KR101542955B1 - Visible device for fuel cell - Google Patents

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KR101542955B1 KR1020090115263A KR20090115263A KR101542955B1 KR 101542955 B1 KR101542955 B1 KR 101542955B1 KR 1020090115263 A KR1020090115263 A KR 1020090115263A KR 20090115263 A KR20090115263 A KR 20090115263A KR 101542955 B1 KR101542955 B1 KR 101542955B1
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현대자동차 주식회사
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Abstract

본 발명의 예시적인 실시예에 따른 연료 전지용 세퍼레이터 가시화 장치는, 연료 전지의 세퍼레이터 가시화 실험을 위한 것으로서, ⅰ)평면 상의 가장자리 영역 내측으로 홈 형태의 유로 영역을 형성하고, 길이 방향을 따라 양측의 상기 가장자리 영역 및 유로 영역을 가로지르는 장착홈을 형성하며, 상기 유로 영역에 다수의 제1 음각홈들을 형성하고 있는 베이스 플레이트와, ⅱ)상기 장착홈에 장착되며 상기 유로 영역과 평면을 이루고, 상기 제1 음각홈과 연결되는 제2 음각홈을 형성하는 집전 바아와, ⅲ)상기 제1 음각홈 및 제2 음각홈에 각각 끼워지며 반응 가스의 유로를 형성하는 다수의 랜드 바아를 포함하여 구성된다.

Figure R1020090115263

연료전지, 분리판, 세퍼레이터, 가시화, 실험

The separator visualizing apparatus for a fuel cell according to an exemplary embodiment of the present invention is for a visualization experiment of a separator of a fuel cell. The separator visualizing apparatus comprises: i) a channel-shaped flow passage region formed in an inner side of a planar edge region, A base plate which forms a mounting groove which intersects the edge region and the flow passage region and forms a plurality of first concave grooves in the flow passage region; and a base plate which is mounted on the mounting groove and forms a plane with the flow passage region, And a plurality of land bars sandwiched between the first intaglio grooves and the second intaglio grooves and forming a flow channel of the reaction gas.

Figure R1020090115263

Fuel cell, separator, separator, visualization, experiment

Description

연료 전지용 세퍼레이터 가시화 장치 {VISIBLE DEVICE FOR FUEL CELL}[0001] VISIBLE DEVICE FOR FUEL CELL [0002]

본 발명의 예시적인 실시예는 연료 전지용 세퍼레이터 가시화 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 연료 전지 세퍼레이터의 가시화 실험을 수행하기 위한 연료 전지용 세퍼레이터 가시화 장치에 관한 것이다.An exemplary embodiment of the present invention relates to a separator visualizing apparatus for a fuel cell, and more particularly to a separator visualizing apparatus for a fuel cell for performing a visualization experiment of a fuel cell separator.

알려진 바와 같이, 연료 전지(Fuel Cell)는 연료와 이 연료와 별도인 산화제의 화학 반응 에너지를 직접 전기 에너지로 변환시키는 발전 시스템이다. 연료 전지는 시스템을 구성하는 구성 요소와 연료의 종류에 따라 여러 타입으로 구분될 수 있다.As is known, a fuel cell is a power generation system that converts the chemical reaction energy of a fuel and an oxidant separately from the fuel directly into electric energy. Fuel cells can be classified into various types according to the components constituting the system and the type of fuel.

이러한 연료 전지는 고분자 전해질형 연료 전지(PEMFC: Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cell)로서 구비되며, 막-전극 어셈블리(Membrane Electrode Assembly: MEA)를 사이에 두고 이의 양측에 세퍼레이터가 각각 밀착되며 이루어진다.Such a fuel cell is provided as a PEMFC (Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cell) and has a membrane electrode assembly (MEA) sandwiched therebetween and a separator is adhered to both sides of the membrane electrode assembly.

따라서, 상기 연료 전지는 세퍼레이터의 유로를 통해 연료와 산화제를 막-전극 어셈블리로 공급하게 되면, 막-전극 어셈블리를 통해 연료와 산화제의 전기 화학적인 반응이 일어나면서 전기 에너지를 생산하게 된다.Accordingly, when the fuel and the oxidant are supplied to the membrane-electrode assembly through the channel of the separator, the fuel cell generates an electrical energy by electrochemically reacting the fuel and the oxidant through the membrane-electrode assembly.

한편, 종래에는 연료 전지의 성능을 평가하기 위해 세퍼레이터를 가시화 실험할 수 있는 가시화 장치가 개시된 바 있다.On the other hand, in the past, a visualization apparatus capable of visualizing a separator for evaluating the performance of a fuel cell has been disclosed.

이러한 종래 기술의 세퍼레이터 가시화 장치는 주로 소면적(대략 25㎠ 이하)의 세퍼레이터 가시화 실험이 가능하게 구성된 것으로, 쉬트 형태의 금속 박판에 세퍼레이터의 유로 랜드 부분과 가장자리 부분을 일체형으로서 제작하여 가시화 실험 시 유로 랜드 부분을 모사하고 동시에 전자의 이동 경로를 확보하여 집전 효과를 달성할 수 있는 구조로서 이루어진다.Such a conventional separator visualizing apparatus is configured to enable visualization of a separator mainly with a small area (approximately 25 cm2 or less). The separator visualization apparatus is produced by integrally forming a channel land portion and an edge portion of a separator in a sheet- The land portion is simulated and at the same time, the movement path of electrons is secured to achieve the current collecting effect.

