KR100921568B1 - Fuel Cell Seperator Having Differential Channel Length of Cooling Passage and Fuel Cell Stack with the Same - Google Patents

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Abstract

본 발명은 연료전지 스택 내에 설치되는 연료전지 분리판의 냉각 유로를 개선한 연료전지 스택에 관한 것이다. 본 발명의 실시예에 따른 연료전지 분리판은 막전극 접합체를 향하는 일면에서 전기화학반응을 위한 반응가스가 유동하도록 형성되는 반응가스 유로, 및 일면의 반대편에 해당하는 배면에서 냉각매체가 유동하도록 형성되는 냉각 유로를 포함한다. 냉각 유로는 복수 개의 채널들로 나누어지며, 반응가스 유로가 배열된 면적에 대응하는 면적 내에 배열된다. 그리고, 복수 개의 채널들 중 어느 일부인 제1 냉각 채널은 다른 일부인 제2 냉각 채널에 비해 짧은 채널 길이를 갖도록 형성되는 특징이 있다.The present invention relates to a fuel cell stack with improved cooling passages of a fuel cell separator installed in the fuel cell stack. The fuel cell separator according to the embodiment of the present invention is formed such that the reaction gas flow path is formed so that the reaction gas for the electrochemical reaction flows from one surface facing the membrane electrode assembly, and the cooling medium flows from the rear surface corresponding to the opposite side of the one surface. It includes a cooling passage. The cooling flow path is divided into a plurality of channels, and arranged in an area corresponding to the area in which the reaction gas flow paths are arranged. In addition, the first cooling channel, which is part of the plurality of channels, may be formed to have a shorter channel length than the second cooling channel, which is another part.

연료전지, 분리판, 산화제 가스, 채널, 길이, 냉각, 플러딩 Fuel cell, separator, oxidant gas, channel, length, cooling, flooding

Description

냉각 유로의 채널 길이가 서로 상이한 연료전지 분리판 및 이를 구비한 연료전지 스택{Fuel Cell Seperator Having Differential Channel Length of Cooling Passage and Fuel Cell Stack with the Same}Fuel cell separator having different channel lengths of cooling channel and fuel cell stack having same {Fuel Cell Seperator Having Differential Channel Length of Cooling Passage and Fuel Cell Stack with the Same}

본 발명은 수소와 산소의 전기화학반응에 의해 전기 에너지를 생성하는 연료전지 스택에 관한 것이며, 더욱 상세하게는 연료전지 스택 내에 설치되는 연료전지 분리판의 냉각 유로를 개선한 연료전지 스택에 관한 것이다.The present invention relates to a fuel cell stack that generates electrical energy by an electrochemical reaction between hydrogen and oxygen, and more particularly, to a fuel cell stack in which a cooling passage of a fuel cell separation plate installed in a fuel cell stack is improved. .

연료전지 스택(Stack)은 연료전지 시스템의 여러 구성요소들 중에서 수소와 산소가 전기화학적으로 반응하여 전기 에너지를 발생시키는 발전 구성요소이다. 이런 연료전지 스택은 전기 에너지를 발생시키는 최소의 단위로서 단위 전지를 구비하며, 이런 수 개 또는 수십 개의 단위 전지들이 직렬로 적층되는 구성을 갖는다. A fuel cell stack is a power generation component that generates electrical energy by electrochemically reacting hydrogen and oxygen among various components of a fuel cell system. Such a fuel cell stack has a unit cell as a minimum unit for generating electrical energy, and has a configuration in which several or tens of such unit cells are stacked in series.

단위 전지는 막전극 접합체(MEA ; Membrane Electrode Assembly)와, 이런 막전극 접합체의 양쪽 면에 각각 접하는 연료전지 분리판들로 이루어진다. 막전극 접합체는 수소 이온만을 선택적으로 통과시키는 고분자 전해질막을 구비하고, 이런 고분자 전해질막의 양쪽 면에 애노드 전극과 캐소드 전극이 접합된다. The unit cell is composed of a membrane electrode assembly (MEA) and fuel cell separators that are in contact with both sides of the membrane electrode assembly. The membrane electrode assembly includes a polymer electrolyte membrane for selectively passing only hydrogen ions, and an anode electrode and a cathode electrode are bonded to both surfaces of the polymer electrolyte membrane.

연료전지 분리판은 막전극 접합체의 해당하는 면에 반응가스인 연료 가스 또는 산화제 가스를 공급하면서, 잉여가스와 반응 생성물을 외부로 배출시키기 위한 반응가스 유로가 형성된다. 이러한 반응가스 유로는 별도의 구성요소로서 제작된 후에 연료전지 분리판에 부착될 수도 있지만, 일반적으로 연료전지 분리판의 일면에 홈과 같은 채널로 형성된다. 즉, 캐소드 분리판에는 막전극 접합체를 향하는 면에 산화제 가스 유로가 형성되고, 이런 산화제 가스 유로로 산소를 함유하는 산화제 가스(일명 "환원 가스"라고도 함)가 유입된다. 애노드 분리판에는 막전극 접합체를 향하는 면에 연료 가스 유로가 형성되고, 이런 연료 가스 유로로 수소를 함유하는 연료 가스가 유입된다. The fuel cell separator is provided with a reaction gas flow path for discharging the surplus gas and the reaction product to the outside while supplying a fuel gas or an oxidant gas that is a reaction gas to a corresponding surface of the membrane electrode assembly. The reaction gas flow path may be attached to the fuel cell separator after being manufactured as a separate component, but is generally formed as a groove-like channel on one surface of the fuel cell separator. That is, the oxidant gas flow path is formed in the cathode separation plate toward the membrane electrode assembly, and the oxidant gas containing oxygen (also called "reduction gas") flows into the oxidant gas flow path. In the anode separation plate, a fuel gas flow path is formed on a surface facing the membrane electrode assembly, and a fuel gas containing hydrogen flows into the fuel gas flow path.

연료전지 스택은 수소와 산소가 전기화학적으로 반응하는 과정에서 전기 에너지와 함께 내부 반응열이 발생된다. 연료전지 스택은 이와 같은 반응열을 원활하게 배출하기 위해서 1개 내지 3개 정도의 단위 전지마다 반응열을 회수하는 냉각부가 설치되는 것이 바람직하다. 연료전지 스택은 냉각부를 구성하는 방법으로서 산화제 가스 유로 또는 연료 가스 유로가 형성되지 않은 연료전지 분리판의 배면에 냉각매체가 유동할 수 있는 냉각 유로를 형성하고, 이런 냉각 유로를 갖는 면끼리 상호 포개지도록 연료전지 분리판들을 적층하는 방식이 있다. 그리고, 연료전지 스택은 냉각부를 구성하는 다른 방법으로서 연료전지 분리판의 배면에 냉각매체가 유동할 수 있는 냉각 유로를 형성하지만, 캐소드 분리판 또는 애노드 분리판 중에서 어느 하나에만 냉각 유로를 형성할 수도 있다. In the fuel cell stack, internal reaction heat is generated along with electrical energy in the process of reacting hydrogen and oxygen electrochemically. In order to smoothly discharge the reaction heat, the fuel cell stack is preferably provided with a cooling unit for recovering the reaction heat for each of one to three unit cells. The fuel cell stack is a method of configuring a cooling unit, and forms a cooling channel through which a cooling medium can flow on the back surface of a fuel cell separator in which an oxidant gas channel or a fuel gas channel is not formed, and the surfaces having such cooling channels overlap each other. There is a method of stacking fuel cell separator plates. In addition, the fuel cell stack forms a cooling flow path through which a cooling medium can flow on the rear surface of the fuel cell separation plate as another method of configuring the cooling unit. However, the fuel cell stack may also form the cooling flow path in only one of the cathode separation plate and the anode separation plate. have.

