KR101692860B1 - 연료전지 분리판의 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명에 따른 연료전지 분리판의 제조방법은 비전도성 소재의 프리프레그(prepreg) 평판을 제조하는 단계, 프리프레그 평판을 가공하여 프리프레그 멀티셀 패턴을 형성하는 단계, 프리프레그 멀티셀 패턴과 전도성 소재를 조합하는 단계 및 조합된 프리프레그 멀티셀 패턴과 전도성 소재를 성형하는 단계를 포함한다.
Description
본 발명은 연료전지 분리판의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 멀티셀 연료전지 분리판의 제조방법에 관한 것이다.
화석연료의 고갈에 따라 미래 신재생에너지의 중요성이 부각되는 가운데, 연료전지는 신재생에너지의 한 분야로 주목 받고 있다. 연료전지는 수소 등의 연료와 대기 중의 산소를 전지에 공급하고 이들의 전기 화학적 반응에 의해 물이 만들어지는 과정에서 발생하는 전기 에너지를 활용하는 것으로 효율이 높고 환경 친화적이라는 장점을 가지고 있다. 연료전지 시스템의 주요부품인 스택은 적층된 단위 셀들의 집합이며, 하나의 셀은 막전극접합체(MEA, membrane electrode assembly)와 분리판(Bipolar plate, Separator)으로 구성되어 있다.
이 중 연료전지용 분리판은 크게 금속 분리판과 고분자 복합체 분리판으로 구분되며, 부식 특성에 문제가 없는 고분자 복합체 분리판에 대한 연구가 지속적으로 진행되고 있다. 특히, 최근에는 원가 절감 및 시스템 부피 감소 등을 통한 시장경쟁력 확보를 위한 대면적 분리판 및 멀티셀 분리판과 같은 새로운 개념의 분리판 개발이 연구개발이 진행 중이다.
대한민국 특허등록공고 제1430286호는 멀티셀 분리판 제조 방법에 관한 것으로서, 연료전지 스택의 제작비용과 시간을 줄이고, 기존 보다 적은 적층 셀 수로 고전압의 스택을 제작하여 전력 변환 효율을 향상시키기 위한 목적으로 전도부와 비전도부가 결합되어 분할된 형태를 가지는 멀티셀 분리판을 개시하고 있다.
본 선행기술에서는 분말 소재를 활용한 가열 압착 방식의 제조 방법을 통해 멀티셀 분리판 제조하는 것을 개시하고 있는데 이와 같은 분말 소재를 이용한 제조 방법에 있어서 분말소재의 투입 시 서로 다른 두 종류의 미세 분말이 혼입될 가능성이 높고, 소재의 유동 흐름성의 차이에 따라 압축 공정 후 전도부와 비전도부간의 경계가 명확히 구분되지 못하게 된다. 이에 따라 상기와 같은 종래기술에 따른 방법으로 제조된 멀티셀 분리판의 절연성 확보가 어려운 문제가 있다.
본 발명은 절연성이 우수하며, 다양한 패턴을 가지는 멀티셀 분리판의 제공이 가능한 연료전지 분리판의 제조방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 연료전지 분리판의 제조방법은 비전도성 소재의 프리프레그(prepreg) 평판을 제조하는 단계, 프리프레그 평판을 가공하여 프리프레그 멀티셀 패턴을 형성하는 단계, 프리프레그 멀티셀 패턴과 전도성 소재를 조합하는 단계 및 조합된 프리프레그 멀티셀 패턴과 전도성 소재를 성형하는 단계를 포함한다.
이때, 프리프레그 평판은 반경화(semi-hardened) 상태일 수 있다.
이때, 조합하는 단계는, 분말형상의 상기 전도성 소재를 상기 프리프레그 멀티셀 패턴에 투입하는 단계를 포함할 수 있다. 또한 이와 달리, 조합하는 단계는 프리프레그 형태의 전도성 소재를 프리프레그 멀티셀 패턴에 삽입하는 단계를 포함할 수도 있다.
비전도성 소재는 고분자 수지일 수 있으며, 전도성 소재는 탄소-고분자 복합소재일 수 있고, 탄소-고분자 복합소재는 흑연을 포함할 수 있다.
