JPH06267550A - 溶融炭酸塩型燃料電池用セパレータおよび溶融炭酸塩型燃料電池用セパレータの耐食処理方法 - Google Patents
溶融炭酸塩型燃料電池用セパレータおよび溶融炭酸塩型燃料電池用セパレータの耐食処理方法Info
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- JPH06267550A JPH06267550A JP5052676A JP5267693A JPH06267550A JP H06267550 A JPH06267550 A JP H06267550A JP 5052676 A JP5052676 A JP 5052676A JP 5267693 A JP5267693 A JP 5267693A JP H06267550 A JPH06267550 A JP H06267550A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 優れた耐食性とシール性を有するエッジシー
ル板を備えた溶融炭酸塩型燃料電池用セパレータを提供
しようとするものである。 【構成】 炭酸塩を含む電解質板16の周縁部に接触し
て配置されるステンレス鋼からなるエッジシール1、8
板を備えた溶融炭酸塩型燃料電池用セパレータにおい
て、前記エッジシール板1、8の少なくとも前記電解質
板16周縁部に接触する表面層は、アルミニウムスラリ
ー法により形成された厚さ35〜100μmのアルミニ
ウム拡散層からなることを特徴としている。
ル板を備えた溶融炭酸塩型燃料電池用セパレータを提供
しようとするものである。 【構成】 炭酸塩を含む電解質板16の周縁部に接触し
て配置されるステンレス鋼からなるエッジシール1、8
板を備えた溶融炭酸塩型燃料電池用セパレータにおい
て、前記エッジシール板1、8の少なくとも前記電解質
板16周縁部に接触する表面層は、アルミニウムスラリ
ー法により形成された厚さ35〜100μmのアルミニ
ウム拡散層からなることを特徴としている。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、溶融炭酸塩型燃料電池
用セパレータおよび溶融炭酸塩型燃料電池用セパレータ
の耐食処理方法に関する。
用セパレータおよび溶融炭酸塩型燃料電池用セパレータ
の耐食処理方法に関する。
【0002】
【従来の技術】溶融炭酸塩型燃料電池は、燃料および酸
化剤の持つ化学ポテンシャルと、それらの反応物の持つ
化学ポテンシャルの差のうちギブス自由エネルギー分を
直接電気エネルギーに変換するシステムである。前記燃
料および酸化剤の反応は、電解質とこの電解質を挟んで
位置する2つの電極(アノード極、カソード極)からな
る単電池において、前記各電極に前記燃料および酸化剤
をそれぞれ接触させ、前記電解液中のイオンの移動を仲
立ちとして進められる。このような電池反応により、前
記電解質内部のイオンの流れが外部に電流として取り出
される。
化剤の持つ化学ポテンシャルと、それらの反応物の持つ
化学ポテンシャルの差のうちギブス自由エネルギー分を
直接電気エネルギーに変換するシステムである。前記燃
料および酸化剤の反応は、電解質とこの電解質を挟んで
位置する2つの電極(アノード極、カソード極)からな
る単電池において、前記各電極に前記燃料および酸化剤
をそれぞれ接触させ、前記電解液中のイオンの移動を仲
立ちとして進められる。このような電池反応により、前
記電解質内部のイオンの流れが外部に電流として取り出
される。
【0003】前述した単電池で得られる電圧は、高々1
Vにも満たない値であるため、燃料電池システムとして
は一般に以下に説明する図1および図2に示すように単
電池を積層して出力電圧を高める構造を採用している。
Vにも満たない値であるため、燃料電池システムとして
は一般に以下に説明する図1および図2に示すように単
電池を積層して出力電圧を高める構造を採用している。
【0004】図1は、燃料電池の単電池を示す分解斜視
図、図2は図1のA−A´線に沿う断面図である。ただ
し、図2は燃料電池の要部である積層構造体として示し
ている。1は、例えば絞り加工により形成された突出面
2を有するカソードエッジシール板である。起電部領域
となる矩形穴3は、前記突出面2に開口されている。酸
化剤ガスの供給穴4は、前記エッジシール板1の突出面
2の左側に開口されている。酸化剤ガス排出穴6は、前
記エッジシール板1の突出面2の右側に開口されてい
る。燃料ガス供給穴(図示せず)は、前記エッジシール
板1の平坦面の左側に開口されている。燃料ガス排出穴
5は、前記エッジシール板1の前記平坦面の右側に開口
されている。
図、図2は図1のA−A´線に沿う断面図である。ただ
し、図2は燃料電池の要部である積層構造体として示し
ている。1は、例えば絞り加工により形成された突出面
2を有するカソードエッジシール板である。起電部領域
となる矩形穴3は、前記突出面2に開口されている。酸
化剤ガスの供給穴4は、前記エッジシール板1の突出面
2の左側に開口されている。酸化剤ガス排出穴6は、前
記エッジシール板1の突出面2の右側に開口されてい
る。燃料ガス供給穴(図示せず)は、前記エッジシール
板1の平坦面の左側に開口されている。燃料ガス排出穴
5は、前記エッジシール板1の前記平坦面の右側に開口
されている。
【0005】例えば絞り加工により形成された陥没面7
を有するアノードエッジシール板8は、前記カソードエ
ッジシール板1の上方に配置されている。前記陥没面7
の陥没高さは、前記カソードエッジシール板1の前記突
出面2の高さと同じになっている。起電部領域となる矩
形穴9は、前記陥没面7に開口されている。酸化剤ガス
の供給穴10は、前記エッジシール板8の平坦面の左側
に開口されている。酸化剤ガス排出穴12は、前記エッ
ジシール板8の平坦面の右側に開口されている。燃料ガ
ス供給穴11は、前記エッジシール板8の陥没面7の左
側に開口されている。燃料ガス排出穴(図示せず)は、
前記エッジシール板8の陥没面7の右側に開口されてい
る。4個のマニホールドリング13a〜13dは、前記
カソード、アノードのエッジシール板1、8間の前記各
酸化剤ガスの供給穴4、10、前記各酸化剤ガス排出穴
5、前記各燃料ガス供給穴11および前記各燃料ガス排
出穴12に合致するようにそれぞれ介在されている。イ
ンターコネクタ14は、前記カソードエッジシール板1
の下面、前記アノードエッジシール板8の上面にそれぞ
れ配置されており、かつ前記各インターコネクタ14に
は複数の穴15が前記マニホールドリング13a〜13
dと合致するように開口されている。ただし、前記2つ
のインターコネクタ14のうちいずれ一方は積層される
他の単電池のインターコネクタを兼用している。このよ
うな前記各エッジシール板2、8、前記マニホールドリ
ング13a〜13dおよび前記インターコネクタ14に
よりセパレータを構成している。
を有するアノードエッジシール板8は、前記カソードエ
ッジシール板1の上方に配置されている。前記陥没面7
の陥没高さは、前記カソードエッジシール板1の前記突
出面2の高さと同じになっている。起電部領域となる矩
形穴9は、前記陥没面7に開口されている。酸化剤ガス
の供給穴10は、前記エッジシール板8の平坦面の左側
に開口されている。酸化剤ガス排出穴12は、前記エッ
ジシール板8の平坦面の右側に開口されている。燃料ガ
ス供給穴11は、前記エッジシール板8の陥没面7の左
側に開口されている。燃料ガス排出穴(図示せず)は、
前記エッジシール板8の陥没面7の右側に開口されてい
る。4個のマニホールドリング13a〜13dは、前記
カソード、アノードのエッジシール板1、8間の前記各
酸化剤ガスの供給穴4、10、前記各酸化剤ガス排出穴
5、前記各燃料ガス供給穴11および前記各燃料ガス排
出穴12に合致するようにそれぞれ介在されている。イ
ンターコネクタ14は、前記カソードエッジシール板1
の下面、前記アノードエッジシール板8の上面にそれぞ
れ配置されており、かつ前記各インターコネクタ14に
は複数の穴15が前記マニホールドリング13a〜13
dと合致するように開口されている。ただし、前記2つ
のインターコネクタ14のうちいずれ一方は積層される
他の単電池のインターコネクタを兼用している。このよ
うな前記各エッジシール板2、8、前記マニホールドリ
ング13a〜13dおよび前記インターコネクタ14に
よりセパレータを構成している。
【0006】炭酸塩を含む電解質板16は、前記カソー
ド、アノードのエッジシール板1、8の前記矩形穴3、
9周縁の突出面2および陥没面7部分の間に挟持されて
いる。波形のスプリング部材17は、前記カソードエッ
ジシール板1の突出面2と前記インターコネクタ14の
間、およびアノードエッジシール板8の陥没面7と前記
インターコネクタ14の間に前記矩形穴3、9を囲むよ
うにそれぞれ介装されている。これらのスプリング部材
17により、前記カソード、アノードのエッジシール板
1、8の前記矩形穴3、9周縁の突出面2および陥没面
7を前記電解質板16に向けて所望の圧接力で押圧して
いる。
ド、アノードのエッジシール板1、8の前記矩形穴3、
9周縁の突出面2および陥没面7部分の間に挟持されて
いる。波形のスプリング部材17は、前記カソードエッ
ジシール板1の突出面2と前記インターコネクタ14の
間、およびアノードエッジシール板8の陥没面7と前記
インターコネクタ14の間に前記矩形穴3、9を囲むよ
うにそれぞれ介装されている。これらのスプリング部材
17により、前記カソード、アノードのエッジシール板
1、8の前記矩形穴3、9周縁の突出面2および陥没面
7を前記電解質板16に向けて所望の圧接力で押圧して
いる。
【0007】カソード極18は、前記カソードエッジシ
ール板1の前記矩形穴3に対応する前記電解質板16の
下面に配置されている。下方に向けて突出する複数の突
起部19を有するカソード集電板20は、前記カソード
エッジシール板1の前記矩形穴3に対応する前記カソー
ド極18と前記インターコネクタ14の間に介装されて
