KR101242056B1 - 연료전지용 구성부품의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은, GDL에 액상고무를 함침시킬 때에 MPL이 함침을 저해하는 것을 억제할 수 있어, 충분한 함침상태를 형성할 수 있는 연료전지용 개스킷의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. 상기 목적을 달성하기 위해, 다공질재로 이루어진 GDL(1)의 표면에 MPL을 코팅하고 나서 GDL(1)에 액상고무를 함침시키는 연료전지용 개스킷의 제조방법으로서, GDL(1)의 표면에 MPL을 코팅할 때 GDL(1)의 시일성을 필요로 하는 부분에는 마스킹 등의 방법을 이용하여 MPL을 코팅하지 않고, 여기에 MPL 미코팅부(4)를 형성하며, 이어서 상기 MPL 미코팅부(4)에 액상고무를 함침시킨다.

Description

연료전지용 구성부품의 제조방법{METHOD OF PRODUCING GASKET FOR FUEL CELLS}

본 발명은, 연료전지의 구성요소를 이루는 연료전지용 개스킷의 제조방법에 관한 것이다.

연료전지 스택내의 각 셀의 가스유로용 개스킷으로는, 그 재질로서 탄성체를 이용하여, 상기 탄성체로 이루어진 개스킷을 세퍼레이터상에 형성하는 방법이 일반적이다.

한편, GDL 상에 립을 형성하는 동시에 GDL의 립형성부위에 액상고무를 함침시킴으로써, GDL 단독으로의 시일성을 확보하는 것으로, 세퍼레이터에 대한 시일성형을 생략하고, 셀구조의 간소화를 도모할 수 있다(특허문헌 1 참조).

GDL로서는 카본 페이퍼(carbon paper)나 카본 클로스(carbon cloth) 등이 일반적이지만, GDL 표면의 접촉저항을 작게 하거나, 또는 물 관리(water management)를 목적으로 하여, GDL 표면층의 한쪽 면 또는 양쪽 면에 마이크로 포러스층(MPL; micro porous layer)을 코팅하는 처리가 이루어져 있다.

그러나, 이와 같이 GDL의 표면에 MPL을 코팅하면, GDL에 액상고무를 함침(含浸)시키고자 할 때에, MPL이 함침을 저해하는 경우가 있으며, 따라서 이 경우에는 충분한 함침 상태를 형성할 수 없기 때문에, 시일성에 문제를 일으키는 경우가 있 다.

특허문헌 1 : 일본특허공개공보 제2004-95565호

본 발명은 상기와 같은 문제점을 감안하여, GDL에 액상고무(liquid rubber)를 함침시킬 때에 MPL이 함침을 저해하는 것을 억제할 수 있어, 충분한 함침상태를 형성할 수 있는 연료전지용 구성부품의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 연료전지용 구성부품의 제조방법은, 다공질재(porous material)에 의해 평판 형상으로 성형된 GDL(1; gas diffusion layer)의 표면에 상기 GDL(1)보다 기공률이 작은 마이크로 포러스층(micro-porous layer)을 코팅하는 동시에, 상기 GDL(1)의 주연부(周緣部)에 액상 고무의 사출 성형에 의해 개스킷(6)을 일체 성형하며, 상기 개스킷(6)은, 상기 GDL(1)의 주연부에 함침(含浸) 성형된 고무 함침부(8)와, 상기 고무 함침부(8)의 평면 위에 일체 성형된 단면이 산 형상인 립(7)과, 마찬가지로 상기 고무 함침부(8)의 평면 위에서 상기 립(7)의 외주측에 일체 성형된 평탄부(9)를 일체로 구비한 연료 전지용 구성 부품을 제조하는 방법으로서,
상기 GDL(1)의 평면을 시일 필요 부위(2)와 시일 불필요 부위(3)로 구분한 후에 상기 시일 필요 부위(2)에 마스킹(masking)을 실시한 상태로 상기 마이크로 포러스층을 코팅함으로써 상기 시일 필요 부위(2)에 MPL 미(未)코팅부(4)를 형성하는 동시에 상기 시일 불필요 부위(3)에 MPL 코팅부(5)를 형성하는 공정과, 다음으로, 상기 마스킹을 제거하는 공정과, 다음으로, 상기 GDL(1)를 금형에 세팅하여 상기 액상 고무를 사출 성형하며, 일부의 상기 액상 고무를 상기 MPL 미코팅부(4)에 함침시킴으로써 상기 고무 함침부(8)를 성형하는 동시에 상기 고무 함침부(8)의 평면 위에 상기 립(7) 및 평탄부(9)를 일체 성형하는 성형 공정을 순차 실시하며,
상기 성형 공정의 종료 시점에서, 상기 고무 함침부(8)는 상기 MPL 미코팅부(4)와 동일한 폭으로 되며, 상기 립(7) 및 평탄부(9)도 상기 MPL 미코팅부(4)와 동일한 폭으로 되어 있는 것을 특징으로 하는 것이다.

