KR101306686B1 - Separation plate for fuel cell and method for manufacturing the same - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따라서 연료전지용 분리판이 제공되는데, 금속계 분리판과; 상기 분리판의 양면에 접합되어 있는 시트지를 포함하고, 상기 시트지는 상기 연료전지용 분리판에 대해 요구되는 전기 전도도 및 내식성을 갖고 있으며, 롤의 형태로 감을 수 있는 재료로 이루어져 있는 것을 특징으로 한다.According to the present invention there is provided a separator for a fuel cell, comprising: a metal separator; It includes a sheet of paper bonded to both sides of the separation plate, the sheet paper is characterized in that the electrical conductivity and corrosion resistance required for the separator for the fuel cell, made of a material that can be wound in the form of a roll.

Description

연료 전지용 분리판 및 그 제조 방법{SEPARATION PLATE FOR FUEL CELL AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME}Separator for fuel cell and manufacturing method therefor {SEPARATION PLATE FOR FUEL CELL AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME}

본 발명은 연료 전지용 분리판 및 그 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a separator for a fuel cell and a method of manufacturing the same.

연료 전지는 수소와 산소의 반응에 의해 전기 에너지를 생성하는 장치로서, 수소이온이 전달되는 전해질막을 사이에 두고 수소가 공급되는 연료극과 공기가 공급되는 공기극이 배치되고, 이 연료극 및 공기극의 바깥쪽에 가스확산층이 배치된 구조의 막-전극 조립체(MEA)를 포함한다.
A fuel cell is a device for generating electrical energy by a reaction between hydrogen and oxygen, and a fuel electrode supplied with hydrogen and an air electrode supplied with air are disposed between an electrolyte membrane through which hydrogen ions are delivered, and the fuel electrode and the outside of the cathode are disposed outside the fuel electrode. And a membrane-electrode assembly (MEA) in which the gas diffusion layer is disposed.

상기 가스확산층의 외측에는 연료를 공급하고 반응에 의해 발생되는 물을 배출하도록 유로가 형성된 분리판이 적층되며, 상기 막-전극 조립체와 분리판이 순차적으로 적층된 것을 연료전지 스택이라 한다.
On the outside of the gas diffusion layer, a separator having a flow path is stacked to supply fuel and discharge water generated by the reaction, and the membrane-electrode assembly and the separator are sequentially stacked, called a fuel cell stack.

상기 연료전지용 분리판에 대해서는 여러 가지 특성, 예컨대 높은 전기 전도도, 안정된 화학적 저항성, 높은 기계적 구조 강성 및 강도 등의 특성이 요구된다.
The fuel cell separator requires various properties such as high electrical conductivity, stable chemical resistance, high mechanical structure rigidity and strength.

상기 특성과 관련하여, 탄소계 분리판을 많이 사용하고 있다. 그러나, 탄소계 분리판은 생산성이 떨어지고, 가격이 비싸며, 강도가 높지 않고 가스 투과도가 높은 등 여러 가지 문제점을 야기하고 있다.
In connection with the above properties, many carbon-based separators are used. However, carbon-based separators have various problems such as low productivity, high price, high strength and high gas permeability.

이러한 탄소계 분리판의 문제점과 관련하여, 분리판을 금속으로 제조하고자 하는 시도가 있다. 즉 금속계 분리판의 경우, 열 및 전기 전도도가 높고, 가스 투과도가 낮으며, 기계적 강도가 우수하고, 저비용으로 대량 생산이 가능하다는 여러 가지 이점이 있다.
In connection with the problem of such a carbon-based separator, there is an attempt to manufacture the separator from a metal. That is, in the case of the metal separator, there are various advantages such as high thermal and electrical conductivity, low gas permeability, excellent mechanical strength, and low mass production.

