KR20130122371A - Hybrid bipolar plate for fuel cell - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to a complex separation plate for a fuel cell which has excellent mechanical strength and conductivity, low contact resistance and gas permeability, and low density for reducing the weight of a product. The complex separation plate for the fuel cell contains metal powder paste filling the inside of a metal supporter for improving the conductivity.

Description

연료전지용 복합분리판{Hybrid bipolar plate for fuel cell}Hybrid bipolar plate for fuel cell

본 발명은 연료전지용 복합분리판에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 기계적 강도, 전기전도도, 밀도, 기체투과율, 접촉저항 등이 향상된 연료전지용 복합분리판에 관한 것이다.
The present invention relates to a composite separator for fuel cells, and more particularly to a composite separator for fuel cells with improved mechanical strength, electrical conductivity, density, gas permeability, contact resistance, and the like.

고분자전해질 연료전지는 다른 형태의 연료전지에 비해 작동온도가 낮고, 전류밀도 및 출력밀도가 높으며, 시동시간이 짧은 동시에 부화변화에 대한 응답특성이 빠르다. 특히 전해질로 고분자막을 사용하므로 전해질 손실이 없고, 기존의 확립된 기술인 메탄올 개질기의 적용이 가능하며, 반응기체 압력변화에도 덜 민감하다. 또한 디자인이 간단하고 제작이 쉬우며, 다양한 범위의 출력을 낼 수 있는 장점이 있기 때문에 다양한 분야에 적용이 가능하여, 현재 연료전지 자동차, 가정용 발전 및 휴대기기용 전원으로 집중적으로 연구개발이 진행되어 여러 가지 시제품이 발표되고 있으며, 일부는 시운전이 진행 중이다. 이러한 고분자 전해질 연료전지의 상용화는 현재 KW 당 수천불인 스택 가격을 어느 정도로 낮출 수 있는가에 달려있다고 할 수 있다. 현재 기술로 연료전지의 가격을 부품별로 분석하면 분리판이 전체 스택 가격의 50% 정도로 가장 높은 비중을 차지하고, 전해질이 18%, 촉매가 15%, 기체 확산층으로 사용되는 탄소재료가 6% 정도를 차지한다. 따라서 고분자전해질 연료전지 스택의 가격을 낮추기 위해서는 스택 비용의 50%를 차지하는 분리판의 가격을 낮추는 것이 반드시 필요하다. 현재 가장 많이 사용되고 있는 분리판의 재질은 그라파이트로써, 전기전도성과 내부식성이 뛰어나고 밀도가 낮아 경량의 스택 제작이 가능하다. 그러나 그라파이트는 기공이 많아 가스 투과도가 높으므로 반응가스의 혼합을 막기 위해 레진의 함침과 함께 일정한 두께가 요구되며 결과적으로 스택의 부피가 커지게 된다. 또한 깨어지기 쉽고, 성형시 기계가공을 거쳐야 하므로 제조가격이 비싸며 대량생산이 어려운 단점이 있다. 하지만 이러한 그라파이트를 대체할 저가의 분리판 소재가 현재 부족하다는 문제점이 있다.
The polymer electrolyte fuel cell has a lower operating temperature, higher current density and higher power density, shorter start-up time, and faster response to hatching changes than other types of fuel cells. In particular, the use of a polymer membrane as the electrolyte, there is no electrolyte loss, it is possible to apply the existing reforming technology of methanol reformer, it is less sensitive to changes in the pressure of the reactor. In addition, the design is simple, easy to manufacture, and has the advantage of producing a wide range of output, so that it can be applied to a variety of fields, the current intensive R & D as a power source for fuel cell cars, household power generation and portable devices Several prototypes have been announced, some of which are under test. The commercialization of such a polymer electrolyte fuel cell depends on how much the price of the stack, which is currently thousands of dollars per KW, can be lowered. When analyzing the fuel cell price by parts with current technology, the separator accounted for the highest share of 50% of the total stack price, 18% of the electrolyte, 15% of the catalyst, and 6% of the carbon material used as the gas diffusion layer. do. Therefore, in order to lower the price of the polymer electrolyte fuel cell stack, it is necessary to lower the price of the separator, which accounts for 50% of the stack cost. The most widely used separator plate is graphite, which has excellent electrical conductivity, corrosion resistance, and low density, making it possible to manufacture lightweight stacks. However, since graphite has a lot of pores and high gas permeability, a certain thickness is required along with the resin impregnation to prevent mixing of the reaction gas, and as a result, the volume of the stack becomes large. In addition, it is easy to break, and must be subjected to machining during molding, the manufacturing price is expensive and there is a disadvantage in that mass production is difficult. However, there is a problem that there is a current lack of low-cost separator material to replace such graphite.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 The present invention has been made to solve the above problems, the object of the present invention is

그라파이트 분리판보다 저가의 연료전지용 복합분리판으로서 가공성, 기계적 강도, 전기전도성, 접촉저항 등이 우수하며, 밀도와 기체 투과율이 낮은 연료전지용 복합분리판을 제공하는 것이다.
As a composite separator for fuel cells at a lower cost than graphite separators, a composite separator for fuel cells having excellent processability, mechanical strength, electrical conductivity, contact resistance, etc., and having low density and gas permeability is provided.

위와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명의 한 특징에 따른 연료전지용 복합분리판은 금속지지체와 전기전도성을 향상시키기 위하여 상기 금속지지체의 내부에 충진된 금속분말 페이스트를 포함한다. 또한 상기 금속지지체는 상기 금속분말 페이스트가 충진된 관통홀이 포함된 것을 특징으로 한다. 또한 상기 관통홀에 충진된 상기 금속분말 페이스트는 두께가 0.45~0.55mm인 것을 특징으로 한다. 또한 상기 관통홀은 복수개인 것을 특징으로 한다. 또한 상기 금속분말은 은, 백금, 니켈 또는 구리로 이루어지는 군 중에서 선택된 어느 하나 이상인 것을 특징으로 한다. 또한 상기 금속지지체는 알루미늄, 마그네슘 또는 스테인리스 스틸로 이루어지는 군 중에서 선택된 어느 하나 이상인 것을 특징으로 한다. 또한 상기 충진된 금속분말 페이스트의 적어도 일면에 고분자수지가 혼합된 그라파이트 층이 형성된 것을 특징으로 한다. 또한 상기 고분자수지는 폴리프로필렌, 폴리카보네이트 또는 폴리메틸 메타크릴레이트로 이루어지는 군 중에서 선택된 어느 하나 이상인 것을 특징으로 한다. 또한 상기 고분자수지가 혼합된 그라파이트 층은 그라파이트 55~65부피%와 고분자 수지 35~45부피%가 혼합되어 이루어진 것을 특징으로 한다. 또한 상기 고분자수지가 혼합된 그라파이트 층은 그 두께가 0.25~0.35mm인 것을 특징으로 한다. 또한 상기 고분자수지가 혼합된 그라파이트 층의 적어도 일면에 탄소시트(carbon sheet) 또는 탄소포일(carbon foil)로서 하나 이상의 층이 형성된 것을 특징으로 한다.
A composite separator for a fuel cell according to an aspect of the present invention for solving the above problems includes a metal support paste filled inside the metal support to improve the metal support and electrical conductivity. In addition, the metal support is characterized in that it comprises a through-hole filled with the metal powder paste. In addition, the metal powder paste filled in the through hole is characterized in that the thickness of 0.45 ~ 0.55mm. In addition, the through hole is characterized in that a plurality. In addition, the metal powder is characterized in that any one or more selected from the group consisting of silver, platinum, nickel or copper. In addition, the metal support is characterized in that any one or more selected from the group consisting of aluminum, magnesium or stainless steel. In addition, a graphite layer in which a polymer resin is mixed is formed on at least one surface of the filled metal powder paste. In addition, the polymer resin is characterized in that any one or more selected from the group consisting of polypropylene, polycarbonate or polymethyl methacrylate. In addition, the graphite layer in which the polymer resin is mixed is characterized in that 55 to 65% graphite and 35 to 45% by volume of the polymer resin is mixed. In addition, the graphite layer mixed with the polymer resin is characterized in that the thickness of 0.25 ~ 0.35mm. In addition, at least one surface is formed as a carbon sheet or a carbon foil on at least one surface of the graphite layer mixed with the polymer resin.

