WO2001006585A1 - Separateur pour pile a combustible electrolytique polymere solide - Google Patents

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hard carbon
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Nobuyuki Okuda
Yasuyuki Matsui
Koichi Sogabe
Takeshi Hikata
Soichiro Okubo
Hisanori Ohara
Kazuhiko Oda
Masanori Tsujioka
Takashi Uemura
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Sumitomo Electric Industries, Ltd.
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Definitions

  • the present invention relates to a fuel cell separator capable of reducing the internal electrical resistance of the fuel cell, and a solid polymer electrolyte fuel cell using the separator.
  • Figure 1 shows a conceptual diagram of one cell (single cell) of a solid polymer electrolyte fuel cell.
  • the cell is composed of a solid polymer electrolyte membrane 1, catalyst electrode layers 2 and 3 provided on both sides of the cell, gas diffusion electrodes 4 and 5 provided on the outside, and separators 6 and 7 provided on the outside. Be composed.
  • a fuel gas eg, hydrogen gas
  • an oxidizing gas eg, oxygen gas
  • the electrochemical diffusion is performed via the solid polymer electrolyte membrane. Reaction proceeds to generate electrons.
  • the voltage that can be generated in a single cell is around 1 port, and in actual use, the fuel cell is a stack of many single cells.
  • the surface of the separator In the operating principle of such a fuel cell, the surface of the separator must have good conductivity. Separation must be made of a material with high corrosion resistance because it is exposed to fuel gas and oxidizing gas. Therefore, the use of carbon materials for separation is generally studied (TOYOTA Technical Review Vol. 47, No. 2, Nov. l997, pp. 70-75, and — 2 7 2 7 3 1). However, since the mechanical strength of the carbon material is low, it is necessary to use a relatively thick separator, and there is a problem that the length of the laminate becomes longer, that is, the size becomes larger. At the same time, when mounted on automobiles, etc., damage to the separators due to vibration was also viewed as a problem.
  • the separator substrate is made of aluminum, iron, stainless steel, or the like, and a carbon-containing film is attached to at least the surface of the surface that contacts the gas diffusion electrode.
  • a solid polymer electrolyte fuel cell characterized by the above has been proposed. Further, according to Japanese Patent Application Laid-Open No.
  • the present invention has been made in view of the above-described conventional technology, and provides a separator having excellent corrosion resistance and a fuel cell having a small internal electric resistance.
  • the present invention relates to a fuel cell comprising a solid polymer electrolyte membrane, a catalyst electrode layer disposed on both sides thereof, a gas diffusion electrode and a single cell comprising a separator, and a separator made of a metal having high mechanical strength.
  • a separator for a solid polymer electrolyte fuel cell characterized in that at least a part of the surface of the substrate that contacts the gas diffusion electrode is coated with a conductive hard carbon film having excellent conductivity and corrosion resistance. Providing an overnight.
  • the material and shape of the separation substrate are not particularly limited, but the separator has sufficient mechanical strength as a vehicle-mounted fuel cell. It is desirable that the material has a solid shape and that the structure has sufficient strength as an in-vehicle fuel cell.
  • the conductive hard carbon film to be coated is formed directly or via an intermediate layer on the surface of the separation substrate. Also, the conductive hard carbon film is characterized by having a hardness of 8 GPa or more in micro Vickers hardness or nup hardness.
  • the conductive hard carbon film is characterized in that the hydrogen content in the film is less than 1 atomic%.
  • the conductive hard carbon film is characterized in that at least one of the elements constituting the above-mentioned Separete base or intermediate layer is contained in the conductive hard carbon film.
  • the intermediate layer is made of a metal carbide, nitride, or carbonitride, and particularly when the metal is one of carbides, nitrides, and carbonitrides of Group IVa, Va, and VIa elements of the periodic table. It is a single-layer film, a laminated film containing two or more types, or a mixed film.
  • the conductive hard carbon film is formed by a sputtering method using solid carbon as a raw material, a force arc ion plating method, a plasma CVD method using a hydrocarbon gas as a raw material, or an ionization vapor deposition method.
  • the present invention by coating a conductive hard carbon film having excellent corrosion resistance on an arbitrary separation substrate, it is possible to prevent an increase in contact resistance on the separation surface due to corrosion. This is because the conductive hard carbon film itself has extremely excellent corrosion resistance and does not generate a substance having a high electrical resistance such as a passive film on the surface.
  • the conductive hard carbon film has excellent adhesion strength and high film hardness, and is unlikely to cause scratches due to vibrations during vehicle mounting. it can.
  • the hardness of the conductive hard carbon film it is preferable that the pick mouth hardness or the nipping hardness is 8 GPa or more.
  • the use of such a high-hardness film provides durability against vibrations during vehicle installation.
  • a Vickers indenter Either micropicker hardness measured at an indentation load of 0.49 N or less, or Knoop hardness measured at an indentation load of 0.49 N or less using a Knoop indenter.
  • a diamond-like carbon film As a hard carbon film, a diamond-like carbon film (hereinafter, referred to as DLC) is a typical material, but general DLC has a high electric resistance, and in many cases, has an electric insulation property. It is known to show. Such an electrically insulating or high electric resistance DLC is not suitable for this application, and a low electric resistance DLC is preferable.
