KR101731076B1 - Separator for solid oxide fuel cell and solid oxide fuel cell comprising the same - Google Patents

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KR101731076B1 KR1020160012811A KR20160012811A KR101731076B1 KR 101731076 B1 KR101731076 B1 KR 101731076B1 KR 1020160012811 A KR1020160012811 A KR 1020160012811A KR 20160012811 A KR20160012811 A KR 20160012811A KR 101731076 B1 KR101731076 B1 KR 101731076B1
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김민영
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Abstract

The present invention relates to a separator for a solid oxide fuel cell, which comprises: a lower substrate which includes a first hydrogen flow part on the top surface thereof; a separation substrate which is located on the lower substrate, which includes a first oxygen flow part on the bottom surface thereof, and which includes a second hydrogen flow part on the top surface thereof; and an upper substrate which is located on the separation substrate thereof, and which includes a second oxygen flow part on the bottom surface thereof; wherein the first hydrogen flow part and the second hydrogen flow part communicate with each other, and the first oxygen flow part and the second oxygen flow part communicate with each other. Accordingly, provided is the separator for a solid oxide fuel cell, in which both the oxygen and hydrogen flow passages are included in the single separation plate, and thus a volume can be minimized, a structure can be simplified, and the oxygen or hydrogen flow passages communicate with each other in the stacked separation plate, thereby improving the efficiency of use of oxygen and hydrogen. Also provided is a solid oxide fuel cell which can improve energy conversion efficiency via the separator.

Description

고체전해질 연료전지용 분리판 및 그를 포함하는 고체전해질 연료전지{SEPARATOR FOR SOLID OXIDE FUEL CELL AND SOLID OXIDE FUEL CELL COMPRISING THE SAME}Technical Field [0001] The present invention relates to a separator for a solid electrolyte fuel cell and a solid electrolyte fuel cell including the separator,

본 발명은 고체전해질 연료전지 분리판 및 그를 포함하는 고체전해질 연료전지에 관한 것으로, 보다 상세하게는 적층된 분리판에 산소기체와 수소기체가 연속적으로 흐를 수 있는 유로를 형성함으로써 연료 및 공기의 사용효율을 높이고, 이와 같은 분리판을 고체전해질 연료전지에 적용하여 에너지 변환 효율을 향상시킬 수 있는 고체전해질 연료전지 분리판 및 그를 포함하는 고체전해질 연료전지에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a solid electrolyte fuel cell separator and a solid electrolyte fuel cell including the same. More particularly, the present invention relates to a solid electrolyte fuel cell comprising a separator plate having a flow path for continuous flow of oxygen gas and hydrogen gas, To a solid electrolyte fuel cell separator capable of improving efficiency and energy conversion efficiency by applying such a separator to a solid electrolyte fuel cell, and a solid electrolyte fuel cell including the separator.

연료전지란 연료인 수소의 화학에너지가 전기에너지로 직접 변환되어 직류 전류를 생산하는 전지로 정의되며, 종래의 전지와는 다르게 외부에서 연료와 공기를 공급하여 연속적으로 전기를 생산할 수 있다.A fuel cell is defined as a battery in which the chemical energy of hydrogen, which is a fuel, is directly converted into electrical energy to produce a direct current. Unlike conventional batteries, electricity can be produced continuously by supplying fuel and air from the outside.

이러한 연료전지의 기본 개념은 수소와 산소의 반응에 의하여 생성되는 전자의 이용으로 설명할 수 있다. 수소는 연료극(anode)를 통과하고 산소 또는 공기는 공기극(cathode)를 통과하는 과정에서 수소는 전기 화학적으로 산소와 반응하여 물을 생성하면서 전류를 발생시킨다. 전자가 전해질을 통과하면서 직류 전력이 발생하며 열도 부수적으로 생산될 수 있다.The basic concept of this fuel cell can be explained by the use of electrons generated by the reaction of hydrogen and oxygen. In the course of hydrogen passing through the anode and oxygen or air passing through the cathode, hydrogen electrochemically reacts with oxygen to generate water to generate electric current. As the electrons pass through the electrolyte, DC power is generated and the heat can be produced incidentally.

연료전지의 연료인 수소는 순수 수소를 이용하거나, 메탄이나 에탄올 같은 탄화수소를 이용하여 개질 과정을 통해 생산된 수소를 이용하며, 순수한 산소는 연료전지의 효율을 높일 수 있지만 산소 저장에 따른 비용과 무게가 증가하는 문제가 있어 공기를 사용할 수도 있다.Hydrogen as a fuel for fuel cells uses pure hydrogen or hydrogen produced through a reforming process using hydrocarbons such as methane and ethanol. Pure oxygen can increase the efficiency of a fuel cell, but the cost and weight There is a problem that air can be used.

일반적인 고체전해질 연료전지에 대해 개략적으로 살펴보면, 양측에 연료극과 공기극이 위치되고 이들 사이에 고체 전해질이 마련되며 이들 연료극과 공기극으로 각각 공급된 수소와 산소에 의한 전기화학반응을 통해 전기를 생성시키는 스택과, 이 스택의 연료극으로 수소를 공급하기 위해 연료가스를 수소로 전환시키는 개질기와, 이 개질기로 개질공기를 공급하는 동시에 상기 스택의 공기극으로 가열공기를 공급하기 위한 연소기 및 상기 개질기로 스팀을 공급하기 위한 스팀발생기 등을 포함하여 구성된다.Generally, a solid electrolyte fuel cell has a structure in which a fuel electrode and an air electrode are disposed on both sides, a solid electrolyte is provided therebetween, and a stack for generating electricity through an electrochemical reaction between hydrogen and oxygen, A reformer for converting the fuel gas into hydrogen to supply hydrogen to the fuel electrode of the stack, a combustor for supplying the reformed air to the air electrode of the stack and supplying the heated air to the air electrode of the stack, And a steam generator for generating steam.

종래의 고체전해질 연료전지로서 종래 기술로서 수소(연료)와 산소(공기)가 유동하는 유로가 포함된 연료전지용 분리판 및 고체전해질 셀을 포함하는 연료전지의 적층 구조와 관련된 기술이 알려져 있다. BACKGROUND ART [0002] As a conventional solid electrolyte fuel cell, a technique related to a lamination structure of a fuel cell including a separator for a fuel cell and a solid electrolyte cell including a flow path through which hydrogen (fuel) and oxygen (air) flow is known is known.

그러나 이와 같은 적층 구조를 갖는 고체전해질 연료전지는 각각의 분리판에 수소와 산소가 공급되고 배출되어 산소와 수소의 이용효율이 저하되는 문제점이 있었다. 또한, 하나의 분리판에 수소 또는 산소 중 어느 하나의 유로만 형성되어 있어 적층시 부피가 지나치게 커지거나 구조가 복잡해지는 문제점이 있었다.However, in the solid electrolyte fuel cell having such a laminated structure, there is a problem that hydrogen and oxygen are supplied to and discharged from each separator plate, and the utilization efficiency of oxygen and hydrogen is lowered. In addition, since only one of hydrogen and oxygen is formed in one separator, there is a problem that the volume becomes too large or the structure becomes complicated during lamination.

본 발명의 목적은 상기 문제점을 해결하기 위한 것으로, 하나의 분리판에 산소와 수소의 유로를 함께 포함시켜 부피를 최소화하고 구조를 단순화할 뿐 아니라, 적층된 분리판에서 산소 또는 수소의 유로가 연통되어 산소 및 수소의 사용효율을 향상시킬 수 있는 고체전해질 연료전지용 분리판을 제공하는 데 있다.It is an object of the present invention to solve the above-described problems, and it is an object of the present invention to solve the above-mentioned problems, and to provide an oxygen- and hydrogen- Which is capable of improving the efficiency of use of oxygen and hydrogen, and a separator for a solid electrolyte fuel cell.

또한, 본 발명의 다른 하나의 목적은 복수의 분리판을 연속으로 적층하여 부피와 무게를 낮추고 연료전지의 제조비용을 절감하는 데 있다.Another object of the present invention is to reduce the volume and weight of a plurality of separators by continuously stacking them, and to reduce the manufacturing cost of the fuel cell.

또한, 본 발명의 다른 또 하나의 목적은 이와 같은 분리판을 포함하는 고체전해질 연료전지를 제조하여 에너지 변환 효율을 향상시키는 데 있다.Still another object of the present invention is to improve the energy conversion efficiency by manufacturing the solid electrolyte fuel cell including the separator.

본 발명의 일 측면에 따르면, 상단면에 제1 수소유동부를 포함하는 하부 기판; 상기 하부 기판과 마주하여 위치하고, 하단면에 제1 산소유동부를 포함하고, 상단면에 제2 수소유동부를 포함하는 분리 기판; 및 상기 분리 기판과 마주하여 위치하고, 하단면에 제2 산소 유동부를 포함하는 상부 기판;을 포함하고, 상기 제1 수소유동부와 제2 수소유동부는 서로 연통되고, 상기 제1 산소유동부와 제2 산소유동부는 서로 연통되는, 고체전해질 연료전지용 분리판이 제공된다.According to an aspect of the present invention, there is provided a plasma display panel comprising: a lower substrate including a first water- A separation substrate located opposite the lower substrate, the separation substrate including a first oxygen flow portion at a lower end surface and a second water occupant portion at an upper end surface; And an upper substrate positioned opposite the separation substrate and including a second oxygen flow portion at a lower end surface thereof, wherein the first water holding section and the second water holding section are in communication with each other, And the second oxygen flow portion are in communication with each other.

상기 분리 기판은 단수의 분리 기판이거나, 또는 복수로 적층된 분리 기판 적층체일 수 있다.The separation substrate may be a single separation substrate, or a plurality of separation substrate stacks.

상기 분리 기판 적층체에 포함되는 복수의 분리 기판들은 상기 분리 기판들의 하단면들에 각각 포함된 복수의 제1 산소유동부들이 적층된 순서에 따라 차례로 연통되고, 상기 분리 기판들의 상단면들에 각각 포함된 복수의 제2 수소유동부들이 적층된 순서에 따라 차례로 연통된 것일 수 있다.Wherein the plurality of separation substrates included in the separation substrate laminate are sequentially connected in the order of stacking the plurality of first oxygen flow portions respectively included in the lower end surfaces of the separation substrates, And a plurality of the second plurality of contained water containing portions may be in turn communicated with each other in the laminated order.

상기 하부 기판이, 외부로부터 수소기체를 유입시켜 상기 제1 수소유동부로 공급하는 제1 수소유입구; 및 상기 제1 수소유동부를 통과하고 잔존하는 수소기체를 외부로 유출시키는 제1 수소유출구;를 포함할 수 있다.The lower substrate includes a first hydrogen inlet for introducing hydrogen gas from the outside and supplying the hydrogen gas to the first water holding section; And a first hydrogen outlet through which the hydrogen gas passing through the first water-holding section and flowing out is discharged to the outside.

상기 분리 기판이, 외부로부터 수소기체를 유입시켜 상기 제2 수소유동부로 공급하는 제2 수소유입구; 및 상기 제2 수소유동부를 통과하고 잔존하는 수소기체를 외부로 유출시키는 제2 수소유출구;를 포함하고, 상기 제2 수소유입구는 상기 하부 기판의 제1 수소유출구와 연통되어 상기 하부 기판에서 상기 분리 기판으로 수소기체가 연속적으로 흐르도록 할 수 있다.A second hydrogen inlet through which the separation substrate flows hydrogen gas from the outside and supplies the hydrogen gas to the second water holding section; And a second hydrogen outlet through which the hydrogen gas passing through the second water holding section flows and flows out to the outside, the second hydrogen inlet being in communication with the first hydrogen outlet of the lower substrate, So that hydrogen gas can flow continuously to the separation substrate.

상기 분리 기판이, 외부로부터 산소기체를 유입시켜 상기 제1 산소유동부로 공급하는 제1 산소유입구; 및 상기 제1 산소유동부를 통과하고 잔존하는 산소기체를 외부로 유출시키는 제1 산소유출구;를 포함하고, 상기 제1 산소유출구는 상기 상부 기판의 제2 산소유입구와 연통되어 상기 분리 기판에서 상기 상부 기판으로 산소기체가 연속적으로 흐르도록 할 수 있다.Wherein the separation substrate comprises: a first oxygen inlet for introducing oxygen gas from the outside into the first oxygen flow unit; And a first oxygen outlet which passes through the first oxygen flow portion and discharges the remaining oxygen gas to the outside, the first oxygen outlet communicates with the second oxygen inlet of the upper substrate, So that oxygen gas can flow continuously to the substrate.

상기 상부 기판이, 외부로부터 산소기체를 유입시켜 상기 제2 산소유동부로 공급하는 제2 산소유입구; 및 상기 제2 산소유동부를 통과하고 잔존하는 산소기체를 외부로 유출시키는 제2 산소유출구;를 포함할 수 있다.Wherein the upper substrate comprises a second oxygen inlet for introducing oxygen gas from the outside and supplying the oxygen gas to the second oxygen flow portion; And a second oxygen outlet for passing the remaining oxygen gas through the second oxygen flow portion to the outside.

상기 제1 수소유동부 및 제2 수소유동부 중에서 선택된 1종 이상이 수소기체가 유동하는 복수의 유로 구조를 포함할 수 있다.And at least one selected from the first water-holding section and the second water-holding section may include a plurality of flow paths through which hydrogen gas flows.

제1 산소유동부 및 제2 산소유동부 중에서 선택된 1종 이상이 산소기체가 유동하는 복수의 유로 구조를 포함할 수 있다.At least one selected from the first acid-rich oily section and the second acid-rich oily section may comprise a plurality of flow path structures through which oxygen gas flows.

상기 복수의 유로 구조가 복수의 요철 구조에 의해 형성될 수 있다.The plurality of flow path structures may be formed by a plurality of concavo-convex structures.

상기 복수의 분리 기판들에 포함된 각각의 분리 기판이 상기 분리 기판과 동일한 구조를 가질 수 있다.Each of the separation substrates included in the plurality of separation substrates may have the same structure as the separation substrate.

상기 복수의 분리 기판들 중 어느 하나의 분리 기판은, 수소유출구가 상기 어느 하나의 분리 기판 상측에 위치하는 다른 하나의 분리 기판의 수소유입구와 연통되고, 수소유입구가 상기 어느 하나의 분리 기판 하측에 위치하는 다른 하나의 분리 기판의 수소유출구와 연통됨으로써 수소기체가 상기 분리 기판 적층체에 포함된 하부 분리 기판에서 상부 분리 기판으로 연속하여 흐르는 유로를 형성할 수 있다.Wherein one of the plurality of separation substrates has a hydrogen outlet communicated with a hydrogen inlet port of another one of the separation substrates disposed on the one of the separation substrates, And the hydrogen outlet communicates with the hydrogen outlet of the other separating substrate. Thus, a flow path in which the hydrogen gas flows continuously from the lower separating substrate included in the separating substrate laminate to the upper separating substrate can be formed.

상기 복수의 분리 기판들 중 어느 하나의 분리 기판은, 산소유출구가 상기 어느 하나의 분리 기판 상측에 위치하는 다른 하나의 분리 기판의 산소유입구와 연통되고, 산소유입구가 상기 어느 하나의 분리 기판 하측에 위치하는 다른 하나의 분리 기판의 산소유출구와 연통됨으로써 산소기체가 상기 분리 기판 적층체에 포함된 하부 분리 기판에서 상부 분리 기판으로 연속하여 흐르는 유로를 형성할 수 있다.Wherein one of the plurality of separation substrates has an oxygen outflow port communicating with an oxygen inlet port of another separation substrate located above one of the separation substrates and an oxygen inlet port communicating with the other one of the separation substrates And the oxygen outlet communicates with the oxygen outlet of the other one of the plurality of separation substrates, and the oxygen gas flows continuously from the lower separation substrate included in the separation substrate laminate to the upper separation substrate.

상기 제1 수소유동부, 및 제2 수소유동부 중에서 선택된 1종 이상은 기판에서 단차를 이루어 오목부를 형성할 수 있다.At least one selected from the first water-holding section and the second water-holding section may be stepped on the substrate to form a recess.

본 발명의 다른 하나의 측면에 따르면, 고체전해질 연료전지용 분리판 및 셀을 포함하는 고체전해질 연료전지에 있어서, 상기 고체전해질 연료전지용 분리판은, 상단면에 제1 수소유동부를 포함하는 하부 기판; 상기 하부 기판의 상단면과 마주하여 위치하고, 하단면에 제1 산소유동부를 포함하고, 상단면에 제2 수소유동부를 포함하는 분리 기판; 및 상기 분리 기판의 상단면과 마주하여 위치하고, 하단면에 제2 산소 유동부를 포함하는 상부 기판;을 포함하고, 상기 셀은, 상기 하부 기판과 분리 기판 사이에 개재되는 제1 셀; 및 상기 분리 기판과 상기 상부 기판 사이에 개재되는 제2 셀:을 포함하고, 상기 제1 수소유동부와 제2 수소유동부는 서로 연통되고, 상기 제1 산소유동부와 제2 산소유동부는 서로 연통되는 것인, 고체전해질 연료전지가 제공된다.According to another aspect of the present invention, there is provided a solid electrolyte fuel cell comprising a separator plate for a solid electrolyte fuel cell and a cell, wherein the separator plate for the solid electrolyte fuel cell comprises a lower plate having a first water- ; A separation substrate located opposite the upper surface of the lower substrate, the separation substrate including a first oxygen flow portion at a lower end surface and a second water occupant portion at an upper surface; And an upper substrate facing the upper surface of the separation substrate and including a second oxygen flow portion on a lower surface thereof, the cell comprising: a first cell interposed between the lower substrate and the separation substrate; And a second cell interposed between the separating substrate and the upper substrate, wherein the first and second oxygen-rich portions communicate with each other, and the first oxygen-containing portion and the second oxygen- The solid electrolyte fuel cell comprising:

상기 분리 기판이 단수의 분리 기판이거나, 또는 복수로 적층된 분리 기판 적층체일 수 있다.The separating substrate may be a single separating substrate or a plurality of separated substrate stacks.

상기 분리 기판 적층체에 포함되는 복수의 분리 기판들은 상기 분리 기판들의 하단면들에 포함된 복수의 산소유동부들이 적층된 순서에 따라 차례로 연통되고, 상기 분리 기판들의 상단면들에 포함된 복수의 수소유동부들이 적층된 순서에 따라 차례로 연통된 것일 수 있다.Wherein the plurality of separation substrates included in the separation substrate laminate are in turn communicated with each other in order of stacking the plurality of oxygen flow portions included in the lower end surfaces of the separation substrates, It may be that the water-handed easterns are in turn connected in order of stacking.

상기 분리 기판이, 외부로부터 수소기체를 유입시켜 상기 수소유동부로 공급하는 제2 수소유입구; 및 상기 제2 수소유동부를 통과하고 잔존하는 수소기체를 외부로 유출시키는 제2 수소유출구;를 포함하고, 상기 제2 수소유입구는 상기 하부 기판의 제1 수소유출구와 연통되어 상기 하부 기판에서 상기 분리 기판으로 수소기체가 연속적으로 흐르도록 할 수 있다.A second hydrogen inlet through which the separation substrate flows hydrogen gas from the outside and supplies the hydrogen gas to the hydrogen- And a second hydrogen outlet through which the hydrogen gas passing through the second water holding section flows and flows out to the outside, the second hydrogen inlet being in communication with the first hydrogen outlet of the lower substrate, So that hydrogen gas can flow continuously to the separation substrate.

상기 분리 기판이, 외부로부터 산소기체를 유입시켜 상기 제2 산소유동부로 공급하는 제2 산소유입구; 및 상기 제2 산소유동부를 통과하고 잔존하는 산소기체를 외부로 유출시키는 제2 산소유출구;를 포함하고, 상기 제2 산소유출구는 상기 상부 기판의 제2 산소유입구와 연통되어 상기 분리 기판에서 상기 상부 기판으로 산소기체가 연속적으로 흐르도록 할 수 있다.A second oxygen inlet for introducing oxygen gas from the outside into the second oxygen flow unit; And a second oxygen outlet for passing the remaining oxygen gas through the second oxygen flow portion to the outside, the second oxygen outlet being in communication with the second oxygen inlet of the upper substrate, So that oxygen gas can flow continuously to the substrate.

상기 고체전해질 연료전지가 고체산화물 연료전지(SOFC, Solid oxide fuel cells) 또는 고분자전해질연료전지(PEFC, Polymer Electrolyte Fuel Cell)일 수 있다.The solid electrolyte fuel cell may be a solid oxide fuel cell (SOFC) or a polymer electrolyte fuel cell (PEFC).

본 발명의 고체전해질 연료전지용 분리판은 하나의 분리판에 산소와 수소의 유로를 함께 포함시켜 부피를 최소화하고 구조를 단순화할 뿐 아니라, 적층된 분리판에서 산소 또는 수소의 유로가 연통되어 산소 및 수소의 사용효율을 향상시키는 효과가 있다.The separator for a solid electrolyte fuel cell according to the present invention can minimize the volume and simplify the structure by including oxygen and hydrogen flow paths in one separator plate, There is an effect of improving the use efficiency of hydrogen.

또한, 복수의 분리판을 연속으로 적층하여 부피와 무게를 낮추고 연료전지의 제조비용을 절감할 수 있다.In addition, a plurality of separators can be continuously stacked to reduce the volume and weight, and the manufacturing cost of the fuel cell can be reduced.

또한, 이와 같은 고체전해질 연료전지용 분리판을 고체전해질 연료전지에 적용하여 에너지 변환 효율을 향상시키는 효과가 있다.Further, the separation plate for a solid electrolyte fuel cell is applied to a solid electrolyte fuel cell to improve energy conversion efficiency.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 고체전해질 연료전지용 분리판을 측면에서 투시하여 본 도면이다.
도 2는 도 1의 고체전해질 연료전지용 분리판의 A 방향에서 바라본 측면도이다.
도 3은 본 발명의 고체전해질 연료전지용 분리판에 포함되는 하부기판의 상면도이다.
도 4는 본 발명의 고체전해질 연료전지용 분리판에 포함되는 분리기판의 하면도이다.
도 5는 본 발명의 고체전해질 연료전지용 분리판에 포함되는 분리기판의 상면도이다.
도 6은 본 발명의 고체전해질 연료전지용 분리판에 포함되는 상부기판의 하면도이다.
도 7은 본 발명의 고체전해질 연료전지의 구성요소들이 분리된 측단면도이다.1 is a side view of a separator for a solid electrolyte fuel cell according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a side view of the separator for the solid electrolyte fuel cell of FIG. 1 viewed from direction A. FIG.
3 is a top view of a lower substrate included in a separator for a solid electrolyte fuel cell of the present invention.
4 is a bottom view of a separation substrate included in a separation plate for a solid electrolyte fuel cell according to the present invention.
5 is a top view of a separation substrate included in a separation plate for a solid electrolyte fuel cell according to the present invention.
6 is a bottom view of an upper substrate included in a separator for a solid electrolyte fuel cell of the present invention.
7 is a cross-sectional side view showing components of a solid electrolyte fuel cell according to the present invention.

이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하도록 한다. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art can easily carry out the present invention.

그러나, 이하의 설명은 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.However, the following description does not limit the present invention to specific embodiments. In the following description of the present invention, detailed description of related arts will be omitted if it is determined that the gist of the present invention may be blurred .

본원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terminology used herein is for the purpose of describing particular embodiments only and is not intended to be limiting of the invention. The singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. In the present application, the terms "comprises ", or" having ", and the like, specify that the presence of stated features, integers, steps, operations, elements, or combinations thereof, But do not preclude the presence or addition of one or more other features, integers, steps, operations, elements, or combinations thereof.

