KR100985836B1 - 연료 전지 - Google Patents

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고이치로 야마시타
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도요타 지도샤（주）
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Abstract

단열 부재(60)는 세퍼레이터(50) 및 세퍼레이터(40)에 의해 끼워 넣어진다. 단열 부재(60)는 발전 셀(200)의 온도 저하를 방지하는 단열층으로서 기능한다. 불순물 제거 유로(42)는 세퍼레이터(40) 및 분할판(30)의 표면의 홈에 의해 둘러싸인 공간에 형성된다. 불순물 제거 유로(22)는 세퍼레이터(20) 및 분할판(30)의 표면의 홈에 의해 둘러싸인 공간에 형성된다. 불순물 제거 유로(22 및 42)는 반응 가스에 포함되는 불순물을 제거하는 필터로서 기능한다. 단자(10)는 발전 셀(200)에서 발생되는 전기를 수집하는 집전층으로서 기능한다. 상술된 바와 같이, 단부 적층체(100)는 발전 셀(200)의 온도 저하를 방지하는 단열층, 반응 가스에 포함된 불순물을 제거하는 불순물 제거층 및 발전 셀(200)에서 발생되는 전기를 수집하는 집전층으로서 기능한다.

Description

연료 전지{FUEL CELL}
본 발명은 연료 전지에 관한 것이고, 특히 연료 전지의 적층 구조에 관한 것이다.
수소-함유 연료 가스 및 산소-함유 산화 가스를 서로 반응시킴으로써 얻어지는 화학 에너지가 전기 에너지로 변환되는 연료 전지가 공지되어 왔다. 보통, 이러한 연료 전지는, 상술된 화학 반응을 발생시키는 다수의 발전 셀을 적층함으로써 형성되고; 각 발전 셀은, 예컨대, 막 전극 접합체가 2장의 세퍼레이터에 의해 끼워 넣어지는(sandwished) 구조를 구비한다.
적층된 복수의 발전 셀 각각은, 반응 가스(연료 가스 및 산화 가스)를 필요로 한다. 따라서, 복수의 발전 셀이 적층되는 연료 전지에는, 반응 가스를 공급하기 위한 가스 유로가 형성되고, 그리고 반응 가스는 가스 유로를 통순물 제거 기능이 제공되는 더미(dummy) 셀이 복수의 발전 셀의 적층 방향의 한쪽 말단에 하여 각 발전 셀에 공급되고 반응 가스는 각 발전 셀로부터 배출된다. 이러한 필요와 관련하여, 반응 가스의 공급 및 배출을 고려하는 연료 전지의 적층 구조에 관한 다양한 기술이 지금까지 제안되어 있다.
예를 들어, 특허 문서 1(일본 특허 공개 공보 No. 2003-338305)은 불 배치되 는 적층 구조를 개시한다. 이러한 구조에서, 더미 셀은 불순물을 반응 가스로부터 제거하는 필터로서 기능한다. 다시 말하면, 반응 가스에 포함된 불순물은 더미 셀에 의해 제거되고, 그 후에 반응 가스가 복수의 발전 셀에 공급된다. 그 결과, 반응 가스에 포함된 불순물(가습된 가스로부터의 응축수 및 가스 공급 배관으로부터의 금속 이온 등)은 발전 셀로 흐르는 것이 억제되고, 그로 인해 출력 전력 감소가 억제된다.
또한, 온도가 저하되는 경우, 응축수 등의 발생과 관련하여, 발전 셀은 출력 전압이 저하될 가능성이 있다. 따라서, 발전 셀의 온도 저하가 고려되는 적층 구조에 관한 기술이 제안되어 왔다.
예를 들어, 특허 문헌 2(일본 특허 공개 공보 No. 2002-184449)는 단자판에 단열층으로서 기능하는 공기 챔버를 공급함으로써, 발전 셀의 온도 저하를 방지하는 기술을 개시한다.; 특허 문헌 3(일본 특허 공개 공보 No. 2005-19223)은 복수의 공간을 포함하는 더미 셀이 단자판과 부근의 발전 셀 사이에 개재되고 더미 셀이 단열층으로서 사용되는 기술을 개시한다.; 그리고 특허 문헌 4(일본 특허 공개 공보 No. 2004-152502)는 단열층으로서 기능하는 공기층이 단자판과 발전 셀 사이에 형성되는 기술을 개시한다.
상술된 바와 같이, 반응 가스에 포함된 불순물을 제거하는 기능 및 발전 셀의 온도 저하를 방지하는 기능과 같은 기능들에 관한 다양한 기술들이 지금까지 제안되어 왔다.
상술된 바와 같이, 연료 전지는 발전 셀의 적층에 더하여, 불순물 제거 기능을 실행하는 구조, 단열 기능을 실행하는 구조 및 집전 기능을 실행하는 단자판과 같은 구조를 포함한다. 각 단일 셀은 한 가지 기능만을 구비하기 때문에, 바랐던 기능들 모두를 제공하기 위해서, 2 이상의 비-발전 셀을 적층하는 것이 지금까지 필요해 왔다. 그 결과, 집전 구조, 단열 구조 및 불순물 제거 구조와 같은 발전을 지지하는 2 이상의 구조가 일반적으로 있고, 그러므로, 예를 들어, 연료 전지의 구성 요소의 수들이 전체로서 증가되고, 그로 인해 연료 전지가 적층 방향으로 연장된다는 문제가 있다.
이러한 환경하에서, 본 발명자들은, 발전을 지원하는 2 이상의 기능을 동시에 제공하는 연료 전지의 적층 구조의 연구 및 개발을 계속하여 왔다.
이러한 배경에 기대어, 본 발명은 연료 전지 스택의 구조에 관한 개선된 기술을 제공하려는 목적을 성취한다.
