KR101398918B1 - 연료전지용 분리판, 이의 제조 방법 및 이를 포함하는 연료전지 - Google Patents

연료전지용 분리판, 이의 제조 방법 및 이를 포함하는 연료전지 Download PDF

Info

Publication number
KR101398918B1
KR101398918B1 KR1020110144842A KR20110144842A KR101398918B1 KR 101398918 B1 KR101398918 B1 KR 101398918B1 KR 1020110144842 A KR1020110144842 A KR 1020110144842A KR 20110144842 A KR20110144842 A KR 20110144842A KR 101398918 B1 KR101398918 B1 KR 101398918B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
flow path
composition
weight
parts
separator
Prior art date
Application number
KR1020110144842A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20130076307A (ko
Inventor
임남익
김정헌
Original Assignee
한국타이어 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 한국타이어 주식회사 filed Critical 한국타이어 주식회사
Priority to KR1020110144842A priority Critical patent/KR101398918B1/ko
Publication of KR20130076307A publication Critical patent/KR20130076307A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101398918B1 publication Critical patent/KR101398918B1/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
    • H01M8/0202Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors
    • H01M8/0258Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors characterised by the configuration of channels, e.g. by the flow field of the reactant or coolant
    • 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
    • H01M8/0202Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors
    • H01M8/0204Non-porous and characterised by the material
    • H01M8/0221Organic resins; Organic polymers
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/10Fuel cells with solid electrolytes
    • H01M2008/1095Fuel cells with polymeric electrolytes
    • 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 분리판, 이의 제조 방법 및 이를 포함하는 연료전지에 관한 것으로, 일면 또는 양면에 형성된 유로를 포함하는 유로부, 그리고 상기 유로부의 테두리에 위치하는 유로외곽부를 포함한다. 상기 유로부와 상기 유로외곽부는 서로 다른 재질을 가진다.
상기 연료전지용 분리판은 도전성 필러가 고충전되어 우수한 전기전도성을 가지면서도 두께 편차가 감소되어 외곽부의 강도가 우수하고, 유동성 및 성형성이 좋아 매니폴드 동시 성형에도 유리하다.

Description

연료전지용 분리판, 이의 제조 방법 및 이를 포함하는 연료전지{SEPARATOR FOR FUEL CELL, METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME AND FUEL CELL COMPRISING THE SAME}
본 발명은 연료전지용 분리판, 이의 제조 방법 및 이를 포함하는 연료전지에 관한 것으로서, 도전성 필러가 고충전되어 우수한 전기전도성을 가지면서도 두께 편차가 감소되어 외곽부의 강도가 우수하고, 유동성 및 성형성이 좋아 매니폴드 동시 성형에도 유리한 연료전지용 분리판, 이의 제조 방법 및 이를 포함하는 연료전지에 관한 것이다.
에너지 자원의 고갈에 따른 대체에너지에 대한 중요성이 부각됨에 따라 연료전지는 신재생 에너지의 한 분야로 주목 받고 있다. 특히 연료전지는 고효율 및 환경친화적이라는 장점으로 인해 집중 연구되고 있다.
연료전지 시스템의 주요부품인 스택은 적층된 단위 셀들의 집합으로, 하나의 셀은 막 전극 접합체(membrane electrode assembly: MEA)와 분리판(bipolar plate 또는 separator)로 구성되어 있다.
상기 분리판은 수소 및 산소 공급, 촉매반응에 의해 발생된 전자를 이동시키는 통로 역할, 각 단위전지 간 절연 유지를 위한 분리 역할을 수행한다.
따라서, 상기 분리판은 강도가 우수해야 하고, 생산되는 전자를 효율적으로 전달해야 하므로 우수한 전기 전도성을 가져야 한다. 또한, 긴 수명을 유지하기 위해 내부식성이 우수해야 하고, 얇고 가공성이 좋아야 한다.
상기 분리판으로는 금속 분리판 또는 흑연 분리판 등이 사용된다. 상기 금속 분리판은 가공성 및 부식성의 문제가 해결되어야 하고, 상기 흑연 분리판은 기계 가공에 의한 유로 가공 비용이 높을 뿐만 아니라 기계가공에 소요되는 시간이 길어 생산성이 매우 낮은 문제를 가지고 있다.
상기 문제점들을 해결하고자 고분자 탄소복합체 분리판에 관한 연구가 활발하게 진행되고 있다. 상기 고분자 탄소복합체 분리판은 열가소성 수지 또는 열경화성 수지로 이루어진 결합재와 흑연 및 카본블랙 등으로 이루어진 도전성 필러를 혼합하여 제조된다. 이 때, 상기 연료전지용 분리판의 핵심 역할과 관련된 전기전도도를 유지하기 위해서는 상기 결합재에 흑연 및 카본블랙과 같은 도전성 필러를 보통 60 내지 90 중량% 정도 혼합하게 된다.
상기와 같이 도전성 필러의 함량이 높은 복합소재를 이용하여 사출성형 또는 압축성형을 통해 고분자 탄소복합체 분리판을 성형하는 경우, 유동성이 낮아 사출성형 또는 압축성형시 매니폴드의 동시 성형이 어렵고, 성형하고자 하는 분리판의 크기가 클수록 두께편차가 커지고, 강도 및 성형성 측면에서 불리해지는 문제가 있다.
한국특허등록 제06151050호(등록일: 2006년 8월 16일) 한국특허등록 제0834607호(등록일: 2008년 5월 27일) 한국특허등록 제0864681호(등록일: 2008년 10월 15일) 한국특허등록 제1041697호(등록일: 2011년 6월 8일)
본 발명의 목적은 도전성 필러가 고충전되어 우수한 전기전도성을 가지면서도 두께 편차가 감소되어 외곽부의 강도가 우수하고, 유동성 및 성형성이 좋아 매니폴드 동시 성형에도 유리한 연료전지용 분리판을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 상기 연료전지용 분리판의 제조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 상기 연료전지용 분리판을 포함하는 연료전지를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 연료전지용 분리판은 일면 또는 양면에 형성된 유로를 포함하는 유로부, 그리고 상기 유로부의 테두리에 위치하는 유로외곽부를 포함한다. 상기 유로부와 상기 유로외곽부는 서로 다른 재질을 가진다.
상기 유로부는 도전성 필러 100 중량부 및 수지 10 내지 50 중량부를 포함할 수 있다.
상기 도전성 필러는 탄소 분말, 판상 흑연, 구상 흑연, 팽창 흑연, 카본 블랙, 아세틸렌 블랙, 케첸 블랙, 덴카 블랙, 수퍼 P, 활성 탄소, 탄소 섬유, 카본 나노 튜브, 카본 나노 파이버, 카본 나노 와이어, 카본 나노 혼, 카본 나노 링 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나일 수 있다.
상기 유로외곽부는 수지 100 중량부 및 첨가제 0 내지 25 중량부를 포함할 수 있다.
