JP2000353531A - 固体高分子型燃料電池用セパレータおよびその製造方法 - Google Patents
固体高分子型燃料電池用セパレータおよびその製造方法Info
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- Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 良好な耐食性を有し、かつ比較的低いコスト
で作製できる固体高分子型燃料電池用セパレータを提供
する。 【解決手段】 高分子電解質膜に積層される正極または
負極に酸化剤または燃料を供給するための通路２５を有
するセパレータ２０は、、金属材料層２１と、金属材料
層２１を覆う保護層２２とを備える。保護層２２は、金
属窒化物を含有し、かつ保護層２２におけるＮ含量は、
保護層の表面から内部にいくにしたがって減少してい
る。金属窒化物は、ＴｉまたはＣｒの窒化物であること
が好ましい。
で作製できる固体高分子型燃料電池用セパレータを提供
する。 【解決手段】 高分子電解質膜に積層される正極または
負極に酸化剤または燃料を供給するための通路２５を有
するセパレータ２０は、、金属材料層２１と、金属材料
層２１を覆う保護層２２とを備える。保護層２２は、金
属窒化物を含有し、かつ保護層２２におけるＮ含量は、
保護層の表面から内部にいくにしたがって減少してい
る。金属窒化物は、ＴｉまたはＣｒの窒化物であること
が好ましい。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、燃料電池用セパレ
ータおよびその製造方法に関し、特に、高分子電解質膜
を有する固体電解質型燃料電池である固体高分子型燃料
電池（ＰＥＦＣ）に使用するセパレータおよびその製造
方法に関する。
ータおよびその製造方法に関し、特に、高分子電解質膜
を有する固体電解質型燃料電池である固体高分子型燃料
電池（ＰＥＦＣ）に使用するセパレータおよびその製造
方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】水素ガスを燃料とし、酸素ガスを酸化剤
とする固体高分子型燃料電池は、たとえば図１に示すよ
うなセル構造を有する。セル１０において、高分子電解
質膜１１の両側には、触媒が付与された負極（水素極）
１２および正極（酸素極）１３が設けられ、さらにそれ
らを挟むように、セパレータ１４および１５が設けられ
る。セパレータ１４および１５は、それぞれ、水素供給
用通路（溝）１６および酸素供給用通路（溝）１７を有
する。水素ガスおよび酸素ガスは、それぞれ外から供給
孔（図示省略）を介して通路１６および１７に導かれ、
それぞれ負極１２および正極１３に供給される。負極側
では、次式で示す反応が起こり、 Ｈ2→２Ｈ+＋２ｅ- 正極では、次式で示す反応が起こり、 １／２Ｏ2＋２Ｈ+＋２ｅ-→Ｈ2Ｏ 全反応は、次式で表される。 Ｈ2＋１／２Ｏ2→Ｈ2Ｏ 上で示すように、負極では、Ｈ+が生じるため、セパレ
ータは、耐酸性を有する必要がある。また、セパレータ
は、正極側において酸素に晒されるため、耐酸化性を有
する必要がある。このようにセパレータには、耐食性が
要求される。さらに、燃料電池の内部抵抗を低く抑える
ため、セパレータの電気抵抗は、低いことが望ましい。
加えて、寸法（特に厚み）の精度、平坦度（そりが少な
いこと）、気密性（ガスの透過防止）、加工性、強度、
軽量であること、低コスト等が、セパレータに要求され
る。
とする固体高分子型燃料電池は、たとえば図１に示すよ
うなセル構造を有する。セル１０において、高分子電解
質膜１１の両側には、触媒が付与された負極（水素極）
１２および正極（酸素極）１３が設けられ、さらにそれ
らを挟むように、セパレータ１４および１５が設けられ
る。セパレータ１４および１５は、それぞれ、水素供給
用通路（溝）１６および酸素供給用通路（溝）１７を有
する。水素ガスおよび酸素ガスは、それぞれ外から供給
孔（図示省略）を介して通路１６および１７に導かれ、
それぞれ負極１２および正極１３に供給される。負極側
では、次式で示す反応が起こり、 Ｈ2→２Ｈ+＋２ｅ- 正極では、次式で示す反応が起こり、 １／２Ｏ2＋２Ｈ+＋２ｅ-→Ｈ2Ｏ 全反応は、次式で表される。 Ｈ2＋１／２Ｏ2→Ｈ2Ｏ 上で示すように、負極では、Ｈ+が生じるため、セパレ
ータは、耐酸性を有する必要がある。また、セパレータ
は、正極側において酸素に晒されるため、耐酸化性を有
する必要がある。このようにセパレータには、耐食性が
要求される。さらに、燃料電池の内部抵抗を低く抑える
ため、セパレータの電気抵抗は、低いことが望ましい。
加えて、寸法（特に厚み）の精度、平坦度（そりが少な
いこと）、気密性（ガスの透過防止）、加工性、強度、
軽量であること、低コスト等が、セパレータに要求され
る。
【０００３】従来、固体高分子型燃料電池用セパレータ
の材料として、黒鉛が有力であるとされてきた。しか
し、黒鉛は、次のような欠点を有している。黒鉛のセパ
レータは、切削加工により形成されるため、その加工費
は比較的高く、そのコストの低減にはある程度限界があ
る。自動車等の車両に搭載する燃料電池では、低コスト
であることが最も重要な課題の１つであるため、この点
で黒鉛のセパレータは不利である。また、黒鉛は脆く、
したがって、振動の多い用途、たとえば自動車等の車両
に搭載する燃料電池において、割れの発生が懸念され
る。黒鉛は、耐久性の点でも不利である。
の材料として、黒鉛が有力であるとされてきた。しか
し、黒鉛は、次のような欠点を有している。黒鉛のセパ
レータは、切削加工により形成されるため、その加工費
は比較的高く、そのコストの低減にはある程度限界があ
る。自動車等の車両に搭載する燃料電池では、低コスト
であることが最も重要な課題の１つであるため、この点
で黒鉛のセパレータは不利である。また、黒鉛は脆く、
したがって、振動の多い用途、たとえば自動車等の車両
に搭載する燃料電池において、割れの発生が懸念され
