KR100599711B1 - Bipolar plate for fuel cell, method of preparing same and fuel cell comprising same - Google Patents

Bipolar plate for fuel cell, method of preparing same and fuel cell comprising same Download PDF

Info

Publication number
KR100599711B1
KR100599711B1 KR1020040047556A KR20040047556A KR100599711B1 KR 100599711 B1 KR100599711 B1 KR 100599711B1 KR 1020040047556 A KR1020040047556 A KR 1020040047556A KR 20040047556 A KR20040047556 A KR 20040047556A KR 100599711 B1 KR100599711 B1 KR 100599711B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
fuel cell
bipolar plate
metal
surface roughness
same
Prior art date
Application number
KR1020040047556A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR20050122452A (en
Inventor
서준원
은영찬
Original Assignee
삼성에스디아이 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 삼성에스디아이 주식회사 filed Critical 삼성에스디아이 주식회사
Priority to KR1020040047556A priority Critical patent/KR100599711B1/en
Publication of KR20050122452A publication Critical patent/KR20050122452A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR100599711B1 publication Critical patent/KR100599711B1/en

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/02Details
    • H01M8/0202Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors
    • H01M8/0204Non-porous and characterised by the material
    • H01M8/0206Metals or alloys
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/02Details
    • H01M8/0202Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors
    • H01M8/0204Non-porous and characterised by the material
    • H01M8/0223Composites
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/02Details
    • H01M8/0202Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors
    • H01M8/023Porous and characterised by the material
    • H01M8/0234Carbonaceous material
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/10Fuel cells with solid electrolytes
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/10Fuel cells with solid electrolytes
    • H01M2008/1095Fuel cells with polymeric electrolytes
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30Hydrogen technology
    • Y02E60/50Fuel cells

Abstract

본 발명은 연료 전지용 바이폴라 플레이트, 이의 제조 방법 및 이를 포함하는 연료 전지에 관한 것으로서, 상기 바이폴라 플레이트는 0.1 내지 50㎛의 표면 거칠기(Ra)를 갖고, 금속, 코팅층이 증착되어 있는 금속, 흑연 및 탄소 컴포지트로 이루어진 군에서 선택되는 물질로 형성되고, 유로 채널이 형성되어 있다.The present invention relates to a bipolar plate for a fuel cell, a method for manufacturing the same, and a fuel cell including the same, wherein the bipolar plate has a surface roughness (Ra) of 0.1 to 50 μm, and a metal, a metal, a graphite, and carbon on which a coating layer is deposited. It is formed of a material selected from the group consisting of composites, the flow channel is formed.

본 발명의 연료 전지용 바이폴라 플레이트는 조절된 표면 거칠기를 갖아 연료 전지의 전지 반응이 원활하게 일어날 수 있다.The bipolar plate for a fuel cell of the present invention has a controlled surface roughness, so that the cell reaction of the fuel cell can occur smoothly.

연료전지,바이폴라플레이트,소수성코팅Fuel Cell, Bipolar Plate, Hydrophobic Coating

Description

연료 전지용 바이폴라 플레이트, 이의 제조 방법 및 이를 포함하는 연료 전지{BIPOLAR PLATE FOR FUEL CELL, METHOD OF PREPARING SAME AND FUEL CELL COMPRISING SAME}Bipolar plate for fuel cell, manufacturing method thereof, and fuel cell comprising same TECHNICAL FIELD

도 1은 본 발명의 바이폴라 플레이트를 포함하는 연료 전지의 작동 상태를 개략적으로 나타낸 도면.1 shows schematically an operating state of a fuel cell comprising a bipolar plate of the invention.

도 2는 본 발명의 바이폴라 플레이트의 접촉 저항을 측정시 사용된 구조를 개략적으로 나타낸 도면.Figure 2 schematically shows the structure used when measuring the contact resistance of the bipolar plate of the present invention.

도 3은 실시예 1 내지 3의 바이폴라 플레이트의 접촉 저항을 측정하여 나타낸 그래프.Figure 3 is a graph showing the measurement of the contact resistance of the bipolar plates of Examples 1 to 3.

