KR100829553B1 - 연료전지의 스택 구조체 - Google Patents

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이재용
최경환
박찬호
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삼성에스디아이 주식회사
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Abstract

바이폴라 플레이트를 사용하지 않고도 전류의 집전과 유체의 흐름을 원활하게 유도할 수 있도록 개선된 연료전지의 스택 구조체가 개시된다. 개시된 스택 구조체는, 전해질막의 양측에 캐소드 및 애노드 전극이 마련된 막-전극 조립체와, 막-전극 조립체에 내장되어 인접한 다른 막-전극 조립체와의 통전경로를 형성하는 전류집전체와, 캐소드 및 애노드 전극에 각각 공급될 유체의 공급 경로를 형성하는 비전도성 분리판을 구비한다. 이러한 구성의 구조체는, 무겁고 두꺼운 바이폴라 플레이트의 기능을 얇고 가벼운 비전도성 폴리머 분리판과 전극과 막 사이 혹은 전극 내 촉매층과 연료확산부 사이에 전류집전체를 형성한 막-전극 조립체로 구현했기 때문에, 구조를 간소화하고 경량화할 수 있다.

Description

연료전지의 스택 구조체{Fuel cell stack structure}
도 1은 일반적인 연료전지의 발전 원리를 보인 도면,
도 2는 종래의 바이폴라 플레이트를 사용하여 연료전지의 스택을 적층하는 구조를 도시한 도면,
도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 스택 구조체를 도시한 도면,
도 4 및 도 5는 본 발명의 제2실시예에 따른 스택 구조체를 도시한 도면,
도 6은 본 발명의 제3실시예에 따른 스택 구조체를 도시한 도면,
도 7은 본 발명의 제4실시예에 따른 스택 구조체를 도시한 도면,.
< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >
100,200,300...스택 구조체 110,210,310...MEA
111,211,311...캐소드 전극 112,212,312...애노드 전극
113,213,313...전해질막 114,214,320...전류집전체
120,220...분리판
본 발명은 막-전극 조립체(membrane and electrodes assembly;MEA)와 유로 플레이트 등이 적층되어 형성된 연료전지의 스택 구조체에 관한 것으로서, 특히 일명 바이폴라 플레이트로 불리던 기존의 그라파이트(graphite)나 금속 재질의 유로플레이트를 간단한 분리판으로 대체할 수 있도록 개선된 연료전지의 스택 구조체에 관한 것이다.
일반적으로 연료전지는 연료가 가진 화학에너지를 화학반응에 의해 직접 전기에너지로 바꾸는 장치로서, 연료가 공급되는 한 계속해서 전기를 만들어낼 수 있는 일종의 발전장치이다. 도 1은 이러한 연료전지의 에너지 전환 구조를 개략적으로 보인 것으로, 도면과 같이 캐소드(cathode; 1)에 산소를 포함한 공기가, 애노드(anode; 3)에 수소를 함유한 연료가 공급되면, 전해질막(2)을 통해 물 전기분해의 역반응이 진행되면서 전기가 발생하게 된다. 그런데, 통상적으로 이러한 단위 셀 하나에서 발생되는 전기는 유용하게 사용될 만큼 그 전압이 높지 않기 때문에, 여러 개의 셀을 직렬로 연결한 스택(stack)의 형태로 사용하게 된다.
도 2는 이러한 스택에 설치되는 셀의 실제 구조를 도시한 것으로, 도시된 바와 같이 스택 내의 단위 셀은 일명 바이폴라 플레이트로 불리는 한 쌍의 유로 플레이트(10) 사이에 상기 전극(1)(3)과 전해질막(2)이 위치되는 구조를 가지고 있다. 상기 유로 플레이트(10)의 양면에는 각 전극(1)(3)에 공급될 수소나 산소가 흐르는 반응유로(11)가 형성되어 있어서, 외부로부터 공급된 수소와 산소가 이 반응유로(11)를 지나면서 두 전극(1)(3)에 수소 또는 산소를 공급하게 된다. 이 유로 플레이트(10)를 바이폴라 플레이트라 칭하는 이유도 이와 같이 양면에 각각 유로가 형성되는 구조이기 때문이다. 바로 이 구조가 반복 적층되어 스택을 형성하게 되 는 것이다. 여기서, 상기 두 전극(1)(3)과 전해질막(2)이 결합된 조립체(20)는 통상 MEA(membrane and electrodes assembly)라고 부르며, 참조부호 30은 수소나 산소 등의 유체가 밖으로 새어나가지 않도록 유로의 기밀을 유지해주는 가스켓을 나타낸다.
그런데, 이와 같이 양면에 유로가 형성된 바이폴라 플레이트(10)를 만들 때에는 주로 그라파이트(graphite) 재질을 사용하는데, 재료의 특성 상 취성이 높아서 스트레스가 장기간 가해질 때 파손될 가능성이 높은 문제가 있다. 이러한 단점을 해소하기 위해 최근에는 금속 재질로 바이폴라 플레이트(10)를 만드는 경우도 있지만, 무게가 상당히 나가기 때문에 취급에 매우 어려움을 겪는 또 다른 단점이 생긴다. 그리고, 이러한 그라파이트나 금속 재질로 만든 바이폴라 플레이트(10)는 최소한 1mm의 두께는 되어야 그 양면에 유로를 형성할 수 있기 때문에, 이를 다단으로 적층하게 되면 스택의 부피가 상당히 커지게 된다. 또한, 금속 재질의 바이폴라 플레이트로 만들어진 스택을 장기간 사용하다보면 부식에 의해 전류의 집전 효율이 저하되는 문제도 생기게 되므로 이를 억제하기 위해서는 통전 경로에 골드(Au) 코팅 등을 수행하는 것이 효과적인데, 기존의 바이폴라 플레이트(10)는 그 자체가 도전성 부재로서 전류의 통로 역할을 하기 때문에 플레이트(10) 전체를 코팅해야 하는 부담이 따른다.
따라서, 이러한 단점들을 해소하기 위해서는 보다 간소한 구조로 스택을 구성할 수 있는 새로운 형태의 스택 구조체가 요구되고 있다.
본 발명은 상기의 필요성을 감안하여 창출된 것으로서, 무겁고 가공이 까다로운 그라파이트나 금속 재질의 바이폴라 플레이트를 사용하지 않고도 전류의 집전과 유체의 흐름을 원활하게 유도할 수 있도록 개선된 연료전지의 스택 구조체를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 연료전지 스택 구조체는, 전해질막의 양측에 캐소드 및 애노드 전극이 마련된 막-전극 조립체와, 상기 막-전극 조립체에 내장되어 인접 적층된 다른 막-전극 조립체와의 통전경로를 형성하는 전류집전체와, 상기 캐소드 및 애노드 전극에 각각 공급될 유체의 공급 경로를 형성하는 유로형성수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 유로형성수단은, 상기 각 막-전극 조립체들 사이에 배치되는 박판으로서 몸체 양면에 유로가 형성된 비전도성 분리판을 포함하여서, 상기 유로를 채널로 하여 상기 캐소드 및 애노드 전극에 유체가 공급되도록 구성될 수 있다.
또는, 상기 유로형성수단이, 상기 각 막-전극 조립체들 사이에 배치되는 박판으로서 몸체 양면에 상보적인 음양각의 요철로가 형성된 비전도성 분리판을 포함하여서, 상기 요철로를 채널로 하여 상기 캐소드 및 애노드 전극에 유체가 공급되도록 구성될 수 있다.
또는, 상기 유로형성수단이, 상기 각 막-전극 조립체들 사이에 배치되는 평판 형상의 비전도성 분리판과, 그 분리판에 인접한 상기 캐소드 및 애노드 전극 면에 돌출 형성된 유로 패턴부를 포함하여서, 상기 유로 패턴부와 상기 분리판에 의 해 형성되는 채널을 통해 상기 유체가 공급되도록 구성될 수도 있다.
또한, 상기 전류집전체는 비전도성 지지판 위에 도전성 집전체가 다수개 탑재된 구조이고, 상기 유로형성수단은 상기 전류집전체의 지지판과 도전성 집전체 및 상기 캐소드와 애노드 전극에 의해 형성되는 채널을 통해 상기 유체가 공급되도록 구성될 수도 있다.
상기 막-전극 조립체의 캐소드 및 애노드 전극은 각각 촉매층과 확산층을 구비하며, 상기 전류집전체는 상기 전해질막과 촉매층 사이, 상기 촉매층과 확산층 사이 중 어느 한 곳에 설치될 수 있다.
그리고, 상기 비전도성 분리판은 비전도성 고분자로 만들 수 있으며, 상기 애노드 전극에 공급되는 유체는 메탄올, 에탄올, 개미산, 수소화합물수용액, 수소가스 중 어느 하나가 될 수 있다.
상기 지지판은 폴리이미드, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리비닐클로라이드로 이루어진 그룹 중 선택된 물질로 제조될 수 있으며, 상기 지지판 및 상기 집전체는 일체형으로 형성된 플렉서블 인쇄회로기판(FPCB)일 수 있다.
또한, 상기 전류집전체는 Ag, Au, Al, Ni, Cu, Pt, Ti, Mn, Zn, Fe, Sn 및 이들의 합금으로 이루어진 그룹 중 선택된 것으로 만들 수 있다.
이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 안 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있 다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 연료전지의 스택 구조체(100)를 도시한 것이다.
도시된 바와 같이 본 발명의 스택 구조체(100)도 기존과 마찬가지로 전기 생성 반응이 일어나는 막-전극 조립체(110;이하 MEA라 칭함)가 다단으로 적층되어 직렬로 연결된 구조를 가지고 있다. 대신, 기존에는 바이폴라 플레이트(10;도 2 참조)를 각 MEA(110) 사이마다 설치해서 연료와 산소 등의 유체가 공급되는 유로를 형성함과 동시에 각 MEA(110)를 통과하여 전류가 흐르는 통전경로를 형성하였으나, 여기서는 그것을 보다 경량화되고 간소화될 수 있는 구조로 대체한 점에 주 특징이 있다.
우선, 각 MEA(110) 간을 전기적으로 연결하기 위한 통전 수단으로서, 각 MEA(110)의 전극(111)(112) 안에 전류집전체(114)를 내장하였다. 즉, 모든 MEA(110)의 캐소드 전극(111)과 애노드 전극(112) 마다 전류집전체(114)를 내장하고 이들을 인접한 MEA(110)와 전기적으로 연결해놓음으로써 기존과 같은 도전성 바이폴라 플레이트가 없어도 통전 경로가 무난하게 형성될 수 있도록 한 것이다. 여기서의 전류집전체(114)는 예컨대 금속 메쉬 부재가 될 수 있으며, 그 외에도 전류 를 인접한 MEA와 연결해서 통전시킬 수 있는 형태의 것이면 다 적용이 가능하다. 다시 말해서, 각 MEA(110)의 캐소드 전극(111)과 애노드 전극(112)에 내장된 금속 메쉬 부재와 같은 전류집전체(114)를 모두 직렬로 연결하여 통전 경로를 형성함으로써 기존에 도전성 바이폴라 플레이트가 수행하던 기능 하나를 해결한 것이다. 여기서는 전류집전체(114)가 전극(111)(112)을 구성하는 촉매층(111a)(112a)과 확산층(111b)(112b) 사이에 배치되는 것을 예시하였는데, 전해질막(113)과 촉매층(111a)(112a) 사이에 배치할 수도 있고 경우에 따라서는 확산층(111b)(112b) 외측에 배치할 수도 있다.
그리고, 기존의 바이폴라 플레이트의 또 다른 기능이었던 유체의 공급 경로를 형성하는 기능은, MEA(110) 사이마다 설치되는 비도전성 분리판(120)으로 대체하였다. 이 분리판(120)은 예컨대 비도전성 고분자 재질의 박판으로 만들 수 있으며, 몸체의 양쪽면에 유로(121)를 형성하여 이를 통해 흐르는 연료나 산소 등의 유체가 캐소드 전극(111) 또는 애노드 전극(112)와 접촉하면서 유체의 공급이 이루어지게 되며, 이에 따라 MEA(110)에서의 전기 생성 반응이 연속적으로 진행될 수 있게 된다. 그리고, 이렇게 각 MEA(110)에서 생성된 전류는 상기 전류집전체(114)를 통해 직렬로 연결된 인접 MEA(110)로 계속 이동하면서 반응을 일으키게 된다.
따라서, 기존에 매우 무겁고 가공도 까다로우며 취성의 약점도 있는 바이폴라 플레이트를 전류집전체(114)와 비전도성 고분자 재질의 분리판(120)으로 대체함으로써 구조를 간소화하고 취급도 용이하게 한 것이다. 또한, 본 구조에서는 부식에 의해 통전 효율 저하가 우려될 경우, 종래처럼 바이폴라 플레이트 전체를 코팅 할 필요없이 전류집전체(114)만 코팅하면 되므로, 비용도 대폭 절감할 수 있게 된다.
한편, 상기 전류집전체로는 여기서 예시한 금속메쉬 외에도 유연한 비도전성 지지판에 집전체가 일체로 마련된 일명 FPCB(flexible printed circuit board)가 채용될 수도 있다. 이것은 폴리이미드, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리비닐클로라이드와 같은 비도전성 지지판에 Ag, Au, Al, Ni, Cu, Pt, Ti, Mn, Zn, Fe, Sn 및 이들의 합금으로 만든 집전체를 일체로 구성한 것으로 전류를 집전해서 통전시키는 동일한 기능을 수행한다.
도 4 및 도 5는 본 발명의 제2실시예에 따른 연료전지의 스택 구조체(100')를 도시한 것이다.
여기서도 도 3의 구조와 마찬가지로 MEA(110)에 내장된 전류 집전체(114)로 통전 기능을 수행하고, MEA(110) 사이마다 배치된 분리판(120')으로 유체가 공급될 유로를 형성하여 바이폴라 플레이트를 배제할 수 있도록 한 구조로 이루어져 있다.
이 분리판(120')은 예컨대 고분자 재질의 박판으로 만들 수 있으며, 몸체의 양면에는 프레스 가공에 의해 형성된 상보적인 음양각의 요철로(121')가 마련되어 있다. 즉, 기존의 바이폴라 플레이트는 판의 양면에 연료와 산소의 유로가 될 홈을 각각 파서 형성하는 형태였기 때문에 양면에 홈이 형성될 깊이와 그 사이의 격벽이 될 두께가 기본적으로 필요했지만, 여기서는 분리판(120') 전체를 프레스하여 일면이 양각이면 타면은 그 해당 부위가 음각이 되는 요철로(121')를 찍어서 그 요철로(121')를 유체가 이동할 채널로 이용하도록 한 것이다. 그리고, 도면에는 도시하지 않았으나 각 분리판(120')들 사이의 가장자리 공간에는 유체의 누출을 막기 위해 가스켓이 설치된다.
이와 같은 구조의 스택 구조체(100')를 이용하게 되면, 일단 연료나 산소의 공급은 상기한 바와 같이 비도전성 분리판(120')의 요철로(121')를 통해 이루어지게 된다. 따라서, 요철로(121')를 통해 흐르는 연료나 산소 등의 유체가 캐소드 전극(111) 또는 애노드 전극(112)와 접촉하면서 유체의 공급이 이루어지게 되며, 이에 따라 MEA(110)에서의 전기 생성 반응이 연속적으로 진행될 수 있게 된다. 그리고, 이렇게 각 MEA(110)에서 생성된 전류는 상기 전류집전체(114)를 통해 직렬로 연결된 인접 MEA(110)로 계속 이동하면서 반응을 일으키게 된다.
따라서, 기존에 매우 무겁고 가공도 까다로우며 취성의 약점도 있는 바이폴라 플레이트를 전류집전체(114)와 분리판(120')으로 대체함으로써 구조를 간소화하고 취급도 용이하게 한 것이다. 또한, 본 구조에서는 부식에 의해 통전 효율 저하가 우려될 경우, 종래처럼 바이폴라 플레이트 전체를 코팅할 필요없이 전류집전체(114)만 코팅하면 되므로, 비용도 대폭 절감할 수 있게 된다.
한편, 상기 전류집전체로는 여기서 예시한 금속메쉬 외에도 유연한 비도전성 지지판에 집전체가 일체로 마련된 일명 FPCB(flexible printed circuit board)가 채용될 수도 있다. 이것은 폴리이미드, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리비닐클로라이드와 같은 비도전성 지지판에 Ag, Au, Al, Ni, Cu, Pt, Ti, Mn, Zn, Fe, Sn 및 이들의 합금으로 만든 집전체를 일체로 구성한 것으로 전류를 집전해서 통전시키는 동일한 기능을 수행한다.
다음으로 도 6은 본 발명의 제3실시예에 따른 연료전지의 스택 구조체(200)를 도시한 것이다.
여기서도 제1실시예와 마찬가지로 MEA(210)에 내장된 전류집전체(214)로 통전 기능을 수행하고 MEA(210) 사이마다 배치된 분리판(220)으로 유체가 공급될 유로를 형성하여 바이폴라 플레이트를 배제할 수 있도록 한 구조로 이루어져 있다. 다만, 여기서는 분리판(220)을 제1실시예와 같이 요철로가 형성된 구조가 아니라 평판으로 구성하고, 그 대신 전극(211)(212)의 최외곽부인 확산층(211b)(212b)에 유로 패턴부(211b')(212b')를 형성한 점에 차이가 있다. 즉, 비전도성 분리판(220)은 일반적인 평판으로 채용한 대신에, 그 분리판(220)과 접하게 되는 확산층(211b)(212b)에 유로 패턴부(211b')(212b')를 돌출되게 마련해서, 분리판(220)과 유로 패턴부(211b')(212b')에 의해 형성되는 공간을 유체가 지나다니는 채널로 이용하도록 한 것이다. 미설명부호 213은 MEA(210)의 전해질막을, 211a와 212a는 각각 캐소드 전극(211)의 촉매층과 애노드 전극(212)의 촉매층을 나타낸다.
이와 같은 구성도 기존의 바이폴라 플레이트를 효과적으로 대체할 수 있는 구조로서, 전술한 제1실시예와 같은 효과를 기대할 수 있다.
또한, 여기서의 전류집전체도 FPCB(flexible printed circuit board)가 채용될 수 있음은 물론이다.
도 7은 본 발명의 제4실시예에 따른 연료전지의 스택 구조체(300)를 도시한 것이다.
여기서는 MEA(310)에 전류집전체(320)를 설치하되, 그 전류집전체(320)의 지 지체(321)가 분리막의 기능까지 겸하도록 하고 있다. 이를 위해 본 실시예에서는 폴리이미드와 같은 비전도성 지지체(321) 위에 골드 코팅된 금속 재질의 집전체(322)가 다수개 배치된 구조로 전류집전체(320)를 구성하고 있다. 물론, 이것은 전술한 FPCB가 될 수도 있다. 이렇게 되면, 비전도성 부재인 지지체(321)가 분리막의 기능을 수행하고, 그 위에 탑재된 다수의 집전체(322)들이 통전 경로와 유로를 동시에 형성하게 된다. 즉, 집전체(322)들은 지지체(321)에 새겨진 전도 라인(미도시)에 의해 인접한 MEA(310)와 전기적으로 연결되어 통전 경로를 형성하게 된다. 그리고, 지지체(321)에서 돌출된 형태의 집전체(322)가 전극(311)(312)의 확산층(311b)(312b)에 맞닿아 생기는 공간은 유체가 통과하는 채널로 활용되는 것이다. 이 경우는 채널의 공간이 매우 좁기 때문에, 통과하는 유체의 크기도 매우 작은 경우가 적합하다. 즉, 전술한 실시예들에서는 메탄올을 연료로 사용하는 DMFC(direct methanol fuel cell)의 경우나, 에탄올, 개미산, 수소화합물수용액 및, 수소를 직접 사용하거나 추출하여 연료로 사용하는 경우 모두가 적용 가능하지만, 본 실시예는 메탄올보다는 유체의 크기가 작은 수소를 추출하여 연료로 사용하는 경우가 적합하다. 본 실시예에 의하면 별도의 분리판을 설치하지 않고도 전류집전체(320)로 통전기능과 유로형성 기능을 모두 수행할 수 있게 된다. 미설명부호 313은 MEA(310)의 전해질막을, 311a와 312a는 각각 캐소드 전극(311)의 촉매층과 애노드 전극(312)의 촉매층을 나타낸다.
