KR102698255B1 - 스테인리스 분말을 포함한 수소연료전지용 복합소재분리판 및 이의 제조방법 - Google Patents

스테인리스 분말을 포함한 수소연료전지용 복합소재분리판 및 이의 제조방법 Download PDF

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Abstract

수소연료전지용 복합소재분리판 및 이의 제조방법에 관한 것으로써, 특정수치범위의 크기를 갖는 흑연, 카본블랙, 바인더, 및 스테인리스 금속을 특정수치범위의 함량비율로 혼합한 뒤, 특정조건으로 혼합단계 및 성형단계를 거쳐 제조한 연료전지용 복합소재분리판은 기계적 강도가 우수할 뿐만 아니라, 면저항 및 전기전도도가 우수한 효과가 있다.

Description

스테인리스 분말을 포함한 수소연료전지용 복합소재분리판 및 이의 제조방법{Composite separator for hydrogen fuel cell comprising stainless powder and manufacturing method thereof}
기계적 강도 및 전기전도도가 우수한 수소연료전지용 복합소재분리판 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
수소연료전지 분야 중 하나인 고분자 전해질용 연료전지(PEMFC)는 용융 탄산염 연료전지(MCFC), 고체 산화물 전해질 연료전지(SOFC)와 더불어 차세대 수소 경제의 주역이 될 것으로 전망되는 에너지 생산장치로서, 다른 두 가지 연료전지에 비해 보다 상업화에 근접한 단계까지 개발이 진행된 연료전지이다. 또한, PEMFC는 MCFC나 SOFC에 비해 저온(100℃이하)에서 작동이 가능하며, 안정적으로 저출력을 구현할 수 있다는 장점 등에 기인 자동차용, 가정용 상업용, 휴대용 전원 등에의 응용이 기대되고 있다.
PEMFC는 고분자 전해질을 사이에 두고 프로톤(proton)과 전자를 발생시키는 애노드(anode)와 산화성 가스와 프로톤(proton)의 반응이 진행되는 캐소드(cathode)로 구성된 단위셀이 여러 층 적층되어 구성된다. 분리판은 이와 같은 단위셀간을 분리하며, 공급되는 수소함유 연료와 산화성 가스의 분리 공급 및 유로확보의 역할을 수행하고, 동시에 단위셀 간을 전기적으로 접속해 주는 역할을 한다. 따라서 분리판에 요구되는 특성으로는 고굴곡강도, 고전기전도도, 저면저항, 저수소투과도, 고내식성 등의 특성이 요구된다.
또한, 현재 이들 분리판에는 가스 유로를 가공한 고밀도 흑연재료가 보편적으로 사용되고 있는 실정이지만, 연료전지의 구성 스택 중 분리판이 50% 이상의 가격 비중을 나타낼 정도로, 매우 고가이기 때문에 연료전지의 본격적인 상업화를 위해서는 분리판 가격 비중의 저하는 필수적이며, 현재 세계적으로 연구가 집중되고 있는 분야이다. 이들 연구는 크게 흑연 및 금속, 이 두 가지로 나눌 수 있는데, 내식성의 측면에서 금속보다는 흑연이 보다 적합한 재질인 것으로 인식되고 있다.
또한, 생산 원가를 고려하여 복합소재분리판을 제조하기 위해서는 원료 골재로서 흑연골재 중 가장 저가인 천연 흑연을 사용할 수밖에 없는 문제점을 가지며, 이에 따라 천연 흑연을 사용하는 경우에도 고밀도, 고전기전도도를 가지면서도 기계적 강도가 우수한 수소연료전지용 복합소재분리판을 제조할 수 있도록 하는 것이 요구되고 있다.
대한민국 공개특허공보 제10-2015-0120044호
상기 문제를 해결하기 위한 목적은 다음과 같다.
특정수치범위의 크기를 갖는 흑연, 카본블랙, 바인더, 및 스테인리스 금속을 특정수치범위의 함량비율로 혼합한 뒤, 특정조건으로 혼합단계 및 성형단계를 포함하는 수소연료전지용 분리판의 제조방법, 및 이에 따라 제조된 수소연료전지용 복합소재분리판을 제공하는 것을 목적으로 한다.
