燃料电池用面状部件及面状部件的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及燃料电池用的扩张网流路、分隔件等面状部件。
【背景技术】
[0002]固体高分子型燃料电池(PEFC:polymer electrolyte fuel cell:聚合物电解质燃料电池)层叠多个燃料电池单体等而组装为燃料电池组。各燃料电池单体包括:电解质膜、催化剂层、气体扩散层及分隔件。通常，燃料电池用分隔件通过对金属材料或碳材料等进行机械加工等而制造。
[0003]在金属材料制的燃料电池用分隔件中，存在有凹凸型分隔件和平坦分隔件。平坦分隔件例如由不锈钢或钛等金属基体和导电性被膜形成。在平坦分隔件上通过压力冲裁而形成用于使燃料气体通过的冲裁部。
[0004]作为与燃料电池用分隔件相关的技术，例如，以下的燃料电池用分隔件被公开(参照专利文献I)，其具备由钛成形的金属基体及形成于表面并具有导电性的导电性被膜，导电性被膜包含导电性粒子，导电性粒子的平均粒径为Inm以上且10nm以下。
[0005]专利文献1:日本特开2012-190816号公报
【发明内容】
[0006]本发明要解决的课题
[0007]然而，在由钛制的金属基体形成以往的燃料电池用分隔件等的情况下，当实施压力冲裁(剪切冲压)时，冲模容易磨损，在冲裁部的缘部容易产生毛刺。这是因为，如图6所示的燃料电池用分隔件的粒径与应力-应变曲线(stress-strain curve)的关系所示，当钛制金属基体的粒径较大时，局部伸长增大，冲模与分隔件之间的滑动距离增大。其结果是，冲模容易磨损，该冲模的维护频度变大，制造成本增大。
[0008]本发明鉴于上述情况而作出，其目的是提供通过对钛或钛合金的粒径进行优化而能够减小局部伸长，减小与冲模之间的滑动距离，从而减少冲模的磨损的燃料电池用面状部件。
[0009]用于解决课题的方案
[0010]为了实现上述目的，本发明涉及的燃料电池用面状部件的特征在于，由钛或钛合金形成，上述钛的平均粒径为15.9μηι以下。
[0011]发明效果
[0012]本发明的燃料电池用面状部件通过将钛或钛合金的粒径设定为15.9 μπι以下，而能够减小局部伸长，减小与冲模之间的滑动距离，从而减少冲模的磨损。
【附图说明】
[0013]图1是本发明的实施方式的燃料电池用扩张网流路的俯视图及放大图。
[0014]图2是本发明的实施方式的燃料电池用分隔件的俯视图。
[0015]图3是本发明的实施方式的燃料电池用分隔件及集电体的示意图。
[0016]图4是本发明的实施方式的燃料电池用分隔件的粒径与冲模的耐磨损性之间的关系的说明图。
[0017]图5是本发明的实施方式的燃料电池用分隔件的冲裁部的模具磨损与粒径之间的关系的说明图。
[0018]图6是燃料电池用分隔件的粒径与应力-应变曲线之间的关系的说明图。
【具体实施方式】
[0019]以下对本发明的实施方式进行说明。在以下的附图的记载中，对相同或相似的部分用相同或相似的标号表示。其中，附图是示意性的图。因此，具体的尺寸等应该对照以下的说明来判断。另外，当然，在附图相互之间也包含有相互的尺寸的关系、比例不同的部分。
[0020]首先，参照附图对本发明的实施方式的燃料电池用面状部件的结构进行说明。
[0021]燃料电池具有层叠多个燃料电池单体而成的燃料电池组。固体高分子型燃料电池的燃料电池单体虽然图未示，但至少具备膜电极接合体(MEA:Membrane ElectrodeAssembly:膜电极)及气体扩散层，上述膜电极接合体由具有离子透过性的电解质膜、夹持电解质膜的阳极侧催化剂层(电极层)及阴极侧催化剂层(电极层)构成，上述气体扩散层用于向膜电极接合体供给燃料气体或氧化剂气体。燃料电池单体进而被一对分隔件(分隔板)夹持。在燃料电池单体中，在气体扩散层和分隔件之间还存在具有具备扩张网流路的结构的部件。作为本发明的燃料电池用面状部件，可以列举扩张网流路(参照图1)和分隔件(参照图2)。
[0022]图1是作为本发明的实施方式的燃料电池用面状部件的扩张网流路的俯视图及放大图。扩张网流路1a是配置在气体扩散层与分隔件之间的面状部件。如图1所示，本实施方式的扩张网流路1a由多孔质的金属基体11形成。作为金属基体11，例如，可以列举膨胀合金。膨胀合金具有在金属基体11上交错配置有龟甲图样状的网眼的连续结构。在膨胀合金中，在平板状的金属基体11上刻入多个切口，并通过拉伸而形成网眼12。
[0023]金属基体11优选的是由钛(Ti)形成。这是因为钛的机械性强度高，并且由于在其表面形成有由稳定的氧化物(110、11203、1102等)构成的钝态膜等惰性被膜，因此具有优秀的耐腐蚀性。本实施方式的多孔质的金属基体11不仅可以由纯钛形成，也可以由钛合金形成。
[0024]金属基体11的平均粒径优选的是，在基于美国材料测试协会(ASTM:AmericanSociety for Testing Materials:美国材料与试验协会)标准的第9号进行测量的情况下，设定为15.9 μ m以下。
[0025]本实施方式的扩张网流路1a由膨胀合金等多孔质的金属基体11形成。S卩，如图1所示，在多孔质的金属基体11上交错配置有多个网眼12。通过配置为在气体扩散层和分隔件10之间交错配置并且网眼12构成倾斜面，在气体扩散层表面和分隔件表面之间气体流路彼此错开地配置。另外，扩张网流路1a通过压力冲裁被剪切加工而对整体进行成形。
[0026]图2是作为本发明的实施方式的燃料电池用面状部件的分隔件的俯视图。如图2所示，分隔件1b在金属基体11上形成一个以上的冲裁部13、14而构成。冲裁部13、14例如通过基于压力冲裁的剪切加工而形成。
[0027]图3是作为本发明的实施方式的燃料电池用面状部件的集电体用分隔件和集电体的示意图。如图3所示，本实施方式的集电体用分隔件由分隔件1c及集电体20构成。分隔件1c是对燃料电池组的各燃料电池单体进行分隔的部件。分隔件1c与在图2中所说明的分隔件1b相同，在金属基体11上形成一个以上的冲裁部13、14而构成，分隔件1c与作为离子交换膜的电解质膜的整个面均匀地接触，并以使氢和空气