る。黒鉛は、耐久性の点でも不利である。
【０００４】一方、通常の金属材料は、加工性、強度、
コストの点で有利であるが、耐食性に劣り、使用してい
る間にその電気抵抗が増加し、燃料電池の特性を劣化さ
せてしまう。
コストの点で有利であるが、耐食性に劣り、使用してい
る間にその電気抵抗が増加し、燃料電池の特性を劣化さ
せてしまう。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明の１つの目的
は、上述した従来技術の課題に鑑み、以下の点を有する
固体高分子型燃料電池用セパレータを提供することであ
る。 （１）良好な耐食性。 （２）使用の間、電気抵抗の変化が少ない。 （３）良好な加工性。 （４）低コスト。 （５）高い疲労強度および良好な耐久性。
は、上述した従来技術の課題に鑑み、以下の点を有する
固体高分子型燃料電池用セパレータを提供することであ
る。 （１）良好な耐食性。 （２）使用の間、電気抵抗の変化が少ない。 （３）良好な加工性。 （４）低コスト。 （５）高い疲労強度および良好な耐久性。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明によるセパレータ
は、高分子電解質膜に積層される正極または負極に酸化
剤または燃料を供給するための通路を有するセパレータ
であって、金属材料層と、金属材料層を覆う保護層とを
備える。保護層は、金属窒化物を含有し、かつ保護層に
おけるＮ含量は、保護層の表面から内部にいくにしたが
って減少している。
は、高分子電解質膜に積層される正極または負極に酸化
剤または燃料を供給するための通路を有するセパレータ
であって、金属材料層と、金属材料層を覆う保護層とを
備える。保護層は、金属窒化物を含有し、かつ保護層に
おけるＮ含量は、保護層の表面から内部にいくにしたが
って減少している。
【０００７】本発明によるセパレータにおいて、金属窒
化物は、Ｔｉ、Ｔｉ合金、Ｃｒ、Ｃｒ合金、Ｚｒ、Ｚｒ
合金、Ｈｆ、Ｈｆ合金、Ｖ、Ｖ合金、Ｎｂ、Ｎｂ合金、
ＴａおよびＴａ合金の窒化物よりなる群から選ばれた少
なくとも１種とすることができる。
化物は、Ｔｉ、Ｔｉ合金、Ｃｒ、Ｃｒ合金、Ｚｒ、Ｚｒ
合金、Ｈｆ、Ｈｆ合金、Ｖ、Ｖ合金、Ｎｂ、Ｎｂ合金、
ＴａおよびＴａ合金の窒化物よりなる群から選ばれた少
なくとも１種とすることができる。
【０００８】本発明によるセパレータにおいて、金属材
料は、Ｆｅ、Ｆｅ合金、Ｎｉ、Ｎｉ合金、Ｃｒ、Ｃｒ合
金、Ｃｕ、Ｃｕ合金、Ａｌ、Ａｌ合金、ＴｉおよびＴｉ
合金よりなる群から選ばれた少なくとも１種とすること
ができる。
料は、Ｆｅ、Ｆｅ合金、Ｎｉ、Ｎｉ合金、Ｃｒ、Ｃｒ合
金、Ｃｕ、Ｃｕ合金、Ａｌ、Ａｌ合金、ＴｉおよびＴｉ
合金よりなる群から選ばれた少なくとも１種とすること
ができる。
【０００９】好ましい一つの態様において、金属窒化物
は、Ｔｉの窒化物であり、かつ保護層は、Ｔｉの窒化物
としてＴｉＮおよびＴｉ2Ｎの少なくとも１種を含む。
もう一つの好ましい態様において、金属窒化物は、Ｃｒ
の窒化物であり、かつ保護層は、Ｃｒの窒化物としてＣ
ｒＮ、Ｃｒ2Ｎ、ＣｒＮ2およびＣｒ（Ｎ3）3よりなる群
から選ばれた少なくとも１種を含む。
は、Ｔｉの窒化物であり、かつ保護層は、Ｔｉの窒化物
としてＴｉＮおよびＴｉ2Ｎの少なくとも１種を含む。
もう一つの好ましい態様において、金属窒化物は、Ｃｒ
の窒化物であり、かつ保護層は、Ｃｒの窒化物としてＣ
ｒＮ、Ｃｒ2Ｎ、ＣｒＮ2およびＣｒ（Ｎ3）3よりなる群
から選ばれた少なくとも１種を含む。
【００１０】本発明により、金属材料がチタンからな
り、かつ保護層は、該チタンを窒化することにより形成
されたものであるセパレータを提供することができる。
り、かつ保護層は、該チタンを窒化することにより形成
されたものであるセパレータを提供することができる。
【００１１】また、本発明により、金属材料は、第１の
金属を含み、金属窒化物は、第１の金属と異なる第２の
金属の窒化物であり、かつ金属窒化物は、第１の金属上
に堆積された第２の金属を窒化することにより形成され
たものであるセパレータを提供することができる。この
場合、第１の金属は、ステンレス鋼とすることができ、
かつ第２の金属は、Ｔｉ、Ｔｉ合金、ＣｒおよびＣｒ合
金よりなる群から選ばれた少なくとも１種とすることが
できる。かわりに、第１の金属は、アルミニウムとする
ことができ、かつ第２の金属は、Ｔｉ、Ｔｉ合金、Ｃｒ
およびＣｒ合金よりなる群から選ばれた少なくとも１種
とすることができる。
金属を含み、金属窒化物は、第１の金属と異なる第２の
金属の窒化物であり、かつ金属窒化物は、第１の金属上
に堆積された第２の金属を窒化することにより形成され
たものであるセパレータを提供することができる。この
場合、第１の金属は、ステンレス鋼とすることができ、
かつ第２の金属は、Ｔｉ、Ｔｉ合金、ＣｒおよびＣｒ合
金よりなる群から選ばれた少なくとも１種とすることが
できる。かわりに、第１の金属は、アルミニウムとする
ことができ、かつ第２の金属は、Ｔｉ、Ｔｉ合金、Ｃｒ
およびＣｒ合金よりなる群から選ばれた少なくとも１種
とすることができる。
【００１２】本発明による１つの製造方法は、高分子電
解質膜に積層される正極または負極に酸化剤または燃料
を供給するための通路を有するセパレータの製造方法で
あって、通路を少なくとも有する形状に金属板を加工す
る工程と、加工された金属板の表面を窒化する工程とを
備える。
解質膜に積層される正極または負極に酸化剤または燃料
を供給するための通路を有するセパレータの製造方法で
あって、通路を少なくとも有する形状に金属板を加工す
る工程と、加工された金属板の表面を窒化する工程とを
備える。
【００１３】本発明による好ましい製造方法において、
金属板は、ＴｉまたはＴｉ合金からなる。
金属板は、ＴｉまたはＴｉ合金からなる。
【００１４】本発明によるもう１つの製造方法は、金属
板上にＴｉ、Ｔｉ合金、Ｃｒ、Ｃｒ合金、Ｚｒ、Ｚｒ合
