KR101992322B1 - Gasket embedded separator for fuel cell - Google Patents

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안준현
구영모
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평화오일씰공업 주식회사
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Abstract

Disclosed is a gasket-integrated separator for a fuel cell, wherein a gasket of a rubber material is integrally bonded to a metal plate. The disclosed gasket-integrated separator for a fuel cell of the present invention comprises: a metal plate which is a plate-shaped member made of a metal material, having one side surface which is a reaction gas side surface through which a reaction gas flows, and the other side surface which is a coolant side surface through which a coolant flows, and including a reaction region disposed in a central portion thereof, and a plurality of reaction gas through-holes and a plurality of coolant through-holes, disposed outside the reaction region; a reaction gas side surface gasket made of a rubber material, and stacked not to close the reaction gas through-holes and the coolant through-holes a region except for the reaction region on the reaction gas side surface of the metal plate; and a coolant side surface gasket, made of a rubber material, and stacked not to close the reaction gas through-holes and the coolant through-holes in a region except for the reaction region on the coolant side surface of the metal plate. The reaction gas side surface gasket and the coolant side surface gasket separately include a sealing reinforcement unit extending in parallel with a boundary line of the reaction region between the reaction gas through-holes and the reaction region. The sealing reinforcement unit of the reaction gas side surface gasket and that of the coolant side surface gasket are arranged to overlap each other with the metal plate interposed therebetween.

Description

연료전지용 가스켓 일체형 분리판{Gasket embedded separator for fuel cell}[0001] Gasket embedded separator for fuel cell [0002]

본 발명은 연료전지용 분리판에 관한 것으로, 보다 상세하게는 금속판에 고무 소재의 가스켓이 일체로 접합된 연료전지용 가스켓 일체형 분리판에 관한 것이다. BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a separator for a fuel cell, and more particularly, to a gasket integral separator for a fuel cell in which a rubber gasket is integrally joined to a metal plate.

연료전지(Fuel Cell)는 메탄올, 에탄올, 천연기체와 같은 탄화수소 계열의 물질 내에 함유되어 있는 수소와 산소의 화학 반응 에너지를 직접 전기 에너지로 변환시키는 발전 시스템이다. 연료전지 중에서 고분자 전해질형 연료전지(PEMFC: Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cell)는 다른 종류의 연료전지에 비하여 작동 온도가 낮을 뿐만 아니라 빠른 시동 및 응답 특성을 가지고 있으며, 메탄올, 에탄올 또는 천연 가스 등을 개질하여 만들어진 수소를 연료로 사용함으로써, 자동차 등에 사용되는 이동용 전원은 물론, 주택, 공공건물과 같은 분산용 전원 및 전자기기용과 같은 소형 전원 등 그 응용 범위가 넓은 장점을 가지고 있다.Fuel Cell is a power generation system that directly converts the chemical reaction energy of hydrogen and oxygen contained in a hydrocarbon-based material such as methanol, ethanol, and natural gas into electrical energy. PEMFC (Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cell) has lower operating temperature than other types of fuel cells, and has a quick start and response characteristic. It is also possible to modify methanol, ethanol or natural gas By using hydrogen as a fuel, it has a wide range of applications such as a mobile power source used in automobiles, a distributed power source such as a house, a public building, and a small power source such as an electronic device.

한편, 연료전지에 있어서, 단위 셀 자체로는 전압이 낮아 실용성이 떨어지기 때문에 단위 셀이 적층된 스택(stack) 구성을 갖는다. 구체적으로, 연료전지 스택은 막-전극 집합체(MEA: membrane-electrode assembly)와 분리판으로 이루어지는 단위 셀이 수 개 내지 수백 층으로 적층된 구조이다. 막-전극 집합체는 전해질 막을 사이에 두고 소위, 연료 전극 또는 산화 전극이라고도 불리는 애노드 전극과, 소위 공기 전극 또는 환원 전극이라고도 불리는 캐소드 전극이 부착된 구조를 가진다. On the other hand, in a fuel cell, a unit cell itself has a stack structure in which unit cells are stacked because the voltage is low and practicality is low. Specifically, the fuel cell stack has a structure in which unit cells consisting of a membrane-electrode assembly (MEA) and a separator are stacked in several to several hundred layers. The membrane-electrode assembly has a structure in which an anode electrode, also called a fuel electrode or an oxidation electrode, and a cathode electrode, which is also called an air electrode or a reduction electrode, are attached with an electrolyte membrane sandwiched therebetween.

분리판은, 기체 확산층(GDL: gas diffusion layer)과 막-전극 집합체를 구조적으로 지지하는 역할과, 연료전지의 반응에 필요한 수소 가스와 산소를 공급하는 역할과, 막-전극 집합체의 애노드 전극과 캐소드 전극을 직렬로 연결시켜 주는 전도체의 역할을 동시에 수행한다. 특히, 분리판에 의해 상기 애노드 전극에는 수소 가스가 공급되고 상기 캐소드 전극에는 산소가 공급된다. 이 과정에서 상기 애노드 전극에서는 수소 가스의 전기 화학적인 산화 반응이 일어나고, 상기 캐소드 전극에서는 산소의 전기 화학적인 환원이 반응이 일어나며, 이때 생성되는 전자의 이동으로 인해 전기와 반응열이 발생하고, 물이 생성된다. 상기 반응열을 냉각하기 위하여 분리판의 냉각 유로에는 냉각수가 공급된다.The separator plate has a function of structurally supporting a gas diffusion layer (GDL) and a membrane-electrode assembly, a function of supplying hydrogen gas and oxygen necessary for the reaction of the fuel cell, and an anode electrode And serves as a conductor for connecting the cathode electrodes in series. Particularly, hydrogen gas is supplied to the anode electrode and oxygen is supplied to the cathode electrode by the separation plate. In this process, an electrochemical oxidation reaction of hydrogen gas occurs at the anode electrode, and an electrochemical reduction reaction of oxygen occurs at the cathode electrode. At this time, due to the movement of generated electrons, reaction heat is generated with electricity, . In order to cool the reaction heat, cooling water is supplied to the cooling passage of the separator plate.

연료전지용 가스켓(gasket)은, 막-전극 집합체와 겹쳐진 반응 영역으로 수소 가스, 공기, 및 냉각수가 않고 원활하게 투입되고, 상기 반응 영역으로부터 원활하게 배출되도록 유도한다. 또한, 분리판과 막-전극 집합체 사이의 간격을 일정하게 유지하며, 상기 수소 가스, 공기, 및 냉각수가 서로 섞이거나 유출되지 않도록 밀봉한다. A gasket for a fuel cell is smoothly introduced into the reaction region overlapping with the membrane electrode assembly without hydrogen gas, air, and cooling water, and is guided to be smoothly discharged from the reaction region. Also, the gap between the separator and the membrane-electrode assembly is kept constant, and the hydrogen gas, air, and cooling water are sealed so as not to be mixed with each other or leaked out.

한편, 연료전지 스택(stack)을 조립할 때 분리판, 막-전극 집합체, 가스켓을 용이하게 정렬하고 빠르게 적층할 수 있게 가스켓이 분리판에 일체로 접합된 가스켓 일체형 분리판이 공지되어 있으며, 일 예가 대한민국 등록특허공보 제10-1134429호에 개시되어 있다. 그런데, 연료전지 스택을 형성하기 위해 상기 종래의 가스켓 일체형 분리판을 적층할 때, 안내 라인에 하중이 집중되어 메인 라인(main line)에는 접촉 면압이 약해지고, 이로 인해 서로 다른 반응 가스가 섞이는 문제가 있다. On the other hand, there is known a gasket integral separator plate in which a gasket is integrally bonded to a separator plate so that the separator plate, the membrane-electrode assembly, and the gasket can be easily aligned and laminated when the fuel cell stack is assembled, And is disclosed in Patent Registration No. 10-1134429. However, when the conventional gasket integrated type separator is laminated to form the fuel cell stack, the load is concentrated on the guide line, and the contact surface pressure is weakened in the main line, have.

대한민국 등록특허공보 제10-1134429호Korean Patent Publication No. 10-1134429

본 발명은 이종(異種) 유체 간의 섞임이나 유체 유출이 없도록 밀봉 성능이 향상되는 연료전지용 가스켓 일체형 분리판이 개시된다. Disclosed is a gasket integral type separator for a fuel cell in which sealing performance is improved so that no mixing or fluid outflow occurs between different types of fluids.

본 발명은, 연료전지 스택을 구성하는 분리판으로서, 금속 소재로 형성된 판(plate) 형상 부재로서, 일 측면은 반응 가스가 흐르는 반응 가스 측면이고 반대 측면은 냉각수가 흐르는 냉각수 측면이고, 중앙부에 배치된 반응 영역과, 상기 반응 영역의 바깥에 배치된 복수의 반응 가스 통공 및 복수의 냉각수 통공을 구비한 금속판, 고무 소재로 형성되고, 상기 금속판의 반응 가스 측면에서 상기 반응 영역을 제외한 영역에 상기 복수의 반응 가스 통공 및 복수의 냉각수 통공을 폐쇄하지 않게 적층되는 반응 가스 측면 가스켓, 및 고무 소재로 형성되고, 상기 금속판의 냉각수 측면에서 상기 반응 영역을 제외한 영역에 상기 복수의 반응 가스 통공 및 복수의 냉각수 통공을 폐쇄하지 않게 적층되는 냉각수 측면 가스켓을 구비하고, 상기 반응 가스 측면 가스켓 및 냉각수 측면 가스켓은 각각, 상기 반응 가스 통공과 반응 영역 사이에서 상기 반응 영역의 경계선과 평행하게 연장된 씰링 보강부를 구비하고, 상기 반응 가스 측면 가스켓의 씰링 보강부와 상기 냉각수 측면 가스켓의 씰링 보강부는 상기 금속판을 사이에 두고 겹쳐지게 정렬된 연료전지용 가스켓 일체형 분리판을 제공한다. The present invention relates to a separator plate constituting a fuel cell stack, which is a plate-like member formed of a metal material, wherein one side is a side of the reaction gas through which the reaction gas flows, and the opposite side is a side of the cooling water through which the cooling water flows, A plurality of reaction gas through holes and a plurality of cooling water through holes disposed outside the reaction region, and a rubber plate made of a rubber material, wherein the plurality of A reaction gas side gasket laminated so as not to close the reaction gas through holes and a plurality of cooling water through holes, and a rubber gasket formed on the cooling water side of the metal plate except for the reaction zone, And a cooling water side gasket laminated so as not to close the through hole, wherein the reaction gas side gasket And the cooling water side gasket each have a sealing reinforcement extending parallel to the boundary line of the reaction zone between the reaction gas through hole and the reaction zone, wherein the sealing reinforcement of the reaction gas side gasket and the sealing reinforcement of the cooling water side gasket And a gasket integral type separator for a fuel cell, wherein the gasket integral type separator plates are arranged so as to overlap with each other with the metal plate interposed therebetween.