프리프레그 평판을 제조하는 단계는 압연에 의해 이루어지거나 압축성형에 의해 이루어질 수 있다.
성형하는 단계는, 조합된 프리프레그 멀티셀 패턴과 전도성 소재를 가열 및 가압하여 압축성형하는 단계를 포함할 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 연료전지 분리판은 비전도성의 프리프레그 멀티셀 패턴 및 프리프레그 멀티셀 패턴에 대응되는 전도성 소재 패턴을 포함한다. 이때, 프리프레그 멀티셀 패턴은 3 mm 이하의 폭을 가질 수 있다.
본 발명에 따른 연료전지 분리판의 제조방법은 전도성 소재와 비전도성 소재 간의 혼입을 방지하여 절연성이 우수한 멀티셀 분리판의 제조가 가능한 효과가 있다.
본 발명에 따른 연료전지 분리판의 제조방법은 복잡하고 다양한 형태의 멀티셀 분리판의 제조가 가능한 효과가 있다.
본 발명에 따른 연료전지 분리판의 제조방법은 분리판 내에서 비전도부에 대한 전도부의 면적을 상대적으로 증가시켜 높은 효율을 가지는 연료전지 스택의 제공이 가능한 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 연료전지 분리판의 제조방법을 나타낸 순서도이다.
도 2 내지 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 연료전지 분리판의 제조방법을 나타낸 개략도이다.
도 7 내지 도 11은 본 발명의 실시예에 따른 연료전지 분리판의 멀티셀 패턴을 예시한 개략도이다.
도 12는 비교예에 따른 분리판 샘플의 전도부와 비전도부 간의 경계부를 확대한 이미지이다.
도 13은 실험예에 따른 분리판 샘플의 전도부와 비전도부 간의 경계부를 확대한 이미지이다.
도 14는 비교예에 따른 분리판 샘플의 비전도부 전기저항 측정 결과를 나타낸 그래프이다.
도 15는 실험예에 따른 분리판 샘플의 비전도부 전기저항 측정 결과를 나타낸 그래프이다.
도 2 내지 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 연료전지 분리판의 제조방법을 나타낸 개략도이다.
도 7 내지 도 11은 본 발명의 실시예에 따른 연료전지 분리판의 멀티셀 패턴을 예시한 개략도이다.
도 12는 비교예에 따른 분리판 샘플의 전도부와 비전도부 간의 경계부를 확대한 이미지이다.
도 13은 실험예에 따른 분리판 샘플의 전도부와 비전도부 간의 경계부를 확대한 이미지이다.
도 14는 비교예에 따른 분리판 샘플의 비전도부 전기저항 측정 결과를 나타낸 그래프이다.
도 15는 실험예에 따른 분리판 샘플의 비전도부 전기저항 측정 결과를 나타낸 그래프이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 여기서 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미가 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미가 있는 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명한다. 도 1은 본 실시예에 따른 연료전지 분리판의 제조방법을 나타낸 순서도이며, 도 2 내지 도 6은 그 공정을 나타낸 개략도이다.
도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 연료전지 분리판의 제조방법은 비전도성 소재의 프리프레그(prepreg) 평판을 제조하는 단계(S10)와, 프리프레그 평판을 가공하여 프리프레그 멀티셀 패턴을 형성하는 단계(S20), 압축금형에 프리프레그 멀티셀 패턴을 삽입하는 단계(S30), 프리프레그 멀티셀 패턴과 전도성 소재를 조합하는 단계(S40) 및 조합된 프리프레그 멀티셀 패턴과 전도성 소재를 성형하는 단계(S50)를 포함한다.
비전도성 소재의 프리프레그(prepreg) 평판을 제조하는 단계(S10)에서는, 비전도성 소재(10)에 대하여 50 내지 110 ℃의 온도조건에서 반경화(semi-hardened) 공정을 수행하고, 압축, 압출 또는 롤 등의 성형공정을 이용하여 프리프레그 평판(12)으로 성형하는 공정을 수행한다. 이때, 성형공정은 100 내지 200 ton의 압력 조건 하에서 실시하는 것이 바람직하다. 도 2에서는 일례로, 롤(20)을 이용하여 비전도성 소재(10)를 프리프레그 평판(12)으로 성형하는 것을 예시하였다.