상기 수지는 페놀(phenol) 수지, 에폭시(epoxy), 비닐에스테르(vinyl ester) 수지, 폴리프로필렌(Polypropylene), 폴리에틸렌(Polyethylene), 폴리비닐리덴 플루오라이드(Polyvinylidene Fluoride), 폴리메틸메타크릴레이트(Poly methyl methacrylate), 폴리카보네이트(Polycarbonate), 폴리페닐렌설파이드(Polyphenylene sulfide), 액정고분자(Liquid Crystalline Polymer), 폴리에테르에트레케톤(Poly ether ether ketone), 폴리이미드(Polyimide), 폴리에테르설폰(Polyether sulfone) 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나일 수 있다.
상기 첨가제는 착색제, 도전성 필러 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나일 수 있다.
본 발명의 다른 일 실시예에 따른 연료전지용 분리판의 제조 방법은 유로부 형성용 조성물을 이용하여 일면 또는 양면에 유로가 형성된 유로부를 제조하는 단계, 그리고 상기 유로부의 테두리에 유로외곽부 형성용 조성물을 이용하여 유로외곽부를 형성하는 단계를 포함한다. 상기 유로부 형성용 조성물과 상기 유로외곽부 형성용 조성물은 서로 다른 조성을 가질 수 있다.
상기 유로부는 상기 유로부 형성용 조성물을 압축성형 또는 사출성형하여 제조될 수 있다.
상기 유로외곽부는 상기 유로외곽부 형성용 조성물을 압축성형 또는 사출성형하여 제조될 수 있다.
상기 유로부 형성용 조성물은 도전성 필러 100 중량부 및 수지 10 내지 50 중량부를 포함할 수 있다.
상기 유로외곽부 형성용 조성물은 수지 100 중량부 및 첨가제 0 내지 25 중량부를 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 연료전지는 상기 연료전지용 분리판을 포함한다.
이하, 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 연료전지용 분리판은 일면 또는 양면에 형성된 유로를 포함하는 유로부, 그리고 상기 유로부의 테두리에 위치하는 유로외곽부를 포함한다.
도 1은 상기 연료전지용 분리판을 나타내는 평면도이다. 이하, 상기 도 1을 참조하여 상기 연료전지용 분리판에 대하여 설명한다.
상기 연료전지용 분리판(1)은 판 형상의 유로부(10) 및 상기 유로부의 테두리에 위치하는 유료외곽부(20)를 포함한다. 상기 유로외곽부(20)는 상기 유로부(10)의 테두리 전체에 형성될 수 있고, 테두리 일부에만 형성될 수도 있다.
상기 유로부(10)의 일면 또는 양면에는 전자의 이동 및 기체를 공급하기 위하여 유로(11)가 형성된다.
상기 유로부(10)와 상기 유로외곽부(20)는 서로 다른 재질을 가진다. 즉, 상기 유로부(10)는 전기전도성이 높은 재질로 이루어지고, 상기 유로외곽부(20)는 유동성 또는 성형성이 우수한 재질로 이루어진다. 이에 따라, 상기 연료전지용 분리판(1)은 전기전도성이 필요한 부분인 상기 유로부(10)의 전기전도성이 높아 전자의 이동이 원활하게 이루어지며, 전기전도성이 필요하지 않은 상기 유로외곽부(20)는 유동성 또는 성형성이 우수한 재질로 이루어져 두께 편차가 감소됨으로써 강도 및 성형성이 우수하다.
상기 유로부(10)는 도전성 필러 100 중량부 및 수지 10 내지 50 중량부를 포함하는 유로부 형성용 조성물을 이용하여 제조되는 것으로서, 바람직하게 도전성 필러 100 중량부 및 수지 10 내지 50 중량부를 포함할 수 있고, 더욱 바람직하게 도전성 필러 100 중량부에 대하여 수지를 20 내지 40 중량부로 포함할 수 있다. 상기 수지의 함량이 상기 도전성 필러 100 중량부에 대하여 10 중량부 미만인 경우 미성형이 되거나 강도가 취약해지는 문제가 발생할 수 있으며, 50 중량부를 초과하는 경우 전기전도도가 너무 낮을 수 있다.
상기 수지는 열경화성 수지 또는 열가소성 수지일 수 있다.
상기 열경화성 수지는 페놀(phenol) 수지, 에폭시(epoxy), 비닐에스테르(vinyl ester) 수지 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나일 수 있다.
상기 수지가 열경화성 수지인 경우 선택적으로 경화제 및 경화촉진제를 더 포함할 수 있다. 상기 경화제로는 통상 열경화성 수지의 경화를 위해 사용되는 것이라면 특별한 제한없이 사용할 수 있으며, 구체적으로는 아민계, 디아민계, 폴리아민계, 폴리아미드계 화합물 등을 사용할 수 있다. 상기 경화촉진제는 수지의 경화시간을 단축시키는 역할을 하는 것으로, 구체적으로 트리페닐포스핀(triphenylphosphine: TPP), 제3차아민 등의 염기성 화합물을 사용할 수 있다.
