KR20170010611A - 연료전지 분리판 및 이의 제조방법 - Google Patents
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Abstract
고밀폐성 및 고온 내산성을 가지는 연료전지 분리판을 제공하기 위한 본 발명은 흑연과 플루오르카본 폴리머를 포함하는 제1 및 제2 분리판, 그리고 상기 제1 및 제2 분리판 사이에 개재된 전도성 박판을 포함하는 연료전지 분리판을 제공한다.
Description
본 발명은 고밀폐성 및 고온 내산성 특성을 가지는 연료전지 분리판 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
연료전지는 연료(수소, 인산, 메탄올 등)의 산화 반응을 전기 화학적으로 일으키게 함으로써, 그 산화 반응에 수반되는 자유 에너지 변화를 직접 전기 에너지로 꺼낼 수 있도록 조립한 전지이다. 연료전지는 연료 및 반응 촉매의 종류에 따라 고체산화물연료전지(SOFC, solid oxide fuel cells), 인산형연료전(PAFC, phosphoric acid fuel cell). 고분자전해질연료전지(PEMFC, proton exchange membrane fuel cell), 직접메탄올형연료전지(DMFC, direct methanol fuel cell) 등으로 분류된다.
연료전지의 스택 부품 중 전해질, 연료극 및 공기극을 서로 분리하는 분리판은 전기전도도, 기체투과도, 강도, 부식특성, 및 용출특성 등의 특성이 요구되며, 분리판의 재질로는 금속 또는 흑연 등이 사용되고 있다. 금속 분리판은 부식 특성에서 단점이 있으며, 흑연 분리판은 제조 단가가 높고, 부피가 큰 단점이 있다. 이와 같은 문제점에 따라 흑연 분말에 열경화성 수지 또는 열가소성 수지를 혼합한 다음 압축성형 및 사출 성형법으로 분리판을 유로 몰딩하는 방법 등이 사용되고 있다.
특히, 고온용 연료전지 분리판의 제조 시 열경화성 수지로 페놀수지와 에폭시 수지 등이 사용되며, 열가소성 수지로는 150℃ 이상의 온도에서 안정적인 슈퍼엔지니어링 플라스틱이 사용된다.
고온 내산성 연료전지 분리판을 제조하는 방법에 관한 선행문헌인 미국특허공개 제2010-0307681호에는 유로가 형성된 2개의 판 사이에 평판이 삽입되는 구조를 갖는 3층 구조의 분리판이 개시되어 있으나, 그 제조를 위해서는 3회 이상의 성형공정을 필요로 하여 제조에 장시간이 소요되며, 3조 이상의 금형을 필요로 하므로 그 제조공정이 매우 복잡한 문제가 있다.
본 발명의 목적은 연료전지 분리판의 밀폐성을 향상시키는 데 있다.
본 발명의 또다른 목적은 고온과 강산성 분위기에 적용 가능하며, 제조공정이 단순하고 효율적인 연료전지 분리판 제조방법을 제공하는 데 있다.
상기 문제점을 해결하기 위하여 본 발명은 흑연과 플루오르카본 폴리머를 포함하는 제1 및 제2 분리판, 그리고 상기 제1 및 제2 분리판 사이에 개재된 전도성 박판을 포함하는 연료전지 분리판을 제공한다.
상기 전도성 박판은 알루미늄, 구리, 카본 호일, 티타늄, 철, 스테인리스(SUS), 니켈, 코발트 및 이들의 합금으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나인 것일 수 있다.
상기 전도성 박판의 두께는 0.07 내지 2mm인 것일 수 있다.
상기 전도성 박판은 필름 또는 메쉬 형태인 것일 수 있다.
상기 전도성 박판은 표면에 플루오르카본 폴리머로 이루어진 돌출부를 포함하는 것일 수 있다.
상기 흑연은 입자 크기가 20 내지 500㎛이고, 두께가 5 내지 200㎛인 것일 수 있다.
상기 흑연은 천연흑연, 인상흑연, 팽창흑연, 인조흑연, 카본블랙, 그래핀, 탄소섬유 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나인 것일 수 있다.
상기 플루오르카본 폴리머는 플루오르화 에틸렌 프로필렌(fluorinated ethylene propylene, FEP), 폴리비닐리덴 플루오라이드(polyvinyldene fluoride, PVDF), 퍼플루오르알콕시(perfluoroalkoxy, PFA), 폴리테트라 플루오로 에틸렌(Polytetrafluoro ethylene, PTEE) 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나인 것일 수 있다.
상기 흑연과 플루오르카본 폴리머의 혼합 비율은 흑연 85 내지 95wt%, 플루오르카본 폴리머 15 내지 5wt%인 것일 수 있다.
상기 연료전지 분리판은 한 개의 분리판 활성화 면적 내에 연료가 흐르는 복수의 연료 채널이 형성되며, 상기 연료 채널에는 서로 다른 유입 매니폴드를 통해 연료가 유입되어 배출 매니폴드를 통해 배출되는 것일 수 있다.
상기 연료전지 분리판은 직접 메탄올 연료전지(DMFC), 고분자 전해질 연료전지(PEMFC), 및 인산형 연료전지(PAFC)로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나에 적용되는 것일 수 있다.
상기 연료전지 분리판을 제공하기 위하여 본 발명은 흑연과 플루오르카본 폴리머를 포함하는 제1 혼합분말을 압축성형하여 제1 분리판을 제조하는 단계, 흑연과 플루오르카본 폴리머를 포함하는 제2 혼합분말을 압축성형하여 제2 분리판을 제조하는 단계, 상기 제1 및 제2 분리판 사이에 전도성 박판을 개재시키는 단계, 그리고 상기 전도성 박판이 개재된 제1 및 제2 분리판을 압축성형하는 단계를 포함하는 연료전지용 분리판 제조방법을 제공한다.
또한 본 발명은 흑연과 플루오르카본 폴리머를 포함하는 제1 혼합분말을 금형 내부에 투입하는 단계, 전도성 박판을 상기 제1 혼합분말 위에 위치시키는 단계, 상기 전도성 박판 위에, 흑연과 플루오르카본 폴리머를 포함하는 제2 혼합분말을 투입하는 단계, 그리고 상기 금형 내 혼합분말 및 전도성 박판을 압축성형하는 단계를 포함하는 연료전지용 분리판 제조방법을 제공한다.
상기 압축성형은 20 내지 300℃의 온도 및 500 내지 4500psi의 압력으로 1초 내지 10분 동안 이루어지는 것일 수 있다.
상기 전도성 박판은 표면에 플루오르카본 폴리머로 이루어진 돌출부를 포함하며, 상기 돌출부를 이용하여 상기 제1 혼합분말 위에서 상기 전도성 박판의 위치를 가고정(假固定)하는 것일 수 있다.
상기 연료전지 분리판과, 상기 분리판을 사이에 두고 서로 마주보도록 배치되는 연료극(애노드) 및 공기극(캐소드)을 포함하는 연료전지를 제공한다.
본 발명에 따른 연료전지 분리판 및 그 제조방법은 고온 및 강산성 분위기에서도 분리판의 전도도를 저하시키지 않는 효과를 갖는다.
본 발명에 따른 연료전지 분리판 및 그 제조방법은 제조공정이 단순하고 제조시간이 단축되는 효과를 갖는다.
본 발명에 따른 연료전지 분리판 및 그 제조방법은 높은 전기전도도와 기밀성을 가지는 효과를 갖는다.
또한, 본 발명에 따른 연료전지 분리판 및 그 제조방법은 사출성형성이 우수하고, 압축성형 중 분리판의 두께편차가 작은 효과를 갖는다.
도 1은 본 발명에 따른 연료전지 분리판의 단면을 나타낸 모식도이다.
도 2는 본 발명에 따른 연료전지 분리판의 단면을 나타낸 모식도이다.
도 2는 본 발명에 따른 연료전지 분리판의 단면을 나타낸 모식도이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 여기서 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미가 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미가 있는 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 본 발명의 실시예에 따른 연료전지 분리판에 대하여 도 1을 참고하여 상세하게 설명한다. 도 1은 본 발명의 연료전지 분리판을 나타낸 모식도(100)이다.
본 발명은 흑연과 플루오르카본 폴리머를 포함하는 제1 및 제2 분리판(110, 111), 그리고 상기 제1 및 제2 분리판 사이에 개재된 전도성 박판(120)을 포함하는 연료전지 분리판을 제공한다.
상기 흑연은 제한되지 않으나 천연흑연, 인상흑연, 팽창흑연, 인조흑연, 카본블랙, 그래핀, 탄소섬유 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나인 것일 수 있다.
상기 흑연은 입자 크기가 20 내지 500㎛이고, 두께가 5 내지 200㎛인 것일 수 있다.
