KR101567224B1 - Separator for fuel cell - Google Patents

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KR101567224B1
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fuel cell
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백석민
양유창
진상문
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현대자동차주식회사
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Abstract

The present invention relates to a separation plate for a fuel cell, which functions in preventing slip effects occurring when laminating the separation plates together or when laminating the separation plate and an electrode membrane assembly, by slanting a channel part or a land part on the separation plate. More specifically, the present invention is to provide a separation plate for a fuel cell. According to the present invention, by molding the channel part or a land part on the separation plate to have a structure repetitively having positive and negative slope parts, the separation plate easily prevents the slip effects occurring when laminating the separation plates together or when laminating the separation plate and the electrode membrane assembly, due to each slope part when laminating the separation plates.

Description

연료전지용 분리판{Separator for fuel cell}Separator for fuel cell [0002]

본 발명은 연료전지용 분리판에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 분리판의 채널부 또는 랜드부에 기울기를 줌으로써, 분리판과 분리판 간의 적층시 슬립 현상 및 분리판과 전극막 접합체 간의 적층시 슬립 현상을 방지할 수 있도록 한 연료전지용 분리판에 관한 것이다.
The present invention relates to a separator for a fuel cell, and more particularly, to a separator for a fuel cell, and more particularly, to a separator for a fuel cell, To a separator plate for a fuel cell.

일반적으로, 연료전지 스택을 포함하는 연료전지 시스템은 고체 고분자 절해질막을 중심으로 한쪽은 산화반응면 (Cathode)으로 구비되고, 다른 한쪽은 환원반응면(Anode)으로 구성되어, 산화반응면(Cathode)에 공급되는 공기중의 산소와 환원반응면(Anode)에 공급되는 수소와의 전기 화학 반응에 따라서 발생하는 전력으로 외부 부하를 운전하는 시스템을 말한다.Generally, a fuel cell system including a fuel cell stack is provided with an oxidation reaction surface (cathode) centered on a solid polymer scaffold, and the other is composed of a reduction reaction surface (anode) ) Is a system that operates an external load with electric power generated by an electrochemical reaction between oxygen in the air supplied to the reduction reaction surface (anode) and hydrogen supplied to the reduction reaction surface (anode).

여기서, 연료전지 스택의 셀 단위 구성을 첨부한 도 1을 참조로 살펴보면 다음과 같다.Hereinafter, the fuel cell stack of the fuel cell stack will be described with reference to FIG.

연료전지 스택의 각 셀 단위 구성 중, 가장 안쪽에는 전극막 접합체(MEA, Membrane-Electrode Assembly)가 위치하는 바, 이 전극막 접합체(10)는 고분자 전해질막(12)의 양쪽 면에 각각 애노드 및 캐소드극을 위한 촉매층(14)이 도포된 형태로 구성되어 있다.An electrode membrane assembly (MEA) 10 is located at the innermost portion of each unit cell configuration of the fuel cell stack. The electrode membrane assembly 10 includes an anode and a cathode on both sides of the polymer electrolyte membrane 12, And a catalyst layer 14 for the cathode electrode is applied.

또한, 상기 전극막 접합체(10)의 바깥 부분, 즉 촉매층(14)의 바깥 부분에 가스확산층(16, GDL : Gas Diffusion Layer)이 위치하고, 가스확산층(16)의 바깥 부분으로 연료를 공급하고 반응에 의해 발생된 물을 배출하도록 채널 유로(Flow Field)가 형성된 분리판(18, Separator)이 적층된다.A gas diffusion layer 16 (GDL: Gas Diffusion Layer) is placed on the outer portion of the electrode membrane assembly 10, that is, the outer portion of the catalyst layer 14, and the fuel is supplied to the outer portion of the gas diffusion layer 16, A separator 18 having a flow field formed therein for discharging the water generated by the separator 18 is laminated.

이때, 도 1에서 보듯이 하나의 셀에 포함되는 분리판은 다른 셀에 포함되는 분리판과 냉각수 통로를 형성하면서 서로 적층되는 상태가 된다.At this time, as shown in FIG. 1, the separator plates included in one cell are stacked together while forming the separator plates and the cooling water passages included in the other cells.

이렇게 연료전지의 단위 셀을 수십에서 수백개 적층한 후, 가장 양측단부에는 엔드플레이트(20)가 각 단위 셀에 일정한 면압을 제공하며 체결됨으로써, 연료전지 스택의 조립이 완료된다.After several tens to several hundred unit cells of the fuel cell are stacked, the end plates 20 are fastened to the unit cells at the both ends at a predetermined surface pressure to complete assembly of the fuel cell stack.

여기서, 종래의 분리판 및 그 적층 구조를 첨부한 도 2 및 도 3을 참조로 좀 더 상세하게 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, a conventional separator and its laminated structure will be described in more detail with reference to FIGS. 2 and 3 attached hereto.

도 2 및 도 3에서 보듯이, 전극막 접합체(10)의 양쪽에 분리판(18)이 적층되는데, 전극막 접합체(10)의 한쪽에는 애노드측 분리판(18-1)이 적층되고, 다른 한쪽에는 캐소드측 분리판(18-2)이 적층된다.2 and 3, a separator plate 18 is laminated on both sides of the electrode membrane assembly 10. The anode separator plate 18-1 is laminated on one side of the electrode membrane assembly 10, And the cathode-side separator 18-2 is laminated on one side.

또한, 하나의 셀의 애노드측 분리판(18-1) 및 캐소드측 분리판(18-2)은 각각 다른 하나의 셀의 캐소드측 분리판(18-2) 및 애노드측 분리판(18-2)과 적층된다.The anode-side separator plate 18-1 and the cathode-side separator plate 18-2 of one cell are respectively connected to the cathode-side separator plate 18-2 and the anode-side separator plate 18-2 ).

이에, 상기 전극막 접합체(10)의 한쪽에 환원가스가 흐르는 애노드측 분리판(18-1)이 적층되고, 다른 한쪽에는 산화가스가 흐르는 캐소드측 분리판(18-2)이 적층된 상태가 하나의 단위셀이 되고, 이러한 단위셀 수백 개 이상이 수직방향으로 반복 적층되어 연료전지 스택이 구성된다.The anode side separator 18-1 on which the reducing gas flows and the cathode side separator 18-2 on which the oxidizing gas flows are laminated on one side of the electrode membrane assembly 10 One unit cell, and hundreds or more of such unit cells are repeatedly stacked in the vertical direction to constitute the fuel cell stack.

이러한 스택을 구성하는 분리판(18)은 마치 요철 구조와 같이 공기 또는 수소통로를 형성하는 채널부(22)과, 냉각수 통로를 형성하는 랜드부(26)가 반복된 구조로 성형된다.The separator plate 18 constituting such a stack is formed into a structure in which the channel portion 22 forming an air or hydrogen passage like the concavo-convex structure and the land portion 26 forming the cooling water passage are repeatedly formed.

따라서, 캐소드측 분리판(18-2) 및 애노드측 분리판(18-2)을 포함하는 분리판(18)이 적층되면, 각 분리판(18)의 랜드부(26)는 전극막 접합체(10)와 밀착되는 동시에 랜드부(26)와 랜드부(26) 사이 공간은 냉각수 통로(28)로 형성되고, 각 분리판(18)의 채널부(22)가 서로 밀착되는 동시에 채널부(22)와 전극막 접합체(10) 사이 공간은 수소통로(23) 또는 공기통로(24)로 형성된다.Therefore, when the separator 18 including the cathode-side separator 18-2 and the anode-side separator 18-2 is laminated, the land 26 of each separator 18 is electrically connected to the electrode film junction body 10 and the space between the land portion 26 and the land portion 26 is formed by the cooling water passage 28. The channel portion 22 of each separator plate 18 is in close contact with the channel portion 22 And the electrode membrane junction body 10 are formed of the hydrogen passage 23 or the air passage 24.

이때, 첨부한 도 2에서 보듯이 스택내에 적층되는 각 분리판(18)은 채널부(22) 및 랜드부(26)가 평평한 구조로 되어 있기 때문에, 랜드부(26)와 전극막 접합체(10) 간의 접촉면과, 채널부(22)와 채널부(22) 간의 접촉면이 서로 평평하게 평행을 이루는 상태가 된다.2, each of the separator plates 18 stacked in the stack has a flat structure in which the channel portion 22 and the land portion 26 are flat. Therefore, the land portion 26 and the electrode film assembly 10 And the contact surfaces between the channel portion 22 and the channel portion 22 are parallel to each other.

이와 같은 연료전지 스택의 단위셀 반복 적층 공정 중, 반복 부품의 공차와 적층 공차가 더해져 적층이 이루어지며, 결과적으로 애노드측 분리판과 캐소드측 분리판과 전극막 접합체 사이에 0.5mm 이내의 공차가 발생한다.In the unit cell repetitive laminating process of the fuel cell stack, the tolerance and the lamination tolerance of the repetitive parts are added to the lamination, and as a result, tolerances within 0.5 mm between the anode side separator plate and the cathode side separator plate and the electrode membrane assembly Occurs.

특히, 전극막 접합체(10)와 접촉하는 각 분리판(18)의 랜드부(26)가 평평한 형상을 가지고 있기 때문에 스택 조립을 위한 반복적층 공정 중 특정 분리판(18)의 슬립(slip) 발생이 용이하며, 이에 첨부한 도 3에서 보듯이 특정 분리판(18)이 슬립되면 분리판(18)의 랜드부(26)가 제위치를 벗어나 전극막 접합체(10)와 접촉하는 랜드부(26)의 부정합이 발생할 수 있다. Particularly, since the land portion 26 of each separator plate 18 in contact with the electrode membrane assembly 10 has a flat shape, slippage of a specific separator plate 18 during repetitive layer processes for stack assembly The land portion 26 of the separator plate 18 is moved away from the position and the land portion 26 in contact with the electrode membrane assembly 10 ) May occur.

또한, 분리판(18)의 랜드부(26) 부정합으로 인하여, 전극막 접합체(10)와 랜드부(26) 간의 접촉면적이 감소하는 동시에 국부적인 면압 상승을 야기하게 되어, 적정 면압 이상 수준의 면압이 기체확산층에 가해지게 됨으로써, 기체확산층의 기공 구조가 파괴되어서 반응기체와 생성수의 이동이 어려워지는 문제점을 비롯하여 분리판 쪽으로 기체확산층의 인투루션(intrusion)이 발생하여 반응기체가 지나가는 채널을 협소하게 만들어서 차압 증가로 인한 셀성능을 저하시키는 문제점이 있다.The contact area between the electrode membrane assembly 10 and the land portion 26 is reduced due to mismatching of the land portion 26 of the separator plate 18 and the local surface pressure is increased. The surface pressure is applied to the gas diffusion layer to break the pore structure of the gas diffusion layer and make it difficult to move the reaction gas and the generated water. In addition, intrusion of the gas diffusion layer toward the separation plate occurs, There is a problem that cell performance due to an increase in differential pressure is reduced.

결국, 상기한 적층 공차 및 부정합로 인하여, 반응기체가 흐르는 수소 또는 공기유로를 비롯하여 냉각수가 흐르는 냉각 유로의 단면적이 감소하고, 단위셀에 들어가는 반응기체 유량과 냉각수량이 감소하게 되며, 결과적으로 연료전지 발전에 필요한 반응기체 및 냉각 성능 편차를 야기시킴으로써, 스택의 성능 저하가 발생하는 취약셀이 발현되어 연료전지 운전 시스템이 정지될 수 있다.
As a result, due to the above-described lamination tolerance and mismatch, the cross-sectional area of the cooling flow path including the hydrogen or air flow path through which the reaction gas flows, the cooling flow path through which the cooling water flows, and the reaction gas flow rate and cooling water amount entering the unit cell are reduced, The reactive gas required for the cell power generation and the cooling performance fluctuation are caused, so that a weak cell in which the performance of the stack is deteriorated is developed, and the fuel cell operating system can be stopped.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로서,분리판의 채널부 또는 랜드부를 (+)기울기부 및 (-)기울기부가 반복 형성된 구조로 성형함으로써, 분리판과 분리판 간의 적층시 각 기울기부에 의하여 분리판과 분리판 간의 슬립 현상 및 분리판과 전극막 접합체 간의 적층시 슬립 현상을 용이하게 방지할 수 있도록 한 연료전지용 분리판을 제공하는데 그 목적이 있다.
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in order to solve the above-mentioned problems of the prior art, and it is an object of the present invention to provide a method of manufacturing a semiconductor device, in which a channel portion or a land portion of a separator plate is formed into a structure in which a positive slope portion and a negative slope portion are repeatedly formed, The present invention provides a separator for a fuel cell, which is capable of easily preventing a slip phenomenon between a separator plate and a separator plate due to a tilted base portion and a slip phenomenon during lamination between the separator plate and the electrode membrane assembly.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 구현예는: 스택 적층 조립시, 전극막 접합체와 접촉하는 다수의 랜드부와, 전극막 접합체와 이격되며 서로 밀착되는 다수의 채널부를 포함하는 연료전지용 분리판에 있어서, 상기 분리판의 각 채널부를 평평하게 유지하는 동시에 각 랜드부를 (+)기울기부와 (-)기울기부가 교번으로 형성된 구조로 성형하여서 된 것을 특징으로 하는 연료전지용 분리판을 제공한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a fuel cell stack including a plurality of land portions in contact with an electrode membrane assembly, and a plurality of channel portions spaced apart from the electrode membrane assembly, Wherein each channel portion of the separator plate is flattened and each land portion is formed into a structure in which a positive slope portion and a negative slope portion are alternately formed.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 구현예는: 스택 적층 조립시, 전극막 접합체와 접촉하는 다수의 랜드부와, 전극막 접합체와 이격되며 서로 밀착되는 다수의 채널부를 포함하는 연료전지용 분리판에 있어서, 상기 분리판의 각 랜드부를 평평하게 유지하는 동시에 채널부를 (+)기울기부와 (-)기울기부가 교번으로 형성된 구조로 성형하여서 된 것을 특징으로 하는 연료전지용 분리판을 제공한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a fuel cell stack including a plurality of land portions in contact with an electrode membrane assembly, and a plurality of channel portions spaced apart from the electrode membrane assembly in close contact with each other, Wherein each of the land portions of the separator plate is flat and the channel portion is formed in a structure in which a positive slope portion and a negative slope portion are alternately formed.

바람직하게는, 상기 (+)기울기부와 (-)기울기부는 전극막 접합체가 손상되지 않는 범위의 각도로 형성된 것임을 특징으로 한다.Preferably, the (+) slant portion and the (-) slant portion are formed at an angle within a range in which the electrode membrane assembly is not damaged.

더욱 바람직하게는, 상기 (+)기울기부와 (-)기울기부는 0°< 기울기 ≤ 5°범위의 각도로 형성된 것임을 특징으로 한다.More preferably, the (+) inclined portion and the (-) inclined portion are formed at an angle in the range of 0 ° <inclination ≦ 5 °.

또한, 상기 (+)기울기부와 (-)기울기부는 하나의 세트를 이루면서 다수의 채널부 또는 랜드부 중 2개 이상에 형성되는 것을 특징으로 한다.
Also, the (+) slant portion and the (-) slant portion are formed in two or more of a plurality of channel portions or land portions as one set.

상기한 과제 해결 수단을 통하여 본 발명은 다음과 같은 효과를 제공한다.The present invention provides the following effects through the above-mentioned problem solving means.

첫째, 분리판의 채널부를 (+)기울기부 및 (-)기울기부가 반복 형성된 구조로 성형함으로써, 스택의 적층 조립시 각 분리판의 채널부에 형성된 (+)기울기부 및 (-)기울기로 인하여, 서로 접촉하는 분리판과 분리판이 서로 구속되는 상태가 되어 분리판이 제위치를 벗어나는 슬립 현상을 방지할 수 있다.First, by forming the channel portion of the separator plate into a structure in which the positive slope portion and the negative slope portion are repeatedly formed, the (+) inclination portion and the (-) inclination formed in the channel portion of each separator plate during stacking of the stack, , The separating plate and the separating plate which are in contact with each other are constrained to each other, thereby preventing the separating plate from slipping out of position.

둘째, 분리판의 랜드부를 (+)기울기부 및 (-)기울기부가 반복 형성된 구조로 성형함으로써, 스택의 적층 조립시 각 분리판의 랜드부에 형성된 (+)기울기부 및 (-)기울기로 인하여, 서로 접촉하는 분리판과 전극막 접합체가 서로 구속되는 상태가 되어 분리판이 제위치를 벗어나는 슬립 현상을 방지할 수 있다.
Second, by forming the land portion of the separator plate into a structure in which the positive slope portion and the negative slope portion are repeatedly formed, the (+) inclination portion and the (-) inclination formed on the land portion of each separator plate during stacking of the stacks , The separation plate and the electrode membrane assembly which are in contact with each other are constrained to each other, thereby preventing the separation plate from slipping out of its position.

