(57)【要約】【課題】燃料電池システムに備えられるガス配管等の流路部分の防食性を高める。【解決手段】酸化ガス排出用配管５４は、ステンレス鋼により形成される管状の本体部５４ａと、その本体部５４ａの内側に被覆された導電性ポリマー層５４ｂとを備える。導電性ポリマー層５４ｂは、導電性ポリマーにより形成されている。導電性ポリマーは、金属と接触させたときに金属表面に作用して、当該表面の耐食性を助長するという防食機能を備える。この機能によって、酸化ガス排出用配管５４の腐食を防止する。【選択図】図２
2007213926.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料電池と、
該燃料電池において用いられるガスを前記燃料電池に給排するガス流路系と
を備える燃料電池システムにおいて、
前記ガス流路系は、
流路を構成するつながりの少なくとも一部分が金属材料により形成され、該金属材料により形成された部分の少なくとも一部に導電性ポリマーが付与された構成である
燃料電池システム。
【請求項２】
請求項１に記載の燃料電池システムであって、
前記導電性ポリマーは、前記金属材料により形成された部分の内側表面に被覆された構成である
燃料電池システム。
【請求項３】
請求項２に記載の燃料電池システムであって、さらに、
前記導電性ポリマーの層の表面に、前記導電性ポリマーよりも撥水性が高く、前記金属材料よりも耐食性の高い物質を被覆した燃料電池システム。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれかに記載の燃料電池システムであって、
前記金属材料により形成された部分は、ガス配管である
燃料電池システム。
【請求項５】
請求項１ないし３のいずれかに記載の燃料電池システムであって、
前記金属材料により形成された部分は、前記ガスの給排に必要な補機の備えるガス流路部分である
燃料電池システム。
【請求項６】
請求項１ないし３のいずれかに記載の燃料電池システムであって、
前記金属材料により形成された部分は、ガス配管とガス配管もしくはガス配管と補機とを連結する連結部分である
燃料電池システム。
【請求項７】
請求項１ないし６のいずれかに記載の燃料電池システムであって、
前記導電性ポリマーは、ポリアセチレン系、ポリアセン系、ポリ芳香族ビニレン系、ポリピロール系、ポリアニリン系、ポリチオフェン系およびそれらの誘導体のいずれかである
燃料電池システム。
【請求項８】
燃料電池にガスを給排するガス流路系に用いられるガス配管であって、
金属材料により形成され、該金属材料の少なくとも一部に導電性ポリマーが付与された構成であるガス配管。
【請求項９】
請求項８に記載のガス配管であって、
前記導電性ポリマーは、前記金属材料により形成された部分の内側表面に被覆された構成である
ガス配管。
【請求項１０】
請求項９に記載のガス配管であって、さらに、
前記導電性ポリマーの層の表面に、前記導電性ポリマーよりも撥水性が高く、前記金属材料よりも耐食性の高い物質を被覆したガス配管。
【請求項１１】
燃料電池にガスを給排するガス流路系に用いられる補機であって、
前記ガスの流れるガス流路部分を備え、
前記ガス流路部分は、
金属材料により形成され、該金属材料の少なくとも一部に導電性ポリマーが付与された構成である
補機。
【請求項１２】
請求項１１に記載の補機であって、
前記導電性ポリマーは、前記金属材料により形成された部分の内側表面に被覆された構成である
補機。
【請求項１３】
請求項１２に記載の補機であって、さらに、
前記導電性ポリマーの層の表面に、前記導電性ポリマーよりも撥水性が高く、前記金属材料よりも耐食性の高い物質を被覆した補機。
【請求項１４】
隣り合う単位燃料電池間を直列接続するとともに、金属材料により形成される金属セパレータであって、
前記単位燃料電池と接触することでガス用の流路を形成する凹部と備え、
前記凹部は、
少なくとも一部に導電性ポリマーが付与された構成である
金属セパレータ。
【請求項１５】
請求項１４に記載の金属セパレータであって、
前記導電性ポリマーは、前記凹部の内側表面に被覆された構成である
金属セパレータ。
【請求項１６】
請求項１５に記載の金属セパレータであって、さらに、
