WO2014069957A1 - 멀티셀 분리판 제조 방법 - Google Patents

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WO2014069957A1
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cell separator
cell
separator
conductive material
separation plate
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홍종철
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주식회사 효성
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    • Y02T90/40—Application of hydrogen technology to transportation, e.g. using fuel cells

Definitions

  • the present invention relates to a method for manufacturing a separator used in a fuel cell, and more particularly, to a method for manufacturing a multi-cell separator using a photolithography process.
  • a fuel cell is a device that converts chemical energy of a fuel into electrochemical energy directly in a cell without converting it into heat by combustion, and is a pollution-free power generation device that is being studied with interest in power supply of an automobile and power supply of a laser electric appliance.
  • PEMFCs polymer electrolyte fuel cells
  • the polymer electrolyte fuel cell has a stack structure composed of a plurality of unit cells, and the unit cell is composed of two electrodes, an anode and a cathode separated by a polymer electrolyte membrane. do.
  • the anode and the cathode on the outer surface of the polymer electrolyte membrane form a membrane electrode assembly (MEA) by hot pressing, and the membrane electrode assembly is hydrogen, which is a fuel, and oxygen or air, which is a reducing gas. It is supported by a separator formed with a flow path for supplying and discharging the water generated by the redox reaction.
  • MEA membrane electrode assembly
  • a unit cell is formed by inserting one electrode between two plates of a bipolar plate, and since a voltage of about 1 Volt is generated in such a unit cell, a desired voltage is required to operate a system in a desired voltage range. Stacks of unit cells over the range had to be stacked.
  • the separator 1 is configured to have four unit separators 3 using a separator 2 of non-conductive material. Since each of the four unit separators 3 generates the same voltage as the conventional separator, the four unit separators 3 may be connected in series to increase the voltage four times. Accordingly, the efficiency of the power converter can be overcome due to the low voltage pointed out as a problem above.
  • FIG. 2A to 2C show a method of injecting and compressing the powder of the unit separation plate 3 into a mold 4 by using a fine powder supply device, respectively, and after mold forming the unit separation plate 3, the mold
  • the method of manufacturing the separator 1 of FIG. 1 is shown by the method of crimping
  • the method of fabricating the separator 1 shown in FIGS. 2A to 2C has a problem in that it is impossible to thin a thickness because a certain thickness is required for gas sealing.
  • the present invention has been made in an effort to provide a method for manufacturing a thin plate type multicell separator using a photolithography process in order to solve the conventional problems as described above.
  • a method of manufacturing a multi-cell separator comprises the steps of forming a multi-cell separator plate body of a non-conductive material; Applying a photo resist to upper and lower surfaces of the molded multi-cell separator body; Masking, exposing, and developing the photoresist to form boundaries in the multi-cell separator body; Forming a coating layer on upper and lower surfaces of the multi-cell separator body using a conductive material; And removing the coating layer formed on upper and lower surfaces of the boundary of the multi-cell separator plate body.
  • the multi-cell separator body is made of at least one of polyethylene (PolyEthylene), polypropylene (PolyPropylene), polycarbonate (PolyCarbonate), epoxy (epoxy) or phenol-based resin.
  • PolyEthylene polyethylene
  • PolyPropylene polypropylene
  • Polycarbonate PolyCarbonate
  • epoxy epoxy
  • phenol-based resin phenol-based resin
  • the conductive material is made of at least one of metal, graphene, or carbon composite material.
  • an accurate boundary between the conductive portion and the non-conductive portion of the separator can be formed, and the thickness can be reduced to provide a compact and lightweight high voltage stack. Can be.
  • FIG. 1 is a view showing a separator of the prior art.
  • 2A to 2C illustrate a method of manufacturing a unit separator constituting a separator of the prior art.
  • FIG. 3 is a flowchart and an explanatory view showing a method of manufacturing a multi-cell separator using a photolithography process according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a view showing a multi-cell separator manufactured according to an embodiment of the present invention.
  • FIGS. 1 to 3 is a flowchart and a diagram illustrating a method of manufacturing a multi-cell separator 10 using a photolithography process according to an embodiment of the present invention.
  • a description will be given with reference to FIGS. 1 to 3.
  • the multi-cell separator plate 100 is molded (S31).
  • the multi-cell separator plate 100 is molded using a plastic material.
  • a plastic material For example, since the multi-cell separator body 100 requires mechanical strength and corrosion resistance in addition to electrical insulation, polyethylene, polypropylene, polycarbonate, epoxy and phenol All commercially available resins of the family can be used as the material.
  • the molding method of the multi-cell separator plate body 100 may use injection molding, compression molding, compression injection molding, and CO2 supercritical injection methods that are generally used. have.
  • the molding method shown in Figs. Since the powder of the unit separator plate 3 of the conductive material and the powder of the separating member 2 of the non-conductive material are mixed and molded into the molds 5 and 6, there is a fear that the powders may be mixed between the powders.
  • the molding method according to the present invention is molded using a plastic material that is a single material only for the multi-cell separator body 100, unlike the conventional molding method, there is a concern that the molding method may be mixed between the conductive material and the non-conductive material. none. Accordingly, it is possible to manufacture a multicell separator having a clear boundary between the conductive portion and the non-conductive portion.
  • the separation plate of the prior art is made of a carbon composite material or a metal plate component, it is difficult to reduce the thickness because of the gas tightness.
  • a separator formed of a carbon composite material has to have a thickness of 1 mm or more, and a separator formed of a metal plate has a weak corrosion resistance.
  • the multi-cell separator 10 according to the present invention uses a material of plastic material, it is possible to thin and has a strong resistance to corrosion resistance.
  • a photo resist 200 is applied to the molded multi-cell separator plate 100 above and below (S32).
  • the photoresist 200 refers to a resin that causes chemical change when irradiated with light.
  • the photoresist 200 is a negative photoresist in which the polymer is insolubilized only by the light-impacted portion depending on whether it is soluble by light, and the polymer is solubilized only in the portion where the resist is left. It is divided into disappearing positive photoresist.
  • Negative photoresists include aromatic bis-azides, methacrylic acid esters and cinnamon esters.
  • Positive photoresists include polymethyl methacrylate, naphthionone diazide, and polybutene. -1-sponges and the like.
  • a negative photoresist may be used, or a positive type photoresist may be used.
  • a description will be given focusing on the manufacturing method of the multi-cell separator 10 using negative photoresist.
  • the photoresist 200 is selectively cured through a masking operation and an exposure operation (S33).
  • the mask 300 is a disk in which a film that blocks light is patterned in a particular shape, and an ultraviolet ray is mainly used to make an element of a small size because the wavelength is shorter than visible light.
  • light used for the exposure operation is not limited to ultraviolet rays, and visible light, X-rays, or the like may be used.
  • Masking operation is to form a boundary portion 30 for separating the four unit cell separator plate 20 from the multi-cell separator plate 10, the middle portion of the upper and lower surfaces of the multi-cell separator plate 10 as shown in FIG.
  • a mask 300 having a pattern without a film is used.
  • the exposure operation is a process of arranging the multi-cell separator plate 100 on which the mask 300 and the photoresist 200 are applied, and irradiating light. At this time, only the part without the film blocking the light is exposed to the light. Accordingly, the portion exposed to light selectively undergoes a curing reaction, and the portion not exposed to light undergoes an uncured reaction.
  • the curing reaction proceeds with respect to the photoresist 200 at the portion where the boundary portion 30 is formed, but since the light is blocked by the mask 30 at portions other than the boundary portion 30, the uncured reaction proceeds.
  • the mask 300 is removed and developed (S34).
  • Development refers to a process of removing photoresist in a portion which is not exposed to light in an exposure operation with a developer. Specifically, when the mask 300 is removed and then immersed in the developer, light is blocked by the film of the mask 300 to selectively melt only the photoresist 200 in a portion where the uncured reaction has occurred. That is, except for the photoresist 200 applied to the boundary portion 30 of the multi-cell separator plate 100, the photoresist 200 applied to the other parts is melted by the developer.
  • a negative photoresist may use xylene, a stoddar's solvent, and a positive photoresist may use a sodium hydroxide and an alkali mixed solution, but is not limited thereto. .
