KR20140128744A - Method of testing of gasket for metal-biopolar plate of a fuel cell - Google Patents

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Abstract

Disclosed is a method for testing adhesion of a gasket for a metal separation plate of a fuel cell by using a tangential force measuring device. The method of testing adhesion of a gasket for a metal separation plate of a fuel cell according to an embodiment of the present invention comprises (a) a step of preparing a metal separation plate having a gasket; (b) a step of pushing the gasket to the metal separation plate with an identical vertical load or at an identical height at a range of 0.5-2 mm with a tip for measuring adhesion of a tangential force measuring device; (c) a step of graphing by measuring the tangential force upon the moving distance of the pushed gasket; and (d) a step of determining the adhesion failure of the gasket by analyzing the slope of the graph.

Description

연료전지 금속 분리판용 가스켓의 밀착성 평가 방법{METHOD OF TESTING OF GASKET FOR METAL-BIOPOLAR PLATE OF A FUEL CELL}FIELD OF THE INVENTION [0001] The present invention relates to a method of evaluating the adhesion of a gasket for a fuel cell metal separator,

본 발명은 연료전지 금속 분리판용 가스켓에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 접선력(Tangential force) 측정 장비를 이용한 연료전지 금속분리판용 가스켓의 밀착성 평가 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a gasket for a fuel cell metal separator, and more particularly, to a method for evaluating the adhesion of a gasket for a fuel cell metal separator using a tangential force measuring instrument.

연료전지(Fuel Cell)란 연료의 산화로 인해 생기는 화학 에너지를 직접 전기 에너지로 변환하는 전지로서, 최근 화석 연료의 고갈 문제, 이산화탄소 발생에 의한 온실효과와 지구 온난화 등의 문제점을 극복하고자 태양전지 등과 함께 많은 연구가 이루어지고 있다.Fuel cell is a cell that converts the chemical energy generated by the oxidation of fuel directly into electric energy. In order to overcome problems such as depletion of fossil fuel, greenhouse effect by carbon dioxide generation, and global warming, A lot of research has been done together.

연료전지는 일반적으로 수소와 산소의 산화, 환원반응을 이용하여 화학에너지를 전기에너지로 변환한다. 음극(anode)에서 수소가 산화되어 수소 이온과 전자로 분리되고, 수소 이온은 전해질을 통해 양극(cathode)으로 이동한다. 이때, 전자는 회로를 통해 양극으로 이동한다. 양극에서 수소 이온, 전자 및 산소가 반응하여 물이 되는 환원반응이 일어난다. Fuel cells generally convert chemical energy into electrical energy using oxidation and reduction reactions of hydrogen and oxygen. At the anode, hydrogen is oxidized and separated into hydrogen ions and electrons, and hydrogen ions move to the cathode through the electrolyte. At this time, the electrons move to the anode through the circuit. A reduction reaction occurs in which hydrogen ions, electrons and oxygen react with each other in the anode.

연료전지의 단위 셀(Unit Cell)은 전압이 낮아 실용성이 떨어지기 때문에, 일반적으로 수개 내지 수백개의 단위 셀을 적층하여 사용한다. 단위 셀의 적층 시, 각각의 단위 셀 간에 전기적 접속이 이루어지게 하고, 반응 가스를 분리시켜주는 역할을 하는 것이 분리판(Separator)이고, 이를 다수 개 연결한 것을 통상 연료전지 스택(Stack)이라 한다.Since a unit cell of a fuel cell is low in practicality due to a low voltage, generally several to several hundred unit cells are stacked and used. A separator is a separator that performs electrical connection between each unit cell and separates the reactant gas when the unit cells are stacked, and a plurality of units are connected to each other to form a fuel cell stack .

종래의 연료전지용 분리판은 주로 그라파이트(Graphite) 재질을 이용하였으나, 고비용, 큰 부피 등의 문제점으로 인해 최근에는 금속 재질로 대체되고 있다.Conventional separators for fuel cells mainly use graphite, but they have recently been replaced by metal due to problems such as high cost and large volume.

일반적인 금속 분리판의 경우, 직사각형 형태로 구비되는 금속 본체의 중심부에 반응가스 채널 및 냉각수 채널이 형성되고, 각 채널의 양측에 반응가스가 유입 및 유출되는 매니폴드들이 형성되고, 채널 및 매니폴드들의 주변에는 반응가스의 기밀성을 유지할 수 있도록 가스켓이 형성된다.In the case of a general metal separator, a reaction gas channel and a cooling water channel are formed in a central portion of a metal body provided in a rectangular shape, manifolds in which reaction gas flows in and out from both sides of each channel are formed, A gasket is formed so as to maintain the airtightness of the reaction gas in the periphery.

