KR100617986B1 - 연료전지용 용기 및 연료전지 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 목적은, 막전극부재를 수용할 수 있는 소형이고 견뢰하며, 가스의 균등공급, 용기내의 온도구배의 균일화, 고효율의 전기접속이 가능한 신뢰성있는 것으로 하는 것이다. 제1, 제2전극(4,5)을 갖는 막전극부재(3)를 수용하는 오목부를 상면에 갖는 기체(6)와, 오목부 저면으로부터 기체(6) 외면에 형성된 제1유체유로(8)와, 제1전극(4)에 대향하는 오목부 저면에 일단이 설치되고, 타단이 기체(6) 외면에 형성된 제1배선도체(10)와, 오목부를 기밀하게 밀봉하는 덮개체(7)와, 덮개체(7) 하면으로부터 외면으로 형성된 제2유체유로(9)와, 덮개체(7) 하면에 일단이 설치되고, 타단이 덮개체(7) 외면으로 도출된 제2배선도체(11)를 구비하는 연료전지용 용기의 단위체가 복수개 겹쳐져서 이루어지며, 하측의 단위체의 제1배선도체가 상측의 단위체의 제2배선도체에 기밀적으로 접속되어 있음과 아울러, 단위체의 측면에서 인접하는 단위체에 겹쳐지는 측의 끝에 볼록부가 형성되어 있으며, 인접하는 볼록부 끼리가 접착되어 있다.

Description

연료전지용 용기 및 연료전지{FUEL CELL CASING AND FUEL CELL}
도1은 본 발명의 제1실시형태의 연료전지용 용기 및 그것을 이용한 연료전지를 나타낸 단면도이다.
도2는 본 발명의 제2실시형태의 연료전지용 용기 및 그것을 이용한 연료전지를 나타낸 단면도이다.
도3은 본 발명의 제3실시형태의 연료전지용 용기 및 그것을 이용한 연료전지를 나타낸 단면도이다.
도4는 종래의 연료전지용 용기 및 그것을 이용한 종래의 연료전지를 나타낸 단면도이다.
본 발명은, 막전극부재를 수용할 수 있는 세라믹스로 이루어지는 소형이며 고신뢰성의 연료전지용 용기 및 그것을 사용한 연료전지에 관한 것이다.
최근, 지금까지보다 저온에서 동작하는 소형 연료전지의 개발이 활발하게 이루어지고 있다. 연료전지에는, 이것에 사용하는 전해질의 종류에 따라, 고체 고분자 전해질형 연료전지(Polymer Electrolyte Fuel Cell:이하, PEFC라고 함)나 인산 형 연료전지, 또는 고체 전해질형 연료전지라는 것이 알려져 있다.
그 중에서도 PEFC는, 작동 온도가 80∼100℃정도라는 저온이며,
(1)출력밀도가 높고, 소형화, 경량화가 가능하다
(2)전해질이 부식성이 아니고, 또한 작동 온도가 낮으므로, 내식성의 면에서 전지 구성재료의 제약이 적으므로 비용저감이 용이하다
(3)상온에서 기동할 수 있기 때문에, 기동시간이 짧다
라는 우수한 특징을 갖고 있다. 이 때문에 PEFC는, 이상과 같은 특징을 살려서, 차량용의 구동전원이나 가정용의 코제네레이션 시스템 등으로의 적용뿐만 아니라, 휴대전화, PDA(Personal Digital Assistants), 노트북, 디지털 카메라나 비디오 등의 출력이 수W∼수십W인 휴대 전자기기용의 전원으로서의 용도가 생각되어져 오고 있다.
PEFC는, 크게 나누어서, 예를 들면, 백금이나 백금-루테늄 등의 촉매미립자가 부착된 탄소전극으로 이루어지는 연료극(애노드)과, 백금 등의 촉매미립자가 부착된 탄소전극으로 이루어지는 공기극(캐소드)과, 연료극과 공기극 사이에 개재된 필름상의 막전극부재를 가지고 구성되어 있다. 여기에서, 연료극에는, 개질부를 통해 추출된 수소가스(H2)가 공급되고, 한편, 공기극에는, 대기중의 산소가스(O2)가 공급됨으로써, 전기화학반응에 의해 소정의 전기 에너지가 생성(발전)되어, 부하에 대한 구동전원(전압/전류)으로 되는 전기 에너지가 생성된다.
구체적으로는, 연료극에 수소가스(H2)가 공급되면, 다음의 화학반응식(1)에 나타내듯이, 상기 촉매에 의해 전자(e-)가 분리된 수소이온(프로톤;H+)이 발생되어, 막전극부재를 통해 공기극측으로 통과됨과 아울러, 연료극을 구성하는 탄소전극에 의해 전자(e-)가 취출되어 부하에 공급된다.
3H2→6H++6e- …(1)
한편, 공기극에 공기가 공급되면, 다음의 화학반응식(2)에 나타낸 바와 같이, 상기 촉매에 의해 부하를 경유한 전자(e-)와 막전극부재를 통과한 수소이온(H+ )과 공기중의 산소가스(O2)가 반응해서 물(H2O)이 생성된다.
6H++3/2O2+6e-→3H2O…(2)
이러한 일련의 전기화학반응(식(1) 및 식(2))은 대략 80∼100℃의 비교적 저온의 온도조건에서 진행되고, 전력 이외의 부생성물은 기본적으로 물(H2O)뿐으로 된다.
막전극부재를 구성하는 이온 도전막(교환막)은 술폰산기를 갖는 폴리스티렌계의 양이온 교환막, 플루오로카본술폰산과 폴리비닐리덴플루오라이드의 혼합막, 플루오로카본매트릭스에 트리플루오로에틸렌을 그라프트화한 것 등이 알려져 있고, 최근에는 퍼플루오로카본술폰산막(예를 들면 나피온:상품명, 듀폰사 제품) 등이 이용되고 있다.
도4에, 종래의 연료전지(PEFC)의 구성을 단면도로 나타낸다. 도4에 있어서, 21은 PEFC, 23은 막전극부재, 24 및 25는 막전극부재를 끼워 유지하도록 막전극부재(23)상에 배치되어, 가스확산층 및 촉매층으로서의 기능을 갖는 한쌍의 다공질전극, 즉 연료극 및 공기극이며, 26은 가스 세퍼레이터, 28은 연료유로, 29는 공기유로, 30은 집전판, 31은 체결판, 32는 나사이다.
가스 세퍼레이터(26)는, 가스 세퍼레이터(26)의 외형을 형성하는 적층부 및 가스 유입출 프레임과, 연료유로(28)와 공기유로(29)를 분리하는 세퍼레이터부와, 이 세퍼레이터부를 관통하도록 형성된, 막전극부재(23)의 연료극(24) 및 공기극(25)에 대응하도록 배치된 전극으로 구성되어 있다. 막전극부재(23)의 연료극(24), 공기극(25)이 전기적으로 직렬 및/또는 병렬로 접속되도록 가스 세퍼레이터(26)를 통해 다수 적층하고, 집전판(30)에 의해 전기취출하고, 체결판(31)에 의해 각 가스 세퍼레이터를 필요한 면압으로 나사(32)로 체결고정을 행하여, 전지의 최소단위인 연료전지 스택으로 하고, 이 연료전지 스택을 상자체에 수납한 것이 일반적인 PEFC본체이다.
가스 세퍼레이터(26)에 형성된 연료유로(28)를 통해 연료극(24)에는 개질기로부터 수증기를 함유하는 연료가스(수소가 풍부한 가스)가 공급되고, 또한, 공기극(25)에는 공기유로(29)를 통해 대기중으로부터 산화제 가스로서 공기가 공급되어, 막전극부재(23)에서의 화학반응에 의해 발전된다.
관련기술로서는, 일본특허공개2001-266910호 공보 및 일본특허공표2001-507501호공보가 있다.
그러나, 이러한 고전압, 고용량의 전지로서 종래부터 제안되어 개발되고 있 는 연료전지(21)는 스택구조를 가지고 구성요소가 대면적화된 대중량이며 대형의 전지이며, 소형 전지로서의 연료전지의 이용은, 종래는 거의 생각되어 있지 않았다.
즉, 이러한 연료전지(21)에 있어서의 종래의 가스 세퍼레이터(26)에는, 이것을 이용해서 막전극부재(23)를 적층한 적층체에 있어서, 막전극부재(23)의 측면이 외부로 도출되어 있음으로써, 휴대시의 낙하 등에 의해 손상을 받기 쉽고, 연료전지(21) 전체의 기계적 신뢰성을 확보하기 어렵다고 하는 문제점이 있었다.
또, 휴대 전자기기에 연료전지(21)를 탑재하기 위해서는, 종래의 대형 연료와는 다른, 콤팩트성, 간편성, 안전성이 우수한 연료전지용 용기가 필요하게 된다. 즉, 범용의 화학전지와 같은 포터블 전원으로서 적용하기 위해서는, 작동온도까지의 온도상승을 단시간화하기 위해서, 또 열용량을 작게 하기 위해서, 연료전지용 용기를 소형화, 저배화(low-profile)할 필요가 있지만, 종래의 연료전지(21)에서는 열용량의 비율의 대부분을 차지하는 가스 세퍼레이터(26)는 특히 카본판의 표면에 절삭가공으로 유로형성되는 가스 세퍼레이터(26)의 경우 등, 박육화하면 약해지므로, 수㎜의 두께가 필요하다. 이 때문에, 소형화, 저배화가 곤란하다라는 문제점도 있었다.
또한, 연료전지(21)의 출력전압은, 가스 세퍼레이터(26)의 두께가 두꺼운 경우, 저항이 커져, 그 결과, 출력전류에 대한 전압손실이 증가하여, 출력전압이 저하한다라는 문제점도 있었다. 또, 복수의 막전극부재(23)와 그 대향하는 연료극(24), 공기극(25)과 가스 세퍼레이터(26)의 조합이, 임의로 효율좋게 직렬 접속 또는 병렬 접속되어서, 전체의 출력전압 및 출력전류가 조정되도록 할 필요가 있지만, 종래의 연료전지(21)에서는 막전극부재(23)를 사이에 둔 연료극 및 공기극으로부터 전기를 취출하기 위해서는, 집전판(30)으로 외부로 인출하여 외부 전기회로와 접속시키고, 체결판(31)을 이용해서 복수의 가스 세퍼레이터(26)를 도전성 재료로서 겹쳐서 직렬 접속하는 방법으로 되어, 집전판(30)과 체결판(31) 및 나사(32)를 절연할 필요가 있으며, 소형 연료전지에 있어서는 부재점수가 증가하여, 박형화가 곤란하며, 또한 셀간의 전기접속의 자유도가 작다라는 문제점도 있다.
본 발명은 이상과 같은 종래의 기술의 문제점을 감안하여 완성된 것이며, 그 목적은, 막전극부재를 수납가능한, 소형이며, 견뢰한 연료전지용 용기이며, 또한, 고효율의 전기접속을 꾀할 수 있는 신뢰성이 있는 연료전지용 용기 및 그것을 사용한 연료전지를 제공하는 데에 있다.
본 발명은, 서로 겹쳐지는 복수의 단위체를 포함하는 연료전지용 용기로서,
각 단위체는, 한쪽 주면 및 다른쪽 주면에 각각 제1전극 및 제2전극을 갖는 막전극부재를 수용하는 오목부를 일방측에 갖는 세라믹스로 이루어지는 기체와,
상기 막전극부재의 상기 한쪽 주면에 대향하는 상기 오목부의 저면으로부터 상기 기체의 외면에 걸쳐서 형성된 제1유체유로와,
일단이 상기 막전극부재의 상기 제1전극에 대향하는 상기 오목부의 저면에 설치되고, 타단이 상기 기체의 외면에 걸쳐서 형성된 제1배선도체와,
상기 기체의 상기 오목부의 주위의 한쪽 면에 상기 오목부를 덮어서 부착되는, 상기 오목부를 기밀하게 밀봉하는 덮개체와,
상기 막전극부재의 상기 다른쪽 주면에 대향하는 상기 덮개체의 한쪽 면으로부터 상기 덮개체의 외면에 걸쳐서 형성된 제2유체유로와,
일단이 상기 막전극부재의 상기 제2전극에 대향하는 상기 덮개체의 한쪽 면에 설치되고, 타단이 상기 덮개체의 외면으로 도출된 제2배선도체를 구비하고,
한쪽의 단위체의 상기 제1배선도체가, 겹쳐져서 인접하는 다른쪽의 단위체의 상기 제2배선도체에 전기적으로 접속되어 있음과 아울러, 상기 단위체의 측면에서, 인접하는 상기 단위체에 겹쳐지는 측의 끝에 볼록부가 형성되어 있고, 인접하는 상기 볼록부 끼리가 접착되어 있는 것을 특징으로 하는 연료전지용 용기이다.
또 본 발명은, 서로 겹쳐지는 복수의 단위체를 포함하는 연료전지용 용기로서,
각 단위체는, 한쪽 주면 및 다른쪽 주면에 각각 제1전극 및 제2전극을 갖는 막전극부재를 수용하는 오목부를 일방측에 복수개 갖는 세라믹스로 이루어지는 기체와,
상기 막전극부재의 상기 한쪽 주면에 대향하는 상기 오목부의 저면으로부터 상기 기체의 외면에 걸쳐서 형성된 제1유체유로와,
일단이 상기 막전극부재의 상기 제1전극에 대향하는 상기 오목부의 저면에 설치되고, 타단이 상기 기체의 외면으로 도출된 제3배선도체와,
상기 기체의 상기 오목부의 주위의 한쪽 면에 상기 오목부를 덮어서 부착되는, 상기 오목부를 기밀하게 밀봉하는 덮개체와,
상기 막전극부재의 상기 다른쪽 주면에 대향하는 상기 덮개체의 한쪽 면으로부터 상기 덮개체의 외면에 걸쳐서 형성된 제2유체유로와,
일단이 상기 막전극부재의 상기 제2전극에 대향하는 상기 덮개체의 한쪽 면에 설치되고, 타단이 상기 덮개체의 외면으로 도출된 제4배선도체와,
상기 기체에 형성되어, 일단이 상기 복수의 오목부 중 1개의 저면에서 상기막전극부재의 상기 제1전극에 대향하는 제3배선도체에 접속됨과 아울러, 타단이 상기 복수의 오목부의 다른 1개의 저면에서 상기 막전극부재의 상기 제1전극에 대향하는 제3배선도체에 접속되는 제5배선도체를 구비하고,
한쪽의 단위체의 상기 제3배선도체가, 겹쳐져서 인접하는 다른쪽의 단위체의 상기 제4배선도체에 전기적으로 접속되어 있음과 아울러, 상기 단위체의 측면에서, 인접하는 상기 단위체에 겹쳐지는 측의 끝에 볼록부가 형성되어 있고, 인접하는 상기 볼록부 끼리가 접착되어 있는 것을 특징으로 하는 연료전지용 용기이다.
또 본 발명은, 서로 겹쳐지는 복수의 단위체를 포함하는 연료전지용 용기로서,
각 단위체는, 한쪽 주면 및 다른쪽 주면에 각각 제1전극 및 제2전극을 갖는 막전극부재를 수용하는 오목부를 일방측에 복수 갖는 세라믹스로 이루어지는 기체와,
상기 막전극부재의 상기 한쪽 주면에 대향하는 상기 오목부의 저면으로부터 상기 기체의 외면에 걸쳐서 형성된 제1유체유로와,
일단이 상기 막전극부재의 상기 제1전극에 대향하는 상기 오목부의 저면에 설치되고, 타단이 상기 기체의 외면에 걸쳐서 형성된 제6배선도체와,
상기 기체의 상기 오목부의 주위의 한쪽 면에 상기 오목부를 덮어서 부착되는, 상기 오목부를 기밀하게 밀봉하는 덮개체와,
상기 막전극부재의 상기 다른쪽 주면에 대향하는 상기 덮개체의 한쪽 면으로부터 상기 덮개체의 외면에 걸쳐서 형성된 제2유체유로와,
일단이 상기 막전극부재의 상기 제2전극에 대향하는 상기 덮개체의 한쪽 면에 설치되고, 타단이 상기 덮개체의 외면으로 도출된 제7배선도체를 구비하고,
상기 연료전지용 용기는, 일단이 상기 복수의 오목부 중 1개의 저면에서 상기 막전극부재의 상기 제1전극에 대향하는 제6배선도체에 접속됨과 아울러, 타단이 상기 기체의 상기 덮개체가 부착되는 한쪽 면으로 도출된 제8배선도체와,
일단이 상기 덮개체의 한쪽 면에서 상기 복수의 오목부 중 다른 1개의 상기 막전극부재의 상기 제2전극에 대향하는 제7배선도체에 접속됨과 아울러, 타단이 상기 기체의 상기 한쪽 면에 부착되는 상기 덮개체의 한쪽 면에 상기 제8배선도체의 타단과 대향하도록 도출된 제9배선도체를 구비하고,
한쪽의 단위체의 상기 제6배선도체가, 겹쳐져서 인접하는 다른쪽의 단위체의 상기 제7배선도체에 전기적으로 접속되어 있음과 아울러, 상기 단위체의 측면에서, 인접하는 상기 단위체에 겹쳐지는 측의 끝에 볼록부가 형성되고 있고, 인접하는 상기 볼록부 끼리가 접착되어 있는 것을 특징으로 하는 연료전지용 용기이다.
또 본 발명은, 상기 제8배선도체가 상기 다른쪽의 단위체에 설치되고, 상기 제9배선도체가 상기 한쪽의 단위체에 설치되고,
상기 제8배선도체와 상기 제9배선도체가 접속용 배선도체에 의해 접속되는 것을 특징으로 한다.
또 본 발명은, 상기 볼록부 끼리를 접착하는 접착제는 열경화성 수지로 이루어짐과 아울러 경화온도가 200℃이하인 것을 특징으로 한다.
또 본 발명은, 상기 기체 및 덮개체는 굽힘강도가 200㎫이상인 것을 특징으로 한다.
또 본 발명은, 상기 기체 및 덮개체는 두께가 0.2∼5mm인 것을 특징으로 한다.
또 본 발명은, 상기 기체 및 덮개체는 상대밀도가 90%이상인 산화알루미늄질 소결체로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
또 본 발명은, 한쪽 주면 및 상측 주면에 각각 제1전극 및 제2전극을 갖는 막전극부재와,
상술한 연료전지용 용기를 포함하고,
상기 연료전지용 용기의 상기 오목부에 상기 막전극부재를 수용해서, 상기 막전극부재의 상기 한쪽 주면과 상기 제1유체유로 사이 및 다른쪽 주면과 상기 제2유체유로 사이에서 각각의 유체를 교환할 수 있도록 배치함과 아울러, 상기 제1배선도체를 상기 제1전극에, 제2배선도체를 상기 제2전극에 각각 전기적으로 접속하고, 상기 기체의 상기 오목부의 주위의 한쪽 면에 상기 오목부를 덮어서 상기 덮개 체를 부착해서 이루어지는 것을 특징으로 하는 연료전지이다.
또 본 발명은, 한쪽 주면 및 다른쪽 주면에 각각 제1전극 및 제2전극을 갖는 막전극부재와,
상술한 연료전지용 용기를 포함하고,
상기 연료전지용 용기의 복수개의 상기 오목부에 상기 막전극부재를 수용해서 상기 막전극부재의 상기 한쪽 주면과 상기 제1유체유로 사이 및 다른쪽 주면과 상기 제2유체유로 사이에서 각각의 유체를 교환할 수 있도록 배치함과 아울러, 상기 제3배선도체를 제1전극에, 제4배선도체를 상기 제2전극에, 상기 제5배선도체를 상기 제3배선도체에 각각 전기적으로 접속하고, 상기 기체의 상기 오목부의 주위의 한쪽 면에 상기 오목부를 덮어서 상기 덮개체를 부착해서 이루어지는 것을 특징으로 하는 연료전지이다.
또 본 발명은, 한쪽 주면 및 다른쪽 주면에 각각 제1전극 및 제2전극을 갖는 막전극부재와,
상술한 연료전지용 용기를 포함하고,
상기 연료전지용 용기의 복수개의 상기 오목부에 상기 막전극부재를 수용해서, 상기 막전극부재의 상기 한쪽 주면과 상기 제1유체유로 사이 및 다른쪽 주면과 상기 제2유체유로 사이에서 각각의 유체를 교환할 수 있도록 배치함과 아울러, 상기 제6배선도체를 상기 제1전극에, 제7배선도체를 상기 제2전극에, 상기 제8배선도체의 일단을 상기 제6배선도체에, 제9배선도체의 일단을 상기 제7배선도체에 각각 전기적으로 접속하고, 상기 기체의 상기 오목부의 주위의 한쪽 면에 상기 오목부를 덮음과 아울러 상기 제8 및 제9배선도체의 상기 타단끼리를 접속해서 상기 덮개체를 부착해서 이루어지는 것을 특징으로 하는 연료전지이다.
본 발명에 따르면, 연료전지용 용기는, 한쪽 주면 및 다른쪽 주면에 각각 제1 및 제2전극을 갖는 막전극부재를 수용하는 오목부를 일방측에 갖는 세라믹스로 이루어지는 기체와, 이 기체의 오목부의 주위의 한쪽 면에 오목부를 덮어서 부착되는, 오목부를 기밀하게 밀봉하는 덮개체를 구비하고 있다. 따라서, 연료전지용 용기내를 기밀하게 밀봉함으로써, 기체 등의 유체의 누설이 없고, 이 용기 외에 패키지 등의 용기를 설치할 필요가 없이, 효율좋게 동작시킬 수 있는 연료전기가 얻어짐과 아울러, 소형화에도 유효한 것으로 된다. 또, 오목부를 한쪽 면에 갖는 세라믹스로 이루어지는 기체와 오목부를 밀봉하는 덮개체로 형성되는 상자체내에 복수의 막전극부재를 수납해서 연료전지로 할 수 있으므로, 막전극부재가 용기의 외부로 도출되어 손상을 받거나 하는 일이 없어 연료전지 전체로서의 기계적 신뢰성이 향상된다. 또, 오목부 및 덮개체로 구성되는 용기내부에 일단이 설치된 제1 및 제2배선도체 또는 제3, 제4 및 제5배선도체, 또는 제6, 제7, 제8 및 제9배선도체 외에는 막전극부재 자체에 불필요한 전기적 접촉을 하지 않아도 되므로, 신뢰성 및 안전성이 높은 연료전지가 얻어진다. 또한, 연료전지용 용기의 구성재료로서 세라믹스를 이용함으로써, 각종의 가스를 비롯한 유체에 대한 내식성이 우수한 연료전지가 얻어진다.
또, 막전극부재의 한쪽 주면에 대향하는 오목부의 저면으로부터 기체의 외면에 걸쳐서 형성된 제1유체유로와, 막전극부재의 다른쪽 주면에 대향하는 덮개체의 한쪽 면으로부터 덮개체의 외면에 걸쳐서 형성된 제2유체유로를 구비하고 있으므로, 각각의 유체유로는 막전극부재를 사이에 두고 각각 대향하는 내벽면에 형성되어 있다. 따라서, 막전극부재에 공급되는 유체의 균일공급성을 향상시킬 수 있다.
또, 세라믹스로 이루어지는 기체 및 덮개체는 종래의 재료인 카본몰드재와 비교해서 강도가 크므로 얇게 할 수 있어, 기체 및 덮개체의 저항을 낮출 수 있으며, 그 결과, 전압손실을 저감시켜 고출력의 연료전지를 제공할 수 있다.
또, 집전판이나 체결판을 이용하지 않고 볼록부를 접착제를 이용해서 접착함으로써 단위체를 고정하는 것이므로, 부품점수가 줄어 박형화할 수 있다.
또한, 각 유체유로는 기체와 덮개체에 형성되기 때문에, 각 유체유로의 밀폐성이 우수하고, 본래는 유로적으로 멀리 떨어져 있어야 할 2종류의 원료유체(예를 들면 산소가스와 수소가스 또는 메탄올 등)가 혼합됨으로써 연료전지로서의 기능이 발현되지 않게 되는 일이 없고, 또 가연성의 유체가 고온으로 혼합되어서 인화, 폭발을 일으킬 위험성도 없으므로, 안전한 연료전지를 제공할 수 있다.
또, 본 발명에 따르면, 연료전지는, 본 발명의 연료전지용 용기의 오목부에 막전극부재를 수용해서, 막전극부재의 한쪽 주면 및 다른쪽 주면을 제1 및 제2유체유로 사이에서 각각의 유체를 교환할 수 있도록 배치함과 아울러, 제1 및 제2전극을 제1 및 제2배선도체에 각각 전기적으로 접속하고, 기체의 오목부의 주위의 한쪽 면에 오목부를 덮어 덮개체를 부착해서 이루어진다. 따라서, 배선도체로 자유롭게 전기배선이 가능하므로, 원하는 전압, 전류를 얻을 수 있다.
이상과 같은 본 발명의 연료전지용 용기에 따른 특징을 구비한, 소형, 견뢰 하며, 가스의 균등공급, 고효율의 전기접속을 구성할 수 있는 신뢰성있는 연료전지를 얻을 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 연료전지용 용기는, 기체에 형성된, 일단이 상기 복수의 오목부 중 1개의 저면에서 막전극부재의 제1전극에 대향하는 제3배선도체에 접속됨과 아울러, 타단이 상기 복수의 오목부 중 다른 1개의 저면에서 막전극부재의 제1전극에 대향하는 제3배선도체에 접속되는 제5배선도체를 구비하고 있으므로, 복수개의 막전극부재를 전기적으로 접속함으로써 이들을 병렬 접속하는 것이 가능하게 된다. 그 결과, 연료전지 전체의 출력전류의 조정이 가능하므로, 막전극부재에서 전기화학적으로 발생된 전기를 양호한 상태로 외부로 취출할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면 연료전지용 용기는, 막전극부재를 수용하는 복수개의 오목부를 갖는 기체 및 이것에 부착되는 덮개체에 형성된, 일단이 상기 복수의 오목부 중 다른 1개의 저면에서 막전극부재의 제1전극에 대향하는 제6배선도체에 접속됨과 아울러, 타단이 기체의 한쪽 면의 덮개체가 부착되는 부위로 도출된 제8배선도체와, 일단이 덮개체의 한쪽 면에서 상기 복수의 오목부 중 다른 1개의 막전극부재의 제2전극에 대향하는 제7배선도체에 접속됨과 아울러, 타단이 덮개체의 한쪽 면의 기체의 한쪽 면에 부착되는 부위에 제8배선도체의 타단과 대향하도록 도출된 제9배선도체를 구비하고 있다. 따라서, 복수개의 막전극부재를 전기적으로 접속함으로써 이들을 직렬 접속하는 것이 가능하게 된다. 그 결과 하나하나의 막전극부재의 발전에서는 미소 전압이어도, 직렬 접속에 의해 합계의 전압의 조정이 가능하므로, 막전극부재에서 전기화학적으로 발생된 전기를 양호한 상태로 외부로 취출할 수 있다.
또, 본 발명에 따르면, 연료전지는, 본 발명의 연료전지용 용기의 오목부에 막전극부재를 수용해서, 이 막전극부재의 한쪽 주면 및 다른쪽 주면을 제1 및 제2유체유로 사이에서 각각의 유체를 교환할 수 있도록 배치함과 아울러, 제1 및 제2전극을 제1∼제2배선도체, 및 제3∼제5배선도체, 및 제6∼제9배선도체에 각각 전기적으로 접속하고, 기체의 오목부의 주위의 한쪽 면에 오목부를 덮어서 덮개체를 부착해서 이루어진다. 따라서, 이상과 같은 본 발명의 연료전지용 용기에 따른 특징을 구비한, 소형이고 견뢰하며, 고효율의 전기접속을 꾀할 수 있는 신뢰성있는 연료전지를 얻을 수 있음과 아울러, 복수개의 막전극부재를 병렬 접속함으로써 연료전지 전체의 출력전류의 조정이 가능하므로, 또는 복수개의 막전극부재를 직렬 접속함으로써 합계의 전압의 조정이 가능하므로, 막전극부재에서 전기화학적으로 생성된 전기를 양호한 상태로 외부로 취출할 수 있다.
따라서, 본 발명의 연료전지용 용기 및 연료전지는, 콤팩트성, 간편성, 안전성이 우수하고, 유체의 균등공급, 고효율의 전기접속에 의해, 장기간에 걸쳐 안정되게 작동시킬 수 있는 것으로 된다.
또, 본 발명에 따르면, 연료전지는, 본 발명의 연료전지용 용기의 오목부에 막전극부재를 수용해서, 이 막전극부재의 한쪽 주면 및 다른쪽 주면을 제1 및 제2유체유로 사이에서 각각의 유체를 교환할 수 있도록 배치함과 아울러, 제1 및 제2전극을 제1 및 제2배선도체에 각각 전기적으로 접속하고, 기체의 오목부의 주위의 상면에 오목부를 덮어 덮개체를 부착해서 이루어지므로, 막전극부재가 노출되어 손 상을 받는 일이 없다. 또, 오목부 및 덮개체로 구성되는 용기내부에 일단이 설치된 제1 및 제2배선도체 외에는 막전극부재에 불필요한 전기적 접촉을 하지 않아도 되므로, 신뢰성 및 안정성이 높은 연료전지를 얻을 수 있다. 또, 제1 및 제2유체유로는 막전극부재를 사이에 두고, 각각 대향하는 내벽면인 기체의 오목부의 저면 및 덮개체의 한쪽 면에 형성되어 있으므로, 막전극부재에 공급되는 가스의 균일공급성을 향상시킬 수 있고, 막전극부재의 제1 및 제2전극에 공급되는 가스분압이 내려가는 것을 없앨 수 있으므로, 소정의 안정된 출력전압을 얻을 수 있다. 그리고, 막전극부재에 발생하는 응력도 억제할 수 있어 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 연료전지는 제1∼제9배선도체에 의해 3차원적으로 자유롭게 배선할 수 있으므로, 복수의 막전극부재를 임의로 직렬 접속 또는 병렬 접속하는 것이 가능하게 된다. 그 결과, 전체의 출력전압 및 출력전류를 효율좋게 조정하는 것이 가능하게 되므로, 막전극부재에서 전기화학적으로 생성된 전기를 양호하게 외부로 취출할 수 있다.
또, 연료전지는 인접하는 볼록부 끼리를 접착제를 이용해서 고정하므로, 부착부재를 이용할 필요가 없어 연료전지를 보다 한층 저배화할 수 있다.
이하 도면을 참고로 해서 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.
본 발명을 첨부도면에 기초하여 상세하게 설명한다. 도1은 본 발명의 제1실시형태의 연료전지용 용기 및 그것을 이용한 연료전지를 나타낸 단면도이다. 이들 도면에 있어서, 1은 연료전지, 2는 연료전지용 용기, 3은 막전극부재, 4는 제1전극, 5는 제2전극, 6은 기체, 7은 덮개체, 8은 제1유체유로, 9는 제2유체유로, 10은 제1배선도체, 11은 제2배선도체, 12는 볼록부, 13은 연료전지용 용기의 단위체, 14는 접착제이다.
막전극부재(3)는 예를 들면 이온도전막(교환막)의 양 주면상에, 애노드측 전극이 되는 연료극(도시생략)과, 캐소드측 전극이 되는 공기극(도시생략)이 일체적으로 형성되고, 한쪽 주면인 하측 주면에 제1전극(4)이 형성되고, 다른쪽 주면인 상측 주면에 제2전극(5)이 형성된다. 그리고, 막전극부재(3)에서 발전된 전류를 제1전극, 제2전극으로 흐르게 하여 외부로 취출할 수 있는 것으로 되어 있다.
이러한 막전극부재(3)의 이온 도전막(교환막)은 퍼플루오로카본술폰산 수지, 예를 들면 「나피온」(상품명, 듀폰사 제품) 등의 프로톤 전도성의 이온교환수지에 의해 구성되어 있다. 또, 연료극 및 공기극은 다공질상태의 가스 확산전극이며, 다공질 촉매층과 가스 확산층의 양쪽의 기능을 겸비한 것이다. 이들 연료극 및 공기극은 백금, 팔라듐 또는 이들의 합금 등의 촉매를 담지한 도전성 미립자, 예를 들면 카본 미립자를 폴리테트라플루오로에틸렌과 같은 소수성 수지결합제에 의해 유지시킨 다공질체에 의해 구성되어 있다.
막전극부재(3)의 하측 주면의 제1전극(4) 및 상측 주면의 제2전극(5)은 백금이나 백금-루테늄 등의 촉매미립자가 부착된 탄소전극을 막전극부재(3)상에 핫프레스하는 방법, 또는 백금이나 백금-루테늄 등의 촉매미립자가 부착된 탄소전극재료와 전해질재료를 분산시킨 용액의 혼합물을 전해질상에 도포 또는 전사하는 방법 등에 의해 형성된다.
연료전지용 용기(2)는 복수의 단위체(13)를 서로 겹쳐서 구성된다. 각 단위 체(13)는 오목부를 갖는 기체(6)와 덮개체(7)로 이루어지며, 막전극부재(3)를 오목부의 내부에 탑재해서 기밀하게 밀봉하는 역할을 가지며, 산화알루미늄(Al2O3)질 소결체, 멀라이트(3Al2O3·2SiO2)질 소결체, 탄화규소(SiC)질 소결체, 질화알루미늄(AlN)질 소결체, 질화규소(Si3N4)질 소결체, 유리세라믹스 소결체 등의 세라믹스재료로 형성되어 있다.
또, 유리세라믹스 소결체는 유리성분과 필러성분으로 이루어지지만, 유리성분으로서는, 예를 들면 SiO2-B2O3계, SiO2-B2O 3-Al2O3계, SiO2-B2O3-Al2 O3-MO계(단, M은 Ca, Sr, Mg, Ba 또는 Zn을 나타낸다.), SiO2-Al2O3-M1O-M 2O계(단, M1 및 M2는 동일하거나 또는 다르며 Ca, Sr, Mg, Ba 또는 Zn을 나타낸다), SiO2-B2O3-Al 2O3-M1O-M2O계(단, M1 및 M2는 상기와 같음), SiO2-B2O3-M 3 2O계(단, M3은 Li, Na 또는 K를 나타낸다), SiO2-B2O3-Al2O3-M3 2O계(단, M3은 상기와 같음), Pb계 유리, Bi계 유리 등을 들 수 있다.
또, 필러성분으로서는, 예를 들면 Al2O3, SiO2, ZrO2와 알칼리토류 금속산화물의 복합 산화물, TiO2와 알칼리토류 금속산화물의 복합 산화물, Al2O3 및 SiO2로부터 선택되는 적어도 1종을 함유하는 복합 산화물(예를 들면, 스피넬, 멀라이트, 근청석(cordierite) 등을 들 수 있다.
연료전지용 용기(2)의 단위체(13)는, 오목부를 갖는 기체(6)와 덮개체(7)로 이루어진다. 기체(6)의 오목부의 주위에 오목부를 덮어서 덮개체(7)를 부착함으로써 오목부를 기밀하게 밀봉하기 위해서 땜납이나 은납 등의 금속접합재료에 의한 접합, 에폭시 등의 수지재료에 의한 접합, 기체(6)의 오목부의 주위의 한쪽 면인 상면에 철합금 등으로 만들어진 시일링 등을 접합해서 심용접(seam welding)이나 일렉트론 빔이나 레이저 등으로 용접하는 방법 등에 의해, 덮개체(7)가 기체(6)에 부착된다. 또, 덮개체(7)에도 기체(6)와 동일한 오목부를 형성해 두어도 좋다.
기체(6) 및 덮개체(7)는 각각 두께를 얇게 하고, 연료전지(1)의 저배화를 가능하게 하기 위해서는, 기계적 강도인 굽힘강도가 200㎫이상인 것이 바람직하다.
기체(6) 및 덮개체(7)는 예를 들면 상대밀도가 90%이상인 치밀질로 이루어지는 산화알루미늄질 소결체로 형성되어 있는 것이 바람직하다. 그 경우이면, 예를 들면, 먼저 산화알루미늄 분말에 희토류 산화물 분말이나 소결조제를 첨가, 혼합해서 산화알루미늄질 소결체의 원료분말을 조정한다. 계속해서, 이 산화알루미늄질 소결체의 원료분말에 유기바인더 및 분산매를 첨가, 혼합해서 페이스트화하고, 이 페이스트로부터 닥터블레이드법에 의해, 또는 원료분말에 유기바인더를 첨가하여, 프레스성형, 압연성형 등에 의해, 소정 두께의 그린시트를 제작한다. 그리고, 이 그린시트에 대해서, 금형에 의한 천공, 마이크로 드릴, 레이저 등에 의해, 제1유체유로(8) 및 제2유체유로(9)로서의 관통구멍 및 제1배선도체(10) 및 제2배선도체(11)를 설치하기 위한 관통구멍을 형성한다.
제1배선도체(10) 및 제2배선도체(11)는 산화를 방지하기 위해서, 텅스텐 및/ 또는 몰리브덴으로 형성되어 있는 것이 바람직하다. 그 경우이면, 예를 들면, 무기성분으로서 텅스텐 및/또는 몰리브덴 분말 100질량부에 대해서, Al2O3를 3∼20질량부, Nb2O5를 0.5∼5질량부의 비율로 첨가해서 이루어지는 도체 페이스트를 조제한다. 이 도체 페이스트를 그린시트의 관통구멍내에 충전해서 관통도체로서의 비아도체를 형성한다.
이들 도체 페이스트중에는, 기체(6)나 덮개체(7)의 세라믹스와의 밀착성을 높이기 위해서, 산화알루미늄 분말이나, 기체(6)나 덮개체(7)를 형성하는 세라믹스성분과 동일의 조성물 분말을 예를 들면 0.05∼2체적%의 비율로 첨가하는 것도 가능하다.
또, 기체(6)나 덮개체(7)의 표층 및 내층으로의 제1배선도체(10) 및 제2배선도체(11)의 형성은, 관통구멍으로 도체 페이스트를 충전해서 비아도체를 형성하기 전후 또는 그것과 동시에, 같은 도체 페이스트를 그린시트에 대하여 스크린인쇄, 그라비야인쇄 등의 방법으로 소정 패턴으로 인쇄 도포해서 형성한다.
그 후, 도체 페이스트를 인쇄하여 충전한 소정 매수의 시트상 성형체를 위치맞춤해서 적층 압착한 후, 이 적층체를, 예를 들면 비산화성 분위기중에서, 소성 최고온도가 1200∼1500℃인 온도에서 소성해서, 목적으로 하는 세라믹스의 기체(6), 덮개체(7) 및 제1배선도체(10), 제2배선도체(11)를 얻는다.
또, 세라믹스로 이루어지는 기체(6) 및 덮개체(7)는 그 두께를 0.2mm이상으로 하는 것이 바람직하다. 두께가, 0.2mm미만에서는, 강도가 저하되는 경향이 있으 므로, 기체(6)에 덮개체(7)를 부착했을 때에 발생되는 응력에 의해, 기체(6) 및 덮개체(7)에 갈라짐 등이 발생되기 쉬워지는 경향이 있다. 한편, 두께가 5mm를 초과하면, 박형화, 저배화가 곤란하게 되므로, 소형 휴대기기에 탑재하는 연료전지로서는 부적절하게 되며, 또, 열용량이 커지기 때문에, 막전극부재(3)의 전기화학반응 조건에 상당하는 적절한 온도로 재빠르게 설정하는 것이 곤란하게 되는 경향이 있다.
제1배선도체(10) 및 제2배선도체(11)는 각각 막전극부재(3)의 제1전극(4) 및 제2전극(5)에 전기적으로 접속되어서, 막전극부재(3)에서 발전된 전류를 연료전지용 용기(2)의 외부로 취출하기 위한 도전로로서 기능하고, 종래의 집전판의 기능을 겸비한다.
제1배선도체(10)는, 일단이 기체(6)의 오목부의 저면의 막전극부재(3)의 제1전극(4)에 대향하는 부위에 설치되고, 타단이 기체(6)의 외면으로 도출되어 형성되어 있다. 이러한 제1배선도체(10)는 상술한 바와 같이 기체(6)와 일체적으로 형성되고, 제1배선도체(10)를 제1전극(4)에 접촉시키기 쉽도록 기체(6)의 오목부의 저면으로부터, 10㎛이상 높게 되도록 형성하는 것이 바람직하다. 이 높이를 얻기 위해서는, 상술한 바와 같이 도체 페이스트를 인쇄 도포해서 형성할 때, 인쇄조건을 두껍게 하도록 설정하면 좋다. 또, 제1배선도체(10)는 제1전극(4)에 대향시켜서 복수개 배치하고, 제1배선도체(10)에 의한 전기손실을 감소시키는 것이 바람직하고, 제1배선도체(10)의 기체(6)의 관통부에 대해서는 50㎛이상의 직경으로 하는 것이 바람직하다.
또, 제2배선도체(11)는 일단이 덮개체(7)의 한쪽 면인 하면의 막전극부재(3)의 제2전극(5)에 대향하는 부위에 설치되고, 타단이 덮개체(7)의 외면으로 도출되어 형성되어 있다. 이러한 제2배선도체(11)도, 제1배선도체(10)와 마찬가지로, 덮개체(7)와 일체적으로 형성되고, 제2배선도체(11)를 제2전극(5)에 접촉시키기 쉽도록 덮개체(7)의 하면으로부터, 10㎛이상 높게 되도록 형성하는 것이 바람직하다. 이 높이를 얻기 위해서는, 상술한 바와 같이 도체 페이스트를 인쇄 도포해서 형성할 때, 인쇄조건을 두껍게 하도록 설정하면 좋다. 또, 제2배선도체(11)는 제2전극(5)에 대향시켜서 복수개 배치하고, 제2배선도체(11)에 의한 전기손실을 감소시키는 것이 바람직하고, 제2배선도체(11)의 덮개체(7)의 관통부에 대해서는 50㎛이상의 직경으로 하는 것이 바람직하다.
이들 제1배선도체(10) 및 제2배선도체(11)에는 그 노출되는 표면에 니켈금속으로 이루어지는 우수 도전성이며, 또한 내식성 및 납재와의 습윤성이 양호한 금속을 도금법에 의해 피착시켜 두면, 제1배선도체(10) 및 제2배선도체(11)와, 제1배선도체(10) 및 제2배선도체(11) 및 외부 전기회로와의 전기적 접속을 양호하게 할 수 있다. 따라서, 제1배선도체(10) 및 제2배선도체(11)는 그 노출되는 표면에 니켈로 이루어지는 우수 도전성이며, 또한 내식성 및 납재와의 습윤성이 양호한 금속을 도금법에 의해 피착시켜 두는 것이 바람직하다.
그리고, 이들 제1 및 제2배선도체(10,11)와 제1 및 제2전극(4,5)의 전기적인 접속은, 기체(6)와 덮개체(7)에 의해 막전극부재(3)를 끼워 넣음으로써, 제1 및 제2배선도체(10,11)와 제1 및 제2전극(4,5)을 압착 접촉시켜서 전기적 접속시키는 등의 구성에 의해 행하면 좋다.
또, 제1전극(4) 및 제2전극(5)에 대향하는 기체(6)의 오목부의 저면 및 덮개체(7)의 하면에는, 각각 제1유체유로(8) 및 제2유체유로(9)가 배치되어 있으며, 제1유체유로(8)는 기체(6)의 외면에 걸쳐서, 또 제2유체유로(9)는 덮개체(7)의 외면에 걸쳐서 형성되어 있다. 이들 제1 및 제2유체유로(8,9)는 각각 기체(6)나 덮개체(7)에 형성된 관통구멍 또는 홈에 의해, 연료가스 예를 들면 수소가 풍부한 개질가스 또는 산화제 가스 예를 들면 공기 등의, 막전극부재(3)로 공급되는 유체의 통로로서, 또는 반응으로 생성되는 물 등의, 반응후에 막전극부재(3)로부터 배출되는 유체의 통로로서 형성되어 있다.
제1유체유로(8) 및 제2유체유로(9)로서 기체(6) 및 덮개체(7)에 형성되는 관통구멍 또는 홈은, 막전극부재(3)에 균등하게 연료가스나 산화제 가스 등의 유체가 공급되도록, 연료전지(1)의 사양에 따라, 관통구멍의 지름이나 수, 또는 홈의 폭, 깊이, 배치를 정하면 좋고, 바람직하게는 예를 들면, 개구의 폭을 1mm, 깊이를 0.2mm로 하면 좋고, 또한 개구의 폭을 100㎛로 작게 하여, 개구의 개수를 늘림으로써, 유체의 균일 공급성을 향상시키는 것도 가능하다.
본 발명의 연료전지(1)의 연료공급법은 기체(6) 또는 덮개체(7)에 관통구멍 또는 홈을 형성하여 이것으로 연료, 공기의 공급을 행한다.
본 발명의 연료전지용 용기(2) 및 연료전지(1)에 있어서는, 제1유체유로(8) 및 제2유체유로(9)는 바람직하게는 막전극부재(3)에 균일한 압력으로 유체를 흐르게 하므로, 개구의 폭을 1mm, 깊이를 0.2mm로 하면 좋고, 또한 개구의 폭을 100㎛ 로 작게 하면 좋다.
이와 같이 막전극부재(3)의 제1전극(4)이 형성된 하측 주면에 대향시켜서 제1유체유로(8)를, 제2전극(5)이 형성된 상측 주면에 대향시켜서 제2유체유로(9)를 형성함으로써, 막전극부재(3)의 하측 및 상측 주면과 제1 및 제2유체유로(8,9) 사이에서 유체를 교환할 수 있게 되어, 그 유체가 각각의 유로를 통해서 공급 또는 배출되게 된다. 그리고, 예를 들면 유체로서 가스를 공급하는 경우라면, 막전극부재(3)의 제1전극(4) 및 제2전극(5)에 각각 공급되는 가스분압이 저하되는 것을 없앨 수 있어, 소정의 안정된 출력전압을 얻을 수 있다. 또한, 공급되는 가스분압이 안정되기 때문에, 연료전지(1)의 내부압력이 균일화되고, 그 결과, 막전극부재(3)에 생기는 열응력을 억제할 수 있으므로, 연료전지(1)의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
또, 볼록부(12)는 기체(6) 및 덮개체(7)에서 동일형상이다. 본 실시형태에 있어서, 볼록부(12)는 상측에 위치하는 단위체(13)의 기체(6)와, 그것에 인접하는 하측의 단위체(13)의 덮개체(7)에 각각 형성된다. 더욱 상세하게는, 상측의 단위체(13)에 형성된 볼록부(12)는 하측의 단위체(13)에 근접하는 측의 기체(6)의 측부로부터 외방으로 돌출되도록 형성된다. 하측의 단위체(13)에 형성되는 볼록부(12)는 상측의 단위체(13)에 근접하는 덮개체(7)의 측부로부터 외방으로 돌출되도록 형성된다. 상하의 단위체(13)에 형성되는 볼록부(12)는 서로 인접되어 있다. 상하의 단위체(13)는 목적의 전압이 얻어지도록, 각 단위체(13)를 적층하고, 제1배선도체(10)와 제2배선도체(11)를 도전성의 부재(18)를 이용해서 전기적으로 접속하고, 볼록부(12)를 접착제(14)를 이용해서 고정함으로써 접속된다. 그 결과, 집전판이나 체결판 등의 부재를 줄일 수 있으므로, 저배화된 연료전지(1)로 된다.
볼록부(12)의 고정에 이용되는 접착제(14)는 에폭시계, 실리콘계 변형 우레탄계 등의 수지재료계의 것을 이용한다. 막전극부재(3)는 내열성이 없으므로 그 경화온도는 200도이하인 것이 바람직하고, 경화시간은 접착제(14)의 사양에 따라 정하면 된다. 또, 볼록부(12)의 주위의 상면에 철합금 등으로 제작된 시일링 등을 접합해서, 땜납이나 은납 등의 금속접합재료에 의한 접합, 심용접이나 일렉트론 빔이나 레이저 등으로 용접하는 방법 등에 의해, 막전극부재(3)에 온도부하를 가하지 않고 순간적으로 접합해도 좋다.
또, 상측의 단위체(13)의 기체(6)에 설치되는 제1배선도체(10)와, 하측의 단위체(13)의 덮개체(7)에 설치되는 제2배선도체(11)는 도전성의 부재(18)를 이용해서 접착된다.
이 도전성의 부재(18)는 동박 점착테이프, 알루미늄박 점착테이프 등의 테이프 또는 도전필러를 배합한 에폭시계, 변형 우레탄계, 실리콘계, 폴리이미드계, 아크릴계 등의 수지재료계의 접착제를 이용한다. 또한, 금속판, 메시형상의 금속 등을 끼워 접촉 접속해도 좋다. 도전성의 부재(18)의 전기저항은 10mΩ/㎠이하로 하는 것이 바람직하고, 또한 1mΩ/㎠이면, 전압손실을 작게 할 수 있다.
이상의 구성에 의해, 도1에 나타내는, 막전극부재(3)를 수납할 수 있는 소형이며 견뢰한 연료전지용 용기(2)가 얻어지며, 고효율제어가 가능한 본 발명의 연료전지(1)가 얻어진다.
다음에, 도2는 본 발명의 제2실시형태의 연료전지용 용기 및 그것을 이용한 연료전지를 나타낸 단면도이다. 이 도면에 있어서, 1A는 연료전지, 2A는 연료전지용 용기, 3은 막전극부재, 4는 제1전극, 5는 제2전극, 6a는 기체, 7a는 덮개체, 8은 제1유체유로, 9는 제2유체유로, 10a는 제3배선도체, 11a는 제4배선도체, 12는 볼록부, 13a는 단위체, 14는 접착제, 15는 제5배선도체이다. 본 실시형태에 있어서, 상술한 실시형태의 구성에 대응하는 부분에는 동일의 참조부호를 붙여 설명을 생략한다.
연료전지용 용기(2A)는, 복수의 단위체(13a)를 서로 겹쳐서 구성된다. 각 단위체(13a)는, 복수의 오목부를 갖는 기체(6a)와 덮개체(7a)로 이루어지며, 상술한 실시형태의 기체(6) 및 덮개체(7)와 동일의 세라믹스재료로 형성되어 있다. 기체(6a)의 각 오목부의 주위에 각 오목부를 덮어서 덮개체(7a)를 부착함으로써 각 오목부를 기밀하게 밀봉하기 위해서, 땜납이나 은납 등의 금속 접합재료에 의한 접합, 에폭시 등의 수지재료에 의한 접합, 기체(6a)의 각 오목부의 주위의 상면에 철합금 등으로 만들어진 시일링 등을 접합해서 심용접이나 일렉트론 빔이나 레이저 등에 의해 용접하는 방법 등에 의해, 덮개체(7a)가 기체(6a)에 부착된다. 덮개체(7a)에도 기체(6a)와 동일한 오목부를 형성해도 좋다.
기체(6a) 및 덮개체(7a)는 각각 두께를 얇게 하고, 연료전지(1A)의 저배화를 가능하게 하기 위해서는, 기계적 강도인 굽힘강도가 200㎫이상인 것이 바람직하다. 기체(6a) 및 덮개체(7a)는, 예를 들면 상대밀도가 90%이상인 치밀질로 이루어지는 산화알루미늄질 소결체로 형성되어 있는 것이 바람직하다.
제3배선도체(10a) 및 제4배선도체(11a)는, 각각 막전극부재(3)의 제1전극(4) 및 제2전극(5)에 전기적으로 접속되어서, 막전극부재(3)에서 발전된 전류를 연료전지용 용기(2A)의 외부로 취출하기 위한 도전로로서 기능하고, 종래의 집전판의 기능을 겸한다.
제3배선도체(10a)는, 일단이 기체(6a)의 각 오목부의 저면의 막전극부재(3)의 제1전극(4)에 대향하는 부위에 설치되고, 타단이 기체(6a)의 외면으로 도출되어 형성되어 있다. 이 제3배선도체(10a)는, 제1배선도체(10)와 마찬가지로, 기체(6a)와 일체적으로 형성되어, 제3배선도체(10a)를 제1전극(4)에 접촉시키기 쉽도록 기체(6a)의 오목부의 저면으로부터 10㎛이상 높게 되도록 형성하는 것이 바람직하다. 이 높이를 얻기 위해서는, 상술한 바와 같이 도체 페이스트를 인쇄 도포해서 형성할 때에, 도포두께를 두껍게 하도록 인쇄조건을 설정하면 좋다. 또한, 제3배선도체(10a)는, 제1전극(4)에 대향시켜서 복수개 배치하여, 제3배선도체(10a)에 의한 전기손실을 감소시키는 것이 바람직하고, 제3배선도체(10a)의 기체(6a)의 관통부에 대해서는 50㎛이상의 직경으로 하는 것이 바람직하다.
제4배선도체(11a)는 일단이 덮개체(7a)의 하면의 막전극부재(3)의 제2전극(5)에 대향하는 부위에 설치되고, 타단이 덮개체(7a)의 외면으로 도출되어 형성되어 있다.
이 제4배선도체(11a)는 제2배선도체(11)와 마찬가지로, 덮개체(7a)와 일체적으로 형성되고, 그 일단을 제2전극(5)에 접속시키기 쉽도록 덮개체(7a)의 하면으로부터 10㎛이상 높게 되도록 형성하는 것이 바람직하다. 이 높이를 얻기 위해서는, 상술한 바와 같이 도체 페이스트를 인쇄 도포해서 형성할 때, 도포두께를 두껍게 하도록 인쇄조건을 설정하면 좋다. 또, 제4배선도체(11a)는 제2전극(5)에 대향시켜서 복수개 배치하고, 제4배선도체(11a)에 의한 전기손실을 감소시키는 것이 바람직하고, 제4배선도체(11a)의 덮개체(7a)의 관통부에 대해서는 50㎛이상의 직경으로 하는 것이 바람직하다.
제5배선도체(15)는 복수의 오목부의 저면에 있는 제3배선도체(10a) 끼리를 접속하도록 구성된다. 즉, 제5배선도체(15)는 기체(6a)에 형성되어, 일단이 한쪽의 오목부의 저면에서 막전극부재(3)의 제1전극(4)에 대향하는 제3배선도체(10a)에 접속됨과 아울러, 타단이 다른쪽의 오목부의 저면에서 막전극부재(3)의 제1전극(4)에 대향하는 제3배선도체(10a)에 접속된다. 이것에 의해 각 단위체(13a)의 각 오목부에 수납되는 막전극부재(3)를 병렬 접속할 수 있다.
상하의 단위체(13a)는, 목적의 전압이 얻어지도록, 각 단위체(13a)를 적층 하고, 제3배선도체(10a)와 제4배선도체(11a)를 도전성의 부재인 제5배선도체(15)를 이용해서 전기적으로 접속하고, 볼록부(12)를 접착제(14)를 이용해서 고정함으로써 접속된다. 그 결과, 집전판이나 체결판 등의 부재를 줄일 수 있으므로, 저배화된 연료전지(1A)로 된다.
또한, 상측의 단위체(13a)의 기체(6a)에 설치되는 제3배선도체(10a)와, 하측의 단위체(13a)의 덮개체(7a)에 설치되는 제4배선도체(11a)는, 도전성의 부재인 제5배선도체(15)를 사용해서 접착된다.
이상의 구성에 의해, 도2에 나타낸, 전해질물질(3)을 수납할 수 있는, 소형 이며 견뢰한 연료전지용 용기(2A)가 얻어지며, 고효율제어가 가능한 본 발명의 연료전지(1A)가 얻어진다.
다음에 도3은 본 발명의 제3실시형태의 연료전지용 용기 및 그것을 이용한 연료전지를 나타내는 단면도이다. 이 도면에 있어서, 1B는 연료전지, 2B는 연료전지용 용기, 3은 막전극부재, 4는 제1전극, 5는 제2전극, 6b는 기체, 7b는 덮개체, 8은 제1유체유로, 9는 제2유체유로, 10b는 제6배선도체, 11b는 제7배선도체, 12는 볼록부, 13b는 단위체, 14는 접착제, 16은 제8배선도체, 17은 제9배선도체이다. 본 실시형태에 있어서, 상술한 실시형태의 구성에 대응하는 부분에는 동일의 참조부호를 붙여 설명을 생략한다.
연료전지용 용기(2B)는, 복수의 단위체(13b)를 서로 겹쳐서 구성된다. 각 단위체(13b)는, 복수의 오목부를 갖는 기체(6b)와 덮개체(7b)로 이루어지며, 상술한 실시형태의 기체(6,6a) 및 덮개체(7,7a)와 동일의 세라믹스재료로 형성되어 있다. 기체(6b)의 각 오목부의 주위에 각 오목부를 덮어서 덮개체(7b)를 부착함으로써 각 오목부를 기밀하게 밀봉하기 위해서, 땜납이나 은납 등의 금속 접합재료에 의한 접합, 에폭시 등의 수지재료에 의한 접합, 기체(6b)의 각 오목부의 주위의 상면에 철합금 등으로 만들어진 시일링 등을 접합해서 심용접이나 일렉트론 빔이나 레이저 등에 의해 용접하는 방법 등에 의해, 덮개체(7b)가 기체(6b)에 부착된다. 덮개체(7b)에도 기체(6b)와 동일한 오목부를 형성해도 좋다.
기체(6b) 및 덮개체(7b)는 각각 두께를 얇게 하고, 연료전지(1B)의 저배화를 가능하게 하기 위해서는, 기계적 강도인 굽힘강도가 200㎫이상인 것이 바람직하다. 기체(6b) 및 덮개체(7b)는, 예를 들면 상대밀도가 90%이상의 치밀질로 이루어지는 산화알루미늄질 소결체로 형성되어 있는 것이 바람직하다.
제6배선도체(10b) 및 제4배선도체(11b)는, 각각 막전극부재(3)의 제1전극(4) 및 제2전극(5)에 전기적으로 접속되어서, 막전극부재(3)로 발전된 전류를 연료전지용 용기(2B)의 외부로 취출하기 위한 도전로로서 기능하고, 종래의 집전판의 기능을 겸한다.
제6배선도체(10b)는, 일단이 기체(6b)의 각 오목부의 저면의 막전극부재(3)의 제1전극(4)에 대향하는 부위에 설치되고, 타단이 기체(6b)의 외면으로 도출되어 형성되어 있다. 이 제6배선도체(10b)는, 제1배선도체(10)와 마찬가지로, 기체(6b)와 일체적으로 형성되고, 제6배선도체(10b)를 제1전극(4)에 접촉시키기 쉽도록 기체(6b)의 오목부의 저면으로부터 10㎛이상 높게 되도록 형성하는 것이 바람직하다. 이 높이를 얻기 위해서는, 상술한 바와 같이 도체 페이스트를 인쇄 도포해서 형성할 때에, 도포두께를 두껍게 하도록 인쇄조건을 설정하면 좋다. 또한, 제6배선도체(10b)는, 제1전극(4)에 대향시켜서 복수개 배치하여, 제6배선도체(10b)에 의한 전기손실을 감소시키는 것이 바람직하고, 제6배선도체(10b)의 기체(6b)의 관통부에 대해서는 50㎛이상의 지름으로 하는 것이 바람직하다.
제7배선도체(11b)는 일단이 덮개체(7b)의 하면의 막전극부재(3)의 제2전극(5)에 대향하는 부위에 설치되고, 타단이 덮개체(7b)의 외면으로 도출되어 형성되어 있다. 이 제7배선도체(11b)는 제2배선도체(11)와 마찬가지로, 덮개체(7b)와 일체적으로 형성되고, 제7배선도체(11b)를 제2전극(5)에 접속시키기 쉽도록 덮 개체(7b)의 하면으로부터 10㎛이상 높게 되도록 형성하는 것이 바람직하다. 이 높이를 얻기 위해서는, 상술한 바와 같이 도체 페이스트를 인쇄 도포해서 형성할 때, 도포두께를 두껍게 하도록 인쇄조건을 설정하면 좋다. 또, 제7배선도체(11b)는 제2전극(5)에 대향시켜서 복수개 배치하고, 제7배선도체(11b)에 의한 전기손실을 감소시키는 것이 바람직하고, 제7배선도체(11b)의 덮개체(7b)의 관통부에 대해서는 50㎛이상의 직경으로 하는 것이 바람직하다.
