(57)【要約】本発明の実施形態に係る金属多孔体は、連続気孔を有する平板状の金属多孔体であって、前記金属多孔体の骨格は、ニッケルと、クロム及びスズの少なくとも一方と、を含有する合金層を備え、前記合金層の表面にコバルト層が形成されている金属多孔体、である。
2019012948.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
連続気孔を有する平板状の金属多孔体であって、
前記金属多孔体の骨格は、ニッケルと、クロム及びスズの少なくとも一方と、を含有する合金層を有し、前記合金層の表面にコバルト層が形成されている、
金属多孔体。
【請求項２】
前記コバルト層は、平均膜厚が１μｍ以上である、請求項１に記載の金属多孔体。
【請求項３】
前記合金層は、Ｎｉを主成分とするＮｉＳｎ合金、Ｎｉを主成分とするＮｉＣｒ合金又はＮｉを主成分とするＮｉＳｎＣｒ合金である、請求項１又は請求項２に記載の金属多孔体。
【請求項４】
前記骨格の形状が三次元網目状構造である、請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の金属多孔体。
【請求項５】
前記金属多孔体は、気孔率が６０％以上、９８％以下である、請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の金属多孔体。
【請求項６】
前記金属多孔体は、平均気孔径が５０μｍ以上、５０００μｍ以下である、請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の金属多孔体。
【請求項７】
前記金属多孔体は、厚みが５００μｍ以上、５０００μｍ以下である、請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の金属多孔体。
【請求項８】
請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の金属多孔体をガス拡散層として備える、固体酸化物型燃料電池。
【請求項９】
金属多孔体を製造する方法であって、
連続気孔を有する平板状の多孔体基材を用意する工程と、
前記多孔体基材の骨格の表面全体にコバルトをめっきする工程と、
を有し、
前記多孔体基材の骨格は、ニッケルと、クロム及びスズの少なくとも一方と、を含有する合金層を有する、
金属多孔体の製造方法。
【請求項１０】
前記多孔体基材の骨格の形状が三次元網目状構造である、請求項９に記載の金属多孔体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属多孔体、固体酸化物型燃料電池及び金属多孔体の製造方法に関する。
本出願は、２０１７年７月１４日出願の日本出願第２０１７−１３８１４０号に基づく優先権を主張し、前記日本出願に記載された全ての記載内容を援用するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、気孔率が高く表面積の大きな金属多孔体の製造方法として、発泡樹脂等の樹脂成形体の表面に金属層を形成する方法が知られている。例えば特開平１１−１５４５１７号公報（特許文献１）には、樹脂成形体の骨格の表面を導電化処理し、この上に金属からなる電気めっき層を形成し、必要に応じて樹脂成形体を焼却して除去することにより金属多孔体を製造する方法が記載されている。【０００３】
また、特開２０１２−１３２０８３号公報（特許文献２）では、耐酸化性及び耐食性を有するとともに気孔率が大きく、各種電池、キャパシタ、燃料電池等の集電体に適した金属多孔体として、ニッケルスズ合金からなる金属多孔体が提案されている。更に、特開２０１２−１４９２８２号公報（特許文献３）では、高い耐食性を有する金属多孔体として、ニッケルクロム合金からなる金属多孔体が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−１５４５１７号公報
【特許文献２】特開２０１２−１３２０８３号公報
【特許文献３】特開２０１２−１４９２８２号公報
【発明の概要】
【０００５】
本発明の一態様に係る金属多孔体は、
連続気孔を有する平板状の金属多孔体であって、
前記金属多孔体の骨格は、ニッケルと、クロム及びスズの少なくとも一方と、を含有する合金層を有し、前記合金層の表面にコバルト層が形成されている、
金属多孔体である。
【０００６】
本発明の一態様に係る金属多孔体の製造方法は、
上記の本発明の一態様に係る金属多孔体を製造する方法であって、
連続気孔を有する平板状の多孔体基材を用意する工程と、
前記多孔体基材の骨格の表面にコバルトをめっきする工程と、
を有し、
前記多孔体基材の骨格は、ニッケルと、クロム及びスズの少なくとも一方と、を含有する合金層を有する、
金属多孔体の製造方法。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】図１は、三次元網目状構造の骨格を有する金属多孔体の一例の、骨格の構造を示す拡大写真である。
【図２】図２は、本発明の実施形態に係る金属多孔体の一例の、部分断面の概略を表す拡大図である。
【図３】図３は、金属多孔体におけるコバルト層の平均膜厚を測定する方法において、平面的に見た金属多孔体上にエリアＡ〜エリアＥを定めた状態の一例を表す概略図である。
【図４】図４は、図３に示す金属多孔体のエリアＡにおける骨格の断面（図２のＡ−Ａ線断面）を走査型電子顕微鏡で観察した場合の像の概略を表す図である。
【図５】図５は、図４に示すコバルト層１１を走査型電子顕微鏡で拡大して観察した場合の、視野（ｉ）の一例を表す概略図である。
【図６】図６は、図４に示すコバルト層１１を走査型電子顕微鏡で拡大して観察した場合の、視野（ｉｉ）の一例を表す概略図である。
【図７】図７は、図４に示すコバルト層１１を走査型電子顕微鏡で拡大して観察した場合の、視野（ｉｉｉ）の一例を表す概略図である。
【図８】図８は、三次元網目状構造を有する多孔体基材の一例の、部分断面の概略を表す図である。
【図９】図９は、三次元網目状構造の骨格を有する樹脂成形体の一例の、発泡ウレタン樹脂の写真である。
【図１０】図１０は、実施例で作製した金属多孔体Ｎｏ．１の骨格の断面（図２のＡ−Ａ線断面）を走査型電子顕微鏡で観察した写真である。
