KR100786367B1 - Gasket composition for fuel cell stack - Google Patents

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허병기
장재원
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Abstract

A gasket composition for a fuel cell is provided to prevent hydrolysis, to reduce the ion elution of metal oxide for preventing the catalytic poisoning of a membrane electrode assembly, to increase the lifetime of a fuel cell and to improve the compression set at a low temperature for enhancing the sealing property at a low temperature. A gasket composition for a fuel cell comprises 100 parts by weight of a polymer which comprises a vinylidene fluoride monomer, a tetrafluoroethylene monomer, and a perfluoromethyl vinyl ether monomer; 0-4 parts by weight of a pigment which comprises carbon black. Preferably the gasket composition comprises a cure site monomer. Preferably the composition comprises further 2,5-dimethyl-2,5-di(t-butylperoxy)hexane (DBPH) as a peroxide curing agent, and triallyl isocyanurate (TAIC) as a crosslinking accelerator.

Description

연료전지 스택용 개스켓 조성물{Gasket composition for fuel cell stack}Gasket composition for fuel cell stack

도 1은 본 발명의 개스켓 조성물이 적용된 연료전지 스택의 일례를 도시한 단면도이다.1 is a cross-sectional view showing an example of a fuel cell stack to which the gasket composition of the present invention is applied.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>

10..막-전극 접합체 11..연료극10. Membrane-electrode assembly 11. Fuel electrode

12..공기극 13..고분자 전해질막12. Air electrode 13. Polymer electrolyte membrane

20..분리판 24..개스켓20. Separator 24. Gasket

본 발명은 연료전지 스택용 개스켓 조성물에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 연료전지 스택에서 전극에 공급되는 연료가스 및 산화제 가스가 외부로 누설되거나, 2종류의 가스가 서로 혼합되는 것을 방지하도록 전극의 주위에 끼워져 고정되는 연료전지 스택용 개스켓 조성물에 관한 것이다.The present invention relates to a gasket composition for a fuel cell stack, and more particularly, to prevent leakage of fuel gas and oxidant gas supplied to the electrode from the fuel cell stack to the outside or mixing of two kinds of gases. It relates to a gasket composition for fuel cell stack that is fitted around the fixed.

종래의 내연기관 자동차가 화석연료와 공기 중의 산소를 엔진 내에서 폭발시킴으로써, 화석연료의 화학적 에너지를 기계적 에너지로 변환하여 구동되는 것과 달리, 연료전지 자동차는 종래의 내연기관의 엔진 역할을 하는 연료전지 스택에 수 소 및 대기 중의 산소를 공급하여 생성된 전기에너지를 기계적 에너지로 변환하여 자동차를 구동하게 된다.Unlike conventional internal combustion engine cars, which are driven by exploding fossil fuel and oxygen in the air in the engine, converting the chemical energy of the fossil fuel into mechanical energy, the fuel cell vehicle is a fuel cell that serves as an engine of the conventional internal combustion engine. The vehicle is driven by converting the electrical energy generated by supplying hydrogen and oxygen to the stack into mechanical energy.

상기 연료전지의 하나의 예인 전해질막을 사용한 연료전지스택은, 막-전극 접합체(MEA), 개스켓, 분리판을 기본 단위로 하는 단위전지를 번갈아 수백장 이상 적층한 구조로 되어 있다.A fuel cell stack using an electrolyte membrane, which is an example of the fuel cell, has a structure in which hundreds or more of alternating unit cells based on a membrane-electrode assembly (MEA), a gasket, and a separator are alternately stacked.

통상적인 단위전지는, 수소 이온을 선택적으로 수송하는 고분자 전해질막과, 이 고분자 전해질막의 양면에 형성된 한 쌍의 전극인 연료극과 공기극으로 구성된다.A typical unit cell is composed of a polymer electrolyte membrane for selectively transporting hydrogen ions, a fuel electrode and an air electrode, which are a pair of electrodes formed on both surfaces of the polymer electrolyte membrane.

