KR101271923B1 - Bipolar plate of fuel cell - Google Patents

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KR101271923B1
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정양진
김종희
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주식회사 포스코
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Abstract

PURPOSE: A fuel cell separator is provided to reduce warpage during molding the fuel cell separator such as press molding. CONSTITUTION: A fuel cell separator comprises a frame with a reaction channel; and a warpage reducing unit(200) which reduces warpage phenomenon during molding the reaction channel. The warpage reducing unit is provided to prevent leakage of operation fluid from the frame and is located in the peripheral part of a gasket dam. The warpage reducing unit is provided to a warpage reducing line(210) along the circumference of the gasket dam and has a plurality of unit patterns(230) with a constant interval.

Description

연료전지 분리판{Bipolar plate of fuel cell}Fuel cell separator {Bipolar plate of fuel cell}

본 발명은 연료전지 분리판에 관한 것으로, 구체적으로 연료전지 분리판의 성형시 발생되는 스프링백 현상, 즉 휨 현상을 저감토록 구성된 연료전지 분리판에 관한 것이다.
The present invention relates to a fuel cell separator, and more particularly, to a fuel cell separator configured to reduce a springback phenomenon, that is, a warpage phenomenon, generated during molding of a fuel cell separator.

연료전지는 수소 등의 친환경연료를 사용하여 전기를 생산하는데 있어서 가장 효율이 높은 이상적인 에너지 변환장치로 일컬어지고 있으며, 미래사회의 핵심이 되는 기술이 될 것이다. 한편 에너지원과 에너지 저장매체로 화석연료를 사용하는 현 시점에서도 고효율의 친환경적인 에너지전환장치로서의 연료전지는 응용 가능 분야가 다양하고 에너지 절약 및 기타 특수 목적을 위해 현재 세계 각국에서 상용화를 위한 연구가 활발히 진행 중이다.Fuel cell is said to be the most efficient energy conversion device that is the most efficient in producing electricity by using eco-friendly fuel such as hydrogen, and it will be the core technology of future society. At present, the use of fossil fuels as energy sources and energy storage media, fuel cell as a highly efficient and environmentally friendly energy conversion device has various applications, and researches for commercialization in various countries around the world for energy saving and other special purposes It is actively underway.

연료전지(Fuel Cell)는 반응물의 산화, 환원에 의한 화학에너지를 전기에너지로 바꾸어주는 에너지 변환 장치이다. 특히 수소를 연료로 이용하는 연료전지(Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cell, PEMFC)는 수소이온이 이동하는 고분자 고체 전해질막을 가운데 두고 막의 양쪽에 전기화학반응이 일어나는 전극/촉매층이 부착된 막전극접합체(MembraneElectrode Assembly, MEA)와, 반응기체들을 고르게 분포하고 발생된 전기를 전달하는 역할을 수행하는 기체확산층(Gas Diffusion Layer, GDL), 반응기체들 및 냉각수의 기밀성과 적정 체결압을 유지하기 위한 가스켓(Gasket) 및 체결기구와, 반응기체들 및 냉각수가 이동하는 분리판(Bipolar plate)으로 구성된 에너지 변환 장치로서, 수소와 공기(특히 산소)를 주입할 때 전지반응에 의해 전류를 생성한다.Fuel cells are energy conversion devices that convert chemical energy from oxidation and reduction of reactants into electrical energy. In particular, a fuel cell (Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cell, PEMFC), which uses hydrogen as a fuel, has an electrode / catalyst layer having an electrochemical reaction on both sides of a polymer solid electrolyte membrane in which hydrogen ions move. MEA), a gas diffusion layer (GDL) that distributes the reactors evenly and delivers electricity generated, a gasket for maintaining the tightness and proper clamping pressure of the reactors and the cooling water, and An energy conversion device composed of a fastening mechanism, a bipolar plate through which reactants and cooling water move, and generates electric current by cell reaction when hydrogen and air (especially oxygen) are injected.

상기 고분자 고체 전해질형 연료전지에서는 수소가 양극(Anode, “연료극”이라고도 함)으로 공급되고, 산소(공기)는 음극(Cathode, “공기극” 혹은 “산소극”이라고도 함)으로 공급된다.In the polymer solid electrolyte fuel cell, hydrogen is supplied to an anode (also referred to as a “fuel electrode”), and oxygen (air) is supplied to a cathode (also referred to as a cathode, “air electrode” or “oxygen electrode”).

양극으로 공급된 수소는 전해질막의 양쪽에 구성된 전극층의 촉매에 의해 수소이온(Proton, H+)과 전자(Electron, e-)로 분해되고, 이 중 수소이온(Proton, H+)만이 선택적으로 양이온교환막인 전해질막을 통과하여 음극으로 전달되며, 동시에 전자(Electron, e-)는 도체인 기체확산층과 분리판을 통해 음극으로 전달된다.Hydrogen supplied to the anode is decomposed into hydrogen ions (Proton, H +) and electrons (Electron, e-) by catalysts of the electrode layers formed on both sides of the electrolyte membrane, of which only hydrogen ions (Proton, H +) are selectively cation exchange membranes. The electron is passed through the electrolyte membrane to the cathode, and at the same time, electrons (Electron, e-) are transferred to the cathode through the gas diffusion layer and the separator plate.

상기 음극에서는 전해질막을 통해 공급된 수소이온과 분리판을 통해 전달된 전자가 공기공급기에 의해 음극으로 공급된 공기 중의 산소와 만나서 물을 생성하는 반응을 일으킨다.In the cathode, the hydrogen ions supplied through the electrolyte membrane and the electrons delivered through the separator meet with oxygen in the air supplied to the cathode by the air supply to generate water.

이때 일어나는 수소이온의 이동에 기인하여 발생하는 외부 도선을 통한 전자의 흐름으로 전류가 생성되고, 아울러 물 생성 반응에서 열도 부수적으로 발생하게 된다.At this time, current is generated by the flow of electrons through the external conductor generated due to the movement of hydrogen ions, and heat is incidentally generated in the water generation reaction.

이러한 고분자 고체 전해질형 연료전지의 전극반응을 나타내면 연료극에서의 반응은 2H2 → 4H+ + 4e- 이고, 공기극에서의 반응은 O2 + 4H+ + 4e- → 2H2O 이며, 따라서, 전체반응은 2H2 + O2 → 2H2O + 전기에너지 + 열에너지가 된다. When the electrode reaction of the polymer solid electrolyte fuel cell is shown, the reaction at the anode is 2H 2 → 4H + + 4e −, and the reaction at the cathode is O 2 + 4H + + 4e − → 2H 2 O, thus, the overall reaction. Becomes 2H 2 + O 2 → 2H 2 O + electrical energy + thermal energy.

상기 분리판은 막전극접합체와 더불어 연료전지 핵심부품으로 막전극접합체와 기체확산층의 구조적 지지, 발생한 전류의 수집 및 전달, 반응가스의 수송, 반응생성물의 수송 및 제거, 그리고 반응열 제거를 위한 냉각수 수송 등의 다양한 역할을 담당하는 연료전지 핵심부품이다.The separator is a fuel cell core component along with the membrane electrode assembly, which is structural support of the membrane electrode assembly and the gas diffusion layer, collection and transfer of generated current, transport of reaction gas, transport and removal of reaction product, and transport of cooling water for removal of reaction heat. It is a fuel cell core part that plays various roles such as.

이에 따라 핵심부품인 분리판은 우수한 전기전도성, 열전도성, 가스 밀폐성(기밀성) 및 화학적 안정성 등의 재료적 특성이 특별히 요구되고 있다.Accordingly, the separator, which is a key component, requires special material properties such as excellent electrical conductivity, thermal conductivity, gas tightness (confidence), and chemical stability.

기존의 분리판은 우수한 전기전도성 및 화학적 안정성을 갖는 흑연계 소재 및 수지와 흑연을 혼합한 복합 흑연재료를 사용해서 제조하여 왔다.Conventional separators have been manufactured using graphite-based materials having excellent electrical conductivity and chemical stability, and composite graphite materials mixed with resin and graphite.

그러나, 흑연계 분리판은 기계적 강성과 밀폐성, 전기전도성이 금속계 소재에 비해 떨어지고, 흑연이 가공시 쉽게 깨지는 위험으로 인해 기계를 사용하지 않고 수작업으로 가공하므로 높은 공정 비용 및 낮은 양산성의 큰 문제점을 가지고 있다.However, the graphite-based separator plate has a large problem of high process cost and low mass production since it is processed by hand without using a machine due to the inferior mechanical stiffness, sealing property, and electrical conductivity of metal-based materials and the risk of graphite being easily broken during processing. have.

따라서, 이를 금속계 분리판으로 대체하려는 연구가 활발히 진행되고 있다.Therefore, research to replace this with a metal-based separator is being actively conducted.

금속계 분리판을 적용하게 된다면, 분리판 두께 감소(기존 흑연판은 0.2mm 이상, 금속계 분리판은 0.1mm 가능)를 통한 연료전지 스택의 부피 감소 및 경량화가 가능하고, 스탬핑(Stamping) 등을 이용한 제조가 가능하여 대량생산성을 확보할 수 있다는 장점을 가지고 있다.If the metal-based separator is applied, the volume of the fuel cell stack can be reduced and lightened by reducing the thickness of the separator (previous graphite plate is 0.2mm or more, and the metal-based separator plate is 0.1mm), and stamping is used. It is possible to manufacture and have the advantage of ensuring mass productivity.

이와 같이 금속 분리판은 기존의 흑연 분리판에 비해 전기전도도가 우수하면서 연료전지의 전체 크기를 흑연 분리판에 비해 40% 정도 줄일 수 있기 때문에 전 세계의 각 자동차 제조사에서 차세대 연료전지용 분리판으로 활발히 개발 중에 있다.As such, the metal separator has better electrical conductivity than the existing graphite separator and can reduce the overall size of the fuel cell by 40% compared to the graphite separator. It is under development.

지금까지 내부식성이 좋은 스테인리스강, 티타늄 합금, 알루미늄 합금 및 니켈 합금 등이 금속 분리판의 후보 재료로 검토되고 있으며, 이 중에서 스테인리스강은 비교적 저렴한 소재 원가 및 우수한 내식성 등의 장점에 의해 분리판 소재로 많은 주목을 받고 있다.Until now, stainless steel, titanium alloys, aluminum alloys, and nickel alloys, which have good corrosion resistance, have been considered as candidate materials for metal separator plates. Among them, stainless steel is a separator material material due to its relatively low material cost and excellent corrosion resistance. As a lot of attention.

한편, 연료전지의 분리판에서 기밀성이 유지되지 않게 되면, 냉각수 누설로인해 막전극접합체의 오염이 발생하여 해당 셀의 동작 불능상태가 초래되고, 수소가스의 누설로 인해 화재의 위험이 있게 된다.On the other hand, if the airtightness is not maintained in the separator of the fuel cell, the leakage of the cooling water causes contamination of the membrane electrode assembly, resulting in an inoperable state of the corresponding cell, and there is a risk of fire due to leakage of hydrogen gas.

이에 연료전지의 분리판에는 기밀성 유지를 위해 첨부한 도 1에 나타낸 바와 같이 고무(rubber) 계열의 시일(seal, 8)이 삽입되고 있다.In order to maintain the airtightness, a rubber seal 8 is inserted into the separator of the fuel cell.

도 1은 금속 분리판의 측단면를 도시한 예로서, 도면부호 6은 공기 유로를, 도면부호 5는 수소 유로를 나타내고, 도면부호 7은 냉각수 유로, 도면부호 1은 막전극접합체(MEA)를 각각 나타낸다.1 is an example of a side cross-section of a metal separator plate, in which reference numeral 6 denotes an air passage, 5 denotes a hydrogen passage, reference numeral 7 denotes a cooling water passage, and reference numeral 1 denotes a membrane electrode assembly (MEA), respectively. Indicates.

도 1을 참조하면, 전기에너지의 생성에 필요한 각 유체의 통로(5,6,7)를 형성하도록 분리판(3,4)을 프레스 성형하여 제작한 뒤 여러 장의 분리판을 상, 하로 적층 결합하여 제작하며, 이때 공기 유로(6)와 수소 유로(5) 사이에 막전극접합체(1)를 두고 결합한다. 막전극접합체(1)을 중심으로는 양측으로 기체확산층(2)이 구비되어 수소와 산소의 반응을 촉진토록 한다. Referring to FIG. 1, the separators 3 and 4 are press-molded to form passages 5, 6 and 7 of fluids required for generation of electrical energy, and then stacked and bonded several sheets up and down. In this case, the membrane electrode assembly 1 is coupled between the air passage 6 and the hydrogen passage 5. A gas diffusion layer 2 is provided on both sides of the membrane electrode assembly 1 to promote the reaction between hydrogen and oxygen.

이러한 구조에서 막전극접합체(1)의 멤브레인을 사이에 두고 수소와 산소를 반응시켜 전기에너지를 얻게 되며, 냉각수를 이용하여 반응온도를 컨트롤하게 된다.In this structure, electrical energy is obtained by reacting hydrogen and oxygen with the membrane of the membrane electrode assembly 1 interposed therebetween, and controlling the reaction temperature by using cooling water.

첨부한 도 2는 금속 분리판(스테인리스강 등을 소재로 함)을 이용하여 연료전지 스택의 제작 구조를 나타낸 개략도로서, 도시되지는 않았지만, 이는 금속 분리판(17)과 막전극접합체(11)를 별도로 제작하고, 이후 스택 조립, 스택 모듈 조립의 과정을 거쳐 완성하게 된다. 2 is a schematic view showing a structure of a fuel cell stack using a metal separator plate (made of stainless steel or the like), which is not shown, but the metal separator plate 17 and the membrane electrode assembly 11 are not shown. And separately manufactured, and then completed through the process of stack assembly, stack module assembly.

