KR101056439B1 - 연료전지용 스택 및 그의 제조방법 - Google Patents

연료전지용 스택 및 그의 제조방법 Download PDF

Info

Publication number
KR101056439B1
KR101056439B1 KR1020040050555A KR20040050555A KR101056439B1 KR 101056439 B1 KR101056439 B1 KR 101056439B1 KR 1020040050555 A KR1020040050555 A KR 1020040050555A KR 20040050555 A KR20040050555 A KR 20040050555A KR 101056439 B1 KR101056439 B1 KR 101056439B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
fuel cell
separator
alloy composition
zirconium alloy
membrane
Prior art date
Application number
KR1020040050555A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20060001431A (ko
Inventor
노형곤
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 KR1020040050555A priority Critical patent/KR101056439B1/ko
Publication of KR20060001431A publication Critical patent/KR20060001431A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101056439B1 publication Critical patent/KR101056439B1/ko

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
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82NANOTECHNOLOGY
    • B82YSPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y30/00Nanotechnology for materials or surface science, e.g. nanocomposites
    • 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
    • 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
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Landscapes

  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Fuel Cell (AREA)

Abstract

본 발명은 연료전지용 스택 및 그의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 고분자막과 이의 양측면에 위치한 캐소드 전극과 애노드 전극을 포함하는 막-전극 접합체 및 상기 막-전극 접합체의 양측면에 위치한 분리판을 포함하는 단위셀이 다수 적층되어 있고, 상기 분리판은 비정질 지르코늄 합금 조성물로 이루어진 연료전지용 스택 및 그의 제조방법에 관한 것이다.
상기 비정질의 지르코늄 합금 조성물은 플라스틱과 같이 성형성 및 내부식성이 우수하고, 금속과 같은 높은 도전성을 나타낼 뿐만 아니라 자체 비중이 낮아, 연료전지의 분리판으로 바람직하게 적용되어 제품의 박막화 및 경량화를 이룰 수 있다.
분리판, 비정질 지르코늄 합금, 리퀴드메탈, 전해질-전극 접합체, 연료전지, 성형성, 도전성, 경량화

