KR20120128172A - Bipolar plate and fuel cell stack or water electrolysis cell stack having the same - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A separator is provided to more accurately detect power generation performance in a fuel cell stack and water hydrolysis stack because fluid behavior inside a stack can be easily detected. CONSTITUTION: A separator(20) comprises a transparent conductive coating layer formed on the surface of the substrate and transparent non-conductive substrate, or transparent conducive substrate. A fuel cell stack comprises a plurality of laminated single cells(100). The unit cell comprises a membrane electrode assembly(10) comprising a cathode, an anode and an electrolyte membrane inserted between the cathode and anode, and separators on both sides of the membrane electrode assembly and in which fluid flow channels are formed.

Description

분리판, 이를 포함하는 연료전지 스택 및 수전해 스택{BIPOLAR PLATE AND FUEL CELL STACK OR WATER ELECTROLYSIS CELL STACK HAVING THE SAME}Separation plate, fuel cell stack and hydride stack comprising same {BIPOLAR PLATE AND FUEL CELL STACK OR WATER ELECTROLYSIS CELL STACK HAVING THE SAME}

본 발명은 연료전지 또는 수전해에서 사용될 수 있는 분리판 및 이를 포함하는 연료전지 스택과 수전해 스택에 관한 것이다.The present invention relates to a separator that can be used in a fuel cell or an electrolytic cell, and a fuel cell stack and an electrolytic stack including the same.

최근 석유나 석탄과 같은 화석연료의 고갈과 환경 파괴로 인하여 대체 에너지에 대한 관심이 높아지고 있다. 이러한 대체 에너지로서 연료전지에 의해 발생되는 에너지나 물의 전기분해(수전해) 장치에 의한 수소 에너지가 고효율이고, NOx, SOx 등의 공해 물질을 배출하지 않으며, 사용되는 연료가 풍부하다는 등의 장점으로 인해 특히 주목 받고 있다. Recently, due to the depletion of fossil fuels such as oil and coal and the destruction of the environment, interest in alternative energy is increasing. As such alternative energy, the energy generated by the fuel cell or the hydrogen energy by the electrolysis (water electrolysis) device of water is high efficiency, does not emit pollutants such as NO x and SO x, and is rich in fuel used. It is particularly noteworthy for its advantages.

연료 전지(Fuel cell)는 수소, 천연가스, 석탄가스 등의 연료가 가진 화학적 에너지를 열 변환을 거치지 않고 직접 전기적 에너지로 변환시키는 에너지 변환 장치이다. 즉, 연료전지는 도 1 및 하기 반응식 1에서 알 수 있는 바와 같이, 애노드(anode)에서는 연료가스(예컨대, 수소, 메탄올 또는 기타 유기물)의 산화 반응이 일어나 수소 이온 및 전자가 발생하고, 수소 이온은 전해질 막을 통해 캐소드(cathode)로 이동하며, 캐소드에서는 상기 전해질 막을 통해 전달된 수소 이온와 전자가 산화제(예컨대, 산소 또는 공기)와 반응하여 물(H2O)가 생성된다. 이러한 반응에 의해 외부회로에 전자의 이동이 발생하게 된다. A fuel cell is an energy conversion device that converts chemical energy of a fuel such as hydrogen, natural gas, and coal gas directly into electrical energy without undergoing thermal conversion. That is, in the fuel cell, as can be seen in FIG. 1 and the following Reaction Scheme 1, an anode generates an oxidation reaction of a fuel gas (eg, hydrogen, methanol, or other organic substance) to generate hydrogen ions and electrons, and generates hydrogen ions. The silver moves to the cathode through the electrolyte membrane, where the hydrogen ions and electrons transferred through the electrolyte membrane react with the oxidant (eg oxygen or air) to produce water (H 2 O). This reaction causes the movement of electrons in the external circuit.

[반응식 1][Reaction Scheme 1]

Anode 반응 : H2 → 2H2 + 2e­ Anode reaction: H 2 → 2H 2 + 2e ­

Cathode 반응 : 1/2O2 + 2H+ +2e­ → H2O Cathode Reaction: 1 / 2O 2 + 2H + + 2e ­ → H 2 O

전체 반응 : H2 +1/2O2 → H2O + 전류 + 열Total reaction: H 2 + 1 / 2O 2 → H 2 O + Current + Heat

이와 반대로, 물의 전기분해(수전해) 장치는 물의 산화 환원 반응 중에 발생하는 전자를 이용하여 수소와 산소를 발생시키는 장치이다. 도 2 및 하기 반응식 2에서 알 수 있는 바와 같이, 애노드(anode)에서는 물이 공급되어 전극 촉매 상에 반응하여 산소, 수소 이온과 전자가 발생하고, 수소 이온은 전해질 막을 통해 캐소드(cathode)로 이동하며, 캐소드에서는 상기 전해질 막을 통과한 수소이온이 외부회로를 통해 이동된 전자와 결합하여 순수한 수소(H2)가 생성된다. 이러한 수전해 장치의 반응은 연료전지의 역반응이다(도 3 참조)In contrast, an electrolysis (water electrolysis) device for water is a device that generates hydrogen and oxygen using electrons generated during the redox reaction of water. As can be seen in FIG. 2 and Scheme 2, water is supplied from the anode to react on the electrode catalyst to generate oxygen, hydrogen ions and electrons, and the hydrogen ions move to the cathode through the electrolyte membrane. In the cathode, hydrogen ions passing through the electrolyte membrane are combined with electrons moved through an external circuit to generate pure hydrogen (H 2 ). The reaction of such an electrolytic device is a reverse reaction of the fuel cell (see FIG. 3).

[반응식 2]Scheme 2

Anode 반응: H2O → 1/2O2 + 2H+ + 2e­ Anode reaction: H 2 O → 1 / 2O 2 + 2H + + 2e ­

Cathode 반응: 2H+ + 2e­ → H2 Cathode Reaction: 2H + + 2e ­ → H 2

전체 반응 : H2O → H2 + 1/2O2 Total reaction: H 2 O → H 2 + 1 / 2O 2

다만, 연료전지의 발전(發電) 성능이나 수전해 장치의 수전해 성능은 사용조건, 예를 들어 가스량, 가스압, 온도, 습도, 막­전극 접합체의 재질에 따라 다르며, 나아가 개발 단계에 있어서, 다양한 사용 조건에 의한 연료전지이나 수전해 장치의 성능을 정확하게 평가하는 것이 요구된다. However, the power generation performance of the fuel cell or the power reception performance of the electrolytic device depends on the conditions of use, for example, the amount of gas, gas pressure, temperature, humidity, and the material of the membrane electrode assembly. It is required to accurately evaluate the performance of the fuel cell and the electrolytic device under the conditions.

이에, 종래부터 전기화학 반응에 의해 생성된 물방울의 관찰은 발전 성능을 평가하는 하나의 수단으로 이용되어 왔다. 특히, 연료전지의 경우, 수소와 산소를 공급하여 물이 생성되는 과정에서 전지 내 물과 같은 유체의 거동을 관찰하였으며, 한편 수전해 장치의 경우, 물과 전기를 공급하여 수소와 산소가 생성되는 과정에서 산소와 수소와 같은 유체의 거동을 관찰하였다. Thus, observation of water droplets generated by electrochemical reactions has been used as a means of evaluating power generation performance. In particular, in the case of fuel cells, hydrogen and oxygen were supplied to observe the behavior of fluids such as water in the cell while water was generated. On the other hand, in the case of a hydroelectrolyzer, hydrogen and oxygen were generated by supplying water and electricity. During the process, the behavior of fluids such as oxygen and hydrogen was observed.

그러나, 연료전지 및 수전해 장치 내 분리판 및/또는 집전판이 불투명 소재인 관계로 그 내부의 유체 거동을 관찰하기 어려웠고, 이로 인해 내부의 유체 거동을 통한 연료전지 및 수전해 장치의 성능 평가가 부정확하였다.However, because the separator and / or collector plate in the fuel cell and the electrolytic device are opaque materials, it is difficult to observe the fluid behavior therein, which causes inaccurate evaluation of the performance of the fuel cell and the electrolytic device through the fluid behavior therein. It was.

본 발명자들은 투명 비전도성 기재, 및 상기 기재에 형성된 투명 전도성 코팅층을 포함하는 분리판이나, 또는 투명 전도성 기재를 포함하는 분리판을 연료전지 스택이나 수전해 스택에 사용할 경우, 스택 내부의 유체 거동을 관찰할 수 있어 연료전지 스택 및 수전해 스택의 운전시 성능을 보다 더 정확하게 측정할 수 있다는 것을 알았다. 본 발명은 이에 기초한 것이다.The present inventors have found that when a separator including a transparent nonconductive substrate and a transparent conductive coating layer formed on the substrate, or a separator comprising a transparent conductive substrate is used in a fuel cell stack or an electrolytic stack, the fluid behavior within the stack is reduced. Observations have shown that the performance of the fuel cell stack and the electrolytic stack can be measured more accurately. The present invention is based on this.

본 발명은 (a) 투명 비전도성 기재, 및 상기 기재의 표면에 형성된 투명 전도성 코팅층을 포함하거나; 또는(b) 투명 전도성 기재를 포함하는 분리판을 제공한다. 이러한 분리판은 연료전지 또는 수전해에서 사용될 수 있다.The present invention includes (a) a transparent nonconductive substrate and a transparent conductive coating layer formed on the surface of the substrate; Or (b) providing a separator comprising a transparent conductive substrate. Such separators can be used in fuel cells or in hydrolysis.

또, 본 발명은 캐소드(cathode), 애노드(anode), 및 상기 캐소드와 애노드 사이에 개재(介在)된 전해질막을 포함하는 막­전극 접합체(Membrane Electrode Assembly, MEA); 및 상기 막­전극 접합체의 양측면에 위치하고, 유체의 통로가 되는 유로가 형성되어 있는 전술한 분리판을 포함하는 단위 전지(single cell)가 다수 적층되어 있는 연료전지 스택을 제공한다.The present invention also provides a membrane electrode assembly (MEA) including a cathode, an anode, and an electrolyte membrane interposed between the cathode and the anode; And a plurality of single cells stacked on both sides of the membrane electrode assembly and including the above-described separator plate having a flow path for forming a fluid passage.

상기 막­전극 접합체와 분리판의 유로가 형성된 면 사이에는 판형 또는 망사형 전도성 재료가 더 개재(介在)되어 있을 수 있다.A plate-like or mesh-shaped conductive material may be further interposed between the membrane electrode assembly and the surface on which the flow path of the separator is formed.

또한, 상기 적층된 단위 전지들의 양끝에 위치하는 집전판을 포함하며, 상기 집전판은 (a) 투명 비전도성 기재, 및 상기 기재의 표면에 형성된 투명 전도성 코팅층; 또는 (b) 투명 전도성 기재를 포함하는 것이 바람직하다.In addition, it includes a current collector plate located at both ends of the stacked unit cells, the current collector plate (a) a transparent non-conductive substrate, and a transparent conductive coating layer formed on the surface of the substrate; Or (b) a transparent conductive substrate.

또한, 캐소드(cathode), 애노드(anode), 및 상기 캐소드와 애노드 사이에 개재(介在)된 전해질막을 포함하는 막­전극 접합체(Membrane Electrode Assembly, MEA); 및 상기 막­전극 접합체의 양측면에 위치하고, 유체의 통로가 되는 유로가 형성되어 있는 전술한 분리판을 포함하는 단위 전지(single cell)가 다수 적층되어 있는 수전해 스택을 제공한다.In addition, a membrane electrode assembly (MEA) including a cathode (cathode), an anode, and an electrolyte membrane interposed between the cathode and the anode (Membrane Electrode Assembly, MEA); And a plurality of single cells stacked on both sides of the membrane electrode assembly and including the aforementioned separation plate in which a flow path serving as a fluid passage is formed.

상기 막­전극 접합체와 분리판의 유로가 형성된 면 사이에는 판형 또는 망사형 전도성 재료가 더 개재(介在)되어 있을 수 있다.A plate-like or mesh-shaped conductive material may be further interposed between the membrane electrode assembly and the surface on which the flow path of the separator is formed.

또한, 상기 적층된 단위 전지들의 양끝에 위치하는 집전판을 포함하며, 상기 집전판은 (a) 투명 비전도성 기재, 및 상기 기재의 표면에 형성된 투명 전도성 코팅층; 또는 (b) 투명 전도성 기재를 포함하는 것이 바람직하다.In addition, it includes a current collector plate located at both ends of the stacked unit cells, the current collector plate (a) a transparent non-conductive substrate, and a transparent conductive coating layer formed on the surface of the substrate; Or (b) a transparent conductive substrate.

본 발명에 따른 분리판은 투명 비전도성 기재, 및 상기 기재에 형성된 투명 전도성 코팅층; 또는 투명 전도성 기재를 포함함으로써, 연료전지 스택 또는 수전해 스택에서 스택 내부의 유체 거동을 용이하게 관찰할 수 있기 때문에, 연료전지 스택 및 수전해 스택의 운전 상태에 있어서 발전 성능을 좀 더 정확하게 측정할 수 있다.Separator according to the present invention is a transparent non-conductive substrate, and a transparent conductive coating layer formed on the substrate; Or by including a transparent conductive substrate, it is possible to easily observe the fluid behavior inside the stack in the fuel cell stack or the electrolytic stack, so that the generation performance of the fuel cell stack and the electrolytic stack can be measured more accurately. Can be.

