KR20200092977A - A positive electrode plate for assembling elements of a fuel cell unit and a method for manufacturing the positive electrode plate, a fuel cell unit including the positive electrode plate, and a fuel cell comprising the unit - Google Patents

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KR20200092977A
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폴린 지라드롱
위그 코르닐
장-미셸 다마세
올리비에 헨로테
알랭 피마르드
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아뻬랑
소제파 소시에테 월론 더 제스티옹 엣 더 파르티시파티옹
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Abstract

본 발명은 전기 전도성 재료의 층에 의해 2 개의 면 중 적어도 하나의 면 상에 코팅된 스테인레스 강 기판으로 구성되는, 연료 전지 유닛의 요소의 조립을 위한 양극판(bipolar plate)으로서, 상기 재료는 2가 또는 3가 Ti 화합물 또는 이러한 화합물의 혼합물이며, 상기 층은 산소를 함유하되, 상기 층의 상부 10 nm 상에서의 X-선 광전자 분광법(X-ray photoelectron spectroscopy; XPS)에 의해 측정된 at %의 산소의 양은, 측정된 Ti의 at % 함량에 따를 때, 완전히 TiO로 구성된 코팅에 해당하는 산소의 at % 함량의 1.5 배를 초과하지 않는 함량 이하인 것을 특징으로 하는 양극판에 관한 것이다. 본 발명은 또한 이러한 판의 제조 방법, 적어도 하나의 이러한 판을 포함하는 연료 전지 유닛, 및 적어도 하나의 이러한 유닛을 포함하는 연료 전지에 관한 것이다. The present invention is a bipolar plate for assembly of elements of a fuel cell unit, consisting of a stainless steel substrate coated on at least one of two sides by a layer of electrically conductive material, the material being bivalent Or a trivalent Ti compound or a mixture of such compounds, wherein the layer contains oxygen, but at% oxygen measured by X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) on the top 10 nm of the layer The amount of is related to the positive electrode plate, characterized in that, according to the measured at% content of Ti, the content does not exceed 1.5 times the at% content of oxygen corresponding to a coating composed entirely of TiO. The invention also relates to a method of manufacturing such a plate, a fuel cell unit comprising at least one such plate, and a fuel cell comprising at least one such unit.

Description

연료 전지 유닛의 요소를 조립하기 위한 양극판 및 양극판을 제조하기 위한 방법, 양극판을 포함하는 연료 전지 유닛 및 상기 유닛을 포함하는 연료 전지A positive electrode plate for assembling elements of a fuel cell unit and a method for manufacturing the positive electrode plate, a fuel cell unit including the positive electrode plate, and a fuel cell comprising the unit

본 발명은 금속 스트립 또는 시트를 제조하는 방법 및 이에 따라 제조된 스트립 또는 시트에 관한 것이다.The present invention relates to a method for manufacturing a metal strip or sheet and a strip or sheet produced accordingly.

PEMFC 유형의 연료 전지, 즉 양성자 교환 막(proton exchange membrane)을 갖는 연료 전지는 각각 MEA(membrane electrode assembly)로 불리는 애노드/전해질/캐소드 조립체, 및 MEA 조립체의 양측을 연장하는 GDL(gas diffusion layer)로 불리는 가스 확산층 및 양극판(bipolar plates)으로 구성되는 전지 유닛을 포함한다. 양극판은 배터리 유닛의 요소의 조립을 보장한다. 양극판은, 또한 유체 순환 채널의 범위를 제한하고 가스, 냉매의 분배 및 전지에서 생성된 물의 배출을 보장하며, 이는 양성자 교환 막의 습도를 제어할 수 있다. 또한, 양극판은 전극에서 생성된 전류를 집전하는 기능을 갖는다.PEMFC type fuel cells, ie fuel cells with proton exchange membranes, are anode/electrolyte/cathode assemblies, each called a membrane electrode assembly (MEA), and a gas diffusion layer (GDL) extending on both sides of the MEA assembly It includes a gas diffusion layer and a battery unit consisting of bipolar plates (bipolar plates). The positive electrode plate ensures the assembly of the elements of the battery unit. The positive electrode plate also limits the range of the fluid circulation channel and ensures the distribution of gas, refrigerant and discharge of water generated in the cell, which can control the humidity of the proton exchange membrane. In addition, the positive electrode plate has a function of collecting current generated at the electrode.

연료 전지 내에서 양극판이 수행하는 필수 역할과 많은 분야에서 이러한 전지의 중요성이 증가함에 따라, 제조 비용이 저렴하고 게다가 연료 전지의 수명이 긴 콤팩트한 양극판을 개발하는 것이 요망된다. 이들의 접촉 저항("계면 접촉 저항(Interfacial Contact Resistance)" 또는 ICR)은 가능한 낮아야 한다. 100 N.cm-2의 접촉 압력 하에서 10 mΩ.cm2의 ICR이 최대 값일 것이며, 이는 최적으로, 초과하지 않아야 한다.As the essential role played by the positive electrode plate in a fuel cell and the importance of such a battery in many fields are increasing, it is desired to develop a compact positive electrode plate having a low manufacturing cost and a long life of the fuel cell. Their contact resistance (“Interfacial Contact Resistance” or ICR) should be as low as possible. An ICR of 10 mΩ.cm 2 under a contact pressure of 100 N.cm −2 will be the maximum value, which should be optimal and should not be exceeded.

WO-A-2016/151356 및 WO-A-2016/151358 문헌은 특히 양극판의 제조에 적합한 금속 스트립 또는 시트를 제조하는 방법을 제안하였으며, 이 방법은 스테인레스 강으로 만들어진 기판의 제공; 및 진공배기될 수 있고 또한 아르곤 및 질소와 같은 불활성 가스의 혼합물이 공급될 수 있는 증착 챔버를 포함하는 증착 설비에서 물리 기상 증착(physical vapor deposition; PVD)에 의해 기판 상으로의 크롬 질화물에 기초한 층의 증착을 포함한다. 챔버는 또한 기판의 상부면(예를 들어) 위에 배치된 크롬 타겟을 포함하며, 기판은 길이 방향으로 증착 챔버를 통과한다. 타겟과 기판 사이에 적절한 전위차가 적용된다. 증착 챔버는 길이 방향으로 취해지는 증착 챔버의 길이보다 엄격하게 짧은 길이의 증착 구역(deposition zone) 및 길이 방향의 증착 구역에 인접한 적어도 제 1 "금지 구역(prohibited zone)"을 포함하고, 그리고 증착 동안, 크롬 질화물은 단지 증착 영역에서만 기판 상에 증착된다. 제 1 "금지 구역"에서 기판 상에는 크롬 질화물의 증착물이 없다.The documents WO-A-2016/151356 and WO-A-2016/151358 have proposed a method for producing a metal strip or sheet, particularly suitable for the manufacture of a positive electrode plate, the method comprising the provision of a substrate made of stainless steel; And a chromium nitride-based layer onto the substrate by physical vapor deposition (PVD) in a deposition facility comprising a deposition chamber that can be evacuated and also supplied with a mixture of inert gases such as argon and nitrogen. It includes the deposition of. The chamber also includes a chromium target disposed on the top surface (eg) of the substrate, the substrate passing through the deposition chamber in the longitudinal direction. An appropriate potential difference is applied between the target and the substrate. The deposition chamber comprises a deposition zone of a length that is strictly shorter than the length of the deposition chamber taken in the longitudinal direction and at least a first “prohibited zone” adjacent the longitudinal deposition zone, and during deposition , Chromium nitride is deposited on the substrate only in the deposition region. In the first "forbidden zone" there is no deposit of chromium nitride on the substrate.

제 1 "금지 구역"은 기판의 경로 상의 타겟의 하류에 위치될 수 있다.The first "prohibited zone" can be located downstream of the target on the path of the substrate.

기판 상의 크롬 증착 속도는 타겟의 하류에 있는 증착 구역에서 미리 정해진 임계값 이상일 수 있다.The rate of chromium deposition on the substrate can be above a predetermined threshold in the deposition zone downstream of the target.

전형적으로, 증착 챔버는 제 1 "금지 구역"에서 기판 상으로의 크롬 질화물의 주입을 방지하고 증착 구역에서 기판 상으로의 크롬 질화물의 주입을 허용하는 크롬 원자에 대해 불투과성인 하류 커버를 포함한다. 이를 위해, 하류 커버는 전형적으로 제 1 구역을 향해 주입된 크롬 원자의 궤도 상에 개재되며, 기판 상의 증착 속도가 미리 정해진 임계값보다 엄격하게 낮은 타겟으로부터 기원하는 크롬 원자의 기판 상의 증착을 방지하도록 증착 챔버 내에 배열된다.Typically, the deposition chamber includes a downstream cover impermeable to chromium atoms that prevents the injection of chromium nitride from the first “forbidden zone” onto the substrate and allows the injection of chromium nitride from the deposition zone onto the substrate. . To this end, the downstream cover is typically interposed on the trajectory of the chromium atoms injected towards the first zone, to prevent deposition of chromium atoms on the substrate originating from a target whose deposition rate is strictly lower than a predetermined threshold. It is arranged in the deposition chamber.

