KR100816238B1 - 연료전지 시스템 - Google Patents

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은영찬
장석락
노길태
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Abstract

본 발명은 연료전지 시스템에 관한 것으로서, 전기 생성 반응이 진행되는 다수의 단위셀이 평면상으로 배치되는 평판형 스택을 구비하는 연료전지 시스템에서 외부에서 공급되는 연료를 미리 예열하여 각 단위셀에 공급되는 연료의 온도 편차를 감소시켜 각 단위셀의 출력특성 차이를 줄여 전기발생 효율이 증가되도록 하는 연료전지 시스템에 관한 것이다.
연료전지, 균일한 연료공급, 중간판,

Description

연료전지 시스템{FUEL CELL SYSTEM}
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 연료전지 시스템의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 연료전지 시스템의 연료전지 본체에 대한 분해사시도를 나타낸다.
도 3은 도 2의 A부분에 대한 상세 확대도이다.
도 4a는 도 2의 연료전지 본체를 구성하는 중간판의 정면도이다.
도 4b는 도 2의 A-A 단면도이다.
도 4c는 도 2의 B-B 단면도이다.
도 4d는 도 4a의 중간판에 대한 분해 사시도이다.
도 5는 도 2의 연료전지 본체를 구성하는 애노드부의 정면도이다.
도 6은 도 2의 연료전지 본체를 구성하는 캐소드부의 정면도이다.
도 7a는 본 발명의 다른 실시예에 따른 연료전지 시스템의 중간판에 대한 정면도이다.
도 7b는 도 7a의 C-C 단면도이다.
도 7c는 도 7a의 D-D 단면도이다.
도 7d는 도 7a의 중간판을 분해한 분해 사시도이다.
도 8a는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 연료전지 시스템의 중간판에 대한 정면도이다.
도 8b는 도 8a의 E-E 단면도이다.
도 8c는 도 8a의 F-F 단면도이다.
도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 연료전지 시스템의 중간판에 대한 정면도이다.
도 10은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 연료전지 시스템의 중간판에 대한 정면도이다.
도 11은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 연료전지 시스템의 중간판에 대한 정면도이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
100 - 연료전지 시스템 110 - 연료전지 본체
120, 220 - 중간판 130 - 단위셀
140 - 애노드부 150 - 막전극어셈블리
160 - 캐소드부 170 - 케이스
180 - 연료탱크 190 - 연료펌프
본 발명은 연료전지 시스템에 관한 것으로서, 전기 생성 반응이 진행되는 다수의 단위셀이 평면상으로 배치되는 평판형 스택을 구비하는 연료전지 시스템에서 외부에서 공급되는 연료를 미리 예열하여 각 단위셀에 공급되는 연료의 온도 편차를 감소시켜 각 단위셀의 출력특성 차이를 줄여 전기발생 효율이 증가되도록 하는 연료전지 시스템에 관한 것이다.
연료전지(Fuel cell)는 메탄올, 에탄올, 천연기체와 같은 탄화수소 계열의 물질 내에 함유되어 있는 수소와 산화제의 화학 반응 에너지를 직접 전기 에너지로 변환시키는 발전 시스템이다.
이러한 연료전지는 대표적으로 고분자 전해질형 연료전지(Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cell : 이하 "PEMFC"라 한다.) 시스템과 직접 메탄올 연료전지(Direct Methanol Fuel Cell : 이하 "DMFC"라 한다) 시스템을 들 수 있다.
DMFC 시스템은 스택에 직접 메탄올 연료와 산화제인 산소를 공급하여 전기화학반응에 의해 전기를 생성하게 된다. 이러한 DMFC 시스템은 에너지밀도 및 전력밀도가 매우 높으며, 메탄올 등 액체연료를 직접 사용하기 때문에 연료개질기(reformer) 등 부대 설비가 필요치 않으며 연료의 저장 및 공급이 쉽다는 장점을 가지고 있다.
이러한 DMFC 시스템에 있어서 전기를 실질적으로 발생시키는 스택은 막-전극 어셈블리(Membrane Electrode Assembly: 이하 "MEA"라 한다)와 세퍼레이터(Separator)(또는 바이폴라 플레이트(Bipolar Plate))로 이루어진 단위셀이 한 개 또는 한 개 이상이 적층된 구조를 가진다. 상기 MEA는 애노드 전극(anode electrode)과 캐소드 전극(cathode electrode) 사이에 전해질막(membrane)이 개재되어 형성된다. 또한, 각 애노드 전극과 캐소드 전극의 구조는 연료의 공급 및 확 산을 위한 연료확산층(diffusion layer)과 연료의 산화/환원 반응이 일어나는 촉매층, 그리고 전극 지지체를 구비하여 이루어진다.
상기 DMFC 시스템은 전기생성 반응이 진행되는 단위셀의 배치구조와 공기의 공급방식에 따라 다양하게 형성될 수 있으며, 그 중에 하나의 형태가 다수의 단위셀들이 평면적으로 배치되는 평판형 스택 타입의 연료전지 시스템이다. 이러한 평판형 스택 타입의 연료전지 시스템은 공기를 공급하는데 펌프를 사용하지 않으므로 패시브 또는 세미패시브형으로 불리기도 한다.
상기 평판형 스택 타입의 연료전지 시스템은 판상으로 형성되며, 외부로부터 공급되는 연료와 공기의 반응에 의하여 전기를 생성하는 다수의 단위셀이 평면적으로 배치된다. 상기 단위셀은 공기가 공급되는 캐소드와 연료가 공급되는 애노드를 구비하여 이루어진다. 상기 캐소드는 자연 확산 또는 대류 작용에 의해 공기를 공급받게 되며, 애노드는 외부로부터 펌프에 의하여 연료를 공급받게 된다. 이때, 상기 단위셀은 평면적으로 배치되므로, 외부로부터 공급되는 연료는 일측의 단위셀부터 타측의 단위셀로 순차적으로 공급된다. 따라서, 상기 단위셀은 배치되는 위치에 따라 공급되는 연료의 온도가 다르게 된다. 즉, 상기 평판형 스택에서 연료가 공급되는 공급구에 인접한 영역에 배치되는 단위셀은 상대적으로 낮은 온도인 상온의 연료를 공급받게 된다. 그러나, 상기 공급구로부터 공급된 연료는 전기생성 반응과정에서 발생한 열에 의하여 가열되면서 평판형 스택의 내부를 흐르게 된다. 따라서, 상기 공급구로부터 먼 영역에 배치되는 단위셀은 상대적으로 높은 온도의 연료를 공급받게 된다.
한편, 상기 단위셀에서 진행되는 전기생성 반응은 온도에 영향을 받게 된다. 따라서, 상기 평판형 스택 타입의 연료전지 시스템에서 각 단위셀은 공급되는 연료의 온도의 차이에 따라 출력 특성이 달라지게 된다. 또한, 상기 평판형 스택 타입의 연료전지 시스템은 각 단위셀에서 생성되는 출력특성의 차이로 인하여 전체적으로 출력과 효율이 저하되는 문제가 있다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 본 발명은 전기 생성 반응이 진행되는 다수의 단위셀이 평면상으로 배치되는 평판형 스택을 구비하는 연료전지 시스템에서 외부에서 공급되는 연료를 미리 예열하여 각 단위셀에 공급되는 연료의 온도 편차를 감소시켜 각 단위셀의 출력특성 차이를 줄여 전기발생 효율이 증가되도록 하는 연료전지 시스템을 제공하는데 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 연료전지 시스템은 복수의 단위영역을 구비하며, 상기 단위영역들에 각각 형성되어 연료를 공급하는 유입구들과, 상기 단위영역에 각각 형성되어 연료를 배출하는 유출구들과, 상기 유입구들과 연결되는 공급통로와, 상기 공급통로와 연결되며 상기 단위영역이 형성된 영역의 내부에 형성되는 중간통로와, 상기 유출구와 연결되는 배출통로와, 상기 중간통로와 연결되며 외부로부터 연료가 공급되는 공급구 및 상기 배출통로와 연결되며 외부로 연료가 배출되는 배출구를 구비하는 중간판 및 상기 단위영역에 안착되어 공급되는 연료와 공기의 반응에 의하여 전기를 생성하는 단위셀을 구비하는 연료전지 본체를 포함하는 것을 특징으로 한다. 이때, 상기 중간판은 전면인 제1면과 후면인 제2면과 일측면인 제3면과 타측면인 제4면과 상면인 제5면 및 하면인 제6면을 구비하는 판상으로 형성되며, 상기 단위영역은 제1면과 제2면에 홈 형상의 결합홈으로 형성될 수 있다. 또한, 상기 공급통로는 상기 중간판 하부의 내부에 상기 제4면측에서 제3면 방향으로 연장되어 형성되며, 상기 배출통로는 상기 중간판 상부의 내부에 제3면측에서 제4면 방향으로 연장되어 형성되며, 상기 중간통로는 상기 중간판의 내부에 지그재그 형상으로 형성될 수 있다.
또한, 본 발명에서 상기 공급구는 상기 제5면의 타측에 형성되고, 상기 배출구는 상기 제3면의 상부에 형성되어 상기 배출통로의 일측과 연결되며, 상기 중간통로는 상기 공급구로부터 상기 제6면 방향으로 연장되는 제1통로와, 상기 제1통로로부터 상기 제3면 방향으로 연장되는 제2통로와, 상기 제2통로로부터 제6면 방향으로 연장되는 제3통로와, 상기 제3통로로부터 제4면 방향으로 연장되는 제4통로 및 상기 제4통로로부터 제6면 방향으로 연장되며 상기 공급통로와 연결되는 제5통로를 구비하여 형성될 수 있다. 또한, 상기 중간통로는 상기 중간판의 제1면에 형성되는 트렌치 형상의 중간홈과 상기 중간홈에 대응되는 형상으로 형성되어 상기 중간홈에 결합되는 중간홈 커버에 의하여 형성될 수 있다.
또한, 본 발명에서 상기 중간판은 서로 대향하는 제1판과 제2판을 구비하며, 상기 중간통로는 상기 제1판과 제2판의 내측면에 홈 형상으로 형성되는 제1홈과 제2홈이 결합되어 형성될 수 있다.
또한, 본 발명에서 상기 공급통로는 상기 제1판과 제2판의 내측면에 홈 형상 으로 형성되는 제3홈과 제4홈에 의하여 형성되며, 상기 배출통로는 상기 제1판과 제2판의 내측면에 홈 형상으로 형성되는 제5홈과 제6홈에 의하여 형성될 수 있다. 또한, 상기 공급구와 배출구는 상기 제3면에 형성되며, 상기 중간통로는 상기 공급구에 연결되는 제1통로가 상기 배출통로와 평행하게 제4면 방향으로 연장되어 형성될 수 있다.
또한, 본 발명에서 상기 중간통로는 상기 제1통로부터 제6면 방향으로 연장되는 제2통로와, 상기 제2통로로부터 제3면 방향으로 연장되는 제3통로와, 상기 제3통로로부터 제6면 방향으로 연장되는 제4통로와, 상기 제4통로로부터 제4면 방향으로 연장되는 제5통로 및 상기 제5통로부터 제6면 방향으로 연장되며 상기 공급통로와 연결되는 제6통로를 포함하여 형성될 수 있다.
또한, 본 발명에서 상기 공급구는 제5면의 타측에 형성되고, 상기 배출구는 제5면의 타측에 상기 공급구와 인접하며 상기 배출통로의 타측과 연결되도록 형성되며, 상기 중간통로는 상기 공급구로부터 상기 제6면 방향으로 연장되는 제1통로와, 상기 제1통로로부터 상기 제3면 방향으로 연장되는 제2통로와, 상기 제2통로로부터 제6면 방향으로 연장되는 제3통로와, 상기 제3통로로부터 제4면 방향으로 연장되는 제4통로 및 상기 제4통로로부터 제6면 방향으로 연장되며 상기 공급통로와 연결되는 제5통로를 구비하여 형성될 수 있다.
또한, 본 발명에서 상기 중간통로는 상기 중간판의 수평방향을 기준으로 상부에 형성되는 상부 중간통로와 상기 하부에 형성되는 하부 중간통로 및 상기 상부 중간통로와 하부 중간 통로와 연결되는 다수의 수직 중간통로를 포함하며, 상기 상 부 중간통로는 상기 하부 중간통로보다 높이가 크게 되도록 형성될 수 있다. 이때, 상기 공급구는 제5면의 타측에 형성되고, 상기 배출구는 제5면의 타측에 상기 공급구와 인접하며 상기 배출통로의 타측과 연결되도록 형성될 수 있다.
또한, 본 발명에서 상기 중간통로는 상기 중간판의 수평방향을 기준으로 상부에 형성되는 상부 중간통로와 상기 하부에 형성되는 하부 중간통로 및 상기 상부 중간통로와 하부 중간 통로와 연결되는 다수의 수직 중간통로를 포함하며, 상기 상부 중간통로는 상기 하부 중간통로보다 수직단면적이 크게 되도록 형성될 수 있다. 이때, 상기 공급구는 제5면의 타측에 형성되고, 상기 배출구는 제5면의 타측에 상기 공급구와 인접하며 상기 배출통로의 타측과 연결되도록 형성될 수 있다.