[산업상 이용 분야][Industrial use]

본 발명은 연료 전지용 바이폴라 플레이트, 이의 제조 방법 및 이를 포함하는 연료 전지에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 물 배출이 용이한 연료 전지용 바이폴라 플레이트, 이의 제조 방법 및 이를 포함하는 연료 전지에 관한 것이다.The present invention relates to a bipolar plate for a fuel cell, a method for manufacturing the same, and a fuel cell including the same, and more particularly, to a bipolar plate for a fuel cell that can easily discharge water, a method for manufacturing the same, and a fuel cell including the same.

[종래 기술][Prior art]

연료 전지(Fuel cell)는 메탄올, 에탄올, 천연가스와 같은 탄화수소 계열의 물질 내에 함유되어 있는 수소와 산소의 화학 반응 에너지를 직접 전기 에너지로 변환시키는 발전 시스템이다.A fuel cell is a power generation system that directly converts the chemical reaction energy of hydrogen and oxygen contained in hydrocarbon-based materials such as methanol, ethanol and natural gas into electrical energy.

연료전지는 사용되는 전해질의 종류에 따라, 인산형 연료 전지, 용융탄산염 형 연료 전지, 고체 산화물형 연료 전지, 고분자 전해질형 또는 알칼리형 연료 전지 등으로 분류된다. 이들 각각의 연료 전지는 근본적으로 같은 원리에 의해 작동되지만 사용되는 연료의 종류, 운전 온도, 촉매, 전해질 등이 서로 다르다.Fuel cells are classified into phosphoric acid fuel cells, molten carbonate fuel cells, solid oxide fuel cells, polymer electrolyte or alkaline fuel cells, etc., depending on the type of electrolyte used. Each of these fuel cells operates on essentially the same principle, but differs in the type of fuel used, operating temperature, catalyst, electrolyte, and the like.

이들 중 근래에 개발되고 있는 고분자 전해질형 연료 전지(Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cell: PEMFC)는 다른 연료 전지에 비하여 출력 특성이 탁월하며 작동 온도가 낮고 아울러 빠른 시동 및 응답 특성을 가지며, 자동차와 같은 이동용 전원은 물론, 주택, 공공 건물과 같은 분산용 전원 및 전자기기용과 같은 소형 전원 등 그 응용 범위가 넓은 장점을 가진다.Among these, the polymer electrolyte fuel cell (PEMFC), which is being developed recently, has superior output characteristics compared to other fuel cells, has a low operating temperature, fast start-up and response characteristics, and is a mobile power source such as an automobile. Of course, it has a wide range of applications, such as distributed power supply for homes, public buildings and small power supply for electronic devices.

상기와 같은 PEMFC는 기본적으로 시스템을 구성하기 위해 스택(stack), 개질기(reformer), 연료 탱크 및 연료 펌프 등을 구비한다. 스택은 연료 전지의 본체를 형성하며, 연료 펌프는 연료 탱크 내의 연료를 개질기로 공급한다. 개질기는 연료를 개질하여 수소 가스를 발생시키고 그 수소 가스를 스택으로 공급한다. 따라서, 상기 PEMFC는 연료 펌프의 작동으로 연료 탱크 내의 연료를 개질기로 공급하고, 이 개질기에서 연료를 개질하여 수소 가스를 발생시키며, 스택에서 이 수소 가스와 산소를 전기화학적으로 반응시켜 전기에너지를 발생시킨다.Such a PEMFC basically includes a stack, a reformer, a fuel tank, a fuel pump, and the like to constitute a system. The stack forms the body of the fuel cell, and the fuel pump supplies the fuel in the fuel tank to the reformer. The reformer reforms the fuel to generate hydrogen gas and supplies the hydrogen gas to the stack. Accordingly, the PEMFC supplies fuel in the fuel tank to the reformer by operation of a fuel pump, reforming the fuel in the reformer to generate hydrogen gas, and electrochemically reacting the hydrogen gas and oxygen in a stack to generate electrical energy. Let's do it.

