JPH05339679A - 燃料電池用改質器材料 - Google Patents
燃料電池用改質器材料Info
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- JPH05339679A JPH05339679A JP2409926A JP40992690A JPH05339679A JP H05339679 A JPH05339679 A JP H05339679A JP 2409926 A JP2409926 A JP 2409926A JP 40992690 A JP40992690 A JP 40992690A JP H05339679 A JPH05339679 A JP H05339679A
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- H01M8/0606—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues with means for production of gaseous reactants
- H01M8/0612—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues with means for production of gaseous reactants from carbon-containing material
- H01M8/0625—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues with means for production of gaseous reactants from carbon-containing material in a modular combined reactor/fuel cell structure
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Abstract
(57)【要約】
［構成］Ｃ ０.１ｗｔ％以下、Ｃｒ １７〜２３ｗｔ
％、Ｎｉ １０〜２９ｗｔ％、Ｎｂ ０.１〜０.４ｗｔ
％、Ｔｉ、Ｚｒの１種または２種を０.０５〜０.３ｗｔ
％、Ｎ ０.０２〜０.０５ｗｔ％、Ｂ ０.００３〜０.
０１ｗｔ％を含有し、残部Ｆｅからなる燃料電池用改質
器材料である。なお、上記材料には、Ｃｕ ５Ｗｔ％以
下をさらに含有させることができ、かつ、Ｃｒ、Ｎｉ、
Ｃｕの組成比が０.６（Ｎｉ＋Ｃｕ）／Ｃｒ ｗｔ％であ
る場合がある。 ［効果］クリープ破断強度に優れており、耐酸化性にも
優れており、長期間の使用に耐えることができ、有害な
σ相の生成が皆無か極めて少ないという効果を有してい
るものである。
％、Ｎｉ １０〜２９ｗｔ％、Ｎｂ ０.１〜０.４ｗｔ
％、Ｔｉ、Ｚｒの１種または２種を０.０５〜０.３ｗｔ
％、Ｎ ０.０２〜０.０５ｗｔ％、Ｂ ０.００３〜０.
０１ｗｔ％を含有し、残部Ｆｅからなる燃料電池用改質
器材料である。なお、上記材料には、Ｃｕ ５Ｗｔ％以
下をさらに含有させることができ、かつ、Ｃｒ、Ｎｉ、
Ｃｕの組成比が０.６（Ｎｉ＋Ｃｕ）／Ｃｒ ｗｔ％であ
る場合がある。 ［効果］クリープ破断強度に優れており、耐酸化性にも
優れており、長期間の使用に耐えることができ、有害な
σ相の生成が皆無か極めて少ないという効果を有してい
るものである。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は燃料電池用改質器材料に
関し、さらに詳しくは、燃料電池本体に供給される水素
を製造するための改質器に使用される板材であり、特
に、使用温度が９５０℃以下のオンサイト用の改質器と
して、板を曲げ加工後、溶接により耐熱鋼管として使用
するのに適している燃料電池用改質器材料に関するもの
である。
関し、さらに詳しくは、燃料電池本体に供給される水素
を製造するための改質器に使用される板材であり、特
に、使用温度が９５０℃以下のオンサイト用の改質器と
して、板を曲げ加工後、溶接により耐熱鋼管として使用
するのに適している燃料電池用改質器材料に関するもの
である。
【０００２】
【従来技術】現在において、燃料電池用として使用され
ている改質器の材料は、Ａｌｌｏｙ８００Ｈがある。そ
して、このＡｌｌｏｙ８００Ｈが燃料電池用の改質器と
して使用されているのは、８００℃以上の高温において
使用することができる材料として、広く、かつ、多くの
実績があるためである。しかし、高Ｎｉ含有量であるこ