제8배선도체(16)는 하측의 단위체(13b)에 설치되어, 일단이 한쪽의 오목부의 저면에서 막전극부재(3)의 제1전극(4)에 대향하는 제6배선도체(10b)에 접속됨과 아울러, 타단이 기체(6b)의 덮개체(7b)가 부착되는 상면으로 도출된다. 제9배선도체(17)는 상측의 단위체(13b)에 설치되어, 일단이 다른쪽의 오목부의 막전극부재(3)의 제2전극(5)에 대향하는 제7배선도체(11b)에 접속됨과 아울러, 타단이 기체(6b)의 상면에 부착되는 덮개체(7b)의 하면에 제8배선도체(16)의 타단과 대향하도록 도출된다. 접속용 배선도체(19)는 상측의 단위체(13b)의 기체(6b) 및 하측의 단위체(13b)의 덮개체(7b)를 관통하도록 형성되고, 제8배선도체(16)의 타단과 제9배선도체(17)의 타단을 전기적으로 접속한다.
상하의 단위체(13b)는, 목적의 전압이 얻어지도록, 각 단위체(13b)를 적층하여, 상측의 단위체(13b)의 일방측의 제6배선도체(10b)와 하측의 단위체의 일방측의 제7배선도체(11a)를 도전성의 부재(18)를 이용해서 전기적으로 접속함과 아울러, 상측의 단위체(13b)의 타방측의 제6배선도체(10b)와 하측의 단위체(13b)의 타방측의 제7배선도체(11b)를 도전성의 부재(18)를 이용해서 전기적으로 접속하고, 제8배 선도체(16)의 타단과 제9배선도체(17)의 타단을 접속용 배선도체(19)를 이용해서 전기적으로 접속하고, 볼록부(12)를 접착제(14)를 이용해서 고정함으로써 접속된다. 이것에 의해, 각 단위체(13b)의 각 오목부에 수납되는 막전극부재(3)를 직렬 접속할 수 있다. 그 결과, 집전판이나 체결판 등의 부재를 줄일 수 있으므로, 저배화된 연료전지(1B)로 된다.
또한, 상측의 단위체(13b)의 기체(6b)에 설치되는 제6배선도체(10b)와, 하측의 단위체(13b)의 덮개체(7b)에 설치되는 제7배선도체(11b)는, 도전성의 부재(18)를 사용해서 접착된다.
이상의 구성에 의해, 도3에 나타낸, 전해질물질(3)을 수납할 수 있는, 소형이며 견뢰한 연료전지용 용기(2B)가 얻어지며, 고효율제어가 가능한 본 발명의 연료전지(1B)가 얻어진다.
또, 본 실시형태에 있어서, 연료전지용 용기(2B)는, 2개의 단위체(13b)를 이용해서 4개의 막전극부재(3)가 직렬 접속되어 있지만, 각 단위체(13b)의 2개의 막전극부재(3)가 직렬 접속되어도 좋다. 이 경우, 일방측의 막전극부재(3)의 제1전극(4)과 일방측의 제6배선도체(10b)가 접속되고, 일방측의 제6배선도체(10b)와 제8배선도체(16)의 일단이 접속되고, 타방측의 막전극부재(3)의 제2전극(5)과 타방측의 제7배선도체(11b)가 접속되고, 타방측의 제7배선도체(11b)와 제9배선도체(17)의 일단이 접속되고, 제8배선도체(16)의 타단과 제9배선도체(17)의 타단이 접속된다. 이것에 의해, 1개의 단위체내의 각 막전극부재(3)가 직렬 접속된다.
또한 이러한 단위체를 복수개 겹침으로써 연료전지용 용기 및 연료전지를 구성해도 좋다. 이 경우, 한쪽의 단위체의 타방측의 제6배선도체(10b)와, 다른쪽의 단위체의 일방측의 제7배선도체(11b)를 접속함으로써, 이들 단위체의 막전극부재(3)가 직렬 접속된다.
도1, 도2 및 도3에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 연료전지용 용기(2,2A,2B) 및 연료전지(1,1A,1B)에 의하면, 또한 복수개의 오목부를 갖는 기체(6,6a,6b)의 오목부의 각각에 막전극부재(3)를 수용함과 아울러, 인접하는 오목부의 끝부간에 걸쳐서 제5배선도체(15) 또는 제8배선도체(16) 및 제9배선도체(17)를 설치하고, 복수의 막전극부재(3)의 제1전극(4) 사이, 또는 제1전극(4)과 제2전극(5) 사이를 전기적으로 접속하고, 양단이 되는 위치에 배치된 전해질부재(3)에 전체로서의 출력을 취출하도록 제1배선도체(10), 제3배선도체(10a) 또는 제6배선도체(10b) 및 제2배선도체(11), 제4배선도체(11a) 또는 제7배선도체(11b)를 각각 전기적으로 접속한다. 이것에 의해, 제1 및 제2배선도체(10,11) 및 제3,제4, 및 제5배선도체(10a,11a,15) 및 제6,제7,제8 및 제9배선도체(10b,11b,16,17)를 3차원적으로 자유롭게 배선할 수 있으므로, 복수개의 막전극부재(3)를 임의로 직렬 접속 또는 병렬 접속하는 것이 가능하게 된다. 그 결과, 전체의 출력전압 및 출력전류를 효율좋게 조정하는 것이 가능하게 되므로, 복수개의 막전극부재(3)에서 전기화학적으로 생성된 전기를 양호하게 외부로 취출할 수 있는 연료전지로 된다.
또, 본 발명은 이상의 실시형태의 예에 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위이면, 여러가지 변경을 행해도 아무런 지장이 없다. 예를 들면, 제1유체유로나 제2유체유로의 유입구 및 배출구에 있어서는, 연료전지 전체를 박형화하므로, 기체 또는 덮개체의 측면에 금속파이프 등을 설치하도록 해도 좋다. 이것에 의하면, 특히 휴대 전자기기용으로서 소형화를 꾀하는 데에 있어서 유효하게 된다. 또한, 제1 및 제2배선도체 또는 제6 및 제7배선도체에 대해서는, 기체 및 덮개체의 외면으로 도출되는 타단을, 각각 같은 측의 측면으로 인출하도록 설치해도 좋다. 이것에 의하면, 연료전지의 일방측면에 배선이나 유로 등을 통합 정리할 수 있어, 소형화와 외부로의 접합부의 보호가 용이하게 되며, 신뢰성이 높은 설계가 가능하게 됨과 아울러, 장기간 안정된 작동이 가능한 연료전지로 된다.
또, 본 실시형태에 있어서, 2개의 단위체를 이용해서 연료전지용 용기를 구성하고 있지만, 이것에 한정되는 것은 아니고, 3개 이상의 단위체를 이용해서 연료전지용 용기를 구성해도 좋다.
본 발명은 그 정신 또는 주요한 특징으로부터 벗어나지 않고, 다른 여러가지 형태로 실시할 수 있다. 따라서, 상술한 실시형태는 모든 점에서 다른 예시에 지나지 않고, 본 발명의 범위는 특허청구의 범위에 나타낸 것으로서, 명세서 본문에는 하등 구속되지 않는다. 또한, 특허청구의 범위에 속하는 변형이나 변경은 모두 본 발명의 범위내의 것이다.
본 발명의 연료전지는 구체적으로는 휴대전화, PDA(Personal Digital Assistants), 디지털카메라, 비디오카메라, 게임기 등의 완구 등의 휴대형 전자기기기, 또, 노트형 PC를 비롯한 포터블 프린터, 팩스, 텔레비젼, 통신기기, 오디오 비디오기기, 선풍기 등의 각종 가전제품, 전동공구 등의 전자기기에 전원으로서 구비되는 것이며, 본 발명의 연료전지(1)를 이용한 전자기기는, 세라믹스로 이루어지는 기체 및 덮개체는 종래의 연료인 카본몰드재와 비교해서 강도가 크므로, 박형화할 수 있어 기체 및 덮개체의 저항을 저하시키는 것이 가능하며, 그 결과, 전압손실을 저감해서, 높은 발전효율을 가진, 장기간에 걸쳐 안정되게 작동할 수 있는 전자기기를 제공할 수 있다라는 이점이 있다.
또, 집전판이나 체결판을 이용하지 않고, 볼록부를 접착제로 접착함으로써 단위체를 고정하므로, 부품점수가 줄어 박형화할 수 있고, 콤팩트성, 간편성이 우수하고, 전자기기 본체의 소형, 박형 및 경량화가 가능하게 됨과 아울러, 낙하 등에 의해 휴대전화 본체에 충격이 가해졌을 때의 내충격성이나 방수성 등을 종래보다 강고하게 할 수 있는 구조로 되는 이점이 있다.
또, 본 발명의 연료전지 및 연료전지용 용기에 있어서, 외부 접속단자 등을 일체화하고, 탈착가능하게 되는 구조로 한 경우에는, 예비의 본 발명의 연료전지 및 연료전지용 용기를 준비해 두면, 전지 방전 등이 발생한 경우에, 충전에 필요로 하는 시간이 불필요하게 되어, 정전 등의 긴급시나 옥외에서도 사용이 가능하게 된다라는 이점이 있다.

Claims (19)

  1. 서로 겹쳐지는 복수의 단위체를 포함하는 연료전지용 용기로서,
    각 단위체는,
    한쪽 주면 및 다른쪽 주면에 각각 제1전극 및 제2전극을 갖는 막전극부재를 수용하는 오목부를 일방측에 갖는 세라믹스로 이루어지는 기체;
    상기 막전극부재의 상기 한쪽 주면에 대향하는 상기 오목부의 저면으로부터 상기 기체의 외면에 걸쳐서 형성된 제1유체유로;
    일단이 상기 막전극부재의 상기 제1전극에 대향하는 상기 오목부의 저면에 설치되고, 타단이 상기 기체의 외면에 걸쳐서 형성된 제1배선도체;
    상기 기체의 상기 오목부의 주위의 한쪽 면에 상기 오목부를 덮어서 부착되는, 상기 오목부를 기밀하게 밀봉하는 덮개체;
    상기 막전극부재의 상기 다른쪽 주면에 대향하는 상기 덮개체의 한쪽 면으로부터 상기 덮개체의 외면에 걸쳐서 형성된 제2유체유로; 및
    일단이 상기 막전극부재의 상기 제2전극에 대향하는 상기 덮개체의 한쪽 면에 설치되고, 타단이 상기 덮개체의 외면으로 도출된 제2배선도체를 구비하고,
    한쪽의 단위체의 상기 제1배선도체가, 겹쳐져서 인접하는 다른쪽의 단위체의 상기 제2배선도체에 전기적으로 접속되어 있음과 아울러, 상기 단위체의 측면에서, 인접하는 상기 단위체에 겹쳐지는 측의 끝에 볼록부가 형성되어 있고, 인접하는 상기 볼록부 끼리가 접착되어 있는 것을 특징으로 하는 연료전지용 용기.