いる。アノード極21は、前記アノードエッジシール板
8の前記矩形穴9に対応する前記電解質板16の上面に
配置されている。上方に向けて突出する複数の突起部2
2を有するアノード集電板23は、前記アノードエッジ
シール板8の前記矩形穴9に対応する前記アノード極2
1と前記インターコネクタ14の間に介装されている。
ール板1の前記矩形穴3に対応する前記電解質板16の
下面に配置されている。下方に向けて突出する複数の突
起部19を有するカソード集電板20は、前記カソード
エッジシール板1の前記矩形穴3に対応する前記カソー
ド極18と前記インターコネクタ14の間に介装されて
いる。アノード極21は、前記アノードエッジシール板
8の前記矩形穴9に対応する前記電解質板16の上面に
配置されている。上方に向けて突出する複数の突起部2
2を有するアノード集電板23は、前記アノードエッジ
シール板8の前記矩形穴9に対応する前記アノード極2
1と前記インターコネクタ14の間に介装されている。
【0008】以上のような構成の燃料電池において、酸
化剤ガス24は図1および図2に示すように前記マニホ
ールドリング13aから前記カソードエッジシール板1
と前記インターコネクタ14間を通して前記カソード集
電板20およびカソード極18に接触した後、酸化剤排
出穴6から前記マニホールドリング13dに排出され
る。燃料ガス25は、図1に示すように前記マニホール
ドリング13cから前記アノードエッジシール板8と前
記インターコネクタ14間を通して前記アノード集電板
23およびカソード極21に接触した後、燃料排出穴
(図示せず)から前記マニホールドリング13bに排出
される。このような酸化剤ガスおよび燃料ガスの供給に
より前記電解質板16を挟んだ前記カソード極18、ア
ノード極21で発電がなされる。
化剤ガス24は図1および図2に示すように前記マニホ
ールドリング13aから前記カソードエッジシール板1
と前記インターコネクタ14間を通して前記カソード集
電板20およびカソード極18に接触した後、酸化剤排
出穴6から前記マニホールドリング13dに排出され
る。燃料ガス25は、図1に示すように前記マニホール
ドリング13cから前記アノードエッジシール板8と前
記インターコネクタ14間を通して前記アノード集電板
23およびカソード極21に接触した後、燃料排出穴
(図示せず)から前記マニホールドリング13bに排出
される。このような酸化剤ガスおよび燃料ガスの供給に
より前記電解質板16を挟んだ前記カソード極18、ア
ノード極21で発電がなされる。
【0009】ところで、前述した燃料電池に用いられる
セパレータを構成するエッジシール板1、8は、前記電
解質板16の周縁部に接触して配置されるため前記電解
質板16に含まれる腐食性の高い溶融炭酸塩に直接接触
される。その結果、ステレン鋼またはニッケル基合金に
より前記エッジシール板1、8を形成すると、前記エッ
ジシール板1、8が前記溶融炭酸塩により激しく腐食さ
れるため、その腐食生成物が前記両極間をを短絡させて
燃料電池の長寿命化を阻害する。
セパレータを構成するエッジシール板1、8は、前記電
解質板16の周縁部に接触して配置されるため前記電解
質板16に含まれる腐食性の高い溶融炭酸塩に直接接触
される。その結果、ステレン鋼またはニッケル基合金に
より前記エッジシール板1、8を形成すると、前記エッ
ジシール板1、8が前記溶融炭酸塩により激しく腐食さ
れるため、その腐食生成物が前記両極間をを短絡させて
燃料電池の長寿命化を阻害する。
【0010】また、前記セパレータを構成するマニホー
ルドリング13a〜13dは低膨脹合金である42アロ
イやステンレス鋼(SUS430等)やニッケル基合金
(インコネル600、インコネル601等)により形成
されているが、前記電解質板16から滲し出した溶融炭
酸塩と接触するため、同様に腐食される。前記腐食が進
むと、前記マニホールドリング13a〜13dに穴があ
いてシールガスのマニホールドリング内へのリークイン
が起こって電池性能を劣化させる。
ルドリング13a〜13dは低膨脹合金である42アロ
イやステンレス鋼(SUS430等)やニッケル基合金
(インコネル600、インコネル601等)により形成
されているが、前記電解質板16から滲し出した溶融炭
酸塩と接触するため、同様に腐食される。前記腐食が進
むと、前記マニホールドリング13a〜13dに穴があ
いてシールガスのマニホールドリング内へのリークイン
が起こって電池性能を劣化させる。
【0011】このようなことから、“Corrosio
n 87”PAPER NUMBER 276,Mar
ch 9−13,1987 Moscone Cent
er/San Francisco,Califoln
iaにはアルミニウム粉末とバインダを有機溶剤で分散
させたスラリーを金属板材表面に塗布した後、670℃
以上の温度で前記板材表面に耐食性の高いアルミニウム
を拡散させて30μm程度のアルミニウム拡散層を形成
するアルミニウムスラリー法が開示されている。しかし
ながら、前記方法を用いて例えばエッジシール板表面層
にアルミニウム拡散層を形成すると、その厚さが30μ
m程度と薄いために均一性および平滑性が損なわれる。
したがって、前記電解質板と接触箇所において基材が露
出した部分が溶融炭酸塩により腐食されたり、シール不
良が生じてガスリークにより電池性能を低下させるとい
う問題があった。
n 87”PAPER NUMBER 276,Mar
ch 9−13,1987 Moscone Cent
er/San Francisco,Califoln
iaにはアルミニウム粉末とバインダを有機溶剤で分散
させたスラリーを金属板材表面に塗布した後、670℃
以上の温度で前記板材表面に耐食性の高いアルミニウム
を拡散させて30μm程度のアルミニウム拡散層を形成
するアルミニウムスラリー法が開示されている。しかし
ながら、前記方法を用いて例えばエッジシール板表面層
にアルミニウム拡散層を形成すると、その厚さが30μ
m程度と薄いために均一性および平滑性が損なわれる。
したがって、前記電解質板と接触箇所において基材が露
出した部分が溶融炭酸塩により腐食されたり、シール不
良が生じてガスリークにより電池性能を低下させるとい
う問題があった。
【0012】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、優れ
た耐食性とシール性を有するエッジシール板を備えた溶
融炭酸塩型燃料電池用セパレータを提供しようとするも
のである。本発明の別の目的は、優れた耐食性を有する
マニホールドリングを備えた溶融炭酸塩型燃料電池用セ
パレータを提供しようとするものである。
た耐食性とシール性を有するエッジシール板を備えた溶
融炭酸塩型燃料電池用セパレータを提供しようとするも
のである。本発明の別の目的は、優れた耐食性を有する
マニホールドリングを備えた溶融炭酸塩型燃料電池用セ
パレータを提供しようとするものである。
【0013】本発明のさらに別の目的は、燃料電池とし
て組込んだ状態でエッジシール板に耐食処理を施すこと
が可能な溶融炭酸塩型燃料電池用セパレータの耐食処理
方法を提供しようとするものである。
て組込んだ状態でエッジシール板に耐食処理を施すこと
が可能な溶融炭酸塩型燃料電池用セパレータの耐食処理
方法を提供しようとするものである。
【0014】
【課題を解決するための手段】本発明に係わる第1の溶
融炭酸塩型燃料電池用セパレータは、炭酸塩を含む電解
質板の周縁部に接触して配置されるステンレス鋼または
ニッケル基合金からなるエッジシール板を備えた溶融炭
酸塩型燃料電池用セパレータにおいて、前記エッジシー
ル板の少なくとも前記電解質板周縁部に接触する表面層
は、アルミニウムスラリー法により形成された厚さ35
〜100μmのアルミニウム拡散層からなることを特徴
とするものである。
融炭酸塩型燃料電池用セパレータは、炭酸塩を含む電解
質板の周縁部に接触して配置されるステンレス鋼または
ニッケル基合金からなるエッジシール板を備えた溶融炭
酸塩型燃料電池用セパレータにおいて、前記エッジシー
ル板の少なくとも前記電解質板周縁部に接触する表面層
は、アルミニウムスラリー法により形成された厚さ35
〜100μmのアルミニウム拡散層からなることを特徴
とするものである。
【0015】前記電解質板は、例えば気孔率40〜65
%の多孔質板に例えば炭酸リチウム(Li2 CO3 )と
炭酸カリウム(K2 CO3 )の混合物、Li2 CO3 と
炭酸ナトリウム(Na2 CO3 )の混合物、Li2 CO
3 とK2 CO3 とNa2 CO3 の混合物のような混合ア
ルカリ炭酸塩からなる電解質を溶融状態で含浸された構
造になっている。
%の多孔質板に例えば炭酸リチウム(Li2 CO3 )と
炭酸カリウム(K2 CO3 )の混合物、Li2 CO3 と
炭酸ナトリウム(Na2 CO3 )の混合物、Li2 CO
3 とK2 CO3 とNa2 CO3 の混合物のような混合ア
ルカリ炭酸塩からなる電解質を溶融状態で含浸された構
造になっている。
【0016】前記エッジシール板表面層に形成されたア
ルミニウム拡散層の厚さを規定したのは次のような理由
によるものである。前記アルミニウム拡散層の厚さを3
5μm未満にすると、前記拡散層の均一性が低下して電
解質板中の溶融炭酸塩に対する耐食性が低下する。前記
アルミニウム拡散層の厚さが100μmを越えると、表
面が粗れて電解質板に対するウェットシール性が低下す
る。
ルミニウム拡散層の厚さを規定したのは次のような理由
によるものである。前記アルミニウム拡散層の厚さを3
5μm未満にすると、前記拡散層の均一性が低下して電
解質板中の溶融炭酸塩に対する耐食性が低下する。前記
アルミニウム拡散層の厚さが100μmを越えると、表
面が粗れて電解質板に対するウェットシール性が低下す
る。
【0017】本発明に係わる第2の溶融炭酸塩型燃料電
池用セパレータは、エッジシール板と、前記エッジシー
ル板に連結され、所望のガスを配流するステンレス鋼ま
たはニッケル基合金からなるマニホールドリングとを備
えた溶融炭酸塩型燃料電池用セパレータにおいて、前記
マニホールドリングの表面層は、アルミニウムスラリー
法により形成された厚さ35〜100μmのアルミニウ
ム拡散層からなることを特徴とするものである。
池用セパレータは、エッジシール板と、前記エッジシー
ル板に連結され、所望のガスを配流するステンレス鋼ま
たはニッケル基合金からなるマニホールドリングとを備
えた溶融炭酸塩型燃料電池用セパレータにおいて、前記
マニホールドリングの表面層は、アルミニウムスラリー
法により形成された厚さ35〜100μmのアルミニウ
ム拡散層からなることを特徴とするものである。
【0018】前記マニホールドリング表面層に形成され
たアルミニウム拡散層の厚さを規定したのは次のような
理由によるものである。前記アルミニウム拡散層の厚さ
を35μm未満にすると、前記拡散層の均一性が低下し
て電解質板中の溶融炭酸塩に対する耐食性が低下する。
前記アルミニウム拡散層の厚さが100μmを越える
と、表面が粗れて前記エッジシール板等に対するシール
性が低下する。
たアルミニウム拡散層の厚さを規定したのは次のような
理由によるものである。前記アルミニウム拡散層の厚さ
を35μm未満にすると、前記拡散層の均一性が低下し
て電解質板中の溶融炭酸塩に対する耐食性が低下する。
前記アルミニウム拡散層の厚さが100μmを越える
と、表面が粗れて前記エッジシール板等に対するシール
性が低下する。
【0019】本発明に係わる第3の溶融炭酸塩型燃料電
池用セパレータは、炭酸塩を含む電解質板の周縁部に接
触すると共に前記電解質板にスプリング部材で押圧され
るように配置される厚さ1mm以下のステンレス鋼また
はニッケル基合金からなるエッジシール板を備えた溶融
炭酸塩型燃料電池用セパレータにおいて、前記エッジシ
ール板は、少なくとも前記電解質板周縁部に接触する表
面層がアルミニウムスラリー法により形成されたアルミ
ニウム拡散層からなり、かつ前記電解質板に対する面圧
が0.2kg/cm2 〜5kg/cm2 であることを特
徴とする前記エッジシール板表面層に形成されたアルミ
ニウム拡散層の厚さは、35〜100μmにすることが
好ましい。
池用セパレータは、炭酸塩を含む電解質板の周縁部に接
触すると共に前記電解質板にスプリング部材で押圧され
るように配置される厚さ1mm以下のステンレス鋼また
はニッケル基合金からなるエッジシール板を備えた溶融
炭酸塩型燃料電池用セパレータにおいて、前記エッジシ
ール板は、少なくとも前記電解質板周縁部に接触する表
面層がアルミニウムスラリー法により形成されたアルミ
ニウム拡散層からなり、かつ前記電解質板に対する面圧
が0.2kg/cm2 〜5kg/cm2 であることを特
徴とする前記エッジシール板表面層に形成されたアルミ
ニウム拡散層の厚さは、35〜100μmにすることが
好ましい。
【0020】前記エッジシール板の前記電解質板に対す
る面圧を前記範囲に規定したのは、次のような理由によ
るものである。前記面圧を0.2kg/cm2 未満にす
ると、電解質板に対する前記エッジシール板のウェット
シール性が低下する。前記面圧が5kg/cm2 を越え
ると、前記エッジシール板の表面層に形成されたアルミ
ニウム拡散層に亀裂を生じ、電解質板中の腐食性の高い
溶融炭酸塩が前記亀裂部通して前記エッジシール板基材
であるステンレス鋼またはニッケル基合金が腐食され
る。前記第1〜第3の溶融炭酸塩型燃料電池用セパレー
タにおいて、前記アルミニウム拡散層は以下に説明する
アルミニウムスラリー法により形成される。
る面圧を前記範囲に規定したのは、次のような理由によ
るものである。前記面圧を0.2kg/cm2 未満にす
ると、電解質板に対する前記エッジシール板のウェット
シール性が低下する。前記面圧が5kg/cm2 を越え
ると、前記エッジシール板の表面層に形成されたアルミ
ニウム拡散層に亀裂を生じ、電解質板中の腐食性の高い
溶融炭酸塩が前記亀裂部通して前記エッジシール板基材
であるステンレス鋼またはニッケル基合金が腐食され
る。前記第1〜第3の溶融炭酸塩型燃料電池用セパレー
タにおいて、前記アルミニウム拡散層は以下に説明する
アルミニウムスラリー法により形成される。
【0021】まず、平均粒径1〜50μmのアルミニウ
ム粉末とスチレン系、アクリル系、ポリビニル系等のバ
インダとケトン系の有機溶剤とを混合してアルミニウム
スラリーを調製する。前記スラリー中の固形分(アルミ
ニウム粉末およびバインダ)中のアルミニウム粉末の含
有量は50〜80重量%にすることが実用上好ましい。
つづいて、前記スラリーを所望の部位に塗布する。前記
第1の溶融炭酸塩型燃料電池用セパレータにおいて厚さ
35〜100μmのアルミニウム拡散層を得るには前記
スラリーの組成、エッジシール板の材質等の条件によっ
てその塗布量が異なり、最適量に設定されるべきである
が、約200〜1700μmの厚さにスラリーを塗布す
ればよい。前記スラリーの塗布後は、670℃以上の温
度で熱処理することによりアルミニウム拡散層を形成す
る。
ム粉末とスチレン系、アクリル系、ポリビニル系等のバ
インダとケトン系の有機溶剤とを混合してアルミニウム
スラリーを調製する。前記スラリー中の固形分(アルミ
ニウム粉末およびバインダ)中のアルミニウム粉末の含
有量は50〜80重量%にすることが実用上好ましい。
つづいて、前記スラリーを所望の部位に塗布する。前記
第1の溶融炭酸塩型燃料電池用セパレータにおいて厚さ
35〜100μmのアルミニウム拡散層を得るには前記
スラリーの組成、エッジシール板の材質等の条件によっ
てその塗布量が異なり、最適量に設定されるべきである
が、約200〜1700μmの厚さにスラリーを塗布す
ればよい。前記スラリーの塗布後は、670℃以上の温
度で熱処理することによりアルミニウム拡散層を形成す
る。
【0022】また、本発明に係わる溶融炭酸塩型燃料電
池用セパレータの耐食処理方法は、ステンレス鋼または
ニッケル基合金からなるエッジシール板を備えた溶融炭
酸塩型燃料電池用セパレータの耐食処理方法において、
前記エッジシール板の少なくとも耐食性が必要される部
位の表面にアルミニウムおよび他の金属を含む炭酸塩の
融点より低い被覆層を形成した後、前記炭酸塩の融点よ
り低い温度で熱処理を施すことを特徴とするものであ
る。
池用セパレータの耐食処理方法は、ステンレス鋼または
ニッケル基合金からなるエッジシール板を備えた溶融炭
酸塩型燃料電池用セパレータの耐食処理方法において、
前記エッジシール板の少なくとも耐食性が必要される部
位の表面にアルミニウムおよび他の金属を含む炭酸塩の
融点より低い被覆層を形成した後、前記炭酸塩の融点よ
り低い温度で熱処理を施すことを特徴とするものであ
る。
【0023】前記エッジシール板の表面に前記被覆層を
形成する手段としては、例えばスパッタリング、真空蒸
着、CVDなどの成膜方法、メッキ法、または前記金属
と有機バインダを有機溶剤に溶解したスラリーを塗布す
る方法等を採用することができる。
形成する手段としては、例えばスパッタリング、真空蒸
着、CVDなどの成膜方法、メッキ法、または前記金属
と有機バインダを有機溶剤に溶解したスラリーを塗布す
る方法等を採用することができる。
【0024】前記成膜方法等により形成される被覆層
は、電解質としてLiとKの共晶炭酸塩(融点;490
℃)またはLiとNaの共晶炭酸塩(融点;500℃)
を使用する場合、以下に説明する(1-1) 、(1-2) のよう
に融点が475℃以下の2成分以上の合金膜の形態およ
び(2)のように少なくとも1種の成分をそれぞれ積層
した積層膜の形態が挙げられる。
は、電解質としてLiとKの共晶炭酸塩(融点;490
℃)またはLiとNaの共晶炭酸塩(融点;500℃)
を使用する場合、以下に説明する(1-1) 、(1-2) のよう
に融点が475℃以下の2成分以上の合金膜の形態およ
び(2)のように少なくとも1種の成分をそれぞれ積層
した積層膜の形態が挙げられる。
【0025】(1-1) 原子%で40≦Ga≦90の組成を
有するAl−Ga二元系合金、原子%で80≦Sn≦9
0の組成を有するAl−Sn二元系合金、原子%で70
≦Zn≦90の組成を有するAl−Zn二元系合金。
有するAl−Ga二元系合金、原子%で80≦Sn≦9
0の組成を有するAl−Sn二元系合金、原子%で70
≦Zn≦90の組成を有するAl−Zn二元系合金。
【0026】(1-2) 原子%でGe≦33、27≦Al≦
67、または原子%でAl≧27、24≦Ge≦33の
組成を有する少なくともAlを含むAl−Ge二元系合
金もしくはAl−Mg二元系合金、またはAl−Ge−
Mgの三元系合金。
67、または原子%でAl≧27、24≦Ge≦33の
組成を有する少なくともAlを含むAl−Ge二元系合
金もしくはAl−Mg二元系合金、またはAl−Ge−
Mgの三元系合金。
【0027】前記(1-1) の合金において、それら合金成
分の少なくとも1種をCu、Li、Siの群から選ばれ
る少なくとも1種の元素で5原子%以下置換することを
許容する。また、前記合金成分の少なくとも1種をB
a、Bi、Ca、In、La、Yの群から選ばれる少な
くとも1種の元素で1原子%以下置換することを許容す
る。
分の少なくとも1種をCu、Li、Siの群から選ばれ
る少なくとも1種の元素で5原子%以下置換することを
許容する。また、前記合金成分の少なくとも1種をB
a、Bi、Ca、In、La、Yの群から選ばれる少な
くとも1種の元素で1原子%以下置換することを許容す
る。
【0028】前記(1-2) の合金において、それら合金成
分の少なくとも1種をCu、Ga、Li、Si、Sn、
Zrの群から選ばれる少なくとも1種の元素で5原子%
以下置換することを許容する。また、前記合金成分の少
なくとも1種をBa、Bi、Ca、In、La、Yの群
から選ばれる少なくとも1種の元素で1原子%以下置換
することを許容する。
分の少なくとも1種をCu、Ga、Li、Si、Sn、
Zrの群から選ばれる少なくとも1種の元素で5原子%
以下置換することを許容する。また、前記合金成分の少
なくとも1種をBa、Bi、Ca、In、La、Yの群
から選ばれる少なくとも1種の元素で1原子%以下置換
することを許容する。
【0029】(2)Al膜とGa膜が交互に積層され、
その構成比が原子%で40≦Ga≦90の組成になる積
層膜;Al膜とSn膜が交互に積層され、その構成比が
原子%で80≦Sn≦90の組成になる積層膜;Al膜
とZn膜が交互に積層され、その構成比が原子%で70
≦Zn≦90の組成になる積層膜。
その構成比が原子%で40≦Ga≦90の組成になる積
層膜;Al膜とSn膜が交互に積層され、その構成比が
原子%で80≦Sn≦90の組成になる積層膜;Al膜
とZn膜が交互に積層され、その構成比が原子%で70
≦Zn≦90の組成になる積層膜。
【0030】前記(2)の積層膜において、前記Al膜
中にCu、Li、Siの群から選ばれる少なくとも1種
の元素を5原子%以下含むことを許容する。また、前記
Al膜中にBa、Bi、Ca、In、La、Yの群から
選ばれる少なくとも1種の元素を1原子%以下含むこと
を許容する。さらに、前記積層膜の再表面にAl膜が形
成されることを許容する。
中にCu、Li、Siの群から選ばれる少なくとも1種
の元素を5原子%以下含むことを許容する。また、前記
Al膜中にBa、Bi、Ca、In、La、Yの群から
選ばれる少なくとも1種の元素を1原子%以下含むこと
を許容する。さらに、前記積層膜の再表面にAl膜が形
成されることを許容する。
【0031】前記スラリーの塗布方法により形成される
被覆層は、電解質としてLiとKの共晶炭酸塩(融点;
490℃)またはLiとNaの共晶炭酸塩(融点;50
0℃)を使用する場合、以下に説明する(a)〜(c)
の形態が挙げられる。 (a)前記(1-1) および(1-2) で説明した合金粉末を含
む塗布層。
被覆層は、電解質としてLiとKの共晶炭酸塩(融点;
490℃)またはLiとNaの共晶炭酸塩(融点;50
0℃)を使用する場合、以下に説明する(a)〜(c)
の形態が挙げられる。 (a)前記(1-1) および(1-2) で説明した合金粉末を含
む塗布層。
【0032】(b)Al粉末を含む塗布層とGa粉末を
含む塗布層が交互に積層され、その構成比が原子%で4
0≦Ga≦90の組成になる積層塗布層;Al粉末を含
む塗布層とSn粉末を含む塗布層が交互に積層され、そ
の構成比が原子%で80≦Sn≦90の組成になる積層
塗布層;Al粉末を含む塗布層とZn粉末を含む塗布層
が交互に積層され、その構成比が原子%で70≦Zn≦
90の組成になる積層塗布層。
含む塗布層が交互に積層され、その構成比が原子%で4
0≦Ga≦90の組成になる積層塗布層;Al粉末を含
む塗布層とSn粉末を含む塗布層が交互に積層され、そ
の構成比が原子%で80≦Sn≦90の組成になる積層
塗布層;Al粉末を含む塗布層とZn粉末を含む塗布層
が交互に積層され、その構成比が原子%で70≦Zn≦
90の組成になる積層塗布層。
【0033】(c)Al粉末およびGa粉末を含み、そ
の構成比が原子%で40≦Ga≦90の組成になる塗布
層;Al粉末およびSn粉末を含み、その構成比が原子
%で80≦Sn≦90の組成になる塗布層;Al粉末お
よびZn粉末を含み、その構成比が原子%で70≦Zn
≦90の組成になる塗布層。
の構成比が原子%で40≦Ga≦90の組成になる塗布
層;Al粉末およびSn粉末を含み、その構成比が原子
%で80≦Sn≦90の組成になる塗布層;Al粉末お
よびZn粉末を含み、その構成比が原子%で70≦Zn
≦90の組成になる塗布層。
【0034】前記(b)、(c)の塗布層において、前
記Al粉末中にCu、Li、Siの群から選ばれる少な
くとも1種の元素を5原子%以下含むことを許容する。
また、前記Al粉末中にBa、Bi、Ca、In、L
a、Yの群から選ばれる少なくとも1種の元素を1原子
%以下含むことを許容する。
記Al粉末中にCu、Li、Siの群から選ばれる少な
くとも1種の元素を5原子%以下含むことを許容する。
また、前記Al粉末中にBa、Bi、Ca、In、L
a、Yの群から選ばれる少なくとも1種の元素を1原子
%以下含むことを許容する。
【0035】前記熱処理は、エッジシール板の少なくと
も耐食性が必要される部位の表面にアルミニウムを含
み、かつ前記炭酸塩の融点より低い2成分以上の金属を
含む被覆層を形成した後、前記エッジシール板を燃料電
池内に組み込んだ状態でなされる。
も耐食性が必要される部位の表面にアルミニウムを含
み、かつ前記炭酸塩の融点より低い2成分以上の金属を
含む被覆層を形成した後、前記エッジシール板を燃料電
池内に組み込んだ状態でなされる。
【0036】
【作用】本発明に係わる溶融炭酸塩型燃料電池用セパレ
ータによれば、エッジシール板は少なくとも電解質板周
縁部に接触する表面層がアルミニウムスラリー法により
形成された厚さ35〜100μmの均一性の高いアルミ
ニウム拡散層からなるため、前記電解質板に含まれる腐
食性の高い溶融炭酸塩との接触により腐食が生じるのを
防止できる。また、前記厚さのアルミニウム拡散層は表
面が平滑であるため、前記電解質板に対する前記エッジ
シール板のウェットシール性を向上することができる。
したがって、前記セパレータを組み込むことによって、
エッジシール板の腐食に伴う腐食生成物に起因した電極
の短絡を防止でき、かつガスリークに起因する電池性能
の低下を抑制できるため、長寿命の燃料電池を得ること
ができる。
ータによれば、エッジシール板は少なくとも電解質板周
縁部に接触する表面層がアルミニウムスラリー法により
形成された厚さ35〜100μmの均一性の高いアルミ
ニウム拡散層からなるため、前記電解質板に含まれる腐
食性の高い溶融炭酸塩との接触により腐食が生じるのを
防止できる。また、前記厚さのアルミニウム拡散層は表
面が平滑であるため、前記電解質板に対する前記エッジ
シール板のウェットシール性を向上することができる。
したがって、前記セパレータを組み込むことによって、
エッジシール板の腐食に伴う腐食生成物に起因した電極
の短絡を防止でき、かつガスリークに起因する電池性能
の低下を抑制できるため、長寿命の燃料電池を得ること
ができる。
【0037】また、本発明に係わる溶融炭酸塩型燃料電
池用セパレータによればマニホールドリングは少なくと
も電解質板周縁部に接触する表面層がアルミニウムスラ
リー法により形成された厚さ35〜100μmの均一性
の高いアルミニウム拡散層からなるため、前記電解質板
に含まれる腐食性の高い溶融炭酸塩との接触による腐食
を防止して良好なシール性を維持することができる。ま
た、前記厚さのアルミニウム拡散層は表面が平滑である
ため、溶接欠陥が生じにくい。したがって、前記セパレ
ータを組み込むことによって、マニホールドリングの腐
食に伴うガスリークに起因する電池性能の低下を抑制で
きるため、長寿命の燃料電池を得ることができる。
池用セパレータによればマニホールドリングは少なくと
も電解質板周縁部に接触する表面層がアルミニウムスラ
リー法により形成された厚さ35〜100μmの均一性
の高いアルミニウム拡散層からなるため、前記電解質板
に含まれる腐食性の高い溶融炭酸塩との接触による腐食
を防止して良好なシール性を維持することができる。ま
た、前記厚さのアルミニウム拡散層は表面が平滑である
ため、溶接欠陥が生じにくい。したがって、前記セパレ
ータを組み込むことによって、マニホールドリングの腐
食に伴うガスリークに起因する電池性能の低下を抑制で
きるため、長寿命の燃料電池を得ることができる。
【0038】さらに、本発明に係わる溶融炭酸塩型燃料
電池用セパレータによればエッジシール板は厚さ1mm
以下のステンレス鋼またはニッケル基合金の少なくとも
電解質板周縁部に接触する表面層がアルミニウムスラリ
ー法により形成されたアルミニウム拡散層からなるた
め、前記電解質板に含まれる腐食性の高い溶融炭酸塩と
の接触により腐食が生じるのを防止できる。また、前記
電解質板に対する前記エッジシール板の面圧力を0.2
kg/cm2 〜5kg/cm2 に規定することによっ
て、前記アルミニウム拡散層に亀裂を生じることなく前
記電解質板に対するウェットシール性を向上できる。し
たがって、前記セパレータを組み込むことによって、エ
ッジシール板の腐食に伴う腐食生成物に起因した電極の
短絡を防止でき、かつガスリークに起因する電池性能の
低下を抑制できるため、長寿命の燃料電池を得ることが
できる。
電池用セパレータによればエッジシール板は厚さ1mm
以下のステンレス鋼またはニッケル基合金の少なくとも
電解質板周縁部に接触する表面層がアルミニウムスラリ
ー法により形成されたアルミニウム拡散層からなるた
め、前記電解質板に含まれる腐食性の高い溶融炭酸塩と
の接触により腐食が生じるのを防止できる。また、前記
電解質板に対する前記エッジシール板の面圧力を0.2
kg/cm2 〜5kg/cm2 に規定することによっ
て、前記アルミニウム拡散層に亀裂を生じることなく前
記電解質板に対するウェットシール性を向上できる。し
たがって、前記セパレータを組み込むことによって、エ
ッジシール板の腐食に伴う腐食生成物に起因した電極の
短絡を防止でき、かつガスリークに起因する電池性能の
低下を抑制できるため、長寿命の燃料電池を得ることが
できる。
【0039】さらに、本発明に係わる溶融炭酸塩型燃料
電池用セパレータの耐食処理方法によればステンレス鋼
またはニッケル基合金からなるエッジシール板の少なく
とも耐食性が必要される部位の表面にアルミニウムおよ
び他の金属を含む炭酸塩の融点より低い被覆層を形成し
た後、前記炭酸塩の融点より低い温度で熱処理を施すこ
とによって、前記エッジシール板の所望の表面層に耐食
性の優れたアルミニウムを含む拡散層を形成できる。し
たがって、熱処理温度を低温にすることができるため、
製造工程における低コストを図ることができると同時
に、前記セパレータを燃料電池に組み込んだ状態で前記
燃料電池内の電解質板に含まれる炭酸塩を溶融すること
なく前記セパレターのエッジシール板の耐食性を向上で
きるため、予め前記耐食処理を施したエッジシール板を
燃料電池に組み込む場合に比べて工程の簡略化を達成す
ることができる。
電池用セパレータの耐食処理方法によればステンレス鋼
またはニッケル基合金からなるエッジシール板の少なく
とも耐食性が必要される部位の表面にアルミニウムおよ
び他の金属を含む炭酸塩の融点より低い被覆層を形成し
た後、前記炭酸塩の融点より低い温度で熱処理を施すこ
とによって、前記エッジシール板の所望の表面層に耐食
性の優れたアルミニウムを含む拡散層を形成できる。し
たがって、熱処理温度を低温にすることができるため、
製造工程における低コストを図ることができると同時
に、前記セパレータを燃料電池に組み込んだ状態で前記
燃料電池内の電解質板に含まれる炭酸塩を溶融すること
なく前記セパレターのエッジシール板の耐食性を向上で
きるため、予め前記耐食処理を施したエッジシール板を
燃料電池に組み込む場合に比べて工程の簡略化を達成す
ることができる。
【0040】また、前記エッジシール板の表面層に形成
されたアルミニウムおよび他の金属を含むアルミニウム
系拡散層は、拡散金属がアルミニウム単独である場合に
比べて靭性が向上されるため、電解質板に対して5kg
/cm2 以上の面圧で押圧しても亀裂の発生を防止でき
る。したがって、前記アルミニウム系拡散層が表層に形
成されたエッジシール板は、前記電解質板に対してウェ
ットシール性を一層向上できる。
されたアルミニウムおよび他の金属を含むアルミニウム
系拡散層は、拡散金属がアルミニウム単独である場合に
比べて靭性が向上されるため、電解質板に対して5kg
/cm2 以上の面圧で押圧しても亀裂の発生を防止でき
る。したがって、前記アルミニウム系拡散層が表層に形
成されたエッジシール板は、前記電解質板に対してウェ
ットシール性を一層向上できる。
【0041】
【実施例】以下、本発明の実施例を詳細に説明する。 実施例1
【0042】まず、平均粒径10μmのAl粉末、スチ
レン系バインダおよびケトン系溶剤を混合してアルミニ
ウムスラリーを調製した。つづいて、アセトン洗浄され
たSUS316Lからなる厚さ0.4mmの薄板材の表
面に前記スラリーを塗布して厚さ350μmの塗布層を
形成した後、前記バインダを揮散除去した。ひきつづ
き、前記薄板材を3体積%の水素を含むアルゴン雰囲気
中、670℃で10時間の熱処理を施した後、1℃/m
inの降温速度で徐冷して前記薄板材の表面層にアルミ
ニウム拡散層を形成した。
レン系バインダおよびケトン系溶剤を混合してアルミニ
ウムスラリーを調製した。つづいて、アセトン洗浄され
たSUS316Lからなる厚さ0.4mmの薄板材の表
面に前記スラリーを塗布して厚さ350μmの塗布層を
形成した後、前記バインダを揮散除去した。ひきつづ
き、前記薄板材を3体積%の水素を含むアルゴン雰囲気
中、670℃で10時間の熱処理を施した後、1℃/m
inの降温速度で徐冷して前記薄板材の表面層にアルミ
ニウム拡散層を形成した。
【0043】得られたアルミニウム拡散層を有する薄板
材からレーザ法にて10cm角の複数の試料を取り出し
た。いくつかの試料をX線回折用試料としてマイクロカ
ッタで切り出し、X線回折により前記アルミニウム拡散
層の組成を調べた。その結果、回折強度が一番強い物質
として金属間化合物、Al(Fe,Ni)が検出され
た。また、残りの試料を常温硬化型樹脂に埋め込み、マ
イクロカッタで切り出した後、切断面を研摩することに
より断面観察用試料を作製した。この試料の観察から、
前記薄板材の表面層に40μmの一様な厚さのアルミニ
ウム拡散層が形成されていることが確認された。 実施例2
材からレーザ法にて10cm角の複数の試料を取り出し
た。いくつかの試料をX線回折用試料としてマイクロカ
ッタで切り出し、X線回折により前記アルミニウム拡散
層の組成を調べた。その結果、回折強度が一番強い物質
として金属間化合物、Al(Fe,Ni)が検出され
た。また、残りの試料を常温硬化型樹脂に埋め込み、マ
イクロカッタで切り出した後、切断面を研摩することに
より断面観察用試料を作製した。この試料の観察から、
前記薄板材の表面層に40μmの一様な厚さのアルミニ
ウム拡散層が形成されていることが確認された。 実施例2
【0044】まず、平均粒径7μmのAl粉末、スチレ
ン系バインダおよびケトン系溶剤を混合してアルミニウ
ムスラリーを調製した。つづいて、SUS310Sから
なる厚さ5mmで下面が開放された矩形箱形で上部にガ
ス供給管を有するホルダをアセトン洗浄した後、前記ホ
ルダ表面に前記スラリーを塗布して厚さ1500μmの
塗布層を形成し、さらに前記バインダを揮散除去した。
ひきつづき、前記ホルダを3体積%の水素を含む窒素雰
囲気中、670℃で5時間の熱処理を施した後、1.5
℃/minの降温速度で徐冷して前記ホルダの表面層に
平均厚さ95μmのアルミニウム拡散層を形成した。
ン系バインダおよびケトン系溶剤を混合してアルミニウ
ムスラリーを調製した。つづいて、SUS310Sから
なる厚さ5mmで下面が開放された矩形箱形で上部にガ
ス供給管を有するホルダをアセトン洗浄した後、前記ホ
ルダ表面に前記スラリーを塗布して厚さ1500μmの
塗布層を形成し、さらに前記バインダを揮散除去した。
ひきつづき、前記ホルダを3体積%の水素を含む窒素雰
囲気中、670℃で5時間の熱処理を施した後、1.5
℃/minの降温速度で徐冷して前記ホルダの表面層に
平均厚さ95μmのアルミニウム拡散層を形成した。
【0045】得られたホルダの開放下面を、厚さ5mm
のアルミナ板上に炭酸塩を含浸した電解質板を介して載
せ、3kg/cm2 の加重をかけ、窒素雰囲気にした密
閉容器内に静置した。前記ホルダ上面のガス供給管を通
してアルゴンを前記ホルダ内が2気圧になるように導入
し、前記供給管を密閉した後、前記容器内のアルゴン濃
度を測定した。その結果、5時間経過後においてもアル
ゴンが検出されなかった。 実施例3
のアルミナ板上に炭酸塩を含浸した電解質板を介して載
せ、3kg/cm2 の加重をかけ、窒素雰囲気にした密
閉容器内に静置した。前記ホルダ上面のガス供給管を通
してアルゴンを前記ホルダ内が2気圧になるように導入
し、前記供給管を密閉した後、前記容器内のアルゴン濃
度を測定した。その結果、5時間経過後においてもアル
ゴンが検出されなかった。 実施例3
【0046】まず、平均粒径12μmのAl粉末、スチ
レン系バインダおよびケトン系溶剤を混合してアルミニ
ウムスラリーを調製した。つづいて、SUS430から
なる厚さ5mmで下面が開放された矩形箱形で上部にガ
ス供給管を有するホルダをアセトン洗浄した後、前記ホ
ルダ表面に前記スラリーを塗布して厚さ1300μmの
塗布層を形成し、さらに前記バインダを揮散除去した。
ひきつづき、前記ホルダを3体積%の水素を含む窒素雰
囲気中、670℃で7時間の熱処理を施した後、0.5
℃/minの降温速度で徐冷して前記ホルダの表面層に
平均厚さ90μmのアルミニウム拡散層を形成した。
レン系バインダおよびケトン系溶剤を混合してアルミニ
ウムスラリーを調製した。つづいて、SUS430から
なる厚さ5mmで下面が開放された矩形箱形で上部にガ
ス供給管を有するホルダをアセトン洗浄した後、前記ホ
ルダ表面に前記スラリーを塗布して厚さ1300μmの
塗布層を形成し、さらに前記バインダを揮散除去した。
ひきつづき、前記ホルダを3体積%の水素を含む窒素雰
囲気中、670℃で7時間の熱処理を施した後、0.5
℃/minの降温速度で徐冷して前記ホルダの表面層に
平均厚さ90μmのアルミニウム拡散層を形成した。
【0047】得られたホルダの開放下面に厚さ0.4m
mのSUS310からなる薄板をレーザ溶接し、窒素雰
囲気にした密閉容器内に静置した。前記ホルダ上面のガ
ス供給管を通してアルゴンを前記ホルダ内が3気圧にな
るように導入し、前記供給管を密閉した後、前記容器内
のアルゴン濃度を測定した。その結果、5時間経過後に
おいてもアルゴンが検出されなかった。 比較例1
mのSUS310からなる薄板をレーザ溶接し、窒素雰
囲気にした密閉容器内に静置した。前記ホルダ上面のガ
ス供給管を通してアルゴンを前記ホルダ内が3気圧にな
るように導入し、前記供給管を密閉した後、前記容器内
のアルゴン濃度を測定した。その結果、5時間経過後に
おいてもアルゴンが検出されなかった。 比較例1
【0048】まず、平均粒径10μmのAl粉末、スチ
レン系バインダおよびケトン系溶剤を混合してアルミニ
ウムスラリーを調製した。つづいて、アセトン洗浄され
たSUS310Sからなる厚さ0.3mmの薄板材の表
面に前記スラリーを塗布して厚さ150μmの塗布層を
形成した後、前記バインダを揮散除去した。ひきつづ
き、前記薄板材を3体積%の水素を含むアルゴン雰囲気
中、670℃で10時間の熱処理を施した後、1℃/m
inの降温速度で徐冷して前記薄板材の表面層にアルミ
ニウム拡散層を形成した。
レン系バインダおよびケトン系溶剤を混合してアルミニ
ウムスラリーを調製した。つづいて、アセトン洗浄され
たSUS310Sからなる厚さ0.3mmの薄板材の表
面に前記スラリーを塗布して厚さ150μmの塗布層を
形成した後、前記バインダを揮散除去した。ひきつづ
き、前記薄板材を3体積%の水素を含むアルゴン雰囲気
中、670℃で10時間の熱処理を施した後、1℃/m
inの降温速度で徐冷して前記薄板材の表面層にアルミ
ニウム拡散層を形成した。
【0049】得られたアルミニウム拡散層を有する薄板
材からレーザ法にて10cm角の複数の試料を取り出し
た。いくつかの試料をX線回折用試料としてマイクロカ
ッタで切り出し、X線回折により前記アルミニウム拡散
層の組成を調べた。その結果、回折強度が一番強い物質
として金属間化合物、Al(Fe,Ni)と基材の材料
であるγ−Feが検出された。また、残りの試料を常温
硬化型樹脂に埋め込み、マイクロカッタで切り出した
後、切断面を研摩することにより断面観察用試料を作製
した。この試料の観察から、前記薄板材の表面層に厚さ
30μmのアルミニウム拡散層が島状に形成されている
と共に、薄板材表面が露出している箇所が確認された。 比較例2
材からレーザ法にて10cm角の複数の試料を取り出し
た。いくつかの試料をX線回折用試料としてマイクロカ
ッタで切り出し、X線回折により前記アルミニウム拡散
層の組成を調べた。その結果、回折強度が一番強い物質
として金属間化合物、Al(Fe,Ni)と基材の材料
であるγ−Feが検出された。また、残りの試料を常温
硬化型樹脂に埋め込み、マイクロカッタで切り出した
後、切断面を研摩することにより断面観察用試料を作製
した。この試料の観察から、前記薄板材の表面層に厚さ
30μmのアルミニウム拡散層が島状に形成されている
と共に、薄板材表面が露出している箇所が確認された。 比較例2
【0050】まず、平均粒径7μmのAl粉末、スチレ
ン系バインダおよびケトン系溶剤を混合してアルミニウ
ムスラリーを調製した。つづいて、SUS310Sから
なる厚さ5mmで下面が開放された矩形箱形で上部にガ
ス供給管を有するホルダをアセトン洗浄した後、前記ホ
ルダ表面に前記スラリーを塗布して厚さ1750μmの
塗布層を形成し、さらに前記バインダを揮散除去した。
ひきつづき、前記ホルダを3体積%の水素を含む窒素雰
囲気中、670℃で5時間の熱処理を施した後、1.5
℃/minの降温速度で徐冷して前記ホルダの表面層に
平均厚さ105μmのアルミニウム拡散層を形成した。
得られたホルダについて、実施例2と同様なガスシール
性を調べた。その結果、窒素雰囲気にした密閉容器内に
アルゴンが100ppm検出された。 比較例3
ン系バインダおよびケトン系溶剤を混合してアルミニウ
ムスラリーを調製した。つづいて、SUS310Sから
なる厚さ5mmで下面が開放された矩形箱形で上部にガ
ス供給管を有するホルダをアセトン洗浄した後、前記ホ
ルダ表面に前記スラリーを塗布して厚さ1750μmの
塗布層を形成し、さらに前記バインダを揮散除去した。
ひきつづき、前記ホルダを3体積%の水素を含む窒素雰
囲気中、670℃で5時間の熱処理を施した後、1.5
℃/minの降温速度で徐冷して前記ホルダの表面層に
平均厚さ105μmのアルミニウム拡散層を形成した。
得られたホルダについて、実施例2と同様なガスシール
性を調べた。その結果、窒素雰囲気にした密閉容器内に
アルゴンが100ppm検出された。 比較例3
【0051】まず、平均粒径12μmのAl粉末、スチ
レン系バインダおよびケトン系溶剤を混合してアルミニ
ウムスラリーを調製した。つづいて、SUS430から
なる厚さ5mmで下面が開放された矩形箱形で上部にガ
ス供給管を有するホルダをアセトン洗浄した後、前記ホ
ルダ表面に前記スラリーを塗布して厚さ2000μmの
塗布層を形成し、さらに前記バインダを揮散除去した。
ひきつづき、前記ホルダを3体積%の水素を含む窒素雰
囲気中、670℃で7時間の熱処理を施した後、0.5
℃/minの降温速度で徐冷して前記ホルダの表面層に
平均厚さ110μmのアルミニウム拡散層を形成した。
得られたホルダについて、実施例3と同様なガスシール
性を調べた。その結果、窒素雰囲気にした密閉容器内に
アルゴンが300ppm検出された。
レン系バインダおよびケトン系溶剤を混合してアルミニ
ウムスラリーを調製した。つづいて、SUS430から
なる厚さ5mmで下面が開放された矩形箱形で上部にガ
ス供給管を有するホルダをアセトン洗浄した後、前記ホ
ルダ表面に前記スラリーを塗布して厚さ2000μmの
塗布層を形成し、さらに前記バインダを揮散除去した。
ひきつづき、前記ホルダを3体積%の水素を含む窒素雰
囲気中、670℃で7時間の熱処理を施した後、0.5
℃/minの降温速度で徐冷して前記ホルダの表面層に
平均厚さ110μmのアルミニウム拡散層を形成した。
得られたホルダについて、実施例3と同様なガスシール
性を調べた。その結果、窒素雰囲気にした密閉容器内に
アルゴンが300ppm検出された。
【0052】また、厚さ0.3mmのSUS310Sか
らなるエッジシール板表面に前記実施例1、2、比較例
1、2と同様な方法によりアルミニウム拡散層をそれぞ
れ形成し、これらエッジシール板を用いて前述した図1
および図2に示す溶融炭酸塩型燃料電池の単電池を組立
てた。これらの燃料電池について、常圧下で電流密度が
150mA/cm2 の条件で発電試験を行った。この発
電試験による発電時間に対する電池電圧の関係を図3に
示す。
らなるエッジシール板表面に前記実施例1、2、比較例
1、2と同様な方法によりアルミニウム拡散層をそれぞ
れ形成し、これらエッジシール板を用いて前述した図1
および図2に示す溶融炭酸塩型燃料電池の単電池を組立
てた。これらの燃料電池について、常圧下で電流密度が
150mA/cm2 の条件で発電試験を行った。この発
電試験による発電時間に対する電池電圧の関係を図3に
示す。
【0053】図3から明らかなように実施例1、2の方
法でアルミニウム拡散層を表面に形成したエッジシール
板を備えた溶融炭酸塩型燃料電池では、5000時間を
越えても電池電圧の低下が殆どなく、0.8V以上の高
い値を示すことがわかる。
法でアルミニウム拡散層を表面に形成したエッジシール
板を備えた溶融炭酸塩型燃料電池では、5000時間を
越えても電池電圧の低下が殆どなく、0.8V以上の高
い値を示すことがわかる。
【0054】これに対し、比較例1の方法でアルミニウ
ム拡散層を表面に形成したエッジシール板を備えた溶融
炭酸塩型燃料電池では、2000時間以下で電池電圧が
急激に低下した。これは、前記エッジシール板の材料で
あるSUS310Sが腐食し、その腐食生成物により電
極間の短絡が起こったためであると考えられる。また、
比較例2の方法でアルミニウム拡散層を表面に形成した
エッジシール板を備えた溶融炭酸塩型燃料電池では、5
000時間を越えても電池電圧の低下が殆ど見られなか
ったが、シール性が低いために0.7V以下の低い値を
示した。 実施例4
ム拡散層を表面に形成したエッジシール板を備えた溶融
炭酸塩型燃料電池では、2000時間以下で電池電圧が
急激に低下した。これは、前記エッジシール板の材料で
あるSUS310Sが腐食し、その腐食生成物により電
極間の短絡が起こったためであると考えられる。また、
比較例2の方法でアルミニウム拡散層を表面に形成した
エッジシール板を備えた溶融炭酸塩型燃料電池では、5
000時間を越えても電池電圧の低下が殆ど見られなか
ったが、シール性が低いために0.7V以下の低い値を
示した。 実施例4
【0055】まず、平均粒径10μmのAl粉末、スチ
レン系バインダおよびケトン系溶剤を混合してアルミニ
ウムスラリーを調製した。つづいて、図4に示すガス供
給管31を有するSUS310Sからなる厚さ0.3m
mの単セル模擬エッジシール板32の表面をアセトン洗
浄した後、前記エッジシール板表面に前記スラリーを塗
布して厚さ900μmの塗布層を形成し、さらに前記バ
インダを揮散除去した。ひきつづき、前記エッジシール
板を3体積%の水素を含むアルゴン雰囲気中、670℃
で10時間の熱処理を施した後、1℃/minの降温速
度で徐冷して前記エッジシール板の表面層に厚さ70μ
mのアルミニウム拡散層を形成した。
レン系バインダおよびケトン系溶剤を混合してアルミニ
ウムスラリーを調製した。つづいて、図4に示すガス供
給管31を有するSUS310Sからなる厚さ0.3m
mの単セル模擬エッジシール板32の表面をアセトン洗
浄した後、前記エッジシール板表面に前記スラリーを塗
布して厚さ900μmの塗布層を形成し、さらに前記バ
インダを揮散除去した。ひきつづき、前記エッジシール
板を3体積%の水素を含むアルゴン雰囲気中、670℃
で10時間の熱処理を施した後、1℃/minの降温速
度で徐冷して前記エッジシール板の表面層に厚さ70μ
mのアルミニウム拡散層を形成した。
【0056】同図4に示すように得られたエッジシール
板32を、厚さ5mmのアルミナ板33上に炭酸塩を含
浸した厚さ0.5mmの電解質板34を介して載せ、前
記エッジシール板の前記電解質板に対する面圧を0.5
kg/cm2 に設定し、温度650℃、酸素と炭酸ガス
の混合ガス(混合比1:2)雰囲気にした密閉容器内に
静置した。前記エッジシール板32上面のガス供給管3
1を通してヘリウムを前記エッジシール板32と前記電
解質板34で区画された空間内が3気圧になるように導
入し、前記供給管31を密閉した後、前記容器内のアル
ゴン濃度を測定した。その結果、300時間経過後にお
いてもヘリウムが検出されなかった。
板32を、厚さ5mmのアルミナ板33上に炭酸塩を含
浸した厚さ0.5mmの電解質板34を介して載せ、前
記エッジシール板の前記電解質板に対する面圧を0.5
kg/cm2 に設定し、温度650℃、酸素と炭酸ガス
の混合ガス(混合比1:2)雰囲気にした密閉容器内に
静置した。前記エッジシール板32上面のガス供給管3
1を通してヘリウムを前記エッジシール板32と前記電
解質板34で区画された空間内が3気圧になるように導
入し、前記供給管31を密閉した後、前記容器内のアル
ゴン濃度を測定した。その結果、300時間経過後にお
いてもヘリウムが検出されなかった。
【0057】また、300時間経過後の前記エッジシー
ル板からレーザ法にて3cm角の試料を取り出した。こ
の試料を常温硬化型樹脂に埋め込み、マイクロカッタで
切り出した後、切断面を研摩することにより断面観察用
試料を作製した。この試料の観察から、前記エッジシー
ル板の表面層に70μmの一様な厚さのアルミニウム拡
散層が形成され、かつ亀裂が発生している箇所は確認さ
れなかった。 実施例5
ル板からレーザ法にて3cm角の試料を取り出した。こ
の試料を常温硬化型樹脂に埋め込み、マイクロカッタで
切り出した後、切断面を研摩することにより断面観察用
試料を作製した。この試料の観察から、前記エッジシー
ル板の表面層に70μmの一様な厚さのアルミニウム拡
散層が形成され、かつ亀裂が発生している箇所は確認さ
れなかった。 実施例5
【0058】図4と同様な形状を有し、SUS316L
からなる厚さ0.7mmの単セル模擬エッジシール板の
表面をアセトン洗浄した後、IVD(Ion Vapo
rDeposition)法により厚さ25μmのアル
ミニウム膜を形成した。ひきつづき、前記エッジシール
板を3体積%の水素を含む窒素雰囲気中、670℃で1
0時間の熱処理を施した後、1.5℃/minの降温速
度で徐冷して前記エッジシール板の表面層に平均厚さ3
0μmのアルミニウム拡散層を形成した。
からなる厚さ0.7mmの単セル模擬エッジシール板の
表面をアセトン洗浄した後、IVD(Ion Vapo
rDeposition)法により厚さ25μmのアル
ミニウム膜を形成した。ひきつづき、前記エッジシール
板を3体積%の水素を含む窒素雰囲気中、670℃で1
0時間の熱処理を施した後、1.5℃/minの降温速
度で徐冷して前記エッジシール板の表面層に平均厚さ3
0μmのアルミニウム拡散層を形成した。
【0059】得られたエッジシール板を用いて実施例4
と同様なリーク試験を実施した。ただし、前記エッジシ
ール板の電解質板に対する面圧を4.5kg/cm2 に
設定した。密閉容器内のヘリウムは、300時間経過後
においても検出されなかった。
と同様なリーク試験を実施した。ただし、前記エッジシ
ール板の電解質板に対する面圧を4.5kg/cm2 に
設定した。密閉容器内のヘリウムは、300時間経過後
においても検出されなかった。
【0060】また、300時間経過後の前記エッジシー
ル板からレーザ法にて3cm角の試料を取り出した。こ
の試料を常温硬化型樹脂に埋め込み、マイクロカッタで
切り出した後、切断面を研摩することにより断面観察用
試料を作製した。この試料の観察から、前記エッジシー
ル板の表面層に30μmの一様な厚さのアルミニウム拡
散層が形成され、かつ亀裂が発生している箇所は確認さ
れなかった。 比較例4
ル板からレーザ法にて3cm角の試料を取り出した。こ
の試料を常温硬化型樹脂に埋め込み、マイクロカッタで
切り出した後、切断面を研摩することにより断面観察用
試料を作製した。この試料の観察から、前記エッジシー
ル板の表面層に30μmの一様な厚さのアルミニウム拡
散層が形成され、かつ亀裂が発生している箇所は確認さ
れなかった。 比較例4
【0061】まず、平均粒径10μmのAl粉末、スチ
レン系バインダおよびケトン系溶剤を混合してアルミニ
ウムスラリーを調製した。つづいて、図4と同様な形状
を有し、SUS310Sからなる厚さ0.3mmの単セ
ル模擬エッジシール板の表面をアセトン洗浄した後、前
記エッジシール板表面に前記スラリーを塗布して厚さ7
00μmの塗布層を形成した後、前記バインダを揮散除
去した。ひきつづき、前記薄板材を3体積%の水素を含
むアルゴン雰囲気中、670℃で10時間の熱処理を施
した後、1℃/minの降温速度で徐冷して前記エッジ
シール板の表面層に厚さ50μmのアルミニウム拡散層
を形成した。
レン系バインダおよびケトン系溶剤を混合してアルミニ
ウムスラリーを調製した。つづいて、図4と同様な形状
を有し、SUS310Sからなる厚さ0.3mmの単セ
ル模擬エッジシール板の表面をアセトン洗浄した後、前
記エッジシール板表面に前記スラリーを塗布して厚さ7
00μmの塗布層を形成した後、前記バインダを揮散除
去した。ひきつづき、前記薄板材を3体積%の水素を含
むアルゴン雰囲気中、670℃で10時間の熱処理を施
した後、1℃/minの降温速度で徐冷して前記エッジ
シール板の表面層に厚さ50μmのアルミニウム拡散層
を形成した。
【0062】得られたエッジシール板を用いて実施例4
と同様なリーク試験を実施した。ただし、前記エッジシ
ール板の電解質板に対する面圧を0.1kg/cm2 に
設定した。密閉容器内のヘリウム濃度は、300時間経
過後において100ppm検出された。
と同様なリーク試験を実施した。ただし、前記エッジシ
ール板の電解質板に対する面圧を0.1kg/cm2 に
設定した。密閉容器内のヘリウム濃度は、300時間経
過後において100ppm検出された。
【0063】また、300時間経過後の前記エッジシー
ル板からレーザ法にて3cm角の試料を取り出した。こ
の試料を常温硬化型樹脂に埋め込み、マイクロカッタで
切り出した後、切断面を研摩することにより断面観察用
試料を作製した。この試料の観察から、前記エッジシー
ル板の表面層に50μmの一様な厚さのアルミニウム拡
散層が形成されていたが、亀裂が発生している箇所が確
認された。 比較例5
ル板からレーザ法にて3cm角の試料を取り出した。こ
の試料を常温硬化型樹脂に埋め込み、マイクロカッタで
切り出した後、切断面を研摩することにより断面観察用
試料を作製した。この試料の観察から、前記エッジシー
ル板の表面層に50μmの一様な厚さのアルミニウム拡
散層が形成されていたが、亀裂が発生している箇所が確
認された。 比較例5
【0064】実施例4と同様な処理により平均厚さ70
μmのアルミニウム拡散層を形成した図4と同様な形状
を有し、SUS310Sからなる厚さ0.3mmの単セ
ル模擬エッジシール板を用いて実施例4と同様なリーク
試験を実施した。ただし、前記エッジシール板の電解質
板に対する面圧を5.5kg/cm2 に設定した。密閉
容器内のヘリウムは、300時間経過後においても検出
されなかった。
μmのアルミニウム拡散層を形成した図4と同様な形状
を有し、SUS310Sからなる厚さ0.3mmの単セ
ル模擬エッジシール板を用いて実施例4と同様なリーク
試験を実施した。ただし、前記エッジシール板の電解質
板に対する面圧を5.5kg/cm2 に設定した。密閉
容器内のヘリウムは、300時間経過後においても検出
されなかった。
【0065】また、300時間経過後の前記エッジシー
ル板からレーザ法にて3cm角の試料を取り出した。こ
の試料を常温硬化型樹脂に埋め込み、マイクロカッタで
切り出した後、切断面を研摩することにより断面観察用
試料を作製した。この試料の観察から、前記エッジシー
ル板の表面層に70μmの一様な厚さのアルミニウム拡
散層が形成されていたが、曲面部分に基材であるSUS
310Sまで達する亀裂が発生し、その亀裂した基材部
分で腐食されていることが認められた。
ル板からレーザ法にて3cm角の試料を取り出した。こ
の試料を常温硬化型樹脂に埋め込み、マイクロカッタで
切り出した後、切断面を研摩することにより断面観察用
試料を作製した。この試料の観察から、前記エッジシー
ル板の表面層に70μmの一様な厚さのアルミニウム拡
散層が形成されていたが、曲面部分に基材であるSUS
310Sまで達する亀裂が発生し、その亀裂した基材部
分で腐食されていることが認められた。
【0066】さらに、厚さ0.3mmのSUS310S
からなるエッジシール板表面に前記実施例4、5、比較
例4、5と同様な方法によりアルミニウム拡散層をそれ
ぞれ形成し、これらエッジシール板を用いて前述した図
1および図2に示す溶融炭酸塩型燃料電池の単電池を組
立てた。これらの燃料電池について、常圧下、650℃
で電流密度が150mA/cm2 の条件で発電試験を行
った。ただし、実施例4、5および比較例4、5の方法
で処理したエッジシール板の電解質板に対する面圧は、
前述したのと同様に0.5kg/cm2 、4.5kg/
cm2 、0.1kg/cm2 、5.5kg/cm2 にそ
れぞれ設定した。この発電試験による発電時間に対する
電池電圧の関係を図5に示す。
からなるエッジシール板表面に前記実施例4、5、比較
例4、5と同様な方法によりアルミニウム拡散層をそれ
ぞれ形成し、これらエッジシール板を用いて前述した図
1および図2に示す溶融炭酸塩型燃料電池の単電池を組
立てた。これらの燃料電池について、常圧下、650℃
で電流密度が150mA/cm2 の条件で発電試験を行
った。ただし、実施例4、5および比較例4、5の方法
で処理したエッジシール板の電解質板に対する面圧は、
前述したのと同様に0.5kg/cm2 、4.5kg/
cm2 、0.1kg/cm2 、5.5kg/cm2 にそ
れぞれ設定した。この発電試験による発電時間に対する
電池電圧の関係を図5に示す。
【0067】図5から明らかなように実施例4、5の方
法でアルミニウム拡散層を表面に形成したエッジシール
板を備え、かつ電解質板に対する面圧を0.2kg/c
m2 〜5kg/cm2 の範囲内に設定した溶融炭酸塩型
燃料電池では、5000時間を越えても電池電圧の低下
が殆どなく、0.8V以上の高い値を示すことがわか
る。
法でアルミニウム拡散層を表面に形成したエッジシール
板を備え、かつ電解質板に対する面圧を0.2kg/c
m2 〜5kg/cm2 の範囲内に設定した溶融炭酸塩型
燃料電池では、5000時間を越えても電池電圧の低下
が殆どなく、0.8V以上の高い値を示すことがわか
る。
【0068】これに対し、比較例4の方法でアルミニウ
ム拡散層を表面に形成したエッジシール板を備え、かつ
電解質板に対する面圧を0.1kg/cm2 に設定した
溶融炭酸塩型燃料電池では、5000時間を越えても電
池電圧の低下が殆どなかったが、シール性の悪化により
0.7V以下の低い値を示した。また、比較例5の方法
でアルミニウム拡散層を表面に形成したエッジシール板
を備え、かつ電解質板に対する面圧を5.5kg/cm
2 に設定した溶融炭酸塩型燃料電池では、2000時間
以下で電池電圧が急激に低下した。これは、前記エッジ
シール板の材料であるSUS310Sが腐食し、その腐
食生成物により電極間の短絡が起こったためであると考
えられる。 実施例6
ム拡散層を表面に形成したエッジシール板を備え、かつ
電解質板に対する面圧を0.1kg/cm2 に設定した
溶融炭酸塩型燃料電池では、5000時間を越えても電
池電圧の低下が殆どなかったが、シール性の悪化により
0.7V以下の低い値を示した。また、比較例5の方法
でアルミニウム拡散層を表面に形成したエッジシール板
を備え、かつ電解質板に対する面圧を5.5kg/cm
2 に設定した溶融炭酸塩型燃料電池では、2000時間
以下で電池電圧が急激に低下した。これは、前記エッジ
シール板の材料であるSUS310Sが腐食し、その腐
食生成物により電極間の短絡が起こったためであると考
えられる。 実施例6
【0069】幅500mm、長さ750mm、厚さ0.
42mmのインコネル600からなるエッジシール板の
表面をアセトンで洗浄した後、IVD法により厚さ40
μmのAl、Ge、Maの三元系合金膜を形成した。前
記三元系合金膜の組成は、Alが60原子%、Geが3
0原子%およびMgが10原子%であった。
42mmのインコネル600からなるエッジシール板の
表面をアセトンで洗浄した後、IVD法により厚さ40
μmのAl、Ge、Maの三元系合金膜を形成した。前
記三元系合金膜の組成は、Alが60原子%、Geが3
0原子%およびMgが10原子%であった。
【0070】前記エッジシール板を用いて前述した図1
および図2に示す溶融炭酸塩型燃料電池(ただし、単電
池を5層積層)を組立てた。前記燃料電池を容器内に密
閉し、窒素をパージガスとして流しながら、カソード極
およびアノード極側共に窒素ガスを流し、48時間かけ
て470℃まで昇温し、24時間保持して前記三元系合
金膜を前記エッジシール板に拡散した。
および図2に示す溶融炭酸塩型燃料電池(ただし、単電
池を5層積層)を組立てた。前記燃料電池を容器内に密
閉し、窒素をパージガスとして流しながら、カソード極
およびアノード極側共に窒素ガスを流し、48時間かけ
て470℃まで昇温し、24時間保持して前記三元系合
金膜を前記エッジシール板に拡散した。
【0071】その後、カソード極およびアノード極に供
給するガスをそれぞれ酸化剤ガス、燃料ガスを代え、前
記エッジシール板の電解質板に対する面圧を7kg/c
m2 に設定し、常圧下、650℃で電流密度が150m
A/cm2 の条件にて発電試験を行った。その結果、5
300時間経過後においても4.3Vの高い電圧を維持
し、さらに前記電極間の短絡による性能劣化が認められ
なかった。 実施例7
給するガスをそれぞれ酸化剤ガス、燃料ガスを代え、前
記エッジシール板の電解質板に対する面圧を7kg/c
m2 に設定し、常圧下、650℃で電流密度が150m
A/cm2 の条件にて発電試験を行った。その結果、5
300時間経過後においても4.3Vの高い電圧を維持
し、さらに前記電極間の短絡による性能劣化が認められ
なかった。 実施例7
【0072】予め700℃の熱処理炉でアルミニウム拡
散層が形成されたSUS310Sからなる厚さ0.3m
mのエッジシール板に両極の反応ガスを隔離するための
SUS310S板とニッケル板とを積層した厚さ0.4
mmのクラッド材からなる隔離板を溶接してセパレータ
を作製した。また、平均粒径10μmのAl粉末、平均
粒径5μmのZn粉末、スチレン系バインダおよびケト
ン系溶剤を混合して混合粉含有スラリーを調製した。前
記混合粉の構成比は、Alが25原子%、Znが75原
子%であった。つづいて、前記セパレータの前記溶接部
をアセトンで洗浄した後、前記スラリーを前記溶接部に
塗布して厚さ900μmの塗布層を形成した。次いで、
同セパレータを使用して単セルを3層積層した燃料電池
を組み立てた。前記燃料電池を容器内に密閉し、窒素を
パージガスとして流しながら、カソード極およびアノー
ド極側共に窒素ガスを流し、24時間かけて470℃ま
で昇温し、300℃で24時間保持してバインダを揮散
した。その後、24時間かけて470℃まで昇温し、2
4時間かけて前記塗布層中の混合粉を前記溶接部に拡散
した。
散層が形成されたSUS310Sからなる厚さ0.3m
mのエッジシール板に両極の反応ガスを隔離するための
SUS310S板とニッケル板とを積層した厚さ0.4
mmのクラッド材からなる隔離板を溶接してセパレータ
を作製した。また、平均粒径10μmのAl粉末、平均
粒径5μmのZn粉末、スチレン系バインダおよびケト
ン系溶剤を混合して混合粉含有スラリーを調製した。前
記混合粉の構成比は、Alが25原子%、Znが75原
子%であった。つづいて、前記セパレータの前記溶接部
をアセトンで洗浄した後、前記スラリーを前記溶接部に
塗布して厚さ900μmの塗布層を形成した。次いで、
同セパレータを使用して単セルを3層積層した燃料電池
を組み立てた。前記燃料電池を容器内に密閉し、窒素を
パージガスとして流しながら、カソード極およびアノー
ド極側共に窒素ガスを流し、24時間かけて470℃ま
で昇温し、300℃で24時間保持してバインダを揮散
した。その後、24時間かけて470℃まで昇温し、2
4時間かけて前記塗布層中の混合粉を前記溶接部に拡散
した。
【0073】その後、カソード極およびアノード極に供
給するガスをそれぞれ酸化剤ガス、燃料ガスを代え、前
記エッジシール板の電解質板に対する面圧を3kg/c
m2 に設定し、常圧下、650℃で電流密度が150m
A/cm2 の条件にて発電試験を行った。その結果、5
500時間経過後においても燃料電池の初期特性と同様
な2.4Vの値を維持し、さらに前記溶接部の腐食によ
るパージガスの電池内へのリークインに起因する電池性
能の低下は認められなかった。
給するガスをそれぞれ酸化剤ガス、燃料ガスを代え、前
記エッジシール板の電解質板に対する面圧を3kg/c
m2 に設定し、常圧下、650℃で電流密度が150m
A/cm2 の条件にて発電試験を行った。その結果、5
500時間経過後においても燃料電池の初期特性と同様
な2.4Vの値を維持し、さらに前記溶接部の腐食によ
るパージガスの電池内へのリークインに起因する電池性
能の低下は認められなかった。
【0074】
【発明の効果】以上詳述したように、本発明にに係わる
溶融炭酸塩型燃料電池用セパレータよれば優れた耐食性
とシール性を有するエッジシール板または優れた耐食性
を有するマニホールドリングを備え、前記セパレータを
組み込むことによって長寿命で高性能の燃料電池を実現
できる等顕著な効果を奏する。
溶融炭酸塩型燃料電池用セパレータよれば優れた耐食性
とシール性を有するエッジシール板または優れた耐食性
を有するマニホールドリングを備え、前記セパレータを
組み込むことによって長寿命で高性能の燃料電池を実現
できる等顕著な効果を奏する。
【0075】また、本発明に係わる溶融炭酸塩型燃料電
池用セパレータの耐食処理方法によれば、燃料電池とし
て組込んだ状態でエッジシール板に耐食処理を施すこと
ができ、ひいては燃料電池の組み立て工程の簡略化を達
成できる等顕著な効果を奏する。
池用セパレータの耐食処理方法によれば、燃料電池とし
て組込んだ状態でエッジシール板に耐食処理を施すこと
ができ、ひいては燃料電池の組み立て工程の簡略化を達
成できる等顕著な効果を奏する。
【図1】一般的な溶融炭酸塩型燃料電池を示す分解斜視
図。
図。
【図2】図1のA−A´線に沿う断面図。
【図3】実施例1、2、比較例1、2の方法によりアル
ミニウム拡散層が表面層に形成されたエッジシール板を
備えた溶融炭酸塩型燃料電池における発電時間に対する
電池電圧の関係を示す特性図。
ミニウム拡散層が表面層に形成されたエッジシール板を
備えた溶融炭酸塩型燃料電池における発電時間に対する
電池電圧の関係を示す特性図。
【図4】単セル模擬エッジシール板のウェットシール性
の試験するための積層構造を示す概略断面図。
の試験するための積層構造を示す概略断面図。
【図5】実施例4、5、比較例4、5の方法によりアル
ミニウム拡散層が表面層に形成されたエッジシール板を
備えた溶融炭酸塩型燃料電池における発電時間に対する
電池電圧の関係を示す特性図。
ミニウム拡散層が表面層に形成されたエッジシール板を
備えた溶融炭酸塩型燃料電池における発電時間に対する
電池電圧の関係を示す特性図。
1、8…エッジシール板、13a〜13d…マニホール
ドリング、16…電解質板、18…カソード極、21…
アノード極、24…酸化剤ガス、25…燃料ガス。
ドリング、16…電解質板、18…カソード極、21…
アノード極、24…酸化剤ガス、25…燃料ガス。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大図 秀行 神奈川県川崎市幸区小向東芝町1番地 株 式会社東芝研究開発センター内 (72)発明者 中川 和明 神奈川県川崎市幸区小向東芝町1番地 株 式会社東芝研究開発センター内 (72)発明者 富松 師浩 神奈川県川崎市幸区小向東芝町1番地 株 式会社東芝研究開発センター内
Claims (5)
- 【請求項1】 炭酸塩を含む電解質板の周縁部に接触し
て配置されるステンレス鋼またはニッケル基合金からな
るエッジシール板を備えた溶融炭酸塩型燃料電池用セパ
レータにおいて、 前記エッジシール板の少なくとも前記電解質板周縁部に
接触する表面層は、アルミニウムスラリー法により形成
された厚さ35〜100μmのアルミニウム拡散層から
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。 - 【請求項2】 エッジシール板と、前記エッジシール板
に連結され、所望のガスを配流するステンレス鋼または
ニッケル基合金からなるマニホールドリングとを備えた
溶融炭酸塩型燃料電池用セパレータにおいて、 前記マニホールドリングの表面層は、アルミニウムスラ
リー法により形成された厚さ35〜100μmのアルミ
ニウム拡散層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。 - 【請求項3】 炭酸塩を含む電解質板の周縁部に接触す
ると共に前記電解質板にスプリング部材で押圧して配置
される厚さ1mm以下のステンレス鋼またはニッケル基
合金からなるエッジシール板を備えた溶融炭酸塩型燃料
電池用セパレータにおいて、 前記エッジシール板は、少なくとも前記電解質板周縁部
に接触する表面層がアルミニウムスラリー法により形成
されたアルミニウム拡散層からなり、かつ前記電解質板
に対する面圧力が0.2kg/cm2 〜5kg/cm2
であ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。 - 【請求項4】 ステンレス鋼またはニッケル基合金から
なるエッジシール板を備えた溶融炭酸塩型燃料電池用セ
パレータの耐食処理方法において、 前記エッジシール板の少なくとも耐食性が必要される部
位の表面にアルミニウムおよび他の金属を含む炭酸塩の
融点より低い融点の被覆層を形成した後、前記炭酸塩の
融点より低い温度で熱処理を施すことを特徴とする溶融
炭酸塩型燃料電池用セパレータの耐食処理方法。 - 【請求項5】 ステンレス鋼またはニッケル基合金から
なるエッジシール板を備えた溶融炭酸塩型燃料電池用セ
パレータにおいて、 前記エッジシール板は、少なくとも耐食性が必要される
部位の表面にアルミニウムおよび他の金属を含む炭酸塩
の融点より低い融点の被覆層を形成した後、熱処理を施
して耐食処理を行ったことを特徴とする溶融炭酸塩型燃
料電池用セパレータ。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5052676A JPH06267550A (ja) | 1993-03-12 | 1993-03-12 | 溶融炭酸塩型燃料電池用セパレータおよび溶融炭酸塩型燃料電池用セパレータの耐食処理方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5052676A JPH06267550A (ja) | 1993-03-12 | 1993-03-12 | 溶融炭酸塩型燃料電池用セパレータおよび溶融炭酸塩型燃料電池用セパレータの耐食処理方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH06267550A true JPH06267550A (ja) | 1994-09-22 |
Family
ID=12921489
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP5052676A Pending JPH06267550A (ja) | 1993-03-12 | 1993-03-12 | 溶融炭酸塩型燃料電池用セパレータおよび溶融炭酸塩型燃料電池用セパレータの耐食処理方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH06267550A (ja) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
NL1006185C2 (nl) * | 1996-05-31 | 2001-12-10 | Korea Heavy Ind & Construction | Anticorrosie-behandelingswerkwijze voor een separator van een brandstofcel met gesmolten carbonaat. |
KR100394778B1 (ko) * | 1996-06-19 | 2003-11-20 | 한국전력공사 | 용융탄산염형연료전지분리판의내식처리방법 |
KR101311782B1 (ko) * | 2007-12-21 | 2013-09-25 | 재단법인 포항산업과학연구원 | Mcfc용 대형 전해질 함침 전극의 제조법 |
TWI641175B (zh) * | 2016-11-28 | 2018-11-11 | 財團法人工業技術研究院 | 抗腐蝕結構及包含其之燃料電池 |
US10511030B2 (en) | 2016-11-28 | 2019-12-17 | Industrial Technology Research Institute | Anti-corrosion structure and fuel cell employing the same |
-
1993
- 1993-03-12 JP JP5052676A patent/JPH06267550A/ja active Pending
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
NL1006185C2 (nl) * | 1996-05-31 | 2001-12-10 | Korea Heavy Ind & Construction | Anticorrosie-behandelingswerkwijze voor een separator van een brandstofcel met gesmolten carbonaat. |
KR100394778B1 (ko) * | 1996-06-19 | 2003-11-20 | 한국전력공사 | 용융탄산염형연료전지분리판의내식처리방법 |
KR101311782B1 (ko) * | 2007-12-21 | 2013-09-25 | 재단법인 포항산업과학연구원 | Mcfc용 대형 전해질 함침 전극의 제조법 |
TWI641175B (zh) * | 2016-11-28 | 2018-11-11 | 財團法人工業技術研究院 | 抗腐蝕結構及包含其之燃料電池 |
US10511030B2 (en) | 2016-11-28 | 2019-12-17 | Industrial Technology Research Institute | Anti-corrosion structure and fuel cell employing the same |
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