KR20170116709A - 연료전지 분리판 실링용 조성물 및 이의 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 연료전지 분리판 실링용 조성물 및 이의 제조 방법에 관한 것으로서, 상기 연료전지 분리판 실링용 조성물은 메틸비닐실록산(methylvinylsiloxane) 중합체를 포함하는 실리콘 중합체 100 중량부, 그리고 상기 실리콘 중합체에 분산된 알루미늄, 흑연 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나의 미립자 3 내지 10 중량부를 포함한다.
상기 연료전지 분리판 실링용 조성물은 전기전도성, 열전도성, 가스밀폐성, 내화학성, 내열성 및 내한성 등이 우수하고, 연료전지 분리판과의 접착력이 우수하다.

Description

연료전지 분리판 실링용 조성물 및 이의 제조 방법{SEALING COMPOSITION FOR SEPARATOR OF FUEL CELL AND METHOD FOR PREPARING THE SAME}
본 발명은 연료전지 분리판 실링용 조성물 및 이의 제조 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 전기전도성, 열전도성, 가스밀폐성, 내화학성, 내열성 및 내한성 등이 우수하고, 연료전지 분리판과의 접착력이 우수한 연료전지 분리판 실링용 조성물 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.
연료 전지는 전기화학적 반응을 이용하여 연료(수소, 메탄올 등)가 가지고 있는 화학에너지가 전기 및 열에너지로 변환되는 원리를 이용하고 있다. 연료 전지는 연료 및 반응 촉매의 종류에 따라 고체산화물 연료 전지(SOFC), 알칼리형 연료 전지(AFC), 고분자전해질 연료 전지(PEMFC), 직접 메탄올 연료 전지(DMFC) 등으로 분류된다.
PEMFC와 DMFC는 사용되는 고분자 전해질 막의 사용 온도에 한계가 있어 주로 80℃ 이하의 온도에서 사용된다. 특히, DMFC의 경우에는 더욱 낮은 온도인 50 ℃에서 상온까지 사용되는 것으로 알려져 있다.
통상 2매의 백금 전극과 거기에 끼워진 전해질로 이루어진 연료 전지의 1 단위를 단셀이라 부르며, 복수의 단셀을 직렬로 이은 것이 스택(stack)이라 부른다. 스택을 만들려면 단셀을 구성하는 부품 외에 단셀과 단셀 사이를 갈라 놓는 부품인 분리판(separator)이 필요하다. 분리판은 각 단셀 사이를 막고 가스의 혼합을 막으며, 각 단셀에 수소 가스나 공기를 공급하는 통로가 되고, 단셀 사이를 잇는 도선으로 작용한다.
분리판은 주로 금속 분리판, 흑연 분리판 등이 사용되고 있으며 분리판이 연료 전지에 적용되기 위해서는 전기전도도, 기체투과도, 강도, 부식 특성, 용출 특성 등이 고려되어야 한다. 금속 분리판이 연료 전지에 적용되기 위해서는 가장 취약한 특성인 부식 문제를 해결해야 하며, 흑연 분리판은 대부분 기계 가공하여 사용하기 때문에 제조 단가가 매우 높고, 부피가 큰 단점이 있다.
연료 전지 스택은 연료극, 막전극접합체(membrane-electrode assembly), 공기극, 냉각면, 연료극이 사양에 맞게 반복적으로 적층 된다. 이때 스택의 부피를 줄이기 위해 공기극 뒷면에 냉각 유로를 형성하거나, 반대로 연료극 뒷면에 냉각 유로가 형성될 수 있다. 추가적으로 공기극 뒷면과 연료극 뒷면에 동시에 냉각 유로를 형성하여 연료 전지 스택의 부피를 줄이기도 한다.
이상과 같이 제작된 분리판의 내부에 물이 흐르기 때문에 밀폐 성능을 유지하여야 한다. 분리판을 밀폐하기 위한 가스켓은 그 제작을 위한 금형이 독립적으로 제작되어야 하고, 가스켓의 정밀성을 부여하기 위해서는 많은 노력이 필요하다.
