KR100807976B1 - 금속 분리판의 가스켓 장착 구조 - Google Patents

금속 분리판의 가스켓 장착 구조 Download PDF

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Abstract

본 발명은 연료전지용 금속 분리판에 관한 것이다. 더욱 상세하게는 금속 분리판에 가스켓이 장착되는 구조에 관한 것이다.
본 발명은 매니폴드 및 채널을 포함하는 금속 분리판 및 금속 분리판의 양면에서 반응가스 및 냉각수를 밀봉하는 제1 및 제2 가스켓을 구비하는 연료 전지에 있어서, 제1 및 제2 가스켓 중 하나 이상의 가스켓이, 가스켓과 일체로 형성되는 금속 분리판 변형방지부를 구비하는 것을 특징으로 하는 연료 전지를 제공한다. 이러한 구성을 통해, 금속 분리판이 변형되어 반응가스가 유입되는 입구가 좁아지는 것을 방지할 수 있다.
또한 본 발명은 매니폴드 및 채널을 포함하는 금속 분리판 및 금속 분리판의 양면에서 반응가스 및 냉각수를 밀봉하는 가스켓을 구비하는 연료 전지에 있어서, 금속 분리판은, 일면에서 타면으로 돌출되어 일면에서는 돌출부 타면에서는 요홈부가 되는 가스켓 이탈 방지부를 구비하고, 제1 가스켓 및 제2 가스켓은 금속 분리판의 가스켓 이탈 방지부와 결합할 수 있는 위치 및 형태의 수용부 및 돌출부를 구비하는 것을 특징으로 하는 연료 전지를 제공한다.
Figure R1020060108140
가스켓, 고분자연료전지, 금속분리판, 가스 유입구조, 이탈방지구조

Description

금속 분리판의 가스켓 장착 구조{STRUCTURE FOR GASKET INSTALLATION OF METAL SEPERATOR}
도 1 및 도 2는 종래 금속 분리판의 가스켓을 도시한 도면이다.
도 3 및 도 4는 각각 본 발명의 일 실시예에 따른 금속 분리판의 냉각수 면 및 반응가스 면의 일부를 도시한 도면이다.
도 5는 도 3의 A-A' 선에 따른 단면도이다.
도 6은 도 4의 B-B' 선에 따른 단면도이다.
도 7은 종래 흑연 분리판의 가스켓 장착 구조를 도시한 도면이다.
도 8은 종래 박판 성형으로 제조된 금속 분리판의 가스켓 장착 구조를 도시한 도면이다.
도 9 및 도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 가스켓 이탈 방지구조를 구비하는 연료 전지를 도시한 도면이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른, 금속 분리판의 제1 면에 부착되는 제1 가스켓의 제1 면 및 제2 면을 도시한 도면이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른, 금속 분리판의 제2 면에 부착되는 제2 가스켓의 제1 면 및 제2 면을 도시한 도면이다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 금속 분리판 스택의 일부를 도시한 도 면이다.
본 발명은 연료전지용 금속 분리판에 관한 것이다. 더욱 상세하게는 금속 분리판에 가스켓이 장착되는 구조에 관한 것이다.
연료전지란, 일반적으로 수소와 산소의 산화, 환원반응을 이용하여 화학에너지를 전기에너지로 변환하는 발전 장치이다. 음극(anode)에서 수소가 산화되어 수소 이온과 전자로 분리되고, 수소 이온은 전해질을 통해 양극(cathode)으로 이동한다. 이때, 전자는 회로를 통해 양극으로 이동한다. 양극에서 수소 이온, 전자 및 산소가 반응하여 물이 되는 환원반응이 일어난다.
연료전지의 단위셀은 전압이 낮아 실용성이 떨어지기 때문에, 일반적으로 수개에서 수백개의 단위셀을 적층하여 사용한다. 단위셀의 적층 시 단위셀 간 전기적 접속이 이루어지게 하고, 반응 가스를 분리시켜주는 역할을 하는 것이 분리판이다.
과거에는 흑연으로 제조된 분리판을 주로 이용하였으나, 흑연의 취성 및 제조 단가가 높은 점 때문에 최근에는 금속 분리판의 개발이 활발하다.
