KR101417107B1

KR101417107B1 - Bipolarplate for fuel cell Stack

Info

Publication number: KR101417107B1
Application number: KR1020080089556A
Authority: KR
Inventors: 김세훈; 이성호; 서정도; 안병기; 이대길; 유하나; 김성수; 황인욱
Original assignee: 현대자동차주식회사; 한국과학기술원
Priority date: 2008-09-11
Filing date: 2008-09-11
Publication date: 2014-07-09
Also published as: KR20100030709A

Abstract

본 발명은 연료전지 스택용 분리판에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 기존의 개스킷 기능을 할 수 있는 요철부를 분리판에 형성하여, 기존의 개스킷이 필요하지 않음에 따라 제작공정 단축, 생산단가 및 재료비 절감을 실현할 수 있도록 한 연료전지 스택용 분리판에 관한 것이다.The present invention relates to a separator plate for a fuel cell stack, and more particularly, to a separator plate for a fuel cell stack, in which unevenness capable of performing a conventional gasket function is formed on a separator plate, The present invention relates to a separator for a fuel cell stack.

즉, 본 발명은 연료전지 스택의 부품인 분리판 및 가스확산층, 전극막 등의 각 부품을 조립함에 있어서, 분리판에 적절한 요철을 형성하여 스택 양 끝단의 엔드플레이트에 의해 각 부품들에 압축력이 가해지게 되면, 분리판끼리 서로 끼워 맞춤식으로 체결됨으로써, 수소 및 공기, 냉각수가 흐르는 채널이 제기능을 위하여 서로 용이하게 밀폐 분리될 수 있고, 밀폐를 위한 별도의 개스킷(을 붙이는 과정이 필요하지 않게 되어 제조공정 단축 및 재료원가 절감 등을 실현할 수 있는 연료전지 스택용 분리판을 제공하고자 한 것이다.That is, in assembling each component such as a separator plate, a gas diffusion layer, and an electrode film, which are components of a fuel cell stack, a proper unevenness is formed on a separator plate, The separating plates are fastened to each other in a fitting manner so that hydrogen, air, and a channel through which cooling water flows can be easily separated from each other for the purpose of functioning, and a process of attaching a separate gasket for sealing can be omitted Thereby realizing shortening of the manufacturing process and reduction of the material cost.

연료전지 스택, 분리판, 요철부, 고분자 물질, 가스확산층, 엔드플레이트 Fuel cell stack, separator plate, concave / convex portion, polymer substance, gas diffusion layer, end plate

Description

[0001] Description [0002] Bipolar plate for fuel cell stack [

고분자 전해질 연료전지(Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cells)는 수소와 산소를 전기화학적으로 반응시킬 때 물이 생성되면서 발생하는 전기를 이용하는 장치로서, 다른 형태의 연료전지에 비해 효율이 높고, 전류밀도 및 출력밀도가 크며, 또한 시동 시간이 짧고 부하 변화에 빠른 응답 특성을 갖는 장점으로 인하여, 무공해 차량의 동력원, 자가 발전용, 이동용 및 군사용 전원 등 다양한 분야에 응용될 수 있다.Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cells (PEMFCs) are devices that utilize electricity generated by the generation of water when electrochemically reacting hydrogen and oxygen. They are more efficient than other types of fuel cells and have higher current density and output density And can be applied to a variety of fields such as a power source for a pollution-free vehicle, a self-generating power source, a mobile power source, and a military power source due to its short start-up time and quick response characteristic to a load change.

여기서, 연료전지 스택의 각 구성을 간략하게 살펴보면 다음과 같다. Hereinafter, each configuration of the fuel cell stack will be briefly described.

