KR20100119230A - Bipolar plate with nano and micro structures - Google Patents

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KR20100119230A KR1020090038235A KR20090038235A KR20100119230A KR 20100119230 A KR20100119230 A KR 20100119230A KR 1020090038235 A KR1020090038235 A KR 1020090038235A KR 20090038235 A KR20090038235 A KR 20090038235A KR 20100119230 A KR20100119230 A KR 20100119230A
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Abstract

PURPOSE: A bipolar plate for a fuel cell is provided to prevent the flooding phenomenon by controlling the hydrophilic property and the hydrophobic property of the surface of a flow channel, and to enlarge the contact area of a separator and a gas diffusion layer. CONSTITUTION: A bipolar plate(10) for a fuel cell comprises the following: a flow channel(11) formed on one side of the bipolar plate; and a nanostructure on the bottom of the flow channel, the side of a barrier of the flow channel, and the upper surface of the bipolar plate. A microstructure is capable of replacing the nanostructure. The microstructure forms grooves along to the flow channel.

Description

나노 구조물 및 마이크로 구조물이 형성된 연료 전지용 바이폴라 플레이트{BIPOLAR PLATE WITH NANO AND MICRO STRUCTURES}Bipolar plate for fuel cell with nanostructures and microstructures {BIPOLAR PLATE WITH NANO AND MICRO STRUCTURES}

본 발명은 나노 구조물 및 마이크로 구조물이 형성된 연료 전지용 바이폴라 플레이트(bipolar plate)에 관한 것이다. 더욱 상세하게는, 본 발명은 일면에 유로가 형성된 연료전지용 바이폴라 플레이트에 있어서, 상기 유로의 바닥면에 나노 구조물이 형성되는 것을 특징으로 하는 연료 전지용 바이폴라 플레이트 및 상기 유로의 바닥면에 마이크로 구조물 및 나노 구조물이 형성되는 것을 특징으로 하는 연료 전지용 바이폴라 플레이트에 대한 것이다. The present invention relates to a bipolar plate for a fuel cell in which nanostructures and microstructures are formed. More specifically, the present invention is a bipolar plate for a fuel cell having a flow path formed on one surface, the microstructure and the nanostructure on the bottom surface of the fuel cell bipolar plate, characterized in that the nanostructure is formed on the bottom surface of the flow path. A bipolar plate for a fuel cell, characterized in that the structure is formed.

연료전지는 연료의 산화에 의해서 생기는 화학에너지를 직접 전기에너지로 변환시키는 전지로서, 외부에서 반응물질을 연속적으로 공급해주는 한편 산화반응에 의한 반응생성물을 연속적으로 계의 바깥으로 제거해주어야 한다. A fuel cell is a cell that directly converts chemical energy generated by the oxidation of a fuel into electrical energy. The fuel cell must continuously supply reactants from the outside while continuously removing reaction products caused by the oxidation reaction to the outside of the system.

연료전지의 기본 원리는 모두 동일하나 단위전지(Unit Cell) 내에서 전달하는 전해질 및 작동 온도에 따라 600℃ 이상의 고온에서 작동하며 탄산염 전해질을 사용하는 용융 탄산염형 연료전지(MCFC,Molten Carbonate Fuel Cells) 및 세라믹 산화물을 전해질로 사용하는 고체산화물형 연료전지(SOFC, Solid Oxide Fuel Cells)와, 200℃ 이하의 비교적 저온에서 작동하며 인산 전해질을 사용하는 인산형 연료전지(PAFC, Phosphoric Acid Fuel Cells), 고분자막 전해질을 사용하는 고분자 전해질형 연료전지(PEFC, Polymer Electrolyte Fuel Cell) 및 알칼리 전해질을 사용하는 알칼리 연료전지(AFC, Alkaline Fuel Cell) 등으로 분류된다. Molten Carbonate Fuel Cells (MCFCs) use the same basic principle, but operate at a high temperature of 600 ℃ or higher depending on the electrolyte and operating temperature delivered in the unit cell. Solid Oxide Fuel Cells (SOFC) using ceramic oxides as electrolytes, Phosphoric Acid Fuel Cells (PAFC) operating at relatively low temperatures below 200 ° C. and using phosphate electrolytes, It is classified into a polymer electrolyte fuel cell (PEFC) using a polymer membrane electrolyte and an alkaline fuel cell (AFC) using an alkaline electrolyte.

연료전지에서 전기 화학 반응은 두 개의 반응, 즉 산화 전극(anode)에서의 산화 반응과 환원 전극(cathode)에서의 환원 반응으로 구성된다. 이때 두 전극은 산화 및 환원 반응을 촉진시키기 위하여 백금 혹은 백금과 루테늄 금속을 사용한 촉매층이 형성되며, 백금촉매의 사용량을 줄이고 이용률을 높이기 위하여 미세한 카본입자를 촉매 지지체로 사용한다. In a fuel cell, an electrochemical reaction consists of two reactions: an oxidation reaction at an anode and a reduction reaction at a cathode. At this time, the two electrodes are formed of a catalyst layer using platinum or platinum and ruthenium metal to promote oxidation and reduction reactions, and use fine carbon particles as catalyst supports to reduce the amount of platinum catalyst used and to increase utilization.

반응의 결과 최종 부산물은 전기, 열 및 물로서, 열을 제거하기 위해 냉각과정을 필요로 할 수 있으며, 특히 환원 전극에서 생성되는 물은 물 및 수증기의 형태로 존재하며 환원 전극 쪽으로 환원가스(산소 혹은 공기)를 강하게 흘림으로써 제거한다.As a result of the reaction, the final by-products are electricity, heat and water, which may require a cooling process to remove heat, in particular the water produced at the reducing electrode is in the form of water and water vapor and the reducing gas (oxygen) Or air).

고분자 전해질형 연료전지(PEFC)의 경우, 도 2에서 볼 수 있듯이, 단위 전지(unit cell)는 1) 고분자 전해질 막 양측에 산화 전극 및 환원 전극을 열간 압착(hot press)시킴으로써 형성되는 막전극접합체(Membrane Electrolyte Assembly)와, 2) 상기 막전극접합체에 연료 및 (수소 또는 메탄올 등) 환원가스(산소 또는 공기 등)를 공급하여 주고 산화 환원반응에 의하여 생성되는 물을 배출시켜주는 유 로가 형성되며 상기 막전극접합체를 지지해주는 역할을 하는 분리판으로 이루어져 있다. 이러한 막전극접합체(MEA) 및 분리판으로 이루어지는 단위전지는 요구되는 출력을 얻기 위하여 직렬로 적층되어 스택(stack)을 구성한다.In the case of a polymer electrolyte fuel cell (PEFC), as shown in FIG. 2, a unit cell is a membrane electrode assembly formed by hot pressing an oxide electrode and a reduction electrode on both sides of a polymer electrolyte membrane. (Membrane Electrolyte Assembly), and 2) a flow path for supplying fuel and reducing gas (such as hydrogen or methanol) to the membrane electrode assembly and discharging water generated by a redox reaction. And it consists of a separator that serves to support the membrane electrode assembly. The unit cell consisting of such a membrane electrode assembly (MEA) and a separator is stacked in series to form a stack to obtain the required output.