金、Ｈｆ、Ｈｆ合金、Ｖ、Ｖ合金、Ｎｂ、Ｎｂ合金、Ｔ
ａおよびＴａ合金よりなる群から選ばれた少なくとも１
種の金属を堆積する工程と、堆積された金属を窒化する
工程とを備える。この場合、燃料または酸化剤を供給す
るための通路を少なくとも有するよう加工された金属板
を上記堆積工程に用いてもよいし、一方、上記堆積工程
の後、通路を少なくとも有する形状に金属板を加工して
もよい。
板上にＴｉ、Ｔｉ合金、Ｃｒ、Ｃｒ合金、Ｚｒ、Ｚｒ合
金、Ｈｆ、Ｈｆ合金、Ｖ、Ｖ合金、Ｎｂ、Ｎｂ合金、Ｔ
ａおよびＴａ合金よりなる群から選ばれた少なくとも１
種の金属を堆積する工程と、堆積された金属を窒化する
工程とを備える。この場合、燃料または酸化剤を供給す
るための通路を少なくとも有するよう加工された金属板
を上記堆積工程に用いてもよいし、一方、上記堆積工程
の後、通路を少なくとも有する形状に金属板を加工して
もよい。
【００１５】
【発明の実施の形態】本発明によるセパレータは、下地
として金属を使用する。金属は、塑性加工等により、高
い精度で加工することができ、しかも、コストの低減に
寄与する。本発明では、この金属を金属窒化物を含む保
護層で覆う。窒化物は、セパレータの耐食性に寄与し、
使用の間の電気抵抗の上昇を効果的に阻止する。本発明
によるセパレータの保護層において、Ｎ含量（またはＮ
濃度）は保護層の表面から内部にいくにしたがって減少
している。すなわち、保護層において、金属窒化物の含
量または濃度は、表面から内部にいくにしたがって減少
している。このような組成を有する保護層は、下地の金
属との密着性がよく、下地から剥離しにくい。また、急
激な組成変化が抑制された保護膜は、高い疲労強度を有
し、使用中に亀裂が発生しにくく、良好な耐久性を有す
ることができる。
として金属を使用する。金属は、塑性加工等により、高
い精度で加工することができ、しかも、コストの低減に
寄与する。本発明では、この金属を金属窒化物を含む保
護層で覆う。窒化物は、セパレータの耐食性に寄与し、
使用の間の電気抵抗の上昇を効果的に阻止する。本発明
によるセパレータの保護層において、Ｎ含量（またはＮ
濃度）は保護層の表面から内部にいくにしたがって減少
している。すなわち、保護層において、金属窒化物の含
量または濃度は、表面から内部にいくにしたがって減少
している。このような組成を有する保護層は、下地の金
属との密着性がよく、下地から剥離しにくい。また、急
激な組成変化が抑制された保護膜は、高い疲労強度を有
し、使用中に亀裂が発生しにくく、良好な耐久性を有す
ることができる。
【００１６】図２は、本発明によるセパレータの断面構
造の一例を示す。燃料ガスまたは酸化剤ガスのための通
路２５を有するセパレータ２０において、金属材料層２
１は、金属窒化物を主成分とする保護層２２で覆われて
いる。保護層２２において、Ｎまたは窒化物の含量また
は濃度は、図３（ａ）に示すように段階的に減少しても
よいし、図３（ｂ）に示すように連続的に（単調に）減
少してもよい。特定的には、保護層２２は、いわゆる傾
斜組成膜である。好ましい態様において、保護層の最表
面において、Ｎ含量または窒化物含量が最大である。好
ましい１つの態様において、保護層の最表面では、金属
の略全体が窒化されており、一方、内部では窒化物と金
属の複合材料層が形成され、保護層２２と金属材料層２
１の境界領域では、窒化物は、ほとんど含まれなくな
る。複合材料層において、窒化物の濃度または体積率
は、内部にいくにしたがって減少し、金属の濃度または
体積率は、内部にいくにしたがって増加する。
造の一例を示す。燃料ガスまたは酸化剤ガスのための通
路２５を有するセパレータ２０において、金属材料層２
１は、金属窒化物を主成分とする保護層２２で覆われて
いる。保護層２２において、Ｎまたは窒化物の含量また
は濃度は、図３（ａ）に示すように段階的に減少しても
よいし、図３（ｂ）に示すように連続的に（単調に）減
少してもよい。特定的には、保護層２２は、いわゆる傾
斜組成膜である。好ましい態様において、保護層の最表
面において、Ｎ含量または窒化物含量が最大である。好
ましい１つの態様において、保護層の最表面では、金属
の略全体が窒化されており、一方、内部では窒化物と金
属の複合材料層が形成され、保護層２２と金属材料層２
１の境界領域では、窒化物は、ほとんど含まれなくな
る。複合材料層において、窒化物の濃度または体積率
は、内部にいくにしたがって減少し、金属の濃度または
体積率は、内部にいくにしたがって増加する。
【００１７】保護層２２に含まれる金属種と金属材料層
２１に含まれる金属種とは、同じでもよいし、異なって
いてもよい。両者が同じ場合、用意した金属材料をその
表面から窒化することにより、保護層を得ることができ
る。両者が異なる場合、たとえば、用意した金属材料上
に他の金属を堆積し、堆積された金属を窒化することに
より、保護層を得ることができる。両者が同じ例を図４
に示す。図４に示すセパレータ４０において、金属材料
層４１は、Ｔｉからなる。保護層４２は、Ｔｉの窒化物
（ＴｉＮ、Ｔｉ2Ｎ）を主成分とし、その表面はＴｉの
窒化物、特にＴｉＮで占められる一方、内部は、Ｔｉの
窒化物とＴｉとの複合体であり、Ｎ含量は、内部にいく
にしたがって減少する。セパレータ４０の表面および裏
面には、それぞれ燃料および酸化剤のための通路４５ａ
および４５ｂが形成されている。両者が異なる例を図５
に示す。図５に示すセパレータ５０において、金属材料
層５１は、アルミニウムまたはステンレス鋼からなる。
保護層５２は、Ｔｉの窒化物（ＴｉＮ、Ｔｉ2Ｎ）また
はＣｒの窒化物（ＣｒＮ、Ｃｒ2Ｎ、ＣｒＮ2、Ｃｒ（Ｎ
3）3）を主成分とし、その表面は窒化物で占められる一
方、内部は、窒化物とＴｉまたはＣｒとの複合体であ
り、Ｎ含量は、内部にいくにしたがって減少する。セパ
レータ５０の表面および裏面には、それぞれ燃料および
酸化剤のための通路５５ａおよび５５ｂが形成されてい
る。
２１に含まれる金属種とは、同じでもよいし、異なって
いてもよい。両者が同じ場合、用意した金属材料をその
