(57)【要約】【課題】  カソード劣化速度の低下を可能にするフェライトステンレス鋼を提供する。【解決手段】  鉄と；約１８〜約３０ｗｔ％のクロムと；約７ｗｔ％までのタングステンと；約１．５ｗｔ％までのマンガンと；約１ｗｔ％までのアルミニウムと；約０．０２〜約０．１ｗｔ％の希土類金属及び／又はイットリウムから成り、ｗｔ％が総重量に基づく組成物が開示される。更に、鉄と；約１８〜約３０ｗｔ％のクロムと；約７ｗｔ％までのタングステンと；約１．５ｗｔ％までのマンガンと；約１ｗｔ％までのアルミニウムと；約０．０２〜約０．１ｗｔ％の希土類金属及び／又はイットリウムから成り、ｗｔ％が総重量に基づく組成物を溶融することと；組成物を鋳造することと；組成物を圧延することとから成る方法が開示される。【選択図】      図１
2007162132.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
鉄と；
１８〜３０ｗｔ％のクロムと；
７ｗｔ％までのタングステンと；
１．５ｗｔ％までのマンガンと；
１ｗｔ％までのアルミニウムと；
０．０２〜０．１ｗｔ％の希土類金属及び／又はイットリウムから成り、前記ｗｔ％が総重量に基づく組成物。
【請求項２】
サンドイッチ構造において実質的に１，５００時間にわたり７５０℃で酸化されたとき、７５０℃で５〜４０（ｍΩ・ｃｍ２）の面積抵抗率を有する請求項１記載の組成物。
【請求項３】
サンドイッチ構造において実質的に１，５００時間にわたり８５０℃で酸化されたとき、７５０℃で２０〜１２０ｍΩ・ｃｍ２の面積抵抗率を有する請求項１記載の組成物。
【請求項４】
１１．７５ｐｐｍ／℃以上の熱膨張係数を有する請求項１記載の組成物。
【請求項５】
クロムは、前記組成物の総重量の２５ｗｔ％の量で存在する請求項１記載の組成物。
【請求項６】
希土類金属はランタンである請求項１記載の組成物。
【請求項７】
５〜７ｗｔ％のタングステンを含有する請求項１記載の組成物。
【請求項８】
０．５〜１．５ｗｔ％のマンガンを含有する請求項１記載の組成物。
【請求項９】
０．５〜１ｗｔ％のアルミニウムを含有する請求項１記載の組成物。
【請求項１０】
請求項１から９のいずれか１項に記載の組成物から製造された物品。
【請求項１１】
鉄と；
１８〜３０ｗｔ％のクロムと；
７ｗｔ％までのタングステンと；
１．５ｗｔ％までのマンガンと；
１ｗｔ％までのアルミニウムと；
０．０２〜０．１ｗｔ％の希土類金属及び／又はイットリウムから成り、前記ｗｔ％が総重量に基づく組成物を溶融することと；
前記組成物を鋳造することと；
前記組成物を圧延することとから成る方法。
【請求項１２】
請求項１１記載の方法により製造された物品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高温用途に使用されるフェライトステンレス鋼、それを製造する方法及びそれを含む物品に関する。
【背景技術】
【０００２】
固体酸化物燃料電池（ＳＯＦＣ）は、電気化学反応を利用して種々の燃料からエネルギー、通常は電気を発生する装置である。エネルギー変換の効率を改善する電解質を通る酸素の移動は、７００℃を超える温度で大幅に加速される。ＳＯＦＣにおける燃料から電気への総変換効率は、９０％と高く、熱機関（カルノーサイクル）の場合の従来の熱力学により制限されない。排気ガスの温度が高いため、ＳＯＦＣは熱及び電気を同時発生する能力を有する。ＳＯＦＣ及びタービンを統合した複合発電システムは、非常に高いシステム総効率を有することができる。
【０００３】
ＳＯＦＣの構体は管状又は平板状である。ＳＯＦＣの重要な構成要素は、アノード、カソード、電解質、配線部、マニホルド及びシールである。カソードは、高温のオキシダント環境に広くさらされ、一般に、空気電極又は酸素電極と呼ばれる。カソード供給ガスの温度は、通常、約４００℃以上である。同様に、アノードは、燃料にさらされ、燃料電極と呼ばれる。配線部は、燃料側でアノードと境を接し、空気側でカソードと境を接する。配線部は、通常、ランタンクロマイト、ランタンストロンチウムクロマイト、フェライトステンレス鋼及びクロム系合金などの耐酸化耐熱材料を使用して製造される。
【０００４】
約８５０℃以上の温度及び高い酸素分圧で、カソード全体にわたり非常に過酷な酸化条件が存在する。そのような状況は、湿気及び大気中の水分とあいまって、配線部中に存在するクロムを酸化し、酸化クロム又は水酸化クロム又はオキシ水酸化クロムを形成する。それらの酸化物は、カソードスケールとして成長し、蒸発して、カソードに悪影響を及ぼすか又はカソードの作用を停止させてしまうおそれがある。約８００℃の中間温度範囲において、何千時間にもわたりＳＯＦＣ環境にさらされ続けると、カソードスケールは、数十ミクロンの厚さまで成長する場合がある。水酸化クロム及びオキシ水酸化クロムは、特に揮発性が高く、カソードを劣化させる。ＳＯＦＣのカソードの平均余命及び動作効率を向上するために、カソードの劣化を減少又は排除することが望ましい。
【０００５】
ＳＯＦＣにおけるカソード劣化を最小限に抑えるための現在の方法は、適切に開発されておらず、ＳＯＦＣの有効動作寿命を制限する。頻繁に保守を行うか又はカソードスケールを除去することにより、問題を軽減又は排除できる。しかし、その結果、燃料電池の動作は停止され、発電サイクルと関連する著しいエネルギー損失が起こると考えられる。
【０００６】
あるいは、配線部において、クロムを含有しない合金及び不揮発性クロムを含むセラミック材料が採用されてきた。しかし、それらの材料は高価で、脆く、引張力に弱く、高い抵抗損失を有するため、配線部として使用するには不適切である。多くのＳＯＦＣスタックは、クロムを含有する合金から製造された配線部及び構成要素を採用しており、それに代わる適切な材料はほとんどない。カソードの劣化速度が速いという問題は解決されていない。
【特許文献１】米国特許第５，８００，１５２号公報
【特許文献２】米国特許第５，９０２，６９２号公報
【特許文献３】米国特許第５，９４２，３４９号公報
【特許文献４】米国特許第６，２８０，８６８Ｂ１号公報
【特許文献５】米国特許第６，２９４，１３１Ｂ１号公報
【特許文献６】米国特許第６，３００，００１Ｂ１号公報
【特許文献７】米国特許第６，９３６，２１７Ｂ２号公報
【特許文献８】米国特許出願公開第２００２／０００４１５５Ａ１号
【特許文献９】米国特許出願公開第２００２／０１８２４６８Ａ１号
【特許文献１０】米国特許出願公開第２００３／００６３９９４Ａ１号
【特許文献１１】米国特許出願公開第２００５／０１４２３９８Ａ１号
【特許文献１２】欧州特許第０７６７，２４７Ｂ１号公報
【特許文献１３】特開平07-166301号明細書
【特許文献１４】特開平08-035042号明細書
【特許文献１５】特開平09-157801号明細書
【特許文献１６】特開平10-280103号明細書
【特許文献１７】特開平2000-328205号明細書
【特許文献１８】WO9825316号パンフレット
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従って、約８００℃の温度で動作するＳＯＦＣにおいてカソード劣化速度の低下を可能にするフェライトステンレス鋼を使用することが望ましい。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
鉄と；約１８〜約３０ｗｔ％のクロムと；約７ｗｔ％までのタングステンと；約１．５ｗｔ％までのマンガンと；約１ｗｔ％までのアルミニウムと；約０．０２〜約０．１ｗｔ％の希土類金属及び／又はイットリウムから成り、ｗｔ％が総重量に基づく組成物が開示される。
【０００９】
更に、鉄と；約１８〜約３０ｗｔ％のクロムと；約７ｗｔ％までのタングステンと；約１．５ｗｔ％までのマンガンと；約１ｗｔ％までのアルミニウムと；約０．０２〜約０．１ｗｔ％の希土類金属及び／又はイットリウムから成り、ｗｔ％が総重量に基づく組成物を溶融することと；組成物を鋳造することと；組成物を圧延することとから成る方法が開示される。
【００１０】
更に、上記の組成物から製造された物品が開示される。
【００１１】
以下に図面を参照して本発明を説明するが、図中、同じ要素は、同じ図中符号により示される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下の説明中、いくつかの図において、同じ図中符号は、一貫して同じ部分又は対応する部分を示す。また、「上部」、「底部」、「外側」、「内側」などの用語は、便宜上使用される言葉であり、限定的な意味を持つ用語として解釈されてはならない。また、本明細書中で使用される「第１の」、「第２の」などの用語は、順序、量又は重要度を示すものではなく、１つの要素を別の要素と識別するために使用される。「１つの」という用語は、数量の限定を表すものではなく、引用された項目が少なくとも１つ存在することを表す。数量と関連して使用される「約」という修飾語は、挙げられている数値を含み、文脈により指示される意味を有する（例えば、特定の量の測定と関連する程度の誤差を含む）。
【００１３】
固体酸化物燃料電池（ＳＯＦＣ）及び他の高温に適用される物品における金属配線部の酸化を減少し、その化学的適合性を改善するフェライトステンレス鋼が開示される。フェライトステンレス鋼は、腐食による劣化を減少する一方で、ＳＯＦＣ環境における配線部として有効に使用可能である。フェライトステンレス鋼は、遅い酸化物成長速度を示し、熱膨張係数（ＣＴＥ）整合に有効に使用でき、約１，５００時間にわたり約７５０℃の酸化にさらされたとき、約５〜約４０ｍΩ・ｃｍ２（７５０℃で測定）の低い総面積抵抗率（ＡＳＲ）を有する。フェライトステンレス鋼は、クロム、アルミニウム、タングステン、マンガン、希土類元素及び／又はイットリウムを有効に含有し、残部は鉄である。
【００１４】
図１を参照すると、一実施形態として示される燃料電池システム２００は、アノード４０、電解質６０、カソード８０、配線部１００及びシール１０５を有する燃料電池３０を具備する。カソード８０及び配線部１００は、接点９０を介して密接に電気的に導通する。アノード４０、電解質６０、カソード８０、カソード‐配線部接点９０及び配線部１００を具備する複製ユニット１８０を繰り返し積み重ねることにより、燃料電池スタックが形成される。燃料電池は、エンドプレート１２０の間に収容される。
【００１５】
図１からわかるように、電気を発生するためにスタックにおいて複数のＳＯＦＣが使用される場合、配線部は、１つの電池を別の電池に電気接続する。配線部は、ＳＯＦＣスタックに機械的安定性を与えると共に、アノードガスとカソードガスとを分離するセパレータとしても機能する。ＳＯＦＣを電気接続するのは配線部の機能であるので、配線部の材料の導電率は高くなければならず、ＳＯＦＣの耐用年数を通じて、電池の動作条件の下で動作温度において高いままでなければならない。更に、配線部は、カソード及びアノードなどの電池の他の構成要素と物理的に導通している。燃料電池を気密にして、燃料とオキシダントガスとの混合を回避するために、シールが使用され、配線部は、シールとも物理的に導通可能である。従って、配線部は、化学的に不活性であると共に、その他の電池構成要素と熱膨張係数の上で整合していることが望ましい。配線部と電極との間で反応が起こったとしても、反応生成物は、良導体でなければならない。
【００１６】
一実施形態においては、配線部で使用されるフェライトステンレス鋼は、フェライトステンレス鋼の重量の約１８重量パーセント（ｗｔ％）以上の量のクロムを含有する。別の実施形態においては、フェライトステンレス鋼は、フェライトステンレス鋼の重量の約１８ｗｔ％〜約３０ｗｔ％の量のクロムを含有する。更に別の実施形態では、フェライトステンレス鋼は、フェライトステンレス鋼の重量の約２０ｗｔ％〜約２９ｗｔ％の量のクロムを含有する。更に別の実施形態においては、フェライトステンレス鋼は、フェライトステンレス鋼の重量の約２１ｗｔ％〜約２８ｗｔ％の量のクロムを含有する。クロムの量の一例は、フェライトステンレス鋼の重量の約２０〜約２５ｗｔ％である。１８ｗｔ％未満のクロムが添加された場合、酸化クロムの連続する保護層を形成できない。酸化クロムの保護層は、フェライトステンレス鋼の劣化の速度を最小限に抑える。約３０ｗｔ％以上の量でクロムが添加された場合には、ＡＳＲが増加する。フェライトステンレス鋼の重量の約３０ｗｔ％以上の量でクロムが添加されると、揮発の危険も増加する。
【００１７】
アルミニウムは、フェライトステンレス鋼の重量の約１ｗｔ％までの量で存在できる。一実施形態においては、アルミニウムは、フェライトステンレス鋼の重量の約０．５〜約０．９ｗｔ％の量で存在できる。別の実施形態においては、アルミニウムは、フェライトステンレス鋼の重量の約０．５５〜約０．８５ｗｔ％の量で存在できる。更に別の実施形態では、アルミニウムは、フェライトステンレス鋼の重量の約０．５〜約０．８０ｗｔ％の量で存在できる。アルミニウムの量の一例は、フェライトステンレス鋼の重量の約０．７５ｗｔ％である。約１．０ｗｔ％以上の量でアルミニウムが添加された場合、フェライトステンレス鋼の中に形成されるアルミナの量が多すぎ、その結果、表面抵抗が増加する。
【００１８】
タングステンは、フェライトステンレス鋼の熱膨張係数（ＣＴＥ）の減少を助ける。配線部と、配線部が物理的に導通しているＳＯＦＣの構成要素とのＣＴＥ整合を可能にするために、タングステンの量を変えることができる。タングステンは、フェライトステンレス鋼の重量の約７ｗｔ％までの量で存在できる。一実施形態においては、タングステンは、フェライトステンレス鋼の重量の約５〜約６．８ｗｔ％の量で存在できる。別の実施形態においては、タングステンは、フェライトステンレス鋼の重量の約５．５〜約６．５ｗｔ％の量で存在できる。タングステンの量の一例は、フェライトステンレス鋼の重量の約５〜約７ｗｔ％である。
【００１９】
フェライトステンレス鋼の中にマンガンが存在していると、酸化に際してスピネル相の形成が容易になる。マンガンの存在により、クロムを含有する酸化物及び／又は水酸化物の揮発が減少される。マンガンは、フェライトステンレス鋼の重量の約１．５ｗｔ％までの量で存在できる。一実施形態においては、マンガンは、フェライトステンレス鋼の重量の約０．５〜約１．３５ｗｔ％の量で存在できる。別の実施形態においては、マンガンは、フェライトステンレス鋼の重量の約０．６〜約１．２５ｗｔ％の量で存在できる。更に別の実施形態では、マンガンは、フェライトステンレス鋼の重量の約０．７〜約１．２ｗｔ％の量で存在できる。マンガンの量の一例は、フェライトステンレス鋼の重量の約０．７５ｗｔ％である。
【００２０】
希土類元素は、クロムの粒界拡散を有効に阻止するため、酸化を調整する上で有効である。希土類元素の一例はランタンである。必要に応じて、希土類金属のランタニド系列及びアクチニド系列から選択された他の希土類金属がランタンに添加されてもよい。そのような希土類金属の例は、セリウム、プラセオジム、ネオジム、サマリウム、ユーロピウム、ガドリニウム、ウラニウム、ネプツニウム、プルトニウムなど、もしくはそれらの希土類金属のうち少なくとも１つを含む組み合わせである。
【００２１】
一般に、希土類金属をフェライトステンレス鋼の総重量の約０．０２ｗｔ％〜約０．１ｗｔ％の量で添加することが望ましい。一実施形態においては、フェライトステンレス鋼の総重量の約０．０５ｗｔ％〜約０．０８ｗｔ％の量で希土類金属を添加できる。別の実施形態においては、フェライトステンレス鋼の総重量の約０．０６ｗｔ％〜約０．０７５ｗｔ％の量で希土類金属を添加できる。希土類金属が約０．１ｗｔ％以上の量で添加された場合、フェライトステンレス鋼を処理する費用が増加する。
【００２２】
前述のように、フェライトステンレス鋼は、希土類金属に加えて又は希土類金属の代わりにイットリウムを含有できる。一実施形態においては、希土類金属と共にイットリウムをフェライトステンレス鋼に添加できる。別の実施形態においては、フェライトステンレス鋼中の希土類金属に代わるものとして、イットリウムを使用できる。
【００２３】
一実施形態においては、フェライトステンレス鋼の総重量の希土類金属及びイットリウムを約０．０００１ｗｔ％〜約０．１ｗｔ％の量で添加できる。一実施形態においては、フェライトステンレス鋼の総重量の希土類金属及びイットリウムを約０．００５ｗｔ％〜約０．０８ｗｔ％の量で添加できる。別の実施形態では、フェライトステンレス鋼の総重量の希土類金属及びイットリウムを約０．００７ｗｔ％〜約０．０６ｗｔ％の量で添加できる。更に別の実施形態においては、フェライトステンレス鋼の総重量の希土類金属及びイットリウムを約０．００８ｗｔ％〜約０．０５ｗｔ％の量で添加できる。
【００２４】
一実施形態では、フェライトステンレス鋼を製造する１つの方法において、鉄、クロム、アルミニウム、タングステン、マンガン、希土類元素及び／又はイットリウムは、真空アーク溶融され、その後、鋳造され、鍛造され、最終的なシートの形態に圧延される。別の実施形態においては、高温圧縮、熱間等静圧圧縮成形、焼結、高温真空圧密成形などを含む他の粉末冶金に基づく方法により、フェライトステンレス鋼を所望の形状に製造できる。フェライトステンレス鋼を製造する方法の一例は、真空アーク溶融の後、鋳造、鍛造及び最終的なシートの形態への圧延を行う方法である。
【００２５】
真空アーク溶融の後、材料はインゴットに鋳造される。その後、インゴットは鍛造され、最終的なシートの形態に圧延されてもよい。一実施形態においては、インゴットを約１，０００℃の温度で熱間圧延し、次に、約２．５４ｍｍ以下の厚さまで冷間圧延することができる。横断面面積の厚さを減少する工程の間、フェライトステンレス鋼に対して周期的に焼きなましを実行してもよい。
【００２６】
フェライトステンレス鋼は、１，５００時間にわたり７５０℃で酸化される合金サンドイッチ構造において使用された場合、約５〜約４０ｍΩ・ｃｍ２の面積抵抗率（ＡＳＲ）を示し、１，５００時間にわたり８５０℃で酸化される合金サンドイッチ構造において使用された場合には、約２０〜約１２０ｍΩ・ｃｍ２のＡＳＲを示すという利点を有する。上述のＡＳＲ値は、７５０℃の試験温度で測定される。以下に詳細に説明するように、合金サンドイッチ構造は、２枚のフェライトステンレス鋼板の間に配置されたマンガン酸ランタンストロンチウムの層を含む。
【００２７】
更に、フェライトステンレス鋼は、約１１〜約１２．７５ｐｐｍ／℃の熱膨張係数（ＣＴＥ）を示すという利点を有する。一実施形態においては、フェライトステンレス鋼は、約１１．７５〜約１２．５０ｐｐｍ／℃の熱膨張係数（ＣＴＥ）を示す。別の実施形態においては、フェライトステンレス鋼は、約１１．８５〜約１２．２５ｐｐｍ／℃の熱膨張係数（ＣＴＥ）を示す。フェライトステンレス鋼は、市販のＳＯＦＣで使用されている電解質材料、すなわち、８％イットリア安定化ジルコニア（ＹＳＺ）の約２０〜約８００℃の温度範囲において約１１ｐｐｍ／℃である熱膨張係数に整合する熱膨張係数を有するという点で好都合である。
【００２８】
本発明の開示を、以下の限定的な意味を持たない実施例により例示する。
【実施例】
【００２９】
本実施例は、固体酸化物燃料電池環境においてフェライトステンレス鋼の上に形成される酸化層の面積抵抗率（ＡＳＲ）、熱膨張係数（ＣＴＥ）及び厚さを判定するために実行された。ＡＳＲを測定するために、ＬＳＭ（ランタンストロンチウム材料）及びフェライトステンレス鋼から成るサンドイッチ構造を作成した。図２に示されるように、このサンドイッチ構造は、２枚のフェライトステンレス鋼板の間に配置されたＬＳＭの層を具備する。図２に示される構体全体を、ある持続時間にわたり高温で酸化した。選択された温度は、それぞれ、７５０℃及び８５０℃であり、持続時間は１，５００時間であった。
【００３０】
ＬＳＭをフェライトステンレス鋼板の間に挟むために、１０ｗｔ％のポリビニルアルコール（ＰＶＡ）を温水に溶解させ、ＰＶＡ溶液を製造する。このＰＶＡ溶液を３０ｗｔ％用いてＬＳＭペーストを調製した。すなわち、７０ｇのＬＳＭを３０ｇのＰＶＡ溶液と混合した。次に、１枚のフェライトステンレス鋼板の片面にＬＳＭペーストを塗布し、別のフェライトステンレス鋼板をその上に押し付けた。次に、それらの合金サンドイッチ構造を、１，５００時間にわたり、７５０℃及び８５０℃でそれぞれ酸化した。それらの酸化温度は、ＳＯＦＣの動作温度に近いという理由により選択された。
【００３１】
ＡＳＲを測定するために、サンドイッチ構造を酸化した後、フェライトステンレス鋼板の露出面に形成される酸化物を除去するために、サンドイッチ構造の上面及び底面を研磨した。次に、図３に示されるように、サンドイッチ構造をプラチナ箔の間の測定機器の中へ挿入する。図３からわかるように、プラチナ箔は、それぞれ、２本のリード線を有し、サンドイッチ構造の外面と密接に接触している。このことは、図４に明確に示される。図４において、リード線のうち２本は上部のプラチナ箔に接続され、残る２本は下部のプラチナ箔に接続される。上部のリード線のうち１本及び下部のリード線のうち１本は、定電流を供給するために使用され、残る１対のリード線は、サンドイッチ構造において発生する電圧降下を測定するために使用される。
【００３２】
この構成の利点は、ａ）サンドイッチ構造の上面及び下面の酸化物を研磨して除去した後、プラチナ箔が合金と直接接触すること及びｂ）フェライトステンレス鋼とＬＳＭとの２つの境界面で総ＡＳＲが測定されるため、測定の精度が向上することである。
【００３３】
定電流を供給するために、プログラム自在なKeithley定電流源（モデル２４００）が使用され、試料における電圧降下を測定するために、Keithleyナノ電圧計（モデル２１８２）が使用された。また、電圧降下は、定電流の極性を反転することによっても測定され、２つの測定値の平均を求めた。この方法により、炉内の温度勾配のために生じると思われる熱電効果も排除される。温度は、毎分５℃の割合で上昇され、加熱中及び冷却中の双方で２０℃間隔でデータが収集された。
【００３４】
いくつかの組成物及びそれらの組成物に関するＡＳＲの結果を、以下の表１に示す。ＡＳＲ測定に加えて、２５〜１，５００℃の温度能力を有するNetzsch DIL 402C膨張計を使用して、ＣＴＥの測定も実行した。ＣＴＥの結果も以下の表１に示される。
【００３５】
更に、酸化物の厚さを判定するために、試料は酸化された。フェライトステンレス鋼片をＬＳＭスラリで被覆し、１，５００時間にわたり７５０℃及び８５０℃で酸化した。酸化物の厚さを判定するために、酸化された合金を立てた状態で装着した。垂直性を確保するために、１対の金属クリップを使用した。クリップにより支持された状態の試料を直径１インチの円筒形のプラスチック型の中に挿入した。３部の樹脂と１部の硬化剤とを混合することにより、低粘度エポキシ樹脂を調製した。円筒形の型に樹脂を半分満たし、真空デシケータの中で保持した。エポキシが泡立ち始め、型の縁に達するまで、回転ポンプを使用してデシケータを排気した。真空が中断すると、樹脂は再び沈下した。以上説明した工程を今一度繰り返した。最後に、型を完全に樹脂で満たした。樹脂を一晩室温で硬化させた。
【００３６】
冷却した試料を装着したまま、金属組織研磨した。電子顕微鏡検査の間に発生する電流の漏れ経路を形成するために、試料と成形プラスチックの底面との間に銀コンタクトを形成した。装着された試料をプラスチックと共に、４〜５時間にわたり、オーブン内において１０５℃で脱気した。脱気された装着状態の試料を、ＤＣスパッタリングにより金で被覆した。金層の厚さは、１５０〜２００Åであった。走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）において、３，０００〜５，０００倍の倍率で酸化物の厚さを測定した。酸化物の境界を十分に規定できない場合、多くの場合において、厚さ測定の補助手段としてＥＤＳを使用した。少なくとも５つの箇所で厚さを測定した。酸化物の厚さ測定の結果も以下の表１に示す。
【００３７】
【表１】
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表１から、フェライトステンレス鋼は、約１１．７５〜約１２．６ｐｐｍ／℃であるＣＴＥを有することがわかる。このようなＣＴＥの値を有しているため、市販のＳＯＦＣにおいて使用するのに適する電解質材料との熱膨張係数の整合を更に改善できる。
【００３８】
また、本発明により開示される組成物のＡＳＲが約１１〜約１２ｍΩ・ｃｍ２であることも、表１からわかる。このようなＡＳＲ値を有しているため、フェライトステンレス鋼は、約８００〜約８５０℃の温度で動作する固体酸化物燃料電池に有用である。ＬＳＭ被覆された試料の酸化物層の厚さの平均値は、１，５００時間にわたり７５０℃で酸化された場合、約１．９μｍである。
【００３９】
従って、実施例から、フェライトステンレス鋼を配線部及び他の高温用途に有効に使用できることがわかる。フェライトステンレス鋼は、８５０℃までの温度で有効に使用可能である。フェライトステンレス鋼は優れた耐酸化性を示すため、ＬＳＭ‐フェライトステンレス鋼境界面の安定性が向上する。更に、フェライトステンレス鋼は、耐酸化性並びにＳＯＦＣの他の構成要素との化学適合性を向上する元素を含む。
【００４０】
実施形態を参照しながら本発明を説明したが、本発明の範囲から逸脱せずに種々の変更を実施でき、また、本発明の要素を等価の要素と置き換えても差し支えないことが当業者により理解されるであろう。更に、本発明の本質的範囲から逸脱せずに、特定の状況又は材料を本発明の教示に適応させるために、数多くの変形が実施されてもよい。従って、本発明は、本発明を実施するために考えられる最良の態様として開示された特定の実施形態に限定されないことが意図される。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】固体酸化物燃料電池（ＳＯＦＣ）の一実施形態を示した概略図である。
【図２】ＡＳＲ測定に使用されるサンドイッチ構造を示した概略図である。
【図３】フェライトステンレス鋼のＡＳＲを測定するための試験構成を示した図である。
【図４】フェライトステンレス鋼のＡＳＲを判定するために使用されるプラチナ箔の電気的構成を示した図である。
【符号の説明】
【００４２】
４０…アノード、６０…電解質、８０…カソード、１００…配線部、１０５…シール、１２０…エンドプレート、２００…燃料電池システム
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【外国語明細書】
2007162132000001.pdf