JP2017201608A - Method for manufacturing fuel cell separator - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、燃料電池用セパレータの製造方法に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing a fuel cell separator.
燃料電池は、燃料を電気化学プロセスによって酸化させることにより酸化反応に伴って放出されるエネルギーを電気エネルギーに直接変換する発電システムであり、複数の単セルを積層して成るスタック構造を有している。単セルは、反応ガス(燃料ガス、酸化ガス)の流路となる溝が形成された一対のセパレータで膜−電極アッセンブリの両面を挟み込んだ構造を有している。膜−電極アッセンブリは、水素イオンを選択的に輸送するための電解質膜の両側面に多孔質材料から成る一対の電極が形成された構造を有している。セパレータは、単セルで発生した電流を隣の単セルに流す役割も担っているため、セパレータを構成するセパレータ材には、高い導電性(電極とセパレータとの間の界面現象により生じる電圧降下が低いこと)が要求されるだけでなく、その高い導電性が燃料電池のセル内部の高温酸性雰囲気中においても長期間維持される導電耐久性が要求される。 A fuel cell is a power generation system that directly converts energy released during an oxidation reaction into electrical energy by oxidizing fuel by an electrochemical process, and has a stack structure in which a plurality of single cells are stacked. Yes. A single cell has a structure in which both surfaces of a membrane-electrode assembly are sandwiched between a pair of separators in which grooves serving as flow paths for reactive gases (fuel gas and oxidizing gas) are formed. The membrane-electrode assembly has a structure in which a pair of electrodes made of a porous material is formed on both side surfaces of an electrolyte membrane for selectively transporting hydrogen ions. Since the separator also plays a role of flowing current generated in a single cell to the adjacent single cell, the separator material constituting the separator has a high conductivity (a voltage drop caused by an interface phenomenon between the electrode and the separator). Not only is it required to be low), but also its electrical conductivity is required to be maintained for a long time even in a high-temperature acidic atmosphere inside the fuel cell.
このような要求を満たすように開発された燃料電池用セパレータが特許文献1に記載されている。同文献に記載のセパレータは、表面に酸化被膜を有する金属基材と、金属基材の酸化被膜の表面に形成された導電性薄膜と、金属基材の酸化被膜と導電性薄膜との間の密着性を高める中間層とを備えている。セパレータの表面にその金属基材自身の酸化皮膜を形成し、更に、その酸化被膜の表面に導電性薄膜を形成することにより、高い導電性が得られるとともに、導電性薄膜にピンホールがあっても、酸化皮膜により金属基材の溶け出しを抑制することができる。 Patent Document 1 describes a fuel cell separator developed to satisfy such requirements. The separator described in the document includes a metal base material having an oxide film on the surface, a conductive thin film formed on the surface of the metal base oxide film, and a metal base oxide film between the conductive film and the conductive thin film. And an intermediate layer for improving adhesion. By forming an oxide film of the metal substrate itself on the surface of the separator and further forming a conductive thin film on the surface of the oxide film, high conductivity is obtained, and there are pinholes in the conductive thin film. In addition, the dissolution of the metal substrate can be suppressed by the oxide film.
しかし、同文献に記載の導電性薄膜及び中間層は、気相成長により成膜されるものであるため、導電性薄膜と中間層との間の界面の密着性が弱い場合がある。このため、同文献に記載の燃料電池用セパレータを使用すると、中間層が導電性薄膜から剥離してしまうことにより、高い導電性が維持できなくなることが懸念される。 However, since the conductive thin film and the intermediate layer described in the same document are formed by vapor phase growth, the adhesiveness at the interface between the conductive thin film and the intermediate layer may be weak. For this reason, when the separator for fuel cells described in the same document is used, there is a concern that the intermediate layer is peeled off from the conductive thin film, so that high conductivity cannot be maintained.