도 1은 연료전지 스택에 각각 공급된 연료가스(ex. 수소)와 산화제(ex. 산소)가 발전소자인 막­전극 접합체에서 물(H2O)과 에너지가 발생되는 것을 구조적으로 나타낸 그림이다.
도 2는 수전해 스택에 각각 공급된 물과 에너지가 수전해 소자인 막­전극 접합체에서 수소(H2)와 산소(O2)가 발생되는 것을 구조적으로 나타낸 그림이다.
도 3은 연료전지의 반응과 수전해의 반응이 서로 가역적인 반응인 것을 나타내는 설명도이다.
도 4는 단위 전지가 적층되어 있는 연료전지 스택(또는 수전해 스택)의 구조를 개략적으로 나타낸 단면도로서, 분리판과 집전판이 분리판으로 일체화된 형태이다.
도 5는 단위 전지가 적층되어 있는 연료전지 스택(또는 수전해 스택)의 구조를 개략적으로 나타낸 단면도이다.1 is a structural diagram showing that water (H 2 O) and energy are generated in a membrane electrode assembly in which fuel gas (ex. Hydrogen) and oxidant (ex. Oxygen) supplied to a fuel cell stack are power generators, respectively.
FIG. 2 is a structural diagram illustrating generation of hydrogen (H 2 ) and oxygen (O 2 ) in a membrane electrode assembly, in which water and energy supplied to a hydroelectrolyte stack are hydrophilic elements.
FIG. 3 is an explanatory view showing that the reaction of the fuel cell and the reaction of the electrolysis are reversible reactions with each other.
4 is a cross-sectional view schematically illustrating a structure of a fuel cell stack (or a hydroelectrolytic stack) in which unit cells are stacked, in which a separator plate and a collector plate are integrated into a separator plate.
FIG. 5 is a schematic cross-sectional view illustrating a structure of a fuel cell stack (or an electrolytic stack) in which unit cells are stacked.

이하, 본 발명에 대하여 설명한다.EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereinafter, this invention is demonstrated.

<연료전지용 분리판 및 연료전지 스택><Fuel Cell Separator and Fuel Cell Stack>

연료전지용 분리판(bipolar plate)은 일반적으로 연료전지에서 연료인 수소와 산소를 막­전극 접합체(Membrane Electrode Assembly, MEA)에 공급해 주는 역할과 전류를 수집하는 역할, 수소와 산소의 직접 접촉으로 인한 폭발, 연소 등의 위험성을 방지하는 역할을 수행하기 때문에 기체 투과율은 낮고, 전기 전도성이 좋아야 한다.Bipolar plates for fuel cells generally supply hydrogen and oxygen as fuel to membrane electrode assemblies (MEAs), collect current, and explode due to direct contact of hydrogen and oxygen in fuel cells. In order to prevent the risk of combustion, etc., the gas permeability should be low and the electrical conductivity should be good.

이에, 종래에는 분리판의 재료로서 흑연이나 금속이 많이 사용되고 있다. 다만, 흑연 분리판이나 금속 분리판은 불투명하다. 따라서, 막­전극 접합체의 양측면에 위치하는 종래 분리판로 인해서 셀(cell) 내부의 유체 거동을 관찰한다는 것은 불가능하며, 따라서 유체 거동 관찰을 통한 연료전지 스택 및 수전해 스택의 운전 상태에 있어서 발전 성능을 정확하게 평가하기 어려웠다.Therefore, conventionally, graphite and metal are used as a material of a separator plate. However, graphite separator or metal separator is opaque. Therefore, it is impossible to observe the fluid behavior inside the cell due to the conventional separators located on both sides of the membrane electrode assembly, and thus the power generation performance in the operating state of the fuel cell stack and the electrolytic stack through the fluid behavior observation is not possible. It was difficult to evaluate accurately.

이에, 본 발명에서는 투명하면서 전도성이 있는 재료를 포함하는 연료전지용 분리판을 사용하는 것을 특징으로 한다. 이로써, 상기 분리판을 통해 연료전지 스택에서 스택 내부의 유체 거동을 용이하게 관찰할 수 있기 때문에, 연료전지 스택의 운전 상태에 있어서 발전 성능을 좀 더 정확하게 측정할 수 있다.Accordingly, the present invention is characterized by using a separator for fuel cells comprising a transparent and conductive material. As a result, since the fluid behavior inside the stack can be easily observed in the fuel cell stack through the separator, power generation performance can be measured more accurately in the operating state of the fuel cell stack.

본 발명의 분리판은 연료전지 스택에서 사용하는 것으로서, 투명 비전도성 기재, 및 상기 기재의 표면에 형성된 투명 전도성 코팅층을 포함하거나; 또는 투명 전도성 기재를 포함한다.The separator of the present invention is used in a fuel cell stack, and includes a transparent nonconductive substrate and a transparent conductive coating layer formed on a surface of the substrate; Or transparent conductive substrates.

상기 투명 비전도성 기재의 예로는 당 업계에 알려진 투명하면서 비전도성인 기재라면 특별히 제한되지 않으며, 예컨대 폴리에틸렌 테레프탈레이트(Polyethylene Terephthalate, PET) 등이 있다. 다만, 상기 투명 비전도성 기재만으로는 분리판의 역할을 할 수 없다. 따라서, 상기 투명 비전도성 기재의 표면에 투명 전도성 코팅층을 형성한다. 상기 투명 전도성 코팅층은 ITO(Indium Tin Oxide), CNT(Carbon nano tube), SnO2, ZnO, IZO(Indium Zinc Oxide), 그래핀(grapheme), 전도성 고분자(예를 들어, 폴리아닐린, 폴리피롤, 폴리티오펜, 폴리아세틸렌 등) 또는 PEDOT[Poly(3,4­EthyleneDiOxyThiophene)]와 PSS [Poly(4­StyreneSulfonic acid)]의 콜로이드 입자를 이용한 유기 박막 등으로 이루어질 수 있는데, 이에 제한되지 않는다.Examples of the transparent nonconductive substrate are not particularly limited as long as they are transparent and nonconductive substrates known in the art, and examples thereof include polyethylene terephthalate (PET). However, the transparent non-conductive substrate alone may not serve as a separator. Therefore, a transparent conductive coating layer is formed on the surface of the transparent nonconductive substrate. The transparent conductive coating layer is ITO (Indium Tin Oxide), CNT (Carbon nanotube), SnO 2 , ZnO, IZO (Indium Zinc Oxide), graphene (grapheme), conductive polymer (for example, polyaniline, polypyrrole, polyti Offen, polyacetylene, etc.) or PEDOT [Poly (3,4EthyleneDiOxyThiophene)] and PSS [Poly (4StyreneSulfonic acid)] may be composed of an organic thin film using a colloidal particle, and the like, but is not limited thereto.

또, 상기 투명 전도성 기재의 예로는 ITO(Indium Tin Oxide), CNT(Carbon nano tube), SnO2, ZnO, IZO(Indium Zinc Oxide), 그래핀(grapheme), 전도성 고분자(예를 들어, 폴리아닐린, 폴리피롤, 폴리티오펜, 폴리아세틸렌 등) 또는 PEDOT[Poly(3,4­EthyleneDiOxyThiophene)]와 PSS [Poly(4­StyreneSulfonic acid)]의 콜로이드 입자를 이용한 유기 박막 등이 있다.In addition, examples of the transparent conductive substrate include indium tin oxide (ITO), carbon nano tube (CNT), SnO 2 , ZnO, indium zinc oxide (IZO), graphene, graphene, conductive polymer (eg, polyaniline, Polypyrrole, polythiophene, polyacetylene, etc.) or organic thin film using colloidal particles of PEDOT [Poly (3,4EthyleneDiOxyThiophene)] and PSS [Poly (4StyreneSulfonic acid)].

한편, 본 발명은 도 1, 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 애노드(anode)(1), 캐소드(cathode)(2), 및 상기 캐소드와 애노드 사이에 개재(介在)된 전해질막(3)을 포함하는 막­전극 접합체(Membrane Electrode Assembly, MEA)(10); 및 상기 막­전극 접합체(10)의 양측면에 위치하고, 유체의 통로가 되는 유로가 형성되어 있는 전술한 분리판(20)을 포함하는 단위 전지(single cell)(100)가 다수 적층되어 있는 연료전지 스택을 제공한다. On the other hand, the present invention, as shown in Figures 1, 4 and 5, the anode (anode) (1), the cathode (cathode) (2), and the electrolyte membrane interposed between the cathode (anode) and the anode ( Membrane Electrode Assembly (MEA) 10 including 3); And a plurality of unit cells 100 stacked on both sides of the membrane electrode assembly 10 and including the aforementioned separation plate 20 in which a flow path for fluid passage is formed. To provide.

상기 막­전극 접합체(MEA)(10)는 연료와 공기의 전기화학 촉매 반응이 일어나는 전극(캐소드와 애노드)과 수소 이온의 전달이 일어나는 고분자 막의 접합체를 의미하는 것으로서, 전극(캐소드와 애노드)과 전해질막이 접착된 단일의 일체형 유니트(unit)이다.The membrane electrode assembly (MEA) 10 refers to an assembly of an electrode (cathode and anode) in which an electrochemical catalytic reaction between fuel and air occurs and a polymer membrane in which hydrogen ions are transferred, and an electrode (cathode and anode) and an electrolyte. It is a single unitary unit to which the membrane is bonded.

여기서, 애노드(anode)(1)는 분리판(20)과 막­전극 접합체(10) 사이에 형성되는 유체의 통로인 유로를 통해 수소 가스 또는 연료 가스를 공급받는 부분으로서, 카본 페이퍼(carbon paper) 또는 카본 클로스(carbon cloth)로 이루어진 가스 확산층(gas diffusion layer, GDL)을 통해 수소 가스 또는 연료가스를 가스 확산층에 접촉 형성된 촉매층으로 공급하고, 상기 촉매층에서 수소 가스 또는 연료가스를 산화반응시켜, 생성된 전자를 외부 회로를 통해 캐소드(2)로 이동시키고, 수소 이온을 전해질막(3)을 통해 캐소드(2)로 이동시킨다. 이때, 연료전지 스택에서는 상기 전자의 흐름으로 전기 에너지를 생성시킨다.Here, the anode 1 is a portion that receives hydrogen gas or fuel gas through a flow path, which is a passage of fluid formed between the separator 20 and the membrane electrode assembly 10, and is carbon paper. Alternatively, hydrogen gas or fuel gas is supplied to the catalyst layer formed in contact with the gas diffusion layer through a gas diffusion layer (GDL) made of carbon cloth, and the hydrogen gas or fuel gas is oxidized in the catalyst layer to produce the gas. The transferred electrons are moved to the cathode 2 through an external circuit, and hydrogen ions are transferred to the cathode 2 through the electrolyte membrane 3. In this case, the fuel cell stack generates electrical energy by the flow of electrons.

또한, 캐소드(cathode)(2)는 분리판(20)과 막­전극 접합체(10) 사이에 형성되는 유로를 통해 공기를 공급받는 부분으로서, 이 또한 카본 페이퍼 또는 카본 클로스로 이루어진 가스 확산층을 통해 공기를 촉매층으로 공급하고, 상기 촉매층에서 공기 중의 산소와 상기 애노드(1)로부터 이동된 수소 이온 및 전자를 환원 반응시켜, 소정 온도의 열과 물을 생성하게 된다.In addition, the cathode 2 is a portion which receives air through a flow path formed between the separator 20 and the membrane electrode assembly 10, which is also air through a gas diffusion layer made of carbon paper or carbon cloth. Is supplied to the catalyst bed, and the oxygen in the air and the hydrogen ions and electrons transferred from the anode 1 are reduced by reaction to generate heat and water at a predetermined temperature.

상기 전해질막(3)은, 예컨대 두께가 약 50 내지 200 ㎛인 고체 폴리머로 형성될 수 있으며, 애노드(1)의 촉매층에서 생성된 수소 이온을 캐소드(2)의 촉매층으로 이동시키는 이온 교환을 가능하게 한다.The electrolyte membrane 3 may be formed of, for example, a solid polymer having a thickness of about 50 to 200 μm, and may perform ion exchange to transfer hydrogen ions generated in the catalyst layer of the anode 1 to the catalyst layer of the cathode 2. Let's do it.

이와 같이, 애노드(1)와 캐소드(2) 사이에 전해질막(3)이 개재(介在)되어 있는 막­전극 접합체(MEA)(10)은 이의 양측면에 전술한 분리판(20)를 밀착 배치시켜 단위전지(100)를 구성한다.As such, the membrane electrode assembly (MEA) 10 having the electrolyte membrane 3 interposed between the anode 1 and the cathode 2 is disposed in close contact with the separation plate 20 on both sides thereof. The unit cell 100 is configured.

상기 분리판(20)은 전술한 바와 같이, 막­전극 접합체의 애노드와 캐소드를 직렬로 연결시켜 주는 전도체의 기능을 가지며, 또한 막­전극 접합체의 산화/환원 반응에 필요한 수소 기체와 공기를 애노드와 캐소드에 공급하는 통로의 기능을 한다. 이를 위해, 분리판(20)의 표면에는 막­전극 접합체의 산화/환원 반응에 필요한 가스를 공급하는 유로가 형성되어 있다. 이러한 유로를 통해 이동되는 물이나 수소, 산소의 이동을 관찰하기 위해, 본 발명에서는 투명 비전도성 기재, 및 상기 기재의 표면에 형성된 투명 전도성 코팅층을 포함하는 분리판(20)이나, 또는 투명 전도성 기재를 포함하는 분리판(20)을 사용한다.As described above, the separator 20 has a function of a conductor that connects the anode and the cathode of the membrane electrode assembly in series, and also provides the anode and cathode with hydrogen gas and air required for the oxidation / reduction reaction of the membrane electrode assembly. It functions as a passage to supply To this end, a flow path for supplying a gas for the oxidation / reduction reaction of the membrane electrode assembly is formed on the surface of the separator 20. In order to observe the movement of water, hydrogen, and oxygen moved through such a flow path, in the present invention, a separator 20 including a transparent nonconductive substrate and a transparent conductive coating layer formed on the surface of the substrate, or a transparent conductive substrate. Using a separator plate 20 comprising a.

상기 막­전극 접합체와 분리판의 유로가 형성된 면 사이에는 판형 또는 망사형 전도성 재료가 더 개재(介在)되어 있을 수 있다.A plate-like or mesh-shaped conductive material may be further interposed between the membrane electrode assembly and the surface on which the flow path of the separator is formed.

아울러, 본 발명에 따른 연료전지 스택은 집전판(또는 단전판)(30)을 포함할 수 있다. 상기 집전판(30)은 막­전극 접합체(10)에서 발생한 전류를 외부 전원과 연결하는 단자이다. 이러한 집전판(또는 단자판)의 역할을 분리판(20)이 대신할 수도 있다.In addition, the fuel cell stack according to the present invention may include a current collector plate (or an insulation plate) 30. The current collector plate 30 is a terminal for connecting the current generated in the membrane electrode assembly 10 to an external power source. The separation plate 20 may replace the role of the current collector plate (or terminal plate).

다만, 본 발명의 연료전지 스택이 상기 적층된 단위 전지들의 양끝에 집전판(또는 단전판)(30)을 위치시킬 경우, 상기 집전판(30)은 투명 비전도성 기재, 및 상기 기재의 표면에 형성된 투명 전도성 코팅층을 포함하거나, 또는 투명 전도성 기재를 포함하는 것이 바람직하다. 이러한 집전판(또는 단전판)을 통해 연료전지 스택 내부의 유체 거동을 용이하게 관찰할 수 있다.However, when the fuel cell stack of the present invention places the current collector plates (or the current collector plates) 30 at both ends of the stacked unit cells, the current collector plates 30 may be formed on the transparent non-conductive substrate and the surface of the substrate. It is preferable to include the transparent conductive coating layer formed, or to include a transparent conductive substrate. Through such a current collector plate (or a single plate), fluid behavior inside the fuel cell stack can be easily observed.

상기 투명 비전도성 기재의 예로는 당 업계에 알려진 투명하면서 비전도성인 기재라면 특별히 제한되지 않으며, 예컨대 폴리에틸렌 테레프탈레이트(Polyethylene Terephthalate, PET) 등이 있다. 이러한 투명 비전도성 기재의 표면에 형성된 투명 전도성 코팅층은 ITO(Indium Tin Oxide), CNT(Carbon nano tube), SnO2, ZnO, IZO(Indium Zinc Oxide), 그래핀(grapheme), 전도성 고분자(예를 들어, 폴리아닐린, 폴리피롤, 폴리티오펜, 폴리아세틸렌 등) 또는 PEDOT[Poly(3,4­EthyleneDiOxyThiophene)]와 PSS [Poly(4­StyreneSulfonic acid)]의 콜로이드 입자를 이용한 유기 박막 등으로 이루어질 수 있는데, 이에 제한되지 않는다.Examples of the transparent nonconductive substrate are not particularly limited as long as they are transparent and nonconductive substrates known in the art, and examples thereof include polyethylene terephthalate (PET). The transparent conductive coating layer formed on the surface of the transparent non-conductive substrate may be indium tin oxide (ITO), carbon nano tube (CNT), SnO 2 , ZnO, indium zinc oxide (IZO), graphene, or conductive polymer (eg, For example, polyaniline, polypyrrole, polythiophene, polyacetylene, etc.) or organic thin film using colloidal particles of PEDOT [Poly (3,4EthyleneDiOxyThiophene)] and PSS [Poly (4StyreneSulfonic acid)], but are not limited thereto. .

또, 상기 투명 전도성 기재의 예로는 ITO(Indium Tin Oxide), CNT(Carbon nano tube), SnO2, ZnO, IZO(Indium Zinc Oxide), 그래핀(grapheme), 전도성 고분자(예를 들어, 폴리아닐린, 폴리피롤, 폴리티오펜, 폴리아세틸렌 등) 또는 PEDOT[Poly(3,4­EthyleneDiOxyThiophene)]와 PSS [Poly(4­StyreneSulfonic acid)]의 콜로이드 입자를 이용한 유기 박막 등이 있다.
In addition, examples of the transparent conductive substrate include indium tin oxide (ITO), carbon nano tube (CNT), SnO 2 , ZnO, indium zinc oxide (IZO), graphene, graphene, conductive polymer (eg, polyaniline, Polypyrrole, polythiophene, polyacetylene, etc.) or organic thin film using colloidal particles of PEDOT [Poly (3,4EthyleneDiOxyThiophene)] and PSS [Poly (4StyreneSulfonic acid)].

<수전해용 분리판 및 수전해 스택><Hydraulic Separator and Hydroelectric Stack>

수전해용 분리판(bipolar plate)은 일반적으로 수전해에서 물과 전류를 막­전극 접합체(Membrane Electrode Assembly, MEA)에 공급해 주는 역할과 산소와 수소를 수집하여 외부로 배출하는 역할, 수소와 산소의 직접 접촉으로 인한 폭발, 연소 등의 위험성을 방지하는 역할을 수행하기 때문에 기체 투과율은 낮고, 전기 전도성이 좋아야 한다.Bipolar plates generally supply water and current to membrane electrode assemblies (MEAs), collect oxygen and hydrogen to the outside, and direct hydrogen and oxygen in the electrolytic. The gas permeability must be low and the electrical conductivity must be good because it serves to prevent the risk of explosion, combustion, etc. due to contact.

이에, 종래에는 분리판의 재료로서 흑연이나 금속이 많이 사용되고 있다. 다만, 흑연 분리판이나 금속 분리판은 불투명하다. 따라서, 막­전극 접합체의 양측면에 위치하는 종래 분리판로 인해서 셀(cell) 내부의 유체 거동을 관찰한다는 것은 불가능하며, 따라서 유체 거동 관찰을 통한 수전해 스택의 운전 상태에 있어서 발전 성능을 정확하게 평가하기 어려웠다.Therefore, conventionally, graphite and metal are used as a material of a separator plate. However, graphite separator or metal separator is opaque. Therefore, it is impossible to observe the fluid behavior inside the cell due to the conventional separators located on both sides of the membrane electrode assembly, and thus it was difficult to accurately evaluate the power generation performance in the operational state of the electrolytic stack by observing the fluid behavior. .

이에, 본 발명에서는 투명하면서 전도성이 있는 재료를 포함하는 수전해용 분리판을 사용하는 것을 특징으로 한다. 이로써, 상기 분리판을 통해 수전해 스택에에서 스택 내부의 유체 거동을 용이하게 관찰할 수 있기 때문에, 수전해 스택의 운전 상태에 있어서 발전 성능을 좀 더 정확하게 측정할 수 있다.Thus, the present invention is characterized by using a separator for water electrolysis comprising a transparent and conductive material. This makes it possible to easily observe the fluid behavior in the stack in the electrolytic stack through the separator, so that the power generation performance can be more accurately measured in the operational state of the electrolytic stack.

본 발명의 분리판은 수전해 스택에서 사용하는 것으로서, 투명 비전도성 기재, 및 상기 기재의 표면에 형성된 투명 전도성 코팅층을 포함하거나; 또는 투명 전도성 기재를 포함한다.The separator of the present invention is used in an electrolytic stack and includes a transparent nonconductive substrate and a transparent conductive coating layer formed on the surface of the substrate; Or transparent conductive substrates.

상기 투명 비전도성 기재의 예로는 당 업계에 알려진 투명하면서 비전도성인 기재라면 특별히 제한되지 않으며, 예컨대 폴리에틸렌 테레프탈레이트(Polyethylene Terephthalate, PET) 등이 있다. 다만, 상기 투명 비전도성 기재만으로는 분리판의 역할을 할 수 없다. 따라서, 상기 투명 비전도성 기재의 표면에 투명 전도성 코팅층을 형성한다. 상기 투명 전도성 코팅층은 ITO(Indium Tin Oxide), CNT(Carbon nano tube), SnO2, ZnO, IZO(Indium Zinc Oxide), 그래핀(grapheme), 전도성 고분자(예를 들어, 폴리아닐린, 폴리피롤, 폴리티오펜, 폴리아세틸렌 등) 또는 PEDOT[Poly(3,4­EthyleneDiOxyThiophene)]와 PSS [Poly(4­StyreneSulfonic acid)]의 콜로이드 입자를 이용한 유기 박막 등으로 이루어질 수 있는데, 이에 제한되지 않는다.Examples of the transparent nonconductive substrate are not particularly limited as long as they are transparent and nonconductive substrates known in the art, and examples thereof include polyethylene terephthalate (PET). However, the transparent non-conductive substrate alone may not serve as a separator. Therefore, a transparent conductive coating layer is formed on the surface of the transparent nonconductive substrate. The transparent conductive coating layer is ITO (Indium Tin Oxide), CNT (Carbon nanotube), SnO 2 , ZnO, IZO (Indium Zinc Oxide), graphene (grapheme), conductive polymer (for example, polyaniline, polypyrrole, polyti Offen, polyacetylene, etc.) or PEDOT [Poly (3,4EthyleneDiOxyThiophene)] and PSS [Poly (4StyreneSulfonic acid)] may be composed of an organic thin film using a colloidal particle, and the like, but is not limited thereto.

또, 상기 투명 전도성 기재의 예로는 ITO(Indium Tin Oxide), CNT(Carbon nano tube), SnO2, ZnO, IZO(Indium Zinc Oxide), 그래핀(grapheme), 전도성 고분자(예를 들어, 폴리아닐린, 폴리피롤, 폴리티오펜, 폴리아세틸렌 등) 또는 PEDOT[Poly(3,4­EthyleneDiOxyThiophene)]와 PSS [Poly(4­StyreneSulfonic acid)]의 콜로이드 입자를 이용한 유기 박막 등이 있다.In addition, examples of the transparent conductive substrate include indium tin oxide (ITO), carbon nano tube (CNT), SnO 2 , ZnO, indium zinc oxide (IZO), graphene, graphene, conductive polymer (eg, polyaniline, Polypyrrole, polythiophene, polyacetylene, etc.) or organic thin film using colloidal particles of PEDOT [Poly (3,4EthyleneDiOxyThiophene)] and PSS [Poly (4StyreneSulfonic acid)].

한편, 본 발명은 도 2, 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 애노드(anode)(1), 캐소드(cathode)(2) 및 상기 캐소드와 애노드 사이에 개재(介在)된 전해질 막(3)을 포함하는 막­전극 접합체(Membrane Electrode Assembly, MEA)(10); 및 상기 막­전극 접합체의 양측면에 위치하고, 유체의 통로가 되는 유로가 형성되어 있는 전술한 분리판(30)을 포함하는 단위 전지(single cell)(100)가 다수 적층되어 있는 수전해 스택을 제공한다.On the other hand, the present invention, as shown in Figures 2, 4 and 5, the anode (1), the cathode (cathode) (2) and the electrolyte membrane 3 interposed between the cathode and the anode (3) Membrane Electrode Assembly (MEA) 10 including; And a plurality of unit cells 100 stacked on both sides of the membrane electrode assembly and including the aforementioned separation plate 30 having a flow path that is a passage for fluid. .

상기 막­전극 접합체(MEA)(10)는 물의 전기분해 반응과 수소 생성 반응이 일어나는 전극(캐소드와 애노드)과 수소 이온의 전달이 일어나는 고분자 막의 접합체를 의미하는 것으로서, 전극(캐소드와 애노드)과 전해질막이 접착된 단일의 일체형 유니트(unit)이다.The membrane electrode assembly (MEA) 10 refers to an electrode (cathode and anode) in which an electrolysis reaction of hydrogen and a hydrogen generation reaction occur and a polymer membrane in which hydrogen ions are transferred, and an electrode (cathode and anode) and an electrolyte. It is a single unitary unit to which the membrane is bonded.

여기서, 애노드(anode)(1)는 분리판(20)과 막­전극 접합체(10) 사이에 형성되는 유로를 통해 물(H2O)을 공급받는 부분으로서, 전극 촉매층에서 전기가 인가되면 물이 전기 분해되어 산소, 수소이온과 전자가 생성된다. 생성된 전자는 외부 회로를 통해 캐소드(cathode)(2)로 이동되고, 수소 이온은 전해질 막(3)을 통해 캐소드(2)로 이동된다. 이러한 애노드(1)는 당 업계에서 알려진 물질로 이루어질 수 있으며, 예컨대 이리듐(Ir), 이리듐 산화물 등으로 이루어질 수 있다.Here, the anode 1 receives water (H 2 O) through a flow path formed between the separator 20 and the membrane electrode assembly 10. When electricity is applied from the electrode catalyst layer, water is supplied. Electrolysis produces oxygen, hydrogen ions and electrons. The generated electrons are transferred to the cathode 2 through an external circuit, and hydrogen ions are transferred to the cathode 2 through the electrolyte membrane 3. The anode 1 may be made of a material known in the art, for example, iridium (Ir), iridium oxide, or the like.

또한, 캐소드(cathode)(2)는 분리판(20)과 막­전극 접합체(10) 사이에 형성된 유로를 통해 수소를 발생시키는 부분으로서, 전극 촉매층에서 상기 애노드(1)로부터 이동된 수소 이온이 외부 회로를 통해 이동된 전자와 결합하여 순수한 수소가 생성되게 된다. 이러한 캐소드(2)는 당 업계에서 알려진 물질로 이루어질 수 있으며, 예컨대 백금(Pt), 백금 담지 탄소 등으로 이루어질 수 있다.In addition, the cathode 2 is a portion that generates hydrogen through a flow path formed between the separator 20 and the membrane electrode assembly 10, and the hydrogen ions transferred from the anode 1 in the electrode catalyst layer are external Pure hydrogen combines with the electrons transported through the circuit. The cathode 2 may be made of a material known in the art, for example, platinum (Pt), platinum-carrying carbon and the like.

상기 전해질막(3)은, 예컨대 두께가 약 50 내지 200 ㎛인 고체 폴리머로 형성될 수 있으며, 애노드(1)의 촉매층에서 생성된 수소 이온을 캐소드(2)의 촉매층으로 이동시키는 이온 교환을 가능하게 한다. The electrolyte membrane 3 may be formed of, for example, a solid polymer having a thickness of about 50 to 200 μm, and may perform ion exchange to transfer hydrogen ions generated in the catalyst layer of the anode 1 to the catalyst layer of the cathode 2. Let's do it.

이와 같이, 애노드(1)와 캐소드(2) 사이에 전해질막(3)이 개재(介在)되어 있는 막­전극 접합체(MEA)(10)은 이의 양측면에 전술한 분리판(20)를 밀착 배치시켜 단위전지(100)를 구성한다.As such, the membrane electrode assembly (MEA) 10 having the electrolyte membrane 3 interposed between the anode 1 and the cathode 2 is disposed in close contact with the separation plate 20 on both sides thereof. The unit cell 100 is configured.

상기 분리판(20)은 전술한 바와 같이, 막­전극 접합체의 애노드와 캐소드를 직렬로 연결시켜 주는 전도체의 기능을 가지며, 또한 막­전극 접합체의 산화/환원 반응에 필요한 물을 애노드와 캐소드에 공급하는 통로의 기능을 한다. 이를 위해, 분리판(20)의 표면에는 막­전극 접합체의 산화/환원 반응에 필요한 가스를 공급하는 유로가 형성되어 있다. 이러한 유로를 통해 이동되는 물이나 수소, 산소의 이동을 관찰하기 위해, 본 발명에서는 투명 비전도성 기재, 및 상기 기재의 표면에 형성된 투명 전도성 코팅층을 포함하는 분리판(20)이나, 또는 투명 전도성 기재를 포함하는 분리판(30)을 사용한다.As described above, the separator 20 has a function of a conductor that connects the anode and the cathode of the membrane electrode assembly in series, and supplies water to the anode and the cathode for the oxidation / reduction reaction of the membrane electrode assembly. It functions as a passage. To this end, a flow path for supplying a gas for the oxidation / reduction reaction of the membrane electrode assembly is formed on the surface of the separator 20. In order to observe the movement of water, hydrogen, and oxygen moved through such a flow path, in the present invention, a transparent non-conductive substrate and a separator 20 including a transparent conductive coating layer formed on the surface of the substrate, or a transparent conductive substrate Using a separator plate 30 comprising a.

상기 막­전극 접합체와 분리판의 유로가 형성된 면 사이에는 판형 또는 망사형 전도성 재료(미도시됨)가 더 개재(介在)되어 있을 수 있다.A plate-shaped or mesh-shaped conductive material (not shown) may be further interposed between the membrane electrode assembly and the surface on which the flow path of the separator is formed.

아울러, 본 발명에 따른 수전해 스택은 집전판(또는 단전판)(30)을 포함할 수 있다. 상기 집전판(30)은 막­전극 접합체(10)에 전류가 인가되도록 막­전극 접합체와 외부 전원을 연결하는 단자이다. 이러한 집전판(또는 단자판)의 역할을 분리판(20)이 대신할 수도 있다.In addition, the electrolytic stack according to the present invention may include a current collector plate (or single plate) 30. The current collector plate 30 is a terminal connecting the membrane electrode assembly and an external power source so that a current is applied to the membrane electrode assembly 10. The separation plate 20 may replace the role of the current collector plate (or terminal plate).

다만, 본 발명의 수전해 스택이 상기 적층된 단위 전지들의 양끝에 집전판(또는 단전판)(30)을 위치시킬 경우, 상기 집전판(30)은 투명 비전도성 기재, 및 상기 기재의 표면에 형성된 투명 전도성 코팅층을 포함하거나, 또는 투명 전도성 기재를 포함하는 것이 바람직하다. 이러한 집전판(또는 단전판)을 통해 수전해 스택 내부의 유체 거동을 용이하게 관찰할 수 있다.However, when the electrolytic stack of the present invention locates the current collector plate (or the current collector plate) 30 at both ends of the stacked unit cells, the current collector plate 30 is formed on the transparent non-conductive substrate and the surface of the substrate. It is preferable to include the transparent conductive coating layer formed, or to include a transparent conductive substrate. Through this current collector plate (or single plate), fluid behavior inside the electrolytic stack can be easily observed.

상기 투명 비전도성 기재의 예로는 당 업계에 알려진 투명하면서 비전도성인 기재라면 특별히 제한되지 않으며, 예컨대 폴리에틸렌 테레프탈레이트(Polyethylene Terephthalate, PET) 등이 있다. 이러한 투명 비전도성 기재의 표면에 형성된 투명 전도성 코팅층은 ITO(Indium Tin Oxide), CNT(Carbon nano tube), SnO2, ZnO, IZO(Indium Zinc Oxide), 그래핀(grapheme), 전도성 고분자(예를 들어, 폴리아닐린, 폴리피롤, 폴리티오펜, 폴리아세틸렌 등) 또는 PEDOT[Poly(3,4­EthyleneDiOxyThiophene)]와 PSS [Poly(4­StyreneSulfonic acid)]의 콜로이드 입자를 이용한 유기 박막 등으로 이루어질 수 있는데, 이에 제한되지 않는다.Examples of the transparent nonconductive substrate are not particularly limited as long as they are transparent and nonconductive substrates known in the art, and examples thereof include polyethylene terephthalate (PET). The transparent conductive coating layer formed on the surface of the transparent non-conductive substrate may be indium tin oxide (ITO), carbon nano tube (CNT), SnO 2 , ZnO, indium zinc oxide (IZO), graphene, or conductive polymer (eg, For example, polyaniline, polypyrrole, polythiophene, polyacetylene, etc.) or organic thin film using colloidal particles of PEDOT [Poly (3,4EthyleneDiOxyThiophene)] and PSS [Poly (4StyreneSulfonic acid)], but are not limited thereto. .

또, 상기 투명 전도성 기재의 예로는 ITO(Indium Tin Oxide), CNT(Carbon nano tube), SnO2, ZnO, IZO(Indium Zinc Oxide), 그래핀(grapheme), 전도성 고분자(예를 들어, 폴리아닐린, 폴리피롤, 폴리티오펜, 폴리아세틸렌 등) 또는 PEDOT[Poly(3,4­EthyleneDiOxyThiophene)]와 PSS [Poly(4­StyreneSulfonic acid)]의 콜로이드 입자를 이용한 유기 박막 등이 있다.In addition, examples of the transparent conductive substrate include indium tin oxide (ITO), carbon nano tube (CNT), SnO 2 , ZnO, indium zinc oxide (IZO), graphene, graphene, conductive polymer (eg, polyaniline, Polypyrrole, polythiophene, polyacetylene, etc.) or organic thin film using colloidal particles of PEDOT [Poly (3,4EthyleneDiOxyThiophene)] and PSS [Poly (4StyreneSulfonic acid)].

1: 애노드, 2: 캐소드,
3: 전해질 막, 10: 막­전극 접합체,
20: 분리판, 30: 집전판(또는 단자판)
40: 실링재, 50: 지지판,
100: 단위 전지1: anode, 2: cathode,
3: electrolyte membrane, 10: membrane electrode assembly,
20: separator plate, 30: current collector plate (or terminal plate)
40: sealing material, 50: support plate,
100: unit battery

Claims (11)

(a) 투명 비전도성 기재, 및 상기 기재의 표면에 형성된 투명 전도성 코팅층을 포함하거나; 또는(b) 투명 전도성 기재를 포함하는 분리판.(a) a transparent nonconductive substrate and a transparent conductive coating layer formed on the surface of the substrate; Or (b) a separator comprising a transparent conductive substrate. 제1항에 있어서,
상기 투명 전도성 코팅층 및 투명 전도성 기재의 재료는 각각 독립적으로 ITO(Indium Tin Oxide), CNT(Carbon nano tube), SnO2, ZnO, IZO(Indium Zinc Oxide), 그래핀(grapheme), 전도성 고분자, 및 PEDOT[Poly(3,4­EthyleneDiOxyThiophene)]와 PSS [Poly(4­StyreneSulfonic acid)]의 콜로이드 입자를 이용한 유기 박막으로 이루어진 군에서 선택된 것이 특징인 분리판.The method of claim 1,
The transparent conductive coating layer and the material of the transparent conductive substrate are each independently Indium Tin Oxide (ITO), Carbon nano tube (CNT), SnO 2 , ZnO, Indium Zinc Oxide (IZO), Graphene, Graphite, Conductive Polymer, and Separator characterized in that selected from the group consisting of organic thin film using the colloidal particles of PEDOT [Poly (3,4EthyleneDiOxyThiophene)] and PSS [Poly (4StyreneSulfonic acid)]. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 분리판은 연료전지 또는 수전해에서 사용되는 것이 특징인 분리판.The separator as claimed in claim 1 or 2, wherein the separator is used in a fuel cell or an electrolytic cell. 캐소드(cathode), 애노드(anode), 및 상기 캐소드와 애노드 사이에 개재(介在)된 전해질막을 포함하는 막­전극 접합체(Membrane Electrode Assembly, MEA); 및
상기 막­전극 접합체의 양측면에 위치하고, 유체의 통로가 되는 유로가 형성되어 있는 제1항 또는 제2항에 기재된 분리판
을 포함하는 단위 전지(single cell)가 다수 적층되어 있는 연료전지 스택.Membrane Electrode Assembly (MEA) comprising a cathode, an anode, and an electrolyte membrane interposed between the cathode and the anode; And
The separating plate according to claim 1 or 2, wherein a flow path is formed on both side surfaces of the membrane electrode assembly and serves as a passage for fluid.
A fuel cell stack in which a plurality of unit cells including a stack is stacked. 제4항에 있어서,
상기 막­전극 접합체와 분리판의 유로가 형성된 면 사이에 판형 또는 망사형 전도성 재료가 더 개재(介在)되어 있는 것이 특징인 연료전지 스택.5. The method of claim 4,
And a plate-like or mesh-type conductive material is further interposed between the membrane electrode assembly and a surface on which a flow path of the separator is formed. 제4항에 있어서,
상기 적층된 단위 전지들의 양끝에 위치하는 집전판을 포함하며,
상기 집전판은
(a) 투명 비전도성 기재, 및 상기 기재의 표면에 형성된 투명 전도성 코팅층; 또는 (b) 투명 전도성 기재를 포함하는 것이 특징인 연료전지 스택.5. The method of claim 4,
A current collector plate disposed at both ends of the stacked unit cells,
The current collector plate
(a) a transparent nonconductive substrate and a transparent conductive coating layer formed on the surface of the substrate; Or (b) a transparent conductive substrate. 제6항에 있어서,
상기 투명 전도성 코팅층 및 투명 전도성 기재의 재료는 각각 독립적으로 ITO(Indium Tin Oxide), CNT(Carbon nano tube), SnO2, ZnO, IZO(Indium Zinc Oxide), 그래핀(grapheme), 전도성 고분자, 및 PEDOT[Poly(3,4­EthyleneDiOxyThiophene)]와 PSS [Poly(4­StyreneSulfonic acid)]의 콜로이드 입자를 이용한 유기 박막으로 이루어진 군에서 선택된 것이 특징인 연료전지 스택.The method according to claim 6,
The transparent conductive coating layer and the material of the transparent conductive substrate are each independently Indium Tin Oxide (ITO), Carbon nano tube (CNT), SnO 2 , ZnO, Indium Zinc Oxide (IZO), Graphene, Graphite, Conductive Polymer, and A fuel cell stack characterized by being selected from the group consisting of organic thin films using colloidal particles of PEDOT [Poly (3,4EthyleneDiOxyThiophene)] and PSS [Poly (4StyreneSulfonic acid)]. 캐소드(cathode), 애노드(anode), 및 상기 캐소드와 애노드 사이에 개재(介在)된 전해질막을 포함하는 막­전극 접합체(Membrane Electrode Assembly, MEA); 및
상기 막­전극 접합체의 양측면에 위치하고, 유체의 통로가 되는 유로가 형성되어 있는 제1항 또는 제2항에 기재된 분리판
을 포함하는 단위 전지(single cell)가 다수 적층되어 있는 수전해 스택.Membrane Electrode Assembly (MEA) comprising a cathode, an anode, and an electrolyte membrane interposed between the cathode and the anode; And
The separating plate according to claim 1 or 2, wherein a flow path is formed on both side surfaces of the membrane electrode assembly and serves as a passage for fluid.
An electrolytic stack in which a plurality of unit cells including a stack is stacked. 제8항에 있어서,
상기 막­전극 접합체와 분리판의 유로가 형성된 면 사이에, 판형 또는 망사형 전도성 재료가 더 개재(介在)되어 있는 것이 특징인 특징인 수전해 스택.9. The method of claim 8,
And a plate-like or mesh-shaped conductive material is further interposed between the membrane electrode assembly and the surface on which the flow path of the separation plate is formed. 제8항에 있어서,
상기 적층된 단위 전지들의 양끝에 위치하는 집전판을 포함하며,
상기 집전판은
(a) 투명 비전도성 기재, 및 상기 기재의 표면에 형성된 투명 전도성 코팅층; 또는 (b) 투명 전도성 기재를 포함하는 것이 특징인 수전해 스택.9. The method of claim 8,
A current collector plate disposed at both ends of the stacked unit cells,
The current collector plate
(a) a transparent nonconductive substrate and a transparent conductive coating layer formed on the surface of the substrate; Or (b) a transparent conductive substrate. 제10항에 있어서,
상기 투명 전도성 코팅층 및 투명 전도성 기재의 재료는 각각 독립적으로 ITO(Indium Tin Oxide), CNT(Carbon nano tube), SnO2, ZnO, IZO(Indium Zinc Oxide), 그래핀(grapheme), 전도성 고분자, 및 PEDOT[Poly(3,4­EthyleneDiOxyThiophene)]와 PSS [Poly(4­StyreneSulfonic acid)]의 콜로이드 입자를 이용한 유기 박막으로 이루어진 군에서 선택된 것이 특징인 수전해 스택.
The method of claim 10,
The transparent conductive coating layer and the material of the transparent conductive substrate are each independently Indium Tin Oxide (ITO), Carbon nano tube (CNT), SnO 2 , ZnO, Indium Zinc Oxide (IZO), Graphene, Graphite, Conductive Polymer, and An electrolytic stack characterized by being selected from the group consisting of organic thin films using colloidal particles of PEDOT [Poly (3,4EthyleneDiOxyThiophene)] and PSS [Poly (4StyreneSulfonic acid)].
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