JPH06105614B2 - 溶融炭酸塩型燃料電池用セパレ−タ材 - Google Patents

溶融炭酸塩型燃料電池用セパレ−タ材

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JPH06105614B2
JPH06105614B2 JP60042662A JP4266285A JPH06105614B2 JP H06105614 B2 JPH06105614 B2 JP H06105614B2 JP 60042662 A JP60042662 A JP 60042662A JP 4266285 A JP4266285 A JP 4266285A JP H06105614 B2 JPH06105614 B2 JP H06105614B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は、溶融炭酸塩型燃料電池のセパレータ材に関す
るものである。
〔発明の背景〕
近年、石油資源の枯渇及び価格の高騰に対処して、省エ
ネルギー機器の開発・研究が重要な問題となつている。
それに対し、LNG及び石炭ガスを利用する溶融塩型燃料
電池は省エネルギー，石油代替エネルギーをめざすもの
であり、新エネルギー開発の一環をなす発電技術であ
る。第３図は溶融炭酸塩型燃料電池の基本構成図を示
す。電池の構成は電解質１、電極のアノード２及びカソ
ード３、そして本発明が対象としているセパレータ４か
らなつている。溶融塩型燃料電池は炭酸リチウム（Li2C
O3）や炭酸カリウム（K2CO3）等のアルカリ金属炭酸塩
を電解質として、その融点以上の600〜700℃の温度域で
作動させる電池である。電池はアノードに燃料である水
素あるいは水素含有ガスを供給し、ガソードに酸化剤で
ある空気＋炭酸ガスを供給することにより次式に示す電
気化学的反応が進行して発電が行なわれるものである。
アノード（水素極） 2H2＋▲2CO2- 3▼→2CO2＋2H2O＋4e- ……（１） カソード（空気極） O2＋2CO2＋4e-→▲2CO2- 3▼ ……（２） （１）＋（２） 2H2＋O2→2H2O ……（３） セパレータ４は一枚の表裏面にガス流路の溝５が施され
その両側に還元性ガス及び酸化性ガスが供給されてい
る。そのためセパレータの腐食によりガスがクロスリー
クし重大事故になるおそれがある。また、セパレータは
装置の枠組を構成するだけでなく電極に接して集電の役
割も果しているため、セパレータが腐食すると、セパレ
ータと電極間の電気抵抗が増加し出力が低下して初期の
性能が得られなくなるという問題も生ずる。それに対
し、従来一般にオーステナイト系ステンレス鋼（SUS31
6,SUS310等例えば富士時報55（1982）600）でアノード
側にNiコートしたものが使用されていたが必ずしも耐食
性が良好でなく高価である。
〔発明の目的〕
本発明は、溶融炭酸塩特にLi2CO3−K2CO3混合塩に対し
還元性雰囲気においてSUS316より良好な耐食性を有し、
安価な材料を提供することにある。
〔発明の概要〕
本発明は高価なニツケル及びクロムのかわりに安価なマ
ンガンを多量に加え、炭素量を増やし、更に耐食性向上
のためにアルミニウムを加えた鉄基合金である。
〔発明の実施例〕
以下、本発明の実施例について述べる。第１図は本発明
材および比較材の化学組成を示す。腐食試験は4mm×15m
m×20mm試験片にLi2CO3−38mol％ K2CO3を塗布し、650
℃のH2−20％CO2に３〜4cc/hの水蒸気（蒸発した水量）
を混入させた雰囲気中で100h腐食した。試験後に試料金
属の炭酸塩を除去し、試験後の重量変化から試料の耐食
性を評価した。第２図はその結果を示したもので、現在
用いられているSUS316材より良い耐食性を示している。
以下、本発明における合金元素の限定理由について説明
する。なお以下に述べる％はwt％である。炭酸は重要な
オーステナイト生成元素であり、それが増加すればする
程、他のオーステナイト生成元素を節約することができ
るし、又オーステナイト鋼の強化元素としても有効であ
る。しかし、この炭素量が多過ぎると熱間加工性を阻害
したり、被削性も損われる等の事情から１％以下とす
る。また、マンガンはオーステナイト生成元素として他
のものに比較して安価でありコストの低下に有効な元素
であり、安定なオーステナイトをうるためには最低30％
程度必要であるが多量に加えすぎると製造性を損われる
ことから上限を40％とした。アルミニウムは希土類元素
とともにすぐれた耐食性を得るために重要な元素であ
る。その効果を得るには0.49％以上必要であるが12％よ
り多く加えると加工、鋳造性に難点が生じることから12
％を限度とした。
以上の各元素は本発明における必須元素であり、以下の
各元素は任意成分であつて、合金中にいずれか１種以上
添加される。更にセシウム、イツトリウム、ランタン等
の希土類元素（REM）等を加えるが、希土類元素の微量
添加は、本鋼のようにAlを添加した鋼の割れを防止する
のに有効であるとともに、耐食性を改善できる。このよ
うな効果を得るには希土類元素の１種以上を最低0.010
％を含有する必要がある。ただし、0.5％より多く含有
すると介在物が多量析出、素材の清浄度を損なうため上
限を0.5％とした。また、モリブデンは耐食性を向上さ
せる元素であるが3.0％未満では効果が少なく７％より
多く加えても効果がなく上限を7.0％とした。
〔発明の効果〕
このように本発明は、溶融炭酸塩特にLi2CO3−K2CO3混
合塩に対し還元性雰囲気においてSUS316より良好な耐食
性を有し、安価な材料を提供できる効果を有するもので
ある。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の溶融炭酸塩型燃料電池用セパレータ材
の実施例の比較材に対する化学組成比較図、第２図は第
１図の腐食比較説明図、第３図は従来の溶融炭酸塩型燃
料電池の構成図である。 １…電解質、２…アノード、３…カソード、４…セパレ
ータ。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】重量比にして炭素1.0％以下、マンガン30
    〜40％、アルミニウム0.49〜12％を含有し、残部鉄から
    なるオーステナイト系ステンレス鋼からなることを特徴
    とする溶融炭酸塩型燃料電池用セパレータ材。
  2. 【請求項２】重量比にして炭素1.0％以下、マンガン30
    〜40％、アルミニウム0.49〜12％を含有し、更に希土類
    元素0.01〜0.5％、残部鉄からなるオーステナイト系ス
    テンレス鋼からなることを特徴とする溶融炭酸塩型燃料
    電池用セパレータ材。
  3. 【請求項３】重量比にして炭素1.0％以下、マンガン30
    〜40％、アルミニウム0.49〜12％を含有し、更にモリブ
    デン3.0〜7.0％、残部鉄からなるオーステナイト系ステ
    ンレス鋼からなることを特徴とする溶融炭酸塩型燃料電
    池用セパレータ材。
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NL1012823C2 (nl) * 1999-08-13 2001-02-19 Stichting Energie Corrosiebestendige separatorplaat.

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