KR100760312B1 - Manufacturing method of metallic bpp with the surface roughness on the flow channel - Google Patents

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양동열
배중면
류승민
이성욱
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Abstract

A method for manufacturing a metallic separator of a fuel cell is provided to selectively change a surface roughness on a flow channel of the metallic separator, thereby improving performances of the metallic separator and increasing the stability of the fuel cell. A method for manufacturing a metallic separator of a fuel cell comprises the steps of: (S61) preparing a metallic separator of a fuel cell; (S62) preparing a metallic stencil corresponding to a pattern for a flow channel of the metallic separator; (S63) arranging and attaching the metallic separator and the metallic stencil to prepare a metallic separator assembly; (S64) subjecting the metallic separator assembly to a sandblast process so as to change a surface roughness on the flow channel of the metallic separator; and (S65) removing the metallic stencil from the metallic separator assembly post the sandblast step.

Description

연료전지용 금속 분리판 제작 방법 {Manufacturing method of metallic BPP with the surface roughness on the flow channel}Manufacturing method of metal separator plate for fuel cell {Manufacturing method of metallic BPP with the surface roughness on the flow channel}

도 1은 연료전지 스택을 구성하는 단위 전지를 도시한 도면,1 is a view illustrating a unit cell constituting a fuel cell stack;

도 2는 여러 개의 단위 전지로 이루어진 연료전지 스택을 도시한 도면,2 illustrates a fuel cell stack including a plurality of unit cells;

도 3은 일반적인 박판의 성형 공정을 도시한 도면,3 is a view showing a molding process of a general thin plate,

도 4는 도 3의 성형 공정을 통해 얻어진 금속 분리판을 도시한 도면,4 is a view showing a metal separator obtained through the molding process of FIG.

도 5a 내지 도 5f는 일반적인 화학적인 에칭법을 사용하여 금속 스텐실을 제작하는 방법을 도시한 도면,5a to 5f illustrate a method of manufacturing a metal stencil using a general chemical etching method,

도 6은 이 발명에 따른 연료전지용 금속 분리판 제작 방법을 도시한 동작 흐름도,6 is a flowchart illustrating a method of manufacturing a metal separator plate for fuel cells according to the present invention;

도 7a 내지 도 7e는 이 발명의 한 실시예에 따른 연료전지용 금속 분리판 제작 공정을 도시한 도면,7A to 7E are views illustrating a manufacturing process of a metal separator plate for fuel cells according to one embodiment of the present invention;

도 8a 내지 도 8c는 이 발명의 다른 실시예에 따른 연료전지용 금속 분리판 제작 공정을 도시한 도면,8A to 8C are views illustrating a manufacturing process of a metal separator plate for fuel cells according to another embodiment of the present invention;

도 9a와 도 9b는 이 발명의 금속 분리판과 금속 스텐실을 정렬하는 방법의 다른 실시예를 도시한 도면,9a and 9b show another embodiment of a method for aligning a metal separator and a metal stencil of the invention;

도 10a 내지 도 10d는 이 발명의 샌드 블러스트 공정의 다른 실시예를 도시한 도면이다.10A-10D illustrate another embodiment of the sand blast process of this invention.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 간단한 설명 >     <Brief description of symbols for the main parts of the drawings>

71 ; 상 금형 72 ; 하 금형71; Phase mold 72; Ha mold

73 ; 금속 분리판 74 ; 금속 스텐실73; Metal separator 74; Metal stencil

75 ; 얼라인먼트 봉75; Alignment rod

이 발명은 연료전지(fuel cell)에서 금속 분리판의 유로를 흐르는 유체의 운동이 난류가 되도록 채널의 표면조도를 선택적으로 거칠게 형성하는 금속 분리판 제작 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 금속(예컨대, 스테인리스강) 박판 성형 공정 후 샌드블라스트 공정을 통해 선택적으로 유로의 표면조도를 바꾸는 금속 분리판 제작 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method of fabricating a metal separator in which the surface roughness of the channel is selectively roughened so that the motion of the fluid flowing in the flow path of the metal separator in the fuel cell becomes turbulent. (Stainless Steel) The present invention relates to a method of fabricating a metal separator that selectively changes the surface roughness of the flow path through a sand blasting process after a thin plate forming process.

연료전지는 산화전극(anode)에서의 산화반응과 환원전극(cathode)에서의 환원반응을 이용하여 전력(electric power)을 생성한다. 산화/환원전극에는 산화/환원 반응을 촉진시키기 위해 백금 또는 백금-루테늄금속 등을 이용한 촉매층이 형성된다. 산화전극에는 연료가스(예컨대, 수소)가 공급되어 산화반응을 통해 이온(예컨대, 수소이온(proton)) 및 전자로 분리되고, 환원전극에서는 이 분리된 이온(수 소이온)과 환원가스(예컨대, 산소)가 결합하여 물을 형성한다.The fuel cell generates electric power by using an oxidation reaction at an anode and a reduction reaction at a cathode. In the oxidation / reduction electrode, a catalyst layer using platinum or platinum-ruthenium metal is formed to promote the oxidation / reduction reaction. Fuel cells (eg, hydrogen) are supplied to the anode to separate ions (eg, hydrogen) and electrons through oxidation, and at the cathode, these separated ions (hydrogen) and reducing gas (eg , Oxygen) combine to form water.

즉, 연료전지의 반응 결과 생성되는 최종 부산물은, 산화전극으로부터 환원전극으로의 전자의 이동에 의한 전기와, 수소와 산소의 결합에 의한 물, 및 열이다. 이 반응 결과로 생성되는 열을 제거하기 위해 연료전지 스택에는 통상적으로 냉각장치가 구비된다. 환원전극(cathode)에서 생성되는 물은 수증기 또는 액체의 형태로 생성되는데, 환원전극(chthode) 쪽으로 환원가스를 강하게 소통시켜 이 생성된 물을 제거할 수 있다.In other words, the final by-products generated as a result of the reaction of the fuel cell are electricity by the movement of electrons from the anode to the cathode, water by the combination of hydrogen and oxygen, and heat. In order to remove heat generated as a result of this reaction, the fuel cell stack is usually equipped with a cooling device. Water generated in the cathode is generated in the form of water vapor or liquid, and the generated gas may be removed by strongly communicating the reducing gas toward the cathode.

도 1은 연료전지 스택을 구성하는 단위 전지를 도시한 도면이고, 도 2는 여러 개의 단위 전지로 이루어진 연료전지 스택을 도시한 도면이다.1 is a diagram illustrating a unit cell constituting a fuel cell stack, and FIG. 2 is a diagram illustrating a fuel cell stack including a plurality of unit cells.

