KR101377187B1 - 반응물질의 누설방지를 위한 저장 및 회수수단이 구비된 레독스 흐름전지 또는 연료전지 - Google Patents

반응물질의 누설방지를 위한 저장 및 회수수단이 구비된 레독스 흐름전지 또는 연료전지 Download PDF

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Abstract

본 발명은 반응물질의 누설방지를 위한 저장 및 회수수단이 구비된 레독스 흐름전지 또는 연료전지에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 두 개 이상의 엔드 플레이트, 상기 엔드 플레이트 사이에 개재되는 하나 이상의 단위 셀로 이루어지는 스택을 포함하여 구성되는 레독스 흐름전지 또는 연료전지에 있어서, 상기 스택의 내측 또는 외측에 반응물질의 누설을 방지하기 위한 반응물질 저장 및 회수수단이 구비되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 레독스 흐름전지 또는 연료전지의 밀폐 신뢰성을 크게 향상시킬 수 있는 장점이 있다. 또한, 반응물질 또는 생성물의 누설이 발생하더라도 외부로 유출되지 않고 저장 또는 회수됨으로써, 레독스 흐름전지 또는 연료전지의 유지보수가 매우 용이하다는 장점이 있다.

Description

반응물질의 누설방지를 위한 저장 및 회수수단이 구비된 레독스 흐름전지 또는 연료전지{FUEL CELL OR REDOX FLOW BATTERY WITH MEANS FOR RECOVERING REACTION SUBSTANCES}
본 발명은 반응물질의 누설방지를 위한 저장 및 회수수단이 구비된 레독스 흐름전지 또는 연료전지에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 레독스 흐름전지 또는 연료전지의 스택 내부 또는 외부에 반응물질의 저장 및 회수수단이 구비됨으로써, 반응물질이 전지의 외부로 유출되지 않도록 하는 것이다.
최근 환경오염 및 지구 온난화로 인하여 전 세계적으로 온실 가스를 줄이고자 하는 노력이 진행되고 있으며, 그 일환으로 신 재생 에너지의 도입 확대, 친환경 자동차 개발, 전력 수급 시스템의 개선을 위한 전력 저장 시스템 개발과 같은 다양한 노력이 시도되고 있다.
대부분의 전력 공급 시스템은 화력 발전이 주를 이루고 있으나, 화력 발전은 화석 연료의 사용으로 인하여 엄청난 양의 이산화탄소 가스가 배출되며 이로 인한 환경오염 문제가 매우 심각하다. 이러한 문제를 해결하기 위하여 친환경 에너지(풍력, 태양 에너지, 조력 등)를 이용한 전력 공급 시스템 개발이 급속히 증가하고 있다.
그리고 대부분의 신 재생 에너지는 자연에서 발생하는 청정에너지를 사용하기 때문에 환경오염과 관련된 배기가스의 배출이 없어 매력적이기는 하나, 자연환경에 영향을 많이 받기 때문에 시간에 따른 출력 변동폭이 매우 커 그 사용에 한계점이 있다.
전력 저장 기술은 전력 이용의 효율화, 전력 공급 시스템의 능력이나 신뢰성 향상, 시간에 따른 변동폭이 큰 신 재생 에너지의 도입 확대 등 에너지 전체에 걸쳐 효율적 이용을 위해 중요한 기술이며, 그 발전 가능성 및 사회적 기여에 대한 요구가 점점 증대되고 있다. 특히, 이러한 분야에서 연료전지 및 연료전지의 활용도에 대한 기대치가 높아지고 있다.
레독스 흐름전지와 연료전지는 구성 부품의 차이는 있으나 일정한 구성 요소가 갖추어진 셀 내에서 반응물질의 전기화학반응에 의해 전기가 충전, 방전 또는 발생되는 역할을 수행한다.
레독스 흐름전지의 경우 반응물질로서 전해질이 사용되며 전해질은 별도의 탱크에 보관되고, 펌프를 이용하여 다수의 셀이 적층된 스택(Stack)에 구비된 유로(Flow Path)를 통해 전해질이 공급되어 셀에 분배되는 구조이다. 이때, 상기 전해질의 순환을 위해 펌프가 사용되며, 이로 인해 스택 내부에는 일정한 압력이 발생한다. 일반적으로 스택 내부에는 전해질의 누설을 방지하기 위한 수단(가스켓, 오링 또는 접합)이 구비되어 있고 정상적인 경우, 전해질은 탱크와 펌프, 파이프, 스택 내부에 형성된 유로를 따라 흘러야 한다. 그러나 내부 압력과 밀폐부의 파손 등에 의해 전해질은 스택 외부로 유출될 수 있으며, 이로 인해 주변 부품의 부식이 발생하고 전해질의 양이 변하면서 전해질의 밸런스가 어긋나는 문제가 발생한다.
또한, 연료전지도 레독스 흐름전지와 유사하게 다수의 셀이 적층된 스택에 반응물질이 공급되는 구조로서, 레독스 흐름전지와 같이 반응물질이 스택 외부로 유출될 수 있으며, 이로 인해 주변 부품의 부식이 발생하는 문제가 발생한다.
따라서, 이러한 반응물질의 누설을 억제하기 위하여, 국내 공개특허 제10-2001-0060112호의 '고분자 전해질 연료전지'에서는, 단위전지 또는 스택의 제작에 사용되는 판형의 가스켓의 가스 출입구용 구멍 주위와 전극의 가장자리 부분에 리브를 추가로 설치하여 형성함으로써, 가스가 누출되는 일이 없도록 하였으며, 국내 등록특허 제10-1291752호의 '내부 밀봉 구조를 갖는 일체형 복합 전극셀 및 이를 포함하는 레독스 흐름전지'에서는 바이폴라 플레이트와 매니폴드를 일체화하고 일체화 부분에 있어서 밀봉할 수 있는 구조를 형성하여 양극과 음극의 전해액이 넘어가는 현상을 억제하였으나, 물성변화, 변형에 의해 장기간의 밀폐 신뢰성을 보장할 수 없는 단점이 있었다.
(특허 문헌 0001) KR 10-2001-0060112 A (특허 문헌 0002) KR 10-1291752 B1
따라서, 본 발명의 목적은 상기한 종래의 레독스 흐름전지 또는 연료전지가 갖는 제반문제점을 해결하기 위한 것으로, 스택의 내부 또는 외부에 반응물질의 누설을 방지하기 위해 반응물질의 저장 및 회수수단이 구비됨으로써, 누설된 반응물질이 저장 및 회수되어 외부로 유출되지 않도록 하는 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 반응물질의 누설방지를 위한 저장 및 회수수단이 구비된 레독스 흐름전지 또는 연료전지는, 두 개 이상의 엔드 플레이트(200), 상기 엔드 플레이트(200) 사이에 개재되는 하나 이상의 단위 셀(100)로 이루어지는 스택(10)을 포함하며, 상기 스택(10)의 내측 또는 외측에 반응물질 또는 생성물의 누설을 방지하기 위한 반응물질 저장 및 회수수단이 구비되는 것을 특징으로 한다.
상기 단위 셀(100)은 프레임(110)과, 상기 프레임(110)에 인접한 막-전극 어셈블리(120) 및 분리판(130)으로 구성되고, 막-전극 어셈블리(120) 외측으로 하나 이상의 회수유로 관통부(114)가 형성되어, 상기 반응물질의 누설을 방지하기 위한 반응물질 저장 및 회수수단인 회수유로(2)가 구비되는 것을 특징으로 한다.
상기 단위 셀(100)은 프레임(110)과, 상기 프레임(110)에 인접한 막-전극 어셈블리(120) 및 분리판(130)으로 구성되고, 상기 프레임(110)에 하나 이상의 메인유로 관통공(111)과, 상기 메인유로 관통공(111)과 막-전극 어셈블리(120)를 연결하는 내부유로 홈(112)이 형성되어, 상기 메인유로 관통공(111)은 반응물질을 스택(10) 내로 공급하는 메인유로(1)를 형성하고, 상기 내부유로 홈(112)은 반응물질을 상기 메인유로(1)로부터 막-전극 어셈블리(120)로 공급하는 내부유로를 형성하며, 상기 하나 이상의 메인유로 관통공(111) 외측으로 하나 이상의 회수유로 관통부(114)가 형성되어, 상기 반응물질의 누설을 방지하기 위한 반응물질 저장 및 회수수단인 회수유로(2)가 구비되도록 하는 것을 특징으로 한다.
상기 회수유로 관통부(114)는 둘 이상 형성되며, 상기 둘 이상의 회수유로 관통부(114)는 회수유로 홈(114a)으로 상호 연결되는 것을 특징으로 한다.
상기 프레임(110)에 제 1 밀폐부(115a)와 제 2 밀폐부(115b)가 구비되며, 상기 회수유로 관통부(114)는 상기 제 1 밀폐부(115a)와 제 2 밀폐부(115b)의 사이에 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기 반응물질 회수유로(2)에 압력을 가하거나 물질을 주입하는 것을 특징으로 한다.
상기 반응물질 회수유로(2)에 다공성 물질이 투입되는 것을 특징으로 한다.
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상기 반응물질의 누설을 방지하기 위한 반응물질 저장 및 회수수단이 스택(10)의 단위 셀(100)과 엔드 플레이트(200)에 설치된 고정구(210)의 사이에 구비되며, 상기 반응물질 저장 및 회수수단은 상부가 개방된 형태인 것임을 특징으로 한다.
상기 반응물질의 누설을 방지하기 위한 반응물질 저장 및 회수수단이 스택(10)의 외측에 구비되며, 상기 반응물질 저장 및 회수수단은 스택(10)의 외부를 감싸는 케이스인 것을 특징으로 한다.
상기 레독스 흐름전지 또는 연료전지는 반응물질 저장탱크(20)를 구비하여, 상기 반응물질 저장탱크(20)로부터 반응물질 공급로(21)를 통해 상기 스택(10)으로 반응물질을 공급하며, 상기 반응물질 저장 및 회수수단은 반응물질 저장탱크(20), 반응물질 공급로(21) 및 반응물질 배출로(22) 중 적어도 어느 하나에 연결유로(3)를 통해 연결되는 것을 특징으로 한다.
상기 연결유로(3)에 펌프(P)가 구비되는 것을 특징으로 한다.
상기 반응물질 저장 및 회수수단이 스택(10)의 외부를 감싸는 케이스일 경우, 상기 반응물질 저장 및 회수수단에 압력을 가하는 것을 특징으로 한다.
상기 연결유로(3)에 반응물질 분석장치(5)가 구비되는 것을 특징으로 한다.
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상기 스택(10)은 양극 반응물질 유입구, 양극 반응물질 배출구, 음극 반응물질 유입구, 음극 반응물질 배출구가 구비되고, 반응물질의 누설을 방지하기 위한 반응물질 저장 및 회수수단으로서, 물질의 유출입이 가능한 수단을 1개 이상 추가로 구비하는 것을 특징으로 한다.
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상기 반응물질의 누설을 방지하기 위한 반응물질 저장 및 회수수단이 스택(10)의 외측 또는 전해질이 흐르는 외부유로의 외측에 구비되며, 상기 반응물질 저장 및 회수수단은 상부가 개방된 형태인 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 레독스 흐름전지 또는 연료전지의 밀폐 신뢰성을 크게 향상시킬 수 있는 장점이 있다.
또한, 반응물질의 누설이 발생하더라도 외부로 유출되지 않고 저장 또는 회수됨으로써, 레독스 흐름전지 또는 연료전지의 유지보수가 매우 용이하다는 장점이 있다.
도 1은 종래 레독스 흐름전지의 개략적인 개념도.
도 2는 종래 레독스 흐름전지에 사용되는 단위 셀의 분해 사시도.
도 3은 본 발명에 따른 레독스 흐름전지의 스택 내부에 반응물질의 회수 및 저장수단이 구비된 구성을 개략적으로 나타낸 도면.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 프레임의 구조를 나타낸 사시도.
도 5 내지 도 12은 본 발명에 따른 다양한 프레임의 구조를 나타낸 도면.
도 13 및 도 14는 본 발명에 따른 프레임에 밀폐부를 적용한 예를 나타낸 도면.
도 15 내지 도 18은 본 발명에 따른 레독스 흐름전지의 개략적인 개념도.
도 19 및 도 20은 본 발명에 따른 레독스 흐름전지의 단위 셀 외부에 반응물질의 회수 및 저장수단이 구비된 구성을 개략적으로 나타낸 도면.
도 21은 본 발명에 따른 레독스 흐름전지에 반응물질 분석장치가 구비된 구성을 나타낸 도면.
도 22는 본 발명에 따른 반응물질 분석장치의 개념도.
도 23은 본 발명에 따른 레독스 흐름전지를 중력방향에 따라 위치시킨 도면.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 의한 반응물질의 누설방지를 위한 저장 및 회수수단이 구비된 레독스 흐름전지 또는 연료전지의 실시예를 상세히 설명한다.
본 발명을 상세히 기술함에 있어서, 레독스 흐름전지를 예로 사용하지만, 연료전지에도 동일한 목적으로 적용될 수 있다. 이는 레독스 흐름전지와 연료전지는 모두 다수의 단위 셀(Sigle Cell)을 적층하여서 되는 스택을 이용하며, 상기 단위 셀의 구조는 유사하기 때문이다. 단지, 레독스 흐름전지는 반응물질로서 전해질을 사용하지만, 연료전지는 양극과 음극 연료(PEM 연료전지의 경우 수소와 산소)를 사용한다는 점에 차이가 있으나, 양 전지 모두 반응물질의 흐름 및 스택의 구조가 유사하므로, 본 발명은 레독스 흐름전지 및 연료전지에 모두 동일하게 적용할 수 있다. 따라서, 본 발명을 기술함에 있어, 연료전지에 적용된 실시예는 생략한다.