증착 챔버는 증착 단계 동안 기판 상에 크롬 질화물의 증착이 없는 제 2 "금지 구역"을 더 포함할 수 있고, 제 2 "금지 구역"은, 제 1 "금지 구역"(하류 구역) 및 제 2 "금지 구역"(상류 구역)이 스트립 또는 시트의 길이 방향 이동 방향으로 증착 구역을 둘러싸도록 증착 구역에 인접하게 존재한다. 전형적으로, 그 다음에 챔버는 크롬 원자에 대해 불투과성인 상류 커버를 더 포함하며, 상기 상류 커버는 챔버에 배치되고 타겟으로부터 제 2 "금지 구역"을 향해 주입된 크롬 원자의 궤도에 개재되어, 증착 구역에서 기판 상으로의 크롬 질화물의 주입을 허용하고 제 2 "금지 구역"에서 기판 상으로의 크롬 질화물의 주입을 방지한다.The deposition chamber may further include a second “forbidden zone” without deposition of chromium nitride on the substrate during the deposition step, and the second “forbidden zone” may include a first “forbidden zone” (downstream zone) and a second “ A "prohibited zone" (upstream zone) is present adjacent the deposition zone to surround the deposition zone in the longitudinal direction of movement of the strip or sheet. Typically, the chamber then further comprises an upstream cover impermeable to the chromium atom, the upstream cover being placed in the chamber and interposed in the trajectory of the chromium atom injected from the target towards the second "forbidden zone", The injection of chromium nitride into the substrate in the deposition zone is allowed and the injection of chromium nitride into the substrate in the second "forbidden zone" is prevented.

증착 구역 전체에 걸쳐, 증착 동안 기판 상의 크롬 원자의 증착 속도(rate of deposition)는 바람직하게는 미리 정해진 임계치 이상이다.Throughout the deposition zone, the rate of deposition of chromium atoms on the substrate during deposition is preferably above a predetermined threshold.

상기 방법은, 증착 단계 이전에, 교정에 의해 주어진 증착 설비에 대해 미리 정해진 임계값을 판정하는 단계를 포함하며, 미리 정해진 임계값은 원하는 접촉 저항을 갖는 코팅 층이 얻어지는 최소 증착 속도에 대응한다.The method includes determining a predetermined threshold for a given deposition facility by calibration prior to the deposition step, the predetermined threshold corresponding to the minimum deposition rate at which a coating layer having a desired contact resistance is obtained.

금속 스트립 또는 시트는 스테인레스 강으로 제조되며, 그의 두께는 전형적으로 0.1mm 정도이지만 훨씬 더 적을 수 있으며, 이는 초기에 그의 표면 상에 패시브 산화층을 포함하며(passive layer of oxidation), 패시브 산화층은 코팅층으로 코팅되도록 의도된 영역에서 적은 부분으로 완전히 제거되며, 이에 따라 이들 구역에서, 증착 단계의 시작시에 패시브 층의 잔류물이 남아 있지 않도록 한다.The metal strip or sheet is made of stainless steel, whose thickness is typically on the order of 0.1 mm, but can be much less, which initially includes a passive layer of oxidation on its surface, and the passive oxide layer as a coating layer. It is completely removed in small portions in the area intended to be coated, so that in these areas, no residue of the passive layer remains at the start of the deposition step.

스트립 또는 시트의 양면 상에서의 증착은, 챔버가 스트립 또는 시트의 양면 상에 배치된 2 개의 크롬 타겟을 가지며 스트립 또는 시트의 경로 상에서 서로 떨어져 있고 각각의 타겟과 관련된 캐시(들)가 있는 경우에 가능하다.Deposition on both sides of the strip or sheet is possible if the chamber has two chrome targets placed on both sides of the strip or sheet and is spaced apart from each other on the path of the strip or sheet and the cache(s) associated with each target. Do.

이에 따라, 금속 스트립 또는 시트는 스테인리스 강 기판 및 크롬 질화물에 기초하여 그의 적어도 하나의 면 상에 코팅 층을 포함하고, 코팅 층은 선택적으로 산소를 포함하며, 상기 코팅 층은 물리 기상 증착(PVD)에 의해 얻어진다. 코팅 층에 존재할 수 있는 산소는 챔버의 불가피한 밀봉 결함 및 챔버의 벽 또는 심지어 기판으로부터의 탈착에 기인한다는 것에 주목할 것이다. 처리 분위기로의 자발적인 산소 첨가로부터 유래된 것이 아니며, 이는 일정 비율의 금속 산화물을 포함하는 층을 얻는 것을 목표로 한다.Accordingly, the metal strip or sheet comprises a coating layer on at least one side thereof based on a stainless steel substrate and chromium nitride, the coating layer optionally comprising oxygen, the coating layer being physical vapor deposition (PVD) Is obtained by It will be noted that the oxygen that may be present in the coating layer is due to inevitable sealing defects in the chamber and desorption from the walls or even substrate of the chamber. It is not derived from spontaneous addition of oxygen to the processing atmosphere, which aims to obtain a layer comprising a proportion of metal oxides.

코팅 층은 그 표면 상에, 그의 원자 질소 함량보다 엄격하게 낮은 원자 산소 함량을 갖는 표면 구역을 포함한다. 전형적으로, 표면 영역은 코팅 층의 총 두께의 15 % 이하의 높이를 갖는다.The coating layer comprises on its surface a surface region having an atomic oxygen content that is strictly lower than its atomic nitrogen content. Typically, the surface area has a height of 15% or less of the total thickness of the coating layer.

코팅 층은 기판과의 계면에서, 그의 원자 질소 함량보다 엄격히 낮은 원자 산소 함량을 포함하는 계면 구역을 포함한다. 전형적으로, 계면 구역은 코팅층의 총 두께의 15 % 이하의 높이를 갖는다.The coating layer includes an interface region at the interface with the substrate that contains an atomic oxygen content that is strictly lower than its atomic nitrogen content. Typically, the interfacial zone has a height of 15% or less of the total thickness of the coating layer.

코팅 층은 따라서 10 mΩ.cm2 내지 100 N.cm-2 미만의 접촉 저항(ICR)을 가질 수 있다. The coating layer can thus have a contact resistance (ICR) of 10 mΩ.cm 2 to less than 100 N.cm −2 .

코팅 층은 코팅층과 기판의 스테인레스 강 사이에 패시브 층의 개재없이 스테인레스 강 기판 상에 직접 형성된다. 코팅층은 텍스쳐링되고, 그리고 특히 기판의 스테인레스 강과 에피택시 관계(epitaxy relationship)를 갖는다. 이 에피택시는 판의 형성 후에도 계속해서 존재해야 한다. 기판과 코팅 사이의 기계적 특성의 차이는 CrN 층의 국소 파열을 희생시키면서 이러한 조건이 유지되는 것을 의미하며, 이 차이는 실제로는 문제가 되지 않는다. 기판이 노출되는 경우, 패시베이션 층이 재구성되고 판의 심각한 부식을 방지하는데, 특히 주변 매체가 비교적 약산성(pH 4 내지 5 정도)이기 때문에 더욱 그러하다.The coating layer is formed directly on the stainless steel substrate without the intervening of a passive layer between the coating layer and the stainless steel of the substrate. The coating layer is textured and in particular has an epitaxial relationship with the stainless steel of the substrate. This epitaxy must continue to exist even after plate formation. The difference in mechanical properties between the substrate and the coating means that these conditions are maintained at the expense of local rupture of the CrN layer, and this difference is not really a problem. When the substrate is exposed, the passivation layer is reconstituted and prevents severe corrosion of the plate, especially since the surrounding medium is relatively weakly acidic (pH 4 to 5).

따라서, 전술한 바와 같이 스트립으로부터 절단된 블랭크 또는 시트의 변형에 의해 얻어진 적어도 하나의 판을 포함하는 연료 전지용 양극판을 얻을 수 있다.Thus, it is possible to obtain a positive electrode plate for a fuel cell comprising at least one plate obtained by deformation of a blank or sheet cut from a strip as described above.

본 명세서에 설명된 예에서, 플레이트가 준비되고 그 면 중 단지 하나에만 CrN에 기초한 코팅층으로 코팅된다. 이를 위해, 챔버에는 단지 하나의 PVD 타겟만이 존재하며, 이는 코팅될 면 위에 스트립 또는 시트의 이어진 경로를 오버행한다. 그러나, 실제로는 처리 챔버 내에서의 이동시 스트립 또는 시트의 반대면에 증착되는 작은 CrN이 항상 존재하는데, 이는 그 자체로는 문제가 되지 않는다.In the example described herein, the plate is prepared and coated with a CrN based coating layer on only one of its sides. To this end, there is only one PVD target in the chamber, which overhangs the continuous path of the strip or sheet over the side to be coated. However, in practice there is always a small CrN deposited on the opposite side of the strip or sheet when moving within the processing chamber, which is not a problem in itself.

그러나, 연료 전지 제조업체는 방금 설명한 것보다 더 효율적인 판을 갖기를 소망한다. 한편으로, CrN은 텍스처링된 코팅 층을 구성하기 위한 최상의 성능의 재료는 아니며, 10 mΩ.cm2 내지 100 N.cm-2의 규정된 임계 값에서 플레이트의 모든 지점에서 신뢰할 수 있는 접촉 저항을 얻을 수 있는 단지 작은 마진이 존재한다. However, fuel cell manufacturers hope to have a more efficient plate than just described. On the one hand, CrN is not the best performing material for constructing a textured coating layer, and it is possible to obtain reliable contact resistance at all points of the plate at a prescribed threshold value of 10 mΩ.cm 2 to 100 N.cm -2 . There is only a small margin that can be.

다른 한편으로, 양극판의 조립을 수행하기 위해 플레이트가 변형 후 서로 용접되고 코팅되지 않은 면에서 용접이 수행되는 경우 플레이트의 단면 코팅이 적합한데, 이는 왜냐하면 재료 솔더가 조립체의 전기 전도성에 기여하기 때문이다. 그러나, 다른 수단에 의해 조립이 수행되는 경우, 패시베이션 층의 재구성을 야기함으로써 플레이트의 성형 동안 금속이 노출된 영역에서 접촉 저항이 열화된다. 따라서, 전기 전도성 측면에서 어셈블리의 성능이 저하된다.On the other hand, when the plates are deformed to perform assembly of the positive electrode plate and then welded to each other and welding is performed on the uncoated side, a single-sided coating of the plate is suitable because the material solder contributes to the electrical conductivity of the assembly. . However, when the assembly is performed by other means, the contact resistance deteriorates in the area where the metal is exposed during the forming of the plate by causing reconstitution of the passivation layer. Therefore, the performance of the assembly is deteriorated in terms of electrical conductivity.