상기 연료전지 스택에서, 가장 안쪽에는 전극막(MEA: Membrane-Electrode Assembly)이 위치하는데, 이 전극막은 수소 양이온(Proton)을 이동시켜 줄 수 있는 고체 고분자 전해질막(30)과, 이 전해질막 양면에 수소와 산소가 반응할 수 있도록 도포된 촉매층, 즉 캐소드(31: 공기극(cathode)) 및 애노드(32: 연료극(anode))로 구성되어 있다.In the fuel cell stack, a membrane electrode assembly (MEA) is located at the innermost part of the fuel cell stack. The electrode membrane includes a solid polymer electrolyte membrane 30 capable of moving hydrogen cations (protons) A cathode 31 (cathode) and an anode 32 (anode), which are coated with hydrogen and oxygen so that hydrogen and oxygen can react with each other.

또한, 상기 전극막의 바깥 부분, 즉 캐소드(31) 및 애노드(32)가 위치한 바깥 부분에는 가스확산층(GDL: Gas Diffusion Layer)(40)과 개스킷(Gasket)(41)이 차례로 적층되고, 상기 가스확산층(40)의 바깥 쪽에는 연료를 공급하고 반응에 의해 발생된 물을 배출하도록 유로(Flow Field)가 형성된 분리판(100)이 위치하며, 가장 바깥쪽에는 상기한 각 구성들을 지지 고정시키기 위한 엔드 플레이트(End plate)(20)가 결합된다.In addition, a gas diffusion layer (GDL) 40 and a gasket 41 are sequentially stacked on the outer portion of the electrode film, that is, the outer portion where the cathode 31 and the anode 32 are located, A separation plate 100 having a flow field formed therein for supplying fuel and discharging water generated by the reaction is disposed outside the diffusion layer 40 and is provided on the outermost side to support the above- An end plate 20 is coupled.

따라서, 상기 연료전지 스택의 애노드(32)에서는 수소의 산화반응이 진행되어 수소이온(Proton)과 전자(Electron)가 발생하게 되고, 이때 생성된 수소이온과 전자는 각각 전해질막(30)과 분리판(100)을 통하여 캐소드(31)극으로 이동하게 된다.Therefore, in the anode 32 of the fuel cell stack, the oxidation reaction of hydrogen proceeds and hydrogen ions (Proton) and electrons are generated. At this time, the generated hydrogen ions and electrons are separated from the electrolyte membrane 30 And then moved to the cathode 31 through the plate 100.

이때, 상기 캐소드(31)극에서는 애노드(32)극으로부터 이동한 수소이온과 전자, 공기중의 산소가 참여하는 전기화학반응을 통하여 물을 생성하며, 이러한 전자의 흐름으로부터 전기에너지를 생성하게 된다.At this time, in the cathode 31, water is generated through the electrochemical reaction in which hydrogen ions moved from the anode 32 pole and electrons and oxygen in the air participate, and electric energy is generated from the flow of the electrons .

이러한 연료전지 스택에 있어서, 상기 개스킷(Gasket)(41)은 분리판에 부착되어 연료전지 스택의 각 유니트 셀(Unit Cell)을 분리하는 동시에 분리판의 수소, 냉각수, 공기 유로를 밀폐하는 기능을 하는 바, 이러한 개스킷의 기능을 위하여 상 기 분리판에 개스킷을 부착하는 방법 및 개스킷 재료는 연료전지 제작시 신중히 고려되어야 한다.In this fuel cell stack, the gasket 41 is attached to the separator plate to separate each unit cell of the fuel cell stack and seal the hydrogen, coolant, and air channels of the separator plate The method of attaching the gasket to the separator for the functioning of such a gasket and the gasket material should be carefully considered when manufacturing the fuel cell.

기존의 분리판에 형성된 유로 밀폐 방법으로는 흑연 분리판의 경우 분리판과 같은 크기의 얇은 고무 패드를 분리판 모서리에 맞게 안쪽을 잘라내어 접착제로 분리판에 붙여 사용하고, 금속 분리판의 경우에는 금형에 분리판을 같이 넣고 분리판의 모서리를 따라 높은 온도에서 고무를 사출시킨 개스킷을 제작 사용하고 있다.In the case of the graphite separator, a thin rubber pad of the same size as the separator plate is cut out to fit the edge of the separator plate, and the inside of the graphite separator is attached to the separator plate with an adhesive. In the case of the metal separator plate, And a rubber gasket is injected at a high temperature along the edge of the separator.