여기에서, 프리프레그 평판(12)의 제조 시 사용되는 비전도성 소재(10)는 열경화성 수지 또는 열가소성 수지를 포함하는 고분자 수지일 수 있으며, 구체적으로는 페놀 수지, 에폭시 수지, 벤조옥사진계 수지, 멜라민 수지, 폴리우레탄 수지, 우레아계 수지, 알키드계 수지 또는 폴리이미드계 수지 등의 열경화성 수지와 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) 등의 열가소성 수지 또는 기타 엔지니어링 플라스틱 등을 사용할 수 있다.
다음으로, 도 3에 도시한 바와 같이, 프리프레그 평판(12)을 가공하여 프리프레그 멀티셀 패턴(14)을 형성하는 단계(S20)를 수행한다. 이때, 프리프레그 평판(12)을 기계가공 및 절단함으로써 도 3에 예시한 바와 같은, 소정의 멀티셀 패턴(14)을 형성함으로써 이루어질 수 있다.
본 실시예에 따르면 프리프레그 평판(12)을 기계가공 및 절단함에 따라 복잡하고 다양한 형태의 멀티셀 패턴의 제조가 가능하며, 정밀가공을 통하여 3 mm 이하 또는 1 mm 이하의 폭을 가지는 패턴을 형성할 수 있다. 이와 같이, 정밀한 멀티셀 분리판 패턴을 제조함에 따라 분리판에서 전도부의 상대적인 면적을 크게 할 수 있게 되므로 연료전지 자체의 효율을 증대시킬 수 있다.
도 7 내지 도 11은 본 발명의 제조방법에 따른 멀티셀 패턴을 예시한 것으로, 본 발명의 실시예에 따른 제조방법에 의해, 도 8과 같이 4개 이상의 많은 분할 셀을 가진 분리판을 제조할 수 있으며, 도 9 내지 도 11과 같은 복잡하고 다양한 형태를 가진 분리판의 제조가 가능하다. 또한, 본 실시예에 따르면 강도 향상 등의 목적으로 전기전도성이 요구되지 않는 외곽의 매니폴드(manifold)부를 비전도성 물질로 형성할 수도 있으며, 각 부분간의 절연성을 확보하면서 복잡하고 다양한 형태의 분리판을 제조할 수 있다.
다음으로, 도 4에 도시한 바와 같이, 압축금형(16)의 위치에 맞도록 프리프레그 멀티셀 패턴(14)을 삽입(S30)한다.
다음으로, 도 5에 도시한 바와 같이, 전도성 소재(18)를 준비하고, 프리프레그 멀티셀 패턴(14)과 전도성 소재(18)를 조합(S40)한다. 일례로, 프리프레그 멀티셀 패턴(14)과 전도성 소재(18)의 조합은 분말 형상의 전도성 소재(18)를 프리프레그 멀티셀 패턴(14)에 투입하는 것으로 이루어질 수 있다.
또한, 다른 예로, 프리프레그 형태의 전도성 소재(18)를 프리프레그 멀티셀 패턴(14)에 삽입하는 것으로 이루어 질 수도 있다. 이 경우, 상기한 비전도성 소재의 프리프레그 평판(12)을 제조하는 것과 유사한 방법으로, 전도성 소재를 반경화하고, 성형함으로써 전도성 소재의 프리프레그 평판(미도시)을 제조하고, 비전도성 소재의 프리프레그 멀티셀 패턴(14)에 대응되는 패턴(미도시)을 별도로 형성하여, 이를 비전도성 소재의 멀티셀 패턴에 삽입할 수 있다.
전도성 소재(18)로는 비전도성인 고분자 수지와 도전성 충진제를 혼합한 물질을 사용할 수 있으며, 고분자 수지로는 상기한 프리프레그 평판의 제조 시 사용되는 것과 동일한 물질을 사용할 수 있다.
또한, 전도성 소재(18)의 도전성 충진제로는 탄소 분말, 흑연, 카본 블랙, 아세틸렌 블랙, 케첸 블랙, 덴카 블랙, 수퍼 P, 활성 탄소, 카본 나노 튜브, 카본 나노 파이버, 카본 나노 와이어, 카본 나노 혼(carbon nano-horn), 카본 나노 링(carbon nano ring) 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 것을 사용할 수 있다.