본 발명에 따른 복합분리판은 분리판 소재로서 이용되기 위해 요구되는 조건인 저비용의 생산비 이외에도 가공성, 기계적 강도, 전기전도성, 접촉저항 등이 우수하며, 밀도와 기체 투과율이 낮은 것으로서 생산단가가 저렴하며 품질이 우수한 연료전지용 복합분리판의 제공이 가능하다.
The composite separator according to the present invention has excellent processability, mechanical strength, electrical conductivity, contact resistance, etc. in addition to low cost of production, which is a condition required to be used as a separator material, and has low density and gas permeability. It is possible to provide a high quality composite separator for fuel cells.

도 1은 본 발명에 따른 연료전지용 복합분리판의 금속지지체의 상면을 도시한 그림이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 연료전지용 복합분리판의 단면을 도시한 그림이다.
도 3은 본 발명에 따른 연료전지용 복합분리판을 찍은 사진이다.
도 4는 실시예 1-1 내지 실시예 1-3 및 비교예에 따른 연료전지용 복합분리판의 굽힘강도를 나타낸 그래프이다.
도 5는 실시예 1-1 내지 실시예 1-3 및 비교예에 따른 연료전지용 복합분리판의 전기전도성을 나타낸 그래프이다.
도 6은 실시예 1-1 내지 실시예 1-3 및 비교예에 따른 연료전지용 복합분리판의 접촉저항을 나타낸 그래프이다.
도 7은 실시예 1-1 내지 실시예 1-3 및 비교예에 따른 연료전지용 복합분리판의 기체투과성을 나타낸 그래프이다.
도 8은 실시예 1-1 내지 실시예 1-3 및 비교예에 따른 연료전지용 복합분리판의 밀도를 나타낸 그래프이다.
도 9는 그라파이트와 고분자수지의 양에 따라 실시예 2, 실시예 3 및 실시예 4의 상태를 찍은 사진이다.
1 is a view showing the upper surface of the metal support of the composite separator plate for fuel cells according to the present invention.
2 is a view showing a cross section of the composite separator plate for a fuel cell according to an embodiment of the present invention.
3 is a photograph of a composite separator for a fuel cell according to the present invention.
Figure 4 is a graph showing the bending strength of the composite separator for fuel cells according to Examples 1-1 to 1-3 and Comparative Examples.
5 is a graph showing the electrical conductivity of the composite separator plate for a fuel cell according to Examples 1-1 to 1-3 and Comparative Examples.
6 is a graph showing contact resistance of a composite separator for a fuel cell according to Examples 1-1 to 1-3 and Comparative Examples.
7 is a graph illustrating gas permeability of the composite separator for a fuel cell according to Examples 1-1 to 1-3 and Comparative Examples.
8 is a graph illustrating densities of composite separator plates for fuel cells according to Examples 1-1 to 1-3 and Comparative Examples.
9 is a photograph of the state of Example 2, Example 3 and Example 4 according to the amount of graphite and polymer resin.

이에 본 발명자들은 상기 종래기술들의 문제점을 해결하기 위해 예의 연구 노력한 결과, 본 발명에 따른 연료전지용 복합분리판을 제공할 수 있음을 확인하여 본 발명을 완성하였다.
Accordingly, the present inventors have completed the present invention by confirming that it is possible to provide a composite separator plate for a fuel cell according to the present invention as a result of earnest research efforts to solve the problems of the prior art.

일반적으로 연료전지용 분리판은 MEA (막-전극접합체)가 분리판 양쪽 (Anode, Cathode 접합면)에 위치하여 반응가스가 유로를 통해 이동한다. 그리고 외부 도선을 통해 전자가 이동하여 전기를 발생시킨다. 또한 연료전지용 복합분리판은 전극지지체의 양쪽에 위치하면서 전지에서 발생되는 전류를 이동시켜주는 역할을 함으로써 전기를 전도할 수 있는 특성이 좋아야 한다.In general, in the separator for fuel cell, the MEA (membrane-electrode assembly) is located on both sides of the separator (Anode, Cathode junction) so that the reaction gas moves through the flow path. The electrons move through the external conductors to generate electricity. In addition, the composite separator plate for the fuel cell is located on both sides of the electrode support to play a role to move the current generated in the battery should be good in the ability to conduct electricity.

하기 도 1은 본 발명에 따른 연료전지용 복합분리판의 금속지지체(110)를 도시한 것이다. 상기 금속지지체(110)에는 관통홀(111)이 포함 될 수 있다. 상기 관통홀(111)은 그 개수에 특별한 제한이 있는 것은 아니나 하나 이상이 상기 금속지지체(110)에 포함될 수 있다.1 shows a metal support 110 of the composite separator plate for a fuel cell according to the present invention. The metal support 110 may include a through hole 111. The through hole 111 is not particularly limited in number, but one or more may be included in the metal support 110.