통상적으로 하나의 연료전지 스택은 도 2에 도시된 바와 같이 복수 개의 단위 전지(unit cell)(11)가 적층되어 형성된다.Typically, one fuel cell stack is formed by stacking a plurality of unit cells 11 as shown in FIG. 2.

이러한 단위 전지(11)의 구조를 살펴보면, 도 1에 도시된 바와 같이 고분자전해질막인 프론톤교환막(5)이 포함되는데, 이 프론톤교환막(5)의 양측면에 산화전극(anode)(3) 및 환원전극(cathode)(4)이 형성되고, 이러한 프론톤교환막(5) 및 두 전극(3, 4)은 열간압착(hot press)에 의하여 막전극접합체(membrane electrode assembly; MEA)(10)를 형성한다. 이 막전극접합체(10)의 두 전극(3, 4) 외측으로는 기체확산층(gas diffusion layer; GDL)(1, 2)이 형성된다. 인접한 단위 전지들의 막전극접합체(10)들은 분리판(separator)(8, 9)에 의해 서로 분리되면서 지지된다.Looking at the structure of such a unit cell 11, as shown in Figure 1 includes a polymer electrolyte membrane proton exchange membrane (5), the anode electrode (anode) (3) on both sides of the proton exchange membrane (5) And a cathode 4 is formed, and the front electrode exchange membrane 5 and the two electrodes 3 and 4 are membrane electrode assembly (MEA) 10 by hot pressing. To form. Gas diffusion layers (GDLs) 1 and 2 are formed outside the two electrodes 3 and 4 of the membrane electrode assembly 10. The membrane electrode assemblies 10 of adjacent unit cells are supported while being separated from each other by separators 8 and 9.

분리판(8, 9)은 연료와 공기의 통로가 되는 홈(6, 7)이 파인 플레이트이며, MEA(10)의 외측에 접합된 기체확산층(GDL)(1, 2)에 다시 접합된다. 이 플레이트는 연료와 공기를 공급할 뿐만 아니라, 연료극측에서는 수분의 보급통로로, 공기측에서는 생성된 물의 제거통로로서의 기능을 한다. 그리고, 외부 회로로 전기를 흘리는 역할도 한다. 그러기 때문에 홈(6, 7)의 깊이와 폭 등 구조적인 인자가 연료전지의 출력효율에 크게 영향을 미치는 중요한 기술요소이다. 홈(6)은 연료가스(수소 혹은 메탄올)를 산화전극(3)에 공급하기 위한 유로이고, 홈(7)은 환원가스인 산소 혹은 공기를 환원전극(4)에 공급함과 아울러 물을 배출시키기 위한 유로이다.The separation plates 8 and 9 are plates in which the grooves 6 and 7 serving as fuel and air passages are fine, and are again bonded to the gas diffusion layers GDLs 1 and 2 bonded to the outside of the MEA 10. This plate not only supplies fuel and air, but also functions as a supply passage of water on the anode side and a removal passage of water generated on the air side. It also serves to flow electricity to external circuits. Therefore, structural factors such as depth and width of the grooves 6 and 7 are important technical factors that greatly affect the output efficiency of the fuel cell. The groove 6 is a flow path for supplying fuel gas (hydrogen or methanol) to the anode 3, and the groove 7 supplies oxygen or air, which is a reducing gas, to the cathode 4 and discharges water. It is a euro for.

이 분리판(8, 9)과 막전극접합체(10) 사이에는 유로를 통하여 전달되는 기체 또는 액체가 누출되지 아니하도록 가스켓(12)이 구비된다. 이 막전극접합체(10), 분리판(8, 9)을 포함하는 단위 전지(11)는 직렬로 적층되어 고전압(high voltage)을 형성한다. 즉, 적층된 단위 전지(11)들은 그 양끝에서 전류집전체(current collector)(13) 및 엔드플레이트(14)로 체결된다.A gasket 12 is provided between the separator plates 8 and 9 and the membrane electrode assembly 10 to prevent leakage of gas or liquid transferred through the flow path. The unit cells 11 including the membrane electrode assembly 10 and the separator plates 8 and 9 are stacked in series to form a high voltage. That is, the stacked unit cells 11 are fastened to the current collector 13 and the end plate 14 at both ends thereof.

다시 말해, 연료전지의 분리판은, 연료전지 스택 내에 반응가스(연료가스 및 환원가스)를 분배하고, 연료가스(수소 또는 메탄올)와 환원가스(산소 또는 공기)가 서로 섞이지 않도록 분리하며, 인접한 단위 전지의 산화전극과 환원전극 사이에서 전자의 통로를 제공함으로써, 이들을 전기적으로 서로 연결한다. 또한, 연료전지 스택의 산화환원 반응에 의해 생성된 열을 배출하며, 적층된 단위전지들의 기계적인 지지체 기능을 수행한다.In other words, the separator of the fuel cell distributes the reaction gas (fuel gas and reducing gas) in the fuel cell stack, separates the fuel gas (hydrogen or methanol) and the reducing gas (oxygen or air) from each other, By providing a passage of electrons between the anode and the cathode of the unit cell, they are electrically connected to each other. In addition, the heat generated by the redox reaction of the fuel cell stack is discharged, and performs a mechanical support function of the stacked unit cells.

연료전지의 운전시 산화전극에서 발생한 수소이온(proton)이 고분자전해질막을 통해 환원전극 쪽으로 이동을 하는데, 이 수소이온의 이동을 촉진하기 위해서는 고분자전해질막이 적절한 수분에 의해 수화(hydrated) 되어야 한다. 이렇게 수화된 고분자전해질막을 통해 전자는 이동이 차단되고, 수소이온은 이동한다. 그런데, 고분자전해질막의 수화된 정도가 낮은 경우에는 고분자전해질막의 이온전도도가 감소하고, 따라서 연료전지의 성능이 감소한다. 그러나 반대로 고분자전해질막이 지나치게 수화되면 반응3상계면을 형성하는 작은 기공들을 막아서, 전극반응면적이 감소되며 이로 인해 연료전지의 성능이 저하된다. 즉, 환원전극에서 발생되는 물이 원활히 배출되지 않는 경우에는 공급가스가 촉매층으로 전달되는 것을 막아 연료전지의 성능이 저하된다.During operation of the fuel cell, hydrogen ions (protons) generated at the anode move through the polymer electrolyte membrane toward the cathode, and in order to promote the migration of the hydrogen ions, the polymer electrolyte membrane must be hydrated with appropriate moisture. Through the hydrated polymer electrolyte membrane, electrons are blocked and hydrogen ions are moved. However, when the degree of hydration of the polymer electrolyte membrane is low, the ion conductivity of the polymer electrolyte membrane decreases, and thus the performance of the fuel cell decreases. On the contrary, if the polymer electrolyte membrane is excessively hydrated, it blocks the small pores forming the reaction three-phase interface, thereby reducing the electrode reaction area, thereby degrading the performance of the fuel cell. That is, when water generated from the cathode is not discharged smoothly, the performance of the fuel cell is reduced by preventing the supply gas from being transferred to the catalyst layer.

