KR20030061484A - 연료전지용 바이폴라 플레이트 및 그 제조방법 - Google Patents

연료전지용 바이폴라 플레이트 및 그 제조방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20030061484A
KR20030061484A KR1020020001999A KR20020001999A KR20030061484A KR 20030061484 A KR20030061484 A KR 20030061484A KR 1020020001999 A KR1020020001999 A KR 1020020001999A KR 20020001999 A KR20020001999 A KR 20020001999A KR 20030061484 A KR20030061484 A KR 20030061484A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
bipolar plate
plate
conductive polymer
separator
fuel cell
Prior art date
Application number
KR1020020001999A
Other languages
English (en)
Inventor
김건택
정호일
노영우
이현준
정미옥
Original Assignee
(주)세티
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 (주)세티 filed Critical (주)세티
Priority to KR1020020001999A priority Critical patent/KR20030061484A/ko
Publication of KR20030061484A publication Critical patent/KR20030061484A/ko

Links

Classifications

    • 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

  • Fuel Cell (AREA)

Abstract

본 발명은 연료전지용 바이폴라 플레이트 및 그 제조방법에 관한 것으로, 적어도 분리판 및/또는 가스유로의 표면을 전도성 고분자 소재 또는 고분자와 전도성 필러의 합성물로 코팅층을 형성함으로써 요구로 하는 전기전도성을 가지면서 메탈 소재 또는 그라파이트 소재만으로 이루어진 바이폴라 플레이트에 비하여 내부식성 향상, 경량화 도모, 내충격성 향상, 저가제작 및 기체 투과율을 낮출 수 있으므로 연료전지의 경량화 도모, 내구성 향상 및 수명연장이 가능하도록 한 것으로, 박막전극조립체(MEA;Membrane Eloctrode Assembly)의 양쪽에 설치되고 연료인 수소와 산소를 각각 공급해주기 위한 가스유로와 수소와 산소의 직접 접촉을 방지하기 위한 분리판을 포함하는 바이폴라 플레이트를 제조하는 방법으로, 전도성 고분자 소재로 분리판과 가스유로를 일체로 성형하거나, 분리판을 메탈 플레이트로 제작하고 그 양면에 전도성 고분자층을 형성한 후 그 위에 전도성 고분자 소재로 가스유로를 형성하거나, 메탈소재로 분리판과 가스유로를 일체로 성형한 후 그 위에 전도성 고분자층을 형성하는 방법으로 제작한다.