상기 연료극과 공기극은 통상, 고분자 전해질막의 표면에 형성된 촉매층과, 이 촉매층의 바깥면에 형성되고 통풍성과 전자전도성을 함께 가진 기체 확산층(air diffusion layer)을 구비하여 이루어진다.The fuel electrode and the air electrode are usually provided with a catalyst layer formed on the surface of the polymer electrolyte membrane and an air diffusion layer formed on the outer surface of the catalyst layer and having both breathability and electron conductivity.

이 연료극 및 공기극의 주위에는, 상기 전극에 공급되는 연료가스 및 산화제가스가 외부로 누설되거나, 2종류의 가스가 서로 혼합되지 않도록 고정되는 개스켓(gasket)이 배치된다. A gasket is disposed around the fuel electrode and the air electrode to prevent the fuel gas and the oxidant gas supplied to the electrode from leaking to the outside or to mix the two kinds of gases with each other.

이 개스켓은 일반적으로 실리콘 고무 조성물 등이 사용되며, 전극 및 고분자 전해질막과 일체화하여 미리 조립될 수 있다. 그런데 실리콘 고무 조성물로 이루어진 종래의 개스켓은, 연료전지 구동시에 발생하게 되는 수분에 대하여 가수분해 반응이 진행되어 장기 내구성이 나빠지게 된다는 문제점이 있다. The gasket is generally used a silicone rubber composition or the like, and can be assembled in advance with the electrode and the polymer electrolyte membrane. However, the conventional gasket made of a silicone rubber composition has a problem in that the hydrolysis reaction proceeds with respect to moisture generated when the fuel cell is driven, thereby deteriorating long-term durability.

한편, 최근에는 개스켓의 소재가, 비스페놀(bisphenol, DihydroxyDiphenyldimethylmethane) 가황제를 사용한 비스페놀 가교 시스템이 적용 된 불소고무 조성물로 이루어질 수 있다. 비스페놀 가황제는 흔히 비스페놀 A 또는 비스페놀 AF를 포함하며, 통상적으로는 비스페놀 AF가 많이 사용되며, 이 경우 암모늄 염(ammonium salt)류로 가교 반응을 촉진한다. On the other hand, recently, the gasket material may be made of a fluororubber composition to which a bisphenol crosslinking system using a bisphenol (bisphenol, DihydroxyDiphenyldimethylmethane) vulcanizing agent is applied. Bisphenol vulcanizing agents often include bisphenol A or bisphenol AF, and bisphenol AF is commonly used, and in this case, ammonium salts promote crosslinking reactions.

상기 비스페놀 가교 시에는 고무가 탈수소 반응을 일으키게 된다. 상기 탈수소 반응에서 부산물로 HF가 발생하게 되는 것을 방지하기 위하여, 수소와 결합하여 물을 형성하여 HF의 생성을 막는 수산제(acid acceptor) 및 가교를 도와주는 가교조제로서 MgO나 Ca(OH)2 등의 금속산화물 및/또는 금속 이온이 사용될 필요가 있으며, 이에 따라서 개스켓 내에 상기 금속 산화물 또는 금속이온이 잔존하게 된다. 그런데 상기 개스켓 내부에 잔존하고 있는 금속 산화물 및/또는 금속 이온이, 연료전지에 개스켓이 장착된 후에 용출되며, 이로 인하여 막-전극 접합체 내의 촉매에 피독이 발생하여 연료전지 효율이 저하된다는 문제점이 있다.When the bisphenol crosslinks, the rubber causes a dehydrogenation reaction. In order to prevent the generation of HF as a by-product from the dehydrogenation reaction, MgO or Ca (OH) 2 as an acid acceptor and a crosslinking aid to help crosslinking with water to form water by combining with hydrogen. Metal oxides and / or metal ions such as these need to be used, so that the metal oxides or metal ions remain in the gasket. However, the metal oxide and / or metal ions remaining in the gasket are eluted after the gasket is attached to the fuel cell, which causes poisoning of the catalyst in the membrane-electrode assembly, thereby degrading fuel cell efficiency. There is this.

