KR101290575B1 - Fuel cell stack including volume change material - Google Patents

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KR101290575B1 KR1020120153385A KR20120153385A KR101290575B1 KR 101290575 B1 KR101290575 B1 KR 101290575B1 KR 1020120153385 A KR1020120153385 A KR 1020120153385A KR 20120153385 A KR20120153385 A KR 20120153385A KR 101290575 B1 KR101290575 B1 KR 101290575B1
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이주형
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Abstract

PURPOSE: A fuel cell stack is provided to absorb heat generated from a stack, and to transfers pressure to a main body by volume change material which expands the volume thereof, thereby coupling stacks without coupling rods. CONSTITUTION: A fuel cell stack (100) with a plurality of laminated unit cells comprises an end plate (113) for supporting both sides of the cells; and a volume change material (120) disposed on one side of the end plate. The volume change material is one or more selected from benzocyclobutene, brass, Douglas-fir, ethanol, gasoline, Kapton, stainless steel, water, and concrete.

Description

ＶＣＭ을 포함하는 연료전지 스택{Fuel cell stack including volume change material}Fuel cell stack including VMC {Fuel cell stack including volume change material}

본 발명은 스택에서 발생되는 열을 흡수하면 부피가 팽창하는 VCM을 포함하는 연료전지 스택에 관한 것이다.
The present invention relates to a fuel cell stack including a VCM that expands in volume when absorbing heat generated from the stack.

연료전지는 산화에 의해서 생기는 화학에너지를 직접 전기에너지로 변환시키는 전지를 말한다. 연료전지는 화학전지와 달리 반응물이 외부에서 연속적으로 공급되고 반응생성물이 계 외로 제거된다.A fuel cell is a battery that directly converts chemical energy generated by oxidation into electrical energy. Unlike chemical cells, fuel cells are continuously supplied with reactants from outside, and reaction products are removed from the system.

연료전지의 가장 대표적 형태는 수소-산소 연료전지이고, 연료전지는 작동온도에 따라 고온형과 저온형으로 나뉜다(300 ℃이상은 고온형, 이하는 저온형). 상기 연료전지의 형태는 발전효율의 향상을 꾀한 것이나, 귀금속 촉매를 사용하지 않는 고온형의 용융탄산염연료전지를 제2세대, 보다 높은 효율로 발전을 하는 고체전해질 연료전지를 제3세대의 연료전지라고 한다.The most representative type of fuel cell is a hydrogen-oxygen fuel cell, and the fuel cell is divided into a high temperature type and a low temperature type according to the operating temperature (high temperature type above 300 ° C, and low temperature type below). The fuel cell is designed to improve the power generation efficiency, but the high-temperature molten carbonate fuel cell that does not use a noble metal catalyst is the second generation, and the third-generation fuel cell is a solid electrolyte fuel cell that generates power with higher efficiency. It is called.

연료전지에서는 연료 중 수소와 공기중 산소가 전기 화학 반응에 의해 직접 발전이 이루어지는데, 먼저 연료극(anode)에 공급된 수소는 수소이온과 전자로 분리되고, 수소 이온은 전해질층을 통해 공기극(cathode)으로 이동하며 전자는 외부회로를 통해 공기극으로 이동하고, 공기극 쪽에서 산소이온과 수소이온이 만나 반응생성물(물)이 생성된다.In a fuel cell, hydrogen in fuel and oxygen in air are directly generated by an electrochemical reaction. First, hydrogen supplied to an anode is separated into hydrogen ions and electrons, and hydrogen ions are cathode through an electrolyte layer. The electrons move to the cathode through an external circuit, and oxygen ions and hydrogen ions meet at the cathode to form a reaction product (water).

연료전지는 대표적인 저공해 고효율 에너지원으로서, 동력원의 시스템 효율이 50% 이상이고, NOx, SOx 등의 유해 가스의 배출이 1% 이하인 청정 고효율 발전 시스템이다. 또한 연료전지는 차세대 에너지원으로서 석유에너지 이외에 수소, 석탄가스, 천연가스, 메탄올 등의 다양한 연료를 이용하여 발전할 수 있다는 장점이 있다.A fuel cell is a representative low pollution and high efficiency energy source, which is a clean high efficiency power generation system having a system efficiency of a power source of 50% or more and emission of harmful gases such as NOx and SOx of 1% or less. In addition, fuel cells have the advantage of being able to generate power using various fuels such as hydrogen, coal gas, natural gas, methanol, etc. as a next generation energy source.

연료전지 중 고분자 전해질형 연료전지에는 통상 단위 셀을 여러 개 포갠 적층구조가 채택된다. 연료전지의 운전시에는 전력발생과 같이 발열이 일어나므로 적층전지에서는 단위 셀의 수 셀마다 냉각판을 설치하여, 전지온도를 일정하게 유지할 필요가 있다.Among the fuel cells, a polymer electrolyte fuel cell generally adopts a stacked structure in which several unit cells are stacked. In the operation of a fuel cell, heat is generated like electric power generation. Therefore, in a laminated battery, it is necessary to provide a cooling plate for each cell of a unit cell to maintain a constant battery temperature.

