KR100612306B1 - A composite material for bipolar plate of fuel cell - Google Patents

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Abstract

본 발명은 연료전지의 바이폴러 플레이트용 복합재료에 관한 것으로, 탄소재료, 열경화성 수지 및 흡습제를 포함하는 연료전지의 바이폴러 플레이트 성형용 복합재료를 제공한다. 또한, 본 발명은 탄소재료, 및 열경화성 수지를 혼합하고, 흡습제를 첨가하면서 슬러리를 제조한 후 금형성형하는 단계를 포함하는 연료전지의 바이폴러 플레이트의 제조방법을 제공한다.The present invention relates to a composite material for a bipolar plate of a fuel cell, and provides a composite material for forming a bipolar plate of a fuel cell including a carbon material, a thermosetting resin, and a moisture absorbent. In addition, the present invention provides a method for producing a bipolar plate of a fuel cell comprising mixing a carbon material and a thermosetting resin, and preparing a slurry while adding a moisture absorbent, followed by mold molding.

본 발명의 바이폴러 플레이트용 복합재료는 소량의 흡습제를 균일하게 분산시켜 연료전지의 부산물로 배출되는 수분을 흡수함으로써 연료전지의 전극효율을 향상시킬 수 있다.The bipolar plate composite material of the present invention can improve the electrode efficiency of the fuel cell by uniformly dispersing a small amount of the absorbent to absorb moisture discharged as a by-product of the fuel cell.

연료전지, 바이폴러 플레이트, 흡습제Fuel Cell, Bipolar Plate, Hygroscopic

Description

연료전지의 바이폴러 플레이트용 복합재료{A COMPOSITE MATERIAL FOR BIPOLAR PLATE OF FUEL CELL}Composite material for bipolar plate of fuel cell {A COMPOSITE MATERIAL FOR BIPOLAR PLATE OF FUEL CELL}

도 1은 고분자 전해질형 연료전지의 작동상태를 개략적으로 보인 단면이다.1 is a cross-sectional view schematically showing an operating state of a polymer electrolyte fuel cell.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>

1: 연료전지 3: 전해질 막1: fuel cell 3: electrolyte membrane

5: 애노드 7: 캐소드5: anode 7: cathode

9: 바이폴러플레이트9: bipolar plate

[산업상 이용 분야][Industrial use]

본 발명은 연료 전지의 바이폴러 플레이트 복합재료에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 수분흡습 문제를 해결하여 전극 효율의 저하를 방지할 수 있는 연료전지의 바이폴러 플레이트용 복합재료 및 이를 이용한 바이폴러 플레이트의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a bipolar plate composite material of a fuel cell, and more particularly, to a bipolar plate composite material of a fuel cell and a bipolar plate using the same, which can solve a moisture absorption problem and prevent a decrease in electrode efficiency. It relates to a manufacturing method.

일반적으로, 연료 전지는 메탄올, 에탄올 또는 천연가스 등 탄화수소 계열의 유기연료 내에 함유되어 있는 수소를 연료로 하여 일어나는 전기화학 반응에 의하 여 화학에너지를 직접 전기에너지로 변화시키는 발전 시스템이다. 유기 연료의 높은 비에너지(specific energy)(예를 들어 메탄올의 비에너지는 6232 wh/kg임) 때문에 유기 연료를 사용하는 연료 전지는 설치상 또는 휴대상 모두 극도로 매력적이다. In general, a fuel cell is a power generation system that directly converts chemical energy into electrical energy by an electrochemical reaction generated by using hydrogen contained in a hydrocarbon-based organic fuel such as methanol, ethanol, or natural gas as a fuel. Because of the high specific energy of organic fuels (eg, the specific energy of methanol is 6232 wh / kg), fuel cells using organic fuels are extremely attractive both in installation and in portable applications.

