JP2007005120A - Metallic separator for fuel cell, manufacturing method of metallic separator for fuel cell, and fuel cell - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、燃料電池用金属部材とその製造方法及び燃料電池に関する。 The present invention relates to a metal member for a fuel cell, a manufacturing method thereof, and a fuel cell.
従来、固体高分子形燃料電池、リン酸形燃料電池及び溶融炭酸塩形燃料電池等、種々の燃料電池が提案されている。これらのうち固体高分子形燃料電池は高分子固体電解質膜を使用するものであり、低温動作が可能であり、小型化及び軽量化も容易なので、燃料電池自動車等への搭載用として検討されている。具体的には、プロトンを輸送するための高分子固体電解質膜を一対の電極層により挟んで単位電池を形成するとともに、該電極層の表面に燃料ガス(水素ガス)あるいは酸化剤ガス(空気)の拡散層を形成するためのセパレータを積層配置する。該セパレータの板面には、電極層との間にガス拡散層を形成する凹部が形成される。また、セパレータは、単位電池の電極層から出力を取り出す導電経路を兼ねるため、全体が導電性の材料で構成される必要がある。具体的には、加工性と導電性及び強度を両立させるために、セパレータを金属にて形成する燃料電池構造が種々提案されている(例えば特許文献1〜4)。 Conventionally, various fuel cells such as a polymer electrolyte fuel cell, a phosphoric acid fuel cell, and a molten carbonate fuel cell have been proposed. Among these, the polymer electrolyte fuel cell uses a polymer solid electrolyte membrane and can be operated at a low temperature, and can be easily reduced in size and weight. Yes. Specifically, a unit cell is formed by sandwiching a solid polymer electrolyte membrane for transporting protons between a pair of electrode layers, and a fuel gas (hydrogen gas) or an oxidant gas (air) is formed on the surface of the electrode layer. A separator for forming a diffusion layer is laminated. On the plate surface of the separator, a recess for forming a gas diffusion layer is formed between the electrode layer and the electrode layer. Further, since the separator also serves as a conductive path for taking out the output from the electrode layer of the unit cell, the separator needs to be entirely made of a conductive material. Specifically, various fuel cell structures in which a separator is formed of metal have been proposed in order to achieve both workability, conductivity, and strength (for example, Patent Documents 1 to 4).
高分子固体電解質膜を用いる燃料電池においては、プロトン導電性を示す高分子固体電解質として、スルホン酸基など強酸性を示す官能基を有した高分子材料が使用されており、高分子材料に含浸されている水分とともに酸性成分が染み出して、セパレータを酸アタックする問題がある。上記特許文献に例示された金属セパレータは、例えば特許文献1〜3に開示されたものは、SUS316等のステンレス鋼を用いるものであり、強酸性環境、特に硫酸酸性環境での耐食性が十分でなく、セパレータの腐食進行に伴い内部抵抗が経時的に増加しやすい問題がある。上記特許文献1〜3では、ステンレス鋼製の板材にさらにAu等の貴金属メッキを施して、耐食性を補う工夫がなされているが、効果は必ずしも十分ではなく、当然、メッキ工程が必要な分だけ製造コストが高騰しやすい難点がある。他方、特許文献4に開示された金属セパレータはMo板で構成されているが、加工が困難である上、耐食性もMo板単体では不十分であるため、表面にMo窒化膜の形成が必須になるなど、構造の複雑化と製造コストの高騰が避け難い。
In a fuel cell using a polymer solid electrolyte membrane, a polymer material having a functional group exhibiting strong acidity such as a sulfonic acid group is used as a polymer solid electrolyte exhibiting proton conductivity, and the polymer material is impregnated. There is a problem that an acidic component oozes out together with the moisture, and the separator is subjected to an acid attack. The metal separators exemplified in the above-mentioned patent documents, for example, disclosed in Patent Documents 1 to 3 use stainless steel such as SUS316, and are not sufficiently resistant to corrosion in a strongly acidic environment, particularly in a sulfuric acid acidic environment. There is a problem that the internal resistance tends to increase with time as the corrosion of the separator progresses. In the above Patent Documents 1 to 3, the stainless steel plate material is further plated with a precious metal such as Au to make up for corrosion resistance. However, the effect is not always sufficient, and of course, only the plating process is necessary. There is a difficulty that the manufacturing cost is likely to rise. On the other hand, although the metal separator disclosed in
そこで、本発明者らは、燃料電池用の金属セパレータを、結晶化温度が500℃以上であって、該結晶化温度Txよりも低温側にガラス遷移温度Tgを有したNi基アモルファス金属材料により構成することを提案した(特許文献5)。アモルファス材料は室温では一般に変形抵抗が高く、また延性にも乏しいので、塑性加工には不向きと考えられている。しかし、上記Ni基アモルファス金属材料を採用すれば、該ガラス遷移温度Tgと結晶化温度Txとの間の温度域(過冷却液体領域)において材料の変形抵抗が大幅に下がり、塑性流動性が良好となる。その結果、薄板で複雑な凹凸形状を有した燃料電池用金属セパレータであっても、塑性加工により極めて能率的に製造することができる。 Therefore, the present inventors made a metal separator for a fuel cell using a Ni-based amorphous metal material having a crystallization temperature of 500 ° C. or higher and a glass transition temperature Tg on the lower temperature side than the crystallization temperature Tx. It was proposed to configure (Patent Document 5). Amorphous materials are generally considered to be unsuitable for plastic working because of their high deformation resistance at room temperature and poor ductility. However, if the Ni-based amorphous metal material is used, the deformation resistance of the material is greatly reduced in the temperature region (supercooled liquid region) between the glass transition temperature Tg and the crystallization temperature Tx, and the plastic fluidity is good. It becomes. As a result, even a metal separator for a fuel cell that is a thin plate and has a complicated uneven shape can be manufactured very efficiently by plastic working.
Ni系非晶質合金は、表面に形成される不働態被膜により非常に良好な耐食性を示す。また、非晶質合金には結晶粒界が存在しないため表面欠陥が少なく、不働態被膜がより緻密で安定することも、高耐食性が良好であることの一因である。しかし、不働態被膜が緻密で強固になるほど被膜の絶縁性が著しくなり、電気伝導性は著しく悪くなる。そのため、上記のような燃料電池の金属セパレータに適用した場合、電極層と金属セパレータとの接触抵抗が高くなり、電池の内部抵抗が上昇しやすい問題がある。 Ni-based amorphous alloys exhibit very good corrosion resistance due to the passive film formed on the surface. In addition, since there are no crystal grain boundaries in the amorphous alloy, there are few surface defects, and the passive film is denser and more stable, which is another reason for the high corrosion resistance. However, as the passive film becomes denser and stronger, the insulation of the film becomes more remarkable, and the electrical conductivity becomes significantly worse. Therefore, when applied to the metal separator of a fuel cell as described above, there is a problem that the contact resistance between the electrode layer and the metal separator becomes high, and the internal resistance of the battery tends to increase.
この場合、特許文献6〜8のように、耐食性と電気伝導性の双方に優れたAuをメッキ等により形成し、表面抵抗の低減を図ることが考えられる。しかし、Auは高価であり、経済的に成立しえる形成層厚は精々20〜30nm程度が上限となる。この場合、以下の2点が大きな問題となる。
(1)不働態被膜が緻密で強固に形成される金属材料が下地として使用される場合、化学メッキの場合はAu層の形成自体が困難となり、他方、スパッタリング等の物理蒸着法を用いて形成したAu層は、不働態被膜との密着性が悪く、非常に剥離しやすい問題がある。
(2)下地とAu層との密着性を向上させるために熱処理を行なうと、Au層の厚さが非常に小さいため、通常の材料では下地のバルクに瞬時に拡散してしまい、表層部に十分なAu層が残留せず、表面抵抗改善効果が損なわれてしまう。
In this case, as in
(1) When a metal material on which a passive film is densely formed is used as a base, in the case of chemical plating, it becomes difficult to form an Au layer itself, and on the other hand, it is formed using a physical vapor deposition method such as sputtering. The Au layer has a problem of poor adhesion to the passive film and very easy to peel off.