그러나, 연료 전지용 분리판을 금속으로 제조하는 경우, 고분자 전해질 연료 전지 내에서 전해질에 의해 부식되고, 금속 이온으로 인한 전해질 막이 오염되어, 장기간 사용시 연료 전지의 성능이 떨어지게 되는 문제점을 야기한다. 이러한 문제점과 관련하여, 금속 분리판 표면에 세라믹계 또는 카본계 물질을 증착하여 상기 단점을 보완하고 있다. 그러나, 이러한 물질을 PVD나 CVD 등과 같은 진공 증착에 의해 형성하고 있어, 대면적 코팅이 어렵고, 공정 시간이 길며, 대량 생산이 불가능하여 경제성이 현저히 떨어지는 문제점이 있다.However, when the separator for fuel cell is made of metal, it is corroded by the electrolyte in the polymer electrolyte fuel cell, and the electrolyte membrane due to the metal ions is contaminated, which causes a problem that the performance of the fuel cell is degraded for long time use. In connection with this problem, the above-mentioned disadvantages are compensated by depositing a ceramic or carbon-based material on the surface of the metal separator plate. However, since these materials are formed by vacuum deposition such as PVD or CVD, large-area coating is difficult, process time is long, and mass production is impossible.

본 발명은 상기 종래 기술에서 나타나는 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 그 한 가지 목적은 연료 전지용 분리판의 중량을 크게 증가시키지 않으면서 전기 전도성 및 내부식성을 향상시킬 수 있는 구성을 포함하는 연료 전지용 분리판 및 그 제조 방법을 제공하는 것이다.The present invention is to solve the problems appearing in the prior art, one object of the separator for a fuel cell comprising a configuration that can improve the electrical conductivity and corrosion resistance without significantly increasing the weight of the separator for fuel cell. And a method for producing the same.

본 발명의 다른 목적은 진공 증착법과 같이 고비용 및 생산성이 떨어지는 기존의 방법을 채용하지 않고도 금속계 분리판에 높은 전기 전도성 및 내부식성을 부여할 수 있는 구성을 포함하는 연료 전지용 분리판 및 그 제조 방법을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a separation plate for a fuel cell and a method for manufacturing the same, comprising a configuration capable of providing high electrical conductivity and corrosion resistance to a metal-based separator plate without employing a conventional method of high cost and low productivity, such as vacuum deposition. To provide.

본 발명의 또 다른 목적은 고비용 및 장시간을 요구하는 기존의 복잡한 방법 대신에, 극히 단순한 방법으로 빠른 시간 내에 금속계 분리판에 높은 전기 전도성 및 내부식성을 부여할 수 있는 연료 전지용 분리판 및 그 제조 방법을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is a fuel cell separator and a method for manufacturing the same, which can impart high electrical conductivity and corrosion resistance to a metal based separator in a very short time instead of the existing complicated method requiring high cost and a long time. To provide.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따라서 연료전지용 분리판이 제공되는데, 금속계 분리판과; 상기 분리판의 양면에 접합되어 있는 시트지를 포함하고, 상기 시트지는 상기 연료전지용 분리판에 대해 요구되는 전기 전도도 및 내식성을 갖고 있으며, 롤의 형태로 감을 수 있는 재료로 이루어져 있는 것을 특징으로 한다.
In order to achieve the above object, there is provided a separator for a fuel cell according to the present invention, the metal-based separator; It includes a sheet of paper bonded to both sides of the separation plate, the sheet paper is characterized in that the electrical conductivity and corrosion resistance required for the separator for the fuel cell, made of a material that can be wound in the form of a roll.

한 가지 실시예에 있어서, 상기 금속계 분리판은 스테인리스 스틸로 이루어져 있고, 상기 시트지는 탄소계 물질로 형성될 수 있다.
In one embodiment, the metal-based separator plate is made of stainless steel, the sheet paper may be formed of a carbon-based material.

한 가지 실시예에 있어서, 상기 시트지는 1~200㎛의 두께로 형성될 수 있다.In one embodiment, the sheet paper may be formed to a thickness of 1 ~ 200㎛.

한 가지 실시예에 있어서, 상기 시트지는 압연 롤러에 의해 상기 금속계 분리판의 양면에 접합될 수 있다.
In one embodiment, the sheet paper may be bonded to both sides of the metal-based separation plate by a rolling roller.

한 가지 실시예에 있어서, 상기 금속계 분리판과 시트지 사이에 전도성 페이스트를 더 포함할 수 있다.
In one embodiment, it may further include a conductive paste between the metal-based separator and sheet paper.

