KR101261285B1 - 연료전지 분리판 제조 방법 - Google Patents

연료전지 분리판 제조 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR101261285B1
KR101261285B1 KR1020120133364A KR20120133364A KR101261285B1 KR 101261285 B1 KR101261285 B1 KR 101261285B1 KR 1020120133364 A KR1020120133364 A KR 1020120133364A KR 20120133364 A KR20120133364 A KR 20120133364A KR 101261285 B1 KR101261285 B1 KR 101261285B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
plate
punch
back pressure
fuel cell
fluid
Prior art date
Application number
KR1020120133364A
Other languages
English (en)
Inventor
김대용
김지훈
이영선
권용남
강성훈
이광석
김상우
이호원
이정환
윤종헌
김세종
Original Assignee
한국기계연구원
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 한국기계연구원 filed Critical 한국기계연구원
Priority to KR1020120133364A priority Critical patent/KR101261285B1/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101261285B1 publication Critical patent/KR101261285B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/02—Details
    • H01M8/0202—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors
    • H01M8/0258—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors characterised by the configuration of channels, e.g. by the flow field of the reactant or coolant
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/02—Details
    • H01M8/0202—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors
    • H01M8/0204—Non-porous and characterised by the material
    • H01M8/0206—Metals or alloys
    • Y—GENERAL 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
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/50—Fuel cells
    • Y—GENERAL 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
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing 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 발명에 따른 연료전지 분리판 제조 방법은 판재를 고정하는 판재 고정단계; 굴곡부가 하단에 형성된 펀치를 수직 하강시켜 상기 판재 상부에 위치시키는 펀치 배치단계; 배압을 상기 판재의 하면에 인가하는 배압 인가단계; 및 상기 펀치로 상기 판재의 상면을 가압하여 상기 판재에 유로를 형성하는 가압 성형단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

