KR100709224B1

KR100709224B1 - 직접 산화형 연료 전지

Info

Publication number: KR100709224B1
Application number: KR1020050106980A
Authority: KR
Inventors: 안성진; 은영찬; 조은숙; 이동욱; 권호진
Original assignee: 삼성에스디아이 주식회사
Priority date: 2005-11-09
Filing date: 2005-11-09
Publication date: 2007-04-18

Abstract

본 발명의 예시적인 실시예에 따른 직접 산화형 연료 전지는, 막-전극 어셈블리를 중심에 두고 이의 양측에 애노드부 및 캐소드부가 배치되어 연료, 및 산소의 반응에 의해 전기 에너지를 발생시키는 적어도 하나의 전기 생성 유닛을 포함하는 연료전지 본체와, 상기 연료전지 본체를 내장시키는 케이스부재와, 상기 케이스부재의 내부에 설치되어 상기 전기 생성 유닛을 가압하는 가압유닛을 포함하며, 상기 가압유닛은 상기 전기 생성 유닛에 대응하는 상기 케이스부재의 내벽면에 돌출되게 형성되어 상기 전기 생성 유닛을 바이어스시키는 복수의 가압돌기로서 형성된다.

연료전지본체, 전기생성유닛, 미디엄부재, 애노드부, 막전극어셈블리, 캐소드부, 밀착부재, 케이스부재, 가압유닛, 가압, 가압돌기

Description

직접 산화형 연료 전지 {DIRECT OXYDATION FUEL CELL}

도 1은 본 발명에 따른 직접 산화형 연료 전지의 예시적인 실시예를 도시한 분해 사시도이다.

도 2는 도 1의 결합 사시도이다.

도 3은 도 1에 도시한 미디엄부재를 나타내 보인 평면 구성도이다.

도 4는 도 1에 도시한 미디엄부재를 나타내 보인 분해 사시도이다.

도 5는 도 1에 도시한 애노드부를 나타내 보인 평면 구성도이다.

도 6은 도 1에 도시한 캐소드부를 나타내 보인 평면 구성도이다.

도 7은 도 1에 도시한 밀착부재를 나타내 보인 단면 구성도이다.

도 8은 본 발명에 따른 직접 산화형 연료 전지의 예시적인 실시예를 개략적으로 도시한 단면 구성도이다.

도 9는 본 발명의 예시적인 실시예에 대한 직접 산화형 연료 전지의 변형예를 개략적으로 도시한 단면 구성도이다.

도 10은 본 발명에 따른 직접 산화형 연료 전지의 예시적인 다른 실시예를 도시한 분해 사시도이다.

본 발명은 직접 산화형 연료 전지에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 연료, 및 산소의 직접적인 반응에 의해 전기 에너지를 발생시키는 직접 산화형 연료 전지(Direct Oxydation Fuel Cell)에 관한 것이다.

알려진 바와 같이, 연료 전지(Fuel Cell)는 탄화수소 계열의 연료에 함유되어 있는 수소와, 별도로 공급되는 산소의 화학 반응 에너지를 직접 전기 에너지로 변환시키는 발전 시스템으로서 구성된다.

이러한 연료 전지는 크게, 고분자 전해질형 연료 전지(Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cell: PEMFC)와, 직접 산화형 연료 전지(Direct Oxydation Fuel Cell)(당 업계에서는 통상적으로 "직접 메탄올형 연료 전지(Direct Methanol Fuel Cell: DMFC)" 라고도 한다.)로 구분될 수 있다.

고분자 전해질형 연료 전지는 스택(stack)이라 불리는 연료 전지 본체(이하에서는, 편의상 "스택" 이라 한다)로서 구성되며, 개질기로부터 공급되는 수소 가스와, 공기펌프 또는 팬의 가동에 의해 공급되는 공기의 전기 화학적인 반응을 통해 전기 에너지를 발생시키는 구조로서 이루어진다. 여기서 개질기는 연료를 개질하여 이 연료로부터 수소 가스를 발생시키고, 이 수소 가스를 스택으로 공급하는 연료처리장치로서의 기능을 한다.

직접 산화형 연료 전지는 고분자 전해질형 연료 전지와 달리, 수소 가스를 사용하지 않고 연료인 알코올류를 직접적으로 공급받아 이 연료 중에 함유된 수소와, 별도로 공급되는 공기의 전기 화학적인 반응에 의해 전기 에너지를 발생시키는 구조로서 이루어진다.

이 중에서, 직접 산화형 연료 전지는 여러 개의 단위 셀들을 평면적으로 배치하여 구성되는 모노폴라 타입을 예로 들 수 있는 바, 이 모노폴라 타입의 연료 전지는 공기가 자연 확산 또는 대류 작용에 의해 연료전지 본체의 한 쪽면을 통해 각각의 단위 셀로 공급되는 구조로서 이루어진다.

그런데, 이와 같은 모노폴라 타입의 직접 산화형 연료 전지는 연료전지 본체의 한 쪽면을 통해 공기가 공급되기 때문에, 사용자의 사용 환경에 따라 공기가 단위 셀들로 원활하게 공급되지 못하게 되는 등 이로 인해 단위 셀들의 출력을 극대화시키지 못하는 문제점이 있었다.

또한, 종래에 따른 모노폴라 타입의 직접 산화형 연료 전지는 연료전지 본체의 한 쪽면을 통해 공기가 공급됨에 따라, 단위 셀들에서 발생되는 열이 용이하게 방출되지 못하게 되는 바, 사용자의 안전 및 전지 성능에 대한 신뢰성이 떨어지게 되는 문제점이 있었다.

또한, 종래의 직접 산화형 연료 전지는 연료 및 산소의 반응이 실질적으로 이루어지는 활성 영역(Active Area)의 외측에 연료를 공급하기 위한 매니폴드를 형성하고 있기 때문에, 이로 인해 단위 셀들의 크기가 상대적으로 커지게 되어 결과적으로는 연료 전지 전체의 크기를 컴팩트하게 구현하지 못하는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 그 목적은 간단한 구조로서 전기 에너지의 출력을 극대화시키면서 사용하기가 안전하고 전지의 성능 을 더욱 향상시킬 수 있으며, 전체 크기를 컴팩트하게 구현할 수 있는 직접 산화형 연료 전지를 제공하는데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 직접 산화형 연료 전지는, 막-전극 어셈블리를 중심에 두고 이의 양측에 애노드부 및 캐소드부가 배치되어 연료, 및 산소의 반응에 의해 전기 에너지를 발생시키는 적어도 하나의 전기 생성 유닛을 포함하는 연료전지 본체와, 상기 연료전지 본체를 내장시키는 케이스부재와, 상기 케이스부재의 내부에 설치되어 상기 전기 생성 유닛을 가압하는 가압유닛을 포함하며, 상기 가압유닛은 상기 전기 생성 유닛에 대응하는 상기 케이스부재의 내벽면에 돌출되게 형성되어 상기 전기 생성 유닛을 바이어스시키는 복수의 가압돌기로서 형성된다.