연료전지는 그 특성상 운전 및 정지가 자주 반복된다. 이로 인해 금속 분리판은 높은 온도와 습도에 빈번히 노출되며, 위치에 따라서는 강한 산성 분위기와 높은 분극 전압에 노출되기도 한다.Due to the nature of fuel cells, operation and shutdown are frequently repeated. As a result, the metal separator is frequently exposed to high temperature and humidity, and depending on the position, it is exposed to a strong acidic atmosphere and a high polarization voltage.

연료전지 작동환경에서 장시간 사용 시에도 높은 내구성을 갖기 위해서는 가스켓이 일정한 기밀성을 유지해야 한다. 종래에는 제품 생산 단계에서 가스켓의 밀착력을 측정할 수 있는 방식의 부재로 인해, 제품 생산 후 육안 검사나 연료전지 스택의 조립 공정 시, 스택에 공급된 가스압력을 계측하여 가스켓의 밀착성을 평가할 수 밖에 없었다.
For high durability even in prolonged use in a fuel cell operating environment, the gasket must maintain a constant airtightness. Conventionally, due to the lack of a method for measuring the adhesion of the gasket during the product production stage, the gas pressure supplied to the stack is measured to evaluate the adhesion of the gasket during visual inspection or assembly process of the fuel cell stack There was no.

대한민국 등록특허공보 제0969065호(2009.11.02. 공개)에는 연료전지 스택의 조립 공정 시, 스택 내부에 가스를 주입한 후 연료전지 스택의 가스 및 냉각수 통로로 공급된 가스압력을 계측하여 기밀 검사를 수행하는 연료전지 스택의 기밀 검사 장치 및 방법이 개시되어 있다.
Korean Patent Registration No. 0969065 (published on November 11, 2009) discloses a method of measuring gas pressure supplied to the gas and cooling water passages of the fuel cell stack after gas is injected into the stack during the assembling process of the fuel cell stack, A gas-tightness inspection apparatus and a method of a fuel cell stack are disclosed.

본 발명의 목적은 기밀성이 우수한 금속 분리판용 가스켓을 형성하기 위하여 정량적으로 가스켓의 밀착성을 평가할 수 있는 연료전지 금속 분리판용 가스켓의 밀착성 평가 방법을 제공하는 것이다.
An object of the present invention is to provide a method for evaluating the adhesion of a gasket for a fuel cell metal separator which can evaluate the adhesion of the gasket quantitatively to form a gasket for a metal separator plate having excellent airtightness.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 연료전지 금속 분리판 용 가스켓의 밀착성 평가 방법은 (a) 가스켓이 형성된 금속 분리판을 마련하는 단계; (b) 상기 금속 분리판에 접선력 측정 장비의 밀착력 측정용 팁(Tip)으로 0.5~2mm 구간에서 동일 수직 인가하중 또는 동일 높이로 상기 가스켓을 푸쉬(push)하는 단계; (c) 푸쉬된 가스켓의 이동거리에 따른 접선력을 측정하여 그래프로 도식화하는 단계; 및 (d) 상기 그래프의 기울기를 분석하여 상기 가스켓의 밀착성 불량을 판정하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a method for evaluating the adhesion of a gasket for a fuel cell metal separator, the method comprising the steps of: (a) providing a metal separator having a gasket; (b) pushing the gasket to the metal separator with a tip for measuring the tangential force of the tangential force measuring device in the interval of 0.5 to 2 mm at the same vertical load or at the same height; (c) measuring the tangential force according to the moving distance of the pushed gasket and plotting the measured tangential force into a graph; And (d) determining a poor adhesion property of the gasket by analyzing the slope of the graph.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 실시예에 따른 연료전지 금속 분리판 용 가스켓의 밀착성 평가 방법은 (a) 가스켓이 형성된 금속 분리판을 마련하는 단계; (b) 상기 금속 분리판에 접선력 측정 장비의 밀착력 측정용 팁(Tip)으로 상기 가스켓의 탄성 변형 구간에서 동일 수직 인가하중 또는 동일 높이로 상기 가스켓을 푸쉬(push)하는 단계; (c) 푸쉬된 가스켓의 이동거리에 따른 접선력을 측정하여 그래프로 도식화하는 단계; 및 (d) 상기 그래프의 기울기를 분석하여 상기 가스켓의 밀착성 불량을 판정하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
According to another aspect of the present invention, there is provided a method for evaluating the adhesion of a gasket for a fuel cell metal separator, the method comprising the steps of: (a) providing a metal separator having a gasket; (b) pushing the gasket at the same vertical load or at the same height in the elastic deformation section of the gasket with a tip for measuring the adhesion of the tangential force measuring device to the metal separator; (c) measuring the tangential force according to the moving distance of the pushed gasket and plotting the measured tangential force into a graph; And (d) determining a poor adhesion property of the gasket by analyzing the slope of the graph.