【図１１】図１１は、実施例で作製した金属多孔体Ｎｏ．１の骨格の断面（図２のＡ−Ａ線断面）をエネルギー分散型分光法で測定した結果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
［本開示が解決しようとする課題］
【０００９】
各種燃料電池のなかでも、固体酸化物型燃料電池（Ｓｏｌｉｄ  Ｏｘｉｄｅ  Ｆｕｅｌ  Ｃｅｌｌ；ＳＯＦＣ、以下「ＳＯＦＣ」とも記す）は、固体高分子型燃料電池（Ｐｏｌｙｍｅｒ  Ｅｌｅｃｔｒｏｌｙｔｅ  Ｆｕｅｌ  Ｃｅｌｌ：ＰＥＦＣ）やリン酸型燃料電池（Ｐｈｏｓｐｈｏｒｉｃ  Ａｃｉｄ  Ｆｕｅｌ  Ｃｅｌｌ：ＰＡＦＣ）に比べて高温で作動させる必要があるが、発電効率が高い、白金等の高価な触媒を必要としない、排熱を利用できるなどの利点を有するため、開発が盛んに進められている。
前記ＳＯＦＣは、固体酸化物から形成された固体電解質層と、この固体電解質層を挟んで両側に積層形成された電極層とを備えて構成されている。また、電極で生成される電子を収集して取り出すために多孔質の集電体が設けられている。この集電体は電極に供給されるガスを拡散して効率よく発電させるためにガス拡散層としての機能を備えている場合が多い。
【００１０】
燃料電池のガス拡散層には、一般に、カーボン構造体やステンレス鋼（ＳＵＳ）構造体が利用されている。カーボン構造体やＳＵＳ構造体にはガス流路となる溝が形成されている。溝の幅は約５００μｍ程度であり、一繋がりの線状になっている。溝は、カーボン構造体やＳＵＳ構造体が電解質と接触する面の面積の約１／２程度に設けられているため、ガス拡散層の気孔率は５０％程度である。
上記のようなガス拡散層は気孔率がそれほど高くなく、また、圧力損失も大きいため、燃料電池を小型化しつつ出力を大きくすることが困難であった。
【００１１】
本発明者等は、燃料電池の集電体兼ガス拡散層としてカーボン構造体やＳＵＳ構造体の代わりに三次元網目状構造の骨格を有する金属多孔体を用いることを検討した。
ＳＯＦＣは８００℃程度の高温で作動させるため、集電体兼ガス拡散層として金属多孔体を用いるには高耐熱性を備えている必要がある。また、空気極側では高温下で酸化が進行するため、耐酸化性も要求される。
【００１２】
高耐熱性に優れた金属多孔体としては、例えば、骨格がニッケルクロム（ＮｉＣｒ）合金やニッケルスズ（ＮｉＳｎ）合金、ニッケルスズクロム（ＮｉＳｎＣｒ）合金からなる金属多孔体が挙げられる。これらの金属多孔体は更に耐食性や耐酸化性も備えており、ＳＯＦＣの空気極用の集電体兼ガス拡散層として好適である。
しかしながら高耐熱性の効果を高めるためにクロム（Ｃｒ）の含有量を多くすると、クロムは８００℃程度の高温下では昇華して飛散してしまい、燃料電池の触媒性能を低下させてしまう虞がある。また、クロムやスズ（Ｓｎ）が金属多孔体の骨格の表面から昇華すると、クロムやスズが抜けた部分の骨格は表面が粗くなり、骨格の強度の低下につながってしまう。更に、クロムは導電性が低いため、ＳＯＦＣの空気極において集電性能を高めるという点においても改良の余地がある。
【００１３】
そこで本発明は上記問題点に鑑み、高耐熱性を有し、かつ高温下で導電性が高く、ＳＯＦＣの空気極用の集電体兼ガス拡散層としても好適に用いることが可能な金属多孔体を提供することを目的とする。
【００１４】
［本開示の効果］
本開示によれば、高耐熱性を有し、かつ高温下で導電性が高く、ＳＯＦＣの空気極用の集電体兼ガス拡散層としても好適に用いることが可能な金属多孔体を提供することができる。
【００１５】
［本発明の実施形態の説明］
最初に本発明の実施態様を列記して説明する。
（１）本発明の一態様に係る金属多孔体は、
連続気孔を有する平板状の金属多孔体であって、
前記金属多孔体の骨格は、ニッケルと、クロム及びスズの少なくとも一方と、を含有する合金層を有し、前記合金層の表面にコバルト層が形成されている、
金属多孔体、である。
上記（１）に記載の発明の態様によれば、高耐熱性を有し、かつ高温下で導電性が高く、ＳＯＦＣの空気極用の集電体兼ガス拡散層としても好適に用いることが可能な金属多孔体を提供することができる。
【００１６】
（２）上記（１）に記載の金属多孔体は、
前記コバルト層の平均膜厚が１μｍ以上であることが好ましい。
上記（２）に記載の発明の態様によれば、より高い耐食性を有する金属多孔体を提供することができる。
【００１７】
（３）上記（１）又は上記（２）に記載の金属多孔体は、
前記合金層はＮｉを主成分とするＮｉＳｎ合金、Ｎｉを主成分とするＮｉＣｒ合金又はＮｉを主成分とするＮｉＳｎＣｒ合金であることが好ましい。
上記（３）に記載の発明の態様によれば、耐食性が高く、また高強度の金属多孔体を提供することができる。
なお、前記合金層の主成分とは、前記合金層において占める割合が最も多い成分のことをいうものとする。
【００１８】
（４）上記（１）から上記（３）のいずれか一項に記載の金属多孔体は、
前記骨格の形状が三次元網目状構造であることが好ましい。
（５）上記（１）から上記（４）のいずれか一項に記載の金属多孔体は、
気孔率が６０％以上、９８％以下であることが好ましい。
（６）上記（１）から上記（５）のいずれか一項に記載の金属多孔体は、
平均気孔径が５０μｍ以上、５０００μｍ以下であることが好ましい。
上記（４）から上記（６）に記載の発明の態様によれば、軽量でかつ表面積が大きく、燃料電池のガス拡散層として使用した場合にガスの拡散性能の高い金属多孔体を提供することができる。
【００１９】
（７）上記（１）から上記（６）のいずれか一項に記載の金属多孔体は、
厚みが５００μｍ以上、５０００μｍ以下であることが好ましい。
上記（７）に記載の発明の態様によれば、軽量でかつ強度が高い金属多孔体を提供することができる。
なお、上記の金属多孔体の厚みとは、平板状の金属多孔体の主面同士の間隔をいうものとする。
【００２０】
（８）本発明の一態様に係る固体酸化物型燃料電池は、
上記（１）から上記（７）のいずれか一項に記載の金属多孔体をガス拡散層として備える固体酸化物型燃料電池、である。
上記（８）に記載の発明の態様によれば、発電効率が高く、小型で軽量な固体酸化物型燃料電池を提供することができる。
