專利名稱：隔板材料的制造方法、燃料電池隔板及燃料電池的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及燃料電池用高導電性隔板材料的制造方法、用該方法制造的 燃料電池隔板及燃料電池。更詳細地講，本發(fā)明涉及一種將樹脂和炭黑事先 加以混合而制造的炭黑母料使用于燃料電池隔板材料的制造，從而提高炭黑 的分散性，進而制造具有優(yōu)異的導電率的燃料電池隔板材料的方法、根據(jù)上 述方法制造的燃料電池用隔板、以及燃料電池。
背景技術(shù)：
通常，燃料電池是指通過作為燃料的氫與氧的電化學反應，在無需經(jīng)過 燃燒過程的情況下，能夠?qū)⒒瘜W能直接轉(zhuǎn)換為電能的能量轉(zhuǎn)換裝置。構(gòu)成作
為燃料電池核心的電池堆的物質(zhì)是膜/電核^妄合體(membrane electrode assembly: MEA)和隔板(bipolar plate)。其中，隔板承擔著使通過氬 及氧的供給、催化反應產(chǎn)生的電子移動的通路的作用，以及用于保持各單元 電池之間絕緣的分隔的作用。
作為這樣的燃料電池用隔板需要具備的物性有導電率、強度、氣體透過 率等，其中，關(guān)系到燃料電池的核心作用的導電率最為重要，為了提高該導 電率，以往在樹脂中填充石墨及炭黑等導電性填料，從而制造燃料電池用隔板。
對使用于隔板成型的材料進行混合/制造時，作為提高導電率的導電性 填料填充石墨及炭黑等，通常的作法是，幾乎同時添加/混合炭黑、樹脂、 石墨、及添加劑。例如，當混合熱塑性隔板材料時，通常是通過擠出工序加 以混合，此時，所添加的樹脂、炭黑、石墨、添加劑被才殳入/混合到一次擠 出工序中而制造隔板材料，并對如此混合制造的材料實施壓縮及注塑成型等 而成型并制造隔板。
但是，與石墨相比，炭黑對樹脂的相溶性優(yōu)異，因此，根據(jù)以往技術(shù)的混合則難以得到充分的分散。已知炭黑均勻的分散能夠減少電阻，即，若提 高炭黑的分散性，則也能夠進一步提高導電率。

發(fā)明內(nèi)容
于是，本發(fā)明的技術(shù)課題是，為了提高燃料電池用隔板的導電率，使難 以均勻分散的炭黑的分散性提高。
即，本發(fā)明的目的在于，為了解決上述課題，將樹脂和炭黑事先加以混 合而制造的炭黑母料用于燃料電池隔板材料的制造中，從而提高炭黑的分散 性，進而制造出具有優(yōu)異的導電率的燃料電池隔板和燃料電池。
為了達到上述目的，本發(fā)明的燃料電池用高導電性隔板材料的制造方
法，其特征在于，包括通過擠出混合工序或分批混合工序?qū)⑻亢诨旌显跇?脂中，此時，相對于炭黑母料的重量混合17~24重量％的炭黑而制造炭黑 母料的步驟；在制造上述炭黑母料時，為了提高炭黑的分散性，添加0.5~2 重量％的填料分散劑的步驟；以及，通過擠出混合工序或分批混合工序?qū)⒂?上述步驟制造的炭黑母料與70 ~ 85重量％的石墨進行混合，但為了賦予混 合步驟及成型步驟中的潤滑性，添加潤滑劑的步驟。
發(fā)明的效果
如上所述，根據(jù)本發(fā)明的燃料電池用隔板材料的制造方法，為了提高炭 黑的分散性，制造出如

圖1所示的炭黑母料而加以使用，由此能夠提高作為 燃料電池隔板最重要的物性之一的導電率，因此，具有能夠提高燃料電池的 電效率的優(yōu)點。
附圖筒要的"i兌明
圖1是用于制造本發(fā)明燃料電池用隔板的炭黑母料的照片。
圖2是比較實施例隔板的導電率和比較例隔板的導電率的圖表。
具體實施方式
下面，根據(jù)附圖詳細說明本發(fā)明。
在本發(fā)明燃料電池用高導電性隔板材料的制造方法中，第一混合步驟是
通過擠出工序或分批混合工序僅將炭黑熔融混合在樹脂中，此時，添加0. 5 ~ 2重量％的填料分散劑，從而使炭黑更均勻地分散在樹脂中的炭黑母料的制 造工序。
通常，將占材料的70~85重量％以上的石墨及添加劑與炭黑同時進行 混合的以往技術(shù)中，炭黑難以均勻地分散。但是，當制造了僅將17-24重 量％的炭黑混合在樹脂中的炭黑母料時，炭黑能夠更均勻地進行分散。
在此，所混合的炭黑的重量，必須計算成直到二次混合(炭黑母料、石 墨及添加劑的混合)結(jié)束時能夠成為所要制造的隔板材料的最終配合比而進 行配合，如果所要制造的隔板材料的最終配合比有變化，則也改變炭黑母料 的炭黑含量而進行制造，以所希望的最終隔板的配合比加以制造。