일 실시 예에 의하면, 흑연 81중량% 내지 87중량%; 카본블랙 3중량% 내지 9중량%; 바인더 9중량% 내지 15중량%; 및 스테인리스 금속 0.5중량% 내지 5중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지용 복합소재분리판이 제공될 수 있다.
특정수치범위의 크기를 갖는 흑연, 카본블랙, 바인더, 및 스테인리스 금속을 특정수치범위의 함량비율로 혼합한 뒤, 특정조건으로 혼합단계 및 성형단계를 거쳐 제조한 연료전지용 복합소재분리판은 기계적 강도가 우수할 뿐만 아니라, 면저항 및 전기전도도가 우수한 효과가 있다.
도 1은 실시예에 따른 연료전지용 복합소재분리판을 제조하기 위해 사용한 금형 이미지이다.
도 2는 실시예에 따라 제조된 연료전지용 가스 유로성형 전 복합소재분리판 이미지이다.
이상의 목적들, 다른 목적들, 특징들 및 이점들은 첨부된 도면과 관련된 이하의 바람직한 실시예들을 통해서 쉽게 이해될 것이다. 그러나 여기서 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 통상의 기술자에게 기술적 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다.
각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 첨부된 도면에 있어서, 구조물들의 치수는 본 발명의 명확성을 위하여 실제보다 확대하여 도시한 것이다. 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 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. 또한, 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "상에" 있다고 할 경우, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "하부에" 있다고 할 경우, 이는 다른 부분 "바로 아래에" 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다.
달리 명시되지 않는 한, 본 명세서에서 사용된 성분, 반응 조건, 폴리머 조성물 및 배합물의 양을 표현하는 모든 숫자, 값 및/또는 표현은, 이러한 숫자들이 본질적으로 다른 것들 중에서 이러한 값을 얻는 데 발생하는 측정의 다양한 불확실성이 반영된 근사치들이므로, 모든 경우 "약"이라는 용어에 의해 수식되는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 본 기재에서 수치범위가 개시되는 경우, 이러한 범위는 연속적이며, 달리 지적되지 않는 한 이러한 범 위의 최소값으로부터 최대값이 포함된 상기 최대값까지의 모든 값을 포함한다. 더 나아가, 이러한 범위가 정수를 지칭하는 경우, 달리 지적되지 않는 한 최소값으로부터 최대값이 포함된 상기 최대값까지를 포함하는 모든 정수가 포함된다.
본 명세서에 있어서, 범위가 변수에 대해 기재되는 경우, 상기 변수는 상기 범위의 기재된 종료점들을 포함하는 기재된 범위 내의 모든 값들을 포함하는 것으로 이해될 것이다. 예를 들면, "5 내지 10"의 범위는 5, 6, 7, 8, 9, 및 10의 값들뿐만 아니라 6 내지 10, 7 내지 10, 6 내지 9, 7 내지 9 등의 임의의 하위 범위를 포함하고, 5.5, 6.5, 7.5, 5.5 내지 8.5 및 6.5 내지 9 등과 같은 기재된 범위의 범주에 타당한 정수들 사이의 임의의 값도 포함하는 것으로 이해될 것이다. 또한 예를 들면, "10% 내지 30%"의 범위는 10%, 11%, 12%, 13% 등의 값들과 30%까지를 포함하는 모든 정수들뿐만 아니라 10% 내지 15%, 12% 내지 18%, 20% 내지 30% 등의 임의의 하위 범위를 포함하고, 10.5%, 15.5%, 25.5% 등과 같이 기재된 범위의 범주 내의 타당한 정수들 사이의 임의의 값도 포함하는 것으로 이해될 것이다.
종래 연료전지용 분리판, 바람직하게는, 고분자 전해질용 연료전지(PEMFC)의 경우, 경제성 확보를 위해 탄소원소를 갖는 흑연을 기반으로 하여 제조되고 있는 실정이었다. 이에, 고밀도, 고전기전도도를 가지면서도 기계적 강도가 우수한 수소연료전지용 복합소재분리판을 제조할 수 있는 기술 확보가 필요한 실정이었다.