이와 더불어 비스페놀 가교 시스템이 이용된 불소 고무 조성물은 저온시에 압축영구줄임율이 우수하지 않으며, 이로 인하여 연료전지의 저온 시동시 밀봉성의 저하를 가져온다는 문제점이 있다. In addition, the fluororubber composition using a bisphenol crosslinking system is not excellent in compression set reduction at low temperatures, thereby causing a problem in that the sealing performance is lowered at low temperature startup of the fuel cell.

본 발명은, 연료전지 구동시에 발생하게 되는 수분에 대하여 가수분해 반응이 진행되지 않는 구조를 가진 연료전지 스택용 개스켓 고무 조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다. An object of the present invention is to provide a gasket rubber composition for a fuel cell stack having a structure in which a hydrolysis reaction does not proceed with respect to moisture generated during driving of a fuel cell.

본 발명의 다른 목적은, 금속산화물의 용출이 감소되는 연료전지 스택용 개 스켓 고무 조성물을 제공하는 것이다. Another object of the present invention is to provide a gasket rubber composition for a fuel cell stack in which elution of metal oxides is reduced.

본 발명의 또 다른 목적은, 연료전지의 저온 시동시 밀봉성이 우수한 연료전지 스택용 개스켓 고무 조성물을 제공하는 것이다. It is still another object of the present invention to provide a gasket rubber composition for fuel cell stack having excellent sealing property at low temperature startup of the fuel cell.

따라서 본 발명의 실시예에 따른 연료전지 스택용 개스켓 조성물은: 폴리머 및 가교제를 포함하여 이루어진 연료전지 스택용 개스켓 조성물로서, 폴리머는 비닐리덴플로라이드와, 테트라플루오로에틸렌과, 퍼플루오로메틸비닐 에테르의 3원 공중합체로 이루어지고, 가교제는, 폴리머 100 중량부에 대하여 2 내지 5 중량부의 과산화물 가황제로 이루어진다.Accordingly, a gasket composition for a fuel cell stack according to an embodiment of the present invention is a gasket composition for a fuel cell stack comprising a polymer and a crosslinking agent, wherein the polymer is vinylidene fluoride, tetrafluoroethylene, and perfluoro. It consists of a ternary copolymer of methylvinyl ether, and a crosslinking agent consists of 2-5 weight part of peroxide vulcanizing agents with respect to 100 weight part of polymers.

상기 개스켓용 조성물에는 큐어사이트 모노머(cure site monomer)가 함유되는 것이 바람직하다.It is preferable that the composition for gaskets contains a cure site monomer.

한편, 상기 개스켓용 조성물은 안료를 더 포함하고, 상기 안료는 상기 폴리머 100중량부에 대하여 0 내지 4 중량부의 카본 블랙을 포함하는 것이 바람직하다.On the other hand, the gasket composition further comprises a pigment, the pigment preferably comprises 0 to 4 parts by weight of carbon black with respect to 100 parts by weight of the polymer.

또한, 상기 과산화물 가황제는 DBPH(2,5-dimethyl-2,5-di(t-butylperoxy)hexane)이며, 개스켓용 조성물은 TAIC(triallylisocyanurate)인 가교촉진제를 더 포함할 수 있다.In addition, the peroxide vulcanizing agent is DBPH (2,5-dimethyl-2,5-di ( t -butylperoxy) hexane), the composition for the gasket may further include a cross-linking accelerator that is TAIC (triallylisocyanurate).

이하, 도면을 참조하며 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 연료전지 스택용 개스켓 조성물을 상세히 설명한다. Hereinafter, a gasket composition for a fuel cell stack according to a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명이 채택된 연료전지 스택의 하나의 예인 전해질막을 사용한 연료전지 스택을 도시하고 있다. 도 1을 참조하면, 연료전지 스택은 막-전극 접합체(MEA, 10), 개스켓(24), 분리판(20)을 기본 단위로 하는 단위전지를 번갈아 적층한 구조로 되어 있다.1 illustrates a fuel cell stack using an electrolyte membrane, which is an example of a fuel cell stack to which the present invention is adopted. Referring to FIG. 1, the fuel cell stack has a structure in which unit cells having a membrane-electrode assembly (MEA) 10, a gasket 24, and a separator plate 20 are alternately stacked.

