JP4818069B2 - 耐熱性導電部材、燃料電池用合金部材及び燃料電池用集電部材並びにセルスタック、燃料電池 - Google Patents

Description

本発明は、Ｃｒを含有する合金の表面を被覆層により被覆してなる耐熱性導電部材、燃料電池用合金部材及び燃料電池用集電部材並びにセルスタック、燃料電池に関する。

次世代エネルギーとして、近年、例えば、燃料電池セルのスタックを収納容器内に収容した燃料電池が種々提案されている。

固体電解質形燃料電池は、複数の燃料電池セルを電気的に接続したセルスタックを収納容器内に収容して構成され、燃料電池セルの燃料極側に燃料ガス（水素）を流し、空気極側に空気（酸素）を流して６００〜９００℃の高温で発電される。燃料電池セル間を電気的に接続するためには、従来からフェルト状や板状の集電部材が用いられている。

このような集電部材としては、導電率の高い合金が採用され、さらに高温下で使用されることから、耐熱合金が望ましく採用され、このような導電率の高い耐熱合金として、Ｃｒを１０〜３０質量％含有する合金が一般的に用いられる。

しかしながら、Ｃｒを含有する合金からなる集電部材を燃料電池セル間に介装し、複数の燃料電池セルを電気的に接続した場合、燃料電池を長期間発電させると、集電部材中のＣｒが集電部材の外部に拡散してしまい、拡散したＣｒは空気極と固体電解質との界面に達し、活性を劣化させてしまう。この現象はいわゆるＣｒ被毒といわれ、燃料電池セルの発電能力低下をまねく結果につながることとなる。

このようなＣｒ被毒を防止するため、従来、Ｃｒを含有する合金の表面をＭｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉで被覆することが行われている（特許文献１参照）。
特表平１１−５０１７６４号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載されているように、Ｃｒ含有合金の表面をＭｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉで被覆した場合、この被覆層によりＣｒ含有合金からのＣｒの拡散をある程度抑制することができるものの、未だＣｒの拡散量が多いという問題があった。

本発明は、Ｃｒ拡散が殆どない耐熱性導電部材、燃料電池用合金部材及び燃料電池用集電部材並びにセルスタック、燃料電池を提供することを目的とする。

本発明の耐熱性導電部材は、Ｆｅ−Ｃｒ系合金またはＮｉ−Ｃｒ系合金からなるとともに、Ｍｎを含有する耐熱性合金の表面を、ＺｎＯを含む被覆層により被覆してなるとともに、前記耐熱性合金と前記被覆層との間に、Ｚｎ及びＭｎを含有する酸化物からなる中間層が形成されていることを特徴とする。

本発明の耐熱性導電部材では、Ｃｒを含有する合金、特に合金がＣｒ及びＭｎを含有する場合には、Ｚｎを含む被覆層を所定温度にて熱処理することにより、ＺｎＯからなる被覆層と、この被覆層と合金との界面に、Ｚｎ及びＭｎを含有する酸化物からなる中間層が形成される。

この中間層のＺｎ及びＭｎを含有する酸化物は、スピネル構造、コランダム構造、ウルツ鉱構造及び岩塩構造のうち少なくとも一種、またはこれらと類似の構造を有する金属酸化物である。特には、Ｚｎ及びＭｎを含有する酸化物は、（Ｚｎ，Ｍｎ）Ｍｎ_２Ｏ_４及びＺｎＯ−ＭｎＯ固溶体のうち少なくとも一種から形成される。この中間層には、Ｆｅを含有することもある。

このような中間層は熱力学的に安定であるためにＣｒが固溶し難く、合金から被覆層へのＣｒの拡散が抑制されると考えられる。このメカニズムによれば、合金にさらにＦｅが含有される場合においても、Ｆｅは中間層に固溶するが、Ｃｒは固溶しにくいために、合金から被覆層へのＣｒの拡散が抑制される。