とが欠点となっている。
ている改質器の材料は、Ａｌｌｏｙ８００Ｈがある。そ
して、このＡｌｌｏｙ８００Ｈが燃料電池用の改質器と
して使用されているのは、８００℃以上の高温において
使用することができる材料として、広く、かつ、多くの
実績があるためである。しかし、高Ｎｉ含有量であるこ
とが欠点となっている。
【０００３】また、燃料電池用改質器材料として要求さ
れる特性として、改質器は繁雑な温度変動条件下での使
用のため、クリープ疲労強度に優れており、かつ、繰り
返し酸化によるスケールの剥離の少ないことが要求され
るものであり、また、コンパクト化のため溶接性に優れ
ていること、σ相等の有害相が生成するとクリープ疲労
強度が劣化するため、このような脆化相が生成しないよ
うにすることも必要である。
れる特性として、改質器は繁雑な温度変動条件下での使
用のため、クリープ疲労強度に優れており、かつ、繰り
返し酸化によるスケールの剥離の少ないことが要求され
るものであり、また、コンパクト化のため溶接性に優れ
ていること、σ相等の有害相が生成するとクリープ疲労
強度が劣化するため、このような脆化相が生成しないよ
うにすることも必要である。
【０００４】さらに、板の曲げ加工を行うことにより、
加工歪が導入されることにより、再結晶を生じるように
なり、クリープ変形が起こり易くなり、使用中に変形が
発生する場合もある。このような変形が発生すると改質
のために挿入されている触媒が落下して改質効果が悪く
なる恐れが生じると共に、温度分布の不均一が生じて、
さらに、変形を助長する恐れがある。
加工歪が導入されることにより、再結晶を生じるように
なり、クリープ変形が起こり易くなり、使用中に変形が
発生する場合もある。このような変形が発生すると改質
のために挿入されている触媒が落下して改質効果が悪く
なる恐れが生じると共に、温度分布の不均一が生じて、
さらに、変形を助長する恐れがある。
【０００５】燃料電池用改質器材料としてのＡｌｌｏｙ
８００Ｈの外に、ＳＵＳ３０４系、ＳＵＳ３０９(２２
Ｃｒ−１２Ｎｉ)系、ＳＵＳ３１０(２５Ｃｒ−２０Ｎ
ｉ)系の材料が挙げられるが、これらの材料はＡｌｌｏ
ｙ８００Ｈよりクリープ破断強度が低く、σ相が生成し
易く、冷間加工性が劣化すると共に使用中に再結晶が生
じ易いという問題がある。
８００Ｈの外に、ＳＵＳ３０４系、ＳＵＳ３０９(２２
Ｃｒ−１２Ｎｉ)系、ＳＵＳ３１０(２５Ｃｒ−２０Ｎ
ｉ)系の材料が挙げられるが、これらの材料はＡｌｌｏ
ｙ８００Ｈよりクリープ破断強度が低く、σ相が生成し
易く、冷間加工性が劣化すると共に使用中に再結晶が生
じ易いという問題がある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記に説明し
た従来の燃料電池用改質器材料の問題点に鑑み、本発明
者が鋭意研究を行い、検討を重ねた結果、Ａｌｌｏｙ８
００Ｈの同等の特性を保持しており、σ相の有害相の生
成を防止するために、耐酸化性に対するＣｒ含有量を制
御し、かつ、Ｎｉ含有量をも制御し、冷間加工による再
結晶の抑制に有効なＭｏ、Ｗ等はσ相を析出させるので
使用せず、さらに、クリープ強度が高く、かつ、使用中
に延性の低下することのない燃料電池用改質器材料を開
発したのである。
た従来の燃料電池用改質器材料の問題点に鑑み、本発明
者が鋭意研究を行い、検討を重ねた結果、Ａｌｌｏｙ８
００Ｈの同等の特性を保持しており、σ相の有害相の生
成を防止するために、耐酸化性に対するＣｒ含有量を制
御し、かつ、Ｎｉ含有量をも制御し、冷間加工による再
結晶の抑制に有効なＭｏ、Ｗ等はσ相を析出させるので
使用せず、さらに、クリープ強度が高く、かつ、使用中
に延性の低下することのない燃料電池用改質器材料を開
発したのである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明に係る燃料電池用
改質器材料は、Ｃ ０.１ｗｔ％以下、Ｃｒ １７〜２３
ｗｔ％、Ｎｉ １０〜２９ｗｔ％、Ｎｂ ０.１〜０.４ｗ
ｔ％を含有し、また、Ｔｉ、Ｚｒの内から選んだ１種ま
たは２種 ０.０５〜０.３ｗｔ％を含有し、さらに、Ｎ
０.０２〜０.０５ｗｔ％、Ｂ ０.００３〜０.０１ｗｔ
％を含有し、残部Ｆｅおよび不可避不純物からなること
を特徴とする燃料電池用改質器材料を第１の発明とし、
Ｃ ０.１ｗｔ％以下、Ｃｒ １７〜２３ｗｔ％、Ｎｉ １
０〜２９ｗｔ％、Ｎｂ ０.１〜０.４ｗｔ％を含有し、
また、Ｔｉ、Ｚｒの内から選んだ１種または２種 ０.
０５〜０.３ｗｔ％を含有し、さらに、Ｎ ０.０２〜０.