하기 도 2는 본 발명에 따른 연료전지용 복합분리판의 단면을 도시한 그림이다. 하기 도 2와 같은 본 발명에 따른 연료전지용 복합분리판은 상기 금속지지체(110)을 포함한다. 또한 상기 금속지지체(110)는 바람직하게는 알루미늄, 마그네슘, 스테인리스 스틸 및 이들 각각의 합금으로 이루어지는 군 중에서 선택된 어느 하나 이상일 수 있다. 상기 금속지지체(110)로서 상기 알루미늄, 마그네슘, 스테인리스 스틸 및 이들 각각의 합금으로 이루어지는 군 중에서 어느 하나 이상을 선택하게 되면, 기계적 강도 및 전기전도도가 우수한 연료전지용 복합분리판의 제공이 가능하며, 연료전지에서 사용되는 기체가 분리판의 외부로 유출되지 않게 낮은 기체투과율을 달성하게 된다. 또한 상기 금속지지체(110)로서 더욱 바람직하게는 알루미늄 또는 마그네슘을 선택하게 되면 밀도가 낮은 연료전지용 복합분리판의 제공이 가능하게 되어, 연료전지용 분리판으로서 유리한 특성인 경량의 연료전지용 복합분리판의 제공이 가능하게 된다. 2 is a view showing a cross section of the composite separator for a fuel cell according to the present invention. The composite separator plate for a fuel cell according to the present invention as shown in FIG. 2 includes the metal support 110. In addition, the metal support 110 may be at least one selected from the group consisting of aluminum, magnesium, stainless steel, and their respective alloys. When the at least one selected from the group consisting of the aluminum, magnesium, stainless steel and their respective alloys as the metal support 110, it is possible to provide a composite separator plate for fuel cells excellent in mechanical strength and electrical conductivity, and fuel Low gas permeability is achieved so that the gas used in the cell does not flow out of the separator plate. In addition, when the aluminum support or magnesium is more preferably selected as the metal support 110, it is possible to provide a low density fuel cell composite separator, which is advantageous as a fuel cell separator. Provision is possible.

상기 금속지지체(110)에는 금속지지체의 내부에 충진된 금속분말 페이스트(120)를 포함할 수 있다. 상기 금속분말은 상기 복합분리판의 전기전도성 및 열전도성을 향상시키는 물질이면 특별한 제한 없이 선택될 수 있으나, 바람직하게는 은, 백금, 니켈 또는 구리로 이루어지는 군 중에서 선택된 어느 하나 이상일 수 있다. 또한 상기 금속분말의 크기는 특별히 제한되는 것은 아니나, 바람직하게는 10nm 내지 100㎛일 수 있다. 또한 상기 페이스트란 금속분말의 취급을 용이하게 하기 위해 풀모양으로 변형된 것을 말한다. 상기 금속분말을 페이스트로 하는 이유는 연료전지 내부에서 발생하는 열을 외부로 방출하기 위해서이다. 즉, 페이스트로 함으로써 우수한 열전도도를 달성하게 됨에 반하여, 페이스트 하지 않게 되면 열전도도가 현저하게 떨어지게 된다. 또한 상기 페이스트는 바람직하게는 금속분말 55 내지 65중량%와 도전성필러 35 내지 45중량%가 혼합되어 이루어질 수 있다. 상기 금속분말을 55중량% 미만으로 혼합하게 되면 충분한 전기전도도를 기대하기 어려우며, 또한 65중량%를 초과하게 되면 적절한 점도 및 우수한 열전도도를 달성하기 어렵다. 또한 상기 도전성필러는 바람직하게는 1-Methoxy-2Propanol로 이루어질 수 있다. 또한 상기 금속분말의 점도는 300~500 포이즈(poise)인 것이 바람직하다. 상기 금속분말 페이스트(120)를 상기 금속지지체(110)에 충진하게 되면 상기 복합분리판의 전기전도성을 보다 향상시킬 수 있다.The metal support 110 may include a metal powder paste 120 filled in the metal support. The metal powder may be selected without particular limitation as long as it is a material that improves electrical conductivity and thermal conductivity of the composite separator. Preferably, the metal powder may be any one or more selected from the group consisting of silver, platinum, nickel or copper. In addition, the size of the metal powder is not particularly limited, but may be preferably 10nm to 100㎛. In addition, the paste means that the paste is modified into a grass shape to facilitate handling of the metal powder. The reason why the metal powder is used as a paste is to discharge heat generated inside the fuel cell to the outside. In other words, when the paste is used, excellent thermal conductivity is achieved, whereas when the paste is not used, the thermal conductivity is remarkably decreased. In addition, the paste may be made of preferably 55 to 65% by weight of the metal powder and 35 to 45% by weight of the conductive filler. When the metal powder is mixed at less than 55% by weight, it is difficult to expect sufficient electrical conductivity, and when it exceeds 65% by weight, it is difficult to achieve an appropriate viscosity and excellent thermal conductivity. In addition, the conductive filler may be preferably made of 1-Methoxy-2Propanol. In addition, the viscosity of the metal powder is preferably 300 to 500 poise (poise). When the metal powder paste 120 is filled in the metal support 110, the electrical conductivity of the composite separator may be further improved.

상기 금속지지체(110)에는 상기 금속분말 페이스트(120)가 충진된 관통홀(111)이 포함되어 이루어질 수 있다. 상기 관통홀에 충진된 금속분말 페이스트의 두께는 특별한 제한이 있는 것은 아니나 0.45~0.55mm인 것이 바람직하다. 상기 관통홀(111)에 충진된 금속분말 페이스트의 두께가 0.55mm 초과하는 경우에는 상대적으로 고분자수지가 혼합된 그라파이트 층의 표면이 고르게 분포되지 않아 효율이 감소하게 되며, 반대로 0.45mm를 미만인 경우에는 우수한 전기전도성을 부여하기 위한 목적으로 관통홀(111)에 충진되는 금속분말 페이스트(120)로서의 충분한 역할을 기대할 수 없는 문제가 있어 바람직하지 않다. The metal support 110 may include a through hole 111 filled with the metal powder paste 120. The thickness of the metal powder paste filled in the through hole is not particularly limited, but is preferably 0.45 to 0.55 mm. When the thickness of the metal powder paste filled in the through-hole 111 exceeds 0.55mm, the surface of the graphite layer mixed with the polymer resin is not evenly distributed and the efficiency decreases. It is not preferable because there is a problem that a sufficient role as the metal powder paste 120 filled in the through hole 111 may not be expected for the purpose of providing excellent electrical conductivity.

상기 충진된 금속분말 페이스트(120)의 적어도 일면에는 고분자수지가 혼합된 그라파이트 층(130)이 형성될 수 있으며, 바람직하게는 금속분말 페이스트(120)의 양면에 형성되는 것일 수 있다. 상기 그라파이트로 인해 상기 연료전지용 복합분리판의 열전도성을 보다 더 향상시킬 수 있다. 또한 상기 그라파이트로 인해 상기 연료전지용 복합분리판의 내부식성이 보다 향상된다. 또한 상기 금속분말 페이스트의 적어도 일면에 형성된 상기 고분자수지가 혼합된 그라파이트 층(130)은 상기 금속지지체(110)와 함께 융착되어 형성될 수 있는 것으로서, 연료전지용 분리판으로서 그라파이트 단일판을 선택한 경우보다 그 부피가 현저하게 줄어들게 되어 그라파이트 단일판에 비해 보다 유리한 연료전지용 복합분리판의 제공이 가능하게 된다. The at least one surface of the filled metal powder paste 120 may be formed of a graphite layer 130 in which a polymer resin is mixed, and preferably formed on both surfaces of the metal powder paste 120. The graphite may further improve the thermal conductivity of the composite separator for fuel cells. In addition, due to the graphite, the corrosion resistance of the composite separator for fuel cells is further improved. In addition, the graphite layer 130 mixed with the polymer resin formed on at least one surface of the metal powder paste may be formed by being fused together with the metal support 110, as compared with the case where a single graphite plate is selected as a separator for a fuel cell. The volume is significantly reduced, and thus it is possible to provide a composite separator plate for fuel cells more advantageous than the graphite single plate.

