JP3534285B2 - 固体電解質型燃料電池セパレーター用鋼 - Google Patents
固体電解質型燃料電池セパレーター用鋼Info
- Publication number
- JP3534285B2 JP3534285B2 JP28168296A JP28168296A JP3534285B2 JP 3534285 B2 JP3534285 B2 JP 3534285B2 JP 28168296 A JP28168296 A JP 28168296A JP 28168296 A JP28168296 A JP 28168296A JP 3534285 B2 JP3534285 B2 JP 3534285B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- less
- steel
- fuel cell
- heating
- oxide film
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/02—Details
- H01M8/0202—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors
- H01M8/0204—Non-porous and characterised by the material
- H01M8/0206—Metals or alloys
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/10—Fuel cells with solid electrolytes
- H01M8/12—Fuel cells with solid electrolytes operating at high temperature, e.g. with stabilised ZrO2 electrolyte
- H01M2008/1293—Fuel cells with solid oxide electrolytes
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M2300/00—Electrolytes
- H01M2300/0017—Non-aqueous electrolytes
- H01M2300/0065—Solid electrolytes
- H01M2300/0068—Solid electrolytes inorganic
- H01M2300/0071—Oxides
- H01M2300/0074—Ion conductive at high temperature
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/02—Details
- H01M8/0202—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors
- H01M8/0204—Non-porous and characterised by the material
- H01M8/0206—Metals or alloys
- H01M8/0208—Alloys
- H01M8/021—Alloys based on iron
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
Landscapes
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Sustainable Energy (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Fuel Cell (AREA)
Description
池のセパレーターに用いられる鋼に関する。
SOx、NOx、CO2の発生量が少ないこと、負荷の変
動に対する応答性が良いこと、コンパクトであること等
の優れた特徴を有するため、火力発電の代替としての大
規模集中型、都市近郊分散配置型、および自家発電用等
の巾広い発電システムへの適用が期待されている。燃料
電池の種類には用いる電解質により、りん酸型、溶融炭
酸塩型、固体電解質型、高分子固体電解質型に分類され
るが、なかでも固体電解質型燃料電池は電解質として安
定化ジルコニア等のセラミックスを用いて1000℃付
近で運転されるもので、電極反応に触媒を用いる必要が
ないこと、高温による化石燃料の内部改質が可能で石炭
ガス等の多様な燃料を用いることができること、高温排
熱を利用しガスタービンあるいは蒸気タービン等と組み
合わせいわゆるコンバインドサイクル発電とすることに
より高効率の発電が可能となること、構成物が全て固体
であるためコンパクトであること等の優れた特徴を有
し、次世代の電力供給源として非常に有望視されてい
る。
化のためには多くの検討課題が残されている。特に高出
力密度が可能な平板型燃料電池の場合、重要な構成要素
としてセパレーターが挙げられる。セパレーターは電解
質、燃料極、空気極の3層を支持し、ガス流路を形成す
るとともに電流を流す役目を有する。従ってセパレータ
ーには、高温での電気伝導性、耐酸化性、さらに電解質
との熱膨張差が小さいこと等の特性が要求される。この
ような要求特性を鑑み、従来は導電性セラミックスが多
