JP2007048753A - TiO2層及び伝導層が形成された接触要素を有する燃料電池 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】燃料電池70のための流れ場プレート又は二極式プレート18は、燃料電池環境において前記プレートを伝導性、親水性及び安定にするため組み合わせられた、TiO2層(50、52)及び伝導層(72、74)を備える。TiO2及び伝導性材料は、別々の層としてプレート上に堆積されてもよく、又は、単一層として組み合わされていてもよい。TiO2層(50,52)及び伝導層(72、74)のいずれが最初に堆積されてもよい。一実施例では、伝導性材料は金である。
【選択図】図3
Description
ここで、βは、静的接触角度であり、αは、チャンネルコーナー角度である。上記条件は、矩形チャンネル、α/2=45°に対して、自発的濡れ作用は、静的接触角度が45°より小さいとき発生することを述べている。複合二極式プレートを備えた現在の燃料電池スタックの設計で使用される略矩形チャンネルに対しては、これは、チャンネル水輸送及び低い負荷の安定性に関して親水性プレートの有利な効果を実現するため必要とされる接触角度に、大まかな上限を設定する。
12 カソード側部
14 アノード側部
16 過フッ化スルホン酸膜
18 二極式プレート
20 カソード側部の拡散媒体層
22 カソード側部の触媒層
24 アノード側部の拡散媒体層
26 アノード側部の触媒層
28 流れチャンネル
30 二極式プレート
32 流れチャンネル
34 シート
36 シート
38 アノード側部のための流れチャンネル
40 冷却流体流れチャンネル
42 シート
44 シート
46 カソード側部のための流れチャンネル
48 冷却流体流れチャンネル
50 金属酸化物層
52 金属酸化物層
70 燃料電池
72 伝導層
74 伝導層
Claims (36)
- プレート材料から作られた流れ場プレートを備える燃料電池であって、
前記流れ場プレートは、反応ガスに応じた複数の流れチャンネルを備え、該流れ場プレートは、燃料電池環境において前記プレートを伝導性、親水性及び安定にするため組み合わせられた、TiO2層及び伝導層を更に備える、燃料電池。 - 前記プレート材料は、ステンレス鋼、チタニウム、アルミニウム、及び、ポリマー−カーボン複合ベースの材料からなる群から選択される、請求項1に記載の燃料電池。
- 前記伝導層は、金の層である、請求項1に記載の燃料電池。
- 前記TiO2層は、前記伝導層が堆積される前に前記流れ場プレート上に堆積される、請求項1に記載の燃料電池。
- 前記伝導層は、前記TiO2層が堆積される前に前記流れ場プレート上に堆積される、請求項1に記載の燃料電池。
- 前記TiO2層は、前記流れチャンネルに蓄積している水の接触角度を20°より小さくさせる、請求項1に記載の燃料電池。
- 前記TiO2層は、表面汚染に対して耐性を有する、請求項1に記載の燃料電池。
- 前記TiO2層は、5乃至1000nmの範囲の厚さを有する、請求項1に記載の燃料電池。
- 前記伝導層は、2乃至10nmの範囲の厚さを有する、請求項1に記載の燃料電池。
- 前記TiO2層及び前記伝導層は、電子ビーム蒸着プロセス、マグネトロンスパッタリング、パルスプラズマプロセス、プラズマ化学気相成長法、原子層堆積プロセス、溶射、スピンコート法、ディップコート法、及び、ゾル−ゲルプロセスからなる群から選択されたプロセスによって前記流れ場プレート上に堆積される、請求項1に記載の燃料電池。
- 前記流れ場プレートは、アノード側流れ場プレートと、カソード側流れ場プレートとからなる群から選択される、請求項1に記載の燃料電池。
- 前記燃料電池は、車両上の燃料電池スタックの一部である、請求項1に記載の燃料電池。
- プレート材料から作られた流れ場プレートを備える燃料電池であって、
前記流れ場プレートは、反応ガスに応じた複数の流れチャンネルを備え、該流れ場プレートは、燃料電池環境において前記プレートを伝導性、親水性及び安定にするTiO2及び伝導性材料の混合物である外側層を備える、燃料電池。 - 前記プレート材料は、ステンレス鋼、チタニウム、アルミニウム及びポリマー−カーボン複合べース材料からなる群から選択される、請求項13に記載の燃料電池。