도 1은 연료전지 스택의 구성을 나타낸 단면도,
도 2는 종래의 연료전지용 분리판 구조를 나타낸 단면도,
도 3은 종래의 연료전지용 분리판의 문제점을 설명하는 단면도,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 연료전지용 분리판을 도시한 단면도,
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 연료전지용 분리판을 도시한 단면도.1 is a sectional view showing a configuration of a fuel cell stack,
2 is a cross-sectional view showing a conventional separator plate for a fuel cell,
3 is a cross-sectional view illustrating a problem of a conventional separation plate for a fuel cell,
4 is a cross-sectional view illustrating a separator plate for a fuel cell according to an embodiment of the present invention,
5 is a cross-sectional view illustrating a separator plate for a fuel cell according to another embodiment of the present invention.

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

본 발명은 기존 분리판의 평평한 형상을 갖는 랜드부 또는 채널부를 (+)기울기부 및 (-)기울기부를 갖는 구조로 개선하여, 연료전지 스택의 각 셀을 반복 적층할 때 발생할 수 있는 적층공차를 최소화시키는 동시에 분리판이 한쪽 방향으로 벗어나는 슬립 현상을 방지할 수 있도록 한 점에 주안점이 있다.The present invention improves the structure of a conventional separator plate having a flat shape or a channel portion to have a (+) inclination portion and a (-) inclination portion to improve the lamination tolerance that may occur when repeatedly stacking each cell of the fuel cell stack And the slip phenomenon in which the separator plate is deviated in one direction can be prevented.

제1실시예First Embodiment

첨부한 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 연료전지용 분리판을 도시한 단면도이다.4 is a cross-sectional view illustrating a separator for a fuel cell according to an embodiment of the present invention.

도 4에서 보듯이, 스택을 구성하는 분리판(18)은 캐소드측 분리판(18-2) 및 애노드측 분리판(18-2)을 포함하고, 각 분리판(18)은 요철 구조와 같이 수소통로(23) 또는 공기통로(24)를 형성하는 채널부(22)과, 냉각수 통로(28)를 형성하는 랜드부(26)가 교번으로 반복된 구조로 성형된다.4, the separator plate 18 constituting the stack includes the cathode-side separator plate 18-2 and the anode-side separator plate 18-2, and each separator plate 18 has a concavo- The channel portion 22 forming the water passage 23 or the air passage 24 and the land portion 26 forming the cooling water passage 28 are alternately and repeatedly formed.

이에, 스택 조립시 캐소드측 분리판(18-2) 및 애노드측 분리판(18-2)을 포함하는 각 분리판(18)의 랜드부(26)는 전극막 접합체(10)와 밀착되는 동시에 랜드부(26)와 랜드부(26) 사이 공간은 냉각수 통로(28)로 형성되고, 각 분리판(18)의 채널부(22)가 서로 밀착되는 동시에 채널부(22)와 전극막 접합체(10) 사이 공간은 수소통로(23) 또는 공기통로(24)로 형성된다.The land portion 26 of each separator plate 18 including the cathode side separator plate 18-2 and the anode side separator plate 18-2 is in close contact with the electrode membrane assembly 10 The space between the land portion 26 and the land portion 26 is formed by the cooling water passage 28. The channel portion 22 of each separator 18 is in close contact with the channel portion 22, 10 is formed by the passage 23 or the air passage 24. [0041]

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 분리판(18)의 각 채널부(22)를 평평하게 유지하는 동시에 각 랜드부(26)는 (+)기울기부(30)와 (-)기울기부(32)가 교번으로 형성된 구조로 성형된 점에 특징이 있다.According to an embodiment of the present invention, each channel portion 22 of the separator plate 18 is kept flat while each land portion 26 is inclined with a (+) inclined base 30 and a (-) inclined base 32 are alternately formed.

보다 상세하게는, 상기 분리판(18)은 프레스를 이용한 성형 공정(stamping)을 이용하여 폭방향을 따라 다수의 채널부(22)와 랜드부(26)가 서로 교번으로 배열되는 바, 각 채널부(22)는 평평하게 성형하는 동시에 각 랜드부(26)는 (+)기울기부(30)와 (-)기울기부(32)가 교번으로 형성된 구조로 성형된다.More specifically, the separating plate 18 is formed by alternately arranging a plurality of channel portions 22 and land portions 26 along the width direction by stamping using a press, And the land portions 26 are formed into a structure in which the positive slope portion 30 and the negative slope portion 32 are alternately formed.

바람직하게는, 상기 랜드부(26)에 형성되는 (+)기울기부(30)와 (-)기울기부(32)는 전극막 접합체(10)가 손상되지 않는 범위의 각도로 형성하되, 바람직하게는 0°< 기울기 ≤ 5°범위의 각도로 형성된다.Preferably, the (+) inclined portion 30 and the (-) inclined portion 32 formed in the land portion 26 are formed at such an angle as not to damage the electrode membrane assembly 10, Is formed at an angle in the range of 0 DEG < inclination &amp;le; 5 DEG.

좀 더 상세하게는, 상기 분리판(18)의 랜드부(26)의 기울기는 금속분리판 성형이 가능한 영역에서 분리판 소재의 기계적 물성(항복강도/ 연신율)을 고려하고, 분리판의 반응면 사이에 위치하는 막전극접합체 및 기체확산층의 기계적 물성을 고려하여 손상되지 않는 범위(0º < 기울기 ≤ 5º)에서 결정된다.More specifically, the inclination of the land portion 26 of the separator plate 18 takes into consideration the mechanical properties (yield strength / elongation) of the separator plate material in the region where the metal separator plate can be formed, (0 deg. &Lt; slope &lt; 5 deg.) In consideration of the mechanical properties of the membrane electrode assembly and the gas diffusion layer located between the membrane electrode assembly and the gas diffusion layer.

이렇게 각 분리판(18)의 랜드부(26)에 형성되는 (+)기울기부(30)와 (-)기울기부(32)는 하나의 세트를 이루면서 다수의 랜드부(26) 중 최소한 2곳 이상에 형성되어, 전극막 접합체(10)와 서로 구속 가능하게 접촉하는 상태가 되도록 한다.The positive slope portion 30 and the negative slope portion 32 formed in the land portion 26 of each separator plate 18 form at least two of the plurality of land portions 26 So that the electrode membrane electrode assembly 10 is brought into a state in which it can be brought into contact with the electrode membrane assembly 10 in a restraining manner.

이때, 상기 분리판(18)의 채널부(22)는 평평한 일자형 구조로 성형하여, 분리판(18)의 전체 폭이 수평을 이루도록 잡아주는 역할을 한다.At this time, the channel portion 22 of the separation plate 18 is formed into a flat straight structure, and the entire width of the separation plate 18 is held to be horizontal.

따라서, 스택 조립시 각 분리판(18)의 랜드부(26) 즉, (+)기울기부(30)와 (-)기울기부(32)를 갖는 랜드부(26)가 전극막 접합체(10)와 접촉할 때, 평평한 일자형 접촉면을 이루지 않고, (+)기울기부(30)와 (-)기울기부(32)에 의하여 요철과 같은 접촉면을 이루게 되어, 분리판(18)이 전극막 접합체(10)에 구속되는 상태가 됨으로써, 분리판(18)이 제자리를 이탈하는 슬립 현상 및 랜드부의 부정합 현상을 방지할 수 있고, 결국 연료전지 성능 저하를 방지할 수 있다.The land portion 26 of each separator plate 18, that is, the land portion 26 having the (+) inclined portion 30 and the (-) inclined portion 32, (+) Tilting base 30 and (-) tilting base 32 form a contact surface such as concavo-convex, so that the separating plate 18 does not contact the electrode membrane assembly 10 , It is possible to prevent the slip phenomenon in which the separator plate 18 is dislocated and the inconsistency of the land portion, and as a result, the fuel cell performance can be prevented from deteriorating.

제2실시예Second Embodiment

첨부한 도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 연료전지용 분리판을 도시한 단면도이다.FIG. 5 is a cross-sectional view illustrating a separator plate for a fuel cell according to another embodiment of the present invention.

도 5에서 보듯이, 스택을 구성하는 분리판(18)은 캐소드측 분리판(18-2) 및 애노드측 분리판(18-2)을 포함하고, 각 분리판(18)은 요철 구조와 같이 수소통로(23) 또는 공기통로(24)를 형성하는 채널부(22)과, 냉각수 통로(28)를 형성하는 랜드부(26)가 교번으로 반복된 구조로 성형된다.5, the separator plate 18 constituting the stack includes a cathode-side separator plate 18-2 and an anode-side separator plate 18-2, and each of the separator plates 18 has a concavo- The channel portion 22 forming the water passage 23 or the air passage 24 and the land portion 26 forming the cooling water passage 28 are alternately and repeatedly formed.

