KR100528338B1 - 직접 메탄올 연료전지용 연료 공급장치 - Google Patents

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Abstract

직접 메탄올 연료전지용 연료 공급장치가 개시된다. 본 직접 메탄올 연료전지용 연료 공급장치는 액체 연료가 저장되는 연료탱크, 상기 연료탱크의 상부에 형성되며, 복수개의 윅 및 연료 공급구가 형성된 윅 구조판, 상기 윅 구조판의 상부에 적층되고 상기 윅 구조판에 이동된 연료를 흡수하여 상부로 이동시키는 쉬트 스택(sheet stack) 및 상기 쉬트 스택의 상부에 적층되고 상기 쉬트 스택에 흡수된 연료를 상부로 공급하는 전극판을 포함한다. 본 발명에 따르면, 연료전지로 적정 분량의 액체 연료를 계속적으로 균일하게 공급하여 장시간 휴대가 가능하고 연료전지에서 발생한 반응 부산물을 제거하여 연료전지의 효율을 향상시킬 수 있는 직접 메탄올 연료전지용 연료 공급장치를 제공할 수 있는 효과가 있다.

Description

직접 메탄올 연료전지용 연료 공급장치{Fuel supply device for direct methanol fuel cells}
본 발명은 직접 메탄올 연료전지용 연료 공급장치에 대한 것으로, 더욱 상세하게는 연료 공급장치가 연료전지로 액체 연료를 균일한 유속으로 계속적으로 공급하고 연료전지에서 발생한 반응 부산물을 용이하게 제거할 수 있도록 윅 구조판과 패턴부에 의한 메쉬 구조의 쉬트 스택을 포함하는 직접 메탄올 연료전지용 연료 공급장치에 대한 것이다.
연료전지는 최근의 전자 장치의 휴대화, 소형화, 경량화 등의 요구에 부응하여 전자 장치의 배터리로서 관심이 집중되고 있는 에너지원이다. 2차 전지에 비해서 에너지 밀도가 높아서 소형화, 경량화에 유리하고, 일회의 연료 공급으로 장시간 전자 장치로 에너지 공급이 가능하여 휴대용 장치에 적합하다. 또한, 반응 부산물로 이산화탄소와 물만이 생성되므로 대기 오염의 염려가 없는 친환경적 에너지원이기도 하다.
연료전지는 그 전해질의 종류에 따라서, 인산형 연료전지(Phosphoric Acid Fuel Cell, PAFC), 알칼리형 연료전지(Alkaline Fuel Cell, AFC), 고분자전해질형 연료전지(Proton Exchange Membrane Fuel Cell, PEMFC), 용융탄산염형 연료전지(Molten Carbonate Fuel Cell, MCFC), 고체산화물 연료전지(Solid Oxide Fuel Cell, SOFC), 직접 메탄올 연료전지(Direct methanol fuel cells, DMFC) 등이 있다.
연료전지는 수소 이온과 산소의 반응으로 열과 물이 생성되는 화학 반응에 의해서 에너지를 생성한다. 이렇게 발생한 열을 전지 에너지로 전환하여 전자 장치에 공급하게 된다. 그러나 수소를 연료로 이용할 경우 비교적 부피가 큰 연료탱크가 필요하게 되고, 연료탱크의 부피를 줄이기 위해서 고압의 수소를 저장하면 고압 연료 저장 시스템이 필요하므로 이동형 전자 장치에 사용하기에 위험한 문제점이 있다.
직접 메탄올 연료전지는 액체 연료를 수소 공급원으로 이용하므로 수소를 기체로 저장하저장하는 경우에 비해 훨씬 많은 양의 수소를 저장할 수 있다. 또한 기존의 2차 전지보다 오래 사용할 수 있을 뿐 아니라 충전도 용이한 장점이 있어서 이동형 전자 장치에 적합한 연료전지이다.
직접 메탄올 연료전지는 도 1에 도시한 바와 같이 애노드(2), 고분자 전해질 막(membrane)(1), 및 캐소드(3)를 포함한다. 애노드 및 캐소드에서 일어나는 반응식을 나타내면 다음과 같다.