이때, 도전성 충진제는 1 내지 200㎛의 평균 입자 직경을 갖는 것이 바람직하다. 도전성 충진제의 평균 입자 크기가 1㎛ 미만이면 도전성 충진제의 응집 우려가 있고, 도전성 충진제의 평균 입자 크기가 200㎛를 초과하면 성형 및 밀폐에 불리하다.
도전성 충진제의 사용량은 고분자 수지 100 중량부에 대하여 500 내지 2500 중량부인 것이 바람직하다. 도전성 충진제의 함량이 500 중량부 미만이면 분리판의 전기 전도성이 저하될 수 있고, 2500 중량부를 초과하는 경우 연료전지용 분리판의 가공성 및 기체 밀폐성이 저하될 수 있다.
전도성 소재(18)는 고분자 수지와 도전성 충진제 외에 첨가제를 더 포함할 수도 있다. 구체적으로는 고분자 수지로서 열경화성 수지를 사용할 경우, 경화제를 더 포함할 수 있다. 경화제로는 아민계 화합물, 산무수물계 화합물, 폴리아미드(polyamide)계 화합물, 폴리설파이드(poly sulfide)계 화합물 및 페놀 수지 중 1종 이상을 선택하여 사용할 수 있다. 이때 경화제의 첨가량은 열경화성 수지 100 중량부에 대하여 30 내지 70 중량부인 것이 바람직하다. 경화제의 함량이 30 중량부 미만이면 미반응 열경화성 수지가 잔류할 수 있고, 70 중량부를 초과하면 경화제의 일부가 미반응하여 잔류할 수 있다.
또한, 경화 시간의 단축을 위해, 경화제와 함께 경화촉진제를 추가로 사용할 수 있다. 경화촉진제로는 트리페닐포스핀(triphenylphosphine: TPP) 디아미노디페닐술폰(diaminodiphenylsulfone: DDS), 제3차아민 또는 이미다졸 및 그 유도체 등의 염기성 화합물을 사용할 수 있다. 이때 경화촉진제의 첨가량은 열경화성 수지 100 중량부에 대하여 0.5 내지 8 중량부로 사용하는 것이 바람직하다. 경화촉진제의 함량이 0.5 중량부 미만이면 가사시간이 길어져 작업에는 용이하나 경화속도가 느리므로 성형시간이 길어질 수 있고, 8 중량부를 초과하면 경화속도가 빨라져 추가 성형공정의 진행이 어려워질 수 있다.
이와 같이 전도성 소재(18)가 경화제 및 경화촉진제를 더 포함하는 경우, 고분자 수지, 경화제 및 경화촉진제를 먼저 혼합한 후 도전성 충진제를 혼합하는 것이 바람직하며, 이때, 도전성 충진제와의 혼합에 앞서, 고분자 수지와 경화제 및 경화촉진제의 혼합물에 대해 분쇄공정을 선택적으로 더 실시할 수 있다. 분쇄공정을 통해 고분자 수지와 경화제의 입자 크기를 도전성 충진제의 입자 크기와 동등 수준의 크기가 되도록 조절함으로써 보다 균질한 혼합이 가능하고 또한 성형 시의 빠른 경화 반응을 유도할 수 있다.
고분자 수지와 도전성 충진제와의 혼합 공정은 건식 혼합 또는 습식(액상) 혼합 등의 통상의 방법으로 실시될 수 있으며, 보다 균질한 혼합을 위해서는 용제를 이용한 습식 혼합 방법이 바람직하다. 이때 용제로는 메틸에틸케톤(methylethylketone, MEK), 벤젠(benzene) 또는 아세톤(acetone) 등을 사용할 수 있으나, 이들에 한정되는 것은 아니다.
이와 같이, 비전도성 소재의 분말형태가 아닌 프리프레그 멀티셀 패턴(14)을 이용함에 따라 종래 분말형태를 이용하는 경우와 달리, 금형 내에 분말이 떨어짐에 따른 혼입을 방지할 수 있다.
