燃料電池内腐食環境下で安定な超高耐食性非晶質合金セパレータの創製と耐食機構の解明

• 研究課題/領域番号: 21560716
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 構造・機能材料
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 山浦 真一 東北大学, 金属材料研究所, 准教授 (50323100)
• 研究期間 (年度): 2009 – 2011
• 研究課題ステータス: 完了 (2011年度)
• 配分額: 4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円); 2011年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円); 2010年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円); 2009年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
• キーワード: 燃料電池 / セパレータ / 非晶質合金 / 溶射 / めっき

研究概要

本研究では、耐食性の高い非晶質合金を用いて固体高分子形燃料電池用の新しい金属セパレータの作製を試みた。予め流路を成形した金属芯材を高速フレーム溶射法およびめっき法を用いて高耐食性Ni-Cr基非晶質合金で被覆した燃料電池用セパレータを試作し、得られたセパレータを燃料電池に組み込み、その発電特性を調べた。その結果、従来材である黒鉛製セパレータの場合と同等の優れた特性が得られ、非晶質合金が燃料電池セパレータに実際に適用可能であることを証明した。

研究成果

• [雑誌論文] 無電解めっき法を用いたNi-Pアモルファス合金被覆燃料電池用セパレータの作製 (2011)
  • 著者名/発表者名: 金成哲、山浦真一、牧野彰宏、井上明久
  • 雑誌名: 日本金属学会誌 巻: Vol.75、No.10 ページ: 557-561
  • NAID: 10029693432
  • 査読あり
• [雑誌論文] 高速ガスフレーム溶射法を用いたNi-Cr-P-B金属ガラス被覆燃料電池セパレータの創製とそのXPS表面分析 (2011)
  • 著者名/発表者名: 金成哲、山浦真一, 他5名
  • 雑誌名: 日本金属学会誌 巻: Vol.75、No.2 ページ: 122-130
  • 査読あり
• [雑誌論文] Production of Ni-P Amorphous Alloy-Coated Bipolar Plate for PEM Fuel Cell by Electro-Less Plating (2011)
  • 著者名/発表者名: S.C.Kim, S.Yamaura, A.Makino, A.Inoue
  • 雑誌名: MATERIALS TRANSACTIONS 巻: 52 号: 4 ページ: 709-713
  • DOI: 10.2320/matertrans.MBW201007
  • NAID: 130004454671
  • ISSN: 1345-9678, 1347-5320
  • 査読あり
• [雑誌論文] 無電解めっき法を用いたNi-Pアモルファス合金被覆燃料電池用セパレータの作製 (2011)
  • 著者名/発表者名: 金成哲, 山浦真一, 牧野彰宏, 井上明久
  • 雑誌名: 日本金属学会誌 巻: 75 ページ: 557-561
  • NAID: 10029693432
  • 査読あり
• [雑誌論文] 高速ガスフレーム溶射法を用いたNi-Cr-P-B金属ガラス被覆燃料電池セパレータの創製とそのXPS表面分析 (2011)
  • 著者名/発表者名: 金成哲, 山浦真一, 五十嵐貴教, 清水雄太, 中島浩二, 牧野彰宏, 井上明久
  • 雑誌名: 日本金属学会誌 巻: 75 ページ: 122-130
  • 査読あり
• [雑誌論文] Production of Ni65Cr15P16B4 Metallic Glass-Coated Bipolar Plate for Fuel Cell by High Velocity Oxy-Fuel(HVOF)Spray Coating Method (2010)
  • 著者名/発表者名: S. C. Kim, S. Yamaura, 他5名
  • 雑誌名: Materials Transactions 巻: Vol.51, No.9 ページ: 1609-1613
  • NAID: 130004454540
  • 査読あり
• [雑誌論文] Production of Ni_65Cr_15P_16B_4 Metallic Glass-Coated Bipolar Plate for Fuel Cell by high Velocity Oxy-Fuel (HVOF) Spray Coating Method (2010)
  • 著者名/発表者名: S.C.Kim, S.Yamaura, Y.Shimizu, K.Nakashima, T.Igarashi, A.Makino, A.Tnoue
  • 雑誌名: Materials Transactions 巻: 51 ページ: 1609-1613
  • NAID: 10026600041
  • 査読あり
• [学会発表] Ni-Cr-based Amorphous Alloy Coating for Bipolar Plate of PEM Fuel Cell by Electrochemical Plating (2011)
  • 著者名/発表者名: S. Yamaura, S. C. Kim and A. Inoue
  • 学会等名: 15th International Conference on Thin Films2011,(ICTF-15)
  • 発表場所: Kyoto TERRSA, Kyoto, Japan
  • 年月日: 2011-11-08
• [学会発表] Ni-Cr-based Amorphous Alloy Coating for Bipolar Plate of PEM Fuel Cell by Electrochemical Plating (2011)
  • 著者名/発表者名: S.Yamaura. S.C.Kim, A.Inoue
  • 学会等名: 15th International Conference on Thin Films, 2011 (ICTF-15)
  • 発表場所: 京都テルサ
  • 年月日: 2011-11-08
• [学会発表] Ni-based Amorphous Alloy-Coating for Bipolar Plate of PEM Fuel Cell by Electrochemical Plating (2011)
  • 著者名/発表者名: S.Yamaura, S.C.Kim, A.Inoue
  • 学会等名: 2nd International conference on Advanced Materials Development and Integration of Novel Structured Metallic and Inorganic Materials (AMDI2)
  • 発表場所: メルパルク横浜
  • 年月日: 2011-06-23
• [学会発表] 高速フレーム溶射法を用いた新規な金属ガラス被覆燃料電池セパレータの作製とその特徴 (2011)
  • 著者名/発表者名: 山浦真一, 金成哲, 井上明久, 五十嵐貴教, 清水雄太, 中島浩二
  • 学会等名: 粉体粉末冶金協会平成23年度春季大会
  • 発表場所: 早稲田大学
  • 年月日: 2011-05-30
• [学会発表] Preparation of Metallic Glass Coated Bipolar Plate for Proton Exchange Membrane Fuel Cells (2010)
  • 著者名/発表者名: S. Yamaura, S. C. Kim and A. Inoue
  • 学会等名: The 17th International Symposium on Metastable, Amorphous and Nanostructured Materials(ISMANAM 2010)
  • 発表場所: Swiss Federal Institute of Technology Zurich(ETH Zurich), Switzerland
  • 年月日: 2010-07-07
• [学会発表] Preparation of Metallic Glass Coated Bipolar Plate for Proton Exchange Membrane Fuel Cells (2010)
  • 著者名/発表者名: S.Yamaura, S.C.Kim, A.Inoue
  • 学会等名: The 17^<th> International Sympasium on Metastable, Amorphous and Nanostructured Materials (ISMANAM 2010)
  • 発表場所: Swiss Federal Institute of Technology Zurich (ETH Zurich), Switzerland
  • 年月日: 2010-07-07
• [学会発表] Development of Metallic Glass Coated Newly-Designed Bipolar Plate for Proton Exchange Membrane Fuel Cells (Invited talk) (2010)
  • 著者名/発表者名: S.Yamaura, S.C.Kim, A.Inoue
  • 学会等名: The 7th International Forum on AdvancedMaterials Science and Technology UFAMST-7)
  • 発表場所: Dalian University of Technology, Dalian, China
  • 年月日: 2010-06-27
• [学会発表] 高耐食性金属ガラスで被覆した新しい燃料電池用セパレータの創製 (2010)
  • 著者名/発表者名: 金成哲、山浦真一、牧野彰宏、井上明久、五十嵐貴教、清水雄太、中島浩二
  • 学会等名: 日本金属学会春期大会
  • 発表場所: 筑波大学
  • 年月日: 2010-03-29
• [学会発表] 燃料電池セパレータ用金属ガラスコーティング材の創製 (2009)
  • 著者名/発表者名: 金成哲、山浦真一、牧野彰宏、井上明久
  • 学会等名: 日本金属学会秋期大会
  • 発表場所: 京都大学
  • 年月日: 2009-09-17
• [学会発表] Development of Ni-based glassy alloys as bipolar plate for PEM fuel cells (2009)
  • 著者名/発表者名: 金成哲, 山浦真一, 牧野彰宏, 井上明久
  • 学会等名: The 7th International Conference on Bulk Metallic Glasses(BMG VII)
  • 発表場所: Busan, Korea
• [産業財産権] 燃料電池セパレータ及びその製造方法 (2010)
  • 発明者名: 山浦真一、井上明久
  • 権利者名: 東北大学
  • 出願年月日: 2010-05-28
• [産業財産権] 燃料電池セパレータ及びその製造方法 (2010)
  • 発明者名: 山浦真一, 井上明久
  • 権利者名: 東北大学
  • 産業財産権番号: 2010-123516
  • 出願年月日: 2010-05-28