【００２１】
（９）本発明の一態様に係る金属多孔体の製造方法は、
上記（１）に記載の金属多孔体、を製造する方法であって、
連続気孔を有する平板状の多孔体基材を用意する工程と、
前記多孔体基材の骨格の表面にコバルトをめっきする工程と、
を有し、
前記多孔体基材の骨格は、ニッケルと、クロム及びスズの少なくとも一方と、を含有する合金層を有する、
金属多孔体の製造方法である。
上記（９）に記載の発明の態様によれば、上記（１）に記載の金属多孔体を製造する方法を提供することができる。
【００２２】
（１０）上記（９）に記載の金属多孔体の製造方法は、
前記多孔体基材の骨格の形状が三次元網目状構造であることが好ましい。
上記（１０）に記載の発明の態様によれば、上記（４）に記載の金属多孔体を製造する方法を提供することができる。
【００２３】
［本発明の実施態様の詳細］
本発明の実施態様に係る金属多孔体、固体酸化物型燃料電池及び金属多孔体の製造方法の具体例を、以下に、より詳細に説明する。なお、本発明はこれらの例示に限定されるものではなく、請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【００２４】
＜金属多孔体＞
本発明の実施形態に係る金属多孔体は連続気孔を有し、全体として平板状の形状をしている。金属多孔体において連続気孔は対向する主面を貫通するように形成されていればよい。金属多孔体の表面積を大きくする観点からは、なるべく多くの連続気孔が形成されていることが好ましい。金属多孔体の骨格の形状としては、例えば、パンチングメタルやエキスパンドメタルのようなメッシュ状のものや、三次元網目状構造のようなものが挙げられる。
【００２５】
金属多孔体の骨格は、ニッケルと、クロム及びスズの少なくとも一方と、を含有する合金層を有し、前記合金層の表面に、コバルト層が形成されている。前記コバルト層はニッケルと、クロム及びスズの少なくとも一方と、を含有する合金層の表面全体を覆うのが好ましい。ここで表面全体を覆うとは、ニッケルと、クロム及びスズの少なくとも一方と、を含有する合金層が表面に全く露出しない状態の他、ＳＯＦＣの性能を損なわない程度においてピンホール、欠け等によりニッケルと、クロム及びスズの少なくとも一方と、を含有する合金層が一部露出している状態も含む。
従来のクロムやスズを含有する金属多孔体は、ＳＯＦＣのガス拡散層として用いると高温下でクロムやスズが昇華して触媒性能を低下させたり、骨格の強度が低下したりする虞があったが、本発明の実施形態に係る金属多孔体は骨格の表面にコバルト層が形成されているためクロムやスズの昇華を抑制することができる。クロムやスズは８００℃程度の高温環境下でもコバルト層中に殆ど拡散しない。このため本発明の実施形態に係る金属多孔体は、ＳＯＦＣの空気極のガス拡散層として用いた場合にも、触媒性能を低下させたり、骨格の強度を低下させたりすることがなく、発電効率が高いＳＯＦＣを提供することができる。更に、金属多孔体の骨格の表面に形成されているコバルト層の表面は酸素の影響によって酸化コバルトとなる。酸化コバルトは８００℃程度の高温環境下で導電性を発揮するようになるため、本発明の実施形態に係る金属多孔体は燃料電池においてガス拡散層としてだけでなく集電体としても良好に機能する。
【００２６】
前記コバルト層は、平均膜厚が１μｍ以上であることが好ましい。コバルト層の平均膜厚が１μｍ以上であることにより、金属多孔体をＳＯＦＣのガス拡散層として用いた場合にクロムやスズの昇華を十分に抑制することができる。また、クロムやスズの昇華の抑制の効果は、コバルト層の厚みが５０μｍ程度で飽和するため、金属多孔体の製造コストや気孔率を大きくする観点からは、コバルト層の平均膜厚は５０μｍ以下程度であることが好ましい。これらの観点から、コバルト層の平均膜厚は、１μｍ以上、２０μｍ以下であることがより好ましく、３μｍ以上、１０μｍ以下であることが更に好ましい。
【００２７】
前記合金層は、クロム及びスズの少なくとも一方と、ニッケルとによって形成された合金であればよい。例えば、前記合金は、ニッケルとスズとの合金であるＮｉＳｎ合金や、ニッケルとクロムとの合金であるＮｉＣｒ合金、ニッケルとスズとクロムとの合金であるＮｉＳｎＣｒ合金であることが好ましい。ＮｉＣｒ合金やＮｉＳｎ合金、ＮｉＳｎＣｒ合金であることにより、耐食性が高く、高強度の金属多孔体となる。
なお、金属多孔体の骨格には前記合金成分の他にも、意図的又は不可避的に他の成分が含まれていてもよい。例えば、耐食性や強度の向上を目的としてアルミニウムやチタン、モリブデン、タングステン等が含まれていてもよい。
【００２８】
前記合金層がクロムを含有する場合には、金属多孔体におけるクロムの含有率は３質量％以上、５０質量％以下程度であることが好ましい。金属多孔体におけるクロムの含有率が３質量％以上であることにより金属多孔体の骨格の耐食性を高め、かつ高強度にすることができる。また、金属多孔体におけるクロムの含有率が５０質量％以下であることにより、クロマイズ処理の時間を短くでき生産性が向上する。これらの観点から、金属多孔体におけるクロムの含有率は５質量％以上、４７質量％以下であることがより好ましく、１０質量％以上、４５質量％以下であることが更に好ましい。
【００２９】
前記合金層がスズを含有する場合には、金属多孔体におけるスズの含有率は３質量％以上、５０質量％以下程度であることが好ましい。金属多孔体におけるスズの含有率が３質量％以上であることにより金属多孔体の骨格の耐食性を高め、かつ高強度にすることができる。また、金属多孔体におけるスズの含有率が５０質量％以下であることにより、スズめっきの時間を短くでき生産性が向上する。これらの観点から、金属多孔体におけるスズの含有率は５質量％以上、４７質量％以下であることがより好ましく、１０質量％以上、４５質量％以下であることが更に好ましい。
【００３０】
前述のように金属多孔体の骨格の形状はメッシュ状のものであってもよいが、三次元網目状構造であることがより好ましい。骨格の形状が三次元網目状構造の場合には、パンチングメタルやエキスパンドメタルのような形状のものよりも更に表面積を大きくすることができる。また、骨格の形状がより複雑であるため、燃料電池のガス拡散層として用いた場合に、ガスをより多く拡散させることができる。
