KR101544405B1

KR101544405B1 - fuel cell

Info

Publication number: KR101544405B1
Application number: KR1020130163307A
Authority: KR
Inventors: 양충모
Original assignee: 주식회사 포스코; 재단법인 포항산업과학연구원; 포스코에너지 주식회사; 철강융합신기술연구조합
Priority date: 2013-12-25
Filing date: 2013-12-25
Publication date: 2015-08-17
Also published as: KR20150075426A

Abstract

본 발명의 실시예에 따른 연료전지는 공기극과 연료극을 구비하고 상기 공기극과 상기 연료극 사이에 전해질막이 배치되며 상기 공기극, 연료극 및 전해질 막의 테두리에는 프레임이 구비된 단위전지, 상기 단위전지의 양면에 배치되는 분리판 및 상기 단위전지의 연료극 또는 공기극과 상기 분리판 사이에 위치하는 평판부, 상기 평판부에서 돌출 절곡된 절곡부 및 상기 절곡부에서 연장형성되어 상기 프레임과 상기 분리판 사이에 배치되는 유체 분배판을 포함할 수 있다. A fuel cell according to an embodiment of the present invention includes a unit cell having an air electrode and a fuel electrode, an electrolyte membrane disposed between the air electrode and the fuel electrode, a unit cell having a frame at an edge of the air electrode, the fuel electrode and the electrolyte membrane, And a separator disposed between the separator and the fuel electrode or the air electrode of the unit cell and the separator, a bent portion protruding from the flat portion, and a fluid extending from the bent portion and disposed between the frame and the separator And a distribution plate.

Description

[0001]

본 발명은 연료전지에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 연장부를 포함하는 유체 분배판을 구비하여 기계적 안정성이 향상된 연료전지에 관한 것이다.
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a fuel cell, and more particularly, to a fuel cell having a fluid distribution plate including an extension portion and having improved mechanical stability.

연료전지는 수소를 사용하여 전기를 생산하는데 있어서 가장 효율이 높은 이상적인 에너지 변환장치로 일컬어지고 있으며, 미래 수소사회의 핵심이 되는 기술이 될 것이다.Fuel cells are considered to be the most efficient energy conversion device for producing electricity using hydrogen and will be the core technology of future hydrogen society.

한편 에너지원과 에너지 저장매체로 화석연료를 사용하는 현 시점에서도 고효율의 친환경적인 에너지 전환장치로서의 연료전지는 응용가능 분야가 다양하고 에너지 절약 및 기타 특수 목적을 위해 현재 세계 각국에서 상용화를 위한 연구가 활발히 진행 중이다.At present, the use of fossil fuels as energy sources and energy storage media, fuel cell as a highly efficient and environmentally friendly energy conversion device has various applications, and researches for commercialization in various countries around the world for energy saving and other special purposes It is actively underway.

연료전지(Fuel Cell)는 반응물의 산화, 환원에 의한 화학 에너지를 전기 에너지로 바꾸어주는 에너지 변환 장치이다.Fuel cells are energy conversion devices that convert chemical energy from oxidation and reduction of reactants into electrical energy.

일반적으로 연료전지는 연료극(Anode)과 공기극(Cathode) 및 상기 연료극과 공기극 사이에 위치하는 전해질 매트릭스 또는 맴브레인으로 구성된다. 이러한 연료전지는 연료극으로 연료가스가 주입되어 산화되고, 공기극으로 공기가 공급되어 연료극과 공기극 사이에 위치하는 전해질 매트릭스 혹은 맴브레인을 통하여 이온이 이동되어 외부 회로를 경유하는 방식으로 작동된다.Generally, a fuel cell is composed of an anode and an cathode, and an electrolyte matrix or a membrane disposed between the anode and the cathode. This fuel cell is operated in such a way that the fuel gas is injected into the fuel electrode to be oxidized, air is supplied to the air electrode, and the ions are moved through the electrolyte matrix or the membrane positioned between the fuel electrode and the air electrode and passed through the external circuit.

이때, 연료극에서 생성된 전자가 공기극으로 전달되어 소모되는 과정에서 외부 회로로 전자가 흐르게 되며, 이를 이용하여 전기 에너지를 생산하는 것이다. 따라서 연료전지에서 일어나는 화학반응은 수소와 산소가 만나 물이 되는 반응과 동일하다.At this time, electrons generated in the anode electrode are transmitted to the cathode electrode, and electrons flow to the external circuit in the process of consuming it, and the electric energy is produced using the electrons. Therefore, the chemical reaction in the fuel cell is the same as the reaction in which hydrogen and oxygen meet and become water.

