KR20220153522A - Carbon fiber substrate for gas diffusion layer of fuel cell comprising recycled carbon fiber, gas diffusion layer comprising the same and fuel cell comprising the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 연료 전지의 기체 확산층용 탄소 섬유 기재, 이를 포함하는 기체 확산층 및 이를 포함하는 연료 전지에 관한 것이다. 보다 자세하게는, 재생 탄소 섬유를 포함하는 연료 전지의 기체 확산층용 탄소 섬유 기재, 이를 포함하는 기체 확산층 및 이를 포함하는 연료 전지에 관한 것이다.The present invention relates to a carbon fiber substrate for a gas diffusion layer of a fuel cell, a gas diffusion layer including the same, and a fuel cell including the same. More specifically, it relates to a carbon fiber substrate for a gas diffusion layer of a fuel cell including regenerated carbon fibers, a gas diffusion layer including the same, and a fuel cell including the same.
연료 전지는 연료와 산소를 전기화학적으로 반응시켜 전기에너지를 생산하는 장치로서, 사용되는 전해질의 종류에 따라 고분자 전해질형(polymer electrolyte membrane; PEM), 인산형, 용융탄산염형, 고체산화물형(solid oxide), 알카리 수용액형 등으로 구분될 수 있다.A fuel cell is a device that produces electrical energy by electrochemically reacting fuel and oxygen. Depending on the type of electrolyte used, a fuel cell is a polymer electrolyte membrane (PEM), phosphoric acid, molten carbonate, or solid oxide type. oxide), alkaline aqueous solution type, etc.
여기서, 고분자 전해질막 연료 전지(polymer electrolyte membrane fuel cell; PEMFC)는 다른 형태의 연료전지에 비하여 작동온도가 낮고 효율이 높으며, 전류밀도 및 출력 밀도가 크고, 시동시간이 짧으며, 부하변화에 대한 응답이 빠른 특성이 있다.Here, the polymer electrolyte membrane fuel cell (PEMFC) has a lower operating temperature and higher efficiency than other types of fuel cells, high current density and power density, short start-up time, and excellent response to load changes. It has a quick response characteristic.
고분자 전해질막 연료 전지는 연료로서 메탄올을 사용하는 직접 메탄올 연료전지와 연료로서 수소를 사용하는 수소연료전지 등으로 나눌 수 있다. 고분자 전해질막 연료 전지는 고분자 전해질막의 양측에 형성된 각각의 기체확산층(gas diffusion layer; GDL) 위에 촉매가 도포된 연료극과 공기극이 접합된 막전극접합체(membrane electrode assembly, MEA)가 복수개 적층된 구조를 갖는다.Polymer electrolyte membrane fuel cells can be divided into direct methanol fuel cells using methanol as fuel and hydrogen fuel cells using hydrogen as fuel. A polymer electrolyte membrane fuel cell has a structure in which a plurality of membrane electrode assemblies (MEAs) in which a fuel electrode coated with a catalyst and an air electrode are bonded are stacked on each gas diffusion layer (GDL) formed on both sides of a polymer electrolyte membrane. have
여기서, 기체확산층은 다공질 탄소막으로 이루어진 탄소 섬유 기재에 미세다공층(microporous layer; MPL)을 코팅하여 형성한 것이다. 현재 수소 연료전지의 중요한 문제점은 기존 제품의 부피감소, 내구성 증가 및 높은 성능을 구현함과 동시에 가격이 하락되는 부품 및 소재를 개발하는 것이다. 이러한 문제점을 해결하기 위해 높은 전기 전도도를 구현하는 기체확산층용 탄소 섬유 기재에 관한 개발이 요구되는 실정이다.Here, the gas diffusion layer is formed by coating a microporous layer (MPL) on a carbon fiber substrate made of a porous carbon film. Currently, an important problem of hydrogen fuel cells is to develop parts and materials that reduce the volume of existing products, increase durability, and realize high performance while reducing prices. In order to solve these problems, development of a carbon fiber substrate for a gas diffusion layer that implements high electrical conductivity is required.
공개특허공보 제10-2020-0076395호(2020.06.29.)Publication No. 10-2020-0076395 (2020.06.29.)
공개특허공보 제10-2020-0068178호(2020.06.15.)Publication No. 10-2020-0068178 (2020.06.15.)
본 발명의 목적은, 재생된 탄소 섬유(Recycled carbon fiber)를 사용함으로써, 재생되지 않은 탄소 섬유로 제작된 기체확산층과 동일한 성능에 가격이 절감된 저 비용 연료 전지의 기체확산층용 재생 탄소 섬유 기재를 제공하는 것이다.An object of the present invention is to provide a recycled carbon fiber substrate for a gas diffusion layer of a low-cost fuel cell with the same performance as a gas diffusion layer made of non-recycled carbon fiber and reduced cost by using recycled carbon fiber. is to provide
본 발명의 다른 목적은, 상기 재생 탄소 섬유 기재를 포함하는 연료 전지용 기체확산층 또는 이를 포함하는 연료 전지를 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a gas diffusion layer for a fuel cell including the regenerated carbon fiber substrate or a fuel cell including the same.
본 발명의 한 구현예는, 재생 탄소 섬유를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료 전지의 기체 확산층용 탄소 섬유 기재를 제공한다.One embodiment of the present invention provides a carbon fiber substrate for a gas diffusion layer of a fuel cell, characterized in that it comprises regenerated carbon fibers.
상기 재생 탄소 섬유는 열분해, 기계적 재생, 산화, 화학적 재생 및 수분해 방법으로 이루어진 군에서 선택된 어느 1종 이상의 방법에 의해 재생된 탄소 섬유일 수 있다.The regenerated carbon fibers may be carbon fibers regenerated by at least one method selected from the group consisting of pyrolysis, mechanical regeneration, oxidation, chemical regeneration, and water decomposition.
상기 탄소 섬유 기재는 상기 재생 탄소 섬유 사이에 재생 탄소 섬유를 서로 결합하는 유기 고분자 물질의 탄화물을 포함할 수 있다.The carbon fiber substrate may include a carbide of an organic polymer material in which the regenerated carbon fibers are bonded to each other between the regenerated carbon fibers.
