多機能性皮膜を被覆したアルミニウム合金製超軽量セパレータの創出

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燃料電池セルスタック重量の約8割を占めるセパレータへのアルミニウム合金の適用を実現させるため、セパレータに要求される特性である高耐食性、高導電性を兼ね備えた多機能性皮膜をアルミニウム合金上に形成することを目的とした。耐食性と導電性という両立しない特性を同時に付与する必要があるため、我々が独自に開発した新規プロセスである水蒸気プロセスを活用し、それぞれの特性に有利な材料を組み合わせたヘテロ構造皮膜を作製することを発想した。具体的には、まずカーボン膜を形成した後ポーラス構造化し、水蒸気プロセスによりポーラス部へ水酸化物を誘導形成させることで、水酸化物とカーボンの異種界面を作り出すこととした。水蒸気プロセス条件の最適化により異種界面形成を促進させ、多機能性ヘテロ構造皮膜をアルミニウム合金上に形成するユニークな手法を確立することを目指した。本年度は、アルミニウム合金基材上に高耐食性と高導電性を兼ね備えた皮膜を形成するための技術開発を行った。耐食性（一般に酸化物、水酸化物が有利）と導電性（一般に金属が有利）という両立しない特性を同時付与するため、水蒸気プロセスを利用することで多機能性を発現するヘテロ構造皮膜の創製を試みた。従来、耐食性皮膜の作製には、いかに均一な皮膜を緻密に作るか、が鍵であったが、本研究では、このセオリーと真逆の発想で、皮膜をあえてヘテロ構造化する手法を選択した。具体的には、まずカーボン膜を形成した後、熱処理等によってカーボン膜をポーラス構造化し、その後、水蒸気プロセスによりポーラス部へ水酸化物を誘導形成させることで、水酸化物とカーボンの異種界面を作り出し、最終的にポーラス部を水酸化物で完全に充填させた。この手法によって作製したヘテロ構造皮膜は、水蒸気プロセスで作製した水酸化物皮膜に比べ高い導電性を示した。