KR20050090457A - 연료전지용 세퍼레이터의 제조방법 - Google Patents

연료전지용 세퍼레이터의 제조방법 Download PDF

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KR20050090457A
KR20050090457A KR1020057013014A KR20057013014A KR20050090457A KR 20050090457 A KR20050090457 A KR 20050090457A KR 1020057013014 A KR1020057013014 A KR 1020057013014A KR 20057013014 A KR20057013014 A KR 20057013014A KR 20050090457 A KR20050090457 A KR 20050090457A
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Abstract

본 발명은 탄소분말과 열경화성 수지로 되는 원료분말에 대한 프레스장치에 의한 압축성형 공정과 가열에 의한 열경화성 수지의 수지경화 공정을 분리함으로써, 고가 프레스장치의 제조속도를 올릴 수 있어, 제조비용을 삭감할 수 있는 양산화에 적합한 연료전지용 세퍼레이터의 제조방법을 제공하는 것을 과제로 한다.
탄소분말과, 열경화성 수지와의 혼합물을 원료분말로서 사용하고, 금형에 넣은 원료분말을 프레스장치에 의해 가압하여 세퍼레이터형상의 성형판을 압축성형하는 압축성형 공정과, 압축성형 공정에 의해 작성된 성형판을 노(오븐) 등의 가열장치로 가열하여 열경화성 수지를 경화시키는 수지경화 공정에 의해, 연료전지용 세퍼레이터를 제조한다.

Description

연료전지용 세퍼레이터의 제조방법{Method for producing separator of fuel cell}
본 발명은 고체 고분자형 연료전지에 사용되는 연료전지용 세퍼레이터의 제조방법에 관한 것으로, 특히 탄소분말과 열경화성 수지로 되는 혼합물을 원료분말로서 사용하는 연료전지용 세퍼레이터의 제조방법에 관한 것이다.
연료전지는 전해질을 매개로 하여 수소와 산소를 반응시켜서 화학에너지를 직접 전기에너지로 변환하는 장치로, 사용하는 전해질에 따라 몇가지 유형이 있는데, 전해질에 고체 고분자 전해질막을 사용한 고체 고분자형 연료전지는 80℃ 정도의 저온에서 작동할 수 있기 때문에, 전기자동차의 발전장치로서 주목되고 있다.
도 4는 연료전지를 구성하는 단위셀(unit cell)의 구성을 나타내는 분해도이고, 도 5는 도 4에 나타내는 연료전지용 세퍼레이터의 구성을 나타내는 도면으로, (a)는 평면도이고, (b)는 (a)에 나타내는 X-Y 단면도이다.
고체 고분자형 연료전지는 도 4에 나타내는 바와 같이, 좌우 양측면에 복수개의 홈부(溝部)를 구비한 2장의 연료전지용 세퍼레이터(1)에 의해, 고체 고분자 전해질막(2)와 애노드(anode)(연료전극)(3)과 캐소드(cathode)(산화제전극)(4)를, 가스켓(gasket)(5)를 매개로 하여 접합(接合)한 MEA(membrane electrode assembly: 막/전극접합체)를 단위셀로서 수십개~수백개 병설(竝設)하고, 애노드에 유체(流體)인 연료가스(수소가스)를, 캐소드에 유체인 산화가스(산소가스)를 공급함으로써, 외부회로로부터 전류를 취출(取出)하는 구성으로 되어 있다.
연료전지용 세퍼레이터(1)은, 도5의 (a), (b)에 나타내는 바와 같이, 두께가 얇은 판상체의 한쪽면 또는 양면에 복수개의 가스공급 배출용 홈(11), 가스공급 배출용 홈(11)에 연료가스 또는 산화가스를 공급하는 개구부(開口部)(12), MEA를 병설하기 위한 고정구멍(13)을 갖는 형상으로, 연료전지 내를 흐르는 연료가스와 산화가스가 혼합되지 않도록 분리하는 작용을 갖는 동시에, MEA에서 발전(發電)한 전기에너지를 외부로 전달하거나, MEA에서 생성된 열을 외부로 방열(放熱)한다고 하는 중요한 역할을 담당하고 있다.