마지막으로, 보다 부수적으로는, 스트립 또는 시트가 자신들의 코팅이 상이한 2 개의 면을 가지거나, 또는 그 중 하나에 코팅이 없고, 시각적으로 명확하게 식별할 수 없다면, 양극판을 조립할 때 가능한 오류의 원인이 된다.Finally, more incidentally, if the strip or sheet has two faces whose coatings are different, or if one of them has no coating and is not visually identifiable, the cause of possible errors when assembling the positive electrode plate It becomes.

본 발명의 목적은 상술한 문제를 가장 잘 해결하는 연료 전지 요소의 양극판의 구성을 위한 금속 스트립 또는 시트를 제안하는 것이다.It is an object of the present invention to propose a metal strip or sheet for the construction of a positive electrode plate of a fuel cell element that best solves the above-mentioned problems.

이를 위해, 본 발명의 청구대상은 연료 전지 유닛의 요소의 조립을 위한 양극판에 관한 것이며, 이는 전기 전도성 재료의 층을 갖는 2 개의 면 중 적어도 하나의 면 상에 코팅된 스테인레스 강 기판으로 구성되며, 상기 재료는 2가 또는 3가 Ti 화합물 또는 이러한 화합물의 혼합물이며, 상기 층은 산소를 함유하되, 상기 층의 상부 10 nm 상에서의 X-선 광전자 분광법(X-ray photoelectron spectroscopy; XPS)에 의해 측정된 at %의 산소의 양은, 측정된 at % Ti 함량에 따를 때, 완전히 TiO로 구성된 코팅에 해당하는 at % 산소 함량의 1.5 배를 초과하지 않는 함량 이하이다.To this end, the subject of the invention relates to a positive electrode plate for the assembly of elements of a fuel cell unit, which consists of a stainless steel substrate coated on at least one of two sides with a layer of electrically conductive material, The material is a divalent or trivalent Ti compound or a mixture of such compounds, the layer containing oxygen, but measured by X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) on the top 10 nm of the layer The amount of oxygen in at% is less than or equal to 1.5 times the at% oxygen content corresponding to the coating composed entirely of TiO, according to the measured at% Ti content.

상기 Ti 화합물은 TiN, TiO 및 이들의 혼합물로부터 선택된 2가 Ti 화합물일 수 있다.The Ti compound may be a divalent Ti compound selected from TiN, TiO, and mixtures thereof.

상기 플레이트의 2 개의 면 각각은 적어도 하나의 2가 또는 3가 Ti 화합물의 층으로 코팅될 수 있으며, 상기 층 각각은 산소를 함유하되, 상기 층의 상부 10 nm 상에서의 X-선 광전자 분광법(X-ray photoelectron spectroscopy; XPS)에 의해 측정된 at %의 산소의 양은, 측정된 at % Ti 함량에 따를 때, 완전히 TiO로 구성된 코팅에 해당하는 at % 산소 함량의 1.5 배를 초과하지 않는 함량 이하이다.Each of the two sides of the plate can be coated with a layer of at least one divalent or trivalent Ti compound, each layer containing oxygen, but X-ray photoelectron spectroscopy on the top 10 nm of the layer (X The amount of at% oxygen measured by -ray photoelectron spectroscopy (XPS) is less than or equal to 1.5 times the at% oxygen content corresponding to a coating composed entirely of TiO, according to the measured at% Ti content .

플레이트의 면중 하나의 면은 2가 또는 3가 Ti 화합물 또는 이러한 화합물의 혼합물로 코팅될 수 있고, 다른 면은 CrN으로 코팅될 수 있다.One side of the plate may be coated with a divalent or trivalent Ti compound or a mixture of these compounds, and the other side may be coated with CrN.

본 발명은 또한 전기 전도성 재료에 의해 2 개의 면 중 적어도 하나의 면 상에 코팅된 스테인레스 강 기판으로 구성되는 연료 전지 유닛의 요소의 조립을 위한 양극판을 제조하는 방법에 관한 것이며, 상기 재료는 2가 또는 3가 Ti 화합물 또는 이러한 화합물의 혼합물이며, 상기 층은 산소를 함유하되, 상기 층의 상부 10 nm 상에서의 X-선 광전자 분광법(X-ray photoelectron spectroscopy; XPS)에 의해 측정된 at %의 산소의 양은, 측정된 at % Ti 함량에 따를 때, 완전히 TiO로 구성된 코팅에 해당하는 at % 산소 함량의 1.5 배를 초과하지 않는 함량 이하이며;The present invention also relates to a method of manufacturing a positive electrode plate for assembly of an element of a fuel cell unit consisting of a stainless steel substrate coated on at least one of two sides by an electrically conductive material, said material being bivalent Or a trivalent Ti compound or a mixture of such compounds, wherein the layer contains oxygen, but at% oxygen measured by X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) on the top 10 nm of the layer The amount of is not more than 1.5 times the at% oxygen content corresponding to the coating composed entirely of TiO, according to the measured at% Ti content;

- 스테인레스 강 기판은 스트립 또는 시트 형태로 제공되며;-Stainless steel substrates are provided in strip or sheet form;

- 2가 또는 3가 Ti 화합물 또는 Ti 화합물의 혼합물의 층은, 적어도 하나의 증착 챔버; 상기 챔버 내부의 기판을 길이 방향으로 통과시키기 위한 수단; 챔버로 유입되는 공기 및 산소의 양을 제한 또는 제어하기 위한 수단; 및 적어도 하나의 Ti 타겟을 포함하는 증착 설비에서 물리 기상 증착(PVD)에 의해 플레이트의 면중 적어도 하나의 면에 증착되고; -A layer of a divalent or trivalent Ti compound or a mixture of Ti compounds, comprising: at least one deposition chamber; Means for passing the substrate inside the chamber in the longitudinal direction; Means for limiting or controlling the amount of air and oxygen entering the chamber; And at least one side of the plate by physical vapor deposition (PVD) in a deposition facility comprising at least one Ti target;

그리고 원하는 형상 및 치수를 제공하고 연료 전지용 양극판을 얻기 위해 2가 또는 3가 Ti 화합물로 코팅된 상기 기판을 절단 및 성형한다.Then, the substrate coated with a divalent or trivalent Ti compound is cut and molded to provide a desired shape and dimension and obtain a positive electrode plate for a fuel cell.

상기 Ti 화합물은 TiN, TiO 및 이들의 혼합물로부터 선택된 2가 Ti 화합물일 수 있다.The Ti compound may be a divalent Ti compound selected from TiN, TiO, and mixtures thereof.

챔버는 또한 기판의 적어도 하나의 면 상에 적어도 하나의 금지 구역을 포함할 수 있으며, 여기서 2가 또는 3가 Ti 화합물의 증착은 기판 상에서 수행되지 않는다.The chamber may also include at least one forbidden zone on at least one side of the substrate, wherein deposition of a divalent or trivalent Ti compound is not performed on the substrate.

적어도 하나의 금지 구역은 타겟과 기판 사이의 Ti 원자의 경로 상에 배치된 Ti 원자에 적어도 하나의 불투과성 커버를 개재함으로써 얻어질 수 있다.The at least one forbidden zone can be obtained by interposing at least one impermeable cover to a Ti atom disposed on the path of the Ti atom between the target and the substrate.

기판의 일면에 2가 또는 3가 Ti 화합물 또는 이러한 화합물의 혼합물을 코팅할 수 있고, 다른 면은 Cr 타겟으로부터 PVD에 의해 증착된 CrN으로 코팅할 수 있다.A divalent or trivalent Ti compound or a mixture of these compounds can be coated on one side of the substrate, and the other side can be coated with CrN deposited by PVD from a Cr target.

본 발명은 또한 애노드/전해액/캐소드 조립체로 구성된 PEMFC 유형의 연료 전지 유닛에 관한 것이며, 애노드 및 캐소드는 전기 전도성 재료에 의해 그의 면 중 하나 이상에 코팅된 스테인레스 강 기판을 포함하는 양극판으로 구성되고, 애노드 및 캐소드 중 적어도 하나는 상기 유형의 양극판으로 구성된다.The invention also relates to a PEMFC type fuel cell unit composed of an anode/electrolyte/cathode assembly, wherein the anode and cathode consist of a positive electrode plate comprising a stainless steel substrate coated on one or more of its sides by an electrically conductive material, At least one of the anode and the cathode consists of a positive electrode plate of this type.

본 발명은 또한 그 유닛의 요소를 조립하기 위한 양극판의 유닛을 포함하는 연료 전지에 관한 것이며, 상기 유닛 중 적어도 하나는 앞서 언급한 유형의 유닛이다.The invention also relates to a fuel cell comprising a unit of a positive electrode plate for assembling elements of the unit, at least one of which is a unit of the type mentioned above.

이해되는 바와 같이, 본 발명은 우선, 2가 또는 3가 티타늄 화합물, 특히 스트립 또는 시트용 코팅 재료로서 TiN뿐만 아니라 TiO의 선택, 및 스트립 또는 시트의 일 측 또는 바람직하는 양 측 상에서 PVD에 의한 이들의 증착에 기초한다. As will be understood, the present invention is primarily directed to the selection of TiN as well as TiO as a coating material for divalent or trivalent titanium compounds, especially for strips or sheets, and by PVD on one or both sides of the strip or sheet. It is based on the deposition.

TiN은 실제로 CrN보다 더 적합한 재료일 것인데, 이는 5 mΩ.cm2 내지 100 N.cm-2 미만의 ICR을 얻을 수 있기 때문이다.TiN will actually be a more suitable material than CrN because it can achieve an ICR of less than 5 mΩ.cm 2 to 100 N.cm −2 .