상기 분리판은 도 1에서 볼 수 있듯이 표면에 형성된 유로를 통해 연료 가스(수소, 메탄올) 및 환원 가스(산소,공기)가 섞이지 않고 전극에 균일하게(uniform) 흘러가도록 하고, 적절한 수분 관리를 통해 막이 건조되지 않도록 할 뿐만 아니라, 적층된 단위 전지들의 기계적인 지지체 기능을 수행하는 등 연료 전지에 있어서 중요한 기능을 수행하게 된다. As shown in FIG. 1, the separator plate allows the fuel gas (hydrogen, methanol) and the reducing gas (oxygen, air) to flow uniformly to the electrode through the flow path formed on the surface, without mixing, and through proper moisture management. Not only does the membrane not dry, but also performs an important function in the fuel cell, such as performing a mechanical support function of the stacked unit cells.

고분자 전해질 연료전지 운전시, 산화환원반응을 통해 발생한 수소 이온이 고분자 전해질 막을 통해 이동하려면 적절한 수분에 의해 고분자 전해질 막이 수화(hydrated)되어야 한다. 수화된 고분자 전해질 막을 통하여 이온이 이동하며, 외부 회로를 통한 전자의 흐름이 전력으로서 이용된다.In operation of a polymer electrolyte fuel cell, the polymer electrolyte membrane must be hydrated with appropriate moisture in order for hydrogen ions generated through a redox reaction to move through the polymer electrolyte membrane. Ions move through the hydrated polymer electrolyte membrane, and the flow of electrons through an external circuit is used as power.

고분자 전해질 막의 이온 전도도는 일정범위까지는 물의 함량에 비례하게 되는 데, 물이 부족한 경우에는 막의 이온 전도도가 감소하게 되어 연료전지의 성능을 감소시키게 된다. 그러나 물이 너무 많이 공급되면 반응 3상 계면을 형성하는 작은 기공들을 막아서 전극 반응 면적을 감소시켜 연료전지 성능저하 원인을 제공한다. The ionic conductivity of the polymer electrolyte membrane is proportional to the water content up to a certain range. When the water is insufficient, the ionic conductivity of the membrane is reduced, thereby reducing the performance of the fuel cell. However, when too much water is supplied, it blocks the small pores that form the reaction three-phase interface, thereby reducing the electrode reaction area, thereby providing a fuel cell degradation cause.

고분자 전해질 막을 사용하는 연료전지 내부의 물 이동 메카니즘을 살펴보면, 먼저 수소 이온이 산화 전극에서 환원 전극으로 고분자 전해질 막을 통과하면서 수 개의 물 분자와 함께 이동하는 전기삼투(electro osmotic drag)현상이 일어 난다. 이때, 환원 전극에서 발생하는 물이 전해질 막 양단의 농도 구배에 의해 산화전극으로 이동하는 역확산(back diffusion)도 발생한다. 전기삼투에 의한 물의 이동은 전류밀도가 높아질수록 증가하며, 환원 전극에서의 역확산은 전류 밀도와는 무관하게 막의 두께에 반비례한다. Looking at the water transport mechanism inside the fuel cell using the polymer electrolyte membrane, an electroosmotic drag phenomenon occurs in which hydrogen ions move together with several water molecules while passing through the polymer electrolyte membrane from the oxidation electrode to the reduction electrode. At this time, back diffusion is also generated in which water generated in the reduction electrode moves to the anode by the concentration gradient across the electrolyte membrane. The movement of water by electroosmosis increases with increasing current density, and the back diffusion at the reduction electrode is inversely proportional to the thickness of the membrane regardless of the current density.

그 밖에도 산화 전극 혹은 환원 전극에 존재하는 물은 대류와 확산에 의해 연료 혹은 환원가스 흐름 속으로 전달되는 현상이 일어난다. 연료 혹은 환원가스에 의한 물의 이송은 공급되는 연료 혹은 환원가스의 압력, 온도, 가습량 등의 함수이다.In addition, water present in the oxidation or reduction electrode is transferred to the fuel or reducing gas stream by convection and diffusion. The transport of water by fuel or reducing gas is a function of the pressure, temperature, humidification amount, etc. of the fuel or reducing gas supplied.

특히, 고분자 전해질 막에서 산화환원반응에 의해 환원 전극 쪽에서 생성되는 물은 채널 입구 부근에서는 수증기의 형태로 존재하다가 채널의 길이방향을 따라 반응이 진행되면서 점차로 물의 생성이 누적되어 공기의 포화 수증기압이상이 되면 수증기와 물이 동시에 존재하는 2상(two phase) 유동을 형성하게 된다. In particular, the water produced at the reduction electrode side by the redox reaction in the polymer electrolyte membrane exists in the form of water vapor near the channel inlet, and as the reaction proceeds along the longitudinal direction of the channel, the water is gradually accumulated, resulting in a higher than the saturated steam pressure of air. This results in a two-phase flow where water vapor and water coexist.

2상 유동 영역에서는 생성된 물방울이 전극을 구성하는 다공성 탄소소재의 기체확산층의 기공을 막게 되어 공기가 전극으로 원활하게 흐르는 것을 방해하게 되며 그 정도가 심한 경우에는 산소나 공기의 흐름을 막아(flooding 현상) 전극의 활성 면적을 감소시키게 된다.In the two-phase flow zone, the water droplets block the pores of the gas diffusion layer of the porous carbon material constituting the electrode, preventing the air from flowing smoothly to the electrode, and in the severe case, it blocks the flow of oxygen or air. Phenomenon) The active area of the electrode is reduced.

이러한 물방울들을 제거하기 위해 추가적으로 공기의 압력을 높이게 되지만, 이로 인하여 추가 에너지가 소모되기 때문에 연료전지 성능 측면에서 바람직하지 않다. 따라서, 기체 확산층에서의 수증기의 확산과 유로채널로의 물질전달이 원활하도록 적합한 분리판을 설계하는 것이 중요하다. The pressure of the air is further increased to remove these droplets, but this is undesirable in terms of fuel cell performance because of the additional energy consumed. Therefore, it is important to design a suitable separator to facilitate the diffusion of water vapor in the gas diffusion layer and the mass transfer to the flow channel.