애노드 : CH3OH + H2O = CO2 + 6H+ + 6e-
캐소드 : 1.5O2 + 6H+ + 6e- = 3H2O
전체 : CH3OH + 1.5O2 = CO2 + H2O , E0 = 1.18V
액체 연료로서 메탄올을 그대로 사용할 경우 고농도의 메탄올이 이온화되지 않은 채 연료전지의 멤브레인을 통과하게 되는 메탄올 크로스 오버 현상이 일어나게 된다. 이러한 크로스 오버 현상은 공급한 액체 연료가 사용되지 못하고 소모되므로 연료전지의 효율을 떨어뜨리게 된다. 따라서 크로스 오버 현상을 줄이기 위해서 메탄올과 물을 적정 비율로 혼합하여 액체 연료 중의 메탄올의 농도를 일정 수준으로 조절하여 공급한다. 그러나, 메탄올과 혼합되어 공급되는 물은 에너지를 발생하는 화학 반응에 필요하지 않는 여분의 수분이므로 이를 원할하게 배출시켜 제거하여야 연료전지의 효율을 높일 수 있다. 또한, 연료전지의 효율을 높이기 위해서는 반응 부산물로 발생하는 이산화탄소를 멤브레인에서 효과적으로 제거시켜서 연료전지 내에서 화학 반응이 원할히 일어 날 수 있도록 하여야 한다.
따라서, 직접 메탄올 연료전지로 연료를 공급함에 있어서 적정 분량의 액체 연료를 지속적으로 공급하고, 연료전지에서 발생한 이산화탄소와 물을 효과적으로 배출시킬 수 있는 연료 공급장치가 요구된다.
미국 공개 특허 제 2001-051293호는 연료전지 부분과 연료 저장소 사이에서 모세관현상을 통해서 연료전지의 애노드에 액체 연료를 공급하는 웍 구조를 포함하는 연료 공급장치를 개시하고 있다. 동 특허에 개시된 연료전지 시스템은 애노드가 웍 구조를 통해서 액체 연료에 바로 접하게 되어서 과다한 액체 연료가 단시간에 공급되어 메탄올 크로스오버현상의 문제점을 해결할 수 없고, 또한 연료전지에서 발생하는 반응 부산물인 이산화탄소와 물을 효율적으로 제거할 수 없으므로 연료전지의 효율 또한 낮아질 수 밖에 없는 문제점을 내포하고 있다.
그 외 다공성 매질을 이용한 수동형 연료 공급장치에 대한 것들이 공지되어 있지만, 이러한 다공성 매질을 이용한 수동형 연료 공급장치를 부착한 연료전지는그 효율이 다공성 매질의 성능에 의해 크게 영향을 받는다. 다공성 매질은 연료전지의 애노드에 직접 접촉하여 모세관력으로 액체 연료를 연료탱크에서 연료전지로 이동시켜 공급한다. 따라서 공극율과 기공 크기의 분포에 의해서 품질이 결정된다. 다공성 매질의 기공의 크기 분포가 크면 전극 표면에 균일한 연료 공급이 곤란하고, 이산화탄소와 수증기 등의 부산물을 제거하기가 용이하지 못하다. 이산화탄소와 수증기에 의해서 액체 연료가 전극을 통해서 멤브레인으로 전달되는 현상이 방해받게 되면 연료전지의 효율이 급격히 떨어지는 문제점이 있다. 또한 연료가 누수되는 문제점도 잔재한다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 웍 구조와 복수의 쉬트가 스택으로 구비된 액체 연료 공급 시스템을 제공함으로써 일정 분량의 액체 연료를 균일하고 지속적으로 공급할 수 있으며 또한 반응 부산물을 효과적으로 제공하여 연료전지의 효율을 향상시킬 수 있는 직접 메탄올 연료전지용 연료 공급장치를 제공하는 것이다.
본 발명에 따른 직접 메탄올 연료전지용 연료 공급장치는 액체 연료가 저장되는 연료탱크, 상기 연료탱크의 상부에 형성되며, 복수개의 윅 및 연료 공급구가 형성된 윅 구조판, 상기 윅 구조판의 상부에 적층되고 상기 윅 구조판에 이동된 연료를 흡수하여 상부로 이동시키는 쉬트 스택 및 상기 쉬트 스택의 상부에 적층되고 상기 쉬트 스택에 흡수된 연료를 상부로 공급하는 전극판을 포함한다.