그런데, 최근에는 대면적(대략 90㎠ 이상)의 연료 전지가 개발되고 있는 바, 종래 기술에서는 1mm 내외 두께의 금속 박판에 유로 랜드 부분을 가공함으로 대면적의 가시화 세퍼레이터에 대해서는 이러한 기법을 적용하기가 힘들다는 문제점을 내포하고 있다.Recently, a fuel cell having a large area (approximately 90 cm2 or more) has been developed. In the prior art, this technique is applied to a large-area visible separator by processing a land portion on a thin metal plate having a thickness of about 1 mm It is a problem that it is difficult.

이는 종래 기술의 제작 기법으로 대면적의 가시화 세퍼레이터를 제작하는 경우, 가공 정밀도 및 가공 편차를 유지하기가 어렵고, 대면적 가공 시 금속 박판이 손상되거나 휘어질 가능성이 크며, 연료 전지 체결 시 얇은 두께로 인해 파손의 우려가 있고, 균일한 면압 및 기밀을 유지하기가 어렵기 때문이다.This is because it is difficult to maintain machining accuracy and machining tolerance when a large-area visualized separator is manufactured by a conventional manufacturing technique, and there is a high possibility that a metal thin plate is damaged or warped during a large area machining. There is a risk of breakage, and uniform pressure and airtightness are difficult to maintain.

또한, 종래 기술에서는 가시화 세퍼레이터의 가공 특성 상 유로 랜드 부분과 가장자리 부분이 일체형으로 연결됨에 따라, 사행형(serpentine), 평행형(parallel), 또는 복합형(interdigitate)의 유로들에서 나타나는 현상에 대한 가시화 실험만 가능하기 때문에 이 외의 다양한 형태의 유로들에 대한 가시화 실험이 불가능하다는 문제점도 내포하고 있다.Further, in the prior art, since the channel land portion and the edge portion are integrally connected with each other due to the processing characteristics of the visible separator, the phenomenon in the serpentine, parallel, or interdigitate flow channels It is impossible to conduct visualization tests for various types of flow channels.

즉, 종래 기술에서는 금속 박판에 유로 랜드 부분과 가장자리 부분이 일체형으로 연결된 가시화 세퍼레이터를 제작하기 때문에, 유로 랜드 부분이 연결되지 않은 영역의 가시화 실험이 불가능하다.That is, in the prior art, since a visible separator is integrally formed in which the channel land portion and the edge portion are integrally connected to the metal thin plate, the visualization test of the region where the channel land portion is not connected is impossible.

본 발명의 예시적인 실시예는 상기와 같은 문제점을 개선하기 위하여 창출된 것으로서, 대면적을 지닌 세퍼레이터의 가시화 실험이 가능하고, 제작 기법의 단순화를 구현할 수 있으며, 다양한 형태의 유로 가시화 실험이 가능하고, 대면적의 가시화 세퍼레이터 제작 시 야기되는 활성 면적의 기밀 유지 및 유로 랜드 부분의 편평도 등 가공 정밀도를 향상시킬 수 있도록 한 연료 전지용 세퍼레이터 가시화 장치를 제공한다.The exemplary embodiment of the present invention has been made in order to overcome the above problems, and it is possible to conduct a visualization experiment of a separator having a large area, to simplify a manufacturing technique, to perform various types of flow visualization experiments Provided is a separator visualizing apparatus for a fuel cell capable of improving machining accuracy such as keeping the airtightness of the active area and the flatness of the air land portion caused in manufacturing a large-area visualized separator.

이를 위해 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 연료 전지용 세퍼레이터 가시화 장치는, 연료 전지의 세퍼레이터 가시화 실험을 위한 것으로서, ⅰ)평면 상의 가장자리 영역 내측으로 홈 형태의 유로 영역을 형성하고, 길이 방향을 따라 양측의 상기 가장자리 영역 및 유로 영역을 가로지르는 장착홈을 형성하며, 상기 유로 영역에 다수의 제1 음각홈들을 형성하고 있는 베이스 플레이트와, ⅱ)상기 장착홈에 장착되며 상기 유로 영역과 평면을 이루고, 상기 제1 음각홈과 연결되는 제2 음각홈을 형성하는 집전 바아와, ⅲ)상기 제1 음각홈 및 제2 음각홈에 각각 끼워지며 반응 가스의 유로를 형성하는 다수의 랜드 바아를 포함하여 구성된다.To this end, the separator visualizing apparatus for a fuel cell according to the exemplary embodiment of the present invention is for a visualization experiment of a separator for a fuel cell, comprising: i) forming a groove-like flow passage region inside a planar edge region, A base plate which forms a mounting groove which intersects the edge region and the flow path region of the flow path region and forms a plurality of first intaglio grooves in the flow path region; And a plurality of land bars sandwiched between the first intaglio grooves and the second intaglio grooves and forming a flow channel of the reaction gas, do.