상기 구성을 구비한 본 발명의 제조방법에 따르면, GDL의 표면중에 시일성을 필요로 하는 부분에는 MPL을 코팅하지 않기 때문에, 그 부분에 액상고무를 함침시킬 때에 MPL이 함침을 저해하는 것을 억제할 수 있게 된다.

즉, 상기 GDL의 시일성을 필요로 하는 부분은 여기에 액상고무를 함침시키는 부위와 같으며, 이 부분에 MPL을 코팅하지 않기 때문에, 상기 부분에 액상고무를 함침시킬 때에 MPL이 함침을 저해하는 것을 억제할 수 있게 된다.

(발명의 효과)

본 발명은, 다음과 같은 효과를 나타낸다.

즉, 상기 구성을 구비한 본 발명의 연료전지용 구성부품의 제조방법에서는, GDL(gas diffusion layer)의 표면에 MPL(micro-porous layer)을 코팅할 때에 GDL의 시일성을 필요로 하는 부분에는 마스킹 등의 방법을 이용하여 MPL을 코팅하지 않고, 여기에 MPL 미코팅부를 형성하며, 이어서 상기 MPL 미코팅부에 액상고무를 함침시키도록 하였기 때문에, MPL 미코팅부에 액상고무를 함침시킬 때에 MPL이 함침을 저해하는 것을 억제할 수 있게 된다. 따라서, 충분한 함침상태를 형성할 수 있기 때문에, 안정된 시일성을 확보할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 관한 제조방법의 제 1 공정 설명도이다.

도 2는 상기 제조방법의 제 2 공정 설명도이다.

도 3의 (A)는 상기 제조방법에 의해 제조되는 연료전지용 구성부품의 평면도이고, (B)는 상기 도(A)의 A-A선에 따른 확대 단면도이다.

삭제

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

1 : GDL

2 : 시일 필요부위(seal necessary portion)

3 : 시일 불필요부위(seal unnecessary portion)

4 : MPL 미코팅부(MPL uncoated portion)

5 : MPL 코팅부(MPL coated portion)

6 : 개스킷(gasket)

7 : 립(lip)

8 : 고무함침부(rubber impregnated portion)
9 : 평탄부

또, 본 발명에는 다음과 같은 실시형태가 포함된다.

(1) 본 발명은, 적층형 연료전지용 구성부품 및 그 제조방법에 관한 것이다.

(2) GDL에 MPL을 코팅하는 공정에 있어서, 시일성을 필요로 하는 부분에 마스킹 등의 방법에 의해 MPL을 코팅시키지 않고, 그 부분에 양호한 함침상태를 형성시켜 시일성을 확보한다.

(3) GDL에 MPL을 도포하는 공정에 있어서, 시일성을 필요로 하는 부분에 마스킹 등의 방법을 이용하여 함침시의 저해가 되는 MPL을 코팅시키지 않고, 또한 미코팅부에 고무를 함침시킴으로써, 양호한 함침상태를 형성시켜 시일성을 갖게 한다.

(4) GDL에 MPL을 코팅하는 공정에 있어서, 시일부분을 마스킹함으로써 함침성형시에 저해가 되는 MPL을 코팅하지 않고, 또한 미코팅부에 시일성형 및 함침을 실시함으로써 안정된 시일성을 확보한다.

(5) GDL에 MPL을 코팅하는 공정에 있어서, 시일부분을 마스킹함으로써 함침성형시에 저해가 되는 MPL을 코팅하지 않고, 또한 미코팅부에 함침을 실시함으로써 안정된 시일성을 확보한다.

(6) 상기 (1) 내지 (5)에 따르면, MEA(membrane electrode assembly)를 구성하는 GDL 표면측에 MPL이 코팅되어 있을 경우, 함침의 저해가 되는 MPL을 함침부분에 코팅하지 않음으로써, 양호한 함침상태를 형성할 수 있게 되어, 안정된 시일성을 확보할 수 있게 된다.

(실시예)

다음으로 본 발명의 실시예를 도면에 따라 설명한다.

도 1 및 도 2는, 본 발명의 실시예에 관한 제조방법을 공정순으로 나타낸 것이다. 또한, 도 3은 상기 제조방법에 의해 제조되는 연료전지용 구성부품을 나타낸 것이다.