또한 상기 고분자수지는 연료전지용 복합분리판에 전기전도성을 부여하기 위한 물질이면 특별히 제한되는 것은 아니나, 바람직하게는 폴리프로필렌, 폴리카보네이트 또는 폴리메틸 메타크릴레이트로 이루어지는 군 중에서 선택된 어느 하나 이상일 수 있다. In addition, the polymer resin is not particularly limited as long as it is a material for imparting electrical conductivity to the composite separator for fuel cell. Preferably, the polymer resin may be any one or more selected from the group consisting of polypropylene, polycarbonate, or polymethyl methacrylate.

또한 상기 고분자수지가 혼합된 그라파이트 층(130)은 바람직하게는 그라파이트 In addition, the graphite layer 130 mixed with the polymer resin is preferably graphite

55~65부피%와 고분자 수지 35~45 부피%가 혼합되어 이루어질 수 있다. 상기 그라파이트가 65부피%를 초과하여 혼합되면 믹싱이 이루어지지 않아 금속지지체와의 완벽한 융착을 기대하기 어렵다. 또한 상기 그라파이트가 55부피% 미만으로 혼합되면 믹싱은 잘 이루어지나, 점성이 없어 묽어지게 되고 이에 따라 성형 자체가 이루어지지 않음으로 인해 역시 완벽한 융착을 기대하기 어렵다는 문제가 있어 바람직하지 않다. 55 to 65% by volume and 35 to 45% by volume of the polymer resin may be mixed. If the graphite is mixed in excess of 65% by volume it is difficult to expect a perfect fusion with the metal support because the mixing is not made. In addition, when the graphite is mixed at less than 55% by volume, the mixing is well done, but it is not preferable due to the problem that it is difficult to expect perfect fusion because it does not become thin and thus does not form itself.

또한 상기 고분자수지가 혼합된 그라파이트 층(130)의 두께가 특별히 제한되는 것은 아니지만, 그 두께가 0.25~0.35mm인 것이 바람직하다. 상기 고분자수지가 혼합된 그라파이트 층(130)의 두께가 0.35mm를 초과하는 경우는 상대적으로 탄소시트 층(140)의 두께가 얇아져야 하므로 우수한 부식 저항성을 기대하기 어렵고, 반대로 그 두께가 0.25mm 미만인 경우에는 우수한 열전도성을 달성하기 위한 목적인 고분자수지가 혼합된 그라파이트 층(130)의 역할을 기대하기 어렵다는 문제가 있어 바람직하지 않다. In addition, the thickness of the graphite layer 130 mixed with the polymer resin is not particularly limited, but the thickness is preferably 0.25 to 0.35 mm. When the thickness of the graphite layer 130 in which the polymer resin is mixed exceeds 0.35 mm, the carbon sheet layer 140 must be relatively thin, and thus, excellent corrosion resistance is difficult to be expected, and the thickness thereof is less than 0.25 mm. In this case, there is a problem that it is difficult to expect the role of the graphite layer 130 in which the polymer resin is mixed to achieve excellent thermal conductivity, which is not preferable.

또한 상기 고분자수지가 혼합된 그라파이트 층(130)의 적어도 일면에 부식을 막고 본 발명에 따른 연료전지용 복합분리판의 우수한 전기전도성 및 열전도성을 유지하기 위해 바람직하게는 탄소시트(carbon sheet) 또는 탄소포일(carbon foil) 중에서 하나 이상의 층(140)이 형성될 수 있다.
In addition, in order to prevent corrosion on at least one surface of the graphite layer 130 in which the polymer resin is mixed and to maintain excellent electrical and thermal conductivity of the composite separator for fuel cells according to the present invention, a carbon sheet or carbon One or more layers 140 of carbon foil may be formed.

이하 본 발명을 바람직한 실시예를 참고로 하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되는 것은 아니다.
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein.

실시예Example

실시예Example 1-1; 알루미늄  1-1; aluminum 금속지지체의Metal support 제작 making

알루미늄을 가지고 연료전지용 복합분리판에 사용할 금속지지체를 제작하였으며, 도 1에서는 본 실시예 1-1에 따른 금속지지체의 상면을 도시하였다.
The metal support to be used for the composite separator plate for fuel cell with aluminum was manufactured, and FIG. 1 illustrates the top surface of the metal support according to the embodiment 1-1.

실시예Example 1-2; 마그네슘  1-2; magnesium 금속지지체의Metal support 제작 making

마그네슘을 가지고 연료전지용 복합분리판에 사용할 금속지지체를 제작하였으며, 본 실시예에 따른 금속지지체는 도 1의 금속지지체와 동일한 형상으로 제작되었다.
The metal support to be used for the composite separator plate for fuel cell with magnesium was manufactured, and the metal support according to the present embodiment was manufactured in the same shape as the metal support of FIG. 1.

실시예Example 1-3; 스테인리스 스틸  1-3; Stainless steel 금속지지체의Metal support 제작 making

스테인리스 스틸을 가지고 연료전지용 복합분리판에 사용할 금속지지체를 제작하였으며, 본 실시예에 따른 금속지지체는 도 1의 금속지지체와 동일한 형상으로 제작되었다.
The metal support to be used in the composite separator plate for fuel cells with stainless steel was manufactured, and the metal support according to the present embodiment was manufactured in the same shape as the metal support of FIG. 1.

실시예Example 2;  2;

상기 실시예 1-1, 1-2 및 1-3에 의해 제작된 금속지지체 내부 관통홀 부분에 비중이 2.23g/cc이며, 점도가 300~500 poise이고, 평균입도가 10㎛인 은(silver) 분말 60중량%와 도전성필러로서 1- Methoxy-2Propanol 40중량%가 혼합여여 제조된 은 페이스트(silver paste)를 넣고 100℃에서 5시간 동안 건조시켰다. 건조 후 그라파이트와 폴리프로필렌 레진 파우더를 약 60:40부피% 내외의 비율로 혼합하여 180℃, 50분, 10MPa의 조건에서 규격에 맞게 제작된 몰드에 핫프레스기를 이용하여 1차 성형하였다. 그 후 20분이 지나고 1차 성형된 표면에 규격에 맞게 절단된 탄소시트(carbon sheet)를 접합시켜 180℃, 30분, 3MPa의 조건으로 핫프레스기를 이용하여 2차 성형을 하였으며, 이를 약 20분 후 상온에서 분리하였다. 이러한 본 실시예에 따른 연료전지용 복합분리판의 제조공정을 하기 표 1에 나타냈고, 이렇게 제작된 연료전지용 복합분리판의 단면을 하기 도 2에 나타냈다. 또한 이렇게 최종 제작된 연료전지용 복합분리판을 하기 도 3에 나타냈다.
Silver having a specific gravity of 2.23 g / cc, a viscosity of 300 to 500 poise, and an average particle size of 10 μm in the metal support inner through-hole portion manufactured by Examples 1-1, 1-2, and 1-3. ) A silver paste prepared by mixing 60% by weight of powder and 40% by weight of 1-Methoxy-2Propanol as a conductive filler was added and dried at 100 ° C. for 5 hours. After drying, the graphite and the polypropylene resin powder were mixed at a ratio of about 60: 40% by volume, and firstly molded using a hot press in a mold manufactured to specifications at 180 ° C., 50 minutes, and 10 MPa. After 20 minutes, the carbon sheet cut to the standard was bonded to the primary molded surface, and the secondary molding was performed using a hot press at 180 ° C., 30 minutes, and 3 MPa, which was about 20 minutes. After separation at room temperature. The manufacturing process of the fuel cell composite separator according to the present embodiment is shown in Table 1 below, and the cross section of the fuel cell composite separator plate thus prepared is shown in FIG. 2. In addition, the final composite fuel cell composite separator thus produced is shown in FIG. 3.

구분division 제조공정Manufacture process 1단계Stage 1 금속지지층의 제작(알루미늄, 마그네슘, 스테인리스 스틸)Fabrication of Metal Support Layers (Aluminum, Magnesium, Stainless Steel) 2단계Step 2 금속분말 페이스트 충진(100℃, 5시간)Metal powder paste filling (100 ℃, 5 hours) 3단계Step 3 그라파이트가 혼합된 고분자수지층 형성(그라파이트:고분자수지=약60:40부피%, 180℃, 50분, 10MPa)Formation of graphite mixed polymer resin layer (Graphite: Polymer resin = about 60: 40% by volume, 180 ° C, 50 minutes, 10MPa) 4단계Step 4 탄소시트층 형성(180℃, 30분, 3MPa)Carbon sheet layer formation (180 ℃, 30 minutes, 3MPa) 5단계Step 5 연료전지용 복합분리판 완성Completed composite separator for fuel cell

실시예Example 3; 3;

상기 그라파이트와 상기 고분자수지를 약 70:30부피% 내외로 혼합한 것을 제외하고는 상기 실시예 2와 동일한 방법으로 연료전지용 복합분리판을 제조하였다.
A composite separator for a fuel cell was manufactured in the same manner as in Example 2, except that the graphite and the polymer resin were mixed at about 70: 30% by volume.

실시예Example 4; 4;

상기 그라파이트와 상기 고분자수지를 약 50:50부피% 내외로 혼합한 것을 제외하고는 상기 실시예 2와 동일한 방법으로 연료전지용 복합분리판을 제조하였다.
A composite separator for a fuel cell was manufactured in the same manner as in Example 2, except that the graphite and the polymer resin were mixed at about 50: 50% by volume.

비교예Comparative Example

품질이 우수한 연료전지용 복합분리판의 조건으로서 미국 에너지부(Department of Energy, DOE)에서 최소한의 조건을 제시하였으며, 이의 구체적인 특성 및 조건은 하기 표 2에 나타냈다. 또한 하기 표 2에 따른 최소한의 조건 및 특성을 가지는 연료전지용 복합분리판을 제작하여 본 비교예로 하였다.
As a condition of the composite separator for excellent fuel cell quality, the US Department of Energy (DOE) presented the minimum conditions, the specific characteristics and conditions of which are shown in Table 2 below. In addition, the composite separator for a fuel cell having a minimum condition and characteristics according to Table 2 was prepared as the comparative example.

물성(property)Property 단위(unit)Unit 수치(value)Value 굽힘강도(Flexural strength)Flexural strength MPaMPa > 59> 59 전기전도성(Electrical conductivity)Electrical conductivity S/㎝S / cm > 100> 100 접촉저항(Contact resistance)Contact resistance mΩ㎠mΩ㎠ < 20<20 수소 투과성(Hydrogen permeability)Hydrogen permeability ㎤/㎠·sCm 3 / cm 2 < 2×10-6 <2 × 10 -6 밀도(Density)Density g/㎤g / cm3 < 5<5

상기 표 2에서 확인할 수 있는 바와 같이 미국 에너지부 DOE에서는 연료전지용 복합분리판에 있어서, 굽힘강도는 59MPa보다 큰 것이 유리하며, 전기전도성은 100 S/㎝보다 큰 것이 유리하고, 또한 접촉저항은 20 mΩ㎠보다 작은 것이 유리하며, 또한 수소투과성, 즉 기체투과성은 2×10-6보다 작은 것이 유리하고, 또한 밀도는 5 g/㎤보다 작은 것이 유리한 것으로서, 우수한 연료전지용 복합분리판에 있어서 최소한의 조건 및 특성을 제시하였다. 그리하여 본 비교예에 따른 연료전지용 복합분리판은 굽힘강도는 59MPa이고, 전기전도성은 100 S/㎝이며, 접촉저항은 20 mΩ㎠이고, 기체투과성은 2×10-6이며, 밀도는 5 g/㎤의 물성을 갖는 연료전지용 복합분리판이다.
As can be seen in Table 2, in the US Department of Energy DOE, in the fuel cell composite separator, the bending strength is advantageously greater than 59 MPa, and the electrical conductivity is advantageously greater than 100 S / cm, and the contact resistance is 20 Less than mΩcm 2 is advantageous, and more preferably hydrogen permeability, ie, gas permeability, less than 2 × 10 −6, and less than 5 g / cm 3 in density. Conditions and properties are presented. Thus, the composite separator for fuel cell according to the comparative example has a bending strength of 59 MPa, electrical conductivity of 100 S / cm, contact resistance of 20 mΩcm 2, gas permeability of 2 × 10-6, and density of 5 g / It is a composite separator for fuel cells having a physical property of cm 3.

실험예Experimental Example

<< 실험예Experimental Example 1;  One; 굽힘강도Bending strength 측정> Measurement>

실시예 1-1, 실시예 1-2, 실시예 1-3에 따른 각각의 금속지지체를 가지고 실시예 2에 따라 제작한 각각의 연료전지용 복합분리판 및 비교예에 따른 연료전지용 복합분리판을 가지고 길이, 넓이, 두께가 각각 40㎜, 40㎜, 1.5㎜인 시편을 제작하였다. 그리고 이러한 각각의 시편을 만능시험기(Instron-4468)을 이용하여 일정한 변형률 속도(1㎜/min)로 굽힘강도를 측정하였다. 이의 결과는 하기 도 4에 나타냈다.
A fuel cell composite separator according to Comparative Example and a fuel cell composite separator according to Example 2 having respective metal supports according to Examples 1-1, 1-2 and 1-3, Specimens having lengths, widths, and thicknesses of 40 mm, 40 mm, and 1.5 mm, respectively. Each of the specimens was measured at a constant strain rate (1 mm / min) using a universal testing machine (Instron-4468). The results are shown in FIG.

하기 도 4에서 확인할 수 있는 바와 같이 실시예 1-1, 실시예 1-2 및 실시예 1-3의 금속지지체를 가지고 제작한 연료전지용 복합분리판의 경우 비교예에 따른 연료전지용 복합분리판의 경우보다 굽힘강도가 4배 이상 향상되는 것을 확인할 수 있었다. 또한 실시예 1-3의 금속지지체를 가지고 제작한 연료전지용 복합분리판의 경우는 비교예에 따른 연료전지용 복합분리판보다 6배 이상 굽힘강도가 향상되는 것으로 확인되었다. 이렇게 굽힘강도가 우수함은 기계적 강도가 기존의 연료전지용 복합분리판보다 우수함을 의미하는 것이며, 이는 기계적 강도를 금속지지체 부분에서 담당하게 하여 기존의 그라파이트를 활용한 연료전지용 분리판의 깨어지기 쉬운 단점을 해결한 것이라고 할 것이다.
As shown in FIG. 4, in the case of the composite separator for fuel cells manufactured with the metal supports of Examples 1-1, 1-2, and 1-3, the composite separator for fuel cells according to the comparative example It was confirmed that the bending strength is improved by four times or more than the case. In addition, in the case of the composite separator for fuel cells fabricated with the metal support of Example 1-3, it was confirmed that the bending strength was improved by at least six times than the composite separator for the fuel cell according to the comparative example. The excellent bending strength means that the mechanical strength is superior to that of the conventional composite separator for fuel cells, which is responsible for the mechanical strength in the metal support part, thereby making it easy to break the fragile disadvantage of the conventional separator using fuel graphite. I would say it solved.

<< 실험예Experimental Example 2; 전기전도성 측정> 2; Electrical conductivity measurement>

실시예 1-1, 실시예 1-2, 실시예 1-3에 따른 각각의 금속지지체를 가지고 실시예 2에 따라 제작한 각각의 연료전지용 복합분리판 및 비교예에 따른 연료전지용 복합분리판의 전기전도성을 측정하였다. 이때 4-point-probe 기법으로 표면 저항측정기(Milli-ohmmeter)를 이용하여 측정하였다. 이의 결과는 하기 도 5에 나타냈다.
A fuel cell composite separator according to Example 1 and a fuel cell composite separator according to Example 2 having respective metal supports according to Example 1-1, Example 1-2, and Example 1-3 Electrical conductivity was measured. At this time, it was measured using a surface resistance meter (Milli-ohmmeter) by a 4-point-probe technique. The results are shown in FIG. 5 below.

하기 도 5에서 확인할 수 있는 바와 같이 실시예 1-1, 실시예 1-2 및 실시예 1-3의 금속지지체를 가지고 실시예 2에 따라 제작한 연료전지용 복합분리판이 비교예에 따라 제작한 연료전지용 복합분리판의 경우보다 3.5배 이상 향상된 전기전도성을 보이는 것으로 확인되었다.
As can be seen in FIG. 5, a fuel cell composite separator prepared according to Example 2 having the metal supports of Examples 1-1, 1-2, and 1-3 was manufactured according to Comparative Example. It was confirmed that the electrical conductivity of the battery composite separator plate is improved by 3.5 times or more.

<< 실험예Experimental Example 3; 접촉저항 측정> 3; Contact Resistance Measurement>

실시예 1-1, 실시예 1-2, 실시예 1-3에 따른 각각의 금속지지체를 가지고 실시예 2에 따라 제작한 각각의 연료전지용 복합분리판 및 비교예에 따른 연료전지용 복합분리판의 접촉저항을 측정하였다. 이때 4-point-probe 기법으로 표면 저항측정기(Milli-ohmmeter)를 이용하여 측정하였다. 또한 정확한 평가를 위해 동일한 압력으로 측정하였다. 상기 표면 저항측정기는 양쪽의 지그를 이용하여 시편을 물릴 수 있고, 각각의 지그에서는 전류를 흘려주고 이때 발생하는 전압을 측정하여 저항을 계산하는 방식으로 시편의 저항을 측정할 수 있는 장비이다. 이러한 실험의 결과는 하기 도 6에 나타냈다.
A fuel cell composite separator according to Example 1 and a fuel cell composite separator according to Example 2 having respective metal supports according to Example 1-1, Example 1-2, and Example 1-3 Contact resistance was measured. At this time, it was measured using a surface resistance meter (Milli-ohmmeter) by a 4-point-probe technique. Also measured at the same pressure for accurate evaluation. The surface resistance measuring device is a device that can bite the specimen by using both jig, and each jig is a device that can measure the resistance of the specimen by passing a current and measuring the voltage generated at this time to calculate the resistance. The results of this experiment are shown in Figure 6 below.

하기 도 6에서 확인할 수 있는 바와 같이 실시예 1-3의 금속지지체를 가지고 실시예 2에 따라 제조된 연료전지용 복합분리판의 경우 비교예의 경우보다 접촉저항이 낮은 것으로 확인되었고, 이는 실시예 1-3의 경우가 비교예의 경우보다 접촉저항이 우수한 연료전지용 복합분리판 임을 의미하는 것이다. 또한 실시예 1-1의 금속지지체를 가지고 실시예 2에 따라 제조된 연료전지용 복합분리판의 경우는 비교예의 경우와 동등한 접촉저항을 가지는 것으로 확인되었다. 또한 실시예 1-2의 금속지지체를 가지고 실시예 2에 따라 제조된 연료전지용 복합분리판의 경우는 비교예 보다 조금 높은 접촉저항을 가지나 그 차이가 그리 크지 않는 것으로서 어느 정도 비교예에 비등한 접촉저항을 가지는 것으로 확인되었다. 이는 그라파이트 단일판보다 낮은 생산 단가에도 비슷한 접촉저항을 가지는 연료전지용 복합분리판의 제공이 가능함을 의미한다.
As can be seen in FIG. 6, the composite separator for a fuel cell manufactured according to Example 2 with the metal support of Example 1-3 was found to have lower contact resistance than that of Comparative Example, which is Example 1-. The case of 3 means that the composite separator for a fuel cell has better contact resistance than that of the comparative example. In addition, it was confirmed that the composite separator for a fuel cell manufactured according to Example 2 with the metal support of Example 1-1 had the same contact resistance as that of the comparative example. In addition, the composite separator for a fuel cell manufactured according to Example 2 with the metal support of Example 1-2 has a slightly higher contact resistance than the comparative example, but the difference is not so great that the contact resistance comparable to the comparative example to some extent. It was confirmed to have. This means that it is possible to provide a composite separator for a fuel cell having a similar contact resistance at a lower production cost than a graphite single sheet.

<< 실험예Experimental Example 4; 기체투과성 측정> 4; Gas Permeability Measurement>

실시예 1-1, 실시예 1-2, 실시예 1-3에 따른 각각의 금속지지체를 가지고 실시예 2에 따라 제작한 각각의 연료전지용 복합분리판 및 비교예에 따른 연료전지용 복합분리판의 가스투과성을 만능재료시험기(Instron-4468)를 가지고 측정하였다. 온도는 상온에서 실시하였으며, 피드(feed) 부분의 압력은 2 bar 부근에서 유지하였으며, 퍼미에이트(permeate) 부분은 0.2토르(torr) 미만의 진공을 유지하였다. 이러한 기체투과성 실험의 측정 결과는 하기 도 7에 나타냈다.
A fuel cell composite separator according to Example 1 and a fuel cell composite separator according to Example 2 having respective metal supports according to Example 1-1, Example 1-2, and Example 1-3 Gas permeability was measured with a universal testing machine (Instron-4468). The temperature was carried out at room temperature, the pressure of the feed portion was maintained at around 2 bar, the permeate portion was maintained in a vacuum of less than 0.2 torr. The measurement results of the gas permeability experiment are shown in FIG. 7.

하기 도 7에서 확인할 수 있는 바와 같이 실시예 1-1, 실시예 1-2, 실시예 1-3에 따른 각각의 금속지지체를 가지고 실시예 2에 따라 제작한 각각의 연료전지용 복합분리판이 비교예에 따른 연료전지용 복합분리판에 비해 그 기체투과성을 현저히 낮추는 것임이 확인되었다. 이는 분리판을 통한 기체의 이탈을 막아 보다 향상된 성능의 연료전지 제공을 가능하게 하는 것으로서 실시예 1-1, 실시예 1-2, 실시예 1-3에 따른 연료전지용 복합분리판이 비교예의 연료전지용 복합분리판에 비해 보다 우수한 연료전지용 복합분리판이라 할 것이다.
As can be seen in FIG. 7, the composite separator for each fuel cell manufactured according to Example 2 with the respective metal supports according to Examples 1-1, 1-2, and 1-3 is a comparative example. It was confirmed that the gas permeability is significantly lower than the composite separator for fuel cells according to. This prevents the separation of gas through the separator plate to provide a fuel cell with improved performance. The composite separator plate for fuel cells according to Examples 1-1, 1-2 and 1-3 is used for the fuel cell of Comparative Example. It will be referred to as a composite separator for fuel cells superior to the composite separator.

<< 실험예Experimental Example 5; 밀도 측정> 5; Density Measurement>

실시예 1-1, 실시예 1-2, 실시예 1-3에 따른 각각의 금속지지체를 가지고 실시예 2에 따라 제작한 각각의 연료전지용 복합분리판 및 비교예에 따른 연료전지용 복합분리판으로서 길이, 넓이, 두께가 각각 40㎜, 40㎜, 1.5㎜인 시편을 가지고 이의 부피를 측정하였다. 또한 무게는 전자저울을 이용하여 측정하였다. 그리하여 실시예 1-1, 실시예 1-2, 실시예 1-3에 따른 연료전지용 복합분리판 및 비교예에 따른 연료전지용 복합분리판의 밀도를 측정하였다. 측정한 결과는 하기 도 8에 나타냈다.
As a composite separator for fuel cells and a composite separator for fuel cells according to Comparative Example, each of the composite separators prepared according to Example 2 with the respective metal supports according to Examples 1-1, 1-2 and 1-3. The specimens were 40 mm, 40 mm, and 1.5 mm in length, width, and thickness, respectively, and their volumes were measured. In addition, the weight was measured using an electronic balance. Thus, the density of the fuel cell composite separator according to Example 1-1, Example 1-2, and Example 1-3 and the fuel cell composite separator according to Comparative Example were measured. The measured result is shown in following FIG.

하기 도 8에 나타난 바와 같이 상기 실시예 1-3에 따른 연료전지용 복합분리판의 경우 비교예에 따른 연료전지용 복합분리판보다 그 밀도가 조금 높기는 하나 그 차이가 크지 않고 비등한 정도로서 그라파이트 단일판보다 낮은 생산단가에도 비슷한 밀도를 보이는 연료전지용 복합분리판의 제공이 가능함을 의미한다. 또한 상기 실시예 1-1 및 실시예 1-2에 따른 연료전지용 복합분리판의 경우는 상기 비교예의 경우와 비교하여 그 밀도가 절반 이상으로 줄어든 연료전지용 복합분리판 임이 확인되었다. 이렇게 밀도가 낮은 경우 보다 경량화된 연료전지용 복합분리판의 제공이 가능함을 의미한다.
As shown in FIG. 8, the composite separator for fuel cells according to Examples 1-3 has a slightly higher density than the composite separator for fuel cells according to the comparative example, but the difference is not large and is boiling. This means that it is possible to provide a composite separator for fuel cells with similar density at low production cost. In addition, the fuel cell composite separator according to Examples 1-1 and 1-2 was found to be a fuel cell composite separator having a density reduced by more than half as compared with the comparative example. This low density means that it is possible to provide a lighter weight composite separator for fuel cells.

<< 실험예Experimental Example 6;  6; 그라파이트와With graphite 고분자수지 부피%의 차이에 따른 효과 측정> Effect measurement by difference of volume% of polymer resin>

상기 실시예 2에 따라 제조한 연료전지용 복합분리판과 실시예 3 및 실시예 4에 따른 연료전지용 복합분리판을 가지고 그라파이트와 고분자수지의 부피% 차이에 따른 효과를 측정하는 실험을 진행하였다. 즉, 각각의 경우에 따른 고분자수지가 혼합된 그라파이트 층을 비교하는 실험을 진행하였다. 이의 결과는 하기 도 9에 나타냈다.
Using the composite separator for fuel cells prepared according to Example 2 and the composite separator for fuel cells according to Examples 3 and 4, an experiment was conducted to measure the effect of volume% difference between graphite and polymer resin. That is, the experiment was performed to compare the graphite layer mixed with the polymer resin according to each case. The results are shown in Figure 9 below.

하기 도 9에서 확인할 수 있는 바와 같이 실시예 2와 같이 그라파이트와 고분자수지의 부피%를 약 60:40부피% 내외로 한 경우에는 연료전지용 복합분리판에 고분자수지가 혼합된 그라파이트 층이 특별한 문제 없이 금속지지체와 결착되는 것을  As shown in FIG. 9, when the volume% of the graphite and the polymer resin was about 60: 40% by volume as in Example 2, the graphite layer in which the polymer resin was mixed in the composite separator for fuel cells was not particularly problematic. Binding to the metal support

도 9(a)에서 확인할 수 있었다. 하지만, 그 부피%를 약 70:30부피% 내외로 한 실시예 3의 경우는 금속지지체에 고분자수지가 혼합된 그라파이트 층이 완벽하게 결착되지 않은 것을 도 9(b)에서 확인할 수 있었다. 이는 그라파이트의 함량이 너무 높아 믹싱이 제대로 이루어지지 않음에 따른 것이다. 또한 그라파이트와 고분자수지의 부피%를 약 50:50부피% 내외로 한 실시예 4의 경우에 있어서도 금속지지체에 그 결착이 원활하게 이루어지지 않는 것이 도 9(c)에서 확인되었다. 이것은 실시예 3과는 달리 믹싱은 잘 되었지만 점성이 너무 묽어 성형 자체가 되지 않음에 따른 결과로 확인되었다. 그리하여 상기 실시예 2와 같이 그 부피%를 약 60:40부피% 내외로 하는 것이 보다 금속지지체와의 결착을 확실하게 해주는 수치범위 임이 확인되었다.
It could be confirmed in FIG. 9 (a). However, in Example 3 having the volume% of about 70: 30% by volume, it could be seen from FIG. 9B that the graphite layer in which the polymer resin was mixed with the metal support was not completely bound. This is because the content of graphite is too high to mix properly. In addition, even in the case of Example 4 in which the volume% of the graphite and the polymer resin was about 50: 50% by volume, it was confirmed in FIG. 9 (c) that the binder was not smoothly formed on the metal support. This was confirmed as a result of mixing well, unlike Example 3, but was too viscous to form the molding itself. Thus, as shown in Example 2, it was confirmed that the volume% of about 60: 40% by volume is a numerical range that more secures the binding with the metal support.

이러한 상기 실험들을 통하여 본 발명에 따른 연료전지용 복합분리판은 낮은 생산단가에도 기계적 강도가 향상되며, 전기전도도가 우수하고, 접촉저항이 우수하며, 기체투과성이 낮고, 밀도가 낮아 경량의 연료전지 제공이 가능한 우수한 연료전지용 복합분리판 임을 확인하였다.
Through the above experiments, the composite separator for fuel cells according to the present invention has improved mechanical strength even at low production cost, excellent electrical conductivity, excellent contact resistance, low gas permeability, and low density, thus providing a lightweight fuel cell. It was confirmed that this is an excellent fuel cell composite separator.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 기술 사상 범위 내에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고, 이 또한 첨부된 특허 청구 범위에 속하는 것은 당연하다.
While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, but, on the contrary, is intended to cover various modifications and equivalent arrangements included within the spirit and scope of the appended claims. It is natural.

110: 금속지지체, 120; 금속분말 페이스트, 130: 고분자수지가 혼합된 그라파이트층, 140: 탄소시트 층110: metal support, 120; Metal powder paste, 130: graphite layer mixed with polymer resin, 140: carbon sheet layer

Claims (14)

금속지지체; 전기전도성을 향상시키기 위하여 상기 금속지지체의 내부에 충진된 금속분말 페이스트를 포함하는 연료전지용 복합분리판.
Metal support; A composite separator for a fuel cell comprising a metal powder paste filled in the metal support to improve electrical conductivity.
제 1항에 있어서,
상기 금속분말 페이스트는 용매로서 도전성필러를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 연료전지용 복합분리판.
The method of claim 1,
The metal powder paste is a composite separator for a fuel cell, characterized in that it comprises a conductive filler as a solvent.
제 2항에 있어서,
상기 도전성필러는 1-Methoxy-2Propanol인 것을 특징으로 하는 연료전지용 복합분리판.
3. The method of claim 2,
The conductive filler is a composite separator for a fuel cell, characterized in that 1-Methoxy-2Propanol.
제 2항에 있어서,
상기 금속분말 55 내지 65중량%와 상기 도전성필러 35 내지 45중량%가 혼합되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 연료전지용 복합분리판.
3. The method of claim 2,
55 to 65% by weight of the metal powder and 35 to 45% by weight of the conductive filler are mixed.
제 1항에 있어서,
상기 금속분말은 점도가 300~500 포이즈(poise)인 것을 특징으로 하는 연료전지용 복합분리판.
The method of claim 1,
The metal powder has a viscosity of 300 ~ 500 poise (poise) composite separator for a fuel cell, characterized in that.
제 1항에 있어서,
상기 금속지지체는 상기 금속분말 페이스트가 충진된 하나 이상의 관통홀이 포함된 것을 특징으로 하는 연료전지용 복합분리판.
The method of claim 1,
The metal support is a composite separator for a fuel cell, characterized in that it comprises at least one through hole filled with the metal powder paste.
제 6항에 있어서,
상기 관통홀에 충진된 상기 금속분말 페이스트는 두께가 0.45~0.55mm인 것을 특징으로 하는 연료전지용 복합분리판.
The method according to claim 6,
The metal powder paste filled in the through hole has a thickness of 0.45 ~ 0.55mm composite separator plate for a fuel cell.
제 1항에 있어서,
상기 금속분말은 은, 백금, 니켈 또는 구리로 이루어지는 군 중에서 선택된 어느 하나 이상인 것을 특징으로 하는 연료전지용 복합분리판.
The method of claim 1,
The metal powder is a composite separator for a fuel cell, characterized in that at least one selected from the group consisting of silver, platinum, nickel or copper.
제 1항에 있어서,
상기 금속지지체는 알루미늄, 마그네슘, 스테인리스 스틸 및 이들 각각의 합금으로 이루어지는 군 중에서 선택된 어느 하나 이상인 것을 특징으로 하는 연료전지용 복합분리판.
The method of claim 1,
The metal support is a composite separator for a fuel cell, characterized in that any one or more selected from the group consisting of aluminum, magnesium, stainless steel and their respective alloys.
제 1항에 있어서,
상기 충진된 금속분말 페이스트의 적어도 일면에 고분자수지가 혼합된 그라파이트 층이 형성된 것을 특징으로 하는 연료전지용 복합분리판.
The method of claim 1,
A composite separator for a fuel cell, characterized in that a graphite layer in which a polymer resin is mixed is formed on at least one surface of the filled metal powder paste.
제 10항에 있어서,
상기 고분자수지는 폴리프로필렌, 폴리카보네이트 또는 폴리메틸 메타크릴레이트로 이루어지는 군 중에서 선택된 어느 하나 이상인 것을 특징으로 하는 연료전지용 복합분리판.
The method of claim 10,
The polymer resin is a composite separator for a fuel cell, characterized in that at least one selected from the group consisting of polypropylene, polycarbonate or polymethyl methacrylate.
제 10항에 있어서,
상기 고분자수지가 혼합된 그라파이트 층은 그라파이트 55~65부피%와 고분자 수지 35~45부피%가 혼합되어 이루어진 것을 특징으로 하는 연료전지용 복합분리판.
The method of claim 10,
The graphite layer mixed with the polymer resin is a composite separator for a fuel cell, characterized in that 55 to 65% graphite and 35 to 45% by volume polymer resin is mixed.
제 10항에 있어서,
상기 고분자수지가 혼합된 그라파이트 층은 두께가 0.25~0.35mm인 것을 특징으로 하는 연료전지용 복합분리판.
The method of claim 10,
The graphite layer of the polymer resin is mixed is a composite separator for a fuel cell, characterized in that the thickness of 0.25 ~ 0.35mm.
제 10항에 있어서,
상기 고분자수지가 혼합된 그라파이트 층의 적어도 일면에 탄소시트(carbon sheet) 또는 탄소포일(carbon foil)로서 하나 이상의 층이 형성된 것을 특징으로 하는 연료전지용 복합분리판.

The method of claim 10,
And at least one layer formed on at least one surface of the graphite layer in which the polymer resin is mixed, as a carbon sheet or a carbon foil.

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