KR101480838B1 - Manifold type fuel cell having fluid guide - Google Patents

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Abstract

본 발명은 스택에 설치되는 복수의 매니폴드를 포함하는 연료 전지에 관한 발명으로, 상기 제1 및 제2 매니폴드 사이에 형성되어 상기 제1 기체가 상기 제1 매니폴드와 상기 베셀 사이에서 일방향으로 유입되거나 유출될 수 있도록 가이드 하는 유체 가이드를 포함합니다.
따라서, 유체의 이동 경로를 가이드 하여, 스택의 손상을 최소화하고, 가스켓이 이탈되는 것을 방지할 수 있습니다.
The present invention relates to a fuel cell comprising a plurality of manifolds mounted on a stack, the fuel cell being formed between the first and second manifolds so that the first gas flows in one direction between the first manifold and the vessel Includes fluid guides to guide in and out.
Therefore, guiding the flow path of the fluid minimizes damage to the stack and prevents the gasket from escaping.

Description

유체 가이드를 포함하는 매니폴드형 연료전지{MANIFOLD TYPE FUEL CELL HAVING FLUID GUIDE}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a manifold type fuel cell including a fluid guide,

본 발명은 고온 외부 매니폴드형 연료전지에 관한 발명이다. The present invention relates to a high temperature external manifold type fuel cell.

본 발명은 고온 외부 매니폴드형 연료전지에 관한 발명이다. 연료전지는 연료 형태의 화학 에너지를 전기 화학 반응에 의해 전기 에너지로 직접 전환하는 장치이다. 일반적으로 배터리와 같이 연료 전지는 양극과 음극 사이에서 전기적으로 이온화된 이온을 전도하는 전해질에 의해 분류되는 음의 전극(negative electrode) 또는 양극과 양의 전극(positive electrode) 또는 음극을 포함한다. 그러나 배터리와 달리, 연료 전지는 연료와 산화제가 양극과 음극에 각각 제공되는 한 전기를 계속해서 생성할 것이다.The present invention relates to a high temperature external manifold type fuel cell. Fuel cells are devices that convert chemical energy in the form of fuel directly into electrical energy by electrochemical reaction. Generally, like a battery, a fuel cell includes a negative electrode or positive electrode and a positive electrode or a negative electrode, which are classified by an electrolyte that conducts electrically ionized ions between the positive electrode and the negative electrode. However, unlike batteries, fuel cells will continue to generate electricity as long as fuel and oxidant are provided to the anode and cathode, respectively.

유용한 양의 전기를 생성하기 위해, 각각의 연료 전지는 전형적으로 각각의 전지 사이에 전기적으로 전도성을 갖는 분리 평판을 구비하여 일련으로 스택 되는 관계로 배열된다. 연료 전지 스택은 내부적으로 매니폴드되는 스택 또는 외부적으로 매니폴드되는 스택으로 분류될 수 있다.To produce a useful amount of electricity, each fuel cell is typically arranged in a series-stacked relationship with an electrically conductive separating plate between each of the cells. The fuel cell stack can be classified into an internally manifolded stack or an externally manifolded stack.

고온 외부 매니폴드형 연료전지의 경우, 스택과 매니폴드 간의 절연이 필요하다. 이를 위하여 세라믹 재질 및 세라믹 재질의 취성을 보완할 수 있는 가스켓 구조를 포함한다. For high-temperature external manifold-type fuel cells, insulation between the stack and the manifold is required. To this end, a gasket structure that can complement the brittleness of the ceramic material and the ceramic material is included.

상기 가스켓은 유연성을 가지고, 고온에서 견딜수 있도록 제작된다. 상기와 같은 특성을 가지는 가스켓은 채결압이 높은 경우 손상되기 때문에, 가할 수 있는 체결압에 제한이 있다.The gasket is flexible and made to withstand high temperatures. Since the gasket having such characteristics is damaged when the sintering pressure is high, there is a limitation in the tightening pressure that can be applied.

즉, 매니폴드 내부의 압력이 설계치 이상으로 상승할 경우, 상기 가스켓 및 절연체는 상기 매니폴드로부터 이탈될 수 있다. 이 경우, 연료전지의 양극과 음극의 가스가 만나 연소할 수 있다. 상기 연소반응이 스택 내부에서 발생하는 경우, 금속재질로 형성되는 스택이 손상되어, 연료전지의 안정적인 운전이 어렵게 된다. That is, when the pressure inside the manifold rises above the designed value, the gasket and the insulator can be separated from the manifold. In this case, the anode and cathode gases of the fuel cell can be ignited and burned. When the combustion reaction occurs inside the stack, the stack formed of the metal material is damaged, and stable operation of the fuel cell becomes difficult.