상기 열가소성 수지는 폴리프로필렌(Polypropylene), 폴리에틸렌(Polyethylene), 폴리비닐리덴 플루오라이드(Polyvinylidene Fluoride), 폴리메틸메타크릴레이트(Poly methyl methacrylate), 폴리카보네이트(Polycarbonate), 폴리페닐렌설파이드(Polyphenylene sulfide), 액정고분자(Liquid Crystalline Polymer), 폴리에테르에트레케톤(Poly ether ether ketone), 폴리이미드(Polyimide), 폴리에테르설폰(Polyether sulfone) 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나일 수 있다.
상기 유로외곽부(20)는 수지 100 중량부 및 첨가제 0 내지 25 중량부를 포함하는 유로외곽부 형성용 조성물을 이용하여 제조되는 것으로서, 바람직하게 수지 100 중량부 및 첨가제 0 내지 25 중량부를 포함할 수 있다.
상기 첨가제는 착색제, 도전성 필러 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나일 수 있다. 상기 유로외곽부(20)에 포함되는 수지 및 도전성 필러에 대한 내용은 상기 유로부(10)에서 설명한 바와 동일하므로 구체적인 설명은 생략한다.
상기 연료전지용 분리판(1)은 유로부 형성용 조성물을 이용하여 일면 또는 양면에 유로(11)가 형성된 유로부(10)를 제조하는 단계, 그리고 상기 유로부(10)의 테두리에 유로외곽부 형성용 조성물을 이용하여 유로외곽부(20)를 형성하는 단계를 통하여 제조할 수 있다. 이 때, 상기 유로부 형성용 조성물과 상기 유로외곽부 형성용 조성물은 서로 다른 조성을 가진다.
상기 유로부(10)는 상기 유로부 형성용 조성물을 압축성형 또는 사출성형하여 제조될 수 있고, 상기 유로외곽부(20)는 상기 유로외곽부 형성용 조성물을 압축성형 또는 사출성형하여 제조될 수 있다.
구체적으로 상기 압축성형 방법을 통해 제조하는 경우에는 유로부 형성용 금형과 유로외곽부 형성용 금형에 각각 유로부 형성용 조성물 및 유로외곽부 형성용 조성물을 채운 뒤 모두 압축성형하여 제조할 수 있다. 또한, 먼저 유로부 형성용 금형에 상기 유로부 형성용 조성물을 채운 뒤 가열 압축을 가하여 유로부(10)를 제조한 후, 상기 유로부(10)의 테두리에 상기 유로외곽부 형성용 조성물을 사출성형하여 유로외곽부(20)를 제조할 수 있다. 이를 위해서는 압축성형기에 사출부가 조합된 장치를 사용할 수 있다.
상기 압축성형은 통상의 방법에 따라 실시할 수 있으며, 바람직하게는 150 내지 170℃의 온도에서 100 내지 200 kg/cm2 의 압력을 가하여 실시할 수 있다.
또한, 구체적으로 상기 사출성형 방법을 통해 제조하는 경우에는 제조된 유로부(10)를 사출성형기의 금형에 넣고 상기 유로부(10)의 테두리에 유로외곽부 형성용 조성물을 사출성형하는 유로외곽부(20)를 제조할 수 있다. 또한, 상기 유로부 형성용 조성물을 먼저 사출한 뒤 냉각공정시 유로외곽부 형성용 조성물을 사출하는 이중 사출 방식을 사용할 수도 있다.
상기 유로부 형성용 조성물은 도전성 필러 100 중량부 및 수지 10 내지 50 중량부를 포함할 수 있으며, 바람직하게 도전성 필러 100 중량부에 대하여 수지를 20 내지 40 중량부로 포함할 수 있다. 상기 수지의 함량이 상기 도전성 필러 100 중량부에 대하여 10 중량부 미만인 경우 미성형이 발생하거나 강도가 취약해지는 문제가 발생할 수 있으며, 50 중량부를 초과하는 경우 전기전도도가 너무 낮을 수 있다.
상기 유로외곽부 형성용 조성물은 수지 100 중량부 및 첨가제 0 내지 25 중량부를 포함할 수 있다.
상기 유로부 형성용 조성물 및 상기 유로외곽부 형성용 조성물에 사용되는 수지, 착색제 또는 도전성 필러에 대한 내용은 상기 연료전지용 분리판과 관련하여 설명한 내용과 동일하므로 구체적인 설명은 생략한다.
상기 유로부 형성용 조성물은 상기 수지 및 도전성 필러를 혼합하여 제조하고, 상기 유로외곽부 형성용 조성물은 상기 수지 및 첨가제를 혼합하여 제조한다. 상기 혼합 공정은 통상의 방법으로 실시될 수 있으며, 공정의 용이성 면에서 건식 혼합 공정으로 실시하는 것이 바람직하다. 이에 따라 상기 수지는 고상의 것을 사용하는 것이 바람직하다.
또한, 선택적으로 상기 혼합 공정에 앞서 상기 수지에 대해 분쇄공정을 선택적으로 더 실시할 수 있다. 상기 분쇄 공정을 통해 상기 수지의 입자 크기를 상기 도전성 필러 또는 상기 첨가제의 크기와 동등 수준의 크기가 되도록 조절함으로써 보다 균질한 혼합이 가능하고 또한 성형 시의 빠른 경화 반응을 유도할 수 있다.