종래의 레독스 흐름전지(A)는 도 1 및 도 2에서와 같이, 양극 전해질을 보관하는 양극 반응물질 저장탱크(20)와 음극 전해질을 보관하는 음극 반응물질 저장탱크(30), 그리고 상기 각각의 전해질이 순환되는 스택(10)으로 구성된다. 이때 상기 스택(10)은 전기화학반응이 일어나는 최소한의 구성 요소인 단위 셀(100)이 다수 적층되어 있는 형태이며, 상기 단위 셀(100)은 두 개의 전극(122) 사이에 이온교환막(121)이 적층된 상태인 막-전극 어셈블리(120)와 분리판(130)으로 구성된다. 그리고 이와 함께 셀(100)의 형태를 유지하고 반응물질의 흐름을 유도하는 유로가 구비된 프레임(110)이 사용될 수 있다. 여기에서, 상기 막-전극 어셈블리(120)라 함은 막-전극이 인접하여 조립된 것을 의미하며 서로 분리된 형태뿐만 아니라 접합된 일체형의 구조로 볼 수도 있다.
즉, 상기 프레임(110)에 하나 이상 형성된 메인유로 관통공(111)과, 상기 관통공(111)과 막-전극 어셈블리(120)를 연결하는 내부유로 홈(112)을 통해 각각의 단위 셀(100)에 반응물질이 분배되는 메인유로(1)와 한 개의 셀(100)에서 반응물질을 전기화학 반응면적에 고르게 분배하는 내부유로가 구비된다. 그리고 상기 프레임(110)에는 단턱(113)이 형성되어 이온교환막(121)과 분리판(130)이 상기 프레임(110)의 양측에 각각 안착됨으로써, 안정적인 결합을 유도한다. 본 발명에서는, 상기 프레임(110)에 이온교환막(121)과 분리판(130)이 안착되는 것을 도시하였지만, 단턱(113) 없이 상기 이온교환막(121)과 분리판(120)이 그대로 적층될 수도 있다. 또한, 상기 분리판(130)은 이웃하는 단위 셀(100)과 공유하는 것이 바람직하나, 이를 반드시 제한하지는 않는다.
또한, 메인유로 관통공(111)은 이웃한 프레임(110)의 관통공(111)과 연결된 형태이거나, 스택(10) 외부에서 직접 각 단위 셀(100)로 반응물질을 분배하는 구조를 의미하며, 스택(10) 외부에서 내부로 반응물질을 공급하는 구조는 모두 같은 범주에 있는 것으로 볼 수 있다.
일반적으로, 반응물질은 상기 양극 반응물질 저장탱크(20)와 엔드 플레이트(200)의 반응물질 주입구(201)를 연결하는 반응물질 공급로(21)를 통해 스택(10) 내부의 메인유로(1)로 흐르게 되며, 메인유로(1)로부터 내부유로를 통해 막-전극 어셈블리(120)를 통과한 반응물질은 다시 이웃하는 메인유로(1)로 이동되고, 이웃하는 메인유로(1)는 엔드 플레이트(200)의 반응물질 배출구(203) 및 반응물질 배출로(22)를 통해 양극 반응물질 저장탱크(20)로 저장된다. 이때 반응물질의 순환을 위해, 반응물질 공급로(21)에서는 펌프(P)를 사용할 수 있다. 그리고 타측에 위치하는 음극 반응물질 저장탱크(30)에서도 상기와 같은 구조로서, 반응물질이 순환된다.
이때, 종래에는 반응물질의 누설(Leakage)을 방지하기 위해 서로 이웃한 구성 요소 사이(예를 들면 프레임과 분리판)에 가스켓, 오링을 사용하여 결합하거나, 서로 접합하는 방법을 이용하여 밀폐하고, 밀폐 성능을 유지하기 위해 엔드 플레이트(200)를 이용하여 스택(10) 양단에 압축력을 가하고, 상기 엔드 플레이트(200)를 고정구(210)로 고정하였다. 그러나 시간이 지남에 따라 가스켓, 오링 또는 접합부의 물성이 저하, 변형 또는 파손되어 반응물질이 스택(10) 외부로 유출되는 문제가 발생하였다. 그리고 이렇게 누설된 반응물질은 주변 부품과 접촉하여 부식을 발생시키고, 레독스 흐름전지의 효율을 저하시키며, 유지보수 비용을 증가시키는 등의 문제를 초래하였다.
따라서, 본 발명은 이러한 반응물질의 누설 문제를 해결하기 위한 것으로, 상기와 같은 종래의 레독스 흐름전지(A)의 스택(10) 내부 또는 외부에 누설된 반응물질을 저장, 회수할 수 있는 반응물질의 저장 및 회수수단을 구비함으로써, 반응물질의 누설에 따른 문제점을 개선한 것이다.
즉, 본 발명은 두 개 이상의 엔드 플레이트(200), 상기 엔드 플레이트(200) 사이에 개재되는 하나 이상의 단위 셀(100)로 이루어지는 스택(10)을 포함하여 구성되는 레독스 흐름전지(A) 또는 연료전지에 있어서, 상기 스택(10)의 내부 또는 외부에는 반응물질의 누설을 방지하기 위한 반응물질 저장 및 회수수단이 구비되는 것을 특징으로 한다.
상기 스택(10)에는 반응물질의 누설을 방지하기 위한 저장 및 회수수단이 구비되는데, 상기 반응물질의 저장 및 회수수단은 스택(10)의 단위 셀(100)의 내부에 구비될 수도 있고(도 3 참조), 스택(10)의 단위 셀(100)과 엔드 플레이트(200)의 고정구(210) 사이에 구비될 수도 있으며(도 19 참조), 상기 스택(10)의 외부에 구비될 수도 있는 것이다.(도 18 참조) 즉, 본 발명은 상기 저장 및 회수수단의 위치에 관계없이 모두 스택(10)의 전기, 화학적 반응이 일어나는 부분과 반응물질이 순환하는 경로를 벗어나 흐르는, 즉 누설된 반응물질을 저장하고 회수할 수 있는 구조면 족하며, 상기 누설되는 반응물질의 저장 및 회수를 통해 레독스 흐름전지(A)의 부품의 부식, 효율 저하, 유지보수 비용 증가 등의 제반 문제점들을 해소하는 것이다.
이때, 상기 단위 셀(100)은, 도 3에서와 같이, 이웃하는 두 개의 프레임(110)과, 상기 프레임(110)에 인접하는 막-전극 어셈블리(120) 및 분리판(130)으로 구성된다. 그리고, 도 3에서는 프레임(110)이 두 개인 것을 도시하였지만, 필요에 따라 하나 또는 둘 이상의 프레임(110)을 사용할 수도 있음은 당연하다.
그리고 상기 프레임(110)에는 하나 이상의 메인유로 관통공(111)과, 상기 메인유로 관통공(111)과 막-전극 어셈블리(120)를 연결하는 내부유로 홈(112)이 형성된다. 이때 상기 메인유로 관통공(111)은, 상기 두 개의 프레임(110)이 서로 적층되어 단위 셀(100)을 구성하고, 다시 다수의 단위 셀(100)이 적층됨으로써, 반응물질을 스택(10) 내로 공급하는 메인유로(1)를 형성한다. 또한, 상기 내부유로 홈(112)은 반응물질을 상기 메인유로(1)로부터 막-전극 어셈블리(120)로 공급하는 내부유로를 형성한다.
그리고 상기 엔드 플레이트(200)에 반응물질 주입구(201) 및 반응물질 배출구(203)가 하나 이상 형성되는데, 상기 주입구(201)와 배출구(203)를 통해 반응물질 저장탱크(20,30)로부터 반응물질(양극 전해질 또는 음극 전해질)을 스택(10) 내부로 공급하도록 하기 위함이다. 이때 레독스 흐름전지(A)는 양극 반응물질 저장탱크(20)와 음극 반응물질 저장탱크(30)로부터 각각 반응물질(양극 전해질, 음극 전해질)이 공급되므로, 상기 반응물질 주입구(201)와 반응물질 배출구(203)는 두 개씩 형성됨이 바람직하다.
아울러, 상기 반응물질의 저장 및 회수수단이 스택(10)의 내부에 구비되는 구체적인 예로서, 상기 프레임(110)의 하나 이상의 메인유로 관통공(111) 외측으로 하나 이상의 회수유로 관통부(114)가 형성되어, 반응물질 저장 및 회수수단인 반응물질 회수유로(2)가 구비될 수 있다.
즉, 상기 프레임(110)에 형성된 회수유로 관통부(114)는, 다수의 프레임(110)이 적층되어 스택(10)이 구성될 경우, 하나의 공간을 형성하게 됨으로써, 누설된 반응물질은 스택(10) 외부로 노출되지 않고, 이 공간, 즉 저장 및 회수유로(2)에 저장되어 정해진 경로를 따라 외부로 배출된다. 그러므로 정상적인 경로를 벗어나 누설된 반응물질이 스택(10) 외부로 유출되지 않도록 구성요소의 외측, 즉, 메인유로(1)의 바깥쪽 또는 막-전극 어셈블리(120)의 바깥쪽에 반응물질의 저장 및 회수 수단이 위치하는 것이 바람직하고, 누설된 반응물질을 외부로 배출할 수 있도록, 상기 엔드 플레이트(200)에는 반응물질 회수구(205)를 형성하여 반응물질의 저장 및 회수유로(2)를 통해 저장된 반응물질이 반응물질 회수구(205)를 통해 외부로 배출, 회수될 수 있도록 한다. 또한 상기 엔드 플레이트(200)를 통해서가 아닌 프레임(110)에 반응물질 회수구를 형성하고, 상기 반응물질 회수구에 연결된 별도의 유로를 통해 반응물질을 회수하는 것도 가능하다. 이때, 상기 유로의 형성은 파이프와 동일한 구조를 갖는 부재를 통해 이루어질 수 있다.
한편, 상기 프레임(110)에는 메인유로 관통공(111)이 형성되지 않을 수도 있는 것으로, 스택(10)에 별도의 메인유로(1)를 구비시키거나, 반응물질이 스택(10)의 외부로부터 공급되지 않고, 스택(10) 내부에 반응물질이 저장된 형태라도, 막-전극 어셈블리(120) 외부로 반응물질이 누설되는 것을 회수하는 형태 또한 본 발명의 범주에 속하는 것으로 해석되어야 한다. 즉, 이러할 경우, 상기 회수유로 관통부(114)가 메인유로 관통부(111)의 바깥쪽이 아닌, 막-전극 어셈블리(120)의 바깥쪽에 형성될 수 있다. 또한 본 발명에서는 관통부뿐만 아니라 홈을 형성하여 회수부를 형성하는 것 또한 가능하다. 이때, 각 홈에 의해 형성된 회수부 각각에 회수유로가 형성될 수 있다.
본 발명에서 상기 프레임(110)에 형성된 회수유로 관통부(114)의 형태는 다양할 수 있는 데, 도 4 내지 도 12에서와 같은 형태를 가질 수 있다. 먼저, 도 4에서와 같이, 프레임(110)의 메인유로 관통구(111) 외측으로, 프레임(110)의 각 모서리를 따라 4개의 회수유로 관통부(114)가 형성됨으로써, 스택(10)의 둘레 전체에 저장 및 회수유로(2)가 형성되도록 하여, 반응물질의 저장 및 회수를 용이하게 할 수 있다.
또한, 도 5와 같이, 상기 도 4와 같이 둘 이상 형성된 회수유로 관통구(114)가 회수유로 홈(114a)으로 상호 연결되도록 함으로써, 스택(10) 내에서 회수된 반응물질이 이웃하는 반응물질 저장 및 회수유로(2)로 이동될 수 있도록 함으로써, 다수개 형성된 저장 및 회수유로(2) 중 어느 하나만을 반응물질 회수구에 연결하여 반응물질을 회수할 수도 있다.
그리고 도 6에서와 같이 4개 이상, 다수개의 회수유로 관통부(114)를 형성할 수도 있으며, 별도로 도시하지는 않았지만 상기 4개 이상의 회수유로 관통부(114)가 서로 회수유로 홈(114a)으로 상호 연결되어, 스택(10) 내에서 회수된 반응물질이 이웃하는 반응물질 저장 및 회수유로(2)로 이동될 수 있도록 할 수도 있다.
또한, 도 7과 같이 1개의 프레임(110)의 모서리 전체에 1개의 회수유로 관통구(114)를 형성할 수도 있으며, 도 8 및 도 9(도 8의 B-B선을 절단한 단면도)와 같이, 전면 홈부(114b)와 후면 홈부(114c)를 수직선상에 형성시키지 않고, 상호 어긋나게 형성시킨 후, 상기 전면 홈부(114b)와 후면 홈부(114c)를 연결로(114d)에 의해 연결함으로써, 회수유로 관통구(114)가 형성되도록 할 수 있다. 또한 도 8과 같은 형태를 갖되, 도 10과 같이 전면 홈부(114b)가 후면 홈부(114c)보다 그 폭이 더 크고, 상기 전면 홈부(114b)와 후면 홈부(114c)가 상호 겹쳐지도록 형성될 수도 있다. 아울러, 상기 회수유로 관통구(114)가 프레임(110)에 수직하게 형성되지 않을 수도 있는 것으로, 도 11 및 도 12(도 11의 C-C선을 절단한 단면도)와 같이 회수유로 관통구(114)의 단면이 'ㄴ' 또는 '
Figure 112014000037818-pat00001
'형태가 되도록 할 수도 있다.
또한, 도면을 통해 제시되지는 않았지만, 프레임(110)을 다수개 적층시켜 저장 및 회수유로(2)가 형성될 수만 있다면, 회수유로 관통구(114)의 형태를 제한하지 않는다.
그리고 상기 스택(10) 내에 형성된 회수유로(2)를 반응물질 회수구에 연결되도록 하여, 상기 반응물질 회수구가 스택(10)의 외부에 노출됨으로써, 상기 반응물질의 누설을 육안으로 확인할 수도 있도록 한다.
또한, 상기 회수유로(2)에는 별도의 삽입부재가 삽입될 수도 있는데, 일측(메인유로측 또는 막-전극 어셈블리 측)이 개방되어, 즉 일측에 개구부가 형성되어 누설되는 반응물질을 저장 및 회수하고, 타측은 밀폐되어 하부로는 반응물질이 누설되지 않도록 함과 동시에, 삽입부재를 따라 스택(10)의 외측으로 반응물질 회수구를 통해 회수되도록 할 수도 있는 것이다. 이는 상기 단위 셀(100)의 사이로 반응물질이 유출된다면 상기 이웃하는 회수유로 관통구(114)의 사이로도 반응물질이 유출될 수 있으므로, 별도의 삽입부재를 회수유로 관통구(114)에 삽입할 경우 더욱 안정적인 구조를 갖게 되기 때문이다.
아울러, 도 13 및 도 14(도 13의 D-D선을 절단한 단면도)와 같이, 반응물질의 저장, 회수 수단인 회수유로(2)에 유입된 반응물질의 누설을 억제하고, 누설된 반응물질을 효과적으로 회수하기 위하여, 반응물질의 회수유로(2)를 사이에 두고 최소 두 개 이상의 밀폐부가 구비됨이 바람직하다. 즉, 프레임(110)에 제 1 밀폐부(115a)와 제 2 밀폐부(115b)가 구비되며, 상기 회수유로 관통부(114)는 상기 제 1 밀폐부(115a)와 제 2 밀폐부(115b)의 사이에 형성되는 것이다. 상기 제 1 밀폐부(115a)와 제 2 밀폐부(115b)를 통해, 저장 및 회수유로(2)로 유입된 반응물질의 누설을 억제한다. 이때 도면에는 2개의 밀폐부만을 도시하였지만, 3 이상의 밀폐부를 형성하면 반응물질의 누설이 더욱 안정적으로 억제된다.
상기 밀폐부로는 종래의 레독스 흐름전지(A)에서 사용되는 오링을 사용할 수 있으며, 이외에도 가스켓을 사용하거나 접합하는 방법을 사용할 수 있고, 별도의 부재를 사용하는 것이 아닌 프레임(110)에 돌출부 및 삽입부를 형성하여 이웃하는 프레임(110)이 상호 삽입 연결되는 구조로 될 수도 있다. 또한, 밀폐력을 높이기 위해 다수의 밀폐부를 구비하는 것이 가능함은 당연하며, 종류가 서로 다른 밀폐부(예를 들면 오링과 가스켓)를 추가로 구비하는 것 또한 가능하다
한편, 본 발명에 따른 상기 레독스 흐름전지(A) 또는 연료전지는, 도 15 내지 도 17에서와 같이, 반응물질 저장탱크(20)를 구비하여, 상기 반응물질 저장탱크(20)로부터 반응물질 공급로(21)를 통해 상기 엔드 플레이트(200)에 형성된 반응물질 주입구(201)로 반응물질을 공급한다. 그리고 공급된 반응물질은 스택(10) 내부의 메인유로(1)를 따라 흐르면서, 프레임(110)에 형성된 내부유로를 통해 막-전극 어셈블리(120)로 반응물질을 공급하게 된다. 그리고 상기 막-전극 어셈블리(120)를 통과한 반응물질은 다시 내부유로를 통해 메인유로(1)로 이동하고, 상기 메인유로(1)로부터 엔드 플레이트(200)에 형성된 반응물질 배출구(203)를 통해 배출되어 반응물질 회수로(22)를 따라 반응물질 저장탱크(20)로 회수된다.
또한, 상기 반응물질 주입구(201)과 반응물질 회수구(203)은 엔드 플레이트(200)에 형성되지 않고, 프레임(110) 또는 막-전극 어셈블리(120)에 직접 형성될 수도 있는 것으로, 그 형태를 제한하지 않는다.
그리고 상기 메인유로(1)와 상기 막-전극 어셈블리(120)를 벗어나 흐르는 반응물질, 즉 전기화학적 반응이 일어나는 공간 또는 반응물질이 순환하는 경로를 벗어나 누설된 반응물질은, 회수유로(2)로 유입되어 반응물질 배출구(205)를 통해 스택(10) 외부로 배출된다. 상기 반응물질 배출구(205)는 연결유로(3)에 연결되어, 상기 회수된 반응물질이 연결유로(3)를 통해 반응물질 저장탱크(20), 반응물질 공급로(21), 반응물질 배출로(22) 중 어느 하나 또는 둘 모두에 연결됨으로써, 회수된 반응물질을 다시 재이용할 수 있다. 또한, 상기 반응물질 저장탱크(20) 및 반응물질 공급로(21), 반응물질 배출로(22)로 공급되지 않고, 상황에 따라 외부로 그대로 배출될 수도 있으며, 별도의 탱크에 임시로 저장될 수도 있다.
여기서, 상기 반응물질 회수유로(2)로 유입된 반응물질의 배출이 이루어지지 않을 경우, 상기 회수유로(2) 내부의 압력이 상승하고, 이로 인해 스택(10)의 외부로 반응물질이 추가 누설될 수 있으므로, 상기 연결유로(3)를 따라 반응물질이 스택(10) 외부로 배출되도록 하는 것이며, 이를 더욱 원활히 하기 위하여 상기 연결유로(3)에 펌프(P)가 구비될 수 있다.
아울러, 상기 반응물질 배출구(205) 및 연결유로(3)는 상기 반응물질의 저장 및 회수수단의 형태, 즉 회수유로 관통구(114)의 형태 및 개수에 따라 다수개 구비될 수 있는데, 상기 반응물질 배출구(205) 및 연결유로(3)가 둘 이상일 경우, 회수, 저장된 반응물질의 원활한 배출을 위해 일부의 반응물질 배출구(205) 및 연결유로(3)에 압력을 가하거나, 기타 물질, 예를 들면 다공성 물질을 주입하여 다른 반응물질 배출구(205) 및 연결유로(3)로 반응물질이 흡수되어 원활히 배출되도록 할 수도 있다.
한편, 반응물질의 누설은 스택(10) 내부의 압력이 스택 외부의 압력보다 높기 때문에 발생하는데, 상기 메인유로(1)와 전기화학반응 공간(막-전극 어셈블리)의 압력과 같거나 그보다 높은 압력을 메인유로(1) 외부에 가할 경우 스택(10) 외부로 반응물질이 누설되지 않게 된다. 따라서, 본 발명에서는 도 18에서와 같이, 스택 내부에 형성된 공간인 회수유로(2)에 공압 및 유압을 가하여 반응물질이 메인유로(1)와 내부유로 그리고 전기화학반응 공간 밖으로 누설되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 이와 같은 목적으로서, 접착제, 경화제 등의 물질을 회수유로(2)에 주입하여 회수유로(2)를 채움으로써, 누설을 방지하는 것도 가능하다. 여기서, 상기 회수유로(2)에 물질을 효과적으로 채우기 위하여, 회수유로(2)와 연결된 복수의 반응물질 배출구(205)를 구비하고, 가압 수단을 이용하여 반응물질 배출구(205)를 통해 물질을 주입하면서, 다른 반응물질 배출구(205)를 열어 일정 공간 이상 물질이 채워졌을 때 스택(10) 밖으로 물질이 흘러나오도록 유도함으로써, 회수유로(2)에 빈공간없이 물질이 채워지도록 할 수 있다.
이와 함께, 상기 회수유로(2)에 다공성 물질을 채워 반응물질의 회수유로(2) 내부의 압력이 과도하게 상승하는 것을 방지하고, 누설된 반응물질을 일정 시간 동안 흡수하도록 하여, 안정적인 누설방지 구조를 갖도록 할 수도 있는 것이다.
상기와 같이 본 발명의 레독스 흐름전지 또는 연료전지의 스택(10) 내부에 반응물질의 저장 및 회수수단이 구비될 경우, 프레임(110)에만 관통공(114)이 형성되어, 회수유로(2)가 구비되는 것으로 설명하였지만, 프레임(110)과 적층되는 이온교환막(121)과 분리판(130)의 크기가 프레임(110)과 비슷하다면, 상기 이온교환막(121)과 분리판(130)에도 관통공(114)이 형성되어 프레임(110), 이온교환막(121) 및 분리판(130) 모두에 회수유로(2)가 형성되어, 회수유로(2)를 통해 누설된 반응물질이 저장 및 회수될 수도 있는 것이다.
또한, 전기화학반응이 일어나는 공간(다공성 전극이 위치하고 반응물질이 흐르며 전기화학반응이 발생하는 공간)과 이 공간과 연결된 내부유로 및 메인유로 이외의 위치에 일정한 공간 또는 유로가 구비되고, 이 공간이 스택(10) 외부로 연결되어 물질의 배출 또는 주입이 가능한 구조라면 본 발명에서 기술하는 반응물질의 저장 및 회수수단의 범주에 속하는 것으로 보아야 한다. 이때, 반응물질 저장 및 회수수단에서 스택(10) 외부로 배출된다는 것은 메인유로(1)와 같이, 펌프와 같은 일정한 장치 또는 중력, 회수유로 내부 압력 등에 의해 일정한 경로를 따라 통제되어 흐르는 것을 의미한다.
아울러, 기존 레독스 흐름전지(A)의 스택(10)은 양극 전해질 유입구, 양극 전해질 배출구, 음극 전해질 유입구, 음극 전해질 배출구의 4개의 전해질 유출입구를 가지는데, 이러한 4개의 전해질 유출입구와 별도로 전해질 또는 별도의 반응물질이 유출입될 수 있는 최소 1개의 유출입구가 더 구성된다면 본 발명의 범주에 속하는 것으로 이해되어야 한다.
한편, 도 19 및 도 20과 같이, 본 발명에 따른 반응물질의 저장 및 회수수단이 스택(10)의 내부, 즉 단위 셀(100)의 내부에 구비되는 것이 아닌, 스택(10)의 외부에 구비되거나, 스택(10) 내 단위 셀(100)의 외부에 구비될 수도 있다.
즉, 누설된 반응물질은 스택(10)의 외부로 유출되어 중력 방향으로 흐를 수 있으므로, 스택(10)의 다른 부품에 접촉하는 것을 방지하기 위해 반응물질의 저장 및 회수수단인 반응물질 받이(4)가 도 19와 같이, 상기 스택(10)의 하부에 구비될 수도 있다. 이때, 상기 반응물질 받이(4)는 도면에 도시된 바와 같이 상부가 개방된 형태의 것을 사용한다. 이와 같이, 스택(10)의 외부에 상기 저장 및 회수수단을 구비시킬 경우에는 본 발명의 저장 및 회수수단이 구비되는 레독스 흐름전지 또는 연료전지를 별도로 제작하는 것이 아닌, 별도의 회수수단이 없는 기존의 스택(10)에 회수수단을 추가로 장착할 수 있게 된다. 따라서 종래 사용하던 레독스 흐름전지(A)를 개량하여 더욱 안정적인 구조를 갖게 되며, 유지보수 비용을 절감할 수 있게 된다.
또한, 도 20과 같이, 엔드 플레이트(200)의 연결구(210) 내측, 단위 셀(100)의 하부에도 별도의 반응물질 저장 및 회수수단을 구비할 수도 있다. 이때 상기 저장 및 회수수단 역시 상부가 개방된 형태의 반응물질 받이(4)가 사용될 수 있다.
이때, 도 19 및 도 20에서는 중력 방향을 고려하여 스택(10)의 하부에 전해질의 저장 및 회수수단이 구비되는 것으로 도시하였으나, 이에 한정하지 않고 스택(10)의 외곽 전체와 반응물질이 흐르는 외부 유로 주위에도 이를 적용할 수 있는 것으로, 이를 한정하지 않는다.
아울러, 스택(10) 외부에 반응물질의 저장, 회수 수단이 구비될 때, 스택(10)의 외부를 밀폐된 케이스로 감쌈으로써, 케이스를 통해 누설된 반응물질을 회수하거나, 케이스 내부에 압력을 가함으로써, 스택(10) 내부의 압력보다 외부의 압력을 높게 하여 반응물질의 누설을 방지할 수도 있다. 여기에서, 스택(10)의 외부라 함은 막-전극 어셈블리(120), 분리판(130)의 외부를 의미하지만, 반응물질의 저장 및 회수 수단은 스택의 일부와 결합될 수도 있고 분리되어 구비할 수도 있다.
또한, 반응물질의 저장 및 회수수단(4)은 스택(10)의 내부와 외부 중 어느 하나 또는 동시에 구비될 수 있으며, 다수의 반응물질 저장 및 회수 구조를 구비할 수도 있는 것으로, 그 적용을 제한하지 않는다.