Description

연료전지용 바이폴라 플레이트 및 그 제조방법 {Bipolar Plate for Fuel Cell and Its Method of Making}
본 발명은 연료전지용 바이폴라 플레이트에 관한 것으로, 상세히는 바이폴라 플레이트가 요구로 하는 제조건을 모두 갖추고, 특히 생산성 향성을 통한 제조단가 면에서 잇점이 있는 전도성 고분자(Conducting Polymer)를 연료전지용 바이폴라 플레이트(Bipolar Plate)에 이용함으로써 기존 그라파이트나 메탈 소재가 가지고 있던 부식성, 취성, 고중량, 고비용 등의 문제점들을 극복함과 동시에 두께의 축소 및 경량화가 가능하도록 한 연료전지용 바이폴라 플레이트 및 그 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 연료전지(Fuel Cell)는 발전중 진동이나 소음이 없으며, 탄화수소계열의 연료에 포함된 수소(H2)와 공기중의 산소(O2)를 전기화학적 방법으로 반응시켜 직접 전기를 생산하므로, 화학에너지가 기계적 에너지로의 변환과정을 거치는 내연기관에 비하여 발전효율이 높고, 전기와 열을 동시에 사용할 수 있으며, 사용되는 연료도 천연가스, 메탄올, 나프타 또는 석탄 등을 사용할 수 있기 때문에 연료의 다양화가 가능하고, 특히 이산화탄소(CO2)의 배출량을 억제할 수 있으므로 환경오염문제를 해결할 수 있어 최근들어 국외는 물론 국내에서도 활발한 연구가 진행되고 있다.
첨부된 도 1은 연료전지의 개략적인 구조를 도시한 단면도로서, 연료전지의 작동원리는 연료극(Anode;5)으로 흐른 수소(H2)가 전자(e-와)와 수소이온(H+)으로 분리되고 수소이온(H+)은 전해질(6)을 통하여 이동하면서 공기극(Cathode;7)에서 전자, 산소이온, 수소이온이 합쳐져 물(H2O)을 생성한다. 이때 연료극(5)에서 생성된 전자는 전해질(6)을 통과하지 못하고 외부회로(도시안됨)를 통하여 공기극(7)으로 이동하게 된다. 이러한 과정을 거치면서 전기와 물을 생성하게 되며, 연료극(5)과 공기극(7)에서는 반응을 촉진시키기 위하여 촉매층을 형성한다.
분리판(3)은 연료극(5), 전해질(6) 및 공기극(7)으로 구성된 박막전극조립체 (MEA;Membrane Eloctrode Assembly;4)의 양쪽에 붙어 있으면서 연료인 수소와 산소를 공급해주는 역할과 전류를 수집하는 역할 및 수소와 산소의 직접 접촉시 폭발, 연소 등의 위험성을 방지하는 역할을 수행한다. 따라서, 분리판(3)은 기체투과율이 낮아야 하고, 활발한 전자이동을 위하여 전기전도성이 좋아야 한다.
가스유로(2)는 분리판(3)과 일체형 또는 분리형으로 형성이 가능하고, 각 전극(5,7)에 수소와 산소를 공급함과 동시에 전해질(6)에 물을 공급하고 반응물인 물을 제거하는 역할을 수행하므로 내부식성이 좋아야 한다.
현재, 이와 같은 요건을 만족하는 탄소계열 소재를 사용하여 분리판과 가스유로를 일체형으로 제작하고 있다. 분리판(3)과 양쪽면에 형성된 가스유로(2)를 포함하는 바이폴라 플레이트(Bipolar Plate;1)는 높은 전기전도성을 가져야 하고, 가벼워야 하며, 기체투과율이 낮아야 하고, 대량생산시 가격경쟁력이 있어야 하며, 부식에 강한 특성을 가질 것을 필요로 하고 있다.
이와 같은 바이폴라 플레이트의 재료로는 탄소계열 소재중에서 그라파이트 (Graphite)를 많이 사용하고 있다. 그러나, 그라파이트는 기계가공시 가공비용이 과다하고, 소재 자체의 취성 때문에 취급 보관이 어려우며, 크기가 크고 무게를 줄이기 곤란하므로 대량생산이 곤란한 여러가지 단점들을 가지고 있다.
이러한 문제점을 해결하기 위해 알루미늄, 스테인레스 스틸 등의 메탈을 사용하기도 하나, 이와 같은 소재는 기계가공시 가공비용이 과다하고 사용시 조기부식의 우려가 있었다. 본 발명과 직접적인 관련은 없으나, 참고적으로 연료전지의 분리판에 관계된 선행기술로서 국내공개특허 제99-11580호, 국내공개특허 제99-58160호, 국내공개특허 제99-66187호, 국내공개특허 제00-39554호, 국내공개특허제00-41635호 등에는 연료전지용 분리판인 스테인레스 스틸 표면에 부식성에 강한 각종 합금을 코팅하는 방법 등이 등장하였으나, 이와 같은 공정 또한 여전히 작업이 어렵고 비용증가의 원인이 되고 있다.
최근에는 그라파이트와 고분자의 복합재료를 사용하여 바이폴라 플레이트를 성형하는 방법이 이용되고 있지만 취성과 고비용 문제를 극복하지 못할 뿐 아니라, 전기 전도성이 저하되고 가공시간이 오래 걸리는 문제를 극복하지 못하고 있는 실정이다.
한편, 미국특허 제01-21975호(특허년월일;2000.8.1)에는 메탈 포일로 된 분리판의 외측에 전도성을 갖는 망상의 섬유(fiber)를 수지(Resin)에 의해 사출성형방식으로 고정시켜 전도성을 갖도록 함으로써 분리판 표면의 부식문제를 해결하고 수지에 의해 분리판과 일체로 된 가스유로를 형성하도록 한 방법도 알려져 있으나, 이 또한 망상의 전도성 섬유를 메탈 포일로 된 분리판이 외측에 배치시켜 수지로 고정시키는 일련의 공정이 복잡한 단점이 있었고, 표면의 전기전도성이 불연속상태를 이루게 되었다.
본 발명자는 상기와 같은 종래의 바이폴라 플레이트에 대하여 검토한 결과, 본 발명이 속한 연료전지분야에서는 사용되지 않았던 소재인 전도성 고분자를 바이폴라 플레이트에 이용하면 상기한 종래의 문제점을 해결할 수 있으리라는 점에 착안하여 본 발명을 완성하게 되었다.
본 발명의 목적은 바이폴라 플레이트가 요구로 하는 특성인 높은 전기전도성을 가짐과 동시에 내부식성이 있고, 구조적으로도 견고하여 내구성을 가지며, 기체투과율 또한 낮고 저가로 대량생산이 가능한 바이폴라 플레이트를 제공하는데 있다.
본 발명은 또, 상기한 특성을 갖는 바이폴라 플레이트를 생산하는 방법을 제공하는데 있다.
이와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 제 1실시예에서는 폴리아닐린, 폴리피롤, 폴리티오펜, 폴리아세틸렌, 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜) 등의 전도성 고분자를 사용하여 분리판과 가스유로 전체를 사출 또는 압출에 의해 일체로 성형하여서 된 바이폴라 플레이트를 제공한다.
본 발명의 제 2실시예에서는 알루미늄이나 스테인레스 스틸 등의 소재로 된 메탈 플레이트 양면에 전도성 고분자 또는 고분자와 전도성 필러의 합성물을 전기화학적 중합법 등에 의해 메탈 플레이트 표면 위에 코팅하고, 메탈 플레이트 양측의 코팅층 위에 각각 전도성 고분자로 가스유로를 형성하여서 된 바이폴라 플레이트를 제공한다.
본 발명의 제 3실시예에서는 제 2실시예에서 상기 코팅층과 전도성 고분자로 된 가스유로를 순차적으로 성형하지 않고 사출 또는 압출방법에 의해서 동시성형한 바이폴라 플레이트를 제공한다.
본 발명의 제 4실시예에서는 알루미늄이나 스테인레스 스틸 등의 소재로 된 메탈 플레이트를 절삭 등의 기계가공 또는 프레스 가공을 통하여 분리판과 가스유로를 일체로 형성시키고, 그 위에 전도성 고분자층 또는 고분자와 전도성 필러의 합성물을 코팅 형성하여서 된 바이폴라 플레이트를 제공한다.
