KR101286403B1

KR101286403B1 - 통합형 유체 관리부를 갖는 연료 전지

Info

Publication number: KR101286403B1
Application number: KR1020087011691A
Authority: KR
Inventors: 데이빗 올소머; 다니엘 로랑; 세드릭 르로이
Original assignee: 폴 슈레 앙스띠뛰; 미쉐린 러쉐르슈 에 떼크니크 에스.에이.
Priority date: 2005-10-18
Filing date: 2006-10-16
Publication date: 2013-07-15
Also published as: US20100178576A1; KR20080056309A; EP1958280B1; RU2399121C2; EP2204870A1; JP5615948B2; CN101292383A; WO2007045416A2; CN101292383B; JP2013127978A; EP1958280A2; US8202639B2; BR122017015929B1; WO2007045416A3; JP5335429B2; FR2892234A1; RU2008119490A; BRPI0617632B1; BRPI0617632A2; PL2204870T3

Abstract

본 발명은 양극 판 및 이온 교환 멤브레인의 교대형 적층체(A)를 포함하는 연료 전지(FC)에 관한 것으로, 적층체(A)는 2개의 단부판(B, C) 사이에 고정된다. 추가로, 적층체(A)는 적어도 1개의 연료 가스를 포함하는 전지의 동작을 위해 요구되는 유체를 위한 공급 및 복귀 채널을 포함한다. 전술된 채널은 어떤 동작 파라미터를 제어하는 요소, 전지에 의해 소모되지 않은 가스를 재생하는 요소 그리고 전지에 의해 생성된 물을 제거하는 요소를 포함하는 유체 관리 설비와 연통한다. 유체 관리 설비는 전지에 가스를 공급하는 연결부를 또한 포함하고, 이 설비는 적어도 부분적으로 단부판들 중 하나 내부측에 통합된다.

단부판, 연료 전지, 구조 블록, 제1 챔버, 재순환 본체

Description

통합형 유체 관리부를 갖는 연료 전지{FUEL CELL WITH INTEGRATED FLUID MANAGEMENT}

본 발명은 연료 전지에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 연료 전지의 가스 및 냉매 공급 회로에 관한 것이다.

연료 전지에는 수소 및 공기 또는 순수 산소가 공급되어야 한다는 것이 알려져 있다. 일반적으로, 이것은 요구된 전력 밀도가 제공되도록 냉각되어야 하고; 이 때문에, 바람직하게는, 전지에는 물 등의 냉매가 통과된다. 나아가, 가스 압력, 가스 온도, 가스 습도, 가스 재순환 속도 등의 중요한 가스 관리 파라미터들이 제어되어야 한다. 이것은 상당히 복잡하고 일반적으로 전지 자신만큼 체적이 큰 관리 시스템을 요구한다.

연료 전지는 교대로 배열되는 양극 판(bipolar plate) 및 이온 교환 멤브레인(ion exchange membrane)의 적층체를 포함한다. 적층체는 2개의 단부판 사이에 고정된다. 유체 공급 및 복귀 덕트는 일반적으로 적층 방향에 평행하게 배열되고, 단부판들에서 또는 그 중 하나에서 종료되며, 여기에서 이들은 가스 관리 시스템에 적층체를 연결하는 덕트와 결합된다.

전지에 의해 사용되는 유체를 관리하는 시스템을 소위 단부판 요소들 중 하 나 내에 통합하는 것은 또한 미국 특허 출원 제2004/0247984호로부터 공지되어 있다. 그러나, 기재된 기술에 따르면, 전지에 의해 사용되는 유체를 관리하는 요소는 적층 방향으로 배열되는 다수개의 판들 사이에서 분할되며, 이것은 적층 방향에서의 전지 체적의 상당한 증가로 이어진다.

본 발명의 목적은 예컨대 차량 내에서의 그 설치를 용이하게 하기 위해 유체 관리 시스템의 체적을 감소시키는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 그 산업적인 제조가 무엇보다도 산업적인 제조 비용을 감소시키기 위해 자동화에 적합한 간단한 유체 관리 시스템을 고안하는 것이다.

연료 전지를 완전하게 누설 방지성이 되게 하고 그 위에 균일하게 분포된 전기 전도성을 부여하기 위해, 적층체는 적층 방향에 평행한 타이-로드(tie-rod)에 의해 압축되고, 단부판 상의 양 측면에 고정된다. 그러므로, 단부판은 강력하고 양극 판 및 이온 교환 멤브레인의 전체 단면에 걸쳐 충분하고 바람직하게는 균일한 압력을 가하여야 한다. 단부판은 또한 시스템 내에 존재하는 가스의 압력을 견뎌야 한다.

본 발명은 개별 전지의 적층체에 대해 지지되도록 설계되는 내부 표면, 내부 표면에 대향하는 외부 표면, 그리고 1개 이상의 주연 표면을 갖는 구조 블록을 포함하는 연료 전지용 단부판으로서, 내부 표면은 전지 내부측에 위치되는 가스 회로로의 공급을 위해 설계되는 적어도 2개의 오리피스를 갖고, 구조 블록은 제1 챔버 및 챔버의 벽에서 종료되는 공급 덕트를 포함하는, 연료 전지용 단부판을 제안하고 있으며,

· 제1 챔버는 내부 표면과 외부 표면 사이에 제공되고, 내부 표면 및 외부 표면 측에서 구조 블록의 벽에 의해 한정되고, 챔버는 내부 표면에 대략 평행하게 연장되고, 챔버는 주연 표면 상으로 개방되고, 챔버는 주연 표면 상에 장착되는 적어도 1개의 플러그에 의해 한정되고;

· 재순환 본체가 챔버 내부측으로 끼워지고 공급 덕트의 종료 지점에 위치되며, 재순환 본체는 하나의 오리피스에서 종료되는 가스 재순환 부분 그리고 다른 오리피스에서 종료되는 공급 부분으로 챔버를 분리하기 위해 챔버의 벽 상에 기밀식으로 장착되고, 재순환 본체는 공급 덕트로부터 유래하는 새로운 가스와 재순환 부분으로부터 유래하는 가스를 혼합하고 혼합물이 다른 오리피스로 안내될 수 있게 하는 혼합 요소를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명 덕택에, 유체 관리부를 위해 필요한 요소들 중 일부 그리고 바람직하게는 모든 유체의 관리부 내에 능동적으로 관련되는 모든 요소를 수용함으로써 유체 관리 기능을 단부판들 내에, 그리고 바람직하게는 2개의 단부판들 중 하나 내에 통합하는 것이 가능하다. 이것은 이러한 단부판의 두께를 증가시킴으로써 행해지며, 이것은 단부판 또는 판들의 기계적 기능에 불리할 수 있지만, 단부판의 간단한 기계 가공 그리고 단부판 내부측에서의 다양한 요소의 간단하고 강력한 조립을 가능케 한다.