본 발명의 다른 양태에 따라서, 연료 전지용 분리판의 제조 방법이 제공되는데, 상기 방법은 상기 분리판을 구성하는 금속판을 연속 공정 방식으로 제공하는 단계와; 상기 연료 전지용 분리판에 대해 요구되는 전기 전도성 및 내식성을 갖는 시트지가 감겨 있는 연속 롤로부터 상기 금속판의 양면으로 연속 제공하는 단계와; 상기 연속 제공되는 시트지를 압연 롤러를 이용하여 상기 금속판의 양면에 압연하면서 접합하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
According to another aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a separator for a fuel cell, the method comprising providing a metal plate constituting the separator in a continuous process manner; Providing continuously to both sides of the metal plate from a continuous roll of sheet paper having electrical conductivity and corrosion resistance required for the separator for fuel cell; It characterized in that it comprises a step of bonding while rolling the sheet paper provided on the continuous using the rolling roller on both sides of the metal plate.

한 가지 실시예에 있어서, 상기 금속판은 스테인리스 스틸판이고, 상기 시트지는 탄소계 물질로 이루어질 수 있다.
In one embodiment, the metal plate is a stainless steel plate, the sheet paper may be made of a carbon-based material.

한 가지 실시예에 있어서, 상기 시트지를 연속 제공하기에 앞서, 상기 분리판의 양면에 전도성 페이스트를 도포하는 단계를 더 포함할 수 있다.
In one embodiment, prior to providing the sheet continuously, it may further comprise the step of applying a conductive paste on both sides of the separator.

한 가지 실시예에 있어서, 상기 시트지를 상기 금속판의 양면에 접합한 후, 열처리를 하여 상기 시트지와 금속판의 접합력을 증대시키는 단계를 더 포함할 수 있다.
In one embodiment, after bonding the sheet paper on both sides of the metal plate, the heat treatment may further comprise the step of increasing the bonding strength of the sheet paper and the metal plate.

한 가지 실시예에 있어서, 상기 압연 롤러의 표면에는 상기 분리판에 형성할 유로에 대응되는 형태의 유로 형성부가 형성되어 있고, 상기 압연 롤러에 의해 상기 시트지를 상기 금속판에 접합하면서, 상기 유로 형성부에 의해 유로도 동시에 형성할 수 있다.In one embodiment, a flow path forming portion corresponding to a flow path to be formed on the separation plate is formed on a surface of the rolling roller, and the flow path forming portion is formed by bonding the sheet paper to the metal plate by the rolling roller. The flow path can also be formed at the same time.

본 발명에 따르면, 탄소계 분리판과 달리, 높은 기계적 강도, 낮은 가스 투과도 등의 여러 이점을 갖고 있는 금속(예컨대, 스테인리스 스틸)을 이용하여 분리판을 제조함과 아울러, 그 분리판의 표면에 단순한 공정(압연 공정)을 이용하여 높은 전기 전도도 및 내식성을 갖는 시트지(예컨대, 탄소계 시트지)를 접합할 수 있다. 따라서, 금속계 분리판에 의한 높은 기계적 강도, 시트지에 의한 안정성을 동시에 확보할 수 있으며, 이때 생산성이 떨어지고 비용이 많이 소요되는 증착 공정을 이용할 필요가 없다. 또한, 실시예에 따라서는 시트지를 분리판에 접합하기 위한 압연 롤러의 표면에 유로 형성부를 형성함으로써, 시트지의 분리판에의 접합과 동시에 유로를 형성할 수 있어, 높은 생산성을 달성할 수 있다.According to the present invention, unlike the carbon-based separator, the separator is manufactured using a metal (for example, stainless steel) having various advantages such as high mechanical strength, low gas permeability, and the like on the surface of the separator. A simple process (rolling process) can be used to bond sheet paper (for example, carbon-based sheet paper) having high electrical conductivity and corrosion resistance. Therefore, it is possible to secure high mechanical strength and stability by sheet paper at the same time by the metal-based separator plate, and there is no need to use a deposition process that is low in productivity and expensive. Further, according to the embodiment, by forming the flow path forming portion on the surface of the rolling roller for joining the sheet paper to the separating plate, the flow path can be formed simultaneously with the bonding of the sheet paper to the separating plate, and high productivity can be achieved.

