KR20080054114A - 연료전지용 금속분리판의 제조방법 - Google Patents

연료전지용 금속분리판의 제조방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20080054114A
KR20080054114A KR1020060126285A KR20060126285A KR20080054114A KR 20080054114 A KR20080054114 A KR 20080054114A KR 1020060126285 A KR1020060126285 A KR 1020060126285A KR 20060126285 A KR20060126285 A KR 20060126285A KR 20080054114 A KR20080054114 A KR 20080054114A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
plate
fuel cell
manufacturing
flat plate
spot welding
Prior art date
Application number
KR1020060126285A
Other languages
English (en)
Other versions
KR100901568B1 (ko
Inventor
배동관
Original Assignee
현대자동차주식회사
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 현대자동차주식회사 filed Critical 현대자동차주식회사
Priority to KR1020060126285A priority Critical patent/KR100901568B1/ko
Priority to JP2007123670A priority patent/JP5187811B2/ja
Priority to DE102007037650.4A priority patent/DE102007037650B4/de
Priority to US11/837,422 priority patent/US8882859B2/en
Priority to CN2007101869832A priority patent/CN101202336B/zh
Publication of KR20080054114A publication Critical patent/KR20080054114A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR100901568B1 publication Critical patent/KR100901568B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/02—Details
    • H01M8/0202—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors
    • H01M8/0204—Non-porous and characterised by the material
    • H01M8/0206—Metals or alloys
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/02—Details
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/02—Details
    • H01M8/0202—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors
    • H01M8/0267—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors having heating or cooling means, e.g. heaters or coolant flow channels
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/02—Details
    • H01M8/0202—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors
    • H01M8/0247—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors characterised by the form
    • H01M8/0254—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors characterised by the form corrugated or undulated
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/02—Details
    • H01M8/0202—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors
    • H01M8/0258—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors characterised by the configuration of channels, e.g. by the flow field of the reactant or coolant
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/02—Details
    • H01M8/0271—Sealing or supporting means around electrodes, matrices or membranes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/02—Details
    • H01M8/0297—Arrangements for joining electrodes, reservoir layers, heat exchange units or bipolar separators to each other
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/24—Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells
    • H01M8/2465—Details of groupings of fuel cells
    • H01M8/2483—Details of groupings of fuel cells characterised by internal manifolds
    • 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
    • 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
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T29/00—Metal working
    • Y10T29/49—Method of mechanical manufacture
    • Y10T29/49002—Electrical device making
    • Y10T29/49108—Electric battery cell making
    • Y10T29/4911—Electric battery cell making including sealing

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 금속분리판의 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 종래의 분리판 접합을 위한 시일 접착력에 따라 기밀이 결정되고, 시일 핸들링으로 인한 자동화가 불가능하였으나, 기밀성 유지 및 분리판 접합을 위한 컴파운더 도포 및 스폿용접의 자동화를 실현함으로써, 대량생산이 용이하고, 분리판의 강성을 증가시키고 열변형을 최소화시킬 수 있도록 한 연료전지용 금속분리판의 제조방법에 관한 것이다.
이를 위해, 본 발명은 두개의 평판을 요철형태로 성형하는 제1단계와; 상기 평판에 컴파운더를 도포하는 제2단계와; 상기 평판이 대칭되도록 맞대어 매칭시키는 제3단계와; 상기 평판을 스폿용접에 의해 접합하는 제4단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 연료전지용 금속분리판의 제조방법을 제공한다.
스폿용접, 컴파운더, 가이드홀

