KR100765605B1

KR100765605B1 - Manufacturing Method of Fuel Cell Separator

Info

Publication number: KR100765605B1
Application number: KR1020060026303A
Authority: KR
Inventors: 김수경; 장세엽
Original assignee: 김수경
Priority date: 2006-03-23
Filing date: 2006-03-23
Publication date: 2007-10-09
Anticipated expiration: 2026-03-23
Also published as: KR20070096256A

Abstract

본 발명에 따른 연료전지 분리판의 제조방법은 부동태 피막을 가져 내식성을 가지는 강재의 표면에 전도성 탄화물인 NbC를 포함하는 침입형 탄화물을 콜드스프레이 방법으로 코팅하여 이를 통하여 분리판이 전도성을 가지도록 하는 것을 특징으로 하는 것이다.The method for manufacturing a fuel cell separator according to the present invention has a passivation coating on the surface of steel having corrosion resistance so as to coat the penetration carbide containing NbC, which is a conductive carbide, by cold spray method so that the separator has conductivity. It is characterized by.

이에 따라 제조된 연료전지 분리판은 연료전지 분리판의 요구특성인 낮은 접촉저항, 높은 전기전도도, 우수한 내식성, 가스 밀폐성, 가공성, 경량성을 모두 얻을 수 있는 효과가 있다.The fuel cell separator manufactured according to the present invention has an effect of obtaining low contact resistance, high electrical conductivity, excellent corrosion resistance, gas tightness, processability, and light weight, which are required characteristics of the fuel cell separator.

콜드 스프레이, 연료전지, 분리판 Cold Spray, Fuel Cell, Separator

Description

Manufacturing method of fuel cell separator {Method of preparing seperator of fuel cell}

본 발명은 연료전지 분리판의 제조방법에 관한 것으로서, 특히 연료전지 분리판에 우수한 내식성과 함께 낮은 접촉저항 및 높은 전기전도도를 가지는 금속 연료전지 분리판의 제조방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method of manufacturing a fuel cell separator, and more particularly, to a method of manufacturing a metal fuel cell separator having low contact resistance and high electrical conductivity with excellent corrosion resistance.

일반적으로 연료전지는, 연료가 가지고 있는 에너지를 직접 전기적 에너지로 변환하는 장치로서, 연료로는 LNG, LPG, CH₃OH, 가솔린 등이 개질기에서 정제되어 생성된 수소가스가 사용되거나 액체상태의 메탄올이 사용된다.In general, a fuel cell is a device that directly converts energy contained in a fuel into electrical energy. As fuel, hydrogen gas produced by purifying LNG, LPG, CH ₃ OH, gasoline, etc. in a reformer is used, or liquid methanol This is used.

이러한 연료전지는, 공지기술로 잘 알려진 바와 같이 일반적으로 발전이 이루어지는 스택의 일측에 연료가스공급라인과 공기공급라인이 각각 연결되고, 상기 스택의 타측에 반응하고 난 후의 배출가스가 배출되는 배출라인이 구비된다.In the fuel cell, as well known in the art, a fuel gas supply line and an air supply line are respectively connected to one side of a stack in which power generation is performed, and a discharge line from which exhaust gas is discharged after reacting to the other side of the stack. Is provided.

상기한 스택은 통상적으로 단위 셀(SINGLE CELL)이 적층된 것으로, 고분자 전해질 막의 양측에 각각 촉매층과 확산판이 접합되어 양극(Cathode)과 음극(anode)이 되는 막-전극 접합체(MEMBRANE-ELECTRODE ASSEMBLY, MEA)(10)를 이루고, 그 막-전극 접합체의 양측에는 각각 가스 유로가 형성된 분리판이 밀착되어 있으며, 그 분리판의 양측에는 양극과 음극의 집전극이 되는 집전판이 밀착되는 구조를 가진다.The stack is typically a unit cell (SINGLE CELL) is stacked, the membrane-electrode assembly (MEMBRANE-ELECTRODE ASSEMBLY, a catalyst layer and a diffusion plate are bonded to both sides of the polymer electrolyte membrane to become a cathode and an anode, respectively) The MEA) 10 is formed, and both sides of the membrane-electrode assembly are in contact with each other with a separator formed with gas flow paths, and both sides of the separator have a structure in which current collectors serving as collector electrodes of the anode and the cathode are in close contact with each other.

상기와 같이 구성된 연료전지는, 발전이 시작되면 연료와 공기가 연료가스공급라인과 공기공급라인을 통해 상기 가스 유로로 공급된다. 상기 가스 유로에 공급된 연료는 양극의 가스 유로를 따라 흐르면서 상기 확산판에 의하여 상기 촉매층의 전면에 확산되고, 상기 촉매층에 확산된 연료에 의하여 양극에서는 전기 화학적인 산화가 발생된다. 그리고, 상기 가스 유로에 공급된 공기는 음극의 가스 유로를 따라 흐르면서 마찬가지로 상기 확산판에 의하여 상기 촉매층의 전면에 확산되고, 상기 촉매층에 확산된 공기에 의해 음극에서는 전기 화학적인 환원이 발생된다. 이때 생성되는 전자의 이동으로 인해 전기적인 에너지가 발생되어 상기 집전판(30)에 집전되는데, 상기 집전판에 집전된 전기 에너지가 전원으로 사용된다.In the fuel cell configured as described above, when power generation starts, fuel and air are supplied to the gas flow path through a fuel gas supply line and an air supply line. The fuel supplied to the gas flow path flows along the gas flow path of the anode and is diffused to the entire surface of the catalyst layer by the diffusion plate, and electrochemical oxidation occurs at the anode by the fuel diffused in the catalyst layer. In addition, the air supplied to the gas flow path flows along the gas flow path of the cathode and is similarly diffused through the catalyst layer by the diffusion plate, and electrochemical reduction occurs in the cathode by the air diffused in the catalyst layer. At this time, electrical energy is generated due to the movement of the generated electrons and is collected on the current collector plate 30. The electric energy collected on the current collector plate is used as a power source.

이러한 연료전지에서 상기 분리판은 주로 흑연판이나 금속판을 사용하고 있으나 흑연판의 경우는 가공비가 많이 들고, 기계적 특성이 떨어지는 문제점이 있고, 이러한 문제를 해결하기 위하여 금속판을 사용하는 경우에는 연료전지내의 술폰산기에 따라 형성되는 부식환경으로 인하여 부식이 촉진되는 문제점이 있다.In such a fuel cell, the separator plate mainly uses a graphite plate or a metal plate. However, in the case of the graphite plate, there is a problem in that the processing cost is high and the mechanical properties are inferior. In order to solve such a problem, a metal plate is used in the fuel cell. There is a problem that the corrosion is promoted due to the corrosion environment formed by the sulfonic acid group.

따라서 이러한 문제를 해결하기 위하여 내식강을 사용하는 경우가 있으나 내식강의 경우에는 부식에 따른 부통태 피막의 형성에 따라 접촉저항이 높아지는 문제점이 있다.Therefore, in order to solve such a problem, there is a case in which corrosion resistant steel is used, but in the case of corrosion resistant steel, there is a problem in that contact resistance is increased due to the formation of a non-constant coating due to corrosion.

이와 같은 문제를 해결하기 위하여 금속판에 귀금속 등을 코팅하는 방법이 제안되었으나 이 경우에 귀금속의 가격이 높고, 코팅방법이 고가인 문제점이 있다. 따라서 내식성이 높으면서도, 장시간 낮은 접촉저항을 유지하는 분리판의 개발이 절실한 실정이다.In order to solve such a problem, a method of coating a precious metal on a metal plate has been proposed, but in this case, the price of the precious metal is high and the coating method is expensive. Therefore, there is an urgent need to develop a separator plate having high corrosion resistance and low contact resistance for a long time.

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 내식성은 내식강의 수준을 유지하면서도, 접촉저항은 일반금속 수준을 가지는 우수한 특성을 장기간 유지할 수 있는 연료전지 분리판의 제조방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.The present invention has been made to solve the problems of the prior art as described above, the corrosion resistance while maintaining the level of the corrosion resistant steel, while the contact resistance is a method of manufacturing a fuel cell separator that can maintain excellent characteristics having a general metal level for a long time. Its purpose is to provide.

상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 연료전지 분리판의 제조방법은, 부동태 피막을 가져 내식성을 가지는 스테인리스강을 모재로 준비하는 단계; 및, 상기 모재의 표면에 NbC를 포함하는 침입형 탄화물을 콜드스프레이 방법으로 코팅하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a fuel cell separator, comprising: preparing a stainless steel having a passivation film having corrosion resistance as a base material; And coating an invading carbide including NbC on the surface of the base material by a cold spray method.

이하 본 발명을 상세하게 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail.

본 발명은 부동태 피막을 가져 내식성을 가지는 스테인리스강을 모재로 한다. 즉, 일반적인 스테인리스강은 크롬산화물로 이루어진 부동태 피막을 표면에 형성하여 내부 기지의 부식을 방지하는데 본 발명에 사용되는 모재는 이러한 공지의 스테인리스강을 모두 포함하며, 구체적인 예로는 304, 316, 304L, 316L 등의 스테인리스강이 여기에 포함된다. 이러한 스테인리스강 모재는 박막으로 형성하는 것이 용이하며, 가스의 기밀성의 유지에 좋고, 성형성이 우수하여 가스 유로의 형성에 유리하다. 상기 모재는 별도의 산세처리나, 부동태 피막의 제거 공정을 거칠 필요없이 바로 콜드 스프레이를 위한 타겟에 설치된다.This invention makes a base material the stainless steel which has a passivation film and has corrosion resistance. That is, general stainless steel forms a passivation film made of chromium oxide on the surface to prevent corrosion of the internal matrix. The base material used in the present invention includes all of these known stainless steels, and specific examples include 304, 316, 304L, Stainless steels, such as 316L, are included here. Such a stainless steel base material is easy to form into a thin film, is good for maintaining gas tightness, and is excellent in formability, and is advantageous for formation of a gas flow path. The base material is directly installed on the target for cold spraying without the need for a separate pickling process or a passivation film removal process.

즉, 상기와 같은 모재는 부동태 피막이 형성되면 접촉저항이 높아지므로 이를 막고 부동태 피막 하부의 모재와 외부를 연결하는 전도성 입자를 코팅하기 위하여 콜드 스프레이 방법을 통한 NbC를 포함하는 침입형 탄화물을 상기 모재의 표면에 코팅한다.That is, such a base material has a contact resistance increases when the passivation film is formed, so that the intrusion-type carbide containing NbC through the cold spray method to prevent the contact and to coat the conductive particles connecting the base material and the outside of the passivation film of the base material Coating on the surface.

상기 콜드 스프레이는 공지의 코팅방법으로서 분말을 음속 또는 초음속 부근까지 압축가스로 가속하여 타겟에 충돌시켜 분말을 타겟에 코팅하는 것으로서, 이를 통하여 NbC를 포함하는 침입형 탄화물이 부분적으로 또는 전체적으로 상기 부동태 피막을 깨고 그 하부의 모재에 코팅된다.The cold spray is a known coating method that accelerates the powder to a target at a speed of sound or supersonic speed by impinging on the target to coat the powder on the target, whereby the invasive carbide containing NbC partially or wholly passes through the passivation film. Break it and coat it on the base metal.

상기 코팅과정을 통하여 1) 실질적으로 상기 탄화물이 코팅된 모재 부분은 부동태 피막을 깨고 그 하부의 모재에 코팅이 이루어지고, 모재와 탄화물이 바로 결합하게 되는 부분은 더 이상 공기와 접촉이 일어나지 않으므로 부동태 피막이 형성되지 않고, 이와 같이 코팅된 탄화물이 외면에 바로 노출되어져 외부와 모재를 바로 연결하는 전도체로서 역할을 수행하고, 상기 탄화물이 코팅되지 않은 나머지 부분은 다시 공기와 접촉하여 부동태 피막이 자동적으로 형성된다. 또한 2) 상기 탄화물의 충돌로 인하여 부동태 피막만 손상되어진 부분은 다시 공기와 반응하여 부동태 피막이 새로 생성되고, 3) 상기 코팅과정을 통하여서도 손상을 받지 않은 부분은 그대로 부동태 피막이 유지된다. 또한 이러한 계면상태에 상기 탄화물이 추가로 더 코팅되어 별도의 코팅층의 형대로 제조될 수도 있다. 따라서 이와 같은 계면은 상기 침입형 탄화물이 전도성을 가지고, 내식성 또한 우수하므로, 상기 탄화물이 코팅된 모재 부분은 외부로부터 모재 내부까지 전자를 전도하는 전도체 역 할을 수행하고, 나머지 부분은 스테인리스강의 내식성을 그대로 유지하므로 내식성 및 전도성을 모두 확보할 수 있게 된다.Through the coating process 1) Substantially the carbide-coated base material portion breaks the passivation film and the coating is made on the base material below, and the portion where the base material and the carbide are directly bonded is no longer in contact with air because it is not passive. The film is not formed, and the coated carbide is directly exposed to the outer surface to serve as a conductor directly connecting the outside with the base material, and the remaining portion, which is not coated with carbide, is in contact with air again to automatically form a passive film. . In addition, 2) the part where only the passivation film is damaged due to the collision of the carbide reacts with air again to form a new passivation film, and 3) the part which is not damaged even through the coating process is maintained as it is. In addition, the carbide may be further coated in this interface state to be prepared in the form of a separate coating layer. Therefore, such an interface is because the intrusion carbide is conductive, and also excellent in corrosion resistance, the carbide-coated base material portion serves as a conductor that conducts electrons from the outside to the inside of the base material, the remaining portion is corrosion resistance of stainless steel As it is maintained, it is possible to secure both corrosion resistance and conductivity.

상기 탄화물로는 탄화물중 전기전도도가 대체로 우수한 침입형 탄화물(interstitial carbides)이 사용되고, 이 중에서도 스테인리스강의 전기저항(7.4×10^-5 Ωcm) 과 유사한 매우 낮은 전기저항(7.4×10^-5 Ωcm)을 가지고, 높은 경도(마이크로 경도 2400 kg/mm²)를 가져, 이를 통하여 콜드 스프레이 코팅시에 부동태 피막의 제거를 용이하게 하며, 전해질 용액 내에서 화학적으로 안정상이며, 고온에서 운전되는 연료전지에서도 사용이 용이하도록 녹는점(3600 ℃)이 높은 NbC를 포함하여 사용하는 것이 좋다.The carbide is a carbide of the electrical conductivity is generally excellent interstitial carbide (interstitial carbides) are used, and among these the very low electrical resistance (7.4 × 10 ^-5 Ωcm) is similar to the stainless steel electrical resistance (7.4 × 10 ^-5 Ωcm) It has a high hardness (micro hardness 2400 kg / mm ² ), which facilitates the removal of the passivation coating during cold spray coating, is chemically stable in electrolyte solution, and is also used in fuel cells operated at high temperatures. In order to facilitate this, NbC having a high melting point (3600 ° C.) is preferably used.

또한 상기 탄화물이외에도 불화물(boride) 또는 전도성을 가지는 금속간 화합물, 세라믹 등이 이에 단독으로 또는 서로 혼합하여 사용되어질 수도 있다.In addition to the carbide, a fluoride or an intermetallic compound having a conductivity, a ceramic, or the like may be used alone or mixed with each other.

상기 콜드 스프레이 코팅시에 사용되는 분말은 상기 탄화물만으로 이루어질 수도 있고, 이에 추가하여 공지의 바인더가 혼합되어 질 수도 있으며, 이러한 바인더가 혼합된 분말의 경우는 콜드 스프레이 공정 이후에 상기 바인더를 burn-out 시키도록 하는 큐어링 공정을 추가적으로 실시할 수 있다. 이러한 큐어링 공정에 따라서 상기 코팅층은 바인더가 제거되고, 탄화물 분말들은 이들 간에 보다 강한 결합이 이루어진다. 또한 상기 콜드 스프레이 공정은 상기 탄화물로 이루어진 후막의 코팅층을 형성할 수도 있고, 전체적으로는 고르게 존재하지만 미세측면에서 보면 단지 금속표면에 부분적으로 탄화물이 존재하는 형태의 매우 약한 코팅 부분적 인 코팅만으로 형성할 수도 있다. 이를 위하여 코팅에 비참여적인 분말을 상기 코팅분말에 일정 함량 포함시킬 수도 있다.The powder used in the cold spray coating may be composed of only the carbide, and in addition to the known binder may be mixed, in the case of powder mixed with the binder, burn out the binder after the cold spray process A curing process may be additionally performed. According to this curing process, the coating layer is free of binders, and carbide powders have stronger bonds between them. In addition, the cold spray process may form a coating layer of the thick film of the carbide, it may be formed even with a very weak coating partial coating in the form of a carbide present on the metal surface only partially present evenly as a whole. have. To this end, a non-participating powder may be included in the coating powder in a certain amount.

뿐만 아니라 상기 코팅층을 다공 구조를 가지도록 하거나 이의 기공률을 보다 높이기 위해서는 상기 탄화물 또는 탄화물/바인더 분말에 일정한 용액에 용해되는 용해성 분말이나 고온 열처리에서 burn-out되는 소멸성 분말을 더 포함하도록 할 수 있다. 이를 통하여 콜드 스프레이 코팅 이후에 분리판을 상기 일정한 용액에 담그면 상기 용해성 분말은 용해되어 나오고 이 부분은 기공을 형성하여 다공구조를 표면에 가지는 분리판을 제작할 수 있다. 이에 대한 구체적인 예로는 소금분말을 함께 코팅하고 이를 물에 녹이거나, 알루미늄 분말을 함께 코팅하고 이를 산성 용액에 녹이거나, 아세톤 등에 녹는 수지분말을 함께 코팅하거나, 고온 열처리를 통하여 burn-out되는 물질(예를 들면 바인더,수지, 탄소 등)을 함께 코팅하는 등의 공지의 잘 알려진 조합을 적용할 수 있다. 이를 통하여 표면적의 증대와 다공 구조를 이룰 수 있다.In addition, in order to have a porous structure or to increase the porosity thereof, the coating layer may further include a soluble powder dissolved in a constant solution in the carbide or carbide / binder powder or a decaying powder burned out at a high temperature heat treatment. Through this, when the separator is immersed in the predetermined solution after the cold spray coating, the soluble powder is dissolved and this part forms pores, thereby preparing a separator having a porous structure on the surface. Specific examples of this are materials coated with salt powder and dissolved in water, coated with aluminum powder and dissolved in acidic solution, coated with resin powder dissolved in acetone, or burn-out through high temperature heat treatment ( For example, well-known combinations, such as coating binder, resin, carbon, etc.) together, can be applied. Through this, the surface area can be increased and a porous structure can be achieved.

이때 물론 가스 유로에 해당하는 부분은 용해되어 없어지거나 별도로 분리할 수 있는 구조물을 해당 부분에 삽입한 이후에 콜드 스프레이 코팅을 함으로써 상기 용해성 분말과 함께 또는 이와는 별도로 이를 제거하여 가스 유로를 구비한 확산층/분리판 일체형 분리판을 제조할 수도 있다. 이를 통하여 하나의 공정으로 연료전지에 필요한 2가지 구성요소(분리판 및 확산판)를 일체형으로 제조할 수 있어 분리판과 확산판 사이의 접촉문제를 해결하고, 전자의 전도를 원활히 하며, 제조공정 및 단가를 줄일 수 있는 장점이 있다. At this time, of course, the part corresponding to the gas flow path is dissolved or disappeared, or after inserting a structure which can be separated separately into the corresponding part by cold spray coating, the diffusion layer / with a gas flow path being removed together or separately from the soluble powder. Separator plate An integral separator plate may also be produced. Through this process, it is possible to manufacture two components (separation plate and diffusion plate) required for fuel cell in one process, solving the contact problem between the separation plate and the diffusion plate, and smoothing the conduction of electrons. And there is an advantage that can reduce the unit cost.

또한 상기 용해성 분말의 함량을 분리판의 최초 표면에서 코팅의 두께가 증가함에 따라 달리할 수 있고, 바람직하게는 코팅층의 두께가 두꺼워질수록 용해성 분말의 함량을 높게 하여 기공도가 높도록 구성할 수 있다. 이를 통하여 가스의 전해질막으로의 접촉량이 증대되고 확산이 더욱 용이하도록 구성할 수 있다.In addition, the content of the soluble powder may be changed as the thickness of the coating is increased on the initial surface of the separator, and preferably, the thicker the thickness of the coating layer, the higher the content of the soluble powder may be configured to have higher porosity. have. This can be configured to increase the amount of contact of the gas to the electrolyte membrane and to facilitate diffusion.

이외에 상기 가스 유로의 형성에 있어서 상기 기술한 바와 같이 용해되어 없어지는 물질을 가스 유로 해당부위에 결합하고, 그 위에 콜드 스프레이를 진행하고, 이후에 상기 용해되어 지는 물질을 녹이는 용액에 담그면 가스 유로의 확보가 용이하게 이루어지므로 아주 미세하고 복잡한 가스 유로의 형성이 용이하다. 즉, 근래에 평판 디스플레이의 제작이 이용되는 것과 같이 미세하게 형성된 금속배선이 프린팅된 시트를 분리판의 표면에 적층하거나, 금속 페이스트로 미세한 금속 패턴(가스유로에 해당하는 부분)을 분리판에 바로 인쇄하는 방법 등으로 금속배선을 형성하고, 그 위에 탄화물을 포함하는 분말로 콜드 스프레이를 진행하고 이후에 이를 산세처리하면 금속배선은 모두 제거되어 미세한 가스 유로를 형성할 수 있다. 또한 상기 금속배선의 형성 이전에 약간의 탄화물을 포함하는 분말로 콜드 스프레이를 먼저 진행하면 금속배선이 산세 처리되어 없어진 가스 유로의 표면이 거칠어져 가스의 유입시에 난류형성이 용이하여 보다 높은 효율의 연료전지를 제작할 수 있고, 이에 추가하여 또는 별도로 상기 탄화물을 포함하는 분말에 상기 산세 처리 용액에 녹는 금속분말을 더 포함하는 경우에는 다공성 구조의 코팅층이 형성되므로 이 경우에는 가스유로의 전체 내면이 모두 요철이 형성되어져 난류형성에 보다 효과적이고, 코팅층을 두껍게 형성하는 경우에 코팅층이 전도층과 함께 확산층의 역 할을 모두 수행하게 되므로 더욱 바람직하다.In addition, in the formation of the gas flow path, as described above, a substance that is dissolved and disappeared is combined with a corresponding part of the gas flow path, cold spray is applied thereon, and then the dissolved material is immersed in a dissolving solution. Since it is easy to ensure, formation of a very fine and complicated gas flow path is easy. That is, in recent years, as the manufacture of flat panel displays is used, finely formed sheets printed with metal wirings are laminated on the surface of the separator plate, or a fine metal pattern (part corresponding to the gas flow path) is directly attached to the separator plate with metal paste. If the metal wiring is formed by a printing method or the like, and cold spraying is performed on the powder containing carbide thereon and then pickling, the metal wiring may be removed to form a fine gas flow path. In addition, if the cold spray is first performed with a powder containing a slight carbide before the formation of the metal wiring, the surface of the gas flow path which has been pickled by the metal wiring is roughened, so that turbulence is easily formed when the gas is introduced. A fuel cell may be manufactured, and in addition or separately, the powder containing the carbide further includes a metal powder that is soluble in the pickling treatment solution, so that a coating layer having a porous structure is formed. The irregularities are more effective in forming turbulence, and in the case of forming a thick coating layer, the coating layer is more preferable because it performs both the role of the diffusion layer together with the conductive layer.

또한 이와 같은 콜드 스프레이 공정은 스프레이 과정에서 마스킹을 적용할 수 있으므로 이를 이용하여 부분적인 코팅이 가능하므로 복잡한 구조의 분리판 또는 분리판/확산판 조합을 제작할 수 있고, 코팅과정 중에 분말의 조성을 다양하게 연속적으로 변경하는 것이 가능하므로 코팅층의 구조, 조성 등을 필요에 따라 연속적으로 변경하거나 두께에 따라 변경하는 것이 가능하므로 그 응용범위가 넓다고 하겠다.In addition, such a cold spray process can be applied to the masking in the spray process, so that partial coating can be used to produce a complex plate or a combination plate / diffuser plate combination, and to vary the composition of the powder during the coating process Since it is possible to change continuously, it is possible to change the structure, composition, etc. of the coating layer as necessary or change according to the thickness, so that the application range is wide.

상기와 같은 본 발명의 연료전지 분리판의 제조방법에 따르면, 열악한 부식환경 내에서도 내식성을 가짐과 동시에 낮은 접촉저항을 유지하고, 장시간 사용이 가능하고, 금속재 분리판이므로 금속재 분리판의 장점인 우수한 가스 밀폐성, 다양한 가스 유로의 생성이 가능한 가공성, 박판 제조가 가능함에 따른 경량성의 효과를 얻을 수 있다.According to the method of manufacturing a fuel cell separator of the present invention as described above, it has excellent corrosion resistance even in a poor corrosion environment and maintains low contact resistance, and can be used for a long time. The effect of hermeticity, processability capable of generating various gas flow paths, and light weight according to thin plate manufacturing are possible.

또한 코팅에 의해 손상된 부동태 피막이 자동적으로 생성되어 지므로 장시간의 내식성을 확보할 수 있고, 탄화물이 떨어져 나간 부분에도 부동태 피막이 자동적으로 생성되어 더 이상의 부식을 막아 내식성을 확보하면서도, 전기전도도의 손실을 줄일 수 있고, 코팅전에 부동태 피막의 제거를 위한 별도의 산세 처리나 연마 등의 과정을 거치지 않아도 되므로 공정이 단순하며, 코팅량의 증가에 따라 전도체인 별도의 탄화물만으로 이루어진 코팅층을 형성할 수 있으므로 일정한 압력 이상에서만 낮은 접촉 저항을 나타내는 기존의 분리판과 달리 낮은 접촉압력에서도 매 우 낮은 접촉저항 값을 가질 수 있으므로 시스템의 안정성을 높이는 효과가 있다.In addition, since the passivation film damaged by the coating is automatically generated, the corrosion resistance for a long time can be secured, and the passivation film is automatically generated even in the part where the carbide is dropped, thereby preventing corrosion and securing corrosion resistance, while reducing the loss of electrical conductivity. In addition, the process is simple because it does not need to undergo a separate pickling treatment or polishing process to remove the passivation film before coating, and as the coating amount increases, a coating layer composed of only carbides, which is a conductor, can be formed. Unlike conventional separators, which show only low contact resistance, only a low contact resistance can be obtained at low contact pressures, which increases the stability of the system.

이외에도 콜드 스프레이를 통하여 얻어지는 코팅은 층은 다공성 구조를 가지게 되므로 이에 따라 가스의 확산을 자연스럽게 유도할 수 있는 장점이 있고, 분말의 조성이나, 코팅층의 공극을 코팅 조건의 변경(압력, 온도, 속도, 혼합분말의 상용)에 따라 다르게 구성할 수 있으므로 이를 통하여 가스 유로의 구조를 코팅과정에서 다양하게 변경할 수 있고, 금속판의 위치에 따라 다른 치밀도 및 구조의 코팅층을 형성할 수 있는 장점이 있다.In addition, since the coating obtained through the cold spray has a porous structure, there is an advantage of naturally inducing gas diffusion, and the composition of the powder or the coating layer can be changed by changing the coating conditions (pressure, temperature, speed, Since it can be configured differently according to the commercially available mixed powder), the structure of the gas flow path can be changed in various ways during the coating process, and there is an advantage in that a coating layer having a different density and structure can be formed according to the position of the metal plate.

본 발명의 권리범위는 상기 기술한 설명에 한정되는 것은 아니고 본 발명의 특허청구범위에 의하여 해석되어 져야 한다.The scope of the present invention is not limited to the above description but should be interpreted by the claims of the present invention.

Claims

Preparing a stainless steel having a passivation film having corrosion resistance as a base material; And,

The method of manufacturing a fuel cell separator comprising the step of coating the surface of the base material containing intrusion-type carbide containing NbC by cold spray method.