【００３１】
以下では、金属多孔体の骨格の形状が三次元網目状構造である場合を例にして本発明の実施形態に係る金属多孔体をより詳細に説明する。
図１に、本発明の実施形態に係る金属多孔体の一例の、三次元網目状構造の骨格を写した拡大写真を示す。また、図１に示す金属多孔体の断面を拡大視した拡大模式図を図２に示す。
骨格の形状が三次元網目状構造を有する場合には、典型的には図２に示すように、金属多孔体１０の骨格１３の内部１４は中空になっている。そして、骨格１３は基材となっている合金層１２の表面にコバルト層１１が形成された構造となっている。また、金属多孔体１０は連続気孔を有しており、骨格１３によって気孔部１５が形成されている。
【００３２】
なお、図２ではコバルト層１１の厚みを合金層１２と同程度に示しているが、前述のようにコバルト層１１の平均膜厚は１μｍ以上、５０μｍ以下であることが好ましく、コバルト層１１の厚みは合金層１２よりも薄いものである。コバルト層１１の平均膜厚は、金属多孔体１０の骨格１３の断面を以下のようにして電子顕微鏡によって観察することにより測定されるものをいうものとする。コバルト層１１の平均膜厚の測定方法の概略を図３〜図７に示す。
【００３３】
まず、例えば、図３に示すように、平面的に見て平板状の金属多孔体１０を任意にエリア分けし、測定箇所として５箇所（エリアＡ〜エリアＥ）を選択する。そして、各エリアにおいて金属多孔体１０の骨格１３を任意に１箇所選択し、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）によってその骨格の、図２に示すＡ−Ａ線断面を観察する。金属多孔体１０の骨格１３のＡ−Ａ線断面は、図４に示すように、略三角形状をしている。図４に示す例では、金属多孔体１０の骨格の内部１４は中空であり、その中空部に面して合金層１２の膜が有る。そして、コバルト層１１は合金層１２の外側表面を覆うようにして形成されている。
【００３４】
ＳＥＭによって骨格のＡ−Ａ線断面全体を観察することができたら倍率を更に上げ、コバルト層１１の厚み方向の全体が確認でき、かつ、出来得る限り一視野内で厚み方向が大きく見えるように設定する。そして、視野を変えて同じ骨格のＡ−Ａ線断面について異なる３つの視野でコバルト層１１の最大厚みと最小厚みを測定する。全てのエリアにおいて、１箇所の任意の骨格のＡ−Ａ線断面について３つの視野でコバルト層の最大厚みと最小厚みを測定し、それらを平均したものをコバルト層の平均膜厚という。
【００３５】
例として、図５に、図３に示す金属多孔体１０のエリアＡにおける任意の１箇所の骨格のＡ−Ａ線断面をＳＥＭによって観察した場合の視野（ｉ）の概念図を示す。同様に、図６には同じ骨格のＡ−Ａ線断面の別の視野（ｉｉ）の概念図を、図７にはさらに別の視野（ｉｉｉ）の概念図を示す。
【００３６】
エリアＡにおける任意の１箇所の骨格のＡ−Ａ線断面におけるコバルト層１１をＳＥＭで観察した場合の視野（ｉ）〜視野（ｉｉｉ）のそれぞれにおいて、コバルト層１１の厚みが最大となる厚み（最大厚みＡ（ｉ）、最大厚みＡ（ｉｉ）、最大厚みＡ（ｉｉｉ））と、コバルト層１１の厚みが最小となる厚み（最小厚みａ（ｉ）、最小厚みａ（ｉｉ）、最小厚みａ（ｉｉｉ））を測定する。コバルト層１１の厚みとは、合金層１２の表面から垂直方向に伸びるコバルト層１１の長さをいうものとする。なお、コバルト層１１と合金層１２との間にコバルト合金層が形成されている場合には、前記コバルト層１１の厚みとは、合金層１２の表面から垂直方向に伸びるコバルト合金層とコバルト層１１の長さの合計をいうものとする。
これにより、エリアＡにおける任意の１箇所の骨格のＡ−Ａ線断面について、異なる３つの視野の最大厚みＡ（ｉ）〜最大厚みＡ（ｉｉｉ）と、最小厚みａ（ｉ）〜最小厚みａ（ｉｉｉ）が決定する。エリアＢ、Ｃ、Ｄ、ＥについてもエリアＡと同様にして、任意の１箇所の骨格のＡ−Ａ線断面について３つの視野におけるコバルト層１１の最大厚みと最小厚みを測定する。
以上のようにして測定されたコバルト層１１の、最大厚みＡ（ｉ）〜最大厚みＥ（ｉｉｉ）と、最小厚みａ（ｉ）〜最小厚みｅ（ｉｉｉ）の平均をコバルト層１１の平均膜厚という。
【００３７】
本発明の実施形態に係る金属多孔体は、気孔率が６０％以上、９８％以下であることが好ましい。金属多孔体の気孔率が６０％以上であることにより金属多孔体を非常に軽量なものとすることができ、更には、金属多孔体を燃料電池のガス拡散層として用いた場合にガスの拡散性を高めることができる。また、金属多孔体の気孔率が９８％以下であることにより、金属多孔体を十分な強度のものとすることができる。これらの観点から、金属多孔体の気孔率は７０％以上、９８％以下であることがより好ましく、８０％以上、９８％以下であることが更に好ましい。
金属多孔体の気孔率は次式で定義される。
気孔率（％）＝（１−（Ｍｐ／（Ｖｐ×ｄｐ）））×１００
Ｍｐ：金属多孔体の質量［ｇ］
Ｖｐ：金属多孔体における外観の形状の体積［ｃｍ３］
ｄｐ：金属多孔体を構成する金属の密度［ｇ／ｃｍ３］
【００３８】
金属多孔体の平均気孔径は５０μｍ以上、５０００μｍ以下であることが好ましい。平均気孔径が５０μｍ以上であることにより、金属多孔体の強度を高めることができ、更には、金属多孔体を燃料電池のガス拡散層として用いた場合にガスの拡散性を高めることができる。平均気孔径が５０００μｍ以下であることにより、金属多孔体の曲げ性を高めることができる。これらの観点から、金属多孔体の平均気孔径は１００μｍ以上、５００μｍ以下であることがより好ましく、１５０μｍ以上、４００μｍ以下であることが更に好ましい。
金属多孔体の平均気孔径とは、金属多孔体の表面を顕微鏡等で観察し、１インチ（２５．４ｍｍ）あたりの気孔数を計数し、平均気孔径＝２５．４ｍｍ／気孔数として算出されるものをいうものとする。
【００３９】
金属多孔体の厚みは５００μｍ以上、５０００μｍ以下であることが好ましい。金属多孔体の厚みが５００μｍ以上であることにより、十分な強度を有し、また、燃料電池のガス拡散層として用いた場合にガスの拡散性能が高い金属多孔体とすることができる。金属多孔体の厚みが５０００μｍ以下であることにより、軽量な金属多孔体とすることができる。これらの観点から金属多孔体の厚みは、６００μｍ以上、２０００μｍ以下であることがより好ましく、７００μｍ以上、１５００μｍ以下であることが更に好ましい。
