JP5277950B2 - 燃料電池 - Google Patents
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Description
(実施例1)
図1に示すような燃料電池用のチタン製のエキスパンドメタルを準備した。次に、第一のブラスト処理工程として、平均粒径40μmの多角形状のアルミナ砥粒を、送り10mm/sec、投射圧0.11MPaで、エキスパンドメタルの一方の表面に投射し、表面粗さが十点平均粗さ2.0μmとなるようにブラスト処理を行った。
実施例1と同じように、エキスパンドメタルを準備して燃料電池を製作した。実施例1と相違する点は、セパレータに接触する表面をエキスパンドメタルの他方の面(第二の面)として、積層体に接触する表面をエキスパンドメタルの一方の面(第一の面)として、エキスパンドメタルを燃料電池に組み込んだ。そして、実施例1と同様に限界酸素利用率を測定した。この結果を表1に示す。
実施例1と同じように、エキスパンドメタルを準備して燃料電池を製作した。実施例1と相違する点は、ブラスト処理による表面処理をしなかった点である。そして、このエキスパンドメタルを燃料電池に組み込んだ。そして、実施例1と同様に限界酸素利用率を測定した。この結果を表1に示す。
実施例1と同じように、エキスパンドメタルを準備して燃料電池を製作した。実施例1と相違する点は、エキスパンドメタルの両面に対して、同時に同じ条件で砥粒を投射した点である。そして、このエキスパンドメタルを燃料電池に組み込もうとしたが、エキスパンドメタルの反りが大きく、燃料電池に組み込めなかった。また、表面粗さを測定すると、実施例1及び2に比べて、表面粗さが十点平均粗さRzで73%減少していた。
実施例1,2は、比較例1に比べて燃料電池の限界酸素利用率が高く、発電効率が良い。これは、実施例1,2のエキスパンドメタルは、表面粗さを大きくしたため、エキスパンドメタルの親水性が高まったからであると考えられる。また、比較例2の結果からも明らかなように、実施例1,2は、第二のブラスト処理工程を実施することにより、エキスパンドメタルの反りを強制することができる。また、実施例1のように、積層体に接触する側の表面粗さに比べて、セパレータに接触する側の表面粗さを大きくすることにより、発電時に発生する生成水をセパレータ側に好適に排水することができ、発電効率を高めることができる。
実施例1と同じように、エキスパンドメタルと同じ材料の平板(被処理材)を準備して、平均粒径14μmの多角形状のアルミナ砥粒を、投射圧0.25MPa、投射濃度15%、処理速度20mm/secで投射してブラスト処理を2水準行った。そして、この表面に対して、水接触角法により、接触角度を測定した。この接触角度の測定結果の平均値を図3に示す。
実施例3と同じように、ブラスト処理を行い水の接触角度の測定を行った。実施例3と相違する点は、同じ平均粒径の球状のアルミナ砥粒を用いた点である。そして、ブラスト処理を行った表面に対して、水接触角法により、接触角度を測定した。この接触角度の測定値及びその平均値を図3に示す。
図3からも、明らかなように、比較例3に比べ実施例3の多角形状のアルミナ砥粒を用いてブラスト処理を行った場合には、接触角度が小さく、被処理材の親水性が向上すると考えられる。
実施例3と同じようにして、ブラスト処理を行った。実施例3と相違する点は、窒素雰囲気下で、ブラスト処理を2水準行った点である。そして、ブラスト処理を行った被処理材の表面に形成された酸化皮膜の厚みを、SIMS法により測定した。この酸化皮膜厚みの測定値及びその平均値の結果を図4に示す。
実施例4と同じようにして、ブラスト処理を行った。実施例4と相違する点は、大気中で、ブラスト処理を行った点である。そして、ブラスト処理を行った被処理材の表面に形成された酸化皮膜を、SIMS法により測定した。この結果を図4に示す。
図4からも明らかなように、比較例4に比べて実施例4の、窒素雰囲気下でブラスト処理を行った方が、酸化皮膜が薄い。このことから、燃料電池の発電時の抵抗を低減するためには、燃料電池用のエキスパンドメタルを、不活性雰囲気下で、ブラスト処理を行うことが望ましいと考えられるが、酸化を抑制された基材では大気雰囲気下でも使用できる。
Claims (6)
- 3次元網目構造を有した多孔平板体の一方の表面に対して、該一方の表面の表面粗さが所定の表面粗さとなるように砥粒を投射してブラスト処理を行う第一のブラスト処理工程と、
前記一方の表面がブラスト処理をされた前記多孔平板体の他方の表面に対して、該他方の表面の表面粗さが、第一のブラスト処理工程でブラスト処理された一方の表面の表面粗さよりも小さい表面粗さとなるように砥粒を投射してブラスト処理を行う第二のブラスト処理工程と、を少なくとも含む表面処理方法で表面処理された、多孔平板体を備えた燃料電池であって、
前記多孔平板体は、電解質膜の両面に触媒層が形成された膜電極接合体の両側からガス拡散層を積層した積層体と、該積層体を挟持する一対のセパレータとの間に配置され、
前記多孔平板体の前記一方の表面が前記セパレータに接触し、前記多孔平板体の前記他方の表面が前記積層体に接触していることを特徴とする燃料電池。 - 前記第二のブラスト処理工程における前記砥粒が前記多孔平板体に作用するエネルギーが、前記第一のブラスト処理工程における前記砥粒が前記多孔平板体に作用するエネルギーと異なるように、前記ブラスト処理を行うことを特徴とする請求項1に記載の燃料電池。
- 前記第二のブラスト処理工程における前記砥粒を投射する圧力は、前記第一のブラスト処理工程における前記砥粒を投射する圧力と異なるように、前記ブラスト処理を行うことを特徴とする請求項2に記載の燃料電池。
- 前記第一及び第二のブラスト処理工程における前記砥粒は、多角形状の砥粒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。
- 前記第一及び第二のブラスト処理工程を、大気雰囲気下若しくは不活性雰囲気下で行う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。
- 前記多孔平板体が前記積層体及びセパレータに接触する前記多孔平板体の表面から、該多孔平板体の内部に向かって、表面粗さが傾斜的に小さくなっていることを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の燃料電池。
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