KR100859957B1 - Metal air fuel stack cell - Google Patents

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KR100859957B1 KR1020070034189A KR20070034189A KR100859957B1 KR 100859957 B1 KR100859957 B1 KR 100859957B1 KR 1020070034189 A KR1020070034189 A KR 1020070034189A KR 20070034189 A KR20070034189 A KR 20070034189A KR 100859957 B1 KR100859957 B1 KR 100859957B1
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백동수
김규채
이대령
윤준국
이희택
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주식회사 미트
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Abstract

A metal air fuel cell stack is provided to realize easy coupling and decoupling of electrodes by forming electrode assemblies, to easily remove a used fuel metal anode, and to reutilize an expensive air cathode many times. A metal air fuel cell stack comprises: a plurality of independent cathode assemblies(100), each including an air cathode(101) and a metal plate(103) opposite to the cathode, and a corrugated metal plate(105) for maintaining the distance between the air cathode and the metal plate; a plurality of independent anode assemblies containing a gelling agent and metal fuel; a cell casing in which the cathode assemblies and the anode assemblies can receive alternately; and a tightening member provided on one side of the casing for closely contacting the cathode assemblies and the anode assemblies with each other.

Description

스택형 금속 연료 전지{Metal air fuel stack cell}Stacked Metal Fuel Cells {Metal air fuel stack cell}

도 1은 본 발명의 금속 연료 전지의 외관 구성도, 1 is an external configuration diagram of a metal fuel cell of the present invention;

도 2는 도 1의 상태에서 뚜껑을 연 상태의 구성도, 2 is a configuration diagram of a state in which the lid is opened in the state of FIG.

도 3은 본 발명의 내부 구성도, 3 is an internal configuration diagram of the present invention,

도 4는 본 발명의 금속 연료 전지의 공기 흐름 설명도, 4 is an explanatory diagram of air flow of the metal fuel cell of the present invention;

도 5는 본 발명의 측 단면도, 5 is a side cross-sectional view of the present invention;

도 6은 본 발명의 전해액 주입구 및 냉각 배기구의 구성도, 6 is a configuration diagram of an electrolyte injection hole and a cooling exhaust port of the present invention;

도 7은 본 발명의 양극 및 음극 어셈블리의 조립 상태도, 7 is a state diagram of the assembly of the positive electrode and the negative electrode assembly of the present invention,

도 8은 본 발명의 양극 어셈블리의 구성도, 8 is a configuration diagram of the anode assembly of the present invention;

도 9는 본 발명의 음극 어셈블리의 구성도이다. 9 is a configuration diagram of a negative electrode assembly of the present invention.

<도면의 주요 부분에 대한 부호설명> <Code Description of Main Parts of Drawing>

100: 양극 어셈블리100: anode assembly

101: 공기 양극 101: air anode

101a: 금속 도금층 101a: metal plating layer

101b: 친수성 부직포101b: hydrophilic nonwoven

102: 금속 프레임102: metal frame

103: 금속 판 103: metal plate

104: 유체 관104: fluid tube

105: 금속 골판 105: metal corrugated board

106: 도전성 고무 코팅층 106: conductive rubber coating layer

107: 유체 구멍 107: fluid hole

200: 음극 어셈블리 200: cathode assembly

210: 연료 금속 음극210: fuel metal cathode

202: 고무 테두리202: rubber border

202a: 구석 구멍202a: corner hole

203: 음극 금속 막203: cathode metal film

204: 친수성 스펀지204: hydrophilic sponge

205: 친수성 분리막205: hydrophilic membrane

206: 고무 접착 테두리206: rubber adhesive border

207: 도전성 고무 접착제207: conductive rubber adhesive

300: 전지 케이스300: battery case

301: 외부 상자301: outer box

301a: 암나사 301a: female thread

302: 조임 바퀴302: tightening wheels

303: 누름 판303: pressing plate

304: 양극 말단 프레임304: anode end frame

305: 음극 말단 프레임305: cathode end frame

306: 전해질 용기306: electrolyte container

307: 뚜껑307: lid

308: 팬308: fan

309: 전해액 주입구309: electrolyte inlet

310: 전해액 주입관310: electrolyte injection tube

311: 전해액 공급실311: electrolyte supply chamber

312: 전해액 주입구 마개312: electrolyte inlet plug

313: 누름 밸브313: push valve

314: 냉각 배기구314: cooling vent

315: 용기 앞판315 container front

316: 용기 뒷판316: container back plate

317: 조임 바퀴 나사 축317: tightening wheel screw shaft

330: 조임 수단330: tightening means

본 발명은 금속 연료의 교환이 용이한 스택형 금속 연료 전지의 구조와 그 구성 요소들에 관한 것이다. The present invention relates to a structure and its components of a stacked metal fuel cell which is easy to exchange metal fuel.

일반적으로 금속 연료전지는 금속을 전기화학적인 연료로서 사용하여 전기를 발생하는 장치로서 마그네슘, 알루미늄, 아연이 흔히 사용된다. In general, a metal fuel cell is a device that generates electricity by using metal as an electrochemical fuel, magnesium, aluminum, zinc are commonly used.

이 금속들을 산화시키는데 있어서 상대전극인 공기 양극 혹은 산소 전극, 일부에서는 기체 확산 전극 등 다양한 이름으로 불리는 전극이 사용되며, 특히 공기를 사용하는 경우, 우리들 주변에 무한히 존재하는 산화제이므로 금속 연료만 교체해주면 지속적으로 전기를 생산할 수 있다. In order to oxidize these metals, electrodes using various names such as air anodes or oxygen electrodes, and some gas diffusion electrodes, are used. In particular, when air is used, the oxidant is infinitely present around us. It can produce electricity continuously.

또한 기계적인 충전이 가능하여 여러 형태의 재 충전식 금속 연료 전지가 개발되어 있으며, 전기 충전에 비해, 충전시간이 짧기 때문에 아웃도어나 군용 전지로서 매우 적합한 휴대용 전원이다. In addition, various types of rechargeable metal fuel cells have been developed due to mechanical charging, and since the charging time is shorter than that of electric charging, the portable power source is very suitable as an outdoor or military battery.

그리고 금속 연료 전지 혹은 금속 공기 전지는 그 높은 비에너지와 안전성으로 인해 비상용과 보청기용, 군용으로 사용되고 있다. Metal fuel cells or metal air cells are used for emergency, hearing aid, and military because of their high specific energy and safety.

이 중에서 야외에서 연료 전극을 교환할 수 있는 부류는 충전시간이 극히 짧다는 장점 때문에 많은 연구가 되어오고 있다. Among these, the class that can exchange fuel electrodes in the open air has been studied a lot because of the extremely short charging time.

통상 1- 10시간이 소요되는 일반 충전식 전지는 군용이나 비상용, 아웃도어용으로는 불리하여 사용자들은 1분 이하의 충전시간이 소요되는 금속 연료 전지를 필요로 하고 있다. Normal rechargeable batteries, which typically take 1-10 hours, are disadvantageous for military, emergency, and outdoor applications, requiring users to require metal fuel cells that require less than one minute of charging time.

그렇지만 몇 가지 중요한 이유들로 인해 시장성은 제한되고, 사용자 역시 불편을 겪어야 하는데, 연료 교환시 내부의 금속 산화물 찌꺼기를 제거해야 한다는 문제와 많은 금속 연료를 연결하는 단자들의 연결이 불편하다는 문제, 여기에 단자 들 간의 부식과 접촉 저항 손실이 크다는 문제들에 부딪히게 된다. 이는 금속 전극이 산화되면서 발생하는 여러 가지 문제들과 접촉 단자들의 문제, 높은 자가방전율과 생산시 겪게 되는 까다로운 재료 특성과 이에 따른 높은 불량의 문제가 따르기 때문이다. However, for several important reasons, marketability is limited, and the user must also be inconvenienced, such as the problem of removing internal metal oxide residues during fuel exchange, and the inconvenience of connecting terminals connecting many metal fuels. The problems of corrosion and loss of contact resistance between terminals are encountered. This is due to various problems caused by the oxidation of the metal electrode, problems of contact terminals, high self discharge rate, difficult material properties encountered in production, and thus high defects.

현재까지 개발된 금속 연료 전지의 구조들에 대해 소개하면 다음과 같다. The structures of the metal fuel cells developed so far are introduced as follows.

미국특허 제6,057,052호(Cell for metal-air battery, Yaron Shrim et al)는 공기 양극이 양면을 에워싸고 그 안에 금속 연료 포켓이 들어가게 되어 있는 전형적인 금속 연료 전지의 구조를 보여주며, 전극 단자들과 연결부위의 복잡한 구조들을 제시하였다. U.S. Patent No. 6,057,052 (Cell for metal-air battery, Yaron Shrim et al) shows the structure of a typical metal fuel cell with an air anode enclosed on both sides and a metal fuel pocket in it. Complex structures of the site are presented.

또, 미국특허 출원 제2002/0160247호(Metal air cell system, George Tzong-Chyi Tzeng et al)는 유연한 양극 어셈블리 내부에 공기가 주입되고, 외부는 연료 전극으로 둘러싸인 구조를 고안하였다. 단단한 종전의 것에 비해 양극 어셈블리를 셀로부터 제거할 때 잘 빠져나올 수 있지만, 여전히 불편하다는 문제점을 갖고 있다. In addition, US Patent Application No. 2002/0160247 (Metal air cell system, George Tzong-Chyi Tzeng et al) has devised a structure in which air is injected into the flexible anode assembly, the outside is surrounded by a fuel electrode. Compared to the hard conventional one, the anode assembly can be easily removed when removed from the cell, but still has a problem of inconvenience.

또, 국제출원 PCT/US2002/030585호, WO 2003/041211호(Rechargeable and refuelable metal air electrochemical cell, Tsai Tsepin et al)은 아연 연료를 채운 음극을 공기 양극 어셈블리에 넣고 방전하여 전기를 생산하고 이것을 꺼내어 충전용 양극을 포함하는 셀에 넣어 전기적 충전까지 할 수 있는 것을 보고하였다.In addition, international applications PCT / US2002 / 030585 and WO 2003/041211 (Rechargeable and refuelable metal air electrochemical cells, Tsai Tsepin et al) have a cathode filled with zinc fuel in an air anode assembly to discharge and produce electricity and take it out. It has been reported that electric charging can be performed in a cell including a charging anode.

그리고 국제출원 PCT/US2003/005295호, WO 2003/071620호(Metal air cell system, Tsai Tsepin et al)는 양극 구조물에 들어 있는 겔화된 음극 구조물을 양 극 구조물로부터 용이하게 분리해내도록 고안하였다. In addition, international applications PCT / US2003 / 005295 and WO 2003/071620 (Metal air cell system, Tsai Tsepin et al) are designed to easily separate the gelated cathode structure contained in the anode structure from the anode structure.

역시 수직으로 빼내는 작업이 쉽지 않고 빼는 과정에서 겔이 붕괴되거나 셀 내부를 상하게 할 수 있다. Also, pulling out vertically is not easy and the gel may collapse or damage the inside of the cell during the extraction process.

현재까지 개발된 금속 연료 전지의 단점들은 모두 소모된 연료 전극을 빼내기 어려운 상황에서 기인하며, 이를 해결하기 위해서는 근본적인 구조의 변화를 필요로 한다. 문제점들을 열거하면 다음과 같다.The shortcomings of the metal fuel cell developed so far are all due to the situation that it is difficult to pull out the spent fuel electrode, which requires a fundamental structural change. The problems are listed below.

[금속산화물] [Metal Oxide]

이 문제는 금속 연료 전지의 상업화를 가장 크게 방해하는 요인으로서, 음극의 금속 연료가 산화되어 소모되면서 형성하는 금속 산화물이나 금속 수산화물의 누적으로 인해 금속 연료의 교환이 어렵다는 점이다. This problem is one of the biggest obstacles to the commercialization of metal fuel cells. It is difficult to exchange metal fuels due to the accumulation of metal oxides and metal hydroxides formed as the metal fuel of the cathode is oxidized and consumed.

형성된 금속 산화물 찌꺼기는 전지 내부에서 시멘트를 형성하여 전지로부터 제거하기가 매우 어렵고 제거할 때도 전지를 손상할 수 있으며 때로는 세척을 위해 많은 양의 물이 필요하다. The metal oxide debris formed is very difficult to remove from the cell by forming cement inside the cell and can damage the cell even when removed, and sometimes a large amount of water is required for cleaning.

[접촉 단자들][Contact terminals]

또 다른 문제점은 고체 연료를 연결하는 단자들이다. Another problem is the terminals for connecting solid fuels.

액체나 기체를 사용하는 수소나 알코올 연료 전지는 단자들을 교체하거나 탈착 작업을 할 필요가 없으나 금속연료 전지는 연료로 사용되는 금속 음극에 붙어 있는 단자들을 탈착하여 교환을 하게 된다. Hydrogen or alcohol fuel cells that use liquids or gases do not need to be replaced or demounted, but metal fuel cells are exchanged by removing the terminals attached to the metal anodes used as fuel.

따라서 단자들의 부식이나 접촉 저항 손실이 심각하여 성능을 저하시키고 작업자체도 불편하며, 고전압을 얻기 위해 여러 개의 셀을 직렬로 연결할 때에는 이 연료 전극 교체 작업에 많은 시간이 소요된다. Therefore, the corrosion of terminals and the loss of contact resistance are severe, resulting in poor performance, inconvenient operator, and time-consuming fuel electrode replacement when the cells are connected in series to obtain a high voltage.

따라서 이러한 단점들을 극복할 수 있는 방법이 있다면 금속 연료 전지는 훨씬 편리하게 사용할 수 있을 것이다. Therefore, if there is a way to overcome these disadvantages, metal fuel cells will be much more convenient.

[낮은 생산성][Low productivity]

금속 연료전지를 생산하는 경우 그 복잡하고 까다로운 구조로 인해 겪게 되는 낮은 생산성이 문제가 된다. The production of metal fuel cells is a problem due to the low productivity experienced by the complex and demanding structure.

즉 공기 양극을 결합 혹은 접착하는 문제, 이를 보호하기 위한 구조물들, 누설을 방지하기 위한 어셈블링 방법들을 고려하여 생산할 때 불량률이 높고 생산 속도가 낮은 단점들이 있다. That is, when producing in consideration of the problem of bonding or bonding the air anode, structures for protecting it, assembling methods for preventing leakage, there are disadvantages of high defect rate and low production speed.

대부분의 결함과 낮은 생산성은 어셈블리 과정에서 나타나는데, 전극 단자들을 결합하거나, 구조물들의 접착시에 일어난다. Most defects and low productivity occur during assembly, which occurs when joining electrode terminals or when bonding structures.

[부품의 교환 및 보수][Replacement and Repair of Parts]

음극 어셈블리의 수명이 일회용이어서 사용 후에 반드시 교체해 주어야 하지만, 양극어셈블리의 수명도 대략 1,000시간 정도이므로 사용자가 노후된 부품을 교환할 수 있도록 하여야 한다. 기존의 기술들은 많은 개수의 전기 단자들을 구비하여야하므로 작업이 많고 불편하다. Since the lifetime of the negative electrode assembly is disposable, it must be replaced after use. However, since the lifetime of the positive electrode assembly is about 1,000 hours, the user should be able to replace the old parts. Existing technologies have to be provided with a large number of electrical terminals, which is cumbersome and inconvenient.

[높은 자가 방전율][High self discharge rate]

기타 금속 공기 전지나 금속 연료 전지에서 발견되는 문제점으로서는 전해액과 같이 보관하고 있을 때의 높은 자가 방전율이다. A problem found in other metal air cells and metal fuel cells is a high self discharge rate when stored together with the electrolyte.

냉동보관이 아니라면 통상 1년 이상 보관하기 어려우며 공기 중의 이산화탄소와 반응하여 알칼리 전해질이 탄산 알칼리로 변하여 출력이 극히 낮은 상태로 변하는 것도 문제이다. 마그네슘과 알루미늄을 사용하는 전지의 경우도 전해액과 접촉하고 있는 상태에서는 높은 자가 방전률로 인해 보관기간이 1년을 넘기지 못할 경우들이 많다. If the product is not frozen, it is usually difficult to store for more than one year, and the problem is that the alkali electrolyte changes to alkali carbonate due to reaction with carbon dioxide in the air so that the output becomes extremely low. In the case of a battery using magnesium and aluminum, the storage period is not more than one year due to the high self discharge rate in contact with the electrolyte.

[구조상의 문제][Structural problems]

연료 재 충전식의 공통적인 문제는 연료를 재 장입할 때 구조물의 좁은 내부에서 연료 음극을 수직으로 이동시키려는데 있다. A common problem with fuel recharging is to move the fuel cathode vertically in the narrow interior of the structure when recharging the fuel.

그렇게 함으로써 내부의 마모가 있으며 연약한 연료구조물에 손상이 가게 되며 작업 또한 불편하다. Doing so causes internal wear and tear to damage the fragile fuel structure and makes working inconvenient.

특히 여러 개의 연료 전극들이 한 묶음으로서 매달려 있는 구조를 갖는 대부분의 종전 제품들은 빼어낼 때 많은 주의가 필요하고 손상이 갈 가능성도 높다. In particular, most conventional products, which have a structure in which several fuel electrodes are suspended in a bundle, require great care and are more likely to be damaged.

즉. 금속 연료 전지 혹은 금속 공기 전지의 현존하는 문제점들을 요약하면, In other words. Summarizing the existing problems of metal fuel cells or metal air cells,

금속 산화물 시멘트의 형성으로 인한 연료 교환의 어려움, Difficulties in fuel exchange due to the formation of metal oxide cement,

단자의 부식 및 접촉 저항으로 인한 출력감소와 연료 교환 시의 번거로움, Reduced output due to corrosion and contact resistance of the terminal, cumbersome when changing fuel,

높은 자가 방전율, High self discharge rate,

알칼리 전해질의 이산화탄소와의 반응으로 인한 전지 출력 감소가 그것이다.This is a reduction in battery output due to the reaction of the alkaline electrolyte with carbon dioxide.

따라서 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제를 해결하기 위해 전극 어셈블리를 판상으로 만들어 서로 결합시키고 이를 쉽게 분리하여 소모된 연료 금속 음극을 간편하게 제거할 수 있는 방법을 강구함으로써 목적을 달성하고자 한다. 또한 전해액과 분리하고 공기와의 접촉을 하지 않도록 금속 연료 즉 음극을 별도로 보관하는 것이 필요하다. Therefore, the present invention is to achieve the object by devising a method that can easily remove the consumed fuel metal cathode by making the electrode assembly in the form of a plate to combine with each other and easily separated to solve the conventional problems as described above. In addition, it is necessary to separately store the metal fuel, that is, the cathode, so that the electrolyte is separated from the electrolyte and does not come into contact with air.

또, 연료 전극만을 밀폐하여 건조 상태로 보관하면 비상시에 잔존 전기량을 100% 가깝게 장기간 유지할 수 있는 것이다. In addition, if only the fuel electrode is sealed and stored in a dry state, the remaining amount of electricity can be maintained for nearly 100% for a long time in an emergency.

일반 금속 공기 전지에 있어서 공기 양극을 일회용으로 사용하는 것과 다르게 이 경우는 고가(高價)의 공기 양극을 여러 번 사용할 수 있게 될 뿐 아니라, 손상이 간 것만 선별하여 교체할 수 있게 되므로 경제적으로도 유리하다. Unlike the use of air anodes for single use in ordinary metal air cells, this method not only allows expensive air anodes to be used many times, but also economically because it allows selection and replacement of only damaged ones. Do.

상기 목적을 이루기 위한 본 발명의 특징적인 구성은 스택형 금속 연료전지로서, 공기가 흐를 공간이 확보되어 있는 다수의 독립된 양극 어셈블리와, 겔화제와 금속 연료가 들어 있는 다수의 독립된 음극 어셈블리와, 상기한 양극 어셈블리들과 음극 어셈블리들을 교대로 넣을 수 있는 전지 케이스와, 상기 전지 케이스의 일측에 구비하되, 상기한 양극 어셈블리들 및 음극 어셈블리들을 상호 밀착시키기 위한 조임수단을 포함하여 이루어지도록 구성한 것이다. A characteristic configuration of the present invention for achieving the above object is a stacked metal fuel cell, a plurality of independent anode assembly having a space for air flow, a plurality of independent cathode assembly containing a gelling agent and a metal fuel, It is configured to include a battery case that can be put into one of the positive electrode assembly and the negative electrode assembly, and a fastening means for being provided on one side of the battery case, the positive electrode assemblies and the negative electrode assembly in close contact with each other.

이때, 상기 양극 어셈블리는 양쪽의 공기 양극과 금속 판, 이들 사이의 간격을 유지하기 위한 금속 골판을 구비하여서 된 것이다. At this time, the anode assembly is provided with a metal corrugated plate for maintaining the gap between the air anode and the metal plate, both of them.

또, 상기한 공기 양극은 판재의 한쪽 면이 납땜이나 접착이 용이하면서도 전기 전도성이 우수하도록 할 목적으로 니켈이나 은으로 구성된 금속 도금층을 마련한 것이다. In addition, the air cathode is provided with a metal plating layer made of nickel or silver for the purpose of making one side of the plate easy to solder or adhere and excellent in electrical conductivity.

또, 상기 공기 양극은 반대 쪽 면에 친수성 부직포(셀룰로오스 계 부직포)를 접착하여 준비한 것이다. In addition, the air cathode is prepared by adhering a hydrophilic nonwoven fabric (cellulose-based nonwoven fabric) to the opposite side.

또, 상기 양극 어셈블리의 공기 양극은 그 테두리에 금속 프레임을 붙인 것이다. In addition, the air anode of the anode assembly is a metal frame attached to the edge.

또, 공기 양극 어셈블리는 이를 구성하고 있는 요소들, 즉 사각형의 공기 양극, 금속 프레임, 금속 판이 모두 네 구석에 유체가 흐를 구석 구멍들을 형성하여서 된 것이다.In addition, the air anode assembly is formed by forming the corner holes through which fluids flow in all four corners of the components constituting the air anode, the metal anode and the metal plate.

또, 상기 양극 어셈블리의 공기 양극과 금속판이 갖는 유체 구멍에 유체가 흐를 수 있는 4 개의 유체 관들을 각각의 배치하여 유체의 이동이 원활하게 이루어지도록 구성한 것이다. In addition, the four fluid tubes through which the fluid can flow are arranged in the fluid hole of the air anode and the metal plate of the anode assembly, respectively, so that the fluid can be smoothly moved.

또, 상기 금속 골판은 두께 0.1 -0.3 mm 범위의 황동이나, 구리, 주석, 니켈, 이나 니켈, 은 과 같은 내식성 금속으로써 도금된 알루미늄 합금 혹은 구리합금판으로써, 일정간격(약 3-10 mm간격)으로 지그재그 형태로 구부려서 만든 것이 다. 이 금속 골판은 압착을 할 때 판의 두께 방향의 탄력을 제공하여 인접한 음극 어셈블리들과의 접촉저항을 감소시킨다. In addition, the metal corrugated sheet is made of brass, copper, tin, nickel, nickel, silver, aluminum alloy or copper alloy plated with a corrosion-resistant metal such as silver, in a range of 0.1 -0.3 mm thickness, a certain interval (about 3-10 mm interval) It is made by bending in zigzag form. This metal corrugated plate provides elasticity in the thickness direction of the plate when pressed to reduce contact resistance with adjacent cathode assemblies.

또, 상기 금속판은 상기 음극 어셈블리와 접촉하게 될 바깥쪽 면의 유체구멍을 둘러싼 테두리에 소정의 두께(약 0.1 -0.3 mm)로 도전성 고무 코팅층(106)을 구비하여서 된 것이다. 유체 구멍에는 가스와 액체가 통과하므로 이 고무 코팅층으로 밀폐하여 밖으로 흘러나가지 않도록 한다. In addition, the metal plate is provided with a conductive rubber coating layer 106 having a predetermined thickness (about 0.1 -0.3 mm) at an edge surrounding a fluid hole of an outer surface to be in contact with the cathode assembly. Since the gas and liquid pass through the fluid hole, it is sealed with this rubber coating to prevent it from flowing out.

또, 상기 도전성 고무 코팅층은 그 조성이 은, 니켈, 활성탄, 흑연 중 하나를 포함하는 도전성 물질과, 폴리우레탄 수지, 우레탄 고무, EPDM, PVDF, 실리코운 고무, 불소고무, 불소수지 혹은 테플론 중 어느 하나를 포함하는 절연성 바인더와 함께 섞인 것이다. In addition, the conductive rubber coating layer is any one of a conductive material containing one of silver, nickel, activated carbon, graphite, polyurethane resin, urethane rubber, EPDM, PVDF, silicon rubber, fluororubber, fluorocarbon resin or Teflon It is mixed with an insulating binder containing one.

또, 상기한 음극 어셈블리는 연료 음극과, 이에 전기적으로 접촉할 음극 금속 막, 압착을 하여 밀폐함으로 써 내용물이 밖으로 누설되지 않도록 할 고무 테두리, 금속 산화물을 고정하고 전해액을 흡수할 친수성 스펀지, 금속 산화물과 금속 분말이 양극에 접촉하지 않게 하면서도 전해액을 포함할 친수성 분리막, 그리고 압착하여 밀폐할 가장자리부분을 접착할 점착성이 있는 고무 접착 테두리로 구성하여서 된 것이다.In addition, the cathode assembly includes a fuel cathode, a cathode metal film to be in electrical contact therewith, a rubber rim to compress and seal the contents so that the contents do not leak out, a hydrophilic sponge to fix the metal oxide and absorb the electrolyte, and a metal oxide. It is composed of a hydrophilic separator that will contain the electrolyte solution, and an adhesive rubber adhesive frame that will bond the edges to be pressed and sealed while preventing the metal powder from contacting the anode.

또, 상기 연료금속 음극은 아연, 알루미늄, 마그네슘 중 하나이거나, 이들의 합금으로 된 것이다. In addition, the fuel metal cathode is one of zinc, aluminum, magnesium, or an alloy thereof.

또, 상기 음극 금속 막은 소정의 두께(약 0.05 -0.5 mm)를 갖는 구리 및 구리합금, 혹은 알루미늄 합금으로서, 표면에 알루미늄, 주석, 은, 니켈 등 내식성과 도전성을 갖는 금속 코팅층이 구비되어 있는 것이다. The cathode metal film is a copper, a copper alloy, or an aluminum alloy having a predetermined thickness (about 0.05-0.5 mm), and is provided with a metal coating layer having corrosion resistance and conductivity such as aluminum, tin, silver, nickel, and the like on the surface thereof. .

또, 상극 음극 금속 막과 상기 연료 음극은 도전성 고무 접착제를 접착하되, 이 도전성 고무접착제는 그 조성이 은, 니켈, 활성탄, 흑연 중 하나를 포함하는 도전성 물질과, 폴리우레탄 수지, 우레탄 고무, EPDM, PVDF, 실리코운 고무, 불소고무, 불소수지 혹은 테플론 중 어느 하나를 포함하는 절연성 바인더와 함께 섞인 것이다. In addition, the upper cathode metal film and the fuel cathode adhere a conductive rubber adhesive, the conductive rubber adhesive having a conductive material including one of silver, nickel, activated carbon, and graphite, and a polyurethane resin, urethane rubber, and EPDM. , PVDF, silicone rubber, fluororubber, fluorocarbon resin or teflon with an insulating binder containing either.

또, 상기한 친수성 스펀지는 내부 공간률이 90% 이상인 것으로서 멜라민 포름알데히드 수지나 폴리비닐 알코올 수지, 페놀수지, 셀룰로오스 계 화합물, 면(cotton)으로써 제조된 다공성 친수성 스펀지 중 어느 하나인 것이다. In addition, the hydrophilic sponge is one of the porous hydrophilic sponge made of melamine formaldehyde resin, polyvinyl alcohol resin, phenol resin, cellulose-based compound, cotton with an internal space ratio of 90% or more.

또, 상기한 친수성 스펀지는 겔화제를 사용하는 경우에 폴리 아크릴 산(polyarcylic acid), 아크릴아미드(acrylamide), 전분(starch), 카르복시 메칠 셀룰로스(CMC), 폴리비닐 알코올(PVA), 젤라틴, 또는 상용화된 제품으로서 카보폴(BF Goodrich 사의 Carbopol™)이라는 물질을 첨가한 것이다. In addition, the hydrophilic sponge is a polyacrylic acid, acrylamide, starch, carboxymethyl cellulose (CMC), polyvinyl alcohol (PVA), gelatin, or the like when the gelling agent is used. A commercially available product was added a substance called Carbopol ™ from BF Goodrich.

또, 상기한 고무 테두리는 내부에 전해액이 채워질 공간을 확보하기 위해 두꺼운 고무판의 내부를 도려내고 유체의 흐름을 셀 내부로 퍼지도록 안쪽으로 절개된 구석 구멍을 가지는 것이다. In addition, the rubber rim has a corner hole cut inward to cut out the inside of the thick rubber plate and to spread the flow of the fluid into the cell in order to secure the space to be filled with the electrolyte.

또, 상기한 고무 테두리는 점착성이 있어서 밀폐가 용이한 고무로서, 실리코운 고무, EPDM, 우레탄 고무, EVA(ethylene vinyl alcohol), 폴리스티렌 재질 중 어느 하나를 사용하면서 경량화를 위해 발포된 형태로 된 것이다. In addition, the rubber rim is a rubber that is easy to seal due to the adhesive, it is foamed to reduce the weight while using any one of silicon rubber, EPDM, urethane rubber, EVA (ethylene vinyl alcohol), polystyrene material .

또, 상기 음극 어셈블리는 친수성 스펀지가 있는 한쪽 면에 분말이 빠져나오 지 않도록 필터역할을 하는 친수성 분리막을 접착 구비한 것이다.In addition, the negative electrode assembly is provided with a hydrophilic separator that acts as a filter to prevent powder from escaping on one surface having a hydrophilic sponge.

또, 상기 음극 어셈블리의 한 쪽 면인 음극 금속 막은 양극 어셈블리의 상기 금속 판과의 접촉 저항을 줄이고 밀폐성을 확보하기위해 두께 0.3mm 이하의 도전성 고무 코팅층을 구비하며, 이 고무 코팅층은 그 조성이 은, 니켈, 활성탄, 흑연 중 하나를 포함하는 도전성 물질과, 폴리우레탄 수지, 우레탄 고무, EPDM, PVDF, 실리코운 고무, 불소고무, 불소수지 혹은 테플론 중 어느 하나를 포함하는 절연성 바인더와 함께 섞인 것이다. In addition, the negative electrode metal film, which is one side of the negative electrode assembly, is provided with a conductive rubber coating layer having a thickness of 0.3 mm or less in order to reduce contact resistance with the metal plate of the positive electrode assembly and to ensure hermeticity, and the rubber coating layer has a composition of silver, It is mixed with a conductive material including one of nickel, activated carbon, and graphite, and an insulating binder including any one of polyurethane resin, urethane rubber, EPDM, PVDF, silicon rubber, fluororubber, fluorocarbon resin or teflon.

또, 상기 전지 케이스 중 외부상자는 상부 혹은 측면 한 면이 개방되어 전극 어셈블리들을 자유롭게 넣고 빼낼 수 있도록 한 것이다. In addition, the outer box of the battery case is that one side of the upper or side is open so that the electrode assembly can be freely put out.

또, 상기 전기케이스는 용기 앞면에 조임 바퀴와 연결된 나사 홈이 외부에 나 있는 축을 끼울 수 있도록, 암나사 구멍을 구비한 것이다. In addition, the electric case is provided with a female threaded hole so that the screw grooves connected to the tightening wheels on the front of the container can be fitted to the shaft that is outside.

또, 상기한 전기 케이스는 조임바퀴와 연결된 축을 돌려 전극들이 겹쳐있는 스택을 한꺼번에 누를 수 있는 누름판을 구비한 것이다. In addition, the electrical case is provided with a pressing plate that can press the stack of electrodes overlapping by turning the shaft connected to the tightening wheels at once.

또, 상기 전지 케이스에 양극 어셈블리와 음극 어셈블리를 교대로 집어넣고, 상기 누름판을 이용하여 전체를 눌렀을 때, 상기 구석 구멍들이 유체의 통로로 연결됨과 동시에 전기적 접촉이 이루어지도록 한 것이다. In addition, the positive electrode assembly and the negative electrode assembly are alternately inserted into the battery case, and when the whole is pressed using the pressing plate, the corner holes are connected to the fluid passage and electrical contact is made at the same time.

또, 상기 전지 케이스는 외부 상자와 이를 덮는 뚜껑으로 구성되어있고, 이 뚜껑에는 자체 전원으로 구동하는 냉각 팬과 외부로부터 액체를 주입할 수 있는 전해액 주입구를 구비하여서 된 것이다. In addition, the battery case is composed of an outer box and a lid covering the same, the lid is provided with a cooling fan driven by its own power source and an electrolyte inlet for injecting liquid from the outside.

또, 상기 전해액 주입구는 그 내부에 뾰족하게 돌출된 전해액 주입관을 마련 하여, 위에서 올려지는 전해액 통의 주입부 막을 터뜨려, 전해액을 흘려보낼 수 있도록 한 것이다. In addition, the electrolyte injection port is provided with an electrolyte injection tube protruding sharply therein, so that the injection film of the electrolyte container to be raised from above can be opened, so that the electrolyte can flow.

또, 상기 전해액 주입구에는 외부로 배출되는 가스 및 수증기로 인한 수분 손실을 막고 전지 외부가 오염되는 것을 방지하기 위해, 다수의 금속제 냉각 핀이 많이 방사상으로 붙어있는 튜브형의 냉각 배기구를 구비하여서 된 것이다. In addition, the electrolyte injection port is provided with a tubular cooling exhaust port in which a plurality of metal cooling fins are radially attached to prevent the water loss due to the gas and water vapor discharged to the outside and to prevent contamination of the outside of the battery.

또, 상기 전지 케이스는 전해액 주입구 아래에 전해액 공급실을 구비하여서 된 것이다. The battery case is provided with an electrolyte supply chamber under the electrolyte injection port.

이하 본 발명의 구성 및 작용을 첨부 도면에 따라 더욱 상세히 설명한다. Hereinafter, the configuration and operation of the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 금속 연료 전지의 외관 구성도, 도 2는 도 1의 상태에서 뚜껑을 연 상태의 구성도, 도 3은 본 발명의 내부 구성도이다. 1 is an external configuration diagram of a metal fuel cell of the present invention, FIG. 2 is a configuration diagram of a state in which a lid is opened in the state of FIG. 1, and FIG. 3 is an internal configuration diagram of the present invention.

상기 도면에서 보듯이 본 발명의 전지는 전지 케이스(300)와, 그 속에 내장할 양극 어셈블리(100) 및 음극 어셈블리(200)로 이루어진다. As shown in the figure, the battery of the present invention includes a battery case 300, a positive electrode assembly 100 and a negative electrode assembly 200 to be built therein.

먼저, 양극 어셈블리(100)의 구조를 설명한다. First, the structure of the anode assembly 100 will be described.

양극 어셈블리(100)는 도 8에서 보는 바와 같이 공기 양극(101)과 금속 프레임(102), 그리고 음극과 접하게 될 금속 판(103)과 유체가 흘러갈 통로 즉 유체 관(104)들을 접착한 형태이다. As shown in FIG. 8, the anode assembly 100 is formed by adhering an air anode 101, a metal frame 102, a metal plate 103 to be in contact with the cathode, and a passage through which fluid flows, that is, a fluid tube 104. to be.

도 8과 같이 중앙부가 도려내진 금속 판(103)에 공기 양극(101)을 접착한다. 그리고 이 두 금속 판 사이에는 공기는 잘 통하게 하고 기계적으로 버틸 수 있도록 지그재그 형으로 구부러진 얇은 금속 판, 즉 금속 골판(105)을 끼워 넣고 용접하였다. As shown in FIG. 8, the air anode 101 is attached to the metal plate 103 with the central portion cut out. And between the two metal plate was inserted and welded by a thin metal plate bent in a zigzag shape, that is, a metal corrugated sheet 105 so as to allow air to pass through and mechanically hold.

이 양극 어셈블리(100)는 공기 양극(101)과 이웃한 연료 금속 음극(201)이 전기적으로 결합된 형태로서 접촉 저항 손실이 최소화하면서 기계적으로 견고하게 인접한 음극 어셈블리(200)를 눌러주게 되어 있다. The anode assembly 100 is electrically coupled with the air anode 101 and the neighboring fuel metal cathode 201 to press the cathode assembly 200 that is mechanically rigid while minimizing contact resistance loss.

이 양극 어셈블리(100)의 구석 네 곳에는 유체 관(104)으로 연결되어 있으며 이는 전해질과 발생한 가스의 통로가 된다. Four corners of the anode assembly 100 are connected by a fluid tube 104, which is a passage between the electrolyte and the generated gas.

여기에 사용된 금속 판(103)은 황동, 청동, 강 혹은 알루미늄 합금으로 되어 있으며 표면에는 니켈이나 은을 도금하여 부식을 방지하고 접촉 저항 손실을 최소화한 것이다. Metal plate 103 used here is made of brass, bronze, steel or aluminum alloy and the surface is nickel or silver plated to prevent corrosion and minimize the loss of contact resistance.

상기한 공기 양극(101)은 이미 잘 알려진 재료로서 활성탄소 분말과 PTFE 분말이 금속 메쉬에 코팅된 것이다. 공기는 잘 통하고 물은 통과하지 않게 만들어져 있으며 공기 중의 산소를 받아 들여 수산기 이온 (OH-)을 만드는 역할을 한다. The air anode 101 is a well known material in which activated carbon powder and PTFE powder are coated on a metal mesh. The air tube well and water is made not to pass through, and a hydroxyl ion (OH -) to accept the oxygen in the air serves to create.

여기에는 금속 도금층(101a)과 친수성 부직포(셀룰로오스 계 부직포)(101b)를 접착하여 준비한다. Here, the metal plating layer 101a and the hydrophilic nonwoven fabric (cellulose-based nonwoven fabric) 101b are bonded and prepared.

이 공기 양극(101)을 금속 프레임(102) 면에 붙여서 전체 양극 어셈블리(100)를 완성한다. The air anode 101 is attached to the metal frame 102 to complete the entire anode assembly 100.

양극 어셈블리의 금속 판(103)은 조립하여 인접한 음극 어셈블리에 밀착시킬 때, 다음에 설명할 음극 어셈블리의 음극 금속 막(203)과 접촉되게 되어있으며, 접촉저항을 낮추면서도 전해액이 그 경계면을 통해 새어나가지 않도록 유체 구멍 주변에 전기 전도성 고무 코팅(106)을 형성할 필요가 있다. When the metal plate 103 of the positive electrode assembly is assembled and brought into close contact with an adjacent negative electrode assembly, the metal plate 103 of the positive electrode assembly is brought into contact with the negative electrode metal film 203 of the negative electrode assembly, which will be described later, and the electrolyte leaks through the interface while lowering the contact resistance. It is necessary to form an electrically conductive rubber coating 106 around the fluid aperture so as not to exit.

이 전기 전도성 고무 코팅(106)은 고무, 즉 실리콘 고무, 테플론, 불소 고무, EPDM, 폴리 우레탄, PVDF와 같은 바인더와, 도전성 입자들인, 은, 활성탄, 흑연, 니켈의 분말들 중 하나와 함께 섞고 코팅한 후 경화시킨 것이다. This electrically conductive rubber coating 106 is mixed with a rubber, that is, a binder such as silicone rubber, Teflon, fluorine rubber, EPDM, polyurethane, PVDF and one of the powders of conductive particles, silver, activated carbon, graphite, nickel and It is cured after coating.

카본 블랙 즉, 케쳔블랙 600JD를 우레탄 고무 수지에 20% 넣어서 성형한 경우 부피 저항(volume resistivity)는 2.0 ~3.0 Ω m의 값을 보였다. When the carbon black, that is, the ketchup black 600JD was formed by adding 20% to a urethane rubber resin, the volume resistivity was 2.0 to 3.0 μm.

얇은 두께로 접착하거나 코팅하는 경우 그 면에 수직한 방향으로 작용하는 저항은 무시할 수 있을 정도로 작다. In the case of bonding or coating with a thin thickness, the resistance acting in the direction perpendicular to the surface is negligibly small.

이와 같은 양극 어셈블리(100)는 자체적으로 공기의 흐름 공간을 확보하고 인접한 음극 어셈블리(200)와의 전기적인 접촉이 잘되면서도 내부에 흐르는 액체의 누설을 막는 기능을 갖고 있다. The positive electrode assembly 100 has a function of securing an air flow space by itself and preventing leakage of liquid flowing therein while making good electrical contact with the adjacent negative electrode assembly 200.

반복적인 표준화된 생산에 의해 저렴하면서도 불량률이 낮은 부품이 될 것이다. Repeated, standardized production will result in inexpensive and low defect parts.

다음으로 음극 어셈블리(200)의 구조를 설명한다. Next, the structure of the cathode assembly 200 will be described.

본 발명의 음극 어셈블리(200)는 도 9에서 보여지는 바와 같이 얇은 금속 판(203)이 있고, 여기에 연료 금속 음극(201)이 접착되어 있으며, 그 테두리 주변에는 불침수성 스펀지로 된 고무 테두리(202)가 있고, 그 가운데는 사각형의 친수 성 스펀지(204)가 있고, 그 위를 친수성 분리막(205)으로 접착하여 만든 것이다. The negative electrode assembly 200 of the present invention has a thin metal plate 203, as shown in Figure 9, the fuel metal negative electrode 201 is adhered thereto, the rubber rim made of an impermeable sponge around the edge ( 202, and a rectangular hydrophilic sponge 204, and the upper portion is made of a hydrophilic separation membrane 205.

고무 테두리(202)의 사각 모서리 네 곳에는 구석 구멍(202a)들이 뚫려 있고 또 안쪽으로 절개된 부분이 있어서 물이 흘러들어가 친수성 스펀지를 적시게 되어 있다. The four corners of the rubber rim 202 have corner holes 202a formed therein and cut inwards so that water flows in to wet the hydrophilic sponge.

또, 상기한 친수성 스펀지(204)는 내부 공간률이 90% 이상인 것으로서 물을 함유할 수 있고 형성된 금속 산화물을 저장할 수 있는 것이어야 된다. In addition, the hydrophilic sponge 204 described above should have an internal space ratio of 90% or more and may contain water and be capable of storing the formed metal oxide.

여기에 적합한 것으로서는 멜라민 포름알데히드 수지나 폴리비닐 알코올 수지, 페놀수지, 셀룰로오스 계 화합물, 면(cotton) 으로써 제조된 다공성 친수성 스펀지 등이다. Suitable here are melamine formaldehyde resin, polyvinyl alcohol resin, phenol resin, cellulose-based compound, porous hydrophilic sponge made of cotton, and the like.

이 중 가장 적합한 것은 BASF 사의 Basotect™ 라고 불리는 멜라민 수지로 된 스펀지이다. The most suitable of these is a sponge made of melamine resin called Basotect ™ from BASF.

상기 고무 테두리(202)는 점착성이 있어서 밀폐가 용이한 고무로서, 실리코운 고무, EPDM, 우레탄 고무, EVA(ethylene vinyl alcohol), 폴리스티렌 재질 등을 사용하며 경량화를 위해 발포한 것이다. The rubber rim 202 is a rubber that is easily sealed due to adhesiveness, and is made of foamed to reduce weight by using silicon rubber, EPDM, urethane rubber, EVA (ethylene vinyl alcohol), polystyrene material, and the like.

발포하여 내부에 기포가 있지만, 닫힌 기공이라 탄력과 기밀성을 갖는 재료이다. It is a material having elasticity and airtightness because it is foamed and there are bubbles inside.

또, 얇은 금속 막(203)은 두께 0.05 -0.5 mm 범위의 구리 및 구리합금, 혹은 알루미늄 합금으로서 그 표면에 주석, 은, 니켈 등 내식성과 도전성을 갖는 코팅이 되어 있는 것이며, 한편으로는 음극 어셈블리(200)의 금속 음극(201)에 다른 편으 로는 양극 어셈블리의 금속 판(103)과 접촉하는 것이므로 접촉 저항이 적은 것이어야 한다. The thin metal film 203 is a copper, copper alloy, or aluminum alloy with a thickness in the range of 0.05 -0.5 mm, and has a coating having corrosion resistance and conductivity such as tin, silver, and nickel on the surface thereof. The other side of the metal cathode 201 of the (200) is to be in contact with the metal plate 103 of the anode assembly, so the contact resistance should be less.

접착과 동시에 유체가 흐르는 구멍(107)을 통해 흐르는 전해액이 금속판(203)과 연료 금속(201)그 사이를 통해 누설될 가능성을 방지하기 위해 전기 도전성과 밀폐성이 우수한 접착체(207)로 접착할 필요가 있다. In order to prevent the possibility of the electrolyte flowing through the hole 107 through which the fluid flows at the same time, the leakage through the metal plate 203 and the fuel metal 201 is performed. There is a need.

이 접착제(207)는 기본적으로 상기 전기 전도성 고무 코팅(106)과 동일한 재질이지만, 소모성 전극임을 감안하여 보다 저렴한 재료들을 사용한다. 바람직하게는 전도성 원료로서 활성탄, 즉 케첸블랙과, 바인더로서 우레탄 고무 혹은 실리코운 고무를 선택한 혼합체가 적절하다. This adhesive 207 is basically the same material as the electrically conductive rubber coating 106, but uses cheaper materials in view of being a consumable electrode. Preferably, a mixture of activated carbon, ie, ketjen black, as the conductive raw material and urethane rubber or silicon rubber as the binder is suitable.

다음으로 소모되는 금속 음극(201)을 받쳐주는 금속 판(203)으로서는 마그네슘 음극을 사용하는 경우라면 알루미늄이 가능하지만, 아연이나 알루미늄을 사용한다면 구리나 구리 합금 호일을 사용하는 것이 바람직하다. Next, as the metal plate 203 supporting the consumed metal cathode 201, aluminum may be used if a magnesium cathode is used. However, if zinc or aluminum is used, copper or a copper alloy foil is preferably used.

이 금속 판(203)과 금속 연료 전극(201)도 물이 통과할 수 있도록 모서리에 구멍이 뚫린 것이다. The metal plate 203 and the metal fuel electrode 201 are also bored in the corners to allow water to pass therethrough.

음극 어셈블리는 일회용 부품으로서 내부에 소모되는 금속 연료가 있다. The negative electrode assembly is a disposable part that contains metal fuel consumed therein.

금속 연료(201)가 소모되면서 마그네슘은 수산화마그네슘으로, 아연은 산화아연으로, 알루미늄은 수산화알루미늄으로 각각 변하여 점착성이 있는 페이스트가 되므로 이 페이스트가 밖으로 배출되어 오염을 시키는 일이 없도록 하기 위해 친수성 분리막(205)으로 막아놓은 것이다. As the metal fuel 201 is consumed, magnesium turns into magnesium hydroxide, zinc turns into zinc oxide, aluminum turns into aluminum hydroxide, and becomes a sticky paste so that the paste is not discharged out and contaminates. 205).

그러면 페이스트는 내부에서 밖으로 나오지 않으며 그 안에 갇혀있기 때문에 오염시키지 않고 전지로부터 이 음극 어셈블리(200)를 빼내는 것이 용이하다. Then the paste does not come out from the inside and is trapped in it, so it is easy to remove the negative electrode assembly 200 from the cell without contaminating it.

상기 친수성 분리막은 다공성 셀룰로스 부직포 혹은 직물로써 만들어진 것이다. The hydrophilic separator is made of porous cellulose nonwoven or fabric.

또한 금속 산화물 입자들이 음극 어셈블리로부터 빠져나오지 않도록 하기 위하여 겔화제나 응집제를 사용하여 점도가 높은 겔 형태로 만드는 것이 필요하다. In addition, in order to prevent the metal oxide particles from escaping from the negative electrode assembly, it is necessary to form a gel with a high viscosity by using a gelling agent or a flocculant.

흔히 사용되는 겔화제는 폴리 아크릴 산(polyarcylic acid), 아크릴아미드(acrylamide), 전분(starch), 카르복시 메칠 셀룰로스(CMC), 폴리비닐 알코올(PVA), 젤라틴, 상용화 된 제품으로서는 BF Goodrich 사의 Carbopol™ 이라는 제품들이 있다. Commonly used gelling agents are polyarcylic acid, acrylamide, starch, carboxymethyl cellulose (CMC), polyvinyl alcohol (PVA), gelatin, and commercially available Carbopol ™ from BF Goodrich. There are products called.

이러한 겔화제는 건조분말로서 소량 첨가하면 되는데 용액 1리터당 10g 이하를 첨가한다. Such gelling agent may be added in small amounts as a dry powder, but 10 g or less per liter of solution is added.

아연분말을 사용한 금속 음극의 경우는 금속 음극대신에 아연 분말의 성형체를 사용하는 것이 바람직하며, 이 때는 연료 금속 판(201)과 친수성 스펀지(204)를 제거하고, 그 공간에 아연 분말 혹은 분말의 성형체를 집어넣으면 된다. In the case of a metal negative electrode using zinc powder, it is preferable to use a zinc powder compact instead of the metal negative electrode. In this case, the fuel metal plate 201 and the hydrophilic sponge 204 are removed, and the zinc powder or powder What is necessary is just to put a molded object.

다음은 전지 케이스(300)의 구조를 설명한다. Next, the structure of the battery case 300 will be described.

도 3 또는 도 5에서 음극 어셈블리(200)들과 양극 어셈블리(100)들이 서로 교대로 압착되어 연결되었을 때의 단면 구조를 보여준다. 3 or 5 shows a cross-sectional structure when the negative electrode assemblies 200 and the positive electrode assemblies 100 are alternately compressed and connected to each other.

전해액이나 가스는 관통이 되는 통로(107)를 통해 이동하게 되며 고무테두 리(202)에 의해 내부의 용액은 밖으로 누설되지 않는다. Electrolyte or gas moves through the passage 107 through which the solution inside does not leak out by the rubber rim 202.

양극 어셈블리(100)와 음극 어셈블리(200)는 교대로 배열하며 음극 어셈블리의 친수성막(205)이 있는 면이 양극 어셈블리의 공기 양극(101) 면과 접촉하게 한다. The positive electrode assembly 100 and the negative electrode assembly 200 are alternately arranged so that the surface with the hydrophilic film 205 of the negative electrode assembly contacts the air positive electrode 101 surface of the positive electrode assembly.

전지의 발생 전압은 이 어셈블리 쌍의 개수에 따라 결정되는데 아연이나 마그네슘 연료 전지의 경우 12V를 만들기 위해서는 대략 10쌍 혹은 12쌍이 필요하다. The voltage generated by the cell depends on the number of pairs in the assembly. For a zinc or magnesium fuel cell, approximately 10 or 12 pairs are needed to produce 12V.

도 7에서 전지 케이스 안에 전극 어셈블리들을 채워놓은 상태의 단면을 보여준다. 7 is a cross-sectional view of the electrode assembly is filled in the battery case.

전지 케이스(300)는 상기 양극 어셈블리(100)와 음극 어셈블리(200)들을 기계적으로 눌러주며 용액이 내부에 공급된 후, 그 용액을 담고 있는 역할을 한다. The battery case 300 mechanically presses the positive electrode assembly 100 and the negative electrode assembly 200 and serves to contain the solution after the solution is supplied therein.

전지 케이스의 내부에는 이 어셈블리 판들을 집어넣어 제 위치를 잡을 수 있도록 적절한 크기를 만든다. Inside the battery case, these assembly plates are inserted and sized appropriately for positioning.

또한 사용자가 조임 바퀴(302)를 돌려 이것과 붙어있는 축(317)을 회전시킴으로 써 누름판(303)을 전진 이동시켜 상기 판들을 한꺼번에 압착할 수 있게 한다. In addition, the user rotates the tightening wheel 302 and rotates the shaft 317 attached thereto so that the pressing plate 303 can be moved forward to compress the plates at once.

이 때 조임 바퀴와 연결된 축(317)은 볼트처럼 되어 있어서 상자의 앞 판에 구멍이 있고 그 안에 암나사(301a)가 형성되어 있어야 한다. At this time, the shaft 317 connected with the tightening wheel is bolted so that the front plate of the box has a hole and a female screw 301a is formed therein.

그러면 돌리는 방향에 따라 바퀴(302)와 축(317)이 이동하게 되고 동시에 누름판(303)을 이동시키면서 스택을 압착하거나 풀어주는 역할을 한다. Then, the wheel 302 and the shaft 317 move along the turning direction and at the same time serves to press or release the stack while moving the pressing plate 303.

누름판과 접촉하는 축의 끝부분은 마찰력이 적으면서도 잘 회전할 수 있는 베어링과 같은 구조를 가져야하며, 정확하게 누름판의 중심부를 밀어줌으로써 균일 한 힘을 스택에 가할 수가 있다. The end of the shaft in contact with the pressing plate should have a bearing-like structure that can rotate well with low friction, and can evenly apply a uniform force to the stack by pushing the center of the pressing plate accurately.

여기서 조임 바퀴(302)와, 외부 상자(301)의 암나사(301a)와, 조임 바퀴 나사축(317)과, 누름판(303)은 조임 수단(330)의 구성 요소로 볼 수 있다. Here, the tightening wheel 302, the female screw 301a of the outer box 301, the tightening wheel screw shaft 317, and the pressing plate 303 can be viewed as components of the tightening means 330.

이것은 기존의 고분자 전해질계 연료 전지 즉 수소나 알코올 연료전지의 경우처럼 여러 개의 볼트와 너트를 사용하여 전체를 조임으로서 적층된 셀을 구성하는 것과는 매우 다르다. This is very different from configuring a stacked cell by tightening the whole using several bolts and nuts as in the case of a conventional polymer electrolyte fuel cell, that is, a hydrogen or alcohol fuel cell.

이러한 전지들은 한 번 조립하면, 수명이 다할 때까지 풀지 않지만, 본 발명의 금속 연료 전지는 연료인 음극 어셈블리를 제거 및 장입할 때마다 한 번에 조이고 풀 수 있도록 되어 있다. Once assembled, these cells are not loosened until the end of their lifetime, but the metal fuel cell of the present invention is capable of being tightened and loosened at one time each time the negative electrode assembly, which is a fuel, is removed and charged.

조임 작용으로서 밀폐가 이루어져 용액이 내부에서 통하면서도 밖으로 흘러나오지 않게 하고, 풀어버리면 내부 공간이 확보되어 그 동안 내부에서 팽창하여 붙어있는 셀 들을 쉽게 제거할 수 있도록 한다. As a tightening action, a seal is made so that the solution does not flow out from the inside but flows out, and when released, the inner space is secured so that the cells can expand easily and remove the attached cells.

이 방법은 그 동안 기존의 개발품들이 내부에 형성된 금속 산화물 시멘트를 효과적으로 제거하지 못하는 단점을 일시에 해결할 수 있게 해 준다. This method can solve the shortcomings of existing development products that do not effectively remove the metal oxide cement formed therein.

또한 단자들을 연결할 필요가 없기 때문에 신속한 연료 교환을 가능케 한다. 또한 겔화제와 스펀지, 친수성 부직포 막 과 같은 필터역할을 하는 수단들로 인해 내부에서 생성된 금속 산화물 찌꺼기가 전지 자체를 오염시키지 않고 깨끗하게 시스템으로부터 제거될 수 있는 것이다. It also eliminates the need to connect terminals, allowing for quick fuel changes. In addition, gelling agents, sponges and other means that act as filters, such as hydrophilic nonwoven membranes, allow metal oxide debris to be generated to be removed from the system cleanly without contaminating the cell itself.

공기 중의 산소를 산화제로 사용하는 전지이므로 공기의 흐름과 공급은 매우 중요하며, 대량의 전류를 사용할 때 발생하는 열을 냉각하기 위해서라도 팬이 구비될 필요가 있다. Since the air uses oxygen in the air as an oxidant, air flow and supply are very important, and a fan must be provided to cool the heat generated when a large amount of current is used.

냉각팬(308)은 일반적으로 구할 수 있는 형태로서 전지의 옆 혹은 윗 부분에 위치하여 공기의 흐름이 빠르게 해주는 역할을 담당한다. Cooling fan 308 is generally available form is located on the side or top of the battery serves to accelerate the flow of air.

이 냉각팬(308)은 전지 자체의 전력을 사용하여 구동하는 것으로서 약간의 전력손실을 수반하지만, 출력이 높은 경우에는 오히려 전압 강하가 적어서 결과적으로는 전력을 더 효율적으로 사용하게 한다. The cooling fan 308 is driven by using the power of the battery itself, and carries some power loss, but when the output is high, the voltage drop is rather small, resulting in more efficient use of power.

상기한 양극 어셈블리(100)나 음극 어셈블리(200)는 건조 상태에서 보관되는 것이므로 별도로 용액을 주입하게 되는데 도 5에서 보는 바와 같은 전해질 용기(306)가 필요하다. Since the positive electrode assembly 100 or the negative electrode assembly 200 is stored in a dry state, the solution is injected separately, but an electrolyte container 306 as shown in FIG. 5 is required.

전해질 용기(306)는 폴리에틸렌이나 폴리프로필렌 같은 유연하고 내화학성이 우수한 플라스틱으로 만들어진 것이다. The electrolyte container 306 is made of a flexible plastic having excellent chemical resistance, such as polyethylene or polypropylene.

이 전해질 용기는 전지의 용액 주입구(309)에 꽂아서 주입한다. 전해질 용액 주입구(309)에는 도 6에 나타난 것과 같이 전해질 용기의 막을 터뜨릴 수 있는 전해액 주입관(310)이 있다. The electrolyte container is inserted into the solution injection port 309 of the battery and injected. In the electrolyte solution inlet 309, there is an electrolyte injection tube 310 that can burst the membrane of the electrolyte container as shown in FIG. 6.

그래서 전해질 용기(306)를 아래로 꽂으면 전해액 주입관(310)에 의해 막이 터져서 용액이 안으로 주입되게 된다. Thus, when the electrolyte container 306 is inserted down, the membrane is burst by the electrolyte injection tube 310 so that the solution is injected into the electrolyte container 306.

따라서, 양극 어셈블리(100)들과 음극 어셈블리(200)들을 교대로 용기에 집 어넣고 조임 바퀴(302)를 돌려 압착을 한 후 전해질 용기에 전해액을 부으면, 일단 전해액 공급실(311)에 들어갔다가 네 개의 구멍들(107)을 통해 각 전극 어셈블리 속으로 흘러들어가게 된다. Therefore, the anode assemblies 100 and the cathode assemblies 200 are alternately inserted into the container, the compression wheel 302 is rotated to compress the electrolyte, and then the electrolyte is poured into the electrolyte container. Flows into each electrode assembly through the two holes 107.

이 전해액 공급실(311)은 작은 슬롯으로써 보통 전지를 바닥에 내려놓았을 경우 전해액은 아래의 두 개의 구멍을 통해 흘러 들어가고 윗 두 개의 구멍을 통해서는 내부의 기체가 빠져나오게 된다. The electrolyte supply chamber 311 is a small slot, when the battery is usually placed on the floor, the electrolyte flows through the lower two holes and the gas inside the upper two holes.

그리고 전해액이 주입되기 위해서는 상 하 각각 한 개 이상의 통로, 즉 구멍들이 있어야한다. In addition, in order for the electrolyte to be injected, there must be at least one passage, that is, at least one hole.

또한 방전이 모두 끝나고 음극 어셈블리를 제거하기 위해 조임 바퀴(302)를 돌려서 풀어주면, 전해액 공급실(311)에 들어있는 여분의 전해액이 쏟아지지 않도록 누를 때만 열리는 누름 밸브(313)를 연결해 놓은 것이 바람직하다. In addition, when all the discharge is finished, it is preferable to rotate the tightening wheel 302 to remove the negative electrode assembly, and to connect the push valve 313 which is opened only when pressed so that no excess electrolyte contained in the electrolyte supply chamber 311 is spilled. .

고무와 같은 유연한 재질로 되어 있어서 내부 압력에 의해 닫히게 되어 내부의 액체가 밖으로 배출되지 않게 되고 밖에서 더 강한 힘으로 누르면 열리게 되어 용액이 밖으로(여기서는 스택 안으로) 배출되게 하는 것이다. It is made of a flexible material such as rubber that is closed by the internal pressure so that the liquid inside is not discharged outwards and is pressed open with a stronger force from the outside, causing the solution to be discharged outwards (here in the stack).

이러한 밸브는 일반화되어 있는 제품들이므로 자세한 언급을 하지 않는다. These valves are generalized products and will not be discussed in detail.

도 2는 전지 케이스(300)의 뚜껑(307)을 열어젖힌 모습이며, 전극 어셈블리들을 일부 뽑아놓은 것이다. 즉, 전지 케이스의 뚜껑(307)을 열어 도 7과 같은 음극 어셈블리(200)들과 양극 어셈블리(100)들이 압착되어 연결되었을 때의 단면 구조를 보여준다. 2 shows the lid 307 of the battery case 300 being opened, and some of the electrode assemblies are pulled out. That is, when the lid 307 of the battery case is opened, the cross-sectional structure of the negative electrode assembly 200 and the positive electrode assembly 100 as shown in FIG. 7 is compressed and connected.

상기 전해액은 완전 배합된 전해액 외에도, 단지 물을 사용하는 경우도 가능한데 전해질을 구성하는 염 분말을 음극 어셈블리나 전해액 공급실에 미리 넣어두면 가능하다. In addition to the fully formulated electrolyte solution, the electrolyte may be used only by using water. The salt powder constituting the electrolyte may be previously placed in the negative electrode assembly or the electrolyte supply chamber.

이것은 사용자의 요구와 환경에 맞게 사용할 것이다. This will be used to suit your needs and environment.

상기 조임 바퀴(302)의 경우에도 수동으로 작동하는 것을 본 발명에서 도시하였지만, 전동식이나 기타 공압 및 유압식 기구나 시스템을 활용하여 힘을 가할 수 있으면 같은 효과를 가져 올 수 있다. Although the manual operation of the tightening wheel 302 is illustrated in the present invention, if the force can be applied using an electric or other pneumatic and hydraulic mechanism or system, the same effect can be obtained.

특히 단면적이 큰 시스템의 경우 수동으로 하는 것은 불편할 수 있기 때문에 자동으로 조절되는 기구들을 사용하는 것이 바람직할 수 있다. It may be desirable to use mechanisms that are automatically adjusted, especially for systems with large cross-sectional areas, since doing it manually can be inconvenient.

상기와 같이 구성된 본 발명은 다음과 같은 장점이 있다. The present invention configured as described above has the following advantages.

본 발명은 음극 어셈블리들과 양극 어셈블리들을 교대로 배열한 후, 상호 밀착되도록 구성하였기 때문에 별도의 단자를 사용하지 않아도 되는 것이고, 각 전극 어셈블리의 접촉면에 전기 접촉 저항이 극히 낮은 면을 형성하였기 때문에 저항 손실이 최소화되는 장점이 있다. In the present invention, since the cathode assemblies and the anode assemblies are alternately arranged, they are configured to be in close contact with each other, and thus a separate terminal does not need to be used. Since the contact surface of each electrode assembly has a surface with an extremely low electrical contact resistance, the resistance is increased. The advantage is that the losses are minimized.

또, 접촉면이 넓으므로 저항 손실이 작고 또한 별도의 단자들을 사용하지 않으므로 무게의 감소를 가져온다. In addition, since the contact surface is large, the loss of resistance is small and the weight is reduced since no separate terminals are used.

뿐만 아니라 스택형으로 만들되, 외부에서 한꺼번에 밀착시켜 전해액은 밀폐되고 전극들은 용이하게 연결되도록 하였기 때문에 밀착 수단이 간단해지고, 한 개 혹은 두 개의 바퀴를 돌림으로써 균등한 힘으로 조일 수 있어 바람직한 밀착 상태를 유지할 수 있게 되는 장점이 있다. In addition, it is made in a stack form, but the electrolyte is sealed and the electrodes are easily connected at the same time, so that the contact means is simple, and by tightening one or two wheels, it can be tightened with equal force to achieve a desirable adhesion state. It has the advantage of being able to maintain.

아울러, 금속 음극을 필터 및 겔화제를 함께 조립하여 생성된 금속 산화물이 밖으로 배출되지 않는 장점이 있으며, 때로는 필요에 따라 내부에 건조된 전해질 구성성분을 미리 넣어 둘 수 있어 좋다. In addition, there is an advantage that the metal oxide produced by assembling the metal cathode together with the filter and the gelling agent is not discharged out, and sometimes it is possible to put the dried electrolyte components in advance if necessary.

또, 알칼리 용액을 만들기 위해서 LiOH, NaOH, KOH 등을 미리 넣어둘 수 있고, 염 용액을 만들기 위해서 LiCl, NaCl, KCl, MgCl2, Mg(ClO4)2, CaCl2 같은 염을 건조 상태에서 넣어둘 수 있어 물을 주입할 때 물과 섞이는 전해액을 조성할 수 있게 되는 것이다. LiOH, NaOH, KOH, etc. can be put in advance to make an alkaline solution, and salts such as LiCl, NaCl, KCl, MgCl 2 , Mg (ClO 4 ) 2 and CaCl 2 are put in a dry state to make a salt solution. It is possible to create an electrolyte that is mixed with water when water is injected.

또, 필터가 부착된 금속 음극 어셈블리를 건조 및 밀봉 상태에 보관할 수 있도록 독립적인 부품으로 만들었고, 연료 즉 금속 음극 교환이 용이하도록 스택을 벌리고 소모된 금속 음극을 한 개씩 꺼낼 수 있도록 하였기 때문에 사용자가 금속 연료 어셈블리만을 추가로 가지고 가서 재충전할 수 있는 장점이 있다. In addition, the metal negative electrode assembly with the filter is made of independent parts to be stored in a dry and sealed state, and the user can open the stack to facilitate fuel or metal negative electrode exchange and take out the consumed metal negative electrode one by one. The advantage is that only the fuel assembly can be taken and recharged.

그리고, 양극 어셈블리를 별도의 교환이 용이한 부품으로 만들고, 그 안에 공기와 전해액이 따로 흐를 수 있는 공간이 확보되도록 하였으며, 인접한 음극과 접촉할 수 있는 금속 판을 포함하도록 하였기 때문에 제작이 용이하면서 성능이 향상된다. In addition, the anode assembly is made of a separate and easily replaceable part, and a space in which air and electrolyte can flow separately is secured in the anode assembly, and a metal plate that can be in contact with an adjacent cathode is easy to manufacture and performance. This is improved.

또 한, 스택에 들어가는 전극 어셈블리에 여러 개의 구멍들을 형성하였기 때 문에 전해액의 유입과 발생한 가스(여기서는 수소) 및 내부에 충진 되어 있던 공기를 용이하게 배출할 수 있다. In addition, since a plurality of holes are formed in the electrode assembly that enters the stack, the inflow of the electrolyte and the generated gas (here, hydrogen) and the air filled therein can be easily discharged.

또, 전해액이 담긴 용기를 별도로 구비하도록 하였기 때문에 사용 중에도 착분리가 가능한 장점이 있다. In addition, since the container containing the electrolyte solution is provided separately, there is an advantage that can be detached even during use.

그리고 음극 어셈블리들과 양극 어셈블리들이 접촉하는 면을 전기 전도와 밀폐를 위해 도전성 고무를 코팅한 면을 사용하였기 때문에 접촉성이 좋고 전도성이 좋다. In addition, since the surface where the cathode assemblies and the anode assemblies contact each other is coated with conductive rubber for electrical conduction and sealing, the contactability is good and the conductivity is good.

Claims (29)

스택형 금속 연료전지로서, A stacked metal fuel cell, 공기가 흐를 공간이 확보될 수 있도록 양쪽의 공기 양극(101)과 금속 판(103), 이들 사이의 간격을 유지하기 위한 금속 골판(105)으로 이루어진 다수의 독립된 양극 어셈블리(100)와,A plurality of independent anode assemblies (100) composed of both air anodes (101) and metal plates (103), and metal corrugated plates (105) for maintaining a gap therebetween to ensure a space for air to flow therethrough; 겔화제와 금속 연료가 들어 있는 다수의 독립된 음극 어셈블리(200)와, A plurality of independent cathode assemblies 200 containing a gelling agent and a metal fuel, 상기한 양극 어셈블리(100)들과 음극 어셈블리(200)들을 교대로 넣을 수 있는 전지 케이스(300)와, A battery case 300 into which the positive electrode assemblies 100 and the negative electrode assemblies 200 may be alternately inserted; 상기 전지 케이스의 일측에 구비하되, 상기한 양극 어셈블리들 및 음극 어셈블리들을 상호 밀착시키기 위한 조임수단(330)을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 스택형 금속 연료 전지.Stacked metal fuel cell provided on one side of the battery case, comprising a fastening means (330) for closely contacting the positive electrode assemblies and the negative electrode assemblies. 삭제delete 제1항에 있어서, The method of claim 1, 상기한 공기 양극(101)은 판재의 한쪽 면이 납땜이나 접착이 용이하면서도 전기 전도성이 우수하도록 할 목적으로 니켈이나 은으로 구성된 금속 도금층(101a)을 마련한 것을 특징으로 하는 스택형 금속 연료 전지. The air anode 101 is a stacked metal fuel cell, characterized in that the metal plated layer (101a) consisting of nickel or silver for the purpose of making one side of the plate material is easy to solder or adhere, but excellent in electrical conductivity. 제1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 공기 양극(101)은 친수성 부직포(셀룰로오스 계 부직포)(101b)를 접착하여 준비한 것을 특징으로 하는 스택형 금속 연료 전지. The air cathode 101 is a stack type metal fuel cell, characterized in that prepared by adhering a hydrophilic nonwoven fabric (cellulose-based nonwoven fabric) (101b). 제1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 양극 어셈블리(100)의 공기 양극(101)은 그 테두리에 금속 프레임(102)을 붙인 것을 특징으로 하는 스택형 금속 연료 전지. Stacked metal fuel cell, characterized in that the air anode (101) of the anode assembly (100) is attached to the metal frame 102 on the edge. 제1항에 있어서, The method of claim 1, 상기한 공기 양극 어셈블리(100)는 이를 구성하고 있는 요소들, 즉 사각형의 공기 양극(101), 금속 프레임(102), 금속 판(103)이 모두 네 구석에 유체가 흐를 작은 구멍(107)들을 형성하여서 된 것을 특징으로 하는 스택형 금속 연료 전지.The air anode assembly 100 includes the small holes 107 through which fluids flow in all four corners of the elements constituting the air anode assembly 100, the metal anode 102, the metal frame 102, and the metal plate 103. Stacked metal fuel cell, characterized in that formed. 제6항에 있어서, The method of claim 6, 상기 양극 어셈블리(100)의 공기 양극(101)과 금속 판(103)이 갖는 유체 구멍(107)에 유체가 흐를 수 있는 4 개의 유체 관(104)들을 각각의 배치하여 유체의 이동이 원활하게 이루어지도록 구성한 것을 특징으로 하는 스택형 금속 연료 전지.Four fluid pipes 104 through which fluid can flow are arranged in the fluid hole 107 of the air anode 101 and the metal plate 103 of the anode assembly 100 so that the fluid can be smoothly moved. Stacked metal fuel cell, characterized in that configured to. 제1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 금속 골판(105)은 두께 0.1 -0.3 mm 범위의 황동이나, 구리, 주석, 니켈, 은 중의 한 금속, 혹은 니켈이나 은으로 도금된 알루미늄 합금이나 구리합금을 사용하여 만들어진 것이며, 일정간격(약 3-10 mm간격)으로 지그재그 형태로 구부려서 만든 것을 특징으로 하는 스택형 금속 연료 전지.The metal corrugated sheet 105 is made of brass having a thickness in the range of 0.1 -0.3 mm, a metal of copper, tin, nickel, or silver, or an aluminum alloy or a copper alloy plated with nickel or silver, and at a predetermined interval (about Stacked metal fuel cell, characterized in that bent in a zigzag form (3-10 mm intervals). 제1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 금속 판(103)은 상기 음극 어셈블리(200)와 접촉하게 될 바깥쪽 면의 유체 구멍의 테두리에 소정의 두께(약 0.1 -0.3 mm)로 도전성 고무 코팅층(106)을 구비하여서 된 것을 특징으로 하는 스택형 금속 연료 전지. The metal plate 103 is provided with a conductive rubber coating layer 106 having a predetermined thickness (about 0.1 -0.3 mm) at the edge of the fluid hole on the outer surface to be in contact with the cathode assembly 200. Stacked metal fuel cells. 제9항에 있어서, The method of claim 9, 상기 도전성 고무 코팅층(106)은 그 조성이 은, 니켈, 활성탄, 흑연 중 하나를 포함하는 도전성 물질과, 폴리우레탄 수지, 우레탄 고무, EPDM, PVDF, 실리코운 고무, 불소고무, 불소수지 혹은 테플론 중 어느 하나를 포함하는 절연성 바인더와 함께 섞인 것을 특징으로 하는 스택형 금속 연료 전지. The conductive rubber coating layer 106 is composed of a conductive material containing one of silver, nickel, activated carbon and graphite, and a polyurethane resin, urethane rubber, EPDM, PVDF, silicon rubber, fluororubber, fluorocarbon resin, or teflon. Stacked metal fuel cell, characterized in that mixed with an insulating binder comprising any one. 제1항에 있어서, The method of claim 1, 상기한 음극 어셈블리(200)는 연료 음극(201)과, 이에 전기적으로 접촉할 음극 금속 막(203), 압착을 하여 밀폐함으로써 내용물이 밖으로 누설되지 않도록 할 고무 테두리(202), 금속 산화물을 고정하고 전해액을 흡수할 친수성 스펀지(204), 금속 산화물과 금속 분말이 양극에 접촉하지 않게 하면서도 전해액을 포함할 친수성 분리막(205), 그리고 압착하여 밀폐할 가장자리부분을 접착할 점착성이 있는 고무 접착 테두리(206)로 구성하여서 된 것을 특징으로 하는 스택형 금속 연료 전지.The negative electrode assembly 200 fixes the fuel negative electrode 201, the negative electrode metal film 203 to be in electrical contact therewith, the rubber rim 202 and the metal oxide, which are compressed and sealed to prevent the contents from leaking out. A hydrophilic sponge 204 to absorb the electrolyte, a hydrophilic separator 205 to contain the electrolyte while preventing the metal oxide and the metal powder from contacting the anode, and an adhesive rubber adhesive edge 206 to bond the edges to be crimped and sealed. Stacked metal fuel cell, characterized in that consisting of). 제11항에 있어서, The method of claim 11, 상기 연료금속 음극(201)은 아연, 알루미늄, 마그네슘 중 하나이거나, 이들의 합금인 것을 특징으로 하는 스택형 금속 연료 전지. The fuel metal cathode 201 is one of zinc, aluminum, magnesium, or an alloy thereof stackable metal fuel cell, characterized in that. 제11항에 있어서, The method of claim 11, 상기 음극 금속 막(203)은 소정의 두께(약 0.05 -0.5 mm)로 구리 및 구리합금, 혹은 알루미늄 합금으로서 표면에 알루미늄, 주석, 은, 니켈 등 내식성과 도전성을 갖는 금속 코팅층(203a)이 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 스택형 금속 연료 전지. The cathode metal film 203 is formed of copper, a copper alloy, or an aluminum alloy, having a predetermined thickness (about 0.05 -0.5 mm), and having a metal coating layer 203a having corrosion resistance and conductivity such as aluminum, tin, silver, and nickel on its surface. Stacked metal fuel cell, characterized in that. 제11항에 있어서, The method of claim 11, 상극 음극 금속 막(203)과 상기 연료 음극(201)은 도전성 고무 접착제를 접착하되, 이 도전성 고무접착제는 그 조성이 은, 니켈, 활성탄, 흑연 중 하나를 포함하는 도전성 물질과, 폴리우레탄 수지, 우레탄 고무, EPDM, PVDF, 실리코운 고무, 불소고무, 불소수지 혹은 테플론 중 어느 하나를 포함하는 절연성 바인더와 함께 섞인 것을 특징으로 하는 스택형 금속 연료 전지.The upper cathode metal film 203 and the fuel cathode 201 bond a conductive rubber adhesive, the conductive rubber adhesive having a composition containing one of silver, nickel, activated carbon, and graphite, a polyurethane resin, A stackable metal fuel cell, characterized in that it is mixed with an insulating binder comprising any one of urethane rubber, EPDM, PVDF, silicon rubber, fluororubber, fluorocarbon resin or teflon. 제11항에 있어서, The method of claim 11, 상기한 친수성 스펀지(204)는 내부 공간률이 90% 이상인 것으로서 멜라민 포름알데히드 수지나 폴리비닐 알코올 수지, 페놀수지, 셀룰로오스 계 화합물, 면(cotton)으로써 제조된 다공성 친수성 스펀지 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 스택형 금속 연료 전지.The hydrophilic sponge 204 has an internal space ratio of 90% or more, and is any one of a porous hydrophilic sponge made of melamine formaldehyde resin, polyvinyl alcohol resin, phenol resin, cellulose-based compound, and cotton. Stacked metal fuel cells. 제11항에 있어서, The method of claim 11, 상기한 친수성 스펀지(204)는 겔화제를 사용하는 경우에 폴리 아크릴 산(polyarcylic acid), 아크릴아미드(acrylamide), 전분(starch), 카르복시 메칠 셀룰로스(CMC), 폴리비닐 알코올(PVA), 젤라틴, 또는 상용화된 제품으로서 카보폴(BF Goodrich 사의 Carbopol™)이라는 물질을 첨가한 것으로 함을 특징으로 하는 스택형 금속 연료 전지.The hydrophilic sponge 204 is a polyarcylic acid, acrylamide, starch, carboxymethyl cellulose (CMC), polyvinyl alcohol (PVA), gelatin, Or a commercially available product comprising a material called Carbopol ™ (BF Goodrich). 제11항에 있어서, The method of claim 11, 상기한 고무 테두리(202)는 내부에 전해액이 채워질 공간을 확보하기 위해 두꺼운 고무판의 내부를 도려내고 유체의 흐름을 셀 내부로 퍼지도록 안쪽으로 절개된 구석 구멍(202a)을 가지는 것을 특징으로 하는 스택형 금속 연료 전지.The rubber rim 202 is a stack type characterized in that it has a corner hole 202a cut inwardly to cut out the inside of the thick rubber plate and to spread the flow of fluid into the cell to secure a space for the electrolyte to be filled therein. Metal fuel cell. 제11항 또는 제17항에 있어서, The method according to claim 11 or 17, 상기한 고무 테두리(202)는 점착성이 있어서 밀폐가 용이한 고무로서, 실리코운 고무, EPDM, 우레탄 고무, EVA(ethylene vinyl alcohol), 폴리스티렌 재질 중 어느 하나를 사용하면서 경량화를 위해 발포된 형태로 된 것을 특징으로 하는 스택형 금속 연료 전지.The rubber rim 202 is a tacky rubber that is easily sealed and is made of foamed to reduce weight while using any one of silicon rubber, EPDM, urethane rubber, EVA (ethylene vinyl alcohol), and polystyrene. Stacked metal fuel cell, characterized in that. 제11항에 있어서, The method of claim 11, 상기 음극 어셈블리(200)는 친수성 스펀지(204)가 있는 한쪽 면에 분말이 빠져나오지 않도록 필터역할을 하는 친수성 분리막(205)을 접착 구비한 것을 특징으로 하는 스택형 금속 연료 전지.The negative electrode assembly (200) is a stack type metal fuel cell, characterized in that the adhesive is provided with a hydrophilic separator (205) acting as a filter so that the powder does not escape on one side with a hydrophilic sponge (204). 제11항 또는 제13항에 있어서, The method according to claim 11 or 13, 상기 음극 어셈블리의 한 쪽 면인 음극 금속 막(203)은 양극 어셈블리의 상기 금속 판(103)과의 접촉 저항을 줄이고 밀폐성을 확보하기위해 두께 0.3mm 이하의 도전성 고무 코팅층(203b)을 구비하며, 이 고무 코팅층은 그 조성이 은, 니켈, 활성탄, 흑연 중 하나를 포함하는 도전성 물질과, 폴리우레탄 수지, 우레탄 고무, EPDM, PVDF, 실리코운 고무, 불소고무, 불소수지 혹은 테플론 중 어느 하나를 포함하는 절연성 바인더와 함께 섞인 것을 특징으로 하는 스택형 금속 연료 전지. The negative electrode metal film 203, which is one side of the negative electrode assembly, has a conductive rubber coating layer 203b having a thickness of 0.3 mm or less in order to reduce contact resistance with the metal plate 103 of the positive electrode assembly and to ensure hermeticity. The rubber coating layer includes a conductive material containing one of silver, nickel, activated carbon, and graphite, and a polyurethane resin, urethane rubber, EPDM, PVDF, silicon rubber, fluororubber, fluorocarbon resin, or teflon. Stackable metal fuel cell, characterized in that it is mixed with an insulating binder. 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 전지 케이스(300)는 외부 상자(301)와 이를 덮는 뚜껑(307)으로 구성되어있고, 이 뚜껑에는 자체 전원으로 구동하는 냉각 팬(308)과 외부로부터 액체를 주입할 수 있는 전해액 주입구(309)를 구비하여서 된 것을 특징으로 하는 스택형 금속 연료 전지.The battery case 300 is composed of an outer box 301 and a lid 307 covering the lid. The lid includes a cooling fan 308 driven by its own power supply and an electrolyte injection hole 309 capable of injecting liquid from the outside. Stacked metal fuel cell characterized in that it comprises a). 제1항 또는 제25항에 있어서, The method of claim 1 or 25, 상기 전해액 주입구(309)는 그 내부에 뾰족하게 돌출된 전해액 주입관(310)을 마련하여, 위에서 올려지는 전해액 통(306)의 주입부 막을 터뜨려, 전해액을 흘려보낼 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 스택형 금속 연료 전지.The electrolyte injection hole 309 is provided with an electrolyte injection tube 310 protruding sharply therein, bursting the injection film of the electrolyte container 306 to be raised from above, so that the electrolyte can flow Metal fuel cell. 제1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 전해액 주입구(309)에는 외부로 배출되는 가스 및 수증기로 인한 수분 손실을 막고 전지 외부가 오염되는 것을 방지하기 위해, 다수의 금속제 냉각 핀이 많이 방사상으로 붙어있는 튜브형의 냉각 배기구(314)를 구비하여서 된 것을 특징 으로 하는 스택형 금속 연료 전지.The electrolyte inlet 309 is provided with a tubular cooling exhaust port 314 in which a plurality of metal cooling fins are radially attached to a plurality of metal cooling fins in order to prevent water loss due to gas and water vapor discharged to the outside and to prevent contamination of the outside of the battery. Stacked metal fuel cell, characterized in that. 제1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 전지 케이스(300)는 전해액 주입구(309) 아래에 전해액 공급실(311)을 구비하여서 된 것을 특징으로 하는 스택형 금속 연료 전지. The battery case 300 is a stack-type metal fuel cell, characterized in that provided with an electrolyte supply chamber 311 under the electrolyte injection opening (309). 제1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 전지 케이스(300)의 상기 전해액 공급실(311)에는 전극 어셈블리들의 상기 구멍(107)과 일치하는 위치에 눌렸을 때 개방되는 누름 밸브(313)를 구비하여서 된 것을 특징으로 하는 스택형 금속 연료 전지.Stacked metal fuel cell, characterized in that the electrolyte supply chamber 311 of the battery case 300 is provided with a push valve 313 which is opened when pressed in a position corresponding to the hole 107 of the electrode assemblies. .
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