이에 본 발명의 기술적 과제는 이러한 점에서 착안된 것으로, 스택 내부의 유체의 유동을 가이드 하여 안정적으로 수행될 수 있는 연료전지를 제공하는 것이다. SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, the present invention has been made in view of the above problems, and it is an object of the present invention to provide a fuel cell which can guide the flow of fluid inside a stack and can be stably performed.

이와 같은 본 발명의 해결 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따르는 연료 전지는 스택, 제1 및 제2 매니폴드, 베셀 및 유체 가이드를 포함한다. 상기 스택은 연료 셀이 적층되어 형성된다. 상기 제1 매니폴드는 상기 스택의 일 측면에 설치되고, 제1 기체를 수용한다. 상기 제2 매니폴드는 상기 스택의 일 측면과 교차하는 다른 측면에 설치되고, 상기 제1 기체와 다른 제2 기체를 수용한다. 상기 베셀은 상기 스택, 상기 제1 및 제2 매니폴드를 수납하고, 산소를 포함한 가스를 수용한다. 상기 유체 가이드는 상기 제1 및 제2 매니폴드 사이에 형성되고, 상기 제1 기체가 상기 제1 매니폴드와 상기 베셀 사이로 유입되거나 유출될 수 있도록 형성되는 토출부를 포함한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a fuel cell including a stack, first and second manifolds, a vessel, and a fluid guide. The stack is formed by stacking fuel cells. The first manifold is installed on one side of the stack and accommodates a first gas. The second manifold is installed on the other side of the stack opposite to one side of the stack, and receives the second gas different from the first gas. The vessel houses the stack, the first and second manifolds, and receives a gas containing oxygen. The fluid guide is formed between the first and second manifolds and includes a discharge portion formed such that the first gas can flow into or out between the first manifold and the vessel.

본 발명과 관련된 일 실시예로서, 상기 제1 기체는 수소를 포함한 연료가스고, 상기 제1 매니폴드의 압력이 상기 베셀의 압력 및 상기 제2 매니폴드의 압력보다 크게 형성 된다. In one embodiment of the present invention, the first gas is a fuel gas containing hydrogen, and the pressure of the first manifold is formed to be greater than the pressure of the vessel and the pressure of the second manifold.

본 발명과 관련된 일 실시예로서, 상기 제1 기체는 산소를 포함한 가스고, 제1 매니폴드 내부의 압력이 산소를 포함한 가스를 포함하는 상기 베셀의 압력 및 상기 제2 매니폴드의 압력보다 작게 형성된다. In one embodiment of the present invention, the first gas is a gas containing oxygen, the pressure inside the first manifold is formed to be smaller than the pressure of the vessel containing gas including oxygen and the pressure of the second manifold do.

본 발명과 관련된 일 실시예로서, 상기 제1 매니폴드와 상기 스택 사이 및 상기 제2 매니폴드와 상기 스택 사이에 형성되는 제1 및 제2 가스켓을 포함한다. 상기 유체 가이드의 교차하는 제1 및 제2 부재는 상기 제1 및 제2 가스켓과 각각 중첩된다.In one embodiment of the present invention, the first and second gaskets are formed between the first manifold and the stack and between the second manifold and the stack. The crossing first and second members of the fluid guide overlap with the first and second gaskets, respectively.

본 발명과 관련된 일 실시예로서, 상기 유체 가이드의 상기 가스켓으로부터 이탈을 방지하기 위하여 상기 제1 및 제2 부재와 교차하는 제3 부재를 지지하도록 형성되는 지지부를 포함한다.In one embodiment of the present invention, a support is formed to support a third member that intersects with the first and second members to prevent the fluid guide from escaping from the gasket.

본 발명과 관련된 일 실시예로서, 상기 지지부는 제1 가스가 통과할 수 있도록 상기 토출부와 중첩되는 홀을 포함한다.In one embodiment of the present invention, the support portion includes a hole overlapping with the discharge portion so that the first gas can pass therethrough.

본 발명과 관련된 일 실시예로서, 상기 유체 가이드는 복수의 부재를 포함하고, 상기 복수의 부재는 상기 제1 및 제2 매니폴드의 길이방향으로 연결된다.In one embodiment of the present invention, the fluid guide includes a plurality of members, and the plurality of members are connected in the longitudinal direction of the first and second manifolds.

상기와 같은 구성의 본 발명에 의하면, 유체 가이드에 의하여 상기 가스켓이 상기 매니폴드로부터 이탈되지 않도록 지지된다. 따라서 외부장치의 이상으로 인하여 압력 등이 변하는 경우에도 연료전지의 손상을 감소시킬 수 있다. According to the present invention, the gasket is supported by the fluid guide so as not to be separated from the manifold. Therefore, the damage of the fuel cell can be reduced even when the pressure or the like is changed due to the abnormality of the external device.