도 1은 본 발명의 한 가지 실시예에 따라 연료 전지용 분리판을 제조하기 위한 장치의 구성을 모식적으로 보여주는 도면이다.
도 2는 본 발명에 따라 형성한 연료전지용 분리판에 대한 전기화학분석 결과를 보여주는 도면이다.
도 3은 본 발명의 한 가지 실시예에 따라 압연 롤러의 표면에 유로 형성부를 구현하여, 분리판을 제조하는 과정을 보여주는 도면이다.
도 4는 도 3에 도시한 실시예에 따라 시트지를 분리판에 부착함과 동시에 유로를 형성한 모습을 보여주는 도면이다.1 is a view schematically showing a configuration of an apparatus for manufacturing a separator for a fuel cell according to an embodiment of the present invention.
2 is a view showing an electrochemical analysis of the fuel cell separator formed in accordance with the present invention.
3 is a view illustrating a process of manufacturing a separator plate by implementing a channel forming part on a surface of a rolling roller according to one embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a view showing a state in which a flow path is formed at the same time as the sheet paper is attached to the separator according to the embodiment shown in FIG.

이하에서는 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 구체적으로 설명한다. 이하의 설명에 있어서, 연료전지 및 그 분리판과 관련하여 당업계에 이미 널리 알려진 구성에 대한 설명은 생략한다. 이러한 설명을 생략하더라도, 당업자라면 이하의 설명을 통해 본 발명의 특징적 구성을 쉽게 이해할 수 있을 것이다.
Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the following description, descriptions of components already well known in the art with respect to the fuel cell and its separator are omitted. Even if these explanations are omitted, those skilled in the art will readily understand the characteristic configuration of the present invention through the following description.

도 1에는 본 발명의 한 가지 실시예에 따라 연료 전지용 분리판을 제조하기 위한 장치의 구성이 개략적으로 도시되어 있다.
1 schematically shows a configuration of an apparatus for manufacturing a separator plate for a fuel cell according to one embodiment of the present invention.

도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 연료 전지용 분리판 제조 장치는 연속 공정 방식으로 공급되는 스테인리스 스틸 분리판(10)의 표면에 압착되어 부착되는 시트지(20)가 롤(roll) 형태로 감겨 있는 시트지 공급 롤(도시 생략)과, 상기 공급 롤로부터 공급되는 시트지를 분리판(10)의 양면에 안내하기 위한 가이드 롤러(30)와, 상기 가이드 롤러로부터 안내되어 오는 시트지를 분리판(10)의 양면에 가압하여 부착하기 위한 압연 롤러(40)를 포함한다.
As illustrated, the separator sheet manufacturing apparatus for a fuel cell according to the present invention is a sheet paper in which the sheet paper 20, which is pressed and attached to the surface of the stainless steel separator plate 10 which is supplied in a continuous process manner, is wound in a roll shape. Feed rolls (not shown), guide rollers 30 for guiding sheet paper supplied from the feed rolls on both sides of the separating plate 10, and sheet papers guided from the guide rollers, both sides of the separating plate 10. It comprises a rolling roller 40 for attaching by pressing on.

분리판(10)의 양면에 압착되어 부착되는 시트지(20)는 전기 전도성 및 내식성이 우수한 재료, 예컨대 탄소계 시트지를 이용한다. 그러나, 본 발명이 이러한 탄소막에 제한되는 것은 아니다. 예컨대, 실시예에 따라서는 산화물계 시트지를 이용할 수도 있으며, 고분자 시트지를 이용할 수도 있다(예컨대, 카본 테이프 시트, 전도성 고분자 시트, 금속산화물 및 질화물 시트). 즉 연료 전지용 분리판에 대해 요구되는 전기 전도성 및 내식성 조건을 충족하기만 하면 그 재료의 종류에 대해서는 특별히 제한되지 않으며, 공급 롤에 감겨 시트지 형태로 제공될 수만 있으면 된다. 이와 같이, 높은 전기 전도성 및 내식성을 갖고 있는 재료를 시트지 형태로 제공하여, 분리판에 적층함으로써, 종래 기술과 관련된 문제를 해결할 수 있다. 이에 대해서는 이하에서 더욱 상세하게 설명한다.
The sheet paper 20 that is pressed and adhered to both surfaces of the separating plate 10 uses a material having excellent electrical conductivity and corrosion resistance, such as carbon-based sheet paper. However, the present invention is not limited to this carbon film. For example, depending on the embodiment, oxide sheet paper may be used, or polymer sheet paper may be used (for example, carbon tape sheet, conductive polymer sheet, metal oxide, and nitride sheet). That is, the material type is not particularly limited as long as it satisfies the electrical conductivity and corrosion resistance conditions required for the separator for a fuel cell, and may be provided in the form of a sheet wrapped around a supply roll. As such, by providing a material having high electrical conductivity and corrosion resistance in the form of a sheet and laminating it on a separator, problems related to the prior art can be solved. This will be described in more detail below.

