(1) 제품설명

바이폴라 플레이트는 PEM 연료전지 스택 내의 다기능 부품으로 각 연료전지를 직렬로 연결하고 분리하여 필요한 전압의 연료전지 스택을 형성하고, 막-전극 어셈블리 ( 막전극접합체 = 막전극조립체 = MEA = Membrane Electrode Assembly ) 의 전체 활성 표면적에 연료가스와 산소를 균일하게 분배하고, 한 전지의 애노드 ( Anode ) 에서 다음 전지의 캐소드 ( Cathode ) 로 전류를 흐르게 하며, 전지 내 수분 관리를 용이하게 하고, 얇은 막과 전극, 그리고 스택 어셈블리의 클램핑력을 유지하는 등 다양한 역할을 합니다. 기본적으로 바이폴라 플레이트는 한 전지의 애노드와 다른 전지의 캐소드를 연결하는 전기 전도성 판입니다.

구체적으로 바이폴라 플레이트 ( 분리판 , 세퍼레이터 ) 흑연판 ( 그라파이트 플레이트 = Graphite Plate ) 은 연료전지 스택의 전극 지지대 양쪽에 부착되면 이 판들은 연료전지 스택 내에서 두 가지 역할을 하며 한 가지 목적은 전극에서 에너지를 받아 도체 역할을 하는 것과 다른 목적은 스택의 각 끝을 통해 수소와 산소의 흐름을 유도하여 최대한 많은 양의 기체와 수분이 막과 접촉하도록 하는 것입니다. 일반적으로 다공성인 흑연을 통해 기체가 새어 나가는 것을 방지하기 위해, 흑연판은 훨씬 더 길고 복잡한 공정 ( 수지 함침 ) 을 거쳐 다공성이 없는 판으로 제작됩니다.

각 MEA는 일반적인 작동 조건에서 1V 미만의 전압을 생성하지만, 대부분의 응용 분야에서는 더 높은 전압이 필요하여 여러 개의 MEA를 직렬로 연결하여 사용 가능한 출력 전압을 제공합니다. 스택의 각 셀은 두 개의 바이폴라 플레이트 ( Bi-Polar Plate ) 사이에 끼워져 인접 셀과 분리되며 금속 ( 스테인레스, 티탄, 알루미늄 등 ) , 탄소 ( 그라파이트 ) 또는 복합소재 ( 수지카본 ) 로 제작될 수 있는 이러한 바이폴라 플레이트는 셀 간의 전기 전도를 제공할 뿐만 아니라 스택에 물리적인 강도를 제공합니다. 일반적으로 판 표면에는 " 유로 , 채널 " 이 있는데, 이는 MEA 위로 기체가 흐를 수 있도록 판에 가공되거나 스탬핑된 일련의 채널 ( 유로 = Flow Field = Channel ) 입니다. 각 판 내부의 추가 채널은 액체 냉각수를 순환시키는 데 사용됩니다.

[ 흑연판 / 그라파이트 플레이트 ]

연료전지에 사용할 수 있는 등급의 원소재 흑연판 ( 그라파이트 플레이트 = Graphite Plate ) 은 양면 가공이 가능하여 바이폴라 플레이트 ( Bi-Polar Plate ) 와 세퍼레이터 ( 분리판 = Separator ) 으로 사용할 수 있습니다. 이 판은 높은 전기 및 열 전도성과 뛰어난 내화학성을 자랑하며, 낮은 투과율을 위해 고밀도화 및 수지 ( Resin ) 로 함침되었습니다.

희망하시는 크기와 두께를 알려 주시면 맞춤형으로 공급이 가능하며 일반적으로는 10 x 10 Cm 의 크기에 두께 1 ~ 10 mmt 제품을 공급하고 있습니다.

[ 유로 / 채널 가공 ]

나라셀텍㈜에서는 다양한 디자인과 치수의 맞춤형 유로/채널 ( Flow Field / Channel ) 을 흑연판에 가공/제작하여 공급하고 있습니다. 써펜타인 ( Serpentine ), 엇갈린 형상 ( Interdigitated ), 직선 ( 스트레이트 = Straight ) 또는 평행 ( 패러렐 = Parallel ) 형상, 컬럼-핀 ( Column-Pin ) 형상 등 다양한 형태의 유로/채널 패턴을 흑연판에 가공하여 유동 역학, 유동 패턴에 따른 물질 전달, 유동 패턴에 따른 반응물 분포, 그리고 기타 다양한 전기화학적 특성 분석을 수행할 수 있도록 하고 있습니다. 흑연판은 액체 또는 기체 반응물이 판 자체를 통과하는 확산을 최소화하기 위해 불침투성 흑연 재질로 제작되며 H2/공기 ( 수소/공기 ), H2/O2 ( 수소/산소 ), DMFC ( 직접메탄올 연료전지 ), 플로 전지 ( Flow Battery ), 산화환원 플로 전지 및 기타 관련 전기화학 장치 테스트에 매우 적합합니다.

연료전지 외에 전해조 및 전기화학적 수소펌프, 기타 전기화학 셀에 적용되는 흑연판과 금속판 = SUS / Titanium / Aluminum 등의 여러가지 크기 및 재질에 다양한 유로의 가공이 가능합니다.

희망하시는 재료, 크기 그리고 유로형상 및 채널의 폭과 깊이 기타 매니폴드 정보를 알려 주시면 맞춤형으로 가공이 가능하며 가공 사례로 나라셀텍㈜ 에서 제작/공급하는 연료전지 평가용 단셀 ( 반응면적 25 Cm2 ) 에는 표준으로 하기와 같이 써펜타인 유로 ( 폭 1 mm / 깊이 0.5 ~ 0.7 mm ) 로 5 패스 ( Path ) 패턴이 적용되어 있습니다.

< 나라셀텍㈜ 표준 연료전지 평가 단셀 - 써펜타인 유로/채널 가공 사례 >

 

(2) 제품 종류

[ 바이폴라플레이트 / 세퍼레이터 / 분리판 재료 ]

[ 바이폴라플레이트 / 세퍼레이터 / 분리판 유로가공품 ]

[ 특수 바이폴라플레이트 ]

 

(3) 참조자료

하기에 나라셀텍㈜에서 사용하는 흑연판 ( Graphite Plate ) 의 특징 및 사양을 참조바랍니다.

[ 상세 사양 ]

[ 온도에 따른 전도성 ]

[ 열전도도 ]

[ 열 팽창도 ]

[ 온도에 따른 기계적 강도 ]

[ 화학적 특성 ]