本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、高い導電性と導電耐久性を兼ね備えた燃料電池用セパレータを製造する方法を提案することを課題とする。 This invention is made | formed in view of such a condition, and makes it a subject to propose the method of manufacturing the separator for fuel cells which has high electroconductivity and electroconductive durability.
上述の課題を解決するため、本発明に係る燃料電池用セパレータの製造方法は、(i)純チタン又はチタン合金からなる基材であって、その最表面から深さ10nmの位置での炭素濃度が10原子%以下である基材に、ガス流路の方向に平行に、カーボンブラックを塗布する工程と、(ii)カーボンブラックが塗布された基材を、酸素分圧が25Pa以下である低酸素分圧下で熱処理する工程とを備える。 In order to solve the above-mentioned problems, a method for producing a separator for a fuel cell according to the present invention includes (i) a substrate made of pure titanium or a titanium alloy, and a carbon concentration at a depth of 10 nm from the outermost surface. A step of applying carbon black to a base material having an atomic ratio of 10 atomic% or less parallel to the direction of the gas flow path; and (ii) a base material coated with carbon black having a low oxygen partial pressure of 25 Pa or less. Heat-treating under oxygen partial pressure.
最表面から深さ10nmの位置での炭素濃度が10原子%以下である、純チタン又はチタン合金からなる基材に、カーボンブラックを塗布することにより、基材のチタン原子が、熱処理時に、カーボンブラック中に外方拡散しやすくなる。そして、カーボンブラックが塗布された基材を、酸素分圧が25Pa以下である低酸素分圧下で熱処理することにより、カーボンブラック中に外方拡散した基材のチタン原子の一部又は全部が雰囲気中の微量の酸素と反応して酸化チタンになる。このように、熱処理された基材の表面には、基材から外方拡散したチタン原子の一部又は全部が酸化してなる酸化チタンと、カーボンブラックとが混合した混合層が形成される。この混合層に含まれるカーボンブラックと酸化チタンは、燃料電池内の高温酸性雰囲気(例えば、80℃,pH2)においても、酸化されずに安定している。混合層中のカーボンブラックが導電通路を形成し、酸化チタンが耐食性を発揮することで、高い導電性と導電耐久性の両立を実現できる。 By applying carbon black to a base material made of pure titanium or a titanium alloy having a carbon concentration of 10 atomic% or less at a depth of 10 nm from the outermost surface, the titanium atoms of the base material are converted into carbon during heat treatment. Easily diffuses out into black. Then, the base material coated with carbon black is heat-treated under a low oxygen partial pressure of 25 Pa or less so that part or all of the titanium atoms of the base material diffused outward into the carbon black is in an atmosphere. Reacts with a small amount of oxygen in it to become titanium oxide. Thus, a mixed layer in which titanium oxide formed by oxidizing part or all of titanium atoms diffused outward from the substrate and carbon black is formed on the surface of the heat-treated substrate. Carbon black and titanium oxide contained in this mixed layer are stable without being oxidized even in a high-temperature acidic atmosphere (for example, 80 ° C., pH 2) in the fuel cell. Carbon black in the mixed layer forms a conductive path, and titanium oxide exhibits corrosion resistance, so that both high conductivity and conductive durability can be realized.