表面から窒化することにより、保護層を得ることができ
る。両者が異なる場合、たとえば、用意した金属材料上
に他の金属を堆積し、堆積された金属を窒化することに
より、保護層を得ることができる。両者が同じ例を図４
に示す。図４に示すセパレータ４０において、金属材料
層４１は、Ｔｉからなる。保護層４２は、Ｔｉの窒化物
（ＴｉＮ、Ｔｉ2Ｎ）を主成分とし、その表面はＴｉの
窒化物、特にＴｉＮで占められる一方、内部は、Ｔｉの
窒化物とＴｉとの複合体であり、Ｎ含量は、内部にいく
にしたがって減少する。セパレータ４０の表面および裏
面には、それぞれ燃料および酸化剤のための通路４５ａ
および４５ｂが形成されている。両者が異なる例を図５
に示す。図５に示すセパレータ５０において、金属材料
層５１は、アルミニウムまたはステンレス鋼からなる。
保護層５２は、Ｔｉの窒化物（ＴｉＮ、Ｔｉ2Ｎ）また
はＣｒの窒化物（ＣｒＮ、Ｃｒ2Ｎ、ＣｒＮ2、Ｃｒ（Ｎ
3）3）を主成分とし、その表面は窒化物で占められる一
方、内部は、窒化物とＴｉまたはＣｒとの複合体であ
り、Ｎ含量は、内部にいくにしたがって減少する。セパ
レータ５０の表面および裏面には、それぞれ燃料および
酸化剤のための通路５５ａおよび５５ｂが形成されてい
る。
【００１８】また、本発明によるセパレータにおいて、
金属材料層は、１種の金属材料からなってもよいし、２
種以上の金属材料からなってもよい。図６は、複数種の
金属材料を使用した例を示す。セパレータ６０におい
て、第１の金属材料６１ａ上に第２の金属材料６１ｂが
重ねられている。第２の金属材料６１ｂが、窒化物を含
む保護層６２で覆われる。たとえば、第１の金属材料を
ＡｌまたはＴｉとし、第２の金属材料をステンレス鋼と
することができる。
金属材料層は、１種の金属材料からなってもよいし、２
種以上の金属材料からなってもよい。図６は、複数種の
金属材料を使用した例を示す。セパレータ６０におい
て、第１の金属材料６１ａ上に第２の金属材料６１ｂが
重ねられている。第２の金属材料６１ｂが、窒化物を含
む保護層６２で覆われる。たとえば、第１の金属材料を
ＡｌまたはＴｉとし、第２の金属材料をステンレス鋼と
することができる。
【００１９】本発明によるセパレータにおいて、金属材
料層は、１０-4Ω・ｃｍ以下の電気抵抗を有することが
好ましく、１０-5Ω・ｃｍ以下がより好ましい。金属材
料は、たとえば、Ｆｅ、Ｆｅ合金、Ｎｉ、Ｎｉ合金、Ｃ
ｒ、Ｃｒ合金、Ｃｕ、Ｃｕ合金、Ａｌ、Ａｌ合金、Ｔｉ
およびＴｉ合金よりなる群から選ぶことができる。金属
材料層の厚みは、０．２〜２．０ｍｍとすることがで
き、好ましくは、０．５〜１．０ｍｍとすることができ
る。保護層の窒化物は、たとえば、Ｔｉ、Ｔｉ合金、Ｃ
ｒ、Ｃｒ合金、Ｚｒ、Ｚｒ合金、Ｈｆ、Ｈｆ合金、Ｖ、
Ｖ合金、Ｎｂ、Ｎｂ合金、ＴａおよびＴａ合金の窒化物
よりなる群から選ぶことができる。特に、電気抵抗の低
い窒化物が好ましく、１０〜１０００×１０-6の電気抵
抗を有する窒化物が好ましく、１０〜５００×１０-6の
電気抵抗を有する窒化物がより好ましい。耐食性、低い
電気抵抗、低い成膜コストの観点から、Ｔｉの窒化物
（ＴｉＮの電気抵抗は２２〜１３０×１０-6）およびＣ
ｒの窒化物（Ｃｒの電気抵抗は６４０×１０-6）がより
好ましい。窒化物を含む保護層の厚みは、３〜５００μ
ｍとすることができ、好ましくは、５〜５０μｍとする
ことができる。
料層は、１０-4Ω・ｃｍ以下の電気抵抗を有することが
好ましく、１０-5Ω・ｃｍ以下がより好ましい。金属材
料は、たとえば、Ｆｅ、Ｆｅ合金、Ｎｉ、Ｎｉ合金、Ｃ
ｒ、Ｃｒ合金、Ｃｕ、Ｃｕ合金、Ａｌ、Ａｌ合金、Ｔｉ
およびＴｉ合金よりなる群から選ぶことができる。金属
材料層の厚みは、０．２〜２．０ｍｍとすることがで
き、好ましくは、０．５〜１．０ｍｍとすることができ
る。保護層の窒化物は、たとえば、Ｔｉ、Ｔｉ合金、Ｃ
ｒ、Ｃｒ合金、Ｚｒ、Ｚｒ合金、Ｈｆ、Ｈｆ合金、Ｖ、
Ｖ合金、Ｎｂ、Ｎｂ合金、ＴａおよびＴａ合金の窒化物
よりなる群から選ぶことができる。特に、電気抵抗の低
い窒化物が好ましく、１０〜１０００×１０-6の電気抵
抗を有する窒化物が好ましく、１０〜５００×１０-6の
電気抵抗を有する窒化物がより好ましい。耐食性、低い
電気抵抗、低い成膜コストの観点から、Ｔｉの窒化物
（ＴｉＮの電気抵抗は２２〜１３０×１０-6）およびＣ
ｒの窒化物（Ｃｒの電気抵抗は６４０×１０-6）がより
好ましい。窒化物を含む保護層の厚みは、３〜５００μ
ｍとすることができ、好ましくは、５〜５０μｍとする
ことができる。
【００２０】本発明によるセパレータは、たとえば、図
７（ａ）〜７（ｃ）に示すような方法により製造するこ
とができる。まず、図７（ａ）に示すように燃料または
酸化剤の流路となる溝７５および必要に応じて孔などの
その他の形状（図示せず）を有する金属板７１を調製す
る。溝等の必要な形状は金属板をプレス加工することに
よって得ることができる。次いで、必要に応じて熱処理
等により歪みを除去し、さらに必要に応じてプラズマエ
ッチング等により金属板の表面を覆う酸化膜を除去す
る。次に図７（ｂ）に示すように、加工された金属板７
１の清浄な表面から窒化処理を施す。窒化処理は、窒素
雰囲気下での加熱、プラズマ窒化法等の種々の窒化法に
より行なうことができる。特に、プラズマ窒化法は、ア
ンモニア分解ガスやシアン化合物を用いた窒化法より、
緻密な窒化膜を形成できる点で有利である。プラズマ窒
化法では、たとえば、０．１〜１０Ｔｏｒｒの窒素混合
ガス雰囲気下で、炉体を陽極、被処理物を陰極とし、数
百ボルトの直流電圧を両極間に印加する。その結果、グ
ロー放電が生じ、ネオンサインに似た柔らかい光が被処
理物を覆い、その際、イオン化されたガス成分が、高速
に加速され、被処理物に衝突し、加熱およびスパッタリ
ング作用等により、窒化が進行する。窒素混合雰囲気に
は、たとえば、Ｎ2：Ｈ3：ＣＯ2＝１：１：０．０７の
組成物を使用し、処理温度は、たとえば、５００〜１０
