JP2011198764A - 燃料電池用金属分離板及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明にかかる燃料電池用金属分離板は、分離板形状に成形された金属母材及び前記金属母材上に形成されるコーティング層を含み、前記コーティング層は厚さによって炭素元素(C)と金属元素(Me)が濃度傾斜を有するが、前記金属母材から遠ざかるほどC−enrichで、前記金属母材側に近づくほどMe−enrichであることを特徴とする。
【選択図】図1
Description
分離板形状に成形された金属母材であり、ステンレススチール(316L,厚さ0.1mm)を使用し、表1に示した条件で実施例1〜10及び比較例1〜10に従った燃料電池用金属分離板を製造した。
図5は、本発明にかかる燃料電池用金属分離板の接触抵抗を測定する接触抵抗測定装置を図示した図面である。
実施例1〜10及び比較例1〜10による金属分離板の腐食電流密度を測定するための測定装備としては、EG&G 273Aを使用した。腐食耐久性実験は、PEFC(Polymer Electrolyte Fuel Cell)の駆動雰囲気と類似環境下で行われた。
表1を参照すると、本発明の実施例1〜10は、腐食電流密度が0.6〜6.2μA/cm2間の値を有していることが分かり、接触抵抗は14〜22mΩ・cm2の値を表していることが分かる。
120:コーティング層
121:金属元素
122:炭素元素
220:金属層
230:炭素層
S302,S402:金属母材表面洗浄
S304,S404:金属母材表面乾式蝕刻
S310:コーティング層形成段階
S410:金属元素コーティング段階
S420:炭素コーティング段階
Claims (15)
- 分離板形状に成形された金属母材及び前記金属母材上に形成されるコーティング層を含み、
前記コーティング層は厚さによって炭素元素(C)と金属元素(Me)が濃度傾斜を有するが、前記金属母材から遠ざかるほどC−enrichで、前記金属母材側に近づくほどMe−enrichであることを特徴とする燃料電池用金属分離板。 - 前記コーティング層は、
前記炭素元素が前記金属元素よりも多い部分の厚さが0.01〜5.0μmで、
前記金属元素が前記炭素元素よりも多い部分の厚さが0.01〜5.0μmであることを特徴とする請求項1に記載の燃料電池用金属分離板。 - 前記金属元素(Me)は、ジルコニウム(Zr)、銅(Cu)、金(Au)、銀(Ag)、モリブデン(Mo)、タングステン(W)、クロム(Cr)、チタニウム(Ti)、スカンジウム(Sc)、バナジウム(V)、マンガン(Mn)、鉄(Fe)、コバルト(Co)、ニッケル(Ni)及びアルミニウム(Al)から1種または2種以上選ばれることを特徴とする請求項1に記載の燃料電池用金属分離板。
- 前記金属母材は、ステンレススチール、アルミニウム、チタニウム、ニッケル及びこれらのうち一つ以上を含む合金材質から選ばれることを特徴とする請求項1に記載の燃料電池用金属分離板。
- 分離板形状に成形された金属母材及び前記金属母材上に形成されるコーティング層を含み、
前記コーティング層は、前記金属母材上に金属元素(Me)で形成される金属層と前記金属層上に炭素元素(C)を含んで形成される炭素層を含むことを特徴とする燃料電池用金属分離板。 - 前記炭素層は、非晶質炭素層で形成されるか、或いは金属がドーピングされた炭素層で形成されることを特徴とする請求項5に記載の燃料電池用金属分離板。
- 前記金属は、ジルコニウム(Zr)、銅(Cu)、金(Au)、銀(Ag)、モリブデン(Mo)、タングステン(W)、クロム(Cr)、チタニウム(Ti)、スカンジウム(Sc)、バナジウム(V)、マンガン(Mn)、鉄(Fe)、コバルト(Co)、ニッケル(Ni)及びアルミニウム(Al)から選ばれることを特徴とする請求項6に記載の燃料電池用金属分離板。
- 前記炭素層の厚さは0.01〜5.0μmで、
前記金属層の厚さは0.01〜5.0μmであることを特徴とする請求項5に記載の燃料電池用金属分離板。 - 分離板形状に成形された金属母材上に炭素元素(C)と金属元素(Me)が厚さによって濃度傾斜を有するようにコーティング層を形成するが、
前記コーティング層は、前記金属母材から遠ざかるほどC−enrichで、前記金属母材側に近づくほどMe−enrichするように、コーティング時間の経過に応じて前記炭素元素(C)のコーティング量を漸進的に増加させ、前記金属元素(Me)のコーティング量を漸進的に減少させることを特徴とする燃料電池用金属分離板の製造方法。 - 前記コーティング層で前記炭素元素が前記金属元素よりも多い部分の厚さが0.01〜5.0μmになり、前記金属元素が前記炭素元素よりも多い部分の厚さが0.01〜5.0μmになるように、前記炭素元素(C)と前記金属元素(Me)のコーティング量を調節することを特徴とする請求項9に記載の燃料電池用金属分離板の製造方法。
- 前記燃料電池用金属分離板の製造方法は、前記コーティング層を形成する前に前記金属母材の表面を洗浄することを更に含むことを特徴とする請求項9に記載の燃料電池用金属分離板の製造方法。
- 前記燃料電池用金属分離板の製造方法は、前記コーティング層を形成する前に前記金属母材の表面をエッチングすることを更に含むことを特徴とする請求項9に記載の燃料電池用金属分離板の製造方法。
- 前記エッチングは、アルゴンガスを用いる乾式蝕刻方式で実施されるが、イオン銃に0.15〜0.25Aの電流及び800〜1600Vの電圧が印加されるイオン銃エッチング方式で実施されることを特徴とする請求項12に記載の燃料電池用金属分離板の製造方法。
- 分離板形状に成形された金属母材上に金属層と炭素層を含むコーティング層を形成するが、
前記金属母材上に金属元素(Me)をコーティングして前記金属層を形成し、
前記金属層上に炭素層を形成することを特徴とする燃料電池用金属分離板の製造方法。 - 前記炭素層の厚さは0.01〜5.0μmであり、前記金属層の厚さは0.01〜5.0μmであることを特徴とする請求項14に記載の燃料電池用金属分離板の製造方法。
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