JP4331718B2 - 燃料電池用の分離板および燃料電池 - Google Patents

Description

本発明は，燃料電池の分離板および燃料電池に関する。

燃料電池の作動メカニズムは，水素，天然ガス，メタノールのような燃料をアノードで酸化させて電子及び水素イオンを発生させることから始まる。アノードで生成された水素イオンは，電解質膜を通じてカソードに移動し，アノードで生成された電子は，導線を通じて外部の回路に供給される。カソードに到達した水素イオンは，外部回路を通じてカソードに到達した電子，および酸素または空気中の酸素と結合して水を生成する。

燃料電池は，発電効率が高く環境にやさしい次世代エネルギー転換装置として，脚光を浴びている。燃料電池は，用いられる電解質の種類によって，ポリマー電解質膜燃料電池（Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｅｌｅｃｔｒｏｌｙｔｅ Ｍｅｍｂｒａｎｅ Ｆｕｅｌ Ｃｅｌｌ：ＰＥＭＦＣ），リン酸燃料電池（Ｐｈｏｓｐｈｏｒｉｃ Ａｃｉｄ Ｆｕｅｌ Ｃｅｌｌ：ＰＡＦＣ），溶融炭酸塩燃料電池（Ｍｏｌｔｅｎ Ｃａｒｂｏｎａｔｅ Ｆｕｅｌ Ｃｅｌｌ：ＭＣＦＣ），固体酸化物燃料電池（Ｓｏｌｉｄ Ｏｘｉｄｅ Ｆｕｅｌ Ｃｅｌｌ：ＳＯＦＣ）などに区分できる。このような燃料電池の種類によって，作動温度，構成部品の材質などが異なる。

上記の燃料電池のうち，ＰＥＭＦＣは，燃料電池の作動温度としては比較的低い温度である約８０〜１２０℃で作動でき，非常に高い電力密度を持つことができる。そのため，自動車用，家庭用などの電力源として適用することができる。このようなＰＥＭＦＣにおいて，小さく，軽くて，しかも低コストのＰＥＭＦＣを得るために，改善する必要がある重要部品のうちの一つが，バイポーラプレートである。

ＰＥＭＦＣの主な構成要素としては，例えば，バイポーラプレート，膜電極接合体（Ｍｅｍｂｒａｎｅ Ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ Ａｓｓｅｍｂｌｙ：ＭＥＡ）などがある。ＭＥＡは，燃料の酸化が起きるアノードと，酸化剤の還元がおきるカソードと，アノードとカソードとの間に設けられる電解質膜とを備える。電解質膜は，アノードで生成された水素イオンをカソードに伝達させるためにイオン伝導性を有し，アノードとカソードとを電子絶縁させるための電子絶縁性を有する。

当該技術分野で公知のように，バイポーラプレートは燃料及び空気が流れる流路（ｃｈａｎｎｅｌ）を備えており，ＭＥＡ間の電子移動のための電子伝導体の役割を果たす。したがって，バイポーラプレートは，燃料と空気とを分離できるように非多孔性である必要があり，電気伝導性に優れて，燃料電池の温度制御のための十分な熱伝導率を持たなくてはならない。あわせて，燃料電池をクランピングする力に耐えられる程の十分な機械的強度を持つ必要があり，水素イオンに対する耐腐食性を持たなくてはならない。

従来，ＰＥＭＦＣのバイポーラプレートの材料としては，主にグラファイトプレートが使われ，この時，燃料及び空気流路は主にミリング加工によって形成された。グラファイトプレートは，電気伝導性に優れ，あまり腐食しないという利点があるが，グラファイトプレート自体のコスト及びミリング加工コストは，バイポーラプレートの高コストの主な要因として作用している。さらに，グラファイトプレートは破れやすいために，２〜３ｍｍ以下の厚さに加工することが難しい。このようなグラファイト系バイポーラプレートの厚さに起因して，数十〜数百個の単位電池で形成される燃料電池スタックの大きさを小さくするには難点がある。

バイポーラプレートの加工コスト及び厚さを低減するために，バイポーラプレートの材料を金属に代替しようとする試みが行われてきた。金属は，バイポーラプレートとして必要な物性をほぼ揃えており，材料コスト及び加工コストが非常に低い。ＰＥＭＦＣにおいて，バイポーラプレートの材料が金属に代替される場合，バイポーラプレートのコストは１／１００以下に下がると予想される。