００℃である。窒化処理の結果、金属板７１の表面が窒
化され、図７（ｃ）に示すように、金属窒化物を主成分
とする保護膜７２が形成される。
７（ａ）〜７（ｃ）に示すような方法により製造するこ
とができる。まず、図７（ａ）に示すように燃料または
酸化剤の流路となる溝７５および必要に応じて孔などの
その他の形状（図示せず）を有する金属板７１を調製す
る。溝等の必要な形状は金属板をプレス加工することに
よって得ることができる。次いで、必要に応じて熱処理
等により歪みを除去し、さらに必要に応じてプラズマエ
ッチング等により金属板の表面を覆う酸化膜を除去す
る。次に図７（ｂ）に示すように、加工された金属板７
１の清浄な表面から窒化処理を施す。窒化処理は、窒素
雰囲気下での加熱、プラズマ窒化法等の種々の窒化法に
より行なうことができる。特に、プラズマ窒化法は、ア
ンモニア分解ガスやシアン化合物を用いた窒化法より、
緻密な窒化膜を形成できる点で有利である。プラズマ窒
化法では、たとえば、０．１〜１０Ｔｏｒｒの窒素混合
ガス雰囲気下で、炉体を陽極、被処理物を陰極とし、数
百ボルトの直流電圧を両極間に印加する。その結果、グ
ロー放電が生じ、ネオンサインに似た柔らかい光が被処
理物を覆い、その際、イオン化されたガス成分が、高速
に加速され、被処理物に衝突し、加熱およびスパッタリ
ング作用等により、窒化が進行する。窒素混合雰囲気に
は、たとえば、Ｎ2：Ｈ3：ＣＯ2＝１：１：０．０７の
組成物を使用し、処理温度は、たとえば、５００〜１０
００℃である。窒化処理の結果、金属板７１の表面が窒
化され、図７（ｃ）に示すように、金属窒化物を主成分
とする保護膜７２が形成される。
【００２１】また、本発明によるセパレータは、図８
（ａ）〜（ｄ）に示すような方法により製造してもよ
い。まず、図８（ａ）に示すように、表面が平坦な金属
板８１を用意する。次いで、図８（ｂ）に示すように、
金属板８１上に金属層８２を形成する。この工程は、ク
ラッド、溶射、ＰＶＤ、ＣＶＤ、電気めっき等のめっき
などにより行なうことができる。Ｔｉ層を形成する場
合、クラッド、溶射、ＰＶＤ、ＣＶＤが好ましく、Ｃｒ
層を形成する場合、クラッド、溶射、ＰＶＤ、ＣＶＤ、
電気めっきが好ましい。Ｃｒ層の形成は、安価に行なえ
る電気めっきを利用できるので、有利である。次いで、
必要に応じて平滑化を行なった後、図８（ｃ）に示すよ
うに、溝８５などの必要な形状を有するよう金属板８１
をプレス等により加工する。その後、必要に応じて熱処
理等により歪みを除去し、さらに必要に応じて金属層８
２の表面にできた酸化膜をプラズマエッチング等によっ
て除去する。次いで、窒化処理を行ない、図８（ｄ）に
示すように、金属層を窒化して、保護層９２を形成す
る。窒化は、上述と同様の方法により行なうことができ
る。このように、金属層を窒化することにより、良好な
耐食性を有する窒化膜を安価に得ることができる。
（ａ）〜（ｄ）に示すような方法により製造してもよ
い。まず、図８（ａ）に示すように、表面が平坦な金属
板８１を用意する。次いで、図８（ｂ）に示すように、
金属板８１上に金属層８２を形成する。この工程は、ク
ラッド、溶射、ＰＶＤ、ＣＶＤ、電気めっき等のめっき
などにより行なうことができる。Ｔｉ層を形成する場
合、クラッド、溶射、ＰＶＤ、ＣＶＤが好ましく、Ｃｒ
層を形成する場合、クラッド、溶射、ＰＶＤ、ＣＶＤ、
電気めっきが好ましい。Ｃｒ層の形成は、安価に行なえ
る電気めっきを利用できるので、有利である。次いで、
必要に応じて平滑化を行なった後、図８（ｃ）に示すよ
うに、溝８５などの必要な形状を有するよう金属板８１
をプレス等により加工する。その後、必要に応じて熱処
理等により歪みを除去し、さらに必要に応じて金属層８
２の表面にできた酸化膜をプラズマエッチング等によっ
て除去する。次いで、窒化処理を行ない、図８（ｄ）に
示すように、金属層を窒化して、保護層９２を形成す
る。窒化は、上述と同様の方法により行なうことができ
る。このように、金属層を窒化することにより、良好な
耐食性を有する窒化膜を安価に得ることができる。
【００２２】本発明によれば、０．２〜２．０ｍｍ、好
ましくは０．５〜１．０ｍｍの厚みを有する比較的薄い
セパレータを提供できる。また、本発明によれば、１０
０〜５００ｃｍ2の面積、好ましくは２００〜３００ｃ
ｍ2の面積を有するセパレータを高い加工精度で提供で
きる。このようなセパレータは、４００枚程度のセルを
有する燃料電池、特に自動車等の車両用の燃料電池に好
適である。
ましくは０．５〜１．０ｍｍの厚みを有する比較的薄い
セパレータを提供できる。また、本発明によれば、１０
０〜５００ｃｍ2の面積、好ましくは２００〜３００ｃ
ｍ2の面積を有するセパレータを高い加工精度で提供で
きる。このようなセパレータは、４００枚程度のセルを
有する燃料電池、特に自動車等の車両用の燃料電池に好
適である。
【００２３】
【実施例】実施例１ 圧延加工した厚み０．５ｍｍのＳＵＳ４３０板（Ｆｅ−
１８重量％Ｃｒ合金）を１５０ｍｍ×１５０ｍｍのサイ
ズに切出し、プレス加工により溝つけを行なった。次い
で、その表面に電気めっきにより５０μｍの厚みのＣｒ
層を形成した。クロムめっきには、１５０ｇ／ｌの無水
クロム酸、２．０ｇ／ｌの硫酸、および１．５ｇ／ｌの
硫酸クロムを含有し、１３．５のボーメ比重を有するめ
っき水溶液を用いた。溝つきＳＵＳ板をめっき浴につ
け、５０℃の温度、１０Ａ／ｄｍ2の電流密度で電気め
っきを行なった。その後、ＣｒめっきしたＳＵＳ４３０
板を窒化した。窒化処理では、１Ｔｏｒｒの窒素混合ガ
ス雰囲気下で、炉体を陽極、ＳＵＳ板を陰極とし、電極
間に３００Ｖの直流電圧を印加した。この処理中、ＳＵ
Ｓ板は、６００℃に加熱され、窒素混合ガスとして
Ｎ2：Ｈ3：ＣＯ2＝１：１：０．０７の組成物が使用さ
れた。この処理によりＣｒ層が窒化され、保護皮膜を有
するセパレータが得られた。
１８重量％Ｃｒ合金）を１５０ｍｍ×１５０ｍｍのサイ
ズに切出し、プレス加工により溝つけを行なった。次い