また、カーボンブラックは、炭素主体の微粒子であるため、カーボンブラックを基材の表面に塗布すると、塗布方向に沿って平行に複数のスジが形成される。このスジは、カーボンブラックの塗膜の厚みのばらつきにより生じた段差であり、塗布方向に垂直な面でカーボンブラックを切断したときの切断面は、凹凸状に起伏している。塗布方向に平行な方向な面でカーボンブラックを切断したときの切断面の膜厚のばらつきは、塗布方向に垂直な面でカーボンブラックを切断したときの切断面の膜厚のばらつきよりも少ないため、ガス流路の方向に平行にカーボンブラックを塗布することにより、ガス流路に平行な方向におけるカーボンブラックの膜厚のばらつきを少なくし、燃料電池の起電反応によりカソードに生じた水がガス流路を流れ易くすることができる。 Further, since carbon black is fine particles mainly composed of carbon, when carbon black is applied to the surface of a substrate, a plurality of stripes are formed in parallel along the application direction. This streak is a level difference caused by a variation in the thickness of the coating film of carbon black, and the cut surface when the carbon black is cut along a plane perpendicular to the coating direction is uneven. The variation in the thickness of the cut surface when carbon black is cut in a plane parallel to the coating direction is less than the variation in the thickness of the cut surface when carbon black is cut in a plane perpendicular to the coating direction. By applying carbon black parallel to the direction of the gas flow path, variation in the film thickness of the carbon black in the direction parallel to the gas flow path is reduced, and water generated at the cathode by the electromotive reaction of the fuel cell is gas. It can be made easy to flow through the flow path.
本発明に係る燃料電池用セパレータの製造方法は、最表面から深さ10nmの位置での炭素濃度が10原子%以下である、純チタン又はチタン合金からなる基材にカーボンブラックを塗布し、酸素分圧が25Pa以下である低酸素分圧下で基材を熱処理しているので、高い導電性及び導電耐久性を備えた燃料電池用セパレータを製造することができる。また、ガス流路の方向に平行にカーボンブラックを基材に塗布することにより、ガス流路に平行な方向におけるカーボンブラックの膜厚のばらつきを少なくし、燃料電池の起電反応によりカソードに生じた水がガス流路を流れ易くすることができる。 The method for producing a separator for a fuel cell according to the present invention comprises applying carbon black to a base material made of pure titanium or a titanium alloy having a carbon concentration of 10 atomic% or less at a depth of 10 nm from the outermost surface, Since the base material is heat-treated under a low oxygen partial pressure of 25 Pa or less, a fuel cell separator having high conductivity and conductivity durability can be produced. In addition, by applying carbon black to the base material in parallel to the direction of the gas flow path, variation in the thickness of the carbon black film in the direction parallel to the gas flow path is reduced, and is generated at the cathode by the electromotive reaction of the fuel cell. Water can easily flow through the gas flow path.
以下、図1乃至図9を参照しながら本発明の実施形態について説明する。ここで、同一符号は同一の要素を示すものとし、重複する説明は省略する。
図1に示すように、単セル40は、一対のセパレータ20,30で膜−電極アッセンブリ10の両面を挟み込んだ構造を有している。膜−電極アッセンブリ10は、イオン交換膜からなる電解質膜11と、電解質膜11を挟む一対の電極12,13とから構成される。電極12,13は、例えば、多孔質のカーボン素材からなる拡散層に白金からなる触媒層が結着されたものである。セパレータ20の一方の面には、燃料ガスを流すための燃料ガス流路21が形成され、他方の面には、冷媒を流すための冷媒流路22が形成されている。同様に、セパレータ30の一方の面には、酸化ガスを流すための酸化ガス流路31が形成され、他方の面には、冷媒を流すための冷媒流路32が形成されている。燃料ガス流路21、酸化ガス流路31及び冷媒流路22,32は、凹凸の繰り返しが一方向に延びるストレート流路、又は途中に折り返し部を有するサーペンタイン流路である。アノードである電極12は、セパレータ20の燃料ガス流路21に面しており、カソードである電極13は、セパレータ30の酸化ガス流路31に面している。燃料ガス流路21に燃料ガスを供給し、酸化ガス流路31に酸化ガスを供給することにより、膜−電極アッセンブリ10内で電気化学反応が生じ、起電力が得られる。また、この電気化学反応により、カソードである電極13に水が生成されるとともに、単セル40は、発熱する。そして、冷媒流路22,32に冷媒を流すことにより、単セル40の発熱が低減され、単セル40の運転温度が適正範囲に維持される。なお、図1において、X方向は、酸化ガス流路31の長手方向に平行な方向を示し、Y方向は、酸化ガス流路31の幅方向に平行な方向を示し、Z方向は、セパレータ30の厚み方向に平行な方向を示す。他の図面においても同様である。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to FIGS. Here, the same code | symbol shall show the same element, and the overlapping description is abbreviate | omitted.
