KR100972269B1

KR100972269B1 - 튜브형 연료 전지 및 이의 제작 방법

Info

Publication number: KR100972269B1
Application number: KR1020087011138A
Authority: KR
Inventors: 마사히로 이마니시; 하루유끼 나까니시; 나오또 요다
Original assignee: 도요타지도샤가부시키가이샤
Priority date: 2005-11-10
Filing date: 2006-11-09
Publication date: 2010-07-23
Also published as: CN101305489A; EP1949479A1; US20080280181A1; WO2007054794A1; KR20080053524A; DE602006014187D1; CA2627727A1; JP4935054B2; US8361672B2; JP2007134185A; CN101305489B; EP1949479B1; CA2627727C

Abstract

선재로 제작된 중앙 지지 부재(1), 상기 중앙 지지 부재의 외측에 형성된 전해질 층(5), 선재로 제작되고 상기 중아 지지 부재와 상기 전해질 층 사이에 배치된 외주 지지 부재(3), 전해질 층과 접촉 상태에 있고 상기 외주 지지 부재의 외주면에 형성된 촉매 층(4a) 및 선재로 제작되고 상기 중앙 지지 부재와 외주 지지 부재의 사이에 제공된 보조 외주 지지 부재(2)를 포함하는 튜브형 연료 전지를 제공한다.

중앙 지지 부재, 전해질 층, 외주 지지 부재, 튜브형 연료 전지

Description

튜브형 연료 전지 및 이의 제작 방법 {TUBULAR FUEL CELL AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}

본 발명은 튜브형 연료 전지 및 상기 튜브형 연료 전지의 제조 방법에 관한 것이며, 특히, 향상된 가스 확산성을 갖춘 튜브형 연료 전지 및 상기 튜브형 연료 전지의 제조방법에 관한 것이다.

단위 면적 당의 출력 밀도를 일정 이상으로 향상시키기 위한 목적으로서, 튜브형 연료 전지(이하 "튜브형 PEFC" 라고도 함)에 관한 연구가 진행되고 있다. 튜브형 PEFC의 유닛 셀(이하, "튜브형 셀"이라고도 함)은 일반적으로 중공의 전해질 층과 이 전해질 층의 내측 및 외측 상에 배치된 촉매 층을 가지는 막/전극 조립체(MEA; Membrane/Electrode Assembly)를 포함한다. MEA의 내외 측으로 반응 가스(수소 함유 가스 및 산소 함유 가스)가 공급되기 때문에, 전기 화학 반응이 일어나며, 이러한 전기 화학 반응에 의해 발생된 전기 에너지는 MEA의 내외 측에 배치된 집전체를 통하여 외부로 취출된다. 다시 말하면, 튜브형 PEFC에 있어서, 각각의 유닛 셀에 제공된 MEA의 내측에 하나의 반응 가스(수소 함유 가스 또는 산소 함유 가스)를, 외측에 다른 반응 가스(산소 함유 가스 또는 수소 함유 가스)를 제공함으로써 전기 에너지를 취출할 수 있다. 튜브형 PEFC에서는, 두 개의 인접 유닛 셀의 외면에 공급되는 반응 가스를 동일한 형태로 할 수 있기 때문에, 종래의 평판형 PEFC의 경우에서와 같이 가스 차폐 등을 실행하기 위한 격리판이 불필요하다. 이로 인하여, 튜브형 PEFC에 따르면, 유닛 셀을 효과적인 방식으로 보다 소형화시킬 수 있다.

튜브형 연료 전지에 관한 기술로서, 예컨대, PCT 출원인 일본 국내 단계 진입 출원 2002-539587에는, 전기 전도성 부재 및/또는 선재(wire rod)의 다발로 이루어진 조립체와 그 위에 배치된 이온 전도성 부재로 제조된 튜브형 복합부재로서 연료 전지 소자가 설계된 튜브형 연료 전지가 개시되어 있다. 이러한 기술에 따르면, 출력 밀도가 증가되며 물질 공급 및 에너지 방출이 쉽고 용이하게 된다.

상기 설명된 바와 같이, 튜브형 PEFC에서는, MEA의 내외 측에 공급된 반응 가스를 이용하여 전기 에너지가 발생하기 때문에, 반응 가스를 유동시키기 위한 MEA의 내외 측에서의 공간을 확보해야할 필요가 있다. 반응 가스를 유통시키기 위한 유동로 및/또는 간격이 형성된 내부 집전체의 외측에 MEA를 형성시키는 방법으로서, 용융 또는 용해된 촉매 잉크 및/또는 전해질 성분을 내부 집전체의 외주면에 도포하는 방법이 고려되어 왔다. 그러나, 용융 또는 용해된 상기 촉매 잉크 및/또는 전해질 성분을 내부 집전체의 외주면에 단순히 도포하면, 반응 가스를 유동시키기 위한 유동로 및/또는 간격의 적어도 일부가 상기 설명된 촉매 잉크 및/또는 전해질 성분에 의해 막히게 되어, 반응 가스의 확산성이 저하하기 쉽게 된다. 이러한 문제점은 PCT 출원인 상기의 일본 국내 단계 진입 출원 2002-539587에 개시된 기술로는 해결하기 곤란하다.

따라서, 본 발명은 가스 확산성을 향상시키는 튜브형 연료 전지 및 이의 제조 방법을 제공한다.

본 발명의 일 태양에 따르면, 튜브형 연료 전지에는 선재로 제작된 중앙 지지 부재, 중앙 지지 부재의 외측에 형성된 전해질 층, 중앙 지지 부재와 전해질 층 사이에 배치되며 선재로 제작된 외주 지지 부재가 제공되어 있다. 촉매 층은 외주 지지 부재의 외주면에 형성되며, 전해질 층과 접촉되어 있다. 선재로 제작된 보조 외주 지지 부재는 중앙 지지 부재와 외주 지지 부재 사이에 배치되어 있다.