본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 연료전지는 상기 연료전지용 분리판을 포함한다.
상기 연료전지는 연료와 산화제의 전기화학적 반응을 통하여 전기를 생성시키는 스택, 연료를 상기 전기 발생부로 공급하는 연료 공급부, 및 산화제를 상기 전기 발생부로 공급하는 산화제 공급부를 포함하고, 상기 스택은 서로 대향하여 위치하는 애노드 전극과 캐소드 전극, 및 상기 애노드 전극과 캐소드 전극 사이에 위치한 고분자 전해질막을 포함하는 막-전극 어셈블리, 그리고 상기 막-전극 어셈블리의 양면에 위치하는 상기 연료전지용 분리판을 포함하는 단위 셀을 적어도 하나 이상 포함한다.
상기 연료전지의 각 구성부는 통상의 연료전지의 구성에 의하므로 그 구체적인 기재는 생략한다.
본 발명의 연료전지용 분리판은 도전성 필러가 고충전되어 우수한 전기전도성을 가지면서도 두께 편차가 감소되어 외곽부의 강도가 우수하고, 유동성 및 성형성이 좋아 매니폴드 동시 성형에도 유리하다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 연료전지용 분리판의 평면도이다.
도 2는 본 발명의 실시예와 비교예 1 및 2에서 제조된 연료전지용 분리판의 두께편차를 측정한 결과를 나타낸 그래프이다.
도 3은 본 발명의 실시예와 비교예 1 및 2에서 제조된 연료전지용 분리판의 굴곡강도를 측정한 결과를 나타낸 그래프이다.
이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예에 대하여 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
(실시예 1)
판상 흑연 및 카본 블랙을 포함하는 도전성 필러 100 중량부, 에폭시 수지 20 중량부와 경화제 및 경화촉진제로 이루어진 수지 조성물을 혼합하여 유로부 형성용 조성물을 제조하였다. 또한, 도전성 필러를 포함하지 않는 유로외곽부 형성용 조성물을 제조하였다.
상기 제조된 유로부 형성용 조성물을 금형의 유로부에 채운 뒤, 200℃, 100MPa, 2분 동안 가압한 후, 상기 제조된 유로외곽부 형성용 조성물을 금형의 유로외곽부에 사출하고 추가적으로 3분 동안 상기와 같은 조건으로 가압 성형하여 성형면적 600cm2의 분리판을 제조하였다.
상기 제조된 분리판의 두께편차 및 굴곡강도를 측정하였고, 그 결과를 각각 도 2 및 도 3에 나타내었다.
(비교예 1)
판상 흑연 및 카본 블랙을 포함하는 도전성 필러 100 중량부, 에폭시 수지 20 중량부와 경화제 및 경화촉진제로 이루어진 수지 조성물을 혼합하여 분리판 형성용 조성물을 제조하였다.
상기 제조된 분리판 형성용 조성물을 금형의 유로부 및 유로외곽부에 채운 뒤, 200℃, 100MPa, 3분 동안 가압하여 성형면적 600cm2의 분리판을 제조하였다.
상기 제조된 분리판의 두께편차 및 굴곡강도를 측정하였고, 그 결과를 각각 도 2 및 도 3에 나타내었다.
(비교예 2)
판상 흑연 및 카본 블랙을 포함하는 도전성 필러 100 중량부, 에폭시 수지 20 중량부와 경화제 및 경화촉진제로 이루어진 수지 조성물을 혼합하여 분리판 형성용 조성물을 제조하였다.
상기 제조된 분리판 형성용 조성물을 금형의 유로부 및 유로외곽부에 채운 뒤, 200℃, 100MPa, 3분 동안 가압하여 성형면적 350cm2의 분리판을 제조하였다.
상기 제조된 분리판의 두께편차 및 굴곡강도를 측정하였고, 그 결과를 각각 도 2 및 도 3에 나타내었다.
상기 도 2를 참조하면, 비교예 1 및 비교예 2에서 제조된 분리판의 경우 분리판의 성형 면적이 증가함에 따라 분리판 내 두께 편차가 증가하는 것을 확인할 수 있다. 그러나 실시예와 같이 유로외곽부를 비교예 1 및 2 보다 유동성이 우수한 조성물로 제조하는 경우 성형된 분리판의 전체적인 두께 편차가 감소됨을 알 수 있다.
또한, 상기 도 3을 참조하면, 비교예 1 및 2에서 제조된 분리판의 경우 도전성 필러가 고충전된 조성물을 유로외곽부까지 성형함으로 인하여 유로부보다 상대적으로 성형 압력을 덜 받는 유로외곽부의 강도가 저하되며, 이러한 현상은 분리판의 성형 면적이 증가함에 따라 뚜렷해짐을 알 수 있다. 그러나, 실시예와 같이 유로외곽부를 수지 함량이 높은 조성물로 성형할 경우에는 오히려 유로외곽부의 강도가 우수하고 유동성 및 성형성도 좋아 매니폴드 동시 성형에도 매우 유리할 것임을 알 수 있다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
1: 연료전지용 분리판
10: 유로부
11: 유로
20: 유로외곽부

