KR20200122511A - 연료전지용 알루미늄 분리판 및 그 제조방법 - Google Patents

연료전지용 알루미늄 분리판 및 그 제조방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20200122511A
KR20200122511A KR1020190045274A KR20190045274A KR20200122511A KR 20200122511 A KR20200122511 A KR 20200122511A KR 1020190045274 A KR1020190045274 A KR 1020190045274A KR 20190045274 A KR20190045274 A KR 20190045274A KR 20200122511 A KR20200122511 A KR 20200122511A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
aluminum
separator
graphene
fuel cell
coating layer
Prior art date
Application number
KR1020190045274A
Other languages
English (en)
Inventor
노용규
Original Assignee
현대자동차주식회사
기아자동차주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 현대자동차주식회사, 기아자동차주식회사 filed Critical 현대자동차주식회사
Priority to KR1020190045274A priority Critical patent/KR20200122511A/ko
Priority to US16/558,959 priority patent/US11228042B2/en
Publication of KR20200122511A publication Critical patent/KR20200122511A/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/02—Details
    • H01M8/0202—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors
    • H01M8/0204—Non-porous and characterised by the material
    • H01M8/0223—Composites
    • H01M8/0228—Composites in the form of layered or coated products
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/02—Details
    • H01M8/0202—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors
    • H01M8/0204—Non-porous and characterised by the material
    • H01M8/0206—Metals or alloys
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/02—Details
    • H01M8/0202—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors
    • H01M8/0204—Non-porous and characterised by the material
    • H01M8/0213—Gas-impermeable carbon-containing materials
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/02—Details
    • H01M8/0202—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors
    • H01M8/0258—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors characterised by the configuration of channels, e.g. by the flow field of the reactant or coolant
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/50—Fuel cells
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Fuel Cell (AREA)

Abstract

본 발명은 알루미늄 소재 분리판의 표면에 코팅층을 형성하여 내식성과 함께 열전도도 및 전기전도도를 향상시킬 수 있는 연료전지용 알루미늄 분리판 및 그 제조방법에 관한 것이다.
본 발명의 일 실시형태에 따른 연료전지용 알루미늄 분리판은 연료전지에 사용되는 알루미늄 소재의 분리판으로서, 알루미늄 소재를 이용하여 분리판 형상으로 구비된 분리판 기재와; 그래핀과 라디칼 스캐빈져(radical scavenger)로 이루어진 복합재가 상기 분리판 기재의 표면에 코팅된 코팅층을 포함한다.