As shown in FIG. 1, the
図2に示すように、セパレータ30は、上述の酸化ガス流路31の他、酸化ガス入口33a、冷媒入口34a、燃料ガス入口35a、燃料ガス出口35b、冷媒出口34b、及び酸化ガス出口33bを備える。酸化ガス入口33aから連通部36aを介して酸化ガス流路31に導入された酸化ガスは、連通部36bを介して酸化ガス出口33bから排出される。冷媒の流れも同様である。なお、セパレータ20についてもセパレータ30と同様に構成されている。
As shown in FIG. 2, the
図3は、セパレータ30の製造工程の流れを示すフローチャートである。同図に示すように、セパレータ30の製造工程は、流路形成工程301、塗布工程303、及び熱処理工程304を含み、必要に応じて、炭素濃度低減処理工程302を更に含む。以下、各工程について詳述する。
FIG. 3 is a flowchart showing the flow of the manufacturing process of the
流路形成工程301は、図4に示すように、基材37をプレス成型して酸化ガス流路31を形成する工程である。基材37として、純チタン又はチタン合金からなる基材を用いる。純チタンとしては、例えば、JIS H 4600に規定される1〜4種を挙げることができる。チタン合金としては、例えば、Ti−Ai,Ti−Nb,Ti−Ta,Ti−6Al−4V,Ti−Pdを挙げることができる。これらの純チタン又はチタン合金は、軽く、耐食性に優れている。基材37は、例えば、0.05〜1mm程度の冷間板材が好ましい。基材37の厚みを0.05〜1mm程度にすると、セパレータの軽量化及び薄型化の要求を満たしつつ、酸化ガス流路31のプレス成型も容易になる利点を有する。基材37は、コイル状に巻かれた長尺帯状のものでもよいし、所定の寸法に切断された枚葉紙状のものでもよい。流路形成工程301では、純チタン又はチタン合金からなる基材37を圧延及び焼成し、プレス成型して酸化ガス流路31を形成し、基材37の表面に付着した油分を脱脂処理により除去する。この工程では、冷媒流路32や各種出入口(酸化ガス入口33a、冷媒入口34a、燃料ガス入口35a、燃料ガス出口35b、冷媒出口34b、及び酸化ガス出口33b)を酸化ガス流路31のプレス成形と同時に基材37にプレス成型してもよい。
As shown in FIG. 4, the flow
塗布工程303は、図5に示すように、最表面から深さ10nmの位置での炭素濃度が10原子%以下である基材37の表面に、酸化ガス流路31の方向に平行に、カーボンブラック50を塗布する工程である。なお、基材37の最表面から深さ10nmの位置での炭素濃度が10原子%以下であると、基材37の最表面から深さ5〜50nmの間の平均炭素濃度も10原子%以下となることが、本発明者の実験により確認されている。基材37の最表面から深さ10nmの位置での炭素濃度は、例えば、X線光電子分光分析装置を用いて基材37の深さ方向の組成を分析することにより測定することができる。基材37の表面には、雰囲気中に存在する有機物等の吸着に起因する炭素が存在していることがある。本発明では、このような有機物等の吸着に起因する基材37の表層部分(コンタミ層)を除いた部分を「最表面」とし、最表面から深さ10nmの位置での炭素濃度を10原子%以下に規定している。この位置での炭素濃度が10原子%を超えるということは、基材37を製作する圧延等の工程中に、基材37の表層に加工油や雰囲気中に存在する有機物等が侵入して汚染されているか、又はそれらが基材37を構成するチタンと反応してチタンカーバイドを形成している可能性が高いことを示している。基材37の表層に加工油や雰囲気中に存在する有機物等が侵入して汚染されているか、又はそれらが基材37を構成するチタンと反応してチタンカーバイドを形成している場合には、後述する熱処理工程304で基材37の熱処理を行った際に、カーボンブラック50が基材37の表面に結合し難くなり、高い導電性及び導電耐久性を得るのが難しくなる。そこで、基材37の最表面から深さ10nmの位置での炭素濃度が10原子%を超える場合は、流路形成工程301を行ってから、塗布工程303を行う前に、炭素濃度低減処理工程302を行うのが好ましい。一方、基材37の最表面から深さ10nmの位置での炭素濃度が10原子%以下である場合は、流路形成工程301を行った後に、炭素濃度低減処理工程302を行うことなく、塗布工程303を行うことができる。
As shown in FIG. 5, the