이에, 스택 조립시 캐소드측 분리판(18-2) 및 애노드측 분리판(18-2)을 포함하는 각 분리판(18)의 랜드부(26)는 전극막 접합체(10)와 밀착되는 동시에 랜드부(26)와 랜드부(26) 사이 공간은 냉각수 통로(28)로 형성되고, 각 분리판(18)의 채널부(22)가 서로 밀착되는 동시에 채널부(22)와 전극막 접합체(10) 사이 공간은 수소통로(23) 또는 공기통로(24)로 형성된다.The land portion 26 of each separator plate 18 including the cathode side separator plate 18-2 and the anode side separator plate 18-2 is in close contact with the electrode membrane assembly 10 The space between the land portion 26 and the land portion 26 is formed by the cooling water passage 28. The channel portion 22 of each separator 18 is in close contact with the channel portion 22, 10 is formed by the passage 23 or the air passage 24. [0041]

본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 분리판(18)의 각 랜드부(26)를 평평하게 유지하는 동시에 각 채널부(22)가 (+)기울기부(30)와 (-)기울기부(32)가 교번으로 형성된 구조로 성형된 점에 특징이 있다.According to another embodiment of the present invention, each land portion 26 of the separator plate 18 is kept flat and each channel portion 22 has a (+) inclined base portion 30 and a (-) inclined base portion 32 are alternately formed.

보다 상세하게는, 상기 분리판(18)의 폭방향을 따라 다수의 채널부(22)와 랜드부(26)가 서로 교번으로 배열되는 바, 각 랜드부(26)는 평평하게 성형하는 동시에 각 채널부(22)는 (+)기울기부(30)와 (-)기울기부(32)가 교번으로 형성된 구조로 성형된다.More specifically, a plurality of channel portions 22 and land portions 26 are alternately arranged along the width direction of the separator plate 18, and each of the land portions 26 is formed to be flat, The channel portion 22 is formed in a structure in which the (+) inclined base portion 30 and the (-) inclined base portion 32 are alternately formed.

바람직하게는, 상기 채널부(22)에 형성되는 (+)기울기부(30)와 (-)기울기부(32)는 전극막 접합체(10)가 손상되지 않는 범위의 각도로 형성하되, 바람직하게는 0°< 기울기 ≤ 5°범위의 각도로 형성된다.Preferably, the (+) inclined portion 30 and the (-) inclined portion 32 formed in the channel portion 22 are formed at an angle that does not damage the electrode membrane assembly 10, Is formed at an angle in the range of 0 DEG < inclination &amp;le; 5 DEG.

이렇게 각 분리판(18)의 채널부(22)에 형성되는 (+)기울기부(30)와 (-)기울기부(32)는 하나의 세트를 이루면서 다수의 채널부(22) 중 최소한 2곳 이상에 형성되어, 어느 하나의 분리판(18)의 채널부(22)와 다른 하나의 분리판(18)의 채널부(22)가 접촉할 때, (+)기울기부(30)와 (-)기울기부(32)에 의하여 어느 하나의 분리판과 다른 하나의 분리판이 서로를 구속하는 상태가 되도록 한다.The (+) inclined portion 30 and the (-) inclined portion 32 formed in the channel portion 22 of each of the separator plates 18 form at least two of the plurality of channel portions 22 When the channel portion 22 of one of the separator plates 18 and the channel portion 22 of another separator plate 18 are in contact with each other, the (+) inclination portion 30 and the (- So that one of the separating plates and the other separating plate are in a state of restraining each other.

이때, 상기 분리판(18)의 랜드부(22)는 평평한 일자형 구조로 성형되어, 전극막 접합체(10)와 평평한 접촉을 이루는 동시에 분리판(18)의 전체 폭이 수평을 이루도록 잡아주는 역할을 한다.At this time, the land portion 22 of the separator plate 18 is formed into a flat straight structure, and is in flat contact with the electrode membrane assembly 10, and at the same time, the entire width of the separator plate 18 is held horizontally do.

따라서, 스택 조립시 각 분리판(18)의 채널부(22) 즉, (+)기울기부(30)와 (-)기울기부(32)를 갖는 채널부(22)가 평평한 일자형 접촉면을 이루지 않고, (+)기울기부(30)와 (-)기울기부(32)에 의하여 요철과 같은 접촉면을 이루게 되어, 서로 이웃하는 분리판(18)끼리 구속하는 상태가 됨으로써, 분리판(18)이 제자리를 이탈하는 슬립 현상 및 랜드부의 부정합 현상을 방지할 수 있고, 결국 연료전지 성능 저하를 방지할 수 있다.
The channel portion 22 of each separator plate 18, that is, the channel portion 22 having the (+) inclined portion 30 and the (-) inclined portion 32 does not form a flat, The inclined base 30 and the inclined base 32 constitute a contact surface such as concave and convex so that the adjacent separating plates 18 are constrained to each other, It is possible to prevent the slip phenomenon in which the fuel cell detaches from the fuel cell and the mismatching phenomenon of the land portion.

10 : 전극막 접합체
12 : 고분자 전해질막
14 : 촉매층
16 : 가스확산층
18 : 분리판
18-1 : 애노드측 분리판
18-2 : 캐소드측 분리판
20 : 엔드플레이트
22 : 채널부
23 : 수소통로
24 : 공기통로
26 : 랜드부
28 : 냉각수 통로
30 : (+) 기울기부
32 : (-) 기울기부10: electrode membrane junction body
12: Polymer electrolyte membrane
14:
16: gas diffusion layer
18: Split plate
18-1: anode side separator plate
18-2: cathode side separator
20: End plate
22:
23:
24: air passage
26:
28: Cooling water passage
30: (+) Tilting base
32: (-) tilt base

Claims (6)

스택 적층 조립시, 전극막 접합체와 접촉하는 다수의 랜드부와, 전극막 접합체와 이격되며 서로 밀착되는 다수의 채널부를 포함하는 연료전지용 분리판에 있어서,
상기 분리판의 각 채널부를 평평하게 유지하는 동시에 각 랜드부를 (+)기울기부와 (-)기울기부가 교번으로 형성된 구조로 성형하여서 된 것을 특징으로 하는 연료전지용 분리판.
A plurality of land portions in contact with the electrode membrane junction body in stack stacking and a plurality of channel portions spaced apart from the electrode membrane junction body and in close contact with each other,
Wherein each channel portion of the separator plate is kept flat and each land portion is formed into a structure in which a positive slope portion and a negative slope portion are alternately formed.
청구항 1에 있어서,
상기 (+)기울기부와 (-)기울기부는 하나의 세트를 이루면서 다수의 랜드부 중 2개 이상에 형성되는 것을 특징으로 하는 연료전지용 분리판.
The method according to claim 1,
Wherein the positive slope portion and the negative slope portion are formed at two or more of the plurality of land portions in one set.
스택 적층 조립시, 전극막 접합체와 접촉하는 다수의 랜드부와, 전극막 접합체와 이격되며 서로 밀착되는 다수의 채널부를 포함하는 연료전지용 분리판에 있어서,
상기 분리판의 각 랜드부를 평평하게 유지하는 동시에 채널부를 (+)기울기부와 (-)기울기부가 교번으로 형성된 구조로 성형하여서 된 것을 특징으로 하는 연료전지용 분리판.
A plurality of land portions in contact with the electrode membrane junction body in stack stacking and a plurality of channel portions spaced apart from the electrode membrane junction body and in close contact with each other,
Wherein each of the land portions of the separator plate is kept flat and the channel portion is formed into a structure in which a positive slope portion and a negative slope portion are alternately formed.
청구항 3에 있어서,
상기 (+)기울기부와 (-)기울기부는 하나의 세트를 이루면서 다수의 채널부 중 2개 이상에 형성되는 것을 특징으로 하는 연료전지용 분리판.
The method of claim 3,
Wherein the positive slope portion and the negative slope portion are formed at two or more of the plurality of channel portions in one set.
청구항 1 또는 청구항 3에 있어서,
상기 (+)기울기부와 (-)기울기부는 전극막 접합체가 손상되지 않는 범위의 각도로 형성된 것임을 특징으로 하는 연료전지용 분리판.
The method according to claim 1 or 3,
Wherein the (+) inclined portion and the (-) inclined portion are formed at an angle to the extent that the electrode membrane assembly is not damaged.
청구항 5에 있어서,
상기 (+)기울기부와 (-)기울기부는 0°< 기울기 ≤ 5°범위의 각도로 형성된 것임을 특징으로 하는 연료전지용 분리판.The method of claim 5,
Wherein the (+) inclination portion and the (-) inclination portion are formed at angles in the range of 0 ° <inclination ≤ 5 °.
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