０５ｗｔ％、Ｂ ０.００３〜０.０１ｗｔ％を含有し、
そして、Ｃｕ ５ｗｔ％以下を含有し、残部Ｆｅおよび
不可避不純物からなることを特徴とする燃料電池用改質
器材料を第２の発明とし、Ｃ ０.１ｗｔ％以下、Ｃｒ
１７〜２３ｗｔ％、Ｎｉ １０〜２９ｗｔ％、Ｎｂ ０.
１〜０.４ｗｔ％を含有し、また、Ｔｉ、Ｚｒの内から
選んだ１種または２種 ０.０５〜０.３ｗｔ％を含有
し、さらに、Ｎ ０.０２〜０.０５ｗｔ％、Ｂ ０.００
３〜０.０１ｗｔ％を含有し、そして、Ｃｕ ５ｗｔ％以
下を含有し、かつ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｃｕの組成比が０.６
（Ｎｉ＋Ｃｕ）／Ｃｒｗｔ％であり、残部Ｆｅおよび不
可避不純物からなることを特徴とする燃料電池用改質器
材料を第３の発明とする３つの発明よりなるものであ
る。
改質器材料は、Ｃ ０.１ｗｔ％以下、Ｃｒ １７〜２３
ｗｔ％、Ｎｉ １０〜２９ｗｔ％、Ｎｂ ０.１〜０.４ｗ
ｔ％を含有し、また、Ｔｉ、Ｚｒの内から選んだ１種ま
たは２種 ０.０５〜０.３ｗｔ％を含有し、さらに、Ｎ
０.０２〜０.０５ｗｔ％、Ｂ ０.００３〜０.０１ｗｔ
％を含有し、残部Ｆｅおよび不可避不純物からなること
を特徴とする燃料電池用改質器材料を第１の発明とし、
Ｃ ０.１ｗｔ％以下、Ｃｒ １７〜２３ｗｔ％、Ｎｉ １
０〜２９ｗｔ％、Ｎｂ ０.１〜０.４ｗｔ％を含有し、
また、Ｔｉ、Ｚｒの内から選んだ１種または２種 ０.
０５〜０.３ｗｔ％を含有し、さらに、Ｎ ０.０２〜０.
０５ｗｔ％、Ｂ ０.００３〜０.０１ｗｔ％を含有し、
そして、Ｃｕ ５ｗｔ％以下を含有し、残部Ｆｅおよび
不可避不純物からなることを特徴とする燃料電池用改質
器材料を第２の発明とし、Ｃ ０.１ｗｔ％以下、Ｃｒ
１７〜２３ｗｔ％、Ｎｉ １０〜２９ｗｔ％、Ｎｂ ０.
１〜０.４ｗｔ％を含有し、また、Ｔｉ、Ｚｒの内から
選んだ１種または２種 ０.０５〜０.３ｗｔ％を含有
し、さらに、Ｎ ０.０２〜０.０５ｗｔ％、Ｂ ０.００
３〜０.０１ｗｔ％を含有し、そして、Ｃｕ ５ｗｔ％以
下を含有し、かつ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｃｕの組成比が０.６
（Ｎｉ＋Ｃｕ）／Ｃｒｗｔ％であり、残部Ｆｅおよび不
可避不純物からなることを特徴とする燃料電池用改質器
材料を第３の発明とする３つの発明よりなるものであ
る。
【０００８】本発明に係る燃料電池用改質器材料につい
て、以下具体的に説明する。即ち、本発明に係る燃料電
池用改質器材料において、クリープ疲労強度を改善する
ためにはクリープ強度を高くする必要があり、従来のこ
の種材料の中で最も高いクリープ強度を有する材料は、
ＳＵＳ３１６(１７−１２Ｍｏ)であるが、この材料のク
リープ強度はＡｌｌｏｙ８００Ｈよりも低いのである。
て、以下具体的に説明する。即ち、本発明に係る燃料電
池用改質器材料において、クリープ疲労強度を改善する
ためにはクリープ強度を高くする必要があり、従来のこ
の種材料の中で最も高いクリープ強度を有する材料は、
ＳＵＳ３１６(１７−１２Ｍｏ)であるが、この材料のク
リープ強度はＡｌｌｏｙ８００Ｈよりも低いのである。
【０００９】本発明に係る燃料電池用改質器材料のクリ
ープ強度を改善するためには、Ｎｂを含有させることが
極めて有効ではあるが、未だ不充分であり、一般的に
は、たの元素との複合含有により強化させること必要が
ある。また、このことによりクリープ破断延性を改善す
るものでなければならない。そのためには、Ｔｉおよび
Ｚｒを含有させ、この材料についてクリープ強度を調査