(2) When heat treatment is performed in order to improve the adhesion between the underlayer and the Au layer, the thickness of the Au layer is very small, so that a normal material instantly diffuses into the underlayer, and the surface layer portion A sufficient Au layer does not remain, and the surface resistance improvement effect is impaired.
本発明の課題は、十分な耐食性を有し、製造が容易で、かつ表面の接触抵抗も低く留めることができる燃料電池用金属セパレータとその製造方法、及びそれを用いた燃料電池を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a metal separator for a fuel cell that has sufficient corrosion resistance, can be easily manufactured, and can keep the surface contact resistance low, a method for manufacturing the same, and a fuel cell using the same. It is in.
上記の課題を解決するために本発明の燃料電池用金属セパレータは、
結晶化温度が500℃以上であって、該結晶化温度よりも低温側にガラス遷移温度を有したNi基アモルファス金属材料からなる板状の本体部と、該本体部の表面を覆うとともに、Au含有量が10原子%以上60原子%以下となるように本体部をなすNi基アモルファス金属材料中にAu成分を拡散合金化させたAu合金化層とを有し、燃料電池の高分子固体電解質膜を覆う電極層上に片側の板面を積層したとき、電極層との間にガス拡散層を形成する凹部が当該板面に形成されてなることを特徴とする。
In order to solve the above problems, the fuel cell metal separator of the present invention is
A crystallization temperature of 500 ° C. or higher, a plate-like main body made of a Ni-based amorphous metal material having a glass transition temperature lower than the crystallization temperature, a surface of the main body, and an Au A polymer solid electrolyte for a fuel cell, comprising an Au alloyed layer obtained by diffusion-alloying an Au component in a Ni-based amorphous metal material forming a main body so that the content is 10 atomic% to 60 atomic% When a plate surface on one side is laminated on the electrode layer covering the film, a concave portion for forming a gas diffusion layer is formed between the electrode layer and the electrode layer.
また、本発明の燃料電池は、
高分子固体電解質膜と、その第一主表面を覆う第一電極層と、同じく第二主表面を覆う第二電極層と、上記本発明の燃料電池用金属セパレータとして構成され、第一電極層上に積層されるとともに、凹部により燃料ガス用のガス拡散層を形成する第一セパレータと、上記本発明の燃料電池用金属セパレータとして構成され、第二電極層上に積層されるとともに、凹部により酸化剤ガス用のガス拡散層を形成する第二セパレータと、を有することを特徴とする。
The fuel cell of the present invention is
The polymer solid electrolyte membrane, the first electrode layer covering the first main surface, the second electrode layer covering the second main surface, and the metal separator for a fuel cell of the present invention, the first electrode layer A first separator that forms a gas diffusion layer for fuel gas by a recess and a metal separator for a fuel cell according to the present invention, and is stacked on the second electrode layer and And a second separator that forms a gas diffusion layer for the oxidant gas.
さらに、本発明の燃料電池用金属セパレータの製造方法は、
結晶化温度が500℃以上であって、該結晶化温度よりも低温側にガラス遷移温度を有したNi基アモルファス金属材料により板状に形成された金属素材に、ガラス遷移温度以上であって結晶化温度よりも低い過冷却液体温度域にて塑性加工を施すことにより、燃料電池の高分子固体電解質膜を覆う電極層上に片側の板面を積層したとき、電極層との間にガス拡散層を形成する凹部を金属素材の板面に形成する昇温加工工程と、
金属素材の表面にAu層を形成するAu層形成工程と、
Au層を形成したNi基アモルファス金属材料からなる金属素材を、結晶化温度を上限として昇温することにより、Au系層のAu成分を金属素材の表層部をなすNi基アモルファス金属材料を拡散合金化させることにより、Au含有量が10原子%以上60原子%以下となるようにNi基アモルファス金属材料中にAu成分を拡散合金化させたAu合金化層を形成する拡散合金化工程と、を含むことを特徴とする。
Furthermore, the manufacturing method of the metal separator for fuel cells of the present invention includes:
A metal material formed in a plate shape by a Ni-based amorphous metal material having a crystallization temperature of 500 ° C. or higher and having a glass transition temperature lower than the crystallization temperature is not lower than the glass transition temperature and is crystallized. Gas diffusion between the electrode layers when the plate surface on one side is laminated on the electrode layer covering the polymer solid electrolyte membrane of the fuel cell by performing plastic working in the supercooled liquid temperature range lower than the conversion temperature A temperature increasing process for forming a concave portion for forming a layer on the plate surface of the metal material;
An Au layer forming step of forming an Au layer on the surface of the metal material;
By increasing the temperature of a metal material made of an Ni-based amorphous metal material with an Au layer up to the crystallization temperature, the Ni-based amorphous metal material that forms the surface layer of the Au material is used as a diffusion alloy. A diffusion alloying step of forming an Au alloying layer in which an Au component is diffusion-alloyed in a Ni-based amorphous metal material so that the Au content is 10 atomic% or more and 60 atomic% or less. It is characterized by including.
なお、本発明において「Ni基アモルファス金属材料」とは、最も重量含有率の高い金属元素がNiであり、かつ、材料組織における非晶質相(アモルファス相)の占める割合が50体積%以上である材料をいう。さらに、ガラス遷移温度は、JIS:H7101に規定された示差走査熱量測定(Differential Scanning Calorimetry:DSC、加熱速度:毎分40℃)による加熱曲線に現れる最初の吸熱ピークにより、また、結晶化温度は、同じく最初の発熱ピークにより、それぞれ、測定により得られるDSC曲線のベースラインの延長線と、ピークの最大傾斜線の延長との交点として決定する。 In the present invention, “Ni-based amorphous metal material” means that the metal element having the highest weight content is Ni, and the proportion of the amorphous phase in the material structure is 50% by volume or more. A certain material. Furthermore, the glass transition temperature is based on the first endothermic peak appearing in the heating curve obtained by differential scanning calorimetry (DSC, heating rate: 40 ° C./min) specified in JIS: H7101, and the crystallization temperature is Similarly, the first exothermic peak is determined as the intersection of the DSC curve base line extension obtained by measurement and the peak maximum slope line extension, respectively.
上記本発明によると、燃料電池用の金属セパレータを、金属結晶化温度が500℃以上であって、該結晶化温度Txよりも低温側にガラス遷移温度Tgを有したNi基アモルファス金属材料にてマトリックスが形成されたNi基アモルファス金属材料により板状に形成する。Ni基アモルファス金属材料は、室温では一般に変形抵抗が高く、また延性にも乏しいので、塑性加工には不向きと考えられている。しかし、本発明で採用するNi基アモルファス金属材料は、マトリックスの結晶化温度が500℃以上と比較的高く、その結晶化温度よりも低温域にガラス遷移温度Tgが存することで、該ガラス遷移温度Tgと結晶化温度Txとの間の温度域(以下、過冷却液体領域という)において材料の変形抵抗が大幅に下がり、塑性流動性が良好となる。その結果、薄板で複雑な凹凸形状を有した燃料電池用金属セパレータであっても、金型プレス加工などの塑性加工により極めて能率的に製造することができる。 According to the present invention, a metal separator for a fuel cell is made of a Ni-based amorphous metal material having a metal crystallization temperature of 500 ° C. or higher and a glass transition temperature Tg on the lower temperature side than the crystallization temperature Tx. It forms in plate shape with the Ni group amorphous metal material in which the matrix was formed. Ni-based amorphous metal materials are generally considered to be unsuitable for plastic working because of their high deformation resistance at room temperature and poor ductility. However, the Ni-based amorphous metal material employed in the present invention has a relatively high crystallization temperature of the matrix of 500 ° C. or higher, and the glass transition temperature Tg exists in a lower temperature range than the crystallization temperature. In a temperature range between Tg and the crystallization temperature Tx (hereinafter referred to as a supercooled liquid region), the deformation resistance of the material is greatly reduced, and the plastic fluidity is improved. As a result, even a metal separator for a fuel cell that is a thin plate and has a complicated uneven shape can be manufactured very efficiently by plastic working such as die pressing.
