JP2007329131A - バイポーラプレートの低品位ステンレス鋼/合金上に親水性耐食被膜を作製する方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】プレートを導電性および親水性にするチタンまたは酸化チタンの層と酸化チタン/酸化ルテニウムの層とを有する、燃料電池のステンレス鋼流れ場プレート。一実施形態では、PVDやCVDなど適切なプロセスを使用して、純金属または酸化物としてチタンがステンレス鋼バイポーラプレートの表面に堆積される。塩化ルテニウムのエタノール溶液がチタン層上にはけ塗りされる。次にプレートは、ステンレス鋼上に寸法安定性のある酸化チタン/酸化ルテニウム層を設けるためにか焼され、この層は、燃料電池の環境中で親水性および導電性がある。
【選択図】図1
Description
12 カソード面
14 アノード面
16 過フルオロスルホン酸膜
18 カソード側流れ場プレート、バイポーラプレート
20 カソード側拡散媒体層
22 カソード側触媒層
24 アノード側拡散媒体層
26 アノード側触媒層
28 流れチャネル
30 アノード側流れ場プレート、バイポーラプレート
32 流れチャネル
34 シート
36 シート
38 流れチャネル
40 冷却流体流れチャネル
42 シート
44 シート
46 流れチャネル
48 冷却流体流れチャネル
50 チタン層または酸化チタン層
52 酸化チタン/酸化ルテニウム層
54 チタン層または酸化チタン層
56 酸化チタン/酸化ルテニウム層
Claims (20)
- プレート材料からなる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が、反応ガスに応じた複数の反応ガス流れチャネルを含み、前記流れ場プレートがさらに、前記プレート上にチタン層または酸化チタン層を有し、かつ前記チタン層または酸化チタン層の上に酸化チタン/酸化ルテニウム層を有し、これらの層が燃料電池の環境中で前記プレートを導電性、親水性および安定性のあるものにする、燃料電池。
- 前記プレート材料がステンレス鋼である、請求項1に記載の燃料電池。
- 前記チタン層または酸化チタン層が10〜500nmの範囲の厚さを有し、前記酸化チタン/酸化ルテニウム層が1〜50nmの範囲の厚さを有する、請求項1に記載の燃料電池。
- 前記流れ場プレートが、アノード側流れ場プレートおよびカソード側流れ場プレートからなる群から選択される、請求項1に記載の燃料電池。
- 前記流れ場プレートが、冷却流体流れチャネルをその間に画定する2つのスタンプシートを含み、前記酸化チタン層および前記酸化ルテニウム層が前記シートの両面に設けられる、請求項1に記載の燃料電池。
- 前記酸化チタン/酸化ルテニウム層が、前記流れチャネル内で30°未満の水接触角をもたらす、請求項1に記載の燃料電池。
- 前記燃料電池が車両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。
- ステンレス鋼からなるアノード側流れ場プレートであって、反応ガスに応じた複数の反応ガス流れチャネルを含み、さらに、前記プレート上にチタン層または酸化チタン層を有し、かつ前記チタン層または酸化チタン層の上に酸化チタン/酸化ルテニウム層を有するアノード側流れ場プレートと、
ステンレス鋼からなるカソード側流れ場プレートであって、反応ガスに応じた複数の反応ガス流れチャネルを含み、さらに、前記プレート上にチタン層または酸化チタン層を有し、かつ前記チタン層または酸化チタン層の上に酸化チタン/酸化ルテニウム層を有するカソード側流れ場プレートとを備える燃料電池であって、前記チタン層または酸化チタン層、および前記酸化チタン/酸化ルテニウム層が、燃料電池の環境内で前記プレートを導電性、親水性、および安定性のあるものにする、燃料電池。 - 前記チタン層または酸化チタン層が10〜500nmの範囲の厚さを有し、前記酸化チタン/酸化ルテニウム層が1〜50nmの範囲の厚さを有する、請求項8に記載の燃料電池。
- 前記流れ場プレートが、冷却流体流れチャネルをその間に画定する2つのスタンプシートを含み、前記チタン層または酸化チタン層、および前記酸化チタン/酸化ルテニウム層が前記シートの両面に設けられる、請求項8に記載の燃料電池。
- 前記酸化チタン/酸化ルテニウム層が、前記流れチャネル内で30°未満の水接触角をもたらす、請求項8に記載の燃料電池。
- 前記燃料電池が車両の燃料電池スタックの一部である、請求項8に記載の燃料電池。
- プレート材料からなる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が、反応ガスに応じた複数の反応ガス流れチャネルを含み、前記流れ場プレートがさらに、酸化タンタル層および酸化タンタル/酸化イリジウム層を有し、これらの層が燃料電池の環境中で前記プレートを導電性、親水性、および安定性のあるものにする、燃料電池。
- 前記プレート材料がステンレス鋼である、請求項13に記載の燃料電池。
- 燃料電池の流れ場プレートを作製する方法であって、
複数の反応ガス流れチャネルを含む流れ場プレート構造体を提供するステップと、
前記流れ場プレート構造体上に純金属または酸化物としてチタンの被覆を堆積させるステップと、
前記チタン被覆または酸化チタン被覆の上に塩化ルテニウム溶液を堆積させるステップと、
前記チタン被覆および前記塩化ルテニウム溶液が、前記燃料電池の環境中で前記流れ場プレートを導電性、親水性、および安定性のあるものにする酸化チタン/酸化ルテニウム層に転化されるように、前記バイポーラプレート構造体をか焼するステップとを含む、方法。 - 流れ場プレート構造体を提供する前記ステップが、ステンレス鋼からなる流れ場プレート構造体を提供するステップを含む、請求項15に記載の方法。
- 流れ場プレート構造体を提供する前記ステップが、冷却流体チャネルをその間に画定する2つのスタンプシートを含む流れ場プレート構造体を提供するステップを含み、チタンの被覆および塩化ルテニウム溶液を堆積させる前記ステップと、前記チタン被覆および前記塩化ルテニウム溶液をか焼する前記ステップとが、前記シートの両面で前記か焼プロセスを実施するステップを含む、請求項15に記載の方法。
- チタンの被覆を堆積させる前記ステップが、物理的気相蒸着または化学的気相蒸着によってチタンの被覆を前記流れ場プレート構造体上に堆積させるステップを含む、請求項15に記載の方法。
- 前記塩化ルテニウム溶液を堆積させる前記ステップが、前記塩化ルテニウム溶液を前記チタン被覆にはけ塗りするステップを含む、請求項15に記載の方法。
- 前記流れ場プレート構造体をか焼する前記ステップが、前記流れ場プレート構造体を約450℃の温度でか焼するステップを含む、請求項15に記載の方法。
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