KR101238975B1 - Gasket covering manifold for metal seperator of fuel cell and method for fabricating the same - Google Patents

Gasket covering manifold for metal seperator of fuel cell and method for fabricating the same Download PDF

Info

Publication number
KR101238975B1
KR101238975B1 KR1020110036160A KR20110036160A KR101238975B1 KR 101238975 B1 KR101238975 B1 KR 101238975B1 KR 1020110036160 A KR1020110036160 A KR 1020110036160A KR 20110036160 A KR20110036160 A KR 20110036160A KR 101238975 B1 KR101238975 B1 KR 101238975B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
manifold
gasket
channel
metal body
metal
Prior art date
Application number
KR1020110036160A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR20120118658A (en
Inventor
김기정
전유택
Original Assignee
현대하이스코 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 현대하이스코 주식회사 filed Critical 현대하이스코 주식회사
Priority to KR1020110036160A priority Critical patent/KR101238975B1/en
Publication of KR20120118658A publication Critical patent/KR20120118658A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR101238975B1 publication Critical patent/KR101238975B1/en

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/02Details
    • H01M8/0271Sealing or supporting means around electrodes, matrices or membranes
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C45/00Injection moulding, i.e. forcing the required volume of moulding material through a nozzle into a closed mould; Apparatus therefor
    • B29C45/14Injection moulding, i.e. forcing the required volume of moulding material through a nozzle into a closed mould; Apparatus therefor incorporating preformed parts or layers, e.g. injection moulding around inserts or for coating articles
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/02Details
    • H01M8/0202Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors
    • H01M8/0258Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors characterised by the configuration of channels, e.g. by the flow field of the reactant or coolant
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/02Details
    • H01M8/0202Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors
    • H01M8/0267Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors having heating or cooling means, e.g. heaters or coolant flow channels
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29LINDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASS B29C, RELATING TO PARTICULAR ARTICLES
    • B29L2031/00Other particular articles
    • B29L2031/26Sealing devices, e.g. packaging for pistons or pipe joints
    • B29L2031/265Packings, Gaskets
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29LINDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASS B29C, RELATING TO PARTICULAR ARTICLES
    • B29L2031/00Other particular articles
    • B29L2031/34Electrical apparatus, e.g. sparking plugs or parts thereof
    • B29L2031/3468Batteries, accumulators or fuel cells
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/10Fuel cells with solid electrolytes
    • H01M2008/1095Fuel cells with polymeric electrolytes
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30Hydrogen technology
    • Y02E60/50Fuel cells
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Fuel Cell (AREA)

Abstract

본 발명은 매니폴더를 감싸는 금속 분리판용 가스켓 및 이를 제조하는 방법에 관한 것으로, 채널 및 매니폴드를 포함하는 금속 본체의 상기 채널의 테두리 영역에 형성되는 제1가스켓부 및 상기 제1가스켓부와 일체형으로 사출성형되며, 상기 매니폴드 내측면을 감싸는 형태로 형성되는 제2가스켓부를 포함하되, 상기 제2가스켓부는 상기 금속 본체를 기준으로 상부 및 하부면에 각각 형성되며, 상기 매니폴드의 내측에서 상부 및 하부 가스켓이 서로 결합되어, 상기 매니폴드의 테두리부를 'ㄷ'자 형태로 감싸도록 함으로써, 매니폴드의 부식을 방지하고 내구성을 향상시킬 수 있도록 하며, 가스켓 사출을 위한 공정 마진을 증가시켜서 제조 비용을 낮추고 제조 수율을 향상시킬 수 있는 발명에 관한 것이다.The present invention relates to a gasket for a metal separator plate surrounding a manifold and a method of manufacturing the same, wherein the first gasket portion and the first gasket portion formed in the edge region of the channel of the metal body including the channel and the manifold are integrated. And a second gasket portion formed in a shape that surrounds the inner surface of the manifold, wherein the second gasket portion is formed on the upper and lower surfaces of the metal body, respectively, and is formed on the inner side of the manifold. And the lower gasket is coupled to each other, so as to surround the rim of the manifold in the '' 'shape, to prevent corrosion of the manifold and improve durability, and increase the process margin for gasket injection manufacturing cost The present invention relates to an invention capable of lowering and improving production yield.

Description

매니폴더를 감싸는 금속 분리판용 가스켓 및 이를 제조하는 방법{GASKET COVERING MANIFOLD FOR METAL SEPERATOR OF FUEL CELL AND METHOD FOR FABRICATING THE SAME}Gaskets for metal separators enveloping manifolds and methods for manufacturing them {GASKET COVERING MANIFOLD FOR METAL SEPERATOR OF FUEL CELL AND METHOD FOR FABRICATING THE SAME}

본 발명은 매니폴더를 감싸는 가스켓 및 이를 제조하는 방법에 관한 것으로, 채널 및 매니폴드를 포함하는 금속 분리판용 본체의 기밀성을 유지하기 위하여 형성하는 가스켓을 매니폴더의 내측 테두리부를 완전히 감싼 형태로 형성함으로써 매니폴드의 내구성을 향상시킬 수 있도록 하는 기술에 관한 것이다.
The present invention relates to a gasket surrounding the manifold and a method of manufacturing the same, by forming a gasket formed to completely cover the inner edge of the manifold to maintain the airtightness of the main body for the metal separator plate including the channel and the manifold. The present invention relates to a technique for improving the durability of a manifold.