く用いられてきた。しかしながらセラミックスは加工性
が悪くまた高価であることから、燃料電池の大型化、実
用化の面から問題を残している。そのため安価で信頼性
のある金属材料によるセパレーターの開発が要求されて
いる。しかし通常の金属材料を1000℃で使用する
と、表面が酸化され酸化被膜を生じるが、セパレーター
材として用いるためにはこの酸化被膜が安定で酸化が進
行しないこととともに酸化被膜が電気伝導性を有するこ
とが必要である。
特開平6−264193号には固体電解質型燃料電池用
金属材料として、C0.1%以下、Si0.5〜3.0
%、Mn3.0%以下、Cr15〜30%、Ni20〜
60%、Al2.5〜5.5%、残部Feからなるオー
ステナイト系ステンレス鋼が提案されている。また、特
開平7−166301号には固体電解質燃料電池のセパ
レーターとして、Fe60〜82%およびCr18〜4
0%に前記単電池の空気極との間の接触抵抗を低減する
添加元素(La、Y、CeまたはAlをそれぞれ単独で
含有させる)からなる合金を使用することが提案されて
いる。さらに、特開平7−145454号には、固体電
解質型燃料電池用金属材料としてCr5〜30%、Co
3〜45%、La1%以下、残部Feからなる材料が提
案されている。
193号に開示された材料はAlとCrを相当量含むた
めに表面酸化被膜はAl系酸化物を主体とし、これにC
r系酸化物を含有したものである。しかしながら後述す
るようにAl系酸化物は、電気伝導率が低いために固体
電解質セパレーター用としては必ずしも十分といえない
面があり、またオーステナイト系ステンレス鋼は、電解
質の安定化ジルコニアに比較して熱膨張係数が大きいた
め電池の起動、停止に伴う熱サイクルによる電解質の割
れ等による電池の性能低下を起しやすく、長時間使用に
おける安定性に問題がある。さらに高価なNiを多く含
むために価格的にも高く、燃料電池の実用化のためには
不十分と考えられる。
および特開平7−145454号に開示された材料は、
オーステナイト系ステンレス鋼に比較して熱膨張係数が
低く、電解質の安定化ジルコニアの熱膨張係数に近いた
め長時間使用における安定性に有利であり、また電気伝
導率も良好である。しかし、長時間使用後の耐酸化性が
不十分であり、特に酸化層の増大に伴う剥離現象を助長
し、電池内のガス流路となるセパレーターに設けた溝を
狭めて、電池機能を低下させる問題がある。本発明の目
的は、1000℃付近において良好な電気伝導性を有す
る酸化被膜を形成するとともに、長時間の使用において
も良好な耐酸化性、特に耐剥離性を有し、かつ電解質と
の熱膨張差が小さい安価な固体電解質型燃料電池セパレ
ーター用鋼を提供することである。
果、まず対象とする金属材料をフェライト系とした。こ
の理由の第1は、電解質である安定化ジルコニアの常温
から1000℃までの熱膨張係数が11〜12×10マ
イナス6乗/℃に対し、通常のオーステナイト系の金属
材料では16×10マイナス6乗以上であり、両者の熱
膨張差が大きいため長時間使用中の安定性に問題がある
と考えたためである。第2の理由は一般にオーステナイ
ト系は高価なNiを含むため高価であることに対し、フェ
ライト系はFeをベースとしNiを含まないか、または含ん
でも少量であるため安価であることである。
気伝導度について種々検討した。保護性を有する酸化被
膜の代表としてはAlの酸化物とCrの酸化物が知られ
ている。1000℃付近の高温になると一般にはAl2
O3の方が保護作用が大きく有利であるが、Al2O3被
膜形成材の電気抵抗を測定してみると非常に大きく、セ
パレーターとしては使用できないことがわかった。一方
Cr2O3被膜形成材の電気抵抗は、十分小さくセパレー
ターに使用可能であることがわかった。そこで本発明に
おいては表面にCr系酸化物を主体とする酸化被膜を形
成するフェライト系金属材料、すなわちFe−Cr系を
基本とした。
酸化性であるが、前述のように1000℃付近において
は通常Cr系酸化被膜の耐酸化性はAl系酸化被膜より
劣る。またCr系酸化被膜を主体とする場合でもNiベ
ースの合金(例えばJISNCF600に代表されるN
i−Cr合金)よりもFeベースの合金(例えばSUS
430のようなFe−Cr合金)の方が耐酸化性は劣っ
ている。従って上記方針に従ってFe−Cr系を基本と
すると耐酸化性を満足させることは非常に困難になる。
本発明者はこれを解決するために種々検討した結果、F
e−Cr系にY、希土類元素、Zrの1種または2種以
上の添加に加え、さらにSi、Mnを一定量添加するこ
とにより、Cr系の酸化被膜を主体としながら良好な耐
酸化性、特に耐剥離性が得られ、長時間加熱後も被膜の
形成状態が安定することを見出した。特にYおよび/ま
たは希土類元素にZrを複合添加した場合に耐剥離性は
最も向上する。また上記各元素の添加を行っても、形成
される酸化被膜はCr系酸化被膜が主体なので電気抵抗
もさほど大きくなることはない。
C0.2%以下、Si0.2〜3.0%、Mn0.2〜
1.0%、Cr15〜30%、Zr0.05〜0.8%
およびY0.5%以下、希土類元素0.2%以下の1種
または2種以上を含み、残部Feおよび不可避的不純物
からなることを特徴とする固体電解質型燃料電池セパレ
ーター用鋼である。また第2発明は、重量%にてC0.