【００４０】
＜固体酸化物燃料電池＞
本発明の実施形態に係る固体酸化物燃料電池は、上記の本発明の実施形態に係る金属多孔体をガス拡散層として備えていればよく、他の構成は従来の固体酸化物型燃料電池と同様の構成を採用することができる。なお、本発明の実施形態に係る金属多孔体はガス拡散層としてだけでなく集電体としても作用させることができる。
一般に固体酸化物燃料電池は８００℃程度の高温で動作するものであり、従来は、ガス拡散層や集電体としてクロムを含む材料を用いるとクロムが昇華して飛散し、触媒性能を低下させてしまう虞があった。また、スズが含まれている場合には、スズも昇華して飛散してしまうため、ガス拡散層や集電体が脆化してしまう虞があった。
本発明の実施形態に係る固体酸化物燃料電池は、ガス拡散層として用いる金属多孔体中にクロムやスズが含まれているが、金属多孔体の骨格の表面にコバルト層が形成されているためクロムやスズが飛散することがない。このため本発明の実施形態に係る金属多孔体は、触媒性能が低下したり、ガス拡散層が脆化したりする心配がない。更には、金属多孔体は気孔率が高いため、ガスを効率よく拡散させることができ、発電効率が高い固体酸化物型燃料電池を提供することができる。
【００４１】
＜金属多孔体の製造方法＞
本発明の実施形態に係る金属多孔体の製造方法は、上記の本発明の実施形態に係る金属多孔体を製造する方法であって、連続気孔を有する平板状の多孔体基材を用意する工程と、前記多孔体基材の骨格の表面にコバルトをめっきする工程と、を有するものである。以下に各工程を詳述する。
【００４２】
（用意工程）
用意工程は、連続気孔を有し、全体として平板状の形状をしている多孔体基材を用意する工程である。前記多孔体基材は本発明の実施形態に係る金属多孔体における基材、すなわち合金層１２によって形成されるものである。このためこの工程で用意する多孔体基材は、骨格の形状がパンチングメタルやエキスパンドメタルのようなメッシュ状のものでもよいが、三次元網目状構造のものであることがより好ましい。
また、前記多孔体基材は骨格がニッケルと、クロム及びスズの少なくとも一方と、を含有するものであればよい。クロムとスズの含有率は、本発明の実施形態に係る金属多孔体において説明した合金についての含有率と同様である。
【００４３】
図８に三次元網目状構造の骨格を有する多孔体基材の一例の断面を拡大視した拡大模式図を示す。図８に示すように、多孔体基材８０の骨格８３は合金層８２によって形成されている。多孔体基材８０は、典型的には骨格８３の内部８４が中空になっている。また、多孔体基材８０は連続気孔を有しており、骨格８３によって気孔部８５が形成されている。
三次元網目状構造の骨格を有する多孔体基材としては、例えば、住友電気工業株式会社製のセルメット（Ｎｉを主成分とする金属多孔体。「セルメット」は登録商標）を好ましく用いることができる。
【００４４】
多孔体基材８０の骨格の表面にコバルト層を形成することで本発明の実施形態に係る金属多孔体が形成されるため、金属多孔体の気孔率や平均気孔径は、多孔体基材８０の気孔率や平均気孔径と略等しくなる。このため、多孔体基材８０の気孔率や平均気孔径は、製造目的である金属多孔体の気孔率や平均気孔径に応じて適宜選択すればよい。多孔体基材８０の気孔率及び平均気孔径は、前記金属多孔体の気孔率及び平均気孔径と同様に定義される。
【００４５】
所望の多孔体基材を市場から入手することが出来ない場合には、以下の方法によって製造してもよい。
まず、三次元網目状構造の骨格を有するシート状の樹脂成形体（以下、単に「樹脂成形体」とも記す）を用意する。樹脂成形体としては、ウレタン樹脂やメラミン樹脂等を用いることができる。図９に三次元網目状構造の骨格を有する発泡ウレタン樹脂の写真を示す。
続いて、樹脂成形体の骨格の表面に導電層を形成する導電化処理工程を行なう。導電化処理は、例えば、カーボンや導電性セラミック等の導電性粒子を含有した導電性塗料を塗布したり、無電解めっき法によってニッケルや銅等の導電性金属による層を形成したり、蒸着法やスパッタリング法によってアルミニウム等の導電性金属による層を形成したりすることによって行なうことができる。
続いて、骨格の表面に導電層を形成した樹脂成形体を基材として用いて、ニッケルを電気めっきする工程を行なう。ニッケルの電気めっきは公知の手法によって行なえばよい。
【００４６】
ニッケル製の多孔体基材にクロムやスズを含有させて、ＮｉＳｎ合金、ＮｉＣｒ合金又はＮｉＳｎＣｒ合金とする多孔体基材を製造するには、例えば、導電化処理工程において、前記導電性塗料にクロム粉末やスズ粉末を混ぜて用いればよい。
また、ニッケル製の多孔質基材をクロマイジング処理したり、ニッケルの表面にスズをめっきしてから熱処理をすることによってＮｉＣｒ合金やＮｉＳｎ合金、ＮｉＳｎＣｒ合金の形成を行なってもよい。
クロマイジング処理は、ニッケル製の多孔質基材にクロムを拡散浸透させることができる処理であればよく、公知の手法を採用できる。例えば、ニッケル製の多孔質基材にクロム粉末、ハロゲン化物、アルミナ粉末を混合した浸透材を充填して還元性雰囲気で加熱する粉末パック法を採用することができる。また、浸透材とニッケル製の多孔質基材を離間して配置し、還元性雰囲気中で加熱し、浸透材のガスを形成して多孔質基材の表面のニッケルに浸透材を浸透させることもできる。
スズのめっきは、例えば、次のようにして行うことができる。すなわち、硫酸浴として、硫酸第一スズ５５ｇ／Ｌ、硫酸１００ｇ／Ｌ、クレゾールスルホン酸１００ｇ／Ｌ、ゼラチン２ｇ／Ｌ、βナフトール１ｇ／Ｌの組成のめっき液を用意し、陰極電流密度を２Ａ／ｄｍ２、陽極電流密度を１Ａ／ｄｍ２以下とし、温度を２０℃、攪拌（陰極揺動）を２ｍ／分とすることで、スズをめっきすることができる。
【００４７】
最後に、熱処理等により、基材として用いた樹脂成形体を除去する除去工程を行なうことにより、三次元網目状構造の骨格を有する金属多孔体を得ることができる。