  • the coating layer 400 formed in the coating operation is a region in which electrons generated as a result of the oxidation / reduction reaction move and is made of a conductive material.
  • the conductive material may be coated using a metal, graphene, and a carbon composite material (a mixture of carbon black, graphite, CNT, etc.).
  • the photoresist 200 and the coating layer 400 formed on the boundary portion 30 are removed (S36). Specifically, the coating operation is performed on the entire upper and lower surfaces of the multi-cell separator 10, while the removing process removes the photoresist 200 remaining on the upper and lower surfaces of the boundary part 30 and the coating layer 400 formed thereon. It is a process. Accordingly, only the non-conductive material remains in the portion where the boundary portion 30 is formed.
  • the multi-cell separator 10 can be thinned and the boundary can be made clear.
  • FIG 4 is a view showing a multi-cell separator 10 manufactured according to an embodiment of the present invention.
  • the multicell separator 10 is composed of four multicell unit separators 20 and a boundary 30.
  • Each of the four multicell unit separator plates 20 shares a multicell separator plate body 100, and has a coating layer 400.
  • the entire unit separator 3 is made of a conductive material
  • the separating member 2 is made of a non-conductive material.
  • the multi-cell separator 10 according to the present invention of FIG. 4 shares the multi-cell separator plate body 100 which is a non-conductive material, but the coating layer 400 of the conductive material on the upper and lower sides of the four multi-cell unit separator plates. There is a difference that is formed.
  • the multicell separator 10 according to the present invention has no fear of mixing conductive powder and non-conductive powder during molding, and multicell unit separator plate.
  • the boundary between 20 is clear.
  • the multi-cell separator 10 can solve the thickness problem due to the gas tightness, which has been a problem in the conventional multi-cell separator 1, it is possible to be thinned, and accordingly miniaturized and lightweight It is possible.
  • the boundary between the conductive portion and the non-conductive portion is clear, electrons generated by the redox reaction can be efficiently transferred to the external circuit, thereby increasing the efficiency of the fuel cell.
  • the present invention relates to a method for manufacturing a separator used in a fuel cell, and can be utilized in the industrial field for manufacturing a fuel cell.

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Abstract

본 발명은 비전도성 재질로 멀티셀 분리판 몸체를 성형하는 단계, 성형된 상기 멀티셀 분리판 몸체의 상하면에 포토 레지스트(photo resist)를 도포하는 단계, 상기 포토 레지스트에 마스킹(masking), 노광(exposure), 및 현상(development)을 수행하여 상기 멀티셀 분리판 몸체에 경계부를 형성하는 단계, 전도성 재질을 이용하여 상기 멀티셀 분리판 몸체의 상하면에 코팅층을 형성하는 단계, 및 상기 멀티셀 분리판 몸체의 경계부 상하면에 형성된 상기 코팅층을 제거하는 단계를 포함하는 사진 식각 공정을 이용한 멀티셀 제조 방법을 제공한다.

Description

멀티셀 분리판 제조 방법
본 발명은 연료전지에서 사용되는 분리판 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 사진 식각 공정을 이용한 멀티셀 분리판 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 연료전지는 연료가 가지는 화학에너지를 연소에 의해 열로 바꾸지 않고 전지 내에서 전기 화학적으로 직접 전기에너지로 바꾸는 장치로서 자동차의 전원, 레이저 전기 기구의 전원 등으로 관심있게 연구되는 무공해 발전장치이다.
이러한 연료전지는 사용되는 전해질의 종류와 작동 온도에 따라 여러 가지로 분류할 수 있지만, 비교적 저온에서 작동되고 수소를 직접 연료로 사용하는 고분자 전해질 연료전지(Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cell; PEMFC)는 자동차용, 가정 발전용, 이동용 전원으로 널리 사용된다.