막-전극 접합체(MEA, 10)는, 수소 이온을 선택적으로 수송하는 고분자 전해질막(13)과, 이 고분자 전해질막(13)의 양면에 형성된 한 쌍의 전극인 연료극(11)과 공기극(12)으로 구성된다. 상기 연료극(11)과 공기극(12)은 통상, 고분자 전해질막(13)의 표면에 형성된 촉매층과, 이 촉매층의 바깥면에 형성되고 통풍성과 전자전도성을 함께 가진 기체 확산층을 구비하여 이루어진다.The membrane-electrode assembly (MEA) 10 includes a polymer electrolyte membrane 13 for selectively transporting hydrogen ions, a fuel electrode 11 and an air electrode 12 which are a pair of electrodes formed on both surfaces of the polymer electrolyte membrane 13. It is composed of The fuel electrode 11 and the air electrode 12 generally comprise a catalyst layer formed on the surface of the polymer electrolyte membrane 13 and a gas diffusion layer formed on the outer surface of the catalyst layer and having both breathability and electron conductivity.

이 연료극(11) 및 공기극(12)의 주위에는, 상기 전극에 공급되는 연료가스 및 산화제가스가 외부로 누설되거나, 2종류의 가스가 서로 혼합되지 않도록 고정되는 개스켓(gasket)(24)이 배치된다.Around the fuel electrode 11 and the air electrode 12, a gasket 24 fixed to prevent the fuel gas and the oxidant gas supplied to the electrode from leaking out or the two kinds of gases are not mixed with each other is provided. Is placed.

상기 막-전극 접합체(10)의 바깥측에 도전성의 분리판(separator plate)(20)이 배치될 수 있다. 상기 분리판(20)은 막-전극 접합체(10)를 기계적으로 고정함과 동시에, 인접한 막-전극 접합체(10)를 서로 전기적으로 직렬로, 경우에 따라서는 병렬로 접속한다.A conductive separator plate 20 may be disposed outside the membrane-electrode assembly 10. The separator 20 mechanically fixes the membrane-electrode assembly 10 and simultaneously connects the adjacent membrane-electrode assemblies 10 to each other electrically in series, in some cases in parallel.

상기 구조를 포함하는 연료전지 스택에 적용되는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 연료전지 스택용 개스켓 조성물은 폴리머와, 충진제와, 가교제를 포함하여 이루어진다.A gasket composition for a fuel cell stack according to a preferred embodiment of the present invention applied to a fuel cell stack including the above structure comprises a polymer, a filler, and a crosslinking agent.

폴리머는 비닐리덴플로라이드(vinylidenen fluoride) 단량체와, 테트라플루오로에틸렌(tetrafluoroethylene) 단량체와, 퍼플루오로메틸비닐에테 르(perfluoromethylvinylether) 단량체로 이루어진다. 이 경우 각각의 단량체들은 3원 공중합되어 폴리머가 된다. The polymer consists of a vinylidene fluoride monomer, a tetrafluoroethylene monomer, and a perfluoromethylvinylether monomer. In this case, each monomer is ternary copolymerized into a polymer.

통상적으로 연료전지 스택은 pH2 정도의 강산분위기에서 작동하며, 그 작동 온도 또한 높으며, 이에 따라서 상기 연료전지 스택에 구비된 개스켓은 내열성 및 내화학성이 우수한 것이 바람직하다. 본 발명에 적용된 각각의 단량체는 C-F 결합을 하고 있는 동시에 불소의 함량이 크다. 불소의 함량이 증가할수록 내화학성 및 내열성이 향상되므로, 본 발명에 따르면 결과적으로 내열성 및 내화학성이 증가한다.Typically, the fuel cell stack operates in a strong acid atmosphere of about pH 2, and its operating temperature is also high. Accordingly, the gasket provided in the fuel cell stack is preferably excellent in heat resistance and chemical resistance. Each monomer applied to the present invention has a C-F bond and a high content of fluorine. As the content of fluorine increases, chemical resistance and heat resistance are improved, and according to the present invention, heat resistance and chemical resistance increase as a result.