金属多孔体の気孔率や平均気孔径は、基材として用いる樹脂成形体の気孔率や平均気孔径と略等しくなる。このため、製造目的である多孔体基材の気孔率や平均気孔径に応じて樹脂成形体の気孔率や平均気孔径を適宜選択すればよい。樹脂成形体の気孔率及び平均気孔径は、前述の金属多孔体の気孔率及び平均気孔径と同様に定義される。
【００４８】
（コバルトめっき工程）
コバルトめっき工程は、前記多孔体基材の骨格の表面にコバルトをめっきする工程である。
コバルトのめっき方法は特に限定されるものではないが、例えば、以下のような方法によって行なうことが好ましい。すなわち、コバルトめっき液として、硫酸コバルト３５０ｇ／Ｌ、塩化コバルト４５ｇ／Ｌ、塩化ナトリウム２５ｇ／Ｌ、ホウ酸３５ｇ／Ｌの組成の水溶液を用意し、室温（２０℃程度）で、電流密度を２Ａ／ｄｍ２とすることで、多孔質基材の骨格の表面にコバルトをめっきすることができる。
【００４９】
＜水素の製造方法、及び水素の製造装置＞
本発明の実施形態に係る金属多孔体は、例えば、燃料電池用のガス拡散層や、水電解による水素製造用の電極に好適に使用できる。水素の製造方式には、大きく分けて［１］アルカリ水電解方式、［２］ＰＥＭ（Ｐｏｌｙｍｅｒ  Ｅｌｅｃｔｒｏｌｙｔｅ  Ｍｅｍｂｒａｎｃｅ）方式、及び［３］ＳＯＥＣ（Ｓｏｌｉｄ  Ｏｘｉｄｅ  Ｅｌｅｃｔｒｏｌｙｓｉｓ  Ｃｅｌｌ）方式があり、いずれの方式にも金属多孔体を用いることができる。
【００５０】
前記［１］のアルカリ水電解方式では、強アルカリ水溶液に陽極と陰極を浸漬し、電圧を印加することで水を電気分解する方式である。金属多孔体を電極として使用することで水と電極の接触面積が大きくなり、水の電気分解の効率を高めることができる。
アルカリ水電解方式による水素の製造方法においては、金属多孔体は平面的に見た場合の平均気孔径が１００μｍ以上、５０００μｍ以下であることが好ましい。金属多孔体を平面的に見た場合の平均気孔径が１００μｍ以上であることにより、発生した水素・酸素の気泡が金属多孔体の気孔部に詰まって水と電極との接触面積が小さくなることを抑制することができる。また、金属多孔体を平面的に見た場合の平均気孔径が５０００μｍ以下であることにより電極の表面積が十分に大きくなり、水の電気分解の効率を高めることができる。同様の観点から、金属多孔体を平面的に見た場合の平均気孔径は４００μｍ以上、４０００μｍ以下であることがより好ましい。
金属多孔体の厚さや金属の目付量は、電極面積が大きくなるとたわみなどの原因となるため、設備の規模によって適宜選択すればよい。金属の目付量としては２００ｇ／ｍ２以上、２０００ｇ／ｍ２以下程度であることが好ましく、３００ｇ／ｍ２以上、１２００ｇ／ｍ２以下程度であることがより好ましく、４００ｇ／ｍ2以上、１０００ｇ／ｍ２以下程度であることが更に好ましい。気泡の抜けと表面積の確保を両立するために、異なる平均気孔径を持つ複数の金属多孔体を組み合わせて使うこともできる。
【００５１】
前記［２］のＰＥＭ方式は、固体高分子電解質膜を用いて水を電気分解する方法である。固体高分子電解質膜の両面に陽極と陰極を配置し、陽極側に水を流しながら電圧を印加することで、水の電気分解により発生した水素イオンを、固体高分子電解質膜を通して陰極側へ移動させ、陰極側で水素として取り出す方式である。動作温度は１００℃程度である。水素と酸素で発電して水を排出する固体高分子型燃料電池と、同様の構成で全く逆の動作をさせるものである。陽極側と陰極側は完全に分離されているため、純度の高い水素を取り出せる利点がある。陽極・陰極共に電極を透過させて水・水素ガスを通す必要があるため、電極には導電性の多孔体が必要である。
【００５２】
本発明の実施形態に係る金属多孔体は高い気孔率と良好な電気伝導性を備えているため、固体高分子型燃料電池に好適に使用できるのと同じように、ＰＥＭ方式の水電解にも好適に使用できる。ＰＥＭ方式による水素の製造方法においては、金属多孔体は平面的に見た場合の平均気孔径が１５０μｍ以上、１０００μｍ以下であることが好ましい。金属多孔体を平面的に見た場合の平均気孔径が１５０μｍ以上であることにより、発生した水素・酸素の気泡が金属多孔体の気孔部に詰まって水と固体高分子電解質膜との接触面積が小さくなってしまうことを抑制することができる。また、金属多孔体を平面的に見た場合の平均気孔径が１０００μｍ以下であることにより十分な保水性を確保することができ、反応する前に水が通り抜けてしまうことを抑制して、効率よく水の電気分解を行なうことができる。同様の観点から、金属多孔体を平面的に見た場合の平均気孔径は、２００μｍ以上、７００μｍ以下であることがより好ましく、３００μｍ以上、６００μｍ以下であることが更に好ましい。
【００５３】
金属多孔体の厚さや金属の目付量は、設備の規模によって適宜選択すればよいが、気孔率が小さくなり過ぎると水を通過させるための圧力損失が大きくなるため、気孔率は３０％以上となるように厚みと金属の目付量を調整することが好ましい。また、ＰＥＭ方式では固体高分子電解質膜と電極の導通は圧着になるため、加圧時の変形・クリープによる電気抵抗増加が、実用上問題ない範囲になるように金属の目付属量を調節する必要がある。
金属の目付量としては２００ｇ／ｍ２以上、２０００ｇ／ｍ２以下程度であることが好ましく、３００ｇ／ｍ２以上、１２００ｇ／ｍ２以下程度であることがより好ましく、４００ｇ／ｍ2以上、１０００ｇ／ｍ２以下程度であることが更に好ましい。他、気孔率の確保と電気的接続の両立のために、異なる平均気孔径を持つ複数の金属多孔体を組み合わせて使うこともできる。
【００５４】
前記［３］のＳＯＥＣ方式は、固体酸化物電解質膜を用いて水を電気分解する方法で、電解質膜がプロトン伝導膜か酸素イオン伝導膜かによって構成が異なる。酸素イオン伝導膜では、水蒸気を供給する陰極側で水素が発生するため、水素純度が下がる。そのため、水素製造の観点からはプロトン伝導膜を用いることが好ましい。
プロトン伝導膜の両側に陽極と陰極を配置し、陽極側に水蒸気を導入しながら電圧を印加することで、水の電気分解により発生した水素イオンを、固体酸化物電解質膜を通して陰極側へ移動させ、陰極側で水素のみを取り出す方式である。動作温度は６００℃以上、８００℃以下程度である。水素と酸素で発電して水を排出する固体酸化物型燃料電池と、同様の構成で全く逆の動作をさせるものである。
【００５５】
