KR20100023177A - 연료전지 분리판 및 이의 제조방법 - Google Patents

연료전지 분리판 및 이의 제조방법 Download PDF

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KR20100023177A
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Abstract

본 발명은 분말야금법으로 부동태피막보다 비저항이 낮은 비금속분말을 분리판 표면에 돌출시켜 합금의 외부와 부동태피막의 하단부를 연결하는 도전채널을 형성함으로써 낮은 접촉저항을 갖도록 한 연료전지 분리판 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
본 발명은, 부동태피막이 형성되어 내식성을 가지는 모재분말과, 전도성을 가지는 비금속분말을 포함하여 구성되는 연료전지 분리판에 있어서, 상기 비금속분말은 연료전지 분리판의 표면에서 돌출된다. 또한 본 발명에 의한 연료전지 분리판의 제조방법은, 부동태피막이 형성되어 내식성을 가지는 모재분말과, 전도성을 가지는 비금속분말과, 성형성을 높이기 위한 바인더를 준비하는 재료준비단계(S100)와; 상기 재료를 혼합하는 재료혼합단계(S200)와; 상기 혼합된 재료를 가압 성형하여 성형체를 형성하는 성형단계(S300)와; 상기 성형체를 열처리하는 열처리과정(S420)과, 열처리된 성형체를 소결하는 소결과정(S440)을 포함하는 열처리단계(S400)로 이루어진 것을 특징으로 한다. 이와 같은 본 발명에 의하면, 제조 공정이 간소해지며 저렴한 제조 비용으로 연료전지 분리판을 제조 가능한 이점이 있다.
연료전지, 분리판, 분말야금법, 부동태피막, 접촉저항

Description

연료전지 분리판 및 이의 제조방법{A seperator for fuel cell and manufacturing method thereof}
도 1 은 본 발명에 의한 연료전지 분리판의 제조방법을 나타낸 공정 흐름도.
도 2 는 본 발명에 의한 연료전지 분리판의 제조방법에 따라 제조된 제1실시예의 내부를 나타낸 주사전자현미경 사진.
도 3 은 본 발명에 의한 연료전지 분리판의 제조방법에 따라 제조된 제1실시예의 표면을 나타낸 주사전자현미경 사진.
도 4 는 본 발명에 의한 연료전지 분리판의 제조방법에 따라 제조된 제2실시예의 표면을 나타낸 주사전자현미경 사진.
도 5 는 본 발명에 의한 연료전지 분리판의 제조방법에 따라 제조된 제1실시예 및 제2실시예에 대하여 체결압력(compaction force)이 증가시 접촉저항(interfacial contact resistance)의 변화를 나타낸 그래프.
본 발명은 연료전지에 관한 것으로, 보다 상세하게는 본 발명은 연료전지를 구성하는 다수 구성품을 적층된 상태로 결합하는 결합수단에 의해 연료가 공급되 고, 앤드플레이트는 국부적으로 발생한 결합수단의 결합력이 내측에 적층된 구성품에 고르게 전달하도록 구성된 연료전지에 관한 것이다.
최근 점차 고갈되어 가고 있는 화석연료의 대체와 지구 온난화와 같은 환경문제를 해결하고자 화석연료를 대체할 수 있는 청정에너지원으로서 연료전지 개발이 전 세계적으로 활발히 진행되고 있다.
연료전지는 연료가 가지고 있는 화학에너지를 직접 전기에너지로 변환하는 장치로서 연료로 수소, 탄화수소, 알콜 등을 사용할 수 있다.
연료전지는 대표적으로 고분자전해질연료전지 (polymer electrolyte membrane fuel cell, PEMFC), 고체산화물 연료전지 (solid oxide fuel cell, SOFC), 직접메탄올연료전지 (direct-methanol fuel cell, DMFC), 용융탄산염 연료전지 (molten carbonate fuel cell, MCFC), 알칼리 연료전지 (alkaline fuel cell, AFC), 인산 연료전지 (phosphoric acid fuel cell, PAFC) 등을 들 수 있으며 이러한 연료전지의 종류에 따라 작동 온도, 구성 부품이 달라진다.