또한, 상기 퍼플루오로메틸비닐에테르는 저온에서도 분자사슬의 유연성이 유지된다. 따라서 상기 퍼플루오로메틸비닐에테르를 포함하는 폴리머는 저온성이 개선되어 연료전지의 저온 시동 시에도 밀봉성이 우수하게 유지된다. In addition, the perfluoromethyl vinyl ether maintains the flexibility of the molecular chain even at low temperatures. Therefore, the polymer containing the perfluoromethyl vinyl ether has improved low temperature and maintains excellent sealability even at low temperature startup of the fuel cell.

안료로서 카본 블랙이 사용될 수 있다. 상기 카본 블랙은 천연가스, 석유계, 또는 석탄타아르계 중질유 등의 함탄소 물질을 불완전 연소 또는 열분해시켜서 만든 물질로서, 보강성 및 내화학성이 우수하다. 상기 카본 블랙은 상기 폴리머 100 중량부에 대하여 0 내지 4 중량부를 가지는 것이 바람직하다. 이 경우 상기 카본 블랙은 ASTM 분류법의 경우 N900에 포함되는 MT 블랙일 수 있다.Carbon black may be used as the pigment. The carbon black is a material made by incomplete combustion or pyrolysis of a carbon-containing material such as natural gas, petroleum, or coal tar-based heavy oil, and has excellent reinforcement and chemical resistance. The carbon black preferably has 0 to 4 parts by weight based on 100 parts by weight of the polymer. In this case, the carbon black may be MT black included in N900 in the case of ASTM classification.

가교제는 상기 각각의 단량체들을 가교(cross-link)하는 기능을 한다. 본 발명에 적용되는 가교제로는 과산화물(peroxide) 가황제로 이루어진다. 즉, 본 발명은 과산화물 가교 시스템을 사용한다. 과산화물 가황제는 아민 화합물에 대한 내성 및 메탄올에 대한 내성이 우수하다. The crosslinking agent functions to cross-link each of the monomers. The crosslinking agent applied to the present invention comprises a peroxide vulcanizing agent. That is, the present invention uses a peroxide crosslinking system. Peroxide vulcanizing agents are excellent in resistance to amine compounds and resistance to methanol.

본 발명에서는 가교제로 DBPH(2,5-dimethyl-2,5-di(t-butylperoxy)hexane)을 사용할 수 있고, 가교촉진제로 TAIC(triallylisocyanurate)을 사용할 수 있다. In the present invention, DBPH (2,5-dimethyl-2,5-di ( t -butylperoxy) hexane) may be used as a crosslinking agent, and TAIC (triallylisocyanurate) may be used as a crosslinking accelerator.

앞서 언급한 바와 같이 비스페놀 가교 시스템에서는 탈수소 반응이 일어나야 하므로 HF 생성을 방지하기 위하여 수산제로 금속산화물이 사용될 필요가 있으나, 과산화물 가교 시스템에 의한 경우, HF 가스를 흡수하기 위하여 수산제를 사용할 필요가 없다. 소량의 금속산화물이 사용될 수는 있으나, 이는 수산제가 아닌 가교조제로서 사용된다. 따라서 금속산화물에서 발생하는 이온용출을 최소화할 수 있고, 따라서 막-전극 접합체 내의 촉매에 피독이 발생하는 것을 방지하여, 연료전지 효율 및 수명을 향상시킨다. As mentioned above, in the bisphenol crosslinking system, a dehydrogenation reaction must occur, so a metal oxide needs to be used as a hydroxyl agent in order to prevent HF generation, but in the case of a peroxide crosslinking system, there is no need to use a hydroxylant to absorb HF gas. . Small amounts of metal oxides can be used, but they are used as crosslinking aids and not as oxalates. Therefore, ion dissolution generated from the metal oxide can be minimized, thereby preventing poisoning from occurring in the catalyst in the membrane-electrode assembly, thereby improving fuel cell efficiency and lifespan.

