[发明专利]氢分离基材的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于从含有氢的含氢气体中提取氢的氢透过性基材。

背景技术

近年来，利用氢和空气的电化学反应发电的燃料电池作为能量来源引人注目。燃料电池通过氢与空气的电化学反应产生电动势。供给燃料电池的氢通过，例如，使用氢分离单元从由烃类原料重整得到的重整气体中分离氢而得到。

已知的氢分离单元包括，例如，利用具有选择性地使氢透过的性质的氢透过性金属如钯或钯合金的装置。通过这样的装置，当重整气体供给氢透过性金属的第一面时，在另一面提取氢。常规的氢分离单元通过，例如，首先制造在钒(其也是氢分离金属)上形成钯涂层的氢透过性基材，然后在该氢透过性基材上层叠各种部件如流道板(flowchannel plates)和顶板(top panel)然后通过扩散结合、激光结合或其它接合方法将其接合来制造。

发明内容

但是，现有技术的缺点是由于在接合时产生的热的影响造成的氢透过性基材的翘曲可能使氢透过性金属的组成发生变化，从而分离能力下降。另外的问题是，除氢透过性基材本身之外，流道板等由于热也可能变形，导致组装性能下降。

鉴于以上问题，本发明的目的是提供一种在低温下制造氢透过性基材的方法。

为了至少部分解决这些问题，本发明具有以下结构。具体地，在氢透过性基材的制造方法中，包括：在第一基材中形成通孔；通过在第一基材的所述通孔中嵌入氢透过性金属而形成组合构件；和利用包覆法将所述组合构件与第二基材接合。

根据本发明的氢分离基材的制造方法，可以在低温和低压下制造氢透过性基材，从而可以抑制由热造成的翘曲。因此，可以抑制氢透过性金属的组成变化，性能的下降减轻。另外，可以防止氢透过性金属和与氢透过性金属接合的基材的变形，从而可以抑制组装性能的下降。通过利用本发明的结构，在制造时，可以在增强氢分离金属的同时制造氢透过性基材。

本发明的这些和其它目的、特征、方面和优点通过以下结合附图对优选实施方式的说明将更加明显。

附图说明

图1是用于说明实施方式中的氢透过性基材的一般配置的分解透视图。

图2是用于说明实施方式中的氢透过性基材的透视图。

图3是实施方式中的氢分离构件的断面图。

图4是用于说明实施方式中的氢透过性基材制造方法的流程图。

图5A、5B和5C是显示实施方式中的氩离子照射方法的工序的图。

图6是显示实施例中的通过包覆法进行接合的说明图。

图7是变形实施方式中氢透过性基材的配置的断面图。

图8A是变形实施方式中氢透过性基材的配置的说明图。

图8B是变形实施方式中氢透过性基材的配置的断面图。

图9A是变形实施方式中燃料电池的简化配置的图。

图9B是变形实施方式中不锈钢板200的配置图。

具体实施方式

以下将基于特定的优选实施方案说明本发明的实施方式。

A.实施方案

A1.氢透过性基材的一般配置

图1是用于说明实施方案中氢透过基材的一般配置的分解透视图。该实施方案的氢透过性基材20由铜板100、不锈钢板200、绝缘构件300和氢透过性金属10构成。另外示于图中的是沿线A-A的氢透过性金属10的断面图。

氢透过性金属10由表面涂覆有钯层11的钒层12构成。代替钒，钒层12也可以由铌、钽或其它V族金属或V族金属合金构成。代替钯，钯层11也可以涂覆钯合金或其它具有氢透过性的金属。钯涂层可以通过化学气相淀积(CVD)、物理气相淀积(PVD)等形成。

通常，V族金属和V族金属合金比钯具有高得多的氢选择透过性，但是由于V族金属和V族金属合金易于氧化，因此V族金属和V族金属合金具有由于氧化膜的形成而失去氢透过性的特性。在该实施方案中，通过用钯层11涂覆钒层12的表面，可以抑制氧化膜的形成，同时确保高氢透过性。

铜板100上形成有六个与氢透过性金属10相同形状的通孔110。不锈钢板200具有多个孔210，其形成在当重叠于铜板100上时与通孔110对应的位置。