KR101343416B1 - Fuel cell and fuel cell system having the same - Google Patents

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Abstract

본 발명은 연료전지 및 이를 구비하는 연료전지 시스템에 관한 것으로, 연료전지는, 연료가 충전되는 음극 조립체, 및 상기 음극 조립체의 양측을 덮도록 형성되며 복수의 공기양극들을 구비하는 양극 조립체를 포함한다. 상기 음극 조립체는, 중공 부분을 구비하는 음극 홀더와, 상기 중공 부분에 배치되는 집전체와, 상기 공기양극들을 마주보도록 상기 음극 홀더의 양면에 장착되는 분리막들, 및 상기 집전체와 분리막들의 사이에 형성되는 공간으로 상기 연료가 주입될 수 있도록, 상기 음극 홀더에 형성되는 연료 주입공과, 상기 연료주입공에 탈착가능하게 장착되는 마개를 구비하는 연료 주입부를 포함한다. 이에 의하여 본 발명은 휴대 중 필요시 연료를 주입하여 전기를 발생시킬 수 있는 연료전지 및 연료전지 시스템을 제공한다. The present invention relates to a fuel cell and a fuel cell system including the same, wherein the fuel cell includes a cathode assembly filled with fuel, and an anode assembly formed to cover both sides of the cathode assembly and having a plurality of air anodes. . The negative electrode assembly includes a negative electrode holder having a hollow portion, a current collector disposed in the hollow portion, separators mounted on both sides of the negative electrode holder to face the air anodes, and between the current collector and the separators. And a fuel injection unit including a fuel injection hole formed in the cathode holder and a stopper detachably mounted to the fuel injection hole so that the fuel can be injected into the space to be formed. Accordingly, the present invention provides a fuel cell and a fuel cell system capable of generating electricity by injecting fuel when necessary while carrying.

Description

연료전지 및 이를 구비하는 연료전지 시스템{FUEL CELL AND FUEL CELL SYSTEM HAVING THE SAME} FUEL CELL AND FUEL CELL SYSTEM HAVING THE SAME}

본 발명은 연료의 산화를 이용하여 전기 에너지를 생성하는 연료전지 및 이를 구비하는 연료전지 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a fuel cell for generating electrical energy using oxidation of a fuel and a fuel cell system having the same.

연료전지는 연료와 산화제를 전기화학적으로 반응시켜 전기에너지를 발생시키는 장치를 말한다. 연료전지는 일반적인 전지와 달리, 연료를 소모하여 전력을 생산한다. 연료전지에는, 예를 들어 수소를 연료로, 산소를 산화제로 이용하는 수소 연료전지, 금속을 연료로, 공기를 산화제로 이용하는 금속 연료전지 등 여러 종류가 있다.A fuel cell refers to a device that generates electrical energy by electrochemically reacting a fuel and an oxidant. Fuel cells, unlike ordinary cells, consume power to produce power. There are various kinds of fuel cells, for example, hydrogen fuel cells using hydrogen as fuel, oxygen as oxidant, metal fuel cells using metal as fuel, and air as oxidant.

특히, 아연-공기 연료전지는 금속 연료전지의 일종으로 아연연료의 산화를 통해 전기적 에너지를 얻는다. 이러한 금속 연료전지에 있어서 대한민국 등록특허 제10-0523268호와 같이 연료의 재충전을 위한 방안이 연구되고 있다. 이러한 방안에서는 주로 유동성이 있는 겔형태의 연료를 이용하여 연료전지에 재충전한다. 그러나, 대한민국 등록특허 제10-0523268호에서 나타나듯이 대부분의 재충전 방안은 대규모의 설비를 필요로 한다. In particular, zinc-air fuel cells are a type of metal fuel cells that obtain electrical energy through oxidation of zinc fuel. In such a metal fuel cell, a method for recharging fuel has been studied as in Korean Patent Registration No. 10-0523268. In this approach, the fuel cell is refilled using mainly fuel in the form of gel. However, as shown in Korean Patent No. 10-0523268, most recharging schemes require large-scale facilities.

따라서, 재충전이 가능하면서도 간단한 구조로 이루어져서 휴대가 가능한 연료전지가 고려될 수 있다.Therefore, a fuel cell that can be recharged and made of a simple structure and portable can be considered.

본 발명은 상기와 같은 점을 감안한 것으로서, 연료의 재충전이 가능한 간단한 구조의 연료전지를 제공하기 위한 것이다.The present invention has been made in view of the above, and an object of the present invention is to provide a fuel cell having a simple structure capable of recharging a fuel.

또한 본 발명은 연료충전실린지를 휴대하였다가, 필요시 연료전지에 연료를 충전하여 전력을 발생할 수 있는 연료전지 시스템을 제공하기 위한 것이다.In another aspect, the present invention is to provide a fuel cell system that can carry the fuel filling cylinder, and can generate power by charging the fuel cell if necessary.

상기한 과제를 실현하기 위한 본 발명의 일 실시예와 관련된 연료전지는, 연료가 충전되는 음극 조립체, 및 상기 음극 조립체의 양측을 덮도록 형성되며 복수의 공기양극들을 구비하는 양극 조립체를 포함한다. 상기 음극 조립체는, 중공 부분을 구비하는 음극 홀더와, 상기 중공 부분에 배치되는 집전체와, 상기 공기양극들을 마주보도록 상기 음극 홀더의 양면에 장착되는 분리막들, 및 상기 집전체와 분리막들의 사이에 형성되는 공간으로 상기 연료가 주입될 수 있도록, 상기 음극 홀더에 형성되는 연료 주입공과, 상기 연료주입공에 탈착가능하게 장착되는 마개를 구비하는 연료 주입부를 포함한다.A fuel cell according to an embodiment of the present invention for realizing the above object includes a cathode assembly in which fuel is charged, and a cathode assembly formed to cover both sides of the anode assembly and having a plurality of air anodes. The negative electrode assembly includes a negative electrode holder having a hollow portion, a current collector disposed in the hollow portion, separators mounted on both sides of the negative electrode holder to face the air anodes, and between the current collector and the separators. And a fuel injection unit including a fuel injection hole formed in the cathode holder and a stopper detachably mounted to the fuel injection hole so that the fuel can be injected into the space to be formed.

본 발명과 관련한 일 예에 따르면, 상기 연료 주입공은 상기 음극 홀더의 일변에서 상기 집전체를 향하여 상기 음극 홀더를 관통하도록 형성된다. 상기 집전체에는 상기 일변과 멀어지는 방향으로 리세스되는 홈이 형성될 수 있다. 상기 연료 주입공으로 연료를 공급하는 연료충전실린저의 적어도 일부가 상기 홈에 삽입될 수 있도록, 상기 홈은 상기 연료 주입공에 대응하는 위치에 형성될 수 있다. 상기 집전체와 상기 연료 주입공의 사이에는 이격공간이 형성될 수 있다.According to an example related to the present invention, the fuel injection hole is formed to penetrate the cathode holder toward the current collector at one side of the cathode holder. The current collector may be provided with a groove recessed in a direction away from the one side. The groove may be formed at a position corresponding to the fuel injection hole so that at least a portion of the fuel filling cylinder for supplying fuel to the fuel injection hole may be inserted into the groove. A separation space may be formed between the current collector and the fuel injection hole.

본 발명과 관련한 다른 일 예에 따르면, 상기 음극 홀더는 상기 중공부분을 한정하는 프레임 형태로 이루어지고, 상기 분리막들은 상기 프레임 형태의 양면을 덮는 제1 및 제2 분리막을 포함하고, 상기 집전체는 그물망 형태로 형성되어 상기 제1 및 제2 분리막의 사이에 배치된다.According to another embodiment related to the present invention, the negative electrode holder is formed in a frame shape defining the hollow portion, the separators include first and second separators covering both sides of the frame shape, and the current collector is It is formed in the form of a mesh is disposed between the first and second separation membrane.

본 발명과 관련한 또 다른 일 예에 따르면, 상기 양극 조립체는, 상기 음극 홀더의 양면을 덮도록 형성되는 제1 및 제2 케이스와, 상기 제1 및 제2 케이스에 각각 장착되어, 상기 제1 및 제2 분리막을 마주보는 제1 및 제2 공기양극을 포함한다. 상기 제1 및 제2 케이스 중 어느 하나에는 후크가 형성되고, 다른 하나에는 상기 후크가 결합되는 결합공이 형성된다. 상기 제1 및 제2 케이스에는 각각 상기 연료주입부를 외부로 노출시키는 노출부가 형성될 수 있다.According to another embodiment related to the present invention, the positive electrode assembly may be mounted to the first and second cases and the first and second cases respectively formed to cover both surfaces of the negative electrode holder. The first and second air cathodes facing the second separator are included. One of the first and second cases is formed with a hook, the other is formed with a coupling hole to which the hook is coupled. Exposed portions exposing the fuel injection portion to the outside may be formed in the first and second cases, respectively.

또한, 본 발명은, 연료가 산화되어 전기 에너지를 생성하고, 상기 연료의 주입이 가능하도록 이루어지는 상기 연료전지, 및 상기 연료전지의 연료주입부에 상기 연료를 공급하는 연료충전실린저를 포함하는 연료전지 시스템을 개시한다.The present invention also provides a fuel comprising the fuel cell configured to allow the fuel to be oxidized to generate electrical energy and to inject the fuel, and a fuel charging cylinder for supplying the fuel to a fuel injection unit of the fuel cell. Disclosed is a battery system.

본 발명의 연료전지 시스템과 관련한 일 예에 따르면, 상기 연료충전실린저는, 상기 연료가 저장되는 저장실과 상기 저장실과 연결되는 연료배출구를 구비하는 바디와, 상기 바디에 회전가능하게 장착되는 회전판과, 상기 저장실에 배치되며, 상기 회전판과 연결되는 스크류, 및 상기 저장실에 저장된 연료를 상기 연료배출구로 가압하도록 상기 저장실에서 슬라이딩 가능하게 형성되며, 상기 스크류와 나사 결합하는 이송판을 포함한다. 상기 스크류는 상기 회전판에서 연장되어 상기 연료배출구를 관통하여 외부로 돌출될 수 있다.According to an example related to the fuel cell system of the present invention, the fuel filling cylinder includes a body having a storage chamber in which the fuel is stored and a fuel outlet connected to the storage chamber, and a rotating plate rotatably mounted to the body; A screw disposed in the storage compartment, the screw connected to the rotating plate, and a slide plate formed in the storage compartment so as to pressurize the fuel stored in the storage compartment to the fuel outlet, and a screw coupled to the screw. The screw may extend from the rotating plate to protrude outward through the fuel outlet.

상기와 같이 구성되는 본 발명에 관련된 연료전지는 연료 주입부 및 연료충전실린지를 이용하여 연료를 주입하기 용이하다. 따라서 필요한 경우에 필요량만큼의 연료를 주입하여 전지로 사용이 가능하여 불필요한 연료의 낭비를 줄일 수 있으며 신속한 연료의 주입이 이루어질 수 있다.The fuel cell according to the present invention configured as described above is easy to inject fuel using a fuel injection unit and a fuel filling cylinder. Therefore, it is possible to use as a battery by injecting as much fuel as necessary when necessary can reduce the waste of unnecessary fuel can be made of rapid fuel injection.

또한, 본 발명의 연료전지는 분해가 용이한 구조의 단위전지를 고안하여 음극홀더를 교체함으로써 연료의 교환이 신속하게 이루어질 수 있다. 또한 음극홀더 외의 단위전지의 부품들을 재사용하기 때문에 단위전지 재료의 소모를 줄일 수 있다.In addition, the fuel cell of the present invention devises a unit cell having an easy disassembly structure and replaces the negative electrode holder, so that fuel can be exchanged quickly. In addition, since the components of the unit cell other than the negative electrode holder are reused, the consumption of the unit cell material can be reduced.

또한, 본 발명의 연료충전실린지는 내부에 이송판 및 스크류가 존재하여 연료를 밀어냄과 동시에 이송하기 때문에 점성을 가지는 겔형 연료를 보다 쉽게 주입시킨다. 또한, 실린저 마개를 이용하여 연료충전실린지의 내부에 있는 연료의 산화를 방지하여 연료의 보관이 용이하다.In addition, the fuel filling cylinder of the present invention has a transfer plate and a screw therein so that the fuel is pushed and transported at the same time, it is easier to inject a viscous gel fuel. In addition, it is easy to store the fuel by preventing the oxidation of the fuel inside the fuel filling cylinder using a syringe cap.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따르는 연료전지 시스템을 나타내는 개념도.
도 2는 도 1의 연료전지의 분해도.
도 3a 및 도 3b는 도 2의 음극 조립체의 사시도 및 단면도.
도 4는 도 3의 연료주입부의 확대도.
도 5a 및 도 5b는 도 1의 연료충전실린저에 실린저 마개가 장착된 개념도들.
도 6은 도 5a의 연료충전실린저의 단면도.1 is a conceptual diagram showing a fuel cell system according to an embodiment of the present invention.
2 is an exploded view of the fuel cell of FIG.
3A and 3B are perspective and cross-sectional views of the negative electrode assembly of FIG. 2.
4 is an enlarged view of the fuel injection unit of FIG.
5A and 5B are conceptual views of a cylinder stopper mounted on the fuel filling cylinder of FIG. 1.
6 is a cross-sectional view of the fuel filling cylinder of FIG. 5A.

이하, 본 발명에 관련된 연료전지 및 이를 구비하는 연료전지 시스템에 대하여 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다. 본 명세서에서는 서로 다른 실시예라도 동일·유사한 구성에 대해서는 동일·유사한 참조번호를 부여하고, 그 설명은 처음 설명으로 갈음한다. 본 명세서에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.Hereinafter, a fuel cell and a fuel cell system having the same according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the present specification, the same or similar reference numerals are given to different embodiments in the same or similar configurations. As used herein, the singular forms "a", "an" and "the" include plural referents unless the context clearly dictates otherwise.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따르는 연료전지 시스템을 나타내는 개념도이다.1 is a conceptual diagram illustrating a fuel cell system according to an embodiment of the present invention.

도시에 의하면, 연료전지 시스템(S)은 연료전지(100) 및 연료충전실린저(200)를 포함한다.According to the illustration, the fuel cell system S includes a fuel cell 100 and a fuel charging cylinder 200.

연료전지(100)는 연료가 산화되어 전기 에너지를 생성하는 장치로서, 금속연료를 이용하는 금속 연료전지가 될 수 있다. 이러한 금속 연료전지의 예로서, 연료전지(100)는 아연-공기 연료전지가 될 수 있으며, 아연연료는 아연분말을 전해액 등의 첨가제(KOH, Polyacrylic acid 등)와 혼합하여 겔형태로 사용되며 유동성을 가진다. 연료전지(100)는 연료주입부(110)를 구비하며, 상기 연료주입부(110)와 아연연료의 유동성에 의하여 연료의 주입이 가능하도록 형성된다.The fuel cell 100 is an apparatus that generates electrical energy by oxidizing fuel and may be a metal fuel cell using metal fuel. As an example of such a metal fuel cell, the fuel cell 100 may be a zinc-air fuel cell, and the zinc fuel may be used in a gel form by mixing zinc powder with additives such as electrolyte (KOH, Polyacrylic acid, etc.) and fluidity. Has The fuel cell 100 includes a fuel injection unit 110 and is formed to enable fuel injection by the fluidity of the fuel injection unit 110 and zinc fuel.

연료충전실린저(200)는 연료전지(100)의 연료주입부(110)에 연료를 공급하도록 이루어진다. 연료충전실린저(200)의 내부에 연료가 밀봉 보관될 수 있다. 연료전지(100) 및 연료충전실린저(200)의 휴대 중에 필요시에 연료충전실린저(200)를 이용하여 연료를 연료전지(100)에 공급함에 의하여, 사용자는 필요시에 간단하게 전원을 발생시키게 된다.The fuel filling cylinder 200 is configured to supply fuel to the fuel injection unit 110 of the fuel cell 100. The fuel may be sealed and stored in the fuel filling cylinder 200. By supplying fuel to the fuel cell 100 using the fuel charging cylinder 200 when necessary while carrying the fuel cell 100 and the fuel charging cylinder 200, the user can simply turn on the power when necessary. Will be generated.

이하, 도 1과 함께 도 2 내지 도 4를 참조하여, 도 1의 연료전지에 대하여 보다 상세히 설명한다.Hereinafter, the fuel cell of FIG. 1 will be described in more detail with reference to FIGS. 2 to 4 along with FIG. 1.

도 2는 도 1의 연료전지의 분해도이고, 도 3a 및 도 3b는 도 2의 음극 조립체의 사시도 및 단면도이며, 도 4는 도 3의 연료주입부의 확대도이다.2 is an exploded view of the fuel cell of FIG. 1, FIGS. 3A and 3B are perspective views and cross-sectional views of the negative electrode assembly of FIG. 2, and FIG. 4 is an enlarged view of the fuel injection unit of FIG. 3.

본 도면들을 참조하면, 연료전지(100)는 음극 조립체(120) 및 양극 조립체(130)를 포함한다. 음극 조립체(120)는 연료가 충전되도록 형성되며, 양극 조립체(130)는 상기 음극 조립체(120)의 양측을 덮도록 형성된다.Referring to the drawings, the fuel cell 100 includes a cathode assembly 120 and a cathode assembly 130. The negative electrode assembly 120 is formed to be filled with fuel, and the positive electrode assembly 130 is formed to cover both sides of the negative electrode assembly 120.

보다 구체적으로, 음극 조립체(120)는 음극 홀더(121), 집전체(122) 및 분리막들(123a, 123b)을 포함하고, 양극 조립체(130)는 복수의 공기양극들(131a, 131b) 및 케이스들(132a, 132b)을 포함한다.More specifically, the negative electrode assembly 120 includes a negative electrode holder 121, a current collector 122, and separators 123a and 123b, and the positive electrode assembly 130 includes a plurality of air anodes 131a and 131b and Cases 132a and 132b.

음극 홀더(121)는 중공부분을 구비한다. 예를 들어, 음극 홀더(121)는 상기 중공부분을 한정하는 프레임 형태로 이루어진다. The negative electrode holder 121 has a hollow portion. For example, the negative electrode holder 121 has a frame shape that defines the hollow portion.

집전체(122)는 상기 중공 부분에 배치되며, 그물망 형태로 형성된다. 집전체(122)는 음극 홀더의 내면에 장착된다. 보다 구체적으로, 음극 홀더(121)는 사변을 구비하는 폐루프로 형성되며, 집전체(122)는 음극 홀더(121)의 삼변에 대응하는 내면에 장착되며, 나머지 일변에 대하여 이격되도록 형성된다.The current collector 122 is disposed in the hollow portion and is formed in a net shape. The current collector 122 is mounted on the inner surface of the negative electrode holder. More specifically, the negative electrode holder 121 is formed as a closed loop having a quadrilateral, and the current collector 122 is mounted on an inner surface corresponding to three sides of the negative electrode holder 121 and is spaced apart from the other side.

분리막들(123a, 123b)은 공기양극들(131a, 131b)을 마주보도록, 상기 음극 홀더(121)의 외측 양면에 각각 장착된다. 보다 구체적으로, 상기 분리막들은 상기 프레임 형태의 양면을 덮는 제1 및 제2 분리막(123a, 123b)을 포함하고, 집전체(122)는 상기 제1 및 제2 분리막(123a, 123b)의 사이에 배치되며, 제1 및 제2 공기양극(131a, 131b)이 제1 및 제2 분리막(123a, 123b)을 각각 덮게 된다. 공기양극들(131a, 131b)과 분리막들(123a, 123b)의 사이에는 사각씰들(125a, 125b)이 배치될 수 있다.The separators 123a and 123b are mounted on both outer surfaces of the cathode holder 121 so as to face the air cathodes 131a and 131b. More specifically, the separators include first and second separators 123a and 123b covering both surfaces of the frame shape, and a current collector 122 is disposed between the first and second separators 123a and 123b. The first and second air cathodes 131a and 131b cover the first and second separators 123a and 123b, respectively. Square seals 125a and 125b may be disposed between the air anodes 131a and 131b and the separators 123a and 123b.

상기 구조에 의하면 사용자는 음극 홀더(121)의 양면에 분리막(123a, 123b)이 접착된 음극 조립체를 연료전지로부터 분리하여, 내부에 남아있는 연료나 연료 폐기물을 용이하게 제거할 수 있다. According to the above structure, the user can easily remove the fuel or fuel waste remaining therein by separating the negative electrode assembly having the separators 123a and 123b attached to both surfaces of the negative electrode holder 121 from the fuel cell.

케이스들(132a, 132b)은 제1 및 제2 케이스(132a, 132b)로 구비되어, 상기 음극 홀더(121)의 양면을 덮도록 형성된다. 제1 및 제2 공기양극(131a, 131b)은 상기 제1 및 제2 케이스(132a, 132b)에 각각 장착되어, 상기 제1 및 제2 분리막을 마주보게 된다.The cases 132a and 132b may be provided as the first and second cases 132a and 132b to cover both surfaces of the negative electrode holder 121. The first and second air anodes 131a and 131b are mounted to the first and second cases 132a and 132b, respectively, to face the first and second separators.

제1 및 제2 케이스(132a, 132b) 중 어느 하나에는 후크(133b)가 형성되고, 다른 하나에는 상기 후크(133b)가 결합되는 결합공(133a)이 형성된다. 이러한 후크 조립 구조에 의하여 좌우의 케이스가 서로 간단하게 결합될 수 있다.The hook 133b is formed in one of the first and second cases 132a and 132b, and the coupling hole 133a to which the hook 133b is coupled is formed in the other. By the hook assembly structure, the left and right cases can be easily coupled to each other.

또한, 음극전극(124)은 집전체(122)와 분리막들(123a, 123b)의 사이에 형성되는 공간과 전기적으로 연결되도록 형성된다. 보다 구체적으로, 음극전극(124)으로부터 리드선(124a)이 상기 공간으로 이어진다. 양극전극(134)은 공기양극들과 전기적으로 연결되도록 이루어진다. 음극전극(124) 및 양극전극(134)는 분해 조립이 용이하도록 클립형으로 각각 음극홀더 및 케이스에 장착될 수 있다.In addition, the cathode electrode 124 is formed to be electrically connected to a space formed between the current collector 122 and the separators 123a and 123b. More specifically, the lead wire 124a extends from the cathode electrode 124 to the space. The anode electrode 134 is made to be electrically connected to the air anodes. The cathode electrode 124 and the anode electrode 134 may be mounted in the cathode holder and the case, respectively, in a clip form to facilitate disassembly and assembly.

도시에 의하면, 음극 홀더(121)에는 연료주입부(110)가 있어 연료충전실린지(200)를 통하여 필요시 아연연료가 주입될 수 있다. 또한, 제1 및 제2 케이스(132a, 132b)에는 각각 상기 연료주입부(110)를 외부로 노출시키는 노출부(135a, 135b)가 형성된다.According to the illustration, the cathode holder 121 has a fuel injection unit 110, the zinc fuel can be injected if necessary through the fuel filling syringe (200). In addition, exposed portions 135a and 135b are formed in the first and second cases 132a and 132b to expose the fuel injection unit 110 to the outside, respectively.

연료주입부(110)는 집전체(122)와 분리막들(123a, 123b)의 사이에 형성되는 공간으로 연료가 주입될 수 있도록 형성된다. 예를 들어 연료주입부(110)는 연료 주입공(111)와 마개(112)를 구비한다.The fuel injection unit 110 is formed to allow fuel to be injected into a space formed between the current collector 122 and the separation membranes 123a and 123b. For example, the fuel injection unit 110 includes a fuel injection hole 111 and a stopper 112.

연료 주입공(111)은 음극 홀더(121)에 형성되며, 마개(112)는 상기 연료주입공(111)에 탈착가능하게 장착된다. 상기 마개에 의하여 집전체(122)와 분리막들(123a, 123b)의 사이에 형성되는 공간은 밀봉될 수 있다.The fuel injection hole 111 is formed in the cathode holder 121, and the stopper 112 is detachably mounted to the fuel injection hole 111. The space formed between the current collector 122 and the separators 123a and 123b by the stopper may be sealed.

예를 들어, 연료주입공(111)은 상기 음극 홀더(121)의 일변에서 상기 집전체(122)를 향하여 상기 음극 홀더(121)를 관통하도록 형성되며, 주입된 연료는 집전체(122)와 연료주입공(111)의 사이의 이격공간을 통하여 용이하게 유동하게 된다.For example, the fuel injection hole 111 is formed to penetrate the negative electrode holder 121 toward the current collector 122 at one side of the negative electrode holder 121, and the injected fuel is connected to the current collector 122. It is easily flowed through the spaced space between the fuel injection hole 111.

도시에 의하면, 집전체(122)에는 연료주입공(111)이 배치되는 상기 음극 홀더(121)의 일변과 멀어지는 방향으로 리세스되는 홈(122a)이 형성된다. 홈(122a)은 아연연료 주입시 저항을 줄이기 위하여 V자 형태로 이루어진다. 또한, 상기 연료주입공(111)으로 연료를 공급하는 연료충전실린저(200)의 적어도 일부가 상기 홈(122a)에 삽입될 수 있도록, 상기 홈(122a)은 상기 연료 주입공(111)에 대응하는 위치에 형성된다.According to the illustration, the current collector 122 is formed with a groove 122a recessed in a direction away from one side of the negative electrode holder 121 in which the fuel injection hole 111 is disposed. The groove 122a has a V shape to reduce resistance during zinc fuel injection. In addition, the groove 122a is inserted into the fuel injection hole 111 so that at least a portion of the fuel filling cylinder 200 for supplying fuel to the fuel injection hole 111 may be inserted into the groove 122a. It is formed at the corresponding position.

이하, 상기 연료충전실린저(200)의 구조에 대하여 설명한다. 도 5a 및 도 5b는 도 1의 연료충전실린저에 실린저 마개가 장착된 사시도들이며, 도 6은 도 5a의 연료충전실린저의 단면도이다.Hereinafter, the structure of the fuel filling cylinder 200 will be described. 5A and 5B are perspective views in which a cylinder stopper is mounted on the fuel filling cylinder of FIG. 1, and FIG. 6 is a cross-sectional view of the fuel filling cylinder of FIG. 5A.

도시에 의하면, 연료충전실린저(200)는 바디(210), 회전판(220), 스크류(230) 및 이송판(240)을 포함한다.According to the illustration, the fuel filling cylinder 200 includes a body 210, a rotating plate 220, a screw 230 and a transfer plate 240.

바디(210)는 연료가 저장되는 저장실(211)과, 상기 저장실(211)과 연결되는 연료배출구(212)를 구비한다. 연료는 겔 형태로 저장된 상태에서 밀봉된다.The body 210 includes a storage chamber 211 in which fuel is stored, and a fuel outlet 212 connected to the storage chamber 211. The fuel is sealed while stored in gel form.

회전판(220)은 상기 바디(210)에 회전가능하게 장착된다. 보다 구체적으로, 상기 바디의 일단에는 회전판(220)이 장착되며, 타단에는 연료배출구(212)가 형성된다.The rotating plate 220 is rotatably mounted to the body 210. More specifically, the rotary plate 220 is mounted at one end of the body, and the fuel outlet 212 is formed at the other end.

스크류(230)는 상기 저장실(211)에 배치되며 상기 회전판(220)과 연결되며, 이송판(240)은 상기 스크류(230)와 나사 결합한다. 이송판(240)은 저장실(211)에서 슬라이딩 가능하게 형성되며, 스크류(230)의 회전에 의하여 이동하여 상기 저장실(211)에 저장된 연료를 상기 연료배출구(212)로 가압한다.The screw 230 is disposed in the storage compartment 211 and connected to the rotating plate 220, and the transfer plate 240 is screwed to the screw 230. The transfer plate 240 is slidably formed in the storage compartment 211 and moves by the rotation of the screw 230 to pressurize the fuel stored in the storage compartment 211 to the fuel outlet 212.

도시에 의하면, 스크류(230)는 상기 회전판(220)에서 연장되어 상기 연료배출구(212)를 관통하여 외부로 돌출된다. 연료충전실린저(200)는 상기 저장실(211)을 밀봉시키도록 상기 스크류(230)의 단부와 함께 상기 연료배출구(212)를 수용하는 실린저 마개(250)를 포함한다.According to the illustration, the screw 230 extends from the rotating plate 220 and penetrates through the fuel outlet 212 to protrude outward. The fuel filling cylinder 200 includes a cylinder cap 250 for accommodating the fuel outlet 212 together with an end of the screw 230 to seal the storage chamber 211.

상기 구조에 의하면, 아래와 같은 사용방법이 가능하게 된다.According to the above structure, the following usage method becomes possible.