그 외에 분리판의 냉각면을 밀폐하기 위한 방법으로는 접착제를 일정한 압력으로 토출시키고, 경화시켜 가스켓 형태로 만드는 방법이 있다. 이 방법은 접착제 토출 시작 부위와 끝 부위가 겹쳐지는 현상이 발생하여 가스켓을 부분적으로 불균일하게 만든다. 따라서 접착제가 겹치는 부위에서 밀폐성을 유지하지 못하는 경우가 종종 발생하며, 접착제를 토출하기 위한 장비가 부수적으로 필요하다.
또한, 연료 전지 스택의 밀폐를 위해서는 o-ring형 가스켓이 주로 사용되나, 스택의 조립성이 현저히 떨어지는 단점이 있다. o-ring형 가스켓을 MEA나 분리판 위에 접착제를 도포하여 접합하여 사용하는 경우도 있으나 접착제가 MEA 내부의 멤브레인에 심각한 영향을 주는 것으로 알려져 있어 장기내구성에는 좋지 않다. 또한, 분리판 위에 액상 가스켓 재료를 사출하여 가스켓을 접착하는 기술이 있으나, 사출압이 높을 경우 분리판을 파손하는 경우가 자주 발생하고, 불필요한 버(burr) 등이 많아 이를 제거하는데 많은 시간이 소요된다.
일본특허공개 제2005-123108호(출원일: 2005.5.12)
본 발명의 목적은 전기전도성, 열전도성, 가스밀폐성, 내화학성, 내열성 및 내한성 등이 우수하고, 연료전지 분리판과의 접착력이 우수한 연료전지 분리판 실링용 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 상기 연료전지 분리판 실리용 조성물의 제조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 메틸비닐실록산(methylvinylsiloxane) 중합체를 포함하는 실리콘 중합체 100 중량부, 그리고 상기 실리콘 중합체에 분산된 알루미늄, 흑연 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나의 미립자 3 내지 10 중량부를 포함하는 연료전지 분리판 실링용 조성물을 제공한다.
상기 메틸비닐실록산 중합체는 상기 메틸비닐실록산 전체 몰수에 대하여 페닐(phenyl)기가 5 내지 10 몰%로 치환될 수 있다.
상기 흑연 미립자는 평균 입도(particle size)가 50 ㎛ 이하인 팽창 그라파이트(expanded graphite)일 수 있다.
상기 팽창 그라파이트는 카르복실기(-COOH), 하이드록시기(-OH), 카보닐기(-C=O) 및 이들의 혼합으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나의 기능화기로 표면이 개질될 수 있다.
상기 실리콘 중합체는 상기 실리콘 중합체 전체 중량에 대하여 상기 메틸비닐실록산 중합체를 55 내지 5 중량% 및 디페닐 폴리실록산 실라놀 중합체를 45 내지 95 중량%로 포함할 수 있다.
상기 연료전지 분리판 실링용 조성물은 상기 실리콘 중합체 100 중량부에 대하여 지르코늄 아세테이트를 0.02 내지 1.5 중량부로 더 포함할 수 있다.
상기 연료전지용 분리판은 흑연, 금속, 탄소-탄소(carbon-carbon) 복합 소재 및 탄소-폴리머(carbon-polymer) 복합 소재로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나로 이루어질 수 있다.
본 발명의 다른 일 실시예에 따르면, 팽창 그라파이트를 1회 이상 분쇄하여 나노 크기 분말을 제조하는 나노 분쇄 단계, 상기 나노 크기의 팽창 그라파이트 표면을 개질하여 기능화기를 도입하는 표면 개질 단계, 그리고 메틸비닐실록산(methylvinylsiloxane) 중합체를 포함하는 실리콘 중합체 100 중량부에 상기 표면 개질된 팽창 그라파이트를 3 내지 10 중량부 분산시키는 분산 혼합 단계를 포함하는 것인 연료전지 분리판 실링용 조성물의 제조 방법을 제공한다.