이에, 본 발명자들은 상기 문제점을 해결하기 위해 예의 연구한 결과, 특정수치범위의 크기를 갖는 흑연, 카본블랙, 바인더, 및 스테인리스 금속을 특정수치범위의 함량비율로 혼합한 뒤, 특정조건으로 혼합단계 및 성형단계를 거쳐 제조한 연료전지용 복합소재분리판은 기계적 강도가 우수할 뿐만 아니라, 면저항 및 전기전도도가 우수한 효과가 있다는 것을 발견하고 본 발명을 완성하였다.
일 구현예에 따른 수소연료전지용 복합소재분리판은 흑연, 카본블랙, 바인더, 및 스테인리스 금속을 특정수치범위의 함량비율로 포함하는 것을 특징으로 한다. 바람직하게는, 인상흑연 81중량% 내지 87중량%; 카본블랙 3중량% 내지 9중량%; 바인더 9중량% 내지 15중량%; 및 스테인리스 금속 0.5중량% 내지 5중량%를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 수소연료전지용 복합소재분리판을 고강도 및 고전기전도도로 제조하기 위해서는 고밀도의 분리판을 제조하는 것이 바람직하다. 이때, 수소연료전지용 분리판을 고밀도로 제조하기 위해선 기준골재 및 보조골재의 충전밀도가 높도록 입자배열을 배치시킬 수 있다.
일 실시예에 따라, 수소연료전지용 복합소재분리판의 기준골재의 입자배열은 hcp(hexagonal closest packing)일 수 있고, 공간 점유율은 80% 내지 90%일 수 있다. 이에 따라, 기준골재는 흑연 및 금속으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상일 수 있고, 바람직하게는 우수한 전기전도도를 갖는 인상흑연일 수 있다.
상기 흑연은 우수한 입자배열 및 공간점유율 만족을 위해 81중량% 내지 87중량%, 바람직하게는, 82중량% 내지 83중량%의 함량으로 포함될 수 있다. 상기 범위를 벗어나, 흑연의 함량이 너무 적으면 저전기전도도인 단점이 있고, 흑연의 함량이 너무 많으면 고수소투과도인 단점이 있다.
상기 입자배열 및 공간 점유율을 만족하는 흑연의 입자크기는 20μm 초과 440μm 미만일 수 있고, 바람직하게는, 173μm내외의 인상흑연일 수 있다. 173μm내외의 인상흑연보다 입자크기가 작은 20μm의 전도성흑연 및 35μm의 인상흑연은 저전기전도도인 단점이 있고, 입자크기가 큰 440μm의 인조흑연은 저굴곡강도의 단점이 있다.
상기 기준골재의 입자배열로 생기는 간극(void)은 보조골재가 채움으로써 충전밀도를 높일 수 있다. 상기 보조골재는 하기 수학식 1에 의하여 보조입자크기를 사용할 수 있다.
[수학식 1]
보조골재의 반경(r) < 기준골재의 반경(R) x 0.155
상기 수학식 1의 관계에 따라 보조골재 크기를 제어하면 고밀도의 수소연료전지용 분리판을 얻을 수 있는 장점이 있다.
상기 보조골재는 추후 제조되는 연료전지용 복합소재분리판의 우수한 기계적 강도 및 성형성 확보로 인해 낮아질 수 있는 전기전도도를 확보할 수 있는 물질이라면 특별하게 제한되지 않고, 바람직하게는, 카본블랙, 바인더, 및 스테인리스 금속일 수 있다.
상기 카본블랙은 기계적 강도 확보, 또는 성형성 확보를 위해 감소될 수 있는 전기전도도를 향상시키기 위해 사용될 수 있다.
일 실시예에 따라, 카본블랙은 3중량% 내지 9중량%, 바람직하게는, 4중량% 내지 5중량%의 함량으로 포함될 수 있다. 상기 범위를 벗어나, 카본블랙의 함량이 너무 낮으면 저전기전도도인 단점이 있고, 카본블랙의 함량이 너무 많으면 고수소투과도인 단점이 있다.
상기 스테인리스 금속은 내식성 확보뿐만 아니라, 기계적 강도를 확보하기 위해 포함될 수 있다.
일 실시예에 따라, 상기 스테인리스 금속은 STS316L, STS304L 및 17-4PH로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상일 수 있고, 바람직하게는, 내식성 및 기계적 강도를 확보한 STS316L일 수 있다.