Description

연료전지용 금속분리판의 제조방법{Manufacturing method for metal seperator of fuel cell}
도 1은 본 발명에 따른 스폿용접에 의해 접합된 금속분리판의 일실시예를 나타내는 사시도이고,
도 2는 본 발명에 따른 분리판의 스폿용접부를 나타내는 개략도이고,
도 3은 매니폴드(채널)별 기밀 유지를 위한 용접부를 나타내는 도면으로서, 도 2의 "A-A"선을 따라 취한 단면도이고,
도 4는 본 발명에 따른 상부 및 하부금형과 분리판의 형상을 나타내는 개략도이고,
도 5는 본 발명에 따른 스폿용접을 설명하기 위한 단면도이고,
도 6은 종래의 금속분리판의 접착구조를 나타내는 구성도이고,
도 7은 종래의 접합방법에 따라 제조된 금속분리판이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
10 : 제1평판 11 : 제2평판
12 : 냉각수 유로 13 : 수소유로
14 : 공기유로 15 : 컴파운더
16 : MEA 17 : 접합부
18 : 분리판 19 : 스폿용접부
20 : 공기 매니폴드 21 : 냉각수 매니폴드
22 : 수소 매니폴드 23 : 가이드홀
24 : 스폿용접건 25 : 유출방지용 그루브
26 : 상부 금형 27 : 하부금형
28 : 냉각수 유로(금형내)
본 발명은 연료전지용 금속분리판의 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 종래의 분리판 접합을 위한 시일 접착력에 따라 기밀이 결정되고, 시일 핸들링으로 인한 자동화가 불가능하였으나, 기밀성 유지 및 분리판 접합을 위한 컴파운더 도포 및 스폿용접의 자동화를 실현함으로써, 대량생산이 용이하고, 분리판의 강성을 증가시키고 열변형을 최소화시킬 수 있도록 한 연료전지용 금속분리판의 제조방법에 관한 것이다.
소형 연료전지는 무공해 전원으로서 휴대전화, 무전기, 노트북 컴퓨터 및 기타 배터리를 사용하는 소형 휴대용 전자기기에서 수시로 충전이 필요한 배터리를 대체하거나, 야외에서 배터리를 충전하여 사용할 때 유용하여 전 세계적으로 많은 연구개발이 진행되고 있다.
즉, 소형 연료전지는 연료로 수소 또는 메탄올을 사용할 수 있으며, 연료가 공급되면 즉시 전력을 발생시킬 뿐만 아니라, 연료가 공급되는 한 전력을 계속 발생할 수 있으므로, 장시간 충전이 요구되는 배터리를 대체하거나, 별도의 전원이 없는 곳에서도 기존 배터리를 충전할 수 있는 것이다.
특히 수소는 휴대 가능한 연료인 LPG, 가솔린, 디젤 등의 연료를 소형 개질기를 통하여 얻을 수 있으므로, 일반 연료를 사용하는 휴대용 연료전지도 구성 가능하다.
지금까지 개발된 소형 휴대용 연료전지는 대부분 고분자 전해질막 또는 고체산화물막 등 고체 전해질을 사용하고 있으며, 일부 알칼리 수용액 또는 용융탄산염 등 액체전해질을 사용하는 경우도 있다.
고분자 전해질 연료전지는 기본적으로 고분자 전해질막과 막의 양면에 코팅된 연료극층(anode layer) 및 공기극층(cathode layer), 그리고 이들 전극에 연료 및 공기를 공급해 주는 분리판으로 이루어진다.
전극층이 코팅된 전해질막을 전극-전해질 어셈블리 (membrane-electrode assembly, 이하 MEA라 칭하며, MEA의 연료극에서는 수소 또는 메탄올이 수소이온(H + )으로 전환되고, 연료극에서 생성된 수소이온은 전해질 막을 통하여 공기극 쪽으로 이동되어, 공기극에 공급되는 공기 중 산소와 반응하여 물을 생성한다.
이 과정에서 연료극에서 생성된 전자가 외부회로를 통하여 공기극으로 전달되어 소모됨으로써 전력이 발생된다. 즉, 고분자 전해질 연료전지는 수소와 산소의 화학적 에너지를 직접 전기 에너지로 변환시키는 역할을 하며, 실온에서도 작동이 가능하여 휴대용 연료전지로 적합하다.
실제로 사용되는 고분자 전해질 연료전지는 MEA와 분리판 여러 장을 서로 순차적으로 적층함으로써 구성된다. 이때, 분리판은 적층된 각각의 MEA에 수소와 공기가 균일하게 공급되도록 하고, 전기적으로는 MEA를 직렬 연결하는 역할을 한다.
현재 고분자 전해질 연료전지용 분리판 재료로는 전기전도도, 무게, 부식 등을 고려하여 그래파이트(graphite)가 가장 많이 사용되고 있다.
즉, 그래파이트 분말을 고온, 고압에서 판형으로 성형한 후 수지를 함침시켜 제작된 두께 2mm 이상의 그래파이트 판을 모재로 하여 이 판의 양면에 기계 가공으로 가스 채널을 형성시키는 분리판 제작방법이 일반적으로 사용된다.
그러나 기계 가공에 의해 분리판을 제작할 경우 가공비가 높을 뿐만 아니라, 가공 시간이 길고, 특히 모재 두께가 3mm 이하인 경우에는 기계적 강도가 떨어져 가공이 매우 어려운 단점이 있다.
최근에는 파이버(fiber)로 강화된 두께 1∼2mm의 그래파이트 호일(foil)을 프레스로 압축하여 유로를 형성시킴으로써, 분리판 가공비를 절감하고 두께를 감소시키려는 시도가 있었다.
그러나 이러한 분리판 제작방법의 경우에도 유로가 형성된 얇은 그래파이트 분리판의 기계적 강도가 낮아 충격 또는 약간의 큰 힘이 가해질 경우 쉽게 파손되는 단점이 있다.
따라서, 그래파이트 분리판의 두께를 줄이는 데에는 한계가 있으며, 이는 소 형 고분자 전해질 연료전지의 실용화에 있어서 장애 요인으로 작용하고 있다.
이러한 그래파이트 분리판의 단점을 해결하기 위하여 최근에는 금속재료를 사용하여 분리판을 제작하는 방법이 일부 시도되고 있다.
금속 제품을 분리판 재료로 사용할 경우 가공이 용이하여 제작 단가가 낮아지며, 분리판의 두께 또한 감소시킬 수 있다.
또한, 기존의 흑연분리판에 비해 전기전도도가 우수하고, 연료전지 전체 크기를 흑연판에 비해 40% 줄일 수 있어 차세대 연료전지용 분리판으로 현재 활발히 개발되고 있다.
상기 분리판은 수소, 공기 및 냉각수를 공급하기 위한 유로를 형성하고, MEA(16)를 지지하는 역할을 하며, 이와 같은 역할을 수행하기 위해 전기전도도 및 기밀성이 요구되고 있다.
그러나, 기밀성이 유지되지 않는 경우에는 냉각수 누설로 인한 MEA(16)가 오염되어 오염된 셀이 작동이 불가능하게 되고, 특히 수소 가스 누설로 인한 화재 위험이 발생할 가능성이 있다.
현재에는 기밀성을 유지하기 위해 도 4 및 도 5에 도시한 바와 같이 두개의 판을 요철모양으로 성형한 후, 상하판의 양단부에 러버계열 시일(100)(SEAL)을 삽입하고, 러버 시일(100)의 접착력을 이용하여 금속분리판의 기밀성 유지 및 상하판을 결합한다.
그러나, 종래의 제조방법에 따른 분리판 성형 후 시일 접착 및 제1 및 제2평판(10,11)의 접착은 수작업으로 이루어져 대량생산에 어려움이 있고, 인건비가 증 가하는 요인이 되고 있다.
본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로서, 기밀성 유지 및 분리판 접합을 위한 컴파운더 도포 및 스폿용접의 자동화를 실현함으로써, 대량생산이 용이하고, 분리판의 강성을 증가시키고 열변형을 최소화시킬 수 있도록 한 연료전지용 금속분리판의 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 연료전지용 금속분리판의 제조방법에 있어서,
두개의 평판을 요철형태로 성형하는 제1단계와; 상기 평판에 컴파운더를 도포하는 제2단계와; 상기 평판이 대칭되도록 맞대어 매칭시키는 제3단계와; 상기 평판을 스폿용접에 의해 접합하는 제4단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
바람직한 구현예로서, 상기 제1단계의 평판은 상부에 위치한 제1평판과, 하부에 위치한 제2평판으로 구성되고, 상기 제1평판 및 제2평판의 접합부는 요철형태로 성형되며, 상기 제2단계의 평판 접합부 사이에 컴파운더가 도포되고, 상기 제3단계는 상기 컴파운더를 가운데 두고 양측에는 일정한 간격으로 스폿용접이 되는 것을 특징으로 한다.
더욱 바람직한 구현예로서, 상기 제1평판 및 제2평판의 접합부는 분리판의 가장자리인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제1평판 및 제2평판의 접합부는 수소 매니폴드, 공기 매니폴드 및 냉각수 매니폴드 사이를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 접합부의 스폿용접부 사이에는 컴파운더 유출방지용 그루브가 형성된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 접합부는 상부 금형의 하단에 형성된 돌출부와, 하부 금형의 상단에 형성된 수용부 사이에 삽입되어 성형 및 지지되고, 상기 스폿용접건이 상부 금형에 형성된 가이드 홀을 통해 삽입된 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조로 상세하게 설명한다.