본 발명의 제 5실시예에서는 박막으로 된 알루미늄이나 스테인레스 스틸 등의 소재로 된 메탈 플레이트 위에 전도성 고분자층 또는 고분자와 전도성 필러의 합성물로 코팅층을 형성하고, 이 코팅층 위에 메탈 소재로 가스유로를 형성하며, 이 가스유로 위에 다시 전도성 고분자층 또는 고분자와 전도성 필러의 합성물로 코팅층을 형성하여서 된 바이폴라 플레이트를 제공한다.
도 1은 연료전지의 개략단면도,
도 2는 본 발명에 의한 바이폴라 플레이트의 다양한 실시예 들을 도시한 단면도로서,
도 2a는 전도성 고분자로 분리판과 가스유로를 일체로 성형한 실시예이고,
도 2b는 메탈 플레이트로 분리판을 제작하고, 이 메탈 플레이트 위에 전도성 고분자로 코팅층과 가스유로를 단계적으로 형성한 실시예이며,
도 2c는 메탈 플레이트로 분리판을 제작하고, 이 메탈 플레이트 위에 전도성 고분자로 코팅층과 가스유로를 동시에 일체로 형성한 실시예이고,
도 2d는 분리판과 가스유로를 메탈로 일체 제작하고, 그 위에 전도성 고분자를 코팅한 실시예이며,
도 2e는 메탈 플레이트 위에 코팅층을 형성하고, 이 코팅층 위에 메탈로 가스유로를 형성한 후, 이 가스유로의 표면에 전도성 고분자를 코팅한 실시예이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 바이폴라 플레이트 2 : 가스 유로(gas flowlayer)
3 : 분리판 4 : 박막전극조립체(MEA; Membrane Electrode Assembly)
5 : 음극(Anode; 연료극) 6 : 전해질
7 : 양극(Cathode; 공기극) 8,8' : 코팅층
이하, 본 발명을 한정하지 않는 바람직한 실시예들을 첨부된 도면에 의하여 상세히 설명하기로 한다.
도 2a는 본 발명의 제 1실시예에 의한 바이폴라 플레이트의 단면도로서, 본실시예의 바이폴라 플레이트(1)는 중앙의 분리판(3)과 이 분리판(3)양측의 가스유로(2)가 전도성 고분자 소재에 의해 일체로 성형되어 있다.
본 발명의 바이폴라 플레이트(1)를 제작하기 위한 전도성 고분자 소재로는 전기전도도가 우수하고 온도 의존성이 적은 폴리아닐린(polyaniline; PANI), 폴리피롤(polypyrrole; PPY), 폴리티오펜(polythiophene; PT), 폴리아세틸렌(poly acetylene; PA), 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜)(poly(3,4-ethylenedioxythiophene) ; EDOT)등이 바람직하다.
도 2a에 도시된 전도성 고분자에 의한 분리판(3)과 가스유로(2)일체형 바이폴라 플레이트(1)의 제조방법은 일반적으로 수지제품의 성형방법으로 사용되는 사출성형(injection molding), 압출성형(extrusion molding) 또는 프레스성형(press molding)에 의해서도 성형가능하나, 본 발명의 바이폴라 플레이트에서와 같이 원하는 칫수정밀도를 얻을 수 있으면서 제품을 경제적으로 대량생산하기 위해서는 사출성형 또는 압출성형방법이 적합하다.
이하에서는 전도성 고분자로 사출성형에 의해 도 2a에 도시된 분리판과 가스유로 일체형 바이폴라 플레이트를 제조하기 위한 금형 및 사출과정에 대하여 간단히 설명하기로 한다.
도 2a에 도시된 바와 같이 분리판(3)의 양측에 가스유로(2)가 대칭적으로 형성된 형태의 바이폴라 플레이트(1)를 제작하기 위한 사출성형용 금형은 상,하부금형에 각각 분리판의 중심을 양분하여 대칭되는 형태로 절반씩의 캐비티(cavity)가 형성되어, 상,하부 금형의 형합시 분리판의 양측(즉, 상하부)에 각각 가스유로가 대칭되게 형성된 완성된 형태의 캐비티를 이루며, 성형재료인 전도성 고분자를 호퍼에서 사출실린더로 연속적으로 공급하여 가열 용융시켜서 상기 금형의 캐비티에 압입시키고, 냉각 고화한 후 상,하부 금형을 분리시켜 바이폴라 플레이트를 꺼내는 일련의 과정을 연속적으로 반복함으로써 본 실시예에 의한 전도성 고분자로 된 분리판과 가스유로 일체형 바이폴라 플레이트를 생산할 수 있다.