상기 연료 전지용 세퍼레이터 가시화 장치에 있어서, 상기 집전 바아는 상기 베이스 플레이트의 가장자리 영역에 대응하는 제1 부분과, 상기 유로 영역에 대응하는 제2 부분으로 이루어질 수 있다.In the separator visualizing apparatus for a fuel cell, the current collecting bar may include a first portion corresponding to an edge region of the base plate and a second portion corresponding to the flow path region.

상기 연료 전지용 세퍼레이터 가시화 장치에 있어서, 상기 랜드 바아들 중의 일부는 상기 베이스 플레이트의 유로 영역에서 상기 제1 및 제2 음각홈에 끼워지며, 어느 한 쪽 끝단이 상기 유로 영역의 내벽면에 밀착되게 배치될 수 있다.In the separator visualizing apparatus for a fuel cell, a part of the land bars is sandwiched between the first and second intaglio grooves in the flow path region of the base plate, and one end of the land bar is disposed in close contact with the inner wall surface of the flow path region .

상기 연료 전지용 세퍼레이터 가시화 장치에 있어서, 상기 랜드 바아들 중의 나머지는 상기 베이스 플레이트의 유로 영역에서 상기 제1 및 제2 음각홈에 아일랜드 형태로서 결합될 수 있다.In the separator visualizing apparatus for a fuel cell, the rest of the land bars may be joined in an island shape to the first and second intaglio grooves in the flow path region of the base plate.

상기 연료 전지용 세퍼레이터 가시화 장치에 있어서, 상기 랜드 바아들은 금속 베이스 상에 일체로서 돌출된 랜드부가 상기 제1 및 제2 음각홈에 끼워진 상태로 상기 금속판 베이스가 컷팅되며 이루어질 수 있다.In the separator visualizing apparatus for a fuel cell, the land bar may be formed by cutting the metal plate base in a state where a land protruding integrally on the metal base is sandwiched between the first and second intaglio grooves.

상기 연료 전지용 세퍼레이터 가시화 장치에 있어서, 상기 집전 바아는 상기 장착홈에 억지 끼워 맞춤식으로 결합되고, 상기 랜드 바아들은 상기 제1 및 제2 음각홈에 억지 끼워 맞춤식으로 결합될 수 있다.In the separator visualizing apparatus for a fuel cell, the current collecting bar is coupled to the mounting groove in a detachable manner, and the land bar son can be tightly coupled to the first and second intaglio grooves.

상술한 바와 같은 본 발명의 예시적인 실시예에 따르면, 가시화 세퍼레이터의 유로 랜드 부분과 가장자리 부분을 일체형으로 제작하는 종래 기술과 달리, 서로 분리된 집전 바아와 랜드 바아들을 베이스 프레임에 결합하는 방식으로 제작하여 가시화 실험 시 랜드 바아들을 통해 유로 랜드 부분을 모사하고 집전 바아를 통해 집전 효과를 달성할 수 있다.According to the exemplary embodiment of the present invention as described above, unlike the prior art in which the flow land portion and the edge portion of the visible separator are integrally formed, the flow collecting bar and the land bar separated from each other are coupled to the base frame In the visualization experiment, it is possible to simulate the Euroland part through the land bar son and to achieve the current collecting effect through the current collecting bar.

이로써, 본 실시예에서는 대면적을 지닌 세퍼레이터의 가시화 실험이 가능하고, 제작 기법의 단순화를 구현할 수 있다.Thus, in this embodiment, visualization experiments of a separator having a large area can be performed, and simplification of the manufacturing technique can be realized.

또한, 종래 기술에서는 가시화 세퍼레이터의 유로 랜드 부분과 가장자리 부분을 일체로 연결함에 따라 사행형, 평행형 또는 복합형의 유로들에서 나타나는 현상에 대한 가시화 실험만 가능했으나, 본 실시예에서는 서로 분리된 집전 바아와 랜드 바아들을 베이스 프레임에 결합하는 방식으로서 제작되므로 상기한 유로들 외에 유로 랜드 부분과 가장자리 부분이 떨어진 아일랜드 형태의 유로 등 다양한 형태의 유로들을 가시화 실험에 적용할 수 있다.In the prior art, only the visibility test for the phenomenon appearing in the channels of the meandering, parallel, or composite type was possible by integrally connecting the flow channel portion and the edge portion of the visible separator. However, in this embodiment, And the base and the bar are joined to the base frame. Thus, various types of flow channels, such as an island-shaped channel and a channel region apart from the edge portion, can be applied to the visualization experiment.

그리고, 본 실시예에서는 베이스 플레이트의 외측으로 집전판을 설치하고, 가스 확산층과의 접촉면을 이용하여 전자를 유도할 경우, 세퍼레이터 내부에서의 현상들 특히, 랜드 바아들과 가스 확산층이 만나는 부분에서의 가시화 실험도 가능하다.In this embodiment, in the case where a current collecting plate is provided outside the base plate and electrons are induced by using the contact surface with the gas diffusion layer, phenomena in the inside of the separator, particularly, in a region where the land bar and the gas diffusion layer meet Visualization experiments are also possible.