종래의 연료전지 스택의 구조는 도 1에 도시된 바와 같다. 일반적으로 단위 셀을 여러 개 포갠 연료전지 스택(10)이라고 불리는 적층체는, 막ㆍ전극접합체(11)와 표면에 가스유로를 설치한 세퍼레이터판(12)을 교대로 적층하고, 그 양 끝단에 발전된 전력을 추출하는 집전판(13) 및 절연판(14)을 배치하여, 이들을 앤드 플레이트(15)에 의해서 협지(挾持)하는 구조로 이루어져 있다.The structure of the conventional fuel cell stack is shown in FIG. In general, a stack called a fuel cell stack 10 including several unit cells alternately stacks a membrane / electrode assembly 11 and a separator plate 12 provided with a gas flow path on the surface thereof, and at both ends thereof. The collector plate 13 and the insulation plate 14 which extract | generate the generated electric power are arrange | positioned, and it consists of a structure which clamps these by the end plate 15. As shown in FIG.

이러한 연료전지 스택은 대부분 복잡한 장치 또는 체결봉을 이용하여 체결되므로 생산성이 떨어지고 제조비용이 상승할 수 있다.
Most of these fuel cell stacks are fastened using complicated devices or fastening rods, which may reduce productivity and increase manufacturing costs.

한국공개특허 제2011-0054604호Korean Patent Publication No. 2011-0054604 한국등록특허 제0986456호Korean Registered Patent No.0986456 한국공개특허 제2004-0086711호Korean Patent Publication No. 2004-0086711

본 발명의 목적은 스택에서 발생되는 열을 흡수하면 부피가 팽창하는 VCM을 포함하여 본체에 압력을 전달함으로써 자연스럽게 체결되는 연료전지 스택을 제공하는데 있다.
It is an object of the present invention to provide a fuel cell stack that is naturally fastened by transferring pressure to a body, including a VCM, which expands in volume when absorbing heat generated from the stack.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 VCM을 포함하는 연료전지 스택은 다수의 단위 셀이 적층된 연료전지 스택으로서, 상기 적층된 셀의 양 측면을 지지하기 위하여 구비된 앤드 플레이트 및 상기 앤드 플레이트의 일면에 구비되는 부피변환물질(VCM: Volume Change Material)을 포함할 수 있다.A fuel cell stack including a VCM of the present invention for achieving the above object is a fuel cell stack in which a plurality of unit cells are stacked, and the end plate and the end plate provided to support both sides of the stacked cells. It may include a volume change material (VCM) provided on one surface.

또한, 상기 VCM의 일면에 VCM을 보호하는 VCM 커버를 더 포함할 수 있다.In addition, one surface of the VCM may further include a VCM cover for protecting the VCM.

상기 VCM은 별개의 유닛(Unit) 형태로 구비될 수 있으며, VCM 유닛은 앤드 플레이트의 중심부에 구비되는 것이 바람직하다.The VCM may be provided in the form of a separate unit, and the VCM unit is preferably provided at the center of the end plate.

상기 VCM 유닛은 다수의 소형 유닛으로 분할되어 구비될 수 있다.The VCM unit may be divided into a plurality of small units.

상기 VCM은 벤조사이클로부텐, 브라스, 더글라스퍼(douglas-fir), 에탄올, 가솔린, 캡톤, PVC, 고무, 스테인리스 강, 물, 콘크리트, 철, 마그네슘, 금, 은, 니켈, 구리, 티타늄, 아연, 알루미늄 및 이들의 합금에서 선택된 1종 이상일 수 있다.The VCM is benzocyclobutene, brass, douglas-fir, ethanol, gasoline, Kapton, PVC, rubber, stainless steel, water, concrete, iron, magnesium, gold, silver, nickel, copper, titanium, zinc, It may be at least one selected from aluminum and alloys thereof.

