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고체고분자 연료전지용 금속 바이폴라 플레이트 고찰

전문가 제언: ○ 연료전지 중에서 가장 빠른 실용화가 기대되고 있는 고체 고분자 연료전지(PEMFC)는 다가오는 연료전지 자동차 시장을 주 목표로 하여 경쟁적으로 개발되고 있다.

○ 수송용 PEMFC는 고분자 분리막의 개선, 백금 촉매 원가절감이 중요한 과제가 되고 있다. 그러나 가격과 중량에서 절대적인 비중을 차지하고 있는 고분자를 이용한 시판 흑연복합재료의 고내식성 바이폴라 플레이트(BP)는 자동차에 사용되기에는 기계적 강도와 피로특성이 취약하다. 가공성도 부족하여 박막화가 어려워 가격경쟁에서 결점이 있다.

○ 따라서 내식성을 유지하고 높은 기계적 강도와 스탬핑 등에 의한 높은 생산성을 갖는 금속 기반의 BP 연구가 중요한 과제가 되고 있다. 금속은 부식에 약하고 내식성 금속인 스테인리스스틸은 박막의 부식층을 만들어 내부를 보호하지만 이 부동화층은 절연성을 가져 출력을 저하시키므로 전도성의 내식성 코팅이 필요하다. 가장 경제적인 304SS, 316SS을 사용하여 이 목적 달성을 위한 많은 연구가 진행 중에 있다.

○ 316SS에 TiN 코팅을 한 1kW급 BP의 장시간의 수명 성능을 흑연과 비-코팅의 316SS와 비교 연구하여 TiN 코팅의 우수한 성능을 보고한 KIST의 조은애 박사팀의 연구는 이 분야에서 큰 의의를 가진다.

○ 일본에서는 최근 스테인리스스틸에 수지를 코팅하여 전도성, 내식성을 향상시켜 표면처리 비용을 반감하였다는 보고가 있고 SEI는 Cermet라는 MEA용의 스테인리스스틸의 다공체를 BP(바이폴라 플레이트)에도 적용하려고 시도 중에 있어 전극 생략의 가능성 등 결과가 주목된다.

○ 2006년 발표된 캐나다의 국방연구보고는 일종의 코팅 904LSS가 가장 우수하다고 권장하고 있지만 너무 고가이므로 Acheson EB-008을 316LSS 상에 코팅한 것을 추천하고 있다. 미국 DOE의 품질과 원가의 구체적 목표는 현재의 연구열로 볼 때 조만간 달성되리라고 믿어진다.

저자: H.Tawfik, Y. Hung, D. Mahajan
자료유형: 학술정보