일반적으로, 본 발명에 따르면, 스트립 또는 시트는 본질적으로 2가 또는 3가 Ti에 기초한 재료로 코팅되며, 이는 예를 들어, 특히 TiN, TiO 또는 이들 2 개의 Ti 화합물 2가의 혼합물이다. 사실상, 발명가들에 의해 실행된 실험을 고려하면, 양극판의 성능에 기초가 되는 것이 스트립 또는 시트 상에 증착된 Ti 화합물의 2가 또는 3가 특성이고; 그리고 TiN, TiO 및 이들의 혼합물은 또한 낮은 접촉 저항, 전형적으로 5 mΩ.cm2 미만 내지 100 N.cm- 2을 제공하는데 아주 상당히 적절하다는 것이 판명된다. Ti2O3와 같은 3가 Ti의 전도성 화합물이 또한 적합하다.In general, according to the invention, the strip or sheet is coated essentially with a material based on divalent or trivalent Ti, for example, in particular TiN, TiO or a mixture of these two Ti compounds divalent. In fact, considering the experiments carried out by the inventors, it is the divalent or trivalent properties of the Ti compound deposited on the strip or sheet that is based on the performance of the positive electrode plate; And TiN, TiO, and mixtures thereof is also low contact resistance, typically less than 5 mΩ.cm 2 to 100 N.cm - that are found to be quite adequate to provide a significant 2. Conductive compounds of trivalent Ti such as Ti 2 O 3 are also suitable.

이에 반해, TiO2와 같은 4가 티타늄 화합물은 이 코팅에서, 적어도 그의 상부 층의 처음 10 nm 이상에서는 회피되는데, 이는 스트립 또는 시트에 적합한 접촉 저항을 보장하는 데 가장 중요하다.In contrast, tetravalent titanium compounds such as TiO 2 are avoided in this coating, at least above the first 10 nm of the top layer, which is most important to ensure suitable contact resistance for the strip or sheet.

일반적으로, 본 발명에 따르면, 2가 또는 3가 Ti에 기초한 코팅은 10 nm의 이 표면 두께 상에, at %로 측정된 산소 함량의 절반 이상을 초과하지 않아야 하는(즉, 1.5 배 이하인) at % 산소 %의 전체 함량(즉, 원자 백분율로 표시됨)를 가져야 하는데, 이는, X-선 광전자 분광법의 소위 "XPS" 공정에 의해 실행된 코팅의 분석에 기초하여, 측정된 Ti 함량(또한 at %)을 고려할 때 TiO로 전체가 형성되는 코팅에 해당한다.In general, according to the present invention, a coating based on a divalent or trivalent Ti should not exceed more than half of the oxygen content measured at% (i.e., 1.5 times or less) at this surface thickness of 10 nm at % Should have the total content of oxygen% (ie expressed in atomic percentages), based on the analysis of the coating carried out by the so-called “XPS” process of X-ray photoelectron spectroscopy, the measured Ti content (also at% Considering) corresponds to a coating formed entirely of TiO.

실제로, 코팅 층의 상부 10 nm에 대해 이러한 분석을 실행하는 것으로 충분한데, 이는 코팅의 O 함량 및 이로부터 생성될 수 있는 4가 Ti 형성이 그의 말단 표면에서 가장 높아, 이 구역이 증착 작업 동안 Ti 타겟으로부터 가장 먼 구역이었기 때문이다. 10 nm의 이 두께는 또한, XPS 방법의 기존 분해능(resolution)에 해당한다.Indeed, it is sufficient to perform this analysis on the top 10 nm of the coating layer, since the O content of the coating and the tetravalent Ti formation that can be generated therefrom is highest at its end surface, this zone is the Ti during the deposition operation. Because it was the most distant area from the target. This thickness of 10 nm also corresponds to the existing resolution of the XPS method.

물론, 이상적으로는, 증착물 분석 동안, 2가 또는 3가 Ti 화합물(요망됨)과 4가(원치 않음) 화합물을 구별할 수 있는 것이 바람직할 것이다. 그러나, 다양한 통상적인 분석 방법은 예를 들어, 접촉 저항이 충분히 낮도록 코팅에서 TiO2의 허용 가능한 함량을 정착시키는 것을 가능하게 하는 이러한 구별을 수행하는 것을 가능하게 하거나 정확히 충분하지는 않다. 따라서, Ti와 O의 원자 백분율을 기준으로 인용된 측정 및 계산에 의해 간접적으로 허용되는 4가 Ti 화합물의 이 함량을 이해한다.Of course, ideally, it would be desirable to be able to differentiate between a divalent or trivalent Ti compound (required) and a tetravalent (unwanted) compound during deposition analysis. However, various conventional analytical methods make it possible or not exactly sufficient to make this distinction, which makes it possible, for example, to settle an acceptable content of TiO 2 in the coating so that the contact resistance is sufficiently low. Thus, we understand this content of tetravalent Ti compounds, which is indirectly allowed by the measurements and calculations cited based on the atomic percentages of Ti and O.

문헌 “티타늄산 질화물의 얇은 층: 물리 화학적 특성의 원래 수단으로서의 반응성”[J.길로트(J.Guillot)에 의한 2002년 버건디 대학(University of Burgundy)의 논문]은 이러한 유형의 증착물 분석 방법에 대한 정보를 제공한다. 본 발명은 하기 설명으로부터 보다 양호하게 이해될 것이다.The literature “Thin layer of titanate nitride: reactivity as an original means of physicochemical properties” (J. Guillot's 2002 paper by the University of Burgundy) describes a method for analyzing this type of deposit. Provide information. The present invention will be better understood from the following description.

TiN은 접촉 저항의 측면에서 고성능 재료이다. 도입부에서 인용된 종래 기술의 문헌에서 제시된 것에 필적하는 조건 하에서 수행된 PVD에 의한 CrN 증착 방법이 TiN 증착에 적합한 것으로 판명되었다. 그러나, 금속 지지체의 표면은 TiN의 증착 전에 매우 잘 세정될 필요가 있으며, 사용된 재료에 적합한 종래의 화학 산세 공정에 의해 이를 세정하는 것이 바람직하다. 스테인레스 강의 경우, 바람직하게는, 아르곤 플라즈마 산세가 사용될 것이다.TiN is a high performance material in terms of contact resistance. A method of depositing CrN by PVD performed under conditions comparable to those presented in the literature of the prior art cited in the introduction proved to be suitable for TiN deposition. However, the surface of the metal support needs to be cleaned very well before the deposition of TiN, and it is desirable to clean it by a conventional chemical pickling process suitable for the material used. In the case of stainless steel, preferably, argon plasma pickling will be used.

당업자가 직면한 또다른 어려움은, PVD에 의한 질화물 증착이 선행 방법에 의해 이동하는 스트립 또는 시트의 면 중 하나에서만 수행될 때, 타측, 특히 그의 에지가 또한 작업에 치명적인 영향을 미치며, 그리고 질화물의 증착물이 또한 미미하지만 완전히 무시할 수 없는 방식으로 발생하고, 증착물의 조성을 정밀하게 만드는 조건 하에서, 특히 산소화된 상의 존재하에 주 증착물을 위해서 또한 제어될 수 없다는 것이다.Another difficulty faced by those skilled in the art is that when the nitride deposition by PVD is performed only on one side of a strip or sheet moved by a prior art method, the other side, especially its edge, also has a fatal effect on the operation, and of the nitride It is that the deposits also occur in a minimal but completely non-negligible way, and cannot be controlled under conditions that make the composition of the deposits precise, especially for the main deposit in the presence of an oxygenated phase.

이 현상은 단면 증착물을 얻고자 할 때 매우 번거롭지는 않다. 다른 한편으로, Cr 또는 Ti 타겟을 예를 들어 스트립 또는 시트의 어느 양쪽에 배치(하나는 챔버의 상류 부분에 배치되고, 다른 하나는 챔버의 하류 부분에 배치됨)함으로써 스트립 또는 시트의 양면에 증착물을 얻는 것이 바람직한 경우, 하류 부분의 코팅 증착물은 챔버의 상류 부분에 이미 코팅되어 있고 그 특성을 저하시킬 수 있는 면 상에 기생 코팅 증착물(parasitic coating deposit)을 동반할 수 있다. 이는 특히, 챔버의 분위기가 레벨에서의 누출, 특히 스트립 또는 시트의 출입구(entry and exit)에서의 누출로 인해 TiN만을 형성하기 위해서 최적의 산소만큼 열악하지 않은 경우 또는 챔버의 벽에 산소 또는 물이 흡착되고 그리고 코팅의 실시 이전에 스트립 또는 시트에 의해 공급되는 산소 또는 물이 충분히 비워지지 않았을 경우에 특히 그러하다. 알 수 있는 바와 같이, TiO의 형성이 심지어 원하는 경우에도 받아들여질 수 있다면, 너무 많은 양의 Ti02를 얻지 못하도록 이 훈련을 잘 마스터되어야 한다. 어쨌든, 챔버에서의 산소 또는 수증기의 존재가 양호하게 제어되어야 하며 그리고 기생 공기 또는 수증기가 회피되어야 한다.This phenomenon is not very troublesome when trying to obtain a single-sided deposit. On the other hand, deposit the Cr or Ti target on both sides of the strip or sheet, for example by placing it on either side of the strip or sheet (one placed in the upstream part of the chamber and the other in the downstream part of the chamber). If it is desired to obtain, the coating deposit in the downstream portion can be accompanied by a parasitic coating deposit on the surface which is already coated on the upstream portion of the chamber and can degrade its properties. This is particularly the case when the atmosphere of the chamber is not as poor as the optimum oxygen to form only TiN due to leakage at the level, especially at the entry and exit of the strip or sheet, or oxygen or water on the walls of the chamber. This is especially true if the oxygen or water supplied by the strip or sheet has not been sufficiently emptied prior to the adsorption and implementation of the coating. As can be seen, if the formation of TiO can be accepted even if desired, this training should be well mastered to avoid obtaining too much Ti0 2 . In any case, the presence of oxygen or water vapor in the chamber should be well controlled and parasitic air or water vapor should be avoided.

