[发明专利]耐热性合金、燃料电池用合金部件、燃料电池单元组装置、燃料电池模块及燃料电池装置

说明书

技术领域

本发明涉及含有Cr的耐热性合金、燃料电池用合金部件、燃料电池单元组装置(fuel cell stack device)、燃料电池模块及燃料电池。

背景技术

作为下一代的能量源，提出过各种以含氢气体和含氧气体进行发电的燃料电池。

此种燃料电池一般来说是将组合多个燃料电池单元而成的燃料电池单元组装置收纳于收纳容器中而构成的，向各燃料电池单元的燃料侧电极供给燃料气体(含氢气体)，并且向空气侧电极供给空气(含氧气体)而发电。此外，多个燃料电池单元由毛毡状或板状的集电部件分别电气性串联。

但是，上述的集电部件或用于向燃料电池单元供给燃料气体等反应气体的岐管等一般来说采用容易加工且具有耐热性的合金，例如使用含有10～30质量％的Cr的合金。

这里，将由含有Cr的合金构成的集电部件配置于燃料电池单元间，将燃料电池单元电气性串联，如果使之长时间发电，则因集电部件中所含的Cr向燃料电池单元的空气侧电极或空气侧电极与固体电解质层的界面扩散，而会使电阻增大，从而有燃料电池单元的发电性能降低的情况。该现象被称作Cr中毒。

所以，为了抑制此种Cr中毒，以往提出过将含有Cr的合金的表面用Mn、Fe、Co、Ni等的金属氧化物膜覆盖的耐热性合金(参照专利文献1)。

另外，还提出过如下的集电部件，即，在含有Cr的合金的表面，覆盖含有Zn的第一层、含有包含La和Fe或Mn的钙钛矿结构的复合氧化物以及Zn的氧化物的第二层(参照专利文献2)。

专利文献1：日本特表平11-501764号公报

专利文献2：日本特开2007-273358号公报

但是，在像上述专利文献1中记载的那样，将含有Cr的合金的表面用Mn、Fe、Co、Ni等的金属氧化物膜覆盖的情况下，虽然可以利用金属氧化物膜在一定程度上抑制来自含有Cr的合金的Cr的扩散(以下有时称作Cr扩散。)，然而依然存在Cr的扩散量很多的问题。

此外，在像上述专利文献2中记载的那样，第二层含有包含La和Fe或Mn的钙钛矿型复合氧化物以及Zn的氧化物的情况下，有可能因包含La和Fe或Mn的钙钛矿型复合氧化物与Zn的氧化物的热膨胀差，在第二层内产生裂纹。

另外，在利用集电部件将燃料电池单元之间电连接的情况下，在将集电部件设为在含有Cr的合金的表面具有Mn、Fe、Co、Ni等的金属氧化物膜的构成时，有可能因合金的表面的金属氧化物膜与燃料电池单元的热膨胀差，使集电部件与燃料电池单元剥离，从而降低燃料电池单元间的电连接。

此外，在将含有Cr的合金作为用于向燃料电池单元供给燃料气体等反应气体的岐管等部件使用的情况下，通过使燃料电池单元长时间发电，就会因来自含有Cr的合金的Cr扩散而在合金的表面形成氧化铬的覆盖膜，产生将氧化铬的覆盖膜中的Cr挥散的所谓Cr挥散，由此有可能在燃料电池单元中产生Cr中毒，从而降低燃料电池单元的发电性能。

发明内容

为此，本发明的目的在于，提供可以抑制Cr扩散的耐热性合金、燃料电池用合金部件、燃料电池单元组装置、燃料电池模块以及燃料电池装置。

本发明的耐热性合金的特征在于，在含有Cr的合金的表面的至少一部分，具备依次层叠第一层和第二层而形成的Cr扩散抑制层，上述第一层是含有包含Zn的氧化物而形成的，上述第二层不含ZnO且是含有(La，Sr)MnO₃系钙钛矿型氧化物形成的。

此种耐热性合金中，通过设置依次层叠第一层和第二层而形成的Cr扩散抑制层，该第一层是含有包含Zn的氧化物而形成的，该第二层不含ZnO且是含有(La，Sr)MnO₃系钙钛矿型氧化物而形成的，就可以抑制Cr扩散。

此外，由于第二层不含ZnO，而含有(La，Sr)MnO₃系钙钛矿型氧化物，因此即使在高温下，也可以抑制因ZnO与(La，Sr)MnO₃系钙钛矿型氧化物的热膨胀差而在第二层内产生裂纹的情况。这样，就可以形成提高了长期可靠性的耐热性合金。

另外，本发明的耐热性合金优选上述第二层由(La，Sr)MnO₃系钙钛矿型氧化物构成。

此种耐热性合金中，可以进一步抑制Cr扩散。

另外，本发明的耐热性合金优选上述第一层含有ZnMn₂O₄及MnCo₂O₄。