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公開番号2025104913
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-07-10
出願番号2023223091
出願日2023-12-28
発明の名称燃料電池
出願人トヨタ自動車株式会社
代理人弁理士法人快友国際特許事務所
主分類H01M 8/0228 20160101AFI20250703BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】燃料電池の運転時のセル内環境において優れた耐久性を有するセパレータを備える燃料電池を提供する。
【解決手段】燃料電池は、発電部及び発電部の両面に配置されるセパレータ12からなるセルの積層体を備える。セパレータ12は、ステンレス基材13と、ステンレス基材13の発電部側の表面13aを覆う膜20と、を備え、膜20は、チタン層22をステンレス基材13の表面13aに備えるとともに、カーボン層28を発電部側の最表面に備え、チタン層22とカーボン層28との間には、カーボン層28に近い側から、炭化チタンを含有する炭化チタン含有層26及び酸化チタンを含有する酸化チタン含有層24を備える。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
燃料電池であって、
発電部及び発電部の両面に配置されるセパレータからなるセルの積層体を備え、
前記セパレータは、ステンレス基材と、前記ステンレス基材の前記発電部側の表面を覆う膜と、
を備え、
前記膜は、チタン層を前記ステンレス基材表面に備えるとともに、カーボン層を前記発電部側の最表面に備え、前記チタン層と前記カーボン層との間には、前記カーボン層に近い側から、炭化チタンを含有する炭化チタン含有層及び酸化チタンを含有する酸化チタン含有層を備える、燃料電池。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、燃料電池及び燃料電池に用いるセパレータに関する。
続きを表示（約 1,100 文字）【背景技術】
【０００２】
例えば、固体高分子形燃料電池（ＰＥＦＣ）などの燃料電池は、高分子電解質膜をアノード電極とカソード電極とで挟んだ膜電極ガス拡散層複合体（ＭＥＧＡ）をセパレータで挟んだ構造単位を複数個備える。セパレータには、ガス（水素、酸素等）の流路となる溝が形成されている。
【０００３】
ＰＥＦＣ用のセパレータとして、ステンレスなどの金属基材のＭＥＧＡ側には、ステンレスの表面に対して、チタン層を備え、さらに、導電性のカーボン層を備えることで、セパレータの接触抵抗を低減するとともに耐食性を向上させうることが記載されている（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２０２２－５９５５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
例えば、ＰＶＤ法でチタン層及びカーボン層を形成するが、その際、チタン層及びカーボン層との間に炭化チタン層が形成される。燃料電池の運転時のセル内環境によっては、炭化チタン層が酸化されることで、カーボン層が剥がれてしまうことがわかった。
【０００６】
本明細書は、燃料電池の運転時のセル内環境において優れた耐久性を有するセパレータを備える燃料電池を提供する。
【０００７】
本明細書が開示する技術は、燃料電池に具現化される。燃料電池は、発電部及び発電部の両面に配置されるセパレータからなるセルの積層体を備え、前記セパレータは、ステンレス基材と、前記ステンレス基材の前記発電部側の表面を覆う膜と、を備える。前記膜は、チタン層を前記ステンレス基材表面に備えるとともに、カーボン層を前記発電部側の最表面に備え、前記チタン層と前記カーボン層との間には、前記カーボン層に近い側から、炭化チタンを含有する炭化チタン含有層及び酸化チタンを含有する酸化チタン含有層を備える。
【０００８】
この燃料電池によれば、膜に酸化チタン含有層を備えることで、炭化チタン含有層の酸化によるカーボン層の剥がれを抑制できる。この結果、燃料電池の運転時のセル内環境によるセパレータの耐久性が向上される。
【０００９】
本明細書の開示によれば、上記した表面処理膜を備えるセパレータも提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
本明細書に開示される燃料電池の単セルの概要を示す断面図である。
図１における点線四角枠IIにおける表面処理膜の構造を示す拡大断面図である。
【発明を実施するための形態】
（【００１１】以降は省略されています）

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