PEMFC 금속재분리판용 316 스테인리스강의 전기전도성에 미치는 Ti, Nb 첨가효과

Abstract

스테인리스강과 같이 내식성이 우수한 합금을 이용한 금속 분리판의 경우 가공성이 매우 좋아 제작이 용이하여 분리판 재료로 유망하지만, 합금 표면에 생성된 부동태 피막에 의해 전기저항이 높아져 연료전지의 성능을 감소시키는 문제점이 있다. 이러한 문제점을 해결하기 위해 스테인리스강 표면에 TiN 및 Gold 등 전도성 및 내식성이 우수한 재료를 코팅하여 사용하기도 하지만, 모재와 코팅 재료의 열팽창 계수 차이에 의해 모재와 코팅 층에 미세한 틈이나 공극이 생겨 모재와의 접착력이 약해지고 파괴되기 싶다. 또한 까다로운 코팅공정에 의한 추가 비용이 필요하기 때문에 경제성 및 실효성 측면에서 궁극적인 대안으로 부적합하다 본 연구에서는 316 스테인리스강의 표면에 내식성 및 전기전도성이 우수한 탄화물을 석출시킴으로써, 부동태피막으로 인해 전기전도성이 저하되는 문제점을 해결하고자 한다. TiC, NbC 등과 같은 탄화물을 석출시키기 위해 C와 친화력이 높은 Ti, Nb 등의 합금 원소를 첨가하여 900-1000℃에서 열처리를 수행하였다. 또한 blasting 및 산세 등과 같은 표면처리를 수행하여, 열처리를 통해 석출된 TiC, NbC 등의 탄화물을 합금 표면에 돌출시키고자 하였다. 최종적으로 Davies법을 이용하여 각 시편의 접촉저항을 측정함으로써 TiC, NbC의 탄화물형성에 의한 316 스테인리스강의 전기전도성 개선효과를 조사하였다.