이 해결책은 체적, 중량 절감, 신뢰성 그리고 심지어 제조 비용의 측면에서 상당한 장점을 제공한다. 나아가, 이것은 연료 전지와, 유체를 위한 자체-밀봉 커플링 및 플러그-인 전기 커넥터를 사용하여 연료 전지가 설치되는 자동차 사이에 인터페이스가 용이하게 생성될 수 있게 한다. 유리하게는, 전기 커넥터 및 커플링은 연료 전지의 운전, 수리 또는 교체를 용이하게 하기 위해 유체 관리 시스템이 통합되는 전지가 차량에 대해 용이하게 설치 및 제거될 수 있도록 구성될 수 있다.

챔버가 하나의 오리피스에서 종료되는 가스 공급 부분 그리고 다른 오리피스에서 종료되는 가스 재순환 부분으로 분리될 수 있는 것은 특히 긴 챔버를 생성하는 것, 그리고 챔버의 벽 상에 기밀식으로 챔버 내부측으로 재순환 본체를 끼우는 것 덕택이다. 이와 같이, 예컨대 임의의 동작 파라미터를 제어하는 데 사용되는 요소와 같은 많은 요소가 단부판 상에 통합될 수 있다. 이들은 예컨대 가스의 압력을 조절하는 펌프 또는 솔레노이드 밸브일 수 있다. 또한, 이들 요소는 연속 제조 라인 상에서 끼워질 수 있으며, 외부 파이프의 개수는 최소로 감소된다.

전지에 의해 소모되지 않은 가스를 재생하는 요소를 단부판들 중 하나 상에 끼우거나 그 안에 통합하는 것이 특히 유리하다. 이들은 예컨대 새로운 가스 유동에 의해 전지를 떠나는 가스를 흡입하고 전지 내에서 이것을 재순환시키는 것을 가능케 하는 벤투리-효과 장치(Venturi-effect device)이다. 바람직하게는, 전지에 의해 생성된 물을 제거하는 요소가 단부판들 중 하나 상에 끼워지거나 그 안에 통합된다.

위에서 언급된 요소는 가스들 중 하나를 관리하는 시스템의 일부를 형성한다. 가스들 중 하나를 관리하는 요소를 단부판들 중 하나와 결합시키고, 다른 가스를 관리하는 요소를 다른 단부판과 결합시키는 것이 가능하거나, 이들 요소 모두가 본 발명을 설명하고 아래에서 상세하게 설명되는 예에서와 같이 단지 단부판들 중 하나와 결합될 수 있다. 가스 관리 요소뿐만 아니라 또한 매우 유리하게는 냉매를 관리하는 요소도 하나의 동일한 단부판과 결합하는 것이 가능하다. 물론, 유체 관리 요소는 2개의 단부판 사이에서 분할될 수 있다. 가스 관리 요소 및 냉매 관리 요소가 또한 2개의 단부판 사이에서 분할될 수 있다.

아래의 예에서 설명되는 것과 같이, 모든 유체, 즉 가스 및 냉매의 양쪽을 위한 관리 시스템의 모든 요소는 단부판들에 또는 심지어 이들 중 단지 하나에만 장착 또는 통합될 수 있다. 물론, 유체 관리 시스템의 요소들 중 단지 일부 그리고 바람직하게는 대부분을 하나 또는 양쪽 단부판에 통합 또는 장착하는 것은 이미 매우 유리하다.

이러한 판은 "시스템 판"으로서 지칭될 수 있다. 이와 같이, 이러한 단부판은 가스 회로를 위해 구성된다. 물론, 본 발명은 또한 양쪽 가스(예컨대, 수소 및 산소)를 위한 관리 요소를 포함하도록 구성되는 단부판, 즉 위에서 설명된 것과 유사한 2개의 구성을 갖는 판까지 확장된다.

본 발명의 또 다른 태양에 따르면, 본 발명은 또한 연료 전지를 냉각하는 데 사용되는 냉매를 관리하도록 구성되는 단부판까지 확장된다. 이러한 연료 전지용 단부판은 적층체에 대해 지지되도록 설계되는 내부 표면을 갖는 구조 블록을 포함하며, 내부 표면은 전지 내부측에 위치되는 냉매 회로에 연결되도록 설계되는 적어도 2개의 오피리스를 가지며, 구조 블록은 냉매의 공급기를 형성하는 챔버를 포함함으로써,

· 공급기-형성 챔버가 구조 블록의 1개 이상의 벽에 의해 한정되는 구성;

· 공급기-형성 챔버가 2개의 오리피스 사이에서 연장하는 구성;

· 삽입체가 챔버의 벽에 대해 기밀식으로 공급기-형성 챔버 내부측으로 위치되어 끼워지고, 오리피스로 선택적으로 냉매를 순환시키는 것을 가능케 하는 수단을 포함하는 구성을 가능케 하는 것을 특징으로 한다.

마지막으로, 본 발명은 또한 교대로 배열되는 양극 판 및 이온 교환 멤브레인의 적층체를 포함하는 연료 전지까지 확장되며, 적층체는 2개의 단부판 사이에 고정되고, 단부판들 중 하나는 시스템 판이다.

본 발명은 첨부된 도면에 도시된 실시예 그리고 약간의 변형예의 상세한 설명으로부터 더 양호하게 이해될 것이다.

도1은 연료 전지를 포함하는 시스템 및 그에 결합된 가스 관리 시스템의 개략도이다.

도2는 본 발명에 따른 연료 전지의 개략 측면도이다.

도3은 도2에서의 방향 X로부터의 연료 전지의 도면이다.

도4는 도2의 연료 전지의 평면도이다.

도5는 차량과 결합되는 수용 지지부에 근접하지만 차량에 연결되지는 않은 본 발명에 따른 연료 전지를 도시하는 사시도이다.

도6은 개별 전지의 적층체와 접촉하도록 설계된 측면을 도시하는, 도5의 단 부판의 또 다른 사시도이다.

도7A, 도7B, 도7C 및 도7D는 도6의 단부판이 제조될 수 있게 하는 구조 블록을 도시하고 있다.

도8은 도5의 단부판의 평면도이다.

도9는 도8에서의 Ⅰ-Ⅰ을 따른 단면도이다.

도10은 도5의 단부판의 정면도이다.

도11은 도10에서의 Ⅲ-Ⅲ을 따른 단면도이다.

도12는 도10에서의 Ⅱ-Ⅱ를 따른 단면도이다.

도13은 도8에서의 Ⅳ-Ⅳ를 따른 단면도이다.

도14, 도15 및 도16은 냉매를 순환시키는 펌프 그리고 서모스탯이 단부판들 중 하나 내에 통합되고, 가스 관리 수단이 다른 단부판 내에 통합되는 변형예를 개략적으로 도시하고 있다.

상세한 설명을 시작하기 전에, 도면 인덱스의 표기법을 주목하여야 한다. 문자 "P"로 시작하는 인덱스는 단부판 내의 천공부, 덕트, 원통형 보어, 구멍 또는 오리피스를 표시한다. 유체가 연료 전지 내로 진입하는 오리피스의 예를 고려하기로 한다. 이것은 포괄적으로, 즉 관련된 유체와 무관하게 "P7"로서 표시된다. 인덱스는 가스, 산소 또는 공기를 더 구체적으로 지시하기 위해 문자 "o"로, 수소 가스를 더 구체적으로 지시하기 위해 문자 "h"로, 그리고 냉매를 더 구체적으로 지시하기 위해 문자 "w"로 끝난다. 문자 "A"로 시작하는 인덱스는 연료 전지를 형성하 는 개별 전지의 적층체(일반적으로, "적층체")를 말한다. 문자 "C"로 시작하는 인덱스는 전기나 가스 또는 냉매 중 어느 하나를 위한 커넥터를 표시한다. 문자 "E"로 시작하는 인덱스는 유체들 중 하나를 위한 관리 시스템에 속하는 요소를 표시한다. "E"로 시작하는 인덱스가 문자 "h", "o" 또는 "w" 중 하나로 끝나지 않으면, 이것은 관련된 요소가 특유하다는 것, 즉 사용된 유체들 중 하나에만 전적으로 사용되지 않는다는 것을 의미한다.

도1의 개략도에서, 수소 회로의 입구 오리피스(A7h) 및 출구 오리피스(A5h), 냉매로서 사용되는 물을 위한 회로의 입구 오리피스(A7w) 및 출구 오리피스(A5w), 그리고 산소 회로의 입구 오리피스(A7o) 및 출구 오리피스(A5o)가 관찰될 수 있는 개별 전지의 적층체(A)를 포함하는 연료 전지(FC)가 도시되어 있다. 도면의 하부에서, 점선 주위에 개략적으로 표현되는 모든 가스 및 물 연결부를 볼 수 있다.

연료 전지의 동작은 설명되지 않으며, 이것은 공지되어 있는 것으로 간주되기 때문이다. 이 설명에서, 표현 "연료 전지"는 개별 전기 화학 전지의 적층체 그리고 관련된 유체 관리 시스템을 포함하는 시스템을 표시한다. 여기에서 설명된 예는 순수 산소가 공급되는 연료 전지에 관한 것이라는 것이 또한 언급되어야 한다. 압축된 주변 공기가 공급되는 연료 전지의 경우에, 공기 관리 회로는 산소 관리 회로에 비해 본 발명에 의해 제안된 통합형 설계와 전체적으로 양립 가능한 몇몇 변형을 포함한다. 예컨대, 공기 압축기는 공기 습도를 제어하는 수단과 같이 통합되거나 그렇지 않을 수 있다.

아래의 설명의 목적은 연료 전지에 의해 사용되는 유체를 위한 관리 요소가 단부판 내에 통합될 수 있게 하는 토폴로지를 보여주는 것이다. 수소 회로 관리 시스템을 위한 기능성 요소는 다음과 같이 응축기(Gh), 벤투리 장치(Vh), 일-방향 밸브(E5h), 전기 압력 조절기(E2h), 펌프(E8h), 압력 센서(E3h), 공급 압력 릴리프 밸브(E1h), 연료 전지 내의 압력 릴리프 밸브(E9h), 그리고 퍼징 솔레노이드 밸브(purging solenoid valve)(E10h)를 포함한다(도1). 물 회로 관리 시스템의 요소는 이온 제거기(D) 및 자동 퍼지 밸브(E16)이다. 산소 회로 관리 시스템을 위한 요소는 응축기(Go), 벤투리 장치(Vo), 일-방향 밸브(E5o), 전기 압력 조절기(E2o), 펌프(E8o), 압력 센서(E3o), 공급 압력 릴리프 밸브(E1o), 연료 전지 내의 압력 릴리프 밸브(E9o), 퍼징 솔레노이드 밸브(E10o), 그리고 연료 전지의 동작에 의해 생성되는 물의 레벨을 조절하는 부표(E17)이다.

도2는 연료 전지를 형성하는 개별 전지의 적층체(A)를 도시하고 있다. 적층체(A)의 개별 전지는 이온 교환 멤브레인에 의해 분리되는 양극 및 음극을 각각 포함하며 이들 전체는 약자 "MEA(membrane Electrode Assembly, 멤브레인 전극 조립체)"로 알려진 전극 및 멤브레인 조립체를 형성한다는 것을 기억하기만 하면 된다. 이 적층체는 2개의 단부판(B, b) 사이에 고정된다. 고정은 시스템의 밀봉성, 그리고 요소들 사이의 양호한 전기 접촉을 보증한다. 도3은 가스 및 물 회로의 공급 오리피스(P7h, P7w, P7o) 및 재순환 오리피스(P5h, P5w, P5o)가 바로 그 연료 전지 내부측에 배열된 상태의 단부판(B)을 도시하고 있다. 수소 회로의 공급 오리피스(P7h)는 수소가 전지 적층체(A) 내로 진입하는 입구 오리피스(A7h)(도1)에 끼워지고; 수소 회로의 재순환 오리피스(P5h)는 개별 전지의 적층체(A)를 떠나는 소모 되지 않은 수소를 위한 출구 오리피스(A5h)에 끼워지고; 냉각수 회로의 공급 오리피스(P7w)는 물이 개별 전지의 적층체(A) 내로 진입하는 입구 오리피스(A7w)에 끼워지고; 물 회로의 재순환 오리피스(P5w)는 물이 개별 전지의 적층체(A)를 떠나는 출구 오리피스(A5w)에 끼워지고; 마지막으로, 산소 회로의 공급 오리피스(P7o)는 산소가 개별 전지의 적층체(A) 내로 진입하는 입구 오리피스(A7o)에 끼워지고, 산소 회로의 재순환 오리피스(P5o)는 소모되지 않은 산소가 전지 적층체(A)를 떠나는 출구 오리피스(A5o)에 끼워진다.

본 발명에 따르면, 가스 및 냉각수 관리 시스템은 단부판(B) 내에 보유된다. 단부판(B)은 특히 도4 및 도7C에서 볼 수 있는 3개의 주 챔버(P1w, P1h, P1o)를 수용할 정도로 충분히 두꺼운 구조 블록(B1)을 포함한다. 유리하게는, 챔버(P1)는 내부 표면(B10)에 기본적으로 평행하게 배열된다. 바람직하게는, 이것은 실질적으로 직선형이고, 더 바람직하게는 원통형 형상으로 되어 있다. 도7A, 도7B, 도7C 및 도7D는 본 발명의 비-제한적 실시예의 명확한 이해를 제공한다. 실질적으로 평행육면체형 블록의 재료로부터 시작하여 기계 가공에 의해 진행하는 것이 가능하다. 도7A, 도7B, 도7C 및 도7D는 요구된 천공이 행해지고 유체 관리 시스템을 형성하는 데 필요한 요소가 끼워지기 전의 단부판(B)의 외관을 도시하고 있다. 통합 설계는 동일한 방식의 모든 동작을 하나의 동일한 시퀀스로 조합한 연속 시퀀스에 의한 제조에 적합하다는 것을 명확하게 알 수 있다.

불필요한 세부 사항으로 그 외의 설명을 혼동시키는 것을 피하기 위해, 기능성 시스템 판을 제조하는 데 관련되는 모든 기계 가공 및 조립 동작이 설명되지는 않는다. 그 목적은 단부판 내에 1개 이상의 관리 시스템을 통합하는 설계 원리를 설명하는 것이며, 어떠한 경우에도 유체 관리 시스템 또는 시스템들의 정밀한 레이아웃에 의존하는 정밀한 세부 사항은 당연히 변동될 수 있다. 구성 재료, 예컨대 알루미늄이 드로잉된 방향에 평행한 모든 천공부를 이미 포함하는 드로잉된 블록으로부터 시작하는 것이 가능하다. 블록이 주조에 의해 또한 제작될 수 있다.

이와 같이, 바람직하게는, 모든 공급 및 복귀 덕트(P2, P3)는 내부 표면(B10)과 외부 표면(B11) 사이에 제공되고, 내부 표면(B10)에 대략 평행하게 연장되고, 챔버 또는 챔버들(P1)과 동일한 주연 표면(B12) 상에서 종료된다.

그 방법과 무관하게, 유리하게는, 그 목적은 적어도 1개의 측면 상으로, 즉 주연 표면 상으로 그리고 심지어 양 측면 상으로 개방되는 평행 공동(특히 도3)을 형성하는 3개의 주 챔버(P1w, P1h, P1o)를 제조하는 것이며, 이것은 유체 관리 요소의 용이한 조립에 유리하다. 평행 공동 내부측에 요소들이 끼워지고 덕트 및 요소들이 연결되어 각각 수소 회로, 냉매를 위한 회로 그리고 산소 회로를 위한 3개의 관리 시스템을 구성할 것이다.

도6은 적층체에 대해 지지되도록 설계되는 본 발명에 따른 단부판(B)의 내부 표면(B10)을 도시하고 있다. 이 내부 표면은 개별 전기 화학 전지의 적층체(A)를 통과하는 수소 회로로의 공급을 위해 설계되는 2개의 오리피스(P7h, P5h), 산소 회로로의 공급을 위해 설계되는 2개의 오리피스(P7o, P5o), 그리고 냉매 회로로의 공급을 위해 설계되는 2개의 오리피스(P7w, P5w)를 갖는다. 외부 표면(B11) 및 주연 표면 또는 표면들(B12)의 전체는 개별 전기 화학 전지의 적층체(A)와 접촉하지 않 는다. 이것은 동일한 도6에서 그리고 특히 도5에서 관찰될 수 있는 것과 같이, 유체 관리 시스템을 구성하는 데 필요한 다수개의 요소를 이들 표면 상에 장착하는 것을 가능케 한다.

도7C는 제1 챔버(P1)가 구조 블록(B1)의 두께부 내에서 내부 표면(B10)과 외부 표면(B11) 사이에 제공되는 것을 도시하고 있다. 이것은 내부 표면(B10)에 평행한 방향으로 연장되고 벽(P10)에 의해 측방으로 한정되며, 이 경우에는 원통형이다. 챔버의 원통형 성질은 물론 기계적 제조의 편의성일 뿐이며; 챔버는 여전히 내부 표면(B10)에 실질적으로 평행하게 연장되면서, 평행육면체 외관으로 되어 있을 수 있다.

바람직하게는, 조립을 용이하게 하기 위해, 챔버(P1)는 전체 구조 블록(B1)을 통과하고, 대향하는 주연 표면(B12)들 상으로 개방되고, 챔버(P1)는 예컨대 폐쇄부(E12h) 및 리셉터클(E7h)(도11)과 같은 주연 표면(B12)들 중 하나 상에 각각 끼워지는 2개의 폐쇄부-형성 장치에 의해 한정된다.

도5는 본 발명에 따른 연료 전지(FC), 그리고 이것이 상대 접근 이동(양방향-화살표 F1)에 의해 장착되는 지지부(S)를 도시하고 있으며, 상대 접근 이동은 다양한 유체 연결(전기, 가스 및 냉매 연결)이 구축될 수 있게 하고 동시에 전지가 기계적으로 위치설정될 수 있게 한다.

단부판(B) 내에 통합된 다양한 유체 회로의 세부 사항은 다음과 같다.

냉각수 회로(특히 도9 참조)

챔버(P1w)는 주연 표면(B12) 상에 끼워지는 폐쇄부(E12w)에 의해 그 상부 부 분에서 한정된다. 퍼지 밸브(E16)가 물 내에 존재하는 임의의 가스를 방출하기 위해 폐쇄부(E12w) 상에 끼워진다. 삽입체(E11w)가 챔버(P1w)의 저부 단부에서 끼워진다. 이 삽입체(E11w)는 2개의 자체-밀봉 커플링(C1w, C2w)을 수용하고, 단부들 중 하나에서 챔버(P1w)를 폐쇄하는 커버를 형성한다.

삽입체(E11w)는 오리피스(P5w) 및 커플링(C2w)과 연통하는 내부 챔버(P60w)를 포함한다. 이것은 또한 튜브(E61w)를 수용하고, 튜브(E61w)의 벽은 내부 챔버(P60w)의 높이에 걸쳐 오리피스가 없고 챔버(P1w)의 길이를 따라 대략 모두 연장하는 부분에 걸쳐 복수개의 오리피스(P62w)를 포함한다. 튜브(E61w) 외부측에서의 챔버(P1w)의 체적은 이온 제거기(D)를 형성하기 위해 적절한 화학 조성물의 결정을 보유할 수 있다. 챔버(P1w)는 하나의 측면 상에서 오리피스(P7w)와 연통하고 다른 측면 상에서 커플링(C1w)과 연통하는 공급기를 형성한다.

물은 도9에서의 커넥터(C1w)를 통해 단부판(B) 내로 진입하고, 이온 제거기(D)를 통과하고, 오리피스(P7w)를 통해 전지 내로 진입한다. 튜브(E61w)의 상부 단부는 차단되지 않으므로, 모든 유동이 결정을 통과하지는 않는다. 이것은 수두 손실(head loss)을 제한하는 것을 가능케 한다. 실험 관찰은 이온 제거가 충분하다는 것을 보여준다. 변형예로서, 전체 유동이 이온 제거기를 통과하게 하는 필터와 유사한 구성이 채택될 수 있다. 양극 판 내로 진행한 후, 물은 오리피스(P5w)를 통해 단부판(B)으로 복귀하고, 도9에서의 커넥터(C2w)를 통해 유체 관리 시스템을 떠난다. 이들의 동작을 명확하게 도시하기 위해 커넥터(C2w)는 개방된 상태로 도시되어 있고 한편 커넥터(C1w)는 폐쇄된 상태로 도시되어 있지만, 실제로 이들 커넥터는 연료 전지가 예컨대 차량 내에서 동작하도록 장착될 때에 양쪽이 함께 개방되거나, 또는 연료 전지가 제거될 때에 양쪽이 함께 폐쇄된다는 것을 주목하여야 한다.

물은 시스템을 통과하는 동안 시스템 판(B)의 전체를 정확한 온도로 유지한다는 것을 또한 주목하여야 하고 이것은 본 발명의 장점이다.

바람직하게는, 본 발명에 따른 단부판은, 냉매 공급기를 형성하는 챔버(P1w)에 추가하여, 아래에서 설명되는 것과 같이 수소 및 산소 관리 시스템의 구성을 가능케 하는 제1 챔버(P1h) 및 제2 챔버(P1o)를 포함한다(예컨대, 도4 참조).

수소 가스 회로(주로 도11 참조)

챔버(P1h)는 구조 블록(B1)의 내부 표면(B10) 상의 오리피스(P5h, P7h)들 사이에서 연장한다. 챔버(P1h)는 외부 표면(B12) 상에 끼워지는 폐쇄부(E12h)에 의해 상부에서 한정된다. 압력 센서(E3h)가 폐쇄부(E12h) 상에 끼워진다. 챔버(P1h)는 구조 블록(B1)의 주연 표면(B12)의 저부 부분에 끼워지는 집수 리셉터클(E7h)에 의해 그 저부 부분에서 한정된다.

커넥터(C1h)가 주연 표면(B12)의 저부 부분에 끼워진다(도5). 이 커넥터(C1h)는 전지에 수소 가스를 공급하는 공급 덕트(P2h)를 형성하는 구멍 위로 끼워진다[공급 덕트(P2h)를 포함하는 다양한 천공부를 식별하기 위해 구조 블록(B1)의 평면도인 도7C를 또한 참조]. 공급 덕트(P2h)는 퍼징 오리피스 상으로 개방되는 보조 덕트(P3h)를 형성하는 또 다른 천공부에 연결되고, 보조 덕트는 공급 덕트에 기본적으로 평행하고, 적어도 압력 릴리프 밸브(E1h)에 의해 공급 덕트에 연결된다(도5). 보조 덕트(P3h)는 그 다음에 커넥터(C2h)를 통해 차량의 외부측으로 연결된다(도 5, 도 6). 퍼징 딥 튜브(purging dip tube)(E27)(도11)가 집수 리셉터클(E7h) 내에 끼워지고, 보조 덕트(P3h)에 직각인 퍼징 천공부(P8h)를 통해 보조 덕트(P3h)와 연통하는 퍼징 솔레노이드 밸브(E10h)(도5 및 도6)에 연결된다.

공급 덕트(P2h)는 그에 직각으로 형성되는 통로(P4h)를 통해 챔버(P1h)의 벽(P10h)(도13)에서 종료된다(도7C). 재순환 본체(E6h)(도11)가 챔버(P1h) 내부측에서 벽(P10h) 상에 그리고 통로(P4h)의 레벨로 기밀식으로 위치된다. 본체(E6h)는 오리피스(P7h)에서 종료되는 가스 공급 부분(P12h) 그리고 오리피스(P5h)에서 종료되는 가스 재순환 부분(P11h)으로 챔버(P1h)를 분리한다.

재순환 본체(E6)의 구성의 더 양호한 이해를 위해, 산소 회로의 챔버(P1o) 내에서 사용된 재순환 본체(E6o)를 도11의 평면에 직각인 평면을 통한 단면으로 도시하는 도13을 참조하기로 한다. 본체(E6h, E6o) 그리고 이들이 보유하는 장치 및 수단은 동일하다. 각각의 재순환 본체(E6)는 제1 공동(E61), 제2 공동(E62) 및 제3 공동(E63)을 포함한다. 제2 공동(E62)은 한쪽에서 통로(P4)[도13에서의 P4o 참조, 수소를 위한 통로(P4h)는 도11에서 관찰 가능하지 않음]와 연통하며, 압력 조절 솔레노이드 밸브(E2h)(도5, 도10 및 도11)와 연통하는 구멍(E64)[도13에서의 E64o 참조, 수소 회로의 등가물은 도11에서 관찰 가능하지 않음]과 연통한다. 도7C는 혼란을 피하기 위해 동일한 형태의 다른 구성 세부 사항을 도시하지 않고 통로(P4h, P4o)를 도시하고 있다.