Description

연료전지용 알루미늄 분리판 및 그 제조방법{Aluminum separator for fuel cell and manufacturing method thereof}
본 발명은 연료전지용 알루미늄 분리판 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 알루미늄 소재 분리판의 표면에 코팅층을 형성하여 내식성과 함께 열전도도 및 전기전도도를 향상시킬 수 있는 연료전지용 알루미늄 분리판 및 그 제조방법에 관한 것이다.
연료전지는 연료가 가지고 있는 화학 에너지를 스택 내에서 전기 화학적으로 반응시켜 전기 에너지로 변환하는 일종의 발전장치로서, 산업용, 가정용 및 차량의 구동 전력을 공급할 뿐만 아니라 휴대용 장치와 같은 소형 전자 제품의 전력공급에 사용될 수 있으며, 최근 고효율의 청정 에너지원으로 점차 그 사용영역이 확대되고 있다.
도 1은 일반적인 연료전지의 단위 셀을 보여주는 도면이다.
도 1에서 알 수 있듯이, 일반적인 연료전지의 단위 셀은 가장 안쪽에 막전극 접합체(10, MEA: Membrane-Electrode Assembly)가 위치하는데, 이 막전극 접합체는 수소 양이온(Proton)을 이동시켜 줄 수 있는 고분자 전해질막(11)과, 이 전해질막 양면에 수소와 산소가 반응할 수 있도록 도포된 촉매층, 즉 공기극(12: cathode) 및 연료극(13: anode)으로 구성되어 있다.
또한, 상기 막전극 집합체(10)의 바깥 부분, 즉 공기극(12) 및 연료극(13)이 위치한 바깥 부분에는 기체확산층(20, GDL: Gas Diffusion Layer)이 적층되고, 상기 기체확산층(20)의 바깥 쪽에는 반응가스를 공급하고 반응에 의해 발생된 물을 배출하도록 유로(Flow Field)가 형성된 분리판(30)이 위치한다.
특히, 분리판은 반응가스를 공급하고, 생성수를 배출시키며, 전기를 이동시키는 주요 역할뿐 아니라, 셀스택을 지지하고 반응열을 배출하는 등의 부가적인 기능을 수행해야 한다. 이와 같은 분리판의 여러 기능으로 인해 전기화학적, 기계적 및 물리적 특성들이 다양하게 요구된다.
예를 들어, 분리판으로 사용되는 소재는 전기전도성과 열전도성이 높은 동시에 내부식성 등 높은 화학적 안정성이 필요하다. 또한, 냉매나 기체에 대한 밀폐성이 우수해야 하며 스택을 지지하는 역할을 하므로 기계적 강도가 높아야 한다.
그래서, 최근에는 분리판에서 요구하는 특성을 만족시키기 위하여 스테인리스강과 같은 금속소재의 분리판을 제작하여 사용하고 있다.
그러나, 스테인리스강 소재로 분리판을 제작하는 경우에 분리판에서 요구되는 전기화학적, 기계적 및 물리적 특성을 만족하는 장점이 있었지만, 무게가 무거워서 연료전지 스택을 경량화하는 측면에서 소재를 변경하고자 하는 요구가 발생하였다.
이에, 최근에는 대표적인 경량화 소재이면서 열전도도 및 전기전도도가 우수하고, 성형성 및 가격 측면에서 우수한 알루미늄 소재를 사용하여 분리판을 제작하는 연구가 이루어지고 있다. 하지만, 알루미늄 소재는 내부식성이 약하고, 공기 노출시에 산화막 생성으로 저항이 증가되는 문제가 있었다.
상기의 배경기술로서 설명된 내용은 본 발명에 대한 배경을 이해하기 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.
일본공개특허공보 제2006-049209호 (2006.02.16)
본 발명은 알루미늄 기재의 표면에 열전도도 및 전기전도도가 우수한 그래핀과 함께 라디칼 스캐빈져(radical scavenger)를 코팅하여 경량화를 달성하면서 내식성과 함께 열전도도 및 전기전도도를 향상시킬 수 있는 연료전지용 알루미늄 분리판 및 그 제조방법을 제공한다.
본 발명의 일 실시형태에 따른 연료전지용 알루미늄 분리판은 연료전지에 사용되는 알루미늄 소재의 분리판으로서, 알루미늄 소재를 이용하여 분리판 형상으로 구비된 분리판 기재와; 그래핀과 라디칼 스캐빈져(radical scavenger)로 이루어진 복합재가 상기 분리판 기재의 표면에 코팅된 코팅층을 포함한다.
상기 분리판 기재는 순수 알루미늄이고, 표면에 산화막이 형성되지 않은 것을 특징으로 한다.
상기 코팅층을 형성하는 그래핀은 환원된 그래핀 옥사이드(rGO)인 것을 특징으로 한다.
상기 코팅층을 형성하는 라디칼 스캐빈져는 Ce, CeOx, Mn, 및 MnOx 중 적어도 어느 하나 또는 그 혼합물인 것을 특징으로 한다.
상기 분리판 기재와 코팅층 사이에는 그래핀으로 형성된 접합층이 더 형성된 것을 특징으로 한다.
상기 접합층을 형성하는 그래핀은 환원된 그래핀 옥사이드(rGO)인 것을 특징으로 한다.
상기 코팅층에는 금속 소재의 전도성 입자가 증착된 것을 특징으로 한다.
상기 전도성 입자는 금(Au) 나노 입자인 것을 특징으로 한다.
상기 코팅층을 형성하는 라디칼 스캐빈져는 전도성 폴리머로 캡핑(capping)된 것을 특징으로 한다.
상기 라디칼 스캐빈져는 Ce, CeOx, Mn, 및 MnOx 중 적어도 어느 하나 또는 그 혼합물이고, 상기 전도성 폴리머는 PDDA(PolyDDA, Polydiallyldimethylammonium chloride)인 것을 특징으로 한다.
상기 코팅층을 형성하는 그래핀과 라디칼 스캐빈져는 그래핀 100중량부에 대하여 라디칼 스캐빈져 0.1 ~ 30중량부의 질량비로 이루어진 것을 특징으로 한다.
한편, 본 발명의 일 실시형태에 따른 연료전지용 알루미늄 분리판의 제조방법은 연료전지에 사용되는 알루미늄 소재의 분리판을 제조하는 방법으로서, 알루미늄 소재를 이용하여 분리판 형상으로 분리판 기재를 준비하는 기재 준비단계와; 그래핀과 라디칼 스캐빈져(radical scavenger)을 혼합한 메인코팅액을 준비하는 메인코팅액 준비단계와; 준비된 분리판 기재의 표면에 형성된 산화막을 제거하는 제거단계와; 산화막이 제거된 분리판 기재에 준비된 메인코팅액을 코팅하여 코팅층을 형성하는 메인코팅단계를 포함한다.
상기 메인코팅단계 이후에는 분리판 기재의 표면에 코팅된 코팅층을 환원처리하여 코팅층을 형성하는 그래핀을 환원처리하는 환원단계를 더 포함한다.
상기 메인코팅액 준비단계에서 준비되는 메인코팅액은 그래핀과 라디칼 스캐빈져를 그래핀 100중량부에 대하여 라디칼 스캐빈져 0.1 ~ 30중량부의 질량비로 용매에 혼합시켜서 준비하고, 상기 라디칼 스캐빈져는 Ce, CeOx, Mn, 및 MnOx 중 적어도 어느 하나 또는 그 혼합물인 것을 특징으로 한다.
상기 메인코팅단계 이전에는, 그래핀을 용매에 혼합시킨 프리코팅액을 준비하는 프리코팅액 준비단계와; 산화막이 제거된 분리판 기재의 표면에 준비된 프리코팅액을 코팅하여 접합층을 형성하는 프리코팅단계를 더 포함한다.
상기 메인코팅단계 이후에는 상기 코팅층에 금속 소재의 전도성 입자를 증착시키는 증착단계를 더 포함한다.
상기 증착단계에 증착되는 전도성 입자는 금(Au) 나노 입자인 것을 특징으로 한다.
상기 메인코팅액 준비단계에서 메인코팅액에 혼합되는 라디칼 스캐빈져는 전도성 폴리머를 캡핑(capping)하여 준비하는 것을 특징으로 한다.
상기 전도성 폴리머는 PDDA(PolyDDA, Polydiallyldimethylammonium chloride)인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 알루미늄 소재를 분리판의 기재로 사용하여 경량화를 달성하면서, 분리판 기재의 표면에 열전도도 및 전기전도도가 좋은 그래핀을 코팅하여 분리판의 열전도도 및 전기전도도를 향상시킬 수 있다.
또한, 그래핀과 함께 라디칼 스캐빈져(radical scavenger) 역할을 하는 나노 입자를 함께 분리판 기재의 표면에 코팅하여 분리판의 내부식성을 향상시킬 수 있다.
그리고, 분리판 기재의 표면에 그래핀 및 라디칼 스캐빈져를 코팅하기 전에 분리판 기재의 산화막을 제거하여 분리판 기재와 그래핀의 결합력을 향상시킬 수 있다.
또한, 세라믹 소재인 라디칼 스캐빈져의 사용으로 접촉저항이 증가하는 것을 방지하기 위하여 금속 소재의 전도성 입자를 코팅층에 증착시키거나 라디칼 스캐빈져를 전도성 폴리머로 캡핑하여 분리판의 접촉저항을 줄일 수 있다.
도 1은 일반적인 연료전지의 단위 셀을 보여주는 도면이고,
도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 알루미늄 분리판을 보여주는 단면도이며,
도 3은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 알루미늄 분리판을 보여주는 단면도이고,
도 4는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 알루미늄 분리판을 보여주는 단면도이며,
도 5는 본 발명의 제 4 실시예에 따른 알루미늄 분리판을 보여주는 단면도이고,
도 6은 본 발명에 따른 알루미늄 분리판을 제조하는 방법을 보여주는 순서도이며,
도 7은 본 발명에 따른 알루미늄 분리판의 제조방법 중 코팅단계에서 이루어지는 화학결합 구조를 보여주는 모식도이고,
도 8은 본 발명에 따른 알루미늄 분리판의 제조방법 중 환원단계에서 이루어지는 화학결합 구조를 보여주는 모식도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 더욱 상세히 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.
먼저, 본 발명에 따른 알루미늄 분리판은 통상의 차량용 연료전지의 스택에 적용되는 분리판으로서, 그 형상은 특정 형상으로 제한되지 않고, 연료전지 스택의 구조에 따라 다양하게 변경되어 구현될 수 있을 것이다.
특히, 본 발명은 분리판을 알루미늄 소재로 제조하면서, 그 표면에 전기화학적, 기계적 및 물리적 특성을 향상시키는 코팅을 적용하는 기술로서, 분리판의 형상을 간소화하여 설명한다. 또한, 분리판의 표면에 형성되는 코팅층은 분리판의 일부 또는 전체에 형성될 수 있지만, 설명의 편의 및 이해를 위하여 분리판의 일면에 코팅층의 형성되는 것을 예로 하여 설명한다.
도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 알루미늄 분리판을 보여주는 단면도이다.
도 2에 도시된 바와 같이 본 발명의 제 1 실시예에 따른 알루미늄 분리판은 알루미늄 소재를 이용하여 분리판 형상으로 구비된 분리판 기재(100)와; 그래핀(210)과 라디칼 스캐빈져(220, radical scavenger)로 이루어진 복합재가 상기 분리판 기재(100)의 표면에 코팅된 코팅층(200)을 포함한다.
분리판 기재(100)는 분리판의 형상을 결정하는 모재로서, 경량화의 달성을 위하여 알루미늄(Al) 소재로 형성된다.
알루미늄은 일반적인 스틸(steel) 소재 중량의 1/3 수준으로서, 분리판 기재(100)를 알루미늄으로 제작하여 분리판의 경량화를 달성할 수 있다. 그리고, 알루미늄은 열전도도가 우수하고, 전기 저항이 매우 낮아서 연료전지 스택의 성능 향상을 기대할 수 있다. 또한, 알루미늄은 성형성이 좋고 가격적인 측면에서도 스테인리스강 대비 저렴하다. 하지만, 알루미늄은 내부식성이 약하고, 공기 노출시에 산화막이 생성되어 저항의 증가하는 단점이 있다.
한편, 본 발명에서 분리판 기재(100)는 순수 알루미늄을 사용하고, 알루미늄 소재의 특성상 분리판 기재(100)의 표면에 형성되는 산화막을 제거하여 표면에 산화막이 형성되지 않은 상태로 사용된다.
코팅층(200)은 상기 알루미늄 소재의 단점을 보완하기 위하여 분리판 기재(100)의 표면에 코팅되는 것으로서, 코팅층(200)은 내부식성을 향상시키기 위한 라디칼 스캐빈져(220)를 포함하면서, 라디칼 스캐빈져(220)를 분리판 기재(100)의 표면에 부착시키면서 열전도도 및 전기전도도를 향상시킬 수 있도록 그래핀(210)을 함께 포함한다.
코팅층(200)은 그래핀(210)과 라디칼 스캐빈져(220)를 물이나 글루코스(glucose)와 같은 용매에 분산시킨 수용액 상태의 메인코팅액을 준비한 다음 메인코팅액을 분리판 기재(100)의 표면에 코팅한 다음 환원처리 하여 형성된다.
