KR20220155477A - 압출 성형된 직선형 코어 부재를 사용하여 제조된 연료 전지용 세퍼레이터 및 연료 전지용 세퍼레이터 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 실시예에 따른 연료 전지용 세퍼레이터는, 연료 전지 스택 내의 한 쌍의 막 전극 조립체 사이에 개재되는 연료 전지용 세퍼레이터에 있어서, 한 쌍의 막 전극 조립체 중 하나에 인접하게 배치되어 제1 가스 유로를 형성하는 제1 세퍼레이터 부재; 한 쌍의 막 전극 조립체 중 다른 하나에 인접하게 배치되어 제2 가스 유로를 형성하는 제2 세퍼레이터 부재; 및 제1 세퍼레이터 부재 및 제2 세퍼레이터 부재 사이에 개재되어 냉매 유로를 형성하는 직선형 코어 부재를 포함할 수 있고, 제1 세퍼레이터 부재 및 제2 세퍼레이터 부재는 직선형 코어 부재의 둘레를 따라 일체로 성형될 수 있고, 직선형 코어 부재는 열경화성 수지 및 전기 전도성 입자를 포함하는 직선형코어 부재 성형 재료를 압출 성형하여 제조될 수 있다.

Description

압출 성형된 직선형 코어 부재를 사용하여 제조된 연료 전지용 세퍼레이터 및 연료 전지용 세퍼레이터 제조 방법{SEPARATOR FOR FUEL CELL MANUFACTURED USING RECTILINEAR CORE MEMBER MANUFACTURED BY EXTRUSION MOLDING AND METHOD OF MANUFACTURING SAME}
본 발명은 연료 전지용 세퍼레이터 및 연료 전지용 세퍼레이터 제조 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 압출 성형을 통해 양산 가능한 직선형 코어 부재를 사용하여 제조됨으로써 생산성을 향상시킬 수 있는 연료 전지용 세퍼레이터 및 연료 전지용 세퍼레이터 제조 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 연료 전지는 애노드에 수소를 공급하고 캐소드에 산소를 공급하여, 수소와 산소의 전기 화학 반응에 의해 전기 에너지를 얻는 장치이다. 연료 전지는 유해 가스를 배출하지 않고 소음과 진동을 적게 발생하므로 차세대 에너지원으로서 각광을 받고 있다.
연료 전지는, 전해질 종류에 따라, 고분자 전해질 연료 전지(PEMFC), 인산형 연료 전지(PAFC), 용융 탄산염형 연료 전지(MCFC), 고체산화물 연료 전지(SOFC)로 분류된다. 이러한 연료 전지 중에서 고분자 전해질 연료 전지(PEMFC)가 널리 사용되고 있다.
고분자 전해질 연료 전지는 수십 내지 수백 개의 단위 셀이 직렬로 적층된 구조를 갖는다. 단위 셀은 고체 고분자 전해질막, 전극, 세퍼레이터로 구성된다.
세퍼레이터는 전극으로 공급되는 수소와 산소를 분리시키는 역할을 한다. 세퍼레이터는 수소와 산소를 완전히 분리시켜야 하므로 매우 높은 가스 불투과성을 가질 필요가 있다. 또한, 세퍼레이터는 내부에 형성되는 가스 유로를 통과하는 가스가 외부로 누출되는 것을 방지하도록 기밀성을 가질 필요가 있다. 또한, 세퍼레이터는 연료 전지 내에서 큰 체적을 차지하므로, 대용량으로 제작되는 연료 전지의 무게를 줄일 수 있도록 세퍼레이터는 작은 두께를 갖도록 제작될 필요가 있다. 또한, 세퍼레이터는 작은 두께에도 불구하고 진동 및 외력을 견딜 수 있도록 강성을 가질 필요가 있다. 또한, 세퍼레이터는 전기 에너지를 집전체인 엔드 플레이트로 전력 손실 없이 전달하여야 하므로 우수한 전기 전도성을 가질 필요가 있다.