本発明の耐熱性導電部材は、前記合金の表面にＺｎを含有する膜を形成し、熱処理して、前記合金の表面に、前記中間層、前記被覆層を順次形成してなることを特徴とする。本発明では、Ｍｎ、Ｃｒを含有する合金の表面に、Ｚｎ、ＺｎＯを含有する膜を形成し、熱処理することにより、合金中のＭｎと膜中のＺｎが反応して緻密質な中間層を形成し、その表面にＺｎＯを含有する被覆層を形成することができる。

本発明の燃料電池用合金部材は、前記耐熱性導電部材を燃料電池用として用いたことを特徴とする。このような燃料電池用合金部材では、合金から被覆層へのＣｒの拡散が抑制され、燃料電池の特性劣化を防止することができる。

本発明の燃料電池用集電部材は、燃料電池セルからの集電を行う集電部材が、前記燃料電池用合金部材からなることを特徴とする。このような燃料電池用集電部材では、良好な導電性を有するとともに、Ｃｒを含有する合金からなる集電部材からのＣｒの拡散が抑制され、Ｃｒが空気極と固体電解質との界面に達し、活性を劣化させることを防止できる。

本発明のセルスタックは、複数の燃料電池セル間に、前記燃料電池用集電部材を介装して、電気的に接続してなることを特徴とする。また、前記燃料電池セルと前記燃料電池用集電部材とが、導電性セラミック材料により接合され、電気的に接続されていることを特徴とする。さらに、前記燃料電池用集電部材と前記導電性セラミック材料との間には、前記ＺｎＯと前記導電性セラミック材料の混合層が形成されていることを特徴とする。また、前記被覆層は、前記中間層よりも多孔質であることを特徴とする。

このようなセルスタックでは、仮に、導電性セラミック材料の熱膨張係数が被覆層より高い場合であっても、混合層の存在により、導電性セラミック材料と被覆層との間の熱膨張差による応力を緩和することができ、また被覆層は多孔質であるためさらに熱膨張差による応力を緩和することができ、燃料電池セルと燃料電池用集電部材間の電気的接続信頼性を向上することができる。一方、上記のようにして作製された中間層は緻密質であるため、合金中のＣｒは蒸発し難くなる。

本発明の燃料電池は、上記セルスタックを収納容器内に収納してなることを特徴とする。

このような燃料電池により、電圧低下の少ない長期信頼性に優れた燃料電池を得ることができる。

本発明によれば、Ｃｒを含有する合金からのＣｒの拡散を著しく抑制でき、例えば、Ｃｒが空気極と固体電解質との界面に達する、いわゆるＣｒ被毒を防止でき、燃料電池の経時的な発電能力低下を抑えることができる。

図１は本発明の燃料電池用集電部材２０を示す斜視図であり、図２及び図３は図１に示す集電部材２０の被覆層の被覆状態を示す説明図であって、図２（ａ）は図１に示すＡ−Ａ線断面図、図２（ｂ）は（ａ）の一部を拡大して示す断面図、図３は図１に示すＢ−Ｂ線断面図である。

本発明の燃料電池用集電部材２０は、図１に示すように、例えば耐熱性合金の板を櫛刃状に加工し、隣り合う刃を交互に反対側に折り曲げて構成されている。この集電部材２０は、Ｃｒを含有する合金からなる集電本体２０１の表面に、Ｚｎを含む材料からなる被覆層２０２が設けられて構成されている。集電本体２０１の全表面はＺｎを含む被覆層２０２により被覆されている。尚、本発明の燃料電池用集電部材は、図１に示すような形状のものに限定されるものではなく、例えば、円筒状、メッシュ状のものであっても良い。

集電本体２０１としては、導電性及び耐熱性の高いＣｒを１０〜３０質量％含有する合金、例えばＦｅ−Ｃｒ系合金、Ｎｉ−Ｃｒ系合金等が採用され、特にＭｎを含有するものである。また、被覆層２０２は、Ｚｎを含む材料、例えば、ＺｎＯからなるものである。

