燃料电池用的隔板制造技术

一种通过提高在钛基材的表面中的与发电部接触的表面形成的导电性碳膜的紧贴力而使燃料电池的使用环境下的耐腐蚀性提高，从而能够抑制与发电部接触的接触电阻的上升的燃料电池用隔板的制造方法。该燃料电池用的隔板(3)具有以划分包括燃料电池(10)的电极(6)的发电部(2、2)彼此的方式与发电部(2)接触的接触部分(31)，在接触部分形成导电性碳膜(3e)。首先，作为隔板的基材而准备钛基材(3A)，该钛基材具有与接触部分的形状对应地形成的多个凸部(31A)、和形成于凸部彼此之间的气体流路用的凹部(21A)。接下来，在使碳片(9)与凸部接触的状态下，以使碳片的碳在凸部扩散的方式对钛基材进行热处理。

Baffles for Fuel Cells

【技术实现步骤摘要】
燃料电池用的隔板
本专利技术涉及以划分包括燃料电池的电极的发电部彼此的方式与发电部接触的燃料电池用的隔板的制造方法。
技术介绍
一直以来，对于燃料电池而言，将包括在固体高分子电解质膜的两面形成有一对电极的膜电极接合体的发电部作为单电池，发电部通过形成有作为燃料气体的氢气以及空气等氧化剂气体等的气体流路的隔板来划分。燃料电池借助隔板使多个单电池重叠从而构成电池组。这样的燃料电池用的隔板担负使电池组内产生的电流在相邻的电池流动的作用，因此谋求较高的导电性以及导电耐久性。作为这样的燃料电池用的隔板的制造方法，例如，专利文献1以及2提出有：在形成有气体流路的钛基材的表面中的与发电部接触的表面使非晶碳等导电性碳膜成膜的燃料电池用的隔板的制造方法。专利文献1：日本特开2013-155406号公报专利文献2：日本专利第4825894号公报然而，对于通过专利文献1以及2所示的制造方法获得的隔板而言，有可能存在钛基材与导电性碳膜的紧贴力较弱的区域。该紧贴力较弱的区域在燃料电池的使用环境下，钛基材与导电性碳膜的界面容易氧化，存在隔板与发电部的接触电阻上升的担忧。
技术实现思路
本专利技术是基于这样的点而完成的，提供通过提高在钛基材的表面中的与发电部接触的表面形成的导电性碳膜的紧贴力来提高燃料电池的使用环境下的耐腐蚀性的燃料电池用的隔板的制造方法。鉴于上述课题，本专利技术的燃料电池用的隔板的制造方法是具有与包括燃料电池的电极的发电部接触的接触部分，以便将所述发电部彼此划分，并在上述接触部分使导电性碳膜成膜的燃料电池用的隔板的制造方法，其特征在于，包括：准备工序，在该工序中，作为上述隔板的基材而准备钛基材，该钛基材具有与上述接触部分的形状对应地形成的多个凸部、和形成于该凸部彼此之间的气体流路用的凹部；和热处理工序，在该工序中，在使碳片与上述凸部接触的状态下，以使上述碳片的碳向上述凸部扩散的方式对上述钛基材进行热处理。根据本专利技术，通过在使碳片与钛基材的至少凸部接触的状态下进行热处理，从而能够在钛基材的接触部分的表面，使碳片的碳向钛基材的母材扩散。由此，能够以均匀地覆盖钛基材的母材的表面的方式形成碳化钛层。这样，通过在凸部的母材的表面形成碳化钛层，从而在后面的工序中，能够在碳化钛层的表面使导电性碳膜成膜，能够获得提高了钛基材的凸部与导电性碳膜的紧贴力的接触部分。特别是，在本实施方式中，碳片具有挠性，因此能够使碳片简单地沿着钛基材的表面中的凸部的表面，在该状态下进行热处理。由此，能够更均匀地形成均匀的碳化钛层。作为更优选的方式，包括：在上述热处理工序后的上述凸部使上述导电性碳膜成膜的成膜工序。根据该方式，通过接触部分的碳化钛层的碳与导电性碳膜的碳的结合，能够提高碳化钛层与导电性碳膜的紧贴力。特别是，若通过等离子体CVD使导电性碳膜成膜，则能够进一步提高碳化钛层的碳与导电性碳膜的碳的结合力。此处，例如，也可以在热处理工序前，通过蚀刻而预先除去钛基材的钝化膜，但作为更优选的方式，在上述热处理工序后且在上述成膜工序前，对上述凸部进行蚀刻，由此将形成于上述凸部的表面的氧化钛的钝化膜除去。根据该方式，如后述那样，进行了热处理工序的氧化钛的钝化膜的膜厚小于未进行热处理工序的膜厚，因此能够缩短蚀刻时间。作为进一步优选的方式，在上述准备工序中，通过冲压加工，使上述钛基材成型。根据该方式，在热处理工序中，在形成碳化钛层前，进行冲压成型，由此使钛基材成型，因此能够简单地从成型性高的钛基材成型出上述凸部以及凹部。在上述热处理工序中，在将上述钛基材与上述碳片交替层叠的状态下，进行上述热处理。根据该方式，通过将钛基材与碳片交替层叠，从而能够一边使碳片的两面与钛基材的凸部接触，一边进行热处理。由此，能够提高隔板的生产率。根据本专利技术，通过提高在钛基材的表面中的与发电部接触的表面形成的导电性碳膜的紧贴力，从而在燃料电池的使用环境下的耐腐蚀性提高，进而能够抑制与发电部接触的接触电阻的上升。附图说明图1是具备本专利技术的实施方式的隔板的燃料电池的主要部分的示意剖视图。