KR101768020B1 - 연료전지용 분리판 및 이를 포함하는 연료전지 - Google Patents

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Abstract

일 실시 예에 따른 연료전지용 분리판은 복수 개의 제 1 홀을 포함하는 제 1 플레이트; 및 상기 제 1 플레이트의 하측에 배치되고, 복수 개의 제 2 홀을 포함하는 제 2 플레이트를 포함할 수 있다.

Description

연료전지용 분리판 및 이를 포함하는 연료전지{FUEL CELL SEPARATOR PLATE AND FUEL CELL COMPRISING THE SAME}
아래의 설명은 연료전지용 분리판 및 이를 포함하는 연료전지에 관한 것이다.
연료전지는 수소와 산소를 전기화학적으로 반응시켜 물을 생성하면서 전기를 발생시킬 수 있다. 연료전지는 수소와 산소를 결합시킬 때 발생되는 에너지를 전기 형태로 바꿀 수 있다. 연료전지는 전해물질 주위에 서로 맞붙어 있는 두 개의 전극봉을 포함하고, 공기 중의 산소가 한 전극을 지나고 수소가 다른 전극을 지날 때 전기화학 반응을 통해 전기와 물, 열을 생성할 수 있다.
1개의 연료전지에 의해 발생되는 전압은 매우 낮으므로, 복수 개의 연료전지를 이용하여 스택(stack)을 형성함으로써 활용할 수 있다. 여기서 스택이란, 연료전지 스택(Fuel Cell Stack) 또는 셀 스택(Cell Stack)으로도 불리어지며, 여러 개의 셀들이 직렬연결(Series Connection)되어 있고, 수소 원료의 화학적 에너지를 전기 에너지로 직접 변환시켜 직류 전류를 생성하는 발전장치로 휴대형 장치의 구동, 가정용 전원 공급 또는 차량 주행에 필요한 전원을 공급하는 역할을 한다. 스택은 반응기체가 흐를 수 있도록 가공 혹은 몰딩된 두 개의 분리판과 그 사이에서 전기화학 반응을 일으키는 막 전극 접합체(MEA), 분리판과 막 전극 접합체 사이에서 기체의 흐름을 조절하는 기체 확산층(Gas Diffusion Layer, GDL)과 밀봉을 위한 기체켓으로 구성되어 있다. 스택의 전압은 적층된 셀의 개수에 비례하며, 전류는 막 전극 접합체(MEA)의 면적에 비례한다. 또한 스택은 생산된 전류를 외부로 제공하기 위한 전류 집전체(Current Collector), 체결이나 단열, 절연 등의 역할을 하는 체결판(End Plate) 및 체결장치 등으로 구성될 수 있다. 예를 들어 공개특허 제 10-2009-0106670호는 연료전지 스택용 엔드 플레이트를 개시한다.
일 실시 예의 목적은 제작의 용이성 및 비용 절감을 위하여, 복수 개의 홀을 포함하는 플레이트를 겹침으로써 복수 개의 유로를 형성하는 연료전지용 분리판을 제공하는 것이다.
일 실시 예에 따른 연료전지용 분리판은 복수 개의 제 1 홀을 포함하는 제 1 플레이트; 및 상기 제 1 플레이트의 하측에 배치되고, 복수 개의 제 2 홀을 포함하는 제 2 플레이트;를 포함할 수 있다.
상기 복수 개의 제 1 홀 및 상기 복수 개의 제 2 홀 각각은 서로 적어도 일부가 겹치게 배치되어 유로를 형성할 수 있다.
상기 유로는 상기 제 1 플레이트의 상면을 따라 흐르는 기체 흐름의 방향에 대하여 하향 경사질 수 있다.