본 발명에 따르면 접선력 측정 장비를 이용하여 정해진 구간에서 가스켓의 이동거리에 따른 접선력 측정을 통해 정량적으로 가스켓의 밀착성을 평가할 수 있어, 일정한 기밀성을 유지할 수 있는 가스켓을 구현하여 연료전지 작동환경에서의 장기 내구성을 확보할 수 있다.
According to the present invention, it is possible to quantitatively evaluate the adhesion of the gasket by measuring the tangential force according to the travel distance of the gasket in a predetermined section by using the tangential force measuring device, thereby realizing a gasket capable of maintaining a constant airtightness, It is possible to secure long-term durability.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 연료전지 금속 분리판용 가스켓의 밀착성 평가 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 접선력 측정 장비를 이용한 금속 분리판용 가스켓의 접착성 평가 방법 중의 (a)구간을 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 접선력 측정 장비를 이용한 금속 분리판용 가스켓의 접착성 평가 방법 중의 (b)구간 내지 (d)구간을 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 접선력 측정 장비를 이용한 가스켓의 이동 거리에 따른 접선력을 나타낸 그래프의 일례이다.
도 5는 본 발명의 접선력 측정 장비를 이용하여 실시예 1, 2에 따른 가스켓의 밀착성을 평가한 그래프이다.
1 is a flowchart illustrating a method of evaluating the adhesion of a gasket for a fuel cell metal separator according to an embodiment of the present invention.
2 is a view showing a section (a) of a method of evaluating the adhesion of a gasket for a metal separator using the tangential force measuring device according to the embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a view showing a section (b) to a section (d) of a method of evaluating the adhesion of a gasket for a metal plate using the tangential force measuring device according to an embodiment of the present invention.
4 is an example of a graph showing a tangential force according to a moving distance of a gasket using a tangential force measuring device according to an embodiment of the present invention.
5 is a graph showing the adhesion of the gasket according to Examples 1 and 2, using the tangential force measuring device of the present invention.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The advantages and features of the present invention, and how to accomplish them, will become apparent by reference to the embodiments described in detail below with reference to the accompanying drawings.

그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다.It should be understood, however, that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but may be embodied in many different forms and should not be construed as being limited to the embodiments set forth herein. Rather, these embodiments are provided so that this disclosure will be thorough and complete, and will fully convey the scope of the invention to those skilled in the art. Is provided to fully convey the scope of the invention to those skilled in the art, and the invention is only defined by the scope of the claims. Like reference numerals refer to like elements throughout the specification.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 접선력(Tangential force) 측정 장비를 이용한 연료전지 금속 분리판용 가스켓(gasket)의 밀착성 평가 방법에 관하여 설명하기로 한다.
Hereinafter, a method for evaluating the adhesion of a gasket for a fuel cell metal separator using a tangential force measuring instrument according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 연료전지 금속 분리판용 가스켓의 밀착성 평가 방법을 설명하기 위한 순서도이다.1 is a flowchart illustrating a method of evaluating the adhesion of a gasket for a fuel cell metal separator according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 연료전지 금속 분리판용 가스켓의 밀착성 평가 방법은, 가스켓이 형성된 금속 분리판 마련 단계(S110), 가스켓 푸쉬(push) 단계(S120), 접선력(Tangential force) 측정 단계(S130) 및 가스켓 밀착성 불량 판정 단계(S140)를 포함할 수 있다.
Referring to FIG. 1, a method of evaluating the adhesion of a gasket for a fuel cell metal separator according to an exemplary embodiment of the present invention includes a step S110 of forming a gasket, a step S120 of pushing a gasket, A tangential force measurement step S130 and a gasket adhesion failure determination step S140.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 접선력 측정 장비를 이용한 금속 분리판용 가스켓의 접착성 평가 방법 중의 (a)구간을 도시한 도면이고, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 접선력 측정 장비를 이용한 금속 분리판용 가스켓의 접착성 평가 방법 중의 (b)구간 내지 (d)구간을 도시한 도면이다.
FIG. 2 is a view showing a section (a) of a method of evaluating the adhesion of a gasket for a metal plate using a tangential force measuring instrument according to an embodiment of the present invention. FIG. 3 is a cross- (B) and (d) of the method for evaluating the adhesion of a gasket for a metal separator using the same.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 가스켓이 형성된 금속 분리판 마련 단계(S110)에서는 상부에 가스켓(220)이 형성된 금속 분리판(210)을 마련한다.Referring to FIGS. 1 to 3, the metal separator plate 210 having the gasket 220 formed thereon is provided in the metal separator plate forming step S110 in which the gasket is formed.