먼저, 연료전지를 사용하기 위해서 음극 조립체의 연료주입부에 연료충전실린지를 이용하여 아연연료를 주입한다. 그 후 마개를 이용하여 연료주입공을 공기 및 이물질이 유입되거나 아연연료가 새어나가지 않도록 밀봉한다. 음극 조립체를 내부에 두고 좌우의 공기양극이 장착된 케이스를 조립한다. 전극단자를 조립된 단위전지에 끼워 아연-공기 연료전지를 완성한다.First, in order to use a fuel cell, zinc fuel is injected into a fuel injection unit of a negative electrode assembly using a fuel filling syringe. After that, use a stopper to seal the fuel injection hole to prevent air and foreign matter from entering or leaking zinc fuel. Put the cathode assembly inside and assemble the case equipped with the left and right air cathodes. The electrode terminal is inserted into the assembled unit cell to complete the zinc-air fuel cell.

연료충전실린지의 회전판을 회전시키면 스크류 또한 회전되며, 이송판이 아연연료를 밀어낸다. 스크류는 연료주입공 및 집전체의 홈으로 삽입되어, 연료전지내에서도 회전하며 연료주입을 원활하게 한다.Rotating the rotating plate of the fuel filling cylinder rotates the screw, and the transfer plate pushes the zinc fuel. The screw is inserted into the fuel injection hole and the groove of the current collector to rotate in the fuel cell to facilitate fuel injection.

연료를 주입하지 않을 경우에는 연료충전실린지의 배출구에 실린저 마개를 이용해 밀봉하여 연료충전실린지 내부의 아연연료가 공기에 접촉되지 않도록 한다.If no fuel is to be injected, seal it with a syringe cap at the outlet of the fuel filling cylinder to prevent zinc fuel inside the fuel filling cylinder from contacting the air.

연료전지의 사용이 완료된 후에는 조립의 역순으로 전극단자를 분리하고, 좌우의 공기양극이 장착된 케이스를 분리한 후에 사각씰을 분리하고 음극 조립체를 제거한 후 새로운 음극 조립체로 대체하여 연료를 주입하고 조립하여 사용한다.After using the fuel cell, remove the electrode terminals in the reverse order of assembly, remove the left and right air cathode cases, remove the square seal, remove the negative electrode assembly, replace it with a new negative electrode, and inject fuel. Assemble and use.

상기와 같은 연료전지 및 이를 구비하는 연료전지 시스템은 위에서 설명된 실시예들의 구성과 방법에 한정되는 것이 아니라, 상기 실시예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.The fuel cell and the fuel cell system having the same are not limited to the configuration and method of the embodiments described above, but the embodiments may be selectively combined with each or all of the embodiments so that various modifications can be made. It may be configured.

Claims (13)