한편, 두 개의 세퍼레이터는 막 전극 조립체의 양측에 결합되어 하나의 단위 셀을 형성한다. 그리고, 복수의 단위 셀이 적층되어 연료 전지 스택을 형성한다. 이러한 구조에서, 한 쌍의 막 전극 조립체 사이에는 한 쌍의 세퍼레이터가 개재된다. 한 쌍의 세퍼레이터는 각각 별개로 제조된 다음 접착제 등에 의해 서로 접합된다.
이와 같이, 한 쌍의 막 전극 조립체 사이에 구비되는 한 쌍의 세퍼레이터를 각각 개별적으로 제조하는 과정과, 한 쌍의 세퍼레이터를 서로 접합하는 과정이 수행되어야 하므로, 세퍼레이터를 제조하고 조립하는 과정이 복잡하고 세퍼레이터를 제조하고 조립하는 과정에 소요되는 시간이 증가하는 문제가 있다.
본 발명의 목적은, 압출 성형을 통해 양산 가능한 직선형 코어 부재를 사용하여 세퍼레이터를 직선형 코어 부재와 함께 일체로 제조함으로써, 생산성을 향상시킬 수 있는 연료 전지용 세퍼레이터 및 연료 전지용 세퍼레이터 제조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 연료 전지용 세퍼레이터는, 연료 전지 스택 내의 한 쌍의 막 전극 조립체 사이에 개재되는 연료 전지용 세퍼레이터로서, 한 쌍의 막 전극 조립체에 각각 인접하게 배치되며 각각 가스 유로를 구비하는 한 쌍의 세퍼레이터 부재; 및 한 쌍의 세퍼레이터 부재 사이에 개재되며 냉매 유로를 구성하는 중공부를 구비하는 직선형 코어 부재를 포함할 수 있고, 한 쌍의 세퍼레이터 부재 및 직선형 코어 부재는 가압 및 열 경화를 통해 일체로 성형될 수 있고, 직선형 코어 부재는 열경화성 수지 및 전기 전도성 입자를 포함하는 직선형 코어 부재 성형 재료를 압출 성형하여 제조될 수 있다.
직선형 코어 부재는 그 길이 방향으로 연장되도록 압출 성형될 수 있고, 직선형 코어 부재는 미리 정해진 길이로 절단되어 사용될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 연료 전지용 세퍼레이터 제조 방법은, 연료 전지 스택 내의 한 쌍의 막 전극 조립체 사이에 개재되는 연료 전지용 세퍼레이터를 제조하는 방법으로서, 열경화성 수지 및 전기 전도성 입자를 포함하는 직선형 코어 부재 성형 재료를 압출 성형하여 냉매 유로를 구성하는 중공부를 갖는 직선형 코어 부재를 성형하는 단계; 직선형 코어 부재를 미리 설정된 길이로 절단하는 단계; 제1 유로의 형상을 갖는 제1 금형 및 제2 유로의 형상을 갖는 제2 금형 사이에서 제1 금형 상에 열경화성 수지 및 전기 전도성 입자를 포함하는 세퍼레이터 성형 재료를 도포하는 단계; 세퍼레이터 성형 재료 상에 직선형 코어 부재를 탑재하는 단계; 직선형 코어 부재를 덮도록 제1 금형 및 직선형 코어 부재 상에 세퍼레이터 성형 재료를 도포하는 단계; 제2 금형을 제1 금형에 인접하게 이동시켜 제1 금형 및 제2 금형의 사이에서 세퍼레이터 성형 재료 및 직선형 코어 부재를 가압하는 단계; 및 세퍼레이터 성형 재료를 가열하고 경화시켜 제1 유로, 제2 유로 및 냉매 유로를 갖는 세퍼레이터를 일체로 성형하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 연료 전지용 세퍼레이터는 압출 성형된 직선형 코어 부재와 함께 일체로 성형될 수 있다. 직선형 코어 부재가 압출 성형에 의해 제조되므로, 직선형 코어 부재를 제조하기 위한 공정 및 직선형 코어 부재를 사용하여 세퍼레이터를 제조하기 위한 공정을 단순화할 수 있다. 또한, 직선형 코어 부재를 압출 성형을 통해 대량 생산할 수 있고, 양산 가능한 직선형 코어 부재를 사용하여 세퍼레이터를 제조할 수 있으므로, 세퍼레이터의 생산성을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 연료 전지용 세퍼레이터가 막 전극 조립체에 결합된 구성이 개략적으로 도시된 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 연료 전지용 세퍼레이터에 포함되는 코어 부재가 개략적으로 도시된 사시도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 연료 전지용 세퍼레이터에 포함되는 코어 부재가 다른 예가 개략적으로 도시된 사시도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 연료 전지용 세퍼레이터를 제조하는 장치가 개략적으로 도시된 도면이다.
