KR20200113975A - Carbon paper for GDL and preparation method thereof - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 GDL용 탄소섬유 종이 및 그 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 초음파 처리를 통해 탄소섬유를 분산시켜 균일한 두께, 통기성, 및 우수한 전기전도도를 갖는 탄소종이를 제조할 수 있는 GDL용 탄소섬유 종이 제조방법 및 그 제조방법에 의해 제조된 GDL용 탄소섬유 종이에 관한 것이다.The present invention relates to a carbon fiber paper for GDL and a method for manufacturing the same, and more particularly, to a carbon paper having uniform thickness, air permeability, and excellent electrical conductivity by dispersing carbon fibers through ultrasonic treatment. It relates to a carbon fiber paper manufacturing method and a carbon fiber paper for GDL manufactured by the manufacturing method.
일반적으로 자동차용 연료전지로는 고분자 전해질 막 연료전지(PEMFC: Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cell)가 적용되고 있는데, 이 고분자 전해질 막 연료전지가 자동차의 다양한 운전조건에서 최소 수십 kW이상 높은 출력 성능을 정상적으로 발현하려면 수백 장의 단위 셀을 반복 적층하여 스택(Stack)을 구성하고, 넓은 전류 밀도 범위에서 안정적으로 작동 가능해야 하는 것으로 알려져 있다.In general, a polymer electrolyte membrane fuel cell (PEMFC) is applied as a fuel cell for automobiles, and this polymer electrolyte membrane fuel cell normally exhibits high output performance of at least tens of kW under various driving conditions of automobiles. To do this, it is known that hundreds of unit cells must be repeatedly stacked to form a stack, and stably operate in a wide current density range.
이러한 고분자 전해질 막 연료전지(Polymer electrolyte membrane fuel, PEMFC)는 고분자 전해질막(Polymer electrolyte membrane, PEM), 촉매(catalyst), 기체 확산층(Gas diffusion layer, GDL), 전해질 전극접합체(Membrane electrode assembly, MEA), 및 분리판(bipolar plate) 등으로 구성되어 있다.The polymer electrolyte membrane fuel (PEMFC) is a polymer electrolyte membrane (PEM), a catalyst, a gas diffusion layer (GDL), and an electrolyte electrode assembly (MEA). ), and a bipolar plate.
고분자 전해질 막-전극 접합체(MEA: Membrane-Electrode Assembly)를 통해 전기가 생성되는 원리는, 연료전지의 산화극인 애노드(Anode)에 공급된 수소가 수소 이온과 전자로 분리된 후, 수소 이온은 고분자 전해질 막을 통해 환원극인 캐소드(Cathode)쪽으로 이동하고, 전자는 외부 회로를 통해 캐소드로 이동하게 되어, 캐소드에서 산소 분자, 수소 이온 및 전자가 함께 반응하여 전기와 열을 생성함과 동시에 반응 부산물로서 물을 생성하게 된다.The principle that electricity is generated through the polymer electrolyte membrane-electrode assembly (MEA) is that the hydrogen supplied to the anode, the anode of the fuel cell, is separated into hydrogen ions and electrons, and then the hydrogen ions are polymerized. Through the electrolyte membrane, it moves toward the cathode, which is the cathode, and electrons move to the cathode through an external circuit, whereby oxygen molecules, hydrogen ions, and electrons react together to generate electricity and heat, and water as a reaction by-product. Will be created.
한편, 연료전지 내 전기화학 반응시 생성되는 물은 적절한 양이 존재하면 막-전극 접합체의 가습성을 유지시켜 주는 바람직한 역할을 하지만, 과량의 물 발생시 이를 적절히 제거해 주지 않으면 높은 전류밀도에서 "물 범람(Flooding)" 현상이 발생하게 되고, 이 범람된 물은 반응 기체들이 효율적으로 연료전지 셀 내까지 공급되는 것을 방해하는 역할을 하여 전압 손실이 더욱 더 커지게 된다.On the other hand, the water generated during the electrochemical reaction in the fuel cell plays a desirable role in maintaining the humidification of the membrane-electrode assembly when an appropriate amount is present. However, if the excess water is not properly removed, the “water overflow” at a high current density. (Flooding)" phenomenon occurs, and the overflowed water acts to prevent the efficient supply of reaction gases into the fuel cell, resulting in greater voltage loss.
