[发明专利]分隔体的制造方法

说明书

本发明涉及分隔体的制造方法，是在不锈钢基材上成膜有具有耐蚀性和导电性的层的燃料电池用分隔体的制造方法，包括：(i)将不锈钢基材表面上的钝化层去除，得到钝化层去除不锈钢基材的工序；(ii)在钝化层去除不锈钢基材表面上将具有耐蚀性和导电性的层成膜，得到耐蚀性导电层成膜不锈钢基材的工序；和(iii)在含氧条件下、在250℃以上且不到550℃的温度范围对耐蚀性导电层成膜不锈钢基材进行退火处理的工序。

技术领域

本发明涉及分隔体的制造方法，具体地，涉及燃料电池用分隔体的制造方法。

背景技术

燃料电池具有将利用燃料气体(氢)与氧化剂气体(氧)的反应而产生电动势的单电芯(単セル)层叠规定数量的堆叠结构。单电芯具有在电解质膜的两面具备阳极和阴极的电极层(催化剂层和气体扩散层)的膜电极接合体、和分别配置在该膜电极接合体的两面的分隔体。

分隔体具有将单电芯(电池单元)电串联连接的功能以及将燃料气体、氧化剂气体和冷却水相互隔断的分隔壁的功能。

燃料电池用分隔体还承担使产生的电流流入相邻电芯(cell)的作用，因此要求构成分隔体的基材具有高导电性和耐蚀性。在此，高导电性是指接触电阻低。另外，接触电阻是指在电极与分隔体表面之间由于界面现象而产生电压降低。

因此，作为构成分隔体的基材，大多使用纯钛或钛合金，这成为分隔体制造中成本上升的主要原因之一。

因此，对于替代纯钛或钛合金的分隔体进行了各种研究。

例如，日本特开2011-134653中公开了一种燃料电池用分隔体，该分隔体由不锈钢制成的基材、在该基材表面形成的钛制成的中间皮膜、和在该中间皮膜表面形成的碳基材料制成的外周皮膜构成。

国际公开第2012/053431中公开了一种燃料电池用分隔体，其具有：不锈钢基材；镀金层，其形成于所述不锈钢基材上且具有针孔；以及不锈钢钝化层，其形成于所述针孔内，其中，所述镀金层与所述不锈钢基材具有不经由不锈钢钝化层而接触的区域。

发明内容

然而，对于在不锈钢基材上成膜有钛层和导电层的燃料电池用分隔体而言，导电性和耐蚀性仍有改善的余地。

因此，本发明的课题在于提供制造接触电阻低、耐蚀性高的分隔体的方法。

本发明人研究了在不锈钢基材上成膜有钛层和碳层的燃料电池用分隔体中耐蚀性不充分的主要原因，发现在不锈钢基材上的钛层中存在多个纳米级缺陷部分(也称为“针孔”)，以该缺陷部分为起点，有可能发生来自不锈钢基材的金属溶出。

因此，本发明人对用于解决上述课题的手段进行了各种研究，结果发现，在不锈钢基材上成膜有具有耐蚀性和导电性的层的燃料电池用分隔体的制造方法中，在去除存在于不锈钢基材上的钝化层(由金属氧化物形成的氧化保护膜)后，在基材表面上形成具有耐蚀性和导电性的层，进而在含氧的条件下，在一定的温度范围内进行退火处理(热处理)，由此能够制造接触电阻低、抑制金属溶出从而耐蚀性得到提高的燃料电池用分隔体，完成了本发明。

即，本发明的主旨如下所述。

(1)燃料电池用分隔体的制造方法，是在不锈钢基材上成膜有具有耐蚀性和导电性的层的燃料电池用分隔体的制造方法，包括：

(i)将不锈钢基材表面上的钝化层去除，得到钝化层去除不锈钢基材的工序，

(ii)在钝化层去除不锈钢基材表面上将具有耐蚀性和导电性的层成膜，得到耐蚀性导电层成膜不锈钢基材的工序，和

(iii)在含氧条件下、在250℃以上且不到550℃的温度范围对耐蚀性导电层成膜不锈钢基材进行退火处理的工序。

(2)根据(1)所述的方法，其中，(iii)工序中，在250℃～400℃下实施退火处理。