또한, 상기 유체 가이드에 의하여 유체가 상기 베셀로 유입되거나, 베셀에서 캐소드 매니폴드로 이동한다. 따라서, 스택의 손상을 방지하고, 상기 연료전지의 안정적인 운전을 유도한다. In addition, fluid may be introduced into the vessel or moved from the vessel to the cathode manifold by the fluid guide. Therefore, damage to the stack is prevented and stable operation of the fuel cell is induced.

도 1은 본 발명에 따른 연료전지의 사시도.
도 2는 도 1의 연료전지를 A-A를 따라 절단한 단면도.
도 3은 유체 가이드와 지지부의 분해 사시도.
도 4a는 도 2의 C의 확대도.
도 4b는 도 2의 B의 확대도.
1 is a perspective view of a fuel cell according to the present invention;
FIG. 2 is a cross-sectional view of the fuel cell of FIG. 1 taken along line AA. FIG.
3 is an exploded perspective view of the fluid guide and the support.
FIG. 4A is an enlarged view of FIG. 2C. FIG.
FIG. 4B is an enlarged view of FIG. 2B. FIG.

이하, 본 발명과 관련된 유체 가이드를 포함하는 연료전지에 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 including a fluid guide according to the present invention will be described in detail with reference to the 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 발명에 따른 연료전지의 사시도이다.1 is a perspective view of a fuel cell according to the present invention.

도 1을 참조하면, 연료전지는 스택(stack, 100), 애노드 출구 매니폴드(101), 애노드 인입 매니폴드(102), 캐소드 출구 매니폴드(103), 상부 엔드판(120), 하부 엔드판(130) 및 베셀(Vessel, 200)을 포함한다.1, a fuel cell includes a stack 100, an anode outlet manifold 101, an anode inlet manifold 102, a cathode outlet manifold 103, an upper end plate 120, (130) and a vessel (200).

상기 스택(100)은 하부 엔드판(130) 상에 연료 셀이 적층되고, 상기 셀 상에 상부 엔드판(120)이 결합되어 형성된다. 상기 스택(100)은 열 또는 압력에 의하여 변형가능한 금속으로 형성될 수 있다. The stack 100 is formed by stacking fuel cells on a lower end plate 130 and an upper end plate 120 coupled to the cells. The stack 100 may be formed of metal that is deformable by heat or pressure.

상기 스택(100)의 각 측면에 연료극 및 공기극의 입/출구를 형성하는 애노드 출구 매니폴드(101), 애노드 인입 매니폴드(102) 및 캐소드 출구 매니폴드(103)가 설치된다. 즉, 상기 연료전지는 애노드 출구 매니폴드(101), 애노드 인입 매니폴드(102) 및 캐소드 출구 매니폴드(103), 상기 스택(100) 및 베셀(200) 영역으로 구획된다.An anode outlet manifold 101, an anode inlet manifold 102, and a cathode outlet manifold 103, which form the inlet and the outlet of the anode and cathode, are provided on each side of the stack 100. That is, the fuel cell is divided into an anode outlet manifold 101, an anode inlet manifold 102, a cathode outlet manifold 103, the stack 100, and a vessel 200 region.

각 영역의 압력은 애노드 인입 매니폴드 압력(Pa, in)이 가장크고, 순서대로 베셀 압력(Pv), 애노드 출구 매니폴드 압력(Pa, out), 캐소드 출구 매니폴드 압력(Pc, out) 순으로 작아진다.The pressure in each region is highest in the order of the vessel pressure Pv, the anode outlet manifold pressure Pa, out, and the cathode outlet manifold pressure Pc, out, in that order, Lt; / RTI >

상기 스택(100)과 상기 애노드 출구 매니폴드(101), 애노드 인입 매니폴드(102) 및 캐소드 출구 매니폴드(103)의 모서리 사이에는 절연층(502)을 포함하는 가스켓(501)이 형성된다. A gasket 501 including an insulating layer 502 is formed between the stack 100 and the edges of the anode outlet manifold 101, the anode inlet manifold 102 and the cathode outlet manifold 103.

상기 가스켓(501)은 예를 들어 Zircar ZYF100과 같은 지르코니아 펠트와 같은 섬유성 재료, 알루미나 펠트, 또는 그 유사한 섬유성 또는 펠트 재료로 이루어진 층으로 형성될 수 있다. 상기 가스켓(501)은 실리카 파우더 또는 그 유사한 비금속성 파우더 재료로 채워질 수 있다.The gasket 501 may be formed of a layer of a fibrous material, such as zirconia felt, such as, for example, Zircar ZYF100, alumina felt, or similar fibrous or felt material. The gasket 501 may be filled with silica powder or a similar non-metallic powder material.

상기 가스켓(501)은 상기 애노드 출구 매니폴드(101), 애노드 인입 매니폴드(102) 및 캐소드 출구 매니폴드(103) 각각과 상기 스택(100) 사이에 형성되어, 상기 가스켓(501)과 각 매니폴드 사이의 틈을 막는다. 다만, 상기 가스켓(501)은 상기 각 영역의 가스가 이동 가능하도록 형성된다.The gasket 501 is formed between each of the anode outlet manifold 101, the anode inlet manifold 102 and the cathode outlet manifold 103 and the stack 100 so that the gasket 501, Clog the gap between the folds. However, the gasket 501 is formed so that gas in each of the regions can move.

