KR101658925B1 - Lightweight type fuel cell stack and method for assembling ot the same - Google Patents

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Abstract

본 발명은 연료전지 셀들을 결합시 섬유재질의 결합스트링을 이용하여 결합함으로써 연료전지 스택의 중량을 가볍게 할 수 있는 경량화된 연료전지 스택 및 이의 조립방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 경량화된 연료전지 스택은, 복수의 연료전지 셀(10)들이 적층되고 상기 연료전지 셀(10)들이 전기적으로 연결되는 연료전지 스택에 있어서, 서로 적층된 연료전지 셀(10)들의 상단과 하단에 각각 배치되는 엔드플레이트(21)와, 서로 이격된 엔드플레이트(21)를 지나도록 감져지고, 상기 적층된 연료전지 셀(10)들과 상기 엔드플레이트(21)의 조립체를 결합하는 결합스트링(31)을 더 포함하고, 경량화된 연료전지 스택의 조립방법은 서로 전기적으로 연결되고 적층된 복수의 연료전지 셀(10)의 상단과 하단에 각각 엔드플레이트(21)를 배치하고, 상기 엔드플레이트(21)에 압력을 가하는 가압단계(S110)와, 상기 엔드플레이트(21)와 상기 연료전지 셀(10)을 서로 다른 위치에서 서로 다른 방향으로 감싸도록 결합스트링(31)을 감아, 상기 연료전지 셀(10)들과 상기 엔드플레이트(21)를 결합시키는 결합단계(S120)와, 상기 엔드플레이트(21)에 가해지는 압력을 해제하는 압력해제단계(S130)를 포함한다.The present invention relates to a lightweight fuel cell stack and a method of assembling the fuel cell stack, which can reduce the weight of the fuel cell stack by joining the fuel cell cells using a coupling string of a fiber material at the time of coupling.
A lightweight fuel cell stack according to the present invention is a fuel cell stack in which a plurality of fuel cell cells (10) are stacked and the fuel cell cells (10) are electrically connected to each other. The stacked fuel cell cells An end plate 21 disposed at the upper and lower ends of the fuel cell stack 10 and an end plate 21 spaced apart from each other and joined to the assembly of the stacked fuel cell cells 10 and the end plate 21 The method of assembling a fuel cell stack according to claim 1, wherein the end plate (21) is disposed at an upper end and a lower end of a plurality of stacked fuel cell cells (10) A pressing step S110 of applying pressure to the end plate 21 and winding the coupling string 31 so as to wrap the end plate 21 and the fuel cell 10 in different directions at different positions, The fuel cell cells 10 and An engaging step S120 of engaging the end plate 21 and a pressure releasing step S130 of releasing the pressure applied to the end plate 21. [

Description

경량화된 연료전지 스택 및 이의 조립방법{LIGHTWEIGHT TYPE FUEL CELL STACK AND METHOD FOR ASSEMBLING OT THE SAME}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a fuel cell stack,

본 발명은 연료전지 스택에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 연료전지 셀들을 결합시 섬유재질의 결합스트링을 이용하여 결합함으로써 연료전지 스택의 중량을 가볍게 할 수 있는 경량화된 연료전지 스택 및 이의 조립방법에 관한 것이다.
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a fuel cell stack, and more particularly, to a lightweight fuel cell stack that can reduce the weight of a fuel cell stack by combining fuel cell cells using a coupling string of a fiber material at the time of coupling, .

연료전지 스택은 일정한 단위로 제작된 단위 연료전지 셀을 적층시키고, 서로 전기적으로 연결시킴으로써, 각종 장치에서 사용되는 전원을 공급하도록 한다.The fuel cell stack stacks the unit fuel cell units manufactured in a predetermined unit and electrically connects them to each other to supply power to be used in various devices.

예컨대, 도 1에 도시된 바와 같은 종래기술에 따른 연료전지 스택(100)을 살펴보면, 연료전지 셀(110)들을 적층하고, 이들을 서로 직렬로 연결시킴으로써, 출력전압이 상승되도록 한다. 이때, 적층된 연료전지 셀(110)들의 상단과 하단에는 각각 상기 연료전지 셀(110)들의 내부에 채워진 가스와 냉각수의 누설을 방지하고, 균일하게 결합력이 발생하도록 상단과 하단에 각각 엔드플레이트(120)가 배치되고, 서로 이격되게 배치된 엔드플레이트(120)가 서로 체결되도록 결합볼트(130)가 제공되는 구조를 갖는다.For example, referring to the fuel cell stack 100 according to the related art as shown in FIG. 1, the fuel cell stacks 110 are stacked and connected in series with each other, so that the output voltage is raised. At this time, at the upper and lower ends of the stacked fuel cells 110, the gas and the cooling water filled in the fuel cells 110 are prevented from leaking, respectively, and the end plates 120 are disposed on the end plate 120 and the coupling bolts 130 are provided so that the end plates 120 spaced apart from each other are coupled to each other.

한편, 상기 엔드플레이트(120)은 굽힘변형을 작게하기 위해서 강도는 크고 두께는 두껍게 제작되고 있다. 또한 상기 결합볼트(130)가 금속재질로 이루어지기 때문에 연료전지 스택(100)의 중량이 무거워지는 문제점이 있다.On the other hand, the end plate 120 has a large strength and a large thickness in order to reduce bending deformation. In addition, since the coupling bolt 130 is made of a metal material, the weight of the fuel cell stack 100 becomes heavy.

따라서, 무인비행기와 같이, 소형 경량화가 요구되는 장비의 전원으로 종래기술에 따른 연료전지 스택의 적합성이 덜어지는 문제점 있다.
Therefore, there is a problem that the compatibility of the fuel cell stack according to the prior art is reduced by the power supply of the equipment which is required to be reduced in size and weight, such as the unmanned airplane.

한편, 하기의 선행기술문헌은 '압축 어셈블리, 고체 산화물 연료전지 스택, 고체 산화물연료전지 스택의 압축 프로세스, 및 그 사용'에 관한 기술이 개시되어 있다.
On the other hand, the following prior art documents disclose techniques relating to compression assemblies, solid oxide fuel cell stacks, compression processes of solid oxide fuel cell stacks, and their use.

KR 10-2008-0007117 AKR 10-2008-0007117 A

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 발명된 것으로서, 적층된 복수의 연료전지SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems,

셀의 묶음의 상단과 하단에 체결되는 판재의 두께를 얇게 하여 조립된 연료전지 스택의 중량을 줄여 경량화가 가능토록 한 경량화된 연료전지 스택 및 이의 조립방법을 제공하는데 목적이 있다.
The present invention provides a fuel cell stack and a method of assembling the fuel cell stack, which can reduce the weight of the assembled fuel cell stack by reducing the thickness of the plate members fastened to the upper and lower ends of the bundles of the cells.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 경량화된 연료전지 스택은, 복수의 연료전지 셀들이 적층되고 상기 연료전지 셀들이 전기적으로 연결되는 연료전지 스택에 있어서, 서로 적층된 연료전지 셀들의 상단과 하단에 각각 배치되는 엔드플레이트와, 서로 이격된 엔드플레이트를 지나도록 감겨지고, 상기 적층된 연료전지 셀들과 상기 엔드플레이트의 조립체를 결합하는 결합스트링을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.To achieve the above object, the present invention provides a fuel cell stack in which a plurality of fuel cells are stacked and the fuel cells are electrically connected to each other, And an engaging string which is wound to pass through the end plates spaced apart from each other and engages the assembly of the end plate with the stacked fuel cell units.

상기 결합스트링에 장력이 가해지도록 상기 결합스트링을 지지하고, 상기 엔드플레이트로부터 돌출되며, 상기 결합스트링이 통과하는 경로상에 형성되는 서포트를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.And a support which supports the coupling string so that tension is applied to the coupling string and protrudes from the end plate and is formed on a path through which the coupling string passes.

상기 서포트는, 상기 엔드플레이트에서 서로 다른 방향으로 상기 연료전지 셀들과 상기 엔드플레이트의 조립체를 감는 결합스트링이 교차하는 부위에 형성되는 것을 특징으로 한다. And the support is formed at a position where the coupling strings winding the assembly of the fuel cells and the end plate cross each other in the direction different from the end plate.

상기 서포트는 상기 적층된 연료전지 셀의 상부에 위치한 상기 엔드플레이트에서 서로 이격된 위치에 형성되는 것을 특징으로 한다.And the support is formed at a position spaced apart from each other in the end plate located above the stacked fuel cell cells.

상기 서포트는 상기 적층된 연료전지 셀의 상부에 위치한 상기 엔드플레이트에 형성되는 것을 특징으로 한다.And the support is formed on the end plate positioned above the stacked fuel cell.

상기 서포트의 단부에는 상기 결합스트링을 안착되도록 상기 서포트의 단부로부터 일정한 깊이의 홈으로 형성되는 안착홈이 형성되는 것을 특징으로 한다.And a support groove formed at a predetermined depth from an end of the support so that the coupling string is seated is formed at an end of the support.

상기 서포트는 상기 엔드플레이트로부터 단부로 갈수록 단면적이 좁아지도록 형성되는 것을 특징으로 한다.And the support is formed to have a smaller cross-sectional area from the end plate toward the end.

상기 결합스트링은 적어도 2개 이상의 방향으로 상기 엔드플레이트와 상기 연료전지 셀들의 조립체를 감아 결합되게 하는 것을 특징으로 한다.And the coupling string is wound around the end plate and the assembly of fuel cells in at least two directions.

상기 결합스트링은 섬유를 재질로 하는 것을 특징으로 한다.The coupling string is characterized by a fiber material.

상기 결합스트링은, 탄소섬유, 아라미드(Aramid)섬유, 초고분자량 폴리에스테르(UHMWPE ; Ultra High Molecular Weight Polyethylene), 폴리벤족사졸(polybenzoxazole) 중 선택된 어느 하나 인 것을 특징으로 한다.The binding string is any one selected from carbon fiber, aramid fiber, ultra high molecular weight polyethylene (UHMWPE), and polybenzoxazole.

한편, 경량화된 연료전지 스택의 조립방법은, 복수의 연료전지 셀을 적층시켜 연료전지 스택으로 조립하는 연료전지 스택의 조립방법에 있어서, 서로 전기적으로 연결되고 적층된 복수의 연료전지 셀의 상단과 하단에 각각 엔드플레이트를 배치하고, 상기 엔드플레이트에 압력을 가하는 가압단계와, 상기 엔드플레이트와 상기 연료전지 셀을 서로 다른 위치에서 서로 다른 방향으로 감싸도록 결합스트링을 감아, 상기 연료전지 셀들과 상기 엔드플레이트를 결합시키는 결합단계와, 상기 엔드플레이트에 가해지는 압력을 해제하는 압력해제단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.A method for assembling a fuel cell stack in which a plurality of fuel cells are stacked and assembled into a fuel cell stack, comprising the steps of: stacking a plurality of stacked fuel cell cells electrically connected to each other; A step of placing an end plate at each of the lower ends of the fuel cell stack and applying pressure to the end plates; winding a coupling string to surround the end plates and the fuel cell cells in different directions at different positions, An engaging step of engaging the end plate, and a pressure releasing step of releasing the pressure applied to the end plate.

상기 가압단계에서 상기 연료전지 셀들의 상단에 위치한 엔드플레이트를 가압하는 것을 특징으로 한다.And pressing the end plate located at the upper end of the fuel cell cells in the pressing step.

상기 결합단계에서는 상기 결합스트링의 길이는 상기 압력해제단계 이후에 상기 결합스트링의 길이가 늘어나는 것을 반영한 길이로 제공되는 것을 특징으로 한다.The length of the coupling string in the coupling step is a length reflecting the increase in length of the coupling string after the pressure release step.

상기 결합스트링은 서로 동일한 횟수로 상기 연료전지 셀들과 상기 엔드플레이트의 조립체를 감싸도록 감는 것을 특징으로 한다.And the coupling string is wound so as to surround the assembly of the fuel cells and the end plate at the same number of times.

상기 결합단계는, 서로 이격된 위치에서 서로 같은 방향으로 배열되는 결합스트링들이 순차적으로 상기 연료전지 스택을 감싸 묶은 후, 다른 방향으로 배열되는 결합스트링들이 순차적으로 상기 연료전지 셀들과 상기 엔드플레이트의 조립체를 감싸도록 감는 것을 특징으로 한다.Wherein the joining step comprises sequentially joining the fuel cell stacks and the joining strings arranged in the same direction at the positions spaced apart from each other and sequentially arranging the joining strings arranged in different directions sequentially in the assembly of the fuel cells and the end plate Is wound.

상기와 같은 구성을 갖는 본 발명에 따른 경량화된 연료전지 스택 및 이의 조립방법에 따르면, 연료전지 스택의 최상단과 최하단에 각각 체결되는 엔드플레이트의 두께와 중량을 감소시킬 수 있어서, 동일한 전기적인 성능을 발휘하기 위한 연료전지 스택의 중량을 감소시킬 수 있다.According to the lightweight fuel cell stack and the method of assembling thereof according to the present invention having the above-described structure, the thickness and weight of the end plates respectively fastened to the uppermost and lowermost ends of the fuel cell stack can be reduced, It is possible to reduce the weight of the fuel cell stack to be used.

연료전지 셀들의 상단과 하단에 각각 설치된 상기 엔드플레이트를 서로 체결하기 위한 금속재의 체결볼트 대신에 경량이면서 고인장력을 갖는 결합스트링이 적용됨으로써, 충분한 결합력을 제공하면서도 경량화가 가능해진다.A lightweight, high tensile force coupling string is used instead of a metal fastening bolt for fastening the end plates provided at the upper and lower ends of the fuel cell cells to each other, thereby achieving sufficient weight and weight.

또한, 상기 엔드플레이트의 상부에 서포트가 설치되어 있고, 상기 서포트의 단부에 결합스트링이 통과하기 때문에 상기 엔드플레이트의 두께를 얇게 하여도 굽힘변형이 일어나지 않는다.
Further, since the support is provided on the upper end of the end plate and the coupling string passes through the end of the support, bending deformation does not occur even if the thickness of the end plate is reduced.

도 1은 종래기술에 따른 연료전지 스택을 도시한 측면도.
도 2는 본 발명에 따른 경량화된 연료전지 스택을 도시한 사시도.
도 3은 본 발명의 일례에 따른 경량화된 연료전지 스택에서 서포트의 부분 확대 사시도.
도 4는 본 발명의 따른 예에 따른 경량화된 연료전지 스택에서 서포트의 부분 확대 사시도.
도 5는 본 발명에 따른 경량화된 연료전지 스택의 조립방법을 도시한 순서도.
도 6은 본 발명에 따른 경량화된 연료전지 스택의 조립방법을 도시한 개략도.1 is a side view showing a conventional fuel cell stack.
2 is a perspective view illustrating a lightened fuel cell stack according to the present invention.
3 is a partially enlarged perspective view of a support in a lightened fuel cell stack according to an example of the present invention.
4 is a partially enlarged perspective view of a support in a lightened fuel cell stack according to an example of the present invention;
5 is a flow chart illustrating a method of assembling a lightened fuel cell stack according to the present invention.
6 is a schematic view showing a method of assembling a fuel cell stack according to the present invention;

이하 첨부된 도면을 참조로 하여 본 발명에 따른 경량화된 연료전지 스택에 대하여 자세히 설명하기로 한다.
Hereinafter, a fuel cell stack according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 경량화된 연료전지 스택(1)은, 복수의 연료전지 셀(10)들이 적층되고 상기 연료전지 셀(10)들이 전기적으로 연결되는 연료전지 스택(1)에서, 서로 적층된 연료전지 셀(10)들의 상단과 하단에 각각 배치되는 엔드플레이트(21)와, 서로 이격된 엔드플레이트(21)를 지나도록 감겨지고, 상기 적층된 연료전지 셀(10)들과 상기 엔드플레이트(21)의 조립체(이하 '조립체'라고 함)을 감아서 결합하는 결합스트링(31)을 포함한다.2, a lightweight fuel cell stack 1 according to the present invention includes a fuel cell stack 1 in which a plurality of fuel cell cells 10 are stacked and the fuel cell cells 10 are electrically connected to each other An end plate 21 disposed at an upper end and a lower end of the stacked fuel cell 10 and an end plate 21 spaced apart from each other, And a coupling string 31 for winding and coupling an assembly of the end plate 21 (hereinafter referred to as an 'assembly').

연료전지 셀(10)들은 복수로 마련되어 상하로 적층되고, 서로 전기적으로 연결되어, 연료전지 스택(1)으로부터 출력되어야 전원의 전압과 전류를 만족하도록 적층되는 연료전지 셀(10)의 숫자를 결정한다.The number of the fuel cell cells 10 is determined so as to satisfy the voltage and current of the power source when the plurality of fuel cell cells 10 are stacked on top of each other and electrically connected to each other and output from the fuel cell stack 1 do.

엔드플레이트(21)는 상기 적층된 연료전지 셀(10)의 상단과 하단에 각각 설치된다. 상기 엔드플레이트(21)는 상기 적층된 연료전지 셀(10)들을 상단과 하단에 고르게 압력을 가해지도록 하고, 적층된 연료전지 셀(10)들의 상단과 하단을 보호하는 역할을 한다.The end plates 21 are installed at the upper and lower ends of the stacked fuel cell 10, respectively. The end plate 21 serves to uniformly pressurize the stacked fuel cell cells 10 at the upper and lower ends thereof and to protect the upper and lower ends of the stacked fuel cell cells 10.

상기 엔드플레이트(21)의 표면에는 후술되는 결합스트링(31)에 장력이 가해지도록 상기 엔드플레이트(21)의 표면으로부터 돌출되게 형성되는 서포트(22)가 형성되는 것이 바람직하다. 상기 서포트(22)의 단부 즉 상기 서포트(22)에서 상기 엔드플레이트(21)로부터 가장 먼 부위를 통하여 결합스트링(31)이 지나는데, 상기 서포트(22)에 의해서 상기 결합스트링(31)에 장력이 가해짐으로써, 적층된 연료전지 셀(10)들과 엔드플레이트(21)의 조립체의 결합력을 증대시킨다. It is preferable that a support 22 is formed on the surface of the end plate 21 so as to protrude from the surface of the end plate 21 so that a tension is applied to a coupling string 31 which will be described later. A coupling string 31 is passed through an end of the support 22 or a portion farthest from the end plate 21 in the support 22 so that the support string 22 is tensioned by the support 22, The bonding force between the stacked fuel cell cells 10 and the assembly of the end plate 21 is increased.

상기 서포트(22)는 연료전지 스택(1)의 상부에 위치하는 엔드플레이트(21), 즉 적층된 연료전지 셀(10)들의 상단에 배치된 엔드플레이트(21)에만 형성될 수도 있고, 적층된 연료전지 셀(10)들의 상단과 하단에 각각 배치된 엔드플레이트(21)에 모두 형성될 수도 있다.The support 22 may be formed only on the end plate 21 disposed on the upper portion of the fuel cell stack 1, that is, on the end plate 21 disposed on the upper end of the stacked fuel cell cells 10, And the end plates 21 disposed at the upper and lower ends of the fuel cell units 10, respectively.

상기 서포트(22)는 상기 엔드플레이트(21)로부터 상기 서포트(22)의 단부로 갈수록 단면적이 좁아지도록 형성되는 것이 바람직하다. The support 22 is preferably formed to have a smaller cross-sectional area from the end plate 21 to the end of the support 22.

상기 서포트(22)는 상기 엔드플레이트(21) 상에 서로 간격을 두고 배치되는데, 상기 서포트(22)가 형성되는 위치는 결합스트링(31)이 지나가는 위치 중 어느 한 곳에 형성되며, 바람직하게는 상기 결합스트링(31)이 서로 교차하는 부위에 형성되는 것이 바람직하다.The supports 22 are spaced apart from each other on the end plate 21. The support 22 is formed at a position where the coupling string 31 passes, It is preferable that the coupling strings 31 are formed at positions where they cross each other.

이때, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 서포트(22)의 단부에는 상기 결합스트링(31)이 이탈하는 것을 방지하기 위해서 상기 결합스트링(31)이 지나는 방향으로 상기 서포트(22)의 단부로부터 일정한 깊이로 형성되는 안착홈(도면부호 미부여)이 형성되는 것이 바람직하다.3, in order to prevent the coupling string 31 from separating from the end of the support 22 in the direction in which the coupling string 31 passes, It is preferable that a seating groove (not designated by reference numerals) formed at a depth is formed.

또는 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 서포트(22)의 상부면에 상기 결합스트링(31)이 통과하는 방향과 수직하게 모서리가 형성될 수 있다.4, the upper surface of the support 22 may have an edge perpendicular to the direction in which the coupling string 31 passes.

결합스트링(31)은 적층된 연료전지 셀(10)들과 상기 엔드플레이트(21)의 조립체가 서로 일체가 되고 분리되지 않도록 결합시키는 역할을 한다.The coupling string 31 serves to connect the stacked fuel cell cells 10 and the assembly of the end plate 21 so that they are integrated with each other and are not separated from each other.

상기 결합스트링(31)은 상기 적층된 연료전지 셀(10)들과 상기 엔드플레이트(21)의 조립체의 외측을 수 회 반복하여 감음으로써, 상기 적층된 연료전지 셀(10)들과 그 상단과 하단에 각각 배치된 엔드플레이트(21)의 결합력이 향상되도록 한다.The coupling string 31 is formed by repeating the outer side of the assembly of the stacked fuel cells 10 and the end plate 21 several times so that the stacked fuel cells 10, So that the engaging force of the end plate 21 disposed at the lower end is improved.

상기 결합스트링(31)은 같은 방향으로는 적어도 2군데 이상에서 상기 조립체를 감고, 서로 다른 2개 이상의 방향에서 상기 조립체를 감는 것이 바람직하다.Preferably, the coupling string 31 winds the assembly in at least two places in the same direction and winds the assembly in two or more different directions.

그 일례로. 예컨대, 도 2에 도시된 바와 같이, 어느 한 방향에서 하나의 결합스트링(31)을 이용하여 상기 조립체를 감은 다음 또 다른 결합스트링(31)으로 같은 방향이면서 이격된 위치에서 상기 조립체를 감는다. 그 후에 상기 방향과 수직한 방향에서 각각 서로 다른 위치에서 서로 다른 결합스트링(31)을 이용하여 순차적으로 상기 조립체를 감음으로써, 상기 조립체가 결합스트링(31)에 의해 결합된다.As an example. For example, as shown in FIG. 2, the assembly is wound using one coupling string 31 in either direction and then wound on the assembly in an equally spaced apart position with another coupling string 31. Thereafter, the assembly is sequentially wound by using different coupling strings 31 at different positions in the direction perpendicular to the above direction, whereby the assembly is coupled by the coupling string 31.

그리고, 상기 결합스트링(31)은 상기 엔드플레이트(21)에 형성된 서포트(22)의 단부를 지나도록 한다.The coupling string 31 passes through the end portion of the support 22 formed on the end plate 21.

아울러, 상기 결합스트링(31)은 서로 다른 방향과 서로 다른 위치에서 각각 동일한 회수로 상기 조립체를 감도록 한다. 상기 결합스트링(31)이 서로 다른 위치에서 동일한 회수로 상기 조립체를 감음으로써, 상기 조립체에 동일한 결합력을 제공할 수 있다.In addition, the coupling string 31 winds the assembly at the same number of times in different directions and at different positions. By winding the assembly string 31 at different positions and at the same number of times, the same binding force can be provided to the assembly.

한편, 상기 결합스트링(31)의 재질로는 섬유를 재질로 하는 것이 바람직하다.On the other hand, it is preferable that the coupling string 31 is made of a fiber material.

상기 결합스트링(31)이 될 수 있는 섬유의 구체적인 예가 하기의 표에 기재되어 있다.Specific examples of fibers that can be the binding string 31 are shown in the following table.

번호number 물질matter 인장응력(Mpa)Tensile stress (Mpa) 1One Carbon fiber(1000G)Carbon fiber (1000G) 63706370 22 Aramid(Kevlar or Twaron)Aramid (Kevlar or Twaron) 37573757 33 UHMWPE fibersUHMWPE fibers 23002300 44 Polybenzoxazole(Zylon)Polybenzoxazole (Zylon) 27002700 55 폴리카보네이트Polycarbonate 5555 66 Nylon, type 6/6Nylon, type 6/6 7878 77 스테인리스 강(SUS 304)(종래기술의 결합볼트)Stainless steel (SUS 304) (prior art coupling bolts) 505505

즉, 상기의 결합스트링(31)으로서, 탄소섬유(Carbon fiber), 아라미드 섬유(Aramid), 초고분자량 폴리에스테르(UHMWPE ; Ultra High Molecular Weight Polyethylene), 폴리벤족사졸(polybenzoxazole) 중 선택된 어느 하나가 되는 것이 특히 바람직하다. 상기 탄소섬유. 아라미드 섬유, 초고분자량 폴리에스테르, 폴리벤족사졸는 인장응력이 일반섬유는 물론이고, 종래기술에서 결합볼트의 재질로 사용된 스테인리스 강보다 우수하기 때문에 경량화를 도모할 수 있는 것과 동시에 상기 연료전지 셀(10)들과 상기 엔드플레이트(21) 사이에 충분한 결합력을 발휘할 수 있다.That is, as the coupling string 31, any one selected from among carbon fiber, aramid fiber, ultra high molecular weight polyethylene (UHMWPE) and polybenzoxazole Is particularly preferable. Said carbon fiber. Aramid fibers, ultrahigh molecular weight polyesters and polybenzoxazoles can be lightweight because tensile stress is superior to stainless steel used as a material for bonding bolts in the prior art as well as ordinary fibers, ) And the end plate (21).

한편, 상기 결합스트링(31)이 서로 다른 방향에서 각각 2군데 이상으로 상기 조립체를 감도록 구성되는 바, 서로 다른 방향으로 감기는 결합스트링(31)은 상기 서포트(22)가 형성된 부위에서 서로 교차되도록 상기 조립체를 감는다.Meanwhile, the coupling string 31 is wound around the assembly in two or more directions in different directions, and the coupling string 31 wound in different directions intersects each other at the portion where the support 22 is formed So as to wind the assembly.

이하에서는 본 발명에 따른 경량화된 연료전지 스택의 조립방법에 대하여 설명하기로 한다.Hereinafter, a method for assembling a lightweight fuel cell stack according to the present invention will be described.

본 발명에 따른 경량화된 연료전지 스택의 조립방법은, 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 서로 전기적으로 연결되고 적층된 복수의 연료전지 셀(10)의 상단과 하단에 각각 엔드플레이트(21)를 배치하고, 상기 엔드플레이트(21)에 압력을 가하는 가압단계(S110)와, 상기 엔드플레이트(21)와 상기 연료전지 셀(10)을 서로 다른 위치에서 서로 다른 방향으로 감싸도록 결합스트링(31)을 감아, 상기 연료전지 셀(10)들과 상기 엔드플레이트(21)를 결합시키는 결합단계(S120)와, 상기 엔드플레이트(21)에 가해지는 압력을 해제하는 압력해제단계(S130)를 포함한다.As shown in FIGS. 5 and 6, a method of assembling a fuel cell stack according to the present invention is a method of assembling a fuel cell stack including a plurality of fuel cells 10 electrically connected to each other, (S110) for applying pressure to the end plate (21), and a pressing step (S110) for applying pressure to the end plate (21) (S120) of winding the fuel cells (10) and the end plate (21) by winding the fuel cells (31) on the end plate (21) and a pressure release step (S130) of releasing the pressure applied to the end plate .

가압단계(S110)에서는 서로 상하로 적층되고 전기적으로 연결된 복수의 연료전지 셀(10)들과 그 상단과 하단에 각각 배치된 엔드플레이트(21)의 조립체의 상부와 하부에서 상기 조립체가 압축되는 방향으로 압력을 가한다.In the pressing step S110, a plurality of fuel cells 10 stacked and electrically connected to each other, and a direction in which the assembly is compressed in the upper and lower parts of the assembly of the end plates 21 disposed at the upper and lower ends thereof, respectively Lt; / RTI >

상기 조립체에 압력을 가한 상태에서 결합스트링(31)으로 감도록 하여, 상기 연료전지 셀(10)들과 상기 엔드플레이트(21)의 결합력을 높인다.The assembly string is wound with the coupling string 31 in a state where the assembly is pressurized to increase the coupling force between the fuel cells 10 and the end plate 21. [

한편 상기 가압단계(S110)에서는 상기 조립체를 다이 등에 고정되고 결합스트링(31)을 감을 수 있는 상태에서 상기 조립체의 상부면에만 압력을 가하더라도, 실질적으로 상기 조립체의 상하방향에서 가압될 수 있다.On the other hand, in the pressing step (S110), even if pressure is applied only to the upper surface of the assembly in a state where the assembly is fixed to the die or the like, and the coupling string 31 can be wound, it can be pressed substantially in the vertical direction of the assembly.

결합단계(S120)는 상기 조립체에 상기 결합스트링(31)을 감는 과정이다. 상기 결합단계(S120)에서는 상기 조립체에서 서로 다른 위치와 서로 다른 방향에서 상기 결합스트링(31)을 각각 여러 번 감음으로써, 상기 조립체가 결합되도록 한다. 상기 결합스트링(31)의 구체적인 예로는 앞서 살펴본 바와 같이, 섬유가 되는 것이 바람직하며, 특히 탄소섬유(Carbon fiber), 아라미드 섬유(Aramid), 초고분자량 폴리에스테르(UHMWPE ; Ultra High Molecular Weight Polyethylene), 폴리벤족사졸(polybenzoxazole) 중 선택된 어느 하나가 될 수 있다.The combining step S120 is a process of winding the coupling string 31 on the assembly. In the combining step S120, the assembly string is wound on the assembly string 31 at different positions and in different directions, respectively, so that the assembly is coupled. As a concrete example of the coupling string 31, as described above, it is preferable to be a fiber, and in particular, a carbon fiber, an aramid fiber, an ultra high molecular weight polyethylene (UHMWPE) Polybenzoxazole, and the like.

상기 결합단계(S120)에서 상기 결합스트링(31)을 감을 때에는 어느 한 방향에서 서로 이격된 위치에서 순차적으로 상기 조립체를 감고, 다른 방향에서 서로 이격된 위치에서 상기 조립체를 감도록 한다. 예컨대, 도 6에서와 같이, 어느 일방향에서 서로 다른 결합스트링(31)으로 2군데의 위치에서 각각 상기 조립체를 감은 다음, 상기 방향과 수직한 방향에서 또 다른 서로 다른 결합스트링(31)으로 2군데의 위치에서 상기 조립체를 감을 수 있다.When the coupling string 31 is wound in the coupling step S120, the assembly is sequentially wound at positions spaced from each other in one direction, and the assembly is wound at positions spaced apart from each other in the other direction. For example, as shown in FIG. 6, the assembly is wound in two positions with two different coupling strings 31 in one direction, and then two different coupling strings 31 in a direction perpendicular to the above- The assembly can be wound at a position of.

또한, 상기 결합단계(S120)에서는 서로 다른 방향에서 서로 다른 위치로 상기 조립체를 감는데, 방향과 위치가 다르더라도 감는 회수는 동일하게 하여, 연성된 연료전지 스택(1)에서 상기 결합스트링(31)에 의해 가해지는 압력이 동일하도록 한다.In the coupling step S120, the assembly is wound in different positions from different directions. In the coupled fuel cell stack 1, the number of turns of the coupling string 31 ) Shall be the same.

상기 결합단계(S120)에서는 압력해제단계(S130) 이후에 상기 압축된 상기 조립체가 인장되는 것을 고려하여 상기 결합스트링(31)의 길이를 결정할 수 있다.In the combining step S120, it is possible to determine the length of the coupling string 31 considering that the compressed assembly is pulled after the pressure release step S130.

즉, 상기 결합스트링(31)의 길이는 상기 조립체를 결합하기 위해 임시로 가해지는 압력을 배제하여, 압력해제단계(S130) 이후에 순수하게 상기 결합스트링(31)에 의해 상기 조립체를 결합하기 위한 길이로 결정된다.In other words, the length of the coupling string 31 may be adjusted to eliminate the pressure temporarily applied to engage the assembly so that the coupling string 31 can be joined to the assembly by the coupling string 31 purely after the pressure- Length.

아울러, 상기 결합단계(S120)에서 상기 결합스트링(31)은 상기 엔드플레이트(21)에 형성된 서포트(22)의 단부를 지나도록 함으로써 상기 조립체를 감고 있을 때, 상기 조립체를 가압할 수 있는 인장력을 발휘하도록 할 수 있다.Further, in the combining step S120, the engaging string 31 passes the end of the support 22 formed on the end plate 21 so that a tensile force capable of pressing the assembly when the assembly is wound Can be exercised.

그리고, 상기 결합스트링(31)이 상기 서포트(22)를 통과할 때는 상기 서포트(22)의 단부에 형성된 안착홈을 통과하거나, 상기 서포트(22)에서 직선으로 형성된 모서리를 통과하도록 함으로써, 상기 서포트(22)의 단부로부터 상기 결합스트링(31)이 이탈되는 것을 방지할 수 있다.When the coupling string 31 passes through the support 22, it passes through the seating groove formed at the end of the support 22 or passes through a straight line formed by the support 22, It is possible to prevent the engagement string 31 from being detached from the end of the engagement groove 22.

압력해제단계(S130)는 상기 조립체에 결합스트링(31)을 감아 연료전지 스택(1)을 조립하는 과정 중에 상기 조립체에 가해진 압력을 해제하는 단계이다. 상기 조립체에 압력이 해제되면, 상기 조립체는 압축된 방향의 반대 방향으로 약간 인장되면서, 상기 결합스트링(31)의 인장력에 의해서만, 상기 조립체가 결합된 상태를 유지하면서, 최종적으로 연료전지 스택(1)이 된다.The pressure releasing step S130 is a step of releasing the pressure applied to the assembly during the process of assembling the fuel cell stack 1 by winding the coupling string 31 on the assembly. When the pressure on the assembly is released, the assembly is slightly pulled in the opposite direction of the compressed direction, and only by the tensile force of the coupling string 31, ).

본 발명에 따른 경량화된 연료전지 스택 및 이의 조립방법에 따르면, 상기 엔드플레이트(21)의 두께가 두껍지 않아도 되고, 체결을 위해 금속재의 체결볼트 대신에 고인장력을 갖는 섬유재질의 결합스트링(31)이 적용되기 때문에 연료전지 스택(1)의 경량화가 가능하다.
According to the lightweight fuel cell stack and the method for assembling the fuel cell stack according to the present invention, the thickness of the end plate 21 is not required to be large, and a coupling string 31 of a fiber material having high tension, The weight of the fuel cell stack 1 can be reduced.

1 : 연료전지 스택 10 : 연료전지 셀
21 : 엔드플레이트 22 : 서포트
31 : 결합스트링 S110 : 가압단계
S120 : 결합단계 S130 : 압력해제단계
100 : 연료전지 스택 110 : 연료전지 셀
120 : 엔드플레이트 130 : 결합볼트1: Fuel cell stack 10: Fuel cell cell
21: End plate 22: Support
31: joining string S110: pressing step
S120: Coupling step S130: Pressure release step
100: Fuel cell stack 110: Fuel cell cell
120: end plate 130: coupling bolt

Claims (15)

복수의 연료전지 셀들이 적층되고 상기 연료전지 셀들이 전기적으로 연결되는 연료전지 스택에 있어서,
서로 적층된 연료전지 셀들의 상단과 하단에 각각 배치되는 엔드플레이트와,
서로 이격된 엔드플레이트를 지나도록 감겨지고, 상기 적층된 연료전지 셀들과 상기 엔드플레이트의 조립체를 결합하는 결합스트링을 더 포함하고,
상기 결합스트링에 장력이 가해지도록 상기 결합스트링을 지지하고, 상기 엔드플레이트로부터 돌출되며, 상기 결합스트링이 통과하는 경로상에 형성되는 서포트를 포함하며,
상기 서포트는, 상기 엔드플레이트에서 서로 다른 방향으로 상기 연료전지 셀들과 상기 엔드플레이트의 조립체를 감는 결합스트링이 교차하는 부위에 형성되고,
상기 결합스트링은 적어도 2개 이상의 방향으로 상기 엔드플레이트와 상기 연료전지 셀들의 조립체를 감아 결합되며,
상기 결합스트링은 상기 서포트를 지나도록 상기 조립체를 복수 회 반복하여 둘러싸도록 감기는 것을 특징으로 하는 경량화된 연료전지 스택.
1. A fuel cell stack in which a plurality of fuel cells are stacked and the fuel cells are electrically connected,
An end plate disposed at an upper end and a lower end of the stacked fuel cell cells,
Further comprising a coupling string wound around the end plate spaced apart from each other and coupling the assembly of the end plate with the stacked fuel cell cells,
And a support that supports the coupling string to apply tension to the coupling string and protrudes from the end plate and is formed on a path through which the coupling string passes,
Wherein the support is formed at a portion where the coupling string winding the assembly of the fuel cells and the end plate cross each other in the direction different from the end plate,
Wherein the coupling string is wound around an assembly of the end plate and the fuel cell cells in at least two directions,
Wherein the coupling string is wound to surround the assembly repeatedly a plurality of times so as to pass through the support.
삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 서포트는 상기 적층된 연료전지 셀의 상부에 위치한 상기 엔드플레이트에서 서로 이격된 위치에 형성되는 것을 특징으로 하는 경량화된 연료전지 스택.
The method according to claim 1,
Wherein the supports are formed at positions spaced apart from each other in the end plate located above the stacked fuel cell cells.
제1항에 있어서,
상기 서포트는 상기 적층된 연료전지 셀의 상부에 위치한 상기 엔드플레이트에 형성되는 것을 특징으로 하는 경량화된 연료전지 스택.
The method according to claim 1,
Wherein the support is formed on the end plate located above the stacked fuel cell.
제1항에 있어서,
상기 서포트의 단부에는 상기 결합스트링을 안착되도록 상기 서포트의 단부로부터 일정한 깊이의 홈으로 형성되는 안착홈이 형성되는 것을 특징으로 하는 경량화된 연료전지 스택.
The method according to claim 1,
And a support groove formed at a predetermined depth from the end of the support so that the coupling string is seated is formed at an end of the support.
제1항에 있어서,
상기 서포트는 상기 엔드플레이트로부터 단부로 갈수록 단면적이 좁아지도록 형성되는 것을 특징으로 하는 경량화된 연료전지 스택.
The method according to claim 1,
Wherein the support is formed so as to have a smaller cross-sectional area from the end plate toward the end.
삭제delete 제1항에 있어서,
상기 결합스트링은 섬유를 재질로 하는 것을 특징으로 하는 경량화된 연료전지 스택.
The method according to claim 1,
Wherein the coupling string is made of a fiber material.
제9항에 있어서,
상기 결합스트링은, 탄소섬유, 아라미드(Aramid)섬유, 초고분자량 폴리에스테르(UHMWPE ; Ultra High Molecular Weight Polyethylene), 폴리벤족사졸(polybenzoxazole) 중 선택된 어느 하나 인 것을 특징으로 하는 경량화된 연료전지 스택.
10. The method of claim 9,
Wherein the binding string is any one selected from the group consisting of carbon fiber, aramid fiber, ultra high molecular weight polyethylene (UHMWPE), and polybenzoxazole.
복수의 연료전지 셀을 적층시켜 연료전지 스택으로 조립하는 연료전지 스택의 조립방법에 있어서,
서로 전기적으로 연결되고 적층된 복수의 연료전지 셀의 상단과 하단에 각각 엔드플레이트를 배치하고, 상기 엔드플레이트에 압력을 가하는 가압단계와,
상기 엔드플레이트와 상기 연료전지 셀을 서로 다른 위치에서 서로 다른 방향으로 상기 엔드플레이트와 상기 연료전지 셀의 조립체를 둘러싸 감싸도록 결합스트링을 복수 회 반복하여 감아, 상기 연료전지 셀들과 상기 엔드플레이트를 결합시키는 결합단계와,
상기 엔드플레이트에 가해지는 압력을 해제하는 압력해제단계를 포함하고,
상기 결합스트링은 상기 엔드플레이트에서 상기 결합스트링이 교차하는 부위에 형성된 서포트의 단부를 통과하는 것을 특징으로 하는 경량화된 연료전지 스택의 조립방법.
A method of assembling a fuel cell stack in which a plurality of fuel cell units are stacked and assembled into a fuel cell stack,
A step of arranging end plates respectively at upper and lower ends of a plurality of stacked fuel cell cells electrically connected to each other and applying pressure to the end plate;
The end plate and the fuel cell are wrapped around the assembly of the end plate and the fuel cell in different directions at different positions and repeatedly wound around the end plate a plurality of times so that the fuel cells and the end plate are coupled ,
And a pressure releasing step of releasing the pressure applied to the end plate,
Wherein the coupling string passes through an end of a support formed at a portion where the coupling string crosses the end plate.
제11항에 있어서,
상기 가압단계에서 상기 연료전지 셀들의 상단에 위치한 엔드플레이트를 가압하는 것을 특징으로 하는 경량화된 연료전지 스택의 조립방법.
12. The method of claim 11,
And pressing the end plate located at an upper end of the fuel cells in the pressing step.
제11항에 있어서,
상기 결합단계에서는 상기 결합스트링의 길이는 상기 압력해제단계 이후에 상기 결합스트링의 길이가 늘어나는 것을 반영한 길이로 제공되는 것을 특징으로 하는 경량화된 연료전지 스택의 조립방법.
12. The method of claim 11,
Wherein the length of the coupling string is provided in a length that reflects an increase in the length of the coupling string after the depressurizing step in the coupling step.
제11항에 있어서,
상기 결합스트링은 서로 동일한 횟수로 상기 연료전지 셀들과 상기 엔드플레이트의 조립체를 감싸도록 감는 것을 특징으로 하는 경량화된 연료전지 스택의 조립방법.
12. The method of claim 11,
Wherein the coupling string is wound to surround the assembly of the fuel cells and the end plate at the same number of times.
제11항에 있어서,
상기 결합단계는,
서로 이격된 위치에서 서로 같은 방향으로 배열되는 ?쳬濫뵈?링들이 순차적으로 상기 연료전지 스택을 감싸 묶은 후,
다른 방향으로 배열되는 결합스트링들이 순차적으로 상기 연료전지 셀들과 상기 엔드플레이트의 조립체를 감싸도록 감는 것을 특징으로 하는 경량화된 연료전지 스택의 조립방법.12. The method of claim 11,
Wherein the combining step comprises:
After the fuel cells stacked around the fuel cell stack are sequentially arranged in the same direction at mutually spaced positions,
Wherein the coupling strings arranged in the other direction are sequentially wound so as to surround the assemblies of the fuel cells and the end plates in sequence.
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