연료 전지는 사용되는 전해질(electrolyte)의 종류에 따라, 크게 알칼리형, 인산형, 용융탄산염형, 고체 산화물형 및 고분자 연료전지로 분류되고 있다. 상기 여러 종류의 연료전지 중에서 고분자 전해질형 연료 전지(Polymer Electrolyte Membrance Fuel Cell: PEMFC)는, 고분자를 전해질로 사용하기 때문에 전해질에 의한 부식이나 증발의 위험이 없으며, 단위면적당 높은 전류밀도(current density)를 얻을 수 있어 타 연료전지에 비해 출력 특성이 월등히 높고, 작동 온도가 낮아 현재 자동차 등의 이동용(transportable) 전원, 주택이나 공공건물 등의 분산용 전원 및 전자기기용 등의 소형 전원으로 이용하기 위하여 이에 대한 개발이 활발히 추진되고 있다.Fuel cells are largely classified into alkali type, phosphoric acid type, molten carbonate type, solid oxide type, and polymer fuel cell according to the type of electrolyte used. Among the various fuel cells, the polymer electrolyte fuel cell (PEMFC) has no risk of corrosion or evaporation due to electrolyte because the polymer is used as an electrolyte, and has a high current density per unit area. Its output characteristics are much higher than other fuel cells, and its operating temperature is low, so that it can be used as a portable power source for automobiles, distributed power sources for homes and public buildings, and small power sources for electronic devices. Korean development is actively being promoted.

상기 고분자 전해질형 연료전지의 전해질로는 이온 교환막의 관능기를 가지는 성분으로서 불소-함유 고분자를 골격으로 하고 술폰산기, 카르본산기, 인산기, 아인산기 등의 관능기를 가진다. 이와 같은 고분자 전해질막으로서 듀퐁(Dupont)사의 퍼플루오로 카본술폰산막(NafionTM)과 같은 불소계 전해질막이 화학적 안정성이 우수하고, 높은 이온전도도와 뛰어난 기계적 물성을 가지므로 널리 사용되고 있다. As the electrolyte of the polymer electrolyte fuel cell, a fluorine-containing polymer is used as a component having a functional group of an ion exchange membrane, and functional groups such as sulfonic acid group, carboxylic acid group, phosphoric acid group, and phosphorous acid group. As such a polymer electrolyte membrane, a fluorine-based electrolyte membrane such as Dupont's perfluoro carbon sulfonic acid membrane (Nafion ) is widely used because of its excellent chemical stability, high ionic conductivity and excellent mechanical properties.

연료전지의 캐소드와 애노드 전극 사이에 형성되는 전압은 일반적으로 약 0.7V이다. 그 결과 실용적인 전압(예를 들어 10V 내지 100V)을 생성시키기 위해서는 많은 연료전지를 직렬로 접속할 필요가 있다. 또한 연료전지의 집합체를 연료전지 스택(stack)이라고 부른다. 인접하는 연료전지를 스택으로서 접속하는 바람직한 방법은 바이폴러 플레이트로 분리하는 것이다. 바이폴러 플레이트는 인접하는 연료전지의 캐소드와 애노드 사이의 양호한 전기적 접속을 제공한다.The voltage formed between the cathode and anode electrode of the fuel cell is generally about 0.7V. As a result, many fuel cells need to be connected in series in order to generate a practical voltage (for example, 10V to 100V). The assembly of fuel cells is also called a fuel cell stack. A preferred method of connecting adjacent fuel cells as a stack is to separate them into bipolar plates. Bipolar plates provide good electrical connection between the cathode and anode of adjacent fuel cells.

연료전지의 캐소드에 가스통로 수단을 제공하는 바이폴러 플레이트는 강한 내식성을 가지며, 가스 투과성이 없어야 하고, 기체가 원활히 촉매층(애노드와 캐소드)에 확산될 수 있도록 할 수 있어야 한다.Bipolar plates that provide gas passage means to the cathode of the fuel cell should have strong corrosion resistance, no gas permeability, and be able to smoothly diffuse gas into the catalyst layers (anode and cathode).

그런데, 종래에는 연료전지의 부산물로 생성되는 수분입자가 바이폴러 플레이트의 기체유로 표면에 흡착되어 유로를 통해 공급되는 기체의 이동을 병행하였고, 이러한 경우 전극효율이 저하되는 문제가 있다.However, in the related art, moisture particles generated as by-products of a fuel cell are adsorbed on the surface of the gas flow path of the bipolar plate to move the gas supplied through the flow path, and in this case, there is a problem in that the electrode efficiency is lowered.

본 발명은 상술한 종래 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 바이폴러 플레이트 내에서의 수분배출 문제를 해결하여 전극 효율을 증진시킬 수 있으며, 제조공정이 우수하고 비용이 저렴하여 경제적인 연료전지의 바이폴러 플레이트용 복합재료 및 이를 이용한 바이폴러 플레이트의 제조방법을 제공하기 위한 것이다.The present invention is to solve the above-mentioned conventional problems, an object of the present invention is to solve the problem of water discharge in the bipolar plate to improve the electrode efficiency, excellent manufacturing process and cost-effective fuel It is to provide a composite material for a bipolar plate of a battery and a method of manufacturing a bipolar plate using the same.

본 발명의 다른 목적은 상기 바이폴러 플레이트를 포함하는 연료 전지를 제공하기 위한 것이다.Another object of the present invention is to provide a fuel cell comprising the bipolar plate.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 탄소재료, 열경화성 수지 및 흡습제를 포함하는 연료전지의 바이폴러 플레이트 성형용 복합재료를 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a composite material for forming a bipolar plate of a fuel cell comprising a carbon material, a thermosetting resin and a moisture absorbent.

또한, 본 발명은 탄소재료, 및 열경화성 수지를 혼합하고, 흡습제를 첨가하면서 슬러리를 제조한 후 금형성형하는 단계를 포함하는 연료전지의 바이폴러 플레이트의 제조방법을 제공한다.In addition, the present invention provides a method for producing a bipolar plate of a fuel cell comprising mixing a carbon material and a thermosetting resin, and preparing a slurry while adding a moisture absorbent, followed by mold molding.

또한, 본 발명은 서로 대향하여 위치한 애노드 및 캐소드 전극, 및 상기 애노드와 캐소드 전극 사이에 위치한 고분자 전해질막을 포함하는 적어도 하나의 막/전극 접합체; 및 상기 막/전극 접합체의 애노드와 캐소드 전극 중 어느 하나에 접촉하여 가스를 공급하는 유로채널이 형성된 상기의 바이폴러 플레이트를 포함하는 연료전지를 제공한다.In addition, the present invention includes at least one membrane / electrode assembly including an anode and a cathode electrode positioned opposite to each other, and a polymer electrolyte membrane positioned between the anode and the cathode electrode; And it provides a fuel cell comprising the bipolar plate formed with a flow channel for supplying a gas in contact with any one of the anode and the cathode of the membrane / electrode assembly.

이하에서 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail.

도 1은 애노드(3), 캐소드(5), 고분자 전해질 막(7) 및 바이폴러 플레이트(9)를 포함하는 연료전지(1)의 작동상태를 개략적으로 보인 단면이다. 상기 애노드(3)와 캐소드(5)는 전기화학반응에 참여하는 금속촉매가 탄소에 지지되어 있는 촉매층을 포함한다. 상기 연료전지에서 수소 또는 연료는 애노드(3)에 공급되고 산소는 캐소드(5)에 공급되어 애노드와 캐소드의 전기화학반응에 의하여 전기를 생성시킨다. 즉 애노드(3)에서 유기연료의 산화반응이 일어나고 캐소드(5)에서 산소의 환원반응이 일어나 두 전극간의 전압차를 발생시킨다.1 is a cross-sectional view schematically showing an operating state of a fuel cell 1 including an anode 3, a cathode 5, a polymer electrolyte membrane 7 and a bipolar plate 9. The anode 3 and the cathode 5 include a catalyst layer in which a metal catalyst participating in an electrochemical reaction is supported on carbon. In the fuel cell, hydrogen or fuel is supplied to the anode 3 and oxygen is supplied to the cathode 5 to generate electricity by an electrochemical reaction between the anode and the cathode. That is, the oxidation reaction of the organic fuel occurs at the anode 3 and the reduction reaction of oxygen occurs at the cathode 5 to generate a voltage difference between the two electrodes.