で、その表面に電気めっきにより５０μｍの厚みのＣｒ
層を形成した。クロムめっきには、１５０ｇ／ｌの無水
クロム酸、２．０ｇ／ｌの硫酸、および１．５ｇ／ｌの
硫酸クロムを含有し、１３．５のボーメ比重を有するめ
っき水溶液を用いた。溝つきＳＵＳ板をめっき浴につ
け、５０℃の温度、１０Ａ／ｄｍ2の電流密度で電気め
っきを行なった。その後、ＣｒめっきしたＳＵＳ４３０
板を窒化した。窒化処理では、１Ｔｏｒｒの窒素混合ガ
ス雰囲気下で、炉体を陽極、ＳＵＳ板を陰極とし、電極
間に３００Ｖの直流電圧を印加した。この処理中、ＳＵ
Ｓ板は、６００℃に加熱され、窒素混合ガスとして
Ｎ2：Ｈ3：ＣＯ2＝１：１：０．０７の組成物が使用さ
れた。この処理によりＣｒ層が窒化され、保護皮膜を有
するセパレータが得られた。
【００２４】次いで、ＳＵＳ板を１０ｍｍ角のサイズに
切出し、これを樹脂に埋め込み、研磨した後、その断面
のＮ濃度の分布をＥＰＭＡ（エレクトロンプローブマイ
クロアナリシス）装置により測定した。その結果、図９
に示すように、Ｎの濃度は表面にいくほど高く、内部に
いくにしたがってＮ濃度は減少し、約２０μｍほどの深
さでＮが検出されなくなった。窒化物として、表面に近
い部分にはＣｒＮが多く検出され、内部では、Ｃｒ2Ｎ
が多く検出された。内部では、Ｃｒが残存していた。Ｃ
ｒ窒化物を含有する皮膜の組織は緻密であった。また、
Ｃｒに近いＳＵＳ４３０の部分およびＣｒの部分は、再
結晶しており、それらの平均結晶粒径は約１２μｍであ
った。
切出し、これを樹脂に埋め込み、研磨した後、その断面
のＮ濃度の分布をＥＰＭＡ（エレクトロンプローブマイ
クロアナリシス）装置により測定した。その結果、図９
に示すように、Ｎの濃度は表面にいくほど高く、内部に
いくにしたがってＮ濃度は減少し、約２０μｍほどの深
さでＮが検出されなくなった。窒化物として、表面に近
い部分にはＣｒＮが多く検出され、内部では、Ｃｒ2Ｎ
が多く検出された。内部では、Ｃｒが残存していた。Ｃ
ｒ窒化物を含有する皮膜の組織は緻密であった。また、
Ｃｒに近いＳＵＳ４３０の部分およびＣｒの部分は、再
結晶しており、それらの平均結晶粒径は約１２μｍであ
った。
【００２５】実施例２ 圧延加工した厚み１．０ｍｍのＳＵＳ３１０Ｓ板を１５
０ｍｍ×１５０ｍｍのサイズに切出し、その表面に溶射
により１００μｍの厚みのＴｉ皮膜を形成した。次い
で、プレス加工により、表面を滑らかにするとともに、
溝付けを行なった。その後、Ｎ2：Ｈ3：ＣＯ2＝１：
１：０．０７の組成を有する雰囲気下で、Ｔｉ被覆され
たＳＵＳ板を９７３Ｋで５時間加熱して、表面に窒化膜
を形成し、セパレータを得た。実施例１と同様にＥＰＭ
Ａにより断面方向のＮ濃度の分布を測定した結果、図１
０に示すように、表面から連続的にＮ濃度が低下し、約
５０μｍの深さでＮがほぼ存在しなくなることが分かっ
た。表面に近い部分は、ＴｉＮが優勢であり、内部で
は、Ｔｉ2Ｎが検出された。図１０に示すように表面に
いくほどＮ濃度が高い保護皮膜が得られた。ＳＵＳ３１
０Ｓの組織は、加工組織をほとんど有さない再結晶組織
であり、その平均結晶粒径は２０μｍであった。
０ｍｍ×１５０ｍｍのサイズに切出し、その表面に溶射
により１００μｍの厚みのＴｉ皮膜を形成した。次い
で、プレス加工により、表面を滑らかにするとともに、
溝付けを行なった。その後、Ｎ2：Ｈ3：ＣＯ2＝１：
１：０．０７の組成を有する雰囲気下で、Ｔｉ被覆され
たＳＵＳ板を９７３Ｋで５時間加熱して、表面に窒化膜
を形成し、セパレータを得た。実施例１と同様にＥＰＭ
Ａにより断面方向のＮ濃度の分布を測定した結果、図１
０に示すように、表面から連続的にＮ濃度が低下し、約
５０μｍの深さでＮがほぼ存在しなくなることが分かっ
た。表面に近い部分は、ＴｉＮが優勢であり、内部で
は、Ｔｉ2Ｎが検出された。図１０に示すように表面に
いくほどＮ濃度が高い保護皮膜が得られた。ＳＵＳ３１
０Ｓの組織は、加工組織をほとんど有さない再結晶組織
であり、その平均結晶粒径は２０μｍであった。
【００２６】比較例１ 圧延加工した厚さ２ｍｍのＳＵＳ３０４板を１５０ｍｍ
×１５０ｍｍのサイズに切出した後、プレス加工により
溝つけを行ない、セパレータを得た。得られたセパレー
タにおいて、ＳＵＳは圧延加工組織を有していた。
×１５０ｍｍのサイズに切出した後、プレス加工により
溝つけを行ない、セパレータを得た。得られたセパレー
タにおいて、ＳＵＳは圧延加工組織を有していた。
【００２７】比較例２ 圧延加工した厚さ０．５ｍｍのＳＵＳ３０４板を１５０
ｍｍ×１５０ｍｍのサイズに切出した後、プレス加工に
より溝つけを行なった。次いで、ＳＵＳ板を真空チャン
バに設置し、排気後、真空下でその表面にイオンプレー
ティングを５時間施し、３μｍの厚みのＴｉＮ膜を蒸着
し、セパレータを得た。ＥＰＭＡにより表面からのＮ濃
度の分布を測定した結果、３μｍの厚み全体にわたって
Ｎ濃度は均一であることが分かった。ＳＵＳ３０４は、
圧延加工組織を有していた。
ｍｍ×１５０ｍｍのサイズに切出した後、プレス加工に
より溝つけを行なった。次いで、ＳＵＳ板を真空チャン
バに設置し、排気後、真空下でその表面にイオンプレー
ティングを５時間施し、３μｍの厚みのＴｉＮ膜を蒸着
し、セパレータを得た。ＥＰＭＡにより表面からのＮ濃
度の分布を測定した結果、３μｍの厚み全体にわたって
Ｎ濃度は均一であることが分かった。ＳＵＳ３０４は、
圧延加工組織を有していた。
【００２８】比較例３ 圧延加工した厚さ０．５ｍｍのＳＵＳ３１０Ｓ板を１５
０ｍｍ×１５０ｍｍのサイズに切出した後、プレス加工
により溝つけを行なった。次いで、ＳＵＳ板を真空チャ
ンバに設置し、５〜１０Ｔｏｒｒまで排気後、Ｎ2ガス
をチャンバ内に導入して２〜１０Ｔｏｒｒに調節した。
Ｔｉターゲットを用いて反応性スパッタリングを１０時
間行ない、ＳＵＳ板表面に３μｍの厚みのＴｉＮ膜を蒸
着し、セパレータを得た。ＥＰＭＡにより表面からのＮ
濃度の分布を測定した結果、３μｍの厚み全体にわたっ
