[发明专利]层状结构、包括层状结构的电子装置、包括电子装置的系统和制造层状结构的方法

说明书

在本发明主题的第一方面，层状结构包括：基底，该基底包括作为主要组分的第一金属和不同于第一金属的第二金属；以及基底的热氧化膜，该热氧化膜布置在基底上且含有第一金属的氧化物和第二金属的氧化物。包含在基底中的第一金属的原子组成比大于包含在基底中的第二金属的原子组成比。包含在热氧化膜中的氧化物的第一金属的原子组成比小于包含在基底中的第一金属的原子组成比。包含在热氧化膜中的氧化物的第二金属的原子比等于或大于包含在热氧化膜中的氧化物的第一金属的原子比。

相关申请的交叉引用

本申请是一项新的美国专利申请，其要求2017年11月29日提交的日本专利申请第2017-228487号的优先权权益，其公开内容通过引用整体并入本文。

技术领域

本公开涉及层状结构，并且还涉及包括层状结构的电子装置。本公开涉及包括在燃料电池中的层状结构，并且还涉及燃料电池。而且，本公开涉及包括层状结构和/或电子装置的系统。此外，本公开涉及形成层状结构的方法。

背景技术

在以下出版物中已经提出层状结构作为燃料电池的隔板。例如，聚合物电解质燃料电池隔板具有导电性，以通过电连接燃料电池中的每个单电池来收集在每个单电池中产生的功率(电流)。聚合物电解质燃料电池隔板在其表面上还具有流体和气体的流动路径，以便将燃料气体或氧化气体供应到电池平面或者以便排出在阴极侧上产生的水与反应后的空气。而且，隔板需要具有比如用于防止燃料气体和空气混合的气密性以及用于在发电环境下的耐腐蚀性的特性。

用于隔板的材料包括例如碳基材料和金属材料。使用碳基材料的隔板在耐腐蚀性方面是优异的，然而，在导电性方面存在改善的空间。而且，为了获得足够的强度和气密性，使用碳基材料的隔板需要一定的厚度，这导致隔板和燃料电池的尺寸和成本增加。另一方面，使用金属材料的隔板在具有足够的坚固性和气密性的情况下更易于加工并且减小厚度。然而，由金属材料制成的隔板趋于被腐蚀。对于需要具有足够耐腐蚀性的隔板，已经考虑使用不锈钢(SUS)。使用不锈钢的隔板可以具有良好的耐腐蚀性，但通常在其表面上具有钝化膜，这导致接触电阻的增加。而且，即使是具有良好耐腐蚀性的不锈钢隔板，当在燃料电池的操作环境中产生的腐蚀性物质(强酸)中使用时，也趋于被电离和洗脱。因此，即使不锈钢隔板在这样的苛刻条件下作为隔板使用，也需要表面处理以具有耐腐蚀性并且具有导电性。

向公众公开了用于燃料电池的金属隔板，其包括具有反应物流动路径和导电防腐蚀涂层的金属基板。导电防腐蚀涂层覆盖金属基板的表面，在该表面上形成反应物流动路径。涂层可以包括金属碳化物、金属氧化物和金属硼化物。在其上形成有反应物流动路径的金属基板的表面与导电防腐蚀涂层之间形成用于改善粘附性的金属层(参见日本未审查专利申请公开第2006-156386号)。

而且，向公众公开了在基板的表面上形成保护膜的方法，该基板由含有Cr的合金或氧化物组成，并且该基板用于燃料电池。当形成保护膜作为第一电沉积涂膜时，使用含有固体含量大于30质量％的金属氧化物细颗粒的阴离子树脂的混合物。而且，该方法包括第一电沉积涂膜的洗涤过程。在第一电沉积涂膜的洗涤过程之后，在第一电沉积涂膜上形成第二电沉积涂膜。然后，烧结第一和第二电沉积涂膜以烧掉第一和第二电沉积涂膜的树脂组分，以形成由金属氧化物组成的保护膜(参见日本未审查专利申请公开第2014-067491号)。

此外，向公众公开了通过使用雾化化学气相沉积(CVD)方法在基板上形成包含导电氧化物的膜的方法，以及用于燃料电池的隔板，该隔板包括在基板的表面上形成的厚度为0.1μm至3μm的膜，该基板包括在基板的至少一部分上的不平坦形状(参见日本未审查专利申请公开第2017-199535号)。

发明内容