しかし，金属製バイポーラプレートの場合には，燃料電池内部の酸性環境で金属が腐食され，電気伝導抵抗の大きい酸化被膜が形成されてしまう。そのため，膜汚染の発生及び接触抵抗の増加という深刻な問題点が生じる。金属バイポーラプレートの腐食は，バイポーラプレート自体の欠陥を誘発させるだけでなく，金属イオンの電解質膜への拡散による触媒及び電解質の作用を阻害する。触媒作用が阻害されれば触媒の活性が低下し，電解質の作用が阻害されれば，電解質の水素イオン伝導度が低下して，これらの阻害作用によって燃料電池の性能も低下する。

また，腐食された金属が失われることによって，分離板とＭＥＡとの接触が不良となり，電気伝導抵抗が増加して燃料電池の性能が低下する。

このような腐食問題は，金属製バイポーラプレートの適用に最も大きい障害となっている。例えば，ステンレス鋼，Ｔｉ合金，Ａｌ合金またはＮｉ合金を使用して製造されたバイポーラプレートを採用したＰＥＭＦＣは，１０００時間の性能試験で，グラファイトバイポーラプレートを採用した燃料電池より悪い性能を示す。

このため，耐腐食性表面のコーティングを適用する方法のような，金属製バイポーラプレートの耐腐食性を向上させるための方法が研究されている。例えば，ＴｉＮのような耐腐食性及び電気伝導性に優れた材料を，Ｔｉまたはステンレス鋼からなるバイポーラプレートの表面にコーティングする方法が公示されている（例えば，特許文献１参照）。

大韓民国特許公開第２００３−００５３４０６号公報

しかし，Ａｌ合金またはＴｉ合金素材の場合には，酸化被膜の影響を大きく受けるために，酸化被膜の影響が比較的少なく，腐食にも強いグラファイトを代替する物質が希求されている。

また，バイポーラプレートに関する上記の議論は，エンドプレート，冷却プレート及び分離板にも当てはまる。

当該分野で公知のように，エンドプレートは，その一面にのみ燃料または酸化剤のための流路が形成されている電子伝導性板材であって，燃料電池スタックの両末端に位置するＭＥＡに付着される。

また，冷却プレートは，その一面には燃料または酸化剤のための流路が形成されており，他面には冷却流体のための流路が形成されている電子伝導性板材である。

さらに，分離板は，アノードとカソードとの拡散層にフローフィールドが形成されている場合に用いられるが，一般的には，フローフィールドを備えていないバイポーラプレートであると理解される。分離板も，低いガス透過性，優秀な電気伝導度，優秀な耐腐食性を持つことが望ましい。

これまで主にＰＥＭＦＣの場合について，バイポーラプレートの問題点を説明したが，バイポーラプレートに関する上記の問題点は，ＭＣＦＣ，ＰＡＦＣ，ＤＭＦＣ（Ｄｉｒｅｃｔ Ｍｅｔｈａｎｏｌ Ｆｕｅｌ Ｃｅｌｌ）などに対しても当てはまる。

そこで，本発明は，このような問題に鑑みてなされたもので，その目的は，耐腐食性が向上した金属材料を用いる，新規かつ改良された燃料電池用の分離板および燃料電池を提供することにある。

上記課題を解決するために，本発明のある観点によれば，クロム（Ｃｒ），ニッケル（Ｎｉ）および鉄（Ｆｅ）を含むステンレススチール素材で作製される燃料電池用の分離板において，上記燃料電池用の分離板は，タングステン（Ｗ）をさらに含み，上記燃料電池用の分離板は，燃料電池の電極と対向する上記燃料電池用の分離板の一面をなす第１層と，上記燃料電池の電極と対向する上記燃料電池用の分離板の他面をなす第２層とからなり，，上記第１層のタングステン含有量は，上記第２層のタングステン含有量よりも多いことを特徴とする燃料電池用の分離板が提供される。

本発明において，分離板という用語は，前述のバイポーラプレート，エンドプレート，冷却プレート及び狭義の分離板を包括する意味で用いられる。ここで，狭義の分離板とは，前述のように，アノードとカソードとの拡散層にフローフィールドが形成されている場合に用いられ，分離板自体にはフローフィールドを備えていないバイポーラプレートを意味する。本発明において，特別な表示がない限り，分離板は，バイポーラプレート，エンドプレート，冷却プレート及び狭義の分離板を包括する広い意味として用いられる。