てＮ濃度は均一であることが分かった。ＳＵＳ３１０Ｓ
は、圧延加工組織を有していた。
０ｍｍ×１５０ｍｍのサイズに切出した後、プレス加工
により溝つけを行なった。次いで、ＳＵＳ板を真空チャ
ンバに設置し、５〜１０Ｔｏｒｒまで排気後、Ｎ2ガス
をチャンバ内に導入して２〜１０Ｔｏｒｒに調節した。
Ｔｉターゲットを用いて反応性スパッタリングを１０時
間行ない、ＳＵＳ板表面に３μｍの厚みのＴｉＮ膜を蒸
着し、セパレータを得た。ＥＰＭＡにより表面からのＮ
濃度の分布を測定した結果、３μｍの厚み全体にわたっ
てＮ濃度は均一であることが分かった。ＳＵＳ３１０Ｓ
は、圧延加工組織を有していた。
【００２９】実施例１および２、ならびに比較例１〜３
のセパレータをそれぞれ用いて固体高分子型燃料電池セ
ルを作製した。高分子電解質膜には、デュポン（du Pon
t）社製のナフィオン膜を使用し、電極にはカーボンブ
ラックとポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）の混
合体を使用した。得られたセルサンプルについて連続出
力試験を行なった。比較例１のサンプルでは、出力中、
内部抵抗が徐々に増加し、５時間で約２０％の出力低下
が生じ、０．５Ａ／ｃｍ2の電流密度の場合、０．６Ｖ
の初期電圧が０．５Ｖに低下した。比較例２のサンプル
では、出力低下の程度が低かったが、連続１００時間の
出力で０．６Ｖの初期電圧が０．５Ｖに低下した。比較
例３のサンプルでは、連続７５時間で０．６Ｖの初期電
圧が０．５Ｖに低下した。比較例２および３のサンプル
では、試験終了後にセパレータを観察した結果、ＴｉＮ
膜とＳＵＳ板との間に錆が生じていた。一方、実施例１
および２のサンプルでは、連続５００時間の運転でも、
０．６Ｖの初期電圧は変化しなかった。試験終了後に各
実施例のセパレータを観察した結果、錆の発生はなく、
保護層は、十分にＳＵＳ板に密着していた。
のセパレータをそれぞれ用いて固体高分子型燃料電池セ
ルを作製した。高分子電解質膜には、デュポン（du Pon
t）社製のナフィオン膜を使用し、電極にはカーボンブ
ラックとポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）の混
合体を使用した。得られたセルサンプルについて連続出
力試験を行なった。比較例１のサンプルでは、出力中、
内部抵抗が徐々に増加し、５時間で約２０％の出力低下
が生じ、０．５Ａ／ｃｍ2の電流密度の場合、０．６Ｖ
の初期電圧が０．５Ｖに低下した。比較例２のサンプル
では、出力低下の程度が低かったが、連続１００時間の
出力で０．６Ｖの初期電圧が０．５Ｖに低下した。比較
例３のサンプルでは、連続７５時間で０．６Ｖの初期電
圧が０．５Ｖに低下した。比較例２および３のサンプル
では、試験終了後にセパレータを観察した結果、ＴｉＮ
膜とＳＵＳ板との間に錆が生じていた。一方、実施例１
および２のサンプルでは、連続５００時間の運転でも、
０．６Ｖの初期電圧は変化しなかった。試験終了後に各
実施例のセパレータを観察した結果、錆の発生はなく、
保護層は、十分にＳＵＳ板に密着していた。
【００３０】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
良好な耐食性を有し、使用の間、電気抵抗の変化が少な
いセパレータを提供できる。本発明によるセパレータ
は、塑性加工等によって形成することができ、高い加工
精度で作製できる。本発明によるセパレータは、高い疲
労強度を有することができ、しかも長期にわたって少な
い劣化で使用できる良好な耐久性を有することができ
る。また、本発明によるセパレータは、低コストで提供
できる。本発明によるセパレータは、特に自動車等の車
両用燃料電池に好適である。
良好な耐食性を有し、使用の間、電気抵抗の変化が少な
いセパレータを提供できる。本発明によるセパレータ
は、塑性加工等によって形成することができ、高い加工
精度で作製できる。本発明によるセパレータは、高い疲
労強度を有することができ、しかも長期にわたって少な
い劣化で使用できる良好な耐久性を有することができ
る。また、本発明によるセパレータは、低コストで提供
できる。本発明によるセパレータは、特に自動車等の車
両用燃料電池に好適である。
【図１】固体高分子型燃料電池の構造の一例を模式的に
示す斜視図である。
示す斜視図である。
【図２】本発明によるセパレータの一例を示す概略断面
図である。
図である。
【図３】（ａ）および（ｂ）は、本発明によるセパレー
タの保護層ついて、表面からの深さとＮ含量との関係の
例を示す図である。
タの保護層ついて、表面からの深さとＮ含量との関係の
例を示す図である。
【図４】本発明によるセパレータのもう一つの例を示す
概略断面図である。
概略断面図である。
【図５】本発明によるセパレータのさらなる例を示す概
略断面図である。
略断面図である。
【図６】本発明によるセパレータのさらなる例を示す概
略断面図である。
略断面図である。
【図７】（ａ）〜（ｃ）は、本発明によるセパレータの
製造方法の一例を示す概略断面図である。
製造方法の一例を示す概略断面図である。
【図８】（ａ）〜（ｄ）は、本発明によるセパレータの
製造方法のもう一つの例を示す概略断面図である。
製造方法のもう一つの例を示す概略断面図である。
【図９】実施例１の保護層におけるＮ濃度分布を示す図
である。
である。
【図１０】実施例２の保護層におけるＮ濃度分布を示す
図である。
図である。
１１ 高分子電解質膜 １２ 負極 １３ 正極 １４、１５、２０、４０、５０、６０ セパレータ ２１、４１、５１、６１ａ、６１ｂ 金属材料層 ２２、４２、５２、６２、７２、９２ 保護層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 宮崎 健史 大阪市此花区島屋一丁目１番３号 住友電 気工業株式会社大阪製作所内 Ｆターム(参考） 5H026 AA06 BB01 BB02 BB04 BB06 BB10 CC05 CX04 EE02 EE06 EE11