도 5 내지 도 9는 본 발명의 실시예에 따른 연료 전지용 세퍼레이터를 제조하는 방법의 일 예가 순차적으로 도시된 도면이다.
도 10 내지 도 12는 본 발명의 실시예에 따른 연료 전지용 세퍼레이터를 제조하는 방법의 일 예가 순차적으로 도시된 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명의 실시예에 따른 연료 전지용 세퍼레이터 및 연료 전지용 세퍼레이터의 제조 방법에 대하여 설명한다.
본 발명의 실시예에 따른 연료 전지용 세퍼레이터는, 열경화성 수지, 전기 전도성 입자, 탄소 섬유를 혼합한 혼합물(이하, 성형 재료라 함)을 사용하여 제조될 수 있다. 예를 들면, 세퍼레이터는 20 내지 35 wt.%의 열경화성 수지와, 80 내지 65 wt.%의 전기 전도성 입자 및 탄소 섬유를 혼합하여 제조된 성형 재료를 사용하여 제조될 수 있다.
열경화성 수지는 페놀 수지일 수 있다. 다만, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 다양한 열경화성 수지가 사용될 수 있다.
전기 전도성 입자는 카본 블랙 입자일 수 있다. 카본 블랙 입자는 전기 전도성이 높으므로, 카본 블랙 입자를 사용하여 제조되는 세퍼레이터의 전기 전도성을 향상시킬 수 있다. 또한, 카본 블랙 입자는 가공성이 우수하므로, 카본 블랙 입자를 사용하여 제조되는 세퍼레이터는 1 내지 2 mm 정도로 작은 두께를 가질 수 있다.
한편, 카본 블랙 입자의 양이 증가함에 따라 세퍼레이터의 전기 전도성은 좋아지지만 세퍼레이터의 강도가 저하될 수 있다. 따라서, 세퍼레이터의 강도를 보완하기 위해, 세퍼레이터는 카본 블랙 입자에 탄소 섬유를 혼합한 혼합물을 사용하여 제조된다. 예를 들면, 탄소 섬유는 PAN계 탄소 섬유, 피치계 탄소 섬유, 셀룰로오스계 탄소 섬유 중 어느 하나일 수 있다. 예를 들면, 탄소 섬유는 1 내지 12 mm의 길이를 가질 수 있지만, 본 발명은 탄소 섬유의 길이에 한정되지 않는다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 세퍼레이터(50)는 일정 간격으로 굴곡된 판형 부재로 형성된다. 두 개의 세퍼레이터(50)가 막 전극 조립체(60)의 양측에 결합되어 하나의 단위 셀을 형성한다. 그리고, 복수의 단위 셀이 적층되어 연료 전지 스택을 형성한다.
막 전극 조립체(60)는, 제1 전극(61), 제2 전극(62), 전해질 막(63)을 포함한다. 전해질 막(63)은 제1 전극(61) 및 제2 전극(62) 사이에 배치된다.
막 전극 조립체(60)와 세퍼레이터(50) 사이에는 가스 확산층(64)이 배치될 수 있다.
제1 전극(61) 및 제2 전극(62) 중 어느 하나는 애노드일 수 있고, 제1 전극(61) 및 제2 전극(62) 중 다른 하나는 캐소드일 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 연료 전지 스택 내의 한 쌍의 막 전극 조립체(60) 사이에는 일체로 형성된 하나의 세퍼레이터(50)가 구비될 수 있다.