图2是用于对图1所示的燃料电池用的隔板的制造方法进行说明的流程图。图3是图2所示的准备工序中的成为隔板的基材的钛基材的示意剖视图。图4是图3所示的凸部的放大剖视图。图5是用于对图2所示的热处理工序进行说明的图。图6是图5所示的热处理工序后的凸部的放大剖视图。图7是用于对图2所示的蚀刻处理工序进行说明的示意剖视图。图8是用于对图2所示的成膜工序进行说明的示意剖视图。图9A是实施例的钛基材的剖面照片。图9B是图9A的钛基材的放大剖面照片。图10A是比较例的钛基材的剖面照片。图10B是图10A的钛基材中的未形成有碳化钛的部分的放大剖面照片。图10C是图10A的钛基材中的形成有碳化钛的部分的放大剖面照片。图11是表示实施例以及比较例的钛基材的蚀刻时间的图。图12是表示实施例以及比较例的试验体的腐蚀时间与接触电阻比的关系的图。附图标记说明2...MEGA(发电部)；3...隔板(燃料电池用的隔板)；3A...钛基材；3a...母材；3b...钝化膜；3d...碳化钛层；3e...导电性碳膜；9...碳片；6...电极；21、22...气体流路；21A...凹部；31、32...接触部分；31A、32A...凸部。具体实施方式以下，基于附图所示的实施方式的一个例子对本专利技术的结构详细地进行说明。以下，作为一个例子，例示出在搭载于燃料电池车的燃料电池或者包含它的燃料电池系统应用了本专利技术的情况而进行说明，但应用范围不局限于这样的例子。1.包括隔板3的燃料电池10图1是具备本专利技术的实施方式的隔板3的燃料电池10的主要部分的示意剖视图。如图1所示，燃料电池(燃料电池组)10层叠有多个作为基本单位的电池(单电池)1。各电池1是通过氧化剂气体(例如空气)和燃料气体(例如氢气)的电化学反应而产生电动势的固体高分子型燃料电池。电池1具备：MEGA(MembraneElectrode&GasDiffusionLayerAssembly)2；和以划分MEGA(发电部)2彼此的方式与MEGA2接触的隔板(燃料电池用的隔板)3。此外，在本实施方式中，MEGA2被一对隔板3、3夹持。MEGA2通过使膜电极接合体(MEA：MembraneElectrodeAssembly)4、与配置于该两面的气体扩散层7、7一体化而成。膜电极接合体4由电解质膜5、和以夹持电解质膜5的方式接合的一对电极6、6构成。电解质膜5通过由固体高分子材料形成的质子传导性的离子交换膜构成，电极6例如由担载铂等催化剂的例如多孔的碳原料而形成。配置于电解质膜5的一侧的电极6成为阳极，另一侧的电极6成为阴极。气体扩散层7例如由碳纸或碳布料等碳多孔体、或者金属网或泡沫金属等金属多孔体等具有透气性的导电性部件形成。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，在省略气体扩散层7的情况下，膜电极接合体4是发电部，此时，隔板3与膜电极接合体4接触。因此，燃料电池10的发电部包括膜电极接合体4，并与隔板3接触。隔板3是以导电性、非透气性等优秀的金属作为基材的板状的部件，其一面侧的接触部分31与MEGA2的气体扩散层7抵接，另一面侧的接触部分本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种燃料电池用的隔板的制造方法，该燃料电池用的隔板具有与包括燃料电池的电极的发电部接触的接触部分，以便将所述发电部彼此划分，并在所述接触部分成膜导电性碳膜，所述燃料电池用的隔板的制造方法的特征在于，包括：准备工序，在该工序中，作为所述隔板的基材而准备钛基材，该钛基材具有与所述接触部分的形状对应地形成的多个凸部、和形成于该凸部彼此之间的气体流路用的凹部；以及热处理工序，在该工序中，在使碳片与所述凸部接触的状态下，以使所述碳片的碳向所述凸部扩散的方式对所述钛基材进行热处理。

【技术特征摘要】
2017.12.14 JP 2017-2398071.一种燃料电池用的隔板的制造方法，该燃料电池用的隔板具有与包括燃料电池的电极的发电部接触的接触部分，以便将所述发电部彼此划分，并在所述接触部分成膜导电性碳膜，所述燃料电池用的隔板的制造方法的特征在于，包括：准备工序，在该工序中，作为所述隔板的基材而准备钛基材，该钛基材具有与所述接触部分的形状对应地形成的多个凸部、和形成于该凸部彼此之间的气体流路用的凹部；以及热处理工序，在该工序中，在使碳片与所述凸部接触的状态下，以使所述碳片的碳向所述凸部扩散的方式对所述钛基材进行热处理。2....

【专利技术属性】
技术研发人员：濑口刚，池田耕太郎，柴田幸弘，
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