상기 복수 개의 제 1 홀 중 어느 하나의 제 1 홀은, 상기 복수 개의 제2 홀 중 어느 하나의 제 2 홀에 일부만 오버랩 되고,
상기 어느 하나의 제 1 홀 및 상기 어느 하나의 제 2 홀은, 상기 제 1 플레이트의 상면을 따라 흐르는 기체 흐름 방향에 대하여 하향 경사지는 유로를 형성할 수 있다.
상기 연료전지용 분리판은, 상기 제 1 플레이트의 상면에 지지되고, 상기 제 1 플레이트의 상면을 따라 기체 흐름을 안내할 수 있는 갭을 형성하기 위한 복수 개의 지지 구조를 더 포함할 수 있다.
상기 복수 개의 지지 구조는 상기 기체 흐름 방향에 대하여 수직한 방향으로 형성될 수 있다.
상기 복수 개의 지지 구조 중 적어도 일부는, 상기 기체 흐름 방향을 기준으로 일부만 오버랩될 수 있다.
상기 제 1 플레이트는, 상기 복수 개의 제 1 홀 중 인접한 2개의 제 1 홀을 연통시키는 제 1 유로; 및 상기 복수 개의 제 1 홀 중 적어도 하나 이상의 제 1 홀을 외부와 연통시키는 기체 유입 유로를 더 포함할 수 있다.
상기 제 2 플레이트는, 상기 복수 개의 제 2 홀 중 인접한 2개의 제 2 홀을 연통시키는 제 2 유로를 더 포함할 수 있다.
상기 복수 개의 제2 홀 각각은, 상기 복수 개의 제 1 홀 중 적어도 둘 이상의 제 1 홀과 적어도 일부가 겹치게 배치되어 복수 개의 경사진 유로를 형성할 수 있다.
상기 복수 개의 경사진 유로는, 하향 경사 유로 및 상향 경사 유로를 포함하고, 상기 하향 경사 유로 및 상향 경사 유로는 기체 흐름 방향에 대하여 교번하여 형성될 수 있다.
상기 연료전지용 분리판은 상기 제 2 플레이트의 하측에 배치되고, 복수 개의 제 3 홀을 포함하는 제 3 플레이트를 더 포함하고, 상기 복수 개의 제 1 홀 중 어느 하나의 제 1 홀, 상기 복수 개의 제 2 홀 중 어느 하나의 제 2 홀 및 상기 복수 개의 제 3 홀 중 어느 하나의 제 3 홀은, 상기 제 1 플레이트의 상면을 따라 흐르는 기체 흐름의 방향에 대하여 하향 경사지는 유로를 형성하고, 상기 어느 하나의 제 3 홀은 상기 복수 개의 제 1 홀 중 다른 하나의 제 1 홀과 수직 방향으로 오버랩 될 수 있다.
일 실시 예에 따른 연료전지는 막 전극 접합체; 상기 막 전극 접합체의 양면에 각각 배치되는 기체 확산층; 및 복수 개의 다공판을 겹쳐서 형성되고, 상기 복수 개의 다공판에 의해 형성되는 복수 개의 유로를 이용하여 상기 기체 확산층으로 유체를 유도하는 연료전지용 분리판;을 포함할 수 있다.
일 실시 예의 의하면 외부로부터 유입되는 기체를 보다 효율적으로 기체 확산층으로 안내하며, 제작이 용이하고, 제작 비용을 절감할 수 있는 복수 개의 홀을 포함하는 연료전지용 분리판을 제공할 수 있다.
도 1은 일 실시 예에 따른 연료전지를 나타내는 사시도이다.
도 2는 일 실시 예에 따른 연료전지를 구성하는 하나의 셀의 단면도이다.
도 3은 일 실시 예에 따른 연료전지용 분리판의 상면도 및 유로를 부분적으로 확대한 부분 확대도이다.
도 4는 일 실시 예에 따른 연료전지용 분리판, 기체 확산층 및 막 전극 접합체의 측면도이다.
도 5는 일 실시 예에 따른 연료전지용 분리판의 상면도이다.