연료가 산화되어 전기 에너지를 생성하는 연료전지에 있어서,
겔형태로 상기 연료가 충전되는 음극 조립체; 및
상기 음극 조립체의 양측을 덮도록 형성되며, 복수의 공기양극들을 구비하는 양극 조립체를 포함하고,
상기 음극 조립체는,
중공 부분을 구비하는 음극 홀더;
상기 중공 부분에 배치되는 집전체;
상기 공기양극들을 마주보도록, 상기 음극 홀더의 양면에 장착되는 분리막들; 및
상기 집전체와 분리막들의 사이에 형성되는 공간으로 상기 연료가 주입될 수 있도록, 상기 음극 홀더에 형성되는 연료 주입공과, 상기 연료주입공에 탈착가능하게 장착되는 마개를 구비하는 연료 주입부를 포함하고,
상기 집전체와 분리막들 사이에 형성되는 공간과 전기적으로 연결되는 음극 전극은 상기 음극 홀더에 장착되고, 상기 공기양극들과 전기적으로 연결되는 양극전극은 상기 음극 홀더 양면을 덮는 케이스에 장착되는 연료전지.In a fuel cell in which fuel is oxidized to generate electrical energy,
A cathode assembly in which the fuel is filled in a gel form; And
A cathode assembly formed to cover both sides of the anode assembly, the anode assembly having a plurality of air anodes,
The negative electrode assembly,
A cathode holder having a hollow portion;
A current collector disposed in the hollow portion;
Separation membranes mounted on both sides of the cathode holder to face the air anodes; And
A fuel injection unit including a fuel injection hole formed in the cathode holder and a stopper detachably mounted to the fuel injection hole so that the fuel can be injected into a space formed between the current collector and the separation membrane;
A cathode electrode electrically connected to a space formed between the current collector and the separators is mounted on the cathode holder, and a cathode electrode electrically connected to the air anodes is mounted on a case covering both sides of the cathode holder. . 제1항에 있어서,
상기 연료 주입공은 상기 음극 홀더의 일변에서 상기 집전체를 향하여 상기 음극 홀더를 관통하도록 형성되는 것을 특징으로 하는 연료전지.The method of claim 1,
The fuel injection hole is formed so as to penetrate the negative electrode holder toward the current collector from one side of the negative electrode holder. 제2항에 있어서,
상기 집전체에는 상기 일변과 멀어지는 방향으로 리세스되는 홈이 형성되는 것을 특징으로 하는 연료전지.3. The method of claim 2,
The collector is a fuel cell, characterized in that the groove is formed in the direction away from the one side. 제3항에 있어서,
상기 연료 주입공으로 연료를 공급하는 연료충전실린저의 적어도 일부가 상기 홈에 삽입될 수 있도록, 상기 홈은 상기 연료 주입공에 대응하는 위치에 형성되는 것을 특징으로 하는 연료전지.The method of claim 3,
And the groove is formed at a position corresponding to the fuel injection hole so that at least a part of the fuel filling cylinder for supplying fuel to the fuel injection hole can be inserted into the groove. 제2항에 있어서,
상기 집전체와 상기 연료 주입공의 사이에는 이격공간이 형성되는 것을 특징으로 하는 연료전지.3. The method of claim 2,
A fuel cell, characterized in that the separation space is formed between the current collector and the fuel injection hole. 제1항에 있어서,
상기 음극 홀더는 상기 중공부분을 한정하는 프레임 형태로 이루어지고,
상기 분리막들은 상기 프레임 형태의 양면을 덮는 제1 및 제2 분리막을 포함하고, 상기 집전체는 그물망 형태로 형성되어 상기 제1 및 제2 분리막의 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 연료전지.The method of claim 1,
The cathode holder is made of a frame shape defining the hollow portion,
The separators may include first and second separators covering both surfaces of the frame, and the current collector may be formed in a net shape and disposed between the first and second separators. 제6항에 있어서,
상기 양극 조립체는,
상기 음극 홀더의 양면을 덮도록 형성되는 제1 및 제2 케이스와,
상기 제1 및 제2 케이스에 각각 장착되어, 상기 제1 및 제2 분리막을 마주보는 제1 및 제2 공기양극을 포함하는 연료전지.The method according to claim 6,
The anode assembly,
First and second cases formed to cover both sides of the negative electrode holder;
A fuel cell comprising first and second air cathodes respectively mounted to the first and second cases to face the first and second separators. 제7항에 있어서,
상기 제1 및 제2 케이스 중 어느 하나에는 후크가 형성되고, 다른 하나에는 상기 후크가 결합되는 결합공이 형성되는 것을 특징으로 하는 연료전지.The method of claim 7, wherein
One of the first and the second case has a hook is formed, the other is a fuel cell, characterized in that the coupling hole is coupled to the hook is formed. 제7항에 있어서,
상기 제1 및 제2 케이스에는 각각 상기 연료주입부를 외부로 노출시키는 노출부가 형성되는 것을 특징으로 하는 연료전지.The method of claim 7, wherein
The first and the second case is a fuel cell, characterized in that the exposed portion for exposing the fuel injection to the outside is formed. 연료가 산화되어 전기 에너지를 생성하고, 상기 연료의 주입이 가능하도록 이루어지며, 제1항 및 제9항 중 어느 한 항에 따르는 연료전지; 및
상기 연료전지의 연료주입부에 상기 연료를 공급하는 연료충전실린저를 포함하는 연료전지 시스템.A fuel cell according to any one of claims 1 and 9, wherein the fuel is oxidized to generate electric energy, and the fuel can be injected. And
And a fuel charging cylinder supplying the fuel to a fuel injection unit of the fuel cell. 제10항에 있어서,
상기 연료충전실린저는,
상기 연료가 저장되는 저장실과, 상기 저장실과 연결되는 연료배출구를 구비하는 바디;
상기 바디에 회전가능하게 장착되는 회전판;
상기 저장실에 배치되며, 상기 회전판과 연결되는 스크류; 및
상기 저장실에 저장된 연료를 상기 연료배출구로 가압하도록, 상기 저장실에서 슬라이딩 가능하게 형성되며, 상기 스크류와 나사 결합하는 이송판을 포함하는 연료전지 시스템.The method of claim 10,
The fuel filling cylinder,
A body having a storage chamber in which the fuel is stored and a fuel outlet connected to the storage chamber;
A rotating plate rotatably mounted to the body;
A screw disposed in the storage compartment and connected to the rotating plate; And
And a transfer plate slidably formed in the storage compartment to pressurize the fuel stored in the storage compartment to the fuel outlet, and to screw the screw with the screw. 제11항에 있어서,
상기 스크류는 상기 회전판에서 연장되어 상기 연료배출구를 관통하여 외부로 돌출되는 것을 특징으로 하는 연료전지 시스템.12. The method of claim 11,
The screw extends from the rotating plate to the fuel cell system, characterized in that protruding to the outside through the fuel outlet. 제11항에 있어서,
상기 연료충전실린저는 상기 저장실을 밀봉시키도록 상기 스크류의 단부와 함께 상기 연료배출구를 수용하는 실린저 마개를 더 포함하는 연료전지 시스템.12. The method of claim 11,
The fuel filling cylinder further comprises a cylinder cap for accommodating the fuel outlet with the end of the screw to seal the storage chamber.
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