KR101211048B1

KR101211048B1 - 연료전지용 구성부품

Info

Publication number: KR101211048B1
Application number: KR1020050088031A
Authority: KR
Inventors: 요시히로 쿠라노; 히로키 무레
Original assignee: 엔오케이 가부시키가이샤
Priority date: 2004-09-28
Filing date: 2005-09-22
Publication date: 2012-12-12
Also published as: KR20060051518A; JP4826702B2; JP2006099982A

Abstract

고분자막(2)과 그 양면에 배치되는 다공질의 가스확산층(3)을 갖는 연료전지용 구성부품(1)에 있어서, 가스확산층(3)과 고분자막(2)의 접착력을 강화시킬 수 있고, 몰드분리(離型)시의 응력으로 인한 틈새가 형성되지 않음으로써, 기체 누출을 방지할 수 있는 연료전지용 구성부품(1)을 제공한다.

수지에 대한 가류(加硫)접착성을 갖는 액상고무를, 고분자막(2)을 끼워 접착시킨 가스확산층(3)에 함침시켜 성형한 것을 특징으로 한다. 수지에 대한 가류접착성을 갖는 액상고무로서는, 예컨대 부가반응 경화형 실리콘 고무를 사용한다.

Description

연료전지용 구성부품{CONSTITUENT PART FOR FUEL CELL}

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 연료전지용 구성부품의 주요부에 대한 단면도로서, (A)는 그 제조과정을 나타낸 단면도이고, (B)는 완성상태를 나타낸 단면도이다.

도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 연료전지용 구성부품의 주요부에 대한 단면도로서, (A)는 그 제조과정을 나타낸 단면도이고, (B)는 완성상태를 나타낸 단면도이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

1 : 연료전지용 구성부품 2 : 고분자막

3 : 가스확산층(시일 대상물) 3a : 개스킷 형성부위

4 : 액상고무 경화물 5 : 개스킷

6 : 관통구멍

본 발명은, 연료전지의 구성요소를 이루는 연료전지용 구성부품에 관한 것이며, 더욱 상세하게는 고분자막과 그 양면에 배치되는 가스확산층 등의 시일 대상물 을 갖는 연료전지용 구성부품에 관한 것이다.

본원의 출원인들은 본 출원에 앞서, 고분자막을 끼워 접착시킨 공극부를 갖는 시일 대상물의 공극 부분에 액상고무 시일재료를 사출성형하여 함침시키고, 시일재료를 일체로 성형시킨 적층형 연료전지의 구성부품을 제안한 바 있는데(특허문헌 1 참조), 본 선행기술에 의하면, 성형시의 열에 의해 공극을 갖는 시일 대상물과 고분자막간의 접착제의 접착력이 저하되고, 몰드분리(離型)시에 이러한 응력으로 인해 시일 대상물과 고분자막 사이에 미세한 틈새가 생김으로써, 기체 누출이 발생되는 문제점이 있는 것이 판명되었다.

[특허문헌 1] PCT 국제공개공보 WO 02/089240A1

본 발명은 이러한 점을 감안하여 이루어진 것으로서, 그 목적은 선행 기술을 개량하여, 시일 대상물과 고분자막간의 접착력을 강화시킬 수 있고, 몰드분리시의 응력으로 인한 틈새가 형성되지 않음으로써, 기체 누출을 방지할 수 있는 연료전지용 구성부품을 제공하는 데 있다.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 청구항 1에 의한 연료전지용 구성부품은, 표면에 수지층을 가지는 고분자막과, 상기 고분자막에 겹쳐진 다공질체(多孔質體)로 이루어지는 가스확산층과, 상기 가스확산층에서의 개스킷 형성부위에 함침되어 성형된 액상고무 경화물과, 상기 개스킷 형성부위의 표면상에 접합 또는 성형의 수단에 의해 형성된 소정의 고무재료로 이루어지는 개스킷을 구비하며, 상기 액상고무 경화물은, 수지에 대한 가류접착성을 갖는 부가반응 경화형 실리콘 고무에 의해 성형되며, 상기 고분자막에 가류접착되어 있는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 청구항 2에 의한 연료전지용 구성부품의 제조방법은, 상기한 청구항 1에 기재된 연료전지용 구성부품을 제조하는 방법으로서, 표면에 수지층을 가지는 고분자막에 다공질체(多孔質體)로 이루어지는 가스확산층을 겹치는 공정과, 상기 가스확산층에서의 개스킷 형성부위에 액상고무를 함침시켜 이것을 성형 경화시키는 공정과, 상기 액상고무의 경화후, 상기 개스킷 형성부위의 표면상에 소정의 고무재료로 이루어지는 개스킷을 접합 또는 성형의 수단에 의해 형성하는 공정을 순차 실시하며, 상기 액상고무로서, 수지에 대한 가류접착성을 갖는 부가반응 경화형 실리콘 고무를 이용함으로써 이것을 상기 고분자막에 가류접착하는 것을 특징으로 한다.

