【手続補正書】
【提出日】平成20年3月6日(2008.3.6)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
固体電解質燃料電池アセンブリー用部材であって、該部材は、７００℃を超える温度で導電性を有し、耐熱性合金からなる導電性金属基材からなるものであり、該導電性金属基材は高温の酸化状態に曝された時には該導電性金属基材よりも導電性の低い高密度の酸化物層を形成するものであり、
該導電性金属基材が、該導電性金属基材の導電性表面の上に積層され、かつ該導電性表面と電気的に接触するＮｉ−Ｓｎ合金層と、該Ｎｉ−Ｓｎ合金層の上に積層され、かつ該Ｎｉ−Ｓｎ合金層と電気的に接触する、少なくとも１層のＡｇ層又はＳｎを含有するＡｇ層と、を有する固体電解質燃料電池アセンブリー用部材。
【請求項２】
上記Ｎｉ−Ｓｎ合金層が、上記基材の表面の一部にのみ積層されている請求項１記載の固体電解質燃料電池アセンブリー用部材。
【請求項３】
少なくとも上記Ａｇ層が、上記Ｎｉ−Ｓｎ合金層の一部にのみ積層されている請求項１又は２に記載の固体電解質燃料電池アセンブリー用部材。
【請求項４】
上記導電性金属基材が、耐熱性ニッケル合金、耐熱性銅合金、そして耐熱性鋼から成る群から選択される請求項１から３のいずれか一つに記載の固体電解質燃料電池アセンブリー用部材。
【請求項５】
上記金属基材の表面上に、Ｎｉ−Ｓｎ合金層の下になるように導電性の表面層を形成してなる請求項１から４のいずれか一つに記載の固体電解質燃料電池アセンブリー用部材。
【請求項６】
上記Ｎｉ−Ｓｎ合金層中の全ての又はそれぞれのＮｉ−Ｓｎ合金のＳｎ含有量が、Ｎｉ３Ｓｎ２のＳｎ含有量より大きくない請求項１から５のいずれか一つに記載の固体電解質燃料電池アセンブリー用部材。
【請求項７】
上記の全ての又はそれぞれのＮｉ−Ｓｎ合金が、Ｎｉ３Ｓｎ２とＮｉ３Ｓｎとの混合物と、Ｎｉ３Ｓｎと、Ｎｉ３ＳｎとＳｎがＮｉに固溶した固溶体との混合物と、そしてＳｎがＮｉに固溶した固溶体と、からなる群から選択された少なくとも１種から成る請求項６記載の固体電解質燃料電池アセンブリー用部材。
【請求項８】
上記Ｎｉ−Ｓｎ合金層が、ＳｎがＮｉに固溶した固溶体から成る副層を含み、該副層はＮｉ３Ｓｎから成る副層の上に積層されている請求項７記載の固体電解質燃料電池アセンブリー用部材。
【請求項９】
上記Ｎｉ−Ｓｎ合金層の厚さが約１０〜４０μｍである請求項１から８のいずれか一つに記載の固体電解質燃料電池アセンブリー用部材。
【請求項１０】
上記少なくとも１層のＡｇ層又はＳｎを含有するＡｇ層の厚さが、約１０〜１００μｍ、好ましくは約２０〜５０μｍである請求項１から９のいずれか一つに記載の固体電解質燃料電池アセンブリー用部材。
【請求項１１】
上記の少なくとも１層のＳｎを含有するＡｇ層が約３〜３０重量％のＳｎを含有する請求項１から１０のいずれか一つに記載の固体電解質燃料電池アセンブリー用部材。
【請求項１２】
上記の少なくとも１層のＳｎを含有するＡｇ層が約６重量％のＳｎを含有する請求項１１記載の固体電解質燃料電池アセンブリー用部材。
【請求項１３】
上記少なくとも１層のＡｇ層又はＳｎを含有するＡｇ層の上にＳｎＯ２層が積層されて成る請求項１から１２のいずれか一つに記載の固体電解質燃料電池アセンブリー用部材。
【請求項１４】
上記少なくとも１層のＡｇ層又はＳｎを含有するＡｇ層の一部のみの上にＳｎＯ２層が積層されて成る請求項１３記載の固体電解質燃料電池アセンブリー用部材。
【請求項１５】
上記ＳｎＯ２層の厚さが約２〜２０μｍである請求項１３又は１４に記載の固体電解質燃料電池アセンブリー用部材。
【請求項１６】
上記ＳｎＯ２層がＳｎＯ２の導電性を向上させるためにドープされている請求項１３から１５のいずれか一つに記載の固体電解質燃料電池アセンブリー用部材。
【請求項１７】
ドーパントが、Ｓｂ２Ｏ５、Ｓｂ２Ｏ４、Ａｓ２Ｏ３、Ｐ２Ｏ５、Ｆ、そしてＣｌから成る群から選択された少なくとも１種である請求項１６記載の固体電解質燃料電池アセンブリー用部材。
【請求項１８】
上記導電性金属部材が固体電解質燃料電池スタック用のセパレータ板である請求項１から１７のいずれか一つに記載の固体電解質燃料電池アセンブリー用部材。
【請求項１９】
７００℃を超える温度における固体電解質燃料電池アセンブリー用部材の導電性を向上させる方法であって、該部材は、耐熱性合金からなる導電性金属基材からなるものであり、該導電性金属基材は高温の酸化状態に曝された時には該導電性金属基材よりも導電性の低い高密度の表面酸化物層を形成するものであり、
上記表面酸化物層が存在しない上記基材の表面の少なくとも一部の上に、該基材と電気的に接触するようにＮｉ−Ｓｎ合金層を形成し、該Ｎｉ−Ｓｎ合金層の少なくとも一部の上に、該Ｎｉ−Ｓｎ合金層と電気的に接触するように少なくとも１層のＡｇ層又はＳｎを含有するＡｇ層を形成する、７００℃を超える温度における固体電解質燃料電池アセンブリー用部材の導電性を向上させる方法。
【請求項２０】
上記導電性金属基材が、耐熱性ニッケル合金、耐熱性銅合金、そして耐熱性鋼からなる群から選択される請求項１９記載の方法。
【請求項２１】
上記Ｎｉ−Ｓｎ合金層中の全ての又はそれぞれのＮｉ−Ｓｎ合金のＳｎ含有量がＮｉ３Ｓｎ２より大きくない請求項１９又は２０に記載の方法。
【請求項２２】
上記Ｎｉ−Ｓｎ合金が、Ｎｉ３Ｓｎ２とＮｉ３Ｓｎとの混合物と、Ｎｉ３Ｓｎと、Ｎｉ３ＳｎとＳｎがＮｉに固溶した固溶体との混合物と、そしてＳｎがＮｉに固溶した固溶体と、からなる群から選択された少なくとも１種から成る請求項２１記載の方法。
【請求項２３】
上記Ｎｉ−Ｓｎ合金層が、電気メッキ、溶融金属中への予熱浸漬、スラリーを塗布して乾燥する、合金粉末を熱吹付けする、そして、ＮｉとＳｎの混合粉末を熱吹付けする、からなる群から選択された方法によりＮｉ−Ｓｎ合金を上記基材に適用することにより形成される請求項１９から２２のいずれか一つに記載の方法。
【請求項２４】
上記Ｎｉ−Ｓｎ合金層を、Ｓｎを１層以上のＮｉ層に適用し、高温でＳｎを１層以上のＮｉ層に拡散させることにより形成する請求項１９から２２のいずれか一つに記載の方法。
【請求項２５】
上記Ｎｉ層又は第１のＮｉ層が、少なくとも上記基材のＮｉリッチな表面である請求項２４記載の方法。
【請求項２６】
上記のＮｉにＬｉがドープされている請求項２４又は２５に記載の方法。
【請求項２７】
上記のＮｉ−Ｓｎ合金層の少なくとも一部の上に、少なくとも１層のＡｇ層又はＳｎを含有するＡｇ層を形成する工程において、少なくともＳｎの一部をＡｇとの混合物あるいは合金の状態でＮｉに適用し、上記の拡散を実施する請求項２４から２６のいずれか一つに記載の方法。
【請求項２８】
上記のＡｇとの混合物又は合金において、Ｓｎの含有量の上限が９０重量％である請求項２７記載の方法。
【請求項２９】
上記のＡｇとの混合物又は合金において、Ｓｎの含有量の上限が４５重量％である請求項２７記載の方法。
【請求項３０】
Ｓｎの含有量の異なる、Ａｇとの混合物又は合金からなる多数のＳｎ層を適用する請求項２７、２８又は２９に記載の方法。
【請求項３１】
Ａｇとの混合物又は合金であるＳｎ層を１層ずつ適用し、適用したＳｎ層毎に拡散工程を実行する請求項３０記載の方法。
【請求項３２】
約７５０から１０００℃の温度範囲で、Ｓｎを含有する少なくとも一層のＡｇ層から少なくとも一層のＮｉ層にＳｎが拡散する請求項２４から３１のいずれか一つに記載の方法。
【請求項３３】
さらに、少なくとも１層のＡｇ層又はＳｎを含有するＡｇ層の上にＳｎＯ２層を形成する請求項１９から３２のいずれか一つに記載の方法。
【請求項３４】
上記Ｎｉ−Ｓｎ合金層を形成する間に大量のＳｎを準備し、該大量のＳｎの少なくとも一部を上記少なくとも１層のＡｇ層又はＳｎを含有するＡｇ層で規定される外表面に移動させ、該外表面でＳｎを酸化して、上記ＳｎＯ２層を形成する請求項３３記載の方法。
【請求項３５】
上記の少なくとも１層のＳｎを含有するＡｇ層が６重量％以上のＳｎを含み、上記ＳｎＯ２層のためのＳｎが上記の少なくとも１層のＳｎを含有するＡｇ層から得られる請求項３４記載の方法。
【請求項３６】
導電性を向上させるために、上記ＳｎＯ２層にドーピングすることを含む請求項３３から３５のいずれか一つに記載の方法。
【請求項３７】
上記ＳｎＯ２層を形成するに先立って、ＳｎＯ２層の導電性を向上させるために、上記少なくとも１層のＳｎを含有するＡｇ層にドーパントを含有させる請求項３５記載の方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００１】
（技術分野）
本発明は、金属や合金部品を含む金属部材の導電性に関し、さらに詳しくは、導電性を維持又は向上させるために処理された金属基材、及びいくつかの環境において導電性金属基材の導電性を向上させる方法に関する。本発明は、特に、固体電解質燃料電池アセンブリー用の導電性部材とともに高温で用いられる金属部材に関する。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００３
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００４】
固体電解質燃料電池では、電解質、アノード、そしてカソードは、通常、セラミック又はサーメットのようなセラミックタイプの材料である。しかし、燃料電池スタックの周辺部品には、燃料電池の運転に必要な７００℃を超える温度において必要とされる機械的強度、熱伝導性、そして他の特性を備えたいろいろな材料を用いることができる。これらの部品の例として、例えば、セパレータ板（インターコネクタあるいはバイポーラ板としても知られている。）には、隣接する燃料電池及び／又はスタックの他の場所との間の電気的接続を確保することが要求されている。この目的のために複数の改良された導電性セラミックスが開発された。しかし、使用可能と考えられる多くの金属や合金と比較すると、これらの材料は高価で、機械的強度が弱く、熱伝導性が低い。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
本発明によれば、固体電解質燃料電池アセンブリー用部材であって、該部材は、７００℃を超える温度で導電性を有し、耐熱性合金からなる導電性金属基材からなるものであり、該導電性金属基材は高温の酸化状態に曝された時には該導電性金属基材よりも導電性の低い高密度の酸化物層を形成するものであって、該導電性金属基材が、該導電性金属基材の導電性表面の上に積層され、かつ該導電性表面と電気的に接触するＮｉ−Ｓｎ合金層と、該Ｎｉ−Ｓｎ合金層の上に積層され、かつ該Ｎｉ−Ｓｎ合金層と電気的に接触する、少なくとも１層のＡｇ層又はＳｎを含有するＡｇ層と、を有する固体電解質燃料電池アセンブリー用部材を提供することができる。また、少なくとも１層のＡｇ層又はＳｎを含有するＡｇ層の上に積層するようにＳｎＯ２層を設けることもできる。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
