KR100866758B1 - 사출성형을 이용한 연료전지용 금속분리판 및 그 제조방법 - Google Patents

사출성형을 이용한 연료전지용 금속분리판 및 그 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 제1 반응 가스가 흐르는 제1 금속 분리판, 제2 반응 가스가 흐르는 제2 금속 분리판, 제1 금속 분리판에 사출 성형에 의해 부착되는 제1 가스켓 및 제2 금속 분리판에 사출 성형에 의해 부착되는 제2 가스켓을 포함하는 것을 특징으로 하는 금속 분리판 어셈블리를 제공한다. 이러한 구성을 통해, 가스켓을 형성하는 단계와 가스켓을 금속 분리판에 부착하는 공정을 하나의 공정으로 달성할 수 있어, 금속 분리판의 제조 시간 및 제조 단가를 절감할 수 있다.
금속 분리판, 사출성형, 가스켓, 기밀성, 변형성, 내열성, 내화학성

Description

사출성형을 이용한 연료전지용 금속분리판 및 그 제조방법{METAL SEPARATOR FOR FUEL CELL USING THE INJECTION MOLDING AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}
도 1은 종래 기술에 따른 금속 분리판을 구비하는 연료전지 스택의 제조방법을 도시한 플로우 차트,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른, 가스켓이 부착된 금속 분리판을 도시한 도면,
도 3는 도 2의 금속 분리판을 A1-A2를 따라 절단한 단면도,
도 4는 도 2의 금속 분리판을 B1-B2를 따라 절단한 단면도,
도 5는 금속 분리판 어셈블리를 A1- A2를 따라 절단한 단면도,
도 6은 금속 분리판 어셈블리를 B1-B2를 따라 절단한 단면도,
도 7는 본 발명의 금속 분리판 어셈블리가 구비하는 가스켓의 발명예 및 비교예의 물성을 평가한 도표,
도 8은 발명예와 비교예의 일부 및 용접에 의해 접합된 금속 분리판 어셈블리의 변형 정도를 도시한 그래프,
도 9는 내열성 평가 후 발명예 1 내지 5 및 비교예 1 내지 2의 시험 전, 후 가스켓의 두께를 도시한 그래프,
도 10은 내화학성 평가 후 각 발명예 및 비교예의 경도, 강도 및 연신율의 변화율을 도시한 그래프,
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 금속 분리판을 구비하는 연료전지 스택의 제조방법을 도시한 플로우 차트.
본 발명은 금속 분리판 및 그 제조방법에 관한 것이다. 사출 성형을 통해 부착되는 가스켓을 구비하는 금속 분리판 및 그 제조방법에 관한 것이다.
연료 전지란, 일반적으로 수소와 산소의 산화, 환원반응을 이용하여 화학에너지를 전기에너지로 변환하는 발전 장치이다. 음극(anode)에서 수소가 산화되어 수소 이온과 전자로 분리되고, 수소 이온은 전해질을 통해 양극(cathode)으로 이동한다. 이때, 전자는 회로를 통해 양극으로 이동한다. 양극에서 수소 이온, 전자 및 산소가 반응하여 물이 되는 환원반응이 일어난다.
연료전지의 단위셀은 전압이 낮아 실용성이 떨어지기 때문에, 일반적으로 수개에서 수백개의 단위셀을 적층하여 사용한다. 단위셀의 적층 시 단위셀 간 전기적 접속이 이루어지게 하고, 반응 가스를 분리시켜주는 역할을 하는 것이 분리판이다.
과거에는 흑연으로 제조된 분리판을 주로 이용하였으나, 흑연의 취성 및 제조 단가가 높은 점 때문에 최근에는 금속 분리판의 개발이 활발하다.
금속 분리판의 경우 흑연에 비하여 강성이 뛰어나 분리판이 파손되는 일이 발생하지 않고, 소재가 가지는 전기전도성, 열전도성 등의 우수한 성질로 인하여 최근 분리판 소재로 각광받고 있다. 하지만 박판으로 제작된 금속 분리판의 경우, 홈을 형성하기 용이하지 않고, 성형성의 한계로 인하여 가스켓의 설치시, 가스켓의 위치를 안내하는 가이드의 형성도 쉽지 않다. 결국 금속 분리판의 적층 시 금속 분리판에 설치된 가스켓이 정확한 위치를 유지하지 못하는 경우가 많고, 체결시 생기는 금속 분리판의 변형에 의하여 가스켓이 쉽게 이탈된다. 가스켓이 이탈되게 되면, 스택을 다시 적층해야 하므로, 이는 생산성 저하로 연결된다.
또한 금속 분리판은 박형의 금속판이므로, 금속판 내부에 냉각수 유로를 구성하기 어렵고, 제1 면에 반응 가스 유로를 형성하면, 반대면에 다른 반응 가스 유로를 형성하기 어렵다. 따라서 일반적으로 두 개의 금속 분리판을 접합하여, 하나의 유닛을 형성하고, 이 유닛을 적층하여 연료 전지 시스템을 구성한다.
도 1을 참조하면 기존의 금속 분리판 제작 시, 금속 분리판을 프레스 스탬핑(S1a)하여 가스 채널 및 냉각수 채널을 형성하고, 탈지(S1b) 및 코팅처리(S1b)하여 금속 분리판을 제조(S1)하고, 밀봉을 위해 가스켓을 부착(S2)시킨 후 기밀성을 위해 접합공정(S3)을 시행한다. 이후, 접합된 금속 분리판 어셈블리를 이용하여 연료 전지 스택을 체결(S4)하였다. 그러나 가스켓을 별도로 제작하여 금속 분리판에 부착하므로 자동화 공정을 구성하기 어려웠다. 또한 접합 공정(S3)의 경우, 브레이징 접합, 접착제, 레이저 용접, 저항 용접과 같은 방법을 이용해 왔으나, 그 중 레이저 용접이 가장 상용화되어 있다. 그러나 레이저 용접의 경우, 용접 시 발생되는 열로 인해 금속 분리판에 변형을 일으킨다. 또한 중소형 연료전지가 구비하는 금속 분리판은 0.5mm 이하의 박판으로 쉽게 변형이 발생한다. 이러한 변형을 방지하기 위해, 펄스레이저와 같이 레이저 용접 방법을 변경하거나, 최적의 지그 설계 및 변형을 상쇄시킬 수 있는 분리판 형상의 설계 등이 검토되고 있다. 그러나 변형을 근본적으로 방지하기 어렵다. 연료전지 스택은 금속 분리판을 수십 내지 수백 장 적층하여 이용하므로, 금속 분리판에 미소한 변형이 발생해도 전체 스택에 영향을 줄 수 있다. 따라서 박판으로 제작되는 금속 분리판에는 레이저 용접법을 적용하는데 한계가 있다.
본 발명은 금속 분리판을 밀봉하는 가스켓이 사출성형을 통해 금속 분리판에 제작과 동시에 부착되며, 금속분리판의 일부분에 단차를 형성 가스켓의 일부가 금속분리판의 단차부분에 사출되어 가스켓의 이탈을 방지하는 형상이 되도록 구성되며, 가스켓이 서로 맞닿는 면을 평평하게 하여, 연료전지의 스택 체결 시 금속 분리판의 적층성을 향상시켜 별도의 접합 공정을 삭제할 수 있는 금속 분리판 및 그 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한 본 발명은 금속 분리판의 접합 시, 열에 의해 변형이 발생하는 것을 해결한 금속 분리판 및 그 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한 본 발명은 고온, 고압, 및 산 분위기의 연료 전지 환경에서 변형 또는 수축이 일어나지 않는 수지로 제작된 가스켓과 일체로 성형된 금속 분리판 및 그 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 제1 반응 가스가 흐르는 제1 금속 분리판, 제2 반응 가스가 흐르 는 제2 금속 분리판, 제1 금속 분리판에 사출 성형에 의해 부착되는 제1 가스켓 및 제2 금속 분리판에 사출 성형에 의해 부착되는 제2 가스켓을 포함하는 것을 특징으로 하는 금속 분리판 어셈블리를 제공한다. 이러한 구성을 통해, 가스켓을 형성하는 단계와 가스켓을 금속 분리판에 부착하는 공정을 하나의 공정으로 달성할 수 있어, 금속 분리판의 제조 시간 및 제조 단가를 절감할 수 있다.
또한 본 발명의 다른 일 양태로서, 제1 및 제2 금속 분리판은 단차부를 구비하고, 제1 및 제2 가스켓의 일부는 단차부에 사출되는 것을 특징으로 하는 금속 분리판 어셈블리를 제공한다. 이러한 구성을 통해, 제1 및 제2 가스켓이, 단차부에 의해 고정되어, 금속 분리판으로부터 이탈되는 것을 방지할 수 있다.
또한 본 발명의 다른 일 양태로서, 제1 및 제2 가스켓은, 각각 제1 및 제2 금속 분리판의 두께 방향으로 돌출되어, 제1 및 제2 금속 분리판의 일부를 감싸는 단부를 구비하는 것을 특징으로 하는 금속 분리판 어셈블리를 제공한다. 즉, 가스켓은 금속 분리판의 면 부분에 접착되는 부분과 금속 분리판의 두께 부분에 접착되는 부분을 구비한다. 이때, 두께 부분에 접착되는 부분, 즉 금속 분리판의 두께 방향으로 돌출된 단부가 금속 분리판으로부터 가스켓이 이탈하는 것을 방지할 수 있다.
또한 본 발명의 다른 일 양태로서, 제1 가스켓 및 제2 가스켓은 서로 맞닿는 면이 평평한 것을 특징으로 하는 금속 분리판 어셈블리를 제공한다. 이러한 구성을 통해, 제1 금속 분리판과 제2 금속 분리판을 적층하기 용이하므로, 제1 금속 분리판과 제2 금속 분리판을 접합하기 위한 별도의 접합 공정을 생략할 수 있다.
또한 본 발명의 다른 일 양태로서, 제1 금속 분리판 및 제2 금속 분리판은 반응 가스 및 냉각수가 유입되는 개구부를 구비하고, 가스켓은 제1 금속 분리판 및 제2 금속 분리판의 개구부 주변을 밀봉하는 것을 특징으로 하는 금속 분리판 어셈블리를 제공한다. 이러한 구성을 통해, 반응 가스 및 냉각수가 유입되는 개구부, 즉 반응 가스 매니폴드 및 냉각수 매니폴드 주변을 밀봉할 수 있다.
또한 본 발명의 다른 일 양태로서, 제1 및 제2 가스켓은, Shore A 25 내지 Shore D 70의 경도를 가지는 열가소성 수지 및 열경화성 수지 중 어느 하나로 이루어지는 것을 특징으로 하는 금속 분리판 어셈블리를 제공한다. 이러한 구성을 통해, 가스켓의 사출 후에 금속 분리판의 변형을 소정 범위 이내로 제한하고, 기밀성, 내열성 및 내화학성을 양호하게 유지할 수 있다.
또한 본 발명은 금속 분리판을 금형에 배치하는 제1 단계 및 수지를 금형 내로 사출하여 금속 분리판을 밀봉하는 제2 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 금속 분리판의 제조 방법을 제공한다. 이러한 구성을 통해, 제1 금속 분리판과 제2 금속 분리판을 수지로 이루어진 가스켓을 형성하는 것과 동시에 제1 금속 분리판과 제2 금속 분리판에 가스켓을 부착할 수 있다.
또한 본 발명은 금속 분리판을 제조하는 제1 단계, 수지를 사출하여 금속 분리판을 밀봉하는 제2 단계 및 금속 분리판을 적층하고 체결하는 제3 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료 전지의 제조 방법을 제공한다. 이러한 구성을 통해, 금속 분리판을 접합하는 과정을 생략하고, 수지 가스켓이 사출된 금속 분리판을 적층하여 연료 전지 스택을 체결하므로, 제조 시간 및 제조 단가를 절감할 수 있다.
이하 도면을 참조하여 본 발명을 더욱 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른, 가스켓이 부착된 금속 분리판을 도시한 도면, 도 3는 도 2의 금속 분리판을 A1-A2를 따라 절단한 단면도, 도 4는 도 2의 금속 분리판을 B1-B2를 따라 절단한 단면도, 도 5는 금속 분리판 어셈블리를 A1- A2를 따라 절단한 단면도, 도 6은 금속 분리판 어셈블리를 B1-B2를 따라 절단한 단면도이다. 도 2 내지 도 6을 참조하면, 금속 분리판(100)은 냉각수 채널(110), 반응 가스 채널(미도시), 냉각수 매니폴드(120),반응 가스 매니폴드(130)를 구비한다. 금속 분리판(100)은 박형의 금속으로 제작되며, 일반적으로 스탬핑 공정을 통해 반응 가스 채널(미도시) 및 냉각수 채널(110)이 형성된다. 스탬핑 공정을 통해 제1 면에서 제2 면으로 돌출되도록 반응 가스 채널(미도시)를 형성하면, 제2 면에는 반대의 상으로 형성된 냉각수 채널(110)이 형성된다. 제1 면에 형성된 반응 가스 채널(미도시)를 따라 반응 가스가 흐르고, 제2 면에 형성된 냉각수 채널(110)을 따라 냉각수가 흐른다. 두 개의 금속 분리판(100)이 냉각수 채널(110)이 맞닿도록, 즉 금속 분리판(100)의 제2 면이 서로 맞닿도록 접합되어, 금속 분리판 어셈블리가 된다. 연료전지에서 이러한 금속 분리판 어셈블리 하나가 흑연 분리판 하나와 같은 역할을 한다.
가스켓(200)은 폐곡선 형상으로 형성되며, 금속 분리판(100)의 일 면에 부착되는 중간부(200c)를 포함한다. 제1 가스켓(201)은 너비를 가지고 있는 폐곡선 형상이므로, 내측 폐곡선과 외측 폐곡선을 구비한다. 제1 가스켓(200)의 내측 폐곡선 측에 형성되는 내측 단(200a)과 가스켓(200)의 외측 폐곡선 측에 형성되는 외측 단(200b)이 중간부(200c)와 단차를 가지도록 돌출된다. 내측 단(200a)은 반응 가스 매니폴드(130) 및 냉각수 매니폴드(120)의 주변을 밀봉한다. 내측 단(200a)은 금속 분리판의 내부가 아닌 외부에, 즉 반응 가스 매니폴드(130) 및 냉각수 매니폴드(120)의 내부에 형성된다. 또한 내측 단(200a)은 분리판(100)의 반응 가스 면에 부착되는 가스켓(200d)과 분리판(100)의 냉각수 면에 부착되는 가스켓(200b, 200c)를 연결하는 역할을 한다. A1측 돌출부가 외측 단(200b), A2측이 내측 단(200a)이다.
B1-B2를 따라 절단한 단면도는 금속 분리판(100)의 반응 가스 매니폴드와 냉각수 매니폴드를 가로지르는 선을 따라 절단한 단면도이다. B1이 반응가스 매니폴드 측, B2가 냉각수 매니폴드 측이다.
도 5 내지 도 6을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 사출 형성에 의해 가스켓이 부착된 두 개의 금속 분리판을 적층되어 금속 분리판 어셈블리를 형성된다. 금속 분리판(100)의 양면에 부착된다. 금속 분리판(100)의 냉각수 면에 부착되는 가스켓은 내측 단(200a), 외측 단(200b) 및 중간부(200c)를 구비하며, 금속 분리판(100)의 반응가스 면에 부착되는 가스켓(200d)은 평평한 형상으로 냉각수 면에 부착되는 가스켓과 일체로 사출성형된다. 가스켓(200)의 내측 단(200a)과 외측 단(200b)은 양측으로 돌출되어, 중간부(200c)보다 더 두껍게 형성된다. 내측 단(200a)은 금속 분리판(100)을 감싸고 있고, 외측 단(200b)은 중간부(200c)보다 더 두껍기 때문에, 높은 체결압 하에서 금속 분리판(100)에 의해 구속되어 내측 단(200a) 및 외측 단(200b)이 원래 위치를 이탈하여 중간부(200c)의 위치로 이동할 수 없다.
또한 가스켓(200)은 냉각수 면에 사출되는 가스켓이 평평하게 형성되어, 금속 분리판 어셈블리의 적층성을 향상시킬 수 있다. 따라서 금속 분리판(100)을 적층하여 연료전지 스택을 체결할 때, 금속 분리판 어셈블리를 별도로 접합하는 공정을 생략할 수 있다. 또한, 냉각수 면에 사출되는 가스켓의 내측 단(200a)은 반응가스 면 방향으로 돌출되어, 반응가스 면에 사출되는 가스켓(200d)과 연결되므로, 내측 단(200a)과 반응가스 면에 사출되는 가스켓(200d)는 평평한 형태이다. 따라서, 반응가스 면에 사출되는 전체 가스켓(200)이 평평하므로, 역시 금속 분리판(100)의 적층성을 높일 수 있다.
가스켓(200)은 열경화성 플라스틱 수지 및 열가소성 플라스틱 수지 중 어느 하나로 제작된다. 금속 분리판(100)은 연료전지 환경, 즉 150N/cm2 의 체결압력, 80℃ 정도의 고온 및 산 분위기에서 사용된다. 따라서 금속 분리판(100) 사이에 부착되는 가스켓(200) 역시, 고온, 고압 하에서 형체를 유지할 수 있어야 하며, 내화학성이 양호해야 한다. 일반적으로 연성이 높은 플라스틱 재질에 고온에서 압력을 가하는 경우, 플라스틱에 영구변형이 발생하거나 수축하는 문제점이 있다. 따라서, 이러한 변형 및 수축이 발생하면, 체결된 연료전지 스택이 균형을 잃어 기밀성에 문제가 발생할 수 있다. 또한 고온의 산 분위기에 노출되는 경우, 플라스틱의 물성 저하가 일어날 가능성이 높다. 따라서 사출용 수지의 물성 평가가 중요하며, 이러한 평가에 따라 사출용 수지를 선택하여야 한다.
본 출원인은 금속 분리판에 사출 성형을 통해 여러 가지 수지로 이루어진 가스켓을 부착하여, 금속 분리판의 밀봉 및 접합을 한 뒤, 변형성, 내열성, 기밀성 및 내화학성의 면에서 각 수지의 물성을 평가하였다.
도 7은 다양한 수지로 이루어진 가스켓을 구비하는 본 발명의 금속 분리판 어셈블리의 예인 발명예와, 발명예와 물성을 비교하기 위한 비교예 및 금속 분리판에 가스켓을 도포하고, 금속 분리판이 레이저에 의해 용접된 금속 분리판 어셈블리를 변형성, 내열성, 기밀성 및 내화확성의 면에서 평가한 도표이다.
1. 기밀성 평가
사출성형에 의한 가스켓의 기밀 및 접착력을 평가하였다. 금속 분리판 어셈블리에 3 bar의 압력을 가한 후, 5분간 유지한 뒤, 압력 변화량을 통해 가스켓의 기밀성을 평가하였다. 기밀성은 기존 물성 대비 감소량이 5%이하인 경우, 기밀성이 양호한 것으로 평가할 수 있다.
2. 변형성 평가
본 출원인은 금속 분리판을 밀봉 및 접합하는 가스켓의 재료인 사출용 수지의 변형성을 평가하기 위해, 사출성형 전, 후 변형량을 비교 평가하였다. 또한 사출성형 시, 열 및 응고에 의한 변형 가능성을 평가하였다. 변형량을 평가하기 위해 3차원 스캐너를 이용하였다. 사출성형 시, 수지의 가열에 따른 응고 및 수축에 의한 금속 분리판 소재의 왜곡은 0.5mm 이하인 것이 바람직하다.
도 8은 발명예와 비교예의 일부 및 용접에 의해 접합된 금속 분리판 어셈블리의 변형 정도를 도시한 그래프이다. 발명예 1 내지 비교예 2를 비교하면, 경도가 증가함예 따라, 사출 후 금속 분리판 어셈블리의 변형이 증가하는 경향이 있는 것을 알 수 있다. 또한, 사출용 수지 성분 및 첨가제에 따라 동일 경도에서도 변형이 다소 개선될 수 있다. 또한 종래의 용접에 의한 접합된 금속 분리판 어셈블리와 비교할 때, 발명예는 변형량이 매우 개선된 것을 알 수 있다.
3. 내열성 평가
연료전지 환경하에서 금속 분리판에 사출 성형된 가스켓의 내열성을 평가하기 위해, 금속 분리판 어셈블리를 80℃, 150N/cm2의 환경에 1시간 동안 노출시킨 후, 노출 시험 전, 후 가스켓의 두께를 비교하였다.
도 9는 발명예 1 내지 5 및 비교예 1 내지 2의 시험 전, 후 가스켓의 두께를 도시한 그래프이다. 발명예 1은 시험 전 두께 3.76mm에서 시험 후 3.58mm로 변형되었으며 영구 변형율은 4.8%였다. 또한 발명예 2는 시험 전 3.88mm에서 시험 후 3.70mm로 영구 변형율은 4.6%였다. 또한 발명예 3은 시험 전 3.78mm에서 시험 후 3.65mm로 영구 변형율은 3.4%였다. 또한 발명예 4는 시험 전 3.66mm에서 시험 후 3.60mm로 영구 변형율은 1.6%였다. 또한 발명예 5는 시험 전 3.64mm에서 시험 후 3.63mm로 영구 변형율은 0.3%였다. 비교예 8 및 9는 각각 시험 전 3.76mm, 3.88mm였고, 시험 후 3.28mm, 2.20mm로 영구 변형율은 12.8%, 43.3%였다.
도 9을 참조하면, 사출성형 된 가스켓은 연료 전지 환경 하에서, 경도가 증가함에 따라, 내열성이 양호해지는 것을 알 수 있다.
4. 내화학성 평가
연료전지 환경하에서 금속분리판에 사출 성형된 가스켓의 내화학성을 평가하 기 위해, 80℃, 0.1M H2SO4 +5 ppm HF 용액에 1000시간 침지시킨 후, 경도, 강도 및 연신율의 변화율을 측정하였다. 도 7은 각 발명예 및 비교예의 경도, 강도 및 연신율의 변화율을 도시한 그래프이다.
금속 분리판에 가스켓을 사출 성형하여, 금속 분리판을 밀봉 및 접합할 때, 사출 후 소재의 변형을 고려하여야 한다. 가스켓을 이루는 수지의 연신율이 높을 경우, 즉 경도가 낮을 경우, 사출 후 소재의 변형 및 기밀성은 양호하나 내열성 및 내화학성은 다소 저하되는 경향이 있다. 반대로, 수지의 연신율이 낮은 경우, 즉 경도가 높을 경우, 사출 후 소재의 변형이 심하고 기밀성이 떨어지지만 내열성 및 내화학성은 우수하다. 사출용 수지에 첨가제를 첨가하거나, 사출성형 조건을 달리하면, 이러한 물성들을 약간씩 개선할 수 있으나, 이러한 경향이 달라지지는 않는다.
본 발명에서 있어서 제품 제작시 사출기는 수직형 사출기를 사용하였으며, 사출조건은 각 사출용 수지에 따라 차이가 있으나, 사출온도는 170～240℃, 사출압력은 190～220bar, 금형온도는 상온～80℃, 사출속도는 50～110mm/s, 사출시간은 4～8초, 냉각시간은 4～6초의 범위에서 조절하였다. 사출시간 및 냉각시간은 공정시간과 관련이 있으므로 고속으로 하는 것이 바람직하다.
또한 금속 분리판을 적층하여 연료 전지 스택을 형성할 때, 본 발명의 일 실시예에서는 밀봉의 역할뿐 아니라, 적층의 편의성을 위해 가스켓이 내측 단 및 외측 단을 구비한다. 따라서 금속 분리판 어셈블리의 제1 면에 사출된 가스켓이 다른 금속 분리판 어셈블리의 제1 면과 접촉한다. 같은 방법으로, 수십 내지 수백 장의 금속 분리판 어셈블리가 적층되므로, 사출되는 가스켓 용 수지는 적정한 연신율이 필요하다. 가스켓 용 수지의 연신율이 너무 높은 경우, 체결압을 가했을 때 수축량이 크고, 체결을 해제해도 가스켓의 형상이 복원되지 않는 문제점이 있다. 반대로 가스켓 용 수지의 연신율이 너무 낮은 경우, 가스켓이 맞닿는 부분의 평탄도가 너무 낮아서, 체결압력을 가해도 금속 분리판이 서로 완전히 밀착되지 않아 기밀성이 떨어지고, 연료 전지 스택의 균형이 상실되는 문제점이 있다. 따라서 가스켓 용 수지의 사출 후 연신율이 적정한 범위 내에서 선정되어야 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 금속 분리판 어셈블리는, 먼저 프레스 스템핑(S1a), 탈지(S1b), 코팅 처리(S1c)를 포함하는 금속 분리판 제조하는 단계(S1) 및 가스켓의 사출 성형을 위한 금형 내부에 금속 분리판을 위치시키고, 가스켓의 사출 성형을 통해 금속 분리판에 부착되는 단계(S2)를 통해 제조된다. 가스켓은 금속 분리판 어셈블리의 적층이 쉽도록, 가스켓이 서로 맞닿는 부분을 평평하게 형성하여, 금속 분리판을 접합하는 별도의 과정을 생략할 수 있다. 따라서 금속 분리판을 제조할 때, 제조 시간이 단축되고, 자동화 공정을 구성할 수 있다.
또한 상기의 방법으로 제조된 금속 분리판 어셈블리를, 스택 체결하는 단계(S3)를 거쳐, 연료전지 스택을 제조할 수 있다.
본 발명이 제공하는 금속 분리판 어셈블리 및 그 제조방법은 가스켓이 사출 성형을 통해 금속 분리판에 부착되므로, 가스켓을 별도로 제작하여 금속 분리판에 부착하는 것에 비해, 제조가 용이하다.
또한 본 발명이 제공하는 금속 분리판 어셈블리 및 그 제조방법은 가스켓이 사출 성형을 통해 금속 분리판에 부착되어, 금속 분리판을 밀봉하는 것과 동시에 두 개의 금속 분리판을 접합하므로, 제조 시간 및 제조 단가 면에서 유리하며, 자동화 공정으로 금속 분리판 어셈블리를 생산할 수 있다.
또한 본 발명이 제공하는 금속 분리판 어셈블리 및 그 제조방법은 금속 분리판을 용접을 통해 접합하지 않으므로, 금속 분리판이 변형을 일으킬 가능성이 적다.

Claims (8)

  1. 제1 반응 가스가 흐르는 제1 금속 분리판;
    제2 반응 가스가 흐르는 제2 금속 분리판;
    제1 금속 분리판과 제2 금속 분리판이 겹쳐질 때, 제1 금속 분리판과 제2 금속 분리판 사이에 형성되는 냉각수 통로;
    제1 금속 분리판에 사출 성형에 의해 부착되는 제1 가스켓; 및
    제2 금속 분리판에 사출 성형에 의해 부착되는 제2 가스켓;을 포함하는 것을 특징으로 하는 금속 분리판 어셈블리.
  2. 제1항에 있어서,
    제1 및 제2 금속 분리판은 단차부를 구비하고,
    제1 및 제2 가스켓의 일부는 단차부에 사출되는 것을 특징으로 하는 금속 분리판 어셈블리.
  3. 제1항에 있어서,
    제1 및 제2 가스켓은, 각각 제1 및 제2 금속 분리판의 두께 방향으로 돌출되어, 제1 및 제2 금속 분리판의 일부를 감싸는 단부를 구비하는 것을 특징으로 하는 금속 분리판 어셈블리.
  4. 제1항에 있어서,
    제1 가스켓 및 제2 가스켓은, 서로 맞닿는 면이 평평한 것을 특징으로 하는 금속 분리판 어셈블리.
  5. 제1항에 있어서,
    제1 금속 분리판 및 제2 금속 분리판은 반응 가스 및 냉각수가 유입되는 개구부를 구비하고,
    가스켓은 제1 금속 분리판 및 제2 금속 분리판의 개구부 주변을 밀봉하는 것을 특징으로 하는 금속 분리판 어셈블리.
  6. 제1항에 있어서,
    제1 및 제2 가스켓은, Shore A 25 내지 Shore D 70의 경도를 가지는 열가소성 수지 및 열경화성 수지 중 어느 하나로 이루어지는 것을 특징으로 하는 금속 분리판 어셈블리.
  7. 삭제
  8. 삭제
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