상기와 같은 연료 전지 시스템에 있어 전기를 실질적으로 발생시키는 스택은 막/전극 접합체(Membrane Electrode Assembly:MEA)와 이의 양면에 밀착하는 바이폴라 플레이트(Bipolar Plate)로 이루어진 단위 셀이 수 개 내지 수십 개로 적층된 구조를 갖는다. 상기 막/전극 접합체는 고분자 전해질막을 사이에 두고 애노드 전극과 캐소드 전극이 부착된 구조를 가진다. 이러한 바이폴라 플레이트는 상기 각각의 막/전극 접합체를 분리하고 연료 전지의 반응에 필요한 수소 가스와 산소를 막/전극 접합체의 애노드 전극과 캐소드 전극으로 공급하는 통로의 역할과, 각 막/전극 접합체의 애노드 전극과 캐소드 전극을 직렬로 연결시켜 주는 전도체의 역할을 동시에 수행한다. 따라서, 바이폴라 플레이트를 통해 애노드 전극에는 수소 가스가 공급되는 반면, 캐소드 전극에는 산소가 공급된다. 이 과정에서 애노드 전극에서는 수소 가스의 산화 반응이 일어나게 되고, 캐소드 전극에서는 산소의 환원 반응이 일어나게 되며 이때 생성되는 전자의 이동으로 인해 전기를 발생시키고, 열과 수분을 부수적으로 발생시킨다.In such a fuel cell system, a stack that substantially generates electricity is stacked in units of several to several tens of unit cells including a membrane electrode assembly (MEA) and a bipolar plate that adheres to both surfaces thereof. Has a structure. The membrane / electrode assembly has a structure in which an anode electrode and a cathode electrode are attached with a polymer electrolyte membrane interposed therebetween. The bipolar plate separates each membrane / electrode assembly and serves as a passage for supplying hydrogen gas and oxygen necessary for the reaction of the fuel cell to the anode electrode and the cathode electrode of the membrane / electrode assembly, and the anode of each membrane / electrode assembly. Simultaneously serves as a conductor that connects the electrode and the cathode electrode in series. Thus, hydrogen gas is supplied to the anode electrode through the bipolar plate, while oxygen is supplied to the cathode electrode. In this process, an oxidation reaction of hydrogen gas occurs at an anode electrode, and a reduction reaction of oxygen occurs at a cathode electrode, thereby generating electricity due to the movement of electrons generated, and additionally generating heat and moisture.

본 발명의 목적은 연료 전지 작동시 발생될 수 있는 물 배출이 용이한 연료 전지용 바이폴라 플레이트를 제공하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a bipolar plate for a fuel cell which is easy to discharge water which may be generated during operation of the fuel cell.

본 발명의 다른 목적은 상기 바이폴라 플레이트를 포함하는 연료 전지를 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a fuel cell comprising the bipolar plate.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 0.1 내지 50㎛의 표면 거칠기(Ra)를 갖고, 금속, 코팅층이 증착되어 있는 금속, 흑연 및 탄소 컴포지트로 이루어진 군에서 선택되는 물질로 형성되고, 유로 채널이 형성되어 있는 연료 전지용 바이폴라 플레이트를 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention has a surface roughness (Ra) of 0.1 to 50㎛, is formed of a material selected from the group consisting of metal, metal, graphite and carbon composite on which the coating layer is deposited, Provided is a bipolar plate for a fuel cell.

본 발명은 또한 서로 대향하여 위치한 애노드 및 캐소드 전극, 및 상기 애노드와 캐소드 전극 사이에 위치한 고분자 전해질막을 포함하는 적어도 하나 이상의 막/전극 접합체; 및 상기 막/전극 접합체의 애노드와 캐소드 전극 중 어느 하나에 접촉하여 가스를 공급하는 유로 채널이 형성된 바이폴라 플레이트를 포함하고, 상기 바이폴라 플레이트는 0.1 내지 50㎛의 표면 거칠기(Ra)를 갖고, 금속, 코팅층이 증착되어 있는 금속, 흑연 및 탄소 컴포지트로 이루어진 군에서 선택되는 물질로 형성되고, 유로 채널이 형성되어 있는 것인 연료 전지를 제공한다.The invention also includes at least one membrane / electrode assembly comprising an anode and a cathode electrode positioned opposite each other, and a polymer electrolyte membrane positioned between the anode and the cathode electrode; And a bipolar plate having a flow channel for contacting any one of an anode and a cathode of the membrane / electrode assembly and supplying gas, wherein the bipolar plate has a surface roughness Ra of 0.1 to 50 μm, a metal, Provided is a fuel cell in which a coating layer is formed of a material selected from the group consisting of metal, graphite, and carbon composites on which a coating layer is deposited, and a flow channel is formed.

이하 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail.