상술된 목적을 성취하기 위하여, 본 발명의 일 측면에 따른 연료 전지는 발전에 기여하고, 막 전극 접합체를 포함하고, 막 전극 접합체를 끼워 넣는 산화 가스 유로를 구비하는 세퍼레이터 및 연료 가스 유로를 구비하는 세퍼레이터를 포함하는 발전 셀; 발전에 기여하지 않고, 막 전극 접합체를 포함하지 않는 비-발전 셀; 발전 셀 및 비-발전 셀이 적층되는 스택을 포함하되, 상기 비-발전 셀은 기능면에서 서로 다른 복수의 층을 포함한다.
상술된 구조에서, 예를 들어, 기능면에서 서로 다른 복수의 층은 반응 가스에 포함된 불순물을 제거하는 불순물 제거층, 발전 셀의 온도 저하를 방지하는 단열층 및 발전 셀에서 발생되는 전류를 수집하기 위한 집전층을 나타낸다.
다른 바람직한 측면은, 비-발전 셀은 복수의 발전 셀의 적층 방향의 말단에 적층되고, 그리고 비-발전 셀을 형성하는 복수의 층 중에서, 단열층이 발전 셀 측에 가장 가깝게 배치되는 것을 특징으로 한다. 이러한 구조에 따르면, 단열층이 발전 셀의 부근에 배치되고, 따라서 발전 셀로부터 방출되는 열량을 감소시킬 수 있다.
다른 바람직한 측면은, 비-발전 셀은 불순물 제거층 및 단열층에 더하여 집전층을 포함하고, 그리고 집전층, 불순물 제거층 및 단열층이 이러한 순서로 발전 셀 측을 향하여 라미네이팅(laminate)되는 것을 특징으로 한다. 더욱 바람직한 측면은, 불순물 제거층이 집전층에 형성되는 불순물 제거 유로에 의해 형성되는 것을 특징으로 한다. 이러한 구조에 있어서, 집전층 및 불순물 제거층은 단일 셀에 컴팩트하게 형성될 수 있고, 그러므로 구성 요소의 수는 줄어들 수 있다.
다른 바람직한 측면은, 비-발전 셀이 불순물 제거층 및 단열층에 더하여 집전층을 포함하고; 집전층은 도전판을 포함하고; 불순물 제거층은 불순물 제거 유로를 포함하는 필터 부재를 포함하고; 단열층은 단열 부재를 포함하고; 그리고 도전판, 단열 부재 및 필터 부재는 이 순서로 라미네이팅되는 것을 특징으로 한다. 이러한 구조에 있어서, 도전판을 가공하는 것이 필요하지 않고, 실링(sealing) 특성을 구비하도록 요구되는 필터 부재가 도전판과 접하지 않기 때문에, 실링제의 선택 범위가 좁은 도전판과의 실링을 고려하지 않아도 된다.
다른 바람직한 측면은, 연료 전지가 표면에 홈을 가지는 필터 판 및 단열층으로서 기능하는 단열 세퍼레이터를 포함하되, 단열 세퍼레이터 및 필터 판의 홈에 의해 둘러싸인 불순물 제거 유로는 필터 판의 표면에 단열 세퍼레이터를 라미네이팅함으로써 형성되고; 그리고 형성된 불순물 제거 유로는 불순물 제거층으로서 기능하는 것을 특징으로 한다. 이러한 구조를 사용함으로서, 불순물 제거층 및 단열층은 컴팩트하게 형성될 수 있다.
다른 바람직한 측면은, 불순물 제거 층은 가스 공급 매니폴드(manifold)로부터 가스 배출 매니폴드로 발전 성능 저하 물질을 우회시키는 층인 것을 특징으로 하고 있다. 여기에서, 발전성능저하 물질은, 예를 들면, 불순물, 불순물-함유 액체, 또는 응축수를 의미한다.
본 발명은 연료 전지의 스택 구조를 개선하는 기술을 제공한다. 예를 들어, 이러한 기술은 단열층이 발전 셀의 부근에 위치되고, 발전 셀로부터 방출하는 열이 감소되는 것이 가능하도록 한다. 또한, 예를 들자면, 불순물 제거층과 단열층이 단일 셀에 형성될 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 연료 전지의 스택 구조를 도시하는 부분 단면도이며;
도 2는 본 발명의 바람직한 제2 실시예에 따른 단부 적층체(end laminated body)를 도시하는 도면이며;
도 3은 본 발명의 바람직한 제3 실시예에 따른 단부 적층체를 도시하는 도면이며; 및
도 4는 본 발명의 바람직한 제4 실시예에 따른 단부 적층체를 도시하는 도면 이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예가 첨부한 도면을 참조하여 설명된다.
도 1은 본 발명의 바람직한 제1 실시예를 도시하며, 본 발명에 따른 연료 전지의 셀 스택 구조를 도시하는 부분 단면도이다. 본 실시예의 연료 전지는 복수의 발전 셀(200)과 단부 적층체(100)를 포함한다.
발전 셀(200)은 적층 방향으로 두께를 가지는 판-형(plate-like) 셀이고, 수소-함유 연료 가스 및 산소-함유 산화 가스를 사용하여 발전을 한다. 발전 셀(200)은 막 전극 접합체(MEA)(240)가 2장의 세퍼레이터(220 및 230)에 의해 끼워 넣어지는 구조이다. 가스 공급로(222)는 MEA(240)와 세퍼레이터(220)의 사이에 형성되며, 다른 가스 공급로(232)는 MEA(240)와 세퍼레이터(230)사이에 형성된다. 실링제 (250)는 2장의 세퍼레이터(220 및 230)의 사이에 개재된다.
발전에 이용되는 반응 가스가 가스 공급로(222 및 232)에 공급된다. 예를 들면, 수소-함유 연료 가스는 가스 공급로(222)에 공급되며, 산소-함유 산화 가스는 가스 공급로(232)에 공급된다. 따라서, 발전 셀(200)은 공급되는 반응 가스를 이용하여 발전을 한다.
가스켓(210)이 발전 셀(200)의 세퍼레이터(220)에 부착된다. 도 1에 도시되는 구성에서, 2장의 발전 셀(200)은 서로 분리된 상태로 도시되나, 셀 스택이 형성되는 경우 두 장의 발전 셀(200)은 서로 접촉된다. 즉, 하나의 발전 셀(200)의 세퍼레이터(230)와 다른 발전 셀(200)의 세퍼레이터(220)는 서로 접합된다. 냉각수의 유로는 하나의 발전 셀(200)의 세퍼레이터(230)와 다른 발전 셀(200)의 세퍼레이터(220) 사이에 형성되며, 가스켓(210)은 실링 부재로서 기능한다.
상술된 바와 같이, 본 실시예의 연료 전지에는, 복수의 발전 셀(200)이 적층된다. 도 1에 도시된 2장의 발전 셀(200)은 복수의 발전 셀(200)의 적층 방향의 말단에 있는 셀에 상응한다. 본 실시예에서, 단부 적층체(100)는 복수의 발전 셀(200)의 적층 방향의 말단 부분에 더 적층된다. 도 1에서, 단부 적층체(100)와 그 단부 적층체(100)에 인접한 단부 발전 셀(200)은 서로 분리된 상태로 도시된다. 셀 스택이 형성되는 경우, 단부 적층체(100)와 단부 발전 셀(200)이 서로 접촉된다. 바꾸어 말하면, 단부 발전 셀(200)의 세퍼레이터(220)와 단부 적층체(100)는 서로 접합된다. 냉각수 유로는 단부 발전 셀(200)의 세퍼레이터(220)와 단부 적층체(100) 사이에 형성되며, 가스켓(210)은 실링 부재로서 기능한다.
다음으로, 단부 적층체(100)의 구조가 상술될 것이다. 발전 셀(200)과 유사하게, 단부 적층체(100)도 적층 방향으로 두께를 가지는 판-형 모양으로 형성되지만, 단부 적층체(100)는 구성 요소로부터 돌출하는 단자(10)를 포함한다. 단부 발전 셀(200)과 접촉하는 부분에는, 세퍼레이터(50)가 배치된다. 세퍼레이터(40)는 세퍼레이터(50)와 마주보도록 배치된다. 단열 부재(60)는 세퍼레이터(50)와 세퍼레이터(40) 사이에 끼워 넣어진다. 단열 부재(60)는 발전 셀(200)의 온도 저하를 방지하는 단열층으로서 기능한다. 실링제(45)는 세퍼레이터(50)와 세퍼레이터(40) 사이의 간격에 채워진다.
또한 세퍼레이터(40)와 세퍼레이터(50)는 발전 셀(200)에서 발생되는 전기를 단자(10)로 전도하는 기능을 제공한다. 따라서, 세퍼레이터(40)와 세퍼레이터(50)는 SUS 재료 또는 탄소와 같은 전도 재료로 각각 형성된다. 발전 셀(200)에서 발생되는 전기를 단자(10)로 효율적으로 전도하기 위한 목적으로, 단열 부재(60)에는 충분한 전도성이 제공되는 것이 바람직하다. 따라서, 단열 부재(60)는, 예를 들면, 다공성 세라믹 재료로 형성된다.
또한, 세퍼레이터(20)는 세퍼레이터(40)와 마주보도록 배치되며, 그리고 분할판(partition plate)(30)은 세퍼레이터(40)와 세퍼레이터(20) 사이에 끼워 넣어진다. 세퍼레이터(40) 및 세퍼레이터(20)는 서로 마주보는 면에 형성되는 홈을 구비한다. 불순물 제거 유로(42)는 세퍼레이터(40) 및 분할판(30)의 표면의 홈에 의해 둘러싸인 공간에 형성되며, 그리고 불순물 제거 유로(22)는 세퍼레이터(20) 및 분할판(30)의 표면의 홈에 의해 둘러싸인 공간에 형성된다. 실링제(35)는 세퍼레이터(40)와 분할판(30) 사이의 간격에 채워지고, 실링제(25)는 세퍼레이터(20)와 분할판(30) 사이의 간격에 채워진다.
불순물 제거 유로(22 및 42)는 반응 가스에 포함되는 불순물을 제거하는 필터로서 기능한다. 즉, 세퍼레이터(40), 분할판(30) 및 세퍼레이터(20)로 구성되는 부분이 불순물 제거층으로서 기능한다.
불순물을 제거하기 위해 반응 가스는 불순물 제거 유로(22 및 42)를 통과하도록 만들어지고, 그리고 그 후에 발전 셀(200)에 공급된다. 2 종류의 반응 가스, 즉, 수소-함유 연료 가스 및 산소-함유 산화 가스는 발전 셀(200)에 공급되는 이들 가스에 각각 대응하는 유로를 통과하도록 만들어진다. 따라서, 본 실시예에서는, 2 종류의 반응 가스에 각각 대응하는 2 종류의 유로가 분할판(30)에 의해 분할된다.
또한, 반응 가스에 포함되는 불순물의 대부분은, 반응 가스의 가습수로부터 유래된 응축수에 용해되거나 혼합되고, 그리고 복수의 발전 셀(200) 및 단부 적층체(100)가 적층되는 스택으로 흐르기 위해 가스 공급 매니폴드를 통과한다. 불순물 제거 유로(22 및 42)는 반응 가스 유로에서 발전 셀(200)의 상류 위치에 배치되므로, 이들 불순물-함유 액체가 스택으로 흐르는 경우, 이들 불순물-함유 액체는 불순물 제거 유로(22 및 42)를 통과하고, 가스 배출 매니폴드로 우회된다. 따라서, 불순물 농도가 줄어든 반응 가스가 발전 셀(200)에 공급된다. 또한, 불순물을 포함하지 않는 보통의 응축수가 발전 셀(200)로 흐르는 경우, 응축수로부터 수집된 물은 발전 성능을 저하시킨다. 따라서, 불순물 제거 유로(22 및 42)의 도움을 빌려 가스 공급 매니폴드로부터 가스 배출 매니폴드까지 과잉의 응축수를 우회시킴으로서, 발전 성능이 개선될 수 있다.
상술된 실시예에서, 불순물 제거 유로(22 및 42)는 가스 공급 매니폴드 및 가스 배출 매니폴드에 연통하게 연결되는 우회 유로가 되도록 설계되며; 그러나, 불순물 제거 유로가 반응 가스로부터 불순물을 제거하는 기능을 가지는 한, 이들 불순물 제거 유로는 우회 유로에 제한되지 않고 익명의 소형 유로(blind alley-type flow path)일 수도 있다.
다시 말하면, 세퍼레이터(20)와 분할판(30) 사이의 접촉 측면의 불순물 제거 유로(22)는, 예컨대, 연료 가스 유로에 연결되고; 연료 가스에 포함되는 불순물은 불순물 제거 유로(22)에 의해 제거되고; 그리고 그 다음에 연료 가스는 발전 셀(200)에 공급된다. 또한, 세퍼레이터(40)와 분할판(30) 사이의 접촉 측면의 불순물 제거 유로(42)는, 예컨대, 산화 가스 유로에 연결되고; 산화 가스에 포함되는 불순물은 불순물 제거 유로(42)에 의해 제거되고; 그리고 그 다음에 산화 가스는 발전 셀(200)에 공급된다.
세퍼레이터(20), 분할판(30), 및 세퍼레이터(40)는 반응 가스와 각각 접촉되고 반응 가스에 대한 내식성을 확보하여야 하며, 그리고 발전 셀(200)에서 발생되는 전기를 단자(10)로 효율적으로 전도하기 위한 목적을 위해 전도성이 제공된다. 따라서, 세퍼레이터(20), 분할판(30) 및 세퍼레이터(40)는, 예컨대, SUS 재료 또는 탄소로 각각 형성된다.
단자(10)는 발전 셀(200)에서 발생되는 전기를 수집하는 집전층으로서 기능한다. 즉, 발전 셀(200)에서 발생되는 전기는 단부 적층체(100)의 개별부를 전도성 있게 통과하는 방식으로 단자(10)에 수집된다. 단자(10)는 셀 적층 방향(수직 방향)으로 전기 저항 및 수평 방향으로 전기 저항 모두가 낮은 전도판이 바람직하다. 따라서, 단자(10)는, 예컨대, 구리로 형성된다.
상술된 바와 같이, 도 1에 도시된 단부 적층체(100)는 발전 셀(200)의 온도 저하를 방지하는 단열층, 반응 가스에 포함된 불순물을 제거하는 불순물 제거층, 및 발전 셀(200)에서 발생되는 전기를 수집하는 집전층으로서 기능한다. 이들 층 중, 단열층으로서 기능하도록 의도된 단열 부재(60)는 발전 셀(200)에 가장 가깝게 되어, 따라서 단부 적층체(100)의 다른 부재로 열 전달을 억제하고 발전 셀(200)로부터 방출되는 열량을 감소시키도록 배치된다.
또한, 단열층으로서 기능하는 단열 부재(60) 및 불순물 제거층으로서 기능하는 불순물 제거 유로(22 및 42)는 세퍼레이터(20, 40 및 50)의 도움을 빌려 단일 셀로 형성되므로, 단열층 및 불순물 제거층이 분리된 셀로 형성되는 경우 결합된 크기보다 더 컴팩트하게 형성될 수 있다.
도 2는 본 발명에 따른 연료 전지의 단부 적층체의 바람직한 제2 실시예를 도시하기 위한 도면이다. 도 2에 도시된 단부 적층체(102)는 도 1에 도시된 단부 적층체(100) 대신에 사용된다. 즉, 단부 적층체(102)는 복수의 발전 셀(도 1에 참조 부호 200으로 표시됨)의 적층 방향의 말단에 적층된다.
도 2에 도시된 단부 적층체(102)와 도 1에 도시된 단부 적층체(100) 사이의 차이점은 도 1에서의 세퍼레이터(20) 및 단자(10) 대신에, 도 2에서의 단자(10a)가 사용된다는 점에 있다.
도 2에 도시된 단부 적층체(102)는 예를 들어, 다공성 세라믹 재료로 형성된 단열 부재(60)가 예를 들어, SUS 재료 또는 탄소로 형성된 세퍼레이터(50) 및 세퍼레이터(40)에 의해 끼워 넣어지는 구조이다. 실링제(45)는 세퍼레이터(50)와 세퍼레이터(40) 사이의 간격에 채워진다.
또한, 분할판(30)은 세퍼레이터(40) 및 단자(10a)에 의해 끼워 넣어진다. 세퍼레이터(40) 및 단자(10a)는 서로 마주보는 면에 형성되는 홈을 구비한다. 불순물 제거 유로(42)는 세퍼레이터(40) 및 분할판(30)의 표면의 홈에 의해 둘러싸인 공간에 형성되며, 그리고 불순물 제거 유로(22)는 단자(10a) 및 분할판(30)의 표면의 홈에 의해 둘러싸인 공간에 형성된다. 실링제(35)는 세퍼레이터(40)와 분할판(30) 사이의 간격에 채워지고, 실링제(25)는 단자(10a)와 분할판(30) 사이의 간격에 채워진다.
또한 도 2에 도시된 단부 적층체(102)에서, 불순물 제거 유로(22)는, 예컨대, 연료 가스 유로에 연결되고, 연료 가스에 포함된 불순물은 불순물 제거 유로(22)에 의해 제거되고, 그리고 그 후에 연료 가스는 발전 셀에 공급되며; 또한, 불순물 제거 유로(42)는, 예컨대, 산화 가스 유로에 연결되고, 산화 가스에 포함된 불순물은 불순물 제거 유로(42)에 의해 제거되고, 그리고 그 후에 산화 가스는 발전 셀에 공급된다.
도 2에 도시된 단부 적층체(102)에서, 불순물 제거 유로(22)로서 기능하는 홈은 단자(10a)에 형성되므로 단자(10a)의 일부는 불순물 제거층으로서 기능한다. 또한 단자(10a)는 발전 셀에 발생되는 전기를 수집하는 집전층으로서 기능한다. 다시 말하면, 발전 셀에서 발생되는 전기는 단부 적층체(102)의 개별부를 통하여 전도됨으로써 단자(10a)에 수집된다
상술된 바와 같이, 단자(10a)는 집전층으로서 기능한다. 따라서, 전도성의 측면을 고려하여, 단자(10a)는 도 1에 도시된 단자(10)의 경우와 유사하게, 예컨대, 구리로 형성되는 것이 바람직하다. 그러나, 단자(10a)는 불순물 제거층으로서 기능도 하므로, 불순물 제거 유로(22)에 흐르는 반응 가스와 접촉된다. 따라서, 단자(10a)가 구리로 형성되는 경우, 불순물 제거 유로(22)로서 기능하는 그것의 일부는 부식 방지 처리와 같은 처리를 받는 것이 바람직하다. 내식성의 측면을 고려하여, 단자(10a)는 예를 들어, SUS 재료 또는 탄소로 형성될 수도 있다.
도 2에 도시된 단부 적층체(102)는 발전 셀의 온도 저하를 방지하는 단열층, 반응 가스에 포함된 불순물을 제거하는 불순물 제거층 및 발전 셀에서 발생되는 전기를 수집하는 집전층으로서 기능한다. 이들 층 중, 단열층으로서 기능하는 단열 부재(60)는 발전 셀(200)에 가장 가깝게 되도록 배치되기 때문에, 단부 적층체 (102)의 다른 부재에 대한 열 전달이 억제될 수 있고, 발전 셀(200)로부터 방출되는 열량이 줄어들 수 있다.
또한, 도 2에 도시된 단부 적층체(102)에서, 단자(10a)는 집전층으로서 기능할 뿐만 아니라 불순물 제거층으로서 기능하고, 그리고 도 1에 도시된 단부 적층체(100)에 사용되는 세퍼레이터(20) 및 단자(10)와 같은 2 가지 부재를 사용하여 집전층 및 불순물 제거층의 기능이 제공되는 경우와 비교했을 때, 구성 요소의 수는 줄어들 수 있고; 그러므로 본 발명에서는, 구조가 더욱더 컴팩트하게 만들어질 수 있다.
도 3은 본 발명에 따른 연료 전지의 단부 적층체의 바람직한 제3 실시예를 도시하기 위한 도면이다. 도 3에 도시된 단부 적층체(104)는 도 1에 도시된 단부 적층체(100) 대신에 사용된다. 다시 말하면, 단부 적층체(104)는 복수의 발전 셀(도 1에 참조 부호 200으로 표시됨)의 적층 방향의 말단에 적층된다. 도 3에 도시된 단부 적층체(104)에 있어서, 도전판으로서 기능하는 단자(10), 단열 부재(60) 및 필터 부재로서 기능하는 세퍼레이터(20a 및 40a)는 이 순서로 라미네이팅된다.
발전 셀과 접촉하는 부분에, 세퍼레이터(40a)가 배치된다. 세퍼레이터(20a)는 세퍼레이터(40a)와 마주보도록 배치된다. 분할판(30)은 세퍼레이터(40a)와 세퍼 레이터(20a)에 의해 끼워 넣어진다. 세퍼레이터(40a) 및 세퍼레이터(20a)는 서로 마주보는 면에 형성되는 홈을 구비한다.
불순물 제거 유로(42)는 세퍼레이터(40a) 및 분할판(30)의 표면의 홈에 의해 둘러싸인 공간에 형성되며, 그리고 불순물 제거 유로(22)는 세퍼레이터(20a) 및 분할판(30)의 표면의 홈에 의해 둘러싸인 공간에 형성된다. 실링제(35)는 세퍼레이터(40a)와 분할판(30) 사이의 간격에 채워지고, 실링제(25)는 세퍼레이터(20a)와 분할판(30) 사이의 간격에 채워진다. 세퍼레이터(20a) 및 세퍼레이터 (40a)는, 예컨대, SUS 재료 또는 탄소로 형성된다.
또한 도 3에 도시된 단부 적층체(104)에서, 불순물 제거 유로(22)는, 예컨대, 연료 가스 유로에 연결되고, 연료 가스에 포함된 불순물은 불순물 제거 유로(22)를 통해 제거되고, 그리고 그 후에 연료 가스는 발전 셀에 공급되며; 또한, 불순물 제거 유로(42)는 예컨대, 산화 가스 유로에 연결되고, 산화 가스에 포함된 불순물은 불순물 제거 유로(42)에 의해 제거되고, 그리고 그 후에 산화 가스는 발전 셀에 공급된다.
또한, 도 3에 도시된 단부 적층체(104)에서, 단열 부재(60)가 세퍼레이터(20a) 및 단자(10)에 의해 끼워 넣어지는 구조를 형성하도록, 단열 부재(60)는 세퍼레이터(20a) 및 단자(10) 사이에 배치된다. 단열 부재(60)는 예컨대, 다공성 세라믹 재료로 형성되고, 단자(10)는, 예컨대, 구리로 형성된다.
도 3에 도시된 단부 적층체(104)에서, 집전층으로서 기능하는 단자(10)에 불순물 제거층으로서 기능하는 유로 및 냉각수를 위한 유로가 제공될 필요는 없다. 또한, 단자(10)는 반응 가스 및 냉각수와 접촉되지 않으므로 높은 내식성을 구비할 것이 요구되지 않고; 그러므로 단자(10)가 구리 등으로 형성되는 경우에도, 부식 방지 처리가 생략될 수 있다. 또한, 세퍼레이터(20a) 및 단자(10) 사이의 간격에 채워지는 실링제(15)가 생략될 수도 있다.
도 4는 본 발명에 따른 연료 전지의 단부 적층체의 바람직한 제4 실시예를 도시하기 위한 도면이다. 도 4(A)에 도시된 단부 적층체(106) 및 도 4(B)에 도시된 단부 적층체(108)는 도 1에 도시된 단부 적층체(100) 대신에 각각 사용된다. 다시 말하면, 단부 적층체(106) 및 단부 적층체(108)는 복수의 발전 셀(도 1에 참조 부호 200으로 표시됨)의 적층 방향의 말단에 각각 적층된다.
도 4(A)에 도시된 단부 적층체(106)에서, 필터 판으로서 기능하는 세퍼레이터(40b)는 발전 셀과 접촉하는 부분에 배치된다. 세퍼레이터(40b)는, 예컨대, SUS 재료 또는 탄소로 형성된다. 단자(10b)는 세퍼레이터(40b)와 마주보도록 배치되고, 그리고 단열 세퍼레이터(62)는 세퍼레이터(40b) 및 단자(10b)에 의해 끼워 넣어진다. 세퍼레이터(40b) 및 단자(10b)는 서로 마주보는 면에 형성되는 홈을 구비한다.
불순물 제거 유로(42)는 세퍼레이터(40b) 및 단열 세퍼레이터(62)의 표면의 홈에 의해 둘러싸인 공간에 형성되며, 그리고 불순물 제거 유로(22)는 단자(10b) 및 단열 세퍼레이터(62)의 표면의 홈에 의해 둘러싸인 공간에 형성된다. 실링제(65)는 세퍼레이터(40b)와 단열 세퍼레이터(62) 사이의 간격에 채워지고, 실링제(15)는 단자(10b)와 단열 세퍼레이터(62) 사이의 간격에 채워진다.
또한 도 4(A)에 도시된 단부 적층체(106)에서, 불순물 제거 유로(22)는 예컨 대, 연료 가스 유로에 연결되고, 연료 가스에 포함된 불순물은 불순물 제거 유로(22)에 의해 제거되고, 그리고 그 후에 연료 가스는 발전 셀에 공급되며; 또한, 불순물 제거 유로(42)는 예컨대, 산화 가스 유로에 연결되고, 산화 가스에 포함된 불순물은 불순물 제거 유로(42)에 의해 제거되고, 그리고 그 후에 산화 가스는 발전 셀에 공급된다.
도 4(A)에 도시된 단부 적층체(106)에서, 단열 세퍼레이터(62)는 단열층으로서의 기능 및 불순물 제거 유로(22 및 42)를 분할하는 기능을 구비한다. 따라서, 단열 세퍼레이터(62)는 단열 기능에 더하여 반응 가스에 대한 내식성을 구비할 것이 요구된다. 또한, 발전 셀에서 발생되는 전기를 단자(10b)에 수집하기 위한 목적으로, 단열 세퍼레이터(62)는 전도성이 있어야 한다. 따라서, 단열 세퍼레이터(62)는, 예컨대, 패쇄 셀을 구비하고 바인더로서 탄소를 포함하는 PTFE 재료로 형성된다.
또한, 단자(10b)는 집전층으로서 기능한다. 따라서, 전도성의 측면을 고려하여, 단자(10b)는, 예컨대, 구리 등으로 형성되는 것이 바람직하다. 그러나, 단자(10b)는 불순물 제거층으로서 기능도 하므로, 불순물 제거 유로(22)에 흐르는 반응 가스와 접촉된다. 따라서, 단자(10b)가 구리로 형성되는 경우, 불순물 제거 유로(22)로서 기능하는 그것의 일부는 부식 방지 처리와 같은 처리를 받는 것이 바람직하다. 그러므로, 내식성의 측면을 고려하여, 단자(10b)는 예를 들어, SUS 재료 또는 탄소로 형성될 수도 있다.
도 4(A)에 도시된 단부 적층체(106)에서, 단자(10b)는 집전층으로서의 기능 에 더하여 불순물 제거층으로서 기능하고, 그리고 단열 세퍼레이터(62)는 단열층으로서의 기능 및 불순물 제거 유로(22 및 42)를 분할하는 기능을 동시에 구비한다. 이러한 방식으로, 각 부재는 2 이상의 기능을 구비하므로, 예컨대, 도 1 내지 3에 도시된 단부 적층체와 비교했을 때, 도 4(A)에 도시된 단부 적층체(106)에서는 더 컴팩트한 구조가 실현될 수 있다.
도 4(B)에 도시된 단부 적층체(108)는 도 4(A)에 도시된 단부 적층체(106)를 수정함으로써 얻어지는 구조이다. 도 4(B)에 도시된 단부 적층체(108) 및 도 4(A)에 도시된 단부 적층체(106) 사이의 차이점은 도 4(A)에서의 단자(10b) 대신에, 도 4(B)에서 단자(10) 및 세퍼레이터(20b)가 사용된다는 점에 있다.
도 4(B)에 도시된 단부 적층체(108)에서, 세퍼레이터(40b)는 예컨대, SUS 재료 또는 탄소로 형성된다. 세퍼레이터(20b)는 세퍼레이터(40b)와 마주보도록 배치되고, 그리고 단열 세퍼레이터(62)는 세퍼레이터(40b) 및 세퍼레이터(20b)에 의해 끼워 넣어진다. 세퍼레이터(40b) 및 세퍼레이터(20b)는 서로 마주보는 면에 형성되는 홈을 각각 구비한다.
불순물 제거 유로(42)는 세퍼레이터(40b) 및 단열 세퍼레이터(62)의 표면의 홈에 의해 둘러싸인 공간에 형성되며, 그리고 불순물 제거 유로(22)는 세퍼레이터(20b) 및 단열 세퍼레이터(62)의 표면의 홈에 의해 둘러싸인 공간에 형성된다. 실링제(65)는 세퍼레이터(40b)와 단열 세퍼레이터(62) 사이의 간격에 채워지고, 실링제(15)는 세퍼레이터(20b)와 단열 세퍼레이터(62) 사이의 간격에 채워진다. 또한, 집전층으로서 기능하는 단자(10)는 세퍼레이터(20b)에 라미네이팅된다.
도 4(B)에 도시된 단부 적층체(108)에서, 집전층으로서 기능하는 단자(10) 및 불순물 제거층으로서 기능하는 세퍼레이터(20b)는 상이한 재료로서 형성될 수 있다. 따라서, 전도성이 더욱 중요한 요소로서 여겨지는 경우는, 예를 들어, 단자(10)용으로 구리가 사용될 수 있고, 반면에, 내식성이 더욱 중요한 요소로서 고려되는 경우는, 예를 들어, 세퍼레이터(20b)용으로 SUS 재료 또는 탄소가 사용될 수 있다.
또한, 도 4(A) 및 4(B)의 단열 세퍼레이터(62) 각각에 반응 가스 유로를 형성함으로써, 불순물 제거 유로(22) 및 불순물 제거 유로(42)의 기능의 어느 하나는 단열 세퍼레이터(62)에서 구현될 수 있음에 유의하여야 한다.
비록 본 발명의 설명적인 바람직한 실시예들이 상술되었지만, 상술된 실시에들은 단지 설명적인 예를 제공하도록 의도되고, 본 발명의 범위를 제한하는 것으로 해석되어서는 안 된다.
예를 들면, 도 1 내지 4에 관한 실시예를 설명하기 위해 사용된 실례에서는, 비록 2 종류의 반응 가스에 각각 대응하는 불순물 제거 유로(22 및 42)의 이중 층 구조가 분할판(30) 또는 단열 세퍼레이터(62)의 도움을 빌려 형성되지만, 특허 문헌 1에 설명되어 있듯이, 2 종류의 반응 가스에 각각 대응하는 유로가 동일한 면에 형성되는 구조가 채택될 수도 있다(도 1 참조).
2 종류의 반응 가스에 각각 대응하는 유로가 하나의 동일한 면에 형성되는 경우, 도 1에 도시된 실시예에서 설명된 세퍼레이터(20)는 제거될 수 있고 2 종류의 반응 가스에 각각 대응하는 유로(불순물 제거 유로)는 세퍼레이터(40)와 분할 판(30) 사이 접촉 표면에 형성될 수 있다. 선택적으로, 예를 들면, 도 4에 도시된 실시예에서, 세퍼레이터(40b)는 제거될 수 있고 2 종류의 반응 가스에 각각 대응하는 유로는 그 위에 불순물 제거 유로(22)가 형성된 표면에 형성될 수 있다.
비록, 도 1 내지 4에 관하여 설명된 실시예에서는, 단열층 및 불순물 제거 유로가 집전층보다 발전 셀 측에 더 가깝게 되도록 배치되지만, 선택적으로 집전층이 단열층 및 불순물 제거 유로보다 발전 셀 측에 더 가깝게 되도록 배치되는 구조가 채택될 수도 있다.

Claims (9)

  1. 연료 전지에 있어서,
    발전에 기여하고, 막 전극 접합체를 포함하고 상기 막 전극 접합체를 끼워 넣는(sandwiching) 산화 가스 유로를 구비하는 세퍼레이터 및 연료 가스 유로를 구비하는 세퍼레이터를 포함하는 발전 셀;
    발전에 기여하지 않고, 막 전극 접합체를 포함하지 않는 비-발전 셀; 및
    상기 발전 셀 및 상기 비-발전 셀이 적층되는 스택을 포함하되;
    상기 비-발전 셀은 복수의 상기 발전 셀의 적층 방향의 말단에 적층되고, 그리고 제1 세퍼레이터, 단열 부재, 제2 세퍼레이터, 제3 세퍼레이터 및 단자가 상기 발전 셀 측으로부터 이러한 순서로 라미네이팅(laminate)되는 구조를 포함하고,
    상기 단열 부재는 상기 발전 셀로부터 방출하는 열을 감소시키는 상기 제1 세퍼레이터 및 상기 제2 세퍼레이터에 의해 끼워 넣어지고,
    불순물 제거 유로는 상기 제2 세퍼레이터 및 상기 제3 세퍼레이터 사이에 형성되고, 그리고 상기 스택에 공급되는 유체에 포함된 불순물은 상기 불순물 제거 유로에 의해 제거되고,
    상기 단자는 상기 발전 셀에서 발생되는 전기를 수집하는 것을 특징으로 하는 연료 전지.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 연료 전지는 상기 제2 세퍼레이터 및 상기 제3 세퍼레이터에 의해 끼워 넣어지는 분할판을 포함하되, 및
    상기 불순물 제거 유로는 상기 분할판에 의해 2 종류의 반응 가스, 즉, 산화 가스 및 연료 가스에 각각 대응하는 2 종류의 유로로 분할되는 것을 특징으로 하는 연료 전지.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 단열 부재는 다공성 세라믹 재료로 형성되는 것을 특징으로 하는 연료 전지.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제3 세퍼레이터 및 상기 단자는 하나의 부재로 형성되도록 서로 일체형(one piece)으로 일체화되는 것을 특징으로 하는 연료 전지.
  5. 연료 전지에 있어서,
    발전에 기여하고, 막 전극 접합체를 포함하고 상기 막 전극 접합체를 끼워 넣는 산화 가스 유로를 구비하는 세퍼레이터 및 연료 가스 유로를 구비하는 세퍼레이터를 포함하는 발전 셀;
    발전에 기여하지 않고, 막 전극 접합체를 포함하지 않는 비-발전 셀; 및
    상기 발전 셀 및 상기 비-발전 셀이 적층되는 스택을 포함하되;
    상기 비-발전 셀은 복수의 상기 발전 셀의 적층 방향의 말단에 적층되고, 그리고 제1 세퍼레이터, 제2 세퍼레이터, 단열 부재 및 단자가 상기 발전 셀 측으로부터 이러한 순서로 라미네이팅되는 적층 구조를 포함하고,
    불순물 제거 유로는 상기 제1 세퍼레이터 및 상기 제2 세퍼레이터 사이에 형성되고, 그리고 상기 스택에 공급되는 유체에 포함된 불순물은 상기 불순물 제거 유로에 의해 제거되고,
    상기 단열 부재는, 상기 발전 셀로부터 방출하는 열을 감소시키도록, 상기 제2 세퍼레이터 및 상기 단자 사이에 끼워 넣어지고,
    상기 단자는 상기 발전 셀에서 발생되는 전기를 수집하는 것이며,
    상기 단열 부재는 상기 제2 세퍼레이터와 상기 단자 사이에만 배치되고, 상기 제1 세퍼레이터와 상기 발전 셀과의 사이에는 배치되지 아니하는 것을 특징으로 하는 연료 전지.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 연료 전지는 상기 제1 세퍼레이터 및 상기 제2 세퍼레이터에 의해 끼워 넣어지는 분할판을 포함하되, 및
    상기 불순물 제거 유로는 상기 분할판에 의해 2 종류의 반응 가스, 즉, 산화 가스 및 연료 가스에 각각 대응하는 2 종류의 유로로 분할되는 것을 특징으로 하는 연료 전지.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 단열 부재는 다공성 세라믹 재료로 형성되는 것을 특징으로 하는 연료 전지.
  8. 연료 전지에 있어서,
    발전에 기여하고, 막 전극 접합체를 포함하고 상기 막 전극 접합체를 끼워 넣는 산화 가스 유로를 구비하는 세퍼레이터 및 연료 가스 유로를 구비하는 세퍼레이터를 포함하는 발전 셀;
    발전에 기여하지 않고, 막 전극 접합체를 포함하지 않는 비-발전 셀; 및
    상기 발전 셀 및 상기 비-발전 셀이 적층되는 스택을 포함하되;
    상기 비-발전 셀은 복수의 상기 발전 셀의 적층 방향의 말단에 적층되고, 그리고 제1 세퍼레이터, 단열 세퍼레이터, 제2 세퍼레이터 및 단자가 상기 발전 셀 측으로부터 이러한 순서로 라미네이팅되는 적층 구조를 포함하고,
    상기 단열 세퍼레이터는 상기 발전 셀로부터 방출하는 열을 감소시키는 상기 제1 세퍼레이터 및 상기 제2 세퍼레이터에 의해 끼워 넣어지고,
    제1 불순물 제거 유로는 상기 제1 세퍼레이터 및 상기 단열 세퍼레이터의 표면의 홈에 의해 둘러싸인 공간에 형성되고, 그리고 상기 스택에 공급되는 2 종류의 반응 가스 중 1 종류의 반응 가스에 포함되는 불순물이 상기 제1 불순물 제거 유로에 의해 제거되고,
    제2 불순물 제거 유로는 상기 제2 세퍼레이터 및 상기 단열 세퍼레이터의 표면의 홈에 의해 둘러싸인 공간에 형성되고, 그리고 상기 스택에 공급되는 2 종류의 반응 가스 중 나머지 다른 종류의 반응 가스에 포함되는 불순물이 상기 제2 불순물 제거 유로에 의해 제거되고,
    상기 단자는 상기 발전 셀에서 발생되는 전기를 수집하는 것을 특징으로 하는 연료 전지.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제2 세퍼레이터 및 상기 단자는 하나의 부재로 형성되도록 서로 일체형으로 일체화되는 것을 특징으로 하는 연료 전지.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101299363B1 (ko) 2012-03-06 2013-08-22 정영하 다중 셀 금속연료 전지

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5223242B2 (ja) * 2007-05-25 2013-06-26 トヨタ自動車株式会社 燃料電池システム
JP5318382B2 (ja) * 2007-08-07 2013-10-16 本田技研工業株式会社 燃料電池スタック
JP4440958B2 (ja) * 2007-10-19 2010-03-24 トヨタ自動車株式会社 燃料電池
JP6517835B2 (ja) 2014-03-12 2019-05-22 セレス インテレクチュアル プロパティー カンパニー リミテッド 燃料電池スタック構成
US9991501B2 (en) 2015-01-05 2018-06-05 Johnson Controls Technology Company Vent shield for a battery module
KR102371046B1 (ko) * 2016-07-15 2022-03-07 현대자동차주식회사 연료전지용 엔드셀 히터
JP6504149B2 (ja) * 2016-12-08 2019-04-24 トヨタ自動車株式会社 検査装置及び検査方法
JP6769300B2 (ja) 2016-12-28 2020-10-14 トヨタ自動車株式会社 燃料電池スタック及びダミーセル
CN116259806B (zh) * 2023-05-09 2023-09-22 浙江韵量氢能科技有限公司 一种能去除气体杂质的燃料电堆及去除气体杂质的方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002184449A (ja) 2000-12-13 2002-06-28 Honda Motor Co Ltd 固体高分子型燃料電池スタック
JP2003338305A (ja) 2002-05-20 2003-11-28 Toyota Motor Corp 燃料電池のスタック構造
JP2005166304A (ja) * 2003-11-28 2005-06-23 Toyota Motor Corp 燃料電池

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2943149B2 (ja) * 1989-02-22 1999-08-30 三菱電機株式会社 溶融炭酸塩型燃料電池積層体
JPH07263013A (ja) 1994-03-23 1995-10-13 Tanaka Kikinzoku Kogyo Kk 燃料電池
JPH07326379A (ja) * 1994-05-31 1995-12-12 Sanyo Electric Co Ltd 積層型燃料電池
JP3815518B2 (ja) * 1997-02-13 2006-08-30 石川島播磨重工業株式会社 溶融炭酸塩型燃料電池
JP2003282135A (ja) 2002-03-25 2003-10-03 Toto Ltd 燃料電池システム
JP3774445B2 (ja) 2003-03-27 2006-05-17 京セラ株式会社 燃料電池用容器および燃料電池
JP4351431B2 (ja) 2002-10-28 2009-10-28 本田技研工業株式会社 燃料電池スタック
JP4572062B2 (ja) 2003-06-26 2010-10-27 本田技研工業株式会社 燃料電池スタック
JP2008135188A (ja) * 2005-02-01 2008-06-12 Toyota Motor Corp 燃料電池スタック

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002184449A (ja) 2000-12-13 2002-06-28 Honda Motor Co Ltd 固体高分子型燃料電池スタック
JP2003338305A (ja) 2002-05-20 2003-11-28 Toyota Motor Corp 燃料電池のスタック構造
JP2005166304A (ja) * 2003-11-28 2005-06-23 Toyota Motor Corp 燃料電池

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101299363B1 (ko) 2012-03-06 2013-08-22 정영하 다중 셀 금속연료 전지

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