즉, 본 발명에서 전기를 실질적으로 발생시키는 스택은 막/전극 접합체(Membrane Electrode Assembly: MEA)와 바이폴러 플레이트(Bipolar Plate)로 이루어진 단위 셀이 수 개 내지 수 십 개로 적층된 구조를 가진다. 막/전극 접합체의 구조는 바람직하게 전해질막을 사이에 두고 애노드 전극(일명, "연료극" 또는 "산화전극"이라고 한다)과 캐소드 전극(일명, "공기극" 또는 "환원전극"이라고 한다)이 부착된 구조를 가진다. 그리고 바이폴러 플레이트는 연료 전지의 반응에 필요한 수소 가스와 산소가 공급되는 통로의 역할과 각 막/전극 접합체의 애노드 전극과 캐소드 전극을 직렬로 연결시켜 주는 전도체의 역할을 동시에 수행한다.That is, in the present invention, the stack that substantially generates electricity has a structure in which several to tens of unit cells including a membrane electrode assembly (MEA) and a bipolar plate are stacked. The structure of the membrane / electrode assembly is preferably provided with an anode electrode (also called "fuel electrode" or "oxide electrode") and a cathode electrode (also called "air electrode" or "reduction electrode") with an electrolyte membrane interposed therebetween. Has a structure. The bipolar plate simultaneously serves as a passage for supplying hydrogen gas and oxygen necessary for the reaction of the fuel cell and a conductor connecting the anode electrode and the cathode electrode in series with each membrane / electrode assembly.

이때, 본 발명의 바이폴라 플레이트는 탄소재료와 열경화성 수지로 이루어지는 복합재료에 흡습제가 고르게 분산되어 있어, 수분을 흡수함으로써 유로를 통해 공급되는 기체의 이동을 원활하게 하여 전극효율을 증진시킬 수 있다.In this case, the bipolar plate of the present invention is evenly dispersed in the composite material consisting of a carbon material and a thermosetting resin, by absorbing moisture can facilitate the movement of the gas supplied through the flow path to improve the electrode efficiency.

상기 탄소재료는 천연흑연, 인조흑연, 팽창흑연, 카본블랙, 활성탄소 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 것이 바람직하나, 이에 한정되는 것은 아니다.The carbon material is preferably selected from the group consisting of natural graphite, artificial graphite, expanded graphite, carbon black, activated carbon, and mixtures thereof, but is not limited thereto.

상기 탄소재료의 함량은 85 내지 97 중량%로 사용하는 것이 바람직하다. 상기 탄소재료의 함량이 85 중량% 미만이면 전기전도성이 나빠지는 문제가 있고, 97 중량%를 초과하면 흡습의 효과가 떨어지는 문제가 있다.The content of the carbon material is preferably used in 85 to 97% by weight. If the content of the carbon material is less than 85% by weight, there is a problem of poor electrical conductivity, and if it exceeds 97% by weight, there is a problem that the effect of moisture absorption is lowered.

또한, 상기 열경화성 수지는 페놀수지, 폴리카르보디이미드, 에폭시 수지, 멜라민 수지, 불포화 폴리에스테르 수지, 불소계 수지, 폴리(2,5-벤즈이미다졸) 고분자, 폴리벤족사진(polybenzoxazine) 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 것이 바람직하며, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.In addition, the thermosetting resin may be a phenol resin, polycarbodiimide, epoxy resin, melamine resin, unsaturated polyester resin, fluorine resin, poly (2,5-benzimidazole) polymer, polybenzoxazine, and mixtures thereof It is preferably selected from the group consisting of, but is not necessarily limited thereto.

상기 열경화성 수지의 함량은 3 내지 15 중량%로 사용하는 것이 바람직하다. 상기 열경화성 수지의 함량이 3 중량% 미만이면 유동성이 저하되고 가공이 어려워지며, 15 중량%를 초과하면 전도성이 저하되는 문제가 있다.The content of the thermosetting resin is preferably used in 3 to 15% by weight. If the content of the thermosetting resin is less than 3% by weight, fluidity is lowered and processing becomes difficult, and if it exceeds 15% by weight, there is a problem that conductivity is lowered.

상기 흡습제는 실리카, 칼슘염, 제올라이트 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 사용하는 바람직하며, 보다 바람직하게는 제올라이트를 사용한다. 상기에서 칼슘염으로는 염화칼슘, 탄산칼슘 등이 있다.The moisture absorbent is preferably one selected from the group consisting of silica, calcium salts, zeolites and mixtures thereof, more preferably zeolites. Calcium salts include calcium chloride, calcium carbonate and the like.

이때, 본 발명에서 흡습제로 제올라이트를 사용하는 경우, 제올라이트의 기공내에 위치하였던 물분자가 고온에서 기화되면 수분이 계속적으로 흡수-방출되는 순환과정을 이루어 흡습제의 수명이 연장될 수 있다.At this time, in the case of using the zeolite as the absorbent in the present invention, when the water molecules located in the pores of the zeolite vaporized at a high temperature, the water is continuously absorbed-released in a circulation process can extend the life of the absorbent.

상기 제올라이트는 하기 화학식 1로 표시되는 A형의 제올라이트, 화학식 2로 표시되는 X형의 제올라이트, 화학식 3으로 표시되는 Y형의 제올라이트 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 것이 바람직하다.The zeolite is preferably selected from the group consisting of a zeolite of type A represented by Formula 1, a zeolite of X type represented by Formula 2, a zeolite of Y type represented by Formula 3, and a mixture thereof.

[화학식 1][Formula 1]

Na2OㆍAl2O3ㆍ2SiO2ㆍ4.5H2ONa 2 O · Al 2 O 3 ㆍ 2SiO 2 ㆍ 4.5H 2 O

[화학식 2][Formula 2]

Na2OㆍAl2O3ㆍ2.5SiO2ㆍ3H2ONa 2 O · Al 2 O 3 ㆍ 2.5SiO 2 ㆍ 3H 2 O

[화학식 3][Formula 3]

Na2OㆍAl2O3ㆍ4.8SiO2ㆍ8.9H2ONa 2 O ・ Al 2 O 3 ㆍ 4.8SiO 2 ㆍ 8.9H 2 O

상기 흡습제의 함량은 상기 탄소재료 및 열경화성 수지의 합계 100 중량부에 대하여 3 내지 5 중량부의 양으로 포함하는 것이 바람직하다. 이때, 상기 흡습제의 함량이 3 중량부 미만이면 충분한 흡습 효과를 거둘 수 없는 문제가 있고, 5 중량부를 초과하면 전기전도성이 감소하는 문제가 있다.The content of the moisture absorbent is preferably included in an amount of 3 to 5 parts by weight based on 100 parts by weight of the total of the carbon material and the thermosetting resin. At this time, if the content of the moisture absorbent is less than 3 parts by weight, there is a problem that can not achieve a sufficient moisture absorption, if it exceeds 5 parts by weight there is a problem that the electrical conductivity is reduced.

본 발명의 바이폴러 플레이트의 제조방법은 탄소재료, 및 열경화성 수지를 혼합하고, 상기 혼합물에 흡습제를 첨가하면서 슬러리를 제조한 후 금형성형하여 이루어진다.The method for producing a bipolar plate of the present invention is made by mixing a carbon material and a thermosetting resin, and preparing a slurry while adding a moisture absorbent to the mixture, followed by mold molding.

상기 금형성형시 온도범위는 50 내지 200 ℃인 것이 바람직하다.The mold temperature range is preferably 50 to 200 ℃.

또한, 상기 금형성형은 300 내지 1000 kgf/㎠의 압력 조건하에 이루어지는 것이 바람직하다.In addition, the mold molding is preferably made under a pressure condition of 300 to 1000 kgf / ㎠.

이상과 같이, 상기 바이폴러 플레이트는 소량의 흡습제가 균일하게 분산되어 있어 연료전지의 부산물로 생성되는 수분입자를 흡수함으로써 전극의 효율을 향상시킬 수 있다.As described above, the bipolar plate is a small amount of the absorbent is uniformly dispersed to absorb the moisture particles generated as a by-product of the fuel cell can improve the efficiency of the electrode.

따라서, 본 발명은 상기 바이폴러 플레이트를 포함하여 성능이 우수한 연료전지를 제공할 수 있다.Therefore, the present invention can provide a fuel cell having excellent performance including the bipolar plate.

바람직한 본 발명의 실시예에 따르면, 상기 연료전지는 서로 대향하여 위치한 애노드 및 캐소드 전극; 및 상기 애노드와 캐소드 전극 사이에 위치한 고분자 전해질막을 포함하는 막/전극 접합체; 및 상기 막/전극 접합체의 애노드와 캐소드 전극 중 어느 하나에 접촉하여 가스를 공급하는 유로 채널이 형성된 상기 바이폴러 플레이트를 포함한다. 이러한 연료전지의 구조는 상기에서 설명한 도 1의 구조와 같다.According to a preferred embodiment of the present invention, the fuel cell includes an anode and a cathode electrode located opposite each other; And a polymer electrolyte membrane positioned between the anode and the cathode electrode; And the bipolar plate having a flow channel for supplying a gas in contact with one of an anode and a cathode of the membrane / electrode assembly. The structure of such a fuel cell is the same as that of FIG. 1 described above.