한편, 전해질, 공기극 및 연료극으로 이루어진 연료전지를 단위전지라고 하며, 1개의 단위전지가 생산하는 전기에너지의 양은 매우 제한적이기 때문에 연료전지를 발전에 활용하기 위해서는 단위전지를 여러 개 쌓아 놓은 형태인 스택 구조의 형성이 불가피하다.On the other hand, a fuel cell composed of an electrolyte, an air electrode and a fuel electrode is called a unit cell, and the amount of electric energy produced by one unit cell is very limited. Therefore, in order to utilize the fuel cell for power generation, The formation of a structure is inevitable.

따라서, 분리판을 통하여 각각의 단위전지를 연결하는 스택구조가 사용되고 있다.Therefore, a stack structure for connecting each unit cell through a separator plate is used.

한편, 연료전지용 연료 공급물로서는 메탄과 같은 수소함유 연료를 이용하고, 이러한 연료를 개질(改質)하여, 조립체를 통해 흐르는 수소함유 연료처리가스를 생성한다. 개질이 되는 위치에 따라서, 연료전지 내부에서 개질을 하는 경우를 내부 개질이라고 한다. 즉, 내부 개질은 연료전지 내부에서 메탄과 같은 수소함유 연료를 수소로 개질하는 것을 의미한다.On the other hand, as a fuel supply for a fuel cell, a hydrogen-containing fuel such as methane is used and the fuel is reformed to produce a hydrogen-containing fuel processing gas flowing through the assembly. The case where the reforming is performed in the fuel cell according to the position where the reforming is performed is referred to as internal reforming. That is, the internal reforming means reforming the hydrogen-containing fuel such as methane into hydrogen inside the fuel cell.

이렇게 개질된 연료는 연료극에 공급되어야 하며, 연료가 고르게 분산되어 공급되어야만 연료전지의 성능을 향상시킬 수 있다.The reformed fuel must be supplied to the fuel electrode and the performance of the fuel cell can be improved only when the fuel is uniformly dispersed and supplied.

따라서, 종래에는 상기 분리판에 연료 등의 유체를 상기 연료극에 고르게 분포시키기 위한 시도가 있었으며, 사형유로에 의한 액체 연료의 분배도 이런 시도의 하나이다.Therefore, in the past, there has been an attempt to evenly distribute a fluid such as fuel to the separator plate, and the distribution of the liquid fuel by the relief channel is one such attempt.

또한, 슬롯을 이용하여 유체를 분배하는 방식도 사용되었는데 슬롯을 이용하는 경우 이를 지지하기 위한 별도의 구조물이 필요하게 되어 비용 및 안정성 측면에 문제가 있었다In addition, a method of distributing fluid using a slot is also used, but when a slot is used, a separate structure is required to support the slot, which is problematic in terms of cost and stability

따라서, 이를 개선하기 위한 연구가 활발히 진행 중이다.
Therefore, research is actively underway to improve this.

본 발명은 연료전지에 구비되는 유체 분배판의 일단에 연장부를 형성하여 별도의 지지부재 없이 연료전지의 기계적 안정성을 향상시키는 것을 목적으로 한다.
An object of the present invention is to improve the mechanical stability of a fuel cell without providing a separate support member by forming an extended portion at one end of a fluid distribution plate included in the fuel cell.

본 발명의 일 실시예에 따른 연료전지는 공기극과 연료극을 구비하고 상기 공기극과 상기 연료극 사이에 전해질막이 배치되며 상기 공기극, 연료극 및 전해질 막의 테두리에는 프레임이 구비된 단위전지; 상기 단위전지의 양면에 배치되는 분리판; 및 상기 단위전지의 연료극 또는 공기극과 상기 분리판 사이에 위치하는 평판부, 상기 평판부에서 돌출 절곡된 절곡부 및 상기 절곡부에서 연장 형성되어 상기 프레임과 상기 분리판 사이에 배치되는 연장부를 구비하는 유체 분배판;을 포함할 수 있다.A fuel cell according to an embodiment of the present invention includes a unit cell having an air electrode and a fuel electrode, an electrolyte membrane disposed between the air electrode and the fuel electrode, and a frame provided on an edge of the air electrode, the fuel electrode, and the electrolyte membrane. A separator disposed on both sides of the unit cell; And a protruding portion bent from the flat plate portion and extending from the bent portion to be disposed between the frame and the separator plate, And a fluid distribution plate.

본 발명의 일 실시예에 따른 연료전지에 있어서, 상기 유체 분배판의 연장부는 상기 분리판과 상기 프레임 사이에 접하도록 배치될 수 있다.In the fuel cell according to an embodiment of the present invention, an extension of the fluid distribution plate may be disposed to be in contact with the separation plate and the frame.

본 발명의 일 실시예에 따른 연료전지에 있어서, 상기 연장부는 유체 분배판의 길이방향 양측에 구비될 수 있다.In the fuel cell according to an embodiment of the present invention, the extension portions may be provided on both sides of the fluid distribution plate in the longitudinal direction.

본 발명의 일 실시예에 따른 연료전지에 있어서, 상기 연장부는 유체 분배판의 폭방향 양측에 구비될 수 있다.In the fuel cell according to an embodiment of the present invention, the extending portions may be provided on both sides in the width direction of the fluid distribution plate.

본 발명의 일 실시예에 따른 연료전지에 있어서, 상기 분리판과 상기 프레임 사이에는 밀봉을 위한 실링부재가 구비될 수 있다.In the fuel cell according to an embodiment of the present invention, a sealing member for sealing may be provided between the separator plate and the frame.

본 발명의 일 실시예에 따른 연료전지에 있어서, 상기 유체 분배판의 평판부 및 연장부에는 유체가 흐를 수 있도록 관통 형성된 유체통로가 구비된 복수개의 슬롯이 연속되어 구비될 수 있다.In the fuel cell according to an embodiment of the present invention, the flat plate portion and the extended portion of the fluid distribution plate may be continuously provided with a plurality of slots having fluid passages formed therethrough to allow the fluid to flow therethrough.

본 발명의 다른 실시예에 따른 연료전지에 있어서, 상기 절곡부에는 유체의 유동을 위한 유동홀이 구비될 수 있다.
In the fuel cell according to another embodiment of the present invention, the bent portion may include a flow hole for fluid flow.

본 발명에 따른 연료전지의 경우 유체 분배판에 연장부를 구비함으로써, 연료전지의 기계적 안정성을 향상시킬 수 있다.
In the case of the fuel cell according to the present invention, the mechanical stability of the fuel cell can be improved by providing the extended portion in the fluid distribution plate.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 연료전지의 분해사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 연료전지가 결합한 모습을 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 3은 도 2의 연료전지의 A-A'에 따른 단면도이다.
도 4는 도 2의 연료전지의 B-B'에 따른 단면도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 유체 분배판의 평면도이다.
도 6는 도 5에 도시된 유체 분배판의 사시도이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 유체 분배판의 평면도이다.
도 8은 도 7에 도시된 유체 분배판의 사시도이다.1 is an exploded perspective view of a fuel cell according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a perspective view schematically showing a state in which the fuel cell shown in FIG. 1 is coupled.
3 is a cross-sectional view taken along line A-A 'of the fuel cell of FIG.
4 is a cross-sectional view taken along line B-B 'of the fuel cell of FIG. 2;
5 is a top view of a fluid distribution plate according to an embodiment of the present invention.
6 is a perspective view of the fluid distribution plate shown in Fig.
7 is a top view of a fluid distribution plate according to another embodiment of the present invention.
8 is a perspective view of the fluid distribution plate shown in Fig.

본 발명의 상세한 설명에 앞서, 이하에서 설명되는 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념으로 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 실시예에 불과할 뿐, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
Prior to the detailed description of the present invention, the terms or words used in the present specification and claims should not be construed as limited to ordinary or preliminary meaning, and the inventor may designate his own invention in the best way It should be construed in accordance with the technical idea of the present invention based on the principle that it can be appropriately defined as a concept of a term to describe it. Therefore, the embodiments described in the present specification and the configurations shown in the drawings are merely the most preferred embodiments of the present invention, and are not intended to represent all of the technical ideas of the present invention. Therefore, various equivalents It should be understood that water and variations may be present.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다. 이때, 첨부된 도면에서 동일한 구성 요소는 가능한 동일한 부호로 나타내고 있음을 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략할 것이다. 마찬가지의 이유로 첨부 도면에 있어서 일부 구성요소는 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되었으며, 각 구성요소의 크기는 실제 크기를 전적으로 반영하는 것이 아니다.
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Note that, in the drawings, the same components are denoted by the same reference symbols as possible. Further, the detailed description of known functions and configurations that may obscure the gist of the present invention will be omitted. For the same reason, some of the elements in the accompanying drawings are exaggerated, omitted, or schematically shown, and the size of each element does not entirely reflect the actual size.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 연료전지의 분해 사시도이고, 도 2는 도 1에 도시된 연료전지가 결합한 모습을 개략적으로 도시한 사시도이고, 도 3은 도 2의 연료전지의 A-A'에 따른 단면도이고, 도 4는 도 2의 연료전지의 B-B'에 따른 단면도이다.
2 is a perspective view schematically illustrating a state in which the fuel cell shown in FIG. 1 is coupled to the fuel cell, FIG. 3 is a cross-sectional view of the fuel cell shown in FIG. And FIG. 4 is a cross-sectional view of the fuel cell of FIG. 2 taken along line B-B '.

도 1 내지 도 4를 참조하면 본 발명의 일 실시예에 따른 연료전지(100)는 분리판(10), 단위전지(20), 유체 분배판(30) 및 실링부재(40)를 포함하여 구성될 수 있다.
1 to 4, a fuel cell 100 according to an embodiment of the present invention includes a separation plate 10, a unit cell 20, a fluid distribution plate 30, and a sealing member 40, .

분리판(10)은 일반적으로 연료전지(100)에서 연료인 수소와 산소를 단위전지(20)에 공급해주는 역할과 전류를 수집하는 역할, 수소와 산소의 직접 접촉으로 인한 폭발, 연소 등의 위험성을 방지하는 역할을 수행한다.The separation plate 10 generally serves to supply hydrogen and oxygen, which are fuel in the fuel cell 100, to the unit cell 20, collects current, and has a risk of explosion and combustion due to direct contact between hydrogen and oxygen .

여기서, 상기 분리판(10)은 흑연이나 금속 등을 가공하여 제작할 수 있으며, 금속판을 이용하여 분리판(10)을 제작할 경우에는 기계가공, 에칭가공, 성형가공 등을 통하여 제작할 수 있다.Here, the separation plate 10 may be manufactured by processing graphite or metal. When the separation plate 10 is manufactured using a metal plate, the separation plate 10 may be manufactured through machining, etching, molding, or the like.

한편, 상기 분리판(10)은 단위전지(20)의 양면에 구비되어 연료전지(100)의 외측을 규정할 수 있으며, 연료전지(100)를 적층하는 스택구조를 가능하게 할 수 있다. 즉, 분리판(10)은 연료전지(100)의 스택에 사용하는 것으로서, 전도성 기재를 포함하거나, 표면에 전도성 코팅층을 포함할 수 있다.Meanwhile, the separator 10 may be provided on both sides of the unit cell 20 to define the outside of the fuel cell 100, and may enable a stack structure in which the fuel cells 100 are stacked. That is, the separator 10 is used for the stack of the fuel cell 100, and may include a conductive substrate or may include a conductive coating layer on the surface thereof.

도 1에는 분리판(10)이 전체적으로 사각형인 형태를 도시하였으나, 원형 타원형 등으로 다양할 수 있다. 즉, 상기 분리판(10)의 외형은 구조적 또는 설계적 필요성에 따라 다양하게 변경가능하며 이 또한 본 발명의 기술적 사상에 포함된다 할 것이다.1, the separating plate 10 has a rectangular shape as a whole, but may have a circular oval shape or the like. That is, the outer shape of the separation plate 10 may be variously changed according to the structural or design needs, and the technical idea of the present invention will also be included.

이하에서는, 설명의 편의를 위하여 분리판(10)이 사각형태인 경우를 기준으로 설명한다.Hereinafter, for convenience of explanation, the case where the separator plate 10 has a rectangular shape will be described.

분리판(10)의 테두리에는 연료 또는 공기를 단위전지에 공급할 수 있도록 관통홀(11)이 구비될 수 있다. 이때, 상기 관통홀(11)은 분리판(10)의 테두리를 따라 연속적으로 구비될 수 있으며, 필요에 따라 복수개의 관통홀(11)이 이격되게 구비될 수 있다.The rim of the separator plate 10 may be provided with a through-hole 11 to supply fuel or air to the unit cells. At this time, the through holes 11 may be provided continuously along the rim of the separator plate 10, and a plurality of through holes 11 may be spaced apart as needed.

한편, 분리판(10)의 테두리에 구비되는 관통홀(11) 중 일부는 후술할 실링부재(40)에 의해 밀봉될 수 있다.
On the other hand, a part of the through-holes 11 provided in the rim of the separation plate 10 may be sealed by a sealing member 40 to be described later.

단위전지(20)는 산소 이온 전도성을 갖는 전해질막(23)과 그 양면에 위치한 캐소드(cathode)로서의 공기극(21) 및 애노드(anode)로서의 연료극(22)의 조립체로 형성될 수 있으며, 외측 테두리에는 프레임(24)이 구비될 수 있다.The unit cell 20 can be formed of an assembly of an electrolyte membrane 23 having oxygen ion conductivity and an anode 21 as a cathode positioned on both sides thereof and a fuel electrode 22 as an anode, A frame 24 may be provided.

다시 설명하면, 상기 단위전지(20)는 공기극(21)과 연료극(22)을 구비하고 상기 공기극(21)과 상기 연료극(22) 사이에는 전해질막(23)이 배치되며, 상기 공기극(21), 연료극(22) 및 전해질막(23)의 테두리에는 프레임(24)이 구비될 수 있다.The unit cell 20 includes an air electrode 21 and a fuel electrode 22 and an electrolyte membrane 23 is disposed between the air electrode 21 and the fuel electrode 22. The air electrode 21, The fuel electrode 22, and the electrolyte membrane 23, the frame 24 may be provided.

여기서 상기 전해질 막(23)은 고분자 막의 접합체를 의미할 수 있으며, 고체 폴리머로 형성될 수 있다.Here, the electrolyte membrane 23 may refer to a joined body of a polymer membrane, and may be formed of a solid polymer.

또한, 상기 전해질 막(23)은 연료극(22)에서 생성된 수소 이온을 공기극(21)으로 이동시키는 이온교환을 가능하게 할 수 있다.In addition, the electrolyte membrane 23 may enable ion exchange to move the hydrogen ions generated in the fuel electrode 22 to the air electrode 21.

여기서 연료극(22)은 유로를 통해 수소 가스 또는 연료 가스를 공급받는 부분으로서, 수소 가스 또는 연료 가스를 산화 반응시켜 생성된 전자를 외부회로(미도시)를 통해 공기극(21)으로 이동시키고, 수소 이온을 전해질막(23)을 통해 공기극(21)으로 이동시킨다. 이때 단위전지(20)에서는 이러한 전자의 흐름으로 전기 에너지를 생성시킨다.Here, the fuel electrode 22 is a portion supplied with hydrogen gas or fuel gas through the flow path, and moves the electrons generated by the oxidation reaction of the hydrogen gas or the fuel gas to the air electrode 21 through an external circuit (not shown) Ions are moved to the air electrode 21 through the electrolyte membrane 23. At this time, the unit cell 20 generates electrical energy by the flow of electrons.

공기극(21)은 유로를 통해 공기를 공급받는 부분으로서, 공기중의 산소와 연료극(22)으로부터 이동된 수소이온 및 전자를 환원반응시킬 수 있다.The air electrode 21 is a part supplied with air through the flow path, and can perform a reduction reaction with oxygen in the air and hydrogen ions and electrons transferred from the fuel electrode 22.

즉, 전해질 막(23)은 상기 공기극(21) 및 연료극(22) 사이에 개재(介在)되어 상기 전해질 막(23), 공기극(21) 및 연료극(22)은 막-전극 접합체(Membrane Electrode Assembly, MEA)를 형성할 수 있다.That is, the electrolyte membrane 23 is interposed between the air electrode 21 and the fuel electrode 22 so that the electrolyte membrane 23, the air electrode 21, and the fuel electrode 22 are connected to each other through a membrane electrode assembly , MEA) can be formed.

한편, 단위전지(20)의 외측 테두리에는 프레임(24)이 구비될 수 있으며, 상기 프레임(24)은 공기극(21), 연료극(22) 및 전해질 막(23)을 고정시키는 역할을 할 수 있다.A frame 24 may be provided on an outer edge of the unit cell 20 and the frame 24 may serve to fix the air electrode 21, the fuel electrode 22, and the electrolyte membrane 23 .

또한, 상기 프레임(24)의 테두리에는 프레임 관통홀(24a)이 구비될 수 있으며, 상기 관통홀(34a) 중 적어도 일부는 후술할 실링부재(40)에 의해 밀봉될 수 있다.The frame 24 may be provided with a frame through hole 24a and at least a part of the through hole 34a may be sealed by a sealing member 40 to be described later.

다시 설명하면, 상기 프레임 관통홀(24a)과 상기 분리판(10)에 구비되는 관통홀(11)은 서로 겹쳐지게 배치되어 유체가 유입될 수 있는 통로를 형성할 수 있으며, 이때, 사용되지 않는 상기 프레임 관통홀(24a) 및 상기 분리판(10)에 구비되는 관통홀(11)은 후술할 실링부재(40)에 의해 밀봉될 수 있다.
In other words, the frame through hole 24a and the through hole 11 provided in the separator plate 10 are arranged to overlap with each other to form a passage through which the fluid can flow, The frame through-hole 24a and the through-hole 11 provided in the separating plate 10 can be sealed by a sealing member 40 to be described later.

도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 유체 분배판의 평면도이고, 도 6은 도 5에 도시된 유체 분배판의 사시도이다.FIG. 5 is a plan view of a fluid distribution plate according to an embodiment of the present invention, and FIG. 6 is a perspective view of a fluid distribution plate shown in FIG.

이하에서는 도 5 및 도 6을 참조하여, 본 발명의 일실시예에 따른 유체 분배판(30)을 상세히 설명한다.
Hereinafter, the fluid distribution plate 30 according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 5 and 6. FIG.

도 5 및 도 6를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 유체 분배판(30)은 분리판(10)과 단위전지(20) 사이에 위치할 수 있으며, 평판부(31), 절곡부(32) 및 연장부(33)를 포함할 수 있다.5 and 6, the fluid distribution plate 30 according to an embodiment of the present invention may be positioned between the separator plate 10 and the unit cell 20 and includes a plate portion 31, (32) and an extension (33).

구체적으로, 상기 유체 분배판(30)은 단위전지의 연료극(22) 또는 공기극(21)과 상기 분리판 사이에 위치하는 평판부(31), 상기 평판부에서 돌출 절곡된 절곡부(32) 및 상기 절곡부(32)에서 연장 형성된 연장부(33)를 구비할 수 있따.
Specifically, the fluid distribution plate 30 includes a flat plate portion 31 located between the fuel electrode 22 or the air electrode 21 of the unit cell and the separator plate, a bent portion 32 protruding from the flat plate portion, And an extension portion 33 extending from the bent portion 32. [

여기서, 상기 평판부(31)는 단위전지의 연료극(22) 또는 공기극(21)과 상기 분리판(10)사이에 위치할 수 있다.The flat plate portion 31 may be positioned between the fuel electrode 22 or the air electrode 21 of the unit cell and the separator plate 10.

한편, 상기 평판부(31) 및 후술할 연장부(33)에는 서로 이격되게 배치된 복수개의 슬롯(311)이 구비될 수 있다. 상기 연장부(33)에 구비되는 슬롯(311)은 후술하겠다.Meanwhile, a plurality of slots 311 may be provided on the flat plate 31 and extended portions 33 to be described later. The slot 311 provided in the extended portion 33 will be described later.

여기서, 상기 평판부(31)에 구비되는 슬롯(311)은 내측에 관통홀(314)을 구비할 수 있으며, 상기 평판부(31)에서 돌출 형성될 수 있다.The slot 311 provided in the flat plate 31 may have a through hole 314 on the inner side and may protrude from the flat plate 31.

상기 슬롯(311)은 분리판(10)과 단위전지(20) 사이에 위치하여 이들을 지지함으로써(도 3 및 도 4참조) 상기 분리판(10)과 상기 단위전지(20) 사이에 공간을 형성할 수 있다. 따라서, 이웃하게 배치된 슬롯(311)의 사이 공간과 슬롯(311) 내측에 구비된 관통홀(314)을 통해서 유체 즉, 공기 및 연료는 이동할 수 있다.The slot 311 is positioned between the separator plate 10 and the unit cell 20 to support them to form a space between the separator plate 10 and the unit cell 20 can do. Therefore, the fluid, i.e., air and fuel, can move through the space between the neighboring slots 311 and the through hole 314 provided inside the slot 311.

또한, 상기 슬롯(311)은 평판부(31)에 복수개가 구비될 수 있으며, 이때, 상기 슬롯(311)은 상기 슬롯(311)에 구비된 관통홀(314)의 방향이 상이하게 배치될 수 있다. 슬롯(311)에 구비된 관통홀(314)의 방향을 상이하게 배치하는 경우, 유체 분배판(30)의 강성이 전체적으로 강화될 수 있다.
A plurality of slots 311 may be formed in the flat plate 31 and the slots 311 may be arranged in different directions in the through holes 314 provided in the slots 311. [ have. When the directions of the through holes 314 provided in the slots 311 are different from each other, the rigidity of the fluid distribution plate 30 can be strengthened as a whole.

한편, 상기 절곡부(32)는 상기 평판부(31)에서 돌출 절곡될 수 있으며, 유체분배판(30)의 길이 방향 양측 또는 폭 방향 양측으로 구비될 수 있다.The bent portion 32 may be protruded from the flat plate portion 31 and may be provided on both sides of the fluid distribution plate 30 in the longitudinal direction or on both sides in the width direction.

여기서, 방향에 대한 용어를 정의하면, 도면상에 표시된 x, y 및 z는 각각 길이 방향, 폭 방향 및 두께 방향을 나타낸다.Here, when defining terms for directions, x, y, and z shown on the drawing indicate the longitudinal direction, the width direction, and the thickness direction, respectively.

구체적으로 설명하면, 상기 절곡부(32)부는 후술할 실링부재(40)가 구비되지 않는 길이방향 또는 폭방향의 양측에 구비될 수 있다.
Specifically, the bent portion 32 may be provided on both sides in the longitudinal direction or the width direction in which the sealing member 40, which will be described later, is not provided.

한편, 상기 연장부(33)는 상기 절곡부(32)의 일단에서 연장형성될 수 있다. 즉, 상기 연장부(33)는 상기 단위전지(20)에 구비되는 프레임(24)과 분리판(10) 사이에 위치하여 상기 프레임(24)과 상기 분리판(10)과 접하도록 배치될 수 있다.The extended portion 33 may extend from one end of the bent portion 32. That is, the extension portion 33 may be disposed between the frame 24 and the separation plate 10 provided in the unit cell 20 so as to be in contact with the frame 24 and the separation plate 10 have.

또한, 상기 연장부(33)는 상기 절곡부(32)에서 연장형성되는 것이므로, 유체 분배판(30)의 길이 방향 양측 또는 폭 방향 양측에 구비될 수 있다.Since the extension portion 33 is extended from the bent portion 32, the extension portion 33 can be provided on both sides of the fluid distribution plate 30 in the longitudinal direction or on both sides in the width direction.

보다 상세히 설명하면, 상기 분리판(10)과 프레임(24) 사이 중 일부에는 후술할 실링부재(40)가 구비된다. 이러한 실링부재(40)는 사용하지 않는 관통홀(11) 및 프레임 관통홀(24a)을 밀봉시킴과 동시에 분리판(10)과 프레임(24) 사이에 이물질이 유입되는 것을 방지하고, 결합력을 강화시키는 역할을 할 수 있다.More specifically, a sealing member 40, which will be described later, is provided in a part of the space between the separation plate 10 and the frame 24. The sealing member 40 seals the unused through holes 11 and the frame through holes 24a and prevents foreign matter from flowing between the separating plate 10 and the frame 24, Can play a role.

다만, 공기 및 연료의 유입을 위해 상기 분리판(10)과 상기 프레임(24) 사이중 일부에는 실링부재(40)가 구비되지 않을 수 있다. 즉, 상기 관통홀(11)과 프레임 관통홀(24a) 중 일부는 실링부재(40)에 의해 밀봉되지 않는다. 따라서, 실링부재(40)가 형성되지 않은 분리판(10)과 프레임(24) 사이에는 이격이 발생할 수 있으며, 이로 인해 연료전지(100)의 기계적 안정성이 떨어질 수 있다.However, a sealing member 40 may not be provided in part of the space between the separator plate 10 and the frame 24 for the inflow of air and fuel. That is, some of the through-hole 11 and the frame through-hole 24a are not sealed by the sealing member 40. [ Therefore, a gap may be formed between the separation plate 10 and the frame 24 where the sealing member 40 is not formed, and the mechanical stability of the fuel cell 100 may be deteriorated.

즉, 이러한 이격에 연장부(33)를 위치시켜, 분리판(10)과 프레임(24)을 지지함으로써, 연료전지(100)의 기계적 안정성을 향상시킬 수 있다.In other words, by supporting the separation plate 10 and the frame 24 by positioning the extension portion 33 at such a distance, the mechanical stability of the fuel cell 100 can be improved.

또한, 단위전지(20)의 양면에 구비되는 상부 및 하부 유체 분배판(30)은 각각의 연장부(33)가 서로 수직한 방향으로 되게 구비될 수 있다(도 1 참조).In addition, the upper and lower fluid distribution plates 30 provided on both sides of the unit cell 20 may be provided with the extending portions 33 in directions perpendicular to each other (see FIG. 1).

한편, 전술한 바와 같이 상기 연장부(33)에는 유체가 흐를 수 있도록 내측에 관통홀(314)이 구비된 슬롯(311)이 구비될 수 있다.Meanwhile, as described above, the extension portion 33 may be provided with a slot 311 provided with a through hole 314 on the inner side so that fluid can flow.

또한, 상기 연장부(33)에 구비되는 슬롯(311)은 상기 평판부(31)에 구비되는 슬롯(311)과 동일한 형상일 수 있다.The slot 311 provided in the extension portion 33 may have the same shape as the slot 311 provided in the flat plate portion 31.

다만, 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 돌출된 면이 원형, 다각형 등으로 다양할 수 있음을 밝혀 둔다. 도면에는 돌출된 면이 원형인 형태를 도시하였다.It should be noted, however, that the present invention is not limited thereto, and that the protruding surface may be circular, polygonal, or the like. The figure shows a shape in which the protruded surface is circular.

여기서 상기 연장부(33)에 구비되는 슬롯(311)은 상기 단위전지(20)에 구비되는 프레임(24)과 분리판(10) 사이에 위치하여, 상기 분리판(10) 및 상기 프레임(24)을 지지함으로써 공기 또는 연료가 연료전지(100) 내부로 유입될 수 있는 공간을 형성할 수 있다. 따라서, 이웃하게 배치된 슬롯(311)의 사이 공간과 슬롯(311) 내측에 구비된 관통홀(314)을 통해서 유체 즉, 공기 및 연료는 이동할 수 있다.A slot 311 provided in the extension portion 33 is positioned between the frame 24 and the separation plate 10 provided in the unit cell 20 so that the separation plate 10 and the frame 24 So that the air or the fuel can flow into the fuel cell 100. Therefore, the fluid, i.e., air and fuel, can move through the space between the neighboring slots 311 and the through hole 314 provided inside the slot 311.

또한, 도면에는 원형의 슬롯(311)이 도시되어 있지만, 이에 한정되지 않으며, 프레임(24)과 분리판(10) 사이에 유체이동공간을 확보할 수 있는 구조이면 다양하게 변경가능함을 밝혀둔다.
It should be noted that the circular slot 311 is not limited to the slot 311, but may be modified in various ways as long as it can secure a space for fluid movement between the frame 24 and the separation plate 10.