또한, 이하에서 사용될 제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다Furthermore, terms including an ordinal number such as first, second, etc. to be used below can be used to describe various elements, but the constituent elements are not limited by the terms. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another. For example, without departing from the scope of the present invention, a first component may be referred to as a second component, and similarly, a second component may also be referred to as a first component

또한, 어떤 구성요소가 다른 구성요소 상에 "형성되어" 있다거나 "적층되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소의 표면 상의 전면 또는 일면에 직접 부착되어 형성되어 있거나 적층되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 더 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.Also, when an element is referred to as being "formed" or "laminated" on another element, it may be directly attached or laminated to the front surface or one surface of the other element, It will be appreciated that other components may be present in the < / RTI >

본 발명의 일 실시예에 따른 고체전해질 연료전지용 도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 고체전해질 연료전지용 분리판이 분리된 모습을 측면에서 투시하여 본 도면이고, 도 2는 도 1의 고체전해질 연료전지용 분리판을 A 방향에서 바라본 측면도이다.FIG. 1 is a side view of a separator for a solid electrolyte fuel cell according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a cross-sectional view of the solid electrolyte fuel cell of FIG. 1, Side view of the separator for a battery viewed from the direction A. Fig.

본 발명의 고체전해질 연료전지용 분리판에 포함되는 하부 기판의 상면도를 도 3에 나타내었고, 분리기판의 하면도 및 상면도를 도 4 및 도 5에 각각 나타내었으며, 상부 기판의 하면도를 도 6에 나타내었다.FIG. 3 is a top view of a lower substrate included in a separation plate for a solid electrolyte fuel cell according to the present invention, and FIGS. 4 and 5 are a bottom view and a top view of the separation substrate, 6.

이하, 도 1 내지 6을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 고체전해질 연료전지용 분리판의 구조에 대해 설명하도록 한다.Hereinafter, a structure of a separator for a solid electrolyte fuel cell according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 6. FIG.

본 발명의 고체전해질 연료전지용 분리판은 하부 기판(100), 분리 기판(200), 및 상부 기판(300)이 순차적으로 적층될 수 있다.In the separator for a solid electrolyte fuel cell of the present invention, the lower substrate 100, the separate substrate 200, and the upper substrate 300 may be sequentially stacked.

아래 설명에서 산소유입구(250, 350), 산소유동부(220, 320), 및 산소유출구(260, 360)는 산소가 출입하거나 이동하는 경로일 수 있고, 또는 산소가 포함된 공기가 출입하거나 이동하는 경로일 수 있다. 또한 아래 설명에서 공기극은 산소와 접하거나 또는 산소가 포함된 공기와 접하는 극으로서 산소극으로 이해될 수도 있다.In the following description, the oxygen inlets 250 and 350, the oxygen-enriched islands 220 and 320, and the oxygen outlets 260 and 360 may be paths through which oxygen enters or leaves, Lt; / RTI > Also, in the following explanation, the air electrode may be understood as an electrode which is in contact with oxygen or in contact with air containing oxygen.

하부 기판(100)은 상단면에 제1 수소유동부(110)를 포함한다.The lower substrate 100 includes a first water-holding portion 110 on a top surface thereof.

분리 기판(200)은 하부 기판(100) 상에 위치하고, 하단면에 제1 산소유동부(220)를 포함하고, 상단면에 제2 수소유동부(210)를 포함한다.The separation substrate 200 is positioned on the lower substrate 100 and includes a first acid-rich portion 220 on the lower surface and a second water-rich portion 210 on the upper surface.

상부 기판(300)은 분리 기판(200) 상에 위치하고, 하단면에 제2 산소 유동부(320)를 포함한다.The upper substrate 300 is positioned on the separation substrate 200 and includes a second oxygen flow portion 320 on the lower surface thereof.

하부 기판(100)의 상단면의 제1 수소유동부(110)는 단차가 형성되어 오목부가 이루어지고, 오목부에 고체전해질을 포함하는 제1 셀을 개재시켜 제1 셀의 연료극(410)과 제1 수소유동부(110)를 접촉시키고, 제1 셀의 공기극(420)과 제1 산소유동부(220)를 접촉시킬 수 있다. 이에 따라, 하부기판(100)과 분리 기판(200)은 간극 없이 결합될 수 있다.The first water containing portion 110 on the upper surface of the lower substrate 100 has a stepped portion formed therein and a concave portion is formed on the upper surface of the lower substrate 100 through the first cell including the solid electrolyte, It is possible to bring the first water containing portion 110 into contact and bring the first air electrode 420 and the first acid containing portion 220 into contact with each other. Accordingly, the lower substrate 100 and the separation substrate 200 can be coupled without gaps.

분리 기판(200)의 상단면의 제2 수소유동부(210)는 단차가 형성되어 오목부가 이루어지고, 오목부에 고체전해질을 포함하는 제2 셀을 개재시켜 제2 셀의 연료극(410')과 제2 수소유동부(210)를 접촉시키고, 제2 셀의 공기극(420')과 제2 산소유동부(320)를 접촉시킬 수 있다. 이에 따라 상부 기판(300)과 분리 기판(200)은 간극 없이 결합될 수 있다.The second water containing portion 210 of the upper surface of the separating substrate 200 has a stepped portion formed therein and a concave portion is formed on the upper surface of the separating substrate 200 by interposing a second cell including a solid electrolyte in the concave portion. May contact the second water-containing portion 210 and the air electrode 420 'of the second cell may be in contact with the second acid-storing portion 320. Accordingly, the upper substrate 300 and the separation substrate 200 can be coupled without a gap.

제1 수소유동부(110)와 제2 수소유동부(210)는 서로 연통되어 제1 수소유동부(110)를 통과하고 잔존하는 수소기체가 제2 수소유동부(210)로 연속적으로 흐를 수 있다.The first and second water-holding sections 110 and 210 communicate with each other and pass through the first water-holding section 110 and the remaining hydrogen gas can continuously flow to the second water-holding section 210 have.

또한, 제1 산소유동부(220)와 제2 산소유동부(320)는 서로 연통되어 제1 산소유동부(220)를 통과하고 잔존하는 산소기체가 제2 산소유동부(320)로 연속적으로 흐를 수 있다.In addition, the first acid-rich portion 220 and the second acid-rich portion 320 communicate with each other and pass through the first acid-rich portion 220 and the remaining oxygen gas flows continuously into the second acid- Can flow.

하부 기판(100)은 외부로부터 수소기체를 유입시켜 제1 수소유동부(110)로 공급하는 제1 수소유입구(130) 및, 제1 수소유동부(110)를 통과하고 잔존하는 수소기체를 외부로 유출시키는 제1 수소유출구(140)를 포함할 수 있다. 다시 말해, 외부로부터 공급되는 수소기체는 제1 수소유동부(100)를 통해 공급되어 제1 수소유동부(110)을 통과하고 잔존하는 수소기체는 제1 수소유출구(140)을 통해 외부로 배출될 수 있다.The lower substrate 100 includes a first hydrogen inlet 130 for introducing hydrogen gas from the outside to the first water containing portion 110 and a second hydrogen inlet 130 for passing the remaining hydrogen gas through the first water containing portion 110 to the outside And a first hydrogen outlet 140 through which the hydrogen is discharged. In other words, the hydrogen gas supplied from the outside is supplied through the first water holding section 100 and passes through the first water holding section 110, and the remaining hydrogen gas is discharged to the outside through the first hydrogen outlet 140 .

분리 기판(200)은 외부로부터 수소기체를 유입시켜 제2 수소유동부(210)로 공급하는 제2 수소유입구(230), 및 제2 수소유동부(210)를 통과하고 잔존하는 수소기체를 외부로 유출시키는 제2 수소유출구(240)를 포함할 수 있다. 이때, 제2 수소유입구(230)는 하부 기판(100)의 제1 수소유출구(140)와 연통되어 하부 기판(100)에서 분리 기판(200)으로 수소기체가 연속적으로 흐르도록 할 수 있다.The separation substrate 200 includes a second hydrogen inlet 230 for introducing hydrogen gas from the outside to the second water containing portion 210 and a second hydrogen inlet 230 for passing the remaining hydrogen gas through the second water containing portion 210, And a second hydrogen outlet 240 through which the hydrogen is discharged. At this time, the second hydrogen inlet 230 may communicate with the first hydrogen outlet 140 of the lower substrate 100 to allow the hydrogen gas to flow continuously from the lower substrate 100 to the separation substrate 200.

