KR101901661B1 - 카트리지형 연료전지 파워 팩 및 시스템 플랫폼 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 연료전지 파워 팩에 관한 것이며, 이 파워 팩은 복수의 전극이 결합된 막-전극 접합체의 양측에 가스 및 냉각수 유로용 채널을 갖는 분리판에 의해 구성되는 단위 셀을 복수 매 적층한 적층체와, 적층체의 양단에 각각 배치되는 전류 집전판과, 전류 집전판의 양단에 각각 배치되는 앤드 플레이트를 포함하며, 앤드 플레이트의 일측 면에는 연료전지 파워 팩에 각각 가스 및 냉각수를 공급 및 배출하기 위한 통로인 가스 및 냉각수 공급용 노즐이 설치되어 있다.

Description

카트리지형 연료전지 파워 팩 및 시스템 플랫폼{CARTRIDGE TYPE FUEL CELL POWER PACK AND ITS SYSTEM FLATFORM}
본 발명은 카트리지형 연료전지 파워 팩 및 시스템 플랫폼에 관한 것으로, 특히, 파워 팩에 가스 및 냉각수 연결부, 전원 연결부 및 제어용 연결부가 각각 일체로 형성된 연료전지 파워 팩 및 이 파워 팩을 복수 연결하여 연료전지 시스템을 구성할 수 있는 연료전지 파워 팩용 시스템 플랫폼에 관한 것이다.
연료전지는 수소를 함유하는 연료가스와 공기 등의 산소를 함유하는 산화제 가스를 수소 이온을 선택적으로 수송하는 고분자 전해질막을 통해서 전기화학적으로 반응시킴으로써 전력을 발생시키는 장치이다.
일반적으로 연료전지는 여러 개의 단위 전지(unit cell)를 순차적으로 적층하여 하나의 스택(stack)을 구성하며, 용량에 따라서는 수십~수백 개의 단위 전지를 적층하여 하나의 스택이 제작된다. 여러 개의 단위 전지가 적층된 스택은 가스의 기밀성과 전기적 연결을 위해 체결용 볼트 혹은 체결용 밴드에 의해 하나의 단일품으로 고정된다.
여러 개의 단위전지를 적층하여 스택화하는 기술로 특허문헌 1에 기재된 기술이 공지되어 있다. 도 1은 특허문헌 1에 기재된 종래기술의 슬롯형 연료전지의 단위 팩의 분해 사시도이다.
도 1에 나타내는 것과 같이, 종래기술의 연료전지 단위 팩은 제 1 면 및 제 2 면에 각각 형성된 냉각수 유로 및 반응가스 유로에 의해 형성되는 채널부(12)와 이 채널부(12)의 양측에 형성되는 제 1 매니폴드(14)를 포함하는 복수 개의 연료전지용 분리판(10)과, 복수 개의 연료전지용 분리판(10) 각각의 사이에 배치되는 복수 개의 막-전극접합체(MEA, 15)를 포함하는 연료전지 스택(10s)과, 상기 연료전지 스택(10s) 중 양쪽 가장자리의 연료전지용 분리판(10)에 각각 밀착 결합되며 상기 제 1 매니폴드(14)에 대응되는 제 2 매니폴드(25)를 포함하는 전류 집전체(20)와, 상기 전류 집전체(20)의 양측에 밀착 결합되며 상기 연료전지 스택(10s) 및 상기 전류 집전체(20) 결합 구조를 박스형태로 패키징하는 제 1 케이스(30) 및 제 2 케이스(50)를 포함하며, 제 1 케이스(30) 및 제 2 케이스(50)에는 제 2 매니폴드(25)에 대응되는 제 3 매니폴드(40, 45, 60, 65)를 포함하는 연료전지 단위 팩 및 이들 단위 팩을 2개 이상 직렬로 연결한 카셋트 형의 연료전지가 기재되어 있다.