また、本発明の燃料電池用集電部材は、集電本体２０１と被覆層２０２との間に、緻密質な中間層２０３が形成されている。この中間層２０３は、集電本体２０１に、被覆層２０２を形成するための、例えば、ＺｎＯを含有するペーストを塗布し、所定温度で熱処理することにより、集電本体２０１の成分と反応し、緻密質な層である中間層２０３、中間層２０３よりも多孔質な被覆層２０２を形成することができる。尚、図２（ａ）、図３では、中間層２０３の記載を省略した。

集電本体２０１のＣｒはガス化し、少しでも空隙があるとその空隙から拡散してしまうので、この中間層２０３は、集電本体２０１の表面全面に、かつより緻密に設けられる必要がある。被覆層２０２は、ディッピング（被覆層用ペースト中に集電本体２０１を浸漬する浸漬塗布法）またはメッキや蒸着などの方法により被覆される。

ディッピングの場合、被覆層２０２の厚みは、５〜５０μｍが好ましく、より好ましくは１０〜３０μｍである。ディッピング時のエアーの巻き込みなどにより空隙が生じる場合があるが、厚みを５μｍ以上とすることにより、エアーの巻き込みなどにより空隙発生を防止でき、５０μｍ以下とすることにより、集電本体２０１との熱膨張差により被覆層２０２に発生する応力を最小限に抑制することができ、被覆層２０２作製も容易とすることができ、さらに、導電性低下も抑制できる。

一方、メッキの場合、被覆層２０２の厚みは、３〜３０μｍが好ましく、より好ましくは５〜２０μｍである。厚みを３μｍ以上とすることにより、集電本体２０１全面に容易に被覆層２０２を形成することができ、３０μｍ以下とすることにより、集電本体２０１との熱膨張差により被覆層２０２に発生する応力を最小限に抑制することができ、被覆層２０２作製も容易とすることができる。

また中間層２０３の厚みは１００μｍ以下、特に５０μｍ以下、より好ましくは０．１〜１０μｍが望ましい。この範囲内であれば、集電金属との熱膨張係数差により応力が発生することがなく、クラックが発生しない。

また、メッキにより被覆層２０２を形成する場合は、ディッピングより緻密に形成できるため、より薄層の被覆層２０２を形成できるという点から望ましい。

集電本体２０１への被覆層２０２の形成は、メッキの場合はＺｎ層からなる被覆層２０２が形成され、ディッピングによる場合は、被覆層用ペースト中に分散される粉末にもよるが、Ｚｎ層、ＺｎＯ層等からなる被覆層を形成でき、熱処理により、或いは発電時の加熱により、前記中間層２０３を生成し、ＺｎＯ層からなる被覆層２０２を形成できる。

中間層２０３は、スピネル構造、コランダム構造、ウルツ鉱構造及び岩塩構造のうち少なくとも一種、またはこれらと類似の構造を持つ金属酸化物である。特に、主に（Ｚｎ，Ｍｎ）Ｍｎ_２Ｏ_４からなるもので、ＺｎＯ−ＭｎＯ固溶体を含有していても良い。また、中間層２０３には、Ｆｅを含有する場合があり、このＦｅは、例えば、（Ｚｎ，Ｍｎ）Ｍｎ_２Ｏ_４またはＺｎＯ−ＭｎＯ固溶体に固溶する。

尚、集電部材を導電性とするためには、純粋な（Ｚｎ，Ｍｎ）Ｍｎ_２Ｏ_４、ＺｎＯは絶縁性であるため、中間層２０３、被覆層２０２の厚みを極力薄くしないと、一定温度において所望の導電性を有することは困難である。しかしながら、実際は、純粋な（Ｚｎ，Ｍｎ）Ｍｎ_２Ｏ_４からなる中間層２０３、純粋なＺｎＯからなる被覆層２０２とはならず、何らかの元素を含有し、例えば、熱処理時に集電基材２０１の成分が中間層２０３、被覆層２０２に拡散したり、被覆層２０２を形成するための原料中に存在する不純物により、中間層２０３、被覆層２０２の導電率が高くなるため、その分も考慮すると、純粋な（Ｚｎ，Ｍｎ）Ｍｎ_２Ｏ_４からなる中間層２０３、純粋なＺｎＯからなる被覆層２０２の厚みよりも厚くしてもある一定の導電性を有する。