  2. 제1항에 있어서, 상기 볼록부 끼리를 접착하는 접착제는 열경화성 수지로 이루어짐과 아울러 경화온도가 200℃이하인 것을 특징으로 하는 연료전지용 용기.
  3. 제1항에 있어서, 상기 기체 및 덮개체는 굽힘강도가 200㎫이상인 것을 특징으로 하는 연료전지용 용기.
  4. 제1항에 있어서, 상기 기체 및 덮개체는 두께가 0.2∼5mm인 것을 특징으로 하는 연료전지용 용기.
  5. 제1항에 있어서, 상기 기체 및 덮개체는 상대밀도가 90%이상인 산화알루미늄질 소결체로 이루어지는 것을 특징으로 하는 연료전지용 용기.
  6. 서로 겹쳐지는 복수의 단위체를 포함하는 연료전지용 용기로서,
    각 단위체는,
    한쪽 주면 및 다른쪽 주면에 각각 제1전극 및 제2전극을 갖는 막전극부재를 수용하는 오목부를 일방측에 복수개 갖는 세라믹스로 이루어지는 기체;
    상기 막전극부재의 상기 한쪽 주면에 대향하는 상기 오목부의 저면으로부터 상기 기체의 외면에 걸쳐서 형성된 제1유체유로;
    일단이 상기 막전극부재의 상기 제1전극에 대향하는 상기 오목부의 저면에 설치되고, 타단이 상기 기체의 외면으로 도출된 제3배선도체;
    상기 기체의 상기 오목부의 주위의 한쪽 면에 상기 오목부를 덮어서 부착되는, 상기 오목부를 기밀하게 밀봉하는 덮개체;
    상기 막전극부재의 상기 다른쪽 주면에 대향하는 상기 덮개체의 한쪽 면으로부터 상기 덮개체의 외면에 걸쳐서 형성된 제2유체유로;
    일단이 상기 막전극부재의 상기 제2전극에 대향하는 상기 덮개체의 한쪽 면에 설치되고, 타단이 상기 덮개체의 외면으로 도출된 제4배선도체; 및
    상기 기체에 형성되어, 일단이 상기 복수의 오목부 중 1개의 저면에서 상기막전극부재의 상기 제1전극에 대향하는 제3배선도체에 접속됨과 아울러, 타단이 상기 복수의 오목부 중 다른 1개의 저면에서 상기 막전극부재의 상기 제1전극에 대향하는 제3배선도체에 접속되는 제5배선도체를 구비하고,
    한쪽의 단위체의 상기 제3배선도체가, 겹쳐져서 인접하는 다른쪽의 단위체의 상기 제4배선도체에 전기적으로 접속되어 있음과 아울러, 상기 단위체의 측면에서, 인접하는 상기 단위체에 겹쳐지는 측의 끝에 볼록부가 형성되어 있고, 인접하는 상기 볼록부 끼리가 접착되어 있는 것을 특징으로 하는 연료전지용 용기.
  7. 제6항에 있어서, 상기 볼록부 끼리를 접착하는 접착제는 열경화성 수지로 이루어짐과 아울러 경화온도가 200℃이하인 것을 특징으로 하는 연료전지용 용기.
  8. 제6항에 있어서, 상기 기체 및 덮개체는 굽힘강도가 200㎫이상인 것을 특징 으로 하는 연료전지용 용기.
  9. 제6항에 있어서, 상기 기체 및 덮개체는 두께가 0.2∼5mm인 것을 특징으로 하는 연료전지용 용기.
  10. 제6항에 있어서, 상기 기체 및 덮개체는 상대밀도가 90%이상인 산화알루미늄질 소결체로 이루어지는 것을 특징으로 하는 연료전지용 용기.
  11. 서로 겹쳐지는 복수의 단위체를 포함하는 연료전지용 용기로서,
    각 단위체는,
    한쪽 주면 및 다른쪽 주면에 각각 제1전극 및 제2전극을 갖는 막전극부재를 수용하는 오목부를 일방측에 복수개 갖는 세라믹스로 이루어지는 기체;
    상기 막전극부재의 상기 한쪽 주면에 대향하는 상기 오목부의 저면으로부터 상기 기체의 외면에 걸쳐서 형성된 제1유체유로;
    일단이 상기 막전극부재의 상기 제1전극에 대향하는 상기 오목부의 저면에 설치되고, 타단이 상기 기체의 외면에 걸쳐서 형성된 제6배선도체;
    상기 기체의 상기 오목부의 주위의 한쪽 면에 상기 오목부를 덮어서 부착되는, 상기 오목부를 기밀하게 밀봉하는 덮개체;
    상기 막전극부재의 상기 다른쪽 주면에 대향하는 상기 덮개체의 한쪽 면으로부터 상기 덮개체의 외면에 걸쳐서 형성된 제2유체유로; 및
    일단이 상기 막전극부재의 상기 제2전극에 대향하는 상기 덮개체의 한쪽 면에 설치되고, 타단이 상기 덮개체의 외면으로 도출된 제7배선도체를 구비하고,
    상기 연료전지용 용기는, 일단이 상기 복수의 오목부 중 1개의 저면에서 상기 막전극부재의 상기 제1전극에 대향하는 제6배선도체에 접속됨과 아울러, 타단이 상기 기체의 상기 덮개체가 부착되는 한쪽 면으로 도출된 제8배선도체; 및
    일단이 상기 덮개체의 한쪽 면에서 상기 복수의 오목부 중 다른 1개의 상기 막전극부재의 상기 제2전극에 대향하는 제7배선도체에 접속됨과 아울러, 타단이 상기 기체의 상기 한쪽 면에 부착되는 상기 덮개체의 한쪽 면에 상기 제8배선도체의 타단과 대향하도록 도출된 제9배선도체를 구비하고,
    한쪽의 단위체의 상기 제6배선도체가, 겹쳐져서 인접하는 다른쪽의 단위체의 상기 제7배선도체에 전기적으로 접속되어 있음과 아울러, 상기 단위체의 측면에서, 인접하는 상기 단위체에 겹쳐지는 측의 끝에 볼록부가 형성되어 있고, 인접하는 상기 볼록부 끼리가 접착되어 있는 것을 특징으로 하는 연료전지용 용기.
  12. 제11항에 있어서, 상기 제8배선도체가 상기 다른쪽의 단위체에 설치되고, 상기 제9배선도체가 상기 한쪽의 단위체에 설치되고,
    상기 제8배선도체와 상기 제9배선도체가 접속용 배선도체에 의해 접속되는 것을 특징으로 하는 연료전지용 용기.
  13. 제11항에 있어서, 상기 볼록부 끼리를 접착하는 접착제는 열경화성 수지로 이루어짐과 아울러 경화온도가 200℃이하인 것을 특징으로 하는 연료전지용 용기.
  14. 제11항에 있어서, 상기 기체 및 덮개체는 굽힘강도가 200㎫이상인 것을 특징으로 하는 연료전지용 용기.
  15. 제11항에 있어서, 상기 기체 및 덮개체는 두께가 0.2∼5mm인 것을 특징으로 하는 연료전지용 용기.
  16. 제11항에 있어서, 상기 기체 및 덮개체는 상대밀도가 90%이상인 산화알루미늄질 소결체로 이루어지는 것을 특징으로 하는 연료전지용 용기.
  17. 한쪽 주면 및 상측 주면에 각각 제1전극 및 제2전극을 갖는 막전극부재; 및
    제1항에 기재된 연료전지용 용기를 포함하고,
    상기 연료전지용 용기의 상기 오목부에 상기 막전극부재를 수용해서, 상기 막전극부재의 상기 한쪽 주면과 상기 제1유체유로 사이 및 다른쪽 주면과 상기 제2유체유로 사이에서 각각의 유체를 교환할 수 있도록 배치함과 아울러, 상기 제1배선도체를 상기 제1전극에, 제2배선도체를 상기 제2전극에 각각 전기적으로 접속하고, 상기 기체의 상기 오목부의 주위의 한쪽 면에 상기 오목부를 덮어서 상기 덮개체를 부착해서 이루어지는 것을 특징으로 하는 연료전지.
  18. 한쪽 주면 및 다른쪽 주면에 각각 제1전극 및 제2전극을 갖는 막전극부재; 및
    제6항에 기재된 연료전지용 용기를 포함하고,
    상기 연료전지용 용기의 복수개의 상기 오목부에 상기 막전극부재를 수용해서, 상기 막전극부재의 상기 한쪽 주면과 상기 제1유체유로 사이 및 다른쪽 주면과 상기 제2유체유로 사이에서 각각의 유체를 교환할 수 있도록 배치함과 아울러, 상기 제3배선도체를 제1전극에, 제4배선도체를 상기 제2전극에, 상기 제5배선도체를 상기 제3배선도체에 각각 전기적으로 접속하고, 상기 기체의 상기 오목부의 주위의 한쪽 면에 상기 오목부를 덮어서 상기 덮개체를 부착해서 이루어지는 것을 특징으로 하는 연료전지.
  19. 한쪽 주면 및 다른쪽 주면에 각각 제1전극 및 제2전극을 갖는 막전극부재; 및
    제11항에 기재된 연료전지용 용기를 포함하고,
    상기 연료전지용 용기의 복수개의 상기 오목부에 상기 막전극부재를 수용해서, 상기 막전극부재의 상기 한쪽 주면과 상기 제1유체유로 사이 및 다른쪽 주면과 상기 제2유체유로 사이에서 각각의 유체를 교환할 수 있도록 배치함과 아울러, 상기 제6배선도체를 상기 제1전극에, 제7배선도체를 상기 제2전극에, 상기 제8배선도체의 일단을 상기 제6배선도체에, 제9배선도체의 일단을 상기 제7배선도체에 각각 전기적으로 접속하고, 상기 기체의 상기 오목부의 주위의 한쪽 면에 상기 오목부를 덮음과 아울러 상기 제8 및 제9배선도체의 상기 타단끼리를 접속해서 상기 덮개체를 부착해서 이루어지는 것을 특징으로 하는 연료전지.
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