상기 연료 전지에서 캐소드 및 애노드 전극은 물질로 구별되는 것이 아니라, 그 역할로 구별되는 것으로서, 연료 전지용 전극은 수소 산화용 캐소드 및 산소의 환원용 애노드로 구별된다. 따라서, 본 발명의 연료 전지용 전극은 캐소드 및 애노드 전극의 모든 전극에 사용할 수 있다. 즉, 연료 전지에서 수소 또는 연료를 상기 애노드에 공급하고 산소를 상기 캐소드에 공급하여, 애노드와 캐소드의 전기화학 반응에 의하여 전기를 생성한다. 애노드에서 유기 연료와 산화 반응이 일어나고 캐소드에서 산소의 환원 반응이 일어나 두 전극간의 전압차를 발생시키게 된다.In the fuel cell, the cathode and the anode electrode are not distinguished by materials but in their role, and the fuel cell electrode is divided into a hydrogen oxidation cathode and an oxygen reduction anode. Therefore, the fuel cell electrode of this invention can be used for all the electrodes of a cathode and an anode electrode. That is, in a fuel cell, hydrogen or fuel is supplied to the anode and oxygen is supplied to the cathode to generate electricity by an electrochemical reaction between the anode and the cathode. Oxidation reactions with organic fuel occur at the anode and oxygen reduction reactions at the cathode, generating a voltage difference between the two electrodes.

이때, 도 1에서 고분자 막(7)은 양성자-전도성 중합체 물질, 즉 이오노머(ionomer)로 이루어지며, 일반적으로 설폰산 그룹을 포함하는 테트라플루오로에틸렌과 플루오로비닐에테르 공중합체, 탈불소화된 황화 폴리에테르케톤, 아릴 케톤 또는 폴리벤즈이미다졸 등을 사용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 일반적으로 상기 고분자 막은 10 내지 200㎛의 두께를 갖는다.In this case, the polymer membrane 7 in FIG. 1 is made of a proton-conducting polymer material, ie, an ionomer, and is generally a tetrafluoroethylene and fluorovinyl ether copolymer containing sulfonic acid groups, and defluorinated sulfide. Polyether ketone, aryl ketone or polybenzimidazole and the like can be used, but is not limited thereto. In general, the polymer membrane has a thickness of 10 to 200㎛.

본 발명에서 연료전지를 제조하는 방법은 상기 막/전극 접합체를 가스 유로 채널과 냉각 채널이 형성된 바이폴러 플레이트 사이에 삽입하여 단위 전지를 제조하고, 이를 적층하여 스택을 제조한 후, 이를 두 개의 엔드 플레이트(end plate) 사이에 삽입하여 연료 전지를 제조할 수 있다. 연료 전지는 이 분야의 통상의 기술에 의하여 용이하게 제조될 수 있다.In the method of manufacturing a fuel cell according to the present invention, the membrane / electrode assembly is inserted between a gas flow channel and a bipolar plate on which a cooling channel is formed to manufacture a unit cell. Fuel cells can be made by inserting between end plates. Fuel cells can be readily manufactured by conventional techniques in the art.

이하 본 발명의 바람직한 실시예 및 비교예를 기재한다. 그러나 하기한 실시예는 본 발명의 바람직한 일 실시예일 뿐 본 발명이 하기한 실시예에 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, preferred examples and comparative examples of the present invention are described. However, the following examples are only one preferred embodiment of the present invention and the present invention is not limited to the following examples.