上記ステンレススチールは，ステンレススチール１００質量部に対して，クロム１３〜３０質量部と，ニッケル５〜３０質量部と，鉄４０〜８０質量部とを含んでもよい。

上記第１層のタングステンの含有量は，上記ステンレススチール１００質量部に対して０．０１質量部超過１５質量部以下であり，上記第２層のタングステン含有量は，上記ステンレススチール１００質量部に対して０．０１質量部以上６質量部以下であってもよい。

上記第１層のタングステンの含有量は，上記ステンレススチール１００質量部に対して１〜９質量部であり，第２層のタングステン含有量は，上記ステンレススチール１００質量部に対して０．５〜４．５質量部であってもよい。

上記第１層と上記第２層のうち少なくともいずれか一つは，モリブデン（Ｍｏ）をさらに含むことも可能である。

あるいは，上記第２層は，モリブデン（Ｍｏ）をさらに含むことも可能である。

上記モリブデンの含有量は，上記ステンレススチール１００質量部に対して０．２〜５質量部であってもよい。

また，上記モリブデンの含有量は，上記ステンレススチール１００質量部に対して１〜４質量部であってもよい。

上記燃料電池用の分離板の電気伝導度は１０Ｓ／ｃｍより大きく，上記燃料電池用の分離板の腐食による電流密度は１６μＡ／ｃｍ^２より小さいようにすることも可能である。

上記分離板のいずれか一面をなす層の厚さは，上記燃料電池用の分離板の厚さに対して０．０１〜９９．９９％であってもよい。

上記課題を解決するために，本発明の別の観点によれば，上記の燃料電池用の分離板を採用する燃料電池が提供される。

上記燃料電池用の分離板の第１層はアノード電極と対向し，上記第２層はカソード電極と対向するようにしてもよい。

本発明によれば，燃料電池の分離板としてグラファイトの代わりに耐腐食性が向上した金属を使用することによって，従来の分離板が持つ強度，体積，コストの問題点を改善することが可能な，燃料電池用の分離板および燃料電池を提供することができる。

以下に添付図面を参照しながら，本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお，本明細書及び図面において，実質的に同一の機能構成を有する構成要素については，同一の符号を付することにより重複説明を省略する。

燃料電池の分離板において，分離板の一面はカソード側と対向し，分離板の他面はアノード側と対向するが，カソード側で発生する腐食の特性と，アノード側で発生する腐食の特性とは，相異なる。したがって，分離板を単一素材で製作すれば，カソード側及びアノード側で発生する腐食に一素材のみで対応するしかないために，それぞれの腐食特性に対する最適の対応とはならない。したがって，燃料電池の各面で発生する腐食の特性に適して分離板の両面を最適化する必要がある。

本実施形態に係る燃料電池用の分離板は，クロム（Ｃｒ），ニッケル（Ｎｉ），および鉄（Ｆｅ）を含むステンレススチールから形成されており，耐腐食性を向上させるためにタングステン（Ｗ）をさらに含み，電極と対向する上記分離板の一面をなす第１層と，電極と対向する上記分離板の他面をなす第２層とのタングステン含有量が相異なり，第１層のタングステン含有量が第２層のタングステン含有量より多い。

上記分離板において，タングステンの総含有量は，例えば０．０１〜１５質量部である。

上記分離板の二面をなす各層でタングステンの含有量は，上記ステンレススチール１００質量部，すなわち，クロム，ニッケル，及び鉄の総含有量１００質量部に対して，第１層は例えば０．０１質量部超過１５質量部以下，第２層は例えば０．０１質量部以上６質量部以下であり，さらに望ましくは，第１層は例えば１〜９質量部，第２層は例えば０．５〜４．５質量部である。

上記分離板において，タングステンの含有量が０．０１質量部より少なければ，酸に対する耐腐食性を付与する効果が減少し，本発明で解決しようとする目的を達成できない。また，上記分離板において，タングステンの含有量が１５質量部より多ければ，それ以上の耐腐食性の向上がほとんど得られず，経済的に不利となる。特に，上記分離板が燃料電池に設置される場合，カソードと対向する面をなす層のタングステンの含有量が６質量部より多くなっても，耐腐食性が向上する程度がわずかとなり，経済的に不利である。