먼저 고분자 전해질막(11)을 중심으로 양측으로 연료극(12)과 공기극(13)이 배치된다. 상기 연료극(12)의 수소이온과 전자는 원활히 고분자 전해질막(110)을 이동하면서 공기극(13)의 산소이온과 반응하게 된다. First, the fuel electrode 12 and the air electrode 13 are disposed on both sides of the polymer electrolyte membrane 11. The hydrogen ions and electrons of the fuel electrode 12 react with the oxygen ions of the air electrode 13 while smoothly moving the polymer electrolyte membrane 110.

연료극(12)과 공기극(13)의 외부로는 기체확산층(15)이 자리잡는다. 기체확산층(15)은 수소와 산소의 유동을 돕는 역할을 하게 된다. 그리고 기체확산층(15) 외부로 분리판(17)이 결합되면서, 반응유로가 확보되게 되며 기체확산층(15)과 분리판(17) 사이로는 실링(가스켓,16)되어 기체 등이 누출되는 것을 방지한다. The gas diffusion layer 15 is located outside the fuel electrode 12 and the air electrode 13. The gas diffusion layer 15 serves to help the flow of hydrogen and oxygen. As the separator 17 is coupled to the outside of the gas diffusion layer 15, a reaction flow path is secured and a seal (gasket, 16) is prevented from leaking between the gas diffusion layer 15 and the separator 17. do.

여기서, 현재 금속 분리판은 두께 0.1 ~ 0.2mm의 박판을 사용한다. 이러한 박판을 사용함으로 인해 프레스 성형에 의한 유로 가공 및 매니폴더부 생성시 스프링백 현상이 발생된다. 이는 불규칙적으로 휘어지는 현상을 말하는데, 금속 분리판의 두께가 얇아질수록 이러한 휨 현상은 더욱 크게 나타난다. Here, the current metal separator uses a thin plate with a thickness of 0.1 ~ 0.2mm. Due to the use of such a thin plate, spring back phenomenon occurs in the flow path processing and manifold part generation by press molding. This refers to a phenomenon of irregular curvature. The thinner the thickness of the metal separator, the greater the warpage.

도 3에는 스테인리스 강으로 제작된 금속 분리판의 유로 가공 및 매니폴더부 등의 프레스 성형 후 휨 현상이 발생된 상태를 확인할 수 있다. 이처럼 소재에 특성에 기인하는 원인도 있지만, 0.1~0.2mm 정도의 금속박판을 분리판의 소재로 사용하는 경우에는 휨 현상은 저감시키는 것은 쉬운 일이 아니다. 3, it is possible to confirm a state in which a warpage phenomenon occurs after press molding of a flow path processing and a manifold part of a metal separator plate made of stainless steel. As described above, there are some causes due to the properties of the material. However, when the metal thin plate of about 0.1 to 0.2 mm is used as the material of the separating plate, it is not easy to reduce the warpage phenomenon.

도 4a 및 도 4b에는 위와 같은 휨 현상이 발생된 금속분리판의 시뮬레이션 결과가 도시되어 있다. 도 4a에서는 하단에 옅은 연두색을 띠고 있는 판이 휨 현상이 발생되기 전의 금속분리판이며 상단에 짙은 녹색을 띠고 있는 판이 휨 현상이 발생된 후의 금속분리판을 나타낸다. 휨 현상이 금속분리판 외곽부를 포함하여 전체적으로 영향을 발생시키는 것을 확인할 수 있다. 4A and 4B show simulation results of the metal separator plate having the above-described warpage phenomenon. In FIG. 4A, a plate having a light green color at the bottom is a metal separator plate before the warpage occurs, and a plate having a dark green color at the top shows the metal separator after the warpage occurs. It can be seen that the warpage causes the overall influence including the outer edge of the metal separator plate.

도 4b는 도 4a의 휨 현상 발생 후 프레스 성형 후 금속분리판 일부의 단면 형상 측정 결과이다. 그래프상에서 (C),(D)의 상단부가 평탄하지 않아 분리판의 평탄도를 확보하지 못한 예이다. 이와 같이 스프링백의 발생은 금속박판의 성형 후 분리판의 전체적인 휨 현상뿐만 아니라, 국부적으로도 성형하고자 하는 설계도면의 형상을 얻는데 악영향을 미친다.4B is a cross-sectional shape measurement result of a part of the metal separator plate after press molding after the warpage phenomenon of FIG. 4A occurs. In the graph, the upper ends of (C) and (D) are not flat, so the flatness of the separator is not secured. As such, the occurrence of the springback adversely affects not only the overall bending phenomenon of the separator plate after forming the metal thin plate, but also the shape of the design drawing to be locally formed.

상기와 같은 변형이 진행되게 되면, 도 5에 도시된 바와 같이 두 개의 분리판을 스팟 용접시 정확히 접합되는 것이 아니라, 간극이 발생되어 이는 품질불량으로 이어지게 된다. When the deformation proceeds as described above, as shown in FIG. 5, the two separators are not exactly joined at the spot welding, but a gap is generated, which leads to poor quality.

이러한, 휨 현상을 방지하기 위해 관련분야에서는 다각적인 노력을 해 왔으며, 공개번호 10-2011-0013963 에서는 연료전지 분리판의 반응기체 및 냉각수가 공급되는 매니폴드로부터 실제 반응유로까지의 면적 중 가스켓에 의한 지지를 받지 못하는 영역에 걸쳐 강성 보강수단을 일체로 형성하여, 분리판의 국부적인 변형을 방지할 수 있도록 한 연료전지 분리판을 제시하고 있다.In order to prevent such warpage, various efforts have been made in related fields, and in Publication No. 10-2011-0013963, a gasket is used in the area of the fuel cell separation plate from the manifold to which the reactor body and the cooling water are supplied to the actual reaction flow path. By providing a rigid reinforcement means integrally over an area not supported by the fuel cell, a fuel cell separator is proposed to prevent local deformation of the separator.

그러나, 이것은 연료전지 작동 중 반응기체와 냉각수간의 압력차에 의해 국부적인 변형을 방지하기 위한 것으로, 프레스 성형시의 스프링백에 의한 휨 현상을 방지하는 것을 목적으로 한 것은 아니다. However, this is to prevent the local deformation due to the pressure difference between the reactor body and the cooling water during the fuel cell operation, and is not intended to prevent the bending phenomenon caused by the spring back during press molding.

또한, 분리판의 반응부에서 상기 강성 보강수단을 제공한 것으로서, 분리판의 외곽부에서의 스프링백에 의한 분리판 전체적인 휨 현상을 저감시키는 방안으로 제시된 것이 아니다.
In addition, the rigid reinforcing means is provided in the reaction portion of the separator, and is not presented as a way to reduce the overall bending phenomenon of the separator due to the spring back in the outer portion of the separator.

본 발명은 상기와 같은 종래 문제점을 해소하기 위해서 제안된 것으로서, 연료전지 분리판의 외곽부에 휨 현상을 저감시킬 수 있는 수단을 강구하여 실제 연료전지 분리판의 프레스 등의 성형시 발생되는 휨 현상을 저감토록 하는 연료전지 분리판을 제공하는데 있다.
The present invention has been proposed in order to solve the above-mentioned conventional problems, and the warpage phenomenon generated during the molding of the press of the fuel cell separation plate by means of finding a means for reducing the warpage phenomenon on the outer portion of the fuel cell separation plate. To provide a fuel cell separation plate to reduce the.

상기와 같은 목적을 달성하기 위해서, 본 발명의 일 실시예는 다음과 같은 연료전지 분리판을 제공한다. In order to achieve the above object, an embodiment of the present invention provides a fuel cell separation plate as follows.

본 발명인 연료전지 분리판은 반응유로가 구비된 장치프레임 및 상기 장치프레임의 외곽부에 제공되고 상기 장치프레임의 반응유로 성형시 휨 현상을 저감토록 제공되는 휨 저감수단을 포함하여 구성될 수 있다. The fuel cell separator of the present invention may include a device frame provided with a reaction flow path and a warpage reduction means provided at an outer portion of the device frame and provided to reduce a warpage phenomenon during molding of the reaction flow path of the device frame.

여기서, 상기 휨 저감수단은 상기 장치프레임에서 작동유체의 누수를 방지토록 구비된 가스켓댐(Gasket Dam) 외곽부에 제공될 수 있다. Here, the deflection reduction means may be provided in the outer portion of the gasket dam provided to prevent the leakage of the working fluid in the device frame.

바람직하게는, 상기 휨 저감수단은 상기 가스켓댐 외곽부 둘레에 따라 일체의 휨 저감라인으로 제공되되, 상기 휨 저감라인상에서 일정한 간격으로 복수의 단위패턴을 구비토록 제공될 수 있다. Preferably, the bending reduction means is provided as an integral bending reduction line along the outer periphery of the gasket dam, it may be provided to have a plurality of unit patterns at regular intervals on the bending reduction line.

더하여, 상기 단위패턴은 상기 휨 저감라인상에서 일측 또는 양측으로 제공될 수 있다. In addition, the unit pattern may be provided on one side or both sides on the bending reduction line.

여기서, 상기 단위패턴은 상기 휨 저감라인상에서 상기 장치프레임의 휨 현상이 발생되는 방향에 따라 일정한 간격으로 나열 배치되어, 일 방향으로 발생되는 휨 현상을 나열 배치된 부분마다 상쇄토록 제공될 수 있다. Here, the unit pattern may be arranged at regular intervals along the direction in which the warpage phenomenon of the device frame occurs on the warpage reduction line, and may be provided to offset the warpage phenomenon occurring in one direction.

또한, 상기 단위패턴은 측면은 경사부로 이뤄지고 상면은 상기 휨 저감라인과 연계되는 평탄부로 이뤄지는 단면을 가지되, 파단되는 것을 방지토록 상기 경사부와 평탄부가 인접된 코너는 만곡되게 형성될 수 있다.
In addition, the unit pattern has a cross section consisting of the inclined portion side and the upper surface is formed of a flat portion associated with the bending reduction line, the corner adjacent to the inclined portion and the flat portion may be formed to be curved to prevent breakage.

본 발명인 연료전지 분리판의 일 실시예는 위와 같은 구성을 통하여, 연료전지 분리판의 프레스 등의 성형시 발생될 수 있는 스프링 백, 즉 휨 현상을 저감토록 하는 효과를 기대할 수 있다.
One embodiment of the fuel cell separator of the present invention can be expected to reduce the spring back, that is, the warpage phenomenon that may occur when forming the press of the fuel cell separator, such as through the above configuration.

도 1는 연료전지 분리판의 단면구조를 나타낸 개략도이다.
도 2는 연료전지 분리판의 결합구조를 나타낸 개략도이다.
도 3은 종래 연료전지 분리판의 프레스 성형 후 휨 현상이 발생된 상태를 도시한 도이다.
도 4a는 도 3에 도시된 종래 연료전지 분리판의 휨 현상을 시뮬레이션으로 도시한 도이다.
도 4b는 도 3에 도시된 종래 연료전지 분리판의 휨 현상에 따른 반응유로 변형의 단면 프로파일 측정 결과를 나타낸 도이다.
도 5은 휨 현상이 발생된 종래 연료전지 분리판의 레이저 용접시 간극이 발생된 상태를 도시한 도이다.
도 6a은 본 발명의 일 실시예를 도시한 평면도이다.
도 6b는 도 6a에 도시된 본 발명의 A-A 측단면도이다.
도 7a는 본 발명의 다른 실시예를 도시한 평면도이다 .
도 7b는 도 7a에 도시된 본 발명의 B-B 측단면도이다.
도 8a는 본 발명의 또 다른 실시예를 도시한 평면도이다.
도 8b는 도 8a에 도시된 본 발명의 C-C 측단면도이다.
도 9a는 본 발명의 또 다른 실시예를 도시한 평면도이다.
도 9b는 도 9a에 도시된 본 발명의 D-D 측단면도이다.
1 is a schematic view showing a cross-sectional structure of a fuel cell separator.
2 is a schematic view showing a coupling structure of a fuel cell separator.
3 is a view illustrating a state in which a warpage phenomenon occurs after press molding of a conventional fuel cell separator.
Figure 4a is a diagram showing the simulation of the warpage of the conventional fuel cell separator shown in FIG.
FIG. 4B is a diagram illustrating a cross-sectional profile measurement result of reaction channel deformation according to a warpage phenomenon of the conventional fuel cell separator illustrated in FIG. 3.
5 is a view illustrating a state in which a gap is generated during laser welding of a conventional fuel cell separator in which warpage occurs.
Figure 6a is a plan view showing an embodiment of the present invention.
FIG. 6B is an AA side cross-sectional view of the present invention shown in FIG. 6A.
7A is a plan view showing another embodiment of the present invention.
FIG. 7B is a side cross-sectional view of the BB of the present invention shown in FIG. 7A.
8A is a plan view showing another embodiment of the present invention.
8B is a side cross-sectional view of the present invention shown in FIG. 8A.
9A is a plan view showing another embodiment of the present invention.
FIG. 9B is a side cross-sectional view of the present invention shown in FIG. 9A. FIG.

상기와 같은 본 발명의 특징들에 대한 이해를 돕기 위하여, 이하 본 발명의 실시예와 관련된 연료전지 분리판에 대하여 보다 상세하게 설명하도록 하겠다. In order to help the understanding of the features of the present invention as described above, it will be described in more detail with respect to the fuel cell separator associated with the embodiment of the present invention.

이하, 설명되는 실시예들은 본 발명의 기술적인 특징을 이해시키기에 가장 적합한 실시예들을 기초로 하여 설명될 것이며, 설명되는 실시예들에 의해 본 발명의 기술적인 특징이 제한되는 것이 아니라, 이하, 설명되는 실시예들과 같이 본 발명이 구현될 수 있다는 것을 예시하는 것이다. Hereinafter, exemplary embodiments will be described based on embodiments best suited for understanding the technical characteristics of the present invention, and the technical features of the present invention are not limited by the illustrated embodiments, It is to be understood that the present invention may be implemented as illustrated embodiments.

따라서, 본 발명은 아래 설명된 실시예들을 통해 본 발명의 기술 범위 내에서 다양한 변형 실시가 가능하며, 이러한 변형 실시예는 본 발명의 기술 범위 내에 속한다 할 것이다. Accordingly, the present invention may be modified in various ways within the technical scope of the present invention through the embodiments described below, and such modified embodiments fall within the technical scope of the present invention.

그리고, 이하 설명되는 실시예의 이해를 돕기 위하여 첨부된 도면에 기재된 부호에 있어서, 각 실시예에서 동일한 작용을 하게 되는 구성요소 중 관련된 구성요소는 동일 또는 연장 선상의 숫자로 표기하였다. In order to facilitate the understanding of the embodiments described below, in the reference numerals shown in the accompanying drawings, among the constituent elements that perform the same function in the respective embodiments, the related constituent elements are indicated by the same or an extension line number.

본 발명과 관련된 실시예들은 기본적으로, 연료전지 분리판의 프레스 성형시 휨 현상이 발생되는 것을 저감토록 하는 것을 기초로 한다. Embodiments related to the present invention are basically based on reducing the occurrence of warpage during press molding of a fuel cell separator.

이하에서는 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 구체적인 실시예에 대하여 설명하도록 한다.Hereinafter, a specific embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

도 6a 및 도 6b에는 본 발명의 일 실시예의 평면도와 측단면도가 도시되어 있다. 6A and 6B show top and side cross-sectional views of one embodiment of the present invention.

도 6a 및 도 6b를 참고하면, 본 발명인 연료전지 분리판(100)은 반응유로가 구비된 장치프레임(110) 및 상기 장치프레임(110)의 외곽부에 제공되고 상기 장치프레임(110)의 반응유로 성형시 휨 현상을 저감토록 제공되는 휨 저감수단(200)를 포함하여 구성될 수 있다. 6A and 6B, the fuel cell separator 100 according to the present invention is provided on an apparatus frame 110 having a reaction flow path and an outer portion of the apparatus frame 110 and the reaction of the apparatus frame 110. It may be configured to include a bending reduction means 200 which is provided to reduce the bending phenomenon during the flow path forming.

구체적으로 상기 장치프레임(110)은 연료전지 분리판(100)으로 제공될 수 있다. 본 발명의 실시예에서의 상기 장치프레임(110)은 얇은 박막의 금속 형태로 제공될 수 있으며, 특히 스테인리스강의 재질로 구성될 수 있다. Specifically, the device frame 110 may be provided as a fuel cell separator plate 100. The device frame 110 in the embodiment of the present invention may be provided in the form of a thin thin metal, in particular may be made of a material of stainless steel.

여기서, 두 개의 바이폴라판이 하나로 결합되는 분리판이 연료전지의 반응유체이며 서로 독립된 수소유로와 공기 유로 및 작동과정 중 연료전지를 냉각시키는 역할을 하는 냉각수가 흐르는 유로를 만들게 된다.Here, a separator plate in which two bipolar plates are combined into one is a reaction fluid of a fuel cell, and an independent hydrogen flow path, an air flow path, and a flow path through which coolant flows to cool the fuel cell during an operation process.

또한, 고분자 전해질막을 포함하는 막전극접합체를 사이에 두고 두 판이 하나로 결합되어 이루는 바이폴라판들이 적층되면 연료전지의 단위 셀이 되는 것이고, 이러한 단위 셀들이 여러 개 적층된 후에, 양단에 지지블럭를 조립하여 연료전지용 스택을 제작하게 된다.In addition, when bipolar plates formed by stacking two plates coupled together with a membrane electrode assembly including a polymer electrolyte membrane are stacked, the unit cells of the fuel cell are stacked. After the unit cells are stacked, the support blocks are assembled at both ends. The fuel cell stack will be manufactured.

본 발명의 실시예에서 사용되는 분리판인 상기 장치프레임(110)은 직사각형의 형상을 가지고 있으며, 각 모서리 부분에는 상기 장치프레임(110)의 장방향 길이에 맞쳐져 직사각형의 형상을 가지는 공기 입구(141)와 출구(142)가 배치되어 있다. 공기는 왼쪽에 형성된 공기 입구(141)를 통해 유입되고 오른쪽에 형성된 공기 출구(142)를 통해 배출된다. The device frame 110, which is a separator used in the embodiment of the present invention, has a rectangular shape, and each corner portion has an air inlet having a rectangular shape by fitting to the longitudinal length of the device frame 110. 141 and an outlet 142 are arranged. Air is introduced through the air inlet 141 formed on the left side and discharged through the air outlet 142 formed on the right side.

그리고 상기 장치프레임(110)의 측면 중앙부에는 상기 장치프레임(110)의 단방향 길이에 맞쳐 사각형의 형상을 가지는 냉각수 입구(151)와 출구(152)가 배치되어 있다. 냉각수는 왼쪽 냉각수 입구(151)를 통해 유입되고 오른쪽 냉각수 출구(152)를 통해 배출될 수 있다. In addition, a coolant inlet 151 and an outlet 152 having a quadrangular shape corresponding to the unidirectional length of the device frame 110 are disposed at the central portion of the side surface of the device frame 110. Cooling water may be introduced through the left coolant inlet 151 and discharged through the right coolant outlet 152.

여기서, 상기 냉각수와 공기 사이에는 연료 입구(161)와 출구(162)가 형성되어 있다. 본 발명의 실시예에서는 상기 연료는 수소일 수 있으며, 상기 장치프레임(110)의 일측에 형성된 연료 입구(161)를 통해 유입되고 상기 장치프레임(110)상에 형성된 연료유로(163)를 따라 이동하여, 상기 장치프레임(110)의 중앙부에 형성된 반응부(A)에서 공기 중 산소와 반응하도록 제공될 수 있다. 그리고, 반응된 연료는 타측에 형성된 연료 출구(162) 방향으로 이동하게 될 것이다. Here, a fuel inlet 161 and an outlet 162 are formed between the cooling water and the air. In an embodiment of the present invention, the fuel may be hydrogen and flows through the fuel inlet 161 formed on one side of the apparatus frame 110 and moves along the fuel passage 163 formed on the apparatus frame 110. Thus, the reaction unit (A) formed in the central portion of the device frame 110 may be provided to react with oxygen in the air. Then, the reacted fuel will move toward the fuel outlet 162 formed on the other side.

상기 장치프레임(110)에서 수소, 공기 및 냉각수 유로가 형성된 부분의 외곽부로는 가스켓댐(gasket dam, 130)이 제공된다. 상기 가스켓댐(130)에는 상기 장치프레임(110)상을 유동하는 수소, 공기 및 냉각수 등이 누출되지 않도록 실링하기 위한 가스켓이 삽입된다. A gasket dam 130 is provided as an outer portion of a portion in which the hydrogen, air, and cooling water flow paths are formed in the apparatus frame 110. The gasket dam 130 is inserted with a gasket for sealing the hydrogen, air and cooling water flowing on the device frame 110 so as not to leak.

본 발명의 실시예에서는 상기 장치프레임(110)의 외곽 둘레에 따라 가스켓댐(130)에 형성되어 있으며, 상기 가스켓댐(130)에 가스켓이 삽입되면서 차후 상기 장치프레임인 분리판이 다른 분리판과 결합시 반응유체의 누출을 방지하게 된다. In the embodiment of the present invention is formed in the gasket dam 130 along the outer periphery of the device frame 110, the gasket is inserted into the gasket dam 130, the separator plate which is the device frame afterwards coupled with the other separator plate This prevents leakage of reaction fluid.

최근에는 연료전지의 분리판의 재질로 금속 박막이 사용되고 있는데, 이 중 특히 두께가 0.1~0.2mm 정도인 스테인리스강은 분리판의 유로 가공 및 매니폴드 형성을 위한 프레스 성형시 얇은 박막으로 인해 스프링 백, 즉 휨 현상이 발생된다. Recently, a metal thin film is used as a material for the separator of a fuel cell. Among these, stainless steel having a thickness of about 0.1 mm to 0.2 mm is spring back due to a thin membrane during press forming for flow path processing and manifold formation of the separator. That is, the warpage phenomenon occurs.

도 6a에서는 본 발명의 첫번째 실시예가 도시되어 있는데, 금속 분리판으로 이뤄진 상기 장치프레임(110)의 프레스 성형시 발생될 수 있는 휨 현상을 저감토록 할 수 있는 휨 저감수단(200)이 상기 장치프레임(110)의 외곽 둘레에 따라 형성되어 있다.In FIG. 6A, the first embodiment of the present invention is illustrated, wherein the warpage reduction means 200 capable of reducing the warpage phenomenon that may occur during press molding of the device frame 110 made of a metal separator plate is the device frame. It is formed along the outer periphery of the 110.

여기서, 상기 휨 저감수단(200)은 상기 가스켓댐(130) 외곽부 둘레에 따라 일체로 제공되는 보조 휨저감라인(210) 및 상기 보조 휨저감라인(210)상에서 일정한 간격으로 제공되는 복수의 단위패턴(230)으로 구성될 수 있다. Here, the bending reduction means 200 is a plurality of units provided at regular intervals on the auxiliary bending reduction line 210 and the auxiliary bending reduction line 210 are provided integrally along the outer periphery of the gasket dam 130 It may be composed of a pattern 230.

구체적으로 본 발명의 첫번째 실시예에서는 상기 장치프레임(110)의 외곽 둘레에 따라 제공되는 휨 저감라인(210)은 일체로 돌출되어 제공된다. 도 6a에서는 상기 가스켓댐(130) 외부 둘레에 따라 하나로 이어져 제공되는 휨 저감라인(210)을 확인할 수 있다. 그리고, 상기 휨 저감라인(210)상에는 상기 장치프레임(110)의 외방향을 바라보는 측에는 복수의 단위패턴(230)이 제공되고 있다. Specifically, in the first embodiment of the present invention, the bending reduction line 210 provided along the outer periphery of the apparatus frame 110 is provided to protrude integrally. In FIG. 6A, the warpage reduction line 210 may be confirmed to be provided in a row along the outer circumference of the gasket dam 130. In addition, a plurality of unit patterns 230 are provided on the deflection reduction line 210 on the side of the device frame 110 facing outward.

스테인리스강 등의 금속재질로 이뤄진 상기 장치프레임(110)의 프레스 성형시 스프링 백에 의한 휨 현상은 상기 장치프레임(110)의 직선길이방향을 따라 동일한 방향으로 발생된다. 즉 상기 장치프레임(110)의 가로 또는 세로방향으로 연속되어 발생된다. 프레임의 네 코너부위는 성형시 소재가 유입되는 플랜지부에서 상당량의 압축변형을 하기 때문에 직선부위와의 강성차이가 발생한다. 또한, 성형 가공 후 탄성회복 시 반응면적 내부와 프레임 외부와의 면내 길이변화 차이로 인해 전체적으로 휘어지는 것이다. When press-molding the device frame 110 made of a metal material such as stainless steel, the bending phenomenon caused by the spring back occurs in the same direction along the straight length direction of the device frame 110. That is, the device frame 110 is continuously generated in the horizontal or vertical direction. Since the four corners of the frame undergo a considerable amount of compressive deformation at the flange where the material enters during molding, there is a stiffness difference from the straight portion. In addition, due to the difference in the in-plane length change between the reaction area inside and the outside of the frame during elastic recovery after the molding process is bent overall.

상기 단위패턴(230)은 이러한 길이방향 휨 현상을 방지하기 위해 상기 장치프레임(110)상의 길이방향에 따라 배치된다. 즉 프레스 성형 후 상기 장치프레임(110)의 일측을 기준으로 타측은 휨 현상으로 인해 동일 평면상에 존재하지 않게 되는데, 이 결과는 일측에서 타측으로 갈수록 스프링 백에 의한 휘어지는 양이 증가된다. 따라서, 복수의 단위패턴(230)을 구성하여 중간중간마다 스프링 백에 의한 휨 효과를 저감시킬 필요가 있다. The unit pattern 230 is disposed along the longitudinal direction on the device frame 110 to prevent such longitudinal warpage phenomenon. That is, after press molding, the other side of the apparatus frame 110 is not present on the same plane due to the bending phenomenon. As a result, the amount of bending due to the spring back increases from one side to the other side. Therefore, it is necessary to configure the plurality of unit patterns 230 to reduce the bending effect caused by the spring back every intermediate.

도 6a에서는 상기 장치프레임(110)의 가로, 세로 방향으로 복수의 단위패턴(230)이 제공되고 있으며, 상기 장치프레임(110)의 일측을 기준으로 휘어지는 효과를 각각의 단위패턴(230)마다 구조적 특징에 의한 강성 증대를 통해 상쇄되도록 하는 것이다. In FIG. 6A, a plurality of unit patterns 230 are provided in the horizontal and vertical directions of the device frame 110, and each unit pattern 230 has a structural effect that is curved based on one side of the device frame 110. It is to be offset by increasing the rigidity by the feature.

여기서, 본 발명의 첫번째 실시예에서 상기 단위패턴(230)은 상기 휨 저감라인(210)의 일측에 연계되어 제공되고 사다리꼴의 형상을 가진다. 상기 단위패턴의 상단은 상기 휨 저감라인(210)의 상단과 연결되어 평탄부(233)를 구성한다. Here, in the first embodiment of the present invention, the unit pattern 230 is provided in connection with one side of the bending reduction line 210 and has a trapezoidal shape. The upper end of the unit pattern is connected to the upper end of the bending reduction line 210 to form a flat portion 233.

그리고, 상기 단위패턴의 측면은 상기 평탄부(233)에서 상기 장치프레임(110)의 하단까지 이어지는 경사부(235)로 제공될 수 있다. 그런데 이와 같은 돌출되는 부분을 가지는 상기 단위패턴(230)은 상기 경사부(235)와 평탄부(233) 또는 상기 경사부(235)와 상기 장치프레임(110)이 인접하는 코너부분에서 파단(P)의 가능성이 높아진다. The side surface of the unit pattern may be provided as an inclined portion 235 extending from the flat portion 233 to the bottom of the device frame 110. However, the unit pattern 230 having such a protruding portion is broken at a corner portion where the inclined portion 235 and the flat portion 233 or the inclined portion 235 and the device frame 110 are adjacent to each other. ) Increases the likelihood.

이 경우 상기 단위패턴(230)의 코너부분에서의 파단(P)을 방지하기 위해 상기 경사부(235)와 평탄부(233) 및 상기 경사부(235)와 장치프레임(110)사이에 인접된 코너를 만곡지게 형성한다. 상기 단위패턴(230)의 코너부분을 만곡부(237,239)로 가공한다면, 파단의 가능성도 낮아지게 된다. In this case, the inclined portion 235 and the flat portion 233 and adjacent between the inclined portion 235 and the device frame 110 to prevent break (P) at the corner portion of the unit pattern 230. The corners are curved. If the corner portions of the unit pattern 230 are processed into the curved portions 237 and 239, the possibility of breakage is also lowered.

본 발명의 첫번째 실시예의 경우에는 상기 휨 저감라인(210)에서 우선 일차적으로 상기 장치프레임(110)의 길이방향으로 발생되는 휨을 저감토록 하고, 상기 각각의 단위패턴(230)이 상기 장치프레임(110)의 일측을 기준으로 변형되는 휨 효과를 중간중간 구조적 특징에 의해 증가된 강성 및 휨 발생 방향의 일관성 상쇄를 통해 휨을 저감토록 하는 것이다. In the first embodiment of the present invention, the warpage generated in the longitudinal direction of the device frame 110 is primarily reduced in the warpage reduction line 210, and each unit pattern 230 is the device frame 110 The deflection effect, which is deformed based on one side of), is to reduce the deflection by canceling the coherence of the direction of occurrence and the increased stiffness due to the intermediate structural features.

도 7a 및 도 7b에는 본 발명의 다른 실시예가 도시되어 있다. 7A and 7B show another embodiment of the present invention.

도 7a에는 상기 장치프레임(110)에 외부 둘레에 따라 휨 저감라인(210)이 일체로 제공되고, 상기 휨 저감라인(210)상에서 첫번째 실시예와는 달리 양측으로 단위패턴(240)이 제공된다. In FIG. 7A, the warpage reduction line 210 is integrally provided on the device frame 110 along the outer circumference, and the unit pattern 240 is provided on both sides of the warpage reduction line 210 unlike the first embodiment. .

본 발명의 두번째 실시예에서는 상기 단위패턴(240)은 상기 휨 저감라인(210)상에 연계되는 반원형으로 구성될 수 있다. 상기 장치프레임(110)의 상부에서 바라보았을 때, 상기 단위패턴(240)은 상기 휨 저감라인(210)상에서 상기 장치프레임(110)의 내외측을 바라보는 양측방향으로 형성된다.In the second embodiment of the present invention, the unit pattern 240 may be configured in a semicircle connected to the bending reduction line 210. When viewed from the top of the device frame 110, the unit pattern 240 is formed in both directions facing the inside and outside of the device frame 110 on the bending reduction line 210.

상기 반원형의 단위패턴(240) 상부면은 상기 휨 저감라인(210)와 연계되는 평탄부(243)를 가지며, 상기 평탄부(243)와 이어지고 하단은 상기 장치프레임(110)의 하단과 연결되는 경사부(245)를 가진다. 그리고 상기 경사부(245)와 평탄부(243) 사이의 코너는 파단(P)을 방지하기 위해 만곡되게 형성될 것이다. The upper surface of the semi-circular unit pattern 240 has a flat portion 243 associated with the bending reduction line 210, and is connected to the flat portion 243 and the bottom is connected to the lower end of the device frame 110 Has an inclined portion 245. And the corner between the inclined portion 245 and the flat portion 243 will be formed to be curved to prevent the break (P).

두번째 실시예에서의 단위패턴(240)도 상기 장치프레임(110)의 일측을 기준으로 프레스 성형시 발생되는 휨 현상이 각각의 단위패턴(240)마다 조금씩 상쇄되면서 타측에서는 전체적으로 저감되는 효과를 얻을 수 있다. The unit pattern 240 in the second embodiment also has the effect that the warpage phenomenon generated during press molding with respect to one side of the device frame 110 is slightly canceled for each unit pattern 240, the overall reduction on the other side have.

도 8a 및 도 8b에서는 본 발명의 또 다른 실시예가 도시되어 있다. 8A and 8B, another embodiment of the present invention is shown.

도 8a 및 도 8b를 참고하면, 본 발명의 세번째 실시예는 상기 장치프레임(110)의 외부 둘레에 따라 일체로 제공되는 휨 저감라인(210)와 상기 휨 저감라인(210)상에서 양측으로 제공되는 복수의 단위패턴(250)으로 이뤄진다.8A and 8B, a third embodiment of the present invention is provided on both sides on the bending reduction line 210 and the bending reduction line 210 which are integrally provided along the outer circumference of the apparatus frame 110. It consists of a plurality of unit patterns (250).

여기서, 세번째 실시예의 단위패턴(250)은 두번째 실시예의 단위패턴(240)과 달리 반원이 늘어난 형태인 반타원형으로 이뤄지며, 각각의 단위패턴(240)간의 일정한 간격을 두고 형성되는 첫번째, 두번째 실시예의 단위패턴(230,240)과 달리 각각의 단위패턴(250)이 이어지며 구성된다. Here, unlike the unit pattern 240 of the second embodiment, the unit pattern 250 of the third embodiment is formed in a semi-elliptic shape in which a semicircle is elongated, and is formed at regular intervals between the unit patterns 240 of the first and second embodiments. Unlike the unit patterns 230 and 240, each unit pattern 250 is configured to be continuous.

세번째 실시예의 단위패턴(250)도 상부는 상기 휨 저감라인(210)의 상단과 연계되는 평탄부(253)를 형성하고 상기 평탄부(253)와 연결되고 상기 장치프레임(110)의 하단과 연결된 경사부(255)를 가진다. 그리고 상기 경사부(255)와 평탄부(253)의 코너에는 파단(P)을 방지토록 만곡되게 구성된다. The upper portion of the unit pattern 250 of the third embodiment also forms a flat portion 253 connected to the upper end of the bending reduction line 210 and is connected to the flat portion 253 and connected to the bottom of the device frame 110. Has an inclined portion 255. And the corner of the inclined portion 255 and the flat portion 253 is configured to be curved to prevent break (P).

도 9a 및 도 9b에서는 본 발명의 또 다른 실시예가 도시되어 있다. 9A and 9B, another embodiment of the present invention is shown.

도 9a 및 도 9b를 참고하면, 상기 장치프레임(110)의 외부 둘레에 따라 휨 저감라인(210)에 제공되고, 상기 휨 저감라인(210)상에 일정한 간격으로 파형으로 된 복수의 단위패턴(260)이 제공된다. 9A and 9B, a plurality of unit patterns are provided on the warpage reduction line 210 along the outer circumference of the device frame 110 and have a wave shape on the warpage reduction line 210 at regular intervals ( 260 is provided.

네번째 실시예의 단위패턴(260)은 상기 장치프레임(110)의 상단에서 바라볼 때, 요부와 철부가 유연한 곡선면을 가지며 반복되게 구성되어 전체적으로는 파형의 형상을 가진다. The unit pattern 260 according to the fourth embodiment has a curved shape with the curved portion and the convex portion repetitively when viewed from the top of the device frame 110 to have a waveform shape as a whole.

상기 장치프레임(110)의 일측을 기준으로 파형이 교대로 요부와 철부를 형성하면서, 각각 타측으로 이어지며 증가되어 상기 장치프레임(110) 휘어지는 양을 중간에서 상쇄하여 휨 현상을 저감토록 하는 역할을 하게 된다. Waveforms alternately form recesses and convexities with respect to one side of the device frame 110, respectively, leading to the other side and increasing to offset the amount of bending of the device frame 110 in the middle to reduce bending. Done.

이상 네가지 실시예에 대하여 설명하였으나, 연료전지 분리판의 외곽부를 따라 일체로 제공되는 휨 저감의 역할을 수행하는 라인과 상기 라인상에 역시 휨 저감 역할을 수행하는 복수의 패턴으로 구성된다면 본 발명의 범위에 포함될 것이다.Although the above four embodiments have been described, if the line is formed of a plurality of patterns that play a role of reducing the warpage integrally provided along the outer portion of the fuel cell separator plate and also serves to reduce the warpage on the line of the present invention. It will be included in the scope.

그리고, 상기 휨 저감라임(210)과 복수의 단위패턴(230,240,250,260)은 연료전지 분리판(100)의 프레스 성형시 함께 가공될 수 있으며, 또는 연료전지 분리판 내부의 반응유로 프레스 성형 이후 별도의 공정을 통해 가공될 수 있다. 이때 별도의 가공으로는 하이드로포밍, 점진성형법 등이 이용될 수 있을 것이다.In addition, the warpage reduction lime 210 and the plurality of unit patterns 230, 240, 250, and 260 may be processed together during press molding of the fuel cell separator 100, or after press molding as a reaction oil inside the fuel cell separator. It can be processed through. In this case, as a separate processing, hydroforming, progressive molding, or the like may be used.

본 발명은 이상과 같은 구성을 통해 연료전지 분리판의 프레스 등의 성형시 발생될 수 있는 스프링 백, 즉 휨 현상을 저감토록 하는 효과를 기대할 수 있다.The present invention can be expected to reduce the spring back, that is, the warpage phenomenon that can occur when forming the press of the fuel cell separator through the configuration as described above.

이상의 사항은 연료전지 분리판의 특정한 실시예를 나타낸 것에 불과하다. 따라서 이하의 청구범위에 기재된 본 발명의 취지를 벗어나지 않는 한도내에서 본 발명이 다양한 형태로 치환, 변형될 수 있음을 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 용이하게 파악할 수 있다는 점을 밝혀 두고자 한다.
The foregoing merely illustrates specific embodiments of the fuel cell separator. Therefore, it should be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the present invention as defined by the following claims. do.

110...장치프레임 130...가스켓 댐
200...휨 저감부 210...휨 저감라인
230,240,250,260...단위패턴 233,243,253,263...평탄부
235,245,255,265...경사부 237,247,257,267...만곡부110 ... Device frame 130 ... Gasket dam
200 ... warpage reduction section 210 ... warpage reduction line
230,240,250,260 ... Unit pattern 233,243,253,263 ...
235,245,255,265 ... tilt 237,247,257,267 ... bend

Claims (6)

반응유로가 구비된 장치프레임(110); 및
상기 장치프레임(110)의 외곽부에 제공되고 상기 장치프레임(110)의 반응유로 성형시 휨 현상을 저감토록 제공되는 휨 저감수단(200);
을 포함하는 연료전지 분리판.
Device frame 110 is provided with a reaction flow path; And
Warpage reduction means (200) provided at an outer portion of the device frame (110) and provided to reduce a warpage phenomenon during molding of the reaction flow path of the device frame (110);
Fuel cell separator comprising a.
제1항에 있어서,
상기 휨 저감수단(200)은 상기 장치프레임(110)에서 작동유체의 누수를 방지토록 구비된 가스켓댐(130) 외곽부에 제공되는 것을 특징으로 하는 연료전지 분리판.
The method of claim 1,
The bending reduction means 200 is a fuel cell separator, characterized in that provided in the outer portion of the gasket dam 130 provided to prevent the leakage of the working fluid in the device frame (110).
제2항에 있어서,
상기 휨 저감수단(200)은 상기 가스켓댐(130) 외곽부 둘레에 따라 일체의 휨 저감라인으로 제공되되, 상기 휨 저감라인(210)상에서 일정한 간격으로 복수의 단위패턴을 구비하는 것을 특징으로 하는 연료전지 분리판.
The method of claim 2,
The bending reduction means 200 is provided as an integral bending reduction line along the outer periphery of the gasket dam 130, characterized in that it comprises a plurality of unit patterns at regular intervals on the bending reduction line 210. Fuel cell separator.
제3항에 있어서,
상기 단위패턴은 상기 휨 저감라인(210)상에서 일측 또는 양측으로 제공되는 것을 특징으로 하는 연료전지 분리판.
The method of claim 3,
The unit pattern is a fuel cell separator, characterized in that provided on one side or both sides on the bending reduction line (210).
제4항에 있어서,
상기 단위패턴은 상기 휨 저감라인(210)상에서 상기 장치프레임(110)의 휨 현상이 발생되는 방향에 따라 일정한 간격으로 나열 배치되어, 일 방향으로 발생되는 휨 현상을 나열 배치된 부분마다 상쇄토록 제공되는 것을 특징으로 하는 연료전지 분리판.
5. The method of claim 4,
The unit patterns are arranged at regular intervals according to the direction in which the warpage phenomenon of the device frame 110 occurs on the warpage reduction line 210, and provide a deflection phenomenon generated in one direction so as to offset the arranged parts. A fuel cell separator, characterized in that the.
제3항에 있어서,
상기 단위패턴은 측면은 경사부로 이뤄지고 상면은 상기 휨 저감라인과 연계되는 평탄부로 이뤄지는 단면을 가지되, 파단되는 것을 방지토록 상기 경사부와 평탄부 및 상기 경사부와 상기 장치프레임이 인접된 코너는 만곡되게 형성되는 것을 특징으로 하는 연료전지 분리판.The method of claim 3,
The unit pattern has a cross section formed of an inclined portion and an upper surface formed of a flat portion associated with the warpage reduction line, and the corner between the inclined portion and the flat portion, and the inclined portion and the device frame, is prevented from being broken. A fuel cell separator, characterized in that formed to be curved.
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JP2002175818A (en) 2000-12-05 2002-06-21 Honda Motor Co Ltd Separator for fuel cell, and the fuel cell

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