본 발명은 연료 전지에서 다수의 막/전극 접합체를 분리하고, 연료 전지의 반응에 필요한 수소 가스와 산소를 막/전극 접합체의 애노드 전극과 캐소드 전극으로 공급하는 통로의 역할과 각 막/전극 접합체의 애노드 전극과 캐소드 전극을 직렬로 연결시켜주는 전도체의 역할을 하는 바이폴라 플레이트에 관한 것이다.The present invention separates a plurality of membrane / electrode assemblies from a fuel cell, and serves as a passage for supplying hydrogen gas and oxygen required for the reaction of the fuel cell to the anode electrode and the cathode electrode of the membrane / electrode assembly. The present invention relates to a bipolar plate that serves as a conductor connecting an anode electrode and a cathode electrode in series.

이러한 바이폴라 플레이트는 강한 내식성을 가지며, 가스 투과성이 없어야한다. 또한, 연료 전지 작동 중 캐소드에서 형성되는 물을 잘 배출할 수 있어야 한다.Such bipolar plates should have strong corrosion resistance and no gas permeability. In addition, it should be possible to drain the water formed at the cathode during fuel cell operation.

본 발명에서는 바이폴라 플레이트의 표면 거칠기(Ra)를 조절하여 이러한 특성을 향상시켰다. 본 명세서에서 표면 거칠기, Ra란 각 피크(바이폴라 플레이트의 표면의 높낮이에 따른 피크)의 산술 평균값을 의미한다.In the present invention, the surface roughness (Ra) of the bipolar plate is adjusted to improve these characteristics. In this specification, surface roughness and Ra means the arithmetic mean value of each peak (peak according to the height of the surface of a bipolar plate).

본 발명의 바이폴라 플레이트의 표면 거칠기(Ra)는 0.1 내지 50㎛가 바람직하고, 1 내지 10 ㎛가 더욱 바람직하다. 표면 거칠기 값을 0.1㎛보다 작게 낮추는 것은 공정상 매우 어렵고 비용이 많이 소요되며, 50㎛보다 크면 점 접촉되는 수가 매우 낮아져서 접촉 저항이 커지게 되어 보다 커다란 체결 압력이 필요하게 된다. 그러나 필요 이상의 체결압은 막/전극 접합체의 기공 구조(pore structure)를 붕괴시켜 막/전극 접합체의 성능 저하를 가져오게 되며 또한 바이폴라 플레이트의 강도도 증가되어야 하므로 바람직하지 않다. 0.1-50 micrometers is preferable and, as for surface roughness Ra of the bipolar plate of this invention, 1-10 micrometers is more preferable. Lowering the surface roughness value to less than 0.1 [mu] m is very difficult and expensive in the process, and if it is larger than 50 [mu] m, the number of point contact becomes very low and the contact resistance becomes large, thus requiring a larger clamping pressure. However, the excessive clamping pressure is not preferable because the pore structure of the membrane / electrode assembly collapses, resulting in degradation of the membrane / electrode assembly, and the strength of the bipolar plate must also be increased.

본 발명의 바이폴라 플레이트는 금속, 표면에 코팅층이 증착되어 있는 금속, 그라파이트 또는 카본 복합체로 구성된다. 상기 금속으로는 Al, Cu, Ti 또는 스테인레스 스틸 등을 사용할 수 있으며, 상기 코팅층은 Au, Pt, 이들의 나이트라이드, 보라이드, 옥사이드 또는 폴리피롤, 폴리아닐린과 같은 도전성 폴리머 등을 포함하며, 이들에 특별히 한정되는 것은 아니다. The bipolar plate of the present invention is composed of a metal, a metal, graphite or carbon composite having a coating layer deposited on the surface. As the metal, Al, Cu, Ti, or stainless steel may be used, and the coating layer may include Au, Pt, nitrides thereof, borides, oxides or conductive polymers such as polypyrrole, polyaniline, and the like. It is not limited.

본 발명의 바이폴라 플레이트는 연료 전지에 유용하게 사용할 수 있으며, 도 1에 애노드(3), 캐소드(5), 고분자 전해질막(7) 및 바이폴라 플레이트(9)를 포함하는 연료 전지의 작동 상태를 개략적으로 나타내었다. 상기 애노드(3) 및 캐소드(5)는 전기화학 반응에 참여하는 금속 촉매가 탄소에 지지되어 있는 촉매층을 포함한다. 상기 연료 전지에서 수소 또는 연료는 애노드(3)에 공급되고 산소는 캐소드(5)에 공급되어 애노드와 캐소드의 전기화학 반응에 의하여 전기를 생성시킨다. 즉 애노드(3)에서 유기 연료의 산화 반응이 일어나고 캐소드(5)에서 산소의 환원 반응이 일어나 두 전극간의 전압차를 발생시킨다.The bipolar plate of the present invention can be usefully used in a fuel cell, and the operating state of the fuel cell including the anode (3), the cathode (5), the polymer electrolyte membrane (7) and the bipolar plate (9) in FIG. As shown. The anode 3 and the cathode 5 comprise a catalyst layer in which a metal catalyst participating in an electrochemical reaction is supported on carbon. In the fuel cell, hydrogen or fuel is supplied to the anode 3 and oxygen is supplied to the cathode 5 to generate electricity by the electrochemical reaction of the anode and the cathode. That is, an oxidation reaction of the organic fuel occurs at the anode 3 and a reduction reaction of oxygen occurs at the cathode 5 to generate a voltage difference between the two electrodes.

상기 고분자 전해질막은 양성자-전도성 중합체 물질, 즉 이오노머(ionomer)로 이루어지며, 일반적으로 설폰산 그룹을 포함하는 테트라플루오로에틸렌과 플루오로비닐에테르 공중합체, 탈불소화된 황화 폴리에테르케톤, 아릴 케톤 또는 폴리벤즈이미다졸 등을 사용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 일반적으로 상기 고분자 전해질막은 10 내지 200㎛의 두께를 갖는다.The polymer electrolyte membrane is made of a proton-conducting polymer material, i.e., an ionomer, and is generally a tetrafluoroethylene and fluorovinyl ether copolymer containing sulfonic acid groups, defluorinated sulfided polyether ketones, aryl ketones or Polybenzimidazole and the like may be used, but the present invention is not limited thereto. In general, the polymer electrolyte membrane has a thickness of 10 to 200㎛.

도 1에 나타낸 구조물을 적층하여 스택을 제조한 후, 이를 두 개의 엔드 플레이트(end plate) 사이에 삽입하여 연료 전지를 제조할 수 있다. 연료 전지는 이 분야의 통상의 기술에 의하여 용이하게 제조될 수 있다.After stacking the structure shown in FIG. 1 to produce a stack, the fuel cell may be manufactured by inserting the stack between two end plates. Fuel cells can be readily manufactured by conventional techniques in the art.

이하 본 발명의 실시예 및 비교예를 기재한다. 그러나 하기한 실시예는 본 발명의 바람직한 일 실시예일뿐 본 발명이 하기한 실시예에 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, examples and comparative examples of the present invention are described. However, the following examples are only preferred embodiments of the present invention and the present invention is not limited to the following examples.

(실시예 1)(Example 1)

표면 거칠기(Ra)가 1㎛인 유로 채널이 형성되어 있고, 스테인레스 스틸 금속 재질의 바이폴라 플레이트를 제조하였다.A flow channel having a surface roughness Ra of 1 μm was formed, and a bipolar plate made of stainless steel metal was manufactured.

(실시예 2)(Example 2)

표면 거칠기(Ra)가 5㎛인 유로 채널이 형성되어 있고, 그라파이트 재질의 바이폴라 플레이트를 제조하였다.A flow channel having a surface roughness Ra of 5 μm was formed, and a bipolar plate made of graphite was manufactured.

(실시예 3)(Example 3)

표면 거칠기(Ra)가 10㎛인 유로 채널이 형성되어 있고, 카본 복합체 재질의 바이폴라 플레이트를 제조하였다.A flow channel having a surface roughness Ra of 10 μm was formed, and a bipolar plate made of a carbon composite material was manufactured.

상기 실시예 1 내지 3의 바이폴라 플레이트의 접촉 저항을 측정하였다. 접 촉 저항(단위 mOhm X cm2)은 도 2에 나타낸 것과 같이 전류 1A를 흘려주며, 이때 나온 전압을 측정하여 측정된 저항값에 전체 시편의 면적을 곱해주어 측정하였다. 이때 압축 응력은 50, 100, 200N/cm2로 변경하면서 측정하였다. 도 2에서, Rc/Cu는 탄소 페이퍼와 구리 플레이트 사이의 저항, Rc/ss는 탄소 페이퍼와 스테인레스 스틸의 저항을 나타낸다.The contact resistance of the bipolar plates of Examples 1 to 3 was measured. The contact resistance (unit mOhm X cm 2 ) flows a current of 1A as shown in FIG. 2, and the measured voltage is measured by multiplying the measured resistance value by the area of the entire specimen. At this time, the compressive stress was measured while changing to 50, 100, 200N / cm 2 . In Figure 2, R c / Cu represents the resistance between the carbon paper and the copper plate, R c / ss represents the resistance of the carbon paper and stainless steel.