분리판(10)의 양면으로 안내되어 공급된 시트지(20)는 서로 반대 방향으로 회전하는 압연 롤러(40)에 의해 분리판의 양면에 압착되어 부착된다. 즉 본 발명의 한 가지 실시예에 따르면, 단순히 압연 롤러에 의해 시트지를 압착하여 분리판에 부착하는 간단한 공정으로 전기 전도성 및 내식성 조건을 충족하는 분리판을 제공할 수 있다. 이때, 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 분리판(10)의 양면에는 카본 페이스트, 실버 페이스트 및 골드 페이스트와 같은 전도성 페이스트가 미리 도포되어 있어, 압연 롤러(40)에 의해 시트지(20)를 분리판의 양면에 압착하여 부착할 때 보다 확실하게 분리판에 고정시킬 수 있다. 또한, 도 1에 도시한 바와 같이, 압연 롤러(40)의 우측에는 추가의 가압 롤러가 구비되어, 시트지와 분리판을 더욱 강하게 밀착시켜 접합하도록 한다.
The sheet paper 20 guided and supplied to both sides of the separating plate 10 is pressed and attached to both sides of the separating plate by the rolling rollers 40 rotating in opposite directions. That is, according to one embodiment of the present invention, it is possible to provide a separating plate that satisfies the electrical conductivity and corrosion resistance conditions by a simple process of simply pressing the sheet paper by a rolling roller and attaching the sheet to the separating plate. At this time, according to a preferred embodiment of the present invention, the conductive paste such as carbon paste, silver paste and gold paste is coated on both sides of the separating plate 10 in advance, thereby separating the sheet paper 20 by the rolling roller 40. When pressing and attaching to both sides of the plate, it can be fixed to the separation plate more reliably. In addition, as shown in FIG. 1, an additional pressure roller is provided on the right side of the rolling roller 40 to bond the sheet paper and the separating plate more tightly.

한편, 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 상기 시트지를 분리판의 양면에 압착하여 부착한 후, 100~500℃의 온도 및 1시간 내지 24 시간 동안 열처리를 수행한다. 이러한 열처리를 통해, 시트지와 분리판의 접착력을 더욱 증대시킬 수 있다. 이러한 열처리 조건은 사용되는 시트지의 재질에 따라 적절히 변경할 수 있다. 한편, 상기 시트지(20)는 그 두께가 1~100 ㎛인 것이 바람직하다. 1㎛보다 두께가 얇을 경우, 장기간 사용시 내식성의 문제가 야기될 수 있고, 100㎛보다 두꺼울 경우, 내식성 등의 추가 상승 없이 두께의 증가 및 비용 증가를 야기하므로, 상기 범위의 두께의 시트지를 사용하는 것이 바람직하다.
On the other hand, according to a preferred embodiment of the present invention, after pressing the adhesive sheet on both sides of the separator plate, the heat treatment is performed for a temperature of 100 ~ 500 ℃ and 1 to 24 hours. Through this heat treatment, it is possible to further increase the adhesive force between the sheet paper and the separator. Such heat treatment conditions may be appropriately changed depending on the material of the sheet paper used. On the other hand, the sheet paper 20 preferably has a thickness of 1 ~ 100 ㎛. When the thickness is thinner than 1 μm, problems of corrosion resistance may be caused when used for a long time, and when thicker than 100 μm, sheet thickness having the thickness in the above range is used because it causes an increase in thickness and an increase in cost without further increase in corrosion resistance. It is preferable.