Claims (11)

  1. 일면 또는 양면에 형성된 유로를 포함하고, 도전성 필러 100 중량부 및 열경화성 수지 10 내지 50 중량부를 포함하는 조성물로부터 형성되는 유로부, 그리고
    상기 유로부의 테두리에 위치하고, 열경화성 수지를 포함하는 조성물로부터 형성되는 유로외곽부를 포함하며,
    상기 유로외곽부는 상기 유로부에 비하여 더 큰 굴곡강도를 가지는 것인 연료전지용 분리판.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 도전성 필러는 탄소 분말, 판상 흑연, 구상 흑연, 팽창 흑연, 카본 블랙, 아세틸렌 블랙, 케첸 블랙, 덴카 블랙, 수퍼 P, 활성 탄소, 탄소 섬유, 카본 나노 튜브, 카본 나노 파이버, 카본 나노 와이어, 카본 나노 혼, 카본 나노 링 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나인 것인 연료전지용 분리판.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 유로외곽부는 열경화성 수지 100 중량부에 대하여 첨가제 0 내지 25 중량부를 더 포함하는 조성물에 의하여 형성되는 것인 연료전지용 분리판.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 열경화성 수지는 페놀(phenol) 수지, 에폭시(epoxy), 비닐에스테르(vinyl ester) 수지 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나인 것인 연료전지용 분리판.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 첨가제는 착색제, 도전성 필러 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나인 것인 연료전지용 분리판.
  7. 도전성 필러 100 중량부 및 열경화성 수지 10 내지 50 중량부를 포함하는 유로부 형성용 조성물을 이용하여 일면 또는 양면에 유로가 형성된 유로부를 제조하는 단계, 그리고
    상기 유로부의 테두리에 열경화성 수지를 포함하는 유로외곽부 형성용 조성물을 이용하여 유로외곽부를 형성하는 단계를 포함하는 제1항에 따른 연료전지용 분리판의 제조 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 유로부는 상기 유로부 형성용 조성물을 압축성형 또는 사출성형하여 제조되며,
    상기 유로외곽부는 상기 유로외곽부 형성용 조성물을 압축성형 또는 사출성형하여 제조되는 것인 연료전지용 분리판의 제조 방법.
  9. 삭제
  10. 제7항에 있어서,
    상기 유로외곽부 형성용 조성물은 열경화성 수지 100 중량부에 대하여 첨가제 0 내지 25 중량부를 더 포함하는 것인 연료전지용 분리판의 제조 방법.
  11. 제1항 및 제3항 내지 제6항 중 어느 한 항에 따른 연료전지용 분리판을 포함하는 연료전지.
KR1020110144842A 2011-12-28 2011-12-28 연료전지용 분리판, 이의 제조 방법 및 이를 포함하는 연료전지 KR101398918B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020110144842A KR101398918B1 (ko) 2011-12-28 2011-12-28 연료전지용 분리판, 이의 제조 방법 및 이를 포함하는 연료전지