Claims (13)
- 【請求項１】 高分子電解質膜に積層される正極または
負極に酸化剤または燃料を供給するための通路を有する
セパレータであって、 金属材料層と、 前記金属材料層を覆う保護層とを備え、 前記保護層は、金属窒化物を含有し、かつ前記保護層に
おけるＮ含量は、前記保護層の表面から内部にいくにし
たがって減少していることを特徴とする、固体高分子型
燃料電池用セパレータ。 - 【請求項２】 前記金属窒化物は、Ｔｉ、Ｔｉ合金、Ｃ
ｒ、Ｃｒ合金、Ｚｒ、Ｚｒ合金、Ｈｆ、Ｈｆ合金、Ｖ、
Ｖ合金、Ｎｂ、Ｎｂ合金、ＴａおよびＴａ合金の窒化物
よりなる群から選ばれた少なくとも１種であることを特
徴とする、請求項１に記載のセパレータ。 - 【請求項３】 前記金属窒化物は、Ｔｉの窒化物であ
り、かつ前記保護層は、前記Ｔｉの窒化物としてＴｉＮ
およびＴｉ2Ｎの少なくとも１種を含むことを特徴とす
る、請求項１に記載のセパレータ。 - 【請求項４】 前記金属窒化物は、Ｃｒの窒化物であ
り、かつ前記保護層は、前記Ｃｒの窒化物としてＣｒ
Ｎ、Ｃｒ2Ｎ、ＣｒＮ2およびＣｒ（Ｎ3）3よりなる群か
ら選ばれる少なくとも１種を含むことを特徴とする、請
求項１に記載のセパレータ。 - 【請求項５】 前記金属材料がチタンからなり、かつ前
記保護層は、前記チタンを窒化することにより形成され
たものである、請求項１に記載のセパレータ。 - 【請求項６】 前記金属材料は、第１の金属を含み、 前記金属窒化物は、前記第１の金属と異なる第２の金属
の窒化物であり、かつ前記金属窒化物は、前記第１の金
属上に堆積された前記第２の金属を窒化することにより
形成されたものであることを特徴とする、請求項１〜４
のいずれか１項に記載のセパレータ。 - 【請求項７】 前記第１の金属は、ステンレス鋼であ
り、かつ前記第２の金属は、Ｔｉ、Ｔｉ合金、Ｃｒおよ
びＣｒ合金よりなる群から選ばれた少なくとも１種であ
ることを特徴とする、請求項６に記載のセパレータ。 - 【請求項８】 前記第１の金属は、アルミニウムであ
り、かつ前記第２の金属は、Ｔｉ、Ｔｉ合金、Ｃｒおよ
びＣｒ合金よりなる群から選ばれた少なくとも１種であ
ることを特徴とする、請求項６に記載のセパレータ。 - 【請求項９】 前記金属材料は、Ｆｅ、Ｆｅ合金、Ｎ
ｉ、Ｎｉ合金、Ｃｒ、Ｃｒ合金、Ｃｕ、Ｃｕ合金、Ａ
ｌ、Ａｌ合金、ＴｉおよびＴｉ合金よりなる群から選ば
れた少なくとも１種であることを特徴とする、請求項１
〜４のいずれか１項に記載のセパレータ。 - 【請求項１０】 高分子電解質膜に積層される正極また
は負極に酸化剤または燃料を供給するための通路を有す
るセパレータの製造方法であって、 前記通路を少なくとも有する形状に金属板を加工する工
程と、 前記加工された金属板の表面を窒化する工程とを備える
ことを特徴とする、固体高分子型燃料電池用セパレータ
の製造方法。 - 【請求項１１】 前記金属板が、ＴｉまたはＴｉ合金か
らなることを特徴とする、請求項１０に記載の製造方
法。 - 【請求項１２】 高分子電解質膜に積層される正極また
は負極に酸化剤または燃料を供給するための通路を有す
るセパレータの製造方法であって、 金属板上にＴｉ、Ｔｉ合金、Ｃｒ、Ｃｒ合金、Ｚｒ、Ｚ
ｒ合金、Ｈｆ、Ｈｆ合金、Ｖ、Ｖ合金、Ｎｂ、Ｎｂ合
金、ＴａおよびＴａ合金よりなる群から選ばれた少なく
とも１種の金属を堆積する工程と、 前記堆積された金属を窒化する工程とを備えることを特
徴とする、固体高分子型燃料電池用セパレータの製造方
法。 - 【請求項１３】 前記堆積工程の後、前記通路を少なく
とも有する形状に前記金属板を加工する工程を備えるこ
とを特徴とする、請求項１２に記載の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11161225A JP2000353531A (ja) | 1999-06-08 | 1999-06-08 | 固体高分子型燃料電池用セパレータおよびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11161225A JP2000353531A (ja) | 1999-06-08 | 1999-06-08 | 固体高分子型燃料電池用セパレータおよびその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000353531A true JP2000353531A (ja) | 2000-12-19 |
Family
ID=15731016
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11161225A Withdrawn JP2000353531A (ja) | 1999-06-08 | 1999-06-08 | 固体高分子型燃料電池用セパレータおよびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000353531A (ja) |
Cited By (30)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001006694A (ja) * | 1999-06-16 | 2001-01-12 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 固体高分子型燃料電池用セパレータ |
| WO2001078175A1 (de) * | 2000-04-06 | 2001-10-18 | Daimlerchrysler Ag | Metallische bipolare platte |
| JP2001351642A (ja) * | 2000-06-08 | 2001-12-21 | Riken Corp | 燃料電池用セパレータ |
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