KR101293897B1

KR101293897B1 - 모듈형 연료전지 스택 조립체

Info

Publication number: KR101293897B1
Application number: KR1020077005400A
Authority: KR
Inventors: 피나킨 파텔; 윌리엄 우르코
Original assignee: 퓨얼 셀 에너지, 인크
Priority date: 2004-08-11
Filing date: 2005-08-09
Publication date: 2013-08-06
Also published as: CN101120472A; WO2006020572A3; JP2008510277A; KR20070049200A; EP1787351A4; US20080171257A1; US7754393B2; EP1787351A2; US20060035135A1; WO2006020572A2; US7323270B2

Abstract

본 발명은 연료전지 스택이 억제 구조체의 내부에 배치되고 가스 분배기가 상기 구조체에 제공되어 수용된 연료 및 옥시던트 가스를 스택에 분배하고 배기된 연료 및 옥시던트를 가스를 스택으로부터 수용하므로써, 스택을 통해 원하는 가스 흐름분배 및 가스 압력편차를 달성할 수 있는 모듈형 멀티스택 연료전지 조립체를 제공한다. 상기 가스 분배기는 스택에 대해 중앙에 대칭으로 배치되므로, 원하는 가스 흐름분배 및 압력편차의 실현을 자체적으로 촉진시킨다.

가스 분배기, 배관, 억제 구조체, 도관, 포위부, 커버, 압력용기, 그릴

Description

모듈형 연료전지 스택 조립체{MODULAR FUEL-CELL STACK ASSEMBLY}

본 발명은 연료전지 시스템에 관한 것으로서, 특히 멀티스택(multistack) 연료전지 시스템에 관한 것이다.

빌딩 연료전지 시스템에 있어서, 연료전지는 통상적으로 하나위에 다른 하나가 적층되어, 연료전지 스택을 형성한다. 전지의 갯수는 스택의 전력 등급을 결정하며, 시스템에 높은 전력 등급을 제공하기 위하여 다수의 연료전지 스택이 사용되며, 연료전지 스택의 출력이 조합되어 원하는 전력 출력을 제공한다.

한가지 형태의 멀티스택 연료전지 시스템에 있어서, 포위부의 내부에 수용되는 다수의 연료전지 스택을 각각 포함하는 모듈형 멀티스택 연료전지 조립체를 형성하므로써 시스템을 모듈화할 것이 제안되고 있다. 고온 연료전지 스택, 특히 탄산염 연료전지 스택을 위해 개발된 이러한 디자인의 시스템에 있어서, 사각형 또는 박스형 억제 구조체가 포위부로 사용되며, 스택은 구조체의 길이를 따라 직선형태로 정렬된다. 구조체의 내부에 있는 각각의 스택은 스택을 작동시키는데 필요한 연료 및 옥시던트 가스를 수용하기 위한 입구 매니폴드와, 스택으로부터 배기 연료 및 옥시던트 가스를 출력하기 위한 출구 매니폴드를 포함한다.

상기 억제 구조체는 관통 배관이나 도관을 통해 스택의 각각의 연료 및 옥시 던트 가스 입구 매니폴드와 연결되는 연료 및 옥시던트 가스 입구포트를 포함한다. 상기 구조체는 배관을 통해 옥시던트 및 연료가스 출구 매니폴드와 연결되기 위해 연료 및 옥시던트 가스 출구포트를 포함한다. 연료 입구포트는 연료를 각각의 포트로 분배하는 헤더 및 구조체의 길이를 따라 일렬로 정렬된다. 옥시던트 가스 입구포트를 위해 유사한 형태의 정렬이 사용된다. 연료 및 옥시던트 가스 출구포트는 모듈형 조립체로부터 배기 가스를 이송하기 위해 각각의 헤더와도 연결된다.

적절하고 균일한 흐름 분배를 보장하기 위해 또한 스택을 통해 원하는 압력편차를 달성하기 위해, 연료 및 옥시던트 가스 입구포트를 각각의 스택 입구 매니폴드에 연결하는 배관 및 도관에는 흐름 배플이 제공된다. 포위부내의 각각의 스택 및 배관은 스택을 억제 구조체로부터 단열시키기 위해 절연된다.

용기 구조체의 차가운 박스형 디자인은 연료 및 옥시던트 밀봉부를 횡단하여 압력편차를 최소화하기 위해, 억제 구조체의 외부 뿐만 아니라 내부에도 열팽창 조인트를 필요로 한다. 연료전지 스택으로부터 포위부내로의 미세한 누설을 퍼지하기 위해 질소가 제공된다.

상술한 형태의 모듈형 멀티스택 연료전지 조립체는 원하는 대로 실행되지만, 배관 및 배플에 관한 요구사항은 각각의 조립체를 복잡하고 값비싸게 한다. 단열에 관한 요구사항도 엄격하여, 각각의 조립체의 비용을 증가시킨다. 또한, 질소가스 퍼지를 위한 요구사항은 또 다른 가스 스트림을 부가시키므로써, 처리 제어에 관한 요구사항을 증가시킨다. 이러한 요소들은 설계자로 하여금 복잡하지 않으면서도 비용면에서 저렴한 설계대안을 찾게 하였다.

따라서, 본 발명의 목적은 개선된 모듈형 멀티스택 연료전지 조립체를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 스택-스택 흐름 분배 및 편차압력 요구사항이 훨씬 간단하면서도 비용면에서 효과적인 방식으로 시행될 수 있는, 모듈형 멀티스택 연료전지 조립체를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 입력포트와 출력포트 요구사항 및 배관 요구사항이 상당히 감소되는, 모듈형 멀티스택 연료전지 조립체를 제공하는 것이다.

본 발명의 목적은 조립체의 절연방식이 개선된, 모듈형 멀티스택 연료전지 조립체를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 조립체의 포위부와 이러한 포위부에 대한 연결이 간단한 모듈형 멀티스택 연료전지 조립체를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 질소 퍼지의 사용을 제거하고 단열을 최소화할 수 있으며 배관 및 관련의 팽창 조인트를 감소시킬 수 있는, 상술한 형태의 모듈형 멀티스택 연료전지 조립체를 제공하는 것이다.

본 발명의 원리에 따르면, 상술한 바와 같은 목적 및 기타 다른 목적들은 스택을 통해 원하는 가스 흐름분배 및 가스 압력편차를 실현할 수 있도록, 연료전지 스택이 억제 구조체의 내부에 배치되고, 이러한 구조체에 가스 분배기가 제공되어 수용된 연료 및 옥시던트 가스를 스택에 분배하고, 배출된 연료 가스를 상기 스택으로부터 수용하는, 모듈형 멀티스택 연료전지 조립체에 의해 달성된다. 상기 가스 분배기는 중앙에 배치되고 스택에 대해 대칭으로 정렬되므로, 원하는 균일한 가스 흐름분배 및 낮은 압력편차를 촉진시킬 수 있다.

본 발명의 다른 특징에 따르면, 상기 억제 구조체는 스택을 위한 옥시던트 가스 입력 매니폴드로서 작용하며, 각각의 스택의 단부판은 연료 및 배기된 연료와 옥시던트 가스를 스택으로부터 결합시키는 작용을 실행한다. 본 발명의 또 다른 특징은 스택 및 흐름분배 배관을 절연할 필요성을 완화시키기 위해, 억제 구조체의 내측면의 일부상에 조립체를 단열하는 단계와; 스택을 둘러싸는 상부 포위부와, 이러한 상부 포위부와 결합되고 상기 스택을 지지하는 기저부재로 억제 구조체를 형성하는 단계와; 각각의 입구 및 출구 연료와 옥시던트 가스 포트를 위해 단일의 포트를 사용하고 이러한 각각의 포트를 계단형 천이부를 갖는 외측벽으로 형성하는 단계를 포함한다.

하기에 설명되는 본 발명의 실시예에서, 상부 포위부는 접시 형태의 헤드와, 상기 헤드로부터 연장되며 둥근 또는 타원형의 압력용기인 본체를 포함한다. 상기 기저부재는 4개의 연료전지 스택을 지지하는 기저 프레임이 수용되는 기저판을 포함하며; 기저판은 두세트의 대향 스택을 갖도록 배치된다. 이에 의해, 가스 분배기는 스택의 중앙에 배치될 수 있으며, 스택에 대해 대칭으로 배치될 수 있다. 각각의 스택은 3면에 매니폴드를 가지며, 연료 가스를 위해 하나의 입구 매니폴드와, 배기 연료 가스 및 배기 옥시던트 가스를 위한 두개의 출구 매니폴드를 갖는다. 상부 포위부 자체는 각각의 스택의 제4표면을 위한 옥시던트 가스 입구 매니폴드로서 작용한다.

가스 분배기는 3개의 연속한 부분을 갖는다. 하나의 부분은 연료를 수용하여 이를 각각의 스택의 제1단부에 결합된 배관에 분배한다. 또 다른 부분들은 각각의 스택의 제2단부판 및 제1단부판에 결합된 배관을 통해, 배기 옥시던트 가스 및 배기 연료 가스를 수용한다.

억제 구조체의 절연부는 상부 포위부의 내측벽에 제공되며, 다수의 층을 포함한다. 각각의 절연층은 인접한 부분으로 나뉘어진다. 세그먼트가 인접한 위치는 층과 층이 중첩된다. 상기 층들을 포위부의 내측벽에 서로 고정하기 위해 클립 및 핀이 사용된다. 옥시던트 가스와의 직접적인 접촉을 방지하기 위해, 상기 절연부에는 얇은 시트 금속 라이너가 사용된다.

포위부 벽에서 계단형의 입구 및 출구 연료 및 옥시던트 가스 포트는 용이한 설치 및 간결함을 위해 포위부의 한쪽에 직선형태로 정렬된다.

본 발명의 기타 다른 목적과 특징 및 장점은 첨부된 도면을 참조한 하기의 상세한 설명에 의해 보다 명확하게 이해될 것이다.

도1은 억제 구조체의 상부 포위부가 정위치에 있는, 본 발명의 원리에 따른 모듈형 멀티스택 연료전지 조립체 및 가스 흐름분배기를 도시한 도면.

도2는 상부 억제 구조체가 제거된, 도1의 모듈형 멀티스택 연료전지 조립체를 도시한 도면.

도3은 억제 용기의 상부 포위부가 제거된, 도1의 조립체의 평면도.

도4는 도1의 조립체의 억제 구조체의 단면도.

도5는 도1의 연료전지 조립체의 억제 구조체를 위한 하부 지지 기저부재의 평면도.

도6은 도1의 조립체의 억제 구조체의 단면도.

도7은 도1의 가스 흐름 분배기의 사시도.

도8 내지 도10은 도1의 연료전지 조립체 및 가스 흐름 분배기의 여러 평면도를 도시한 도면.

도11은 배기 옥시던트 가스 내측 배플이 도시된, 가스 흐름 분배기의 사시도.

도12는 단단한 단부판을 갖는 종래의 연료전지 스택 조립체를 도시한 도면.

도13, 도14, 도15A 내지 도15D는 스택의 단부판을 관통하는 중공부를 상세히 도시한, 도1의 연료전지 조립체의 스택을 도시한 도면.

도16 내지 도19는 도1의 연료전지 조립체의 억제 구조체에 사용된 단열부를 상세히 도시한 도면.

도1 내지 도11은 본 발명의 원리에 따른 모듈형 멀티스택 연료전지 조립체(1)의 다양한 형태를 도시하고 있다. 조립체(1)는 대향하는 스택(2, 3) 및 대향하는 스택(4, 5)으로 도시된 다수의 유사한 연료전지 스택을 포함한다. 조립체(1)의 다른 부품이 보이도록, 도2에서는 상기 스택(2, 5)이 도시되지 않았지만, 도3과 도8 내지 도10에서는 도시되어 있다.

스택(2 내지 5)은 수직방향으로 높이방향으로 각각 연장되며, 억제 구조 체(6)의 기저부(7)에 지지된다. 상기 억제 구조체는 연료전지 스택을 둘러싸서 포위하는 상부 포위부(8)(도1에 도시)를 포함한다. 연료전지 스택에 대해 연료 및 옥시던트를 분배하기 위한 유니트로서 작용하는 가스흐름 분배기(9)는 포위부(8)에서 스택에 대해 중앙에 배치된다.

특히 도2에 도시된 바와 같이, 상기 분배기(9)는 옥시던트 배기 가스부분(11)과, 연료 입구부분(12)과, 연료 배기가스부분(13)을 포함하며; 이러한 모든 부품들은 수직 방향으로 정렬되어 있다. 또한, 분배기(9)는 각각의 연료 또는 옥시던트 성분을 분배기 부분에 결합하기 위해 배관 또는 도관을 포함한다. 특히 도2 및 도8에 도시된 바와 같이, 도관(14, 15, 16, 17)은 각각의 스택(2, 4, 3, 5)으로부터의 배기 옥시던트 가스를 옥시던트 배기가스부분(11)에 결합한다. 도관(18, 19, 21, 22)은 도9에 도시된 바와 같이 연료 입구부분(12)으로부터의 연료를 스택(4, 5, 3, 2)에 결합하며, 도관(23, 24, 25, 26)은 도10에 도시된 바와 같이 스택(4, 5, 3, 2)으로부터의 배기 연료가스를 연료 배기부분(13)에 결합한다.

분배기는 도2 및 도7에 도시된 바와 같이 또 다른 도관(27, 28, 29)을 포함한다. 도1에 있어서, 부분(11)으로부터 옥시던트 배기가스를 이송하는 도관(27)은 상부 포위부(8)에서 옥시던트 가스 배기포트(31)에 연결된다. 상부 포위부(8)에서 연료 입구포트(32)로부터 연료를 수용하는 도관(28)은 부분(12)에 연결된다. 부분(13)으로부터의 연료 배기가스를 이송하는 도관(29)은 상부 포위부에서 연료 가스 배기포트(33)에 연결된다.

도시된 경우에 있어서, 각각의 연료전지 스택(2 내지 5)은 예를 들어 용융된 탄산염 연료전지 스택 등과 같은 고온 연료전지 스택 이다.

본 발명에 따르면, 부분(11 내지 13)과 도관(18, 19, 21 내지 29)을 포함하는 분배기(9)는 스택(2 내지 5)을 통해 원하는 균일한 가스흐름 및 원하는 균일한 압력편차를 촉진시키도록 사용된다. 도시된 경우에 있어서, 이것은 분배기(9)를 스택의 중앙에 대칭으로 배치하므로써 달성된다.

특히, 연료 입구 도관(28) 및 연료 분배부분(12)은 모든 스택에 공통으로 사용되며, 분배부분(12)으로부터의 연료를 각각의 스택으로 이송하기 위해서는 길이가 동일한 도관(18, 19, 21, 22)이 사용된다. 이와 마찬가지로, 길이가 동일한 도관(14 내지 17)은 스택으로부터의 배기 옥시던트 가스를 공통의 옥시던트 배기 분배부분(11)에 결합하며, 이에 의해 가스는 공통의 도관(27)을 통해 배출된다. 또한, 길이가 동일한 도관(23 내지 26)은 스택으로부터의 연료 배기가스를 공통의 연료 배기 분배부분(13)으로 이송하며, 이에 의해 상기 가스는 공통의 도관(29)을 통해 배출된다.

연료전지 스택(2 내지 5)으로의 균일한 옥시던트 가스흐름 및 압력강하를 보장하기 위해, 배기 분배기 부분(11)은 도11에 도시된 바와 같이 도관(27)의 연속한 부분(10)을 갖는 상태로 내부로 끼워진다. 도시된 바와 같이, 상기 연속한 부분은 부분적으로 원통형 형태를 취하며, 특히 절반의 원통형 형태를 취한다.

따라서, 분배기(9)의 이러한 형상으로 인해, 연료의 흐름분배 및 옥시던트의 흐름분배가 더욱 균일해진다. 또한, 스택을 통한 가스의 압력편차도 더욱 균일해진다. 이러한 균일성을 제공하기 위해 부가의 부품에 대한 필요성은 분배기(9)를 사용하므로써 상당히 감소될 수 있다. 또한, 흐름분배에 연관된 전체적인 에너지 손실이 최소화된다.

옥시던트 및 연료의 균일한 흐름분배에 기여하는 것은 연료전지 스택(2 내지 5)의 단부판 조립체이다. 이러한 단부판은 종래 연료전지 스택의 단단한 단부판 디자인과는 상이한, 중공의 흐름 관통 디자인을 채택하고 있다. 특히, 도12는 단단한 상부 및 하부 단부판(121, 122)을 갖는 종래의 연료전지 스택(120)을 도시하고 있다. 매니폴드(123)는 공급가스를 스택(120)의 연료전지(120A)에 결합하며, 매니폴드(124)는 연료전지로부터의 배기 가스를 결합한다. 상부 및 하부 압축판(125A)을 갖는 압축 조립체(125)는 스택의 셀(cell)을 정위치에 지지시킨다. 압축판을 통해 연장되어 단부판에 연결되는 상부 및 하부 단자(126, 127)는 스택으로부터의 전기에너지의 결합을 허용한다.

도12의 종래의 스택(120)은 부분적으로는 단단한 단부판으로 인한 비대칭 매니폴드 연결부로 인해 균일한 흐름으로 제공할 수 없다. 스택(120)은 이러한 단부판으로 인해, 부가의 전기 히터를 필요로 한다.

이와는 달리, 본 발명의 각각의 연료전지 스택(2 내지 5)은 상부 및 하부 단부판 조립체(601, 701)를 포함한다. 도13 및 도14, 도15A 내지 도15D는 스택(2)을 위한 이러한 조립체를 도시하고 있다. 스택(2)과 형태가 동일한 스택(3 내지 5)은 유사한 단부판 조립체를 갖는다. 하기에 설명되는 바와 같이, 단부판 조립체(601, 701)는 길이가 동일한 도관(18, 19, 21, 22)에 의해 연료가 스택에 용이하게 결합되게 하며, 또한 배기된 옥시던트 가스 및 배기된 연료 가스가 동일한 길이의 도 관(14 내지 17) 및 동일한 길이의 도관(23 내지 26)을 통해 스택으로부터 용이하게 결합되게 한다.

도13 및 도14에 있어서, 스택(2)은 옥시던트 가스 흐름과 연관된 대향의 제1 및 제2표면(101, 102)과, 연료 가스흐름과 연관되 대향의 제3 및 제4표면(103, 104)을 포함한다. 또한, 스택(2)은 스택 표면(102, 103, 104)에 인접한 제1 내지 제3매니폴드(202, 203, 204)를 부가로 포함한다. 지지 조립체(도시않음)는 이러한 매니폴드를 스택 표면에 지지시키며, 압축판(402)을 갖는 압축 조립체(401)는 스택의 셀(2A)을 정위치에 지지하기 위하여 상부 및 하부 단부판(601, 701)을 압축한다. 압축판(402)을 통해 연장되는 상부 및 하부 단자(501, 502)는 스택으로부터 전기 출력을 얻게 한다.

도15A 및 도15B는 상부 단부판 조립체(601)를 상세히 도시하고 있다. 도시된 바와 같이, 단부판 조립체(601)는 조립체의 표면(602)에 입구 영역(603)을 갖는다. 조립체의 이러한 표면은 중첩되며, 각각의 스택의 각각의 옥시던트 배기가스 출구 매니폴드로부터 배출된 옥시던트 가스를 수용한다. 단부판 조립체(601)는 조립체를 통해 출구 영역(606)으로 연장되는 통로(604)를 형성하거나 이러한 통로를 포함한다. 상기 출구 영역(606)은 조립체의 또 다른 표면(605)에 배치되며, 도시된 바와 같이 상기 또 다른 표면은 조립체의 표면(602)과 대향한다. 출구 영역(606)은 각각의 스택으로부터 옥시던트 가스를 이송하는 분배기(9)의 도관(14)과 결합된다. 조립체(601)의 단부면(602)의 엣지는 매니폴드(202)의 밀봉부를 수용하는 밀봉영역을 형성한다. 필요할 경우, 이러한 밀봉영역은 장기간의 작동시 발생 되는 칫수 변화를 수용하기 위해, 오목한 형상부를 이용하여 연장될 수 있다.

또한, 도시된 바와 같이, 포스트(607)는 단부판 조립체(601)의 내부에 배치되어, 조립체의 상부 및 하부 표면(608, 609) 사이로 연장된다. 상기 포스트(607)는 단부판 조립체에 기계적 강도를 제공하며, 표면(608, 609) 사이에 전기접촉을 제공한다. 따라서, 단부판 조립체는 조립체의 표면(608)에 고정된 스택 단자(501)와 조립체의 표면(609)과 전기접촉된 스택의 셀 사이에 전기접촉을 제공한다.

도13과 도15A 및 도15B에 도시된 단부판 조립체의 형태에 있어서, 조립체는 중공의 사각형 본체로 도시된 바와 같이 중공 본체의 형태를 취한다. 표면(602, 605)은 본체의 대향의 측벽에 의해 형성되며, 통로(604)는 본체의 내부 공간에 의해 형성되고, 표면(608, 609)은 본체의 대향하는 상부 및 하부벽에 의해 형성된다.

단부판 조립체(601)의 전체적인 열중량(thermal mass)은 중공 형상으로 인해 감소된다. 조립체의 형태를 통한 흐름에 의해 처리 가스는 조립체를 위해 열을 제공하여 별도의 전기 히터 및 이와 연관된 기생 전력에 대한 필요성을 제거한다. 최종적인 단부판 조립체는 열응답에 있어서 연료전지 스택의 나머지에 더욱 가깝다. 전체적인 중량 및 비용은 감소되며, 연료전지 스택으로부터 사용할 수 있는 실질적인 전기 출력은 증가된다.

도14 및 도15C 내지 도15D에는 하부판 조립체(701)가 도시되어 있다. 도시된 바와 같이, 이러한 단부판 조립체는 제1표면(702)을 포함하며, 이러한 제1표면은 연료를 각각의 스택에 분배하는 분배기(9)의 도관에 결합되는 입구 영역(703)을 포함한다. 상기 표면은 배출된 연료 가스를 스택으로부터 이송하는 분배기(9)의 도관과 결합되는 출구영역(704)도 포함한다. 단부판 조립체(701)는 입구영역(703)과 결합되고 입구영역에 분배된 연료를 제2표면(706)에 이송하는 제1통로(705)를 형성한다. 단부판 조립체의 이러한 표면은 각각의 스택의 연료 입구 매니폴드에 의해 중첩된다. 입구 영역(708)을 갖는 판 조립체의 제3표면(707)은 스택의 연료 배출가스 출구 매니폴드에 의해 중첩된다. 단부판 조립체(701)는 입구영역(708)을 출구영역(704)에 결합하는 또 다른 통로(709)를 형성한다.

상기 단부판 조립체(70)는 그 내부에서 판 조립체의 대향면(712, 713) 사이에 연결되는 포스트(711)를 포함한다. 이러한 포스트는 단부판 조립체(601)의 포스트(607)와 마찬가지로 조립체에 기계적 강도를 제공하며, 표면(712, 713) 사이에 전기접촉을 제공한다. 이러한 접촉은 표면(713)에 고정된 스택 단자(502)에 전기접촉을 제공한다.

도15C 및 도15D에 도시된 경우에 있어서, 단부판 조립체(701)는 중공 본체의 형태, 특히 사각형 중공 본체의 형태를 취한다. 표면(702)은 중공 본체의 제1측벽에 의해 형성되며, 표면(706, 704)은 본체의 대향하는 제2 및 제3측벽에 의해 형성되고, 통로(705)는 본체의 내부를 통해 연장되는 튜브에 의해 형성되며, 통로(709)는 본체의 내부에 의해 형성되고, 표면(712, 713)은 본체의 대향하는 상부 및 하부벽에 의해 형성된다.

상술한 바와 같이 또한 인식할 수 있는 바와 같이, 상술한 방식으로 형성되는 각각의 스택의 단부판 조립체(601, 701)에 의해, 옥시던트 및 연료는 단부판 조립체를 통해 스택에 배타적으로 결합된다. 흐름 연결부는 측면, 상부면, 또는 바 닥면으로 형성된다. 도13 및 도14를 참조하여 스택을 통한 연료 및 옥시던트의 흐름이 설명될 것이다. 다른 스택을 통한 흐름은 이와 동일하다.

특히, 옥시던트 가스 입구포트(34)를 통해 상부 포위부(8)에 유입되는 옥시던트 가스는 옥시던트 가스 입구 매니폴드로서 작용하는 상부 포위부에 의해 스택(2)의 표면(101)에 이송된다. 이러한 표면은 스택의 연료전지(2A)의 옥시던트 흐름 채널을 위한 입구를 포함한다. 그후, 옥시던트는 연료전지의 상기 채널을 통해 흐르며, 옥시던트 배기가스는 이러한 채널을 통해 스택(2)의 대향의 표면(102)에서 배출된다. 상기 스택과 인접한 매니폴드(202)는 옥시던트 배기가스를 단부판 조립체(601)의 입구영역(603)을 갖는 표면(602)에 이송한다. 그후, 옥시던트 배기가스는 통로(604)에 의해 조립체를 통해 출구영역(606)으로 이송된다. 이러한 영역은 분배기(9)의 도관(14)에 결합되는데, 상기 도관은 가스를 분배기의 옥시던트 배기가스 부분(11)에 이송한다. 상기 옥시던트 배기가스는 도관(27)을 통해 부분(11)을 떠나며, 출구포트(31)를 통해 상부 포위부로부터 배출된다.

한편, 연료는 연료 입구포트(32)를 통해 상부 포위부에 유입되며, 도관(28)을 통해 분배기 부분(12)에 결합된다(도9 참조). 분배기 부분(12)은 연료를 하부 단부판 조립체(701)의 입구영역(703)에 결합되는 도관(22)으로 이송시킨다(도14 참조). 연료는 연료를 연료 가스 입구 매니폴드(203)에 축적하는 통로(705)를 통해 입구영역을 통과한다. 그후, 연료는 스택(2)의 연료전지(2A)를 통과하며, 연료 배기가스는 연료 가스 출구 매니폴드(204)에 유입된다. 이러한 매니폴드는 연료 배기가스를 판 조립체(701)의 입구영역(708)을 갖는 표면(707)에 결합시킨다. 연료 배기가스는 출구영역(704)에 도달하는 판 조립체의 통로(709)를 통해 입구영역(708)을 통과한다.

가스는 출구영역(704)을 빠져나와 분배기(9)의 도관(26)내로 흐르며(도10 참조), 분배기의 연료 배기가스 부분(13)으로 이송된다. 배기가스는 도관(29)을 통해 상기 부분을 떠나며, 배기가스 출구포트(33)를 통해 포위부로부터 배출된다.

인식할 수 있는 바와 같이, 단부판 조립체(601, 701)에 의해, 스택(2 내지 5)으로의 가스흐름 연결부는 단부판 조립체에만 형성되며, 매니폴드에는 형성되지 않는다. 이러한 배치는 스택으로부터 매니폴드를 분리시키므로써, 장기간 작동에 양호한 기계적 디자인을 유발시킨다. 또한, 더 강한 단부판으로의 기계적 연결은 종래 이루어졌던 얇은 벽형태의 스택 매니폴드 보다 더 강건하다.

도4 및 도6은 도1의 모듈형 멀티스택 연료전지 조립체의 억제 구조체(6)의 단면도이다. 도시된 바와 같이, 억제 구조체(6)는 상부 포위부(8)를 지지하는 기저부(7)를 포함한다.

도시된 경우에 있어서, 상부 포위부(8)는 원통형 쉘 또는 용기 본체(8A)와, 접시형 커버 또는 상부(8B)를 포함한다. 이것은 커버(8B)를 위해 얇은 구조체를 사용할 수 있게 하며, 상부 포위부의 가압환경을 허용한다. 선택적으로, 상기 커버(8B)는 스택의 높은 높이를 수용하기 위해 또한 보다 소형인 형상을 실현할 수 있게 하는 평탄한 형상으로도 형성될 수 있다.

옥시던트 가스 입구포트(34)와, 옥시던트 배기가스 출구포트(31)와, 연료 입구포트(32), 및 연료 배기가스 출구포트(33)는 용기 본체(8A)에서 공통의 수직선을 따라 배치된다. 도4 및 도6에 도시된 바와 같이, 포트(31 내지 34)는 계단형 천이부를 갖는 노즐 형태를 취하고 있다. 따라서, 포트(34)는 계단형 천이부(34A)를 가지며, 포트(31)는 계단형 천이부(31A)를 가지며, 포트(32, 33)는 계단형 천이부(32A, 33A)를 갖는다. 이러한 천이부에 의해, 각각의 노즐은 용기 본체(8A)의 팽창을 수용할 수 있으며, 또한 노즐에 연결된 배관으로 효과적인 연결을 유지할 수 있게 된다. 이것은 연결부를 유지하기 위해 벨로우즈나 기타 다른 형태의 팽창 조인트를 사용할 필요성을 제거하므로써, 공간과 비용을 절감시킨다. 상기 계단형 천이부는 하기에 서술되는 바와 같이 노즐을 단열시키는데 도움을 준다.

특히, 계단형 천이부에 의해 형성된 영역의 체적은 도4에 도시된 바와 같이 원통형 단열층으로 충진될 수 있다. 도19에는 이러한 내용이 상세히 도시되어 있으며, 도19에는 계단형 천이부(34A)를 갖는 확대된 노즐(34)이 도시되어 있다. 도시된 바와 같이, 원통형 절연층(901, 902, 903)은 계단형 천이부(34A)에 의해 형성된 영역의 체적을 충진한다. 따라서, 노즐을 통해 결합된 배관은 용기 본체(8A)의 표면과 단열될 수 있으므로, 용기 본체의 외측면을 상부 포위부에 의해 형성된 내부 공간 보다 더 낮은 온도로 유지할 수 있다.

도5에 도시된 바와 같이, 억제 구조체(6)의 바닥부분(7)은 용기 지지링(41)과, 구조적 기저부(42)를 포함한다. 상기 링(41)은 구조적 강으로 제조되며, 이에는 용기 본체(8A) 및 구조적 기저부(42)가 부착된다. 상기 구조적 기저부(42)는 스택 지지비임(43, 44)을 포함한다. 상기 비임은 그릴 형태로 정렬되며, 4개의 비임(44)의 집단은 각각의 스택(2 내지 5)을 위하여 사각형 지지 프레임(45)을 형성 한다. 상기 비임(43)은 서로 교차하도록 정렬되며, 그 교차영역에서 가스 분배기(9)를 지지하도록 정렬된다. 비임(43)은 사각형 지지 프레임의 내측 모서리와 교차된다. 비임(43)은 조립체(1)가 사용되는 설비의 플로어에 장착되어, 조립체를 위한 중요한 구조적 지지를 제공한다.

도16에 있어서, 용기 본체(8A)의 하부에서 링(41)의 내부의 영역(41A)을 스택(2 내지 5)에 의해 용기 본체(8)의 내부에 생성된 열로부터 단열시키기 위하여, 바닥부분(7)은 개구를 덮으며 링(41)에 의해 지지되는 단열 플로어(46)(도16 참조)를 부가로 포함한다. 상기 플로어는 스택(2 내지 5)의 하단부가 통과하기 위한 개구를 가지므로, 각각의 스택의 압축판은 대응의 지지 프레임(45)의 비임(44)에 안착될 수 있다. 따라서, 단열부(46)의 하부에 있는 공간은 스택의 압축 조립체의 부품들을 수용하는데 사용될 수 있다. 또한, 스택에 사용되는 모든 전기부품들은 예를 들어 전기 관통부처럼 조립체(1)로의 기타 다른 모든 관통부뿐만 아니라, 상기 단열영역에 수용될 수 있다. 상기 플로어(46)는 내부 응측물로부터 수집된 물을 통과시키기 위한 드레인을 갖는다.

상부 포위부(8)의 내부열로부터 바닥부분(7)의 영역(41A)을 단열함과 함께, 용기 본체(8A) 및 상부 커버(8B)는 각각 단열되므로, 상부 포위부의 외측면도 포위부내의 열로부터 단열된다. 특히, 상부 커버 및 용기 본체의 내측벽은 도4, 도17, 도17A, 도18, 및 도19에 도시된 바와 같이, 유사한 단열 조립체(47, 48)를 포함한다.

도시된 바와 같이, 조립체(47, 48)는 미세한 메시 스텐레스 스틸로 형성된 응축물 축적층(49)을 포함한다. 이러한 층은 포위부의 내측벽과 인접하여 벽에서의 그 어떤 습기도 축적할 수 있으므로, 습기를 응축시켜 낙하시키고 포위부의 내측으로부터 퍼지되게 한다. 미세다공성 실리카 등과 같은 소수성 물질의 그 다음층은 층(49)을 따른다. 그후, 단열층(51)은 층(50)을 따르고, 스텐레스 스틸 라이닝(52)은 절연층(51)을 따른다.

도17A에 도시된 바와 같이, 단열층(51)은 서로 인접하여 층을 형성하는 단열 세그먼트(51A)를 각각 포함한다. 상기 세그먼트의 일련의 층은 서로에 대해 더욱 엇갈리거나 중첩된다. 도18 및 도19에 도시된 바와 같이, 핀(53)은 용접에 의해 포위부의 내측면에 부착된다. 세그먼트(47, 48)를 핀(53)에 고정하기 위해 클립(54)이 사용된다. 각각의 세그먼츠 층을 핀에 고정하기 위해 또한 핀 클립 형상에 의해 이송된 열손실량을 감소시키기 위해 클립(54)이 사용되지만, 클립된 외층의 세그먼트를 중첩시켜 층에서의 세그먼트가 고정되게 하므로써 핀의 갯수가 감소될 수 있다.

상술한 바와 같은 형태의 조립체(47, 48)에 의해, 상부 포위부(8)에 발생된 열은 포위부의 외측면에 도달하는 것이 방지된다. 스택(2 내지 5)이 용융된 탄산염 연료 스택인, 포위부 내부에서의 전형적인 약 1200℉의 온도는 포위부의 외측벽에서 약 100℉로 감소될 수 있다.

이러한 낮은 온도로 상부 포위부의 외측면을 유지하는 것은 도19를 참조로 설명한 바와 같이 상부포위부에서 노즐의 단열된 계단형 천이부에 의해 촉진될 수 있다. 이러한 절연은 고온 가스에 영향을 받는 포위부에 대해 고온의 옥시던트 및 연료를 이송하는 배관을 절연시키므로써, 포위부의 외측면 온도늘 낮은 온도로 유지시킨다.

본 발명은 양호한 실시예를 참조로 서술되었기에 이에 한정되지 않으며, 본 기술분야의 숙련자라면 첨부된 청구범위로부터의 일탈없이 본 발명에 다양한 변형과 수정이 가해질 수 있음을 인식해야 한다.

Claims

모듈형 멀티스택 연료전지 조립체에 있어서,

다수의 연료전지 스택과,

상기 연료전지 스택의 중앙에 배치되는 가스 분배기를 포함하며,

상기 가스 분배기는 수용된 연료를 각각의 연료전지 스택에 분배하고, 각각의 연료전지 스택으로부터 배기된 연료가스 및 배기된 옥시던트 가스를 수용하는 것을 특징으로 하는 모듈형 멀티스택 연료전지 조립체.
제1항에 있어서, 상기 가스 분배기는 연료전지 스택에 대해 대칭으로 배치되고/되거나;

상기 가스 분배기는 제1부분과, 제2부분과, 제3부분을 포함하고, 상기 제1부분은 수용된 연료를 각각의 연료전지 스택에 분배하고, 상기 제2부분은 배기된 연료가스를 각각의 연료전지 스택으로부터 수용하며, 상기 제3부분은 배기된 옥시던트 가스를 각각의 연료전지 스택으로부터 수용하는 것을 특징으로 하는 모듈형 멀티스택 연료전지 조립체.
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제2항에 있어서, 상기 가스 분배기는 제1부분과, 제2부분과, 제3부분을 포함하며, 상기 제1부분은 수용된 연료를 각각의 연료전지 스택에 분배하고, 상기 제2부분은 배기된 연료가스를 각각의 연료전지 스택으로부터 수용하고, 상기 제3부분은 배기된 옥시던트 가스를 각각의 연료전지 스택으로부터 수용하며;

(a) 상기 가스 분배기는 가스 분배기의 제1부분으로부터 각각의 멀티스택 연료전지 조립체까지 설정의 제1길이를 갖는 제1배관과, 가스 분배기의 제2부분으로부터 각각의 멀티스택 연료전지 조립체까지 설정의 제2길이를 갖는 제2배관과, 가스 분배기의 제3부분으로부터 각각의 멀티스택 연료전지 조립체까지 설정의 제3길이를 갖는 제3배관을 부가로 포함하고;

(b) 상기 모듈형 멀티스택 연료전지 조립체는 억제 구조체를 부가로 포함하며, 상기 가스 분배기는 제1부분으로부터 상기 억제 구조체의 옥시던트 가스 출구포트까지의 제1도관과, 제2부분으로부터 상기 억제 구조체의 연료가스 출구포트까지의 제2도관과, 제3부분으로부터 상기 억제 구조체의 연료가스 입구포트까지의 제3도관을 포함하고;

(c) 상기 모듈형 멀티스택 연료전지 조립체는 억제 구조체를 부가로 포함하고; 상기 가스 분배기는 제1부분으로부터 상기 억제 구조체의 옥시던트 가스 출구포트까지의 제1도관과, 제2부분으로부터 상기 억제 구조체의 연료가스 출구포트까지의 제2도관과, 제3부분으로부터 상기 억제 구조체의 연료가스 입구포트까지의 제3도관을 포함하고, 상기 가스 분배기의 제1 내지 제3부분은 수직으로 정렬되고, 상기 옥시던트 가스 출구포트와 연료가스 출구포트 및 연료가스 입구포트는 수직으로 정렬되며, 상기 제1도관 내지 제3도관은 수직으로 정렬되며;

(d) 상기 모듈형 멀티스택 연료전지 조립체는 억제 구조체를 부가로 포함하고; 상기 가스 분배기는 제1부분으로부터 상기 억제 구조체의 옥시던트 가스 출구포트까지의 제1도관과, 제2부분으로부터 상기 억제 구조체의 연료가스 출구포트까지의 제2도관과, 제3부분으로부터 상기 억제 구조체의 연료가스 입구포트까지의 제3도관을 포함하며, 상기 제1도관은 제1부분내로 연장되는 부분을 갖고/갖거나;

(e) 상기 모듈형 멀티스택 연료전지 조립체는 억제 구조체를 부가로 포함하고, 상기 가스 분배기는 제1부분으로부터 상기 억제 구조체의 옥시던트 가스 출구포트까지의 제1도관과, 제2부분으로부터 상기 억제 구조체의 연료가스 출구포트까지의 제2도관과, 제3부분으로부터 상기 억제 구조체의 연료가스 입구포트까지의 제3도관을 포함하고, 상기 제1도관은 제1부분내로 연장되는 부분을 가지며, 상기 제1도관의 부분은 부분적으로 원통형을 취하는 것을 특징으로 하는 모듈형 멀티스택 연료전지 조립체.
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제1항에 있어서, 연료전지 스택을 포위하는 억제 구조체를 부가로 포함하고, 상기 억제 구조체는 연료전지 스택을 설정 위치에 지지하는 기저부와, 기저부재와 결합되고 상기 연료전지 스택을 포위하는 포위부를 포함하는 것을 특징으로 하는 모듈형 멀티스택 연료전지 조립체.
제9항에 있어서, (a) 상기 포위부는 접시 형태의 상부 커버와, 압력용기인 본체를 포함하고;

(b) 상기 기저부는 포위부를 지지하는 상부와 하부를 갖는 지지링과, 상기 지지링의 바닥부분에 부착되어 연료전지 스택을 지지하는 구조적 기저부를 포함하고;

(c) 상기 기저부는 포위부를 지지하는 상부와 하부를 갖는 지지링과, 상기 지지링의 바닥부분에 부착되어 연료전지 스택을 지지하는 구조적 기저부와, 상기 링의 상부 위로 연장되어 상기 포위부의 내부로부터 상부의 하부에서 링내의 공간을 단열시키는 플로어를 포함하고;

(d) 상기 기저부는 포위부를 지지하는 상부와 하부를 갖는 지지링과, 상기 지지링의 바닥부분에 부착되어 연료전지 스택을 지지하는 구조적 기저부와, 상기 링의 상부 위로 연장되어 상기 포위부의 내부로부터 상부의 하부에서 링내의 공간을 단열시키는 플로어를 포함하고, 상부와 하부 사이의 링 부분은 포위부내로 관통하기 위한 영역을 포함하고;

(e) 상기 기저부는 포위부를 지지하는 상부와 하부를 갖는 지지링과, 상기 지지링의 바닥부분에 부착되어 연료전지 스택을 지지하는 구조적 기저부와, 상기 링의 상부 위로 연장되어 상기 포위부의 내부로부터 상부의 하부에서 링내의 공간을 단열시키는 플로어를 포함하고, 상부와 하부 사이의 링 부분은 상기 포위부내로의 침투사용과 전기 및 프로세스 제어를 위한 모든 영역을 포함하고;

(f) 상기 기저부는 포위부를 지지하는 상부와 하부를 갖는 지지링과, 상기 지지링의 바닥부분에 부착되어 연료전지 스택을 지지하는 구조적 기저부와, 상기 링의 상부 위로 연장되어 상기 포위부의 내부로부터 상부의 하부에서 링내의 공간을 단열시키는 플로어를 포함하고, 상기 플로어는 구조적 기저부에 의해 지지된 연료전지 스택의 관통을 위한 개구를 갖고;

(g) 상기 기저부는 포위부를 지지하는 상부와 하부를 갖는 지지링과, 상기 지지링의 바닥부분에 부착되어 연료전지 스택을 지지하는 구조적 기저부와, 상기 링의 상부 위로 연장되어 상기 포위부의 내부로부터 상부의 하부에서 링내의 공간을 단열시키는 플로어를 포함하고, 상기 플로어는 구조적 기저부에 의해 지지된 연료전지 스택의 관통을 위한 개구를 갖고, 상기 구조적 기저부는 그릴 패턴을 형성하는 다수의 비임을 포함하며, 이러한 그릴 패턴은 각각의 연료전지 스택을 위한 지지 프레임을 형성하고;

(h) 상기 기저부는 포위부를 지지하는 상부와 하부를 갖는 지지링과, 상기 지지링의 바닥부분에 부착되어 연료전지 스택을 지지하는 구조적 기저부와, 상기 링의 상부 위로 연장되어 상기 포위부의 내부로부터 상부의 하부에서 링내의 공간을 단열시키는 플로어를 포함하고, 상기 플로어는 구조적 기저부에 의해 지지된 연료전지 스택의 관통을 위한 개구 및 가스 분배기의 통과를 위한 개구를 가지며, 상기 구조적 기저부는 그릴 패턴을 형성하는 다수의 비임을 포함하며, 이러한 그릴 패턴은 각각의 연료전지 스택을 위한 지지 프레임을 형성하고/하거나;

(i) 상기 기저부는 포위부를 지지하는 상부와 하부를 갖는 지지링과, 상기 지지링의 바닥부분에 부착되어 연료전지 스택을 지지하는 구조적 기저부와, 상기 링의 상부 위로 연장되어 상기 포위부의 내부로부터 상부의 하부에서 링내의 공간을 단열시키는 플로어를 포함하고, 상기 플로어는 구조적 기저부에 의해 지지된 연료전지 스택의 관통을 위한 개구 및 가스 분배기의 통과를 위한 개구를 가지며, 상기 구조적 기저부는 그릴 패턴을 형성하는 다수의 비임을 포함하며, 이러한 그릴 패턴은 각각의 연료전지 스택을 위한 지지 프레임을 형성하고, 상기 그릴 패턴에 의해 형성된 지지 프레임은 그릴 패턴에 의해 형성된 중앙 영역에 대해 대칭으로 배치되는 것을 특징으로 하는 모듈형 멀티스택 연료전지 조립체.
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제9항에 있어서, (a) 각각의 스택은 연료 가스를 수용하고 배기된 연료 가스를 배출하기 위해 대향하는 제1 및 제2표면과, 옥시던트 가스를 수용하고 배기된 옥시던트 가스를 배출하기 위해 대향하는 제3 및 제4표면을 포함하며; 상기 억제 구조체는 옥시던트 가스를 수용하는 각각의 연료전지 스택을 위한 매니폴드로서 작용하고/하거나;

(b) 각각의 연료전지 스택은 제1 및 제2단부판을 포함하며; 상기 가스 분배기는 연료를 분배하고, 배기된 연료 및 옥시던트 가스를 연료전지의 단부판을 통해 각각의 연료전지 스택으로부터 수용하는 것을 특징으로 하는 모듈형 멀티스택 연료전지 조립체.
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제9항에 있어서, (a) 상기 조립체는 상기 포위부의 내측벽에 배치된 단열부를 부가로 포함하고;

(b) 상기 조립체는 상기 포위부의 내측벽에 배치된 단열부를 부가로 포함하고, 상기 단열부는 다수의 단열층을 포함하고, 상기 단열층의 각각은 인접한 세그먼트를 포함하며, 각각의 단열측 세그먼트가 인접한 위치는 층과 층이 중첩되고;

(c) 상기 조립체는 상기 포위부의 내측벽에 배치된 단열부를 부가로 포함하고, 상기 단열부는 다수의 단열층을 포함하고, 상기 단열층의 각각은 인접한 세그먼트를 포함하고, 각각의 단열측 세그먼트가 인접한 위치는 층과 층이 중첩되며, 상기 조립체는 상기 단열층을 포위부의 내측벽에 서로 연결하기 위해 핀과 클립을 부가로 포함하고;

(d) 상기 조립체는 상기 포위부의 내측벽에 배치된 단열부를 부가로 포함하고, 상기 단열부는 다수의 단열층을 포함하고, 상기 단열층의 각각은 인접한 세그먼트를 포함하고, 각각의 단열측 세그먼트가 인접한 위치는 층과 층이 중첩되며, 상기 조립체는 상기 단열부와 포위부의 내측벽 사이에 배치된 소수성 층에 의해 이어지는 응축물 축적층을 부가로 포함하고/하거나;

(e) 상기 조립체는 상기 포위부의 내측벽에 배치된 단열부를 부가로 포함하고, 상기 단열부는 다수의 단열층을 포함하며, 상기 단열층의 각각은 인접한 세그먼트를 포함하며, 각각의 단열측 세그먼트가 인접한 위치는 층과 층이 중첩되고, 상기 조립체는 상기 포위부의 내측벽으로부터 가장 먼 절연부의 표면상에 배치되는 스텐레스 스틸 라이닝을 부가로 포함하는 것을 특징으로 하는 모듈형 멀티스택 연료전지 조립체.
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제9항에 있어서, (a) 상기 포위부는 배관을 수용하는 다수의 포트를 포함하며, 상기 각각의 포트는 계단형태를 취하고;

(b) 상기 포위부는 배관을 수용하는 다수의 포트를 포함하고, 상기 각각의 포트는 계단형태를 취하며, 상기 포트의 내측 영역의 일부 내부에 배치된 단열부를 부가로 포함하고;

(c) 상기 포위부는 배관을 수용하는 다수의 포트를 포함하고, 상기 각각의 포트는 계단형태를 취하며, 상기 다수의 포트는 연료 및 옥시던트 가스를 수용하기 위한 제1 및 제2포트와, 배기된 연료 및 옥시던트 가스를 방출하기 위한 제3 및 제4포트를 포함하고;

(d) 상기 포위부는 배관을 수용하는 다수의 포트를 포함하고, 상기 각각의 포트는 계단형태를 취하며, 상기 포트는 제1방향을 따라 정렬되고;

(e) 상기 포위부는 배관을 수용하는 다수의 포트를 포함하고, 상기 각각의 포트는 계단형태를 취하고, 상기 포트는 제1방향을 따라 정렬되고, 상기 가스 분배기는 제1부분과, 제2부분과, 제3부분을 포함하고, 상기 제1부분은 수용된 연료를 각각의 연료전지 스택에 분배하고, 상기 제2부분은 배기된 연료가스를 각각의 연료전지 스택으로부터 수용하고, 상기 제3부분은 배기된 옥시던트 가스를 각각의 연료전지 스택으로부터 수용하며, 상기 가스 분배기의 제1부분 내지 제3부분은 제2방향을 따라 정렬되고;

(f) 상기 포위부는 배관을 수용하는 다수의 포트를 포함하고, 상기 각각의 포트는 계단형태를 취하고, 상기 포트는 제1방향을 따라 정렬되고, 상기 가스 분배기는 제1부분과, 제2부분과, 제3부분을 포함하고, 상기 제1부분은 수용된 연료를 각각의 연료전지 스택에 분배하고, 상기 제2부분은 배기된 연료가스를 각각의 연료전지 스택으로부터 수용하고, 상기 제3부분은 배기된 옥시던트 가스를 각각의 연료전지 스택으로부터 수용하고, 상기 가스 분배기의 제1부분 내지 제3부분은 제2방향을 따라 정렬되며, 상기 제2방향은 제1방향에 평행하고/하거나;

(g) 상기 포위부는 배관을 수용하는 다수의 포트를 포함하며, 상기 각각의 포트는 계단형태를 취하고, 상기 포트는 제1방향을 따라 정렬되고, 상기 가스 분배기는 제1부분과, 제2부분과, 제3부분을 포함하며; 상기 제1부분은 수용된 연료를 각각의 연료전지 스택에 분배하고, 상기 제2부분은 배기된 연료가스를 각각의 연료전지 스택으로부터 수용하며, 상기 제3부분은 배기된 옥시던트 가스를 각각의 연료전지 스택으로부터 수용하며; 상기 가스 분배기의 제1부분 내지 제3부분은 제2방향을 따라 정렬되고, 상기 제2방향은 제1방향에 평행하고, 상기 제1방향 및 제2방향은 수직 방향인 것을 특징으로 하는 모듈형 멀티스택 연료전지 조립체.
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연료전지 스택을 위한 억제 구조체에 있어서,

상기 억제 구조체는 연료전지 스택을 설정 위치에 지지하기 위한 기저부와, 상기 연료전지 스택을 포위하기 위해 기저부와 결합되는 포위부를 포함하며;

상기 기저부는 포위부를 지지하는 상부와 하부를 갖는 지지링과, 상기 지지링의 하부에 부착되어 연료전지 스택을 지지하는 구조적 기저부와, 상기 링의 상부 위로 연장되어 포위부의 내부로부터 상기 상부의 아래에서 링의 내부 공간을 단열하는 플로어를 포함하는 것을 특징으로 하는 억제 구조체.
제50항에 있어서, (a) 상기 포위부는 접시 형태인 상부 커버와, 가압된 용기인 본체를 포함하고;

(b) 상기 포위부는 접시 형태인 상부 커버와, 가압된 용기인 본체를 포함하고, 상기 상부와 하부 사이의 링 부분은 포위부내로 관통되는 영역을 포함하고/하거나;

(c) 상기 포위부는 접시 형태인 상부 커버와, 가압된 용기인 본체를 포함하고, 상기 상부와 하부 사이의 링 부분은 포위부내로 전기 제어부의 관통(penetration)을 위한 모든 영역을 포함하는 것을 특징으로 하는 억제 구조체.
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제50항에 있어서, (a) 상기 플로어는 구조적 기저부에 의해 지지되는 연료전지 스택의 통과를 위한 개구를 포함하고;

(b) 상기 플로어는 구조적 기저부에 의해 지지되는 연료전지 스택의 통과를 위한 개구를 포함하고, 상기 플로어는 내부에 형성된 응축물로부터 수집된 물을 통과시키기 위한 드레인을 포함하고;

(c) 상기 구조적 기저부는 그릴 패턴을 형성하는 다수의 비임을 포함하며, 상기 그릴 패턴은 각각의 연료전지 스택을 위한 지지 프레임을 형성하고, 상기 플로어는 가스 분배기의 통과를 위한 개구를 가지며, 상기 그릴 패턴은 가스 분배기를 위한 지지를 제공하기 위해 중앙 영역을 형성하고/하거나;

(d) 상기 구조적 기저부는 그릴 패턴을 형성하는 다수의 비임을 포함하며, 상기 그릴 패턴은 각각의 연료전지 스택을 위한 지지 프레임을 형성하고, 상기 플로어는 가스 분배기의 통과를 위한 개구를 가지며, 상기 그릴 패턴은 가스 분배기를 위한 지지를 제공하기 위해 중앙 영역을 형성하고, 상기 그릴 패턴에 의해 형성된 지지 프레임은 상기 그릴 패턴에 의해 형성된 중앙 영역에 의해 대칭으로 배치되는 것을 특징으로 하는 억제 구조체.
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연료전지 스택을 포위하기 위한 억제 구조체에 있어서,

상기 억제 구조체는 연료전지 스택을 설정 위치에 지지하기 위한 기저부와, 연료전지 스택을 포위하기 위해 기저부재와 결합되는 포위부와, 상기 포위부의 내측벽에 배치된 단열부를 포함하는 것을 특징으로 하는 억제 구조체.
제59항에 있어서, (a) 상기 단열부는 다수의 단열층을 포함하며, 각각의 단열층은 인접한 세그먼트를 포함하며, 각각의 단열층의 세그먼트가 인접한 위치는 층과 층이 중첩되고;

(b) 상기 단열부는 다수의 단열층을 포함하며, 각각의 단열층은 인접한 세그먼트를 포함하며, 각각의 단열층의 세그먼트가 인접한 위치는 층과 층이 중첩되고, 상기 억제 구조체는 상기 단열층을 포위부의 내측벽에 서로 연결하기 위해 핀과 클립을 부가로 포함하고;

(c) 상기 단열부는 다수의 단열층을 포함하며, 각각의 단열층은 인접한 세그먼트를 포함하며, 각각의 단열층의 세그먼트가 인접한 위치는 층과 층이 중첩되고, 상기 억제 구조체는 상기 단열부와 포위부의 내측벽 사이에 배치된 소수성 층에 의해 이어지는 응축물 축적층을 부가로 포함하고/하거나;

(d) 상기 단열부는 다수의 단열층을 포함하며, 각각의 단열층은 인접한 세그먼트를 포함하며, 각각의 단열층의 세그먼트가 인접한 위치는 층과 층이 중첩되고, 상기 억제 구조체는 상기 단열부와 포위부의 내측벽 사이에 배치된 소수성 층에 의해 이어지는 응축물 축적층 및 상기 포위부의 내측벽으로부터 가장 먼 단열부의 표면상에 배치되는 스텐레스 스틸 라이닝을 부가로 포함하는 것을 특징으로 하는 억제 구조체.
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연료 가스를 수용하고 배기된 연료 가스를 배출하기 위해 대향하는 제1 및 제2표면과, 옥시던트 가스를 수용하고 배기된 옥시던트 가스를 배출하기 위해 대향하는 제3 및 제4표면을 포함하는 스택에 배치되는 다수의 연료전지와,

상기 제2표면과 제4표면과 인접하는 제1매니폴드와 제2매니폴드;

상기 스택의 한쪽 단부에서 연료전지와 인접한 단부판 조립체; 및

상기 단부와 대향하는 스택의 또 다른 단부에서 연료전지와 인접한 또 다른 단부판 조립체를 포함하며

상기 단부판 조립체는 스택으로부터 배기가스를 수용하는 입구 영역과, 출구 영역과, 입구 영역에 수용된 배기가스를 입구 영역으로부터 출구 영역으로 이송하기 위해 상기 입구 영역과 출구 영역을 연결하는 통로를 포함하며,

상기 또 다른 단부판 조립체는 스택으로부터 또 다른 배기가스를 수용하는 또 다른 입구 영역과, 또 다른 출구 영역과, 상기 또 다른 입구 영역에 수용된 또 다른 배기가스를 상기 또 다른 입구 영역으로부터 상기 또 다른 출구 영역으로 이송하기 위해 상기 또 다른 입구 영역과 또 다른 출구 영역을 연결하는 통로를 포함하며,

상기 배기가스는 연료 배기가스이고, 상기 또 다른 배기가스는 옥시던트 배기가스이며,

상기 제2매니폴드는 상기 단부판 조립체의 입구 영역과 연결되고, 상기 제1매니폴드는 상기 또 다른 단부판 조립체의 또 다른 입구 영역과 연결되는 것을 특징으로 하는 연료전지 조립체
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제64항에 있어서,

(a) 상기 또 다른 단부판 조립체는 연료를 수용하는 또 다른 입구 영역과, 또 다른 출구영역과, 상기 또 다른 입구영역에 수용된 연료를 상기 또 다른 입구영역으로부터 상기 또 다른 출구영역으로 이송하기 위해 상기 또 다른 입구영역과 또 다른 출구영역을 연결하는 통로를 포함하거나;