また、本発明によれば、７００℃を超える温度における固体電解質燃料電池アセンブリー用部材の導電性を向上させる方法であって、該部材は、耐熱性合金からなる導電性金属基材からなるものであり、該導電性金属基材は高温の酸化状態に曝された時には該導電性金属基材よりも導電性の低い高密度の表面酸化物層を形成するものであり、上記表面酸化物層が存在しない上記基材の表面の少なくとも一部の上に、該基材と電気的に接触するようにＮｉ−Ｓｎ合金層を形成し、該Ｎｉ−Ｓｎ合金層の少なくとも一部の上に、該Ｎｉ−Ｓｎ合金層と電気的に接触するように少なくとも１層のＡｇ層又はＳｎを含有するＡｇ層を形成する、７００℃を超える温度における固体電解質燃料電池アセンブリー用部材の導電性を向上させる方法を提供することができる。本発明の部材の一例は、固体電解質燃料電池スタックのセパレータ板である。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
ユーザの必要に応じて、片面あるいは両面及び／又は全面、又は基材の１以上の表面の一部のみに限定して部材をコーティングすることができる。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１４】
Ｎｉ−Ｓｎ合金層、Ａｇ層、そして随意のＳｎＯ２層は、金属基材の上の１以上の選択された場所に形成されていれば良い。特に、それらの場所としては、金属基材と隣接する部品を電気的に接続する場所、あるいは金属基材へ又は金属基材から電気を伝導させる場所が望ましい。金属基材が耐熱性合金で形成されているので、金属基材の表面の残部は自然の酸化物層で保護することができる。他の環境下において、金属基材の表面の残部は、必要により、例えば、Ｎｉ−Ｓｎ合金単独により又は他の適用可能なコーティングにより保護することができる。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２０】
金属基材には、不利な条件で表面層を形成して導電性が低下する種々の耐熱性導電性金属を用いることができ、例えば、耐熱性ニッケル合金、耐熱性銅合金、そして耐熱性鋼を挙げることができる。金属基材が耐熱性ニッケル合金であり、そのニッケル合金がニッケルリッチで、例えば、モネル合金のように５０重量％以上のニッケル（そして多分４０重量％以上でもある。）を含み、Ｓｎを直接Ｎｉ−Ｓｎ合金の形で用いない合金である場合、Ｓｎを適用する前に金属基材の上にＮｉ層を適用する必要はない。しかし、ＮｉとＳｎを一緒に用いない他のすべての環境下では、金属基材の上にＮｉ層を適用することが必要である。金属基材は、予めその上に導電性表面を有していても良く、その場合、その表面層はＮｉ−Ｓｎ合金やＡｇ層の性能に悪影響を与えないようにする必要がある。そのような表面層には、例えば、Ａｇを用いることができる。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４３】
本発明において、高温下で部材上にＡｇ表面層を設けることの潜在的な欠点としては、第１にＡｇが蒸発し易いこと、第２に酸素がＡｇ層の各層又は全層の中を拡散しＮｉ−Ｓｎ合金層を酸化することである。Ａｇの蒸発は、特に導電性金属部材を固体電解質燃料電池に適用した場合に大きな不利益をもたらす可能性がある。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４８】
ＳｎＯ２を形成するための酸化雰囲気における金属部材の処理は、約６５０℃又はそれ以上の高温で実施することができる。７５０℃では、所望の厚さのＳｎＯ２を得るには数時間、例えば約１０時間が必要であるが、９００℃では約３０分に減らすことができる。酸化は、あらゆる酸素含有雰囲気で実施することができ、好ましくは、燃料電池スタックの中又は使用中において行うことができる。本発明によれば、ＳｎＯ２層は金属部材を浸炭雰囲気及び高湿で温和な還元雰囲気から保護することができる。