본 발명에 따른 금속분리판의 성형방법은 두개의 판을 절단한 후, 요철형태로 만들기 위해 프레스기(금형)로 절곡한 다음, 상부에 위치한 제1평판(10)과 하부에 위치한 제2평판(11)을 요부는 요부끼리 철부는 철부끼기 맞대어 놓는다.
즉, 프레스기로 절곡성형된 제1평판(10)의 형상은 사다리꼴 형태의 요부와 철부가 지그재그로 형성되어 있고, 제2평판(11)의 형상도 제1평판(10)과 같다. 이때, 상기 제1평판(10)과 제2평판(11)이 대칭이 되도록 제2평판(11)을 180도 회전시켜 제1평판(10)과 접합하게 되면, 육각형의 냉각수 유로(12)가 형성되고, 냉각수 유로(12) 사이에는 제1평판(10)의 수소유로(13)와 제2평판(11)의 공기유로(14)가 형성되게 된다.
상기 제1평판(10)과 제2평판(11)으로 접합된 분리판(18)은 MEA(16)를 가운데 두고 적층하게 되면 MEA(16)의 상부에 형성된 공기극으로 산소가 공급되고, MEA(16)의 하부에 형성된 수소극으로 수소가 공급된다.
상기 분리판(18)의 기밀성을 유지하기 위해 먼저, 상부 및 하부 금형(26,27)을 이용해 제1평판(10) 및 제2평판(11)를 겹친 후 요철모양으로 성형한다.
즉, 상기 상부금형(26)의 하단부에는 사다리꼴 형상의 돌출부가 형성되어 있고, 하부금형(27)의 상단부에는 상기 돌출부와 대응되는 형상으로 수용부가 형성되어 있어, 상기 돌출부와 수용부 사이에 제1평판(10) 및 제2평판(11)의 양단부를 겹쳐 놓은 후 가압하게 되면, 사다리꼴 형상의 접합부(17)가 형성된다.
상기 사디리꼴 형상의 접합부(17) 사이에는 점도가 있는 액체형 실러인 컴파운더(15)가 자동으로 도포되고, 접합부(17) 가압시 컴파운더(17)가 유출되는 것을 방지하기 위해 제2평판(11)의 접합부(17) 양측에는 유출방지용 그루브(25)가 형성되어 있다.
상기 유출방지용 그루브(25)의 양측에 제1평판(10)과 제2평판(11)을 접착시키기 위해 스폿용접을 한다. 스폿용접의 순서는 분리판(18)의 일측부가 입구매니폴드에서 출구매니폴드방향으로, 분리판(18)의 타측부가 출구매니폴드에서 입구매니폴드방향으로 일정한 간격으로 동시에 진행된다.
상기 스폿용접을 위해 마이크로 스폿용접건(24)은 상부 금형(26)에 형성된 가이드 홀(23)을 통해 삽입되어 상기 제1평판(10) 및 제2평판(11)의 접합부(17)를 용접하게 되고, 상기 하부 금형(27)은 스폿용접을 위해 전극역할을 포함한다.
상기 스폿용접은 전극 사이에 용접물을 넣고 가압하면서 전류를 통하여 그 접촉 부분의 저항열로 가압 부분을 융합시키므로, 상기 상부 및 하부 금형(26,27)에 전달된 저항열을 냉각시키기 위한 냉각수 유로(28)가 금형 내부에 형성되어 있다.
또한, 수소매니폴드(22), 냉각수 매니폴드(21) 및 공기매니폴드(20) 사이에 컴파운더(15) 도포 및 스폿용접을 행하여 채널별 기밀을 유지할 수 있다.
이와 같은 구성에 의해, 상기 분리판(17)의 가장자리 및 채널별 기밀성을 유지하기 위해 컴파운더(15) 도포 및 스폿용접이 자동화 되어, 대량생산이 용이하고, 상부 및 하부 금형이 분리판의 요철과 같은 형태로 제작되고, 용접순서가 대칭위치로부터 순차적으로 동시에 이루어지므로, 분리판의 강성이 증가되고, 열변형의 최소화 및 성형에 의한 스프링 백 보정이 가능하다.
또한, 상기 스폿용접에 의해 분리판(18)에 형성된 냉각수 유로(12)부가 고정가능하고, 성형변형에 의한 보정이 가능하며, 스택적층이 용이하여 분리판(18)의 강성이 증가되는 장점이 있다.
이상에서는 본 발명을 특정의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 이러한 실시예에 한정되지 않으며, 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 실시할 수 있는 다양한 형태의 실시예들을 모두 포함한다.
이상에서 본 바와 같이, 본 발명에 따른 연료전지용 금속분리판의 제조방법에 의하면, 분리판의 가장자리 및 채널별 기밀성을 유지하기 위해 컴파운더 도포 및 스폿용접이 자동화 되어, 대량생산이 용이하고, 상부 및 하부 금형이 분리판의 요철과 같은 형태로 제작되고, 용접순서가 대칭위치로부터 순차적으로 동시에 이루어지므로, 분리판의 강성이 증가되고, 열변형의 최소화 및 성형에 의한 스프링 백 보정이 가능하다.
또한, 상기 분리판의 스폿용접에 의해 분리판에 형성된 냉각수 유로부가 고정가능하고, 성형변형에 의한 보정이 가능하며, 스택적층이 용이하여 분리판의 강성이 증가되는 장점이 있다.

