[发明专利]钛制燃料电池隔板

说明书

技术领域

本发明涉及一种在燃料电池中使用的钛制燃料电池隔板。

背景技术

燃料电池通过持续供给氢等燃料和氧等氧化剂，能够持续产生电力。因此，燃料电池与干电池等一次电池或铅蓄电池等二次电池不同，几乎不受系统规模的大小影响，具有高的发电效率，且由于噪音、振动也少，因此期待作为覆盖多样用途·规模的能量源。燃料电池具体地说，作为固体高分子型燃料电池(PEFC)、碱电解质型燃料电池(AFC)、磷酸型燃料电池(PAFC)、熔融碳酸盐型燃料电池(MCFC)、固体氧化物型燃料电池(SOFC)、生物燃料电池等正在开发。其中，作为面向燃料电池汽车、家庭用燃料电池(家庭用热电联产(cogeneration)系统)、手机或个人电脑等便携机器，正在推进固体高分子型燃料电池的开发。

固体高分子型燃料电池(以下，称为燃料电池)作为电池堆构成，其中电池堆是将多个单电池重合而成，单电池由隔着被称为隔板(也被称为双极板)的电极，被阳极电极和阴极电极夹着的固体高分子电解质膜构成。在隔板上形成有作为气体(氢、氧等)的流路的槽。燃料电池的输出可以通过增加每个电池堆的单电池数而得到提高。

燃料电池用的隔板还是用于将产生的电流取出到燃料电池的外部的构件。因此，对于隔板的材料而言，在作为隔板的使用中，要求有能够长期维持低的接触电阻(在电极和隔板表面之间，因界面现象而产生电压下降的电阻)的特性。进而，燃料电池的内部由于是酸性环境，因此还要求隔板有高耐腐蚀性。

为了满足这些要求，提出各种通过切削石墨粉末的成形体而形成的隔板或由石墨和树脂的混合物成形体形成的隔板。它们虽然具有优越的耐腐蚀性，但强度、韧性差，在被施加振动、冲击时有破损的可能性。因此，提出各种以金属材料为基底的隔板。

作为兼备耐腐蚀性和导电性的金属材料，比如有Au、Pt。一直以来，研究的是能够薄型化，在具有优越的加工性以及高强度的铝合金，不锈钢，镍合金，钛合金等金属材料的基材上被覆A u或P t等贵金属而被赋予耐腐蚀性以及导电性的隔板。但是，这些贵金属材料非常贵，因此存在成本变高的问题。

针对这样的问题，提出不使用贵金属材料的金属隔板。

例如，提出有通过气相成膜而在基材表面形成有碳膜的隔板(参照专利文献1)、在不锈钢基材的表面压接有石墨的隔板(参照专利文献2、专利文献3)。

另外，提出有在金属基材的表面上基于拉曼分光法形成有G/D比为0.5以下的碳层的隔板(参照专利文献4)、或在金属基材的表面形成有由非晶质碳层和石墨部构成的碳层的隔板(参照专利文献5)。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本国专利第4147925号公报

专利文献2：日本国专利第3904690号公报

专利文献3：日本国专利第3904696号公报

专利文献4：日本国特开2007-207718号公报

专利文献5：日本国特开2008-204876号公报

但是，在专利文献1、4、5公开的技术中，由于在金属基材的表面形成的碳层是非晶质，因此环境遮蔽性(屏蔽性)不好，在金属基材表面上容易产生氧化等引起导电性降低的反应。因此，在专利文献1、4、5公开的技术中，存在导电性以及导电耐久性(长期维持导电性的性质)恶化的顾虑。

另外，在专利文献2、3公开的技术中，由于使用由不锈钢构成的基材作为隔板，因此在使用中铁离子熔析，存在使固体高分子膜恶化的顾虑。另外，专利文献2、3公开的技术的碳层由于碳的含量少，因此基材的不锈钢露出的区域变多，容易引起上述的铁离子的熔析、基材表面的氧化，存在导电性下降的顾虑。

发明内容

本发明是鉴于所述问题而提出的，其要解决的问题是，提供一种具有优越的导电性以及耐久性的钛制燃料电池隔板。

本发明人发现，通过使用耐腐蚀性优越的纯钛或钛合金作为基材，并且由具有在规定的方向上取向的石墨的碳层对基材表面进行被覆，由此可得到具有优越的导电性以及耐久性的隔板，从而创造出本发明。

为了解决所述问题，本发明的钛制燃料电池隔板是一种具有由纯钛或钛合金构成的基材以及形成于所述基材的表面(单面或双面)的碳层的钛制燃料电池隔板，其特征在于，所述碳层具有与所述碳层的(002)面平行地取向的石墨，所述碳层的附着量为2μg/cm²以上。