陽極・陰極共に電極を透過させて水蒸気・水素ガスを通す必要があるため、電極には導電性かつ、特に陽極側で高温の酸化雰囲気に耐える多孔体が必要である。本発明の実施形態に係る金属多孔体は高い気孔率と良好な電気伝導性と高い耐酸化性・耐熱性を備えているため、固体酸化物型燃料電池に好適に使用できるのと同じように、ＳＯＥＣ方式の水電解にも好適に使用できる。酸化性雰囲気となる側の電極には、高い耐酸化性が要求されるため、クロムやスズを含む金属多孔体を使用することが好ましい。
【００５６】
ＳＯＥＣ方式による水素の製造方法においては、金属多孔体は平面的に見た場合の平均気孔径が１５０μｍ以上、１０００μｍ以下であることが好ましい。金属多孔体を平面的に見た場合の平均気孔径が１５０μｍ以上であることにより、水蒸気や発生した水素が金属多孔体の気孔部に詰まって水蒸気と固体酸化物電解質膜との接触面積が小さくなってしまうことを抑制することができる。また、金属多孔体を平面的に見た場合平均気孔径が１０００μｍ以下であることにより、圧損が低くなりすぎて水蒸気が十分に反応する前に通り抜けてしまうことを抑制することができる。同様の観点から、金属多孔体を平面的に見た場合の平均気孔径は、２００μｍ以上、７００μｍ以下であることがより好ましく、３００μｍ以上、６００μｍ以下であることが更に好ましい。
【００５７】
金属多孔体の厚さや金属の目付量は、設備の規模によって適宜選択すればよいが、気孔率が小さくなり過ぎると水蒸気を投入するための圧力損失が大きくなるため、気孔率は３０％以上となるように厚みと金属の目付量を調整することが好ましい。また、ＳＯＥＣ方式では固体酸化物電解質膜と電極の導通は圧着になるため、加圧時の変形・クリープによる電気抵抗増加が、実用上問題ない範囲になるように金属の目付量を調節する必要がある。金属の目付量としては２００ｇ／ｍ２以上、２０００ｇ／ｍ２以下程度であることが好ましく、３００ｇ／ｍ２以上、１２００ｇ／ｍ２以下程度であることがより好ましく、４００ｇ／ｍ２以上、１０００ｇ／ｍ２以下程度であることが更に好ましい。他、気孔率の確保と電気的接続の両立のために、異なる平均気孔径を持つ複数の金属多孔体を組み合わせて使うこともできる。
【００５８】
＜付記＞
以上の説明は、以下に付記する特徴を含む。
（付記１）
金属多孔体を電極として用いて、水を電気分解することによって水素を発生させる方法であって、
前記金属多孔体は連続気孔を有する平板状の金属多孔体であり、
前記金属多孔体の骨格は、ニッケルと、クロム及びスズの少なくとも一方と、を含有する合金層を有し、前記合金層の表面にコバルト層が形成されている、
水素の製造方法。
（付記２）
前記コバルト層は、平均膜厚が１μｍ以上である、付記１に記載の水素の製造方法。
（付記３）
前記合金層は、Ｎｉを主成分とするＮｉＳｎ合金、Ｎｉを主成分とするＮｉＣｒ合金又はＮｉを主成分とするＮｉＳｎＣｒ合金である、付記１又は付記２に記載の水素の製造方法。
（付記４）
前記骨格の形状が三次元網目状構造である、付記１から付記３のいずれか一項に記載の水素の製造方法。
（付記５）
前記金属多孔体は、気孔率が６０％以上、９８％以下である、付記１から付記４のいずれか一項に記載の水素の製造方法。
（付記６）
前記金属多孔体は、平均気孔径が５０μｍ以上、５０００μｍ以下である、付記１から付記５のいずれか一項に記載の水素の製造方法。
（付記７）
前記金属多孔体は、厚みが５００μｍ以上、５０００μｍ以下である、付記１から付記６のいずれか一項に記載の水素の製造方法。
（付記８）
前記水が強アルカリ水溶液である付記１から付記７のいずれか一項に記載の水素の製造方法。
（付記９）
固体高分子電解質膜の両側に前記金属多孔体を配置して前記固体高分子電解質膜と前記金属多孔体とを接触させ、それぞれの金属多孔体を陽極及び陰極として作用させ、前記陽極側に水を供給して電気分解することによって、前記陰極側に水素を発生させる、付記１から付記８のいずれか一項に記載の水素の製造方法。
（付記１０）
固体酸化物電解質膜の両側に前記金属多孔体を配置して前記固体高分子電解質膜と前記金属多孔体とを接触させ、それぞれの金属多孔体を陽極及び陰極として作用させ、前記陽極側に水蒸気を供給して水を電気分解することによって、前記陰極側に水素を発生させる、付記１から付記８のいずれか一項に記載の水素の製造方法。
【００５９】
（付記１１）
水を電気分解することによって水素を発生させることが可能な水素の製造装置であって、
電極として連続気孔を備える平板状の金属多孔体を備え、
前記金属多孔体は、ニッケルと、クロム及びスズの少なくとも一方と、を含有する合金層を備え、前記合金層の表面全体にコバルト層が形成されている、
水素の製造装置。
（付記１２）
前記コバルト層は平均膜厚が１μｍ以上である、付記１１に記載の水素の製造装置。
（付記１３）
前記合金層は、Ｎｉを主成分とするＮｉＳｎ合金、Ｎｉを主成分とするＮｉＣｒ合金又はＮｉを主成分とするＮｉＳｎＣｒ合金である、付記１１又は付記１２に記載の水素の製造装置。
（付記１４）
前記骨格の形状が三次元網目状構造である、付記１１から付記１３のいずれか一項に記載の水素の製造装置。
（付記１５）
前記金属多孔体は、気孔率が６０％以上、９８％以下である、付記１１から付記１４のいずれか一項に記載の水素の製造装置。
（付記１６）
前記金属多孔体は、平均気孔径が５０μｍ以上、５０００μｍ以下である、付記１１から付記１５のいずれか一項に記載の水素の製造装置。
（付記１７）
前記金属多孔体は、厚みが５００μｍ以上、５０００μｍ以下である、付記１１から付記１６のいずれか一項に記載の水素の製造装置。
（付記１８）
前記水が強アルカリ水溶液である、付記１１から付記１７のいずれか一項に記載の水素の製造装置。
（付記１９）
固体高分子電解質膜の両側に陽極及び陰極を有し、
前記陽極及び前記陰極は前記固体高分子電解質膜と接触しており、
前記陽極側に供給された水を電気分解することによって前記陰極側に水素を発生させることが可能な水素の製造装置であって、
前記陽極及び前記陰極の少なくとも一方に前記金属多孔体を用いる、付記１１から付記１８のいずれか一項に記載の水素の製造装置。
（付記２０）
固体酸化物電解質膜の両側に陽極及び陰極を有し、
前記陽極及び前記陰極は前記固体高分子電解質膜と接触しており、