따라서, 연료전지용 세퍼레이터(1)에 요구되는 특성으로서는, 조립시에 있어서의 볼트의 단단히 조임이나, 자동차 등의 진동에 대해 충분한 강도가 있는 것, 발전손실을 적게 하기 위해 전기저항을 작게하는 것, 연료가스와 산화가스를 그 양면에서 완전히 분리하여 전극에 공급하기 위한 가스 불투과성을 들 수 있다.
이러한 연료전지용 세퍼레이터(1)로서는, 생산성이나 비용면으로부터 유리한 페놀 수지 등의 열경화성 수지를 바인더로서 사용한 탄소 복합재료가 제안되어 있고(예를 들면, 일본국 특허공개 제(소)59-26907호 공보), 그 제조방법은 탄소분말과 열경화성 수지를 혼합하여 금형(金型)에 투입하고, 그것에 압축력을 작용시키는 동시에 가열하여 수지를 경화시켜서 제조하는 방법이 사용되고 있다.
그러나, 종래기술에서는 탄소분말과 열경화성 수지로 되는 원료분말을 사용하여 연료전지용 세퍼레이터(1)을 제조할 때, 금형에 원료분말을 투입하여 프레스장치에서 압력과 온도를 작용시키고 있기 때문에, 페놀 수지는 열경화성 수지 중에서는 경화속도가 빠른 수지이지만, 160℃의 온도에서 몇분 필요해지는 동시에, 열이 원료분말에 전열되어 온도가 높아질 때까지도, 원료분말의 크기에 따라 다르지만 몇분의 시간이 필요해져, 고가 프레스장치의 제조속도가 저하되어 버린다고 하는 문제점이 있었다.
본 발명은 이러한 문제점에 비추어 이루어진 것으로, 그 목적으로 하는 바는, 탄소분말과 열경화성 수지로 되는 원료분말에 대한 프레스장치에 의한 압축성형 공정과 가열에 의한 열경화성 수지의 수지경화 공정을 분리함으로써, 고가 프레스장치의 제조속도를 올릴 수 있어, 제조비용을 삭감할 수 있는 양산화(量産化)에 적합한 연료전지용 세퍼레이터의 제조방법을 제공하는 점에 있다.
발명의 개시
본 발명은 상기 과제를 해결하기 위해, 이하에 드는 구성으로 하였다.
청구범위 제1항에 기재된 발명의 요지는, 탄소분말과 열경화성 수지를 소정의 비율로 혼합한 혼합물을 원료분말로서 사용하는 연료전지용 세퍼레이터의 제조방법으로서, 상기 원료분말을 금형에 투입하고 냉간(冷間) 압축성형을 행하는 압축성형 공정과, 상기 압축성형 공정에 의해 압축성형된 상기 원료분말을 무가압의 상태에서 상기 열경화성 수지의 수지경화온도 이상의 온도로 가열하는 수지경화 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 연료전지용 세퍼레이터의 제조방법에 있다.
또한 청구범위 제2항에 기재된 발명의 요지는, 청구범위 제1항에 있어서, 상기 압축성형 공정에서는, 상기 원료분말에 100 MPa 이상의 압력을 작용시키는 것을 특징으로 하는 연료전지용 세퍼레이터의 제조방법에 있다.
또한 청구범위 제3항에 기재된 발명의 요지는, 청구범위 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 열경화성 수지로서 페놀 수지를 사용하고, 상기 페놀 수지에 의해 상기 탄소분말이 코팅되어 있는 것을 특징으로 하는 연료전지용 세퍼레이터의 제조방법에 있다.
또한 청구범위 제4항에 기재된 발명의 요지는, 청구범위 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항의 연료전지용 세퍼레이터의 제조방법에 의해 제조된 연료전지 세퍼레이터에 있다.
또한 청구범위 제5항에 기재된 발명의 요지는, 고체 고분자 전해질막을 매개로 하여 애노드와 캐소드를 한쌍의 세퍼레이터에 의해 접합한 단위셀이 복수개 병설되어 있는 연료전지로서, 상기 세퍼레이터의 일부 또는 전부에 청구범위 제4항의 연료전지 세퍼레이터가 사용되고 있는 것을 특징으로 하는 연료전지에 있다.