(b) 상기 또 다른 단부판 조립체는 연료를 수용하는 또 다른 입구 영역과, 또 다른 출구영역과, 상기 또 다른 입구영역에 수용된 연료를 상기 또 다른 입구영역으로부터 상기 또 다른 출구영역으로 이송하기 위해 상기 또 다른 입구영역과 또 다른 출구영역을 연결하는 통로를 포함하고 상기 연료전지 스택 조립체는 제1표면과 인접하는 제3매니폴드를 포함하며, 제3매니폴드는 상기 또 다른 단부판 조립체의 또 다른 출구 영역과 연결되거나;

(c) 상기 제2매니폴드는 상기 단부판 조립체의 입구 영역과 중첩되고, 상기 제1매니폴드는 상기 또 다른 단부판 조립체의 또 다른 입구 영역과 중첩되거나;

(d) 상기 단부판 조립체와 상기 또 다른 단부판 조립체 각각은 상부 또는 하부벽 및 상부 및 하부 벽을 연결하는 다수의 측별을 구비하는 중공 몸체를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지 조립체.
스택에 배치되는 다수의 연료전지와,

상기 스택의 한쪽 단부에서 연료전지와 인접한 단부판 조립체; 및

상기 단부와 대향하는 스택의 또 다른 단부에서 연료전지와 인접한 또 다른 단부판 조립체를 포함하며

상기 단부판 조립체는 스택으로부터 배기가스를 수용하는 입구 영역과, 출구 영역과, 입구 영역에 수용된 배기가스를 입구 영역으로부터 출구 영역으로 이송하기 위해 상기 입구 영역과 출구 영역을 연결하는 통로를 포함하며,

상기 또 다른 단부판 조립체는 스택으로부터 또 다른 배기가스를 수용하는 또 다른 입구 영역과, 또 다른 출구 영역과, 상기 또 다른 입구 영역에 수용된 또 다른 배기가스를 상기 또 다른 입구 영역으로부터 상기 또 다른 출구 영역으로 이송하기 위해 상기 또 다른 입구 영역과 또 다른 출구 영역을 연결하는 통로를 포함하며,

상기 단부판 조립체와 상기 또 다른 단부판 조립체 각각은 상부 또는 하부벽 및 상부 및 하부 벽을 연결하는 다수의 측벽을 구비하는 중공 몸체를 포함하며,

상기 입구 영역은 상기 단부판 조립체의 중공 몸체의 제1 측벽안에 있으며 상기 출구 영역은 상기 단부판 조립체의 중공 몸체의 제2 측벽안에 있으며 상기 단부판 조립체의 상기 통로는 상기 단부판 조립체의 몸체의 내부에 의해 정의되고,

상기 또 다른 입구 영역은 상기 또 다른 단부판 조립체의 중공 몸체의 제1 측벽에 있으며 상기 또 다른 출구 영역은 상기 또 다른 단부판 조립체의 중공 몸체의 제2 측벽에 있으며 상기 또 다른 단부판 조립체의 상기 통로는 상기 또 다른 단부판 조립체의 몸체의 내부에 의해 정의되는 것을 특징으로 하는 연료전지 조립체.
제67항에 있어서,

상기 스택의 전기적 출력 단자로서 기능하는 상기 단부판 조립체의 중공 몸체의 상부벽에 고정되는 단자;와

상기 스택의 전기적 출력 단자로서 기능하는 상기 또 다른 단부판 조립체의 중공 몸체의 하부벽에 고정되는 추가의 단자를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지 조립체.
제67항에 있어서,

상기 단부판 조립체의 중공 몸체의 상기 제1 및 제2 측벽은 서로에 대해서 대향적으로 위치하고,

상기 또 다른 단부판 조립체의 중공 몸체의 제1 및 제2 측벽은 서로 이어져 있는 것을 특징으로 하는 연료전지 조립체.
제67항에 있어서,

상기 스택은 연료 가스를 수용하고 배기되는 연료 가스를 배출하기 위한 대향하는 각각의 제1 및 제2표면과, 옥시던트 가스를 수용하고 배기되는 옥시던트 가스를 배출하기 위한 대향하는 각각의 제3 및 제4표면을 포함하며,

상기 연료 전지 조립체는 추가적으로 제2표면 및 제4표면과 인접하는 제1매니폴드와 제2매니폴드를 포함하며;

상기 제1매니폴드는 상기 단부판 조립체의 입구 영역과 중첩되고, 상기 제2매니폴드는 상기 또 다른 단부판 조립체의 또 다른 입구 영역과 중첩되는 것을 특징으로 하는 연료전지 조립체.
제70항에 있어서,

상기 스택의 전기적 출력 단자로서 기능하는 상기 단부판 조립체의 중공 몸체 상부벽에 고정되는 단자;와

상기 스택의 전기적 출력 단자로서 기능하는 상기 또 다른 단부판 조립체의 중공 몸체의 상기 하부벽에 고정되는 추가의 단자를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지 조립체..
제67항에 있어서,

상기 또 다른 단부판 조립체는 연료를 수용하는 또 다른 입구 영역과, 또 다른 출구영역과, 상기 또 다른 입구영역에 수용된 연료를 상기 또 다른 입구영역으로부터 상기 또 다른 출구영역으로 이송하기 위해 상기 또 다른 입구영역과 또 다른 출구영역을 연결하는 통로를 포함하는 연료전지 조립체.
제72항에 있어서,

상기 또 다른 입구 영역은 상기 또 다른 단부판 조립체의 중공 몸체의 제2 측벽에 있으며 상기 또 다른 출구 영역은 상기 또 다른 단부판 조립체의 중공 몸체의 상기 제1측벽에 대향하는 제3 측벽에 있는 것을 특징으로 하는 연료전지 조립체.
청구항 제73항에 있어서,

상기 스택은 각각 연료 가스를 수용하고 배기되는 연료 가스를 배출하기 위해 대향하는 각각의 제1 및 제2표면과, 옥시던트 가스를 수용하고 배기되는 옥시던트 가스를 배출하기 위해 대향하는 각가의 제3 및 제4표면을 포함하며,

상기 연료 전지 조립체는 추가적으로 제1, 제2 및 제4 표면과 인접하는 제1, 제2 및 제3의 매니폴드를 포함하며,

상기 제3매니폴드는 상기 단부판 조립체의 입구 영역과 중첩되고, 상기 제1매니폴드는 상기 또 다른 단부판 조립체의 또 다른 출구 영역과 중첩되고, 상기 제2 매니폴드는 상기 또 다른 단부판 조립체의 또 다른 입구 영역과 중첩되는 것을 특징으로 하는 연료전지 조립체.
청구항 제73항에 있어서,

상기 단부판 조립체의 중공 몸체의 상기 제1 및 제2 측벽은 서로에 대해서 대향적으로 위치하고,

상기 또 다른 단부판 조립체의 중공 몸체의 제1 및 제2 측벽은 서로 이어져 있으며,

상기 또 다른 단부판 조립체의 중공 몸체의 제2 및 제3 측벽은 서로 이어져 있는 것을 특징으로 하는 연료전지 조립체.
청구항 제75항에 있어서,

상기 스택은 각각 연료 가스를 수용하고 배기되는 연료 가스를 배출하기 위한 대향하는 각각의 제1 및 제2표면과, 옥시던트 가스를 수용하고 배기되는 옥시던트 가스를 배출하기 위한 대향하는 각각의 제3 및 제4표면을 포함하며,

상기 연료 전지 조립체는 추가적으로 제1, 제2 및 제4 표면과 인접하는 제1, 제2 및 제3의 매니폴드를 포함하며,

상기 제3매니폴드는 상기 단부판 조립체의 입구 영역과 중첩되고, 상기 제1매니폴드는 상기 또 다른 단부판 조립체의 상기 또 다른 출구 영역과 중첩되고, 상기 제2 매니폴드는 상기 또 다른 단부판 조립체의 또 다른 입구 영역과 중첩되는 것을 특징으로 하는 연료전지 조립체.
청구항 제76항에 있어서,

상기 스택의 전기적 출력 단자로서 기능하는 상기 단부판 조립체의 중공 몸체 상부벽에 고정되는 단자;와

상기 스택의 전기적 출력 단자로서 기능하는 상기 또 다른 단부판 조립체의 중공 몸체의 상기 하부벽에 고정되는 추가의 단자를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지 조립체.