상기 나노 분쇄 단계는 상기 팽창 그라파이트에 수분을 첨가하고, 초음파 분쇄기를 이용하여 나노 입자로 분쇄하는 습식 나노 분쇄 단계, 상기 수분이 함유된 나노 입자에서 수분을 제거하는 수분 제거 단계, 그리고 상기 수분이 제거된 나노 입자에 대하여 분말 분산 공정을 통해 균일하게 분산화하는 분말 분산 단계를 포함할 수 있다.
상기 표면 개질 단계는 질산, 황산, 염산, 아세트산, 카르복실산 및 이들의 혼합산으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나로 처리할 수 있다.
본 발명의 연료전지 분리판 실링용 조성물은 전기전도성, 열전도성, 가스밀폐성, 내화학성, 내열성 및 내한성 등이 우수하고, 연료전지 분리판과의 접착력이 우수하다.
이하, 본 발명에 대하여 더욱 상세하게 설명한다.
본 발명의 요약은 본 발명의 범위 내에서 일반적인 구성을 나타내기 위한 것이며, 본 발명의 범위를 제한하는 것은 아니다. 또한, 본 발명의 요약은 본 발명의 전체나 실시예를 완전하게 게시한 것은 아니다.
본 발명의 명세서에 게시된 인용 문헌은 공지기술의 게시를 위한 것이며, 본 발명의 특허성에 연관성이 있는 것은 아니다. 본 발명의 명세서에 게시된 모든 인용 문헌은 단지 참고 문헌일 뿐이다.
본 발명의 상세한 설명 및 특정 실시예는 본 발명의 실시예를 나타내는 것으로, 본 발명의 설명을 위한 것이며 본 발명의 범위를 제한하는 것은 아니다. 또한, 게시된 여러 개의 실시예는 다른 특징으로 갖는 다른 실시예나 게시된 특징으로 갖는 실시예의 조합으로 된 다른 실시예를 제외한다는 의미는 아니다.
본 발명에 사용된 "바람직한" 또는 "바람직하게는"은 특정 조건에서 특정 장점을 갖는 본 발명의 실시예를 나타낸다. 그러나, 다른 실시예 또한 동일 조건 또는 다른 조건에서 바람직할 수 있다. 또한, 하나 이상의 바람직한 실시예는 다른 실시예가 유용하지 않다는 것을 의미하는 것은 아니며, 본 발명의 범위 내에 있는 다른 실시예를 배제하는 것도 아니다.
본 명세서에 사용된 "포함한다"는 용어는 본 발명에 유용한 재료, 조성물, 장치, 및 방법들을 나열할 때 사용되며 그 나열된 예에 제한되는 것은 아니다.
본 발명의 일 실시예에 따른 연료전지 분리판 실링용 조성물은 메틸비닐실록산(methylvinylsiloxane) 중합체를 포함하는 실리콘 중합체 100 중량부, 그리고 상기 실리콘 중합체에 분산된 알루미늄, 흑연 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나의 미립자 3 내지 10 중량부를 포함한다.
상기 연료전지 분리판 실링용 조성물은 연료전지 분리판 표면에 적용됨으로써 가스켓 일체형 연료전지 분리판을 제조할 수 있도록 한다. 즉, 상기 연료전지 분리판 실링용 조성물이 적용된 연료전지 분리판은 별도의 가스켓을 구비할 필요 없이 상기 연료전지 분리판 실링용 조성물에 의하여 형성된 실링층이 가스켓의 역할을 대체할 수 있고, 이에 따라 상기 연료전지 분리판은 가스켓이 일체로 형성됨에 따라 상기한 바와 같은 가스켓을 별도로 구비함에 따른 문제점들을 해결할 수 있다. 또한, 상기 연료전지 분리판 실링용 조성물에 의하여 형성된 일체형 가스켓은 전기전도성, 열전도성, 가스밀폐성, 내화학성, 내열성 및 내한성 등이 우수하고, 연료전지 분리판과의 접착력이 우수하다.