그러나, 본 발명에 따른 TiN의 2-층 증착의 경우에, 2 개의 Ti 타겟 중 하나에 의해 관련된 것 이외의 스트립 또는 시트의 다른 면에서의 기생 증착의 문제는 발생하지 않거나, 단지 하나의 타겟이 사용되는 단면 증착보다는 훨씬 적게 발생한다.However, in the case of two-layer deposition of TiN according to the present invention, the problem of parasitic deposition on the other side of the strip or sheet other than that associated by one of the two Ti targets does not occur, or only one target It occurs much less than the cross-section deposition used.

실제로, 스트립 또는 시트의 2 개의 면에 동일한 코팅을 갖는다는 사실은, 주어진 타겟이 처리해야 하는 것 이외의 면에서 제어되지 않은 방식으로 증착될 수 있는 재료가, 사실상 증착되어야 하는 재료와 기본적으로 같은 성질이라는 결과를 갖는다. 따라서, 스트립 또는 시트의 제 1 면 상에 증착된 층의 표면의 성질은 우선적으로, 스트립 또는 시트의 제 2 면 상에 증착된 정상적으로 동일한 층의 증착으로 인한 기생 증착에 의해 변경되지 않는다.Indeed, the fact that the two sides of the strip or sheet have the same coating is essentially the same as the material that can be deposited in an uncontrolled manner in a way other than what a given target has to deal with. It has the result of property. Thus, the properties of the surface of the layer deposited on the first side of the strip or sheet are preferentially not altered by parasitic deposition due to the deposition of the same layer normally deposited on the second side of the strip or sheet.

또한, 동일한 재료로 코팅된 2 개의 면을 갖는 것은 스트립 또는 시트에 가역성을 제공한다. 따라서, 연료 전지 유닛을 제조하기 위한 조작자 또는 디바이스가 관련 MEA의 조립 후에 전해질 쪽을 향해야 하는 스트립 또는 시트의 2 개의 면 사이를 시각적으로 또는 다르게 구별할 필요는 없다.In addition, having two sides coated with the same material provides reversibility to the strip or sheet. Thus, it is not necessary for the operator or device for manufacturing the fuel cell unit to visually or differently distinguish between the two sides of the strip or sheet which should be directed towards the electrolyte after assembly of the relevant MEA.

최적으로는, 스트립 또는 시트가 그의 2 개의 면에 코팅되는 경우에는, 2 개의 Ti 타겟을 스트립 또는 시트의 어느 한 쪽에 배치하고, 그리고 스트립 또는 시트로부터 실질적으로 동일한 거리를 두고 서로 대면하는 것이 바람직하지만, 필수는 아니다. 금지 구역을 규정하는 커버 및 각각의 면 상에서의 층의 증착을 위해 승인된 구역은 또한 스트립 또는 시트에 대하여 대칭으로 배열된다. 이러한 방식으로, 2 개의 면은 실질적으로 동시에 그리고 동일한 파라미터로 코팅된다. 기생 증착물이 발생하면, 이들은 양면에서 매우 유사한 방식으로 발생하며, 이는 코팅된 재료의 최종 특성에 미치는 이들의 영향을 최소화하여 이에 따라 양면이 실질적으로 동일한 방식으로 코팅된다.Optimally, when the strip or sheet is coated on its two sides, it is preferable to place two Ti targets on either side of the strip or sheet, and to face each other at substantially the same distance from the strip or sheet. , Is not required. The covers defining the forbidden zones and the zones approved for the deposition of layers on each side are also arranged symmetrically with respect to the strip or sheet. In this way, the two sides are coated substantially simultaneously and with the same parameters. When parasitic deposits occur, they occur in a very similar way on both sides, which minimizes their effect on the final properties of the coated material, so that both sides are coated in substantially the same way.

TiN의 경우에, 챔버 내에 존재하는 산소와 Ti의 반응은 다양한 원자가, 즉 TiO 및/또는 Ti2O3 및/또는 TiO2의 Ti 산화물의 형성을 초래한다. 순수한 TiO2의 형성은 절연 상(insulating phase)이기 때문에 회피해야 한다. 다른 한편으로, TiO는 TiN과 동일한 방식으로 전도성 상(conductive phase)이며, TiN 층 내, 또는 그의 표면 또는 기판/TiN 계면에서의 그의 존재는 접촉 저항의 열화를 초래하지 않는다. TiO는 심지어 전도성 상의 배타적 또는 준-배타적 성분일 수 있으며, 그 주요한 성분은 2가 전도성 Ti 화합물(TiN, TiO)2로 구성되며, 이는 회피해야 한다. Ti2O3와 같은 3가 Ti 화합물이 또한 적합하다. 형성하기 쉬운 Cr 산화물은 전도성이 아니며, 어떠한 경우에도 증착물의 전도성, 따라서 접촉 저항에 해롭기 때문에, CrN을 증착하는 것이 바람직한 경우는 아니다.In the case of TiN, the reaction of oxygen and Ti present in the chamber results in the formation of Ti oxides of various valences, namely TiO and/or Ti 2 O 3 and/or TiO 2 . The formation of pure TiO 2 should be avoided because it is an insulating phase. On the other hand, TiO is a conductive phase in the same way as TiN, and its presence in the TiN layer, or at its surface or substrate/TiN interface, does not result in deterioration of the contact resistance. TiO can even be an exclusive or semi-exclusive component in the conductive phase, the main component of which consists of a divalent conductive Ti compound (TiN, TiO) 2 , which should be avoided. Trivalent Ti compounds such as Ti 2 O 3 are also suitable. Cr oxides which are easy to form are not conductive, and in any case, it is not desirable to deposit CrN, because it is detrimental to the conductivity of the deposit, and therefore to the contact resistance.

양면 증착(2 개의 층이 동일하든 그렇지 않든)의 다른 장점은 연료 전지 유닛의 제조업체가 마이크로 채널을 함께 용접하는 단계를 최소화하거나 제거할 수 있다는 것이다. 이는 또한, 디폿 셀의 수를 증가시키고 제조 도구의 설치 용량을 증가시킨다. 따라서, 주어진 수량의 유닛에 대한 제조 비용이 절감된다. 또한, 수개의 연속 셀로 작업하는 경우, 연속 셀 각각은 코팅될 시트가 각각의 셀 사이에서 외부 분위기에 노출되지 않고 이전의 셀 이후에 오고, 이는 코팅 시스템에서 공기 유입 기생물, 따라서 산소 함량 및 증착물의 산화 정도를 보다 양호하게 제어할 수 있게 한다.Another advantage of double-sided deposition (whether the two layers are the same or not) is that the manufacturer of the fuel cell unit can minimize or eliminate the step of welding the micro-channels together. This also increases the number of depot cells and increases the installation capacity of the manufacturing tool. Thus, manufacturing costs for a given number of units are reduced. In addition, when working with several continuous cells, each of the continuous cells comes after the previous cell without the sheet to be coated exposed to the external atmosphere between each cell, which is the air intake parasite in the coating system, thus oxygen content and deposits It is possible to better control the degree of oxidation.

따라서, 너무 많은 양의 순수한 TiO2가 형성되는 것을 방지하는 예방 조치가 취해진다.Therefore, precautions are taken to prevent the formation of too much pure TiO 2 .

이를 위해, 대부분의 TiN 형성이 요구되는 경우, 바람직하게는, 공기 유입 기생물을 가능한 한 많이 제한하기 위해 전술한 증착 방법에서와 동일한 예방 조치를 취할 필요가 있다. Ti 산화물 형성의 열역학 및 동역학은 TiO가 특권 방식으로 형성됨을 의미하며, 순수한 TiO2는 증착이 일어나는 온도와 관련하여 이용 가능한 산소량이 이 목적에 충분한 경우에만 현저하게 형성된다.To this end, if most of the TiN formation is required, it is desirable to take the same precautions as in the deposition method described above, preferably to limit as much of the air intake parasites as possible. The thermodynamics and kinetics of Ti oxide formation mean that TiO is formed in a privileged manner, and pure TiO 2 is formed remarkably only when the amount of available oxygen is sufficient for this purpose with respect to the temperature at which deposition occurs.

증착물의 분석은, 증착물의 화학적 성질 및 순수한 TiO2 형태의 4가 Ti의 과도한 존재에 대한 직접적 또는 간접적 표시를 제공하는 임의의 적합한 방법에 의해 수행될 수 있다. 앞서 언급했듯이, X-선 광전자 분광법(XPS)이 특히 적합한 방법인데, 왜냐하면 이는 상이한 가능한 상(TiN, TiO, Ti(NO), Ti2O3, Ti02 ...)의 정량적 존재를 명확하게 표시할 수는 없지만, 그럼에도 불구하고, 전체 코팅에서 4가 Ti가 과도하게 존재할 확률이 코팅된 스트립이 본 발명에 따른 양극판을 구성할 수 있는 것으로 간주되기에는 너무 높다면, 대략 10 nm의 깊이에 걸쳐 코팅의 표면에서 측정된 Ti 및 O의 각각의 원자 함량을 비교함으로써 추론할 수 있기 때문이다. 이 관점에서, 앞서 언급했듯이, 층의 외부 표면의 처음 10 nm의 분석은 코팅이 필요한 품질을 갖는지 여부를 결정하는 데 충분한데, 왜냐하면, 한편으로는 이들은 우수한 접촉 저항을 얻는 데 가장 중요하고, 다른 한편으로는, Ti의 과도한 산소화에 의해 유발되는 산소 오염이 최대화되기 때문이다.Analysis of the deposit can be performed by any suitable method that provides a direct or indirect indication of the chemical nature of the deposit and the excessive presence of tetravalent Ti in the form of pure TiO 2 . As mentioned earlier, X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) is a particularly suitable method, because it clearly clarifies the quantitative presence of different possible phases (TiN, TiO, Ti(NO), Ti 2 O 3 , Ti0 2 ...). Although not denotable, nevertheless, if the probability of excessive presence of tetravalent Ti in the entire coating is too high to be considered to be able to constitute the positive electrode plate according to the present invention, at a depth of approximately 10 nm. This is because it can be deduced by comparing the respective atomic contents of Ti and O measured across the surface of the coating. From this point of view, as mentioned earlier, analysis of the first 10 nm of the outer surface of the layer is sufficient to determine whether the coating has the required quality, because on the one hand they are the most important for obtaining good contact resistance, and others On the one hand, this is because oxygen contamination caused by excessive oxygenation of Ti is maximized.