또, 특허문헌 2에는 전극 막 및 가스 확산층을 포함하는 분리판을 카트리지 박스 형태로 모듈화하여 일체로 하고, 전극 막과 연결된 전압 핀을 통하여 집전장치에 자유롭게 탈착 및 장착할 수 있도록 하는 카트리지 슬롯형 연료전지 스택이 기재되어 있다.
한편, 연료전지 운전 중 내부의 일부 단위 전지의 성능이 저하되면 그 영향은 스택 전체의 성능 저하로 이어지게 되며, 이로 인해 일부 단위 전지의 성능저하가 원인이 되어서 스택 전체를 교체해야 하는 상황에 도달하게 되고, 이는 경제적 손실을 동반하게 된다.
연료전지의 운전을 중단하지 않고, 스택 전체를 해체하는 과정 없이, 성능이 저하된 스택 내부의 단위 전지를 교체할 수 있다면 연료전지의 내구성의 향상과 함께 경제적 이득을 가져올 수 있을 것이다.
그러나 특허문헌 1, 2의 기술은 모두 복수 개의 연료전지 파워 팩을 일체형으로 모듈화하는 방법을 제시하고는 있으나, 연료전지의 운전 중에 특정 파워 팩에 문제가 발생한 때에, 운전 중인 연료전지의 구동을 정지하지 않은 체로 문제가 발생한 파워 팩을 교체할 수 있는 방안에 대해서는 제시하지 못하고 있다.
특허문헌 1 : 등록특허 1333935호 공보(2013. 11. 27. 공고) 특허문헌 2 : 공개특허 2006-0041378호 공보(2006. 5. 12. 공개)
본 발명은 상기 종래기술의 문제를 감안하여 이루어진 것으로, 연료전지의 운전 중에 당해 연료전지를 구성하는 특정 파워 팩에 문제가 발생한 때에, 운전 중인 연료전지의 구동을 정지하지 않은 체로 문제가 발생한 파워 팩을 교체할 수 있는 카트리지형 연료전지 파워 팩 및 시스템 플랫폼을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 연료전지 파워 팩은, 연료전지 파워 팩으로, 복수의 전극이 결합된 막-전극 접합체의 양측에 가스 및 냉각수 유로용 채널을 갖는 분리판에 의해 구성되는 단위 셀을 복수 매 적층한 적층체와, 상기 적층체의 양단에 각각 배치되는 전류 집전판과, 상기 전류 집전판의 양단에 각각 배치되는 앤드 플레이트를 포함하며, 상기 앤드 플레이트의 일측 면에는 상기 연료전지 파워 팩에 각각 가스 및 냉각수를 공급 및 배출하기 위한 통로인 가스 및 냉각수 공급용 노즐과 가스 및 냉각수 배출용 노즐이 설치되어 있는 것을 특징으로 한다.