측정된 접촉 저항을 도 3에 나타내었으며, 도 3에 나타낸 것과 같이, 바이폴라 플레이트의 표면 거칠기가 변화됨에 따라 접촉 저항이 증가함을 알 수 있다. 즉, 표면 거칠기가 증가하면 바이폴라 플레이트와 기체 확산층 층간에 완전 접촉이 되지 않고 실제 점 접촉되는 수가 적어져서 접촉 저항이 커지게 되므로 전도도가 저하되어 전체적인 연료 전지의 성능이 저하되어 바람직하지 않다.The measured contact resistance is shown in FIG. 3, and as shown in FIG. 3, it can be seen that the contact resistance increases as the surface roughness of the bipolar plate is changed. That is, when the surface roughness is increased, the contact resistance is increased because the number of actual point contacts is not reduced between the bipolar plate and the gas diffusion layer layer, and the contact resistance is increased, so that the conductivity is lowered and the performance of the overall fuel cell is not preferable.

상술한 것과 같이, 본 발명의 연료 전지용 바이폴라 플레이트는 조절된 표면 거칠기를 갖아 연료 전지의 전지 반응이 원활하게 일어날 수 있다. As described above, the bipolar plate for a fuel cell of the present invention has a controlled surface roughness so that the cell reaction of the fuel cell can occur smoothly.

Claims (6)

금속, 코팅층이 증착되어 있는 금속, 흑연 및 탄소 컴포지트로 이루어진 군에서 선택되는 물질로 형성되고, 반응물 유로 채널이 형성되고 있고, It is formed of a material selected from the group consisting of a metal, a metal on which the coating layer is deposited, graphite and carbon composite, a reactant flow channel is formed, 상기 반응물 유로 채널이 형성된 면의 표면 거칠기(Ra)가 0.1 내지 50㎛인Surface roughness (Ra) of the surface on which the reactant flow channel is formed is 0.1 to 50㎛ 연료 전지용 바이폴라 플레이트.Bipolar plate for fuel cell. 제 1 항에 있어서, 상기 표면 거칠기(Ra)는 1 내지 10 ㎛인 연료 전지용 바이폴라 플레이트.The bipolar plate of claim 1, wherein the surface roughness Ra is 1 to 10 μm. 제 1 항에 있어서, 상기 금속 및 코팅층이 증착되어 있는 금속은 Al, Ti, Cu, Fe, Ni 및 스테인레스 스틸로 이루어진 군에서 선택되는 것인 연료 전지용 바이폴라 플레이트.The bipolar plate according to claim 1, wherein the metal and the metal on which the coating layer is deposited are selected from the group consisting of Al, Ti, Cu, Fe, Ni, and stainless steel. 서로 대향하여 위치한 애노드 및 캐소드 전극, 및 상기 애노드와 캐소드 전극 사이에 위치한 고분자 전해질막을 포함하는 적어도 하나 이상의 막/전극 접합체; 및 상기 막/전극 접합체의 애노드와 캐소드 전극 중 어느 하나에 접촉하여 가스를 공급하는 유로 채널이 형성된 바이폴라 플레이트를 포함하고,At least one membrane / electrode assembly comprising an anode and a cathode electrode positioned opposite each other, and a polymer electrolyte membrane positioned between the anode and the cathode electrode; And a bipolar plate having a flow channel for supplying a gas by contacting any one of an anode and a cathode of the membrane / electrode assembly. 상기 바이폴라 플레이트는 금속, 코팅층이 증착되어 있는 금속, 흑연 및 탄소 컴포지트로 이루어진 군에서 선택되는 물질로 형성되고, 반응물 유로 채널이 형성되고 있고, 상기 반응물 유로 채널이 형성된 면의 표면 거칠기(Ra)가 0.1 내지 50㎛인 것인 연료 전지.The bipolar plate is formed of a material selected from the group consisting of a metal, a metal on which a coating layer is deposited, graphite and a carbon composite, a reactant flow channel is formed, and the surface roughness Ra of the surface on which the reactant flow channel is formed is The fuel cell is 0.1 to 50㎛. 제 4 항에 있어서, 상기 표면 거칠기(Ra)는 1 내지 10㎛인 연료 전지.The fuel cell of claim 4, wherein the surface roughness Ra is 1 to 10 μm. 제 4 항에 있어서, 상기 금속 및 코팅층이 증착되어 있는 금속은 Al, Ti, Cu, Fe, Ni 및 스테인레스 스틸로 이루어진 군에서 선택되는 것인 연료 전지.The fuel cell of claim 4, wherein the metal and the metal on which the coating layer is deposited are selected from the group consisting of Al, Ti, Cu, Fe, Ni, and stainless steel.
KR1020040047556A 2004-06-24 2004-06-24 Bipolar plate for fuel cell, method of preparing same and fuel cell comprising same KR100599711B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020040047556A KR100599711B1 (en) 2004-06-24 2004-06-24 Bipolar plate for fuel cell, method of preparing same and fuel cell comprising same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020040047556A KR100599711B1 (en) 2004-06-24 2004-06-24 Bipolar plate for fuel cell, method of preparing same and fuel cell comprising same