상기 애노드 출구 매니폴드(101)와 상기 스택(100)사이, 상기 애노드 인입 매니폴드(102)와 상기 스택(100)사이, 상기 캐소드 출구 매니폴드(103) 및 상기 스택(100)사이에 형성된다. 즉, 도면에 도시되는 바와 같이 상기 연료전지는 4개의 가스켓(501)을 포함할 수 있다.Is formed between the anode outlet manifold 101 and the stack 100, between the anode inlet manifold 102 and the stack 100, between the cathode outlet manifold 103 and the stack 100 . That is, as shown in the figure, the fuel cell may include four gaskets 501.

상기 4개의 가스켓들(501)은 두 개씩 인접하여 배치된다. 예를 들어, 상기 스택(100)의 모서리를 기준으로 상기 애노드 출구 매니폴드(101) 및 캐소드 출구 매니폴드(103)의 모서리에 인접한 두 개의 가스켓(501)이 하나의 모서리를 접하도록 배치된다. 이와 마찬가지로, 상기 애노드 인입 매니폴드(102) 및 캐소드 출구 매니폴드(103)의 모서리에도 인접한 두 개의 가스켓(501)이 배치된다.The four gaskets 501 are disposed adjacent to each other. For example, two gaskets 501 adjacent to the corners of the anode outlet manifold 101 and the cathode outlet manifold 103 are disposed to abut one edge, with respect to the edge of the stack 100. Similarly, two gaskets 501 adjacent to the edges of the anode inlet manifold 102 and the cathode outlet manifold 103 are disposed.

상기 두 개의 가스켓(501) 사이에 유체 가이드(320)가 형성될 수 있다. 상기 유체 가이드(320)는 상기 각 영역에서 상기 가스켓(501)을 통과하여 유동되는 가스의 유동 경로를 가이드하도록 형성된다. A fluid guide 320 may be formed between the two gaskets 501. The fluid guide 320 is formed to guide the flow path of the gas flowing through the gasket 501 in the respective regions.

상기 유체 가이드(320)의 일면을 덮고 상기 애노드 출구 매니폴드(101), 애노드 인입 매니폴드(102) 및 캐소드 출구 매니폴드(103)에 체결되어 상기 유체 가이드(320)를 고정하는 지지부(310)가 형성될 수 있다. 상기 지지부(310)의 양 단은 절곡되어 상기 유체 가이드(320)를 지지하도록 형성된다.A support 310 which covers one side of the fluid guide 320 and is fixed to the anode outlet manifold 101, the anode inlet manifold 102 and the cathode outlet manifold 103 to fix the fluid guide 320, Can be formed. Both ends of the support part 310 are bent and formed to support the fluid guide 320.

상기 유체 가이드(320) 및 상기 지지부(310)에 의하여, 상기 가스켓(501)이 상기 스택(100) 및 상기 애노드 출구 매니폴드(101), 애노드 인입 매니폴드(102) 및 캐소드 출구 매니폴드(103)로부터 분리되는 것이 방지될 수 있다. The fluid guide 320 and the support 310 may cause the gasket 501 to contact the stack 100 and the anode outlet manifold 101, the anode inlet manifold 102, and the cathode outlet manifold 103 As shown in Fig.

따라서, 상기 연료전지의 운전 중, 이상 압력이 형성되는 경우, 상기 가스켓(501)이 분리되는 것을 방지하여 가스 누출을 방지할 수 있어 상기 연료전지 운전의 안정성을 향상시킬 수 있다. Therefore, when an abnormal pressure is formed during operation of the fuel cell, the gasket 501 can be prevented from being separated, and gas leakage can be prevented, so that the stability of the fuel cell operation can be improved.

이하, 상기 유체 가이드(320) 및 상기 지지부(310)의 구체적인 구조를 설명한다.Hereinafter, the specific structure of the fluid guide 320 and the support 310 will be described.

도 3은 유체 가이드와 지지부의 분해 사시도이다.3 is an exploded perspective view of the fluid guide and the support.

도 2 및 도 3을 참조하면, 상기 유체 가이드(320)는 서로 연결되는 제1 내지 제5 면(321, 322, 323, 324, 325)을 포함한다. 상기 유체 가이드(320)는 중공을 포함하여 상기 가스가 이동할 수 있도록 형성된다. Referring to FIGS. 2 and 3, the fluid guide 320 includes first to fifth surfaces 321, 322, 323, 324, and 325 connected to each other. The fluid guide 320 includes a hollow so that the gas can move.