  • the electric resistance value of the conductive hard carbon film is desirably in the range of 5 ⁇ 10 ⁇ 4 to: L 0 ⁇ cm.
  • a conductive hard carbon film having a thickness of less than 5 ⁇ 10 ⁇ 4 ⁇ cm is not preferable because the film hardness is also low (micro Vickers hardness is lower than 8 GPa).
  • the electric resistance is measured by coating a film to be measured on the surface of an electrically insulating substrate (for example, silica glass) and using a measurement method called a four-terminal method.
  • the hydrogen content of the conductive hard carbon film having a low electric resistance is less than 1 atomic%.
  • a conductive hard carbon film having a hydrogen content of 1 atomic% or more is not preferable because it does not have low electric resistance.
  • the element constituting the separator base material or the intermediate layer is coated in such a manner as to be mixed with the conductive hard carbon film, or the element constituting the separator base material or the intermediate layer is contained in the conductive hard carbon film. Since at least one kind of element is contained in the conductive hard carbon film, a high-quality conductive hard carbon film having high adhesion and hard to peel off can be formed.
  • an intermediate layer made of a hard material between the separation base and the conductive hard carbon film is particularly preferable to insert an intermediate layer made of a hard material between the separation base and the conductive hard carbon film.
  • a hard intermediate layer may be a single layer of any one of carbides, nitrides, and carbonitrides of Group IVa, Va, and VIa metals of the periodic table, or a multilayer or mixture of two or more kinds.
  • Each of these intermediate layers has a high micropicker hardness of 1 OGPa or more, and It has the effect of further increasing the durability against scratches on the base film.
  • a sputtering method using solid carbon as a raw material As a method of coating a hard carbon film having high hardness and conductivity, a sputtering method using solid carbon as a raw material, a cathode arc ion plating method, a plasma CVD method using a hydrocarbon gas as a raw material, or an ionization vapor deposition method is used. Preferably, there is. By using these techniques, it is also possible to provide excellent adhesion strength at the same time.
  • FIG. 1 is a schematic diagram of a single cell of a solid polymer electrolyte fuel cell.
  • FIG. 2 is a graph showing the distribution of the Cr concentration of the sample of Example 4. Explanation of reference numerals
  • 1 is a solid polymer electrolyte membrane
  • 2 and 3 are catalyst electrode layers
  • 4 and 5 are gas diffusion electrodes
  • 6 and 7 are separators
  • 8 is a fuel gas
  • 9 is an oxidizing gas
  • 10 is a voltmeter
  • 1 1 Is the load resistance (1 ⁇ )
  • 1 and 2 are ammeters.
  • One surface of a separation base made of SUS304 was coated with a surface coating layer having a film material and a film structure shown in Table 1 using various methods.
  • the arc shown in the coating method in the table is an abbreviation for the cathode-plate ion plating method.
  • a separator made of SUS304 and having a gold plating and a lead-carbon composite plating on one side was also prepared.
  • These separators and gas diffusion electrodes porous graphite plates using polytetrafluoroethylene as binder
  • solid polymer electrolyte membranes positive electrode A single cell was assembled by contacting a Pt catalyst on the side and a Pt-Ru catalyst on the negative electrode side to form the structure shown in Fig. 1, and power was actually generated using hydrogen and oxygen. .
  • the current density at the time of power generation was set to 0. L A / cm 2.
  • the electrical resistance between 2 and 6 in Fig. 1 was measured before and after the power generation for a predetermined time, and the initial electrical resistance was measured. Is represented as 1.
  • an operation of gently rubbing the separation and the gas diffusion electrode was performed to reduce the damage to the surface coating layer due to vibration during vehicle mounting. I simulated. Table 1 shows the results. As is clear from Table 1, it was found that the product of the present invention exhibited a stable internal electric resistance value during a long-term power generation operation.
  • a separator substrate made of SUS316 was coated with a surface coating layer having a film material and a film structure shown in Table 2 using various methods.
  • These separations include a gas diffusion electrode (a porous porous graphite plate with polytetrafluoroethylene as the binder), a solid polymer electrolyte membrane (a Pt catalyst on the positive electrode side, and a Pt-R on the negative electrode side).
  • u catalysts were coated so as to form the structure shown in Fig. 1, and a single cell was assembled, and power was generated using hydrogen and oxygen.
  • the current density at the time of power generation was 0.1 AZ cm 2 .
  • the change over time in the electric resistance between the separator and the gas diffusion electrode was evaluated in the same manner as in Example 1.
  • an operation of gently rubbing the separator and the gas diffusion electrode was performed on all of the present invention products and the comparative examples to simulate damage to the surface coating layer due to vibration during vehicle mounting.
  • Table 2 shows the results. As is clear from Table 2, it was found that the product of the present invention exhibited a stable internal electric resistance value during a long-term power generation operation.
  • one surface of the separator base made of an aluminum alloy containing 96% by mass or more of aluminum having an alloy number of A5502 specified in JIS-H400. Then, the surface coating layer having the film material and the film structure shown in Table 3 was coated using various methods. For comparison, a separate plate made of the same aluminum alloy and having a composite plating of gold plating and lead-iron plating on one side was also prepared.
