JPH07145454A - 固体電解質型燃料電池用金属材料 - Google Patents
固体電解質型燃料電池用金属材料Info
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- JPH07145454A JPH07145454A JP5316060A JP31606093A JPH07145454A JP H07145454 A JPH07145454 A JP H07145454A JP 5316060 A JP5316060 A JP 5316060A JP 31606093 A JP31606093 A JP 31606093A JP H07145454 A JPH07145454 A JP H07145454A
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- H01M8/0202—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors
- H01M8/0204—Non-porous and characterised by the material
- H01M8/0206—Metals or alloys
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 空気極や燃料極あるいは固体電解質と熱膨張
率が近似し、耐熱性に優れた固体電解質型燃料電池用金
属材料の提供。 【構成】 特定量のＬａを始めＣｒ，Ｃｏを含有させた
Ｆｅ基合金は、空気極や燃料極あるいは固体電解質と近
似した熱膨張率を有しており、また、Ｔｉ，Ａｌを添加
してＣｏ量を低減しかつ熱膨張係数を調整し、さらに、
Ｎｉ，Ｍｏを添加してＣｏ量を低減しかつ機械的特性を
改善した材料は、実施例にも明らかなように電池の作動
温度での酸化被膜の電気抵抗が低く、また、空気極や燃
料極あるいは固体電解質との接合も容易であり、固体電
解質型燃料電池用セパレータ材として最適である。
率が近似し、耐熱性に優れた固体電解質型燃料電池用金
属材料の提供。 【構成】 特定量のＬａを始めＣｒ，Ｃｏを含有させた
Ｆｅ基合金は、空気極や燃料極あるいは固体電解質と近
似した熱膨張率を有しており、また、Ｔｉ，Ａｌを添加
してＣｏ量を低減しかつ熱膨張係数を調整し、さらに、
Ｎｉ，Ｍｏを添加してＣｏ量を低減しかつ機械的特性を
改善した材料は、実施例にも明らかなように電池の作動
温度での酸化被膜の電気抵抗が低く、また、空気極や燃
料極あるいは固体電解質との接合も容易であり、固体電
解質型燃料電池用セパレータ材として最適である。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、第三世代として開発
されている固体電解質型燃料電池のセパレータ材として
利用できる金属材料に係り、特定組成のＣｒ−Ｃｏ−Ｌ
ａ−Ｔｉ−Ａｌ−Ｆｅ系合金あるいはＣｒ−Ｃｏ−Ｌａ
−Ｎｉ−Ｍｏ−Ｔｉ−Ａｌ−Ｆｅ系合金とすることによ
り、空気極や燃料極あるいは固体電解質の熱膨張係数と
近似した熱膨張係数を有し、酸化被膜の電気抵抗が小さ
いことを特徴とする固体電解質型電池用金属材料に関す
る。
されている固体電解質型燃料電池のセパレータ材として
利用できる金属材料に係り、特定組成のＣｒ−Ｃｏ−Ｌ
ａ−Ｔｉ−Ａｌ−Ｆｅ系合金あるいはＣｒ−Ｃｏ−Ｌａ
−Ｎｉ−Ｍｏ−Ｔｉ−Ａｌ−Ｆｅ系合金とすることによ
り、空気極や燃料極あるいは固体電解質の熱膨張係数と
近似した熱膨張係数を有し、酸化被膜の電気抵抗が小さ
いことを特徴とする固体電解質型電池用金属材料に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】燃料電池は燃料のもつ化学エネルギーを
電気化学反応により直接電気エネルギーに変換する発電
方式で種々のすぐれた特徴を有している。このため、最
近のエネルギー政策、地球環境問題の高まりの中で需要
地に接近設置できる分散電源、コージェネレーション用
電源として燃料電池の早期実用化が強く望まれており、
分散型電源導入量でも燃料電池に最も大きな期待がかけ
られている。
電気化学反応により直接電気エネルギーに変換する発電
方式で種々のすぐれた特徴を有している。このため、最
近のエネルギー政策、地球環境問題の高まりの中で需要
地に接近設置できる分散電源、コージェネレーション用
電源として燃料電池の早期実用化が強く望まれており、
分散型電源導入量でも燃料電池に最も大きな期待がかけ
られている。
【０００３】新たな発電システムである燃料電池の種類
には、電解質にリン酸水溶液を用いるリン酸型（ＰＡＦ
Ｃ）、電解質に炭酸リチウム、炭酸カリウム等を用いる
溶融炭酸塩型（ＭＣＦＣ）、電解質にジルコニア系のセ
ラミックを用いる固体電解質型（ＳＯＦＣ）がある。
には、電解質にリン酸水溶液を用いるリン酸型（ＰＡＦ
Ｃ）、電解質に炭酸リチウム、炭酸カリウム等を用いる
溶融炭酸塩型（ＭＣＦＣ）、電解質にジルコニア系のセ
ラミックを用いる固体電解質型（ＳＯＦＣ）がある。
【０００４】固体電解質型燃料電池を例にとって、その
原理および基本構造を簡単に説明する。図１に示すよう
に、固体電解質型燃料電池は、イットリア安定化ジルコ
ニア（ＹＳＺ）の電解質板１の両面を、燃料極（アノー
ド）２と空気極（カソード）３とで挟んだものを単セル
４となし、さらに、実用電力を得るためにセパレータ５
を介して該単セル４を多層に積層し、前記セパレータ５
と燃料極（アノード）２の間に形成される通路空間６に
は燃料となるＨ2とＣＯが供給され、セパレータ５と空
気極（カソード）３の間に形成される通路空間７には空
気が供給される構成を基本とする。
原理および基本構造を簡単に説明する。図１に示すよう
に、固体電解質型燃料電池は、イットリア安定化ジルコ
ニア（ＹＳＺ）の電解質板１の両面を、燃料極（アノー
ド）２と空気極（カソード）３とで挟んだものを単セル
４となし、さらに、実用電力を得るためにセパレータ５
を介して該単セル４を多層に積層し、前記セパレータ５
と燃料極（アノード）２の間に形成される通路空間６に
は燃料となるＨ2とＣＯが供給され、セパレータ５と空
気極（カソード）３の間に形成される通路空間７には空
気が供給される構成を基本とする。
【０００５】固体電解質型燃料電池の発電原理を図２に
基づいて説明すると、まず、燃料の都市ガスはメタンが
主成分のため、前段の改質器８で水素主体のガスに改質
する。すなわち、改質器８では電池反応により生成した
水蒸気と反応熱を用いて、燃料の都市ガスが水素と一酸
化炭素に改質され、一部はメタンのまま燃料極２へ送ら
れる。燃料極２では水素と一酸化炭素が、空気極３側か
ら電解質板１を通ってくる酸素イオンと反応する。この
時、水と二酸化炭素を生成するとともに電子を外部回路
９に放出する。空気極３では空気中から得た酸素と外部
回路９からの電子により酸素イオンが生成する。酸素イ
オンは電解質板１を通って燃料極２へ向かう。燃料極
２、空気極３の反応が進むことにより、外部回路９の負
荷、例えば電球に直流電力を供給する。上記の反応は、
電解質を溶かした水に、一対の電極を差し込んで電流を
流すと、一方の電極表面に水素が発生し、もう一方の電
極表面に酸素が発生する、いわゆる水の電気分解反応の
逆の反応を応用したものであるといえる。
基づいて説明すると、まず、燃料の都市ガスはメタンが
主成分のため、前段の改質器８で水素主体のガスに改質
する。すなわち、改質器８では電池反応により生成した
水蒸気と反応熱を用いて、燃料の都市ガスが水素と一酸
化炭素に改質され、一部はメタンのまま燃料極２へ送ら
れる。燃料極２では水素と一酸化炭素が、空気極３側か
ら電解質板１を通ってくる酸素イオンと反応する。この
時、水と二酸化炭素を生成するとともに電子を外部回路
９に放出する。空気極３では空気中から得た酸素と外部
回路９からの電子により酸素イオンが生成する。酸素イ
オンは電解質板１を通って燃料極２へ向かう。燃料極
２、空気極３の反応が進むことにより、外部回路９の負
荷、例えば電球に直流電力を供給する。上記の反応は、
電解質を溶かした水に、一対の電極を差し込んで電流を
流すと、一方の電極表面に水素が発生し、もう一方の電
極表面に酸素が発生する、いわゆる水の電気分解反応の
逆の反応を応用したものであるといえる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】上述した固体電解質型
燃料電池の構成において、特に重要視されるのがセパレ
ータの存在である。燃料電池は内部抵抗を小さくし、容
積当たりの電極面積を大きくするために通常は図１のご
とく平板を積層した構成をとる。セパレータ５は、空気
極３や燃料極２あるいは固体電解質１と近似した熱膨張
係数と耐酸化性、高導電性を要求されることから、その
材質には（Ｌａ，アルカリアース）ＣｒＯ3を用いるの
が一般的である。
燃料電池の構成において、特に重要視されるのがセパレ
ータの存在である。燃料電池は内部抵抗を小さくし、容
積当たりの電極面積を大きくするために通常は図１のご
とく平板を積層した構成をとる。セパレータ５は、空気
極３や燃料極２あるいは固体電解質１と近似した熱膨張
係数と耐酸化性、高導電性を要求されることから、その
材質には（Ｌａ，アルカリアース）ＣｒＯ3を用いるの
が一般的である。
【０００７】セパレータ５の具体的な役割は、単セル４
を積層する際に各々単セル４を仕切り、燃料となるＨ2
と空気を遮断するなどの機能を有するほか、電解質板１
を保持する機能を有している。電解質板１を保持するに
は、予め電解質板１の面積を燃料極２や空気極３の面積
よりも大きくしておくことにより、容易にセパレータ５
との積層が可能となって、電解質板１を保持することが
できる。しかし、セパレータ５は上記のごとくセラミッ
クであるため、強度的に弱く、成形性が悪いことが問題
となっている。
を積層する際に各々単セル４を仕切り、燃料となるＨ2
と空気を遮断するなどの機能を有するほか、電解質板１
を保持する機能を有している。電解質板１を保持するに
は、予め電解質板１の面積を燃料極２や空気極３の面積
よりも大きくしておくことにより、容易にセパレータ５
との積層が可能となって、電解質板１を保持することが
できる。しかし、セパレータ５は上記のごとくセラミッ
クであるため、強度的に弱く、成形性が悪いことが問題
となっている。
【０００８】セパレータ材料としては、高温で酸化雰囲
気にある空気極と還元雰囲気にある燃料極とを連絡する
必要上、酸化にも還元にも強く、かつ、電子導電性がよ
いことが要求される。セパレータ材料として、ＬａＣｒ
0.9Ｍｇ0.1Ｏ3やＣｏＣｒ2Ｏ4あるいはＮｉ‐Ａｌ合金
が検討されているが、これらのセパレータ用材料と燃料
極あるいは固体電解質との接合が困難であるという問題
がある。上述の（Ｌａ，アルカリアース）ＣｒＯ3は、
工業的に均質な原料粉末を得る粉末調整法が確立されて
おらず、ステンレス鋼や所謂インコネルなどの耐熱合金
は、強度的な点では上記のセラミクスより優れている
が、熱膨張が大きいため電池作動温度（約１０００℃）
では固体電解質にかなりの引張応力がかかり、また酸化
被膜の電気抵抗も大きい問題がある。金属セパレータに
ついては、熱膨張率の不整合と耐熱鋼上の酸化被膜の成
長の問題があり、熱膨張率については、接続体としてＬ
ａＭｎＯｘの発砲体を使う方法や金属の組成制御により
熱膨張率を近づける試みがなされており、酸化被膜につ
いてはＬａＣｒＯ3を溶射する方法などが試みられてい
るが、いずれも満足した結果は得られていない。
気にある空気極と還元雰囲気にある燃料極とを連絡する
必要上、酸化にも還元にも強く、かつ、電子導電性がよ
いことが要求される。セパレータ材料として、ＬａＣｒ
0.9Ｍｇ0.1Ｏ3やＣｏＣｒ2Ｏ4あるいはＮｉ‐Ａｌ合金
が検討されているが、これらのセパレータ用材料と燃料
極あるいは固体電解質との接合が困難であるという問題
がある。上述の（Ｌａ，アルカリアース）ＣｒＯ3は、
工業的に均質な原料粉末を得る粉末調整法が確立されて
おらず、ステンレス鋼や所謂インコネルなどの耐熱合金
は、強度的な点では上記のセラミクスより優れている
が、熱膨張が大きいため電池作動温度（約１０００℃）
では固体電解質にかなりの引張応力がかかり、また酸化
被膜の電気抵抗も大きい問題がある。金属セパレータに
ついては、熱膨張率の不整合と耐熱鋼上の酸化被膜の成
長の問題があり、熱膨張率については、接続体としてＬ
ａＭｎＯｘの発砲体を使う方法や金属の組成制御により
熱膨張率を近づける試みがなされており、酸化被膜につ
いてはＬａＣｒＯ3を溶射する方法などが試みられてい
るが、いずれも満足した結果は得られていない。
【０００９】この発明は、公知技術において、空気極や
燃料極あるいは固体電解質と熱膨張率が近似し、耐熱性
に優れた固体電解質型燃料電池用金属材料がないことに
鑑み、上記セパレータとして最適の材料の特徴を備えた
固体電解質型燃料電池用金属材料の提供を目的としてい
る。
燃料極あるいは固体電解質と熱膨張率が近似し、耐熱性
に優れた固体電解質型燃料電池用金属材料がないことに
鑑み、上記セパレータとして最適の材料の特徴を備えた
固体電解質型燃料電池用金属材料の提供を目的としてい
る。
【００１０】
【課題を解決するための手段】発明者は、空気極や燃料
極あるいは固体電解質と近似した熱膨張率を有し、耐熱
性に優れた金属材料を目的に、各種耐熱合金の熱膨張率
のデータを基に重回帰分析することにより下記の成分
（ｗｔ％）と熱膨張係数α（×１０-7／℃）との関係を
見い出し、Ｌａを始めＣｒ，Ｃｏを含有させたＦｅ基合
金が空気極や燃料極あるいは固体電解質と近似した熱膨
張率を有し、使用環境に適した高温特性を有する材料で
あることを知見し、また、Ｔｉ，Ａｌを添加して熱膨張
係数の調整が可能でかつＣｏ量を低減できることを知見
し、さらに、Ｎｉ，Ｍｏを添加して機械的特性が改善で
きることを知見し、この発明を完成した。 α＝４．１７７［％Ｃｒ］＋１．２９４［％Ｎｉ］−２．２９３［％Ｃｏ］＋１ ４．０６３［％Ｍｏ］−１０９．８３５［％Ｔｉ］−２．２９７［％Ａｌ］＋６ ３．４８９ すなわち、この発明は、Ｃｒ ５〜３０ｗｔ％、Ｃｏ
３〜４５ｗｔ％、Ｌａ １ｗｔ％以下を含有し、残部Ｆ
ｅおよび不可避的不純物からなることを特徴とする固体
電解質型燃料電池用金属材料である。
極あるいは固体電解質と近似した熱膨張率を有し、耐熱
性に優れた金属材料を目的に、各種耐熱合金の熱膨張率
のデータを基に重回帰分析することにより下記の成分
（ｗｔ％）と熱膨張係数α（×１０-7／℃）との関係を
見い出し、Ｌａを始めＣｒ，Ｃｏを含有させたＦｅ基合
金が空気極や燃料極あるいは固体電解質と近似した熱膨
張率を有し、使用環境に適した高温特性を有する材料で
あることを知見し、また、Ｔｉ，Ａｌを添加して熱膨張
係数の調整が可能でかつＣｏ量を低減できることを知見
し、さらに、Ｎｉ，Ｍｏを添加して機械的特性が改善で
きることを知見し、この発明を完成した。 α＝４．１７７［％Ｃｒ］＋１．２９４［％Ｎｉ］−２．２９３［％Ｃｏ］＋１ ４．０６３［％Ｍｏ］−１０９．８３５［％Ｔｉ］−２．２９７［％Ａｌ］＋６ ３．４８９ すなわち、この発明は、Ｃｒ ５〜３０ｗｔ％、Ｃｏ
３〜４５ｗｔ％、Ｌａ １ｗｔ％以下を含有し、残部Ｆ
ｅおよび不可避的不純物からなることを特徴とする固体
電解質型燃料電池用金属材料である。
【００１１】また、この発明は、Ｃｒ ５〜３０ｗｔ
％、Ｃｏ ３〜２０ｗｔ％、Ｌａ １ｗｔ％以下、Ｔｉ
３ｗｔ％以下、Ａｌ ３ｗｔ％以下を含有し、残部Ｆ
ｅおよび不可避的不純物からなることを特徴とする固体
電解質型燃料電池用金属材料である。さらに、この発明
は、Ｃｒ ５〜３０ｗｔ％、Ｃｏ ３〜２０ｗｔ％、Ｌ
ａ １ｗｔ％以下、Ｎｉ ５〜１５ｗｔ％、Ｍｏ １〜
１０ｗｔ％、Ｔｉ ３ｗｔ％以下、Ａｌ ３ｗｔ％以下
を含有し、残部Ｆｅおよび不可避的不純物からなること
を特徴とする固体電解質型燃料電池用金属材料である。
％、Ｃｏ ３〜２０ｗｔ％、Ｌａ １ｗｔ％以下、Ｔｉ
３ｗｔ％以下、Ａｌ ３ｗｔ％以下を含有し、残部Ｆ
ｅおよび不可避的不純物からなることを特徴とする固体
電解質型燃料電池用金属材料である。さらに、この発明
は、Ｃｒ ５〜３０ｗｔ％、Ｃｏ ３〜２０ｗｔ％、Ｌ
ａ １ｗｔ％以下、Ｎｉ ５〜１５ｗｔ％、Ｍｏ １〜
１０ｗｔ％、Ｔｉ ３ｗｔ％以下、Ａｌ ３ｗｔ％以下
を含有し、残部Ｆｅおよび不可避的不純物からなること
を特徴とする固体電解質型燃料電池用金属材料である。
【００１２】この発明の金属材料の組成の限定理由につ
いて説明する。Ｃｒは、耐酸化性の基本成分であり、少
なくとも５ｗｔ％の含有を必要とし、しかし３０ｗｔ％
を超えて添加しても効果が飽和すること、および熱膨張
係数を増加させるので、５〜３０ｗｔ％とする。好まし
くは５〜２５ｗｔ％である。Ｃｏは耐熱性の基本成分で
あり、少なくとも３ｗｔ％の含有を必要とし、しかし４
５ｗｔ％を超えて添加しても効果が飽和すること、およ
び加工性が劣化するので、３〜４５ｗｔ％とする。好ま
しくは３〜２０ｗｔ％である。また、Ｔｉ、Ａｌを添加
することにより、Ｃｏ量を３〜２０ｗｔ％にすることが
できる。Ｌａは、酸化被膜の電気抵抗を低減させる効果
を有する。しかし、１ｗｔ％を超え添加しても効果が飽
和すること、および加工性が劣化するので１ｗｔ％以下
とする。
いて説明する。Ｃｒは、耐酸化性の基本成分であり、少
なくとも５ｗｔ％の含有を必要とし、しかし３０ｗｔ％
を超えて添加しても効果が飽和すること、および熱膨張
係数を増加させるので、５〜３０ｗｔ％とする。好まし
くは５〜２５ｗｔ％である。Ｃｏは耐熱性の基本成分で
あり、少なくとも３ｗｔ％の含有を必要とし、しかし４
５ｗｔ％を超えて添加しても効果が飽和すること、およ
び加工性が劣化するので、３〜４５ｗｔ％とする。好ま
しくは３〜２０ｗｔ％である。また、Ｔｉ、Ａｌを添加
することにより、Ｃｏ量を３〜２０ｗｔ％にすることが
できる。Ｌａは、酸化被膜の電気抵抗を低減させる効果
を有する。しかし、１ｗｔ％を超え添加しても効果が飽
和すること、および加工性が劣化するので１ｗｔ％以下
とする。
【００１３】Ｔｉは、金属間化合物形成の基本成分であ
り、金属材料の強度を向上させる効果を有すると共に炭
素や窒素との親和力が強いので、炭化クロムや粗大なＡ
ｌＮの生成を抑制する効果を有する。しかし、３ｗｔ％
を超え添加しても効果が飽和するので３ｗｔ％以下とす
る。Ａｌは、Ｔｉと共に金属間化合物の基本成分であ
る。しかし、３ｗｔ％を超え添加しても効果が飽和する
こと、および加工性が劣化するので３ｗｔ％以下とす
る。
り、金属材料の強度を向上させる効果を有すると共に炭
素や窒素との親和力が強いので、炭化クロムや粗大なＡ
ｌＮの生成を抑制する効果を有する。しかし、３ｗｔ％
を超え添加しても効果が飽和するので３ｗｔ％以下とす
る。Ａｌは、Ｔｉと共に金属間化合物の基本成分であ
る。しかし、３ｗｔ％を超え添加しても効果が飽和する
こと、および加工性が劣化するので３ｗｔ％以下とす
る。
【００１４】Ｎｉは、加工性を改善する効果を有すると
共に酸化被膜の密着性を改善する効果を有し、少なくと
も５ｗｔ％の含有を必要とし、しかし、１５ｗｔ％を超
えて添加しても効果が飽和するので５〜１５ｗｔ％とす
る。好ましくは５〜１０ｗｔ％である。Ｍｏは、固溶強
化の基本成分であり少なくとも１ｗｔ％の含有を必要と
し、しかし１０ｗｔ％を超えて添加しても効果が飽和す
ること、および加工性が劣化するので１〜１０ｗｔ％と
する。好ましくは３〜８ｗｔ％である。
共に酸化被膜の密着性を改善する効果を有し、少なくと
も５ｗｔ％の含有を必要とし、しかし、１５ｗｔ％を超
えて添加しても効果が飽和するので５〜１５ｗｔ％とす
る。好ましくは５〜１０ｗｔ％である。Ｍｏは、固溶強
化の基本成分であり少なくとも１ｗｔ％の含有を必要と
し、しかし１０ｗｔ％を超えて添加しても効果が飽和す
ること、および加工性が劣化するので１〜１０ｗｔ％と
する。好ましくは３〜８ｗｔ％である。
【００１５】Ｆｅは、この発明合金の基幹をなし、上記
添加元素の含有残余を占める。不純物としてのＣは、
０．０５ｗｔ％を超えて含有すると炭化クロムを形成
し、耐酸化性を低下させるので０．０５ｗｔ％以下が好
ましい。また、Ｓｉは、耐食性および耐酸化性を改善す
る効果を有するが過度に存在すると、熱間加工性を害す
るので２ｗｔ％以下が好ましい。Ｍｎは、熱間加工性を
改善する効果を有するが、耐酸化性をやや悪くするので
少ないほうが好ましく、通常のステンレス鋼に含有され
ている程度で良く、２ｗｔ％以下が好ましい。
添加元素の含有残余を占める。不純物としてのＣは、
０．０５ｗｔ％を超えて含有すると炭化クロムを形成
し、耐酸化性を低下させるので０．０５ｗｔ％以下が好
ましい。また、Ｓｉは、耐食性および耐酸化性を改善す
る効果を有するが過度に存在すると、熱間加工性を害す
るので２ｗｔ％以下が好ましい。Ｍｎは、熱間加工性を
改善する効果を有するが、耐酸化性をやや悪くするので
少ないほうが好ましく、通常のステンレス鋼に含有され
ている程度で良く、２ｗｔ％以下が好ましい。
【００１６】
【作用】この発明によるＬａを始めＣｒ，Ｃｏを含有さ
せたＦｅ基合金は、その酸化被膜の電気抵抗が低く、か
つ空気極や燃料極あるいは固体電解質と近似した熱膨張
率を有しており、固体電解質型燃料電池用セパレータ材
として最適である。すなわち、Ｃｒ−Ｃｏ−Ｌａ−Ｆｅ
基合金は空気極や燃料極あるいは固体電解質と近似した
熱膨張率を有し、使用環境に適した高温特性を有する材
料であり、これにＴｉ，Ａｌを添加してＣｏ量を低減し
て所要の熱膨張係数に調整することができ、さらに、Ｎ
ｉ，Ｍｏを添加してＣｏ量を低減するとともに機械的特
性、加工性の良好な材料とすることができる。
せたＦｅ基合金は、その酸化被膜の電気抵抗が低く、か
つ空気極や燃料極あるいは固体電解質と近似した熱膨張
率を有しており、固体電解質型燃料電池用セパレータ材
として最適である。すなわち、Ｃｒ−Ｃｏ−Ｌａ−Ｆｅ
基合金は空気極や燃料極あるいは固体電解質と近似した
熱膨張率を有し、使用環境に適した高温特性を有する材
料であり、これにＴｉ，Ａｌを添加してＣｏ量を低減し
て所要の熱膨張係数に調整することができ、さらに、Ｎ
ｉ，Ｍｏを添加してＣｏ量を低減するとともに機械的特
性、加工性の良好な材料とすることができる。
【００１７】
【実施例】この発明の効果を実証するために表１に示す
組成からなる本発明合金材料を作成し、室温〜８００℃
の熱膨張係数と大気中で１０００℃×１０００時間にお
ける電気抵抗並びに引張り強さと伸びを測定し、その結
果を表２に併せて示す。本発明合金材料は、その熱膨張
係数が固体電解質の熱膨張係数（１０〜１１×１０-6／
℃）と近似しており、電気抵抗も低く、固体電解質型燃
料電池用金属材料として適していることが分かる。
組成からなる本発明合金材料を作成し、室温〜８００℃
の熱膨張係数と大気中で１０００℃×１０００時間にお
ける電気抵抗並びに引張り強さと伸びを測定し、その結
果を表２に併せて示す。本発明合金材料は、その熱膨張
係数が固体電解質の熱膨張係数（１０〜１１×１０-6／
℃）と近似しており、電気抵抗も低く、固体電解質型燃
料電池用金属材料として適していることが分かる。
【００１８】また、比較のため、表１に示す組成からな
るＳＵＳ３０４（比較例１）、ＳＵＳ３１６Ｌ（比較例
２）、フェライト系ステンレス鋼（比較例３）の各材料
の熱膨張係数と電気抵抗を測定し、その結果を表２に示
す。
るＳＵＳ３０４（比較例１）、ＳＵＳ３１６Ｌ（比較例
２）、フェライト系ステンレス鋼（比較例３）の各材料
の熱膨張係数と電気抵抗を測定し、その結果を表２に示
す。
【００１９】
【表１】
【００２０】
【表２】
【００２１】
【発明の効果】この発明による特定量のＬａを始めＣ
ｒ，Ｃｏを含有させたＦｅ基合金は、空気極や燃料極あ
るいは固体電解質と近似した熱膨張率を有しており、ま
た、Ｔｉ，Ａｌを添加して熱膨張係数を調整し、さら
に、Ｎｉ，Ｍｏを添加してＣｏ量を低減した材料は、実
施例にも明らかなように電池の作動温度での酸化被膜の
電気抵抗が低く、また、空気極や燃料極あるいは固体電
解質との接合も容易であり、固体電解質型燃料電池用セ
パレータ材として最適である。
ｒ，Ｃｏを含有させたＦｅ基合金は、空気極や燃料極あ
るいは固体電解質と近似した熱膨張率を有しており、ま
た、Ｔｉ，Ａｌを添加して熱膨張係数を調整し、さら
に、Ｎｉ，Ｍｏを添加してＣｏ量を低減した材料は、実
施例にも明らかなように電池の作動温度での酸化被膜の
電気抵抗が低く、また、空気極や燃料極あるいは固体電
解質との接合も容易であり、固体電解質型燃料電池用セ
パレータ材として最適である。
【図１】固体電解質型燃料電池の構成を示す分解斜視図
である。
である。
【図２】固体電解質型燃料電池の作動原理を示す説明図
である。
である。
１ 電解質板 ２ 燃料極 ３ 空気極 ４ 単セル ５ セパレータ ６，７ 通路空間 ８ 改質器 ９ 外部回路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｍ 8/12 9444−4Ｋ
Claims (3)
- 【請求項１】 Ｃｒ ５〜３０ｗｔ％、Ｃｏ ３〜４５
ｗｔ％、Ｌａ １ｗｔ％以下を含有し、残部Ｆｅおよび
不可避的不純物からなることを特徴とする固体電解質型
燃料電池用金属材料。 - 【請求項２】 Ｃｒ ５〜３０ｗｔ％、Ｃｏ ３〜２０
ｗｔ％、Ｌａ １ｗｔ％以下、Ｔｉ ３ｗｔ％以下、Ａ
ｌ ３ｗｔ％以下を含有し、残部Ｆｅおよび不可避的不
純物からなることを特徴とする固体電解質型燃料電池用
金属材料。 - 【請求項３】 Ｃｒ ５〜３０ｗｔ％、Ｃｏ ３〜２０
ｗｔ％、Ｌａ １ｗｔ％以下、Ｎｉ ５〜１５ｗｔ％、
Ｍｏ １〜１０ｗｔ％、Ｔｉ ３ｗｔ％以下、Ａｌ ３
ｗｔ％以下を含有し、残部Ｆｅおよび不可避的不純物か
らなることを特徴とする固体電解質型燃料電池用金属材
料。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31606093A JP3238812B2 (ja) | 1993-11-22 | 1993-11-22 | 固体電解質型燃料電池用金属材料 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31606093A JP3238812B2 (ja) | 1993-11-22 | 1993-11-22 | 固体電解質型燃料電池用金属材料 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07145454A true JPH07145454A (ja) | 1995-06-06 |
| JP3238812B2 JP3238812B2 (ja) | 2001-12-17 |
Family
ID=18072819
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP31606093A Expired - Lifetime JP3238812B2 (ja) | 1993-11-22 | 1993-11-22 | 固体電解質型燃料電池用金属材料 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3238812B2 (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1997030485A1 (de) * | 1996-02-12 | 1997-08-21 | Siemens Aktiengesellschaft | Hochtemperatur-brennstoffzelle und -stapel mit metallischen verbundleiterplatten |
| WO1998036464A1 (de) * | 1997-02-15 | 1998-08-20 | Forschungszentrum Jülich GmbH | Interkonnektor für sofc-brennstoffzellenstapel |
| US6776956B2 (en) | 2001-09-27 | 2004-08-17 | Hitachi Metals Ltd. | Steel for separators of solid-oxide type fuel cells |
| WO2021177063A1 (ja) | 2020-03-02 | 2021-09-10 | Ｊｆｅスチール株式会社 | 固体酸化物型燃料電池用フェライト系ステンレス鋼 |
| WO2022196775A1 (ja) * | 2021-03-19 | 2022-09-22 | 新報国マテリアル株式会社 | 熱膨張制御合金 |
-
1993
- 1993-11-22 JP JP31606093A patent/JP3238812B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1997030485A1 (de) * | 1996-02-12 | 1997-08-21 | Siemens Aktiengesellschaft | Hochtemperatur-brennstoffzelle und -stapel mit metallischen verbundleiterplatten |
| US6156448A (en) * | 1996-02-12 | 2000-12-05 | Siemens Aktiengesellschaft | High temperature fuel cell and high temperature fuel cell stack |
| WO1998036464A1 (de) * | 1997-02-15 | 1998-08-20 | Forschungszentrum Jülich GmbH | Interkonnektor für sofc-brennstoffzellenstapel |
| US6268076B1 (en) | 1997-02-15 | 2001-07-31 | Forschungszentrum Jülich GmbH | Current collector for a SOFC fuel-cell pile |
| US6776956B2 (en) | 2001-09-27 | 2004-08-17 | Hitachi Metals Ltd. | Steel for separators of solid-oxide type fuel cells |
| WO2021177063A1 (ja) | 2020-03-02 | 2021-09-10 | Ｊｆｅスチール株式会社 | 固体酸化物型燃料電池用フェライト系ステンレス鋼 |
| KR20220127296A (ko) | 2020-03-02 | 2022-09-19 | 제이에프이 스틸 가부시키가이샤 | 고체 산화물형 연료 전지용 페라이트계 스테인리스강 |
| WO2022196775A1 (ja) * | 2021-03-19 | 2022-09-22 | 新報国マテリアル株式会社 | 熱膨張制御合金 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3238812B2 (ja) | 2001-12-17 |
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