상기 유체 가이드(320)는 상기 애노드 출구 매니폴드(101), 애노드 인입 매니폴드(102) 및 캐소드 출구 매니폴드(103)의 길이와 실질적으로 동일하도록 형성될 수 있다. 상기 유체 가이드(320)는 복수의 면을 포함하고, 상기 면들이 상기 매니폴드의 길이 방향으로 연결되어 형성될 수 있다. 따라서, 스택(100)이 변형 또는 뒤틀리는 경우, 상기 유체 가이드(320)가 상기 스택(100)의 변형에 따라 변형가능하다. 즉, 상기 스택(100)의 변형으로 인한 상기 유체 가이드(320)의 손상을 방지할 수 있다. The fluid guide 320 may be formed to be substantially the same as the lengths of the anode outlet manifold 101, the anode inlet manifold 102, and the cathode outlet manifold 103. The fluid guide 320 may include a plurality of surfaces, and the surfaces may be connected to each other in the longitudinal direction of the manifold. Accordingly, when the stack 100 is deformed or twisted, the fluid guide 320 is deformable according to the deformation of the stack 100. That is, damage of the fluid guide 320 due to deformation of the stack 100 can be prevented.

상기 제1 및 제2 면(321, 322)은 서로 교차하도록 형성되고, 상기 두 개의 가스켓(501)의 서로 인접하는 면에 접하도록 형성된다. 상기 제1 및 제2 면(321, 322)은 상기 가스켓(501)의 면의 길이와 실질적으로 동일하게 형성될 수 있다.The first and second surfaces 321 and 322 are formed so as to intersect with each other and are in contact with adjacent surfaces of the two gaskets 501. The first and second surfaces 321 and 322 may be substantially the same as the length of the surface of the gasket 501.

상기 제3 면(323)은 상기 제2 면(322)과 교차하도록 형성되고, 상기 제4 면(324)은 상기 제3 면(323)과 교차하도록 형성된다. 상기 제3 및 제4 면(323, 324)은 상기 제1 및 제2 면(321, 322)의 길이보다 짧게 형성될 수 있다. The third surface 323 is formed to intersect the second surface 322 and the fourth surface 324 is formed to intersect the third surface 323. The third and fourth surfaces 323 and 324 may be shorter than the lengths of the first and second surfaces 321 and 322.

상기 제5 면(325)은 상기 제1 및 제4 면(321, 324)을 연결하도록 형성된다. 따라서, 상기 유체 가이드(320)의 단면은 상기 제3 면(323)을 윗변, 상기 제1 면(321)을 밑변으로 하는 사다리꼴 형상으로 형성될 수 있다. The fifth surface 325 is formed to connect the first and fourth surfaces 321 and 324. Therefore, the cross section of the fluid guide 320 may be formed in a trapezoidal shape having the third surface 323 on the upper side and the first surface 321 on the lower side.

상기 제3 및 제4 면(323, 324)에 상기 유체 가이드(320)의 외부에서 상기 중공으로 관통하는 제1 및 제2 가스 토출구(327a, 327b)가 형성된다. 따라서, 상기 중공으로 유입된 가스는 상기 제1 및 제2 가스 토출구(327a, 327b)를 통하여 다른 영역으로 이동할 수 있다.First and second gas discharge openings 327a and 327b are formed in the third and fourth surfaces 323 and 324 from the outside of the fluid guide 320 through the hollow. Therefore, the gas introduced into the hollow can move to another region through the first and second gas discharge openings 327a and 327b.

상기 제4 면(324) 상에 상기 지지부(310)가 형성된다. 즉, 상기 지지부(310)는 상기 제4 면(324)을 지지하여, 상기 유체 가이드(320)를 상기 가스켓(501)에 고정한다. 상기 지지부(310)의 양단으로부터 절곡되어 형성되는 절곡부가 형성되어 상기 유체 가이드(320)를 지지한다.The support portion 310 is formed on the fourth surface 324. That is, the support part 310 supports the fourth surface 324 to fix the fluid guide 320 to the gasket 501. A bending portion formed by being bent from both ends of the support portion 310 is formed to support the fluid guide 320.

상기 지지부(310)는 복수의 부재를 포함하고, 상기 복수의 부재가 연결되어 형성될 수 있다. 상기 유체 가이드(320)와 마찬가지로, 상기 스택(100)의 변형에 의한 손상이 방지될 수 있다. The support portion 310 includes a plurality of members, and the plurality of members may be connected to each other. Like the fluid guide 320, damage due to deformation of the stack 100 can be prevented.

상기 지지부(310)에 상기 제1 및 제2 가스 토출구(327a, 327b)와 중첩되도록 제1 및 제2 홀(311a, 311b)이 형성된다. 즉, 상기 제1 및 제2 가스 토출구(327a, 327b)를 통과한 가스는 상기 제1 및 제2 홀(311a, 311b)을 통하여 다른 영역으로 이동하게 된다.First and second holes 311a and 311b are formed in the support 310 so as to overlap with the first and second gas discharge ports 327a and 327b. That is, the gas that has passed through the first and second gas discharge ports 327a and 327b is moved to another region through the first and second holes 311a and 311b.