상기 실리콘 중합체는 내열성 및 내한성 등이 우수한 메틸비닐실록산(methylvinylsiloxane) 중합체를 포함하며, 이를 위하여 상기 메틸비닐실록산 중합체는 상기 메틸비닐실록산 전체 몰수에 대하여 페닐(phenyl)기가 5 내지 10 몰%로 치환될 수 있다. 상기 페닐기로 치환된 메틸비닐실록산을 포함하는 연료전지 분리판 실링용 조성물에 의하여 형성된 일체형 가스켓은 전기전도성, 열전도성, 가스밀폐성, 내화학성, 내열성 및 내한성 등이 우수하고, 연료전지 분리판과의 접착력이 우수하다.
또한, 상기 실리콘 중합체는 상기 실리콘 중합체 전체 중량에 대하여 상기 메틸비닐실록산 중합체를 55 내지 5 중량% 및 디페닐 폴리실록산 실라놀 중합체를 45 내지 95 중량%로 포함할 수 있다. 즉, 상기 실리콘 중합체는 상기 메틸비닐실록산 중합체와 상기 디페닐 폴리실록산 실라놀 중합체의 혼합물(blend)을 포함할 수 있다. 상기 메틸비닐실록산 중합체와 상기 디페닐 폴리실록산 실라놀 중합체의 혼합물을 포함하는 연료전지 분리판 실링용 조성물에 의하여 형성된 일체형 가스켓은 전기전도성, 열전도성, 가스밀폐성, 내화학성, 내열성 및 내한성 등이 우수하고, 연료전지 분리판과의 접착력이 우수하다.
한편, 상기 연료전지 분리판 실링용 조성물은 상기 실리콘 중합체에 분산된 알루미늄, 흑연 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나의 미립자를 포함한다. 상기 미립자는 상기 실리콘 중합체 100 중량부에 대하여 3 내지 10 중량부로 포함될 수 있다.
이때, 상기 흑연 미립자는 평균 입도(particle size)가 50 ㎛ 이하인 팽창 그라파이트(expanded graphite)일 수 있다.
상기 흑연 미립자가 상기 팽창 그라파이트인 경우 상기 연료전지 분리판 실링용 조성물의 전기전도성 및 열전도성을 더욱 향상시킬 수 있다. 또한, 이러한 효과를 더욱 향상시키기 위하여 상기 팽창 그라파이트는 카르복실기(-COOH), 하이드록시기(-OH), 카보닐기(-C=O) 및 이들의 혼합으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나의 기능화기로 표면이 개질된 것일 수 있다. 상기 표면이 개질된 팽창 그라파이트를 포함하는 연료전지 분리판 실링용 조성물에 의하여 형성된 일체형 가스켓은 전기전도성, 열전도성, 가스밀폐성, 내화학성, 내열성 및 내한성 등이 우수하고, 연료전지 분리판과의 접착력이 우수하다.
한편, 상기 연료전지 분리판 실링용 조성물은 상기 실리콘 중합체 100 중량부에 대하여 지르코늄 아세테이트를 0.02 내지 1.5 중량부로 더 포함할 수 있다. 상기 지르코늄 아세테이트를 더 포함하는 연료전지 분리판 실링용 조성물에 의하여 형성된 일체형 가스켓은 전기전도성, 열전도성, 가스밀폐성, 내화학성, 내열성 및 내한성 등이 우수하고, 연료전지 분리판과의 접착력이 우수하다.
한편, 상기 연료전지 분리판 실링용 조성물은 흑연, 금속, 탄소-탄소(carbon-carbon) 복합 소재 및 탄소-폴리머(carbon-polymer) 복합 소재로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나의 연료전지 분리판에 적용하는 것이 가능하다. 상기 연료전지 분리판 실리용 조성물은 상기 흑연, 금속, 탄소-탄소(carbon-carbon) 복합 소재 또는 탄소-폴리머(carbon-polymer) 복합 소재로 이루어진 연료전지 분리판 중 어느 것에 적용되더라도 전기전도성, 열전도성, 가스밀폐성, 내화학성, 내열성 및 내한성 등이 우수하고, 연료전지 분리판과의 접착력이 우수하다.