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020110144842A KR101398918B1 (ko) 2011-12-28 2011-12-28 연료전지용 분리판, 이의 제조 방법 및 이를 포함하는 연료전지

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20130076307A KR20130076307A (ko) 2013-07-08
KR101398918B1 true KR101398918B1 (ko) 2014-06-30

Family

ID=48989937

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020110144842A KR101398918B1 (ko) 2011-12-28 2011-12-28 연료전지용 분리판, 이의 제조 방법 및 이를 포함하는 연료전지

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101398918B1 (ko)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101658767B1 (ko) * 2015-01-27 2016-09-22 한국타이어 주식회사 연료전지 분리판 성형용 금형 및 그를 이용한 연료전지 분리판 및 연료 전지
KR101692860B1 (ko) * 2015-01-27 2017-01-05 한국타이어 주식회사 연료전지 분리판의 제조방법
KR101998940B1 (ko) * 2017-01-10 2019-07-10 한국타이어앤테크놀로지 주식회사 다공성 연료전지 분리판 및 이의 제조방법
KR102623897B1 (ko) * 2017-02-20 2024-01-10 (주)엘엑스하우시스 복합재 분리판 및 그 제조 방법
KR101986783B1 (ko) * 2017-11-29 2019-06-07 에이스크리에이션(주) 유효 면적부 이외의 부분에 테이프가 부착된 연료전지용 박판형 분리판 및 그 제조방법

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101068826B1 (ko) * 2006-09-29 2011-10-04 혼다 기켄 고교 가부시키가이샤 연료 전지용 세퍼레이터, 연료 전지용 단일 셀 유닛, 연료 전지용 쇼트 스택 유닛, 및 연료 전지용 세퍼레이터 및 연료 전지용 셀 유닛〔단일 셀 유닛 또는 쇼트 스택 유닛〕의 제조 방법

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101068826B1 (ko) * 2006-09-29 2011-10-04 혼다 기켄 고교 가부시키가이샤 연료 전지용 세퍼레이터, 연료 전지용 단일 셀 유닛, 연료 전지용 쇼트 스택 유닛, 및 연료 전지용 세퍼레이터 및 연료 전지용 셀 유닛〔단일 셀 유닛 또는 쇼트 스택 유닛〕의 제조 방법

Also Published As

Publication number Publication date
KR20130076307A (ko) 2013-07-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Yeetsorn et al. A review of thermoplastic composites for bipolar plate materials in PEM fuel cells
CN101740743B (zh) 燃料电池隔板用成型材料
US6607857B2 (en) Fuel cell separator plate having controlled fiber orientation and method of manufacture
KR101398918B1 (ko) 연료전지용 분리판, 이의 제조 방법 및 이를 포함하는 연료전지
KR101815134B1 (ko) 연료전지 분리판 및 그 제조방법
US20080032176A1 (en) Fuel cell separator composition, fuel cell separator, and method for producing the same
US20060099425A1 (en) Conductive epoxy resin composition and method for producing the same
JP2006249338A (ja) 導電性エポキシ樹脂組成物及び燃料電池用セパレータ
EP1826848B1 (en) Separator material for solid polymer fuel cell and process for producing the same
KR101425562B1 (ko) 연료전지용 분리판의 제조방법 및 이를 이용하여 제조된 연료전지용 분리판
JP2009231034A (ja) 燃料電池用セパレータ及びその製造方法
Wang Conductive thermoplastic composite blends for flow field plates for use in polymer electrolyte membrane fuel cells (PEMFC)
JP2005108616A (ja) 燃料電池用セパレータおよびその製造方法
KR20090129704A (ko) 연료전지용 고전도성 분리판 소재의 제조방법, 그로부터제조된 연료전지 분리판 및 연료전지
KR20180036389A (ko) 바나듐 레독스 흐름 전지용 바이폴라 플레이트의 제조 방법
KR101428551B1 (ko) 고분자 전해질막 연료전지 분리판용 에폭시-탄소 복합재료 조성물 및 이를 이용한 분리판 제조 방법
KR100808332B1 (ko) 연료전지용 분리판의 제조방법 및 이를 이용하여 제조되는연료 전지용 분리판
KR101316006B1 (ko) 연료전지용 망사형 분리판 및 그 제조방법
KR101399352B1 (ko) 연료전지용 분리판, 이의 제조 방법 및 이를 포함하는 연료전지
KR101698583B1 (ko) 연료전지용 분리판, 이의 제조 방법 및 이를 포함하는 연료전지
KR101692859B1 (ko) 적층형 연료 전지 분리판 형성방법 및 이를 이용하여 제조된 연료 전지용 분리판과 연료 전지
JP2006338908A (ja) 燃料電池用セパレータ
KR20170054689A (ko) 연료전지 분리판, 이의 제조 방법 및 이를 포함하는 연료전지
KR100948903B1 (ko) 연료전지용 유로성형 분리판 소재 및 이를 적용하여서 된분리판과 연료전지
KR101692860B1 (ko) 연료전지 분리판의 제조방법

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
N231 Notification of change of applicant
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
LAPS Lapse due to unpaid annual fee