다만, 상기 유체 가이드(320)의 중앙부가 빈공간을 포함하도록 형성하여 보다 가벼운 연료전지를 형성할 수 있다. However, the center of the fluid guide 320 may be formed to include an empty space to form a lighter fuel cell.

이하, 상기 제1 및 제2 가스 토출부(327a, 327b)와 상기 제1 및 제2 홀(311a, 311b)을 통한 가스의 이동을 설명한다. Hereinafter, the movement of the gas through the first and second gas discharging portions 327a and 327b and the first and second holes 311a and 311b will be described.

도 4a는 도 2의 C의 확대도이다. 4A is an enlarged view of C in Fig.

도 2 및 도 4a를 참조하면, 상기 스택(100)과 상기 애노드 인입 매니폴드(102) 및 캐소드 출구 매니폴드(103)가 상기 두 개의 가스켓(501)을 사이에 두고 결합된다. 상기 애노드 인입 매니폴드(102)의 압력(Pa, in)이 가장 크고, 베셀(200)의 압력(Pv)이 상기 캐소드 출구 매니폴드(103) 압력(Pc, out) 보다 크게 형성된다. 이에 따라, 상기 애노드 인입 매니폴드(102)에서 상기 가스켓(501)을 통과한 유체는 상기 베셀(200)과 상기 캐소드 출구 매니폴드(103)로 유입될 수 있다.Referring to FIGS. 2 and 4A, the stack 100 and the anode inlet manifold 102 and the cathode outlet manifold 103 are coupled with the two gaskets 501 interposed therebetween. The pressure Pa of the anode inlet manifold 102 is the largest and the pressure Pv of the vessel 200 is formed to be larger than the pressure Pc, out of the cathode outlet manifold 103. Accordingly, the fluid passing through the gasket 501 from the anode inlet manifold 102 can be introduced into the vessel 200 and the cathode outlet manifold 103.

상기 두 개의 가스켓(501) 사이에는 유체 가이드(320)가 배치된다. 상기 지지부(310)는 상기 유체 가이드(320) 상에 배치되어 상기 유체 가이드(320)를 상기 두 개의 가스켓(501)을 향하여 지지한다. A fluid guide 320 is disposed between the two gaskets 501. The support 310 is disposed on the fluid guide 320 to support the fluid guide 320 toward the two gaskets 501.

상기 유체 가이드(320)에 상기 제1 및 제2 가스 토출구(327a, 327b)가 형성되고, 상기 지지부(310)에 상기 제1 및 제2 홀(311a, 311b)이 형성된다. 이들은 애노드 인입 매니폴드(102)와 상기 베셀(200)이 연통되도록 형성되나, 상기 캐소드 출구 매니폴드(103)와는 연통되지 않는다. The first and second gas discharge ports 327a and 327b are formed in the fluid guide 320 and the first and second holes 311a and 311b are formed in the support 310. [ These are formed to communicate with the anode inlet manifold 102 and the vessel 200, but are not communicated with the cathode outlet manifold 103.

따라서, 압력이 가장 높은 애노드 인입 매니폴드(102)로부터 상기 가스켓(501)을 통과하여 유출되는 가스는 상기 캐소드 출구 매니폴드(103)로는 유입되지 않고, 상기 제1 및 제2 가스 토출구(327a, 327b)와 상기 제1 및 제2 홀(311a, 311b)을 통하여 상기 베셀(200)로 유입된다. Therefore, the gas that flows out from the anode inlet manifold 102 with the highest pressure through the gasket 501 does not flow into the cathode outlet manifold 103, and the first and second gas outlets 327a, And flows into the vessel 200 through the first and second holes 311a and 311b.

예를 들어, 상기 가스는 수소를 포함한 연료가스가 될 수 있고, 상기 캐소드 출구 매니폴드(103)에는 산소를 포함한 가스가 수용될 수 있다. 상기 수소를 포함한 연료가스가 상기 캐소드 출구 매니폴드(103) 내부로 유입되면, 상기 베셀(200)보다 상대적으로 좁은 공간에서 수소를 포함한 연료가스와 산소를 포함한 가스의 연소가 발생한다. 이에 따라, 제한된 공간인 상기 캐소드 출구 매니폴드(103) 내부의 온도가 상승하게 되고, 급격한 온도 상승으로 인하여 상기 스택(100)의 열분포가 훼손되고 전극이 손상될 수 있다. 다만 본 발명에 따르면, 상대적으로 공간이 넓은 베셀(200)에서 연소가 발생하므로 비교적 온도상승이 낮아 상기 스택(100)의 손상을 방지할 수 있다.For example, the gas may be a fuel gas containing hydrogen, and the cathode outlet manifold 103 may contain a gas containing oxygen. When the fuel gas containing hydrogen flows into the cathode outlet manifold 103, combustion of the fuel gas containing hydrogen and the gas containing oxygen occurs in a space relatively narrower than the vessel 200. As a result, the temperature inside the cathode outlet manifold 103, which is a limited space, rises, and the temperature distribution of the stack 100 may be damaged and the electrodes may be damaged due to an abrupt temperature rise. However, according to the present invention, since combustion is generated in the relatively large vessel 200, the temperature rise is relatively low, so that damage to the stack 100 can be prevented.