上記Ni基アモルファス金属材料の変形抵抗が上記過冷却液体領域において低減される理由は、該過冷却液体領域において、材料が結晶相へ移行するための前駆現象として金属原子間の結合が緩まり、非晶質相の粘性が低下することが考えられる。そして、本発明においては、そのようなアモルファス金属材料をNi基材料として構成するため、従来のステンレス鋼(例えばJIS:SUS316)やMo系金属材料と比較して耐食性も極めて良好であり、特に硫酸酸性下においても腐食が進行しにくくなるので、セパレータの耐久性が高められ、電池の内部抵抗の経時的な増加を効果的に抑制できる The reason why the deformation resistance of the Ni-based amorphous metal material is reduced in the supercooled liquid region is that, in the supercooled liquid region, the bonding between metal atoms is loosened as a precursor phenomenon for the material to move to the crystalline phase, It is considered that the viscosity of the crystalline phase decreases. And in this invention, since such an amorphous metal material is comprised as Ni base material, compared with the conventional stainless steel (for example, JIS: SUS316) and Mo type | system | group metal material, corrosion resistance is also very favorable, especially sulfuric acid. Since corrosion does not proceed easily even under acidic conditions, the durability of the separator is improved, and the increase in battery internal resistance over time can be effectively suppressed.
他方、上記のアモルファス金属材料は、表面に形成される不働態被膜が強固であり、Au層を形成してもそのままでは密着性は良好でない。しかし、本発明者が検討したところ、Ni基アモルファス金属材料の結晶化温度を上限として昇温することにより、Au層のAu成分は、金属素材の表層部をなすNi基アモルファス金属材料のバルクへの拡散反応が、他の金属材料よりもゆっくりと進行する。その結果、Au含有量が10原子%以上60原子%以下となるようにAu成分を拡散合金化させたAu合金化層を、Ni基アモルファス金属材料からなる本体部の表面に容易に形成することができる。この理由は、Ni基アモルファス金属材料の表面に強固に形成された不働態被膜が、その上に形成されたAu層からのAu拡散に適度な律速を与えるためであると考えられる。 On the other hand, the above amorphous metal material has a strong passive film formed on the surface, and even if an Au layer is formed, the adhesion is not good as it is. However, as a result of investigation by the present inventor, by raising the temperature up to the upper limit of the crystallization temperature of the Ni-based amorphous metal material, the Au component of the Au layer is transferred to the bulk of the Ni-based amorphous metal material that forms the surface layer portion of the metal material. The diffusion reaction proceeds more slowly than other metal materials. As a result, an Au alloyed layer in which the Au component is diffusion-alloyed so that the Au content is 10 atomic% or more and 60 atomic% or less can be easily formed on the surface of the main body portion made of a Ni-based amorphous metal material. Can do. The reason for this is thought to be that the passive film formed strongly on the surface of the Ni-based amorphous metal material gives an appropriate rate-determining rate to Au diffusion from the Au layer formed thereon.
そして、上記のようなAu合金化層が本体部の表面に形成されていることで、金属セパレータの表面抵抗を低減することができ、また、耐食性も一層良好に確保できる。Au合金化層のAu含有量が10原子%未満になると、金属セパレータの表面抵抗低減効果と、耐食性向上効果が顕著でなくなる。また、Au合金化層のAu含有量が60原子%を超えると、Au合金化層と、下地をなすNi基アモルファス金属材料からなる本体部との密着性が不十分となる。 And since the above Au alloying layer is formed in the surface of a main-body part, the surface resistance of a metal separator can be reduced and corrosion resistance can be ensured still more favorably. When the Au content in the Au alloying layer is less than 10 atomic%, the effect of reducing the surface resistance of the metal separator and the effect of improving the corrosion resistance are not significant. On the other hand, when the Au content of the Au alloyed layer exceeds 60 atomic%, the adhesion between the Au alloyed layer and the main body portion made of the Ni-based amorphous metal material forming the base becomes insufficient.
なお、Au層形成工程にて形成するAu層は、その全体がAuのみで構成されていてもよいが、上記の表面抵抗低減効果と耐食性向上効果とが極度に損なわれない限り、その10原子%程度までであれば適当な希釈成分(例えばNi、Ag、Cuなど)にて置換されていてもよい。また、Au層形成工程におけるAu層の形成厚さは、5nm以上20nm以下とするのが適当である。Au層の形成厚さが5nm未満では、Au合金化層を十分な厚さに形成できず、表面抵抗低減効果と耐食性向上効果とが不十分となり、20nmを超えると金属セパレータの製造コストの高騰を招く。なお、Ni基アモルファス金属材料からなる本体部の表面は、面積率にして50%以上であれば、Au合金化層により部分的に覆われている構成とすることもでき、表面抵抗低減と耐食性向上に関し一定の効果を挙げることができる。 The Au layer formed in the Au layer forming step may be entirely composed of only Au. However, as long as the surface resistance reduction effect and the corrosion resistance improvement effect are not significantly impaired, the 10 atoms If it is up to about%, it may be substituted with an appropriate dilution component (for example, Ni, Ag, Cu, etc.). In addition, the formation thickness of the Au layer in the Au layer formation step is suitably 5 nm or more and 20 nm or less. If the formation thickness of the Au layer is less than 5 nm, the Au alloying layer cannot be formed to a sufficient thickness, and the surface resistance reduction effect and the corrosion resistance improvement effect are insufficient. If the formation thickness exceeds 20 nm, the manufacturing cost of the metal separator increases. Invite. In addition, if the surface of the main body part made of Ni-based amorphous metal material is 50% or more in terms of area ratio, it can be configured to be partially covered with an Au alloying layer, reducing surface resistance and corrosion resistance. Certain effects can be obtained with respect to improvement.
次に、本発明の製造方法においては、上記のNi基アモルファス金属材料により板状に形成された金属素材に、ガラス遷移温度以上であって結晶化温度よりも低い過冷却液体温度域にて、一種の温間塑性加工を施す。加工形態としては、金型プレス加工を板状の固体素材に施す方法を例示できる。また、別法としては、溶湯を鍛造用金型に流し込み、金型との接触により溶湯を急冷凝固してアモルファス化しつつ、さらに、凝固後のアモルファス相の温度が過冷却液体温度域にある間に、その場で鍛造加工を施して所望のセパレータ形状を得る溶湯鍛造加工を適用することもできる。いずれも、切削などの除去加工を伴わないため材料歩留まりが高く、しかも、冷却液体温度域にて流動性を増した材料を金型面形状に良好に追従させることができる。その結果、深い凹凸形状を形成する際にも応力集中等による加工欠陥が生じにくく、また、金型面を平滑化しておくことで、仮に板素材の段階で面荒れしていた材料であっても、研磨等の面倒な後処理なしに平滑な加工面を簡単に得られる利点もある。この場合、平滑な面とは、例えばJIS:B0601に規定の方法により測定される算術平均粗さRaが1μm以下の面のことである。 Next, in the production method of the present invention, in the supercooled liquid temperature range that is higher than the glass transition temperature and lower than the crystallization temperature, the metal material formed into a plate shape by the Ni-based amorphous metal material, A kind of warm plastic working is performed. Examples of the processing form include a method of performing die press processing on a plate-shaped solid material. As another method, the molten metal is poured into a forging die, and the molten metal is rapidly solidified by contact with the die to become amorphous, while the amorphous phase after solidification is in the supercooled liquid temperature range. In addition, it is possible to apply a molten metal forging process in which a forging process is performed on the spot to obtain a desired separator shape. In any case, since the removal process such as cutting is not involved, the material yield is high, and the material having increased fluidity in the cooling liquid temperature range can be made to follow the mold surface shape well. As a result, processing defects due to stress concentration are less likely to occur when forming deep irregularities, and by smoothing the mold surface, the material has been rough at the stage of the plate material. However, there is also an advantage that a smooth processed surface can be easily obtained without troublesome post-treatment such as polishing. In this case, the smooth surface is a surface having an arithmetic average roughness Ra of 1 μm or less measured by a method defined in JIS: B0601, for example.