도 1을 참조하면, 연료전지는 금속 분리판(1), 가스켓(2), 막-전극 접합체(MEA; 3)를 포함한다. 연료전지의 적층 시 기밀성 확보를 위하여 금속 분리판(1)의 양면에 가스켓(2)을 장착하고, 기밀성 향상과 전기 전도성 향상을 위해 수기압의 압력을 가하며 스택을 체결한다. 이때, 수기압의 체결압에서 가스켓(2)의 변형과 함께 금속 분리판(1)의 변형도 함께 발생하게 된다. 이러한 금속 분리판(1)의 변형은 주로 가스켓이 장착되지 않은 부분인 가스 유입부(4)와 냉각수 유입부(4)에서 발생했다. 유입부(4)가 좁아짐에 따라 가스 및 냉각수가 원활하게 금속 분리판(1)의 반응 영역으로 유입될 수 없는 문제점이 있었다. 또한 금속 분리판(1)이 변형되며 크랙이 발생할 수 있으며, 연료전지의 내구성을 떨어트리는 문제점이 있었다.
도 2를 참조하면, 미국 특허공개번호 US20050031934 출원에서 이러한 문제점을 해결하기 위해, 변형이 주로 발생하는 가스 유입부 및 냉각수 유입부에 금속 분리판을 지지하기 위한 지지 부재를 포함하는 금속 분리판이 개시되어 있다. 그러나 지지 부재가 금속 분리판의 표면에서 접착력의 한계로 인해, 이탈되거나 이동되어 금속 분리판 지지 기능을 상실할 수 있다.
또한 도 7을 참조하면, 종래의 흑연 분리판의 경우 분리판에 형성된 홈에 가스켓이 삽입되어 고정됨에 따라 가스켓의 이탈 가능성이 적었다. 그러나 도 8을 참조하면, 박판 성형으로 제조된 금속 분리판의 경우, 가스켓의 이탈을 방지하기 위한 별도의 부재 또는 구조가 구비되지 않아 스택 체결시의 높은 압력에 의해 가스켓이 이탈할 가능성이 높았다.
상기한 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 금속 분리판의 변형을 방지하는 변형방지부가 가스켓과 일체형으로 형성된 연료전지를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한 본 발명은 금속 분리판의 변형을 방지하는 것과 동시에, 반응 가스가 유입되는 면적을 충분히 확보할 수 있도록 보조적인 반응 가스 유입홀을 구비하는 연료전지를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한 본 발명은 금속 분리판의 변형을 보다 효과적으로 방지하기 위해, 금속 분리판에서 반응 가스 채널의 입구 및 출구의 전방에 돌출부를 구비하는 연료전지를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한 본 발명은 금속 분리판에 부착되는 가스켓의 이탈을 방지하는 구조를 구비하는 연료전지를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한 본 발명은, 금속 분리판의 변형을 방지할 수 있는 구조 및 가스켓 이탈을 방지할 수 있는 구조를 구비하는 연료전지 스택을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 매니폴드 및 채널을 포함하는 금속 분리판 및 금속 분리판의 양면에서 반응가스 및 냉각수를 밀봉하는 제1 및 제2 가스켓을 구비하는 연료 전지에 있어서, 제1 및 제2 가스켓 중 하나 이상의 가스켓이, 가스켓과 일체로 형성되는 금속 분리판 변형방지부를 구비하는 것을 특징으로 하는 연료 전지를 제공한다. 이러한 구성을 통해, 금속 분리판이 변형되어 반응가스가 유입되는 입구가 좁아지는 것을 방지할 수 있다. 또한 변형방지부가 가스켓과 일체로 형성되어, 변형방지부가 원래의 위치에서 이탈되는 것을 방지할 수 있고, 변형방지부가 이동하여 반응가스가 유입되는 입구를 막는 것을 방지할 수 있다.
또한 본 발명은 금속 분리판이 매니폴드와 채널 사이에 가스 유입홀을 더 포함하고, 변형방지부가 가스 유입홀을 가로지르며 뻗어있는 것을 특징으로 하는 연료 전지를 제공한다. 이러한 구성을 통해, 반응 가스가 유입되는 공간을 충분히 확보할 수 있어, 반응 가스가 가스 채널로 안정적이고 고르게 유입될 수 있다.
또한 본 발명은 금속 분리판이 가스 채널의 전방부에 금속 분리판의 변형을 방지하는 돌출부가 구비되는 것을 특징으로 하는 연료 전지를 제공한다. 이러한 구성을 통해, 가스켓을 통해 금속 분리판을 지지할 수 없는 가스 채널의 전, 후방부분의 변형을 방지할 수 있다.
또한 본 발명은 매니폴드 및 채널을 포함하는 금속 분리판 및 금속 분리판의 양면에서 반응가스 및 냉각수를 밀봉하는 제1 및 제2 가스켓을 구비하는 연료 전지에 있어서, 제1 및 제2 가스켓은 가스켓과 일체로 형성되는 변형방지부를 구비하고, 각 변형방지부는 서로 겹쳐져 금속 분리판을 지지하도록 형성되는 것을 특징으로 하는 연료 전지를 제공한다.
또한 본 발명은 매니폴드 및 채널을 포함하는 금속 분리판 및 금속 분리판의 양면에서 반응가스 및 냉각수를 밀봉하는 가스켓을 구비하는 연료 전지에 있어서, 금속 분리판은, 일면에서 타면으로 돌출되어 일면에서는 돌출부 타면에서는 요홈부가 되는 가스켓 이탈 방지부를 구비하고, 제1 가스켓 및 제2 가스켓은 금속 분리판의 가스켓 이탈 방지부와 결합할 수 있는 위치 및 형태의 수용부 및 돌출부를 구비하는 것을 특징으로 하는 연료 전지를 제공한다. 이러한 구성을 통해, 금속 분리판에서 가스켓이 원래의 위치에서 이탈하여, 냉각수 및 반응 가스들이 누출되는 것을 방지할 수 있다.
또한 본 발명은 상기한 연료전지에 있어서, 제1 가스켓 및 제2 가스켓이 금속 분리판의 형상에 맞추어 제작된 고형 가스켓 및 직접 분리판에 도포되어 고형화된 가스켓 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 연료 전지를 제공한다. 이러한 구성을 통해, 금속 분리판에 꼭 맞는 가스켓을 부착할 수 있어 가스켓의 밀봉 능력이 향상될 수 있다.
또한 본 발명은 매니폴드 및 채널을 포함하는 금속 분리판 및 금속 분리판의 양면에서 반응가스 및 냉각수를 밀봉하는 가스켓을 구비하는 연료 전지가 복수 개 적층된 연료 전지 스택에 있어서, 가스켓이 가스켓과 일체로 형성되는 금속 분리판 변형방지부를 구비하는 것을 특징으로 하는 연료 전지 스택을 제공한다.
또한 본 발명은 매니폴드 및 채널을 포함하는 금속 분리판 및 금속 분리판의 양면에서 반응가스 및 냉각수를 밀봉하는 가스켓을 구비하는 연료 전지가 복수 개 적층된 연료 전지 스택에 있어서, 금속 분리판은 일면에서 타면으로 돌출되어 일면에서는 돌출부 타면에서는 요홈부가 되는 가스켓 이탈 방지부를 구비하고, 가스켓이 금속 분리판의 가스켓 이탈 방지부와 결합될 수 있는 위치 및 형태의 요홈부 및 돌출부를 구비하는 것을 특징으로 하는 연료 전지 스택을 제공한다.
이하 도면을 참조하여 본 발명을 더욱 상세히 설명한다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 연료전지의 냉각수 면 및 반응가스 면의 일부를 도시한 것이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 연료전지는 금속 분리판(100) 및 가스켓(210, 220)을 구비한다. 금속 분리판(100)은 반응가스 매니폴 드(130) 및 냉각수 매니폴드(미도시), 반응가스 채널(110) 및 냉각수 채널(120)을 구비한다. 가스켓(210, 220)은 금속 분리판(100)에 부착되어, 냉각수 채널(120) 주변, 반응가스 매니폴드(130) 주변 및 냉각수 매니폴드(미도시) 주변을 밀봉한다.
금속 분리판(100)은 반응가스 매니폴드(130)와 반응가스 채널(110) 사이의 공간에 가스 유입홀(150, 160)을 구비한다. 가스 유입홀(150, 160)은 금속 분리판(100)에 형성된 리브(140, 170)와 반응가스 매니폴드(130) 및 금속 분리판(100)의 일부에 의해 정의된다.
도 3을 참조하면, 냉각수 면에 부착되는 가스켓(210)은 매니폴드(130) 측에 형성되는 리브(170)에 부착되는 리브 부착부(211)를 구비한다. 또한 리브 부착부(211)에서 가스 채널 측 리브(140)로 뻗어있는 변형방지부(212)를 구비한다.
또한 도 4를 참조하면, 반응가스 면에 부착되는 가스켓(220)은 가스 채널 측에 형성되는 리브(140)에 부착되는 리브 부착부(221)를 구비한다. 또한 리브 부착부(221)에서 매니폴드(130) 측 리브(170)로 뻗어있는 변형방지부(222)를 구비한다.
또한 도 3 내지 도 4를 참조하면, 바람직하게는 각 가스켓(210, 220)에 형성되는 변형방지부(212, 222)는 매니폴드 측에 형성된 가스 유입홀(160)을 가로지르며 뻗어있다. 이때, 각 가스켓(210, 220)의 변형방지부(212, 222)는 서로 겹쳐질 수 있는 위치에 형성된다.
도 3 및 도 4의 A-A' 및 B-B' 선을 따라 나타낸 단면도가 도 5 및 도 6에 도시되어 있다. 도 5는 변형방지부(212, 222)가 형성되지 않은 부분을 통해 반응 가스가 매니폴드(미도시)로부터 가스 채널로 유입되는 것을 도시한 도면이다. 가스 유입홀(150, 160)과 리브(140, 170) 및 리브 부착부(211, 221)가 이루는 가스 유입 통로를 통해, 반응 가스가 가스 채널로 유입된다. 리브(140, 170)의 양면 중에서 리브 부착부(211, 221)가 부착되지 않은 면으로 반응 가스가 우회하며 유입된다. 도 6은 변형방지부(212, 222)가 금속 분리판을 지지하는 것을 도시한 것이다. 변형방지부(212, 222)는 금속 분리판의 양면에서 서로 겹쳐지도록 형성되어, 스택 체결시 높은 체결압이 가해져도 금속 분리판이 변형되지 않게 한다. 변형방지부(212, 222)가 서로 겹쳐진 영역은 금속 분리판의 양면이 변형방지부(212, 222)에 의해 막혀서 반응가스가 유입될 수 없으며, 변형방지부(212, 222)가 미형성된 부분을 통해서만 반응가스가 유입된다.
또한 도 4 내지 도 6을 참조하면, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 연료 전지는 금속 분리판(100)에서 가스 채널(110)의 전방부에 돌출부(180)를 구비한다. 반응 가스면에서는 가스 채널(110)에 근접한 부분은 가스 유입을 방해하기 때문에 가스켓(220)이 부착되지 않는 것이 바람직하다. 그러나 금속 분리판(100)이 가스켓(210, 220)에 의해 양면에서 지지되지 못하므로 스택 체결 시 변형이 일어나 가스 유입 통로가 좁아질 수 있다. 이때, 가스 채널(110)의 전방부에 가스켓(220)의 두께와 같은 높이를 가지며, 반응 가스면으로 돌출하는 돌출부(180)를 구비하면 금속 분리판(100)의 변형을 방지할 수 있다. 바람직하게는 돌출부(180)는 가스 채널(110)의 전방부가 아닌, 냉각수 채널(120)의 전방부에 위치한다. 반응가스면에서는 냉각수 채널(120)이 형성된 영역으로는 반응 가스가 유입되지 않으므로, 반응 가스 유동의 방해를 최소화하면서 금속 분리판(100)의 변형을 방지할 수 있다.
도 9 및 도 10은 본 발명의 다른 바람직한 일 실시예에 따른, 가스켓 이탈 방지 구조를 포함하는 연료 전지를 도시한 것이다. 가스켓 이탈 방지부(190)는 금속 분리판(100)의 일면에서 타면으로 돌출되어 형성된다. 이하, 가스켓 이탈 방지부(190)가 돌출부가 되는 면을 제1 면, 요홈부가 되는 면을 제2 면이라 한다. 이때 제1 면 및 제2 면의 의미는 반응가스 면 및 냉각수 면의 의미와는 무관하다. 도 9는 금속 분리판(100)의 제1 면을 도시한 것이며, 좌측 확대도는 연료 전지의 제1 가스켓(201)과 금속 분리판(100)이 결합된 것을 도시한 단면도이다. 가스켓 이탈 방지부(190)가 돌출된 일면에 부착되는 제1 가스켓(201)은 가스켓 이탈 방지부(190)가 수용되는 수용부(291)를 구비한다. 수용부(291)는 요홈부 및 개구부 중 선택된 어느 하나일 수 있다. 도 9에는 수용부(291)가 개구부로 된 실시예가 도시되어 있다.
도 9의 우측 확대도는 본 발명의 일 실시예에 따른 연료 전지 스택을 도시한 것이다. 두 개의 금속 분리판(100)과 제1 가스켓(201)이 결합된 연료 전지 스택의 일부를 도시한 것이다. 두 개의 금속 분리판(100)에 형성된 가스켓 이탈 방지부(190)가 가스켓(201)에 형성된 수용부(291)에 삽입된다. 가스켓(201)의 양면에서 금속 분리판(100)의 가스켓 이탈 방지부(190)가 가스켓(201)을 고정한다. 이러한 구성을 통해, 높은 체결압 때문에 가스켓(201)이 원래의 위치에서 이탈하는 것을 방지할 수 있다.
도 10은 금속 분리판의 제2 면을 도시한 것이며, 좌측 확대도는 연료 전지의 제2 가스켓(202)과 금속 분리판(100)이 결합된 것을 도시한 단면도이다. 금속 분리 판(100)의 제2 면에서 요홈부인 가스켓 이탈 방지부(190)로 가스켓(200)이 구비하는 돌출부(292)가 삽입되어 가스켓(200)을 고정한다.
도 10의 우측 확대도는 본 발명의 일 실시예에 따른, 연료 전지 스택을 도시한 도면이다. 두 개의 금속 분리판(100)과 두 개의 제2 가스켓(202)이 결합된 연료 전지 스택의 일부를 도시한 것이다. 금속 분리판(100)에 형성된 가스켓 이탈 방지부(190)로 가스켓의 돌출부(292)가 삽입된다. 이때, 가스켓(200)이 서로 접하며, 바람직하게는 도시된 가스켓(200)의 사이에 막-전극 접합체 및 가스 확산층이 게재된다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른, 금속 분리판의 제1 면에 부착되는 제1 가스켓의 제1 면 및 제2 면을 도시한 것이다. 제1 가스켓(201)은 제1 면 및 제2 면에 금속 분리판(미도시)에 형성된 가스켓 이탈 방지부(190)가 완전히 수용될 수 있는 깊이를 가지는 수용부(291)를 구비한다. 수용부(291)는 요홈부 및 개구부 중 선택된 어느 하나이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른, 금속 분리판의 제2 면에 부착되는 제2 가스켓의 제1 면 및 제2 면을 도시한 것이다. 제2 가스켓(202)이 금속 분리판(미도시)와 접하는 면을 제1 면, 다른 제2 가스켓과 접하는 면을 제2 면이라고 한다. 제2 가스켓(202)의 제1 면은, 금속 분리판(미도시)에 형성된 요홈부 형태인 가스켓 이탈 방지부(미도시)에 삽입될 수 있는 돌출부(292)를 구비한다. 제2 가스켓(202)의 제2 면은 다른 제2 가스켓(미도시)의 제2 면과 접하되, 편평한 형상을 한다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 금속 분리판 스택의 일부를 도시한 것 이다. 금속 분리판 스택은 제1 금속 분리판(101), 제2 금속 분리판(102), 제1 가스켓(201), 제2 가스켓(202), 막-전극 접합체(300)를 포함한다. 제1 가스켓(201) 및 제2 가스켓(202)은 각 금속 분리판(101, 102)의 반응 가스면 및 냉각수 면에 각각 부착된다. 또한 제1 금속 분리판(101) 및 제2 금속 분리판(102)은 냉각수 면이 서로 접합된다. 또한 반응가스 면은 막-전극 접합체(300)와 접합된다. 즉, 제2 금속 분리판(102), 제1 금속 분리판(101), 막-전극 접합체(300), 타 단위셀의 제2 금속 분리판(112), 제 1 금속 분리판(미도시), 타 막-전극 접합체(미도시) 순으로 접합된다. 이때, 제1 금속 분리판(101)에 형성된 채널을 통해 흐르는 반응 가스는 각각 연료 가스 및 환원 가스 중에서 선택된 어느 한 가스이며, 제2 금속 분리판(102)에 형성된 채널을 통해 흐르는 반응 가스는 남은 다른 가스이다. 또한, 금속 분리판 접합 어셈블리(100)에서 제1 금속 분리판(101) 및 제2 금속 분리판(102) 사이로 냉각수가 흐르며 금속 분리판에서 발생하는 반응열을 냉각해준다. 또한 좀 더 바람직하게는 막-전극 접합체(200)는 양 면에 가스확산층(GDL)을 더 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 연료 전지 및 그 스택은 가스켓과 일체형으로 형성되는 변형방지부를 구비하여, 금속 분리판의 반응 가스 유입 통로 부분의 변형을 방지할 수 있고, 변형방지부가 이탈하여 반응 가스 유입을 방해하는 것을 방지할 수 있다.
또한 본 발명의 일 실시예에 따른 연료 전지 및 그 스택은 가스 유입홀을 포함하여, 반응 가스가 유입되는 공간을 확보하여, 금속 분리판에 형성되는 채널 내 로 반응 가스가 받는 흐름의 방해를 최소화할 수 있고, 더욱 균일하게 유입될 수 있다.
또한 본 발명의 일 실시예에 따른 연료 전지 및 그 스택은 금속 분리판에 가스켓 이탈 방지부를 구비하고, 가스켓은 금속 분리판에 형성된 가스켓 이탈 방지부와 결합되는 돌출부 및 수용부를 구비하여 가스켓이 외부로 이탈하는 것을 방지할 수 있다.
또한 본 발명의 일 실시예에 따른 연료 전지 및 그 스택은 가스켓이 금속 분리판의 형상에 맞추어 고형으로 제작되거나, 금속 분리판에 직접 도포되어 제작될 수 있도록 하여, 금속 분리판에 더욱 잘 밀착되도록 할 수 있다.

Claims (8)

  1. 매니폴드 및 채널을 포함하는 금속 분리판 및 금속 분리판의 양면에서 반응가스 및 냉각수를 밀봉하는 제1 및 제2 가스켓을 구비하는 연료 전지에 있어서,
    제1 및 제2 가스켓 중 하나 이상의 가스켓이, 가스켓과 일체로 형성되는 금속 분리판 변형방지부를 구비하는 것을 특징으로 하는 연료 전지.
  2. 제 1 항에 있어서,
    금속 분리판은, 매니폴드와 채널 사이에 가스 유입홀;을 더 포함하고,
    변형방지부는, 가스 유입홀을 가로지르며 뻗어있는 것을 특징으로 하는 연료 전지.
  3. 제 1 항에 있어서,
    금속 분리판은, 가스 채널의 전방부에 금속 분리판의 변형을 방지하는 돌출부가 구비되는 것을 특징으로 하는 연료 전지.
  4. 매니폴드 및 채널을 포함하는 금속 분리판 및 금속 분리판의 양면에서 반응가스 및 냉각수를 밀봉하는 제1 및 제2 가스켓을 구비하는 연료 전지에 있어서,
    제1 및 제2 가스켓은 가스켓과 일체로 형성되는 변형방지부를 구비하고, 각 변형방지부는 서로 겹쳐져 금속 분리판을 지지하도록 형성되는 것을 특징으로 하는 연료 전지.
  5. 매니폴드 및 채널을 포함하는 금속 분리판 및 금속 분리판의 양면에서 반응가스 및 냉각수를 밀봉하는 가스켓을 구비하는 연료 전지에 있어서,
    금속 분리판은, 일면에서 타면으로 돌출되어 일면에서는 돌출부 타면에서는 요홈부가 되는 가스켓 이탈 방지부;를 구비하고,
    제1 가스켓 및 제2 가스켓은, 금속 분리판의 가스켓 이탈 방지부와 결합할 수 있는 위치 및 형태의 요홈부 및 돌출부를 구비하는 것을 특징으로 하는 연료 전지.