なお、冷間圧延の1パスあたりの圧下率を10%以下で行うなど圧延加工プロセスを調整することで、基材37の最表面から深さ10nmの位置での炭素濃度を低く抑えることができ、その位置での炭素濃度を10原子%以下とすることが可能である。基材37の最表面から深さ10nmの位置での炭素濃度は、低い程好ましく、例えば、9原子%以下とするのが好ましく、8原子%以下とするのがより好ましい。
In addition, the carbon concentration at the position of 10 nm depth from the outermost surface of the
基材37の表面へのカーボンブラック50の塗布は、カーボンブラック50の粉末を分散させた水性や油性の液(分散液)を塗布したり、カーボンブラック50の粉末を直接塗布したりすることによって行うことができる。カーボンブラック50の粉末を分散させた水性や油性の液には、バインダや界面活性剤等が含まれてもよいが、バインダや界面活性剤等は導電性を低下させる傾向があるため、バインダや界面活性剤の含有量は少ない方が好ましい。カーボンブラック50の粉末を分散させた水性液の溶媒として、例えば、水を用いることができる。カーボンブラック50の粉末を分散させた油性液の溶媒として、例えば、エタノール、トルエン、シクロヘキサノン等を用いることができる。
The
カーボンブラック50の粒径は、20〜200nmが好ましい。カーボンブラック50の粉末は、凝集体を作りやすい傾向があるため、凝集体が形成されないように分散液を調整するのが好ましい。例えば、カーボンブラック50の表面にカルボキシル基等の官能基を化学結合させて、カーボンブラック50同士の反発力を強めるようにして分散性を高めるのが好ましい。基材37の表面へのカーボンブラック50の塗布量は、例えば、1μg/cm2以上であれば、高い導電性及び導電耐久性を得ることができ、2μg/cm2以上であれば、より安定した導電耐久性を得ることができる。但し、カーボンブラック50の塗布量が、例えば、50μg/cm2程度を超えると、導電性及び導電耐久性を向上させる機能が飽和するため、50μg/cm2程度を上限とするのが好ましい。
The particle size of the
カーボンブラック50の粉末を分散させた分散液を基材37に塗布する方法として、例えば、印毛塗り、バーコーター、ロールコータ、グラビアコーター、ダイコーター、ディップコーター、スプレーコーター等を用いることができる。カーボンブラック50を粉末状で基材37に塗布する方法として、例えば、静電塗装を用いることができる。
As a method of applying the dispersion liquid in which the
図6は、ダイコーター80を用いて、カーボンブラック50を基材37に塗布する工程を示している。カーボンブラック50の塗布方向は、酸化ガス流路31の方向(X方向)に平行である。カーボンブラック50を基材37の表面に塗布すると、塗布方向に沿って平行に複数のスジ51が形成される。このスジ51は、カーボンブラック50の塗膜の厚みのばらつきにより生じた段差であり、塗布方向(X方向)に垂直な面(Y−Z平面)でカーボンブラック50の塗膜を切断したときの切断面は、凹凸状に起伏している。図7に示すように、塗布方向(X方向)に平行な方向な面(X−Z平面)でカーボンブラック50の塗膜を切断したときの切断面の膜厚のばらつきΔh1は、図8に示すように、塗布方向(X方向)に垂直な面(Y−Z平面)でカーボンブラック50の塗膜を切断したときの切断面の膜厚のばらつきΔh2よりも小さいため、酸化ガス流路31の方向に平行にカーボンブラック50を基材37上に塗布することにより、酸化ガス流路31に平行な方向におけるカーボンブラック50の膜厚のばらつきを少なくし、燃料電池の起電反応によりカソードに生じた水が酸化ガス流路31を流れ易くすることができる。ここで、カーボンブラック50の膜厚のばらつきとは、最大膜厚と最小膜厚との差を意味し、この膜厚のばらつきは、50nm以下が好ましい。なお、説明の便宜上、図7及び図8では、カーボンブラック50の粒子の図示を省略している。
FIG. 6 shows a process of applying the