(실시예 1)(Example 1)

천연흑연 85 g와 페놀수지 10 g을 혼합하고, 여기에 흡습제로서 A형의 제올라이트(Na2OㆍAl2O3ㆍ2SiO2ㆍ4.5H2O) 5 g을 소량 첨가하여 유동성을 갖는 슬러리를 제조하였다. 이어서, 상기 슬러리를 바이폴러 플레이트용 금형에 넣어 온도 160 ℃이고, 압력 500 kgf/㎠의 조건으로 성형하여 바이폴러 플레이트를 제조하였다.Mixing the natural graphite and 85 g of phenol resin, 10 g, and to as an absorbent herein small amount of zeolite (Na 2 O and Al 2 O 3 2SiO 2 and and 4.5H 2 O) 5 g of the type A slurry having fluidity Prepared. Subsequently, the slurry was placed in a mold for a bipolar plate and molded at a temperature of 160 ° C. under a pressure of 500 kgf / cm 2 to prepare a bipolar plate.

(실시예 2)(Example 2)

상기 실시예 1에서 흡습제로서 실리카를 사용한 것을 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 바이폴러 플레이트를 제조하였다.A bipolar plate was manufactured in the same manner as in Example 1, except that silica was used as the hygroscopic agent in Example 1.

(실시예 3)(Example 3)

상기 실시예 1에서 흡습제로서 염화칼슘을 사용한 것을 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 바이폴러 플레이트를 제조하였다.A bipolar plate was manufactured in the same manner as in Example 1, except that calcium chloride was used as the hygroscopic agent in Example 1.

(비교예 1)(Comparative Example 1)

상기 실시예 1에서 흡습제를 사용하지 않은 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 바이폴러 플레이트를 제조하였다.A bipolar plate was manufactured in the same manner as in Example 1, except that the moisture absorbent was not used in Example 1.

본 발명의 연료전지의 바이폴러 플레이트용 복합재료는 소량의 흡습제가 고르게 분산되어 있어, 연료전지의 분산물로 발생되는 수분을 효과적으로 흡수함으로써, 전지의 효율을 증진시킬 수 있으며, 제조공정이 우수하고 저렴한 비용으로 제 조할 수 있다.In the bipolar plate composite material of the fuel cell of the present invention, a small amount of the moisture absorbent is evenly dispersed, thereby effectively absorbing the moisture generated by the dispersion of the fuel cell, thereby improving the efficiency of the battery, and the manufacturing process is excellent. It can be manufactured at low cost.

Claims (16)