고분자 전해질 연료전지는 다수개의 단위 셀(Unit Cell)로 구성된 스택(stack)의 구조를 가지며, 단위 셀은 고분자 전해질 막에 의하여 분리된 산화전극(anode)과 환원전극(cathode)의 두 전극으로 구성된다. 이러한 고분자 전해질 막 외면의 산화전극 및 환원전극은 열간압착(hot press)에 의하여 막 전극 접합체(Membrane Electrode Assembly; MEA)를 구성하게 되고, 상기 막 전극 접합체는 연료인 수소와 환원가스인 산소 혹은 공기를 공급하여 주고 산화환원반응에 의하여 생성되는 물을 배출시켜 줄 수 있는 유로가 형성된 분리판에 의해 지지되고 있다.
종래에는 두 장의 분리판의 양극판 사이에 전극 1개를 삽입하여 단위 셀을 구성하는 방식을 사용하였고, 이러한 단위 셀에서는 약 1Volt의 전압이 발생하기 때문에, 원하는 전압 범위에서 시스템이 운전되기 위해서는 원하는 전압 범위 이상의 단위 셀을 적층해서 스택을 제작해야 했다.
따라서, 연료전지 스택의 제작 비용을 줄이기 위해서는 스택에 적층되는 단위 셀의 수를 줄이고 대면적으로 제작하는 것이 효율적이다. 그러나, 스택의 전압은 적층된 단위 셀의 개수에 비례하며, 전류는 막 전극 접합체의 면적에 비례하기 때문에, 적은 수의 단위 셀을 대면적으로 제작하는 경우 저전압 및 고전류의 스택이 되어 전력변환기의 효율이 낮아지게 되는 문제점이 있었다. 또한, 저전압 및 고전류의 스택의 경우에 변환효율로 인해서 스택의 최소 전압 한계가 있기 때문에 대면적으로 개발하는 데는 한계가 있다.
도 1은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 종래기술(특허공개번호 10-2012-0067813)의 분리판(1)을 나타낸다.
도 1을 참조하면, 분리판(1)은 비전도성 재질의 분리부재(2)를 이용하여 4개의 단위 분리판(3)을 갖도록 구성된다. 4개의 단위 분리판(3) 각각은 기존의 분리판과 동일한 전압을 발생시키므로, 4개의 단위 분리판(3)을 직렬로 연결하여 전압을 4배로 증가시킬 수 있다. 이에 따라, 상기에서 문제점으로 지적되었던 저전압으로 인해 전력변환기의 효율이 낮아지는 점은 극복할 수 있었다.
도 2a 내지 도 2c는 종래기술(특허공개번호 10-2012-0067813)의 분리판(1)을 구성하는 단위 분리판(3)을 제조하기 위한 방법을 나타낸다.
도 2a 내지 도 2c는, 각각 미세 분말 공급장치를 이용하여 단위 분리판(3)의 분말을 몰드(mold)(4) 내에 주입하여 압축하는 방법, 단위 분리판(3)을 가성형 한 후에 금형(5)에서 압착하는 방법, 및 단위 분리판(3)과 분리부재(2)를 금형(6)에서 차례로 사출한 후 압착하는 방법으로 도 1의 분리판(1)을 제작하는 방법을 나타낸다.
그러나, 도 2a 내지 도 2c에 나타난 분리판(1) 제작 방법은 기체 밀폐성을 위해 일정한 두께가 요구되어 박판화가 불가능한 문제점이 있었다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 상기와 같은 종래의 문제를 해결하기 위해, 사진 식각 공정을 이용하여 박판형 멀티셀 분리판의 제조방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 일 측면에 따른 멀티셀 분리판의 제조방법은 비전도성 재질로 멀티셀 분리판 몸체를 성형하는 단계; 성형된 상기 멀티셀 분리판 몸체의 상하면에 포토 레지스트(photo resist)를 도포하는 단계; 상기 포토 레지스트에 마스킹(masking), 노광(exposure), 및 현상(development)을 수행하여 상기 멀티셀 분리판 몸체에 경계부를 형성하는 단계; 전도성 재질을 이용하여 상기 멀티셀 분리판 몸체의 상하면에 코팅층을 형성하는 단계; 및 상기 멀티셀 분리판 몸체의 경계부 상하면에 형성된 상기 코팅층을 제거하는 단계를 포함한다.