以上のように構成された燃料電池用集電部材では、下記のような作用効果を発揮できる。即ち、固体電解質形燃料電池では発電させるために６００〜１０００℃程度の高温とする必要があり、集電部材２０も６００〜１０００℃の高温下で使用されることとなるが、このとき集電本体２０１からはＣｒがＣｒガスとなって拡散しようとする。しかしながら、集電本体２０１の表面にＺｎＯからなる被覆層２０２が設けられた本発明の場合には、中間層２０３によりＣｒの外部への拡散が抑制できる。

本発明者によれば、理由は明確ではないが、集電本体２０１から拡散したＣｒは、集電本体２０１と中間層２０３との界面付近において、Ｃｒ_２Ｏ_３の膜を形成するが、熱力学的な安定性により中間層２０３にＣｒが固溶しにくいＺｎ−Ｍｎ−Ｏ化合物層が生成し、緻密な中間層２０３が形成されるために、合金から被覆層２０２へＣｒが拡散せずに、Ｃｒガスが中間層２０３よりも外部に拡散することを抑制でき、燃料電池セルの空気極と固体電解質との界面にまで達するのを防止することができる。上記メカニズムによれば、集電本体２０１にさらにＦｅが含有される場合においても、Ｆｅは中間層に固溶するが、Ｃｒは固溶しにくいために、同様にＣｒ飛散が抑制される。さらに、これらの反応は拡散律則であり、温度、時間に依存すると考えられるため、使用用途によって被覆するＺｎＯの厚さを制御することができ、結果としてＣｒの飛散を抑制し、いわゆるＣｒ被毒を防止できる。

さらにこの中間層は緻密であるため、物理的にも気化した酸化Ｃｒガスが通過しにくい。

尚、上記形態では、櫛歯状の集電部材２０について説明したが、本発明では、集電部材の形状は限定されるものではなく、種種の形状を採用することができる。

（セルスタック、燃料電池）
本発明の集電部材２０を用いて作製したセルスタック、燃料電池について説明する。図４に燃料電池セルを、図５に燃料電池セル同士を集電部材２０により電気的に接続したセルスタックを示す。

本発明の燃料電池用集電部材２０は、図５に示すように、図４の燃料電池セル１間に配置され、複数の燃料電池セル１を電気的に接続して本発明のセルスタックが構成されている。先ず、燃料電池セル１について説明する。

燃料電池セル１は、図４に示すように、内部に幅方向に適当な間隔で設けられ、複数の燃料ガス通路１６が軸長方向に延設された中空平板状の支持基板１０を備え、この支持基板１０上に各種の部材が設けられた構造を有している。

支持基板１０は多孔質、導電性であり、横断面が平坦部と平坦部の両端の弧状部とからなっている。平坦部の対向する一対の面の一方とその両側の弧状部を覆うように多孔質な燃料極層２が設けられており、さらに、この燃料極層２を覆うように、緻密質な固体電解質層３が積層されており、この固体電解質層３の上には、燃料極層２に対応するように、多孔質な導電性セラミック材料からなる空気極層４が積層されている。また、燃料極層２及び固体電解質層３が積層されていない平坦部の他方の面には、緻密なインターコネクタ５が形成されている。このインターコネクタ５の表面には、空気極材料層１４が形成されている。尚、この空気極材料層１４については必ずしも形成する必要はない。図４から明らかな通り、燃料極層２及び固体電解質層３は、インターコネクタ５の両サイドにまで延びており、支持基板１０の表面が外部に露出しないように構成されている。

このような構造の燃料電池セル１では、燃料極層２の空気極層４と対面している部分が燃料極として作動して発電する。即ち、空気極層４の外側に空気等の酸素含有ガスを流し、且つ支持基板１０内のガス通路１６に燃料ガス（水素）を流し、所定の作動温度まで加熱することにより、空気極層４で下記式（１）の電極反応を生じ、また燃料極層２の燃料極となる部分では例えば下記式（２）の電極反応を生じることによって発電する。

