JP7424323B2 - 燃料電池 - Google Patents
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Description
(1)発電部及び該発電部の両面に配置されるセパレータから構成される単セルの積層体を備える燃料電池であって、
セパレータは、
金属基材と、
金属基材の発電部側の第一の面上に形成された、炭素からなるカーボン層と、
金属基材の第一の面と反対側の第二の面上に形成された、窒化チタンからなる窒化チタン層と、
を含む、燃料電池。
基材として、流路形状が形成されたステンレス基材(SUS304)を用意した。そして、PVD成膜装置を使用し、ステンレス基材の第一の面上にチタン層及びカーボン層を順次形成した。具体的には、まず、ステンレス基材を装置の反応容器内に配置した後、反応容器内を真空にし、内部ヒーターにて昇温させた(チャンバ内温度:150℃)。次に、プラズマ化したArガスでスパッタに使用する純Tiカソードターゲットをエッチング(クリーニング)した。また、ステンレス基材の表面に存在する不動態を除去するために、プラズマ化したArガスでステンレス基材をエッチングした。次に、上述の純Tiカソードターゲットを用い、チタン層をアンバランスドマグネトロンスパッタリング(UBMS)法により成膜した(膜厚:100nm)。次に、高純度ta-C原料を用いて、カーボン層をアークイオンプレーティング(AIP)法により成膜した(膜厚:50nm)。
PVD成膜装置を使用し、ステンレス基材(SUS304、厚さ:100μm)上に窒化チタン層を形成した。具体的には、ステンレス基材を装置の反応容器内に配置した後、反応容器内を真空にし、内部ヒーターにて昇温させた。次に、プラズマ化したArガスでスパッタに使用するTiNカソードターゲットをエッチング(クリーニング)した。また、ステンレス基材の表面に存在する不動態を除去するために、プラズマ化したArガスでステンレス基材をエッチングした。次に、上述のTiNカソードターゲットを用い、窒化チタン層をアンバランスドマグネトロンスパッタリング(UBMS)法により成膜した(膜厚:100nm)。
反応容器内温度:150℃
真空度:0.3Pa
Ar流量:200sccm
基板の負のバイアス電圧:75V
基板のバイアス種:PLS
ターゲットのバイアス種:DC
Tiカソード出力:6kW
UBMコイル電流:2A
公転速度:5rpm
2:MEGA
3:セパレータ
4:膜電極接合体(MEA)
5:電解質膜
6:電極
7:ガス拡散層
21:ガス流路
22:ガス流路
23:冷却剤流路
100:燃料電池
10a:第一の面
10b:第二の面
11:チタン層
12:カーボン層
13:窒化チタン層
Claims (2)
- 発電部及び該発電部の両面に配置されるセパレータから構成される単セルの積層体を備える燃料電池であって、
セパレータは、
ステンレス基材と、
ステンレス基材の発電部側の第一の面上に形成された、炭素からなるカーボン層と、
ステンレス基材の第一の面と反対側の第二の面上に形成された、窒化チタンからなる窒化チタン層と、
を含み、
ステンレス基材とカーボン層との間に、チタンからなるチタン層をさらに含み、
カーボン層は、多結晶グラファイト構造を含み、
窒化チタン層の膜厚が、10nm~3μmであり、
カーボン層が、発電部と当接している、燃料電池。 - チタン層が、柱状構造を含まない、請求項1に記載の燃料電池。
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