하나의 세퍼레이터(50)가 제1 전극(61) 및 제2 전극(62)에 결합되는 것에 의해 복수의 유로 리브(300) 사이의 공간이 밀폐되며, 이에 따라, 복수의 유로 리브(300)의 길이 방향으로 제1 가스 유로(310) 및 제2 가스 유로(320)가 형성될 수 있다.
여기에서, 제1 가스 유로(310)를 따라 제1 가스가 유동할 수 있고, 제2 가스 유로(320)를 따라 제2 가스가 유동할 수 있다. 제1 가스 및 제2 가스 중 어느 하나는 연료 가스일 수 있고, 제1 가스 및 제2 가스 중 다른 하나는 산화제 가스일 수 있다.
세퍼레이터(50)는, 제1 전극(61)에 인접하게 배치되는 제1 세퍼레이터 부재(51)와, 제2 전극(62)에 인접하게 배치되는 제2 세퍼레이터 부재(52)를 포함한다.
제1 세퍼레이터 부재(51)가 제1 전극(61)에 결합되는 것에 의해, 제1 세퍼레이터 부재(51) 및 제1 전극(61) 사이에 제1 가스 유로(310)가 형성될 수 있다. 제1 가스는 제1 가스 유로(310)를 따라 유동할 수 있다.
제2 세퍼레이터 부재(52)가 제2 전극(62)에 결합되는 것에 의해, 제2 세퍼레이터 부재(52) 및 제2 전극(62) 사이에 제2 가스 유로(320)가 형성될 수 있다. 제2 가스는 제2 가스 유로(320)를 따라 유동할 수 있다.
그리고, 제1 세퍼레이터 부재(51) 및 제2 세퍼레이터 부재(52)가 서로 결합되는 것에 의해, 제1 세퍼레이터 부재(51) 및 제2 세퍼레이터 부재(52) 사이에 냉매 유로(330)가 형성될 수 있다. 냉매는 냉매 유로(330)를 따라 유동할 수 있다.
제1 세퍼레이터 부재(51) 및 제2 세퍼레이터 부재(52)는 그 사이에 코어 부재(53)가 개재된 상태로 일체로 형성될 수 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 코어 부재(53)는 압출 성형에 의해 길이 방향으로 연장되게 형성될 수 있다. 코어 부재(53)는 열경화성 수지 및 전기 전도성 입자를 포함하는 코어 부재 성형 재료를 압출 성형하고 열경화시키는 것에 의해 형성될 수 있다. 코어 부재 성형 재료에 포함되는 열경화성 수지는 페놀 수지일 수 있다. 코어 부재 성형 재료에 포함되는 전기 전도성 입자는 금속 입자, 흑연 입자, 탄소 나노 튜브, 카본 블랙 입자, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 또한, 코어 부재 성형 재료는 보강 재료로서 탄소 섬유 또는 유리 섬유를 포함할 수 있다.
길이 방향으로 연장되게 형성된 코어 부재(53)는 미리 설정된 길이로 절단되며, 절단된 코어 부재(53)가 세퍼레이터(50)를 일체로 형성하는 데에 사용될 수 있다. 코어 부재(53)는 압출 성형에 의해 대량 생산될 수 있고, 제1 세퍼레이터 부재(51) 및 제2 세퍼레이터 부재(52)가 코어 부재(53)를 개재한 상태에서 일체로 성형될 수 있으므로, 세퍼레이터(50)의 생산성을 향상시킬 수 있다.
코어 부재(53) 내부에는 중공부(539)가 형성된다. 제1 세퍼레이터 부재(51), 제2 세퍼레이터 부재(52) 및 코어 부재(53)가 일체로 성형되면, 중공부(539)는 냉매 유로(330)로서의 역할을 할 수 있다.
한편, 도 3에 도시된 바와 같이, 코어 부재(53)는 돌출부(538)를 구비할 수 있다. 돌출부(538)은 코어 부재(53)의 표면으로부터 돌출될 수 있다. 예를 들면, 돌출부(538)는 플랜지 형상을 가질 수 있다. 코어 부재(53)에 돌출부(538)가 형성되므로, 세퍼레이터 성형 재료가 코어 부재(53)와 접촉하는 면적이 증가한다. 따라서, 코어 부재(53)에 대한 세퍼레이터 성형 재료의 밀착성이 향상될 수 있다.