空気極： １／２Ｏ_２＋２ｅ⁻ → Ｏ^２− （固体電解質） …（１）
燃料極： Ｏ^２− （固体電解質）＋ Ｈ_２ → Ｈ_２Ｏ＋２ｅ⁻ …（２）
かかる発電によって生成した電流は、支持基板１０に取り付けられているインターコネクタ５を介して集電される。

このような複数の燃料電池セルの間には、図５に示すように、本発明の集電部材２０が介装され、電気的に接続され、これによりセルスタックが構成されている。即ち、一方の燃料電池セル１の空気極層４に集電部材２０が導電性セラミック材料からなる多孔質な導電性接合材２５により接合され、また集電部材２０は、隣設する他方の燃料電池セル１の空気極材料層１４に導電性接合材２５により接合され、これにより、複数の燃料電池セル１が電気的に直列に接続され、セルスタックが構成されている。導電性接合材２５としては、通常、空気極材料として用いられる、例えばＬａ−Ｃｏ系等の導電性ペロブスカイト型複合酸化物や、Ａｇ、Ａｇ−Ｐｄ等が用いられる。

図６は、集電部材２０と導電性接合材２５との間に、集電部材２０の被覆層２０２を形成するＺｎＯと導電性セラミック材料との混合層２７が形成されている。導電性接合材２５を構成する、例えばＬａ−Ｃｏ系等の導電性ペロブスカイト型複合酸化物は、熱膨張係数が１５×１０^−６／℃程度であり、集電部材２０の被覆層２０２を形成するＺｎＯは７×１０^−６／℃程度であり、その熱膨張係数差が大きいが、混合層２７が形成されているため、各材料の熱膨脹差で発生する応力を緩和することができる。この混合層２７の厚みは、応力緩和という点から５μｍ以上が望ましい。また、導電性接合材２５を用いずに、この混合層２７を空気極、インターコネクタに直接接合しても良い。

このようなセルスタックは、図示しないが燃料ガスが供給されるマニホールドに配置され、マニホールド内に供給された燃料ガスが燃料電池セル１のガス通路１６内を上方に通過していくことになる。

燃料電池は、上記したセルスタックを収納容器内に収容し、この収納容器に、都市ガス等の燃料ガスを供給する燃料ガス導入管、空気を供給するための空気導入管を配設することにより構成される。

尚、上記形態では、本発明の燃料電池用合金部材を、耐熱性と導電性を要求される集電部材２０として用いた場合について説明したが、収納容器内に収容される他の耐熱性合金からなる部品、例えば、上記したマニホールド用として、また改質器用として、さらには収納容器の壁材として用いることができる。

また、本発明の耐熱性導電部材を燃料電池用として用いた場合について説明したが、例えば、酸素センサのリード部等の高温雰囲気で導電性を有するもの、具体的には、従来高温雰囲気で導電性を示すものとして使用されていたＰｔの代用として使用することができる。因みに、酸素センサ等のリード部では、高温で導電性を確保するため、Ｐｔ等の貴金属を用いており、高価であったが、本発明の耐熱性導電部材を用いることにより、安価とすることができる。さらに、自動車用のエンジン、排気ガス管、焼却炉、焼成炉、給湯器の熱交換部等に、本発明の耐熱性導電部材を用いることができる。

まず、平均粒径０．６μｍのＺｎＯ粉末、平均粒径０．４μｍのＦｅ_２Ｏ_３粉末、平均粒径０．５μｍのＣｏ_３Ｏ_４粉末、平均粒径０．５μｍのＮｉＯ粉末と、アクリル系バインダーと、希釈材としてのミネラルスピリッツとを重量比で１００：５：７２になるように調合し、被覆層のディッピング液を作製した。

