KR101655151B1 - Separator for fuel cell and fuel cell stack using the same - Google Patents

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Abstract

연료전지용 분리판이 개시된다. 개시된 연료전지용 분리판은 반응면 및 냉각면 가장자리에 기밀부와 지지부들로 이루어진 가스켓을 형성하고 있으며, 기밀부와 일체로 연결된 지지부들 사이의 유로 공간에서 지지부들의 두께 방향으로 돌출 형성된 지지랜드를 포함할 수 있다.A separator plate for a fuel cell is disclosed. The separation plate for a fuel cell includes a gasket including a gas-tight part and support parts at a reaction surface and a cooling surface edge, and a support land protruding in the thickness direction of the support parts in a flow path space between support parts integrally connected with the gas- can do.

Description

연료전지용 분리판 및 이를 포함하는 연료전지 스택 {SEPARATOR FOR FUEL CELL AND FUEL CELL STACK USING THE SAME}Technical Field [0001] The present invention relates to a separator for a fuel cell and a fuel cell stack including the separator.

본 발명의 실시예는 연료전지 스택에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 연료전지의 기밀을 유지하기 위한 연료전지용 분리판 및 이를 포함하는 연료전지 스택에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a fuel cell stack, and more particularly, to a separator for a fuel cell and a fuel cell stack including the separator for maintaining airtightness of the fuel cell.

일반적으로, 연료전지는 연료가 가지고 있는 화학 에너지를 직접 전기 에너지를 변환시키는 일종의 발전 소자이다. 연료전지는 연료와 산화제의 전기 화학적인 반응으로서 전기 에너지를 발생시키는 단위 셀인데, 그 단위 셀은 막-전극 어셈블리(MEA)와, 막-전극 어셈블리를 사이에 두고 이의 양측에 각각 밀착되게 배치되는 분리판을 구비한다.Generally, a fuel cell is a kind of power generation element that directly converts electrical energy into chemical energy possessed by a fuel. The fuel cell is a unit cell that generates electrical energy as an electrochemical reaction between a fuel and an oxidizer. The unit cell includes a membrane-electrode assembly (MEA) and a membrane-electrode assembly disposed in close contact with the membrane- And a separator plate.

연료전지의 단위 셀은 1V 이하의 전압을 생성하므로 자동차의 구동이나 발전 등에 활용되기 위해 수백 개 이상으로 적층되며 전기 발생 집합체인 연료전지 스택으로 구성될 수 있다. 여기서, 연료전지 스택은 연료와 산화제의 전기 화학적인 반응에 의해 열을 발생시키는 바, 분리판을 통해 유동하는 냉각수로서 열을 냉각시킬 수 있다. Since a unit cell of a fuel cell generates a voltage of 1 V or less, it may be constituted of a fuel cell stack which is stacked with several hundreds or more and is an electricity generation aggregate for utilization in driving or power generation of an automobile. Here, the fuel cell stack generates heat by an electrochemical reaction between the fuel and the oxidizer, and can cool the heat as cooling water flowing through the separator plate.

한편, 상기에서와 같은 연료전지를 다수 개로 적층하여 연료전지 스택을 구성하기 위해서는 막-전극 어셈블리와 분리판의 반응면 사이 및 분리판의 냉각면 사이에 기밀을 유지해야 한다.In order to construct the fuel cell stack by stacking a plurality of fuel cells as described above, airtightness must be maintained between the reaction surfaces of the membrane-electrode assembly and the separator plate and between the cooling surfaces of the separator plate.

이를 위해 막-전극 어셈블리와 분리판의 반응면 사이 및 분리판의 냉각면 사이에는 가스켓을 형성하고 있다. 가스켓은 분리판의 반응면으로 유동하는 연료 및 산화제(이하에서는 편의 상 "반응기체" 라고 한다)와, 분리판의 냉각면으로 유동하는 냉각수가 연료전지 스택의 외부로 새는 것을 방지하는 기능을 하게 된다. 이러한 가스켓은 분리판의 양면 가장자리 부분 및 반응기체와 냉각수를 유출입시키는 매니폴드의 양면 가장자리 부분에 일체로 사출 성형될 수 있다.For this purpose, gaskets are formed between the membrane-electrode assembly and the reaction surfaces of the separation plates and between the cooling surfaces of the separation plates. The gasket functions to prevent fuel and oxidant flowing to the reaction surface of the separator (hereinafter referred to as "reactive gas " for convenience) and cooling water flowing to the cooling surface of the separator plate to leak out of the fuel cell stack do. These gaskets can be integrally injection-molded on the both-side edge portions of the separator plate and the both-side edge portions of the reactant gas and the manifold through which the cooling water flows.

예를 들면, 도 1에서와 같이 연료전지의 분리판(1)에 적용되는 가스켓(3)은 매니폴드(5)의 가장자리를 실링하는 기밀부(7)와, 그 기밀부(7)에 연결되며 다수의 유로 공간(8)을 구획 형성하는 지지부들(9)로 이루어질 수 있다.1, the gasket 3 applied to the separator plate 1 of the fuel cell includes an airtight portion 7 for sealing the edge of the manifold 5, and a gasket 3 connected to the airtight portion 7 And support portions 9 for defining a plurality of channel spaces 8.

그러나, 지지부들(9) 사이의 영역에는 분리판(1)의 반응면 및 냉각면으로 반응기체 및 냉각수를 유동시키기 위한 유로 공간(8)을 형성하고 있기 때문에, 가스켓(3)은 그 유로 공간(8)으로 인해 기밀부(7)의 면압이 상당히 낮아지는 영역이 존재하게 되고, 유로 공간(8)에서의 기밀부(7)가 부풀어올라 그 유로 공간(8)을 따라 유동하는 반응기체 및 냉각수의 흐름을 막을 수 있다.However, since the reaction space and the cooling water flow path 8 for flowing the reaction gas and the cooling water are formed on the reaction surface and the cooling surface of the separation plate 1 in the region between the support portions 9, There is a region where the surface pressure of the airtight portion 7 is considerably lowered due to the air flow 8 and the airtight portion 7 in the flow space 8 is swollen and flows along the flow space 8, The flow of cooling water can be prevented.

구체적으로, 종래 기술에서는 다수 매의 연료전지들을 가압 체결하여 연료전지 스택을 제작할 때, 가스켓(3)이 압축되면 지지부들(9)과 연결된 기밀부(7) 부위에 큰 압축이 발생하면서 지지부들(9) 사이의 유로 공간(8)에 대응하는 기밀부(7) 부위가 부풀어오르게 된다.Specifically, in the prior art, when the fuel cell stack is manufactured by press-clamping a plurality of fuel cells, when the gasket 3 is compressed, a large compression occurs in a portion of the airtight portion 7 connected to the supports 9, The portion of the airtight portion 7 corresponding to the flow path space 8 between the first and second flow paths 9 is swollen.

이와 같이 지지부들(9) 사이의 유로 공간(8)에 대응하는 기밀부(7) 부위가 부풀어오르기 때문에, 그 기밀부(7) 부위의 부풀어오르는 힘은 분리판(1)을 그대로 변형시키면서 그 영역의 기밀부(7) 면압이 낮아지게 되어 이를 통해 반응기체와 냉각수가 유출될 수 있다.Since the portion of the airtight portion 7 corresponding to the flow path space 8 between the support portions 9 is swollen as described above, the swelling force of the airtight portion 7 is deformed as it is, The surface pressure of the airtight portion 7 of the region is lowered so that the reaction gas and the cooling water can flow out.

이 배경기술 부분에 기재된 사항은 발명의 배경에 대한 이해를 증진하기 위하여 작성된 것으로서, 이 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술이 아닌 사항을 포함할 수 있다.The matters described in the background section are intended to enhance the understanding of the background of the invention and may include matters not previously known to those skilled in the art.

본 발명의 실시예들은 가스켓의 면압을 일정하게 유지시키며 반응기체와 냉각수의 기밀을 도모할 수 있도록 한 연료전지용 분리판 및 이를 포함하는 연료전지 스택을 제공하고자 한다.Embodiments of the present invention provide a separator for a fuel cell and a fuel cell stack including the separator, in which the surface pressure of the gasket is kept constant and the reaction gas and the cooling water are sealed.

본 발명의 실시예에 따른 연료전지용 분리판은, 반응면 및 냉각면 가장자리에 기밀부와 지지부들로 이루어진 가스켓을 형성하고 있으며, 상기 기밀부와 일체로 연결된 지지부들 사이의 유로 공간에서 상기 지지부들의 두께 방향으로 돌출 형성된 지지랜드를 포함할 수 있다.The separator plate for a fuel cell according to an embodiment of the present invention is characterized in that a gasket including an airtight portion and support portions is formed on a reaction surface and a cooling surface edge and a gasket is integrally formed with the airtight portion, And a support land protruding in the thickness direction.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 상기 연료전지용 분리판에 있어서, 상기 지지랜드는 상기 유로 공간으로 유입되는 유체를 유동시키기 위한 유동 통로를 형성할 수 있다.Further, in the separator for a fuel cell according to the embodiment of the present invention, the supporting land may form a flow passage for flowing the fluid flowing into the flow path space.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 상기 연료전지용 분리판에 있어서, 상기 지지랜드는 상기 유로 공간에서 연결홀을 통해 유입된 유체를 유동시키기 위한 유동 통로를 형성할 수 있다.Further, in the separator for a fuel cell according to an embodiment of the present invention, the supporting land may form a flow passage for flowing the fluid introduced through the connection hole in the flow path space.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 상기 연료전지용 분리판에 있어서, 상기 지지랜드는 상기 유로 공간에서 양단이 개방되며 상기 연결홀과 연결될 수 있다.Further, in the separator for a fuel cell according to an embodiment of the present invention, the supporting land may be open at both ends in the flow path space and connected to the connection hole.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 상기 연료전지용 분리판에 있어서, 상기 지지랜드는 상기 유동 통로를 통해 상기 연결홀과 연결되며, "ㄷ"의 단면 형태로서 상기 지지부들의 두께 방향으로 돌출 형성될 수 있다.Further, in the separator for a fuel cell according to an embodiment of the present invention, the supporting land is connected to the connection hole through the flow passage and may have a cross-sectional shape of "C" have.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 상기 연료전지용 분리판에 있어서, 상기 지지랜드의 돌출 높이는 상기 지지부 설계 압축량의 ±10%를 만족할 수 있다.Further, in the separator for a fuel cell according to the embodiment of the present invention, the projecting height of the supporting land may satisfy +/- 10% of the compressed amount of the supporting portion design.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 상기 연료전지용 분리판에 있어서, 상기 지지부의 설계 압축량은 그 지지부의 두께 대비 20%를 만족할 수 있다.Further, in the separator for a fuel cell according to an embodiment of the present invention, the design compression amount of the support portion may satisfy 20% of the thickness of the support portion.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 상기 연료전지용 분리판에 있어서, 상기 지지랜드의 너비는 그 지지랜드 두께의 50% 이상을 만족할 수 있다.Further, in the separator for a fuel cell according to the embodiment of the present invention, the width of the supporting land may satisfy 50% or more of the supporting land thickness.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 상기 연료전지용 분리판에 있어서, 상기 지지랜드는 상기 연결홀과 지지부 끝단 사이의 거리 범위 내에서 일정한 길이로 이루어질 수 있다.Further, in the separator for a fuel cell according to an embodiment of the present invention, the supporting land may have a predetermined length within a distance range between the connecting hole and the end of the supporting portion.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 상기 연료전지용 분리판에 있어서, 상기 지지랜드는 상기 유로 공간에 대응하는 면에서 프레스 성형되어 이루어질 수 있다.Further, in the separator for a fuel cell according to the embodiment of the present invention, the supporting land may be formed by press forming on a surface corresponding to the flow path space.

그리고, 본 발명의 실시예에 따른 연료전지 스택은, 막-전극 어셈블리의 양측에 상술한 바와 같은 연료전지용 분리판이 밀착된 연료전지를 다수 개로 적층하여 전기 발생 집합체를 구성할 수 있다.In the fuel cell stack according to the embodiment of the present invention, a plurality of fuel cells having the separator for fuel cells closely adhered to each other as described above may be stacked on both sides of the membrane-electrode assembly to form an electricity generating assembly.

본 발명의 실시예들은 가스켓 지지부들 사이의 유로 공간에서 지지랜드에 의해 기밀부의 기밀라인이 유로 공간으로 부풀어오르는 것을 막고, 반응기체 및 냉각수의 유동 공간을 확보할 수 있다.The embodiments of the present invention can prevent the airtight line of the airtight portion from bulging into the flow path space by the support lands in the flow path space between the gasket support portions and secure the flow space of the reaction gas and the cooling water.

따라서, 본 발명의 실시예에서는 가스켓 지지부들 사이의 유로 공간으로 기밀부의 기밀라인이 부풀어올라 그 부풀어오르는 힘에 의해 분리판이 변형되는 것을 지지랜드로서 방지할 수 있으므로, 가스켓의 면압을 일정하게 유지시키며, 반응기체와 냉각수가 유출되는 것을 방지할 수 있다.Therefore, in the embodiment of the present invention, since the airtight space of the airtight portion swells up to the flow path space between the gasket supporting portions and the separating plate is deformed by the swelling force, it can be prevented as the supporting land, , It is possible to prevent the reaction gas and the cooling water from flowing out.

이 도면들은 본 발명의 예시적인 실시예를 설명하는데 참조하기 위함이므로, 본 발명의 기술적 사상을 첨부한 도면에 한정해서 해석하여서는 아니된다.
도 1은 종래 기술에 따른 연료전지용 분리판의 가스켓 구조를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 연료전지용 분리판이 적용되는 연료전지 스택을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 연료전지용 분리판의 일부를 도시한 사시도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 연료전지용 분리판의 일부를 도시한 평면 및 정면 구성도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 연료전지용 분리판의 작용 효과를 설명하기 위한 그래프이다. 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.
1 is a view schematically showing a gasket structure of a separator for a fuel cell according to the prior art.
2 is a schematic view of a fuel cell stack to which a separator for a fuel cell according to an embodiment of the present invention is applied.
3 is a perspective view showing a part of a separator plate for a fuel cell according to an embodiment of the present invention.
4 is a plan view and a front view showing a part of a separator plate for a fuel cell according to an embodiment of the present invention.
5 is a graph for explaining the operation and effect of the separator for a fuel cell according to the embodiment of the present invention.

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.

도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도면에 도시된 바에 한정되지 않으며, 여러 부분 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다.It is to be understood that both the foregoing general description and the following detailed description of the present invention are exemplary and explanatory and are intended to provide further explanation of the invention as claimed.

그리고, 하기의 상세한 설명에서 구성의 명칭을 제1, 제2 등으로 구분한 것은 그 구성이 동일한 관계로 이를 구분하기 위한 것으로, 하기의 설명에서 반드시 그 순서에 한정되는 것은 아니다.In the following detailed description, the names of components are categorized into the first, second, and so on in order to distinguish them from each other in the same relationship, and are not necessarily limited to the order in the following description.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.Throughout the specification, when an element is referred to as "comprising ", it means that it can include other elements as well, without excluding other elements unless specifically stated otherwise.

또한, 명세서에 기재된 "...유닛", "...수단", "...부", "...부재" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 하는 포괄적인 구성의 단위를 의미한다.It should be noted that terms such as " ... unit ", "unit of means "," part of item ", "absence of member ", and the like denote a unit of a comprehensive constitution having at least one function or operation it means.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 연료전지용 분리판이 적용되는 연료전지 스택을 개략적으로 도시한 도면이다.2 is a schematic view of a fuel cell stack to which a separator for a fuel cell according to an embodiment of the present invention is applied.

도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 연료전지 스택(100)은 반응기체인 연료(수소가스) 및 산화제(공기)의 전기 화학적인 반응에 의해 전기 에너지를 발생시키는 연료전지들(11)(당 업계에서는 통상적으로 "단위 전지들" 및 "단위 셀들" 이라고도 한다)의 전기 발생 집합체(10)로 이루어진다. 예를 들면, 연료전지 스택(100)은 연료전지 차량에 채용되는 연료전지 시스템에 적용될 수 있다.2, a fuel cell stack 100 according to an embodiment of the present invention includes fuel cells 11 that generate electrical energy by electrochemically reacting fuel (hydrogen gas) and oxidant (air) (Collectively referred to in the art as "unit cells" and "unit cells"). For example, the fuel cell stack 100 may be applied to a fuel cell system employed in a fuel cell vehicle.

여기서, 상기 각각의 연료전지(11)는 막-전극 어셈블리(MEA)(13)를 사이에 두고 이의 양측에 본 발명의 실시예에 따른 연료전지용 분리판(50)을 밀착되게 배치하여 구성될 수 있다.Here, each of the fuel cells 11 may be configured such that a separator plate 50 for a fuel cell according to an embodiment of the present invention is closely disposed on both sides of the membrane-electrode assembly (MEA) have.

이 경우 막-전극 어셈블리(13)의 애노드 전극 측에 밀착되는 분리판(50)은 산화극 플레이트로 정의할 수 있으며, 막-전극 어셈블리(13)의 캐소드 측에 밀착되는 분리판(50)은 환원극 플레이트로 정의할 수 있다.In this case, the separator plate 50 which is in close contact with the anode electrode side of the membrane-electrode assembly 13 can be defined as an oxide electrode plate, and the separator plate 50 which is in close contact with the cathode side of the membrane- Can be defined as a reduction pole plate.

본 발명의 실시예에 따른 연료전지용 분리판(50)은 금속 플레이트로 이루어지는 바, 막-전극 어셈블리(13)에 밀착되는 반응면에 반응기체를 유동시키는 반응기체 채널을 형성할 수 있으며, 그 반응면의 반대 쪽 면에는 냉각수를 유동시키는 냉각수 채널을 형성할 수 있다.The separator plate 50 for a fuel cell according to an embodiment of the present invention is formed of a metal plate and can form a reaction gas channel for flowing a reactive gas on a reaction surface which is in close contact with the membrane- A cooling water channel for flowing cooling water may be formed on the opposite side of the surface.

그리고, 상기 연료전지용 분리판(50)의 양측 가장자리에는 반응기체 및 냉각수를 반응기체 채널 및 냉각수 채널로 유출입시키기 위한 매니폴드(도면에 도시되지 않음)를 형성하고 있다.A manifold (not shown) is formed on both sides of the separator plate 50 for allowing the reaction gas and the cooling water to flow into and out of the reaction gas channel and the cooling water channel.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 연료전지용 분리판의 일부를 도시한 사시도이다.3 is a perspective view showing a part of a separator plate for a fuel cell according to an embodiment of the present invention.