상기 직접 산화형 연료 전지에 있어서, 상기 연료전지 본체는 이의 양측으로 상기 캐소드부가 노출되게 구성될 수 있다.

상기 직접 산화형 연료 전지에 있어서, 상기 가압돌기는 상기 캐소드부에 대응하는 상기 케이스부재의 내벽면에 돌출되게 형성될 수 있다.

상기 직접 산화형 연료 전지에 있어서, 상기 캐소드부는 상기 막-전극 어셈블리로 공기를 유통시키기 위한 복수의 통기공들을 포함하며, 상기 케이스부재는 상기 통기공들과 상호 연통되는 복수의 구멍들을 포함할 수 있다.

상기 직접 산화형 연료 전지에 있어서, 상기 연료전지 본체는 상기 연료의 흐름을 가능케 하는 매니폴드를 가지면서 상기 애노드부가 장착되는 적어도 하나의 단위 영역을 양측면에 각각 구비하는 미디엄부재(medium member)를 포함할 수 있다.

상기 직접 산화형 연료 전지에 있어서, 상기 케이스부재는 상기 미디엄부재의 양측면을 감싸도록 배치되면서 상호 결착 가능하게 설치될 수 있다.

상기 직접 산화형 연료 전지에 있어서, 상기 케이스부재는 상기 미디엄부재의 일측면을 감싸도록 배치되는 제1 케이스와, 상기 미디엄부재의 다른 일측면을 감싸도록 배치되는 제2 케이스를 포함할 수 있다. 이 경우, 상기 케이스부재는 상기 제1,2 케이스의 적어도 일측 단부에 형성되어 상기 제1,2 케이스를 상호 결착시키는 결착부재, 및 상기 제1,2 케이스의 다른 일측 단부에 연결되게 설치되어 상기 제1,2 케이스의 상대적인 회동을 가능케 하는 힌지부재를 더욱 포함할 수 있다.

상기 직접 산화형 연료 전지는, 상기 캐소드부를 노출시키기 위한 개구부를 가지면서 상기 캐소드부와 상기 가압유닛 사이에 설치되어 상기 가압유닛에 의해 상기 캐소드부를 상기 미디엄부재 측으로 밀착시키는 밀착부재를 포함할 수도 있다. 이 경우 상기 가압유닛은 상기 밀착부재에 대응하는 상기 케이스부재의 내벽면에 돌출되게 형성되어 상기 케이스부재의 결합력에 의해 상기 밀착부재를 상기 미디엄부재 측으로 바이어스시키는 복수의 가압돌기를 포함할 수 있다.

상기 직접 산화형 연료 전지에 있어서, 상기 미디엄부재는 이의 양측면에 상기 단위 영역이 일정 간격 이격되게 연속적으로 형성되면서 절연성을 지닌 플레이트 타입으로 이루어질 수 있다.

상기 직접 산화형 연료 전지에 있어서, 상기 미디엄부재는 상기 매니폴드와 상호 연통되는 연료 통로를 내부에 형성할 수 있다.

상기 직접 산화형 연료 전지에 있어서, 상기 애노드부는 상기 연료를 유통시키기 위한 제1 유로를 형성하며, 상기 캐소드부는 상기 공기를 유통시키기 위한 제2 유로를 형성하고, 상기 애노드부, 및 상기 캐소드부가 서로 다른 극성의 전류를 집전하는 집전판으로서 구성될 수 있다.

또한, 본 발명의 예시적인 다른 실시예에 따른 직접 산화형 연료 전지는, 연료의 흐름을 가능케 하는 매니폴드를 가진 적어도 하나의 단위 영역을 양측면에 각각 구비하는 미디엄부재(medium member)와, 상기 연료를 유통시키기 위한 제1 유로를 가지면서 상기 미디엄부재를 중심에 두고 상기 단위 영역에 각각 장착되는 애노드부와, 상기 애노드부에 각각 밀착되게 배치되는 막-전극 어셈블리와, 공기를 유통시키기 위한 제2 유로를 가지면서 상기 막-전극 어셈블리에 각각 밀착되게 배치되는 캐소드부와, 상기 캐소드부를 상기 미디엄부재 측으로 밀착시키기 위한 밀착부재와, 상기 미디엄부재의 양측면에 대해 상기 밀착부재를 감싸도록 배치되면서 상호 결착 가능하게 설치되는 케이스부재와, 상기 밀착부재에 형성되어 상기 케이스부재의 결합력에 의해 상기 밀착부재를 상기 미디엄부재 측으로 가압하는 가압유닛을 포함하며, 상기 가압유닛은 상기 케이스부재의 내벽면에 대응하는 상기 밀착부재에 돌출되게 형성되는 복수의 가압돌기로서 형성된다.

상기 직접 산화형 연료 전지에 있어서, 상기 제2 유로는 상기 막-전극 어셈블리로 공기를 유통시키기 위한 복수의 통기공들로서 형성되며, 상기 케이스부재는 상기 통기공들과 상호 연통되는 복수의 구멍들을 포함할 수 있다.

상기 직접 산화형 연료 전지에 있어서, 상기 밀착부재는 상기 캐소드부를 노출시키기 위한 개구부를 포함할 수 있다. 이 경우 상기 가압돌기는 상기 밀착부재의 상기 개구부를 제외한 나머지 부분에 돌출되게 형성될 수 있다.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.

도 1은 본 발명에 따른 직접 산화형 연료 전지의 예시적인 실시예를 도시한 분해 사시도이고, 도 2는 도 1의 결합 사시도이다.

이 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 직접 산화형 연료 전지(100)를 설명하면, 이 연료 전지(100)는 케이블을 통해 소정의 전자기기와 연결되거나 이 전자기기에 일체로서 장착되어 연료 및 산소의 전기 화학적인 반응에 의해 전기 에너지를 발생시키고, 이 전기 에너지를 전자기기로 출력시키는 발전 시스템으로서 구성된다.

이러한 직접 산화형 연료 전지(100)는 메탄올, 에탄올 등과 같은 알코올계 연료, 및 공기를 직접적으로 제공받아 연료 중에 함유된 수소의 산화 반응, 및 공기 중에 함유된 산소의 환원 반응에 의해 전기 에너지를 발생시키는 직접 산화형 연료 전지(Direct Oxydation Fuel Cell)(당 업계에서는 통상적으로 "직접 메탄올형 연료 전지(Direct Methanol Fuel Cell: DMFC)" 라고도 한다.)로서 구성될 수 있다.

더욱 구체적으로, 본 실시예에 의한 직접 산화형 연료 전지(100)는 연료 공 급장치(도면에 도시되지 않음)에 의해 연료를 공급받고, 자연 확산 또는 대류 작용에 의해 대기 중의 공기를 제공받아 이 연료와 공기의 산화 반응, 및 환원 반응에 의해 전기 에너지를 발생시키는 플레이트 타입의 연료전지 본체(11)로서 이루어진다. 이에 더하여, 본 실시예에 의한 직접 산화형 연료 전지(100)는 연료전지 본체(11)의 양측면을 통해 대기 중의 공기를 제공받을 수 있는 구조로서 이루어진다.

상술한 바와 같은 직접 산화형 연료 전지(100)의 구성을 살펴 보면, 이 연료 전지(100)는 미디엄부재(20), 및 미디엄부재(20)를 중심에 두고 이의 양측에 서로 대응하게 형성되는 복수의 전기 생성 유닛들(30)을 포함하여 구성된다.

본 실시예에서, 미디엄부재(20)는 이의 양측면에 형성되는 전기 생성 유닛(30)을 분리시키는 이른바 세퍼레이터로서의 기능을 하게 된다. 이 미디엄부재(20)는 전기가 통하지 않는 절연성을 지니면서 양측면으로 연료의 흐름을 가능케 하는 플레이트 타입으로서 이루어진다. 이러한 미디엄부재(20)의 구성은 도 3 및 도 4를 참조하여 뒤에서 더욱 자세하게 설명하기로 한다.

상기한 전기 생성 유닛(30)은 미디엄부재(20)의 양측면에 일정 간격으로 이격되게 형성되며, 연료, 및 공기의 반응에 의해 전기 에너지를 발생시키는 셀 단위의 연료 전지(fuel cell)로서 구비된다. 이러한 전기 생성 유닛들(30)은 미디엄부재(20)의 양측면에 밀착되게 배치되는 애노드부(40)와, 이 애노드부(40)에 각각 밀착되게 배치되는 막-전극 어셈블리(Membrane-Electrode Assembly)(이하에서는, "MEA" 라고 한다.)(50)와, 이 MEA(50)에 각각 밀착되게 배치되는 캐소드부(60)를 포함하여 구성된다.

이와 같은 직접 산화형 연료 전지(100)의 구성을 더욱 구체적으로 설명하면, 우선, 미디엄부재(20)는 도면에서 장변 방향의 길이가 단변 방향의 길이 보다 긴 대략 직사각형의 형상으로 이루어진다.

본 실시예에서, 미디엄부재(20)는 도 3에 도시한 바와 같이, 이의 양측면에 복수의 단위 영역(21a)이 형성되는 바, 이 단위 영역들(21a)은 미디엄부재(20)의 양측면에 대하여 일정 간격 이격되게 연속적으로 구획 형성되고 있다. 그리고, 이들 단위 영역(21a)에는 뒤에서 더욱 설명하는 애노드부(40)에 대하여 연료의 흐름을 가능하게 하는 매니폴드(22)를 형성하고 있다. 이에 더하여, 미디엄부재(20)의 내부에는 연료를 유통시키기 위한 연료 통로(23)를 형성하고 있는 바, 이 연료 통로(23)는 매니폴드(22)와 상호 연통되게 형성된다.

상기에서, 단위 영역(21a)은 셀 단위의 전기 생성 유닛(30)이 위치하는 부분으로서, MEA(50)로 연료를 제공하면서 전기 생성 유닛(30)에 의해 연료, 및 공기의 반응이 실질적으로 이루어지는 활성 영역(active area)으로서 형성된다. 이 단위 영역(21a)은 미디엄부재(20)의 양측면에 단변 방향을 따라 형성되는 바, 미디엄부재(20)의 장변 방향을 따라 일정 간격 이격되게 구획 형성된다. 이러한 단위 영역(21a)은 뒤에서 더욱 설명하는 애노드부(40)를 결합시키기 위한 결합홈(21b)으로서 구비된다. 즉, 단위 영역(21a)은 미디엄부재(20)의 양측면에 대해 결합홈(21b)을 제외한 나머지 부분이 돌출 부분으로서 형성되는 바, 이 돌출 부분 사이의 공간으로서 형성될 수 있다.

그리고, 연료 통로(23)는 미디엄부재(20)의 내부에서 이 미디엄부재(20)의 장변 방향을 따라 형성된다. 이러한 연료 통로(23)는 연료 공급장치(도시되지 않음)에 의해 공급되는 연료를 통과시키는 제1 통로(23a)와, 애노드부(40)를 거친 연료를 통과시키는 제2 통로(23b)를 구비한다. 이 때, 제1 통로(23a)는 미디엄부재(20)의 하측 가장자리 부분을 따라 형성되며, 제2 통로(23b)는 제1 통로(23a)와 상호 평행을 이루면서 미디엄부재(20)의 상측 가장자리 부분을 따라 형성된다.

본 실시예에서, 매니폴드(22)는 미디엄부재(20)의 각 단위 영역(21a) 내에 형성되는 바, 연료 통로(23)의 제1 통로(23a)와 상호 연통되는 유출구(22a), 및 제2 통로(23b)와 상호 연통되는 유입구(22b)를 구비한다. 이 때, 유출구(22a)는 제1 통로(23a)를 통과하는 연료를 뒤에서 더욱 설명하는 애노드부(40)의 유로로 유출시키는 기능을 하게 된다. 그리고 유입구(22b)는 애노드부(40)의 유로를 통과한 연료를 제2 통로(23b)로 유입시키는 기능을 하게 된다.

이에 더하여, 미디엄부재(20)는 연료 통로(23)의 제1 통로(23a)로 연료를 주입시키기 위한 연료 주입부(24)를 일측 단부에 형성하고, 제2 통로(23b)를 통과하는 연료를 배출시키기 위한 연료 배출부(25)를 다른 일측 단부에 형성하고 있다. 이 때, 연료 주입부(24)는 통상적인 파이프 라인 등을 통해 연료 공급장치(도면에 도시되지 않음)와 연결될 수 있다.

이와 같이 구성되는 미디엄부재(20)는 도 4에 도시한 바와 같이, 서로 양분된 제1 부분(26) 및 제2 부분(27)이 일체로 합체됨으로써, 이 미디엄부재(20)의 내부에 도 3에 도시한 바와 같은 연료 통로(23)를 형성할 수 있다. 즉, 제1 부분(26)의 일면에는 연료 통로(23)의 제1 통로(23a) 및 제2 통로(23b)에 상응하는 제1 홈 (26a)을 형성하고 있다. 그리고 제2 부분(27)의 일면에도 연료 통로(23)의 제1 통로(23a) 및 제2 통로(23b)에 상응하는 제2 홈(27a)을 형성하고 있다. 여기서, 제1 부분(26) 및 제2 부분(27)의 다른 일면에는 전술한 바 있는 복수의 단위 영역들(21a)을 형성하고 있다.