상기한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 연료 전지용 분리판의 양면에는 전기전도성 및 내식성이 우수한 시트지(20)가 단순한 공정, 즉 압착(압연)에 의해 금속계 분리판(10)의 양면에 부착된다. 즉 종래 기술과 달리, 고비용의 증착 프로세스를 채용하지 않고도 단순히, 시트지를 롤에 감은 후, 그 시트지를 풀면서 공급하여, 압연 롤러를 이용하여, 전기전도성 및 내식성이 우수한 재료로 이루어진 시트지(20)를 분리판의 양면에 부착함으로써, 금속 분리판에 의한 높은 기계적 강도를 달성할 수 있고, 분리판의 양면에 부착된 시트지에 의해 분리판을 장기간 사용할 수가 있다.
As described above, according to the present invention, the sheet paper 20 having excellent electrical conductivity and corrosion resistance is attached to both surfaces of the metallic separator 10 by a simple process, that is, pressing (rolling) on both surfaces of the separator plate for fuel cells. That is, unlike the prior art, a sheet of paper 20 made of a material having excellent electrical conductivity and corrosion resistance by simply winding the sheet of paper on a roll, and then unrolling the sheet of paper and supplying it by using a rolling roller without employing an expensive deposition process. By attaching to both sides of the separator plate, high mechanical strength by the metal separator plate can be achieved, and the separator plate can be used for a long time by sheet paper attached to both sides of the separator plate.

한편, 본 발명자는 상기와 같은 과정에 따라 제조한 연료전지용 분리판에 대해 전기화학분석을 수행하였으며, 그 결과를 도 2에 나타내었다. 도 2에 도시한 바와 같이, 본 발명을 적용한 분리판의 경우 연료극과 공기극에 대해 요구되는 조건을 충족시키고 있다는 것을 알 수 있다. 즉 도 2는 연료전지의 연료극 작동 조건(0.1N H2SO4 + 2 ppm F at 80℃ purged H2) 및 공기극(0.1N H2SO4 + 2 ppm F at 80℃ purged air) 작동 조건에서 부식 테스트를 진행한 실험 데이터이다. 전류밀도가 낮을수록 내식성이 우수하다는 것을 나타낸다. 도 2에 나타낸 바와 같이, 기존의 316L 스테인리스 스틸보다 그래파이트가 코팅된 316L 스테인리스 스틸에서 더 낮은 전류밀도가 나타났는데, 이를 통해 그래파이트가 코팅된 316L 스테인리스 스틸의 내식성 특성이 향상된 것을 알 수 있다. 한편, 본 실험에서 대략 100㎛ 두께의 플렉서블 그래파이트 시트를 롤 형태로 감아, 상기 과정에 따라 316L 스테인리스 스틸의 양면에 코팅하였다.
On the other hand, the present inventors performed an electrochemical analysis for the fuel cell separator prepared according to the above process, the results are shown in FIG. As shown in FIG. 2, it can be seen that the separation plate to which the present invention is applied satisfies the requirements for the anode and the cathode. That is, FIG. 2 shows the corrosion test under the operating conditions (0.1NH 2 SO 4 + 2 ppm F at 80 ° C purged H 2 ) and the cathode (0.1NH 2 SO 4 + 2 ppm F at 80 ° C purged air) of the fuel cell. This is experimental data. Lower current density indicates better corrosion resistance. As shown in FIG. 2, lower current density was observed in graphite-coated 316L stainless steel than conventional 316L stainless steel, and it can be seen that the corrosion resistance of the graphite-coated 316L stainless steel was improved. Meanwhile, in this experiment, a flexible graphite sheet having a thickness of about 100 μm was wound in a roll and coated on both sides of 316L stainless steel according to the above procedure.

한편, 연료 전지용 분리판에는 물을 배출하기 위한 용도 등의 유로가 형성되어야 한다. 기존에는 분리판 형성 후, 유로를 별도로 형성하였으나, 본 발명에 따르면, 상기와 같은 특성의 분리판을 제조하면서 동시에 유로를 형성한다. 이를 위한 구성이 도 3에 도시되어 있다.
On the other hand, the fuel cell separation plate must be formed with a flow path for use for discharging water. Conventionally, after the separation plate is formed, the flow path is formed separately, but according to the present invention, while forming the separation plate of the characteristics as described above to form a flow path. A configuration for this is shown in FIG. 3.

도 3에 도시한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 시트지(20)를 분리판(10)의 양면에 압착하여 부착하기 위한 압연 롤러(40)는 그 표면에 분리판에 형성하고자 하는 유로에 대응되는 유로 형성부(42)가 형성되어 있다. 즉 압연 롤러의 표면을 평탄하게 형성하는 것이 아니라, 그 표면을 유로에 대응되는 다각형의 불규칙한 표면으로 형성한다. 이에 따라, 시트지(20)가 압연 롤러(40)에 의해 분리판의 양면에 압착되어 부착됨과 동시에, 압연 롤러의 표면에 형성된 상기 불규칙 패턴에 의해 시트지(20)와 금속계 분리판(10)이 함께 눌러져, 결과적으로 원하는 유로를 갖는 분리판을 형성할 수 있다(도 4 참조).
As shown in FIG. 3, according to a preferred embodiment of the present invention, the rolling roller 40 for pressing and attaching the sheet paper 20 to both sides of the separating plate 10 is to be formed on the surface of the separating plate. A flow path forming portion 42 corresponding to the flow path is formed. That is, the surface of the rolling roller is not formed flat, but the surface is formed as a polygonal irregular surface corresponding to the flow path. Accordingly, the sheet paper 20 is pressed and attached to both sides of the separator plate by the rolling roller 40, and the sheet paper 20 and the metal-based separator plate 10 are together by the irregular pattern formed on the surface of the rolling roller. Can be pressed, resulting in a separator having a desired flow path (see FIG. 4).

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면 금속계 분리판에 단순히 압연 프로세스에 의해 시트지를 압착 및 부착하여, 금속계 분리판의 높은 안정성을 구현할 수 있고, 동시에 전해질에 취약한 분리판의 특성을 높은 전기전도도 및 내식성을 갖는 시트지로 보완할 수 있어, 높은 기계적 강도, 안정성 등을 동시에 저비용으로 대량 생산할 수 있다. 또한, 실시예에 따라서는 압연 롤의 표면을 유로에 대응되는 다각 형상의 패턴으로 구현함으로써, 상기 시트지의 분리판에의 부착과 동시에 유로를 형성할 수 있어, 생산성을 더욱 높일 수가 있다.
As described above, according to the present invention, by simply pressing and attaching sheet paper to the metal-based separator plate by a rolling process, high stability of the metal-based separator plate can be realized, and at the same time, the characteristics of the separator plate, which are vulnerable to electrolytes, have high electrical conductivity and corrosion resistance. It can be supplemented with a sheet having a high mechanical strength, stability and the like can be mass-produced at low cost. In addition, according to the embodiment, by implementing the surface of the rolled roll in a polygonal pattern corresponding to the flow path, the flow path can be formed simultaneously with the attachment of the sheet paper to the separating plate, thereby further increasing productivity.

이상 본 발명을 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 본 발명은 상기한 실시예에 제한되지 않는다는 것을 이해하여야 한다. 즉 본 발명은 후술하는 특허청구범위 내에서 다양하게 변형 및 수정할 수 있으며, 이들은 모두 본 발명의 범위 내에 속한다. 따라서 본 발명은 특허청구범위 및 그 균등물에 의해서만 제한된다.While the present invention has been described with reference to the preferred embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments. That is, the present invention can be variously modified and modified within the scope of the following claims, all of which are within the scope of the present invention. Accordingly, the invention is limited only by the claims and the equivalents thereof.