도 2b는 본 발명의 제 2실시예에 의한 바이폴라 플레이트의 단면을 도시한 것으로, 본 실시예에 의한 바이폴라 플레이트(1)는 분리판(3)이 메탈 플레이트로 이루어져 있고, 이 메탈 플레이트의 양면에 코팅층(8)이 형성되며, 분리판(3)양면의 코팅층(8)위에 각각 전도성 고분자 소재로 대칭형태의 가스유로(9)가 형성된 것이다.
도 2b에 도시된 실시예의 바이폴라 플레이트(1)는 단일소재가 아니라 분리판(3)을 이루는 메탈 소재와, 이 분리판(3)의 표면에 코팅되는 전도성 고분자 코팅층(8) 및 가스유로(2)를 형성하기 위한 소재인 전도성 고분자의 2가지 소재로 이루어져 있으며, 분리판(3)을 이루는 메탈 소재는 알루미늄, 스테인레스 스틸 등이 사용될 수 있다.
또한, 상기 분리판(3)의 표면에 코팅되는 코팅층(8) 및 가스유로(2)를 이루는 소재로는 상기 제 1실시예에서 언급된 폴리아닐린(polyaniline; PANI), 폴리피롤(polypyrrole; PPY), 폴리티오펜(polythiophene; PT), 폴리아세틸렌(poly acetylene; PA), 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜)(poly(3,4-ethylenedioxythiophene) ; EDOT)등의 전도성 고분자를 사용할 수 있으며, 코팅층(8)은 전도성 고분자 대신 전도성 필러와 고분자의 합성물을 사용하여 코팅할 수도 있다.
도 2b에 도시된 메탈과 전도성 고분자의 2가지 소재의 결합에 의한 바이폴라 플레이트의 제조과정은 첫째, 메탈 플레이트로 소정의 두께와 크기를 갖는 분리판(3)을 제작하는 단계; 둘째, 상기 단계에 의해 제작된 분리판(3)의 양면에 전도성 고분자 등으로 코팅층(8)을 형성하는 단계; 셋째, 사출성형(injection molding), 압출성형(extrusion molding) 또는 프레스 성형 등의 방법에 의해 상기 코팅층(8)의 위에 전도성 고분자를 사용하여 가스유로(2)를 형성하는 단계;를 포함하여 이루어져 있다.
상기 메탈 플레이트로 된 분리판(3)위에 전도성 고분자로 코팅층(8)을 형성하기 위한 방법으로는 메탈 플레이트를 중합용매에 담근 후 전압을 인가하고 중합용매에 모노머, 중합개시제, 도판트를 첨가하여 전위에 따라 메탈 플레이트의 양면이 전도성 고분자로 합성되도록 하는 전기화학적 중합법을 사용할 수 있다.
도 2c는 본 발명의 제 3실시예에 의한 바이폴라 플레이트의 단면을 도시한 것으로, 본 실시예에 의한 바이폴라 플레이트(1)는 상기 제 2실시예의 그것과 결과적으로는 동일한 단면구조를 갖고 있으며, 차이점으로는 상기 제 2실시예의 제조공정에서 중간공정인 전도성 고분자의 코팅층(8)성형단계를 생략하고, 분리판(3)을 이루는 메탈 플레이트 위에 전도성 고분자로 된 코팅층(8)과 가스유로(2)를 동시에 사출성형, 압출성형 또는 프레스 성형에 의해 일체로 성형한 것이다.
본 실시예에 의한 바이폴라 플레이트에서도 메탈 플레이트는 제 2실시예에서와 동일한 것을 사용하며, 메탈 플레이트로 된 분리판(3)위에 코팅층(8)과 가스유로(2)를 성형하기에 앞서 메탈 플레이트의 표면에 전도성 고분자층의 부착성 향상을 위한 전처리 과정을 수행한다.
도 2d는 본 발명의 제 4실시예에 의한 바이폴라 플레이트의 단면구조를 도시한 것으로, 메탈 소재로 분리판(3)과 가스유로(2)를 일체로 형성하고, 이 일체형 분리판(3)과 가스유로(2)의 표면에 전도성 고분자 또는 고분자와 전도성 필러의 합성물로 코팅층(8)을 형성시킨 것이다.
도 2d의 실시예에 의한 메탈과 전도성 고분자 또는 전도성 필러와 고분자의 합성물의 2가지 소재가 결합된 바이폴라 플레이트의 제조공정을 간단히 설명하면 다음과 같다.
제 1단계; 알루미늄이나 스테인레스 스틸 등의 메탈 시트 상하면에 절삭 등의 기계가공 또는 프레스 가공에 의한 방법으로 분리판(3)및 가스유로(2)의 영역을 형성한다.
제 2단계; 상기 제1단계에 의해 양면에 가스유로(2)가 일체로 형성된 분리판(3)의 표면에 전도성 고분자 또는 고분자와 전도성 필러의 합성물의 코팅작업성 향상을 위하여 에칭(etching)을 실시한다.
제 3단계; 양면에 가스유로(2)가 일체로 형성된 분리판(3)의 표면을 전도성 고분자로 코팅하는 단계로서, 가스유로(2)가 형성된 분리판(3)을 중합용매(예를 들면, Acetonitrile; 아세토니트릴)에 담근 후 전압을 인가하고, 상기 중합용매에 모노머(예를 들면, Thiophene; 티오펜 이나 Aniline; 아닐린), 중합개시제 및 도판트를 첨가하면 전위에 따라 분리판(3)의 표면과 가스유로(2)의 표면이 전도성 고분자로 합성되면서 코팅되어진다.
제 4단계; 코팅층(8) 표면의 발수효과를 증가시키기 위하여 코팅완료된 바이폴라 플레이트(1)를 불소계 고분자 용액(예를 들면, PTFE; 폴리테트라플루오로에틸렌 이나 PVDF;폴리비닐리덴플로라이드 등)에 함침시킨다.
도 2e는 본 발명의 제 5실시예에 의한 바이폴라 플레이트의 단면구조를 도시한 것으로, 분리판(2)을 이루는 메탈 플레이트 위에 전도성 고분자 또는 고분자와 전도성 필러의 합성물을 코팅하여 코팅층(8)을 형성한 후, 그 위에 메탈 소재로 가스유로(2)를 형성하며, 이 가스유로(2)의 표면에 또다시 전도성 고분자 또는 고분자와 전도성 필러의 합성물로 코팅층(8')을 형성한 것이다.
도 2e에 도시된 실시예의 바이폴라 플레이트(1)를 제조하는 공정은 분리판 (3)을 이루는 메탈 플레이트의 양면에 코팅층(8)을 형성하고, 상기 코팅층(8) 위에 메탈 소재로 가스유로(2)를 형성한 후, 상기 메탈로 이루어진 가스유로(2)위에 코팅층(8')을 형성하는 과정에 의해 제작되며, 메탈 소재의 분리판(3)과 가스유로(2)의 표면에 전도성 고분자를 코팅시키는 방법은 상기 실시예 2 내지 실시예 4에서 설명된 방법에 준하여 실시한다.
상기한 본 발명의 바이폴라 플레이트는 적어도 분리판 및/또는 가스유로의 표면이 전도성 고분자 또는 고분자와 전도성 필러의 합성물로 이루어져 있으므로 바이폴라 플레이트가 요구로 하는 전기전도성을 띄면서 기존의 스테인레스 스틸 등의 메탈소재만으로 이루어진 바이폴라 플레이트에 비하여 경량화가 가능하고, 표면의 전도성 고분자층에 의해 바이폴라 플레이트의 내부식성을 향상시킬 수 있으며, 기체 투과율 또한 그라파이트나 메탈소재에 비하여 낮게 할 수 있고, 그라파이트재에 비하여 훨씬 향상된 내충격성을 갖는 바이폴라 플레이트를 제공할 수 있으며, 대량생산시 기존의 그라파이트재에 비하여 염가제작이 가능하며, 본 발명의 바이폴라 플레이트를 사용하여 연료전지를 제작할 경우 경량화의 도모와 내구성의 향상 및 수명연장이 가능한 등의 효과를 갖는다.
위에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (9)

  1. 박막전극조립체(MEA;Membrane Eloctrode Assembly)의 양쪽에 설치되고 연료인 수소와 산소를 각각 공급해주기 위한 가스유로와 수소와 산소의 직접 접촉을 방지하기 위한 분리판을 포함하는 바이폴라 플레이트를 제조하는 방법으로,
    전도성 고분자 소재로 상기 분리판과 가스유로를 일체로 성형함을 특징으로 하는 연료전지용 바이폴라 플레이트의 제조방법.
  2. 박막전극조립체(MEA;Membrane Eloctrode Assembly)의 양쪽에 설치되고 연료인 수소와 산소를 각각 공급해주기 위한 가스유로와 수소와 산소의 직접 접촉을 방지하기 위한 분리판을 포함하는 바이폴라 플레이트를 제조하는 방법으로,
    상기 분리판을 이루는 메탈 플레이트의 양면에 전도성 고분자 또는 고분자와 전도성 필러의 합성물로 코팅층을 형성하는 단계;
    상기 단계에 의해 형성된 양측의 전도성 고분자층 위에 전도성 고분자 소재로 가스유로를 형성하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 연료전지용 바이폴라 플레이트의 제조방법.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 코팅층은 전기화학적 중합법에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 연료전지용 바이폴라 플레이트의 제조방법.
  4. 박막전극조립체(MEA;Membrane Eloctrode Assembly)의 양쪽에 설치되고 연료인 수소와 산소를 각각 공급해주기 위한 가스유로와 수소와 산소의 직접 접촉을 방지하기 위한 분리판을 포함하는 바이폴라 플레이트의 제조방법으로,
    메탈소재로 상기 분리판과 가스유로를 일체로 성형하는 단계;
    일체로 성형된 분리판과 가스유로 위에 전도성 고분자나 전도성 필러와 고분자의 합성물로 코팅층을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지용 바이폴라 플레이트의 제조방법.
  5. 박막전극조립체(MEA;Membrane Eloctrode Assembly)의 양쪽에 설치되고 연료인 수소와 산소를 각각 공급해주기 위한 가스유로와 수소와 산소의 직접 접촉을 방지하기 위한 분리판을 포함하는 바이폴라 플레이트의 제조방법으로,
    상기 분리판을 이루는 메탈 플레이트의 양면에 전도성 고분자나 고분자와 전도성 필러의 합성물로 코팅층을 형성하는 단계;
    상기 코팅층 위에 메탈 소재로 가스유로를 형성하는 단계;
    상기 가스유로 위에 전도성 고분자나 고분자와 전도성 필러의 합성물로 코팅층을 형성하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 연료전지용 바이폴라 플레이트의 제조방법.
  6. 청구항 2 내지 청구항 5중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 코팅층의 표면을 발수처리하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지용 바이폴라 플레이트의 제조방법.
  7. 청구항 1 내지 청구항 5중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 전도성 고분자는 폴리아닐린(polyaniline; PANI), 폴리피롤 (polypyrrole; PPY), 폴리티오펜(polythiophene; PT), 폴리아세틸렌(poly acetylene; PA), 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜(poly(3,4-ethylenedioxythiophene); EDOT)으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 연료전지용 바이폴라 플레이트의 제조방법.
  8. 청구항 2 내지 청구항 5 중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 메탈 플레이트는 알루미늄 플레이트나 스테인레스 스틸 플레이트인 것을 특징으로 하는 연료전지용 바이폴라 플레이트의 제조방법.
  9. 청구항 1 내지 청구항 5의 어느 한 항에 기재된 방법으로 제조된 연료전지용 바이폴라 플레이트.
KR1020020001999A 2002-01-14 2002-01-14 연료전지용 바이폴라 플레이트 및 그 제조방법 KR20030061484A (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020020001999A KR20030061484A (ko) 2002-01-14 2002-01-14 연료전지용 바이폴라 플레이트 및 그 제조방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020020001999A KR20030061484A (ko) 2002-01-14 2002-01-14 연료전지용 바이폴라 플레이트 및 그 제조방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20030061484A true KR20030061484A (ko) 2003-07-22