도 4 내지 도 12에 도시된 바와 같이, 세퍼레이터(50)를 제조하는 세퍼레이터 제조 장치(80)는, 제1 금형(81), 제2 금형(82), 가열 유닛(83), 구동 유닛(84), 코어 부재 공급 유닛(85), 성형 재료 도포 유닛(86)을 포함한다.
제1 금형(81) 및 제2 금형(82)은 서로 대면하도록 배치된다.
제1 금형(81)은 제1 유로(310)와 대응하는 형상을 갖는다. 제1 금형(81)에는 제1 유로(310)와 대응하는 형상을 갖는 복수의 돌기 및 복수의 요홈이 형성될 수 있다.
제2 금형(82)은 제2 유로(320)와 대응하는 형상을 갖는다. 제2 금형(82)에는 제2 유로(320)와 대응하는 형상을 갖는 복수의 돌기 및 복수의 요홈이 형성될 수 있다.
제1 금형(81) 및 제2 금형(82) 사이에서 세퍼레이터 성형 재료(501) 및 코어 부재(53)가 가압될 때, 제1 금형(81) 및 제2 금형(82)의 복수의 돌기 및 복수의 요홈이 세퍼레이터 성형 재료(501)를 가압하며, 이에 따라, 제1 유로(310) 및 제2 유로(320)를 갖는 세퍼레이터(50)가 일체로 성형될 수 있다.
가열 유닛(83)은 제1 금형(81) 내에 설치될 수 있다. 다만, 본 발명은 가열 유닛(83)의 설치 위치에 한정되지 않으며, 가열 유닛(83)이 제2 금형(82) 내에 설치되는 구성에도 본 발명이 적용될 수 있다.
가열 유닛(83)은 제1 금형(81) 및 제2 금형(82) 사이에 개재된 세퍼레이터 성형 재료(501)를 가열하여 경화시키는 역할을 한다.
구동 유닛(84)은 제2 금형(82)과 연결되어 제2 금형(82)을 제1 금형(81)에 대하여 이동시킬 수 있다. 구동 유닛(84)에 의해 제2 금형(82)이 제1 금형(81)을 향하여 이동됨에 따라, 세퍼레이터 성형 재료(501) 및 코어 부재(53)가 제1 금형(81) 및 제2 금형(82) 사이에서 가압될 수 있다.
코어 부재 공급 유닛(85)은 코어 부재(53)를 제1 금형(81) 및 제2 금형(82) 사이로 공급하도록 구성된다.
코어 부재 공급 유닛(85)은 클램프(851) 및 클램프 이동 모듈(852)을 포함할 수 있다. 클램프(851)는 코어 부재(53)를 파지하도록 구성될 수 있다. 클램프 이동 모듈(852)은 클램프(851)를 수평으로 이동시키도록 구성될 수 있다.
성형 재료 도포 유닛(86)은 제1 금형(81) 상에 세퍼레이터 성형 재료(501)를 도포하도록 구성된다. 세퍼레이터 성형 재료(501)는 열경화성 수지 및 전기 전도성 입자를 포함할 수 있다. 세퍼레이터 성형 재료(501)에 포함되는 전기 전도성 입자는 금속 입자, 흑연 입자, 탄소 나노 튜브, 카본 블랙 입자, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 세퍼레이터 성형 재료(501)에 포함되는 열경화성 수지는 페놀 수지일 수 있다. 또한, 세퍼레이터 성형 재료(501)는 보강 재료로서 탄소 섬유 또는 유리 섬유를 포함할 수 있다. 성형 재료 도포 유닛(86)은 제1 금형(81)의 상면을 따라 이동 가능한 노즐로서 구성될 수 있다.
이하, 도 5 내지 도 9를 참조하여, 세퍼레이터 제조 장치(80)를 사용하여 연료 전지용 세퍼레이터(50)를 제조하는 방법에 대하여 설명한다.
먼저, 열경화성 수지 및 전기 전도성 입자를 포함하는 코어 부재 성형 재료를 압출 성형하여 냉매 유로(330)를 구성하는 중공부(539)를 갖는 코어 부재(53)를 성형한다.
그리고, 코어 부재(53)를 미리 설정된 길이로 절단한다.
그리고, 도 5에 도시된 바와 같이, 성형 재료 도포 유닛(86)에 의해 제1 금형(81) 상에 세퍼레이터 성형 재료(501)가 도포된다.
그리고, 도 6에 도시된 바와 같이, 코어 부재 공급 유닛(85)에 의해 제1 금형(81) 및 제2 금형(82) 사이로 코어 부재(53)가 공급될 수 있다. 코어 부재(53)는 세퍼레이터 성형 재료(501) 상에 탑재될 수 있다.
그리고, 도 7에 도시된 바와 같이, 성형 재료 도포 유닛(86)에 의해 제1 금형(81) 상에 탑재된 코어 부재(53) 상에 세퍼레이터 성형 재료(501)가 도포된다.
그리고, 도 8에 도시된 바와 같이, 구동 유닛(84)에 의해 제2 금형(82)이 제1 금형(81)을 향하여 이동됨에 따라, 세퍼레이터 성형 재료(501) 및 코어 부재(53)가 제1 금형(81) 및 제2 금형(82) 사이에서 가압될 수 있다.
이 과정에서, 가열 유닛(83)이 열을 방출함에 따라, 세퍼레이터 성형 재료(501)가 가열되어 경화된다.
이와 같이, 제1 금형(81) 및 제2 금형(82) 사이에서 세퍼레이터 성형 재료(501)가 가압되고 열경화됨에 따라 제1 유로(310), 제2 유로(320) 및 냉매 유로(330)를 갖는 세퍼레이터를 일체로 성형될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 연료 전지 스택 내의 한 쌍의 막 전극 조립체(60) 사이에는 일체로 성형된 하나의 세퍼레이터(50)가 구비될 수 있다. 따라서, 한 쌍의 세퍼레이터를 각각 개별적으로 제조한 다음 한 쌍의 막 전극 조립체 사이에서 한 쌍의 세퍼레이터를 접합하는 종래 기술에 비하여, 세퍼레이터를 제조하고 조립하는 과정을 단순화할 수 있고, 세퍼레이터를 제조하고 조립하는 과정에 소요되는 시간을 줄일 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 대량 생산되어 제조되는 코어 부재(53)를 사용하여 제1 세퍼레이터 부재(51) 및 제2 세퍼레이터 부재(52)를 일체로 성형할 수 있으므로, 세퍼레이터(50)의 생산성을 더욱 향상시킬 수 있다.
도 10 내지 도 12에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따른 연료 전지용 세퍼레이터 제조 방법에 따르면, 코어 부재(53)와 세퍼레이터 성형 재료(501) 사이에 보강 재료(502)를 개재하는 과정을 더 포함할 수 있다.
이를 위해, 본 발명의 다른 실시예에 따른 연료 전지용 세퍼레이터 제조 장치는, 코어 부재(53) 상에 보강 재료(502)를 도포하는 보강 재료 도포 유닛(미도시)를 더 포함할 수 있다.
