用于制造燃料电池分隔器的方法、燃料电池分隔器以及燃料电池技术

一种制造耐腐蚀性能得到提高的燃料电池分隔器的方法。一种制造将燃料电池的相邻电池单元１０分隔开的燃料电池分隔器２２的方法，该方法包含：对由金属材料构成的分隔器基材２４进行金触击电镀，由此形成具有１０到２００ｎｍ厚度的第一镀金层。优选为，在通过金触击电镀形成的第一镀金层之上进行附加的镀金，由此形成第二镀金层。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用于制造燃料电池分隔器的方法、燃料电池分隔器和燃料电池，并特 别涉及制造将燃料电池的相邻电池单元分隔开的燃料电池分隔器的方法、燃料电池分隔器 和燃料电池。
技术介绍
作为表现出高水平效率和优秀的环境特性的电池，燃料电池近来受到关注。在燃 料电池中，一般地，作为氧化剂气体的空气中的氧进行与作为燃料气体的氢的电化学反应， 由此产生电能。作为氢与氧之间的电化学反应的结果，产生水。多种燃料电池包括磷酸燃料电池、溶融碳酸盐燃料电池、固体电解质燃料电池、碱 性燃料电池和固体高分子燃料电池。其中，固体高分子燃料电池提供了例如室温启动和迅 速的启动时间等优点，受到了特别的关注。这种类型的固体高分子燃料电池可被用作例如 车辆等移动物体的动力源。固体高分子燃料电池通过堆叠多个单体电池、集电器、端板等等组装而成。用于燃 料电池的各个电池单元包含电解质膜、触媒层、气体扩散层和分隔器。专利文献1公开了一种使用镀金(gold plating)来以低成本为不锈钢赋予良好 的焊接特性和导线结合特性的方法，其中，作为预处理，通过在包含无机酸和有机酸的电解 槽中在两个分立的阶段中对不锈钢进行阴极电解，使不锈钢的表面高度活化，使得当进行 镀金时，针孔(pinhole)等不会发生，且电镀附着显著改善。专利文献2公开了一种用于燃料电池的金属分隔器，其中，不锈钢的部分进行电 镀，以便避免制造成本的显著增大，其中，分隔器实现了与气体扩散电极的良好的接触电 阻，并具有使得分隔器的所需寿命得以实现的良好的耐腐蚀性，且其中，导电内含物暴露在 具有耐腐蚀性的表面之外，且导电内含物未暴露的表面部分用金涂敷。专利文献1 JP 61-243193A专利文献2 JP 2004-71321A
技术实现思路
本专利技术解决的问题然而，在燃料电池分隔器由例如钛等的金属材料制造的情况下，通常，具有高导电 性的导体，例如上面提到的金，用于对分隔器表面进行涂敷，由此，降低与气体扩散层等的 接触电阻。如果导体的涂敷膜不是以致密的方式形成，则分隔器可能由于由燃料电池发电 环境产生的氟(F)或氯(Cl)或类似物腐蚀。本专利技术提供了制造具有特别改进的耐腐蚀性的燃料电池分隔器的方法、燃料电池 分隔器以及包含燃料电池分隔器的燃料电池。解决问题的手段本专利技术提供了一种制造对燃料电池的相邻电池单元进行分隔的燃料电池分隔器 的方法，该方法包含对由金属材料构成的分隔器基材进行金触击电镀，由此形成具有大约 IOnm到大约200nm的厚度的第一镀金层。另外，在上面的制造燃料电池分隔器的方法中，优选为，在通过金触击电镀形成的 第一镀金层之上进行附加的镀金，由此形成第二镀金层。另外，在上面的制造燃料电池分隔器的方法中，第一镀金层优选为以不小于大约 70nm且不大于大约120nm的厚度形成。另外，在上面的制造燃料电池分隔器的方法中，第一镀金层优选为以不小于大约 70nm且不大于大约IOOnm的厚度形成。另外，在上面的制造燃料电池分隔器的方法中，分隔器基材优选为由钛或不锈钢 模制而成。另外，本专利技术还提供了使用上面的制造燃料电池分隔器的方法制造而成的燃料电 池分隔器。另外，本专利技术还提供了一种燃料电池，其包含使用上面的制造燃料电池分隔器的 方法制造而成的燃料电池分隔器。本专利技术的效果如上所述，在根据本专利技术制造燃料电池分隔器的方法以及根据本专利技术的燃料电池 分隔器和燃料电池中，由于金可在燃料电池分隔器的表面上更为致密地形成，耐腐蚀性可 得到进一步的改进。附图说明图1示出了根据本专利技术一实施例的燃料电池的电池单元的截面；图2为一流程图，其示出了根据本专利技术一实施例制造分隔器的方法；图3A-3C为原理图，其示出了根据本专利技术一实施例在分隔器基材上具有预定厚度 的第一镀金层的形成；图4示出了在本专利技术一实施例中用于进行电化学高温腐蚀测试的测试设备；图5示出了在本专利技术中一实施例中的腐蚀评估测试的结果；图6示出了在本专利技术一实施例中的耐腐蚀评估测试的结果；图7示出了在本专利技术一实施例中，比较性实例1的分隔器测试件的截面观察结 果；图8示出了在本专利技术一实施例中，实例1的分隔器测试件的截面观察结果。