分隔体的制造方法技术

本发明专利技术涉及分隔体的制造方法，是在不锈钢基材上成膜有具有耐蚀性和导电性的层的燃料电池用分隔体的制造方法，包括：(i)将不锈钢基材表面上的钝化层去除，得到钝化层去除不锈钢基材的工序；(ii)在钝化层去除不锈钢基材表面上将具有耐蚀性和导电性的层成膜，得到耐蚀性导电层成膜不锈钢基材的工序；和(iii)在含氧条件下、在250℃以上且不到550℃的温度范围对耐蚀性导电层成膜不锈钢基材进行退火处理的工序。工序。工序。

【技术实现步骤摘要】
分隔体的制造方法


[0001]本专利技术涉及分隔体的制造方法，具体地，涉及燃料电池用分隔体的制造方法。

技术介绍

[0002]燃料电池具有将利用燃料气体(氢)与氧化剂气体(氧)的反应而产生电动势的单电芯(単
セル
)层叠规定数量的堆叠结构。单电芯具有在电解质膜的两面具备阳极和阴极的电极层(催化剂层和气体扩散层)的膜电极接合体、和分别配置在该膜电极接合体的两面的分隔体。
[0003]分隔体具有将单电芯(电池单元)电串联连接的功能以及将燃料气体、氧化剂气体和冷却水相互隔断的分隔壁的功能。
[0004]燃料电池用分隔体还承担使产生的电流流入相邻电芯(cell)的作用，因此要求构成分隔体的基材具有高导电性和耐蚀性。在此，高导电性是指接触电阻低。另外，接触电阻是指在电极与分隔体表面之间由于界面现象而产生电压降低。
[0005]因此，作为构成分隔体的基材，大多使用纯钛或钛合金，这成为分隔体制造中成本上升的主要原因之一。
[0006]因此，对于替代纯钛或钛合金的分隔体进行了各种研究。
[0007]例如，日本特开2011
‑
134653中公开了一种燃料电池用分隔体，该分隔体由不锈钢制成的基材、在该基材表面形成的钛制成的中间皮膜、和在该中间皮膜表面形成的碳基材料制成的外周皮膜构成。
[0008]国际公开第2012/053431中公开了一种燃料电池用分隔体，其具有：不锈钢基材；镀金层，其形成于所述不锈钢基材上且具有针孔；以及不锈钢钝化层，其形成于所述针孔内，其中，所述镀金层与所述不锈钢基材具有不经由不锈钢钝化层而接触的区域。