또한, 본 발명에서 상기 중간통로는 상기 중간판의 수평방향을 기준으로 상부에 형성되는 상부 중간통로와 상기 하부에 형성되는 하부 중간통로 및 상기 상부 중간통로와 하부 중간 통로와 연결되는 다수의 수직 중간통로를 포함하며, 상기 상부 중간통로는 상기 공급통로보다 높이가 크게 되도록 형성될 수 있다. 이때, 상기 공급구는 제5면의 타측에 형성되고, 상기 배출구는 제5면의 타측에 상기 공급구와 인접하며 상기 배출통로의 타측과 연결되도록 형성될 수 있다.
또한, 본 발명에서 상기 중간통로는 상기 중간판의 수평방향을 기준으로 상부에 형성되는 상부 중간통로와 상기 하부에 형성되는 하부 중간통로 및 상기 상부 중간통로와 하부 중간 통로와 연결되는 다수의 수직 중간통로를 포함하며, 상기 상부 중간통로는 상기 공급통로보다 수직단면적이 크게 되도록 형성될 수 있다. 이때, 상기 공급구는 제5면의 타측에 형성되고, 상기 배출구는 제5면의 타측에 상기 공급구와 인접하며 상기 배출통로의 타측과 연결되도록 형성될 수 있다.
또한, 본 발명에서 상기 유입구는 상기 각 단위영역의 결합홈의 하부에서 상기 제4면 측에 형성되며, 상기 유출구는 상기 각 단위영역의 결합홈의 상부에서 상기 제3면 측에 형성될 수 있다.
또한, 본 발명에서 상기 단위셀은 상기 단위영역에 밀착되게 배치되는 연료유로가 형성되는 애노드부와, 상기 애노드부에 밀착되게 배치되는 막-전극 어셈블리 및 공기를 유통시키기 위한 공기유로가 구비되며, 상기 막-전극 어셈블리에 밀착되는 캐소드부를 포함하여 형성될 수 있다.
또한, 본 발명에서 상기 연료전지 본체를 전체적으로 감싸며, 상기 캐소드부에 대응되는 영역에 공기홀이 형성되는 케이스와 상기 연료전지 본체에 연료를 공급하는 연료펌프와 상기 연료펌프와 연결되는 연료탱크를 더 포함하여 형성될 수 있다.
이하에서 실시예와 첨부한 도면을 통하여 본 발명의 연료전지 시스템에 대하여 보다 구체적으로 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 연료전지 시스템의 구성도이다. 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 연료전지 시스템의 연료전지 본체에 대한 분해사시도를 나타낸다. 도 3은 도 2의 A부분에 대한 상세 확대도이다. 도 4a는 도 2의 연료전지 본체를 구성하는 중간판의 정면도이다. 도 4b는 도 2의 A-A 단면도이다. 도 4c는 도 2의 B-B 단면도이다. 도 4d는 도 4a의 중간판에 대한 분해 사시도이다. 도 5는 도 2의 연료전지 본체를 구성하는 애노드부의 정면도이다. 도 6은 도 2의 연료전지 본체를 구성하는 캐소드부의 정면도이다.
본 발명의 실시예에 따른 연료전지 시스템(100)은, 도 1 내지 도 6을 참조하면, 연료전지 본체(110)를 포함하여 형성된다. 또한, 상기 연료전지 시스템(100)은 연료전지 본체(110)를 전체적으로 감싸는 케이스(140)를 더 포함하여 형성될 수 있다. 또한, 상기 연료전지 시스템(100)은 연료탱크(180)와 연료펌프(190)를 더 포함하여 형성될 수 있다.
상기 연료전지 시스템(100)은 메탄올, 에탄올 등과 같은 알코올계 연료와 공기를 직접적으로 제공받아 연료 중에 함유된 수소의 산화 반응과 공기 중에 함유된 산소의 환원 반응에 의해 전기 에너지를 발생시키는 직접 메탄올형 연료전지(Direct Methanol Fuel Cell: DMFC)로서 구성될 수 있다.
상기 연료전지 시스템(100)은 연료펌프와 연료탱크에 의해 연료를 공급받고, 자연 확산 또는 대류 작용에 의해 대기 중의 공기를 제공받아 전기 에너지를 발생시키는 세미 패시브타입으로 이루어진다. 상기 연료전지 시스템(100)은 외부로부터 공급되는 연료와 공기의 반응에 의하여 전기를 생성하는 다수의 단위셀이 평면적으로 배치되는 평판형 스택으로 형성된다.
상기 연료전지 시스템(100)은 외부에서 공급되는 연료를 연료전지 본체의 내부에서 예열시켜, 각 단위셀에 공급되는 연료의 온도 편차가 감소되도록 형성된다.
상기 연료전지 본체(110)는 중간판(120)과 중간판(120)에 평면상으로 배치되는 복수의 단위셀(130)을 포함하여 형성된다. 상기 단위셀(130)은 중간판(120)을 중심으로 서로 대칭되도록 배치될 수 있다. 상기 연료전지 본체(110)는 중간판(120)을 통하여 연료를 공급받게 되며, 대류에 의하여 공기를 공급받게 된다. 상기 연료전지 본체는 공급되는 연료와 공기의 화학반응에 의하여 전기 에너지를 생성하게 된다.
상기 중간판(120)은 복수의 단위영역(121)과, 유입구(122)들과, 유출구(123)들과, 중간통로(124)와, 공급통로(125)와, 배출통로(126)와, 공급구(127) 및 배출구(128)를 포함하여 형성된다. 상기 중간판(120)은 배치되는 단위셀(130)을 지지하면서 전기적으로 분리시키는 이른바 세퍼레이터로서의 기능을 하게 된다. 또한, 상기 중간판(120)은 외부에서 공급되는 연료를 단위셀(130)에 공급하는 기능을 하게 된다. 상기 중간판(120)은 단위셀(130)의 수에 따라 그 크기가 결정된다.
상기 중간판(120)은 대략 판상으로 형성된다. 상기 중간판(120)은, 도 4a를 참조하면, 폭 방향의 길이가 높이 방향의 길이보다 긴 대략 직사각형의 형상으로 이루어진다. 상기 중간판(120)은 제1면(120a)과 제2면(120b)과 제3면(120c)과 제4면(120d)과 제5면(120e) 및 제6면(120f)을 구비한다. 상기 제1면(120a)과 제2면(120b)은 단위셀(130)이 배치되는 전면과 후면을 각각 의미한다. 상기 제3면(120c)은 배출구(128)가 형성되는 중간판(120)의 일측면을 의미하며, 제4면(120d)은 제3면(120c)의 반대측면인 타측면을 의미한다. 상기 제5면(120e)은 공급구(127)가 형성되는 중간판(120)의 상면을 의미하며, 제6면(120f)은 중간판(120)의 하면을 의미한다.
상기 단위영역(121)은 중간판(120)의 제1면(120a)과 제2면(120b)에 일정 간 격으로 구획되어 형성되며, 제1면(120a)과 제2면(120b)의 표면에 홈 형상의 결합홈(121a)을 구비하여 형성된다. 상기 단위영역(121)은 결합홈(121a)의 주위 영역에 돌출되는 돌출부(121b)에 의하여 다른 단위영역(121)들과 구분되어 형성된다. 또한, 상기 결합홈(121a)은 단위셀(130)의 단자가 인출되는 단자홈(121c)이 중간판(120)의 상부 또는 하부에 형성된다. 상기 단위영역(121)은 단위셀(130)로 공급되는 연료와 공기의 반응에 의하여 실질적으로 반응이 일어나는 활성영역으로 형성된다.
상기 결합홈(121a)은 중간판(120)의 제1면(120a)과 제2면(120b)에 소정 깊이의 홈 형상으로 형성된다. 상기 결합홈(121a)은 단위셀(130)이 결합되도록 단위셀(130)의 면적에 상응하는 면적으로 형성된다. 상기 결합홈(121a)은 바람직하게는 결합홈(121a)에 배치되는 단위셀(130)의 애노드부의 두께에 상응하는 깊이 또는 애노드부의 두께보다 깊은 깊이로 형성된다.
상기 유입구(122)와 유출구(123)는 결합홈(121a)의 바닥면에 홀 형상으로 형성된다. 상기 유입구(122)와 유출구(123)는 단위영역(121)내로 공급되는 연료가 단위셀(130)에 전체적으로 공급될 수 있도록 서로 이격되어 위치된다. 상기 유입구(122)와 유출구(123)는 바람직하게는 결합홈(121a)내에서 서로 대각선 방향으로 위치하도록 형성된다. 따라서, 상기 유입구(122)들은 결합홈(121a)의 하부에서 제4면(120d) 방향에 위치하게 되며, 유출구(123)들은 결합홈(121a)의 상부에서 제3면(120c) 방향에 위치하게 된다. 따라서, 상기 유입구(122)들로 유입되는 미반응 연료는 단위셀(130)을 전체적으로 통과하면서 반응한 후에 유출구(123)들을 통하여 배출되므로 연료의 사용효율을 증가시키게 된다.
또한, 상기 유입구(122)들과 유출구(123)들은 중간판(120)의 제1면(120a)과 제2면(120b)의 단위영역(121)에 서로 대칭되도록 형성된다.
또한, 상기 유입구(122)들은 중간판(120)의 내부로 연장되어 공급통로(125)와 연결된다. 상기 유입구(122)들은 공급통로(125)를 통하여 연료탱크로부터 공급되는 미반응 연료를 단위영역(121)으로 공급하게된다.
또한, 상기 유입구(122)들은 유입구(122)가 연장되는 방향에 수직인 단면의 형상이 직사각형상으로 형성되며, 높이(단위영역에서 수직방향으로의 거리)가 폭(단위영역에서 수평방향으로의 거리)보다 큰 형상으로 배치된다. 상기 유입구(122)들이 수직방향으로 길이가 긴 직사각형상으로 형성되는 경우에 애노드부에 보다 많은 수의 연료유로(132)가 형성될 수 있다.
상기 유출구(123)들은 중간판(120)의 내부로 연장되어 배출통로(126)와 연결된다. 상기 유출구(123)들은 단위영역(121)에서 전기 생성 반응에 사용된 연료들을 결합홈(121a)의 외부로 유출시키게 된다.
상기 유출구(123)들은 유출구(123)가 연장되는 방향에 수직인 단면의 형상이 직사각형상으로 형성되며, 높이(단위영역에서 수직방향으로의 거리)가 폭(단위영역에서 수평방향으로의 거리)보다 큰 형상으로 배치된다. 상기 유출구(123)들은 유입구(122)의 형상에 대응되는 형상으로 형성된다.
상기 중간통로(124)는 중간판(120)의 제1면(120a)과 제2면(120b)에서 단위영역(121)이 형성되는 영역의 내부에 지그재그 형상으로 형성된다. 상기 중간통 로(124)는 제3면(120c)에 형성되는 공급구(127)와 중간판(120)의 하부에 형성되는 공급통로(125)를 연결하게 된다. 상기 중간통로(124)는 공급구(127)를 통하여 외부로부터 공급되는 연료를 공급통로(125)로 공급하게 된다.
상기 중간통로(124)는 수직 단면의 형상이 사각형상인 관 형상으로 형성된다. 또한, 상기 중간통로(124)는 수직 단면의 형상이 원형 또는 타원형인 관 형상으로도 형성될 수 있다. 상기 중간통로(124)는 중간판(120)의 두께에 따라 적정한 폭을 갖도록 형성된다.
상기 중간통로(124)는 중간판(120)의 내부에서 제3면(120c)과 제4면(120d) 사이를 수직방향과 수평 방향으로 지나가도록 형성된다. 보다 구체적으로는, 상기 중간통로(124)는 공급구(127)로부터 제6면(120f)방향으로 연장되는 제1통로(124a)와, 제1통로(124a)로부터 제3면(120c) 방향으로 연장되는 제2통로(124b)와, 제2통로(124b)로부터 제6면(120f) 방향으로 연장되는 제3통로(124c)와, 제3통로(124c)로부터 제4면(120d) 방향으로 연장되는 제4통로(124d) 및 제4통로(124d)로부터 제6면(120f) 방향으로 연장되며 공급통로(125)와 연결되는 제5통로(124e)를 구비하여 이루어진다. 여기서는 상기 중간통로(124)가 수직방향으로 연장되는 3개의 통로와 수평방향으로 연장되는 2개의 통로를 구비하는 것으로 설명하였으나, 이는 하나의 예시이다. 상기 중간통로(124)는 중간판(120)의 크기와 중간통로(124)의 크기 등에 따라 수직통로의 수 및 수평 통로의 수가 증감되어 형성될 수 있다. 한편, 상기 중간통로(124)는 수직 또는 수평방향뿐만 아니라 사선 방향으로도 형성될 수 있다.
상기 중간통로(124)는 중간판(120)의 제1면(120a)에 형성되는 트렌치 형상의 중간홈(124g)과, 중간홈(124g)에 결합되는 중간홈 커버(124h)에 의하여 형성된다. 상기 중간홈(124g)은 중간통로(124)의 형상에 대응되도록 제1면(120a)에 트렌치 형상의 홈으로 가공되어 형성된다. 상기 중간홈(124g)은 연료공급에 필요한 중간통로(124)의 폭과 높이에 따라 일정한 깊이와 폭으로 형성된다. 상기 중간홈 커버(124h)는 제1면(120a)에서 중간통로(124)의 평면 형상에 대응되는 형상으로 형성된다. 상기 중간홈 커버(124h)는 중간통로(124)의 폭과 중간홈의 깊이에 따라 적정한 두께를 갖도록 형성된다. 상기 중간홈 커버(124h)는 중간홈의 깊이와 연료 공급을 위하여 필요한 중간통로(124)의 폭의 차이에 대응되는 두께로 형성된다. 또한, 상기 중간홈 커버(124h)는 제1면(120a)과 동일한 평면을 형성하는 전면이 제1면(120a)의 형상에 대응되도록 형성된다. 즉, 상기 중간홈 커버(124h)는 결합홈(121a)에 대응되는 부분은 결합홈(121a)과 동일한 형상으로 형성되며, 돌출부(121b)에 대응되는 부분은 돌출부(121b)와 동일한 형상으로 형성된다. 한편, 상기 중간홈 커버(124h)의 두께는 결합홈(121a)에 대응되는 부분의 두께를 의미한다.
상기 중간홈 커버(124h)는 중간홈(124g)에 전면이 제1면(120a)과 동일한 평면을 이루도록 삽입된다. 상기 중간홈 커버(124h)는 측면에 도포되는 접착제에 의하여 중간홈(124g)에 고정된다. 상기 중간홈 커버(124h)는 중간홈(124g)을 밀폐하게 되며, 중간통로(124)의 내부를 흐르는 연료가 제1면(120a) 방향으로 누출되지 않도록 한다.
상기 공급통로(125)는 중간판(120) 하부의 내부에서 제1면(120a)과 평행하게 제4면(120d)으로부터 제3면(120c)측 방향으로 연장되어 형성된다. 즉, 상기 공급통 로(125)는 제4면(120d)측의 단위영역(121)에 형성되는 유입구(122)로부터 제3면(120c)측의 단위영역(121)에 형성되는 유입구(122)까지 연결되도록 형성된다. 상기 공급통로(125)는 제3면(120c) 방향의 일단이 밀폐되며, 제4면(120d) 방향의 타단이 중간통로(124)와 연결되도록 형성된다. 따라서, 상기 공급통로(125)는 중간통로(124)로부터 공급되는 미반응 연료를 유입구(122)를 통하여 결합홈(121a)의 하부로 순차적으로 공급하게 된다.
상기 공급통로(125)는 수직 단면 형상이 중간통로(124)에 대응되는 형상으로 형성된다. 상기 공급통로(125)는 수직 단면이 원형 또는 사각형상인 관 형상으로 형성된다.
상기 공급통로(125)는 중간통로(124)와 동일한 방법으로 형성될 수 있다. 즉, 상기 공급통로(125)는 중간판(120)의 제1면(120a)에 형성되는 트렌치 형상의 공급홈(125a)과, 공급홈(125a)에 결합되는 공급홈 커버(125b)에 의하여 형성된다. 상기 공급홈(125a)은 공급통로(125)의 형상에 대응되도록 제1면(120a)에 트렌치 형상의 홈으로 가공되어 형성된다. 상기 공급홈(125a)은 연료공급에 필요한 공급통로(125)의 폭과 높이에 따라 일정한 깊이와 폭으로 형성된다. 상기 공급홈 커버(125b)는 제1면(120a)에서 공급통로(125)의 평면 형상에 대응되는 형상으로 형성된다. 다만, 상기 공급홈 커버(125b)는 중간홈 커버(124h)와 달리 다수의 부분으로 분리되어 형성될 수 있다. 즉, 상기 공급통로(125)는 유입구(122)와 연결되므로, 공급홈 커버(125b)는 공급홈(125a)에서 유입구(122)에 대응되는 부분을 제외한 부분을 커버하게 된다. 상기 공급홈 커버(125b)는 공급통로(125)의 폭과 공급 홈(125a)의 깊이에 따라 적정한 두께를 갖도록 형성된다. 상기 공급홈 커버(124h)는 공급홈(125a)의 깊이와 연료 공급을 위하여 필요한 공급통로(125)의 폭의 차이에 대응되는 두께로 형성된다. 상기 공급홈 커버(125b)는 중간홈 커버(124h)의 두께와 동일한 두께로 형성될 수 있다. 또한, 상기 공급홈 커버(125b)는 제1면(120a)과 동일한 평면을 형성하는 전면이 제1면(120a)의 형상에 대응되도록 형성된다. 즉, 상기 공급홈 커버(125b)는 결합홈(121a)에 대응되는 부분은 결합홈(121a)과 동일한 형상으로 형성되며, 돌출부(121b)에 대응되는 부분은 돌출부(121b)와 동일한 형상으로 형성된다. 한편, 상기 공급홈 커버(125b)의 두께는 결합홈(121a)에 대응되는 부분의 두께를 의미한다.
상기 공급홈 커버(125b)는 전면이 제1면(120a)과 동일한 평면을 이루도록 공급홈(125a)에 삽입된다. 상기 공급홈 커버(125b)는 측면에 도포되는 접착제에 의하여 공급홈(125a)에 고정된다. 이때, 상기 공급홈 커버(125b)는 다수의 부분으로 분리되어 각각의 단위영역(121)에 유입구(122)가 형성되도록 공급홈(125a)에 결합된다. 상기 공급홈 커버(125b)는 공급홈(125a)을 밀폐하게 되며, 공급통로(125)의 내부를 흐르는 연료가 유입구(122)를 제외한 부분에서 제1면(120a) 방향으로 누출되지 않도록 한다.
한편, 상기 중간판(120)에서 제2면(120b)의 단위영역(121)에 형성되는 유입구(122)는 공급홈의 바닥에서 제2면(120b) 방향으로 관통되는 홀 형상으로 형성된다. 상기 제2면(120b)에 형성되는 유입구(122)는 제1면(120a)에 형성되는 유입구(122)와 동일한 형상으로 형성된다.
상기 배출통로(126)는 중간판(120) 상부의 내부에서 제1면(120a)과 평행하게 제4면(120d)으로부터 제3면(120c)측 방향으로 연장되어 형성된다. 즉, 상기 배출통로(126)는 제4면(120d)측의 단위영역(121)에 형성되는 유출구(123)로부터 제3면(120c)측의 단위영역(121)에 형성되는 유출구(123)까지 전체적으로 연결되도록 형성된다. 또한, 상기 배출통로(126)는 제3면(120c) 방향의 일단이 배출구(128)와 연결되며, 제4면(120d) 방향의 타단이 밀폐되도록 형성된다. 따라서, 상기 배출통로(126)는 각 단위영역(121)에 형성된 유출구(123)로부터 유출되는 반응 연료를 배출구(128)를 통하여 외부로 배출하게 된다.
상기 배출통로(126)는 수직단면 형상이 중간통로(124)에 대응되는 형상으로 형성된다. 상기 배출통로(126)는 수직 단면이 원형 또는 사각형상인 관 형상으로 형성된다.
상기 배출통로(126)는 공급통로(125)와 동일한 방법으로 형성될 수 있다. 즉, 상기 배출통로(126)는 중간판(120)의 제1면(120a)에 형성되는 트렌치 형상의 배출홈(126a)과, 배출홈(126a)에 결합되는 배출홈 커버(126b)에 의하여 형성된다. 상기 배출홈(126a)은 배출통로(126)의 형상에 대응되도록 제1면(120a)에 트렌치 형상의 홈으로 가공되어 형성된다. 상기 배출홈(126a)은 연료 배출에 필요한 배출통로(126)의 폭과 높이에 따라 일정한 깊이와 폭으로 형성된다. 상기 배출홈 커버(126b)는 제1면(120a)에서 배출통로(126)의 평면 형상에 대응되는 형상으로 형성된다. 다만, 상기 배출홈 커버(126b)는 중간홈 커버(124h)와 달리 다수의 부분으로 분리되어 형성될 수 있다. 즉, 상기 배출통로(126)는 유출구(123)와 연결되므로, 배출홈 커버(126b)는 배출홈(126a)에서 유출구(123)에 대응되는 부분을 제외한 부분을 커버하게 된다. 상기 배출홈 커버(126b)는 배출통로(126)의 폭과 배출홈의 깊이에 따라 적정한 두께를 갖도록 형성된다. 상기 배출홈 커버(126b)는 배출홈(126a)의 깊이와 연료 배출을 위하여 필요한 배출통로(126)의 폭의 차이에 대응되는 두께로 형성된다. 상기 배출홈 커버(126b)는 중간홈 커버(124h)의 두께와 동일한 두께로 형성될 수 있다. 또한, 상기 배출홈 커버(126b)는 제1면(120a)과 동일한 평면을 형성하는 전면이 제1면(120a)의 형상에 대응되도록 형성된다. 즉, 상기 배출홈 커버(126b)는 결합홈(121a)에 대응되는 부분은 결합홈(121a)과 동일한 형상으로 형성되며, 돌출부(121b)에 대응되는 부분은 돌출부(121b)와 동일한 형상으로 형성된다. 한편, 상기 배출홈 커버(126b)의 두께는 결합홈(121a)에 대응되는 부분의 두께를 의미한다.
상기 배출홈 커버(126b)는 전면이 제1면(120a)과 동일한 평면을 이루도록 배출홈(126a)에 삽입된다. 상기 배출홈 커버(126b)는 측면에 도포되는 접착제에 의하여 배출홈(126a)에 고정된다. 이때, 상기 배출홈 커버(126b)는 다수의 부분으로 분리되어 각각의 단위영역(121)에 유출구(123)가 형성되도록 배출홈(126a)에 결합된다. 상기 배출홈 커버(126b)는 배출홈(126a)을 밀폐하게 되며, 배출통로(126)의 내부를 흐르는 연료가 유출구(123)를 제외한 부분에서 제1면(120a) 방향으로 누출되지 않도록 한다.
한편, 상기 중간판(120)에서 제2면(120b)의 단위영역(121)에 형성되는 유출구(123)는 배출홈(126a)의 바닥에서 제2면(120b) 방향으로 관통되는 홀 형상으로 형성된다. 상기 제2면(120b)에 형성되는 유출구(123)는 제1면(120a)에 형성되는 유출구(123)와 동일한 형상으로 형성된다.
상기 공급구(127)는 중간판(120)의 제5면(120e) 타측에 형성되며, 중간통로(124)와 연결되도록 형성된다. 상기 공급구(127)는 중간통로(124)와 일체로 형성될 수 있다. 상기 공급구(127)는 연료펌프와 연결되며 연료펌프로부터 공급되는 미반응 연료를 공급통로(125)로 공급하게 된다.
상기 공급구(127)는 중간판(120)을 관통하여 중간통로(124)와 연결되도록 형성된다. 상기 공급구(127)는 중간통로(124)와 달리 중간판(120)의 측면으로부터 관통되어 형성되어 공급구(127)에 연결되는 외부 배관(도면에 도시하지 않음)이 견고하게 결합될 수 있도록 한다. 한편, 상기 공급구(127)는 중간통로(124)와 같이 중간판(120)에 형성되는 홈과 홈을 커버하는 커버에 의하여 형성될 수 있다.
상기 배출구(128)는 중간판(120)의 제3면(120c) 상부에 형성되며, 배출통로(126)와 연결되도록 형성된다. 상기 배출구(128)는 배출통로(126)와 일체로 형성될 수 있다. 상기 배출구(128)는 별도의 혼합탱크로 연결되며 단위영역(121)에서 반응에 사용되었던 연료를 배출하게 된다.
상기 배출구(128)는 중간판(120)을 관통하여 배출통로(126)의 중간홈과 연결되도록 형성된다. 상기 배출구(128)는 중간통로(124)와 달리 중간판(120)의 측면으로부터 관통되어 형성되어 배출구(128)에 연결되는 외부 배관(도면에 도시하지 않은)이 견고하게 결합될 수 있도록 한다. 한편, 상기 배출구(128)는 중간통로(124)와 같이 중간판(120)에 형성되는 홈과 홈을 커버하는 커버에 의하여 형성될 수 있 다.
상기 단위셀(130)은 제1면(120a)과 제2면(120b)의 각 단위영역(121)에 배치되는 애노드부(131)와 애노드부(131)에 각각 밀착되게 배치되는 막-전극 어셈블리(Membrane-Electrode Assembly)(이하에서는, "MEA" 라고 한다.)(135)와 MEA(135)에 각각 밀착되게 배치되는 캐소드부(137)를 포함하여 구성된다. 상기 단위셀(130)은 공급되는 연료와 공기의 반응에 의해 전기 에너지를 발생시키게 된다.
상기 애노드부(131)는 애노드집전판(131a)과 애노드전극단자(131b) 를 포함하여 형성되며, 결합홈(121a)에 밀착되게 배치된다. 상기 애노드부(131)는 공급되는 미반응 연료가 결합홈(121a)의 내부에서 전체적으로 흐를 수 있도록 가이드 역할을 하게 된다. 또한, 상기 애노드부(131)는 제1전극층(135a)에 의해 연료에 함유된 수소로부터 분리된 전자를 이웃하는 전기 생성 유닛(130)의 캐소드부(137)로 이동시키는 전도체로서의 기능을 하게 된다.
상기 애노드집전판(131a)은 플레이트 형태로 이루어지며, 전기전도성이 좋은 금, 은, 구리와 같은 금속 또는 일반 금속의 표면에 금, 은, 구리와 같은 금속이 도금되어 형성될 수 있다. 상기 애노드집전판(131a)은 연료를 유통시키기 위한 연료유로(132)를 구비하여 형성된다. 상기 애노드집전판(131a)은 중간판(120)의 양측면에서 단위 영역(121)의 결합홈(121a)에 밀착되어 결합된다. 또한, 상기 애노드집전판(131a)은 MEA(135)의 제1 전극층(135a)과 상호 밀착된다.
상기 연료유로(132)는 애노드집전판(131a)의 플레이트를 소정 폭으로 관통하며, 전체적으로 지그재그 형상 또는 사행의 형상으로 형성되는 다수의 유로가 서로 균일한 간격으로 배치되어 형성된다. 즉, 상기 연료유로(132)는 다수의 유로가 임의의 간격을 두고 서로 평행하게 배치되며, 전체적으로 지그재그 형상 또는 사행(蛇行: meander)의 형상으로 형성된다. 다만, 상기 연료유로(132)는 전체적으로 다양한 형상으로 형성될 수 있음은 물론이다. 상기 연료유로(132)는 일단이 유입구(122)가 형성되는 영역에 위치되며, 타단이 유출구(123)가 형성되는 영역에 배치된다. 즉, 상기 연료유로(132)는 유입구(122)와 유출구(123)를 연결하는 복수의 경로로서 형성된다. 따라서, 상기 연료유로(132)는 중간판(120)의 공급통로(125)와 유입구(122)를 통하여 공급되는 연료를 MEA(135)의 제1 전극층(135a)으로 유통시키게된다.
상기 애노드전극단자(131b)는 중간판(120)의 단자홈(121c)에 삽입되어 지지되면서 중간판(120)의 외측으로 돌출된다. 상기 애노드전극단자(131b)는 별도의 도선 등을 통해 이웃하는 단위셀(130)의 캐소드부(137)와 전기적으로 연결된다.
상기 애노드전극단자(131b)는 애노드집전판(131a)과 일체로서 형성되며, 중간판(120)의 상부측면 또는 하부 측면방향으로 연장되어 돌출되도록 형성된다. 상기 애노드전극단자(131b)는 별도의 연결단자(도면에 도시하지 않음)에 의하여 캐소드전극단자(137b)와 전기적으로 연결된다.
상기 MEA(135)는 일면에 제1전극층(135a)이 형성되고, 다른 일면에 제2전극층(135b)이 형성되며, 이들 전극층(135a, 135b) 사이에 전해질막(135c)을 형성하는 통상적인 MEA로서 구비된다. 상기 제1전극층(135a)은 연료에 함유된 수소를 전자와 수소 이온으로 분리시키는 애노드전극층으로 형성될 수 있으며, 전해질막(135c)은 수소 이온을 제2전극층(135b)으로 이동시키고, 제2전극층(135b)은 제1전극층(135a)으로부터 받은 전자, 수소 이온, 및 별도로 제공되는 산소를 반응시켜 수분, 및 열을 발생시키는 캐소드전극층으로 형성될 수 있다. 이때, 상기 MEA(135)는 애노드부(131), 및 캐소드부(137)에 상응하는 크기로서 형성되며, 이의 가장자리 부분에 통상적인 가스켓(도면에 도시되지 않음)을 구비할 수도 있다. 상기 MEA(135)는 제1전극층(135a)이 애노드부(131)에 밀착되도록 중간판(120)의 단위영역(121)에 배치된다. 상기 MEA(135)는 직접 메탄올 연료전지에 사용되는 일반적인 구조로 형성될 수 있으며 여기서 상세한 설명은 생략한다.
상기 캐소드부(137)는 캐소드집전판(137a)과 캐소드전극단자(137b)를 포함하여 형성된다. 상기 캐소드부(137)는 MEA(135)의 제2전극층(135b)과 상호 밀착되게 배치되며, 공기의 자연 확산 또는 대류 작용에 의해 대기 중의 공기를 유통시켜, MEA(135)로 분산 공급하게된다. 상기 캐소드부(137)는 애노드부(131) 또는 MEA(135)에 상응하는 크기로서 형성된다. 또한, 상기 캐소드부(137)는 중간판(120)의 동일 면에서 서로 이웃하는 단위셀(130)의 애노드부(131)와 전기적으로 연결되어 전자를 받는 전도체로서의 기능을 하게 된다.
상기 캐소드집전판(137a)은 전기 전도성을 지닌 금속 플레이트로 이루어지며, 공기를 유통시키기 위한 공기유로(138)를 구비하여 형성된다. 상기 캐소드집전판(137a)은 전기전도성이 우수한 금, 은, 구리와 같은 금속으로 형성될 수 있으며, 일반 금속의 표면에 전기전도성이 우수한 금, 은, 구리와 같은 금속이 도금되어 형성될 수 있다.
상기 공기유로(138)는 공기의 효과적인 분산 공급과 캐소드집전판의 강도유지를 위하여 캐소드집전판(137a)의 플레이트를 관통하는 원형 또는 다각형 형상의 홀로 형성된다.
상기 캐소드전극단자(137b)는 캐소드집전판(137a)과 일체로서 형성되며, 중간판(120)의 상부측면 또는 하부 측면방향으로 연장되어 돌출되도록 형성된다. 상기 캐소드전극단자(137b)는 별도의 연결단자에 의하여 애노드전극단자(131b)와 전기적으로 연결된다.
상기 케이스(140)는 제1케이스(140a)와 제2케이스(140b)를 포함하며, 대략 박스 형상으로 형성된다. 또한, 상기 케이스(140)는 공기홀(143a, 143b)과 지지돌기(144a)(제2케이스의 지지돌기는 도시하지 않음)를 포함하여 형성된다. 또한, 상기 케이스(140)는 지지판(150)을 더 포함하여 형성될 수 있다. 상기 케이스(140)는 연료전지 본체(110)를 내부에 수용하게된다. 상기 제1케이스(140a)와 제2케이스(140b)는 서로 대칭으로 형성된다.
상기 제1케이스(140a)와 제2케이스(140b)는 각각 내부가 중공이며 일측 또는 타측이 개방된 박스 형상으로 형성된다. 상기 제1케이스(140a)는 제2케이스(140b)와 상호 결착되어 내부에 공간을 형성하며, 연료전지 본체(110)를 수용하게 된다. 이때, 상기 제1케이스(140a)의 제1평판(141a)과 제2케이스(140b)의 제2평판(141b)이 내부에 수용되는 연료전지 본체(110)에 대향하게 된다.
상기 공기홀(143a, 143b)은 제1케이스(140a)의 제1평판(141a)과 제2케이 스(140b)의 제2평판(141b)에 각각 형성된다. 상기 공기홀(143a, 143b)은 내부에 연료전지 본체(110)가 수용될 때 제1평판(141a)과 제2평판에서 단위셀(130)이 위치하는 영역에 대응되는 영역에 형성된다. 상기 공기홀(143a, 143b)은 대기중의 공기가 내부로 유입되어 단위셀(130)로 공급될 수 있도록 한다. 상기 공기홀(143a, 143b)은 각각 제1평판(141a)과 제2평판(141b)을 관통하여 형성되며, 원형, 사각형 또는 육각형과 같은 다양한 형상으로 형성될 수 있다. 상기 공기홀(143a, 143b)은 복수 개로 형성되며, 서로 이격되어 홀 형상으로 형성된다.
상기 제1케이스(140a)의 지지돌기(144a)는 제1평판(141a)에서 공기홀(143a)이 형성된 영역을 제외한 영역에서 수직 방향으로 돌출되는 바 또는 반구 형상으로 형성된다. 또한, 상기 지지돌기(144a)는 케이스(140)와 연료전지 본체(110)사이의 거리에 상응하는 높이로 형성된다. 상기 지지돌기(144a)는 연료전지 본체(110)를 지지하는데 필요한 적정한 수로 형성되어 연료전지 본체(110)를 지지하게 된다. 보다 상세하게는 상기 지지돌기(144a)는 중간판(120)의 결합홈(121a) 주위에 형성되는 돌출부(121b)에 접촉되어 연료전지 본체(110)를 지지하게 된다. 상기 제2케이스(140b)에 형성되는 지지돌기는 도면에 도시되지 않았지만, 제1케이스(140a)의 지지돌기(144a)와 동일하게 형성된다.
상기 지지판(150)은 판상으로 형성되며, 연료전지 본체(110)가 케이스(140)의 내부에 수용될 때 캐소드부(137)와 접촉되면서 단위셀(130)을 중간판(120)측으로 밀착시키게 된다. 상기 지지판(150)은 개구부(152)와 단자홈(154)을 포함하여 형성된다. 상기 개구부(152)는 단위셀(130)이 형성되는 영역에 대응되는 영역에서 형성되며, 캐소드집전판(173a)에서 공기유로(138)가 형성되는 영역의 면적에 상응하는 면적을 갖도록 형성된다. 상기 단자홈(154)은 개구부(152)의 상부 또는 하부에 애노드전극단자(131a)와 캐소드 전극단자(137b)의 폭에 상응하는 크기의 홈 형상으로 형성되며, 애노드전극단자(131a)와 캐소드 전극단자(137b)가 결합된다.
상기 연료탱크(180)는 내부에 액체인 연료가 저장되는 공간을 구비하는 박스 형상으로 형성되며, 연료전지 본체(110)로 공급되는 연료가 저장된다. 상기 연료탱크(180)는 연료전지 본체(110)에서 필요로 하는 농도의 에탄올 또는 메탄올이 저장된다. 상기 연료탱크(180)는 하나의 배관을 통하여 연료펌프(190)와 연결되어 저장되어 있는 연료를 연료전지 본체(110)의 공급통로(125)로 공급하게 된다.
상기 연료펌프(190)는 하나의 배관을 통하여 연료전지 본체와 연결되며, 다른 하나의 배관을 통하여 연료탱크(180)와 연결된다. 따라서, 상기 연료펌프(190)는 연료탱크(180)에 저장되어 있는 연료를 연료전지 본체로 공급하게 된다. 보다 상세하게는, 상기 연료펌프(190)는 중간판(120)의 공급구(127)를 통하여 공급통로(125)와 연결되어 연료를 공급하게 된다. 상기 연료펌프(190)는 액체를 이송할 수 있는 다양한 펌프가 사용된다.
다음은 본 발명의 다른 실시예에 따른 연료전지 시스템에 대하여 설명한다.
도 7a는 본 발명의 다른 실시예에 따른 연료전지 시스템의 중간판에 대한 정면도이다. 도 7b는 도 7a의 C-C 단면도이다. 도 7c는 도 7a의 D-D 단면도이다. 도 7d는 도 7a의 중간판을 분해한 분해 사시도이다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 연료전지 시스템은 중간판(220)을 구비하는 연료전지 본체를 포함하여 형성된다. 또한, 상기 연료전지 시스템은 연료전지 본체를 전체적으로 감싸는 케이스(140)와 연료펌프(180)와 연료탱크(190)를 더 포함하여 형성될 수 있다. 본 발명의 다른 실시예에 따른 연료전지 시스템은 도 1 내지 도 6에 따른 연료전지 시스템(100)과 중간판(220)의 구조가 다르게 형성된다. 따라서, 이하에서 본 발명의 다른 실시예에 따른 연료전지 시스템은 연료전지 본체의 중간판(220)을 중심으로 설명하며, 중간판(220)에 대한 도면만을 게시한다. 또한, 상기 연료전지 시스템은 도 1 내지 도 6에 따른 연료전지 시스템(100)과 동일 또는 유사한 부분은 동일한 도면부호를 사용하며, 여기서 상세한 설명을 생략한다.
상기 중간판(220)은 복수의 단위영역(121)과, 유입구(122)들과, 유출구(123)들과, 중간통로(224)와, 공급통로(225)와, 배출통로(226)와, 공급구(127) 및 배출구(128)를 포함하여 형성된다.
상기 중간판(220)은, 도 7a를 참조하면, 폭 방향의 길이가 높이 방향의 길이보다 긴 대략 직사각형의 형상으로 이루어진다. 상기 중간판(220)은 제1면(220a)과 제2면(220b)과 제3면(220c)과 제4면(220d)과 제5면(220e) 및 제6면(220f)을 구비한다. 상기 중간판(220)은 대략 판상으로 형성되며, 제1판과 제2판을 구비하여 이루어진다. 즉, 상기 중간판(220)은 서로 대칭으로 형성되는 제1판(220g)과 제2판(220h)이 서로 접착되어 형성된다.
상기 단위영역(121)은 중간판(220)의 제1면(220a)과 제2면(220b)에 일정 간 격으로 구획되어 형성되며, 제1면(220a)과 제2면(220b)의 표면에 홈 형상의 결합홈(121a)과 돌출부(121b)를 구비하여 형성된다. 또한, 상기 결합홈(121a)은 단위셀(130)의 단자가 인출되는 단자홈(121c)이 중간판(220)의 상부 또는 하부에 형성된다.
상기 유입구(122)와 유출구(123)는 결합홈(121a)의 바닥면에 홀 형상으로 형성된다. 또한, 상기 유입구(122)들은 중간판(220)의 내부로 연장되어 공급통로(225)와 연결된다. 상기 유입구(122)들은 공급통로(225)를 통하여 연료탱크(180)로부터 공급되는 미반응 연료를 단위영역(121)의 결합홈(121a)로 공급하게된다. 상기 유출구(123)들은 중간판(220)의 내부로 연장되어 배출통로(226)와 연결된다. 상기 유출구(123)들은 단위영역(121)에서 전기생성 반응에 사용된 연료들을 결합홈(121a)의 외부로 유출시키게 된다.
상기 중간통로(224)는 중간판(220)의 제1면(220a)과 제2면(220b)에서 단위영역(121)이 형성되는 영역의 내부에 지그재그 형상으로 형성된다. 또한, 상기 중간통로(224)는 중간판(220)의 내부에서 제3면(220c)과 제4면(220d) 사이를 수직 방향과 수평 방향으로 지나가도록 형성된다. 상기 중간통로(224)는 제5면(220e)에 형성되는 공급구(127)와 중간판(220)의 하부에 형성되는 공급통로(225)를 연결하게 된다.
상기 중간통로(224)는 수직 단면의 형상이 사각형상인 관 형상으로 형성된다. 상기 중간통로는 도 4a에 따른 중간통로(124)와 전체적인 형상은 유사하게 형 성된다. 다만, 상기 중간통로(224)는 중간판(220)에 형성되는 방법에 있어서 도 4a에 따른 중간통로(124)와 차이가 있게 된다.
상기 중간통로(224)는 중간판(220)을 구성하는 제1판(224g)과 제2판(224h)의 내측면에 홈 형상으로 형성되는 제1홈(224a)과 제2홈(224b)에 의하여 형성된다. 여기서, 상기 내측면은 제1판(220g)과 제2판(220h)의 서로 대향하는 면을 의미한다. 상기 제1홈(224a)은 중간통로(224)가 제1면(220a)에 평행하게 절반으로 절단된 형상에 대응되는 형상으로 형성된다. 또한, 상기 제2홈(224b)은 제1홈(224a)과 대칭 되는 형상으로 형성된다. 따라서, 상기 중간통로(224)는 제1판(220g)과 제2판(220h)의 내측면이 서로 접촉되어 결합될 때 제1홈(224a)과 제2홈(224b)이 결합되어 형성된다.
상기 공급통로(225)는 중간판(220) 하부의 내부에서 제1면(220a)과 평행하게 제4면(220d)으로부터 제3면(220c)측 방향으로 연장되어 형성된다. 상기 공급통로(225)는 도 4a에 따른 공급통로(125)와 전체적인 형상은 유사하게 형성된다. 다만, 상기 공급통로(225)는 중간판(220)에 형성되는 방법에 있어서 도 4a에 따른 공급통로(125)와 차이가 있게 된다.
상기 공급통로(225)는 중간판(220)을 구성하는 제1판(220g)과 제2판(220h)의 내측면에 홈 형상으로 형성되는 제3홈(225a)과 제4홈(225b)에 의하여 형성된다. 여기서, 상기 내측면은 제1판(220g)과 제2판(220h)의 서로 대향하는 면을 의미한다. 상기 제3홈(225a)은 공급통로(225)가 제1면(220a)에 평행하게 절반으로 절단된 형 상에 대응되는 형상으로 형성된다. 또한, 상기 제4홈(225b)은 제3홈(225a)에 대응되는 형상으로 형성된다. 따라서, 상기 공급통로(225)는 제1판(220g)과 제2판(220h)의 내측면이 서로 접촉되어 결합될 때 제3홈(225a)과 제4홈(225b)이 결합되어 형성된다. 이때, 상기 유입구(122)들은 제3홈(225a)과 제4홈(225b)으로부터 각각 제1면(220a)과 제2면(220b) 방향으로 관통되어 형성된다.
상기 배출통로(226)는 중간판(220) 하부의 내부에서 제1면(220a)과 평행하게 제3면(220c)으로부터 제4면(220d)측 방향으로 연장되어 형성된다. 상기 배출통로(226)는 도 4a에 따른 공급통로(126)와 전체적인 형상은 유사하게 형성된다. 다만, 상기 배출통로(226)는 중간판(220)에 형성되는 방법에 있어서 도 4a에 따른 배출통로(126)와 차이가 있게 된다.
상기 배출통로(226)는 중간판(220)을 구성하는 제1판(220g)과 제2판(220h)의 내측면에 홈 형상으로 형성되는 제5홈(226a)과 제6홈(226b)에 의하여 형성된다. 여기서, 상기 내측면은 제1판(220g)과 제2판(220h)의 서로 대향하는 면을 의미한다. 상기 제5홈(226a)은 배출통로(226)가 제1면(220a)에 평행하게 절반으로 절단된 형상에 대응되는 형상으로 형성된다. 또한, 상기 제6홈(226b)은 제5홈(226a)과 대칭 되는 형상으로 형성된다. 따라서, 상기 배출통로(226)는 제1판(220g)과 제2판(220h)의 내측면이 서로 접촉되어 결합될 때 제5홈(226a)과 제6홈(226b)이 결합되어 형성된다. 이때, 상기 유출구(123)들은 제5홈(226a)과 제6홈(226b)으로부터 각각 제1면(220a)과 제2면(220b) 방향으로 관통되어 형성된다.
상기 공급구(227)는 중간판(220)의 제5면(220e) 타측에 형성되며, 중간통로(224)와 연결되도록 형성된다. 상기 공급구(227)는 도 4a에 따른 공급구(127)와 전체적인 형상은 유사하게 형성된다. 다만, 상기 공급구(227)는 중간판(220)에 형성되는 방법에 있어서 도 4a에 따른 공급구(127)와 차이가 있게 된다.
상기 공급구(227)는 중간판(220)을 구성하는 제1판(220g)과 제2판(220h)의 내측면에 홈 형상으로 형성되는 제7홈(227a)과 제8홈(227b)에 의하여 형성된다. 여기서, 상기 내측면은 제1판(220g)과 제2판(220h)의 서로 대향하는 면을 의미한다. 상기 제7홈(227a)은 공급구(227)가 제1면(220a)에 평행하게 절반으로 절단된 형상에 대응되는 형상으로 형성된다. 또한, 상기 제8홈(227b)은 제7홈(227a)에 대응되는 형상으로 형성된다. 따라서, 상기 공급구(227)는 제1판(220g)과 제2판(220h)의 내측면이 서로 접촉되어 결합될 때 제7홈(227a)과 제8홈((227b)이 결합되어 형성된다.
상기 배출구(228)는 중간판(220)의 제3면(220c) 타측에 형성되며, 배출통로(226)와 연결되도록 형성된다. 상기 배출구(228)는 도 4a에 따른 배출구(128)와 전체적인 형상은 유사하게 형성된다. 다만, 상기 배출구(228)는 중간판(220)에 형성되는 방법에 있어서 도 4a에 따른 배출구(128)와 차이가 있게 된다.
상기 배출구(228)는 중간판(220)을 구성하는 제1판(220g)과 제2판(220h)의 내측면에 홈 형상으로 형성되는 제9홈(228a)과 제10홈(228b)에 의하여 형성된다. 여기서, 상기 내측면은 제1판(220g)과 제2판(220h)의 서로 대향하는 면을 의미한다. 상기 제9홈(228a)은 배출구(228)가 제1면(220a)에 평행하게 절반으로 절단된 형상에 대응되는 형상으로 형성된다. 또한, 상기 제10홈(228b)은 제9홈(228a)에 대응되는 형상으로 형성된다. 따라서, 상기 배출구(228)는 제1판(220g)과 제2판(220h)의 내측면이 서로 접촉되어 결합될 때 제9홈(228a)과 제10홈(228b)이 결합되어 형성된다.
다음은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 연료전지 시스템에 대하여 설명한다.
도 8a는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 연료전지 시스템의 중간판에 대한 정면도이다. 도 8b는 도 8a의 E-E 단면도이다. 도 8c는 도 8a의 F-F 단면도이다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 연료전지 시스템은 중간판(320)과 복수의 단위셀(130)을 구비하는 연료전지 본체를 포함하여 형성된다. 또한, 상기 연료전지 시스템은 연료전지 본체를 전체적으로 감싸는 케이스(140)와 연료펌프(180)와 연료탱크(190)를 더 포함하여 형성될 수 있다. 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 연료전지 시스템은 도 1 내지 도 6에 따른 연료전지 시스템(100)과 중간판의 구조가 다르게 형성된다. 따라서, 이하에서 본 발명의 다른 실시예에 따른 연료전지 시스템은 연료전지 본체의 중간판을 중심으로 설명하며, 중간판(320)에 대한 도면만을 게시한다. 또한, 상기 연료전지 시스템은 도 1 내지 도 6에 따른 연료전지 시스템(100)과 동일 또는 유사한 부분은 동일한 도면부호를 사용하며, 여기서 상세한 설명을 생략한다.
상기 중간판(320)은 복수의 단위영역(121)과, 유입구(122)들과, 유출구들(123)과, 중간통로(324)와, 공급통로(125)와, 배출통로(126)와, 공급구(327) 및 배출구(128)를 포함하여 형성된다. 상기 중간판(320)은 중간통로(324)의 일부분이 배출통로(126)와 인접하여 평행하게 형성된다. 따라서, 상기 중간통로(324)의 내부를 흐르는 연료는 배출통로(126) 내부에 흐르는 연료의 열을 효과적으로 전달받을 수 있도록 형성된다.
상기 중간판(320)은 대략 판상으로 형성된다. 상기 중간판(320)은, 도 8a를 참조하면, 폭 방향의 길이가 높이 방향의 길이보다 긴 대략 직사각형의 형상으로 이루어진다. 상기 중간판(320)은 제1면(320a)과 제2면(320b)과 제3면(320c)과 제4면(320d)과 제5면(320e) 및 제6면(320f)을 구비한다. 상기 제1면(320a)과 제2면(320b)은 단위셀(130)이 배치되는 전면과 후면을 각각 의미한다. 상기 제3면(320c)은 공급구(327)와 배출구(128)가 형성되는 중간판(320)의 일측면을 의미하며, 제4면(320d)은 제3면(320c)의 반대측면인 타측면을 의미한다. 상기 제5면(320e)은 중간판(320)의 상면을 의미하며, 제6면(320f)은 중간판(320)의 하면을 의미한다.
상기 단위영역(121)은 중간판(320)의 제1면과 제2면에 일정 간격으로 구획되어 형성되며, 제1면과 제2면의 표면에 홈 형상의 결합홈(121a)을 구비하여 형성된다. 상기 단위영역(121)은 결합홈(121a)의 주위 영역에 돌출되는 돌출부(121b)에 의하여 다른 단위영역(121)들과 구분되어 형성된다. 또한, 상기 결합홈(121a)은 단 위셀(130)의 단자가 인출되는 단자홈(121c)이 중간판(120)의 상부 또는 하부에 형성된다.
상기 유입구(122)와 유출구(123)는 결합홈(121a)의 바닥면에 홀 형상으로 형성된다. 상기 유입구(122)와 유출구(123)는 단위영역(121)내로 공급되는 연료가 단위셀(130)에 전체적으로 공급될 수 있도록 서로 이격되어 위치된다.
상기 중간통로(324)는 중간판(320)의 제1면(320a)과 제2면(320b)에서 단위영역(121)이 형성되는 영역의 내부에 지그재그 형상으로 형성된다. 상기 중간통로(324)는 제3면(320c)에 형성되는 공급구(327)와 중간판(320)의 하부에 형성되는 공급통로(125)를 연결하게 된다. 상기 중간통로(324)는 공급구(327)를 통하여 외부로부터 공급되는 연료를 공급통로(125)로 공급하게 된다.
상기 중간통로(324)는 수직 단면의 형상이 사각형상인 관 형상으로 형성된다. 또한, 상기 중간통로(324)는 수직 단면의 형상이 원형 또는 타원형인 관 형상으로도 형성될 수 있다. 상기 중간통로(324)는 중간판의 두께에 따라 적정한 폭을 갖도록 형성된다.
상기 중간통로(324)는 중간판(320)의 내부에서 제1면(320a)과 평행하며 제3면과 제4면 사이를 수직방향과 수평 방향으로 지나가도록 형성된다. 보다 구체적으로는, 상기 중간통로(324)는 공급구(327)와 연결되며 배출통로(126)와 평행하게 제3면(320c)에서 제4면(320d) 방향으로 연장되는 제1통로(324c)와, 제1통로(324c)로부터 제6면(320f) 방향으로 연장되어 형성되는 제2통로(324d)와. 제2통로(324d)로부터 제3면(320c) 방향으로 연장되는 제3통로(324e)와, 제3통로(324e)로부터 제6 면(320f) 방향으로 연장되는 제4통로(324f)와, 제4통로(324f)로부터 제4면(320d) 방향으로 연장되는 제5통로(324g)와, 제5통로(324g)로부터 제6면(320f) 방향으로 연장되어 공급통로(125)와 연결되는 제6통로(324h)를 구비하여 이루어진다.