前記導電性ポリマーの層の表面に、前記導電性ポリマーよりも撥水性が高く、前記金属材料よりも耐食性の高い物質を被覆した金属セパレータ。
【請求項１７】
請求項１４ないし１６のいずれかに記載の金属セパレータであって、
前記導電性ポリマーは、ポリアセチレン系、ポリアセン系、ポリ芳香族ビニレン系、ポリピロール系、ポリアニリン系、ポリチオフェン系およびそれらの誘導体のいずれかである
金属セパレータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池にガスを給排するガス流路系を備える燃料電池システム、燃料電池にガスを給排するガス流路系に用いられるガス配管、燃料電池にガスを給排するガス流路系に用いられる補機、および燃料電池に用いられる金属セパレータに関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池は、水素と酸素とを電気化学的に反応させて直接的に電気エネルギを取り出す電池であり、水素ガスと酸素を含有する酸化ガスとの供給を必要としている。これらガスの給排は、ステンレスやアルミニウムのガス配管によってなされる。
【０００３】
燃料電池内部は強い酸性環境にあり、電気化学反応により生成された水も酸性になる。この酸性の水は、ガス配管を伝うことから、上記ステンレスやアルミニウムの配管では、容易に腐食してしまう。そこで、下記の特許文献１に示すように、ガス配管の内面をフッ素樹脂のフィルムで被覆した構成が提案されている。
【０００４】
【特許文献１】特開平５−８９９０３号公報
【０００５】
しかしながら、前記技術では、フッ素樹脂を用いて、ガス配管の内面をピンホール等の欠陥なく緻密に被覆することは困難であり、ガス配管の腐食を十分に防止することができないという問題があった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、上記の点に鑑みてなされたもので、ガス配管等の流路部分の防食性を高めることを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明の燃料電池システムは、
燃料電池と、
該燃料電池において用いられるガスを前記燃料電池に給排するガス流路系と
を備える燃料電池システムにおいて、
前記ガス流路系は、
流路を構成するつながりの少なくとも一部分が金属材料により形成され、該金属材料により形成された部分の少なくとも一部に、導電性ポリマーが付与された構成である
ことを特徴とする。
【０００８】
ここで、「導電性ポリマー」とは、電子の移動を可能にする化学構造を持った有機高分子である。すなわち、導電性ポリマーは導電性有機重合体である。この明細書では、「導電性ポリマー」は同じ意味で用いている。
【０００９】
導電性ポリマーは、金属と接触させたときに金属表面に作用して、当該表面の耐食性を助長するという防食機能を備える。上記構成の燃料電池システムによれば、ガス流路系の少なくとも一部分が金属材料により形成され、この金属材料により形成された部分の少なくとも一部に導電性ポリマーが付与されていることから、導電性ポリマーの防食機能により、ガス流路系の少なくとも一部分の防食性を高めることができる。導電性ポリマーが金属とある程度接触しておれば防食機能は発揮され、金属が完全に覆われている必要がない（０．５ｍｍ以下のマクロ孔でも防食効果は得られた）。したがって、導電性ポリマーをピンホール等の欠陥なく緻密に被覆する必要がないことから、防食性を確実に高めることができる。これらの結果、ガス流路系の少なくとも一部分の腐食を十分に防止することができるという効果を奏する。
【００１０】
前記導電性ポリマーは、前記金属材料により形成された部分の内側表面に被覆された構成とすることができる。
【００１１】
また、さらに、上記被覆された導電性ポリマーの層の表面に、前記導電性ポリマーよりも撥水性が高く、前記金属材料よりも耐食性の高い物質を被覆した構成とすることもできる。
【００１２】
導電性ポリマーは、親水性であるため水を含み易い。一方、燃料電池では電気化学反応により水が生成され、しかもその水は酸性で金属を腐食させる。上記のように撥水性の物質を上記導電性ポリマーの層の表面に被覆することで、燃料電池の生成水が上記導電性ポリマーの層に含まれるのを防止することができ、この結果、その生成水が金属材料に接触することを抑制することができる。したがって、導電性ポリマーの防食機能と導電性ポリマーの層の表面に被覆した物質の撥水機能により、ガス流路系の金属材料からなる部分の防食性を一層高めることができる。
【００１３】
上記構成の燃料電池システムにおいて、前記金属材料により形成された部分は、ガス配管としてもよい。この構成によれば、ガス配管部分の防食性を高めることができる。
【００１４】
上記燃料電池システムにおいて、前記金属材料により形成された部分は、前記ガスの給排に必要な補機の備えるガス流路部分としてもよい。この構成によれば、補機の備えるガス流路部分の防食性を高めることができる。
【００１５】
上記燃料電池システムにおいて、前記金属材料により形成された部分は、ガス配管とガス配管もしくはガス配管と補機とを連結する連結部分としてもよい。
【００１６】
この構成によれば、ガス配管とガス配管もしくはガス配管と補機とを連結する連結部分の防食性を高めることができる。また次のような効果も奏する。背景技術のように金属材料の表面をフッ素樹脂等により被覆した構成においては、連結部分は振動を受けたときにその被覆が剥離して防食効果を損ね易い。これに対して、上記の構成によれば、導電性ポリマーが振動によって多少欠損したとしても、金属に対する防食機能を失うことがない。この結果、振動によって連結部分の防食効果が損ねられるのを防止することができる。
【００１７】
上記燃料電池システムにおいて、導電性ポリマーは、ポリアセチレン系、ポリアセン系、ポリ芳香族ビニレン系、ポリピロール系、ポリアニリン系、ポリチオフェン系およびそれらの誘導体のいずれかである構成としてもよい。
【００１８】
本発明のガス配管は、
燃料電池にガスを給排するガス流路系に用いられるガス配管であって、
金属材料により形成され、該金属材料の少なくとも一部に導電性ポリマーが付与された構成であることを特徴とする。
【００１９】
上記構成のガス配管は、金属材料により形成され、この金属材料の少なくとも一部に導電性ポリマーが付与されていることから、この導電性ポリマーの防食機能によりガス配管の防食性を高めることができる。この防食効果は、前述したように導電性ポリマーをピンホール等の欠陥なく緻密に被覆する必要もないことから、確実なものである。したがって、ガス配管の腐食を十分に防止することができるという効果を奏する。
【００２０】
本発明の補機は、
燃料電池にガスを給排するガス流路系に用いられる補機であって、
前記ガスの流れるガス流路部分を備え、
前記ガス流路部分は、
金属材料により形成され、該金属材料の少なくとも一部に導電性ポリマーが付与された構成である
ことを特徴とする。
【００２１】
上記構成の補機によれば、補機の備えるガス流路部分は、金属材料により形成され、この金属材料の少なくとも一部に導電性ポリマーが付与されていることから、この導電性ポリマーの防食機能によりガス配管の防食性を高めることができる。この防食効果は、前述したように導電性ポリマーをピンホール等の欠陥なく緻密に被覆する必要もないことから、確実なものである。したがって、補機のガス流路部分の腐食を十分に防止することができるという効果を奏する。
【００２２】
本発明の金属セパレータは、
隣り合う単位燃料電池間を直列接続するとともに、金属材料により形成される金属セパレータであって、
前記単位燃料電池と接触することでガス用の流路を形成する凹部と備え、
前記凹部は、
少なくとも一部に導電性ポリマーが付与された構成である
ことを特徴とする。
【００２３】
上記構成の金属セパレータによれば、ガスの流路を形成する凹部は、金属材料により形成されており、この金属材料の少なくとも一部に導電性ポリマーが付与されていることから、この導電性ポリマーの防食機能によりガス流路部分の防食性を高めることができる。この防食効果は、前述したように導電性ポリマーをピンホール等の欠陥なく緻密に被覆する必要もないことから、確実なものである。したがって、金属セパレータの凹部の腐食を十分に防止することができるという効果を奏する。
【００２４】
前記ガス配管、補機または金属セパレータの備える導電性ポリマーは、前記金属材料により形成された部分の内側表面に被覆された構成とすることができる。また、上記被覆された導電性ポリマーの層の表面に、前記導電性ポリマーよりも撥水性が高く、前記金属材料よりも耐食性の高い物質を被覆した構成とすることもできる。さらに、前記導電性ポリマーは、ポリアセチレン系、ポリアセン系、ポリ芳香族ビニレン系、ポリピロール系、ポリアニリン系、ポリチオフェン系およびそれらの誘導体のいずれかである構成としてもよい。
【００２５】
本発明は、以下のような他の態様も含んでいる。その第１の態様は、この発明の燃料電池システム、ガス配管、補機または金属セパレータにおいて、前記導電性ポリマーを、前記金属材料により形成された部分の表面に、径が０．５ｍｍ以下の孔の発生を許容し得るように被覆した構成である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
次に、本発明の実施の形態を実施例に基づいて以下の順序で説明する。
Ａ．第１実施例：
Ａ−１．燃料電池システムの全体構成：
Ａ−２．ガス配管の構成：
Ａ−３．効果：
Ｂ．第２実施例：
Ｃ．第３実施例：
Ｄ．第４実施例：
Ｅ．第５実施例：
Ｆ．他の実施形態：
【００２７】
Ａ．第１実施例：
Ａ−１．燃料電池システムの全体構成：
図１は、本発明の第１実施例を適用した燃料電池システム１の全体構成図である。図示するように、この燃料電池システム１は、水素を含んだ水素ガスと酸化ガス（例えば、空気）の供給を受けて電力を発生する燃料電池１０と、水素ガスを貯える水素ガス源２０と、システム内で水素ガスを流通させるための水素ガス流路系３０と、酸化ガスの供給を可能とした酸化ガス源４０と、システム内で酸化ガスを流通させるための酸化ガス流路系５０とを備えている。
【００２８】
燃料電池１０は、水素ガスと酸化ガスの供給を受けて、水素極と酸素極において、下記に示すような反応式に従って、電気化学反応を起こし、電力を発生させている。即ち、水素極に水素ガスが、酸素極に酸化ガスがそれぞれ供給されると、水素極側では式（１）の反応が、酸素極側では式（２）の反応がそれぞれ起こり、燃料電池全体としては、式（３）の反応が行なわれる。
【００２９】
Ｈ2  →  ２Ｈ+＋２ｅ-                             …（１）
２Ｈ+＋２ｅ-＋（１／２）Ｏ2  →  Ｈ2Ｏ            …（２）
Ｈ2＋（１／２）Ｏ2  →  Ｈ2Ｏ                     …（３）
【００３０】
また、燃料電池１０は、複数の単セルが積層された燃料電池スタックによって構成されており、１つの単セルは、電解質膜（図示せず）と、それを両側から挟み込む拡散電極（図示せず）である水素極及び酸素極と、さらにそれらを両側から挟み込む２枚のセパレータ（図示せず）と、で構成されている。セパレータの両面には、凹凸が形成されており、挟み込んだ水素極と酸素極との間で、単セル内ガス流路を形成している。このうち、水素極との間で形成される単セル内ガス流路には、前述したごとく供給された水素ガスが、酸素極との間で形成される単セル内ガス流路には、酸化ガスが、それぞれ流れている。なお、燃料電池スタックは、スタックケース１２内に収納されている。
【００３１】
水素ガス流路系３０は、水素ガス源２０の放出口から燃料電池１０の供給口に至る水素ガス供給用配管３２と、燃料電池１０の排出口から外部に至る水素ガス排出用配管３４とを備える。前記燃料電池１０の供給口および排出口は、水素極との間で形成される単セル内ガス流路に接続されている。水素ガス供給用配管３２には、加湿モジュール３６が配置されている。また、水素ガス排出用配管３４には、水素希釈器３８および消音器３９が配置されている。加湿モジュール３６、水素希釈器３８および消音器３９は、いわゆる補機であり、これら以外にも図示はしないが例えばポンプ等の種々の補機が必要に応じて水素ガス流路系３０には備えられている。
【００３２】
酸化ガス流路系５０は、酸化ガス源４０の放出口から燃料電池１０の供給口に至る酸化ガス供給用配管５２と、燃料電池１０の排出口から外部に至る酸化ガス排出用配管５４とを備える。前記燃料電池１０の供給口および排出口は、酸素極との間で形成される単セル内ガス流路に接続されている。酸化ガス供給用配管５２には、加湿モジュール５６が配置されている。また、酸化ガス排出用配管５４には、水素ガス排出用配管３４と共用の前述した消音器３９が配置されている。酸化ガス流路系５０にも、加湿モジュール５６および消音器３９以外に図示はしないが種々の補機が必要に応じて備えられている。
【００３３】
Ａ−２．ガス配管の構成：
図２は、酸化ガス排出用配管５４の断面図である。図示するように、酸化ガス排出用配管５４は、ステンレス鋼により形成される管状の本体部５４ａと、その本体部５４ａの内側に被覆された導電性ポリマー層５４ｂとを備える。
【００３４】
本体部５４ａで用いられるステンレス鋼は、ＳＵＳ３０４である。なお、ステンレス鋼は、ＳＵＳ３１６等の他の種類のものとすることもできる。また、ステンレス鋼に替えて、アルミニウム等の他の金属材料とすることもできる。
【００３５】
導電性ポリマー層５４ｂは、電子の移動を可能にする化学構造を持った有機高分子、いわゆる導電性ポリマーにより形成されている。導電性ポリマーとしては、例えば、ポリアセチレン系、ポリアセン系、ポリ芳香族ビニレン系、ポリピロール系、ポリアニリン系、ポリチオフェン系およびそれらの誘導体が用いられる。この実施例では、ポリピロールが用いられている。なお、導電性ポリマーとしては、電子の移動を可能にする化学構造を持った有機高分子であれば、いずれの材料に換えることもできる。詳細には、ポリピロール以外には、例えば、ポリアセチレン、ポリ−ｐ−フェニレン、ポリアニリン、ポリピロール、ポリチオフェン、ポリインドール、ポリ−2,５−ジアミノアントラキノン、ポリ（ｏ−フェニレンジアミン）、ポリ（キノリニウム）塩、ポリ（イソキノリニウム）塩、ポリピリジン、ポリキノキサリン、ポリフェニルキノキサリン等を挙げることができる。これらの導電性ポリマーは、種々の置換基を有していてもよい。このような置換基の具体例として、例えば、アルキル基、水酸基、アルコキシル基、アミノ基、カルボキシル基、スルホン酸基、ハロゲン基、ニトロ基、シアノ基、アルキルスルホン酸基、ジアルキルアミノ基等を挙げることができる。
【００３６】
本体部５４ａに対する導電性ポリマー層５４ｂの被覆は、電解重合によるものである。詳細には、ＳＵＳ３０４により管状に形成された本体部５４ａを作用極として、対極をＰｔ板として、０．１Ｍピロールモノマーを含む０．２ＭＨ3ＰＯ4（ｐＨ１．０）水溶液中で、２ｍＡ／ｃｍ2の定電流で通電電気量が２Ｃ／ｃｍ2となるように電解重合した。なお、ＳＵＳ３０４板に導電性の有機高分子を電解重合により被覆させた後、溶接等により管状に形成してもよい。
【００３７】
Ａ−３．効果：
導電性ポリマーは、金属と接触させたときに金属表面に作用して、当該表面の耐食性を助長するという防食機能を備える。上記構成の燃料電池システム１によれば、酸化ガス排出用配管５４がステンレス鋼により形成され、この部分に、導電性ポリマー層５４ｂが被覆されていることから、上記の導電性ポリマーの防食機能により酸化ガス排出用配管５４の防食性を高めることができる。この防食効果は、前述したように導電性ポリマーをピンホール等の欠陥なく緻密に被覆する必要もないことから、確実なものである。したがって、酸化ガス排出用配管５４の腐食を十分に防止することができるという効果を奏する。
【００３８】
本実施例では、酸化ガス排出用配管５４に導電性ポリマー層５４ｂが被覆されているが、これは、燃料電池では、生成水は水素極側よりも酸素極側から多く排出されることから酸化ガス排出用配管５４が最も腐食され易いためである。これに替えて、水素ガス排出用配管３４に導電性ポリマーを被覆する構成とすることもできる。あるいは、水素ガス排出用配管３４と酸化ガス排出用配管５４の両方に導電性ポリマーを被覆する構成としてもよい。さらには、水素ガス供給用配管３２および／または酸化ガス供給用配管５２に導電性ポリマーを被覆する構成としてもよい。要は、水素ガス流路系３０および酸化ガス流路系５０のいずれの配管３２，３４，５２，５４にも導電性ポリマーを被覆する構成とすることができる。
【００３９】
Ｂ．第２実施例：
第２実施例について次に説明する。第２実施例の燃料電池システムは、第１実施例の燃料電池システム１と比較して、酸化ガス排出用配管の構成が相違するだけであり、その他の構成は同一である。
【００４０】
図３は、第２実施例における酸化ガス排出用配管１５４の断面図である。図示するように、酸化ガス排出用配管１５４は、第１実施例の酸化ガス排出用配管５４と同様に、本体部５４ａと導電性ポリマー層５４ｂを備える。この第２実施例では、さらに、導電性ポリマー層５４ｂの表面に樹脂層５４ｃが被覆されている。この樹脂層５４ｃが被覆されていることが、第１実施例と相違する。
【００４１】
樹脂層５４ｃは、フッ素を含有する樹脂（以下、「フッ素系樹脂」と呼ぶ）により形成されている。フッ素系樹脂としては、好ましくは、含フッ素高分子を骨格としたものである。含フッ素高分子としては、例えばテトラフルオロエチレン、トリフルオロモノクロロエチレン、トリフルオロエチレン、フッ化ビニリデン、1,1−ジフルオロ−2,2一ジクロロエチレン、1,1−ジフルオロ−2−クロロエチレン、ヘキサフルオロブロビレン、1,1,1,3,3−ベンタフルオロブロビレン、オクタフルオロイソプチレン、エチレン、塩化ビニル、およびアルキルビニルエステル等のモノマーの重合体であることが好ましい。重合体は、モノマー２分子以上結合しておれば良いが、耐久性の観点からその分子量は５０００以上が好ましい。
【００４２】
さらに、フッ素系樹脂に導電性ポリマーを含有させるようにして樹脂層５４ｃを形成するようにしてもよい。この導電性ポリマーは、導電性ポリマー層５４ｂで用いることができるものと同一である。例えば、ポリアセチレン系、ポリアセン系、ポリ芳香族ビニレン系、ポリピロール系、ポリアニリン系、ポリチオフェン系およびそれらの誘導体を用いることができる。こうした樹脂層５４ｃは、導電性ポリマー層５４ｂよりも撥水性が高く、本体部５４ａよりも耐食性の高いものとなっている。
【００４３】
導電性ポリマーは、親水性であるため水を含み易いし、燃料電池の生成水は酸性で金属を腐食させ易いが、以上のように構成された第２実施例の燃料電池システムでは、樹脂層５４ｃの撥水機能によって、導電性ポリマー層５４ｂに燃料電池の生成水が接触することを防ぐことができる。したがって、導電性ポリマー層５４ｂによる防食機能と相まって、ガス流路系の金属材料からなる部分の防食性を一層高めることができる。
【００４４】
なお、この第２実施例の変形例として、樹脂層５４ｃをフッ素系樹脂に換えて、ポリオレフィンのような炭化水素を骨格とするものとすることもできる。また、樹脂に限る必要もなく、前記導電性ポリマーよりも撥水性が高く、前記金属材料よりも耐食性の高い物質であればどのような物質に換えることもできる。
【００４５】
また、酸化ガス排出用配管１５４に限る必要もなく、水素ガス流路系３０および酸化ガス流路系５０の他の配管３２，３４，５２にも、第２実施例の特徴、すなわち、導電性ポリマーを被覆し、さらに、前記導電性ポリマーよりも撥水性が高く、前記金属材料よりも耐食性の高い物質であればどのような物質を被覆した構成とすることもできる。
【００４６】
第１実施例および第２実施例の酸化ガス排出用配管５４、１５４についての腐食試験を行なったので、その試験結果について次に説明する。腐食試験としては、酸化ガス排出用配管５４、１５４と同じ層構造の板材を試料として、この試料を３．５ｗｔ％ＮａＣｌ水溶液（ｐＨ２（ＨＣｌで調整））中に浸漬し、２４時間毎に溶液を採取し、ＩＣＰ−ＡＥＳにより地金Ｆｅの腐食量測定を行なった。
【００４７】
図４は、その試験結果を示すグラフである。グラフに示した「第１従来例」は、ＳＵＳ３０４の表面にフッ素系樹脂を被覆したものであり、「第２従来例」は、ＳＵＳ３０４をそのまま用いたものである。図示するように、９６時間後のＦｅ相対腐食量は、第１実施例では５．５％であり、第２実施例では３．４％であり、第１従来例では３０％であり、第２従来例では１００％である。したがって、第２実施例が最も耐腐食性（＝防食性）が優れており、次いで、第１実施例が耐腐食性に優れていた。第１および第２従来例は耐腐食性に劣っていた。
【００４８】
さらに、酸性水溶液浸漬中において、第１実施例と第１従来例の浸漬電位測定を行なったところ、第１実施例では＋０．２Ｖ（ｖｓ．Ａｇ／ＡＧｃｌ）であり、第１従来例ではー０．６ｖとなり、導電性ポリマーを被覆したことで、明らかに電位が貴な方向にシフトしていることが認められた。
【００４９】
Ｃ．第３実施例：
第３実施例について次に説明する。第１実施例または第２実施例では、本発明の特徴部分は、水素ガス流路系３０および酸化ガス流路系５０に備えられる配管３２，３４，５２，５４にあったが、これに換えて、この第３実施例では、水素ガス流路系３０および酸化ガス流路系５０に備えられる補機のガス流路に、本発明を採用したものである。補機とは、ガスの給排に必要な機器である。なお、この第３実施例では、配管３２，３４，５２，５４は、ステンレス鋼にフッ素樹脂を被覆した従来のものである。
【００５０】
図５は、第３実施例における消音器２００の断面を示す説明図である。図示するように、消音器２００は、内部に仕切り板２１０を備える筒状の部材２２０である。この筒状の部材２２０と仕切り板２１０の表面には、導電性ポリマー層２３０が被覆されている。この筒状の部材２２０と仕切り板２１０は、ＳＵＳ３０４を材料としている。なお、他のステンレス鋼や、アルミニウム等の他の金属材料とすることもできる。導電性ポリマー層２３０は、第１実施例の導電性ポリマー層５４ｂと同じ材料により形成されている。筒状の部材２２０と仕切り板２１０は、消音器２００の流路部分に相当する。
【００５１】
以上のように構成された第３実施例によれば、消音器２００の備える流路部分、すなわち、筒状の部材２２０と仕切り板２１０の腐食を十分に防止することができるという効果を奏する。
【００５２】
なお、消音器以外にも、ポンプ等の他の補機の備えるガス流路部分に、導電性ポリマーを被覆する構成としてもよい。また、第２実施例に対応する構成として、第３実施例において、さらに、導電性ポリマー層の表面に樹脂層を被覆する構成としてもよい。この樹脂層は、第２実施例における樹脂層５４ｃと同一である。
【００５３】
Ｄ．第４実施例：
第４実施例について次に説明する。この第４実施例では、第１実施例における水素ガス流路系３０および酸化ガス流路系５０に備えられるガス配管とガス配管を連結する連結部分に、本発明を採用したものである。
【００５４】
図６は、前記連結部分としての管継手の一部破断図である。図示するように、管継手３００は、流路方向を９０度転換する継手であり、両端付近にネジ山３００ｓが切られている。ガス配管は、管継手３００の両端にネジ作用により接合される。管継手３００は、ステンレス鋼により形成される管状の本体部３００ａと、その本体部３００ａの内側に被覆された導電性ポリマー層３００ｂとを備える。なお、ネジ山３００ｓ部分には、導電性ポリマー層３００ｂは被覆されていない。この導電性ポリマー層３００ｂは、第１実施例の導電性ポリマー層５４ｂと同じ材料により形成されている。
【００５５】
以上のように構成された第４実施例によれば、ガス配管とガス配管を連結する連結部分の腐食を十分に防止することができるという効果を奏する。また次のような効果も奏する。背景技術のように金属材料の表面をフッ素樹脂等により被覆した構成においては、連結部分は振動を受けたときにその被覆が剥離して防食効果を損ね易い。この燃料電池システムを車載に用いれば、振動の影響はより一層大きい。これに対して、上記の構成によれば、導電性ポリマー層３００ｂが振動によって多少欠損したとしても、金属に対する防食機能を失うことがない。この結果、振動によって連結部分の防食効果が損ねられるのを防止することができる。
【００５６】
なお、第４実施例の変形例として、ガス配管と補機を連結する管継手に、導電性ポリマーを被覆する構成としてもよい。また、第２実施例に対応する構成として、第４実施例において、さらに、導電性ポリマー層の表面に樹脂層を被覆する構成としてもよい。この樹脂層は、第２実施例における樹脂層５４ｃと同一である。
【００５７】
Ｅ．第５実施例：
第５実施例について次に説明する。この第５実施例は、燃料電池用の金属セパレータに特徴部分を備えるものである。
【００５８】
図７は、第５実施例としての金属セパレータを備える燃料電池４００の構成を模式的に示す説明図である。図示するように、単位燃料電池（以下、セルと呼ぶ）４１０が複数積層されており、隣り合うセル４１０間は金属セパレータ４２０により直列的に接続されている。
【００５９】
金属セパレータ４２０は、水素極４１１、酸素極４１２と接触することで前述した単セル内ガス流路を形成する凹部４２１，４２２を備える。金属セパレータ４２０は、導電性の高い金属材料（例えば、アルミニウムやステンレスあるいはニッケル合金など）により製造されており、酸素極４１２側の凹部４２２の内側には、導電性ポリマー層４２３が被覆されている。導電性ポリマー層４２３は、第１実施例の導電性ポリマー層５４ｂと同じ材料により形成されている。
