JP2021068539A - セパレータ及びセパレータの製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
(1)ステンレス製又は鉄製の基材、前記基材表面上のチタン層、及び前記チタン層表面上の導電性粒子と酸化チタンとの混合層を含むセパレータ材。
(2)(i)金属製の基材の表面に導電性粒子を塗布し、低酸素分圧下で熱処理する表面処理工程を含むセパレータ材の製造方法であって、
(i)の表面処理工程が、
(a)ステンレス製又は鉄製の基材の表面に平均厚さが16nm〜100nmであるチタン層を積層させる工程と、
(b)(a)のステップでチタン層を積層させた基材に導電性粒子を塗布し、低酸素分圧下、370℃〜460℃の温度で熱処理する工程と
を含むセパレータ材の製造方法。
(3)ステンレス製又は鉄製の基材、前記基材表面上のチタン層、及び前記チタン層表面上の導電性粒子と酸化チタンとの混合層を含むセパレータ材からなるセパレータ。
(4)セパレータの製造方法であって
(ii)(1)に記載のセパレータ材をプレス成形するプレス成形工程と、
(iii)プレス成形工程により得られたプレス成形されたセパレータ材を洗浄する洗浄工程と、
(iv)洗浄工程により洗浄されたセパレータ材の表面を乾燥する乾燥工程と
を含むセパレータの製造方法。
本明細書では、適宜図面を参照して本発明の特徴を説明する。図面では、明確化のために各部の寸法及び形状を誇張しており、実際の寸法及び形状を正確に描写してはいない。それ故、本発明の技術的範囲は、これら図面に表された各部の寸法及び形状に限定されるものではない。なお、本発明のセパレータ材、セパレータ材の製造方法、セパレータ、及びセパレータの製造方法は、下記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、当業者がおこない得る変更、改良などを施した種々の形態にて実施することができる。
(i)の表面処理工程では、金属製の基材の表面に導電性粒子を塗布し、低酸素分圧下で熱処理する。
(ii)のプレス成形工程では、ステンレス製又は鉄製の基材、前記基材表面上のチタン層、及び前記チタン層表面上の導電性粒子と酸化チタンとの混合層を含むセパレータ材、例えば前記(i)の表面処理工程を含むセパレータ材の製造方法により得られたセパレータ材をプレス成形する。
(iii)の洗浄工程では、プレス成形工程により得られたプレス成形されたセパレータ材を洗浄する。
(iv)の乾燥工程では、洗浄工程により洗浄されたセパレータ材の表面を乾燥する。
ステンレス基材上に導電性粒子/酸化チタン混合層を作製し、耐食試験前後の接触抵抗を測定した。
ステンレス基材として、SUS447板(厚さ0.1mm)を準備した。
ステンレス基材を真空容器中に設置し、真空条件下でアルゴンガスを導入し、電圧を印加してアルゴンイオン発生させ、アルゴンイオンにより基材表面を叩くことによって、ステンレス基材表面の酸化被膜を除去した。
日本工業規格の金属材料の電気化学的高温腐食試験法(JIS Z 2294)に準じた耐食試験(定電位腐食試験)を行った。大気解放系の装置において、80℃に温度調整された硫酸水溶液に、各試験片を浸漬した。
各試験片の表面に、燃料電池の発電部の拡散層に相当するカーボンペーパ(厚さ0.5mm、東レ株式会社製、TGP−H120)を載せ、その上に金めっきした銅板を重ね、試験片と銅板との間にカーボンペーパを挟み込んだ。
図2に、低酸素分圧下での熱処理温度を400℃としたときの、アンチモンドープ酸化スズ粒子と酸化チタンとの混合層を形成させたステンレス基材の接触抵抗と作製時のチタン層の厚さの関係を示す。図2より、チタン層の厚さが16nmよりも厚くなると、接触抵抗が低くなることがわかった。
Claims (4)
- ステンレス製又は鉄製の基材、前記基材表面上のチタン層、及び前記チタン層表面上の導電性粒子と酸化チタンとの混合層を含むセパレータ材。
- (i)金属製の基材の表面に導電性粒子を塗布し、低酸素分圧下で熱処理する表面処理工程を含むセパレータ材の製造方法であって、
(i)の表面処理工程が、
(a)ステンレス製又は鉄製の基材の表面に平均厚さが16nm〜100nmであるチタン層を積層させる工程と、
(b)(a)のステップでチタン層を積層させた基材に導電性粒子を塗布し、低酸素分圧下、370℃〜460℃の温度で熱処理する工程と
を含むセパレータ材の製造方法。 - ステンレス製又は鉄製の基材、前記基材表面上のチタン層、及び前記チタン層表面上の導電性粒子と酸化チタンとの混合層を含むセパレータ材からなるセパレータ。
- セパレータの製造方法であって、
(ii)請求項1に記載のセパレータ材をプレス成形するプレス成形工程と、
(iii)プレス成形工程により得られたプレス成形されたセパレータ材を洗浄する洗浄工程と、
(iv)洗浄工程により洗浄されたセパレータ材の表面を乾燥する乾燥工程と
を含むセパレータの製造方法。
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JP7421101B2 (ja) | 2020-06-12 | 2024-01-24 | 日本製鉄株式会社 | チタン材、燃料電池用セパレータ、燃料電池セル、および燃料電池スタック |
Citations (3)
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JP2019114326A (ja) * | 2017-12-20 | 2019-07-11 | トヨタ自動車株式会社 | 燃料電池用のセパレータの製造方法およびセパレータ素材 |
JP2019121555A (ja) * | 2018-01-10 | 2019-07-22 | トヨタ自動車株式会社 | 燃料電池セパレータの検査方法 |
WO2019176911A1 (ja) * | 2018-03-16 | 2019-09-19 | 日本製鉄株式会社 | 金属材の製造方法、燃料電池用セパレータの製造方法、およびステンレス鋼材 |
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