흑연 입자가 작을수록 인산, 메탄올, 물 또는 기체들의 투과율이 높아지기 때문에 흑연 입자 크기가 큰 것을 적용하는 것이 연료전지 분리판의 밀폐율을 향상시킬 수 있다.
흑연의 두께는 증가할수록 밀폐 특성을 향상시킬 수 있다.
고온에서도 높은 전기전도도를 유지할 수 있는 연료전지 분리판을 제조하기 위해서는 열경화성 수지 또는 열가소성 수지를 적용할 수 있다. 열가소성 수지로는 고온안정성을 가지는 폴리아크릴레이트(polyacrylate), 폴리설폰(polysulfone), 폴리에테르설포네이트(polyethersulfone), 폴리페닐렌설파이드(polyphenylenesulfide), 폴리에테르에텔케톤(polyetherether ketone), 폴리이미드(polyimide), 폴리에테르이미드(polyetherimide), 플루오르카본 폴리머(Fluorocarbon polymer), 액정폴리머(liquid crystal polymer) 등이 사용될 수 있다.
그러나 이중 뛰어난 내산성을 가지는 플루오르화 에틸렌 프로필렌(fluorinated ethylene propylene, FEP), 폴리비닐리덴 플루오라이드(polyvinyldene fluoride, PVDF), 퍼플루오르알콕시(perfluoroalkoxy, PFA), 폴리테트라 플루오로 에틸렌(Polytetrafluoro ethylene, PTEE) 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나의 플루오르카본 폴리머를 사용하는 것이, 200℃ 이상의 고온 조건과 90 % 이상의 인산 농도 분위기 내에서 운전되는 인산형연료전지(PAFC)에도 적용될 수 있다는 점에서 바람직하다.
상기 흑연과 상기 플루오르카본 폴리머를 혼합 사용하여 금속 분리판의 부식 문제를 해결하고, 흑연 분리판의 제조 단가가 높고 부피가 크다는 단점을 해결할 수 있다.
상기 흑연과 플루오르카본 폴리머의 혼합 비율은 흑연 85 내지 95wt%, 플루오르카본 폴리머 15 내지 5wt%인 것일 수 있다.
본 실시예에서 상기 흑연 85 내지 95wt%, 플루오르카본 폴리머 15 내지 5wt%를 포함함으로써 사출성형 및 압축성형에 유리할 수 있고, 고온용 연료전지에 적용할 수 있으며, 분리판의 정밀도, 기체투과도, 강도 등의 물성이 향상될 수 있다.
상기 흑연이 85wt% 미만으로 포함되면 전기전도도 저하(저항 증가)의 문제가 발생할 수 있고 95wt% 초과하여 포함되면 기체투과도가 불량해지는 문제가 발생할 수 있다.
상기 플루오르 카본 폴리머 함량이 15wt% 초과하면 성형에 유리하나, 전기전도도가 낮아져 연료 전지 성능 저하의 원인이 된다. 반대로 폴리머 함량이 5wt% 미만이면 전기전도도가 향상되나 기체가 투과되는 문제가 발생한다. 전기전도도와 기체투과도를 고려하였을 때 상기 플루오르 카본 폴리머는 5 내지 15wt% 포함되는 것이 바람직하다.
상기 전도성 박판(120)은 알루미늄, 구리, 카본 호일, 티타늄, 철, 스테인리스(SUS), 니켈, 코발트 및 이들의 합금으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나인 것일 수 있다.
상기 전도성 박판(120)의 두께는 0.07 내지 2mm인 것일 수 있다.
상기 전도성 박판(120)은 필름 또는 메쉬 형태인 것일 수 있다.
더욱 자세하게는, 상기 박판의 두께는 0.07 내지 1mm인 전도성 박판 또는 0.1 내지 2mm인 전도성 메쉬인 것이 바람직하다.
상기 전도성 박판(120)은 표면에 플루오르카본 폴리머로 이루어진 돌출부(130)를 포함하는 것일 수 있다(도 2, 101). 자세하게는 상기 금속 전도성 박판(120)의 윗면과 아랫면에 플루오르카본 폴리머 돌출부(130)를 접합하여 분리판의 가운데에 위치시킬 수 있고, 상기 플루오르카본 폴리머 돌출부(130)는 전도성 박판(120)의 윗면과 아랫면에 원기둥 모양으로 접합될 수 있다.
상기 플루오르카본 폴리머 돌출부(130)의 길이는 0.1 내지 2mm인 것일 수 있다.
상기 연료전지 분리판은 한 개의 분리판 활성화 면적 내에 연료가 흐르는 복수의 연료 채널이 형성되며, 상기 연료 채널에는 서로 다른 유입 매니폴드를 통해 연료가 유입되어 배출 매니폴드를 통해 배출되는 것일 수 있다.
상기 연료전지 분리판은 200℃ 이상의 고온 조건과 90% 이상의 인산 조건에서도 사용 가능한 내열성, 내산성 특성이 있어 직접메탄올연료전지(DMFC), 고분자전해질연료전지(PEMFC), 및 인산형연료전지(PAFC)로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나에 적용되는 것일 수 있다.
상기 연료전지 분리판을 제공하기 위하여 본 발명은 흑연과 플루오르카본 폴리머를 포함하는 제1 혼합분말을 압축성형하여 제1 분리판(110)을 제조하는 단계, 흑연과 플루오르카본 폴리머를 포함하는 제2 혼합분말을 압축성형하여 제2 분리판(111)을 제조하는 단계, 상기 제1 및 제2 분리판 사이에 전도성 박판(120)을 개재시키는 단계, 그리고 상기 전도성 박판(120)이 개재된 제1 및 제2 분리판(110, 111)을 압축성형하는 단계를 포함하는 연료전지용 분리판 제조방법을 제공한다.
또한 본 발명은 흑연과 플루오르카본 폴리머를 포함하는 제1 혼합분말(110)을 금형 내부에 투입하는 단계, 전도성 박판(120)을 상기 제1 혼합분말 위에 위치시키는 단계, 상기 전도성 박판(120) 위에, 흑연과 플루오르카본 폴리머를 포함하는 제2 혼합분말(111)을 투입하는 단계, 그리고 상기 금형 내 혼합분말 및 전도성 박판(120)을 압축성형하는 단계를 포함하는 연료전지용 분리판 제조방법을 제공한다.
상기 압축성형은 20 내지 300℃의 온도 및 500 내지 45000psi의 압력으로 1초 내지 10분 동안 이루어지는 것일 수 있다.
상기 전도성 박판(120)은 표면에 플루오르카본 폴리머로 이루어진 돌출부(130)를 포함하며, 상기 돌출부를 이용하여 상기 제1 혼합분말(110) 위에서 상기 전도성 박판(120)의 위치를 가고정(假固定)하는 것일 수 있다.
상기 성형은 유로 깊이가 0.05 내지 1.05mm인 금형을 이용하는 것일 수 있다.
본 발명은 상기와 같이 몰딩하여 연료전지 분리판을 제조할 수 있어, 기계가공 공정을 위한 기계가공기, 진공흡착설비, 고정설비, 집진설비 등이 불필요하다. 따라서 연료전지 분리판의 제조단가를 절감할 수 있다는 장점이 있다. 특히 PAFC에 적용하기 위하여서는 고사양의 가공장비가 필요한 2500cm2 이상의 대형 분리판이 필요한데, 본 발명에 따른 연료전지 분리판 제조방법을 통하여 간단하게 제조할 수 있다.
본 발명은 또한 본 발명의 일 실시예에 따른 제조방법으로 제조된 연료전지 분리판을 제공한다.
본 발명은 또한 상기 연료전지 분리판(100, 101)과, 상기 분리판을 사이에 두고 서로 마주보도록 배치되는 연료극(애노드) 및 공기극(캐소드)을 포함하는 연료전지를 제공한다.
이하에서는 본 발명에 따른 연료전지 분리판의 효과를 확인하기 위한 실험예들을 상세하게 설명한다. 이하에서 설명하는 실험예는 본 발명을 예시한 것으로서 본 발명이 아래의 실험예의 조건에 한정되는 것은 아니다.
[
제조예
1: 흑연-
FEP
수지 함량비 및 전도성
박판
유무에 따른 연료전지 분리판 제조]
<
비교예
1 내지 5>
아래 표 1과 같이 흑연과 플루오르화 에틸렌 프로필렌(fluorinated ethylene propylene, FEP) 수지의 함량을 다르게 혼합하여 금형 내부에 혼합분말을 투입하였다. 상기 금형 내 혼합분말 및 금속 전도성 박판을 200 내지 300℃의 온도로 1초 내지 10분동안 압축성형하여 연료전지용 분리판을 제조하였다.