도 6은 일 실시 예에 따른 연료전지용 분리판의 사시도이다.
도 7은 일 실시 예에 따른 연료전지용 분리판의 상면도이다.
도 8은 일 실시 예에 따른 연료전지용 분리판의 상면도이다.
도 9는 일 실시 예에 따른 연료전지용 분리판의 사시도이다.
도 10은 일 실시 예에 따른 연료전지용 분리판의 상면도이다.
도 11은 일 실시 예에 따른 연료전지용 분리판, 기체 확산층 및 막 전극 접합체의 측면도이다.
도 12는 일 실시 예에 따른 연료전지용 분리판의 상면도이다.
이하, 실시 예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 실시 예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 실시 예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
또한, 실시 예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
도 1은 일 실시 예에 따른 연료전지를 나타내는 사시도이고, 도 2는 일 실시 예에 따른 연료전지를 구성하는 하나의 셀의 단면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 연료전지(100)는, 연료전지 스택 및 연료전지 스택의 양단에 배치되는 체결판(20)을 포함할 수 있다. 연료전지 스택은 연속적으로 직렬 연결되는 복수 개의 연료전지 셀(10)을 포함할 수 있다.
체결판(20)은 연료전지 스택의 양 끝단에 위치하며, 연료전지 스택의 체결 상태를 유지시킬 수 있다. 예를 들어, 체결판(20)이 볼트 및 너트를 사용하여 연료전지 스택을 가압하며 체결할 수 있다.
연료전지 셀(10)은 수소와 산소가 반응하도록 하여 전기에너지를 발생시킬 수 있다. 연료전지 셀(10)은 연료전지용 분리판(1), 막 전극 접합체(Membrane Electrode Assembly, MEA, 81), 기체 확산층(Gas Diffusion Layer, GDL, 82) 및 패널(9)을 포함할 수 있다.
막 전극 접합체(81)는 연료전지 셀(10)의 가운데에 배치될 수 있다. 막 전극 접합체(81)는 수소 이온을 이동시켜줄 수 있는 전해질 막 및 수소 이온과 산소가 반응할 수 있도록 촉매층을 포함할 수 있다.
기체 확산층(82)은 분리판(1) 및 막 전극 접합체(81) 사이에 위치하여 촉매층을 지지할 수 있다. 분리판(1)의 유로를 통해 유입된 유체를 촉매층에 전달하고, 화학반응으로 생긴 유체, 예를 들어 물을 다시 분리판(1)의 유로로 이동하게 하는 유체의 확산을 보조할 수 있다. 또한 기체 확산층(82)은 전기화학 반응에 의해 발생한 전자를 분리판(1)에 전달해 줄 수 있다. 기체 확산층(82)은 다공성 구조일 수 있다. 예를 들어, 기체 확산층(82)은 50% ~ 90%의 기공율을 가진 다공성 구조일 수 있다. 기체 확산층(82)은 화학적 안정성이 우수하며, 전기 전도도가 큰 소재일 수 있다. 예를 들어, 기체 확산층(82)은 탄소종이(carbon paper), 탄소천(carbon cloth) 또는 탄소펠트(carbon felt) 등의 소재로 구성될 수 있다.
패널(9)은 복수 개의 연료전지 셀 사이의 경계를 나눌 수 있다. 패널(9)은 인접한 두 개의 분리판(1) 사이에 배치될 수 있다. 패널(9)은 인접한 두 개의 분리판(1)에 각각 흐르는 기체가 서로 혼합되지 않도록, 연료전지 셀 간의 기밀성을 유지할 수 있다.
분리판(1)은 외부로부터 유입되는 공기 또는 수소를 기체 확산층(82)으로 안내할 수 있다. 분리판(1)은 제 1 플레이트(11) 및 제 2 플레이트(12)를 포함할 수 있다. 연료전지 셀(10)이 조립될 경우, 제 1 플레이트(11)의 하측 및 제 2 플레이트(12)의 상측은 접촉한 상태로 배치될 수 있고, 제 2 플레이트(12)의 하측 및 기체 확산층(82)의 상측은 접촉한 상태로 배치될 수 있다. 공기 또는 수소는, 제 1 플레이트(11) 및 패널(9) 사이로 유입될 수 있다. 제 1 플레이트(11) 및 제 2 플레이트(12)는 유입되는 공기 또는 수소를 기체 확산층(82)으로 안내하는 유로를 형성할 수 있다. 예를 들어, 제 1 플레이트(11) 및 제 2 플레이트(12)는 공기 또는 수소의 유입 방향에 대하여 햐향 경사지는 유로를 포함할 수 있다.
분리판(1)은 복수 개의 다공판을 겹쳐서 형성될 수 있다. 예를 들어, 분리판(1)은 모양과 크기가 동일한 두 개의 다공판을 겹쳐서 형성될 수 있다. 복수 개의 다공판에 의해 형성되는 복수 개의 유로를 이용하여 기체 확산층(82)으로 유체를 유도할 수 있다. 이하, 분리판(1)에 대하여 설명하기로 한다.
도 3은 일 실시 예에 따른 연료전지용 분리판의 상면도 및 유로를 부분적으로 확대한 부분 확대도이고, 도 4는 일 실시 예에 따른 연료전지용 분리판, 기체 확산층 및 막 전극 접합체의 측면도이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 분리판(1)은 제 1 플레이트(11) 및 제 2 플레이트(12)를 포함할 수 있다.
제 1 플레이트(11) 및 제 2 플레이트(12)는 판형일 수 있다. 제 2 플레이트(12)는 제 1 플레이트(11)와 동일한 모양 및 크기를 가질 수 있고, 제 1 플레이트(11)의 하측에 배치될 수 있다. 예를 들어, 제 1 플레이트(11)의 하측 및 제 2 플레이트(12)의 상측은 본딩(bonding)되어, 하나의 연료전지용 분리판(1)을 형성할 수 있다. 제 1 플레이트(11) 및 제 2 플레이트(12)는 부식에 강하고, 낮은 기체 투과성을 가지는 소재로 구성될 수 있다. 예를 들어, 제 1 플레이트(11) 및 제 2 플레이트(12)는 탄소복합체 또는 금속 등의 소재로 제작될 수 있다.
제 1 플레이트(11)는 제 1 플레이트(12)를 관통하는 복수 개의 제 1 홀(111)을 포함할 수 있다. 제 2 플레이트(12)는 제 2 플레이트(12)를 관통하는 복수 개의 제 2 홀(121)을 포함할 수 있다.
복수 개의 제 1 홀(111)은 제 1 플레이트(11) 상에 규칙적으로 배치될 수 있다. 예를 들어, 복수 개의 제 1 홀(111)은 제 1 방향으로 연속적으로 배치되고, 상기 제 1 방향에 대하여 수직한 제 2 방향으로도 제 1 플레이트(11) 상에 연속적으로 배치될 수 있다. 상기 제 1 방향 및 제 2 방향으로 연속적으로 배치되는 복수 개의 제 1 홀(111)은 각각 서로 일정한 간격이 이격될 수 있다. 다시 말해서, 제 1 플레이트(11) 상에 형성되는 복수 개의 제 1 홀(111)은 행과 열을 이루며 배치될 수 있다.
복수 개의 제 2 홀(121)은 제 2 플레이트(12) 상에 규칙적으로 배치될 수 있다. 예를 들어, 복수 개의 제 2 홀(121)은 제 1 방향으로 연속적으로 배치되고, 상기 제 1 방향에 대하여 수직한 제 2 방향으로도 제 2 플레이트(11) 상에 연속적으로 배치될 수 있다. 상기 제 1 방향 및 제 2 방향으로 연속적으로 배치되는 복수 개의 제 2 홀(121)은 각각 서로 일정한 간격이 이격될 수 있다. 다시 말해서, 제 2 플레이트(12) 상에 형성되는 복수 개의 제 2 홀(121)은 행과 열을 이루며 배치될 수 있다.
복수 개의 제 1 홀(111) 및 복수개의 제 2 홀(121) 각각은 서로 적어도 일부가 겹치게 배치되어 유로를 형성할 수 있다. 예를 들어, 크기와 모양이 같은 제 1 플레이트(11) 및 제 2 플레이트(12)가 모서리가 겹쳐지도록 결합하였을 때, 복수 개의 제 1 홀(111) 각각은, 복수 개의 제 2 홀(121) 각각과 일부가 겹침으로써 단차부를 형성하는 유로를 경사진 유로를 형성할 수 있다.
복수 개의 제 1 홀 중 어느 하나의 제 1 홀(111)은, 복수 개의 제 2 홀 중 어느 하나의 제 2 홀(121)에 일부만 오버랩 될 수 있다. 일부가 오버랩 된 제 1 홀(111) 및 제 2 홀(121)은, 제 1 플레이트(11)의 상면을 따라 흐르는 기체를 기체 확산층(82)으로 안내하는 유로를 형성할 수 있다.
상기 유로는 제 1 플레이트(11)의 상면을 따라 흐르는 기체 흐름의 방향에 대하여 하향 경사질 수 있다. 예를 들어, 도 4 기준으로, 공기 또는 수소가 제 1 플레이트(11)의 상면을 따라 제 1 플레이트(11)의 좌측으로부터 우측을 향해 흐를 경우, 상기 유로는 제 1 플레이트(11)의 우측을 향하는 방향에 대하여 하향 경사를 갖도록 제 1 홀(111) 및 제 2홀(121)은 배치될 수 있다.
이러한 구조를 가지는 연료전지용 분리판(1)은 제작과정이 간단할 수 있다. 예를 들어, 복수 개의 홀을 한번에 뚫을 수 있는 장치를 이용하여 복수 개의 다공체 플레이트를 만든 뒤, 이를 결합하는 방식으로 연료전지용 분리판(1)을 간단하게 제작할 수 있다.
도 5는 일 실시 예에 따른 연료전지용 분리판의 상면도이고, 도 6은 일 실시 예에 따른 연료전지용 분리판의 사시도이다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 일 실시 예에 따른 연료전지용 분리판(1)은 제 1 플레이트(11), 제 2 플레이트(12) 및 복수 개의 지지 구조(19)를 포함할 수 있다.
복수 개의 지지 구조(19)는 제 1 플레이트(11)의 상면에 지지되고, 패널(9) 및 제 1 플레이트(11) 사이에 배치되고, 제 1 플레이트(11)의 상면을 따라 기체 흐름을 안내할 수 있는 갭(G)을 형성할 수 있다. 갭(G)은, 패널(9) 및 제 1 플레이트(11) 사이에 형성되는 공간일 수 있다. 외부로부터 유입되는 기체, 예를 들어, 공기 또는 수소는 갭(G)을 통해 흐를 수 있다.
갭(G)을 통해 흐르는 기체 중 일부는 복수 개의 제 1 홀(111)을 향하여 흐를 수 있다. 복수 개의 제 1 홀(111)을 향하여 흐른 기체 중 일부는, 제 1 플레이트(11) 및 제 2 플레이트(12)가 형성하는 단차부에 충돌하고, 복수 개의 제 1 홀(111)을 향하여 흐른 기체 중 다른 일부는 제 1 홀(111) 및 제 2 홀(121)이 겹치는 부분으로 통과하여 기체 확산층(82)으로 향할 수 있다.
