JP6108054B1 - 固体高分子形燃料電池のセパレータ用金属板およびその製造用金属板 - Google Patents
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Abstract
Description
そして、使用される電解質膜の種類に応じて、リン酸形燃料電池、溶融炭酸塩形燃料電池、固体酸化物形燃料電池、アルカリ形燃料電池および固体高分子形燃料電池(PEFC;proton-exchange membrane fuel cellまたはpolymer electrolyte fuel cell)に分類され、それぞれ開発が進められている。
(a) 発電温度が80℃程度であり、格段に低い温度で発電ができる、
(b) 燃料電池本体の軽量化、小型化が可能である、
(c) 短時間で立上げができ、燃料効率、出力密度が高い
等の利点を有している。
このため、固体高分子形燃料電池は、電気自動車の搭載用電源、家庭用または業務用の定置型発電機、携帯用の小型発電機としての利用が期待されている。
なお、上記の膜−電極接合体1は、MEA(Membrane-Electrode Assembly)と呼ばれていて、高分子膜とその膜の表裏面に白金系触媒を担持したカーボンブラック等の電極材料を一体化したものであり、厚さは数10μm〜数100μmである。また、ガス拡散層2,3は、膜−電極接合体1と一体化される場合も多い。
ここに、セパレータ4,5には、
(a) 単セル間を隔てる隔壁
としての役割に加え、
(b) 発生した電子を運ぶ導電体、
(c) O2(空気)とH2が流れる空気流路6、水素流路7、
(d) 生成した水やガスを排出する排出路(空気流路6、水素流路7が兼備)
としての機能が求められるので、優れた耐久性や電気伝導性が必要となる。
また、本発明は、上記の固体高分子形燃料電池のセパレータ用金属板の製造用金属板を提供することを目的とする。
その結果、以下の知見を得た。
(1)まず、発明者らは、密着性の向上を図るため、表面処理皮膜の形成に先立ち、金属製の基体表面に、下地皮膜としてNiやCuといった金属層等からなるストライクめっき層の形成を試みた。その結果、金属製の基体表面に下地皮膜としてストライクめっき層を設けることで、表面処理皮膜の密着性が大きく向上することが判明した。
その結果、ストライクめっき層の基体被覆率を2〜70%の範囲に制御するとともに、その被覆形態を、ストライクめっき層が島状に分布し、このストライクめっき層の島状被覆部の最大径が1.00μm以下でかつストライクめっき層上に形成される表面処理皮膜の膜厚以下となる形態に制御することで、ストライクめっき層の連続的な腐食が抑制され、その結果、表面処理皮膜の剥離に伴う耐食性の劣化を効果的に防止でき、しかも密着性を一層高めることができるとの知見を得た。
すなわち、ストライクめっき層の基体被覆率を2〜70%の範囲で制御することで、金属製の基体表面にストライクめっき層の不めっき領域といった不連続部が生じ、このストライクめっき層の不連続部が腐食の進行を阻止する領域として作用する。その結果、表面処理皮膜を薄くした場合であっても、ストライクめっき層の連続的な腐食が抑制される、と発明者らは考えている。
また、ストライクめっき層の被覆形態を、ストライクめっき層が島状に分布し、このストライクめっき層の島状被覆部の最大径が1.00μm以下でかつ、表面処理皮膜の膜厚以下となる形態に制御することで、ストライクめっき層の不めっき領域といった不連続部を基体表面に全体的に形成することが可能となり、その結果、耐食性の劣化を一層効果的に防止できる、と発明者らは考えている。さらに、金属製の基体と表面処理皮膜との界面に全体的に凹凸が形成されるため、アンカー効果により密着性を一層高めることができる、と発明者らは考えている。
この理由として、発明者らは、Ni-Pストライクめっき層中のP含有量を5〜22質量%の範囲に制御することで、セパレータの使用環境でより安定なNi-P化合物が形成され、これにより、ストライクめっき層の腐食が一層抑制されるためと考えている。
この理由として、発明者らは、Snを含む酸化物層がセパレータの使用環境において極めて安定であるため、Sn合金層皮膜の表面を、Snを含む酸化物層で被覆することにより、Sn合金層皮膜の腐食が効果的に抑制されるものと考えている。そして、このような効果により、耐食性が一層向上するものと考えている。
本発明は、上記の知見に立脚するものである。
1.金属製の基体と、該基体表面にストライクめっき層を介して被覆した表面処理皮膜とをそなえ、
該ストライクめっき層の基体被覆率が2〜70%であり、
該ストライクめっき層が島状に分布しており、
該ストライクめっき層の島状被覆部の最大径が、1.00μm以下でかつ該表面処理皮膜の膜厚以下である、固体高分子形燃料電池のセパレータ用金属板。
金属製の基体と、該基体表面にストライクめっき層とをそなえ、
該ストライクめっき層の基体被覆率が2〜70%であり、
該ストライクめっき層が島状に分布しており、
該ストライクめっき層の島状被覆部の最大径が1.00μm以下である、固体高分子形燃料電池のセパレータ用金属板の製造用金属板。
(1)基体として用いる金属板
本発明において、基体として用いる金属板については特に制限はないが、耐食性に優れるステンレス鋼板(フェライト系ステンレス鋼板、オーステナイト系ステンレス鋼板、二相ステンレス鋼板)、チタン板、チタン合金板などがとりわけ有利に適合する。
例えば、ステンレス鋼板では、SUS447J1(Cr:30質量%、Mo:2質量%)、SUS445J1(Cr:22質量%、Mo:1質量%)、SUS443J1(Cr:21質量%)、SUS439(Cr:18質量%)、SUS316L(Cr:18質量%、Ni:12質量%、Mo:2質量%)などを好適に使用することができる。特に、Crを30質量%程度含有するSUS447J1は、耐食性が高いため、厳しい耐食性が要求される環境下で使用される固体高分子形燃料電池セパレータ基体として、とりわけ有利に適合する。チタン板ではJIS1種、チタン合金板ではJIS61種などを好適に使用することができる。
上記基体の表面に被覆する表面処理皮膜については、特に限定されるものではないが、固体高分子形燃料電池用のセパレータの使用環境(pH:3(硫酸環境)、使用温度:80℃)において耐食性や導電性に優れる材料を使用することが好ましく、例えば、金属層、合金層、金属酸化物層、金属炭化物層、金属窒化物層、炭素材料層、導電性高分子層、導電性物質を含有する有機樹脂層、またはこれらの混合物層とすることが好適である。
また、合金層としては、Ni-Sn(Ni3Sn2、Ni3Sn4)、Cu-Sn(Cu3Sn、Cu6Sn5)、Fe-Sn(FeSn、FeSn2)、Sn-Ag、Sn-CoなどのSn合金層やNi-W、Ni-Cr、Ti-Taなどの合金層が挙げられ、中でもNi-SnやFe-Snの合金層が好適である。
さらに、金属酸化物層としてはSnO2、ZrO2、TiO2、WO3、SiO2、Al2O3、Nb2O5、IrO2、RuO2、PdO2、Ta2O5、Mo2O5およびCr2O3などの金属酸化物層が挙げられ、中でもTiO2やSnO2の金属酸化物層が好適である。
加えて、金属窒化物層および金属炭化物層としては、TiN、CrN、TiCN、TiAlN、AlCrN、TiC、WC、SiC、B4C、窒化モリブデン、CrC、TaCおよびZrNなどの金属窒化物層や金属炭化物層が挙げられ、中でもTiNの金属窒化物層が好適である。
さらに、導電性高分子層としては、ポリアニリンおよびポリピロールなどの導電性高分子層が挙げられる。
加えて、導電性物質を含有する有機樹脂層は、上記した金属層、合金層、金属酸化物層、金属窒化物層、金属炭化物層、炭素材料層および導電性高分子層を構成する金属や合金、金属酸化物、金属窒化物、金属炭化物、炭素材料および導電性高分子から選んだ導電性物質を少なくとも1種含有し、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリエステル樹脂、ポリフェニレンスルファイド樹脂、ポリアミド樹脂、ウレタン樹脂、アクリル樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、カルボジイミド樹脂およびフェノールエポキシ樹脂などから選んだ有機樹脂を少なくとも1種含有するものである。このような導電性物質を含有する有機樹脂層としては、例えば、グラファイトが分散したフェノール樹脂やカーボンブラックが分散したエポキシ樹脂などが好適である。
なお、上記の導電性物質としては、金属および炭素材料(特にグラファイト、カーボンブラック)が好適である。また、導電性物質の含有量は特に限定されず、固体高分子形燃料電池用のセパレータにおける所定の導電性が得られればよい。
また、上記の混合物層としては、例えば、TiNが分散したNi-Sn合金などの混合物層が挙げられる。
例えば、金属層または合金層の表面処理皮膜を設ける場合には、めっき法を利用することが好適であり、この場合は、従来公知のめっき方法で、所定の組成に調整しためっき浴中に基体を浸漬させ、電気めっきや無電解めっき、溶融めっきを施せばよい。また、これらの表面処理皮膜を設ける場合、表面処理皮膜の膜厚は、0.1〜5.0μmの範囲とすることが好ましい。というのは、表面処理皮膜の膜厚が0.1μm未満になると、めっき欠陥が増加して耐食性が劣化し易くなる一方、5.0μmを超えると、処理コストが増加するともに製造性が低下するからである。より好ましくは0.5〜3.0μmの範囲である。
金属酸化物層、金属窒化物層、金属炭化物層および炭素材料層を設ける場合には、物理的気相成長法(PVD法)や化学的気相成長法(CVD法)を利用することが好適である。また、これらの表面処理皮膜を設ける場合、表面処理皮膜の膜厚は、上記と同様の理由から0.05〜1.0μmの範囲とすることが好ましい。
さらに、導電性高分子層を設ける場合には、電解重合法を利用することが好適である。この場合、表面処理皮膜の膜厚は、上記と同様の理由から0.1〜5.0μmの範囲とすることが好ましい。
導電性物質を含有する有機樹脂層を設ける場合には、塗装(所定の処理液を塗布後に焼成する方法)を利用することが好適である。また、これらの表面処理皮膜を設ける場合、表面処理皮膜の膜厚は、上記と同様の理由から1.0〜50.0μmの範囲とすることが好ましい。より好ましくは1.0〜10.0μmの範囲である。
また、金属製の基体と上記した表面処理皮膜との間にストライクめっき層設けることで、皮膜と基体の密着性が向上する。ここに、金属製の基体と表面処理皮膜との間にストライクめっき層を設けることで、表面処理皮膜と基体の密着性が向上する理由は、発明者らは次のように考えている。
すなわち、ストライクめっき層がない場合、金属製の基体表面に不活性な不動態皮膜等が形成されやすく、高い密着性が得られるとは限らない。一方、ストライクめっき層を設けると、上記の不動態皮膜等の形成が抑制されて金属製の基体表面が不活性になり難く、その結果、基体と表面処理皮膜との間の密着性が向上するものと考えている。
なお、ストライクめっき層に凹凸等がある場合には、アンカー効果により、密着性が一層向上するので、より有利である。
ストライクめっき層の基体被覆率:2〜70%
ストライクめっき層の基体被覆率を上記の範囲に制御することで、表面処理皮膜を薄くした場合であっても、セパレータ使用環境における耐食性を維持することができる。その理由は、発明者らは次のように考えている。
すなわち、通常、表面処理皮膜の膜厚の減少に伴って、表面処理皮膜から基体に通ずる皮膜中欠陥が増加する。その結果、上記の欠陥を通じて、金属製の基体と表面処理皮膜との間にあるストライクめっき層が平面方向に連続的に広く腐食して、その上層の表面処理皮膜が金属製の基体から剥離してしまう。表面処理皮膜が剥離すると、基体がセパレータ使用環境下で露出するため、耐食性が低下する。
これに対し、ストライクめっき層の基体被覆率を上記の範囲に制御すると、ストライクめっき層が基体表面に不連続に形成される、換言すれば基体表面の一部にストライクめっき層の不めっき領域といった不連続部が生じることとなる。そして、このストライクめっき層の不連続部が、腐食の進行を阻止する領域として作用することとなり、表面処理皮膜を薄くした場合であっても、ストライクめっき層の連続的な腐食が抑制できる。そして、その結果、耐食性の劣化を防止できる。
ストライクめっき層の被覆形態としては、ストライクめっき層を基体表面に島状に分布させるとともに、この、ストライクめっき層の島状被覆部の最大径を1.00μm以下とすることが必要である。
というのは、ストライクめっきの被覆形態を上記のように制御することで、ストライクめっき層の不めっき領域といった不連続部を、基体表面に全体的に形成することが可能となり、これにより、ストライクめっき層の連続的な腐食をより有効に抑制して、耐食性の劣化をより効果的に防止できるからである。また、金属製の基体と表面処理皮膜との界面に全体的に凹凸が形成されるため、アンカー効果により密着性を一層高めることができるからである。ただし、島状被覆部の最大径が表面処理皮膜の膜厚を超えると、表面処理層の膜厚に対するストライクめっき層の不連続性が相対的に低下して耐食性が維持できなくなるため、島状被覆部の最大径は表面処理皮膜の膜厚以下とする必要がある。なお、ここでいう表面処理皮膜の膜厚は、表面処理皮膜の平均膜厚である。
以上のことから、ストライクめっき層の被覆形態は、ストライクめっき層を基体表面に島状に分布させるとともに、ストライクめっき層の島状被覆部の最大径を1.00μm以下としかつ表面処理皮膜の膜厚以下となる形態とする。
また、上記ストライクめっき層の島状被覆部の最大径は0.50μm以下でかつ、表面処理皮膜の膜厚以下に制御することが好ましい。より好ましくは0.10μm以下でかつ、表面処理皮膜の膜厚以下である。
なお、島状被覆部の具体的な形状については特に限定されず、例えば円形、楕円形、多角形、アメーバ形(複数の不規則方向に延伸した形状)などのいずれであってもよい。また、島状被覆部の径は、当該島状被覆部の外周上の2点以上と接し、その内部に当該島状被覆部が完全に入る最小の円の直径として定義される。
特に、Ni-Pストライクめっきを施す場合、Ni-Pストライクめっき層中のP含有量を、5〜22質量%の範囲に制御することがさらに好ましい。
Ni-Pストライクめっき層中のP含有量を上記の範囲に制御することで、セパレータ環境において長時間高電位にさらされた場合でも、優れた耐食性をより安定して維持できる。その理由は、発明者らは次のように考えている。
すなわち、Ni-Pストライクめっき層中のP含有量を5〜22質量%の範囲に制御することで、セパレータの使用環境でより安定なNi-P化合物が形成され、これにより、ストライクめっき層の腐食がより長時間、効果的に抑制されるためと考えている。
ここに、電気めっき時間および電気めっき時の電流密度は基体被覆率に影響し、さらに電気めっき時の電流密度は島状に分布した被覆部の最大径にも影響を及ぼす。電気めっき時間を長くし、電流密度を高くするほど基体被覆率を上げることができる。また、一般的には、電流密度を高くするほど核生成が促進されるため、島状に分布した被覆部の最大径を小さくすることが可能である。
特に、所望の被覆形態を得る観点からは、電極間距離やめっき槽の大きさ等、電気めっき装置構成によっても異なるため微調整が必要になるが、例えば、NiストライクめっきやNi-Pストライクめっき、Cuストライクめっきの場合、電流密度を6A/dm2以上とし、かつ電気めっき時間を1秒以上とすることが好適である。より好ましくは電流密度:7A/dm2以上、電気めっき時間:1秒以上である。ただし、電流密度が高くなりすぎると密着性が劣化するため、その上限は10A/dm2程度とすることが好適である。また、電気めっき時間は180秒以下とすることが好適である。より好ましくは電気めっき時間:60秒以下である。
また、AgストライクめっきやAuストライクめっきの場合、電流密度を4A/dm2以上とし、かつ電気めっき時間を1秒以上とすることが好適である。より好ましくは電流密度:5A/dm2以上、電気めっき時間:1秒以上である。なお、電流密度が高くなりすぎると密着性が劣化するため、その上限は10A/dm2程度とすることが好適である。また、電気めっき時間は180秒以下とすることが好適である。より好ましくは電気めっき時間:60秒以下である。
なお、Ni-Pストライクめっき層中のP含有量は、めっき浴中のP濃度や、めっき時の電流密度で調整することができる。
また、本発明のセパレータ用金属板では、上記した表面処理皮膜が、Sn合金層からなる皮膜(Sn合金層皮膜)である場合、さらにその表面を、Snを含む酸化物層で被覆することが好適である。これにより、セパレータの使用環境下で長時間使用した際の耐食性を一層向上できる。
ここで、Sn合金層皮膜の表面に被覆するSnを含む酸化物層は、大気環境下で形成される自然酸化皮膜ではなく、酸性溶液に浸漬させる等の処理を施すことで、意図的に形成させた酸化皮膜をいう。なお、自然酸化皮膜の膜厚は通常2〜3nm程度である。
なお、自然酸化皮膜ではなく、酸性溶液に浸漬させる等の処理を施すことにより意図的に酸化皮膜を形成するのは、このような処理を行うことによって、酸化皮膜を表面処理皮膜の表面に均一かつ緻密に形成することができ、表面処理皮膜の腐食を極めて効果的に抑制できるからである。
例えば、前記した表面処理皮膜を形成したセパレータ用金属板を、温度60℃、pH:1の硫酸水溶液中で電流密度:+1mA/cm2として5分間通電することで、上記したSnを含む酸化物層を形成することができる。
なお、Snを含む酸化物層を形成する手法としては、上記にあげた手法に限定されることはなく、物理的気相成長法(PVD法)や、化学的気相成長法(CVD法)、コーティング法等も挙げられる。
また、セパレータ要求特性の一つである導電性を向上させるため、金属製の基体の表面に、ストライクめっき層を介して表面処理皮膜を被覆した後、あるいはストライクめっき層を介してSn合金層皮膜を被覆しSnを含む酸化物層を形成させた後、さらにこの表面処理皮膜上あるいはSnを含む酸化物層上に、より電気抵抗の低い導電層を被覆することができる。例えば、接触抵抗を低減させる目的で、金属層、導電性高分子層、導電性粒子を含んだ合金層または導電性粒子を含んだ高分子層を、上記表面処理皮膜上またはSnを含む酸化物層上に被覆してもよい。
試料を温度:80℃、pH:3の硫酸水溶液中に浸漬し、参照電極にAg/AgCl(飽和KCl)を用いて、0.9V(vs.SHE)の電位に100時間保持し、100時間経過時の通電電気量の値を測定した。この100時間経過時の通電電気量の値により、以下の基準で、セパレータ使用環境における100時間経過時の耐食性を評価した。
◎(合格、特に優れる):100時間経過時の通電電気量15mC/cm2未満
○(合格):100時間経過時の通電電気量15mC/cm2以上100mC/cm2未満
×(不合格):100時間経過時の通電電気量100mC/cm2以上
金属製の基体の表面に表面処理皮膜を形成した試料を用いて、セロハンテープの粘着面を20mm×20mmの範囲で前記試料の表面に密着させ、セロハンテープを剥がすことにより、以下の基準で密着性を評価した。
○(合格):セロハンテープ剥離後に表面処理層の剥離なし
×(不合格):セロハンテープ剥離後に表面処理層の剥離あり
板厚0.05mmのSUS447J1(Cr:30質量%)、板厚0.05mmのチタンJIS1種を基体として用い、脱脂等の適切な前処理を実施した後、表1および以下に示すめっき浴組成およびめっき条件で、基体上に表1に示す被覆形態となるストライクめっき層を形成した。ついで、上記ストライクめっき層を施した基体上に、表1に示す平均膜厚となる表面処理皮膜を形成し、セパレータ用金属板を得た。
