[發(fā)明專利]耐腐蝕性優(yōu)良的燃料電池用不銹鋼及其制造方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201080033113.1
• 申請(qǐng)日: 2010-07-22
• 公開（公告）號(hào): CN102471916B
• 公開（公告）日: 2012-05-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 井手信介;石井知洋;西山直樹;石川伸;宇城工;槙石規(guī)子
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 杰富意鋼鐵株式會(huì)社
• 主分類號(hào): C25D11/34
• 分類號(hào): C25D11/34;C22C38/00;C22C38/28;H01M8/02;H01M8/10
• 代理公司: 中原信達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司 11219
• 代理人: 金龍河;樊衛(wèi)民

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及在燃料電池(fuel?cell)的使用環(huán)境中呈現(xiàn)出優(yōu)良的耐腐 蝕性(corrosion?resistance)的燃料電池用不銹鋼及其制造方法。

背景技術(shù)

近年來，從保護(hù)地球環(huán)境(global?environment)的觀點(diǎn)出發(fā)，正在推 進(jìn)發(fā)電效率(power?generation?efficiency)優(yōu)良、且不排放二氧化碳的燃 料電池的開發(fā)。這種燃料電池通過使氫氣與氧氣反應(yīng)而產(chǎn)生電，其基 本結(jié)構(gòu)如下：具有類似三明治(sandwich)的結(jié)構(gòu)，由電解質(zhì)膜(electrolyte? membrane)(即離子交換膜(ion?exchange?membrane))、兩個(gè)電極(即燃料 極(a?fuel?electrode)和空氣極(an?air?electrode))、氫氣和氧氣(空氣)的擴(kuò)散 層(diffusion?layer)以及兩個(gè)隔膜(separator)構(gòu)成。而且，根據(jù)所使用的 電解質(zhì)的種類，正在開發(fā)磷酸燃料電池(phosphoric-acid?fuel?cell)、熔融 碳酸鹽燃料電池(molten?carbonate?fuel?cell)、固體氧化物燃料電池 (solid-oxide?fuel?cell)、堿性燃料電池(alkaline?fuel?cells)及固體高分子燃 料電池(proton-exchange?membrane?fuel?cell)等。

在這些燃料電池中，特別是固體高分子燃料電池，與熔融碳酸鹽 燃料電池和磷酸燃料電池等相比，具有下述優(yōu)點(diǎn)：

(a)運(yùn)轉(zhuǎn)溫度為80℃左右，非常低；

(b)可實(shí)現(xiàn)燃料電池本身的輕量化、小型化；

(c)能在短時(shí)間內(nèi)啟動(dòng)，且燃料效率(fuel?efficiency)、輸出密度 (output?density)高；等。

因此，固體高分子燃料電池作為電動(dòng)車(electric?vehicle)的車載電 源(onboard?power?supply)及家庭用(household?use)或攜帶用的小型分散 型電源(portable?and?compact?dispersed?power?system)(固定式小型發(fā)電 機(jī)(stationary?type?compact?electric?generator))，是目前最受關(guān)注的燃料 電池之一。

固體高分子燃料電池根據(jù)通過高分子膜(polymer?membrane)由氫 氣和氧氣獲取電的原理而制成，其結(jié)構(gòu)如圖1所示，將膜-電極接合體 (Membrane-Electrode?Assembly)1利用碳布(carbon?cloth)等的氣體擴(kuò)散 層(gas?diffusion?layer)2、3及隔膜4、5夾持，并將其作為單獨(dú)的構(gòu)成 要件(所謂單電池(single?cell))，使隔膜4及隔膜5之間產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì) (electro?motive?force)。

需要說明的是，膜-電極接合體1被稱為MEA(Membrane-Electrode? Assembly)，使高分子膜與該膜的內(nèi)外表面上的負(fù)載了鉑系催化劑 (platinum?catalyst)的碳黑(carbon?black)等電極材料一體化而得到，其厚 度為數(shù)十微米至數(shù)百微米。此外，氣體擴(kuò)散層2、3多數(shù)情況下也與膜 -電極接合體1成為一體。

將固體高分子燃料電池應(yīng)用于上述用途時(shí)，將數(shù)十至數(shù)百個(gè)如上 所述的單電池串聯(lián)構(gòu)成燃料電池堆(stack)來使用。

在此，對(duì)于隔膜4、5而言，在謀求作為(A)將單電池之間隔開的 隔板(separator)的作用的基礎(chǔ)上，還謀求作為(B)運(yùn)送產(chǎn)生的電子的導(dǎo)電 體(electric?conductor)、(C)氧氣(空氣)及氫氣的流路(圖1中的空氣流路 6、氫氣流路7)、(D)排出生成的水和氣體的排出流路(兼具空氣流路6、 氫氣流路7)的功能。

進(jìn)而，為了將固體高分子燃料電池供于實(shí)際應(yīng)用，需要使用耐久 性(durability)和導(dǎo)電性(conductivity)優(yōu)良的隔膜。

關(guān)于耐久性，設(shè)想為：電動(dòng)車的燃料電池的情況下為約5000小時(shí)， 作為家庭用的小型分散型電源等使用的固定式發(fā)電機(jī)等的情況下為約 40000小時(shí)。