作為第二混合步驟，對如上述制造的炭黑母料和石墨進行溶融混合，此 時，與第一混合步驟不同地，填料(炭黑、石墨)達到高填充(70~80重 量％)狀態(tài)，有必要提高混合步驟及注塑成型步驟中的材料流動性，因此， 優(yōu)選添加0. 1 ~ 2重量％的聚丙烯蠟、聚乙烯蠟或酰胺蠟等的蠟潤滑劑，由 此改善混合步驟中的材料流動性及注塑成型中的成型性。在這樣的第二混合 步驟中，由于炭黑的二次混合，能夠更均勻地進行分散，如圖2所示，能夠 確認提高了通過該方法制造的隔板的導電率。
作為本發(fā)明的燃料電池用高導電性隔板，可通過對上述方法制造的材料 進行成型而制造，并使用上述燃料電池用隔板可制造出燃料電池。
下面，根據(jù)實施例對上述本發(fā)明進行更詳細的說明，但本發(fā)明并不限于 下述實施例所示的方法及配合比。
實施例
為了制造由75重量％的石墨、5重量％的炭黑、及20重量％作為樹脂 的聚丙烯組成的熱塑性隔板，作為第一步驟，通過擠出工序事先將樹脂和炭 黑加以混合而制造炭黑母料，此時，將80重量％的樹脂和20重量％的炭黑進行混合。由于所要制造的最終隔板的組成為75重量％的石墨、5重量％ 的炭黑、及20重量％的聚丙烯樹脂，因此，在混合石墨的第二混合步驟中， 當將75重量％的石墨和炭黑母料混合時，為了得到上述最終隔板的組成， 炭黑母料被計算成樹脂和炭黑的含量分別為80重量％ 、 20重量％ 。
另外，在該混合步驟中，為了提高因疏水性難以分散的炭黑的分散性， 優(yōu)選將0. 5 ~ 2重量％的填料分散劑添加在石墨中，通過這種方法，將炭黑 母料制造成顆粒。
作為第二步驟，通過擠出工序，將如上所述制造的炭黑母料顆粒再次與 石墨進行溶融混合。若此時的配合比為25重量％的炭黑母料和75重量％的 石墨，則最終隔板組成為75重量％的石墨、5重量％的炭黑、及20重量％ 的聚丙烯樹脂。另外，此時填料(炭黑、石墨)的含量高(75重量％ ), 為了改善混合步驟中的材料流動性和注塑成型中的成型性，添加1重量％的 蠟潤滑劑。
經(jīng)過上述第二步驟，制造出含有75重量％的石墨、5重量％的炭黑、 及20重量％樹脂的熱塑性隔板材料，并通過注塑成型方法成型出作為最終 產(chǎn)品的隔板。
比凈交例
利用與上述實施例相同的材料及相同的配合比加以實施，但沒有實施作 為第一步驟的炭黑母料的制造。
即，在實施例的第二步驟中，將樹脂和炭黑加以混合來代替炭黑母料， 其結(jié)果，將75重量％的石墨、5重量％的炭黑、20重量％的樹脂同時擠出 而進行混合，從而制造熱塑性隔板材料，并與實施例相同地成型了隔板。
圖2是比較實施例隔板的導電率和比較例隔板的導電率的圖表。從圖中 可知，與比較例隔板的導電率相比，實施例隔板的導電率約增加了 10S/cm。
權(quán)利要求
1.一種燃料電池用隔板材料的制造方法，其特征在于，包括通過擠出式或分批式將樹脂和炭黑進行溶融混合，從而制造出相對于炭黑母料的總重量含有17～24重量％導電性炭黑的炭黑母料的步驟；在上述步驟中，為了提高炭黑的分散性，添加0.5～2重量％填料分散劑的步驟；通過擠出式或分批式將所制造的炭黑母料和70～85重量％石墨進行溶融混合的步驟；在上述溶融混合步驟中，為了改善混合步驟中的材料流動性及注塑成型性，添加0.1～2重量％蠟潤滑劑的步驟。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃料電池用隔板材料的制造方法，其特征在 于，在上述炭黑母料和上述石墨熔融混合時所添加的蠟潤滑劑，是聚丙烯蠟、 聚乙烯蠟或酰胺蠟。
3. —種燃料電池用隔板，其特征在于，其是使用權(quán)利要求1或2所述 的燃料電池用隔板材料制造的燃料電池用隔板。
4. 一種燃料電池，其特征在于，其是使用權(quán)利要求3所述的燃料電池 用隔板制造的燃料電池。
全文摘要
本發(fā)明提供燃料電池用高導電性隔板材料的制造方法、使用該隔板材料的燃料電池隔板、及燃料電池。本發(fā)明將事先混合樹脂和炭黑而制造的炭黑母料用于燃料電池隔板材料的制造中，從而提高炭黑的分散性，進而制造出具有優(yōu)異的導電率的燃料電池隔板和燃料電池。
文檔編號H01M8/02GK101615680SQ20091014723
公開日2009年12月30日 申請日期2009年6月12日 優(yōu)先權(quán)日2008年6月13日
發(fā)明者任南益, 李豪燮, 金正憲 申請人:韓國輪胎株式會社