상기 유기 고분자 물질은 폴리아크릴로니트릴(PAN), 핏치(pitch), 레이온(rayon), 폴리비닐알코올(PVA) 및 페놀 수지를 포함하는 군에서 선택된 어느 1종 이상일 수 있다.The organic polymer material may be at least one selected from the group consisting of polyacrylonitrile (PAN), pitch, rayon, polyvinyl alcohol (PVA), and phenol resin.
상기 재생 탄소 섬유는 재생되기 전 탄소 섬유의 탄소 원자 함유량 대비 90% 이상의 탄소 원자 함유량을 가질 수 있다.The regenerated carbon fiber may have a carbon atom content of 90% or more compared to the carbon atom content of the carbon fiber before regeneration.
상기 재생 탄소 섬유는 재생되기 전 탄소 섬유의 인장 강도 대비 50% 이상의 인장 강도를 가질 수 있다.The regenerated carbon fiber may have a tensile strength of 50% or more compared to the tensile strength of the carbon fiber before regeneration.
상기 재생 탄소 섬유는 재생되기 전 탄소 섬유의 전기전도도는 100 S/cm 이상일 수 있다.The electrical conductivity of the regenerated carbon fibers before being regenerated may be 100 S/cm or more.
상기 탄소 섬유 기재는 바인더를 추가로 포함할 수 있다.The carbon fiber substrate may further include a binder.
상기 바인더는 상기 탄소 섬유 기재 100중량% 중 1~20중량% 포함되며, 상기 바인더는 폴리비닐알코올(PVA),폴리에스테르, 폴리에틸렌, 폴리에틸렌-테레프탈레이트 및 셀룰로오스로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 1종 이상일 수 있다.The binder is included in an amount of 1 to 20% by weight based on 100% by weight of the carbon fiber substrate, and the binder may be at least one selected from the group consisting of polyvinyl alcohol (PVA), polyester, polyethylene, polyethylene-terephthalate, and cellulose. have.
상기 탄소 섬유 기재는 재생 탄소 섬유 부직포, 재생 탄소 섬유 종이, 재생 탄소 섬유 필라멘트, 재생 탄소 섬유 집합체 또는 재생 탄소 섬유 토우(tow)의 형태일 수 있다.The carbon fiber substrate may be in the form of a recycled carbon fiber nonwoven fabric, a recycled carbon fiber paper, a recycled carbon fiber filament, a recycled carbon fiber aggregate, or a recycled carbon fiber tow.
본 발명의 한 구현예는, 상기 연료 전지의 기체 확산층용 탄소 섬유 기재 및 상기 탄소 섬유 기재의 표면 상에 형성된 미세다공층을 포함하는 연료 전지의 기체 확산층을 제공할 수 있다.One embodiment of the present invention may provide a gas diffusion layer of a fuel cell including a carbon fiber substrate for the gas diffusion layer of the fuel cell and a microporous layer formed on a surface of the carbon fiber substrate.
상기 미세다공층은 탄소 분말, 분산제, 플루오로 수지 및 전도성 입자 중 1종 이상을 포함할 수 있다.The microporous layer may include at least one of carbon powder, a dispersant, a fluororesin, and conductive particles.
상기 플루오로 수지는 폴리테트라플루오르에틸렌(PTFE), 플루오로 에틸린 프로필린 공중합체(FEP), 폴리플루오린화 비닐라덴(PVDF), 폴리클로로트리플루오로에틸렌(E-CTFE, PCTFE), 폴리프로필린랜덤공중합체(PP-R), 퍼플루오로알콕시알칸(PFA)및 테트라플루오오에틸렌-에틸렌(ETFE)으로 이루어지는 군으로부터 선택된 1종 이상일 수 있다.The fluororesin is polytetrafluoroethylene (PTFE), fluoroethyl propylene copolymer (FEP), polyvinylidene fluoride (PVDF), polychlorotrifluoroethylene (E-CTFE, PCTFE), polypropylene It may be at least one selected from the group consisting of lean random copolymer (PP-R), perfluoroalkoxyalkane (PFA), and tetrafluoroethylene-ethylene (ETFE).
상기 분산제는 비이온성 계면활성제, 음이온성 계면활성제, 양이온성 계면활성제 및 양성 계면활성제로 이루어지는 군으로부터 선택된 어느 1종 이상일 수 있다.The dispersant may be any one or more selected from the group consisting of nonionic surfactants, anionic surfactants, cationic surfactants, and amphoteric surfactants.
상기 전도성 입자는 카본 나노 튜브, 카본 나노 파이버, 그래파이트, 그래핀, 풀러렌, 전도성 고분자로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 1종 이상일 수 있다.The conductive particles may be at least one selected from the group consisting of carbon nanotubes, carbon nanofibers, graphite, graphene, fullerenes, and conductive polymers.
본 발명의 한 구현에는, 상기 연료 전지의 기체 확산층을 포함하는 연료 전지를 제공할 수 있다.In one embodiment of the present invention, a fuel cell including a gas diffusion layer of the fuel cell may be provided.
본 발명은 재생된 탄소 섬유를 포함하는 연료 전지의 기체 확산층용 탄소 섬유 기재를 제공할 수 있다.The present invention can provide a carbon fiber substrate for a gas diffusion layer of a fuel cell comprising recycled carbon fiber.
본 발명은 상기 탄소 섬유 기재를 포함하는 기체 확산층 및 이를 포함하는 연료 전지를 제공할 수 있다.The present invention may provide a gas diffusion layer including the carbon fiber substrate and a fuel cell including the same.
본 발명은 저렴한 가격으로 기체 확산층을 제공할 수 있다.The present invention can provide a gas diffusion layer at low cost.
본 발명은 연료전지 성능이 우수한 연료전지 기체확산층을 제공할 수 있다.The present invention can provide a fuel cell gas diffusion layer with excellent fuel cell performance.
도 1은 본 발명의 실시예 1에 따른 기체확산층의 현미경 이미지이다.
도 2은 본 발명의 실시예 1과 비교예 1의 상대습도 100RH%에서의 성능평가 결과를 도시한 것이다. 1 is a microscope image of a gas diffusion layer according to Example 1 of the present invention.
2 shows the performance evaluation results of Example 1 and Comparative Example 1 of the present invention at a relative humidity of 100 RH%.
다음으로, 본 발명의 기체확산층용 탄소 섬유 기재 및 이를 이용한 기체확산층의 제조방법을 구체적으로 설명한다.Next, the carbon fiber substrate for the gas diffusion layer of the present invention and the manufacturing method of the gas diffusion layer using the same will be described in detail.
본 발명의 한 구현예에 따른 재생 탄소 섬유 기재 및 이를 이용한 기체확산층의 제조 방법은 재생 탄소 섬유 기재 제조하는 단계, 함침 및 경화하는 단계, 탄화 및 흑연화 하는 단계, 발수성 처리하는 단계, 기체확산층 제조하는 단계를 포함한다.A regenerated carbon fiber substrate and a method for manufacturing a gas diffusion layer using the same according to an embodiment of the present invention include preparing a regenerated carbon fiber substrate, impregnating and curing, carbonizing and graphitizing, water repellent treatment, and preparing a gas diffusion layer. It includes steps to
[재생 탄소 섬유 기재의 제조][Production of Regenerated Carbon Fiber Substrate]
단일종 또는 2종 이상의 길이가 다른 재생 탄소 섬유와 바인더를 분산매가 들어있는 해리기에 넣고 충분히 분산시킨 후, 탄소 섬유 분산물을 초지기로 공급하여 와이어 컨베이어 벨트위에 쌓이도록 한다. 이 과정에서 탄소 섬유의 표면 에너지를 낮추기 위해 탄소 섬유 분산물에 분산제를 포함할 수 있다.A single type or two or more types of recycled carbon fibers and binders having different lengths are put into a dissociator containing a dispersion medium and sufficiently dispersed, and then the carbon fiber dispersion is supplied to a paper machine to be stacked on a wire conveyor belt. In this process, a dispersing agent may be included in the carbon fiber dispersion to lower the surface energy of the carbon fiber.
상기 재생 탄소 섬유는 열분해(Pyrolysis), 기계적 재생(Mechanical recycling), 산화(Oxidation in fluidized bed), 화학적 재생(Chemical recycling), 수분해 방법을 통해 탄소 섬유 복합재의 수지 및 매트릭스 성분을 제거하여 재생된 탄소 섬유로 구성된 군으로부터 선택된 1종 이상의 재생 탄소 섬유를 사용한다. 상기 재생 탄소 섬유는 전구체로서 폴리아크릴로니트릴(PAN), 핏치(pitch), 레이온(rayon), 폴리비닐알코올(PVA), 페놀 수지로부터 제조된다. The regenerated carbon fiber is regenerated by removing the resin and matrix components of the carbon fiber composite material through pyrolysis, mechanical recycling, oxidation in fluidized bed, chemical recycling, and hydrolysis. At least one regenerated carbon fiber selected from the group consisting of carbon fibers is used. The regenerated carbon fibers are prepared from polyacrylonitrile (PAN), pitch, rayon, polyvinyl alcohol (PVA), and phenol resin as precursors.
상기 바인더는 PVA, 폴리에스테르, 폴리프로필렌, 폴리에틸린, 폴리에틸렌- 테레프탈레이트, 셀룰로오스로 구성된 그룹으로부터 선택된 1종 또는 2종 이상일 수 있다. The binder may be one or two or more selected from the group consisting of PVA, polyester, polypropylene, polyethylene, polyethylene-terephthalate, and cellulose.
상기 분산매는 주로 물을 사용하고 있다. 상기 분산물은 탄소 섬유 60~90중량% 및 상기 바인더 10~40중량를 포함할 수 있다. 상기 초지된 분산물에 남아 있는 분산매는 롤러의 가압으로 인한 탈수 과정을 통해 탈수한다. 상기 탈수된 분산물을 온도 70℃ 이상, 압력 1kgf/cm2 이상 양쪽 롤러에 의한 가압 처리하고 권취함으로써, 재생 탄소 섬유 기재를 제조한다. As the dispersion medium, water is mainly used. The dispersion may include 60 to 90% by weight of carbon fiber and 10 to 40% by weight of the binder. The dispersion medium remaining in the paper-made dispersion is dehydrated through a dehydration process due to pressurization of the roller. The dehydrated dispersion is subjected to pressure treatment with both rollers at a temperature of 70° C. or higher and a pressure of 1 kgf/cm 2 or higher, and the regenerated carbon fiber substrate is produced by winding.
이때 초지기로 공급되는 재생 탄소 섬유의 양과 초지기 속도에 의하여 재생 탄소 섬유 기재의 면적 중량과 두께를 제어할 수 있으며, 컨베이어 벨트로 나오는 방향을 통해 재생 탄소 섬유의 배열로 제어할 수 있다. At this time, the area weight and thickness of the regenerated carbon fiber base material can be controlled by the amount of regenerated carbon fiber supplied to the paper machine and the speed of the paper machine, and can be controlled by the arrangement of the regenerated carbon fiber through the direction coming out of the conveyor belt.
[재생 탄소 섬유 기재 함침 및 경화][Impregnated and Cured with Regenerated Carbon Fiber Substrate]
재생 탄소 섬유 기재에 열경화성 수지를 분산한 슬러리를 1mg/cm2 이상의 양으로 함침한다. 상기 열경화성 수지는 주로 페놀 수지이다. 상기 슬러리의 분산매는 물을 사용할 수 있다. A slurry obtained by dispersing a thermosetting resin is impregnated into a regenerated carbon fiber substrate in an amount of 1 mg/cm 2 or more. The thermosetting resin is mainly a phenolic resin. Water may be used as a dispersion medium of the slurry.
위와 같이 함침한 재생 탄소 섬유 시트를, 70~140℃사이의 온도에서 히팅 벨트를 이용하여 건조 및 경화시킨다. 이 때 압력은 10 kgf/cm2 이하이다. The regenerated carbon fiber sheet impregnated as above is dried and cured using a heating belt at a temperature between 70 and 140°C. At this time, the pressure is 10 kgf/cm 2 below
[탄화 및 흑연화][Carbonization and graphitization]
상기 함침 및 경화 공정을 거친 재생 탄소 섬유를 컨베이어 벨트를 통해 질소 분위기 중에서 고온 열처리하여 탄화 처리 및 흑연화 처리한다. 상기 탄화 처리는 온도 약 700~900℃의 탄화로에서, 질소 또는 아르곤 가스를 주입하여 30분~1시간동안 처리한다. 탄화 과정에서 상기 재생 탄소 섬유 사이에 재생 탄소 섬유를 서로 결합하는 유기 고분자 물질의 탄화물이 발생한다. The regenerated carbon fibers that have undergone the impregnation and curing processes are carbonized and graphitized by high-temperature heat treatment in a nitrogen atmosphere through a conveyor belt. The carbonization treatment is performed for 30 minutes to 1 hour by injecting nitrogen or argon gas in a carbonization furnace at a temperature of about 700 to 900 ° C. During the carbonization process, carbides of organic polymer materials that bind the regenerated carbon fibers to each other are generated between the regenerated carbon fibers.
유기 고분자 물질이란, 탄소 섬유에 포함되어 있는 유기 고분자 물질을 의미한다. 예를 들어, 유기 고분자 물질은 폴리아크릴로니트릴(PAN), 핏치(pitch), 레이온(rayon), 폴리비닐알코올(PVA), 또는 페놀 수지이다.The organic high molecular substance means an organic high molecular substance contained in carbon fiber. For example, the organic polymeric material is polyacrylonitrile (PAN), pitch, rayon, polyvinyl alcohol (PVA), or phenolic resin.
흑연화 처리는 온도 약 1500~2300℃의 흑연화로에서, 질소 또는 아르곤 가스를 주입하여 30분~1시간 동안 처리한다. 탄화 및 흑연화 공정을 거침으로써, 최종적으로 기체확산층용 재생 탄소 섬유 기재를 제조한다.The graphitization treatment is performed for 30 minutes to 1 hour by injecting nitrogen or argon gas in a graphitization furnace at a temperature of about 1500 to 2300 ° C. By going through the carbonization and graphitization processes, a regenerated carbon fiber substrate for the gas diffusion layer is finally manufactured.
[발수성 처리][Water repellent treatment]
상기 재생 탄소 섬유 기재를 플루오로 수지 현탁액 또는 에멀전을 이용하여 처리하면 상기 플루오로 수지가 함침된 소수성 탄소 섬유 기재를 얻을 수 있다. 상기 플루오로 수지는 폴리테트라플루오르에틸렌(PTFE), 플루오로 에틸린 프로필린 공중합체(FEP), 폴리플루오린화 비닐라덴(PVDF), 폴리클로로트리플루오로에틸렌(E-CTFE, PCTFE), 폴리프로필린랜덤공중합체(PP-R), 퍼플루오로알콕시알칸(PFA) 및 테트라플루오오에틸렌-에틸렌(ETFE)으로 이루어지는 군으로부터 선택된 1종 이상일 수 있다.When the regenerated carbon fiber substrate is treated using a fluororesin suspension or emulsion, a hydrophobic carbon fiber substrate impregnated with the fluororesin can be obtained. The fluororesin is polytetrafluoroethylene (PTFE), fluoroethyl propylene copolymer (FEP), polyvinylidene fluoride (PVDF), polychlorotrifluoroethylene (E-CTFE, PCTFE), polypropylene It may be at least one selected from the group consisting of lean random copolymer (PP-R), perfluoroalkoxyalkane (PFA), and tetrafluoroethylene-ethylene (ETFE).
상기 재생 탄소 섬유 기재를 컨베이어 벨트를 통해 플루오로 수지가 포함된 분산액에 함침한 후 롤러의 가압을 통해 상기 분산액이 상기 재생 탄소 섬유들 사이 사이에 형성된 공간 및 재생 탄소 섬유 표면에 코팅되게 한다. 이후, 처리된 상기 재생 탄소 섬유 기재를 건조시켜 수분을 제거한 후, 상기 플루오로 수지가 용융되도록 하면 발수성 탄소 섬유 기재를 얻을 수 있다. After the regenerated carbon fiber substrate is impregnated with the dispersion containing the fluororesin through a conveyor belt, the dispersion is coated on the space formed between the regenerated carbon fibers and the surface of the regenerated carbon fibers by pressing a roller. Thereafter, when the treated recycled carbon fiber substrate is dried to remove moisture and the fluororesin is melted, a water-repellent carbon fiber substrate can be obtained.
상기 분산액의 분산매는 물을 주로 사용하고 플루오르 수지의 분산성을 증가시키기 위해 분산제를 사용하고 있다. 상기 분산제는 Tergitol, Triton X-100, SDMS, SDS로 이루어진 그룹으로부터 선택된 1종 이상일 수 있다.Water is mainly used as a dispersion medium of the dispersion, and a dispersant is used to increase the dispersibility of the fluororesin. The dispersant may be at least one selected from the group consisting of Tergitol, Triton X-100, SDMS, and SDS.
이때 건조시키는 열처리 온도는 80℃~150℃ 이며, 30분~1시간동안 처리한다.At this time, the heat treatment temperature for drying is 80 ℃ ~ 150 ℃, treatment for 30 minutes to 1 hour.
[기체 확산층의 제조][Production of Gas Diffusion Layer]
이어서 상단의 방법에 따라 제조된 탄소 섬유 기재위에 미세다공층을 도포하고 소결하여 기체확산층(GDL)을 얻을 수 있다. 미세 다공층의 두께는 주로 10~100 ㎛이며, 기공 크기는 주로 0.05~20㎛에 분포되어 있을 수 있다.Subsequently, a gas diffusion layer (GDL) may be obtained by applying and sintering a microporous layer on the carbon fiber substrate prepared according to the above method. The thickness of the microporous layer is mainly 10 to 100 μm, and the pore size may be mainly distributed in the range of 0.05 to 20 μm.
본 발명의 한 구현예는, 상기 연료 전지의 기체 확산층용 탄소 섬유 기재 및 상기 탄소 섬유 기재의 표면 상에 형성된 미세다공층을 포함하는 연료 전지의 기체 확산층을 제공할 수 있다.One embodiment of the present invention may provide a gas diffusion layer of a fuel cell including a carbon fiber substrate for the gas diffusion layer of the fuel cell and a microporous layer formed on a surface of the carbon fiber substrate.
상기 미세다공층은 탄소 분말, 분산제, 플루오로 수지 및 전도성 입자 중 1종 이상을 포함할 수 있다.The microporous layer may include at least one of carbon powder, a dispersant, a fluororesin, and conductive particles.
상기 플루오로 수지는 폴리테트라플루오르에틸렌(PTFE), 플루오로 에틸린 프로필린 공중합체(FEP), 폴리플루오린화 비닐라덴(PVDF), 폴리클로로트리플루오로에틸렌(E-CTFE, PCTFE), 폴리프로필린랜덤공중합체(PP-R), 퍼플루오로알콕시알칸(PFA)및 테트라플루오오에틸렌-에틸렌(ETFE)으로 이루어지는 군으로부터 선택된 1종 이상일 수 있다.The fluororesin is polytetrafluoroethylene (PTFE), fluoroethyl propylene copolymer (FEP), polyvinylidene fluoride (PVDF), polychlorotrifluoroethylene (E-CTFE, PCTFE), polypropylene It may be at least one selected from the group consisting of lean random copolymer (PP-R), perfluoroalkoxyalkane (PFA), and tetrafluoroethylene-ethylene (ETFE).
상기 분산제는 비이온성 계면활성제, 음이온성 계면활성제, 양이온성 계면활성제 및 양성 계면활성제로 이루어지는 군으로부터 선택된 어느 1종 이상일 수 있다. 보다 구체적으로는, 상기 분산제는 비이온성 계면활성제, 음이온성 계면활성제, 양이온성 계면활성제 및 양성 계면활성제로 나뉘며, 구체적으로는 비이온성 계면활성제: 알킬글리콜 같은 저분자 계열 또는 폴리에틸렌 글리콜과 폴리비닐 알코올과 같은 고분자 계 등의 비이온성 계면활성제; 음이온 계면활성제 : 알킬폴리옥시에틸렌 황산염류, 모노알킬 황산염류, 알킬벤젠술폰산염류, 모노알킬인산염류 등의 음이온성 계면활성제; 양이온계 계면활성제 : 디알킬디메틸암모늄염류, 알킬벤질메틸암모늄염류, 인산아민염류등의 양이온성 계면활성제; 양성 계면활성제 : 알킬설포베타인류, 알킬카르복시베타인류등의 양성 계면활성제등이 될 수 있으며, 상기 분산제의 특징은 소결과정에서 열분해가 되어 제거가 가능한 물질로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상일 수 있다.The dispersant may be any one or more selected from the group consisting of nonionic surfactants, anionic surfactants, cationic surfactants, and amphoteric surfactants. More specifically, the dispersant is divided into nonionic surfactants, anionic surfactants, cationic surfactants, and amphoteric surfactants, specifically, nonionic surfactants: low molecular weight groups such as alkyl glycols or polyethylene glycols and polyvinyl alcohols. nonionic surfactants such as polymeric surfactants; Anionic surfactants: anionic surfactants such as alkyl polyoxyethylene sulfates, monoalkyl sulfates, alkylbenzene sulfonates, and monoalkyl phosphates; Cationic surfactants: cationic surfactants such as dialkyldimethylammonium salts, alkylbenzylmethylammonium salts, and phosphoric acid amine salts; Amphoteric surfactant: It may be an amphoteric surfactant such as alkyl sulfobetaines and alkyl carboxy betaines, and the characteristics of the dispersant may be at least one selected from the group consisting of materials that can be removed by thermal decomposition during the sintering process.
상기 전도성 입자는 카본 나노 튜브, 카본 나노 파이버, 그래파이트, 그래핀, 풀러렌, 전도성 고분자로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 1종 이상일 수 있다.The conductive particles may be at least one selected from the group consisting of carbon nanotubes, carbon nanofibers, graphite, graphene, fullerenes, and conductive polymers.
본 발명의 한 구현에는, 상기 연료 전지의 기체 확산층을 포함하는 연료 전지를 제공할 수 있다.In one embodiment of the present invention, a fuel cell including a gas diffusion layer of the fuel cell may be provided.
이하, 본 발명을 하기 실시예를 이용하여 더 상세히 설명하지만, 본 발명이 하기 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail using the following examples, but the present invention is not limited by the following examples.
실시예 1Example 1
[기체 확산층용 재생 탄소 섬유 기재 제조][Production of Regenerated Carbon Fiber Substrate for Gas Diffusion Layer]
재생 탄소 섬유 95중량%(Zolteck, 모델명 : Recycled Chopped Carbon Fiber - Type 65, 탄소함량: 95%, 섬유 길이: 6mm, 섬유 지름: 7.2㎛, 전구체: PAN)와 바인더로서 PVA 5중량%를 준비하였다. 95% by weight of recycled carbon fiber (Zolteck, model name: Recycled Chopped Carbon Fiber - Type 65, carbon content: 95%, fiber length: 6mm, fiber diameter: 7.2㎛, precursor: PAN) and 5% by weight of PVA as a binder were prepared. .
여기서 중량%란, 모든 물질의 총량을 기준으로 해당 재료의 구성 퍼센트(%)를 의미한다.Here, weight % means the composition percent (%) of the material based on the total amount of all materials.
탄소 섬유와 바인더, 분산제를 물에 투입하고 1,500rpm~2,000rpm사이의 속도로 기계적 방식을 통해 균일하게 해리하여 재생 탄소 섬유 분산물을 얻었다.Carbon fibers, a binder, and a dispersant were added to water and uniformly dissociated through a mechanical method at a speed between 1,500 rpm and 2,000 rpm to obtain a regenerated carbon fiber dispersion.
이후 펌프를 통해서 재생 탄소 섬유 분산물을 초지기로 공급하고 이때 공급된 재생 탄소 섬유 분산물은 헤드박스의 좁아지는 구간에 의해 기계방향(분산물이 흐르는 방향)으로 평행하게 배열되게 된다.Subsequently, the recycled carbon fiber dispersion is supplied to the paper machine through a pump, and at this time, the supplied recycled carbon fiber dispersion is arranged in parallel in the machine direction (the direction in which the dispersion flows) by the narrowing section of the head box.
이후, 초지된 재생 탄소 섬유 분산물은 이동 과정에서 어느정도 탈수가 진행되지만 추가 탈수 과정을 통해 남아 있는 분산매를 제거한다. 탈수된 재생 탄소 섬유 시트는 온도 70℃ 이상, 압력 1kgf/cm2 이상에서 양쪽 롤러의 가열 가압처리를 하여 재생 탄소 섬유 기재를 얻었다. Thereafter, the paper-made regenerated carbon fiber dispersion undergoes dehydration to some extent during the transfer process, but the remaining dispersion medium is removed through an additional dehydration process. The dehydrated regenerated carbon fiber sheet was heated and pressed with both rollers at a temperature of 70° C. or higher and a pressure of 1 kgf/cm 2 or higher to obtain a regenerated carbon fiber substrate.
이렇게 하여 얻은 재생 탄소 섬유 기재를 함침공정, 경화 공정, 탄화 및 흑연화공정, 발수성 처리 과정을 수행함으로써 기체확산층용 재생 탄소 섬유 기재를 제조하였다.The regenerated carbon fiber substrate obtained in this way was subjected to an impregnation process, a curing process, a carbonization and graphitization process, and a water repellent treatment process to prepare a regenerated carbon fiber substrate for a gas diffusion layer.
이때, 함침 공정에서는 재생 탄소 섬유 기재에 페놀 수지를 분산한 슬러리 1mg/cm2 이상의 양으로 함침하였다.At this time, in the impregnation process, the regenerated carbon fiber substrate was impregnated with an amount of 1 mg/cm 2 or more of the slurry in which the phenol resin was dispersed.
위와 같이 함침한 재생 탄소 섬유 기재를, 70~140℃사이의 온도에서 히팅 벨트를 이용하여 건조 및 경화시킨다. 이 때 압력은 10 kgf/cm2 이하이다. The regenerated carbon fiber substrate impregnated as above is dried and cured using a heating belt at a temperature between 70 and 140°C. At this time, the pressure is 10 kgf/cm 2 below
상기 함침 및 경화 공정을 거친 재생 탄소 섬유를 컨베이어 벨트를 통해 질소 분위기 중에서 고온 열처리하여 탄화 처리 및 흑연화 처리한다. 상기 탄화 처리는 온도 약 700~900℃의 탄화로에서, 질소 또는 아르곤 가스를 주입하여 30분~1시간동안 처리한다. 흑연화 처리는 온도 약 1500~2300℃의 흑연화로에서, 질소 또는 아르곤 가스를 주입하여 30분~1시간 동안 처리한다. 탄화 및 흑연화 공정을 거침으로써, 기체확산층용 재생 탄소 섬유 기재를 제조한다.The regenerated carbon fibers that have undergone the impregnation and curing processes are carbonized and graphitized by high-temperature heat treatment in a nitrogen atmosphere through a conveyor belt. The carbonization treatment is performed for 30 minutes to 1 hour by injecting nitrogen or argon gas in a carbonization furnace at a temperature of about 700 to 900 ° C. The graphitization treatment is performed for 30 minutes to 1 hour by injecting nitrogen or argon gas in a graphitization furnace at a temperature of about 1500 to 2300 ° C. By going through the carbonization and graphitization processes, a regenerated carbon fiber substrate for the gas diffusion layer is manufactured.
[발수성 처리하는 단계][Step of water repellent treatment]
플루오로 수지 용액(Du Pont, 모델명: TeflonTM PTFE DISP 30 Fluoropolymer Dispersion, 전체 용액 100중량% 플루오로 수지 60중량%)을 물과 혼합하여 5중량%로 희석한 후, 교반기와 초음파 분산기를 이용하여 분산액을 제조하였다.A fluororesin solution (Du Pont, model name: Teflon TM PTFE DISP 30 Fluoropolymer Dispersion, total solution 100% by weight fluororesin 60% by weight) was mixed with water and diluted to 5% by weight, and then mixed with a stirrer and an ultrasonic disperser. A dispersion was prepared.
이후, 상기 재생 탄소 섬유 기재를 분산액에 5분간 함침하였고, 꺼내는 과정에서 양쪽 롤러로 가압함으로써 분산액이 재생 탄소 섬유 사이사이 또는 내부에 골고루 코팅되게 한다.Thereafter, the regenerated carbon fiber substrate was impregnated with the dispersion for 5 minutes, and in the process of taking it out, pressurized with both rollers so that the dispersion was evenly coated between or inside the regenerated carbon fibers.
이어서 플루오로 수지가 함침된 재생 탄소 섬유 기재를 공기 분위기중에서 약 80~110℃에서 1시간 건조 후 공기 분위기 중에서 약 350℃에서 30분 동안 열처리하여 발수성 재생 탄소 섬유 기재를 얻었다.Subsequently, the regenerated carbon fiber substrate impregnated with the fluororesin was dried in an air atmosphere at about 80 to 110° C. for 1 hour and then heat-treated at about 350° C. for 30 minutes in an air atmosphere to obtain a water repellent regenerated carbon fiber substrate.
[기체확산층 제조][Manufacture of gas diffusion layer]
탈이온수, 분산제, 카본 블랙(Acetylene black), 플루오로 수지 용액을 첨가하여 믹서(Mixer)를 이용하여 기계적 교반을 통해 미세다공층(MPL)용 슬러리를 얻는다.Deionized water, a dispersant, carbon black (Acetylene black), and a fluororesin solution are added, and a slurry for a microporous layer (MPL) is obtained through mechanical stirring using a mixer.
상기 발수성 재생 탄소 섬유 기재 위에 상기 미세다공층용 슬러리를 두께 40~100㎛ 정도 도포하고 공기 분위기 중에서 약 100℃에서 1시간 건조 후, 공기 분위기 중에서 약 350℃에서 30분간 소결하여 기체확산층을 얻을 수 있다. The slurry for the microporous layer is applied on the water-repellent regenerated carbon fiber substrate to a thickness of about 40 to 100 μm, dried in an air atmosphere at about 100 ° C. for 1 hour, and then sintered at about 350 ° C. for 30 minutes in an air atmosphere to obtain a gas diffusion layer. .
비교예 1Comparative Example 1
상기 실시예 1의 [기체 확산층용 재생 탄소 섬유 기재 제조]에서 탄소 섬유(Zolteck, 모델명: ZOLTEK PX35, 탄소함량: 95%, 섬유 길이: 6mm, 섬유 지름 : 7.2㎛)를 사용하는 것을 제외하고, 실시예 1과 동일하게 기체확산층을 제조한다.Except for using carbon fiber (Zolteck, model name: ZOLTEK PX35, carbon content: 95%, fiber length: 6 mm, fiber diameter: 7.2 μm) in [Manufacture of regenerated carbon fiber substrate for gas diffusion layer] of Example 1, A gas diffusion layer was prepared in the same manner as in Example 1.
[실험예 1: 기체확산층 표면 관찰][Experimental Example 1: Observation of the surface of the gas diffusion layer]
상기 실시예 1에 따라 준비된 기체확산층을 주사전자현미경(S-4300)으로 촬영하고, 그 결과를 각각 도 1에 나타내었다.The gas diffusion layer prepared according to Example 1 was photographed with a scanning electron microscope (S-4300), and the results are shown in FIG. 1, respectively.
[실험예 2: 연료전지 성능 평가][Experimental Example 2: Fuel Cell Performance Evaluation]
상기 실시예 1 및 비교예 1에 따라 준비된 기체확산층의 연료전지 성능을 측정하였다. 그리고 그 결과를 하기 도 2에 나타내었다. Fuel cell performance of the gas diffusion layer prepared according to Example 1 and Comparative Example 1 was measured. And the results are shown in Figure 2 below.
실시예 1 및 비교예 1을 통해 준비된 기체확산층을 각각 애노드쪽과 캐소드쪽에 이용하고, 상용 멤브레인(제조사:Vina tech, 모델명:VFP-A2A009-G00)에 부착하였다. 이후 가스켓을 끼우고 분리판과 결합하여 연료전지 단위셀을 조립하였다. The gas diffusion layer prepared in Example 1 and Comparative Example 1 was used for the anode side and the cathode side, respectively, and attached to a commercial membrane (manufacturer: Vina tech, model name: VFP-A2A009-G00). Then, a fuel cell unit cell was assembled by inserting a gasket and combining with the separator plate.
작동 온도는 65℃, 전극 면적은 9cm2, 상대습도 100%, 애노드에는 수소를 200cc/min, 캐소드에는 산소를 600cc/min 각각 공급하여 전류밀도에 따른 연료전지의 전압변화를 측정하였다. 그리고 그 결과를 하기 도 2에 나타내었다.The operating temperature was 65 °C, the electrode area was 9 cm 2 , the relative humidity was 100%, and hydrogen was supplied to the anode at 200 cc/min and oxygen to the cathode at 600 cc/min, respectively, and the voltage change of the fuel cell according to the current density was measured. And the results are shown in Figure 2 below.
도 2는 실시예1 및 비교예 1의 기체확산층을 적용한 연료전지 단위셀의 전류 전압 그래프이다.2 is a current voltage graph of a fuel cell unit cell to which the gas diffusion layer of Example 1 and Comparative Example 1 is applied.
Claims (16)
재생 탄소 섬유를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료 전지의 기체 확산층용 탄소 섬유 기재.As a carbon fiber substrate for a gas diffusion layer of a fuel cell,
A carbon fiber substrate for a gas diffusion layer of a fuel cell, characterized in that it comprises regenerated carbon fiber.
상기 재생 탄소 섬유는 열분해, 기계적 재생, 산화, 화학적 재생 및 수분해 방법으로 이루어진 군에서 선택된 어느 1종 이상의 방법에 의해 재생된 탄소 섬유인 것을 특징으로 하는 연료 전지의 기체 확산층용 탄소 섬유 기재.According to claim 1,
The carbon fiber substrate for the gas diffusion layer of a fuel cell, characterized in that the regenerated carbon fiber is a carbon fiber regenerated by at least one method selected from the group consisting of pyrolysis, mechanical regeneration, oxidation, chemical regeneration and water decomposition.
상기 탄소 섬유 기재는 상기 재생 탄소 섬유 사이에 재생 탄소 섬유를 서로 결합하는 유기 고분자 물질의 탄화물을 포함하는 것을 특징으로 하는 연료 전지의 기체 확산층용 탄소 섬유 기재.According to claim 1 or 2,
The carbon fiber substrate for a gas diffusion layer of a fuel cell, characterized in that the carbon fiber substrate comprises a carbide of an organic polymer material in which the regenerated carbon fibers are bonded to each other between the regenerated carbon fibers.
상기 유기 고분자 물질은 폴리아크릴로니트릴(PAN), 핏치(pitch), 레이온(rayon), 폴리비닐알코올(PVA) 및 페놀 수지를 포함하는 군에서 선택된 어느 1종 이상인 것을 특징으로 하는 연료 전지의 기체 확산층용 탄소 섬유 기재.According to claim 3,
The organic polymer material is at least one selected from the group consisting of polyacrylonitrile (PAN), pitch, rayon, polyvinyl alcohol (PVA), and phenol resin Gas of a fuel cell, characterized in that Carbon fiber substrate for the diffusion layer.
상기 재생 탄소 섬유는 재생되기 전 탄소 섬유의 탄소 원자 함유량 대비 90% 이상의 탄소 원자 함유량을 갖는 것을 특징으로 하는 연료 전지의 기체 확산층용 탄소 섬유 기재.According to claim 1 or 2,
The regenerated carbon fiber is a carbon fiber substrate for a gas diffusion layer of a fuel cell, characterized in that it has a carbon atom content of 90% or more compared to the carbon atom content of the carbon fiber before regeneration.
상기 재생 탄소 섬유는 재생되기 전 탄소 섬유의 인장 강도 대비 50% 이상의 인장 강도를 갖는 것을 특징으로 하는 연료 전지의 기체 확산층용 탄소 섬유 기재.According to claim 1 or 2,
The carbon fiber substrate for a gas diffusion layer of a fuel cell, characterized in that the regenerated carbon fiber has a tensile strength of 50% or more compared to the tensile strength of the carbon fiber before regeneration.
상기 재생 탄소 섬유는 재생되기 전 탄소 섬유의 전기전도도는 100 S/cm 이상인 것을 특징으로 하는 연료 전지의 기체 확산층용 탄소 섬유 기재.According to claim 1 or 2,
The regenerated carbon fiber is a carbon fiber substrate for a gas diffusion layer of a fuel cell, characterized in that the electrical conductivity of the carbon fiber before regeneration is 100 S / cm or more.
상기 탄소 섬유 기재는 바인더를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 연료 전지의 기체 확산층용 탄소 섬유 기재.According to claim 1,
The carbon fiber substrate for a gas diffusion layer of a fuel cell, characterized in that the carbon fiber substrate further comprises a binder.
상기 바인더는 상기 탄소 섬유 기재 100중량% 중 1~20중량% 포함되며,
상기 바인더는 폴리비닐알코올(PVA),폴리에스테르, 폴리에틸렌, 폴리에틸렌-테레프탈레이트 및 셀룰로오스로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 1종 이상인 것을 특징으로 하는 연료 전지의 기체 확산층용 탄소 섬유 기재.According to claim 8,
The binder is included in 1 to 20% by weight of 100% by weight of the carbon fiber substrate,
The carbon fiber substrate for the gas diffusion layer of a fuel cell, characterized in that the binder is at least one selected from the group consisting of polyvinyl alcohol (PVA), polyester, polyethylene, polyethylene-terephthalate and cellulose.
재생 탄소 섬유 부직포, 재생 탄소 섬유 종이, 재생 탄소 섬유 필라멘트, 재생 탄소 섬유 집합체 또는 재생 탄소 섬유 토우(tow)의 형태인 것을 특징으로 하는 연료 전지의 기체 확산층용 탄소 섬유 기재.According to claim 1,
A carbon fiber substrate for a gas diffusion layer of a fuel cell, characterized in that it is in the form of a recycled carbon fiber nonwoven fabric, a recycled carbon fiber paper, a recycled carbon fiber filament, a recycled carbon fiber aggregate or a recycled carbon fiber tow.
상기 미세다공층은 탄소 분말, 분산제, 플루오로 수지 및 전도성 입자 중 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 연료 전지의 기체 확산층.According to claim 11,
The microporous layer is a gas diffusion layer of a fuel cell, characterized in that it contains at least one of carbon powder, a dispersant, a fluororesin and conductive particles.
상기 플루오로 수지는 폴리테트라플루오르에틸렌(PTFE), 플루오로 에틸린 프로필린 공중합체(FEP), 폴리플루오린화 비닐라덴(PVDF), 폴리클로로트리플루오로에틸렌(E-CTFE, PCTFE), 폴리프로필린랜덤공중합체(PP-R), 퍼플루오로알콕시알칸(PFA) 및 테트라플루오오에틸렌-에틸렌(ETFE)으로 이루어지는 군으로부터 선택된 1종 이상인 것을 특징으로 하는 연료 전지의 기체 확산층.According to claim 12,
The fluororesin is polytetrafluoroethylene (PTFE), fluoroethyl propylene copolymer (FEP), polyvinylidene fluoride (PVDF), polychlorotrifluoroethylene (E-CTFE, PCTFE), polypropylene A gas diffusion layer of a fuel cell, characterized in that it is at least one selected from the group consisting of lean random copolymer (PP-R), perfluoroalkoxyalkane (PFA) and tetrafluoroethylene-ethylene (ETFE).
상기 분산제는 비이온성 계면활성제, 음이온성 계면활성제, 양이온성 계면활성제 및 양성 계면활성제로 이루어지는 군으로부터 선택된 어느 1종 이상인 것을 특징으로 하는 연료 전지의 기체 확산층.According to claim 12,
The gas diffusion layer of a fuel cell, characterized in that the dispersant is at least one selected from the group consisting of nonionic surfactants, anionic surfactants, cationic surfactants and amphoteric surfactants.
상기 전도성 입자는 카본 나노 튜브, 카본 나노 파이버, 그래파이트, 그래핀, 풀러렌, 전도성 고분자로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 1종 이상인 것을 특징으로 하는 연료 전지의 기체 확산층.According to claim 12,
The gas diffusion layer of a fuel cell, characterized in that the conductive particles are at least one selected from the group consisting of carbon nanotubes, carbon nanofibers, graphite, graphene, fullerenes, and conductive polymers.
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KR20200068178A (en) | 2018-12-05 | 2020-06-15 | 주식회사 제이앤티지 | Carbon substrate for gas diffusion layer including carbon fibers with unidirectional orientation and gas diffusion layer emplying the same |
KR20200076395A (en) | 2018-12-19 | 2020-06-29 | 주식회사 제이앤티지 | Graphitized carbon substrate for gas diffusion layer and gas diffusion layer emplying the same |
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