2%以下、Si0.2〜3.0%、Mn0.2〜1.0
%、Cr15〜30%、Ni2%以下、Al1%以下、
Ti1%以下、MoとWの1種または2種をMo+1/
2Wで5%以下、Nb2%以下、Zr0.05〜0.8
%を含有し、Y0.5%以下、希土類元素0.2%以下
の1種または2種以上を含み、残部Feおよび不可避的
不純物からなることを特徴とする固体電解質型燃料電池
セパレーター用鋼である。
成からなる鋼の特性は、1000℃で100Hr加熱し
た後の1000℃における酸化被膜の電気抵抗が100
mΩ・cm2以下であり、さらに1100℃で100H
r加熱後に表面酸化スケールの剥離が実質的に発生しな
いことが望ましい。
重量%にてC0.08%以下、Si0.2〜2.0%、
Mn0.2〜1.0%、Cr18〜25%、Ni0.9
%以下、Al0.5%以下、Ti0.8%以下、Moと
Wの1種または2種をMo+1/2Wで3%以下、Zr
0.05%〜0.8%を含有し、Y0.01〜0.3
%、希土類元素0.01〜0.12%の1種または2種
を含み、残部Feおよび不可避的不純物からなり、かつ
1000℃で100Hr加熱した後の1000℃におけ
る酸化被膜の電気抵抗が50mΩ・cm2以下であり、
さらに1100℃で100Hr加熱後に表面酸化スケー
ルの剥離が実質的に発生しないことを特徴とする固体電
解質型燃料電池セパレーター用鋼、または重量%にてC
0.08%以下、Si0.2〜2.0%、Mn0.2〜
1.0%、Cr18〜25%、Ni0.9%以下、Al
0.5%以下、希土類元素0.01〜0.10%、Zr
0.05〜0.50%、残部Feおよび不可避的不純物
からなり、かつ1000℃で100Hr加熱した後の1
000℃における酸化被膜の電気抵抗が50mΩ・cm
2以下であり、さらに1100℃で100Hr加熱後に
表面酸化スケールの剥離が実質的に発生しないことを特
徴とする固体電解質型燃料電池セパレーター用鋼であ
る。
由について述べる。Cは、炭化物を形成して高温強度を
増大させる作用を有するが、逆に加工性を劣化させまた
Crと結び付くことにより耐酸化性に有効なCr量を減
少させる。従って0.2%以下に限定する。望ましく
は、0.08%以下である。Siは、セパレーターに設
けた高温ガスの流路となる溝の内面に、Cr系酸化層を
主体とする被膜の形成に関与し、長時間の使用において
も形成した酸化被膜が必要以上に成長したり、また剥離
現象を誘発させない効果を有する重要な元素である。S
iの効果の一つには、おそらくCr2O3酸化被膜と母材
の界面付近に薄いSiO2被膜を形成して耐酸化性を向
上させるものと考えられる。したがって、一旦形成させ
たCr系の酸化被膜は、長時間使用しても、酸化の進行
が抑制されるため安定した状態で維持することができ
る。
被膜の界面において母材、Cr2O3被膜、SiO2被膜
が細かくからみ合った状態を形成しており、これによっ
て母材との密着性を高め、Cr2O3被膜の剥離を阻止す
る効果がある。上記効果を得るため、Siは最低0.2
%が必要であるが、過度の添加は加工性、靭性の低下を
招くとともにSiO2被膜が厚くなりすぎて被膜の電気
伝導度が低下する問題が生じるので3.0%以下とす
る。望ましいSiの範囲は0.2〜2.0%であり、さ
らに望ましくは0.3〜1.5%である。
酸化物を形成する。このスピネル型酸化物は、通常Cr
2O3程の保護作用はないので、耐酸化性そのものに対し
ては不利に働く。しかしながら本発明鋼の場合、適量の
添加は逆に耐剥離性に対して有利に働くことが見出され
た。この理由は、おそらくMnを含むスピネル型酸化物
が母材とCr2O3被膜の中間の熱膨張係数を有するた
め、緩衝材として働き、Cr2O3被膜の密着性を高める
ためと思われる。この効果を得るためにMnは最低0.