상기 냉각수 측면 가스켓은, 상기 반응 영역의 경계선과 교차하며 반응 영역 측으로 돌출되어서, 상기 반응 영역의 경계선을 따라 흐르는 냉각수를 상기 반응 영역의 중심 측으로 안내하는 안내 돌기부를 더 구비할 수 있다. The cooling water side gasket may further include a guide protrusion which protrudes toward the reaction area side intersecting the boundary line of the reaction area and guides the cooling water flowing along the boundary line of the reaction area toward the center of the reaction area.

상기 연료전지용 가스켓 일체형 분리판은 상기 금속판을 한 쌍 구비하고, 상기 한 쌍의 금속판은 하나의 평면에 인접하여 배치되고, 상기 연료전지용 가스켓 일체형 분리판은, 고무 소재로 형성되고, 상기 한 쌍의 금속판에 적층된 반응 가스 측면 가스켓 및 냉각수 측면 가스켓과 일체로 형성되어 상기 한 쌍의 금속판을 연결시키는 연결 가스켓을 더 구비하고, 상기 연결 가스켓의 두께는, 상기 반응 가스 측면 가스켓의 두께, 상기 냉각수 측면 가스켓의 두께, 및 상기 금속판의 두께의 합(合)보다 클 수 있다. Wherein the gasket integral type separator for a fuel cell has a pair of the metal plates, the pair of metal plates are disposed adjacent to one plane, the gasket integral separator plate for a fuel cell is formed of a rubber material, A connecting gasket integrally formed with the reaction gas side gasket and the cooling water side gasket laminated on the metal plate to connect the pair of metal plates, wherein the thickness of the connecting gasket is determined by the thickness of the reaction gas side gasket, The thickness of the gasket, and the thickness of the metal plate.

상기 반응 가스 측면 가스켓 및 냉각수 측면 가스켓은 각각, 상기 연결 가스켓에 인접하고 상기 금속판의 말단에 겹쳐지게 적층되는 금속판 말단 가스켓부를 구비하고, 상기 연결 가스켓의 두께는, 상기 반응 가스 측면 가스켓의 금속판 말단 가스켓부의 두께, 상기 냉각수 측면 가스켓의 금속판 말단 가스켓부의 두께, 및 상기 금속판의 두께의 합보다 50 내지 200㎛ 더 클 수 있다. The reaction gas side gasket and the cooling water side gasket each have a metal plate end gasket portion adjacent to the connection gasket and stacked on the end of the metal plate, The thickness of the gasket at the end of the metal plate of the cooling water side gasket, and the thickness of the metal plate.

상기 한 쌍의 금속판은 상기 연료전지용 가스켓 일체형 분리판을 반분하는 가상의 중앙선에 대해 서로 대칭되고, 상기 한 쌍의 금속판이 상기 연결 가스켓에 의해 연결되어 상기 연료전지용 가스켓 일체형 분리판의 중앙부에 상기 복수의 반응 통공 및 복수의 냉각수 통공 중 적어도 일부의 통공이 형성될 수 있다. Wherein the pair of metal plates are symmetrical with respect to an imaginary center line bisecting the gasket integral type separator for fuel cells and the pair of metal plates are connected by the connection gasket, And at least a part of the through holes of the plurality of cooling water holes may be formed.

상기 반응 가스 측면 가스켓 및 냉각수 측면 가스켓은, 상기 금속판을 금형(mold) 내에 삽입 고정하고 상기 고무 소재에 대응되는 용융된 수지를 상기 금형 내에 사출 주입하는 삽입 사출에 의해 형성되고, 상기 반응 가스 측면 가스켓 및 냉각수 측면 가스켓에는 상기 금속판이 상기 금형 내에서 휘지 않도록 접촉 지지되어서 상기 고무 소재가 채워지지 않고 상기 금속판이 노출되는 금속판 고정용 홈(groove)이 형성될 수 있다.The reaction gas side gasket and the cooling water side gasket are formed by insert injection in which the metal plate is inserted and fixed in a mold and injection molten resin corresponding to the rubber material is injected into the mold, And the cooling water side gasket may be formed with grooves for fixing the metal plate so that the metal plate is not contacted with the metal mold so as to be bent so that the rubber material is not filled but the metal plate is exposed.

상기 금속판에는 상기 반응 영역의 바깥에 다수의 접합 보조 통공이 형성되고, 상기 반응 가스 측면 가스켓이 상기 금속판에 접합되는 표면적이 커지도록, 상기 반응 가스 측면 가스켓의 고무 소재가 상기 다수의 접합 보조 통공에 채워질 수 있다. A plurality of joining auxiliary holes are formed in the metal plate outside the reaction zone and a rubber material of the reaction gas side gasket is adhered to the plurality of joining auxiliary holes so that the surface area of joining the reaction gas side gasket to the metal plate becomes large. Can be filled.

상기 냉각수 측면 가스켓의 두께가 상기 반응 가스 측면 가스켓의 두께보다 클 수 있다. The thickness of the cooling water side gasket may be greater than the thickness of the reaction gas side gasket.

본 발명의 연료전지용 가스켓 일체형 분리판은, 금속판의 반응 가스 측면과 냉각수 측면에 각각 반응 영역의 경계선과 평행하게 연장되고 서로 겹쳐지게 정려된 씰링 보강부를 구비한다. 따라서, 다수의 연료전지용 가스켓 일체형 분리판과 막-전극 집합체가 적층되어 연료전지 스택이 조립된 경우에 씰링 보강부끼리 밀착 압축되어 반응 영역과 반응 통공 사이에 부분적으로 약해지는 지점이 없이 균일하게 면압이 향상되므로, 이종(異種) 유체 간의 섞임이나 유체 유출이 없이 신뢰성 있게 밀봉 성능이 향상된다. The gasket integral type separator for a fuel cell of the present invention has a sealing reinforcement portion extending parallel to a boundary line of a reaction region on a side of a reaction gas and a side of a cooling water of a metal plate and overlapping each other. Therefore, when a plurality of gasket integrated type separators for fuel cells and membrane-electrode assemblies are stacked to assemble the fuel cell stack, the sealing reinforcement parts are pressed and pressed uniformly to form a uniform pressure The sealing performance can be reliably improved without intermixing of different kinds of fluids or fluid outflow.

안내 돌기부를 구비하는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 연료전지용 가스켓 일체형 분리판에 의하면, 반응 영역 주변부를 따라 흐르는 냉각수가 반응 영역의 중심부 측으로 유도되어 연료전지 스택에서 냉각 효율이 향상되고 과열이 예방된다. According to the gasket integrated type separator for a fuel cell according to the preferred embodiment of the present invention, the cooling water flowing along the periphery of the reaction zone is guided to the center of the reaction zone to improve cooling efficiency and prevent overheating of the fuel cell stack .

연결 가스켓을 구비하는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 연료전지용 가스켓 일체형 분리판을 적층하여 연료전지 스택을 조립하게 되면, 연결 가스켓이 반응 가스 측면 가스켓과 냉각수 측면 가스켓보다 더 많이 밀착 압축된다. 따라서, 연결 가스켓이 금속판 상에 적층 지지되지 않더라도, 연결 가스켓 부분의 면압이 반응 가스 측면 가스켓 및 냉각수 측면 가스켓의 면압과 대등하게 유지되며, 연결 가스켓 부분으로의 유체 유출이 없이 신뢰성 있게 밀봉 성능이 향상된다. When the fuel cell stack is assembled by stacking the gasket integrated type separator for a fuel cell according to the preferred embodiment of the present invention having the connection gasket, the connection gasket is compressed more tightly than the reaction gas side gasket and the cooling water side gasket. Therefore, even if the connecting gasket is not laminated and supported on the metal plate, the surface pressure of the connecting gasket portion is kept equal to the surface pressure of the reaction gas side gasket and the cooling water side gasket, and the sealing performance is reliably improved do.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 가스켓 일체형 분리판을 구비한 듀얼셀 타입 연료전지 스택을 개략적으로 도시한 구성도이다.
도 2 및 도 3은 도 1의 제1 가스켓 일체형 분리판을 도시한 평면도 및 저면도이다.
도 4는 도 2의 제1 금속판을 도시한 평면도이다.
도 5는 도 1의 제2 가스켓 일체형 분리판을 도시한 평면도이다.
도 6은 도 5의 제2 금속판을 도시한 평면도이다.
도 7은 도 2의 VII 부분을 확대 도시한 도면이다.
도 8은 도 5의 VIII 부분을 확대 도시한 도면이다.
도 9는 도 1의 듀얼셀 타입 연료전지 스택의 일 부분을 밀착되지 않은 상태로 확대 도시한 단면도로서, 도 2의 IX-IX에 대응되는 부분의 단면도이다.
도 10은 도 1의 듀얼셀 타입 연료전지 스택의 다른 일 부분을 밀착된 상태로 확대 도시한 단면도로서, 도 2의 X-X에 대응되는 부분의 단면도이다.
1 is a schematic view showing a dual cell type fuel cell stack having a gasket integral type separator according to an embodiment of the present invention.
Fig. 2 and Fig. 3 are a plan view and a bottom view showing the first gasket integrated separator of Fig. 1;
FIG. 4 is a plan view showing the first metal plate of FIG. 2. FIG.
FIG. 5 is a plan view showing the second gasket integrated separator of FIG. 1; FIG.
FIG. 6 is a plan view showing the second metal plate of FIG. 5;
7 is an enlarged view of a portion VII in Fig.
8 is an enlarged view of a portion VIII in Fig.
FIG. 9 is an enlarged cross-sectional view of a portion of the dual-cell fuel cell stack of FIG. 1 in a non-contact state, and is a cross-sectional view of a portion corresponding to IX-IX of FIG.
FIG. 10 is an enlarged cross-sectional view of another portion of the dual-cell fuel cell stack of FIG. 1 in an adhered state, and is a cross-sectional view of a portion corresponding to XX in FIG.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 연료전지용 가스켓 일체형 분리판을 상세하게 설명한다. 본 명세서에서 사용되는 용어(terminology)들은 본 발명의 바람직한 실시예를 적절히 표현하기 위해 사용된 용어들로서, 이는 사용자 또는 운용자의 의도 또는 본 발명이 속하는 분야의 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 따라서, 본 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.Hereinafter, a gasket integral type separator for a fuel cell according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The terminology used herein is a term used to properly express the preferred embodiment of the present invention, which may vary depending on the intention of the user or operator or the custom in the field to which the present invention belongs. Therefore, the definitions of these terms should be based on the contents throughout this specification.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 가스켓 일체형 분리판을 구비한 듀얼셀 타입 연료전지 스택을 개략적으로 도시한 구성도이다. 도 1을 참조하면, 듀얼셀 타입 연료전지 스택(150)은 복수의 듀얼셀 타입 분리판 조립체(100)와, 복수의 막-전극 집합체(MEA)(153)와, 애노드 집전체(anode current collector)(161)과, 캐소드 집전체(cathode current collector)(162)를 구비한다. 복수의 듀얼셀 타입 분리판 조립체(100)와, 복수의 막-전극 집합체(153)는 Z축과 평행한 방향으로 교번하여 배열되고, 서로 밀착된다. XY 평면과 평행한 일 평면에 막-전극 집합체(153)가 한 쌍씩 배치되어서, 듀얼셀 타입 연료전지 스택(150)이 형성된다. 1 is a schematic view showing a dual cell type fuel cell stack having a gasket integral type separator according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 1, the dual cell type fuel cell stack 150 includes a plurality of dual cell type separator plates 100, a plurality of MEAs 153, an anode current collector ) 161, and a cathode current collector (162). A plurality of the dual-cell type separator plate assembly 100 and the plurality of membrane-electrode assemblies 153 are alternately arranged in the direction parallel to the Z-axis and are in close contact with each other. A pair of membrane electrode assemblies 153 are disposed in a plane parallel to the XY plane, thereby forming a dual cell type fuel cell stack 150.