또한, 상기 VCM은 MgCl2ㆍ6H2O, Al2(SO4)3ㆍ10H2O, NH4Al(SO4)2ㆍ12H2O, KAl(SO4)2ㆍ12H2O, Mg(SO3)2ㆍ6H2O, SrBr2ㆍ6H2O, Sr(OH)2ㆍ8H2O, Ba(OH)2ㆍ8H2O, Al(NO3)2ㆍ9H2O, Fe(NO3)2ㆍ6H2O, NaCH2S2O2ㆍ5H2O, Ni(NO3)2ㆍ6H2O, Na2S2O2ㆍ5H2O, ZnSO4ㆍ7H2O, CaBr2ㆍ6H2O, Zn(NO3)2ㆍ6H2O, Na2HPO4ㆍ12H2O, Na2CO3ㆍ10H2O, Na2SO4ㆍ10H2O, LiNO2ㆍ3H2O 및 CaCl2ㆍ6H2O로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상일 수 있다.In addition, the VCM is MgCl 2 6H 2 O, Al 2 (SO 4 ) 3 10H 2 O, NH 4 Al (SO 4 ) 2 12H 2 O, KAl (SO 4 ) 2 12H 2 O, Mg ( SO 3 ) 2 ㆍ 6H 2 O, SrBr 2 ㆍ 6H 2 O, Sr (OH) 2 8H 2 O, Ba (OH) 2 8H 2 O, Al (NO 3 ) 2 ㆍ 9H 2 O, Fe (NO 3 ) 2 ㆍ 6H 2 O, NaCH 2 S 2 O 2 ㆍ 5H 2 O, Ni (NO 3 ) 2 ㆍ 6H 2 O, Na 2 S 2 O 2 ㆍ 5H 2 O, ZnSO 4 ㆍ 7H 2 O, CaBr 2 6H 2 O, Zn (NO 3 ) 2 6H 2 O, Na 2 HPO 4 12H 2 O, Na 2 CO 3 10H 2 O, Na 2 SO 4 10H 2 O, LiNO 2 3H 2 O and It may be at least one selected from the group consisting of CaCl 2 .6H 2 O.

또한, 상기 VCM은 C12H26, C14H30, C16H34, C18H38, C19H40, C20H42, C21H44, C22H46, C24H50, C26H54, C27H56, C28H58 및 C30H62로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상일 수 있다.In addition, the VCM is C 12 H 26 , C 14 H 30 , C 16 H 34 , C 18 H 38 , C 19 H 40 , C 20 H 42 , C 21 H 44 , C 22 H 46 , C 24 H 50 , It may be one or more selected from the group consisting of C 26 H 54 , C 27 H 56 , C 28 H 58 and C 30 H 62 .

상기한 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명의 VCM을 포함하는 연료전지 스택은 다수의 단위 셀이 적층된 연료전지 스택으로서, 상기 적층된 셀의 양 측면을 지지하기 위하여 구비되며, 부피변환물질(VCM, Volume Change Material)을 포함하는 앤드 플레이트를 포함할 수 있다.A fuel cell stack including a VCM of the present invention for achieving the above another object is a fuel cell stack in which a plurality of unit cells are stacked, and is provided to support both sides of the stacked cells, and has a volume conversion material (VCM). And an end plate including a volume change material).

상기 앤드 플레이트의 일면에 VCM을 보호하는 VCM 커버를 더 포함할 수 있다.One side of the end plate may further include a VCM cover for protecting the VCM.

상기 VCM은 별개의 유닛(Unit) 형태로 앤드 플레이트 내부에 장착될 수 있으며, VCM 유닛은 다수의 소형 유닛으로 분할되어 구비될 수 있다.The VCM may be mounted inside the end plate in the form of a separate unit, and the VCM unit may be divided into a plurality of small units.

상기 VCM은 벤조사이클로부텐, 브라스, 더글라스퍼(douglas-fir), 에탄올, 가솔린, 캡톤, PVC, 고무, 스테인리스 강, 물, 콘크리트, 철, 마그네슘, 금, 은, 니켈, 구리, 티타늄, 아연, 알루미늄 및 이들의 합금에서 선택된 1종 이상일 수 있다.The VCM is benzocyclobutene, brass, douglas-fir, ethanol, gasoline, Kapton, PVC, rubber, stainless steel, water, concrete, iron, magnesium, gold, silver, nickel, copper, titanium, zinc, It may be at least one selected from aluminum and alloys thereof.

또한, 상기 VCM은 MgCl2ㆍ6H2O, Al2(SO4)3ㆍ10H2O, NH4Al(SO4)2ㆍ12H2O, KAl(SO4)2ㆍ12H2O, Mg(SO3)2ㆍ6H2O, SrBr2ㆍ6H2O, Sr(OH)2ㆍ8H2O, Ba(OH)2ㆍ8H2O, Al(NO3)2ㆍ9H2O, Fe(NO3)2ㆍ6H2O, NaCH2S2O2ㆍ5H2O, Ni(NO3)2ㆍ6H2O, Na2S2O2ㆍ5H2O, ZnSO4ㆍ7H2O, CaBr2ㆍ6H2O, Zn(NO3)2ㆍ6H2O, Na2HPO4ㆍ12H2O, Na2CO3ㆍ10H2O, Na2SO4ㆍ10H2O, LiNO2ㆍ3H2O 및 CaCl2ㆍ6H2O로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상일 수 있다.In addition, the VCM is MgCl 2 6H 2 O, Al 2 (SO 4 ) 3 10H 2 O, NH 4 Al (SO 4 ) 2 12H 2 O, KAl (SO 4 ) 2 12H 2 O, Mg ( SO 3 ) 2 ㆍ 6H 2 O, SrBr 2 ㆍ 6H 2 O, Sr (OH) 2 8H 2 O, Ba (OH) 2 8H 2 O, Al (NO 3 ) 2 ㆍ 9H 2 O, Fe (NO 3 ) 2 ㆍ 6H 2 O, NaCH 2 S 2 O 2 ㆍ 5H 2 O, Ni (NO 3 ) 2 ㆍ 6H 2 O, Na 2 S 2 O 2 ㆍ 5H 2 O, ZnSO 4 ㆍ 7H 2 O, CaBr 2 6H 2 O, Zn (NO 3 ) 2 6H 2 O, Na 2 HPO 4 12H 2 O, Na 2 CO 3 10H 2 O, Na 2 SO 4 10H 2 O, LiNO 2 3H 2 O and It may be at least one selected from the group consisting of CaCl 2 .6H 2 O.

또한, 상기 VCM은 C12H26, C14H30, C16H34, C18H38, C19H40, C20H42, C21H44, C22H46, C24H50, C26H54, C27H56, C28H58 및 C30H62로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상일 수 있다.
In addition, the VCM is C 12 H 26 , C 14 H 30 , C 16 H 34 , C 18 H 38 , C 19 H 40 , C 20 H 42 , C 21 H 44 , C 22 H 46 , C 24 H 50 , It may be one or more selected from the group consisting of C 26 H 54 , C 27 H 56 , C 28 H 58 and C 30 H 62 .

본 발명의 VCM을 포함하는 연료전지 스택은 스택에서 발생되는 열을 흡수하여 부피가 팽창하는 VCM에 의하여 본체에 압력이 전달되어 복잡한 체결봉 없이 스택을 체결할 수 있다. 상기와 같이 별도의 장치 없이 스택을 체결할 수 있으므로 연료전지 스택의 생산성을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라 제조비용을 절감할 수 있다.The fuel cell stack including the VCM of the present invention absorbs heat generated from the stack, and the pressure is transmitted to the main body by the VCM which expands in volume to fasten the stack without a complicated fastening rod. Since the stack can be fastened without a separate device as described above, the productivity of the fuel cell stack can be improved as well as the manufacturing cost can be reduced.

연료전지 스택의 조립 시 VCM에 의하여 압력이 전달되지 않은 상태이므로 연료전지 스택의 조립이 용이하다.
When assembling the fuel cell stack, since the pressure is not transmitted by the VCM, the assembly of the fuel cell stack is easy.

도 1은 종래의 쿨런트를 이용하는 고분자 전해질형 연료전지 스택의 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 연료전지 스택의 분해 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 연료전지 스택의 단면도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따라 제조된 연료전지 스택의 분해 사시도이다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따라 제조된 연료전지 스택의 분해 사시도이다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따라 제조된 연료전지 스택의 분해 사시도이다.1 is a cross-sectional view of a polymer electrolyte fuel cell stack using a conventional coolant.
2 is an exploded perspective view of a fuel cell stack manufactured according to an embodiment of the present invention.
3 is a cross-sectional view of a fuel cell stack manufactured according to an embodiment of the present invention.
4 is an exploded perspective view of a fuel cell stack manufactured according to another embodiment of the present invention.
5 is an exploded perspective view of a fuel cell stack manufactured according to another embodiment of the present invention.
6 is an exploded perspective view of a fuel cell stack manufactured according to another embodiment of the present invention.

본 발명은 스택에서 발생되는 열을 흡수하면 부피가 팽창하는 VCM을 포함하는 연료전지 스택에 관한 것이다.The present invention relates to a fuel cell stack including a VCM that expands in volume when absorbing heat generated from the stack.

VCM(부피변환물질, Volume Change Material)은 열을 흡수하면 부피가 팽창하는 물질을 의미한다.
VCM (Volume Change Material) refers to a material that expands in volume when heat is absorbed.

이하, 본 발명을 상세하게 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail.

본 발명은 다수의 단위 셀이 적층된 연료전지 스택으로서, 상기 적층된 셀의 양 측면을 지지하기 위하여 구비된 앤드 플레이트 및 부피변환물질(VCM: Volume Change Material)을 포함하는 연료전지 스택을 제공한다. 이때 상기 VCM은 상기 앤드 플레이트의 일면에 구비될 수도 있고, 앤드 플레이트의 내부에 장착될 수도 있다.The present invention provides a fuel cell stack in which a plurality of unit cells are stacked, and includes an end plate and a volume change material (VCM) provided to support both sides of the stacked cells. . In this case, the VCM may be provided on one surface of the end plate, or may be mounted inside the end plate.

본 발명의 연료전지 스택과 같이, 앤드 플레이트의 일면 또는 내부에 VCM을 구비하면, VCM의 특성에 의해 스택 외부로 발생되는 열을 VCM이 흡수하여 부피가 팽창함에 따라 본체의 양쪽에서 본체에 압력이 전달되어 복잡한 체결봉 없이 스택을 체결할 수 있다. 만약, 앤드 플레이트의 일면 또는 내부에 VCM이 구비되지 않은 경우에는 스택을 체결하는데 많은 시간과 비용이 소요될 수 있다.As in the fuel cell stack of the present invention, when the VCM is provided on one side or the inside of the end plate, the VCM absorbs heat generated outside the stack due to the characteristics of the VCM, and as the volume expands, pressure is applied to the main body on both sides of the main body. It can be delivered to fasten the stack without complicated fastening rods. If the VCM is not provided on one side or inside of the end plate, it may take a lot of time and money to fasten the stack.

상기와 같이 본체에 가해지는 압력은 VCM의 재료 및 사용량으로 조절할 수 있다. VCM의 사용량은 압력의 조건에 따라 달라질 수 있으며, VCM의 재료로는 상이 변환되는 무기물계와 파라핀계를 사용할 수도 있지만 연료전지 스택의 운전 온도에 의하여 부피가 팽창하는 열팽창계수가 큰 물질을 선정하는 것이 바람직하다. 열팽창계수가 큰 물질(기준: 용량계수가 33.3이상)로는 알루미늄, 벤조사이클로부텐, 브라스, 구리, 더글라스퍼(douglas-fir), 에탄올, 가솔린, 철, 캡톤, 마그네슘, PVC, 고무, 은, 스테인레스강, 물, 콘크리트, 금, 니켈, 티타늄, 아연 및 이들의 합금으로 이루어진 군에서 선택된 1종을 들 수 있다. 하기 표 1에 열팽창계수가 큰 물질의 물성을 기재하였다. The pressure applied to the main body as described above can be adjusted by the material and the amount of VCM. The amount of VCM used may vary depending on the pressure conditions, and the materials of VCM may be inorganic or paraffinic phases, but the material having a large coefficient of thermal expansion in which the volume expands according to the operating temperature of the fuel cell stack may be selected. It is preferable. Materials with large coefficients of thermal expansion (reference: 33.3 and higher) have aluminum, benzocyclobutene, brass, copper, douglas-fir, ethanol, gasoline, iron, Kapton, magnesium, PVC, rubber, silver, stainless And one selected from the group consisting of steel, water, concrete, gold, nickel, titanium, zinc, and alloys thereof. Table 1 below describes the physical properties of the material having a high coefficient of thermal expansion.

구분division 선팽창률(linear coefficient, 20 ℃, 10-6/℃)Linear coefficient (linear coefficient, 20 ℃, 10 -6 / ℃) 용량계수(volumetric coefficient, 20 ℃, 10-6/℃)Volumetric coefficient (volumetric coefficient, 20 ℃, 10 -6 / ℃) 알루미늄(aluminium)Aluminum 2323 6969 벤조사이클로부텐
(benzocuclobutene)Benzocyclobutene
(benzocuclobutene) 4242 126126 브라스(brass)Brass 1919 5757 구리(copper)Copper 1717 5151 더글라스퍼(douglas-fir)Douglas-fir 2727 7575 더글라스퍼(douglas-fir)Douglas-fir 4545 7575 에탄올(ethanol)Ethanol (ethanol) 250250 750750 가솔린(gasoline)Gasoline 317317 950950 철(iron)Iron 11.811.8 33.333.3 캡톤(kapton)Kapton 2020 6060 마그네슘(magnesium)Magnesium 2626 7878 PVCPVC 8585 156156 고무(rubber)Rubber 7777 231231 은(silver)Silver 1818 5454 스테인레스강Stainless steel 17.317.3 51.951.9 물(water)Water 6969 207207 콘크리트(concrete)Concrete 1212 3636 금(gold)Gold 1414 4242 니켈(nickel)Nickel 1313 3939

VCM으로 용량계수가 33.3미만인 물질을 사용하는 경우에는 압력에 의하여 연료전지 스택이 체결되기 어려울 수 있다. When using a material with a capacity factor of less than 33.3 as the VCM, the fuel cell stack may be difficult to engage due to pressure.

또한, 무기물계 VCM으로는 MgCl2ㆍ6H2O, Al2(SO4)3ㆍ10H2O, NH4Al(SO4)2ㆍ12H2O, KAl(SO4)2ㆍ12H2O, Mg(SO3)2ㆍ6H2O, SrBr2ㆍ6H2O, Sr(OH)2ㆍ8H2O, Ba(OH)2ㆍ8H2O, Al(NO3)2ㆍ9H2O, Fe(NO3)2ㆍ6H2O, NaCH2S2O2ㆍ5H2O, Ni(NO3)2ㆍ6H2O, Na2S2O2ㆍ5H2O, ZnSO4ㆍ7H2O, CaBr2ㆍ6H2O, Zn(NO3)2ㆍ6H2O, Na2HPO4ㆍ12H2O, Na2CO3ㆍ10H2O, Na2SO4ㆍ10H2O, LiNO2ㆍ3H2O 및 CaCl2ㆍ6H2O로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 들 수 있으며; 파라핀계 VCM으로는 C12H26, C14H30, C16H34, C18H38, C19H40, C20H42, C21H44, C22H46, C24H50, C26H54, C27H56, C28H58 및 C30H62로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 들 수 있다.
Inorganic VCMs include MgCl 2 ㆍ 6H 2 O, Al 2 (SO 4 ) 3 ㆍ 10H 2 O, NH 4 Al (SO 4 ) 2 ㆍ 12H 2 O, KAl (SO 4 ) 2 ㆍ 12H 2 O, Mg (SO 3 ) 2 ㆍ 6H 2 O, SrBr 2 ㆍ 6H 2 O, Sr (OH) 2 ㆍ 8H 2 O, Ba (OH) 2 ㆍ 8H 2 O, Al (NO 3 ) 2 ㆍ 9H 2 O, Fe (NO 3 ) 2 ㆍ 6H 2 O, NaCH 2 S 2 O 2 ㆍ 5H 2 O, Ni (NO 3 ) 2 ㆍ 6H 2 O, Na 2 S 2 O 2 ㆍ 5H 2 O, ZnSO 4 ㆍ 7H 2 O, CaBr 2 ㆍ 6H 2 O, Zn (NO 3 ) 2 ㆍ 6H 2 O, Na 2 HPO 4 ㆍ 12H 2 O, Na 2 CO 3 ㆍ 10H 2 O, Na 2 SO 4 ㆍ 10H 2 O, LiNO 2 ㆍ 3H 2 One or more selected from the group consisting of O and CaCl 2 .6H 2 O; Paraffinic VCMs include C 12 H 26 , C 14 H 30 , C 16 H 34 , C 18 H 38 , C 19 H 40 , C 20 H 42 , C 21 H 44 , C 22 H 46 , C 24 H 50 , And at least one selected from the group consisting of C 26 H 54 , C 27 H 56 , C 28 H 58 and C 30 H 62 .

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 연료전지 스택의 분해 사시도이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 연료전지 스택의 단면도로서 이를 참조하여 설명한다.FIG. 2 is an exploded perspective view of a fuel cell stack manufactured according to an embodiment of the present invention, and FIG. 3 is a cross-sectional view of a fuel cell stack manufactured according to an embodiment of the present invention.

도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 연료전지 스택(100)은 적층된 셀(111)의 양 측면에 앤드 플레이트(113)가 구비되며, 상기 적층된 셀(111)이 구비되지 않은 앤드 플레이트(113)의 일면에는 VCM(120)이 구비되는데, 단위 셀 적층체(111)와 앤드 플레이트(113) 사이에는 절연판(112)과 집전판(115)이 배치되며, 연료 포트(114)로 상기 구성들이 모두 연결된다.As shown in Figure 2 and 3, the fuel cell stack 100 of the present invention is provided with an end plate 113 on both sides of the stacked cell 111, the stacked cell 111 is not provided. One side of the end plate 113 is provided with a VCM 120. An insulating plate 112 and a current collector 115 are disposed between the unit cell stack 111 and the end plate 113, and the fuel port 114 is disposed. Are all connected.

또한, 본 발명에서 상기 VCM(120)은 하나의 유닛(Unit) 또는 다수개의 유닛 형태로 구비될 수 있으며, 상기 앤드 플레이트(113)가 구비되지 않은 VCM(120)의 일면에 VCM을 보호하는 VCM 커버(130)를 더 포함함으로써 외부에 VCM이 노출되지 않도록 할 수 있다. 상기 VCM 커버(130)는 예컨대, 리본형태의 매듭, 밀폐용기 형태 등 다양한 형태로 디자인될 수 있다.In addition, in the present invention, the VCM 120 may be provided in the form of one unit or a plurality of units, and the VCM protects the VCM on one surface of the VCM 120 in which the end plate 113 is not provided. The cover 130 may be further included to prevent the VCM from being exposed to the outside. The VCM cover 130 may be designed in various forms, such as a knot in the form of a ribbon, a sealed container, and the like.

또한, VCM(120)은 앤드 플레이트(113)의 중심부, 예컨대 앤드 플레이트(113) 일면의 가운데 부분에 구비되는 것이 바람직한데, 만약 앤드 플레이트(113)의 중심부가 아닌 한쪽으로 치우쳐서 구비하게 되면 압력이 고르게 분산되지 못하여 연료전지의 스택(100)이 체결되지 못하며, 압력이 강하게 전달되는 부분의 고분자 전해질 막의 손상을 초래하여 연료전지의 전지성능이 감소할 수 있다.
In addition, the VCM 120 is preferably provided at the center of the end plate 113, for example, at the center of one side of the end plate 113. If the VCM 120 is provided in a direction other than the center of the end plate 113, the pressure is increased. The stack 100 of the fuel cell may not be evenly distributed and may cause damage to the polymer electrolyte membrane in a portion where pressure is strongly transmitted, thereby reducing the battery performance of the fuel cell.

도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따라 제조된 연료전지 스택의 분해 사시도이다.4 is an exploded perspective view of a fuel cell stack manufactured according to another embodiment of the present invention.

도 4에 도시된 바와 같이, 적층된 셀(111)이 구비되지 않은 앤드 플레이트(113)의 일면에 VCM 유닛(121)으로 다수개의 소형 유닛을 구비한다. 이와 같이, 다수개의 소형 유닛을 구비하면 고르게 분산된 압력이 본체(110)에 제공되어 더욱 단단하게 연료전지 스택(100)이 체결될 수 있다. 소형 유닛으로 구비되는 VCM 유닛(121)은 앤드 플레이트(113)의 일면에 접착제로 구비되거나 체결나사 등의 도구를 이용하여 구비될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.As shown in FIG. 4, the VCM unit 121 includes a plurality of small units on one surface of the end plate 113 in which the stacked cells 111 are not provided. As such, when a plurality of small units are provided, the evenly distributed pressure may be provided to the main body 110 so that the fuel cell stack 100 may be more firmly fastened. The VCM unit 121 provided as a small unit may be provided with an adhesive on one surface of the end plate 113 or by using a tool such as a fastening screw, but is not limited thereto.

다른 구성들에 대한 설명은 상기 도 2에 설명된 바와 동일하다.
The description of other configurations is the same as that described in FIG.

도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따라 제조된 연료전지 스택의 분해 사시도이다.5 is an exploded perspective view of a fuel cell stack manufactured according to another embodiment of the present invention.

도 5에 도시된 바와 같이, 연료전지 스택(100)의 앤드 플레이트(113) 내부에 VCM(120)이 장착될 수 있는 홈이 구비되어 있어 상기 홈에 VCM(120)이 장착되며, 외측으로 VCM 커버(130)가 구비되어 외부에 VCM(120)이 노출되지 않도록 한다. 상기 VCM 커버(130)는 VCM이 노출되는 것을 방지할 수 있는 정도의 크기, 예컨대 앤드 플레이트(113) 내부에 형성된 홈과 동일한 크기인 것이 바람직하다.As shown in FIG. 5, a groove in which the VCM 120 may be mounted is provided in the end plate 113 of the fuel cell stack 100 so that the VCM 120 may be mounted in the groove, and the VCM outward. The cover 130 is provided to prevent the VCM 120 from being exposed to the outside. The VCM cover 130 is preferably sized to the extent that can prevent the VCM is exposed, for example, the same size as the groove formed in the end plate 113.

다른 구성들에 대한 설명은 상기 도 2에 설명된 바와 동일하다.
The description of other configurations is the same as that described in FIG.

도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따라 제조된 연료전지 스택의 분해 사시도이다.6 is an exploded perspective view of a fuel cell stack manufactured according to another embodiment of the present invention.

도 6에 도시된 바와 같이, 연료전지 스택(100)의 앤드 플레이트(113) 내부에 다수개의 소형 유닛으로 구성된 VCM 유닛(121)이 장착될 수 있는 홈이 구비되어 있는데, 상기 홈은 칸막이에 의해 분할될 수 있다. 이에 따라 상기 VCM 유닛(121)도 칸막이로 분할된 홈에 적합한 단위 크기로 분할되어 장착된다. 또한, 상기 VCM 유닛(121)들은 앤드 플레이트(113) 내부에 장착된 후 VCM 커버(130)로 덮일 수 있다.As shown in FIG. 6, a groove in which the VCM unit 121 composed of a plurality of small units may be mounted in the end plate 113 of the fuel cell stack 100 is provided by a partition. Can be divided. Accordingly, the VCM unit 121 is also divided into a unit size suitable for the groove divided into partitions and mounted. In addition, the VCM units 121 may be mounted in the end plate 113 and then covered with the VCM cover 130.

다른 구성들에 대한 설명은 상기 도 5에 설명된 바와 동일하다.
Description of other configurations is the same as that described in FIG.

이상으로 본 발명 내용의 특정한 부분을 상세히 기술하였는바, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게, 이러한 구체적 기술은 단지 바람직한 실시양태일 뿐이며, 이에 의해 본 발명의 범위가 제한되는 것은 아니며, 본 발명의 범주 및 기술사상 범위 내에서 다양한 변경 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속하는 것도 당연하다.
Having thus described a particular portion of the present invention in detail, those skilled in the art will appreciate that these specific embodiments are merely preferred embodiments and that the scope of the present invention is not limited thereby, It will be apparent to those skilled in the art that various changes and modifications can be made within the scope of the invention, and that such modifications and variations are intended to fall within the scope of the appended claims.

