KR101698829B1

KR101698829B1 - Separator and fuel cell stack having the same

Info

Publication number: KR101698829B1
Application number: KR1020140186238A
Authority: KR
Inventors: 배홍열
Original assignee: 주식회사 포스코; 철강융합신기술연구조합; 재단법인 포항산업과학연구원; 포스코에너지 주식회사
Priority date: 2014-12-22
Filing date: 2014-12-22
Publication date: 2017-01-24
Also published as: KR20160077332A

Abstract

본 발명의 일 실시예는 각 전극의 목적에 접합한 형태로 개선된 분리판 및 이를 포함하는 연료전지 스택을 제공하는 것으로, 본 발명의 일 측면에 따른 분리판은, 연료전지의 공기극과 연료극을 분리하도록 제공되는 분리판에 있어서, 상기 공기극과 대응하는 일측 면은 공기가 통과하는 채널부가 형성되고, 타측면은 평면부로 형성되는 분리판 본체; 및 상기 분리판 본체의 타측면에 접하도록 설치되고, 상기 연료극과 대응하는 면은 평면부로 제공되되, 내측으로 연료가 통과하는 요철 공간을 갖는 쉴디드 슬롯(shielded slot);을 포함한다.According to an aspect of the present invention, there is provided an improved separator plate and a fuel cell stack including the separated separator plate. The separator plate according to one aspect of the present invention includes an air electrode and a fuel electrode, A separation plate body provided with a channel portion through which air passes and a second side surface formed by a plane portion; And a shielded slot provided so as to be in contact with the other side surface of the separator main body, the surface corresponding to the fuel electrode being provided as a flat surface, and having a recessed / protruded space through which fuel flows inwardly.

Description

TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to a separator and a fuel cell stack including the separator.

본 발명은 분리판 및 이를 포함하는 연료전지 스택에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 공기극과 연료극의 분리판을 이종형태로 구성한 분리판 및 이를 포함하는 연료전지 스택에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a separator and a fuel cell stack including the separator. More particularly, the present invention relates to a separator having a separator plate composed of an air electrode and a fuel electrode, and a fuel cell stack including the separator.

고체산화물 연료전지(SOFC; Solid Oxide Fuel Cell)는 전해질과 그 양면에 위치한 공기극 및 연료극이 단위전지를 이루며, 대량의 전기에너지를 생산하기 위해 단위전지를 여러 개 쌓아 놓은 형태인 스택(stack) 구조를 형성한다. 스택 구조를 이루기 위하여 각각의 단위전지를 연결할 때, 연료극과 공기극을 전기적으로 연결하면서 기체의 혼합을 막는 기능을 하는 것이 분리판이다.A solid oxide fuel cell (SOFC) is a stacked structure in which a plurality of unit cells are stacked in order to produce a large amount of electric energy. The solid oxide fuel cell (SOFC) . When each unit cell is connected to form a stack structure, the separator plate functions to electrically connect the fuel electrode and the air electrode while preventing mixing of the gas.

도 1을 참고하면, 종래의 연료전지 스택에서 공기극(22)과 연료극(24) 및 이들 사이를 연결하는 전해질층(26)이 하나의 단위셀(20)을 구성하고, 적어도 하나의 단위셀(20)과 분리판(10)이 적어도 하나 적층되어 연료전지 스택(1)을 구성한다.1, in the conventional fuel cell stack, the air electrode 22, the fuel electrode 24, and the electrolyte layer 26 connecting between them constitute one unit cell 20, and at least one unit cell 20 and a separator plate 10 are stacked to constitute the fuel cell stack 1.

종래의 분리판(10)을 제조하는 방법의 일례로, 에칭이나 밀링 공정을 통해 가스유로를 형성하는 채널부(12)를 형성하는 방법이 있다.As one example of a conventional method of manufacturing the separator 10, there is a method of forming a channel portion 12 for forming a gas flow path through an etching or a milling process.

