[发明专利]燃料电池隔离件用的不锈钢板

说明书

本发明提供一种低接触电阻的燃料电池隔离件用的不锈钢板，其不仅在安全性方面，而且在量产性方面也能够极其有利地制造。其ISO 25178中规定的参数Sa为0.15μm～0.50μm，并且ISO 25178中规定的参数Ssk大于0。

技术领域

本发明涉及燃料电池隔离件用的不锈钢板。

背景技术

近年来，从保护地球环境的观点考虑，正在推进发电效率优异且不排放二氧化碳的燃料电池的开发。这种燃料电池是由氢和氧通过电化学反应产生电的。燃料电池的基本结构是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)、O₂(空气)和H₂的扩散层以及两个隔离件(Bipolar plate)构成。

而且，根据使用的电解质膜的种类，将其分为磷酸燃料电池、溶融碳酸盐燃料电池、固体氧化物燃料电池、碱性燃料电池和固体高分子燃料电池(PEFC；proton-exchangemembrane fuel cell或者polymer electrolyte fuel cell)，并且正在推进各自的开发。

这些燃料电池中，尤其是固体高分子燃料电池有望作为电动汽车的搭载用电源、家庭用或者商用固定型发电机、便携用小型发电机使用。

固体高分子燃料电池是经由高分子膜由氢和氧取出电的。另外，固体高分子形燃料电池中，将膜－电极接合体用气体扩散层(例如碳纸等)以及隔离件夹住，将其作为单一的构成要素(所谓的单电池単)。进而，在燃料极一侧的隔离件与空气极一侧的隔离件之间产生电动势。应予说明，上述的膜－电极接合体被称为MEA(Membrane-ElectrodeAssembly)，是高分子膜与在膜的内外表面上将担载有铂类催化剂的炭黑等电极材料一体化而成的。上述的膜－电极接合体的厚度为几十μm～几百μm。另外，气体扩散层大多情况是与膜－电极接合体一体化。

另外，将固体高分子型燃料电池用于实际时，通常将几十～几百个如上述的单电池以串联连接而构成燃料电池来使用。这里，对隔离件要求(a)除了作为分隔单电池间的隔壁的作用外，还要求作为以下的功能：

(b)运输产生的电子的导电体，

(c)供氧(空气)流过的空气流路，供氢流过的氢流路，

(d)将生成的水、气体排出的排出路(兼做空气流路和氢流路)，

因此需要优异的耐久性、导电性。

其中，耐久性是由耐蚀性决定的。其理由是由于隔离件腐蚀而金属离子溶出时，高分子膜(电解质膜)的质子传导性降低，发电特性降低。

另外，对于电传导性(导电性)，优选隔离件与气体扩散层的接触电阻极低。其理由是如果隔离件与气体扩散层的接触电阻增大，则固体高分子燃料电池的发电效率降低。换言之，可以说隔离件与气体扩散层的接触电阻越小，发电特性越优异。

目前为止，使用石墨作为隔离件的固体高分子燃料电池已经实用化。该由石墨构成的隔离件具有接触电阻较低且不腐蚀的优点。然而，石墨制的隔离件存在容易因冲击而破损的缺点。另外，石墨制的隔离件存在难以小型化，并且用于形成空气流路、氢流路的加工成本高的缺点。石墨制的隔离件的这些缺点成为了阻碍固体高分子燃料电池普及的原因。

因此，尝试了使用金属坯材代替石墨作为隔离件的坯材。特别是从提高耐久性的观点出发，对于以不锈钢、钛、钛合金等作为坯材的隔离件的实用化进行了各种研究。

例如，专利文献1中公开了使用不锈钢、钛合金这种容易形成钝化膜的金属作为隔离件的技术。然而，在专利文献1公开的技术中，随着钝化膜的形成而导致了接触电阻的升高。其结果，发电效率降低。这样，专利文献1公开的金属坯材存在着与石墨坯材相比接触电阻大等的问题。