この後、厚さ０．４ｍｍで幅２０ｍｍ、長さ１２０ｍｍのＦｅ−Ｃｒ系耐熱性合金板（Ｆｅ７５質量％含有、残部Ｃｒ、Ｍｎ、Ｎｉ含有）からなる集電本体を、ディッピング液との濡れ性を高めるべく、大気中１０５０℃で熱処理し、この後、ディッピング液中に浸漬し、集電本体全面に塗布し、乾燥させた。この後、１３０℃で１時間、５００℃で２時間脱バインダー処理した後、ＺｎＯ粉末を用いた被覆層では１０５０℃で２時間、炉内で焼付を行い、厚みが１５μｍの被覆層を形成した。作製された被覆層はＺｎＯから構成されていた。

尚、Ｆｅ_２Ｏ_３粉末、Ｃｏ_３Ｏ_４粉末、ＮｉＯ粉末を用いた被覆層についても１０５０℃で２時間、炉内で焼付を行い、厚みが１５μｍの被覆層を形成した。

そして、平均粒径０．５μｍのＬａ_０．６Ｓｒ_０．４Ｃｏ_０．２Ｆｅ_０．８Ｏ_３粉末（ＬＳＣＦ）と、アクリル系バインダーと、グリコール系溶剤を添加して得られたスラリー中に、被覆層が形成された集電部材を浸漬し、被覆層表面に、厚さ１５μｍのＬＳＣＦ膜を形成し、テストピース（試料）を作製した。

このテストピースを、作製後、及び８５０℃で２０％水蒸気を含む大気雰囲気に１００時間晒した後、ＬＳＣＦ膜の断面をＥＰＭＡ（波長分散型Ｘ線マイクロアナライザー）により確認した。ＥＰＭＡの分析は日本電子製のＪＸＡ−８１００を用い、測定条件として、加圧電圧１５ｋＶ、プローブ電流２．０×１０^−７Ａ、分析エリア５０μｍ×５０μｍとした。また、分光結晶をＬｉＦとした。被覆層とＬＳＣＦ層との界面からＬＳＣＦ層側に１０μｍのところで、Ｃｒの含有量に比例するカウントを測定し、その結果を表１に記載する。また、Ｆｅ_２Ｏ_３からなる被覆層でのＣｒのカウントを基準とし、１．０とし、それぞれの被覆層のＣｒのカウントとの比を求め、表１中の括弧内に記載した。

尚、ＬＳＣＦ膜は、Ｃｒと容易に反応して反応生成物を形成するため、被覆層から外部にＣｒが拡散した場合には、必ずＬＳＣＦ膜でＣｒの反応生成物を形成する。従って、ＬＳＣＦ膜の断面中におけるＣｒのカウントが小さいほど、被覆層から外部へのＣｒ拡散量が少ないことになる。

また、試料Ｎｏ．２の集電部材と被覆層との界面部を詳細に分析するために、ＦＩＢ（収束イオンビーム加工装置）を用いて切り出した界面部をＴＥＭ（透過電子顕微鏡）分析した。ＴＥＭの分析には日本電子製のＪＥＭ２０１０Ｆを用い、加速電圧２００ｋＶで観察し、そのＴＥＭ写真（６０００倍）を図７（ａ）に、ＴＥＭ写真（３万倍）、電子回折像（ＺｎＭｎ_２Ｏ_４）を図７（ｂ）に記載した。

また、ＴＥＭ−ＥＤＳ（エネルギー分散型Ｘ線分光分析装置）を用いて集電部材と被覆層との界面に生成した中間層の元素分析を行い、Ｃｒ、Ｚｎ、Ｍｎの分布結果を、図８に示した。これらの結果から得られた界面の模式図を図９に示す。３万倍のＴＥＭ写真から中間層にはボイドがなく、緻密であることを確認した。また、合わせて電子回折像とＴＥＭ−ＥＤＳの解析結果から中間層はＺｎＭｎ_２Ｏ_４であり、Ｆｅが固溶していた。さらに、被覆層は、ＺｎＯからなり、Ｆｅ及びＭｎが固溶していた。

