KR100884206B1 - Fuel cell stack with bands - Google Patents

Fuel cell stack with bands Download PDF

Info

Publication number
KR100884206B1
KR100884206B1 KR1020070028497A KR20070028497A KR100884206B1 KR 100884206 B1 KR100884206 B1 KR 100884206B1 KR 1020070028497 A KR1020070028497 A KR 1020070028497A KR 20070028497 A KR20070028497 A KR 20070028497A KR 100884206 B1 KR100884206 B1 KR 100884206B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
band
fuel cell
cell stack
expansion
housing
Prior art date
Application number
KR1020070028497A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR20080086614A (en
Inventor
정지훈
임종구
한인수
임찬
Original Assignee
지에스칼텍스 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 지에스칼텍스 주식회사 filed Critical 지에스칼텍스 주식회사
Priority to KR1020070028497A priority Critical patent/KR100884206B1/en
Publication of KR20080086614A publication Critical patent/KR20080086614A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR100884206B1 publication Critical patent/KR100884206B1/en

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/24—Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells
    • H01M8/2404—Processes or apparatus for grouping fuel cells
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/24—Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells
    • H01M8/2465—Details of groupings of fuel cells
    • H01M8/247—Arrangements for tightening a stack, for accommodation of a stack in a tank or for assembling different tanks
    • H01M8/2475—Enclosures, casings or containers of fuel cell stacks
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/50—Fuel cells

Abstract

본 발명은 밴드 체결형 연료전지 스택에 관한 것으로, 다수의 적층된 분리판(11)과, 상기 분리판(11)의 양측 끝부분에 위치하는 엔드플레이트(12)와, 상기 분리판(11) 및 엔드플레이트(12) 전체를 감싸는 밴드(13)와, 상기 엔드플레이트(12)와 밴드(13)의 사이에 설치되는 신축장치를 포함하여 구성된다.The present invention relates to a band fastening type fuel cell stack, comprising a plurality of stacked separator plates (11), end plates (12) positioned at both ends of the separator plate (11), and the separator plate (11). And an elastic band disposed between the end plate 12 and the band 13, and the end plate 12 and the band 13.

따라서, 상기 신축장치의 신장 및 수축 길이를 조절함으로써 밴드(13)의 체결강도를 조절할 수 있으며, 다수의 신축장치 중에서 원하는 부위의 신축장치만을 조절하여 특정부위의 체결압력을 조절할 수 있게 된다.Therefore, the tightening strength of the band 13 can be adjusted by adjusting the stretch and contraction length of the stretchable device, and the tightening pressure of a specific portion can be adjusted by adjusting only the stretchable device of a desired portion among the plurality of stretchable devices.

따라서, 분리판 모서리부의 체결압 과도 증가 없이 중심부 또는 시일 설치부 등의 필요 부분의 체결압력을 적절히 보강함과 동시에 분리판 전체적으로 균일한 압력분포를 형성할 수 있게 됨으로써 각 셀 간의 접촉저항이 감소되어 발전효율이 향상되고, 시일성능이 향상되며, 분리판의 파손 및 변형을 방지할 수 있게 될 뿐만 아니라, 고리형의 이음이 없는 밴드를 사용할 수 있게 되어 용접을 실시할 필요가 없게 됨으로써 스택 조립 공수가 감소되는 효과가 있다.Accordingly, the contact resistance between the cells can be reduced by appropriately reinforcing the clamping pressure of the required portion such as the center portion or the seal mounting portion and forming a uniform pressure distribution throughout the separator plate without excessively increasing the clamping pressure of the separator plate. Improves power generation efficiency, improves seal performance, prevents breakage and deformation of the separator plate, and enables the use of annular seamless bands, eliminating the need for welding, resulting in stack assembly. Has the effect of decreasing.

Description

밴드 체결형 연료전지 스택{fuel cell stack with bands}Fuel cell stack with bands

도 1은 종래 밴드 체결형 연료전지 스택의 구성도,1 is a block diagram of a conventional band fastening fuel cell stack,

도 2는 종래 분리판의 압력 분포도,2 is a pressure distribution diagram of a conventional separator,

도 3은 본 발명에 따른 밴드 체결형 연료전지 스택의 구성도,3 is a block diagram of a band fastening type fuel cell stack according to the present invention;

도 4의 (a),(b)는 본 발명의 일 구성인 신축장치의 작동 상태도,Figure 4 (a), (b) is an operating state of the expansion and contraction device of one configuration of the present invention,

도 5는 본 발명에 따른 밴드 지지플레이트의 설치상태도,5 is an installation state of the band support plate according to the present invention,

도 6은 본 발명에 따른 밴드 체결형 연료전지 스택의 구성도,6 is a block diagram of a band fastening type fuel cell stack according to the present invention;

도 7은 도 2에 대응되는 본 발명에 따라 구성된 연료전지 스택의 분리판 압력 분포도,7 is a pressure distribution diagram of a separator plate of a fuel cell stack constructed according to the present invention corresponding to FIG.

도 8은 필요에 따라 선택적으로 체결압력을 조절하는 사용례를 도시한 도면,8 is a view showing a use example for selectively adjusting the clamping pressure as necessary,

도 9는 본 발명에 따른 신축장치의 또 다른 실시예이다.9 is yet another embodiment of the stretching apparatus according to the present invention.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명** Description of the symbols for the main parts of the drawings *

10 : 스택 11 : 분리판10 Stack 11: Separator

12 : 엔드플레이트 13 : 밴드12: end plate 13: band

20,40 : 신축장치 30 : 실링20,40: expansion and contraction device 30: sealing

본 발명은 연료전지 스택에 관한 것으로, 특히 밴드 체결형 연료전지 스택에 관한 것이다.The present invention relates to a fuel cell stack, and more particularly to a band fastening fuel cell stack.

연료전지 스택은 막전극조합체(MEA ; Membrane Electrode Assembly)와 그 양쪽에 밀착되어 상기 막전극조합체의 연료극과 공기극에 수소와 공기를 공급하는 분리판(Bipolar plate)으로 이루어진 단위 전지(cell)가 다수 적층되어 이루어진다.The fuel cell stack has a plurality of unit cells composed of a membrane electrode assembly (MEA) and a bipolar plate which is closely attached to both sides and supplies hydrogen and air to the fuel electrode and the cathode of the membrane electrode assembly. It is laminated.

상기 연료극의 수소는 수소이온과 전자로 분리되어 수소이온은 상기 연료극과 공기극의 사이에 구비된 전해질막을 통해 공기극 쪽으로 이동하여 이에 공급된 산소와 결합하여 물을 생성하면서 부수적으로 열을 발생시키고, 이때 상기 수소이온과 분리된 전자가 외부 도선을 타고 공기극 쪽으로 이동하는 것에 의하여 전류가 발생된다.The hydrogen of the anode is separated into hydrogen ions and electrons so that the hydrogen ions move toward the cathode through an electrolyte membrane provided between the anode and the cathode, combine with oxygen supplied thereto to generate water, and generate heat incidentally. Current generated by electrons separated from the hydrogen ions is moved toward the cathode by the external conductor.

따라서, 연료전지는 상기 연료극과 공기극의 면적 전체에 걸쳐 골고루 각각 수소와 공기가 공급되고, 이들이 각 전극의 촉매와 원활하게 반응하여야 하며, 전해질막을 통한 수소이온의 이동이 원활히 이루어져야 효율적인 발전이 이루어지게 된다.Therefore, the fuel cell is supplied with hydrogen and air evenly over the entire area of the anode and the cathode, and they must react smoothly with the catalyst of each electrode, and the smooth migration of hydrogen ions through the electrolyte membrane to achieve efficient power generation do.

즉, 연료전지는 상기 막전극조합체(MEA)의 면적 전체에 걸쳐 균일한 반응이 활발히 이루어져야 우수한 발전성능을 갖게 되는데 이는 판상의 각 구성부들을 밀착시키는 스택의 체결압력에 크게 영향 받게 된다.That is, the fuel cell has excellent power generation performance only when a uniform reaction is actively carried out over the entire area of the membrane electrode assembly (MEA), which is greatly influenced by the fastening pressure of the stack for adhering each component of the plate.

한편, 분리판들이 적층된 스택의 조립상태를 유지하기 위하여 하여 종래에는 타이바아로 스택을 관통시키고 그 단부에 너트를 체결하여 고정하거나, 도 1에 도시된 바와 같이 복수의 밴드(13 ; 벨트의 경우도 동일, 이하 '밴드'만을 지칭하여 설명한다.)로 스택(10)의 주위를 둘러싸서 고정하는 방법을 사용하였었다.Meanwhile, in order to maintain the assembled state of the stack in which the separators are stacked, the stack is conventionally penetrated by tie bars and fastened by fastening nuts at the ends thereof, or as shown in FIG. 1. In the same manner, the following description will be made by referring to only a 'band'.

예를 들어 상기 밴드(13)는 두께 0.025inch, 폭 2.5inch, 인장강도 26,000psi 정도의 스테인레스 스틸로 이루어지며, 이와 같은 스틸밴드를 스택(10)의 외주부에 두른 뒤 그 단부를 상기 엔드플레이트(12)에 용접함으로써 스택(10)이 소정의 체결압을 가지고 조립상태를 유지할 수 있도록 되어 있었다.For example, the band 13 is made of stainless steel having a thickness of 0.025 inches, a width of 2.5 inches, and a tensile strength of about 26,000 psi, and the steel band is wrapped around the outer circumference of the stack 10 and the end of the band 13 By welding to 12), the stack 10 can maintain the assembled state with a predetermined clamping pressure.

그런데 상기와 같이 밴드를 이용하여 체결한 연료전지 스택에 있어서는 구조적으로 스택 중심부의 체결압력이 낮게 형성된다는 문제점이 있었다. 즉, 도 2에 도시된 바와 같이 밴드(13)에 의해 강하게 눌려지는 분리판(11)의 상하 모서리 부분에는 과도한 체결압력이 형성되는 반면, 일정 수준 이상의 체결압이 작용하여야 할 중심 부분에는 오히려 체결압력이 약하게 형성되어 각 셀(cell)간 접촉저항이 증가됨으로써 스택의 발전효율이 저하되는 문제점이 있었다.However, in the fuel cell stack fastened using the band as described above, there is a problem that the fastening pressure at the center of the stack is structurally low. That is, as shown in Figure 2 while the excessive fastening pressure is formed on the upper and lower corners of the separation plate 11 that is strongly pressed by the band 13, while fastening to the center portion to which a certain level or more fastening pressure should act Since the pressure is weakly formed, the contact resistance between the cells increases, resulting in a decrease in power generation efficiency of the stack.

따라서, 상기와 같이 분리판의 체결압력이 전체적으로 균일하게 형성되지 못하고 더욱이 중심부의 체결압력이 약하게 형성됨으로써 분리판이 변형될 뿐만 아니라 시일링(sealing)에 필요한 필요 압력이 충분히 형성되지 않음으로써 스택 내부의 작동가스와 유체가 외부로 누출되는 현상이 발생하여 스택이 정상적으로 작동할 수 없게 되는 문제점이 있었다.Therefore, as described above, the fastening pressure of the separator is not uniformly formed, and furthermore, the fastening pressure of the central portion is weakly formed, which not only deforms the separator but also does not sufficiently form the necessary pressure required for sealing. There was a problem that the stack is not able to operate normally due to the phenomenon that the working gas and fluid leaks to the outside.

그러나 스택 중심부의 체결압 강화를 위하여 밴드의 체결강도를 증가시키면 분리판의 상하 모서리에 가해지는 압력이 과도하게 증가하여 분리판의 파손이 유발 되는 곤란함이 있었다.However, when the fastening strength of the band is increased to strengthen the fastening pressure of the center of the stack, the pressure applied to the upper and lower edges of the separating plate is excessively increased, which causes the breakage of the separating plate.

또한, 종래에는 상기 복수의 밴드(13)를 엔드플레이트(12)에 용접하여야만 하므로 스택 체결을 위한 작업 공수가 증가되는 문제점이 있었다.In addition, in the related art, since the plurality of bands 13 must be welded to the end plate 12, there is a problem in that the labor for stack fastening is increased.

이에 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 분리판 중심부의 체결압력을 보강할 수 있게 되어 각 셀 간의 접촉저항이 감소됨으로써 발전효율이 향상되고, 분리판 전체적으로 압력분포가 균일해짐으로써 분리판의 변형이 방지될 뿐만 아니라 스택의 시일성능이 향상되며, 원하는 특정 부위의 체결강도만을 증가시킬 수 있게 됨으로써 분리판 모서리부에 과도한 체결압이 가해져 분리판이 파손되는 현상을 방지할 수 있게 되고, 또한, 이음이 없는 밴드를 사용할 수 있게 되어 용접을 실시할 필요가 없게 됨으로써 스택 조립 공수가 감소될 수 있도록 된 밴드 체결형 연료전지 스택을 제공함에 그 목적이 있다.Accordingly, the present invention has been made to solve the above problems, it is possible to reinforce the fastening pressure of the center of the separator plate to reduce the contact resistance between each cell, the power generation efficiency is improved, the pressure distribution throughout the separator is uniform This not only prevents deformation of the separator plate, but also improves the sealing performance of the stack, thereby increasing only the fastening strength of the desired part, thereby preventing excessive breakage of the separator plate due to excessive clamping pressure. In addition, an object of the present invention is to provide a band fastening type fuel cell stack in which a seamless band can be used and no need to perform welding can reduce stack assembly man-hours.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 다수의 적층된 분리판과, 상기 적층된 분리판의 양측 끝부분에 위치하는 엔드플레이트와, 상기 분리판 및 엔드플레이트 전체를 감싸는 밴드와, 상기 엔드플레이트와 밴드의 사이에 설치되는 다수의 신축장치로 구성된다.In order to achieve the above object, the present invention provides a plurality of stacked separator plates, end plates positioned at both ends of the stacked separator plates, a band surrounding the separator plate and the entire end plate, and the ends. It consists of a number of expansion and contraction devices installed between the plate and the band.

이하, 본 발명을 첨부된 예시도면을 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, the present invention will be described in detail.

도 3은 본 발명에 따른 밴드 체결형 연료전지 스택의 구성도이고, 도 4의 (a),(b)는 본 발명의 일 구성인 신축장치의 작동 상태도로서, 본 발명은 다수 적층된 분리판(11)과, 상기 적층된 분리판(11)의 양측 끝부분에 위치하는 엔드플레이트(12)와, 상기 분리판(11) 및 엔드플레이트(12) 전체를 감싸는 밴드(13)와, 상기 엔드플레이트(12)와 밴드(13)의 사이에 설치되는 다수의 신축장치(20)로 구성된다.Figure 3 is a configuration diagram of a band fastening fuel cell stack according to the present invention, Figure 4 (a), (b) is an operating state of the stretching device of one configuration of the present invention, the present invention is a plurality of stacked separator (11), end plates 12 positioned at both ends of the stacked separator plates 11, bands 13 surrounding the separator plates 11 and the entire end plate 12, and the ends It consists of a number of expansion and contraction devices 20 installed between the plate 12 and the band 13.

따라서, 상기 신축장치(20)의 신장 및 수축 길이를 조절함으로써 밴드(13)의 체결강도를 조절할 수 있으며, 다수의 신축장치(20) 중에서 원하는 부위의 신축장치만을 조절하여 특정부위의 체결압력을 조절할 수 있게 된다.Therefore, the tightening strength of the band 13 can be adjusted by adjusting the elongation and contraction length of the expansion and contraction device 20, and the tightening pressure of a specific portion is adjusted by adjusting only the expansion and contraction device of a desired portion among the plurality of expansion and contraction devices 20. It can be adjusted.

상기 신축장치(20)는 도 4의 (a),(b)에서와 같이 중간에 위치하는 너트(21)와, 그 너트(21)의 상/하부로 각각 삽입 체결되는 상부볼트(22) 및 하부볼트(23)로 이루어지는데, 상기 상부볼트(22)와 하부볼트(23)에 형성되는 나사산(22a,23a)은 서로 그 형성방향이 반대 방향으로 이루어진다. 이에 맞추어 상기 너트(21)의 나사홀 역시 중간 지점을 기준으로 그 상부와 하부가 각각 상기 대응 나사산(22a,23a)에 일치하도록 서로 반대 방향으로 형성되어 있음은 물론이다.The expansion and contraction device 20 is a nut 21 located in the middle, as shown in (a), (b) of Figure 4, and the upper bolt 22 is inserted into each of the upper and lower parts of the nut 21 and It consists of a lower bolt 23, the threads 22a, 23a formed in the upper bolt 22 and the lower bolt 23 are formed in the opposite direction to each other. Accordingly, the screw holes of the nut 21 are also formed in opposite directions so that the upper and lower portions of the nut 21 coincide with the corresponding threads 22a and 23a, respectively.

따라서, 상기 너트(21)를 일측 방향으로 회전시켰을 때 (a)의 경우와 같이 너트(21)의 내측으로 상/하부볼트(22,23)가 이동하여 신축장치(20) 전체의 길이가 감소하게 되고, 상기 너트(21)를 타측 방향으로 회전시켰을 때 (b)의 경우와 같이 너트(21)로부터 상/하부볼트(22,23)가 모두 외측으로 이동하여 신축장치(20)의 길이가 신장되는 방식으로 작동하게 된다.Therefore, when the nut 21 is rotated in one direction, the upper and lower bolts 22 and 23 move inwardly of the nut 21 as in the case of (a), thereby reducing the length of the entire stretchable device 20. When the nut 21 is rotated in the other direction, as in the case of (b), both the upper and lower bolts 22 and 23 move outward from the nut 21 so that the length of the expansion and contraction device 20 is increased. It works by stretching.

따라서, 사용자는 상기 (a),(b)의 경우와 같이 너트(21)를 회전시켜 신축장치(20)의 길이를 신장 및 감소 조절함으로써 엔드플레이트(12)에 대해 신축장 치(20)가 밴드(13)를 밀어내는 강도를 조절하여 밴드(13)에 의한 스택(10) 체결강도를 조절할 수 있게 된다. 즉, 스택(10)을 구성하는 각 분리판(11)들에 형성되는 압력분포를 조절할 수 있게 된다.Therefore, the user can expand and decrease the length of the stretchable device 20 by rotating the nut 21 as in the case of (a), (b), so that the stretchable device 20 with respect to the end plate 12 is moved. By adjusting the intensity of pushing the band 13, the fastening strength of the stack 10 by the band 13 can be adjusted. That is, it is possible to adjust the pressure distribution formed in each of the separation plates 11 constituting the stack 10.

한편, 상기 신축장치(20)의 밴드(13)와 맞닿게 되는 일측 볼트에는 그 상면에 밴드(13)의 길이방향에 대하여 수직한 방향으로 직사각형의 지지플레이트(24)가 형성된다. 상기 지지플레이트(24)는 그에 맞닿는 밴드(13)의 폭 전체를 지지할 수 있는 길이로 형성된다. On the other hand, one side of the bolt that is in contact with the band 13 of the stretching device 20 is formed on the upper surface of the rectangular support plate 24 in a direction perpendicular to the longitudinal direction of the band (13). The support plate 24 is formed to have a length capable of supporting the entire width of the band 13 in contact with the support plate 24.

따라서, 볼트에 의한 가압력이 지지플레이트(24)를 통해 밴드(13)의 폭 전체로 전달됨으로써 그 지지상태가 안정적으로 유지될 뿐만 아니라, 볼트에 의한 밴드(13)의 손상도 방지할 수 있게 된다.Therefore, the pressing force by the bolt is transmitted to the entire width of the band 13 through the support plate 24, so that the supporting state is not only stably maintained but also the damage of the band 13 by the bolt can be prevented. .

도 6은 밴드(13)와 상기 신축장치(20)를 이용하여 스택(10)을 조립한 상태의 도면이다. 도시된 바와 같이 상기 신축장치(20)는 엔드플레이트(20)의 면적 전체에 걸쳐 일정 간격마다 규칙적으로 배치될 수 있는데, 이와 같은 배치 상태로 인하여 스택(10)을 구성하는 각 분리판(11)에는 도 7에 도시된 바와 같이, 전체적으로 균일한 압력분포가 형성된다.6 is a view showing a state in which the stack 10 is assembled using the band 13 and the expansion and contraction device 20. As shown in the drawing, the expansion and contraction device 20 may be regularly arranged at regular intervals over the entire area of the end plate 20. Due to this arrangement, each separating plate 11 constituting the stack 10 is provided. As shown in FIG. 7, an overall pressure distribution is formed.

특히, 도면에서 확인할 수 있는 것처럼 분리판(11)의 상하 모서리부에 과도한 압력이 형성되지 않으며 그에 대하여 분리판(11)의 중간 부분에도 체결압력이 약하게 형성되지 않고 모서리부와 동등한 크기의 체결압력이 전술한 바와 같이 전체적으로 균일하게 형성된다.In particular, as can be seen in the drawings, excessive pressure is not formed in the upper and lower corners of the separating plate 11, and the fastening pressure is not formed weakly in the middle portion of the separating plate 11, and the fastening pressure of the same size as the corner portion. This is uniformly formed as a whole as described above.

따라서, 각 셀 간의 접촉저항이 감소하여 스택의 발전효율이 향상된다.Therefore, the contact resistance between each cell is reduced, and the power generation efficiency of the stack is improved.

또한, 체결압력이 전체적으로 균형있게 작용함으로써 사용기간의 경과 및 작동 중 발생 열에 대해서 분리판의 변형이 최대한 억제되어 시일링 상태가 양호하게 유지됨으로써 내부의 작동 가스 및 유체의 누출로 스택의 성능이 저하되지 않게 된다.In addition, as the overall clamping pressure acts as a whole, the deformation of the separator is suppressed as much as possible over the period of use and the heat generated during operation, and the sealing state is maintained well. Will not be.

한편, 상기와 같이 다수의 신축장치(20)가 사용될 때 특정 위치의 신축장치(20)의 신축정도를 조절함으로써 특정 부분에 원하는 체결압력을 형성할 수 있게 되는 장점이 있다.On the other hand, when a plurality of expansion and contraction device 20 is used as described above has the advantage that it is possible to form a desired fastening pressure on a specific portion by adjusting the degree of expansion of the expansion and contraction device 20 at a specific position.

즉, 도 8에 도시된 바와 같이, 시일(30)이 설치된 위치에 해당되는 신축장치(20)들을 그렇지 않은 부분의 신축장치(가운데 도시된 것)에 비하여 더 신장시켜 밴드(13)에 의한 체결력을 강화시킴으로써 시일(30) 설치위치의 체결압력을 증가시켜 시일(30)에 의한 시일링 성능을 보다 향상시킬 수 있게 된다.That is, as shown in FIG. 8, the expansion and contraction device 20 corresponding to the position where the seal 30 is installed is stretched further than the expansion device (shown in the middle) of the other portion, so that the tightening force of the band 13 is increased. By increasing the tightening pressure in the installation position of the seal 30 it is possible to further improve the sealing performance by the seal (30).

상기와 같이 체결압력을 증가시키고자 하는 부분에만 선택적으로 체결압력을 증가시킬 수 있게 되어 체결압력이 부족한 분리판의 중간부분만 체결압력을 증가시킬 수 있게 됨으로써 종래와 같이 중간 부분의 체결압 증강을 위하여 전체 체결압을 증가시킬 필요가 없게 되어 분리판의 상하 모서리 부분에 과도한 체결압력이 형성되는 것을 막을 수 있게 되었다. 따라서, 분리판의 변형과 파손을 방지할 수 있게 된다.As described above, it is possible to selectively increase the fastening pressure only to the part to increase the fastening pressure, so that only the middle part of the separation plate lacking the fastening pressure can increase the fastening pressure, thereby increasing the fastening pressure of the middle part as in the prior art. In order to eliminate the need for increasing the overall tightening pressure, it is possible to prevent excessive tightening pressure from being formed in the upper and lower corners of the separator. Therefore, the deformation and breakage of the separator can be prevented.

또한, 종래에는 띠(帶)형의 밴드를 스택 주변으로 둘러 소정 압력으로 당긴 상태에서 엔드플레이트에 용접하여 고정함으로써 작업 공수가 증가하였으나, 본 발명에 따르면 이음이 없는 고리(環)형으로서 이음이 없으며 내주 길이가 스택의 둘 레 길이 보다 상기 신축장치들을 수용할 수 있을 정도로 큰 밴드를 사용하여, 먼저 밴드를 스택의 둘레에 씌운 뒤, 밴드와 엔드플레이트 사이에 상기와 같이 신축장치들을 개재하고 그 신축정도를 조정하여 밴드에 장력을 형성시켜 스택을 조여줄 수 있게 됨으로써, 전술한 바와 같이 고리(環)형의 이음이 없는 밴드를 사용할 수 있게 된다.In addition, in the related art, the number of work is increased by welding and fixing the band-shaped band around the stack to the end plate while pulling at a predetermined pressure. However, according to the present invention, the joint is formed as a seamless loop type. Using a band whose inner circumference is large enough to accommodate the telecom units more than the circumference of the stack, first wrap the band around the stack, and then interpose the telecom telescopes as described above between the band and the endplate. By adjusting the degree of expansion and tension to the band to tighten the stack, it is possible to use a ring-like seamless band as described above.

따라서, 밴드를 당긴 상태에서 용접을 실시하는 난해한 작업을 실시할 필요가 없게 됨으로써 작업공수가 크게 줄게 된다.Therefore, it becomes unnecessary to perform the difficult work of welding in the state which pulled the band, and the work-work is greatly reduced.

한편, 본 발명에 따른 신축장치는 다양하게 구성하여 사용할 수 있는 바, 그 다른 한 예를 도 9를 참조하여 설명한다.On the other hand, the expansion and contraction device according to the present invention can be used in various configurations, another example thereof will be described with reference to FIG.