参考标号说明10 用于燃料电池的电池单元12:电解质膜14 触媒层16 气体扩散层18:膜电极组件20 网眼模制体(expanded molding)22 分隔器24 分隔器基材26:导电层28 第一镀金层30:第二镀金层具体实施例方式下面参照附图提供根据本专利技术的实施例的详细介绍。首先介绍用于燃料电池的电 池单元的结构。图1示出了用于燃料电池的电池单元10的截面，用于燃料电池的电池单元 10包含膜电极组件(MEA) 18，其集成了电解质膜12、触媒层14和气体扩散层16，并构成燃 料电池的电极；网眼模制体20，其为形成气体通道的气体通道结构；分隔器22，其将燃料气 体或氧化剂气体与相邻的电池单元(图中未示出)分隔开。图1所示用于燃料电池的电池 单元10仅仅为一个实例，电池单元结构不限于此结构。电解质膜12具有将在阳极电极侧产生的氢离子传输到阴极电极侧的功能。化 学上稳定的氟树脂，例如全氟化碳磺酸离子交换膜(perfluorocarbonsulfonic acid ion exchange membrane)等可用作用于电解质膜12的材料。触媒层14具有加速以下反应的功能氢在阳极电极侧的氧化反应，氧在阴极电极 侧的还原反应。触媒层14包含触媒和触媒支撑物。为了使得可用于反应的电极表面积最 大化，触媒通常采用粘附到触媒支撑物的粒子的形式。对于氢的氧化反应和氧的还原反应， 具有小的活化过电压的例如钼等的钼族元素可用作触媒。碳材料——例如炭黑等——可用 作触媒支撑物。气体扩散层16具有通过触媒层14扩散例如氢气等的燃料气体和例如空气等的氧 化剂气体的功能，并具有传输电子的功能。表现出导电性的材料——例如碳纤维织物或炭 纸等——可用于气体扩散层16。网眼模制体20被层叠到膜电极组件18的两个表面，并用作形成气体通道的气体 通道结构。网眼模制体20被层叠，以便接触分隔器22和膜电极组件18的气体扩散层16， 并被电气连接到膜电极组件18和分隔器22。网眼模制体20具有网状(mesh)结构，其包含 大量开口，因此，较大量的燃料气体或类似物可接触膜电极组件18并经历化学反应，意味 着燃料电池的电池单元10的发电效率可得到提高。对于网眼模制体20，可使用JIS G 3351中规定的网眼金属，或JIS A5505中规定 的金属板网或金属多孔材料。另外，网眼模制体20优选为由钛、钛合金或不锈钢等模制而 成。此优选的原因在于，这些金属材料具有高的机械强度，并在金属表面上包含钝化膜等 非活性覆盖物，因此表现出良好的耐腐蚀性，钝化膜包含稳定的氧化物(例如TiO、Ti203、 TiO2, CrO2, CrO或Cr2O3)。对于不锈钢，可使用奥氏体不锈钢或铁氧体不锈钢等。分隔器22被层叠到网眼模制体20，并具有对相邻电池单元(附图中未示出)中 的燃料气体和氧化剂气体进行分隔的功能。另外，分隔器22还具有电气连接相邻电池单元 (附图中未示出)的功能。分隔器22包含分隔器基材24以及在分隔器基材24上形成的导 电层26。分隔器基材24优选为由钛、钛合金或不锈钢等模制而本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制造对燃料电池的相邻的电池单元进行分隔的燃料电池分隔器的方法，该方法包括：对包含金属材料的分隔器基材进行金触击电镀，由此形成具有大约１０ｎｍ到大约２００ｎｍ的厚度的第一镀金层。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】JP 2007-12-7 316737/2007一种制造对燃料电池的相邻的电池单元进行分隔的燃料电池分隔器的方法，该方法包括对包含金属材料的分隔器基材进行金触击电镀，由此形成具有大约10nm到大约200nm的厚度的第一镀金层。2.根据权利要求1的制造燃料电池分隔器的方法，其还包含在通过金触击电镀形成的第一镀金层之上进行附加的镀金，由此形成第二镀金层。3.根据权利要求1的制造燃料电池分隔器的方法...

【专利技术属性】
技术研发人员：前田蔵人，吉田慎，水野勝宏，出分伸二，
申请(专利权)人：丰田自动车株式会社，爱信高丘株式会社，日本化学电子株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]