この表１からわかるように、Ｆｅ_２Ｏ_３粉末で被覆層を形成した試料Ｎｏ．３では、作製後、被覆層とＬＳＣＦ層との界面からＬＳＣＦ層側へ１０μｍの地点でのＣｒの量が、カウント数で２０であった。これをカウント比１．０とした場合、拡散防止層の無いＬＳＣＦ層だけのもの（試料Ｎｏ．１）が１．８であり、Ｃｏ_３Ｏ_４粉末、ＮｉＯ粉末を用いた被覆層（試料Ｎｏ．４、５）でもそれぞれＦｅ_２Ｏ_３粉末を用いたものとほぼ同等であった。

これに対し、本発明のＺｎＯ粉末を被覆層に用いたもの（試料Ｎｏ．２）は０．１と少ないことが判る。また８５０℃、２０％水蒸気を含む大気下で１００時間曝した後でも、カウント比が０．１と小さく、本発明の燃料電池用合金部材ではＣｒ拡散が非常に小さいことが判る。

図４に示す燃料電池セルを３本配列させ、３本の燃料電池セル間に実施例１の試料Ｎｏ．２の集電部材（図１〜図３）をそれぞれ介装し、実施例１で用いたＬＳＣＦで集電部材と燃料電池セルの空気極、インターコネクタ表面の酸素極材料層にそれぞれ接合し、図５に示すようなセルスタックを作製した。

このセルスタックを７５０℃に加熱し、燃料電池セルの燃料ガス通路に燃料利用率が７５％となる量の水素を供給した。また、燃料電池セルの周囲に空気を３０Ｌ／ｍｉｎ供給し、このときの電流密度は３０００Ａ／ｍ^２とした。２つの集電部材にそれぞれ電圧測定端子を接合し、中央の燃料電池セルの出力を測定したところ、６６０ｍＶであった。

本発明の被覆層が被覆された集電部材の一例を示す斜視図である。 （ａ）は図１に示すＡ−Ａ線に沿った断面図、（ｂ）は、（ａ）の拡大断面図である。 図１に示すＢ−Ｂ線に沿った断面図である。 燃料電池セルの断面斜視図である。 本発明の燃料電池セルスタックの説明図である。 集電部材の被覆層と導電性接合材との間に混合層を形成した断面図である。 試料Ｎｏ．２のＴＥＭ写真である。 試料Ｎｏ．２のＣｒ、Ｚｎ、Ｍｎの分布図である。 試料Ｎｏ．２の集電部材と被覆層との界面の模式図である。

符号の説明

２０・・・集電部材
２７・・・混合層
２０１・・・集電本体
２０２・・・被覆層
２０３・・・中間層

Claims (8)

1. Ｆｅ−Ｃｒ系合金またはＮｉ−Ｃｒ系合金からなるとともに、Ｍｎを含有する耐熱性合金の表面を、ＺｎＯを含む被覆層により被覆してなるとともに、前記耐熱性合金と前記被覆層との間に、Ｚｎ及びＭｎを含有する酸化物からなる中間層が形成されていることを特徴とする耐熱性導電部材。
2. 前記合金の表面にＺｎを含有する膜を形成し、熱処理して、前記合金の表面に、前記中間層、前記被覆層を順次形成してなることを特徴とする請求項１記載の耐熱性導電部材。
3. 請求項１又は２に記載の耐熱性導電部材を燃料電池用として用いたことを特徴とする燃料電池用合金部材。
4. 燃料電池セルからの集電を行う集電部材が、請求項３記載の燃料電池用合金部材からなることを特徴とする燃料電池用集電部材。
5. 複数の燃料電池セル間に、請求項４記載の燃料電池用集電部材を介装して、前記複数の燃料電池セルを電気的に接続してなることを特徴とするセルスタック。
6. 前記燃料電池セルと前記燃料電池用集電部材とが、導電性セラミック材料により接合され、電気的に接続されていることを特徴とする請求項５記載のセルスタック。
7. 前記燃料電池用集電部材と前記導電性セラミック材料との間には、前記ＺｎＯと前記導電性セラミック材料の混合層が形成されていることを特徴とする請求項６記載のセルスタック。
8. 請求項５乃至７のうちいずれかに記載のセルスタックを収納容器内に収納してなることを特徴とする燃料電池。