즉, 임계전류밀도를 넘어선 고전류 운전조건의 경우, 환원전극에는 전기화학반응에 의해 생성되는 물과 전기삼투현상에 의해 산화전극에서 이동한 물이 과량으로 존재하게 되며 이 과량의 물은 분리판 채널 속을 흐르는 환원가스(산소 혹은 공기)로 일부 증발하면서 환원가스를 포화시키게 되는데, 이때 증발하지 못한 물은 액체상태로 기체 확산층이나 분리판 채널에 존재하게 된다.That is, in the case of high current operating conditions exceeding the critical current density, the reduction electrode has an excessive amount of water generated by the electrochemical reaction and water moved from the anode due to the electroosmotic phenomenon. Partial evaporation of the reducing gas (oxygen or air) through the saturation of the reducing gas, wherein the water does not evaporate is present in the gas diffusion layer or the separator channel in the liquid state.

이러한 기체 확산층이나 분리판 채널에 존재하는 과량의 물은 적절한 공학적 기구에 의해 외부로 배출되지 못하면 플러딩(flooding) 현상을 유발시켜 연료전지의 성능이나 신뢰성 측면에서 치명적인 문제가 된다.Excessive water present in the gas diffusion layer or the separator channel causes a flooding phenomenon if it is not discharged to the outside by an appropriate engineering mechanism, thereby causing a fatal problem in terms of performance or reliability of the fuel cell.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 미국특허 제4988583호 및 제5441819호에서는 분리판 표면에 단일 패스 혹은 다수 개의 패스를 갖는 유로를 가공하여 채널 내부에 존재하는 물방울들을 기체 흐름에 의한 강제 대류현상을 이용하여 외부로 배출시키거나, 공기의 수증기압을 포화수증기압보다 낮추어서 환원 전극의 액화된 수분을 수소 또는 공기로 기화시키는 방식 등을 기재하고 있다. In order to solve the above problems, US Pat. Nos. 4,88583 and 5441819 use forced convection by gas flow to process water droplets present in a channel by processing a flow path having a single pass or a plurality of passes on a separator plate surface. To discharge to the outside, or to lower the water vapor pressure of the air than the saturated water vapor pressure to vaporize the liquefied water of the reduction electrode with hydrogen or air.

그러나 이러한 방식은 채널의 길이 증가로 인한 가공비를 상승시킬 뿐만 아니라 공기의 압력손실 증가를 유발하게 되어 결과적으로 과도한 유량의 공기를 공급하여 액화된 수분을 처리하게 만든다. 이러한 방식은 반응기체의 소요량 증가와 공기 공급에 필요한 압력상승을 전제로 하고 있기 때문에 연료 공급 장치가 복잡해지고 연료전지의 대형화를 가져오게 되는 단점이 있다.However, this method not only increases the processing cost due to the increase in the length of the channel, but also causes an increase in the pressure loss of the air, and consequently supplies an excessive amount of air to treat the liquefied water. This method has a disadvantage in that the fuel supply device becomes complicated and the fuel cell becomes larger because it requires the increase in the required amount of the reactor gas and the pressure increase necessary for supplying air.

또한, 특허공개 제2003-60669호에는 주유로 사이의 격벽에 모세관 효과를 유발하는 보조 유로를 가공하는 방법을 개시하고 있다. 그러나 스택을 구성하기 위 해 연료전지 셀에 압력을 가하게 되면 각 유로의 표면과 접촉하는 가스확산층으로 압력이 전달될 수밖에 없다. 주유로의 경우에는 폭이 넓기 때문에 가스 확산층과 분리판가 맞닿는 부분에서도 큰 압력변화가 발생하지 않지만, 내부 유로의 경우에는 폭이 매우 좁기 때문에 내부 유로와 가스확산층이 직접 닿는 부분에서는 가스확산층에 작용하는 압력이 크게 상승하여 부분적인 경화 현상 및 노치 영향으로 인한 확산층 파손 또는 변형을 불러일으킬 수 있다. Further, Japanese Patent Laid-Open No. 2003-60669 discloses a method of processing an auxiliary flow path that causes a capillary effect on partition walls between oil passages. However, when pressure is applied to the fuel cell to form a stack, the pressure must be transmitted to the gas diffusion layer in contact with the surface of each flow path. In the case of the gas passage, since the width is wide, a large pressure change does not occur even in the area where the gas diffusion layer and the separator are in contact, but in the case of the inner flow passage, the width is very narrow, so that the gas diffusion layer acts on the gas diffusion layer in the area where the inner flow passage and the gas diffusion layer directly contact each other. The pressure can rise significantly and cause diffusion layer breakage or deformation due to partial hardening and notch effects.

즉, 내부 유로와 주유로의 접촉면적 차이는 분리판와 가스 확산층의 균일한 접촉을 저해하여 가스 확산층을 파손시킬 우려가 있으며 공급되는 반응기체의 농도분포 균일도도 감소시키게 된다. 그 외에도, 보조 유로를 통한 액화수분의 이송능력을 우수하지만 주유로와 내부 유로가 연결되는 부분에서는 유로가 확대되기 때문에 표면장력에 의해 수분이 주유로 쪽으로 이동하지 못하고 내부 유로에 액적 상태로 맺혀있는 경우가 발생할 수 있다. That is, the difference in the contact area between the inner flow path and the fuel flow path may inhibit the uniform contact between the separator and the gas diffusion layer, which may damage the gas diffusion layer, and also reduce the uniformity of the concentration distribution of the supplied reactor. In addition, it has excellent ability of transporting liquefied water through the auxiliary flow channel, but because the flow path is enlarged at the part where the gas flow passage and the internal flow path are connected, the water cannot form the droplets in the internal flow path due to surface tension. Cases may occur.

또한 주유로 사이의 격벽에 내부 유로를 가공하게 되면, 내부 유로 형성으로 인해 분리판의 강도가 약화될 가능성이 있어, 주유로 만의 가공시보다 주유로의 간격이 늘어가게 되는 데, 이는 주유로를 통해 흘러가는 유량의 접촉면적 감소를 초래하여 반응기체의 공급압을 증가시키는 요인이 되는 문제점이 있다.In addition, when the inner flow path is processed in the partition walls between the gas passages, the strength of the separation plate may be weakened due to the formation of the internal flow path, which increases the spacing of the gas passages more than in the processing of the gas passage alone. There is a problem that causes a reduction in the contact area of the flow rate flowing through the factor to increase the supply pressure of the reactor body.

한편, 등록 특허 10-0545992 및 10-0839193 등에서는 분리판 유로 표면에 화학물질을 코팅하여 수분 또는 기타 물질의 배출을 가속화하였으나 장시간 사용시 이물질에 의한 오염과 부분적 코팅 파손에 의해 성능저하가 나타날 수 있으며 전기 전도성 저하현상도 발생할 수 있다. On the other hand, the registered patents 10-0545992 and 10-0839193, etc. to accelerate the discharge of water or other substances by coating the chemical on the surface of the separator flow path, but may be degraded due to contamination and partial coating damage caused by foreign substances over long periods of use Degradation of electrical conductivity may also occur.

이에, 본 발명자는 선행 문헌들과 같이 보조 유로를 형성하거나 화학적 처리를 하지 않아 이물질에 의한 오염이나 파손현상이 적을 뿐만 아니라, 유로 표면의 친수성 및 소수성을 원하는 수준으로 직접 조절함으로써 플러딩 현상을 방지하고 연료전지 분리판에서의 수분 배출을 즉각적으로 가속화시킬 수 있는 연료 전지용 바이폴라 플레이트(bipolar plate)를 개발하기에 이르렀다. Therefore, the present inventors do not form auxiliary channels or chemical treatments as in the prior art documents, so that they are less contaminated or damaged due to foreign substances, and the flooding phenomenon is prevented by directly adjusting the hydrophilicity and hydrophobicity of the surface to desired levels. The company has developed a bipolar plate for fuel cells that can immediately accelerate the discharge of water from the fuel cell separator.

또한, 본 발명자는 단순히 플러딩 현상을 방지하는 것 외에도 분리판과 GDL(Gas Diffusion Layer)와의 접촉 면적을 증가시키고 접촉면에서의 전기 전도도를 향상시킬 수 있어 모든 종류의 연료 전지에 적용 가능한 바이폴라 플레이트를 개발하였다.In addition, the present inventors have developed a bipolar plate that can be applied to all kinds of fuel cells by increasing the contact area between the separator and the gas diffusion layer (GDL) and improving the electrical conductivity at the contact surface, in addition to simply preventing flooding. It was.

본 발명의 목적은 유로 표면의 친수성 및 소수성을 원하는 수준으로 조절함으로써 플러딩 현상(flooding) 현상을 방지하여 연료전지 분리판에서의 수분 배출을 가속화시킬 수 있는 바이폴라 플레이트를 제공하는 것이다. SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a bipolar plate capable of accelerating water discharge from a fuel cell separator by preventing the flooding phenomenon by adjusting the hydrophilicity and hydrophobicity of the flow path surface to a desired level.

또한, 본 발명의 목적은 분리판과 GDL(Gas Diffusion Layer)와의 접촉면적을 증가시키고 접촉면에서의 전기 저항을 감소시켜 전기 전도도를 향상할 수 있는 바이폴라 플레이트를 제공하는 것이다. In addition, it is an object of the present invention to provide a bipolar plate that can improve the electrical conductivity by increasing the contact area between the separator and the gas diffusion layer (GDL) and reducing the electrical resistance at the contact surface.

또한, 본 발명의 목적은 PEM(polymer Electrolyte Membrane) 연료전지뿐만 아니라 그 외 모든 종류의 연료 전지에 적용이 가능한 바이폴라 플레이트를 제공하는 것이다. In addition, an object of the present invention is to provide a bipolar plate that can be applied to not only PEM (Polymer Electrolyte Membrane) fuel cells but also all other types of fuel cells.

또한, 본 발명의 목적은 화학물질을 사용하지 않으므로 이물질에 의한 오염이나 파손현상이 적어 내구성이 증가되는 바이폴라 플레이트를 제공하는 것이다. In addition, it is an object of the present invention to provide a bipolar plate that does not use a chemical and is less contaminated or damaged by foreign matters, thereby increasing durability.

상기 본 발명의 목적은 일면에 유로가 형성된 연료전지용 바이폴라 플레이트(bipolar plate)에 있어서, 상기 유로의 바닥면에 나노 구조물이 형성되는 것을 특징으로 하는 연료 전지용 바이폴라 플레이트를 제공함으로써 달성된다. An object of the present invention is achieved by providing a fuel cell bipolar plate, characterized in that in a fuel cell bipolar plate having a flow path formed on one surface thereof, a nanostructure is formed on the bottom surface of the flow path.

상기 본 발명의 목적은 일면에 유로가 형성된 연료전지용 바이폴라 플레이트(bipolar plate)에 있어서, 상기 유로의 바닥면에 마이크로 구조물 및 나노 구조 물이 형성되는 것을 특징으로 하는 연료 전지용 바이폴라 플레이트를 제공함으로써 달성된다. The object of the present invention is achieved by providing a bipolar plate for fuel cell bipolar plate having a flow path formed on one surface, characterized in that the microstructure and nanostructures are formed on the bottom surface of the flow path. .

상기 본 발명의 목적은 상기 나노 구조물이 상기 유로의 격벽부 측면 또는 상기 바이폴라 플레이트의 윗면에 추가로 형성되는 것을 특징으로 하는 연료 전지용 바이폴라 플레이트를 제공함으로써 달성된다. The object of the present invention is achieved by providing a bipolar plate for a fuel cell, characterized in that the nanostructure is further formed on the side of the partition wall portion of the flow path or the upper surface of the bipolar plate.

상기 본 발명의 목적은 상기 나노 구조물이 나노 와이어(nano wire) 또는 나노 튜브(nano tube) 형태인 것을 특징으로 하는 연료 전지용 바이폴라 플레이트를 제공함으로써 달성된다. The object of the present invention is achieved by providing a bipolar plate for a fuel cell, characterized in that the nanostructures are in the form of nanowires or nanotubes.

상기 본 발명의 목적은 상기 나노 구조물이 카본(carbon) 재질 또는 금속 재질인 것을 특징으로 하는 연료 전지용 바이폴라 플레이트를 제공함으로써 달성된다. The object of the present invention is achieved by providing a bipolar plate for a fuel cell, characterized in that the nanostructure is a carbon material or a metal material.

상기 본 발명의 목적은 상기 마이크로 구조물이 상기 유로를 따라 홈들을 형성하는 것을 특징으로 하는 연료 전지용 바이폴라 플레이트를 제공함으로써 달성된다. The object of the present invention is achieved by providing a bipolar plate for a fuel cell, wherein the microstructures form grooves along the flow path.

본 발명의 나노 구조물 및 마이크로 구조물이 형성된 연료 전지용 바이폴라 플레이트는 유로 표면의 친수성 및 소수성을 원하는 수준으로 조절함으로써 플러딩 현상(flooding) 현상을 방지하여 연료전지 분리판에서의 수분 배출을 가속화시킨다. 또한, 나노 구조물을 플레이트의 윗면까지 추가로 형성함으로써 분리판과 가 스 확산층(GDL, Gas Diffusion Layer)과의 접촉 표면적을 증가시키고 접촉면에서의 전기 저항을 감소시켜 전기 전도도를 향상하는 효과를 얻을 수 있다. The bipolar plate for fuel cell in which the nanostructures and microstructures of the present invention are formed prevents flooding by accelerating the hydrophilicity and hydrophobicity of the flow path surface to accelerate water discharge from the fuel cell separator. In addition, by forming the nanostructure further up the upper surface of the plate, it is possible to increase the contact surface area between the separator and the gas diffusion layer (GDL) and to reduce the electrical resistance at the contact surface, thereby improving the electrical conductivity. have.