상기 스테인리스 금속은 0.5중량% 내지 5중량%, 바람직하게는, 1중량% 내지 2중량%의 함량으로 포함될 수 있다. 상기 범위를 벗어나, 스테인리스 금속의 함량이 너무 낮으면 저내식성 및 저굴곡강도인 단점이 있고, 스테인리스 금속의 함량이 너무 많으면 저전기전도도인 단점이 있다.
상기 바인더는 연료전지용 복합소재분리판 제조 시 성형성을 확보하기 위해 포함될 수 있다.
일 실시예에 따라, 상기 바인더는 폴리비닐리덴플루오라이드(polyvinylidene fluoride; PVDF), 플루오르화 에틸렌 프로필렌 공중합체(Fluorinated ethylene propylene; FEP) 및 폴리테트라플루오로에틸렌(Polytetrafluoroethylene; PTFE)로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상일 수 있다.
상기 바인더는 9중량% 내지 15중량%, 바람직하게는, 10중량% 내지 11중량%의 함량으로 포함될 수 있다. 상기 범위를 벗어나, 바인더의 함량이 너무 낮으면 저굴곡강도인 단점이 있고, 바인더의 함량이 너무 많으면 저전기전도도인 단점이 있다.
상기 바인더는 융점으로 인해 높은 함량 순으로 PVDF, FEP, 및 PTFE로 포함하는 것이 바람직하다. 더 바람직하게는, 이는 폴리비닐리덴플루오라이드(PVDF) : 플루오르화 에틸렌 프로필렌 공중합체(FEP) : 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE)는 7 내지 10 중량% : 1.5 내지 3 중량% : 0.5 내지 2 중량%의 함량으로 포함될 수 있고, 더욱 더, 바람직하게는, 7 내지 8 중량% : 1.5 내지 2 중량% : 0.5 내지 1 중량%의 함량으로 포함될 수 있다. 상기 범위를 벗어나, PTFE 함량이 너무 많으면 소성공정의 진행이 어려운 단점이 있다.
일 실시예에 따라, 상기 특징을 만족하는 연료전지용 복합소재분리판은 판(Plate) 형상으로 제조될 수 있다. 상기 판형상을 만족하는 연료전지용 복합소재분리판의 두께는 2.5mm 내지 3.5mm일 수 있고, 바람직하게는, 2.5mm 내지 3.0mm일 수 있다. 상기 범위를 벗어나, 두께가 너무 얇으면 저 굴곡강도인 단점이 있고, 두께가 너무 두꺼우면 저 전기전도도인 단점이 있다.
다른 일 구현예에 따른 연료전지용 복합소재분리판의 제조방법은 인상흑연 81중량% 내지 87중량%, 카본블랙 3중량% 내지 9중량%, 바인더 9중량% 내지 15중량%, 및 스테인리스 금속 0.5중량% 내지 5중량%를 혼합하여 혼합물을 만드는 혼합단계; 상기 혼합물을 핫프레스기로 가압 및 정지를 반복하는 반복가압단계; 및 상기 반복가압된 결과물을 성형하는 성형단계를 포함한다. 이때, 다른 일 구현예에 따른 연료전지용 복합소재분리판의 제조방법과 관련된 내용 중 일 구현예에 따른 연료전지용 복합소재분리판의 내용과 동일한 내용은 생략할 수 있다.
상기 혼합단계는 기준골재인 흑연과 보조골재인 카본블랙, 바인더, 및 스테인리스 금속을 혼합하는 단계이다.
상기 혼합방법은 분쇄 및 혼합이 가능한 분쇄혼합기로 이루어진 군으로부터 선택된 1종의 방법으로 혼합 및 혼련할 수 있다. 이때, 혼합 및 혼련 조건은 상온(15~25'C), 분쇄시간 1분, 혼련시간 1분일 수 있다.
상기 반복가압단계는 핫프레스기로 가압 및 정지를 반복하여 1차 성형하는 단계이다.
일 실시예에 따라, 상기 반복가압단계는 상기 혼합물을 핫프레스기 (실린더 직경 280mm 내지 320mm) 게이지상 압력 100kgf/cm2 내지 200kgf/cm2으로 230℃ 내지 270℃의 온도로 1초 내지 2초의 가압단계와 3초 내지 5초의 정지단계를 10회 내지 15회의 횟수로 반복할 수 있다. 상기 범위를 벗어나, 압력이 너무 낮거나 높으면 원하는 골재간의 충전밀도를 얻기 힘들다. 또한, 가압시간이 너무 짧거나 길면 골재간의 충전밀도가 높도록 입자배열을 배치시키기 어렵다. 또한, 정지시간이 너무 짧거나 길면 성형시 발생할수 있는 에어와 가스가 원할하게 빠져나가지 못해 성형이 어려울 수 있다.
상기 성형단계는 1차 성형단계 후 온도는 유지시키면서 압력유지 시간에 차이를 두는 2차 성형을 수행하는 단계이다.
일 실시예에 따라, 상기 성형단계는 상기 결과물을 핫프레스기 (실린더 직경 280mm 내지 320mm) 게이지상 압력 100kgf/cm2 내지 200kgf/cm2으로 30분 내지 37분 동안 230℃ 내지 270℃의 온도로 성형할 수 있다. 바람직하게는, 25분 내지 30분 동안 230℃ 내지 270℃의 온도로 가압한 다음, 5분 내지 7분 동안 가압상태에서 유지하는 과정을 5회 내지 6회를 반복하여 성형할 수 있다.
이런 성형 과정을 통해 골재간의 충전밀도를 높힐수 있으며, 성형시 발생할수 있는 에어와 가스가 충분히 배출될 수 있도록 하여, 결과물이 고굴곡강도의 특성을 갖는데 영향을 줄 수 있다.
즉, 일 구현예에 따른 연료전지용 복합소재분리판은 특정수치범위의 크기를 갖는 흑연, 카본블랙, 바인더, 및 스테인리스 금속을 특정수치범위의 함량비율로 혼합한 뒤, 특정조건으로 혼합단계 및 성형단계를 거쳐 제조되므로, 기계적 강도가 우수할 뿐만 아니라, 면저항 및 전기전도도가 우수한 효과가 있다.
이하 실시예를 통해 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다. 하기 실시예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 예시에 불과하며, 본 발명의 범위가 이에 한정되는 것은 아니다.
실시예 및 비교예 : 연료전지용 복합소재분리판의 제조
하기 표들에 따라 전도성, 흑연, 카본블랙, 바인더, 및 스테인리스 금속을 혼합하여 상온에서 혼합된 상기 성형분말재료를 분쇄혼합기로 평균입경 1~20μm크기로 분쇄한후 분쇄된 분말재료를 혼련시켜 혼합물을 제조한다.
상기 혼합물을 250℃로 예열된 도 1과 같은 금형에 넣고 핫프레스기(실린더 직경 300mm) 게이지상 압력 100kgf/cm2 내지 200kgf/cm2으로 1~2초의 가압단계과 3~5초의 정지단계을 반복하여 반복가압단계를 거친다.
그 다음, 하기 표에 있는 성형단계를 거쳐 최종적으로 도 2와 같은 연료전지용 가스 유로성형전 복합소재분리판을 제조하였다.
물성 측정 방법
- 전기전도도 : 4-Point Probe기법으로 표면저항측정기를 이용하여 측정(평가방법 ASTM D991)
- 굴곡강도 : 시편크기 80mm X 10mm X 4mm로 만능재료시험기를 이용
하여 일정한 변형률 속도(1mm/min)으로 측정(평가방법 ASTM D790)
실험예 1 : 흑연의 입자크기 및 카본블랙의 함량 검토
흑연으로 사용된 전도성흑연 또는 인상흑연의 함량은 효과적인 입자배열 및 공간점유율을 위해 83중량%로 고정시키고 전도성흑연 또는 인상흑연의 입자크기 및 카본블랙의 함량 변화에 따른 바인더의 함량 변화를 달리하여 실시예 및 비교예에 따라 연료전지용 복합소재분리판을 제조한 뒤 상기 물성 측정 방법으로 측정하고 그 결과를 하기 표 1(전도성흑연; 20μm) 및 표 2(인상흑연; 173μm)에 나타내었다.