다음으로, 조합된 프리프레그 멀티셀 패턴(14)과 전도성 소재(18)를 가공하여 멀티셀 분리판을 성형(S50)한다. 성형은 일례로, 도 6에 도시한 바와 같이, 압축금형(16)에 위치하는 조합된 프리프레그 멀티셀 패턴(14)과 전도성 소재(18)를 압축성형장치(30)를 사용하여 가열 및 가압하여 이루어질 수 있다.
상기와 같이 본 발명의 실시예에 따른 연료전지 분리판의 제조방법에 따르면 전도성 소재와 비전도성 소재 간의 혼입을 방지하여 절연성이 우수한 멀티셀 분리판을 제조할 수 있으며, 복잡하고 다양한 형태의 멀티셀 분리판의 제조가 가능하다. 또한, 분리판에서 비전도부에 대한 전도부의 면적을 상대적으로 증가시켜 높은 효율을 가지는 연료전지 스택의 제공이 가능하다.
실험예
이하에서는 본 발명의 실험예에 대하여 상세하게 설명한다. 이하에서 설명하는 실험예는 본 발명의 효과를 확인하기 위한 예시에 불과한 것으로서 본 발명이 이하의 실험예에 한정되는 것은 아니다.
실험예
1
실험예로써, 전술한 실시예의 방법에 따라 프리프레그 멀티셀 패턴을 이용하여 멀티셀 분리판을 제조였으며, 비교예로써, 종래의 기술과 같이, 전도성 분말과 비전도성 분말의 투입 방법을 이용하여 멀티셀 분리판을 제조하고, 각 멀티셀 분리판의 전도부와 비전도부 사이 경계부를 관찰하였다.
전도성 소재는 에폭시계 수지 고상 입자 100 중량부에 대하여 경화제로써 페놀 수지 60 중량부 및 경화촉진제로써 TPP 3 중량부를 용제를 이용하여 교반한 후 입자 크기 20 ~ 100 um의 흑연 500 중량부를 니더(kneader)를 이용하여 혼합하고 건조하여 제조한 것을 사용하였다.
비전도성 소재는 상기와 동일한 함량의 수지를 필러로 절연성 무기 미립자인 산화알루미늄(aluminum oxide), 실리카 또는 유리분말을 활용하여 제조하여 실험을 진행하였다.
또한 프리프레그 멀티셀 패턴과 전도성 소재를 압축성형장치를 사용하여 130 ~ 170도 온도에서 300 ~ 500 톤의 압력으로 압축하여 성형하였다.
도 12는 비교예에 따라 제조된 멀티셀 분리판의 경계부를 나타낸 확대 이미지이며, 도 13은 본 실험예에 따라 제조된 멀티셀 분리판의 경계부를 나타낸 확대 이미지이다. 도 12에 나타난 바와 같이, 종래의 분말 투입 방법을 사용한 멀티셀 분리판에서는 전도부와 비전도부의 경계에서 혼입이 발생하였으며, 압축성형의 압력 및 소재의 유동 등에 의해 양 영역이 서로 침범되는 문제가 발생하였음을 알 수 있었다.
반면, 도 13에 나타난 바와 같이, 본 실험예에 의해 제조된 멀티셀 분리판은 전도부와 비전도부 간의 경계가 뚜렷하게 구분되었으며, 소재 간의 혼입이 발생되지 않았음을 확인할 수 있었다.
이와 같은 실험결과에 따라 본 발명에 따른 분리판의 제조방법의 적용 시, 전도부와 비전도부의 패턴의 정밀도가 향상되어 종래기술에 비해 비전도부의 면적비율을 상대적으로 작게 함으로써 스택의 효율을 향상시킬 수 있을 것으로 판단된다. 정밀 가공기술로 프리프레그를 가공하여 분리판을 제조할 경우 3 mm 이하 또는 1 mm 이하의 폭으로 형성되는 비전도성 경계부를 갖는 분리판의 제조가 가능할 것으로 판단된다.
실험예
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각각 20개의 실험예와 비교예에 따른 멀티셀 분리판 샘플에 대하여 비전도부를 중심으로 좌우의 전도부를 멀티 미터를 활용하여 전기 저항값을 측정하였다.
도 14와 도 15는 각각 비교예와 본 실험예의 제조방법에 따른 절연성 양품율을 나타낸 그래프이다. 양불 판단 기준은 1 ㏁ 이상으로 하였고 그 결과 비교예에 따른 분말 투입 방법에 따른 분리판은 70%의 양품 수율을 보였고 본 실험예에 따른 분리판은 95%의 양품 수율을 보였다.
또한, 도 14에 나타난 바와 같이, 비교예에서는 전기 저항 값이 양품으로 판단된 경우이더라도 기준점 수준인 1 ㏁ 정도의 분리판도 상당수 확인되었으며 (비교예 샘플 12, 18), 샘플 중에는 0Ω의 값을 나타내는 것도 있었다. (비교예 4, 15)
반면, 도 15에 나타난 바와 같이, 실험예에 따른 분리판의 경우, 양품으로 판단된 모든 분리판 샘플의 저항이 무한대로 측정될 만큼 종래기술에 비해 절연성이 크게 향상된 것이 확인되었다.
이상, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
10: 비전도성 소재 12: 프리프레그 평판
14: 프리프레그 멀티셀 패턴 16: 압축금형
18: 전도성 소재 20: 롤
30: 압축성형장치
14: 프리프레그 멀티셀 패턴 16: 압축금형
18: 전도성 소재 20: 롤
30: 압축성형장치
Claims (15)
- 비전도성 소재의 프리프레그(prepreg) 평판을 제조하는 단계,
상기 프리프레그 평판을 기계 가공 및 절단하여 프리프레그 멀티셀 패턴을 형성하는 단계,
상기 프리프레그 멀티셀 패턴을 압축금형에 삽입하는 단계,
상기 프리프레그 멀티셀 패턴과 전도성 소재를 조합하는 단계, 및
상기 조합된 프리프레그 멀티셀 패턴과 상기 전도성 소재를 가압 및 가열하여 압축성형하는 단계를 포함하며,
상기 프리프레그 평판을 제조하는 단계는, 상기 비전도성 소재를 50 내지 110 ℃의 온도 조건에서 반경화 공정을 수행한 다음, 100 내지 200 ton의 압력 조건 하에서 성형 공정을 수행하여 프리프레그 평판으로 성형하여 제조하고,
상기 전도성 소재는, 비전도성인 고분자 수지와 도전성 충진제를 혼합한 물질을 사용하며,
상기 도전성 충진제는 1 내지 200㎛의 평균 입자 직경을 가지며,
상기 도전성 충진제는 상기 비전도성인 고분자 수지 100 중량부에 대하여 500 내지 2500 중량부인 것을 특징으로 하는 연료전지 분리판의 제조방법. - 제1 항에 있어서,
상기 조합하는 단계는,
분말형상의 상기 전도성 소재를 상기 프리프레그 멀티셀 패턴에 투입하는 는 단계를 포함하는 연료전지 분리판의 제조방법. - 제1 항에 있어서,
상기 조합하는 단계는,
프리프레그 형태의 상기 전도성 소재를 상기 프리프레그 멀티셀 패턴에 삽입하는 단계를 포함하는 연료전지 분리판의 제조방법. - 제1 항에 있어서,
상기 비전도성인 고분자 수지가 열경화성 수지인 경우, 상기 전도성 소재는,
아민계 화합물, 산무수물계 화합물, 폴리아미드(polyamide)계 화합물, 폴리설파이드(poly sulfide)계 화합물 및 페놀 수지 중 선택된 적어도 어느 하나의 경화제를 더 포함하며,
상기 경화제의 첨가량은 상기 열경화성 수지 100 중량부에 대하여 30 내지 70 중량부인 것을 특징으로 하는 연료전지 분리판의 제조방법. - 제4 항에 있어서,
상기 전도성 소재는, 트리페닐포스핀(TPP) 디아미노디페닐술폰(DDS), 제3차아민 또는 이미다졸 및 그 유도체를 포함하는 염기성 화합물 중 적어도 어느 하나의 경화촉진제를 더 포함하며,
상기 경화촉진제의 첨가량은 열경화성 수지 100 중량부에 대하여 0.5 내지 8 중량부인 것을 특징으로 하는 연료전지 분리판의 제조방법. - 청구항 1 내지 청구항 5 중 어느 한 항에 따른 연료전지 분리판의 제조방법에 의해 제조된 연료전지 분리판.
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