Description

연료전지용 스택 및 그의 제조방법{STACK FOR FUEL CELL AND A FABRICATION METHOD THEREOF}
도 1은 연료전지의 스택의 막-전극 접합체(MEA)와 분리판이 조립된 상태의 부분 단면 구성도이다.
본 발명은 성형성 및 도전성이 우수한 비정질의 지르코늄 합금 조성물로 이루어진 분리판을 포함하는 연료전지용 스택 및 그의 제조방법에 관한 것이다.
최근 휴대용 전자기기 및 무선 통신기기의 급격한 보급으로 휴대용 전원 공급장치로서 연료전지의 개발이 이루어지고 있으며, 무공해 자동차용 연료전지 및 청정 에너지원으로서 발전용 연료전지의 개발에 많은 연구가 진행되고 있다.
연료전지의 작동원리를 간단히 살펴보면, 애노드 전극에 수소가스(H2) 또는 연료가스가 공급되어, 전기화학적 산화반응이 일어나면서 수소이온(H+)와 전자(e-)로 이온화되면서 산화된다.
상기 이온화된 수소이온은 고분자 전해질막을 통하여 캐소드 전극으로 이동 하게 되고, 전자는 외부회로를 통하여 캐소드 전극으로 이동한다. 이때, 캐소드 전극으로 이동한 수소이온은 상기 캐소드 전극에 공급되는 산소와 전기화학적으로 환원반응을 일으키면서 반응열과 물을 발생시키고 전자의 이동으로 전기에너지가 발생된다.
분리판(바이폴러 플레이트 또는 세퍼레이터)은 애노드 전극 및 캐소드 전극과, 고분자 전해질막으로 구성된 막-전극 접합체(MEA, Membrane Electrode Assembly)의 양쪽에 위치하여, 연료인 수소 및 연료 가스와, 공기(산소)를 공급해주는 역할과, 상기 수소와 산소의 직접 접촉시 폭발 및 연소 등의 위험을 방지하는 역할을 수행한다. 따라서, 분리판은 가스투과율이 낮아야 하고 활발한 전자이동을 위해 도전성이 우수한 재료로 성형하는 것이 바람직하다.
종래, 분리판의 재질로서 금속이 제시되었으나, 이러한 금속은 자체 내부식성이 낮아 연료전지 작동 중에 쉽게 부식이 일어나고, 산화 환원력이 낮아 연료전지의 출력이 저하되는 문제점이 발생하였다. 더욱이, 분리판은 연료가스 및 공기가 이송할 수 있는 유로가 형성되도록 제작되어야 하는 바, 이와 같이 금속으로 제조하는 경우 유로를 형성하기 위한 별도의 식각 공정이 수반되어 제작비의 상승뿐만 아니라 공정이 복잡해지는 문제가 있다.
상기 금속과 더불어 분리판의 재료로 도전성이 우수한 탄소 계열의 소재가 제시되었으며, 그 중에서도 그라파이트(graphite)가 가장 널리 사용되고 있다. 그러나, 그라파이트는 가공시 가공 비용이 과다하고, 소재 자체의 취성 때문에 취급 보관이 어려울 뿐만 아니라 크기가 크고 무게를 줄이기 곤란하여 대량생산이 어렵 다는 여러 가지 단점이 있다.
이러한 문제를 해결하기 위해 화학적인 안정성이 높고 가공성이 우수한 고분자 재료를 이용하여 분리판을 제조하려는 시도가 진행되고 있다. 대표적으로, 폴리비닐리덴플루오라이드 또는 테프론과 같은 불소 고분자 또는 열경화성 수지인 페놀 수지에 도전성 카본 분말을 혼합하여 이용하여 분리판을 제조하려는 시도가 진행되고 있다. 그러나, 이러한 카본 분말 및 고분자의 혼합 재질은 분리판으로서 요구되는 도전성을 만족시키기 위해 과량의 카본 분말이 사용되는데, 이때 상기 카본 분말과 고분자와의 분산성이 낮아 최종 얻어지는 분리판의 물성이 저하되는 문제점이 발생한다.
따라서, 본 발명의 목적은 성형성 및 도전성이 우수한 비정질의 지르코늄 합금 조성물로 이루어지는 분리판을 포함하는 연료전지 스택 및 그의 제조방법을 제공하는 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 고분자막과 이의 양측면에 위치한 캐소드 전극과 애노드 전극을 포함하는 막-전극 접합체 및 상기 막-전극 접합체의 양측면에 위치한 분리판을 포함하는 단위셀이 다수 적층되어 있고, 상기 분리판은 비정질 지르코늄 합금 조성물로 이루어진 연료전지용 스택을 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 비정질의 지르코늄 합금 조성물을 이용하여 본체에 대해 가스유로홈을 일체형으로 성형하여 분리판을 제조하는 단계를 포함하는 연료전 지용 스택의 제조방법을 제공한다.
이하, 본 발명을 더욱 상세히 설명한다.
연료전지에 채용되는 분리판은 막-전극 접합체의 양쪽에 설치되고 연료인 연료가스와 산소를 각각 공급해주기 위해 일정 폭과 깊이를 갖는 가스유로홈을 가진다.
이에, 본 발명에서는 연료전지용 분리판을 비정질의 지르코늄 합금 조성물을 이용하여 제조함으로써 제작이 용이해지고, 연료전지의 경량화 및 박막화가 가능해진다.
본 명세서 전체에 걸쳐 언급되는 '비정질의 지르코늄 합금 조성물'은 지르코늄을 40 내지 45 중량% 함유하고, 여기에 티타늄(Ti), 니켈(Ni), 구리(Cu), 이트륨(Y), 베릴륨(Be), 니오븀(Nb), 크롬(Cr), 바나듐(V) 및 코발트(Co)로 이루어진 그룹 중에서 선택된 1종 이상의 금속을 첨가하여 제조되는 합금을 의미한다.
상기 지르코늄 합금 조성물은 비중이 0.2 내지 0.99이고, 비정질 구조를 가지며, '리퀴드메탈(liquid metal)'로 시판되는 조성물이 사용될 수도 있고, 직접 제조하여 사용할 수 있다.
상기 비정질의 지르코늄 합금 조성물은 금속과 동일하게 높은 도전성을 나타내며, 그 강도에 있어서도 강철과 비교하여 3배. 마그네슘과 10 배 이상의 차이가 나며, 내부식성이 우수하여 연료전지 작동 중 쉽게 부식되지 않아 전지의 수명이 증가된다.
특히, 기존의 금속 조성은 냉각시 물질 본래의 결정 모양으로 되돌아가는데 비해 상기 비정질의 지르코늄 합금 조성물은 고체 상태에서 비 결정 원자 구조를 유지하여 취약 부분 또는 결절 포인트가 없어 강도와 탄성이 매우 높은 특징이 있다.
이와 더불어, 상기 비정질의 지르코늄 합금 조성물은 약 600 ℃의 낮은 온도에서 유동성이 증가하여 다이 캐스팅(die casting)법에 의해서도 소망하는 형상의 분리판을 용이하게 제작할 수 있다.
본 발명에서 비정질의 지르코늄 합금 조성물은 성형성이 우수하여 가스유로홈을 가지는 분리판을 일체형으로 제작할 수 있으며, 하기와 같이 다양하게 적용될 수 있다.
첫째로, 상기 비정질의 지르코늄 합금 조성물로만 순수하게 분리판을 제조하는 방법을 들 수 있다.
구체적으로, 비정질의 지르코늄 합금 조성물을 용융시키는 단계, 상기 용융된 합금 조성물을 금형에 주입하는 단계, 및 상기 금형을 냉각 및 고화하는 단계를 포함하여 분리판과 가스유로홈을 일체형으로 제작한다. 이러한 방법은 비정질 지르코늄 합금 조성물을 단독 사용하므로 분리판의 성형 공정이 비교적 간단하며, 충분한 수치의 도전성을 얻을 수 있는 장점이 있다.
둘째로, 상기 비정질 지르코늄 합금 조성물에 더 첨가된 도전성 고분자, 도전성 탄소분말 및 금속분말로 이루어진 그룹 중에서 선택된 1종 이상의 도전성 물질을 혼합 사용한다,
사용 가능한 도전성 고분자는 전기전도도가 우수하고 온도 의존성이 적은 폴 리아닐린(polyaniline), 폴리피롤(polypyrrole), 폴리티오펜(polythiophene), 폴리아세틸렌(polyacetylene), 및 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜)(poly(3,4-ethylenedioxythiophene)) 등이 바람직하다.
사용 가능한 도전성탄소분말은 흑연, 아세틸렌 블랙, 수퍼 P(MMM사 제품), 아세틸렌 블랙(Acetylene Black), 케첸 블랙(Ketjen Black), 덴카 블랙(Denka Black), 카본 블랙(Carbon Black), 카본나노튜브(CNT), 카본나노파이버(carbon nano fiber), 카본나노와이어(carbon nano wire), 카본나노혼(carbon nano horn) 및 카본나노링 (carbon nano ring)으로 이루어진 그룹 중에서 선택된 1종이 가능하다.
상기 금속분말은 은, 은 합금, 금 팔라듐 및 백금으로 이루어진 그룹 중에서 선택된 1종이 사용된다.
이러한 도전성 물질은 분리판의 전도성, 성형성 및 강도 등을 고려하여 비정질의 지르코늄 합금 조성물 100 중량부에 대하여 1 내지 90 중량부로 사용하며, 상기 미만이면 도전성 폴리머의 기능이 미미하고, 초과하게 되면 가공하기 어려운 문제가 있다.
셋째로, 가격이 비교적 저렴하고 성형성이 우수한 열가소성 고분자 및 열경화성 고분자 중에서 선택된 어느 하나의 고분자를 이용하여 분리판을 성형하는 단계 및 상기 성형된 분리판의 표면을 비정질 지르코늄 합금 조성물로 표면을 코팅하는 단계를 거쳐 제작할 수 있다.
상기 성형방법은 통상적으로 사용되는 사출성형, 압출성형 또는 프레스 성형 법이 가능하며, 원하는 정도의 치수 정밀도를 얻을 수 있으면서 제품을 경제적으로 대량생산하기 위해서는 사출 또는 압출 성형이 적합하다.
이때, 사용 가능한 열가소성 고분자로는 폴리카보네이트, 아크릴로니트릴-부타디엔-스타이렌 공중합체(ABS), 폴리아세탈, 나일론, 폴리설파이드 및 폴리이미드 고분자가 가능하고, 열경화성 고분자로는 페놀수지, 에폭시 수지, 멜라민 수지, 우레아 수지, 불포화 폴리에스테르 수지 및 알키드 수지가 가능하다.
상기 열가소성 또는 열경화성 고분자로 성형된 분리판은 비정질 지르코늄 합금 조성물을 이용하여 스프레이 코팅, 스핀 코팅, 캐스팅 및 딥 코팅의 습식 방법과, 스퍼터링, 화학 기상 증착법(CVD), 물리 기상 증착법(PVD) 및 플라즈마 화학 증착법(PECVD)의 건식 방법을 통해 코팅을 수행한다. 이때, 상기 코팅 두께는 분리판으로서 요구되는 전기전도도 및 강도를 고려하여 0.1 내지 9 mm 내외로 하는 것이 바람직하다.
전술한 바와 같이, 비정질 지르코늄 합금 조성물을 이용하여 여러 가지 방법으로 제작된 분리판을 막-전극 접합체의 양측면에 위치시켜 단위셀을 제작하고, 상기 단위셀을 여러 층으로 적층시켜 연료전지용 스택을 제조한다.
따라서, 본 발명에 의해 비정질의 지르코늄 합금 조성물을 이용하여 제작된 분리판은 내부식성이 우수하여 종래 연료전지 작동 중에 쉽게 부식이 일어나는 문제점을 해소하여 연료전지의 수명을 증가시킬 뿐만 아니라, 성형성이 우수하여 다양한 크기의 가스유로홈을 갖는 구조의 제작이 용이하다.
또한, 분리판의 표면 상태가 매우 균일하고 매끈하여 별도의 후처리 가공이 불필요해진다.
이와 더불어 비중이 0.2 내지 0.99 정도로, 연료전지를 무게를 줄일 수 있을 뿐만 아니라, 연성이 우수하여 얇은 두께로 제작할 수 있어, 연료전지의 소형화 및 박막화에 적합하게 적용된다.
도 1은 연료전지의 스택을 구성하는 막-전극 접합체(MEA)와 분리판이 조립된 상태를 보여주는 부분 단면 구성도이다.
도 1을 참조하면, 연료전지 스택(19)은 분리판(11, 13)이 막-전극 접합체(21)를 사이에 두고 밀착 배치되고, 상기 막-전극 접합체(21)는 가스확산층(28)과, 상기 가스확산층(28)과 접촉 형성된 촉매층(29)으로 구성된 애노드 전극과, 상기 애노드 전극과 대향하여 형성되며 가스확산층(31)과, 상기 가스확산층(31)과 접촉 형성된 촉매층(32)으로 구성된 캐소드 전극을 포함하고, 상기 애노드 전극 및 캐소드 전극 사이에 위치한 고분자 전해질막(33)으로 구성된다.
상기 애노드 전극 측에 위치한 분리판(11)의 가스유로홈(15)을 통해 수소가스 또는 연료가스가 이송되며, 상기 캐소드 전극 측에 위치한 분리판(13)의 가스유로홈(또는 공기통로, 17)을 통해 가스산화제가 이송된다. 이때, 상기 분리판(11, 13)의 수소가스 또는 연료가스를 공급하는 가스유로홈(15)은 가스산화제를 공급하는 가스유로홈(17)과 평행하게 형성되거나, 경우에 따라서 직각으로도 형성될 수 있다.
상기 막-전극 접합체(21)의 일면을 형성하는 애노드 전극은 분리판(11)와 막-전극 접합체(21) 사이에 형성되는 가스유로홈(15)을 통하여 수소가스 또는 연료 가스를 공급받는 부분으로써, 카본 페이퍼(carbon paper) 또는 카본 클로스(carbon cloth)로 이루어진 가스 확산층(Gas Diffusion Layer: GDL)(28)을 통하여 수소가스 또는 연료가스를 촉매층(29)으로 공급하고, 이 촉매층(29)에서 수소가스 또는 연료가스를 산화 반응시켜, 생성된 전자를 외부 회로를 통해 캐소드 전극으로 이동시키고, 수소 이온을 고분자 전해질막(33)을 통하여 캐소드 전극으로 이동시킨다. 이때 연료전지 스택(19)에서는 상기 전자의 흐름으로 전기 에너지를 발생시킨다.
또한, 캐소드 전극은 분리판(13)와 막-전극 접합체 (21) 사이에 형성되는 가스유로홈(17)을 통해 산소가 함유된 공기를 공급받는 부분으로써, 이 또한 카본 페이퍼 또는 카본 클로스로 이루어진 가스 확산층(32)을 통하여 공기를 촉매층(31)으로 공급하고, 이 촉매층(31)에서 공기 중의 산소와 상기 애노드 전극으로부터 이동된 수소 이온 및 전자를 환원 반응시켜, 소정 온도의 열과 물을 생성하게 된다.
상기 고분자 전해질막(33)은 두께가 50 내지 200 ㎛인 고체 폴리머로 형성되어, 애노드 전극의 촉매층(29)에서 생성된 수소 이온을 캐소드 전극의 촉매층(31)으로 이동시키는 이온 교환을 가능하게 한다.
이하 본 발명의 실시예 및 비교예를 기재한다. 그러나 하기한 실시예는 본 발명의 바람직한 일 실시예일 뿐 본 발명이 하기한 실시예에 한정되는 것은 아니다.
<실시예 1>
비정질 지르코늄 합금 조성물을 이용하여 분리판을 제작하였다.
리퀴드메탈(그로웰 메탈사 구입)을 500 ℃에서 용융시킨 후, 미리 설계된 유 로 형성을 가지는 금형에 주입하여, 최대 성형압력 1000 kg/cm2(100 MPa), 300 ℃ 온도의 조건에서 판의 두께가 2 mm 이하인 성형체를 얻은 다음, 냉각하여 분리판을 제작하였다.
<실시예 2>
리퀴드메탈 100 중량부에 대하여 흑연을 10 중량부를 혼합 사용한 것을 제외하고, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 수행하여 분리판을 제작하였다.
<실시예 3>
리퀴드메탈 대신 폴리스티렌을 사용하여 상기 실시예 1과 동일한 금형을 이용하여 250 ℃ 온도에서 1기압 하에 분리판 성형품을 제작하였다. 상기 얻어진 분리판 성형품의 표면을 딥 코팅법에 의해 리퀴드메탈로 0.5mm의 두께로 코팅하였다.
<실험예>
상기 제작된 분리판의 62 mol% Li2CO3-38 mol% K2CO3의 조성을 가지는 탄산염 분말을 도포한 다음, CO2 분위기하에 650 ℃에서 200 시간 동안 부식 시험을 수행하였다. 그러나, 부식시험 후 세러페이터의 표면을 전자현미경으로 관찰한 결과, 부식이 발생하지 않음을 알 수 있었다.
상술한 것과 같이, 본 발명에 의해 비정질 지르코늄 합금 조성물을 이용하여 연료전지의 분리판을 제작하였다.
상기 비정질의 지르코늄 합금 조성물은 내부식성이 우수하고, 가격이 저렴할 뿐만 아니라 금속의 도전성 및 플라스틱의 성형성의 장점을 나타내며, 얇게 성형이 가능하여 마이크로 단위의 연료전지의 제작이 매우 용이해진다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (14)

  1. 고분자막과 이의 양측면에 위치한 캐소드 전극과 애노드 전극을 포함하는 막-전극 접합체 및 상기 막-전극 접합체의 양측면에 위치한 분리판을 포함하는 단위셀이 다수 적층되어 있고,
    상기 분리판은 비정질 지르코늄 합금 조성물로 이루어지고,
    상기 비정질의 지르코늄 합금 조성물은 지르코늄을 40 내지 45 중량% 함유하고, 여기에 티타늄(Ti), 니켈(Ni), 구리(Cu), 이트륨(Y), 베릴륨(Be), 니오븀(Nb), 크롬(Cr), 바나듐(V) 및 코발트(Co)로 이루어진 그룹 중에서 선택된 1종 이상의 금속을 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지용 스택.
  2. 삭제
  3. 제 1항에 있어서, 상기 비정질의 지르코늄 합금 조성물은 비중이 0.2 내지 0.99인 것을 특징으로 하는 연료전지용 스택.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 비정질의 지르코늄 합금 조성물은 도전성 고분자, 도전성 탄소분말 및 금속분말로 이루어진 그룹 중에서 선택된 1종의 도전성 물질을 더욱 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지용 스택.
  5. 제 4항에 있어서, 상기 도전성 고분자는 폴리아닐린(polyaniline), 폴리피롤(polypyrrole), 폴리티오펜(polythiophene), 폴리아세틸렌(polyacetylene) 및 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜)(poly(3,4-ethylenedioxythiophene))로 이루어진 그룹 중에서 선택된 1종인 것을 특징으로 하는 연료전지용 스택.
  6. 제 4항에 있어서, 상기 도전성 탄소분말은 흑연, 아세틸렌 블랙, 수퍼 P(MMM사 제품), 아세틸렌 블랙(Acetylene Black), 케첸 블랙(Ketjen Black), 덴카 블랙(Denka Black), 카본 블랙(Carbon Black), 카본나노튜브(CNT), 카본나노파이버(carbon nano fiber), 카본나노와이어(carbon nano wire), 카본나노혼(carbon nano horn) 및 카본나노링 (carbon nano ring)으로 이루어진 그룹 중에서 선택된 1종인 것을 특징으로 하는 연료전지용 스택.
  7. 제 4항에 있어서, 상기 금속분말은 은, 은 합금, 금 팔라듐 및 백금으로 이루어진 그룹 중에서 선택된 1종인 것을 특징으로 하는 연료전지용 스택.
  8. 고분자막과 이의 양측면에 위치한 캐소드 전극과 애노드 전극을 포함하는 막-전극 접합체 및 상기 막-전극 접합체의 양측면에 위치한 분리판을 포함하는 단위셀이 다수 적층되어 있고,
    상기 분리판은 열가소성 또는 열경화성 고분자로 성형되며, 그 외부가 비정질 지르코늄 합금 조성물로 코팅되고,
    상기 비정질의 지르코늄 합금 조성물은 지르코늄을 40 내지 45 중량% 함유하고, 여기에 티타늄(Ti), 니켈(Ni), 구리(Cu), 이트륨(Y), 베릴륨(Be), 니오븀(Nb), 크롬(Cr), 바나듐(V) 및 코발트(Co)로 이루어진 그룹 중에서 선택된 1종 이상의 금속을 포함하는 것인 연료전지용 스택.
  9. 제 8항에 있어서, 상기 열가소성 고분자는 폴리카보네이트, 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 공중합체(Acrylonitrile-Butadiene-Styrene copolymer, ABS), 폴리아세탈, 나일론, 폴리설파이드 및 폴리이미드 고분자로 이루어진 그룹 중에서 선택된 1종을 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지용 스택.
  10. 제 8항에 있어서, 상기 열경화성 고분자로는 페놀수지, 에폭시 수지, 멜라민 수지, 우레아 수지, 불포화 폴리에스테르 수지 및 알키드 수지로 이루어진 그룹 중에서 선택된 1종을 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지용 스택.
  11. 비정질의 지르코늄 합금 조성물을 용융시키는 단계,
    상기 용융된 합금 조성물을 금형에 주입하고, 냉각 및 고화하여 분리판을 제조하는 단계 및
    상기 분리판을 막-전극 접합체의 양측면에 위치하게 하는 단계를 포함하며,
    상기 비정질의 지르코늄 합금 조성물은 지르코늄을 40 내지 45 중량% 함유하고, 여기에 티타늄(Ti), 니켈(Ni), 구리(Cu), 이트륨(Y), 베릴륨(Be), 니오븀(Nb), 크롬(Cr), 바나듐(V) 및 코발트(Co)로 이루어진 그룹 중에서 선택된 1종 이상의 금속을 포함하는 것인 연료전지용 스택의 제조방법.
  12. 비정질의 지르코늄 합금 조성물에 대해 도전성 고분자, 도전성 탄소분말 및 금속분말로 이루어진 그룹 중에서 선택된 1종의 도전성 물질을 혼합하는 단계,
    상기 얻어진 혼합 조성물을 용융시키는 단계,
    상기 용융된 조성물을 금형에 주입하고, 냉각 및 고화하여 분리판을 제조하는 단계, 및
    상기 분리판을 막-전극 접합체의 양측면에 위치하게 하는 단계를 포함하며,
    상기 비정질의 지르코늄 합금 조성물은 지르코늄을 40 내지 45 중량% 함유하고, 여기에 티타늄(Ti), 니켈(Ni), 구리(Cu), 이트륨(Y), 베릴륨(Be), 니오븀(Nb), 크롬(Cr), 바나듐(V) 및 코발트(Co)로 이루어진 그룹 중에서 선택된 1종 이상의 금속을 포함하는 것인 연료전지용 스택의 제조방법.
  13. 열가소성 고분자 및 열경화성 고분자 중에서 선택된 어느 하나의 고분자를 이용하여 분리판을 성형하는 단계
    상기 성형된 분리판의 표면을 비정질 지르코늄 합금 조성물로 표면을 코팅하고,
    상기 분리판을 막-전극 접합체의 양측면에 위치하게 하는 단계를 포함하며,
    상기 비정질의 지르코늄 합금 조성물은 지르코늄을 40 내지 45 중량% 함유하고, 여기에 티타늄(Ti), 니켈(Ni), 구리(Cu), 이트륨(Y), 베릴륨(Be), 니오븀(Nb), 크롬(Cr), 바나듐(V) 및 코발트(Co)로 이루어진 그룹 중에서 선택된 1종 이상의 금속을 포함하는 것인 연료전지용 스택의 제조방법.
  14. 제 11 내지 13항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 분리판은 본체와 가스유로홈을 일체형으로 성형하는 것을 특징으로 하는 연료전지용 스택의 제조방법.
KR1020040050555A 2004-06-30 2004-06-30 연료전지용 스택 및 그의 제조방법 KR101056439B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020040050555A KR101056439B1 (ko) 2004-06-30 2004-06-30 연료전지용 스택 및 그의 제조방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020040050555A KR101056439B1 (ko) 2004-06-30 2004-06-30 연료전지용 스택 및 그의 제조방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20060001431A KR20060001431A (ko) 2006-01-06
KR101056439B1 true KR101056439B1 (ko) 2011-08-11

Family

ID=37104578

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020040050555A KR101056439B1 (ko) 2004-06-30 2004-06-30 연료전지용 스택 및 그의 제조방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101056439B1 (ko)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100761645B1 (ko) * 2006-12-01 2007-10-04 서준택 니켈이 도금된 연료전지용 세퍼레이터 및 그 제조방법
KR100832402B1 (ko) * 2007-06-11 2008-05-26 주식회사 포스코 고체산화물 연료전지용 분리판 및 그 제조방법
CN110474066A (zh) * 2018-05-11 2019-11-19 国家电投集团氢能科技发展有限公司 燃料电池的双极板及其成型工艺

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20030061484A (ko) * 2002-01-14 2003-07-22 (주)세티 연료전지용 바이폴라 플레이트 및 그 제조방법
JP2003272659A (ja) * 2002-03-19 2003-09-26 Hitachi Ltd 固体高分子型燃料電池用セパレータおよび燃料電池
KR20040035820A (ko) * 2001-09-18 2004-04-29 가부시키가이샤 후루야긴조쿠 연료 전지용 바이폴라 판 및 그 제조 방법

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20040035820A (ko) * 2001-09-18 2004-04-29 가부시키가이샤 후루야긴조쿠 연료 전지용 바이폴라 판 및 그 제조 방법
KR20030061484A (ko) * 2002-01-14 2003-07-22 (주)세티 연료전지용 바이폴라 플레이트 및 그 제조방법
JP2003272659A (ja) * 2002-03-19 2003-09-26 Hitachi Ltd 固体高分子型燃料電池用セパレータおよび燃料電池

Also Published As

Publication number Publication date
KR20060001431A (ko) 2006-01-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Song et al. Review on current research of materials, fabrication and application for bipolar plate in proton exchange membrane fuel cell
JP4637007B2 (ja) 燃料電池用金属セパレータ及びその製造方法
US20060240305A1 (en) Bipolar plate and fuel cell assembly having same
Yeetsorn et al. A review of thermoplastic composites for bipolar plate materials in PEM fuel cells
US20060134501A1 (en) Separator for fuel cell, method for preparing the same, and fuel cell stack comprising the same
US20090017361A1 (en) Separator for fuel cell and method for fabricating the same
JPH1074527A (ja) 固体高分子電解質型燃料電池
KR101022153B1 (ko) 연료전지용 분리판 및 그의 제조 방법
JP2006524896A (ja) バルク凝固アモルファス合金製の電流集電板
KR20100127577A (ko) 그라핀이 코팅된 연료전지용 분리판 및 이의 제조방법
JP2003197223A (ja) 小型燃料電池用多孔性ガス分配板、及びこれを含んで製造された小型燃料電池用分離板
US20050109434A1 (en) Separator for fuel cell
KR101056439B1 (ko) 연료전지용 스택 및 그의 제조방법
US20070031724A1 (en) Fuel cell, fuel cell assembly, and method for manufacturing the fuel cell
Odetola et al. Electrodeposition of functional coatings on bipolar plates for fuel cell applications–a review
KR100889611B1 (ko) 연료전지용 분리판 및 그 제조 방법
CN113594414B (zh) 一种有机多孔骨架负极、其制备方法和电池
US20150155572A1 (en) Flexible fuel cell and method of manufacturing the same
KR100669319B1 (ko) 연료전지용 금속 세퍼레이터 및 그 제조방법과 이를포함하는 연료전지
US8460840B2 (en) Separator for fuel cell and fuel cell comprising the same
KR100669373B1 (ko) 연료전지용 금속 세퍼레이터 및 그 제조방법과 이를포함하는 연료전지
JP2003142117A (ja) 高分子電解質型燃料電池および製造方法
JP2000173629A (ja) 燃料電池用セパレータ
KR101698583B1 (ko) 연료전지용 분리판, 이의 제조 방법 및 이를 포함하는 연료전지
KR101041034B1 (ko) 연료전지 분리판용 조성물, 그 제조방법, 이를 포함하는 연료전지 분리판 및 연료전지

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: 20140730

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20150721

Year of fee payment: 5

LAPS Lapse due to unpaid annual fee