이 경우, 과산화물 가황제는 폴리머 100 중량부에 대하여 2 내지 5 중량부를 가진다.In this case, the peroxide vulcanizing agent has 2 to 5 parts by weight based on 100 parts by weight of the polymer.

한편, 본 발명의 개스켓 조성물에는 상기 폴리머에는 큐어사이트 모노머(cure site monomer)가 함유되는 것이 바람직하다. 상기 큐어사이트 모노머의 일예로서는 trifluoro-monobromo-ethylene (- CF2 - CFBr -) 같은 화합물이 사용될 수 있다.On the other hand, the gasket composition of the present invention preferably contains a cure site monomer in the polymer. As an example of the curesite monomer, a compound such as trifluoro-monobromo-ethylene (-CF 2 -CFBr-) may be used.

본 발명에 따른 개스켓 조성물에서 과산화물 가황제에 대한 효과는 다음 실시예에 의해 더욱 명확히 이해될 수 있다. The effect on the peroxide vulcanizing agent in the gasket composition according to the invention can be more clearly understood by the following examples.

(실시예)(Example)

표 1은 본 실험에 사용된 실시예 및 비교예의 성분 및 배합 조성비를 나타내 고 있다. 실시예는 3원계 원료고무 100 중량부에 블랙카본 3 중량부가 포함되어 있고, 이와 비교되는 비교예는 2원계 원료고무 100 중량부에 블랙카본 1 중량부 및 수산제 7 중량부가 포함되었다.Table 1 shows the components and blending composition ratios of the examples and comparative examples used in this experiment. The embodiment includes 3 parts by weight of black carbon in 100 parts by weight of the ternary raw material rubber, and the comparative example includes 1 part by weight of black carbon and 7 parts by weight of oxalic acid in 100 parts by weight of the binary raw material rubber.

성 분 (중량부)Component (parts by weight) 비 교 예Comparative Example 실 시 예Example 원료고무Raw material rubber 2원계 copolymer1 Binary system copolymer 1 100100 -- 3원계 terpolymer2 Ternary terpolymer 2 -- 100100 충진보강제Filling reinforcement N9903 N990 3 1One 33 가교제Crosslinking agent 비스페놀 가교제Bisphenol crosslinking agent 과산화물 가교제4 Peroxide Crosslinker 4 가교조제Crosslinking aid TAIC5 TAIC 5 -- -- 가공조제Processing aid Wax6 Wax 6 22 22 수산제Oxalic acid MgO7 MgO 7 77 -- 1. 2원계 copolymer : FOR 801HS, Solvay solexis pre-compound(가교제 및 촉진제 함유) 2. 3원계 terpolymer : GF series, Dupont Performance Elastomer law-gum(가교제 및 촉진제 미함유) 3. N990 : MT, Cancarb 4. peroxide 가교제 : DBPH-50, R.T. Vanderbilt 5. TAIC : triallylisocyanurate, 일본화성 6. Wax : VPA#2, Dupont 7. MgO : MgO #150 협화화학1. Binary copolymer: FOR 801HS, Solvay solexis pre-compound (contains crosslinking agent and accelerator) 2. Tertiary terpolymer: GF series, Dupont Performance Elastomer law-gum (crosslinking agent and promoter not included) 3. N990: MT, Cancarb 4 peroxide crosslinker: DBPH-50, RT Vanderbilt 5.TAIC: triallylisocyanurate, Japan Mars 6.Wax: VPA # 2, Dupont 7.MgO: MgO # 150

