KR101822286B1 - Apparatus for adjusting jointing pressure of fuel cell stack - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따른 연료전지 스택의 면압 조절 장치는 적층된 다수의 반응셀과 측정셀로 구성된 연료전지 스택; 연료전지 스택의 엔드 플레이트에 결합되어, 작동될 시 연료전지 스택을 가압하도록 마련된 가압장치; 및 측정셀에 포함된 분리판들 간의 전압차를 측정하고, 전압차에 따라 상기 가압장치를 작동시키는 제어부;를 포함할 수 있다.The apparatus for adjusting the surface pressure of a fuel cell stack according to the present invention includes: a fuel cell stack including a plurality of stacked reaction cells and measurement cells; A pressurizing device coupled to the end plate of the fuel cell stack and adapted to press the fuel cell stack when actuated; And a control unit for measuring a voltage difference between the separation plates included in the measurement cell and operating the pressure device in accordance with the voltage difference.

Description

연료전지 스택의 면압 조절 장치 {APPARATUS FOR ADJUSTING JOINTING PRESSURE OF FUEL CELL STACK}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a fuel cell stack,

본 발명은 연료전지 스택의 면압 저하를 방지하는 연료전지 스택의 면압 조절 장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a surface pressure regulating device for a fuel cell stack that prevents surface pressure drop of a fuel cell stack.

물을 전기분해하면 수소와 산소로 분해되고, 반대로 수소와 산소를 결합시켜 물을 만들 수 있다. 이때 발생하는 에너지를 전기 형태로 전환할 수 있는데, 연료전지는 이러한 원리를 이용한 것이다.Electrolysis of water breaks down into hydrogen and oxygen, and conversely, hydrogen and oxygen can be combined to form water. The energy generated at this time can be converted to an electric form, which is based on this principle.

연료전지는 전해물질 주위에 서로 맞붙어 있는 두 개의 전극으로 이루어지고, 공기 중의 산소가 한 전극을 지나고 수소가 다른 전극을 지날 때의 전기화학 반응을 통해 전기와 물, 열을 생성하여 전기 에너지를 발생시킨다.A fuel cell is composed of two electrodes that are attached to each other around an electrolyte. Oxygen in the air passes through one electrode. When electricity passes through another electrode, hydrogen generates electricity, water and heat through electrochemical reaction. .

상기 연료전지는 장기 운전될 경우 그 성능이 저하되는데, 그 요인은 크게 두 가지로 분류된다. 먼저, 막-전극 접합체(MEA)의 화학적 열화, 기체확산층(GDL)의 발수성 저하 및 산화층에 의한 분리판 전도성 저하 등으로 인한 비가역적 내구 열화로 인해 연료전지의 성능이 저하될 수 있다. 아울러, 연료전지 스택의 면압 저하로 인해 성능이 저하될 수 있다.The performance of the fuel cell deteriorates when it is operated for a long period of time. First, the performance of the fuel cell may be deteriorated due to irreversible durability deterioration due to chemical deterioration of the membrane-electrode assembly (MEA), deterioration of the water repellency of the gas diffusion layer (GDL), and deterioration of the separator conductivity due to the oxide layer. In addition, the performance of the fuel cell stack may deteriorate due to a decrease in surface pressure.

물론, 연료전지 스택의 성능을 유지시키기 위해서 소재 내구성을 향상시켜 비가역적 내구 성능 저하를 최소화하는 것이 성능 저하를 막는 확실한 방법이겠으나, 이러한 신소재 개발에는 제작 시간 및 비용이 많이 소모되어 실제 적용에는 많은 어려움이 따른다.Of course, in order to maintain the performance of the fuel cell stack, improving the durability of the material and minimizing the irreversible durability degradation will be a sure way to prevent the performance deterioration. However, .

따라서, 본 기술은 연료전지 스택의 면압 저하를 방지하기 위해 제안된 것이다. 연료전지 스택의 면압 저하가 발생하는 주된 원인은 연료전지 셀의 구성 요소인 기체확산층(GDL)의 반발력이 장기 운전에 따라 지속적으로 감소함에 있다. Therefore, the present technology has been proposed in order to prevent the decrease of the surface pressure of the fuel cell stack. The main cause of the reduction of the surface pressure of the fuel cell stack is that the repulsive force of the gas diffusion layer (GDL), which is a component of the fuel cell, is continuously decreased according to the long-term operation.

예를 들어, 연료전지 스택을 탑재한 차량이 100℃ 이내의 다양한 온도 범위 내에서 작동하게 되면 연료전지 스택은 운전 온도 변화에 의해 내부응력이 변하게 되고, 이는 기체확산층(GDL)에 지속적인 반복 응력으로 작용한다.For example, when a vehicle equipped with a fuel cell stack is operated within a temperature range of 100 ° C or less, the internal stress of the fuel cell stack changes due to an operation temperature change. This causes continuous repetitive stress on the gas diffusion layer (GDL) .

탄소 섬유와 수지의 결합으로 이루어진 기체확산층(GDL)의 구조 특성상, 반복 하중에 의해 탄소 섬유와 수지의 결합력이 약해지면 기체확산층(GDL)의 반발력이 감소하여 연료전지 스택의 면압이 저하되는 것이다.When the bonding force between the carbon fiber and the resin is weakened due to the structural property of the gas diffusion layer (GDL) composed of the carbon fiber and the resin, the repulsive force of the gas diffusion layer (GDL) decreases and the surface pressure of the fuel cell stack decreases.

이러한 문제를 해결하기 위해 기체확산층(GDL)의 수지량을 증가시켜 결합력을 증가시킬수도 있겠으나 이는 기체확산층(GDL)의 투과도를 저하시켜 연료전지 성능을 감소시키는 문제를 야기한다.In order to solve this problem, the amount of resin in the gas diffusion layer (GDL) may be increased to increase the bonding force, which causes a problem of reducing the permeability of the gas diffusion layer (GDL), thereby decreasing the fuel cell performance.

상기의 배경기술로서 설명된 사항들은 본 발명의 배경에 대한 이해 증진을 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.It should be understood that the foregoing description of the background art is merely for the purpose of promoting an understanding of the background of the present invention and is not to be construed as an admission that the prior art is known to those skilled in the art.

KRKR 10-2011-001729410-2011-0017294 AA

본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 연료전지 스택에 면압 정도를 파악하고, 파악된 결과에 따라 자동적으로 가압장치에 의해 연료전지 스택의 면압이 조절되도록 하는 연료전지 스택의 면압 조절 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been proposed in order to solve such a problem, and it is an object of the present invention to provide a surface pressure regulating device for a fuel cell stack that grasps the degree of surface pressure on a fuel cell stack, and automatically controls the surface pressure of the fuel cell stack by a pressurizing device The purpose is to provide.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 연료전지 스택의 면압 조절 장치는 적층된 다수의 반응셀과 측정셀로 구성된 연료전지 스택; 상기 연료전지 스택의 엔드 플레이트에 결합되어, 작동될 시 상기 연료전지 스택을 가압하도록 마련된 가압장치; 및 상기 측정셀에 포함된 분리판들 간의 전압차를 측정하고, 상기 전압차에 따라 상기 가압장치를 작동시키는 제어부;를 포함할 수 있다.According to an aspect of the present invention, there is provided an apparatus for regulating the surface pressure of a fuel cell stack, including: a fuel cell stack including a plurality of stacked reaction cells and measurement cells; A pressurizing device coupled to the end plate of the fuel cell stack and configured to press the fuel cell stack when actuated; And a control unit for measuring a voltage difference between the separation plates included in the measurement cell and operating the pressure device in accordance with the voltage difference.

상기 제어부는 측정된 전압차에 기반하여 연료전지 스택의 면압을 산출하고, 산출된 면압이 기설정된 압력 미만일 경우, 상기 가압장치를 작동시키는 것을 특징으로 할 수 있다.The control unit may calculate the surface pressure of the fuel cell stack based on the measured voltage difference and operate the pressure device when the calculated surface pressure is less than a predetermined pressure.

상기 연료전지 스택의 면압은 상기 측정된 전압차가 클수록 낮게 산출되는 것을 특징으로 할 수 있다.And the surface pressure of the fuel cell stack is calculated to be lower as the measured voltage difference is larger.

상기 측정셀은, 상하방에 각각 마련된 제1분리판 및 제2분리판과, 상기 제1분리판과 제2분리판 사이에 마련된 기체확산층(GDL)으로 구성된 것을 특징으로 할 수 있다.The measurement cell may include a first separator plate and a second separator plate provided respectively in the upper and lower chambers, and a gas diffusion layer (GDL) provided between the first separator plate and the second separator plate.

상기 제어부는 상기 제1분리판의 애노드 분리판과 상기 제2분리판의 캐소드 분리판 사이의 전압차를 측정하여 상기 가압장치의 작동여부를 판단하는 것을 특징으로 할 수 있다.The control unit may determine whether the pressure device is operating by measuring a voltage difference between the anode separator of the first separator and the cathode separator of the second separator.

상기 측정셀의 제1분리판과 제2분리판은 상기 반응셀의 분리판과 동일하게 형성되되, 매니폴드 홀과 유로채널을 연통시키는 연통홀이 막히도록 마련된 것을 특징으로 할 수 있다.The first separator and the second separator of the measurement cell are formed in the same manner as the separator of the reaction cell, and the communication hole for communicating the manifold hole and the flow channel is closed.

상기 가압장치는, 상기 엔드 플레이트의 외측에 마련된 모터와, 일측이 상기 모터와 연결되고 상기 엔드 플레이트를 관통하도록 마련된 볼트와, 상기 볼트의 타단과 접촉되고, 상기 모터의 동작에 따라 이송되어 상기 연료전지 스택을 가압하도록 엔드 플레이트 내측에 마련된 가압 플레이트;를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.The pressure device includes a motor provided on the outer side of the end plate, a bolt connected on one side to the motor and penetrating the end plate, and a second motor connected to the other end of the bolt, And a pressing plate provided inside the end plate to press the stack.

상기 제어부는 상기 전압차가 크게 측정될수록 상기 모터의 구동량을 증가시키는 것을 특징으로 할 수 있다.And the controller increases the driving amount of the motor as the voltage difference is measured to a greater extent.

상기 모터 및 볼트는 상기 가압 플레이트 상에 복수개로 마련된 것을 특징으로 할 수 있다.And the motor and the bolt are provided on the pressing plate in a plurality.

상술한 바와 같은 구조로 이루어진 연료전지 스택의 면압 조절 장치에 따르면 연료전지 스택 내부의 면압 저하를 판단할 수 있고, 면압 저하 정도에 따라 연료전지 스택의 적층된 셀들에 압력을 가함으로써 연료전지 스택의 면압저하를 방지하는바, 내구성능의 저하를 방지할 수 있다.According to the apparatus for controlling surface pressure of a fuel cell stack having the above-described structure, it is possible to determine a decrease in surface pressure inside the fuel cell stack, and by applying pressure to the stacked cells of the fuel cell stack according to the degree of surface pressure drop, The lowering of the surface pressure can be prevented, and the deterioration of the durability performance can be prevented.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 연료전지 스택의 면압 조절 장치를 도시한 조립도,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 연료전지 스택을 도시한 평단면도,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 연료전지 스택의 반응셀과 측정셀을 상세히 도시한 도면,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 반응셀 및 측정셀의 분리판을 도시한 도면,
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 가압장치를 상세히 도시한 도면이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is an assembly view showing a surface pressure regulating device of a fuel cell stack according to an embodiment of the present invention;
2 is a plan sectional view showing a fuel cell stack according to an embodiment of the present invention,
3 is a detailed view showing a reaction cell and a measurement cell of a fuel cell stack according to an embodiment of the present invention,
FIG. 4 is a view showing a separation plate of a reaction cell and a measurement cell according to an embodiment of the present invention; FIG.
5 is a detailed view of a pressurizing apparatus according to an embodiment of the present invention.

여기서 사용되는 전문용어는 단지 특정 실시예를 언급하기 위한 것이며, 본 발명을 한정하는 것을 의도하지 않는다. 여기서 사용되는 단수 형태들은 문구들이 이와 명백히 반대의 의미를 나타내지 않는 한 복수 형태들도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함하는"의 의미는 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분을 구체화하며, 다른 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소, 성분 및/또는 군의 존재나 부가를 제외시키는 것은 아니다.The terminology used herein is for the purpose of describing particular embodiments only and is not intended to limit the invention. The singular forms as used herein include plural forms as long as the phrases do not expressly express the opposite meaning thereto. Means that a particular feature, region, integer, step, operation, element and / or component is specified, and that other specific features, regions, integers, steps, operations, elements, components, and / And the like.

다르게 정의하지는 않았지만, 여기에 사용되는 기술용어 및 과학용어를 포함하는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 일반적으로 이해하는 의미와 동일한 의미를 가진다. 보통 사용되는 사전에 정의된 용어들은 관련기술문헌과 현재 개시된 내용에 부합하는 의미를 가지는 것으로 추가 해석되고, 정의되지 않는 한 이상적이거나 매우 공식적인 의미로 해석되지 않는다.Unless otherwise defined, all terms including technical and scientific terms used herein have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs. Commonly used predefined terms are further interpreted as having a meaning consistent with the relevant technical literature and the present disclosure, and are not to be construed as ideal or very formal meanings unless defined otherwise.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 연료전지 스택의 면압 조절 장치에 대하여 살펴본다.Hereinafter, an apparatus for controlling a surface pressure of a fuel cell stack according to a preferred embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 연료전지 스택의 면압 조절 장치를 도시한 조립도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 연료전지 스택을 도시한 평단면도이다. FIG. 1 is an assembled view showing a surface pressure regulating device of a fuel cell stack according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a plan sectional view showing a fuel cell stack according to an embodiment of the present invention.

도 1 내지 도 2를 참조하면, 연료전지 스택의 면압 조절 장치는 적층된 다수의 반응셀(20)과 측정셀(10)로 구성된 연료전지 스택(1); 상기 연료전지 스택(1)의 엔드 플레이트(30)에 결합되어, 작동될 시 상기 연료전지 스택(1)을 가압하도록 마련된 가압장치(40); 및 상기 측정셀(10)에 포함된 분리판들(15,17) 간의 전압차를 측정하고, 상기 전압차에 따라 상기 가압장치(40)를 작동시키는 제어부(50);를 포함할 수 있다.1 and 2, a surface pressure regulating device of a fuel cell stack includes a fuel cell stack 1 composed of a plurality of stacked reaction cells 20 and measurement cells 10; A pressurizing device (40) coupled to the end plate (30) of the fuel cell stack (1) and adapted to press the fuel cell stack (1) when actuated; And a control unit 50 for measuring a voltage difference between the separation plates 15 and 17 included in the measurement cell 10 and operating the pressure device 40 according to the voltage difference.

도 2에 도시된 바와 같이 상기 연료전지 스택(1)의 반응셀(20)은 막-전극 접합체(MEA)를 포함함으로써 반응기체가 연통홀(27)을 통해 내부로 공급될 시, 화학반응을 일으켜 전기에너지를 생산하는 일반적인 셀을 지칭한다. As shown in FIG. 2, the reaction cell 20 of the fuel cell stack 1 includes a membrane-electrode assembly (MEA), so that when the reaction gas is supplied to the inside through the communication hole 27, To generate electric energy.

반면, 측정셀(10)은 연료전지 스택(1) 내부의 면압 저하 정도를 측정하기 위해 마련된 것으로 막-전극 접합체(MEA)를 포함하지 않도록 구성된다. 이때, 측정셀(10)은 적층된 다수의 반응셀(20) 사이에 삽입되거나 적층된 반응셀(20)들의 끝단에 함께 적층되도록 마련될 수 있다.On the other hand, the measuring cell 10 is provided to measure the degree of surface pressure reduction inside the fuel cell stack 1 and is configured not to include a membrane-electrode assembly (MEA). At this time, the measuring cell 10 may be stacked on the ends of the reaction cells 20 inserted or stacked between the plurality of stacked reaction cells 20.

만약, 연료전지 스택(1)의 면압이 장기 운전으로 인해 저하될 경우, 상기 측정셀(10)의 분리판(15,17)을 통해 측정되는 전압차는 기체확산층(13)과 각각의 분리판(15,17) 사이에 발생하는 접촉저항으로 인해서 크게 측정될 것이다.If the surface pressure of the fuel cell stack 1 is lowered due to the long-term operation, the voltage difference measured through the separator plates 15 and 17 of the measuring cell 10 is smaller than the voltage difference between the gas diffusion layer 13 and each separator plate 15, 17). ≪ / RTI >

따라서, 본 기술에서 상기 제어부(50)는 측정된 전압차에 기반하여 연료전지 스택(1)의 면압을 산출하고, 산출된 면압이 기설정된 압력 미만일 경우, 상기 가압장치(40)를 작동시킴으로써 연료전지 스택(1)의 면압 저하를 파악하고 방지할 수 있다.Therefore, in the present technique, the control unit 50 calculates the surface pressure of the fuel cell stack 1 based on the measured voltage difference, and when the calculated surface pressure is less than a predetermined pressure, It is possible to detect and prevent a decrease in surface pressure of the battery stack 1.

이때, 상기 연료전지 스택(1)의 면압은 상기 측정된 전압차가 클수록 낮게 산출되는 것을 특징으로 할 수 있다.At this time, the surface pressure of the fuel cell stack 1 is calculated to be lower as the measured voltage difference is larger.

즉, 측정셀(10)에 포함된 분리판들(15,17) 간의 전압차가 클수록 기체확산층(13)과 분리판들(15,17) 사이의 접촉저항이 크다는 것을 의미하므로, 전압차가 크게 측정될수록 연료전지 스택(1)의 면압이 낮게 산출되는 것이 바람직하다.That is, the larger the voltage difference between the separators 15 and 17 included in the measuring cell 10, the greater the contact resistance between the gas diffusion layer 13 and the separators 15 and 17. Therefore, The surface pressure of the fuel cell stack 1 is preferably calculated to be low.

상기 기설정된 압력은 연료전지 스택(1)의 면압이 저하되어 면압 보정이 실시되어야 하는 시점의 연료전지 스택(1) 압력으로 설정될 수 있으나, 이는 설계자, 연료전지 또는 차종에 따라 가변되어 설정되는 것인바 특정값으로 한정되어서는 안될 것이다.The predetermined pressure may be set to the pressure of the fuel cell stack 1 at the time when the surface pressure of the fuel cell stack 1 is lowered and the surface pressure correction should be performed. However, the predetermined pressure may be set variable depending on the designer, the fuel cell, It should not be limited to a specific value.

한편, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 연료전지 스택의 반응셀과 측정셀을 상세히 도시한 도면이다. FIG. 3 is a detailed view showing a reaction cell and a measurement cell of the fuel cell stack according to an embodiment of the present invention.

먼저, 도 3a을 참조하면, 상기 반응셀(20)은 화학반응이 이루어지게 하기 위해 상하방에 분리판(25)이 마련되고, 그 사이에 기체확산층(GDL)과 막-전극 접합체(MEA)가 구비되도록 형성된다. 반면, 도 3b와 같이 상기 측정셀(10)은, 상하방에 각각 마련된 제1분리판(15) 및 제2분리판(17)과, 상기 제1분리판(15)과 제2분리판(17) 사이에 마련된 기체확산층(GDL)으로 구성된 것을 특징으로 할 수 있다.3A, the reaction cell 20 is provided with a separator plate 25 on its upper and lower sides in order to perform a chemical reaction, and a gas diffusion layer (GDL) and a membrane electrode assembly (MEA) Respectively. 3B, the measurement cell 10 includes a first separator plate 15 and a second separator plate 17 provided in the upper and lower chambers, respectively, and the first separator plate 15 and the second separator plate 17 and a gas diffusion layer (GDL) provided between the gas diffusion layers.

즉, 측정셀(10)은 막-전극 접합체(MEA)가 형성되지 않는바, 상기 제1분리판(15)과 제2분리판(17) 사이의 전압차를 측정함에 있어서, 막-전극 접합체(MEA)의 화학반응에 의한 정밀한 전압차 측정이 불가능한 상황을 회피할 수 있다. 결론적으로 측정셀(10)에 막-전극 접합체(MEA)를 구성하지 않음으로써 보다 정확하게 연료전지 스택(1)의 면압 저하를 판단할 수 있다.In measuring the voltage difference between the first separator plate 15 and the second separator plate 17, the membrane-electrode assembly (MEA) is not formed in the measurement cell 10, It is possible to avoid a situation in which accurate voltage difference measurement by the chemical reaction of the MEA can not be performed. As a result, the surface pressure drop of the fuel cell stack 1 can be judged more accurately by not forming the membrane-electrode assembly (MEA) in the measuring cell 10.

아울러, 상기 제어부(50)는 상기 제1분리판(15)의 애노드 분리판과 상기 제2분리판(17)의 캐소드 분리판 사이의 전압차를 측정하여 상기 가압장치(40)의 작동여부를 판단하는 것을 특징으로 할 수 있다.The control unit 50 measures the voltage difference between the anode separator of the first separator 15 and the cathode separator of the second separator 17 to determine whether the pressure device 40 is operated It is possible to make a judgment.

즉, 상기 측정셀(10)의 제1분리판(15)과 제2분리판(17)은 모두 애노드와 캐소드 극성을 띄는 분리판들로 구성되는데, 본 기술은 제1분리판(15) 및 제2분리판(17)과 기체확산층(13) 사이의 접촉저항에 따른 면압 정도를 파악하기 위한 것인바, 상기 제어부(50)는 기체확산층(13)과 접촉된 제1분리판(15)의 애노드 분리판 및 기체확산층(13)과 접촉된 제2분리판(17)의 캐소드 분리판 사이의 전압차를 측정하여 연료전지 스택(1)의 면압 저하를 파악할 수 있다.That is, the first separator plate 15 and the second separator plate 17 of the measurement cell 10 are composed of separators having an anode and a cathode polarity. The controller 50 determines the degree of surface pressure due to the contact resistance between the second separator 17 and the gas diffusion layer 13. The controller 50 controls the temperature of the first separator 15 contacting the gas diffusion layer 13, The voltage difference between the anode separation plate and the cathode separation plate of the second separation plate 17 in contact with the gas diffusion layer 13 can be measured to determine the surface pressure drop of the fuel cell stack 1. [

한편, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 반응셀 및 측정셀의 분리판을 도시한 도면이다. 도 4a는 반응셀의 분리판(25)을 도시한 것이고, 도 4b는 측정셀의 분리판(15 또는 17)을 도시한 것으로 서로 비교하면, 상기 측정셀의 제1분리판(15)과 제2분리판(17)은 상기 반응셀의 분리판(25)과 동일하게 형성되되, 매니폴드 홀과 유로채널을 연통시키는 연통홀(27)이 막히도록 마련된 것을 특징으로 할 수 있다.Meanwhile, FIG. 4 is a view showing a separation plate of a reaction cell and a measurement cell according to an embodiment of the present invention. FIG. 4A shows the separator plate 25 of the reaction cell, and FIG. 4B shows the separator plate 15 or 17 of the measuring cell. Comparing the first separator plate 15 and the second separator plate 15 of the measuring cell, 2 separator plate 17 is formed in the same manner as the separator plate 25 of the reaction cell and the communication hole 27 for communicating the manifold hole and the channel channel is closed.

즉, 반응셀은 막-전극 접합체가 포함된 유로채널로 반응기체가 유입되어야 화학반응이 발생하는바, 반응기체가 매니폴드를 통해 유로채널로 유입되는 연통홀(27)이 형성된다. That is, in the reaction cell, a chemical reaction occurs when the reactant gas is introduced into the flow channel including the membrane-electrode assembly, and the communication hole 27 through which the reactant gas flows into the flow channel through the manifold is formed.

반면, 측정셀에는 막-전극 접합체가 포함되지 않는바, 반응기체가 유입되어야 하는 이유가 없다. 따라서, 연통홀(27)을 형성하는 별도의 작업공정을 생략함으로써 셀 제작에 소요되는 시간과 비용을 저감할 수 있다.On the other hand, the measurement cell does not include a membrane-electrode assembly, so there is no reason for the reaction gas to be introduced. Therefore, the time and cost required for cell fabrication can be reduced by omitting a separate work process for forming the communication hole 27. [

이는 도 2에서도 확인할 수 있는데, 상기 반응셀(20)에 연통홀(27)이 형성됨에 비해, 측정셀(10)에는 어떠한 홀도 형성되지 않음을 확인할 수 있다.It can be seen from FIG. 2 that no holes are formed in the measurement cell 10, as compared with the case where the communication hole 27 is formed in the reaction cell 20.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 가압장치를 상세히 도시한 도면이다. 도 5를 참조하면, 본 기술에서 상기 가압장치(40)는, 상기 엔드 플레이트(30)의 외측에 마련된 모터(43)와, 일측이 상기 모터(43)와 연결되고 상기 엔드 플레이트(30)를 관통하도록 마련된 볼트(45)와, 상기 볼트(45)의 타단과 접촉되고, 상기 모터(43)의 동작에 따라 이송되어 상기 연료전지 스택을 가압하도록 엔드 플레이트(30) 내측에 마련된 가압 플레이트(47);를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.5 is a detailed view of a pressurizing apparatus according to an embodiment of the present invention. 5, the pressurizing device 40 according to the present invention includes a motor 43 provided outside the end plate 30, a motor 43 connected to the motor 43 at one side thereof, And a pressure plate 47 provided inside the end plate 30 for contacting the other end of the bolt 45 and being transported in accordance with the operation of the motor 43 to press the fuel cell stack. );

즉, 제어부(50)는 모터(43) 구동을 통해 가압 플레이트(47)를 밀어 연료전지 스택(1) 내부의 면압을 증가시킬 수 있다. 상기 모터(43)가 구동되면 외주면에 나사산이 형성된 볼트(45)가 하방으로 이송되고, 이로 인해 볼트(45)와 접촉된 가압 플레이트(47) 역시 하방으로 이송되면서 연료전지 스택(1)에 압력을 가하는 것이다.That is, the control unit 50 can increase the surface pressure inside the fuel cell stack 1 by pushing the pressure plate 47 through driving of the motor 43. [ When the motor 43 is driven, the bolts 45 having the threads formed on the outer circumferential surface thereof are transported downward. As a result, the pressure plate 47, which is in contact with the bolts 45, .

여기서, 상기 제어부(50)는 상기 전압차가 크게 측정될수록 상기 모터(43)의 구동량을 증가시킬 수 있다.Here, the control unit 50 may increase the driving amount of the motor 43 as the voltage difference is measured to a greater extent.

상기 측정셀(10)을 통해 측정된 전압차가 클수록 연료전지 스택(1) 내부의 면압이 낮게 형성되는바, 제어부(50)는 모터(43)의 구동량을 증가시켜 가압장치(40)를 통한 면압 보정량을 크게한다.As the voltage difference measured through the measurement cell 10 is larger, the surface pressure inside the fuel cell stack 1 is lowered. Thus, the control unit 50 increases the driving amount of the motor 43, Increase the surface pressure correction amount.

이에 따라, 연료전지 스택(1)의 면압 저하와 비례하게 가압장치(40)를 통한 면압 증가를 구현할 수 있어, 연료전지 스택의 면압이 저하되는 것을 효과적으로 방지할 수 있다.As a result, it is possible to realize increase in surface pressure through the pressurizing device 40 in proportion to decrease in surface pressure of the fuel cell stack 1, thereby effectively preventing the surface pressure of the fuel cell stack from being lowered.

또한, 상기 모터(43) 및 볼트(45)는 상기 가압 플레이트(47) 상에 복수개로 마련될 수 있다. 따라서, 다수의 모터(43) 및 볼트(45) 세트에 의해서 가압 플레이트(47)를 균일하게 가압할 수 있어, 안정적인 연료전지 스택(1) 면압 제어를 실시할 수 있다.The motor 43 and the bolts 45 may be provided on the pressing plate 47 in a plurality of ways. Therefore, the pressure plate 47 can be uniformly pressed by the plurality of motors 43 and the set of bolts 45, and the surface pressure control of the fuel cell stack 1 can be stably performed.

상술한 바와 같은 구조로 이루어진 연료전지 스택의 면압 조절 장치에 따르면 연료전지 스택 내부의 면압 저하를 판단할 수 있고, 면압 저하 정도에 따라 연료전지 스택의 적층된 셀들에 압력을 가함으로써 연료전지 스택의 면압저하를 방지하는바, 내구성능의 저하를 방지할 수 있다.According to the apparatus for controlling surface pressure of a fuel cell stack having the above-described structure, it is possible to determine a decrease in surface pressure inside the fuel cell stack, and by applying pressure to the stacked cells of the fuel cell stack according to the degree of surface pressure drop, The lowering of the surface pressure can be prevented, and the deterioration of the durability performance can be prevented.

본 발명은 특정한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 제공되는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 한도 내에서, 본 발명이 다양하게 개량 및 변화될 수 있다는 것은 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to specific embodiments thereof, 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 following claims It will be apparent to those of ordinary skill in the art.

1: 연료전지 스택 10: 측정셀
13: 기체확산층 15: 제1분리판
17: 제2분리판 20: 반응셀
21: 막-전극 접합체 23: 기체확산층
25: 분리판 27: 연통홀
30: 엔드 플레이트 40: 가압장치
43: 모터 45: 볼트
47: 가압 플레이트 50: 제어부1: Fuel cell stack 10: Measuring cell
13: gas diffusion layer 15: first separator plate
17: second separator plate 20: reaction cell
21: membrane-electrode assembly 23: gas diffusion layer
25: separation plate 27: communication hole
30: end plate 40: pressure device
43: motor 45: bolt
47: pressure plate 50:

Claims (9)

적층된 다수의 반응셀과 측정셀로 구성된 연료전지 스택;
상기 연료전지 스택의 엔드 플레이트에 결합되어, 작동될 시 상기 연료전지 스택을 가압하도록 마련된 가압장치; 및
상기 측정셀에 포함된 분리판들 간의 전압차를 측정하고, 상기 전압차에 따라 상기 가압장치를 작동시키는 제어부;를 포함하는 연료전지 스택의 면압 조절 장치.A fuel cell stack composed of a plurality of stacked reaction cells and measurement cells;
A pressurizing device coupled to the end plate of the fuel cell stack and configured to press the fuel cell stack when actuated; And
And a controller for measuring a voltage difference between the separators included in the measurement cell and operating the pressure device according to the voltage difference. 청구항 1에 있어서,
상기 제어부는 측정된 전압차에 기반하여 연료전지 스택의 면압을 산출하고, 산출된 면압이 기설정된 압력 미만일 경우, 상기 가압장치를 작동시키는 것을 특징으로 하는 연료전지 스택의 면압 조절 장치.The method according to claim 1,
Wherein the control unit calculates the surface pressure of the fuel cell stack based on the measured voltage difference and operates the pressure device when the calculated surface pressure is less than a predetermined pressure. 청구항 2에 있어서,
상기 연료전지 스택의 면압은 상기 측정된 전압차가 클수록 낮게 산출되는 것을 특징으로 하는 연료전지 스택의 면압 조절 장치.The method of claim 2,
Wherein the surface pressure of the fuel cell stack is calculated to be lower as the measured voltage difference is larger. 청구항 1에 있어서,
상기 측정셀은,
상하방에 각각 마련된 제1분리판 및 제2분리판과,
상기 제1분리판과 제2분리판 사이에 마련된 기체확산층(GDL)으로 구성된 것을 특징으로 하는 연료전지 스택의 면압 조절 장치.The method according to claim 1,
The measurement cell includes:
A first separator plate and a second separator plate provided respectively in the upper and lower chambers,
And a gas diffusion layer (GDL) provided between the first separator and the second separator. 청구항 4에 있어서,
상기 제어부는 상기 제1분리판의 애노드 분리판과 상기 제2분리판의 캐소드 분리판 사이의 전압차를 측정하여 상기 가압장치의 작동여부를 판단하는 것을 특징으로 하는 연료전지 스택의 면압 조절 장치.The method of claim 4,
Wherein the controller measures a voltage difference between the anode separator of the first separator and the cathode separator of the second separator to determine whether the pressure device is operating. 청구항 4에 있어서,
상기 측정셀의 제1분리판과 제2분리판은 상기 반응셀의 분리판과 동일하게 형성되되, 매니폴드 홀과 유로채널을 연통시키는 연통홀이 막히도록 마련된 것을 특징으로 하는 연료전지 스택의 면압 조절 장치.The method of claim 4,
Wherein the first separator plate and the second separator plate of the measurement cell are formed in the same manner as the separator plate of the reaction cell and the communication holes communicating the manifold hole and the flow channel are closed. Regulating device. 청구항 1에 있어서,
상기 가압장치는,
상기 엔드 플레이트의 외측에 마련된 모터와,
일측이 상기 모터와 연결되고 상기 엔드 플레이트를 관통하도록 마련된 볼트와,
상기 볼트의 타단과 접촉되고, 상기 모터의 동작에 따라 이송되어 상기 연료전지 스택을 가압하도록 엔드 플레이트 내측에 마련된 가압 플레이트;를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지 스택의 면압 조절 장치.The method according to claim 1,
The pressure-
A motor provided outside the end plate,
A bolt having one side connected to the motor and passing through the end plate,
And a pressing plate disposed inside the end plate so as to contact with the other end of the bolt and to be moved in accordance with the operation of the motor to press the fuel cell stack. 청구항 7에 있어서,
상기 제어부는 상기 전압차가 크게 측정될수록 상기 모터의 구동량을 증가시키는 것을 특징으로 하는 연료전지 스택의 면압 조절 장치.The method of claim 7,
Wherein the control unit increases the driving amount of the motor as the voltage difference is measured largely. 청구항 7에 있어서,
상기 모터 및 볼트는 상기 가압 플레이트 상에 복수개로 마련된 것을 특징으로 하는 연료전지 스택의 면압 조절 장치.

The method of claim 7,
Wherein the plurality of motors and bolts are provided on the pressing plate.

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