기체 확산층(Gas diffusion layer, GDL)은 고분자 전해질막(Polymer electrolyte membrane, PEM)으로 수소와 산소를 고르게 공급하는 역할, 촉매층에서 반응된 전자를 분리판으로부터 전자를 이동시키는 전기전도체로의 역할 및 고분자 전해질막이 적정한 수분을 유지하도록 수분을 공급하거나 배출하는 등 고분자 전해질 막 연료전지에서 매우 중요한 역할을 수행하므로, 도전성, 다공성 및 소수성을 가지며 열적, 화학적으로 안정성을 보유해야 한다.Gas diffusion layer (GDL) is a polymer electrolyte membrane (PEM) that evenly supplies hydrogen and oxygen, acts as an electric conductor that moves electrons reacted in the catalyst layer from the separator plate, and polymer Since the electrolyte membrane plays a very important role in a polymer electrolyte membrane fuel cell, such as supplying or discharging moisture to maintain proper moisture, it must have conductivity, porosity and hydrophobicity, and have thermal and chemical stability.
따라서 고온에서 탄화 열처리되어 전기전도도가 우수하며 전기저항이 낮고 내열성 및 내화학성이 우수한 카본섬유가 기체 확산층(Gas diffusion layer, GDL) 소재로 주목받고 있다.Therefore, carbon fiber having excellent electrical conductivity, low electrical resistance, and excellent heat resistance and chemical resistance by carbonization heat treatment at high temperature is attracting attention as a material for gas diffusion layer (GDL).
하지만 탄소섬유를 이용하여 기체 확산층(Gas diffusion layer, GDL)을 제조하기 위해서는 수용액상에서 균일하게 분산되어야 하나 아직 분산기술이 부족하여 기공도 분포, 가스투과도, 전기전도도, 전기저항 등을 동시에 만족시키지 못하고 있는 실정이다.However, in order to manufacture a gas diffusion layer (GDL) using carbon fiber, it must be uniformly dispersed in an aqueous solution, but due to the lack of dispersion technology, porosity distribution, gas permeability, electrical conductivity, and electrical resistance are not satisfied at the same time. There is a situation.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 도출된 것으로, 기체 확산층(Gas diffusion layer, GDL)이 균일한 두께, 통기성, 및 우수한 전기전도도를 보유할 수 있도록 수용액상의 탄소섬유를 균일하게 분산시킬 수 있는 GDL용 탄소섬유 종이 제조방법 및 그 제조방법에 의해 제조된 GDL용 탄소섬유 종이를 목적으로 한다.The present invention was derived to solve the above problems, and carbon fibers in an aqueous solution can be uniformly dispersed so that the gas diffusion layer (GDL) has a uniform thickness, air permeability, and excellent electrical conductivity. The purpose of this is the manufacturing method of carbon fiber paper for GDL and the carbon fiber paper for GDL manufactured by the manufacturing method.
이와 같은 기술적 과제를 해결하기 위해, 본 발명에 따른 GDL용 탄소섬유 종이 제조방법은, 유기용매, 탄소섬유, 증점제, 바인더 및 물을 혼합하는 단계; 및 성형하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.In order to solve such a technical problem, the method of manufacturing a carbon fiber paper for GDL according to the present invention comprises: mixing an organic solvent, carbon fiber, a thickener, a binder, and water; And it characterized in that it comprises a step of molding.
또한 본 발명에 따른 GDL용 탄소섬유 종이 제조방법에서, 유기용매, 탄소섬유, 증점제, 바인더 및 물을 혼합하는 단계는, ⅰ) 유기용매에 탄소섬유를 혼합한 제1 혼합물과, 증점제, 바인더 및 물을 혼합하여 제2 혼합물을 준비하는 제1 단계; ⅱ) 상기 제1 단계에서 준비된 제1 혼합물과 제2 혼합물을 혼합하여 제3 혼합물을 준비하는 제2 단계; 및 ⅲ) 상기 제2 단계에서 준비된 제3 혼합물을 초음파 처리하여 슬러리 상태의 원료 혼합물을 준비하는 제3 단계를 포함하고, 상기 성형하는 단계는, ⅳ) 상기 제3 단계에서 준비된 원료 혼합물을 메쉬 밸트에 적층하는 제4 단계; 및 ⅴ) 메쉬 밸트에 적층된 원료 혼합물을 탈수하는 제5 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, in the method for producing carbon fiber paper for GDL according to the present invention, the step of mixing an organic solvent, carbon fiber, a thickener, a binder, and water includes: i) a first mixture of carbon fibers mixed with an organic solvent, a thickener, a binder, and A first step of preparing a second mixture by mixing water; Ii) a second step of preparing a third mixture by mixing the first mixture and the second mixture prepared in the first step; And iii) a third step of preparing a raw material mixture in a slurry state by ultrasonicating the third mixture prepared in the second step, wherein the forming step includes: iv) the raw material mixture prepared in the third step with a mesh belt A fourth step of laminating on; And v) a fifth step of dehydrating the raw material mixture stacked on the mesh belt.
