KR100834056B1 - Carbon composite separator having high electrical conductivity for a fuel cell and method for producing the same - Google Patents

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Abstract

A method for producing a bipolar plate for a fuel cell based on a highly conductive carbon composite is provided to realize improved dispersion of carbon black and to avoid a need for an organic solvent while minimizing the amount of carbon black, thereby improving cost efficiency and eco-friendly characteristics. A method for producing a bipolar plate for a fuel cell based on a highly conductive carbon composite comprises the steps of: adding carbon black to water, and pulverizing and blending the carbon black for 1 minute to 10 hours by using a ball mill and revolution/rotation type mixer to perform uniform dispersion of carbon black; adding a surfactant selected from ionic surfactants and nonionic surfactants and a silicone-based defoaming agent thereto; carrying out pulverization and mixing by using a ball mill and revolution/rotation type mixer for 1 minute to 3 hours to optimize dispersion of the carbon black and to obtain liquid carbon; mixing a thermosetting resin blend and graphite with the liquid carbon to obtain a material for a bipolar plate; and drying and pulverizing the material under vacuum at 25-80 deg.C for 2-10 hours, followed by compressing and molding.

Description

연료전지용 고전도성 탄소복합체 분리판 및 그의 제조방법{Carbon composite separator having high electrical conductivity for a fuel cell and method for producing the same}Carbon composite separator having high electrical conductivity for a fuel cell and method for producing the same}

본 발명은 연료전지용 고전도성 탄소복합체 분리판 및 그의 제조방법에 관한 것이다. 더욱 상세하게는 본 발명은 연료전지용 탄소복합체 분리판의 전도도를 향상시키는 첨가제인 카본블랙의 분산 상태를 극대화하여 저가의 연료전지용 고전도성 탄소복합체 분리판을 제조하는 방법을 제공하기 위한 것으로, 특히 흑연과 열경화성 수지 혼합물의 혼합을 통해 분리판을 제조하는 방법에 전도도 향상을 위해 카본블랙을 첨가하여서 제조하는 저가의 연료전지용 고전도성 탄소복합체 분리판 및 그의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a highly conductive carbon composite separator for fuel cells and a method of manufacturing the same. More specifically, the present invention is to provide a method for producing a low-cost high-conductivity carbon composite separator for fuel cells by maximizing the dispersion state of carbon black, an additive that improves the conductivity of the carbon composite separator for fuel cells, in particular graphite The present invention relates to a low-cost, high-conductivity carbon composite separator for fuel cells prepared by adding carbon black to improve conductivity in a method of manufacturing a separator through mixing of a thermosetting resin mixture and a method of manufacturing the same.

연료전지는 전기화학적 반응을 이용하여 연료(수소, 메탄올 등)가 가지고 있는 화학에너지가 전기 및 열에너지로 변환되는 원리를 이용하고 있다. 연료전지에서 전기에너지를 통한 발전효율이 40% 정도이며, 열에너지를 고려하면 80%의 고효율을 가지는 에너지원이다. 또한 환경적인 측면에서도 매우 우수하여 소음이나 공해 등이 거의 발생하지 않는다. Fuel cells use the principle that the chemical energy of fuel (hydrogen, methanol, etc.) is converted into electricity and thermal energy by using an electrochemical reaction. Power generation efficiency through electric energy in the fuel cell is about 40%, considering the thermal energy is an energy source having a high efficiency of 80%. In addition, it is very good in terms of environment, so there is little noise or pollution.

이상에서 언급한 연료전지는 연료 및 반응 촉매의 종류에 따라 고체 산화물 연료전지(SOFC), 알카라인 연료전지(AFC), 고체 고분자형 연료전지(PEMFC), 직접메탄올형 연료전지(DMFC) 등으로 분류된다. 특히 고체고분자형 연료전지(PEMFC)는 80℃의 낮은 온도에서 작동 되는 장점, 전류밀도와 출력밀도가 다른 연료전지에 비해 높고, 제작이 간단하고, 다양한 범위의 출력을 가지는 장점이 있고, 반대로 가격이 비싼 백금촉매 및 고분자 전해질 막을 사용하고, 백금촉매가 CO에 쉽게 피독되고, 낮은 온도에서 작동되어 폐열 활용이 어렵고, 개질기와 연계가 어려운 단점이 있다. DMFC는 메탄올을 주원료로 사용하기 때문에 취급이 용이하고, 연료를 저장할 필요가 없고, 60℃ 이하의 낮은 온도에서 작동하기 때문에 초소형화가 가능한 장점이 있고, 반대로 에너지 밀도가 낮고, 주원료인 메탄올의 크로스-오버(cross-over)가 발생하는 단점이 있다. The fuel cells mentioned above are classified into solid oxide fuel cells (SOFC), alkaline fuel cells (AFC), solid polymer fuel cells (PEMFC), and direct methanol fuel cells (DMFC) according to the type of fuel and reaction catalyst. do. In particular, the solid polymer fuel cell (PEMFC) has the advantage of operating at a low temperature of 80 ℃, the current density and output density is higher than other fuel cells, it is simple to manufacture, has the advantage of a wide range of output, and conversely the price Using this expensive platinum catalyst and polymer electrolyte membrane, the platinum catalyst is easily poisoned by CO, is operated at a low temperature, it is difficult to utilize waste heat, and has a disadvantage in that it is difficult to connect with the reformer. Since DMFC uses methanol as its main raw material, it is easy to handle, does not need to store fuel, and operates at a low temperature of 60 ° C or less, so it can be miniaturized. On the contrary, it is low in energy density and cross-linked as a main raw material of methanol. There is a disadvantage in that cross-over occurs.

이상에서 언급한 연료전지가 실제로 작동하기 위해서는 연료공급장치, BOP(Balance of Plant), 스택과 같은 연료전지 시스템이 필요하다. 연료공급장치는 수소를 저장하여 직접 연료를 공급하는 방법과 천연가스, 바이오메스(biomass), 메탄올, 가솔린 등을 다양한 개질하여 수소를 연료전지 스택 내부에 공급하는 방법 등이 있다. BOP는 연료 및 공기의 가습 및 공급유량 제어시스템, 반응물인 물을 처리하는 시스템, 전력변환시스템 등으로 구성되어 연료전지의 성능을 최적화하고, 실제적으로 연료전지를 자동차, 휴대폰, 가정용 발전에 적용하기 위한 시스템으로 구성된다. 스택은 연료전지 반응에 의해 전류를 생성하는 발전장치이며, MEA(Membrane Electrode Assembly), 가스켓, 분리판 등으로 구성되어 있다. In order to actually operate the fuel cell mentioned above, a fuel cell system such as a fuel supply device, a balance of plant (BOP), and a stack is required. The fuel supply device includes a method of directly supplying fuel by storing hydrogen, and a method of supplying hydrogen into a fuel cell stack by various modifications of natural gas, biomass, methanol, gasoline, and the like. BOP is composed of fuel and air humidification and supply flow control system, reactant water treatment system, and power conversion system to optimize the performance of fuel cell, and to apply fuel cell to automobile, mobile phone, household power generation. For the system. The stack is a power generating device that generates electric current by fuel cell reaction, and is composed of MEA (Membrane Electrode Assembly), gasket, separator and the like.

특히 스택 부품 중에서 MEA와 분리판의 가격이 높아 연료전지를 상용화하는데 어려움이 있으며, MEA와 분리판의 가격 경쟁력을 갖추는 것이 절실하다. MEA는 전극촉매(백금), 고분자 전해질 막, 기체 확산재로 구성되어 실제 연료전지 반응이 발생하고, 가스켓은 스택의 밀봉을 한다. 분리판은 스택 내부에서 수소와 공기가 혼합되지 않게 하는 역할, 기체(수소, 공기)가 원활하게 흐르게 하는 역할, 연료전지 반응에 의해 생성된 전자의 이동통로 역할 등을 수행해야 하기 때문에 매우 다양한 요구 조건이 필요하며, 구체적으로는 높은 전기전도도, 내부식성, 열전도성, 기계적 강도 등이 필요하고, 낮은 기체투과, 용출 특성이 요구된다. In particular, it is difficult to commercialize fuel cells due to the high price of the MEA and the separator in the stack parts, and it is urgent to have the price competitiveness of the MEA and the separator. The MEA consists of an electrode catalyst (platinum), a polymer electrolyte membrane, and a gas diffusion material, where the actual fuel cell reaction occurs, and the gasket seals the stack. Separator plates have a wide variety of needs because they have a role of preventing hydrogen and air from mixing inside the stack, smoothing the flow of gases (hydrogen and air), and moving paths of electrons generated by the fuel cell reaction. Conditions are required, and in particular, high electrical conductivity, corrosion resistance, thermal conductivity, mechanical strength, and the like are required, and low gas permeation and elution characteristics are required.

연료전지용 스택에 적용 가능한 분리판은 금속, 흑연, 탄소복합체 등의 소재가 고려되어 많은 기관들이 이 중 하나를 적용한 연구 개발을 수행하고 있다. 금속 분리판의 경우에는 대량생산이 가능하나, 가장 취약한 특성인 부식 문제를 해결해야 하는 문제가 있어 연료전지 스택에 적용하기 어렵다. 또한 흑연 분리판은 흑연괴를 설계된 유로형상에 맞게 기계 가공 및 열 경화성 고분자 수지를 함침하여 사용해야 하기 때문에 가격이 매우 높은 단점이 있다. 팽창흑연으로 탄소복합체 분리판을 제작하는 기존의 방법은 성형성이 좋지 않고, 정밀한 유로 형상을 얻기 어렵고, 분리판에 휨이 발생하는 단점이 있다. As a separator applicable to a fuel cell stack, materials such as metal, graphite, and carbon composite materials are considered, and many institutions are carrying out research and development applying one of them. In the case of metal separators, mass production is possible, but it is difficult to apply them to fuel cell stacks due to the problem of solving corrosion problem, which is the weakest characteristic. In addition, the graphite separation plate has a disadvantage in that the price is very high because the graphite ingot is to be used by impregnating the machining and thermosetting polymer resin in accordance with the designed flow path shape. Existing methods for producing a carbon composite separator with expanded graphite have a disadvantage in that moldability is poor, difficult to obtain a precise flow path shape, and warpage occurs in the separator.

이러한 단점을 개선하기 위해 흑연과 열 경화성 혹은 열가소성 고분자 수지를 혼합 후 성형하여 연료전지 탄소복합체 분리판을 제작하는 연구들이 진행되고 있으며, 압축성형, 사출성형, 사출압축성형 등의 다양한 공정을 통해 제조된다. 그러나 연료전지 탄소복합체 분리판에는 전도성 탄소 입자들의 결합제 역할을 하는 열 경화성 및 열가소성 수지들이 함께 포함되므로 높은 전기전도도 특성을 얻기 어렵다. 연료전지용 탄소복합체 분리판에 높은 전기전도도 특성을 부여하기 위해 주로 카본블랙이 사용되는데, 분산이 어려워 카본블랙 첨가량이 많아 지고, 유기용제 등의 분산제 도입을 통한 환경문제, 고전도도를 부여하기 위해 고전도성 카본블랙의 다량사용으로 가격이 높아지는 등의 문제가 있다. In order to improve these drawbacks, research is being conducted to manufacture fuel cell carbon composite separators by mixing and molding graphite and thermosetting or thermoplastic polymer resins, and manufacturing them through various processes such as compression molding, injection molding, and injection compression molding. do. However, since the fuel cell carbon composite separator includes thermosetting resins and thermoplastic resins that serve as binders of the conductive carbon particles, it is difficult to obtain high electrical conductivity. Carbon black is mainly used to impart high electrical conductivity to the carbon composite separator plate for fuel cells, and it is difficult to disperse, which increases the amount of carbon black added, and to provide environmental problems and high conductivity through the introduction of dispersants such as organic solvents. There is a problem such that the price is increased by using a large amount of the carbon black.

따라서 저가의 연료전지용 탄소복합체 분리판을 제조하기 위해서는 전도성 카본블랙의 분산도를 향상시켜 적은 함량으로도 탄소복합체 분리판의 전도도를 향상시킬 수 있는 제조 방식이 필수적이며, 더불어 제조공정 중 발생할 수 있는 환경오염, 작업 유독성 문제를 해결할 수 있는 방향으로의 공정개발이 필요하다.Therefore, in order to manufacture a low-cost fuel cell carbon composite separator, a manufacturing method capable of improving the conductivity of the carbon composite separator with a small content by improving the dispersion of the conductive carbon black is essential, and may also occur during the manufacturing process. Process development is needed to solve environmental pollution and work toxicity.

종래에 방법들에서는 카본블랙을 건식혼합 및 유기용제에 분산하여 탄소복합체 혼합물을 제조하였으나, 건식혼합법의 경우 분산 상태가 좋지 않아 카본블랙의 양이 많이 포함되어야 하고, 이에 따라 연료전지용 탄소복합체 분리판의 물성 저하, 불균질성 증대, 혼합이 어려운 문제들이 발생하였다. 특히, 고가의 고전도성 카본블랙을 사용할 경우에는 사용량 증가에 따라 연료전지용 탄소복합체 분리판의 제조 비용이 증가하고, 습식혼합법 중에 유기용제를 이용한 카본블랙 분산법의 경우에는 환경오염의 문제가 심각하게 우려되었다.In the conventional methods, a carbon composite mixture was prepared by dispersing carbon black in a dry mixture and an organic solvent. However, in the dry mixing method, a dispersion state is not good, and thus a large amount of carbon black must be included, thus separating the carbon composite for fuel cells. Problems such as deterioration of plate properties, increased heterogeneity, and difficulty in mixing were caused. In particular, in the case of using expensive high-conductivity carbon black, the production cost of the carbon composite separator for fuel cells increases as the amount of use increases, and in the case of carbon black dispersion method using an organic solvent in the wet mixing method, environmental pollution is a serious problem. I was concerned.

이에 본 발명은 물로 카본블랙의 분산 상태 최적화 및 카본블랙 사용량을 최소화하여 제조되는 친환경 액상카본 제조법과 친환경 액상카본이 도입된 저가의 연료전지용 고전도성 탄소복합체 분리판의 제조방법을 제공하고자 하는데 그 목적 이 있는 것이다.Therefore, the present invention is to provide an environmentally friendly liquid carbon manufacturing method prepared by optimizing the dispersion state of carbon black with water and minimizing the amount of carbon black and a method for producing a low-cost high-conductivity carbon composite separator for fuel cells introduced with eco-friendly liquid carbon. Is there.

이와 같은 기술적인 목적을 달성하기 위한 본 발명의 연료전지용 고전도성 탄소복합체 분리판은 카본블랙을 물에 넣고 볼밀 및 공자전 믹서기를 이용하여 1분 ~ 10시간 동안 분쇄 및 혼합하는 것에 의해 상기 카본블랙을 균일 분산시키고, 이온 계면활성제 및 비이온 계면활성제 중에서 선택한 계면활성제와 실리콘계의 소포제를 첨가하고, 볼밀 및 공자전 믹서기로 1분 ~ 3시간 동안 분쇄 및 혼합하여 카본블랙의 분산상태를 최적화하여 액상카본을 제조한 후, 열 경화성 수지 혼합물과 흑연을 상기 액상카본과 혼합하여 연료전지용 탄소복합체 분리판용 소재를 제조하고, 상기 소재를 진공에서 25 ~ 80℃의 온도로 2 ~ 10시간 동안 건조 및 분쇄한 후 압축 및 성형공정에 의해서 제조하는 것을 특징으로 한다.Highly conductive carbon composite separator plate of the fuel cell of the present invention for achieving the technical object is the carbon black by pulverizing and mixing for 1 minute to 10 hours using a carbon mill in water and a ball mill and a co-rotating mixer Uniformly disperse, add a surfactant selected from ionic surfactant and nonionic surfactant and silicone antifoaming agent, grind and mix for 1 minute to 3 hours with ball mill and co-rotating mixer to optimize the dispersion state of carbon black After preparing carbon, a thermosetting resin mixture and graphite are mixed with the liquid carbon to prepare a carbon composite separator material for fuel cells, and the material is dried and pulverized for 2 to 10 hours at a temperature of 25 to 80 ° C. in a vacuum. It is characterized in that the manufacturing by compression and molding process.

이와 같은 본 발명을 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다. 하기에서 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있으며, 이에 따라 각 용어의 의미는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 해석되어야 할 것이다. Referring to the present invention in more detail as follows. In the following description of the present invention, detailed descriptions of well-known functions or configurations will be omitted if it is determined that the detailed description of the present invention may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention. In addition, terms to be described below are terms defined in consideration of functions in the present invention, which may vary according to intention or custom of a user or an operator, and thus the meaning of each term should be interpreted based on the contents throughout the present specification. will be.

본 발명은 연료전지용 탄소복합체 분리판의 전도도를 향상시키는 첨가제인 카본블랙의 분산 상태를 극대화하여 저가의 연료전지용 고전도성 탄소복합체 분리 판을 제조하는 방법을 제공하기 위한 것으로, 특히 흑연과 열 경화성 수지 혼합물의 혼합을 통해 분리판을 제조하는 방법(본 출원인의 발명인 특허출원 제 10-2004-0045888호)에 전도도 향상을 위해 카본블랙을 첨가하여 저가의 연료전지용 고전도성 탄소복합체 분리판의 제조하는 방법을 제공하기 위한 것이다.The present invention is to provide a method for producing a low-cost high-conductivity carbon composite separator plate for fuel cells by maximizing the dispersion state of carbon black, an additive that improves the conductivity of the carbon composite separator plate for fuel cells, in particular graphite and thermosetting resin Method of manufacturing a low-cost high-conductivity carbon composite separator for fuel cells by adding carbon black to improve conductivity in a method of manufacturing a separator plate by mixing the mixture (Applicant's Patent Application No. 10-2004-0045888) It is to provide.

즉, 본 발명의 친환경적인 저가의 연료전지용 고전도성 탄소복합체 분리판을 제조하는 방법은 친환경적인 액상카본을 제조하는 단계, 친환경적인 액상카본의 분산 상태를 최적화하는 단계, 소량의 카본블랙의 분산 상태를 최적화하여 전도도를 더욱 향상시키는 단계 및 친환경적인 저가의 연료전지용 고전도성 탄소복합체 분리판 제조를 위해 압축성형, 사출성형, 사출압축성형 등의 공정을 수행하는 단계로 구성되어 있다. That is, the method for manufacturing an eco-friendly low-cost high-conductive carbon composite separator for fuel cells according to the present invention comprises the steps of preparing an environmentally friendly liquid carbon, optimizing the dispersion state of the environmentally friendly liquid carbon, the dispersion state of a small amount of carbon black It is composed of the steps of performing compression molding, injection molding, injection compression molding and the like to further improve the conductivity by optimizing and manufacturing a high-conductivity carbon composite separator for fuel cells, which is eco-friendly and low cost.

첫째, 본 발명에서의 친환경적인 액상카본은 유기용제 대신 물을 사용하여 카본블랙을 균일하게 분산시킨다. 여기서 카본블랙이 물에 균일하게 혼합되어 있는 상태를 액상카본이라 한다. 카본블랙의 균일한 분산을 위해 본 발명에서는 볼밀 및 공자전 믹서기로 1분~10시간 분쇄 및 혼합하여 친환경적인 액상카본을 제조할 수 있다.First, the environmentally friendly liquid carbon in the present invention uniformly disperses the carbon black using water instead of an organic solvent. Here, the state where carbon black is uniformly mixed with water is called liquid carbon. In order to uniformly disperse the carbon black, in the present invention, an environmentally friendly liquid carbon may be prepared by grinding and mixing for 1 minute to 10 hours in a ball mill and a co-rotating mixer.

본 발명에서 사용할 수 있는 카본블랙은 ASTM 규격으로 구분한 N-110, N-219, N-220, N-231, N-242, N-293, N-294, N-300, N-301, N-315, N-326, N-330, N-347, N-358, N-440, N-472, N-539, N-550, N-568, N-601, N-660, N-683, N-761, N-762, N-770, N-774, N-785, N-880, N-907, N-990 카본블랙과 EPC(Easy Processing Channel), MPC(Medium Processing Channel), FF(Fine Furnace), HMF(High Modulus Furnace), SRF(Semi Reinforcing Furnace), SAF(Super Abrasion Furnace), ISAF(Intermediate Super-Abrasion Furnace), ISAF-LS(Low Structure), ISAF-HS(High Structure), HAF(High Abrasion Furnace), HAF-LS(Low Structure), HAF-HS(High Structure), FEF(Fast Extruding Furnace), GPF(General Purpose Furnace), CF(Conductive Furnace), FT(Fine Thermal), MT(Medium Thermal)법으로 제조된 비표면적이 100㎡/g 이하인 카본블랙을 사용하는 것이 바람직하다. Carbon black that can be used in the present invention is N-110, N-219, N-220, N-231, N-242, N-293, N-294, N-300, N-301, N-315, N-326, N-330, N-347, N-358, N-440, N-472, N-539, N-550, N-568, N-601, N-660, N- 683, N-761, N-762, N-770, N-774, N-785, N-880, N-907, N-990 Carbon Black, Easy Processing Channel (EPC), Medium Processing Channel (MPC), Fine Furnace (FF), High Modulus Furnace (HMF), Semi Reinforcing Furnace (SRF), Super Abrasion Furnace (SAF), Intermediate Super-Abrasion Furnace (ISAF), ISAF-LS (Low Structure), ISAF-HS (High Structure) ), HAF (High Abrasion Furnace), HAF-LS (Low Structure), HAF-HS (High Structure), Fast Extruding Furnace (FEF), General Purpose Furnace (GPF), Conductive Furnace (CF), Fine Thermal (FT) It is preferable to use carbon black having a specific surface area of 100 m 2 / g or less prepared by MT (Medium Thermal) method.

본 발명에서는 카본블랙으로서 비표면적이 100㎡/g 이하인 저가의 카본블랙을 사용하는 것이 바람직하나, 필요에 따라서는 비표면적이 100㎡/g 이상인 고가의 고전도성 카본블랙도 사용할 수 있다. 일반적으로 카본블랙은 반데르 발스 결합에 의해 뭉치는 현상이 발생하기 때문에 균일한 분산 상태를 얻기 어려워 원하는 만큼의 높은 전도성을 얻지 못하는 경우가 많다. 이를 해결하기 위해 고가의 고전도성 카본블랙을 사용하여 더욱 전도성이 높은 탄소복합체 분리판을 제조할 수도 있다.In the present invention, it is preferable to use inexpensive carbon black having a specific surface area of 100 m 2 / g or less as carbon black, but if necessary, expensive high-conductivity carbon black having a specific surface area of 100 m 2 / g or more can be used. In general, carbon blacks are agglomerated by van der Waals bonds, and thus, it is difficult to obtain a uniform dispersion state, and thus, carbon black may not obtain high conductivity as desired. In order to solve this problem, a more conductive carbon composite separator may be manufactured using expensive high-conductivity carbon black.

둘째, 본 발명에서 친환경적인 액상카본의 분산 상태는 첨가제인 계면활성제와 소포제를 도입하고 볼밀 및 공자전 믹서기로 1분 ~ 3시간 동안 분쇄 및 혼합하여 카본블랙의 분산상태를 최적화한다. 여기서, 본 발명의 친환경적인 액상카본의 분산 상태를 최적화하기 위해 계면 활성제로는 이온 계면 활성제 또는 비이온 계면 활성제를 사용한다. 예를 들어, 이온 계면 활성제는 음이온 계면활성제인 카르복실산염, 술폰산염, 황산에스테르염, 인산에스테르염, 포스폰산염 계열과 양이온 계면 활성제인 아민염, 4차 암모늄염, 포스포늄염, 술포늄염 계열 등을 사용할 수 있다. 또한, 비이온 계면 활성제는 지방산 모노글리세린 에스테르, 지방산 폴리글리콜에스테르, 지방산 소르비탄에스테르, 지방산 자당에스테르, 지방산 알칸올아미드, 폴리에틸렌 클리콜 축합형 계열 등을 사용할 수 있다. Second, in the present invention, the dispersion state of the environmentally friendly liquid carbon introduces an additive surfactant and an antifoaming agent and grinds and mixes for 1 minute to 3 hours with a ball mill and a co-rotating mixer to optimize the dispersion state of carbon black. Here, in order to optimize the dispersion state of the environmentally friendly liquid carbon of the present invention, as the surfactant is used an ionic surfactant or a nonionic surfactant. For example, ionic surfactants include carboxylates, sulfonates, sulfate ester salts, phosphate ester salts, phosphonate salts and amine salts, quaternary ammonium salts, phosphonium salts, and sulfonium salts, which are anionic surfactants. Etc. can be used. In addition, the nonionic surfactant may be fatty acid monoglycerine ester, fatty acid polyglycol ester, fatty acid sorbitan ester, fatty acid sucrose ester, fatty acid alkanolamide, polyethylene glycol condensed series and the like.

본 발명에서는 비이온 계면 활성제 중에서 폴리옥시에틸렌 [-(CH2H2O)n-CH2CH2OH] 계열의 NP(Nonyl Phenol), OP(Octyl Phenol), LA(Lauryl Alcohol), CA(Cetyl Alcohol), SA(Stearyl Alcohol), O(Oleyl Alcohol), BDA(Branched Decyl Alcohol), TDA(Tri-Decyl Alcohol), LM(Lauryl aMine), SM(Stearyl aMine), OM(Oleyl aMine), TM(Tallow aMine)을 주로 적용하는 것이 바람직하며, 폴리옥시에틸렌 계열은 NP EO 몰수 2~10, OP EO 몰수 1~10, LA EO 몰수 3~7, OA EO 몰수 2~5, BDA EO 몰수 6~8, LM EO 몰수 2~15, SM EO 몰수 5~15, TM EO 몰수 15를 가진 계면 활성제를 주로 사용할 수 있다. In the present invention, polyoxyethylene [-(CH 2 H 2 O) n-CH 2 CH 2 OH] -based NP (Nonyl Phenol), OP (Octyl Phenol), LA (Lauryl Alcohol), CA ( Cetyl Alcohol (Stearyl Alcohol), SA (Oleyl Alcohol), BDA (Branched Decyl Alcohol), Tri-Decyl Alcohol (TDA), Lauryl aMine (LM), Stearyl aMine (SM), Oleyl aMine (OM), TM (Tallow aMine) is preferably applied, and polyoxyethylene series is NP EO mole 2-10, OP EO mole 1-10, LA EO mole 3-7, OA EO mole 2-5, BDA EO mole 6 ~ 8, surfactants having 2 to 15 moles of LM EO, 5 to 15 moles of SM EO and 15 moles of TM EO can be mainly used.

본 발명의 친환경적인 액상카본의 제조단계에서 카본블랙은 물 질량비 0.001~30%를 혼합하는 것이 좋고, 계면활성제는 물 질량비 0.5~10%, 소포제는 물 질량비 0.001~2%로 혼합하는 것이 바람직하다.In the production of environmentally friendly liquid carbon of the present invention, the carbon black is preferably mixed with a water mass ratio of 0.001 to 30%, the surfactant is preferably mixed with a water mass ratio of 0.5 to 10%, and the antifoaming agent at a water mass ratio of 0.001 to 2%. .

더욱 바람직하기로는 카본블랙을 물 질량비 0.001~30%로 하고, 폴리옥시에틸렌 계열의 비이온 계면 활성제(NP, OP, LA, OA, BDA, LM, SM, TM)의 EO 몰수가 5이상인 조건에서 1분 ~ 3시간 동안 분쇄 및 혼합하여 액상카본을 제조할 수 있다. 카본블랙의 분산 상태는 분쇄 및 혼합 시간 초기에는 NP, OP, LA, OA, BDA, LM, SM, TM 등의 계면 활성제에 따라 다르나 1분~3시간 충분히 분쇄 및 혼합하는 조건 에서는 차이가 없다. 따라서 NP, OP, LA, OA, BDA, LM, SM, TM 계면활성제의 EO 몰수가 5 이상인 조건에서 1분~3시간 동안 분쇄 및 혼합을 실시하여 최적 분산된 친환경적인 액상카본을 제조할 수 있다. More preferably, carbon black has a water mass ratio of 0.001 to 30%, and polyoxyethylene-based nonionic surfactants (NP, OP, LA, OA, BDA, LM, SM, TM) under conditions of 5 or more moles of EO Liquid carbon may be prepared by grinding and mixing for 1 minute to 3 hours. The dispersion state of the carbon black varies depending on the surfactants such as NP, OP, LA, OA, BDA, LM, SM, and TM at the beginning of the milling and mixing time, but there is no difference in the conditions of sufficiently grinding and mixing for 1 minute to 3 hours. Therefore, it is possible to prepare the optimally dispersed eco-friendly liquid carbon by pulverizing and mixing for 1 minute to 3 hours under the condition that the molar number of EO of NP, OP, LA, OA, BDA, LM, SM, TM surfactant is 5 or more. .

그리고, 소포제로는 고형분이 6~24% 포함된 실리콘계의 소포제가 바람직하다. 더욱 바람직하기로는 8~18%의 고형분이 포함된 실리콘계 소포제를 사용하여 액상카본의 분산 상태 및 제조시간을 최적화할 수 있다. 실리콘계 소포제에 고형분이 적을 경우에는 소포능력이 적어져 친환경적인 액상카본을 제조하는 시간이 증가하게 되고, 고형분이 많은 경우에는 연료전지 분리판에서 불순물 역할을 수행할 가능성이 있기 때문에 사용량을 최적화하는 것이 좋다. As the antifoaming agent, a silicone antifoaming agent containing 6 to 24% of solid content is preferable. More preferably, it is possible to optimize the dispersion state and manufacturing time of the liquid carbon by using a silicone-based antifoaming agent containing 8 to 18% solids. If the silicone-based antifoaming agent has a small amount of solids, the antifoaming capacity decreases, thereby increasing the time for producing an environmentally friendly liquid carbon, and in the case of a large amount of solids, optimizing the use amount may be an impurity in the fuel cell separator. good.

본 발명에서 저가의 연료전지용 고전도성 탄소복합체 분리판 소재는 친환경적인 액상카본과 열경화성 수지 혼합물과 흑연을 혼합하여 제조할 수 있다. 즉, 본 발명에서 저가의 연료전지용 고전도성 탄소복합체 분리판 소재의 제조를 위해 열경화성 수지 혼합물레서 열경화성 수지로는 페놀 수지, 에폭시 수지, 푸란 수지, 요소 수지, 멜라닌 수지, 불포화폴리에스테르 수지, 실리콘 수지, 알키드 수지, 우레탄 수지, 아크릴 에멀젼 수지, 폴리 이미드, 비닐 에스테르 수지 등을 사용할 수 있으며, 이 중에서 페놀 수지와 에폭시 수지가 가장 바람직하다. 그리고, 경화제로는 아민계 또는 산무수물계 경화제를 수지성분 질량비 10~60%, 경화촉진제로는 트리페닐렌포스핀(TTP: triphenylphosphine)을 상기 수지성분의 질량비로 0.1~10%, 결합제로서 실란을 흑연 분말의 질량비 0.1~10%를 혼합하여 사용할 수 있다.Low-cost high-conductivity carbon composite separator material for fuel cells in the present invention can be prepared by mixing an environmentally friendly liquid carbon and thermosetting resin mixture and graphite. That is, in the present invention, in order to manufacture a low-cost, high-conductivity carbon composite separator material for fuel cells, the thermosetting resin mixture is a thermosetting resin such as a phenol resin, an epoxy resin, a furan resin, a urea resin, a melanin resin, an unsaturated polyester resin, and a silicone resin. , Alkyd resins, urethane resins, acrylic emulsion resins, polyimides, vinyl ester resins, and the like, among which phenol resins and epoxy resins are most preferred. As the curing agent, the amine-based or acid-anhydride-based curing agent is 10 to 60% by weight of the resin component, and the curing accelerator is triphenylenephosphine (TTP: triphenylphosphine) by 0.1 to 10% by the mass ratio of the resin component. It can be used by mixing 0.1-10% of mass ratio of graphite powder.

그리고, 흑연은 크기가 10~200㎛ 의 천연 흑연, 합성 흑연, 인상 흑연, 럼 프(lump) 또는 베인(Vein) 상태의 고결정질 흑연, 미정질 흑연 및 팽창 흑연을 사용할 수 있다. As the graphite, natural graphite, synthetic graphite, impression graphite, lump or vein (crystalline), microcrystalline graphite, and expanded graphite having a size of 10 to 200 μm may be used.

셋째, 본 발명에서 저가의 연료전지용 고전도성 탄소복합체 분리판에 도입된 카본블랙은 흑연 질량비 0.001~30%의 매우 적은 양을 첨가하여 고전도성을 확보할 수 있다. 예를 들어, 에폭시 수지 혼합물을 흑연 질량비 11%, 카본블랙을 흑연 질량비 0.25% 첨가하여 186S/㎝의 물성을 가지는 저가의 연료전지용 고전도성 탄소복합체 분리판을 제조할 수 있다. 특히, 에폭시 수지 혼합물을 흑연 질량비 18%, 카본블랙을 흑연 질량비 0.27% 첨가하여 146.4S/㎝의 물성을 가지는 저가의 연료전지용 고전도성 탄소복합체 분리판을 제조할 수 있다.Third, in the present invention, carbon black introduced into a low-cost high-conductivity carbon composite separator for fuel cells may be added with a very small amount of graphite mass ratio of 0.001 to 30% to ensure high conductivity. For example, by adding an epoxy resin mixture of 11% graphite mass ratio and carbon black of 0.25% graphite mass ratio, a low-cost, highly conductive carbon composite separator for fuel cells having physical properties of 186 S / cm can be manufactured. In particular, an inexpensive high-conductivity carbon composite separator for fuel cells having a physical property of 146.4 S / cm may be manufactured by adding 18% graphite mass ratio and 0.27% graphite black to the epoxy resin mixture.

넷째, 본 발명에서 저가의 연료전지용 고전도성 탄소복합체 분리판에 고가의 고전도성 카본블랙을 흑연 질량비 0.001~30%의 매우 적은 양을 첨가하여 고전도성을 확보할 수 있다. 예를 들어, 에폭시 수지 혼합물을 흑연 질량비 11%, 카본블랙을 흑연 질량비 0.25% 첨가하여 212S/㎝의 물성을 가지는 저가의 연료전지용 고전도성 탄소복합체 분리판을 제조할 수 있다.Fourth, in the present invention, high-conductivity carbon black may be added to a low-cost, high-conductivity carbon composite separator for fuel cells by adding a very small amount of graphite with a mass ratio of 0.001 to 30%. For example, by adding an epoxy resin mixture of 11% graphite mass ratio and carbon black of 0.25% graphite mass ratio, a low-cost, highly conductive carbon composite separator for fuel cells having physical properties of 212 S / cm can be manufactured.

본 발명에서는 이와 같은 저가의 연료전지용 고전도성 탄소복합체 분리판을 제조하기 위해 탄소복합체 분리판 소재를 2~10시간 동안 분쇄하면서 25~80℃의 온도로 유지된 진공 챔버를 이용하여 잔존하는 용액을 제거한다. 더욱 바람직하게는 탄소복합체 분리판 소재를 50~65℃의 온도로 유지된 진공 챔버에서 4시간 동안 건조 및 분쇄하고, 다시 50~250℃의 온도에서 30~1000 kg/㎠의 압력으로 압축성형, 이송성형, 사출성형, 사출압축성형 공정으로 제조할 수 있다.In the present invention, the remaining solution using a vacuum chamber maintained at a temperature of 25 ~ 80 ℃ while grinding the carbon composite separator material for 2 to 10 hours in order to manufacture such a low-cost high-conducting carbon composite separator for fuel cells Remove More preferably, the carbon composite separator material is dried and pulverized for 4 hours in a vacuum chamber maintained at a temperature of 50 ~ 65 ℃, compression molding at a pressure of 30 ~ 1000 kg / ㎠ at a temperature of 50 ~ 250 ℃, It can be manufactured by transfer molding, injection molding and injection compression molding processes.

이와 같은 본 발명을 실시예에 의거하여 더욱 상세하게 설명하면 다음과 같다. The present invention will be described in more detail based on the following examples.

실시예 1Example 1

0~18%blackmle저가의 연료전지용 고전도성 탄소복합체 분리판 소재 제조를 위해 사용된 열경화성 수지 혼합물은 에폭시 수지, 경화제, 경화촉진제, 결합제를 포함한다. 경화제로서 산무수물계 경화제는 에폭시 수지 질량비 10~60%, 경화촉진제는 TPP(triphenylphosphine)를 에폭시 수지 질량비 0.1~10%, 결합제는 실란을 사용하여 흑연 분말 질량비 0.1~10%로 하여 에폭시 수지 혼합물을 제조하였다.0~60%, 경화촉진제는 TPP(triphenylphosphine)를 에폭시 수지 질량비 0.1~10%, 결합제는 실란을 사용하여 흑연 분말 질량비 0.1~10%로 하여 에폭시 수지 혼합물을 제조하였다. 제조된 에폭시 수지 혼합물은 아세톤과 같은 유기용제와 함께 1분 이상 충분히 녹였다.   Thermosetting resin mixtures used for the manufacture of 0-18% blackmle low cost, highly conductive carbon composite separator materials for fuel cells include epoxy resins, curing agents, curing accelerators, and binders. As the curing agent, the acid anhydride-based curing agent is 10 to 60% by mass of epoxy resin, the curing accelerator is TPP (triphenylphosphine) to 0.1-10% by mass of epoxy resin, and the binder is silane to 0.1-10% by mass of graphite powder. 0 to 60%, the curing accelerator was TPP (triphenylphosphine) in the epoxy resin mass ratio of 0.1 to 10%, the binder was prepared by using a silane graphite powder mass ratio of 0.1 to 10% to prepare an epoxy resin mixture. The prepared epoxy resin mixture was sufficiently dissolved for at least 1 minute with an organic solvent such as acetone.

친환경적인 액상카본 제조를 위해 카본블랙은 물 질량비 0.001~30%, 계면활성제는 물 질량비 0.5~10%, 소포제는 물 질량비 0.001~2%로 혼합하였고, 혼합된 수용액의 균일 분산을 위해 볼밀 및 공자전 믹서기로 1분 ~ 10시간 동안 분쇄 및 혼합하고 다시 1분~3시간 동안 분쇄 및 혼합하여 액상카본을 제조하였다. 이때 비표면적이 100㎡/g 이하인 카본블랙을 사용하였고, 계면활성제로는 폴리옥시에틸렌 계열의 비이온 계면 활성제(NP, OP, LA, OA, BDA, LM, SM, TM)의 EO 몰수가 5이상인 조건에서 실시하였다. 그리고, 소포제는 6~24%의 고형분이 포함된 실리콘계 소포제를 사용하였다.In order to produce eco-friendly liquid carbon, carbon black is mixed with water mass ratio of 0.001 ~ 30%, surfactant with water mass ratio of 0.5 ~ 10%, antifoaming agent is mixed with water mass ratio of 0.001 ~ 2%, and the ball mill and Confucius for uniform dispersion of the mixed aqueous solution. Grinding and mixing for 1 minute to 10 hours with a premixer, and then ground and mixed for 1 minute to 3 hours to prepare a liquid carbon. In this case, carbon black having a specific surface area of 100 m 2 / g or less was used, and as the surfactant, the number of moles of EO of the polyoxyethylene-based nonionic surfactant (NP, OP, LA, OA, BDA, LM, SM, TM) was 5 It carried out on the conditions above. The antifoaming agent was a silicone antifoaming agent containing 6 to 24% solids.

앞으로 돌아가서, 아세톤에 충분히 녹인 에폭시 수지 혼합물과 친환경적인 액상카본을 볼밀 믹서기 또는 공자전 믹서기로 1분~1시간 혼합하였다. 이상의 혼합물에 다시 흑연을 첨가한 다음, 공자전 믹서기에서 1분~1시간 이상 혼합하여 저가의 연료전지용 고전도성 탄소복합체 분리판을 제조하였다. 여기서, 에폭시 수지 혼합물은 흑연 질량비 5~60%, 카본블랙은 흑연 질량비 0.001~30%까지 조절하였다.Going forward, the epoxy resin mixture sufficiently dissolved in acetone and the environmentally friendly liquid carbon were mixed in a ball mill mixer or a co-rotator mixer for 1 minute to 1 hour. Graphite was added to the above mixture again, and then mixed in a co-rotating mixer for 1 minute to 1 hour or more to prepare a low-cost fuel cell highly conductive carbon composite separator. Here, the epoxy resin mixture was adjusted to 5 to 60% of the graphite mass ratio and carbon black to 0.001 to 30% of the graphite mass ratio.

상기 제조과정에서 에폭시 수지 혼합물을 흑연 질량비 11%와 카본블랙을 흑연 질량비 0.25%로 조절하여 저가의 연료전지용 고전도성 탄소복합체 분리판 H1을 제조하였다.In the manufacturing process, the epoxy resin mixture was adjusted to 11% graphite mass ratio and carbon black to 0.25% graphite mass ratio to prepare a low-cost, highly conductive carbon composite separator H1 for fuel cells.

또한, 상기 제조과정에서 에폭시 수지 혼합물을 흑연 질량비 18%와 카본블랙을 흑연 질량비 0.27%로 조절하여 저가의 연료전지용 고정도성 탄소복합체 분리판 H2를 제조하였다.In addition, the epoxy resin mixture was adjusted to 18% graphite mass ratio and carbon black to 0.27% graphite mass ratio to prepare a low-cost, highly accurate carbon composite separator H2 for a fuel cell.

실시예 2Example 2

0~18%blackmle저가의 연료전지용 고전도성 탄소복합체 분리판 소재 제조를 위해 사용된 열경화성 수지 혼합물은 에폭시 수지, 경화제, 경화촉진제, 결합제를 포함한다. 경화제로서 산무수물계 경화제를 에폭시 수지 질량비 10~60%, 경화촉진제는 TPP를 에폭시 수지 질량비 0.1~10%, 결합제는 실란을 사용하여 흑연 분말 질량비 0.1~10%로 하여 에폭시 수지 혼합물을 제조하였다. 제조된 에폭시 수지 혼합물은 아세톤과 같은 유기용제와 함께 1분 이상 충분히 녹였다. Thermosetting resin mixtures used for the manufacture of 0-18% blackmle low cost, highly conductive carbon composite separator materials for fuel cells include epoxy resins, curing agents, curing accelerators, and binders. The epoxy resin mixture was prepared by using an acid anhydride-based curing agent as an epoxy resin mass ratio of 10 to 60%, a curing accelerator as TPP of 0.1 to 10% by weight of an epoxy resin, and a binder using a silane to prepare a graphite powder mass ratio of 0.1 to 10%. The prepared epoxy resin mixture was sufficiently dissolved for at least 1 minute with an organic solvent such as acetone.

친환경적인 액상카본 제조를 위해 카본블랙은 물 질량비 0.001~30%, 계면활성제는 물 질량비 0.5~10%, 소포제는 물 질량비 0.001~2%로 혼합하였고, 혼합된 수용액의 균일 분산을 위해 볼밀 및 공자전 믹서기로 1분 ~ 10시간 동안 분쇄 및 혼합하고 다시 1분~3시간 분쇄 및 혼합하여 액상카본을 제조하였다. 이때 비표면적이 100㎡/g 이상인 고가의 고전도성 카본블랙을 사용하였다. 계면활성제로는 폴리옥시에틸렌계열의 비이온 계면 활성제(NP, OP, LA, OA, BDA, LM, SM, TM)의 EO 몰수가 5이상인 조건에서 실시하였다. 이때, 소포제는 6~24%의 고형분이 포함된 실리콘계 소포제를 사용하였다.In order to produce eco-friendly liquid carbon, carbon black is mixed with water mass ratio of 0.001 ~ 30%, surfactant with water mass ratio of 0.5 ~ 10%, antifoaming agent is mixed with water mass ratio of 0.001 ~ 2%, and the ball mill and Confucius for uniform dispersion of the mixed aqueous solution. Grinding and mixing for 1 minute to 10 hours with a premixer, and then ground and mixed for 1 minute to 3 hours to prepare a liquid carbon. At this time, expensive high conductivity carbon black having a specific surface area of 100 m 2 / g or more was used. As the surfactant, the polyoxyethylene-based nonionic surfactant (NP, OP, LA, OA, BDA, LM, SM, TM) was carried out under the condition of 5 or more moles of EO. At this time, the antifoaming agent was used a silicone-based antifoaming agent containing 6 to 24% solids.

앞으로 돌아가서, 아세톤에 충분히 녹인 에폭시 수지 혼합물과 친환경적인 액상카본을 볼밀 믹서기 또는 공자전 믹서기로 1분~1시간 혼합하였다. 이상의 혼합물에 다시 흑연을 첨가한 다음, 공자전 믹서기에서 1분~1시간 이상 혼합하여 저가의 연료전지용 고전도성 탄소복합체 분리판을 제조하였다. 여기서 에폭시 수지 혼합물은 흑연 질량비 5~60%, 카본블랙은 흑연 질량비 0.001~30%까지 조절하였다. Going forward, the epoxy resin mixture sufficiently dissolved in acetone and the environmentally friendly liquid carbon were mixed in a ball mill mixer or a co-rotator mixer for 1 minute to 1 hour. Graphite was added to the above mixture again, and then mixed in a co-rotating mixer for 1 minute to 1 hour or more to prepare a low-cost fuel cell highly conductive carbon composite separator. Here, the epoxy resin mixture was adjusted to 5 to 60% graphite mass ratio and carbon black to 0.001 to 30% graphite mass ratio.

상기 제조과정에서, 에폭시 수지 혼합물을 흑연 질량비 11%와 카본블랙을 흑연 질량비0.25%로 조절하여 저가의 연료전지용 고전도성 탄소복합체 분리판 H3를 제조하였다. In the manufacturing process, an epoxy resin mixture was adjusted to 11% graphite mass ratio and carbon black to 0.25% graphite mass ratio to prepare a low-cost, highly conductive carbon composite separator H3 for fuel cells.

비교예 1Comparative Example 1

0~18%blackmle연료전지용 탄소복합체 분리판 소재 제조를 위해 열경화성 수지 혼합물은 에폭시 수지, 경화제, 경화촉진제, 결합제 등을 포함한다. 경화제로는 산무수물계 경화제를 에폭시 수지 질량비 10~60%, 경화촉진제는 TPP를 에폭시 수지 질량비 0.1~10%, 결합제는 실란을 사용하여 흑연 분말 질량비 0.1~10%로 하여 에폭시 수지 혼합물을 제조하였다. 제조된 에폭시 수지 혼합물은 아세톤과 같은 유 기용제와 함께 1분~1시간 동안 충분히 녹인 다음, 고전도성 카본블랙 분말을 첨가하여 1분~1시간 혼합하였다. 이상의 혼합물에 다시 흑연을 첨가한 다음, 공자전 믹서기에서 1분~1시간 혼합하여 연료전지용 탄소복합체 분리판 소재를 제조하였다. 이때, 연료전지용 탄소복합체 분리판의 제조를 위해 에폭시 수지 혼합물은 흑연 질량비 5~60%, 카본블랙은 흑연 질량비 0.001~30%까지 조절하였다. For the production of carbon composite separator materials for 0-18% blackmle fuel cells, the thermosetting resin mixture includes an epoxy resin, a curing agent, a curing accelerator, and a binder. As the curing agent, an epoxy resin mixture was prepared using an acid anhydride type curing agent of 10 to 60% by mass of epoxy resin, a curing accelerator of 0.1 to 10% of TPP by mass of epoxy resin, and a binder of 0.1 to 10% of graphite powder by mass of silane. . The prepared epoxy resin mixture was sufficiently dissolved for 1 minute to 1 hour with an organic solvent such as acetone, and then mixed with 1 minute to 1 hour by adding a highly conductive carbon black powder. Graphite was further added to the above mixture, followed by mixing for 1 minute to 1 hour in a co-rotating mixer to prepare a carbon composite separator material for a fuel cell. At this time, the epoxy resin mixture was adjusted to 5 to 60% graphite mass ratio and carbon black to 0.001 to 30% graphite mass ratio in order to manufacture a carbon composite separator plate for fuel cells.

상기 제조과정에서 에폭시 수지 혼합물을 흑연 질량비 질량비 11%와 카본블랙을 흑연 질량비 2.2%로 조절하여 연료전지용 탄소복합체 분리판 J1을 제조하였다. In the manufacturing process, an epoxy resin mixture was adjusted to a graphite mass ratio of 11% and carbon black to a graphite mass ratio of 2.2% to prepare a carbon composite separator J1 for a fuel cell.

상기 제조과정에서 에폭시 수지 혼합물을 흑연 질량비 18%와 카본블랙을 흑연 질량비2.35%로 하여 연료전지용 탄소복합체 분리판 J2를 제조하였다. In the manufacturing process, a carbon composite separator J2 for a fuel cell was prepared using an epoxy resin mixture of 18% graphite mass ratio and carbon black of 2.35% graphite mass ratio.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 한정하여 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 않고 다양한 변화와 변경 및 균등물을 사용할 수 있다. 따라서 본 발명은 상기 실시예를 적절히 변형하여 응용할 수 있고, 이러한 응용도 하기 특허청구범위에 기재된 기술적 사상을 바탕으로 하는 한 본 발명의 권리범위에 속하게 됨은 당연하다 할 것이다. Although the above has been described as being limited to the preferred embodiment of the present invention, the present invention is not limited thereto and various changes, modifications, and equivalents may be used. Therefore, the present invention can be applied by appropriately modifying the above embodiments, it will be obvious that such application also belongs to the scope of the present invention based on the technical idea described in the claims below.

본 발명에서의 친환경 액상카본은 열경화성 수지 및 흑연과 혼합하여 저가의 연료전지용 고전도성 탄소복합체 분리판을 제조하였다. 다음 표 1은 실시예1, 실시예2, 비교예1을 통해 제조된 연료전지용 탄소복합체 분리판의 물성을 나타낸 것이다. Eco-friendly liquid carbon in the present invention was mixed with a thermosetting resin and graphite to prepare a low-cost high-conductivity carbon composite separator for fuel cells. Table 1 shows the physical properties of the carbon composite separator plate for fuel cells prepared in Example 1, Example 2, Comparative Example 1.

실시예 1에서 H1은 연료전지용 탄소복합체 혼합물 내부에 에폭시 수지 혼합물의 양이 흑연 질량비 11%이고, 비표면적이 100㎡/g 이하인 카본블랙이 흑연 질량비 0.25%로 하여 제조된 저가의 연료전지용 고전도성 탄소복합체 분리판의 물성이다. 이때, 전기전도도, 굴곡강도, 스트레인은 각각 186 S/㎝, 42.3㎫, 0.3%의 물성을 나타내었다. H2는 연료전지용 탄소복합체 혼합물 내부에 에폭시 수지 혼합물의 양이 흑연 질량비 18%이고, 비표면적이 100㎡/g 이하인 카본블랙이 흑연 질량비 0.27%로 하여 제조된 저가의 연료전지용 고전도성 탄소복합체 분리판의 물성이다. 이때, 전기전도도, 굴곡강도, strain은 각각 146 S/㎝, 51.5㎫, 0.32%의 물성을 나타내었다.In Example 1, H1 is a low-cost fuel cell high conductivity prepared by mixing an epoxy resin mixture with a graphite mass ratio of 11% and a carbon black having a specific surface area of 100 m 2 / g or less with a graphite mass ratio of 0.25% in the carbon composite mixture for fuel cells. The physical properties of the carbon composite separator. In this case, the electrical conductivity, flexural strength, and strain exhibited physical properties of 186 S / cm, 42.3 MPa, and 0.3%, respectively. H2 is a low-cost, highly conductive carbon composite separator for fuel cells, in which the carbon resin mixture has a mass ratio of 18% graphite and a carbon black having a specific surface area of 100 m 2 / g or less at a graphite mass ratio of 0.27%. It is the physical property of. In this case, the electrical conductivity, flexural strength, and strain exhibited physical properties of 146 S / cm, 51.5 MPa, and 0.32%, respectively.

실시예 2에서 H3는 연료전지용 탄소복합체 혼합물 내부에 에폭시 수지 혼합물의 양이 흑연 질량비 11%이고, 비표면적이 100㎡/g 이상인 고가의 고전도성 카본블랙이 흑연 질량비 0.25%로 하여 제조된 저가의 연료전지용 고전도성 탄소복합체 분리판의 물성이다. 이때, 전기전도도, 굴곡강도, strain은 각각 212 S/㎝, 43.7㎫, 0.31%의 물성을 나타내었다. In Example 2, H3 is an inexpensive low-cost high-conductivity carbon black having an epoxy resin mixture of 11% graphite mass ratio and a specific surface area of 100 m 2 / g or more in a carbon composite mixture for fuel cells of 0.25% graphite mass ratio. Properties of high conductivity carbon composite separator for fuel cell In this case, the electrical conductivity, flexural strength, and strain showed physical properties of 212 S / cm, 43.7 MPa, and 0.31%, respectively.

비교예 1에서 J1은 연료전지용 탄소복합체 혼합물 내부에 에폭시 수지 혼합물의 양이 흑연 질량비11%이고, 비표면적이 100㎡/g 이상인 고가의 고전도성 카본블랙이 흑연 질량비 2.2%로 하여 제조된 연료전지용 탄소복합체 분리판의 물성이다. 이때, 전기전도도, 굴곡강도, strain은 각각 182 S/㎝, 40.1㎫, 0.25%의 물성을 나타내었다. J2는 연료전지용 탄소복합체 혼합물 내부에 에폭시 수지 혼합물의 양이 흑연 질량비18%이고, 비표면적이 100㎡/g 이상인 고가의 고전도성 카본블랙이 흑연 질량비 2.35%로 하여 제조된 연료전지용 탄소복합체 분리판의 물성이다. 이때, 전기전도도, 굴곡강도, strain은 각각 128.6 S/㎝, 47.9㎫, 0.26%의 물성을 나타내었다.In Comparative Example 1, J1 is a fuel cell produced by producing an expensive high-conductivity carbon black having a graphite mass ratio of 11% and a specific surface area of 100 m 2 / g or more with a graphite mass ratio of 2.2% in the carbon composite mixture for fuel cells. The physical properties of the carbon composite separator. In this case, the electrical conductivity, flexural strength, and strain exhibited physical properties of 182 S / cm, 40.1 MPa, and 0.25%, respectively. J2 is a carbon composite separator for fuel cells, in which an epoxy resin mixture has a graphite mass ratio of 18% and a high-conductivity carbon black having a specific surface area of 100 m 2 / g or more and a graphite mass ratio of 2.35% in a carbon composite mixture for fuel cells. It is the physical property of. In this case, the electrical conductivity, flexural strength, and strain showed physical properties of 128.6 S / cm, 47.9 MPa, and 0.26%, respectively.

본 발명을 통해 에폭시 수지 혼합물의 양이 흑연 질량비 11%인 것으로 제조된 실시예 H1과 비교예 1 J1을 비교하였을 때, 카본블랙 함량이 흑연 질량비 0.25%(H1) 분리판이 2.2%(J1) 분리판과 유사한 전도도 물성을 나타낸다. 이는 친환경 액상카본을 사용하여 카본블랙의 분산 상태를 최적화하였을 때, 1/10의 소량만 사용하여도 연료전지용 고전도성 탄소복합체 분리판을 제조할 수 있다. When comparing Example H1 and Comparative Example 1 J1, wherein the amount of the epoxy resin mixture was 11% graphite mass ratio according to the present invention, the carbon black content was 0.25% (H1) separation plate 2.2% (J1) separation plate It exhibits conductivity properties similar to those of plates. It is possible to manufacture a highly conductive carbon composite separator for a fuel cell even when using a small amount of 1/10 when optimizing the dispersion state of carbon black using environmentally friendly liquid carbon.

본 발명을 통해 에폭시 수지 혼합물의 양이 흑연 질량비 18%인 것으로 제조된 실시예 H2와 비교예 1 J2를 비교하였을 때, 카본블랙 함량이 흑연 질량비 0.27%(H2) 분리판이 2.35%(J2) 분리판보다 우수한 전도도 물성을 나타내었다. 이는 친환경 액상카본을 사용하여 카본블랙의 분산 상태를 최적화하였을 때, 1/10의 소량만 사용하여도 연료전지용 고전도성 탄소복합체 분리판을 제조할 수 있다. 또한 본 발명을 통해 에폭시 수지 혼합물의 양이 흑연 질량비 18%인 것으로 제조된 실시예 H2와 비교예 1 J2를 비교하였을 때, 카본블랙 함량이 흑연 질량비 0.27%(H1) 분리판이 2.35%(J1) 분리판보다 23% 이상 우수한 스트레인 물성을 나타낸다. 이는 친환경 액상카본을 사용하여 카본블랙의 분산 상태를 최적화하였을 때, 높은스트레인 물성을 얻어 스택 조립을 용이하게 한다.When comparing Example H2 and Comparative Example 1 J2, in which the amount of the epoxy resin mixture was 18% graphite mass ratio according to the present invention, the carbon black content was separated by 2.35% (J2) in the graphite mass ratio 0.27% (H2). It showed better conductivity properties than the plate. It is possible to manufacture a highly conductive carbon composite separator for a fuel cell even when using a small amount of 1/10 when optimizing the dispersion state of carbon black using environmentally friendly liquid carbon. In addition, the carbon black content of the graphite mass ratio of 0.27% (H1) is 2.35% (J1) when comparing the Example H2 and Comparative Example 1 J2, which are prepared in the amount of the epoxy resin mixture is 18% graphite mass ratio, according to the present invention. It exhibits more than 23% of the strain property of the separator. This facilitates stack assembly by obtaining high strain properties when optimizing the dispersion state of carbon black using eco-friendly liquid carbon.

본 발명을 통해 에폭시 수지 혼합물의 양이 흑연 질량비 11%인 것으로 제조된 실시예 H3와 비교예 1 J1을 비교하였을 때, 카본블랙 함량이 흑연 질량비 0.25%(H3) 분리판이 2.2%(J1) 분리판보다 우수한 전도도 물성을 나타내었다. 이는 친환경 액상카본을 사용하여 카본블랙의 분산 상태를 최적화하였을 때, 1/10의 소량만 사용하여도 연료전지용 고전도성 탄소복합체 분리판을 제조할 수 있다. 또한 본 발명을 통해 에폭시 수지 혼합물의 양이 흑연 질량비 11%인 것으로 제조된 실시예 H3와 비교예 1 J1을 비교하였을 때, 카본블랙 함량이 흑연 질량비 0.25%(H3) 분리판이 2.2%(J1) 분리판보다 24% 이상 우수한 스트레인 물성을 나타낸다. 이는 친환경 액상카본을 사용하여 카본블랙의 분산 상태를 최적화하였을 때, 높은스트레인 물성을 얻어 스택 조립을 용이하게 한다.When comparing Example H3 and Comparative Example 1 J1, in which the amount of the epoxy resin mixture was 11% graphite mass ratio according to the present invention, the carbon black content was 0.25% (H3) separation plate 2.2% (J1) separation plate It showed better conductivity properties than the plate. It is possible to manufacture a highly conductive carbon composite separator for a fuel cell even when using a small amount of 1/10 when optimizing the dispersion state of carbon black using environmentally friendly liquid carbon. In addition, the carbon black content of the graphite mass ratio of 0.25% (H3) is 2.2% (J1) when comparing the Example H3 and Comparative Example 1 J1 produced in the amount of the epoxy resin mixture is 11% graphite mass ratio through the present invention It exhibits more than 24% better strain properties than the separator. This facilitates stack assembly by obtaining high strain properties when optimizing the dispersion state of carbon black using eco-friendly liquid carbon.

본 발명에서는 연료전지용 탄소복합체 분리판의 전도도 향상을 위한 첨가제인 카본블랙을 물에 균일 분산하여 친환경적인 액상카본을 제조하며, 유기용제를 사용하여 발생하는 환경오염의 문제를 해결할 수 있다. 또한 친환경적인 액상카본의 분산 상태를 최적화하여 소량의 카본블랙을 사용하여 저가의 연료전지용 고전도성 탄소복합체 분리판을 제조할 수 있다. 추가적으로 비표면적이 100㎡/g 이하인 카본블랙이 비표면적이 100㎡/g 이상인 카본블랙보다 1/20~1/40의 매우 낮은 가격이기 때문에 연료전지용 고전도성 탄소복합체 분리판의 가격을 더욱 낮출 수 있는 장점이 있다. 그러나 비표면적이 100㎡/g 이상인 카본블랙을 사용하였을 때, 비표면적이 100㎡/g 이하인 카본블랙을 사용한 경우보다 연료전지용 탄소복합체 분리판의 전도도, 스트레인 및 굴곡강도의 물성을 더욱 향상시킬 수 있는 효과가 있다. In the present invention, carbon black, which is an additive for improving the conductivity of the carbon composite separator plate for fuel cells, is uniformly dispersed in water to produce an eco-friendly liquid carbon, and the problem of environmental pollution generated by using an organic solvent can be solved. In addition, by using a small amount of carbon black by optimizing the dispersion state of environmentally friendly liquid carbon, it is possible to manufacture a low-cost high-conductivity carbon composite separator for fuel cells. In addition, carbon black with a specific surface area of 100 m2 / g or less is 1/20 to 1/40 much lower than carbon black with a specific surface area of 100 m2 / g or more, further lowering the price of the highly conductive carbon composite separator plate for fuel cells. There is an advantage. However, when carbon black having a specific surface area of 100 m 2 / g or more is used, the conductivity, strain, and flexural strength of the carbon composite separator for fuel cell can be further improved than when carbon black having a specific surface area of 100 m 2 / g or less is used. It has an effect.

표 1. 발명이 실시된 분리판과 비교 위해 제조된 분리판의 물성 비교 Table 1. Comparison of physical properties of the separator produced for comparison with the invention plate

Figure 112007042747601-pat00001
Figure 112007042747601-pat00001

본 발명에 의해 제조된 저가의 연료전지용 고전도성, 고굴곡강도, 고스트레인 탄소복합체 분리판의 기체투과도는 6.13×10-8㎤/㎠sec로 우수한 물성을 갖는 것으로 확인되었다.The gas permeability of the high-conductivity, high bending strength, high strain carbon composite separator for low cost fuel cells produced by the present invention was found to have excellent physical properties of 6.13 × 10 −8 cm 3 / cm 2 sec.

Claims (11)

연료전지용 탄소복합체 분리판을 제조하는데 있어서, 카본블랙을 물에 넣고 볼밀 및 공자전 믹서기를 이용하여 1분 ~ 10시간 동안 분쇄 및 혼합하는 것에 의해 상기 카본블랙을 균일 분산시키고, 이온 계면활성제 및 비이온 계면활성제 중에서 선택한 계면활성제와 실리콘계의 소포제를 첨가하고, 볼밀 및 공자전 믹서기로 1분 ~ 3시간 동안 분쇄 및 혼합하여 카본블랙의 분산상태를 최적화하여 액상카본을 제조한 후, 열경화성 수지 혼합물과 흑연을 상기 액상카본과 혼합하여 연료전지용 탄소복합체 분리판용 소재를 제조하고, 상기 소재를 진공에서 25 ~ 80℃의 온도로 2 ~ 10시간 동안 건조 및 분쇄한 후 압축 및 성형공정에 의해서 제조함을 특징으로 하는 연료전지용 고전도성 탄소복합체 분리판의 제조방법.In preparing a carbon composite separator plate for fuel cells, the carbon black is uniformly dispersed by pulverizing and mixing the carbon black in water for 1 minute to 10 hours using a ball mill and a co-rotating mixer, and the ionic surfactant and non- After adding the surfactant selected from the ionic surfactant and the silicone antifoaming agent, grinding and mixing for 1 minute to 3 hours by using a ball mill and a co-rotating mixer to optimize the dispersion state of the carbon black to prepare a liquid carbon, and then the thermosetting resin mixture and The graphite is mixed with the liquid carbon to prepare a carbon composite separator material for fuel cells, and the material is dried and pulverized for 2 to 10 hours at a temperature of 25 to 80 ° C. in a vacuum, followed by compression and molding processes. A method of manufacturing a highly conductive carbon composite separator for a fuel cell. 제 1항에 있어서, 상기 카본블랙은 비표면적 100㎡/g 이하의 카본블랙으로서 ASTM 규격으로 구분한 N-110, N-219, N-220, N-231, N-242, N-293, N-294, N-300, N-301, N-315, N-326, N-330, N-347, N-358, N-440, N-472, N-539, N-550, N-568, N-601, N-660, N-683, N-761, N-762, N-770, N-774, N-785, N-880, N-907, N-990과 제조 방법으로 구분한 EPC(Easy Processing Channel), MPC(Medium Processing Channel), FF(Fine Furnace), HMF(High Modulus Furnace), SRF(Semi Reinforcing Furnace), SAF(Super Abrasion Furnace), ISAF(Intermediate Super-Abrasion Furnace), ISAF-LS(Low Structure), ISAF-HS(High Structure), HAF(High Abrasion Furnace), HAF-LS(Low Structure), HAF-HS(High Structure), FEF(Fast Extruding Furnace), GPF(General Purpose Furnace), CF(Conductive Furnace), FT(Fine Thermal), MT(Medium Thermal)법으로 제조된 것을 사용하는 것을 특징으로 하는 연료전지용 고전도성 탄소복합체 분리판의 제조방법.According to claim 1, wherein the carbon black is carbon black having a specific surface area of less than 100 m 2 / g N-110, N-219, N-220, N-231, N-242, N-293, N-294, N-300, N-301, N-315, N-326, N-330, N-347, N-358, N-440, N-472, N-539, N-550, N- 568, N-601, N-660, N-683, N-761, N-762, N-770, N-774, N-785, N-880, N-907, N-990 One Easy Processing Channel (EPC), Medium Processing Channel (MPC), Fine Furnace (FF), High Modulus Furnace (HMF), Semi Reinforcing Furnace (SRF), Super Abrasion Furnace (SAF), and Intermediate Super-Abrasion Furnace (ISAF) , ISAF-LS (Low Structure), ISAF-HS (High Structure), HAF (High Abrasion Furnace), HAF-LS (Low Structure), HAF-HS (High Structure), Fast Extruding Furnace (FEF), GPF (General A method for manufacturing a highly conductive carbon composite separator plate for fuel cells, characterized in that it is manufactured by Purpose Furnace (CF), Conductive Furnace (CF), Fine Thermal (FT), or MT (Medium Thermal). 제 1항에 있어서, 상기 계면활성제에서 이온 계면활성제는 음이온 계면활성제인 카르복실산염, 술폰산염, 황산에스테르염, 인산에스테르염, 포스폰산염 계열과 양이온 계면 활성제인 아민염, 4차 암모늄염, 포스포늄염, 술포늄염 계열 등을 포함하며, 비이온 계면 활성제는 지방산 모노글리세린 에스테르, 지방산 폴리글리콜에스테르, 지방산 소르비탄에스테르, 지방산 자당에스테르, 지방산 알칸올아미드, 폴리에틸렌 클리콜 축합형 계열을 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지용 고전도성 탄소복합체 분리판의 제조방법.The method of claim 1, wherein the ionic surfactant in the surfactant is an anionic surfactant, carboxylate, sulfonate, sulfate ester salt, phosphate ester salt, phosphonate-based and cationic surfactant amine salt, quaternary ammonium salt, phosph Nonionic surfactants, including fatty acid monoglycerine esters, fatty acid polyglycol esters, fatty acid sorbitan esters, fatty acid sucrose esters, fatty acid alkanolamides, polyethylene glycol condensed series; A method of manufacturing a highly conductive carbon composite separator for a fuel cell. 제 3항에 있어서, 상기 비이온 계면 활성제로는 폴리옥시에틸렌(-(CH2H2O)n-CH2CH2OH) 계열의 NP(Nonyl Phenol), OP(Octyl Phenol), LA(Lauryl Alcohol), CA(Cetyl Alcohol), SA(Stearyl Alcohol), O(Oleyl Alcohol), BDA(Branched Decyl Alcohol), TDA(Tri-Decyl Alcohol), LM(Lauryl aMine), SM(Stearyl aMine), OM(Oleyl aMine), TM(Tallow aMine)을 주로 사용하며, 폴리옥시에틸렌 계열은 NP EO 몰수 2~10, OP EO 몰수 1~10, LA EO 몰수 3~7, OA EO 몰수 2~5, BDA EO 몰수 6~8, LM EO 몰수 2~15, SM EO 몰수 5~15, TM EO 몰수 15를 가진 것을 사용하는 것을 특징으로 하는 연료전지용 고전도성 탄소복합체 분리판의 제조방법.According to claim 3, The nonionic surfactant is polyoxyethylene (-(CH 2 H 2 O) n-CH 2 CH 2 OH) -based NP (Nonyl Phenol), OP (Octyl Phenol), LA (Lauryl Alcohol (CET), Catyl Alcohol (CA), Stearyl Alcohol (SA), Oleyl Alcohol (O), Branched Decyl Alcohol (BDA), Tri-Decyl Alcohol (TDA), Lauryl aMine (LM), Stearyl aMine (SM), OM ( Oleyl aMine) and TM (Tallow aMine) are mainly used.For polyoxyethylene series, NP EO mole 2-10, OP EO mole 1-10, LA EO mole 3-7, OA EO mole 2-5, BDA EO mole 6 to 8, LM EO number of moles 2 to 15, SM EO number of moles 5 to 15, TM EO number of moles 15 having a method for producing a highly conductive carbon composite separator for fuel cells. 제 1항에 있어서, 상기 소포제는 고형분이 6~24% 포함된 실리콘계 소포제를 사용하는 것을 특징으로 하는 연료전지용 고전도성 탄소복합체 분리판의 제조방법.The method of claim 1, wherein the antifoaming agent comprises a silicon-based antifoaming agent containing 6 to 24% solids. 제 1항에 있어서, 상기 카본블랙, 계면활성제 및 소포제가는 물의 질량비로 각각 0.001~30중량%, 0.5~10중량%, 0.001~2중량%로 혼합하는 것을 특징으로 하는 연료전지용 고전도성 탄소복합체 분리판의 제조방법.The method of claim 1, wherein the carbon black, the surfactant and the antifoam are mixed in a mass ratio of water to 0.001 to 30% by weight, 0.5 to 10% by weight, 0.001 to 2% by weight, respectively. Method of manufacturing plate. 제 1항에 있어서, 상기 열경화성 수지 혼합물은 페놀 수지, 에폭시 수지, 푸란 수지, 요소 수지, 멜라닌 수지, 불포화 폴리에스테르 수지, 실리콘 수지, 알키드 수지, 우레탄 수지, 아크릴 에멀젼 수지, 폴리이미드, 비닐에스테르 수지 중에서 적어도 하나를 선택하여서 되는 수지성분에 대해 아민계 또는 산무수물계 경화제를 질량비로 10~60%, 경화촉진제로서 트리페닐렌포스핀(TTP: triphenylphosphine)을 상기 수지성분의 질량비로 0.1~10%, 결합제로서 실란을 흑연 분말의 질량비 0.1~10%를 혼합하여 조제하는 것을 특징으로 하는 연료전지용 고전도성 탄소복합체 분리판의 제조방법.The method of claim 1, wherein the thermosetting resin mixture is a phenol resin, epoxy resin, furan resin, urea resin, melanin resin, unsaturated polyester resin, silicone resin, alkyd resin, urethane resin, acrylic emulsion resin, polyimide, vinyl ester resin 10 to 60% by weight of the amine- or acid anhydride-based curing agent for the resin component selected from at least one, and triphenylene phosphine (TTP: triphenylphosphine) as the curing accelerator by 0.1 to 10% by mass ratio of the resin component. And preparing a silane as a binder by mixing 0.1-10% by mass of graphite powder in a highly conductive carbon composite separator plate for fuel cells. 제 1항에 있어서, 상기 열경화성 수지 혼합물은 흑연 질량비 5 ~ 60%를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지용 고전도성 탄소복합체 분리판의 제조방법.The method of claim 1, wherein the thermosetting resin mixture comprises a graphite mass ratio of 5 to 60%. 제 1항에 있어서, 상기 흑연은 크기가 10~200㎛이고, 천연 흑연, 합성 흑연, 인상 흑연, 럼프 또는 베인 상태의 고결정질 흑연, 미정질 흑연, 팽창 흑연 중에서 적어도 하나를 선택하여서 되는 것을 특징으로 하는 연료전지용 고전도성 탄소복합체 분리판 의 제조방법.The method of claim 1, wherein the graphite has a size of 10 ~ 200㎛, characterized in that at least one selected from natural graphite, synthetic graphite, impression graphite, high crystalline graphite in the lump or vane state, microcrystalline graphite, expanded graphite. Method for producing a highly conductive carbon composite separator for fuel cells. 제 1항에 있어서, 상기 압축 및 성형 공정은 30kg/㎠~1000 kg/㎠의 압력하에서 압축성형, 이송성형, 사출성형, 사출압축성형 공정에 의하여 제조하는 것을 특징으로 하는 연료전지용 고전도성 탄소복합체 분리판의 제조방법. The method of claim 1, wherein the compression and molding process is a high-conductive carbon composite for a fuel cell, characterized in that the compression molding, transfer molding, injection molding, injection compression molding process under a pressure of 30kg / ㎠ ~ 1000 kg / ㎠ Method of manufacturing the separator. 제 1항 내지 제10항 중 어느 하나의 항에 따른 방법으로 제조된 것을 특징으로 하는 연료전지용 고전도성 탄소복합체 분리판. A highly conductive carbon composite separator for a fuel cell, which is prepared by the method according to any one of claims 1 to 10.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114335584A (en) * 2021-12-29 2022-04-12 深圳市贝特瑞新能源技术研究院有限公司 Bipolar plate preform and preparation method thereof, bipolar plate and preparation method thereof, and fuel cell
CN117317278A (en) * 2023-11-28 2023-12-29 山东海化集团有限公司 Preparation method of composite bipolar plate for flow battery based on graphene network
CN117317278B (en) * 2023-11-28 2024-05-28 山东海化集团有限公司 Preparation method of composite bipolar plate for flow battery based on graphene network

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001122677A (en) 1999-10-26 2001-05-08 Osaka Gas Co Ltd Method for manufacturing separator for fuel battery
KR100660144B1 (en) 2006-03-08 2006-12-20 한국타이어 주식회사 Thermoplastic material for injection molding a fuel cell separator
JP2007172957A (en) 2005-12-21 2007-07-05 Tokai Carbon Co Ltd Separator material for fuel cell, and manufacturing method therefor
KR100761645B1 (en) 2006-12-01 2007-10-04 서준택 Fuel cell separator plated with nickel and its manufacturing method

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001122677A (en) 1999-10-26 2001-05-08 Osaka Gas Co Ltd Method for manufacturing separator for fuel battery
JP2007172957A (en) 2005-12-21 2007-07-05 Tokai Carbon Co Ltd Separator material for fuel cell, and manufacturing method therefor
KR100660144B1 (en) 2006-03-08 2006-12-20 한국타이어 주식회사 Thermoplastic material for injection molding a fuel cell separator
KR100761645B1 (en) 2006-12-01 2007-10-04 서준택 Fuel cell separator plated with nickel and its manufacturing method

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114335584A (en) * 2021-12-29 2022-04-12 深圳市贝特瑞新能源技术研究院有限公司 Bipolar plate preform and preparation method thereof, bipolar plate and preparation method thereof, and fuel cell
CN117317278A (en) * 2023-11-28 2023-12-29 山东海化集团有限公司 Preparation method of composite bipolar plate for flow battery based on graphene network
CN117317278B (en) * 2023-11-28 2024-05-28 山东海化集团有限公司 Preparation method of composite bipolar plate for flow battery based on graphene network

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