금속 분리판(210)은 직사각형 형태로 구비되는 금속 본체의 중심부에 반응가스 채널 및 냉각수 채널이 형성되고, 각 채널의 양측에 반응가스가 유입 및 유출되는 매니폴드들이 형성될 수 있고, 채널 및 매니폴드들의 주변에 가스켓(220)이 형성될 수 있다.The metal separator 210 may include manifolds in which a reaction gas channel and a cooling water channel are formed in a central portion of a metal body provided in a rectangular shape and in which reactant gas flows into and out from both sides of each channel, A gasket 220 may be formed around the folds.

금속 분리판(210)은 강성(rigidity)이면서 전기 전도성, 열 전도성, 가스 밀폐성 및 화학적 안정성이 우수한 재질이면 특별히 한정되지 않으며, 일례로 스테인리스 스틸(stainless steel), 티타늄(Ti), 알루미늄(Al), 니켈(Ni) 등을 이용하여 약 0.05~0.5mm 두께의 판(plate) 형태로 제작될 수 있다.The metal separator 210 may be made of stainless steel, titanium (Ti), aluminum (Al), or the like, for example, as long as it is rigid and has excellent electrical conductivity, thermal conductivity, gas tightness, , Nickel (Ni), or the like, in the form of a plate having a thickness of about 0.05 to 0.5 mm.

이때, 금속 분리판(210)의 두께가 0.05mm 미만일 경우 공정 중 취급이 용이하지 않을 수 있고, 반면에 0.5mm를 초과할 경우 연료전지 스택의 두께가 두꺼워져 연료전지의 박막화가 어려울 수 있다.If the thickness of the metal separator 210 is less than 0.05 mm, it may not be easy to handle during the process. If the thickness of the metal separator 210 is more than 0.5 mm, the thickness of the fuel cell stack may become thick.

금속 분리판(210)은 통상의 스탬핑(stamping) 공정을 통해 일면 및 타면 각각에 반응가스 채널이나 냉각수 채널을 형성하여 사용할 수 있다.
The metal separator 210 may be formed by forming a reaction gas channel or a cooling water channel on one side and the other side, respectively, through a normal stamping process.

가스켓(220)은 반응가스의 기밀성을 확보하기 위한 것으로, 성형이 용이한 고무 재질로 형성될 수 있다. 이러한 가스켓(220) 형성용 고무는 실리콘 고무를 예로 들 수 있으나, 이에 특별히 제한되지는 않는다.The gasket 220 is used for securing the airtightness of the reaction gas and may be formed of a rubber material which is easy to mold. The rubber for forming the gasket 220 may be, for example, silicone rubber, but is not particularly limited thereto.

가스켓(220)은 1~4mm의 폭으로 형성될 수 있다. 이때, 가스켓(220)의 폭이 1mm 미만이면, 반응가스의 기밀성 확보 및 적층 시 압축하중을 지지하기가 어려울 수 있다. 반면에, 가스켓(220)의 폭이 4mm를 초과하면 연료전지의 소형화가 어려울 수 있다.The gasket 220 may have a width of 1 to 4 mm. At this time, if the width of the gasket 220 is less than 1 mm, it may be difficult to secure the airtightness of the reaction gas and to support the compressive load in the lamination. On the other hand, if the width of the gasket 220 exceeds 4 mm, miniaturization of the fuel cell may be difficult.

가스켓(220)은 사출성형 방법 등으로 금속 분리판(210) 상의 채널 및 매니폴드 주변에 형성될 수 있으며, 가스켓(220)을 통하여 채널 및 매니폴드들 각각에 기밀성을 부여한다.
The gasket 220 may be formed around the channel and the manifold on the metal separator plate 210 by an injection molding method or the like and provides airtightness to each of the channels and manifolds through the gasket 220.

운전 및 정지가 자주 반복되는 연료전지 작동환경에서 가스켓(220)은 높은 분극 전압에 노출됨에 따라 들뜨거나 밀릴 수 있는데, 이 경우 반응가스의 기밀성을 확보하지 못하여 연료전지의 발전용량을 저하시킬 수 있다.In a fuel cell operating environment in which operation and stoppage are frequently repeated, the gasket 220 may be lifted or pushed as it is exposed to a high polarization voltage. In this case, the airtightness of the reaction gas can not be ensured, .

따라서, 연료전지 작동환경에서 장기 내구성을 확보하기 위하여 반응가스의 기밀성을 장시간 유지할 수 있는 가스켓(220)을 구현하고자 가스켓(220)의 초기 밀착력을 정량적으로 측정할 필요성이 대두되었다.Therefore, it is necessary to quantitatively measure the initial adhesion force of the gasket 220 in order to realize the gasket 220 capable of maintaining the airtightness of the reaction gas for a long time in order to secure long-term durability in the fuel cell operating environment.

본 발명에서는 접선력(Tangential force) 측정 장비를 이용한 새로운 가스켓 밀착성 평가 방법을 제시하고자 하며, 이에 대해서는 후술한다.
In the present invention, a new gasket adhesion evaluation method using a tangential force measuring instrument is presented, which will be described later.

가스켓 푸쉬(push) 단계(S120)에서는 금속 분리판(210)에 접선력 측정 장비(300)의 밀착력 측정용 팁(Tip, 310)으로 가스켓(220)을 푸쉬한다.In the gasket push step S120, the gasket 220 is pushed to the metal separating plate 210 with a tip 310 for measuring the adhesion force of the tangential force measuring device 300. [

특히, 본 발명의 가스켓 푸쉬 단계(S120)는 0.5~2mm 구간 또는 가스켓(220)의 탄성 변형 구간에서 밀착력 측정용 팁(310)을 이동시켜 가스켓(220)을 푸쉬하는 것을 특징으로 한다.In particular, the gasket pushing step (S120) of the present invention is characterized in that the tip 310 for measuring the adhesion is moved in the section of 0.5 to 2 mm or the elastic deforming section of the gasket 220 to push the gasket 220.

이때, 가스켓의 푸쉬는 동일 수직 하중을 인가하거나 또는 동일 높이에서 실시하는 것이 바람직하다. 하지만, 실제 접선력 측정 장비(300)의 특성이나 밀착력 측정용 팁(310)의 동일한 높이 유지 문제, 금속 분리판(210)과 가스켓(220)의 상부가 수평해야 정확한 측정이 가능하다는 문제점 등을 고려할 때, 0N의 수직 하중을 인가해서 금속 분리판(210) 표면을 따라 밀착력 측정용 팁(310)을 이동시켜 가스켓(220)을 푸쉬하는 것이 더욱 바람직하다.
At this time, it is preferable that the push of the gasket is applied at the same vertical load or at the same height. However, there is a problem that the characteristics of the actual tangential force measuring device 300, the problem of maintaining the same height of the tip 310 for measuring the adhesion force, and the fact that the upper part of the metal separator 210 and the gasket 220 are horizontal, It is more preferable to push the gasket 220 by moving the tip 310 for measuring the adhesion force along the surface of the metal separator 210 by applying a vertical load of 0N.

도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 가스켓 푸쉬 과정은 (a) ~ (d)의 네 구간으로 분류될 수 있다. 이때, (a)구간은 밀착력 측정용 팁(310)이 가스켓(220)과 접촉되는 동안의 이동 구간, (b)구간은 가스켓(220)의 탄성 변형과 밀착력을 나타내는 구간, (c)구간은 가스켓(220)의 탄성 미변형 구간, (d)구간은 가스켓(220)의 폭을 초과한 이동 구간으로 정의될 수 있다.As shown in Figs. 2 and 3, the gasket push process can be classified into four sections (a) to (d). (B) is a section showing the elastic deformation and adhesion of the gasket 220, (c) is a section showing the elastic deformation and adhesion of the gasket 220, The elastic unmodified section of the gasket 220, (d) section may be defined as a section of movement exceeding the width of the gasket 220.

본 발명의 가스켓 푸쉬 단계(S120)는 상기한 (a) ~ (d)구간들 중 (a)구간부터 (c)구간까지 밀착력 측정용 팁(310)을 이동시키지 않고, (b)구간까지만 밀착력 측정용 팁(310)을 이동시키는데 특징이 있다. 이는 상기 (b)구간 중 초기 구간의 접선력을 측정함으로써 가스켓(220)과 금속 분리판(210)의 밀착 강도를 측정할 수 있기 때문이다.
The gasket pushing step S120 of the present invention does not move the tip 310 for measuring the adhesion from the section (a) to the section (c) of the sections (a) to (d) And is characterized in moving the measuring tip 310. This is because the contact strength between the gasket 220 and the metal separator 210 can be measured by measuring the tangential force of the initial section of the section (b).

접선력(Tangential force) 측정 단계(S130)에서는 푸쉬된 가스켓(220)의 이동거리에 따른 접선력을 측정하고, 이를 그래프로 도식화한다.In the tangential force measurement step S130, the tangential force according to the moving distance of the pushed gasket 220 is measured and plotted in a graph.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 접선력 측정 장비를 이용한 가스켓의 이동 거리에 따른 접선력을 나타낸 그래프의 일례이다.4 is an example of a graph showing a tangential force according to a moving distance of a gasket using a tangential force measuring device according to an embodiment of the present invention.

도 4는 상기한 (a)~(d)구간에서의 가스켓(220)의 이동거리에 따른 접선력을 그래프로 나타냈지만, 본 발명에서는 실질적으로 (a)~(b)구간까지의 가스켓(220)의 이동거리에 따른 접선력의 측정이 요구된다.FIG. 4 is a graph showing the tangential force according to the moving distance of the gasket 220 in the sections (a) to (d). In the present invention, the gaskets 220 It is required to measure the tangential force according to the moving distance of the tangential force.

이때, 밀착력 시험기를 통해 얻어진 접선력과 가스켓의 눌림 자국 깊이를 나타낸 접선력-눌림 자국 깊이 곡선(tangential force-indentation depth curve)으로부터 특정 구간의 기울기를 측정할 수 있다.
At this time, the slope of the specific section can be measured from the tangential force-indentation depth curve showing the tangential force obtained through the adhesion tester and the depression depth of the gasket.

가스켓 밀착성 불량 판정 단계(S140)에서는 정해진 구간, 상기 (b)구간에서의 가스켓(220)의 이동거리에 따른 접선력을 나타낸 그래프의 기울기를 분석하여 가스켓(220)의 밀착성 불량을 판정한다.In the gasket adhesion failure determination step S140, the slope of the graph showing the tangential force according to the movement distance of the gasket 220 in the predetermined period and in the period (b) is analyzed to determine the poor adhesion of the gasket 220.

이때, 그래프의 기울기는 하기 [식 1]로 나타내어지는데, 가스켓의 탄성력이 일정하다는 가정하에 기울기는 밀착 강도와 가스켓 이동(또는 팁 이동 거리)의 함수가 된다. 이때, 기울기의 값이 2.5 미만이면, 가스켓(220)의 밀착성을 불량으로 판정한다.At this time, the slope of the graph is expressed by [Equation 1]. Under the assumption that the elastic force of the gasket is constant, the slope becomes a function of the adhesion strength and the gasket movement (or the tip travel distance). At this time, if the value of the slope is less than 2.5, the adhesion of the gasket 220 is judged to be defective.

[식 1] [Formula 1]

그래프 기울기 = (가스켓과 금속 분리판 간 밀착 강도 + 가스켓의 탄성력) × 가스켓의 이동거리
Graph slope = (adhesion strength between gasket and metal separating plate + elastic force of gasket) × moving distance of gasket

이렇듯, 본 발명에 따르면 접선력 측정 장비(300)를 이용하여 정량적으로 가스켓(220)의 밀착성을 평가하여 일정한 기밀성을 유지할 수 있는 가스켓(220)을 구현할 수 있다. 따라서, 연료전지 작동환경에서의 장기 내구성 확보를 통해 연료전지의 발전용량이 저하되는 것을 방지할 수 있다.
As described above, according to the present invention, it is possible to implement a gasket 220 that can maintain a constant airtightness by evaluating the adhesion of the gasket 220 quantitatively using the tangential force measuring device 300. Therefore, it is possible to prevent the generation capacity of the fuel cell from deteriorating through ensuring long-term durability in the operating environment of the fuel cell.

실시예Example

이하, 본 발명의 실시예들을 통해 본 발명의 구성 및 작용을 더욱 상세히 설명하기로 한다. 다만, 이는 본 발명의 예시로 제시된 것이며 어떠한 의미로도 이에 의해 본 발명이 제한되는 것으로 해석될 수는 없다. Hereinafter, the configuration and operation of the present invention will be described in more detail with reference to embodiments of the present invention. It should be understood, however, that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, is intended to cover various modifications and equivalent arrangements included within the spirit and scope of the invention.

여기에 기재되지 않은 내용은 이 기술 분야에서 숙련된 자이면 충분히 기술적으로 유추할 수 있는 것이므로 그 설명을 생략하기로 한다.
The contents not described here are sufficiently technically inferior to those skilled in the art, and a description thereof will be omitted.

실시예 1Example 1

스테인리스 스틸(stainless steel) 재질의 금속 분리판 상에 고무 재질로 1mm의 폭을 갖는 가스켓을 형성하였다. 이후, 성형된 가스켓을 1000℃에서 열처리하였다.
A gasket having a width of 1 mm was formed of a rubber material on a metal separator made of stainless steel. Then, the molded gasket was heat-treated at 1000 占 폚.

실시예 2Example 2

성형된 가스켓을 1200℃에서 열처리한 것을 제외하고, 나머지 구성은 실시예 1과 동일하게 수행하였다.
The remaining constitution was carried out in the same manner as in Example 1, except that the molded gasket was heat-treated at 1200 ° C.

<밀착성 평가>&Lt; Evaluation of adhesion &

실시예 1~2의 금속 분리판 상에 도 2의 접선력 측정 장비를 배치한 후, 밀착력 측정용 팁으로 금속 분리판에 0N의 수직 하중을 인가하여 0.6mm 거리만큼 가스켓을 푸쉬하였다. 그런 다음, 가스켓의 이동거리에 따른 접선력을 측정하고, 이를 도 5에 그래프로 도시하였다. 가스켓의 이동거리는 도 5에서는 눌림 자국으로 기재하였다.
The tangential force measuring device of FIG. 2 was placed on the metal separating plates of Examples 1 and 2, and a vertical load of 0 N was applied to the metal separator with a tip for measuring the adhesion force to push the gasket by a distance of 0.6 mm. Then, the tangential force according to the travel distance of the gasket is measured and is shown graphically in FIG. The moving distance of the gasket is described as a pressing mark in Fig.

도 5는 본 발명의 접선력 측정 장비를 이용하여 실시예 1, 2에 따른 가스켓의 밀착성을 평가한 그래프이다.5 is a graph showing the adhesion of the gasket according to Examples 1 and 2, using the tangential force measuring device of the present invention.

도 5를 참조하면, 1000℃에서 열처리된 고무 재질의 가스켓을 이용한 실시예 1의 경우, 1200℃에서 열처리된 고무 재질의 가스켓을 이용한 실시예 2에 비해 그래프의 기울기가 컸다. 이때, 그래프의 기울기는 하기 [식 1]을 나타낸다.Referring to FIG. 5, in the case of Example 1 using a gasket made of a rubber material heat-treated at 1000 ° C, the slope of the graph was larger than that of Example 2 using a rubber material gasket heat-treated at 1200 ° C. At this time, the slope of the graph represents [Expression 1].

[식 1][Formula 1]

그래프 기울기 = (가스켓과 금속 분리판 간 밀착 강도 + 가스켓의 탄성력) × 가스켓의 이동거리
Graph slope = (adhesion strength between gasket and metal separating plate + elastic force of gasket) × moving distance of gasket

따라서, 실시예 1, 2의 가스켓의 탄성력이 동일하다고 가정하면, 밀착 강도 차이가 그래프의 기울기 차이라고 볼 수 있으므로, 실시예 1의 밀착성이 실시예 2에 비해 우수한 것을 알 수 있다.
Therefore, assuming that the elasticity of the gaskets of Examples 1 and 2 is the same, the adhesion strength of Example 1 is superior to that of Example 2, because the difference in adhesion strength is regarded as the slope difference of the graph.

이상에서는 본 발명의 실시예들을 중심으로 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 기술자의 수준에서 다양한 변경이나 변형을 가할 수 있다. 이러한 변경과 변형은 본 발명이 제공하는 기술 사상의 범위를 벗어나지 않는 한 본 발명에 속한다고 할 수 있다. 따라서 본 발명의 권리범위는 이하에 기재되는 청구범위에 의해 판단되어야 할 것이다.
Although the preferred embodiments of the present invention have been disclosed for illustrative purposes, those skilled in the art will appreciate that various modifications, additions and substitutions are possible, without departing from the scope and spirit of the invention as disclosed in the accompanying claims. These changes and modifications may be made without departing from the scope of the present invention. Accordingly, the scope of the present invention should be determined by the following claims.

210 : 금속 분리판 220 : 가스켓
300 : 접선력 측정 장비 310 : 밀착력 측정용 팁
210: metal separator 220: gasket
300: Tangential force measuring device 310: Tip for measuring adhesion

Claims (5)

(a) 가스켓이 형성된 금속 분리판을 마련하는 단계;
(b) 상기 금속 분리판에 접선력 측정 장비의 밀착력 측정용 팁(Tip)으로 0.5~2mm 구간에서 동일 수직 인가하중 또는 동일 높이로 상기 가스켓을 푸쉬(push)하는 단계;
(c) 푸쉬된 가스켓의 이동거리에 따른 접선력을 측정하여 그래프로 도식화하는 단계; 및
(d) 상기 그래프의 기울기를 분석하여 상기 가스켓의 밀착성 불량을 판정하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지 금속 분리판용 가스켓의 밀착성 평가 방법.
(a) providing a metal separator having a gasket formed thereon;
(b) pushing the gasket to the metal separator with a tip for measuring the tangential force of the tangential force measuring instrument at 0.5 to 2 mm intervals at the same vertical load or at the same height;
(c) measuring the tangential force according to the moving distance of the pushed gasket and plotting the measured tangential force into a graph; And
(d) analyzing the slope of the graph to determine whether the gasket is poorly adhered to the gasket.
(a) 가스켓이 형성된 금속 분리판을 마련하는 단계;
(b) 상기 금속 분리판에 접선력 측정 장비의 밀착력 측정용 팁(Tip)으로 상기 가스켓의 탄성 변형 구간에서 동일 수직 인가하중 또는 동일 높이로 상기 가스켓을 푸쉬(push)하는 단계;
(c) 푸쉬된 가스켓의 이동거리에 따른 접선력을 측정하여 그래프로 도식화하는 단계; 및
(d) 상기 그래프의 기울기를 분석하여 상기 가스켓의 밀착성 불량을 판정하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지 금속 분리판용 가스켓의 밀착성 평가 방법.
(a) providing a metal separator having a gasket formed thereon;
(b) pushing the gasket at the same vertical load or at the same height in the elastic deformation section of the gasket with a tip for measuring the adhesion of the tangential force measuring device to the metal separator;
(c) measuring the tangential force according to the moving distance of the pushed gasket and plotting the measured tangential force into a graph; And
(d) analyzing the slope of the graph to determine whether the gasket is poorly adhered to the gasket.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 그래프의 기울기는
하기 [식 1]로 나타내어지는 것을 특징으로 하는 연료전지 금속 분리판용 가스켓의 밀착성 평가 방법.
[식 1]
그래프 기울기 = (가스켓과 금속 분리판 간 밀착 강도 + 가스켓의 탄성력) × 가스켓의 이동거리
3. The method according to claim 1 or 2,
The slope of the graph
A method for evaluating the adhesion of a gasket for a fuel cell metal separating plate, which is represented by the following formula (1).
[Formula 1]
Graph slope = (adhesion strength between gasket and metal separating plate + elastic force of gasket) × moving distance of gasket
제3항에 있어서
상기 (d) 단계는
상기 그래프의 기울기가 2.5 미만이면, 상기 가스켓의 밀착성을 불량으로 판정하는 것을 특징으로 하는 연료전지 금속 분리판용 가스켓의 밀착성 평가 방법.
The method of claim 3, wherein
The step (d)
Wherein the adhesion of the gasket is judged to be defective if the slope of the graph is less than 2.5.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 (c) 단계는
상기 접선력과 상기 가스켓의 눌림 자국 깊이를 나타낸 접선력-눌림 자국 깊이 곡선(tangential force-indentation depth curve)으로부터 특정 구간의 기울기를 측정하는 것을 특징으로 하는 연료전지 금속 분리판용 가스켓의 밀착성 평가 방법.
3. The method according to claim 1 or 2,
The step (c)
Wherein the slope of the specific section is measured from a tangential force-indentation depth curve showing the tangential force and the depression depth of the gasket.
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