예를 들어, 캐소드 공기 공급 송풍기의 이상 등 외부요인에 의하여 캐소드 매니폴드 대비 애노드 매니폴드 내부의 압력이 비 이상적으로 상승하면, 상기 절연층(502)를 포함하는 상기 가스켓(501)이 이탈되고, 애노드와 캐소드 가스가 혼합될 수 있다. For example, when the pressure inside the anode manifold improves abnormally relative to the cathode manifold due to an external factor such as an abnormality of the cathode air supply blower, the gasket 501 including the insulating layer 502 is detached, The anode and the cathode gas may be mixed.

이 경우, 상기 유체 가이드(320)에 의하여 상기 가스켓(501)의 이탈이 방지되고, 상기 가스가 상대적으로 넓은 공간으로 유출되도록 가이드하여 상기 스택(100)의 손상을 줄일 수 있다. In this case, the fluid guide 320 prevents the gasket 501 from being released, and the gas can be guided to a relatively large space, thereby reducing damage to the stack 100.

또한, 산소를 포함한 가스를 포함하는 상기 베셀(200)로 수소를 포함한 연료가스가 유입되므로, 수소를 포함한 연료가스의 폭발범위를 벗어나도록 가이드할 수 있다. Further, since the fuel gas containing hydrogen flows into the vessel 200 containing the oxygen-containing gas, it can be guided out of the explosion range of the fuel gas containing hydrogen.

도 4b는 도 2의 B의 확대도이다. 이는 유체의 이동이 가이드 되는 경로를 제외하고 도 4b의 구성요소와 실질적으로 동일하므로, 중복되는 설명은 도 4b의 설명으로 갈음한다. 4B is an enlarged view of FIG. 2B. This is substantially the same as the components of FIG. 4B except for the path through which the movement of the fluid is guided, so that the redundant description is replaced with the description of FIG. 4B.

도 2 및 도 4b를 참조하면, 상기 스택(100)과 상기 애노드 출구 매니폴드(101) 및 캐소드 출구 매니폴드(103)가 상기 두 개의 가스켓(501)을 사이에 두고 결합된다. 상기 상기 베셀(200)의 압력(Pv)이 가장 크고, 애노드 출구 매니폴드 압력(Pa, out)이 상기 캐소드 출구 매니폴드 압력(Pc, out) 보다 크게 형성된다. 이에 따라서, 상기 베셀(200)에서 상기 가스켓(501)을 통과한 유체는 상기 애노드 출구 매니폴드(101)와 상기 캐소드 출구 매니폴드(103)로 유입될 수 있다. Referring to FIGS. 2 and 4B, the stack 100 and the anode outlet manifold 101 and the cathode outlet manifold 103 are coupled with the two gaskets 501 interposed therebetween. The pressure Pv of the vessel 200 is the largest and the anode outlet manifold pressure Pa and out is formed to be larger than the cathode outlet manifold pressure Pc, out. Accordingly, the fluid that has passed through the gasket 501 in the vessel 200 can flow into the anode outlet manifold 101 and the cathode outlet manifold 103.

상기 애노드 출구 매니폴드(101) 및 캐소드 출구 매니폴드(103)와 상기 스택(100) 사이에 상기 베셀(200)과 상기 캐소드 출구 매니폴드(103)가 연통되도록 형성되는 상기 제1 및 제2 가스 토출구(327a, 327b)와 상기 제1 및 제2 홀(311a, 311b)을 포함하는 유체 가이드(320)와 상기 지지부(310)가 배치된다. The first and second gases (100) are formed between the anode outlet manifold (101) and the cathode outlet manifold (103) and the stack (100) so that the vessels (200) and the cathode outlet manifold A fluid guide 320 including the discharge ports 327a and 327b and the first and second holes 311a and 311b and the support 310 are disposed.

예를 들어, 상기 애노드 출구 매니폴드(101)에 수소를 포함한 연료가스가 수용되고, 상기 캐소드 출구 매니폴드(103)에 산소를 포함한 가스가 수용될 수 있다. 본 발명의 실시예에 따르면, 상기 베셀(200)의 산소를 포함한 가스가 상기 애노드 출구 매니폴드(101)로 유입되지 못하고, 상기 캐소드 출구 매니폴드(103)로 유입되어 연소작용으로 인한 온도 상승을 방지할 수 있다. 따라서, 상기 스택(100)의 손상을 방지할 수 있다. For example, fuel gas containing hydrogen may be received in the anode outlet manifold 101, and gas containing oxygen may be received in the cathode outlet manifold 103. According to the embodiment of the present invention, the oxygen-containing gas in the vessel 200 can not flow into the anode outlet manifold 101 and flows into the cathode outlet manifold 103, . Thus, damage to the stack 100 can be prevented.