  • separators gas diffusion electrodes (porous graphite plates using polytetrafluoroethylene as binder), solid polymer electrolyte membranes (Pt catalyst on the positive electrode side, and Pt-Ru catalyst on the negative electrode side) Each of them was contacted to form the structure shown in Fig. 1, and a single cell was assembled, and power was generated using hydrogen and oxygen.
  • the current density at the time of power generation was 0.1 AZ cm 2 .
  • the change over time in the electrical resistance between the separator and the gas diffusion electrode was evaluated in the same manner as in Example 1.
  • an operation of lightly rubbing the separator and the gas diffusion electrode was performed on all of the products of the present invention and the comparative examples to simulate damage to the surface coating layer due to vibration during mounting on a vehicle.
  • Table 3 shows the results. As is clear from Table 3, it was found that the product of the present invention exhibited a stable internal electric resistance value during a long-term power generation operation.
  • the hydrogen content was measured. The detected hydrogen may be moisture attached to the sample.
  • a surface coating layer having a film material and a film structure shown in Table 4 was coated on one surface of a SUS304 substrate by a cathodic arc ion plating method.
  • the sample of sample No. 64 only the intermediate layer was formed first, and then the intermediate layer and the conductive hard carbon film were simultaneously formed for 1 minute, and then only the conductive hard carbon film was formed.
  • the material of sample No. 65 only the conductive hard carbon film was formed after forming only the intermediate layer.
  • a solid polymer electrolyte fuel cell having high reliability over a long period of time can be obtained and is useful.

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Description

明細書
固体高分子電解質型燃料電池用セパレー夕 技術分野
本発明は、 燃料電池の内部電気抵抗を低減できる燃料電池用セパレー夕 及びこのセパレー夕を用いた固体高分子電解質型燃料電池に関する。 背景技術
固体高分子電解質型燃料電池の一つのセル （単セル） の概念図を図 1に 示す。 セルは固体高分子電解質膜 1、 その両側に設けられた触媒電極層 2 ， 3、 更にその外側に設けられたガス拡散電極 4， 5， 更にその外側に設 けられたセパレー夕 6， 7によって構成される。
このようなセルにおいて、 ガス拡散電極 4には燃料ガス （例えば水素ガ ス） を、 ガス拡散電極 5には酸化剤ガス （例えば酸素ガス） を流すと、 固 体高分子電解質膜を介して電気化学的反応が進行して電子が発生する。 こ の電子を、 触媒電極層からガス拡散電極、 ガス拡散電極からセパレ一夕と いう経路で外部回路へ取り出すことにより電気エネルギーが発生する。 ま た単セルで発生可能な電圧は 1ポルト前後であり、 実際に使用される場面 では多数の単セルを積層した燃料電池積層体としている。
このような燃料電池の動作原理において、 セパレー夕表面は良好な導電 性を有していなければならない。 またセパレー夕は燃料ガスや酸化剤ガス に曝されるために耐食性の高い材料でなければならない。 そこで一般的に はカーボン材料をセパレ一夕に用いることが検討されている （TOYOTA T echnical Review Vol.47,No.2,Nov. l997第 7 0頁〜第 7 5頁、 および特開 平 7— 2 7 2 7 3 1号公報） 。 しかし、 力一ボン材料の機械的強度が低い ために、 比較的厚いセパレ一夕を用いる必要があり、 積層体の長さが長く なる、 すなわちサイズが大きくなるという問題があった。 同時に自動車な どに搭載する際には、 振動によるセパレ一夕の破損も問題視されていた。 そこでセパレー夕に金属板を用いる方法が検討されているが、 要求され る耐食性を持つ金属あるいは合金材料は高価なものが多い。 比較的安価な ステンレス鋼やアルミ合金では耐食性が不十分であるために、 接触抵抗の 上昇により燃料電池の内部電気抵抗が上昇してしまうという問題があつた この問題に対して、 例えば特開平 1 0— 3 0 8 2 2 6号公報によれば、 セパレー夕基体がアルミニウム、 鉄、 ステンレス鋼等によって構成され、 その表面のうちの少なくともガス拡散電極との接触面にカーボンを含む膜 を付着させたことを特徴とする固体高分子電解質型燃料電池が提案されて いる。 また、 特開 2 0 0 0— 6 7 8 8 1号公報によれば、 低電気抵抗金属 板を水素含有量が 1原子％以上 2 0原子％以下である非晶質炭素膜で被覆 する燃料電池用セパレー夕が提案されている。 しかしながらこのような力 一ボン膜や非晶質炭素膜は機械的強度が低いため、 すなわち膜硬度が低い ために、 車載時の振動などによってカーボン膜や非晶質炭素膜が損傷し、 セパレー夕の耐食性が損なわれるという問題があった。 発明の開示
本発明は、 以上のような従来の技術に鑑みてなされたものであり、 耐食 性に優れたセパレ一夕及び内部電気抵抗の小さな燃料電池を提供するもの である。
本発明は、 固体高分子電解質膜と、 その両側に配置された触媒電極層と ガス拡散電極及びセパレ一夕からなる単セルを積層した燃料電池において 、 機械的強度の高い金属などからなるセパレー夕基体の表面のうち、 少な くともガス拡散電極と接触する部位が、 導電性と耐食性に優れた導電性硬 質炭素膜で被覆されていることを特徴とする固体高分子電解質型燃料電池 用セパレ一夕を提供する。
本発明においてセパレ一夕基体の材質及び形状などは特に限定されるも のではないが、 セパレータは車載用燃料電池として十分な機械的強度を持 つた材質が望ましく、 また、 車載用燃料電池として十分な強度を持った構 造となる形状が望ましい。 コーティングされる導電性硬質炭素膜は、 セパ レー夕基体の表面に直接あるいは中間層を介して形成される。 また導電性 硬質炭素膜はマイクロビッカース硬度あるいはヌ一プ硬度で 8 G P a以上 の硬度を有していることが特徴である。 また導電性硬質炭素膜は 5 X 1 0 - 4〜 1 0 Ω c mの抵抗率を有していることが特徴である。 また導電性硬質炭 素膜はその膜中の水素含有量が 1原子％未満であることが特徴である。 前 記セパレ一夕基体または中間層を構成する元素のうち少なくとも 1種類の 元素が導電性硬質炭素膜中に含まれていることが特徴である。
中間層は、 金属の炭化物、 窒化物、 炭窒化物、 特にその金属が周期律表 の I V a、 V a、 V I a族元素の炭化物、 窒化物、 炭窒化物のうちのいず れかの単層膜、 または 2種以上を含む積層膜あるいは混合物膜であること を特徴とする。
また導電性硬質炭素膜は、 固体炭素を原料として用いたスパッタリング 法あるいは力ソードアークイオンプレーティング法、 または炭化水素ガス を原料として用いたプラズマ C V D法あるいはイオン化蒸着法により形成 されていることを特徴とする。
本発明によれば、 耐食性に優れた導電性硬質炭素膜を任意のセパレ一夕 基体にコーティングすることにより、 腐食によるセパレ一夕表面での接触 抵抗の上昇を防ぐことができる。 これは、 導電性硬質炭素膜自身が極めて 優れた耐食性を有しており、 表面に不動態被膜などの高電気抵抗の物質を 生じることがないためである。
また導電性硬質炭素膜は優れた密着強度を有していると同時に膜硬度が 高く、 車載時の振動などによる傷の発生が起きにくいために、 信頼性の高 ぃセパレ一夕を作ることができる。 導電性硬質炭素膜の硬度としてはマイ ク口ピツカ一ス硬度あるいはヌ一プ硬度が 8 G P a以上であることが好ま しい。 このような高硬度膜を用いることで、 初めて車載時の振動などに対 する耐久性が得られる。 硬度の測定法としては、 ビッカース圧子を用いて 押し込み荷重 0. 49 N以下で測定するマイクロピツカ一ス硬度か、 また はヌープ圧子を用いて押し込み荷重 0. 49 N以下で測定するヌ一プ硬度 である。
硬質炭素膜としてはダイヤモンド状炭素膜 （Diamond Like Carbon膜、 以後 DL Cと称す） がその代表的材料であるが、 一般的な DL Cは電気抵 抗が高く、 多くの場合は電気絶縁性を示すことが知られている。 このよう な電気絶縁性あるいは高電気抵抗の DL Cは本用途には適しておらず、 低 電気抵抗の DL Cが好ましい。 導電性硬質炭素膜の電気抵抗値の値として は、 5 X 1 0·4〜： L 0 Ω c mの範囲にあることが望ましい。 5 Χ 1 0·4Ω c mを下回る導電性硬質炭素膜は膜硬度も同時に低くなる （マイクロビッ カース硬度で 8 GP aより低い） ため、 好ましくない。 l O Q cmを上回 ると接触抵抗が高くなるために好ましくない。 なお電気抵抗の測定方法は 、 電気絶縁性の基体 （例えばシリカガラス） の表面に測定対象膜をコ一テ イングし、 4端子法と呼ばれる測定法が用いられる。
またこれら低電気抵抗の導電性硬質炭素膜の水素含有量は 1原子％未満 であることが望ましい。 水素含有量が 1原子％以上の導電性硬質炭素膜は 低電気抵抗にならないため、 好ましくない。 また、 セパレ一タ基材または 中間層を構成する元素が、 導電性硬質炭素膜の中に混じり合うような形で コーティングされること、 或いは、 セパレー夕基体または中間層を構成す る元素のうち少なくとも 1種類の元素が導電性硬質炭素膜に含まれている こと、 により密着性が高く剥離しにくい良質な導電性硬質炭素膜を形成す ることができる。
またセパレー夕基体として軟質の金属を用いる際は特に、 セパレー夕基 体と導電性硬質炭素膜との間に硬質の材質から成る中間層を挿入すること が好ましい。 このような硬質の中間層としては、 周期律表の I V a、 V a 、 V I a族金属の炭化物、 窒化物、 炭窒化物のいずれか 1種の単層または 2種以上の多層あるいは混合物であることが好ましい。 これらの中間層は いずれもマイクロピツカ一ス硬度が 1 O GP a以上と高く、 導電性硬質炭 素膜の傷に対する耐久性を更に高める効果を持つ。
高硬度且つ導電性の硬質炭素膜のコーティング方法としては、 固体炭素 を原料として用いたスパッタリング法あるいはカソードアークイオンプレ 一ティング法、 または炭化水素ガスを原料として用いたプラズマ C V D法 あるいはイオン化蒸着法であることが好ましい。 これらの手法を用いるこ とで、 優れた密着強度を付与することも同時に可能である。 図面の簡単な説明
図 1は、 固体高分子電解質型燃料電池の単セルの概略図である。
図 2は、 実施例 4の試料の C r濃度の分布を示すグラフである。 符号の説明
1は固体高分子電解質膜、 2， 3は触媒電極層、 4， 5はガス拡散電極、 6， 7はセパレー夕、 8は燃料ガス、 9は酸化剤ガス、 1 0は電圧計、 1 1は負荷抵抗 （ 1 Ω ) 、 1 2は電流計 実施の形態
本発明の具体的な実施の形態については実施例で示すが、 本発明はこれ らの実施例に限定されるものではない。
(実施例 1 )
S U S 3 0 4からなるセパレー夕基体の片面に、 表 1の膜材質 ·膜構造を 持った表面被覆層を、 各種手法を用いてコーティングした。 表中のコーテ ィングの手法でアークと示したものは、 カソ一ドア一クイオンプレーティ ング法を略したものである。 比較のために S U S 3 0 4からなるセパレ一 夕基体の片面に金メツキ、 鉛一カーボンの複合メツキを施したものも用意 した。 これらのセパレー夕とガス拡散電極 （ポリテトラフルォロエチレン をバインダーとした多孔質グラフアイト板） 、 固体高分子電解質膜 （正極 側に P t触媒、 負極側に P t—R u触媒をそれぞれ被覆したもの） とを図 1の構造になるように接触させて単セルを組み立て、 水素と酸素を用いて 実際に発電させた。
発電時の電流密度は 0 . l A / c m2とした。 セパレー夕とガス拡散電極 との間の電気抵抗値の経時変化については、 発電前と所定の時間発電した 後で、 図 1における 2〜 6間の電気抵抗値を測定し、 初期の電気抵抗値を 1として表した。 また全ての本発明品及び比較例について、 実際に燃料電 池を組み立てる前に、 セパレ一夕とガス拡散電極とを軽く擦る操作を行な い、 車載時の振動による表面被覆層へのダメージを模擬した。 結果を表 1 に示す。 表 1より明らかなように、 本発明品は長時間の発電動作において 、 安定した内部電気抵抗値を示すことが判った。
内 部 抵 抗 の 経 時 変 化
中 間 層
Figure imgf000009_0001
料 ( 初 期 値 を 1 )
番 II厚 膜厚 膜硬度 抵抗率
材 于法 于法 開 始 刖 5時 俊 100 nJ"- 時間俊 号 m ) m ) (GPa) (Ω cm)
1 一 一 一 1.2 スハ ° ッタ 10 3 X 10·3 1.00 1.00 1.03
2 一 一 一 0.5 ァ -ク 18 5 X 10.2 1.00 1.02 1.05
3 TiN 1.5 ァ -ク 0.2 ス /Γ ッタ 13 6 X It)-4 1.00 1.01 1.07
4 ZrCN 2.5 ァ -ク 0.3 ァ -ク 15 4 1.00 1.00 1.03
5 HfC 3.5 ス 、 ° ッ夕 1.6 ス / Γ ッタ 9 5 1.00 1.00 1.02
6 VN 0.8 ァ -ク 1.4 フ。 ラス' マ CVD 30 3 1.00 1.00 1.05
7 NbC 1.3 ス八。 ッタ 1.5 スハ。 ッタ 8.5 8 X lo 2 1.00 1.00 1.02
8 TaCN 2 ァ -ク 1.1 イオン化蒸着 22 7 1.00 1.03 1.07 施 9 CrN 1.5 ァ -ク 0 · 9 ス /Γ 、ソタ 17 2 X 10·2 1.00 1.00 1.03
10 MoC 3 スハ " ッタ 2.5 ァ -ク 16 4 X 10-1 1.00 1.00 1.01
11 WC 2 スハ ° ッ夕 2.4 つ。ラス' マ CVD 25 5 X 10'1 1.00 1.00 1.02 例 12 CrN 0.7 1.2 イオン化蒸着 11 2 X 10·3 1.00 1.00 1.01
13 一 ― 一 1.1 ァ -ク 12 7 X 10.2 1.00 1.05 1.40
14 1.3 つ。ラス' マ CVD 28 5 1.00 1.25 1.50
15 CrCN 1.5 ァ -ク 1.2 ス Λ ° ッタ 16 7 X 10- 3 1.00 1.02 1.06
16 NbC 2.5 ァ -ク 1.1 ァ -ク 9 4 1.00 1.40 1.75
17 WC 3.5 ス 、 ° ッタ 1.3 フ° ラス' マ CVD 30 3 1.00 1.30 1.43
18 CrN 0.5 ァ -ク 0.5 ァ -ク 20 5 X 10·1 1.00 1.00 1.01 比 19 金 メ ッキ 5 湿式/ツキ 1.00 5.05 *
20 Pb-Cメツキ 10 分散メツキ 1.00 5.35 *
例 21 一 （ 基 材 の ま ま ） 1.00 9.86 *
内部抵抗が上昇し発電継続不育 i
(実施例 2 )
実施例 1と同様に、 S U S 3 1 6からなるセパレ一タ基体の片面に、 表 2 の膜材質 ·膜構造を持った表面被覆層を、 各種手法を用いてコーティング した。 比較のために S U S 3 1 6からなるセパレ一夕基体の片面に金メッ キ、 鉛一力一ボンの複合メツキを施したものも用意した。 これらのセパレ —夕とガス拡散電極 （ポリテトラフルォロエチレンをバインダ一とした多 孔質グラフアイ ト板） 、 固体高分子電解質膜 （正極側に P t触媒、 負極側 に P t— R u触媒をそれぞれ被覆したもの） とを図 1の構造になるように 接触させて単セルを組み立て、 水素と酸素を用いて発電させた。
発電時の電流密度は 0 . l A Z c m2とした。 セパレ一夕とガス拡散電極 との間の電気抵抗値の経時変化については、 実施例 1と同じ方法で評価し た。 また全ての本発明品及び比較例について、 実際に燃料電池を組み立て る前に、 セパレー夕とガス拡散電極とを軽く擦る操作を行ない、 車載時の 振動による表面被覆層へのダメージを模擬した。 結果を表 2に示す。 表 2 より明らかなように、 本発明品は長時間の発電動作において、 安定した内 部電気抵抗値を示すことが判った。
Figure imgf000011_0001
(実施例 3 )
実施例 1、 実施例 2と同様に、 J I S - H 4 0 0 0で規定された合金番号 A 5 0 5 2であるアルミニウムを 9 6質量％以上含むアルミニウム合金か らなるセパレ一夕基体の片面に、 表 3の膜材質 ·膜構造を持った表面被覆 層を、 各種手法を用いてコーティングした。 比較のために同じアルミニゥ ム合金からなるセパレー夕基体の片面に金メツキ、 鉛一力一ボンの複合メ ツキを施したものも用意した。 これらのセパレー夕とガス拡散電極 （ポリ テトラフルォロエチレンをバインダーとした多孔質グラフアイト板） 、 固 体高分子電解質膜 （正極側に P t触媒、 負極側に P t— R u触媒をそれぞ れ被覆したもの） とを図 1の構造になるように接触させて単セルを組み立 て、 水素と酸素を用いて発電させた。
発電時の電流密度は 0 . l A Z c m2とした。 セパレー夕とガス拡散電極 との間の電気抵抗値の経時変化については実施例 1と同じ方法で評価した 。 また全ての本発明品及び比較例について、 実際に燃料電池を組み立てる 前に、 セパレー夕とガス拡散電極とを軽く擦る操作を行ない、 車載時の振 動による表面被覆層へのダメージを模擬した。 結果を表 3に示す。 表 3よ り明らかなように、 本発明品は長時間の発電動作において、 安定した内部 電気抵抗値を示すことが判った。 尚、 実施例 3については水素含有量を測 定した。 この検出された水素は試料に付着した水分の可能性がある。
表 3
資 内部抵抗の経時変化
中 間 層 ^ 電 te 硬 質 灰 ！^ 膜
料 ( 初 期 値 を 1 )
膜厚 膜厚 翻度 抵抗率 水素含有量
ネ才 手法 手 法 開始前 5時間後 10(β後 号 (β m) ( m) (GPa) i cm (原始％)
43 1.2 ス Λ°ッタ 15 4X 10"3 0.5 1.00 1.01 1.05
44 0.5 ァ-ク 19 3X 102 0.3 1.00 1.05 1,20
45 TiN 1.5 ァ-ク 0.2 スハ。ッタ 12 5 X 10"4 0.6 100 101 108
46 ZrCN 25 ァ-ク 0.3 ァ-ク 11 2 0.3 100 100 101
47 HfC 35 スハ。ッタ 16 スハ。ッタ 7 7 0.8 100 100 101
48 VN 08 ァ-ク 14 7°ラス'マ CVD 21 5.0 1 00 1 Π9
49 NbC 1.3 スハ。ッタ 1.5 スハ。ッタ 8.5 7 X 10"2 0.4 1.00 100 1 01
50 TaCN 2 ァ-ク 1.1 22 4 0.5 100 101 111 施 51 CrN 1.5 ァ-ク 0.9 スハ。ッタ 12 8X 10"3 0.2 i.oo ι,οο 1.02
52 MoC 3 スハ。ッタ 2.5 ァ-ク 16 5 X 10"1 0.6 1.00 1.00 1,01 H-1
53 wc 2 スハ。ッタ 2.4 7°ラス'マ CVD 27 3 3.8 1.00 1.00 1.01 例 54 CrN 0.7 イオン 1.2 イオンィ 16 20 0.9 1.00 1.00 1.02
55 1.1 ァ-ク 9 12 0.7 1.00 1.03 1.09
56 1.3 プラス'マ CVD 31 8 0.9 1.00 1.01 1.03
57 CrCN 1.5 ァ-ク 1.2 スハ。ッタ 10 5X 103 0.5 1.00 1.02 1.05
58 NbC 2.5 ァ-ク 1.1 ァ-ク 9 2 0.8 1.00 1.40 1.79
59 WC 3.5 スハ。ッタ 1.3 7°ラス'マ CVD 24 3 4.5 1.00 1.30 1.36
60 CrN 0.5 ア-ク 0.5 ァ-ク . 22 2X 101 0.3 1.00 1.00 1.01 比 61 金メッキ 5 湿式メツキ 1.00 6.21 * 較 62 Pb-Cメツキ 10 分散メツキ 1.00 7.51 * 例 63 - (機材のまま） 1.00 12.30 *
*内部抵抗が上昇し発電継続不能
(実施例 4 )
S U S 3 0 4からなるセパレ一夕基体の片面に、 表 4の膜材質 ·膜構造 を持った表面被覆層を、 カソードアークイオンプレーティング法によりコ 一ティングした。 試料番号 6 4の試料は最初に中間層のみを成膜し、 その 後 1分間中間層と導電性硬質炭素膜を同時に成膜した後、 導電性硬質炭素 膜のみを形成した。 一方、 試料番号 6 5の資料は、 中間層のみを成膜した 後、 導電性硬質炭素膜のみを成膜した。 内部電気抵抗の経時変化を測定し た結果、 試料番号 6 4の試料では 2 0 0時間経過後も内部電気抵抗はほと んど上昇せず優れた特性であることがわかった。
中 M層 導 fl t性硬質炭 ft謹 内部抵抗の経時変化 (初期値を 1 ) 試料 旗材質 旗厚 手 法 St厚 手 法 R硬度 抵 中 M層成旗との 水素含有量 開始前 5時 1»後 200時閒後 番号 (/*m) (Mm) (GPa) (Qc画） 同時成 時 π (圾子
64 CrN 約，.0 アーク 約，.0 アーク 23 5 X10"1 1分 0.8 1.00 1.00 1.01
65 CrN 1.0 アーク 1.0 アーク 23 5 10"1 無し 0.4 1.00 1.00 1.05
S I M S ( 2次イオン質量分析装置） により膜の深さ方向の C r濃度を 分析した結果、 図 2に示すとおり、 試料番号 6 4の試料では C rが導電性 硬質炭素膜に含まれている状態であることがわかった。 一方、 試料番号 6 5の資料では導電性硬質炭素膜中に C rはほとんど含まれていなかった。 尚、 図 2の横軸の測定経過時間は試料の表面からの深さに対応するもので ある。 産業上の利用可能性
本発明によれば、 長期間にわたって高い信頼性を有する固体高分子電解 質型燃料電池を得ることができ、 有用である。

Claims

請求の範囲
1 . 固体高分子電解質膜と、 その両側に配置された触媒電極層とガス拡 散電極及びセパレー夕からなる単セルを積層した燃料電池において、 少な くともガス拡散電極と接触するセパレ一夕の部位が、 導電性硬質炭素膜で 被覆されていることを特徴とする固体高分子電解質型燃料電池用セパレー 夕。
2 . 前記導電性硬質炭素膜とセパレー夕基体との間に、 金属炭化物、 金 属窒化物、 金属炭窒化物のうちのいずれかの単層膜、 または 2種以上を含 む積層膜あるいは混合物膜からなる中間層を挿入することを特徴とする請 求項 1記載の固体高分子電解質型燃料電池用セパレー夕。
3 . 前記中間層の金属炭化物、 金属窒化物、 金属炭窒化物の金属が、 I V a、 V a、 V I a族の元素のうちのいずれか 1種または 2種以上である ことを特徴とする請求項 2記載の固体高分子電解質型燃料電池用セパレー 夕。
4 . 前記導電性硬質炭素膜のマイク口ビッカース硬度あるいはヌープ硬 度が、 8 G P a以上の硬さであることを特徴とする、 請求項 1〜請求項 3 のいずれかに記載の固体高分子電解質型燃料電池用セパレー夕。
5 . 前記導電性硬質炭素膜の抵抗率が、 5 X 1 0 · 4〜 1 0 Ω c mである ことを特徴とする請求項 1〜請求項 4のいずれかに記載の固体高分子電解 質型燃料電池用セパレー夕。
6 . 前記導電性硬質炭素膜の水素含有量が 1原子％未満であることを特 徴とする請求項 1〜請求項 5のいずれかに記載の固体高分子電解質型燃料 電池用セパレ一夕。
7 . 前記セパレー夕基体または中間層を構成する元素のうち少なくとも 1種類の元素が前記導電性硬質炭素膜に含まれていることを特徴とする請 求項 1〜請求項 6のいずれかに記載の固体高分子電解質型燃料電池用セパ レ一夕。
8 . 固体炭素を原料として用いたスパッタリング法あるいはカソードア 一クイオンプレーティング法、 または炭化水素ガスを原料として用いたプ ラズマ C V D法あるいはイオン化蒸着法により形成された導電性硬質炭素 膜で被覆されていることを特徴とする請求項 1〜請求項 7のいずれかに記 載の固体高分子電解質型燃料電池用セパレ一夕。
9 . 請求項 1〜請求項 8のいずれかに記載のセパレー夕を用いた固体高 分子電解質型燃料電池。
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AU60155/00A AU6015500A (en) 1999-07-19 2000-07-13 Separator for solid polymer electrolytic fuel battery
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7364814B2 (en) 2002-06-05 2008-04-29 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Separator of a fuel cell and a manufacturing method thereof
WO2008114561A1 (ja) 2007-02-22 2008-09-25 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha 燃料電池用セパレータ、燃料電池用セパレータの製造方法及び燃料電池
JP2010129462A (ja) * 2008-11-28 2010-06-10 Nissan Motor Co Ltd 燃料電池スタック、および燃料電池スタックを有する車両
WO2012008534A1 (ja) * 2010-07-16 2012-01-19 日産自動車株式会社 導電部材、その製造方法、燃料電池用セパレータ及び固体高分子形燃料電池
JP5003823B2 (ja) * 2008-11-28 2012-08-15 日産自動車株式会社 シール構造および該シール構造を備えた燃料電池

Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4147925B2 (ja) 2002-12-04 2008-09-10 トヨタ自動車株式会社 燃料電池用セパレータ
US7261963B2 (en) * 2002-11-12 2007-08-28 General Motors Corporation Corrosion resistant, electrically and thermally conductive coating for multiple applications
US6887613B2 (en) * 2002-12-04 2005-05-03 General Motors Corporation Corrosion resistant PEM fuel cell
KR101065374B1 (ko) 2004-06-30 2011-09-16 삼성에스디아이 주식회사 연료전지용 고분자 막 및 그 제조방법
EA201101662A1 (ru) * 2006-07-13 2012-05-30 Тиэр Коутингз Лимитед Устройство для нанесения покрытий и способ нанесения покрытий
JP2009238497A (ja) * 2008-03-26 2009-10-15 Nissan Motor Co Ltd 燃料電池用セパレータ
EP2417660B1 (en) * 2009-04-06 2018-08-01 Audi AG Selectively sealing fuel cell porous plate
GB201203219D0 (en) * 2012-02-24 2012-04-11 Teer Coatings Ltd Coating with conductive and corrosion resistance characteristics
US9911984B2 (en) 2014-06-17 2018-03-06 Medtronic, Inc. Semi-solid electrolytes for batteries
US10333173B2 (en) 2014-11-14 2019-06-25 Medtronic, Inc. Composite separator and electrolyte for solid state batteries
JP6083426B2 (ja) * 2014-11-14 2017-02-22 トヨタ自動車株式会社 燃料電池用セパレータ
US10587005B2 (en) 2016-03-30 2020-03-10 Wildcat Discovery Technologies, Inc. Solid electrolyte compositions

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS57105974A (en) * 1980-12-24 1982-07-01 Toshiba Corp Fuel cell
JPH0325857A (ja) * 1989-06-23 1991-02-04 Idemitsu Petrochem Co Ltd 燃料電池用セパレータ
JPH07272731A (ja) * 1994-03-29 1995-10-20 Mazda Motor Corp 燃料電池スタック構造
JPH10255823A (ja) * 1997-03-07 1998-09-25 Asahi Glass Co Ltd 固体高分子型燃料電池
JP2000058080A (ja) * 1998-08-12 2000-02-25 Mitsubishi Materials Corp 燃料電池用セパレータおよびその製造方法

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5798188A (en) * 1997-06-25 1998-08-25 E. I. Dupont De Nemours And Company Polymer electrolyte membrane fuel cell with bipolar plate having molded polymer projections
JP4707786B2 (ja) * 1998-05-07 2011-06-22 トヨタ自動車株式会社 燃料電池用ガスセパレータの製造方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS57105974A (en) * 1980-12-24 1982-07-01 Toshiba Corp Fuel cell
JPH0325857A (ja) * 1989-06-23 1991-02-04 Idemitsu Petrochem Co Ltd 燃料電池用セパレータ
JPH07272731A (ja) * 1994-03-29 1995-10-20 Mazda Motor Corp 燃料電池スタック構造
JPH10255823A (ja) * 1997-03-07 1998-09-25 Asahi Glass Co Ltd 固体高分子型燃料電池
JP2000058080A (ja) * 1998-08-12 2000-02-25 Mitsubishi Materials Corp 燃料電池用セパレータおよびその製造方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See also references of EP1231655A4 *

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7364814B2 (en) 2002-06-05 2008-04-29 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Separator of a fuel cell and a manufacturing method thereof
WO2008114561A1 (ja) 2007-02-22 2008-09-25 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha 燃料電池用セパレータ、燃料電池用セパレータの製造方法及び燃料電池
US8906571B2 (en) 2007-02-22 2014-12-09 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Fuel cell separator, manufacturing method of the fuel cell separator, and fuel cell
JP2010129462A (ja) * 2008-11-28 2010-06-10 Nissan Motor Co Ltd 燃料電池スタック、および燃料電池スタックを有する車両
JP5003823B2 (ja) * 2008-11-28 2012-08-15 日産自動車株式会社 シール構造および該シール構造を備えた燃料電池
WO2012008534A1 (ja) * 2010-07-16 2012-01-19 日産自動車株式会社 導電部材、その製造方法、燃料電池用セパレータ及び固体高分子形燃料電池
JP2012021208A (ja) * 2010-07-16 2012-02-02 Nissan Motor Co Ltd 導電部材、その製造方法、燃料電池用セパレータ及び固体高分子形燃料電池
CN103003465A (zh) * 2010-07-16 2013-03-27 日产自动车株式会社 导电构件、其制造方法、燃料电池用隔离体及固体高分子型燃料电池
US9627695B2 (en) 2010-07-16 2017-04-18 Nissan Motor Co., Ltd. Electrical conductive member, method for manufacturing the same, separator for fuel cell, and polymer electrolyte fuel cell

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