전도성 복합재료를 이용한 PEMFC용 separator 사출성형 제조 및 전기전도성 평가

Abstract

본 논문은 매트릭스 수지로 PPS(Poly(phenylene sulfide))와 PP(Polypropylene)를 사용하였으며, 물리적 및 화학적 특성을 증대시키기 위해 주 첨가제로는 팽창 흑연, 합성 흑연과 보조 첨가제로는 유리 섬유, 카본 섬유, 카본 블랙을 사용하여 총 3가지의 복합소재를 제조하였다. 제조한 복합소재를 이용하여 사출 성형 및 평가 전에 CAE(Computer Aided Engineering)해석 프로그램을 통하여 해석을 하였으며, 사출성형을 통하여 사출조건(사출 압력, 가열시간, 금형온도 등)을 최적화하였다. 일반 사출성형의 경우 온도의 제한과 성형성의 한계가 있어 유동성이 낮은 복합소재의 경우 사출성형이 어렵기 때문에 이를 보완하기 위해 E-MOLD와 사출압축 기능을 함께 사용하여 복합소재의 성형성을 향상 시켰다. 사출 성형 된 각각의 최종 시편을 four point probe 장치를 사용하여 전기전도도를 측정/비교 하였고, 3가지 복합소재 중 PP/SG/CB를 혼합하여 제조한 복합소재가 성형성 및 전기전도도가 우수한 것을 확인하였다. This research aims to develop polymer composites which can be used for PEMFC separators by injection molding process. Considering the moldability and stiffness, we used PPS(Poly(phenylene sulfide)) and PP(Polypropylene) as base resin. In order to improve electrical conductivity and physical properties, we chose glass fiber, carbon fiber, carbon black, and both expanded graphite and synthetic graphite. The 3 type composites are prepared for injection molding of PEMFC separators. and CAE(Computer Aided Engineering) analysis was conducted to optimize injection processing parameters(injection pressure, heat time, mold temperature etc.). We did successfully fabricate the separators by injection molding, and measure the electrical conductivity of the samples by using four point probe device. Conclusively, PP/SG/CB composite showed better both electrical conductivity and moldability than the others.