본 발명에 따른 GDL용 탄소섬유 종이 제조방법에서, 상기 제5 단계 이후에, ⅵ) 열풍 건조하는 제6 단계를 더 포함할 수 있다.In the method for manufacturing carbon fiber paper for GDL according to the present invention, after the fifth step, it may further include a sixth step of vi) hot air drying.
본 발명에 따른 GDL용 탄소섬유 종이 제조방법에서, 상기 유기용매는 에탄올이고, 상기 증점제는 카르복시메틸 셀롤로우즈 (carboxyl methyl cellulose)이고, 상기 바인더는 폴리비닐알코올(poly vinyl alcohol)인 것을 특징으로 한다.In the method for manufacturing carbon fiber paper for GDL according to the present invention, the organic solvent is ethanol, the thickener is carboxyl methyl cellulose, and the binder is polyvinyl alcohol. do.
본 발명의 GDL용 탄소섬유 종이 제조방법에 의하면 초음파 처리를 통해 탄소섬유를 분산시키기 때문에, 증점제의 주입량을 최소화할 수 있고 결과적으로 균일한 두께, 통기성, 및 우수한 전기전도도를 갖는 탄소종이를 제조할 수 있다는 장점이 있다.According to the method of manufacturing carbon fiber paper for GDL of the present invention, since the carbon fiber is dispersed through ultrasonic treatment, the injection amount of the thickener can be minimized, and as a result, a carbon paper having a uniform thickness, breathability, and excellent electrical conductivity can be produced. It has the advantage of being able to.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 GDL용 탄소섬유 종이 제조방법을 설명하는 흐름도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 GDL용 탄소섬유 종이의 제조장치 구성도이다.1 is a flowchart illustrating a method of manufacturing carbon fiber paper for GDL according to an embodiment of the present invention.
2 is a block diagram of an apparatus for manufacturing carbon fiber paper for GDL according to an embodiment of the present invention.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예와 도면을 참조하여 본 발명을 보다 구체적으로 설명하되, 이는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세하게 설명하기 위한 것이지, 이로 인해 본 발명의 기술적인 사상 및 범주가 한정되는 것을 의미하지는 않는다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to preferred embodiments of the present invention and the drawings, which will be described in detail enough to allow those of ordinary skill in the art to easily implement the present invention. For this purpose, it does not mean that the technical spirit and scope of the present invention are limited thereby.
또한, 다르게 정의되지 않는 한 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.In addition, unless otherwise defined, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which the present invention belongs. Terms such as those defined in a commonly used dictionary should be interpreted as having a meaning consistent with the meaning of the related technology, and should not be interpreted as an ideal or excessively formal meaning unless explicitly defined in this application. Does not.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 GDL용 탄소섬유 종이 제조방법을 설명하는 흐름도이다. 도 1에 나타낸 바와 같이 본 발명에 따른 GDL용 탄소섬유 종이 제조방법은, 유기용매, 탄소섬유, 증점제, 바인더 및 물을 혼합하는 단계; 및 성형하는 단계를 포함하여 이루어진다.1 is a flowchart illustrating a method of manufacturing carbon fiber paper for GDL according to an embodiment of the present invention. As shown in Figure 1, the method of manufacturing a carbon fiber paper for GDL according to the present invention comprises the steps of mixing an organic solvent, carbon fiber, a thickener, a binder, and water; And shaping.
구체적으로 유기용매, 탄소섬유, 증점제, 바인더 및 물을 혼합하는 단계는, ⅰ) 유기용매에 탄소섬유를 혼합한 제1 혼합물과, 증점제, 바인더 및 물을 혼합하여 제2 혼합물을 준비하는 제1 단계, ⅱ) 상기 제1 단계에서 준비된 제1 혼합물과 제2 혼합물을 혼합하여 제3 혼합물을 준비하는 제2 단계, 및 ⅲ) 상기 제2 단계에서 준비된 제3 혼합물을 초음파 처리하여 슬러리 상태의 원료 혼합물을 준비하는 제3 단계를 포함한다.Specifically, the step of mixing an organic solvent, carbon fiber, a thickener, a binder, and water includes: i) a first mixture of a first mixture of carbon fibers mixed with an organic solvent, a thickener, a binder, and water to prepare a second mixture. Step, ii) a second step of preparing a third mixture by mixing the first mixture and the second mixture prepared in the first step, and iii) the third mixture prepared in the second step is ultrasonically treated to form a raw material in a slurry state. And a third step of preparing the mixture.
그리고 상기 성형하는 단계는, ⅳ) 상기 제3 단계에서 준비된 원료 혼합물을 메쉬 밸트에 적층하는 제4 단계, ⅴ) 메쉬 밸트에 적층된 원료 혼합물을 탈수하는 제5 단계, 및 ⅵ) 열풍 건조하는 제6 단계를 더 포함하여 이루어진다.And the forming step includes: iv) a fourth step of laminating the raw material mixture prepared in the third step on a mesh belt, v) a fifth step of dewatering the raw material mixture stacked on the mesh belt, and ⅵ) hot air drying. It consists of six more steps.
상기 단계들을 보다 상세히 설명하면, ⅰ) 상기 제1 단계는 제1 혼합물과 제2 혼합물을 준비하는 단계로서, 제1 혼합물은 유기용매에 탄소섬유를 혼합하여 준비한다. 여기서, 상기 유기용매는 탄화수소계, 할로겐화 난화수소계, 방향족 염화탄화수소계, 알코올계, 알데하이드계, 에테르 에스테르계, 케톤계, 글리콜 에테르계와 같은 유기 용매 중에서 선택된 1종 또는 2종 이상을 사용할 수 있고, 바람직하게는 에탄올이다.Explaining the above steps in more detail, i) the first step is a step of preparing a first mixture and a second mixture, and the first mixture is prepared by mixing carbon fibers in an organic solvent. Here, the organic solvent may be one or two or more selected from organic solvents such as hydrocarbon-based, halogenated refractory hydrogen-based, aromatic chlorinated hydrocarbon-based, alcohol-based, aldehyde-based, ether ester-based, ketone-based, glycol ether-based organic solvent. And, preferably, ethanol.
탄소섬유는 폴리아크로니트릴을 전구체로 하여 제조되며 길이 1~12mm 및 직경 1~10μm이 될 수 있도록 차핑(chopping)하는 것이 바람직인데, 이는 용매 상에서 표면장력을 최소화하여 분산성을 유지하기 위한 것이다. 상기와 같은 구성으로 이루어진 제1 혼합물은 교반기에서 교반한다.The carbon fiber is manufactured using polyaconitrile as a precursor and is preferably chopped to have a length of 1 to 12 mm and a diameter of 1 to 10 μm, and this is to minimize surface tension in a solvent to maintain dispersibility. The first mixture composed of the above configuration is stirred in a stirrer.
제2 혼합물은 증점제, 바인더 및 물을 혼합하여 준비한다. 여기서, 증점제로는 카르복실메틸셀룰로우즈(carboxyl methyl cellulose)인 것이 바람직하다. 바인더로는 폴리비닐알코올(polyvinyl alcohol), 초산비닐아세테이트(PVAC) 및 아크릴레이트(Acrylate) 중 어느 하나인 것이 바람직하고, 길이 3mm 및 직경 2μm을 갖는 폴리비닐알코올(polyvinyl alcohol)을 탄소섬유의 4~6 중량% 비율로 첨가하는 것이 보다 바람직하다.The second mixture is prepared by mixing a thickener, a binder, and water. Here, it is preferable that the thickener is carboxyl methyl cellulose. The binder is preferably any one of polyvinyl alcohol, vinyl acetate (PVAC), and acrylate, and polyvinyl alcohol having a length of 3 mm and a diameter of 2 μm is used as 4 carbon fibers. It is more preferable to add it in a proportion of ~6% by weight.
상기와 같은 구성으로 이루어진 제2 혼합물은 교반기에서 교반한다.The second mixture composed of the above configuration is stirred in a stirrer.
ⅱ) 제2 단계는 제1 혼합물과 제2 혼합물을 혼합하여 제3 혼합물을 준비하는 단계로서, 상기 제1 단계와 동일한 조건으로 교반할 수 있다.Ii) The second step is a step of preparing a third mixture by mixing the first mixture and the second mixture, and may be stirred under the same conditions as the first step.
ⅲ) 제3 단계는 제2 단계에서 준비한 제3 혼합물을 초음파로 처리하여 슬러리 상태의 원료 혼합물을 준비하는 단계이다. 초음파를 사용하면 증점제를 소량 첨가하더라도 탄소섬유가 혼합물 전체에 고르게 분산되어 균일한 두께, 통기성 및 우수한 전기전도도를 갖는 탄소섬유 종이를 얻는 것이 가능하다.Iii) The third step is a step of preparing a raw material mixture in a slurry state by ultrasonically treating the third mixture prepared in the second step. With the use of ultrasonic waves, even if a small amount of a thickener is added, carbon fibers are evenly dispersed throughout the mixture, so that it is possible to obtain carbon fiber paper having a uniform thickness, air permeability and excellent electrical conductivity.
여기서, 초음파는 20~200kHz로 조절하는 것이 바람직하다.Here, the ultrasonic wave is preferably adjusted to 20 ~ 200kHz.
ⅳ) 단계는 상기 ⅲ) 단계에서 준비된 슬러리 상태의 원료 혼합물을 메쉬 밸트에 적층하는 단계로서, 일예로 도 2에 나타낸 제조 장치를 사용할 수 있다. Step iv) is a step of laminating the raw material mixture in a slurry state prepared in step iii) on a mesh belt, and as an example, the manufacturing apparatus shown in FIG. 2 may be used.
구체적으로, ⅲ) 단계에서 준비된 원료 혼합물은 펌프(미도시)에 의해 호퍼(100)로 이송되며, 호퍼(100) 일측에 연결되어 있는 분사 노즐(110)은 소정의 속도로 이동하고 있는 메쉬 밸트(200) 상부로 원료 슬러리 혼합물을 분사한다. Specifically, the raw material mixture prepared in step iii) is transferred to the
여기서, 상기 호퍼(100)의 분사 노즐(110)은 외부와 차단되어 별도의 공간을 형성하는 헤드박스(300) 내부에 위치하는 것이 바람직하다. Here, it is preferable that the
ⅴ) 단계는 메쉬 밸트(200)에 적층된 원료 혼합물을 탈수하는 단계로서, 1차 탈수 단계와 2차 탈수 단계로 이루어질 수 있다.The step v) is a step of dehydrating the raw material mixture stacked on the
구체적으로, 1차 탈수 단계는 상기 원료 혼합물이 메쉬 밸트(200)에 적층되는 순간, 원료 혼합물이 적층되는 반대면인 메쉬 밸트(200)의 하면에 위치하는 제1 감압탈수장치(310)로 탈수할 수 있고, 이때 진공압은 50~80 cmHg인 것이 바람직하다.Specifically, in the first dehydration step, at the moment when the raw material mixture is stacked on the
상기와 같이 원료 혼합물이 메쉬 밸트(200)에 적층되는 순간에 1차 감압탈수를 실시하면, 메쉬 밸트(200)에 가해지는 하중을 줄일 수 있어 장치의 보수비용을 줄일 수 있고, 특히 1차 탈수에 의해 섬유간의 결합이 이루어지기 때문에 메쉬 밸트(200)가 다소 경사져 이동하더라도 적층된 원료 슬러리 혼합물이 그대로 유지되어 균일한 두께의 필터를 얻을 수 있다.If the primary dehydration is performed at the moment when the raw material mixture is stacked on the
2차 탈수 단계는 1차 탈수된 원료 슬러리 혼합물의 수분을 더욱 낮춤과 동시에 섬유간의 결합을 더욱 치밀하게 유도하는 단계로서, 제1 감압탈수장치(310) 후방에 위치하는 제2 감압탈수장치(400)에 의해 수행될 수 있고, 자연중력식도 가능하지만 10~40 cmHg의 진공압으로 감압탈수하는 것이 바람직하다.The second dehydration step is a step of further lowering the moisture of the raw material slurry mixture that has been dehydrated and at the same time inducing more dense bonding between the fibers, and a second
ⅵ) 단계는 열풍건조하는 단계이다. 탈수단계에서도 일부 잔류하는 수분을 완전히 건조하여 필터를 수득하는 단계로서, 100~150℃의 온도로 유지되는 건조장치(600)에서 열풍건조하는 것이 바람직하다.Step ⅵ) is a step of hot air drying. In the dehydration step, as a step of completely drying some residual moisture to obtain a filter, it is preferable to perform hot air drying in a
이후 필요에 따라 권취 장치(700)로 권취할 수 있고, 또 원료 슬러리 혼합물을 메쉬 밸트에 추가로 적층하는 단계, 탈수단계, 가압단계 열풍건조 단계 중 어느 하나 이상의 단계를 반복적으로 수행할 수 있다.Thereafter, if necessary, it may be wound with the winding
이제까지 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 균등한 범위는 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.So far, the present invention has been looked at around its preferred embodiments. Those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains will be able to understand that the present invention may be implemented in a modified form without departing from the essential characteristics of the present invention. Therefore, the disclosed embodiments should be considered from an illustrative point of view rather than a limiting point of view. The scope of the present invention is shown in the claims rather than the above description, and the scope equivalent thereto should be construed as being included in the present invention.