따라서, 본 실시예에 의한 미디엄부재(20)는 이와 같은 제1 부분(26) 및 제2 부분(27)의 일면이 서로 마주보는 형태로 함체됨으로써 연료 통로(23)를 내부에 형성할 수 있게 된다.

이하에서는, 미디엄부재(20)의 양측면에 일정 간격으로 이격되게 형성되는 전기 생성 유닛들(30)의 구성을 도 1을 참조하여 자세하게 설명한다.

이러한 전기 생성 유닛들(30)은 MEA(50), MEA(50)를 중심에 두고 이의 양측에 각각 밀착되게 배치되는 애노드부(40), 및 캐소드부(60)에 의해 구성된다.

여기서, MEA(50)는 일면에 제1 전극층(51)을 형성하고, 다른 일면에 제2 전극층(52)을 형성하며, 이들 전극층(51, 52) 사이에 전해질막(53)을 형성하는 통상적인 MEA로서 구비된다. 제1 전극층(51)은 연료에 함유된 수소를 전자와 수소 이온으로 분리시키며, 전해질막(53)은 수소 이온을 제2 전극층(52)으로 이동시키고, 제2 전극층(52)은 제1 전극층(51)으로부터 받은 전자, 수소 이온, 및 별도로 제공되는 산소를 반응시켜 수분, 및 열을 발생시키는 기능을 하게 된다. 이 때, MEA(50)는 애노드부(40), 및 캐소드부(60)에 상응하는 크기로서 형성되며, 이의 가장자리 부분에 통상적인 가스켓(도면에 도시되지 않음)을 구비할 수도 있다.

본 실시예에서, 애노드부(40)는 MEA(50)의 제1 전극층(51)과 상호 밀착되는 것으로서, 미디엄부재(20)의 양측면에 대해 일정 간격을 유지하면서 각각의 단위 영역(21a)에 장착된다.

이러한 애노드부(40)는 연료를 유통시키면서 이 연료를 MEA(50)의 제1 전극층(51)으로 분산 공급하는 기능 외에, 제1 전극층(51)에 의해 연료에 함유된 수소로부터 분리된 전자를 이웃하는 전기 생성 유닛(30)의 캐소드부(60)로 이동시키는 전도체로서의 기능을 하게 된다.

이를 위해, 애노드부(40)는 도 5에 도시한 바와 같이, 연료를 유통시키기 위한 제1 유로(42)를 가지면서 미디엄부재(20)의 단위 영역(21a)에 각각 장착되는 제1 패스부재(41)를 포함한다.

이러한 제1 패스부재(41)는 미디엄부재(20)의 단위 영역(21a)에 각각 장착되는 바, 전도성을 지닌 금속 플레이트 형태로 이루어지며, MEA(50)에 상응하는 크기로서 형성되고, 각 단위 영역(21a)의 결합홈(21b)에 형태의 결합을 이루면서 장착된다.

본 실시예에서, 제1 패스부재(41)는, 상술한 바와 같이 이웃하는 전기 생성 유닛(30)의 캐소드부(60)로 전자를 이동시키는 전도체로서의 기능을 하게 되는 바, 캐소드부(60)와 다른 극성의 전류를 집전하는 집전판(44)으로서 형성된다.

이에, 제1 패스부재(41)에는 도선 등을 통해 상기 이웃하는 전기 생성 유닛(30)의 캐소드부(60)와 전기적으로 연결되는 단자부(45)를 구비하고 있다. 이 단자부(45)는 제1 패스부재(41)에 일체로서 형성되며, 미디엄부재(20)의 가장자리 외측으로 연장되게 돌출 형성되는 돌기(46)로서 형성된다. 이 때, 돌기(46)는 제1 패스 부재(41)의 일측 단부로부터 돌출되게 형성되는 바, 이웃하는 제1 패스부재(41)에 대해 서로 대응되는 단부에 형성된다.

여기서, 제1 유로(42)는 미디엄부재(20)의 제1 통로(23a)로 주입되는 연료를 MEA(50)의 제1 전극층(51)으로 유통시키기 위해, 단위 영역(21a)에 형성되는 매니폴드(22) 즉, 유출구(22a)와 유입구(22b)를 연결하는 복수의 유동 경로로서 형성된다.

이러한 제1 유로(42)는 제1 패스부재(41)의 플레이트를 관통하는 구멍으로서 형성되는 바, 바람직하게는 제1 패스부재(41)의 길이 방향을 따라 임의의 간격을 두고 직선 상태로 배치되며 이의 양단을 교호적으로 연결하여 사행(蛇行: meander)의 형상으로 형성되고 있다. 이 때, 제1 패스부재(41)가 단위 영역(21a)의 결합홈(21b)에 장착됨에 따라, 제1 유로(42)의 일측 단부는 매니폴드(22)의 유출구(22a)와 상호 연통되고, 다른 일측 단부는 매니폴드(22)의 유입구(22b)와 상호 연통된다.

본 실시예에서, 캐소드부(60)는 MEA(50)의 제2 전극층(52)과 상호 밀착되게 배치되는 바, 공기의 자연 확산 또는 대류 작용에 의해 대기 중의 공기를 유통시키면서 이 공기를 MEA(50)의 제2 전극층(52)으로 분산 공급하는 기능 외에, 이웃하는 전기 생성 유닛(30)의 애노드부(40)로부터 전자를 받는 전도체로서의 기능을 하게 된다.

이를 위해, 상기 캐소드부(60)는 도 6에 도시한 바와 같이, 전도성을 지닌 금속 플레이트로서 형성되며, 대기 중의 공기를 MEA(50)의 제2 전극층(52)으로 분 산 공급하기 위한 제2 유로(62)를 갖춘 제2 패스부재(61)를 포함한다.

여기서, 제2 패스부재(61)는 제1 패스부재(41), 및 MEA(50)에 상응하는 크기로서 형성된다. 그리고, 제2 유로(62)는 플레이트를 관통하는 구멍으로서 형성되는 바, 바람직하게는 이 플레이트 전체에 원형으로서 형성되는 복수의 통기공들(63)을 구비한다.

이에 더하여, 제2 패스부재(61)는, 상술한 바와 같이 이웃하는 전기 생성 유닛(30)의 애노드부(40)로부터 전자를 받는 전도체로서의 기능을 하게 되는 바, 애노드부(40)와 다른 극성의 전류를 집전하는 집전판(64)으로서 구성된다.