(실시형태)

수지에 대한 가류접착성을 갖는 액상고무로서는, 부가반응 경화형 실리콘 고무가 적합하게 이용된다. 부가반응 경화형 실리콘 고무는, (a) 알케닐기 함유 오가노폴리실록산 100 중량부 및 (b) Si 원자에 직결된 H 원자를 1분자중에 적어도 2개 이상 갖는 오가노하이드로젠폴리실록산으로서, 상기 (a) 성분의 알케닐기에 대해 H 원자(즉, SiH기)가 0.4~5.0이 되는 양으로 이용된 조성물로 이루어지며, 실제로는 시판되고 있는 제품, 예컨대 신에츠카가쿠의 제품 X-34-1277, X-34-1547, X-34-1427, X-34-1464, X-34-1535 또는 X-34-1534 등을 그대로 사용할 수 있다.

또한, 본원의 청구항 1에 관한 발명은, 이것을 연료전지용 구성부품의 제조방법으로서 취한다면, 수지에 대한 가류접착성을 갖는 액상고무(부가반응 경화형 실리콘 고무)를, 고분자막을 끼워 접착시킨 공극을 갖는 시일 대상물(가스확산층)에 함침시켜 성형하는 것을 특징으로 하는 것이 된다.

(실시예)

다음으로 본 발명의 실시예를 도면에 따라 설명한다.

도 1은, 본 발명의 실시예에 관한 연료전지용 구성부품(1)의 주요부에 대한 단면을 나타낸 것으로서, 도 1의 (B)에 나타낸 바와 같이, 상기 연료전지용 구성부품(1)은, 고분자막(2), 그 양면에 배치된 가스확산층(GDL; 3,3), 각 가스확산층(3)에서의 개스킷 형성부위(고무함침부; 3a)에 함침되어 성형된 액상고무 경화물(4), 및 각 개스킷 형성부위(3a)의 표면상에 배치된 개스킷(5)을 가지고 있다.

즉, 도 1의 (A)에 나타낸 바와 같이, 우선, 적어도 표면에 수지층을 갖는 고분자막(2)의 양면에 각각 다공질체로 이루어진 가스확산층(3)을 중첩시켜 일체화하고, 그런 다음 각 가스확산층(3)에서의 개스킷 형성부위(3a)의 기공률을 저하시켜 강도를 증대시키도록, 도 1의 (B)에 나타낸 바와 같이 개스킷 형성부위(3a)에 액상고무를 함침시켜 이것을 성형경화시키는데, 이때 본 발명에서는, 액상고무로서 수지와 가류접착되는 타입을 이용하여 이것을 고분자막(2)에 가류접착시키고, 이로써 가스확산층(3)과 고분자막(2)의 접착력을 강화시킨다. 상기한 바와 같이 액상고무로서는, 부가반응 경화형 실리콘 고무가 적합하게 이용된다. 가스확산층(3)은, 구체적으로는 카본섬유(纖維), 금속섬유 혹은 무기섬유 등과 같은 섬유형상 물질의 소결체나, 직포(織布) 또는 부직포(不織布) 등으로 이루어진다. 액상고무의 함침 및 성형은 금형으로 수행하며, 액상고무가 신에츠 실리콘제 수지접착성 액상 실리콘 고무일 경우, 그 사출압은 3MPa 정도이고, 성형온도는 120℃ 정도이다. 다음으로, 액상고무의 경화후, 각 개스킷 형성부위(3a)의 표면상에 소정의 고무재료로 이루어진 개스킷(5)을 접합 또는 성형 등의 수단에 의해 형성한다. 개스킷(5)은 연료전지 셀에서 세퍼레이터 등과 밀착접촉되어, 연료 유체(流體) 등을 시일하는 것이다.

