일반기술

용융탄산염 연료전지 분리판의 표면처리방법

일반적으로 용융탄산염 연료전지의 발전반응은 650℃의 비교적 고온에서 이루어지므로 높은 발전효율을 나타내지만, 또한 이러한 이유로 구성요소들의 부식이 큰 문제가 된다. 특히 연료전지의 양극과 음극 반응을 격리하는 분리판은 650℃의 온도에 서 용융탄산염이 반응하는 분위기에 놓이게 되므로 가장 가혹한 부식조건에 처하게 되는 부품이다. 분리판 용융밀봉부는 용융탄산염 연료전지 가동시에 용융된 탄산염이 밀봉 부위를 이루는 곳으로서 고온의 용융탄산염에 의해 가혹한 부식환경을 겪게 된다. 스테인리스강 중에서도 내식성이 가장 우수한 STS 316L 또는 STS 310S 소재를 분리판 용융밀봉부에 적용하더라도 이러한 고온 용융탄산염 분위기에서 1,000 시간 이상을 지탱하지 못한다. 용융탄산염 연료전지의 상업적 가동을 위한 수명이 4 내지 5년임을 감안할 때 최소한 40,000 시간 이상의 내구성을 갖는 소재가 요구된다. 또한 분리판 제작의 경제성을 고려하여 스테인리스강 소재를 사용하는 것을 전제로 할 때 특별한 표면처리 방법을 적용하는 것이 필수적이라고 할 수 있다. 본 기술은 분리판 용융밀봉부의 표면에 알루미늄-크롬(Al-Cr) 합금을 진공 증착함으로써 고온 용융염 분위기에서의 내식성을 향상시키도록 하는 용융탄산염 연료전지분리판의 표면처리방법인 것이다.본 발명은 용융탄산염 연료전지(Molten Carbonate Fuel Cell)의 기본적인 구성요소인 분리판(Separator)의 표면처리 방법 중에서, 특히 용융밀봉(Wet Seal)부의 표면에 알루미늄-크롬(Al-Cr) 합금을 진공 증착함으로써 고온 용융염 분위기에서의 내식성을 향상시키도록 하고, 용융탄산염 연료전지 분리판의 용융밀봉부에 Al-Cr 합금을 진공증착법으로 코팅하는 것 및 Al-Cr 합금을 코팅하며, Cr 농도를 20 중량% 이하로 제어하고, 코팅 두께를 10㎛ 이상으로 제어하며, 진공증착공정에서의 분리판의 온도를 100℃ 이상으로 제어하는 것을 특징으로 한다.