초록 ▼

화학에너지를 직접 전기에너지로 전환할 수 있는 전기화학적인 장치가 연료전지이다. 특히 고분자를 전해질로 하는 고분자연료전지는 높은 전력밀도와 낮은 작동온도, 편리한 연료공급 및 긴 수명 등의 매력적인 장점으로 인해 가정용이나 이동형 전원에 많은 관심의 대상이 되고 있다. 전지의 구성은 술폰산계 고분자 nafion 전해질막을 사이에 두고 양쪽으로 양극과 음극의 촉매층, carbor paper, carbon plate, 바이폴라 플레이트(bipolar plate), end plate로 나뉜다.
바이폴라 플레이트는 연료전지 구성에서

화학에너지를 직접 전기에너지로 전환할 수 있는 전기화학적인 장치가 연료전지이다. 특히 고분자를 전해질로 하는 고분자연료전지는 높은 전력밀도와 낮은 작동온도, 편리한 연료공급 및 긴 수명 등의 매력적인 장점으로 인해 가정용이나 이동형 전원에 많은 관심의 대상이 되고 있다. 전지의 구성은 술폰산계 고분자 nafion 전해질막을 사이에 두고 양쪽으로 양극과 음극의 촉매층, carbor paper, carbon plate, 바이폴라 플레이트(bipolar plate), end plate로 나뉜다.
바이폴라 플레이트는 연료전지 구성에서 연료의 단위전지 사이의 가스혼합을 방지하고 전기적 회로를 연결하는 역할을 수행하며 반응 생성물과 잔류가스의 제거통로, 전류 집전체 기능을 수행한다. 여러 개의 단위전지를 연결하여 스택으로 구성하는 핵심 소재중의 하나인 바이폴라 플레이트는 현재 고분자연료전지 전체 스택 제조비용의 약 60%이상을 차치하여 제조 원가를 낮추는 일이 매우 중요하다. 또한 흑연계 바이폴라 플레이트는 기계적, 전기적 특성 향상에 한계가 있어 성능향상에 문제가 있어왔다. 한편 흑연 복합체의 제조원가는 금속 바이폴라 플레이트계 스택대비 약 20% 수준으로 경제적인 측면뿐만 아니라, 전기전도성, 기계적 강도 이외의 화학적 안정성 및 경량화 등에서도 금속대비 많은 장점을 가지고 있다.

목차 Contents

• 표 지 ... 1
• 제 출 문 ... 2
• 목 차 ... 3
• 제 1 장 서론 ... 8
• 제 1 절 기술지원 필요성 ... 8
• 1. 연구개발의 과학기술, 사회경제적 중요성 ... 8
• 제 2 절 기술지원 목표 ... 11
• 제 3 절 기술지원 내용 ... 11
• 1. 조성 배합기술 ... 11
• 2. 탄소 분리판 성형기술 ... 11
• 3. 탄소 복합체의 전기적/기계적 물성 기술 ... 12
• 4. 탄소 입자의 고분산 제어 기술 ... 12
• 제 4 절 기술지원 추진 체계 ... 12
• 제 2 장 본론 ... 13
• 제 1 절 기술지원 성과 ... 13
• 1. 계획된 기술지원의 달성 정도 ... 13
• 제 2 절 Bipolar Plate의 기술자료조사 ... 14
• 1. 바이폴라 플레이트 기능, 종류 및 특성 ... 14
• 2. 바이폴라 플레이트 배합 및 제조 관련 특허 조사 ... 18
• 3. 바이폴라 플레이트 문헌 조사 ... 22
• 4. Epoxy Resin의 종류 및 특성 ... 27
• 제 3 절 실험 ... 29
• 1. 실험 원부 재료 ... 29
• 2. 실험 방법 ... 36
• 제 4 절 결과 및 고찰 ... 40
• 1. 제조공정에 따른 최적화 실험 ... 40
• 2. 첨가제(보강재) 재료 변화에 따른 휨강도 및 전기 전도성 ... 42
• 3. 재료 변화에 의한 물성 영향 ... 47
• 4. 계면 구조 관찰 (SEM 분석) ... 53
• 5. Thermal properties ... 62
• 6. 결론 ... 65
• 7. 카본 브러시 적용 위한 배합실험 ... 65
• 8. 최적 배합 선정 실험 ... 70
• 9. 시작품 바이폴라 제작 실험 ... 83
• 제 3 장 종합결론 ... 86
• 표 ... 14
• 그림 ... 16