前記陽極側に供給された水蒸気を電気分解することによって前記陰極側に水素を発生させることが可能な水素の製造装置であって、
前記陽極及び前記陰極の少なくとも一方に前記金属多孔体を用いる、付記１１から付記１９のいずれか一項に記載の水素の製造装置。
【実施例】
【００６０】
以下、実施例に基づいて本発明をより詳細に説明するが、これらの実施例は例示であって、本発明の金属多孔体等はこれらに限定されるものではない。本発明の範囲は請求の範囲の記載によって示され、請求の範囲の記載と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。【００６１】
（実施例１）
−用意工程−
三次元網目状構造の骨格を有し、クロムの含有率が２７質量％でＮｉを主成分とする多孔体基材Ｎｏ．１（住友電気工業株式会社製のセルメット、「セルメット」は登録商標）を用意した。
多孔体基材Ｎｏ．１は厚みが１２００μｍであり、気孔率が９６％、平均気孔径が４４０μｍであった。
−コバルトめっき工程−
上記で用意した多孔体基材Ｎｏ．１の骨格の表面に目付量が１００ｇ／ｍ２となるようにコバルトをめっきして金属多孔体Ｎｏ．１を得た。
コバルトのめっきは、硫酸コバルト３５０ｇ／Ｌ、塩化コバルト４５ｇ／Ｌ、塩化ナトリウム２５ｇ／Ｌ、ホウ酸３５ｇ／Ｌの組成のコバルトめっき液を用意し、室温（約２０℃）で、電流密度を２Ａ／ｄｍ２とすることで行なった。なお、電流密度は多孔質基材のみかけの面積を基準としたものである。【００６２】
（実施例２）
−用意工程−
三次元網目状構造の骨格を有し、スズの含有率が７質量％でＮｉを主成分とする多孔体基材Ｎｏ．２を用意した。
多孔体基材Ｎｏ．２は、厚みが１２００μｍであり、気孔率が９６％、平均気孔径が４４０μｍのセルメット（住友電気工業株式会社製、「セルメット」は登録商標）の骨格の表面に目付量が３２ｇ／ｍ２となるようにスズをめっきし、１０００℃で１５分間熱処理することにより作製した。
スズのめっきは、硫酸第一スズ５５ｇ／Ｌ、硫酸１００ｇ／Ｌ、クレゾールスルホン酸１００ｇ／Ｌ、ゼラチン２ｇ／Ｌ、βナフトール１ｇ／Ｌの組成のスズめっき液を用い、めっき液の温度を２０℃とし、電流密度を２Ａ／ｄｍ２として行なった。
−コバルトめっき工程−
上記で用意した多孔体基材Ｎｏ．２の骨格の表面に目付量が１００ｇ／ｃｍ２となるようにコバルトをめっきして金属多孔体Ｎｏ．２を得た。
コバルトのめっきは実施例１と同様にして行なった。【００６３】
−評価−
実施例において作製した金属多孔体Ｎｏ．１は、気孔率が９５％であり、平均気孔径は４３０μｍであった。また、金属多孔体Ｎｏ．１のコバルト層の平均膜厚を電子顕微鏡像で計測したところ、１０μｍであった。
（電子顕微鏡観察）
金属多孔体Ｎｏ．１の骨格の断面（図２のＡ−Ａ線断面）をＳＥＭによって観察した写真を図１０に示す。図１０に示すように、合金層１２の表面にコバルト層１１が形成されていることが確認できた。【００６４】
（熱処理）
金属多孔体Ｎｏ．１を大気下で、８００℃、５００時間、熱処理した。
熱処理後の金属多孔体Ｎｏ．１の骨格の断面をエネルギー分散型Ｘ線分光法（ＥＤＸ：Ｅｎｅｒｇｙ  Ｄｉｓｐｅｒｓｉｖｅ  Ｘ−ｒａｙ  Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ）によって測定した。その結果を図１１に示す。
図１１では、上部にＳＥＭ写真を、下部に各元素の存在有無を表すスペクトルを示す。
図１１の下部のグラフは、縦軸が各元素の重量比率を表し、横軸はＳＥＭ写真における線Ｌ上の位置を表している。図１１より、合金層１２中のクロムはコバルト層１１に殆ど拡散していないことが確認された。【００６５】
（強度測定）
金属多孔体Ｎｏ．１及び金属多孔体Ｎｏ．２を大気下、８００℃で、０時間、１４４時間、２８８時間、５００時間と時間を変えて熱処理した。比較として多孔体基材Ｎｏ．１も同様に熱処理した。
熱処理後の金属多孔体Ｎｏ．１、金属多孔体Ｎｏ．２及び多孔体基材Ｎｏ．１について、強度の測定を行なった。強度の測定は、試験片の大きさを２．５ｃｍ×２．５ｃｍとし、常温で、圧縮試験機にて行なった。その結果を表１に示す。【００６６】
【表１】
2019012948.tif 000003
【００６７】
表１より、金属多孔体Ｎｏ．１及び金属多孔体Ｎｏ．２は従来の多孔体基材Ｎｏ．１と同程度の強度を維持できることが確認できた。【００６８】
（抵抗測定）
強度測定を行なった場合と同様にして金属多孔体Ｎｏ．１、金属多孔体Ｎｏ．２及び多孔体基材Ｎｏ．１を熱処理した。
熱処理後の金属多孔体Ｎｏ．１、金属多孔体Ｎｏ．２及び多孔体基材Ｎｏ．１について、電気抵抗の測定を行なった。
電気抵抗の測定は、試験片の大きさを４ｃｍ×４ｃｍとし、四端子法にて、８００℃で厚み方向の電気抵抗を測定した。その結果を表２に示す。【００６９】
【表２】
2019012948.tif 000004
表２において「−」はデータを測定しなかったことを表す。【００７０】
表２より、金属多孔体Ｎｏ．１及び金属多孔体Ｎｏ．２は従来の多孔体基材Ｎｏ．１と比べて、８００℃の高温下では極めて低い抵抗値を示し、ＳＯＦＣの集電体としても好適に用いることができることが示された。
【符号の説明】
【００７１】
１０  金属多孔体
１１  コバルト層
１２  合金層
１３  骨格
１４  骨格の内部
１５  気孔部
８０  多孔体基材
８２  合金層
８３  骨格
８４  骨格の内部
８５  気孔部
【図１】
2019012948.tif 000005
【図２】
2019012948.tif 000006
【図３】
2019012948.tif 000007
【図４】
2019012948.tif 000008
【図５】
2019012948.tif 000009
【図６】
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【図７】
2019012948.tif 000011
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【国際調査報告】
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