이에, 제2 패스부재(61)에는 도선 등을 통해 상기 이웃하는 전기 생성 유닛(30)의 애노드부(40) 즉, 제1 패스부재(41)의 단자부(45)와 전기적으로 연결되는 단자부(65)를 구비하고 있다. 이 단자부(65)는 제2 패스부재(61)에 일체로서 형성되며, 미디엄부재(20)의 가장자리 외측으로 연장되게 돌출 형성되는 돌기(66)로서 형성된다. 이 때, 돌기(66)는 제2 패스부재(61)의 일측 단부로부터 돌출되게 형성되는 바, 이웃하는 제2 패스부재(61)에 대해 서로 대응되는 단부에 형성된다. 즉, 제2 패스부재(61)의 돌기(66)는 미디엄부재(20)의 양측면에 대해 제1 패스부재(41)의 돌기(46)들 사이에 위치하게 된다.

한편, 본 실시예에 의한 직접 산화형 연료 전지(100)는 도 1에 도시한 바와 같이, 미디엄부재(20)의 양측면에 대해서 캐소드부(60)의 제2 패스부재(61)를 고정시킴과 동시에 이 제2 패스부재(61)를 미디엄부재(20) 측으로 밀착시키기 위한 밀착부재(70)를 더욱 포함한다.

이러한 밀착부재(70)는 제2 패스부재(61)를 노출시키기 위한 복수의 개구부들(71)을 구비하는 바, 이 개구부들(71)은 제2 패스부재(61)에 상응하는 크기로서 형성된다.

그리고 밀착부재(70)에는 도 7에 도시한 바와 같이, 개구부들(71)의 가장자리 부분에 형성되는 걸림턱(72)을 구비하고 있다. 이 걸림턱(72)은 제2 패스부재(61)의 두께에 상응하는 단턱을 가지면서 제2 패스부재(61)의 위치를 고정시키는 기능 외에, 제2 패스부재(61)의 가장자리 부분을 가압하는 기능을 하게 된다.

따라서, 이러한 직접 산화형 연료 전지(100)는 밀착부재(70)에 의해 캐소드부(60)의 제2 패스부재(61)를 미디엄부재(20) 측으로 밀착시킴으로써 본 실시예에 의한 연료전지 본체(11)를 구성할 수 있다.

이와 같이 밀착부재(70)를 미디엄부재(20) 측으로 밀착시키기 위해, 본 발명에 따른 직접 산화형 연료 전지(100)는 도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이, 미디엄부재(20)의 양측면에 대해 밀착부재(70)를 감싸면서 상호 결착되는 케이스부재(80)와, 이 케이스부재(80)의 내부에서 밀착부재(70)를 미디엄부재(20) 측으로 가압하는 가압유닛(90)이 제공된다.

본 실시예에서, 케이스부재(80)는 연료전지 본체(11)를 내장시키기 위한 케이스로서, 미디엄부재(20)의 일측면에 대해 밀착부재(70)를 감싸도록 배치되는 제1 케이스(81)와, 미디엄부재(20)의 다른 일측면에 대해 밀착부재(70)를 감싸도록 배치되는 제2 케이스(82)로서 구성된다.

여기서, 케이스부재(80)의 양측면 즉, 제1 케이스(81) 및 제2 케이스(82)에 는 제2 패스부재(61)의 통기공들(63)과 상호 연통되는 복수의 구멍들(81a, 82a)을 형성하고 있다. 이러한 복수의 구멍들(81a, 82a)들은 밀착부재(70)의 개구부들(71)을 통해 노출된 캐소드부(60)에 대기 중의 공기를 제공하기 위한 것이다.

이에 더하여, 제1 케이스(81) 및 제2 케이스(82)는 결착부재(85)에 의하여 상호 결착되는 바, 이 결착부재(85)는 제1 케이스(81) 및 제2 케이스(82)의 양측 단부에 각각 형성된다.

구체적으로, 결착부재(85)는 도 8에 도시한 바와 같이, 제1 케이스(81)의 한 쌍의 장변 가장자리 부분 또는 단변 가장자리 부분, 바람직하게는 장변 가장자리 부분에 상호 대응하게 돌출 형성되는 결착돌기(86)와, 이 결착돌기(86)에 대응되는 제2 케이스(82)의 장변 가장자리 부분에 형성되는 결착홈(87)을 구비한다. 이 때, 각각의 결착돌기(86)는 후크 형태로서 제1 케이스(81)의 장변 가장자리 부분에 일체로서 돌출되게 형성되며, 제2 케이스(82)의 장변 가장자리 부분에 의해 탄성 변형되면서 결착홈(87)에 결착된다.

대안으로서, 결착돌기(86)는 제1 케이스(81)의 장변 가장자리 부분에 상호 대응하게 돌출 형성되는 것에 한정되지 않고, 제2 케이스(82)의 장변 가장자리 부분에 상호 대응하게 돌출 형성될 수도 있다. 결착홈(87)은 제2 케이스(82)의 장변 가장자리 부분에 상호 대응하게 형성되는 것에 한정되지 않고, 제1 케이스(81)의 장변 가장자리 부분에 상호 대응하게 형성될 수도 있다. 또한, 본 발명에서는 결착돌기(86)가 제1 케이스(81) 및 제2 케이스(82)의 한 쌍의 장변 가장자리 부분 중 어느 하나에 형성되고, 이러한 결착돌기(86)에 대응되는 결착홈(87)이 다른 하나의 장변 가장자리 부분에 형성될 수도 있다.

본 실시예에서, 가압유닛(90)은 도 1 및 도 8에 도시한 바와 같이 결착부재(85)에 의해 제1 케이스(81)와 제2 케이스(82)가 상호 결착될 때, 제1,2 케이스(81, 82)의 결합력에 의해 밀착부재(70)를 미디엄부재(20) 측으로 가압하기 위한 것이다. 즉, 이러한 가압유닛(90)은 밀착부재(70)를 가압하여 미디엄부재(20)의 양측면에 형성되는 전기 생성 유닛들(30)을 미디엄부재(20)의 양측면에 밀착시키기 위한 것이다.

이 가압유닛(90)은 연료전지 본체(11)의 밀착부재(70)에 대응되는 제1 케이스(81), 및 제2 케이스(82)의 내벽면에 돌출되게 형성되며, 제1,2 케이스(81, 82)의 결합력에 의해 밀착부재(70)를 미디엄부재(20) 측으로 가압하는 복수의 가압돌기들(91)을 포함한다.

바람직하게, 이러한 가압돌기들(91)은 밀착부재(70)의 개구부들(71)을 제외한 나머지 부분(도면에 "A"로 표시함)에 있어, 밀착부재(70)의 길이 방향 및 폭 방향을 따라 형성되는 부분에 대응하는 제1,2 케이스(81, 82)의 내벽면에 일체로서 돌출되게 형성된다. 즉, 가압돌기들(91)은 제1,2 케이스(81, 82)의 결합력에 의해 상기한 밀착부재(70)의 나머지 부분(A)에 접촉되면서 이 밀착부재(70)를 미디엄부재(20) 측으로 바이어스시킨다.

여기서, 가압돌기들(91)은 제1 케이스(81) 및 제2 케이스(82)의 내벽면으로부터 밀착부재(70)의 개구부들(71)을 제외한 나머지 부분(A)을 향하는 원형의 돌기 형태로서 형성된다. 이 때, 본 실시예에 의한 가압돌기들(91)은 밀착부재(70)에 대 하여 국부적으로 서로 다른 가압력을 제공하기 위해, 이의 돌출 길이가 서로 다르게 형성될 수도 있다.

도면을 참고하면, 이 경우는 결착부재(85)에 의해 제1 케이스(81)와 제2 케이스(82)가 상호 결착되는 구조를 기본으로 하면서, 힌지부재(88)에 의해 제1 케이스(81)와 제2 케이스(82)의 상대적인 회동을 가능케 하는 케이스부재(80)를 구성할 수 있다.

이 힌지부재(88)는 제1 케이스(81)와 제2 케이스(82)가 소정 각도 만큼 회동되도록 하는 힌지점(89)을 형성하는 바, 이 힌지점(89)은 도면을 기준으로 할 때 제1 케이스(81)와 제2 케이스(82)의 하단부(장변 가장자리 부분)에 힌지부재(88)를 결합함으로써 형성될 수 있다.

여기서, 제1 케이스(81)와 제2 케이스(82)의 상단부(장변 가장자리 부분)에는 제1,2 케이스(81, 82)를 결착시키기 위한 결착부재(85)를 형성하고 있는 바, 결착돌기(86)와 결착홈(87)이 상호 대응하게 형성되고 있다. 이 때, 결착돌기(86)는 제1 케이스(81)의 상단부에 형성되고, 결착홈(87)은 제2 케이스(82)의 상단부에 형성된다.

상기와 같이 구성되는 본 발명의 실시예에 따른 직접 산화형 연료 전지(100)의 제작 순서를 살펴 보면, 우선 제1 패스부재(41)는 미디엄부재(20)의 단위 영역(21a)에 장착된다.

이 때, 제1 패스부재(41)는 미디엄부재(20)의 양측면에 대해 일정 간격을 유지하면서 단위 영역(21a)의 결합홈(21b)에 장착되며, 이의 일면이 단위 영역(21a)의 내표면에 밀착된다.

이러한 상태에서, MEA(50)는 제1 전극층(51)이 제1 패스부재(41)의 다른 일면에 접촉되도록 배치된다. 이 때, MEA(50)는 이의 가장자리 부분에 형성된 가스켓(도면에 도시되지 않음)이 미디엄부재(20)의 양측면에 형성된 돌출 부분(단위 영역을 제외한 나머지 부분)에 위치하면서 제1 패스부재(41)의 다른 일면과 접촉되게 배치된다.

이어서, 제2 패스부재(61)는 밀착부재(70)의 개구부들(71)에 고정되는 바, 개구부(71)의 가장자리 부분에 형성된 걸림턱(72)에 걸리면서 고정된 상태를 유지하게 된다.

다음, 밀착부재(70)는 미디엄부재(20)의 개구부들(71)을 제외한 나머지 부분(A)에 접촉되도록 배치되는 바, 이 때 제2 패스부재(61)는 MEA(50)의 제2 전극층(52)과 접촉된 상태를 유지하게 된다.

이어서, 제1 케이스(81)는 미디엄부재(20)의 일측면에 대해 밀착부재(70)를 감싸도록 배치되고, 제2 케이스(82)는 미디엄부재(20)의 다른 일측면에 대해 밀착부재(70)를 감싸도록 배치된다.

다음, 제1 케이스(81)와 제2 케이스(82)는 결착부재(85)에 의하여 상호 결착되게 되는 바, 제1 케이스(81)에 형성된 결착돌기(86)가 제2 케이스(82)에 의해 탄성 변형되면서 제2 케이스(82)에 형성된 결착홈(87)에 결착되게 된다. 이에 따라, 케이스부재(80) 즉, 제1,2 케이스(81, 82)는 이의 내부 공간에 연료전지 본체(11)를 내장시키게 된다.

이 과정에서, 가압돌기들(91)이 밀착부재(70)의 개구부들(71)을 제외한 나머지 부분(A)에 대응되는 제1,2 케이스(81, 82)의 내벽면에 돌출되게 형성되고 있기 때문에, 이 가압돌기들(91)은 상기 나머지 부분(A)에 접촉된 상태에서 제1 케이스(81)와 제2 케이스(82)가 상호 결착될 때, 제1,2 케이스(81, 82)의 결합력에 의해 밀착부재(70)를 미디엄부재(20) 측으로 바이어스시키게 된다.

따라서, 본 실시예에 의한 직접 산화형 연료 전지(100)는 가압돌기들(91)에 의해 밀착부재(70)가 미디엄부재(20) 측으로 가압됨으로써, 복수의 전기 생성 유닛들(30)이 미디엄부재(20)를 중심에 두고 이 미디엄부재(20)에 견고하게 밀착된 상태를 유지하게 된다.

이와 같은 일련의 과정을 통해 본 발명의 실시예에 따른 직접 산화형 연료 전지(100)의 제작이 완료되는 바, 이러한 직접 산화형 연료 전지(100)는 케이스부재(80), 및 가압유닛(90)에 의해 전기 생성 유닛들(30)이 가압 밀착되면서 밀착부재(70)의 개구부들(71)을 통해 전기 생성 유닛들(30)의 캐소드부(60) 즉, 제2 패스부재(61)의 통기공들(63)이 노출되고, 이 통기공들(63)이 케이스부재(80)의 양측면에 형성된 구멍들(81a, 82a)을 통해 대기 중으로 노출된 상태를 유지하게 된다.

따라서, 본 실시예에 의한 직접 산화형 연료 전지(100)는 케이스부재(80)에 형성되는 가압돌기들(91)에 의해 밀착부재(70)를 미디엄부재(20) 측으로 바이어스시킴으로써, 이 밀착부재(70)와 미디엄부재(20) 사이에 배치되는 전기 생성 유닛들 (30)을 일체로서 밀착시킬 수 있게 된다.

이로써, 본 실시예에 의한 직접 산화형 연료 전지(100)는 밀착부재(70)와 미디엄부재(20)를 체결수단 등을 이용하여 체결시킴으로써 이 밀착부재(70)와 미디엄부재(20) 사이에 배치되는 전기 생성 유닛들(30)을 밀착시키는 경우와 대비해 볼 때, 이와 같은 체결수단 등을 필요로 하지 않으므로 연료 전지 전체의 크기를 컴팩트하게 구현할 수 있게 된다.

상기와 같이 제작된 본 발명의 실시예에 따른 직접 산화형 연료 전지(100)의 작용을 상세히 설명하면 다음과 같다.

우선, 본 실시예에 의한 직접 산화형 연료 전지(100)는 케이블을 통해 소정의 전자기기에 연결되거나 이 전자기기에 일체로서 장착된 상태에 있다.

이 상태에서, 연료 공급장치(도면에 도시되지 않음)는 연료를 미디엄부재(20)의 제1 통로(23a)로 공급한다. 이 때, 연료는 미디엄부재(20)의 연료 주입부(24)를 통해 제1 통로(23a)로 공급되게 된다.

이어서, 제1 통로(23a)를 통과하는 연료는 매니폴드(22)의 유출구(22a)를 통해 유출되게 되고, 제1 패스부재(41)의 제1 유로(42)를 따라 유통되면서 MEA(50)의 제1 전극층(51)으로 분산 공급된다. 이 때, 제1 패스부재(41)의 제1 유로(42)를 따라 유통되면서 MEA(50)의 제1 전극층(51)으로 제공되지 못한 연료는 매니폴드(22)의 유입구(22b)를 통해 미디엄부재(20)의 제2 통로(23b)로 유입되고, 제2 통로(23b)를 통과하면서 연료 배출부(25)를 통해 배출되게 된다.

이러는 과정을 거치는 동안, 각 전기 생성 유닛(30)의 캐소드부(60) 즉, 제2 패스부재(61)의 통기공들(63)이 케이스부재(80)의 양측면에 형성된 구멍들(81a, 82a)들을 통해 대기 중으로 노출됨에 따라, 대기 중의 공기는 자연 확산 또는 대류 작용 등에 의해 케이스부재(80)의 구멍들(81a, 82a), 및 제2 패스부재(61)의 통기공들(63)을 통과하여 MEA(50)의 제2 전극층(52)으로 분산 공급된다.

따라서, MEA(50)의 제1 전극층(51)에서는 연료의 산화 반응을 통해 이 연료 중에 함유된 수소를 전자와 수소 이온(프로톤)으로 분리한다. 이 때, 수소 이온은 MEA(50)의 전해질막(53)을 통해 제2 전극층(52)으로 이동된다. 그리고, 전자는 전해질막(53)을 통과하지 못하고, 제1 패스부재(41)를 통해 이웃하는 전기 생성 유닛(30)의 제2 패스부재(61)로 이동된다. 즉, 제1 패스부재(41)의 돌기(46)와 상기 이웃하는 전기 생성 유닛(30)의 제2 패스부재(61)의 돌기(66)가 도선 등을 통해 전기적으로 연결되고 있기 때문에, 전자는 제1 패스부재(41)를 통해 상기 이웃하는 전기 생성 유닛(30)의 제2 패스부재(61)로 이동하게 된다.

이러는 과정을 거치면서, 본 실시예에 의한 직접 산화형 연료 전지(100)는 상기한 전자의 이동으로 인해 전류를 발생시키게 되고, 각 전기 생성 유닛(30)의 제1 패스부재(41) 및 제2 패스부재(61)들이 전류를 집전하는 집전판(44, 64)로서 구성되는 바, 소정 전위차를 갖는 전기 에너지를 전자기기로 출력시킬 수 있게 된다.

한편, MEA(50)의 전해질막(53)을 통해 제2 전극층(52)으로 이동된 수소 이온, 제1 패스부재(41)를 통해 제2 패스부재(61)로 이동된 전자, 및 제2 패스부재(61)의 통기공들(63)을 통해 MEA(50)의 제2 전극층(52)으로 공급된 공기는 제2 전 극층(52)에 의해 환원 반응을 일으키게 된다. 따라서, 각 전기 생성 유닛(30)의 캐소드부(60)에서는 이와 같은 환원 반응에 의해 열, 및 수분을 발생시키게 된다.

따라서, 본 실시예에 의한 직접 산화형 연료 전지(100)는 미디엄부재(20)의 단위 영역들(21a)이 전기 생성 유닛(30)에 의해 연료, 및 공기의 반응이 이루어지는 활성 영역(active area)으로서 구성되고, 이들 단위 영역(21a) 내에 매니폴드(22)를 형성하고 있기 때문에, 매니폴드를 활성 영역의 외측에 형성하고 있는 종래의 연료 전지와 달리 연료전지 본체(11)의 크기를 줄일 수 있게 된다.

또한, 본 실시예에 의한 직접 산화형 연료 전지(100)는 각 전기 생성 유닛(30)의 캐소드부(60)가 케이스부재(80)의 양측면을 통해 대기 중으로 노출된 상태를 유지하고 있기 때문에, 공기가 캐소드부(60)로 원활하게 공급되어 전기 생성 유닛들(30)의 출력을 극대화시킬 수 있을 뿐만 아니라, 전기 생성 유닛들(30)의 캐소드부(60)에서 발생되는 열을 대기 중으로 용이하게 방출시킬 수 있게 된다.

도면을 참고하면, 본 실시예에 의한 직접 산화형 연료 전지(200)는 전기 실시예에서와 같은 구조를 기본으로 하면서, 케이스부재(180)의 내벽면에 대응하는 밀착부재(170)의 개구부들(171)을 제외한 나머지 부분(A)에 복수의 가압돌기들(191)로서 형성되는 가압유닛(190)을 구성할 수 있다.

이러한 가압돌기들(191)은 제1,2 케이스(181, 182)의 결합력에 의해 제1, 2케이스(181, 182)의 내벽면에 밀착되면서 이 밀착부재(170)를 미디엄부재(120) 측 으로 바이어스시키는 기능을 하게 된다.

여기서, 본 실시예에 의한 가압돌기들(191)은 밀착부재(170)의 개구부들(171)을 제외한 나머지 부분(A)에 있어 밀착부재(170)의 길이 방향, 및 폭 방향을 따라 형성되는 부분에 일체로서 돌출되게 형성된다. 이 때, 가압돌기들(191)은 상기한 나머지 부분(A)으로부터 제1,2 케이스(181, 182)의 내벽면을 향하는 원형의 형태로서 돌출되게 형성된다.

이와 같은 본 실시예에 의한 직접 산화형 연료 전지(200)의 나머지 구성 및 작용은 전기 실시예와 같으므로 자세한 설명은 생략한다.

이상을 통해 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.

상술한 바와 같은 본 발명에 의하면, 케이스부재 또는 밀착부재에 형성되는 복수의 가압돌기들에 의하여 전기 생성 유닛을 가압 밀착시키는 구조로서 이루어짐에 따라, 밀착부재를 미디엄부재와 체결시키기 위한 체결수단 등을 필요로 하지 않게 되어 연료 전지의 부품수 및 크기를 줄일 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 의하면, 케이스부재의 양측면을 통해 전기 생성 유닛의 캐소드부가 대기 중으로 노출되는 구조로서 이루어지므로, 사용자의 사용 환경에 구애받지 않으면서 캐소드부에 공기를 원활하게 제공함은 물론, 캐소드부에서 발생되 는 열을 용이하게 방출시킬 수 있다. 따라서, 전기 에너지의 출력을 극대화시킬 수 있을 뿐만 아니라, 연료전지 본체의 온도 상승에 대한 안전성을 확보할 수 있으므로, 전지의 성능 및 신뢰성을 더욱 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 의하면, 전기 생성 유닛으로 연료를 제공하기 위한 매니폴드를 활성 영역으로서 구성되는 미디엄부재의 단위 영역 내에 형성함에 따라, 전기 생성 유닛의 크기를 줄일 수 있게 된다. 따라서, 연료 전지 전체의 크기를 컴팩트 하게 구현할 수 있는 효과가 있다.

