WO2020050251A1 - 合金部材、セルスタック及びセルスタック装置 - Google Patents

合金部材、セルスタック及びセルスタック装置 Download PDF

Info

Publication number
WO2020050251A1
WO2020050251A1 PCT/JP2019/034571 JP2019034571W WO2020050251A1 WO 2020050251 A1 WO2020050251 A1 WO 2020050251A1 JP 2019034571 W JP2019034571 W JP 2019034571W WO 2020050251 A1 WO2020050251 A1 WO 2020050251A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
coating film
equilibrium oxygen
alloy member
cell stack
anchor portion
Prior art date
Application number
PCT/JP2019/034571
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
雄多 松野
裕己 田中
中村　俊之
誠 大森
Original Assignee
日本碍子株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from JP2018198664A external-priority patent/JP6484382B1/ja
Priority claimed from JP2019009259A external-priority patent/JP6559372B1/ja
Application filed by 日本碍子株式会社 filed Critical 日本碍子株式会社
Priority to DE112019000078.0T priority Critical patent/DE112019000078T5/de
Priority to CN201980002911.9A priority patent/CN112602217A/zh
Priority to US16/728,352 priority patent/US11695126B2/en
Publication of WO2020050251A1 publication Critical patent/WO2020050251A1/ja
Priority to US18/187,802 priority patent/US11916262B2/en

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/02—Details
    • H01M8/0202—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors
    • H01M8/0204—Non-porous and characterised by the material
    • H01M8/0206—Metals or alloys
    • H01M8/0208—Alloys
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/02—Details
    • H01M8/0202—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors
    • H01M8/0204—Non-porous and characterised by the material
    • H01M8/0215—Glass; Ceramic materials
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/02—Details
    • H01M8/0202—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors
    • H01M8/0204—Non-porous and characterised by the material
    • H01M8/0215—Glass; Ceramic materials
    • H01M8/0217—Complex oxides, optionally doped, of the type AMO3, A being an alkaline earth metal or rare earth metal and M being a metal, e.g. perovskites
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/02—Details
    • H01M8/0202—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors
    • H01M8/0204—Non-porous and characterised by the material
    • H01M8/0223—Composites
    • H01M8/0228—Composites in the form of layered or coated products
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/24—Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells
    • H01M8/2465—Details of groupings of fuel cells
    • H01M8/2483—Details of groupings of fuel cells characterised by internal manifolds
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/24—Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells
    • H01M8/2465—Details of groupings of fuel cells
    • H01M8/2484—Details of groupings of fuel cells characterised by external manifolds
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/24—Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells
    • H01M8/2465—Details of groupings of fuel cells
    • H01M8/2484—Details of groupings of fuel cells characterised by external manifolds
    • H01M8/2485—Arrangements for sealing external manifolds; Arrangements for mounting external manifolds around a stack
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/10—Fuel cells with solid electrolytes
    • H01M8/12—Fuel cells with solid electrolytes operating at high temperature, e.g. with stabilised ZrO2 electrolyte
    • H01M2008/1293—Fuel cells with solid oxide electrolytes
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/50—Fuel cells

Definitions

  • the present invention relates to an alloy member, a cell stack, and a cell stack device.
  • a cell stack device including a cell stack in which a plurality of fuel cells are electrically connected by a current collecting member and a manifold supporting each fuel cell is known (see Patent Documents 1 and 2). .
  • An alloy member is used for the current collecting member and the manifold.
  • a coating film is provided to cover the surface of the base material in order to suppress the volatilization of Cr (chromium) from the base material made of stainless steel.
  • Patent Literature 2 a part of the chromium oxide film formed between the base material and the coating film can be prevented from coming off from the base material by entering a concave portion on the surface of the base material. It has been.
  • the chromium oxide which had a tapered shape before the start of the operation, becomes rounded during the operation and the anchor effect is reduced, so that the coating film may peel off from the base material.
  • the present invention has been made in view of the above situation, and has as its object to provide an alloy member, a cell stack, and a cell stack device capable of improving durability.
  • the alloy member according to the present invention has a concave portion on the surface, a base material made of an alloy material containing chromium, an anchor portion disposed in the concave portion, containing an oxide containing manganese, and connected to the anchor portion. And a coating film containing a low-equilibrium oxygen pressure element having a lower equilibrium oxygen pressure than chromium.
  • FIG. 2 Perspective view of a cell stack device Perspective view of manifold Cross section of cell stack device Perspective view of a fuel cell QQ sectional view of FIG. PP sectional view of FIG. 2 Enlarged view of area A in FIG. Illustration of manifold manufacturing method Illustration of manifold manufacturing method Illustration of manifold manufacturing method Illustration of manifold manufacturing method Illustration of manifold manufacturing method
  • FIG. 1 is a perspective view of the cell stack device 100.
  • the cell stack device 100 includes a manifold 200 and a cell stack 250.
  • FIG. 2 is a perspective view of the manifold 200.
  • the manifold 200 is an example of an “alloy member”.
  • the manifold 200 is configured to distribute a fuel gas (for example, hydrogen) to each fuel cell 300.
  • the manifold 200 is hollow and has an internal space. Fuel gas is supplied to the internal space of the manifold 200 via the introduction pipe 204.
  • the manifold 200 has a top plate 201 and a container 202.
  • the top plate 201 is formed in a flat plate shape.
  • the container 202 is formed in a cup shape.
  • the top plate 201 is arranged so as to close the upper opening of the container 202.
  • the top plate 201 is joined to the container 202 by a joining material 103 (not shown in FIG. 2, see FIG. 6).
  • the bonding material 103 include crystallized glass, amorphous glass, brazing material, and ceramics.
  • the term “crystallized glass” means that the ratio of the “volume occupied by the crystal phase” to the total volume (crystallinity) is 60% or more, and the “volume occupied by the amorphous phase and impurities” to the total volume is Glass with a proportion of less than 40%.
  • Such crystallized glass for example, SiO 2 -BaO-based, SiO 2 -CaO-based, or MgO-CaO systems.
  • a plurality of insertion holes 203 are formed in the top plate 201.
  • the insertion holes 203 are arranged in the direction in which the fuel cells 300 are arranged (the z-axis direction).
  • Each insertion hole 203 is arranged with a space between each other.
  • Each insertion hole 203 communicates with the internal space of the manifold 200 and the outside.
  • FIG. 3 is a sectional view of the cell stack device 100.
  • the cell stack 250 has a plurality of fuel cells 300 and a plurality of current collecting members 301.
  • Each fuel cell 300 extends from the manifold 200. Specifically, each fuel cell 300 extends upward (x-axis direction) from the top plate 201 of the manifold 200.
  • the length of each fuel cell 300 in the longitudinal direction (x-axis direction) can be about 100 to 300 mm, but is not limited thereto.
  • each fuel cell 300 is inserted into the insertion hole 203 of the manifold 200.
  • Each fuel cell 300 is fixed to the insertion hole 203 by the bonding material 101.
  • the fuel cell 300 is fixed to the manifold 200 by the bonding material 101 while being inserted into the insertion hole 203.
  • the bonding material 101 is filled in the gap between the fuel cell 300 and the insertion hole 203. Examples of the bonding material 101 include crystallized glass, amorphous glass, brazing material, and ceramics.
  • Each fuel cell 300 is formed in a plate shape that extends in the longitudinal direction (x-axis direction) and the width direction (y-axis direction).
  • the fuel cells 300 are arranged at intervals in the arrangement direction (z-axis direction).
  • the interval between two adjacent fuel cells 300 is not particularly limited, but may be about 1 to 5 mm.
  • Each fuel cell 300 has a gas channel 11 inside.
  • a fuel gas such as hydrogen
  • an oxidizing gas such as air
  • the current collecting member 301 is joined to the base end side of each of two adjacent fuel cells 300 via the joining material 102.
  • the bonding material 102 is, for example, at least one selected from (Mn, Co) 3 O 4 , (La, Sr) MnO 3 , (La, Sr) (Co, Fe) O 3 , and the like.
  • FIG. 4 is a perspective view of the fuel cell 300.
  • FIG. 5 is a sectional view taken along line QQ of FIG.
  • the fuel cell 300 includes the support substrate 10 and the plurality of power generation element units 20.
  • the support substrate 10 has a plurality of gas passages 11 extending in the longitudinal direction (x-axis direction) of the support substrate 10 therein.
  • Each gas channel 11 extends from the base end side of the support substrate 10 toward the tip end side.
  • Each gas passage 11 extends substantially parallel to each other.
  • the support substrate 10 has a plurality of first concave portions 12.
  • each of the first concave portions 12 is formed on both main surfaces of the support substrate 10, but may be formed on only one main surface.
  • the first recesses 12 are arranged at intervals in the longitudinal direction of the support substrate 10.
  • the support substrate 10 is made of a porous material having no electron conductivity.
  • the support substrate 10 can be composed of, for example, CSZ (calcia-stabilized zirconia).
  • the support substrate 10 may be composed of NiO (nickel oxide) and YSZ (8YSZ) (yttria stabilized zirconia), or composed of NiO (nickel oxide) and Y 2 O 3 (yttria).
  • it may be composed of MgO (magnesium oxide) and MgAl 2 O 4 (magnesia alumina spinel).
  • the porosity of the support substrate 10 is, for example, about 20 to 60%.
  • Each power generation element unit 20 is supported by the support substrate 10.
  • each power generation element unit 20 is formed on both main surfaces of the support substrate 10, but may be formed on only one main surface.
  • the power generating elements 20 are arranged at intervals in the longitudinal direction of the support substrate 10. That is, the fuel cell 300 according to the present embodiment is a so-called horizontal stripe fuel cell.
  • the power generating elements 20 adjacent in the longitudinal direction are electrically connected to each other by an interconnector 31.
  • the power generation element unit 20 includes the fuel electrode 4, the electrolyte 5, the air electrode 6, and the reaction prevention film 7.
  • the fuel electrode 4 is a fired body made of a porous material having electron conductivity.
  • the anode 4 has an anode current collector 41 and an anode active section 42.
  • the fuel electrode current collector 41 is disposed in the first recess 12. Specifically, the anode current collector 41 is filled in the first recess 12 and has the same outer shape as the first recess 12.
  • the fuel electrode current collector 41 has a second recess 411 and a third recess 412.
  • the fuel electrode active part 42 is arranged in the second recess 411. Further, the interconnector 31 is arranged in the third recess 412.
  • the anode current collector 41 has electron conductivity.
  • the anode current collector 41 preferably has higher electron conductivity than the anode active part 42.
  • the fuel electrode current collector 41 may or may not have oxygen ion conductivity.
  • the fuel electrode current collector 41 can be composed of, for example, NiO (nickel oxide) and YSZ (8YSZ) (yttria-stabilized zirconia).
  • the anode current collector 41 may be made of NiO (nickel oxide) and Y 2 O 3 (yttria), or may be made of NiO (nickel oxide) and CSZ (calcia stabilized zirconia). Is also good.
  • the thickness of the anode current collector 41 and the depth of the first recess 12 are about 50 to 500 ⁇ m.
  • the fuel electrode active portion 42 has oxygen ion conductivity and electron conductivity.
  • the anode active portion 42 has a higher content of a substance having oxygen ion conductivity than the anode current collector 41. More specifically, the volume ratio of the substance having oxygen ion conductivity to the entire volume excluding the pore portion in the anode active portion 42 is determined by the oxygen ion conductivity relative to the entire volume excluding the pore portion in the anode current collector 41. It is larger than the volume ratio of the substance having the property.
  • the fuel electrode active part 42 can be composed of, for example, NiO (nickel oxide) and YSZ (8YSZ) (yttria stabilized zirconia).
  • the anode active part 42 may be composed of NiO (nickel oxide) and GDC (gadolinium-doped ceria).
  • the thickness of the anode active part 42 is 5 to 30 ⁇ m.
  • the electrolyte 5 is disposed so as to cover the fuel electrode 4. Specifically, the electrolyte 5 extends in the longitudinal direction from one interconnector 31 to an adjacent interconnector 31. That is, in the longitudinal direction (x-axis direction) of the support substrate 10, the electrolytes 5 and the interconnectors 31 are arranged alternately and continuously. The electrolyte 5 is configured to cover both main surfaces of the support substrate 10.
  • the electrolyte 5 is a fired body made of a dense material having ion conductivity and no electron conductivity.
  • the electrolyte 5 may be composed of, for example, YSZ (8YSZ) (yttria-stabilized zirconia).
  • the electrolyte 5 may be composed of LSGM (lanthanum gallate).
  • the thickness of the electrolyte 5 is, for example, about 3 to 50 ⁇ m.
  • the air electrode 6 is a fired body made of a porous material having electron conductivity.
  • the cathode 6 is disposed on the opposite side of the anode 4 with respect to the electrolyte 5.
  • the air electrode 6 has an air electrode active part 61 and an air electrode current collecting part 62.
  • the cathode active part 61 is disposed on the reaction prevention film 7.
  • the air electrode active portion 61 has oxygen ion conductivity and electron conductivity.
  • the cathode active portion 61 has a higher content of a substance having oxygen ion conductivity than the cathode current collector 62. More specifically, the volume ratio of the substance having oxygen ion conductivity to the total volume excluding the pore portion in the cathode active portion 61 is determined by the oxygen ion conductivity relative to the total volume excluding the pore portion in the cathode current collector 62. It is larger than the volume ratio of the substance having the property.
  • the air electrode active portion 61 may be configured by two layers of a first layer (inner layer) made of LSCF and a second layer (outer layer) made of LSC.
  • the thickness of the cathode active portion 61 is, for example, 10 to 100 ⁇ m.
  • the cathode current collector 62 is disposed on the cathode active unit 61. Further, the air electrode current collector 62 extends from the air electrode active part 61 toward the adjacent power generation element part.
  • the fuel electrode current collector 41 and the air electrode current collector 62 extend from the power generation area on opposite sides.
  • the power generation region is a region where the fuel electrode active portion 42, the electrolyte 5, and the air electrode active portion 61 overlap.
  • the air electrode current collector 62 is a fired body made of a porous material having electron conductivity.
  • the cathode current collector 62 preferably has higher electron conductivity than the cathode active portion 61.
  • the air electrode current collector 62 may or may not have oxygen ion conductivity.
  • the air electrode current collector 62 may be made of Ag (silver) or Ag-Pd (silver-palladium alloy).
  • the thickness of the air electrode current collector 62 is, for example, about 50 to 500 ⁇ m.
  • the reaction prevention film 7 is a fired body made of a dense material.
  • the reaction prevention film 7 is disposed between the electrolyte 5 and the cathode active portion 61.
  • the reaction preventing film 7 suppresses the occurrence of a phenomenon in which YSZ in the electrolyte 5 reacts with Sr in the air electrode 6 to form a reaction layer having a large electric resistance at the interface between the electrolyte 5 and the air electrode 6. It is provided in.
  • the reaction prevention film 7 is made of a material containing ceria containing a rare earth element.
  • the thickness of the reaction prevention film 7 is, for example, about 3 to 50 ⁇ m.
  • the interconnector 31 is configured to electrically connect the power generation element units 20 adjacent in the longitudinal direction (x-axis direction) of the support substrate 10. Specifically, the air electrode current collector 62 of one of the power generation elements 20 extends toward the other power generation element 20. Further, the fuel electrode current collector 41 of the other power generation element section 20 extends toward the one power generation element section 20. The interconnector 31 electrically connects the air electrode current collecting unit 62 of the one power generating element unit 20 and the fuel electrode current collecting unit 41 of the other power generating element unit 20. The interconnector 31 is arranged in the third concave portion 412 of the anode current collector 41. Specifically, the interconnector 31 is embedded in the third recess 412.
  • the interconnector 31 is a fired body made of a dense material having electron conductivity.
  • the interconnector 31 can be made of, for example, LaCrO 3 (lanthanum chromite).
  • the interconnector 31 may be composed of (Sr, La) TiO 3 (strontium titanate).
  • the thickness of the interconnector 31 is, for example, 10 to 100 ⁇ m.
  • FIG. 6 is a sectional view taken along the line PP of FIG.
  • FIG. 7 is an enlarged view of a region A in FIG.
  • the top plate 201 and the container 202 are joined by the joining material 103.
  • An internal space S1 to which fuel gas is supplied is formed between the top plate 201 and the container 202.
  • the top plate 201 has a base 210, a coating film 212, and an anchor 213.
  • the container 202 has a base material 220, a coating film 222, and an anchor part 223.
  • the top plate 201 and the container 202 are each an example of an “alloy member”.
  • the base material 210 and the base material 220 are each examples of a “base material”.
  • Each of the coating films 212 and 222 is an example of a “coating film”.
  • the anchor unit 213 and the anchor unit 223 are each examples of the “anchor unit”.
  • the configuration of the container 202 is the same as the configuration of the top plate 201, the configuration of the top plate 201 will be described below with reference to FIG.
  • the substrate 210 is formed in a plate shape.
  • the substrate 210 may be flat or curved.
  • the thickness of the substrate 210 is not particularly limited, but may be, for example, 0.5 to 4.0 mm.
  • the base 210 is made of an alloy material containing Cr (chromium).
  • a metal material Fe—Cr alloy steel (such as stainless steel), Ni—Cr alloy steel, or the like can be used.
  • the content ratio of Cr in the base material 210 is not particularly limited, but may be 4 to 30% by mass.
  • the substrate 210 may contain Ti (titanium) or Al (aluminum). Although the content ratio of Ti in the base material 210 is not particularly limited, it is 0.01 to 1.0 at. %. The content ratio of Al in the base material 210 is not particularly limited, but may be 0.01 to 0.4 at. %.
  • the substrate 210 may contain Ti as TiO 2 (titania) or Al as Al 2 O 3 (alumina).
  • the substrate 210 has a surface 210a and a concave portion 210b.
  • the surface 210a is an outer surface of the base 210.
  • the surface 210a faces the coating film 212.
  • the recess 210b is formed on the surface 210a.
  • the number of the recesses 210b is not particularly limited, but is preferably widely distributed on the surface 210a.
  • the interval between the concave portions 210b is not particularly limited, but it is particularly preferable that the concave portions 210b are arranged at equal intervals.
  • the sectional shape of the concave portion 210b is not particularly limited, and may be, for example, a wedge shape, a semicircle, a rectangle, and other complicated shapes.
  • the concave portion 210b may extend straight toward the inside of the base 210, may be formed obliquely to a thickness direction perpendicular to the surface 210a, or may be partially curved.
  • the deepest portion of the concave portion 210b may have an acute angle, an obtuse angle, or may be rounded.
  • a wedge-shaped recess 210b (left side in FIG. 7) extending straight toward the inside of the substrate 210
  • a wedge-shaped recess 210b (right side in FIG. 7) extending while curving toward the inside of the substrate 210. Is exemplified.
  • the covering film 212 covers at least a part of the base 210. Specifically, the coating film 212 covers at least a part of a region of the substrate 210 that comes into contact with the oxidizing gas during operation of the cell stack device 100. It is preferable that the coating film 212 covers the entire surface of the region of the substrate 210 that comes into contact with the oxidizing gas.
  • the thickness of the coating film 212 is not particularly limited, but can be, for example, 3 to 200 ⁇ m.
  • the coating film 212 suppresses the volatilization of Cr from the surface 210 a of the base 210. Thereby, it is possible to suppress the electrode (the air electrode 6 in the present embodiment) of each fuel cell 300 from being deteriorated due to the poisoning of Cr.
  • a ceramic material can be used as a material for forming the coating film 212.
  • the specific type of the ceramic material can be suitably selected as appropriate depending on the application location.
  • a ceramic material such as alumina, silica, zirconia, and crystallized glass (SiO 2 -CaO-based, SiO 2 -BaO System, MgO—CaO system, MgO—B 2 O 3 system, SiO 2 —B 2 O 3 system), or a combination thereof.
  • the coating film 212 When the coating film 212 is applied to a current collecting member or the like that requires conductivity, as a ceramic material, a perovskite-type composite oxide containing La and Sr, and Mn, Co, Ni, Fe, Cu, etc.
  • a spinel-type composite oxide composed of the above transition metal can be used.
  • the coating film 212 only needs to suppress the volatilization of Cr, and the constituent material of the coating film 212 is not limited to the above-mentioned ceramic material.
  • the covering film 212 is connected to an anchor portion 213 described later.
  • the coating film 212 contains an element having an equilibrium oxygen pressure lower than the equilibrium oxygen pressure of Cr (hereinafter, referred to as a “low equilibrium oxygen pressure element”). Since the low-equilibrium oxygen-pressure element having a lower equilibrium oxygen pressure than Cr has a higher affinity for oxygen than Cr, oxygen permeating the coating film 212 can be taken into the coating film 212 and the vicinity of the anchor portion 213 can be obtained. Oxygen partial pressure can be reduced. Therefore, it is possible to prevent Cr contained in the region surrounding the anchor portion 213 in the base material 210 from being oxidized by oxygen that has passed through the coating film 212.
  • the anchor effect of the anchor portion 213 can be obtained for a long period of time. Therefore, since the peeling of the coating film 212 from the base 210 can be suppressed for a long period of time, the durability of the top plate 201 (an example of an alloy member) can be improved.
  • the content of the low-equilibrium oxygen-pressure element in the coating film 212 becomes It can be 0.01 or more.
  • the content of the low-equilibrium oxygen-pressure element in the coating film 212 is preferably 0.05 or more in terms of cation ratio. Thereby, peeling of the coating film 212 can be further suppressed.
  • the coating film 212 may contain two or more low-equilibrium oxygen-pressure elements.
  • the content of the low-equilibrium oxygen-pressure element refers to the content of each of the two or more low-equilibrium oxygen-pressure elements. It is the sum of the contents.
  • the content of the low-equilibrium oxygen pressure element in the coating film 212 can be determined by measuring the content of the low-equilibrium oxygen pressure element at five points where the thickness of the coating film 212 is divided into six equal parts by using the EDS. It is obtained by arithmetically averaging the contents of low equilibrium oxygen pressure elements measured at points.
  • the coating film 212 may contain Mn (manganese) as a low equilibrium oxygen pressure element.
  • Mn manganese
  • the coating film 212 may contain an element having an equilibrium oxygen pressure lower than the equilibrium oxygen pressure of Mn as the low equilibrium oxygen pressure element. In this case, since the oxygen partial pressure in the vicinity of the anchor portion 213 can be further reduced, peeling of the coating film 212 from the base 210 can be suppressed for a longer period.
  • the anchor part 213 is arranged in the concave part 210b of the base 210.
  • the anchor 213 is connected to the coating film 212 near the opening of the recess 210b. Accordingly, the anchor effect is generated by the anchor portion 213 being locked in the concave portion 210b, so that the adhesion of the coating film 212 to the base 210 can be improved. As a result, peeling of the coating film 212 from the base 210 can be suppressed.
  • the anchor portion 213 may be in contact with at least a part of the inner surface of the concave portion 210b, but is more preferably in contact with substantially the entire inner surface of the concave portion 210b.
  • the vertical length L1 of the anchor portion 213 in the thickness direction perpendicular to the surface 210a of the base 210 is not particularly limited, but may be, for example, 0.1 ⁇ m or more and 300 ⁇ m or less. As shown in FIG. 7, the vertical length L1 is the total length of the portion of the anchor 213 buried in the recess 210b in the thickness direction perpendicular to the surface 210a of the base 210. The vertical length L1 may be different for each anchor portion 213 as shown in FIG. 7, or may be the same between the anchor portions 213.
  • the vertical length L1 of the anchor portion 213 is larger than the joining width W between the anchor portion 213 and the coating film 211 in a cross section in the thickness direction.
  • the bonding width W is the total length of a tangent line between the anchor portion 213 and the coating film 211 in a cross section in the thickness direction of the base 210.
  • the junction width W is not particularly limited, but is preferably 0.1 ⁇ m or more.
  • the actual length L2 of the anchor portion 213 in the extending direction of the anchor portion 213 is not particularly limited, but may be, for example, 0.2 ⁇ m or more and 600 ⁇ m or less.
  • the actual length L2 is the total length of a line connecting the midpoint of the anchor portion 213 in a plane direction parallel to the surface 210a of the base 210 from the base end to the tip. Therefore, the actual length L2 is a different concept from the vertical length L1. In the example shown in FIG. 7, the actual length L2 of the left anchor portion 213 is equal to the vertical length L1, whereas the actual length L2 of the right anchor portion 213 is longer than the vertical length L1. .
  • the anchor part 213 contains an oxide containing Mn.
  • the oxide containing Mn include, but are not limited to, MnO and MnCr 2 O 4 .
  • Mn is an element having a lower equilibrium oxygen pressure than Cr, and has a higher affinity for oxygen than Cr. Therefore, during operation of the cell stack apparatus 100, oxygen permeating the coating film 212 has priority over the anchor portion 213. Can be captured. Therefore, since the oxidation of Cr contained in the region surrounding the anchor portion 213 in the base 210 can be suppressed, the form of the anchor portion 213 can be maintained for a long period of time.
  • the anchor effect of the anchor portion 213 can be obtained for a long period of time, so that peeling of the coating film 212 from the base 210 can be suppressed for a long period of time.
  • the coating film 212 contains a low-equilibrium oxygen-pressure element, the permeation of oxygen through the coating film 212 itself is suppressed.
  • the effect of suppressing the peeling of the coating film 212 is further improved.
  • the content of Mn in the anchor portion 213 is set to 0.01 or more as a cation ratio. be able to.
  • the content of Mn in the anchor portion 213 is preferably at least 0.05, more preferably at least 0.10. Thereby, the oxidation of Cr can be further suppressed, and the configuration of the anchor portion 213 can be maintained for a longer period.
  • the content of Mn in the plurality of anchor portions 213 formed on the top plate 201 is obtained as follows. First, for each of the 20 anchor portions 213 selected at random, the Mn content at ten points where the actual length L2 is divided into 11 equal parts is measured by cation ratio using EDS. Next, the maximum value is selected from the Mn content measured at 10 points for each of the 20 anchor portions 213. Next, the maximum value of the content of Mn selected for each of the 20 anchor portions 213 is arithmetically averaged. The value obtained by the arithmetic mean is the content of Mn in the anchor portion 213. If 20 anchor portions 213 cannot be observed in one cross section, 20 anchor portions 213 may be selected from a plurality of cross sections.
  • the anchor portion 213 may contain an oxide containing Al (aluminum), Ti (titanium), Ca (calcium), Si (silicon), etc., in addition to the oxide containing Mn. Since these elements have lower equilibrium oxygen pressures than Cr, an effect of maintaining the shape of the anchor portion 213 can be expected as in the case of the oxide containing Mn described above.
  • the anchor part 213 may partially contain chromium oxide.
  • the content ratio of chromium in the anchor portion 213 is preferably 0.95 or less in cation ratio, more preferably 0.90 or less.
  • the number of the anchor portions 213 is not particularly limited, but is preferably observed at least 100 per 10 mm length, more preferably at least 200 per 10 mm length, in the cross-sectional observation of the substrate surface. Accordingly, the anchor effect of the anchor portion 213 can be sufficiently increased, and thus, the peeling of the coating film 212 from the base 210 can be further suppressed.
  • Manufacturing method of manifold 200 A method for manufacturing the manifold 200 will be described with reference to the drawings. Since the method of manufacturing the container 202 is the same as the method of manufacturing the top plate 201, the method of manufacturing the top plate 201 will be described below.
  • a concave portion 210b is formed on the surface 210a of the base 210.
  • the wedge-shaped concave portion 210b can be efficiently formed.
  • the depth and width of the concave portion 210b can be adjusted by adjusting the particle size of the abrasive or by leveling the surface appropriately with a roller. Thereby, the vertical length L1, the actual length L2, and the joint width W of the anchor portion 213 formed later can be adjusted.
  • an oxide paste containing a low-equilibrium oxygen-pressure element is applied on the surface 210a of the base 210. This fills the recess 210b with an oxide paste containing a low-equilibrium oxygen pressure element.
  • an oxide paste containing a low-equilibrium oxygen-pressure element can be prepared by adding ethylcellulose and terpineol to an oxide powder containing a low-equilibrium oxygen-pressure element.
  • the excess paste applied on the surface 210a is removed with, for example, a squeegee to leave the paste only inside the recess 210b.
  • an insulating ceramic material paste containing a low-equilibrium oxygen-pressure element is applied on the surface 210a of the base 210, and heat-treated (800 to 1100 ° C., 1 to 5 hours). Thereby, a coating film 212 is formed.
  • the alloy member according to the present invention is applied to the manifold 200, but the invention is not limited to this.
  • the alloy member according to the present invention can be used as a member constituting a part of the cell stack device 100 and the cell stack 250.
  • the alloy member according to the present invention can be applied to a current collecting member 301 that is electrically connected to the fuel cell 300.
  • the anchor portion 213 is made of chromium oxide because the electrical resistivity of the oxide containing Mn is lower than the electrical resistivity of chromium oxide (Cr 2 O 3 ).
  • the current flow in the base 210 can be suppressed from being hindered by the anchor portion 213.
  • an effect of suppressing the deterioration of the alloy member can be expected in addition to the effect of suppressing the peeling of the coating film 212.
  • the cell stack 250 has a horizontal stripe fuel cell, but may have a so-called vertical stripe fuel cell.
  • the vertical stripe type fuel cell includes a conductive support substrate, a power generation unit (a fuel electrode, a solid electrolyte layer, and an air electrode) disposed on one main surface of the support substrate, and a power generation unit (fuel electrode, solid electrolyte layer, and air electrode) disposed on the other main surface of the support substrate. And an interconnector.
  • the anchor portion 213 is disposed in the concave portion 210b.
  • the concave portion 210b in which the anchor portion 213 is not disposed may exist. .
  • the anchor portion 213 is connected to the coating film 212. However, when there are a plurality of anchor portions 213, even if the anchor portion 212 not connected to the coating film 212 exists. Good.
  • the alloy member according to the present invention is an electrolytic member that generates hydrogen and oxygen from water vapor.
  • the present invention is applicable to a cell stack of an electrochemical cell including the cell.
  • a SUS430 plate member was prepared as a base material.
  • a plurality of recesses were formed on the surface of the substrate by subjecting the surface of the substrate to sandblasting.
  • an anchor paste was prepared by adding ethyl cellulose and terpineol to the oxide containing Mn.
  • the cation ratio of Mn (molar ratio of Mn to elements other than oxygen) in the anchor portion was changed for each sample by adjusting the addition amount of the oxide containing Mn.
  • each recess was filled with the paste for the anchor portion, and excess paste for the anchor portion remaining on the surface of the base material was removed with a squeegee.
  • a paste for a coating film was prepared by adding ethylcellulose and terpineol to the oxide powder of the low-equilibrium oxygen pressure element shown in Table 1.
  • the addition amount of the low equilibrium oxygen pressure element as shown in Table 1, the cation ratio of the low equilibrium oxygen pressure element in the coating film (the molar ratio of the low equilibrium oxygen pressure element to the elements other than oxygen) ) was changed for each sample.
  • the prepared coating film paste was applied to the surface of the base material and heat-treated (800 ° C. to 1100 ° C., 1 to 5 hours) to form a coating film.
  • Mn content in anchor part For Examples 1 to 24 and Comparative Examples 1 to 3, the Mn content (cation ratio) in the anchor portion was measured as follows.
  • anchor portions are randomly selected, and the actual length L2 (see FIG. 7) is divided into 11 equal portions for each anchor portion using EDS.
  • the Mn content was measured by cation ratio.
  • the maximum value is selected from the Mn content measured at 10 points for each of the 20 anchor portions, and the Mn content in the anchor portion is calculated by arithmetically averaging the selected 20 maximum values. did.
  • the content of the low equilibrium oxygen pressure element at five points where the thickness of the coating film is divided into six equal parts was measured by the cation ratio.
  • the content of the low equilibrium oxygen pressure element in the coating film was calculated by arithmetically averaging the measured values.
  • the prepared alloy member was put into an electric furnace, and a heating / cooling cycle was repeated 50 times in an air atmosphere.
  • the heating / cooling cycle is a heating step in which the temperature is raised to 850 ° C. at a rate of 200 ° C./h and held at 850 ° C. for 30 minutes. For 30 minutes.

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Fuel Cell (AREA)

Abstract

マニホールド（２００）の天板（２０１）は、基材（２１０）と、アンカー部（２１３）と、被覆膜（２１２）とを備える。基材（２１０）は、表面（２１０ａ）に凹部（２１０ｂ）を有し、クロムを含有する合金材料によって構成される。アンカー部（２１３）は、凹部（２１０ｂ）に配置され、マンガンを含む酸化物を含有する。被覆膜（２１２）は、アンカー部（２１３）に接続され、クロムより平衡酸素圧の低い低平衡酸素圧元素を含有する。

Description

合金部材、セルスタック及びセルスタック装置
　本発明は、合金部材、セルスタック及びセルスタック装置に関する。
　従来、複数の燃料電池セルが集電部材によって電気的に接続されたセルスタックと、各燃料電池セルを支持するマニホールドとを備えたセルスタック装置が知られている（特許文献１及び２参照）。集電部材及びマニホールドには、合金部材が用いられる。
　特許文献１のマニホールドでは、ステンレス鋼によって構成される基材からＣｒ（クロム）が揮発することを抑制するために、基材の表面を覆う被覆膜が設けられている。
　特許文献２の集電部材では、Ｆｅ－Ｃｒ系合金やＮｉ－Ｃｒ系合金などによって構成される基材からＣｒが揮発することを抑制するために、基材の表面を覆う被覆膜が設けられている。
　また、特許文献２では、基材と被覆膜の間に形成される酸化クロム膜の一部が、基材表面の凹部に入り込むことによって、被覆膜が基材から剥離することを抑制できるとされている。
特開２０１５－０３５４１８号公報 国際公開第２０１３／１７２４５１号
　しかしながら、特許文献２の集電部材では、セルスタック装置の運転中、凹部に埋設された酸化クロムを取り囲む基材の酸化が進行することによって、酸化クロムが大きく成長してしまう。
　その結果、運転開始前には先細り形状であった酸化クロムが、運転中には丸みを帯びた形状になりアンカー効果が低下してしまうため、基材から被覆膜が剥離するおそれがある。
　本発明は、上述の状況に鑑みてなされたものであり、耐久性を向上可能な合金部材、セルスタック及びセルスタック装置を提供することを目的とする。
　本発明に係る合金部材は、表面に凹部を有し、クロムを含有する合金材料によって構成される基材と、凹部に配置され、マンガンを含む酸化物を含有するアンカー部と、アンカー部に接続され、クロムより平衡酸素圧の低い低平衡酸素圧元素を含有する被覆膜とを備える。
　本発明によれば、耐久性を向上可能な合金部材、セルスタック及びセルスタック装置を提供することができる。
セルスタック装置の斜視図 マニホールドの斜視図 セルスタック装置の断面図 燃料電池セルの斜視図 図４のＱ－Ｑ断面図 図２のＰ－Ｐ断面図 図６の領域Ａの拡大図 マニホールドの製造方法の説明図 マニホールドの製造方法の説明図 マニホールドの製造方法の説明図 マニホールドの製造方法の説明図
　本実施形態に係るセルスタック装置の実施形態について図面を参照しつつ説明する。
　［セルスタック装置１００］
　図１は、セルスタック装置１００の斜視図である。セルスタック装置１００は、マニホールド２００と、セルスタック２５０とを備える。
　［マニホールド２００］
　図２は、マニホールド２００の斜視図である。マニホールド２００は、「合金部材」の一例である。
　マニホールド２００は、燃料ガス（例えば、水素など）を各燃料電池セル３００に分配するように構成されている。マニホールド２００は、中空状であり、内部空間を有している。マニホールド２００の内部空間には、導入管２０４を介して燃料ガスが供給される。
　マニホールド２００は、天板２０１と、容器２０２とを有する。天板２０１は、平板状に形成される。容器２０２は、コップ状に形成される。天板２０１は、容器２０２の上方開口を塞ぐように配置される。
　天板２０１は、接合材１０３（図２では不図示、図６参照）によって容器２０２に接合される。接合材１０３としては、例えば、結晶化ガラス、非晶質ガラス、ろう材、及びセラミックスなどが挙げられる。本実施形態において、結晶化ガラスとは、全体積に対する「結晶相が占める体積」の割合（結晶化度）が６０％以上であり、全体積に対する「非晶質相及び不純物が占める体積」の割合が４０％未満のガラスである。このような結晶化ガラスとしては、例えば、ＳｉＯ２－ＢａＯ系、ＳｉＯ２－ＣａＯ系、又はＭｇＯ－ＣａＯ系が挙げられる。
　天板２０１には、複数の挿入孔２０３が形成されている。各挿入孔２０３は、燃料電池セル３００の配列方向（ｚ軸方向）に並べられる。各挿入孔２０３は、互いに間隔をあけて配置される。各挿入孔２０３は、マニホールド２００の内部空間と外部に連通する。
　マニホールド２００の詳細な構成については後述する。
　［セルスタック２５０］
　図３は、セルスタック装置１００の断面図である。セルスタック２５０は、複数の燃料電池セル３００と、複数の集電部材３０１とを有する。
　各燃料電池セル３００は、マニホールド２００から延びている。詳細には、各燃料電池セル３００は、マニホールド２００の天板２０１から上方（ｘ軸方向）に延びている。各燃料電池セル３００の長手方向（ｘ軸方向）の長さは、１００～３００ｍｍ程度とすることができるが、これに限られるものではない。
　各燃料電池セル３００の基端部は、マニホールド２００の挿入孔２０３に挿入されている。各燃料電池セル３００は、接合材１０１によって挿入孔２０３に固定されている。燃料電池セル３００は、挿入孔２０３に挿入された状態で、接合材１０１によってマニホールド２００に固定されている。接合材１０１は、燃料電池セル３００と挿入孔２０３の隙間に充填される。接合材１０１としては、例えば、結晶化ガラス、非晶質ガラス、ろう材、及びセラミックスなどが挙げられる。
　各燃料電池セル３００は、長手方向（ｘ軸方向）及び幅方向（ｙ軸方向）に広がる板状に形成されている。各燃料電池セル３００は、配列方向（ｚ軸方向）に間隔をあけて配列されている。隣り合う２つの燃料電池セル３００の間隔は特に制限されないが、１～５ｍｍ程度とすることができる。
　各燃料電池セル３００は、内部にガス流路１１を有している。セルスタック装置１００の運転中、マニホールド２００から各ガス流路１１に燃料ガス（水素など）が供給されるとともに、各燃料電池セル３００の外周に酸化剤ガス（空気など）が供給される。
　隣接する２つの燃料電池セル３００は、集電部材３０１によって電気的に接続されている。集電部材３０１は、接合材１０２を介して、隣接する２つの燃料電池セル３００それぞれの基端側に接合される。接合材１０２は、例えば、（Ｍｎ，Ｃｏ）３Ｏ４、（Ｌａ，Ｓｒ）ＭｎＯ３、及び（Ｌａ，Ｓｒ）（Ｃｏ，Ｆｅ）Ｏ３などから選ばれる少なくとも１種である。
　［燃料電池セル３００］
　図４は、燃料電池セル３００の斜視図である。図５は、図４のＱ－Ｑ断面図である。
　燃料電池セル３００は、支持基板１０と、複数の発電素子部２０と有する。
　（支持基板１０）
　支持基板１０は、支持基板１０の長手方向（ｘ軸方向）に沿って延びる複数のガス流路１１を内部に有している。各ガス流路１１は、支持基板１０の基端側から先端側に向かって延びている。各ガス流路１１は、互いに実質的に平行に延びている。
　図５に示すように、支持基板１０は、複数の第１凹部１２を有する。本実施形態において、各第１凹部１２は、支持基板１０の両主面に形成されているが、一方の主面にだけ形成されていてもよい。各第１凹部１２は支持基板１０の長手方向において互いに間隔をあけて配置されている。
　支持基板１０は、電子伝導性を有さない多孔質の材料によって構成される。支持基板１０は、例えば、ＣＳＺ（カルシア安定化ジルコニア）から構成され得る。或いは、支持基板１０は、ＮｉＯ（酸化ニッケル）とＹＳＺ（８ＹＳＺ）（イットリア安定化ジルコニア）とから構成されてもよいし、ＮｉＯ（酸化ニッケル）とＹ２Ｏ３（イットリア）とから構成されてもよいし、ＭｇＯ（酸化マグネシウム）とＭｇＡｌ２Ｏ４（マグネシアアルミナスピネル）とから構成されてもよい。支持基板１０の気孔率は、例えば、２０～６０％程度である。
　（発電素子部２０）
　各発電素子部２０は、支持基板１０に支持されている。本実施形態において、各発電素子部２０は、支持基板１０の両主面に形成されているが、一方の主面にだけ形成されていてもよい。各発電素子部２０は、支持基板１０の長手方向において、互いに間隔をあけて配置されている。すなわち、本実施形態に係る燃料電池セル３００は、いわゆる横縞型の燃料電池セルである。長手方向に隣り合う発電素子部２０は、インターコネクタ３１によって互いに電気的に接続されている。
　発電素子部２０は、燃料極４、電解質５、空気極６及び反応防止膜７を有する。
　燃料極４は、電子伝導性を有する多孔質の材料から構成される焼成体である。燃料極４は、燃料極集電部４１と燃料極活性部４２とを有する。
　燃料極集電部４１は、第１凹部１２内に配置されている。詳細には、燃料極集電部４１は、第１凹部１２内に充填されており、第１凹部１２と同様の外形を有する。燃料極集電部４１は、第２凹部４１１及び第３凹部４１２を有している。第２凹部４１１内には、燃料極活性部４２が配置されている。また、第３凹部４１２には、インターコネクタ３１が配置されている。
　燃料極集電部４１は、電子伝導性を有する。燃料極集電部４１は、燃料極活性部４２よりも高い電子伝導性を有していることが好ましい。燃料極集電部４１は、酸素イオン伝導性を有していてもよいし、有していなくてもよい。
　燃料極集電部４１は、例えば、ＮｉＯ（酸化ニッケル）とＹＳＺ（８ＹＳＺ）（イットリア安定化ジルコニア）とから構成され得る。或いは、燃料極集電部４１は、ＮｉＯ（酸化ニッケル）とＹ２Ｏ３（イットリア）とから構成されてもよいし、ＮｉＯ（酸化ニッケル）とＣＳＺ（カルシア安定化ジルコニア）とから構成されてもよい。燃料極集電部４１の厚さ、及び第１凹部１２の深さは、５０～５００μｍ程度である。
　燃料極活性部４２は、酸素イオン伝導性を有するとともに、電子伝導性を有する。燃料極活性部４２は、燃料極集電部４１よりも酸素イオン伝導性を有する物質の含有率が大きい。詳細には、燃料極活性部４２における、気孔部分を除いた全体積に対する酸素イオン伝導性を有する物質の体積割合は、燃料極集電部４１における、気孔部分を除いた全体積に対する酸素イオン伝導性を有する物質の体積割合よりも大きい。
　燃料極活性部４２は、例えば、ＮｉＯ（酸化ニッケル）とＹＳＺ（８ＹＳＺ）（イットリア安定化ジルコニア）とから構成され得る。或いは、燃料極活性部４２は、ＮｉＯ（酸化ニッケル）とＧＤＣ（ガドリニウムドープセリア）とから構成されてもよい。燃料極活性部４２の厚さは、５～３０μｍである。
　電解質５は、燃料極４上を覆うように配置されている。詳細には、電解質５は、あるインターコネクタ３１から隣のインターコネクタ３１まで長手方向に延びている。すなわち、支持基板１０の長手方向（ｘ軸方向）において、電解質５とインターコネクタ３１とが交互に連続して配置されている。電解質５は、支持基板１０の両主面を覆うように構成されている。
　電解質５は、イオン伝導性を有し且つ電子伝導性を有さない緻密な材料から構成される焼成体である。電解質５は、例えば、ＹＳＺ（８ＹＳＺ）（イットリア安定化ジルコニア）から構成され得る。或いは、電解質５は、ＬＳＧＭ（ランタンガレート）から構成されてもよい。電解質５の厚さは、例えば、３～５０μｍ程度である。
　空気極６は、電子伝導性を有する多孔質の材料から構成される焼成体である。空気極６は、電解質５を基準にして、燃料極４と反対側に配置されている。空気極６は、空気極活性部６１と空気極集電部６２とを有している。
　空気極活性部６１は、反応防止膜７上に配置されている。空気極活性部６１は、酸素イオン伝導性を有するとともに、電子伝導性を有する。空気極活性部６１は、空気極集電部６２よりも酸素イオン伝導性を有する物質の含有率が大きい。詳細には、空気極活性部６１おける、気孔部分を除いた全体積に対する酸素イオン伝導性を有する物質の体積割合は、空気極集電部６２における、気孔部分を除いた全体積に対する酸素イオン伝導性を有する物質の体積割合よりも大きい。
　空気極活性部６１は、例えば、ＬＳＣＦ＝（Ｌａ，Ｓｒ）（Ｃｏ，Ｆｅ）Ｏ３（ランタンストロンチウムコバルトフェライト）から構成され得る。或いは、空気極活性部６１は、ＬＳＦ＝（Ｌａ，Ｓｒ）ＦｅＯ３（ランタンストロンチウムフェライト）、ＬＮＦ＝Ｌａ（Ｎｉ，Ｆｅ）Ｏ３（ランタンニッケルフェライト）、又は、ＬＳＣ＝（Ｌａ，Ｓｒ）ＣｏＯ３（ランタンストロンチウムコバルタイト）等から構成されてもよい。空気極活性部６１は、ＬＳＣＦから構成される第１層（内側層）とＬＳＣから構成される第２層（外側層）との２層によって構成されてもよい。空気極活性部６１の厚さは、例えば、１０～１００μｍである。
　空気極集電部６２は、空気極活性部６１上に配置されている。また、空気極集電部６２は、空気極活性部６１から、隣の発電素子部に向かって延びている。燃料極集電部４１と空気極集電部６２とは、発電領域から互いに反対側に延びている。発電領域とは、燃料極活性部４２と電解質５と空気極活性部６１とが重複する領域である。
　空気極集電部６２は、電子伝導性を有する多孔質の材料から構成される焼成体である。空気極集電部６２は、空気極活性部６１よりも高い電子伝導性を有していることが好ましい。空気極集電部６２は、酸素イオン伝導性を有していてもよいし、有していなくてもよい。
　空気極集電部６２は、例えば、ＬＳＣＦ＝（Ｌａ，Ｓｒ）（Ｃｏ，Ｆｅ）Ｏ３（ランタンストロンチウムコバルトフェライト）から構成され得る。或いは、空気極集電部６２は、ＬＳＣ＝（Ｌａ，Ｓｒ）ＣｏＯ３（ランタンストロンチウムコバルタイト）から構成されてもよい。或いは、空気極集電部６２は、Ａｇ（銀）、Ａｇ－Ｐｄ（銀パラジウム合金）から構成されてもよい。空気極集電部６２の厚さは、例えば、５０～５００μｍ程度である。
　反応防止膜７は、緻密な材料から構成される焼成体である。反応防止膜７は、電解質５と空気極活性部６１との間に配置されている。反応防止膜７は、電解質５内のＹＳＺと空気極６内のＳｒとが反応して電解質５と空気極６との界面に電気抵抗が大きい反応層が形成される現象の発生を抑制するために設けられている。
　反応防止膜７は、希土類元素を含むセリアを含んだ材料から構成されている。反応防止膜７は、例えば、ＧＤＣ＝（Ｃｅ，Ｇｄ）Ｏ２（ガドリニウムドープセリア）から構成され得る。反応防止膜７の厚さは、例えば、３～５０μｍ程度である。
　インターコネクタ３１は、支持基板１０の長手方向（ｘ軸方向）に隣り合う発電素子部２０を電気的に接続するように構成されている。詳細には、一方の発電素子部２０の空気極集電部６２は、他方の発電素子部２０に向かって延びている。また、他方の発電素子部２０の燃料極集電部４１は、一方の発電素子部２０に向かって延びている。そして、インターコネクタ３１は、一方の発電素子部２０の空気極集電部６２と、他方の発電素子部２０の燃料極集電部４１とを電気的に接続している。インターコネクタ３１は、燃料極集電部４１の第３凹部４１２内に配置されている。詳細には、インターコネクタ３１は、第３凹部４１２内に埋設されている。
　インターコネクタ３１は、電子伝導性を有する緻密な材料から構成される焼成体である。インターコネクタ３１は、例えば、ＬａＣｒＯ３（ランタンクロマイト）から構成され得る。或いは、インターコネクタ３１は、（Ｓｒ，Ｌａ）ＴｉＯ３（ストロンチウムチタネート）から構成されてもよい。インターコネクタ３１の厚さは、例えば、１０～１００μｍである。
　［マニホールド２００の詳細構成］
　次に、マニホールド２００の詳細構成について、図面を参照しながら説明する。図６は、図２のＰ－Ｐ断面図である。図７は、図６の領域Ａの拡大図である。
　天板２０１と容器２０２は、接合材１０３によって接合されている。天板２０１と容器２０２の間には、燃料ガスが供給される内部空間Ｓ１が形成されている。
　天板２０１は、基材２１０と、被覆膜２１２と、アンカー部２１３とを有する。容器２０２は、基材２２０と、被覆膜２２２と、アンカー部２２３とを有する。
　天板２０１及び容器２０２は、それぞれ「合金部材」の一例である。基材２１０及び基材２２０は、それぞれ「基材」の一例である。被覆膜２１２及び被覆膜２２２は、それぞれ「被覆膜」の一例である。アンカー部２１３及びアンカー部２２３は、それぞれ「アンカー部」の一例である。
　容器２０２の構成は、天板２０１の構成と同様であるため、以下においては、図７を参照しながら、天板２０１の構成について説明する。
　基材２１０は、板状に形成される。基材２１０は、平板状であってもよいし、曲板状であってもよい。基材２１０の厚みは特に制限されないが、例えば０．５～４．０ｍｍとすることができる。
　基材２１０は、Ｃｒ（クロム）を含有する合金材料によって構成される。このような金属材料としては、Ｆｅ－Ｃｒ系合金鋼（ステンレス鋼など）やＮｉ－Ｃｒ系合金鋼などを用いることができる。基材２１０におけるＣｒの含有割合は特に制限されないが、４～３０質量％とすることができる。
　基材２１０は、Ｔｉ（チタン）やＡｌ（アルミニウム）を含有していてもよい。基材２１０におけるＴｉの含有割合は特に制限されないが、０．０１～１．０ａｔ．％とすることができる。基材２１０におけるＡｌの含有割合は特に制限されないが、０．０１～０．４ａｔ．％とすることができる。基材２１０は、ＴｉをＴｉＯ２（チタニア）として含有していてもよいし、ＡｌをＡｌ２Ｏ３（アルミナ）として含有していてもよい。
　基材２１０は、表面２１０ａと凹部２１０ｂとを有する。表面２１０ａは、基材２１０の外側の表面である。表面２１０ａは、被覆膜２１２と対向する。凹部２１０ｂは、表面２１０ａに形成される。
　凹部２１０ｂの個数は特に制限されないが、表面２１０ａに広く分布していることが好ましい。また、凹部２１０ｂどうしの間隔は特に制限されないが、均等な間隔で配置されていることが特に好ましい。これによって、後述するアンカー部２１３によるアンカー効果を、被覆膜２１２に対して均等に発揮させることができるため、基材２１０から被覆膜２１２が剥離することを特に抑制できる。
　凹部２１０ｂの断面形状は特に制限されず、例えば、楔形、半円形、矩形、及びその他の複雑形状であってもよい。凹部２１０ｂは、基材２１０の内部に向かって真っ直ぐに延びていてもよいし、表面２１０ａに垂直な厚み方向に対して斜めに形成されていてもよいし、部分的に曲がっていてもよい。凹部２１０ｂの最深部は、鋭角状であってもよいし、鈍角状であってもよいし、丸みを帯びていてもよい。図７では、基材２１０の内部に向かって真っ直ぐに延びる楔形の凹部２１０ｂ（図７の左側）と、基材２１０の内部に向かって湾曲しながら延びる楔形の凹部２１０ｂ（図７の右側）とが例示されている。
　被覆膜２１２は、基材２１０の少なくとも一部を覆う。詳細には、被覆膜２１２は、基材２１０のうちセルスタック装置１００の運転中に酸化剤ガスと接触する領域の少なくとも一部を覆う。被覆膜２１２は、基材２１０のうち酸化剤ガスと接触する領域の全面を覆っていることが好ましい。被覆膜２１２の厚みは特に制限されないが、例えば３～２００μｍとすることができる。
　被覆膜２１２は、基材２１０の表面２１０ａからＣｒが揮発することを抑制する。これにより、各燃料電池セル３００の電極（本実施形態では、空気極６）がＣｒ被毒によって劣化することを抑制することができる。
　被覆膜２１２を構成する材料としては、セラミックス材料を用いることができる。セラミックス材料の具体的な種類は、適用箇所に応じて適宜好適選択することができる。本実施形態では、被覆膜２１２が絶縁性を求められるマニホールド２００に適用されているため、セラミックス材料として、例えばアルミナ、シリカ、ジルコニア、及び結晶化ガラス（ＳｉＯ２－ＣａＯ系、ＳｉＯ２－ＢａＯ系、ＭｇＯ－ＣａＯ系、ＭｇＯ－Ｂ２Ｏ３系、ＳｉＯ２－Ｂ２Ｏ３系など）、或いはこれらの組み合わせなどを用いることができる。また、被覆膜２１２を導電性が求められる集電部材などに適用する場合には、セラミックス材料として、ＬａおよびＳｒを含有するペロブスカイト型複合酸化物、及びＭｎ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ｆｅ，Ｃｕ等の遷移金属から構成されるスピネル型複合酸化物などを用いることができる。ただし、被覆膜２１２は、Ｃｒの揮発を抑制できればよく、被覆膜２１２の構成材料は上記セラミックス材料に限られるものではない。
　被覆膜２１２は、後述するアンカー部２１３に接続される。被覆膜２１２は、Ｃｒの平衡酸素圧より低い平衡酸素圧を有する元素（以下、「低平衡酸素圧元素」という。）を含有する。Ｃｒより平衡酸素圧の低い低平衡酸素圧元素は、Ｃｒよりも酸素との親和力が大きいため、被覆膜２１２を透過する酸素を被覆膜２１２の内部に取り込むことができ、アンカー部２１３近傍の酸素分圧を低下させることができる。従って、基材２１０のうちアンカー部２１３を取り囲む領域に含まれるＣｒが、被覆膜２１２を透過した酸素によって酸化されることを抑制できる。その結果、アンカー部２１３の形態を長期間に亘って維持できるため、アンカー部２１３によるアンカー効果を長期間に亘って得ることができる。よって、被覆膜２１２が基材２１０から剥離することを長期間に亘って抑制できるため、天板２０１（合金部材の一例）の耐久性を向上させることができる。
　被覆膜２１２を構成する全ての元素（ただし、酸素元素を除く）に対する各元素のモル比をカチオン比と定義した場合、被覆膜２１２における低平衡酸素圧元素の含有率は、カチオン比で０．０１以上とすることができる。被覆膜２１２における低平衡酸素圧元素の含有率は、カチオン比で０．０５以上が好ましい。これにより、被覆膜２１２の剥離をより抑制することができる。なお、被覆膜２１２は、２種以上の低平衡酸素圧元素を含有していてもよく、この場合、低平衡酸素圧元素の含有率とは、２種以上の低平衡酸素圧元素それぞれの含有率の和である。
　被覆膜２１２における低平衡酸素圧元素の含有率は、ＥＤＳを用いて、被覆膜２１２の厚みを６等分する５点における低平衡酸素圧元素の含有率をカチオン比で測定し、５点で測定された低平衡酸素圧元素の含有率を算術平均することによって得られる。
　被覆膜２１２は、低平衡酸素圧元素として、Ｍｎ（マンガン）を含有していてもよい。この場合、Ｍｎを含む酸化物を含有するアンカー部２１３との密着性を向上できるため、被覆膜２１２からアンカー部２１３が離脱することを抑制できる。その結果、被覆膜２１２が基材２１０から剥離することをより抑制できる。
　被覆膜２１２は、低平衡酸素圧元素として、Ｍｎの平衡酸素圧より低い平衡酸素圧を有する元素を含有していてもよい。この場合、アンカー部２１３近傍の酸素分圧を更に低下させることができるため、被覆膜２１２が基材２１０から剥離することを更に長期間に亘って抑制できる。
　アンカー部２１３は、基材２１０の凹部２１０ｂ内に配置される。アンカー部２１３は、凹部２１０ｂの開口部付近において被覆膜２１２に接続される。これにより、アンカー部２１３が凹部２１０ｂに係止されることでアンカー効果が生まれるため、被覆膜２１２の基材２１０に対する密着力を向上させることができる。その結果、被覆膜２１２が基材２１０から剥離することを抑制できる。
　アンカー部２１３は、凹部２１０ｂの内表面の少なくとも一部と接触していればよいが、凹部２１０ｂの内表面の略全面と接触していることがより好ましい。
　基材２１０の表面２１０ａに垂直な厚み方向におけるアンカー部２１３の垂直長さＬ１は特に制限されないが、例えば０．１μｍ以上３００μｍ以下とすることができる。垂直長さＬ１とは、図７に示すように、基材２１０の表面２１０ａに垂直な厚み方向における、アンカー２１３のうち凹部２１０ｂに埋設された部分の全長である。垂直長さＬ１は、図７に示すように、アンカー部２１３ごとに異なっていてもよいし、アンカー部２１３どうし同じであってもよい。
　また、アンカー部２１３の垂直長さＬ１は、厚み方向の断面において、アンカー部２１３とコーティング膜２１１との接合幅Ｗより大きいことが好ましい。接合幅Ｗとは、基材２１０の厚み方向の断面における、アンカー部２１３とコーティング膜２１１との接線の全長である。接合幅Ｗは特に制限されないが、０．１μｍ以上が好ましい。これにより、アンカー部２１３と被覆膜２１２との接合強度が向上するため、被覆膜２１２からアンカー部２１３自体が離脱することを抑制できる。その結果、被覆膜２１２が基材２１０から剥離することをより抑制できる。
　アンカー部２１３の延在方向におけるアンカー部２１３の実長さＬ２は特に制限されないが、例えば０．２μｍ以上６００μｍ以下とすることができる。実長さＬ２とは、基材２１０の表面２１０ａに平行な面方向におけるアンカー部２１３の中点を、基端部から先端部まで連ねた線の全長である。従って、実長さＬ２は、垂直長さＬ１とは異なる概念である。図７に示す例では、左側のアンカー部２１３では、実長さＬ２が垂直長さＬ１と同等であるのに対して、右側のアンカー部２１３では、実長さＬ２が垂直長さＬ１より長い。
　アンカー部２１３は、Ｍｎを含む酸化物を含有する。Ｍｎを含む酸化物としては、例えば、ＭｎＯ、ＭｎＣｒ２Ｏ４などが挙げられるが、これに限られるものではない。Ｍｎは、Ｃｒよりも平衡酸素圧の低い元素であり、Ｃｒよりも酸素との親和力が大きいため、セルスタック装置１００の運転中、被覆膜２１２を透過してくる酸素をアンカー部２１３に優先的に取り込むことができる。従って、基材２１０のうちアンカー部２１３を取り囲む領域に含まれるＣｒが酸化することを抑制できるため、アンカー部２１３の形態を長期間に亘って維持することができる。その結果、アンカー部２１３によるアンカー効果が長期間に亘って得られるため、被覆膜２１２が基材２１０から剥離することを長期間に亘って抑制できる。なお、上述の通り、被覆膜２１２が低平衡酸素圧元素を含有していることによって、酸素が被覆膜２１２を透過すること自体が抑制されているため、このこととの相乗効果によって、本実施形態に係る天板２０１（合金部材の一例）では、被覆膜２１２の剥離抑制効果が更に向上される。
　アンカー部２１３を構成する全ての元素（ただし、酸素元素を除く）に対する各元素のモル比をカチオン比と定義した場合、アンカー部２１３におけるＭｎの含有率は、カチオン比で０．０１以上とすることができる。アンカー部２１３におけるＭｎの含有率は、カチオン比で０．０５以上が好ましく、０．１０以上がより好ましい。これによって、Ｃｒが酸化することをより抑制でき、アンカー部２１３の形態をより長期間に亘って維持することができる。
　天板２０１に形成された複数のアンカー部２１３におけるＭｎの含有率は、以下のように得られる。まず、無作為に選出した２０個のアンカー部２１３ごとに、ＥＤＳを用いて、実長さＬ２を１１等分する１０点におけるＭｎの含有率をカチオン比で測定する。次に、２０個のアンカー部２１３ごとに、１０点で測定されたＭｎの含有率から最大値を選択する。次に、２０個のアンカー部２１３ごとに選択されたＭｎの含有率の最大値を算術平均する。この算術平均によって得られた値が、アンカー部２１３におけるＭｎの含有率である。なお、一断面において２０個のアンカー部２１３を観察できない場合には、複数断面から２０個のアンカー部２１３を選択すればよい。
　アンカー部２１３は、Ｍｎを含む酸化物のほか、Ａｌ（アルミニウム）、Ｔｉ（チタン）、Ｃａ（カルシウム）、Ｓｉ（シリコン）などを含む酸化物を含有していてもよい。これらの元素は、Ｃｒよりも平衡酸素圧の低い元素であるため、上述したＭｎを含む酸化物と同様、アンカー部２１３の形態維持効果を期待できる。
　また、アンカー部２１３は、酸化クロムを部分的に含有していてもよい。ただし、アンカー部２１３におけるクロムの含有率は、カチオン比で０．９５以下が好ましく、０．９０以下がより好ましい。
　アンカー部２１３の個数は特に制限されないが、基材表面の断面観察で１０ｍｍ長さあたり１００個以上観察されることが好ましく、１０ｍｍ長さあたり２００個以上観察されることがより好ましい。これによって、アンカー部２１３によるアンカー効果を十分大きくすることができるため、被覆膜２１２が基材２１０から剥離することをより抑制できる。
　［マニホールド２００の製造方法］
　マニホールド２００の製造方法について、図面を参照しながら説明する。なお、容器２０２の製造方法は、天板２０１の製造方法と同様であるため、以下においては、天板２０１の製造方法について説明する。
　まず、図８に示すように、基材２１０の表面２１０ａに凹部２１０ｂを形成する。例えばサンドブラストを用いることによって、楔状の凹部２１０ｂを効率的に形成することができる。この際、研磨剤の粒径を調整したり、又は、適宜ローラーで表面を均したりすることによって、凹部２１０ｂの深さ及び幅を調整することができる。これにより、後に形成されるアンカー部２１３の垂直長さＬ１、実長さＬ２及び接合幅Ｗを調整することができる。
　次に、図９に示すように、基材２１０の表面２１０ａ上に低平衡酸素圧元素を含む酸化物のペーストを塗布する。これにより凹部２１０ｂの内部に低平衡酸素圧元素を含む酸化物のペーストを充填する。なお、低平衡酸素圧元素を含む酸化物のペーストは、低平衡酸素圧元素を含む酸化物の粉末にエチルセルロースとテルピネオールを添加することによって調製できる。
　次に、図１０に示すように、表面２１０ａ上に塗布された余分なペーストを例えばスキージで除去することによって、凹部２１０ｂの内部にだけペーストを残す。
　次に、図１１に示すように、基材２１０の表面２１０ａ上に低平衡酸素圧元素を含む絶縁性のセラミックス材料ペーストを塗布して、熱処理（８００～１１００℃、１～５時間）することによって、被覆膜２１２を形成する。
　（他の実施形態）
　本発明は以上の実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲を逸脱しない範囲で種々の変形又は変更が可能である。
　［変形例１］
　上記実施形態では、本発明に係る合金部材をマニホールド２００に適用することとしたが、これに限られるものではない。本発明に係る合金部材は、セルスタック装置１００及びセルスタック２５０の一部を構成する部材として用いることができる。例えば、本発明に係る合金部材は、燃料電池セル３００と電気的に接続される集電部材３０１に適用することができる。本発明に係る合金部材を集電部材３０１に適用した場合、Ｍｎを含む酸化物の電気抵抗率が酸化クロム（Ｃｒ２Ｏ３）の電気抵抗率より低いため、アンカー部２１３を酸化クロムによって構成する場合に比べて、基材２１０内の電流の流れがアンカー部２１３によって阻害されることを抑制できる。その結果、特定の箇所に電流が集中して基材２１０が局所的に発熱することを抑制できるため、合金部材の劣化を抑制することができる。このように、本発明に係る合金部材を集電部材に適用した場合には、被覆膜２１２の剥離抑制効果に加えて、合金部材の劣化抑制効果も期待できる。
　［変形例２］
　上記実施形態において、セルスタック２５０は、横縞型の燃料電池を有することとしたが、いわゆる縦縞型の燃料電池を有していてもよい。縦縞型の燃料電池は、導電性の支持基板と、支持基板の一主面上に配置される発電部（燃料極、固体電解質層及び空気極）と、支持基板の他主面上に配置されるインターコネクタとを備える。
　［変形例３］
　上記実施形態では、凹部２１０ｂ内にアンカー部２１３が配置されることとしたが、基材２１０が複数の凹部２１０ｂを有する場合、アンカー部２１３が配置されていない凹部２１０ｂが存在していてもよい。
　［変形例４］
　上記実施形態では、アンカー部２１３が被覆膜２１２に接続されることとしたが、複数のアンカー部２１３が存在する場合、被覆膜２１２に接続されていないアンカー部２１２が存在していてもよい。
　［変形例５］
　上記実施形態では、本発明にかかる合金部材を電気化学セルの一例である燃料電池のセルスタックに適用した場合について説明したが、本発明にかかる合金部材は、水蒸気から水素と酸素を生成する電解セルを含む電気化学セルのセルスタックに適用可能である。
　以下において本発明に係る合金部材の実施例について説明するが、本発明は以下に説明する実施例に限定されるものではない。
　（実施例１～２４の作製）
　以下のようにして、図７～１１にて説明した合金部材を作製した。
　まず、基材としてＳＵＳ４３０製の板部材を準備した。
　次に、基材の表面にサンドブラスト加工を施すことによって、基材の表面に複数の凹部を形成した。
　次に、Ｍｎを含む酸化物にエチルセルロースとテルピネオールを添加することによってアンカー部用ペーストを調製した。この際、Ｍｎを含む酸化物の添加量を調整することによって、表１に示すように、アンカー部におけるＭｎのカチオン比（酸素以外の元素に対するＭｎのモル比）をサンプルごとに変更した。
　次に、調製したアンカー部用ペーストを基材の表面に塗布することによって、各凹部にアンカー部用ペーストを充填した後、基材の表面に残った余分なアンカー部用ペーストをスキージで除去した。
　次に、表１に示す低平衡酸素圧元素の酸化物粉末にエチルセルロースとテルピネオールを添加することによって被覆膜用ペーストを調製した。この際、低平衡酸素圧元素の添加量を調整することによって、表１に示すように、被覆膜における低平衡酸素圧元素のカチオン比（酸素以外の元素に対する低平衡酸素圧元素のモル比）をサンプルごとに変更した。
　次に、調製した被覆膜用ペーストを基材の表面に塗布して熱処理（８００℃～１１００℃、１～５時間）することによって、被覆膜を形成した。
　（比較例１～３の作製）
　Ｃｒより高い平衡酸素圧を有する元素の酸化物粉末を用いて被覆膜用ペーストを調製した以外は、実施例１～２４と同じ工程にて比較例１～３に係る合金部材を作製した。
　（アンカー部におけるＭｎ含有率）
　実施例１～２４及び比較例１～３について、以下のように、アンカー部におけるＭｎの含有率（カチオン比）を測定した。
　まず、基材の厚み方向の断面において、２０個のアンカー部を無作為に選出し、ＥＤＳを用いて、各アンカー部について、実長さＬ２（図７参照）を１１等分する１０点におけるＭｎの含有率をカチオン比で測定した。
　次に、２０個のアンカー部ごとに、１０点で測定されたＭｎの含有率から最大値を選択し、選択した２０個の最大値を算術平均することによってアンカー部におけるＭｎの含有率を算出した。
　（被覆膜における低平衡酸素圧元素の含有率）
　実施例１～２４及び比較例１～３について、以下のように、被覆膜における低平衡酸素圧元素の含有率（カチオン比）を測定した。
　まず、被覆膜の厚み方向の断面において、ＥＤＳを用いて、被覆膜の厚みを６等分する５点における低平衡酸素圧元素の含有率をカチオン比で測定し、測定された５つの測定値を算術平均することによって被覆膜における低平衡酸素圧元素の含有率を算出した。
　表１に示すように、比較例１～３では、低平衡酸素圧元素が検出されなかった。なお、比較例１の被覆膜におけるＣｏのカチオン比は０．８５であり、比較例２の被覆膜におけるＮｉのカチオン比は０．８８であり、比較例３の被覆膜におけるＦｅのカチオン比は０．９１であった。
　（被覆膜の剥離観察）
　実施例１～２４及び比較例１～３について、実際の使用環境を模して、被覆膜の剥離観察を実施した。
　まず、作製した合金部材を電気炉に投入し、大気雰囲気中で加熱・冷却サイクルを５０回繰り返した。加熱・冷却サイクルは、昇温速度２００℃／ｈで８５０℃まで昇温して、８５０℃で３０ｍｉｎ保持する加熱工程と、その後、降温速度２００℃／ｈで１００℃まで降温して、１００℃で３０ｍｉｎ保持する冷却工程とを含む。
　そして、合金部材の表面をＳＥＭ（電子顕微鏡）で観察することによって、被覆膜の剥離の有無を確認した。また、合金部材の重量を測定することによって、合金部材の重量変化（重量の減少）の有無を確認した。表１では、重量変化を伴う剥離が観察されたものを×と評価し、重量変化を伴わない微小な剥離のみが観察されたものを○と評価し、剥離が観察されなかったものを◎と評価した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
  
　表１に示すように、Ｃｒより平衡酸素圧の低い低平衡酸素圧元素を含有する被覆膜を設けた実施例１～２４では、比較例１～３に比べて、被覆膜の剥離を抑制することができた。このような結果が得られたのは、被覆膜を透過する酸素を低平衡酸素圧元素と反応させることでアンカー部近傍の酸素分圧を低下させて、アンカー部の形態を長期間に亘って維持できたためである。
　また、表１に示すように、実施例１～２４のうち、Ｃｒより平衡酸素圧の低い低平衡酸素圧元素のカチオン比を０．０５以上とした実施例１－３，７－９，１３－１５，１９－２４では、被覆膜の剥離をより抑制できた。
　なお、表１に示すように、低平衡酸素圧元素を含有させることによる被覆膜の剥離抑制効果は、低平衡酸素圧元素の種類に関わらず得られることが確認された。
１００　　　セルスタック装置
２００　　　マニホールド
２０１　　　天板
２１０　　　基材
２１２　　　被覆膜
２１３　　　アンカー部
２５０　　　セルスタック

Claims (6)

  1. 　表面に凹部を有し、クロムを含有する合金材料によって構成される基材と、
    　前記凹部に配置され、マンガンを含む酸化物を含有するアンカー部と、
    　前記アンカー部に接続され、クロムより平衡酸素圧の低い低平衡酸素圧元素を含有する被覆膜と、
    を備える合金部材。
  2. 　前記被覆膜における前記低平衡酸素圧元素のカチオン比は、０．０５以上である、
    請求項１に記載の合金部材。
  3. 　前記被覆膜は、前記低平衡酸素圧元素として、マンガンを含有する、
    請求項１又は２に記載の合金部材。
  4. 　前記被覆膜は、前記低平衡酸素圧元素として、マンガンより平衡酸素圧の低い元素を含有する、
    請求項１乃至３のいずれかに記載の合金部材。
  5. 　電気化学セルと、
    　請求項１乃至４のいずれかに記載の合金部材と、
    を備え、
    　前記合金部材は、前記電気化学セルと電気的に接続される集電部材である、
    セルスタック。
  6. 　電気化学セルと、
    　請求項１乃至４のいずれかに記載の合金部材と、
    を備え、
    　前記合金部材は、前記電気化学セルの基端部を支持するマニホールドである、
    セルスタック装置。
PCT/JP2019/034571 2018-09-07 2019-09-03 合金部材、セルスタック及びセルスタック装置 WO2020050251A1 (ja)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE112019000078.0T DE112019000078T5 (de) 2018-09-07 2019-09-03 Legierungsbauteil, zellenstapel und zellenstapelvorrichtung
CN201980002911.9A CN112602217A (zh) 2018-09-07 2019-09-03 合金部件、电池堆以及电池堆装置
US16/728,352 US11695126B2 (en) 2018-09-07 2019-12-27 Alloy member, cell stack, and cell stack device
US18/187,802 US11916262B2 (en) 2018-09-07 2023-03-22 Alloy member, cell stack, and cell stack device

Applications Claiming Priority (6)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2018-168073 2018-09-07
JP2018168073 2018-09-07
JP2018198664A JP6484382B1 (ja) 2018-10-22 2018-10-22 合金部材、セルスタック及びセルスタック装置
JP2018-198664 2018-10-22
JP2019009259A JP6559372B1 (ja) 2018-09-07 2019-01-23 合金部材、セルスタック及びセルスタック装置
JP2019-009259 2019-01-23

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
US16/728,352 Continuation US11695126B2 (en) 2018-09-07 2019-12-27 Alloy member, cell stack, and cell stack device

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2020050251A1 true WO2020050251A1 (ja) 2020-03-12

Family

ID=69722392

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2019/034571 WO2020050251A1 (ja) 2018-09-07 2019-09-03 合金部材、セルスタック及びセルスタック装置

Country Status (4)

Country Link
US (2) US11695126B2 (ja)
CN (1) CN112602217A (ja)
DE (1) DE112019000078T5 (ja)
WO (1) WO2020050251A1 (ja)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2013172451A1 (ja) * 2012-05-17 2013-11-21 京セラ株式会社 導電部材およびセルスタックならびに電気化学モジュール、電気化学装置
JP6188181B1 (ja) * 2017-01-20 2017-08-30 日本碍子株式会社 合金部材、セルスタック及びセルスタック装置
JP6343728B1 (ja) * 2017-01-20 2018-06-13 日本碍子株式会社 合金部材、セルスタック及びセルスタック装置

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5315476B2 (ja) 1973-02-26 1978-05-25
JPS5617326A (en) 1979-07-23 1981-02-19 Nec Corp Ultrasonic-wave light deflector
JP4932307B2 (ja) * 2006-03-30 2012-05-16 京セラ株式会社 耐熱性合金部材、燃料電池用合金部材、燃料電池用集電部材、セルスタック、及び燃料電池
JP2009029692A (ja) * 2007-06-28 2009-02-12 Covalent Materials Corp 焼成用道具材およびその製造方法
JP5315476B1 (ja) 2012-09-21 2013-10-16 日本碍子株式会社 集電部材及び燃料電池
JP5599956B1 (ja) 2013-07-10 2014-10-01 日本碍子株式会社 燃料電池のスタック構造体
GB2524643B (en) * 2015-02-10 2017-03-29 Ceres Ip Co Ltd Interconnect for Low Temperature Solid Oxide Fuel Cell
WO2016152923A1 (ja) * 2015-03-26 2016-09-29 日本特殊陶業株式会社 電気化学反応単位および燃料電池スタック
WO2020050254A1 (ja) 2018-09-07 2020-03-12 日本碍子株式会社 合金部材
JP6559372B1 (ja) 2018-09-07 2019-08-14 日本碍子株式会社 合金部材、セルスタック及びセルスタック装置

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2013172451A1 (ja) * 2012-05-17 2013-11-21 京セラ株式会社 導電部材およびセルスタックならびに電気化学モジュール、電気化学装置
JP6188181B1 (ja) * 2017-01-20 2017-08-30 日本碍子株式会社 合金部材、セルスタック及びセルスタック装置
JP6343728B1 (ja) * 2017-01-20 2018-06-13 日本碍子株式会社 合金部材、セルスタック及びセルスタック装置

Also Published As

Publication number Publication date
US11916262B2 (en) 2024-02-27
US20200144632A1 (en) 2020-05-07
US11695126B2 (en) 2023-07-04
DE112019000078T5 (de) 2020-08-06
US20230223558A1 (en) 2023-07-13
CN112602217A (zh) 2021-04-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6188181B1 (ja) 合金部材、セルスタック及びセルスタック装置
JP6343728B1 (ja) 合金部材、セルスタック及びセルスタック装置
JP6343729B1 (ja) 合金部材、セルスタック及びセルスタック装置
JP5839756B1 (ja) 燃料電池のスタック構造体
WO2020050246A1 (ja) 合金部材、セルスタック及びセルスタック装置
JP6435431B2 (ja) 合金部材、セルスタック及びセルスタック装置
JP6527990B1 (ja) 合金部材、セルスタック及びセルスタック装置
WO2020050251A1 (ja) 合金部材、セルスタック及びセルスタック装置
JP6518823B1 (ja) 合金部材、セルスタック及びセルスタック装置
JP6484382B1 (ja) 合金部材、セルスタック及びセルスタック装置
JP6653406B1 (ja) 合金部材、セルスタック及びセルスタック装置
JP6671433B2 (ja) 合金部材、セルスタック及びセルスタック装置
JP6207682B2 (ja) 積層体及び電気化学デバイス
JP6527988B1 (ja) 合金部材、セルスタック及びセルスタック装置
JP2020072001A (ja) 燃料電池セル及びセルスタック装置
JP6638104B2 (ja) 合金部材、セルスタック及びセルスタック装置
JP6484380B1 (ja) セルスタック
JP6527989B1 (ja) 合金部材、セルスタック及びセルスタック装置
JP6559301B1 (ja) 合金部材、セルスタック及びセルスタック装置
JP6484381B1 (ja) セルスタック
JP2019216079A (ja) 電気化学セル用金属部材、及びこれを用いた電気化学セル組立体
JP2019215981A (ja) 電気化学セル用金属部材、及びこれを用いた電気化学セル組立体
JP2019215982A (ja) 電気化学セル用金属部材、及びこれを用いた電気化学セル組立体

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 19857697

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 19857697

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1