연료 전지용 금속 분리판, 및 이를 포함하는 연료전지 document_id A220623034479

연료 전지로서, 고분자 전해질 연료전지(polymer electrolyte fuel cell;PEFC), 인산 연료전지(phosphoric acid fuel cell; PAFC), 용융 카보네이트 연료 전지(molten carbonate fuel cell; MCFC), 고체 산화물 연료 전지(solid oxide fuel cell;SOFC) 등이 알려져 있다. 일반적으로, 이러한 연료전지는 그 사이의 분리판을 통하여 교차로 쌓여져 형성되는 다수의 전력발생기의 형태로 제공되며, 다수의 막 전극 집합체 각각은 연료 전극(fuel electrode), 전해질, 및 공기 전극(air electrode) 순서로 적층되어 포함한다. 일반적으로, 분리판은 막 전극 집합체의 전극(연료 전극 또는 공기 전극)에 접하는 영역에서 오목-볼록 부분을 가진다. 이러한 오목-볼록 부분에서, 상기 볼록 부분은 상기 전극 표면과 접촉하나, 오목부분은 상기 전극과 접촉하지 않고 반응 가스(연료 가스 또는 산화성 가스)에 대한 유동 채널로서 이용된다. 전력 발생기에 있어, 이러한 유형의 분리판은 부식환경에 노출되며, 따라서 부식에 대한 저항성이 있을 것을 요한다. 특히, 분리판이 황산과 같은 강산 그룹을 가지는 고분자 전해질이 전해질로 사용되는 PEFC에 적용되는 경우, 강산환경에 노출되게 되고, 따라서 부식에 대하여 높은 저항성을 가질 것이 요구된다. 또한, 분리판은 발생된 전력이 상기 전지 밖으로 유출되어야 하므로, 낮은 접촉 저항을 가질 것이 요구된다. 최근에, 다양한 금속 분리판이 제안되어 왔다. 예를 들어, 일본 공개특허 제2002-260681호는 PEFC를 위한 금속 분리판을 개시하고 있으며, 이는 Fe-기초 합금 과 같은 류와 금과 같은 신규-금속 층의 금속 판의 전체 표면을 코팅하고, 이를 5% 이상의 축소율(reduction ratio)로 압착하여 도금시키고, 그 다음 가스의 통과를 위한 통로를 형성시킴으로써 이루어진다. 나아가, 예를 들어, 일본 특허공개제 10-228914호는 PEFC용 금속 분리판을 개시하고 있으며, 이는 스테인레스 강을 압축하여 다량의 돌기의 팽윤 구조 및 내부 주변부에서 우묵한 부분을 형성하며, 그 후 상기 팽윤 구조의 돌기의 최상면에 0.01 내지 0.02㎛ 두께를 가진 금박 층을 형성한다. 일본 특허공개제 10-228914호에서는, 상기 압축 후에, 상기 팽윤 구조의 돌기 첨단부가 부분적으로 도금되고, 이에 의하여 그 위에 금박층이 형성된다. 그러나 전통적인 연료 전지용 금속 분리판은 다음과 같은 문제를 갖는다. 특히, 일본 공개 특허 제2002-260681호에서 개시된 금속 분리판에서, 금속 쉬트의 표면이 귀금속으로 코팅되고, 이들이 5%이상의 감소율로 압착되어 클래드를 형성하기 때문에, 상기 분리판은 높은 부식저항성과 낮은 접촉 저항을 갖는다. 그러나, 이러한 금속 분리판에서, 상기 금속 쉬트의 전체 표면이 귀금속으로 코팅되기 때문에, 비용이 많이 소요되는 문제점을 갖는다. 이에 비하여, 일본 특허공개 제10-228914호의 금속 분리판에서는, 상기 팽윤 구조의 돌기 첨단부의 상부 면에만 부분적으로 금박층으로 도금되기 때문에, 비용의 측면에서는 이점이 있는 것으로 보일 수 있다. 그러나, 상기 금속 분리판은 압축 후에 요면에만 금으로 선택적인 도금을 요하게 된다. 따라서, 이는 정밀한 도금 기술을 요하고, 그에 따른 제조가 어려우며, 따라서 그에 따른 제조 비용은 높게 된다. 그러므로, 전체적으로는, 이러한 분리판은 비용의 측면에서 불리한 것이다.