에칭이나 밀링 공정을 통해 가스유로를 형성하는 방법에 의해 제조되는 분리판(10)은 채널형 분리판(10)이라 부르며, 채널형 분리판(10)은 일반적으로 구조가 간단하고 모재의 두께가 두껍기 때문에 고온 스택 내에서 버클링과 같은 변형을 방지하는데 유리하다. 반면, 이러한 채널형 분리판(10)은 여러 방향에서 3차원적으로 연결되기 어렵기 때문에 가스의 유동이 불충분하며, 이에 따라 연료 이용율이 낮은 단점이 있다.A separator plate 10 manufactured by a method of forming a gas flow path through an etching or milling process is called a channel type separator plate 10 and the channel type separator plate 10 generally has a simple structure, It is advantageous to prevent deformation such as buckling in high temperature stacks. On the other hand, since the channel type separator 10 is difficult to be three-dimensionally connected in various directions, the flow of gas is insufficient, and thus the fuel utilization rate is low.

도 2를 참고하면, 종래의 다른 실시예를 살펴보면, 공기극(72)과 연료극(74) 및 이들 사이를 연결하는 전해질층(76)이 하나의 단위셀(70)을 구성하고, 적어도 하나의 단위셀(70)과 분리판(60)이 적어도 하나 적층되어 연료전지 스택(50)을 구성한다.2, the air electrode 72, the fuel electrode 74, and the electrolyte layer 76 connecting between the air electrode 72 and the anode electrode 74 constitute one unit cell 70, and at least one unit At least one cell 70 and a separator 60 are stacked to constitute the fuel cell stack 50.

또한, 분리판(60)을 제조하는 방법의 일례로 프레스를 통한 판 성형을 통해 가스유로를 형성하는 방법도 많이 사용된다.Also, as one example of a method of manufacturing the separator plate 60, a method of forming a gas flow path through plate pressing is often used.

프레스를 통한 판 성형을 통해 가스유로를 형성하는 방법에 의해 제조되는 분리판(60)은 판 성형을 할 때 단순 요철 구조가 아닌, 채널간에도 가스의 흐름이 발생할 수 있도록 여러 방향으로 관통될 수 있는 특수한 구조를 형성할 수 있다(공개특허 10-2014-0022587).The separator plate 60, which is manufactured by the method of forming a gas flow path through plate molding through a press, is not a simple concavo-convex structure at the time of plate forming, but can be penetrated in various directions A special structure can be formed (Patent Document 10-2014-0022587).

이와 같이, 프레스를 통한 판 성형을 통해 가스유로를 형성하는 방법에 의해 제조되는 분리판(60)을 쉴디드 슬롯(shielded slot)형 분리판(60)이라 부르며, 이러한 쉴디드 슬롯형 분리판(60)은 평면부를 갖는 분리판(60)에 요철형 유로를 갖는 쉴디드 슬롯(62)을 끼워서 형성하게 된다.As described above, the separator plate 60 manufactured by the method of forming the gas flow path through plate molding through the press is referred to as a shielded slot separator plate 60, and the shielded slot separator plate 60 are formed by sandwiching a shielded slot 62 having a concavo-convex flow path in a separation plate 60 having a planar portion.

쉴디드 슬롯형 분리판(60)에서는 연료의 흐름이 가스의 유입구와 배출구 방향뿐만 아니라 이에 수직된 방향으로도 발생하므로 연료 효율을 높이는데 유리하다. 또한, 중간에 삽입되는 쉴디드 슬롯(62)의 일부 쿠션 기능을 이용하면, 여러 장의 유닛이 연료전지 스택(50)으로 적층되었을 때 발생하는 적층 공차의 흡수가 가능하여 안정적인 스택 구조를 유지하는데 도움을 주기도 한다.In the shielded slot-type separator plate 60, the flow of fuel is generated not only in the direction of the inlet and the outlet of the gas but also in the direction perpendicular thereto, which is advantageous for enhancing the fuel efficiency. Further, by using the partial cushion function of the shield slot 62 inserted in the middle, it is possible to absorb the lamination tolerance that occurs when a plurality of units are stacked on the fuel cell stack 50, thereby helping to maintain a stable stack structure .

하지만, 쉴디드 슬롯형 분리판(60)은 앞서 기술한 한 개의 부품으로 구성된 채널형 분리판(10)에 비하여, 중간에 슬럿(62)이 삽입되기 때문에 층간 접촉 계면이 추가적으로 발생하게 되어 저항 증가의 요인이 된다.However, since the shielded slot-type separator 60 is inserted in the middle of the channel-type separator 10 having the above-described one component, an interlayer contact interface is additionally generated, .

한편, 분리판의 형태에 상관없이 분리판(10, 60)은 금속 소재이므로 공기극(22, 72)에 노출되는 부분은 고온 산화를 막고, Cr의 휘발을 방지하기 위해서는 모재 금속에 전도성이 우수한 물질을 코팅을 하여야 한다(공개특허 10-2009-0068632).Since the separator plates 10 and 60 are made of a metal material, the portions exposed to the air electrodes 22 and 72 are prevented from being oxidized at a high temperature and, in order to prevent the volatilization of Cr, (Japanese Patent Laid-Open No. 10-2009-0068632).

그러나, 이러한 코팅층의 결함이 발생하거나 코팅층의 전도성이 떨어지면 코팅층 자체가 저항의 요인이 되므로, 코팅층 자체를 줄이는 것이 유리하다.However, if such a coating layer is defective or the conductivity of the coating layer is poor, it is advantageous to reduce the coating layer itself because the coating layer itself becomes a factor of resistance.

한편, 분리판(10, 60)의 집전기능과 관련하여, 분리판(10, 60)과 셀 간의 물리적 접촉성을 향상시키기 위하여 다양한 형태의 접촉 물질을 삽입하여 왔다. 이때 삽입하는 접촉물질의 형태는 메쉬(mesh), 발포체(Foam), 펠트(felt), 판(sheet) 등으로 다양하며, 물질도 백금, 은(Ag), 스테인리스 스틸(stainless steel)과 같은 금속이나 LSM, LSCF, LCC와 같은 전도성 세라믹 등 다양하다(출원번호 10-2010-0137199 등).In connection with the current collecting function of the separating plates 10 and 60, various types of contact materials have been inserted to improve physical contact between the separating plates 10 and 60 and the cells. In this case, the shape of the contact material to be inserted may be a mesh, a foam, a felt, a sheet, or the like, and the material may be a metal such as platinum, silver, stainless steel, Or conductive ceramics such as LSM, LSCF, and LCC (Application No. 10-2010-0137199, etc.).

이와 같이, 종래에는 분리판(10, 50)의 기능 향상을 위해, 형상이나 코팅층 형성, 접촉물질의 형태 및 재질 등을 변경하는 다양한 시도가 있었으나, 아직까지는 더욱 개선의 여지가 있다.As described above, in order to improve the functions of the separator plates 10 and 50 in the past, various attempts have been made to change the shape, coating layer, shape and material of the contact material, but there is still room for improvement.

본 발명의 일 실시예는 각 전극의 목적에 접합한 형태로 개선된 분리판 및 이를 포함하는 연료전지 스택을 제공하는 것을 목적으로 한다.An object of the present invention is to provide a separator improved in the form of being bonded to the purpose of each electrode and a fuel cell stack including the separator.

본 발명의 일 측면에 따른 분리판은, 연료전지의 공기극과 연료극을 분리하도록 제공되는 분리판에 있어서, 상기 공기극과 대응하는 일측 면은 공기가 통과하는 채널부가 형성되고, 타측면은 평면부로 형성되는 분리판 본체; 및 상기 분리판 본체의 타측면에 접하도록 설치되고, 상기 연료극과 대응하는 면은 평면부로 제공되되, 내측으로 연료가 통과하는 요철 공간을 갖는 쉴디드 슬롯(shielded slot);을 포함한다.A separation plate according to an aspect of the present invention is a separation plate provided to separate an air electrode and a fuel electrode of a fuel cell, wherein a channel portion through which air passes is formed on one side surface corresponding to the air electrode, A separator plate body; And a shielded slot provided so as to be in contact with the other side surface of the separator main body, the surface corresponding to the fuel electrode being provided as a flat surface, and having a recessed / protruded space through which fuel flows inwardly.

또한, 상기 분리판 본체에서 상기 채널부는 에칭을 포함하는 화학적 가공 또는 밀링을 포함하는 기계적 가공에 의해 형성될 수 있다.Further, in the separator plate body, the channel portion may be formed by mechanical processing including chemical processing or milling including etching.

또한, 상기 분리판 본체는 적어도 상기 공기극과 대응하는 면에 형성되는 코팅층을 더 포함할 수 있다.In addition, the separator plate body may further include a coating layer formed on at least a surface corresponding to the air electrode.

여기서, 상기 코팅층은 Cu, Ni, Mn, Cu-Mn 합금, Co-Mn 합금, Co-Ni 합금 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.Here, the coating layer may include at least one of Cu, Ni, Mn, Cu-Mn alloy, Co-Mn alloy, and Co-Ni alloy.

또한, 본 발명의 다른 측면에 따른 연료전지 스택은, 공기극과, 연료극 및 상기 공기극과 상기 연료극을 전기적으로 연결하는 전해질층을 포함하는 적어도 하나의 단위셀; 및 상기 단위셀을 전기적으로 분리하며 상기 공기극 또는 상기 연료극에 대면하도록 제공되는 전술된 분리판;을 포함하며, 상기 단위셀과 상기 분리판은 적어도 하나 적층되어 제공된다.According to another aspect of the present invention, there is provided a fuel cell stack comprising: at least one unit cell including an air electrode, an electrolyte layer electrically connecting the fuel electrode and the air electrode to the fuel electrode; And the above-described separator plate provided so as to electrically isolate the unit cells and face the air electrode or the fuel electrode, wherein at least one of the unit cells and the separator plate is stacked.

또한, 상기 분리판 본체는 적어도 상기 공기극과 대응하는 면에 형성되는 코팅층을 포함할 수 있다.In addition, the separator plate body may include at least a coating layer formed on a surface corresponding to the air electrode.

또한, 상기 코팅층은 Cu, Ni, Mn, Cu-Mn 합금, Co-Mn 합금, Co-Ni 합금 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.The coating layer may include at least one of Cu, Ni, Mn, Cu-Mn alloy, Co-Mn alloy, and Co-Ni alloy.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 공기극에서의 코팅층 감소, 이에 따른 접촉 저항 감소, 분리판의 변형 방지에 따른 접촉성 향상, 접촉 불량 방지에 따른 전류 집속 효과 감소, 이에 따른 국부적 발열 방지, 이에 따른 셀 및 밀봉재 등의 구성 요소 파괴 위험 감소 등의 효과가 있으며, 연료극에서는 가스 유동성의 증가에 따른 연료 이용률의 향상, 쿠션 기능 확보에 따른 적층 변형 및 구조 안정성 확보 등의 효과가 있으며, 이에 따라 전체적인 성능 향상 및 신뢰성 향상에 효과가 있다.According to an embodiment of the present invention, it is possible to reduce the coating layer in the air electrode, thereby reducing the contact resistance, improving the contactability due to prevention of deformation of the separator, reducing the current focusing effect due to prevention of contact failure, It is possible to improve the fuel utilization rate due to the increase of gas flowability in the fuel electrode and to secure the lamination deformation and the structural stability by securing the cushion function, Improvement in reliability and improvement in reliability.

도 1은 종래 기술에 따른 채널형 분리판을 포함하는 연료전지 스택을 도시한 구성도.
도 2는 종래 기술에 따른 쉴디드 슬롯형 분리판을 포함하는 연료전지 스택을 도시한 구성도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 분리판을 포함하는 연료전지 스택을 도시한 구성도.
도 4는 도 3의 A부분을 확대한 단면도.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a schematic view showing a fuel cell stack including a channel type separator according to a conventional technique. FIG.
2 is a configuration view showing a fuel cell stack including a shielded slot type separator according to the related art.
3 is a schematic view showing a fuel cell stack including a separator according to an embodiment of the present invention.
4 is an enlarged cross-sectional view of part A of Fig.

이하, 본 발명의 일 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 본 발명의 실시형태는 여러 가지의 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시형태로만 한정되는 것은 아니다. 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있으며, 도면상의 동일한 부호로 표시되는 요소는 동일한 요소이다.
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The embodiments of the present invention can be modified into various other forms, and the scope of the present invention is not limited to the embodiments described below. The shape and the size of the elements in the drawings may be exaggerated for clarity and the same elements are denoted by the same reference numerals in the drawings.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 분리판을 포함하는 연료전지 스택을 도시한 구성도이고, 도 4는 도 3의 A부분을 확대한 단면도이다.FIG. 3 is a view showing a fuel cell stack including a separator according to an embodiment of the present invention, and FIG. 4 is an enlarged cross-sectional view of part A of FIG.

도 3과 도 4를 참고하면, 본 실시예에 따른 연료전지 스택(FUEL CELL STACK)(100)은, 적어도 하나의 단위셀(120)과, 분리판(110)을 포함할 수 있으며, 여기서 단위셀(120)과 분리판(110)은 적어도 하나 적층되어 제공될 수 있다.3 and 4, the Fuel Cell Stack 100 according to the present embodiment may include at least one unit cell 120 and a separator plate 110, At least one cell 120 and a separator 110 may be stacked.

본 실시예의 연료전지 스택(100)에서 단위셀(120)과 분리판(110)은 밀봉재에 의해 결합될 수 있으며, 내부에 공기 또는 연료를 공급 또는 배출하기 위한 입구 또는 출구가 구비될 수 있다.In the fuel cell stack 100 of the present embodiment, the unit cell 120 and the separator plate 110 may be coupled by a sealing material, and an inlet or an outlet for supplying or discharging air or fuel may be provided therein.

또한, 적층된 단위셀(120)과 분리판(110)의 최상부 및 최하부에는 상부 플레이트(102)와 하부 플레이트(104)가 제공되고, 상부 플레이트(102)와 하부 플레이트(104)는 볼트와 같은 체결부재(106)로 고정될 수 있다.The upper plate 102 and the lower plate 104 are provided at the uppermost and lowermost portions of the stacked unit cell 120 and the separator plate 110. The upper plate 102 and the lower plate 104 And can be fixed with the fastening member 106.

여기서, 단위셀(120)은 공기극(122)과, 연료극(124)을 포함할 수 있고, 공기극(122)과 연료극(124) 사이에는 전해질층(126)이 제공되어 공기극(122)과 연료극(124)을 전기적으로 연결할 수 있다.The unit cell 120 may include an air electrode 122 and a fuel electrode 124 and an electrolyte layer 126 may be provided between the air electrode 122 and the fuel electrode 124 to separate the air electrode 122 and the fuel electrode 124 from each other. 124 can be electrically connected.

또한, 공기극(122) 또는 연료극(124)에는 각각 분리판(110)이 대면하도록 제공될 수 있다.The air electrode 122 or the fuel electrode 124 may be provided so that the separator 110 faces each other.

분리판(110)은 연료전지의 공기극(122)과 연료극(124)을 분리할 수 있으며, 공기극(122) 또는 연료극(124)으로 공급되는 공기 또는 연료의 이동을 안내할 수 있다.The separator 110 separates the air electrode 122 and the fuel electrode 124 of the fuel cell and can guide the movement of air or fuel supplied to the air electrode 122 or the fuel electrode 124.

이러한 단위셀(120)과 분리판(110)은 적어도 하나 적층되어 제공될 수 있으며, 다수의 단위셀(120)과 분리판(110)이 적층되어 연료전지 스택(100)을 형성할 수 있다.At least one of the unit cells 120 and the separator 110 may be stacked and the plurality of unit cells 120 and the separator 110 may be stacked to form the fuel cell stack 100.

본 실시예에서 연료전지 스택(100)은 고체산화물 연료전지(SOFC; Solid Oxide Fuel Cell)일 수 있으며, 이러한 고체산화물 연료전지에서 분리판(110)과 단위셀(120)의 접촉 상태는 매우 중요하다.In this embodiment, the fuel cell stack 100 may be a solid oxide fuel cell (SOFC). In such a solid oxide fuel cell, the contact state between the separator 110 and the unit cell 120 is very important Do.

특히, 연료전지 스택(100)에서, 연료극(124)보다는 공기극(122)과 분리판(110) 사이의 접촉 저항이 매우 중요할 수 있다. 이는 연료극(124)은 통상 수소 등의 환원분위기로 유지되므로, 분리판(110)의 표면이 산화되지 않는다. 또한, 분리판(110)과 단위셀(120) 사이에 삽입되어 물리적 접촉을 원활하게 하는 금속 발포체(일례로 니켈 폼; Ni-foam)도 산화가 되지 않으므로 높은 전도도를 유지할 수 있다.In particular, in the fuel cell stack 100, the contact resistance between the air electrode 122 and the separator plate 110 may be more important than the fuel electrode 124. This is because the fuel electrode 124 is usually kept in a reducing atmosphere such as hydrogen, so that the surface of the separator 110 is not oxidized. Also, since the metal foam (e.g., Ni-foam) inserted between the separator 110 and the unit cell 120 to facilitate physical contact is not oxidized, high conductivity can be maintained.

반면에 공기극(122)은 통상 산화 분위기로 유지되므로, 분리판(110)이 쉽게 산화될 뿐만 아니라 고온에서 금속 발포체의 주요 성분인 크롬(Cr)이 휘발되어 단위셀(120)의 공기극(122) 소재에 증착되기 때문에 급격한 저항의 증가를 유발할 수 있다.Since the air electrode 122 is usually maintained in an oxidizing atmosphere, not only the separator 110 is easily oxidized but also chromium (Cr), which is a major component of the metal foam, is volatilized at a high temperature to form the air electrode 122 of the unit cell 120, It may cause an abrupt increase in resistance since it is deposited on the material.

이를 막기 위해 분리판(110)에는 산화 방지 피막이 코팅되고 있으나, 이 코팅막 자체가 저항 증가 요인이 될 뿐만 아니라, 코팅막이 전체 분리판(110)에 균일하고 강건하게 유지하지 않으면 크롬의 휘발을 유발할 수 있다.In order to prevent this, the anti-oxidation coating is coated on the separator 110, but the coating itself is a factor for increasing the resistance, and if the coating is not uniformly and firmly maintained on the entire separator 110, have.

본 실시예에서 분리판(110)은 연료전지의 공기극(122)과 대응하는 면(P2)는 공기가 통과하는 채널부가 형성되고, 연료극과 대응하는 면(P1)은 평면부로 형성되는 분리판 본체(112)와, 분리판 본체(112)에서 연료극(124)과 대응하는 면(P1)과 단위셀(120) 사이에 제공되며 연료가 통과하는 요철 공간을 갖는 쉴디드 슬롯(shielded slot)(118)을 포함할 수 있다.In this embodiment, a separator plate 110 is provided with a channel portion through which air passes through a face P2 corresponding to the air electrode 122 of the fuel cell, and a face P1 corresponding to the fuel electrode is formed as a plane portion. A shielded slot 118 provided between the unit cell 120 and a face P1 corresponding to the fuel electrode 124 in the separator plate body 112 and having a concavo-convex space through which the fuel passes, ).

쉴디드 슬롯(118)은 연료 가스의 흐름이 발생할 수 있도록 여러 방향으로 관통될 수 있으며, 이를 이용함에 따라 연료의 이용률을 극대화할 수 있다.The shielded slot 118 can be penetrated in various directions so that the flow of the fuel gas can be generated, and utilization of the fuel can be maximized by using the shielded slot 118.

또한, 분리판 본체(112)에서 연료극(124)과 대응하는 면(P1)과 쉴디드 슬롯(118) 사이의 공간에는 금속 발포체(일례로 니켈 폼)가 사용될 수 있다.A metal foil (e.g., a nickel foam) may be used in the space between the surface P1 corresponding to the fuel electrode 124 and the shielded slot 118 in the separator plate body 112. [

따라서, 분리판(110)은 분리판 본체(112)와 연료극(124) 사이에 쉴디드 슬롯(118)과 금속 발포체가 효과적으로 접촉 및 압착됨으로써 연료전지 스택(100)에서 발생하는 누적 공차를 해소할 수 있는 쿠션 기능을 가지게 된다.Therefore, the separation plate 110 effectively removes the cumulative tolerance generated in the fuel cell stack 100 by effectively contacting and pressing the metal foil and the shielded slot 118 between the separation plate body 112 and the fuel electrode 124 It has a cushion function.

또한, 연료극(124) 쪽은 수소 분위기이므로, 분리판 본체(112) 및 연료극(124)과 대응하는 면(P1) 사이에 쉴디드 슬롯(18)이 삽입되어 계면이 추가로 발생하더라도 산화될 우려가 없어 코팅이 필요하지 않다.Since the fuel electrode 124 is in a hydrogen atmosphere, the shielded slot 18 is inserted between the separator plate main body 112 and the surface P1 corresponding to the fuel electrode 124, No coating is required.

또한, 분리판(110)은 분리판 본체(112)에서 공기극(122)과 대응하는 면(P2)에 유로(112a)를 형성하는 채널부(114)가 일체로 형성될 수 있다. 채널부(114)는 분리판 본체(112)의 표면에 에칭 등을 포함하는 화학적 가공이나, 밀링 등을 포함하는 기계적 가공에 의해 형성할 수 있다.The separation plate 110 may be integrally formed with the channel section 114 that forms the flow path 112a on the surface P2 corresponding to the air electrode 122 in the separation plate main body 112. [ The channel portion 114 can be formed by chemical processing including etching or the like, or mechanical processing including milling or the like, on the surface of the separator plate body 112.

또한, 분리판 본체(112)는 적어도 공기극(122)과 대응하는 면(P2)에 코팅층이 형성될 수 있다. 일례로, 이러한 코팅층은 Cu, Ni, Mn, Cu-Mn 합금, Co-Mn 합금, Co-Ni 합금 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.In addition, at least the coating layer may be formed on the surface P2 corresponding to the air electrode 122 in the separator plate body 112. [ In one example, such a coating layer may include at least one of Cu, Ni, Mn, Cu-Mn alloy, Co-Mn alloy, and Co-Ni alloy.

한편, 분리판(110)은 공기극(122)과 대응하는 쪽에는 코팅을 해야하는 층 자체를 줄이는 것이 매우 중요하다. 이러한 관점에서 공기극(122)측에 쉴디드 슬롯(shielded slot)(118)이 삽입되면, 쉴디드 슬롯(118)의 산화를 방지하기 위한 코팅이 필수적으로 요구되어 코팅을 해야하는 층 자체를 증가시킬 수 있다.On the other hand, it is very important for the separator 110 to reduce the layer itself to be coated on the side corresponding to the air electrode 122. In this respect, when a shielded slot 118 is inserted into the air electrode 122 side, a coating for preventing the oxidation of the shielded slot 118 is required, which may increase the layer itself to be coated have.

또한, 연료전지 스택(100)에서의 저항 요인 중 대부분은 공기극(122) 측에서 기인하므로, 만약 분리판(110)과 공기극(122)의 접촉이 원활하지 않으면, 접촉된 일부 영역으로만 전류가 집속되는 결과를 초래하여 주변에 비하여 발열량이 높아 국부적인 온도 편차가 발생될 수 있으며, 이에 따라 단위셀(120) 및 밀봉재 등의 주변 구성 요소의 파괴를 초래할 가능성이 높다.Since most of the resistance factors in the fuel cell stack 100 are due to the air electrode 122 side, if the contact between the separator 110 and the air electrode 122 is not smooth, Resulting in a local temperature variation due to a high calorific value as compared with the surroundings, and thus there is a high possibility that peripheral components such as the unit cell 120 and the sealing material are destroyed.

만약, 쉴디드 슬롯(118)을 분리판 본체(112)와 공기극(122) 사이에 사용하면 연료전지 스택(100)의 작동 도중 금속의 유동(버클링)이 발생하여 접촉성을 저해할 가능성이 매우 높다.If the shielded slot 118 is used between the separator plate body 112 and the air electrode 122, there is a possibility that the flow of metal (buckling) occurs during operation of the fuel cell stack 100, Very high.

따라서, 분리판 본체(112)와 공기극(122) 사이에는 접촉저항의 요인을 증가시키고 버클링 발생을 유발시킬 수 있는 쉴디드 슬롯(118) 형태의 분리판(110) 사용은 지양해야 할 것이다.Therefore, the use of the separator plate 110 in the form of a shielded slot 118, which increases the factor of contact resistance between the separator plate body 112 and the air electrode 122 and can cause buckling, should be avoided.

또한, 본 실시예에서 분리판 본체(112)는 일정 수준 이상의 두께로 제공될 수 있으며, 이에 쉴디드 슬롯(118) 등 부가적인 구성요소가 없어도 채널부(114)에 의해 유로(114a)가 형성할 수 있다.Also, in this embodiment, the separator plate body 112 can be provided with a thickness of a predetermined level or more, and the flow path 114a is formed by the channel portion 114 without any additional components such as the shielded slot 118 can do.

이와 같이 구성된 본 실시예의 분리판(110)은 코팅층 수를 줄일 수 있을 뿐만 아니라, 버클링 방지에 기여할 수 있다.The separator 110 of the present embodiment having such a configuration can reduce the number of coating layers as well as contribute to prevention of buckling.

또한, 분리판(110)에서 분리판 본체(112)와 공기극(122) 사이는 채널부(112)로 인해 가스의 흐름이 저해될 수 있으나, 공기극(122)에서는 연료극(124)과는 달리 이용률이 중요한 요인이 아니므로 공기의 유량을 늘리면 충분히 해결된다.
In the separation plate 110, the flow of gas may be blocked by the channel portion 112 between the separation plate body 112 and the air electrode 122. However, unlike the fuel electrode 124, in the air electrode 122, This is not an important factor, so increasing the flow rate of the air is sufficient.

본 발명은 상술한 실시형태 및 첨부된 도면에 의해 한정되지 아니하며, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 형태의 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것은 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게 자명할 것이다.It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims and their equivalents. It will be clear to those who have knowledge.

100: 연료전지 스택 110: 분리판
112: 분리판 본체 114: 채널부
114a: 유로 118: 쉴디드 슬롯
120: 단위셀 122: 공기극
124: 연료극 126: 전해질층100: fuel cell stack 110: separator plate
112: separator plate body 114:
114a: Euro 118: Shielded slot
120: unit cell 122: cathode
124: anode electrode 126: electrolyte layer

Claims

A separation plate provided to separate an air electrode and a fuel electrode of a fuel cell,
A separator plate body having a channel portion through which air passes and a second side surface formed by a plane portion; And
A shielded slot provided so as to be in contact with the other side surface of the separator main body, the surface corresponding to the fuel electrode being provided as a planar portion, and having a convex / concave space through which fuel flows inward;
.

The method according to claim 1,
Wherein the channel portion in the separator plate body is formed by mechanical processing including chemical processing or milling including etching.

The method according to claim 1 or 2,
Wherein the separator plate body further comprises a coating layer formed on at least a surface corresponding to the air electrode.

The method of claim 3,
Wherein the coating layer comprises at least one of Cu, Ni, Mn, Cu-Mn alloy, Co-Mn alloy, and Co-Ni alloy.

At least one unit cell including a cathode, an anode, and an electrolyte layer electrically connecting the cathode and the anode to each other; And
And a separator plate according to claim 1 or 2, which is provided to electrically separate the unit cells and face the air electrode or the fuel electrode,
Wherein at least one of the unit cell and the separator is stacked.

The method of claim 5,
Wherein the separator plate body includes at least a coating layer formed on a surface corresponding to the air electrode.

The method of claim 6,
Wherein the coating layer comprises at least one of Cu, Ni, Mn, a Cu-Mn alloy, a Co-Mn alloy, and a Co-Ni alloy.