도 1에서, 부호 1은 다공질재에 의해 평판(平板)형상으로 성형된 GDL을 나타낸 것이며, 상기 GDL(1)의 평면상에는 그 주변 가장자리부 전체 둘레(도면에서 점선의 외측)에 위치하며, 시일성을 필요로 하는 부분(2; 이하, 시일 필요부위라고도 칭함)과, 평면 중앙(도면의 점선의 내측)에 위치하며, 시일성을 필요로 하지 않는 부분(3; 이하, 시일 불필요부위라고도 칭함)이 설정되어 있기 때문에, 상기 GDL(1)의 표면에 MPL(도시생략)을 코팅할 때에는, 전자의 시일 필요부위(2)에 마스킹(도시생략)을 실시하여 MPL을 코팅하지 않고, 후자의 시일 불필요부위(3)에만 MPL을 코팅한다. 코팅한 후, 마스킹은 떼어낸다.

이로써, GDL(1)의 평면상에는 도 2에 나타낸 바와 같이, 전자의 시일 필요부위(2)에 상당하는 MPL 미(未)코팅부(4)와, 후자의 시일 불필요부위(3)에 상당하는 MPL 코팅부(5)가 형성되게 된다.

이어서, 상기 GDL(1)을 금형(도시생략)에 세팅하여 사출성형 등에 의해 액상 고무를 일체 성형하고, 도 3에 나타낸 바와 같이, 상기 액상고무에 의해 MPL 미코팅부(4)의 표면에 개스킷(6)의 립(7; 시일립(seal lip))을 형성하는 동시에, 일부의 액상고무를 MPL 미코팅부(4) 내에 함침시켜, 고무함침부(8; 개스킷 베이스부)를 형성한다.

따라서, 상기와 같은 제조방법에 따르면, MPL 미코팅부(4)에 액상고무를 함침시킬 때에 MPL이 함침을 저해하는 것을 억제할 수 있기 때문에, 충분한 함침상태를 형성할 수 있어, 안정된 시일성능을 확보할 수 있다.

또, 도 4에 나타낸 바와 같이, GDL(1)의 MPL 미코팅부(4)에 형성하는 것은 고무함침부(8)만이어도 되고, 이 경우에는 GDL(1) 및 세퍼레이터 사이에 장착되는 별개의 개스킷이나 세퍼레이터 측에 일체 성형되는 개스킷(모두 도시생략)이 상기 고무함침부(8)에 밀착접촉함으로써, 해당 부 시일이 이루어지게 된다.

본 발명은, GDL에 액상고무(liquid rubber)를 함침시킬 때에 MPL이 함침을 저해하는 것을 억제할 수 있어, 충분한 함침 상태를 형성할 수 있는 연료전지용 개스킷의 제조방법을 제공할 수 있다.

Claims (1)

1. 다공질재(porous material)에 의해 평판 형상으로 성형된 GDL(1; gas diffusion layer)의 표면에 상기 GDL(1)보다 기공률이 작은 마이크로 포러스층(micro-porous layer)을 코팅하는 동시에, 상기 GDL(1)의 주연부(周緣部)에 액상 고무의 사출 성형에 의해 개스킷(6)을 일체 성형하며, 상기 개스킷(6)은, 상기 GDL(1)의 주연부에 함침(含浸) 성형된 고무 함침부(8)와, 상기 고무 함침부(8)의 평면 위에 일체 성형된 단면이 산 형상인 립(7)과, 마찬가지로 상기 고무 함침부(8)의 평면 위에서 상기 립(7)의 외주측에 일체 성형된 평탄부(9)를 일체로 구비한 연료 전지용 구성 부품을 제조하는 방법으로서,

   상기 GDL(1)의 평면을 시일 필요 부위(2)와 시일 불필요 부위(3)로 구분한 후에 상기 시일 필요 부위(2)에 마스킹(masking)을 실시한 상태로 상기 마이크로 포러스층을 코팅함으로써 상기 시일 필요 부위(2)에 MPL 미(未)코팅부(4)를 형성하는 동시에 상기 시일 불필요 부위(3)에 MPL 코팅부(5)를 형성하는 공정과, 다음으로, 상기 마스킹을 제거하는 공정과, 다음으로, 상기 GDL(1)를 금형에 세팅하여 상기 액상 고무를 사출 성형하며, 일부의 상기 액상 고무를 상기 MPL 미코팅부(4)에 함침시킴으로써 상기 고무 함침부(8)를 성형하는 동시에 상기 고무 함침부(8)의 평면 위에 상기 립(7) 및 평탄부(9)를 일체 성형하는 성형 공정을 순차 실시하며,

   상기 성형 공정의 종료 시점에서, 상기 고무 함침부(8)는 상기 MPL 미코팅부(4)와 동일한 폭으로 되며, 상기 립(7) 및 평탄부(9)도 상기 MPL 미코팅부(4)와 동일한 폭으로 되어 있는 것을 특징으로 하는 연료 전지용 구성부품의 제조 방법.

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