연료탱크는 상기 윅 구조판에 대해서 탈착이 가능하다.
연료탱크는 연료탱크 본체와 다공성 매질을 포함하는 것이 바람직하다.
다공성 매질은 상기 연료탱크 본체 내부에서 상기 연료탱크 본체 외부로 확장되어 형성되며, 상기 연료 공급구와 대응하는 위치에 형성된다.
상기 복수개의 윅은 가로 방향으로 적어도 2 이상의 평행한 열을 지어 형성되며, 상기 가로 방향으로 평행한 2열의 인접한 윅은 세로 방향에 대해서 서로 평행하지 않는다.
쉬트 스택은 적어도 2 이상의 쉬트가 적층하여 형성되고, 홀수층에 적층된 상기 쉬트는 제1방향으로 직선 패턴이 형성된 패턴부 및 상기 패턴부의 길이방향과 평행한 채널을 포함하고, 짝수층에 적층된 상기 쉬트는 제2방향으로 직선 패턴이 형성된 패턴부 및 상기 패턴부의 길이방향과 평행한 채널을 포함하며, 상기 제1방향의 직선 패턴과 상기 제2방향의 직선패턴은 90도 각도를 형성하는 것이 바람직하다.
인접하는 상기 쉬트의 각 상기 패턴부 및 각 상기 채널은 중첩되어 형성된다.
상기 채널은 상기 쉬트의 측면으로 적어도 일단이 개방된다.
상기 패턴부의 면적은 상기 쉬트 스택의 상부로 갈수록 좁아지게 형성된다.
상기 채널의 너비는 상기 쉬트 스택의 상부로 갈수록 넓어지게 형성된다.
전극판은 상기 쉬트 스택의 최상부 쉬트의 패턴부의 위치에 중첩되어 형성되고 상기 최상부 쉬트의 패턴에 패턴에 대응하는 패턴을 갖는 패턴부와 상기 최상부 쉬트의 채널에 중첩되는 위치에 형성된 채널을 포함한다.
상기 중첩된 패턴부는 메쉬 구조를 형성한다.
이하, 첨부된 도면을 참고하여 본 발명을 더 상세히 설명한다.
각 도면에서 동일한 구성요소를 나타내는 것은 동일한 부호를 사용하여 나타내었다.
도 2a는 본 발명의 일실시예에 따른 직접 메탄올 연료전지용 연료 공급장치의 평면도이고, 도 2b는 도 2a의 II-II'선의 단면을 나타낸 것이다.
도 2b를 참조하면, 본 발명의 직접 메탄올 연료전지용 액체 연료 공급장치는 연료탱크(100), 윅 구조판(200), 쉬트 스택(300) 및 전극판(400)이 순차적으로 적층되어 형성된다.
액체 연료가 저장되는 연료탱크(100)는 연료탱크 본체(110) 및 다공성 매질(120)을 포함하고 그 상부에 형성된 윅 구조판(200)에 탈착 및 부착이 가능하다.
연료탱크(100)는 연료탱크 본체(110)만으로도 구성될 수 있지만, 다공성 매질(120)을 포함하는 것이 더 바람직히다. 다공성 매질(120)은 발포체, 다발화 섬유, 매트화 섬유, 직조 섬유, 부직포 섬유 또는 무기질 다공성 재료 등을 사용할 수 있고, 다만 이에 한정되는 것은 아니다. 다공성 매질(120)의 다공성에 의해서 모세관력으로 연료탱크 본체(110)에 저장된 액체 연료가 흡수된다. 다공성 매질(120)은 연료탱크 본체(110)의 상부로까지 확장되어 있다. 이 다공성 매질(120)을 따라서 액체 연료가 상부에 형성되어 있는 윅 구조판(200)으로 이동된다.