그래서, 코팅층(200)을 형성하는 그래핀(210)은 그래핀 옥사이드(GO, Graphene Oxide)가 사용되고, 코팅층(200)의 형성 후에는 그래핀 옥사이드(GO)를 환원처리하여 환원된 그래핀 옥사이드(rGO, reduced graphene oxide) 상태로 존재하게 된다.
한편, 그래핀 옥사이드(GO, Graphene Oxide)는 -OH, -COO, -COOH 등과 같은 작용기를 포함하고 있고, 수용액에 쉽게 잘 분산되며 분산 안정성이 매우 뛰어나며 매우 싼 재료이다. 또한, 적절한 환원처리를 통하여 환원된 그래핀 옥사이드(rGO)로 손쉽게 변환시킬 수 있다. 특히, 그래핀 옥사이드(GO)는 표면에 형성되었던 산화막을 제거하여 높은 활성을 갖는 분리판 기재(100)와 GO-Al complex를 이뤄 다른 스틸 소재의 분리판 대비 단단하고 안정적이고 균일한 코팅층을 형성할 수 있다.
또한, 코팅층(200)을 형성하는 라디칼 스캐빈져(220)는 분리판 기재(100)의 라디칼을 소거시키는 수단으로서, 본 실시예에서 라디칼 스캐빈져(220)는 Ce, CeOx, Mn 및 MnOx 중 적어도 어느 하나 또는 그 혼합물을 적용될 수 있다. 이때 라디칼 스캐빈져(220)는 나노 사이즈로 적용되는 것이 바람직하다.
그래서, 라디칼 스캐빈져(220)로 사용되는 Ce, CeOx, Mn 및 MnOx는 알루미늄의 부식을 억제하고, 코팅층의 내구성을 유지시킨다.
부연하자면, 연료전지에서 발생하는 물은 이온교환막의 SO3- 술폰산기로 인해 pH2~ 5의 값을 가지며, 물 생성시와 운전 조건에 따라 과산화수소(H2O2)가 발생하며 산소와 가습조건에 의해 매우 가혹한 환경을 제공한다. 특히 과산화수소(H2O2)와 이로 인한 활성 라디칼은 대부분의 금속 재료를 부식시킨다. 그래서, 본 발명에서는 이에 대한 방지책으로 라디칼을 없애주는 라디칼 스캐빈져(220)를 적용한 것이다.
한편, Ce는 Oxidant state(0~4)를 갖기 때문에 Ce 및 CeOx는 코팅층 내부로 전자가 이동하는 것을 억제할 수 있다.
Mn은 Mn이온을 발생시키고, Mn이온은 과산화수소(H2O2)를 물(H2O)로 변환시키고, 이때 발생하는 OH 라디칼은 Ce로 중화시킨다.
따라서, Ce 및 CeOx와 Mn 및 MnOx는 서로 작용되는 메커니즘에 차이가 있는바, 본 실시예에서 라디칼 스캐빈져(220)는 Ce 및 CeOx 중 어느 하나 또는 그 혼합물을 우선적으로 선택하여 사용하는 것이 바람직하고, 더 바람직하게는 Ce 및 CeOx 중 어느 하나 또는 그 혼합물과 Mn 및 MnOx 중 적어도 어느 하나 또는 그 혼합물을 함께 사용하는 것이 바람직하다.
한편, 코팅층(200)을 형성하는 그래핀(210)과 라디칼 스캐빈져(220)는 그래핀(210) 100중량부에 대하여 라디칼 스캐빈져(220) 0.1 ~ 30중량부의 질량비로 이루어진 것이 바람직하다. 이렇게 그래핀(210)의 함량 대비 라디칼 스캐빈져(220)의 함량을 한정하는 이유는 라디칼 스캐빈져(220)의 함량이 제시된 범위보다 적은 경우에는 코팅층(200)에서 라디칼을 소거하는 효과를 기대할 수 없고, 라디칼 스캐빈져(220)의 함량이 제시된 범위보다 많은 경우에는 세라믹 소재인 라디칼 스캐빈져의 양이 많아질수록 전기전도도가 낮아지기 때문에 분리판에서 요구되는 전기전도도를 만족하기 위하여 그 상한값을 제한하는 것이 바람직하다.
한편, 본 발명은 분리판 기재(100)와 코팅층(200)의 결합력을 증대시키기 위하여 분리판 기재(100)와 코팅층(200) 사이에 결합방식을 개선할 수 있다.
도 3은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 알루미늄 분리판을 보여주는 단면도이다.
도 3에 도시된 바와 같이 본 발명의 제 2 실시예에 따른 알루미늄 분리판은 알루미늄 소재를 이용하여 분리판 형상으로 구비된 분리판 기재(100)와; 그래핀(210)과 라디칼 스캐빈져(220)로 이루어진 복합재가 상기 분리판 기재(100)의 표면에 코팅된 코팅층(200)을 포함하고, 상기 분리판 기재(100)와 코팅층(200) 사이에는 그래핀(210)으로 형성된 접합층(300)이 더 형성된다.
분리판 기재(100)와 코팅층(200)은 전술된 제 1 실시예의 분리판 기재(100) 및 코팅층(200)과 같은 구성으로서, 중복되는 설명은 생략한다.
접합층(300)은 분리판 기재(100)와 코팅층(200) 사이에 개재되어 분리판 기재(100)와 코팅층(200) 사이의 결합을 강화시키면서, 코팅층(200)이 더 균일하게 형성되도록 한다.
부연하자면, Ce, CeOx, Mn, 및 MnOx와 같은 라디칼 스캐빈져(220)는 나노 사이즈의 입자가 적용되지만, 2D 물질인 그래핀(210)에 비하여 두께가 크기 때문에 그래핀(210)과 라디칼 스캐빈져(220)로 이루어진 코팅층(200)을 분리판 기재(100)에 직접 코팅하는 경우에는 결합의 불균일이 발생할 수 있다.
그래서, 접합층(300)은 그래핀(210)을 포함하는 수용액 상태의 프리코팅액을 준비한 다음, 분리판 기재(100)에 코팅층(200)을 형성하기 이전에 분리판 기재(100)의 표면에 먼저 프리코팅액을 코팅하여 형성한다. 이후 접합층(300)의 표면에 전술된 코팅층(200)을 형성한다.
이때도 마찬가지로 접합층(300)을 형성하는 그래핀(210)은 그래핀 옥사이드(GO, Graphene Oxide)가 사용되고, 프리코팅층(200) 및 코팅층(200)의 형성 후에는 프리코팅층(200) 및 코팅층(200)을 형성하는 그래핀 옥사이드(GO)를 환원처리하여 환원된 그래핀 옥사이드(rGO, reduced graphene oxide) 상태로 존재하게 된다.
한편, 본 발명은 코팅층(200)의 접촉저항을 저하시켜서 전기전도도를 향상시키기 위하여 코팅층(200)을 형성하는 성분을 개선할 수 있다.
도 4는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 알루미늄 분리판을 보여주는 단면도이다.
도 4에 도시된 바와 같이 본 발명의 제 3 실시예에 따른 알루미늄 분리판은 알루미늄 소재를 이용하여 분리판 형상으로 구비된 분리판 기재(100)와; 그래핀(210)과 라디칼 스캐빈져(220)로 이루어진 복합재가 상기 분리판 기재(100)의 표면에 코팅된 코팅층(200)을 포함한다.
분리판 기재(100)는 전술된 제 1 실시예의 분리판 기재(100)와 같은 구성으로서, 중복되는 설명은 생략한다.
코팅층(200)은 전술된 제 1 실시예와 마찬가지로 그래핀(210)과 라디칼 스캐빈져(220)를 포함하면서, 분리판 기재(100)의 표면에 코팅되어 형성된다.
다만, 본 실시예에 따른 코팅층(200)에는 코팅층(200)에 포함되는 세라믹 소재의 라디칼 스캐빈져(220)의 영향으로 접촉저항이 저하되는 것을 보완하기 위하여 금속 소재의 전도성 입자(400)를 증착시킨다.
이때 전도성 입자(400)는 라디칼 스캐빈져(220)로 사용되는 세라믹 소재보다 전기전도성이 우수한 소재를 사용할 수 있다. 예를 들어 전도성 입자(400)는 전기전도도가 우수한 나노 사이즈의 금(Au) 나노 입자를 코팅층의 표면에 증착시켜서 형성할 수 있다.
부연하자면, 분리판 기재(100)에 존재하는 활성 라디칼을 억제하기 위하여 코팅층(200)에 함유되는 라디칼 스캐빈져(220)는 세라믹 소재로 형성되기 때문에 그 함량이 증가할수록 연료전지 스택의 기체확산층(GDL) 또는 이웃하는 분리판과의 접촉저항이 증가된다. 이러한 경우에 전도성 입자(400), 즉 금(Au) 나노 입자를 섬 구조(island 구조)로 코팅층(200)에 증착시켜서 증가된 접촉저항을 저하시킬 수 있다.
이때 전도성 입자(400)의 증착은 PVD나 electroplating 방법 등 다양한 방법으로 구현될 수 있다.
한편, 본 발명은 코팅층(200)에 포함되는 라디칼 스캐빈져(220)가 코팅층(200)에 안정적으로 고정되게 하기 위하여 라디칼 스캐빈져(220)를 개선할 수 있다.
또한, 도 5는 본 발명의 제 4 실시예에 따른 알루미늄 분리판을 보여주는 단면도이다.
도 5에 도시된 바와 같이 본 발명의 제 4 실시예에 따른 알루미늄 분리판은 알루미늄 소재를 이용하여 분리판 형상으로 구비된 분리판 기재(100)와; 그래핀(210)과 라디칼 스캐빈져(220)로 이루어진 복합재가 상기 분리판 기재(100)의 표면에 코팅된 코팅층(200)을 포함한다.
분리판 기재(100)는 전술된 제 1 실시예의 분리판 기재(100)와 같은 구성으로서, 중복되는 설명은 생략한다.
코팅층(200)은 전술된 제 1 실시예와 마찬가지로 그래핀(210)과 라디칼 스캐빈져(220)를 포함하면서, 분리판 기재(100)의 표면에 코팅되어 형성된다.
다만, 본 실시예에 따른 코팅층(200)에 포함되는 라디칼 스캐빈져(220)는 전도성 폴리머(230)로 캡핑(capping)하여 사용된다. 그래서, 라디칼 스캐빈져(220)를 캡핑한 전도성 폴리머(230)는 수용액에 분산되어 (-) charge(zeta potential)을 갖는 그래핀 옥사이드(GO)와 정전 결합(electrostatic bond)되어 라디칼 스캐빈져(220)의 고정력을 향상시킨다.
부연하자면, 라디칼 스캐빈져(220)로 사용되는 입자는 세라믹 재료로 매우 안정적이기 때문에 분리판 기재(100)에 쉽게 부착되지 않는다. 그래서, 약 200nm 내외의 이 세라믹 입자에 PDDA(PolyDDA, Polydiallyldimethylammonium chloride)를 캡핑(capping) 시킨다. 그러면 PDDA는 (+) charge 특성을 갖는 전도성 폴리머(230)로써, 라디칼 스캐빈져(220)로 사용되는 세라믹 입자를 둘러싼다.
그리고, 라디칼 스캐빈져(220)를 캡핑한 전도성 폴리머(230)를 그래핀 옥사이드(GO)가 분산된 수용액에 분산시키면 (-) charge(zeta potential)을 갖는 그래핀 옥사이드(GO)와 정전 결합(electrostatic bond)되어 그래핀 옥사이드와 라디칼 스캐빈져 사이의 고정력이 향상된다.
본 실시예에서는 전도성 폴리머(230)로 PDDA를 예로 하여 설명하였지만, 전도성 폴리머(230)는 PDDA에 한정되지 않고, (+) charge 특성을 가지면서 라디칼 스캐빈져(220)로 사용되는 세라믹 입자를 캡핑할 수 있는 다양한 폴리머가 사용될 수 있다.
한편, 상기와 같이 구성되는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 연료전지용 알루미늄 분리판의 제조방법에 대하여 도면을 참조하여 설명한다.
도 6은 본 발명에 따른 알루미늄 분리판을 제조하는 방법을 보여주는 순서도이고, 도 7은 본 발명에 따른 알루미늄 분리판의 제조방법 중 코팅단계에서 이루어지는 화학결합 구조를 보여주는 모식도이며, 도 8은 본 발명에 따른 알루미늄 분리판의 제조방법 중 환원단계에서 이루어지는 화학결합 구조를 보여주는 모식도이다.
도면에 도시된 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 연료전지용 알루미늄 분리판을 제조하기 위해서는 먼저, 알루미늄 소재를 이용하여 분리판 형상으로 분리판 기재를 준비한다.(기재 준비단계)
이때 분리판 기재는 순수 알루미늄(Al)을 사용하여 분리판의 최종 형상에 대응되는 형상으로 성형하여 준비한다.
그리고, 코팅층을 형성하는데 사용되는 메인코팅액을 준비하기 위하여 그래핀과 라디칼 스캐빈져(radical scavenger)을 용매에 혼합한다.(메인코팅액 준비단계)
메인코팅액은 그래핀과 라디칼 스캐빈져를 물이나 글루코스(glucose)와 같은 용매에 분산시킨 수용액 상태로 준비한다. 그래핀은 그래핀 옥사이드(GO, Graphene Oxide)를 사용하고, 라디칼 스캐빈져는 Ce, CeOx, Mn 및 MnOx 중 적어도 어느 하나 또는 그 혼합물을 사용한다. 이때 라디칼 스캐빈져는 나노 사이즈, 예를 들어 200nm 내외의 크기의 입자를 사용하는 것이 바람직하다
이때, 그래핀과 라디칼 스캐빈져는 그래핀 100중량부에 대하여 라디칼 스캐빈져 0.1 ~ 30중량부의 질량비로 혼합한다.
이렇게 분리판 기재와 메인코팅액이 준비되었다면, 준비된 분리판 기재의 표면에 형성된 산화막을 제거한다.(제거단계)
자연상태에서 알루미늄 소재인 분리판 기재는 표면에 얇은 산화막이 형성되는데, 제거단계는 이렇게 형성된 얇은 산화막을 제거하는 단계이다. 산화막의 제거는 사포를 이용하는 기계적인 방법이나, 수산화 수산화나트륨과 질산을 이용하는 화학적인 방법으로 제거할 수 있다. 이렇게 표면에 얇은 산화막이 제거된 분리판 기재는 매우 높은 활성을 갖기 때문에 그래핀 옥사이드(GO)와 쉽게 반응할 수 있다. 반응의 활성을 올리기 위해 적정 온도로 제어한다.
분리판 기재의 표면에서 산화막을 제거하였다면, 분리판 기재의 표면에 코팅을 형성한다.(메인코팅단계)
메인코팅단계는 분리판 기재의 표면에 코팅층을 형성하는 단계로서, 준비된 메인코팅액을 이용하여 분리판 기재의 표면에 코팅층을 형성한다.
예를 들어 분리판 기재를 메인코팅액에 침지시켜서 분리판 기재의 표면에 메인 코팅액을 코팅할 수 있다. 이렇게 분리판 기재를 메인코팅액에 침지시킨 상태로 소정 시간이 지나면 그래핀 옥사이트(GO)는 -OH, -COO, -COOH 등의 작용기(functional group)가 분리판 기재를 구성하는 알루미늄과 반응하여 복합체(complex)를 형성하여 강한 접착력을 얻을 수 있다.
만약 분리판 기재의 표면에 자연적으로 형성된 얇은 산화막을 제거하지 않은 상태로 메인코팅액을 코팅하는 경우에는 분리판 기재와 그래핀의 결합이 매우 약해 코팅층이 분리판 기재에서 쉽게 박리되는 현상이 발생한다.
하지만, 본 발명은 분리판 기재의 표면에 형성된 산화막을 제거하여 분리판 기재의 활성을 매우 큰 상태로 유지한 상태에서 그래핀과 결합을 유도한다. 그래서, 도 7과 같이 코팅층을 형성하는 그래핀 옥사이트(GO)의 다양한 작용기(functional group)가 분리판 기재를 구성하는 알루미늄과 화학적으로 결합하여 분리판 기재의 표면에 코팅층이 강한 결합으로 고정된다.
메인코팅단계는 제시된 코팅방법에 한정되지 않고 코팅층을 수 마이크로미터의 두께로 형성할 수 있는 다양한 방식의 코팅방법을 적용할 수 있을 것이다.
한편, 메인코팅액을 분리판 기재의 표면에 코팅하여 코팅층을 형성하였다면, 분리판 기재의 표면에 코팅된 코팅층을 환원처리하여 코팅층을 완성한다.(환원단계)
환원단계는 메인코팅단계에서 사용되는 코팅액을 이루는 물 분자를 증발시키고 코팅층의 강도를 강화시키는 단계이다. 예를 들어 환원단계는 하이라드진과 같은 환원제을 사용하거나 고온으로 열처리하여 그래핀 옥사이드와 라디칼 스캐빈져를 환원시킬 수 있다. 예를 들어 환원단계는 코팅층이 형성된 분리판 기재를 수소 분위기에서 300℃ 정도로 열처리하여 환원시킬 수 있다.
이러한 환원처리에 의해서 도 8과 같이 여러 층을 이루는 그래핀 사이에 존재하는 물 분자를 증발시키고 코팅층의 강도를 강화시킨다. 환원된 그래핀 옥사이드(rGO)는 결합 구조가 치밀하고 단단하고 높은 전기전도도를 갖게 된다. 이에 따라 연료전지 분리판의 높은 요구 사양(전기전도도, 내부식성, 내이온용출성)을 만족하게 된다.
한편, 분리판 기재와 코팅층의 결합력을 증대시키기 위하여 분리판 기재와 코팅층 사이에 접합층을 형성하기 위해서는 먼저, 접합층을 형성하는데 사용되는 프리코팅액을 준비하기 위하여 그래핀을 용매에 혼합한다.(프리코팅액 준비단계)
프리코팅액은 그래핀을 물이나 글루코스(glucose)와 같은 용매에 분산시킨 수용액 상태로 준비한다. 이때도 마찬가지로 그래핀은 그래핀 옥사이드(GO, Graphene Oxide)를 사용한다.
그리고, 산화막이 제거된 분리판 기재의 표면에 준비된 프리코팅액을 코팅하여 접합층을 형성한다.(프리코팅단계)
이렇게 분리판 기재의 표면에 접합층을 미리 형성한 다음, 접합층이 형성된 분리판 기재의 표면에 메인코팅액을 이용하여 코팅층을 형성한다. 그러면 접합층을 형성하는 그래핀과 코팅층을 형성하는 그래핀은 서로 같은 종류의 소재로서, 상호 간에 높은 결합력으로 결합된다. 그래서 접합층에 의해 분리판 기재와 코팅층 사이의 결합력을 강화시킬 수 있다.
한편, 코팅층의 접촉저항을 저하시켜서 전기전도도를 향상시키기 위하여 코팅층에 금속 소재의 전도성 입자를 증착시킬 수 있다.(증착단계)
분리판 기재의 표면에 코팅층이 형성된 상태에서 금속 소재의 전도성 입자를 그 표면에 증착시킨다. 예를 들어 전도성 입자로는 나노 사이즈의 금(Au) 나노 입자를 PVD나 electroplating 방법 등 다양한 방법으로 증착시킬 수 있다.
한편, 세라믹 소재인 라디칼 스캐빈져를 코팅층에 더욱 안정적으로 고정시키기 위하여 코팅층을 형성하는 라디칼 스캐빈져를 전도성 폴리머로 캡핑하여 사용할 수 있다.
이를 위하여 메인코팅액을 준비하는 단계에서는 라디칼 스캐빈져와 그래핀을 용매에 혼합하기 전에 이전에 라디칼 스캐빈져에 전도성 폴리머를 캡핑(capping)시킨다. 예를 들어 전도성 폴리머로는 PDDA를 사용하여 약 200nm 내외의 라디칼 스캐빈져의 둘레에 캡핑(capping) 시킨다.
이렇게 전도성 폴리머가 캡핑된 라디칼 스캐빈져를 그래핀과 함께 용매에 혼합하여 수용액 상태의 메인코팅액을 준비하고, 이후 단계에서 준비된 메인코팅액을 사용함으로써, 라디칼 스캐빈져와 그래핀의 고정력을 향상시킬 수 있다.
본 발명을 첨부 도면과 전술된 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였으나, 본 발명은 그에 한정되지 않으며, 후술되는 특허청구범위에 의해 한정된다. 따라서, 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 후술되는 특허청구범위의 기술적 사상에서 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 변형 및 수정할 수 있다.
10: 막전극 집합체(MEA) 11: 고분자 전해질막
12: 공기극 13: 연료극
20: 기체확산층(GDL) 30: 분리판
100: 분리판 기재 200: 코팅층
210: 그래핀 220: 라디칼 스캐빈져
230: 전도성 폴리머 300: 접합층
400: 전도성 입자