도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 상기 연료전지용 분리판(50)은 이의 반응면 및 냉각면 가장자리 부분에 반응기체와 냉각수의 기밀을 유지하는 가스켓(60)을 형성하고 있다.Referring to FIG. 3, the separator 50 for a fuel cell according to the embodiment of the present invention forms a gasket 60 for maintaining the hermeticity of the reaction gas and the cooling water at the reaction surface and the cooling edge portion.

즉, 상기 가스켓(60)은 분리판(50)의 반응면으로 유동하는 반응기체와, 분리판(50)의 냉각면으로 유동하는 냉각수가 연료전지 스택(100)의 외부로 유출되는 것을 방지할 수 있다.That is, the gasket 60 prevents the reaction gas flowing to the reaction surface of the separation plate 50 and the cooling water flowing to the cooling surface of the separation plate 50 from flowing out of the fuel cell stack 100 .

이러한 가스켓(60)은 분리판(50)의 양면 가장자리 부분 및 반응기체와 냉각수를 유출입시키는 매니폴드(도면에 도시되지 않음)의 양면 가장자리 부분에 일체로 사출 성형될 수 있다.These gaskets 60 can be integrally injection-molded on the both-side edge portions of the separator plate 50 and the both-side edge portions of the manifold (not shown) for flowing the reaction gas and the cooling water.

예를 들면, 상기 가스켓(60)은 매니폴드의 가장자리를 실링하는 기밀라인으로서의 기밀부(61)와, 그 기밀부(61)에 일체로 연결되며 다수의 유로 공간(63)을 구획 형성하는 지지부들(65)로 이루어질 수 있다.For example, the gasket 60 includes an airtight portion 61 as an airtight line for sealing the edge of the manifold, a support portion 62 integrally connected to the airtight portion 61 and defining a plurality of flow paths 63, (65).

이와 같은 본 발명의 실시예에 따른 연료전지용 분리판(50)은 연료전지들(11)의 적층 시 가스켓(60)의 면압을 일정하게 유지시키며 반응기체와 냉각수의 기밀을 도모할 수 있는 구조로 이루어진다.The separator plate 50 for a fuel cell according to the present invention has a structure that maintains the surface pressure of the gasket 60 at the time of stacking the fuel cells 11 and ensures the hermeticity of the reaction gas and the cooling water .

이를 위해 본 발명의 실시예에 따른 상기 연료전지용 분리판(50)은 가스켓 지지부들(65) 사이의 유로 공간(63)에서 기밀부(61)의 기밀라인이 그 유로 공간(63)으로 부풀어오르는 것을 막고 반응기체 및 냉각수의 유동 공간을 확보하기 위한 지지랜드(70)를 포함하고 있다.The separation plate 50 for a fuel cell according to the embodiment of the present invention is configured such that the airtight line of the airtight portion 61 in the airtight space 63 between the gasket support portions 65 swells into the airtight space 63 And a support land 70 for securing a flow space of the reaction gas and the cooling water.

즉, 상기 지지랜드(70)는 지지부들(65) 사이의 유로 공간(63)으로 기밀부(61)의 기밀라인이 부풀어올라 그 부풀어오르는 힘에 의해 분리판(50)이 변형되며, 그 변형 부위를 통해 반응기체와 냉각수가 유출되는 것을 방지하기 위한 것이다.In other words, the supporting land 70 swells the airtight portion of the airtight portion 61 into the flow path space 63 between the supporting portions 65, and the separating plate 50 is deformed by the swelling force, Thereby preventing the reaction gas and the cooling water from flowing out through the region.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 연료전지용 분리판의 일부를 도시한 평면 및 정면 구성도이다. 4 is a plan view and a front view showing a part of a separator plate for a fuel cell according to an embodiment of the present invention.

도 3 및 도 4를 참조하면, 본 발명의 실시예에 의한 상기 지지랜드(70)는 가스켓 지지부들(65) 사이의 유로 공간(63)에서 그 지지부들(65)의 두께 방향(높이 방향)으로 돌출 형성될 수 있다. 예를 들면, 상기 지지랜드(70)는 유로 공간(63)에 대응하는 유로 면에서 프레스 성형되어 이루어질 수 있다.3 and 4, the supporting land 70 according to the embodiment of the present invention is disposed in the thickness direction (height direction) of the supporting portions 65 in the flow path space 63 between the gasket supporting portions 65, As shown in Fig. For example, the support land 70 may be press-formed on a flow path surface corresponding to the flow path space 63. [

즉, 상기 지지랜드(70)는 지지부들(65) 사이의 유로 공간(63)으로 유입되는 유체(반응기체 및 냉각수)의 유동 방향을 따라 그 유로 공간(63)에 대응하는 유로 면에서 지지부들(65)의 두께 방향으로 돌출 형성될 수 있다.That is, the supporting land 70 is supported by the support portions 65 along the flow direction of the fluid (reaction gas and cooling water) flowing into the flow path space 63 between the support portions 65, (Not shown).