100 : 호퍼
110 : 분사노즐
200 : 메쉬 밸트
300 : 헤드박스
310 : 제1 감압탈수장치
400 : 제2 감압탈수장치
500 : 가압로울러
600 : 건조장치
700 : 권취장치100: hopper
110: injection nozzle
200: mesh belt
300: head box
310: first decompression dehydration device
400: second decompression dehydration device
500: pressure roller
600: drying device
700: winding device
Claims (4)
성형하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 GDL용 탄소섬유 종이 제조방법.
Mixing an organic solvent, carbon fiber, a thickener, a binder, and water; And
GDL carbon fiber paper manufacturing method comprising the step of molding.
유기용매, 탄소섬유, 증점제, 바인더 및 물을 혼합하는 단계는,
ⅰ) 유기용매에 탄소섬유를 혼합한 제1 혼합물과, 증점제, 바인더 및 물을 혼합하여 제2 혼합물을 준비하는 제1 단계;
ⅱ) 상기 제1 단계에서 준비된 제1 혼합물과 제2 혼합물을 혼합하여 제3 혼합물을 준비하는 제2 단계; 및
ⅲ) 상기 제2 단계에서 준비된 제3 혼합물을 초음파 처리하여 슬러리 상태의 원료 혼합물을 준비하는 제3 단계를 포함하고,
상기 성형하는 단계는,
ⅳ) 상기 제3 단계에서 준비된 원료 혼합물을 메쉬 밸트에 적층하는 제4 단계; 및
ⅴ) 메쉬 밸트에 적층된 원료 혼합물을 탈수하는 제5 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 GDL용 탄소섬유 종이 제조방법.
The method of claim 1,
The step of mixing the organic solvent, carbon fiber, thickener, binder, and water,
I) a first step of preparing a second mixture by mixing a first mixture in which carbon fibers are mixed in an organic solvent, a thickener, a binder, and water;
Ii) a second step of preparing a third mixture by mixing the first mixture and the second mixture prepared in the first step; And
Iii) a third step of preparing a raw material mixture in a slurry state by ultrasonicating the third mixture prepared in the second step,
The forming step,
Iv) a fourth step of laminating the raw material mixture prepared in the third step on a mesh belt; And
V) A method for producing carbon fiber paper for GDL, comprising a fifth step of dehydrating the raw material mixture stacked on the mesh belt.
상기 제5 단계 이후에,
ⅵ) 열풍 건조하는 제6 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 GDL용 탄소섬유 종이 제조방법.
The method of claim 2,
After the fifth step,
Ⅵ) GDL carbon fiber paper manufacturing method, characterized in that it further comprises a sixth step of hot air drying.
상기 유기용매는 에탄올이고, 상기 증점제는 카르복시메틸 셀롤로우즈 (carboxyl methyl cellulose)이고, 상기 바인더는 폴리비닐알코올(poly vinyl alcohol)인 것을 특징으로 하는 GDL용 탄소섬유 종이 제조방법.The method of claim 2,
The organic solvent is ethanol, the thickener is carboxyl methyl cellulose, and the binder is polyvinyl alcohol.
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KR102385922B1 (en) * | 2021-10-14 | 2022-04-14 | 주식회사 엔바이오니아 | Method of Mixing recycled Carbon Fiber and Method of wet-laid nonwoven using the same |
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KR101304489B1 (en) | 2012-07-24 | 2013-09-05 | 한국에너지기술연구원 | Method for preparing carbon paper by controling specific charge density and viscosity in solution, the carbon paper prepared using the method and fuel cell comprising the carbon paper |
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