Claims

막-전극 어셈블리를 중심에 두고 이의 양측에 애노드부 및 캐소드부가 배치되어 연료, 및 산소의 반응에 의해 전기 에너지를 발생시키는 적어도 하나의 전기 생성 유닛을 포함하는 연료전지 본체;

상기 연료전지 본체를 내장시키면서 상호 결착 가능하게 설치된 한 쌍의 케이스부재; 및

상기 케이스부재의 내부에 설치되어 상기 전기 생성 유닛을 가압하는 가압유닛

을 포함하며,

상기 가압유닛은, 상기 전기 생성 유닛에 대응하는 상기 케이스부재의 내벽면에 돌출되게 형성되어 상기 전기 생성 유닛을 바이어스시키는 복수의 가압돌기로서 형성되는 직접 산화형 연료 전지.
제1 항에 있어서,

상기 연료전지 본체는 이의 양측으로 상기 캐소드부가 노출되게 구성되는 직접 산화형 연료 전지.
제2 항에 있어서,

상기 가압돌기가 상기 캐소드부에 대응하는 상기 케이스부재의 내벽면에 돌출되게 형성되는 직접 산화형 연료 전지.
제2 항에 있어서,

상기 캐소드부는 상기 막-전극 어셈블리로 공기를 유통시키기 위한 복수의 통기공들을 포함하며,

상기 케이스부재는 상기 통기공들과 상호 연통되는 복수의 구멍들을 포함하는 직접 산화형 연료 전지.
제2 항에 있어서,

상기 연료전지 본체는,

상기 연료의 흐름을 가능케 하는 매니폴드를 가지면서 상기 애노드부가 장착되는 적어도 하나의 단위 영역을 양측면에 각각 구비하는 미디엄부재(medium member)를 포함하는 직접 산화형 연료 전지.
제5 항에 있어서,

상기 케이스부재는,

상기 미디엄부재의 양측면을 감싸도록 배치되면서 상호 결착 가능하게 설치되는 직접 산화형 연료 전지.
제6 항에 있어서,

상기 케이스부재는,

상기 미디엄부재의 일측면을 감싸도록 배치되는 제1 케이스와, 상기 미디엄부재의 다른 일측면을 감싸도록 배치되는 제2 케이스를 포함하는 직접 산화형 연료 전지.
제7 항에 있어서,

상기 케이스부재는,

상기 제1,2 케이스의 적어도 일측 단부에 형성되어 상기 제1,2 케이스를 상호 결착시키는 결착부재를 포함하는 직접 산화형 연료 전지.
제8 항에 있어서,

상기 케이스부재는,

상기 제1,2 케이스의 다른 일측 단부에 연결되게 설치되어 상기 제1,2 케이스의 상대적인 회동을 가능케 하는 힌지부재를 포함하는 직접 산화형 연료 전지.
제6 항에 있어서,

상기 캐소드부를 노출시키기 위한 개구부를 가지면서 상기 캐소드부와 상기 가압유닛 사이에 설치되어 상기 가압유닛에 의해 상기 캐소드부를 상기 미디엄부재 측으로 밀착시키는 밀착부재를 포함하는 직접 산화형 연료 전지.
제10 항에 있어서,

상기 가압유닛은,

상기 밀착부재에 대응하는 상기 케이스부재의 내벽면에 돌출되게 형성되어 상기 케이스부재의 결합력에 의해 상기 밀착부재를 상기 미디엄부재 측으로 바이어스시키는 복수의 가압돌기를 포함하는 직접 산화형 연료 전지.
제5 항에 있어서,

상기 미디엄부재는 이의 양측면에 상기 단위 영역이 일정 간격 이격되게 연속적으로 형성되면서 절연성을 지닌 플레이트 타입으로 이루어지는 직접 산화형 연료 전지.
제5 항에 있어서,

상기 미디엄부재는 상기 매니폴드와 상호 연통되는 연료 통로를 내부에 형성하는 직접 산화형 연료 전지.
제1 항에 있어서,

상기 애노드부는 상기 연료를 유통시키기 위한 제1 유로를 형성하며, 상기 캐소드부는 상기 공기를 유통시키기 위한 제2 유로를 형성하고,

상기 애노드부, 및 상기 캐소드부가 서로 다른 극성의 전류를 집전하는 집전판으로서 구성되는 직접 산화형 연료 전지.
연료의 흐름을 가능케 하는 매니폴드를 가진 적어도 하나의 단위 영역을 양측면에 각각 구비하는 미디엄부재(medium member);

상기 연료를 유통시키기 위한 제1 유로를 가지면서 상기 미디엄부재를 중심에 두고 상기 단위 영역에 각각 장착되는 애노드부;

상기 애노드부에 각각 밀착되게 배치되는 막-전극 어셈블리;

공기를 유통시키기 위한 제2 유로를 가지면서 상기 막-전극 어셈블리에 각각 밀착되게 배치되는 캐소드부;

상기 캐소드부를 상기 미디엄부재 측으로 밀착시키기 위한 밀착부재;

상기 미디엄부재의 양측면에 대해 상기 밀착부재를 감싸도록 배치되면서 상호 결착 가능하게 설치되는 케이스부재; 및

상기 밀착부재에 형성되어 상기 케이스부재의 결합력에 의해 상기 밀착부재를 상기 미디엄부재 측으로 가압하는 가압유닛

을 포함하며,

상기 가압유닛은, 상기 케이스부재의 내벽면에 대응하는 상기 밀착부재에 돌출되게 형성되는 복수의 가압돌기로서 형성되는 직접 산화형 연료 전지.
제15 항에 있어서,

상기 제2 유로는 상기 막-전극 어셈블리로 공기를 유통시키기 위한 복수의 통기공들로서 형성되며,

상기 케이스부재는 상기 통기공들과 상호 연통되는 복수의 구멍들을 포함하 는 직접 산화형 연료 전지.
제15 항에 있어서,

상기 밀착부재는 상기 캐소드부를 노출시키기 위한 개구부를 포함하는 직접 산화형 연료 전지.
제17 항에 있어서,

상기 가압돌기는 상기 밀착부재의 상기 개구부를 제외한 나머지 부분에 돌출되게 형성되는 직접 산화형 연료 전지.