したが、Ｔｉ＋Ｚｒの含有量が０.０５〜０.３ｗｔ％の
範囲で低い含有量が好ましく、多くなるに従って強度が
低下してしまい、目標とするＡｌｌｏｙ８００Ｈのクリ
ープ強度には至らなかった。
ープ強度を改善するためには、Ｎｂを含有させることが
極めて有効ではあるが、未だ不充分であり、一般的に
は、たの元素との複合含有により強化させること必要が
ある。また、このことによりクリープ破断延性を改善す
るものでなければならない。そのためには、Ｔｉおよび
Ｚｒを含有させ、この材料についてクリープ強度を調査
したが、Ｔｉ＋Ｚｒの含有量が０.０５〜０.３ｗｔ％の
範囲で低い含有量が好ましく、多くなるに従って強度が
低下してしまい、目標とするＡｌｌｏｙ８００Ｈのクリ
ープ強度には至らなかった。
【００１０】そのため、さらに詳細に調査した結果、Ｔ
ｉ＋Ｚｒの含有量が増加すると、Ｎ含有量が低下してお
り、このＮ含有量の低下がクリープ強度低下の原因と考
え、真空溶解によりＮ含有量を変化させた材料について
検討を行い、Ｎ含有量が増加するに従ってクリープ強度
が上昇し、目標とするＡｌｌｏｙ８００Ｈ程度のクリー
プ強度が得られることを知見した。
ｉ＋Ｚｒの含有量が増加すると、Ｎ含有量が低下してお
り、このＮ含有量の低下がクリープ強度低下の原因と考
え、真空溶解によりＮ含有量を変化させた材料について
検討を行い、Ｎ含有量が増加するに従ってクリープ強度
が上昇し、目標とするＡｌｌｏｙ８００Ｈ程度のクリー
プ強度が得られることを知見した。
【００１１】また、組織安定性については、先ず、Ｃｒ
含有量を低減させることが第１であり、耐酸化性を検討
し、９５０℃以下の温度においてＡｌｌｏｙ８００Ｈと
同等の性能を得ようとすると、２５ｗｔ％とする必要が
あること、そして、Ｎｉ含有量は少なくとも１２ｗｔ％
以上にする必要があることを見出し、さらに、Ｎｂの含
有も耐酸化性を良くする元素であり、その上、Ｚｒを含
有させると複合効果を生じて、Ｃｒ含有量を低くするこ
とが可能となった。
含有量を低減させることが第１であり、耐酸化性を検討
し、９５０℃以下の温度においてＡｌｌｏｙ８００Ｈと
同等の性能を得ようとすると、２５ｗｔ％とする必要が
あること、そして、Ｎｉ含有量は少なくとも１２ｗｔ％
以上にする必要があることを見出し、さらに、Ｎｂの含
有も耐酸化性を良くする元素であり、その上、Ｚｒを含
有させると複合効果を生じて、Ｃｒ含有量を低くするこ
とが可能となった。
【００１２】また、σ相の生成を抑制するためには、Ｎ
ｉを含有させることが有効ではあるが、Ｎｉに代えてＣ
ｕを含有させると、Ｃｕは固溶できる範囲内においてＮ
ｉと同様な効果のあることが判明した。しかし、耐酸化
性、クリープ強度におよぼす影響が９５０℃の高温度で
は不明であることから、検討したところ、耐酸化性には
多量に含有させると劣化するが、クリープ破断強度には
影響のないことがわかった。
ｉを含有させることが有効ではあるが、Ｎｉに代えてＣ
ｕを含有させると、Ｃｕは固溶できる範囲内においてＮ
ｉと同様な効果のあることが判明した。しかし、耐酸化
性、クリープ強度におよぼす影響が９５０℃の高温度で
は不明であることから、検討したところ、耐酸化性には
多量に含有させると劣化するが、クリープ破断強度には
影響のないことがわかった。
【００１３】そして、加工による再結晶の問題は上記に
説明したことからも改善はできるが、微量のＢを含有さ
せることにより、さらに効果を改善することができる。
説明したことからも改善はできるが、微量のＢを含有さ
せることにより、さらに効果を改善することができる。
【００１４】本発明に係る燃料電池用改質器材料の含有
成分および成分割合について説明する。