탄소재료; 열경화성 수지; 및 칼슘염, 제올라이트 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 흡습제를 포함하며,Carbon material; Thermosetting resins; And a hygroscopic agent selected from the group consisting of calcium salts, zeolites and mixtures thereof, 상기 흡습제는 탄소재료 및 열경화성 수지의 합계 100 중량부에 대하여 3 내지 5 중량부의 양으로 포함되고,The moisture absorbent is contained in an amount of 3 to 5 parts by weight based on 100 parts by weight of the total of the carbon material and the thermosetting resin, 상기 탄소재료와 열경화성 수지는 85 내지 97:3 내지 15의 중량비로 포함되는 것인 연료전지의 바이폴러 플레이트 성형용 복합재료.The carbon material and the thermosetting resin is a bipolar plate molding composite material of a fuel cell that is contained in a weight ratio of 85 to 97: 3 to 15. 삭제delete 제 1항에 있어서, 상기 제올라이트는 하기 화학식 1로 표시되는 A형의 제올라이트, 화학식 2로 표시되는 X형의 제올라이트, 화학식 3으로 표시되는 Y형의 제올라이트 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 것인 복합재료.The zeolite of claim 1, wherein the zeolite is selected from the group consisting of a zeolite of type A represented by formula (1), a zeolite of type X represented by formula (2), a zeolite of type Y represented by formula (3), and a mixture thereof Phosphorus Composites. [화학식 1][Formula 1] Na2OㆍAl2O3ㆍ2SiO2ㆍ4.5H2ONa 2 O · Al 2 O 3 ㆍ 2SiO 2 ㆍ 4.5H 2 O [화학식 2][Formula 2] Na2OㆍAl2O3ㆍ2.5SiO2ㆍ3H2ONa 2 O · Al 2 O 3 ㆍ 2.5SiO 2 ㆍ 3H 2 O [화학식 3][Formula 3] Na2OㆍAl2O3ㆍ4.8SiO2ㆍ8.9H2ONa 2 O ・ Al 2 O 3 ㆍ 4.8SiO 2 ㆍ 8.9H 2 O 삭제delete 삭제delete 제 1항에 있어서, 상기 탄소재료가 천연흑연, 인조흑연, 팽창흑연, 카본블랙, 활성탄소 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 것인 복합재료.The composite material according to claim 1, wherein the carbon material is selected from the group consisting of natural graphite, artificial graphite, expanded graphite, carbon black, activated carbon, and mixtures thereof. 제 1항에 있어서, 상기 열경화성 수지가 페놀수지, 폴리카르보디이미드, 에폭시 수지, 멜라민 수지, 불포화폴리에스테르 수지, 불소계 수지, 폴리(2,5-벤즈이미다졸) 고분자, 폴리벤족사진 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 것인 복합재료.The method of claim 1, wherein the thermosetting resin is a phenol resin, polycarbodiimide, epoxy resin, melamine resin, unsaturated polyester resin, fluorine resin, poly (2,5-benzimidazole) polymer, polybenzoxazine and their Composite material selected from the group consisting of mixtures. 탄소재료, 및 열경화성 수지를 혼합하고, A carbon material and a thermosetting resin are mixed, 칼슘염, 제올라이트 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 흡습제를 첨가하면서 슬러리를 제조한 후, 금형성형하는 단계를 포함하며,Preparing a slurry while adding a hygroscopic agent selected from the group consisting of calcium salts, zeolites and mixtures thereof, followed by mold molding; 상기 흡습제는 탄소재료 및 열경화성 수지의 합계 100 중량부에 대하여 3 내지 5 중량부의 양으로 포함되고,The moisture absorbent is contained in an amount of 3 to 5 parts by weight based on 100 parts by weight of the total of the carbon material and the thermosetting resin, 상기 탄소재료와 열경화성 수지는 85 내지 97:3 내지 15의 중량비로 포함되는 것인 연료전지의 바이폴러 플레이트의 제조방법.Wherein the carbon material and the thermosetting resin are included in a weight ratio of 85 to 97: 3 to 15. 제 8항에 있어서, 상기 금형성형은 50 내지 200 ℃의 온도 범위에서 이루어지는 제조방법.The method of claim 8, wherein the mold is formed in a temperature range of 50 to 200 ° C. 10. 제 8항에 있어서, 상기 금형성형은 300 내지 1000 kgf/㎠의 압력 조건하에 이루어지는 제조방법.The method of claim 8, wherein the mold is formed under a pressure condition of 300 to 1000 kgf / cm 2. 삭제delete 삭제delete 제 1항, 제 3항, 제 6항 및 제 7항 중 어느 한 항의 복합재료를 포함하는 바이폴러 플레이트.A bipolar plate comprising the composite material of any one of claims 1, 3, 6 and 7. 제 8항 내지 제 10항 중 어느 한 항에 따라 제조된 바이폴러 플레이트.Bipolar plate made according to any one of claims 8 to 10. 서로 대향하여 위치한 애노드 및 캐소드 전극, 및 상기 애노드와 캐소드 전극 사이에 위치한 고분자 전해질막을 포함하는 적어도 하나의 막/전극 접합체; 및At least one membrane / electrode assembly comprising an anode and a cathode electrode positioned opposite each other, and a polymer electrolyte membrane positioned between the anode and the cathode electrode; And 상기 막/전극 접합체의 애노드와 캐소드 전극 중 어느 하나에 접촉하여 가스를 공급하는 유로채널이 형성된 제13항의 바이폴러 플레이트를 포함하는 연료전지.A fuel cell comprising the bipolar plate of claim 13, wherein a flow channel is formed in contact with one of an anode and a cathode of the membrane / electrode assembly to supply gas. 서로 대향하여 위치한 애노드 및 캐소드 전극, 및 상기 애노드와 캐소드 전극 사이에 위치한 고분자 전해질막을 포함하는 적어도 하나의 막/전극 접합체; 및At least one membrane / electrode assembly comprising an anode and a cathode electrode positioned opposite each other, and a polymer electrolyte membrane positioned between the anode and the cathode electrode; And 상기 막/전극 접합체의 애노드와 캐소드 전극 중 어느 하나에 접촉하여 가스를 공급하는 유로채널이 형성된 제14항의 바이폴러 플레이트를 포함하는 연료전지.A fuel cell comprising the bipolar plate of claim 14, wherein a flow channel is formed in contact with one of an anode and a cathode of the membrane / electrode assembly to supply gas.
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