이러한 구성에 의하면, 가스확산층(3)에 함침되는 액상고무가 고분자막(2)에 가류접착되기 때문에, 가스확산층(3)과 고분자막(2) 간의 접착력을 강화시킬 수 있다. 따라서, 몰드분리시에 응력이 작용하더라도 가스확산층(3)과 고분자막(2)의 사이에 틈새가 쉽게 형성되지 않기 때문에, 이에 따라, 염려되는 기체 누출을 유효하게 방지할 수 있다.

또, 도 2의 (A) 및 (B)에 나타낸 바와 같이, 고분자막(2) 및 가스확산층(3)으로 이루어진 일체품에는, 개스킷 형성부위(3a)를 두께방향으로 관통하는 관통구멍(6;관통홀부)을 미리 형성해도 좋은데, 이렇게 하면 일체품의 양면이 연통되기 때문에, 양면의 개스킷(5, 5)을 일체로 성형할 수 있게 된다.

본 발명은 다음과 같은 효과를 나타낸다.

즉, 상기 구성을 구비한 본 발명의 청구항 1 또는 2에 관한 발명에서는, 수지에 대한 가류접착성을 갖는 부가반응 경화형 실리콘 고무를, 다공질체로 이루어지는 가스확산층에 함침시킨 후에 표면에 수지층을 갖는 고분자막에 가류접착하도록 하였으므로, 가스확산층과 고분자막의 접착력을 강화시킬 수가 있다. 따라서, 몰드분리시에 응력이 작용하더라도 틈새가 쉽게 형성되지 않게 되어, 이에 따라 기체 누출을 유효하게 방지할 수 있게 된다.

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Claims

표면에 수지층을 가지는 고분자막(2)과, 상기 고분자막(2)에 겹쳐진 다공질체(多孔質體)로 이루어지는 가스확산층(3)과, 상기 가스확산층(3)에서의 개스킷 형성부위(3a)에 함침되어 성형된 액상고무 경화물(4)과, 상기 개스킷 형성부위(3a)의 표면상에 접합 또는 성형의 수단에 의해 형성된 소정의 고무재료로 이루어지는 개스킷(5)을 구비하며,

상기 액상고무 경화물(4)은, 수지에 대한 가류접착성을 갖는 부가반응 경화형 실리콘 고무에 의해 성형되며, 상기 고분자막(2)에 가류접착되어 있는 것을 특징으로 하는 연료전지용 구성부품.
제 1항에 기재된 연료전지용 구성부품을 제조하는 방법으로서,

표면에 수지층을 가지는 고분자막(2)에 다공질체(多孔質體)로 이루어지는 가스확산층(3)을 겹치는 공정과, 상기 가스확산층(3)에서의 개스킷 형성부위(3a)에 액상고무를 함침시켜 이것을 성형 경화시키는 공정과, 상기 액상고무의 경화후, 상기 개스킷 형성부위(3a)의 표면상에 소정의 고무재료로 이루어지는 개스킷(5)을 접합 또는 성형의 수단에 의해 형성하는 공정을 순차 실시하며,

상기 액상고무로서, 수지에 대한 가류접착성을 갖는 부가반응 경화형 실리콘 고무를 이용함으로써 이것을 상기 고분자막(2)에 가류접착하는 것을 특징으로 하는 연료전지용 구성부품의 제조방법.