成分および成分割合について説明する。
【００１５】Ｃは炭化物の析出によりクリープ破断強度
を向上させるのに有効な元素であり、含有量が０.１ｗ
ｔ％を越えて含有させると未固溶炭化物の量が増加し
て、クリープ破断強度を阻害するようになると共に冷間
曲げ加工中に微細な割れを発生する。よって、Ｃ含有量
は０.１ｗｔ％以下とする。
を向上させるのに有効な元素であり、含有量が０.１ｗ
ｔ％を越えて含有させると未固溶炭化物の量が増加し
て、クリープ破断強度を阻害するようになると共に冷間
曲げ加工中に微細な割れを発生する。よって、Ｃ含有量
は０.１ｗｔ％以下とする。
【００１６】Ｃｒは耐酸化性に寄与させるためには１７
ｗｔ％以上の含有量は必要であり、しかし、必要以上に
多く含有させると相安定性を劣化させるのでＮｉ含有量
を増加させる必要を生じるようになるので、２３ｗｔ％
を上限とする。よって、Ｃｒ含有量は１７〜２３ｗｔ％
とする。
ｗｔ％以上の含有量は必要であり、しかし、必要以上に
多く含有させると相安定性を劣化させるのでＮｉ含有量
を増加させる必要を生じるようになるので、２３ｗｔ％
を上限とする。よって、Ｃｒ含有量は１７〜２３ｗｔ％
とする。
【００１７】Ｎｉは相安定性、耐酸化性に寄与する元素
であり、相安定性は上記に説明したように、Ｃｒ、Ｎ
ｉ、Ｃｕの含有量に関係し、０.６(Ｎｉ＋Ｃｕ)／Ｃｒ
で示される組成比の値が０.５５以上となると、７００
℃の温度におけるσ相が析出しないことを実験的に確か
めた。この場合のＮｉ含有量は下限は１０ｗｔ％であ
り、上限は２９ｗｔ％の範囲とする。
であり、相安定性は上記に説明したように、Ｃｒ、Ｎ
ｉ、Ｃｕの含有量に関係し、０.６(Ｎｉ＋Ｃｕ)／Ｃｒ
で示される組成比の値が０.５５以上となると、７００
℃の温度におけるσ相が析出しないことを実験的に確か
めた。この場合のＮｉ含有量は下限は１０ｗｔ％であ
り、上限は２９ｗｔ％の範囲とする。
【００１８】ＮｂはＣとの親和力が強く、ＮｂＣを析出
させてクリープ破断強度を向上させる元素であり、Ｎｂ
Ｃは高温度における溶体化処理を行っても固溶するＮｂ
は０.４ｗｔ％までであり、それ以上の含有量は未固溶
のＮｂＣが多くなるので、逆に強度は低くなる。事実、
ＳＵＳ３４７Ｈのクリープ破断強度はＡｌｌｏｙ８００
Ｈよりも低くなっており、また、Ｎｂは高温に加熱して
も結晶粒を細かくできるという性質を有しており、この
ことから耐酸化性を改善する効果がある。よって、Ｎｂ
含有量は０.１ｗｔ％未満ではこのような効果を期待す
ることはできず、また、上記説明したとおり上限は０.
４ｗｔ％とする。
させてクリープ破断強度を向上させる元素であり、Ｎｂ
Ｃは高温度における溶体化処理を行っても固溶するＮｂ
は０.４ｗｔ％までであり、それ以上の含有量は未固溶
のＮｂＣが多くなるので、逆に強度は低くなる。事実、
ＳＵＳ３４７Ｈのクリープ破断強度はＡｌｌｏｙ８００
Ｈよりも低くなっており、また、Ｎｂは高温に加熱して
も結晶粒を細かくできるという性質を有しており、この
ことから耐酸化性を改善する効果がある。よって、Ｎｂ
含有量は０.１ｗｔ％未満ではこのような効果を期待す
ることはできず、また、上記説明したとおり上限は０.
４ｗｔ％とする。
【００１９】Ｔｉはクリープ破断延性の向上に必要な元
素であり、含有量が０.０５ｗｔ％未満ではこの効果は
少なく、また、０.３ｗｔ％を越えて含有させると効果
を期待することができない。よって、Ｔｉ含有量は０.
０５〜０.３ｗｔ％とする。
素であり、含有量が０.０５ｗｔ％未満ではこの効果は
少なく、また、０.３ｗｔ％を越えて含有させると効果
を期待することができない。よって、Ｔｉ含有量は０.
０５〜０.３ｗｔ％とする。
【００２０】Ｚｒはクリープ破断延性の向上に寄与する
のに有効な元素であり、延性を改善することによってク
リープ強度の改善にも効果があり、特に、Ｚｒは脱酸効
果が大きいのでこれが寄与し、含有させるに際しては溶
解中にどの程度の量を添加するかが問題であり、条件に
よって異なるので歩留り量により表し、この歩留り量が
耐酸化性に寄与するものであり、従って、耐酸化性には
Ｚｒ含有量は０.０５ｗｔ％は必要であり、また、０.３
ｗｔ％を越えて含有させると溶接性を劣化させる。よっ
て、Ｚｒ含有量は０.０５〜０.３ｗｔ％とする。
のに有効な元素であり、延性を改善することによってク
リープ強度の改善にも効果があり、特に、Ｚｒは脱酸効
果が大きいのでこれが寄与し、含有させるに際しては溶
解中にどの程度の量を添加するかが問題であり、条件に
よって異なるので歩留り量により表し、この歩留り量が
耐酸化性に寄与するものであり、従って、耐酸化性には
Ｚｒ含有量は０.０５ｗｔ％は必要であり、また、０.３
ｗｔ％を越えて含有させると溶接性を劣化させる。よっ
て、Ｚｒ含有量は０.０５〜０.３ｗｔ％とする。
【００２１】Ｎはクリープ破断強度を向上させるのに必
要な元素であり、含有量が０.０２ｗｔ％未満ではＡｌ
ｌｏｙ８００Ｈより上の強度とすることができず、ま
た、０.０５ｗｔ％を越えて含有させると冷間加工性を
阻害するようになる。よって、Ｎ含有量は０.０２〜０.
０５ｗｔ％とする。
要な元素であり、含有量が０.０２ｗｔ％未満ではＡｌ
ｌｏｙ８００Ｈより上の強度とすることができず、ま
た、０.０５ｗｔ％を越えて含有させると冷間加工性を
阻害するようになる。よって、Ｎ含有量は０.０２〜０.
０５ｗｔ％とする。
【００２２】ＢはＮｂおよびＺｒと複合含有させること
により再結晶特性およびクリープ破断強度を向上させる
元素であり、含有量が０.０００３ｗｔ％未満ではこの
効果は期待することはできず、また、含有量が多いほど
効果があるが、０.０１ｗｔ％を越えて含有させると溶
接性を阻害するようになる。よって、Ｂ含有量は０.０
０３〜０.０１ｗｔ％とする。
により再結晶特性およびクリープ破断強度を向上させる
元素であり、含有量が０.０００３ｗｔ％未満ではこの
効果は期待することはできず、また、含有量が多いほど
効果があるが、０.０１ｗｔ％を越えて含有させると溶
接性を阻害するようになる。よって、Ｂ含有量は０.０
０３〜０.０１ｗｔ％とする。
【００２３】Ｃｕは曲げ加工における冷間加工性を改善
し、さらに、相安定性のために含有させる元素であり、
含有量は上記に説明したＮｉの項の式に示される量を含
有させるのであり、含有量が５ｗｔ％を越えて含有させ
ると耐酸化性が劣化し、溶接性を悪くする。よって、Ｃ
ｕ含有量は５ｗｔ％以下とする。
し、さらに、相安定性のために含有させる元素であり、
含有量は上記に説明したＮｉの項の式に示される量を含
有させるのであり、含有量が５ｗｔ％を越えて含有させ
ると耐酸化性が劣化し、溶接性を悪くする。よって、Ｃ
ｕ含有量は５ｗｔ％以下とする。
【００２４】Ｍｎ、Ｐ、Ｓ等の不純物元素は特に規定は
しないが、少ないほど好ましい元素であり、溶製上必然
的に含まれるものであり、通常含有される量は許容する
ことができる。
しないが、少ないほど好ましい元素であり、溶製上必然