일-방향 밸브(E5)가 챔버(P1)의 부분(P11)(재순환)과 제1 공동(E61) 사이의 재순환 본체(E6) 상에 끼워진다. 천공부(P6)가 제1 공동(E61)과 제3 공동(E63) 사이의 연통을 제공한다. 추가로, 재순환 펌프(E8h)(도5 및 도10)가 그 흡입측이 챔버(P1h)의 부분(P11)과 연통하고 그 배출측이 제1 공동(E61)과 연통하는 상태로 구조 블록(B1) 상에 끼워진다. 순수하게 도시의 목적을 위해, 멤브레인 펌프가 산소측 및 수소측의 양쪽 상에서 사용될 수 있다. 유리하게는, 2개의 멤브레인 펌프(E8h, E8o)는 단일의 전기 모터(E14)에 의해 동시에 구동된다.

솔레노이드 밸브(E2)는 벤투리 장치(V)를 형성하는 수렴-발산 섹션에서 종료되는 빈 공간과 (도11 및 도13에서의 상부를 향해, 즉 가스 순환과 관련하여 하류로) 연통한다. 공동(E63)은 수렴 섹션 외부측의 영역과 연통한다.

수소 가스는 커넥터(C1h)를 통해 진입하고, 연료 전지의 동작 온도로 유지된 단부판과의 접촉에 의해 가열되는 수소 가스 전지의 공급 덕트(P2h)를 통과한다. 가스는 공급 덕트(P2h)에 의해 재순환 본체(E6h)로 이동된다. 가스는 [밸브(E2h)에 의해 조절되는 압력으로] 챔버(P12h) 내에 도착한다. 압력 설정점이 챔버(P1h)의 상부 부분(P12h)에 대해 고정된다. 이것은 사실상 개별 전지의 적층체(A)의 입구에서 바람직한 압력이다.

재순환된 가스는 오리피스(P5h)(도11)를 통해 전지를 떠나는 소모되지 않은 과잉 가스로 구성된다. 챔버(P1h)의 부분(P11h) 내에 도착할 때, 가스 내에 존재하는 임의의 액체 상태의 물이 리셉터클(E7h) 내로 중력에 의해 낙하된다. 임의의 물 잔류물이 예컨대 규칙적인 간격으로 솔레노이드 밸브(E10h)를 작동시킴으로써 시스템의 외부로 배수된다. 재순환된 가스는 공동(E63) 내로 자유롭게 진행할 수 있는 공동(E61)에 접근하기 위해 일-방향 밸브(E5h)를 통과한다. 벤투리 장치(V)는 공동(E62) 내에 존재하는 새로운 가스 그리고 공동(E63) 내에 존재하는 재순환된 가스가 혼합되게 하고, 그 다음에 혼합물이 챔버(P1h)의 부분(P12h) 내로 그리고 그 다음에 오리피스(P7h)로 진행하게 하는 수단을 형성한다.

낮은 출력에서는, 벤투리 효과에 의한 가스 재순환이 더 이상 충분하지 않고, 재순환 펌프(E8h)가 작동된다. 이것은 챔버(P1h)의 부분(P11h) 내의 가스를 흡입하고, 챔버(P1h)의 공동(E61) 내로 이것을 배출한다. 이들 상태에서, 일-방향 밸브(E5h)는 폐쇄된다.

이와 같이, 저부로부터 상부로 진행하면서, 여러 개의 단계, 즉 오리피스(P5h) 아래에서의 제1 단계, 오리피스(P5h)와 재순환 본체 사이에서의 제2 단계, 제2 공동(E62)에 대응하는 제3 단계, 제3 공동(E63)에 대응하는 제4 단계 그리고 재순환 본체와 오리피스(P7h) 사이에서의 제5 단계가 챔버(P1h) 내에서 구별될 수 있다. 제5 단계에 유효한 압력을 기록하기 위해 압력 센서(E3h)(도5)가 구조 블록 상에 끼워진다.

연료 전지에 공급하는 수소를 위한 관리 시스템이 단부판 내에 통합될 수 있는 방법에 대한 설명이 이미 제공되었다. 바람직하게는, 단부판(B)은 제1 챔버(P1h)와 유사한 구성을 가능케 하는 제2 챔버(P1)를 포함하며, 하나의 챔버(P1h)와 결합된 가스 회로는 수소 회로이고 제2 챔버(P1o)와 결합된 회로는 산소 회로(이 경우에 순수 산소)이다.

산소 가스 회로(주로 도12 및 도13 참조)

산소 시스템은 다음의 사항을 제외하면 수소 시스템과 동일하다.

a. 퍼지 가스는 솔레노이드 밸브(E10o)(도5)를 통해 직접 대기로 향한다. 이것을 위해, 천공부(P3o)의 상부에는 산소가 자유롭게 탈출되게 하는 필터(E20)가 제공된다. 폐쇄부(E15)가 천공부(P3o)의 상부 및 하부를 분리한다. 천공부(P3o)의 저부는 리셉터클(E7o)로부터 물을 배수하는 데 사용된다.

b. 음극(산소)측 상에, 액체 형태로의 물의 상당한 생성이 있다. 전지를 떠나는 이 물은 리셉터클(E7o)의 저부로 중력에 의해 낙하된다. 부표(E17)가 딥 튜브(E19)의 입구의 개구(E18)를 제어한다. 이 딥 튜브(E19)는 천공부(P9o)에 그리고 그 다음에 천공부(P3o)에 연결된다. 그곳으로부터, 물이 커넥터(C2o)를 통해 시스템의 외부로 이동된다.