特に、凹部を、上記Ni基アモルファス金属材料からなる板材の板厚方向の屈曲に基づいて形成するセパレータの構成を採用すれば、急冷薄帯等として得られた材料板材に上記のような金型プレス加工や溶湯鍛造加工を施すことにより、簡単に製造することができる。 In particular, if a configuration of a separator in which the concave portion is formed based on bending in the thickness direction of the plate material made of the Ni-based amorphous metal material is used, the above-described mold is applied to the material plate material obtained as a quenching ribbon or the like. It can be easily manufactured by performing press working or melt forging.
次に、本発明にて採用するNi基アモルファス金属材料(ニッケル基マトリックス相)は、結晶化温度とガラス遷移温度との差が30℃以上であるものを用いることが望ましい。また、これを用いてセパレータを塑性加工により製造する場合、該塑性加工を過冷却液体温度域であって結晶化温度よりも20℃以上低い温度にて実施することが望ましい。 Next, as the Ni-based amorphous metal material (nickel-based matrix phase) employed in the present invention, it is desirable to use a material having a difference between the crystallization temperature and the glass transition temperature of 30 ° C. or more. Moreover, when manufacturing a separator by plastic working using this, it is desirable to carry out the plastic working at a temperature that is at least 20 ° C. lower than the crystallization temperature in the supercooled liquid temperature region.
アモルファス相は、高温での液体的な構造を、急冷により室温下でも維持できるようにしたものであるが、その構造はあくまで準安定的なものであり、特に、過冷却液体温度域では、材料を該過冷却液体温度域のある温度に保持した場合、一定の潜伏期間を経て安定相である結晶相に転移を起こす。この潜伏期間は、温度が結晶化温度に近づくほど短くなる。従って、過冷却液体温度域で温間加工を行なう場合、加工温度が結晶化温度に近づきすぎると、必要な加工が完了する前に材料が結晶化してしまい、変形抵抗が増大したり延性の低下が引き起こされたりし、加工割れやクラックなどの不具合を生じやすくなる。 The amorphous phase is a liquid structure at high temperature that can be maintained at room temperature by rapid cooling, but the structure is metastable to the end, especially in the supercooled liquid temperature range. Is maintained at a certain temperature in the supercooled liquid temperature range, it undergoes a transition to a stable crystalline phase after a certain incubation period. This incubation period becomes shorter as the temperature approaches the crystallization temperature. Therefore, when performing warm processing in the supercooled liquid temperature range, if the processing temperature is too close to the crystallization temperature, the material will crystallize before the necessary processing is completed, increasing the deformation resistance or reducing the ductility. Or cause defects such as processing cracks and cracks.
本発明者らはNi基アモルファス金属材料について鋭意検討した結果、過冷却液体温度域にて加工温度を結晶化温度よりも少なくとも20℃以上(望ましくは30℃以上)低温側に設定すれば、結晶化に至る潜伏期間が十分長くなり、加工に適した低粘性のアモルファス相状態を加工完了に至るまで余裕を持って確保することができるようになる。また、該過冷却液体温度域が過度に狭い材料は、結局のところ急冷時の冷却速度を相当大きく設定しなければアモルファス相が安定に得られないということにもつながる。冷却速度を極度に大きく設定するためには、得られる材料も薄帯あるいは薄片状(例えば、厚さ50μm未満)としなければならず、燃料電池用金属セパレータに適したバルク金属板材をそもそも得ることができなくなる。以上の観点から、材料加熱の温度制御の誤差を考慮して、結晶化温度とガラス遷移温度との差を30℃以上確保することが望ましい。この温度差は、Ni基アモルファス金属材料により変化するが、80℃程度が上限である。 As a result of intensive studies on the Ni-based amorphous metal material, the present inventors have found that if the processing temperature is set at least 20 ° C. or higher (preferably 30 ° C. or higher) lower than the crystallization temperature in the supercooled liquid temperature range, The latent period leading to the conversion becomes sufficiently long, and a low-viscosity amorphous phase suitable for processing can be secured with sufficient margin until the processing is completed. In addition, the material having an excessively narrow temperature range of the supercooled liquid eventually leads to an amorphous phase that cannot be stably obtained unless the cooling rate at the time of rapid cooling is set to be considerably large. In order to set the cooling rate to extremely high, the resulting material must also be in the form of a ribbon or flake (for example, less than 50 μm in thickness), and a bulk metal plate suitable for a fuel cell metal separator can be obtained in the first place. Can not be. From the above viewpoint, it is desirable to secure a difference of 30 ° C. or more between the crystallization temperature and the glass transition temperature in consideration of an error in temperature control of material heating. This temperature difference varies depending on the Ni-based amorphous metal material, but the upper limit is about 80 ° C.
次に、Au合金化層を形成するための昇温加工工程は、昇温加工工程の後でAu層形成工程を実施し、その後、昇温加工工程とは別に拡散合金化工程を実施することもできる。しかし、Au層形成工程を実施後に昇温加工工程を、拡散合金化工程を兼ねて実施すると、次のような点でより有利である。
(1)拡散合金化工程が昇温加工工程に兼用されるので、金属セパレータの製造工程簡略化に寄与する。
(2)加工圧力が加わりながら昇温されるので、形成されるAu合金化層の密着力がさらに高められる。
(3)加工中は、550℃以上600℃以下という比較的高い過冷却液体温度域に材料が保持されるため、Au成分の拡散合金化が適度な速度で進行し、Au合金化層のAu含有量を10原子%以上60原子%以下となるように調整することも容易である。
Next, in the temperature raising process for forming the Au alloying layer, the Au layer forming process is performed after the temperature raising process, and then the diffusion alloying process is performed separately from the temperature raising process. You can also. However, it is more advantageous in the following points if the temperature raising process is performed also as the diffusion alloying process after the Au layer forming process.
(1) Since the diffusion alloying process is also used as the temperature raising process, it contributes to simplification of the manufacturing process of the metal separator.
(2) Since the temperature is raised while applying the processing pressure, the adhesion of the Au alloying layer to be formed is further enhanced.
(3) During processing, since the material is held in a relatively high supercooled liquid temperature range of 550 ° C. or higher and 600 ° C. or lower, diffusion alloying of the Au component proceeds at an appropriate rate, and Au in the Au alloying layer It is also easy to adjust the content to be 10 atomic% or more and 60 atomic% or less.
燃料電池用金属セパレータを構成するNi基アモルファス金属材料は、具体的には、
Ni含有率が40原子%以上60原子%以下、
Nb含有率が15原子%以上25原子%以下、
Ti及びZrの合計含有率が10原子%以上30原子%以下、
Co、Cu、Al、Fe、Si及びCrから選ばれる1種又は2種以上からなる任意金属成分Mの合計含有率が0原子%以上20原子%以下であり、
かつ、Nb、Ti、Zr及びMの合計含有率が40原子%以上60原子%以下とされてなるものを採用できる。該合金は、強酸性雰囲気、特に硫酸酸性雰囲気下での耐食性に優れ、燃料電池用のセパレータ材料として極めて好適である。
Specifically, the Ni-based amorphous metal material constituting the fuel cell metal separator is:
Ni content is 40 atomic% or more and 60 atomic% or less,
Nb content is 15 atomic% or more and 25 atomic% or less,
The total content of Ti and Zr is 10 atomic% or more and 30 atomic% or less,
The total content of the optional metal component M composed of one or more selected from Co, Cu, Al, Fe, Si and Cr is 0 atomic% to 20 atomic%,
And what is made into the sum total content rate of Nb, Ti, Zr, and M being 40 atomic% or more and 60 atomic% or less is employable. The alloy has excellent corrosion resistance in a strong acid atmosphere, particularly in a sulfuric acid atmosphere, and is extremely suitable as a separator material for a fuel cell.