실링부재(40)는 분리판(10)과 프레임(24) 사이에 구비될 수 있다. 이러한 실링부재는 사용하지 않는 관통홀(11) 및 프레임 관통홀(24a)을 밀봉시킴과 동시에 분리판(10)과 프레임(24)사이에 이물질이 유입되는 것을 방지하고, 분리판(10)과 프레임(24)의 결합력을 강화시키는 역할을 할 수 있다.The sealing member 40 may be provided between the separation plate 10 and the frame 24. [ The sealing member seals the unused through holes 11 and the frame through holes 24a and prevents foreign matter from flowing between the separating plate 10 and the frame 24, Thereby enhancing the bonding strength of the frame 24. [

이러한 실링부재(40)는 유리 밀봉재, 세라믹 밀봉재, 금속 밀봉재, 유리-세라믹 밀봉재, 또는 세라믹-복합체 밀봉재 등으로 다양할 수 있다.
Such a sealing member 40 may be a glass sealing material, a ceramic sealing material, a metal sealing material, a glass-ceramic sealing material, or a ceramic-composite sealing material.

도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 유체 분배판의 평면도이고, 도 8은 도 7에 도시된 유체 분배판의 사시도이다.
FIG. 7 is a plan view of a fluid distribution plate according to another embodiment of the present invention, and FIG. 8 is a perspective view of the fluid distribution plate shown in FIG.

도 6 내지 도 7을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 유체 분배판(30)은 평판부(31), 절곡부(32) 및 연장부(33)를 포함하여 구성될 수 있으며, 도 1 내지 도 5에 도시된 유체분배판과 절곡부(32)에 구비되는 유동홀(32a)만이 차별될 수 있으며, 다른 구성은 모두 동일하다. 따라서 동일한 구성에 대한 자세한 설명은 생략하고 상기한 설명에 갈음하기로 한다.
6 to 7, a fluid distribution plate 30 according to another embodiment of the present invention may include a flat plate portion 31, a bent portion 32, and an extending portion 33, Only the flow holes 32a provided in the fluid distribution plate and the bent portion 32 shown in Figs. 1 to 5 can be distinguished from each other, and the other structures are all the same. Therefore, a detailed description of the same configuration will be omitted and the above description will be omitted.

본 발명의 다른 실시예에 따른 유체 분배판(30)의 절곡부(32)에는 유동홀(32a)이 구비될 수 있다. 이는 공기 또는 연료의 유입을 원활하게 하고, 단위전지(20)와의 반응면적을 확대하기 위한 것으로, 유동홀(32a)은 절곡부(32)를 따라 복수개가 구비될 수 있다.The bent portion 32 of the fluid distribution plate 30 according to another embodiment of the present invention may be provided with a flow hole 32a. A plurality of the flow holes 32a may be provided along the bending portion 32 to smooth the inflow of air or fuel and increase the reaction area with the unit cells 20. [

또한, 구조적 필요에 따라, 상기 유동홀(32a)의 일측이 평판부(31) 또는 연장부(33)까지 연장 형성될 수 있다.
Further, one side of the flow hole 32a may extend to the flat plate portion 31 or the extending portion 33, depending on the structural needs.

상기에서는 본 발명에 따른 실시예를 기준으로 본 발명의 구성과 특징을 설명하였으나 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 사상과 범위 내에서 다양하게 변경 또는 변형할 수 있음은 본 발명의 속하는 기술분야의 통상의 기술자들에게 명백한 것이며, 따라서 이와 같은 변경 또는 변형은 첨부된 특허청구범위에 속함을 밝혀둔다.
While the present invention has been described with reference to exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, but, on the contrary, It will be apparent to those of ordinary skill in the art that such changes or modifications are within the scope of the appended claims.

100: 연료전지 10: 분리판
20: 단위전지 30: 유체 분배판
40: 실링부재100: fuel cell 10: separator plate
20: unit cell 30: fluid distribution plate
40: sealing member

Claims

A unit cell having an air electrode and a fuel electrode, an electrolyte membrane disposed between the air electrode and the fuel electrode, and a frame provided on an edge of the air electrode, the fuel electrode, and the electrolyte membrane;
A separator disposed on both sides of the unit cell; And
A flat plate portion positioned between the fuel electrode or the air electrode and the separator plate of the unit cell, a bent portion protruding from the flat plate portion, and an extension portion extending from the bent portion and disposed between the frame and the separator plate. And a distribution plate.

The method according to claim 1,
And an extension of the fluid distribution plate is disposed in contact with the separation plate and the frame.

The method according to claim 1,
Wherein the extending portions are provided on both sides of the fluid distribution plate in the longitudinal direction.

The method according to claim 1,
Wherein the extending portions are provided on both sides in the width direction of the fluid distribution plate.

The method according to claim 1,
And a sealing member for sealing is provided between the separator plate and the frame.

The method according to claim 1,
Wherein a plurality of slots are continuously provided in the flat plate portion and the extended portion of the fluid distribution plate, the slots being provided with through holes for allowing fluid to flow therethrough.

The method according to claim 1,
Wherein the bent portion is provided with a flow hole for fluid flow.