한편, 분리 기판(200)은 외부로부터 산소기체를 유입시켜 제1 산소유동부(220)로 공급하는 제1 산소유입구(250), 및 제1 산소유동부(220)를 통과하고 잔존하는 산소기체를 외부로 유출시키는 제1 산소유출구(260)를 포함할 수 있다. 이때, 제1 산소유출구(260)는 상부 기판(300)의 제2 산소유입구(350)와 연통되어 분리 기판(200)에서 상부 기판(300)으로 산소기체가 연속적으로 흐르도록 할 수 있다.The separation substrate 200 includes a first oxygen inlet 250 for introducing oxygen gas from the outside and supplying the oxygen to the first oxygen storage unit 220 and a second oxygen inlet 250 for passing oxygen gas remaining through the first oxygen storage unit 220, And a first oxygen outlet 260 for discharging oxygen to the outside. At this time, the first oxygen outlet 260 may communicate with the second oxygen inlet 350 of the upper substrate 300 to continuously flow the oxygen gas from the separation substrate 200 to the upper substrate 300.

상기 상부 기판이, 외부로부터 산소기체를 유입시켜 상기 제2 산소유동부로 공급하는 제2 산소유입구; 및 상기 제2 산소유동부를 통과하고 잔존하는 산소기체를 외부로 유출시키는 제2 산소유출구;를 포함할 수 있다.Wherein the upper substrate comprises a second oxygen inlet for introducing oxygen gas from the outside and supplying the oxygen gas to the second oxygen flow portion; And a second oxygen outlet for passing the remaining oxygen gas through the second oxygen flow portion to the outside.

이때, 제1 수소유입구(130) 및 제1 수소유출구(140)는 하부 기판(100)의 내부에 형성되어 외부와 제1 수소유동부(110)를 연통시키는 홀을 형성할 수 있다.At this time, the first hydrogen inlet 130 and the first hydrogen outlet 140 may be formed in the lower substrate 100 to form a hole for communicating the first and the first water containing portions 110 with each other.

또한, 제2 수소유입구(230) 및 제2 수소유출구(240)는 분리 기판(200)의 내부에 형성되어 외부와 제2 수소유동부(210)를 연통시키는 홀을 형성할 수 있다.The second hydrogen inlet 230 and the second hydrogen outlet 240 may be formed in the separating substrate 200 to form a hole for communicating the outside with the second water containing portion 210.

또한, 제1 산소유입구(250) 및 제1 산소유출구(260)는 분리 기판(200)의 내부에 형성되어 외부와 제1 산소유동부(220)를 연통시키는 홀을 형성할 수 있다.The first oxygen inlet 250 and the first oxygen outlet 260 may be formed in the interior of the separation substrate 200 to form a hole for communicating the first and the first acid-rich portion 220 with each other.

또한, 제2 산소유입구(350) 및 제2 산소유출구(360)은 상부 기판(300)의 내부에 형성되어 외부와 제2 산소유동부(320)를 연통시키는 홀을 형성할 수 있다.The second oxygen inlet 350 and the second oxygen outlet 360 may be formed in the upper substrate 300 to form a hole for communicating the outside and the second acid-rich portion 320 with each other.

제1 수소유동부(110) 및 제2 수소유동부(210)는 수소기체가 유동하며 고체전해질을 포함하는 셀과 접촉할 수 있도록 복수의 유로 구조를 포함하여 고체전해질을 포함하는 셀과의 접촉면적을 크게 하는 것이 바람직하다.The first and second water-holding sections (110, 210) include a plurality of flow path structures for allowing the hydrogen gas to flow and contact the cell including the solid electrolyte, so that contact with the cell including the solid electrolyte It is preferable to increase the area.

이와 마찬가지로, 제1 산소유동부(220) 및 제2 산소유동부(320)는 산소기체가 유동하며 고체전해질을 포함하는 셀과 접촉할 수 있도록 복수의 유로 구조를 포함하여 고체전해질을 포함하는 셀의 접촉면적을 크게 하는 것이 바람직하다.Likewise, the first acid-rich oven 220 and the second acid-rich oven 320 may include a plurality of flow channels to allow the oxygen gas to flow and contact the cell containing the solid electrolyte, It is preferable to increase the contact area of the contact portion.

상기 복수의 유로 구조는 복수의 요철 구조에 의해 형성될 수 있으나, 본 발명의 범위가 여기에 한정되지 않으며 복수의 유로를 포함하는 구조이면서 수소기체 또는 산소기체가 고체전해질과 접촉할 수 있는 구조라면 모두 가능하다.The plurality of flow path structures may be formed by a plurality of concavo-convex structures. However, if the structure of the present invention is not limited thereto and the structure including the plurality of flow paths and the hydrogen gas or the oxygen gas can be in contact with the solid electrolyte Everything is possible.

상기 분리 기판(200)은 도시된 바와 같이 단수의 분리 기판으로 구성될 수 있다. 또한 경우에 따라, 분리 기판(200)은 복수로 적층된 분리 기판 적층체(미도시)로 구성될 수 있으며, 이에 따라 연료전지에 적용될 때 수소기체와 산소기체의 사용 효율을 향상시킬 수 있다.The separation substrate 200 may include a single separation substrate as shown in FIG. In some cases, the separating substrate 200 may be composed of a plurality of separated substrate stacks (not shown), thereby improving the use efficiency of the hydrogen gas and the oxygen gas when applied to the fuel cell.

상기 분리 기판 적층체에 포함되는 복수의 분리 기판들은 분리 기판들의 하단면들에 각각 포함된 복수의 제1 산소유동부들이 적층된 순서에 따라 차례로 연통될 수 있다.The plurality of separation substrates included in the separation substrate laminate may sequentially communicate with the plurality of first oxygen flow portions included in the lower end surfaces of the separation substrates in the order of stacking.

또한, 상기 분리 기판 적층체에 포함되는 상기 분리 기판들의 상단면들에 포함된 복수의 제2 수소유동부들이 적층된 순서에 따라 차례로 연통될 수 있다.In addition, the plurality of second water-containing portions included in the upper surfaces of the separation substrates included in the separation substrate laminate may be in turn communicated in the order of stacking.

상기 복수의 분리 기판들에 포함된 각각의 분리 기판은 상기 단수의 분리 기판과 동일한 구조를 가진다. 따라서 수소유입구, 수소유출구, 산소유입구 및 산소유출구를 포함한다.Each of the separation substrates included in the plurality of separation substrates has the same structure as the separation substrate of the number of the separation substrates. Thus including a hydrogen inlet, a hydrogen outlet, an oxygen inlet, and an oxygen outlet.

상기 복수의 분리 기판들 중 어느 하나의 분리 기판은, 수소유출구가 상기 어느 하나의 분리 기판 상측에 위치하는 다른 하나의 분리 기판의 수소유입구와 연통될 수 있다. 또한, 상기 복수의 분리 기판들 중 어느 하나의 분리 기판은 수소유입구가 상기 어느 하나의 분리 기판 하측에 위치하는 다른 하나의 분리 기판의 수소유출구와 연통될 수 있다. 이에 따라, 수소기체가 상기 분리 기판 적층체에 포함된 하부 분리 기판에서 상부 분리 기판으로 연속하여 흐르는 유로를 형성할 수 있다.One of the plurality of separation substrates may communicate with a hydrogen inlet of another separation substrate located above the one of the separation substrates. In addition, any one of the plurality of separation substrates may have a hydrogen inlet communicating with a hydrogen outlet of another separation substrate located below any one of the separation substrates. Accordingly, a flow path in which the hydrogen gas flows continuously from the lower separation substrate included in the separation substrate laminate to the upper separation substrate can be formed.

한편, 상기 복수의 분리 기판들 중 어느 하나의 분리 기판은, 산소유출구가 상기 어느 하나의 분리 기판 상측에 위치하는 다른 하나의 분리 기판의 산소유입구와 연통될 수 있다. 또한, 산소유입구가 상기 어느 하나의 분리 기판 하측에 위치하는 다른 하나의 분리 기판의 산소유출구와 연통될 수 있다. 이에 따라, 산소기체가 상기 분리 기판 적층체에 포함된 하부 분리 기판에서 상부 분리 기판으로 연속하여 흐르는 유로를 형성할 수 있다.Meanwhile, any one of the plurality of the separation substrates may communicate with the oxygen inlet of the other separation substrate located above one of the separation substrates. Further, the oxygen inlet may communicate with the oxygen outlet of the other one of the separation substrates located below the one of the separation substrates. Accordingly, a flow path in which oxygen gas flows continuously from the lower separation substrate included in the separation substrate laminate to the upper separation substrate can be formed.