구체적으로, 상기 흑연 분리판 소재는 주로 두 가지 형태가 사용되고 있다. 일반적으로는 흑연 소재 내의 기공을 통한 가스의 침투를 방지하기 위하여 표면에 약 7 ㎛ 깊이로 수지 함침이나 Pyrolytic 열처리 함침처리가 되어 있는 흑연 판재를 사용한다. 이러한 연료전지 분리판용 흑연 소재로는 높은 전기 및 열적 전도성, 낮은 접촉저항성, 우수한 내식성 및 가공의 용이성이 내는 POCO Graphite(미국), SGL Carbon(독일) 등의 제품이 있다. 상기 흑연 소재 분리판은 주로 CNC 밀링공정으로 유로가공이 이루어진다. 다른 하나는 GraphTech (미국)의 GRAFCELL 같은 flexible graphite 소재를 분리판으로 사용하는 것이다. Flexible graphite는 천연 흑연(natural graphite)을 intercalation 공정이나 열처리 공정으로 제조된 것으로 흑연 소재의 층간 거리가 약 80 배 정도 큰 편으로 분리판 제조시 원하는 밀도로 압축하여 사용 할 수 있다. 현재 flexible graphite를 이용한 분리판은 가격이 비교적 저렴하고 아주 낮은 접촉저항과 밀도(1 g/cm3)를 나타내며 우수한 실링 특성을 보인다. 그러나, 단점으로는 다른 분리판 소재에 비하여 상대적으로 기계적 강도가 취약하고 높은 가스 침투특성을 나타낸다.
상기 금속 분리판 소재로는 주로 스테인리스강을 이용할 수 있다. 상기 금속 소재를 채택할 경우 상기 흑연 소재에 비하여 가스의 투과성에 대한 염려가 없고 내식성이나 전기 및 열적 전도성이 확보할 수 있을 뿐만 아니라 충분한 기계적 강도를 유지하면서도 분리판의 두께를 0.1 mm까지 줄일 수 있어 중량이나 가격적인 면에서 유리해지는 측면이 있다. 그러나 고품질의 금속 분리판을 제조하기 위해서는 추가적인 코팅 표면처리가 필요할 경우 생산비용이 증가할 수 있다.
보다 구체적으로, 알루미늄(Al)은 소재 자체의 가격이 저렴할 뿐만 아니라 밀도가 낮고 가공이 용이하지만 나쁜 내식성으로 인하여 전기접촉저항성이 증가하므로 추가적인 적절한 코팅 처리가 필요하다. 일례로 Al6061 소재의 경우 에칭 공정 후 무전해 Ni 코팅처리하거나 추가적으로 PVD법으로 CrN 또는 TiN 코팅 처리하여 사용할 수 있다. 타이타늄(Ti)은 상기 알루미늄과 마찬가지로 낮은 밀도와 표면 산화 피막층 형성에 의한 우수한 내식성을 보이지만 비전도성 피막에 의한 접촉저항성이 증가와 소재 자체가 가격이 고가라는 단점이 있다. 니켈(Ni)은 연료전지 운전환경에서 내식 피막층을 형성하지 않기 때문에 심각한 이온 용출반응이 일어날 수 있어 내식성 피막을 형성하는 원소인 크롬(Cr)이 첨가된 Ni-50Cr이나 Inconel 같은 합금강을 사용할 수 있지만 이러한 소재는 가격이 너무 높아 실용성이 없을 수 있다. 스테인리스강(Stainless Steel, SS)은 다른 금속 소재들에 비하여 기계적 강도, 접촉저항성, 내식성, 가격면 등에서 채택 가능성이 가장 높은 금속소재이다. 이 경우 주로 오스테나이트계 스테인리스강(austenitic stainless steel)이 사용될 수 있다.