또한, 본 실시예에서는 대면적의 연료 전지 체결 시, 랜드 바아들의 활용으로 인해 세퍼레이터의 가시화 실험에서 문제가 되는 가공 정밀도 및 세퍼레이터의 평편도를 해결할 수 있으며, 상호 간의 밀착 압력이 증대됨으로 균일한 면압 및 기밀을 유지할 수 있다.In addition, in the present embodiment, the processing precision and the flatness of the separator, which are problems in the visualization experiment of the separator due to the utilization of the land bar, can be solved at the time of tightening the fuel cell with a large area, Pressure and airtightness can be maintained.

그리고, 본 실시예에서는 대면적의 활성 영역 가공 시 종래 기술에서와 같은 제작 방법에 비해 가공 정밀도를 더욱 향상시킬 수 있으며, 제작 비용을 절감할 수도 있다.In this embodiment, machining accuracy can be further improved and machining cost can be reduced in comparison with a manufacturing method as in the prior art when machining an active area having a large area.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, which will be readily apparent to those skilled in the art to which the present invention pertains. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein.

본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.In order to clearly illustrate the present invention, parts not related to the description are omitted, and the same or similar components are denoted by the same reference numerals throughout the specification.

또한, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도면에 도시된 바에 한정되지 않는다.In addition, the size and thickness of each component shown in the drawings are arbitrarily shown for convenience of explanation, and the present invention is not necessarily limited to those shown in the drawings.

도면에서 여러 부분 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 그리고 도면에서, 설명의 편의를 위해 일부 부분 및 영역의 두께를 과장되게 나타내었다.In the drawings, the thickness is enlarged to clearly show various parts and regions. In the drawings, for the sake of convenience, the thicknesses of some portions and regions are exaggerated.

도 1은 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 연료 전지용 세퍼레이터 가시화 장치를 도시한 전체 분해 사시도이고, 도 2는 도 1의 일부 결합 사시도이고, 도 3은 도 1의 결합 단면 구성도이다.FIG. 1 is a partially exploded perspective view showing a separator visualizing apparatus for a fuel cell according to an exemplary embodiment of the present invention, FIG. 2 is a partially assembled perspective view of FIG. 1, and FIG.

도면을 참조하면, 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 연료 전지용 세퍼레이터 가시화 장치(100)는 연료 전지를 구성하는 세퍼레이터(당 업계에서는 통상적으로 "분리판" 또는 바이폴라 플레이트" 라고도 한다)의 가시화 실험을 수행하기 위한 것이다.Referring to the drawings, a separator visualizing apparatus 100 for a fuel cell according to an exemplary embodiment of the present invention is configured to perform a visualization experiment of a separator (commonly referred to as "separator plate" or bipolar plate in the related art) .

여기서, 상기 연료 전지는 고분자 전해질형 연료 전지(PEMFC: Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cell)로서 구비되며, 막-전극 어셈블리(Membrane Electrode Assembly: MEA)를 사이에 두고 이의 양측에 세퍼레이터가 각각 밀착되며 이루어진다.Here, the fuel cell is provided as a PEMFC (Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cell), and a separator is closely attached to both sides of the membrane electrode assembly (MEA) through the membrane electrode assembly (MEA).

본 실시예에 의한 상기 세퍼레이터 가시화 장치(100)는 대면적(대략 100㎠ 이상)을 지닌 세퍼레이터의 가시화 실험이 가능하고, 제작 기법의 단순화를 구현할 수 있으며, 다양한 형태의 유로 가시화 실험이 가능하고, 대면적의 가시화 세퍼레이터 제작 시 야기되는 활성 면적의 기밀 유지 및 유로 랜드 부분의 편평도 등 가공 정밀도를 향상시킬 수 있는 구조로서 이루어진다. The separator visualizing apparatus 100 according to the present embodiment can perform a visualization test of a separator having a large area (approximately 100 cm2 or more), can simplify a manufacturing technique, can perform various types of channel visualization experiments, And has a structure capable of improving the processing precision such as the airtightness maintenance of the active area and the flatness of the area of the air land which are caused when the large-area visualized separator is manufactured.

이를 위해 본 실시예에 의한 상기 연료 전지용 세퍼레이터 가시화 장치(100)는 기본적으로, 베이스 플레이트(10)와, 집전 바아(50)와, 랜드 바아들(70)을 포함하여 구성되며, 이를 구성 별로 설명하면 다음과 같다.To this end, the separator visualizing apparatus for a fuel cell 100 according to the present embodiment basically includes a base plate 10, a current collecting bar 50, and a land bar 70, Then,

본 실시예에서, 상기 베이스 플레이트(10)는 대면적을 지닌 금속 플레이트 형태로서 이루어지며, 가시화 세퍼레이터의 메인 플레이트로서 구비된다.In the present embodiment, the base plate 10 is formed as a metal plate having a large area, and is provided as a main plate of a visible separator.

이러한 베이스 플레이트(10)는 평면 상의 가장자리 영역(11)과, 그 가장자리 영역(11)의 내측에 형성되는 홈 형태의 유로 영역(13)을 형성하고 있다.The base plate 10 has a planar edge region 11 and a channel-shaped flow path region 13 formed inside the edge region 11.

즉, 상기 베이스 플레이트(10)는 일정 폭의 가장자리 영역(11)을 그대로 두고, 그 가장자리 영역(11)의 내측에 소정 면적의 홈으로서 유로 영역(13)을 형성한다.That is, the base plate 10 has the channel region 13 as a groove having a predetermined area inside the edge region 11 with the edge region 11 of the constant width left as it is.

그리고, 상기 베이스 플레이트(10)는 길이 방향을 따라 양측의 가장자리 영역(11) 및 유로 영역(13)을 가로지르는 장착홈(15)을 형성하며, 그 유로 영역(13)의 바닥면에 다수의 제1 음각홈들(17)을 형성하고 있다.The base plate 10 is formed with mounting grooves 15 across the side edge region 11 and the flow path region 13 along the longitudinal direction and a plurality of Thereby forming first engraved grooves 17.

본 실시예에서, 상기 집전 바아(50)는 외부로의 전자 유/출입을 가능케 하는 집전 막대로서 구비되며, 외부 도선과의 연결을 통해 전자의 흐름을 유도할 수 있게 구성되며, 베이스 플레이트(10)의 장착홈(15)에 장착된다.In the present embodiment, the current collecting bar 50 is provided as a current collecting bar that allows electrons to flow in and out, and is configured to guide the flow of electrons through connection with an external conductor. (Not shown).

여기서, 상기 집전 바아(50)는 장착홈(15)에 억지 끼워 맞춤식으로서 장착되며, 베이스 플레이트(10)의 가장자리 영역(11)에 대응하는 제1 부분(51)과, 유로 영역(13)에 대응하는 제2 부분(52)으로 이루어진다.The current collecting bar 50 is mounted on the mounting groove 15 in an interference fit manner and includes a first portion 51 corresponding to the edge region 11 of the base plate 10, And a corresponding second portion 52.

이 경우, 제1 부분(51)은 베이스 플레이트(10)의 가장자리 영역(11)과 평면을 이루고, 제2 부분(52)은 베이스 플레이트(10)의 유로 영역(13)과 평면을 이룬다.In this case, the first part 51 forms a plane with the edge area 11 of the base plate 10, and the second part 52 forms a plane with the flow area 13 of the base plate 10.

그리고, 상기 집전 바아(50)의 제2 부분(52)에는 베이스 플레이트(10)의 제1 음각홈들(17)과 연결되는 제2 음각홈들(55)을 형성하고 있다.Second engraving grooves 55 are formed in the second portion 52 of the current collecting bar 50 to be connected to the first engraving grooves 17 of the base plate 10.

본 실시예에서, 상기 랜드 바아들(70)은 베이스 플레이트(10)의 유로 영역(13)에 반응 가스의 흐름을 유도하는 격벽부(당 업계에서는 통상적으로 "랜드부" 라고도 한다)로서의 유로를 형성하기 위한 것이다.In the present embodiment, the land bar 70 is provided with a flow path as a partition wall portion (generally referred to as "land portion" in the related art) for guiding the flow of the reaction gas to the flow path region 13 of the base plate 10 .

상기 각 랜드 바아(70)는 소정 폭과 길이를 지닌 금속 막대 형태로서 이루어지며, 베이스 플레이트(10)의 유로 영역(13)에서 제1 음각홈들(17) 및 집전 바아(50)의 제2 음각홈들(55)에 끼워지며 반응 가스의 유로를 형성한다.Each land bar 70 is formed in the shape of a metal rod having a predetermined width and a predetermined length and is provided in the flow path region 13 of the base plate 10 with the first intaglio grooves 17 and the second And is engaged with the engraved grooves 55 to form a flow path of the reaction gas.

이 때, 상기 각 랜드 바아(70)는 제1 및 제2 음각홈들(17, 55)에 억지 끼워 맞춤식으로서 결합된다.At this time, each of the land bars 70 is engaged with the first and second intaglio grooves 17 and 55 in an interference fit manner.

여기서, 상기 랜드 바아들(70)은 베이스 플레이트(10)의 유로 영역(13)에 다양한 형태의 유로를 형성하기 위해, 이들의 일부는 베이스 플레이트(10)의 유로 영 역(13)에서 제1 및 제2 음각홈들(17, 55)에 끼워지며, 어느 한 쪽 끝단이 유로 영역(13)의 내벽면에 밀착되게 결합된다.In order to form various kinds of flow paths in the flow path region 13 of the base plate 10, a part of the land path portions 70 is formed in the flow path region 13 of the base plate 10, And one of its ends is tightly engaged with the inner wall surface of the flow path region 13. The first and second intaglio grooves 17,

그리고, 상기 랜드 바아들(70) 중의 나머지는 베이스 플레이트(10)의 유로 영역(13)에서 제1 및 제2 음각홈들(17, 55)에 아일랜드(island) 형태로서 결합된다.The rest of the land bar 70 is joined to the first and second intaglio grooves 17 and 55 in the form of an island in the flow passage area 13 of the base plate 10.

즉, 전자의 경우 상기 랜드 바아들(70)은 베이스 플레이트(10)의 유로 영역(13)에서 사행형(serpentine), 평행형(parallel), 또는 복합형(interdigitate)의 유로를 형성할 수 있다.That is, in the former case, the land bar 70 may form a serpentine, parallel, or interdigitate flow path in the flow path region 13 of the base plate 10 .

또한, 후자의 경우 상기 랜드 바아들(70)은 베이스 플레이트(10)의 유로 영역(13)에서 아일랜드 형태의 유로를 형성할 수 있다.In the latter case, the land bar 70 may form an island-shaped flow path in the flow path region 13 of the base plate 10.

상기와 같은 랜드 바아들(70)은 집전 바아(50)와의 접촉을 통해 가스 확산층(GDL)에서 이동해 온 전자를 집전 바아(50)로 유도하는 기능을 하게 된다.The land rod 70 functions to guide the electrons moved from the gas diffusion layer GDL to the current collecting bar 50 through contact with the current collecting bar 50.

이하, 상기와 같이 구성되는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 연료 전지용 세퍼레이터 가시화 장치(100)의 제작 과정을 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, a manufacturing process of the separator visualizing apparatus 100 for a fuel cell according to an exemplary embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 4a 내지 도 4d는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 연료 전지용 세퍼레이터 가시화 장치의 제작 과정을 설명하기 위한 개략도이다.4A to 4D are schematic views for explaining a manufacturing process of a separator visualizing apparatus for a fuel cell according to an exemplary embodiment of the present invention.

도면을 참조하면, 우선 도 4a에서와 같이 제1 음각홈들(17)이 형성된 베이스 플레이트(10)를 준비하고, 도 4b에서와 같이 전술한 바 있는 랜드 바아(70: 도 1 참조)에 대응하는 랜드부들(91)이 평면 상에서 일체로 돌출되게 형성된 금속 베이 스(93)를 준비한다.Referring to the drawing, first, a base plate 10 having first intaglio grooves 17 as shown in FIG. 4A is prepared, and the base plate 10 corresponding to the land bar 70 (see FIG. 1) A metal base 93 is formed so that the land portions 91 protruding integrally on a plane.

여기서, 상기 베이스 플레이트(10)의 장착홈(15: 도 2 참조)에는 집전 바아(50: 이하 도 2 참조)가 억지 끼워 맞춤식으로 결합된 상태에 있으며, 그 집전 바아(50)의 제2 음각홀들(55: 도 1 참조)이 제1 음각홀들(17)과 상호 연결된 상태에 있다.2) of the current collecting bar 50 is coupled to the mounting groove 15 (see FIG. 2) of the base plate 10, and a second engraved bar 50 The holes 55 (see FIG. 1) are interconnected with the first intaglio holes 17. FIG.

다음, 도 4c에서와 같이 금속 베이스(93)의 랜드부들(91)을 베이스 플레이트(10)의 유로 영역(13: 도 2 참조)에서 상기한 제1 및 제2 음각홀들(17, 55)에 억지 끼워 맞춤식으로 결합한다.Next, as shown in FIG. 4C, the land portions 91 of the metal base 93 are inserted into the first and second intaglio holes 17 and 55 in the passage area 13 (see FIG. 2) of the base plate 10, In a detachable manner.

마지막으로, 이러한 과정을 거치고 나서, 도 4d에서와 같이 밀링 가공 등을 통해 금속 베이스(93)를 컷팅하게 되면, 도 1에서와 같이 서로 분리된 집전 바아(50)와 랜드 바아들(70)을 베이스 프레임(10)에 결합된 본 실시예에 따른 세퍼레이터 가시화 장치(100)의 제작이 완료된다.4D, the metal base 93 is cut by milling or the like, so that the current collecting bar 50 and the land bar son 70, which are separated from each other as shown in FIG. 1, The fabrication of the separator visualizing apparatus 100 according to this embodiment coupled to the base frame 10 is completed.

전술한 내용들 중 랜드부(91) 결합 및 가공에 있어서, 일체형 랜드부(91)가 돌출되게 가공된 금속 베이스(93) 제작이 용이하지 않거나 유로 형태가 복잡하여 베이스 플레이트(10)와의 억지 끼워맞춤식 결합에 난항이 예상되는 경우에는 금속 베이스(93)를 제작하기 보다는 직접 랜드 바아(70)들을 원하는 크기로 가공하여 각각 베이스 플레이트(10)에 결합하는 방법도 가능하다.It is not easy to fabricate the metal base 93 with the integrated land portion 91 protruded or the flow path is complicated in the coupling and processing of the land portion 91 of the above- In the case where the tight coupling is expected, it is also possible to directly process the landbars 70 to a desired size and to couple them to the base plate 10, instead of fabricating the metal base 93.

이 때, 랜드 바아(70)들의 각개 결합 과정에서 삽입 깊이의 불균등한 분포가 발생할 경우 전체 유로 영역(13)의 기밀도를 보장할 수 없기 때문에, 각각의 랜드 바아(70)들을 결합하는 경우에는 랜드 바아(70)의 높이 방향 길이를 실제 길이 보 다 길게 가공하여 결합시켜야 한다.In this case, when uneven distribution of the insertion depth occurs in the individual joining process of the land bars 70, the airtightness of the entire flow path area 13 can not be guaranteed. Therefore, when the respective land bars 70 are joined The length of the land bar 70 in the height direction must be longer than the actual length to be combined.

그리고, 랜드 바아(70)의 결합 후에는 결합 깊이 변화의 방지를 위한 밀어 넣기 공정(프레스를 이용한 가압 공정)을 수행하고, 랜드 바아(70)들의 높이를 원하는 길이로 맞추기 위한 연마 공정을 거쳐서 세퍼레이터 가시화 장치(100)의 제작을 완료한다.After the land bar 70 is coupled, a pushing process (pressing process using a press) is performed to prevent a change in the coupling depth, and a polishing process is performed to adjust the height of the land bars 70 to a desired length. And the manufacture of the visualization apparatus 100 is completed.

따라서, 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 연료 전지용 세퍼레이터 가시화 장치(100)에 의하면, 가시화 세퍼레이터의 유로 랜드 부분과 가장자리 부분을 일체형으로 제작하는 종래 기술과 달리, 서로 분리된 집전 바아(50)와 랜드 바아들(70)을 베이스 프레임(10)에 결합하는 방식으로 제작하여 가시화 실험 시 랜드 바아들(70)을 통해 유로 랜드 부분을 모사하고 집전 바아(50)를 통해 집전 효과를 달성할 수 있게 된다.Therefore, unlike the prior art in which the channel land portion and the edge portion of the visible separator are integrally formed, the separator visualizing apparatus 100 for a fuel cell according to the exemplary embodiment of the present invention is provided with the collecting bar 50 The land bar son 70 can be manufactured in such a manner that it is coupled to the base frame 10 so that the collecting effect can be achieved through the collecting bar 50 by simulating the euro land portion through the land bar son 70 do.

이로써, 본 실시예에서는 대면적(대략 100㎠)을 지닌 세퍼레이터의 가시화 실험이 가능하고, 제작 기법의 단순화를 구현할 수 있다.Thus, in this embodiment, visualization experiments of a separator having a large area (approximately 100 cm2) can be performed, and simplification of the manufacturing technique can be realized.

또한, 종래 기술에서는 가시화 세퍼레이터의 유로 랜드 부분과 가장자리 부분을 일체로 연결함에 따라 사행형, 평행형 또는 복합형의 유로들에서 나타나는 현상에 대한 가시화 실험만 가능했으나, 본 실시예에서는 서로 분리된 집전 바아(50)와 랜드 바아들(70)을 베이스 프레임(10)에 결합하는 방식으로서 제작되므로 상기한 유로들 외에 유로 랜드 부분과 가장자리 부분이 떨어진 아일랜드 형태의 유로 등 다양한 형태의 유로들을 가시화 실험에 적용할 수 있다.In the prior art, only the visibility test for the phenomenon appearing in the channels of the meandering, parallel, or composite type was possible by integrally connecting the flow channel portion and the edge portion of the visible separator. However, in this embodiment, Since the bar 50 and the land bar 70 are manufactured as a method of joining to the base frame 10, various types of flow channels, such as an island-shaped channel separated from the edge of the channel land portion in addition to the above- Can be applied.

그리고, 본 실시예에서는 베이스 플레이트(10)의 외측으로 집전판을 설치하 고, 가스 확산층(GDL)과의 접촉면을 이용하여 전자를 유도할 경우, 세퍼레이터 내부에서의 현상들 특히, 랜드 바아들(70)과 가스 확산층이 만나는 부분에서의 가시화 실험도 가능하다.In this embodiment, in the case where a current collecting plate is provided outside the base plate 10 and electrons are induced using the contact surface with the gas diffusion layer GDL, the phenomena inside the separator, in particular, 70) and the gas diffusion layer are also possible.

또한, 본 실시예에서는 대면적의 연료 전지 체결 시, 랜드 바아들(70)의 활용으로 인해 세퍼레이터의 가시화 실험에서 문제가 되는 가공 정밀도 및 세퍼레이터의 평편도를 해결할 수 있으며, 상호 간의 밀착 압력이 증대됨으로 균일한 면압 및 기밀을 유지할 수 있다.Further, in this embodiment, when the large area fuel cell is clamped, the processing accuracy and the flatness of the separator, which are problematic in the visualization experiment of the separator due to utilization of the land bar 70, can be solved, And uniform pressure and airtightness can be maintained.

그리고, 본 실시예에서는 대면적의 활성 영역 가공 시 종래 기술에서와 같은 제작 방법에 비해 가공 정밀도를 더욱 향상시킬 수 있으며, 제작 비용을 절감할 수도 있다.In this embodiment, machining accuracy can be further improved and machining cost can be reduced in comparison with a manufacturing method as in the prior art when machining an active area having a large area.

이상을 통해 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, but, on the contrary, And it goes without saying that the invention belongs to the scope of the invention.

이 도면들은 본 발명의 예시적인 실시예를 설명하는데 참조하기 위함이므로, 본 발명의 기술적 사상을 첨부한 도면에 한정해서 해석하여서는 아니된다.These drawings are for the purpose of describing an exemplary embodiment of the present invention, and therefore the technical idea of the present invention should not be construed as being limited to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 연료 전지용 세퍼레이터 가시화 장치를 도시한 전체 분해 사시도이다.1 is an overall exploded perspective view showing a separator visualizing apparatus for a fuel cell according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 2는 도 1의 일부 결합 사시도이다.2 is a partially assembled perspective view of FIG.

도 3은 도 1의 결합 단면 구성도이다.3 is a cross-sectional view of the connection of Fig.

도 4a 내지 도 4d는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 연료 전지용 세퍼레이터 가시화 장치의 제작 과정을 설명하기 위한 개략도이다.4A to 4D are schematic views for explaining a manufacturing process of a separator visualizing apparatus for a fuel cell according to an exemplary embodiment of the present invention.

Claims (6)

연료 전지의 세퍼레이터 가시화 실험을 위한 연료 전지용 세퍼레이터 가시화 장치에 관한 것으로서,The present invention relates to a fuel cell separator visualizing apparatus for a fuel cell separator visualization experiment, 평면 상의 가장자리 영역 내측으로 홈 형태의 유로 영역을 형성하고, 길이 방향을 따라 양측의 상기 가장자리 영역 및 유로 영역을 가로지르는 장착홈을 형성하며, 상기 유로 영역에 다수의 제1 음각홈들을 형성하고 있는 베이스 플레이트;A channel-shaped channel area is formed in the edge area on the plane, mounting grooves are formed across the edge area and the channel area on both sides along the longitudinal direction, and a plurality of first concave grooves are formed in the channel area A base plate; 상기 장착홈에 장착되며 상기 유로 영역과 평면을 이루고, 상기 제1 음각홈과 연결되는 제2 음각홈을 형성하는 집전 바아; 및A current collecting bar mounted on the mounting groove and forming a second intaglio groove in a plane with the flow path region and connected to the first intaglio groove; And 상기 제1 음각홈 및 제2 음각홈에 각각 끼워지며 반응 가스의 유로를 형성하는 다수의 랜드 바아A plurality of landbars that are respectively fitted in the first intaglio grooves and the second intaglio grooves and form a flow path of the reaction gas, 를 포함하여 구성되는 연료 전지용 세퍼레이터 가시화 장치.And a fuel cell separator. 제1 항에 있어서,The method according to claim 1, 상기 집전 바아는,Wherein the current collector comprises: 상기 베이스 플레이트의 가장자리 영역에 대응하는 제1 부분과, 상기 유로 영역에 대응하는 제2 부분으로 이루어지는 연료 전지용 세퍼레이터 가시화 장치.A first portion corresponding to an edge region of the base plate, and a second portion corresponding to the flow passage region. 제1 항에 있어서,The method according to claim 1, 상기 랜드 바아들 중의 일부는 상기 베이스 플레이트의 유로 영역에서 상기 제1 및 제2 음각홈에 끼워지며, 어느 한 쪽 끝단이 상기 유로 영역의 내벽면에 밀착되게 배치되는 연료 전지용 세퍼레이터 가시화 장치.Wherein some of the land bars are sandwiched between the first and second intaglio grooves in the flow path region of the base plate and one end of the land bar is disposed in close contact with the inner wall surface of the flow path region. 제3 항에 있어서,The method of claim 3, 상기 랜드 바아들 중의 나머지는 상기 베이스 플레이트의 유로 영역에서 상기 제1 및 제2 음각홈에 아일랜드(island) 형태로서 결합되는 연료 전지용 세퍼레이터 가시화 장치.And the remainder of the land bars are coupled in an island shape to the first and second intaglio grooves in the channel area of the base plate. 제1 항에 있어서,The method according to claim 1, 상기 랜드 바아들은,The land bar son, 금속 베이스 상에 일체로서 돌출된 랜드부가 상기 제1 및 제2 음각홈에 끼워진 상태로 상기 금속판 베이스가 컷팅되며 이루어지는 연료 전지용 세퍼레이터 가시화 장치.Wherein the metal plate base is cut with a land portion integrally projected on the metal base sandwiched between the first and second intaglio grooves. 제1 항에 있어서,The method according to claim 1, 상기 집전 바아는 상기 장착홈에 억지 끼워 맞춤식으로 결합되고, 상기 랜드 바아들은 상기 제1 및 제2 음각홈에 억지 끼워 맞춤식으로 결합되는 연료 전지용 세퍼레이터 가시화 장치.Wherein the current collecting bar is coupled to the mounting groove in a detachable manner and the land bar is coupled to the first and second intaglio grooves in an interference fit manner.
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