熱処理工程304は、図9に示すように、カーボンブラック50が塗布された基材37を、酸素分圧が25Pa以下である低酸素分圧下で熱処理する工程である。熱処理された基材37の表面には、基材37から外方拡散したチタン原子の一部又は全部が酸化した酸化チタン60とカーボンブラック50とが混合した混合層70が形成される。この混合層70により、セパレータ30に高い導電性と導電耐久性を付与することができる。熱処理工程304の酸素分圧が25Paを超えると、炭素と酸素との反応により二酸化炭素となる(燃焼する)可能性がある。つまり、カーボンブラック50の酸化分解が生じるとともに、基材37の表面が露出した部分で、基材37の表面のチタンが酸化し、酸化チタン60が過剰に生成されてしまう。更に、基材37から外方拡散したチタン原子の一部又は全部が酸化した酸化チタン60とカーボンブラック50とが混合した混合層70が形成されないため、高い導電性及び導電耐久性を得ることができない。そのため、熱処理工程304では、減圧下、或いは、不活性ガス(Arガスや窒素ガス等)又は不活性ガスと酸素ガスとの混合ガスを用いるなどして、酸素分圧を25Pa以下に調整するのが好ましい。ここで、酸素分圧は、例えば、1.3×10-3〜21Paの範囲が好ましく、熱処理の温度は、例えば、300〜800℃の温度範囲が好ましい。酸素分圧及び熱処理温度がそれぞれ上述の範囲内である場合には、基材37から外方拡散したチタン原子の一部又は全部が雰囲気中の微量の酸素と反応して酸化チタン60となり、酸化チタン60とカーボンブラック50とが混合した混合層70の形成を促すことができる。
As shown in FIG. 9, the
一方、酸素分圧が極めて低い雰囲気下で基材37を熱処理すると、チタンとカーボンブラック50とが結合してTiCとなる反応が支配的となる。このTiCは、接触抵抗は低いものの、燃料電池内の高温酸性雰囲気(例えば、80℃,pH2)では、酸化が進行して抵抗が高くなるため、好ましくない。これに対し、混合層70に含まれる酸化チタン60とカーボンブラック50は、燃料電池内の高温酸性雰囲気(例えば、80℃,pH2)でも酸化が進まず安定しているという利点を有する。つまり、酸化チタン60とカーボンブラック50とが混合してなる混合層70を基材37上に形成するには、熱処理雰囲気中に適度な酸素が存在する必要があり、酸素分圧の上限は、例えば、25Paとすることができ、酸素分圧の下限は、例えば、0.05Paとすることができる。また、熱処理温度の上限は、例えば、750℃とすることができ、熱処理温度の下限は、例えば、500℃とすることができる。
On the other hand, when the
なお、基材37の最表面から深さ10nmの位置での炭素濃度が10原子%を超えていると、熱処理工程304を行っても、基材37からカーボンブラック50へのチタン原子の外方拡散が阻害され、混合層70が形成され難くなる。このような場合には、炭素濃度低減処理工程302を行うのが好ましい。炭素濃度低減処理工程302は、塗布工程303の前に、基材37の表面を処理して、その最表面から深さ10nmの位置での炭素濃度を10原子%以下にする工程である。つまり、炭素濃度低減処理工程302は、基材37の最表面の有機物などによる汚染物質やチタンカーバイドが形成されている領域を除去して、自然酸化被膜を形成する工程である。炭素濃度低減処理工程302では、例えば、フッ酸を含む酸性水溶液中で基材37を酸洗処理するのが好ましい。フッ酸を含む酸性水溶液として、例えば、硝酸、硫酸、過酸化水素などをそれぞれ単独で或いは組み合わせて用いることができる。
If the carbon concentration at a depth of 10 nm from the outermost surface of the
なお、上述の説明では、セパレータ30を製造する過程において、その酸化ガス流路31に平行にカーボンブラック50を塗布する例を示したが、酸化ガス流路31の裏側の冷媒流路32に平行にカーボンブラック50を塗布してもよい。同様に、セパレータ20を製造する過程において、その燃料ガス流路21に平行にカーボンブラック50を塗布してもよく、更に、燃料ガス流路21の裏側の冷媒流路22に平行にカーボンブラック50を塗布してもよい。
In the above description, in the process of manufacturing the
以上説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更/改良され得るととともに、本発明にはその等価物も含まれる。即ち、実施形態に当業者が適宜設計変更を加えたものも、本発明の特徴を備えている限り、本発明の範囲に包含される。例えば、実施形態が備える各要素およびその配置、材料、条件、形状、サイズなどは、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。また、上下左右等の位置関係は、特に断らない限り、図示の比率に限定されるものではない。また、実施形態が備える各要素は、技術的に可能な限りにおいて組み合わせることができ、これらを組み合わせたものも本発明の特徴を含む限り本発明の範囲に包含される。 