기존 개스킷의 재료나 개스킷을 부착하는 방법을 보면, 보통 고무나 고분자를 접착제로 붙이는 경우가 대부분인데, 이는 개스킷이 분리판에 압착되어 분리판의 유로를 용이하게 밀폐하는 구조가 되도록 함에 있다.In the conventional method of attaching the gasket material or the gasket, most of the rubber or the polymer is usually adhered with an adhesive, which is a structure in which the gasket is pressed to the separator plate to easily seal the flow passage of the separator plate.

그러나, 흑연 또는 탄소 복합재료 분리판의 경우에는 일일이 접착제로 개스킷을 붙여주어야 하기 때문에 그 제작을 위한 작업성이 떨어지고 시간이 많이 소요되는 단점이 있다.However, in the case of the graphite or carbon composite material separator plate, since the gasket must be adhered with an adhesive every time, workability for manufacturing the separator becomes poor and it takes a long time.

또한, 분리판 등을 더 잘 밀폐하려면 분리판 크기에 맞는 일체형 개스킷을 사용해야 하므로, 보다 나은 밀폐 효과를 위해서는 큰 개스킷 재료용 패드에서 필요한 개스킷 부분만 따내고 나머지는 모두 폐기함에 따라 자원의 낭비가 심한 단점이 있다.In addition, to better seal the separator plate, it is necessary to use an integral gasket that fits the separator plate size. Therefore, for better sealing effect, waste of resources is wasted as a result of disposing of the gasket portion necessary for large gasket material pads, There are disadvantages.

한편, 금속 분리판의 경우에는 높은 온도에서도 견딜 수 있으므로 금형에 분리판을 넣고 그 모서리를 따라 개스킷을 사출하는 방법을 사용하는 바, 이 경우 제작시간 단축 및 재료절감의 측면에서 흑연 또는 탄소 복합재료 분리판에 비하여 장점을 갖지만, 개스킷을 따로 사용하지 않고 분리판에 일체로 사출하는 공정이 추가 됨에 따른 공수 증가 및 제작비용 증가를 초래하는 단점이 있다.On the other hand, in the case of the metal separator, the separator plate is inserted into the mold and the gasket is injected along the edge of the metal separator, which can withstand high temperatures. In this case, There is a disadvantage in that an increase in the number of airs and an increase in manufacturing cost are incurred due to the addition of a process of integrally injecting the gasket into the separator plate without using the gasket separately.

본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로서, 연료전지 스택의 부품인 분리판(Bipolarplate) 및 가스확산층(Gas Diffusion Layer), 전극막 등의 각 부품을 조립함에 있어서, 분리판에 적절한 요철(Groove)을 형성하여 스택 양 끝단의 엔드플레이트(Endplate)에 의해 각 부품들에 압축력이 가해지게 되면, 분리판끼리 서로 끼워 맞춤식으로 체결됨으로써, 수소 및 공기, 냉각수가 흐르는 채널이 제기능을 위하여 서로 용이하게 밀폐 분리될 수 있고, 밀폐를 위한 별도의 개스킷(Gasket)을 붙이는 과정이 필요하지 않게 되어 제조공정 단축 및 재료원가 절감 등을 실현할 수 있는 연료전지 스택용 분리판을 제공하는데 그 목적이 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and it is an object of the present invention to provide a fuel cell stack having a plurality of bipolar plates, a gas diffusion layer, When grooves are formed and compressive forces are applied to the respective parts by the end plates at both ends of the stack, the separation plates are fastened to each other in a fitting manner, so that a channel through which hydrogen, air, It is an object of the present invention to provide a separator for a fuel cell stack which can be easily sealed and separated from each other and which does not require a process of attaching a separate gasket for sealing, have.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 연료전지 스택용 분리판에 있어서, 상기 분리판의 외곽 테두리 부분에 서로 끼워맞춤 가능한 요철부를 형성하여, 분리판의 유로를 개스킷을 사용하지 않고 밀폐시킬 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 연료전지 스택용 분리판을 제공한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a separator for a fuel cell stack, wherein a protruding portion that can be fitted to each other is formed at an outer rim portion of the separator plate so as to seal the flow path of the separator plate without using a gasket And a separator for a fuel cell stack.

바람직한 일 구현예로서, 상기 분리판의 요철부는 윗부분은 좁고, 아래로 갈수록 넓어지는 구조로 형성된 것을 특징으로 한다.In a preferred embodiment, the concave-convex portion of the separation plate is formed to have a structure in which the upper portion is narrower and the lower portion thereof is widened.

바람직한 다른 구현예로서, 상기 분리판의 요철부는 안쪽 중앙부위가 더 파여지거나 볼록한 이중 요철 구조로 형성된 것을 특징으로 한다.In another preferred embodiment, the concavo-convex portion of the separation plate is formed with a convexly concavo-convex structure with the inner central portion being further dented or convex.

더욱 바람직하게는, 상기 요철부의 이중 요철 구조로 형성된 부분중 안쪽 중앙부위가 더 파여진 부분에 일체형 링 또는 선 구조를 가지면서 고분자 물질로 만들어진 밀폐용 띠가 삽입된 것을 특징으로 한다.More preferably, a sealing band made of a polymer material is inserted into a portion of the concavo-convex portion formed by the double concavo-convex structure and having an integral ring or a line structure at a portion where the center portion of the inside is further waved.

상기한 과제 해결 수단을 통하여, 본 발명은 다음과 같은 효과를 제공할 수 있다.Through the above-mentioned problem solving means, the present invention can provide the following effects.

본 발명에 따르면, 분리판에 요철부를 형성하여 서로 끼워 맞춤되는 식으로 결합함으로써, 분리판의 수소 및 공기, 냉각수가 흐르는 채널이 제기능을 위하여 서로 용이하게 밀폐 분리될 수 있고, 기존의 개스킷을 사용하지 않음에 따라 제작공정수를 줄이고, 생산단가 및 재료원가 절감 등을 실현할 수 있다.According to the present invention, the protrusions and depressions are formed on the separator plate and are fitted to each other so as to be fitted to each other, so that the hydrogen, air and the channel through which the coolant flows can be easily sealed off from each other for the functioning of the separator plate, It is possible to reduce the number of manufacturing steps and realize the production cost and material cost reduction.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조로 상세하게 설명하기로 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

본 발명에 따른 연료전지 분리판은 개스킷과 밀착되는 외곽 테두리 부분에 개스킷을 대체할 수 있는 요철부를 형성한 점에 주된 특징이 있다.The fuel cell bipolar plate according to the present invention is characterized in that a rugged portion capable of replacing a gasket is formed at an outer rim portion in close contact with the gasket.

상기 요철부를 갖는 분리판이 적층되는 구조는 종이컵을 쌓아놓는 원리와 비 교해 보면 쉽게 이해될 수 있다.The structure in which the separating plates having the convexo-concave portions are stacked can be easily understood when compared with the principle of stacking the paper cups.

즉, 첨부한 도 2에 도시된 바와 같이, 종이컵(90)은 똑 같은 모양이지만 경사면을 가지고 있어서 차곡차곡 쌓일 수 있는 바, 이와 비슷한 원리로 분리판의 외곽 테두리부분에 경사면이 있는 요철부를 형성시키면 연료전지 스택을 압착 조립할 때, 별도의 개스킷없이 분리판의 각 유로를 밀폐된 상태로 유지시킬 수 있다.That is, as shown in FIG. 2, the paper cup 90 has the same shape but has an inclined surface so that the paper cup 90 can be piled up. When a concave / convex portion having an inclined surface is formed on the outer edge of the separating plate When the fuel cell stack is compressed and assembled, each flow path of the separation plate can be maintained in a hermetically sealed state without a separate gasket.

여기서, 본 발명에 따른 연료전지 스택용 분리판 구조를 상세하게 살펴보면 다음과 같다.Hereinafter, the structure of the separator plate for a fuel cell stack according to the present invention will be described in detail.

첨부한 도 3은 본 발명에 따른 연료전지 스택용 분리판의 조립 전 상태를 나타내는 개략도이고, 도 5는 조립되는 상태를 나타내는 개략도로서, 실제로 멤브레인과 가스확산층은 매우 얇으며 본 발명의 이해를 위하여 각 분리판의 요철부를 다소 과장되게 도시하였다.FIG. 3 is a schematic view showing a state before assembly of the separator for a fuel cell stack according to the present invention, and FIG. 5 is a schematic view showing a state in which the separator is assembled. Actually, the membrane and the gas diffusion layer are very thin, The concave and convex portions of the respective separation plates are exaggerated to some extent.

전술한 바와 같이, 연료전지 스택은 양면에 촉매층인 캐소드(31) 및 애노드(32)가 도포된 전해질막(30)이 중앙에 배치되고, 상기 캐소드(31) 및 애노드(32)가 위치한 바깥 부분에는 가스확산층(40)이 배치되며, 상기 가스확산층(40)의 바깥쪽에는 연료를 공급하고 반응에 의해 발생된 물을 배출하도록 유로(Flow Field)가 형성된 분리판(100)이 위치된다.As described above, in the fuel cell stack, the cathode 31 and the electrolyte membrane 30 coated with the anode 32 are disposed in the center on both sides, and the cathode 31 and the anode 32 A gas diffusion layer 40 is disposed and a separation plate 100 having a flow field formed therein is disposed outside the gas diffusion layer 40 so as to supply fuel and discharge water generated by the reaction.

본 발명에 따르면, 전해질막(30)과 가스확산층(40)을 사이에 두고, 한 쌍의 제1분리판(100a,100b)과 제2분리판(200a,200b)이 각각 배치되는데, 이 제1분리판(100a,100b) 및 제2분리판(200a,200b)의 외곽 테두리 부분에는 각각 같은 방향으로 오목 또는 볼록한 제1요철부(102a,102b) 및 제2요철부(202a,202b)가 형성된다.According to the present invention, a pair of first separation plates 100a and 100b and second separation plates 200a and 200b are disposed with the electrolyte membrane 30 and the gas diffusion layer 40 therebetween, First concavo-convex portions 102a and 102b and second concavo-convex portions 202a and 202b are concavely or convexly formed in the outer edge portions of the first and second separation plates 100a and 100b and the second separation plates 200a and 200b, .

따라서, 상기 제1요철부(102a,102b) 및 제2요철부(202a,202b)가 서로 끼워 맞춤되는 식으로 결합됨에 따라, 제1 및 제2분리판(100a,100b,200a,200b)의 밀착 결합이 이루어진다.Accordingly, since the first concavo-convex portions 102a and 102b and the second concavo-convex portions 202a and 202b are coupled to each other so as to be fitted to each other, the first and second separation plates 100a, 100b, 200a and 200b Tightly coupled.

물론, 위에서는 하나의 유니트 셀 단위로 설명하였지만, 연료전지 스택의 포함된 다수의 유니트 셀을 구성하는 분리판들이 요철부 구조에 의하여 모두 한 방향(도 5의 화살표 방향)으로 밀착되며 결합된다.Of course, although the above description has been made on a unit cell basis, the separator plates constituting a plurality of unit cells included in the fuel cell stack are closely contacted in one direction (arrow direction in FIG. 5) by the convex / concave structure.

이때, 상기 요철부(102a,102b,202a,202b)들의 삽입 결합됨에 따라, 제1분리판(100a,100b) 사이 및 제2분리판(200a,200b) 사이에는 냉각수 채널(80)이 형성되고, 동시에 상기 제1분리판(100a)의 내면과 가스확산층(40) 사이에는 연료채널(50)이 밀폐 형성되고, 상기 제2분리판(200a)의 내면과 가스확산층(40) 사이에는 산소채널(60)이 밀폐 형성된다.At this time, as the concave and convex portions 102a, 102b, 202a, and 202b are inserted and coupled, a cooling water channel 80 is formed between the first partition plates 100a and 100b and between the second partition plates 200a and 200b A fuel channel 50 is sealed between the inner surface of the first separator 100a and the gas diffusion layer 40 and an oxygen channel is formed between the inner surface of the second separator 200a and the gas diffusion layer 40. [ (60) is sealed.

한편, 멤브레인 즉, 촉매층이 코팅된 전해질막(30) 및 가스확산층(40)을 중간에 두고 상기 제1분리판(100a,100b)과 제2분리판(200a,200b)이 서로 마주보며 배치 조립되는 상태에서, 서로 닿는 부위인 제1분리판(100a)의 제1요철부(102a)와 제2분리판(200a)의 제2요철부(202a)는 실제로 서로간의 전기 절연이 되어야 하므로, 도 5에 도시된 바와 같이 폴리머 코팅 또는 개스킷을 대신하는 얇은 절연막(300)을 제1분리판(100a)의 제1요철부(102a)와 제2분리판(200a)의 제2요철부(202a) 사이에 배치한다.Meanwhile, the first separator plates 100a and 100b and the second separator plates 200a and 200b face each other with the membrane, that is, the electrolyte membrane 30 coated with the catalyst layer and the gas diffusion layer 40 therebetween, The first concavo-convex portion 102a of the first partition plate 100a and the second concavo-convex portion 202a of the second partition plate 200a, which are in contact with each other, must be electrically isolated from each other, A thin insulating film 300 replacing the polymer coating or gasket is formed on the first irregular portion 102a of the first separator plate 100a and the second irregular portion 202a of the second separator plate 200a, Respectively.

좀 더 상세하게는, 촉매층이 코팅된 전해질막(30)은 각 채널(분리판의 냉각수유로, 연료채널, 수소채널)이 형성된 부분까지만 가스확산층(40)과 겹쳐지게 되 는 바, 요철구조가 맞물리는 전해질막(30)의 테두리 부분에 밀폐 및 절연을 위해 멤브레인과는 다른 고분자 재료로 이루어진 절연막(300)을 일체로 연장 형성시킴으로써, 상기 제1분리판(100a)의 제1요철부(102a)와 제2분리판(200a)의 제2요철부(202a) 사이에 절연막(300)이 위치될 수 있다.More specifically, the electrolyte membrane 30 coated with the catalyst layer overlaps the gas diffusion layer 40 only to the portion where each channel (cooling water passage, fuel channel, hydrogen channel) of the separation plate is formed. The insulating film 300 made of a polymer material different from the membrane for sealing and insulating is integrally formed at the rim portion of the electrolyte membrane 30 to be joined so that the first concavo-convex portion 102a of the first separator plate 100a And the second concavo-convex portion 202a of the second separation plate 200a.

즉, 첨부한 도 4에 도시된 바와 같이, 멤브레인(PSEPVE) 즉, 촉매층이 코팅된 전해질막과 비슷한 성질을 가지나 소수성을 가지는 테플론(PTFE) 필름을 전해질막의 테두리부분에서 일체로 연장 형성시킴으로써, 요철부 사이에서 마치 개스킷 (Sub-gasket)과 같은 역할을 하게 되며, 실제로 테플론은 석면을 대신하는 개스킷으로 쓰이기도 한다.That is, as shown in FIG. 4, a Teflon (PTFE) film having a property similar to that of a membrane (PSEPVE), that is, an electrolyte membrane coated with a catalyst layer is formed integrally with a rim of the electrolyte membrane, In fact, Teflon is used as a gasket instead of asbestos.