또 다른 구성의 신축장치(40)는 랙과 피니언 기어를 활용한 것으로, 사각관체 형상인 하우징(41)과, 상기 하우징(41)의 상부와 하부에 각각 삽입되어 상하방향으로 슬라이딩 이동가능하고 서로 마주보는 면에 각각의 랙기어(42a,43a)가 형성된 상부가압부재(42)와 하부가압부재(43), 이들 상부가압부재(42)와 하부가압부재(43)의 사이에 설치되어 상기 랙기어(42a,43a)에 치합되는 피니언기어(44)를 포함하여 구성된다.The expansion and contraction device 40 of another configuration utilizes a rack and pinion gear, and is inserted into the housing 41 having a rectangular tubular shape, and respectively inserted into the upper and lower portions of the housing 41 to be slidably movable in the vertical direction. The rack is provided between the upper pressing member 42 and the lower pressing member 43 having the rack gears 42a and 43a formed on the opposite surface, and between the upper pressing member 42 and the lower pressing member 43. And a pinion gear 44 meshed with the gears 42a and 43a.

따라서, 상기 피니언기어(44)의 조작방향에 따라 상기 상부가압부재(42)와 하부가압부재(43)가 하우징(41)으로부터 돌출되어 전체 길이가 증가되기도 하고, 또는 하우징(41)의 내측으로 인입되어 전체 길이가 수축되기도 하는 신축장치로서의 기능을 발휘하게 된다.Therefore, the upper pressing member 42 and the lower pressing member 43 may protrude from the housing 41 according to the operation direction of the pinion gear 44 to increase the overall length, or to the inside of the housing 41. It exhibits a function as an expansion and contraction device which is pulled in and shrinks its entire length.

한편, 상기 피니언기어(44)는 상기 하우징(41)의 중간 부분을 관통하는 회전 축(45)에 설치된다.On the other hand, the pinion gear 44 is installed on the rotation shaft 45 penetrating the middle portion of the housing 41.

상기 회전축(45)은 상기 하우징(41)보다 긴 길이로 형성되고, 그 일단에는 중앙에 육각의 공구홈(46a)이 형성된 스토퍼휠(46)이 장착되며, 타단에는 원판형 부재(47)가 고정된다.The rotating shaft 45 is formed to have a longer length than the housing 41, and one end thereof is equipped with a stopper wheel 46 having a hexagonal tool groove 46a formed at the center thereof, and a disc member 47 at the other end thereof. It is fixed.

또한, 상기 스토퍼휠(46)에 대응되는 상기 하우징(41)의 외측면에는 상기 스토퍼휠(46)이 삽입되는 고정홈(41a)이 형성되어 있으며, 이 고정홈(41a)과 상기 스토퍼휠(46)은 각각 세레이션(serration)가공되어 스토퍼휠(46)이 고정홈(41a)의 내부로 삽입되면 스토퍼휠(46)의 회전이 방지되도록 되어 있다.In addition, a fixing groove 41a into which the stopper wheel 46 is inserted is formed on an outer surface of the housing 41 corresponding to the stopper wheel 46, and the fixing groove 41a and the stopper wheel ( Each serration 46 is processed to prevent rotation of the stopper wheel 46 when the stopper wheel 46 is inserted into the fixing groove 41a.

따라서, 상기 스토퍼휠(46)을 실선 위치에서 회전시켜 회전축(45)과 일체로 상기 피니언기어(44)를 회전시킴으로써 그 방향에 따라 상/하부가압부재(42,43)를 신장 또는 축소 방향으로 이동시킬 수 있게 되며, 이와 같이 적절히 신축장치(40)의 길이를 조절한 후에는 상기 스토퍼휠(46)을 점선 위치 즉, 상기 고정홈(41a)내로 삽입하여 세레이션 결합에 의하여 고정시키면 피니언기어(44)의 고정에 의하여 상/하부가압부재(42,43)가 조절된 위치에 고정되어 있게 되므로 밴드(13)를 통해 설정된 체결압력을 유지할 수 있게 된다.Accordingly, by rotating the stopper wheel 46 in a solid line position to rotate the pinion gear 44 integrally with the rotary shaft 45, the upper / lower pressure members 42 and 43 in the extending or contracting direction according to the direction thereof. After adjusting the length of the expansion and contraction device 40 in this way, the stopper wheel 46 is inserted into the dotted line, that is, the fixing groove 41a is inserted into and fixed by the serration coupling. By the fixing of 44, the upper / lower pressure members 42 and 43 are fixed at the adjusted position, so that the fastening pressure set through the band 13 can be maintained.

한편, 신축장치(40)의 신축정도를 재조절할 필요가 있을 경우에는 상기 원판형부재(47)를 돌출된 점선 위치에서 실선 위치로 이동시키면 고정홈(41a)으로부터 스토퍼휠(46)이 빠져나오게 되므로 다시 공구를 사용하여 스토퍼휠(46)의 회전방향 위치를 조절할 수 있게 되며, 조절후 스토퍼휠(46)을 고정홈(41a)의 내부로 삽입할때도 상기 원판형 부재(47)를 잡아당겨 줌으로써 삽입 조작을 보다 용이하게 실시 할 수 있다.On the other hand, when it is necessary to readjust the degree of expansion and contraction of the expansion and contraction device 40, if the disc-shaped member 47 is moved from the protruding dotted line position to the solid line position, the stopper wheel 46 is released from the fixing groove 41a. Therefore, the position of the stopper wheel 46 can be adjusted by using a tool again, and when the stopper wheel 46 is inserted into the fixing groove 41a after the adjustment, the disc shaped member 47 is pulled out. By inserting, the insertion operation can be performed more easily.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 따르면, 분리판 모서리부의 체결압 과도 증가 없이 중심부 또는 시일 설치부 등의 필요 부분의 체결압력을 적절히 보강함과 동시에 분리판 전체적으로 균일한 압력분포를 형성할 수 있게 됨으로써 각 셀 간의 접촉저항이 감소되어 발전효율이 향상되고, 시일성능이 향상되며, 분리판의 파손 및 변형을 방지할 수 있게 되는 효과가 있다.As described above, according to the present invention, it is possible to appropriately reinforce the fastening pressure of the required portion such as the center part or the seal installation part without excessively increasing the fastening pressure of the corners of the separator plate and to form a uniform pressure distribution throughout the separator plate. The contact resistance between the cells is reduced, thereby improving power generation efficiency, improving sealing performance, and preventing breakage and deformation of the separator.

또한, 고리형의 이음이 없는 밴드를 사용할 수 있게 되어 용접을 실시할 필요가 없게 됨으로써 스택 조립 공수가 감소되는 효과가 있다.In addition, the use of the annular seamless band can be used to eliminate the need for welding, thereby reducing the number of stack assembly operations.

Claims (7)

삭제delete 다수의 적층된 분리판(11)과, 상기 분리판(11)의 양측 끝부분에 위치하는 엔드플레이트(12)와, 상기 분리판(11) 및 엔드플레이트(12) 전체를 감싸는 밴드(13)와, 상기 엔드플레이트(12)와 밴드(13)의 사이에 설치되는 다수의 신축장치를 포함하여 구성되고,A plurality of stacked separators 11, end plates 12 positioned at both ends of the separators 11, and bands 13 surrounding the separators 11 and the entire end plate 12. And a plurality of expansion and contraction devices installed between the end plate 12 and the band 13, 상기 신축장치는 중간에 위치하는 너트(21)와, 그 너트(21)의 상/하부로 각각 삽입 체결되는 상부볼트(22) 및 하부볼트(23)로 이루어지고, 상기 상부볼트(22)와 하부볼트(23)는 서로 반대 방향으로 나사산(22a,23a)이 형성된 것을 특징으로 하는 밴드 체결형 연료전지 스택.The expansion and contraction device is composed of a nut (21) located in the middle, the upper bolt 22 and the lower bolt 23 is inserted into the upper and lower portions of the nut 21, respectively, and the upper bolt 22 and The lower bolt 23 is a band fastening type fuel cell stack, characterized in that threads 22a and 23a are formed in opposite directions. 청구항 2에 있어서, 상기 신축장치의 일측 볼트의 상면에 밴드(13)의 길이방향에 대하여 수직한 방향으로 상기 밴드(13)의 폭 전체를 지지할 수 있는 길이의 직사각형 지지플레이트(24)가 형성된 것을 특징으로 하는 밴드 체결형 연료전지 스택.The rectangular support plate 24 having a length capable of supporting the entire width of the band 13 in a direction perpendicular to the longitudinal direction of the band 13 is formed on an upper surface of one side bolt of the expansion device. Band fastening fuel cell stack, characterized in that. 청구항 2에 있어서, 상기 밴드(13)는 이음이 없는 고리(環)형으로 형성된 것을 특징으로 하는 밴드 체결형 연료전지 스택.The band fastening type fuel cell stack of claim 2, wherein the band is formed in a seamless loop. 청구항 2에 있어서, 상기 신축장치는 사각관체 형상인 하우징(41)과, 상기 하우징(41)의 상부와 하부에 각각 삽입되어 상하방향으로 슬라이딩 이동가능하고 대응면에 각각의 랙기어(42a,43a)가 형성된 상부가압부재(42)와 하부가압부재(43), 상기 상부가압부재(42)와 하부가압부재(43)의 사이에 설치되어 상기 랙기어(42a,43a)에 치합되는 피니언기어(44)를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 밴드 체결형 연료전지 스택.The expansion and contracting apparatus of claim 2, wherein the expansion and contraction device is inserted into the housing 41 having a rectangular tubular shape, and is respectively inserted into the upper and lower portions of the housing 41 and slidably moves in the vertical direction. ) Is formed between the upper pressing member 42 and the lower pressing member 43, the upper pressing member 42 and the lower pressing member 43 is engaged with the rack gear (42a, 43a) ( Band fastening fuel cell stack, characterized in that comprising a 44). 청구항 5에 있어서, 상기 피니언기어(44)는 상기 하우징(41)의 중간 부분을 관통하는 회전축(45)에 설치되고, 상기 회전축(45)은 상기 하우징(41)보다 긴 길이로 형성되며, 그 일단에 중앙에 육각의 공구홈(46a)이 형성된 스토퍼휠(46)이 장착되고, 상기 하우징(41)의 외측면에 상기 스토퍼휠(46)이 삽입되는 고정홈(41a)이 형성되며, 상기 고정홈(41a)과 상기 스토퍼휠(46)은 각각 세레이션(serration) 가공되어 상호 결합 및 이탈 가능하도록 이루어진 것을 특징으로 하는 밴드 체결형 연료전지 스택.The pinion gear 44 is installed in the rotation shaft 45 penetrating the middle portion of the housing 41, the rotation shaft 45 is formed of a longer length than the housing 41, A stopper wheel 46 having a hexagonal tool groove 46a formed at one end thereof is mounted, and a fixing groove 41a into which the stopper wheel 46 is inserted is formed at an outer surface of the housing 41. Fixing groove (41a) and the stopper wheel 46 is a serration (band) type fuel cell stack, characterized in that each made to be coupled to and separated from each other. 청구항 6에 있어서, 상기 회전축(45)의 타단에 원판형 부재(47)가 고정된 것을 특징으로 하는 밴드 체결형 연료전지 스택.The band fastening type fuel cell stack according to claim 6, wherein a disc-shaped member (47) is fixed to the other end of the rotating shaft (45).
KR1020070028497A 2007-03-23 2007-03-23 Fuel cell stack with bands KR100884206B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020070028497A KR100884206B1 (en) 2007-03-23 2007-03-23 Fuel cell stack with bands