연료전지의 구성은 통상적으로 단위전지가 적층된 스택과 그 주변장치로 이루어지는데, 단위전지는 기본적으로 전해질, 양극, 음극, 분리판 등으로 이루어져 있으며 출력전압을 높이기 위해 단위전지를 직렬로 수십 ~ 수백개씩 적층한 스택(stack)을 구성하여 사용하고 있다.
이러한 부품들 중 연료전지 분리판은 단위 전지간의 차단막 역할을 하며 막전극접합체(MEA)와 접촉을 이루어 단위 전지에서 발생된 전기를 보내는 역할을 하며 가스 공급, 생성물 제거 등의 기능을 수행하기 때문에 우수한 내식성과 더불어 막전극접합체와 접촉하는 분리판 표면의 접촉저항이 낮아야 한다.
또한 분리판은 현재 연료전지 생산단가의 상당 부분을 차지하고 있으므로 저가의 분리판이 개발될 경우 큰 파급효과를 거둘 수 있다.
종래에 연료전지용 분리판의 재료로서 주로 전기전도성이 좋고 부식이 잘 되지 않는 그라파이트가 사용되고 있으나 기계적강도가 낮고 제조단가가 높아 점차 탄소계를 대체할 수 있는 금속계 분리판의 개발이 확대되고 있다.
연료전지 스택 내부는 부식성 환경하에 노출되어 있으므로 내식성을 고려한 금속계 분리판 연구가 진행중인데 PEMFC의 경우 대부분 이러한 내식성이 양호한 스테인레스 계열의 합금에 대한 연구가 활발히 진행 중이다.
스테인레스강은 내식성이 우수하기 때문에 PEMFC용 분리판재료로 가장 유망하지만 운전 중 합금 표면에 비저항이 매우 큰 부동태피막이 형성되므로써 전기전도도의 급격한 저하를 가져와 연료전지의 효율을 저하시키므로 스테인레스 강을 분리판의 소재로 적용하는데 가장 큰 문제점으로 지적되고 있다.
이러한 문제점을 개선하기 위해 합금원소 첨가, 표면코팅 등의 다양한 시도가 이루어지고 있지만 아직까지는 효율적인 방안을 제시하고 있지는 못한 실정이다.
특히 금속판에 귀금속 등을 코팅하는 방법의 경우 귀금속의 가격이 높고 코팅방법이 고가인 문제점이 있다. 따라서 내식성이 높으면서도, 장시간 낮은 접촉저항을 유지할 수 있는 분리판 소재의 개발이 절실히 요구된다.
최근 Tarutani 등(US Patent 6379476 B1)이 열처리 및 표면처리를 통하여 스 테인레스강 표면에 전기전도도가 높은 Cr23C6 등의 carbide를 형성시킴으로써 스테인레스강 표면 저항을 감소시킬 수 있는 것으로 보고한 바 있다.
이 연구는 열처리 및 표면처리 공정으로 전기전도도를 향상시킬 수 있다는 측면에서 주목받았지만 Cr23C6의 형성으로 인해 입계부식이 촉진되어 내식성이 저하되는 문제점이 있으며 용해/주조 공정을 사용하기 때문에 형성하고자 하는 도전성 입자를 자유롭게 선택하는데 제약이 따르는 문제점이 있다.
상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 분말야금법을 통해 부동태피막보다 비저항이 낮은 2상 입자를 합금 표면에 돌출시켜 합금의 외부와 부동태피막의 하단부를 연결하는 도전채널을 형성함으로써 낮은 접촉저항을 갖도록 한 연료전지 분리판을 제공하는 것에 있다.
본 발명의 다른 목적은, 내식성 소재 분말과 도전성 비금속분말을 혼합하여 성형 및 소결함으로써 제조 공정이 간소해지고 제조 원가가 감소하도록 한 연료전지 분리판의 제조방법을 제공하는 것에 있다.
본 발명은 부동태피막이 형성되어 내식성을 가지는 모재분말과, 전도성을 가지는 비금속분말을 포함하여 구성되는 연료전지 분리판에 있어서, 상기 비금속분말은 연료전지 분리판의 표면에서 돌출됨을 특징으로 한다.