タングステンは，他の金属と異なり耐酸性が強いために，上記のようにタングステンを含有している燃料電池用の分離板は，耐酸性が強いと判断される。特に，タングステンを含むステンレススチール合金は，タングステンを含んでいないステンレススチール合金に比べて，水素雰囲気の酸性環境でさらに優秀な耐腐食性を示すことが証明されている。

また，上記ステンレススチールは，ステンレススチール１００質量部に対して，例えば，クロム（Ｃｒ）１３〜３０質量部，ニッケル（Ｎｉ）５〜３０質量部，および鉄（Ｆｅ）４０〜８０質量部を含有することが望ましい。クロムの量が１３質量部に達しなければステンレススチールの安定した不動態被膜が形成されないために十分な耐食性を得られず，３０質量部を超えれば加工が難しくなる。ニッケルはオーステナイト安定剤として使われ，ニッケルの含有量が多くなるほどステンレススチール中に存在するオーステナイト分率が上昇する。ニッケルの量が５質量部に達しなければオーステナイトではないフェライトステンレススチールが作られ，多く入るほど局部的な腐食に対する抵抗性が増加するが，ニッケルのコストが高いために３０質量部を超えれば経済的に不利になる。鉄は，上記のクロム及びニッケルとともに１００質量部をなすように含有量が決定される。

また，上記第２層は，前述したタングステン以外に，ステンレススチール１００質量部に対して，例えば，モリブデンを０．２〜５質量部，さらに望ましくは１〜４質量部さらに含むことができる。タングステンを含有しているステンレススチールにモリブデンをさらに添加すれば，酸素雰囲気でステンレススチールの耐腐食性が顕著に向上することが分かる。モリブデンの含有量が０．２質量部に達しなければ，酸素雰囲気でステンレススチールが持つ耐腐食性が微小になって望ましくなく，モリブデンの含有量が５質量部を超える場合は，ステンレススチールの耐食性及び機械的性質に悪影響を及ぼす２次相（シグマ相及び／またはカイ（ｃｈｉ）相）の析出を助長する短所があって望ましくない。

両面の組成が相異なる層から形成された分離膜において，上記分離板が設置される燃料電池のカソード及びアノードの関係を説明すれば，次の通りである。

まず，アノード側は，水素が流れてＭＥＡから発生する酸性物質のために，ｐＨの低い環境になっている。タングステンがさらに含まれたステンレススチールは，前述したように水素雰囲気の腐食環境に効果的であるので（図１参照），アノード側はタングステンがさらに含まれたステンレススチールを使用することが望ましい。

次いで，カソード側は酸素が還元される電極であって，酸素雰囲気の腐食環境となっている。このような環境では，耐腐食性の付与においてタングステンが寄与するところが顕著ではあるが，前述したようにタングステンの含有量が６質量部を超える耐腐食性向上の程度が微少である。

特に，カソード側は，点食または孔食と呼ばれるピッティング腐食が発生する可能性がかなり高い。ピッティング腐食は，素材に局地的に孔が形成される腐食の一形態であって，半球形またはカップ状の孔を形成するか，上記のような孔が腐食の結果物で塞がれる形態を形成する。ピッティング腐食は，それ自体でも望ましくないが，２次的に疲労及び応力腐食による亀裂を伴って，必ず予防しなくてはならない腐食形態といえる。

上記のようなピッティング腐食については，モリブデンを添加する場合に耐腐食性が顕著に向上することが知られている。したがって，カソード側は，上記タングステンが含まれるステンレススチールにモリブデンがさらに含まれている素材を使用することが望ましい。

言い換えれば，アノードと対向する分離板の第１層は，ステンレススチールにタングステンを例えば０．０１質量部超過１５質量部以下含む素材を使用することが望ましく，カソードと対向する分離板の第２層は，上記タングステンを例えば０．０１以上６質量部以下，モリブデンを例えば０．２〜５質量部含む素材を使用することが望ましい。

分離板は，電気伝導度が優秀であることはもとより（例えば電気伝導度＞１０Ｓ／ｃｍ），酸性電解質，水素，酸素，熱，湿気などよる腐食に強く（例えば腐食速度＜１６μＡ／ｃｍ^２），熱伝導度に優れ（例えば熱伝導度＞２０Ｗ／ｍＫ），ガス密閉性が良い（例えばガス密閉性＜１０^−７ｍｂａｒ Ｉ／ｓｃｍ^２）必要がある。