上記材料において、Nb、Ti及びZrは、Niに対する副成分の基幹をなすものであり、これらの元素の含有により過冷却液体領域を十分大きく設定でき、安定なNi基アモルファス金属材料を、セパレータ用板材の形成に適したバルクにて得ることができる。このうちNbは、耐食性にも大きく影響する元素であり、Nb含有率が15原子%未満では耐食性が十分に確保できなくなる場合がある。他方、Nb含有率が25原子%を超えると、前述の過冷却液体領域が狭くなりすぎ(例えば、その幅を30℃以上に確保できなくなる)、アモルファス相の安定性が悪化する場合がある。Nb含有率は、より望ましくは15原子%以上20原子%以下とするのがよい。 In the above materials, Nb, Ti, and Zr form the basis of subcomponents with respect to Ni. By containing these elements, a supercooled liquid region can be set sufficiently large, and a stable Ni-based amorphous metal material can be used for a separator. It can be obtained in a bulk suitable for forming a plate material. Among these, Nb is an element that greatly affects the corrosion resistance. If the Nb content is less than 15 atomic%, the corrosion resistance may not be sufficiently secured. On the other hand, when the Nb content exceeds 25 atomic%, the above-described supercooled liquid region becomes too narrow (for example, the width cannot be secured at 30 ° C. or more), and the stability of the amorphous phase may deteriorate. The Nb content is more preferably 15 atomic% or more and 20 atomic% or less.
また、Ti及びZrは過冷却液体領域の拡大、ひいてはアモルファス相の安定形成を図る上で必須であり、そのどちらか一方が少なくとも含有されている必要がある(双方が含有されていてもよい)。Ti及びZrの合計含有率が10原子%未満となるか、30原子%を超えると、過冷却液体領域が狭くなりすぎ、アモルファス相の安定性が悪化する場合がある。Ti及びZrの合計含有率は、より望ましくは13原子%以上25原子%以下とするのがよい。 Further, Ti and Zr are indispensable for enlarging the supercooled liquid region, and thus stable formation of the amorphous phase, and either one of them must be contained (both may be contained). . When the total content of Ti and Zr is less than 10 atomic% or exceeds 30 atomic%, the supercooled liquid region becomes too narrow, and the stability of the amorphous phase may deteriorate. The total content of Ti and Zr is more preferably 13 atomic percent or more and 25 atomic percent or less.
また、Co、Cu、Al、Fe、Si及びCrから選ばれる1種又は2種以上からなる任意金属成分Mは、Ni−Nb系合金の非晶質形成能をより高める効果を有する(ただし、必須の成分というわけではない)。しかし、これら任意金属成分Mの合計含有率が20原子%を超えると、非晶質形成能が逆に低下し、過冷却液体領域の幅も不十分となる場合がある。 Further, the optional metal component M composed of one or more selected from Co, Cu, Al, Fe, Si and Cr has an effect of further improving the amorphous forming ability of the Ni—Nb alloy (however, Not an essential ingredient). However, if the total content of these optional metal components M exceeds 20 atomic%, the amorphous forming ability may be lowered, and the width of the supercooled liquid region may be insufficient.
また、Nb、Ti、Zr及びMの合計含有率は40原子%以上60原子%以下とするのがよい。該合計含有率が60原子%を超えると、30℃以上の過冷却液体温度域が得られなくなり、燃料電池用の複雑形状のセパレータを温間塑性加工により形成することが困難になる場合がある。一方、該合計含有率が40原子%未満になると、非晶質形成が困難になる場合がある。 The total content of Nb, Ti, Zr, and M is preferably 40 atomic percent or more and 60 atomic percent or less. When the total content exceeds 60 atomic%, a supercooled liquid temperature range of 30 ° C. or higher cannot be obtained, and it may be difficult to form a complex shaped separator for a fuel cell by warm plastic working. . On the other hand, if the total content is less than 40 atomic%, amorphous formation may be difficult.
上記の組成のNi基アモルファス金属材料を採用する場合、不働態被膜が非常に強固であるため、Au層形成工程においてAu層を化学めっきにより形成することは困難であり、Au層はスパッタリング(グロー放電スパッタリング又は高周波スパッタリング)や真空蒸着などの気相成膜法により形成することが望ましい。 When the Ni-based amorphous metal material having the above composition is adopted, since the passive film is very strong, it is difficult to form the Au layer by chemical plating in the Au layer forming step. It is desirable to form by vapor phase film-forming methods such as discharge sputtering or high-frequency sputtering) or vacuum deposition.
また、上記の組成のNi基アモルファス金属材料を採用する場合、特にAu層形成工程を実施後に昇温加工工程を、拡散合金化工程を兼ねて実施することで、次のようなAu合金化層を得ることができる。すなわち、最表面から深さ方向にAu濃度分布を分析した場合に、最表面側から、該Au合金化層の平均的なAu含有量よりもAu含有率が高くなる第一のAu濃化領域と、該第一のAu濃化層よりもAu含有率が低くなる中間濃度領域と、中間濃度領域よりもAu含有率が高く、かつ、平均的なAu含有量よりもAu含有率が高くなる第二のAu濃化領域とがこの順序で形成されてなる。このような構造のAu合金化層となることで、Au合金化層の密着力が高められ、Au含有量も10原子%以上60原子%以下となるように容易に適正化できる。上記の組成のNi基アモルファス金属材料の不働態被膜が、Au拡散に対する一種の逆偏析効果を有しており、より深層側にAu濃度が逆転増加する第二のAu濃化領域が形成されることで、第一のAu濃化層側からのAu拡散に対する律速効果が高められるのではないかと推測している。その結果、例えば従来のステンレス鋼のごとく、Au層が急速にバルク拡散して消失する不具合を効果的に解消できる。 In addition, when the Ni-based amorphous metal material having the above composition is adopted, the following Au alloying layer can be obtained by performing the temperature rising process step in combination with the diffusion alloying step after the Au layer forming step. Can be obtained. That is, when the Au concentration distribution is analyzed in the depth direction from the outermost surface, the first Au enriched region in which the Au content is higher than the average Au content of the Au alloyed layer from the outermost surface side. An intermediate concentration region where the Au content is lower than that of the first Au concentrated layer, an Au content rate higher than the intermediate concentration region, and an Au content rate higher than the average Au content. The second Au enriched region is formed in this order. By forming an Au alloyed layer having such a structure, the adhesion of the Au alloyed layer can be increased, and the Au content can be easily optimized so as to be 10 atomic% or more and 60 atomic% or less. The passive film of the Ni-based amorphous metal material having the above composition has a kind of reverse segregation effect on Au diffusion, and a second Au concentration region in which the Au concentration is reversed and increased is formed on the deeper layer side. Therefore, it is speculated that the rate-limiting effect on Au diffusion from the first Au concentrated layer side may be enhanced. As a result, for example, as in conventional stainless steel, it is possible to effectively eliminate the problem that the Au layer rapidly bulk diffuses and disappears.
本発明にて使用するNi基アモルファス金属材料は、溶融状態から公知の単ロール法あるいは双ロール法により板状(薄帯状)の素材を得ることができる。この場合、冷却速度は、例えば104℃/秒〜106℃/秒程度の範囲で設定することが望ましく、ロールの冷却能(水冷銅ロールが特に望ましい)と回転速度に応じて、周知の方法により調整が可能である。なお、急冷薄帯を得る代わりに、前述の溶湯鍛造法を用いることもできる。 The Ni-based amorphous metal material used in the present invention can obtain a plate-like (thin strip-like) material from a molten state by a known single roll method or twin roll method. In this case, it is desirable to set the cooling rate in a range of, for example, about 10 4 ° C / second to 10 6 ° C / second. Adjustment is possible by the method. In addition, the above-mentioned molten metal forging method can also be used instead of obtaining the quenching ribbon.