한편, 레독스 흐름전지(A)는 2종류의 반응물질, 즉 양극 전해질과 음극 전해질을 사용하는바, 누설된 반응물질이 양극 전해질 또는 음극 전해질이 될 수 있다. 따라서, 회수되는 반응물질이 어떤 종류의 것인지 구분할 필요성이 있는바, 이를 위해, 도 21과 같이 별도의 반응물질 분석 장치(5)를 이용할 수 있다.
일반적으로 스택(10) 내부에는 양극 전해질과 음극 전해질이 흐르며, 어느 반응물질이 누설되었는지 판별하는 것이 어려우므로, 본 발명에서는 누설된 반응물질, 즉 반응물질의 산화수를 분석하여 반응물질 저장탱크(20)에 선택적으로 보충하도록 한다. 누설된 반응물질은 앞서 기술한 방법에 따라 저장, 회수되어 반응물질 분석 장치(5)에서 반응물질의 산화수가 분석되고, 분석된 산화수에 따라 반응물질 저장탱크(20)(30)에 저장되거나 반응물질 공급로(21), 반응물질 배출로(22)로 주입된다. 또한 외부로 방출될 수도 있다.
레독스 흐름전지(A)의 경우 반응물질, 즉 전해질의 산화수가 변화하면 전기의 충, 방전이 일어나므로, 본 발명의 실시예에서는 산화수를 분석하는 장치에 대해 기술하지만, 본 발명의 적용 기술 분야인 레독스 흐름전지 및 연료전지에서는 산화수의 분석 장치가 아닌 별도의 성분 분석 장치를 적용할 수 있다.
일실시예로서, 산화수 판별을 위한 반응물질 분석 장치(5)는 도 22와 같이, 도 1의 종래의 단위 셀(100)과 동일한 구조인, 이온교환막(42), 전극(43), 한 쌍의 분리판(44) 및 한 쌍의 프레임(41)으로 구성된다. 이 셀(100)의 한 극에는 이미 확인된 일정한 산화수를 가진 전해질이 채워져 있으며, 다른 한 극에는 미지의 산화수를 가진 누설된 전해질이 흐르도록 한다. 이때, 두 전해질의 산화수가 다를 경우 일정한 기전력이 발생하고, 이 기전력을 기준으로 미지의 산화수를 가진 전해질의 산화수를 분석할 수 있다. 그러므로 산화수가 확인된 전해질을 해당 반응물질 저장탱크(20)(30)로 선택적으로 주입한다. 또한, 산화수 판별을 위한 셀에 일정한 전압(V)을 가하면 스택(10) 내부에서와 같은 전기화학반응이 발생하므로 이를 이용하여 누설된 전해질의 산화수를 조정한 뒤 반응물질 저장탱크(20)(30)에 보충할 수도 있다. 즉, 상기 반응물질 분석 장치(5)를 통해 분석된 반응물질은 재처리를 통해 반응물질 저장탱크(20)(30) 또는 반응물질 공급로(21) 또는 반응물질 배출로(22)에 주입되거나, 외부로 배출될 수 있는 것이다.
그리고 반응물질 저장탱크(20)(30)의 수위를 확인하여 반응물질이 부족할 경우, 반응물질을 보충할 수도 있음은 당연하다.
상기 기술한 바와 같이 누설된 전해질을 분석하거나 반응물질 저장탱크(20)(30)의 수위를 확인하여 전해질을 보충함으로써, 누설된 전해질에 의해 전해질 밸런스가 어긋날 경우, 이를 조정할 수 있게 된다. 상기 기술한 추가 장치인 반응물질 분석 장치(5)는 스택(10)의 외부에 구비하는 것이 바람직하나, 스택(10)의 내부에 구비할 수도 있는 것으로 그 위치를 제한하지 않는다.
본 발명에서는, 상기 스택(10)의 메인유로(1)와 회수유로(2)가 수평방향으로 형성되는 것으로 도면을 도시하였으나, 도 23과 같이, 반응물질의 저장 및 회수를 용이하게 하기 위하여 스택(10)의 전기화학적 반응면(즉, 회수유로(2))이 중력방향(반응물질배출구(203)를 통해 배출되는 배출물이 하향되는 방향)으로 형성되도록 할 수도 있다. 이는 일반적으로 누설된 반응물질은 중력방향을 따라 흐르므로 전기화학 반응면이 중력방향과 같거나 이에 가까울 경우, 누설된 반응물질이 앞서 기술한 반응물질의 저장 및 회수수단의 아래 공간으로 모이게 되므로 외부로 배출하기 용이한 장점이 있다. 그러나 스택(10)의 방향은 본 발명에서 별도로 한정하지 않고, 중력 방향의 수직인 경우에도 적용 가능함은 당연하다.
상기 기술한 반응물질 저장 및 회수수단은 내부 또는 외부에 어느 하나를 구비하거나 내부와 외부에 모두 구비할 수 있으며, 상기와 같이 누설될 수 있는 반응물질을 스택(10) 내부 또는 외부에 구비된 반응물질의 저장 및 회수수단을 통해 저장, 회수하여 반응물질 저장탱크(20)(30)로 다시 돌려보내거나 배출하는 것이 가능하며, 이 공간을 통해 압력을 가하거나 별도의 물질을 주입함으로써 반응물질의 누설을 억제하는 것이 가능하여, 장기간 사용 시 발생할 수 있는 누설 발생에 의한 부품 손상과 유지보수 비용 발생을 크게 줄일 수 있는 장점이 있는 것이다.
본 발명에서는 반응물질의 누설에 대해서만 실시예를 기술하였으나, 반응물질 뿐만 아니라 반응물질과 스택 내부의 부품에서 발생하는 생성물의 누설 또한 방지할 수 있음은 당연하다. 일예로 전해질에서 발생하는 가스 성분 또한 외부 유출없이 회수유로를 통해 회수가 가능한 것이다.
이상, 본 발명을 바람직한 실시 예를 사용하여 상세히 설명하였으나, 본 발명의 범위는 특정 실시 예에 한정되는 것은 아니며, 첨부된 특허청구범위에 의하여 해석되어야 할 것이다. 또한, 이 기술분야에서 통상의 지식을 습득한 자라면, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않으면서도 많은 수정과 변형이 가능함을 이해하여야 할 것이다.