복수 개의 지지 구조(19) 중 적어도 일부는 기체 흐름 방향에 대하여 수직한 방향으로 형성될 수 있다. 복수 개의 지지 구조(19) 중 적어도 일부는 기체 흐름 방향을 기준으로 일부만 오버랩 될 수 있다. 이와 같은 구조에 의하면, 기체 흐름은 복수 개의 지지 구조(19)로 인하여, 곡선을 그리며 이동할 수 있다. 또한, 기체는 복수 개의 지지 구조(19)를 끼고 방향을 변경하거나 복수 개의 지지 구조(19)와 충돌할 때 난류를 형성할 수 있다. 제 1 플레이트(11)의 상면을 흐르는 기체 흐름의 이동 경로가 늘어나고 난류가 발생 함에 따라, 제 1 홀(111) 및 제 2 홀(121)을 향하여 흐르는 기체의 유량이 증가할 수 있다.
도 7은 일 실시 예에 따른 연료전지용 분리판의 상면도이다.
도 7을 참조하면, 연료전지용 분리판(2)은 제 1 플레이트(21) 및 제 2 플레이트를 포함할 수 있다.
제 1 플레이트(21)는 복수 개의 제 1 홀(211)을 포함할 수 있다. 제 1 플레이트(21)의 하측에 배치되며 제 1 플레이트(21)와 동일한 모양 및 크기를 가지는 제 2 플레이트(22)는, 복수 개의 제 1 홀(211)과 적어도 일부가 겹치는 복수 개의 제 2 홀(221)을 포함할 수 있다.
제 1 홀(211) 및 제 2 홀(221)은 다양한 형상을 가질 수 있다. 예를 들어, 직사각, 타원 또는 원형 등일 수 있다. 제 1 홀(211) 및 제 2 홀(221)은 동일한 형상일 수도 있고, 다른 형상일 수도 있다. 예를 들어, 제 1 홀(211)은 직사각형이고, 제 2 홀(221)은 타원형일 수 있다.
도 8은 일 실시 예에 따른 연료전지용 분리판의 상면도이고, 도 9는 일 실시 예에 따른 연료전지용 분리판의 사시도이다.
도 8 및 도 9를 참조하면, 연료전지용 분리판(3)은 제 1 플레이트(31) 및 제 2 플레이트(32)를 포함할 수 있다.
제 1 플레이트(31)는 플레이트 상면(312), 복수 개의 제 1 홀(311), 제 1 유로(313), 기체 유입 유로(314) 및 기체 유출 유로(315)를 포함할 수 있다.
플레이트 상면(312)은 패널(9)과 접촉할 수 있다. 제 1 플레이트(31)는 플레이트 상면(312)을 통해서 직접적으로 패널(9)에 지지될 수 있다.
기체 유입 유로(314)는 복수 개의 제 1 홀(311) 중 적어도 하나 이상의 제 1 홀(311)을 외부와 연통시킬 수 있다. 기체 유입 유로(314)는 외부로부터 기체를 제 1 홀(311)로 안내할 수 있다. 기체 유입 유로(314)는 제 1 플레이트(31)의 일측에 형성될 수 있다.
제 1 유로(313)는 복수 개의 제 1 홀(311) 중 인접한 2개의 제 1 홀(311)을 연통시킬 수 있다. 제 1 홀(311)로 안내된 유입된 기체는, 제 1 홀(311)과 적어도 일부가 오버랩 되는 제 2 홀(321)을 향해 흐르거나 제 1 유로(313)를 통해 인접한 다른 제 1 홀(311)로 흐를 수 있다.
기체 유출 유로(315)는 복수 개의 제 1 홀(311) 중 적어도 하나 이상의 제 1 홀(311)을 외부와 연통시킬 수 있다. 기체 유출 유로(315)는 기체를 제 1 홀(311)로부터 외부로 안내할 수 있다. 기체 유출 유로(315)는, 기체 유입 유로(314)가 형성된 제 1 플레이트(31)의 일측에 대하여 반대측에 형성될 수 있다.
제 2 플레이트(32)는 복수 개의 제 2 홀(321) 및 제 2 유로(미도시)를 포함할 수 있다.
제 2 유로는 복수 개의 제 2 홀(321) 중 인접한 2개의 제 2 홀(321)을 연통시킬 수 있다. 제 2 홀(321)로 흘러온 기체 중 일부는 기체 확산층 내부로 스며들고, 제 2 홀(321)로 흘러온 기체 중 일부는 인접한 다른 제 2 홀(321)로 흐를 수 있다. 기체는, 인접한 다른 제 2 홀(321)로 흐르는 과정에서 일부 기체 확산층 내부로 스며들 수 있다. 이와 같은 구조를 통해, 제 2 플레이트(32)를 통과하여 기체 확산층으로 흐르는 기체의 유량은 증가할 수 있다.
도 10은 일 실시 예에 따른 연료전지용 분리판의 상면도이고, 도 11은 일 실시 예에 따른 연료전지용 분리판, 기체 확산층 및 막 전극 접합체의 측면도이다.
도 10 및 도 11을 참조하면, 연료전지용 분리판(4)은 제 1 플레이트(41) 및 제 2 플레이트(42)를 포함할 수 있다.
제 1 플레이트(41)는 복수 개의 제 1 홀(411)을 포함하고, 제 2 플레이트(42)는 복수 개의 제 2 홀(421)을 포함한다.
복수 개의 제 2 홀(421) 각각은, 복수 개의 제 1 홀(411) 중 적어도 둘 이상의 제 1 홀(411)과 적어도 일부가 겹치게 배치되어 복수 개의 경사진 유로를 형성할 수 있다. 예를 들어, 복수 개의 제 2 홀(421) 사이의 간격은 복수 개의 제 1 홀(411) 사이의 간격 보다 넓을 수 있다. 예를 들어, 연속하는 두 개의 제 1 홀(411)은, 하측에 배치되는 제 2 홀(421)의 일측 및 타측과 각각 일부 오버랩 될 수 있다.
상기 복수 개의 경사진 유로는, 하향 경사 유로(6) 및 상향 경사 유로(7)를 포함할 수 있다. 하향 경사 유로(6) 및 상향 경사 유로(7)는 기체 흐름 방향에 대하여 교번하여 형성될 수 있다. 하향 경사 유로(6)는, 제 1 플레이트(41) 상에 흐르는 기체를 제 2 플레이트(42) 및 기체 확산층(82)으로 안내할 수 있다. 상향 경사 유로(7)는, 막 전극 접합체(81)에서 전기화학적 반응을 통해 생성되는 물을 막 전극 접합체(81)로부터 떨어져 나가도록 안내할 수 있다. 다시 말하면, 상기 복수 개의 경사진 유로를 통해 기체 유로 및 물의 유로를 동시에 확보할 수 있다.
도 12는 일 실시 예에 따른 연료전지용 분리판의 상면도이다.
도 12를 참조하면, 연료전지용 분리판(5)은 복수 개의 제 1 홀(511)을 포함하는 제 1 플레이트 및 복수 개의 제 2 홀(521)을 포함하는 제 2 플레이트를 포함할 수 있다.
제 2 홀(521)은 복수 개의 제 1 홀(511) 각각과 일부 오버랩 될 수 있다. 예를 들어, 도 11에 도시된 바와 같이, 하나의 제 2 홀(521)은 4 개의 제 1 홀(511) 각각과 일부 오버랩 될 수 있다.
이상에서 설명된 실시예는 바람직한 실시예를 설명한 것에 불과하고, 본 발명의 권리범위는 설명된 실시예에 한정되는 것은 아니며, 이 분야의 통상의 기술자에 의하여 본 발명의 기술적 사상과 특허청구범위 내에서의 다양한 변경, 변형 또는 치환이 가능할 것이며, 그와 같은 실시예들은 본 발명의 범위에 속하는 것으로 보아야 한다.

Claims (13)

  1. 복수 개의 제 1 홀을 포함하는 제 1 플레이트;
    상기 제 1 플레이트의 하측에 배치되고, 복수 개의 제 2 홀을 포함하는 제 2 플레이트; 및
    상기 제 1 플레이트의 상면에 지지되고, 상기 제 1 플레이트의 상면을 따라 기체 흐름을 안내할 수 있는 갭을 형성하고, 상기 기체 흐름 방향에 대하여 수직한 방향으로 형성되는 복수 개의 지지 구조;
    를 포함하는 연료전지용 분리판.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수 개의 제 1 홀 및 상기 복수 개의 제 2 홀 각각은 서로 적어도 일부가 겹치게 배치되어 유로를 형성하는 연료전지용 분리판.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 유로는 상기 제 1 플레이트의 상면을 따라 흐르는 기체 흐름의 방향에 대하여 하향 경사지는 연료전지용 분리판.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 복수 개의 제 1 홀 중 어느 하나의 제 1 홀은, 상기 복수 개의 제 2 홀 중 어느 하나의 제 2 홀에 일부만 오버랩 되고,
    상기 어느 하나의 제 1 홀 및 상기 어느 하나의 제 2 홀은, 상기 제 1 플레이트의 상면을 따라 흐르는 기체 흐름 방향에 대하여 하향 경사지는 유로를 형성하는 연료전지용 분리판.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수 개의 지지 구조 중 적어도 일부는, 상기 기체 흐름 방향을 기준으로 일부만 오버랩되는 연료전지용 분리판.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 플레이트는,
    상기 복수 개의 제 1 홀 중 인접한 2개의 제 1 홀을 연통시키는 제 1 유로; 및
    상기 복수 개의 제 1 홀 중 적어도 하나 이상의 제 1 홀을 외부와 연통시키는 기체 유입 유로를 더 포함하는 연료전지용 분리판.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 제 2 플레이트는,
    상기 복수 개의 제 2 홀 중 인접한 2개의 제 2 홀을 연통시키는 제 2 유로를 더 포함하는 연료전지용 분리판.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수 개의 제2 홀 각각은, 상기 복수 개의 제 1 홀 중 적어도 둘 이상의 제 1 홀과 적어도 일부가 겹치게 배치되어 복수 개의 경사진 유로를 형성하는 연료전지용 분리판.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 복수 개의 경사진 유로는, 하향 경사 유로 및 상향 경사 유로를 포함하고,
    상기 하향 경사 유로 및 상향 경사 유로는 기체 흐름 방향에 대하여 교번하여 형성되는 연료전지용 분리판.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 플레이트의 하측에 배치되고, 복수 개의 제 3 홀을 포함하는 제 3 플레이트를 더 포함하고,
    상기 복수 개의 제 1 홀 중 어느 하나의 제 1 홀, 상기 복수 개의 제 2 홀 중 어느 하나의 제 2 홀 및 상기 복수 개의 제 3 홀 중 어느 하나의 제 3 홀은, 상기 제 1 플레이트의 상면을 따라 흐르는 기체 흐름의 방향에 대하여 하향 경사지는 유로를 형성하고,
    상기 어느 하나의 제 3 홀은 상기 복수 개의 제 1 홀 중 다른 하나의 제 1 홀과 수직 방향으로 오버랩되는 연료전지용 분리판.
  13. 삭제
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2002510851A (ja) * 1998-04-03 2002-04-09 プラグ パワー インコーポレイテッド 複数の並列燃料電池サブスタックを有するｐｅｍ型燃料電池アッセンブリ
JP2003132914A (ja) * 2001-10-19 2003-05-09 Mcdermott Technol Inc 集積流路を有する高性能セラミック燃料電池のインターコネクト及びその作製方法

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