상기와 같이 설명된 연료전지는 상기 설명된 실시예들의 구성과 방법이 한정되게 적용될 수 있는 것이 아니라, 상기 실시예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.The fuel cell described above is not limited in the configuration and method of the embodiments described above, but the embodiments may be configured such that all or some of the embodiments are selectively combined so that various modifications can be made It is possible.

Claims (8)

연료 셀이 적층되어 형성되는 스택;
상기 스택의 일 측면에 설치되고, 제1 기체를 수용하는 제1 매니폴드;
상기 스택의 일 측면과 교차하는 다른 측면에 설치되고, 상기 제1 기체와 다른 제2 기체를 수용하는 제2 매니폴드;
상기 스택, 제1 및 제2 매니폴드를 수납하고, 산소를 포함한 가스를 수용하는 베셀; 및
상기 제1 및 제2 매니폴드 사이에 형성되어 상기 제1 기체가 상기 제1 매니폴드와 상기 베셀 사이에서 일방향으로 유입되거나 유출될 수 있도록 가이드 하는 유체 가이드를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료 전지.
A stack in which fuel cells are stacked and formed;
A first manifold installed on one side of the stack, the first manifold receiving a first gas;
A second manifold installed on the other side of the stack opposite to the first side, the second manifold receiving a second gas different from the first gas;
A vessel housing the stack, the first and second manifolds, and containing a gas containing oxygen; And
And a fluid guide formed between the first and second manifolds and guiding the first gas to be introduced or discharged in one direction between the first manifold and the vessel.
제1항에 있어서,
상기 유체 가이드는 상기 제1 기체가 이동할 수 있도록 형성되는 토출구를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료 전지.
The method according to claim 1,
Wherein the fluid guide includes a discharge port formed so that the first gas can move.
제1항에 있어서,
상기 제1 기체는 수소를 포함한 연료가스고, 상기 제1 매니폴드의 압력이 상기 베셀의 압력 및 상기 제2 매니폴드의 압력보다 큰 것을 특징으로 하는 연료 전지.
The method according to claim 1,
Wherein the first gas is a fuel gas containing hydrogen and the pressure of the first manifold is greater than the pressure of the vessel and the pressure of the second manifold.
제1항에 있어서,
상기 제1 기체는 산소를 포함한 가스고, 제1 매니폴드 내부의 압력이 산소를 포함한 가스를 포함하는 상기 베셀의 압력 및 상기 제2 매니폴드의 압력보다 작은 것을 특징으로 하는 연료 전지.
The method according to claim 1,
Wherein the first gas is a gas containing oxygen and the pressure inside the first manifold is smaller than the pressure of the vessel containing gas containing oxygen and the pressure of the second manifold.
제1항에 있어서, 상기 제1 매니폴드와 상기 스택 사이 및 상기 제2 매니폴드와 상기 스택 사이에 형성되는 제1 및 제2 가스켓을 포함하고,
상기 유체 가이드와 교차하는 제1 및 제2 면은 상기 제1 및 제2 가스켓과 각각 중첩되는 것을 특징으로 하는 연료전지.
2. The gasket assembly of claim 1, further comprising first and second gaskets formed between the first manifold and the stack and between the second manifold and the stack,
And the first and second surfaces intersecting with the fluid guide are overlapped with the first and second gaskets, respectively.
제5항에 있어서,
상기 유체 가이드의 상기 가스켓으로부터 이탈을 방지하기 위하여 상기 제1 및 제2 면과 교차하는 제3 면을 지지하도록 형성되는 지지부를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료 전지.
6. The method of claim 5,
And a support formed to support a third surface intersecting the first and second surfaces to prevent the fluid guide from escaping from the gasket.
제6항에 있어서,
상기 지지부는 제1 기체가 통과할 수 있도록 상기 유체 가이드에 형성되는 토출구와 중첩되는 홀을 포함하는 것을 특징으로 하는 연료 전지.
The method according to claim 6,
Wherein the support portion includes a hole overlapping a discharge port formed in the fluid guide so that the first gas can pass therethrough.
제1항에 있어서,
상기 유체 가이드는 복수의 면을 포함하고,
상기 면들은 상기 제1 및 제2 매니폴드의 길이방향으로 연장되는 것을 특징으로 하는 연료 전지.
The method according to claim 1,
Wherein the fluid guide includes a plurality of surfaces,
And the surfaces extend in the longitudinal direction of the first and second manifolds.
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