상기 중간통로(324)는 공급구(327)와 연결되는 제1통로(324c)가 배출통로(126)와 인접하여 평행하게 형성된다. 상기 배출통로(126)를 흐르는 연료는 전기 생성 반응에서 사용된 연료이므로 온도가 가장 높게 된다. 하지만, 상기 제1통로(324c)를 흐르는 연료는 외부에서 공급된 연료이므로 온도가 상대적으로 낮게 된다. 따라서, 상기 중간판(320)은 제1통로(324c)와 배출통로(126)가 서로 인접하게 형성되어, 제1통로(324c)를 흐르는 연료가 배출통로(126)를 흐르는 연료의 열을 효과적으로 흡수하도록 형성된다.
한편, 상기 중간통로(324)는 수평방향으로 연장되는 3개의 통로와 수직방향으로 연장되는 3개의 통로를 구비하는 것으로 설명하였으나, 이는 하나의 예시이다. 상기 중간통로(324)는 공급구와 연결되는 통로가 배출통로와 평행하게 인접하여 형성되면서, 중간판의 크기와 중간통로의 크기 등에 따라 수직통로의 수 및 수평 통로의 수가 증감되어 형성될 수 있다. 한편, 상기 중간통로는 수직 또는 수평방향뿐만 아니라 사선 방향으로도 형성될 수 있다.
상기 중간통로(324)는 제1면(320a)에 형성되는 트렌치 형상의 중간홈(324a)과, 중간홈(324a)의 상부에 결합되어 중간홈(324a)을 제1면(320a) 방향으로부터 밀폐하는 중간홈 커버(324b)에 의하여 형성된다. 상기 중간홈(324a)은 중간통로(324)의 형상에 대응되도록 제1면(320a)에 트렌치 형상의 홈으로 가공되어 형성된다. 상 기 중간홈 커버(324b)는 중간홈(324a)의 평면 형상에 대응되는 형상으로 형성된다. 상기 중간홈 커버(324b)는 중간홈(324a)의 깊이와 연료 공급을 위하여 필요한 중간통로(324)의 폭의 차이에 대응되는 두께로 형성된다. 여기서, 상기 중간홈 커버(324b)의 두께는 결합홈(121a)에 대응되는 부분의 두께를 의미한다. 또한, 상기 중간홈 커버(324b)의 전면은 제1면(320a)과 동일한 평면을 형성하도록 제1면(320a)의 형상에 대응되도록 형성된다. 즉, 상기 중간홈 커버(324b)의 결합홈(121a) 및 돌출부(121b)에 대응되는 부분은 각각 결합홈(121a) 및 돌출부(121b)와 동일한 형상으로 형성된다. 상기 중간홈 커버(324b)는 중간홈(324a)에 전면이 제1면(320a)과 동일한 평면을 이루도록 삽입된다. 상기 중간홈 커버(324b)는 측면에 도포되는 접착제에 의하여 중간홈(324a)에 고정된다. 상기 중간홈 커버(324b)는 중간홈(324a)을 밀폐하게 되며, 중간통로(324)의 내부를 흐르는 연료가 제1면(320a) 방향으로 누출되지 않도록 한다.
상기 공급통로(125)는 중간판(320) 하부의 내부에서 제1면(320a)과 평행하게 제4면(320d)으로부터 제3면(320c)방향으로 연장되어 형성된다. 즉, 상기 공급통로(125)는 제4면(320d)측의 단위영역(121)에 형성되는 유입구(122)로부터 제3면(320c)측의 단위영역(121)에 형성되는 유입구(122)까지 연결되도록 형성된다.
상기 공급통로(125)는 중간통로(324)와 동일한 방법으로 형성될 수 있다. 즉, 상기 공급통로(125)는 중간판(320)의 제1면(320a)에 형성되는 트렌치 형상의 공급홈(125a)과, 공급홈(125a)의 상부에 결합되는 공급홈 커버(125b)에 의하여 형성된다. 상기 공급홈(125a)은 공급통로(125)의 형상에 대응되도록 제1면(320a)에 트렌치 형상의 홈으로 가공되어 형성된다. 상기 공급홈 커버(125b)는 공급홈(125a)의 평면 형상에 대응되는 형상으로 형성된다. 다만, 상기 공급홈 커버(125b)는 중간홈 커버(324b)와 달리 다수의 부분으로 분리되어 형성될 수 있다. 즉, 상기 공급통로(125)는 유입구(122)와 연결되므로, 공급홈 커버(125b)는 공급홈(125a)에서 유입구(122)에 대응되는 부분을 제외한 부분을 커버하게 된다. 따라서, 상기 공급홈 커버(125b)는 유입구(122)가 형성되는 영역을 제외한 공급홈(125a)을 제1면 방향으로부터 밀폐하게 된다.
상기 배출통로(126)는 중간판(320) 상부의 내부에서 제1면(320a)과 평행하게 제3면(320c)으로부터 제4면(320d)방향으로 연장되어 형성된다. 즉, 상기 배출통로(126)는 제3면(320c)측의 단위영역(121)에 형성되는 유출구(123)로부터 제4면(320d)측의 단위영역(121)에 형성되는 유출구(123)까지 연결되도록 형성된다.
상기 배출통로(126)는 중간통로(324)와 동일한 방법으로 형성될 수 있다. 즉, 상기 배출통로(126)는 중간판(320)의 제1면(320a)에 형성되는 트렌치 형상의 배출홈(126a)과, 배출홈(126a)의 상부에 결합되는 배출홈 커버(126b)에 의하여 형성된다. 상기 배출홈(126a)은 배출통로(126)의 형상에 대응되도록 제1면(320a)에 트렌치 형상의 홈으로 가공되어 형성된다. 상기 배출홈 커버(126b)는 배출홈(126a)의 평면 형상에 대응되는 형상으로 형성된다. 다만, 상기 배출홈 커버(126b)는 중간홈 커버(324b)와 달리 다수의 부분으로 분리되어 형성될 수 있다. 즉, 상기 배출통로(126)는 유출구(123)와 연결되므로, 배출홈 커버(126b)는 배출홈(125a)에서 유출구(123)에 대응되는 부분을 제외한 부분을 커버하게 된다. 따라서, 상기 배출홈 커버(126b)는 유출구(123)가 형성되는 영역을 제외한 배출홈(126a)을 제1면(320a) 방향으로부터 밀폐하게 된다.
상기 공급구(327)는 중간판(320)의 제3면(320c)에 형성되며, 중간통로(324)와 연결되도록 형성된다. 상기 공급구(327)는 중간통로(324)와 일체로 형성될 수 있다. 상기 공급구(327)는 연료펌프(190)와 연결되며 연료펌프(180)로부터 공급되는 미반응 연료를 중간통로(324)로 공급하게 된다.
상기 공급구(327)는 중간판(320)의 제3면(320c)을 관통하여 중간통로(324)와 연결되도록 형성된다.
상기 배출구(128)는 중간판(320)의 제3면(320c) 상부에 형성되며, 배출통로(126)와 연결되도록 형성된다. 상기 배출구(128)는 별도의 혼합탱크(도면에 도시하지 않음)로 연결되며 단위영역(121)에서 반응에 사용되었던 연료를 배출하게 된다. 상기 배출구(128)는 공급구(327)와 제3면(320c)에 형성된다.
다음은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 연료전지 시스템에 대하여 설명한다.
도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 연료전지 시스템의 중간판에 대한 정면도이다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 연료전지 시스템은 중간판(420)을 구비하는 연료전지 본체를 포함하여 형성된다. 상기 연료전지 시스템은 중간판(420)에 배치되는 복수의 단위셀(130)과 연료전지 본체를 전체적으로 감싸는 케이스(140)와 연료펌프(180)와 연료탱크(190)를 더 포함하여 형성될 수 있다. 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 연료전지 시스템은 도 1 내지 도 6에 따른 연료전지 시스템(100)과 중간판의 구조가 다르게 형성된다. 따라서, 이하에서 본 발명의 다른 실시예에 따른 연료전지 시스템은 연료전지 본체의 중간판을 중심으로 설명하며, 중간판(420)에 대한 도면만을 게시한다. 또한, 상기 연료전지 시스템은 도 1 내지 도 6에 따른 연료전지 시스템(100)과 동일 또는 유사한 부분은 동일한 도면부호를 사용하며, 여기서 상세한 설명을 생략한다.
상기 중간판(420)은 복수의 단위영역(121)과, 유입구(122)들과, 유출구들(123)과, 중간통로(124)와, 공급통로(125)와, 배출통로(126)와, 공급구(127) 및 배출구(428)를 포함하여 형성된다. 상기 중간판(420)은 배출구(428)가 공급구(127)와 나란히 형성된다. 따라서, 상기 연료전지 시스템은 공급구(127)와 배출구(428)가 연료펌프(190) 및 별도의 혼합탱크(도면에 도시하지 않음)와 나란히 연결되도록 형성된다. 상기 공급구(127)로 공급되는 연료는 배출구(428)를 통하여 배출되는 연료의 열을 효과적으로 전달받을 수 있도록 형성된다.
상기 중간판(420)은 대략 판상으로 형성된다. 상기 중간판(420)은, 도 9를 참조하면, 폭 방향의 길이가 높이 방향의 길이보다 긴 대략 직사각형의 형상으로 이루어진다. 상기 중간판(420)은 제1면(420a)과 제2면(420b)과 제4면(420c)과 제4면(420d)과 제5면(420e) 및 제6면(420f)을 구비한다. 상기 제1면(420a)과 제2면(420b)은 단위셀(130)이 배치되는 전면과 후면을 각각 의미한다. 상기 제3면(420c)과 제4면(420d)은 중간판(420)의 일측면과 타측면을 의미한다. 상기 제5 면(420e)은 공급구(127)와 배출구(428)가 형성되는 중간판(420)의 상면을 의미한다. 상기 제6면(420f)은 중간판(420)의 하면을 의미한다.
상기 단위영역(121)은 중간판(420)의 제1면(420a)과 제2면(420b)에 일정 간격으로 구획되어 형성되며, 제1면(420a)과 제2면(420b)의 표면에 홈 형상의 결합홈(121a)을 구비하여 형성된다. 상기 단위영역(121)은 결합홈(121a)의 주위 영역에 돌출되는 돌출부(121b)에 의하여 다른 단위영역(121)들과 구분되어 형성된다. 또한, 상기 결합홈(121a)은 단위셀(130)의 단자가 인출되는 단자홈(121c)이 중간판(120)의 상부 또는 하부에 형성된다.
상기 유입구(122)와 유출구(123)는 결합홈(121a)의 바닥면에 홀 형상으로 형성된다. 상기 유입구(122)와 유출구(123)는 단위영역(121)내로 공급되는 연료가 단위셀(130)에 전체적으로 공급될 수 있도록 서로 이격되어 위치된다.
상기 중간통로(124)는 중간판(420)의 제1면(420a)과 제2면(420b)에서 단위영역(121)이 형성되는 영역의 내부에 지그재그 형상으로 형성된다. 상기 중간통로(124)는 제5면(420e)에 형성되는 공급구(127)와 중간판(420)의 하부에 형성되는 공급통로(125)를 연결하게 된다.
상기 공급통로(125)는 중간판(420) 하부의 내부에서 제1면(420a)과 평행하게 제4면(420d)으로부터 제3면(420c)방향으로 연장되어 형성된다.
상기 배출통로(126)는 중간판(420) 상부의 내부에서 제1면(420a)과 평행하게 제3면(420c)으로부터 제4면(420d)방향으로 연장되어 형성된다.
상기 공급구(127)는 중간판(420)의 제5면(420e)에 형성되며, 중간통로(124) 와 연결되도록 형성된다.
상기 배출구(428)는 중간판(420)의 제5면(420c)에 형성되며, 배출통로(126)와 연결되도록 형성된다. 상기 배출구(428)는 제5면(420c)에서 공급구(127)와 인접한 영역에 형성된다. 또한, 상기 배출구(428)는 제4면(420d)에 인접한 단위영역(121)에 형성된다. 상기 배출구(428)는 별도의 혼합탱크로 연결되며 전기 생성 반응에 사용되었던 연료를 배출하게 된다.
다음은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 연료전지 시스템에 대하여 설명한다.
도 10은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 연료전지 시스템의 중간판에 대한 정면도이다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 연료전지 시스템은 중간판(520)을 구비하는 연료전지 본체를 포함하여 형성된다. 상기 연료전지 시스템은 중간판에 배치되는 복수의 단위셀(130)과 연료전지 본체를 전체적으로 감싸는 케이스(140)와 연료펌프(180)와 연료탱크(190)를 더 포함하여 형성될 수 있다. 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 연료전지 시스템은 도 1 내지 도 6에 따른 연료전지 시스템(100)과 중간판의 구조가 다르게 형성된다. 따라서, 이하에서 본 발명의 다른 실시예에 따른 연료전지 시스템은 연료전지 본체의 중간판(520)을 중심으로 설명하며, 중간판(520)에 대한 도면만을 게시한다. 또한, 상기 연료전지 시스템은 도 1 내지 도 6에 따른 연료전지 시스템(100)과 동일 또는 유사한 부분은 동일한 도면부호를 사용 하며, 여기서 상세한 설명을 생략한다.
상기 중간판(520)은 복수의 단위영역(121)과, 유입구(122)들과, 유출구들(123)과, 중간통로(524)와, 공급통로(125)와, 배출통로(126)와, 공급구(127) 및 배출구(128)를 포함하여 형성된다. 상기 중간판(520)은 중간판(520)의 상부에 형성되는 상부 중간통로(524a)가 중간판(520)의 하부에 형성되는 하부 중간통로(524b)의 크기보다 크게 되도록 형성된다. 따라서, 상기 중간통로(524)로 공급된 연료는 상대적으로 부피가 큰 상부 중간통로(524a)에 더 머무르게 되므로 연료의 온도가 더 균일하게 된다.
상기 중간판(520)은 대략 판상으로 형성된다. 상기 중간판(520)은, 도 10을 참조하면, 폭 방향의 길이가 높이 방향의 길이보다 긴 대략 직사각형의 형상으로 이루어진다. 상기 중간판(520)은 제1면(520a)과 제2면(520b)과 제4면(520c)과 제4면(520d)과 제5면(520e) 및 제6면(520f)을 구비한다. 상기 제1면(520a)과 제2면(520b)은 단위셀(130)이 배치되는 중간판(520)의 전면과 후면을 각각 의미한다. 상기 제3면(520c)은 배출구(128)가 형성되는 중간판(520)의 일측면을 의미한다. 상기 제4면(520d)은 제3면(520c)과 대향하는 중간판(520)의 타측면을 의미한다. 상기 제5면(520e)은 공급구(127)가 형성되는 중간판(520)의 상면을 의미한다. 상기 제6면(520f)은 중간판(520)의 하면을 의미한다.
상기 단위영역(121)은 중간판(520)의 제1면(520a)과 제2면(520b)에 일정 간격으로 구획되어 형성되며, 제1면(520a)과 제2면(520b)의 표면에 홈 형상의 결합홈(121a)을 구비하여 형성된다. 상기 단위영역(121)은 결합홈(121a)의 주위 영역에 돌출되는 돌출부(121b)에 의하여 다른 단위영역(121)들과 구분되어 형성된다. 또한, 상기 결합홈(121a)은 단위셀(130)의 단자가 인출되는 단자홈(121c)이 중간판(120)의 상부 또는 하부에 형성된다.
상기 유입구(122)와 유출구(123)는 결합홈(121a)의 바닥면에 홀 형상으로 형성된다. 상기 유입구(122)와 유출구(123)는 단위영역(121)내로 공급되는 연료가 단위셀(130)에 전체적으로 공급될 수 있도록 서로 이격되어 위치된다.
상기 중간통로(524)는 중간판(520)의 제1면(520a)과 제2면(520b)에서 단위영역(121)이 형성되는 영역의 내부에 지그재그 형상으로 형성된다. 상기 중간통로(524)는 공급구(127)와 공급통로(125)를 연결하게 된다.
상기 중간통로(524)는 상부 중간통로(524a)와 하부 중간통로(524b) 및 다수의 수직 중간통로(524c, 524d, 524e)를 포함하여 형성된다. 상기 상부 중간통로(524a)는 X-X선을 기준으로 상부에 수평방향으로 형성된다. 또한, 상기 하부 중간통로(524b)는 X-X선을 기준으로 하부에 수평방향으로 형성된다. 상기 X-X선은 중간판(520)을 상부와 하부로 구분하며, 수직방향의 중앙을 기준으로 설정되는 가상선이다. 한편, 상기 중간통로(624)는 상부 중간통로(624a)와 하부 중간통로(624b)가 각각 하나로 형성되는 것으로 도시하였으나, 중간판의 크기와 중간통로의 크기에 따라 다수 개로 형성될 수 있다.
상기 상부 중간통로(524a)의 높이(h1)는 하부 중간통로(524b)의 높이(h2)보다 크게 형성된다. 상기 상부 중간통로(524a)의 깊이는 하부 중간통로(524b)의 깊이와 대략 동일하게 형성된다. 상기 상부 중간통로(524a)는 수직 단면적이 하부 중 간통로(524b)보다 크게 된다. 따라서, 상기 상부 중간통로(524a)는 부피가 하부 중간통로(524b)보다 크게 된다. 상기 중간통로(524)로 공급된 연료는 상부 중간통로(524a)에 더 많은 시간을 머무르게 된다. 상기 중간판(520)으로 공급된 연료는 단위영역(121) 하부의 유입구를 통하여 단위영역(121)으로 공급되며 상부로 흐르면서 전기 생성 반응에 참여하게 된다. 또한, 상기 연료는 단위영역(121) 상부의 유출구를 통하여 단위영역(121)의 외부로 유출된다. 따라서, 상기 중간판(520)은 하부보다 상부의 온도가 높게 된다. 상기 중간통로(524)는 연료가 상부 중간통로(524a)에 더 머무르도록 함으로써 연료의 온도가 보다 효과적으로 상승될 수 있도록 한다.
또한, 상기 상부 중간통로(524a)는 높이와 깊이가 하부 중간통로(524b)보다 크게 되도록 형성될 수 있다. 또한, 상기 상부 중간통로(524a)는 깊이가 하부 중간통로(524b)보다 크게 되도록 형성될 수 있다. 따라서, 상기 상부 중간통로(524a)는 하부 중간통로(524b)보다 수직 단면적이 더 크게 형성된다. 여기서 수직 단면적은 중간통로가 연장되는 방향에 수직한 방향으로의 단면적을 의미한다.
상기 공급통로(125)는 중간판(520) 하부의 내부에서 제1면(520a)과 평행하게 제4면(520d)으로부터 제3면(520c)방향으로 연장되어 형성된다.
상기 배출통로(126)는 중간판(520) 상부의 내부에서 제1면(520a)과 평행하게 제3면(520c)으로부터 제4면(520d)방향으로 연장되어 형성된다.
상기 공급구(127)는 중간판(520)의 제5면(520e)에 형성되며, 중간통로(524)와 연결되도록 형성된다.
상기 배출구(128)는 중간판(520)의 제5면(520c)에 형성되며, 배출통로(126)와 연결되도록 형성된다.
다음은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 연료전지 시스템에 대하여 설명한다.
도 11은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 연료전지 시스템의 중간판에 대한 정면도이다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 연료전지 시스템은 중간판(620)을 구비하는 연료전지 본체를 포함하여 형성된다. 상기 연료전지 시스템은 중간판에 배치되는 복수의 단위셀(130)과 연료전지 본체를 전체적으로 감싸는 케이스(140)와 연료펌프(180)와 연료탱크(190)를 더 포함하여 형성될 수 있다. 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 연료전지 시스템은 도 1 내지 도 6에 따른 연료전지 시스템(100)과 중간판의 구조가 다르게 형성된다. 따라서, 이하에서 본 발명의 다른 실시예에 따른 연료전지 시스템은 연료전지 본체의 중간판(620)을 중심으로 설명하며, 중간판(520)에 대한 도면만을 게시한다. 또한, 상기 연료전지 시스템은 도 1 내지 도 6에 따른 연료전지 시스템(100)과 동일 또는 유사한 부분은 동일한 도면부호를 사용하며, 여기서 상세한 설명을 생략한다.
상기 중간판(620)은 복수의 단위영역(121)과, 유입구(122)들과, 유출구들(123)과, 중간통로(624)와, 공급통로(125)와, 배출통로(126)와, 공급구(127) 및 배출구(128)를 포함하여 형성된다. 상기 중간판(620)은 중간판(620)의 상부에 형성 되는 상부 중간통로(624a)가 공급통로(125)의 크기보다 크게 되도록 형성된다. 따라서, 상기 중간통로(624)로 공급된 연료는 상대적으로 부피가 큰 상부 중간통로(624a)에 더 머무르게 되므로 연료의 온도가 더 균일하게 된다.
상기 중간판(620)은 대략 판상으로 형성된다. 상기 중간판(620)은, 도 11을 참조하면, 폭 방향의 길이가 높이 방향의 길이보다 긴 대략 직사각형의 형상으로 이루어진다. 상기 중간판(620)은 제1면(620a)과 제2면(620b)과 제3면(620c)과 제4면(620d)과 제5면(620e) 및 제6면(620f)을 구비한다. 상기 제1면(620a)과 제2면(620b)은 단위셀(130)이 배치되는 중간판(620)의 전면과 후면을 각각 의미한다. 상기 제3면(620c)은 배출구(128)가 형성되는 중간판(620)의 일측면을 의미한다. 상기 제4면(620d)은 제3면(620c)과 대향하는 중간판(620)의 타측면을 의미한다. 상기 제5면(620e)은 공급구(127)가 형성되는 중간판(620)의 상면을 의미한다. 상기 제6면(620f)은 중간판(620)의 하면을 의미한다.
상기 단위영역(121)은 중간판(620)의 제1면(620a)과 제2면(620b)에 일정 간격으로 구획되어 형성되며, 제1면(620a)과 제2면(620b)의 표면에 홈 형상의 결합홈(121a)을 구비하여 형성된다. 상기 단위영역(121)은 결합홈(121a)의 주위 영역에 돌출되는 돌출부(121b)에 의하여 다른 단위영역(121)들과 구분되어 형성된다. 또한, 상기 결합홈(121a)은 단위셀(130)의 단자가 인출되는 단자홈(121c)이 중간판(120)의 상부 또는 하부에 형성된다.
상기 유입구(122)와 유출구(123)는 결합홈(121a)의 바닥면에 홀 형상으로 형성된다. 상기 유입구(122)와 유출구(123)는 단위영역(121)내로 공급되는 연료가 단 위셀(130)에 전체적으로 공급될 수 있도록 서로 이격되어 위치된다.
상기 중간통로(624)는 중간판(620)의 제1면(620a)과 제2면(620b)에서 단위영역(121)이 형성되는 영역의 내부에 지그재그 형상으로 형성된다. 상기 중간통로(624)는 공급구(127)와 공급통로(125)를 연결하게 된다.
상기 중간통로(624)는 상부 중간통로(624a)와 하부 중간통로(624b) 및 다수의 수직 중간통로(624c, 624d, 624e)를 포함하여 형성된다. 상기 상부 중간통로(624a)는 X-X선을 기준으로 상부에 수평방향으로 형성된다. 또한, 상기 하부 중간통로(624b)는 X-X선을 기준으로 하부에 수평방향으로 형성된다. 상기 X-X선은 중간판(620)을 상부와 하부로 구분하며, 수직방향의 중앙을 기준으로 설정되는 가상선이다. 한편, 상기 중간통로(624)는 상부 중간통로(624a)와 하부 중간통로(624b)가 각각 하나로 형성되는 것으로 도시하였으나, 중간판의 크기와 중간통로의 크기에 따라 다수개로 형성될 수 있다.
상기 상부 중간통로(624a)의 높이(h3)는 공급통로(125)의 높이(h4)보다 크게 형성된다. 상기 상부 중간통로(624a)의 깊이는 하부 중간통로(624b)의 깊이와 대략 동일하게 형성된다. 즉, 상기 상부 중간통로(624a)는 수직 단면적이 공급통로(125)보다 크게 된다. 따라서, 상기 상부 중간통로(624a)는 부피가 공급통로(125)보다 크게 된다. 상기 중간통로(624)로 공급된 연료는 상부 중간통로(624a)에 더 많은 시간을 머무르게 된다. 상기 중간판(620)으로 공급된 연료는 단위영역(121) 하부의 유입구를 통하여 단위영역(121)으로 공급되며 상부로 흐르면서 전기 생성 반응에 참여하게 된다. 또한, 상기 연료는 단위영역(121) 상부의 유출구를 통하여 단위영 역(121)의 외부로 유출된다. 따라서, 상기 중간판(620)은 하부보다 상부의 온도가 높게 된다. 상기 중간통로(624)는 연료가 상부 중간통로(624a)에 더 머무르도록 함으로써 연료의 온도가 보다 효과적으로 상승될 수 있도록 한다.
상기 공급통로(125)는 중간판(620) 하부의 내부에서 제1면(620a)과 평행하게 제4면(620d)으로부터 제3면(620c)방향으로 연장되어 형성된다.
상기 배출통로(126)는 중간판(620) 상부의 내부에서 제1면(620a)과 평행하게 제3면(620c)으로부터 제4면(620d)방향으로 연장되어 형성된다.
상기 공급구(127)는 중간판(620)의 제5면(620e)에 형성되며, 중간통로(624)와 연결되도록 형성된다.
상기 배출구(128)는 중간판(620)의 제5면(620c)에 형성되며, 배출통로(126)와 연결되도록 형성된다.
다음은 본 발명의 실시예에 따른 연료전지 시스템의 작용에 대하여 설명한다. 이하에서는 도 1 내지 도 6의 실시예에 따른 연료전지 시스템의 작용을 중심으로 설명한다.
먼저, 상기 연료펌프(190)는 연료탱크(180)에 저장되어 있는 연료를 연료전지 본체(110)로 공급한다. 상기 연료전지 본체(110)로 공급되는 연료는 공급구(127)를 통하여 중간통로(124)로 공급된다. 상기 중간통로(124)는 공급된 연료를 공급통로(125)로 공급하게 된다. 상기 공급통로(125)는 공급된 연료를 유입구(122)를 통하여 각 단위영역(121)의 결합홈(121a)의 하부로 공급하게 된다. 이때, 상기 연료는 제4면(120d)측에 형성되어 있는 단위영역의 결합홈(121a)으로부터 제3면(120c) 측에 형성되는 단위영역의 결합홈(121a)으로 순차적으로 공급된다.
상기 애노드부(131)의 연료유로(132)는 공급된 연료가 결합홈(121a)의 상부로 흐르면서 MEA(135)의 제1전극층(135a)으로 전체적으로 공급되도록 한다. 한편, 상기 캐소드부(137)의 공기유로(138)는 외부로부터 대류에 의하여 공급되는 공기를 MEA(135)의 제2전극층(135b)으로 공급된다. 상기 단위셀(130)은 공급되는 연료와 공기에 의하여 전기 생성 반응이 진행된다. 상기 중간판(120)은 단위셀(130)에서 전기 생성 반응이 진행됨에 따라 전체적으로 온도가 상승하게 된다. 따라서, 상기 중간통로(124)로 공급되는 연료는 중간판(130)의 열에 의하여 온도가 함께 상승되면서 공급통로(125)로 공급된다. 상기 온도가 상승된 연료는 각 단위셀(130)에 공급되어 전기 생성 반응이 전체적으로 균일하게 진행되도록 한다. 상기 각 단위영역(121)에서 전기 생성 반응에 사용된 연료는 유출구(123)를 통하여 배출통로(126)로 유출된다. 상기 배출통로(126)는 유출된 연료를 배출구(128)를 통하여 중간판(120)의 외부로 배출하게 된다.
한편, 도 8a 내지 도 8c에 따른 연료전지 시스템에서 중간통로(324)는 공급구(327)로부터 연결되는 제1통로(324c)가 배출통로(126)가 서로 인접하게 형성된다. 상기 제1통로(324c)로 공급되는 연료는 배출통로(126)를 흐르는 연료의 열을 효과적으로 흡수할 수 있도록 한다. 따라서, 상기 중간통로(324)는 보다 효과적으로 외부로부터 공급된 연료의 온도를 상승시키게 된다.
또한, 도 10에 따른 연료전지 시스템에서 중간통로(524)는 공급구(127)로부 터 연결되는 상부 중간통로(524a)의 수직단면적이 하부 중간통로(524b)에 비하여 상대적으로 크게 형성된다. 상기 상부 중간통로(524a)는 외부에서 공급되는 연료가 머무르는 시간을 상대적으로 증가시키게 된다. 따라서, 상기 중간통로(524)는 단위셀(130)로 공급되는 연료의 온도를 보다 효과적으로 증가시키게 된다.
또한, 도 11에 따른 연료전지 시스템에서 중간통로(624)는 공급구(127)로부터 연결되는 상부 중간통로(624a)의 수직단면적이 공급통로(125)에 비하여 상대적으로 크게 형성된다. 상기 상부 중간통로(624a)는 외부에서 공급되는 연료가 머무르는 시간을 상대적으로 증가시키게 된다. 따라서, 상기 중간통로(624)는 단위셀(130)로 공급되는 연료의 온도를 보다 효과적으로 증가시키게 된다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형의 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 특허청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.
본 발명의 연료전지 시스템에 따르면 전기 생성 반응이 진행되는 다수의 단위셀이 평면상으로 배치되는 평판형 스택을 구비하는 연료전지 시스템에서 외부에서 공급되는 연료를 미리 예열하여 각 단위셀에 공급되는 연료의 온도 편차를 감소시켜 각 단위셀의 출력특성 차이를 줄여 전기발생 효율이 증가되도록 하는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따르면 각 단위셀에서 균일하게 전기 생성 반응이 진행되므로 연료전지 시스템의 내구성이 향상되는 효과가 있다.

Claims (23)

  1. 복수의 단위영역을 구비하며, 상기 단위영역들에 각각 형성되어 연료를 공급하는 복수의 유입구와, 상기 단위영역에 각각 형성되어 연료를 배출하는 복수의 유출구와, 상기 복수의 유입구와 연결되는 공급통로와, 상기 공급통로와 연결되며 상기 단위영역이 형성된 영역의 내부에 형성되는 중간통로와, 상기 복수의 유출구와 연결되는 배출통로와, 상기 중간통로와 연결되며 외부로부터 연료가 공급되는 공급구 및 상기 배출통로와 연결되며 외부로 연료가 배출되는 배출구를 구비하는 중간판; 및
    상기 단위영역에 안착되어 공급되는 연료와 공기의 반응에 의하여 전기를 생성하는 단위셀을 구비하는 연료전지 본체를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지 시스템.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 중간판은 전면인 제1면과 후면인 제2면과 일측면인 제3면과 타측면인 제4면과 상면인 제5면 및 하면인 제6면을 구비하는 판상으로 형성되며,
    상기 단위영역은 제1면과 제2면에 홈 형상의 결합홈으로 형성되는 것을 특징으로 하는 연료전지 시스템.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 공급통로는 상기 중간판 하부의 내부에 상기 제4면측에서 제3면 방향으로 연장되어 형성되며,
    상기 배출통로는 상기 중간판 상부의 내부에 제3면측에서 제4면 방향으로 연장되어 형성되며,
    상기 중간통로는 상기 중간판의 내부에 지그재그 형상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 연료전지 시스템.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 공급구는 상기 제5면의 타측에 형성되고, 상기 배출구는 상기 제3면의 상부에 형성되어 상기 배출통로의 일측과 연결되며,
    상기 중간통로는 상기 공급구로부터 상기 제6면 방향으로 연장되는 제1통로와, 상기 제1통로로부터 상기 제3면 방향으로 연장되는 제2통로와, 상기 제2통로로부터 제6면 방향으로 연장되는 제3통로와, 상기 제3통로로부터 제4면 방향으로 연장되는 제4통로 및 상기 제4통로로부터 제6면 방향으로 연장되며 상기 공급통로와 연결되는 제5통로를 구비하는 것을 특징으로 하는 연료전지 시스템.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 중간통로는 상기 중간판의 제1면에 형성되는 트렌치 형상의 중간홈과 상기 중간홈에 대응되는 형상으로 형성되어 상기 중간홈에 결합되는 중간홈 커버에 의하여 형성되는 것을 특징으로 하는 연료전지 시스템.
  6. 제 4항에 있어서,
    상기 중간판은 서로 대향하는 제1판과 제2판을 구비하며,
    상기 중간통로는 상기 제1판과 제2판의 내측면에 홈 형상으로 형성되는 제1홈과 제2홈이 결합되어 형성되는 것을 특징으로 하는 연료전지 시스템.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 공급통로는 상기 제1판과 제2판의 내측면에 홈 형상으로 형성되는 제3홈과 제4홈에 의하여 형성되며,
    상기 배출통로는 상기 제1판과 제2판의 내측면에 홈 형상으로 형성되는 제5홈과 제6홈에 의하여 형성되는 것을 특징으로 하는 연료전지 시스템.
  8. 제 3항에 있어서,
    상기 공급구와 배출구는 상기 제3면에 형성되며,
    상기 중간통로는 상기 공급구에 연결되는 제1통로가 상기 배출통로와 평행하게 제4면 방향으로 연장되어 형성되는 것을 특징으로 하는 연료전지 시스템
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 중간통로는 상기 제1통로부터 제6면 방향으로 연장되는 제2통로와, 상기 제2통로로부터 제3면 방향으로 연장되는 제3통로와, 상기 제3통로로부터 제6면 방향으로 연장되는 제4통로와, 상기 제4통로로부터 제4면 방향으로 연장되는 제5통로 및 상기 제5통로부터 제6면 방향으로 연장되며 상기 공급통로와 연결되는 제6통로를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지 시스템.
  10. 제 3항에 있어서,
    상기 공급구는 제5면의 타측에 형성되고, 상기 배출구는 제5면의 타측에 상기 공급구와 인접하며 상기 배출통로의 타측과 연결되도록 형성되며,
    상기 중간통로는 상기 공급구로부터 상기 제6면 방향으로 연장되는 제1통로와, 상기 제1통로로부터 상기 제3면 방향으로 연장되는 제2통로와, 상기 제2통로로부터 제6면 방향으로 연장되는 제3통로와, 상기 제3통로로부터 제4면 방향으로 연장되는 제4통로 및 상기 제4통로로부터 제6면 방향으로 연장되며 상기 공급통로와 연결되는 제5통로를 구비하는 것을 특징으로 하는 연료전지 시스템.
  11. 제 3항에 있어서,
    상기 중간통로는 상기 중간판의 수평방향을 기준으로 상부에 형성되는 상부 중간통로와 상기 하부에 형성되는 하부 중간통로 및 상기 상부 중간통로와 하부 중간 통로와 연결되는 다수의 수직 중간통로를 포함하며,
    상기 상부 중간통로는 상기 하부 중간통로보다 높이가 크게 되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 연료전지 시스템.
  12. 제 11항에 있어서,
    상기 공급구는 제5면의 타측에 형성되고, 상기 배출구는 제5면의 타측에 상기 공급구와 인접하며 상기 배출통로의 타측과 연결되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 연료전지 시스템.
  13. 제 3항에 있어서,
    상기 중간통로는 상기 중간판의 수평방향을 기준으로 상부에 형성되는 상부 중간통로와 상기 하부에 형성되는 하부 중간통로 및 상기 상부 중간통로와 하부 중간 통로와 연결되는 다수의 수직 중간통로를 포함하며,
    상기 상부 중간통로는 상기 하부 중간통로보다 수직단면적이 크게 되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 연료전지 시스템.
  14. 제 13항에 있어서,
    상기 공급구는 제5면의 타측에 형성되고, 상기 배출구는 제5면의 타측에 상기 공급구와 인접하며 상기 배출통로의 타측과 연결되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 연료전지 시스템.
  15. 제 3항에 있어서,
    상기 중간통로는 상기 중간판의 수평방향을 기준으로 상부에 형성되는 상부 중간통로와 상기 하부에 형성되는 하부 중간통로 및 상기 상부 중간통로와 하부 중 간 통로와 연결되는 다수의 수직 중간통로를 포함하며,
    상기 상부 중간통로는 상기 공급통로보다 높이가 크게 되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 연료전지 시스템.
  16. 제 15항에 있어서,
    상기 공급구는 제5면의 타측에 형성되고, 상기 배출구는 제5면의 타측에 상기 공급구와 인접하며 상기 배출통로의 타측과 연결되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 연료전지 시스템.
  17. 제 3항에 있어서,
    상기 중간통로는 상기 중간판의 수평방향을 기준으로 상부에 형성되는 상부 중간통로와 상기 하부에 형성되는 하부 중간통로 및 상기 상부 중간통로와 하부 중간 통로와 연결되는 다수의 수직 중간통로를 포함하며,
    상기 상부 중간통로는 상기 공급통로보다 수직단면적이 크게 되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 연료전지 시스템.
  18. 제 17항에 있어서,
    상기 공급구는 제5면의 타측에 형성되고, 상기 배출구는 제5면의 타측에 상기 공급구와 인접하며 상기 배출통로의 타측과 연결되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 연료전지 시스템.
  19. 제 2항에 있어서,
    상기 유입구는 상기 각 단위영역의 결합홈의 하부에서 상기 제4면 측에 형성되는 것을 특징으로 하는 연료전지 시스템.
  20. 제 2항에 있어서,
    상기 유출구는 상기 각 단위영역의 결합홈의 상부에서 상기 제3면 측에 형성되는 것을 특징으로 하는 연료전지 시스템.
  21. 제 1항에 있어서,
    상기 단위셀은
    상기 단위영역에 밀착되게 배치되는 연료유로가 형성되는 애노드부;
    상기 애노드부에 밀착되게 배치되는 막-전극 어셈블리; 및
    공기를 유통시키기 위한 공기유로가 구비되며, 상기 막-전극 어셈블리에 밀착되는 캐소드부를 포함하여 형성되는 것을 특징으로 하는 연료전지 시스템.
  22. 제 1항에 있어서,
    상기 연료전지 본체를 전체적으로 감싸며, 상기 캐소드부에 대응되는 영역에 공기홀이 형성되는 케이스를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지 시스템.
  23. 제 1항에 있어서,
    상기 연료전지 본체에 연료를 공급하는 연료펌프와 상기 연료펌프와 연결되는 연료탱크를 더 포함하여 형성되는 것을 특징으로 하는 연료전지 시스템.
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