本発明の燃料電池においては、プロトン導電性を高めるために、高分子固体電解質膜を、スルホン酸基を有する高分子材料により構成することが望ましい。特に、高分子固体電解質膜自体の耐薬品性を向上させる観点から、スルホン酸基を有するフッ素樹脂を採用するとなお望ましい。この場合、スルホン酸基の由来した硫酸酸性成分が水分とともに溶出しやすくなるが、前述の組成のNi基アモルファス金属材料は、硫酸酸性雰囲気下での耐食性が非常に良好であり、金属セパレータに適用した場合に、腐食による内部抵抗の経時的増加も十分に抑制され、長期にわたって良好な発電能力を維持できるので、例えば自動車用電源としても好適に採用可能である。なお、スルホン酸基を有する高分子材料としては、市販品であればNAFION(商標名)を代表的なものとして例示でき、また、特開2002−313355号、特開平10−40737号あるいは特開平9−102322号に開示されたものも使用できる。 In the fuel cell of the present invention, it is desirable that the polymer solid electrolyte membrane is made of a polymer material having a sulfonic acid group in order to increase proton conductivity. In particular, from the viewpoint of improving the chemical resistance of the polymer solid electrolyte membrane itself, it is more desirable to employ a fluororesin having a sulfonic acid group. In this case, the sulfuric acid component derived from the sulfonic acid group is likely to elute together with moisture, but the Ni-based amorphous metal material having the above-mentioned composition has very good corrosion resistance in a sulfuric acid atmosphere and is applicable to a metal separator. In this case, an increase in internal resistance with time due to corrosion is sufficiently suppressed, and a good power generation capability can be maintained over a long period of time. As a polymer material having a sulfonic acid group, NAFION (trade name) can be exemplified as a representative if it is a commercial product, and JP-A No. 2002-313355, JP-A No. 10-40737 or JP-A No. The thing disclosed by 9-102322 can also be used.
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。
図1は、本発明の燃料電池の一例を積層形態にて模式的に説明するものである。該燃料電池1は、高分子固体電解質膜3を採用した固体高分子形燃料電池である。具体的に、高分子固体電解質膜3はスルホン酸基を含むフッ素樹脂にて形成され、これを挟む形で一対の電極層2,4を有し、該高分子固体電解質膜3と電極2,4とによりなる単位電池本体5を有する。具体的には、高分子固体電解質膜3の第一主表面3aを覆う第一電極層2と、同じく第二主表面3bを覆う第二電極層4と、本発明の燃料電池用金属セパレータとして構成され、第一電極層2上に積層されるとともに、凹部21により燃料ガス用のガス拡散層を形成する第一セパレータ10aと、本発明の燃料電池用金属セパレータとして構成され、第二電極層4上に積層されるとともに、凹部21により酸化剤ガス用のガス拡散層を形成する第二セパレータ10bとを有する。なお、単位電池本体5とセパレータ10との間に、燃料ガス及び酸化剤ガスのリークを防止するために、ガスケットが配置されるが、図1では省略している。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 1 schematically illustrates an example of a fuel cell according to the present invention in a stacked form. The fuel cell 1 is a polymer electrolyte fuel cell employing a polymer
図2は、セパレータ10a,10bの概略を示すものである。図2(a)に示すように、セパレータ10a,10bは板状に形成され、その主表面に、凸凹が形成されており、凸部14の先端側が電極に接触する形態となっている。他方、凹部21は電極層2,4(図1)との間にガス流通路を兼ねたガス拡散層を形成する。本実施形態では、凹部21は、凸部14に挟まれた蛇行溝形態で二形成され、その両端がガス入口22及びガス出口23とされる。
FIG. 2 schematically shows the
図1に戻り、単位電池本体5とセパレータ10とを単位セルUとして、この単位セルUが、カーボン等の導電体からなる冷却水流通基板11を介して、複数積層されて燃料電池スタック1とされる。単位セルUは例えば50〜400個程度積層され、その積層体の両端に、単位セルUと接触する側から、導電性シート9、集電板8、絶縁シート7及び締め付け板6がそれぞれ配置されて、燃料電池スタック1とされる。集電板8と複数のセパレータ10とは直列に接続され、複数の単位電池本体5からの電流が集められることになる。
Returning to FIG. 1, a
セパレータ10a,10bは、結晶化温度が500℃以上(上限値は650℃程度)であって、該結晶化温度よりも低温側にガラス遷移温度を有したNi基アモルファス金属材料により板状に形成された本体部を有する。図6に示すように、該本体部10Mの表面は、Au含有量が10原子%以上60原子%以下となるように本体部10MなすNi基アモルファス金属材料中にAu成分を拡散合金化させたAu合金化層10Gが形成されている。Au合金化層10Gの厚さは、10nm以上80nm以下である。
The
電極層2,4との間にガス拡散層を形成する凹部21は、上記のNi基アモルファス金属材料からなる板材の板厚方向の屈曲に基づいて形成されたものである。板材の板厚は0.02mm以上0.2mm以下である。
The
本実施形態において、セパレータ10a,10bの本体部10Mを構成するNi基アモルファス金属材料は、Ni含有率が40原子%以上60原子%以下、Nb含有率が15原子%以上25原子%以下、Ti及びZrの合計含有率が10原子%以上30原子%以下、Co、Cu、Al、Fe、Si及びCrから選ばれる1種又は2種以上からなる任意金属成分Mの合計含有率が0原子%以上20原子%以下であり、かつ、Nb、Ti、Zr及びMの合計含有率が40原子%以上60原子%以下とされてなる。
In the present embodiment, the Ni-based amorphous metal material constituting the
図6に示すように、Au合金化層10Gは、最表面から深さ方向にAu濃度分布を分析した場合に(分析方法としては、深さ方向エッチングを併用したオージェ電子分光法もしくはX線光電子分光法を採用できる)、最表面側から、該Au合金化層の平均的なAu含有量よりもAu含有率が高くなる第一のAu濃化領域10dと、該第一のAu濃化層10dよりもAu含有率が低くなる中間濃度領域10eと、中間濃度領域10eよりもAu含有率が高く、かつ、Au合金化層10Gの平均的なAu含有量よりもAu含有率が高くなる第二のAu濃化領域10fとがこの順序で形成されたものとなっている。
As shown in FIG. 6, when the
以下、セパレータ10a(10b)の製造方法について説明する。
図3に示すように、所期の組成となるように合金原料を配合し、ルツボ41を用いて高周波誘導溶解炉等の溶解炉40内にて原料を溶解することにより溶湯42とする。次に、図3の下方左側に示すように、この溶湯42を、溶湯供給ノズル43を経て、回転する急冷ロール44の上に直接噴出させ、急冷凝固してNi基アモルファス金属材料からなる薄帯45を得る(単ロール法:ロールは例えばCu製)。他方、図3の下方右側に示すように、2つの急冷ロール44,44間の隙間に溶湯42を噴出して薄帯45を得る双ロール法を採用してもよい。
Hereinafter, the manufacturing method of
As shown in FIG. 3, alloy raw materials are blended so as to have the desired composition, and the raw material is melted in a
こうして得られた薄帯45の表面に、図6に示すように、Au層10G’を、厚さ5nm以上20nm以下となるように、スパッタリングにより形成する。そして、図4に示すように、Au層10G’を形成した薄帯45を、予熱炉50により、材料のガラス遷移温度Tgより高く結晶化温度Txより30℃以上低い過冷却液体温度域に加熱し、カッター53にて切断した後、プレス用金型51,51を有したプレス装置へ移送して、塑性加工としての温間プレス加工を行なう。プレス加工は以下のようにして行なう。まず、図5の工程1に示すように、転写すべき凹凸パターン51aを有するプレス用金型51,51の間に切断した薄帯45を配置する。そして、工程2に示すように、金型51,51を相対的に接近させ、薄帯45を両金型51,51間にて加圧する。材料は、過冷却液体温度域に加熱されることで粘性が低くなっており、該加圧により、金型の凹凸パターン51aに沿って容易に塑性流動し、凹凸パターンが転写される。