的に含まれるものであり、通常含有される量は許容する
ことができる。
【００２５】
【実 施 例】表１に示す含有成分および成分割合の鋼
を通常の溶製法により溶解してから、２０ｋｇのインゴ
ットに鋳造して５０ｍｍの棒とした後、１１５０℃の温
度において熱間圧延を行って３０ｔｍｍの板とし、１２
００℃の温度に３０分間加熱後、水冷する熱処理を行
い、クリープ破断試験後、高温疲労試験片を採取し、９
５０℃の温度におけるクリープ破断試験後、クリープ疲
労試験を行うと共に、４ｔ×１０ｗ×３０ｌｍｍの試験
片を使用して９５０℃の温度に１２時間保持する処理を
５０サイクル繰り返して酸化試験を行うと共に、各試験
片に４０％の冷間加工を行ったものついて、７００℃の
温度に２０００時間加熱しσ相の析出の有無の調査を行
った。
を通常の溶製法により溶解してから、２０ｋｇのインゴ
ットに鋳造して５０ｍｍの棒とした後、１１５０℃の温
度において熱間圧延を行って３０ｔｍｍの板とし、１２
００℃の温度に３０分間加熱後、水冷する熱処理を行
い、クリープ破断試験後、高温疲労試験片を採取し、９
５０℃の温度におけるクリープ破断試験後、クリープ疲
労試験を行うと共に、４ｔ×１０ｗ×３０ｌｍｍの試験
片を使用して９５０℃の温度に１２時間保持する処理を
５０サイクル繰り返して酸化試験を行うと共に、各試験
片に４０％の冷間加工を行ったものついて、７００℃の
温度に２０００時間加熱しσ相の析出の有無の調査を行
った。
【００２６】
【表１】
【００２７】図１は９００℃の温度における１０００時
間クリープ破断強度を比較した図であり、本発明に係る
燃料電池用改質器材料は比較材料よりも数倍優れた性能
を有していることがわかる。図１において、１はＡｌｌ
ｏｙ８００Ｈ、２はＳＵＳ３０４Ｈ、３はＳＵＳ３４７
Ｈ、４はＳＵＳ３０９、５はＳＵＳ３１０、６、７、
８、９および１０は本発明に係る燃料電池用改質器材料
である(以下、図２、図３および図４も同じ)。
間クリープ破断強度を比較した図であり、本発明に係る
燃料電池用改質器材料は比較材料よりも数倍優れた性能
を有していることがわかる。図１において、１はＡｌｌ
ｏｙ８００Ｈ、２はＳＵＳ３０４Ｈ、３はＳＵＳ３４７
Ｈ、４はＳＵＳ３０９、５はＳＵＳ３１０、６、７、
８、９および１０は本発明に係る燃料電池用改質器材料
である(以下、図２、図３および図４も同じ)。
【００２８】図２は９５０℃の温度に１２時間保持後、
空冷の処理を５０回繰り返した時の酸化減量を調査した
結果を示した図である。Ｎｏ.１のＡｌｌｏｙ８００Ｈ
は殆ど酸化減量がなく、優れた耐酸化性を示している
が、本発明に係る燃料電池用改質器用材料のＮｏ.８お
よびＮｏ.９はＡｌｌｏｙ８００Ｈと同等の性能を示し
ていて優れており、そして、Ｎｏ.６、Ｎｏ.７、Ｎｏ.
１０は１９〜２０Ｃｒ鋼であるが、比較材料Ｎｏ.２、
Ｎｏ.３と比較すると、同じＣｒ含有量であっても優れ
た耐酸化性を示していることがわかる。
空冷の処理を５０回繰り返した時の酸化減量を調査した
結果を示した図である。Ｎｏ.１のＡｌｌｏｙ８００Ｈ
は殆ど酸化減量がなく、優れた耐酸化性を示している
が、本発明に係る燃料電池用改質器用材料のＮｏ.８お
よびＮｏ.９はＡｌｌｏｙ８００Ｈと同等の性能を示し
ていて優れており、そして、Ｎｏ.６、Ｎｏ.７、Ｎｏ.
