多孔体、包括该多孔体的集电体以及燃料电池制造技术

一种多孔体，所述多孔体具有这样的骨架，所述骨架具有一体的连续三维网状结构，所述骨架包括外壳和芯部，所述芯部包含中空或导电性材料中的一者或两者，所述外壳包含镍和钴，相对于所述镍和所述钴的总质量，所述钴的质量比率为0.2以上0.4以下或0.6以上0.8以下。

Porous body, collector including porous body and fuel cell

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】多孔体、包括该多孔体的集电体以及燃料电池
本公开涉及多孔体、包括该多孔体的集电体以及燃料电池。本申请要求基于2018年6月21日提交的日本专利申请No.2018-118044的优先权，该申请通过引用方式并入本文。
技术介绍
作为制造多孔体的方法，例如，日本专利特开No.11-154517(专利文献1)公开了在对发泡树脂等进行赋予导电性的处理后，在发泡树脂上形成由金属制成的电镀层，并且根据需要将发泡树脂焚化从而将其除去以制造金属多孔体。此外，日本专利特开No.2012-132083(专利文献2)公开了具有主要由镍锡合金构成的骨架的金属多孔体作为以抗氧化性和耐腐蚀性为特征的金属多孔体。日本专利特开No.2012-149282(专利文献3)公开了具有主要由镍铬合金构成的骨架的金属多孔体作为具有强耐腐蚀性的金属多孔体。引用列表专利文献专利文献1：日本专利特开No.11-154517专利文献2：日本专利特开No.2012-132083专利文献3：日本专利特开No.2012-149282
技术实现思路
根据本公开的一个实施方案的多孔体是这样的多孔体，该多孔体具有骨架，所述骨架具有一体的连续三维网状结构，所述骨架包括外壳和芯部，所述芯部包含中空或导电性材料中的一者或两者，所述外壳包含镍和钴，相对于所述镍和所述钴的总质量，所述钴的质量比率为0.2以上0.4以下或0.6以上0.8以下。根据本公开的一个实施方案的集电体包括上述多孔体。根据本公开的一个实施方案的燃料电池包括上述集电体。附图说明图1为根据本公开的一个实施方案的多孔体的整体外观的照片。图2为根据本公开的一个实施方案的多孔体的外观的放大照片。图3为大致示出了根据本公开的一个实施方案的多孔体的骨架的部分截面的示意性部分截面图。图4为沿图3所示的线A-A截取得到的截面图。图5A为关注于多孔体中的一个孔室的放大示意图，以便说明根据本公开的一个实施方案的多孔体的三维网状结构。图5B为示出了该孔室的形状的实施方案的示意图。图6A为示出了该孔室的形状的另一实施方案的示意图。图6B为示出了该孔室的形状的又一实施方案的示意图。图7为示出了接合在一起的两个孔室的示意图。图8为示出了接合在一起的四个孔室的示意图。图9为示出了由接合在一起的多个孔室形成的三维网状结构的一个实施方案的示意图。图10为用于代替图的照片，说明了用电子显微镜观察试样1-3的多孔体的骨架的截面并且使用能量分散X射线分析(EDX)测定该骨架的外壳的在外壳的厚度方向上的外侧部分以用于分析，从而说明在SOFC中模拟使用多孔体的热处理后的组成。图11为用于代替图的照片，说明了用电子显微镜观察试样1-3的多孔体的骨架的截面并且使用能量分散X射线分析(EDX)测定该骨架的外壳的在外壳的厚度方向上的中间部分以用于分析，从而说明在SOFC中模拟使用多孔体的热处理后的组成。图12为用于代替图的照片，说明了用电子显微镜观察试样1-3的多孔体的骨架的截面并且使用能量分散X射线分析(EDX)测定该骨架的外壳的在外壳的厚度方向上的内侧部分以用于分析，从而说明在SOFC中模拟使用多孔体的热处理后的组成。图13为根据本公开的实施方案的燃料电池的示意性截面图。具体实施方式[本公开要解决的问题]当多孔体用作电池用集电体、特别是固体氧化物型燃料电池(SOFC)用集电体时，多孔体暴露于700℃至1,000℃的高温，因此，多孔体的使用越多，多孔体的氧化越多，并且多孔体的导电性趋于劣化。因此，非常需要多孔体在高温环境中表现出维持高导电性的性能。虽然专利文献2和3的多孔体均具有优异的抗氧化性，从而在高温环境中可以相对地维持导电性，但是存在维持比专利文献2和3的多孔体更高的导电性的需求。此外，铬在约800℃的高温环境中挥发，并且存在所谓的Cr中毒的风险，这损害了燃料电池的催化剂的性能，因此，当包含铬的多孔体用作SOFC的集电体时，存在改进的空间。