As shown in FIG. 6, an
このとき、図6に示すように、薄帯の表面に形成されたAu層10G’は、下地をなすNi基アモルファス材料と拡散合金化し、Au合金化層10Gとなる。なお、薄帯の表面を、Au層10G’により部分的に覆うようにし、その後、上記のごとく過冷却液体温度域に昇温して塑性加工を行なうことにより、図7のごとく、Au合金化層10Gにより本体部10Mの表面が部分的に覆われた構造を得ることも可能である。
At this time, as shown in FIG. 6, the
図5に戻り、その後、工程3に示すようにプレス用金型51,51を離間させればセパレータ10a(10b)が得られる。なお、急冷上がりの薄帯45の表面は、工程1に拡大して示すように、算術平均粗さRaにて1μmを超える程度に面荒れしていることもある。しかし、金型51のプレス面をRaにて1μm以下に平滑仕上げしておくと、過冷却液体温度域への加熱により塑性流動が極めて良好となった薄帯45の表面も金型表面に倣う形で平滑化し、工程3に拡大して示すように、セパレータ10a(10b)の表面を、算術平均粗さRaにて1μm以下に平滑に仕上げることができる。
Returning to FIG. 5, after that, as shown in
上記のようにして得られたセパレータ10a(10b)は、上記のようなAu合金化層10Gが本体部10Mの表面に形成されていることで、金属セパレータの表面抵抗を低減することができ、また、耐食性も一層良好に確保できる。本体部10MをなすNi基モルファス金属材料は、表面に形成される不働態被膜が強固であり、Au層を形成してもそのままでは密着性は良好でない。しかし、過冷却液体温度域に昇温しての加工時に、Au層をNi基アモルファス金属材料と合金化させることで、密着力を大幅に向上できる。前述の組成のNi基アモルファス金属材料へは、過冷却液体温度域に昇温しているにも拘わらず、Au層からのAuが穏やかに拡散するため、Auを十分な濃度(10原子%以上60原子%以下)に確保された状態で、Au合金化層10Gを本体部10Mの表面に残留させることができる。
The
本発明の効果を確認するために、以下の実験を行った。まず、表1に示す各組成(比較例8のTi及び比較例8のステンレス鋼(SUS316L)は、市販の板材を使用)が得られるように、原料を秤量・配合し、ボタンアーク溶解炉でAr雰囲気中溶解してインゴット(約10mm×40mm、50g)を作製した。こうして得られたインゴットより単ロール急冷装置により薄帯を製造した。実際の工程は、インゴット50gを先端に0.3×20mmのスリットがついたφ30mmの石英製ノズルに入れ、高周波誘導加熱により加熱・溶解し、その後スリット部分より、周速度15m/sで回転している直径400mm幅50mmの銅ロール上に噴出し、厚み50μm程度、幅20mmの薄帯を作製した。なお、溶解時の溶湯温度はおよそ1450℃である。その後、薄帯の表面には、高周波スパッタリングによりAu層を種々の厚さにて形成し、真空下で560℃に加熱し、200kg/cm2の圧力をかけて過冷却液体温度域での塑性加工を施した。 In order to confirm the effect of the present invention, the following experiment was conducted. First, raw materials are weighed and blended so that each composition shown in Table 1 (Ti in Comparative Example 8 and stainless steel in Comparative Example 8 (SUS316L) uses a commercially available plate material) is obtained in a button arc melting furnace. An ingot (about 10 mm × 40 mm, 50 g) was prepared by melting in an Ar atmosphere. A ribbon was produced from the ingot thus obtained by a single roll quenching apparatus. In the actual process, an ingot 50 g is put into a φ30 mm quartz nozzle with a slit of 0.3 × 20 mm at the tip, heated and melted by high frequency induction heating, and then rotated at a peripheral speed of 15 m / s from the slit portion. It was ejected onto a copper roll having a diameter of 400 mm and a width of 50 mm to produce a ribbon having a thickness of about 50 μm and a width of 20 mm. In addition, the molten metal temperature at the time of melt | dissolution is about 1450 degreeC. Thereafter, an Au layer is formed on the surface of the ribbon with various thicknesses by high-frequency sputtering, heated to 560 ° C. under vacuum, and applied with a pressure of 200 kg / cm 2 to achieve plasticity in the supercooled liquid temperature range. Processed.
塑性加工後の薄帯につき、耐食性、硬さ、靭性及び表面抵抗値を調査した。耐食性は、長さ100mmに切断した材料を、1mass%硫酸水溶液400ml中に入れ、沸騰状態で1週間保持し、重量減少量を測定して求まる腐食速度により評価した。材料の硬さ(強度を表す尺度ともなる)は、薄帯の断面にて微小硬度計により50g荷重で測定したビッカース硬さにより評価した。材料の靭性の評価は、薄帯を180°曲げ試験により、破断が生ずるか否かにより判断した。 Corrosion resistance, hardness, toughness, and surface resistance were investigated for the strips after plastic working. Corrosion resistance was evaluated based on the corrosion rate obtained by placing a material cut to a length of 100 mm in 400 ml of 1 mass% sulfuric acid aqueous solution, holding it in a boiling state for one week, and measuring the weight loss. The hardness of the material (which also serves as a measure for strength) was evaluated by the Vickers hardness measured at a 50 g load with a microhardness meter on the cross section of the ribbon. The evaluation of the toughness of the material was made by judging whether or not fracture occurred in the ribbon by a 180 ° bending test.
次に、表面抵抗は、薄帯を所定の大きさ(20mm角の正方形状)に切り出し、その上下にカーボンクロスを置き、さらにその上に金箔を乗せて、上部から1MPaの圧力をかけつつ直流電流を通電し、その電圧と電流の値から求めた接触抵抗の値にて評価した。図8に測定装置の概略図を示した。この方法では材料を貫通する全抵抗が求まるが、材料の抵抗に比べ表面の接触抵抗はけた違いに大きいため、材料の抵抗を無視して、表面の接触抵抗値とした。以上の結果を表1に示す。 Next, as for surface resistance, a thin ribbon is cut into a predetermined size (20 mm square shape), a carbon cloth is placed on the top and bottom, a gold foil is placed thereon, and a direct current is applied while applying a pressure of 1 MPa from the top. A current was applied, and the contact resistance value obtained from the voltage and current value was evaluated. FIG. 8 shows a schematic diagram of the measuring apparatus. In this method, the total resistance penetrating the material can be obtained, but since the contact resistance of the surface is much larger than the resistance of the material, the resistance of the material is ignored and the contact resistance value of the surface is taken. The results are shown in Table 1.
