KR101022153B1 - Separator for fuel cell and method for fabricating the same - Google Patents

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Abstract

본 발명은 연료전지용 분리판 및 그의 제조 방법에 관한 것으로 후속의 코팅층 형성시 표면 접촉저항을 감소시켜, 코팅이 원활히 이루어질 수 있도록 하기 위하여 금속 기판 표면에 탄소나노튜브층을 먼저 형성한 후 페인팅, 스크린 코팅, 디핑(dipping) 또는 테이프 캐스팅(tape casting) 방법을 이용하여 전도성 첨가제를 포함하는 고분자를 짧은 시간 내에 10 ~ 300㎛로 코팅함으로써, 금속의 부식을 방지할 수 있도록 하는 발명에 관한 것이다.The present invention relates to a separator for a fuel cell and a method of manufacturing the same. In order to reduce the surface contact resistance during the subsequent coating layer formation, the coating can be smoothly formed. A coating, dipping or tape casting method is used to coat a polymer containing a conductive additive in 10 to 300 µm within a short time, thereby preventing corrosion of the metal.

Description

연료전지용 분리판 및 그의 제조 방법{SEPARATOR FOR FUEL CELL AND METHOD FOR FABRICATING THE SAME}Separator for fuel cell and its manufacturing method {SEPARATOR FOR FUEL CELL AND METHOD FOR FABRICATING THE SAME}

본 발명은 고분자 전해질 연료 전지(Polymer Electrolyte Fuel Cell)용 분리판 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 전도성 고분자 또는 탄소에 고분자 물질을 첨가한 형태인 탄소 복합체를 이용함으로써, 경량화 및 박막화가 가능하고, 부식을 방지할 수 있으며, 나아가 간단한 제조공정으로 제조단가를 저감시킬 수 있도록 하는 기술에 관한 것이다.The present invention relates to a separator for a polymer electrolyte fuel cell and a method for manufacturing the same, and by using a carbon composite in which a polymer material is added to a conductive polymer or carbon, weight reduction and thinning are possible, and corrosion is caused. It can be prevented, and further relates to a technology that can reduce the manufacturing cost by a simple manufacturing process.

연료전지는 전기화학반응을 이용하여 수소의 화학에너지를 전기에너지로 변환시키는 발전형 전지이다.A fuel cell is a power generation cell that converts chemical energy of hydrogen into electrical energy using an electrochemical reaction.

일반적으로 연료극(Anode)을 통하여 공급된 수소는 전극 촉매에 의해 산화되어 수소이온과 전자로 분리된다.In general, hydrogen supplied through an anode is oxidized by an electrode catalyst and separated into hydrogen ions and electrons.

분리된 수소이온은 전해질(Membrane)막을 통해 이동하고, 전자는 외부회로를 통해 공기극(Cathode)으로 이동한 후, 공기극에 유입된 산소와의 환원반응에 의해 물과 전기에너지를 발생시킨다.The separated hydrogen ions move through an electrolyte membrane, and electrons move to a cathode through an external circuit, and then generate water and electric energy by a reduction reaction with oxygen introduced into the cathode.

이와 같은 연료 전지는 본체, 스택 부재, 연료공급 및 저장관련 부재와 주변 설비 기기들로 구성되는데, 본 발명에서는 연료전지의 핵심이 되는 스택 부재에 관하여 설명하는 것으로 한다.Such a fuel cell is composed of a main body, a stack member, fuel supply and storage related members and peripheral equipment, and the present invention will be described with respect to a stack member which is the core of the fuel cell.

스택 부재는 전해질막, 전극/촉매, 분리판(bipolar plate) 및 엔드판의 적층 구조로 구성된다. 여기서, 전해질막, 촉매층 및 전극의 집합체를 MEA(Membrane Electrode Assembly)라 하는데 MEA의 구성과 성능이 연료전지의 성능을 좌우하게 된다.The stack member is composed of a laminated structure of an electrolyte membrane, an electrode / catalyst, a bipolar plate, and an end plate. Here, the assembly of the electrolyte membrane, the catalyst layer, and the electrode is called MEA (Membrane Electrode Assembly), and the configuration and performance of the MEA determine the performance of the fuel cell.

특히, 수소이온의 통로역할을 하는 전해질막은 연료전지의 핵심부품이며, 연료전지는 전해질의 종류에 따라 5가지로 구분된다.In particular, the electrolyte membrane that acts as a passage for hydrogen ions is a key component of the fuel cell, and the fuel cell is classified into five types according to the type of electrolyte.

고온에서 작동하는 용융탄산염 연료전지(MCFC), 고체산화물용 연료전지(SOFC) 및 비교적 낮은 온도에서 작동하는 인산형 연료전지(AFC), 고분자전해질 연료전지(PEMFC), 직접메탄올 연료전지(DEMFC) 등이 있다.Molten Carbonate Fuel Cell (MCFC), Solid Oxide Fuel Cell (SOFC), and Phosphoric Acid Fuel Cell (AFC), Polymer Electrolyte Fuel Cell (PEMFC), Direct Methanol Fuel Cell (DEMFC) Etc.

그 중 고분자를 사용한 연료전지를 고분자 전해질 연료전지(PEMFC : Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cell, Proton Exchange Membrane Fuel Cell)가 가장 일반적으로 사용되고 있다. Among them, a polymer electrolyte fuel cell (PEMFC) and a proton exchange membrane fuel cell (PEMFC) are most commonly used.

분리판(bipolar plate)은 연료전지의 전극 셀을 구획 짓기 위한 부재로서, 연료가스와 공기를 차단하는 역할 외에 연료가스와 공기의 유로 확보 및 외부회로에 전류를 전달하는 역할을 하므로 높은 전기전도성, 내식성 및 열전도성이 필요하고, 반면에 낮은 기체 투과성이 요구된다. The bipolar plate is a member for partitioning the electrode cell of the fuel cell. In addition to blocking fuel gas and air, the bipolar plate plays a role of securing a flow path of fuel gas and air and transmitting current to an external circuit, thereby providing high electrical conductivity, Corrosion resistance and thermal conductivity are required, while low gas permeability is required.

기존의 분리판 제작은 그라파이트(Graphite)를 유로 형태에 따라 밀링 가공하여 제작 하였다. 이 경우 분리판이 차지하는 비중이 스택 전체에서 비용은 50%, 무게에서는 80% 이상을 차지한다.Conventional separators were manufactured by milling graphite according to the flow path shape. In this case, the divider occupies 50% of the cost and 80% of the weight of the stack.

그라파이트 분리판은 밀링 가공을 통하여 제작하기 때문에 높은 가공비를 갖는 반면, 낮은 밀도로 인하여 가스의 혼합을 막기 어렵다. 따라서 소정 두께 이상으로 형성되어야 하므로 큰 부피를 갖는 문제점이 있다.The graphite separator has a high processing cost because it is manufactured through milling, but it is difficult to prevent gas mixing due to the low density. Therefore, there is a problem having a large volume because it must be formed to a predetermined thickness or more.

상술한 바와 같이, 그라파이트 분리판은 고비용 및 큰 부피 등의 단점을 가지고 있다. 이를 극복하기 위하여 가공성이 용이하고 제조 단가를 낮출 수 있는 금속분리판과 전도성물질이 포함된 고분자를 혼합한 복합분리판 및 복합재료를 금속판위에 코팅하는 형태의 분리판을 연구하여 개발하고 있다.As described above, the graphite separator has disadvantages such as high cost and large volume. In order to overcome this problem, the researcher has developed and developed a metal separator plate which can be easily processed and lower the manufacturing cost, and a composite separator plate containing a polymer containing a conductive material and a composite plate coated on a metal plate.

금속 분리판은 스테인리스 스틸(Stainless steel)을 중심으로 개발되고 있으며, 가공성 및 전기전도성 가격 면에서 모두 우수한 경쟁력을 가지고 있다. 그러나 스테인리스 스틸 자체로는 부식특성에 취약하여, 이를 보안하기 위한 방법으로 스테인리스 스틸 표면에 부식특성이 강한 금, 백금, 텅스텐을 코팅하는 방법의 연구가 진행되어 왔으나, 이 또한 고가의 금속을 코팅재로 사용하기 때문에 높은 가공비가 필요하다. Metal separators are being developed around stainless steel and have excellent competitiveness in both workability and electrical conductivity prices. However, stainless steel itself is vulnerable to corrosion characteristics, and as a way to secure it, studies have been conducted on coating corrosion resistant gold, platinum and tungsten on the surface of stainless steel. It requires high processing cost.

아울러, 복합 분리판은 기존의 문제점으로 제시되던 전기전도성은 우수한 값을 나타내고 있으나 깨지기 쉬운 단점을 가지고 있다.In addition, the composite separator has excellent electrical conductivity, which has been proposed as a conventional problem, but has a disadvantage of being fragile.

본 발명은 탄소나노튜브를 성장시킨 금속 기판 표면에 스크린 코팅, 디핑(dipping) 또는 테이프 캐스팅(tape casting) 방법을 이용하여 전도성 첨가제를 가지는 고분자를 코팅하여 금속의 부식을 방지하되, 특히 복합재료를 코팅할 때 발생하는 금속 기판의 표면 접촉저항을 탄소나노튜브를 성장시킨 탄소나노튜브층으로 감소시킬 수 있도록 하는 연료전지용 분리판 및 그의 제조 방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.The present invention is to prevent the corrosion of the metal by coating a polymer having a conductive additive using a screen coating, dipping or tape casting method on the surface of the metal substrate on which carbon nanotubes are grown. It is an object of the present invention to provide a separator for a fuel cell and a method of manufacturing the same, which can reduce the surface contact resistance of a metal substrate generated during coating to a carbon nanotube layer on which carbon nanotubes are grown.

본 발명에 따른 연료전지용 분리판은 금속 판재의 제 1 면에 형성되며 양각-음각 패턴이 교대로 배치되는 요철형상의 공기 또는 수소가스 유로와 상기 금속 판재의 제 2 면에 형성되며 상기 제 1 면의 요철형상에 대응되는 음각-양각 패턴이 교대로 배치되는 요철형상의 냉각수 유로를 포함하는 기판과, 상기 기판의 전면에 화학기상 증착방법을 10분 내지 60분 동안 수행하여, 상기 기판 표면 전체의 노출을 차단하며, 1 내지 20㎛의 두께로 형성되는 탄소나노튜브층 및 상기 기판과 비접촉되도록 상기 탄소나노튜브층 상부에 형성되며, 전도성 첨가제 30 ~ 50중량% 및 고분자 50 ~ 70중량%로 이루어지는 복합체층을 포함하여 10 내지 20mΩcm2 의 접촉저항을 갖는 것을 특징으로 한다.The separator plate for a fuel cell according to the present invention is formed on the first surface of the metal plate and is formed on the second surface of the metal plate and the uneven air or hydrogen gas flow path in which the relief-engraved pattern is alternately disposed. And a chemical vapor deposition method on the front of the substrate for 10 minutes to 60 minutes, and a substrate including an uneven cooling channel having alternately arranged intaglio-embossed patterns corresponding to the concave-convex shape of the substrate surface. Blocking the exposure, the carbon nanotube layer formed to a thickness of 1 to 20㎛ and formed on the carbon nanotube layer to be in non-contact with the substrate, consisting of 30 to 50% by weight of the conductive additive and 50 to 70% by weight of the polymer Including a composite layer is characterized by having a contact resistance of 10 to 20m 20cm 2 .

여기서, 상기 기판은 스테인리스 스틸, 알루미늄, 구리 및 이들 중 하나 이상을 포함하는 전도성 금속으로 구비되는 것을 특징으로 하고, 상기 기판은 1.5 내지 3mm의 두께를 갖는 것을 특징으로 하고, 상기 고분자는 에폭시 수지, 페놀수지, 푸란수지, 비닐에스테르, 폴리프로필렌, 폴리아미드 이미드, 폴리비닐리덴플르오라이드, 폴리에틸렌, 폴리페닐렌설파이드, 폴리페닐렌옥사이드, 폴리아닐린(Polyaniline) 및 폴리피롤(Polypyrrole) 중 선택되는 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하고, 상기 전도성 첨가제는 상기 복합체에 혼합되어 상기 탄소나노튜브층과 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하고, 상기 전도성 첨가제는 카본블랙, 그라파이트, 카본파이버, 탄소나노튜브, 은이 코팅된 구리 중 선택되는 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하고, 상기 복합체층은 10 내지 300 ㎛ 이하의 두께로 구비되는 것을 특징으로 한다.Here, the substrate is characterized in that the stainless steel, aluminum, copper and a conductive metal comprising one or more of these, characterized in that the substrate has a thickness of 1.5 to 3mm, the polymer is an epoxy resin, At least one selected from phenol resin, furan resin, vinyl ester, polypropylene, polyamide imide, polyvinylidene fluoride, polyethylene, polyphenylene sulfide, polyphenylene oxide, polyaniline and polypyrrole Characterized in that it comprises a, wherein the conductive additive is mixed in the composite and electrically connected to the carbon nanotube layer, the conductive additive is carbon black, graphite, carbon fiber, carbon nanotubes, silver coating Characterized in that it comprises one or more selected from the selected copper, Polymer layer is characterized in that having a thickness of not more than 10 to 300 ㎛.

아울러, 본 발명에 따른 연료전지용 분리판 제조 방법은 금속 판재의 제 1 면에 형성되며 양각-음각 패턴이 교대로 배치되는 요철형상의 공기 또는 수소가스 유로와 상기 금속 판재의 제 2 면에 형성되며 상기 제 1 면의 요철형상에 대응되는 음각-양각 패턴이 교대로 배치되는 요철형상의 냉각수 유로를 포함하는 기판을 형성하는 단계와, 상기 기판의 전면에 화학기상 증착방법을 10분 내지 60분 동안 수행하여, 상기 기판 표면 전체의 노출을 차단하도록 1 내지 20㎛의 두께로 탄소나노튜브를 성장시켜 탄소나노튜브층을 형성하는 단계 및 상기 기판과 비접촉되도록 상기 탄소나노튜브층 상부에 전도성 첨가제 30 ~ 50중량% 및 고분자 50 ~ 70중량%를 혼합한 복합체층을 형성하여, 상기 연료전지용 분리판의 접촉저항이 10 내지 20mΩcm2 가 되도록 하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the method for manufacturing a separator plate for a fuel cell according to the present invention is formed on the first surface of the metal plate and the embossed-engraved pattern is formed on the second surface of the metal plate and the uneven air or hydrogen gas flow path alternately arranged Forming a substrate including a concave-convex cooling water flow path in which an intaglio-embossed pattern corresponding to the concave-convex shape of the first surface is alternately formed, and performing a chemical vapor deposition method on the entire surface of the substrate for 10 to 60 minutes The carbon nanotube layer is formed by growing carbon nanotubes to a thickness of 1 to 20 μm to block the exposure of the entire surface of the substrate, and the conductive additive 30 to the carbon nanotube layer to be in contact with the substrate. 50% by weight to form a polymer, and 50 to 70% by weight of the composite layer mix, the step of the contact resistance of the fuel cell bipolar plate 10 to ensure that 20mΩcm 2 Characterized in that it also.

여기서, 상기 기판은 스테인리스 스틸, 알루미늄, 구리 및 이들 중 하나 이상을 포함하는 전도성 금속으로 형성하는 것을 특징으로 하고, 상기 기판은 1.5 내지 3mm의 두께를 갖도록 형성하는 것을 특징으로 하고, 상기 탄소나노튜브층을 형성하는 단계는 화학기상 증착방법을 10분 내지 60분 동안 수행하는 것을 특징으로 하고, 상기 고분자는 에폭시 수지, 페놀수지, 푸란수지, 비닐에스테르, 폴리프로필렌, 폴리아미드 이미드, 폴리비닐리덴플르오라이드, 폴리에틸렌, 폴리페닐렌설파이드, 폴리페닐렌옥사이드, 폴리아닐린(Polyaniline) 및 폴리피롤(Polypyrrole) 중 선택되는 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하고, 상기 고분자는 90 내지 200℃에서 내열성을 갖는 물질을 사용하는 것을 특징으로 하고, 상기 전도성 첨가제는 상기 복합체에 혼합되어 상기 탄소나노튜브층과 전기적으로 연결되도록 형성하는 것을 특징으로 하고, 상기 전도성 첨가제는 카본블랙, 그라파이트, 카본파이버, 탄소나노튜브, 은이 코팅된 구리 중 선택되는 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하고, 상기 복합체층은 페인팅, 스크린 코팅, 디핑(dipping) 또는 테이프 캐스팅(tape casting) 방법 중 선택된 어느 하나를 이용하여 형성하는 하는 것을 특징으로 하고, 상기 복합체층은 10 내지 300 ㎛ 이하의 두께로 형성하는 것을 특징으로 한다.Here, the substrate is characterized in that it is formed of a conductive metal containing at least one of stainless steel, aluminum, copper, and the substrate, characterized in that formed to have a thickness of 1.5 to 3mm, the carbon nanotubes Forming the layer is characterized in that the chemical vapor deposition method is carried out for 10 to 60 minutes, the polymer is an epoxy resin, phenol resin, furan resin, vinyl ester, polypropylene, polyamide imide, polyvinyl Denfluoride, polyethylene, polyphenylene sulfide, polyphenylene oxide, polyaniline (Polyaniline) and polypyrrole (Polypyrrole) characterized in that it comprises at least one selected from, the polymer is a material having heat resistance at 90 to 200 ℃ Characterized in that, the conductive additive is mixed with the composite to the carbon Characterized in that it is electrically connected to the notube layer, the conductive additive is characterized in that it comprises at least one selected from carbon black, graphite, carbon fiber, carbon nanotubes, silver coated copper, the composite layer Silver painting, screen coating, dipping (dipping) or tape casting (tape casting) characterized in that it is formed using any one of the methods, the composite layer is characterized in that formed to a thickness of 10 to 300 ㎛ or less do.

본 발명에 따른 고분자 전해질 연료전지용 분리판은 금속 기판의 표면에 전도성 고분자 복합층을 코팅함으로써, 기계적 충격에 강하며, 표면의 부식특성을 향상시킬 수 있는 효과를 제공한다.
이때, 코팅 공정에서 표면 접촉저항이 증가되어 코팅이 정상적으로 이루어지지 않을 수 있는데, 본 발명에서는 금속 기판 형성 후 전체면이 모두 가려질 수 있도록 표면에 탄소나노튜브층을 더 형성함으로써, 접촉저항을 현저히 감소시킬 수 있는 효과를 제공한다.
아울러, 금속판의 두께를 3mm 이하의 두께로 조절하여 연료전지 스택에 용이하게 사용이 가능하도록 하며, 전력 밀도를 증가시킬 수 있다.
또한, 고분자 복합층 코팅시 페인팅, 스크린 코팅, 디핑(dipping) 또는 테이프 캐스팅(tape casting) 방법을 이용하기 때문에 대량 생산이 가능하므로 제조 원가 절감 및 수율을 향상시킬 수 있는 효과를 제공한다.The separator plate for a polymer electrolyte fuel cell according to the present invention is coated with a conductive polymer composite layer on a surface of a metal substrate, thereby being resistant to mechanical impact and providing an effect of improving corrosion characteristics of the surface.
At this time, the surface contact resistance is increased in the coating process may not be performed normally, in the present invention, by further forming a carbon nanotube layer on the surface so that the entire surface is covered after forming the metal substrate, the contact resistance significantly Provides an effect that can be reduced.
In addition, by adjusting the thickness of the metal plate to a thickness of 3mm or less to facilitate the use in the fuel cell stack, it is possible to increase the power density.
In addition, since coating, screen coating, dipping or tape casting methods are used for coating the polymer composite layer, mass production is possible, thereby providing an effect of reducing manufacturing cost and improving yield.

본 발명은 고분자 전해질 연료전지용 분리판을 탄소나노튜브층이 형성된 금속 기판으로 사용하고, 탄소나노튜브층 표면에 스크린 코팅 방법을 이용하여 전도성 고분자 복합층을 형성함으로써, 코팅 시 접촉저항이 발생하지 않으면서도, 내구성이 우수한 분리판을 제조한다.The present invention uses a separator plate for a polymer electrolyte fuel cell as a metal substrate having a carbon nanotube layer, and forms a conductive polymer composite layer using a screen coating method on the surface of the carbon nanotube layer, so that contact resistance does not occur during coating. In addition, a separator having excellent durability is produced.

이하 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 첨부 도면들에 포함되어 있다.Specific details of the embodiments are included in the detailed description and the accompanying drawings.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다.Advantages and features of the present invention and methods for achieving them will be apparent with reference to the embodiments described below in detail with the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but will be implemented in various different forms, and only the embodiments make the disclosure of the present invention complete, and those skilled in the art to which the present invention pertains. It is provided to fully inform the person having the scope of the invention, which is defined only by the scope of the claims. Like reference numerals refer to like elements throughout.

도 1은 본 발명에 따른 연료전지용 분리판을 도시한 평면도이다.1 is a plan view showing a separator for a fuel cell according to the present invention.

도 1을 참조하면, 연료전지용 분리판의 본체가 되는 기판(100)은 스테인리스 재질의 금속 판재로 구비된다. 이때 판재의 전면과 배면을 각각 제 1 면과 제 2 면으로 정의하기로 하고, 도시된 면을 제 1 면으로 한다.Referring to FIG. 1, the substrate 100 serving as the main body of the separator plate for fuel cell is provided with a metal plate of stainless steel. At this time, the front and back of the plate is to be defined as the first surface and the second surface, respectively, and the illustrated surface is the first surface.

제 1 면에는 양각-음각 패턴이 교대로 배치되는 요철형상(120)이 형성되는데, 양각 패턴에 의해서 형성되는 리세스 부분이 공기 또는 수소가스 유로가 된다. 즉, 요철형상(120)이 양각 패턴이 되면 그 사이의 영역이 공기 또는 수소가스 유로가 되고, 요철형상(120) 음각 패턴이 되면 그 부분이 공기 또는 수소가스 유로가 되는 것이다. The first surface is formed with a concave-convex shape 120 in which an embossed-engraved pattern is alternately arranged. The recess formed by the embossed pattern is an air or hydrogen gas flow path. That is, when the concave-convex shape 120 becomes an embossed pattern, an area therebetween becomes an air or hydrogen gas flow path, and when the concave-convex shape 120 becomes an engraved pattern, the portion becomes an air or hydrogen gas flow path.

그리고, 제 1 면의 배면이 되는 제 2 면에는 양각-음각 패턴의 요철형상(120)에 대응되도록 반대의 음각-양각 패턴이 교대로 배치되고, 이들에 의해 형성되는 리세스 부분이 냉각수 유로(미도시)가 된다.In addition, opposite intaglio-embossed patterns are alternately disposed on the second face, which is a rear surface of the first face, so as to correspond to the concave-convex shape 120 of the intaglio-intaglio pattern, and recess portions formed by the recesses are formed in the coolant flow path ( Not shown).

즉, 공기 또는 수소가스 유로는 금속 판재를 프레스 스탬핑(press stmaping) 가공하여 형성하며, 일반적으로 이렇게 형성된 금속 판재 두 장을 준비하고, 이들의 제 2 면이 서로 마주 보는 형태로 밀착시킴으로써, 연료전지용 분리판으로 사용한다.That is, the air or hydrogen gas flow path is formed by press stamping a metal sheet, and generally two sheets of metal sheets thus formed are prepared, and the second surfaces thereof are brought into close contact with each other to form a fuel cell. Used as a separator.

그러나 반드시 2장의 금속 판재가 필요한 것은 아니며, 도시된 기판(100) 한 장을 연료 전지용 분리판이 될 수 있으므로, 이하에서는 한 장을 기준으로 설명하는 것으로 한다.However, two metal sheets are not necessarily required, and since one illustrated substrate 100 may be a separator for a fuel cell, the following description will be made based on one sheet.

본 발명에 상기한 바와 같이 형성된 기판과, 기판 표면에 구비되는 탄소나노 튜브층 및 탄소나노튜브층 상부에 전도성 첨가제 및 고분자의 혼합물로 구비되는 복합체층을 포함한다. A substrate formed as described above in the present invention, and a carbon nanotube layer provided on the substrate surface and a composite layer provided with a mixture of a conductive additive and a polymer on the carbon nanotube layer.

여기서, 기판은 스테인리스 스틸(Stainless steel), 알루미늄(Al), 구리(Cu) 및 이들 중 하나 이상을 포함하는 전도성 금속으로 구비되는 것이 바람직하다. 그리고 고분자는 에폭시 수지, 페놀수지, 푸란수지, 비닐에스테르, 폴리프로필렌, 폴리아미드 이미드(Polyamideimide; PAI), 폴리비닐리덴플르오라이드, 폴리에틸렌, 폴리페닐렌설파이드, 폴리페닐렌옥사이드(Polyphenyleneoxide; PPO), 폴리아닐린(Polyaniline) 및 폴리피롤(Polypyrrole) 중 선택되는 하나 이상을 포함하는 것을 사용하는 것이 바람직하다. 그리고 첨가제는 카본블랙(Carbon black), 그라파이트(Graphite), 카본파이버, 탄소나노튜브(Carbon nanotube), 은이 코팅된 구리 중 선택되는 하나 이상을 포함하는 것을 사용 하는 것이 바람직하다. 이때, 가장 좋은 특성을 나타내는 기판, 고분자 및 전도성 첨가제의 종류는 하기 [표 1]과 같이 정리할 수 있다.Here, the substrate is preferably made of stainless steel, aluminum (Al), copper (Cu), and a conductive metal including at least one of them. The polymer may be epoxy resin, phenol resin, furan resin, vinyl ester, polypropylene, polyamideimide (PAI), polyvinylidene fluoride, polyethylene, polyphenylene sulfide, polyphenylene oxide (PPO). ), Polyaniline (Polyaniline) and polypyrrole (Polypyrrole) is preferably used that includes at least one selected from. In addition, the additive may include one or more selected from carbon black, graphite, carbon fiber, carbon nanotube, and silver coated copper. At this time, the type of the substrate, the polymer and the conductive additive exhibiting the best properties can be summarized as shown in Table 1 below.

[표 1] 기판, 고분자 및 첨가제의 예시Table 1 Examples of Substrates, Polymers and Additives

Figure 112008038315956-pat00001
Figure 112008038315956-pat00001

도 2a 및 도 2b는 본 발명에 따른 스크린 코팅방법 및 이를 이용하여 제조된 분리판의 단면을 도시한 개략도들로, 상기 도 1의 A-A'의 방향을 따른 단면을 도시한 것이다.2A and 2B are schematic views showing a cross section of a screen coating method and a separator manufactured by using the same according to the present invention, and show a cross section along the direction of AA ′ of FIG. 1.

도 2a를 참조하면, 연료 전지용 분리판의 본체가 되는 전도성 기판(200)을 형성한다. 이때, 기판(200)은 스테인리스 스틸, 알루미늄, 구리 및 이들 중 하나 이상을 포함하는 전도성 금속으로 형성하는 것이 바람직하며, 1.5 내지 3mm의 두께를 갖도록 형성한다.Referring to FIG. 2A, the conductive substrate 200 serving as the main body of the separator plate for fuel cell is formed. In this case, the substrate 200 is preferably made of stainless steel, aluminum, copper, and a conductive metal including one or more thereof, and is formed to have a thickness of 1.5 to 3 mm.