도면의 간단한 설명
도 1은 본 발명의 연료전지용 세퍼레이터 제조방법의 압축성형 공정에 사용되는 프레스장치의 구성을 나타내는 개략도이다.
도 2는 본 발명의 연료전지용 세퍼레이터 제조방법의 수지경화 공정에 사용되는 가열장치의 구성을 나타내는 개략도이다.
도 3은 본 발명의 연료전지용 세퍼레이터 제조방법의 실시예 및 비교예에서 사용한 원료분말, 프로세스 및 적부(適否) 판정결과를 나타내는 표이다.
도 4는 연료전지를 구성하는 단위셀의 구성을 나타내는 분해도이다.
도 5는 도 4에 나타내는 연료전지용 세퍼레이터의 구성을 나타내는 도면으로, (a)는 평면도이고, (b)는 (a)에 나타내는 X-Y 단면도이다.
부호의 설명
1 연료전지용 세퍼레이터
2 고체 고분자 전해질막
3 애노드(연료전극)
4 캐소드(산화제전극)
5 가스켓
11 가스공급 배출용 홈
12 개구부
13 고정구멍
발명을 실시하기 위한 최선의 형태
이하, 본 발명의 실시형태를 도면을 토대로 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 연료전지용 세퍼레이터 제조방법의 압축성형 공정에 사용되는 프레스장치의 구성을 나타내는 개략도이고, 도 2는 본 발명의 연료전지용 세퍼레이터 제조방법의 수지경화 공정에 사용되는 가열장치의 구성을 나타내는 개략도이다.
본 실시형태는 탄소분말과 열경화성 수지와의 혼합물을 원료분말로서 사용하고, 금형에 넣은 원료분말을 프레스장치에 의해 가압하여 세퍼레이터형상의 성형판을 압축성형하는 압축성형 공정과, 압축성형 공정에 의해 작성된 성형판을 노(furnace)(오븐) 등의 가열장치로 가열하여 열경화성 수지를 경화시키는 수지경화 공정에 의해, 연료전지용 세퍼레이터(1)을 제조한다.
먼저, 탄소분말과 열경화성 수지를 소정의 중량비율로 조합(調合)하고, 충분히 교반하여 원료분말을 혼성(混成)한다. 또한, 원료분말의 혼합 중량비율은, 탄소분말 90%~60%, 열경화성 수지 10%~40%가 되는 비율로 하는 것이 적합하다. 또한, 원료분말에는 탄소분말 및 열경화성 수지 이외에, 필요에 따라 섬유기재, 충전재, 이형제(離型劑), 내가수분해제 등을 첨가해도 된다.
탄소분말로서는 흑연분말(카본분말) 등을 사용할 수 있고, 흑연분말을 사용하는 경우에는, 평균입경이 10 ㎛~100 ㎛, 아스펙트비(aspect ratio)가 2 이하인 것을 사용하는 것이 바람직하다.
열경화성 수지로서는, 레졸형 페놀 수지(resol-type phenol resin), 노볼락형 페놀 수지(novolac-type phenol resin)로 대표되는 페놀 수지를 사용하면 성형성으로서 양호하고, 더욱이 탄소분말을 페놀 수지가 코팅하고 있는 재료를 사용하면, 강도도 높아져 적합하다.
압축성형 공정에서는, 도 1에 나타내는 바와 같은 프레스장치를 사용하고, 금형(자형(雌型)) 중에 원료분말을 균일하게 채워넣고, 유압실린더(hydraulic cylinder)에 의해 금형(자형)을 금형(웅형(雄型))에 밀어누름으로써, 금형(자형)과 금형(웅형)에 의해 원료분말에 100 MPa 이상의 압력을 작용시켜, 세퍼레이터형상의 성형판을 압축성형한다. 이 때, 금형(자형)과 금형(웅형)의 가압면에 소정의 홈형상을 시행해 둠으로써, 성형판에 가스공급 배출용 홈(11)이 반전(反轉)되어 형성된다.