図9及び図10は、それぞれ実施例1及び実施例2に係る試料表面の、オージェ電子分光分析法による各成分の深さ方向分析プロファイルである。いずれも、昇温加工前においてはAuが材料表面にほぼ100原子%の濃度で局在化しているのに対し、昇温加工後においては、Auが下地をなすアモルファス金属材料と合金化しているのがわかる。また、Au濃度プロファイルは、第一のAu濃化層、中間濃度層及び第二のAu濃化層が形成されていることを、はっきり示している。そして、表1の実施例の材料(Au層の形成厚さを5nm以上としたもの)で金属セパレータを構成することにより、電極層との接触抵抗が低減され、電池の内部抵抗の上昇を抑制することができ、電池負荷が大きくなった場合にも出力電圧の低下を生じにくくなることがわかる。また、Ni基アモルファス金属材料の採用により、過冷却液体温度幅、腐食速度、硬さ(強度)、接触抵抗値及び靭性の全てに渡って良好な結果が得られていることがわかる。なお、実施例1〜15のいずれの試料も、Au層をスパッタリングにより形成した直後は、引っかき試験によりAu層が簡単に剥離したが、加工後合金化した状態では、そのような剥離は全く見られなかった。また、スパッタリングにより形成したAu層は黄金色の色調を呈していたが、加工後合金化した状態では黄金色は喪失していた。 FIG. 9 and FIG. 10 are depth direction analysis profiles of each component by Auger electron spectroscopy on the sample surfaces according to Example 1 and Example 2, respectively. In both cases, Au is localized at a concentration of almost 100 atomic% on the surface of the material before the temperature increasing process, whereas Au is alloyed with the underlying amorphous metal material after the temperature increasing process. I understand. Also, the Au concentration profile clearly shows that the first Au concentrated layer, the intermediate concentration layer, and the second Au concentrated layer are formed. And by configuring the metal separator with the materials of the examples in Table 1 (thickness of Au layer is 5 nm or more), the contact resistance with the electrode layer is reduced, and the increase in the internal resistance of the battery is suppressed. It can be seen that even when the battery load increases, the output voltage is less likely to decrease. It can also be seen that by adopting the Ni-based amorphous metal material, good results have been obtained in all of the supercooled liquid temperature range, corrosion rate, hardness (strength), contact resistance value, and toughness. In all of the samples of Examples 1 to 15, the Au layer was simply peeled off by a scratch test immediately after the Au layer was formed by sputtering. I couldn't. The Au layer formed by sputtering exhibited a golden color tone, but the golden color was lost in the alloyed state after processing.
1 燃料電池
2 第一電極層
3 高分子固体電解質膜
4 第二電極層
10a 第一セパレータ
10b 第二セパレータ
10G’ Au層
10G Au合金化層
10M 本体層
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Fuel cell 2
Claims (11)
Ni含有率が40原子%以上60原子%以下、
Nb含有率が15原子%以上25原子%以下、
Ti及びZrの合計含有率が10原子%以上30原子%以下、
Co、Cu、Al、Fe、Si及びCrから選ばれる1種又は2種以上からなる任意金属成分Mの合計含有率が0原子%以上20原子%以下であり、
かつ、Nb、Ti、Zr及びMの合計含有率が40原子%以上60原子%以下とされてなる請求項3記載の燃料電池用金属セパレータ。 The Ni-based amorphous metal material forming the main body is:
Ni content is 40 atomic% or more and 60 atomic% or less,
Nb content is 15 atomic% or more and 25 atomic% or less,
The total content of Ti and Zr is 10 atomic% or more and 30 atomic% or less,
The total content of the optional metal component M composed of one or more selected from Co, Cu, Al, Fe, Si and Cr is 0 atomic% to 20 atomic%,
The metal separator for a fuel cell according to claim 3, wherein the total content of Nb, Ti, Zr, and M is 40 atom% or more and 60 atom% or less.
前記金属素材の表面にAu層を形成するAu層形成工程と、
前記Au層を形成した前記Ni基アモルファス金属材料からなる前記金属素材を、前記結晶化温度を上限として昇温することにより、前記Au系層のAu成分を前記金属素材の表層部をなすNi基アモルファス金属材料を拡散合金化させることにより、Au含有量が10原子%以上60原子%以下となるように前記Ni基アモルファス金属材料中にAu成分を拡散合金化させたAu合金化層を形成する拡散合金化工程と、
を含むことを特徴とする燃料電池用金属セパレータの製造方法。 A metal material formed in a plate shape with a Ni-based amorphous metal material having a crystallization temperature of 500 ° C. or higher and having a glass transition temperature lower than the crystallization temperature is equal to or higher than the glass transition temperature. When a plate surface on one side is laminated on the electrode layer covering the polymer solid electrolyte membrane of the fuel cell by performing plastic working in a supercooled liquid temperature range lower than the crystallization temperature, the gap between the electrode layer A temperature increasing step for forming a recess for forming a gas diffusion layer on the plate surface of the metal material;
An Au layer forming step of forming an Au layer on the surface of the metal material;
By raising the temperature of the metal material made of the Ni-based amorphous metal material on which the Au layer is formed with the crystallization temperature as an upper limit, the Au component of the Au-based layer forms the surface layer portion of the metal material. By subjecting the amorphous metal material to diffusion alloying, an Au alloying layer is formed in which the Au component is diffusion-alloyed in the Ni-based amorphous metal material so that the Au content is 10 atomic% to 60 atomic%. A diffusion alloying process;
The manufacturing method of the metal separator for fuel cells characterized by including these.
Ni含有率が40原子%以上60原子%以下、
Nb含有率が15原子%以上25原子%以下、
Ti及びZrの合計含有率が10原子%以上30原子%以下、
Co、Cu、Al、Fe、Si及びCrから選ばれる1種又は2種以上からなる任意金属成分Mの合計含有率が0原子%以上20原子%以下であり、
かつ、Nb、Ti、Zr及びMの合計含有率が40原子%以上60原子%以下とされてなる請求項6ないし請求項8のいずれか1項に記載の燃料電池用金属セパレータの製造方法。 The Ni-based amorphous metal material is
Ni content is 40 atomic% or more and 60 atomic% or less,
Nb content is 15 atomic% or more and 25 atomic% or less,
The total content of Ti and Zr is 10 atomic% or more and 30 atomic% or less,
The total content of the optional metal component M composed of one or more selected from Co, Cu, Al, Fe, Si and Cr is 0 atomic% to 20 atomic%,
The method for producing a metal separator for a fuel cell according to any one of claims 6 to 8, wherein the total content of Nb, Ti, Zr and M is 40 atomic% or more and 60 atomic% or less.
を有することを特徴とする燃料電池。 5. The fuel cell according to claim 1, a polymer solid electrolyte membrane, a first electrode layer covering the first main surface, a second electrode layer covering the second main surface, and the fuel cell according to claim 1. 5. A first separator configured as a metal separator for a fuel cell, stacked on the first electrode layer, and forming a gas diffusion layer for fuel gas by the recess, 5. And a second separator that is laminated on the second electrode layer and forms a gas diffusion layer for an oxidant gas by the recess,
A fuel cell comprising:
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Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2008126525A1 (en) * | 2007-04-09 | 2008-10-23 | Kabushiki Kaisha Kobe Seiko Sho | Metallic separator for fuel cell and process for producing the metallic separator |
JP2009079268A (en) * | 2007-09-26 | 2009-04-16 | Japan Science & Technology Agency | Ni-BASED METALLIC GLASS ALLOY |
JP2010189749A (en) * | 2009-02-20 | 2010-09-02 | Neomax Material:Kk | Alloy for solid polymer type fuel cell member, clad material thereof, and battery separator thereof formed from the same |
CN113249620A (en) * | 2021-06-25 | 2021-08-13 | 北京科技大学 | Novel delta-phase reinforced nickel-based high-temperature alloy and preparation method thereof |
-
2005
- 2005-06-23 JP JP2005183287A patent/JP2007005120A/en active Pending
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2008126525A1 (en) * | 2007-04-09 | 2008-10-23 | Kabushiki Kaisha Kobe Seiko Sho | Metallic separator for fuel cell and process for producing the metallic separator |
US8298723B2 (en) | 2007-04-09 | 2012-10-30 | Kobe Steel, Ltd. | Metal separator for fuel cell and manufacturing method thereof |
JP2009079268A (en) * | 2007-09-26 | 2009-04-16 | Japan Science & Technology Agency | Ni-BASED METALLIC GLASS ALLOY |
JP2010189749A (en) * | 2009-02-20 | 2010-09-02 | Neomax Material:Kk | Alloy for solid polymer type fuel cell member, clad material thereof, and battery separator thereof formed from the same |
CN113249620A (en) * | 2021-06-25 | 2021-08-13 | 北京科技大学 | Novel delta-phase reinforced nickel-based high-temperature alloy and preparation method thereof |
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