이와 같은 연료전지 스택은 고분자 전해질막의 물 함유 정도에 비례해서 수 소 이온 전도도가 높아지고, 연료전지 발전성능이 향상된다. 이로 인해 연료전지 스택은 고분자 전해질막이 건조해지지 않도록 고분자 전해질막을 적절하게 수화(hydration)시키는 것이 바람직하며, 적절한 범위 내로 연료 가스 또는 산화제 가스와 같은 반응가스를 가습시킨 상태로 공급한다. Such a fuel cell stack has a high hydrogen ion conductivity in proportion to the water content of the polymer electrolyte membrane, thereby improving fuel cell power generation performance. For this reason, the fuel cell stack preferably hydrates the polymer electrolyte membrane appropriately so as not to dry the polymer electrolyte membrane, and supplies a reactive gas such as fuel gas or oxidant gas in a humidified state within an appropriate range.

하지만, 연료전지 스택은 반응가스에 함유된 물이 과도하게 많아지거나, 캐소드 전극 측에 생성된 물이 원활하게 외부로 배출되지 못할 수 있다. 이와 같이 종래의 연료전지 스택은 산화제 가스 유로 내에 축적된 물이 전극을 향하는 산화제 가스의 공급을 방해함으로써, 연료전지 발전성능이 떨어지는 플러딩(flooding) 현상이 발생되는 문제점이 있다. However, the fuel cell stack may be excessively contained in the reaction gas, or water generated on the cathode electrode may not be discharged to the outside smoothly. As described above, the conventional fuel cell stack has a problem in that flooding phenomenon in which the fuel cell power generation performance is poor is generated because water accumulated in the oxidant gas flow path prevents supply of the oxidant gas toward the electrode.

종래의 연료전지 스택은 이러한 플러딩 현상을 해결하기 위해 일시적으로 연료 가스 또는 산화제 가스와 같은 반응가스를 일시적으로 다량 공급하여, 연료 가스 유로 또는 산화제 가스 유로에 축적된 물을 강제적으로 외부로 배출시키는 퍼지 방법을 적용하고 있다. 하지만, 이러한 연료전지 스택의 퍼지 방법은 반응가스를 전기화학반응에 이용하지 못하면서 다량의 반응가스를 외부로 배출시키기 때문에, 반응가스의 이용률이 낮은 문제점이 있다.In order to solve the flooding phenomenon, the conventional fuel cell stack temporarily supplies a large amount of reaction gas such as fuel gas or oxidant gas temporarily to purge water accumulated in the fuel gas passage or the oxidant gas passage to the outside forcibly. The method is being applied. However, such a purge method of the fuel cell stack has a problem in that the utilization rate of the reaction gas is low because the reaction gas is discharged to the outside without using the reaction gas in the electrochemical reaction.

본 발명은 앞서 설명한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로서, 종래와 같이 플러딩 현상을 해결하기 위해 퍼지 방법을 사용하지 않고서도 반응가스 유로 내에 축적되는 물을 외부로 원활하게 배출시킬 수 있는 연료전지 분리판 및 이를 구비한 연료전지 스택을 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention is proposed to solve the conventional problems as described above, it is possible to smoothly discharge the water accumulated in the reaction gas flow path to the outside without using a purge method to solve the flooding phenomenon as in the prior art It is an object of the present invention to provide a fuel cell separator and a fuel cell stack having the same.

본 발명의 실시예에 따른 연료전지 분리판은 막전극 접합체를 향하는 일면에서 전기화학반응을 위한 반응가스가 유동하도록 형성되는 반응가스 유로, 및 상기 일면의 반대편에 해당하는 배면에서 냉각매체가 유동하도록 형성되는 냉각 유로를 포함한다. 상기 냉각 유로는 복수 개의 채널들로 나누어지며, 상기 반응가스 유로가 배열된 면적에 대응하는 면적 내에 배열된다. 그리고, 상기 복수 개의 채널들 중 어느 일부인 제1 냉각 채널은 다른 일부인 제2 냉각 채널에 비해 짧은 채널 길이를 갖도록 형성된다. In the fuel cell separator according to the embodiment of the present invention, a reaction gas flow path is formed such that a reaction gas for electrochemical reaction flows from one surface facing the membrane electrode assembly, and a cooling medium flows from the rear surface corresponding to the opposite side of the one surface. And a cooling passage formed. The cooling passage is divided into a plurality of channels and arranged in an area corresponding to the area in which the reaction gas passage is arranged. The first cooling channel, which is part of the plurality of channels, is formed to have a shorter channel length than the second cooling channel which is another part.

상기 냉각 유로가 배열되는 면적은 상기 반응가스가 유입되는 부근의 입구측 영역에 대응하는 제1 냉각 유로 영역, 및 상기 반응가스가 배출되는 부근의 출구측 영역에 대응하는 제2 냉각 유로 영역을 포함한다. 상기 제1 냉각 채널은 상기 제1 냉각 유로 영역을 통과하도록 배열되고, 상기 제2 냉각 채널은 상기 제1 냉각 유로 영역과 상기 제2 냉각 유로 영역을 각각 통과하도록 배열된다. The area in which the cooling passages are arranged includes a first cooling passage region corresponding to an inlet side region in which the reaction gas flows in, and a second cooling passage region corresponding to an outlet side region in the vicinity in which the reaction gas is discharged. do. The first cooling channel is arranged to pass through the first cooling channel region, and the second cooling channel is arranged to pass through the first cooling channel region and the second cooling channel region, respectively.

상기 제2 냉각 유로 영역은 상기 제1 냉각 유로 영역에 비해 더 넓다. 상기 제1 냉각 채널 및 상기 제2 냉각 채널은 상기 반응가스 유로와 동일한 방향으로 진행하도록 각각 절곡되게 형성된다. The second cooling channel region is wider than the first cooling channel region. The first cooling channel and the second cooling channel are each bent so as to travel in the same direction as the reaction gas flow path.

상기 냉각 유로가 배열되는 면적은 상기 반응가스가 유입되는 부근의 입구측 영역에 대응하는 제1 냉각 유로 영역, 및 상기 반응가스가 배출되는 부근의 출구측 영역에 대응하면서 상기 제1 냉각 유로 영역에 비해 더 넓은 제2 냉각 유로 영역을 포함한다. 상기 제1 냉각 채널은 상기 제1 냉각 유로 영역을 통과하도록 배열되고, 상기 제2 냉각 채널은 상기 제2 냉각 유로 영역을 통과하도록 배열된다. An area in which the cooling passages are arranged may be formed in the first cooling passage region corresponding to the first cooling passage region corresponding to the inlet region near the inlet of the reaction gas and the outlet region near the outlet of the reaction gas. And a second cooling passage region that is wider than that. The first cooling channel is arranged to pass through the first cooling channel region, and the second cooling channel is arranged to pass through the second cooling channel region.

본 발명의 실시예에 따른 연료전지 스택은 수소와 산소의 전기화학반응에 의해 전기 에너지를 생성하는 복수 개의 단위 전지들이 적층 결합되고, 상기 단위 전지는 전해질막과 전극으로 이루어진 막전극 접합체, 및 상기 막전극 접합체의 양쪽 면에 각각 접하는 한 쌍의 연료전지 분리판을 포함한다. 상기 연료전지 분리판은 상기 막전극 접합체를 향하는 일면에서 전기화학반응을 위한 반응가스가 유동하도록 형성되는 반응가스 유로, 및 상기 일면의 반대편에 해당하는 배면에서 냉각매체가 유동하도록 형성되는 냉각 유로를 포함한다. 상기 냉각 유로는 복수 개의 채널들로 나누어지며, 상기 반응가스 유로가 배열된 면적에 대응하는 면적 내에 배열된다. 상기 복수 개의 채널들 중 어느 일부인 제1 냉각 채널은 다른 일부인 제2 냉각 채널에 비해 짧은 채널 길이를 갖도록 형성된다.In the fuel cell stack according to the embodiment of the present invention, a plurality of unit cells generating electrical energy by an electrochemical reaction between hydrogen and oxygen are stacked and coupled, and the unit cell is a membrane electrode assembly including an electrolyte membrane and an electrode, and the And a pair of fuel cell separators each in contact with both sides of the membrane electrode assembly. The fuel cell separator includes a reaction gas flow path formed to flow a reaction gas for an electrochemical reaction on one surface of the membrane electrode assembly, and a cooling flow path formed so that a cooling medium flows on a rear surface opposite to the one surface. Include. The cooling passage is divided into a plurality of channels and arranged in an area corresponding to the area in which the reaction gas passage is arranged. The first cooling channel, which is part of the plurality of channels, is formed to have a shorter channel length than the second cooling channel, which is another part.

연료전지 스택은 반응가스 유로 내에 축적되는 물을 증발시키고, 증발된 수증기를 미반응된 반응가스와 함께 외부로 배출시킴으로써, 플러딩 현상을 방지할 수 있다. 이로 인해 본 발명의 실시예에 따른 연료전지 스택은 플러딩 현상으로 인해 연료전지 발전성능이 저하되지 않고, 보다 안정적으로 전기 에너지를 생성할 수 있는 장점이 있다. The fuel cell stack may prevent flooding by evaporating water accumulated in the reaction gas flow path and discharging the vaporized water together with the unreacted reaction gas. For this reason, the fuel cell stack according to the embodiment of the present invention has an advantage of generating electrical energy more stably without degrading fuel cell power generation performance due to flooding phenomenon.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 연료전지 스택은 연료전지 분리판의 냉각 유로를 개선하여 반응가스 유로의 입구와 출구 사이에서 열회수 정도를 달리함으로써, 반응가스 유로의 출구 쪽에 축적되는 물을 보다 효과적으로 증발시켜서 플러딩 현상을 방지하는 장점이 있다.In addition, the fuel cell stack according to the embodiment of the present invention improves the cooling flow path of the fuel cell separation plate to vary the degree of heat recovery between the inlet and the outlet of the reaction gas flow path, thereby more effectively reducing the water accumulated at the outlet side of the reaction gas flow path. There is an advantage of preventing the flooding phenomenon by evaporation.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art may easily implement the present invention. As those skilled in the art would realize, the described embodiments may be modified in various different ways, all without departing from the spirit or scope of the present invention.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 연료전지 스택의 구성요소들을 개략적으로 나타낸 사시도이다.1 is a perspective view schematically illustrating components of a fuel cell stack according to a first embodiment of the present invention.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 연료전지 스택(100)은 수소와 산소를 전기화학적으로 반응시킴으로써 전기 에너지를 생성하는 발전 구성요소이다. 이런 연료전지 스택(100)은 전기 에너지를 발생시키는 최소의 단위로서 단위 전지(110)를 구비하며, 이러한 수 개 또는 수십 개의 단위 전지(110)들이 연속적으로 적층 배열된다. As shown in FIG. 1, the fuel cell stack 100 according to an exemplary embodiment of the present invention is a power generation component that generates electrical energy by electrochemically reacting hydrogen and oxygen. The fuel cell stack 100 includes a unit cell 110 as a minimum unit for generating electrical energy, and several or tens of such unit cells 110 are continuously stacked.

단위 전지(110)는 막전극 접합체(120)와, 이런 막전극 접합체의 양쪽 면에 접하는 연료전지 분리판(130, 140)들로 이루어진다. 그리고, 막전극 접합체(120)는 수소 이온만을 선택적으로 통과시키는 고분자 전해질막, 및 이런 고분자 전해질막의 양쪽 면에 각각 접합되는 전극을 구비한다. 그 외에 막전극 접합체(120)는 전극의 외측면에 반응가스를 전극까지 전달시키는 가스 확산층(Gas Diffusion Layer, GDL)을 더 구비한다.The unit cell 110 includes a membrane electrode assembly 120 and fuel cell separators 130 and 140 in contact with both sides of the membrane electrode assembly. The membrane electrode assembly 120 includes a polymer electrolyte membrane for selectively passing only hydrogen ions, and electrodes bonded to both surfaces of the polymer electrolyte membrane. In addition, the membrane electrode assembly 120 further includes a gas diffusion layer (GDL) for transferring a reaction gas to the electrode on the outer surface of the electrode.

연료전지 분리판(130, 140)은 그 일면에 홈과 같은 채널 형상의 반응가스 유로가 형성되어, 이런 반응가스 유로를 통해 반응가스가 유입된다. 연료전지 분리판(130, 140)은 캐소드 분리판(130)과 애노드 분리판(140)으로 구분될 수 있다. 캐소드 분리판(130)은 막전극 접합체(120)를 향하는 일면에 산화제 가스 유로가 형성되고, 이런 산화제 가스 유로로 산소를 함유하는 산화제 가스가 유입된다. 애노드 분리판(140)은 막전극 접합체(120)를 향하는 일면에 연료 가스 유로가 형성되고, 이런 연료 가스 유로로 수소를 함유하는 연료 가스가 유입된다. 연료전지 분리판(130, 140)은 상기 일면의 반대편에 해당하는 배면에 냉각 유로가 형성되어, 전기 에너지와 함께 발생되는 반응열을 제거한다. The fuel cell separation plates 130 and 140 have a channel-like reaction gas flow path formed on one surface thereof, and the reaction gas flows through the reaction gas flow path. The fuel cell separators 130 and 140 may be divided into a cathode separator 130 and an anode separator 140. The cathode separator 130 has an oxidant gas flow path formed on one surface thereof facing the membrane electrode assembly 120, and an oxidant gas containing oxygen flows into the oxidant gas flow path. The anode separation plate 140 has a fuel gas flow path formed on one surface facing the membrane electrode assembly 120, and a fuel gas containing hydrogen flows into the fuel gas flow path. The fuel cell separation plates 130 and 140 have a cooling flow path formed on a rear surface corresponding to the opposite side of the one surface to remove the reaction heat generated together with the electrical energy.

다수 개의 단위 전지(110)들이 적층된 집합체는 가장 외측의 양 단부에 엔드 플레이트(150)가 각각 결합된다. 이런 엔드 플레이트(150)에는 다수 개의 포트들이 형성되어, 반응가스 및 냉각매체가 단위 전지(110)의 내부로 유입된다. 다수 개의 포트들은 산화제 가스 입구(151), 산화제 가스 출구(152), 연료 가스 입구(153), 연료 가스 출구(154), 냉각매체 입구(155), 및 냉각매체 출구(156)이다.In the aggregate in which the plurality of unit cells 110 are stacked, the end plates 150 are respectively coupled to both outermost ends. A plurality of ports are formed in the end plate 150, and the reaction gas and the cooling medium flow into the unit cell 110. The plurality of ports are oxidant gas inlet 151, oxidant gas outlet 152, fuel gas inlet 153, fuel gas outlet 154, cooling medium inlet 155, and cooling medium outlet 156.

아래에서는 연료전지 분리판(130, 140)의 구조에 대해 보다 자세하게 설명한 다. 다만, 연료전지 분리판(130, 140) 중 캐소드 분리판(130)과 애노드 분리판(140)은 대략적으로 동일한 형상의 구조를 가지고 있어서, 캐소드 분리판(130)을 일례로 설명한다. Hereinafter, the structure of the fuel cell separators 130 and 140 will be described in more detail. However, since the cathode separator 130 and the anode separator 140 of the fuel cell separators 130 and 140 have a structure of approximately the same shape, the cathode separator 130 is described as an example.

도 2는 도 1에 도시된 연료전지 분리판으로서 산화제 가스 유로가 형성된 연료전지 분리판의 일면을 나타낸 평면도이다.FIG. 2 is a plan view illustrating one surface of a fuel cell separator in which an oxidant gas flow path is formed as the fuel cell separator illustrated in FIG. 1.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 캐소드 분리판(130)은 막전극 접합체(120)를 향하는 일면에 산화제 가스 유로(160)가 형성된다. 이러한 산화제 가스 유로(160)는 복수 개의 채널들로 나누어진다. 이러한 복수 개의 채널들은 동일한 유로 길이를 갖도록 각각 배열되면서도, 사형(serpentine)과 같이 구불구불하게 절곡된다. 다만, 산화제 가스 유로(160)는 일례로서 도 2에 도시된 바와 같은 배열 형상을 제시한 것일 뿐이며, 그 외에 평행 유로 또는 여러 유로 형상을 조합한 유로도 가능하다. As illustrated in FIGS. 1 and 2, the oxidant gas flow path 160 is formed on one surface of the cathode separator 130 facing the membrane electrode assembly 120. The oxidant gas flow path 160 is divided into a plurality of channels. The plurality of channels are each arranged to have the same flow path length, and are bent like serpentine. However, the oxidant gas flow path 160 is merely an arrangement as shown in FIG. 2 as an example, and in addition, a flow path in which parallel flow paths or various flow path shapes are combined is also possible.

캐소드 분리판(130)에는 산화제 가스 입구(151)와 연통되는 제1 산화제 가스 매니폴드(131)가 일측 코너에 형성되며, 이런 제1 산화제 가스 매니폴드(131)는 산화제 가스 유로(160)로 연결된다. 그리고, 캐소드 분리판(130)에는 산화제 가스 출구(152)와 연통되는 제2 산화제 가스 매니폴드(132)가 상기 일측 코너와 대각선으로 마주하는 타측 코너에 형성되며, 이런 제2 산화제 가스 매니폴드(132)도 산화제 가스 유로(160)에 연결된다. 이와 같은 구조로 인해 제1 산화제 가스 매니폴드(131)를 통해 공급되는 산화제 가스는 산화제 가스 유로(160)로 유입되고, 산화제 가스 유로(160)로부터 제2 산화제 가스 매니폴드(132)로 배출된다. The cathode separation plate 130 is formed with a first oxidant gas manifold 131 communicating with the oxidant gas inlet 151 at one corner, and the first oxidant gas manifold 131 is connected to the oxidant gas flow path 160. Connected. In addition, a second oxidant gas manifold 132 communicating with the oxidant gas outlet 152 is formed in the cathode separation plate 130 at the other corner facing the one side corner diagonally, and the second oxidant gas manifold ( 132 is also connected to the oxidant gas flow path 160. Due to the structure, the oxidant gas supplied through the first oxidant gas manifold 131 flows into the oxidant gas flow path 160 and is discharged from the oxidant gas flow path 160 to the second oxidant gas manifold 132. .

제1 연료 가스 매니폴드(133)와 제2 연료 가스 매니폴드(134)는 연료 가스를 애노드 분리판(140)의 연료 가스 유로로 공급하기 위한 것으로서, 캐소드 분리판(130)에 관통되게 형성된다. 캐소드 분리판(130)에는 제1 연료 가스 매니폴드(133)가 사각 코너 중 다른 일측 코너에 형성되고, 제2 연료 가스 매니폴드(134)가 사각 코너 중 나머지 하나의 타측 코너에 형성된다. The first fuel gas manifold 133 and the second fuel gas manifold 134 are for supplying fuel gas to the fuel gas flow path of the anode separation plate 140 and are formed to penetrate the cathode separation plate 130. . In the cathode separation plate 130, a first fuel gas manifold 133 is formed at the other corner of the square corner, and a second fuel gas manifold 134 is formed at the other corner of the other one of the square corners.

제1 냉각매체 매니폴드(135)는 제1 산화제 가스 매니폴드(131)와 제1 연료 가스 매니폴드(133)가 위치한 동일한 일측 가장자리 부근에 위치하고, 제2 냉각매체 매니폴드(136)도 제2 산화제 가스 매니폴드(132)와 제2 연료 가스 매니폴드(133)가 위치한 동일한 타측 가장자리 부근에 위치한다. 제1 냉각매체 매니폴드(135)와 제2 냉각매체 매니폴드(136)는 아래에서 설명할 냉각 유로에 각각 연통된다.The first cooling medium manifold 135 is located near the same side edge where the first oxidant gas manifold 131 and the first fuel gas manifold 133 are located, and the second cooling medium manifold 136 is also the second. It is located near the same other edge where the oxidant gas manifold 132 and the second fuel gas manifold 133 are located. The first cooling medium manifold 135 and the second cooling medium manifold 136 are respectively communicated with the cooling flow path to be described below.

연료전지 스택(100)은 산화제 가스에 함유된 산소와, 연료 가스에 함유된 수소를 전기화학적으로 반응시킴으로써, 전기 에너지를 생성한다. 이때, 산화제 가스와 연료 가스는 막전극 접합체(120)의 고분자 전해질막이 건조해지면, 수소 이온 전도도가 낮아지기 때문에, 적절하게 가습된 상태로 공급된다. 연료전지 스택(100)은 산화제 가스 또는 연료 가스가 과도하게 가습되지 않더라도, 전기화학반응의 부산물로 생성된 물이 산화제 가스 유로(160)에 축적된다. 이러한 산화제 가스 유로(160)에 축적된 물은 전극을 향하는 산화제 가스의 공급을 방해하면서, 연료전지 발전성능이 떨어지는 플러딩(flooding) 현상을 유발한다. 특히, 연료전지 스택(100)은 산화제 가스 유로(160)의 입구 영역에서 출구 영역으로 진행하면서, 전기화학반응의 부산물로 생성된 물이 산화제 가스에 점진적으로 증가하게 된다. 이로 인해 산화제 가스 유로(160)는 그 입구 영역에 비해 출구 영역 쪽에서 물이 축적되어, 이러한 물이 플러딩 현상을 유발시키는 원인이 된다. 이런 연료전지 스택(100) 내에 생성되는 물은 산화제 가스 유로(160), 뿐만 아니라 고분자 전해질막을 거쳐 연료 가스 유로에도 동일하게 축적된다. The fuel cell stack 100 generates electrical energy by electrochemically reacting oxygen contained in an oxidant gas and hydrogen contained in a fuel gas. At this time, when the polymer electrolyte membrane of the membrane electrode assembly 120 is dried, the oxidant gas and the fuel gas are supplied in a humidified state because the hydrogen ion conductivity is lowered. In the fuel cell stack 100, even though the oxidant gas or the fuel gas is not excessively humidified, water generated as a byproduct of the electrochemical reaction is accumulated in the oxidant gas flow path 160. The water accumulated in the oxidant gas flow path 160 interferes with the supply of the oxidant gas toward the electrode and causes a flooding phenomenon in which fuel cell power generation performance is poor. In particular, as the fuel cell stack 100 proceeds from the inlet region to the outlet region of the oxidant gas flow path 160, water generated as a byproduct of the electrochemical reaction gradually increases in the oxidant gas. As a result, water is accumulated in the oxidant gas flow path 160 in the outlet region compared to the inlet region, which causes the water to cause flooding. Water generated in the fuel cell stack 100 is equally accumulated in the fuel gas flow path through the oxidant gas flow path 160 and the polymer electrolyte membrane.

연료전지 스택(100)은 이와 같은 플러딩 현상을 감소시키기 위해서 산화제 가스 또는 연료 가스에 가습되는 조건을 낮출 수도 있다. 이로 인해, 연료전지 스택(100)은 산화제 가스 유로(160)와 연료 가스 유로와 같은 반응가스 유로의 출구 부근에서 물이 축적되는 것을 저감시킬 수 있다. 하지만, 연료전지 스택(100)은 반응가스 유로의 입구 부근에서 반응가스의 가습 정도가 낮아서, 반응가스 유로의 입구 부근에 위치하는 고분자 전해질막의 수소 이온 전도도가 낮아질 수 있다. The fuel cell stack 100 may lower the condition of humidifying the oxidant gas or the fuel gas in order to reduce the flooding phenomenon. As a result, the fuel cell stack 100 can reduce the accumulation of water near the outlet of the oxidant gas flow path 160 and the reaction gas flow path such as the fuel gas flow path. However, the fuel cell stack 100 may have a low degree of humidification of the reaction gas near the inlet of the reaction gas flow path, thereby lowering the hydrogen ion conductivity of the polymer electrolyte membrane located near the inlet of the reaction gas flow path.

따라서, 본 발명의 실시예에 따른 연료전지 스택(100)은 산화제 가스 또는 연료 가스와 같은 반응가스의 가습 조건을 적절하게 유지하면서도, 연료전지 분리판(130, 140)을 다음과 같이 개선함으로써, 반응가스 유로의 출구 부근에 주로 축적되는 물을 원활하게 증발 제거한다.Accordingly, the fuel cell stack 100 according to the embodiment of the present invention improves the fuel cell separation plates 130 and 140 as follows while maintaining appropriate humidification conditions of the reaction gas such as an oxidant gas or a fuel gas. The water mainly accumulated near the outlet of the reaction gas flow path is evaporated and removed smoothly.

도 3은 도 2에 도시된 연료전지 분리판으로서 냉각 유로가 형성된 연료전지 분리판의 배면을 나타낸 평면도이다.3 is a plan view illustrating a rear surface of a fuel cell separator in which a cooling passage is formed as the fuel cell separator illustrated in FIG. 2.

도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 연료전지 스택(100)은 반응가스 유로인 산화제 가스 유로(160)의 반대편에 해당하는 배면에 냉각 유로가 형성된다. 이러한 냉각 유로는 산화제 가스 유로(160)가 배열된 면적에 대응하는 면적 내에 배열 되며, 복수 개의 채널들로 나누어진다. 특히 본 발명의 실시예에 따른 연료전지 분리판은 복수 개의 채널들 중 어느 일부인 제1 냉각 채널(170)이 다른 일부인 제2 냉각 채널(180)에 비해 짧은 채널 길이를 갖도록 형성되는 특징이 있다.As illustrated in FIGS. 1 to 3, the fuel cell stack 100 has a cooling passage formed on a rear surface of the fuel cell stack 100 that is opposite to the oxidant gas passage 160. The cooling passage is arranged in an area corresponding to the area in which the oxidant gas passage 160 is arranged, and is divided into a plurality of channels. In particular, the fuel cell separator according to the embodiment of the present invention is characterized in that the first cooling channel 170, which is part of the plurality of channels, is formed to have a shorter channel length than the second cooling channel 180, which is another part.

이러한 냉각 유로는 일례로서 다음과 같은 구조로 형성된다. 냉각 유로가 배열되는 면적은 제1 냉각 유로 영역(171)과, 제2 냉각 유로 영역(181)으로 구분되게 설정될 수 있다. 제1 냉각 유로 영역(171)은 제1 산화제 가스 매니폴드(131)를 통해 산화제 가스 유로(160)로 산화제 가스가 유입되는 부근의 입구측 영역에 대응하는 영역이다. 제2 냉각 유로 영역(181)은 제1 냉각 유로 영역(171)을 제외한 나머지 영역으로서, 산화제 가스가 산화제 가스 유로(160)로부터 제2 산화제 가스 매니폴드(132)로 배출되는 부근의 영역에 대응하는 영역이다. Such a cooling passage is formed in the following structure as an example. The area in which the cooling passages are arranged may be set to be divided into the first cooling passage region 171 and the second cooling passage region 181. The first cooling channel region 171 corresponds to an inlet side region in which the oxidant gas flows into the oxidant gas channel 160 through the first oxidant gas manifold 131. The second cooling channel region 181 is a region other than the first cooling channel region 171 and corresponds to a region in which the oxidant gas is discharged from the oxidant gas passage 160 to the second oxidant gas manifold 132. It is an area.

냉각 유로는 격벽에 의해 4개의 채널들로 나누어지는데, 이러한 4개의 채널들이 각각 2개씩 하나의 그룹으로 설정됨으로써 제1 냉각 채널(170)과 제2 냉각 채널(180)로 분기된다. The cooling flow path is divided into four channels by the partition wall, and each of the four channels is set into one group so as to branch into the first cooling channel 170 and the second cooling channel 180.

제1 냉각 채널(170)은 제1 냉각 유로 영역(171)을 통과하도록 배열된다. 그러면, 제1 냉각 채널(170)로 유입되는 냉각매체는 제1 냉각매체 매니폴드(135)에서 제1 냉각 유로 영역(171)을 거쳐, 제2 냉각매체 매니폴드(136)로 배출된다. The first cooling channel 170 is arranged to pass through the first cooling channel region 171. Then, the cooling medium flowing into the first cooling channel 170 is discharged from the first cooling medium manifold 135 to the second cooling medium manifold 136 through the first cooling channel region 171.

반면, 제2 냉각 채널(180)은 제1 냉각 유로 영역(171)과 제2 냉각 유로 영역(181)을 각각 통과하도록 배열된다. 그러면, 제2 냉각 채널(180)로 유입되는 냉각매체는 제1 냉각매체 매니폴드(135)에서 제1 냉각 유로 영역(171)과 제2 냉각 유로 영역(181)을 각각 거쳐, 제2 냉각매체 매니폴드(136)로 배출된다. On the other hand, the second cooling channel 180 is arranged to pass through the first cooling channel region 171 and the second cooling channel region 181, respectively. Then, the cooling medium flowing into the second cooling channel 180 passes through the first cooling channel region 171 and the second cooling channel region 181 in the first cooling medium manifold 135, respectively. Ejected to manifold 136.

제1 냉각 채널(170) 및 제2 냉각 채널(180)은 산화제 가스 유로(160)과 대략적으로 동일한 방향으로 진행하도록 각각 절곡되게 형성된다. 또한, 제2 냉각 유로 영역(181)은 제1 냉각 유로 영역(171)에 비해 더 넓은 영역을 차지하도록 형성된다. The first cooling channel 170 and the second cooling channel 180 are formed to be bent to travel in substantially the same direction as the oxidant gas flow path 160. In addition, the second cooling channel region 181 is formed to occupy a wider area than the first cooling channel region 171.

이와 같이 제2 냉각 채널(180)은 제1 냉각 채널(170)에 비해 상대적으로 긴 채널 길이를 갖기 때문에, 제1 냉각 채널(170)에 비해 상대적으로 유동 저항이 크다. 그리고, 제2 냉각 채널(180)은 제1 냉각 채널(170)에 비해 상대적으로 유동 저항이 크기 때문에, 동일한 채널 폭이라면 채널 내로 유입되는 냉각매체의 유량도 상대적으로 적어진다. 따라서, 제2 냉각 유로 영역(181)은 제1 냉각 유로 영역(171)에 비해 상대적으로 냉각효과가 낮아진다. As such, since the second cooling channel 180 has a relatively longer channel length than the first cooling channel 170, the flow resistance is larger than that of the first cooling channel 170. In addition, since the second cooling channel 180 has a larger flow resistance than the first cooling channel 170, the flow rate of the cooling medium flowing into the channel is also relatively small if the channel width is the same. Therefore, the cooling effect of the second cooling channel region 181 is relatively lower than that of the first cooling channel region 171.

더욱이 본 발명의 실시예에 따른 제2 냉각 채널(180)은 제1 냉각 유로 영역(171)와 제2 냉각 유로 영역(181)을 순차적으로 통과하도록 배열된다. 이렇게 제2 냉각 채널(180)로 유입된 냉각매체는 제1 냉각 유로 영역(171)에서 1차적으로 열교환이 이뤄지고, 제2 냉각 유로 영역(181)에서 제2 냉각매체 매니폴드(136)로 진행할수록 열교환 능력이 감소한다.Furthermore, the second cooling channel 180 according to the embodiment of the present invention is arranged to sequentially pass through the first cooling channel region 171 and the second cooling channel region 181. The cooling medium introduced into the second cooling channel 180 is primarily heat exchanged in the first cooling channel region 171, and proceeds from the second cooling channel region 181 to the second cooling medium manifold 136. The more heat exchange capacity decreases.

따라서, 제2 냉각 유로 영역(181)은 제1 냉각 유로 영역(171)에 비해 상대적으로 냉각효과가 낮아서, 산화제 가스는 산화제 가스 유로(160)의 입구 영역에 비해 산화제 가스 유로(160)의 출구 영역에서 더 높은 온도가 유지된다. 즉, 본 발명의 실시예에 따른 연료전지 스택(100)은 냉각매체의 유량과 반응가스의 가습 정도를 동일하게 적용하는 종래 연료전지 스택에 비교할 때, 산화제 가스 유로(160) 의 출구 영역에 축적되는 물을 수증기로 보다 원활하게 증발시켜 제거할 수 있다.Accordingly, the second cooling channel region 181 has a lower cooling effect than the first cooling channel region 171, so that the oxidant gas is exited from the oxidant gas channel 160 compared to the inlet region of the oxidant gas channel 160. Higher temperatures are maintained in the region. That is, the fuel cell stack 100 according to the exemplary embodiment of the present invention accumulates in the outlet region of the oxidant gas flow path 160 when compared with the conventional fuel cell stack in which the flow rate of the cooling medium and the humidification degree of the reaction gas are equally applied. The water can be removed by evaporation with water vapor more smoothly.

이와 같은 냉각 유로(170, 180)는 캐소드 분리판 (130) 뿐만 아니라, 반응가스로서 연료 가스를 이용하는 애노드 분리판(140)에도 동일하게 적용될 수 있다. 이때 캐소드 분리판(130)과 애노드 분리판(140)은 냉각 유로(170, 180)가 형성된 면이 상호 접하도록 적층된 경우에, 냉각 유로(170, 180)가 하나의 유로로서 동일한 흐름을 갖는 것이 바람직하다. 이와 같은 사항을 고려하여 애노드 분리판(140)에 형성되는 냉각 유로(170, 180)는 캐소드 분리판(130)에 형성되는 냉각 유로(170, 180)와 좌우 대칭 형태인 것이 바람직하다.The cooling passages 170 and 180 may be equally applied to the anode separation plate 140 using the fuel gas as the reaction gas as well as the cathode separation plate 130. At this time, when the cathode separator plate 130 and the anode separator plate 140 are laminated so that the surfaces on which the cooling passages 170 and 180 are formed are in contact with each other, the cooling passages 170 and 180 have the same flow as one flow passage. It is preferable. In consideration of such matters, the cooling flow paths 170 and 180 formed in the anode separation plate 140 may be symmetrical with the cooling flow paths 170 and 180 formed in the cathode separation plate 130.

도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 연료전지 분리판의 배면을 나타낸 평면도이다.4 is a plan view illustrating a rear surface of a fuel cell separator according to a second embodiment of the present invention.

도 4에 도시된 바와 같이, 제1 냉각 유로 영역(271)은 제1 반응가스 매니폴드를 통해 반응가스 유로로 반응가스가 유입되는 부근의 입구측 영역에 대응하는 영역이다. 제2 냉각 유로 영역(281)은 제1 냉각 유로 영역(271)을 제외한 나머지 영역으로서, 반응가스가 반응가스 유로로부터 제2 반응가스 매니폴드로 배출되는 부근의 영역에 대응하는 영역이다. As shown in FIG. 4, the first cooling channel region 271 is a region corresponding to an inlet side region in which the reaction gas flows into the reaction gas passage through the first reaction gas manifold. The second cooling channel region 281 is a region other than the first cooling channel region 271, and is a region corresponding to a region in which the reaction gas is discharged from the reaction gas passage to the second reaction gas manifold.

냉각 유로는 격벽에 의해 4개의 채널들로 나누어지는데, 이러한 4개의 채널들이 각각 2개씩 하나의 그룹으로 설정됨으로써 제1 냉각 채널(270)과 제2 냉각 채널(280)로 분기된다. 제1 냉각 채널(270)은 제1 냉각 유로 영역(271)의 냉각을 담당하도록 배열되고, 제2 냉각 채널(280)은 제2 냉각 유로 영역(281)의 냉각을 담당하도록 배열된다. The cooling flow path is divided into four channels by the partition wall, and each of the four channels is set in one group so as to branch into the first cooling channel 270 and the second cooling channel 280. The first cooling channel 270 is arranged to be responsible for cooling of the first cooling channel region 271, and the second cooling channel 280 is arranged to be responsible for cooling of the second cooling channel region 281.

이때, 제1 냉각 채널(270) 및 제2 냉각 채널(280)은 반응가스 유로와 대략적으로 동일한 방향으로 진행하도록 각각 절곡되게 형성되고, 제2 냉각 유로 영역(281)은 제1 냉각 유로 영역(271)에 비해 상대적으로 넓은 면적을 차지한다. 대략적으로 제1 냉각 유로 영역(271)은 냉각 유로가 배열되는 면적 중 1/3 이내로 형성되고, 제2 냉각 유로 영역(281)은 냉각 유로가 배열되는 면적 중 2/3 이상으로 형성된다. In this case, the first cooling channel 270 and the second cooling channel 280 are formed to be bent in the same direction as the reaction gas flow path, respectively, and the second cooling flow path region 281 is formed in the first cooling flow path region ( It occupies a relatively large area compared to 271). In general, the first cooling channel region 271 is formed within one third of the area in which the cooling channels are arranged, and the second cooling channel region 281 is formed in at least two thirds of the area in which the cooling channels are arranged.

이와 같이 제2 실시예에 따른 연료전지 분리판은 제1 냉각 유로 영역(271)과 제2 냉각 유로 영역(281)의 각 넓이를 달리함으로써, 상대적인 냉각효과가 달라지게 할 수도 있다. 그러면, 연료전지 분리판은 반응가스 유로의 출구 영역에서 더 높은 온도가 유지하여, 반응가스 유로의 출구 영역에 축적되는 물을 수증기로 보다 원활하게 증발시켜 제거할 수 있다.As described above, in the fuel cell separator according to the second embodiment, the relative cooling effect may be changed by varying the widths of the first cooling channel region 271 and the second cooling channel region 281. As a result, the fuel cell separator may maintain a higher temperature in the outlet region of the reaction gas flow path, and more efficiently evaporate and remove water accumulated in the outlet area of the reaction gas flow path with water vapor.

연료전지 분리판은 상기와 같이 제1 냉각 유로 영역(271)과 제2 냉각 유로 영역(281)의 각 넓이 또는 냉각효과를 달리할 수 있다면, 제1 냉각 채널(270)과 제2 냉각 채널(280)의 각 채널 수를 동수(同數)의 조합으로 구성하거나 다른 수의 조합으로 구성하여도 무방하다. The fuel cell separator may have different widths or cooling effects of the first cooling channel region 271 and the second cooling channel region 281 as described above, and the first cooling channel 270 and the second cooling channel ( Each channel number 280 may be configured in the same number or in a different number.

즉, 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것이 당연하다.That is, the preferred embodiments of the present invention have been described, but the present invention is not limited thereto, and various modifications and changes can be made within the scope of the claims, the detailed description of the invention, and the accompanying drawings. Naturally, it belongs to the range of.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 연료전지 스택의 구성요소들을 개략적으로 나타낸 사시도이다.1 is a perspective view schematically illustrating components of a fuel cell stack according to a first embodiment of the present invention.

도 2는 도 1에 도시된 연료전지 분리판으로서 산화제 가스 유로가 형성된 연료전지 분리판의 일면을 나타낸 평면도이다.FIG. 2 is a plan view illustrating one surface of a fuel cell separator in which an oxidant gas flow path is formed as the fuel cell separator illustrated in FIG. 1.

도 3은 도 2에 도시된 연료전지 분리판으로서 냉각 유로가 형성된 연료전지 분리판의 배면을 나타낸 평면도이다.3 is a plan view illustrating a rear surface of a fuel cell separator in which a cooling passage is formed as the fuel cell separator illustrated in FIG. 2.

도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 연료전지 분리판의 배면을 나타낸 평면도이다. 4 is a plan view illustrating a rear surface of a fuel cell separator according to a second embodiment of the present invention.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>

100 : 연료전지 스택 110 : 단위 전지100: fuel cell stack 110: unit cell

120 : 막전극 접합체 130 : 캐소드 분리판120: membrane electrode assembly 130: cathode separator

140 : 애노드 분리판 160 : 산화제 가스 유로140: anode separation plate 160: oxidant gas flow path

170, 270 : 제1 냉각 채널 180, 280 : 제2 냉각 채널170, 270: first cooling channel 180, 280: second cooling channel

Claims (6)

연료전지 스택의 단위 전지를 이루는 구성요소이면서 막전극 접합체에 접하는 연료전지 분리판으로서, A fuel cell separator that is a component of a unit cell of a fuel cell stack and is in contact with a membrane electrode assembly, 상기 막전극 접합체를 향하는 일면에서 전기화학반응을 위한 반응가스가 유동하도록 형성되는 반응가스 유로; 및 상기 일면의 반대편에 해당하는 배면에서 냉각매체가 유동하도록 형성되는 냉각 유로;를 포함하고,A reaction gas flow path formed to flow a reaction gas for an electrochemical reaction on one surface of the membrane electrode assembly; And a cooling channel formed to flow the cooling medium on the rear surface corresponding to the opposite side of the one surface. 상기 냉각 유로는 복수 개의 채널들로 나누어지며, 상기 반응가스 유로가 배열된 면적에 대응하는 면적 내에 배열되고, The cooling passage is divided into a plurality of channels, arranged in an area corresponding to the area in which the reaction gas flow path is arranged, 상기 복수 개의 채널들 중 어느 일부인 제1 냉각 채널은 다른 일부인 제2 냉각 채널에 비해 짧은 채널 길이를 갖도록 형성되며The first cooling channel, which is part of the plurality of channels, is formed to have a shorter channel length than the second cooling channel, which is a part of the plurality of channels. 상기 제1 냉각 채널 및 상기 제2 냉각 채널은 냉각매체가 유입되는 제1 냉각매체 매니폴드 및 냉각매체가 배출되는 제2 냉각 매체 매니폴드와 연통되고,The first cooling channel and the second cooling channel communicate with a first cooling medium manifold into which the cooling medium is introduced and a second cooling medium manifold from which the cooling medium is discharged; 상기 냉각 유로가 배열되는 면적은 상기 반응가스가 유입되는 부근의 입구측 영역에 대응하는 제1 냉각 유로 영역 및 상기 반응가스가 배출되는 부근의 출구측 영역에 대응하는 제2 냉각 유로 영역을 포함하고,The area in which the cooling flow paths are arranged includes a first cooling flow path region corresponding to an inlet side region in which the reaction gas flows in and a second cooling flow path region corresponding to an outlet side region in the vicinity in which the reaction gas is discharged; , 상기 제1 냉각 채널은 분기되어 상기 제1 냉각 유로 영역을 통과하도록 배열되고, 상기 제2 냉각 채널은 분기되어 상기 제2 냉각 유로 영역을 통과하도록 배열되어 상기 제1 냉각 채널과 상기 제2 냉각 채널은 서로 다른 영역을 냉각하는 연료전지 분리판.The first cooling channel is branched and arranged to pass through the first cooling channel region, and the second cooling channel is branched and arranged to pass through the second cooling channel region so that the first cooling channel and the second cooling channel are arranged. Is a fuel cell separator that cools different areas. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 제1 냉각 채널은 상기 제1 냉각 유로 영역과 상기 제2 냉각 유로 영역 중에서 상기 제1 냉각 유로 영역만 통과하도록 배열되고, 상기 제2 냉각 채널은 상기 제1 냉각 유로 영역과 상기 제2 냉각 유로 영역 중에서 상기 제2 냉각 유로 영역만 통과하도록 배열된 연료전지 분리판.The first cooling channel is arranged to pass only the first cooling channel region among the first cooling channel region and the second cooling channel region, and the second cooling channel is the first cooling channel region and the second cooling channel. And a fuel cell separation plate arranged to pass only through the second cooling channel region. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 제1 냉각매체 매니폴드와 제1 반응가스 매니폴드는 동일한 일측 가장자리 부근에 위치하고, 제2 냉각매체 매니폴드와 제2 반응가스 매니폴드는 동일한 타측 가장자리 부근에 위치하며, 상기 제1 반응가스 매니폴드는 일측 코너에 형성되고, 상기 제2반응가스 매니폴드는 상기 일측 코너와 대각선으로 마주하는 타측 코너에 위치하는 연료전지 분리판.The first cooling medium manifold and the first reaction gas manifold are located near the same one edge, the second cooling medium manifold and the second reaction gas manifold are located near the same other edge and the first reaction gas manifold Is formed at one corner, and the second reaction gas manifold is disposed at the other corner facing the one corner diagonally. 제 3 항에 있어서,The method of claim 3, wherein 상기 제1 냉각 유로 영역은 냉각 유로가 배열되는 면적 중 1/3 이내로 형성되고, 제2 냉각 유로 영역은 냉각 유로가 배열되는 면적 중 2/3 이상으로 형성된 연료전지 분리판.And the first cooling channel region is formed within 1/3 of the area where the cooling channel is arranged, and the second cooling channel region is formed by at least 2/3 of the area where the cooling channel is arranged. 연료전지 스택의 단위 전지를 이루는 구성요소이면서 막전극 접합체에 접하는 연료전지 분리판으로서,A fuel cell separator that is a component of a unit cell of a fuel cell stack and is in contact with a membrane electrode assembly, 상기 막전극 접합체를 향하는 일면에서 전기화학반응을 위한 반응가스가 유동하도록 형성되는 반응가스 유로; 및 상기 일면의 반대편에 해당하는 배면에서 냉각매체가 유동하도록 형성되는 냉각 유로;를 포함하고,A reaction gas flow path formed to flow a reaction gas for an electrochemical reaction on one surface of the membrane electrode assembly; And a cooling channel formed to flow the cooling medium on the rear surface corresponding to the opposite side of the one surface. 상기 냉각 유로는 복수 개의 채널들로 나누어지며, 상기 반응가스 유로가 배열된 면적에 대응하는 면적 내에 배열되고, The cooling passage is divided into a plurality of channels, arranged in an area corresponding to the area in which the reaction gas flow path is arranged, 상기 복수 개의 채널들 중 어느 일부인 제1 냉각 채널은 다른 일부인 제2 냉각 채널에 비해 짧은 채널 길이를 갖도록 형성되며The first cooling channel, which is part of the plurality of channels, is formed to have a shorter channel length than the second cooling channel, which is a part of the plurality of channels. 상기 제1 냉각 채널 및 상기 제2 냉각 채널은 냉각매체가 유입되는 제1 냉각매체 매니폴드 및 냉각매체가 배출되는 제2 냉각 매체 매니폴드와 연통되고,The first cooling channel and the second cooling channel communicate with a first cooling medium manifold into which the cooling medium is introduced and a second cooling medium manifold from which the cooling medium is discharged; 상기 냉각 유로가 배열되는 면적은 상기 반응가스가 유입되는 부근의 입구측 영역에 대응하는 제1 냉각 유로 영역 및 상기 반응가스가 배출되는 부근의 출구측 영역에 대응하는 제2 냉각 유로 영역을 포함하고,The area in which the cooling flow paths are arranged includes a first cooling flow path region corresponding to an inlet side region in which the reaction gas flows in and a second cooling flow path region corresponding to an outlet side region in the vicinity in which the reaction gas is discharged; , 상기 제1 냉각 채널은 분기되어 상기 제1 냉각 유로 영역과 상기 제2 냉각 유로 영역 중에서 상기 제1 냉각 유로 영역만 통과하도록 배열되고, 상기 제2 냉각 채널은 분기되어 상기 상기 제1 냉각 유로 영역 및 제2 냉각 유로 영역을 통과하도록 배열되어 상기 제1 냉각 채널과 상기 제2 냉각 채널은 서로 다른 영역을 냉각하는 연료전지 분리판.The first cooling channel is branched and arranged to pass only the first cooling channel region among the first cooling channel region and the second cooling channel region, and the second cooling channel is branched to provide the first cooling channel region and And a second cooling channel arranged to pass through a second cooling channel region, wherein the first cooling channel and the second cooling channel cool different regions. 수소와 산소의 전기화학반응에 의해 전기 에너지를 생성하는 복수 개의 단위 전지들이 적층 결합되고,A plurality of unit cells for generating electrical energy by the electrochemical reaction of hydrogen and oxygen are laminated and bonded, 상기 단위 전지는 전해질막과 전극으로 이루어진 막전극 접합체; 및 상기 막전극 접합체의 양쪽 면에 각각 접하는 한 쌍의 연료전지 분리판;을 포함하며,The unit cell may include a membrane electrode assembly including an electrolyte membrane and an electrode; And a pair of fuel cell separators each in contact with both sides of the membrane electrode assembly. 상기 연료전지 분리판은 상기 막전극 접합체를 향하는 일면에서 전기화학반응을 위한 반응가스가 유동하도록 형성되는 반응가스 유로; 및 상기 일면의 반대편에 해당하는 배면에서 냉각매체가 유동하도록 형성되는 냉각 유로;를 포함하고,The fuel cell separator includes: a reaction gas flow path formed to flow a reaction gas for an electrochemical reaction on one surface of the membrane electrode assembly; And a cooling channel formed to flow the cooling medium on the rear surface corresponding to the opposite side of the one surface. 상기 냉각 유로는 복수 개의 채널들로 나누어지며, 상기 반응가스 유로가 배열된 면적에 대응하는 면적 내에 배열되고, The cooling passage is divided into a plurality of channels, arranged in an area corresponding to the area in which the reaction gas flow path is arranged, 상기 복수 개의 채널들 중 어느 일부인 제1 냉각 채널은 다른 일부인 제2 냉각 채널에 비해 짧은 채널 길이를 갖도록 형성되며The first cooling channel, which is part of the plurality of channels, is formed to have a shorter channel length than the second cooling channel, which is a part of the plurality of channels. 상기 제1 냉각 채널 및 상기 제2 냉각 채널은 냉각매체가 유입되는 제1 냉각매체 매니폴드 및 냉각매체가 배출되는 제2 냉각 매체 매니폴드와 연통되고,The first cooling channel and the second cooling channel communicate with a first cooling medium manifold into which the cooling medium is introduced and a second cooling medium manifold from which the cooling medium is discharged; 상기 냉각 유로가 배열되는 면적은 상기 반응가스가 유입되는 부근의 입구측 영역에 대응하는 제1 냉각 유로 영역 및 상기 반응가스가 배출되는 부근의 출구측 영역에 대응하는 제2 냉각 유로 영역을 포함하고,The area in which the cooling flow paths are arranged includes a first cooling flow path region corresponding to an inlet side region in which the reaction gas flows in and a second cooling flow path region corresponding to an outlet side region in the vicinity in which the reaction gas is discharged; , 상기 제1 냉각 채널은 분기되어 상기 제1 냉각 유로 영역과 상기 제2 냉각 유로 영역 중에서 상기 제1 냉각 유로 영역만 통과하도록 배열되고, 상기 제2 냉각 채널은 분기되어 상기 제1 냉각 유로 영역과 상기 제2 냉각 유로 영역 중에서 상기 제2 냉각 유로 영역만 통과하도록 배열되어 상기 제1 냉각 채널과 상기 제2 냉각 채널은 서로 다른 영역을 냉각하는 연료전지 스택.The first cooling channel is branched so as to pass through only the first cooling channel region among the first cooling channel region and the second cooling channel region, and the second cooling channel is branched to form the first cooling channel region and the The fuel cell stack of claim 2, wherein the first cooling channel and the second cooling channel are arranged to pass through only the second cooling channel region in the second cooling channel region.
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