KR101410478B1 - 연료전지의 분리판과 이를 포함하는 연료전지 및 분리판 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 스테인리스 강판을 사용한 연료전지용 분리판에 있어서, (a) 스테인리스 강판을 준비하는 단계와; (b) 상기 스테인리스 강판의 표면을 친수로 처리하는 단계와; (c) 상기 스테인리스 강판을 압입하여 제1면 또는 제2면으로 함몰된 채널을 갖는 분리판을 성형하는 단계와; (d) 상기 분리판에 성형된 제1면과 제2면을 관통하는 매니폴드를 성형하는 단계;를 포함하되, 상기 분리판에 형성된 출구측 매니폴드와 채널의 연결 부위에 친수 처리 단계에 앞서, 마스킹하여 친수 처리되지 않는 상기 스테인리스 강판의 표면으로 남겨두는 공정을 통하여 발수로 표면 처리하는 고분자 연료전지용 분리판 제조방법을 제공한다.
Description
상기 채널은, 입구 매니폴드와 연결되는 부위가 친수 처리된 구조이고, 출구 매니폴드와 연결되는 부위가 발수 처리된 구조이며,
그리고, 상기 채널의 친수 처리 부위는 입구 매니폴드에서 채널로 갈수록 단면적이 점차 감소하고, 상기 채널의 발수 처리 부위는 채널에서 출구 매니폴드로 갈수록 단면적이 점차 증가하는 것을 그 특징으로 한다.
도 2는 본 발명의 분리판이 적용된 연료전지 스택의 분해 사시도이다.
도 3은 도 2의 분리판 조립체의 정면도이다.
도 4는 도 3의 분리판 조립체의 분해 사시도이다.
도 5는 채널 단면적이 변하는 형상에서의 채널 표면 성질에 따른 물방울의 이동 방향을 나타내 보인 설명도이다.
도 6은 반응가스 매니폴드와 반응가스 유로가 연결되는 부위를 도시한 도면이다.
31 : 막전극 어셈블리 32 : 금속분리판 어셈블리
33 : 애노드 분리판 34 : 캐소드 분리판
51 : 연료 유로 52 : 산화제 유로
53 : 냉각매체 유로 60 : 앤드 플레이트
62 : 산화제 주입구 63 : 냉각매체 주입구
64 : 연료 주입구 67 : 연료 배출구
68 : 냉각매체 배출구 69 : 산화제 배출구
241 : 산화제 입구 매니폴드 246 : 산화제 출구 매니폴드
243 : 연료 입구 매니폴드 248 : 연료 출구 매니폴드
242 : 냉각매체 입구 매니폴드 247 : 냉각매체 출구 매니폴드
301 : 가스켓
Claims (11)
- 연료전지의 분리판에 있어서,
상기 분리판은 일면 또는 양면에 함몰 형성되어 반응가스가 이동되는 채널과, 상기 채널로 연결되어 반응가스를 공급하는 입구 매니폴드, 상기 채널에 연결되어 반응가스가 배출되는 출구 매니폴드를 포함하고,
상기 채널은, 입구 매니폴드와 연결되는 부위가 친수 처리된 구조이고,
출구 매니폴드와 연결되는 부위가 발수 처리된 구조이며,
그리고, 상기 채널의 친수 처리 부위는 입구 매니폴드에서 채널로 갈수록 단면적이 점차 감소하고,
또한, 상기 채널의 발수 처리 부위는 채널에서 출구 매니폴드로 갈수록 단면적이 점차 증가하는 것을 특징으로 하는 연료전지의 분리판. - 삭제
- 삭제
- 삭제
- 제 1 항에 있어서,
상기 분리판은 스테인리스 강판으로 이루어진 것을 특징으로 하는 연료전지의 분리판. - 제1항에 있어서,
상기 분리판은 중량%로, C: 0.02% 이하, N: 0.02% 이하, Si: 0.4% 이하, Mn: 0.2% 이하, P: 0.04% 이하, S: 0.02% 이하, Cr: 25.0~32.0%, Cu: 0~2.0% ,Ni: 0.8% 이하, Ti: 0.5% 이하, Nb: 0.5% 이하, 잔부 Fe 및 불가피하게 함유되는 원소를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지의 분리판. - 제1항, 제5항 및 제6항 중 어느 한 항의 분리판을 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지.
- (a) 스테인리스 강판을 준비하는 단계와;
(b) 상기 스테인리스 강판의 표면을 친수로 처리하는 단계와;
(c) 상기 스테인리스 강판의 일면 또는 양면에 함몰된 채널을 갖는 분리판을 성형하는 단계와;
(d) 상기 분리판에 매니폴드를 관통 성형하는 단계;를 포함하고,
(e) 상기 친수 처리 단계 전에 상기 분리판의 출구쪽 매니폴드와 채널의 연결 부위를 마스킹하는 단계를 포함하여,
상기 분리판의 출구쪽 매니폴드와 채널의 연결 부위는 친수 처리되지 않고 발수 표면으로 남기는 고분자 연료전지용 분리판 제조방법. - 제 8 항에 있어서,
상기 단계 (a)에서, 상기 스테인리스 강판의 조성물은,
중량%로, C: 0.02% 이하, N: 0.02% 이하, Si: 0.4% 이하, Mn: 0.2% 이하, P: 0.04% 이하, S: 0.02% 이하, Cr: 25.0~32.0%, Cu: 0~2.0% ,Ni: 0.8% 이하, Ti: 0.5% 이하, Nb: 0.5% 이하, 잔부 Fe 및 불가피하게 함유되는 원소를 포함하는 고분자 연료전지용 분리판 제조방법. - 제 8 항 또는 제 9 항에 있어서,
상기 스테인리스 강판의 표면을 친수로 처리하는 단계는,
(A) 10∼20중량% 황산수용액에서 50∼75℃의 온도로 산세정하여 제1 부동태 피막을 제거하는 단계와;
(B) 상기 스테인리스 강판을 수세하는 단계와;
(C) 상기 스테인리스 강판을 10∼20중량% 질산과, 1∼10중량% 불산의 혼산에서 40∼60℃의 온도로 부동태화 처리하여 제2 부동태 피막을 형성하는 단계;를 포함하는 고분자 연료전지용 분리판 제조방법. - 제 10 항에 있어서,
상기 부동태 피막의 두께는 2∼4.5㎚로 형성되고, Cr/Fe 산화물비가 1.5㎚ 이내의 영역 내에서 1.5 이상이며, Cr(OH)3/Cr산화물 분포도가 1㎚ 영역 내에서 0∼0.7의 비로 확보되는 고분자 연료전지용 분리판 제조방법.
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