연료전지용 금속분리판 내구성 향상을 위한 C-film 표면처리 기술 개발
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2009
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Korean
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자료형태
학술저널
수록면
3023-3028(6쪽)
제공처
본 연구에서는 고분자 전해질 연료전지용 금속분리판의 내구성 향상을 위한 금속첨가(W, Ti, Mo)amorphous C-film(AC-film) 및 순수 amorphous C-film(PAC-film)을 이용하여 전도성을 부여하는 표면처리 방법을 개발하였으며, stainless steel 304를 모재로 하여 금속분리판을 제작하였다. 금속첨가 AC-film의 경우 제작된 금속분리판 및 물성분석용 샘플을 이용하여 내구성, 전기화학적 부식 특성, 성능평가 및 접촉저항을 측정하였으며, 또한 순수 amorphous C-film을 이용하여 불활성조건에서 열처리 온도(300, 400, 500, 550, 600, 700℃)에 따른 접촉저항 및 체적저항을 분석하였다. 금속첨가(W, Ti, Mo) C-film의 연료전지환경에서의 부식전류밀도는 각각에 대해 6.69, 1.2, 1.0㎂/㎠로 모재인 STS 304의 25㎂/㎠에 비해 우수한 부식특성을 보였다. 초기성능에서 Mo C-film분리판의 경우 300mA/cm2에서 0.757V로 측정되었고, 이는 graphite 분리판의 0.758V와 유사한 성능을 보였다. 내구성평가에서 초기성능대비 10% 감소하는데 소요된 시간은 graphite는 2,000시간으로 나타났으며, Mo AC-film 분리판은 1,700시간으로 측정되었다. 1,500시간까지의 성능 감소율은 graphite, (W, Ti, Mo AC-film)분리판 각각에 대해 37.7, 60.3, 92.8, 45.7㎶/hr로 나타났다.
또한 PAC-film의 경우 700℃에서 열처리한 분리판에서 graphite와 동등한 접촉저항 값을 보였으며, 표면처리전 모재인 STS304에 비해 약 50배 좋은 성능을 보였다. 체적저항의 경우 600℃에서 열처리한 분리판에서 graphite와 유사한 770S/㎝의 전기전도도를 보였으며, 550℃이상에서 열처리한 분리판의 경우 연료전지용 금속분리판으로 사용이 가능할 것으로 판단된다. 그러나 700℃이상의 온도에서 열처리를 할 경우 모재의 열팽창에 의해 표면처리물질 일부가 박리되는 현상을 보였다. 따라서 모재가 stainless steel일 경우에는 최적의 열처리 온도는 550℃에서 700℃사이가 될 것으로 예상된다.
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