바람직하게는, 상기 멀티셀 분리판 몸체는 폴리에틸렌(PolyEthylene), 폴리프로필렌(PolyPropylene), 폴리카보네이트(PolyCarbonate), 에폭시(epoxy) 또는 페놀 계열의 수지 중 적어도 어느 하나로 이루어진다.
더욱 바람직하게는, 상기 전도성 재질은 금속, 그래핀(graphene), 또는 카본 복합재료 중 적어도 어느 하나로 이루어진다.
본 발명에 의하면, 사진 식각 공정을 이용하여 멀티셀 분리판을 제조함으로써 분리판의 전도성 부분과 비전도성 부분 사이의 정확한 경계를 형성할 수 있고, 박판화가 가능하여 소형화되고 경량화된 고전압 스택을 제공할 수 있다.
도 1은 종래기술의 분리판을 나타낸 도면이다.
도 2a 내지 도 2c는 종래기술의 분리판를 구성하는 단위 분리판을 제조하는 방법을 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라 사진 식각 공정을 이용한 멀티셀 분리판의 제조방법을 나타내는 흐름도 및 설명 도면이다.
도 4은 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 멀티셀 분리판을 나타내는 도면이다.
첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예를 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라 사진 식각 공정을 이용한 멀티셀 분리판(10)의 제조방법을 나타내는 흐름도 및 도면이다. 이하, 도 1 내지 도 3을 참조하여 설명한다.
먼저, 멀티셀 분리판 몸체(100)를 성형한다(S31). 멀티셀 분리판 몸체(100)는 플라스틱 재질의 재료를 사용하여 성형한다. 예를 들어, 멀티셀 분리판 몸체(100)는 전기절연성 외에도 기계적인 강도 및 내식성을 필요로 하기 때문에, 폴리에틸렌(PolyEthylene), 폴리프로필렌(PolyPropylene), 폴리카보네이트(PolyCarbonate), 에폭시(epoxy) 및 페놀 계열의 모든 상용 수지를 재료로 사용할 수 있다.
또한, 멀티셀 분리판 몸체(100)의 성형 방법은 일반적으로 사용되는 사출 성형(injection molding), 압축성형(Compression molding), 압축 사출 성형(compression injection molding) 및 CO2 초임계 사출 방법 등을 이용할 수 있다.
본 발명에 따른 멀티셀 분리판 몸체(100)의 성형 방법과 도 2a 내지 도2c에 도시된 종래기술에 따른 성형 방법을 비교하면, 도 2a 내지 도2c에 도시된 성형 방법은 몰드(4)나 금형(5,6) 내에 전도성 재질의 단위 분리판(3) 분말과 비전도성 재질의 분리부재(2) 분말을 혼입하여 성형하였기 때문에, 분말 간에 혼합될 우려가 있다.
이에 비해, 본 발명에 따른 성형 방법은 멀티셀 분리판 몸체(100)에 대해서만 단일 재질인 플라스틱 재질을 사용하여 성형하기 때문에, 종래 기술의 성형 방법과 달리 전도성 재질과 비전도성 재질 간에 혼합될 우려가 없다. 이에 따라, 전도성 부분과 비전도성 부분 간에 경계가 명확한 멀티셀 분리판을 제조할 수 있다.
또한, 종래 기술의 분리판은 카본 복합재료 또는 금속판 성분으로 제작하였기 때문에 기체 밀폐성 때문에 박판화가 하기가 어려웠다. 예를 들어, 카본 복합재료로 성형된 분리판은 두께가 1mm 이상으로 제작해야 하고, 금속판으로 성형된 분리판은 내부식성이 약한 문제점이 있었다. 반면, 본 발명에 따른 멀티셀 분리판(10)은 플라스틱 재질의 재료를 사용하기 때문에, 박판화가 가능하고 내부식성에 강한 장점이 있다.
다음, 성형된 멀티셀 분리판 몸체(100) 상하에 포토 레지스트(photo resist)(200)를 도포한다(S32). 포토 레지스트(200)는 빛을 조사하면 화학 변화를 일으키는 수지를 말한다. 포토 레지스트(200)는 빛에 의한 가용(可溶) 여부에 따라, 빛이 닿은 부분만 고분자가 불용화하여 레지스트가 남는 네가티브(negative)형 포토 레지스트, 빛이 닿은 부분만 고분자가 가용화하여 레지스트가 사라지는 포지티브(positive)형 포토 레지스트로 구분된다.