  6. 제 1 항 및 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    제1 가스켓 및 제2 가스켓은, 금속 분리판의 형상에 맞추어 제작된 고형 가스켓 및 직접 분리판에 도포되어 고형화된 가스켓 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 연료 전지.
  7. 매니폴드 및 채널을 포함하는 금속 분리판 및 금속 분리판의 양면에서 반응가스 및 냉각수를 밀봉하는 가스켓을 구비하는 연료 전지가 복수 개 적층된 연료 전지 스택에 있어서,
    가스켓은, 가스켓과 일체로 형성되는 금속 분리판 변형방지부를 구비하는 것을 특징으로 하는 연료 전지 스택.
  8. 매니폴드 및 채널을 포함하는 금속 분리판 및 금속 분리판의 양면에서 반응가스 및 냉각수를 밀봉하는 가스켓을 구비하는 연료 전지가 복수 개 적층된 연료 전지 스택에 있어서,
    금속 분리판은, 일면에서 타면으로 돌출되어 일면에서는 돌출부 타면에서는 요홈부가 되는 가스켓 이탈 방지부; 및
    가스켓은, 금속 분리판의 가스켓 이탈 방지부와 결합될 수 있는 위치 및 형태의 수용부 및 돌출부를 구비하는 것을 특징으로 하는 연료 전지 스택.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20150124726A (ko) * 2014-04-29 2015-11-06 현대자동차주식회사 연료전지용 분리판 및 이를 포함하는 연료전지 스택
US9590256B2 (en) 2011-12-29 2017-03-07 Hyundai Motor Company Gasket structure of fuel cell separator with improved air tight seal
US10305123B2 (en) 2015-07-13 2019-05-28 Hyundai Motor Company Fuel cell separator with gasket for improved sealing

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR19980040913A (ko) * 1996-11-30 1998-08-17 우덕창 가스 기밀성이 개선된 고체 전해질 연료 전지
KR19990049582A (ko) * 1997-12-13 1999-07-05 명호근 고체 전해질 연료전지용 유리 밀봉체의 조성과 제조방법 및 그 적용방법
KR20050006651A (ko) * 2003-07-09 2005-01-17 한국전력공사 중앙분배형 분리판을 겸비한 용융탄산염 연료전지
KR20050094573A (ko) * 2004-03-23 2005-09-28 한국과학기술연구원 질화티타늄을 코팅한 금속을 이용한 연료 전지용 분리판,그 제조 방법 및 상기 분리판을 포함하는 고분자 전해질연료 전지

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR19980040913A (ko) * 1996-11-30 1998-08-17 우덕창 가스 기밀성이 개선된 고체 전해질 연료 전지
KR19990049582A (ko) * 1997-12-13 1999-07-05 명호근 고체 전해질 연료전지용 유리 밀봉체의 조성과 제조방법 및 그 적용방법
KR20050006651A (ko) * 2003-07-09 2005-01-17 한국전력공사 중앙분배형 분리판을 겸비한 용융탄산염 연료전지
KR20050094573A (ko) * 2004-03-23 2005-09-28 한국과학기술연구원 질화티타늄을 코팅한 금속을 이용한 연료 전지용 분리판,그 제조 방법 및 상기 분리판을 포함하는 고분자 전해질연료 전지

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9590256B2 (en) 2011-12-29 2017-03-07 Hyundai Motor Company Gasket structure of fuel cell separator with improved air tight seal
KR20150124726A (ko) * 2014-04-29 2015-11-06 현대자동차주식회사 연료전지용 분리판 및 이를 포함하는 연료전지 스택
KR101655151B1 (ko) * 2014-04-29 2016-09-07 현대자동차 주식회사 연료전지용 분리판 및 이를 포함하는 연료전지 스택
US10305123B2 (en) 2015-07-13 2019-05-28 Hyundai Motor Company Fuel cell separator with gasket for improved sealing

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