환원전극 쪽에서 생성되는 물은, 환원가스 유로채널의 초입에서는 수증기의 형태로 존재하나, 환원가스 유로채널을 이동함에 따라 액체/수증기가 혼재된 2상(two phase) 상태를 형성한다. 이 경우 액화된 물방울은 환원전극의 기공을 막게 되어, 촉매층의 유효한 활성면적이 줄어든다. 이 때문에, 액상의 물을 배출하기 위해서 높은 압력으로 환원가스를 공급할 필요가 있으며, 이로 인해 환원가스의 입구/출구 압력차에 의한 에너지 손실이 발생되고, 빠른 유속으로 안정된 환원반응을 구현하기 위해서는 다량의 반응기체를 소비하게 된다.Water generated at the cathode side is present in the form of water vapor at the beginning of the reduction gas flow channel, but forms a two phase state in which liquid / water vapor is mixed as the reduction gas flow channel moves. In this case, the liquefied water droplets block pores of the cathode, thereby reducing the effective active area of the catalyst layer. For this reason, it is necessary to supply reducing gas at high pressure in order to discharge the liquid water. As a result, energy loss is caused by the inlet / outlet pressure difference of the reducing gas, and in order to realize a stable reducing reaction at a high flow rate, Consumes the reactant.

이 발명의 발명자는 이러한 연료전지가 가지는 해결 과제를 인지하고, 연료전지의 유로의 단면의 조도를 바꾸어 유체의 흐름을 난류로 생성한다면, 연료전지가 작동하는 중에 생긴 물이나 수증기 혹은 공기의 출입을 원활하게 하여 물 배출 성능이 안정화되며 효율화되고, 이로 인해 환원가스의 입구/출구 압력차에 의한 에너지손실을 저감할 수 있게 됨과 아울러 반응기체 소비량의 감소할 수 있음을 인지 하였다.The inventors of the present invention are aware of the problem that the fuel cell has, and if the flow of the fluid is generated in turbulent flow by changing the roughness of the cross section of the flow path of the fuel cell, the flow of water, water vapor or air generated while the fuel cell is operating is It was recognized that the water discharge performance was stabilized and efficient, thereby reducing the energy loss due to the inlet / outlet pressure difference of the reducing gas and reducing the consumption of the reactor.

한편, 고분자전해질 연료전지용 분리판으로는 통상적으로 흑연 혹은 복합탄소계 소재가 널리 사용되었다. 흑연과 복합탄소계 소재는 연료전지에서 일어나는 산화환원반응에 내부식성이 강하며 금속재료(예컨대, 스테인레스)에 비해 체적밀도가 적은 장점이 있다. 흑연 혹은 복합탄소계의 소재를 분리판 소재로 사용하는 경우에, 분리판 소재의 미세기공을 채워 수소이온의 이동을 막고 몰딩(molding)시 용이한 성형(forming)을 위해, 통상적으로 서모세팅(thermosetting) 또는 서모플라스틱(thermoplastic)과 같은 수지(resin)를 소재 내에 함유한다. 그러나, 이와 같이 분리판에 내포된 수지(resin)는 연료전지 운전시 전자의 이동에 대해 체적저항이 증가하게 되어 성능 감소를 유발하고, 셀 간의 접촉저항을 증가시키는 원인이 된다.Meanwhile, graphite or a composite carbon-based material has been widely used as a separator for a polymer electrolyte fuel cell. Graphite and composite carbon-based materials have strong corrosion resistance to redox reactions occurring in fuel cells, and have a low volume density compared to metal materials (eg, stainless steel). When graphite or a composite carbon-based material is used as the separator material, thermosetting is usually performed to fill the micropores of the separator material to prevent the migration of hydrogen ions and to facilitate molding during molding. It contains a resin, such as thermosetting or thermoplastic, in the material. However, the resin contained in the separator may increase the volume resistance with respect to the movement of electrons during operation of the fuel cell, causing a decrease in performance and increasing the contact resistance between cells.

이 때문에 연료전지용 분리판을 금속으로 이용하는 방법이 고려되고 있다. 금속을 이용하면, 금속 자체의 전도성이 우수하므로 연료전지에서 만들어진 전기가 잘 전달되며 표면조도가 좋기 때문에 접촉저항이 줄어드는 장점이 있다. 또한, 분리판의 두께를 얇게 할 수 있으므로 같은 체적에 더 많은 단위 전지를 설치할 수 있는 장점이 있다. 그러나, 분리판의 두께가 얇아질수록 금속 성형시 스프링백 효과가 커지며, 금속의 소재를 사용하기 때문에 화학적인 반응이 일어날 때 금속 자체가 부식될 수 있는 문제점이 있다. 그러나, 이러한 문제점에도 불구하고 생산 측면에서 가격을 절감할 수 있으므로 앞으로 개발될 연료전지의 분리판 생산에 금 속이 사용될 가능성이 크다. 이때, 금속을 이용함에 의해 생기는 부식 문제는 금속 표면을 내식코팅하여 해결할 수 있고, 금형의 설계 변화와 공정 변화로 금속 박판의 스프링백 효과를 저감시킬 수 있다.For this reason, the method of using the separator for fuel cells as a metal is considered. If metal is used, since the metal itself has excellent conductivity, electricity generated in the fuel cell is well transmitted, and the surface roughness has the advantage of reducing contact resistance. In addition, since the thickness of the separator can be reduced, there is an advantage in that more unit cells can be installed in the same volume. However, as the thickness of the separator becomes thinner, the springback effect increases during metal forming, and since the material of the metal is used, there is a problem that the metal itself may be corroded when a chemical reaction occurs. However, in spite of these problems, since the cost can be reduced in terms of production, metal is likely to be used for the production of separator plates for fuel cells to be developed in the future. At this time, the corrosion problem caused by the use of metal can be solved by corrosion-coating the metal surface, it is possible to reduce the spring back effect of the metal sheet due to the design change and process change of the mold.

도 3은 일반적인 박판의 성형 공정을 도시한 도면으로서, 돌출부가 형성된 상측금형(15)과 오목부가 형성된 하측금형(16) 사이에 금속 박판(예컨대, 스테인리스강)(17)을 넣고 가공하면 금형의 역패턴의 형상의 박판을 얻을 수 있다. 일반적으로 금속 분리판을 이러한 박판 성형 공정을 통해 가공한다.FIG. 3 is a view illustrating a general forming process of a thin plate, wherein a metal thin plate (eg, stainless steel) 17 is inserted into and processed between an upper mold 15 having a protrusion and a lower mold 16 having a recess. The thin plate of the shape of an inverse pattern can be obtained. Generally, metal separators are processed through this thin sheet forming process.

도 4는 도 3의 성형 공정을 통해 얻어진 금속 분리판(18)을 도시한 도면이다. 도 4에서, 유체가 지나는 유로(19)와 금속 분리판끼리 접촉하는 면(20)의 표면은 금속의 표면 특성상 조도가 일정하다. 즉, 일반적인 박판의 성형 공정만으로는 금속 분리판의 표면조도를 조절할 수 없다.FIG. 4 is a view showing a metal separator 18 obtained through the forming process of FIG. 3. In FIG. 4, the surface of the channel 20 through which the fluid passes and the surface 20 in contact with the metal separator plates have a constant roughness in view of the surface properties of the metal. That is, the surface roughness of the metal separation plate cannot be controlled only by a general thin plate forming process.

앞서, 언급하였듯이 연료전지가 가지는 문제점을 해결하기 위해서는 유로 단면의 조도를 바꾸어 줄 필요가 있는데, 종래의 금속 분리판 제작 방법으로는 유로 단면의 조도를 바꿀 수 없다. 따라서, 선택적으로 표면의 조도를 바꿀 수 있는 금속 분리판 제작 방법이 필요하다.As mentioned above, in order to solve the problem of the fuel cell, it is necessary to change the roughness of the cross-section of the flow path, but the roughness of the cross-section of the flow path cannot be changed by the conventional method of manufacturing a metal separator. Therefore, there is a need for a method of fabricating a metal separator that can optionally change the surface roughness.

상술한 바와 같은 종래기술의 필요성을 충족하기 위하여 안출된 이 발명의 목적은, 금속 분리판 표면의 조도를 선택적으로 변화시켜 금속 분리판의 성능을 향상시키고 연료전지의 안정성을 증가시킬 수 있는 연료전지용 금속 분리판 제작 방 법을 제공하기 위한 것이다.Disclosure of the Invention The purpose of the present invention, which is devised to meet the necessity of the related art as described above, is to improve the performance of the metal separator plate and increase the stability of the fuel cell by selectively changing the roughness of the surface of the metal separator plate. To provide a method of manufacturing a metal separator plate.

상기한 목적을 달성하기 위한 이 발명에 따른 연료전지용 금속 분리판 제작 방법은, 연료전지의 금속 분리판을 제작하는 금속분리판제작단계와;Method for producing a metal separator plate for a fuel cell according to the present invention for achieving the above object is a metal separator plate manufacturing step of manufacturing a metal separator plate of the fuel cell;

상기 금속 분리판의 유로 패턴에 맞는 금속 스텐실을 제작하는 금속스텐실제작단계와;A metal stencil manufacturing step of manufacturing a metal stencil matching a flow path pattern of the metal separator plate;

상기 금속 분리판과 상기 금속 스텐실을 정렬하고 부착하여 금속 분리판 결합체를 제작하는 결합단계와;Combining and attaching the metal separator and the metal stencil to produce a metal separator;

상기 금속 분리판 결합체에 샌드 블러스트 공정을 수행하여 상기 금속 분리판의 유로 표면의 조도를 변화시키는 샌드블러스트단계와;A sand blasting step of varying the roughness of the flow path surface of the metal separating plate by performing a sand blasting process on the metal separating plate assembly;

상기 샌드블러스트단계 후 상기 금속 분리판 결합체로부터 금속 스텐실을 제거하는 스텐실제거단계를 포함한 것을 특징으로 한다.And a stencil removal step of removing the metal stencil from the metal separator assembly after the sandblasting step.

이하 첨부된 도면을 참조하면서 이 발명의 한 실시예에 따른 연료전지용 금속 분리판 제작 방법을 보다 상세하게 설명한다.Hereinafter, a method of manufacturing a fuel cell metal separator according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

이 발명에서는 금속 스텐실 제작 방법을 이용하는데, 일반적으로 금속 스텐실 제작방법에는 화학적인 에칭법, 전해연마(electropolishing), 전주도금(electroforming), 레이저컷팅법 등이 있다.In the present invention, a metal stencil fabrication method is used. In general, metal stencil fabrication methods include chemical etching, electropolishing, electroforming, and laser cutting.

이 발명에서 제작하고자 하는 금속 스텐실은 판재의 두께가 얇기 때문에 화학적인 에칭법을 사용한다.The metal stencil to be produced in the present invention uses a chemical etching method because the thickness of the plate is thin.

일반적인 화학적인 에칭법을 사용하여 금속 스텐실을 제작하는 방법은 도 5a 내지 도 5f에 도시된 바와 같다.A method of fabricating a metal stencil using a general chemical etching method is as shown in FIGS. 5A to 5F.

우선, 도 5a와 같이 표면이 깨끗하게 처리된 금속 판재(51)를 준비한다.First, as shown in FIG. 5A, a metal plate 51 having a clean surface is prepared.

다음, 도 5b와 같이 금속 판재(51)의 외측에 UV를 쬐면 분해가 되는 감광제(52)를 코팅한다.Next, as shown in FIG. 5B, a photosensitive agent 52 which is decomposed when UV is exposed to the outside of the metal plate 51 is coated.

다음, 도 5c와 같이 그 감광제(52)의 외측에 유로의 패턴 형상이 그려져 있는 필름 마스크(53)를 얹고, UV(54)를 조사한다. 그리면 마스크의 패턴에 따라 마스크 아래에서 UV에 노출된 감광제(52)가 분해된다.Next, as shown in FIG. 5C, the film mask 53 in which the pattern shape of a flow path is drawn is mounted on the outer side of the photosensitive agent 52, and UV54 is irradiated. Then, the photosensitive agent 52 exposed to UV is decomposed under the mask according to the pattern of the mask.

UV(54)를 쏘아준 후에는, 도 5d와 같이 필름 마스크(53)를 제거하고 분해되어진 감광제를 제거하기 위해 세척한다. 세척이 끝나면 금속 분리판 유로의 역상 패턴(55)을 가지는 감광제만 남게 된다.After the UV 54 is shot, the film mask 53 is removed and washed to remove the decomposed photoresist as shown in FIG. 5D. After the cleaning is finished, only the photosensitizer having the reverse phase pattern 55 of the metal separator flow path remains.

다음, 도 5e와 같이 이러한 금속 스텐실에 금속 식각액(56)을 뿌려서 유로 패턴을 형성한다.Next, as shown in FIG. 5E, a metal etchant 56 is sprayed on the metal stencil to form a flow path pattern.

다음, 도 5f와 같이 식각이 끝난 후에는 마무리로 금속 스텐실에서 감광제를 제거한다. 그 결과로서 유로의 패턴이 새겨진 금속 스텐실(57)이 완성된다.Next, after the etching is finished as shown in Figure 5f to remove the photoresist from the metal stencil to finish. As a result, the metal stencil 57 in which the pattern of the flow path is engraved is completed.