【００６０】
以上のように構成された第５実施例によれば、燃料電池内の酸素極側の単セル内ガス流路の腐食を十分に防止することができるという効果を奏する。また、第２実施例に対応する構成として、この第５実施例において、さらに、導電性ポリマー層の表面に樹脂層を被覆する構成としてもよい。この樹脂層は、第２実施例における樹脂層５４ｃと同一である。なお、この第５実施例では、酸素極側の凹部４２２に導電性ポリマー層４２３を付与する構成としていたが、これに換えて、水素極側の凹部４２１に導電性ポリマーを付与する構成としてもよい。あるいは、酸素極側の凹部４２２と水素極側の凹部４２３の双方に導電性ポリマーを付与する構成としてもよい。
【００６１】
Ｆ．他の実施形態：
なお、この発明は上記の実施例や変形例に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様で実施することが可能であり、例えば次のような他の実施形態も可能である。
【００６２】
（１）上記第１ないし第５実施例では、金属材料におけるガスと接触する側の面に、導電性ポリマーを被覆していたが、必ずしもガスと接触する側の面でなくてもよい。前述したように、導電性ポリマーの防食機能は、導電性ポリマーが、金属中に存在する電子を吸い上げることで、金属を防食性の高い電子状態に変えるためであることから、金属材料におけるガスと接触する側と反対側の面に導電性ポリマーを被覆した構成としても、ガスと接触する側の面の防食性を高めることができる。また、導電性ポリマーは、前述してきたように、金属材料を完全に覆う必要もないことから、金属材料の表面に必ずしも被覆する必要もなく、塗布等の手法により、金属材料の一部分に付与させる構成とすることもできる。
【００６３】
（２）上記第１ないし第５実施例では、導電性ポリマーをＳＵＳに対して電解重合により被覆させるよう構成されており、その被覆の緻密さの程度については特に制限はされていない。これに対して、変形例では、導電性ポリマーを、金属材料により形成された部分の表面に、径が０．５ｍｍ以下のマクロ孔の発生を許容し得るように被覆した構成としてもよい。実験によれば、被覆の欠損部分が０．５ｍｍ以下であれば防食効果は得られたことから、上記の構成によれば、導電性ポリマーが被覆された範囲内において腐食を確実に防止することができる。
【００６４】
（３）上記第１ないし第５実施例では、燃料電池は固体高分子型燃料電池としたが、固体酸化物型燃料電池やリン酸型燃料電池等、異なる種類の燃料電池に適用することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】本発明の第１実施例を適用した燃料電池システム１の全体構成図である。
【図２】酸化ガス排出用配管５４の断面図である。
【図３】第２実施例における酸化ガス排出用配管１５４の断面図である。
【図４】第１、第２実施例における腐食試験の試験結果を示すグラフである。
【図５】第３実施例における消音器２００の断面を示す説明図である。
【図６】第４実施例における管継手３００の一部破断図である。
【図７】第５実施例としての金属セパレータ４２０を備える燃料電池４００の構成を模式的に示す説明図である。
【符号の説明】
【００６６】
１…燃料電池システム
１０…燃料電池
１２…スタックケース
２０…水素ガス源
３０…水素ガス流路系
３２…水素ガス供給用配管
３４…水素ガス排出用配管
３６…加湿モジュール
３８…水素希釈器
３９…消音器
４０…酸化ガス源
５０…酸化ガス流路系
５２…酸化ガス供給用配管
５４…酸化ガス排出用配管
５４ａ…本体部
５４ｂ…導電性ポリマー層
５６…加湿モジュール
１５４…酸化ガス排出用配管
５４ｃ…樹脂層
２００…消音器
２１０…仕切り板
２２０…筒状部材
２３０…導電性ポリマー層
３００…管継手
３００ａ…本体部
３００ｂ…導電性ポリマー層
３００ｓ…ネジ山
４００…燃料電池
４１０…単位燃料電池
４２０…金属セパレータ
４２３……導電性ポリマー層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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