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20050122452A KR20050122452A (en) 2005-12-29
KR100599711B1 true KR100599711B1 (en) 2006-07-12

Family

ID=37294284

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020040047556A KR100599711B1 (en) 2004-06-24 2004-06-24 Bipolar plate for fuel cell, method of preparing same and fuel cell comprising same

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR100599711B1 (en)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8455155B2 (en) * 2006-11-22 2013-06-04 GM Global Technology Operations LLC Inexpensive approach for coating bipolar plates for PEM fuel cells
CN112713281A (en) * 2021-01-13 2021-04-27 范钦柏 Fuel cell bipolar plate and fuel cell stack

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003068317A (en) * 2001-08-28 2003-03-07 Nissan Motor Co Ltd Fuel cell

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003068317A (en) * 2001-08-28 2003-03-07 Nissan Motor Co Ltd Fuel cell

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
15068317

Also Published As

Publication number Publication date
KR20050122452A (en) 2005-12-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7951506B2 (en) Bipolar plate and direct liquid feed fuel cell stack
US20060115705A1 (en) Bipolar plate and direct liquid feed fuel cell stack
AU2019478718A1 (en) Membrane electrolysis cell and method of use
JP2006012816A (en) Separator for fuel cell, its manufacturing method, and fuel cell comprising it
JP2009503254A (en) Electrochemical cell with a flow field member comprising a plurality of compressible layers
US20050191517A1 (en) Separator and direct methanol type fuel cell therewith
JP2007134306A (en) Direct oxidation fuel cell and membrane electrode assembly thereof
KR100599711B1 (en) Bipolar plate for fuel cell, method of preparing same and fuel cell comprising same
KR100861786B1 (en) Electrode for fuel cell and membrane-electrode assembly and fuel cell system comprising the same
JP2002110190A (en) Fuel cell
US20090181281A1 (en) Electrochemical cell bipolar plate
KR100612235B1 (en) A membrane for fuel cell and a fuel cell comprising the same
KR100570765B1 (en) Bipolar plate for fuel cell, method of preparing same and fuel cell comprising same
KR101008738B1 (en) Fuel Cell Assembly
KR20070036501A (en) Fuel cell system and stack using therefor
KR20070024124A (en) Separator for fuel cell, method of preparing same and fuel cell system comprising same
JP7306361B2 (en) Fuel cell
KR100570768B1 (en) A electrode for fuel cell and a fuel cell comprising the same
KR20100128361A (en) Bipolar plate coated with titanium oxynitride for fuel cell and method of manufacturing the same
KR20090042000A (en) Fuel cell stack having current collector with an elastic structure
US20130266885A1 (en) Fuel cell stack and fuel cell comprising the same
KR101125651B1 (en) A membrane/electrode assembly for fuel cell and a fuel cell comprising the same
JP2005310705A (en) Fuel cell
KR100570770B1 (en) A electrode for fuel cell and a fuel cell comprising the same
KR101394281B1 (en) Separator for proton exchange membrane fuel cell with patterned for water movement in channel and proton exchange membrane fuel cell using the same

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20120625

Year of fee payment: 7

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20130621

Year of fee payment: 8

LAPS Lapse due to unpaid annual fee