[发明专利]燃料电池用隔板材料、使用其的燃料电池组件

说明书

技术领域

本发明涉及在金属基材表面上形成镀Au层的燃料电池用隔板材料，以及使用其的燃料电池组件(fuel cell stack)。

背景技术

固体高分子型的燃料电池用隔板具有导电性，将燃料电池的各单体电池(single cell)电连接，并将各单体电池产生的能量(电)集电的同时，形成对各单体电池供应燃料气体(燃料液体)和空气(氧)的流路。该隔板也称为联络线路(interconnector)、双极板、集电体。

作为这样的燃料电池用隔板，以往使用在碳板上形成气体流通路径的隔板，但具有材料成本和加工成本大的问题。另一方面，使用金属板代替碳板时，由于被暴露在高温且氧化性的气氛中，因此使腐蚀和溶出成为问题。由此，已知在不锈钢板的表面上镀覆0.01～0.06μm的镀Au的技术(专利文献1)以及在不锈钢板的表面上将选自Au、Ru、Rh、Pd、Os、Ir及Pt等的贵金属溅镀成膜而形成导电部分的技术(专利文献2)。

另外，报道了在不锈钢板的表面上不实施底层处理而在酸性浴中直接实施镀金的技术(专利文献3)和在不锈钢板的表面上形成氧化被膜后实施镀金的技术(专利文献4)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开平10-228914号公报

专利文献2：日本特开2001-297777号公报

专利文献3：日本特开2004-296381号公报

专利文献4：日本特开2007-257883号公报

发明内容

发明所要解决的问题

然而，若为了降低成本将镀金的厚度变薄至低于20nm，则容易产生被膜缺陷，有无法充分确保燃料电池用隔板的耐腐蚀性的问题。特别是，由于燃料电池用隔板被置于酸性气氛中，因此其耐腐蚀性方面处在苛刻的环境下。

即，本发明的目的是，提供尽管金属基材表面形成的镀Au层的厚度薄耐腐蚀性也优异的燃料电池用隔板材料、使用其的燃料电池组件。

解决问题的手段

本发明的燃料电池用隔板材料，在金属基材的表面上形成厚度2～20nm、且在上述金属基材的晶粒内通过原子力显微镜测定的算术表面粗糙度(Ra)为0.5～1.5nm的镀Au层。

优选上述镀Au层通过含有硫酸氢钠作为导电盐的pH1.0以下的镀Au浴电镀而形成。

优选上述金属基材为不锈钢。

优选上述金属基材的厚度为0.05～0.3mm。

优选上述镀Au层被封孔处理。

优选上述封孔处理为在巯基系水溶液中对上述镀Au层进行电解处理。

优选镀Au厚度为5～20nm。

优选本发明的燃料电池用隔板材料用于固体高分子型燃料电池或直接甲醇型固体高分子型燃料电池。

本发明的燃料电池用隔板使用上述燃料电池用隔板材料。

本发明的燃料电池组件使用上述燃料电池用隔板材料。

发明效果

根据本发明，尽管金属基材表面形成的镀Au层的厚度薄也可以提高耐腐蚀性。

附图简述

图1显示镀Au层的厚度为7nm时，燃料电池用隔板材料的截面的TEM图像。

图2显示镀Au层的厚度为24nm时，燃料电池用隔板材料的截面的TEM图像。

图3是本发明的实施方式涉及的燃料电池组件(单体电池)的截面图。

图4是本发明的实施方式涉及的平面型燃料电池组件的截面图。

图5是显示封孔处理后的试样在硫酸水溶液中浸渍1周和2周后溶出的金属量的图。

具体实施方式

以下，对本发明的实施方式涉及的燃料电池用隔板材料进行说明。尚需说明，本发明中的“％”只要没有特别说明，则表示“质量％”。

另外，本发明中，“燃料电池用隔板”是指具有导电性，将各单体电池电连接，并将各单体电池产生的能量(电)集电的同时，形成对各单体电池供应燃料气体(燃料液体)和空气(氧)的流路。隔板也称为联络线路、双极板、集电体。

因此，详述如后，作为燃料电池用隔板，除了包含在板状基材表面设置凹凸状流路的隔板以外，还包含上述的被动式DMFC用隔板这样的在板状基材表面开口气体和甲醇的流路孔的隔板。

<金属基材>

燃料电池用隔板材料要求耐腐蚀性和导电性，且对其基材(金属基材)要求耐腐蚀性。因此，金属基材优选使用耐腐蚀性良好且较低成本的不锈钢。