실제로 상용화된 테플론 개스킷의 예는 아래의 표 1에 기재된 바와 같다.Examples of commercially available Teflon gaskets are shown in Table 1 below.

위의 표 1에 기재된 물성을 갖는 테플론은 테이프, 시트형태로 생산되며, 최소두께는 약 0.02 mm 정도로서, 이 테플론 필름을 서브 개스킷으로 활용하여 본 발명의 요철부에 대한 밀폐효과를 높일 수 있다.The Teflon having the physical properties shown in the above Table 1 is produced in the form of a tape and a sheet, and has a minimum thickness of about 0.02 mm. By using this Teflon film as a sub gasket, the sealing effect of the concavo-convex part of the present invention can be enhanced.

한편, 본 발명의 분리판에 형성되는 요철부의 구조를 여러가지 형상으로 형성할 수 있는 바, 첨부한 도 6은 분리판의 요철부 구조에 대한 예를 보여준다.Meanwhile, the structure of the irregular portion formed on the separator of the present invention can be formed in various shapes, and FIG. 6 shows an example of the irregular structure of the separator.

도 6의 (a)도면에 나타낸 바와 같이, 상기 각 분리판(100a,100b,200a,200b)의 요철부(102a,102b,202a,202b) 구조를 윗부분은 좁고, 아래로 갈수록 넓어지는 구조로 형성하여, 한번 압축을 받아 끼워지면 인장하중을 받더라도 서로 분리되지 않는 효과를 얻을 수 있다.As shown in FIG. 6 (a), the structure of the concave-convex portions 102a, 102b, 202a, and 202b of each of the separator plates 100a, 100b, 200a, and 200b is narrowed in the upper part and wider in the lower part So that it is possible to obtain an effect of being not separated from each other even when subjected to a tensile load if they are compressed and inserted once.

또한, 도 6의 (b)도면에 나타낸 바와 같이 각 분리판(100a,100b,200a,200b)의 요철부(102a,102b,202a,202b) 구조를 요철 형상이 이중으로 형성된 구조로 형성하여, 그 조립시 끼워 맞춤 동작을 보다 쉽게 유도할 수 있고, 밀폐 기능을 보다 향상시킬 수 있다.As shown in FIG. 6 (b), the uneven portions 102a, 102b, 202a and 202b of the separating plates 100a, 100b, 200a and 200b may be formed in a double- The fitting operation can be more easily guided when assembled, and the sealing function can be further improved.

본 발명의 바람직한 실시예로서, 첨부한 도 7에 도시된 바와 같이 각 분리판(100a,100b,200a,200b)의 요철부(102a,102b,202a,202b)내에 고분자 물질을 삽입하여 밀폐의 효과를 보다 높일 수 있으며, 이때의 고분자 물질은 위에 언급한 바와 같이 테플론(PTFE)과 같은 재료를 사용할 수 있다.As a preferred embodiment of the present invention, a polymer material is inserted into the concave-convex portions 102a, 102b, 202a, and 202b of the respective separation plates 100a, 100b, 200a, and 200b, . As described above, a material such as Teflon (PTFE) can be used as the polymer material at this time.

즉, 도 7에서 보는 바와 같이 오링(O-ring)과 같은 일체형 링 또는 선으로 이루어진 밀폐용 띠(70)를 첨부한 도 6의 (b)도면에 나타낸 이중 요철 형상의 안쪽에 삽입함으로써, 요철부간의 밀폐 효과를 더욱 크게 얻어낼 수 있다.That is, as shown in Fig. 7, by inserting into the inside of the double concavo-convex shape shown in Fig. 6 (b) with the sealing band 70 made of an integral ring or line such as an O-ring, The sealing effect of the part can be further increased.

이와 같이, 분리판에 요철부를 형성하여 서로 끼워 맞춤되는 식으로 결합함으로써, 분리판의 각 유로를 용이하게 밀폐시킬 수 있으며, 기존의 개스킷을 사용하지 않음에 따라 제작공정수를 줄이고, 생산단가 및 자원 절감의 효과를 제공할 수 있다.As described above, by forming concave-convex portions on the separating plate and engaging them in such a manner that they are fitted to each other, it is possible to easily seal the respective flow paths of the separating plate and to reduce the number of manufacturing processes by not using the existing gasket, It can provide the effect of resource saving.

도 1은 연료전지 스택의 구성을 설명하는 개략도,1 is a schematic view illustrating the configuration of a fuel cell stack,

도 2는 본 발명에 따른 연료전지 스택용 분리판의 적층 원리를 설명하기 위한 개념도,2 is a conceptual view for explaining the principle of laminating a separator plate for a fuel cell stack according to the present invention,

도 3은 본 발명에 따른 연료전지 스택용 분리판의 조립 전 상태를 나타내는 개략도,3 is a schematic view showing a state before assembly of a separator plate for a fuel cell stack according to the present invention,

도 4는 본 발명에 따른 연료전지 스택용 분리판의 외곽부분에 형성된 요철부와 맞물리도록 멤브레인에서 연장된 고분자막을 보여주는 개략도,FIG. 4 is a schematic view showing a polymer membrane extending from a membrane so as to be engaged with a recessed portion formed in an outer portion of a separator plate for a fuel cell stack according to the present invention;

도 5는 본 발명에 따른 연료전지 스택용 분리판의 조립 상태를 나타내는 개략도,5 is a schematic view showing an assembly state of a separator plate for a fuel cell stack according to the present invention,

도 6은 본 발명에 따른 연료전지 스택용 분리판의 요철 구조를 설명하는 단면도,6 is a cross-sectional view for explaining a concavo-convex structure of a separator plate for a fuel cell stack according to the present invention,

도 7은 본 발명에 따른 연료전지 스택용 분리판의 요철부에 고분자 재료가 삽입되는 구조를 설명하는 단면도.7 is a cross-sectional view illustrating a structure in which a polymer material is inserted into a concavo-convex portion of a separation plate for a fuel cell stack according to the present invention.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>Description of the Related Art

20 : 엔드 플레이트 30 : 전해질막20: end plate 30: electrolyte membrane

31 : 캐소드 32 : 애노드31: cathode 32: anode

40 : 가스확산층 41 : 개스킷40: gas diffusion layer 41: gasket

50 : 연료채널 60 : 산소채널50: fuel channel 60: oxygen channel

70 : 밀폐용 띠 80 : 냉각수 채널70: sealing band 80: cooling water channel

90 : 종이컵 100 : 분리판90: Paper cup 100: Separation plate

100a,100b : 제1분리판 200a,200b : 제2분리판100a, 100b: first separation plate 200a, 200b: second separation plate

102a,102b : 제1요철부 202a,202b : 제2요철부102a, 102b: first uneven portions 202a, 202b: second uneven portion

300 : 절연막300: insulating film

Claims

delete

In a separator plate for a fuel cell stack,

And a concave and convex portion that can be fitted to each other is formed on an outer rim portion of the separating plate so that the flow path of the separating plate can be sealed without using a gasket,

Wherein the concave-convex portion of the separator plate is formed to have a narrow upper portion and a wider downward portion.

In a separator plate for a fuel cell stack,

Wherein the concave-convex portion of the separator plate is formed in a convex double concave-convex structure with the center portion of the inside portion being further sandwiched or convex.

The method of claim 3,

Wherein a sealing band made of a polymer material is inserted into a portion of the concavo-convex portion formed by the double concavo-convex structure and having an integral ring or a line structure at a portion where the center portion of the inside is further widened.