네가티브형 포토 레지스트는 방향족 비스아지드(bis-azide), 메타크릴산 에스텔(methacrylic acid ester), 계피산 에스텔이 있고, 포지티브형 포토 레지스트로는 폴리메타크릴산 메틸, 나프트키논디아지드, 폴리브텐-1-슬폰 등이 있다.
본 발명에 따른 멀티셀 분리판(10) 제작방법은 네가티브형 포토 레지스트를 이용할 수도 있고, 포지티프형 포토 레지스트를 이용할 수도 있다. 다만, 설명의 편의상 네가티브형 포토 레지스트를 이용한 멀티셀 분리판(10) 제작방법을 중심으로 설명한다.
다음, 마스킹(masking) 작업 및 노광 작업(exposure)을 통해 선택적으로 포토 레지스트(200)를 경화시킨다(S33). 마스크(300)는 빛을 차단하는 막이 특정한 형태로 패턴된 원판이며, 노광 작업은 가시광선보다 파장이 짧아 작은 크기의 소자를 만드는데 용이한 자외선이 주로 이용된다. 다만, 노광 작업에 이용되는 빛은 자외선에 제한되는 것은 아니며, 가시광선, X선 등을 이용할 수도 있다.
마스킹 작업은 멀티셀 분리판(10)에서 4개의 단위 셀 분리판(20)으로 분리시키기 위한 경계부(30)를 형성하기 위해, 도 3에서와 같이 멀티셀 분리판(10)의 상하면 중 가운데 부분만 막이 없는 패턴을 가진 마스크(300)를 이용한다.
노광 작업은 마스크(300)와 포토 레지스트(200)가 도포된 멀티셀 분리판몸체(100)를 배열하고, 빛을 쪼이는 과정이다. 이 때, 빛을 차단하는 막이 없는 부분만 빛에 노출된다. 그에 따라, 선택적으로 빛에 노출된 부분은 경화 반응이 진행되고, 노출되지 않은 부분은 미경화 반응이 진행된다.
즉, 경계부(30)가 형성되는 부분에서는 포토 레지스트(200)에 대해 경화 반응이 진행되지만, 경계부(30) 이외 부분에서는 마스크(30)에 의해 빛이 차단되므로, 미경화 반응이 진행된다.
다음, 마스크(300)를 제거하고 현상한다(S34). 현상(development)은 노광 작업에서 빛에 노출되지 않은 부분의 포토 레지스트를 현상액으로 제거하는 과정을 의미한다. 구체적으로, 마스크(300)를 제거한 후, 현상액에 담구게 되면, 마스크(300)의 막에 의해 빛이 차단되어 미경화 반응이 일어난 부분의 포토 레지스트(200)만 선택적으로 녹게 된다. 즉, 멀티셀 분리판 몸체(100)의 경계부(30)에 도포된 포토 레지스트(200)를 제외하고, 그 외 부분에 도포된 포토 레지스트(200)는 현상액에 의해 녹게 된다.
현상액으로는 네가티브 포토 레지스트의 경우 자일린(xylene), 스토다드 용제(stoddar’s solvent)를 이용하며, 포지티브 포토 레지스트의 경우 수산화나트륨(sodium hydroxide) 및 알칼리 혼합용액을 사용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
다음으로, 멀티셀 분리판(10) 전체에 전도성 재질을 코팅(coating)하는 작업을 수행한다(S35). 코팅 작업에서 형성되는 코팅층(400)은 산화·환원 반응 결과로 생성된 전자가 이동하는 영역으로서, 전도성 재질의 재료로 구성된다. 예를 들어, 전도성 재질의 재료로는 금속, 그래핀(graphene) 및 카본 복합재료(카본 블랙, 흑연, CNT 등을 혼합한 재료)를 이용하여 코팅할 수 있다.
