고분자 전해질막 수소 연료 전지 분리판 용 고분자/흑연 복합 재료의 혼합 및 유변학적 특성에 관한 연구

Abstract

이 연구에서는 고분자 전해질 막 연료전지의 분리판 용 고분자/흑연 복합소재의 혼합 특성 및 점도 측정 방법에 관하여 연구하였다. 분리판은 전도성이 있어야 하기 때문에 흑연의 함량이 매우 높고 이 때문에 제조된 복합재료의 점도가 높아 점도 측정이 어려운 문제가 있다. 일반적으로 캐필러리 레오메터에서 사용되는 다이로 점도를 측정한 결과 압력이 시간에 따라서 계속 변하고 정상상태의 값을 보이지 않아서 점도 측정이 불가능 했다. 다이의 디자인을 변경하여 측정하면 압력이 정상상태를 보이는 것을 관찰할 수 있었으나, 흑연과 PET를 단순 용융 혼합하여 점도를 측정하는 경우에는 측정된 점도 값이 재현성이 없는 결과를 나타냈다. 여러 차례의 시행 오차 끝에 흑연과 PET를 작은 입자로 분쇄한 후 용융 혼합하면 재현성 있는 점도를 측정할 수 있고, 제조된 복합재료의 전기전도도 값도 재현성 있는 결과를 보임을 관찰하였다. 【In this paper, studies on a mixing characteristic and viscosity measurement of polymer/graphite composites for a bipolar plate of the polymer electrolyte membrane fuel cell were presented. Since the materials for the bipolar plate should be electrically conductive, contents of solid graphite in the composite are very high. As a consequence, a viscosity of the polymer/graphite composite used for the bipolar plate is very high and the measurement of the viscosity is difficult. Viscosity measurements of the polymer/graphite composites were not possible because pressure drops were continuously fluctuated during the viscosity measurements when a conventional capillary die was used. After the die design was optimized, the steady state pressure drop could be achieved, but the viscosity thus measured was not reproducible. After many trials with different experimental techniques, it was found that melt blending of the grinded powder mixtures of both PET and graphite provides reproducible viscosity measurements and electric conductivities of the polymer/graphite composites.】