연료전지 분리판 제조 방법{Manufacturing Method Of Fuel Cell Separator}
본 발명은 연료전지 분리판 제조 방법에 관한 것으로서, 성형성을 향상시킬 수 있는 연료전지 분리판 제조 방법에 관한 것이다.
연료 전지는 메탄올과 같은 탄화수소 계열의 물질 내에 함유되어 있는 수소와, 산소의 화학반응 에너지를 직접 전기 에너지로 변환시키는 발전 시스템이다.
이러한 연료 전지는 메탄올 또는 에탄올 등을 개질하여 만들어진 수소를 연료로 사용하여 자동차와 같은 이동용 전원은 물론, 주택, 공공건물과 같은 분산용 전원 및 전자기기용과 같은 소형 전원 등 그 응용 범위가 넓은 장점을 갖는다.
상기 연료 전지는 수소와 산소의 산화/환원 반응을 통해 전기를 발생시키는 막-전극 접합체(Membrane Electrode Assembly:MEA)와, 상기 막-전극 접합체의 양면에 밀착되어 막-전극 접합체로 수소와 산소를 공급하는 분리판에 의한 단위의 셀을 형성하며, 이러한 단위의 셀을 복수로 적층하여 연료전지 스택(stack)을 형성한다.
특히, 상기 분리판은 수소와 산소의 직접 접촉시 폭발 또는 연소 등의 위험을 방지할 수 있도록 가스투과율이 낮으며 활발한 전자이동이 가능한 도전성이 우수한 재료로 제조되는 것이 바람직하다.
예를 들어, 특허출원번호 제10-2004-0068522호에서는 폴리아닐린, 폴리피롤 폴리티오펜, 폴리아세틸렌, 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜) 및 폴리페닐렌비닐렌으로 이루어진 그룹 중에서 선택되는 1종 이상의 도전성 고분자 및 도전성 카본을 이용하여 분리판을 제조하는 방법을 개시하고 있으나, 이와 같은 분리판 제조방법에서는 수소와 산소를 공급하는 유로를 형성하기 위해 수작업의 식각 공정이 수반되므로 정밀 가공이 어렵고, 대량 생산이 어려운 문제점이 있다.
한편, 연료전지 분리판 중 금속 분리판은 전기전도도와 기체투과율 기준을 만족할 수 있고, 재료비가 저렴하며 박판으로 제작할 수 있어 스택의 부피와 중량을 감소시킬 수 있으며, 성형성이 우수하므로 대량 생산에 적합한 장점이 있다.
반면에, 상기 금속 분리판은 골과 산이 깊을 경우 성형시 파단이 될 수 있고, 일반적으로 암수 다이로 구성된 드로잉 금형에 의해 제조되므로 골과 산의 형상을 정확히 구현하기 어려운 문제점이 있다.
또한, 상기 금속 분리판은 두께가 얇고 통상적으로 유로가 비대칭이기 때문에 성형후 스프링백이 발생하므로, 스프링백이 발생한 다수의 분리판을 적층하여 스택을 제조하는 경우, 적층 시 치수가 맞지 않거나, 적층을 하더라도 각각의 분리판의 스프링백이 누적되어 다양한 문제를 야기시킬 수 있는 문제점이 있다.
본 발명은 상기한 바와 같은 문제를 해결하기 위해 발명된 것으로, 금속 분리판의 성형시 성형성을 향상시킬 수 있고, 정밀 성형이 가능하며, 스프링백을 저감할 수 있는 연료전지 분리판 제조 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 연료전지 분리판 제조 방법은 판재를 고정하는 판재 고정단계; 굴곡부가 하단에 형성된 펀치를 수직 하강시켜 상기 판재 상부에 위치시키는 펀치 배치단계; 배압을 상기 판재의 하면에 인가하는 배압 인가단계; 및 상기 펀치로 상기 판재의 상면을 가압하여 상기 판재에 유로를 형성하는 가압 성형단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 굴곡부는 볼록부와 오목부가 연속적으로 배치된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 굴곡부는 볼록부가 일정간격 이격되며 연속적으로 배치된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 펀치는 내부 중앙에 격벽이 구비되고, 상기 격벽은 상기 펀치의 내벽과 수직 이격 공간을 형성하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 판재 고정 단계는, 하부 금형에 상기 판재를 안착시키는 판재 안착공정; 상기 하부 금형과 수직 이격된 상부 금형을 상기 판재로 수직 하강시키는 금형 하강공정; 및 상기 상부 금형을 상기 판재에 밀착시켜 상기 판재를 고정하는 판재 밀착공정;을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 배압 인가 단계는, 제 1유체를 가열하여 온도를 일정하게 제어하는 제 1유체 온도 제어공정; 배압 챔버에 상기 제 1유체를 유입시키는 제 1유체 유입공정; 및 상기 제 1유체를 가압하여 상기 판재에 배압을 인가하는 배압 인가공정;을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 배압 인가공정에서는, 배압 실린더에 구비된 배압 피스톤으로 상기 제 1유체의 가압 정도를 조절하여 상기 판재에 배압을 인가하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 가압 성형 단계는, 상기 펀치를 상기 판재로 수직 하강시키는 펀치 하강공정; 상기 펀치가 상기 판재의 상면을 가압하는 판재 가압공정; 및
상기 펀치의 굴곡부가 상기 판재에 삽입되어 상기 판재에 유로를 형성하는 유로 형성공정;을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 가압 성형 단계는, 상기 펀치 하강공정 이전에, 제 2유체를 가열하여 온도를 일정하게 제어하는 제 2유체 온도 제어공정; 및 상기 펀치에 상기 제 2유체를 유입시키는 제 2유체 유입공정;을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 판재 고정단계 이후에, 상기 판재를 수용하는 가열 챔버의 내부 온도를 조절하는 온도 조절단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 연료전지 분리판 제조 방법은 판재를 고정하는 판재 고정단계; 굴곡부가 하단에 형성된 펀치를 수직 하강시켜 상기 판재 상부에 위치시키는 펀치 배치단계; 배압을 상기 판재의 하면에 인가하는 배압 인가단계; 상기 펀치로 상기 판재의 상면을 가압하여 상기 판재에 유로를 형성하는 가압 성형단계; 및 상기 판재의 가압위치를 조정하여 상기 판재를 재고정하는 판재 재고정단계;를 포함하고, 상기 펀치 배치단계, 배압 인가단계, 가압 성형단계 및 판재 재고정단계를 반복하여 상기 판재에 유로를 연속적으로 형성하는 것을 특징으로 한다.
더불어, 상기 판재 재고정단계는, 상기 펀치를 수직 상승시켜 원위치로 복원시키는 펀치 상승공정; 기 고정된 판재를 분리시키는 판재 분리공정; 및 상기 판재의 가압위치를 조정하여 상기 판재를 재고정하는 위치 조정공정;을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기한 바와 같이 본 발명에 따른 연료전지 분리판 제조 방법에 의하면, 상온 또는 온간에서 배압을 인가하면서 펀치 가압으로 연료전지 분리판을 제조할 수 있으므로, 성형성을 향상시킬 수 있고, 원하는 골과 산의 형상을 정밀하게 성형할 수 있으며, 연료전지 분리판의 스프링백을 저감시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 제 1실시예에 따른 연료전지 분리판 제조 방법의 제 1블록도이다.
도 2는 도 1의 판재 고정단계의 블록도이다.
도 3은 도 1의 배압 인가단계의 블록도이다.
도 4는 도 1의 가압 성형단계의 제 1블록도이다.
도 5는 도 1의 가압 성형단계의 제 2블록도이다.
도 6은 본 발명의 제 1실시예에 따른 연료전지 분리판 제조 방법의 제 2블록도이다.
도 7은 본 발명의 제 2실시예에 따른 연료전지 분리판 제조 방법의 블록도이다.
도 8은 도 7의 판재 재고정단계의 블록도이다.
도 9는 본 발명에 이용되는 정수압 장치의 구성도이다.
도 10은 본 발명의 상부 금형과 하부 금형 사이에 판재를 고정시킨 모습을 보여주는 도이다.
도 11은 본 발명의 판재에 배압을 인가하는 모습을 보여주는 도이다.
도 12는 본 발명에 따른 펀치의 구성도이다.
도 13은 펀치에 형성된 굴곡부의 형상을 보여주는 제 1도이다.
도 14는 펀치에 형성된 굴곡부의 형상을 보여주는 제 2도이다.
도 15는 본 발명의 펀치가 판재를 가압하는 모습을 보여주는 도이다.
도 16은 본 발명에 의해 제조된 연료전지 분리판의 실시도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 상세히 설명한다. 우선, 도면들 중 동일한 구성요소 또는 부품들은 가능한 한 동일한 참조부호를 나타내고 있음에 유의해야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 모호하게 하지 않기 위해 생략한다.
도 1은 본 발명의 제 1실시예에 따른 연료전지 분리판 제조 방법의 제 1블록도이다.
본 발명의 제 1실시예에 따른 연료전지 분리판 제조 방법은 도 1에 도시된 바와 같이, 판재 고정단계(S10), 펀치 배치단계(S20), 배압 인가단계(S30) 및 가압 성형단계(S40)를 포함하며, 또한, 본 발명에 따라 제조되는 연료전지 분리판은 하기의 정수압 장치를 이용하여 제조될 수 있다.
도 9는 본 발명에 이용되는 정수압 장치의 구성도이다.
상기 정수압 장치는 도 9에 도시된 바와 같이, 금형 실린더(100), 가열 챔버(200), 배압 챔버(300), 배압 실린더(400), 펀치 실린더(500), 유압 펌프(600) 및 온도 제어부(700)를 포함한다.
상기 금형 실린더(100)는 금형 피스톤(110)이 구비되는데, 상기 금형 피스톤(110)은 하단에 연결 플레이트가 연결되고, 상기 연결 플레이트는 하단에 상부 금형이 연결되어, 상기 금형 피스톤(110)의 수직 이동에 의해 상기 상부 금형을 수직 이동시킬 수 있다.
상기 가열 챔버(200)는 상부 금형과 하부 금형을 내부에 수용할 수 있는데, 상기 가열 챔버(200)는 전면에 도어가 구비되어 상기 하부 금형 상에 판재를 안착시킬 수 있고, 내벽에 히팅 라인이 구비되어 내부 온도를 일정하게 유지시킬 수 있다. 여기서, 상기 판재는 스테인리스 또는 알루미늄 판재로 이루어져 금속 분리판으로 성형될 수 있다.
상기 배압 챔버(300)는 상기 가열 챔버(200)의 하부에 연결되고 내부에 제 1유체를 수용할 수 있는데, 상기 제 1유체는 후술할 배압 피스톤(410)의 가압에 의해 상기 가열 챔버(200), 구체적으로, 상기 가열 챔버(200)에 수용된 판재에 배압을 인가할 수 있다.
상기 배압 실린더(400)는 배압 피스톤(410)이 구비되며 상기 배압 챔버(300)의 하부에 연결될 수 있는데, 상기 배압 피스톤(410)은 수직 이동에 의해 상기 배압 챔버(300) 내의 제 1유체를 가압할 수 있다.
상기 펀치 실린더(500)는 펀치(510)가 구비되며 상기 가열 챔버(200)의 상부에 설치될 수 있는데, 상기 펀치(510)는 수직 이동에 의해 상기 가열 챔버(200)에 수용된 판재를 가압할 수 있다.
도 12는 본 발명에 따른 펀치의 구성도이다.
상기 펀치(510)는 도 12에 도시된 바와 같이, 제 2유체가 유입되는 제 2유체 유입구(511), 상기 제 2유체가 배출되는 제 2유체 배출구(512) 및 내부 중앙에 구비되어 상기 펀치(510)의 내벽과 수직 이격 공간을 형상하는 격벽(513)을 포함할 수 있다.
따라서, 상기 제 2유체는 상기 제 2유체 유입구(511)를 통해 상기 펀치(510) 내부로 유입되어 펀치(510) 내벽과 격벽(513)을 따라 하방으로 유동하고, 상기 수직 이격 공간을 통해 반대편의 펀치(510) 내벽과 격벽(511)을 따라 상방으로 유동하여 상기 제 2유체 배출구(512)를 통해 배출될 수 있다.
도 13은 펀치에 형성된 굴곡부의 형상을 보여주는 제 1도이며, 도 14는 펀치에 형성된 굴곡부의 형상을 보여주는 제 2도이다.
한편, 상기 펀치(510)는 하단에 굴곡부(514)가 형성되는데, 여기서, 상기 굴곡부(514)는 도 13에 도시된 바와 같이, 볼록부(514a)와 오목부(514b)가 연속적으로 배치되어 형성되거나, 도 14에 도시된 바와 같이, 볼록부(514a)가 일정간격 이격되며 연속적으로 배치되어 형성될 수 있고, 후술하는 바와 같이, 상기 굴곡부(514)가 상기 판재(230)를 가압하며 삽입됨으로써 상기 판재(230)에 유로를 형성할 수 있다.
상기 유압 펌프(600)는 상기 금형 실린더(100), 배압 실린더(400) 및 펀치 실린더(500)에 유압을 인가하여, 상기 금형 피스톤(110), 배압 피스톤(410) 및 펀치(510)를 각각 수직 이동시킬 수 있다.
상기 온도 제어부(700)는 내부에 펌프(710)기 구비되며, 상기 제 1유체 및 제 2유체의 온도를 제어할 수 있는데, 여기서, 상기 펌프(710)는 상기 제 1유체를 상기 배압 챔버(300)로 순환시키고, 상기 제 2유체를 상기 펀치(510)로 순환시킬 수 있다.
도 2는 도 1의 판재 고정단계의 블록도이고, 도 10은 본 발명의 상부 금형과 하부 금형 사이에 판재를 고정시킨 모습을 보여주는 도이다.
상기 판재 고정단계(S10)는 도 10에 도시된 바와 같이, 상기 상부 금형(220)과 하부 금형(240) 사이에 판재(230)를 고정하는 단계로, 상기 판재 고정 단계(S10)는 도 2에 도시된 바와 같이, 판재 안착공정(S11), 금형 하강공정(S12) 및 판재 밀착공정(S13)을 포함한다.
상기 판재 안착공정(S11)은 상기 가열 챔버(300) 내부에 수용된 하부 금형(240)에 상기 판재(230)를 안착시키는 공정이다.
상기 금형 하강공정(S12)은 상기 하부 금형(240)과 수직 이격된 상부 금형(220)을 상기 판재(230)로 수직 하강시키는 공정으로, 상기 상부 금형(220)은 연결 플레이트(210)를 통해 금형 피스톤(110)에 연결되어 있으므로 상기 금형 피스톤(110)의 수직 하강에 의해 상기 판재(230)로 수직 하강할 수 있다.
상기 판재 밀착공정(S13)은 상기 상부 금형(220)을 상기 판재(230)에 밀착시켜 상기 판재(230)를 고정하는 공정이다.
상기 펀치 배치단계(S20)는 굴곡부(514)가 하단에 형성된 펀치(510)를 수직 하강시켜 상기 판재(230)의 상부에 위치시키는 단계로, 상기 펀치 배치단계(S20)에서는 상기 펀치(510)는 도 9에 도시된 유압 펌프(600)가 펀치 실린더(500)에 유압을 인가함으로써 수직 하강될 수 있다.
도 3은 도 1의 배압 인가단계의 블록도이고, 도 11은 본 발명의 판재에 배압을 인가하는 모습을 보여주는 도이다.
상기 배압 인가단계(S30)는 배압을 상기 판재(230)의 하면에 인가하는 단계로, 상기 배압 인가단계(S30)는 도 3에 도시된 바와 같이, 제 1유체 온도 제어공정(S31), 제 1유체 유입공정(S32) 및 배압 인가공정(S33)을 포함한다.
상기 제 1유체 온도 제어공정(S31)은 제 1유체를 가열하여 온도를 일정하게 제어하는 공정으로, 상기 제 1유체는 도 9에 도시된 온도 제어부(700)에서 가열되어 그 온도가 일정하게 제어될 수 있다.
상기 제 1유체 유입공정(S32)은 배압 챔버(300)에 상기 제 1유체를 유입시키는 공정이다.
상기 배압 챔버(300)는 도 11에 도시된 바와 같이, 상기 제 1유체가 유입되는 제 1유체 유입구(310) 및 상기 제 1유체가 배출되는 제 2유체 배출구(320)를 포함하는데, 상기 제 1유체는 상기 온도 제어부(700)에서 가열된 후, 펌프(710)의 작동으로 상기 제 1유체 유입구(310)를 통해 상기 배압 챔버(300) 내부로 유입될 수 있다.
상기 배압 인가공정(S33)은 상기 제 1유체를 가압하여 상기 판재(230)에 배압을 인가하는 공정으로, 상기 배압 인가공정(S33)에서는 배압 피스톤(410)의 수직 이동에 의해 상기 배압 챔버(300) 내의 제 1유체를 가압할 수 있다.
구체적으로, 상기 배압 인가공정(S33)에서는 상기 하부 금형(240)과 상기 배압 챔버(300)가 도 11에 도시된 바와 같이, 서로 연통되어 있고, 또한, 상기 배압 챔버(300)가 상기 배압 피스톤(410)과 판재(230) 사이에 밀폐되어 있으므로, 상기 배압 실린더(400)에 구비된 배압 피스톤(410)으로 상기 제 1유체의 가압 정도를 조절하며 가압함으로써 상기 판재(230)에 배압을 인가할 수 있다.
이처럼, 상기 배압 인가단계(S30)에서는 가열 유체를 이용하여 상기 판재(230)에 배압을 인가하므로 상기 판재(230)의 성형성을 향상시킬 수 있으면서 스프링백(spring back)을 저감시킬 수 있다.
도 4는 도 1의 가압 성형단계의 제 1블록도이고, 도 15는 본 발명의 펀치가 판재를 가압하는 모습을 보여주는 도이다.
상기 가압 성형단계(S40)는 상기 펀치(510)로 상기 판재(230)의 상면을 가압하여 상기 판재(230)에 유로를 형성하는 단계로, 상기 가압 성형단계(S40)는 도 4에 도시된 바와 같이, 펀치 하강공정(S43), 판재 가압공정(S44) 및 유로 형성공정(S45)을 포함한다.
상기 펀치 하강공정(S43)은 도 15에 도시된 바와 같이, 상기 펀치(510)를 상기 판재(230)로 수직 하강시키는 공정으로, 상기 펀치(510)는 도 9에 도시된 유압 펌프(600)가 펀치 실린더(500)에 유압을 인가함으로써 수직 하강될 수 있다.
상기 판재 가압공정(S44)은 상기 펀치(510)가 상기 판재(230)의 상면을 가압하는 공정으로, 상기 판재 가압공정(S44)에서는 상기 펀치(510)가 상기 연결 플레이트(210)와 상부 금형(220)을 서로 연통시키는 중공부를 관통하며 상기 판재(230)의 상면을 가압할 수 있다.
상기 유로 형성공정(S45)은 상기 펀치(510)의 굴곡부(514)가 상기 판재(230)에 삽입되어 상기 판재(230)에 유로를 형성하는 공정으로, 상기 판재(230)에 대한 상기 펀치(510)의 가압 정도를 정밀하게 조절함으로써 상기 유로의 성형성을 향상시킬 수 있다.
도 5는 도 1의 가압 성형단계의 제 2블록도이다.
한편, 상기 가압 성형단계(S40)는 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 펀치 하강공정(S43) 이전에 제 2유체 온도 제어공정(S41) 및 제 2유체 유입공정(S42)을 더 포함할 수 있다.
상기 제 2유체 온도 제어공정(S41)은 제 2유체를 가열하여 온도를 일정하게 제어하는 공정으로, 상기 제 2유체는 도 9에 도시된 온도 제어부(700)에서 가열되어 그 온도가 일정하게 제어될 수 있다.
상기 제 2유체 유입공정(S42)은 상기 펀치(510)에 상기 제 2유체를 유입시키는 공정으로, 상기 제 2유체는 상기 온도 제어부(700)에서 가열된 후, 펌프(710)의 작동으로 상기 제 2유체 유입구(511)를 통해 상기 펀치(510) 내부로 유입될 수 있다.
한편, 본 명세서에서는, 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 배압 인가단계(S30) 이후 상기 가압 성형단계(S40)를 수행하는 경우를 설명하였으나, 상기 가압 성형단계 이후 상기 배압 인가단계를 수행하거나, 상기 배압 인가단계와 상기 가압 성형단계를 동시에 수행함으로써 상기 판재를 성형할 수 있다.
도 6은 본 발명의 제 1실시예에 따른 연료전지 분리판 제조 방법의 제 2블록도이다.
한편, 본 발명의 제 1실시예에 따른 연료전지 분리판 제조 방법은 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 판재 고정단계(S10) 이후에, 온도 조절단계(S15)를 더 포함할 수 있다.
상기 온도 조절단계(S15)는 상기 판재(230)를 수용하는 가열 챔버(200)의 내부 온도를 조절하는 단계로, 상기 온도 조절단계(S15)에서는 상기 가열 챔버(200) 내벽에 구비된 히팅 라인(미도시)을 이용하여 가열 챔버(200)의 내부 온도를 일정하게 유지시킬 수 있다.
이하, 본 발명의 제 2실시예에 따른 연료전지 분리판 제조 방법을 상세히 설명한다.
도 7은 본 발명의 제 2실시예에 따른 연료전지 분리판 제조 방법의 블록도이다.
본 발명의 제 2실시예에 따른 연료전지 분리판 제조 방법은 도 7에 도시된 바와 같이, 판재 고정단계(S100), 펀치 배치단계(S200), 배압 인가단계(S300), 가압 성형단계(S400) 및 판재 재고정단계(S500)를 포함한다.
상기 판재 고정단계(S100)는 도 10에 도시된 바와 같이, 판재(230)를 고정하는 단계로, 상기 판재 고정단계(S100)는 본 발명의 제 1실시예에 따른 연료전지 분리판 제조 방법에 포함된 판재 고정단계(S10)와 그 구성 및 내용이 동일하므로 상세한 설명은 생략한다.
또한, 상기 펀치 배치단계(S200)는 굴곡부가 하단에 형성된 펀치를 수직 하강시켜 상기 판재(230)의 상부에 위치시키는 단계로, 상기 펀치 배치단계(S200)는 본 발명의 제 1실시예에 따른 연료전지 분리판 제조 방법에 포함된 펀치 배치단계(S20)와 그 구성 및 내용이 동일하므로 상세한 설명은 생략한다.
또한, 상기 배압 인가단계(S300)는 도 11에 도시된 바와 같이, 배압을 상기 판재(230)의 하면에 인가하는 단계로, 상기 배압 인가단계(S300)는 본 발명의 제 1실시예에 따른 연료전지 분리판 제조 방법에 포함된 배압 인가단계(S30)와 그 구성 및 내용이 동일하므로 상세한 설명은 생략한다.
더불어, 상기 가압 성형단계(S400)는 도 15에 도시된 바와 같이, 상기 펀치(510)로 상기 판재(230)의 상면을 가압하여 상기 판재(230)에 유로를 형성하는 단계로, 상기 가압 성형단계(S400)는 본 발명의 제 1실시예에 따른 연료전지 분리판 제조 방법에 포함된 가압 성형단계(S40)와 그 구성 및 내용이 동일하므로 상세한 설명은 생략한다.
도 8은 도 7의 판재 재고정단계의 블록도이고, 도 16은 본 발명에 의해 제조된 연료전지 분리판의 실시도이다.
상기 판재 재고정단계(S500)는 상기 판재(230)의 가압위치를 조정하여 상기 판재(230)를 재고정하는 단계로, 상기 판재 재고정단계(S500)는 도 8에 도시된 바와 같이, 펀치 상승공정(S510), 판재 분리공정(S520) 및 위치 조정공정(S530)을 포함한다.
상기 펀치 상승공정(S510)은 상기 펀치(510)를 수직 상승시켜 원위치로 복원시키는 공정으로, 상기 펀치 상승공정(S510)을 통해 상기 판재(230)에 대한 상기 펀치(510)의 가압 상태를 해지할 수 있다.
상기 판재 분리공정(S520)은 기 고정된 판재(230)를 분리시키는 공정으로, 상기 판재 분리공정(S520)에서는 금형 피스톤(110)의 수직 상승에 의해 상부 금형(220)을 상기 판재(230)로부터 수직 상승시켜 상기 판재(510)에 대한 상기 상부 금형(220)의 밀착 상태를 해지할 수 있고, 이후, 하부 금형(240)에 안착된 상기 판재(230)를 수거할 수 있다.
상기 위치 조정공정(S530)은 상기 판재(230)의 가압위치를 조정하여 상기 판재(230)를 재고정하는 공정으로, 상기 위치 조정공정(S530)에서는 유로를 형성할 위치를 새로 지정하여 상기 판재(230)를 하부 금형(240)에 안착시키고, 이후, 상기 상부 금형(220)의 수직 하강에 의해 상기 상부 금형(220)을 상기 판재(230)에 밀착시켜 상기 판재(230)를 재고정할 수 있다.
본 발명의 제 2실시예에 따른 연료전지 분리판 제조 방법에 따르면, 상기 판재(230)에 기 형성된 유로에 신규 유로를 연결하거나, 기 형성된 유로와는 다른 위치에 신규 유로를 형성하기 위해, 상기 판재 재고정단계(S500) 후, 상기 펀치 배치단계(S200), 배압 인가단계(S300), 가압 성형단계(S400) 및 판재 재고정단계(S500)를 순차적으로 반복하여 상기 판재에 유로를 연속적으로 형성함으로써 도 16에 도시된 바와 같은 연료전지 분리판(1)을 제조할 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 상온 또는 온간에서 배압을 인가하면서 펀치 가압으로 연료전지 분리판을 제조할 수 있으므로, 성형성을 향상시킬 수 있고, 원하는 골과 산의 형상을 정밀하게 성형할 수 있으며, 연료전지 분리판의 스프링백을 저감시킬 수 있다.
이상과 같이 본 발명에 따른 연료전지 분리판 제조 방법을 예시한 도면을 참조로 하여 설명하였으나, 본 명세서에 개시된 실시예와 도면에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술사상 범위 내에서 당업자에 의해 다양한 변형이 이루어질 수 있음은 물론이다.
1:연료전지 분리판 10:유로
100:금형 실린더 110:금형 피스톤
200:가열 챔버 210:연결 플레이트
220:상부 금형 230:판재
240:하부 금형 300:배압 챔버
310:제 1유체 유입구 320:제 2유체 배출구
400:배압 실린더 410:배압 피스톤
500:펀치 실린더 510:펀치
511:제 2유체 유입구 512:제 2유체 배출구
513:격벽 514:굴곡부
514a:볼록부 514b:오목부
600:유압 펌프 700:온도 제어부
710:펌프
S10,S100:판재 고정단계 S11:판재 안착공정
S12:금형 하강공정 S13:판재 밀착공정
S15:온도 조절단계 S20,S200:펀치 배치단계
S30,S300:배압 인가단계 S31:제 1유체 온도 제어공정
S32:제 1유체 유입공정 S33:배압 인가공정
S40,S400:가압 성형단계 S41:제 2유체 온도 제어공정
S42:제 2유체 유입공정 S43:펀치 하강공정
S44:판재 가압공정 S45:유로 형성공정
S500:판재 재고정단계 S510:펀치 상승공정
S520:판재 분리공정 S530:위치 조정공정

Claims (12)

  1. 판재를 고정하는 판재 고정단계;
    굴곡부가 하단에 형성된 펀치를 수직 하강시켜 상기 판재 상부에 위치시키는 펀치 배치단계;
    배압을 상기 판재의 하면에 인가하는 배압 인가단계; 및
    상기 펀치로 상기 판재의 상면을 가압하여 상기 판재에 유로를 형성하는 가압 성형단계;를 포함하며,
    상기 펀치는 내부 중앙에 격벽이 구비되고, 상기 격벽은 상기 펀치의 내벽과 수직 이격 공간을 형성하는 것을 특징으로 하는 연료전지 분리판 제조 방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 굴곡부는 볼록부와 오목부가 연속적으로 배치된 것을 특징으로 하는 연료전지 분리판 제조 방법.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 굴곡부는 볼록부가 일정간격 이격되며 연속적으로 배치된 것을 특징으로 하는 연료전지 분리판 제조 방법.
  4. 삭제
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 판재 고정 단계는,
    하부 금형에 상기 판재를 안착시키는 판재 안착공정;
    상기 하부 금형과 수직 이격된 상부 금형을 상기 판재로 수직 하강시키는 금형 하강공정; 및
    상기 상부 금형을 상기 판재에 밀착시켜 상기 판재를 고정하는 판재 밀착공정;
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지 분리판 제조 방법.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 배압 인가 단계는,
    제 1유체를 가열하여 온도를 일정하게 제어하는 제 1유체 온도 제어공정;
    배압 챔버에 상기 제 1유체를 유입시키는 제 1유체 유입공정; 및
    상기 제 1유체를 가압하여 상기 판재에 배압을 인가하는 배압 인가공정;
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지 분리판 제조 방법.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 배압 인가공정에서는,
    배압 실린더에 구비된 배압 피스톤으로 상기 제 1유체의 가압 정도를 조절하여 상기 판재에 배압을 인가하는 것을 특징으로 하는 연료전지 분리판 제조 방법.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 가압 성형 단계는,
    상기 펀치를 상기 판재로 수직 하강시키는 펀치 하강공정;
    상기 펀치가 상기 판재의 상면을 가압하는 판재 가압공정; 및
    상기 펀치의 굴곡부가 상기 판재에 삽입되어 상기 판재에 유로를 형성하는 유로 형성공정;
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지 분리판 제조 방법.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 가압 성형 단계는,
    상기 펀치 하강공정 이전에,
    제 2유체를 가열하여 온도를 일정하게 제어하는 제 2유체 온도 제어공정; 및
    상기 펀치에 상기 제 2유체를 유입시키는 제 2유체 유입공정;
    을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지 분리판 제조 방법.
  10. 제 1항에 있어서,
    상기 판재 고정단계 이후에,
    상기 판재를 수용하는 가열 챔버의 내부 온도를 조절하는 온도 조절단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지 분리판 제조 방법.
  11. 판재를 고정하는 판재 고정단계;
    굴곡부가 하단에 형성된 펀치를 수직 하강시켜 상기 판재 상부에 위치시키는 펀치 배치단계;
    배압을 상기 판재의 하면에 인가하는 배압 인가단계;
    상기 펀치로 상기 판재의 상면을 가압하여 상기 판재에 유로를 형성하는 가압 성형단계; 및
    상기 판재의 가압위치를 조정하여 상기 판재를 재고정하는 판재 재고정단계;를 포함하고,
    상기 펀치 배치단계, 배압 인가단계, 가압 성형단계 및 판재 재고정단계를 반복하여 상기 판재에 유로를 연속적으로 형성하며,
    상기 펀치는 내부 중앙에 격벽이 구비되고, 상기 격벽은 상기 펀치의 내벽과 수직 이격 공간을 형성하는 것을 특징으로 하는 연료전지 분리판 제조 방법.
  12. 제 11항에 있어서,
    상기 판재 재고정단계는,
    상기 펀치를 수직 상승시켜 원위치로 복원시키는 펀치 상승공정;
    기 고정된 판재를 분리시키는 판재 분리공정; 및
    상기 판재의 가압위치를 조정하여 상기 판재를 재고정하는 위치 조정공정;
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지 분리판 제조 방법.
KR1020120133364A 2012-11-23 2012-11-23 연료전지 분리판 제조 방법 KR101261285B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020120133364A KR101261285B1 (ko) 2012-11-23 2012-11-23 연료전지 분리판 제조 방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020120133364A KR101261285B1 (ko) 2012-11-23 2012-11-23 연료전지 분리판 제조 방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR101261285B1 true KR101261285B1 (ko) 2013-05-07