전기 섹션(주로 도5 참조)

시스템의 기능은 전기적으로 제어된다. 이것을 위해, 유리하게는 연료 전지를 관리하는 전자 모듈(E25)을 본 발명에 따른 단부판에 근접하게 또는 단부판 상에 설치하는 것이 가능하다. 바람직하게는, 본 발명에 따른 단부판은 또한 전자 관리 모듈(E25)을 외부적으로 연결하는 다중-핀 커넥터(C4)를 지지한다. 제어 유닛(E25)은 구조 블록(B1)의 상부에 위치된다. 이것은 다양한 센서[비-제한적인 목록: 압력 센서(E3h, E3o), 전류 측정 센서(E21), 수소 속도 검출기(E26) 등]로부터 정보를 수신한다. 제어 유닛은 이 정보를 수집하고 다양한 유닛[압력 조절 코일(E2h, E2o), 퍼징 솔레노이드 밸브(E10h, E10o), 펌프 모터(E14), 안전 접촉기(E22)]에 작용한다. 바람직하게는, 본 발명에 따른 단부판은 연료 전지에 의해 전달되는 전류를 위해 설계되는 2개의 전력 커넥터(C3)를 또한 포함한다. 마지막으로, 양호한 실시예에 따르면, 모든 전기 커넥터 그리고 가스 또는 냉매 공급 커플링은 판과 이것을 수용하도록 설계되는 지지부(S) 사이에서의 1회의 선형 상대 접근 이동에 의해 함께 결합될 수 있도록 구성된다(도5).

도14는 단부판(B') 및 단부판(b')의 양쪽이 전지에 의해 사용되는 유체를 위한 관리 요소를 포함하는 본 발명의 변형 실시예를 도시하고 있다. 예컨대, 냉매의 관리부가 단부판들 중 하나 내에 통합되고, 가스의 관리부가 다른 단부판 내에 통합된다. 이것은 도15 및 도16에 도시된 것과 같이 서모스탯(thermostat)(E29w) 그리고 냉매를 위한 순환 펌프(E30w)의 설치를 용이하게 할 수 있다. 도15는 전지가 냉각되어야 할 때의 서모스탯(E29w)의 구성을 개략적으로 도시하고 있다. 적층체(A)를 통과한 냉매는 방열기로 외부적으로 복귀된다. 도16은 전지가 냉각된 때의 서모스탯(E29w)의 구성을 도시하고 있다. 적층체를 통과한 냉매는 그 후속 가열을 균일하게 하기 위해 적층체 내의 폐쇄 회로 내에서만 순환하도록 펌프에 의해 직접적으로 수집된다.

결론적으로, 본 발명의 이익은 특히 부수적인 산업적인 제조 비용과 별개로 모두가 신뢰성 부족의 원인인 많은 커플링, 연결부, 밀봉부 또는 용접부의 제거에 있다는 것이 강조되어야 한다. 유체 또는 유체들을 위한 관리 시스템 또는 시스템들의 레이아웃은 본 발명의 주제와 관련이 적다. 본 출원인에 따르면, 여기에서 설명된 컴팩트한 시스템 판을 제조하는 원리는, 모두가 아니고 일부의 요소가 이러한 단부판에 대해 통합 또는 장착되지 않는다는 것을 의미하더라도, 많은 유체 관 리 시스템 계획과 양립 가능한 것처럼 보인다. 본 발명은 또한 예컨대 엘보-레버 시스템(elbow-lever system) 등의 판과 적층체 사이에 충분한 접촉 압력을 일으킬 수 있는 신속-끼움 시스템(quick-fit system)에 의한 연결을 제공함으로써 단부판 또는 판을 재생하면서 전기 화학 전지의 적층체의 교체를 용이하게 한다. 본 발명에 따른 시스템 판은 또한 개별 전지의 2개의 적층체를 연결하고 이들 사이에 삽입되도록 변형될 수 있다.

Claims

개별 전지의 적층체에 대해 지지되도록 설계되는 내부 표면(B10), 내부 표면에 대향하는 외부 표면(B11), 그리고 1개 이상의 주연 표면(B12)을 갖는 구조 블록(B1)을 포함하는 연료 전지용 단부판(B)으로서, 내부 표면은 전지 내부측에 위치되는 가스 회로로의 공급을 위해 설계되는 적어도 2개의 오리피스(P5, P7)를 갖고, 구조 블록(B1)은 제1 챔버(P1) 및 상기 챔버(P1)의 벽에서 종료되는 공급 덕트(P2)를 포함하는, 연료 전지용 단부판(B)이며,

· 제1 챔버(P1)는 내부 표면(B10)과 외부 표면(B11) 사이에 제공되고, 내부 표면(B10) 및 외부 표면(B11) 측에서 구조 블록(B1)의 벽(P10)에 의해 한정되고, 챔버는 내부 표면(B10)에 평행하게 연장되고, 챔버(P1)는 주연 표면(B12) 상으로 개방되고, 챔버(P1)는 주연 표면(B12) 상에 장착되는 적어도 1개의 플러그(E12)에 의해 한정되고;

· 재순환 본체(E6)가 챔버(P1) 내부측으로 끼워지고 공급 덕트(P2)의 종료 지점에 위치되며, 재순환 본체(E6)는 하나의 오리피스(P5)에서 종료되는 가스 재순환 부분(P11)과 다른 오리피스(P7)에서 종료되는 공급 부분(P12)으로 챔버(P1)를 분리하기 위해 챔버의 벽 상에 기밀식으로 장착되고, 재순환 본체(E6)는 공급 덕트(P2)로부터 유래하는 새로운 가스와 재순환 부분(P11)으로부터 유래하는 가스를 혼합하고 혼합물이 다른 오리피스(P7)로 안내될 수 있게 하는 혼합 요소를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료 전지용 단부판.
제1항에 있어서, 챔버(P1)는 전체의 구조 블록(B1)을 통과하고, 대향하는 주연 표면(B12)들 상으로 개방되며, 챔버(P1)는 주연 표면(B12) 중 하나 상에 각각 장착되는 2개의 폐쇄부(E12)에 의해 한정되는 연료 전지용 단부판.
제1항 또는 제2항에 있어서, 모든 공급 및 배출 덕트(P2, P3)는 내부 표면(B10)과 외부 표면(B11) 사이에 제공되고, 내부 표면(B10)에 평행하게 연장되고, 챔버(P1)에서와 같은 주연 표면(B12) 상으로 개방되는 연료 전지용 단부판.
제1항 또는 제2항에 있어서, 챔버(P1h)는 재순환 본체(E6h)에 대향하는 그 단부에서 집수 리셉터클(E7h)에 의해 한정되고, 집수 리셉터클(E7h) 내부측으로 끼워지고 퍼징 솔레노이드 밸브(E10h)에 연결되는 퍼징 딥 파이프(E27)를 포함하는 연료 전지용 단부판.
제1항 또는 제2항에 있어서, 챔버(P1o)는 재순환 본체에 대향하는 그 단부에서 집수 리셉터클(E7o)에 의해 한정되고, 생성된 물을 배출하는 딥 파이프(E19)를 포함하며, 딥 파이브(E19)의 개구는 부표(E17)에 의해 제어되는 연료 전지용 단부판.
제1항 또는 제2항에 있어서, 퍼징 오리피스 상으로 개방되는 보조 덕트(P3)를 포함하며, 상기 보조 덕트는 공급 덕트(P2)에 실질적으로 평행하게 배열되고, 적어도 압력 릴리프 밸브(E1)를 통해 공급 덕트(P2)에 연결되는 연료 전지용 단부판.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 구조 블록은 제2 챔버를 포함하며, 하나의 챔버(P1h)와 결합된 가스 회로는 수소 가스 회로이고 다른 챔버(P1o)와 결합된 가스 회로는 공기 또는 산소 회로인 연료 전지용 단부판.
개별 전지의 적층체에 대해 지지되도록 설계되는 내부 표면(B10)을 갖는 구조 블록(B1)을 포함하는 연료 전지용 단부판(B)으로서, 내부 표면은 전지 내부측에 위치되는 냉매 회로에 연결되도록 설계되는 적어도 2개의 오피리스(P5w, P7w)를 갖는, 연료 전지용 단부판(B)이며,

구조 블록(B1)은 냉매의 공급기를 형성하는 챔버(P1w)를 포함함으로써,

· 공급기-형성 챔버가 구조 블록(B1)의 1개 이상의 벽에 의해 한정되는 구성;

· 공급기-형성 챔버가 2개의 오리피스 사이에서 연장하는 구성;

· 삽입체(E11w)가 챔버의 벽에 대해 기밀식으로 공급기-형성 챔버 내부측으로 위치되어 끼워지고, 상기 오리피스로 선택적으로 냉매를 순환시키는 것을 가능케 하는 수단을 포함하는 구성을 가능케 하는 것을 특징으로 하는 연료 전지용 단 부판.
제8항에 있어서, 챔버(P1w)는 주연 표면(B12) 상에 끼워지는 적어도 1개의 폐쇄부(E12w)에 의해 한정되는 연료 전지용 단부판.
제8항 또는 제9항에 있어서, 삽입체(E11w)는 챔버(P1w)를 그 단부들 중 하나에서 차단하는 폐쇄부를 형성하는 연료 전지용 단부판.
제8항 또는 제9항에 있어서, 삽입체(E11w)는 오리피스(P5w) 및 커플링(C2w)과 연통하는 내부 챔버(P60w)를 포함하는 연료 전지용 단부판.
제11항에 있어서, 다수개의 오리피스를 포함하는 벽을 갖는 튜브(E61w)가 삽입체(E11w) 상에 끼워지고, 공급기-형성 챔버의 전체 길이에 걸쳐 연장되는 연료 전지용 단부판.
제8항 또는 제9항에 있어서, 냉매 공급기-형성 챔버(P1w)에 추가하여,

개별 전지의 적층체에 대해 지지되도록 설계되는 내부 표면(B10), 내부 표면에 대향하는 외부 표면(B11), 그리고 1개 이상의 주연 표면(B12)을 갖는 구조 블록(B1)을 포함하는 연료 전지용 단부판(B)의 구성으로서, 내부 표면은 전지 내부측에 위치되는 가스 회로로의 공급을 위해 설계되는 적어도 2개의 오리피스(P5, P7)를 갖고, 구조 블록(B1)은 제1 챔버(P1) 및 상기 챔버(P1)의 벽에서 종료되는 공급 덕트(P2)를 포함하고,

· 제1 챔버(P1)는 내부 표면(B10)과 외부 표면(B11) 사이에 제공되고, 내부 표면(B10) 및 외부 표면(B11) 측에서 구조 블록(B1)의 벽(P10)에 의해 한정되고, 챔버는 내부 표면(B10)에 평행하게 연장되고, 챔버(P1)는 주연 표면(B12) 상으로 개방되고, 챔버(P1)는 주연 표면(B12) 상에 장착되는 적어도 1개의 플러그(E12)에 의해 한정되고;

· 재순환 본체(E6)가 챔버(P1) 내부측으로 끼워지고 공급 덕트(P2)의 종료 지점에 위치되며, 재순환 본체(E6)는 하나의 오리피스(P5)에서 종료되는 가스 재순환 부분(P11)과 다른 오리피스(P7)에서 종료되는 공급 부분(P12)으로 챔버(P1)를 분리하기 위해 챔버의 벽 상에 기밀식으로 장착되고, 재순환 본체(E6)는 공급 덕트(P2)로부터 유래하는 새로운 가스와 재순환 부분(P11)으로부터 유래하는 가스를 혼합하고 혼합물이 다른 오리피스(P7)로 안내될 수 있게 하는 혼합 요소를 포함하는, 연료 전지용 단부판의 구성을 가능케 하는 제1 챔버(P1h) 및 제2 챔버(P1o)를 포함하는 연료 전지용 단부판.
제1항, 제2항, 제8항, 및 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 연료 전지에 의해 전달되는 전류를 위해 설계되는 2개의 전력 커넥터(C3)를 더 포함하는 연료 전지용 단부판.
제1항, 제2항, 제8항, 및 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 모든 전기 커넥터 및 가스 또는 냉매 공급 커플링은 상기 판과 이것을 수용하도록 설계되는 지지부 사이에서의 선형 상대 접근 이동에 의해 결합될 수 있도록 구성되는 것을 특징으로 하는 연료 전지용 단부판.
교대로 배열되는 양극 판 및 이온 교환 멤브레인의 적층체(A)를 포함하는 연료 전지(FC)이며, 적층체(A)는 제1항, 제2항, 제8항, 및 제9항 중 어느 한 항에 따른 단부판들 중 하나인 2개의 단부판(B, C) 사이에 고정되는 연료 전지.
제16항에 있어서, 임의의 동작 파라미터를 제어하는 요소가 단부판들 중 하나 상에 끼워지거나 그 안에 통합되는 연료 전지.
제17항에 있어서, 전지에 의해 소모되지 않은 가스를 재생하는 요소가 단부판들 중 하나 상에 끼워지거나 그 안에 통합되는 연료 전지.
제18항에 있어서, 전지에 의해 생성된 물을 제거하는 요소가 단부판들 중 하나 상에 끼워지거나 그 안에 통합되는 연료 전지.
제16항에 있어서, 냉매를 분배하는 요소가 단부판들 중 하나 상에 끼워지거나 그 안에 통합되는 연료 전지.