상기와 같이 본 발명은 화학물질이 아닌 유로 내의 기계적 구조물을 통하여 유로의 표면 성질을 변화시키고 반응 면적 및 전기전도도를 증가시키기 때문에, PEM(polymer Electrolyte Membrane) 연료전지뿐만 아니라 그 외 모든 종류의 연료 전지에 적용이 가능하다. 또한, 화학물질을 사용하지 않으므로 이물질에 의한 오염이나 파손현상이 적어 코팅기법을 사용하는 플레이트에 비해 내구성이 증가되는 효과를 얻을 수 있다.As described above, since the present invention changes the surface properties of the flow path and increases the reaction area and the electrical conductivity through the mechanical structure in the flow path, not the chemical substance, not only PEM fuel cell but also all other types of fuel cells. Applicable to In addition, since there is little contamination or damage caused by foreign substances, chemicals are not used, and thus durability can be increased compared to plates using coating techniques.

이하, 본 발명의 나노 구조물 및 마이크로 구조물이 형성된 연료 전지용 바이폴라 플레이트를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 살펴본다. Hereinafter, a bipolar plate for a fuel cell in which nanostructures and microstructures of the present invention are formed will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 일반적으로 사용되는 일면에 유로가 형성된 바이폴라 플레이트의 평면도이며, 도 2는 도 1의 바이폴라 플레이트와 막전극접합체로 이루어진 단위 전지(unit cell) 단면의 일부분을 보여주는 확대도이다. FIG. 1 is a plan view of a bipolar plate in which a flow path is formed on one surface that is generally used, and FIG. 2 is an enlarged view showing a part of a cross section of a unit cell composed of the bipolar plate and the membrane electrode assembly of FIG.

도 3 내지 도 5은 본 발명의 제 1 실시예인 나노 구조물이 형성된 연료 전지용 바이폴라 플레이트를 도시한 것으로서, 도 3은 본 발명의 일 실시예인 나노 구조물이 형성된 바이폴라 플레이트 단면의 일부분을 보여주는 확대도이며, 도 4는 도 3의 상기 나노 구조물을 부분적으로 확대한 도면이고, 도 5는 도 3의 나노 구조물이 형성된 바이폴라 플레이트 유로의 단면도이다. 3 to 5 show a bipolar plate for a fuel cell in which a nanostructure is formed, which is a first embodiment of the present invention, and FIG. 3 is an enlarged view showing a portion of a cross section of the bipolar plate on which a nanostructure is formed, which is an embodiment of the present invention. 4 is a partially enlarged view of the nanostructure of FIG. 3, and FIG. 5 is a cross-sectional view of a bipolar plate flow path in which the nanostructure of FIG. 3 is formed.

본 발명의 제 1 실시예인 나노 구조물이 형성된 바이폴라 플레이트(10)는 일면에 유로(11)가 형성되어 있으며, 상기 유로(11)의 바닥면에 나노 구조물(12)이 형성되어 있다. 상기 나노 구조물(12)의 모양, 재질 및 간격을 조절함으로써, 나노 구조물이 형성된 유로 표면이 친수성(hydrophilic) 또는 소수성(hydrophobic)의 성질을 갖도록 조절할 수 있다. In the bipolar plate 10 in which the nanostructures are formed according to the first embodiment of the present invention, a flow path 11 is formed on one surface, and the nano structure 12 is formed on the bottom surface of the flow path 11. By adjusting the shape, material, and spacing of the nanostructure 12, the surface of the flow path in which the nanostructure is formed may be adjusted to have hydrophilic or hydrophobic properties.

도 3에서 도시된 바와 같이, 나노 구조물(12)에 의하여 유로(11)의 표면이 소수성을 띄게 되는 경우 물이 유로 표면에 붙지 않고 액적(20)이 맺히면서 유로를 따라 흘러내리게 되고 따라서 물이 유로를 차단하는 플러딩(flooding) 현상을 방지할 수 있게 된다. 반대로 도면에는 표현되어 있지 않지만 나노 구조물(12)에 의하여 유로(11)의 표면이 친수성을 갖게 되면 물이 유로에 머물지 않고 유로 바닥에 퍼지면서 유로를 따라 흘러내리게 되어 소수성을 띄는 경우와 마찬가지로 플러딩 현상을 방지할 수 있게 된다.As shown in FIG. 3, when the surface of the flow path 11 becomes hydrophobic by the nanostructure 12, water does not adhere to the flow path surface, and droplets 20 form along the flow path and thus water flows. It is possible to prevent the flooding (blocking) phenomenon to block the flow path. On the contrary, although not shown in the drawing, when the surface of the flow path 11 becomes hydrophilic by the nanostructure 12, water does not stay in the flow path but flows down the flow path along the flow path as in the case of hydrophobicity as in the case of hydrophobicity. Can be prevented.

즉, 플러딩(flooding) 현상을 방지하고 수분 배출을 가속화함에 있어서, 플레이트의 사용 목적과 사용 환경에 따라 친수성과 소수성 중에 적합한 유로의 표면 성질을 선택할 수 있게 되어 상기 플레이트의 적용 범위가 PEM 연료 전지 이외에도 훨씬 넓어지게 된다. 사용 목적에 따라 친수성과 소수성을 조절하는 일 실시예로서, 도 1의 매니폴드(22) 부분은 친수성을 갖도록 조절하고 유로(11) 부분은 소수성을 갖도록 조절하여 수분 배출을 가속화시킴으로써 전체 바이폴라 플레이트의 효율을 증가시킬 수 있다. In other words, in preventing flooding and accelerating water discharge, the surface properties of the flow path can be selected according to the purpose and environment of use of the plate so that the suitable surface property of the channel can be selected between hydrophilicity and hydrophobicity. It is much wider. As an embodiment of controlling hydrophilicity and hydrophobicity according to the purpose of use, the manifold 22 portion of FIG. 1 is adjusted to have hydrophilicity, and the flow passage 11 portion is adjusted to have hydrophobicity to accelerate the discharge of water so as to accelerate the drainage of the entire bipolar plate. The efficiency can be increased.

한편, 필요에 따라 더욱 효율적인 수분 배출 효과를 얻기 위하여 상기 유 로(11)의 격벽부 측면과 상기 바이폴라 플레이트(10)의 윗면에 나노 구조물(12)을 추가로 형성할 수도 있다. Meanwhile, nanostructures 12 may be further formed on side surfaces of the partition wall of the flow passage 11 and on the upper surface of the bipolar plate 10 in order to obtain a more efficient water discharge effect.

특히, 상기 바이폴라 플레이트(10)의 윗면에 상기 나노 구조물(12)을 추가로 형성하는 경우, 분리판인 플레이트와 막전극접합체(21) 즉, 가스 확산층(GDL, Gas Diffusion Layer)과의 접촉면적을 증가시킬 수 있을 뿐만 아니라 접촉면에서의 전기 저항을 감소시켜 전기 전도도를 향상하는 효과를 얻을 수 있다. In particular, when the nanostructure 12 is additionally formed on the upper surface of the bipolar plate 10, the contact area between the plate and the membrane electrode assembly 21, that is, the gas diffusion layer (GDL), is separated. In addition to increasing the resistance, it is possible to obtain an effect of improving the electrical conductivity by reducing the electrical resistance at the contact surface.

일반적으로 단위전지 내 분리판과 막전극접합체(MEA)의 결합면은 거친 접촉(rough contact)면을 이루고 있기 때문에 분리판과 가스 확산층(GDL)과의 접촉 면적이 감소하게 되고, 이러한 접촉면적의 감소는 결합면의 전기저항을 높이고 전체적인 전기전도성을 감소시키게 되어 전체적인 연료 전지의 효율을 떨어뜨리는 요소가 된다. In general, since the bonding surface of the separator and the membrane electrode assembly (MEA) in the unit cell forms a rough contact surface, the contact area between the separator and the gas diffusion layer (GDL) is reduced. Reduction increases the electrical resistance of the mating surface and reduces the overall electrical conductivity, which reduces the overall fuel cell efficiency.

하지만, 도 5에서 나타나듯이, 상기 바이폴라 플레이트(10)의 윗면에 상기 나노 구조물(12)을 추가로 형성함으로써, 상기 나노 구조물이 가스 확산층 표면에 직접 침투할 수 있게 되고, 이는 분리판과 막전극접합체 사이의 접촉면적을 훨씬 더 증가시키게 되어 결과적으로 전체적인 연료전지의 성능 향상을 가져오게 된다. However, as shown in FIG. 5, by further forming the nanostructures 12 on the upper surface of the bipolar plate 10, the nanostructures can directly penetrate the gas diffusion layer surface, which is a separator and a membrane electrode. The contact area between the joints is further increased, resulting in an overall fuel cell performance improvement.

또한, 상기 플레이트(10) 윗면의 나노 구조물(12)을 통하여 가스 확산층(GDL)의 다공성(porous) 구조로부터 결합면으로 배출되는 미세한 액적들을 효과적으로 방출시키는 효과를 얻을 수도 있게 된다. In addition, through the nanostructures 12 on the upper surface of the plate 10, it is possible to effectively release the fine droplets discharged from the porous structure of the gas diffusion layer (GDL) to the bonding surface.

상기 나노 구조물(12)은 필요에 따라 다양한 형상을 가질 수 있지만, 표면 성질의 효과적인 조절을 위하여 나노 와이어(nano wire) 또는 나노 튜브(nano tube)의 형태를 가지는 것이 바람직하며, 그 높이는 용도에 적합하게 수 내지 수십 마이크로 범위로 조절할 수 있다. The nanostructure 12 may have various shapes as needed, but in order to effectively control the surface properties, it is preferable to have a form of a nano wire or a nano tube, and the height thereof is suitable for use. To a few microns to several tens of microns.

상기 나노 구조물(12)의 재질은 전기 전도성을 갖는 모든 물질이 가능하나, 성형의 용이성 및 높은 전기 전도성 등을 고려하여, 카본(carbon) 재질 또한 금속 재질 등을 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 금속의 종류는 특별히 제한되지는 않으나 철(Fe), 구리(Cu), 니켈(Ni) 및 금(Au)으로 이루어진 그룹에서 선택되는 어느 하나인 것이 바람직하다.The material of the nanostructure 12 may be any material having electrical conductivity, but in consideration of ease of molding and high electrical conductivity, it is preferable to use a carbon material or a metal material. In addition, the type of the metal is not particularly limited, but is preferably any one selected from the group consisting of iron (Fe), copper (Cu), nickel (Ni), and gold (Au).

도 6 내지 도 8은 본 발명의 제 2 실시예인 마이크로 구조물 및 나노 구조물이 형성된 연료 전지용 바이폴라 플레이트를 도시한 것으로서, 도 6는 본 발명의 마이크로 구조물 및 나노 구조물이 형성된 제 2 실시예인 바이폴라 플레이트 단면의 일부분을 보여주는 확대도이며, 도 7는 도 6의 상기 마이크로 구조물 및 나노 구조물을 부분적으로 확대한 도면이고, 도 8은 도 6의 마이크로 구조물 및 나노 구조물이 형성된 바이폴라 플레이트의 유로의 단면도이다. 6 to 8 illustrate a bipolar plate for a fuel cell in which a microstructure and a nanostructure are formed, which is a second embodiment of the present invention, and FIG. 6 is a cross-sectional view of a bipolar plate that is a second embodiment in which the microstructure and the nanostructure of the present invention are formed. 7 is a partially enlarged view of the microstructure and nanostructure of FIG. 6, and FIG. 8 is a cross-sectional view of a flow path of a bipolar plate on which the microstructure and nanostructure of FIG. 6 are formed.

본 발명의 제 2 실시예인 마이크로 구조물 및 나노 구조물이 형성된 바이폴라 플레이트(10)는 일면에 유로(11)가 형성되어 있으며, 상기 유로(11)의 바닥면에 마이크로 구조물(13) 및 나노 구조물(12)이 형성되어 있다. 제 1 실시예와 마찬가지로 마이크로 구조물 및 나노 구조물이 형성된 바이폴라 플레이트도 상기 나노 구조물(12)의 모양, 재질 및 간격을 조절함으로써, 나노 구조물이 형성된 유로의 표면이 친수성(hydrophilicity) 또는 소수성(hydrophobicity)을 갖도록 조절하여 플러딩 현상을 방지할 수 있다. The bipolar plate 10 in which the microstructures and nanostructures are formed according to the second embodiment of the present invention has a flow passage 11 formed on one surface thereof, and the microstructure 13 and the nanostructure 12 formed on the bottom surface of the flow passage 11. ) Is formed. Similarly to the first embodiment, the bipolar plate on which the microstructures and nanostructures are formed also controls the shape, material, and spacing of the nanostructures 12 so that the surfaces of the flow paths on which the nanostructures are formed are hydrophilic or hydrophobicity. Adjusting to prevent flooding phenomenon.

상기 제 2 실시예의 마이크로 구조물(13)은 나노 구조물(12)의 보조 지지체와 같은 역할을 하는 것으로서, 나노 구조물(11)만으로 유로 내에서 필요한 높이를 얻기 어려울 경우, 유로 내에 에칭이나 성형 프레스 등의 공정 등을 통하여 마이크로 구조물(13)을 먼저 형성한 후, 상기 마이크로 구조물(13) 위에 상기 나노 구조물(11)을 형성시킬 수 있다. The microstructure 13 of the second embodiment functions as an auxiliary support of the nanostructure 12, and when it is difficult to obtain a required height in the flow path with the nanostructure 11 alone, such as an etching or a molding press in the flow path. After forming the microstructure 13 through a process or the like, the nanostructure 11 may be formed on the microstructure 13.

이때 상기 마이크로 구조물의 형태는 제한이 없으며, 도 6에서 볼 수 있듯이 상기 유로(11)를 따라 일정한 간격의 홈(15)들을 형성하도록 만들 수 있다. 이때, 상기 마이크로 구조물 간 홈(15)들의 간격은 나노 구조물 및 연료 전지에 따라 다양하게 변형시킬 수 있으나, 유로 표면의 성질 조절 및 수분 배출 효과의 증가를 위하여 일반적으로 10㎛ 이하인 것이 바람직하다.At this time, the shape of the microstructure is not limited, and as shown in FIG. 6, the microstructures may be formed to form grooves 15 at regular intervals along the flow path 11. At this time, the spacing of the grooves 15 between the microstructures can be variously modified according to the nanostructures and the fuel cell, but in general, it is preferable that the spacing of the microstructures is 10 μm or less in order to control the properties of the flow path surface and increase the water discharge effect.

또한, 상기 제 2 실시예의 나노 구조물(12)은 제 1 실시예의 나노 구조물만 형성된 바이폴라 플레이트와 마찬가지로 유로(11)의 격벽부 측면 또는 바이폴라 플레이트(10)의 윗면에 추가로 형성될 수 있다. In addition, the nanostructure 12 of the second embodiment may be additionally formed on the side surface of the partition wall of the flow path 11 or the upper surface of the bipolar plate 10, similarly to the bipolar plate on which only the nanostructures of the first embodiment are formed.

상기 제 1 실시예에서 설명한 바와 같이 바이폴라 플레이트(10) 윗면의 나노 구조물(12)을 통하여 분리판과 막전극접합체(21) 사이의 접촉면적 증가 및 전기 전도성 증가 효과를 얻을 수 있을 뿐만 아니라, 가스 확산층(GDL)의 다공성(porous) 구조로부터 결합면으로 배출되는 미세한 액적들을 효과적으로 방출시키는 효과를 얻을 수 있다. As described in the first embodiment, through the nanostructure 12 on the upper surface of the bipolar plate 10, the contact area between the separator and the membrane electrode assembly 21 may be increased, and the electrical conductivity may be increased. The effect of effectively releasing the fine droplets discharged from the porous structure of the diffusion layer (GDL) to the bonding surface can be obtained.

상기 나노 구조물(12) 또한 마찬가지로 필요에 따라 다양한 형상을 가질 수 있으며, 표면 성질의 효과적인 조절을 위하여 나노 와이어(nano wire) 또는 나노 튜브(nano tube)의 형태를 가지는 것이 바람직하다. Likewise, the nanostructure 12 may have various shapes as needed, and in order to effectively control the surface properties, the nanostructure 12 may have a form of a nano wire or a nano tube.

상기 나노 구조물(12)의 재질은 전기 전도성을 갖는 모든 물질이 가능하나, 성형의 용이성 및 높은 전기 전도성 등을 고려하여, 카본(carbon) 재질 또한 금속 재질 등을 사용하는 것이 바람직하며, 상기 금속의 종류는 특별히 제한되지는 않으나 철(Fe), 구리(Cu), 니켈(Ni) 및 금(Au)으로 이루어진 그룹에서 선택되는 어느 하나인 것이 바람직하다.The material of the nanostructure 12 may be any material having electrical conductivity, but in consideration of ease of molding and high electrical conductivity, it is preferable to use a carbon material or a metal material. The kind is not particularly limited but is preferably any one selected from the group consisting of iron (Fe), copper (Cu), nickel (Ni), and gold (Au).

상기에서 설명한 본 발명의 제 1 실시예인 나노 구조물이 형성된 연료 전지용 바이폴라 플레이트 또는 제 2 실시예인 나노 구조물 및 마이크로 구조물이 모두 형성된 연료 전지용 바이폴라 플레이트는 화학물질이 아닌 유로 내의 기계적 구조물을 통하여 유로의 표면 성질(친수성 또는 소수성)을 변화시키고 반응 표면적 및 전기전도도를 증가시키기 때문에, PEM(polymer Electrolyte Membrane) 연료전지뿐만 아니라 그 외 모든 종류의 연료 전지에 적용이 가능하다. The bipolar plate for a fuel cell in which the nanostructure is formed as the first embodiment of the present invention described above, or the bipolar plate for the fuel cell in which both the nanostructure and the microstructure are formed as the second embodiment is the surface property of the flow path through the mechanical structure in the flow path rather than the chemical. By changing (hydrophilicity or hydrophobicity) and increasing reaction surface area and electrical conductivity, it is applicable to all kinds of fuel cells as well as PEM fuel cells.

또한, 화학물질을 사용하지 않으므로 이물질에 의한 오염이나 파손현상이 적어 코팅기법을 사용하는 플레이트에 비해 내구성이 증가되는 효과를 얻을 수 있다.In addition, since there is little contamination or damage caused by foreign substances, chemicals are not used, and thus durability can be increased compared to plates using coating techniques.

본 발명은 상술한 특정의 실시예 및 설명에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능하며, 그와 같은 변형은 본 발명의 보호 범위 내에 있게 된다. The present invention is not limited to the above-described specific embodiments and descriptions, and various modifications can be made to those skilled in the art without departing from the gist of the present invention claimed in the claims. And such modifications are within the scope of protection of the present invention.

도 1은 일반적인 일면에 유로가 형성된 바이폴라 플레이트의 평면도이다. 1 is a plan view of a bipolar plate in which a flow path is formed on a general surface.

도 2는 도 1의 바이폴라 플레이트와 막전극접합체로 이루어진 단위 전지 단면의 일부분을 보여주는 확대도이다. FIG. 2 is an enlarged view illustrating a part of a cross section of a unit cell formed of the bipolar plate and the membrane electrode assembly of FIG. 1.

도 3은 본 발명의 일 실시예인 나노 구조물이 형성된 바이폴라 플레이트 단면의 일부분을 보여주는 확대도이다. Figure 3 is an enlarged view showing a portion of the cross-section of the bipolar plate formed nanostructures of an embodiment of the present invention.

도 4는 도 3의 나노 구조물을 부분적으로 확대한 도면이다. 4 is a partially enlarged view of the nanostructure of FIG. 3.

도 5는 본 발명의 일 실시예인 바이폴라 플레이트의 나노 구조물이 형성된 유로의 단면도이다. 5 is a cross-sectional view of a flow path formed with a nanostructure of a bipolar plate according to an embodiment of the present invention.

도 6은 본 발명의 마이크로 구조물 및 나노 구조물이 형성된 또 다른 일 실시예인 바이폴라 플레이트 단면의 일부분을 보여주는 확대도이다. Figure 6 is an enlarged view showing a portion of a bipolar plate cross section which is another embodiment in which the microstructures and nanostructures of the present invention are formed.