Family

ID=48665587

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020120133364A KR101261285B1 (ko) 2012-11-23 2012-11-23 연료전지 분리판 제조 방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101261285B1 (ko)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102200739B1 (ko) * 2019-10-07 2021-01-12 신성에스티 주식회사 수소연료전지 스택용 금속분리판의 제조방법
KR20220135300A (ko) * 2021-03-29 2022-10-07 세현정밀(주) 연료전지분리판 제조용 프레스장치
KR20230076240A (ko) * 2021-11-24 2023-05-31 세현정밀(주) 연료전지 분리판 제조방법

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005019062A (ja) 2003-06-24 2005-01-20 Matsushita Electric Works Ltd 燃料電池用セパレータの製造方法、燃料電池用セパレータ、及び燃料電池用セパレータ製造用材料投入器
JP2009119476A (ja) * 2007-11-12 2009-06-04 Jfe Steel Corp 対向液圧成形方法および対向液圧成形装置
JP2012099371A (ja) 2010-11-03 2012-05-24 Toyota Motor Corp 燃料電池用セパレータの製造装置及び製造方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005019062A (ja) 2003-06-24 2005-01-20 Matsushita Electric Works Ltd 燃料電池用セパレータの製造方法、燃料電池用セパレータ、及び燃料電池用セパレータ製造用材料投入器
JP2009119476A (ja) * 2007-11-12 2009-06-04 Jfe Steel Corp 対向液圧成形方法および対向液圧成形装置
JP2012099371A (ja) 2010-11-03 2012-05-24 Toyota Motor Corp 燃料電池用セパレータの製造装置及び製造方法

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102200739B1 (ko) * 2019-10-07 2021-01-12 신성에스티 주식회사 수소연료전지 스택용 금속분리판의 제조방법
WO2021070979A1 (ko) * 2019-10-07 2021-04-15 에스 티 (주) 수소연료전지 스택용 금속분리판의 제조방법
KR20220135300A (ko) * 2021-03-29 2022-10-07 세현정밀(주) 연료전지분리판 제조용 프레스장치
KR102535778B1 (ko) * 2021-03-29 2023-05-30 세현정밀(주) 연료전지분리판 제조용 프레스장치
KR20230076240A (ko) * 2021-11-24 2023-05-31 세현정밀(주) 연료전지 분리판 제조방법
KR102619504B1 (ko) * 2021-11-24 2023-12-29 세현정밀(주) 연료전지 분리판 제조방법

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11105010B2 (en) Flow structures for use with an electrochemical cell
KR101321125B1 (ko) 미세채널을 가진 대면적 초박막 금속분리판의 제조장치 및 이의 제조방법
CN100530793C (zh) 一种双极板及其应用，和用于制造该双极板的方法和包含该双极板的电化学系统
KR101261285B1 (ko) 연료전지 분리판 제조 방법
JP5603928B2 (ja) 電気化学装置
EP2662476A3 (en) Ion exchange membrane electrolytic cell
CN100511795C (zh) 燃料电池单元的制造方法及制造设备
JP2017526808A (ja) ガス拡散層、当該ガス拡散層を備えた電気化学セル、及び電気分解装置
KR101013872B1 (ko) 연료전지용 금속분리판 제조 장치 및 방법
CN103887519B (zh) 一种膜电极压合模具及其操作方法
KR102083295B1 (ko) 수소자동차 연료전지 금속분리판 성형을 위한 프레스용 코어금형
US8709220B2 (en) Water electrolysis apparatus
JP5350717B2 (ja) 水電解装置及びその製造方法
JP2019210543A (ja) 電気化学式ポンプ
KR102200739B1 (ko) 수소연료전지 스택용 금속분리판의 제조방법
CN109950604B (zh) 包袋成型方法及包袋成型装置
CN103170928A (zh) 用于质子交换膜燃料电池膜电极成型的夹具及质子交换膜燃料电池膜电极的制备方法
JP2006120497A (ja) 金属セパレータの流路成形方法、および金属セパレータ
KR101477190B1 (ko) 그라파이트 시트를 이용한 연료전지용 분리판의 제조방법
JP2018078003A (ja) 燃料電池の製造方法
JP2011208260A (ja) 水電解装置の運転停止時における減圧速度設定方法
US20150340711A1 (en) Flow field plates in fuel cells
US20090269648A1 (en) Fuel cell
KR100909685B1 (ko) 연료전지의 센터플레이트 제조방법
KR102619504B1 (ko) 연료전지 분리판 제조방법

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
A302 Request for accelerated 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: 20160308

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170308

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190311

Year of fee payment: 7

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20200309

Year of fee payment: 8