11: 막전극 접합체(종래) 12: 도전성 세퍼레이트판(종래)
13: 집전판(종래) 14: 절연판(종래)
15: 앤드 플레이트(종래) 23: 쿨런트의 유로
100: 연료전지 스택 110: 본체
111: 연료전지 셀 112: 절연판
113: 앤드 플레이트 114: 연료포트
115: 집전판 120: VCM
121: VCM 유닛 130: VCM 커버11: membrane electrode assembly (conventional) 12: conductive separate plate (conventional)
13: Current collector plate (conventional) 14: Insulation plate (conventional)
15: End plate (conventional) 23: Coolant flow path
100: fuel cell stack 110: main body
111: fuel cell 112: insulating plate
113: end plate 114: fuel port
115: current collector 120: VCM
121: VCM unit 130: VCM cover

Claims (15)

다수의 단위 셀이 적층된 연료전지 스택으로서,
상기 적층된 셀의 양 측면을 지지하기 위하여 구비된 앤드 플레이트; 및
상기 앤드 플레이트의 일면에 구비되는 부피변환물질(VCM, Volume Change Material);을 포함하되,
상기 VCM은 벤조사이클로부텐, 브라스, 더글라스퍼(douglas-fir), 에탄올, 가솔린, 캡톤, 스테인리스 강, 물 및 콘크리트로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상인 것을 특징으로 하는 연료전지 스택.
A fuel cell stack in which a plurality of unit cells are stacked,
An end plate provided to support both sides of the stacked cells; And
Including; Volume Change Material (VCM) provided on one surface of the end plate;
The VCM is fuel cell stack, characterized in that at least one selected from the group consisting of benzocyclobutene, brass, Douglas (douglas-fir), ethanol, gasoline, Kapton, stainless steel, water and concrete.
제1항에 있어서,
상기 VCM의 일면에 VCM을 보호하는 VCM 커버를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지 스택.
The method of claim 1,
A fuel cell stack, characterized in that it further comprises a VCM cover to protect the VCM on one surface of the VCM.
제1항에 있어서,
상기 VCM은 별개의 유닛(Unit) 형태로 구비되는 것을 특징으로 하는 연료전지 스택.
The method of claim 1,
The VCM is a fuel cell stack, characterized in that provided in a separate unit (Unit) form.
제3항에 있어서,
상기 VCM 유닛은 앤드 플레이트의 중심부에 구비되는 것을 특징으로 하는 연료전지 스택.
The method of claim 3,
The VCM unit is a fuel cell stack, characterized in that provided in the center of the end plate.
제3항에 있어서,
상기 VCM 유닛은 다수의 소형 유닛으로 분할되어 구비되는 것을 특징으로 하는 연료전지 스택.
The method of claim 3,
The VCM unit is divided into a plurality of small units provided in the fuel cell stack.
삭제delete 삭제delete 삭제delete 다수의 단위 셀이 적층된 연료전지 스택으로서,
상기 적층된 셀의 양 측면을 지지하기 위하여 구비되며, 부피변환물질(VCM, Volume Change Material)을 포함하는 앤드 플레이트를 포함하되,
상기 VCM은 벤조사이클로부텐, 브라스, 더글라스퍼(douglas-fir), 에탄올, 가솔린, 캡톤, 스테인리스 강, 물 및 콘크리트로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상인 것을 특징으로 하는 연료전지 스택.
A fuel cell stack in which a plurality of unit cells are stacked,
It is provided to support both sides of the stacked cells, including an end plate containing a volume change material (VCM),
The VCM is fuel cell stack, characterized in that at least one selected from the group consisting of benzocyclobutene, brass, Douglas (douglas-fir), ethanol, gasoline, Kapton, stainless steel, water and concrete.
제9항에 있어서,
상기 앤드 플레이트의 일면에 VCM을 보호하는 VCM 커버를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지 스택.
10. The method of claim 9,
The fuel cell stack, characterized in that it further comprises a VCM cover to protect the VCM on one surface of the end plate.
제9항에 있어서,
상기 VCM은 별개의 유닛(Unit) 형태로 앤드 플레이트 내부에 장착되는 것을 특징으로 하는 연료전지 스택.
10. The method of claim 9,
The VCM is a fuel cell stack, characterized in that mounted in the end plate in the form of a separate unit (Unit).
제11항에 있어서,
상기 VCM 유닛은 다수의 소형 유닛으로 분할되어 구비되는 것을 특징으로 하는 연료전지 스택.
12. The method of claim 11,
The VCM unit is divided into a plurality of small units provided in the fuel cell stack.
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