이상에서 예시한 구조의 스택 구조체들에 의하면, 기존의 바이폴라 플레이트를 효과적으로 대체하여 가볍고 간소한 구조의 스택을 구현할 수 있다.
상기와 같은 본 발명의 연료전지 스택 구조체는 다음과 같은 효과를 제공한다.
첫째, 무겁고 두꺼운 바이폴라 플레이트의 기능을 얇은 플라스틱 분리판과 MEA에 내장된 전류집전체로 구현함으로써, 구조를 간소화하고 경량화할 수 있으며, 그에 따라 스택의 취급이 용이해진다.
둘째, 부식에 대한 우려가 있을 때에도 기존처럼 바이폴라 플레이트 전체를 코팅할 필요없이 전류집전체만 코팅하면 되므로, 내식성을 갖추기 위한 비용 부담이 현저히 줄어들게 된다.
이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술적 사상과 아래에 기재될 청구범위의 균등 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.

Claims (16)

  1. 전해질막의 양측에 캐소드 및 애노드 전극이 마련된 막-전극 조립체와,
    상기 막-전극 조립체에 내장되어 인접 적층된 다른 막-전극 조립체와의 통전경로를 형성하는 전류집전체와,
    상기 캐소드 및 애노드 전극에 각각 공급될 유체의 공급 경로를 형성하는 유로형성수단을 포함하며,
    상기 유로형성수단은,
    상기 각 막-전극 조립체들 사이에 배치되는 박판으로서 몸체 양면에 상보적인 음양각의 요철로가 형성된 비전도성 분리판을 포함하여서,
    상기 요철로를 채널로 하여 상기 캐소드 및 애노드 전극에 유체가 공급되도록 된 것을 특징으로 하는 연료전지의 스택 구조체.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 분리판은 비전도성 고분자로 구성된 것을 특징으로 하는 연료전지의 스택 구조체.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 애노드 전극에 공급되는 유체는 메탄올, 에탄올, 개미산, 수소화합물수용액과 수소가스 중 적어도 어느 하나인 것을 특징으로 하는 연료전지의 스택 구조체.
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 제1항에 있어서,
    상기 막-전극 조립체의 캐소드 및 애노드 전극은 각각 촉매층과 확산층을 구비하며,
    상기 전류집전체는 상기 전해질막과 촉매층 사이 및 상기 촉매층과 확산층 사이 중 어느 한 곳에 설치되는 것을 특징으로 하는 연료전지의 스택 구조체.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 전류집전체는 금속 메쉬인 것을 특징으로 하는 연료전지의 스택 구조체.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 전류집전체는 비도전성 지지판과, 그 위에 마련된 집전체를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지의 스택 구조체.
  12. 전해질막의 양측에 캐소드 및 애노드 전극이 마련된 막-전극 조립체와, 상기 막-전극 조립체 상에 적층되고 다른 막-전극 조립체와의 통전경로를 형성하는 전류집전체 및, 상기 캐소드 및 애노드 전극에 각각 공급될 유체의 공급 경로를 형성하는 유로형성수단을 포함하며,
    상기 전류집전체는 비전도성 지지판 위에 도전성 집전체가 탑재된 구조이고,
    상기 유로형성수단은 상기 전류집전체의 지지판과 도전성 집전체 및 상기 캐소드와 애노드 전극에 의해 형성되는 채널을 통해 상기 유체가 공급되도록 이루어지며,
    상기 지지판 및 상기 집전체는 일체형으로 형성된 플렉서블 인쇄회로기판(FPCB)인 것을 특징으로 하는 연료전지의 스택 구조체.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 애노드 전극에 공급되는 유체는 수소가스인 것을 특징으로 하는 연료전지의 스택 구조체.
  14. 제11항 또는 제12항에 있어서,
    상기 지지판은 폴리이미드, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리비닐클로라이드로 이루어진 그룹 중 선택된 물질로 제조된 것을 특징으로 하는 연료전지의 스택 구조체.
  15. 삭제
  16. 제11항 또는 제12항에 있어서,
    상기 전류집전체는 Ag, Au, Al, Ni, Cu, Pt, Ti, Mn, Zn, Fe, Sn 및 이들의 합금으로 이루어진 그룹 중 선택된 것을 특징으로 하는 연료전지의 스택 구조체.
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