또, 상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 시스템 플랫폼은, 복수의 연료전지 파워 팩을 일체화하여 연료전지 시스템을 구성하기 위한 시스템 플랫폼으로, 상기 복수의 연료전지 파워 팩에 가스 및 냉각수를 각각 공급 및 배출하기 위한 통로인 가스 및 냉각수 공급용 노즐 및 가스 및 냉각수 배출용 노즐이 각각 삽입되는 가스 및 냉각수 공급용 소켓 및 가스 및 냉각수 배출용 소켓을 포함하며, 상기 가스 및 냉각수 공급용 노즐과 상기 가스 및 냉각수 배출용 노즐이 각각 상기 가스 및 냉각수 공급용 소켓 및 상기 가스 및 냉각수 배출용 소켓에 삽입되면 연료전지 파워 팩과 시스템 플랫폼 사이에서 각각 가스 및 냉각수 유로가 형성되고, 상기 가스 및 냉각수 공급용 노즐과 상기 가스 및 냉각수 배출용 노즐이 상기 가스 및 냉각수 공급용 소켓 및 상기 가스 및 냉각수 배출용 소켓으로부터 분리되면 연료전지 파워 팩과 시스템 플랫폼 사이의 가스 및 냉각수 유로가 폐쇄되는 구조인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 연료전지 파워 팩은 가스 및 냉각수 공급 및 배출용 노즐과 가스 및 냉각수 공급 및 배출용 소켓이 커플러 방식으로 접속되는 구조이므로 복수의 연료전지 파워 팩 중 어느 하나 이상의 연료전지 파워 팩을 시스템 플랫폼에서 분리해도 저절로 가스 및 냉각수 통로가 차폐되게 되어서 가스 및 냉각수의 누출이 자동으로 방지되게 되며, 따라서 복수의 연료전지 파워 팩 중 고장이 발생한 연료전지 파워 팩을 시스템 플랫폼으로부터 분리할 때, 가스 통로나 냉각수 통로를 폐쇄하는 등의 별도로 특별한 조작 없이, 단지 연료전지 파워 팩을 시스템 플랫폼으로부터 분리하기만 하면 가스 및 냉각수 통로가 자동으로 폐쇄되게 되므로, 운전 중인 연료전지의 구동을 정지하지 않은 체로 문제가 발생한 파워 팩만을 간단하게 교체할 수 있다는 효과가 있다.
도 1은 종래기술의 슬롯형 연료전지의 단위 팩의 분해 사시도,
도 2는 본 발명의 바람직한 실시형태의 연료전지 파워 팩의 분해 사시도,
도 3은 도 2의 연료전지 파워 팩의 조립상태도,
도 4는 본 발명의 바람직한 실시형태의 시스템 플랫폼에 파워 팩이 장착된 상태를 나타내는 도면,
도 5는 본 발명의 바람직한 실시형태의 시스템 플랫폼과 시스템 플랫폼의 연결구조를 나타내는 도면이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시형태의 연료전지 파워 팩 및 시스템 플랫폼에 대해서 첨부 도면을 참조하면서 상세하게 설명한다.
먼저, 본 발명의 바람직한 실시형태의 연료전지 파워 팩(100)에 대해서 설명한다. 도 2는 본 발명의 바람직한 실시형태의 연료전지 파워 팩의 분해 사시도, 도 3은 도 2의 연료전지 파워 팩의 조립상태를 나타내는 도면이다.
도 2에 나타내는 것과 같이, 본 실시형태의 연료전지 파워 팩(100)은 이온 전도성을 가진 막의 양쪽 면에 촉매가 코팅된 전극이 결합된 막-전극 접합체(112)와 막-전극 접합체(112)의 양측에 가스 및 냉각수 유로용 채널을 갖는 분리판(111)에 의해 구성되는 단위 셀을 수 매 ~ 수십 매 겹쳐서 적층한 적층체의 양단 면에 각각 전류 집전판(130, 130) 및 앤드 플레이트(150, 150)를 배치하고, 이를 볼트 너트 또는 밴드 등의 체결수단을 이용하여 체결한 구조로 되어 있다.
분리판(111), 막-전극 접합체(112) 등은 공지의 분리판 및 막-전극 접합체와 동일한 구성으로 되어 있다.
도 2에는 도시하고 있지 않으나, 분리판(111)과 분리판(111) 사이에서 가스나 냉각수의 누출 방지를 위한 의 실링이 필요한 부위에는 밀봉용 캐스킷이 배치되어도 좋고, 또, 분리판(111)과 막-전극 접합체(112) 사이에는 반응가스가 분리판(111)의 전면으로 확산할 수 있도록 하는 가스 확산층이 더 설치되어도 좋다.