또한, 압축성형 공정은 가열하지 않고 실온에서 행하는 냉간 압축성형으로, 원료분말을 가열할 필요가 없기 때문에 성형시간을 단축할 수 있어, 5~10초의 시간으로 1장의 세퍼레이터형상의 성형판을 압축성형할 수 있다. 또한, 수지가 경화되지 않기 때문에, 금형과 제품의 접착이 일어나지 않아, 이형성이 우수하다.
프레스장치에 의해 냉간 압축성형할 때, 100 MPa 이상의 압력을 원료분말에 작용시킴으로써, 고밀도 세퍼레이터형상의 성형판을 얻을 수 있어, 양산성과 고성능을 겸비한 연료전지용 세퍼레이터(1)을 제조할 수 있다.
수지경화 공정에서는, 도 1에 나타내는 바와 같은 가열장치에 금형으로부터 취출한 성형판을 반입(搬入)하고, 전기히터 등의 가열수단에 의해 무가압의 상태에서 열경화성 수지의 수지경화온도 이상인 170℃~200℃로 가열을 행하고, 열경화성 수지를 경화시켜서 연료전지용 세퍼레이터(1)을 제조한다. 또한, 수지경화 공정에 있어서는, 배치식 노(bach-type furnace)에 많은 성형판을 반입하여 가열해도 되고, 연속로에 의해 벨트 콘베어 위에 성형판을 올려서 가열해도 된다. 어느쪽 방식으로 해도 가열에는 시간이 걸리지만, 이 방식이라면 많은 수량을 처리하는 것이 가능하여, 전체 제조시간은 적어진다.
이상 설명한 바와 같이, 본 실시형태에 따르면, 탄소분말과 열경화성 수지로 되는 원료분말에 대한 프레스장치에 의한 압축성형 공정과 가열에 의한 열경화성 수지의 수지경화 공정을 분리함으로써, 압축성형 공정에서는, 원료분말을 가열할 필요가 없기 때문에 시간의 단축을 꾀할 수 있어, 5~10초의 시간으로 1장의 세퍼레이터형상의 성형판을 압축성형할 수 있기 때문에, 고가 프레스장치의 제조속도를 올릴 수 있다고 하는 효과를 나타낸다.
더욱이, 본 실시형태에 따르면, 탄소분말과 열경화성 수지로 되는 원료분말에 대한 프레스장치에 의한 압축성형 공정과 가열에 의한 열경화성 수지의 수지경화 공정을 분리함으로써, 압축성형 공정에 의해 압축성형된 복수의 성형판을 동시에 연속로 등의 노에서 천천히 가열경화시킬 수 있기 때문에, 제조시간의 대폭적인 단축이 이루어지는 동시에 제조비용을 삭감할 수 있어, 양산성을 압도적으로 향상시킬 수 있다고 하는 효과를 나타낸다.
이하, 본 실시형태의 실시예 및 비교예를 나타내서 본 발명을 구체적으로 설명하지만, 본 발명은 하기 실시예에 제한되는 것은 아니다.
도 3은 본 발명의 연료전지용 세퍼레이터 제조방법의 실시예 및 비교예에서 사용한 원료분말, 프로세스 및 적부 판정결과를 나타내는 표이다.
각 실시예 및 각 비교예에 대해서 밀도, 전기저항, 기밀성(氣密性) 및 휨강도(flexural strength)를 측정해서 비교하였지만, 밀도, 전기저항, 기밀성 및 휨강도의 측정방법은, 이하와 같다.
밀도: 중량을 체적으로 나눈 값으로부터 부피밀도를 산출하였다.
전기저항: 길이 200 ㎜, 단면(斷面)을 사방 1 ㎜로 가공한 성형 샘플을 사용하여 4단자법(端子法)으로 측정을 행하였다.
기밀성: JIS K7126의 A법(차압법(差壓法))에 준하여 행하고, 시료 조습(調濕): 23℃, 50% RH*48 Hr 이상, 측정온도: 23℃, 사용 가스종류: 수소가스의 조건하에서 행하였다.