표 2는 본 발명의 실시예에 따른 가스켓 조성물에 포함된 과산화물 가황제와 그 비교예로서 비스페놀 가황제를 영구압축성 시험, 내부동액 시험, 및 내산성 시험을 한 결과를 나타내고 있다. 이 경우 압축영구줄음율 시험은 KS 규격인 KS M 6518의 11항의 규격에 맞추어 실시하였고, 내부동액 시험 및 내산성 시험은 KS 규격인 KS M 6518의 13항의 규격에 맞추어 실시하였다.Table 2 shows the results of the permanent compression test, the internal copper solution test, and the acid resistance test of the peroxide vulcanizing agent contained in the gasket composition according to the embodiment of the present invention and the bisphenol vulcanizing agent as a comparative example. In this case, the compressive permanent shrinkage test was conducted in accordance with KS M 6518, Clause 11, and the internal copper test and acid resistance test were conducted in accordance with KS, KS M 6518, Clause 13.

시험항목Test Items 비교예Comparative example 실시예Example 압축영구줄음율시험Compressive permanent shrinkage test 압축영구줄음율(%) Compressed permanent reduction rate (%) 2525 1313 내부동액 시험Internal Copper Test 경도변화(point) Hardness point -2-2 -2-2 인장강도변화율(%) Tensile Strength Change Rate (%) +13+13 -12-12 신율변화율(%) Elongation rate of change (%) -21-21 -8-8 체적변화율(%) Volume change rate (%) +2.1+2.1 +1.2+1.2 내산성시험Acid resistance test 경도변화(point) Hardness point -2-2 -2-2 인장강도변화율(%) Tensile Strength Change Rate (%) +4+4 -5-5 신율변화율(%) Elongation rate of change (%) -10-10 -5-5 체적변화율(%) Volume change rate (%) +0.4+0.4 -0.1-0.1

표 2에 나타난 바와 같이, 25%의 압축영구줄음이 발생한 비교예에 비하여 본 발명의 실시예는 비교예의 1/2 수준인 13%의 압축영구줄음이 발생하였으며, 따라서 저온에서 압축영구줄음 물성이 우수하다는 것을 알 수 있다. 또한, 내부동액 시험에서 본 발명의 실시예는 비교예와 경도 변화 및 인장강도 변화율은 큰 차이가 없으며, 신율변화율 체적변화율이 낮아짐으로써 내부동액성이 향상되는 것을 알 수 있다. 이와 더불어 내산성 시험에서 본 발명의 실시예가 신율 변화율 및 체적변화율이 비교예보다 향상됨을 알 수 있다. As shown in Table 2, compared to the comparative example in which 25% compression permanent shrinkage occurred, the embodiment of the present invention produced 13% compression permanent shrinkage, which is half the level of the comparative example, and thus the compressive permanent shrinkage property at low temperature. It can be seen that it is excellent. In addition, it can be seen that the embodiment of the present invention in the internal copper test has no significant difference between the comparative example and the hardness change and the tensile strength change rate, and the internal copper property is improved by decreasing the elongation change rate volume change rate. In addition, it can be seen that the elongation change rate and volume change rate of the embodiment of the present invention in the acid resistance test are improved than the comparative example.

표 3은 본 발명의 실시예에 따른 개스켓 조성물에 포함된 과산화물 가황제 및 그 비교예로서 비스페놀 가황제의 이온 용출 시험을 한 결과를 나타내고 있다. 이 경우, 시료는 일반적인 고무 시험에 사용되는 인장시편 아령형 3호를 사용하였다. 시편 시료 1㎤ 당 초순수 2㎖를 넣고 80℃에서 500 시간 동안 침적시킨 후 그 여액을 ICP를 이용하여 분석하였다Table 3 shows the results of the ion dissolution test of the peroxide vulcanizing agent contained in the gasket composition according to the embodiment of the present invention and the bisphenol vulcanizing agent as a comparative example. In this case, the tensile test specimen dumbbell type 3 used in the general rubber test was used. 2 ml of ultrapure water per 1 cm 3 of the specimen sample was deposited at 80 ° C. for 500 hours, and the filtrate was analyzed using ICP.

그 결과 비교예에서는 Mg, Ca, Na, P 이온이 용출되나, 본 발명의 실시예에서는 상기 이온들이 용출되지 않음을 알 수 있다. 즉, 본 발명의 실시예에 의할 경우, 금속 산화물의 이온 용출이 대폭 감소되어, 금속 이온에 의한 막-전극 접합체 내의 촉매 피독을 감할 수 있다. As a result, Mg, Ca, Na, P ions are eluted in the comparative example, it can be seen that the ions are not eluted in the embodiment of the present invention. That is, according to the embodiment of the present invention, ion dissolution of the metal oxide is greatly reduced, and catalyst poisoning in the membrane-electrode assembly due to the metal ions can be reduced.

시험항목Test Items 단위unit 비교예Comparative example 실시예Example MgMg ppmppm 0.80.8 00 CaCa ppmppm 1.31.3 00 NaNa ppmppm 2.72.7 00 PP ppmppm 2.12.1 00

본 발명에 따르면, 불소소재의 단량체를 사용함으로써, 수분에 대하여 가수분해 반응이 진행되지 않고, 이에 따라서 결과적으로 장기 내구성이 우수하다.  According to the present invention, by using a fluorine-based monomer, the hydrolysis reaction does not proceed with respect to moisture, and as a result, the long-term durability is excellent.

또한, 과산화물 가황제를 가교 시스템 소재로 사용함으로써 금속산화물의 이온용출이 감소되고, 이로 인하여 막-전극 접합체 내의 촉매 피독을 방지할 수 있음으로써 연료전지의 수명을 증가시키고 그 효율을 향상시킬 수 있다. In addition, by using the peroxide vulcanizing agent as a crosslinking system material, ion dissolution of the metal oxide is reduced, thereby preventing catalyst poisoning in the membrane-electrode assembly, thereby increasing the life of the fuel cell and improving its efficiency. .

또한, 특히 저온에서 압축영구줄음율이 향상되어서, 저온에서 시동시에 밀봉성이 우수하게 된다. In addition, the compressive permanent shrinkage is improved, particularly at low temperatures, so that the sealing property is excellent at startup at low temperatures.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.Although the present invention has been described with reference to the embodiments shown in the drawings, this is merely exemplary, and any person skilled in the art to which the present invention pertains may have various modifications and equivalent other embodiments. Will understand. Therefore, the true technical protection scope of the present invention will be defined by the technical spirit of the appended claims.

Claims (4)

폴리머 및 가교제를 포함하여 이루어진 연료전지 스택용 개스켓 조성물에 있어서,In the gasket composition for a fuel cell stack comprising a polymer and a crosslinking agent, 폴리머는, 비닐리덴플로라이드 단량체와, 테트라플루오로에틸렌 단량체와, 퍼플루오로메틸비닐에테르 단량체가 3원 공중합되어 이루어지고;The polymer is obtained by tertiary copolymerization of a vinylidene fluoride monomer, a tetrafluoroethylene monomer, and a perfluoromethyl vinyl ether monomer; 상기 폴리머 100 중량부에 대하여 0 내지 4 중량부의 카본 블랙을 포함하는 안료;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지 스택용 개스켓 조성물.And a pigment comprising 0 to 4 parts by weight of carbon black based on 100 parts by weight of the polymer. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 개스켓 조성물에는 큐어사이트 모노머(cure site monomer)가 함유된 것을 특징으로 하는 연료전지 스택용 개스켓 조성물.The gasket composition is a fuel cell stack gasket composition, characterized in that it contains a cure site monomer (cure site monomer). 삭제delete 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 과산화물 가황제는 DBPH(2,5-dimethyl-2,5-di(t-butylperoxy)hexane)이며, The peroxide vulcanizing agent is DBPH (2,5-dimethyl-2,5-di ( t -butylperoxy) hexane), TAIC(triallylisocyanurate) 가교촉진제를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지 스택용 개스켓 조성물.A gasket composition for a fuel cell stack, further comprising a TAIC (triallylisocyanurate) crosslinking accelerator.
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