본 발명의 이러한 태양에 따르면, 촉매 층이 미리 형성된 외주 지지 부재는 중앙 지지 부재와 전해질 층 사이에 제공되어 있다. 이러한 이유로, 제작 중에, 촉매 층의 성분(예컨대, 용융 또는 용해된 촉매 층의 성분 등)이 반응 가스의 통로용 공간 내로 유입되는 것이 방지되어, 반응 가스의 확산성이 향상된다. 또한, 상기 설명된 외주 지지 부재와 보조 외주 지지 부재가 중앙 지지 부재와 전해질 층 사이에 제공되기 때문에, 제작 중에, 전해질 층의 성분(예컨대, 용융 또는 용해된 전해질 층의 성분, 이하, 간단히 "전해질 성분"이라 함)이 반응 가스의 통로용 공간 내로 유입되는 것이 방지되어, 반응 가스의 확산성이 향상된다. 그래서, 본 발명의 이러한 태양에 따르면, 반응 가스의 통로를 위한 적절한 공간을 확보할 수 있기 때문에, 반응 가스의 확산성이 향상된 튜브형 연료 전지를 공급할 수 있다.

중앙 지지 부재를 제작할 수 있는 재료의 예로서, 튜브형 PEFC의 내부 집전체를 제조할 수 있는 재료로서 이용가능한 재료, 예컨대, Cu, Au, Pt, Al, Ti 등이 채용될 수 있다. 보조 외주 지지 부재와 외주 지지 부재가 제작되는 재료는 중앙 지지 부재용의 상기 설명된 재료와 동일한 재료일 수 있다. 중앙 지지 부재, 보조 외주 지지 부재 및 외주 지지 부재에는, 연료 전지의 작동 환경에 견딜 수 있는 충분한 내부식성이 부여될 필요가 있다. 특히, 중앙 지지 부재 및 보조 외주 지지 부재는 우수한 전기 전도성을 가지는 재료로 제작되는 것이 바람직하다. 중앙 지지 부재, 보조 외주 지지 부재, 및/또는 외주 지지 부재가 Cu 로 제작된다면, 이들을 상기 설명된 내부식성이 부여된 부재로 하기 위해서, 높은 내부식성을 가지는 재료(예컨대, Ti, Au, Pt 등)로 이들의 표면을 덮는 것이 바람직하다. 또한, 본 발명의 상기 설명된 태양에 따른 전해질 층 및 촉매 층은 일반적으로 튜브형 PEFC에 사용된 재료를 이용하여 제작될 수 있다. 이하의 설명에서, "선재(wire rod)"라는 개념은 내부 관통 구멍이 형성되어 있지 않은 봉 형태의 원통형 재료뿐만 아니라, 관통 구멍이 축 방향을 따라 형성되어 있는 튜브 형태의 재료를 포함하는 것으로 이해하여야 한다.

이러한 튜브형 연료 전지에서, 보조 외주 지지 부재의 직경은 외주 지지 부재의 직경보다 작을 수 있다.

이러한 이유로 인하여, 제작 중에, 전해질 성분이 보조 외주 지지 부재보다도 더 중앙 지지 부재(이제부터, 간단히 "내측"이라 함)를 향하여 유입되는 것을 쉽고 간단한 방식으로 억제할 수 있다. 따라서, 반응 가스의 확산성을 쉽고 간단하게 향상시킬 수 있다.

이러한 튜브형 연료 전지에서는 복수의 중앙 지지 부재가 제공될 수 있다.

이러한 식으로, 반응 가스의 통로를 위한 적절한 공간을 확보할 수 있으며, 따라서, 쉽고 간단한 방식으로 반응 가스의 확산성을 향상시킬 수 있다.

이러한 튜브형 연료 전지에서, 하나 이상의 중앙 지지 부재, 보조 외주 지지 부재 및 외주 지지 부재는 튜브형 연료 전지의 축 방향 근방에서 나선형으로 형성될 수 있다.

"하나 이상의 중앙 지지 부재, 보조 외주 지지 부재 및 외주 지지 부재를 튜브형 연료 전지의 축 방향 근방에서 나선형으로 형성"한다는 것은, 하나 이상의 중앙 지지 부재, 보조 외주 지지 부재 및 외주 지지 부재를 꼼으로써, 이러한 꼬여진 부재(선재)가 튜브형 연료 전지의 튜브형 셀의 축 방향에 대하여 나선형으로 형성된다는 의미이다. 특히, 반응 가스의 통로를 위한 공간을 쉽고 간단한 방식으로 확보하기 위해서, 보조 외주 지지 부재 및/또는 외주 지지 부재를 꼬여진 상태로 하는 것이 바람직하다. 이하의 설명에서, "셀의 축 방향"이 언급되지 않을 때는, 특별히 상반되는 기재가 없는 한, 각각의 감겨진 부재(선재)의 축 방향을 의미한다.

중앙 지지 부재가 나선형으로 형성된다면, 굽힘 응력에 대한 내구성이 향상되기 때문에, 이러한 튜브형 연료 전지는 보다 편리하고 쉽게 취급되어질 수 있다. 또한, 보조 외주 지지 부재 및/또는 외주 지지 부재가 나선형으로 형성된다면, 보조 외주 지지 부재 및/또는 외주 지지 부재 사이의 간격을 쉽고 간단한 방식으로 막을 수 있기 때문에, 전해질 성분이 보조 외주 지지 부재보다 내측으로 유입하는 것을 억제할 수 있다. 그래서, 이러한 구조로 이러한 튜브형 연료 전지에서의 반응 가스의 확산성을 더욱 향상시킬 수 있다.

이러한 튜브형 연료 전지에서, 중앙 지지 부재의 축 방향과 보조 외주 지지 부재의 축 방향은 교차될 수 있다. 또한, 보조 외주 지지 부재의 축 방향과 외주 지지 부재의 축 방향은 교차될 수 있다.

"축 방향"이라는 용어는 꼬여지는 부재(선재)의 축 방향을 의미한다. 반경 방향으로 서로 인접하는 튜브형 연료 전지의 두 부재의 축 방향이 교차될 수 있는 방식의 예로서, 단위 길이 당의 꼬임 피치를 변경하거나(예컨대, 하나의 부재의 꼬임 피치를 1로 하고, 다른 부재의 꼬임 피치를 2로 한다), 부재가 꼬여지는 방향을 변경할 수 있다(예컨대, 하나의 부재를 시계 방향으로 꼬며, 다른 부재를 반시계 방향으로 꼰다).

반경 방향으로 서로 인접하는 두 부재의 축 방향이 교차하도록 튜브형 연료 전지를 제작함으로써, 전해질 성분이 보조 외주 지지 부재보다 내측으로 더 유입하는 것을 쉽고 간단하게 억제할 수 있다.

본 발명의 다른 태양에 따르면, 튜브형 연료 전지를 제작하는 방법이 제공되며, 선재로 제작된 보조 외주 지지 부재는 선재로 제작된 중앙 지지 부재의 외측에 감기며, 표면에 촉매 층이 형성되어 있는 외주 지지 부재는 중앙 지지 부재의 외측에 감겨진 보조 외주 지지 부재의 외측에 감기며, 전해질 층은 보조 외주 지지 부재의 외측에 감겨진 외주 지지 부재의 외측에, 용융 또는 용해된 전해질 성분을 도포함으로써 형성되어 있다.

본 발명의 상기 설명된 태양에 따르면, 보조 외주 지지 부재가 중앙 지지 부재의 외측에 감겨진 후에, 촉매 층이 미리 형성된 외주 지지 부재가 그 외측에 더 감겨지기 때문에, 제작 중에, 촉매 층의 성분(예컨대, 용해 또는 용융된 상태의 촉매 층 성분)이 반응 가스의 통로를 위한 공간 내로 유입되는 것을 방지하게 할 수 있다. 또한, 용융 또는 용해된 전해질 성분은 보조 외주 지지 부재 및 외주 지지 부재가 중앙 지지 부재의 외측에 감겨진 후에 도포되기 때문에, 전해질 성분이 보조 외주 지지 부재 보다도 내측으로 유입하는 것을 억제할 수 있다. 따라서, 반응 가스용의 공간을 확보할 수 있기 때문에, 반응 가스의 확산성이 향상된 튜브형 연료 전지를 제조하는 방법을 제공할 수 있다.

"감김(winding)"이라는 용어는 일 부재(보조 외주 지지 부재 또는 촉매 층이 형성된 외주 지지 부재, 이하 동일)를 다른 부재(중앙 지지 부재 또는 중앙 지지 부재 및 보조 외주 지지 부재, 이하 동일)의 주위에 감는 것뿐만 아니라, 다른 부재의 외주면과 접촉하도록 복수의 일 부재를 배치하거나 중앙에 공간이 남겨지도록 복수의 부재를 꼬아 다른 부재를 상기 공간 내로 삽입하여 일 부재가 다른 부재와 접촉하게 되는 것을 포함하는 개념이다. 중앙 지지 부재를 제작할 수 있는 재료의 예로서, 튜브형 PEFC의 내부 집전체 제작용의 재료로서 이용될 수 있는 재료, 예컨대, Cu, Au, Pt, Al, Ti 등이 사용될 수 있다. 또한, 보조 외주 지지 부재 및 외주 지지 부재가 제작되는 재료는 중앙 지지 부재용의 상기 설명된 재료와 동일할 수 있다. 중앙 지지 부재, 보조 외주 지지 부재 및 외주 지지 부재에는 연료 전지의 작동 환경에 견딜 수 있는 충분한 내부식성이 부여될 필요가 있으며, 특히, 중앙 지지 부재 및 보조 외주 지지 부재는 우수한 전기 전도성을 가지는 재료로 제작되는 것이 바람직하다. 중앙 지지 부재, 보조 외주 지지 부재 및/또는 외주 지지 부재가 Cu로 제작된다면, 이들을 상기 설명된 내부식성의 부재로 하기 위해서, 이들의 표면은 높은 내부식성을 가지는 재료(예컨대, Ti, Au, Pt 등)로 덮여질 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 촉매 층 및 전해질 층은 일반적으로 튜브형 PEFC에 사용되는 재료를 이용하여 제작될 수 있다.

튜브형 연료 전지를 제작하는 이러한 방법에 있어서, 보조 외주 지지 부재의 직경은 외주 지지 부재의 직경보다 작을 수 있다.

이러한 이유로 인하여, 제작 중에, 전해질 성분이 보조 외주 지지 부재보다 내측으로 유입되는 것을 쉽고 간단한 방식으로 억제할 수 있다. 따라서, 이러한 방식으로 제작된 튜브형 연료 전지에서의 반응 가스의 확산을 쉽고 간단하게 향상시킬 수 있다.

튜브형 연료 전지를 제작하는 이러한 방법에 있어서, 보조 외주 지지 부재는 보조 외주 지지 부재의 축 방향과 중앙 지지 부재의 축 방향이 교차하도록 감길 수 있다.

이러한 이유로 인하여, 제작 중에, 전해질 성분이 보조 외주 지지 부재보다 내측으로 유입되는 것이 쉽고 간단한 방식으로 더 억제될 수 있다.

보조 외주 지지 부재가 중앙 지지 부재의 축 방향과 교차하도록 보조 외주 지지 부재를 감는 방법으로서, 예컨대, 중앙 지지 부재가 꼬여있지 않았다면, 보조 외주 지지 부재를 꼬면서 감아 배치시킬 수도 있다. 또한, 중앙 지지 부재가 꼬아 있다면, 보조 외주 지지 부재가 중앙 지지 부재의 꼬임 피치와 상이한 피치로 꼬여있는 구조, 또는 보조 외주 지지 부재가 중앙 지지 부재의 꼬임 방향(예컨대, 시계 방향)과 상이한 방향(예컨대, 반시계 방향)으로 꼬여 있는 구조 등을 배치하는 것 또한 가능하다.

튜브형 연료 전지를 제작하는 이러한 방법에 있어서, 외주 지지 부재는 외주 지지 부재의 축 방향과 보조 외주 지지 부재의 축 방향이 교차하도록 감길 수 있다.

외주 지지 부재가 보조 외주 지지 부재의 축 방향과 교차하도록 외주 지지 부재를 감는 방법의 개념 예로서, 중앙 지지 부재의 축 방향과 교차하도록 보조 외주 지지 부재를 감는 방법을 참조로 하여 상기 설명된 바와 같은 동일한 방법이 사용될 수 있으며, 중앙 지지 부재를 보조 외주 지지 부재로, 보조 외주 지지 부재를 외주 지지 부재로 각각 치환할 수 있다.

본 발명의 앞서 설명된 다른 목적, 특징 및 이점들은 첨부된 도면을 참조로 하여 바람직한 실시 예의 이하의 상세한 설명으로 명확해지며, 상기 도면에서 동일한 도면 부호는 동일한 부재를 나타낸다.

도1은 본 발명의 튜브형 연료 전지의 실시 예를 개략적으로 나타내는 단면도.

도2는 본 발명의 튜브형 연료 전지의 제작 방법의 실시 예를 나타내는 개략 도.

도3은 관련 기술의 튜브형 연료 전지의 일부를 나타내는 확대된 단면도.

본 발명의 이해를 용이하게 하기 위해서, 우선 관련 기술에 따른 튜브형 연료 전지의 개요를 설명한다. 도3은 상기 관련 기술의 튜브형 연료 전지의 일부를 나타내는 확대된 단면도이다. 이러한 도면에 도시된 바와 같이, 이러한 관련 기술의 튜브형 연료 전지(90)에서, 내부 촉매 층(94a), 전해질 층(95) 및 외부 촉매 층(94b)을 포함하는 MEA(96)는 반응 가스 유로(97)가 형성되어 있는 내부 집전체(91)의 외부에 형성되어 있으며, 외부 집전체(미도시)가 이러한 MEA(96)의 외부에 배치되어 있다. 상기 튜브형 연료 전지에 포함된 MEA(96)를 제작하는 방법으로서, 예컨대, 용해 또는 용융된 촉매 층 성분(예를 들면, 내부 촉매 층(94a)의 구성 재료 또는 성분을 용매에 용해한 잉크 형태의 것)을 내부 집전체(91)의 외부에 도포하여 건조시킨 다음, 용해 또는 용융된 전해질 성분(예를 들면, 전해질(95)의 구성 재료 또는 성분이 용매에 용해된 잉크 형태의 것)을 도포하여 건조시킨 후, 용해 또는 용융된 촉매 층 성분(예를 들면, 외부 촉매 층(94b)의 구성 재료 또는 성분이 용매에 용해된 잉크 형태의 것)을 도포하여 건조시키는 방법 등이 공지되어 있다. 이러한 공정에 의해, 내부 집전체(91)의 외측에 MEA(96)를 형성시키면, 상기 설명된 촉매 층 성분 및/또는 전해질 성분이 내부 집전체(91) 상에 형성된 반응 가스 유로(97) 내로 유입되어, 이러한 반응 가스 유로(97)의 일부 또는 전체가 막히게 됨으로써, 반응 가스의 확산성이 감소되어 이러한 튜브형 연료 전지의 성능이 저하된다. 상기 연료 전지의 성능을 향상시키기 위해서는, 반응 가스의 확산성을 향상시킬 필요가 있으며, 이를 위해서는, 촉매 층 성분 및/또는 전해질 성분이 반응 가스 유로(97) 내로 유입되지 않는 튜브형 연료 전지를 제공하는 것이 바람직하다.

그래서, 이하에 설명된 본 발명의 실시 예에 따르면, 반응 가스가 확산되는 충분한 공간을 확보함으로써, 반응 가스의 확산성이 향상되는 튜브형 연료 전지 및 상기 튜브형 연료 전지의 제작 방법을 제공한다.

본 발명에 따른 튜브형 연료 전지 및 상기 연료 전지의 제작 방법의 실시 예를, 도면을 참조로 하여 구체적으로 설명한다. 이하의 설명에서, 튜브형 연료 전지의 축선 중앙에 가까운 부분을 "내측"이라 하고, 먼 부분을 "외측"이라 하며, 전해질 층 보다 내측의 부분을 "내부"라 하며, 보다 외측의 부분을 "외부"라 한다. 또한, 도1에서, 중앙 지지 부재, 보조 외주 지지 부재 및 외주 지지 부재를 미리 결정된 피치로 꼬아서, 중앙 지지 부재가 꼬여진 피치를 X로 하고, 보조 외주 지지 부재가 꼬여진 피치를 Y로 하고, 외주 지지 부재가 꼬여진 피치를 Z로 하면, X ≠ Y 및 Y ≠ Z 이다. 더구나, 보조 외주 지지 부재의 직경(R1)은 외주 지지 부재의 직경(R2)보다 작다.

도1은 본 발명의 튜브형 연료 전지의 이러한 실시 예를 개략적으로 나타내는 단면도이며, 상기 튜브형 연료 전지의 일부가 확대된 도면으로 나타나 있다. 이러한 도면에 도시된 바와 같이, 이러한 실시 예의 튜브형 연료 전지(10)는 복수의 선재(wire rod)로 이루어진 내부 집전체로서의 중앙 지지 부재와 그 외부에 형성된 전해질 층(5)을 포함하며, 이들의 사이에는 내측으로부터 복수의 선재로 이루어진 보조 외주 지지 부재(2)의 층과, 복수의 선재로 이루어진 외주 지지 부재(3)의 층이 배치되어 있다. 이러한 튜브형 연료 전지(10)에서는, 중앙 지지 부재(1), 보조 외주 지지 부재(2) 및 외주 지지 부재(3)는 동선(copper wire)의 표면을 Ti로 코팅하여 제작된다. 또한, 중앙 지지 부재(1)의 표면은 친수성(이하, 친수 처리)으로 되어 있으며, 보조 외주 지지 부재(2)의 표면은 발수성(이하 발수 처리)으로 되어 있다. 보조 외주 지지 부재(2)는 중앙 지지 부재(1)의 주위에 귄회되어 있으며, 외주 지지 부재(3)는 중앙 지지 부재(1) 및 보조 외주 지지 부재(2)의 주위에 감겨 있으며, 내측 촉매 층(4a)은 외부 지지 부재의 외주면에 형성되어 있다. 외측 촉매 층(4b)은, 내측 촉매 층(4a)의 외측에 형성된 전해질 층(5)의 외측에 더 형성되어 있으며, 외부 집전체(미도시)는 이러한 외측 촉매층(4b)의 외측에 제공되어 있다. 이러한 방식으로, 이러한 실시 예의 튜브형 연료 전지(10)에서는, 중앙 지지 부재(1)의 외측에 배치된 보조 외주 지지 부재(2)와 외주 지지 부재(3)의 외측에 전해질 층(5)이 더 형성되는 형태로 함으로써, 이러한 튜브형 연료 전지(10)의 제작 중에, 용융 또는 용해된 전해질 성분이 보조 외주 지지 부재(2)보다 더 내측으로 유입되는 것을 방지한다. 보조 외주 지지 부재(2)보다 더 내측으로 용융 또는 용해되는 전해질 성분의 유입이 없기 때문에, 보조 외주 지지 부재(2)의 내측에 존재하는 간격부(7)가 막혀지는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 반응 가스(수소 함유 가스 또는 산소 함유 가스)가 이들 간격부(7) 내로 확산되어, 이러한 튜브형 연료 전지(10)의 가스 확산성이 향상된다.

도면에 도시된 바와 같이, 이러한 실시 예에 따른 중앙 지지 부재(1)는 복수의 선재로 제작된다. 중앙 지지 부재(1)가 복수의 선재로 이와 같은 방식으로 제작된다면, 상기 선재들 사이의 간격부(7)는 쉽고 용이하게 형성될 수 있으며, 중앙 지지 부재(1)와 보조 외주 지지 부재(2) 사이의 간격부(7) 또한 쉽고 용이하게 형성될 수 있어서, 반응 가스에 대한 확산 경로를 확보할 수 있다. 다시 말하면, 이러한 형태의 구조에 따라, 이러한 튜브형 연료 전지(10)의 반응 가스의 확산성은 향상될 수 있다.

도면에 도시된 바와 같은 튜브형 연료 전지(10)에서는, 중앙 지지 부재(1)가 나선형으로 형성된다면, 굽힘 응력에 대한 이러한 튜브형 연료 전지(10)의 내력(resilience)이 향상된다. 또한, 보조 외주 지지 부재(2) 및 외주 지지 부재(3)가 나선형으로 형성된다면, 보조 외주 지지 부재들(2) 사이의 간격 및 외주 지지 부재들(3) 사이의 간격을 쉽고 용이하게 채울 수 있다. 이러한 방식으로 이러한 간격을 채울 수 있다면, 외주 지지 부재(3)의 외측(보다 구체적으로, 내측 촉매 층(4a)의 외측)에 도포된 전해질 성분이 용융 또는 용해되어 보조 외주 지지 부재(2) 보다 내측으로 이동되는 것을 방지할 수 있어, 상기 전해질 성분이 반응 가스의 통로에 대한 간격부(7)를 막는 것을 회피할 수 있게 된다.

또한, 이러한 튜브형 연료 전지(10)에서는, 중앙 지지 부재(1)가 꼬여진 피치(X), 보조 외주 지지 부재(2)가 꼬여진 피치(Y) 및 외주 지지 부재(3)가 꼬여진 피치(Z)가 X ≠ Y 및 Y ≠ Z 가 되도록 설정된다. 내측 촉매 층(4a)의 외측에 전해질 층(5)를 형성할 때, 상기 설명된 간격부(7)가 용융 또는 용해되는 전해질 성 분에 의해 막혀지는 것을 방지하기 위해서는, 이러한 전해질 성분의 이동이 적어도 보조 외주 지지 부재(2)에 의해 저지되어야 한다. 상기 전해질 성분의 이동을 저지하기 위해서는, 전해질 성분이 보조 외주 지지 부재(2)에 도달가능한 간격을 작게 하는 것이 효과적이며, 이러한 간격을 작게하기 위해서는, 보조 외주 지지 부재(2)의 축 방향과 외주 지지 부재(3)의 축 방향을 서로 교차시키는 것이 효과적이다. 이를 위하여, 상기 설명된 구조에서는, 전해질 성분의 이동을 저지하여 반응 가스의 유동에 대한 간격부(7)를 확보한다.

또한, 도면에 도시된 바와 같이, 이러한 실시 예에서의 보조 외주 지지 부재(2)의 직경은 외주 지지 부재(3)의 직경보다 작다. 보조 외주 지지 부재(2)의 직경이 외주 지지 부재(3)의 직경과 동일한 경우에도, 전해질 성분의 이동을 저지할 수 있다. 그러나, 이러한 직경이 도면에 도시된 실시 예에서와 같이 이루어져 있다면, 보조 외주 지지 부재(2) 사이의 간격을 보다 줄일 수 있다. 그래서, 보조 외주 지지 부재(2)로 의해, 전해질 성분의 이동을 우수한 효율로 저지할 수 있다.

도2는 본 발명의 실시 예에 따른 튜브형 연료 전지의 제작 방법의 예를 나타내는 도면이며, 이러한 도면에서는 이러한 튜브형 연료 전지에 포함된 구조 부재의 단면이 개략적으로 도시되어 있다. 도2에 있어서, 도1에 도시된 튜브형 연료 전지에 도시된 구조와 동일한 구조를 가지는 영역 및 부재에 대해서는, 도1에 사용된 것과 동일한 도면 부호를 부여하였으며, 이들의 설명은 편의상 생략한다. 또한, 도2에 있어서, 중앙 지지 부재, 보조 외주 지지 부재, 외주 지지 부재는 규정된 피치로 꼬아져 있으며, 중앙 지지 부재의 꼬인 피치를 X라 하고, 보조 외주 지지 부 재의 꼬인 피치를 Y라 하고, 외주 지지 부재의 꼬인 피치를 Z라 한다면, X ≠ Y 및 Y ≠ Z 이다. 더구나, 보조 외주 지지 부재의 직경(R1)은 외주 지지 부재의 직경(R2) 보다 작다. 또한, 친수 처리가 중앙 지지 부재의 외주면에 행하여져 있으며, 발수 처리가 보조 외주 지지 부재의 외주면에 행하여져 있다. 이하에서는, 본 발명의 실시 예에 따른 튜브형 연료 전지에 관한 제작 방법을 도2를 참조로 하여 설명한다.

도2에 도시된 바와 같이, 이러한 실시 예에 따른 튜브형 연료 전지에 관한 제작 방법에 있어서, 표면이 티타늄(Ti)으로 덮여진 복수의 동선을 규정된 피치(X)로 함께 꼬아 먼저 꼬인 중앙 지지 부재(내부 집전체)(1)를 제작한다[공정 #1]. 그 후, 이러한 중앙 지지 부재(1)의 외측에 표면이 Ti로 덮여진 복수의 동선을 포함하는 보조 외주 지지 부재(2)를 나선형으로 감는다(공정 #2: 제1 감김 공정). 한편, 표면이 Ti로 덮여진 동선의 표면에 촉매 잉크(예컨대, 유기 용매를 이용하여 용해시킨 불소 함유 이온 교환 수지 등을 포함하는 용액에 백금 담지 카본 등의 촉매를 확산시켜 잉크 상태로 한 것)를 도포하여 건조시킴으로써, 표면에 촉매층(4a)이 형성된 외주 지지 부재(3)[이하, 간단히 "외주 지지 부재(3)"라 함]를 제작한다(공정 #3). 이러한 공정 #3에 의해 얻어진 복수의 외주 지지 부재(3)를, 공정 #2에 의해 감겨진 보조 외주 지지 부재(2)의 외측에 나선형으로 감는다(공정 #4: 제2 감김 공정). 이러한 방법으로 중앙 지지 부재(1)와 보조 외주 지지 부재(2)의 외주에 외주 지지 부재(3)를 감음으로써 감김체를 형성한 후에, 이러한 감김체의 외측에 전해질 성분(예컨대, 유기 용매를 사용하여 용해되는 불소 함유 이온 교환 수지 등)을 도포하여 건조시킴으로써, 외주 지지 부재(3)의 외측에 전해질 층(5)을 형성한다(공정 #5: 전해질 층 형성 공정). 그 후, 공정 #5에 의해 제작된 이러한 전해질 층(5)의 외측에 촉매 잉크를 도포하여 건조시켜 외측 촉매 층(4b)을 형성시켜, 내부 집전체의 외측에 MEA(6)를 형성시키며(공정 #6), 또한, 외부 집전체를 외부 촉매 층(4b)등의 외측에 접촉시키는 공정을 실행함으로써, 본 발명의 실시 예에 따른 튜브형 연료 전지(10)를 제작할 수 있다.

본 발명에 따른 공정 #5에서는, 외주 지지 부재(3)의 외측에 전해질 성분을 도포하는 방법으로서, 상기 설명된 감김체를, 상기 설명되어진 용해된 불소 함유 이온 교환 수지를 함유하는 용기 내에 담구어 꺼내는 방법 또는 상기 설명되어진 용해된 불소 함유 이온 교환 수지를 상기 설명된 감김체의 외주면에 스프레이 법에 의해 도포하는 방법과 같은 다양한 방법이 있다. 이 외에, 가열되어 용융된 상태에 있는 상기 설명된 불소 함유 이온 교환 수지를 상기 감김체의 외주면에 압출시켜 피복(압출 피복)시킴으로써 전해질 성분을 도포해도 좋다. 이러한 압출 피복에 있어서, 전선을 제작하는 공정에 이용되는 방법과 동일한 방법을 채용할 수도 있다.

도2의 실시 예에서, 보조 외주 지지 부재(2)의 직경이 외주 지지 부재(3)의 직경보다 작은 경우가 도시되었으나, 보조 외주 지지 부재와 외주 지지 부재의 구조는 이러한 구조로 제한되지 않는다. 예컨대, 보조 외주 지지 부재의 직경과 외주 지지 부재의 직경이 동일하더라도, 중앙 지지 부재의 외측에 제공된 보조 외주 지지 부재와 외주 지지 부재로, 전해질 성분이 이동하는 것을 저지할 수 있다.

또한, 상기 설명된 실시 예에서는, 중앙 지지 부재(1)의 꼬임 피치(X)와 보조 외주 지지 부재(2)의 꼬임 피치(Y)가 X ≠ Y 를 만족함으로써, 중앙 지지 부재(1)의 축 방향과 보조 외주 지지 부재(2)의 축 방향이 서로 교차하는 구조를 설명하였지만, 본 발명은 이러한 구조로 한정되지 않는다. 그러나, X ≠ Y 라면, 전해질 성분의 이동을 저지하기 위한 보조 외주 지지 부재(2)의 역할이 간소화되고 용이하게 되기 때문에, 반응 가스에 대한 확산 경로를 확보할 수 있는 것이 바람직하다.

또한, 상기 설명된 실시 예에서는, 보조 외주 지지 부재(2)의 꼬임 피치(Y)와 외주 지지 부재(3)의 꼬임 피치(Z)가 Y ≠ Z 를 만족함으로써, 보조 외주 지지 부재(2)의 축 방향과 외주 지지 부재(3)의 축 방향이 서로 교차하는 구조를 설명하였지만, 본 발명은 이러한 구조로 한정되지 않는다. 그러나, Y ≠ Z 라면, 전해질 성분의 이동을 저지하기 위한 보조 외주 지지 부재(2)의 역할이 간소화되고 용이하게 되기 때문에, 반응 가스에 대한 확산 경로를 확보할 수 있는 것이 바람직하다. X ≠ Y 및 Y ≠ Z 라면, X ≠ Z 이어도 좋고, X ≠ Z 이어도 좋다.

또한, 튜브형 연료 전지에 대한 제조 방법에 관련된 상기 설명에 있어서, 꼬임 피치를 변경함으로써, 중앙 지지 부재(1)의 축 방향, 보조 외주 지지 부재(2)의 축 방향 및 외주 지지 부재(3)의 축 방향이 서로 교차되는 상황을 도시하였지만, 본 발명은 이러한 구조로 한정되지 않는다. 예컨대, 중앙 지지 부재를 시계 방향으로 꼬며, 보조 외주 지지 부재를 반시계 방향으로 꼬고, 외주 지지 부재를 시계 방향으로 꼬아, 반경 방향으로 서로 인접하는 두 부재의 튜브형 연료 전지의 꼬임 방향을 변경함으로써, 이러한 두 부재의 축 방향을 서로 교차하게 할 수도 있다.

또한, 상기 설명된 실시 예에서는, 복수의 중앙 지지 부재(1), 복수의 보조 외주 지지 부재(2) 및 복수의 외주 지지 부재(3)가 꼬여진 경우의 예를 나타내었지만, 본 발명은 이러한 형태로 제한되지 않으며, 이러한 부재들 중 하나 이상이 꼬여지지 않더라도 좋다. 그러나, 굽힘 응력에 대한 내력을 향상시키는 관점에 있어서는, 복수의 중앙 지지 부재를 함께 꼬는 것이 바람직하고, 전해질 성분 등의 이동을 쉽고 효과적으로 저지하는 관점에 있어서는, 복수의 보조 외주 지지 부재 및/또는 복수의 외주 지지 부재를 꼬는 것이 바람직하다.

본 발명의 실시 예에 따른 튜브형 연료 전지 및 이 연료 전지의 제작 방법에 관련된 상기 설명에서, 친수 처리가 중앙 지지 부재(1)에 행하여지고, 발수 처리가 보조 외주 지지 부재(2)에 행하여지더라도, 상기 발수 처리 및 친수 처리를 행하지 않아도 좋다. 그러나, 도1 및 도2에 도시된 구조가 사용되더라도, 튜브형 연료 전지(10)의 작동 동안에 생성되는 물이 액적 상태로 상기 설명된 간격부(7)에 존재할 수 있으며, 간격부(7)를 통과하는 반응 가스와 함께 이러한 액적을 외부로 배출시켜 범람(flooding)의 발생을 억제할 수 있다. 친수 처리가 중앙 지지 부재에 행하여진다면, 상기 설명된 생성되어진 물을 중앙 지지 부재에 의해 흡수할 수 있기 때문에, 상기 범람을 보다 억제할 수 있다.

지금까지, 도면을 사용하여, 단면 형상이 대략 진원인 중앙 지지 부재(1), 보조 외주 지지 부재(2) 및 외주 지지 부재(3)를 포함하는 튜브형 연료 전지를 설명하였지만, 중앙 지지 부재, 보조 외주 지지 부재 및 외주 지지 부재의 단면 형상 은 이러한 구성으로 한정되지 않는다. 중앙 지지 부재의 단면 형상은 타원형 또는 별 모양 형상(예컨대, 돌출부 및 오목부를 가지는 형상) 등일 수 있거나, 도3과 같이 반응 가스 유로가 형성된 형상일 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 보조 외주 지지 부재 및 외주 지지 부재는 전해질 성분의 이동을 저지할 수 있는 임의의 방식으로 형성될 수 있다. 예컨대, 타원형, 정사각형, 직사각형, 육각형 등이어도 좋다.

또한, 도1 및 도2에서, 중앙 지지 부재(1)는 7개의 선재를 포함하나, 이에 한정되지 않으며, 본 발명에 따른 튜브형 연료 전지에 포함된 중앙 지지 부재의 수는 한 개 이상의 적절한 수로 설정할 수 있다. 본 발명에 따른 튜브형 연료 전지에 포함된 중앙 지지 부재의 수가 한 개라면, 반응 가스에 대한 확산 경로를 쉽고 용이하게 확보하기 위해서, 예컨대, 외주면에 반응 가스 유로 및/또는 외주면에 오목부 및 돌출부(요철부)가 존재(예컨대, 단면 형상이 별 형상 등)하는 중앙 지지 부재를 형성하는 것이 바람직하다. 중앙 지지 부재의 수가 하나라도, 중앙 지지 부재와 전해질 층 사이에 보조 외주 지지 부재와 외주 지지 부재가 제공되는 형태로 한다면, 전해질 성분이 보조 외주 지지 부재보다도 내측으로 이동하는 것을 저지할 수 있어, 반응 가스의 확산성이 향상되는 튜브형 연료 전지를 제공할 수 있다.

또한, 도1 및 도2에서는, 7개의 선재로 이루어진 중앙 지지 부재(1)의 전체가 내부 집전체로 역할하는 예에 대하여 나타내었지만, 본 발명에 따른 중앙 지지 부재는 이러한 특징으로 제한되지 않는다. 본 발명에 따른 중앙 지지 부재가 도면에 도시된 형태를 가진다면, 튜브형 연료 전지(10) 등의 작동 동안에 온도가 과도 하게 상승되는 것을 방지하기 위해서, 외측 촉매 층(4b)의 외부에 냉매 유동용 냉각 통로를 제공하는 것이 바람직하다. 이에 반하여, 중앙 지지 부재의 일부(예컨대, 도1에 도시된 중앙 지지 부재 중, 중앙에 위치되는 중앙 지지 부재) 또는 전체를 튜브로 하고 냉각 촉매를 통과시킴으로써, 이러한 중앙 지지 부재에 냉각 통로로 작용하는 기능을 더 부여할 수도 있다.

본 발명의 상기 설명된 실시 예에 있어서, 복수의 보조 외주 지지 부재와 복수의 외주 지지 부재가 제공된 구조를 설명하였지만, 보조 외주 지지 부재 및 외주 지지 부재의 수는 도면에 도시된 구조로 제한되지 않는다. 전해질 성분의 이동을 저지할 수 있는 최종 구조를 제공할 수 있다면, 가스 확산성 및 집전 효율 등을 총체적으로 고려하여 임의의 적절한 수의 보조 외주 지지 부재 및 외주 지지 부재를 제공할 수 있다.

또한, 도1 및 도2에서는, 중앙 지지 부재의 직경을 R3로 할 때, R3 > R2 > R1 인 구조를 나타내었지만, 전해질 성분의 이동을 효율적인 방식으로 차단할 수 있는 관점에 있어서는, 0.5 × R3 ≥ R1 ≥ 0.1 × R3 로 하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 설명에서, 이러한 튜브형 연료 전지의 반경 방향으로 서로 인접하는 축 방향의 두 조립체(부재)(중앙 지지 부재 및 보조 외주 지지 부재와, 보조 외주 지지 부재 및 외주 지지 부재)가 이들의 상이한 꼬임 피치로 인하여 서로 교차하게 되더라도, 이러한 축 방향을 서로 교차시키는 방법은 이러한 구조로 제한되지 않는다. 예컨대, 내측에 위치되는 부재의 꼬임 방향을 시계 방향으로 하며, 외측에 위치된 부재의 꼬임 방향을 반시계 방향으로 함으로써, 상기 설명된 축 방향 을 서로 교차되게 할 수도 있다. 또한, 지금까지는, 중앙 지지 부재, 보조 외주 지지 부재, 외주 지지 부재가 꼬여진 구조를 설명하였지만, 본 발명에 따른 튜브형 연료 전지는 상기 구조로 제한되지 않으며, 이들 3개의 부재 중의 하나 이상이 꼬여지지 않는 수도 있다. 그러나, 전해질 성분의 이동을 효과적으로 저지할 수 있는 관점에 있어서는 보조 외주 지지 부재 및 외주 지지 부재를 꼬는 것이 바람직하며, 굽힘 응력에 대한 내력을 향상시키는 관점에 있어서는 중앙 지지 부재를 함께 꼬는 것이 바람직하다.

지금까지, 표면이 티타늄(Ti)으로 덮여진 동선으로 중앙 지지 부재(1), 보조 외주 지지 부재(2) 및 외주 지지 부재(3)를 제작하는 예에 대하여 설명하였으나, 본 발명이 이로써 한정되지는 않는다. 본 발명의 튜브형 연료 전지에 포함된 중앙 지지 부재, 보조 외주 지지 부재 및 외주 지지 부재는 튜브형 연료 전지의 작동 환경을 견딜 수 있는 충분한 내부식성이 제공되고, 튜브형 연료 전지에 요구되는 전기 전도성에 부합한 적절한 전기 전도성이 부여된다면, 다른 재료(예컨대, Au 또는 Pt 등)에 의해 제작되어도 좋다.

본 발명을 예시적 실시 예를 참조로 설명하였지만, 본 발명은 상기 예시적 실시 예 또는 구조로 제한되지 않는다. 오히려, 본 발명은 다양한 변형 및 등가 배치를 포함한다. 또한, 예시적 실시 예의 다양한 요소를 여러 조합 및 구성으로 나타내었지만, 이는 예시적인 것이며, 하나 이상의 요소를 포함하는 다른 조합 및 구성 또한 본 발명의 요지 및 범위 내에 있다.

Claims

선재로 제작된 중앙 지지 부재(1), 상기 중앙 지지 부재의 외측에 형성된 전해질 층(5), 상기 중앙 지지 부재와 상기 전해질 층 사이에 배치되며 선재로 제작된 외주 지지 부재(3) 및 상기 전해질 층과 접촉 상태에 있는 촉매 층(4a)이 제공된 튜브형 연료 전지에 있어서,

상기 촉매 층은 외주 지지 부재의 외주면에 형성되며,

보조 외주 지지 부재(2)는 중앙 지지 부재와 외주 지지 부재 사이에 배치되며, 상기 보조 외주 지지 부재는 선재로 제작되는 것을 특징으로 하는 튜브형 연료 전지.
제1항에 있어서, 상기 보조 외주 지지 부재의 직경은 외주 지지 부재의 직경보다 작은 튜브형 연료 전지.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 중앙 지지 부재는 복수의 중앙 지지 부재를 포함하는 튜브형 연료 전지.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 중앙 지지 부재, 보조 외주 지지 부재 및 외주 지지 부재 중 하나 이상이 튜브형 연료 전지의 축 방향 근방에서 나선형으로 형성되는 튜브형 연료 전지.
제4항에 있어서, 상기 중앙 지지 부재의 축 방향과 상기 보조 외주 지지 부재의 축 방향은 교차하는 튜브형 연료 전지.
제4항에 있어서, 상기 보조 외주 지지 부재의 축 방향과 상기 외주 지지 부재의 축 방향은 교차하는 튜브형 연료 전지.
제2항에 있어서, 상기 보조 외주 지지 부재의 직경은 외주 지지 부재의 직경에 0.1을 곱하여 얻어진 값의 이상이며, 외주 지지 부재의 직경에 0.5를 곱하여 얻어진 값 이하인 튜브형 연료 전지.
제1항, 제2항 또는 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 중앙 지지 부재의 단면 형상은 원형인 튜브형 연료 전지.
제1항, 제2항 또는 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 중앙 지지 부재의 단면 형상은 돌출부 및 오목부를 포함하는 튜브형 연료 전지.
제5항에 있어서, 상기 중앙 지지 부재가 꼬여진 제1 피치는 상기 보조 외주 지지 부재가 꼬여진 제2 피치와 상이한 튜브형 연료 전지.
제6항에 있어서, 상기 외주 지지 부재가 꼬여진 제1 피치는 상기 보조 외주 지지 부재가 꼬여진 제2 피치와 상이한 튜브형 연료 전지.
제5항에 있어서, 상기 중앙 지지 부재는 상기 보조 외주 지지 부재가 꼬여진 방향과 상이한 방향으로 꼬여진 튜브형 연료 전지.
제6항에 있어서, 상기 외주 지지 부재는 상기 보조 외주 지지 부재가 꼬여진 방향과 상이한 방향으로 꼬여진 튜브형 연료 전지.
제4항에 있어서, 상기 보조 외주 지지 부재는 꼬여진 복수의 보조 외주 지지 부재를 포함하며, 상기 외주 지지 부재는 꼬여진 복수의 외주 지지 부재를 포함하는 튜브형 연료 전지.
제1항, 제2항 또는 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 중앙 지지 부재의 표면은 친수성으로 형성되는 튜브형 연료 전지.
제1항, 제2항 또는 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 보조 외주 지지 부재의 표면은 발수성으로 형성되는 튜브형 연료 전지.
제1항, 제2항 또는 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 중앙 지지 부재는 튜브 및 이 튜브를 통하여 튜브형 연료 전지를 냉각시키는 냉각 매체를 포함하는 튜브형 연료 전지.
제1항, 제2항 또는 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 중앙 지지 부재, 보조 외주 지지 부재 및 외주 지지 부재는 티타늄으로 코팅된 구리로 제작되는 튜브형 연료 전지.
제1항, 제2항 또는 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 촉매 층은 불소 함유 이온 교환 수지에 분산된 백금 담지 카본을 포함하며, 상기 전해질 층은 불소 함유 이온 교환 수지를 포함하는 튜브형 연료 전지.
튜브형 연료 전지를 제작하는 방법이며,

각각의 보조 외주 지지 부재(2) 및 중앙 지지 부재(1)가 선재로 제작되며, 상기 중앙 지지 부재의 외측에 상기 보조 외주 지지 부재를 감는 단계와,

선재로 제작된 외주 지지 부재(3)를, 상기 중앙 지지 부재의 외측에 감겨진 상기 보조 외주 지지 부재의 외측에 감으며, 촉매 층(4a)은 상기 외주 지지 부재의 외주면에 미리 형성되는 단계와,

용융 또는 용해된 전해질 성분을 도포함으로써, 상기 보조 외주 지지 부재의 외측에 감겨진 외주 지지 부재의 외측에 전해질 층(5)을 형성하는 단계를 포함하는 튜브형 연료 전지를 제작하는 방법.
제20항에 있어서, 상기 보조 외주 지지 부재의 직경은 상기 외주 지지 부재의 직경보다 작은 튜브형 연료 전지를 제작하는 방법.
제20항 또는 제21항에 있어서, 상기 보조 외주 지지 부재는 상기 보조 외주 지지 부재의 축 방향과 상기 중앙 지지 부재의 축 방향이 교차하도록 감겨지는 튜브형 연료 전지를 제작하는 방법.
제20항 또는 제21항에 있어서, 상기 외주 지지 부재는 상기 외주 지지 부재의 축 방향과 상기 보조 외주 지지 부재의 축 방향이 교차하도록 감겨지는 튜브형 연료 전지를 제작하는 방법.
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