Claims (6)

  1. 연료전지용 금속분리판의 제조방법에 있어서,
    두개의 평판을 요철형태로 성형하는 제1단계와;
    상기 평판에 컴파운더를 도포하는 제2단계와;
    상기 평판이 대칭되도록 맞대어 매칭시키는 제3단계와;
    상기 평판을 스폿용접에 의해 접합하는 제4단계;
    를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 연료전지용 금속분리판의 제조방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1단계의 평판은 상부에 위치한 제1평판(10)과, 하부에 위치한 제2평판(11)으로 구성되고, 상기 제1평판 및 제2평판의 접합부(17)는 요철형태로 성형되며, 상기 제2단계의 평판 접합부 사이에 컴파운더(15)가 도포되고, 상기 제3단계는 상기 컴파운더를 가운데 두고 양측에는 일정한 간격으로 스폿용접이 되는 것을 특징으로 하는 연료전지용 금속분리판의 제조방법.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 제1평판(10) 및 제2평판(11)의 접합부(17)는 분리판(18)의 가장자리인 것을 특징으로 하는 연료전지용 금속분리판의 제조방법.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 제1평판(10) 및 제2평판(11)의 접합부는 수소 매니폴드(22), 공기 매니폴드(20) 및 냉각수 매니폴드(21) 사이를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지용 금속분리판의 제조방법.
  5. 청구항 2에 있어서,
    상기 접합부(17)의 스폿용접부(19) 사이에는 컴파운더 유출방지용 그루브(25)가 형성된 것을 특징으로 하는 연료전지용 금속분리판의 제조방법.
  6. 청구항 2에 있어서,
    상기 접합부(17)는 상부 금형(26)의 하단에 형성된 돌출부와, 하부 금형의 상단에 형성된 수용부 사이에 삽입되어 성형 및 지지되고, 상기 스폿용접건(24)이 상부 금형에 형성된 가이드 홀(23)을 통해 삽입된 것을 특징으로 하는 연료전지용 금속분리판의 제조방법.
KR1020060126285A 2006-12-12 2006-12-12 연료전지용 금속분리판의 제조방법 KR100901568B1 (ko)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020060126285A KR100901568B1 (ko) 2006-12-12 2006-12-12 연료전지용 금속분리판의 제조방법
JP2007123670A JP5187811B2 (ja) 2006-12-12 2007-05-08 燃料電池用金属分離板の製造方法
DE102007037650.4A DE102007037650B4 (de) 2006-12-12 2007-08-09 Verfahren zum Herstellen eines Metallseparators für eine Brennstoffzelle
US11/837,422 US8882859B2 (en) 2006-12-12 2007-08-10 Method for manufacturing metal separator for fuel cell
CN2007101869832A CN101202336B (zh) 2006-12-12 2007-11-16 燃料电池的金属隔板的制造方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020060126285A KR100901568B1 (ko) 2006-12-12 2006-12-12 연료전지용 금속분리판의 제조방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20080054114A true KR20080054114A (ko) 2008-06-17
KR100901568B1 KR100901568B1 (ko) 2009-06-08

