[发明专利]燃料电池的隔板用不锈钢板及其制造方法

说明书

设定为规定的成分组成，并且在钢板表面形成含有Cr和Ti的微细析出物，将微细析出物的等效圆直径的平均值设定为20nm以上且500nm以下，并且使微细析出物在钢板表面每1μm²存在3个以上。

技术领域

本发明涉及接触电阻(以下，有时也称为接触电阻)和耐腐蚀性优良的燃料电池的隔板用不锈钢板及其制造方法。

背景技术

近年来，从保护地球环境的观点出发，发电效率优良且不排放二氧化碳的燃料电池的开发正在进行。该燃料电池由氢气和氧气通过电化学反应产生电，因此，其基本结构具有类似于三明治的结构，由电解质膜(离子交换膜)、两个电极(燃料极和空气极)、氧气(空气)和氢气的扩散层和两个隔板构成。

并且，根据所使用的电解质膜的种类，分类成磷酸型燃料电池、熔融碳酸盐型燃料电池、固体氧化物型燃料电池、碱性燃料电池和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。

这些燃料电池之中，与其它燃料电池相比，固体高分子型燃料电池具有如下优点：

(a)发电温度为约80℃，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量化、小型化；

(c)能够在短时间内启动，燃料效率、输出密度高；等。

因此，固体高分子型燃料电池被期待用作电动汽车的搭载用电源、家庭用或工作用的固定型发电机、便携用的小型发电机。

固体高分子型燃料电池借助高分子膜由氢气和氧气提取出电，如图1所示，利用气体扩散层2、3(例如碳纸等)和隔板4、5夹住膜-电极接合体1，将其作为单个构成要素(所谓的单电池)。于是，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(膜-电极组件，Membrane-Electrode Assembly)，是将高分子膜与在该膜的正反面负载有铂系催化剂的炭黑等电极材料一体化而成的，厚度为几十μm～几百μm。另外，气体扩散层2、3多数情况下与膜-电极接合体1一体化。

另外，在将固体高分子型燃料电池提供于实用的情况下，一般情况下将如上所述的单电池串联连接几十～几百个而构成燃料电池堆。

在此，对于隔板4、5而言，不仅要求作为(a)将单电池间隔开的间壁的作用，还要求作为：(b)将产生的电子进行运送的导电体、(c)氧气(空气)和氢气流通的空气流路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，因此需要优良的耐久性、导电性。

在此，关于耐久性，在作为电动汽车的搭载用电源使用的情况下，假设为约5000小时。另外，在作为家庭用的固定型发电机等使用的情况下，假设为约40000小时。因此，对于隔板，要求可耐受长时间的发电的耐腐蚀性。其原因在于：如果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。

另外，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：如果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，可以说隔板与气体扩散层的接触电阻越小，则发电特性越优良。

迄今为止，使用石墨作为隔板的固体高分子型燃料电池正被实用化。这种由石墨构成的隔板具有接触电阻相对较低、而且不腐蚀这样的优点。但是，石墨制的隔板因碰撞容易破损，因此具有不仅难以小型化、而且用于形成空气流路、氢气流路的加工成本高的缺点。由石墨构成的隔板所具有的这些缺点成为妨碍固体高分子型燃料电池普及的原因。