한편, 고가의 흑연 소재 분리판을 대체하기 위한 일환으로 값싼 탄소 복합소재 분리판이 개발되고 있다. 복합 소재 분리판은 탄소 소재의 결합제로 첨가되는 폴리머 수지가 최종 상태에서 탄소 형태로 남아 있느냐 아니면 폴리머 상태로 남아있는 가에 따라 탄소-탄소(Carbon-Carbon) 복합 소재와 탄소-폴리머(Carbon-Polymer) 복합 소재로 크게 구별된다. 일 예로, 카본 섬유 및 페놀 수지 혼합 슬러리 몰딩, 가스유로 형성 프레스 공정 및 고온(1350 내지 1500 ℃)에서 chemical-vapor infiltration(CVI) 공정을 통하여 제조되며, 상기 고온의 CVI 공정에서 메탄올 혼합 가스 처리를 하면 혼합 슬러리에 첨가된 탄소섬유 표면에 탄소성분이 형성되고 또한 페놀수지 결합제도 Pyrolytic 탄화에 의하여 탄소-탄소 복합 소재가 얻어질 수 있다.
상기 탄소-폴리머 복합 소재는 다양한 탄소 소재에 열경화성(thermoset)이나 열가소성(thermoplastic) 폴리머 수지 결합제를 첨가하여 사출성형(inject moulding, IM)이나 압축성형(compression moulding, CM), 슬러리 성형(slurry moulding, SM), 이송성형(transfer moulding, TM) 공정 등을 이용하여 판상의 복합소재 또는 유로형성 복합 소재 분리판을 제조할 수 있다.
상기한 바와 같이, 상기 연료전지 분리판 실리용 조성물은 상기 흑연, 금속, 탄소-탄소(carbon-carbon) 복합 소재 또는 탄소-폴리머(carbon-polymer) 복합 소재로 이루어진 연료전지 분리판 중 어느 것에도 적용 가능하다.
본 발명의 다른 일 실시예에 따른 연료전지 분리판 실링용 조성물의 제조 방법은 팽창 그라파이트를 1회 이상 분쇄하여 나노 크기 분말을 제조하는 나노 분쇄 단계, 상기 나노 크기의 팽창 그라파이트 표면을 개질하여 기능화기를 도입하는 표면 개질 단계, 그리고 메틸비닐실록산(methylvinylsiloxane) 중합체를 포함하는 실리콘 중합체 100 중량부에 상기 표면 개질된 팽창 그라파이트를 3 내지 10 중량부 분산시키는 분산 혼합 단계를 포함한다.
우선, 상기 팽창 그라파이트를 분쇄하는 단계를 수행할 수 있다.
이때, 사용되는 상기 팽창 그라파이트에 대한 설명은 상기한 바와 같으므로, 반복적인 설명은 생략한다.
상기 팽창 그라파이트는 수분을 첨가하고 초음파 분쇄기를 이용하여 나노 입자로 분쇄하는 습식 나노 분쇄 단계를 1회 이상 수행하여 분쇄할 수 있다.
이때, 상기 나노 분쇄 단계는 상기 팽창 그라파이트를 10 내지 100 nm 크기로 분쇄할 수 있다.
또한, 상기 분쇄된 팽창 그라파이트에서 수분을 제거하는 수분 제거 단계, 그리고 수분이 제거된 나노 크기의 팽창 그라파이트 분말 입자에 대하여 분말 분산 공정을 통해 균일하게 분산화하는 분말 분산 단계를 포함할 수 있다.
다음으로, 상기 나노 크기로 분쇄된 팽창 그라파이트의 표면을 개질하여 안정적인 기능화기를 도입하도록 처리하는 표면 개질 단계를 수행할 수 있다.
이때, 상기 팽창 그라파이트의 표면 개질은 질산, 황산, 염산, 아세트산, 카르복실산 등의 혼합산(Acid)에 의해 가공 처리하여 수행될 수 있다.