Family

ID=39399889

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020060126285A KR100901568B1 (ko) 2006-12-12 2006-12-12 연료전지용 금속분리판의 제조방법

Country Status (5)

Country Link
US (1) US8882859B2 (ko)
JP (1) JP5187811B2 (ko)
KR (1) KR100901568B1 (ko)
CN (1) CN101202336B (ko)
DE (1) DE102007037650B4 (ko)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100884073B1 (ko) * 2007-08-10 2009-02-19 현대자동차주식회사 연료 전지의 금속 분리판 접합용 용접 장치
KR101337294B1 (ko) * 2012-04-09 2013-12-05 태성전자 주식회사 저항용접용 박판 적층물 및 그 제조방법
WO2016190673A1 (ko) * 2015-05-27 2016-12-01 주식회사 엘지화학 분리판 및 이를 포함하는 연료 전지 스택

Families Citing this family (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101752587A (zh) * 2008-12-04 2010-06-23 上海空间电源研究所 金属双极板、密封件一体化燃料电池的制备方法
DE102009036039B4 (de) * 2009-08-03 2014-04-17 Reinz-Dichtungs-Gmbh Bipolarplatte sowie Verfahren zu deren Herstellung
KR101889550B1 (ko) * 2010-09-29 2018-08-17 한국전력공사 접합공정을 이용한 고체산화물 연료전지 스택의 분리판
US9660276B2 (en) 2010-10-20 2017-05-23 Honda Motor Co., Ltd. Fuel cell including separator with outer ends placed inward of fluid passages formed in frame
JP5236024B2 (ja) * 2011-01-12 2013-07-17 本田技研工業株式会社 燃料電池
JP5399441B2 (ja) * 2011-05-20 2014-01-29 本田技研工業株式会社 燃料電池
GB2509927A (en) 2013-01-17 2014-07-23 Intelligent Energy Ltd Flow field plates in fuel cells
CN103647092B (zh) * 2013-10-30 2016-02-03 张勇 延长燃料电池寿命的方法和装置
KR101816342B1 (ko) * 2014-12-12 2018-01-08 현대자동차주식회사 연료전지 스택
US10297841B2 (en) * 2015-03-31 2019-05-21 Honda Motor Co., Ltd. Fuel cell and production apparatus for the fuel cell
KR101896880B1 (ko) * 2015-10-06 2018-09-07 닛산 지도우샤 가부시키가이샤 연료 전지 스택
TWI624989B (zh) 2016-12-14 2018-05-21 財團法人工業技術研究院 雙極板、燃料電池及燃料電池組
FR3073324B1 (fr) * 2017-11-08 2019-10-25 Commissariat A L'energie Atomique Et Aux Energies Alternatives Procede utilisant un laser pour le soudage entre deux materiaux metalliques ou pour le frittage de poudre(s), application a la realisation de plaques bipolaires pour piles pemfc
JP6978996B2 (ja) * 2018-09-06 2021-12-08 本田技研工業株式会社 接合セパレータの製造方法及び製造装置
CN113611888B (zh) * 2018-12-29 2022-11-25 戈瑞屋(上海)科技发展有限公司 一种燃料电池
NL2025282B1 (en) * 2020-04-06 2021-10-27 Borit N V Welding bump for laser welding and method of manufacturing a welding bump
JP7062730B2 (ja) * 2020-08-07 2022-05-06 本田技研工業株式会社 燃料電池セルユニットの製造方法及び製造装置
CN116114089A (zh) * 2020-09-01 2023-05-12 Tvs电机股份有限公司 用于燃料电池堆的双极板组件
CN115084569B (zh) * 2022-06-30 2024-01-19 上海捷氢科技股份有限公司 一种双极板密封结构及燃料电池

Family Cites Families (25)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6353857A (ja) 1986-08-22 1988-03-08 Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd 燃料電池のセパレ−タ
JPH01211864A (ja) * 1988-02-19 1989-08-25 Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd 燃料電池用セパレータのウェットシール部の接合方法
US4881348A (en) * 1988-06-10 1989-11-21 Visuron, Inc., A Mich. Corp. Ceramic brick
DE69125265T2 (de) * 1990-07-24 1997-09-04 Toshiba Kawasaki Kk Separator und sein herstellungsverfahren
JPH08255616A (ja) 1995-03-17 1996-10-01 Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd 燃料電池用セパレータの接合方法
US5776624A (en) * 1996-12-23 1998-07-07 General Motors Corporation Brazed bipolar plates for PEM fuel cells
JPH1197039A (ja) 1997-09-17 1999-04-09 Yoyu Tansanengata Nenryo Denchi Hatsuden System Gijutsu Kenkyu Kumiai 積層型燃料電池及びその製造方法
JP3532547B2 (ja) * 2000-11-30 2004-05-31 本田技研工業株式会社 シール一体型セパレータの製造方法
DE10110138A1 (de) * 2001-03-02 2002-09-05 Schwarzbich Joerg Verfahren zur Herstellung einer Lordosenstütze
US6793003B2 (en) * 2002-03-25 2004-09-21 Thomas & Betts International, Inc. Exothermic welding mold conversion plug
DE10221951B4 (de) 2002-05-13 2004-04-22 Reinz-Dichtungs-Gmbh & Co. Kg Bipolarplatte und Verfahren zu deren Herstellung sowie Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens
JP3985619B2 (ja) * 2002-07-18 2007-10-03 トヨタ車体株式会社 燃料電池用メタルセパレータ
US7009136B2 (en) * 2002-10-09 2006-03-07 General Motors Corporation Method of fabricating a bipolar plate assembly
JP4073750B2 (ja) 2002-10-17 2008-04-09 本田技研工業株式会社 拡散層セパレータ接合体の製造方法
US6887610B2 (en) * 2003-01-21 2005-05-03 General Motors Corporation Joining of bipolar plates in proton exchange membrane fuel cell stacks
JP2007511664A (ja) * 2003-05-16 2007-05-10 ハイドロジェニクス コーポレイション 対称形分流板
CN100356618C (zh) * 2003-06-04 2007-12-19 上海神力科技有限公司 一种燃料电池导流双极板及其制造方法
US20050173833A1 (en) * 2004-02-05 2005-08-11 Dale Cummins Method of forming bipolar plate modules
CA2563540C (en) * 2004-04-26 2010-01-19 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Fuel cell module
JP4690688B2 (ja) * 2004-09-28 2011-06-01 本田技研工業株式会社 燃料電池スタック
JP2006114444A (ja) * 2004-10-18 2006-04-27 Nissan Motor Co Ltd 燃料電池スタック及びセパレータの接合方法
CA2592370A1 (en) * 2004-12-21 2007-04-19 United Technologies Corporation High specific power solid oxide fuel cell stack
JP2006228580A (ja) * 2005-02-17 2006-08-31 Nissan Motor Co Ltd 燃料電池スタック
JP2007220403A (ja) * 2006-02-15 2007-08-30 Nissan Motor Co Ltd 燃料電池のセパレータおよび燃料電池スタック並びにその製造方法
JP2008078050A (ja) * 2006-09-22 2008-04-03 Nissan Motor Co Ltd 燃料電池用金属セパレータ、および燃料電池スタック