앞서 언급한 바와 같이 금속 스텐실을 제작하는 방법은 에칭법 이외에도 많이 있으므로 가공환경에 적합한 공정을 선택하여 금속 스텐실을 제작하면 된다.As mentioned above, there are many methods for manufacturing a metal stencil in addition to the etching method, so that a metal stencil may be manufactured by selecting a process suitable for a processing environment.

도 6은 이 발명에 따른 연료전지용 금속 분리판 제작 방법을 도시한 동작 흐름도이다.6 is a flowchart illustrating a method of manufacturing a metal separator plate for fuel cell according to the present invention.

먼저, 일반적인 박판 성형 공정을 통해 연료전지의 금속 분리판을 제작한다(S61). 이를 위해 도 3과 같은 금속 분리판의 유로의 형상에 따른 상,하 금형과 금속 박판을 준비한다. 그리고, 이 상,하 금형을 이용하여 금속 박판 성형 공정을 통해 금속 분리판을 제작한다.First, a metal separator of a fuel cell is manufactured through a general thin plate forming process (S61). To this end, the upper and lower molds and the metal thin plate according to the shape of the flow path of the metal separation plate as shown in FIG. 3 are prepared. Then, using the upper and lower molds to prepare a metal separator plate through a metal sheet forming process.

다음, 이 금속 분리판의 유로 패턴에 맞추어 금속 스텐실을 제작한다(S62). 앞서 언급한 바와 같이 금속 스텐실을 제작하는 방법은 화학적인 에칭법, 전해연마(electropolishing), 전주도금(electroforming), 레이저컷팅법 등이 있으며, 이 발명에서는 도 5에 도시된 바와 같은 화학적인 에칭법을 이용하여 금속 스텐실을 제작한다.Next, a metal stencil is produced according to the flow path pattern of the metal separator (S62). As mentioned above, a method of manufacturing a metal stencil includes a chemical etching method, an electropolishing method, an electroforming method, and a laser cutting method. In the present invention, the chemical etching method as shown in FIG. To prepare a metal stencil.

다음, 제작된 금속 스텐실을 금속 분리판의 패턴에 맞게 정렬시켜 부착하여 금속 분리판 결합체를 제작한다(S63).Next, the prepared metal stencil is aligned and attached to the pattern of the metal separator to prepare a metal separator assembly (S63).

다음, 이 금속 분리판 결합체에 샌드 블러스트 공정을 수행하여 작은 입자를 쏘아 금속 분리판의 유로 표면의 조도를 변화시킨다(S64).Next, sandblasting is performed on the metal separator assembly to shoot small particles to change roughness of the flow path surface of the metal separator plate (S64).

다음, 샌드 블라스트 공정이 끝난 금속 분리판 결합체로부터 금속 스텐실을 제거한다(S65).Next, the metal stencil is removed from the metal plate assembly of the sand blast process is completed (S65).

상술한 공정들을 통해 최종적으로 유로의 표면조도가 변화된 금속 분리판을 완성시킬 수 있다(S66).Through the above-described processes it is possible to complete the metal separator plate with the surface roughness of the flow path finally changed (S66).

도 7a 내지 도 7e는 이 발명의 한 실시예에 따른 연료전지용 금속 분리판 제작 공정을 도시한 도면이다.7A to 7E are views illustrating a manufacturing process of a metal separator plate for fuel cells according to one embodiment of the present invention.

먼저, 도 7a와 같이 연료전지의 금속 분리판의 역상 형상패턴을 가진 상,하 금형(71,72)을 준비한다. 이 상,하 금형(71,72)은 유체가 흐르는 유로패턴이 형성되어야 할 요부와, 다른 금속 분리판과 결합하여 전기를 전도하는 패턴이 형성되어야 할 철부의 패턴을 갖는다. 이 상,하 금형(71,72)은 금속 박판의 종류가 스테인리스강 등을 사용하므로 금속 박판 성형 가공시 스테인리스강보다 가능한 강한 금형강으로 형성한다. 유로의 패턴이 수밀리미터 단위로 미세하므로 상,하 금형을 제작할 때 이를 고려하여야 하는데, 이 발명에서는 그 일 예로서 스템핑 공정을 이용하여 상,하 금형(71,72)을 제작한다.First, as shown in FIG. 7A, upper and lower molds 71 and 72 having reverse shape patterns of the metal separation plate of the fuel cell are prepared. The upper and lower molds 71 and 72 have a recessed part in which a fluid flow path pattern is to be formed and a convex part in which a pattern for conducting electricity in combination with another metal separator plate is to be formed. The upper and lower molds 71 and 72 are formed of a strong mold steel, which is possible as compared with stainless steel during metal sheet metal forming, because the metal sheet is made of stainless steel or the like. Since the pattern of the flow path is fine in the unit of several millimeters, this should be considered when manufacturing the upper and lower molds. In the present invention, the upper and lower molds 71 and 72 are manufactured using the stamping process as an example.

다음, 이 제작된 상,하 금형(71,72)을 이용한 금속 박판 성형 공정을 통해 도 7b에 도시된 바와 같이 패턴이 형성된 금속 분리판(73)을 제작한다.Next, through the metal thin plate forming process using the prepared upper and lower molds 71 and 72, a metal separator plate 73 having a pattern is formed as shown in FIG. 7B.

다음, 금속 분리판의 유로 패턴과 같은 패턴을 가진 금속 스텐실(74)을 제작하고, 도 7c에 도시된 바와 같이 금속 분리판(73)과 금속 스텐실(74)의 패턴을 정렬하고 결합하여 금속 분리판 결합체를 제작한다. 금속 분리판(73)과 금속 스텐실(74)의 패턴을 정렬하고 결합하기 위해, 각 모서리에 얼라인먼트 봉(75)을 하나씩 설치한다. 이 얼라인먼트 봉(75)을 통해 금속 스텐실과 금속 분리판을 정렬시키고, 이동중이나 가공 공정 중에 금속 분리판과 금속 스텐실의 패턴이 어긋나지 않도록 고정시킨다. 금속 분리판(73)과 금속 스텐실(74) 사이에 얼라인먼트 봉(75)을 세울 때에는 금속 분리판(73)과 금속 스텐실(74) 사이의 공백으로 인한 굽힘 작용이 발생하지 않도록 그 사이를 채워주는 고정물을 더 삽입한다.Next, the metal stencil 74 having the same pattern as the flow path pattern of the metal separation plate is manufactured, and the metal separation plate 73 and the metal stencil 74 are aligned and combined as shown in FIG. 7C to separate the metal. Fabricate plate assembly. In order to align and combine the patterns of the metal separator plate 73 and the metal stencil 74, one alignment rod 75 is installed at each corner. The alignment rod 75 aligns the metal stencil and the metal separation plate, and fixes the metal stencil and the metal stencil so that the patterns of the metal separation plate and the metal stencil are not misaligned during the movement or the machining process. When the alignment rod 75 is erected between the metal separating plate 73 and the metal stencil 74, the gap between the metal separating plate 73 and the metal stencil 74 is prevented from bending due to the gap between the metal separating plate 73 and the metal stencil 74. Insert more fixtures.

다음, 도 7d에 도시된 바와 같이 금속 분리판 결합체를 자동 이송장치에 의 해 샌드 블러스트 기계를 지나가도록 하여 샌드 블러스트 공정을 수행한다. 금속 분리판(73)의 표면조도를 변화시키고자 하는 유로의 아래에 샌드 블러스트 노즐(76)을 위치시키고, 이 샌드 블러스트 노즐(76)을 통해 샌드 블러스트 입자(77)들을 분사하여, 샌드 블러스트 공정을 수행한다. 이렇게 함으로써, 샌드 블러스트 입자(77)들이 금속 분리판의 유로 내에 쌓이지 않고 자체 하중에 의해 떨어져서 다른 샌드 블러스트 입자들이 금속 분리판의 유로에 입사되는 것을 방해하지 않도록 한다.Next, a sand blast process is performed by passing the metal separator assembly through the sand blast machine by an automatic feeder as shown in FIG. 7D. The sand blast nozzle 76 is positioned under the flow path to change the surface roughness of the metal separating plate 73, and the sand blast particles 77 are sprayed through the sand blast nozzle 76, Sandblasting process is performed. By doing so, the sand blast particles 77 do not accumulate in the flow path of the metal separator plate and fall by their own load so as not to prevent other sand blast particles from entering the flow path of the metal separator plate.

샌드 블러스트 공정이 끝난 후, 표면에 붙은 샌드 블러스트 입자를 강한 공압으로 제거하고 금속 분리판 결합체로부터 금속 스텐실을 제거한다. 그러면, 도 7e에 도시된 바와 같은 유로의 표면조도가 변화된 금속 분리판을 얻을 수 있다. 반면, 금속 분리판끼리 접촉되는 부분의 표면은 깨끗한 상태를 유지할 수 있다.After the sand blast process is finished, the sand blast particles adhered to the surface are removed by strong pneumatic and metal stencils are removed from the metal separator assembly. As a result, a metal separation plate having a changed surface roughness as shown in FIG. 7E can be obtained. On the other hand, the surface of the portion where the metal separator plates are in contact with each other can be kept clean.

분리된 금속 스텐실은 다른 금속 분리판의 샌드 블러스트 공정에 재활용될 수 있다.The separated metal stencil can be recycled to the sand blast process of other metal separator plates.

도 8a 내지 도 8c는 이 발명의 다른 실시예에 따른 연료전지용 금속 분리판 제작 공정을 도시한 도면이다.8A to 8C are views illustrating a manufacturing process of a metal separator plate for a fuel cell according to another exemplary embodiment of the present invention.

이 발명의 한 실시예에 따른 연료전지용 금속 분리판 제작 공정(도 7a 내지 도 7e)에서는 금속 분리판의 한쪽면에 금속 스텐실을 정렬하여 금속 분리판의 한쪽 유로의 표면조도만을 변화시키나, 도 8a 내지 도 8c에 도시된 이 발명의 다른 실시예에 따른 연료전지용 금속 분리판 제작 공정에서는 금속 분리판의 상,하면에 금속 스텐실을 정렬하여 금속 분리판의 상,하 유로의 표면조도를 변화시킨다.In the manufacturing process of the metal separator plate for fuel cells according to one embodiment of the present invention (FIGS. 7A to 7E), the metal stencil is aligned on one side of the metal separator plate to change only the surface roughness of one flow path of the metal separator plate. In the manufacturing process of the metal separator plate for fuel cell according to another embodiment of the present invention shown in Figure 8c to align the metal stencil on the upper and lower surfaces of the metal separator plate to change the surface roughness of the upper, lower flow path of the metal separator plate.

유로 패턴이 형성된 금속 분리판을 제작하고 금속 분리판의 유로 패턴과 같은 패턴을 가진 금속 스텐실을 제작하는 과정은 도 7a 및 도 7b와 동일하다.The process of fabricating the metal separator plate having the channel pattern formed thereon and manufacturing the metal stencil having the same pattern as the channel pattern of the metal separator plate is the same as those of FIGS. 7A and 7B.

다음, 도 8a에 도시된 바와 같이 금속 분리판(81)의 상,하면에 금속 스텐실(82, 83)을 정렬하고 결합하여 금속 분리판 결합체를 제작하고, 도 8b에 도시된 바와 같이 금속 분리판의 상,하 유로를 향해 샌드 블러스트 공정을 수행하여 도 8c에 도시된 바와 같이 금속 분리판의 상,하 유로의 표면조도를 변화시킨다.Next, as shown in Figure 8a to align the metal stencils (82, 83) on the upper and lower surfaces of the metal separation plate 81 and combined to produce a metal separation plate assembly, as shown in Figure 8b Sandblasting is performed toward the upper and lower flow paths of the upper and lower flow paths to change the surface roughness of the upper and lower flow paths of the metal separation plate as shown in FIG. 8C.

이와 같이 도 8a 내지 도 8c에 도시된 바와 같이 금속 분리판의 상,하 유로의 표면조도를 동시에 변화시키면 공정의 수와 시간을 절약할 수 있다.As shown in FIGS. 8A to 8C, when the surface roughness of the upper and lower flow paths of the metal separation plate are simultaneously changed, the number of processes and time can be saved.

도 9a와 도 9b는 이 발명의 금속 분리판과 금속 스텐실을 정렬하는 방법의 다른 실시예가 도시되어 있는 바, 금속 분리판의 하면에 정렬된 금속 스텐실(91)에 얼라인먼트 표식(92)을 하고, 금속 분리판(93)과 금속 분리판(93)의 상면에 정렬된 금속 스텐실(94)에 구멍을 뚫은 후, CCD카메라(95)로 그 얼라인먼트 표식(92)을 포착하여 자동으로 금속 스텐실과 금속 분리판을 정렬한다. 이 얼라인먼트 마크를 이용하더라도 도 9a와 같이 금속 분리판의 한 방향으로만 금속 스텐실을 정렬하거나, 도 9b와 같이 금속 분리판의 양 방향으로 금속 스텐실을 정렬할 수 있다.9A and 9B show another embodiment of a method of aligning a metal separator and a metal stencil of the present invention, in which an alignment mark 92 is placed on a metal stencil 91 aligned to a bottom surface of the metal separator. After drilling holes in the metal separator plate 93 and the metal stencil 94 aligned on the upper surface of the metal separator plate 93, the alignment mark 92 is automatically captured by the CCD camera 95 to automatically detect the metal stencil and the metal. Align the separator. Even with this alignment mark, the metal stencil may be aligned only in one direction of the metal separator as shown in FIG. 9A, or the metal stencil may be aligned in both directions of the metal separator as shown in FIG. 9B.