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020070028497A KR100884206B1 (en) 2007-03-23 2007-03-23 Fuel cell stack with bands

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20080086614A KR20080086614A (en) 2008-09-26
KR100884206B1 true KR100884206B1 (en) 2009-02-18

Family

ID=40025786

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020070028497A KR100884206B1 (en) 2007-03-23 2007-03-23 Fuel cell stack with bands

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR100884206B1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106207217A (en) * 2014-11-21 2016-12-07 现代自动车株式会社 The battery pile fastening structure of fuel cell

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100986535B1 (en) * 2008-03-12 2010-10-07 기아자동차주식회사 Bearing Stress Control Apparatus for Fuel Cell Vehicle
DE102013212899A1 (en) * 2013-07-02 2015-01-08 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Tension system for a fuel cell system
KR102153044B1 (en) 2013-11-11 2020-09-07 삼성전자주식회사 Flexible secondary battery
FR3036537A1 (en) 2015-05-22 2016-11-25 Michelin & Cie FUEL CELL

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20050039354A (en) * 2003-10-24 2005-04-29 현대자동차주식회사 A device for tightening stacks of fuel cell in electric vehicles
KR20050113712A (en) * 2004-05-25 2005-12-05 삼성에스디아이 주식회사 Stack for fuel cell and fuel cell system
KR20060082302A (en) * 2005-01-12 2006-07-18 삼성에스디아이 주식회사 Secondary battery module

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20050039354A (en) * 2003-10-24 2005-04-29 현대자동차주식회사 A device for tightening stacks of fuel cell in electric vehicles
KR20050113712A (en) * 2004-05-25 2005-12-05 삼성에스디아이 주식회사 Stack for fuel cell and fuel cell system
KR20060082302A (en) * 2005-01-12 2006-07-18 삼성에스디아이 주식회사 Secondary battery module

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106207217A (en) * 2014-11-21 2016-12-07 现代自动车株式会社 The battery pile fastening structure of fuel cell
KR101734622B1 (en) * 2014-11-21 2017-05-11 현대자동차주식회사 Combination structure of fuel cell stack
US9799895B2 (en) 2014-11-21 2017-10-24 Hyundai Motor Company Stack fastening structure of fuel cell
CN106207217B (en) * 2014-11-21 2019-08-16 现代自动车株式会社 The battery pile fastening structure of fuel cell

Also Published As

Publication number Publication date
KR20080086614A (en) 2008-09-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100884206B1 (en) Fuel cell stack with bands
JP6707648B2 (en) Fuel cell stack housing
JP5628105B2 (en) Fuel cell stack
JP2005142145A (en) Fastening structure of fuel cell stack
JP2005116404A (en) Seal structure of fuel cell
KR101479836B1 (en) Fuel cell with excellent clamping force
US20240063418A1 (en) Systems and methods of fuel cell stack compression
KR101836595B1 (en) Device for compensating assembling power of fuel cell stack
KR101806606B1 (en) Structure for mounting fuel cell stack
JP6580391B2 (en) Fuel cell stack and method of assembling the same
KR100569133B1 (en) A fuel cell module for electric vehicles
KR100819601B1 (en) A device for tightening stack of pemfc
US20230006238A1 (en) Fuel cell
KR20050036394A (en) Assembling structure for the pem fuelcell stack
CN113302339A (en) Solid state compressor and method of providing back pressure on a solid state compressor cell stack
US10454126B2 (en) Clamp assembly for a fuel cell stack and a method of assembling a fuel cell stack
KR101306349B1 (en) fastener for stack and fuel cell stack using the same
JP2005166386A (en) Fuel cell stack and its fastening method
KR20180066774A (en) Fastening band for fuel cell stack
JP6133114B2 (en) Assembly method of fuel cell stack
JP2008108485A (en) Fuel cell
EP3794662B1 (en) Improved enclosed fuel cell stack row
JP2000012068A (en) Fuel cell device
JP2010232127A (en) Manufacturing method of fuel cell stack

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E90F Notification of reason for final refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20130123

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20140203

Year of fee payment: 6

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20150202

Year of fee payment: 7

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20160202

Year of fee payment: 8

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170202

Year of fee payment: 9

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20180212

Year of fee payment: 10

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190211

Year of fee payment: 11

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20200210

Year of fee payment: 12