1: 메인유로 2: 회수유로
3: 연결유로 4: 반응물질 받이
5: 반응물질 분석 장치 10: 스택
20, 30: 반응물질 저장탱크 21: 반응물질 공급로
22: 반응물질 배출로 100: 단위 셀
110: 프레임 111: 메인유로 관통공
112: 내부유로 홈 114: 회수유로 관통구
114a: 회수유로 홈 120: 막-전극 어셈블리
121: 이온교환막 122: 전극
130: 분리판 200: 엔드 플레이트
201: 반응물질 유입구 203: 반응물질 배출구
205: 반응물질 회수구 210: 고정구

Claims (20)

  1. 삭제
  2. 두 개 이상의 엔드 플레이트(200), 상기 엔드 플레이트(200) 사이에 개재되는 하나 이상의 단위 셀(100)로 이루어지는 스택(10)을 포함하여 구성되는 전지에 있어서,
    상기 스택(10)의 내측 또는 외측에 반응물질 또는 생성물의 누설을 방지하기 위한 반응물질 저장 및 회수수단이 구비되고,
    상기 단위 셀(100)은
    프레임(110)과, 상기 프레임(110)에 인접한 막-전극 어셈블리(120) 및 분리판(130)으로 구성되고,
    막-전극 어셈블리(120) 외측으로 하나 이상의 회수유로 관통부(114)가 형성되어, 상기 반응물질의 누설을 방지하기 위한 반응물질 저장 및 회수수단인 회수유로(2)가 구비되는 것을 특징으로 하는 반응물질의 누설방지를 위한 저장 및 회수수단이 구비된 전지.
  3. 두 개 이상의 엔드 플레이트(200), 상기 엔드 플레이트(200) 사이에 개재되는 하나 이상의 단위 셀(100)로 이루어지는 스택(10)을 포함하여 구성되는 전지에 있어서,
    상기 스택(10)의 내측 또는 외측에 반응물질 또는 생성물의 누설을 방지하기 위한 반응물질 저장 및 회수수단이 구비되고,
    상기 단위 셀(100)은
    프레임(110)과, 상기 프레임(110)에 인접한 막-전극 어셈블리(120) 및 분리판(130)으로 구성되고,
    상기 프레임(110)에 하나 이상의 메인유로 관통공(111)과, 상기 메인유로 관통공(111)과 막-전극 어셈블리(120)를 연결하는 내부유로 홈(112)이 형성되어,
    상기 메인유로 관통공(111)은 반응물질을 스택(10) 내로 공급하는 메인유로(1)를 형성하고, 상기 내부유로 홈(112)은 반응물질을 상기 메인유로(1)로부터 막-전극 어셈블리(120)로 공급하는 내부유로를 형성하며,
    상기 하나 이상의 메인유로 관통공(111) 외측으로 하나 이상의 회수유로 관통부(114)가 형성되어, 상기 반응물질의 누설을 방지하기 위한 반응물질 저장 및 회수수단인 회수유로(2)가 구비되도록 하는 것을 특징으로 하는 반응물질의 누설방지를 위한 저장 및 회수수단이 구비된 전지.
  4. 제 2항 또는 제 3항에 있어서,
    상기 회수유로 관통부(114)는 둘 이상 형성되며,
    상기 둘 이상의 회수유로 관통부(114)는 회수유로 홈(114a)으로 상호 연결되는 것을 특징으로 하는 반응물질의 누설방지를 위한 저장 및 회수수단이 구비된 전지.
  5. 제 2항 또는 제 3항에 있어서,
    상기 프레임(110)에 제 1 밀폐부(115a)와 제 2 밀폐부(115b)가 구비되며, 상기 회수유로 관통부(114)는 상기 제 1 밀폐부(115a)와 제 2 밀폐부(115b)의 사이에 형성되는 것을 특징으로 하는 반응물질의 누설방지를 위한 저장 및 회수수단이 구비된 전지.
  6. 제 2항 또는 제 3항에 있어서,
    상기 반응물질 회수유로(2)에 압력을 가하거나 물질을 주입하는 것을 특징으로 하는 반응물질의 누설방지를 위한 저장 및 회수수단이 구비된 전지.
  7. 제 2항 또는 제 3항에 있어서,
    상기 반응물질 회수유로(2)에 다공성 물질이 투입되는 것을 특징으로 하는 반응물질의 누설방지를 위한 저장 및 회수수단이 구비된 전지.
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 제 2항 또는 제 3항에 있어서,
    상기 반응물질의 누설을 방지하기 위한 반응물질 저장 및 회수수단이 스택(10)의 외측에 구비되며, 상기 반응물질 저장 및 회수수단은 스택(10)의 외부를 감싸는 케이스인 것을 특징으로 하는 반응물질의 누설방지를 위한 저장 및 회수수단이 구비된 전지.
  11. 제 10항에 있어서,
    상기 반응물질 저장 및 회수수단이 스택(10)의 외부를 감싸는 케이스일 경우, 상기 반응물질 저장 및 회수수단에 압력을 가하는 것을 특징으로 하는 반응물질의 누설방지를 위한 저장 및 회수수단이 구비된 전지.
  12. 두 개 이상의 엔드 플레이트(200), 상기 엔드 플레이트(200) 사이에 개재되는 하나 이상의 단위 셀(100)로 이루어지는 스택(10)을 포함하여 구성되는 전지에 있어서,
    상기 스택(10)의 내측 또는 외측에 반응물질 또는 생성물의 누설을 방지하기 위한 반응물질 저장 및 회수수단이 구비되고,
    상기 반응물질의 누설을 방지하기 위한 반응물질 저장 및 회수수단이 스택(10)의 단위 셀(100)과 엔드 플레이트(200)에 설치된 고정구(210)의 사이에 구비되며, 상기 반응물질 저장 및 회수수단은 상부가 개방된 형태이며,
    상기 전지는 반응물질 저장탱크(20)를 구비하여, 상기 반응물질 저장탱크(20)로부터 반응물질 공급로(21)를 통해 상기 스택(10)으로 반응물질을 공급하며,
    상기 반응물질 저장 및 회수수단은 반응물질 저장탱크(20), 반응물질 공급로(21) 및 반응물질 배출로(22) 중 적어도 어느 하나에 연결유로(3)를 통해 연결되는 것을 특징으로 하는 반응물질의 누설방지를 위한 저장 및 회수수단이 구비된 전지.
  13. 제 2항, 제 3항, 제 12항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전지는 반응물질 저장탱크(20)를 구비하여, 상기 반응물질 저장탱크(20)로부터 반응물질 공급로(21)를 통해 상기 스택(10)으로 반응물질을 공급하며,
    상기 반응물질 저장 및 회수수단은 반응물질 저장탱크(20), 반응물질 공급로(21) 및 반응물질 배출로(22) 중 적어도 어느 하나에 연결유로(3)를 통해 연결되는 것을 특징으로 하는 반응물질의 누설방지를 위한 저장 및 회수수단이 구비된 전지.
  14. 제 13항에 있어서,
    상기 연결유로(3)에 펌프(P)가 구비되는 것을 특징으로 하는 반응물질의 누설방지를 위한 저장 및 회수수단이 구비된 전지.
  15. 제 13항에 있어서,
    상기 연결유로(3)에 반응물질 분석장치(5)가 구비되는 것을 특징으로 하는 반응물질의 누설방지를 위한 저장 및 회수수단이 구비된 전지.
  16. 삭제
  17. 삭제
  18. 삭제
  19. 삭제
  20. 삭제
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