일 예로서, 보강 재료(502)는 유리 섬유, 금속, 합성 수지로 형성되는 망상체 또는 선재일 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 연료 전지용 세퍼레이터 제조 방법은, 제1 유로(310)의 형상을 갖는 제1 금형(81) 및 제2 유로(320)의 형상을 갖는 제2 금형(82) 사이에서 제1 금(81)형 상에 열경화성 수지 및 전기 전도성 입자를 포함하는 세퍼레이터 성형 재료(501)를 도포하는 단계와, 세퍼레이터 성형 재료(501) 상에 보강 재료(502)를 도포하는 단계(도 10 참조)와, 세퍼레이터 성형 재료(501) 및 보강 재료(502) 상에 냉매 유로(330)를 구성하는 중공부(539)를 갖는 코어 부재(53)를 탑재하는 단계(도 11 참조)와, 코어 부재(53)를 덮도록 제1 금형(81) 및 코어 부재(53) 상에 보강 재료(502) 및 세퍼레이터 성형 재료(501)를 도포하는 단계(도 12 참조)와, 제2 금형(82)을 제1 금형(81)에 인접하게 이동시켜 제1 금형(81) 및 제2 금형(82)의 사이에서 세퍼레이터 성형 재료(501), 보강 재료(502) 및 코어 부재(53)를 가압하는 단계와, 세퍼레이터 성형 재료(501)를 가열하고 경화시켜 제1 유로(310), 제2 유로(320) 및 냉매 유로(330)를 갖는 세퍼레이터(50)를 일체로 성형하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 코어 부재(53)와 세퍼레이터 성형 재료(501) 사이에 보강 재료(502)가 개재되므로, 세퍼레이터의 강성이 향상될 수 있으며, 이에 따라, 세퍼레이터가 작은 두께에도 불구하고 진동 및 외력을 견딜 수 있도록 할 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예가 예시적으로 설명되었으나, 본 발명의 범위는 이와 같은 특정 실시예에 한정되지 않으며, 청구범위에 기재된 범주 내에서 적절하게 변경될 수 있다.
50: 세퍼레이터
60: 막 전극 조립체
80: 세퍼레이터 제조 장치

Claims (3)

  1. 연료 전지 스택 내의 한 쌍의 막 전극 조립체 사이에 개재되는 연료 전지용 세퍼레이터에 있어서,
    상기 한 쌍의 막 전극 조립체에 각각 인접하게 배치되며 각각 가스 유로를 구비하는 한 쌍의 세퍼레이터 부재; 및
    상기 한 쌍의 세퍼레이터 부재 사이에 개재되며 냉매 유로를 구성하는 중공부를 구비하는 직선형 코어 부재를 포함하고,
    상기 한 쌍의 세퍼레이터 부재 및 상기 직선형 코어 부재는 가압 및 열 경화를 통해 일체로 성형되고,
    상기 직선형 코어 부재는 열경화성 수지 및 전기 전도성 입자를 포함하는 직선형 코어 부재 성형 재료를 압출 성형하여 제조되는 것을 특징으로 하는 연료 전지용 세퍼레이터.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 직선형 코어 부재는 그 길이 방향으로 연장되도록 압출 성형되고, 상기 직선형 코어 부재는 미리 정해진 길이로 절단되어 사용되는 것을 특징으로 하는 연료 전지용 세퍼레이터.
  3. 연료 전지 스택 내의 한 쌍의 막 전극 조립체 사이에 개재되는 연료 전지용 세퍼레이터를 제조하는 방법에 있어서,
    열경화성 수지 및 전기 전도성 입자를 포함하는 직선형 코어 부재 성형 재료를 압출 성형하여 냉매 유로를 구성하는 중공부를 갖는 직선형 코어 부재를 성형하는 단계;
    상기 직선형 코어 부재를 미리 설정된 길이로 절단하는 단계;
    제1 유로의 형상을 갖는 제1 금형 및 제2 유로의 형상을 갖는 제2 금형 사이에서 상기 제1 금형 상에 열경화성 수지 및 전기 전도성 입자를 포함하는 세퍼레이터 성형 재료를 도포하는 단계;
    상기 세퍼레이터 성형 재료 상에 상기 직선형 코어 부재를 탑재하는 단계;
    상기 직선형 코어 부재를 덮도록 상기 제1 금형 및 상기 직선형 코어 부재 상에 상기 세퍼레이터 성형 재료를 도포하는 단계;
    상기 제2 금형을 상기 제1 금형에 인접하게 이동시켜 상기 제1 금형 및 상기 제2 금형의 사이에서 상기 세퍼레이터 성형 재료 및 상기 직선형 코어 부재를 가압하는 단계; 및
    상기 세퍼레이터 성형 재료를 가열하고 경화시켜 상기 제1 유로, 상기 제2 유로 및 상기 냉매 유로를 갖는 세퍼레이터를 일체로 성형하는 단계를 포함하는 방법.
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