전류 집전판(130, 130)은 상기 분리판(111) 및 막-전극 접합체(112)의 적층체의 양단 면에 밀착 결합하여 연료전지 스택(110)에 전류를 인가 또는 수집하는 기능을 하며, 도 3에 나타내는 것과 같이 전류 집전판(130, 130)에는 각각 후술하는 시스템 플랫폼(200)의 전원연결용 소켓(231, 233)에 삽입되어 시스템 플랫폼(200)의 전원연결용 소켓(231, 233)과 전기적으로 접속되는 전원연결용 플러그(131, 133)가 돌출 형성되어 있고, 전원연결용 플러그(131)와 전원연결용 플러그(133)는 연료전지 파워 팩(100)부터 서로 동일한 방향으로 돌출 형성되는 동시에, 그 위치는 서로 대각선방향으로 어긋나도록 배치되어 있다.
앤드 플레이트(150, 150)에는 각각 후술하는 시스템 플랫폼(200)의 가스 및 냉각수 통로(237, 239)에 설치된 가스 및 냉각수 공급 및 배출용 소켓(237b, 239b)에 삽입되어 연료전지 파워 팩(100)에 가스 및 냉각수를 공급 및 배출하는 통로인 가스 및 냉각수 공급 및 배출용 노즐(137, 139)이 돌출 형성되어 있고, 가스 및 냉각수 공급용 노즐(137)과 가스 및 냉각수 배출용 노즐(139)은 연료전지 파워 팩(100)으로부터 서로 동일한 방향으로 돌출 형성되는 동시에, 그 위치는 서로 대각선방향으로 어긋나도록 배치되어 있다.
또, 필요에 따라서는 연료전지 파워 팩(100)에는 후술하는 POB 및 컨트롤러(300)로부터 연료전지 파워 팩(100)을 제어하는 제어신호를 공급하기 위한 제어부 연결용 플러그(135)가 연료전지 파워 팩(100)으로부터 돌출 형성되며, 이 제어부 연결용 플러그(135)는 후술하는 시스템 플랫폼(200)의 제어부 연결용 소켓(235)에 삽입되어서 POB 및 컨트롤러(300)와 전기적으로 연결된다.
여기서, 전원연결용 플러그(131, 133)와 제어부 연결용 플러그(135) 및 가스 및 냉각수 공급 및 배출용 노즐(137, 139)은 모두 연료전지 파워 팩(100)으로부터 서로 동일한 방향으로 돌출 형성되는 것이 바람직하며, 이들 전원연결용 플러그(131, 133)와 제어부 연결용 플러그(135) 및 가스 및 냉각수 공급 및 배출용 노즐(137, 139)이 후술하는 시스템 플랫폼(200)의 전원연결용 소켓(231, 233)과 제어부 연결용 소켓(235) 및 가스 및 냉각수 공급 및 배출용 소켓(237b, 239b)에 삽입됨으로써 전원, 제어신호, 가스 및 냉각수 등이 연료전지 파워 팩(100)으로 공급 또는 인출되게 된다.
여기서, 전원연결용 플러그(131, 133)와 전원연결용 소켓(231, 233), 제어부 연결용 플러그(135)와 제어부 연결용 소켓(235)은 전기적 접속수단인 통상의 플러그와 소켓(콘센트)과 동일한 구조를 가지며, 전원연결용 플러그(131, 133) 및 제어부 연결용 플러그(135)를 각각 전원연결용 소켓(231, 233) 및 제어부 연결용 소켓(235)에 꽂으면 이들 사이의 전기적인 연결이 이루어지고, 전원연결용 플러그(131, 133) 및 제어부 연결용 플러그(135)를 각각 전원연결용 소켓(231, 233) 및 제어부 연결용 소켓(235)에서 분리하면 이들 사이의 전기적인 연결이 해제된다.
또, 가스 및 냉각수 공급 및 배출용 노즐(137, 139)과 가스 및 냉각수 공급 및 배출용 소켓(237b, 239b)은 이른바 커플러 방식의 접속구조를 가지며, 가스 및 냉각수 공급 및 배출용 노즐(137, 139)을 가스 및 냉각수 공급 및 배출용 소켓(237b, 239b)에 삽입하면 가스 및 냉각수 공급 및 배출용 소켓(237b, 239b) 내의 유로가 개방되면서 연료전지 파워 팩(100)과 시스템 플랫폼(200)의 가스 및 냉각수 통로(237, 239) 사이의 유로가 형성되고, 가스 및 냉각수 공급 및 배출용 소켓(237b, 239b)에서 가스 및 냉각수 공급 및 배출용 노즐(137, 139)을 분리하면 가스 및 냉각수 공급 및 배출용 소켓(237b, 239b) 내의 유로가 폐쇄되면서 연료전지 파워 팩(100)과 시스템 플랫폼(200)의 가스 및 냉각수 통로(237, 239) 사이의 유로가 폐쇄되어서, 가스 및 냉각수가 외부로 누출되는 것을 방지하도록 되어 있다. 이와 같은 방식의 커플러에 대해서는 예를 들어 공개특허 2007-116043호 공보에 개시된 것이 있으므로 여기에서는 상세한 설명은 생략한다.
다음에, 본 발명의 바람직한 실시형태의 연료전지용 시스템 플랫폼(200)에 대해서 설명한다. 도 4는 본 발명의 바람직한 실시형태의 시스템 플랫폼에 파워 팩이 장착된 상태를 나타내는 도면이다.
시스템 플랫폼(200)은 복수 개의 연료전지 파워 팩(100)을 일체화하여 연료전지 시스템을 구성하기 위한 플랫폼으로, 본 실시형태의 연료전지용 시스템 플랫폼(200)은 대략 사각 형상을 이루며 내부에 수용공간을 갖는 케이스(210)와, 이 케이스(210)의 내측의 적어도 어느 한 면에 형성된 복수의 레일(211)과, 연료전지 파워 팩(100)의 가스 및 냉각수 공급 및 배출용 노즐(137, 139)이 삽입되는 복수의 가스 및 냉각수 공급 및 배출용 소켓(237b, 239b)과, 연료전지 파워 팩(100)의 전원연결용 플러그(131, 133)가 삽입되는 복수의 전원연결용 소켓(231, 233)과, 연료전지 파워 팩(100)의 제어부 연결용 플러그(135)가 삽입되는 복수의 제어부 연결용 소켓(235)을 포함하며, 복수의 가스 및 냉각수 공급 및 배출용 소켓(237b, 239b)은 각각 복수 형성된 가스 및 냉각수 통로(237, 239)에 설치되어 있다.
바람직하게는 레일(211)은 케이스(210)의 내측 벽의 서로 마주보는 양측 벽에 설치되며, 이 레일(211)을 따라서 연료전지 파워 팩(100)의 외벽의 대응하는 부위에 형성된 레일(미 도시)이 결합함으로써 복수의 연료전지 파워 팩(100)이 시스템 플랫폼(200)에 원활하게 결합 및 분리될 수 있으며, 이에 의해 복수의 파워 팩의 집합체로 이루어져서 소정의 출력을 낼 수 있는 연료전지 시스템이 구성되게 된다. 단, 연료전지 파워 팩(100)이 레일(211)에 의해 시스템 플랫폼(200)에 결합하는 구성은 일 예에 불과하며, 다른 결합수단에 의해서 연료전지 파워 팩(100)이 시스템 플랫폼(200)과 결합해도 좋다.
가스 및 냉각수 통로(237, 239)는 케이스(210)의 내벽 중 레일(211)이 설치된 내벽과 인정하는 어느 한 면에 설치되며, 연료가스 또는 냉각수가 유통하는 유로가 된다. 가스 및 냉각수 통로(237, 239)에는 복수 개(실제 예에서는 시스템 플랫폼(200) 내에 수용되는 연료전지 파워 팩(100)의 개수와 동일한 수)의 가스 및 냉각수 공급 및 배출용 소켓(237b, 239b)이 형성되어 있고, 이 가스 및 냉각수 공급 및 배출용 소켓(237b, 239b)은 앞에서 설명한 연료전지 파워 팩(100)의 가스 및 냉각수 공급 및 배출용 노즐(137, 139)이 삽입된다.
또, 가스 및 냉각수 공급 및 배출용 소켓(237b, 239b)의 끝단에는 케이스(210)의 바깥쪽으로 돌출하는 가스 및 냉각수 통로 연결부(237a, 239a)가 설치되어 있고, 이 가스 및 냉각수 통로 연결부(237a, 239a)는 POB 및 컨트롤러(300)의 가스 및 냉각수 통로, 또는 인접하는 시스템 플랫폼(200)의 가스 및 냉각수 통로와 연결된다.
또, 앞에서도 설명한 것과 같이, 시스템 플랫폼(200)의 가스 및 냉각수 공급 및 배출용 소켓(237b, 239b)과 연료전지 파워 팩(100)의 가스 및 냉각수 공급 및 배출용 노즐(137, 139)과 이른바 커플러 방식의 접속구조로 구성되어 있으므로, 가스 및 냉각수 공급 및 배출용 노즐(137, 139)을 가스 및 냉각수 공급 및 배출용 소켓(237b, 239b)에 삽입하면 가스 및 냉각수 공급 및 배출용 소켓(237b, 239b) 내의 유로가 개방되면서 가스 및 냉각수 공급 및 배출용 노즐(137, 139)과 가스 및 냉각수 통로(237, 239) 사이에서 각각 가스 통로 및 냉각수 통로가 연결되고, 가스 및 냉각수 공급 및 배출용 노즐(137, 139)을 가스 및 냉각수 공급 및 배출용 소켓(237b, 239b)에서 분리하면 가스 및 냉각수 공급 및 배출용 소켓(237b, 239b) 내의 유로가 폐쇄되면서 가스 및 냉각수 공급 및 배출용 노즐(137, 139)과 가스 및 냉각수 통로(237, 239) 사이에서 각각 가스 통로 및 냉각수 통로가 폐쇄되는 구조로 되어 있다.
바람직하게는, 시스템 플랫폼(200)의 가스 및 냉각수 통로 연결부(237a, 239a)와 POB 및 컨트롤러(300)의 가스 및 냉각수 통로, 또는 인접하는 시스템 플랫폼(200)의 가스 및 냉각수 통로 사이도 연료전지 파워 팩(100)의 가스 및 냉각수 공급 및 배출용 노즐(137, 139)과 시스템 플랫폼(200)의 가스 및 냉각수 통로(237, 239)와 마찬가지로 커플러 방식의 접속구조를 갖도록 구성하면 좋다.
도 4에 명시적으로 도시되어 있지는 않으나, 복수의 전원연결용 소켓(231, 233)은 서로 전기적으로 접속되어 있고, 그 끝단에는 케이스(210)의 바깥쪽으로 돌출된 전원 라인 연결부(231a, 233a)가 형성되어 있으며, 전원 라인 연결부(231a, 233a)에 의해 시스템 플랫폼(200)은 POB 및 컨트롤러(300) 또는 인접하는 다른 시스템 플랫폼(200)과 전기적으로 접속된다.
또, 복수의 제어부 연결용 소켓(235)도 서로 전기적으로 접속되어 있고, 그 끝단에는 케이스(210)의 바깥쪽으로 돌출된 제어 라인 연결부(235a)가 형성되어 있으며, 이 제어 라인 연결부(235a)에 의해 시스템 플랫폼(200)은 POB 및 컨트롤러(300) 또는 인접하는 다른 시스템 플랫폼(200)과 전기적으로 접속된다.
이와 같은 구성의 본 실시형태의 연료전지 파워 팩(100)을 시스템 플랫폼(200)에 설치한 상태에서 전원연결용 플러그(131, 133)를 전원연결용 소켓(231, 233)에, 제어부 연결용 플러그(135)를 제어부 연결용 소켓(235)에 각각 삽입하고, 또, 가스 및 냉각수 공급 및 배출용 노즐(137, 139)을 가스 및 냉각수 통로(237, 239)의 가스 및 냉각수 공급 및 배출용 소켓(237b, 239b)에 삽입하면, 복수의 연료전지 파워 팩(100)은 각각 시스템 플랫폼(200)과 전기적으로 병렬로 접속되는 동시에, 가스 및 냉각수 통로(237, 239)와도 병렬로 접속되게 된다.
또, 연료전지 파워 팩(100)의 가스 및 냉각수 공급 및 배출용 노즐(137, 139)과 시스템 플랫폼(200)의 가스 및 냉각수 공급 및 배출용 소켓(237b, 239b)은 커플러 방식으로 접속되어 있으므로 복수의 연료전지 파워 팩(100) 중 어느 하나 이상의 연료전지 파워 팩(100)을 시스템 플랫폼(200)에서 분리해도 저절로 가스 및 냉각수 통로가 차폐되게 되어서 가스 및 냉각수의 누출이 자동으로 방지되게 된다.
따라서 본 실시형태의 시스템 플랫폼(200)에 의하면, 시스템 플랫폼(200) 내에 설치된 복수의 연료전지 파워 팩(100) 중 예를 들어 어느 하나 이상의 연료전지 파워 팩(100)에 고장이 발생해서, 고장이 발생한 연료전지 파워 팩(100)을 시스템 플랫폼(200)으로부터 분리할 때에도, 예를 들어 가스 통로나 냉각수 통로를 폐쇄하는 등의 별도로 특별한 조작 없이, 단지 연료전지 파워 팩(100)을 시스템 플랫폼(200)으로부터 분리하기만 하면 가스 및 냉각수 통로가 자동으로 폐쇄되게 되므로, 운전 중인 연료전지의 구동을 정지하지 않은 체로 문제가 발생한 파워 팩만을 간단하게 교체할 수 있다.
도 5는 본 발명의 바람직한 실시형태의 시스템 플랫폼(200-1)과 시스템 플랫폼(200-2)의 연결구조를 나타내는 도면으로, 각 시스템 플랫폼(200-1, 200-2)은 도 4를 이용하여 설명한 시스템 플랫폼(200)과 동일한 구조를 가지며, 이들 복수의 시스템 플랫폼(200)을 직렬로 연결하도록 하는 구성으로 되어 있다. 따라서 여기에서는 이 연결구조에 대한 상세한 설명은 생략한다.
이상, 본 발명의 바람직한 실시형태에 대해서 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시형태에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 범위 내에서 다양한 변경 및 변형이 가능함은 당연하다.
100 연료전지 파워 팩
110 연료전지 스택
130 전류 집전판
131, 133 전원연결용 플러그
135 제어부 연결용 플러그
137, 139 가스 및 냉각수 공급 및 배출용 노즐
150 앤드 플레이트
200 시스템 플랫폼
231, 233 전원연결용 소켓
235 제어부 연결용 소켓
237, 239 가스 및 냉각수 통로
237b, 239b 가스 및 냉각수 공급 및 배출용 소켓

Claims (6)

  1. 카트리지형 연료전지 파워 팩으로,
    복수의 전극이 결합된 막-전극 접합체의 양측에 가스 및 냉각수 유로용 채널을 갖는 분리판에 의해 구성되는 단위 셀을 복수 매 적층한 적층체와,
    상기 적층체의 양단에 각각 배치되는 한 쌍의 전류 집전판과,
    상기 전류 집전판의 양단에 각각 배치되는 한 쌍의 앤드 플레이트를 포함하며,
    상기 한 쌍의 앤드 플레이트 각각의 일측 면에는 상기 연료전지 파워 팩에 각각 가스 및 냉각수를 공급 및 배출하기 위한 통로인 가스 및 냉각수 공급용 노즐과 가스 및 냉각수 배출용 노즐이 각각 설치되어 있고,