鉴于上述情况，本公开的目的是提供一种能够在高温环境中维持高导电性的多孔体、包括该多孔体的集电体以及燃料电池。[本公开的有利效果]因此，可以提供能够在高温环境中维持高导电性的多孔体、包括该多孔体的集电体以及燃料电池。[本公开的实施方案的描述]本专利技术人对可以在高温环境中维持高导电性的多孔体进行了研究。通过该过程，本专利技术人发现，当多孔体的具有三维网状结构的骨架包含特定质量比率的镍和钴时，即使在高温环境中使用，多孔体仍维持优异的导电性。因此，本专利技术人已经得到了根据本公开的多孔体。首先，将列举并且具体描述本公开的实施方案。[1]根据本公开的一个实施方案的多孔体是这样的多孔体，该多孔体具有这样的骨架，该骨架具有一体的连续三维网状结构，该骨架包括外壳和芯部，芯部包含中空或导电性材料中的一者或两者，外壳包含镍和钴，相对于镍和钴的总质量，钴的质量比率为0.2以上0.4以下或0.6以上0.8以下。具有这种特征的多孔体可以在高温环境中维持高导电性。[2]优选地，外壳进一步包含选自由氮、硫、氟和氯组成的组中的至少一种添加元素，并且添加元素为5ppm以上10,000ppm以下。在这种情况下，在能够于高温环境中维持高导电性的同时，可以确保高强度。[3]优选地，外壳进一步包含磷作为添加元素，并且添加元素为5ppm以上50,000ppm以下。在这种情况下，在能够于高温环境中维持高导电性的同时，可以确保高强度。[4]优选地，外壳进一步包含选自由氮、硫、氟、氯和磷组成的组中的至少两种以上添加元素，并且添加元素总计为5ppm以上50,000ppm以下。在这种情况下，在能够于高温环境中维持高导电性的同时，可以确保高强度。[5]优选地，外壳进一步包含氧。虽然本实施方案是指多孔体随着其使用而氧化，但是即使在这种状态下，多孔体也能在高温环境中维持高导电性。[6]包含在外壳中的氧的量优选为0.1质量％以上35质量％以下。在这种情况下，可以在高温环境中更有效地维持高导电性。[7]外壳优选包含尖晶石型氧化物。在这种情况下，也可以在高温环境中更有效地维持高导电性。[8]优选地，当以3,000倍的放大倍率观察外壳的截面以获得图像时，图像在10μm见方的任何区域中存在五个以下的各自长径为1μm以上的空隙。这可以提供充分提高的强度。[9]芯部优选是中空的。这使得多孔体是轻质的并且还可以减少所需金属的量。[10]优选地，多孔体具有片状外观，并且厚度为0.2mm以上2mm以下。这使得多孔体的厚度小于常规厚度，因此可以减少所需金属的量。[11]根据本公开的一个实施方案的集电体包括上述多孔体。具有这种特征的集电体可以在高温环境中维持高导电性。[12]根据本公开的一个实施方案的燃料电池包括上述集电体。具有这种特征的燃料电池可以在高温环本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多孔体，所述多孔体具有这样的骨架，所述骨架具有一体的连续三维网状结构，/n所述骨架包括外壳和芯部，所述芯部包含中空或导电性材料中的一者或两者，/n所述外壳包含镍和钴，相对于所述镍和所述钴的总质量，所述钴的质量比率为0.2以上0.4以下或0.6以上0.8以下。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180621 JP 2018-1180441.一种多孔体，所述多孔体具有这样的骨架，所述骨架具有一体的连续三维网状结构，
所述骨架包括外壳和芯部，所述芯部包含中空或导电性材料中的一者或两者，
所述外壳包含镍和钴，相对于所述镍和所述钴的总质量，所述钴的质量比率为0.2以上0.4以下或0.6以上0.8以下。


2.根据权利要求1所述的多孔体，其中所述外壳进一步包含选自由氮、硫、氟和氯组成的组中的至少一种添加元素，并且所述添加元素为5ppm以上10,000ppm以下。


3.根据权利要求1所述的多孔体，其中所述外壳进一步包含磷作为添加元素，并且所述添加元素为5ppm以上50,000ppm以下。


4.根据权利要求1所述的多孔体，其中所述外壳进一步包含选自由氮、硫、氟、氯和磷组成的组中的至少两种以上添加元素，并且所述添加元素总计为5ppm以上50,000ppm以下。
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【专利技术属性】
技术研发人员：沼田昂真，真岛正利，
申请(专利权)人：住友电气工业株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP