KR20230096351A - Substrate for Gas Diffusion Layer and method thereof - Google Patents

Abstract

본 발명은 기체확산층(GDL)용 지지체 및 그 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 탄소섬유 부직포; 및 상기 탄소섬유 부직포의 기공 및 표면에 부착된 전도성 카본블랙;을 포함하는 것을 특징으로 하는 기체확산층(GDL)용 지지체 및 그 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a support for a gas diffusion layer (GDL) and a manufacturing method thereof, and more particularly, to a carbon fiber nonwoven fabric; and conductive carbon black attached to the pores and surface of the carbon fiber nonwoven fabric.

Description

기체확산층(GDL)용 지지체 및 그 제조방법{Substrate for Gas Diffusion Layer and method thereof}Support for gas diffusion layer (GDL) and manufacturing method thereof {Substrate for Gas Diffusion Layer and method thereof}

본 발명은 기체확산층(GDL)용 지지체 및 그 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 연료전지에 사용되는 전기전도성이 우수한 기체확산층(Gas diffusion layer, GDL)의 지지체 및 그 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a support for a gas diffusion layer (GDL) and a method for manufacturing the same, and more particularly, to a support for a gas diffusion layer (GDL) having excellent electrical conductivity used in a fuel cell and a method for manufacturing the same.

일반적으로 자동차용 연료전지로는 고분자 전해질막 연료전지(PEMFC: Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cell)가 적용되고 있는데, 이 고분자 전해질막 연료전지가 자동차의 다양한 운전조건에서 최소 수십 kW이상 높은 출력 성능을 정상적으로 발현하려면 수백 장의 단위 셀을 반복 적층하여 스택(Stack)을 구성하고, 넓은 전류 밀도 범위에서 안정적으로 작동 가능해야 하는 것으로 알려져 있다.In general, a polymer electrolyte membrane fuel cell (PEMFC) is applied as a fuel cell for automobiles, and this polymer electrolyte membrane fuel cell normally exhibits high output performance of at least several tens of kW under various driving conditions of the vehicle. It is known that hundreds of unit cells must be repeatedly stacked to form a stack, and it must be able to operate stably in a wide current density range.

이러한 고분자 전해질막 연료전지(Polymer electrolyte membrane fuel, PEMFC)는 고분자 전해질막(Polymer electrolyte membrane, PEM), 촉매(catalyst)를 포함하는 막전극접합체(Membrane electrode assembly, MEA) 및 기체확산층(Gas diffusion layer, GDL), 분리판(bipolar plate) 등으로 구성되어 있다.Polymer electrolyte membrane fuel (PEMFC) is a polymer electrolyte membrane (PEM), a membrane electrode assembly (MEA) including a catalyst, and a gas diffusion layer. , GDL), and a bipolar plate.

막전극 접합체(MEA: Membrane-Electrode Assembly)를 통해 전기가 생성되는 원리는, 연료전지의 산화극인 애노드(Anode)에 공급된 수소가 수소 이온과 전자로 분리된 후, 수소 이온은 고분자 전해질막을 통해 환원극인 캐소드(Cathode)쪽으로 이동하고, 전자는 외부 회로를 통해 캐소드로 이동하게 되어, 캐소드에서 산소 분자, 수소 이온 및 전자가 함께 반응하여 전기와 열을 생성함과 동시에 반응 부산물로서 물을 생성하게 된다.The principle of generating electricity through the Membrane-Electrode Assembly (MEA) is that hydrogen supplied to the anode, the oxidation electrode of the fuel cell, is separated into hydrogen ions and electrons, and then the hydrogen ions pass through the polymer electrolyte membrane. It moves toward the cathode, which is the reducing electrode, and electrons move to the cathode through an external circuit, where oxygen molecules, hydrogen ions, and electrons react together at the cathode to generate electricity and heat, and at the same time to generate water as a reaction by-product. do.

한편, 연료전지 내 전기화학 반응시 생성되는 물은 적절한 양이 존재하면 막전극접합체의 가습성을 유지시켜 주는 바람직한 역할을 하지만, 과량의 물 발생시 이를 적절히 제거해 주지 않으면 높은 전류밀도에서 "물 범람(Flooding)" 현상이 발생하게 되고, 이 범람된 물은 반응 기체들이 효율적으로 연료전지 셀 내까지 공급되는 것을 방해하는 역할을 하여 전압 손실이 더욱더 커지게 된다.On the other hand, water generated during the electrochemical reaction in the fuel cell plays a desirable role in maintaining the humidification of the membrane electrode assembly when it is present in an appropriate amount, but when excessive water is generated, if it is not properly removed, "water flooding ( Flooding)" phenomenon occurs, and the flooded water serves to prevent the efficient supply of reactive gases to the fuel cell, resulting in a greater voltage loss.

기체확산층(Gas diffusion layer, GDL)은 고분자 전해질막(Polymer electrolyte membrane, PEM)으로 수소와 산소를 고르게 공급하는 역할, 촉매층과 분리판 사이에서 반응된 전자를 분리판으로부터 전자를 이동시키는 전기전도체로의 역할 및 고분자 전해질막이 적정한 수분을 유지하도록 수분을 공급하거나 배출하는 등 고분자 전해질막 연료전지에서 매우 중요한 역할을 수행하므로, 전기와 열 전도성, 다공성 및 소수성을 가지며 열적, 화학적으로 안정성을 보유해야 한다.The gas diffusion layer (GDL) is a polymer electrolyte membrane (PEM) that supplies hydrogen and oxygen evenly and is an electrical conductor that moves electrons reacted between the catalyst layer and the separator from the separator. Since it plays a very important role in a polymer electrolyte membrane fuel cell, such as supplying or discharging water so that the polymer electrolyte membrane maintains proper moisture, it must have electrical and thermal conductivity, porosity and hydrophobicity, and have thermal and chemical stability. .

따라서 고온에서 탄화 열처리되어 전기전도도가 우수하며 전기저항이 낮고 내열성 및 내화학성이 우수한 카본섬유가 기체확산층(Gas diffusion layer, GDL)의 지지체 소재로 주목받고 있으며, 카본섬유에 전도성이 우수한 카본블랙, CNT, Graphene 등으로 코팅하여 전기 및 열 전도성을 높이는 공정이 적용되고 있다.Therefore, carbonization heat treatment at high temperature has excellent electrical conductivity, low electrical resistance, and excellent heat resistance and chemical resistance. Carbon fiber is attracting attention as a support material for the gas diffusion layer (GDL). A process of increasing electrical and thermal conductivity by coating with CNT, Graphene, etc. is being applied.

하지만 탄소섬유를 이용하여 전기전도도가 높은 기체확산층(Gas diffusion layer, GDL)을 제조하기 위해서는 수용액상에서 카본섬유를 분산하는 기술과 카본블랙을 균일하게 분산한 전도성 코팅액 제조기술이 부족하여 기공도 분포, 가스투과도, 전기전도도, 전기저항 등을 동시에 만족시키지 못하고 있는 실정이다.However, in order to manufacture a gas diffusion layer (GDL) with high electrical conductivity using carbon fibers, the technology for dispersing carbon fibers in an aqueous solution and the technology for producing a conductive coating solution in which carbon black is uniformly dispersed are insufficient. Gas permeability, electrical conductivity, electrical resistance, etc. are not satisfied at the same time.

한국등록특허공보 제1304489호Korean Registered Patent Publication No. 1304489

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 도출된 것으로, 기체 확산층(Gas diffusion layer, GDL)이 우수한 전기전도도를 보유할 수 있도록 탄소섬유와 카본블랙이 균일하게 분산된 기체확산층(GDL)용 지지체 및 그 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention was derived to solve the above problems, and a support for a gas diffusion layer (GDL) in which carbon fibers and carbon black are uniformly dispersed so that the gas diffusion layer (GDL) can have excellent electrical conductivity. And to provide a manufacturing method thereof.

이와 같은 기술적 과제를 해결하기 위해, 본 발명에 따른 기체확산층(GDL)용 지지체는, 탄소섬유 부직포; 및 상기 탄소섬유 부직포의 기공 및 표면에 부착된 전도성 카본블랙;을 포함하는 것을 특징으로 한다.In order to solve such a technical problem, a support for a gas diffusion layer (GDL) according to the present invention includes a carbon fiber nonwoven fabric; and conductive carbon black attached to pores and surfaces of the carbon fiber nonwoven fabric.

또한 본 발명에 따른 기체확산층(GDL)용 지지체는, 상기 탄소섬유 부직포에 상기 전도성 카본블랙을 부착시키기 위한 페놀 레진을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the support for the gas diffusion layer (GDL) according to the present invention is characterized in that it further comprises a phenol resin for attaching the conductive carbon black to the carbon fiber nonwoven fabric.

또한 본 발명에 따른 기체확산층(GDL)용 지지체는, 두께 방향으로의 전기 저항은 20mΩ/㎠ 이하인 것을 특징으로 한다.Further, the support for a gas diffusion layer (GDL) according to the present invention is characterized in that the electrical resistance in the thickness direction is 20 mΩ/cm 2 or less.

또한 본 발명에 따른 기체확산층(GDL)용 지지체의 제조방법은, 탄소섬유 부직포와 전도성 카본블랙 용액을 준비하는 제1 단계; 상기 전도성 카본블랙 용액을 상기 탄소섬유 부직포에 코팅하는 제2 단계; 및 상기 전도성 카본블랙 용액이 코팅된 탄소섬유 부직포를 건조하는 제3 단계; 및 상기 건조된 탄소섬유 부직포를 열처리하는 제4 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the method for manufacturing a support for a gas diffusion layer (GDL) according to the present invention includes a first step of preparing a carbon fiber nonwoven fabric and a conductive carbon black solution; A second step of coating the conductive carbon black solution on the carbon fiber nonwoven fabric; and a third step of drying the carbon fiber nonwoven fabric coated with the conductive carbon black solution. and a fourth step of heat-treating the dried carbon fiber nonwoven fabric.

또한 본 발명에 따른 기체확산층(GDL)용 지지체의 제조방법에서, 상기 제1 단계에서의 전도성 카본블랙 용액은, 전도성 카본블랙, 페놀 레진, 및 PVA(polyvinyl alcohol)를 포함하는 것을 특징으로 한다.In the method for manufacturing a support for a gas diffusion layer (GDL) according to the present invention, the conductive carbon black solution in the first step includes conductive carbon black, phenol resin, and polyvinyl alcohol (PVA).

또한 본 발명에 따른 기체확산층(GDL)용 지지체의 제조방법에서, 상기 PVA(polyvinyl alcohol)는 중량평균분자량 30,000~65,000g/mol이고, 검화도가 98몰% 이상인 것을 특징으로 한다.In addition, in the method for manufacturing a support for a gas diffusion layer (GDL) according to the present invention, the polyvinyl alcohol (PVA) has a weight average molecular weight of 30,000 to 65,000 g/mol and a saponification degree of 98 mol% or more.

또한 본 발명에 따른 기체확산층(GDL)용 지지체의 제조방법에서, 상기 제1 단계에서의 전도성 카본블랙 용액은, 물 300~700 중량부, 전도성 카본블랙 30~70중량부, 페놀 레진 80~120중량부, 및 PVA(polyvinyl alcohol) 6~14중량부 비율로 혼합되는 것을 특징으로 한다.In addition, in the method for manufacturing a support for a gas diffusion layer (GDL) according to the present invention, the conductive carbon black solution in the first step includes 300 to 700 parts by weight of water, 30 to 70 parts by weight of conductive carbon black, and 80 to 120 parts by weight of phenol resin. It is characterized in that it is mixed in a ratio of 6 to 14 parts by weight, and PVA (polyvinyl alcohol).

본 발명의 기체확산층(GDL)용 지지체 및 그 제조방법에 의하면, 전도성 카본블랙의 분산성을 향상시킨 분산용액을 사용함으로써 카본블랙이 탄소섬유 부직포에 균일하게 분포할 수 있다는 장점이 있다.According to the support for the gas diffusion layer (GDL) of the present invention and the method for manufacturing the same, there is an advantage in that the carbon black can be uniformly distributed in the carbon fiber nonwoven fabric by using a dispersion solution having improved dispersibility of the conductive carbon black.

또한 본 발명의 기체확산층(GDL)용 지지체 및 그 제조방법에 의하면, 전도성 카본블랙 용액 제조시, 소정 범위의 분자량과 검화도를 갖는 PVA를 사용함으로써 전기 전도성을 향상시키고 나아가 탄소 섬유간 결합력을 높일 수 있다는 이점이 있다.In addition, according to the support for a gas diffusion layer (GDL) of the present invention and its manufacturing method, when preparing a conductive carbon black solution, PVA having a molecular weight and saponification degree within a predetermined range is used to improve electrical conductivity and further increase the bonding strength between carbon fibers. There is an advantage to being able to.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 기체확산층(GDL)용 지지체의 제조방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 2는 본 발명의 실시예 1에 따라 제조한 기체확산층(GDL)용 지지체를 확대한 사진이다.1 is a flowchart illustrating a method of manufacturing a support for a gas diffusion layer (GDL) according to a preferred embodiment of the present invention.
2 is an enlarged photograph of a support for a gas diffusion layer (GDL) manufactured according to Example 1 of the present invention.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예와 도면을 참조하여 본 발명을 보다 구체적으로 설명하되, 이는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세하게 설명하기 위한 것이지, 이로 인해 본 발명의 기술적인 사상 및 범주가 한정되는 것을 의미하지는 않는다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to preferred embodiments and drawings of the present invention, but this is to explain in detail enough that a person having ordinary knowledge in the art to which the present invention belongs can easily practice the present invention. However, this does not mean that the technical spirit and scope of the present invention are limited.

또한, 다르게 정의되지 않는 한 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.In addition, unless otherwise defined, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which the present invention belongs. Terms such as those defined in commonly used dictionaries should be interpreted as having a meaning consistent with the meaning in the context of the related art, and unless explicitly defined in this application, it should not be interpreted in an ideal or excessively formal meaning. don't

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 기체확산층(GDL)용 지지체의 제조방법을 설명하기 위한 흐름도이다. 도 1에 나타낸 바와 같이 본 발명에 따른 기체확산층(GDL)용 지지체의 제조방법은, 탄소 섬유 부직포와 전도성 카본블랙 용액을 준비하는 제1 단계, 전도성 카본블랙 용액을 탄소섬유 부직포에 코팅하는 제2 단계, 전도성 카본블랙 용액이 코팅된 탄소섬유 부직포를 건조하는 제3 단계; 및 건조된 탄소섬유 부직포를 열처리하는 제4 단계를 포함하여 구성된다.1 is a flowchart illustrating a method of manufacturing a support for a gas diffusion layer (GDL) according to a preferred embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, in the method for manufacturing a support for a gas diffusion layer (GDL) according to the present invention, a first step of preparing a carbon fiber nonwoven fabric and a conductive carbon black solution, and a second step of coating the conductive carbon black solution on the carbon fiber nonwoven fabric A third step of drying the carbon fiber nonwoven fabric coated with the conductive carbon black solution; and a fourth step of heat-treating the dried carbon fiber nonwoven fabric.

탄소 섬유 부직포와 전도성 카본블랙 용액을 준비하는 제1 단계에서는, 탄소 섬유 부직포와 전도성 카본블랙 용액을 각각 준비한다.In the first step of preparing the carbon fiber nonwoven fabric and the conductive carbon black solution, the carbon fiber nonwoven fabric and the conductive carbon black solution are respectively prepared.

먼저 탄소섬유 부직포를 준비하는 과정에 관해 상세하게 설명하기로 한다.First, the process of preparing the carbon fiber nonwoven fabric will be described in detail.

탄소섬유 부직포를 준비하는 과정에서는 유기용매에 탄소섬유 및 계면활성제를 혼합한 제1 혼합물과, 증점제, 바인더 및 물을 혼합하여 제2 혼합물을 준비하는 제1-1(a) 단계, 상기 제1-1(a) 단계에서 준비된 제1 혼합물과 제2 혼합물을 혼합하여 제3 혼합물을 준비하는 제1-1(b) 단계, 제1-1(b) 단계에서 준비된 제3 혼합물을 초음파 분산 처리하여 슬러리 상태의 원료 혼합물을 준비하는 제1-1(c) 단계, 상기 제1-1(c) 단계에서 준비된 원료 혼합물을 메쉬 밸트에 적층하는 제1-1(d) 단계, 메쉬 밸트에 적층된 원료 혼합물을 탈수하는 제1-1(e) 단계, 및 열풍 건조하는 제1-1(f) 단계를 더 포함하여 구성될 수 있다.In the process of preparing the carbon fiber nonwoven fabric, step 1-1 (a) of preparing a second mixture by mixing a first mixture of carbon fibers and a surfactant in an organic solvent, a thickener, a binder, and water; -Step 1-1(b) of preparing a third mixture by mixing the first mixture and the second mixture prepared in step 1-1(a), and ultrasonic dispersion treatment of the third mixture prepared in step 1-1(b) Step 1-1 (c) of preparing a raw material mixture in a slurry state, step 1-1 (d) of laminating the raw material mixture prepared in step 1-1 (c) on a mesh belt, layering on a mesh belt It may be configured to further include a 1-1 (e) step of dehydrating the raw material mixture, and a 1-1 (f) step of hot air drying.

상기 단계들을 보다 상세히 설명하면, 상기 제1-1(a) 단계는 제1 혼합물과 제2 혼합물을 준비하는 단계로서, 제1 혼합물은 물 10~15 중량부에 대해 유기용매 1~5 중량부, 탄소섬유 0.1~1.0 중량부, 및 비이온계 계면활성제 0.001~0.005 중량부를 혼합한 후 1200~1800RPM으로 3~8분간 해리를 진행한다.Describing the above steps in more detail, step 1-1 (a) is a step of preparing a first mixture and a second mixture, wherein the first mixture contains 1 to 5 parts by weight of an organic solvent based on 10 to 15 parts by weight of water. After mixing 0.1 to 1.0 parts by weight of carbon fiber and 0.001 to 0.005 parts by weight of a nonionic surfactant, dissociation is performed at 1200 to 1800 RPM for 3 to 8 minutes.

여기서, 상기 유기용매는 탄화수소계, 할로겐화 난화수소계, 방향족 염화탄화수소계, 알코올계, 알데하이드계, 에테르 에스테르계, 케톤계, 글리콜 에테르계와 같은 유기 용매 중에서 선택된 1종 또는 2종 이상을 사용할 수 있고, 바람직하게는 에탄올이다.Here, as the organic solvent, one or two or more organic solvents selected from organic solvents such as hydrocarbons, halogenated hydrocarbons, aromatic chlorinated hydrocarbons, alcohols, aldehydes, ether esters, ketones, and glycol ethers may be used. Yes, preferably ethanol.

탄소섬유는 폴리아크로니트릴을 전구체로 하여 제조되며 길이 4~8mm 및 직경 1~10μm이 될 수 있도록 차핑(chopping)하는 것이 바람직인데, 이는 용매 상에서 표면장력을 최소화하여 분산성을 유지하기 위한 것이다. Carbon fibers are prepared using polyacronitrile as a precursor and are preferably chopped to have a length of 4 to 8 mm and a diameter of 1 to 10 μm, which is to maintain dispersibility by minimizing surface tension in a solvent.

제2 혼합물은 증점제 0.05~0.2 중량부, 바인더 0.001~0.005 중량부 및 물 190~200 중량부를 혼합하여 준비한다. 여기서, 증점제로는 카르복실메틸셀룰로우즈(carboxyl methyl cellulose)인 것이 바람직하다. The second mixture is prepared by mixing 0.05 to 0.2 parts by weight of a thickener, 0.001 to 0.005 parts by weight of a binder, and 190 to 200 parts by weight of water. Here, the thickener is preferably carboxylmethyl cellulose.

바인더로는 PVA(polyvinyl alcohol), 초산비닐아세테이트(PVAC) 및 아크릴레이트(Acrylate) 중 어느 하나인 것이 바람직하고, 길이 3mm 및 직경 2μm을 갖는 PVA(polyvinyl alcohol)인 것이 보다 바람직하다. The binder is preferably any one of polyvinyl alcohol (PVA), vinyl acetate (PVAC), and acrylate, and more preferably polyvinyl alcohol (PVA) having a length of 3 mm and a diameter of 2 μm.

상기와 같은 구성으로 이루어진 제2 혼합물은 교반기에서 교반한다.The second mixture composed of the above is stirred in a stirrer.

제1-1(b) 단계는 제1 혼합물과 제2 혼합물을 혼합하여 제3 혼합물을 준비하는 단계이다.Step 1-1(b) is a step of preparing a third mixture by mixing the first mixture and the second mixture.

제1-1(c) 단계는 준비한 제3 혼합물을 초음파로 처리하여 슬러리 상태의 원료 혼합물을 준비하는 단계이다. 초음파를 사용하면 증점제를 소량 첨가하더라도 탄소섬유가 혼합물 전체에 고르게 분산되어 균일한 두께, 통기성 및 우수한 전기전도도를 갖는 탄소섬유 부직포를 얻는 것이 가능하다. 여기서, 초음파는 20~200kHz로 조절하는 것이 바람직하다.Step 1-1 (c) is a step of preparing a raw material mixture in a slurry state by treating the prepared third mixture with ultrasonic waves. Using ultrasonic waves, it is possible to obtain a carbon fiber nonwoven fabric having uniform thickness, air permeability, and excellent electrical conductivity because carbon fibers are evenly dispersed throughout the mixture even when a small amount of thickener is added. Here, the ultrasonic wave is preferably adjusted to 20 to 200 kHz.

제1-1(d) 단계는 준비된 슬러리 상태의 원료 혼합물을 메쉬 밸트에 적층하는 단계로서, 소정 속도로 이동하고 있는 메쉬 밸트 상부로 원료 혼합물을 분사한다. Step 1-1 (d) is a step of stacking the prepared slurry-state raw material mixture on the mesh belt, and spraying the raw material mixture onto the mesh belt moving at a predetermined speed.

제1-1(e) 단계는 메쉬 밸트에 적층된 원료 혼합물을 탈수하는 단계로서, 1차 탈수 단계와 2차 탈수 단계로 이루어질 수 있다. 구체적으로, 1차 탈수 단계는 원료 혼합물이 메쉬 밸트에 적층되는 순간, 메쉬 밸트 하면으로부터 감압 탈수하는데, 이를 통해 메쉬 밸트에 가해지는 하중을 줄일 수 있어 장치의 보수비용을 줄일 수 있고, 특히 1차 탈수에 의해 섬유간의 결합이 이루어지기 때문에 메쉬 밸트가 다소 경사져 이동하더라도 적층된 원료 슬러리 혼합물이 그대로 유지되어 균일한 두께의 필터를 얻을 수 있다.Step 1-1 (e) is a step of dehydrating the raw material mixture stacked on the mesh belt, and may include a first dehydration step and a second dehydration step. Specifically, in the first dehydration step, the moment the raw material mixture is stacked on the mesh belt, dehydration is performed under reduced pressure from the lower surface of the mesh belt. Through this, the load applied to the mesh belt can be reduced, thereby reducing the maintenance cost of the device. Since the fibers are bonded by dehydration, even if the mesh belt moves at a slight incline, the layered raw material slurry mixture is maintained as it is, and a filter having a uniform thickness can be obtained.

2차 탈수 단계는 1차 탈수된 원료 슬러리 혼합물의 수분을 더욱 낮춤과 동시에 섬유간의 결합을 더욱 치밀하게 유도하는 단계로서, 감압 탈수 방식이나 자연중력식이 채용될 수 있지만, 진공압으로 감압탈수하는 것이 바람직하다.The second dehydration step is a step of further lowering the moisture of the first dewatered raw material slurry mixture and at the same time inducing more dense bonding between the fibers. desirable.

제1-1(f) 단계는 열풍건조하는 단계인데, 일부 잔류하는 수분을 완전히 건조하는 단계로서, 100~150℃의 온도로 유지되는 건조장치에서 열풍건조하는 것이 바람직하고, 200~300℃에서 한번 더 건조하는 것이 보다 바람직하다.Step 1-1 (f) is a step of hot air drying, which is a step of completely drying some remaining moisture, preferably hot air drying in a drying device maintained at a temperature of 100 to 150 ° C. It is more preferable to dry once more.

다음은 전도성 카본블랙 용액을 준비하는 과정에 관해 설명하기로 한다. 전술한 과정을 통해 얻어진 탄소 섬유 부직포는 두께가 대략 200~300㎛인데 두께 방향으로는 탄소 섬유간의 결합력이 부족할 수 있어 충분한 전기 전도성을 기대하기 어려운 경우가 있고, 따라서 전도성 카본블랙은 탄소 섬유 부직포의 두께 방향으로의 탄소 섬유간 결합력 향상시켜 전기전도도를 높이기 위한 구성이다.Next, the process of preparing the conductive carbon black solution will be described. The carbon fiber nonwoven fabric obtained through the above process has a thickness of about 200 to 300 μm, but in the thickness direction, the bonding strength between carbon fibers may be insufficient, so it is difficult to expect sufficient electrical conductivity. Therefore, the conductive carbon black is the carbon fiber nonwoven fabric. It is a configuration for increasing electrical conductivity by improving the bonding force between carbon fibers in the thickness direction.

전도성 카본블랙 용액을 준비하는 단계는, 초순수, 전도성 카본블랙, 페놀 레진, 및 PVA를 투입하여 1차 슬러리 혼합물을 제조하는 제1-2(a) 단계, 및 균질화하는 제1-2(b) 단계를 포함하여 구성된다.The step of preparing the conductive carbon black solution is step 1-2 (a) of preparing a primary slurry mixture by adding ultrapure water, conductive carbon black, phenol resin, and PVA, and step 1-2 (b) of homogenizing It consists of steps.

구체적으로, 1차 슬러리 혼합물을 제조하는 제1-2(a) 단계에서는 물 300~700 중량부, 전도성 카본블랙 30~70중량부, 페놀 레진 80~120중량부, 및 PVA(polyvinyl alcohol) 6~14중량부 비율로 혼합되는 것이 바람직하다.Specifically, in step 1-2 (a) of preparing the primary slurry mixture, 300 to 700 parts by weight of water, 30 to 70 parts by weight of conductive carbon black, 80 to 120 parts by weight of phenol resin, and 6 parts by weight of polyvinyl alcohol (PVA) It is preferably mixed in a ratio of ~ 14 parts by weight.

전도성 카본블랙은 입자 크기가 10~50nm이고 비표면적이 150~250㎡/g범위로서, 일반적으로 알려져 있는 전도성 카본블랙, 아세틸렌가스를 열분해 하여 만든 전도성 카본블랙 등 특별히 제한하지 않는다. 예를 들어, Cabot사의 Vulcan, Mitsubishi chemicl사의 ketchen black, Denka사의 Denka black, Birla carbon사의 Conductex 등을 사용할 수 있다.The conductive carbon black has a particle size of 10 to 50 nm and a specific surface area of 150 to 250 m/g, and is not particularly limited, such as a generally known conductive carbon black or a conductive carbon black made by thermal decomposition of acetylene gas. For example, Cabot's Vulcan, Mitsubishi Chemicl's ketchen black, Denka's Denka black, Birla Carbon's Conductex, etc. may be used.

페놀 레진은 중량평균분자량이 500~1,500g/mol이 바람직하다.The phenolic resin preferably has a weight average molecular weight of 500 to 1,500 g/mol.

PVA(polyvinyl alcohol)는 검화도(degree of saponification, DS)가 88몰% 및 98몰%이상이고, 중량평균분자량이 2만~20만일 수 있으나, 검화도가 98몰%이상이고 중량평균분자량이 30,000~65,000인 것이 보다 바람직하다.PVA (polyvinyl alcohol) has a degree of saponification (DS) of 88 mol% and 98 mol% or more, and a weight average molecular weight of 20,000 to 200,000, but a saponification degree of 98 mol% or more and a weight average molecular weight It is more preferable that it is 30,000-65,000.

균질화하는 제1-2(b) 단계는 준비된 1차 슬러리 혼합물을 마쇄하는 단계로서, 마멸분쇄기(Attrition Mill) 등을 사용한 습식 밀링을 통해 전도성 카본블랙의 분산성을 극대화한다.Step 1-2 (b) of homogenization is a step of grinding the prepared primary slurry mixture, maximizing the dispersibility of the conductive carbon black through wet milling using an attrition mill or the like.

전도성 카본블랙 용액을 탄소섬유 부직포에 코팅하는 제2 단계는, 탄소 섬유 부직포의 상하부 표면이나 기공 사이로 전도성 카본블랙이 부착될 수 있도록 제1 단계에서 준비된 전도성 카본블랙 용액에 탄소섬유 부직포를 담그는 즉, 함침시키는 단계이다.In the second step of coating the carbon fiber nonwoven fabric with the conductive carbon black solution, the carbon fiber nonwoven fabric is immersed in the conductive carbon black solution prepared in the first step so that the conductive carbon black can be attached between the upper and lower surfaces or pores of the carbon fiber nonwoven fabric, that is, This is the impregnation step.

여기서, 전도성 카본블랙이 함침된 상태의 탄소섬유 부직포는 1회 이상 압착과정이 더 수행될 수 있고, 이는 잉여분의 카본블랙 용액을 제거하기 위함이다.Here, the carbon fiber nonwoven fabric impregnated with conductive carbon black may be further subjected to a compression process one or more times, which is to remove excess carbon black solution.

전도성 카본블랙 용액이 코팅된 탄소섬유 부직포를 건조하는 제3 단계는 열풍건조방식이 바람직하고, 70~150℃ 온도 범위에서 5~30분간 건조하는 것이 보다 바람직하다.In the third step of drying the carbon fiber nonwoven fabric coated with the conductive carbon black solution, a hot air drying method is preferred, and drying at a temperature in the range of 70 to 150 ° C. for 5 to 30 minutes is more preferred.

마지막으로 건조된 탄소섬유 부직포를 열처리하는 제4 단계는 1회 이상 열처리하는 것이 바람직하고, 330~370℃에서 5~30분간의 1차 열처리 이후에 Ar 가스 분위기 및 1400~1600℃ 온도에서 5~30분간의 2차 열처리를 수행하는 것이 보다 바람직하다. Finally, the fourth step of heat-treating the dried carbon fiber nonwoven fabric is preferably heat-treated at least once, and after the first heat treatment at 330 to 370 ° C for 5 to 30 minutes, in an Ar gas atmosphere and at a temperature of 1400 to 1600 ° C. It is more preferable to perform the secondary heat treatment for 30 minutes.

이하, 실시예 및 실험예를 통해 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다. 그러나 이들 예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 것일 뿐 어떠한 의미로든 본 발명의 범위가 이들 예로 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail through Examples and Experimental Examples. However, these examples are only for helping the understanding of the present invention, and the scope of the present invention is not limited to these examples in any sense.

<실시예><Example>

실시예 1Example 1

먼저 탄소 섬유 부직포는 아래와 같이 제조하였다. 물 10kg에 에탄올 2kg을 혼합한 후 길이 4~8㎜ 범위의 탄소섬유 0.45kg, 비이온계 계면활성제 0.0025kg을 혼합하여 제1 혼합물을 준비하고, 1500RPM으로 5분간 해리를 진행 하였다.First, a carbon fiber nonwoven fabric was prepared as follows. After mixing 10 kg of water with 2 kg of ethanol, 0.45 kg of carbon fibers ranging in length from 4 to 8 mm and 0.0025 kg of a nonionic surfactant were mixed to prepare a first mixture, and dissociation was performed at 1500 RPM for 5 minutes.

이와는 별도로 카르복실메틸셀룰로우즈 2kg, PVA 0.05kg 및 물 2000kg을 혼합하여, 제2 혼합물을 준비하였다.Separately, a second mixture was prepared by mixing 2 kg of carboxylmethylcellulose, 0.05 kg of PVA, and 2000 kg of water.

이들 제1 혼합물과 제2 혼합물을 섞은 후, 800RPM으로 10분간 교반 후, 160kHz에서 5분간 초음파를 인가하고, 이후 준비된 원료혼합물을 30m/min로 이송하는 극세사 메쉬 벨트에 적층시켰다. 원료혼합물이 메쉬 벨트에 적층되는 순간 10cmHg의 진공압으로 1차 탈수, 30cmHg의 진공압으로 2차 탈수한 후, 150℃에서 1차 건조, 250℃에서 2차 건조를 통해, 평균두께가 200㎛이고 평량이 20g/㎡인 탄소 섬유 부직포를 제조하였다.After mixing the first mixture and the second mixture, after stirring at 800 RPM for 10 minutes, ultrasonic waves were applied at 160 kHz for 5 minutes, and then the prepared raw material mixture was laminated on a microfiber mesh belt conveying at 30 m/min. As soon as the raw material mixture is laminated on the mesh belt, the first dehydration is performed under a vacuum pressure of 10 cmHg, the second dehydration is performed under a vacuum pressure of 30 cmHg, and the first drying is performed at 150 ° C and the second drying is performed at 250 ° C, resulting in an average thickness of 200 μm. And a carbon fiber nonwoven fabric having a basis weight of 20 g / m 2 was prepared.

전도성 카본블랙 용액은 용량 5L인 마멸분쇄기(Attrition Mill)에 물 500g, 전도성 카본블랙 50g, 페놀 레진 100g, 중량평균분자량이 60,000g/mol이고 검화도가 98몰%인 PVA 10g을 투입하여 1차 슬러리 혼합물을 제조하였다.The conductive carbon black solution was prepared by adding 500 g of water, 50 g of conductive carbon black, 100 g of phenol resin, and 10 g of PVA with a weight average molecular weight of 60,000 g/mol and a saponification degree of 98 mol% to an attrition mill with a capacity of 5 L. A slurry mixture was prepared.

이때, 전도성 카본블랙은 평균입자크기 20nm, 비표면적 185㎡/g인 Birla Carbon의 Conductex제품을 사용하였고, 페놀 레진은 Resol계 페놀 레진으로 중량평균분자량은 500~1500g/mol이다.At this time, Conductex product of Birla Carbon with an average particle size of 20 nm and a specific surface area of 185 m2/g was used as the conductive carbon black, and the phenol resin was a Resol-based phenol resin with a weight average molecular weight of 500 to 1500 g/mol.

이후 1차 슬러리 혼합물에 직경이 1.0mm인 지르코니아 Ball을 주입한 후, 진공 분위기하에서 500rpm으로 약 5시간 동안 고속교반을 수행하였다.Then, after injecting a zirconia ball having a diameter of 1.0 mm into the primary slurry mixture, high-speed stirring was performed at 500 rpm for about 5 hours in a vacuum atmosphere.

이어서, 준비된 탄소섬유 부직포를 전도성 카본블랙 용액으로 코팅시켰다. 즉, 전도성 카본 블랙 용액이 담긴 코팅용 반응조에 탄소섬유 부직포를 담그었다가 빼낸 후, 과잉의 전도성 카본블랙 용액을 제거할 목적으로 압착 과정을 수행하였다.Subsequently, the prepared carbon fiber nonwoven fabric was coated with the conductive carbon black solution. That is, after the carbon fiber nonwoven fabric was immersed in the coating reaction tank containing the conductive carbon black solution and taken out, a compression process was performed for the purpose of removing the excess conductive carbon black solution.

마지막으로 120℃에서 20분간 건조, 350℃에서 20분간 1차 열처리 및 1500℃에서 20분간 2차 열처리하여 GDL용 지지체를 제조하였고, 확대한 사진은 도 2와 같다.Finally, a support for GDL was prepared by drying at 120 ° C. for 20 minutes, first heat treatment at 350 ° C. for 20 minutes, and second heat treatment at 1500 ° C. for 20 minutes. An enlarged picture is shown in FIG. 2 .

실시예 2Example 2

전도성 카본블랙 용액 제조 시, PVA의 분자량을 40,000으로 변경한 것을 제외하고 나머지는 실시예 1과 동일한 조건으로 GDL용 지지체를 제조하였다.A support for GDL was prepared under the same conditions as in Example 1 except that the molecular weight of PVA was changed to 40,000 when preparing the conductive carbon black solution.

<비교예><Comparative example>

비교예 1Comparative Example 1

전도성 카본블랙 용액 제조 시, PVA를 첨가하지 않은 것을 제외하고 나머지는 실시예 1과 동일한 조건으로 GDL용 지지체를 제조하였다.A support for GDL was prepared under the same conditions as in Example 1 except that PVA was not added when preparing the conductive carbon black solution.

비교예 2Comparative Example 2

전도성 카본블랙 용액 제조 시, PVA의 분자량을 20,000으로 변경한 것을 제외하고 나머지는 실시예 1과 동일한 조건으로 GDL용 지지체를 제조하였다.A support for GDL was prepared under the same conditions as in Example 1 except that the molecular weight of PVA was changed to 20,000 when preparing the conductive carbon black solution.

비교예 3Comparative Example 3

전도성 카본블랙 용액 제조 시, PVA의 분자량을 120,000으로 변경한 것을 제외하고 나머지는 실시예 1과 동일한 조건으로 GDL용 지지체를 제조하였다.A support for GDL was prepared under the same conditions as in Example 1 except that the molecular weight of PVA was changed to 120,000 when preparing the conductive carbon black solution.

비교예 4Comparative Example 4

전도성 카본블랙 용액 제조 시, PVA의 분자량을 150,000으로 변경한 것을 제외하고 나머지는 실시예 1과 동일한 조건으로 GDL용 지지체를 제조하였다.A support for GDL was prepared under the same conditions as in Example 1 except that the molecular weight of PVA was changed to 150,000 when preparing the conductive carbon black solution.

비교예 5Comparative Example 5

전도성 카본블랙 용액 제조 시, PVA의 분자량을 200,000으로 변경한 것을 제외하고 나머지는 실시예 1과 동일한 조건으로 GDL용 지지체를 제조하였다.A support for GDL was prepared under the same conditions as in Example 1 except that the molecular weight of PVA was changed to 200,000 when preparing the conductive carbon black solution.

비교예 6Comparative Example 6

전도성 카본블랙 용액 제조 시, PVA의 분자량이 70,000이고 검화도가 88몰%로 변경한 것을 제외하고 나머지는 실시예 1과 동일한 조건으로 GDL용 지지체를 제조하였다.When preparing the conductive carbon black solution, a support for GDL was prepared under the same conditions as in Example 1 except that the molecular weight of PVA was 70,000 and the saponification degree was changed to 88 mol%.

비교예 7Comparative Example 7

전도성 카본블랙 용액 제조 시, PVA의 분자량이 30,000이고 검화도가 88몰%로 변경한 것을 제외하고 나머지는 실시예 1과 동일한 조건으로 GDL용 지지체를 제조하였다.When preparing the conductive carbon black solution, a support for GDL was prepared under the same conditions as in Example 1 except that the molecular weight of PVA was 30,000 and the degree of saponification was changed to 88 mol%.

비교예 8Comparative Example 8

전도성 카본블랙 용액 제조 시, PVA의 분자량이 130,000이고 검화도가 88몰%로 변경한 것을 제외하고 나머지는 실시예 1과 동일한 조건으로 GDL용 지지체를 제조하였다.When preparing the conductive carbon black solution, a support for GDL was prepared under the same conditions as in Example 1 except that the molecular weight of PVA was 130,000 and the saponification degree was changed to 88 mol%.

비교예 9Comparative Example 9

전도성 카본블랙 용액 제조 시, PVA의 분자량이 200,000이고 검화도가 88몰%로 변경한 것을 제외하고 나머지는 실시예 1과 동일한 조건으로 GDL용 지지체를 제조하였다.When preparing the conductive carbon black solution, a support for GDL was prepared under the same conditions as in Example 1, except that the molecular weight of PVA was 200,000 and the degree of saponification was changed to 88 mol%.

PVA 분자량
(g/mol)PVA molecular weight
(g/mol) PVA 검화도
(몰%)PVA Saponification
(mole%) 카본블랙 용액 점도
(cps)Carbon Black Solution Viscosity
(cps) 카본블랙 용액 제타전위(mV)Carbon black solution zeta potential (mV) 실시예 1Example 1 60,00060,000 9898 5050 4343 실시예 2Example 2 40,00040,000 9898 5555 3535 비교예 1Comparative Example 1 무첨가no additives -- 150150 1212 비교예 2Comparative Example 2 20,00020,000 9898 7070 1919 비교예 3Comparative Example 3 120,000120,000 9898 6060 2525 비교예 4Comparative Example 4 150,000150,000 9898 7272 1717 비교예 5Comparative Example 5 200,000200,000 9898 7575 1515 비교예 6Comparative Example 6 70,00070,000 8888 6161 2828 비교예 7Comparative Example 7 30,00030,000 8888 6969 1717 비교예 8Comparative Example 8 130,000130,000 8888 6868 1515 비교예 9Comparative Example 9 200,000200,000 8888 7777 2222

실험예Experimental example

각 실시예 및 비교예의 조건으로 준비한 카본블랙 용액의 점도를 표 1에 나타내었다. 실시예 1 및 2에서의 카본블랙 용액 점도는 각각 50cps와 55cps인 반면, PVA를 첨가하지 않은 비교예 1에서는 150cps였다.Table 1 shows the viscosity of the carbon black solutions prepared under the conditions of each Example and Comparative Example. The viscosity of the carbon black solution in Examples 1 and 2 was 50 cps and 55 cps, respectively, whereas in Comparative Example 1 without adding PVA, it was 150 cps.

또 실시예 1 및 2의 PVA 검화도와 동일하지만 분자량이 20,000에 해당되는 비교예 2는 70cps, 분자량이 120,000~200,000 범위인 비교예 3 내지 5는 60~75cps였다.In addition, Comparative Example 2 having the same PVA saponification degree of Examples 1 and 2 but having a molecular weight of 20,000 was 70cps, and Comparative Examples 3 to 5 having a molecular weight in the range of 120,000 to 200,000 were 60 to 75cps.

PVA 검화도가 88몰%에 해당되는 비교예 6 내지 9에서는 61~77cps 범위로서, 실시예 1 및 2보다 11~27cps 정도 높았다.In Comparative Examples 6 to 9 in which the degree of PVA saponification was 88 mol%, it was in the range of 61 to 77 cps, which was about 11 to 27 cps higher than that of Examples 1 and 2.

한편, 제타전위(절대값)의 경우에는 실시예 1은 43mV, 실시예 2는 35mv으로 조사되었다. 반면 비교예 1 내지 비교예 9는 12~28mv 범위에 불과하였다.On the other hand, in the case of zeta potential (absolute value), Example 1 was irradiated with 43 mV and Example 2 with 35 mV. On the other hand, Comparative Examples 1 to 9 were only in the range of 12 to 28 mv.

실시예 및 실험예에 따라 제조된 GDL용 지지체의 전기 저항값은 표 2와 같다.Table 2 shows the electrical resistance values of the support for GDL prepared according to Examples and Experimental Examples.

두께방향 전기저항(mΩ/㎠, 1Map)Electrical resistance in the thickness direction (mΩ/cm2, 1Map) 실시예 1Example 1 1010 실시예 2Example 2 2020 비교예 1Comparative Example 1 5555 비교예 2Comparative Example 2 4444 비교예 3Comparative Example 3 3535 비교예 4Comparative Example 4 4848 비교예 5Comparative Example 5 5151 비교예 6Comparative Example 6 3636 비교예 7Comparative Example 7 4848 비교예 8Comparative Example 8 5252 비교예 9Comparative Example 9 3434

전기 저항값이 낮을수록 전기전도가 우수하며, 제조한 GDL용 지지체의 두께 방향, 즉 상면과 하면 각각에 전극을 위치시키고 1Mpa의 압력으로 가압한 상태에서 측정하였다.The lower the electrical resistance value, the better the electrical conductivity, and the thickness direction of the prepared support for GDL, that is, the upper and lower surfaces, respectively, was measured with electrodes placed and pressed with a pressure of 1 Mpa.

표 2에서와 같이, 실시예 1의 전기저항은 10mΩ/㎠, 실시예 2는 20mΩ/㎠으로 조사되어, 두께 방향으로 전기가 잘 통하는 것을 알 수 있다.As shown in Table 2, the electrical resistance of Example 1 was irradiated at 10 mΩ/cm 2 and Example 2 was 20 mΩ/cm 2 , and it could be seen that electricity was well conducted in the thickness direction.

하지만 PVA를 첨가하지 않은 비교예 1에서는 55mΩ/㎠로 매우 높았다. 특히 실시예 1 및 2의 PVA 검화도와 동일하지만 분자량이 20,000에 해당되는 비교예 2는 44mΩ/㎠, 분자량이 120,000~200,000 범위인 비교예 3 내지 5는 35~51mΩ/㎠으로, PVA 분자량에 따라 전기저항에 큰 차이가 발생하는 것을 알 수 있다.However, in Comparative Example 1 in which PVA was not added, it was very high as 55 mΩ/cm 2 . In particular, the PVA saponification degree of Examples 1 and 2 is the same, but Comparative Example 2 having a molecular weight of 20,000 is 44 mΩ/cm 2 , and Comparative Examples 3 to 5 having a molecular weight in the range of 120,000 to 200,000 are 35 to 51 mΩ/cm 2 , depending on the PVA molecular weight. It can be seen that there is a large difference in electrical resistance.

한편 PVA 검화도가 88몰%에 해당되는 비교예 6 내지 9에서는 34~52mΩ/㎠로 여전히 높은 값으로 조사되었다.On the other hand, in Comparative Examples 6 to 9 in which the degree of saponification of PVA was 88 mol%, a still high value of 34 to 52 mΩ/cm 2 was investigated.

이제까지 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 균등한 범위는 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.So far, the present invention has been looked at with respect to its preferred embodiments. Those skilled in the art to which the present invention pertains will be able to understand that the present invention may be implemented in a modified form without departing from the essential characteristics of the present invention. Therefore, the disclosed embodiments should be considered from an illustrative rather than a limiting point of view. The scope of the present invention is shown in the claims rather than the foregoing description, and the scope equivalent thereto should be construed as being included in the present invention.

Claims (7)

탄소섬유 부직포; 및
상기 탄소섬유 부직포의 기공 및 표면에 부착된 전도성 카본블랙;을 포함하는 것을 특징으로 하는 기체확산층(GDL)용 지지체.
carbon fiber non-woven fabric; and
A support for a gas diffusion layer (GDL) comprising: conductive carbon black attached to the pores and the surface of the carbon fiber nonwoven fabric.
제1항에 있어서,
상기 탄소섬유 부직포에 상기 전도성 카본블랙을 부착시키기 위한 페놀 레진을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기체확산층(GDL)용 지지체.
According to claim 1,
The support for the gas diffusion layer (GDL), characterized in that it further comprises a phenol resin for attaching the conductive carbon black to the carbon fiber nonwoven fabric.
제2항에 있어서,
두께 방향으로의 전기 저항은 20mΩ/㎠ 이하인 것을 특징으로 하는 기체확산층(GDL)용 지지체.
According to claim 2,
A support for a gas diffusion layer (GDL), characterized in that the electrical resistance in the thickness direction is 20 mΩ / cm 2 or less.
탄소섬유 부직포와 전도성 카본블랙 용액을 준비하는 제1 단계;
상기 전도성 카본블랙 용액을 상기 탄소섬유 부직포에 코팅하는 제2 단계; 및
상기 전도성 카본블랙 용액이 코팅된 탄소섬유 부직포를 건조하는 제3 단계; 및
상기 건조된 탄소섬유 부직포를 열처리하는 제4 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 기체확산층(GDL)용 지지체의 제조방법.
A first step of preparing a carbon fiber nonwoven fabric and a conductive carbon black solution;
A second step of coating the conductive carbon black solution on the carbon fiber nonwoven fabric; and
A third step of drying the carbon fiber nonwoven fabric coated with the conductive carbon black solution; and
A method of manufacturing a support for a gas diffusion layer (GDL) comprising a; fourth step of heat-treating the dried carbon fiber nonwoven fabric.
제4항에 있어서,
상기 제1 단계에서의 전도성 카본블랙 용액은, 전도성 카본블랙, 페놀 레진, 및 PVA(polyvinyl alcohol)를 포함하는 것을 특징으로 하는 기체확산층(GDL)용 지지체의 제조방법.
According to claim 4,
The method of manufacturing a support for a gas diffusion layer (GDL), characterized in that the conductive carbon black solution in the first step includes conductive carbon black, phenol resin, and polyvinyl alcohol (PVA).
제5항에 있어서,
상기 PVA(polyvinyl alcohol)는 중량평균분자량 30,000~65,000g/mol이고, 검화도가 98몰% 이상인 것을 특징으로 하는 기체확산층(GDL)용 지지체의 제조방법.
According to claim 5,
The polyvinyl alcohol (PVA) has a weight average molecular weight of 30,000 to 65,000 g/mol and a saponification degree of 98 mol% or more.
제4항에 있어서,
상기 제1 단계에서의 전도성 카본블랙 용액은, 물 300~700 중량부, 전도성 카본블랙 30~70중량부, 페놀 레진 80~120중량부, 및 PVA(polyvinyl alcohol) 6~14중량부 비율로 혼합되는 것을 특징으로 하는 기체확산층(GDL)용 지지체의 제조방법. According to claim 4,
The conductive carbon black solution in the first step is mixed with 300 to 700 parts by weight of water, 30 to 70 parts by weight of conductive carbon black, 80 to 120 parts by weight of phenol resin, and 6 to 14 parts by weight of polyvinyl alcohol (PVA). A method of manufacturing a support for a gas diffusion layer (GDL), characterized in that.

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