なお、AuやNi3Sn2といった金属層および合金層、ならびにTiN分散Ni3Sn2については、以下のめっき浴組成およびめっき条件で、表面処理皮膜を形成した。また、TiO2やSnO2といった金属酸化物層については、物理的気相成長法(PVD法)により、表面処理皮膜を形成した。さらに、金属窒化物層(TiN)については物理的気相成長法(PVD法)により、炭素材料層(ダイヤモンドライクカーボン)については化学的気相成長法(CVD法)により、導電性高分子層(ポリアニリン)については電解重合法により、導電性物質を含有する有機樹脂層(カーボンブラック分散エポキシ樹脂およびグラファイト分散フェノール樹脂)については所定の処理液を塗布後に焼成することにより、それぞれ表面処理皮膜を形成した。
また、カーボンブラック分散エポキシ樹脂は、平均粒径:50nmのカーボンブラック粒子を20質量%の割合でエポキシ樹脂中に分散させた。また、グラファイト分散フェノール樹脂は、平均粒径:3μmのグラファイト粉末を20質量%の割合でフェノール樹脂中に分散させた。
さらに、No.45、47〜50の試料では、上記のようにして得られたセパレータ用金属板を、温度:60℃、pH:1の硫酸水溶液中で電流密度:+1mA/cm2として5分間通電することで、表面処理皮膜の表面にさらにSnを含む酸化物層を形成した。
かくして得られたセパレータ用金属板を用いて、上記の要領で各種特性の評価を行った。
なお、ストライクめっき層の被覆形態は、あらかじめ、電気めっき時間および電流密度との関係を調べておくことにより、制御した。また、表面処理皮膜の平均膜厚及びSnを含む酸化物層の平均膜厚は、あらかじめ、めっき時間、アノード電解時間、物理的気相成長法(PVD法)や化学的気相成長法(CVD法)における成膜時間、および塗装における処理液の塗布量との関係を調べておくことにより、それぞれ制御した。また、比較のため、ストライクめっき層を設けなかったセパレータ用金属板も作製し、上記と同じ要領で、各種特性の評価を行った。
まず、基体(厚さ:0.05mm)の表面にストライクめっき層を形成した試料を約10mmW×10mmLに切断し、走査型電子顕微鏡(SEM)でストライクめっき層の被覆形態を観察するとともに、島状に分布した各被覆部の径を測定し、その最大値を求めた。
次いで画像解析ソフトを用いて、ストライクめっき層の被覆部と非被覆部とを二値化処理することで、基体被覆率を算出した。ここで、SEM観察時の倍率は、被覆部の最大径によって任意に変えればいいが、10000倍〜100000倍程度で観察することが好ましい。
また、ストライクめっき層の基体被覆率及び島状被覆部の径の測定はそれぞれ、ストライクめっき層を形成した同一の試料から上記の形状に切断した10個の試料について行った。なお、基体被覆率は10個の試料の基体被覆率の平均値、島状被覆部の最大径は上記10個の試料で観察された島状に分布した各被覆部の径のうちの最大値である。
ここで、NiとPの合金層からなるストライクめっきの組成は、SEM観察時に実施したエネルギー分散型X線分光器(EDX)により測定した。
なお、ストライクめっきを形成していない試料については、表1中、ストライクめっき層の基体被覆率および島状被覆部の最大径の欄を「−」としている。
ここで、表面処理皮膜およびSnを含む酸化物層の組成は、SEM観察時またはTEM観察時に実施したエネルギー分散型X線分光器(EDX)、X線回折装置(XRD)、レーザーラマン分光装置および/またはフーリエ変換赤外分光分析装置により同定した。
<Niストライクめっき>
塩化ニッケル:240g/L
塩酸:125ml/L
温度:50℃
<Ni-Pストライクめっき>
硫酸ニッケル:1mol/L
塩化ニッケル:0.1mol/L
ホウ酸:0.5mol/L
亜リン酸ナトリウム:0.05〜5mol/L
温度:60℃
<Cuストライクめっき>
シアン化銅:30g/L
シアン化ナトリウム:40g/L
水酸化カリウム:4g/L
温度:40℃
<Agストライクめっき>
シアン化銀カリウム:2g/L
シアン化ナトリウム:120g/L
温度:30℃
<Auストライクめっき>
シアン化金カリウム:8g/L
クエン酸ナトリウム:80g/L
スルファミン酸ニッケル:3g/L
酢酸亜鉛:0.3g/L
温度:30℃
<Au>
シアン化金カリウム:8g/L
クエン酸ナトリウム:80g/L
スルファミン酸ニッケル:3g/L
酢酸亜鉛:0.3g/L
温度:30℃
電流密度:1A/dm2
<Ni3Sn2>
塩化ニッケル:0.15mol/L
塩化スズ:0.15mol/L
ピロリン酸カリウム:0.45mol/L
グリシン :0.15mol/L
温度:60℃
電流密度:1A/dm2
<TiN分散Ni3Sn2>
塩化ニッケル:0.15mol/L
塩化スズ:0.15mol/L
ピロリン酸カリウム:0.45mol/L
グリシン :0.15mol/L
温度:60℃
電流密度:1A/dm2
分散させるTiNの平均粒径:1.5μm
なお、本発明において、上記で示しためっき浴組成以外のものであっても、所望のめっきを形成できるならば、公知のめっき方法に従っても良い。
(a) 発明例の試料ではいずれも、耐食性評価における100時間経過時の電流密度が小さく、セパレータ使用環境のような高電位環境に長時間さらされた場合であっても、良好な耐食性が得られている。特にNo.2、7〜9、21〜26、38、40、47〜50では、優れた耐食性が得られている。また、発明例の試料ではいずれも、優れた密着性が得られている
(b) 一方、比較例No.1、30、45の試料はいずれも、ストライクめっき層を形成していないため、所望の密着性が得られていない。
(c) また、比較例No.6、14、18〜20、29、32、35、37、39、42、44の試料は、ストライクめっき層の基体被覆率および/または島状被覆部の最大径が適正範囲外となるため、耐食性評価における100時間経過時の電流密度が大きく、所望の耐食性が得られていない。
2,3 ガス拡散層
4,5 セパレータ
6 空気流路
7 水素流路
Claims (6)
- 金属製の基体と、該基体表面にストライクめっき層を介して被覆した表面処理皮膜とをそなえ、
該ストライクめっき層の基体被覆率が2〜70%であり、
該ストライクめっき層が島状に分布しており、
該ストライクめっき層の島状被覆部の最大径が、1.00μm以下でかつ該表面処理皮膜の膜厚以下である、固体高分子形燃料電池のセパレータ用金属板。 - 前記ストライクめっき層が、Ni、Cu、AgおよびAuのうちから選んだ少なくとも一種の元素を含有する、請求項1に記載の固体高分子形燃料電池のセパレータ用金属板。
- 前記ストライクめっき層がNiとPの合金層からなり、このPの含有量が5〜22質量%の範囲にある、請求項1に記載の固体高分子形燃料電池のセパレータ用金属板。
- 前記表面処理皮膜が、金属層、合金層、金属酸化物層、金属窒化物層、金属炭化物層、炭素材料層、導電性高分子層、導電性物質を含有する有機樹脂層、またはこれらの混合物層からなる、請求項1〜3のいずれか1項に記載の固体高分子形燃料電池のセパレータ用金属板。
- 前記表面処理皮膜がSn合金層からなる皮膜であり、該皮膜の表面に、さらにSnを含む酸化物層をそなえる、請求項1〜3のいずれか1項に記載の固体高分子形燃料電池のセパレータ用金属板。
- 請求項1〜5のいずれか1項に記載の固体高分子形燃料電池のセパレータ用金属板の製造用金属板であって、
金属製の基体と、該基体表面にストライクめっき層とをそなえ、
該ストライクめっき層の基体被覆率が2〜70%であり、
該ストライクめっき層が島状に分布しており、
該ストライクめっき層の島状被覆部の最大径が1.00μm以下である、固体高分子形燃料電池のセパレータ用金属板の製造用金属板。
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