したがって，本実施形態に係る分離板は，前述したように，電気伝導度が例えば１０Ｓ／ｃｍ以上であることが望ましい。もし，分離板の電気伝導度が１０Ｓ／ｃｍより低ければ電池の効率が低くなる短所がある。また，以上で説明した分離板は，腐食による電流密度が１６μＡ／ｃｍ^２より小さなことが望ましい。もし，分離板の腐食による電流密度が１６μＡ／ｃｍ^２より大きければ，腐食があまりにも多く発生して電池の寿命が短くなるという短所がある。

上記のような分離板を製造する方法の一具体例は，次の通りである。

まず，ステンレススチールに，タングステンを例えば０．０１質量部超過１５質量部以下含有した第１層と，それより少量であり，例えば０．０１〜６質量部の範囲を外れない量のタングステンを含有した第２層とを，公知の通常の方法で接合し，第２層の表面にモリブデンをコーティングする。モリブデンのコーティングは，例えば，真空蒸着，イオンメッキ，スパッタリングのような物理気相蒸着法，熱ＣＶＤ，光ＣＶＤ，プラズマＣＶＤ，ＭＯ−ＣＶＤのような化学気相蒸着法（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄ：ＣＶＤ），電解または無電解メッキ法，合金形成法のように，金属膜の形成に使われる多様な技法を用いることができる。

上記のように形成された第２層の厚さが薄すぎれば，形成される層が十分な耐腐食性を備えず，厚すぎれば，形成される層の亀裂が発生する恐れがある。このような点を鑑みて上記で形成される第２層の厚さは，約０．１〜約２０μｍ，望ましくは，約１〜約１０μｍでありうる。

上記のようにコーティングしたモリブデン層を持つ金属基板を加熱して，上記の第２層の表面のモリブデン成分を，第２層内部に拡散させる。加熱温度があまりに低ければ，拡散が遅くなって適切な濃度を持つモリブデン層が容易に形成されず，加熱温度があまりに高ければ，表面層にモリブデン酸化物が過度に形成されて表面抵抗が増加してしまう。このような点を鑑みて，加熱温度は約３００〜約９００℃，望ましくは，約４００〜約８００℃，さらに望ましくは，約６００〜約７００℃でありうる。

上記のような過程を通じて一面をなす層は，ステンレススチールにタングステンを例えば０．０１質量部超過１５質量部以下さらに含む素材から形成されており，他面をなす層は，ステンレススチールに，例えば，タングステン０．０１質量部以上６質量部以下と，モリブデン０．２〜５質量部とをさらに含む素材から形成されている分離板を得ることができる。

上記の第２層の厚さは，分離板の厚さの例えば０．０１〜９９．９９％であることが望ましい。もし，第２層の厚さが分離板厚さの０．０１％より薄ければ，カソード側で頻発するピッティング腐食を防止する能力が落ち，第２層の厚さが分離板厚さの９９．９９％より厚ければ，アノード側の耐腐食性が低下し，モリブデンが高コストであるために経済的にも不利である。

上記の具体例は，本発明に係る分離板を製造する一具体例であって，本発明が上記の具体例に限定されるわけではない。上記の方法以外にも，通常の方法，例えば，コーティング層または表面層の形成なしに直接タングステン及び／またはモリブデンを合金して使用する方法も可能である。

本実施形態に係る分離板において，上記分離板として使用することが可能な基板の材質として，ステンレススチールの代わりに，例えば，Ｎｉ，Ｔｉなどがある。また，これら金属及び／またはステンレススチールとＡｌ，Ｗ，Ｃｕなどから選択される一つ以上の金属との合金であってもよい。上記基板のディメンションは，燃料電池の具体的設計によって当業者によって容易に選択することが可能である。また，上記の基板は，通常の金属加工技法によって容易に準備できる。

上記のような分離板をＰＥＭＦＣ，ＤＭＦＣ，ＰＡＦＣなど通常のあらゆる燃料電池に採用して使用できる。上記分離板を通常の燃料電池に採用する方法は，従来の技術を用いることができる。

本発明は，燃料電池の分離板としてグラファイトの代わりに耐腐食性が向上した金属を使用することによって，従来の分離板が持つ強度，体積，コストの問題点を改善する効果がある。すなわち，燃料電池の分離板として本発明による燃料電池用の分離板を使用すれば，各面での腐食の恐れなしに十分な強度を持つコンパクトなサイズの燃料電池を低コストで製造できるという長所がある。

