ステンレス鋼表面へのナノ窒化物層導入と固体高分子形燃料電池用セパレータへの応用

2018 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 16K06789
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 材料加工・組織制御工学
• 研究機関: 岩手大学
• 研究代表者: 八代 仁 岩手大学, 理工学部, 教授 (60174497)
• 研究協力者: 明 承澤 ; 熊谷 昌信
• 研究期間 (年度): 2016-04-01 – 2019-03-31
• キーワード: 固体高分子形燃料電池 / セパレーター / ステンレス鋼 / 電気化学的窒化 / 腐食

研究成果の概要

固体高分子形燃料電池(PEFC)用セパレーターをステンレス鋼で製造する上で課題となる界面接触抵抗(ICR)の問題を解決するため、ステンレス鋼を硝酸溶液中で電気化学的にカソード処理(ECN処理)した結果、数nm程度の窒化物層が生成し、ICRが目標値程度まで低下した。ECN処理の効果は結晶粒を微細化したステンレス鋼でより顕著であった。ECN処理したステンレス鋼をセパレーターとするPEFC発電試験結果は、グラファイト製セパレーターを用いたセルと同等の性能を示した。

自由記述の分野

工学

研究成果の学術的意義や社会的意義

固体高分子形燃料電池(PEFC)を構成する材料の中で、セパレーターが質量と価格の大きな割合を占めていることから、これを安価なステンレス鋼でつくることが望まれている。ステンレス鋼表面には不動態皮膜が存在して大きな抵抗となるため、これを解決する方法として、簡便な電気化学的処理を行った結果、非常に薄い窒化物層を形成させることに成功した。この処理を行ったステンレス鋼をセパレーターとするPEFC単セルは、高価なグラファイト製セパレーターを用いたセルと同等の性能を示したことから、PEFCのコスト低下に貢献すると期待される。