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100884073B1 (ko) * 2007-08-10 2009-02-19 현대자동차주식회사 연료 전지의 금속 분리판 접합용 용접 장치
KR101337294B1 (ko) * 2012-04-09 2013-12-05 태성전자 주식회사 저항용접용 박판 적층물 및 그 제조방법
WO2016190673A1 (ko) * 2015-05-27 2016-12-01 주식회사 엘지화학 분리판 및 이를 포함하는 연료 전지 스택
US10522848B2 (en) 2015-05-27 2019-12-31 Lg Chem, Ltd. Separating plate and fuel cell stack including same

Also Published As

Publication number Publication date
CN101202336B (zh) 2013-02-06
DE102007037650A1 (de) 2008-06-19
JP5187811B2 (ja) 2013-04-24
DE102007037650B4 (de) 2018-03-08
KR100901568B1 (ko) 2009-06-08
CN101202336A (zh) 2008-06-18
US8882859B2 (en) 2014-11-11
US20080134496A1 (en) 2008-06-12
JP2008147157A (ja) 2008-06-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100901568B1 (ko) 연료전지용 금속분리판의 제조방법
US10658683B2 (en) Method for producing electrolyte membrane electrode assembly for fuel cells
CN101542793B (zh) 燃料电池、燃料电池的制造方法及单体电池组件
JP5855442B2 (ja) 燃料電池用樹脂枠付き電解質膜・電極構造体の製造方法
EP2492997B1 (en) Bipolar plate for fuel cell
US11139517B2 (en) Battery pack comprising electrode terminal connection plate
US10014548B2 (en) Fuel cell
JP4488109B2 (ja) 燃料電池
KR101354580B1 (ko) 이종 접합 탭을 가지는 배터리
JPWO2008129839A1 (ja) 高分子電解質型燃料電池および電極−膜−枠接合体の製造方法
KR20140076377A (ko) 연료 전지용 금속 분리판, 이를 포함하는 연료 전지 스택 및 이에 적용되는 가스켓 어셈블리
KR20150087731A (ko) 연료전지 셀 및 그 제조 방법
EP1416556B1 (en) Separator plate for polymer electrolyte fuel cell and polymer electrolyte fuel cell using the same
CN218039302U (zh) 电池单元及具有其的电堆
JP5235581B2 (ja) 燃料電池セパレータ
JP2014123498A (ja) 燃料電池スタック及びその製造方法
JP6760866B2 (ja) 電気化学反応セルスタック
KR20020094908A (ko) 연료전지의 제조방법 및 연료전지
KR20080051887A (ko) 연료전지용 금속분리판의 제조방법
KR100783843B1 (ko) 연료전지 분리판
KR100546016B1 (ko) 연료전지용 전류집전체와 그 제조방법, 그리고 이를구비한 연료전지
JP2012226848A (ja) 高分子電解質型燃料電池の電極−膜−枠接合体およびその製造方法
JP7249981B2 (ja) 電気化学反応セルスタック
KR101235262B1 (ko) 고체산화물 연료전지
KR20170005241A (ko) 연료전지용 채널 프레임

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20130531

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20140529

Year of fee payment: 6

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20150529

Year of fee payment: 7

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20180530

Year of fee payment: 10

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190528

Year of fee payment: 11