以下，具体的な実施例及び比較例をもって本発明の構成及び効果をさらに詳細に説明するが，これら実施例は単に本発明をさらに明確に理解させるためのものであって，本発明の範囲を限定しようとするものではない。

（実施例１〜８および比較例１〜６）
まず，水素雰囲気の腐食環境で本発明の分離板が持つ耐食性を確認するために，下記のように金属基板の組成が異なる分離板について，試験を行った。試験環境は，８５％発煙（ｆｕｍｅ）リン酸雰囲気に水素をパージしつつ１３０℃で５日間放置した後，肉眼で観察して腐食程度を測定した。腐食程度は，耐腐食性が最も優秀なものを１，最も不十分なものを７と評価して順位を付けて下記表１に整理した。なお，以下の表１において，Ｃｒ，Ｎｉ，Ｍｏ，Ｗ，およびＦｅの欄における数字の単位は，質量部である。

水素雰囲気の腐食環境では，モリブデンを含有せずにタングステンの含有量がクロム，ニッケル，及び鉄の総質量１００質量部を基準として４．００質量部である時（実施例１）に耐腐食性が最も優秀であることが分かった。上記の各実施例を順に図２Ａ〜図２Ｄに，上記の各比較例の実験結果を順に図３Ａ〜図３Ｃに示した。

実施例１〜４の場合は，試片のコーナー部分で一部腐食が生じることもあったが，全体的に腐食が微少であり，比較例１〜比較例３の場合は，腐食により試片の一部が落ちてしまい，コーナー部分及び／または側面で激しい腐食がおきたことが分かった。

また，酸素雰囲気の腐食環境で本発明の分離板が持つ耐食性を確認するために，下記のように金属基板の組成が異なる分離板について，試験を行った。試験環境は８５％発煙（ｆｕｍｅ）リン酸雰囲気に空気をパージしつつ１３０℃で５日間放置した後，肉眼で観察して腐食程度を測定した。腐食程度は，耐腐食性が最も優秀なものを１，最も不十分なものを７と評価して，順位を付けて下記表２に整理した。なお，以下の表２において，Ｃｒ，Ｎｉ，Ｍｏ，Ｗ，およびＦｅの欄における数字の単位は，質量部である。

酸素雰囲気の腐食環境では，クロム，ニッケル，及び鉄の総質量１００質量部を基準にモリブデンを２．００質量部含有し，タングステンの含有量が４．００質量部である時（実施例６）に耐腐食性が最も優秀であることが分かった。上記の各実施例を順に図４Ａ〜図４Ｄに，上記の各比較例の実験結果を順に図５Ａ〜図５Ｃに示した。

実施例５〜８の場合は，ほとんどのコーナー部分で一部腐食が生じることもあったが，全体的に腐食が微少であり，比較例４〜比較例６の場合は，腐食が側面のみならず上面まで激しく進行したことが観察できた。

（実施例９及び比較例７）
タングステンを含んでいないステンレススチール合金（合金Ａ）及び，タングステンを含むステンレススチール合金（合金Ｄ）に対して，水素雰囲気の酸性環境及び中性環境を用いて，腐食試験を行った。合金Ａの組成は，クロム１８質量部，ニッケル１２質量部，及び鉄７０質量部からなり，合金Ｄの組成は，クロム１８質量部，ニッケル１２質量部，鉄６６質量部，及びタングステン４質量部からなる。水素雰囲気の酸性環境は１Ｎ濃度の塩酸溶液により作りだし，中性環境は同一濃度の塩化ナトリウム溶液により作り出した。また，温度はそれぞれ６０℃を維持した。

その結果，中性環境ではタングステンの含有に関係なく，ほとんど同じ耐腐食性を示したが，水素雰囲気の酸性環境では，タングステンを含有する合金Ｄ側がはるかに強い耐腐食性を示した。本実施例及び比較例のための実験の結果を図１に図示した。ここで，図１は，実施例９と比較例７から得たサンプルを，１ＮのＨＣｌおよび１ＮのＮａＣｌ溶液に入れ，電位を０．５ｍＶ／ｓｅｃでスキャンして得た電流を表している。

上記のように，燃料電池の分離板として本実施形態に係る燃料電池用の分離板を使用すれば，各面での腐食の恐れなしに十分な強度を持つコンパクトなサイズの燃料電池を低コストで製造できるという長所がある。

以上，添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが，本発明はかかる例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば，特許請求の範囲に記載された範疇内において，各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり，それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

