고분자전해질 연료전지 금속재분리판용 446M 스테인리스강의 내식성 및 전도성에 미치는 질화처리 효과

Abstract

스테인리스강은 우수한 기계적 성질과 내부식성, 가격 경쟁력으로 인해 고분자전해질 연료전지 금속분리판재로써 현재 크게 주목받고 있다. 그러나 스테인리스강의 표면 전기전도성을 향상시키기 위한 질화처리 공정은 불균일한 표면 질화물 형성으로 인해 기존 스테인리스강보다 내식성이 크게 저하되는 문제를 발생시킨다. 본 연구에서는 전산화처리 및 산세처리를 도입한 질화처리 공정을 수행함으로써 446M 스테인리스강의 내부식성과 전기전도성을 함께 향상시키고자 하였다. 표면처리를 수행한 스테인리스강은 고분자전해질 연료전기 분리판재로써의 적용가능성을 평가하기 위해 연료전지 작동환경을 모사한 분위기에서 부식실험을 수행하였고 표면접촉저항을 측정하였다. 산세처리 공정은 Cr 질화물 주변부에 형성된 Cr depleted zone을 제거하였으며 전산화처리공정은 표면을 보호하는 산화층을 형성시킴으로써 모재의 내식성을 크게 향상시켰다. 또한 표면의 Cr 질화물은 전도성 채널의 역할을 수행함으로써 표면접촉저항이 크게 감소하였다. 결과적으로 전산화처리 및 산세처리를 도입한 질화처리 공정은 446M 스테인리스강이 내식성과 전도성 측면에서 고분자전해질 연료전지 금속분리판재로써의 가능성을 높여주었다.