2%が必要であるが、過度に添加すると前述のようにM
n含有のスピネル型酸化物自体の耐酸化性不足のため耐
酸化性が悪くなる。従ってMnは1%以下に限定する。
成により、耐酸化性および電気伝導性を維持するために
重要な元素である。そのため最低限15%を必要とす
る。しかしながら過度の添加は耐酸化性向上にさほど効
果がないばかりか加工性の劣化を招くので15〜30%
に限定する。望ましいCrの範囲は18〜25%であ
る。
耐酸化性を大幅に改善する効果を有する。特に適量のS
i、Mn添加と組み合わせた場合の耐酸化性向上効果が
大きく、これは主に酸化被膜の密着性を改善することに
よると考えられる。本発明においてはCr系酸化被膜の
みで耐酸化性を持たせているが、このCr系酸化被膜の
密着性を向上させるためにZrを0.05〜0.8%の
範囲で必須添加とした上で、Y、希土類元素の単独また
は複合添加は不可欠である。しかしながら過度の添加は
熱間加工性を劣化させるので、Yは0.5%以下、希土
類元素は0.2%以下。望ましくは、Y0.01〜0.
3%、希土類元素0.01〜0.12%である。さら
に、Y0.01〜0.3%、希土類元素0.01〜0.
12%の1種または2種と、必須添加のZr0.05%
〜0.8%を複合で添加すると、酸化皮膜の密着性がよ
り向上し、長時間加熱後においても酸化被膜の剥離を防
止できる。さらに望ましくは、希土類元素0.01〜
0.10%と、必須添加のZr0.05〜0.50%の
複合添加である。また、Zrは後述のTi,Nbと同
様、Cと結びついて炭化物を形成し、C固定により加工
性を向上させ、また強度向上にも寄与する。したがっ
て、Zrを添加する場合には、Ti,Nbは無添加でも
よい。
素は、本発明鋼には必ずしも添加する必要はないが、以
下に示す各元素の効果を有するため、必要に応じて規定
範囲内で単独または複合して添加することができる。N
iは、本発明鋼に少量添加することにより靭性の向上に
効果が有る。しかしNiはオーステナイト生成元素であ
り、過度の添加はフェライトーオーステナイトの2相組
織となり、熱膨張係数の増加およびコストアップを招
く。さらに過度のNiの添加は耐酸化性を悪くする。従
ってNiは2%以下に限定する。望ましくは0.9%以
下である。
lを多く添加するとAl2O3被膜が形成されるが、前述
のようにAl2O3被膜は耐酸化性に対しては有効である
が、酸化被膜の電気抵抗を増大させる。従って、本発明
の場合Al2O3被膜の形成を避けるためにAlは1%以
下に限定する。望ましくは0.5%以下である。
C固定により加工性を向上させる。また強度向上にも寄
与する。しかしながら、1000℃付近においてはあま
り保護性のないTiOまたはTiO2を形成し耐酸化性
を劣化させる。従ってTiは1%以下に限定する。望ま
しくは0.8%以下である。Nbは、Tiと同様Cと結
び付いて炭化物を形成し、Cを固定することにより加工
性を向上させるとともに高温強度も増大させる。しかし
ながら過度の添加は耐酸化性を劣化させるので2%以下
に限定する。MoおよびWは、特に高温強度を増加させ
る作用を有するので、高温強度を重視する場合には添加
してもよい。しかしながら、過度に添加すると耐酸化
性、加工性を劣化させるので、Mo+1/2Wで5%以
下に限定する。望ましくは3%以下である。
鋼に含まれても良い。 P≦0.04% S≦0.03% Cu≦0.30% V≦0.5% Ta≦0.5% Mg≦0.02% Ca≦0.02% Co≦2%
平6−264193号に開示された材料は、前述のよう
にAlを含むために表面酸化被膜はAl系酸化物を主体
とするため電気伝導度が十分でなく、さらにオーステナ
イト系の材料であるために熱膨張係数が大きいという問
題を有する。また、特開平7−166301号および特
開平7−145454号に開示された材料は、Fe−C
r系にLa等を含み電気伝導度は良好であるが、Si、
Mnが添加されていないかあるいは制御されていないた
めに長時間使用後の耐酸化性がまだ不十分である。さら
に特開平7−145454号に開示された材料は3〜2
0%のCoを含むが、本発明においてはCoの添加はN
iと同様むしろ耐酸化性を悪くする。
電池に用いるセパレーターは、良好な電気伝導性を評価
する評価手段として、1000℃で100Hr加熱した
後の1000℃における酸化被膜の電気抵抗が100m
Ω・cm2以下、望ましくは50mΩ・cm2以下である
ことが重要である。また、長期使用後において、形成さ
れたCr系酸化被膜の酸化が進行して、表面酸化スケー
ルとなって剥離する現象の評価手段として、1100℃
で100Hr加熱後に表面酸化スケールの剥離が実質的
に発生しないことが重要である。なお、「表面酸化スケ
ールの剥離が実質的に発生しない」とは、スケールの自
然剥離がないことを指し、外的衝撃が加わらない状態を
いう。
インゴットを作製後、1100℃に加熱して30mm角
の棒材に鍛伸した。なお表1において、比較鋼No.4
1はJIS NCF600として知られているオーステ
ナイト系合金である。また比較鋼No.44は特開平6
−264193号に記載のものである。これらの試料の
製造工程において、比較鋼中で比較的Cr量が高いN
o.3,No.17鋼、さらに本発明鋼ではLa,Zr
量が比較的高いNo.23合金は鍛造により若干疵が発
生し、やや加工性が悪い傾向を示した。これらの素材か
ら試験片を切り出し各種試験を行った。
状試験片を用いて、大気中1000℃で100Hrの加
熱処理を行った後、表面に生成される酸化物の種類をX
線回折により調べた。さらに表面酸化スケールの剥離量
を測定した。また10mm×10mm×3mmの板状試
料を用いて、大気中1000℃で100Hr加熱を行っ
て表面に酸化被膜を形成させた後、1000℃における
電気抵抗を測定した。なお電気抵抗は面積抵抗(mΩ・
cm2)で表した。また1000℃で100Hr加熱後
に酸化スケールの剥離が見られなかった試料については
さらに加速試験として1100℃で100Hr加熱を行
った後の酸化スケールの剥離量を調べた。さらにいくつ
かの試料については30℃から1000℃までの熱膨張
係数を測定した。これらの試験結果をまとめて表2に示
す。
00Hrの加熱により主にCr2O3被膜を形成してお
り、電気抵抗の値は十分小さい。一方、比較鋼No.4
2、43、44はAlを2%以上含むためAl2O3被膜
を形成し、電気抵抗の値は本発明鋼の値よりはるかに大
きい。また比較鋼No.48はSiが高く、表面からの
X線回折では確認できなかったがおそらく厚いSiO2
被膜が形成されていると思われ、電気抵抗の値が高い。
大気中1000℃×100Hrの加熱後の表面スケール
剥離量を比較すると、本発明鋼はスケールの剥離は全く
観察されなかったが、比較鋼No.45はCr量が少な
いため剥離量が多く、長時間使用に耐えないことがわか
る。また比較鋼No.50もスケールの剥離が観察され
たがこれはMnが高く、Mn2FeO4の量が多くなった
ためと思われる。
0℃×100Hrの加熱後の表面スケール剥離量を比較
すると、本発明鋼は1100℃という高温での加熱でも
スケールの剥離が観察されないが、比較鋼No.41
(JIS NCF600)、45,46,47、49、
50では、いずれも剥離が発生した。このうち、No.
45は前述のようにCr量が低いこと、No.46は
Y,希土類元素またはZrが無添加であること、No.
47はSi量が低いこと、No.49はMn量が低いこ
とによりスケールの密着性が不足したためと思われる。
No.50は前述のようにMnが高すぎたためと思われ
る。熱膨張係数の値は本発明鋼No.5が約13×10
マイナス6乗/℃であり、ジルコニアの値に近い。一方
比較鋼No.41、No.44はオーステナイト系であ
るために熱膨張係数の値が大きい。
た方法と同様の方法で作製した。No.35は本発明
鋼、No.31〜34、36およびNo.51は比較鋼
で、No.51はNo.41と同様、JISNCF60
0として知られているオーステナイト系合金である。こ
れらの素材から直径10mm、長さ20mmの円柱状試
験片を切り出し、1000℃で500時間加熱した後に
試料を取り出し室温に冷却した後に、剥離したスケール
の量を測定した。さらにその後、再び1000℃に加熱
し、所定の時間経過後に再度取り出し、測定するという
サイクルを合計加熱時間が3000Hrになるまで繰り
返した。図1に、経過時間毎の剥離したスケールの量
(経過時間までの合計量)を示す。図1から、長時間保
持後にはわずかにスケールの剥離が発生するが、本発明
合金は比較合金より剥離量が小さく、また特にLaとZ
rを複合添加したNo.35合金は、3000Hr経過
後にも全く剥離を起していないことがわかる。
加熱した後、常温、900℃、1000℃で引張試験を
行なって表4に示す機械的性質を評価した。比較鋼N
o.51はオーステナイト系合金であるので、900
℃、1000℃で高い強度を有しているが、Moを添加
したNo.36合金の強度が最も高く、次いでTiを添
加したNo.31合金とZrを添加したNo.35の強
度が高く、特に高温強度を重視する場合、Mo,Ti,
Zrの添加が有効であることがわかる。
膜を観察した。SEMによる断面観察結果を図2に示
す。Siを主体とする相が(図中B)表面のCr酸化物
と母材との界面に認められ、耐酸化性向上に寄与してい
ることを示している。
型燃料電池のセパレーターに用いることにより、100
0℃付近において良好な電気伝導性を有する酸化被膜を
形成すると共に、長時間の使用においても良好な耐酸化
性、特に耐剥離性を有し、かつ電解質との熱膨張差が小
さく、燃料電池の低コスト化および高性能化を図ること
ができ、燃料電池の実用化、大型化に大きく寄与でき
る。
定時間加熱した後に、剥離したスケールの量を示す図で
ある。
その酸化被膜部の断面状況を示す金属組織のSEM写真
およびEDX分析によるX線写真である。
Claims (6)
- 【請求項1】 重量%にてC0.2%以下、Si0.2
〜3.0%、Mn0.2〜1.0%、Cr15〜30
%、Zr0.05〜0.8%およびY0.5%以下、希
土類元素0.2%以下の1種または2種以上を含み、残
部Feおよび不可避的不純物からなることを特徴とする
固体電解質型燃料電池セパレーター用鋼。 - 【請求項2】 重量%にてC0.2%以下、Si0.2
〜3.0%、Mn0.2〜1.0%、Cr15〜30
%、Ni2%以下、Al1%以下、Ti1%以下、Mo
とWの1種または2種をMo+1/2Wで5%以下、N
b2%以下、Zr0.05〜0.8%を含有し、Y0.
5%以下、希土類元素0.2%以下の1種または2種以
上を含み、残部Feおよび不可避的不純物からなること
を特徴とする固体電解質型燃料電池セパレーター用鋼。 - 【請求項3】 重量%にてC0.2%以下、Si0.2
〜3.0%、Mn0.2〜1.0%、Cr15〜30
%、Zr0.05〜0.8%およびY0.5%以下、希
土類元素0.2%以下の1種または2種以上を含み、残
部Feおよび不可避的不純物からなり、かつ1000℃
で100Hr加熱した後の1000℃における酸化被膜
の電気抵抗が100mΩ・cm2以下であり、さらに1
100℃で100Hr加熱後に表面酸化スケールの剥離
が実質的に発生しないことを特徴とする固体電解質型燃
料電池セパレーター用鋼。 - 【請求項4】 重量%にてC0.2%以下、Si0.2
〜3.0%、Mn0.2〜1.0%、Cr15〜30
%、Ni2%以下、Al1%以下、Ti1%以下、Mo
とWの1種または2種をMo+1/2Wで5%以下、N
b2%以下、Zr0.05〜0.8%を含有し、Y0.
5%以下、希土類元素0.2%以下の1種または2種以
上を含み、残部Feおよび不可避的不純物からなり、か
つ1000℃で100Hr加熱した後の1000℃にお
ける酸化被膜の電気抵抗が100mΩ・cm2以下であ
り、さらに1100℃で100Hr加熱後に表面酸化ス
ケールの剥離が実質的に発生しないことを特徴とする固
体電解質型燃料電池セパレーター用鋼。 - 【請求項5】 重量%にてC0.08%以下、Si0.
2〜2.0%、Mn0.2〜1.0%、Cr18〜25
%、Ni0.9%以下、Al0.5%以下、Ti0.8
%以下、MoとWの1種または2種をMo+1/2Wで
3%以下、Zr0.05%〜0.8%を含有し、Y0.
01〜0.3%、希土類元素0.01〜0.12%の1
種または2種を含み、残部Feおよび不可避的不純物か
らなり、かつ1000℃で100Hr加熱した後の10
00℃における酸化被膜の電気抵抗が50mΩ・cm2
以下であり、さらに1100℃で100Hr加熱後に表
面酸化スケールの剥離が実質的に発生しないことを特徴
とする固体電解質型燃料電池セパレーター用鋼。 - 【請求項6】 重量%にてC0.08%以下、Si0.
2〜2.0%、Mn0.2〜1.0%、Cr18〜25
%、Ni0.9%以下、Al0.5%以下、希土類元素
0.01〜0.10%、Zr0.05〜0.50%、残
部Feおよび不可避的不純物からなり、かつ1000℃
で100Hr加熱した後の1000℃における酸化被膜
の電気抵抗が50mΩ・cm2以下であり、さらに11
00℃で100Hr加熱後に表面酸化スケールの剥離が
実質的に発生しないことを特徴とする固体電解質型燃料
電池セパレーター用鋼。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP28168296A JP3534285B2 (ja) | 1995-10-05 | 1996-10-03 | 固体電解質型燃料電池セパレーター用鋼 |
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP7-284619 | 1995-10-05 | ||
JP28461995 | 1995-10-05 | ||
JP28168296A JP3534285B2 (ja) | 1995-10-05 | 1996-10-03 | 固体電解質型燃料電池セパレーター用鋼 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH09157801A JPH09157801A (ja) | 1997-06-17 |
JP3534285B2 true JP3534285B2 (ja) | 2004-06-07 |
Family
ID=26554281
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP28168296A Expired - Fee Related JP3534285B2 (ja) | 1995-10-05 | 1996-10-03 | 固体電解質型燃料電池セパレーター用鋼 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3534285B2 (ja) |
Families Citing this family (20)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE19738405C2 (de) * | 1997-09-03 | 2000-08-17 | Mtu Friedrichshafen Gmbh | Verfahren zur Herabsetzung korrosionsbedingter Oxidwiderstände auf Chromstahl-Bauteilen |
AUPP042597A0 (en) * | 1997-11-17 | 1997-12-11 | Ceramic Fuel Cells Limited | A heat resistant steel |
DE10025108A1 (de) * | 2000-05-20 | 2001-11-29 | Forschungszentrum Juelich Gmbh | Hochtemperaturwerkstoff |
AT4810U1 (de) * | 2001-05-31 | 2001-11-26 | Plansee Ag | Stromsammler für sofc-brennstoffzellen |
JP4524760B2 (ja) * | 2001-09-27 | 2010-08-18 | 日立金属株式会社 | 耐酸化性鋼及びそれを用いてなる固体酸化物型燃料電池用部品 |
DE60224249T3 (de) | 2001-09-27 | 2012-10-18 | Hitachi Metals, Ltd. | Stahl für Festoxid-Brennstoffzellenseparatoren |
KR20030097458A (ko) * | 2002-06-21 | 2003-12-31 | 현대자동차주식회사 | 고체산화물 연료전지의 연결자용 페라이트계 스테인레스합금 |
CA2478660C (en) * | 2002-08-09 | 2014-03-18 | Jfe Steel Corporation | Metallic material for fuel cells, fuel cell using the same and method for producing the material |
JP4496750B2 (ja) * | 2002-10-07 | 2010-07-07 | Jfeスチール株式会社 | 固体高分子型燃料電池セパレータ用ステンレス鋼とそのステンレス鋼を用いた固体高分子型燃料電池 |
US8518234B2 (en) * | 2003-09-03 | 2013-08-27 | Ati Properties, Inc. | Oxidation resistant ferritic stainless steels |
SE527933C2 (sv) * | 2004-05-19 | 2006-07-11 | Sandvik Intellectual Property | Värmebeständigt stål |
KR100723386B1 (ko) * | 2005-09-26 | 2007-05-30 | 삼성에스디아이 주식회사 | 연료전지용 금속제 분리판 |
US20070122304A1 (en) * | 2005-11-28 | 2007-05-31 | Ramasesha Sheela K | Alloys for intermediate temperature applications, methods for maufacturing thereof and articles comprising the same |
DE102006016814A1 (de) * | 2006-04-10 | 2007-10-18 | Staxera Gmbh | Polarplatte, insbesondere Endplatte oder Bipolarplatte für eine Brennstoffzelle |