本発明は，ＰＥＭＦＣ，ＤＭＦＣ，ＰＡＦＣなどのあらゆる燃料電池に使用できる燃料電池用の分離板および燃料電池に適用可能である。

水素イオン存在下でのタングステン合金の耐腐食性を示すグラフ図である。 本発明の実施例１に係る実験結果を示した写真イメージである。 本発明の実施例２に係る実験結果を示した写真イメージである。 本発明の実施例３に係る実験結果を示した写真イメージである。 本発明の実施例４に係る実験結果を示した写真イメージである。 本発明の比較例１に係る実験結果を示した写真イメージである。 本発明の比較例２に係る実験結果を示した写真イメージである。 本発明の比較例３に係る実験結果を示した写真イメージである。 本発明の実施例５に係る実験結果を示した写真イメージである。 本発明の実施例６に係る実験結果を示した写真イメージである。 本発明の実施例７に係る実験結果を示した写真イメージである。 本発明の実施例８に係る実験結果を示した写真イメージである。 本発明の比較例４に係る実験結果を示した写真イメージである。 本発明の比較例５に係る実験結果を示した写真イメージである。 本発明の比較例６に係る実験結果を示した写真イメージである。

Claims (12)

1. クロム（Ｃｒ），ニッケル（Ｎｉ）および鉄（Ｆｅ）を含むステンレススチールで作製される燃料電池用の分離板において，
   前記燃料電池用の分離板は，タングステン（Ｗ）をさらに含み，
   前記燃料電池用の分離板は，燃料電池の電極と対向する前記燃料電池用の分離板の一面をなす第１層と，前記燃料電池の電極と対向する前記燃料電池用の分離板の他面をなす第２層とからなり，
   前記第１層のタングステン含有量は，前記第２層のタングステン含有量よりも多いことを特徴とする，燃料電池用の分離板。
2. 前記ステンレススチールは，ステンレススチール１００質量部に対して，クロム１３〜３０質量部と，ニッケル５〜３０質量部と，鉄４０〜８０質量部とをそれぞれ含むことを特徴とする，請求項１に記載の燃料電池用の分離板。
3. 前記第１層の前記タングステンの含有量は，前記ステンレススチール１００質量部に対して０．０１質量部超過１５質量部以下であり，
   前記第２層の前記タングステンの含有量は，前記ステンレススチール１００質量部に対して０．０１質量部以上６質量部以下であることを特徴とする，請求項１または２に記載の燃料電池用の分離板。
4. 前記第１層の前記タングステンの含有量は，前記ステンレススチール１００質量部に対して１〜９質量部であり，
   前記第２層の前記タングステンの含有量は，前記ステンレススチール１００質量部に対して０．５〜４．５質量部であることを特徴とする，請求項１〜３のいずれかに記載の燃料電池用の分離板。
5. 前記第１層と前記第２層のうち少なくともいずれか一つは，モリブデン（Ｍｏ）をさらに含むことを特徴とする，請求項１〜４のいずれかに記載の燃料電池用の分離板。
6. 前記第２層は，モリブデン（Ｍｏ）をさらに含むことを特徴とする，請求項５に記載の燃料電池用の分離板。
7. 前記モリブデンの含有量は，前記ステンレススチール１００質量部に対して０．２〜５質量部であることを特徴とする，請求項５または６のいずれかに記載の燃料電池用の分離板。
8. 前記モリブデンの含有量は，前記ステンレススチール１００質量部に対して１〜４質量部であることを特徴とする，請求項７に記載の燃料電池用の分離板。
9. 前記燃料電池用の分離板の電気伝導度は，１０Ｓ／ｃｍより大きく，
   前記燃料電池用の分離板の腐食による電流密度は，１６μＡ／ｃｍ^２より小さいことを特徴とする，請求項１〜８のいずれかに記載の燃料電池用の分離板。
10. 前記分離板のいずれか一面をなす層の厚さは，前記分離板の厚さに対して０．０１〜９９．９９％であることを特徴とする，請求項１〜９のいずれかに記載の燃料電池用の分離板。
11. 請求項１〜１０のうちいずれか１項に記載の燃料電池用の分離板を用いることを特徴とする，燃料電池。
12. 前記燃料電池用の分離板の前記第１層はアノード電極と対向し，
    前記第２層はカソード電極と対向することを特徴とする，請求項１１に記載の燃料電池。