연료전지란, 일반적으로 수소와 산소의 산화, 환원반응을 이용하여 화학에너지를 전기에너지로 변환하는 발전 장치이다. 음극(anode)에서 수소가 산화되어 수소 이온과 전자로 분리되고, 수소 이온은 전해질을 통해 양극(cathode)으로 이동한다. 이때, 전자는 회로를 통해 양극으로 이동한다. 양극에서 수소 이온, 전자 및 산소가 반응하여 물이 되는 환원반응이 일어난다. A fuel cell is a power generation device which converts chemical energy into electrical energy generally by oxidizing and reducing hydrogen and oxygen. Hydrogen is oxidized at the anode and separated into hydrogen ions and electrons, and the hydrogen ions move through the electrolyte to the cathode. At this time, the electrons move to the anode through the circuit. At the anode, a reduction reaction occurs in which hydrogen ions, electrons, and oxygen react to form water.

먼저 종래 기술에 따른 연료전지용 금속 분리판을 살펴보면, 직사각형 형태로 구비되는 금속 본체가 형성되고, 그 중심부에 반응가스 채널 및 냉각수 채널이 형성되고, 그 주변을 둘러싸는 가스켓이 형성된다.First, a metal separator for a fuel cell according to the prior art will be described. A metal body provided in a rectangular shape is formed, a reaction gas channel and a coolant channel are formed in a central portion thereof, and a gasket surrounding the periphery thereof is formed.

다음으로, 상기 채널부의 양측 분리판에는 산소(공기) 유입 매니폴드, 냉각수 유입 매니폴드, 수소 유입 매니폴드가 형성되며, 산소(공기) 유입 매니폴드와 채널부 사이에는 반응가스 유입홀이 형성된다.Next, an oxygen (air) inlet manifold, a coolant inlet manifold, and a hydrogen inlet manifold are formed on both side plates of the channel part, and a reaction gas inlet hole is formed between the oxygen (air) inlet manifold and the channel part. .

이때, 가스켓은 상기 각 매니폴드와 반응가스 유입홀 주변에 기밀성을 유지할 수 있도록 하는 구조로 형성된다. 여기서, 상기와 같은 구성들이 모여 있는 부분을 연료전지용 금속 분리판의 유입부라고 하고, 그와 대면되는 타측을 배출부라 한다.In this case, the gasket is formed in a structure to maintain the airtightness around the manifold and the reaction gas inlet hole. Here, the part where the above components are gathered is called the inlet part of the metal separator plate for fuel cells, and the other side facing it is called the discharge part.

따라서, 상기 유입부와 대칭이 되는 위치에, 반응가스 배출홀, 산소(공기) 배출 매니폴드, 냉각수 배출 매니폴드 및 수소 배출 매니폴드가 형성된다.
Thus, at a position symmetrical with the inlet, a reaction gas discharge hole, an oxygen (air) discharge manifold, a coolant discharge manifold and a hydrogen discharge manifold are formed.

상술한 구조의 연료전지 중 특히 고체고분자 연료전지(Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cell; PEMFC)의 경우, 고분자 전해질막(polymer electrolyte membrane)에 반응가스를 공급하고 배출하는 금속 분리판의 가스 유출입 구조는 연료전지의 성능을 좌우하는 중요한 요소 중 하나가 된다. 또한, 반응가스 유출입홀은 금속 분리판의 내구성 향상과 맞물려 연료전지 성능 향상에 필요한 핵심 요소로서 작용할 수 있다.Among the fuel cells having the above-described structure, in particular, in the case of a polymer electrolyte fuel cell (PEMFC), the gas flow in and out structure of the metal separator for supplying and discharging the reaction gas to the polymer electrolyte membrane is a fuel cell. It is one of the important factors that determine performance. In addition, the reaction gas inlet and outlet holes may act as a key element necessary for improving fuel cell performance in combination with the durability of the metal separator.

종래의 연료전지 스택은 금속 분리판의 매니폴드에는 반응가스 매니폴드와 냉각수 매니폴드를 분할하는 박형의 분할 프레임을 형성하여야 하는데, 이러한 분할 프레임은 그 구조적인 특징으로 다른 분리판 부분들에 비하여 부식에 취약한 구조를 가지고 있다. Conventional fuel cell stacks must form a thin split frame that divides the reactant gas manifold and the coolant manifold in the manifold of the metal separator plate, which is characterized by its corrosion characteristics as compared to other separator parts. It is vulnerable to

따라서, 연료전지 작동 중 부식될 위험이 높고, 이러한 부식이 발생할 경우 장기적으로 스택의 성능을 저하시켜, 시스템의 효율이 저하되게 된다.
Therefore, there is a high risk of corrosion during operation of the fuel cell, and if such corrosion occurs, the performance of the stack is degraded in the long term, thereby reducing the efficiency of the system.

본 발명은 연료 전지용 금속 분리판의 매니폴드 부식을 최소화하면서도, 가스켓 형성 공정을 용이하게 수행할 수 있도록 하는 금속 분리판용 가스켓을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a gasket for a metal separator plate that can easily perform a gasket forming process while minimizing manifold corrosion of the metal separator plate for a fuel cell.

아울러, 본 발명은 가스켓 사출용 금형이 금속 본체를 직접 잡고 압착시킬 수 있도록 마진이 확보된 매니폴드 간격을 제공함으로써, 가스켓 제조 공정 수율을 향상시킬 수 있으며, 분리판 제조 단가를 절감시킬 수 있도록 하는 금속 분리판용 가스켓 제조 방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.In addition, the present invention provides a manifold spacing secured margin to allow the gasket injection mold to directly hold and press the metal body, thereby improving the yield of the gasket manufacturing process, to reduce the cost of manufacturing the separator plate It is an object of the present invention to provide a method for producing a gasket for a metal separator plate.

아울러, 본 발명은 상기와 같은 방법에 의해서 매니폴드의 내측 테두리를 'ㄷ'자 형태로 완전히 감싸서 부식으로부터 자유롭고, 내구성이 향상된 구조를 갖는 연료전지용 금속 분리판을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
In addition, an object of the present invention is to provide a metal separator plate for a fuel cell having a structure that is completely free of corrosion and improved durability by completely enclosing the inner edge of the manifold in the 'c' shape by the above method.

본 발명에 따른 금속 분리판용 가스켓은 채널 및 매니폴드를 포함하는 금속 본체의 상기 채널의 테두리 영역에 형성되는 제1가스켓부 및 상기 제1가스켓부와 일체형으로 사출성형되며, 상기 매니폴드 내측면을 감싸는 형태로 형성되는 제2가스켓부를 포함하여 상기 채널 및 매니폴드에 기밀성을 부여하는 것을 특징으로 한다.The gasket for metal separating plate according to the present invention is injection molded integrally with the first gasket portion and the first gasket portion formed in the edge region of the channel of the metal body including the channel and the manifold, and the inner surface of the manifold Including a second gasket portion formed in a wrapping form characterized in that to provide airtightness to the channel and the manifold.

여기서, 상기 제2가스켓부는 상기 금속 본체를 기준으로 상부 및 하부면에 각각 형성되며, 상기 매니폴드의 내측에서 상부 및 하부 가스켓이 서로 결합되어, 상기 매니폴드의 테두리부를 'ㄷ'자 형태로 감싸는 형태인 것을 특징으로 한다.
Here, the second gasket portion is formed on the upper and lower surfaces based on the metal body, respectively, the upper and lower gaskets are coupled to each other inside the manifold, so as to surround the rim portion of the manifold in a '-' shape It is characterized by the form.

아울러, 본 발명에 따른 금속 분리판용 가스켓 형성 방법은 채널 및 매니폴드를 포함하는 금속 본체를 형성하되, 상기 금속 본체의 매니폴드 사이의 영역에 가스켓 형성용 금형을 고정시킬 수 있는 영역 및 상기 매니폴드의 테두리부에 가스켓을 형성할 수 있는 마진 영역을 포함시키는 단계와, 상기 각 매니폴드 사이의 영역에 가스켓 형성을 위한 상기 금형을 압착시키는 단계 및 상기 금형 내에 가스켓 소재를 주입하여 상기 매니폴드 내측면 테두리부를 감싸는 형태의 제2가스켓부와, 상기 제2가스켓부와 일체형으로 사출성형되며, 상기 금속 본체의 상기 채널의 테두리 영역에 형성되는 제1가스켓부를 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
In addition, the method for forming a gasket for a metal separator according to the present invention forms a metal body including a channel and a manifold, and a region capable of fixing a gasket forming mold in an area between the manifolds of the metal body and the manifold. Comprising a margin area for forming a gasket in the edge of the step, and pressing the mold for forming the gasket in the area between the manifold and injecting a gasket material in the mold to the inner surface of the manifold And forming a second gasket portion having a shape surrounding the edge portion, and a first gasket portion integrally formed with the second gasket portion and formed in the edge region of the channel of the metal body.

아울러, 본 발명에 따른 연료전지용 분리판은 채널 및 매니폴드를 포함하는 금속 본체와, 상기 금속 본체의 상기 채널의 테두리 영역에 형성되는 제1가스켓부 및 상기 제1가스켓부와 일체형으로 사출성형되며, 상기 매니폴드 내측면을 감싸는 형태로 형성되는 제2가스켓부를 포함하되, 상기 제2가스켓부의 일 부분은 상기 금속 본체를 기준으로 상부 및 하부면에 각각 형성되고 상기 제1가스켓부와 연결되며, 나머지 부분은 상기 매니폴드의 내측에서 상부 및 하부 가스켓이 서로 결합되어, 상기 매니폴드의 테두리부를 'ㄷ'자 형태를 갖는 것을 특징으로 한다.In addition, the fuel cell separator according to the present invention is integrally injection molded with a metal body including a channel and a manifold, a first gasket portion and a first gasket portion formed in an edge region of the channel of the metal body. And a second gasket portion formed to surround the inner surface of the manifold, wherein a portion of the second gasket portion is formed on the upper and lower surfaces of the metal body and connected to the first gasket portion. The remaining portion is coupled to each other in the upper and lower gaskets inside the manifold, characterized in that the rim of the manifold has a '' 'shape.

이때, 상기 금속 본체는 반응가스 매니폴드 및 냉각수 매니폴드를 포함하며, 상기 각 매니폴드 사이의 영역은 가스켓 형성용 금형을 고정시킬 수 있는 영역 및 상기 매니폴드의 테두리부에 가스켓을 형성할 수 있는 마진 영역을 포함하여, 확장된 매니폴드 간격을 갖는 것을 특징으로 한다.
In this case, the metal body includes a reaction gas manifold and a coolant manifold, and the region between each manifold may form a gasket at the edge of the manifold and a region capable of fixing the gasket forming mold. It is characterized by having an extended manifold spacing, including margin areas.

본 발명에 따른 연료전지용 금속 분리판의 가스켓은 매니폴드의 내측 테두리부를 'ㄷ'자 형태를 완전히 감싸는 구조를 제공함으로써, 매니폴드가 부식되는 문제를 원천적으로 차단시킬 수 있는 효과를 제공한다.The gasket of the metal separator plate for fuel cell according to the present invention provides a structure that completely encloses the 'c' shape of the inner edge of the manifold, thereby providing an effect of blocking the problem of corrosion of the manifold.

아울러, 본 발명에 따른 금속 분리판의 가스켓 제조 방법은 사출 금형으로 직접 금속 분리판을 잡아서 가공할 수 있도록 한다. 따라서, 제조 공정의 정확도를 향상시킬 수 있고, 제조 수율을 향상시킬 수 있는 효과를 제공한다.In addition, the gasket manufacturing method of the metal separator plate according to the present invention allows to process by holding the metal separator plate directly with the injection mold. Therefore, the accuracy of the manufacturing process can be improved, and the effect of improving the manufacturing yield is provided.

또한 본 발명에 따른 연료 전지용 금속 분리판은 상기와 같이 매니폴드를 완전히 감싸는 구조의 가스켓을 포함함으로써, 금속 분리판의 내구성을 향상시킬 수 있으며, 연료 전지용 금속 분리판의 특성을 향상시킬 수 있다.
In addition, the metal separator plate for fuel cells according to the present invention includes a gasket having a structure completely surrounding the manifold as described above, thereby improving durability of the metal separator plate and improving characteristics of the metal separator plate for fuel cells.

도 1은 종래 기술에 따른 연료전지용 금속 분리판의 가스켓 구조를 나타낸 평면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 연료전지용 금속 분리판의 가스켓 구조 및 그 제조 방법을 나타낸 평면도이다.
도 3은 상기 도 2의 AA' 방향에 따른 단면을 나타낸 금속 분리판의 단면도이다.
1 is a plan view showing a gasket structure of a metal separator plate for fuel cells according to the prior art.
2 is a plan view illustrating a gasket structure and a method of manufacturing the metal separator plate for fuel cell according to the present invention.
3 is a cross-sectional view of the metal separator showing a cross section along the AA ′ direction of FIG. 2.

이하에서는, 본 발명에 따른 연료전지용 금속 분리판 및 이를 구비하는 연료전지 스택에 대하여 상세히 설명한다. Hereinafter, a fuel cell metal separator and a fuel cell stack having the same according to the present invention will be described in detail.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 상세하게 후술되어 있는 실시예들 및 도면을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
Advantages and features of the present invention and methods for achieving them will be apparent with reference to the embodiments and drawings described below in detail. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but can be implemented in various different forms, only the embodiments are to make the disclosure of the present invention complete, it is common in the art It is provided to fully inform those skilled in the art of the scope of the invention, which is to be defined only by the scope of the claims.

도 1은 종래 기술에 따른 연료전지용 금속 분리판의 가스켓 구조를 나타낸 평면도이다.1 is a plan view showing a gasket structure of a metal separator plate for fuel cells according to the prior art.

도 1을 참조하면, 금속 본체(10)는 채널 및 매니폴드를 포함하며, 이들은 금속 분리판의 미리 지정된 영역에 배치된다. Referring to FIG. 1, the metal body 10 includes a channel and a manifold, which are disposed in a predetermined area of the metal separator plate.

채널은 반응가스 채널 및 냉각수 채널을 포함하고, 매니폴드는 반응가스 유입 매니폴드, 냉각수 유입 매니폴드, 반응가스 배출 매니폴드, 냉각수 배출 매니폴드 등을 포함할 수 있다. The channel includes a reactant gas channel and a coolant channel, and the manifold may include a reactant gas inlet manifold, a coolant inlet manifold, a reactant gas outlet manifold, a coolant outlet manifold, and the like.

이때, 가스켓(20)은 전술한 바와 같이, 금속 본체(10)의 테두리부를 실링할 수 있는 형태로 형성된다.In this case, as described above, the gasket 20 is formed in a shape capable of sealing the edge portion of the metal body 10.

그러나, 이 경우에 매니폴드 내측으로 금속 본체(10)가 그대로 노출되기 때문에, 반응가스 및 냉각수에 의해서 부식이 이루어 질 수 있다.However, in this case, since the metal body 10 is exposed to the inside of the manifold as it is, corrosion may occur by the reaction gas and the cooling water.

또한 부식에 의해서 매니폴드의 내측 테두리부가 손상되면 냉각수 및 반응가스의 순환이 원활해지지 않을 수 있으며, 불순물이 유입될 수 있어서 연료 전지의 효율이 저하될 수 있다.In addition, when the inner edge of the manifold is damaged by corrosion, circulation of the cooling water and the reaction gas may not be smooth, and impurities may be introduced, thereby reducing the efficiency of the fuel cell.

아울러, 종래 기술에 따른 가스켓(20)의 경우에는 금속 본체(10) 대부분의 영역을 모두 실링하므로, 가스켓(20) 사출 공정에서 금형이 금속 본체(10)를 잡아서 고정시킬 수 있는 부분이 매우 제한되어 있다.In addition, in the case of the gasket 20 according to the prior art, since most of the regions of the metal body 10 are all sealed, a portion in which the mold can hold and fix the metal body 10 in the gasket 20 injection process is very limited. It is.

따라서, 가스켓(20) 사출 공정에서 금속 본체(10)와 가스켓(20) 형성 영역 사이에 오정렬이 발생할 수 있다.
Therefore, misalignment may occur between the metal body 10 and the gasket 20 forming region in the gasket 20 injection process.

본 발명에서 상기와 같은 문제들을 해결하기 위하여, 매니폴드의 부식 부분에 가스켓을 형성하는 방법을 사용한다.In order to solve the above problems in the present invention, a method of forming a gasket in the corroded portion of the manifold is used.

이 경우 매니폴드의 주변 영역에는 상대적으로 빈 공간이 생기기 때문에, 본 발명에서는 상기 빈 공간에 사출 금형을 고정시킴으로써, 가스켓 형성 공정이 더 용이하고 효율적으로 이루어질 수 있도록 한다.
In this case, since a relatively empty space is generated in the peripheral region of the manifold, in the present invention, by fixing the injection mold in the empty space, the gasket forming process can be made easier and more efficient.

도 2는 본 발명에 따른 연료전지용 금속 분리판의 가스켓 구조 및 그 제조 방법을 나타낸 평면도이다.2 is a plan view illustrating a gasket structure and a method of manufacturing the metal separator plate for fuel cell according to the present invention.

도 2를 참조하면, 금속 본체(100)의 매니폴드 내측 테두리를 감싸는 형태의 제2가스켓부(120)와, 채널 부분의 테두리에 형성되는 제1가스켓부(110)를 형성한다.Referring to FIG. 2, a second gasket portion 120 having a shape surrounding the inner rim of the manifold of the metal body 100 and a first gasket portion 110 formed at the edge of the channel portion are formed.

여기서, 채널 부분의 유로는 별도의 특허로서 진행되고 있는 사항이 대부분이므로 구체적인 도시를 회피하였다. 따라서, 제1가스켓부(110)가 정상적으로 표시되지는 않았으나, 일반 가스켓 구조를 동일하게 따른다. 또한 채널 영역을 중심으로 대칭이 되는 영역에도 매니폴드 및 제2가스켓부(120)가 동일하게 형성될 수 있으나, 여기서 구체적 언급은 생략하는 것으로 한다.Here, since the flow path of the channel portion is mostly a matter that is proceeded as a separate patent, specific illustration is avoided. Therefore, the first gasket portion 110 is not normally displayed, but follows the same general gasket structure. In addition, the manifold and the second gasket portion 120 may be identically formed in the region symmetrical with respect to the channel region, but a detailed description thereof will be omitted.

이상에서와 같이 형성된 본원발명의 제2가스켓부(120)를 상기 도 1의 가스켓(20)과 비교하여 설명하면 다음과 같다.Referring to the second gasket portion 120 of the present invention formed as described above compared with the gasket 20 of FIG. 1 as follows.

먼저, 기존의 가스켓(20)의 경우에는 매니폴드 내측으로 일부 금속 본체(10)가 노출되는 형태를 갖지만, 본 발명에 따른 제2가스켓부(120)의 경우에는 매니폴드 내측으로 노출되는 금속 본체(100)가 없다.First, in the case of the existing gasket 20, the metal body 10 is exposed to the inside of the manifold, but in the case of the second gasket part 120 according to the present invention, the metal body is exposed to the inside of the manifold. There is no 100.

따라서, 매니폴드에서 금속 본체(100)가 부식되는 현상을 원천적으로 방지할 수 있으며, 부식에 의해 발생하는 불량을 차단시킬 수 있다.Therefore, the phenomenon in which the metal body 100 is corroded in the manifold can be fundamentally prevented, and defects caused by corrosion can be blocked.

다음으로, 본 발명에 따른 제2가스켓부(120)는 상기 도 1의 가스켓(20) 보다 더 넓은 매니폴드 간격을 제공함을 알 수 있다.Next, it can be seen that the second gasket portion 120 according to the present invention provides a wider manifold spacing than the gasket 20 of FIG. 1.

이때, 매니폴드 간격이라 함은 반응가스 매니폴드와 냉각수 매니폴드 사이의 간격을 말하는 것이다.At this time, the manifold spacing refers to the spacing between the reaction gas manifold and the coolant manifold.

본 발명에 따른 제2가스켓부(120)는 매니폴드의 내측 테두리부에 덧 붙이는 형식으로 제작되므로, 상기 도 1의 매니폴드 영역과 비슷한 크기를 유지하기 위해서는 L1과 같은 마진 영역을 고려하여야 한다. Since the second gasket portion 120 according to the present invention is manufactured in the form of attaching to the inner edge portion of the manifold, a margin region such as L1 should be considered to maintain a size similar to that of the manifold region of FIG. 1.

그럼에도 불구하고 본 발명에서는 종래의 매니폴드 간격보다 더 확장된 형태인 L2 길이의 간격을 나타낼 수 있다.Nevertheless, in the present invention, it is possible to represent an interval of L2 length which is more extended than a conventional manifold interval.

아울러, 본 발명에 따른 제2가스켓부는 상기와 같이 확장된 형태의 매니폴드 간격을 제공함으로써, 가스켓 형성을 위한 사출 공정에서 금형이 금속 본체(100)를 효율적으로 지지할 수 있도록 한다.In addition, the second gasket portion according to the present invention by providing a manifold spacing of the expanded form as described above, so that the mold can support the metal body 100 efficiently in the injection process for forming the gasket.

상기 도 1과 비교하여 볼 때, 기존에는 가스켓(20)을 제외하고 남는 금속 본체(10) 부분이 거의 나타나지 않았으나, 본 발명에 따른 금속 본체(100)의 경우에는 L2 길이만큼 확장된 매니폴드 간격을 제공함으로써, 그 부분에서 금형의 지지가 가능하도록 한다. Compared with FIG. 1, the remaining portion of the metal body 10 except for the gasket 20 is almost never seen, but in the case of the metal body 100 according to the present invention, the manifold spacing extended by L2 length is shown. By providing this, it is possible to support the mold at that portion.

이와 같이 금형의 지지가 용이해질 경우 가스켓 사출을 위한 오정렬의 문제를 감소시킬 수 있으며, 연료 전지용 금속 분리판 제조 수율도 향상시킬 수 있게 된다.In this way, when the support of the mold becomes easy, the problem of misalignment for gasket injection can be reduced, and the yield of manufacturing a metal separator plate for a fuel cell can be improved.

아울러, 본 발명에서와 같은 경우 매니폴드 간격 내에 금형의 확실한 지지를 위해서 원형 홀 등을 충분히 형성할 수 있으며, 그에 따른 확실한 금형 지지 효과를 얻을 수 있다.In addition, in the case of the present invention, a circular hole or the like may be sufficiently formed in the manifold spacing for sure support of the mold, thereby obtaining a reliable mold support effect.

따라서, 상기와 같은 효과를 얻을 수 있는 금형 지지 형태와 매니폴드 테두리를 완전히 감싸는 형태를 보다 용이하게 관찰할 수 있는 단면을 살펴보면 다음과 같다.
Therefore, looking at the cross section that can more easily observe the mold support form and the form that completely encloses the manifold border to obtain the above effects are as follows.

도 3은 상기 도 2의 AA' 방향에 따른 단면을 나타낸 금속 분리판의 단면도이다.3 is a cross-sectional view of the metal separator showing a cross section along the AA ′ direction of FIG. 2.

도 3을 참조하면, 금속 본체(100)의 양 에지부에 'ㄷ'자 형태의 제2가스켓부(120)가 형성된 것을 볼 수 있다.Referring to FIG. 3, it can be seen that the second gasket portion 120 having a 'c' shape is formed at both edge portions of the metal body 100.

이는 매니폴드 사이의 영역에 지지되는 금형(200)에 의해서 용이하게 형성 가능한 형태이다. 따라서, 본 발명에 따른 제2가스켓부(120)는 금속 본체(100)를 기준으로 상부에 형성되는 가스켓(120a) 부분과 하부에 형성되는 가스켓(120b) 부분이 결합되어, 매니폴드를 완전히 감쌀 수 있는 형태의 제2가스켓부(120)를 형성할 수 있는 것이다.This is a form that can be easily formed by the mold 200 supported in the region between the manifolds. Therefore, the second gasket portion 120 according to the present invention is coupled to the portion of the gasket 120a formed at the upper portion and the lower portion of the gasket 120b formed on the basis of the metal body 100 to completely wrap the manifold. The second gasket portion 120 can be formed.

또한, 상기와 같이 매니폴드의 테두리부를 완전하게 실링함으로써, 금속 본체(100)의 부식을 완전히 차단시킬 수 있다.In addition, by completely sealing the rim of the manifold as described above, the corrosion of the metal main body 100 can be completely blocked.

아울러, 상술한 모든 제1 및 제2 가스켓부(110, 120)는 실링 및 기밀성 향상을 위해 고무재질로 압축 성형될 수 있다.
In addition, all of the first and second gasket parts 110 and 120 described above may be compression molded to a rubber material to improve sealing and airtightness.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 연료전지용 금속 분리판은 가스켓을 매니폴드의 내측 테두리부를 'ㄷ'자 형태를 완전히 감싸는 구조로 형성함으로써, 매니폴드가 부식되는 문제를 원천적으로 차단시키고, 금속 분리판의 내구성을 향상시킬 수 있다.As described above, the metal separator plate for fuel cells according to the present invention forms a gasket in a structure that completely encloses the inner edge portion of the manifold 'c' shape, thereby preventing the manifold from being corroded, and separating the metal. The durability of the plate can be improved.

아울러, 본 발명에 따른 금속 분리판의 가스켓 제조 방법은 사출 금형으로 직접 금속 분리판을 잡아서 가공할 수 있도록 하고, 이로 인해서 가스켓 제조 공정의 정확도를 향상시킬 수 있다.In addition, the gasket manufacturing method of the metal separator according to the present invention can be processed by holding the metal separator plate directly with the injection mold, thereby improving the accuracy of the gasket manufacturing process.

따라서, 본 발명에 따른 연료전지용 금속 분리판은 가스켓 특성을 향상시키면서도, 제조 단가를 낮추고 제조 수율을 향상시킬 수 있다.
Therefore, the metal separator plate for fuel cells according to the present invention can reduce the manufacturing cost and improve the production yield while improving the gasket characteristics.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
While the present invention has been described in connection with what is presently considered to be practical exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, It will be understood by those skilled in the art that the present invention may be embodied in other specific forms without departing from the spirit or essential characteristics thereof. It is therefore to be understood that the above-described embodiments are illustrative in all aspects and not restrictive.

10, 100 : 금속원판 20, 120 : 가스켓
200 : 금형
10, 100: metal disc 20, 120: gasket
200: mold

Claims (7)

채널 및 매니폴드를 포함하는 금속 본체의 상기 채널의 테두리 영역에 형성되는 제1가스켓부; 및
상기 제1가스켓부와 일체형으로 사출성형되며, 상기 매니폴드 내측면을 감싸는 형태로 형성되는 제2가스켓부;를 포함하여 상기 채널 및 매니폴드에 기밀성을 부여하는 것을 특징으로 하는 금속 분리판용 가스켓.
A first gasket portion formed in an edge region of the channel of the metal body including a channel and a manifold; And
And a second gasket part integrally injection molded with the first gasket part and formed to surround the inner surface of the manifold, thereby providing airtightness to the channel and the manifold.
제1항에 있어서,
상기 제2가스켓부는
상기 금속 본체를 기준으로 상부 및 하부면에 각각 형성되며, 상기 매니폴드의 내측에서 상부 및 하부 가스켓이 서로 결합되어, 상기 매니폴드의 테두리부를 'ㄷ'자 형태로 감싸는 형태인 것을 특징으로 하는 금속 분리판용 가스켓.
The method of claim 1,
The second gasket portion
It is formed on the upper and lower surfaces based on the metal body, respectively, the upper and lower gaskets are coupled to each other inside the manifold, the metal characterized in that the form surrounding the rim of the manifold in the form of ''' Gasket for separator plate.
제1항에 있어서,
상기 제1가스켓부는
상기 금속 본체를 기준으로 양면에 각각 형성된 것을 특징으로 하는 금속 분리판용 가스켓.
The method of claim 1,
The first gasket portion
Gasket for a metal separator plate, characterized in that formed on each side on the basis of the metal body.
제1항에 있어서,
상기 채널은 반응가스 채널 및 냉각수 채널을 포함하고,
상기 매니폴드는 반응가스 매니폴드 및 냉각수 매니폴드를 포함하는 것을 특징으로 하는 금속 분리판용 가스켓.
The method of claim 1,
The channel comprises a reaction gas channel and a coolant channel,
The manifold gasket for metal separator plate, characterized in that it comprises a reaction gas manifold and a coolant manifold.
채널 및 매니폴드를 포함하는 금속 본체를 형성하되, 상기 금속 본체의 매니폴드 사이의 영역에 가스켓 형성용 금형을 고정시킬 수 있는 영역 및 상기 매니폴드의 테두리부에 가스켓을 형성할 수 있는 마진 영역을 포함시키는 단계;
상기 각 매니폴드 사이의 영역에 가스켓 형성을 위한 상기 금형을 압착시키는 단계; 및
상기 금형 내에 가스켓 소재를 주입하여 상기 매니폴드 내측면 테두리부를 감싸는 형태의 제2가스켓부와, 상기 제2가스켓부와 일체형으로 사출성형되며, 상기 금속 본체의 상기 채널의 테두리 영역에 형성되는 제1가스켓부를 형성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 금속 분리판용 가스켓 형성 방법.
A metal body including a channel and a manifold is formed, and an area for fixing a gasket forming die in an area between the manifolds of the metal body and a margin area for forming a gasket at an edge of the manifold. Including;
Pressing the mold for gasket formation in an area between the manifolds; And
A first gasket formed by injecting a gasket material into the mold to surround the inner rim of the manifold; Forming gasket portion; gasket forming method for a metal separator comprising a.
채널 및 매니폴드를 포함하는 금속 본체;
상기 금속 본체의 상기 채널의 테두리 영역에 형성되는 제1가스켓부; 및
상기 제1가스켓부와 일체형으로 사출성형되며, 상기 매니폴드 내측면을 감싸는 형태로 형성되는 제2가스켓부;를 포함하되,
상기 제2가스켓부의 일 부분은 상기 금속 본체를 기준으로 상부 및 하부면에 각각 형성되고 상기 제1가스켓부와 연결되며,
나머지 부분은 상기 매니폴드의 내측에서 상부 및 하부 가스켓이 서로 결합되어, 상기 매니폴드의 테두리부를 'ㄷ'자 형태를 갖는 것을 특징으로 하는 연료 전지용 금속 분리판.
A metal body comprising a channel and a manifold;
A first gasket portion formed in an edge region of the channel of the metal body; And
And a second gasket part integrally injection molded with the first gasket part and formed to surround the inner surface of the manifold.
One portion of the second gasket portion is formed on the upper and lower surfaces based on the metal body, respectively, and is connected to the first gasket portion.
The remaining portion of the fuel cell metal separator plate, characterized in that the upper and lower gaskets are coupled to each other inside the manifold, the edge portion of the manifold has a '''shape.
제6항에 있어서,
상기 금속 본체는
반응가스 매니폴드 및 냉각수 매니폴드를 포함하며,
상기 각 매니폴드 사이의 영역은 가스켓 형성용 금형을 고정시킬 수 있는 영역 및 상기 매니폴드의 테두리부에 가스켓을 형성할 수 있는 마진 영역을 포함하여, 확장된 매니폴드 간격을 갖는 것을 특징으로 하는 연료 전지용 금속 분리판.
The method according to claim 6,
The metal body is
Including a reactant gas manifold and a coolant manifold,
The region between each manifold has an extended manifold spacing, including an area for fixing the gasket forming mold and a margin area for forming a gasket on the rim of the manifold. Metal separator for battery.
KR1020110036160A 2011-04-19 2011-04-19 Gasket covering manifold for metal seperator of fuel cell and method for fabricating the same KR101238975B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020110036160A KR101238975B1 (en) 2011-04-19 2011-04-19 Gasket covering manifold for metal seperator of fuel cell and method for fabricating the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020110036160A KR101238975B1 (en) 2011-04-19 2011-04-19 Gasket covering manifold for metal seperator of fuel cell and method for fabricating the same

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20120118658A KR20120118658A (en) 2012-10-29
KR101238975B1 true KR101238975B1 (en) 2013-03-04

Family

ID=47286040

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020110036160A KR101238975B1 (en) 2011-04-19 2011-04-19 Gasket covering manifold for metal seperator of fuel cell and method for fabricating the same

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101238975B1 (en)

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100953273B1 (en) 2009-07-31 2010-04-16 현대하이스코 주식회사 Metal seperator for fuel cell and fuel cell stack having the same

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100953273B1 (en) 2009-07-31 2010-04-16 현대하이스코 주식회사 Metal seperator for fuel cell and fuel cell stack having the same

Also Published As

Publication number Publication date
KR20120118658A (en) 2012-10-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7201987B2 (en) Membrane electrode assembly, and fuel cell unit
US7494737B2 (en) Fuel cell having manifold apertures and cover plates
KR101416390B1 (en) Metal separator for fuel cell, fuel cell stack having the same and gasket assembly with the fuel cell stack
JP5011627B2 (en) Fuel cell
JP2007141543A (en) Fuel cell stack
KR101793804B1 (en) Separator used in fuel cell and fuel cell
KR20110013963A (en) Separation plate for fuel cell
US10476085B2 (en) Separator for fuel cells and method for producing same
US20120129072A1 (en) Air-cooled metal separator for fuel cell and fuel cell stack using same
KR101210638B1 (en) Separator for fuel cell with gasket and method for manufacturing the separator
JP5436670B2 (en) Metal separator for fuel cell and fuel cell stack provided with the same
KR100954432B1 (en) Fuel Cell Stack Having Current Collector Unified Gasket
KR100778634B1 (en) Fuel cell, fuel cell seperator in the same and fuel cell stack including the same
CN104733740B (en) Fuel cell
KR100820567B1 (en) A gasket for a fuel cell and a fuel cell having the same
KR101238975B1 (en) Gasket covering manifold for metal seperator of fuel cell and method for fabricating the same
KR101846633B1 (en) Fuel cell stack
CN108134109B (en) Bipolar plate structure of fuel cell
JP2004335189A (en) Fuel cell
KR102159489B1 (en) Mold for manufacturing fuel cell gasket
KR101534552B1 (en) Fuel cell
US9543594B2 (en) Method of manufacturing metal separator for fuel cell
JP6194186B2 (en) Fuel cell
KR101297798B1 (en) Gasket Structure for Fuel Cell
JP2007250206A (en) Fuel cell

Legal Events

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

Payment date: 20160127

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170207

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20180207

Year of fee payment: 6

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190123

Year of fee payment: 7

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20200120

Year of fee payment: 8