましい。第一層の厚みは0.1〜10μmであるのが好ま
しく、上記最上層の厚みは0.01〜２μmであるのが好ま
しい。

【００１３】第一層は最上層を構成する組成を含む合金
又は混合物からなるのが好ましい。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の燃料電池用セパレ
ータを図面を用いて詳述するが、本発明はそれらに限定
されず本発明の趣旨を変更しない限り種々の変更を加え
ることができる。

【００１５】図１は本発明の一実施例による燃料電池用
セパレータを含む燃料電池の一例を示す部分概略図であ
る。図１の燃料電池は、固体電解質２とその両側に設け
られたアノード３及びカソード４からなる単電池１を、
セパレータ５を介して積層して構成されている。積層の
両端は外部回路（図示せず）に接続する。本発明の燃料
電池用セパレータは金属母材からなり、電極又は集電体
との接触面及び反応ガス通気溝を有する。接触面上には
複数の層により構成される導電性積層被膜を形成する。
本発明のセパレータは様々な燃料電池に使用でき、特に
自動車の動力用車載燃料電池に好適に利用できる。

【００１６】[A]金属母材本発明では、セパレータ母材として高い電気伝導性及び
耐震性能を有する金属を用いるのが好ましい。また、自
動車の車載燃料電池として利用する場合はセパレータの
軽量化が必要となるため、母材としてアルミニウム、チ
タニウム、マグネシウム等の軽金属又はその合金を用い
るのが好ましく、アルミニウム又はアルミニウム合金を
用いるのがより好ましい。金属母材の厚さは特に限定さ
れないが、車載燃料電池に用いる場合は0.5〜３mmとす
るのが好ましい。

【００１７】[B]電極又は集電体との接触面本発明のセパレータは電極又は集電体との接触面を有す
る。該接触面の形状は、燃料電池の電極又は一次集電体
のカーボンペーパー、カーボンクロス等と接触するため
に適した形状であればよく、図面により限定されない。

【００１８】本発明のセパレータにおいては、図１に示
すように電極又は集電体との接触面上に、金属母材に接
する第一層８と電極又は集電体に接する最上層９とを含
む複数の層により構成される導電性積層被膜７を形成す
る。図２に示すように、第一層８と最上層９の間に１層
以上の中間層10を設置してもよい。導電性積層被膜はセ
パレータ母材の全表面に形成してもよく、電極接触面の
みに形成してもよい。また、例えばセパレータの全表面
に第一層を形成し、電極接触面のみに最上層を形成して
もよい。中間層を設置して導電性積層被膜を３以上の層
により構成する場合は、可能な組み合わせがさらに多く
なるが、より一層優れた耐食性が得られる組み合わせを
適宜選択すればよい。

【００１９】金属材料同士又は導電性材料同士を接触さ
せると電気抵抗が生じる。この電気抵抗は各材料のバル
ク抵抗と接触界面の接触抵抗を含む。殆どの導電性材料
においては、バルク電気抵抗はあまり高くなく接触抵抗
が高い。このことは導電性材料の表面に酸化層が常に存
在すること、異なる材料の表面エネルギーによって電位
障壁が生成すること、表面組成がバルクと異なること等
に由来する。本発明では、接触抵抗の高い耐食性に優れ
た材料を上記第一層又は中間層として使用して導電性積
層被膜を形成できるため、様々な材料の組み合わせから
適宜選択でき、耐食性向上と接触抵抗低減を両立するこ
とができる。

【００２０】前述のように、金属母材に白金族貴金属被
膜をメッキすれば耐食性を改善できることが知られてい
る。この方法においてコストを抑えるためには白金族貴
金属被膜を薄くする必要があるが、一般に貴金属メッキ
層を薄くするとピンホールの発生等によって十分な耐食
性が得られない。即ち、従来の貴金属のみの被膜を形成
する場合、母材表面が完全に被覆されれば貴金属の化学
安定性により母材の腐食は抑えられるが、被膜にピンホ
ールや欠陥等があると、母材と貴金属被膜の電極電位差
が大きく貴金属の触媒活性が高いために、還元反応が非
常に進行しやすくセパレータの腐食が避けられない。本
発明では、金属母材と貴金属被膜（上記最上層９）の間
に中間被膜（上記第一層８及び中間層10）を形成するこ
とによって、ピンホール又は表面欠陥による母材の腐食
を大幅に低減することが可能である。すなわち、金属母
材と貴金属被膜の間に異なる材料の被膜を形成すること
によって、金属母材と貴金属層の電気化学的電極電位差
が緩和され腐食速度が低減される。つまり本発明では、
単に物理的に隔離することにより腐食を抑制するのみな
らず、電気化学的に耐食性を向上させることができる。

【００２１】導電性積層被膜を構成する上記複数の層は
それぞれ独立に、金属母材と異なる金属又はその合金、
酸化物若しくは窒化物、導電性炭化物、或いはカーボン
からなる。また、これらの材料を含む混合物を使用して
もよい。導電性炭化物としては炭化ケイ素、炭化ニオ
ブ、炭化タングステン等が使用可能である。炭化物被膜
は接触抵抗が小さく良好な耐食性及び耐酸化性を有する
ので、セパレータの保護膜としても作用する。カーボン
としてはCVDによる黒鉛膜、DLC膜（ダイヤモンドライク
カーボン膜）等が使用できる。また黒鉛粉に撥水剤を添
加したものを塗布してもよい。電極がカーボンブラック
に微量のPtを添加したもの等からなる場合、カーボン被
膜を用いると接触なじみが良い。各層の形成方法は特に
制限されず、湿式メッキ、乾式メッキ、スパッタリン
グ、CVD等の方法が適用できる。

【００２２】上記第一層は導電性を有する耐食性に優れ
た材料により構成するのが好ましい。第一層は電極との
接触抵抗が高くてもよいので、導電性と耐食性さえあれ
ば貴金属材料を用いる必要は無い。第一層はPd、Ru、A
g、Zr、Cr、B、Ni、Ti及びSnからなる群から選ばれる金
属又はその合金、酸化物若しくは窒化物、導電性炭化
物、或いはカーボンからなるのが好ましい。このような
材料を用いることにより被膜コストを大幅に低減でき
る。

【００２３】第一層は緻密であるのが好ましく、その多
孔度は５％以下とするのが好ましく、２％以下とするの
がより好ましい。第一層の厚みは好ましくは0.1〜20μ
m、より好ましくは0.1〜10μm、特に好ましくは0.5〜10
μmとすると、一層優れた耐食性が得られる。第一層の
厚みが0.1μmより小さいと金属母材が腐食しやすく、20
μmより大きいと膜が剥離しやすい。

【００２４】上記最上層は電気伝導性と耐食性に優れ、
電極との接触抵抗が低い材料により構成するのが好まし
い。最上層はAu、Pt、Ir、Pd、Ru及びAgからなる群から
選ばれる金属若しくはその合金、導電性炭化物、又はカ
ーボンからなるのが好ましい。

【００２５】最上層の多孔度は特に限定されないが、膜
強度の観点から10％以下とするのが好ましく、５％以下
とするのがより好ましい。最上層の厚みは0.01〜５μm
とするのが好ましく、0.01〜２μmとするのがより好ま
しく、0.05〜２μmとするのが特に好ましい。最上層の
厚みが0.01μmより小さいと電極との接触抵抗が上昇し
良好な発電性能が得られ難い。一方、５μmより大きい
と被膜コストが大きく、膜が剥離しやすい。

【００２６】中間層は上記第一層及び最上層との接合性
が良好な層とするのが好ましい。中間層の膜厚に関して
は特に制限はないが、導電性積層被膜の総膜厚は0.5〜2
0μmとするのが好ましい。総膜厚が0.5μmより小さいと
金属母材の耐食性が不充分となり、20μmより大きいと
被膜が剥離しやすくなるため好ましくない。

【００２７】導電性被膜の層間の密着性（接合性）の観
点から、第一層は最上層を構成する組成を含む合金又は
混合物からなるのが好ましい。例えば図３に示すよう
に、最上層９がAからなる場合は第一層８の組成をAの合
金又はAを含む混合物（A-X）とするのが好ましい。この
ような導電性積層被膜は、例えば２種以上の被膜組成を
含む浴液中に金属母材を浸漬し、電解電圧を調整しなが
ら湿式電解メッキすることで連続的に作成できる。また
ドライプロセスとしては、ターゲット自体を合金ターゲ
ットに途中で切り替えてスパッタする方法等が適用でき
る。