일상적인 실험에서, 조작자는 그의 배치 설비의 설정이 TiN 또는 TiO 층 또는 이 2 개의 화합물의 혼합물의 적합한 조성을 허용하는지를 쉽게 결정할 수 있다. (또는, 일반적으로 2가 또는 3가 Ti 전도성 화합물), 및 TiO2(또는 다른 4가 및 비-2가 또는 3가 Ti 화합물)가 과도한 양으로 존재하는 것을 방지한다. 코팅에서 충분히 적은 양의 TiO2를 얻기 위해서는, 챔버 또는 증착이 충분한 시간 동안 감압하에 수행되어 원래 존재하는 공기 및 수증기가 충분한 양으로 제거될 필요가 있다. 또한, 이 챔버에서 스트립 또는 시트를 유지하는 동안, 증착 분위기가 양호하게 제어되도록 공기 흡기가 최소화될 필요가 있다. 실제로, 중성 가스 및/또는 질소가 첨가되지 않을 때 10- 4mbar 이하의 압력은 이 분위기가 TiO2의 과도한 형성을 위해 충분히 산화되지 않을 것이라는 신호이다. 폐기시 폐기 시설에서 실행된 테스트는, 당업자가 특히 기생 공기 유입구에서 챔버를 밀봉하는 것과 관련하여 어떤 예방책이 필요한지를 정확하게 결정할 수 있게 하여 목적이 달성될 수 있게 한다. 앞서 언급했듯이, 때로는 표면에 흡착되기 때문에 코팅될 제품 자체에 의해 챔버로 유입되는 산소와 물을 계산해야 한다. 이러한 관점에서, Ti 타겟(들)이 챔버에서 이어지는 스트립의 입구에 너무 가깝게 위치하지 않아서, 흡착된 산소 및 물이 가능하게는 또한 Ti2O3와 같은 3가 Ti 화합물을 함유하는 TiN/TiO 코팅의 형태의 영역 내로 유입되는 스트립의 부분 이전에 펌핑 설비에 의해 진공 배기될 시간이 있는 것이 바람직할 수 있다.In routine experiments, the operator can easily determine whether the setting of his batch facility allows for a suitable composition of a TiN or TiO layer or a mixture of these two compounds. (Or, in general, divalent or trivalent Ti conductive compounds), and TiO 2 (or other tetravalent and non-bivalent or trivalent Ti compounds) are prevented from being present in excessive amounts. In order to obtain a sufficiently small amount of TiO 2 in the coating, it is necessary that the chamber or deposition is performed under reduced pressure for a sufficient time to remove a sufficient amount of air and water vapor originally present. Also, while maintaining the strip or sheet in this chamber, air intake needs to be minimized so that the deposition atmosphere is well controlled. In practice, neutral gas and / or 10 when nitrogen is not added - pressure below 4 mbar is a signal that the atmosphere will not be sufficiently oxidized to an excessive formation of the TiO 2. The tests conducted at the disposal facility at disposal allow the skilled person to achieve the objectives by accurately determining which precautions are needed, particularly with regard to sealing the chamber at the parasitic air inlet. As mentioned earlier, oxygen and water entering the chamber by the product itself to be coated must be calculated, as it is sometimes adsorbed on the surface. In this regard, the Ti target(s) is not positioned too close to the inlet of the strip leading from the chamber, so that the adsorbed oxygen and water possibly also contains a TiN/TiO coating containing a trivalent Ti compound such as Ti 2 O 3 It may be desirable to have time to be evacuated by the pumping facility prior to the portion of the strip that is introduced into the region in the form of.

2가 Ti 화합물로서 TiN 대신 TiO의 형성을 가능하면 배타적인 것으로 받아들이거나 추구한다면, 반응성 가스는 질소/산소 혼합물일 수 있으며, 이의 조성 및 유량은 스퍼터링 파워 및 그 설비의 기하학적 구조에 대해 당업자에 의해 조정되어, 그에 따라 상술한 바와 같이 그 증착물의 표면에서 4가 티타늄이 관찰되지 않도록 한다.If the formation of TiO instead of TiN as a divalent Ti compound is accepted or pursued as possible as possible, the reactive gas may be a nitrogen/oxygen mixture, the composition and flow rate of which are by those skilled in the art for sputtering power and the geometry of the installation. Adjusted so that tetravalent titanium is not observed on the surface of the deposit as described above.

언급된 요소들 이외에도, 설비는, 기판이 이동 스트립인 경우 챔버 내부에서 기판을 길이 방향으로 이동시키기 위한 수단, 타겟과 기판 사이에 적절한 전위차를 부과하는 수단 등과 같이, 제어된 분위기를 갖는 챔버의 이동 기판 상에 PVD 코팅의 코팅을 생성하기 위해 필요하고 통상적인 모든 것을 포함한다는 것은 말할 필요도 없다.In addition to the elements mentioned, the installation moves the chamber with a controlled atmosphere, such as means for moving the substrate longitudinally within the chamber when the substrate is a moving strip, means for imposing an appropriate potential difference between the target and the substrate. It goes without saying that it includes everything that is necessary and customary to produce a coating of PVD coating on a substrate.

TiN 및 TiO의 기계적 성질은 CrN의 기계적 성질과 근본적으로 다르지 않아, 이에 따라 이들은 판의 제조를 위한 스트립 또는 시트의 절단 및 성형에 대해 CrN 보다 더 바람직하지 않게 반응하지 않는다. 이들은 또한 기판의 표면에서 현저한 에피택시로 발생하여 기판의 입자와 일치하는 칼럼을 형성한다. 이 에피택시는 투과 전자 현미경에 의한 X-선 회절 시험으로 알 수 있는데: TiN 및 TiO로 인한 회절 스폿과 기판의 입자로 인한 회절 스폿의 일치성이 매우 우수하다.The mechanical properties of TiN and TiO are not fundamentally different from the mechanical properties of CrN, so they do not react more preferably than CrN to the cutting and shaping of strips or sheets for the manufacture of plates. They also occur with significant epitaxy on the surface of the substrate, forming columns that match the particles of the substrate. This epitaxy can be seen by an X-ray diffraction test by a transmission electron microscope: the correspondence between the diffraction spots due to TiN and TiO and the diffraction spots due to particles on the substrate is very good.

스테인레스 강 기판은 전형적으로 50 μm를 초과하지 않으며, 바람직하게는 10 내지 30 μm의 크기를 갖는 입자를 갖는 다결정질이다.Stainless steel substrates typically do not exceed 50 μm, and are preferably polycrystalline with particles having a size of 10 to 30 μm.

본 발명의 당업자가 아는 바와 같은 분위기 및 처리 압력을 적합화함으로써 형성될 TiN, TiO, 이들의 혼합물 또는 임의의 다른 2가 또는 3가 전도성 Ti 화합물의 증착은 Ti 타겟이 기판의 어느 한쪽에 위치된 챔버에서 서로 대면하는 경우, 기판의 양면에서 동시에 수행될 수 있다. 기판이 이동 스트립일 때, 2 개의 타겟이 서로 오프셋되면 또한 스트립의 2 개의 면에 순차적으로 증착이 수행될 수 있다. 그러나, 스트립의 어느 한 쪽에서 Ti의 2 개의 타겟을 정면으로 마주 보는 것은, 타겟이 이동된 경우보다 증착 설비를 보다 콤팩트하게 만들 수 있다는 장점이 있다. 또한, 전술한 바와 같이, 이는 주어진 타겟에 의해 구체적으로 표적화되는 것 이외의 다른쪽에 TiN 또는 TiO 및 다른 화합물의 기생 증착에 의해 야기되는 단점을 감소시키는 것을 가능하게 한다.Deposition of TiN, TiO, mixtures thereof, or any other divalent or trivalent conductive Ti compound to be formed by optimizing the atmosphere and processing pressure as known to those skilled in the art can be achieved by placing the Ti target on either side of the substrate. When facing each other in the chamber, it can be performed simultaneously on both sides of the substrate. When the substrate is a moving strip, if the two targets are offset from each other, deposition can also be performed sequentially on the two sides of the strip. However, facing the two targets of Ti from either side of the strip in front has the advantage that the deposition facility can be made more compact than if the target were moved. In addition, as described above, this makes it possible to reduce the drawbacks caused by parasitic deposition of TiN or TiO and other compounds other than those specifically targeted by a given target.

전술한 종래 기술에서 설명된 CrN의 증착에 관해서는, 본 발명에 따른 Ti 화합물 층의 산소의 도입을 가능한 한 많이 억제하기 위해 Ti 화합물의 증착 구역 및 "금지 구역"의 범위를 한정하는 캐시를 사용할 수 있다. 그러나, Cr 대신 Ti를 사용하는 것의 장점 중 하나는 TiO 형태의 증착물 내에서의 산소의 존재가 증착물의 접촉 저항에 실제로 유해하지 않다는 것이다. 이러한 조건 하에서, 챔버의 입구 및 출구의 통상적인 밀봉에 의한 것 이외의 이러한 산소의 존재를 능동적으로 제한하는 것은 매우 필요하지 않을 수 있으며, O 함량이 Cr 및 N 함량에 대해 신중하게 제어되는 CrN 증착물의 경우에 금지 구역의 범위를 제한하는데 유용한 타겟 중 하나로부터 원자에 불투과성인 덮개의 사용을 생략할 수 있다.Regarding the deposition of CrN described in the prior art described above, a cache defining the range of the deposition zone and the "forbidden zone" of the Ti compound is used to suppress the introduction of oxygen of the Ti compound layer according to the present invention as much as possible. Can. However, one of the advantages of using Ti instead of Cr is that the presence of oxygen in the TiO type deposits is not actually detrimental to the contact resistance of the deposits. Under these conditions, it may not be very necessary to actively limit the presence of this oxygen other than by the usual sealing of the inlet and outlet of the chamber, and the CrN deposit whose O content is carefully controlled for Cr and N content In the case of one of the targets useful for limiting the scope of the forbidden zone, the use of an impermeable cover for the atom can be omitted.