상기 연료전지 분리판은 체결압력 5㎫ 이상에서 5mΩ㎠ 이하의 접촉저항을 나타내는 것을 특징으로 한다.
상기 모재분말은 80중량% 이상 포함되고, 상기 비금속분말은 20 중량% 이하 포함되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의한 연료전지 분리판의 제조방법은, 부동태피막이 형성되어 내식성을 가지는 모재분말과, 전도성을 가지는 비금속분말과, 성형성을 높이기 위한 바인더를 준비하는 재료준비단계와, 상기 재료를 혼합하는 재료혼합단계와, 상기 혼합된 재료를 가압 성형하여 성형체를 형성하는 성형단계와, 상기 성형체를 열처리하는 열처리과정과, 열처리된 성형체를 소결하는 소결과정을 포함하는 열처리단계로 이루어진 것을 특징으로 한다.
상기 모재분말은 80중량% 이상 포함되고, 상기 비금속분말은 20 중량% 이하 포함되는 것을 특징으로 한다.
상기 모재분말은 스테인레스계 합금, 크롬강 중 하나 이상을 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.
이와 같은 본 발명에 의하면, 제조 공정이 간소해지며 저렴한 제조 비용으로 연료전지 분리판을 제조 가능한 이점이 있다.
이하에서는 본 발명에 의한 연료전지 분리판의 제조 방법을 첨부된 도 1 를 참조하여 설명한다.
도 1에는 본 발명에 의한 연료전지 분리판의 제조방법을 나타낸 공정 흐름도가 도시되어 있다.
본 발명을 설명함에 앞서 본 발명에 따른 분리판은 PEMFC 뿐만 아니라 낮은 접촉저항을 요구하는 다른 종류의 연료전지, 즉 SOFC, DMFC, MCFC 등의 분리판으로도 적용 가능함을 밝혀둔다.
도면과 같이, 연료전지 분리판을 제조하기 위해서는 먼저 분리판을 구성하는 재료를 준비하는 재료준비단계(S100)가 실시된다.
상기 재료준비단계는 내식성을 가지는 모재분말과, 도전성을 가지는 비금속분말과, 성형성 향상을 위한 바인더(binder)를 포함하여 구성된다.
상기 모재분말은 분리판의 기지(matrix) 소재로서 내식성을 가지는 분말이 사용되며, 보다 상세하게는 상기 모재분말은 표면에 부동태 피막을 형성시켜 내식성이 향상되는 스테인레스계 합금, 크롬강 등이 적용 가능하며, 필요에 따라서는 부동태 피막의 형성이 가능하여 내식성을 높일 수 있는 금속분말의 범위 내에서 다양하게 변경 적용이 가능하다.
상기 바인더는 비금속분말 및 모재분말과 혼합되어 형성된 혼합재료의 성형성 향상을 위해 첨가되는 구성으로, 성형성을 높이기 위한 범위 내에서 다양한 종류가 적용 가능하다. 예컨대 리튬스테릭엑시드 (lithium steric acid), 징크스테릭엑시드 (zinc steric acid), Acrawax, PVP (polyvinylpyrrolidone) 등이 적용 가능하다.
상기 도전성 비금속분말은 스테인레스강의 전기저항(약 70μΩ㎝)과 유사한 전기전도도를 갖는 도전성이 우수한 보라이드(boride), 탄화물(carbide), 질화물 (nitride) 분말 등이 적용 가능하며, 이 외에도 도전성이 좋은 비금속분말을 첨가분말로 사용이 가능하다.
본 발명의 실시예에서는 비금속분말로서 보라이드(boride)를 적용하였다.
상기 도전성 비금속분말의 대표적인 예를 [표 1]에 예시하였으며, 예시된 도전성 비금속분말의 전기저항값도 같이 기재하였다.