* 단위
면저항 : Ω/sq , 측정두께 : mm, 전기전도도 : S/cm
상기 표 1 및 표 2를 참고하면, 전도성흑연의 크기를 20μm로 제조한 연료전지용 복합소재분리판보다 인상흑연의 크기를 173μm로 제조한 연료전지용 복합소재분리판에서 상대적으로 면저항 및 전기전도도가 더 우수한 것을 확인할 수 있었다. 또한, 인상흑연의 크기를 173μm로 제조한 연료전지용 복합소재분리판 중에서도 카본블랙의 함량이 5중량%일 때 면저항이 가장 적으면서도 전기전도도가 우수한 것을 확인할 수 있었다.
실험예 2 : 바인더 및 스테인리스 금속의 함량 검토
상기 실험예 1과 같이 전도성, 인상흑연 및 카본블랙의 함량범위를 정하고 최적의 바인더 및 스테인리스 금속의 함량범위를 찾아내기 위하여 다양하게 함량을 변화하여 연료전지용 복합소재분리판을 제조한 뒤 상기 물성 측정 방법으로 측정하고 그 결과를 하기 표 3에 나타내었다.
상기 표 3을 참고하면, 인상흑연과 카본블랙을 고정시키고 바인더 10중량% 내지 12중량% 및 스테인리스 금속을 0중량% 내지 2중량%로 제조한 연료전지용 복합소재분리판에서 준수한 면저항을 가지면서도 전기전도도 및 굴곡강도가 우수한 것을 확인할 수 있었다.
실험예 3 : 바인더 종류에 따른 함량 검토
상기 실험예 1 및 실험예 2와 같이 전도성, 인상흑연, 카본블랙, 바인더, 및 스테인리스 금속의 함량범위를 정한 뒤, 같은 바인더 함량범위에서도 이에 포함된 바인더 종류의 함량범위에 따른 물성을 확인하기 위해 표 3의 성형단계와 동일한 조건으로 연료전지용 복합소재분리판을 제조한 뒤 상기 물성 측정 방법으로 측정하고 그 결과를 하기 표 4에 나타내었다.
표 4를 참고하면, 상기 실험예 1 및 실험예 2와 같이 전도성, 인상흑연, 카본블랙, 바인더, 및 스테인리스 금속의 함량범위 중에서도 바인더의 함량을 폴리비닐리덴플루오라이드(PVDF) :플루오르화 에틸렌 프로필렌 공중합체(FEP) : 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE)는 7 내지 10 중량% : 1.5 내지 3 중량% : 0.5 내지 2 중량%의 함량으로 포함시켜 제조한 연료전지용 복합소재분리판에서 면저항이 낮을 뿐 아니라 전기전도도 및 굴곡강도가 우수하다는 것을 확인할 수 있었다.
즉, 일 실시예에 따라, 특정수치범위의 크기를 갖는 흑연, 카본블랙, 바인더, 및 스테인리스 금속을 특정수치범위의 함량비율로 혼합한 뒤, 특정조건으로 혼합단계 및 성형단계를 거쳐 제조한 연료전지용 복합소재분리판은 기계적 강도가 우수할 뿐만 아니라, 면저항 및 전기전도도가 우수한 효과가 있는 것을 확인할 수 있었다.

Claims (9)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 흑연 81중량% 내지 87중량%, 카본블랙 3중량% 내지 9중량%, 바인더 9중량% 내지 15중량%, 및 스테인리스 금속 0.5중량% 내지 5중량%를 혼합하여 혼합물을 만드는 혼합단계;
    상기 혼합물을 핫프레스기로 가압 및 정지를 반복하는 반복가압단계; 및
    상기 반복가압된 결과물을 성형하는 성형단계;를 포함하고,
    상기 반복가압단계는
    상기 혼합물을 핫프레스기 게이지상 압력 100kgf/cm2내지 200kgf/cm2으로 1초 내지 2초의 가압단계와 3초 내지 5초의 정지단계를 반복하는 것인, 연료전지용 복합소재분리판의 제조방법.
  7. 삭제
  8. 제6항에 있어서,
    상기 반복횟수는 10회 내지 15회 인 것인 연료전지용 복합소재분리판의 제조방법.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 성형단계는
    상기 반복가압된 결과물을 핫프레스기 게이지상 압력 100kgf/cm2 내지 200kgf/cm2 으로 30분 내지 37분 동안 230℃ 내지 270℃의 온도로 성형하는 것인 연료전지용 복합소재분리판의 제조방법.
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