증착물 내의 TiO 및/또는 Ti2O3(그러나, TiO2는 아님)의 특정 한계 내에서조차도 유리한 점이 있는 것으로 판명된다면, 챔버에 존재하는 산소의 양을 측정하고 제어함으로써 이러한 존재의 제어를 고려할 수도 있다. 이러한 제어는 외부 환경에 대하여, 특히 기판의 입구 및 출구의 레벨에서 챔버의 기밀성을 변화시킴으로써 그리고/또는 챔버 내로 송풍된 질소에 제어된 양의 산소를 도입함으로써 수행될 수 있다.If it turns out to be advantageous even within certain limits of TiO and/or Ti 2 O 3 in the deposit (but not TiO 2 ), control of this presence may be considered by measuring and controlling the amount of oxygen present in the chamber. . This control can be performed with respect to the external environment, in particular by changing the hermeticity of the chamber at the level of the inlet and outlet of the substrate and/or by introducing a controlled amount of oxygen into the blown nitrogen into the chamber.

간단한 실험을 통해 당업자는 주어진 작동 조건 하에서 "금지 구역"을 정의하는 캐시의 사용이 Ti 화합물의 증착에 충분한 특성을 수득하고 코팅 내부의 Ti, N 및 O의 관계가 의존하는 요인 중 하나인 그 속도를 조절하는데 실제로 유용한지 여부를 결정할 수 있다. Through a simple experiment, those skilled in the art can use the cache to define the "prohibited zone" under a given operating condition to obtain sufficient properties for the deposition of Ti compounds, and the speed at which one of the factors depends on the relationship of Ti, N and O inside the coating. You can decide whether it is actually useful for controlling

고려중인 경우, 시트 또는 스트립의 양면은 2가 Ti에 기초한 2 개의 상이한 재료로 코팅될 수 있으며, 이는 본 발명의 요건을 모두 준수할 수 있다(예를 들어, 일 측은 본질적으로 TiN으로 구성된 코팅을 가지며 타 측은 본질적으로 TiO로 구성된 코팅을 가지나 2 개의 면에는 TiN-TiO 혼합물로 코팅되어 있지만 각각의 측마다 상이한 비율로 코팅됨). 이를 위해, 다음을 수행할 수 있다:If under consideration, both sides of the sheet or strip can be coated with two different materials based on divalent Ti, which can all comply with the requirements of the present invention (e.g., one side consists essentially of a coating consisting of TiN. The other side has a coating consisting essentially of TiO, but the two sides are coated with a TiN-TiO mixture, but each side is coated in different proportions). To do this, you can do the following:

- 기판을 뒤집어 놓고 설치 설정(예를 들어, 처리 분위기의 조성)을 수정한 후에 한 번에 기판의 한쪽 면만 처리하고 그리고 상기 설치에서 기판의 2 개의 연속적인 통과를 실행하는 코팅 설비를 사용하고, 이에 따라, 예를 들어, 일 측면의 코팅은 본질적으로 TiN이고 다른 측면의 코팅은 본질적으로 TiO이고; -Turn over the substrate and modify the installation settings (e.g., composition of the processing atmosphere), then use a coating facility that processes only one side of the substrate at a time and performs two successive passes of the substrate in the installation, Thus, for example, the coating on one side is essentially TiN and the coating on the other side is essentially TiO;

- 또는 2 개의 매우 다른 코팅 구역으로 구성된 설비를 사용하여, 기판의 각 측면에서 원하는 각각의 조성물을 얻기 위해 상이한 방식으로 2 개의 구역의 작동 파라미터를 조정함으로써; 하나는 기판의 제 1면을 처리하고, 다른 하나는 기판의 제 2 면을 처리한다. Or by adjusting the operating parameters of the two zones in different ways to obtain each desired composition on each side of the substrate, using equipment consisting of two very different coating zones; One processes the first side of the substrate, and the other processes the second side of the substrate.

다른 변형은 2가 Ti 화합물(전형적으로, TiN, TiO 또는 이들의 혼합물) 또는 3가에 기초한 코팅으로 기재의 일 측면을 코팅하고, 그리고 예를 들어, WO-A-2016/151356 및 WO-A-2016/151358에 설명된 방식으로부터 공지된 바와 같이 다른 측면을 CrN으로 코팅하는 것으로 이루어진다. 이를 위해, 다음을 수행할 수 있다.Other variations coat one side of the substrate with a divalent Ti compound (typically TiN, TiO or mixtures thereof) or a trivalent based coating, and for example WO-A-2016/151356 and WO-A -2016/151358 consists of coating the other side with CrN, as is known from the method described in 2016/151358. To do this, you can do the following:

- 기판의 양쪽, 또는 정반대로 또는 이어진 경우 기판의 경로에 오프셋 배열되는 Ti 타겟과 Cr 타겟을 사용하여, 동일한 챔버 및 동일한 분위기 및 동일한 압력에서 2 개의 증착물을 만든다; 커버의 세트는 의도되지 않은 기판의 면 상에 2 개의 코팅 중 하나의 기생 증착물의 위험을 제한하기 위해 사용될 수 있으며; -Make two deposits in the same chamber and in the same atmosphere and at the same pressure, using a Ti target and a Cr target, which are arranged offset on the sides of the substrate, or on the opposite side or in the path of the substrate if they are connected; A set of covers can be used to limit the risk of parasitic deposits of one of the two coatings on the side of the unintended substrate;

- 2 개의 상이한 챔버에서, 2 개의 층의 분위기 및/또는 증착 압력이 원하는 코팅 품질에 도달하기에 적합하지 않은 것으로 판명되면, 자명하게는, 이 경우에 2 개의 스피커가 (이들의 분위기 사이에 충분한 밀봉이 있어 그에 따라, 이들의 분위기가 서로에 대해 과도하게 영향을 미치지 않도록 함) 서로 연결되어 있고, 그리고 기판이 (이동 중이든 아니든) 이송 동안 공기에 노출되지 않아서, 그 표면의 오염으로 이어질 수 있고, 이는 제 2 챔버에서의 증착물을 방해할 수 있으며; 여기서 다시, 캐시는 고려되지 않아야 하는 기판의 면에 기생 증착물의 위험을 제한하기 위해 각각의 챔버에서 사용될 수 있음이 바람직하다. If, in two different chambers, the atmosphere and/or deposition pressure of the two layers proved to be unsuitable to reach the desired coating quality, apparently, in this case, two speakers (there is enough between them) There is a seal so that their atmosphere is connected to each other), and the substrate is not exposed to air during transport (whether in motion or not), leading to contamination of the surface. Which may interfere with deposits in the second chamber; Here again, it is preferred that the cache can be used in each chamber to limit the risk of parasitic deposits on the side of the substrate that should not be considered.

물론, 이런 경우에는, 각각의 면의 코팅의 조성에서의 차이가 명확한 시각적 양태로 유발되지 않는다면, 2 개의 면이 연료 셀 막의 정확한 조립을 위해 조작자에 의해 하나의 방법 또는 다른 방법으로 식별 가능하는 것이 매우 바람직하다.Of course, in this case, if the difference in the composition of the coating on each side is not caused by a clear visual aspect, it is possible for the two sides to be identified in one way or another by the operator for the correct assembly of the fuel cell membrane. Very desirable.

TiN, TiO, Ti2O3 또는 이들의 혼합물의 사용은, 사실상, 양극판의 제조에 대해 CrN보다 훨씬 비싸지 않다. 대안적인 해결책은 금 증착물의 PVD에 의한 실현일 것이며, 이는 우수한 접촉 저항을 가지며 기판 상에 증착물이 성장하는 동안 특히 현저한 에피택시를 허용할 것이다. 그러나, 산업적으로 이러한 해결책은 금 가격의 변동에 너무 의존하는 비용의 문제점을 가지며, 그리고 원자재의 운송 및 보관시 분명히 특별한 모니터링을 필요로 할 것이며, 이는 산업 규모로 사용하기가 어려울 수 있다.The use of TiN, TiO, Ti 2 O 3 or mixtures thereof is, in fact, not much more expensive than CrN for the production of positive electrode plates. An alternative solution would be the realization by PVD of gold deposits, which will have good contact resistance and will allow particularly significant epitaxy while the deposits grow on the substrate. However, industrially, this solution has the problem of cost that is too dependent on fluctuations in gold prices, and will obviously require special monitoring in the transportation and storage of raw materials, which can be difficult to use on an industrial scale.

TiN, TiO 또는 임의의 2가 또는 3가 Ti 전도성 화합물의 양면 증착 후에, 스트립 또는 시트는 특히 스탬핑에 의한 냉간 변형과 같은 이러한 목적을 위한 통상적인 방법을 사용하여 절단 및 성형함으로써, 사용될 용도에 적합한 형상 및 치수의 양극판을 얻기 위해 전형적으로 컨디셔닝된다.After double-sided deposition of TiN, TiO or any divalent or trivalent Ti conductive compound, the strip or sheet is suitable for the application to be used, by cutting and shaping using conventional methods for this purpose, in particular cold deformation by stamping. It is typically conditioned to obtain a positive electrode plate of shape and dimension.