[표 1] 도전성 비금속분말의 전기저항값
비금속분말 대표적인 전기저항값 (uΩ㎝) 비금속분말 대표적인 전기저항값 (uΩ㎝)
TiB2 28.4 ZrC 50 ~ 70
ZrB2 9.2 HfC 45
TiN 22 ~ 54 VC 70 ~ 160
ZrN 7 ~ 21 NbC 51 ~ 74
HfN 33 TaC 30 ~ 42
VN 85 Cr3C2 75
NbN 200 Mo2C 71
TaN 10 ~ 130 WC 12 ~ 19
TiC 50 ~ 110 W2C 80
상기와 같은 구성으로 재료준비단계(S100)가 완료되면, 재료혼합단계(S200)가 실시된다. 상기 재료혼합단계(S200)는 모재분말과 비금속분말 및 바인더가 균일하게 혼합될 수 있도록 3차원 혼합기와 같은 장비를 사용하게 된다.
이후 상기와 같이 혼합된 혼합재료는 분리판 형상 및 크기와 대응되는 공간(cavity)이 가공된 금형(mold) 내부에 장입되어 성형된다.(성형단계:S300)
상기 성형단계(S300)는 금형 내부에 장입된 혼합재료에 압력을 가하여 분리판 형상을 갖도록 성형하는 단계이다. 그리고 성형온도는 상온 또는 그 이상의 온도에서 필요에 따라 선택될 수 있고 성형 압력 또한 혼합재료의 종류에 따라 성형이 이루어질 수 있는 범위 내에서 다양하게 변경 실시가 가능하다.
또한, 상기 금형에 압력을 가하기 위한 장비로서 분말 성형기, 분말압연기가 적용 가능하다.
그리고, 상기 성형단계(S300)에서 연료전지용 분리판의 접촉저항 향상을 위해서 분리판의 내부보다는 표면 부위에 도전성 입자가 분포하도록 하는 것이 더 중요하므로 모재분말과 비금속분말이 혼합된 혼합분말이 금형의 상단과 하단부에 더 많이 위치하도록 분말을 금형에 장입하여 성형할 수도 있다.
즉, 상기 공간(cavity) 하부에는 비금속분말이 다량 포함된 혼합분말을 장입하고, 상기 공간의 중앙부에는 비금속분말이 포함되지 않거나 미량 첨가된 혼합분말을 장입하며, 상기 공간의 상부에는 다시 비금속분말이 다량 포함된 혼합분말을 장입하면 된다.
이처럼 다단계에 걸쳐 혼합분말을 성형기 금형 내에 장입하는 방법은 첨가되는 도전성 비금속분말의 사용양을 줄일 수 있어 재료비 절감을 가능하게 한다.
상기 성형단계(S300)에서 성형된 혼합재료 성형체는 진공로(vacuum furnace)나 분위기로를 사용하여 열처리하는 열처리단계(S400)를 거치게 된다.
상기 열처리단계(S400)는 혼합재료에 첨가된 바인더를 제거하고 강도를 높이기 위한 과정으로, 혼합분말의 녹는점 이하에서 이루어지며 다수 과정에 걸쳐 실시될 수 있다.
즉, 상기 열처리단계(S400)는 혼합재료에 첨가된 바인더와 유기물 등을 제거하기 위해 통상의 탈바인딩 온도인 200 ~ 800℃에서 열처리하는 열처리과정(S420)과, 상기 모재분말의 소결온도에서 소결하는 소결과정(S440)을 포함하여 이루어진다.
본 발명의 실시예에서 상기 모재분말은 스테인레스가 적용되므로 상기 소결 과정(S440)은 1000 ~ 1400℃에서 실시됨이 바람직하다.
상기 열처리과정(S440) 이후에는 필요에 따라 샌드블라스팅(sand blasting), 저온열처리, 표면처리 등의 후처리 공정을 실시할 수도 있다.
이하 본 발명의 실시예를 첨부된 도 2 내지 도 5를 참조하여 설명한다.