다만, 가장 하측에 위치한 분리기판의 수소유입구는 하부 기판(100)의 제1 수소유출구(140)과 연통될 수 있고, 가장 상측에 위치한 분리기판의 산소유출구는 상부 기판(300)의 제2 산소유입구(350)와 연통될 수 있다.The hydrogen inlet of the separating substrate located at the lowest position may communicate with the first hydrogen outlet 140 of the lower substrate 100 and the oxygen outlet of the separating substrate located at the uppermost position may communicate with the second oxygen And may communicate with the inlet 350.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 고체전해질 연료전지의 구성요소들이 분리된 측단면도이다. 이하, 도 7을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 고체전해질 연료전지에 대해 설명하도록 한다.7 is a cross-sectional side view showing components of a solid electrolyte fuel cell according to an embodiment of the present invention. Hereinafter, a solid electrolyte fuel cell according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.

본 발명의 일 실시예에 따른 고체전해질 연료전지는 상술한 본 발명의 일 실시예에 따른 고체전해질 연료전지용 분리판을 포함할 수 있다.The solid electrolyte fuel cell according to an embodiment of the present invention may include a separator for a solid electrolyte fuel cell according to an embodiment of the present invention.

구체적으로, 본 발명의 고체전해질 연료전지는 고체전해질 연료전지용 분리판 및 셀을 포함할 수 있다.Specifically, the solid electrolyte fuel cell of the present invention may include a separator plate and a cell for a solid electrolyte fuel cell.

고체전해질 연료전지용 분리판은, 상단면에 제1 수소유동부(110)를 포함하는 하부 기판(100); 하부 기판(100) 상에 위치하고, 하단면에 제1 산소유동부(220)를 포함하고, 상단면에 제2 수소유동부(210)를 포함하는 분리 기판(200); 및 분리 기판(200) 상에 위치하고, 하단면에 제2 산소 유동부(320)를 포함하는 상부 기판(300);을 포함할 수 있다. 이때, 제1 수소유동부(110)와 제2 수소유동부(210)는 서로 연통되고, 제1 산소유동부(220)와 제2 산소유동부(320)는 서로 연통될 수 있다.The separation plate for a solid electrolyte fuel cell comprises: a lower substrate (100) including a first water-containing portion (110) on an upper surface; A separate substrate 200 located on the lower substrate 100 and including a first acid-rich portion 220 on the lower surface and a second water-containing portion 210 on the upper surface; And an upper substrate 300 positioned on the separation substrate 200 and including a second oxygen flow portion 320 on the lower surface thereof. At this time, the first and second hydroentangling sections 110 and 210 communicate with each other, and the first hydroentangling section 220 and the second hydroentangling section 320 can communicate with each other.

셀(400, 400')은 하부 기판(100)과 분리 기판(200) 사이에 개재되는 제1 셀(400)와, 분리 기판(200)과 상기 상부 기판(300) 사이에 개재되는 제2 셀(400')을 포함할 수 있다.The cells 400 and 400 'include a first cell 400 interposed between the lower substrate 100 and the separation substrate 200 and a second cell 400 interposed between the separation substrate 200 and the upper substrate 300. [ Lt; RTI ID = 0.0 > 400 '. ≪ / RTI >

셀(400, 400')은 하면에 연료극(애노드)(410, 410'), 상면에 공기극(캐소드)(420, 420')을 포함하고, 연료극(410, 410')과 공기극(420, 420')에 고체 전해질(430, 430')이 개재되는 구조이다.The cells 400 and 400 'include fuel electrodes (anodes) 410 and 410' on the lower surface and air electrodes (cathodes) 420 and 420 ' ') With solid electrolytes (430, 430') interposed therebetween.

앞서, 고체전해질 연료전지용 분리판의 설명에서 살펴본 바와 같이 제1 셀(400)과 제2 셀(400')은 각각 하부 기판(100)의 제1 수소 유동부(110)와 분리 기판(200)의 제2 수소 유동부(210)에 형성된 단차에 의한 오목부에 위치할 수 있다.The first cell 400 and the second cell 400 'are connected to the first hydrogen flowing unit 110 and the separating substrate 200 of the lower substrate 100, respectively, as described in the description of the separator for a solid electrolyte fuel cell, The second hydrogen flow portion 210 of the first hydrogen permeable portion 210 may be located in the concave portion.

또한 제1 셀(400)의 연료극(410)과 제2 셀(400')의 연료극(410')은 각각 제1 수소유동부(110)와 제2 수소유동부(210)에 접촉하고, 제1 셀의 공기극(420)과 제2 셀의 공기극(420')은 각각 제1 산소유동부(220)와 제2 산소유동부(320)에 접촉하도록 배치된다.The fuel electrode 410 of the first cell 400 and the fuel electrode 410 'of the second cell 400' are in contact with the first and second water holding sections 110 and 210, The air electrode 420 of one cell and the air electrode 420 'of the second cell are arranged so as to contact the first and second acid-rich portions 220 and 320, respectively.

본 발명의 실시예에서는 하부 기판(100)의 제1 수소 유동부(110)와 분리 기판(200)의 제2 수소 유동부(210)에 단차가 형성된 것을 예시하였다. 그러나, 본 발명의 범위가 여기에 한정되지 않으며, 경우에 따라 상부 기판(300)의 하부와 분리 기판(200)의 하부에 형성될 수도 있다. 또는 하부 기판(100)의 상부, 분리 기판(200)의 상하부 및 상부 기판(300)의 하부 모두에 단차를 형성할 수도 있다. 다시 말해, 셀을 개재시켜 기판 사이의 간극이 생기지 않고, 공기극과 산소유동부, 연료극과 수소유동부가 접촉할 수 있도록 하는 구조라면 단차가 형성되는 위치는 변경될 수 있다.In the embodiment of the present invention, a step is formed in the first hydrogen flowing unit 110 of the lower substrate 100 and the second hydrogen flowing unit 210 of the separation substrate 200. However, the scope of the present invention is not limited thereto, and may be formed at a lower portion of the upper substrate 300 and a lower portion of the separate substrate 200, as the case may be. Or a step may be formed on the upper part of the lower substrate 100, the upper and lower parts of the separated substrate 200, and the lower part of the upper substrate 300. In other words, if there is no gap between the substrates through the cell, and the structure allows the air electrode and the acid-possessed easel, the fuel electrode, and the water-containing shell to contact each other, the position where the step is formed can be changed.

상기 고체전해질 연료전지용 분리판에서 설명한 바와 동일하게 분리 기판(200)은 단수이거나 복수로 적층된 분리 기판 적층체일 수 있다.The separation substrate 200 may be a single or a plurality of separate substrate stacks, as described in connection with the separation plate for a solid electrolyte fuel cell.

상기 하부 기판(100), 분리 기판(200) 및 상부 기판(300)은 앞서 고체전해질 연료전지용 분리판에서 설명한 바와 동일하므로 구체적인 내용은 그 부분을 참조하기로 한다.The lower substrate 100, the separating substrate 200, and the upper substrate 300 are the same as those described above with respect to the separator for a solid electrolyte fuel cell, and thus the detailed description thereof will be referred to.

상기 고체전해질 연료전지는 고체산화물 연료전지(SOFC, Solid oxide fuel cells) 또는 고분자전해질연료전지(PEFC, Polymer Electrolyte Fuel Cell)일 수 있다.The solid electrolyte fuel cell may be a solid oxide fuel cell (SOFC) or a polymer electrolyte fuel cell (PEFC).

본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.The scope of the present invention is defined by the appended claims rather than the detailed description and all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and their equivalents are to be construed as being included within the scope of the present invention do.

예를 들면, 본 발명의 일 실시예에 의한 고체전해질 연료전지용 분리판 및 그를 포함하는 고체전해질 연료전지에서 하부 기판 상단면과 분리 기판 상단면에 수소 유동부를 배치하고, 분리 기판 하단부와 상부 기판 하단부에 산소 유동부를 배치한 구성만을 예시하였으나, 본 발명의 범위가 여기에 한정되지 않고, 경우에 따라, 산소 유동부와 수소 유동부의 위치가 서로 바뀌고, 이에 따라 산소유입구와 산소유출구의 위치가 수소유입구와 수소유출구의 위치도 서로 바뀔 수 있다.For example, in a separator for a solid electrolyte fuel cell and a solid electrolyte fuel cell including the separator according to an embodiment of the present invention, a hydrogen flow portion is disposed on a top surface of a lower substrate and a top surface of a separator substrate, However, the scope of the present invention is not limited to this. In some cases, the positions of the oxygen flow portion and the hydrogen flow portion are changed with each other, so that the positions of the oxygen flow inlet and the oxygen flow outlet are different from each other, And the position of the hydrogen outlet may also be changed.

100: 하부 기판 110: 제1 수소유동부
130: 제1 수소유입구 140: 제1 수소유출구
200: 분리 기판 210: 제2 수소유동부
220: 제1 산소유동부 230: 제2 수소유입구
240: 제2 수소유출구 250: 제1 산소유입구
260: 제1 산소유출구
300: 상부 기판 320: 제2 산소유동부
350: 제2 산소유입구 360: 제2 산소유출구
400: 제1 셀 400': 제2 셀
410: 제1 연료극 410': 제2 연료극
420: 제1 공기극 420': 제2 공기극
430: 제1 고체전해질 430': 제2 고체전해질100: a lower substrate 110: a first water-
130: first hydrogen inlet 140: first hydrogen outlet
200: separating substrate 210: second water holding eastern
220: First acid possession eastern part 230: Second hydrogen inlet
240: second hydrogen outlet 250: first oxygen inlet
260: first oxygen outlet
300: upper substrate 320:
350: second oxygen inlet 360: second oxygen outlet
400: first cell 400 ': second cell
410: first anode 410 ': second anode
420: first air electrode 420 ': second air electrode
430: first solid electrolyte 430 ': second solid electrolyte

Claims (20)

상단면에 제1 수소유동부를 포함하는 하부 기판;
상기 하부 기판 상에 위치하고, 하단면에 제1 산소유동부를 포함하고, 상단면에 제2 수소유동부를 포함하는 분리 기판; 및
상기 분리 기판 상에 위치하고, 하단면에 제2 산소 유동부를 포함하는 상부 기판;을 포함하고,
상기 제1 수소유동부와 제2 수소유동부는 서로 연통되고,
상기 제1 산소유동부와 제2 산소유동부는 서로 연통되는, 고체전해질 연료전지용 분리판.A lower substrate including a first water-containing portion on an upper surface thereof;
A separation substrate located on the lower substrate, the separation substrate including a first oxygen flow portion at a lower end surface and a second water occupant portion at an upper surface; And
And an upper substrate positioned on the separation substrate and including a second oxygen flow portion at a lower surface,
Wherein the first water-holding section and the second water-holding section communicate with each other,
Wherein the first oxygen-enriched portion and the second oxygen flow portion are in communication with each other. 제1항에 있어서,
상기 분리 기판(200)은 단수의 분리 기판이거나, 또는 복수로 적층된 분리 기판 적층체인 것을 특징으로 하는 고체전해질 연료전지용 분리판.The method according to claim 1,
The separation plate for a solid electrolyte fuel cell according to claim 1, wherein the separation substrate (200) is a single separation substrate or a plurality of laminated separation substrates. 제2항에 있어서,
상기 분리 기판 적층체에 포함되는 복수의 분리 기판들은
상기 분리 기판들의 하단면들에 각각 포함된 복수의 제1 산소유동부들이 적층된 순서에 따라 차례로 연통되고,
상기 분리 기판들의 상단면들에 각각 포함된 복수의 제2 수소유동부들이 적층된 순서에 따라 차례로 연통된 것을 특징으로 하는 고체전해질 연료전지용 분리판.3. The method of claim 2,
The plurality of separation substrates included in the separation substrate laminate
The plurality of first oxygen flow portions included in the lower end faces of the separate substrates are in turn communicated in the order of stacking,
And a plurality of second water-accommodating portions included in upper surfaces of the separate substrates are in turn communicated with each other in order of lamination. 제1항에 있어서,
상기 하부 기판이,
외부로부터 수소기체를 유입시켜 상기 제1 수소유동부로 공급하는 제1 수소유입구; 및
상기 제1 수소유동부를 통과하고 잔존하는 수소기체를 외부로 유출시키는 제1 수소유출구;를 포함하는 것을 특징으로 하는 고체전해질 연료전지용 분리판.The method according to claim 1,
Wherein the lower substrate comprises:
A first hydrogen inlet for introducing hydrogen gas from the outside and supplying the hydrogen gas to the first water holding section; And
And a first hydrogen outlet through which the hydrogen gas passing through the first water-holding section and flowing out is discharged to the outside. 제4항에 있어서,
상기 분리 기판이,
외부로부터 수소기체를 유입시켜 상기 제2 수소유동부로 공급하는 제2 수소유입구; 및 상기 제2 수소유동부를 통과하고 잔존하는 수소기체를 외부로 유출시키는 제2 수소유출구;를 포함하고,
상기 제2 수소유입구는 상기 하부 기판의 제1 수소유출구와 연통되어 상기 하부 기판에서 상기 분리 기판으로 수소기체가 연속적으로 흐르도록 하는 것을 특징으로 하는 고체전해질 연료전지용 분리판.5. The method of claim 4,
Wherein,
A second hydrogen inlet for introducing hydrogen gas from the outside and supplying the hydrogen gas to the second water holding section; And a second hydrogen outlet through which the hydrogen gas passing through the second water-
Wherein the second hydrogen inlet communicates with the first hydrogen outlet of the lower substrate to allow the hydrogen gas to flow continuously from the lower substrate to the separating substrate. 제5항에 있어서,
상기 분리 기판이,
외부로부터 산소기체를 유입시켜 상기 제1 산소유동부로 공급하는 제1 산소유입구; 및 상기 제1 산소유동부를 통과하고 잔존하는 산소기체를 외부로 유출시키는 제1 산소유출구;를 포함하고,
상기 제1 산소유출구는 상기 상부 기판의 제2 산소유입구와 연통되어 상기 분리 기판에서 상기 상부 기판으로 산소기체가 연속적으로 흐르도록 하는 것을 특징으로 하는 고체전해질 연료전지용 분리판.6. The method of claim 5,
Wherein,
A first oxygen inlet for introducing oxygen gas from the outside to the first oxygen flow portion; And a first oxygen outlet for passing the remaining oxygen gas through the first oxygen flow portion to the outside,
Wherein the first oxygen outlet communicates with the second oxygen inlet of the upper substrate to allow oxygen gas to flow continuously from the separation substrate to the upper substrate. 제4항에 있어서,
상기 상부 기판이,
외부로부터 산소기체를 유입시켜 상기 제2 산소유동부로 공급하는 제2 산소유입구; 및
상기 제2 산소유동부를 통과하고 잔존하는 산소기체를 외부로 유출시키는 제2 산소유출구;를 포함하는 것을 특징으로 하는 고체전해질 연료전지용 분리판.5. The method of claim 4,
Wherein the upper substrate comprises:
A second oxygen inlet for introducing oxygen gas from the outside to the second oxygen flow portion; And
And a second oxygen outlet for passing the remaining oxygen gas to the outside through the second oxygen flow portion. 제1항에 있어서,
상기 제1 수소유동부 및 제2 수소유동부 중에서 선택된 1종 이상이 수소기체가 유동하는 복수의 유로 구조를 포함하는 것을 특징으로 하는 고체전해질 연료전지용 분리판.The method according to claim 1,
Wherein at least one selected from the first and second water-holding sections includes a plurality of flow paths through which hydrogen gas flows. 제1항에 있어서,
제1 산소유동부 및 제2 산소유동부 중에서 선택된 1종 이상이 산소기체가 유동하는 복수의 유로 구조를 포함하는 것을 특징으로 하는 고체전해질 연료전지용 분리판.The method according to claim 1,
Wherein at least one selected from the first acid-rich easel and the second acid-rich easel contains a plurality of channel structures through which oxygen gas flows. 제8항 또는 제9항에 있어서,
상기 복수의 유로 구조가 복수의 요철 구조에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 고체전해질 연료전지용 분리판.10. The method according to claim 8 or 9,
Wherein the plurality of flow path structures are formed by a plurality of concavo-convex structures. 제3항에 있어서,
상기 복수의 분리 기판들에 포함된 각각의 분리 기판이 상기 분리 기판과 동일한 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 고체전해질 연료전지용 분리판.The method of claim 3,
Wherein each of the plurality of separate substrates included in the plurality of separate substrates has the same structure as that of the separate substrate. 제11항에 있어서,
상기 복수의 분리 기판들 중 어느 하나의 분리 기판은,
수소유출구가 상기 어느 하나의 분리 기판 상측에 위치하는 다른 하나의 분리 기판의 수소유입구와 연통되고,
수소유입구가 상기 어느 하나의 분리 기판 하측에 위치하는 다른 하나의 분리 기판의 수소유출구와 연통됨으로써 수소기체가 상기 분리 기판 적층체에 포함된 하부 분리 기판에서 상부 분리 기판으로 연속하여 흐르는 유로를 형성하는 것을 특징으로 하는 고체전해질 연료전지용 분리판.12. The method of claim 11,
Wherein one of the plurality of separation substrates comprises:
The hydrogen outlet communicates with the hydrogen inlet of the other one of the separation substrates located above the one of the separation substrates,
The hydrogen inlet communicates with the hydrogen outlet of the other one of the separation substrates located below the one separation substrate to form a flow path in which the hydrogen gas flows continuously from the lower separation substrate included in the separation substrate laminate to the upper separation substrate And a separator for a solid electrolyte fuel cell. 제11항에 있어서,
상기 복수의 분리 기판들 중 어느 하나의 분리 기판은,
산소유출구가 상기 어느 하나의 분리 기판 상측에 위치하는 다른 하나의 분리 기판의 산소유입구와 연통되고,
산소유입구가 상기 어느 하나의 분리 기판 하측에 위치하는 다른 하나의 분리 기판의 산소유출구와 연통됨으로써 산소기체가 상기 분리 기판 적층체에 포함된 하부 분리 기판에서 상부 분리 기판으로 연속하여 흐르는 유로를 형성하는 것을 특징으로 하는 고체전해질 연료전지용 분리판.12. The method of claim 11,
Wherein one of the plurality of separation substrates comprises:
The oxygen outlet communicates with the oxygen inlet of the other one of the separation substrates located above the one of the separation substrates,
The oxygen inlet communicates with the oxygen outlet of the other one of the separation substrates located below the one separation substrate to form a flow path in which the oxygen gas flows continuously from the lower separation substrate included in the separation substrate laminate to the upper separation substrate And a separator for a solid electrolyte fuel cell. 제1항에 있어서,
상기 제1 수소유동부 및 제2 수소유동부 중에서 선택된 1종 이상은 기판에서 단차를 이루어 오목부를 형성하는 것을 특징으로 하는 고체전해질 연료전지용 분리판.The method according to claim 1,
Wherein at least one of the first and second water-holding sections forms a stepped portion on the substrate to form a concave portion. 고체전해질 연료전지용 분리판 및 셀을 포함하는 고체전해질 연료전지에 있어서,
상기 고체전해질 연료전지용 분리판은,
상단면에 제1 수소유동부를 포함하는 하부 기판;
상기 하부 기판 상에 위치하고, 하단면에 제1 산소유동부를 포함하고, 상단면에 제2 수소유동부를 포함하는 분리 기판; 및
상기 분리 기판 상에 위치하고, 하단면에 제2 산소 유동부를 포함하는 상부 기판을 포함하고,
상기 셀은,
상기 하부 기판과 분리 기판 사이에 개재되는 제1 셀; 및
상기 분리 기판과 상기 상부 기판 사이에 개재되는 제2 셀: 을 포함하고,
상기 제1 수소유동부와 제2 수소유동부는 서로 연통되고,
상기 제1 산소유동부와 제2 산소유동부는 서로 연통되는 것인,
고체전해질 연료전지.1. A solid electrolyte fuel cell comprising a separator for a solid electrolyte fuel cell and a cell,
The separator for a solid electrolyte fuel cell includes:
A lower substrate including a first water-containing portion on an upper surface thereof;
A separation substrate located on the lower substrate, the separation substrate including a first oxygen flow portion at a lower end surface and a second water occupant portion at an upper surface; And
And an upper substrate positioned on the separation substrate and including a second oxygen flow portion at a lower surface,
The cell comprises:
A first cell interposed between the lower substrate and the separating substrate; And
And a second cell interposed between the separating substrate and the upper substrate,
Wherein the first water-holding section and the second water-holding section communicate with each other,
Wherein the first oxygen-enriched portion and the second oxygen flow portion are in communication with each other.
Solid electrolyte fuel cell. 제15항에 있어서,
상기 분리 기판이 단수의 분리 기판이거나, 또는 복수로 적층된 분리 기판 적층체인 것을 특징으로 하는 고체전해질 연료전지.16. The method of claim 15,
Wherein the separating substrate is a single separating substrate, or a plurality of stacked separating substrates. 제16항에 있어서,
상기 분리 기판 적층체에 포함되는 복수의 분리 기판들은
상기 분리 기판들의 하단면들에 포함된 복수의 산소유동부들이 적층된 순서에 따라 차례로 연통되고,
상기 분리 기판들의 상단면들에 포함된 복수의 수소유동부들이 적층된 순서에 따라 차례로 연통된 것을 특징으로 하는 고체전해질 연료전지.17. The method of claim 16,
The plurality of separation substrates included in the separation substrate laminate
The plurality of oxygen flow portions included in the lower end surfaces of the separate substrates are in turn communicated in the order of stacking,
Wherein the plurality of water-containing eccentric portions included in the top surfaces of the separation substrates are in turn communicated in the order of stacking. 제17항에 있어서,
상기 분리 기판이,
외부로부터 수소기체를 유입시켜 상기 제2 수소유동부로 공급하는 제2 수소유입구; 및 상기 제2 수소유동부를 통과하고 잔존하는 수소기체를 외부로 유출시키는 제2 수소유출구;를 포함하고,
상기 제2 수소유입구는 상기 하부 기판의 제1 수소유출구와 연통되어 상기 하부 기판에서 상기 분리 기판으로 수소기체가 연속적으로 흐르도록 하는 것을 특징으로 하는 고체전해질 연료전지18. The method of claim 17,
Wherein,
A second hydrogen inlet for introducing hydrogen gas from the outside and supplying the hydrogen gas to the second water holding section; And a second hydrogen outlet through which the hydrogen gas passing through the second water-
Wherein the second hydrogen inlet is in communication with a first hydrogen outlet of the lower substrate to allow hydrogen gas to flow continuously from the lower substrate to the separation substrate. 제17항에 있어서,
상기 분리 기판이,
외부로부터 산소기체를 유입시켜 상기 제1 산소유동부로 공급하는 제1 산소유입구; 및 상기 제1 산소유동부를 통과하고 잔존하는 산소기체를 외부로 유출시키는 제1 산소유출구;를 포함하고,
상기 제1 산소유출구는 상기 상부 기판의 제2 산소유입구와 연통되어 상기 분리 기판에서 상기 상부 기판으로 산소기체가 연속적으로 흐르도록 하는 것을 특징으로 하는 고체전해질 연료전지.18. The method of claim 17,
Wherein,
A first oxygen inlet for introducing oxygen gas from the outside to the first oxygen flow portion; And a first oxygen outlet for passing the remaining oxygen gas through the first oxygen flow portion to the outside,
Wherein the first oxygen outlet communicates with a second oxygen inlet of the upper substrate to allow oxygen gas to flow continuously from the separation substrate to the upper substrate. 제15항에 있어서,
상기 고체전해질 연료전지가 고체산화물 연료전지(SOFC, Solid oxide fuel cells) 또는 고분자전해질연료전지(PEFC, Polymer Electrolyte Fuel Cell)인 것을 특징으로 하는 고체전해질 연료전지.
16. The method of claim 15,
Wherein the solid electrolyte fuel cell is a solid oxide fuel cell (SOFC) or a polymer electrolyte fuel cell (PEFC).
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2008108466A (en) 2006-10-23 2008-05-08 Ngk Spark Plug Co Ltd Solid oxide fuel cell and its manufacturing method

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