상기 표면 개질을 통해 팽창 그라파이트의 표면에 도입되는 기능화기는 카르복실기(-COOH), 하이드록시기(-OH), 카보닐(-C=O) 및 이들의 혼합으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나일 수 있다.
상기 표면 개질 과정을 통해 상기 팽창 그라파이트의 표면을 수용성으로 개질함으로써, 상기 실리콘 중합체와의 결합력, 밀착력 및 분산성을 향상시켜 보다 균질한 조성물을 제공할 수 있다.
다음으로, 상기 표면 개질된 나노 크기의 팽창 그라파이트를 상기 실리콘 중합체에 분산, 혼합시켜 상기 연료전지 분리판 실링용 조성물을 제조하는 분산 혼합단계를 수행할 수 있다.
이때, 사용되는 상기 실리콘 중합체에 대한 설명은 상기한 바와 같으므로, 반복적인 설명은 생략한다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

Claims (10)

  1. 메틸비닐실록산(methylvinylsiloxane) 중합체를 포함하는 실리콘 중합체 100 중량부, 그리고
    상기 실리콘 중합체에 분산된 알루미늄, 흑연 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나의 미립자 3 내지 10 중량부
    를 포함하는 연료전지 분리판 실링용 조성물.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 메틸비닐실록산 중합체는 상기 메틸비닐실록산 전체 몰수에 대하여 페닐(phenyl)기가 5 내지 10 몰%로 치환된 것인 연료전지 분리판 실링용 조성물.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 흑연 미립자는 평균 입도(particle size)가 50 ㎛ 이하인 팽창 그라파이트(expanded graphite)인 것인 연료전지 분리판 실링용 조성물.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 팽창 그라파이트는 카르복실기(-COOH), 하이드록시기(-OH), 카보닐기(-C=O) 및 이들의 혼합으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나의 기능화기로 표면이 개질된 것인 연료전지 분리판 실링용 조성물.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 실리콘 중합체는 상기 실리콘 중합체 전체 중량에 대하여 상기 메틸비닐실록산 중합체를 55 내지 5 중량% 및 디페닐 폴리실록산 실라놀 중합체를 45 내지 95 중량%로 포함하는 것인 연료전지 분리판 실링용 조성물.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 연료전지 분리판 실링용 조성물은 상기 실리콘 중합체 100 중량부에 대하여 지르코늄 아세테이트를 0.02 내지 1.5 중량부로 더 포함하는 것인 연료전지 분리판 실링용 조성물.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 연료전지용 분리판은 흑연, 금속, 탄소-탄소(carbon-carbon) 복합 소재 및 탄소-폴리머(carbon-polymer) 복합 소재로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나로 이루어지는 것인 연료전지 분리판 실링용 조성물.
  8. 팽창 그라파이트를 1회 이상 분쇄하여 나노 크기 분말을 제조하는 나노 분쇄 단계,
    상기 나노 크기의 팽창 그라파이트 표면을 개질하여 기능화기를 도입하는 표면 개질 단계, 그리고
    메틸비닐실록산(methylvinylsiloxane) 중합체를 포함하는 실리콘 중합체 100 중량부에 상기 표면 개질된 팽창 그라파이트를 3 내지 10 중량부 분산시키는 분산 혼합 단계
    를 포함하는 것인 연료전지 분리판 실링용 조성물의 제조 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 나노 분쇄 단계는
    상기 팽창 그라파이트에 수분을 첨가하고, 초음파 분쇄기를 이용하여 나노 입자로 분쇄하는 습식 나노 분쇄 단계,
    상기 수분이 함유된 나노 입자에서 수분을 제거하는 수분 제거 단계, 그리고
    상기 수분이 제거된 나노 입자에 대하여 분말 분산 공정을 통해 균일하게 분산화하는 분말 분산 단계
    를 포함하는 것인 연료전지 분리판 실링용 조성물의 제조 방법.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 표면 개질 단계는 질산, 황산, 염산, 아세트산, 카르복실산 및 이들의 혼합산으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나로 처리하는 것인 연료전지 분리판 실링용 조성물의 제조 방법.
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