연료탱크(100)는 상부에 형성된 윅 구조판(200)에 대해서 탈착 및 부착이 가능하므로, 연료탱크 본체(110)에 저장된 액체 연료가 소모된 경우, 연료탱크(100)를 윅 구조판(200)에서 탈착시켜 연료탱크 본체(110)로 액체 연료를 재충전시킨 다음 다시 윅 구조판(200)에 부착할 수 있다. 이를 통해 액체 연료의 계속적인 재충전이 가능하므로, 연료 공급장치의 반영구적인 사용이 가능하다. 연료탱크(100)는 액체 연료의 재충전을 위해서 연료탱크 본체(110)에 형성된 연료 주입구(미도시)를 더 포함하는 것이 바람직하다.
도 2c는 도 2b에서 연료탱크(100)를 제외하고 그 상부에 형성된 구조를 도시한 것이다. 도 2c를 참조하면, 윅 구조판(200)의 연료 공급구(미도시)를 통해서 이동된 액체 연료는 윅 구조판(200) 전체에 확산된다. 그 다음에, 윅 구조판(200)의 상부에 형성된 쉬트 스택(300)을 통해서 상부로 이동된다.
도 3은 도 2a 내지 도 2c의 윅 구조판(200)의 평면도를 상세히 나타낸 것이다. 도 3을 참조하면, 윅 구조판(200)은 복수개의 미세한 윅(210)과 세로 방향으로 서로 평행하며 복수의 윅을 그 사이에 두고 형성된 한쌍의 연료 공급구(220)를 포함하며, 윅 구조판(200)의 가장자리는 벽(230, wall)으로 형성되어 있다.
도면 중 일부 확대도는 윅(210)을 나타낸 것으로, 윅(210)은 윅 구조판(200)에 대해서 돌기처럼 형성되어 있다. 복수개의 윅(210)은 무작위로 형성될 수도 있지만, 액체 연료가 윅 구조판(200) 전체로 균일하게 확산(spread)되기 위해서는 일정 간격을 두고 균일하게 형성되는 것이 바람직하다. 도 3의 윅 구조판(200)에는 복수의 윅(210)이 연료 공급구(210)에 대해서 수직하는 방향을 가로 방향으로 하여 나란하게 열을 형성하며 배치되어 있다. 윅(210)의 열은 적어도 2 이상이 가로 방향으로 평행하게 배열되는 것이 바람직하다. 가로 방향으로 서로 평행한 윅(210)의 열은 세로 방향으로는 서로 평행하지 않는 것이 액체 연료의 균일한 확산을 위해서 바람직하다.
도면으로 도시하진 않았지만, 윅의 배열은 윅 구조판의 중심에서 부터 방사형으로 복수개의 원형을 형성하면서 배열되는 것도 가능하다.
도 4a 내지 도 4e는 쉬트 스택을 형성하는 각 쉬트의 평면도를 나타낸 것이다. 각 쉬트들은 순차적으로 적층되어 쉬트 스택을 형성한다. 도 4a 내지 도 4e는 5개의 쉬트의 평면도를 나타내고 있지만 쉬트 스택은 2 이상의 쉬트가 적층되어 형성될 수 있다.
도 4a를 참조하면, 제 1 쉬트(301)는 그 하부에 형성된 윅 구조판의 연료 공급구에 대응하는 위치에 형성된 연료 유입구(311), 제 1 방향의 직선패턴이 형성된 패턴부(321) 및 인접하는 패턴부(321) 사이에 형성되고 패턴부(321)의 길이 방향에 대해 평행한 채널(331)을 포함한다. 채널(331)의 양 단부 중 적어도 하나는 쉬트(301)의 측면에 대해서 개방되어 있다.
도 4b를 참조하면, 제 2 쉬트(302)는 그 하부에 형성된 제 1 쉬트(301)의 연료 유입구(311)에 대응하는 위치에 형성된 연료 유입구(312), 제 2 방향의 직선패턴이 형성되고 제 1 쉬트(301)의 패턴부(321)의 상부에 중첩되는 위치에 형성되는 패턴부(332), 및 인접하는 패턴부(322) 사이에 형성되고 제 1 쉬트(301)의 채널(331)의 위치에 중첩되는 위치에 형성되는 채널(332)를 포함한다.
제 1 방향 직선패턴과 제 2 방향 직선패턴은 서로 90도 각도를 형성한다.