技术实现思路

[0009]然而，对于在不锈钢基材上成膜有钛层和导电层的燃料电池用分隔体而言，导电性和耐蚀性仍有改善的余地。
[0010]因此，本专利技术的课题在于提供制造接触电阻低、耐蚀性高的分隔体的方法。
[0011]本专利技术人研究了在不锈钢基材上成膜有钛层和碳层的燃料电池用分隔体中耐蚀性不充分的主要原因，发现在不锈钢基材上的钛层中存在多个纳米级缺陷部分(也称为“针孔”)，以该缺陷部分为起点，有可能发生来自不锈钢基材的金属溶出。
[0012]因此，本专利技术人对用于解决上述课题的手段进行了各种研究，结果发现，在不锈钢基材上成膜有具有耐蚀性和导电性的层的燃料电池用分隔体的制造方法中，在去除存在于不锈钢基材上的钝化层(由金属氧化物形成的氧化保护膜)后，在基材表面上形成具有耐蚀性和导电性的层，进而在含氧的条件下，在一定的温度范围内进行退火处理(热处理)，由此能够制造接触电阻低、抑制金属溶出从而耐蚀性得到提高的燃料电池用分隔体，完成了本专利技术。
[0013]即，本专利技术的主旨如下所述。
[0014](1)燃料电池用分隔体的制造方法，是在不锈钢基材上成膜有具有耐蚀性和导电性的层的燃料电池用分隔体的制造方法，包括：
[0015](i)将不锈钢基材表面上的钝化层去除，得到钝化层去除不锈钢基材的工序，
[0016](ii)在钝化层去除不锈钢基材表面上将具有耐蚀性和导电性的层成膜，得到耐蚀性导电层成膜不锈钢基材的工序，和
[0017](iii)在含氧条件下、在250℃以上且不到550℃的温度范围对耐蚀性导电层成膜不锈钢基材进行退火处理的工序。
[0018](2)根据(1)所述的方法，其中，(iii)工序中，在250℃～400℃下实施退火处理。
[0019](3)根据(1)或(2)所述的方法，其中，(ii)工序包括：
[0020](ii
‑
1)在钝化层去除不锈钢基材表面上将钛层成膜，得到钛层成膜不锈钢基材的工序，和
[0021](ii
‑
2)在钛层成膜不锈钢基材表面上将碳层成膜，得到钛层和碳层成膜不锈钢基材的工序。
[0022](4)根据(1)～(3)中任一项所述的方法，其中，(ii)工序中，通过物理蒸镀(PVD)法实施具有耐蚀性和导电性的层的成膜。
[0023]根据本专利技术，提供制造接触电阻低、耐蚀性高的分隔体的方法。
附图说明
[0024]下面将参考附图对本专利技术的示例性实施方式的特征、优点及技术和工业意义进行说明，其中，相同的符号表示相同的要素。
[0025]图1为示意性地示出以往的在不锈钢基材上成膜具有耐蚀性的层和具有导电性的层的方法的图。
[0026]图2为示意性地记载本专利技术的在不锈钢基材上成膜具有耐蚀性的层和具有导电性的层的方法的图。
[0027]图3为在实施例中1的试样制备中得到的钛层3和碳层4成膜不锈钢基材1的TEM照片。
[0028]图4为示意性地示出接触电阻测定装置6的图。
[0029]图5为示出比较例1～4以及实施例1和2的接触电阻的坐标图。
[0030]图6为示出比较例1和实施例1的溶出量的坐标图。
具体实施方式
[0031]以下，对本专利技术的优选实施方式进行详细说明。
[0032]在本说明书中，适当参照附图对本专利技术的特征进行说明。在附图中，为了明确化，夸大了各部分的尺寸和形状，没有准确地描绘实际的尺寸和形状。因此，本专利技术的技术范围并不限定于这些附图所示的各部的尺寸和形状。予以说明，本专利技术的分隔体的制造方法并不限定于下述实施方式，在不脱离本专利技术的主旨的范围内，能够以本领域技术人员可进行的变更、改良等的各种方式来实施。
[0033]本专利技术涉及一种燃料电池用分隔体的制造方法，是在不锈钢基材上成膜有具有耐
蚀性和导电性的层的燃料电池用分隔体的制造方法，其包括：(i)将不锈钢基材表面上的钝化层去除，得到钝化层去除不锈钢基材的工序；(ii)在钝化层去除不锈钢基材表面上将具有耐蚀性和导电性的层成膜，得到耐蚀性导电层成膜不锈钢基材的工序；和(iii)在含氧条件下、在一定的温度范围对耐蚀性导电层成膜不锈钢基材进行退火处理的工序。
[0034]本专利技术中的燃料电池用分隔体是燃料电池电芯(单电芯)的构成要素，配置于膜电极接合体(电解质膜、配置于该电解质膜的两面的阳极和阴极的电极层)的两面。
[0035]以下对(i)～(iii)的各工序进行说明。
[0036](i)将不锈钢基材表面上的钝化层去除，得到钝化层去除不锈钢基材的工序
[0037]在(i)工序中，通过Ar气体的等离子体清洗等将不锈钢基材表面上的钝化层去除，得到钝化层去除不锈钢基材。
[0038]作为不锈钢基材(不锈钢制的基材)，可以使用耐蚀性高的SUS316、比SUS316价格低的SUS447、SUS304等。
[0039]作为基材，通过使用价格低的不锈钢基材，与使用钛基材相比，能够减少钛使用量，能够降低成本。
[0040]对于不锈钢基材的形状没有限定，优选预先压制成最终燃料电池用分隔体的形状的不锈钢基材。
[0041]通过使用预先压制了的不锈钢基材作为不锈钢基材，能够在耐蚀性导电层成膜后不进行进一步的压制而得到燃料电池用本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.燃料电池用分隔体的制造方法，是在不锈钢基材上成膜有具有耐蚀性和导电性的层的燃料电池用分隔体的制造方法，包括：(i)将不锈钢基材表面上的钝化层去除，得到钝化层去除不锈钢基材的工序；(ii)在钝化层去除不锈钢基材表面上将具有耐蚀性和导电性的层成膜，得到耐蚀性导电层成膜不锈钢基材的工序；和(iii)在含氧条件下、在250℃以上且不到550℃的温度范围对耐蚀性导电层成膜不锈钢基材进行退火处理的工序。2.权利要求1所述的方法，其中，(iii)工...

【专利技术属性】
技术研发人员：逢坂崇，河野崇，
申请(专利权)人：丰田自动车株式会社，
类型：发明
国别省市：