<
실시예
1 내지 5>
아래 표 1과 같이 흑연과 플루오르화 에틸렌 프로필렌(fluorinated ethylene propylene, FEP)수지의 함량을 다르게 혼합하여 금형 내부에 혼합분말을 투입하였다.
구리(Cu) 재질의 전도성 박판을 상기 혼합분말 위에 위치시켰다.
상기 금속 전도성 박판 위에 상기 혼합분말을 한번 더 투입하였다.
상기 금형 내 혼합분말 및 금속 전도성 박판을 200 내지 300℃의 온도로 1초 내지 10분동안 압축성형하여 연료전지용 분리판을 제조하였다.
| 비교예1 | 비교예2 | 비교예3 | 비교예4 | 비교예5 | 실시예1 | 실시예2 | 실시예3 | 실시예4 | 실시예5 | |
| 흑연:FEP수지(wt%) | 95:5 | 93:7 | 92:8 | 91:9 | 85:15 | 95:5 | 93:7 | 92:8 | 91:9 | 85:15 |
| 전도성 박판 | 없음 | 없음 | 없음 | 없음 | 없음 | 있음 | 있음 | 있음 | 있음 | 있음 |
| 흑연종류 | 팽창흑연 | 팽창흑연 | 흑연 | 팽창흑연 | 흑연 | 흑연 | 흑연 | 흑연 | 흑연 | 흑연 |
[
실험예
1: 전도도,
굴곡강도
및 가스밀폐도]
흑연과 FEP수지의 함량비 변화에 따른 전도도, 굴곡강도 및 가스밀폐도를 확인하였으며, 그 결과를 아래의 표 2로 나타내었다.
| 비교예1 | 비교예2 | 비교예3 | 비교예4 | 비교예5 | 실시예1 | 실시예2 | 실시예3 | 실시예4 | 실시예5 | |
| 전도도(S/cm) | 145 | 134 | 114 | 128 | 102 | 145 | 134 | 114 | 128 | 102 |
| 굴곡강도(MPa) | 33 | 35 | 38 | 38 | 45 | 33 | 35 | 38 | 38 | 45 |
| 가스밀폐도(cc/min) | 10< | 1~10 | 1~10 | 0.1~1 | 0.1~1 | No Leak | No Leak | No Leak | No Leak | No Leak |
비교예 1, 2 및 4는 팽창흑연을 적용한 것이고, 비교예 3 및 5는 인상흑연(Natural Flake Graphite)을 적용한 것이다. 팽창흑연을 적용하여 제조한 연료전지 분리판의 가스밀폐도가 인상흑연을 적용한 것보다 우수하나 밀폐성을 완전히 해결해주지는 못하였다.
실시예 1 내지 5는 본 발명을 통해 제조된 고온 내산성 고밀폐성 연료전지 분리판의 물성을 나타낸 것으로써, 전도성 박판 및 메쉬가 적용되어 FEP 수지의 양이 5%가 되어도 고밀폐성을 유지하는 것을 확인하였다.
실시예 1 내지 5와 비교예 1 내지 5의 가스밀폐도를 비교하여 보면, 전도성 박판이 삽입된 실시예는 연료전지 분리판의 밀폐가능성을 원천적으로 차단하여 인산, 메탄올, 물, 기타 기체 등의 투과를 완전히 차단하였음을 알 수 있었다.
표 1에 나타낸 조성의 분리판은 전도성과 굴곡강도 그리고 기밀성이 확보되기 때문에 200 내지 300℃의 온도에서 1초 내지 10분 동안 압축 성형하는 단순한 공정을 통하여 고온 내산성 고밀폐성 연료전지 분리판의 제조가 가능하다.
이상, 본 발명의 바람직한 일 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
100, 101: 연료전지 분리판 모식도
110: 제1 분리판
111: 제2 분리판
120: 전도성 박판
130: 플루오르카본 폴리머 돌출부
110: 제1 분리판
111: 제2 분리판
120: 전도성 박판
130: 플루오르카본 폴리머 돌출부
Claims (16)
- 흑연과 플루오르카본 폴리머를 포함하는 제1 및 제2 분리판, 그리고
상기 제1 및 제2 분리판 사이에 개재된 전도성 박판
을 포함하는 연료전지 분리판. - 제1항에 있어서,
상기 전도성 박판은 알루미늄, 구리, 카본 호일, 티타늄, 철, 스테인리스(SUS), 니켈, 코발트 및 이들의 합금으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나인 것인 연료전지 분리판. - 제1항에 있어서,
상기 전도성 박판의 두께는 0.07 내지 2mm인 것인 연료전지 분리판. - 제1항에 있어서,
상기 전도성 박판은 필름 또는 메쉬 형태인 것인 연료전지 분리판 - 제1항에 있어서,
상기 전도성 박판은 표면에 플루오르카본 폴리머로 이루어진 돌출부를 포함하는 것인 연료전지 분리판. - 제1항에 있어서,
상기 흑연은 입자 크기가 20 내지 500㎛이고, 두께가 5 내지 200㎛인 것인 연료전지 분리판. - 제1항에 있어서,
상기 흑연은 천연흑연, 인상흑연, 팽창흑연, 인조흑연, 카본블랙, 그래핀, 탄소섬유 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나인 것인 연료전지 분리판. - 제1항에 있어서,
상기 플루오르카본 폴리머는 플루오르화 에틸렌 프로필렌(fluorinated ethylene propylene, FEP), 폴리비닐리덴 플루오라이드(polyvinyldene fluoride, PVDF), 퍼플루오르알콕시(perfluoroalkoxy, PFA), 폴리테트라 플루오로 에틸렌(Polytetrafluoro ethylene, PTEE) 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나인 것인 연료전지 분리판. - 제1항에 있어서,
상기 흑연과 플루오르카본 폴리머의 혼합 비율은 흑연 85 내지 95wt%, 플루오르카본 폴리머 15 내지 5wt%인 것인 연료전지 분리판. - 제1항에 있어서,
상기 연료전지 분리판은 한 개의 분리판 활성화 면적 내에 연료가 흐르는 복수의 연료 채널이 형성되며,
상기 연료 채널에는 서로 다른 유입 매니폴드를 통해 연료가 유입되어 배출 매니폴드를 통해 배출되는 것인 연료전지용 분리판. - 제1항에 있어서,
상기 연료전지 분리판은 직접 메탄올 연료전지(DMFC), 고분자 전해질 연료전지(PEMFC), 및 인산형 연료전지(PAFC)로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나에 적용되는 것인 연료전지 분리판. - 흑연과 플루오르카본 폴리머를 포함하는 제1 혼합분말을 압축성형하여 제1 분리판을 제조하는 단계,
흑연과 플루오르카본 폴리머를 포함하는 제2 혼합분말을 압축성형하여 제2 분리판을 제조하는 단계,
상기 제1 및 제2 분리판 사이에 전도성 박판을 개재시키는 단계, 그리고
상기 전도성 박판이 개재된 제1 및 제2 분리판을 압축성형하는 단계
를 포함하는 연료전지용 분리판 제조방법. - 흑연과 플루오르카본 폴리머를 포함하는 제1 혼합분말을 금형 내부에 투입하는 단계,
전도성 박판을 상기 제1 혼합분말 위에 위치시키는 단계,
상기 전도성 박판 위에, 흑연과 플루오르카본 폴리머를 포함하는 제2 혼합분말을 투입하는 단계, 그리고
상기 금형 내 혼합분말 및 전도성 박판을 압축성형하는 단계
를 포함하는 연료전지용 분리판 제조방법. - 제12항 또는 제13항에 있어서,
상기 압축성형은 20 내지 300℃의 온도 및 500 내지 4500psi의 압력으로 1초 내지 10분 동안 이루어지는 것인 연료전지용 분리판 제조방법. - 제12항 또는 제13항에 있어서,
상기 전도성 박판은 표면에 플루오르카본 폴리머로 이루어진 돌출부를 포함하며,
상기 돌출부를 이용하여 상기 제1 혼합분말 위에서 상기 전도성 박판의 위치를 가고정(假固定)하는 것인 연료전지 분리판 제조방법. - 제1항에 따른 연료전지 분리판과,
상기 분리판을 사이에 두고 서로 마주보도록 배치되는 연료극(애노드) 및 공기극(캐소드)을 포함하는 연료전지.
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|---|---|---|---|
| KR1020150102468A KR20170010611A (ko) | 2015-07-20 | 2015-07-20 | 연료전지 분리판 및 이의 제조방법 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20180093394A (ko) * | 2017-02-13 | 2018-08-22 | (주)엘지하우시스 | 연료전지용 분리판 및 연료전지용 분리판의 제조방법 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20100307681A1 (en) | 2004-12-29 | 2010-12-09 | Breault Richard D | Fuel cell separator plate assembly |
-
2015
- 2015-07-20 KR KR1020150102468A patent/KR20170010611A/ko active Search and Examination
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