다음, 경계부(30)에 형성된 포토 레지스트(200)와 코팅층(400)을 제거한다(S36). 구체적으로, 코팅 작업은 멀티셀 분리판(10) 상하면 전체에 수행되는 데 반해, 제거하는 과정은 경계부(30) 상하면에 남아 있던 포토 레지스트(200)와 그 위에 형성되었던 코팅층(400)을 제거하는 과정이다. 이에 따라, 경계부(30)가 형성된 부분에는 비전도성 재질만 남게 된다.
상기와 같은 공정에 의해, 전도성 부분과 비전도성 부분이 구분됨에 따라, 멀티셀 분리판(10)은 박판화가 가능하고, 경계를 분명히 할 수 있다.
도 4은 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 멀티셀 분리판(10)을 나타내는 도면이다.
도 4를 참조하면, 멀티셀 분리판(10)은 4개의 멀티셀 단위 분리판(20)과 경계부(30)로 구성된다. 4개의 멀티셀 단위 분리판(20) 각각은 멀티셀 분리판 몸체(100)를 공유하는 한편, 코팅층(400)을 구비한다.
도 1과 도 4의 멀티셀 분리판을 비교하면, 도 1에서는 단위 분리판(3) 전체가 전도성 재질로 구성되고, 분리부재(2)는 비전도성 재질로 구성된다. 이에 반해, 도 4의 본 발명에 따른 멀티셀 분리판(10)은 비전도성 재질인 멀티셀 분리판 몸체(100)는 공유하나, 4개의 멀티셀 단위 분리판 상하면에 전도성 재질의 코팅층(400)이 형성되는 차이가 있다.
따라서, 도 1의 종래의 멀티셀 분리판(1)에 비해, 본 발명에 따른 멀티셀 분리판(10)은 성형 시, 전도성 분말과 비전도성 분말이 혼입될 염려가 없고, 멀티셀 단위 분리판(20) 간에 경계가 분명하다.
이상과 같이, 본 발명에 따른 멀티셀 분리판(10)은 종래의 멀티셀 분리판(1)에서 문제가 되었던 기체 밀폐성으로 인한 두께 문제를 해결할 수 있어 박판화가 가능하고, 그에 따라 소형화 및 경량화가 가능하다. 이와 함께, 전도성 부분과 비전도성 부분 간의 경계가 명확하여 산화 환원 반응에 의해 발생하는 전자를 효율적으로 외부 회로로 전달할 수 있어, 연료 전지의 효율을 높일 수 있다.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
본 발명은 연료전지에서 사용되는 분리판의 제조방법에 대한 것으로서, 연료전지를 제조하는 산업 분야에서 활용가능하다.

Claims (5)

  1. 비전도성 재질로 멀티셀 분리판 몸체를 성형하는 단계;
    성형된 상기 멀티셀 분리판 몸체의 상하면에 포토 레지스트(photo resist)를 도포하는 단계;
    상기 포토 레지스트에 마스킹(masking), 노광(exposure), 및 현상(development)을 수행하여 상기 멀티셀 분리판 몸체에 경계부를 형성하는 단계;
    전도성 재질을 이용하여 상기 멀티셀 분리판 몸체의 상하면에 코팅층을 형성하는 단계; 및
    상기 멀티셀 분리판 몸체의 경계부 상하면에 형성된 상기 코팅층을 제거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 사진 식각 공정을 이용한 멀티셀 제조 방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 멀티셀 분리판 몸체는 폴리에틸렌(PolyEthylene), 폴리프로필렌(PolyPropylene), 폴리카보네이트(PolyCarbonate), 에폭시(epoxy) 또는 페놀 계열의 수지 중 적어도 어느 하나로 이루어지는 것을 특징으로 하는 사진 식각 공정을 이용한 멀티셀 제조 방법.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 전도성 재질은 금속, 그래핀(graphene), 또는 카본 복합재료 중 적어도 어느 하나로 이루어지는 것을 특징으로 하는 사진 식각 공정을 이용한 멀티셀 제조 방법.
  4. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항의 방법에 의해 제조되는 멀티셀 분리판.
  5. 제 4항의 상기 멀티셀 분리판을 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지 스택.
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