• 한국항공우주학회지
• /
• 제40권12호
• /
• pp.1063-1069
• /
• 2012

본 연구에서는 PEM 연료전지의 경량화를 위한 방안으로 밀도가 낮고 전기전도성이 높은 마그네슘 합금을 분리판에 적용하였다. 금속 분리판 표면의 부식 및 산화 방지막 형성을 위해서 스퍼터링을 이용하여 은(silver)을 증착하였다. 최적의 증착 조건 확립을 위한 내산성 평가에 있어서 미세균열이 발생하지 않는 3 ${\mu}m$를 최적 증착 두께로 선정하고, $180^{\circ}C$에서 코팅을 수행함으로써 증착 두께의 균일성을 향상시켰다. 단일전지 구성을 위한 분리판 형상결정을 위해서 체결압, 채널 깊이에 따른 성능을 비교평가 하였다. 제작된 분리판을 이용하여 단일전지를 구성하고, 코팅 유무 및 체결압과 채널 깊이별 전류-전압 성능을 비교평가 하였다. 코팅된 마그네슘 분리판은 최대 전력밀도 192 $mW/cm^2$로, 단위 중량당 전력 밀도가 기존 금속 분리판 대비 우수함을 확인하였다.

• 한국소성가공학회:학술대회논문집
• /
• 한국소성가공학회 2009년도 춘계학술대회 논문집
• /
• pp.220-223
• /
• 2009

Metallic bipolar plate for molten carbonate fuel cell(MCFC) is composed of the shielded slot plate and the center plate. Among these, the center plate plays an important role in gas sealing. Therefore, manufacturing of the center plate is considered one of the key issues in MCFC. The center plate is manufactured by bending process. In bending process, springback and recoiling are two main problems. By using the modified punch shape with 'step', springback and recoil are reduced. The aim of this article is to find the effect of modified punch shape. So, the bending stress along thickness direction and material direction were investigated using FEM.

• 한국수소및신에너지학회논문집
• /
• 제22권3호
• /
• pp.283-291
• /
• 2011

Polymer electrolyte membrane fuel cells (PEMFCs) use the bipolar plate of various materials between electrolyte and contact electrode for the stable hydrogen ion exchange activation. The bipolar plate of various materials has representatively graphite and stainless steel. Specially, stainless steels have advantage for low cost and high product rate. In this study, SUS 316 was effectively coated with 600 nm thick F-doped tin oxide (SnOx:F) by electron cyclotron resonance-metal organic chemical vapor deposition and investigated in simulated fuel cell bipolar plates. The results showed that an F-doped tin oxide (SnOx:F) coating enhanced the corrosion resistance of the alloys in fuel cell bipolar plates, though the substrate steel has a significant influence on the behavior of the coating. Coating SUS 316 for fuel cell bipolar plates steel further improved the already excellent corrosion resistance of this material. After coating, the increased ICR values of the coated steels compared to those of the fresh steels. The SnOx:F coating seems to add an additional resistance to the native air-formed film on these stainless steels.

• 한국항공우주학회지
• /
• 제41권10호
• /
• pp.788-795
• /
• 2013

표면에 얇은 은(Ag)층이 증착된 마그네슘 분리판을 PEM 연료전지의 그라파이트 분리판의 대체 재질로 검토하였다. $180^{\circ}C$의 온도 환경에서 마그네슘 모재 표면에 $3{\mu}m$의 얇은 은층을 물리적 증착방법(PVD)을 이용하여 증착하였다. 제작된 마그네슘 분리판을 대상으로 PEM 연료전지 스택 적용 가능성을 확인하기 위하여 다수의 실험을 수행하였다. PEM 연료전지의 동작환경과 동일한 pH에서의 부식실험을 통하여 보호막이 형성된 마그네슘 분리판은 부식으로부터 모재를 적절히 보호하였지만 보호막이 형성되지 않은 경우 심각한 부식이 발생됨을 확인하였다. 제작된 마그네슘 분리판의 접촉저항은 $20m{\Omega}-cm^2$이하로 기존의 분리판 대비 우수한 성능을 보였다. 이러한 낮은 접촉저항으로 인하여 전기전도도가 개선되어 연료전지의 성능이 향상됨을 확인하였다. 마그네슘 모재의 낮은 밀도와 기계가공의 용이성 때문에 동일한 연료전지 스택의 출력을 기준으로 약 30~40 %의 중량절감이 가능한 것으로 판단되었다.

• 한국정밀공학회:학술대회논문집
• /
• 한국정밀공학회 2005년도 춘계학술대회 논문집
• /
• pp.1136-1139
• /
• 2005

As alternative materials for bipolar plate of PEM Fuel Cells, carbon composites were fabricated by compression molding. In this study, four types of nano particles, such as Carbon nanotubes, Carbon black, GX-15 and P-15 were mixed with epoxy resin to provide electric conductivity and structural properties. By increasing pressure during molding and volume ratio of nano particles, the physical contact among particles was improved resulting in increased electric conductivity. Surface resistance test showed, P-15 particles have the highest electric conductivity.

• 신재생에너지
• /
• 제3권3호
• /
• pp.14-19
• /
• 2007

A flow channel model of a bipolar plate with varying cross-sectional area was newly designed for improving performance and efficiency of a PEM fuel cell stack. As a result, the varying cross-sectional area model showed poor uniformity in velocity distribution, however, maximum velocity in the flow path is about 30% faster than that of the uniform cross-sectional area model. The proposed varying cross-sectional area model is expected to diffuse operating fluids more easily into diffusion layer because it has relatively higher values in pressure distribution compared with other flow channel models. It is expected that the implementation of the varying cross-sectional area model can reduce not only the mass transport loss but also the activation loss in a PEM fuel cell, and open circuit voltage of a fuel cell can thus be increased slightly.

• 한국수소및신에너지학회논문집
• /
• 제15권2호
• /
• pp.159-165
• /
• 2004

Fuel cell makes electricity through chemical reaction. Bipolar-plate distribute hydrogen, oxidation using channel geometry condensation of water vapor inside channels of bipolar-plates lowers efficiency of fuel cell. Usually high pressured gas supply is used to solve the water condensation problem with serpentine type channel geometry. In this study, a new channel geometry shows feasible to minimize lowering efficiency due to water condensation through numerical and experimental analysis.

• 한국응용과학기술학회지
• /
• 제27권2호
• /
• pp.152-156
• /
• 2010

This study is focused on the channel design of bipolar plate in the electrode of hydrogen gas generator. The characteristics of hydrogen gas generation was studied in view of efficiency of hydrogen gas generation rate and a tendency of gas flow through the riv design of electrode. Since the flow rate of generated gas is the most crucial in determining the efficiency of hydrogen gas generator, we adopted the commercial analytical program of COMSOL $Multiphysics^{TM}$ to calculate the theoretical flow rate of hydrogen gas from the outlet of gas generator.

• 한국표면공학회:학술대회논문집
• /
• 한국표면공학회 2015년도 추계학술대회 논문집
• /
• pp.338-338
• /
• 2015

VRFB(Vanadium Redox Flow Battery)는 바나듐계 이온을 전해질로 사용하는 레독스 흐름 전지로, 전해질의 양이 전지의 용량을 결정하기 때문에 주로 대용량의 전력이 필요한 플랜트 등에서 주로 사용하는 전지이다. 이 VRFB내에는 Current collector의 부식 방지용으로 두꺼운 Graphite판을 BP(Bipolar plate)로 사용한다. 플랜트에서는 대용량 전지를 필요로 하여 Single stack으로는 사용되기 어렵고, Multi stack으로 주로 사용한다. Multi stack의 경우, 수 백장의 BP가 들어가 전지의 부피가 매우 커지게 되고, 이에 본 연구에서는 BP의 두꺼운 Graphite를 얇은 $TiO_2$ 기판으로 교체하여 성능을 비교하는 연구를 진행하였다. Ti 금속기판을 양극산화법으로 $TiO_2$ 나노튜브 구조를 만든 후, $TiO_2$의 전도도 향상을 목적으로 $IrO_2$를 코팅하였다. 결과적으로 기존의 Graphite에 비해 전기화학적 특성이 향상되었음을 확인하였으며, Cell test를 통해 VRFB의 성능을 평가하였다.

• 한국표면공학회지
• /
• 제48권3호
• /
• pp.87-92
• /
• 2015

Carbon thin films were deposited on STS 316L sheets by inductively coupled plasma enhanced magnetron sputtering with or without substrate bias voltage. Typical Raman spectrum for amorphous diamond-like carbon (DLC) was obtained, and the interfacial contact resistance (ICR) was measured to show its conductive nature. The electrochemical impedance spectroscopy (EIS) was used to investigate the corrosion mechanism of the carbon coating under the polymer electrolyte membrane fuel cell (PEMFC) condition. According to the pore-corrosion mechanism, the electrolyte penetrates the carbon coating through the pores and reacts with the substrate. As the substrate corrosion proceeds, the pore enlargement occurs and the surface area of the substrate exposed to the electrolyte. Applicability of the carbon coating for the PEMFC bipolar plate was evaluated by potentiodynamic polarization experiments. Finally, an adhesion problem was briefly considered.