이러한 지지랜드(70)는 지지부들(65) 사이의 유로 공간(63)으로 유입되는 유체의 흐름을 방해하지 않고 그 유체를 유동시키기 위한 유동 통로(71)를 형성하고 있다.This supporting land 70 forms a flow passage 71 for flowing the fluid without interfering with the flow of the fluid flowing into the flow path space 63 between the supporting portions 65.

상기 유동 통로(71)는 유로 공간(63)에서 연결홀(73)을 통해 유입된 유체를 유동시키기 위한 것으로, 그 유로 공간(63)에서 양단이 개방되며 연결홀(73)과 연결될 수 있다.The flow passage 71 is for flowing the fluid introduced through the connection hole 73 in the flow path space 63 and is open at both ends in the flow path space 63 and connected to the connection hole 73.

본 발명의 실시예에 의한 지지랜드(70)의 형상 및 구조를 더욱 구체적으로 설명하면, 상기 지지랜드(70)는 유동 통로(71)를 통해 연결홀(73)과 연결되며, "ㄷ"자의 단면 형태로서 지지부들(65)의 두께 방향(높이 방향)으로 돌출 형성될 수 있다.The support land 70 is connected to the connection hole 73 through the flow passage 71 and is connected to the support hole 70 through the flow passage 71. The shape of the support land 70 according to the embodiment of the present invention will be described in more detail. (Height direction) of the support portions 65 as a cross-sectional shape.

여기서, 상기 지지랜드(70)의 돌출 높이(두께)는, 지지부(65)의 설계 압축량이 그 지지부(65)의 두께 대비 20%인 경우, 지지부 설계 압축량의 ±10%를 만족할 수 있다.Here, the protruding height (thickness) of the supporting land 70 can satisfy +/- 10% of the compressed amount of the supporting part design when the design compression amount of the supporting part 65 is 20% of the thickness of the supporting part 65. [

이 경우, 상기 지지랜드(70)의 돌출 높이는 지지부(65)의 설계 압축량과 동일한 것이 이상적이나 분리판의 제작 공차 등을 고려하여 지지부 설계 압축량의 ±10%로 설정한 것이다.In this case, the projection height of the supporting land 70 is ideally the same as the design compression amount of the supporting portion 65, but is set to ± 10% of the supporting portion design compression amount in consideration of manufacturing tolerances of the separating plate.

상기 지지랜드(70)의 돌출 높이가 설정된 범위 보다 크면 지지부들(65)의 면압이 낮아져 기밀 불량을 유발할 수 있고, 그 지지랜드(70)의 돌출 높이가 설정된 범위 보다 작으면 지지부들(65) 사이의 유로 공간(63)으로 기밀부(61)의 기밀라인이 부풀어오르는 것을 방지할 수 없다.If the projection height of the supporting land 70 is larger than the set range, the surface pressure of the supporting portions 65 may be lowered to cause airtight failure. If the projection height of the supporting land 70 is smaller than the set range, It is not possible to prevent the airtightness of the airtight portion 61 from bulging up into the flow path space 63 between the airtight portion 61 and the airtight portion 61.

그리고, 상기 지지랜드(70)의 너비는 그 지지랜드 두께의 50% 이상이 되도록 설정한다. 여기서, 상기 지지랜드(70)의 너비는 지지랜드(70)가 프레스 성형되어 이루어짐에 따라 그 너비가 지지랜드 두께 대비 50% 미만이 되면 지지랜드(70)의 두께가 작아지기 때문에, 지지랜드 두께의 50% 이상이 되도록 설정하는 것이다.The width of the supporting land 70 is set to be 50% or more of the thickness of the supporting land. Since the width of the supporting land 70 is formed by press forming the supporting land 70, if the width of the supporting land 70 is less than 50% of the supporting land thickness, the thickness of the supporting land 70 becomes small, 50% or more.

또한, 상기 지지랜드(70)는 위에서 언급한 바 있는 연결홀(73)과 지지부(65) 끝단 사이의 거리 범위 내에서 일정한 길이로 이루어질 수 있다. 즉, 상기 지지랜드(70)의 길이는 연결홀(73)과 지지부(65) 끝단 사이의 거리 범위 내에서 다양하게 가변될 수 있다.In addition, the support land 70 may have a predetermined length within a distance range between the connection hole 73 and the end of the support portion 65 as described above. That is, the length of the supporting land 70 can be varied in a range of distance between the connecting hole 73 and the end of the supporting part 65.

여기서, 상기 지지랜드(70)는 지지부들(65) 사이의 유로 공간(63)에서 일단이 연결홀(73)과 연결될 수 있는데, 다른 일단이 지지부(65)의 끝단을 넘어서지 않는 길이로 설정해야 한다. 이는 상기 지지랜드(70)의 길이가 연결홀(73)에서 지지부(65)의 끝단을 넘어서게 되면 반응기체 및 냉각수가 유출될 수 있기 때문이다.One end of the support land 70 may be connected to the connection hole 73 in the flow path space 63 between the support parts 65. The other end of the support land 70 should be set to a length that does not exceed the end of the support part 65 do. This is because when the length of the supporting land 70 exceeds the end of the supporting part 65 in the connection hole 73, the reaction gas and the cooling water can flow out.

따라서, 상기와 같이 구성되는 본 발명의 실시예에 따른 연료전지 스택(100)의 분리판(50)에 의하면, 가스켓 지지부들(65) 사이의 유로 공간(63)에서 지지부들(65)의 두께 방향(높이 방향)으로 돌출 형성되는 지지랜드(70)를 구성할 수 있다.The thickness of the support portions 65 in the flow path space 63 between the gasket support portions 65 can be reduced by the separation plate 50 of the fuel cell stack 100 according to the embodiment of the present invention, The support land 70 protruding in the direction (height direction) can be formed.

이로써, 본 발명의 실시예에서는 가스켓 지지부들(65) 사이의 유로 공간(63)에서 지지랜드(70)에 의해 기밀부(61)의 기밀라인이 유로 공간(63)으로 부풀어오르는 것을 막고, 반응기체 및 냉각수의 유동 공간을 확보할 수 있다.This prevents the airtight line of the airtight portion 61 from bulging up into the flow path space 63 by the support land 70 in the flow path space 63 between the gasket support portions 65, It is possible to secure the flow space of the gas and the cooling water.

더 나아가, 본 발명의 실시예에서는 가스켓 지지부들(65) 사이의 유로 공간(63)으로 기밀부(61)의 기밀라인이 부풀어올라 그 부풀어오르는 힘에 의해 분리판(50)이 변형되는 것을 지지랜드(70)로서 방지할 수 있으므로, 가스켓(60)의 면압을 일정하게 유지시키며, 반응기체와 냉각수가 유출되는 것을 방지할 수 있다.Further, in the embodiment of the present invention, the airtightness line of the airtight portion 61 swells up to the flow path space 63 between the gasket supporting portions 65, and the separation plate 50 is deformed by the swelling force So that the surface pressure of the gasket 60 can be kept constant and the reaction gas and the cooling water can be prevented from flowing out.

즉, 가스켓 지지부들(65) 사이의 유로 공간(63)에 지지랜드(70)를 형성한 본 발명의 실시예와, 지지랜드(70)를 형성하지 않은 비교예를 비교해 볼 때, 도 5에서와 같이 본 발명의 실시예에서는 가스켓(60)의 셀 피치 기준 20% 압축 시, 비교예 대비 기밀부(61)의 기밀라인 면압 평균이 약 1.6배 이상 증가한 것을 알 수 있으며, 최소 면압이 약 3.3배 이상 증가한 것을 알 수 있다.Comparing the embodiment of the present invention in which the support land 70 is formed in the flow path space 63 between the gasket support portions 65 and the comparative example in which the support land 70 is not formed, In the embodiment of the present invention, when the gasket 60 is compressed by 20% based on the cell pitch, the airtightness line average pressure of the airtight portion 61 of the comparative example is increased by about 1.6 times or more. Times more than that of the previous year.

따라서, 본 발명의 실시예에서는 기밀부(61)의 기밀라인 최소 면압을 지지랜드(70)를 통해 증가시킴으로써 가스켓 기밀라인의 면압을 일정하게 유지할 수 있고, 이를 통해 반응기체와 냉각수의 기밀을 도모할 수 있다.Therefore, in the embodiment of the present invention, by increasing the minimum surface pressure of the airtight line of the airtight portion 61 through the supporting land 70, the surface pressure of the gastight airtight line can be kept constant, thereby securing the hermeticity of the reaction gas and the cooling water can do.

이상에서 본 발명의 실시예들에 대하여 설명하였으나, 본 발명의 기술적 사상은 본 명세서에서 제시되는 실시예에 제한되지 아니하며, 본 발명의 기술적 사상을 이해하는 당업자는 동일한 기술적 사상의 범위 내에서, 구성요소의 부가, 변경, 삭제, 추가 등에 의해서 다른 실시예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명의 권리 범위 내에 든다고 할 것이다.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, Other embodiments may easily be suggested by adding, changing, deleting, adding, or the like of elements, but this also falls within the scope of the present invention.

10... 전기 발생 집합체 11... 연료전지
13... 막-전극 어셈블리 50... 분리판
60... 가스켓 61...기밀부
63... 유로 공간 65... 지지부
70... 지지랜드 71... 유동 통로
73... 연결홀10 ... electric generating assembly 11 ... fuel cell
13 ... membrane-electrode assembly 50 ... separator plate
60 ... gasket 61 ... airtight portion
63 ... Euro space 65 ... Support
70 ... supporting land 71 ... flow passage
73 ... connection hole

Claims (10)

반응면 및 냉각면 가장자리에 기밀부와 지지부들로 이루어진 가스켓을 형성하고 있는 연료전지용 분리판에 있어서,
상기 반응면 및 냉각면 가장자리 측에서 상기 기밀부와 일체로 연결된 지지부들 사이의 유로 공간에 상기 지지부들의 두께 방향으로 돌출 형성된 지지랜드를 포함하며,
상기 지지랜드는 상기 유로 공간으로 유입되는 유체를 유동시키기 위한 유동 통로를 형성하되, 상기 유동 통로는 상기 유로 공간에서 연결홀을 통해 유입된 유체를 유동시키는 것을 특징으로 하는 연료전지용 분리판.Wherein a gasket comprising an airtight portion and support portions is formed on a reaction surface and a cooling surface edge,
And a support land protruding in a thickness direction of the support portions in a flow path space between support portions integrally connected to the airtight portion on the reaction surface and the cooling surface edge side,
Wherein the supporting land forms a flow passage for flowing the fluid flowing into the flow path space, and the flow path flows the fluid flowing through the connection hole in the flow path space. 삭제delete 삭제delete 제1 항에 있어서,
상기 지지랜드는,
상기 유로 공간에서 양단이 개방되며 상기 연결홀과 연결되는 것을 특징으로 하는 연료전지용 분리판.The method according to claim 1,
The support land
And both ends thereof are opened in the flow path space and connected to the connection holes. 제1 항에 있어서,
상기 지지랜드는,
상기 유동 통로를 통해 상기 연결홀과 연결되며, "ㄷ"의 단면 형태로서 상기 지지부들의 두께 방향으로 돌출 형성되는 것을 특징으로 하는 연료전지용 분리판.The method according to claim 1,
The support land
Wherein the fuel cell is connected to the connection hole through the flow passage, and has a cross-sectional shape of 'C', protruding in the thickness direction of the support portions. 제1 항에 있어서,
상기 지지랜드의 돌출 높이는 상기 지지부 설계 압축량의 ±10%를 만족하며,
상기 지지부의 설계 압축량은 그 지지부의 두께 대비 20%를 만족하는 것을 특징으로 하는 연료전지용 분리판.The method according to claim 1,
Wherein the projecting height of the supporting land satisfies 10% of the compressed amount of the support design,
Wherein the design compression amount of the support portion satisfies 20% of the thickness of the support portion. 제1 항에 있어서,
상기 지지랜드의 너비는 그 지지랜드 두께의 50% 이상을 만족하는 것을 특징으로 하는 연료전지용 분리판.The method according to claim 1,
Wherein the width of the supporting land satisfies 50% or more of the thickness of the supporting land. 제1 항에 있어서,
상기 지지랜드는 상기 연결홀과 지지부 끝단 사이의 거리 범위 내에서 일정한 길이로 이루어지는 특징으로 하는 연료전지용 분리판.The method according to claim 1,
Wherein the supporting land has a predetermined length within a distance range between the connecting hole and the end of the supporting portion. 제1 항에 있어서,
상기 지지랜드는 상기 유로 공간에 대응하는 면에서 프레스 성형되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 연료전지용 분리판.The method according to claim 1,
Wherein the supporting land is press-formed on a surface corresponding to the flow path space. 막-전극 어셈블리의 양측에 연료전지용 분리판이 밀착된 연료전지를 다수 개로 적층하여 전기 발생 집합체를 구성하는 연료전지 스택으로서,
상기 연료전지용 분리판은,
반응면 및 냉각면 가장자리에 기밀부와 지지부들로 이루어진 가스켓을 형성하되,
상기 반응면 및 냉각면 가장자리 측에서 상기 기밀부와 일체로 연결된 지지부들 사이의 유로 공간에 상기 지지부들의 두께 방향으로 돌출 형성된 지지랜드를 포함하며,
상기 지지랜드는 상기 유로 공간으로 유입되는 유체를 유동시키기 위한 유동 통로를 형성하되, 상기 유동 통로는 상기 유로 공간에서 연결홀을 통해 유입된 유체를 유동시키는 것을 특징으로 하는 연료전지 스택.A fuel cell stack comprising a plurality of fuel cells stacked on both sides of a membrane-electrode assembly with a separator for a fuel cell adhered thereon,
The separation plate for a fuel cell includes:
A gasket including an airtight portion and supporting portions is formed at a reaction surface and a cooling surface edge,
And a support land protruding in a thickness direction of the support portions in a flow path space between support portions integrally connected to the airtight portion on the reaction surface and the cooling surface edge side,
Wherein the supporting land forms a flow passage for flowing the fluid flowing into the flow path space, and the flow path flows the fluid flowing through the connection hole in the flow path space.
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