１０は１９〜２０Ｃｒ鋼であるが、比較材料Ｎｏ.２、
Ｎｏ.３と比較すると、同じＣｒ含有量であっても優れ
た耐酸化性を示していることがわかる。
【００２９図３
はクリープ疲労寿命を９００℃の温度において調査をし
た結果を示した図である。条件は△εＴ＝０.３％Ｃ−
Ｐ波形により行った。本発明に係る燃料電池用改質器材
料は何れも比較材料よりも長い寿命を有していることが
わかる。 【００３０】図４は４０％冷間加工材を７５０℃の温度
に２０００時間加熱後に観察されたσ相の量を調査した
結果を示した図である。Ａｌｌｏｙ８００Ｈを除く比較
材料は何れも多量のσ相の析出が認められ、特に、Ｃｒ
含有量の多い材料程多くなっている。本発明に係る燃料
電池用改質器材料は何れの材料もσ相は多くても０.３
％であり、殆ど問題とならないことがわかる。
はクリープ疲労寿命を９００℃の温度において調査をし
た結果を示した図である。条件は△εＴ＝０.３％Ｃ−
Ｐ波形により行った。本発明に係る燃料電池用改質器材
料は何れも比較材料よりも長い寿命を有していることが
わかる。 【００３０】図４は４０％冷間加工材を７５０℃の温度
に２０００時間加熱後に観察されたσ相の量を調査した
結果を示した図である。Ａｌｌｏｙ８００Ｈを除く比較
材料は何れも多量のσ相の析出が認められ、特に、Ｃｒ
含有量の多い材料程多くなっている。本発明に係る燃料
電池用改質器材料は何れの材料もσ相は多くても０.３
％であり、殆ど問題とならないことがわかる。
【００３１】
【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る燃料
電池用改質器材料は上記の構成であるから、燃料電池に
供給される水素を製造するための改質器として、優れた
クリープ破断強度を有しており、また、優れた耐酸化性
を有し、σ相の生成が皆無か、あっても極めて少なく、
クリープ疲労寿命も長いという優れた効果を有している
ものである。
電池用改質器材料は上記の構成であるから、燃料電池に
供給される水素を製造するための改質器として、優れた
クリープ破断強度を有しており、また、優れた耐酸化性
を有し、σ相の生成が皆無か、あっても極めて少なく、
クリープ疲労寿命も長いという優れた効果を有している
ものである。
【００３２】
【図１】各種鋼のクリープ破断強度を示す図である。
【図２】各種鋼の耐酸化性を示す図である。
【図３】各種鋼のクリープ疲労強度を示す図である。
【図４】各種鋼の組織安定性を示す図である。
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成５年７月２２日
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正内容】
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
Claims (3)
- 【請求項１】Ｃ ０.１ｗｔ％以下、Ｃｒ １７〜２３ｗ
ｔ％、 Ｎｉ １０〜２９ｗｔ％、Ｎｂ ０.１〜０.４ｗｔ％ を含有し、また、 Ｔｉ、Ｚｒの内から選んだ１種または２種 ０.０５〜
０.３ｗｔ％ を含有し、さらに、 Ｎ ０.０２〜０.０５ｗｔ％、Ｂ ０.００３〜０.０１ｗ
ｔ％ を含有し、残部Ｆｅおよび不可避不純物からなることを
特徴とする燃料電池用改質器材料。 - 【請求項２】Ｃ ０.１ｗｔ％以下、Ｃｒ １７〜２３ｗ
ｔ％、 Ｎｉ １０〜２９ｗｔ％、Ｎｂ ０.１〜０.４ｗｔ％ を含有し、また、 Ｔｉ、Ｚｒの内から選んだ１種または２種 ０.０５〜
０.３ｗｔ％ を含有し、さらに、 Ｎ ０.０２〜０.０５ｗｔ％、Ｂ ０.００３〜０.０１ｗ
ｔ％ を含有し、そして、 Ｃｕ ５ｗｔ％以下 を含有し、残部Ｆｅおよび不可避不純物からなることを
特徴とする燃料電池用改質器材料。 - 【請求項３】Ｃ ０.１ｗｔ％以下、Ｃｒ １７〜２３ｗ
ｔ％、 Ｎｉ １０〜２９ｗｔ％、Ｎｂ ０.１〜０.４ｗｔ％ を含有し、また、 Ｔｉ、Ｚｒの内から選んだ１種または２種 ０.０５〜
０.３ｗｔ％ を含有し、さらに、 Ｎ ０.０２〜０.０５ｗｔ％、Ｂ ０.００３〜０.０１ｗ
ｔ％ を含有し、そして、 Ｃｕ ５ｗｔ％以下 を含有し、かつ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｃｕの組成比が ０.６（Ｎｉ＋Ｃｕ）／Ｃｒｗｔ％ であり、残部Ｆｅおよび不可避不純物からなることを特
徴とする燃料電池用改質器材料。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2409926A JPH05339679A (ja) | 1990-12-11 | 1990-12-11 | 燃料電池用改質器材料 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2409926A JPH05339679A (ja) | 1990-12-11 | 1990-12-11 | 燃料電池用改質器材料 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05339679A true JPH05339679A (ja) | 1993-12-21 |
Family
ID=18519177
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2409926A Pending JPH05339679A (ja) | 1990-12-11 | 1990-12-11 | 燃料電池用改質器材料 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05339679A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6300001B1 (en) * | 1997-01-22 | 2001-10-09 | Siemens Aktiengesellschaft | Fuel cell and use of iron-based alloys for the construction of fuel cells |
-
1990
- 1990-12-11 JP JP2409926A patent/JPH05339679A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6300001B1 (en) * | 1997-01-22 | 2001-10-09 | Siemens Aktiengesellschaft | Fuel cell and use of iron-based alloys for the construction of fuel cells |
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