마찬가지로 도 4c 내지 도 4e는 각각 제 3 쉬트(303), 제 4 쉬트(304), 제 5 쉬트(305)의 평면도를 나타내고 있다. 도 4c 내지 도 4e를 참조하면, 제 3 쉬트(303), 제 4 쉬트(304), 제 5 쉬트(305)는 각각 제 1 쉬트(301) 및 제 2쉬트(302)의 연료 유입구(311, 312), 패턴부(321, 322), 및 채널(331, 332)에 중첩되는 위치에 각각 형성된 연료 유입구(313, 314, 315), 패턴부(323, 324, 325), 및 채널(333, 334, 335)를 포함한다. 제 3 쉬트(303)와 제 5 쉬트(305)의 패턴부(323, 325)는 제 1 방향 직선 패턴이 형성되어 있고, 제 4 쉬트(304)의 패턴부(324)는 제 2 방향 직선 패턴이 형성되어 있다.
도 4a 내지 도 4e를 참조하면, 각 쉬트(301, 302, 303, 304, 305)들은 순차적으로 적층되어 있고, 각 쉬트의 패턴부(311, 321, 331, 341, 351)는 중첩되면서 상부에 형성된 패턴부일수록 그 면적이 좁아진다. 반면, 각 쉬트의 채널(331, 332, 333, 334, 335)은 중첩되면서 상부에 형성된 채널일수록 그 너비가 넓어진다.
상부로 가면서 그 너비가 넓어진 채널은 쉬트 스택의 단면도에서 깔때기 모양을 형성한다. 연료 공급장치의 상부에는 연료전지가 형성되어 사용되며, 이 연료전지 내에서 화학반응에 의해서 에너지가 발생하고 또 반응 부산물로서 이산화탄소와 수증기가 발생한다. 이산화탄소와 수증기가 연료전지에 잔재하면 연료전지에서 기대되는 화학반응을 저해하여 연료전지의 효율을 떨어뜨리게 된다. 따라서 이산화탄소와 수증기는 발생 즉시 제거되어야 한다. 연료전지에서 발생한 이산화탄소와 수증기는 채널로 유입되어 채널을 따라서 흐르다가 쉬트의 측면을 통해서 외부로 배출된다. 중첩된 채널이 하부로 갈수록 그 너비가 좁기 때문에 이산화탄소와 수증기는 채널의 하부 깊숙히까지 유입되지 않고, 대부분이 최상부 쉬트의 채널을 따라서 배출되며, 일부가 채널의 중첩부분을 통해서 아래쪽으로 유입되지만 유입된 채널을 따라 외부로 배출된다. 따라서, 이산화탄소와 수증기가 윅 구조판까지 유입되어 액체 연료에 혼합되지는 않는다.
도 4a 내지 도 4e의 각 쉬트의 패턴부(311, 321, 331, 341, 351)는 중첩되면서 메쉬형태의 패턴을 형성한다. 제 1방향 직선패턴과 제 2방향 직선패턴이 서로 인접하여 중첩되므로 쉬트 스택의 평면도에서는 패턴부가 제 1방향 직선패턴과 제 2방향 직선패턴이 교차하여 엉겨있는 구조를 형성하게 된다.
패턴부(311, 321, 331, 341, 351)가 중첩된 영역은 다공성 매질과 유사한 기능을 한다. 패턴부(311, 321, 331, 341, 351)의 교차로 인해 형성된 메쉬 구조는 많은 미세한 홀(hole)을 갖는다. 이 홀을 통해서 그 하부에 형성된 윅 구조판에 저장된 액체 연료를 모세관력으로 흡입해서 상부로 이동시킨다. 따라서, 쉬트 스택의 중첩된 패턴부(311, 321, 331, 341, 351) 영역은 액체 연료를 상부로 이동시키는 통로의 기능을 하고, 쉬트 스택의 중첩된 채널(331, 332, 333, 334, 335) 영역은 화학 반응 부산물을 연료전지로부터 외부로 배출하는 통로의 기능을 한다.
도 4a 내지 도 4e에 도시된 제 1방향 직선패턴 및 제 2방향 직선패턴은 각 쉬트의 연료 유입구에 대하여 수직하는 가로방향 및 평행하는 세로방향으로 형성되어 있지만, 이 외에도 제 1방향 직선패턴 및 제 2방향 직선패턴은 각 쉬트의 대각선에 평행한 방향으로 서로 90도 각도를 이루면서 형성될 수도 있다.
각 쉬트는 금속, 플라스틱 등의 재질로 기본판을 형성한 다음, 친수성 물질을 코팅하여 패턴부와 채널, 연료 유입구를 형성하여 제조될 수 있다. 패턴부와 채널, 연료 유입구를 형성하는 방법은 금속 에칭, 식각 등의 알려진 방법을 통해서 형성할 수 있다.
도 5는 도 2a의 전극판의 평면도이다. 전극판(400)은 그 하부에 형성된 쉬트 스택의 최상부 쉬트의 패턴부에 중첩되는 위치에 형성된 패턴부(430)와 최상부 쉬트의 채널에 중첩되는 위치에 형성된 채널(420)을 포함한다. 그 하부의 최상부 쉬트의 연료 유입구에 대응하는 위치는 벽(wall)이 형성되어 있기 때문에 액체 연료의 흐름을 일부 차단된다. 패턴부(430)의 패턴은 최상부 패턴부의 직선 패턴에 대해서 서로 90도 각도를 이루는 패턴이 형성되어 있다. 패턴부(430)의 면적은 최상부 패턴부의 면적에 비해 좁다. 반면, 채널(420)의 너비는 그 하부에 있는 최상부 쉬트의 채널의 너비에 비해서 크다. 즉, 전극판(400)의 패턴부(430)와 채널(420)은 쉬트 스택의 각 쉬트의 패턴부와 채널에 대응해서 그 패턴과 면적이 형성된다.
도 6은 도 3 내지 도 5의 윅 구조판(200), 복수의 쉬트(301, 302, 303, 304, 305) 및 전극판(400)이 순차적으로 적층되는 모습을 도시한 평면도이다. 이렇게 순차적으로 적층되어 형성된 구조물은 그 하부에 형성된 연료탱크와 함께 연료 공급장치로서 제공된다.
도 7은 도 2b의 연료 공급장치의 상부에 연료전지(500)가 형성되어 사용되는 형태의 단면을 도시한 참고도이다.
연료탱크(100)에 저장된 액체 연료는 다공성 매질(120)을 통해서 상부에 형성된 윅 구조판(200)으로 이동된다. 윅 구조판(200)에 균일하게 확산된 액체 연료는 윅 구조판(200)의 상부에 형성된 쉬트 스택(300) 및 전극판(400)의 패턴부 영역을 통해서 모세관력으로 이동되어 상부에 있는 연료전지(500)로 공급된다.
연료전지(500)에서 공급된 액체 연료를 사용하여 화학반응을 하고 난 후 발생한 반응 부산물인 이산화탄소와 수증기는 연료전지(500) 하부에 형성된 전극판(400) 및 쉬트 스택(300)의 채널로 유입되어 외부로 배출된다.
이상에서 설명한 바와 같은 본 발명에 따르면, 윅 구조판과 패턴부에 의한 메쉬 구조를 갖는 쉬트 스택을 포함하는 연료 공급장치를 제공함으로써 연료전지로 적정 분량의 액체 연료를 계속적으로 균일하게 공급하여 장시간 휴대를 가능하게 하고, 연료전지에서 발생한 반응 부산물을 제거하여 연료전지의 효율을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대해서 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.
도 1은 직접 메탄올 연료전지의 개략도를 도시한 도면,
도 2a는 본 발명의 일실시예에 따른 직접 메탄올 연료전지용 연료 공급장치의 개략적인 평면도,
도 2b는 도 2a의 II-II'선의 단면도,
도 2c는 도 2b의 연료탱크가 탈착된 구성을 도시한 단면도,
도 3은 도 2b의 윅 구조판을 나타낸 평면도,
도 4a, 도 4b, 도 4c, 도 4d, 및 도 4e는 도 2b의 쉬트 스택을 형성하는 각 쉬트를 나타낸 평면도,
도 5는 도 2b의 전극판을 나타낸 평면도,
도 6은 도 3 내지 도 5의 적층되는 모습을 나타낸 평면도, 및
도 7은 도 2b에 도시된 직접 메탄올 연료전지용 연료 공급장치의 상부에 연료전지가 부착된 것을 도시한 참고도이다.
<도면의 주요 부호에 대한 설명>
100...연료탱크 110...연료탱크 본체
120...다공성 매질 200...윅 구조판
210...윅 220...연료 공급구
300...쉬트 스택 321,322,332,342,352,420...채널
331,332,333,334,335,430...패턴부 400...전극판
500...연료전지

Claims (14)

  1. 액체 연료가 저장되는 연료탱크;
    상기 연료탱크의 상부에 형성되며, 복수개의 윅과 연료 공급구가 형성된 윅 구조판;
    상기 윅 구조판의 상부에 적층되고 상기 윅 구조판에 이동된 연료를 흡수하여 상부로 이동시키는 쉬트 스택(sheet stack); 및
    상기 쉬트 스택의 상부에 적층되고 상기 쉬트 스택에 흡수된 연료를 상부로 공급하는 전극판;을 포함하는 것을 특징으로 하는 직접 메탄올 연료전지용 연료 공급장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 연료탱크는 상기 윅 구조판에 대해서 탈착 및 부착이 가능한 것을 특징으로 하는 직접 메탄올 연료전지용 연료 공급장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 연료탱크는 연료탱크 본체와 다공성 매질을 포함하는 것을 특징으로 하는 직접 메탄올 연료전지용 연료 공급장치.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 다공성 매질은 상기 연료탱크 본체 내부에서 상기 연료탱크 본체 외부로 확장되어 형성된 것을 특징으로 하는 직접 메탄올 연료전지용 연료 공급장치.
  5. 제 3항에 있어서,
    상기 다공성 매질은 상기 연료 공급구와 대응하는 위치에 형성된 것을 특징으로 하는 직접 메탄올 연료전지용 연료 공급장치.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 복수개의 윅은 가로 방향으로 적어도 2 이상의 평행한 열을 지어 형성되는 것을 특징으로 하는 직접 메탄올 연료전지용 연료 공급장치.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 가로 방향으로 평행한 2열의 인접한 윅은 세로 방향에 대해서 서로 평행하지 않는 것을 특징으로 하는 직접 메탄올 연료전지용 연료 공급장치.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 쉬트 스택은 적어도 2 이상의 쉬트가 적층하여 형성되고,
    홀수층에 적층된 상기 쉬트는 제1방향으로 직선 패턴이 형성된 패턴부 및 상기 패턴부의 길이방향과 평행한 채널을 포함하고,
    짝수층에 적층된 상기 쉬트는 제2방향으로 직선 패턴이 형성된 패턴부 및 상기 패턴부의 길이방향과 평행한 채널을 포함하며,
    상기 제1방향의 직선 패턴과 상기 제2방향의 직선패턴은 90도 각도를 형성하는 것을 특징으로 하는 직접 메탄올 연료전지용 연료 공급장치.
  9. 제 8항에 있어서,
    인접하는 상기 쉬트의 각 상기 패턴부 및 각 상기 채널은 중첩되어 형성되는 것을 특징으로 하는 직접 메탄올 연료전지용 연료 공급장치.
  10. 제 1항에 있어서,
    상기 채널은 상기 쉬트의 측면으로 적어도 일단이 개방된 것을 특징으로 하는 직접 메탄올 연료전지용 연료 공급장치.
  11. 제 1항에 있어서,
    상기 패턴부의 면적은 상기 쉬트 스택의 상부로 갈수록 좁아지는 것을 특징으로 하는 직접 메탄올 연료전지용 연료 공급장치.
  12. 제 1항에 있어서,
    상기 채널의 너비는 상기 쉬트 스택의 상부로 갈수록 넓어지는 것을 특징으로 하는 직접 메탄올 연료전지용 연료 공급장치.
  13. 제 1항에 있어서,
    상기 전극판은 상기 쉬트 스택의 최상부 쉬트의 패턴부의 패턴에 대응하는 패턴을 갖는 패턴부와 상기 최상부 쉬트의 채널에 대응하는 위치에 채널을 포함하는 것을 특징으로 하는 직접 메탄올 연료전지용 연료 공급장치.
  14. 제 1항에 있어서,
    상기 쉬트 스택의 패턴부는 메쉬 구조를 형성하는 것을 특징으로 하는 직접 메탄올 연료전지용 연료 공급장치.
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