휨강도: ASTM D-790에 준하여 행하고, 성형 샘플을 길이 60 ㎜, 폭 20 ㎜, 두께 3 ㎜로 가공하여, 스팬(span) 50 ㎜의 3점을 휘어 측정을 행하였다.
(실시예 1)
탄소분말로서 평균입경이 20 ㎛·입자의 아스펙트비 1.5인 흑연분말을, 열경화성 수지로서 분체(粉體)의 페놀 수지를 각각 사용하여, 그 혼합 중량비율이 탄소분말 85%, 수지 15%가 되는 비율로 충분히 혼합하여 원료분말로 하였다. 해당 혼합분말 600 g을, 300×200×20 ㎜의 용적을 갖는 자형에 균등해지도록 투입하고, 웅형에서 200 MPa의 압력을 작용시켜 눌러 굳힘으로써 성형 샘플을 작성하였다. 가압속도는 5 ㎜/sec의 속도로 하고, 가압시의 금형 및 원료분말의 온도는 실온 그대로 25℃였다. 눌러 굳힌 성형 샘플을 금형으로부터 취출하여 그 밀도를 측정한 바, 밀도는 1.90 g/cc였다.
다음으로, 금형으로부터 취출한 성형 샘플을 가열장치에 반입하여 200℃까지 가열하고, 수지를 경화시켰다. 그 때의 승온은, 실온상태로부터 200℃까지 3시간동안 행하였다. 가열장치로부터 취출하여 성형 샘플을 관찰한 바, 밀도는 1.87 g/cc로 약간 감소되어 있었지만, 휘어짐이나, 변형, 팽창 등의 이상은 관찰되지 않았다. 더욱이, 물성을 측정한 바, 전기저항=8 mΩ㎝, 기밀성=1.5×10-6㎤/㎠·s, 휨강도=60 MPa로, 어느 물성도 연료전지용 세퍼레이터(1)로서 적합한 값이었다.
(실시예 2)
실시예 1과 동일한 탄소분말과 열경화성 수지를 각각 사용하여, 그 혼합 중량비율이 탄소분말 75%, 수지 25%가 되는 비율로 충분히 혼합하여 원료분말로 하였다. 해당 혼합분말 600 g을, 300×200×20 ㎜의 용적을 갖는 자형에 균등해지도록 투입하고, 웅형에서 100 MPa의 압력을 작용시켜 눌러 굳힘으로써 성형 샘플을 작성하였다. 가압속도는 5 ㎜/sec의 속도로 하고, 가압시의 금형 및 원료분말의 온도는 실온 그대로 25℃였다. 눌러 굳힌 성형 샘플을 금형으로부터 취출하여 그 밀도를 측정한 바, 밀도는 1.85 g/cc였다.
다음으로, 금형으로부터 취출한 성형 샘플을 가열장치에 반입하여 200℃까지 가열하고, 수지를 경화시켰다. 그 때의 승온은, 실온상태로부터 200℃까지 3시간동안 행하였다. 가열장치로부터 취출하여 성형 샘플을 관찰한 바, 밀도는 1.85 g/cc 그대로이고, 휘어짐이나, 변형, 팽창 등의 이상은 관찰되지 않았다. 더욱이, 물성을 측정한 바, 전기저항=15 mΩ㎝, 기밀성=4.8×10-8㎤/㎠·s, 휨강도=65 MPa로, 어느 물성도 연료전지용 세퍼레이터(1)로서 적합한 값이었다.
(실시예 3)
원료분말로서 실시예 1의 탄소분말에 페놀 수지를 코팅한 것(중량비율은 탄소 85%, 수지 15%)을 사용하였다. 해당 혼합분말 600 g을, 300×200×20 ㎜의 용적을 갖는 자형에 균등해지도록 투입하고, 웅형에서 150 MPa의 압력을 작용시켜 눌러 굳힘으로써 성형 샘플을 작성하였다. 가압속도는 5 ㎜/sec의 속도로 하고, 가압시의 금형 및 원료분말의 온도는 실온 그대로 25℃였다. 눌러 굳힌 성형 샘플을 금형으로부터 취출하여 그 밀도를 측정한 바, 밀도는 1.92 g/cc였다.
다음으로, 금형으로부터 취출한 성형 샘플을 가열장치에 반입하여 200℃까지 가열하고, 수지를 경화시켰다. 그 때의 승온은, 실온상태로부터 200℃까지 3시간동안 행하였다. 가열장치로부터 취출하여 성형 샘플을 관찰한 바, 밀도는 1.90 g/cc로 약간 팽창되어 있었지만, 휘어짐이나, 변형, 팽창 등의 이상은 관찰되지 않았다. 더욱이, 물성을 측정한 바, 전기저항=7 mΩ㎝, 기밀성=1.2×10-6㎤/㎠·s, 휨강도=70 MPa로, 어느 물성도 연료전지용 세퍼레이터(1)로서 적합한 값이었다.
(비교예 1)
금형에서의 압축력을 50 MPa로 행한 것 이외에는, 실시예 1과 완전히 동일한 원료분말 및 프로세스로 성형 샘플을 제작하였다. 눌러 굳힌 성형 샘플을 금형으로부터 취출하여 그 밀도를 측정한 바, 밀도는 1.70 g/cc였다.
다음으로, 금형으로부터 취출한 성형 샘플을 가열장치에 반입하여 200℃까지 가열하고, 수지를 경화시켰다. 그 때의 승온은, 실온상태로부터 200℃까지 3시간동안 행하였다. 가열장치로부터 취출하여 성형 샘플을 관찰한 바, 밀도는 1.70 g/cc 그대로이고, 휘어짐이나, 변형, 팽창 등의 이상은 관찰되지 않았다. 더욱이, 물성을 측정한 바, 전기저항=20 mΩ㎝, 기밀성=3.0×10-4㎤/㎠·s, 휨강도=50 MPa였다. 기밀성이 2자리수 나빠져, 연료전지용 세퍼레이터(1)로서 사용하는 것은 부적합하였다.
(비교예 2)
금형에서의 압축력을 75 MPa로 행한 것 이외에는, 실시예 2와 완전히 동일한 원료분말 및 프로세스로 성형 샘플을 제작하였다. 눌러 굳힌 성형 샘플을 금형으로부터 취출하여 그 밀도를 측정한 바, 밀도는 1.75 g/cc였다.
다음으로, 금형으로부터 취출한 성형 샘플을 가열장치에 반입하여 200℃까지 가열하고, 수지를 경화시켰다. 그 때의 승온은, 실온상태로부터 200℃까지 3시간동안 행하였다. 가열장치로부터 취출하여 성형 샘플을 관찰한 바, 밀도는 1.75 g/cc 그대로이고, 휘어짐이나, 변형, 팽창 등의 이상은 관찰되지 않았다. 더욱이, 물성을 측정한 바, 전기저항=20 mΩ㎝, 기밀성=5.0×10-5㎤/㎠·s, 휨강도=45 MPa였다. 기밀성이 나빠져, 연료전지용 세퍼레이터(1)로서 사용하는 것은 부적합하였다.
(비교예 3)
금형에서의 압축력을 20 MPa로 행한 것 이외에는, 실시예 3과 완전히 동일한 원료분말 및 프로세스로 성형 샘플을 제작하였다. 눌러 굳힌 성형 샘플을 금형으로부터 취출하여 그 밀도를 측정한 바, 밀도는 1.75 g/cc였다. 눌러 굳힌 성형 샘플을 금형으로부터 취출하여 그 밀도를 측정한 바, 밀도는 1.72 g/cc였다.
다음으로, 금형으로부터 취출한 성형 샘플을 가열장치에 반입하여 200℃까지 가열하고, 수지를 경화시켰다. 그 때의 승온은, 실온상태로부터 200℃까지 3시간동안 행하였다. 가열장치로부터 취출하여 성형 샘플을 관찰한 바, 밀도는 1.65 g/cc로 조금 팽창되어 있었지만, 휘어짐이나, 변형, 팽창 등의 이상은 관찰되지 않았다. 더욱이, 물성을 측정한 바, 전기저항=25 mΩ㎝, 기밀성=8.0×10-3㎤/㎠·s, 휨강도=38 MPa로, 기밀성이 나빠져, 연료전지용 세퍼레이터(1)로서 사용하는 것은 부적합하였다.
이상과 같이, 압축성형 공정에 있어서 원료분말에 작용시키는 압력이 100 MPa 이상인 실시예 1~3에서는, 전기저항, 기밀성 및 휨강도 중 어느 성능도 만족시킨 충분한 물성을 갖는 연료전지용 세퍼레이터(1)을 얻을 수 있었지만, 압축성형 공정에 있어서 원료분말에 작용시키는 압력이 20 MPa~75 MPa인 비교예 1~3에서는, 특히 기밀성이 떨어져, 충분한 물성을 갖는 연료전지용 세퍼레이터(1)을 얻을 수 없었다.
또한, 본 발명이 상기 각 실시형태에 한정되지 않고, 본 발명의 기술사상의 범위내에서, 각 실시형태는 적절히 변경될 수 있는 것은 명백하다. 또한, 상기 구성부재의 수, 위치, 형상 등은 상기 실시형태에 한정되지 않고, 본 발명을 실시하는데 있어서 적합한 수, 위치, 형상 등으로 할 수 있다. 또한, 각 도면에 있어서 동일 구성요소에는 동일 부호를 붙이고 있다.
본 발명의 연료전지용 세퍼레이터의 제조방법은, 탄소분말과 열경화성 수지로 되는 원료분말에 대한 프레스장치에 의한 압축성형 공정과 가열에 의한 열경화성 수지의 수지경화 공정을 분리함으로써, 압축성형 공정에서는, 원료분말을 가열할 필요가 없기 때문에 성형시간을 단축할 수 있어, 5~10초의 시간으로 1장의 세퍼레이터형상의 성형판을 압축성형할 수 있기 때문에, 고가 프레스장치의 제조속도를 올릴 수 있다고 하는 효과를 나타낸다.
더욱이, 본 발명의 연료전지용 세퍼레이터의 제조방법은, 탄소분말과 열경화성 수지로 되는 원료분말에 대한 프레스장치에 의한 압축성형 공정과 가열에 의한 열경화성 수지의 수지경화 공정을 분리함으로써, 압축성형 공정에 의해 압축성형된 복수의 성형판을 동시에 연속로 등의 노에서 천천히 가열경화시킬 수 있기 때문에, 제조시간의 대폭적인 단축이 이루어지는 동시에 제조비용을 삭감할 수 있어, 양산성을 압도적으로 향상시킬 수 있다고 하는 효과를 나타낸다.

Claims (5)

  1. 탄소분말과 열경화성 수지를 소정의 비율로 혼합한 혼합물을 원료분말로서 사용하는 연료전지용 세퍼레이터의 제조방법으로서,
    상기 원료분말을 금형에 투입하고 세퍼레이터형상의 성형판을 냉간 압축성형하는 압축성형 공정과,
    상기 압축성형 공정에 의해 압축성형된 상기 성형판을 무가압의 상태에서 상기 열경화성 수지의 수지경화온도 이상의 온도로 가열하는 수지경화 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 연료전지용 세퍼레이터의 제조방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 압축성형 공정에서는, 상기 성형판에 100 MPa 이상의 압력을 작용시키는 것을 특징으로 하는 연료전지용 세퍼레이터의 제조방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 열경화성 수지로서 페놀 수지를 사용하고, 상기 페놀 수지에 의해 상기 탄소분말이 코팅되어 있는 것을 특징으로 하는 연료전지용 세퍼레이터의 제조방법.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항의 연료전지용 세퍼레이터의 제조방법에 의해 제조된 연료전지 세퍼레이터.
  5. 고체 고분자 전해질막을 매개로 하여 애노드와 캐소드를 한쌍의 세퍼레이터에 의해 접합한 단위셀이 복수개 병설되어 있는 연료전지로서, 상기 세퍼레이터의 일부 또는 전부에 제4항의 연료전지 세퍼레이터가 사용되고 있는 것을 특징으로 하는 연료전지.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US11740296B2 (en) 2019-10-23 2023-08-29 Lg Energy Solution, Ltd. Device and method for measuring resistance of pressurized separator

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