- 前記伝導性材料は金である、請求項13に記載の燃料電池。
- 前記外側層は、前記流れチャンネルに蓄積している水の接触角度を20°より小さくさせる、請求項13に記載の燃料電池。
- 前記外側層は、表面汚染に対して耐性を有する、請求項13に記載の燃料電池。
- 前記外側層は、5乃至1000nmの範囲の厚さを有する、請求項13に記載の燃料電池。
- 前記外側層は、電子ビーム蒸着プロセス、マグネトロンスパッタリング、パルスプラズマプロセス、プラズマ化学気相成長法、原子層堆積プロセス、溶射、スピンコート法、ディップコート法、及び、ゾル−ゲルプロセスからなる群から選択されたプロセスによって前記流れ場プレート上に堆積される、請求項13に記載の燃料電池。
- 前記流れ場プレートは、アノード側流れ場プレートと、カソード側流れ場プレートとからなる群から選択される、請求項13に記載の燃料電池。
- 前記燃料電池は、車両上の燃料電池スタックの一部である、請求項13に記載の燃料電池。
- プレート材料から作られた流れ場プレートを備える燃料電池であって、
前記流れ場プレートは、反応ガスに応じた複数の流れチャンネルを備え、該流れ場プレートは、燃料電池環境において前記プレートを伝導性、親水性及び安定にするTiOx層を更に備える、燃料電池。 - 前記プレート材料は、ステンレス鋼、チタニウム、アルミニウム及びポリマー−カーボン複合べース材料からなる群から選択される、請求項22に記載の燃料電池。
- 前記TiOxにおける前記xは、0.1乃至6の範囲にある、請求項22に記載の燃料電池。
- 前記TiOx層は、前記流れチャンネル内に蓄積している水の接触角度を20°より小さくさせる、請求項22に記載の燃料電池。
- 前記TiOx層は、表面汚染に対して耐性を有する、請求項22に記載の燃料電池。
- 前記TiOx層は、5乃至1000nmの範囲の厚さを有する、請求項22に記載の燃料電池。
- 前記TiOx層は、電子ビーム蒸着プロセス、マグネトロンスパッタリング、パルスプラズマプロセス、プラズマ化学気相成長法、原子層堆積プロセス、溶射、スピンコート法、ディップコート法、及び、ゾル−ゲルプロセスからなる群から選択されたプロセスによって前記流れ場プレート上に堆積される、請求項22に記載の燃料電池。
- 前記流れ場プレートは、アノード側流れ場プレートと、カソード側流れ場プレートとからなる群から選択される、請求項22に記載の燃料電池。
- 前記燃料電池は、車両上の燃料電池スタックの一部である、請求項22に記載の燃料電池。
- 燃料電池のための流れ場プレートを作る方法であって、
プレート材料から作られる流れ場プレートを用意し、
燃料電池環境において前記プレートを伝導性、親水性及び安定にする非化学量論的金属酸化物層を前記流れ場プレート上に堆積させる、各工程を備える方法。 - 前記流れ場プレート上に伝導層を堆積させる工程を更に備える、請求項31に記載の方法。
- 非化学量論的金属酸化物層及び伝導層を堆積させる前記工程は、前記流れ場プレート上に前記伝導層を堆積させる工程と、該伝導層上に前記非化学量論的金属酸化物層を堆積させる工程とを更に備える、請求項32に記載の方法。
- 非化学量論的金属酸化物層及び伝導層を堆積させる前記工程は、前記流れ場プレート上に前記非化学量論的金属酸化物層を堆積させる工程と、該非化学量論的金属酸化物層上に前記伝導層を堆積させる工程とを更に備える、請求項32に記載の方法。
- 前記伝導層は金の層である、請求項32に記載の方法。
- 前記非化学量論的金属酸化物層は、TiOxを含み、xは0.1乃至6の範囲にある、請求項31に記載の方法。
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- 2006-08-11 JP JP2006219446A patent/JP2007048753A/ja active Pending
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