[发明专利]固体高分子型燃料电池的隔板用金属板

说明书

本发明的课题在于提供一种即使在将表面处理被膜进行了薄膜化的情况下也能够同时获得固体高分子型燃料电池的隔板使用环境下的优异耐腐蚀性、和基体与表面处理被膜之间的优异密合性的固体高分子型燃料电池的隔板用金属板。此外，本发明涉及固体高分子型燃料电池的隔板用金属板，其中，隔着触击镀层而在金属制的基体上被覆表面处理被膜，并使该触击镀层的附着量为0.001～1.0g/m²。

技术领域

本发明涉及耐腐蚀性及密合性优异的固体高分子型燃料电池的隔板(separator)用金属板。

背景技术

近年来，从保护地球环境的观点出发，正在进行发电效率优异且不排放CO₂的燃料电池的开发。该燃料电池通过使H₂与O₂发生电化学反应而产生电，其基本结构具有夹层(sandwich)这样的结构，由电解质膜(离子交换膜)、2个电极(燃料极及空气极)、O₂(空气)和H₂的扩散层以及2个隔板构成。

并且，根据所使用的电解质膜的种类，分类为磷酸型燃料电池、熔融碳酸盐型燃料电池、固体氧化物型燃料电池、碱型燃料电池及固体高分子型燃料电池(PEFC；proton-exchange membrane fuel cell(质子交换膜燃料电池)或polymer electrolyte fuelcell(聚合物电解质燃料电池))，分别正在进行开发。

这些燃料电池中，固体高分子型燃料电池较之其他燃料电池而言具有以下优点：

(a)发电温度为80℃左右，能够在非常低的温度下发电；

(b)能够实现燃料电池主体的轻质化、小型化；

(c)短时间内即可启动，燃料效率、输出密度高；等等。

因此，固体高分子型燃料电池被期待用作电动车的搭载用电源、家庭用或业务用的固定型发电机、便携式小型发电机。

固体高分子型燃料电池介由高分子膜从H₂与O₂提取出电，如图1所示，利用气体扩散层2、3(例如碳纸等)及隔板4、5来夹持膜-电极接合体1，并将其作为单一构成要素(所谓的单电池)。然后，在隔板4与隔板5之间产生电动势。

需要说明的是，上述膜-电极接合体1被称为MEA(Membrance-Electrode Assembly(膜-电极组件))，其是将高分子膜、与在该膜的表面和背面担载了铂系催化剂的碳黑等电极材料进行一体化而成的，厚度为数十μm～数百μm。此外，多数情况下也将气体扩散层2、3与膜-电极接合体1进行一体化。

此外，将固体高分子型燃料电池供于实际应用时，通常将上述那样的单电池串联地连接数十～数百个而构成燃料电池堆来进行使用。

此处，对于隔板4、5而言，不仅要求作为(a)将单电池之间隔开的隔壁的作用，还要求作为(b)对产生的电子进行传输的导电体、(c)供O₂(空气)和H₂流动的空气流路6、氢气流路7、(d)将生成的水、气体排出的排出通路(兼具空气流路6、氢气流路7)的功能，因此需要优异的耐久性、导电性。

此处，关于耐久性，作为电动车的搭载用电源使用时，设想为约5000小时。此外，作为家庭用的固定型发电机等使用时，设想为约40000小时。因此，要求隔板具有可耐受长时间发电的耐腐蚀性。其原因在于，若金属离子因腐蚀而溶出，则高分子膜(电解质膜)的质子传导性降低。

此外，关于导电性，期望隔板与气体扩散层的接触电阻尽可能低。其原因在于，若隔板与气体扩散层的接触电阻增大，则固体高分子型燃料电池的发电效率降低。即，可认为隔板与气体扩散层的接触电阻越小，则发电特性越优异。