도 10a 내지 도 10d는 이 발명의 샌드 블러스트 공정의 다른 실시예를 도시한 도면이다.10A-10D illustrate another embodiment of the sand blast process of this invention.

도 7d와 같이 샌드 블러스트 노즐이 유로 윗면의 수직 방향으로 샌드 블러스트 입자들을 분사할 경우, 이 샌드 블러스트 노즐과 마주하는 유로의 안쪽 윗면은 표면의 조도가 바뀌나 유로의 측면에는 샌드 블러스트 입자들이 부딪히지 않아 측면의 표면조도는 바뀌지 않는다.When the sand blast nozzle sprays sand blast particles in the vertical direction of the upper surface of the flow channel as shown in FIG. The surface roughness of the side does not change because they do not collide.

이러한 문제를 해결하기 위한 샌드 블러스트 공정의 다른 실시예가 도 10a 내지 도 10d에 도시된다.Another embodiment of a sand blast process to solve this problem is shown in FIGS. 10A-10D.

도 10a와 도 10b는 샌드 블러스트 노즐을 회전시켜 샌드 블러스트 입자의 입사각을 변화시킴으로써, 샌드 블러스트 입자가 유로의 측면에도 부딪혀 측면의 표면조도가 바뀌도록 한다. 도 10a는 왼쪽 측면벽의 표면조도를 바꾸기 위한 상태를 도시하고, 도 10b는 오른쪽 측면벽의 표면조도를 바뀌기 위한 상태를 도시한다. 샌드 블러스트 입자를 유로의 수직방향으로 쏘는 경우에는 도 10a와 도 10b와 같이 좌우 측면 가공을 위해 두 번의 공정을 추가로 행해야 한다.10a and 10b by rotating the sand blast nozzle to change the angle of incidence of the sand blast particles, so that the sand blast particles also hit the side of the flow path to change the surface roughness of the side. 10A shows a state for changing the surface roughness of the left side wall, and FIG. 10B shows a state for changing the surface roughness of the right side wall. When the sand blast particles are shot in the vertical direction of the flow path, two processes must be additionally performed for left and right side processing as shown in FIGS. 10A and 10B.

도 10c는 도 10a와 도 10b의 샌드 블러스트 노즐을 회전하는 공정을 간단하게 하기 위한 것으로서, 하나의 샌드 블러스트 노즐에서 양쪽으로 샌드 블러스트 입자가 분사되도록 하는 것이다. 이 도 10c에 따른 샌드 블러스트 노즐을 이용하여 샌드 블러스트 공정을 수행하면, 하나의 공정만 추가함으로써 유로의 모든 면의 표면조도를 변화시킬 수 있다.FIG. 10C is to simplify the process of rotating the sand blast nozzles of FIGS. 10A and 10B, in which sand blast particles are sprayed from one sand blast nozzle to both sides. When the sand blasting process is performed using the sand blast nozzle according to FIG. 10C, the surface roughness of all surfaces of the flow path can be changed by adding only one process.

이외에도 도 10d에 도시된 바와 같이 금속 분리판의 아래에서 샌드 블러스트 노즐이 2차원적으로 움직이도록 하는 방법이 있다. 이 방법은 단일의 샌드 블러스트 노즐을 이용하여도 모든 금속 분리판의 표면 처리 가공이 가능하다. 앞에서 언 급한 샌드블라스트 방법은 서로 독립적이지 않고 원하는 가공환경에 맞추어 서로 결합해서 사용되어 질 수 있다.In addition, there is a method for allowing the sand blast nozzle to move two-dimensionally under the metal separator plate as shown in FIG. 10D. This method enables the surface treatment of all metal separator plates even with a single sand blast nozzle. The sandblasting methods mentioned above are not independent of each other but can be used in combination with each other to suit the desired processing environment.

이상에서 이 발명에 대한 기술 사상을 첨부 도면과 함께 서술하였지만, 이는 이 발명의 가장 양호한 일 실시예를 예시적으로 설명한 것이지 이 발명을 한정하는 것은 아니다. 또한, 이 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자이면 누구나 이 발명의 기술 사상의 범주를 이탈하지 않는 범위 내에서 다양한 변형 및 모방이 가능함은 명백한 사실이다.Although the technical spirit of the present invention has been described above with the accompanying drawings, it is intended to exemplarily describe the best embodiment of the present invention, but not to limit the present invention. In addition, it is obvious that any person skilled in the art may make various modifications and imitations without departing from the scope of the technical idea of the present invention.

이 발명에 따르면 연료전지에서 각 금속 분리판 사이의 유로에 표면조도를 변화시키므로 인해 유체의 자체 운동에너지를 증가시켜 화학적 반응을 빨리 일으키고, 또한 유로에 의한 속도 손실을 작게 하여 빠른 유체의 순환을 만들어내어 금속 분리판의 유로에 난류가 잘 발생할 수 있도록 하여 연료전지의 효율을 향상시킬 수 있다. 또한, 금속 분리판의 표면적을 크게 하여 열전달 효율을 향상시킬 수 있다.According to the present invention, the surface roughness is changed in the flow path between the metal separator plates in the fuel cell, thereby increasing the fluid's own kinetic energy, causing the chemical reaction to be fast, and also making the fluid flow faster by reducing the speed loss caused by the flow path. It is possible to improve turbulence in the flow path of the metal separator plate, thereby improving the efficiency of the fuel cell. In addition, it is possible to improve the heat transfer efficiency by increasing the surface area of the metal separator.

Claims (10)

연료전지의 금속 분리판을 제작하는 금속분리판제작단계와;A metal separation plate manufacturing step of manufacturing a metal separation plate of a fuel cell; 상기 금속 분리판의 유로 패턴에 맞는 금속 스텐실을 제작하는 금속스텐실제작단계와;A metal stencil manufacturing step of manufacturing a metal stencil matching a flow path pattern of the metal separator plate; 상기 금속 분리판과 상기 금속 스텐실을 정렬하고 부착하여 금속 분리판 결합체를 제작하는 결합단계와;Combining and attaching the metal separator and the metal stencil to produce a metal separator; 상기 금속 분리판 결합체에 샌드 블러스트 공정을 수행하여 상기 금속 분리판의 유로 표면의 조도를 변화시키는 샌드블러스트단계와;A sand blasting step of varying the roughness of the flow path surface of the metal separating plate by performing a sand blasting process on the metal separating plate assembly; 상기 샌드블러스트단계 후 상기 금속 분리판 결합체로부터 금속 스텐실을 제거하는 스텐실제거단계를 포함한 것을 특징으로 하는 연료전지용 금속 분리판 제작 방법.And a stencil removal step of removing the metal stencil from the metal separator assembly after the sandblasting step. 제 1 항에 있어서, 상기 금속분리판제작단계는,The method of claim 1, wherein the metal separation plate manufacturing step, 상기 금속 분리판의 역상 형상패턴을 가진 상,하 금형을 이용하여 금속 박판 성형 공정을 통해 상기 금속 분리판을 제작하는 것을 특징으로 하는 연료전지용 금속 분리판 제작방법.Method for producing a metal separator plate for a fuel cell, characterized in that for producing the metal separator plate through a metal thin plate forming process using the upper, lower molds having the reverse phase pattern of the metal separator plate. 제 1 항에 있어서, 상기 금속스텐실제작단계는,The method of claim 1, wherein the metal stencil manufacturing step, 화학적인 에칭법, 전해연마(electropolishing), 전주도금(electroforming), 레이저컷팅법 중 한 방법을 이용하여 금속 스텐실을 제작하는 것을 특징으로 하는 연료전지용 금속 분리판 제작방법.A method of fabricating a metal separator for a fuel cell, comprising producing a metal stencil using one of chemical etching, electropolishing, electroforming, and laser cutting. 제 1 항에 있어서, 상기 결합단계는,The method of claim 1, wherein the combining step, 상기 금속 분리판과 금속 스텐실에 얼라인먼트 봉을 설치하고, 상기 얼라인먼트 봉을 이용하여 상기 금속 분리판과 금속 스텐실을 정렬하고 부착하는 것을 특징으로 하는 연료전지용 금속 분리판 제작방법.And installing an alignment rod on the metal separator and the metal stencil, and aligning and attaching the metal separator and the metal stencil using the alignment rod. 제 1 항에 있어서, 상기 결합단계는,The method of claim 1, wherein the combining step, 상기 금속 스텐실에 얼라인먼트 표식을 부착하고 상기 금속 분리판에 구멍을 뚫고, CCD카메라를 이용하여 상기 구멍을 통해 상기 얼라인먼트 표식을 포착하여 상기 금속 분리판과 금속 스텐실을 정렬하는 것을 특징으로 하는 연료전지용 금속 분리판 제작방법.Attaching an alignment mark to the metal stencil, drilling a hole in the metal separating plate, and capturing the alignment mark through the hole using a CCD camera to align the metal separating plate and the metal stencil. How to make a separator. 제 1 항에 있어서, 상기 샌드블러스트단계는,The method of claim 1, wherein the sandblasting step, 상기 표면조도를 변화시키고자 하는 유로가 아래쪽을 향하도록 상기 금속 분리판 결합체를 정렬하고, 상기 금속 분리판 결합체의 아래에서 상기 유로를 향해 샌드 블러스트 입자를 분사하는 것을 특징으로 하는 연료전지용 금속 분리판 제작방법.Arranging the metal separator assembly so that the flow path to change the surface roughness is downward, and sand blast particles are injected from the bottom of the metal separator assembly toward the flow path to separate the metal for fuel cell. How to make a plate. 제 6 항에 있어서, 상기 유로에 분사되는 상기 샌드 블러스트 입자의 입사각을 조절하는 것을 특징으로 하는 연료전지용 금속 분리판 제작 방법.7. The method of claim 6, wherein the angle of incidence of the sand blast particles injected into the flow path is adjusted. 제 7 항에 있어서, 상기 샌드 블러스트 입자의 입사각 조절은, 상기 샌드 블러스트 입자가 분사되는 샌드 블러스트 노즐을 회전시켜 수행하는 것을 특징으로 하는 연료전지용 금속 분리판 제작 방법.The method of claim 7, wherein the angle of incidence of the sand blast particles is adjusted by rotating the sand blast nozzles to which the sand blast particles are injected. 제 7 항에 있어서, 상기 샌드 블러스트 입자의 입사각 조절은, 상기 샌드 블러스트 입자가 분사되는 샌드 블러스트 노즐을 2차원적으로 움직여 수행하는 것을 특징으로 하는 연료전지용 금속 분리판 제작 방법.The method of claim 7, wherein the angle of incidence of the sand blast particles is adjusted by moving the sand blast nozzles in which the sand blast particles are injected in two dimensions. 제 1 항에 있어서, 상기 결합단계는 상기 금속 분리판의 양면에 상기 금속 스텐실을 정렬하고 부착하여, 상기 양면에 형성된 유로의 표면조도를 변화시키는 것을 특징으로 하는 연료전지용 금속 분리판 제작 방법.The method of claim 1, wherein the bonding step comprises aligning and attaching the metal stencil to both sides of the metal separator plate, thereby changing the surface roughness of the flow path formed on the both sides.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100971100B1 (en) 2009-08-17 2010-07-20 황춘섭 Bipolar plate of the electroforming process with multilayer metal manufacture method
US20210075047A1 (en) * 2018-03-30 2021-03-11 Osaka Gas Co., Ltd. Fuel Cell Single Unit, Fuel Cell Module, and Fuel Cell Device

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02247981A (en) * 1989-03-17 1990-10-03 Matsushita Electric Ind Co Ltd Manufacture of all-solid secondary battery
JPH0574479A (en) * 1991-09-09 1993-03-26 Asahi Chem Ind Co Ltd Spiral nonaqueous battery
JP2001038626A (en) 1999-07-30 2001-02-13 Mitsubishi Materials Corp Flat work machining method
KR20030060668A (en) * 2002-01-10 2003-07-16 (주)퓨얼셀 파워 A Separator with micro channel and thereof fabrication method

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02247981A (en) * 1989-03-17 1990-10-03 Matsushita Electric Ind Co Ltd Manufacture of all-solid secondary battery
JPH0574479A (en) * 1991-09-09 1993-03-26 Asahi Chem Ind Co Ltd Spiral nonaqueous battery
JP2001038626A (en) 1999-07-30 2001-02-13 Mitsubishi Materials Corp Flat work machining method
KR20030060668A (en) * 2002-01-10 2003-07-16 (주)퓨얼셀 파워 A Separator with micro channel and thereof fabrication method

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100971100B1 (en) 2009-08-17 2010-07-20 황춘섭 Bipolar plate of the electroforming process with multilayer metal manufacture method
US20210075047A1 (en) * 2018-03-30 2021-03-11 Osaka Gas Co., Ltd. Fuel Cell Single Unit, Fuel Cell Module, and Fuel Cell Device

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