Claims (19)

  1. 연료전지에 사용되는 알루미늄 소재의 분리판으로서,
    알루미늄 소재를 이용하여 분리판 형상으로 구비된 분리판 기재와;
    그래핀과 라디칼 스캐빈져(radical scavenger)로 이루어진 복합재가 상기 분리판 기재의 표면에 코팅된 코팅층을 포함하는 연료전지용 알루미늄 분리판.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 분리판 기재는 순수 알루미늄이고, 표면에 산화막이 형성되지 않은 것을 특징으로 하는 연료전지용 알루미늄 분리판.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 코팅층을 형성하는 그래핀은 환원된 그래핀 옥사이드(rGO)인 것을 특징으로 하는 연료전지용 알루미늄 분리판.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 코팅층을 형성하는 라디칼 스캐빈져는 Ce, CeOx, Mn, 및 MnOx 중 적어도 어느 하나 또는 그 혼합물인 것을 특징으로 하는 연료전지용 알루미늄 합금.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 분리판 기재와 코팅층 사이에는 그래핀으로 형성된 접합층이 더 형성된 것을 특징으로 하는 연료전지용 알루미늄 합금.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 접합층을 형성하는 그래핀은 환원된 그래핀 옥사이드(rGO)인 것을 특징으로 하는 연료전지용 알루미늄 분리판.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 코팅층에는 금속 소재의 전도성 입자가 증착된 것을 특징으로 하는 연료전지용 알루미늄 분리판.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 전도성 입자는 금(Au) 나노 입자인 것을 특징으로 하는 연료전지용 알루미늄 분리판.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 코팅층을 형성하는 라디칼 스캐빈져는 전도성 폴리머로 캡핑(capping)된 것을 특징으로 하는 연료전지용 알루미늄 분리판.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 라디칼 스캐빈져는 Ce, CeOx, Mn, 및 MnOx 중 적어도 어느 하나 또는 그 혼합물이고,
    상기 전도성 폴리머는 PDDA(PolyDDA, Polydiallyldimethylammonium chloride)인 것을 특징으로 하는 연료전지용 알루미늄 분리판.
  11. 청구항 1에 있어서,
    상기 코팅층을 형성하는 그래핀과 라디칼 스캐빈져는 그래핀 100중량부에 대하여 라디칼 스캐빈져 0.1 ~ 30중량부의 질량비로 이루어진 것을 특징으로 하는 연료전지용 알루미늄 분리판.
  12. 연료전지에 사용되는 알루미늄 소재의 분리판을 제조하는 방법으로서,
    알루미늄 소재를 이용하여 분리판 형상으로 분리판 기재를 준비하는 기재 준비단계와;
    그래핀과 라디칼 스캐빈져(radical scavenger)을 혼합한 메인코팅액을 준비하는 메인코팅액 준비단계와
    준비된 분리판 기재의 표면에 형성된 산화막을 제거하는 제거단계와;
    산화막이 제거된 분리판 기재에 준비된 메인코팅액을 코팅하여 코팅층을 형성하는 메인코팅단계를 포함하는 연료전지용 알루미늄 분리판의 제조방법.
  13. 청구항 12에 있어서,
    상기 메인코팅단계 이후에는 분리판 기재의 표면에 코팅된 코팅층을 환원처리하여 코팅층을 형성하는 그래핀을 환원처리하는 환원단계를 더 포함하는 연료전지용 알루미늄 분리판의 제조방법.
  14. 청구항 12에 있어서,
    상기 메인코팅액 준비단계에서 준비되는 메인코팅액은 그래핀과 라디칼 스캐빈져를 그래핀 100중량부에 대하여 라디칼 스캐빈져 0.1 ~ 30중량부의 질량비로 용매에 혼합시켜서 준비하고,
    상기 라디칼 스캐빈져는 Ce, CeOx, Mn, 및 MnOx 중 적어도 어느 하나 또는 그 혼합물인 것을 특징으로 하는 연료전지용 알루미늄 분리판의 제조방법.
  15. 청구항 12에 있어서,
    상기 메인코팅단계 이전에는,
    그래핀을 용매에 혼합시킨 프리코팅액을 준비하는 프리코팅액 준비단계와;
    산화막이 제거된 분리판 기재의 표면에 준비된 프리코팅액을 코팅하여 접합층을 형성하는 프리코팅단계를 더 포함하는 연료전지용 알루미늄 분리판의 제조방법.
  16. 청구항 12에 있어서,
    상기 메인코팅단계 이후에는 상기 코팅층에 금속 소재의 전도성 입자를 증착시키는 증착단계를 더 포함하는 연료전지용 알루미늄 분리판의 제조방법.
  17. 청구항 16에 있어서,
    상기 증착단계에 증착되는 전도성 입자는 금(Au) 나노 입자인 것을 특징으로 하는 연료전지용 알루미늄 분리판의 제조방법.
  18. 청구항 12에 있어서,
    상기 메인코팅액 준비단계에서 메인코팅액에 혼합되는 라디칼 스캐빈져는 전도성 폴리머를 캡핑(capping)하여 준비하는 것을 특징으로 하는 연료전지용 알루미늄 분리판의 제조방법.
  19. 청구항 18에 있어서,
    상기 전도성 폴리머는 PDDA(PolyDDA, Polydiallyldimethylammonium chloride)인 것을 특징으로 하는 연료전지용 알루미늄 분리판의 제조방법.
KR1020190045274A 2019-04-18 2019-04-18 연료전지용 알루미늄 분리판 및 그 제조방법 KR20200122511A (ko)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020190045274A KR20200122511A (ko) 2019-04-18 2019-04-18 연료전지용 알루미늄 분리판 및 그 제조방법
US16/558,959 US11228042B2 (en) 2019-04-18 2019-09-03 Aluminum separator for fuel cell and manufacturing method thereof

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020190045274A KR20200122511A (ko) 2019-04-18 2019-04-18 연료전지용 알루미늄 분리판 및 그 제조방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20200122511A true KR20200122511A (ko) 2020-10-28

Family

ID=72831286

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020190045274A KR20200122511A (ko) 2019-04-18 2019-04-18 연료전지용 알루미늄 분리판 및 그 제조방법

Country Status (2)

Country Link
US (1) US11228042B2 (ko)
KR (1) KR20200122511A (ko)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN117039034A (zh) * 2023-08-15 2023-11-10 浙江华熔科技有限公司 一种石墨双极板复合石墨烯涂层制备方法

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006049209A (ja) 2004-08-06 2006-02-16 Dainatsukusu:Kk 固体高分子型燃料電池用セパレータ

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5439965B2 (ja) 2008-11-25 2014-03-12 日産自動車株式会社 導電部材、その製造方法、並びにこれを用いた燃料電池用セパレータおよび固体高分子形燃料電池
JP5493341B2 (ja) * 2008-11-28 2014-05-14 日産自動車株式会社 導電部材、その製造方法、ならびにこれを用いた燃料電池用セパレータおよび固体高分子形燃料電池
KR101344216B1 (ko) 2011-12-26 2013-12-23 한국생산기술연구원 그래핀을 이용한 고분자전해질 연료전지의 분리판 및 이의 제조방법
KR101669952B1 (ko) * 2013-12-10 2016-10-27 국민대학교산학협력단 연료전지용 알루미늄 분리판
US10276878B2 (en) 2016-07-08 2019-04-30 GM Global Technology Operations LLC Coated aluminum bipolar plate for fuel cell applications

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006049209A (ja) 2004-08-06 2006-02-16 Dainatsukusu:Kk 固体高分子型燃料電池用セパレータ

Also Published As

Publication number Publication date
US20200335802A1 (en) 2020-10-22
US11228042B2 (en) 2022-01-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN105895927B (zh) 用于pemfc的包括自由基捕获剂的耐腐蚀金属双极板
JP4626514B2 (ja) 燃料電池用電極、燃料電池、およびこれらの製造方法
WO2012011201A1 (ja) チタン製燃料電池セパレータ
JP5002939B2 (ja) 燃料電池用電解質膜および膜電極接合体
WO2008114561A1 (ja) 燃料電池用セパレータ、燃料電池用セパレータの製造方法及び燃料電池
JP3747888B2 (ja) 燃料電池、燃料電池用電極およびそれらの製造方法
WO2008050895A1 (en) Water repellent catalyst layer for polymer electrolyte fuel cell and manufacturing method for the same
US9979028B2 (en) Conformal thin film of precious metal on a support
WO2006126613A1 (ja) 燃料電池用セパレータ及びその製造方法
JP3711545B2 (ja) 固体高分子型燃料電池
KR20020080449A (ko) 가스 확산성 전극, 전기 전도성 이온 전도체 및 이들의제조방법, 및 전기화학 장치
US20090176139A1 (en) Passivated metallic bipolar plates and a method for producing the same
JPH10255823A (ja) 固体高分子型燃料電池
US8053135B2 (en) Microporous thin film comprising nanoparticles, method of forming the same, and fuel cell comprising the same
KR100669374B1 (ko) 연료전지용 금속 세퍼레이터 및 그 제조방법과 이를포함하는 연료전지
KR100599667B1 (ko) 질화티타늄을 코팅한 금속을 이용한 연료 전지용 분리판,그 제조 방법 및 상기 분리판을 포함하는 고분자 전해질연료 전지
US9203093B2 (en) Fuel cell electrode
KR20100127577A (ko) 그라핀이 코팅된 연료전지용 분리판 및 이의 제조방법
KR20050108770A (ko) 연료전지용 개질기, 그의 제조방법 및 이를 포함하는연료전지 시스템
US20080044716A1 (en) Durable layer structure and method for making same
US11228042B2 (en) Aluminum separator for fuel cell and manufacturing method thereof
JP2009037902A (ja) 燃料電池用電極形成用の触媒担持担体とその製造方法および固体高分子型燃料電池
JP2007128908A (ja) 固体高分子電解質型燃料電池のセルユニット
KR100669319B1 (ko) 연료전지용 금속 세퍼레이터 및 그 제조방법과 이를포함하는 연료전지
CN101281968A (zh) 亲水性的且耐蚀的燃料电池部件

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal