KR101730105B1 - 다공성 분리판 및 이를 포함하는 연료 전지 스택 - Google Patents

다공성 분리판 및 이를 포함하는 연료 전지 스택 Download PDF

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백경돈
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Abstract

제안기술은 다공성 분리판 및 이를 포함하는 연료 전지 스택에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 연료전지의 양극측 기체확산층과 접촉되는 분리판의 랜드 영역에 관통홀을 형성하여 연료전지의 활성화 반응 면적을 증가시키고, 연료전지 내부에서 발생되는 수분 관리 기술을 향상시킬 수 있는 다공성 분리판 및 이를 포함하는 연료 전지 스택에 관한 발명이다.

Description

다공성 분리판 및 이를 포함하는 연료 전지 스택{A multi-hole bipolar plate and a fuel cell stack comprising the same}
제안기술은 다공성 분리판 및 이를 포함하는 연료 전지 스택에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 연료전지의 양극측 기체확산층과 접촉되는 분리판의 랜드 영역에 관통홀을 형성하여 연료전지의 활성화 반응 면적을 증가시키고, 연료전지 내부에서 발생되는 수분 관리 기술을 향상시킬 수 있는 다공성 분리판 및 이를 포함하는 연료 전지 스택에 관한 발명이다.
일반적으로 연료전지(fuel cell) 시스템은 연료가스인 수소와 공기 중의 산소를 각각 양극과 음극에 공급하여 전기화학 반응에 의해 화학에너지를 전기 에너지로 직접 변환하는 장치를 말한다.
연료전지는 연료의 화학적 에너지를 전기 에너지로 직접 변환하므로 효율이 높고, 반응생성물이 원리적으로 물이기 때문에 환경 유해요소가 없는 친환경적 장치이다.
연료전지는 근본적으로 같은 원리에 의해 작동하지만 연료의 종류, 운전 온도, 촉매화 전해질에 의해서 알칼리 연료전지(AFC), 인산형 연료전지(PAFC), 용융탄산염 연료전지(MCFC), 고체산화물 연료전지(SOFC), 고분자 전해질 연료전지(PEMFC), 직접 메탄올 연료전지(DMFC) 등으로 구분이 된다.
이러한 연료전지 중에서 작동 온도가 100℃ 미만에서 작동하는 인산형 연료전지, 고분자 전해질 연료전지, 직접 메탄올 연료전지 등이 수송 및 정치용 전력원으로 활용 가능성이 높다. 특히 고분자 전해질 연료전지의 경우 빠른 기동시간 및 응답속도, 높은 출력밀도 등의 장점으로 인하여 미래의 동력장치로 각광받고 있다.
상기 고분자 전해질 연료전지는 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 수소 양이온을 이동시켜 줄 수 있는 막(Membrane)과 수소와 산소가 반응할 수 있도록 상기 막의 양쪽면에 도포된 전극(Electrode)이 결합된 막전극 접합체(Membrane-Electrode Assembly, MEA)(2), 상기 막전극에 수소 및 산소 연료를 공급할 뿐만 아니라 반응에 의해 생성된 물을 배출하는 기능을 담당하는 기체확산층(Gas diffusion layer, GDL)(4), 마지막으로 유로가 형성된 분리판(Bipolar plate)(6) 등으로 구성된다.
일반적으로 상기 분리판(6)은 연료가스인 수소와 공기를 차단하는 역할 외에 연료가스와 공기의 유로 확보 및 외부 회로에 전류를 전달하는 역할을 하므로 높은 전기 전도성, 내식성, 열전도성과 함께 낮은 기체 투과성이 요구된다. 이외에도 분리판(6)은 전지에서 발생된 열을 연료전지 스택 전체에 분배하는 역할도 하며, 과도하게 발생된 열은 냉각유로를 통해 외부로 배출하는 기능도 가지고 있다.
이와 같은 상기 분리판(6)은 연료전지에서 각 전지를 분리하고 있는 전도성판으로 연료극판(음극측 분리판)(6a) 및 공기극판(양극측 분리판)(6b)으로 나뉘며, 연료전지 전체 영역에 기체를 고르게 공급할 수 있도록 유체의 흐름을 돕는 유로(10)와 상기 막전극 접합체(2)와 접하는 부분인 랜드 영역(8)으로 형성된다.
상기 공기극판(양극측 분리판)(6b)의 유로(10) 부분에서는 반응 기체(공기)의 공급이 양극측 기체확산층(4b)을 통해 막전극 접합체(2) 쪽으로 원활하게 공급되지만, 상기 공기극판(양극측 분리판)(6b)의 랜드 영역(8)과 맞닿는 부분에서는 반응 기체(공기)가 양극측 기체확산층(4b)을 통해 막전극 접합체(2) 쪽으로 원활하게 공급되지 못하기 때문에 전기를 생산하는데 어려움이 있었다.