본 발명은, 양극판용 기판으로서 사용하기에 적합한 것으로 공지된 임의의 스테인레스 강의 코팅에 적용할 수 있는데, 적절한 성형 능력을 제어하는 기계적 특성 때문에 특히 그러하다. 스테인레스 강 1.4404(AISI 316L), 1.4306(AISI 304L), 1.44510(AISI 409) 또는 1.4509(AISI 441), 따라서 페라이트계 스테인리스 강 및 오스테나이트계 스테인리스 강 모두를 제한없이 언급할 수 있다.The present invention can be applied to coatings of any stainless steel known to be suitable for use as a substrate for a positive electrode plate, especially because of the mechanical properties that control its proper forming ability. Stainless steel 1.4404 (AISI 316L), 1.4306 (AISI 304L), 1.44510 (AISI 409) or 1.4509 (AISI 441), and thus both ferritic stainless steel and austenitic stainless steel can be mentioned without limitation.

본 발명은 또한 PEMFC 타입의 연료 전지에 관한 것이며, 이 전지는 통상적으로 셀의 유닛, 상기 판 중 적어도 하나, 그리고 바람직하게는 상기 판 모두와 이들의 조립을 보장하기 위한 양극판을 포함하며 본 발명에 따라 형성된다.The present invention also relates to a PEMFC type fuel cell, which typically comprises a cell unit, at least one of the plates, and preferably both of the plates and a positive electrode plate to ensure their assembly, and the present invention It is formed accordingly.

Claims (11)

전기 전도성 재료의 층에 의해 2 개의 면 중 적어도 하나의 면 상에 코팅된 스테인레스 강 기판으로 구성되는, 연료 전지 유닛의 요소의 조립을 위한 양극판(bipolar plate)으로서, 상기 재료는 2가 또는 3가 Ti 화합물 또는 이러한 화합물의 혼합물이며, 상기 층은 산소를 함유하되, 상기 층의 상부 10 nm 상에서의 X-선 광전자 분광법(X-ray photoelectron spectroscopy; XPS)에 의해 측정된 at %의 산소의 양은, 측정된 at % Ti 함량에 따를 때, 완전히 TiO로 구성된 코팅에 해당하는 at % 산소 함량의 1.5 배를 초과하지 않는 함량 이하인 것을 특징으로 하는 양극판.A bipolar plate for assembly of elements of a fuel cell unit, consisting of a stainless steel substrate coated on at least one of two sides by a layer of electrically conductive material, the material being bivalent or trivalent Ti compound or a mixture of such compounds, wherein the layer contains oxygen, but the amount of oxygen in at% as determined by X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) on the top 10 nm of the layer, According to the measured at% Ti content, the positive electrode plate characterized in that the content is not more than 1.5 times the at% oxygen content corresponding to a coating composed entirely of TiO. 제 1 항에 있어서,
상기 2가 Ti 화합물은 TiN, TiO 및 이들의 혼합물로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 양극판.
According to claim 1,
The divalent Ti compound is a positive electrode plate, characterized in that selected from TiN, TiO and mixtures thereof.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 판의 2 개의 면 각각은 적어도 하나의 2가 또는 3가 Ti 화합물의 층으로 코팅되고, 상기 층은 산소를 함유하되, 상기 층의 상부 10 nm에서 X-선 광전자 분광법(XPS)에 의해 측정된 산소의 양은, 측정된 at% Ti 함량에 따를 때, 완전히 TiO로 구성된 코팅에 해당하는 at % 산소 함량의 1.5 배를 초과하지 않는 함량 이하인 것을 특징으로 하는 양극판.
The method of claim 1 or 2,
Each of the two sides of the plate is coated with a layer of at least one divalent or trivalent Ti compound, the layer containing oxygen, but measured by X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) at 10 nm above the layer. The amount of oxygen, according to the measured at% Ti content, is a positive electrode plate characterized in that the content does not exceed 1.5 times the at% oxygen content corresponding to a coating composed entirely of TiO.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 판의 면 중 하나의 면이 2가 또는 3가 Ti 화합물 또는 이러한 화합물의 혼합물로 코팅되고, 다른 면이 CrN에 의해 코팅되는, 연료 전지 유닛의 요소의 조립을 위한 양극판.
The method of claim 1 or 2,
A positive electrode plate for assembly of elements of a fuel cell unit, wherein one of the faces of the plate is coated with a divalent or trivalent Ti compound or a mixture of these compounds, and the other side is coated with CrN.
전기 전도성 재료를 갖는 2 개의 면 중 적어도 하나의 면 상에 코팅된 스테인레스 강 기판으로 구성되는, 연료 전지 유닛의 요소의 조립을 위한 양극판의 제조 방법으로서,
상기 재료는 2가 또는 3가 Ti 화합물 또는 이러한 화합물의 혼합물이며, 상기 층은 산소를 함유하고, 상기 층의 상부 10 nm에서 X-선 광전자 분광법(XPS)에 의해 측정된 산소의 양은, 측정된 at% Ti 함량에 따를 때, 완전히 TiO로 구성된 코팅에 해당하는 at % 산소 함량의 1.5 배를 초과하지 않는 함량 이하이며, ,
- 스테인레스 강 기판은 스트립 또는 시트 형태로 제공되며;
- 화합물 층 또는 2가 또는 3가 Ti 화합물의 혼합물은 적어도 하나의 증착 챔버; 상기 챔버 내부의 기판을 길이 방향으로 이어지게 하는 수단; 챔버로 유입되는 공기 및 산소의 양을 제한 또는 제어하기 위한 수단 및 적어도 하나의 Ti 타겟을 포함하는 증착 설비에서 물리 기상 증착(PVD)에 의해 플레이트의 면중 적어도 하나의 면에 증착되고;
- 그리고 원하는 형상 및 치수를 제공하고 연료 전지용 양극판을 얻기 위해 2가 또는 3가 Ti 화합물로 코팅된 상기 기판을 절단 및 성형하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 양극판의 제조 방법.
A method of manufacturing a positive electrode plate for assembly of elements of a fuel cell unit, comprising a stainless steel substrate coated on at least one of two sides having an electrically conductive material,
The material is a divalent or trivalent Ti compound or a mixture of such compounds, the layer contains oxygen, and the amount of oxygen measured by X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) at the top 10 nm of the layer is measured. According to the at% Ti content, the content is not more than 1.5 times the at% oxygen content corresponding to a coating composed entirely of TiO, and
-Stainless steel substrates are provided in strip or sheet form;
-The compound layer or a mixture of divalent or trivalent Ti compounds comprises at least one deposition chamber; Means for extending the substrate inside the chamber in the longitudinal direction; Deposited on at least one side of the plate by physical vapor deposition (PVD) in a deposition facility comprising at least one Ti target and means for limiting or controlling the amount of air and oxygen entering the chamber;
And cutting and molding the substrate coated with a bivalent or trivalent Ti compound to provide a desired shape and dimension and obtain a positive electrode plate for a fuel cell.
제 5 항에 있어서,
상기 2가 화합물은 TiN, TiO 및 이들의 혼합물로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 양극판의 제조 방법.
The method of claim 5,
The divalent compound is TiN, TiO and a method for producing a positive electrode plate, characterized in that selected from mixtures thereof.
제 5 항 또는 제 6 항에 있어서,
상기 챔버는 또한 기판의 적어도 하나의 면 상에 적어도 하나의 금지 구역을 포함하며, 여기서 2가 Ti 화합물의 증착이 기판 상에서 수행되지 않는 것을 특징으로 하는 양극판의 제조 방법.
The method according to claim 5 or 6,
The chamber also includes at least one forbidden zone on at least one side of the substrate, wherein the deposition of a divalent Ti compound is not performed on the substrate.
제 7 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 금지 구역은 타겟과 기판 사이의 Ti 원자의 경로 상에 배치된 Ti 원자에 대해 불투과성인 적어도 하나의 마스크의 개재에 의해 수득되는 것을 특징으로 하는 양극판의 제조 방법.
The method of claim 7,
Wherein the at least one forbidden zone is obtained by interposing at least one mask impermeable to Ti atoms disposed on a path of Ti atoms between the target and the substrate.
제 5 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 기판의 하나의 면은, 2가 또는 3가 Ti 화합물 또는 이러한 화합물의 혼합물로 코팅되고, 다른 면은 Cr 타겟으로부터 PVD에 의해 증착되는 CrN으로 취해지는 것을 특징으로 하는 양극판의 제조 방법.
The method according to any one of claims 5 to 8,
A method of manufacturing a positive electrode plate, characterized in that one side of the substrate is coated with a divalent or trivalent Ti compound or a mixture of these compounds, and the other side is taken as CrN deposited by PVD from a Cr target.
애노드/전해액/캐소드 조립체로 구성된 PEMFC 유형의 연료 전지 유닛으로서,
애노드 및 캐소드는 전기 전도성 재료에 의해 그의 면 중 적어도 하나의 면에 코팅된 스테인레스 강 기판을 포함하는 양극판으로 구성되고, 상기 애노드 및 상기 캐소드 중 적어도 하나는 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 따른 양극판으로 구성되는 것을 특징으로 하는 연료 전지 유닛.
A PEMFC type fuel cell unit consisting of an anode/electrolyte/cathode assembly,
The anode and the cathode consist of a positive electrode plate comprising a stainless steel substrate coated on at least one of its sides by an electrically conductive material, wherein at least one of the anode and the cathode is any one of claims 1 to 4 Fuel cell unit, characterized in that it comprises a positive electrode plate according to.
유닛의 요소를 조립하기 위한 양극판 유닛을 포함하는 연료 전지로서, 상기 유닛 중 적어도 하나는 제 10 항에 따른 유닛인 것을 특징으로 하는 연료 전지.A fuel cell comprising a positive electrode plate unit for assembling elements of a unit, wherein at least one of the units is a unit according to claim 10.
KR1020207016302A 2017-11-06 2017-11-06 A positive electrode plate for assembling elements of a fuel cell unit and a method for manufacturing the positive electrode plate, a fuel cell unit including the positive electrode plate, and a fuel cell comprising the unit KR20200092977A (en)

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