여기서, 기판(200)은 양각 패턴(220) 및 음각 패턴(230)이 교대로 배치되는 형태로 형성된다. 여기서, 기판(200)의 상부(제1면)를 기준으로 할 때 음각 패턴(230)이 공기 또는 수소 가스 유로가 된다. 유로를 통하여 연료 전지 내에 공기 또는 수소 가스가 공급되고, 전기발생 공정에서 형성되는 물이 배출된다. 유로가 증가할수록 연료 전지의 효율이 증가하므로 상기 도 1에서와 같이 기판의 표면에 가능한 많은 양각 패턴(220) 및 음각 패턴(230)이 형성되도록 한다. 그리고, 상부에 형성되는 양각 패턴(220) 및 음각 패턴(230)에 의해서 배면(제2면)에 정의되는 리세스 부분(240)은 연료전지의 냉각수 유로가 된다. 이와 같이 기판(200)은 가스 및 물에 노출되므로 쉽게 산화하여 부식되는 문제가 발생할 수 있다.Here, the substrate 200 is formed in a form in which the embossed pattern 220 and the intaglio pattern 230 are alternately arranged. Here, the intaglio pattern 230 becomes an air or hydrogen gas flow path based on the upper portion (first surface) of the substrate 200. Air or hydrogen gas is supplied into the fuel cell through the flow path, and water formed in the electricity generation process is discharged. As the flow path increases, the efficiency of the fuel cell increases, so that as many embossed patterns 220 and intaglio patterns 230 as possible are formed on the surface of the substrate as shown in FIG. 1. In addition, the recess portion 240 defined on the rear surface (second surface) by the relief pattern 220 and the relief pattern 230 formed on the upper portion becomes a cooling water flow path of the fuel cell. As such, since the substrate 200 is exposed to gas and water, the substrate 200 may be easily oxidized to corrode.

따라서 다음에는, 기판(200)의 전체 표면에 탄소나노튜브를 성장시켜 탄소나노튜브층(250)을 형성한다. 이때, 탄소나노튜브층(250)은 화학기상 증착방법을 10분 내지 60분 동안 수행하여 상기 기판(200)의 상부면 및 하부면 전체와 측면까지 모두 일체형으로 감싸는 형태가 되도록 형성하는 것이 바람직하며, 1 내지 20㎛의 두께로 성장시킨다.Accordingly, the carbon nanotube layer 250 is formed by growing carbon nanotubes on the entire surface of the substrate 200. At this time, the carbon nanotube layer 250 is preferably formed to form a form that wraps the entire upper and lower surfaces and all sides of the substrate 200 integrally by performing a chemical vapor deposition method for 10 to 60 minutes. , To grow to a thickness of 1 to 20㎛.

이와 같이, 탄소나노튜브층(250)을 형성하는 경우 후속의 공정에서 복합체층을 형성하면서 발생하는 접촉저항을 현저하게 감소시킬 수 있다. 또한, 접촉저항이 현저하게 감소되면, 복합체층과 금속판 사이의 접착력이 증가하게 된다.
따라서, 본 발명에서는 탄소나노튜브층(250)을 필수적으로 형성해야하며, 탄소나노튜브층(250)은 후속의 복합체층(280)에 포함되는 전도성 첨가 물질과 복합적으로 작용하여, 그 접촉 특성을 더 극대화시킨다.As such, when the carbon nanotube layer 250 is formed, contact resistance generated while forming the composite layer in a subsequent process may be significantly reduced. In addition, when the contact resistance is significantly reduced, the adhesion between the composite layer and the metal plate is increased.
Therefore, in the present invention, the carbon nanotube layer 250 is essentially formed, and the carbon nanotube layer 250 acts in combination with the conductive additive material included in the subsequent composite layer 280, thereby improving its contact characteristics. Maximize more.

도 2b를 참조하면, 탄소나노튜브층(250) 상부에 고분자 및 전도성 첨가제를 혼합시킨 복합체층(280)을 형성한다. 이때, 복합체층(280)은 고분자 및 전도성 첨가제를 혼합시킨 복합물질(260)을 이용하여 형성하는데, 전도성 첨가제는 복합물질(260)의 총 질량을 기준으로 30 ~ 50중량%를 혼합하고, 고분자는 복합물질(260)의 총 질량을 기준으로 50 ~ 70중량%를 혼합하는 것이 바람직하다. Referring to FIG. 2B, a composite layer 280 including a polymer and a conductive additive is formed on the carbon nanotube layer 250. At this time, the composite layer 280 is formed using a composite material 260 mixed with a polymer and a conductive additive, the conductive additive is mixed 30 to 50% by weight based on the total mass of the composite material 260, the polymer It is preferable to mix 50 to 70% by weight based on the total mass of the composite material 260.

다음에는, 복합물질(260)을 형성한다. 이때, 페인팅, 스크린 코팅, 디핑(dipping) 또는 테이프 캐스팅(tape casting) 방법 중 선택된 어느 하나를 수행하는 성형 장치(270)를 이용하여 복합체층(280)을 10 내지 300 ㎛ 이하의 두께로 형성하며, 더 바람직하게는 200 ㎛ 이하의 두께로 형성한다.Next, the composite material 260 is formed. In this case, the composite layer 280 is formed to a thickness of 10 to 300 μm or less by using a molding apparatus 270 that performs any one of painting, screen coating, dipping or tape casting. More preferably, it is formed in the thickness of 200 micrometers or less.

여기서, 고분자는 에폭시 수지, 페놀수지, 푸란수지, 비닐에스테르, 폴리프로필렌, 폴리아미드 이미드, 폴리비닐리덴플르오라이드, 폴리에틸렌, 폴리페닐렌설파이드, 폴리페닐렌옥사이드, 폴리아닐린(Polyaniline) 및 폴리피롤(Polypyrrole) 중 선택되는 하나 이상을 포함하는 것이 바람직하다. 그리고, 연료전지에서 발생하는 열에 의해서 분리판이 약해지는 것을 방지하기 위하여 고분자는 90 내지 200℃ 에서 내열성을 갖는 물질을 선택하는 것이 좋다.Here, the polymer may be epoxy resin, phenol resin, furan resin, vinyl ester, polypropylene, polyamide imide, polyvinylidene fluoride, polyethylene, polyphenylene sulfide, polyphenylene oxide, polyaniline and polypyrrole ( Polypyrrole). In addition, in order to prevent the separator from being weakened by heat generated in the fuel cell, the polymer may be selected from a material having heat resistance at 90 to 200 ° C.

다음으로, 전도성 첨가제는 탄소나노튜브층(120)과 전기적으로 연결되도록 형성하는 것이며, 카본블랙, 그라파이트, 카본파이버, 탄소나노튜브, 은이 코팅된 구리 중 선택되는 하나 이상을 사용하는 것이 바람직하다. 이때, 전도성 첨가제를 카본블랙으로 사용할 경우 그에 대한 실시예를 살펴보면 다음과 같다.Next, the conductive additive is to be electrically connected to the carbon nanotube layer 120, it is preferable to use at least one selected from carbon black, graphite, carbon fiber, carbon nanotubes, silver coated copper. At this time, when using the conductive additive as carbon black Looking at the embodiment thereof is as follows.

실시예 1Example 1

고분자로 폴리아미드이미드(Polyamideimide; PAI)를 사용하며, 전도성 첨가제로 카본블랙(carbon black)을 사용한다.Polyamideimide (PAI) is used as a polymer, and carbon black is used as a conductive additive.

먼저, 폴리아미드이미드(Polyamideimide; PAI)를 분쇄기를 이용하여 분말 형태로 제조한 후 NMP(N-methylpyrrolidone)용액에 용해시킨 후 카본블랙(carbon black)을 첨가하여 복합체층 형성용 코팅용액을 제조 한다. 이때, 카본블랙 및 폴리아미드이미드의 총 중량을 기준으로 카본 블랙을 30 ~ 50중량% 폴리아미드이미드를 50 ~ 70중량% 혼합하는 것이 바람직하다.First, polyamideimide (PAI) is prepared in powder form using a grinder, dissolved in NMP (N-methylpyrrolidone) solution, and carbon black is added to prepare a coating solution for forming a composite layer. . At this time, it is preferable to mix the carbon black 30 to 50% by weight polyamideimide 50 to 70% by weight based on the total weight of the carbon black and polyamideimide.

여기서, 카본 블랙의 첨가량이 증가 할수록 접촉저항은 낮아지지만, 점도가 낮아져 코팅이 잘 되지 않을 수 있으므로, 혼합비율을 상술한 바와 같이 결정하는 것은 중요하다. 또한, 고분자의 입자가 작을수록 용액에 잘 용해되므로 입자 크기가 작은 분말 형태를 사용하는 것이 중요하다. 혼합 온도는 상온에서 수행하고, 60 ~ 120분 동안 혼합하는 것이 바람직하다.Here, the contact resistance decreases as the amount of carbon black added increases, but since the viscosity decreases, the coating may not be good, so it is important to determine the mixing ratio as described above. In addition, it is important to use a powder form having a small particle size because the smaller the particles of the polymer is better dissolved in the solution. Mixing temperature is carried out at room temperature, it is preferable to mix for 60 to 120 minutes.

코팅 용액의 점도는 NMP(N-methylpyrrolidone)의 양으로 조절한다. 페인팅 또는 스크린 코팅 방법을 이용할 경우 페인팅 방법은 35000 ~ 50000cP, 스크린 코팅 방법은 10000 ~ 30000cP로 점도를 조절하면 코팅 특성이 향상되고 시간을 절약할 수 있다. 그 외에, 디핑(dipping) 또는 테이프 캐스팅(tape casting) 방법에 따라 코팅 용액의 점도를 다르게 조절하면 생산량을 증가시킬 수 있다.The viscosity of the coating solution is controlled by the amount of NMP (N-methylpyrrolidone). When using the painting or screen coating method, the viscosity can be improved to 35000 to 50000 cP and 10000 to 30000 cP for the screen coating method to improve the coating properties and save time. In addition, by adjusting the viscosity of the coating solution differently according to the dipping or tape casting method, the yield can be increased.

그 다음에는, 불산(HF)으로 표면처리한 스테인리스 스틸(SUS304)표면에 탄소나노튜브층을 형성하고, 탄소나노튜브층 상부에 상기 제조한 코팅 용액으로 스크린 프린팅하여 복합체층을 형성한다.Subsequently, a carbon nanotube layer is formed on the surface of stainless steel (SUS304) surface treated with hydrofluoric acid (HF), and the composite is formed by screen printing with the coating solution prepared above on the carbon nanotube layer.

실시예 2Example 2

실시예 1에서 제조한 코팅 용액에서 카본 블랙의 양을 감소시키고, 그 외의 모든 공정은 동일하게 실시한다.In the coating solution prepared in Example 1, the amount of carbon black is reduced, and all other processes are carried out in the same manner.

도 3은 본 발명에 따라 제작된 카본블랙이 10중량% 첨가된 분리판의 전자현미경 사진이고, 도 4는 본 발명에 따라 제작된 카본블랙이 30중량% 첨가된 분리판의 전자현미경 사진이다.3 is an electron micrograph of a separator plate added with carbon black prepared by the present invention 10% by weight, Figure 4 is an electron microscope picture of a separator plate added by 30% by weight carbon black prepared according to the present invention.

카본블랙이 소량 첨가된 시편은 우수한 부식 특성을 가지나, 높은 접촉저항을 가져 분리판으로 사용할 수 없다. 반면에 30 중량% 첨가된 시편(도 4)의 경우 부식 특성은 표면상태로 인하여 증가하였으나 낮은 접촉저항을 보이고 있음을 알 수 있다.Specimens added with a small amount of carbon black have excellent corrosion characteristics, but have high contact resistance and cannot be used as separators. On the other hand, in the case of the 30 wt% added specimen (FIG. 4), the corrosion property was increased due to the surface state, but it showed that the contact resistance was low.

이와 같이 코팅 시 소량의 카본블랙만 사용할 경우 높은 전기전도도를 가져 사용이 불가능 한데, 그 결과를 이하 도 5 및 도 6에서 설명하는 것으로 한다.As such, when only a small amount of carbon black is used for coating, it cannot be used because of high electrical conductivity. The results will be described below with reference to FIGS. 5 and 6.

도 5는 본 발명에 따른 연료전지용 분리판의 부식측정을 도시한 그래프이다.5 is a graph illustrating corrosion measurement of a separator for a fuel cell according to the present invention.

도 5를 참조하면, 초(SEC)당 0.6V의 전압(Potential, E)이 형성되는 공기극(Cathode) 구간에서 상기 실시예 1과 같이 카본블랙 30중량% 및 폴리아미드이미드 70중량%를 코팅한(CB 30wt% - PAI 70wt% coating) 그래프가 316 Steel 그래프 보다 -0.1V와 0.6V 사이에서 낮은 전류 밀도(Current density)를 갖는 것으로 나타나므로, 실시예 1의 경우 높은 부식 저항을 가짐을 알 수 있다. Referring to FIG. 5, 30 wt% of carbon black and 70 wt% of polyamideimide were coated as in Example 1 in a cathode section in which a voltage of 0.6 V per second (SEC) is formed. (CB 30wt%-PAI 70wt% coating) The graph appears to have a lower current density between -0.1V and 0.6V than the 316 Steel graph, it can be seen that in Example 1 has a high corrosion resistance have.

여기서, 부식 저항은 316 Steel 표면이 산성전해질에 노출되는 경우 표면의 철만 선택적으로 부식/용출되어 Cr-rich 표면을 만들게 되고, 이 표면의 Cr이 치밀한 Cr2O3로 산화되어 비활성층(passive layer)을 형성하고, 저항의 원인으로 작용하기 때문에 증가하는 것이다. 이러한 비활성층(passive layer)은 산성분위기에서 잘 형성되기 때문에 연료전지의 구조상 전해질막과 직접 접촉하는 가스켓과 전극 사이의 공간에서 가장 빈번하게 발생하게 된다. 또한 산소와의 산화반응이 일어나는 공기극(Cathode)쪽에서 많이 발생하여 성능 저하의 원인으로 작용하게 되며 내구성을 떨어뜨리는 결과를 초래하게 된다. 그러나, 실시예 1의 경우와 같이 본 발명에 따른 분리판은 상기 316 Steel의 경우와 같은 문제가 발생하지 않는다. 아울러, 상기 도 2a에서 설명한 본 발명에 따른 분리판의 접촉저항특성은 이하 도 6을 통하여 확인할 수 있다.Here, the corrosion resistance is that when the surface of 316 Steel is exposed to acidic electrolyte, only the iron on the surface is selectively corroded / dissolved to form a Cr-rich surface, and Cr is oxidized to dense Cr 2 O 3 to passivate the layer. ) And increases because it acts as a cause of resistance. Since the passive layer is well formed in an acidic atmosphere, it is most frequently generated in the space between the electrode and the gasket in direct contact with the electrolyte membrane due to the structure of the fuel cell. In addition, the oxidation reaction with oxygen occurs a lot in the cathode (Cathode) side that acts as a cause of performance degradation and results in a decrease in durability. However, as in the case of Example 1, the separator according to the present invention does not cause the same problem as that of the 316 steel. In addition, the contact resistance characteristics of the separator according to the present invention described with reference to FIG. 2A may be confirmed through FIG. 6.

도 6은 본 발명에 따른 연료전지용 분리판의 접촉저항을 도시한 그래프이다.6 is a graph showing the contact resistance of the separator for fuel cells according to the present invention.

도 6에 나타낸 그래프와 같이 접촉저항(Contact resistance; mΩ㎠)은 카본블랙의 첨가량(Carbon Black contcnts; 중량%)이 증가 할수록 감소하였다. 또한, 탄소나노튜브를 성장 시킨 후 코팅한 경우(-▲-; PAI coating after CNT deposited SS)가 탄소나노튜브를 성장 시키지 않고 코팅한 경우(-●-; PAI coating)보다 더 낮은 접촉저항을 가짐을 알 수 있었다.
특히, 본 발명의 실시예1에 따른 카본 블랙을 30 ~ 50중량% 를 첨가한 경우(-▲-)에는 접촉저항이 10 ~ 20 mΩ㎠인 것을 알 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 접촉저항은 탄소나노튜브층을 포함하지 않은 경우(-●-) 보다 현저하게 낮은 접촉저항을 가짐을 알 수 있다.As shown in the graph of Figure 6, the contact resistance (Contact resistance; m Ω cm 2) was decreased as the carbon black addition amount (wt%) of carbon black increases. In addition, when carbon nanotubes are grown after coating (-▲-; PAI coating after CNT deposited SS), they have lower contact resistance than those without carbon nanotubes growing (-●-; PAI coating). And it was found.
In particular, when 30 to 50% by weight of the carbon black according to Example 1 of the present invention (-▲-) it can be seen that the contact resistance is 10 to 20 mPa ㎠. Therefore, it can be seen that the contact resistance according to the present invention has a significantly lower contact resistance than the case of not including the carbon nanotube layer (-●-).

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 고분자 전해질 연료전지용 분리판은 기계적 충격에 견딜 수 있도록 금속 기판으로 사용하며, 표면에 전도성 고분자를 코팅하여 부식특성에 강해지도록 한다. 또한, 전도성 첨가제인 카본 블랙은 50wt% 이하로 첨가하고 페인팅 방법을 이용하여 복합체층을 코팅함으로써, 코팅층의 두께를 종래 기술 보다 매우 얇게 형성할 수 있다. 따라서, 낮은 접촉저항을 가지도록 하고, 짧은 시간에 많이 제조 할 수 있어 생산량을 증가시킬 수 있다.As described above, the separator plate for the polymer electrolyte fuel cell according to the present invention is used as a metal substrate to withstand mechanical shock, and the surface is coated with a conductive polymer to enhance corrosion characteristics. In addition, carbon black, which is a conductive additive, may be added in an amount of 50 wt% or less, and the coating layer may be coated using a painting method to form a thinner coating layer than in the prior art. Therefore, it is possible to have a low contact resistance and to manufacture a lot in a short time can increase the yield.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 제조될 수 있으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에 서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. Although the embodiments of the present invention have been described above with reference to the accompanying drawings, the present invention is not limited to the above embodiments but may be manufactured in various forms, and having ordinary skill in the art to which the present invention pertains. It will be understood by those skilled in the art that the present invention may be embodied in other specific forms without changing the technical spirit or essential features of the present invention. Therefore, it should be understood that the embodiments described above are exemplary in all respects and not limiting.

도 1은 본 발명에 따른 연료전지용 분리판을 도시한 평면도.1 is a plan view showing a separator for a fuel cell according to the present invention.

도 2a 및 도 2b는 본 발명에 따른 스크린 코팅방법 및 이를 이용하여 제조된 분리판의 단면을 도시한 개략도들. 2A and 2B are schematic views showing a cross section of a screen coating method and a separator manufactured using the same according to the present invention.

도 3은 본 발명에 따라 제작된 카본블랙이 10 중량% 첨가된 분리판의 전자현미경 사진.3 is an electron micrograph of a separator plate added with carbon black prepared by the present invention 10% by weight.

도 4는 본 발명에 따라 제작된 카본블랙이 30 중량% 첨가된 분리판의 전자현미경 사진.Figure 4 is an electron micrograph of a separator plate added with carbon black 30 wt% prepared according to the present invention.

도 5는 본 발명에 따른 연료전지용 분리판의 부식측정을 도시한 그래프.5 is a graph showing the corrosion measurement of the separator for fuel cells according to the present invention.

도 6은 본 발명에 따른 연료전지용 분리판의 접촉저항을 도시한 그래프.6 is a graph showing the contact resistance of the separator plate for a fuel cell according to the present invention.

Claims (21)

금속 판재의 제 1 면에 형성되며 양각-음각 패턴이 교대로 배치되는 요철형상의 공기 또는 수소가스 유로와 상기 금속 판재의 제 2 면에 형성되며 상기 제 1 면의 요철형상에 대응되는 음각-양각 패턴이 교대로 배치되는 요철형상의 냉각수 유로를 포함하는 기판;The indented-embossed air or hydrogen gas flow path formed on the first surface of the metal plate and the embossed-engraved patterns are alternately disposed, and the indented-embossed on the second side of the metal plate and corresponding to the uneven shape of the first surface. A substrate including an uneven coolant flow path in which patterns are alternately arranged; 상기 기판의 전면에 화학기상 증착방법을 10분 내지 60분 동안 수행하여, 상기 기판 표면 전체의 노출을 차단하며, 1 내지 20㎛의 두께로 형성되는 탄소나노튜브층; 및Performing a chemical vapor deposition method on the entire surface of the substrate for 10 to 60 minutes to block exposure of the entire surface of the substrate and form a carbon nanotube layer having a thickness of 1 to 20 μm; And 상기 기판과 비접촉되도록 상기 탄소나노튜브층 상부에 형성되며, 전도성 첨가제 30 ~ 50중량% 및 고분자 50 ~ 70중량%로 이루어지는 복합체층;을 포함하여 10 내지 20mΩcm2 의 접촉저항을 갖는 것을 특징으로 하는 연료전지용 분리판.It is formed on the carbon nanotube layer to be in contact with the substrate, a composite layer consisting of 30 to 50% by weight of the conductive additive and 50 to 70% by weight of the polymer; including a contact resistance of 10 to 20mΩcm 2 including Separator for fuel cell. 제 1 항에 있어서, The method of claim 1, 상기 기판은 스테인리스 스틸, 알루미늄, 구리 및 이들 중 하나 이상을 포함하는 전도성 금속으로 구비되는 것을 특징으로 하는 연료전지용 분리판.The substrate is a separator plate for fuel cells, characterized in that provided with a conductive metal containing at least one of stainless steel, aluminum, copper. 제 1 항에 있어서, The method of claim 1, 상기 기판은 1.5 내지 3mm의 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 연료전지용 분리판.The substrate is a separator for a fuel cell, characterized in that having a thickness of 1.5 to 3mm. 삭제delete 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 고분자는 에폭시 수지, 페놀수지, 푸란수지, 비닐에스테르, 폴리프로필렌, 폴리아미드 이미드, 폴리비닐리덴플르오라이드, 폴리에틸렌, 폴리페닐렌설파이드, 폴리페닐렌옥사이드, 폴리아닐린(Polyaniline) 및 폴리피롤(Polypyrrole) 중 선택되는 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지용 분리판.The polymer is epoxy resin, phenol resin, furan resin, vinyl ester, polypropylene, polyamide imide, polyvinylidene fluoride, polyethylene, polyphenylene sulfide, polyphenylene oxide, polyaniline and polypyrrole Separation plate for a fuel cell, characterized in that it comprises one or more selected from. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 전도성 첨가제는 상기 복합체에 혼합되어 상기 탄소나노튜브층과 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 연료전지용 분리판.The conductive additive is mixed in the composite is a fuel cell separator, characterized in that electrically connected with the carbon nanotube layer. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 전도성 첨가제는 카본블랙, 그라파이트, 카본파이버, 탄소나노튜브, 은 이 코팅된 구리 중 선택되는 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지용 분리판.The conductive additive is carbon black, graphite, carbon fiber, carbon nanotubes, silver separator plate for a fuel cell, characterized in that it comprises one or more selected from silver coated copper. 삭제delete 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 복합체층은 10 내지 300 ㎛ 이하의 두께로 구비되는 것을 특징으로 하는 연료전지용 분리판.The composite layer is a separator for a fuel cell, characterized in that provided with a thickness of 10 to 300 ㎛ or less. 연료전지용 분리판을 제조하는 방법에 있어서,In the method of manufacturing a separator for a fuel cell, 금속 판재의 제 1 면에 형성되며 양각-음각 패턴이 교대로 배치되는 요철형상의 공기 또는 수소가스 유로와 상기 금속 판재의 제 2 면에 형성되며 상기 제 1 면의 요철형상에 대응되는 음각-양각 패턴이 교대로 배치되는 요철형상의 냉각수 유로를 포함하는 기판을 형성하는 단계;The indented-embossed air or hydrogen gas flow path formed on the first surface of the metal plate and the embossed-engraved patterns are alternately disposed, and the indented-embossed on the second side of the metal plate and corresponding to the uneven shape of the first surface. Forming a substrate including a concave-convex cooling water flow path in which patterns are alternately arranged; 상기 기판의 전면에 화학기상 증착방법을 10분 내지 60분 동안 수행하여, 상기 기판 표면 전체의 노출을 차단하도록 1 내지 20㎛의 두께로 탄소나노튜브를 성장시켜 탄소나노튜브층을 형성하는 단계; 및Performing a chemical vapor deposition method on the entire surface of the substrate for 10 to 60 minutes to grow carbon nanotubes having a thickness of 1 to 20 μm so as to block the exposure of the entire surface of the substrate to form a carbon nanotube layer; And 상기 기판과 비접촉되도록 상기 탄소나노튜브층 상부에 전도성 첨가제 30 ~ 50중량% 및 고분자 50 ~ 70중량%를 혼합한 복합체층을 형성하여, 상기 연료전지용 분리판의 접촉저항이 10 내지 20mΩcm2 가 되도록 하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지용 분리판 제조 방법.Forming a composite layer of 30 to 50% by weight of the conductive additive and 50 to 70% by weight of the polymer on the carbon nanotube layer to be in contact with the substrate, so that the contact resistance of the separator for the fuel cell is 10 to 20mΩcm 2 Separation method for a fuel cell comprising a step of comprising. 제 10 항에 있어서, The method of claim 10, 상기 기판은 스테인리스 스틸, 알루미늄, 구리 및 이들 중 하나 이상을 포함하는 전도성 금속으로 형성하는 것을 특징으로 하는 연료전지용 분리판 제조 방법.The substrate is a method of manufacturing a separator for a fuel cell, characterized in that formed of a conductive metal comprising at least one of stainless steel, aluminum, copper and these. 제 10 항에 있어서, The method of claim 10, 상기 기판은 1.5 내지 3mm의 두께를 갖도록 형성하는 것을 특징으로 하는 연료전지용 분리판 제조 방법.The substrate is a method of manufacturing a separator for a fuel cell, characterized in that formed to have a thickness of 1.5 to 3mm. 삭제delete 제 10 항에 있어서, The method of claim 10, 상기 고분자는 에폭시 수지, 페놀수지, 푸란수지, 비닐에스테르, 폴리프로필렌, 폴리아미드 이미드, 폴리비닐리덴플르오라이드, 폴리에틸렌, 폴리페닐렌설파이드, 폴리페닐렌옥사이드, 폴리아닐린(Polyaniline) 및 폴리피롤(Polypyrrole) 중 선택되는 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지용 분리판 제조방법.The polymer is epoxy resin, phenol resin, furan resin, vinyl ester, polypropylene, polyamide imide, polyvinylidene fluoride, polyethylene, polyphenylene sulfide, polyphenylene oxide, polyaniline and polypyrrole Method for manufacturing a separator for a fuel cell, characterized in that it comprises one or more selected from. 제 10 항에 있어서, The method of claim 10, 상기 고분자는 90 내지 200℃에서 내열성을 갖는 물질을 사용하는 것을 특징으로 하는 연료 전지용 분리판 제조 방법.The polymer is a fuel cell separation plate manufacturing method, characterized in that using a material having a heat resistance at 90 to 200 ℃. 제 10 항에 있어서,The method of claim 10, 상기 전도성 첨가제는 상기 복합체에 혼합되어 상기 탄소나노튜브층과 전기적으로 연결되도록 형성하는 것을 특징으로 하는 연료전지용 분리판 제조방법.The conductive additive is mixed with the composite to form a fuel cell separator, characterized in that formed to be electrically connected to the carbon nanotube layer. 제 10 항에 있어서, The method of claim 10, 상기 전도성 첨가제는 카본블랙, 그라파이트, 카본파이버, 탄소나노튜브, 은이 코팅된 구리 중 선택되는 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지용 분리판 제조방법.Wherein the conductive additive is carbon black, graphite, carbon fiber, carbon nanotubes, silver is coated plate manufacturing method for a fuel cell, characterized in that it comprises at least one selected from copper coated with silver. 제 10 항에 있어서,The method of claim 10, 상기 복합체층은 페인팅, 스크린 코팅, 디핑(dipping) 또는 테이프 캐스팅(tape casting) 방법 중 선택된 어느 하나를 이용하여 형성하는 하는 것을 특징으로 하는 연료전지용 분리판 제조방법.And the composite layer is formed using any one selected from painting, screen coating, dipping or tape casting methods. 삭제delete 제 10 항에 있어서,The method of claim 10, 상기 복합체층은 10 내지 300 ㎛ 이하의 두께로 형성하는 것을 특징으로 하는 연료전지용 분리판 제조방법.The composite layer is a fuel cell separator, characterized in that to form a thickness of less than 10 to 300 ㎛. 삭제delete
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