10: 금속계 분리판
12: 유로
20: 시트지
30: 가이드 롤러
40: 압연 롤러
42: 유로 형성부10: metal separator
12: Euro
20: sheet paper
30: guide roller
40: rolling roller
42: flow path forming portion

Claims (10)

연료전지용 분리판으로서,
금속계 분리판과;
상기 분리판의 양면에 접합되어 있는 시트지
를 포함하고, 상기 시트지는 롤의 형태로 감을 수 있는 재료로 이루어져 있는 것을 특징으로 하는 연료전지용 분리판.As a separator for a fuel cell,
A metal separator;
Sheet paper bonded to both sides of the separation plate
Wherein, the sheet paper is a separator for a fuel cell, characterized in that made of a material that can be wound in the form of a roll. 청구항 1에 있어서, 상기 금속계 분리판은 스테인리스 스틸로 이루어져 있고, 상기 시트지는 탄소계 물질로 형성되는 것을 특징으로 하는 연료 전지용 분리판.The separator of claim 1, wherein the metal separator is made of stainless steel, and the sheet is formed of a carbon material. 청구항 2에 있어서, 상기 시트지의 두께는 1~200㎛인 것을 특징으로 하는 연료 전지용 분리판.The separator sheet for fuel cells according to claim 2, wherein the sheet paper has a thickness of 1 to 200 µm. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서, 상기 시트지는 압연 롤러에 의해 상기 금속계 분리판의 양면에 접합되는 것을 특징으로 하는 연료 전지용 분리판.The separator sheet according to any one of claims 1 to 3, wherein the sheet paper is bonded to both surfaces of the metal-based separator plate by a rolling roller. 청구항 4에 있어서, 상기 금속계 분리판과 시트지 사이에 전도성 페이스트를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연료 전지용 분리판.The separator plate for fuel cells according to claim 4, further comprising a conductive paste between the metal separator plate and the sheet paper. 연료 전지용 분리판의 제조 방법으로서,
상기 분리판을 구성하는 금속판을 연속 공정 방식으로 제공하는 단계와;
시트지가 감겨 있는 연속 롤로부터 상기 시트지를 상기 금속판의 양면으로 연속 제공하는 단계와;
상기 연속 제공되는 시트지를 압연 롤러를 이용하여 상기 금속판의 양면에 압연하면서 접합하는 단계
를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료 전지용 분리판의 제조 방법.As a method of manufacturing a separator for a fuel cell,
Providing a metal plate constituting the separator in a continuous process manner;
Continuously providing the sheet of paper to both sides of the metal plate from a continuous roll of sheet paper;
Bonding the continuously provided sheet paper to both sides of the metal plate by using a rolling roller;
Method for producing a separator for fuel cells comprising a. 청구항 6에 있어서, 상기 금속판은 스테인리스 스틸판이고, 상기 시트지는 탄소계 물질로 이루어져 있는 것을 특징으로 하는 연료 전지용 분리판의 제조 방법.The method of claim 6, wherein the metal plate is a stainless steel plate, and the sheet is made of a carbon-based material. 청구항 7에 있어서, 상기 시트지를 연속 제공하기에 앞서, 상기 분리판의 양면에 전도성 페이스트를 도포하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연료 전지용 분리판의 제조 방법.The method of manufacturing a separator for a fuel cell according to claim 7, further comprising applying conductive paste to both sides of the separator prior to providing the sheet continuously. 청구항 8에 있어서, 상기 시트지를 상기 금속판의 양면에 접합한 후, 열처리를 하여 상기 시트지와 금속판의 접합력을 증대시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연료 전지용 분리판의 제조 방법.The method of manufacturing a separator for a fuel cell according to claim 8, further comprising: bonding the sheet paper to both surfaces of the metal plate, and then performing heat treatment to increase the bonding force between the sheet paper and the metal plate. 청구항 6 내지 청구항 9 중 어느 한 항에 있어서, 상기 압연 롤러의 표면에는 상기 분리판에 형성할 유로에 대응되는 형태의 유로 형성부가 형성되어 있고, 상기 압연 롤러에 의해 상기 시트지를 상기 금속판에 접합하면서, 상기 유로 형성부에 의해 유로도 동시에 형성하는 것을 특징으로 하는 연료 전지용 분리판의 제조 방법.10. The flow path forming portion according to any one of claims 6 to 9, wherein a flow path forming portion corresponding to a flow path to be formed on the separation plate is formed on a surface of the rolling roller, and the sheet roller is joined to the metal plate by the rolling roller. And a flow path is also formed simultaneously by the flow path forming portion.
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