    상기 가스 및 냉각수 공급용 노즐과 상기 가스 및 냉각수 배출용 노즐은 상기 한 쌍의 앤드 플레이트 각각으로부터 서로 동일한 방향으로 돌출 형성되는 동시에, 그 위치는 상기 한 쌍의 앤드 플레이트 각각으로부터 서로 대각선 방향으로 어긋나도록 배치되는 것을 특징으로 하는 카트리지형 연료전지 파워 팩.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 가스 및 냉각수 공급용 노즐과 상기 가스 및 냉각수 배출용 노즐은 각각,
    복수 개의 연료전지 파워 팩을 일체화하여 연료전지 시스템을 구성하기 위한 시스템 플랫폼의 가스 및 냉각수 공급용 소켓 및 가스 및 냉각수 배출용 소켓에 삽입되면 연료전지 파워 팩과 시스템 플랫폼 사이에서 각각 가스 및 냉각수 유로를 형성하며,
    상기 시스템 플랫폼의 상기 가스 및 냉각수 공급용 소켓 및 상기 가스 및 냉각수 배출용 소켓으로부터 분리되면 연료전지 파워 팩과 시스템 플랫폼 사이의 가스 및 냉각수 유로가 폐쇄되는 구조인 것을 특징으로 하는 카트리지형 연료전지 파워 팩.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 가스 및 냉각수 공급용 노즐 및 상기 가스 및 냉각수 배출용 노즐과 동일한 방향으로 돌출 형성된 전원연결용 플러그 및 제어부 연결용 플러그를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 카트리지형 연료전지 파워 팩.
  4. 청구항 1 내지 3 중 어느 한 항에 기재된 복수의 카트리지형 연료전지 파워 팩을 일체화하여 연료전지 시스템을 구성하기 위한 시스템 플랫폼으로,
    상기 가스 및 냉각수 공급용 노즐과 상기 가스 및 냉각수 배출용 노즐이 각각 삽입되는 가스 및 냉각수 공급용 소켓 및 상기 가스 및 냉각수 배출용 소켓을 포함하며,
    상기 가스 및 냉각수 공급용 노즐과 상기 가스 및 냉각수 배출용 노즐이 각각 상기 가스 및 냉각수 공급용 소켓 및 상기 가스 및 냉각수 배출용 소켓에 삽입되면 연료전지 파워 팩과 시스템 플랫폼 사이에서 각각 가스 및 냉각수 유로가 형성되고,
    상기 가스 및 냉각수 공급용 노즐과 상기 가스 및 냉각수 배출용 노즐이 상기 가스 및 냉각수 공급용 소켓 및 상기 가스 및 냉각수 배출용 소켓으로부터 분리되면 연료전지 파워 팩과 시스템 플랫폼 사이의 가스 및 냉각수 유로가 폐쇄되는 구조인 것을 특징으로 하는 시스템 플랫폼.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 가스 및 냉각수 공급용 소켓 및 상기 가스 및 냉각수 배출용 소켓이 형성된 면과 동일한 면에 배치되며, 상기 카트리지형 연료전지 파워 팩에 형성된 전원연결용 플러그 및 제어부 연결용 플러그가 각각 삽입되는 전원연결용 소켓 및 제어부 연결용 소켓을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템 플랫폼.
  6. 청구항 4에 있어서,
    내면의 적어도 한쪽 면에 형성된 복수의 레일을 더 포함하며,
    상기 복수의 카트리지형 연료전지 파워 팩은 상기 레일을 통해서 상기 시스템 플랫폼에 착탈 가능하게 설치되는 것을 특징으로 하는 시스템 플랫폼.
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JP2003530667A (ja) * 2000-04-07 2003-10-14 アヴィスタ ラボラトリーズ， インク． 燃料電池電力システム、直流電圧コンバータ、燃料電池電力発生方法、及び電力調整方法
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