【００２８】[C]反応ガス通気溝図１に示すように、本発明の燃料電池用セパレータ５は
反応ガス通気溝11及び12を有する。通常、反応ガス通気
溝12とアノード３により形成される通路には燃料ガスが
供給され、反応ガス通気溝11とカソード４により形成さ
れる通路には酸化剤ガスが供給される。反応ガス通気溝
は機械加工、プレス、精密鋳造、化学研磨（エッチン
グ）、電解研磨等の方法により所定パターンに形成すれ
ばよい。反応ガス通気溝の形状は図中ではコ字型とした
が、電極に接する部分に反応ガス用通路が形成できる形
状であれば特に限定されず、反応ガス通気抵抗が小さ
く、且つ発電効率が高くなるように設定するのが好まし
い。通常、各反応ガス通気溝の深さは0.2〜２mmとする
のが好ましく、幅は0.5〜５mmとするのが好ましい。

【００２９】図１に示すように、セパレータの耐食性及
び耐酸化性を向上させるために、反応ガス通気溝11及び
12の表面には通気溝保護膜６を形成するのが好ましい。
通気溝保護膜として上記第一層をセパレータの全面に形
成してもよい。通気溝保護膜は金属母材を酸化したり、
耐食性物質を湿式メッキ法、溶射法、スパッタリング
法、イオンプレーティング法、CVD法等により積層して
形成できる。通気溝保護膜の膜厚は0.5〜20μmとするの
が好ましい。

【００３０】金属母材としてアルミニウム又はアルミニ
ウム合金からなる金属板を用いる場合には、通気溝保護
膜として化学的及び物理的に安定なアルマイト被膜を形
成するのが好ましい。アルマイト被膜は陽極酸化法等に
より形成でき、例えば電解液としてシュウ酸、硫酸、ク
ロム酸等の水溶液を用いて電解することにより、γ-ア
ルミナ被膜を基材表面に形成すればよい。

【００３１】

【実施例】以下、実施例により本発明をより詳細に説明
するが、本発明はそれらに限定されるものではない。

【００３２】実施例１表１に示す各セパレータ母材（1mm×150mm×150mm）
に、プレス加工により深さ1.0mm及び幅3.0mmの反応ガス
通気溝を形成した。次にこれを脱脂・洗浄し、前処理等
の工程を経た後、表１に示す第一層及び最上層からなる
導電性積層被膜をそれぞれ形成した。Niからなる第一層
は湿式電気メッキによりセパレータ全表面に形成した。
このときメッキ浴液と電解条件を調整することより、厚
み約５μmの鏡面をもつ光沢Niメッキを形成した。第一
層の多孔度は約２％であった。反応ガス通気溝内に形成
されたNi層は通気溝保護膜として機能する。また、Auか
らなる最上層も湿式電気メッキにより形成した。Au層の
膜厚は約0.1μmであった。

【００３３】100重量部のカーボンブラックに15重量部
のPtペースト（Pt：90重量％）を添加し、更に15重量部
のテフロン（登録商標）粒子（平均粒径：0.2μm）を撥
水剤として添加して電極用ペーストを調製した。この電
極用ペーストをプロトン伝導性高分子固体電解質膜（Na
fion）に塗布し、乾燥した。これをカーボンクロスで挟
み、更に２枚の上記各セパレータで挟み込んで本発明の
セパレータを含む燃料電池（単電池）1a及び1b、並びに
比較用の燃料電池1a'〜1d'をそれぞれ作製した。セパレ
ータの締め付け圧力は10kg/cm²とした。また、比較のた
めに従来の黒鉛セパレータを用いた燃料電池1e'も同様
に作製した。

【００３４】得られた燃料電池に対して、アノード側の
反応ガス通気溝に加湿した模擬燃料ガス（70％H₂、15％
CO₂、15％H₂O）を供給し、カソード側通気溝に酸化剤と
して空気を供給して、発電性能安定性を評価した。評価
は約10日間行った。各燃料電池のセパレータ母材、第一
層の組成、最上層の組成、初期発電電圧、10日間作動後
の発電電圧、及び10日間作動後のセパレータ電極接触面
の耐腐食状況を表１に併せて示す。

【００３５】

【表１】

【００３６】表１より、貴金属の最上層のみからなる導
電性被膜を形成したセパレータには腐食がみられ（燃料
電池1a'及び1c'）、貴金属の最上層を有さないセパレー
タを用いた燃料電池1b'及び1d'は発電性能が劣るのに対
して、２層からなる導電性積層被膜を有する本発明の金
属セパレータは良好な耐食性を示し、該セパレータを用
いた燃料電池1a及び1bは、従来の黒鉛セパレータを用い
た燃料電池1e'と同等の優れた発電性能を有することが
わかる。

【００３７】実施例２純度99.6％のアルミニウム金属板（1mm×150mm×150m
m）に、プレス加工により深さ1.0mm及び幅3.0mmの反応
ガス通気溝を形成した。これをシュウ酸水溶液中で陽極
酸化し、次いで沸騰水中に30分間浸漬し、乾燥して母材
表面に通気溝保護膜として膜厚12μmのアルマイト被膜
を形成した。次にセパレータの電極接触面の平坦度を向
上させるために、電極接触面をラッピング研磨し、洗浄
した。この工程により電極接触面上に形成されたアルマ
イト被膜は除去された。続いて、上記燃料電池1aに用い
たセパレータの場合と同様の方法により、電極接触面の
みにNiの第一層及びAuの最上層からなる導電性積層被膜
を形成し、本発明のセパレータを作製した。得られた本
発明のセパレータを用いて、上記実施例１と同様にして
燃料電池2aを作製した。また、アルマイト被膜を形成し
ないこと以外は燃料電池2aと同様の方法により燃料電池
2bを作製した。更に、Niの第一層を形成しないこと以外
は燃料電池2aと同様の方法により、比較用の燃料電池2
a'を作製した。

【００３８】得られた燃料電池2a、2b及び2a'の発電性
能安定性を上記実施例１と同様に評価した。各燃料電池
の第一層の組成、最上層の組成、通気溝保護膜の組成、
初期発電電圧、10日間作動後の発電電圧、及び10日間作
動後のセパレータの耐腐食状況を表２に併せて示す。

【００３９】

【表２】

【００４０】表２より、本発明においてセパレータ母材
としてアルミニウム金属板を用いた場合には、反応ガス
通気溝の表面にはアルマイト被膜を形成するのが非常に
好ましいことがわかる。

【００４１】実施例３第一層の組成を表３に示すように変え、反応ガス通気溝
に通気溝保護膜としてNi膜を形成したこと以外は上記燃
料電池1bの場合と同様に、本発明のセパレータを含む燃
料電池3a〜3oをそれぞれ作製した。但し、Ti（燃料電池
3f）、SiC（燃料電池3n）、ITO（燃料電池3m）及び緻密
カーボン（燃料電池3o）の第一層は気相法にて作製し
た。得られた燃料電池3a〜3oの発電性能安定性を上記実
施例１と同様に評価した。各燃料電池の第一層の組成、
最上層の組成、通気溝保護膜の組成、初期発電電圧、10
日間作動後の発電電圧、及び10日間作動後のセパレータ
の耐腐食状況を表３に併せて示す。

【００４２】

【表３】

【００４３】表３より、前述した好ましい第一層を有す
る本発明のセパレータは、いずれも優れた耐食性を示
し、該セパレータを用いた燃料電池3a〜3oは高い発電性
能安定性を示すことがわかる。

【００４４】実施例４最上層の組成を表４に示すように変えたこと以外は上記
燃料電池1bの場合と同様に、本発明のセパレータを含む
燃料電池4a〜4lをそれぞれ作製した。得られた燃料電池
4a〜4lの発電性能安定性を上記実施例１と同様に評価し
た。各燃料電池の第一層の組成、最上層の組成、通気溝
保護膜の組成、初期発電電圧、10日間作動後の発電電
圧、及び10日間作動後のセパレータの耐腐食状況を表４
に併せて示す。

【００４５】

【表４】

【００４６】表４より、前述した好ましい最上層を有す
る本発明のセパレータは、いずれも優れた耐食性を示
し、該セパレータを用いた燃料電池4a〜4lは高い発電性
能安定性を示すことがわかる。

【００４７】実施例５第一層及び最上層の組成を表５に示すように変えたこと
以外は上記燃料電池1bの場合と同様に、本発明のセパレ
ータを含む燃料電池5a〜5gをそれぞれ作製した。得られ
た燃料電池5a〜5gの発電性能安定性を上記実施例１と同
様に評価した。ただし、本実施例では燃料電池セルを２
時間作動後１時間停止するON−OFFサイクルで駆動し、
評価は約25日間行った。各燃料電池の第一層の組成、最
上層の組成、初期発電電圧、25日間作動後の発電電圧、
及び25日間作動後のセパレータ電極接触面の被膜状況を
表５に併せて示す。

【００４８】

【表５】

【００４９】表５より、燃料電池5a〜5dに用いたセパレ
ータの導電性積層被膜においては、第一層が最上層を構
成する組成を含む合金からなるために、一層優れた層間
密着性（接合性）を示し、そのため燃料電池5a〜5dは燃
料電池5e〜5gよりも更に高い発電性能安定性を示すこと
がわかる。

【００５０】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明の燃料電池
用セパレータは金属板を基材として用いるため、従来の
黒鉛セパレータに比べ非常に軽量であり、量産性が高く
加工コストを低減できる。加えて本発明においては、電
極又は集電体との接触面上に複数の層により構成される
導電性積層被膜を形成することにより、全面に貴金属被
膜を形成する方法よりも低コストで優れた耐食性を有す
るセパレータを得ることができる。本発明のセパレータ
を用いた燃料電池は高い発電性能安定性を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例による燃料電池用セパレー
タを含む燃料電池の一例を示す部分概略図である。

【図２】本発明の他の実施例による燃料電池用セパレ
ータを示す概略図、及びその導電性積層被膜の構造を示
す部分拡大図である。

【図３】本発明の他の実施例による燃料電池用セパレ
ータを示す概略図、及びその導電性積層被膜の構造を示
す部分拡大図である。

【符号の説明】１・・・単電池２・・・固体電解質３・・・アノード４・・・カソード５・・・セパレータ６・・・通気溝保護膜７・・・導電性積層被膜８・・・第一層９・・・最上層 10・・・中間層 11、12・・・反応ガス通気溝

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】金属母材からなり、電極又は集電体との
接触面及び反応ガス通気溝を有する燃料電池用セパレー
タにおいて、前記接触面上には前記金属母材に接する第
一層と電極又は集電体に接する最上層とを含む複数の層
により構成される導電性積層被膜が形成されており、前
記複数の層はそれぞれ独立に前記金属母材と異なる金属
又はその合金、酸化物若しくは窒化物、導電性炭化物、
或いはカーボンからなることを特徴とする燃料電池用セ
パレータ。
【請求項２】請求項１に記載の燃料電池用セパレータ
において、前記金属母材がアルミニウム又はアルミニウ
ム合金からなる金属板であり、前記反応ガス通気溝の表
面にはアルマイト被膜が形成されていることを特徴とす
る燃料電池用セパレータ。
【請求項３】請求項１又は２に記載の燃料電池用セパ
レータにおいて、前記第一層がPd、Ru、Ag、Zr、Cr、
B、Ni、Ti及びSnからなる群から選ばれる金属又はその
合金、酸化物若しくは窒化物、導電性炭化物、或いはカ
ーボンからなることを特徴とする燃料電池用セパレー
タ。
【請求項４】請求項１〜３のいずれかに記載の燃料電
池用セパレータにおいて、前記最上層がAu、Pt、Ir、P
d、Ru及びAgからなる群から選ばれる金属若しくはその
合金、導電性炭化物、又はカーボンからなることを特徴
とする燃料電池用セパレータ。
【請求項５】請求項１〜４のいずれかに記載の燃料電
池用セパレータにおいて、前記第一層の厚みが0.1〜10
μmであることを特徴とする燃料電池用セパレータ。
【請求項６】請求項１〜５のいずれかに記載の燃料電
池用セパレータにおいて、前記最上層の厚みが0.01〜２
μmであることを特徴とする燃料電池用セパレータ。
【請求項７】請求項１〜６のいずれかに記載の燃料電
池用セパレータにおいて、前記第一層が前記最上層を構
成する組成を含む合金又は混合物からなることを特徴と
する燃料電池用セパレータ。