또한 화학반응에 의해 생성된 물이 랜드 영역(8)과 맞닿는 기체확산층(4) 및 막전극 접합체(2) 부분에 응축되어 외부로 적절히 배출되지 않아 연료전지의 성능이 저하되는 문제를 발생시키는 문제점이 있었다.
한국 등록특허공보 제1399664호
본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위해 발명된 것으로서, 연료전지의 양극측 기체확산층과 접촉되는 분리판의 랜드 영역에 관통홀을 형성하여, 랜드 영역과 맞닿는 위치의 막전극 접합체에 응축된 물을 원활히 제거할 수 있으며, 랜드 영역과 맞닿는 위치의 막전극 접합체에 반응 기체(공기)를 공급함으로써 막전극의 대부분의 영역에서 전기를 생산할 수 있는 다공성 분리판 및 이를 포함하는 연료 전지 스택을 제공하는데 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다공성 분리판에 있어서,
분리판은 요철 구조로 형성된 것으로, 막전극 접합체의 양극측 기체확산층에 접촉되는 랜드 영역과 랜드 영역 사이에 형성된 유로로 이루어지며,
랜드 영역에는 랜드 영역의 상면과 하면을 관통하는 관통홀이 형성되고,
막전극 접합체에서 랜드 영역과 접촉되는 부분에 반응기체인 공기가 공급되는 것을 특징으로 한다.
분리판은 양극측 기체확산층과 접촉되는 위치에만 적층되는 것을 특징으로 한다.
연료전지 내부의 화학반응으로 인해 막전극 접합체에 응축된 물은 관통홀을 통해 배출되는 것을 특징으로 한다.
관통홀은 다수 개 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다공성 분리판 및 이를 포함하는 연료 전지 스택에 있어서,
막(Membrane)과 전극(Electrode)이 결합된 막전극 접합체;
막전극 접합체의 양극측에 적층되는 양극측 기체확산층;
막전극 접합체의 음극측에 적층되는 음극측 기체확산층;
양극측 기체확산층 쪽으로 랜드 영역이 맞닿도록 적층되는 양극측 제1 분리판;
양극측 제1 분리판과 대칭되도록 적층되는 양극측 제2 분리판;
막전극 접합체를 기준으로 양극측 제1 분리판과 대칭되도록 적층되는 음극측 제1 분리판;
음극측 제1 분리판과 대칭되도록 적층되는 음극측 제2 분리판을 포함하고,
양극측 제1 분리판의 랜드 영역에는 다수 개의 관통홀이 형성되어, 막전극 접합체에서 양극측 제1 분리판의 랜드 영역과 접촉되는 부분에도 반응기체인 공기가 공급되는 것을 특징으로 한다.
양극측 제1 분리판과 양극측 제2 분리판 사이에는 박판이 배치되는 것을 특징으로 한다.
양극측 제1 분리판의 랜드 영역과 박판 사이의 공간에는 공기가 공급되는 것을 특징으로 한다.
양극측 제1 분리판과 막전극 접합체 사이의 공간에는 공기가 공급되는 것을 특징으로 한다.
양극측 제2 분리판과 양극측 박판 사이의 공간에는 냉각수가 공급되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 관통홀의 형성으로 인해 양극측 기체확산층과 접촉되는 분리판의 랜드 영역과 맞닿는 위치의 기체 확산층 및 막전극 접합체에 응축된 물이 원활히 제거되어 응축된 물에 의한 연료전지 성능 저하 현상을 저감할 수 있는 효과가 있다.
또한, 랜드 영역과 맞닿는 위치의 기체확산층 및 막전극 접합체에 반응 기체(공기)를 공급하여 막전극의 대부분의 영역을 화학반응에 참여시킬 수 있게 됨으로써 연료전지의 출력을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 종래의 연료전지용 분리판의 사시도.
도 2는 종래의 연료전지용 분리판을 포함하는 연료전지 스택의 단면도.
도 3은 본 발명에 따른 연료전지용 다공성 분리판의 제1 실시예.
도 4는 본 발명에 따른 연료전지용 다공성 분리판의 제2 실시예.
도 5는 본 발명에 따른 연료전지용 다공성 분리판의 제3 실시예.
도 6은 본 발명에 따른 연료전지용 다공성 분리판의 제4 실시예.
도 7은 본 발명에 따른 연료전지용 다공성 분리판의 제5 실시예.
도 8은 본 발명에 따른 연료전지용 다공성 분리판의 제6 실시예.
도 9는 본 발명에 따른 연료전지용 다공성 분리판을 포함하는 연료전지 스택의 단면도.
상술한 본 발명의 특징 및 효과는 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해 질 것이며, 그에 따라 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 출원에서 사용되는 용어는 단지 특정한 실시 예들을 설명하기 위한 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명한다.
본 발명은 연료전지의 양극측 기체확산층(4b)과 접촉되는 분리판(20)의 랜드 영역(28)에 관통홀(30)을 형성하여 연료전지의 활성화 반응 면적을 증가시키고, 연료전지 내부에서 발생되는 수분 관리 기술을 향상시켜 막전극 접합체(2)의 대부분의 영역에서 전기를 생산할 수 있는 다공성 분리판 및 이를 포함하는 연료전지 스택에 관한 발명이다.
도 3 내지 도 8은 본 발명에 따른 연료전지용 다공성 분리판 랜드 영역의 실시 예를 도시하고, 도 9는 본 발명에 따른 연료전지용 다공성 분리판을 포함하는 연료전지 스택의 단면도를 도시하고 있다.
본 발명의 연료전지 스택은 수소 양이온을 이동시켜줄 수 있는 막(Membrane)과 수소와 산소가 반응할 수 있도록 상기 막의 양쪽면에 도포된 전극(Electrode)이 결합된 막전극 접합체(Membrane-Electrode Assembly, MEA)(2), 상기 막전극 접합체(2)의 음극측에 적층되는 음극측 기체확산층(4a), 상기 막전극 접합체(2)의 양극측에 적층되는 양극측 기체확산층(4b), 상기 막전극 접합체(2)의 음극측과 양극측에 적층되는 다수 개의 분리판(20, 22, 24, 26) 등으로 구성된다.
상기 다수 개의 분리판(20, 22, 24, 26)은 요철 구조로 형성되는 것으로, 상기 요철 구조는 랜드 영역과 유로로 구분되며, 상기 다수 개의 분리판(20, 22, 24, 26) 중 상기 관통홀(30)이 형성된 분리판(20)의 요철 구조는 상기 막전극 접합체(2)의 양극측 기체확산층(4b)에 접촉되는 부분인 다수 개의 랜드 영역(28)과 상기 다수 개의 랜드 영역(28) 사이에 형성된 유로로 구분된다.
종래의 분리판(6)의 유로(10) 부분에서는 반응기체인 공기의 공급이 기체확산층(4)을 통해 막전극 접합체(2) 쪽으로 원활하게 공급되었지만, 랜드 영역(8)에서는 반응기체인 공기가 기체확산층(4)을 통해 막전극 접합체(2) 쪽으로 원활하게 공급되지 못하여 전기를 생산하는데 어려움이 있었다.
이와 같은 문제를 해결하기 위해 본 발명에서는 상기 다수 개의 분리판(20, 22, 24, 26) 중 상기 막전극 접합체(2)의 양극측 기체확산층(4b)에 랜드 영역(28)이 접촉되는 분리판(20)의 랜드 영역(28)에 상기 랜드 영역(28)의 상면과 하면을 관통하는 다수 개의 관통홀(30)을 형성하였다.
상기 관통홀(30)은 본 발명의 실시 예에서 원형, 타원형, 정사각형, 직사각형, 육각형, 삼각형으로 도시되었지만 형태는 한정되지 않는다.
상기 다수 개의 분리판(20, 22, 24, 26)을 포함하는 연료전지 스택은,
상기 막전극 접합체(2)의 상기 양극측 기체확산층(4b) 쪽으로 랜드 영역(28)이 맞닿도록 적층되는 양극측 제1 분리판(20)과 상기 양극측 제1 분리판(20)과 대칭되도록 적층되는 양극측 제2 분리판(22)과 상기 막전극 접합체(2)를 기준으로 상기 양극측 제1 분리판(20)과 대칭되도록 적층되는 음극측 제1 분리판(24)과 상기 음극측 제1 분리판(24)과 대칭되도록 적층되는 음극측 제2 분리판(26)을 포함하여 구성된다.
즉, 상기 양극측 제1 분리판(20)은 상기 양극측 기체확산층(4b)과 접촉되는 위치에만 적층되어지며, 상기 양극측 제1 분리판(20)에만 상기 관통홀(30)이 형성되어진다.
상기 양극측 제1 분리판(20)과 상기 양극측 제2 분리판(22) 사이에는 양극측 박판(32b)이 배치되어, 상기 양극측 박판(32b)을 기준으로 상기 양극측 제1 분리판(20)과 상기 양극측 제2 분리판(22)이 서로 대칭되며, 상기 음극측 제1 분리판(24)과 상기 음극측 제2 분리판(26) 사이에는 음극측 박판(32a)이 배치되어, 상기 음극측 박판(32a)을 기준으로 상기 음극측 제1 분리판(24)과 상기 음극측 제2 분리판(26)이 서로 대칭되는 구조이다.
상기 양극측 제1 분리판(20)의 랜드 영역(28)과 상기 양극측 박판(32b) 사이의 공간에는 공기가 공급되는 양극측 제2 주유로(36)가 형성되고, 상기 양극측 제2 분리판(22)과 상기 양극측 박판(32b) 사이의 공간에는 냉각수가 공급되는 양극측 제2 보조유로(38)가 형성된다.
즉, 종래에는 상기 양극측 제1 분리판(20)과 상기 막전극 접합체(2) 사이의 공간인 양극측 제1 주유로(34)에서만 상기 막전극 접합체(2)로 공기가 공급되어 상기 막전극 접합체(2)와 상기 음극측 제1 분리판(24) 사이의 공간인 음극측 제1 주유로(40)에서 공급되는 수소와 반응하였다.
하지만 본 발명에서는 상기 양극측 제1 주유로(34) 뿐만 아니라 상기 양극측 제2 주유로(36)에서도 공기가 공급되어 상기 양극측 제1 분리판(20)의 랜드 영역(28)에 형성된 상기 관통홀(30)을 통해 상기 막전극 접합체(2)에 공기를 공급하게 됨으로써, 상기 막전극 접합체(2)에서 상기 양극측 제1 분리판(20)의 랜드 영역(28)과 접촉되는 부분에도 반응기체인 공기가 공급될 수 있게 된다.
도 9의 단면도는 연료전지 스택을 이루는 다수 개의 연료전지 셀 중 연료전지 셀 하나의 적층구조를 도시한 것으로, 연료전지 스택을 구성하기 위해 도 9에 도시된 연료전지 셀의 구조가 반복해서 적층되어진다. 발명의 이해를 돕기 위해 하기에서는 도 9의 적층구조가 도면상 상기 음극측 제2 분리판(26) 위로 적층되는 것으로 예를 들어 설명하도록 한다.
상기 음극측 제2 분리판(26) 위로 상기 막전극 접합체(2), 기체확산층(4), 분리판이 차례대로 적층되어지면, 상기 음극측 제2 분리판(26)은 상기 양극측 제1 분리판(20)의 역할을 하게 되므로 상기 음극측 제2 분리판(26)의 랜드 영역(46)에도 상기 관통홀(30)이 형성된다.
즉, 상기 음극측 제2 분리판(26) 위로 상기 막전극 접합체(2)의 적층 시, 상기 음극측 제2 분리판(26) 위에 적층된 상기 막전극 접합체(2)와 상기 음극측 제2 분리판(26) 사이는 상기 양극측 제1 주유로(34)가 되어 공기가 공급되어지며, 상기 음극측 제1 분리판(24)과 상기 음극측 박판(32a) 사이의 공간인 음극측 제2 주유로(42)는 상기 양극측 제2 보조유로(38)가 되어 냉각수가 공급되어지고, 상기 음극측 박판(32a)과 상기 음극측 제2 분리판(26)의 랜드 영역(46) 사이의 공간인 음극측 제2 보조유로(44)는 상기 양극측 제2 주유로(36)가 되어 공기가 공급되어진다.
상기에서 설명한 본 발명의 분리판(20)과 이를 포함하는 연료 전지 스택은 연료전지 내부의 화학반응으로 인해 생성된 물이 상기 막전극 접합체(2)에 응축되었을 때 상기 관통홀(30)을 통하여 배출되도록 함으로써 상기 연료전지 내부의 수분이 원활히 제거되어 응축된 물에 의한 연료전지의 성능 저하 현상을 저감시킬 수 있게 된다.
또한, 상기 양극측 제1 분리판(20)의 랜드 영역(28)에 다수 개의 관통홀(30)이 형성되어, 상기 막전극 접합체(2)에서 상기 양극측 제1 분리판(20)의 랜드 영역(28)과 접촉되는 부분에도 반응기체인 공기가 공급되기 때문에 종래의 연료 전지 스택과 비교하여 상기 막전극 접합체(2)의 더 넓은 영역을 화학반응에 참여시킬 수 있게 됨으로써 연료전지의 출력을 향상시킬 수 있게 된다.
앞서 설명한 본 발명의 상세한 설명에서는 본 발명의 바람직한 실시 예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자 또는 해당 기술 분야에 통상의 지식을 갖는 자라면 후술 될 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 기술영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
2 : 막전극 접합체
4 : 기체확산층
4a : 음극측 기체확산층
4b : 양극측 기체확산층
6 : 종래의 분리판
6a : 종래의 음극측 분리판
6b : 종래의 양극측 분리판
8 : 종래의 랜드 영역
10 : 종래의 유로
20 : 양극측 제1 분리판
22 : 양극측 제2 분리판
24 : 음극측 제1 분리판
26 : 음극측 제2 분리판
28 : 랜드 영역
30 : 관통홀
32 : 박판
32a : 음극측 박판
32b : 양극측 박판
34 : 양극측 제1 주유로
36 : 양극측 제2 주유로
38 : 양극측 제2 보조유로
40 : 음극측 제1 주유로
42 : 음극측 제2 주유로
44 : 음극측 제2 보조유로
46 : 음극측 제2 분리판의 랜드 영역

Claims (9)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 막(Membrane)과 전극(Electrode)이 결합된 막전극 접합체;
    상기 막전극 접합체의 양극측에 적층되는 양극측 기체확산층;
    상기 막전극 접합체의 음극측에 적층되는 음극측 기체확산층;
    상기 양극측 기체확산층 쪽으로 랜드 영역이 맞닿도록 적층되는 양극측 제1 분리판;
    상기 양극측 제1 분리판과 대칭되도록 적층되는 양극측 제2 분리판;
    상기 막전극 접합체를 기준으로 상기 양극측 제1 분리판과 대칭되도록 적층되는 음극측 제1 분리판;
    상기 음극측 제1 분리판과 대칭되도록 적층되는 음극측 제2 분리판;을 포함하고,
    상기 양극측 제1 분리판의 랜드 영역에는 다수 개의 관통홀이 형성되어, 상기 막전극 접합체에서 상기 양극측 제1 분리판의 랜드 영역과 접촉되는 부분에도 반응기체인 공기가 공급되며,
    상기 양극측 제1 분리판과 상기 양극측 제2 분리판 사이에는 양극측 박판이 배치되고,
    상기 양극측 제2 분리판과 상기 양극측 박판 사이의 공간에는 냉각수가 공급되는 것
    을 특징으로 하는 연료전지 스택.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 양극측 제1 분리판의 랜드 영역과 상기 양극측 박판 사이의 공간에는 공기가 공급되는 것을 특징으로 하는 연료전지 스택.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 양극측 제1 분리판과 상기 막전극 접합체 사이의 공간에는 공기가 공급되는 것을 특징으로 하는 연료전지 스택.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 양극측 제1 분리판, 상기 양극측 제2 분리판, 상기 음극측 제1 분리판 및 상기 음극측 제2 분리판은 요철 구조로 형성된 것으로, 상기 막전극 접합체의 상기 양극측 기체확산층에 접촉되는 랜드 영역과 상기 랜드 영역 사이에 형성된 유로로 이루어지며,
    상기 랜드 영역에는 상기 랜드 영역의 상면과 하면을 관통하는 관통홀이 형성되고,
    상기 막전극 접합체에서 상기 랜드 영역과 접촉되는 부분에 반응기체인 공기가 공급되는 것을 특징으로 하는 연료전지 스택.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 양극측 제1 분리판, 상기 양극측 제2 분리판, 상기 음극측 제1 분리판 및 상기 음극측 제2 분리판은 상기 양극측 기체확산층과 접촉되는 위치에만 적층되는 것을 특징으로 하는 연료전지 스택.



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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20200020519A (ko) * 2018-08-17 2020-02-26 현대자동차주식회사 연료전지 스택
KR20210141876A (ko) * 2020-05-14 2021-11-23 국방과학연구소 연료전지 다공 분리판의 관통홀 크기 결정방법 및 그에의한 연료전지 다공 분리판
US11870108B2 (en) 2020-10-07 2024-01-09 Hyundai Motor Company Fuel cell

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20200020519A (ko) * 2018-08-17 2020-02-26 현대자동차주식회사 연료전지 스택
KR102540924B1 (ko) 2018-08-17 2023-06-07 현대자동차주식회사 연료전지 스택
KR20210141876A (ko) * 2020-05-14 2021-11-23 국방과학연구소 연료전지 다공 분리판의 관통홀 크기 결정방법 및 그에의한 연료전지 다공 분리판
KR102357410B1 (ko) * 2020-05-14 2022-01-28 국방과학연구소 연료전지 다공 분리판의 관통홀 크기 결정방법 및 그에의한 연료전지 다공 분리판
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