Family

ID=32217928

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020020001999A KR20030061484A (ko) 2002-01-14 2002-01-14 연료전지용 바이폴라 플레이트 및 그 제조방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20030061484A (ko)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100669373B1 (ko) * 2004-11-25 2007-01-15 삼성에스디아이 주식회사 연료전지용 금속 세퍼레이터 및 그 제조방법과 이를포함하는 연료전지
KR101056439B1 (ko) * 2004-06-30 2011-08-11 삼성에스디아이 주식회사 연료전지용 스택 및 그의 제조방법

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH1012246A (ja) * 1996-06-25 1998-01-16 Du Pont Kk 固体高分子電解質型燃料電池
JPH11345620A (ja) * 1998-06-02 1999-12-14 Matsushita Electric Ind Co Ltd 高分子電解質型燃料電池およびその製造法
US6146780A (en) * 1997-01-24 2000-11-14 Lynntech, Inc. Bipolar separator plates for electrochemical cell stacks
JP2001176521A (ja) * 1999-12-20 2001-06-29 Hitachi Ltd 固体高分子型燃料電池
JP2002008685A (ja) * 2000-06-26 2002-01-11 Mitsubishi Plastics Ind Ltd 燃料電池セル用セパレータ

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH1012246A (ja) * 1996-06-25 1998-01-16 Du Pont Kk 固体高分子電解質型燃料電池
US6146780A (en) * 1997-01-24 2000-11-14 Lynntech, Inc. Bipolar separator plates for electrochemical cell stacks
JPH11345620A (ja) * 1998-06-02 1999-12-14 Matsushita Electric Ind Co Ltd 高分子電解質型燃料電池およびその製造法
JP2001176521A (ja) * 1999-12-20 2001-06-29 Hitachi Ltd 固体高分子型燃料電池
JP2002008685A (ja) * 2000-06-26 2002-01-11 Mitsubishi Plastics Ind Ltd 燃料電池セル用セパレータ

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101056439B1 (ko) * 2004-06-30 2011-08-11 삼성에스디아이 주식회사 연료전지용 스택 및 그의 제조방법
KR100669373B1 (ko) * 2004-11-25 2007-01-15 삼성에스디아이 주식회사 연료전지용 금속 세퍼레이터 및 그 제조방법과 이를포함하는 연료전지

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102257661B (zh) 气体扩散层及其制造方法以及燃料电池
US5798188A (en) Polymer electrolyte membrane fuel cell with bipolar plate having molded polymer projections
Oh et al. The electrical and physical properties of alternative material bipolar plate for PEM fuel cell system
US20060240305A1 (en) Bipolar plate and fuel cell assembly having same
US20030054221A1 (en) Fuel cell separator and process for producing the same
US7601454B2 (en) Polymer electrolyte fuel cell
US20090017361A1 (en) Separator for fuel cell and method for fabricating the same
KR101240699B1 (ko) 바이폴라 플레이트 및 이를 채용한 연료전지 스택
CN110120530A (zh) 高透气性复合金属燃料电池双极板及制备方法
JPH1074527A (ja) 固体高分子電解質型燃料電池
WO2021126073A1 (en) Membrane electrolysis cell and method of use
EP0909465B1 (en) Polymer electrolyte membrane fuel cell with bipolar plate having integrally molded conductive insert
CA2259223C (en) Polymer electrolyte membrane fuel cell with bipolar plate having molded polymer projections
US6815112B2 (en) Fuel cell separator and polymer electrolyte fuel cell
KR101022153B1 (ko) 연료전지용 분리판 및 그의 제조 방법
JP2009117326A (ja) 燃料電池スタック用エンドプレートおよびその製造方法
CA2867066C (en) Gas diffusion layer with flowpath
KR20030061484A (ko) 연료전지용 바이폴라 플레이트 및 그 제조방법
CN1209835C (zh) 质子交换膜燃料电池双极板制作方法
KR101056439B1 (ko) 연료전지용 스택 및 그의 제조방법
KR100728059B1 (ko) 연료전지용 도전성 재료 코팅 바이폴라플레이트 및 이를이용한 고체 고분자 전해질 연료전지
KR100737987B1 (ko) 연료전지용 바이폴라 플레이트 및 그 제조방법
KR100669373B1 (ko) 연료전지용 금속 세퍼레이터 및 그 제조방법과 이를포함하는 연료전지
KR100482585B1 (ko) 전도성 고분자 또는 탄소 복합체 재질의 고분자 전해질 연료 전지용 분리판 제조방법
CN110474066A (zh) 燃料电池的双极板及其成型工艺

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E601 Decision to refuse application