도 2는 본 발명에 의한 연료전지 분리판의 제조방법에 따라 제조된 제1실시예의 내부를 나타낸 주사전자현미경 사진이고, 도 3는 본 발명에 의한 연료전지 분리판의 제조방법에 따라 제조된 제1실시예의 표면을 나타낸 주사전자현미경 사진이며, 도 4는 본 발명에 의한 연료전지 분리판의 제조방법에 따라 제조된 제2실시예의 표면을 나타낸 주사전자현미경 사진이다.
그리고, 도 5에는 본 발명에 의한 연료전지 분리판의 제조방법에 따라 제조된 제1실시예 및 제2실시예에 대하여 체결압력(compaction force)이 증가시 접촉저항(interfacial contact resistance)의 변화를 나타낸 그래프가 도시되어 있다.
<실시예 1>
0.8중량% 리튬스테릭엑시드(바인더)가 포함된 스테인레스(모재분말) 316L (STS316L) 분말을 준비한 후(재료준비단계:S100) ZrB2(비금속분말) 및 3g의 징크스테릭엑시드(바인더)를 첨가하여 3차원 혼합기로 24시간 동안 혼합하였다.(재료혼합단계:S200)
이때 STS316L 분말과 ZrB2 분말의 중량비는 80:20, 85:15, 90:10이 되도록 세가지 종류의 혼합분말을 제조하였으며, 혼합분말의 양은 모두 400g이 되도록 하 였다. 상기 혼합분말은 혼합 전에 65℃로 유지된 오븐에서 30분 동안 건조를 실시하였다.
이후 상기 혼합 분말을 분말성형장치 내에 설치된 금형의 공간(cavity)에 투입한 후 상온에서 60ton의 하중으로 가압 성형(성형단계:S300)하였다.
제조된 성형체는 지름이 25.5㎜인 디스크 모양이고 두께는 약 2.5㎜이었다.
상기 성형체 내에 존재하는 바인더를 제거할 목적으로 분위기로를 사용하여 500℃에서 1시간 동안 100% 수소를 노내로 흘리면서 열처리를 실시하였다(열처리과정:S420). 이때 사용된 분위기가스는 100% 수소를 사용하지 않아도 되며 환원성 분위기를 조성할 수 있는 다른 분위기 조건을 사용해도 된다.
상기 탈지된 성형체의 소결을 위해 진공로를 사용하여 1200℃의 온도에서 1시간 동안 열처리를 실시하였고(소결과정:S440) 냉각은 노 내부에서 이루어졌다.
소결 후 측정된 소결체들의 밀도는 7.2 ~ 7.5 g/cc로 STS316L 소재의 이론밀도의 91% 이상을 나타내 우수한 소결 특성을 나타내었다.
그리고, 도 2와 같이 <실시예 1> 중에서 STS316L 분말과 ZrB2 분말의 중량비가 90:10인 소결체 내부를 주사전자현미경으로 관찰한 결과 첨가 입자와 석출 입자들을 확인할 수 있으며, 내부에는 기공이 거의 형성되지 않아 치밀한 조직을 가지는 것을 확인할 수 있다.
또한, 도 3과 같이 <실시예 1> 중에서 STS316L 분말과 ZrB2 분말의 중량비가 90:10인 소결체 표면을 주사전자현미경으로 관찰한 결과, STS316L 금속 표면에 ZrB2 입자가 노출되어 있는 것을 확인할 수 있다.
그리고, 도 3에서 관찰된 입자들은 주사전자현미경의 에너지분산형분석기(EDS, energy dispersive spectroscopy)를 통해 확인한 결과 ZrB2 입자임을 알 수 있었다.
따라서, 부동태피막보다 비저항이 낮은 ZrB2 입자를 분리판 표면에 돌출시켜 분리판의 외부와 부동태피막의 하단부를 연결하는 도전채널을 분말야금법을 사용하여 형성시킨 것이다. 이러한 돌출된 도전성 입자들로 인하여 부동태피막의 형성에 따른 도전성 상실을 차단할 수 있다.
또한, 도 5와 같이 <실시예 1>을 통해 제조된 STS316L 분말과 ZrB2 분말의 중량비가 80:20 (20wt% ZrB2), 85:15 (15wt% ZrB2), 90:10 (10wt% ZrB2)인 세가지 다른 종류의 소결체에 대하여 소결체의 상/하부에서 체결압력(compaction force)을 증가시키면서 접촉저항(interfacial contact resistance)을 측정한 결과, 체결압력 5MPa 이상의 압력이 가해질 때 5mΩ㎠ 이하의 접촉저항을 나타내었다.
즉, 상기 분리판에 가해지는 체결압력이 증가할수록 접촉 특성이 좋아지며, 이에 따라 접촉저항이 감소하게 되어 도전성이 향상되게 된 것을 확인할 수 있다.
도 5에서는 비교 소재로 S316(PM), STS316L, Graphite 세가지 소재에 대한 접촉저항 측정 결과도 함께 나타내었다.
즉, S316(PM)은 ZrB2와 징크스테릭엑시드를 첨가하지 않고 상기 <실시예 1> 과 동일한 방법을 사용하여 제조된 비교재이다.
STS316L은 상용 판매되는 스테인레스 316L 소재를 상기 <실시예 1>에서 제조된 분리판의 크기와 동일하게 가공하여 제작된 비교재이다.
Graphite는 연료전지 분리판으로 사용되는 그라파이트 (graphite) 소재를 상기 <실시예 1>에서 제조된 분리판의 크기와 동일하게 가공하여 제작된 비교재이다.
도 3에서 확인할 수 있듯이 본 발명의 실시예에 따라 제조된 ZrB2 입자가 포함된 분리판은 ZrB2 입자가 포함하지 않고 모재분말(S316(PM)) 또는 상용 STS316L이 적용된 비교재 분리판에 비해 월등히 우수한 접촉저항 특성(월등히 낮은 접촉저항 특성)을 나타내었다.
또한, STS316L 분말과 ZrB2 분말의 중량비가 80:20 (20wt% ZrB2)인 분리판의 경우 그라파이트의 접촉저항과 거의 동일한 접촉저항 특성을 나타내 저접촉저항 소재로서 획기적인 특성을 나타내었다.
<실시예 2>
1.0중량%의 Acrawax와 4.5중량%의 PVP가 바인더 물질이 포함된 스테인레스 316L (STS316L) 분말을 준비하고 TiB2 분말을 첨가한 후 3차원 혼합기로 24시간 동안 혼합하였다.
이때 STS316L 분말과 TiB2 분말의 중량비가 각각 90:10와 95:5인 두가지 종류의 혼합분말을 제조하였으며 총 분말의 양은 모두 400g이 되도록 하였다. 사용된 분말은 혼합 전에 65℃로 유지된 오븐에서 30분 동안 건조를 실시하였다.
상기의 혼합 분말은 분말성형장치 내에 설치된 금형 내에 투입되었고 60ton의 하중으로 상온에서 성형되었다. 제조된 성형체는 지름이 25.5㎜인 디스크 모양이고 두께는 약 2.5㎜이었다.
상기 성형체 내에 존재하는 바인더 물질을 제거하기 위해 분위기로를 사용하여 550℃에서 1시간 동안 100% 수소를 노내로 흘리면서 열처리를 실시하였다.
이때 사용된 분위기가스는 100% 수소를 사용하지 않아도 되며 환원성 분위기를 조성할 수 있는 다른 분위기 조건을 사용해도 된다.
상기 과정을 거치면서 탈지된 성형체의 소결을 위해 진공로를 사용하여 1200℃의 온도에서 1시간 동안 열처리를 실시하였고 냉각은 노 내부에서 이루어졌다.
소결 후 측정된 분리판들의 밀도는 STS316L 분말과 TiB2 분말의 중량비가 90:10인 소재의 경우 7.38 g/cc, 95:5인 소재의 경우 7.53 g/cc로 STS316L 소재의 이론밀도의 92% 이상을 나타내 우수한 소결 특성을 나타내었다.
도 4와 같이 <실시예 2> 중에서 STS316L 분말과 TiB2 분말의 중량비가 90:10인 소결체 표면을 주사전자현미경으로 관찰한 결과 STS316L 기지 금속 표면에 TiB2 입자가 노출되어 있는 것을 확인할 수 있다.