도 7은 도 6의 마이크로 구조물 및 나노 구조물을 부분적으로 확대한 도면이다. FIG. 7 is a partially enlarged view of the microstructure and nanostructure of FIG. 6.

도 8은 본 발명의 일 실시예인 바이폴라 플레이트의 마이크로 구조물 및 나노 구조물이 형성된 유로의 단면도이다. 8 is a cross-sectional view of a flow path in which the microstructures and nanostructures of the bipolar plate of one embodiment of the present invention are formed.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings

10 : 바이폴라 플레이트 11 : 유로 10 bipolar plate 11: euro

12 : 나노 구조물 13 : 마이크로 구조물12 nanostructure 13 microstructure

14 : 홈 20 : 액적14: Home 20: Drops

21 : 막전극접합체(MEA) 22 : 매니폴드(manifold)21: membrane electrode assembly (MEA) 22: manifold

Claims (18)

일면에 유로(11)가 형성된 연료전지용 바이폴라 플레이트(10)(bipolar plate)에 있어서, 상기 유로(11)의 바닥면에 나노 구조물(12)이 형성되는 것을 특징으로 하는 연료 전지용 바이폴라 플레이트.A fuel cell bipolar plate (10) having a flow path (11) formed on one surface thereof, wherein the nanostructure (12) is formed on the bottom surface of the flow path (11). 청구항 제1항에 있어서, 상기 나노 구조물(12)이 상기 유로(11)의 격벽부 측면에 추가로 형성되는 것을 특징으로 하는 연료 전지용 바이폴라 플레이트.The bipolar plate according to claim 1, wherein the nanostructure (12) is further formed on a side surface of the partition wall of the flow path (11). 청구항 제1항에 있어서, 상기 나노 구조물(12)이 상기 바이폴라 플레이트(10)의 윗면에 추가로 형성되는 것을 특징으로 하는 연료 전지용 바이폴라 플레이트.The bipolar plate according to claim 1, wherein the nanostructure (12) is further formed on an upper surface of the bipolar plate (10). 청구항 제1항에 있어서, 상기 나노 구조물(12)이 나노 와이어(nano wire) 형태인 것을 특징으로 하는 연료 전지용 바이폴라 플레이트.The bipolar plate of claim 1, wherein the nanostructures are in the form of nanowires. 청구항 제1항에 있어서, 상기 나노 구조물(12)이 나노 튜브(nano tube) 형태인 것을 특징으로 하는 연료 전지용 바이폴라 플레이트.The bipolar plate of claim 1, wherein the nanostructures are in the form of nanotubes. 청구항 제1항에 있어서, 상기 나노 구조물(12)이 카본(carbon) 재질인 것을 특징으로 하는 연료 전지용 바이폴라 플레이트.2. The bipolar plate of claim 1, wherein the nanostructures are made of carbon. 청구항 제1항에 있어서, 상기 나노 구조물(12)이 금속 재질인 것을 특징으로 하는 연료 전지용 바이폴라 플레이트.The bipolar plate according to claim 1, wherein the nanostructure (12) is made of metal. 청구항 제7항에 있어서, 상기 금속이 철(Fe), 구리(Cu), 니켈(Ni) 및 금(Au) 으로 이루어진 그룹에서 선택되는 어느 하나인 것을 특징으로 하는 연료 전지용 바이폴라 플레이트.The bipolar plate according to claim 7, wherein the metal is any one selected from the group consisting of iron (Fe), copper (Cu), nickel (Ni), and gold (Au). 일면에 유로(11)가 형성된 연료전지용 바이폴라 플레이트(10)(bipolar plate)에 있어서, 상기 유로(11)의 바닥면에 마이크로 구조물(13) 및 나노 구조물(12)이 형성되는 것을 특징으로 하는 연료 전지용 바이폴라 플레이트.In the fuel cell bipolar plate 10 (bipolar plate) having a flow path 11 formed on one surface, the fuel characterized in that the microstructure 13 and the nanostructure 12 is formed on the bottom surface of the flow path (11) Battery bipolar plate. 청구항 제9항에 있어서, 상기 마이크로 구조물(13)이 상기 유로(11)를 따라 홈(15)들을 형성하는 것을 특징으로 하는 연료 전지용 바이폴라 플레이트.10. A bipolar plate according to claim 9, wherein said microstructures (13) form grooves (15) along said flow path (11). 청구항 제10항에 있어서, 상기 홈(15)들의 간격이 10㎛ 이하인 것을 특징으로 하는 연료 전지용 바이폴라 플레이트.11. The bipolar plate for fuel cell according to claim 10, wherein an interval of the grooves (15) is 10 mu m or less. 청구항 제9항에 있어서, 상기 나노 구조물(12)이 상기 유로(11)의 격벽부 측면에 추가로 형성되는 것을 특징으로 하는 연료 전지용 바이폴라 플레이트.10. The bipolar plate according to claim 9, wherein the nanostructure (12) is further formed on the side surface of the partition wall of the flow path (11). 청구항 제9항에 있어서, 상기 나노 구조물(12)이 상기 바이폴라 플레이트(10)의 윗면에 추가로 형성되는 것을 특징으로 하는 연료 전지용 바이폴라 플레이트.10. The bipolar plate according to claim 9, wherein the nanostructure (12) is further formed on an upper surface of the bipolar plate (10). 청구항 제9항에 있어서, 상기 나노 구조물(12)이 나노 와이어(nano wire) 형 태인 것을 특징으로 하는 연료 전지용 바이폴라 플레이트.10. The bipolar plate for fuel cell according to claim 9, wherein the nanostructure (12) is in the form of a nano wire. 청구항 제9항에 있어서, 상기 나노 구조물(12)이 나노 튜브(nano tube) 형태인 것을 특징으로 하는 연료 전지용 바이폴라 플레이트.10. The bipolar plate according to claim 9, wherein the nanostructures (12) are in the form of nanotubes. 청구항 제9항에 있어서, 상기 나노 구조물(12)이 카본(carbon) 재질인 것을 특징으로 하는 연료 전지용 바이폴라 플레이트.10. The bipolar plate according to claim 9, wherein the nanostructure (12) is made of carbon. 청구항 제9항에 있어서, 상기 나노 구조물(12)이 금속 재질인 것을 특징으로 하는 연료 전지용 바이폴라 플레이트.10. The bipolar plate for fuel cell according to claim 9, wherein the nanostructure (12) is made of metal. 청구항 제17항에 있어서, 상기 금속이 철(Fe), 구리(Cu), 니켈(Ni) 및 금(Au) 으로 이루어진 그룹에서 선택되는 어느 하나인 것을 특징으로 하는 연료 전지용 바이폴라 플레이트.18. The bipolar plate according to claim 17, wherein the metal is any one selected from the group consisting of iron (Fe), copper (Cu), nickel (Ni), and gold (Au).
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