The embodiments described above are for facilitating the understanding of the present invention, and are not intended to limit the present invention. The present invention can be changed / improved without departing from the spirit thereof, and the present invention includes equivalents thereof. In other words, those in which the person skilled in the art appropriately changes the design of the embodiments are also included in the scope of the present invention as long as they have the features of the present invention. For example, each element included in the embodiment and its arrangement, material, condition, shape, size, and the like are not limited to those illustrated, and can be appropriately changed. Further, the positional relationship such as up, down, left and right is not limited to the illustrated ratio unless otherwise specified. Moreover, each element with which an embodiment is provided can be combined as long as it is technically possible, and the combination thereof is also included in the scope of the present invention as long as it includes the features of the present invention.
10…膜−電極アッセンブリ
11…電解質膜
12,13…電極
20,30…セパレータ
21…燃料ガス流路
31…酸化ガス流路
22,32…冷媒流路
37…基材
40…単セル
50…カーボンブラック
51…スジ
60…酸化チタン
70…混合層
80…ダイコーター
DESCRIPTION OF
Claims (1)
純チタン又はチタン合金からなる基材であって、その最表面から深さ10nmの位置での炭素濃度が10原子%以下である基材に、前記ガス流路の方向に平行に、カーボンブラックを塗布する工程と、
前記カーボンブラックが塗布された基材を、酸素分圧が25Pa以下である低酸素分圧下で熱処理する工程と、
を備える燃料電池用セパレータの製造方法。 A method for producing a fuel cell separator having a gas flow path,
Carbon black is applied to a base material made of pure titanium or a titanium alloy and having a carbon concentration of 10 atomic% or less at a depth of 10 nm from the outermost surface in parallel to the direction of the gas flow path. Applying step;
Heat-treating the substrate coated with carbon black under a low oxygen partial pressure with an oxygen partial pressure of 25 Pa or less;
The manufacturing method of the separator for fuel cells provided with.
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