그리고, 도 4에서 관찰된 입자들은 주사전자현미경의 에너지분산형분석기(EDS, energy dispersive spectroscopy)를 통해 TiB2 입자들임을 확인하였다.
즉 부동태피막 보다 비저항이 낮은 TiB2 입자를 분리판 표면에 돌출시켜 분리판의 외부와 부동태피막의 하단부를 연결하는 도전채널을 분말야금법을 사용하여 형성시킨 것이다.
또한 도 4와 같이 <실시예 2>를 통해 제조된 STS316L 분말과 TiB2 분말의 중량비가 90:10 (10wt% TiB2)인 분리판에 대한 접촉저항 (interfacial contact resistance)을 체결압력 (compaction force)을 증가시킴에 따라 측정한 결과, TiB2 입자가 포함된 STS316L 분리판이 TiB2 입자가 포함되지 않은 비교재(S316(PM)) 및 상용 STS316L 소재에 비해 월등히 우수한 접촉저항 특성, 즉 월등히 낮은 접촉저항 특성을 나타내었다.
이러한 본 발명의 범위는 상기에서 예시한 실시예에 한정되지 않고, 상기와 같은 기술범위 안에서 당업계의 통상의 기술자에게 있어서는 본 발명을 기초로 하는 다른 많은 변형이 가능할 것이다.
예를 들어 본 발명의 실시예에서 모재분말로 스테인레스 분말을 적용하였으나, 부동태피막이 형성되어 내식성을 가지는 금속의 범위 내에서 다양하게 변경 적용이 가능함은 물론이다.
위에서 상세히 설명한 바와 같이 본 발명에 의한 연료전지의 분리판 및 이의 제조방법에서는, 분말야금법을 사용하여 합금 표면에 도전성을 가지는 2상의 입자 가 노출되게 함으로써 분리판의 접촉저항이 낮아지도록 하였다.
따라서, 연료전지의 발전 효율을 향상시킬 수 있는 이점이 있다.
또한, 제조 공정을 간소화하여 생산성이 향상되며, 첨가하는 2상 입자의 종류를 자유롭게 선택할 수 있는 이점이 있다.
뿐만 아니라, 저렴한 재료비로 연료전지 분리판의 제조가 가능하므로 제조원가를 현저히 절감하여 가격 경쟁력이 향상되는 이점이 있다.

Claims (7)

  1. 부동태피막이 형성되어 내식성을 가지는 모재분말과, 전도성을 가지는 비금속분말을 포함하여 구성되는 연료전지 분리판에 있어서,
    상기 비금속분말은 연료전지 분리판의 표면에서 돌출됨을 특징으로 하는 연료전지 분리판.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 비금속분말은 연료전지 분리판의 내부에서 외측으로 갈수록 함량이 증가하는 것을 특징으로 하는 연료전지 분리판.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 연료전지 분리판은 체결압력 5㎫ 이상에서 5mΩ㎠ 이하의 접촉저항을 나타내는 것을 특징으로 하는 연료전지 분리판.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 모재분말은 80중량% 이상 포함되고, 상기 비금속분말은 20 중량% 이하 포함되는 것을 특징으로 하는 연료전지 분리판.
  5. 부동태피막이 형성되어 내식성을 가지는 모재분말과, 전도성을 가지는 비금속분말과, 성형성을 높이기 위한 바인더를 준비하는 재료준비단계와,
    상기 재료를 혼합하는 재료혼합단계와,
    상기 혼합된 재료를 가압 성형하여 성형체를 형성하는 성형단계와,
    상기 성형체를 열처리하는 열처리과정과, 열처리된 성형체를 소결하는 소결과정을 포함하는 열처리단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 연료전지 분리판의 제조방법.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 모재분말은 80중량% 이상 포함되고, 상기 비금속분말은 20 중량% 이하 포함되는 것을 특징으로 하는 연료전지 분리판의 제조방법.
  7. 제 5 항에 있어서, 상기 모재분말은 스테인레스계 합금, 크롬강 중 하나 이상을 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 연료전지 분리판의 제조방법.
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