JP5105822B2 (ja) * | 2006-10-18 | 2012-12-26 | 日新製鋼株式会社 | 集熱用伝熱材およびその製造法 |
KR100993412B1 (ko) | 2008-12-29 | 2010-11-09 | 주식회사 포스코 | 고분자 연료전지 분리판용 스테인리스강 및 그 제조방법 |
KR20130123469A (ko) * | 2011-04-22 | 2013-11-12 | 히타치 긴조쿠 가부시키가이샤 | 내산화성이 우수한 고체 산화물형 연료 전지용 강 및 그것을 사용한 고체 산화물형 연료 전지용 부재 |
US9777344B2 (en) | 2011-12-26 | 2017-10-03 | Posco | Stainless steel having superior surface quality and moldability for fuel cell divider sheet, and method for manufacturing same |
KR102458725B1 (ko) | 2017-03-27 | 2022-10-26 | 닛테츠 스테인레스 가부시키가이샤 | 스테인리스 강재, 구성 부재, 셀 및 연료 전지 스택 |
JP7151892B2 (ja) | 2020-03-02 | 2022-10-12 | Jfeスチール株式会社 | 固体酸化物型燃料電池用フェライト系ステンレス鋼 |
-
1996
- 1996-10-03 JP JP28168296A patent/JP3534285B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH09157801A (ja) | 1997-06-17 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP3534285B2 (ja) | 固体電解質型燃料電池セパレーター用鋼 | |
JP2003173795A (ja) | 固体酸化物型燃料電池セパレータ用鋼 | |
JP4737600B2 (ja) | 固体酸化物型燃料電池セパレータ用鋼 | |
US7531053B2 (en) | Fuel cell produced using a metallic material and its method of making | |
JP3321888B2 (ja) | 固体電解質型燃料電池用金属材料 | |
CA2774035C (en) | Steel for solid oxide fuel cell having excellent oxidation resistance | |
EP1298228B1 (en) | Steel for separators of solid-oxide type fuel cells | |
JP2007538157A (ja) | 耐熱鋼 | |
EP2700729A1 (en) | Steel for solid oxide fuel cells having excellent oxidation resistance, and member for solid oxide fuel cells using same | |
JP3236755B2 (ja) | 耐酸化性金属材料 | |
JP3704655B2 (ja) | 固体電解質型燃料電池セパレータ用鋼 | |
JP2007016297A (ja) | 固体酸化物型燃料電池セパレータ用鋼 | |
JP6418362B1 (ja) | ステンレス鋼材、構成部材、セルおよび燃料電池スタック | |
JP2003105503A (ja) | 固体酸化物型燃料電池セパレータ用鋼 | |
JP4524760B2 (ja) | 耐酸化性鋼及びそれを用いてなる固体酸化物型燃料電池用部品 | |
WO1998041665A1 (fr) | Alliage a faible dilatation thermique | |
JPH06293941A (ja) | 固体電解質型燃料電池用金属材料 | |
JP4299506B2 (ja) | 500〜1000℃で熱交換を行う機器用のオーステナイト系ステンレス鋼材 | |
JP4385328B2 (ja) | 固体酸化物型燃料電池セパレータ用鋼 | |
JP4214921B2 (ja) | 燃料電池用Fe−Cr系合金 | |
JP4259225B2 (ja) | 燃料電池用金属材料および固体酸化物型燃料電池 | |
JP3245304B2 (ja) | 金属材料 | |
JP2005264298A (ja) | 燃料電池用金属材料および固体酸化物型燃料電池 | |
Taniguchi et al. | Development of a ferritic alloy separator for a planar SOFC | |
JP3311989B2 (ja) | 低比抵抗低熱膨張合金 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20040220 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20040304 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090319 Year of fee payment: 5 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090319 Year of fee payment: 5 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100319 Year of fee payment: 6 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110319 Year of fee payment: 7 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120319 Year of fee payment: 8 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130319 Year of fee payment: 9 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140319 Year of fee payment: 10 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |