燃料电池用隔板制造技术

本发明专利技术提供一种燃料电池用隔板，其通过降低隔板的接触电阻，能够抑制燃料电池的发电性能的降低。燃料电池用隔板3，其为与MEGA 2接触使得将包含膜‑电极组件4的MEGA(发电部)2进行划分的燃料电池用隔板3，所述燃料电池用隔板具备由金属构成的金属基材31、以及在金属基材31的表面中覆盖与MEGA 2接触的表面的氧化锡覆膜32。氧化锡覆膜32由含有1原子％～10原子％的铝的氧化锡构成。

【技术实现步骤摘要】
燃料电池用隔板
本专利技术涉及一种燃料电池用隔板(セパレータ)，其与发电部接触使得将包含膜-电极组件的发电部进行划分。
技术介绍
固态高分子型燃料电池的燃料电池单体(燃料電池セル)具备膜-电极组件(MEA：MembraneElectrodeAssembly)，所述膜-电极组件包含离子透过性的电解质膜、以及将该电解质膜进行夹持的负极(アノード)侧催化剂层(电极层)以及正极(カソード)侧催化剂层(电极层)。在MEA的两侧形成了气体扩散层(GDL：GasDiffusionLayer)，所述气体扩散层用于提供燃料气体或者氧化剂气体并且将通过电化学反应而生成的电进行集电。在两侧配置有GDL的膜-电极组件称为MEGA(MembraneElectrode&GasDiffusionLayerAssembly，膜电极与气体扩散层组件)，MEGA由一对隔板夹持着。此处，MEGA是燃料电池的发电部，在没有气体扩散层的情况下，MEA成为燃料电池的发电部。例如，作为这样的燃料电池用隔板，在专利文献1中，提出了以下所示的隔板。此隔板由如下构成：由包含含有铬的耐热金属与陶瓷的金属陶瓷构成的基体、以及以使得基体的正极气体对应面不与正极气体接触的方式覆盖的金属氧化物的保护膜。此外，在专利文献1中，作为此金属氧化物的一个例子，例示了掺杂有锑的氧化锡。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开平08-185870号公报
技术实现思路
专利技术所要解决的课题根据专利文献1所涉及的燃料电池用隔板，通过抑制铬向正极的电极扩散，从而能够抑制燃料电池的发电性能的降低。但是，即使设置了这样的保护膜，如果在燃料电池用隔板的表面之中与包含膜-电极组件的发电部接触的表面中，无法抑制电接触电阻，则很难说能够抑制燃料电池的发电性能的降低。此外认为，关于专利文献1所示那样的具有含有锑的氧化锡覆膜的隔板，在发电时生成的水分引起的腐蚀环境化中，接触电阻增加。本专利技术鉴于这样的情形而作出，提供一种燃料电池用隔板，其即使在腐蚀环境下，也通过至少降低与发电部的接触电阻，从而能够抑制燃料电池的发电性能的降低。用于解决课题的手段鉴于前述课题，本专利技术的燃料电池用隔板是与前述发电部接触使得将包含膜-电极组件的发电部进行划分的燃料电池用隔板，其特征在于，前述燃料电池用隔板具备由金属构成的金属基材、以及在前述金属基材的表面之中至少在与前述发电部接触的表面上覆盖的氧化锡覆膜，前述氧化锡覆膜由含有1原子％～10原子％铝的氧化锡构成。专利技术效果根据本专利技术，通过在氧化锡覆膜的氧化锡中含有上述量的铝，能够提高氧化锡覆膜的导电性，能够至少降低燃料电池用隔板与发电部的接触电阻。附图说明图1是具备根据本专利技术的实施方式的燃料电池用隔板的燃料电池堆的主要部分截面图。图2是根据本实施方式的燃料电池用隔板的表面附近的放大截面图。图3是用于说明在使用了CuKα射线的X射线衍射测定中，2θ＝26.6°附近的对于氧化锡覆膜的氧化锡的(110)面的衍射峰的半峰宽的图。图4是表示实施例1～5以及比较例2的试验片的添加至氧化锡覆膜的铝含量与耐蚀试验后的试验片的接触电阻的关系的图。具体实施方式以下，基于附图中所示的实施方式的一个例子，详细说明本专利技术的构成。在以下中，作为一个例子，对将本专利技术应用于搭载在燃料电池车中的燃料电池或者包含其的燃料电池系统的情况进行例示说明，但是应用范围不受限于这样的例子。图1是将燃料电池堆(燃料电池)10的主要部分进行截面观察而得到的图。如图1中所示，在燃料电池堆10中，层叠了多个作为基本单元的单体(单电池)1。各单体1是通过氧化剂气体(例如空气)与燃料气体(例如氢)的电化学反应而产生电功率的固态高分子型燃料电池。单体1具备MEGA2、以及与MEGA2接触使得将MEGA2进行划分的隔板(燃料电池用隔板)3。需要说明的是，在本实施方式中，MEGA2被一对隔板3、3夹持。MEGA2通过将膜-电极组件(MEA)4与配置于其两面的气体扩散层7、7进行一体化而得到。膜-电极组件4由电解质膜5、以及按照夹持电解质膜5的方式接合的一对电极6、6构成。电解质膜5由利用固态高分子材料形成的质子传导性的离子交换膜构成，电极6例如由负载了铂等催化剂的例如多孔碳材料形成。配置于电解质膜5的一侧的电极6成为负极，另一侧的电极6成为正极。气体扩散层7利用如下的具有气体透过性的导电性构件而形成：例如，碳纸或者碳布等碳多孔体、或者金属网眼或者发泡金属等金属多孔体等。在本实施方式中，MEGA2是燃料电池10的发电部，隔板3与MEGA2的气体扩散层7接触。另外，在省略了气体扩散层7的情况下，膜-电极组件4是发电部，在此情况下，隔板3与膜-电极组件4接触。因此，燃料电池10的发电部包含膜-电极组件4，并与隔板3接触。隔板3是将导电性、气体不透过性等优异的金属作为基材的板状构件，其一个面与MEGA2的气体扩散层7抵接，另一面与相邻的其它的隔板3的另一面抵接。在本实施方式中，各隔板3形成为波形。关于隔板3的形状，波的形状形成等腰梯形，且波的顶部是平坦的，并且此顶部的两端形成相等的角度而成棱角。即，关于各隔板3，不管从表面侧看还是从背面侧看，都是大致同样的形状。对于MEGA2的一侧的气体扩散层7，隔板3的顶部与其呈面接触；对于MEGA2的另一侧的气体扩散层7，隔板3的顶部与其呈面接触。在一方的电极(即负极)6侧的气体扩散层7与隔板3之间划分成的气体流路21是燃料气体流通的流路，在另一方的电极(即正极)6侧的气体扩散层7与隔板3之间划分成的气体流路22是氧化剂气体流通的流路。将燃料气体向经由单体1而对向的一方的气体流路21供给，而将氧化剂气体向气体流路22供给时，则在单体1内发生电化学反应而产生电功率。此外，关于某个单体1和与其相邻的另外一个单体1，将成为负极的电极6与成为正极的电极6面对地配置。另外，沿着成为某个单体1的负极的电极6而配置的隔板3的背面侧的顶部与、沿着成为另外一个单体1的正极的电极6而配置的隔板3的背面侧的顶部呈面接触。在相邻的2个单体1间面接触的隔板3、3之间划分成的空间23中，流通作为将单体1冷却的制冷剂的水。在本实施方式中，如图2中所示，隔板3具备金属基材31，作为其材料，可列举例如钛、不锈钢等。此外，在隔板3的两面(即，与气体扩散层7接触的一侧的表面以及与相邻的隔板3接触的一侧的表面)上，覆盖着氧化锡覆膜32。氧化锡覆膜32的膜厚优选处于10nm～300nm的范围。在氧化锡覆膜32的膜厚小于10nm的情况下，无法充分显现由氧化锡覆膜32带来的效果。另一方面，在氧化锡覆膜32的膜厚大于300nm的情况下，由于氧化锡覆膜32的内部应力高，因而氧化锡覆膜32容易从金属基材31剥离。需要说明的是，在本实施方式中，在隔板3的两面形成有氧化锡覆膜32，但由于气体扩散层7与隔板3接触的部分的电阻大，因而在金属基材31的表面之中至少在与气体扩散层7接触的表面上形成氧化锡覆膜32即可。氧化锡覆膜32含有铝(Al)，由此，氧化锡覆膜32成为半导体。具体而言，氧化锡覆膜32由含有1原子％～10原子％铝的氧化锡构成。关于这样的氧化锡覆膜32，由于在氧化锡的晶格中的4价锡的位点中置换有3价的铝，因而氧化锡覆膜32通过在氧化锡中添加铝从而本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种燃料电池用隔板，所述燃料电池用隔板与所述发电部接触使得将包含膜‑电极组件的发电部进行划分，其特征在于，所述燃料电池用隔板具备由金属构成的金属基材、以及在所述金属基材的表面之中至少在与所述发电部接触的表面上覆盖的氧化锡覆膜，所述氧化锡覆膜由含有1原子％～10原子％铝的氧化锡构成。

【技术特征摘要】
2017.05.19 JP 2017-1001921.一种燃料电池用隔板，所述燃料电池用隔板与所述发电部接触使得将包含膜-电极组件的发电部进行划分，其特征在于，所述燃料电池用隔板具备由金属构成的金属基材、以及在所述金属基材的表面之中至少在与所述发电部接触的表面上覆盖的氧化锡覆膜，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：高田智司，小暮智也，
申请(专利权)人：丰田自动车株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP