KR101867696B1 - Fuel cell apparatus - Google Patents

Fuel cell apparatus Download PDF

Info

Publication number
KR101867696B1
KR101867696B1 KR1020160138654A KR20160138654A KR101867696B1 KR 101867696 B1 KR101867696 B1 KR 101867696B1 KR 1020160138654 A KR1020160138654 A KR 1020160138654A KR 20160138654 A KR20160138654 A KR 20160138654A KR 101867696 B1 KR101867696 B1 KR 101867696B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
flow path
path forming
power generation
fuel cell
air
Prior art date
Application number
KR1020160138654A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR20180044755A (en
Inventor
김기정
박지용
전유택
Original Assignee
현대제철 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 현대제철 주식회사 filed Critical 현대제철 주식회사
Priority to KR1020160138654A priority Critical patent/KR101867696B1/en
Publication of KR20180044755A publication Critical patent/KR20180044755A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR101867696B1 publication Critical patent/KR101867696B1/en

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/02—Details
    • H01M8/0202—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors
    • H01M8/0258—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors characterised by the configuration of channels, e.g. by the flow field of the reactant or coolant
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/02—Details
    • H01M8/0202—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors
    • H01M8/0204—Non-porous and characterised by the material
    • H01M8/0206—Metals or alloys
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04082—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration
    • H01M8/04089—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of gaseous reactants
    • H01M8/04119—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of gaseous reactants with simultaneous supply or evacuation of electrolyte; Humidifying or dehumidifying
    • H01M8/04156—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of gaseous reactants with simultaneous supply or evacuation of electrolyte; Humidifying or dehumidifying with product water removal
    • H01M8/04179—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of gaseous reactants with simultaneous supply or evacuation of electrolyte; Humidifying or dehumidifying with product water removal by purging or increasing flow or pressure of reactants
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/50—Fuel cells

Landscapes

  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Fuel Cell (AREA)

Abstract

연료전지 장치에 관한 발명이 개시된다. 개시된 연료전지 장치는, 산소와 수소의 전기 화학 반응에 의해 전기에너지를 생성하는 발전부와, 발전부와의 사이에 공기가 공급되는 공기분리판부와, 발전부와의 사이에 제1유로를 형성하는 제1유로형성부와 공기분리판부와의 사이에 제2유로를 형성하는 제2유로형성부와 제1유로형성부와 제2유로형성부를 연결하는 유로연결부를 구비하는 복수 개의 유로형성부를 포함하며, 복수 개의 유로형성부는 발전부의 폭 방향으로 배열되되, 이웃하는 유로형성부의 제1유로가 상호 연통되도록 연결되는 것을 특징으로 한다.An invention relating to a fuel cell apparatus is disclosed. The disclosed fuel cell apparatus includes a power generation unit that generates electric energy by an electrochemical reaction between oxygen and hydrogen, an air separation plate unit that supplies air between the power generation unit, and a first flow path between the power generation unit A second flow path forming portion forming a second flow path between the first flow path forming portion and the air separation plate portion and a flow path connecting portion connecting the first flow path forming portion and the second flow path forming portion And the plurality of flow path forming portions are arranged in the width direction of the power generating portion, and the first flow paths of the adjacent flow path forming portions are connected to communicate with each other.

Description

연료전지 장치{FUEL CELL APPARATUS}FUEL CELL APPARATUS

본 발명은 연료전지 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 기체확산층으로의 공기의 공급을 원활하게 하며, 기체확산층의 파손 등을 방지할 수 있는 연료전지 장치에 관한 것이다. The present invention relates to a fuel cell apparatus, and more particularly, to a fuel cell apparatus that can smoothly supply air to a gas diffusion layer and prevent damage or the like of a gas diffusion layer.

일반적으로 연료전지 장치는 수소와 산소의 산화 및 환원반응을 이용하여 화학에너지를 전기에너지로 변환하는 발전 장치이다. 구체적으로 연료전지 장치는 산화전극(anode)에서의 산화반응 및 환원전극(cathode)에서의 환원반응을 이용하여 전기에너지를 생산하게 된다. Generally, a fuel cell device is a power generation device that converts chemical energy into electric energy by using an oxidation and reduction reaction of hydrogen and oxygen. Specifically, the fuel cell apparatus produces electrical energy using an oxidation reaction at the anode and a reduction reaction at the cathode.

본 발명의 배경기술은 대한민국 공개특허공보 제10-2016-0019746호(2016.02.22 공개, 발명의 명칭: 무기 이온 전도체, 이의 제조 방법 및 연료전지용 전해질 막)에 개시되어 있다.BACKGROUND ART [0002] The background art of the present invention is disclosed in Korean Patent Laid-Open Publication No. 10-2016-0019746 (published on Feb. 22, 201, entitled: Inorganic ion conductor, a method for producing the same, and an electrolyte membrane for fuel cells).

본 발명의 일 실시예에 의하면, 금속 다공체에 적용되는 연료전지에서 기체확산층으로의 공기의 이동을 원활하게 하며, 기체확산층의 손상을 방지할 수 있는 연료전지 장치를 제공하는 것이다. According to one embodiment of the present invention, there is provided a fuel cell device that can smoothly move air from a fuel cell to a gas diffusion layer applied to a porous metal body, and can prevent damage to the gas diffusion layer.

본 발명에 따른 연료전지 장치는: 산소와 수소의 전기 화학 반응에 의해 전기에너지를 생성하는 발전부; 상기 발전부와의 사이에 공기가 공급되는 공기분리판부; 및 상기 발전부와의 사이에 제1유로를 형성하는 제1유로형성부와, 상기 공기분리판부와의 사이에 제2유로를 형성하는 제2유로형성부와, 상기 제1유로형성부와 상기 제2유로형성부를 연결하는 유로연결부를 구비하는 복수 개의 유로형성부를 포함하며, 복수 개의 상기 유로형성부는 상기 발전부의 폭 방향으로 배열되되, 이웃하는 상기 유로형성부의 상기 제1유로가 상호 연통되도록 연결되는 것을 특징으로 한다. A fuel cell apparatus according to the present invention includes: a power generation unit generating electrical energy by an electrochemical reaction between oxygen and hydrogen; An air separation plate portion through which air is supplied to the power generation portion; And a second flow path forming portion for forming a second flow path between the air separation plate portion and the first flow path forming portion, Wherein the plurality of flow path forming portions are arranged in the width direction of the power generating portion and the first flow paths of the adjacent flow path forming portions are connected to each other so that the first flow paths are mutually communicated .

본 발명에서, 이웃하는 상기 유로형성부에 형성된 상기 제1유로형성부는 상호 엇갈리게 연결되는 것을 특징으로 한다. In the present invention, the first flow path forming portions formed in the adjacent flow path forming portions are mutually staggered.

본 발명에서, 상기 제1유로형성부는, 상기 공기분리판부에 접하도록 구비되는 것을 특징으로 한다. In the present invention, the first flow path forming portion is provided so as to be in contact with the air separation plate portion.

본 발명에서, 상기 제2유로형성부는, 상기 발전부에 접하도록 형성되는 것을 특징으로 한다. In the present invention, the second flow path forming portion is formed to be in contact with the power generating portion.

본 발명에서, 상기 제2유로형성부는, 상기 발전부에 접하는 면이 평평하게 형성되어 상기 발전부에 구비되는 기체확산층의 표면에 접하는 것을 특징으로 한다. In the present invention, the second flow path forming portion is formed so that the surface contacting the power generating portion is flat and contacts the surface of the gas diffusion layer provided in the power generating portion.

본 발명에서, 상기 유로형성부는, 직조 또는 타공하여 형성되는 금속판을 변형하여 형성되는 것을 특징으로 한다. In the present invention, the flow path forming portion is formed by deforming a metal plate formed by weaving or punching.

본 발명에서, 상기 제1유로는, 공기가 유입되는 제1유로입구와, 공기가 배출되는 제1유로출구를 포함하며, 상기 제1유로입구의 폭은 상기 제1유로출구의 폭 보다 넓게 형성되는 것을 특징으로 한다. In the present invention, the first flow path includes a first flow path inlet through which air flows and a first flow path outlet through which air is discharged, wherein a width of the first flow path inlet is wider than a width of the first flow path outlet .

본 발명에서, 상기 제1유로는 상기 제1유로입구에서 상기 제1유로출구로 진행하면서 폭이 좁아지도록 형성되는 것을 특징으로 한다. In the present invention, the first flow path is formed so as to be narrower in width from the first flow path inlet to the first flow path outlet.

본 발명에 따른 연료전지 장치는 공기분리판부와 발전부 사이에 유로형성부가 구비되어, 발전부 측으로 공기가 전달되는 성능 및 발전부에서 응축된 물이 배출되는 정도를 증대시키며, 나아가 발전부에 작용하는 하중을 분산시켜 발전부, 특히 기체확산층의 파손 및 변형을 방지한다. The fuel cell apparatus according to the present invention is provided with a flow path forming portion between the air separation plate portion and the power generation portion to increase the performance of air to be transmitted to the power generation portion and the degree to which condensed water is discharged from the power generation portion, Thereby preventing breakage and deformation of the power generating portion, particularly the gas diffusion layer.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 연료전지 장치를 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 유로형성부를 나타내는 사시도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 유로형성부를 나타내는 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 유로형성부를 확대한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 연료전지 장치에서 유로형성부를 통하여 유체가 이동하는 경로를 나타내는 도면이다. 1 is a cross-sectional view schematically showing a fuel cell apparatus according to an embodiment of the present invention.
2 is a perspective view illustrating a flow path forming portion according to an embodiment of the present invention.
3 is a perspective view illustrating a flow path forming portion according to another embodiment of the present invention.
4 is an enlarged view of the flow path forming portion according to an embodiment of the present invention.
5 is a view illustrating a path through which a fluid moves through a flow path forming portion in a fuel cell apparatus according to an embodiment of the present invention.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 연료전지 장치의 실시예를 설명한다. 이러한 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. Hereinafter, embodiments of the fuel cell apparatus according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. In this process, the thicknesses of the lines and the sizes of the components shown in the drawings may be exaggerated for clarity and convenience of explanation.

또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로써, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.In addition, the terms described below are terms defined in consideration of the functions of the present invention, which may vary depending on the intention or custom of the user, the operator. Therefore, definitions of these terms should be made based on the contents throughout this specification.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 연료전지 장치를 개략적으로 나타내는 단면도이다. 도 1을 참조하면, 본 실시예에 따른 연료전지 장치(1)는 발전부(100), 수소분리판부(200), 공기분리판부(300) 및 유로형성부(400)를 포함하여, 외부에서 공급되는 산소와 수소의 전기 화학 반응을 이용하여 전기에너지를 생성한다. 1 is a cross-sectional view schematically showing a fuel cell apparatus according to an embodiment of the present invention. 1, the fuel cell apparatus 1 according to the present embodiment includes a power generation unit 100, a hydrogen separation plate unit 200, an air separation plate unit 300, and a flow path forming unit 400, The electrochemical reaction of oxygen and hydrogen supplied is used to generate electrical energy.

발전부(100)는 산소의 환원반응과, 수소의 산화반응이 동시에 일어나는 전기 화학 반응을 이용하여 전기에너지를 생성한다. 본 실시예에서 발전부(100)는 산소와 수소의 전기 화학 반응이 일어나는 전해질막(110)과, 전해질막(110)의 양측면에 형성되는 기체확산층(GDL, Gas Diffusion Layer, 130)을 포함하여 전기에너지를 형성한다. The power generation unit 100 generates electrical energy by using an electrochemical reaction in which oxygen reduction reaction and hydrogen oxidation reaction occur at the same time. The power generating unit 100 includes an electrolyte membrane 110 where an electrochemical reaction of oxygen and hydrogen takes place and a gas diffusion layer 130 formed on both sides of the electrolyte membrane 110 Forms electrical energy.

본 실시예에서 발전부(100)는 막전극접합체(MEA, Membrane Electrode Assembly)로 예시되며, 대략 판 형상으로 형성된다. In this embodiment, the power generating unit 100 is exemplified by a membrane electrode assembly (MEA), and is formed in a substantially plate shape.

수소분리판부(200)는 발전부(100)와의 사이에 수소가 공급되도록 구비되며, 수소공급부(미도시) 등으로부터 전달되는 수소가 발전부(100)에 전달될 수 있도록 한다. 본 실시예에서 수소분리판부(200)는 금속 재질을 포함하여 이루어지며 발전부(100)의 일측면(도 1 기준 하측면)에 접한다. The hydrogen separating plate 200 is provided to supply hydrogen between the hydrogen separating plate 200 and the power generating unit 100 so that the hydrogen delivered from the hydrogen supplying unit (not shown) can be transmitted to the power generating unit 100. In this embodiment, the hydrogen separation plate 200 is made of a metal material and contacts the one side surface (the reference lower side in FIG. 1) of the power generation portion 100.

공기분리판부(300)는 발전부(100)와의 사이에 공기가 공급되도록 구비되어 외부에서 유입되는 공기가 발전부(100)에 전달될 수 있도록 한다. 본 실시예에서 공기분리판부(300)는 금속 재질을 포함하여 이루어지며 발전부(100)의 타측면(도 1 기준 상측면)을 덮는 형상으로 형성된다. The air separation plate unit 300 is provided to supply air between the air separation plate unit 300 and the power generation unit 100 so that the air introduced from the outside can be transmitted to the power generation unit 100. In this embodiment, the air separation plate 300 includes a metal material and is formed in a shape covering the other side surface (the reference upper side in FIG. 1) of the power generation portion 100.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 유로형성부를 나타내는 사시도이고, 도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 유로형성부를 나타내는 사시도이다. FIG. 2 is a perspective view showing a flow path forming part according to an embodiment of the present invention, and FIG. 3 is a perspective view showing a flow path forming part according to another embodiment of the present invention.

도 1 내지 3을 참조하면, 유로형성부(400)는 발전부(100)와 공기분리판부(300)의 사이에 개재되며 공기분리판부(300)와 발전부(100)와의 사이에 진입되는 공기의 이동을 발전부(100) 측으로 안내하는 유로를 형성한다. 본 실시예에서 유로형성부(400)는 제1유로형성부(410), 제2유로형성부(430) 및 유로연결부(450)를 포함한다. 1 to 3, the flow path forming portion 400 is interposed between the power generating portion 100 and the air separating plate portion 300, and includes air entering between the air separating plate portion 300 and the power generating portion 100 Thereby forming a flow path for guiding the movement of the power generator 100 toward the power generator 100 side. In this embodiment, the flow path forming portion 400 includes a first flow path forming portion 410, a second flow path forming portion 430, and a flow path connecting portion 450.

제1유로형성부(410)는 발전부(100)와 이격되게 위치하여, 발전부(100)와의 사이에 공기가 이동될 수 있는 제1유로(411)를 형성한다. 본 실시예에서 제1유로형성부(410)는 금속 재질을 포함하여 이루어지며, 공기분리판부(300)의 내측면(도 1 기준 하측면)에 접하도록 형성되어 제1유로(411)를 통하여 공기가 유입될 수 있는 유량을 증대할 수 있다. The first flow path forming part 410 is located apart from the power generation part 100 and forms a first flow path 411 through which air can move between the first flow path forming part 410 and the power generation part 100. In the present embodiment, the first flow path forming part 410 includes a metal material and is formed to contact the inner surface (the lower surface of the reference in FIG. 1) of the air separation plate 300, The flow rate at which air can be introduced can be increased.

이러한 제1유로형성부(410)는 공기분리판부(300)에 대응되는 형상으로 형성되어 공기분리판부(300)와 면 접촉된 상태에서 스팟 용접 등의 방식으로 공기분리판부(300)에 고정될 수 있다. The first flow path forming portion 410 is formed in a shape corresponding to the air separating plate portion 300 and is fixed to the air separating plate portion 300 by spot welding in a state of being in surface contact with the air separating plate portion 300 .

제1유로형성부(410)가 공기분리판부(300)와 일체로서 형성되는 경우, 제품의 제작 및 조립 과정이 간단해지고, 내구성이 향상될 수 있다. When the first flow path forming part 410 is formed integrally with the air separation plate part 300, the manufacturing and assembling process of the product is simplified and the durability can be improved.

제2유로형성부(430)는 공기분리판부(300)와 이격되게 위치하여, 공기분리판부(300)와의 사이에 공기가 이동될 수 있는 제2유로(431)를 형성한다. 또한, 본 실시예에서 제2유로형성부(430)는 발전부(100)에 접하도록 형성되어 제2유로(431)를 통한 공기의 유량 등을 증대시킬 수 있다. The second flow path forming part 430 is spaced apart from the air separating plate part 300 and forms a second flow path 431 through which the air can move with respect to the air separating plate part 300. In this embodiment, the second flow path forming portion 430 is formed to be in contact with the power generating portion 100, so that the flow rate of the air through the second flow path 431 can be increased.

이러한 제2유로형성부(430)는 발전부(100)에 대응되는 형상으로 형성되어 발전부(100)에 면접촉됨으로써, 제2유로형성부(430)에서 발전부(100)로 작용하는 하중이 최대한 분산되도록 하여 발전부(100)의 파손, 변형 등을 방지한다.The second flow path forming part 430 is formed in a shape corresponding to the power generating part 100 and is in surface contact with the power generating part 100 so that the load acting on the power generating part 100 in the second flow forming part 430 So as to prevent breakage, deformation, and the like of the power generating section 100.

유로연결부(450)는 제1유로형성부(410)와 제2유로형성부(430)를 연결한다. 본 실시예에서 유로연결부(450)는 금속 재질을 포함하여 이루어지며 제1유로형성부(410)와 제2유로형성부(430)를 연결함으로써, 일측면은 제1유로(411)를 둘러싸고, 타측면은 제2유로(431)를 둘러싸도록 형성된다. The flow path connecting portion 450 connects the first flow path forming portion 410 and the second flow path forming portion 430. In this embodiment, the flow path connecting part 450 includes a metal material and connects the first flow path forming part 410 and the second flow path forming part 430 so that one side surface surrounds the first flow path 411, And the other side surface is formed so as to surround the second flow path 431.

제1유로형성부(410), 제2유로형성부(430) 및 유로연결부(450)는 일체로서 형성될 수 있다. 즉, 제1유로형성부(410), 제2유로형성부(430) 및 유로연결부(450)는 금속박판 등을 가공하여 형성될 수 있다. The first flow path forming portion 410, the second flow path forming portion 430, and the flow path connecting portion 450 may be integrally formed. That is, the first flow path forming portion 410, the second flow path forming portion 430, and the flow path connecting portion 450 may be formed by processing a thin metal plate or the like.

이러한 제1유로형성부(410), 제2유로형성부(430) 및 유로연결부(450)는 제1유로형성부(410), 유로연결부(450), 제2유로형성부(430), 유로연결부(450) 순으로 연결되어 하나의 유로형성유닛을 형성하며, 유로형성유닛은 하나 이상이 연결되어 유로형성부(400)를 형성한다. The first flow path forming portion 410, the second flow path forming portion 430 and the flow path connecting portion 450 are formed in the first flow path forming portion 410, the flow path connecting portion 450, the second flow path forming portion 430, And the connection part 450 are connected in this order to form one flow path forming unit, and one or more flow path forming units are connected to each other to form the flow path forming part 400.

본 실시예에서 유로형성부(400)는 발전부(100)의 길이 방향(도 3에서 'L 축' 방향)으로 길게 형성되어, 발전부(100)의 길이 방향에 대략 수직한 방향인 폭 방향(도 3에서 'W 축' 방향)으로 입력되는 공기가 제1유로(411) 및 제2유로(431)로 유입되어 발전부(100)의 폭 방향에 대략 수직한 방향인 발전부(100)의 길이 방향으로 이동되게 한다. The flow path forming portion 400 is formed to be long in the longitudinal direction of the power generating portion 100 (the 'L axis' direction in FIG. 3), and is formed in a width direction substantially perpendicular to the longitudinal direction of the power generating portion 100 The air entering the first flow path 411 and the second flow path 431 flows in the direction of the power generation part 100 in a direction substantially perpendicular to the width direction of the power generation part 100, As shown in Fig.

본 실시예에서 유로형성부(400)는 복수 개가 구비되어 발전부(100)의 폭 방향으로 배열되되, 이웃하는 유로형성부(400)의 제1유로(411)가 상호 연통되도록 연결됨으로써, 공기의 이동을 원활하게 한다. In this embodiment, a plurality of flow path forming parts 400 are provided and are arranged in the width direction of the power generating part 100, and the first flow paths 411 of the adjacent flow path forming parts 400 are connected to communicate with each other, Thereby facilitating the movement of the display device.

즉 이웃하는 유로형성부(400)의 제1유로출구(413)와, 제1유로입구(412)가 연결되도록 하여 공기가 발전부(100)의 폭 방향으로 전달되는 정도를 증대시킨다. That is, the first flow path outlet 413 of the neighboring flow path forming portion 400 is connected to the first flow path inlet 412, thereby increasing the degree of transmission of air in the width direction of the power generating portion 100.

본 실시예에서 제1유로(411)는 제1유로형성부(410), 한 쌍의 유로연결부(450) 및 발전부(100)에 의하여 둘러싸이는 방식으로 형성되는데, 공기가 유입되는 유입구인 제1유로입구(412)와, 유입된 공기가 배출되는 배출구인 제1유로출구(413)를 포함한다. In this embodiment, the first flow path 411 is formed in such a manner as to be surrounded by the first flow path forming portion 410, the pair of flow path connecting portions 450 and the power generation portion 100, A 1-channel inlet 412, and a first flow path outlet 413 as an outlet through which the introduced air is discharged.

본 실시예에서 제1유로(411)는, 제1유로입구(412)의 폭이 제1유로출구(413)의 폭보다 넓게 형성된다. 본 실시예에서 제1유로(411)는 제1유로입구(412)에서 제1유로출구(413)로 진행하면서 폭이 좁아지게 형성되는 대략 사다리꼴의 단면 형상을 가진다. In this embodiment, the first flow path 411 is formed such that the width of the first flow path inlet 412 is wider than the width of the first flow path outlet 413. In this embodiment, the first flow path 411 has a substantially trapezoidal cross-sectional shape which is formed so as to be narrowed in width from the first flow path inlet 412 to the first flow path outlet 413.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 유로형성부를 확대한 도면이다. 도 2 내지 4를 참조하면, 본 실시예에서 유로형성부(400)는 금속와이어(470)를 직조하여 형성하거나, 복수 개의 타공홀(490)이 형성된 금속 박판을 프레스 가공 등의 방식으로 변형하여 형성될 수 있다. 4 is an enlarged view of the flow path forming portion according to an embodiment of the present invention. 2 to 4, in the present embodiment, the flow path forming portion 400 is formed by weaving a metal wire 470, or by deforming a thin metal plate having a plurality of perforation holes 490 by press working or the like .

금속와이어(470)를 직조하여 형성하거나 복수 개의 타공홀(490)이 형성된 금속 박판으로 유로형성부(400)를 형성하면, 유로형성부(400)의 중량을 절감할 수 있다. The weight of the flow path forming part 400 can be reduced by forming the metal wire 470 by weaving or forming the flow path forming part 400 with the thin metal plate having the plurality of perforation holes 490 formed therein.

또한, 유로형성부(400)를 관통하여 공기가 발전부(100)에 전달될 수 있으므로 공기의 확산성이 향상되고, 발전부(100)에서 응축된 물이 유로형성부(400)를 통하여 배출되는 정도를 증대시킬 수 있다. In addition, since air can be transmitted through the flow path forming part 400 and transmitted to the power generating part 100, the air diffusing property is improved and water condensed in the power generating part 100 is discharged through the flow path forming part 400 Can be increased.

또한, 금속 박판을 프레스 가공하여 유로형성부(400)를 제작하는 경우 제작 공정이 간단하며, 제작에 소요되는 시간을 줄여 대량 생산을 가능하게 할 수 있다.In addition, when the thin metal plate is pressed to manufacture the flow path forming part 400, the manufacturing process is simple, and the time required for the production can be shortened to enable mass production.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 연료전지 장치에서 유로형성부를 통하여 유체가 이동하는 경로를 나타내는 도면이다. 도 1 및 5를 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 연료전지 장치(1)의 작동원리 및 효과를 설명하면 다음과 같다. 5 is a view illustrating a path through which a fluid moves through a flow path forming portion in a fuel cell apparatus according to an embodiment of the present invention. The operation principle and effect of the fuel cell apparatus 1 according to the embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 and 5. FIG.

공기분리판부(300)와 발전부(100) 사이로 진입한 공기는 제1유로(411) 및 제2유로(431)를 통하여 이동이 안내되어 발전부(100)의 폭 방향으로 이동된다. The air that has entered between the air separation plate 300 and the power generation unit 100 is guided through the first flow path 411 and the second flow path 431 and is moved in the width direction of the power generation unit 100.

제1유로(411)는 제1유로입구(412)의 폭이 제1유로출구(413)의 폭 보다 넓게 형성되므로, 제1유로(411)로 진입된 공기의 압력은 제1유로(411)의 제1유로출구(413) 측으로 진행되면서 증대된다. The first flow path 411 is formed so that the width of the first flow path inlet 412 is wider than the width of the first flow path outlet 413 so that the pressure of the air entering the first flow path 411 is reduced, To the first flow path outlet 413 side of the first flow path 413.

이러한 제1유로입구(412)와 제1유로출구(413)의 압력 편차로 인하여 제1유로(411)로 진입한 공기가 발전부(100) 측으로 전달되는 정도가 증대된다. The pressure difference between the first flow path inlet 412 and the first flow path outlet 413 increases the degree of the air flowing into the first flow path 411 to the power generation section 100 side.

또한, 본 실시예에서 이웃하는 유로형성부(400)에 형성된 제1유로형성부(410)는 서로 엇갈리게 형성됨으로써 제1유로형성부(410)와 발전부(100) 사이에 형성되는 제1유로(411)는 발전부(100)의 폭 방향으로 진행하면서 지그재그 형상으로 형성된다. The first flow path forming portions 410 formed in the adjacent flow path forming portions 400 in the present embodiment are staggered from each other so that the first flow path forming portions 410 formed between the first flow path forming portion 410 and the power generating portion 100, (411) are formed in a staggered shape in the width direction of the power generation section (100).

따라서 제1유로(411)를 통하여 이동되는 공기와, 제1유로(411)에 인접하여 역시 지그재그로 형성되는 제2유로(431)를 통하여 이동되는 공기가 발전부(100)의 길이 방향으로도 전파되도록 한다. The air moved through the first flow path 411 and the air flowing through the second flow path 431 adjacent to the first flow path 411 and also formed in a zigzag form in the longitudinal direction of the power generation section 100 Propagation.

또한, 본 실시예에서 유로형성부(400)는 금속와이어(470)를 직조하여 형성되거나, 금속박판을 타공하여 형성되어 타공홀(490)이 다수 개 형성되므로, 제1유로(411) 뿐만 아니라, 제2유로(431)를 통하여 이동되는 공기 역시 발전부(100)로 전달될 수 있도록 하며, 나아가 발전부(100)에서 응축된 물이 배출되는 정도를 증대시키게 된다. In this embodiment, the flow path forming part 400 is formed by weaving the metal wire 470 or by forming a plurality of perforation holes 490 by punching a thin metal plate. Therefore, not only the first flow path 411, The air flowing through the second flow path 431 can be transmitted to the power generation unit 100 and the degree of discharge of condensed water from the power generation unit 100 can be increased.

이로써, 본 실시예에 따른 연료전지 장치(1)는 공기분리판부(300)와 발전부(100) 사이에 유로형성부(400)가 구비되어, 발전부(100) 측으로 공기가 전달되는 성능 및 발전부(100)에서 응축된 물이 배출되는 정도를 증대시킬 수 있다. The fuel cell system 1 according to the present embodiment is provided with the flow path forming part 400 between the air separation plate part 300 and the power generation part 100 to improve the performance of air delivery to the power generation part 100 side, The degree of discharge of condensed water from the power generation section 100 can be increased.

나아가 본 실시예에 따른 연료전지 장치(1)는 발전부(100)에 작용하는 하중을 분산시켜 발전부(100), 특히 기체확산층(130)의 파손 및 변형을 방지할 수 있다. Furthermore, the fuel cell apparatus 1 according to the present embodiment can prevent damage and deformation of the power generation section 100, particularly, the gas diffusion layer 130 by dispersing the load acting on the power generation section 100.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it will be understood by those of ordinary skill in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims. I will understand.

따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.Accordingly, the true scope of the present invention should be determined by the following claims.

1: 연료전지 장치 100: 발전부
110: 전해질막 130: 기체확산층
200: 수소분리판부 300: 공기분리판부
400: 유로형성부 410: 제1유로형성부
411: 제1유로 412: 제1유로입구
413: 제1유로출구 430: 제2유로형성부
431: 제2유로 450: 유로연결부
470: 금속와이어 490: 타공홀1: Fuel cell device 100: Power generator
110: electrolyte membrane 130: gas diffusion layer
200: hydrogen separation plate part 300: air separation plate part
400: flow path forming part 410: first flow path forming part
411: First Euro 412: First Euro Entrance
413: first flow path outlet 430: second flow path forming part
431: second flow path 450: flow path connection
470: metal wire 490: perforation hole

Claims (8)

산소와 수소의 전기 화학 반응에 의해 전기에너지를 생성하는 발전부;
상기 발전부와의 사이에 공기가 공급되는 공기분리판부; 및
상기 발전부와의 사이에 제1유로를 형성하는 제1유로형성부와, 상기 공기분리판부와의 사이에 제2유로를 형성하는 제2유로형성부와, 상기 제1유로형성부와 상기 제2유로형성부를 연결하는 유로연결부를 구비하는 복수 개의 유로형성부를 포함하며,
복수 개의 상기 유로형성부는 상기 발전부의 폭 방향으로 배열되되, 이웃하는 상기 유로형성부의 상기 제1유로가 상호 연통되도록 연결되고,
복수 개의 상기 유로형성부가 상기 발전부의 폭방향으로 배열되어 하나로 연결되되, 이웃하는 상기 유로형성부에 형성된 상기 제1유로가 상호 연통되도록 상호 엇갈리게 연결되고,
상기 제1유로는 공기가 유입되는 제1유로입구와, 공기가 배출되는 제1유로출구를 포함하고, 상기 제1유로입구의 폭은 상기 제1유로출구의 폭 보다 넓게 형성되며, 사다리꼴 단면의 형상을 가지는 것을 특징으로 하는 연료전지 장치.
A power generation unit generating electrical energy by electrochemical reaction between oxygen and hydrogen;
An air separation plate portion through which air is supplied to the power generation portion; And
A first flow path forming portion for forming a first flow path between the first flow path forming portion and the power generation portion, a second flow path forming portion for forming a second flow path between the air separation plate portion and the first flow path forming portion, And a plurality of flow path forming portions having flow path connecting portions connecting the two flow path forming portions,
The plurality of flow path forming portions are arranged in the width direction of the power generation portion, and the first flow path portions of the adjacent flow path forming portions are connected to communicate with each other,
Wherein the plurality of flow path forming portions are arranged in the width direction of the power generating portion and are connected to each other so that the first flow path formed in the adjacent flow path forming portion is mutually staggered so as to communicate with each other,
Wherein the first flow path includes a first flow path inlet through which air flows and a first flow path exit through which air is discharged, wherein the width of the first flow path inlet is wider than the width of the first flow path outlet, Wherein the fuel cell has a shape that is different from that of the fuel cell.
삭제delete 제 1항에 있어서, 상기 제1유로형성부는, 상기 공기분리판부에 접하도록 구비되는 것을 특징으로 하는 연료전지 장치.
The fuel cell apparatus according to claim 1, wherein the first flow path forming portion is provided in contact with the air separation plate portion.
제 1항에 있어서, 상기 제2유로형성부는, 상기 발전부에 접하도록 형성되는 것을 특징으로 하는 연료전지 장치.
The fuel cell apparatus according to claim 1, wherein the second flow path forming portion is formed in contact with the power generating portion.
제 4항에 있어서, 상기 제2유로형성부는, 상기 발전부에 접하는 면이 평평하게 형성되어 상기 발전부에 구비되는 기체확산층의 표면에 접하는 것을 특징으로 하는 연료전지 장치.
5. The fuel cell apparatus according to claim 4, wherein the second flow path forming portion is formed in a flat surface contacting the power generation portion and is in contact with the surface of the gas diffusion layer provided in the power generation portion.
제 1항, 제3항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 유로형성부는,
직조 또는 타공하여 형성되는 금속판을 변형하여 형성되는 것을 특징으로 하는 연료전지 장치.
The flow control valve according to any one of claims 1 to 5,
Wherein the metal plate is formed by weaving or punching.
삭제delete 제 1항에 있어서, 상기 제1유로는 상기 제1유로입구에서 상기 제1유로출구로 진행하면서 폭이 좁아지도록 형성되는 것을 특징으로 하는 연료전지 장치. The fuel cell apparatus according to claim 1, wherein the first flow path is formed so as to have a reduced width from the first flow path inlet to the first flow path outlet.
KR1020160138654A 2016-10-24 2016-10-24 Fuel cell apparatus KR101867696B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020160138654A KR101867696B1 (en) 2016-10-24 2016-10-24 Fuel cell apparatus

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020160138654A KR101867696B1 (en) 2016-10-24 2016-10-24 Fuel cell apparatus

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20180044755A KR20180044755A (en) 2018-05-03
KR101867696B1 true KR101867696B1 (en) 2018-06-15

Family

ID=62244675

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020160138654A KR101867696B1 (en) 2016-10-24 2016-10-24 Fuel cell apparatus

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101867696B1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11431000B2 (en) 2019-05-10 2022-08-30 Hyundai Motor Company Fuel cell apparatus

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112993303B (en) * 2019-12-14 2022-11-15 中国科学院大连化学物理研究所 Corrugated flow field structure
JP7234986B2 (en) * 2020-03-30 2023-03-08 トヨタ車体株式会社 Fuel cell separator
KR102647807B1 (en) * 2022-07-11 2024-03-14 성균관대학교산학협력단 Thermoelectric generator and manufacturing method for the same

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100799050B1 (en) * 2004-01-22 2008-01-29 가부시키가이샤 에쿼스.리서치 Fuel cell
WO2011108022A1 (en) * 2010-03-02 2011-09-09 トヨタ自動車株式会社 Fuel cell
JP2012243570A (en) * 2011-05-19 2012-12-10 Toyota Motor Corp Fuel cell, expanded metal for fuel cell, and device and method for manufacturing the same

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101675638B1 (en) * 2014-10-29 2016-11-14 현대제철 주식회사 Member forming flow chanel for fuel cell

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100799050B1 (en) * 2004-01-22 2008-01-29 가부시키가이샤 에쿼스.리서치 Fuel cell
WO2011108022A1 (en) * 2010-03-02 2011-09-09 トヨタ自動車株式会社 Fuel cell
JP2012243570A (en) * 2011-05-19 2012-12-10 Toyota Motor Corp Fuel cell, expanded metal for fuel cell, and device and method for manufacturing the same

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11431000B2 (en) 2019-05-10 2022-08-30 Hyundai Motor Company Fuel cell apparatus

Also Published As

Publication number Publication date
KR20180044755A (en) 2018-05-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101867696B1 (en) Fuel cell apparatus
KR101693993B1 (en) Bipolar plate for fuel cell
US9825314B2 (en) Fuel cell and manufacturing method of expanded metal
JP5287453B2 (en) Gas flow path forming member used in fuel cell, manufacturing method thereof and molding apparatus
CN107810573B (en) Separator, method of manufacturing the same, and fuel cell stack including the same
US10141584B2 (en) Separator of fuel cell and fuel cell having the same
US20190131635A1 (en) Cell Frame for Fuel Cell and Fuel Cell Stack Using the Same
JP2000090947A (en) Fuel cell
JP2003142126A (en) Fuel cell
US10741852B2 (en) Bipolar plate for an electrochemical reactor with a compact homogenization zone and a low pressure differential
JP5245315B2 (en) Fuel cell
JP5042507B2 (en) Fuel cell
JP6164170B2 (en) Fuel cell
KR20140047625A (en) Fuel cell limiting the phenomenon of corrosion
KR101983912B1 (en) Separator and fuel cell including the separator
JP6068218B2 (en) Operation method of fuel cell
JP4453426B2 (en) Fuel cell
KR102100053B1 (en) Seperator for fuel cell
KR101917951B1 (en) Fuel cell apparatus
JP6403099B2 (en) Fuel cell module
EP4075554B1 (en) Fuel cell with a separator and fuel cell stack
JP7192759B2 (en) Fuel cell separator
US11404705B2 (en) Bipolar plate of polymer electrolyte membrane fuel cell
JP2008243499A (en) Fuel cell
JP2010186659A (en) Fuel battery

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right