일반기술

연료전지 분리판의 제조방법

연료전지 분리판의 경우에 전해질에 장시간 담지되어 있으므로 내식성이 확보되고, 내식성을 가지면서도 우수한 전기전도도를 가지는 것이 필요하다.그러나 성형성 및 가격대비 성능이 우수한 금속재의 경우에 내식성 확보를 위해서는 일반적으로 부동태 피막의 형성이 필수적이다. 이러한 부동태 피막은 전기전도도를 떨어뜨리는 문제점이 있으므로 기지는 금속재의 특성을 가지면서도 부동태 피막 효과를 최소화하면서 내식성을 확보하는 금속계 분리판의 개발이 필요하다.본 기술은 1.부동태 피막을 가져 내식성을 가지는 스테인리스강을 모재로 준비하는 단계 및, 2. 모재의 표면에 NbC를 포함하는 침입형 탄화물을 콜드스프레이 방법으로 코팅하는 단계를 포함하는 연료전지 분리판의 제조방법에 관한 것이다. (특허등록결정)이를 통하여 본 기술의 연료전지 분리판의 경우에는 내식성을 가지면서도 장시간 우수한 전기전도도를 가지는 특성을 가진다.일반적으로 스테인리스 스틸은 높은 내식성을 가지는데, 이는 스테인리스 스틸의 합금성분 중 Cr이 견고한 조직의 크롬산화물을 표면에 형성하기 때문입니다. 이러한 부동태 피막은 내식성을 향상시키는데는 도움이 되나 분리판의 접촉저항을 증가시키는 문제점이 있습니다. 따라서 본 기술에서는 전도도 및 내식성이 우수한 탄화물 입자를 초음속으로 분사하여 코팅하는 콜드 스프레이 공정을 통하여 한번의 공정으로 이러한 부동태 피막을 제거하고 전기전도도가 우수한 모재와 전기전도도와 내식성이 우수한 탄화물층이 바로 결합하여 모재 및 코팅층이 모두 전자 전달에 참여하여 낮은 접촉저항은 물론 연료전지의 운전중에 높은 전기전도도를 유지하도록 하는 것입니다.따라서 별도의 부동태 피막 제거 공정의 처리없이 콜드스프레이만으로 부동태 피막을 제거하게 되고, 이와 같은 부동태 피막이 제거됨과 동시에 전기전도도가 우수한 탄화물이 모재에 파고들게되어 신규의 부동태 피막이 생성되기 이전에 탄화물과 모재의 결합이 이루어집니다. 또한 이러한 결합은 순식간에 부분적인 융착으로 이루어지기 때문에 이후에 그 결합계면에 다시 부동태 피막이 형성되지 않습니다. 따라서 콜드스프레이 공정 하나만으로 부동태 피막이 없는 모재와 전기전도도가 높으며, 화학적으로 안정한 탄화물이 결합하는 복합재를 제조할 수 있습니다. (여기서 탄화물이 결합한 부분은 탄화물에 의하여 내식성을 확보하고, 탄화물이 결합하지 않은 모재 부분은 다시 부동태 피막이 형성되므로 모재는 더 이상 부식이 발생하지 않는 상태로 되면서 모재의 내부도 전기전도에 기여할 수 있고, 내식성을 확보할 수 있게 됩니다.) 이에 따라 형성되는 분리판의 단면은 부동태 피막을 가지지 않는 스테인리스 스틸 모재와 이의 상부에 직접 결합하는 탄화물의 1층 피막구조로 이루어집니다.