막-전극 집합체(153)는 박막(membrane)(154)(도 10 참조)과, 상기 박막(154)의 일 측면 및 반대 측면에 적층된 애노드 전극(anode electrode)(155)(도 10 참조) 및 캐소드 전극(cathode electrode)(156)(도 10 참조)을 구비한다. 각각의 듀얼셀 타입 분리판 조립체(100)는 동일한 평면에 배치된 한 쌍의 막-전극 집합체(153)의 애노즈 전극(155)에 대면(對面) 접촉되는 제1 가스켓 일체형 분리판(110)과, 동일한 평면에 배치된 한 쌍의 막-전극 집합체(153)의 캐소드 전극(156)에 대면 접촉되는 제2 가스켓 일체형 분리판(130)을 구비한다. The membrane-electrode assembly 153 includes a membrane 154 (see FIG. 10) and an anode electrode 155 (see FIG. 10) stacked on one side and the opposite side of the membrane 154, And a cathode electrode 156 (see Fig. 10). Each of the dual cell type separator plate assemblies 100 includes a first gasket integral separator plate 110 that is in contact with an anode electrode 155 of a pair of membrane electrode assemblies 153 disposed on the same plane, And a second gasket-integrated separator plate 130 which is in face-to-face contact with the cathode electrode 156 of a pair of membrane-electrode assemblies 153 arranged on the same plane.

애노드 집전체(161)는 연료전지 스택(150)에서 가장 외곽에 배치된 제2 분리판(130)을 가리도록 그 바깥 측에 배치되고, 캐소드 집전체(162)는 연료전지 스택(150)에서 가장 외곽네 배치된 제1 분리판(110)을 가리도록 그 바깥 측에 배치된다. 도 1에 도시되진 않았으나, 듀얼셀 타입 분리판 조립체(100)와 막-전극 집합체(153) 사이, 듀얼셀 타입 분리판 조립체(100)와 애노드 집전체(161) 사이, 및 듀얼셀 타입 분리판 조립체(100)와 캐소드 집전체(162) 사이에는 기체 확산층(GDL: gas diffusion layer)이 개재될 수 있다. The anode current collector 161 is disposed on the outer side of the fuel cell stack 150 so as to cover the second separator 130 disposed at the outermost portion of the fuel cell stack 150 and the cathode current collector 162 is disposed on the fuel cell stack 150 And is disposed on the outer side so as to cover the first partition plate 110 disposed at the outermost periphery. Cell type separator assembly 100 and the anode current collector 161 and between the dual cell type separator assembly 100 and the membrane-electrode assembly 153, between the dual cell type separator plate assembly 100 and the anode current collector 161, A gas diffusion layer (GDL) may be interposed between the assembly 100 and the cathode current collector 162.

도 2 및 도 3은 도 1의 제1 가스켓 일체형 분리판을 도시한 평면도 및 저면도이고, 도 4는 도 2의 제1 금속판을 도시한 평면도이고, 도 5는 도 1의 제2 가스켓 일체형 분리판을 도시한 평면도이고, 도 6은 도 5의 제2 금속판을 도시한 평면도이고, 도 7은 도 2의 VII 부분을 확대 도시한 도면이고, 도 8은 도 5의 VIII 부분을 확대 도시한 도면이고, 도 9는 도 1의 듀얼셀 타입 연료전지 스택의 일 부분을 밀착되지 않은 상태로 확대 도시한 단면도로서, 도 2의 IX-IX에 대응되는 부분의 단면도이며, 도 10은 도 1의 듀얼셀 타입 연료전지 스택의 다른 일 부분을 밀착된 상태로 확대 도시한 단면도로서, 도 2의 X-X에 대응되는 부분의 단면도이다. 이하에서 편의상 제1 듀얼셀 타입 분리판(110)은 '제1 분리판'으로, 제2 듀얼셀 타입 분리판(130)은 '제2 분리판'으로 칭한다. 2 and 3 are a plan view and a bottom view of the first gasket integrated separator of FIG. 1, FIG. 4 is a plan view of the first metal plate of FIG. 2, FIG. 6 is a plan view showing the second metal plate of FIG. 5, FIG. 7 is an enlarged view of the portion VII of FIG. 2, and FIG. 8 is an enlarged view of the portion VIII of FIG. And FIG. 9 is a cross-sectional view of a portion of the dual cell type fuel cell stack of FIG. 1 in an enlarged state without being closely contacted, and is a sectional view of a portion corresponding to IX-IX of FIG. 2, Sectional view of another portion of the cell-type fuel cell stack in an enlarged close-up view, and is a cross-sectional view of a portion corresponding to XX in Fig. Hereinafter, the first dual cell type separator 110 and the second dual cell type separator 130 will be referred to as 'first separator' and 'second separator', respectively.

도 2 내지 도 4를 함께 참조하면, 제1 분리판(110)은 한 쌍의 제1 금속판(10)을 구비하고, 상기 한 쌍의 제1 금속판(10)은 제1 분리판(110)을 반분하며 Y축과 평행한 가상의 직선인 Y축 중앙선(CY)에 대해 대칭되게 배치된다. 제1 분리판(110)은 한 쌍의 제1 금속판(10), 및 상기 한 쌍의 제1 금속판(10)에 접합 지지된 제1 가스켓(111)을 구비한다. Referring to FIGS. 2 to 4, the first separator 110 includes a pair of first metal plates 10, and the pair of first metal plates 10 includes a first separator 110 Axis and the Y-axis center line CY, which is an imaginary straight line parallel to the Y-axis. The first separator plate 110 includes a pair of first metal plates 10 and a first gasket 111 joined to and supported by the pair of first metal plates 10.

상기 제1 금속판(10)은 금속 소재로 형성된 사각형 판(plate) 형상의 부재로서, 소위 '애노드(anode) 접촉 금속판'이다. 듀얼셀 타입 연료전지 스택(150)(도 1 참조)에서 제1 금속판(10)의 반응 영역(15)은 막-전극 집합체(153)의 애노드 전극(155)과 대면(對面) 접촉된다. 도 2 및 도 4에서 보이는 제1 금속판(10)의 일 측면은 제1 반응 가스인 수소 가스(hydrogen gas)가 흐르는 반응 가스 측면이고, 그 반대 측면은 냉각수가 흐르는 냉각수 측면이다. 상기 제1 금속판(10)의 소재는 예컨대, 스테인레스강(stainless steel), 알루미늄합금강(aluminum alloy steel), 니켈합금강(nickel alloy steel)일 수 있다. The first metal plate 10 is a plate-shaped member formed of a metal material and is a so-called 'anode contact metal plate'. The reaction zone 15 of the first metal plate 10 in the dual cell type fuel cell stack 150 (see FIG. 1) is in face-to-face contact with the anode electrode 155 of the membrane- One side of the first metal plate 10 shown in FIGS. 2 and 4 is a side of a reaction gas through which hydrogen gas as a first reaction gas flows, and the opposite side is a side of a cooling water through which cooling water flows. The material of the first metal plate 10 may be, for example, stainless steel, aluminum alloy steel, or nickel alloy steel.

상기 제1 금속판(10)의 평면 형상은 직사각형이며, 직교하는 제1 내지 제4 모서리(edge)(11, 12, 13, 14)를 구비한다. 제1 모서리(11)와 제3 모서리(13)가 서로 평행하며 Y축과 평행하게 연장되고, 제2 모서리(12)와 제4 모서리(14)가 서로 평행하며 X축과 평행하게 연장된다. 상기 제1 금속판(10)의 중앙부에는 반응 영역(15)이 배치된다. 상기 제1 모서리(11)의 중앙 지점에 가까운 영역으로 도 4에서 2점 쇄선으로 한정된 영역(30)은 제1 반응 가스 매니폴드 영역, 즉 수소 매니폴드 영역이다. 수소 매니폴드 영역(30)에는 상기 제1 모서리(11)에서 제1 금속판(10)의 내측으로 파여진 제1 및 제2 수소 덴트(hydrogen dent)(31, 33)가 구비된다. 상기 제1 및 제2 수소 덴트(31, 33)는 제1 금속판(10)에서 금속 소재가 제거되어 형성되는 부분이며, X축과 평행하며 상기 제1 금속판(10)을 반분하는 가상의 X축 중앙선(CX)에 대해 대칭되게 형성된다. The planar shape of the first metal plate 10 is rectangular and has first to fourth edges 11, 12, 13 and 14 orthogonal to each other. The first edge 11 and the third edge 13 are parallel to each other and extend parallel to the Y axis, and the second edge 12 and the fourth edge 14 are parallel to each other and extend parallel to the X axis. A reaction zone (15) is disposed at the center of the first metal plate (10). An area 30 defined by the two-dot chain line in FIG. 4 as a region close to the center point of the first edge 11 is the first reaction gas manifold region, that is, the hydrogen manifold region. The hydrogen manifold region 30 is provided with first and second hydrogen dents 31 and 33 which are widened to the inside of the first metal plate 10 at the first corner 11. The first and second hydrogen dents 31 and 33 are formed by removing a metal material from the first metal plate 10. The first and second hydrogen dents 31 and 33 are parallel to the X axis, And is formed symmetrically with respect to the center line CX.

반응 영역(15)에 가까운 수소 덴트(31, 33)의 일 측 모서리에는 반응 영역(15) 측으로 연장되며 서로 이격된 다수의 게이트(gate)(32, 34)가 형성된다. 제1 분리판(110)은 XY평면과 평행한 하나의 평면에 제1 모서리(11)가 마주보도록 서로 대칭되게 배치되는 한 쌍의 제1 금속판(10)을 구비한다. 한 쌍의 제1 금속판(10)의 같은 수소 덴트(31, 33)끼리 일대일로 연결되어 수소가 Z축과 평행한 방향으로 통과하는 제1 및 제2 수소 통공(101, 102)이 형성된다. A plurality of gates 32 and 34 extending toward the reaction region 15 and spaced apart from each other are formed at one side edge of the hydrogen dent 31 or 33 close to the reaction region 15. The first separator plate 110 includes a pair of first metal plates 10 symmetrically arranged to face the first corners 11 in a plane parallel to the XY plane. The hydrogen dents 31 and 33 of the pair of first metal plates 10 are connected one to the other to form first and second hydrogen holes 101 and 102 through which hydrogen flows in a direction parallel to the Z axis.

한 쌍의 수소 덴트(31, 33)가 형성된 제1 모서리(11)를 제외한 3개의 모서리 중 서로 등진 한 쌍의 모서리, 즉 제2 및 제4 모서리(12, 14)에 가까운 영역으로 도 4에서 2점 쇄선으로 한정된 영역(35, 38)은 제2 반응 가스 매니폴드 영역, 즉 공기 매니폴드 영역으로 한 쌍이 마련된다. 제1 공기 매니폴드 영역(35)에는 공기가 Z축과 평행한 방향으로 통과하는 복수의 제1 공기 통공(36)이 구비된다. 제2 공기 매니폴드 영역(38)에는 공기가 Z축과 평행한 방향으로 통과하는 복수의 제2 공기 통공(39)이 구비된다. 상기 제1 및 제2 공기 통공(36, 39)은 제1 금속판(10)에서 금속 소재가 제거되어 형성되는 부분이다. 제1 공기 통공(36)과 제2 공기 통공(39)은 X축과 평행하며 상기 제1 금속판(10)을 반분하는 가상의 X축 중앙선(CX)에 대해 대칭되게 형성된다. In FIG. 4, a pair of equally spaced corners of the three corners except for the first corners 11 where the pair of hydrogen dents 31 and 33 are formed, that is, regions near the second and fourth corners 12 and 14, The pair of regions 35 and 38 defined by the two-dot chain line is provided in the second reaction gas manifold region, that is, the air manifold region. The first air manifold region 35 is provided with a plurality of first air holes 36 through which air flows in a direction parallel to the Z axis. The second air manifold region 38 is provided with a plurality of second air holes 39 through which the air passes in a direction parallel to the Z axis. The first and second air holes 36 and 39 are formed by removing the metal material from the first metal plate 10. The first air vent hole 36 and the second air vent hole 39 are formed symmetrically with respect to the imaginary X axis center line CX which is parallel to the X axis and divides the first metal plate 10 by half.

상기 제1 모서리(11)의 양 단부에 가까운 영역으로 도 1에서 2점 쇄선으로 한정된 영역(41, 43)은 제1 및 제2 냉각수 매니폴드 영역이다. 부연하면, 제1 냉각수 매니폴드 영역(41)은 수소 매니폴드 영역(30) 및 제1 공기 매니폴드 영역(35) 사이의 코너(corner)에 마련된 영역이고, 제2 냉각수 매니폴드 영역(43)은 수소 매니폴드 영역(30) 및 제2 공기 매니폴드 영역(38) 사이의 코너에 마련된 영역이다. 제1 냉각수 매니폴드 영역(41)에는 상기 제1 모서리(11)에서 제1 금속판(10)의 내측으로 파여진 하나의 제1 냉각수 덴트(dent)(42)가 구비되고, 제2 냉각수 매니폴드 영역(43)에는 상기 제1 모서리(11)에서 제1 금속판(10)의 내측으로 파여진 하나의 제2 냉각수 덴트(44)가 구비된다. 상기 제1 및 제2 냉각수 덴트(42, 44)는 제1 금속판(10)에서 금속 소재가 제거되어 형성되는 부분이며, X축과 평행하며 상기 제1 금속판(10)을 반분하는 가상의 X축 중앙선(CX)에 대해 대칭되게 형성된다. The regions 41 and 43 defined by the two-dot chain line in Fig. 1 as regions near both ends of the first edge 11 are the first and second cooling water manifold regions. The first cooling water manifold region 41 is a region provided at a corner between the hydrogen manifold region 30 and the first air manifold region 35 and the second cooling water manifold region 43 is a region provided at a corner between the hydrogen manifold region 30 and the first air manifold region 35, Is a region provided at a corner between the hydrogen manifold region 30 and the second air manifold region 38. [ The first cooling water manifold region 41 is provided with one first cooling water dent 42 which is worn inside the first metal plate 10 at the first corner 11, The region 43 is provided with one second cooling water dent 44 which is worn inside the first metal plate 10 at the first corner 11. The first and second cooling water dents 42 and 44 are formed by removing a metal material from the first metal plate 10. The first and second cooling water dents 42 and 44 are virtual X- And is formed symmetrically with respect to the center line CX.

상기 제1 분리판(110)에서 한 쌍의 제1 금속판(10)의 같은 냉각수 덴트(42, 44)끼리 일대일로 연결되어 냉각수가 Z축과 평행한 방향으로 통과하는 제1 및 제2 냉각수 통공(103, 104)이 형성된다. The same cooling water dents (42, 44) of the pair of first metal plates (10) in the first separator plate (110) are connected one-to-one to connect the first and second cooling water holes (103, 104) are formed.

도 2 및 도 4에 보이는 반응 가스 측면의 반응 영역(15)에 막-전극 집합체(153)(도 10 참조)의 애노드 전극(155)(도 10 참조)이 대면 접촉된다. 상기 반응 가스 측면의 반응 영역(15)에는 한 쌍의 수소 통공(101, 102) 중 제1 수소 통공(101)으로부터 유입된 수소 가스가 제2 수소 통공(102)으로 배출될 때까지 상기 반응 영역(15)을 유동하도록 지그재그(zigzag) 경로를 따라 연장된 복수의 수소 채널(channel)(20)이 형성된다. 복수의 수소 채널(20)은 교차하지 않고 평행하게 연장된다. The anode electrode 155 (see Fig. 10) of the membrane-electrode assembly 153 (see Fig. 10) is in face-to-face contact with the reaction zone 15 on the side of the reaction gas shown in Fig. 2 and Fig. In the reaction zone 15 on the side of the reaction gas, the hydrogen gas introduced from the first hydrogen hole 101 of the pair of hydrogen holes 101 and 102 is discharged to the second hydrogen hole 102, A plurality of hydrogen channels 20 extending along the zigzag path are formed so as to flow through the channel 15. The plurality of hydrogen channels 20 extend in parallel without crossing.

도 10에 도시된 바와 같이 수소 채널(20)은 요철(凹凸) 형상의 단면을 갖는다. 금속판을 프레스 금형에 안착하고 스탬핑(stamping) 가공하여 요철 형상 단면을 갖는 수소 채널(20)을 형성하게 되므로, 제1 금속판(10)의 반응 가스 측면에서 오목하게 파여져 형성된 수소 채널(20)이 도 3에서 보이는 제1 금속판(10)의 냉각수 측면에서는 볼록하게 돌출 형성된 둑(embankment)이 된다. 또한, 상기 냉각수 측면의 반응 영역(15)에서는 인접한 둑 사이에 냉각수가 유동하는 냉각수 유로(131)가 형성된다. 제1 금속판(10)의 두께(TH1)는 80 내지 120㎛ 이고, 수소 채널(20)의 깊이(DP1)는 400 내지 600㎛ 이다. As shown in Fig. 10, the hydrogen channel 20 has a concavo-convex cross section. The hydrogen channel 20 having a concavo-convex cross-section is formed by stamping the metal plate by placing it on the press die. Therefore, the hydrogen channel 20 formed by dicing concave on the reaction gas side of the first metal plate 10 3 is an embankment protruding from the side of the cooling water of the first metal plate 10. Further, in the reaction zone 15 on the side of the cooling water, a cooling water flow path 131 through which cooling water flows is formed between adjacent banks. The thickness TH1 of the first metal plate 10 is 80 to 120 占 퐉 and the depth DP1 of the hydrogen channel 20 is 400 to 600 占 퐉.

각각의 수소 채널(20)은 X축과 평행하게 연장된 4개의 X 방향 유로부(21, 22, 23, 24)를 구비한다. 상기 4개의 X 방향 유로부(21, 22, 23, 24) 중에서 한 쌍(21, 22)은 수소 매니폴드 영역(30)에서 멀어지는 방향, 즉 제1 모서리(11)에서 멀어지는 방향으로 흐르도록 수소 가스의 흐름을 유도하는 제1 및 제2 순행(順行) 유로부이고, 나머지 한 쌍(23, 24)은 수소 매니폴드 영역(30)에 가까워지는 방향, 즉 제1 모서리(11)에 가까워지는 방향으로 흐르도록 수소 가스의 흐름을 유도하는 제1 및 제2 역행(逆行) 유로부이다. 상기 한 쌍의 순행 유로부(21, 22)와 한 쌍의 역행 유로부(23, 24)는 교번하여 배치된다. Each of the hydrogen channels 20 has four X-direction flow paths 21, 22, 23, 24 extending in parallel with the X-axis. A pair of the X-direction flow path portions 21, 22, 23 and 24 is connected to the hydrogen manifold region 30 so as to flow in a direction away from the hydrogen manifold region 30, And the remaining pair 23 and 24 are arranged in a direction approaching the hydrogen manifold region 30, that is, close to the first edge 11 And the first and second reverse flow path portions for guiding the flow of the hydrogen gas to flow in the losing direction. The pair of the forward passage portions 21, 22 and the pair of the backward passage portions 23, 24 are alternately arranged.

각각의 수소 채널(20)의 양측 말단(26, 27)은 제1 및 제2 수소 덴트(31, 33)에 형성된 게이트(32, 34)에 인접 배치된다. 복수의 수소 채널(20)의 양측 말단(26, 27) 중 제1 순행 유로부(21)에 가까운 일 측 말단(26)은, 제1 수소 덴트(31)에 형성된 복수의 게이트(32)에 일대일로 대응되게 위치하고, 제2 역행 유로부(24)에 가까운 타 측 말단(27)은, 제2 수소 덴트(33)에 형성된 복수의 게이트(34)에 일대일로 대응되게 위치한다. 제1 수소 덴트(31)에 형성된 게이트(32)에서 수소 채널(20)의 일 측 말단(26)으로 수소 가스가 이동하면, 그 수소 가스는 수소 채널(20)의 제1 순행 유로부(21), 제1 역행 유로부(23), 제2 순행 유로부(23), 및 제2 역행 유로부(24)를 차례로 통과하여 지그재그 경로를 따라 유동하고, 수소 채널 타 측 말단(27)에서 제2 수소 덴트(33)에 형성된 게이트(34)로 이동한다. 일 측 말단(26)에서 타 측 말단(27)까지 수소 채널(20)의 길이는, 반응 영역(15)에 있는 모든 수소 채널(20)에서 ±10% 오차 범위 내에서 동일하다. Both ends 26,27 of each hydrogen channel 20 are disposed adjacent to the gates 32,34 formed in the first and second hydrogen dent 31,33. One end 26 of each of the two ends 26 and 27 of the plurality of hydrogen channels 20 near the first passage 21 is connected to a plurality of gates 32 formed in the first hydrogen dent 31 And the other end 27 close to the second returning flow path portion 24 is located in a one-to-one correspondence with the plurality of gates 34 formed in the second hydrogen dent 33. When the hydrogen gas moves from the gate 32 formed in the first hydrogen dent 31 to the one end 26 of the hydrogen channel 20, the hydrogen gas flows into the first straight passage portion 21 And flows along the zigzag path through the first backward flow passage portion 23, the second forward flow passage portion 23 and the second backward flow passage portion 24 in this order, And moves to the gate 34 formed in the two-hydrogen dent 33. The length of the hydrogen channel 20 from the one end 26 to the other end 27 is the same within the ± 10% error range in all the hydrogen channels 20 in the reaction zone 15.

반응 영역(15)의 바깥에는 다수의 접합 보조 통공(45)이 형성된다. 다수의 접합 보조 통공(45)은 반응 영역(15)을 한정하는 경계선(AR1, AR2, AR3, AR4)을 따라 일렬로 이격되게 배열되며, 제1 및 제2 냉각수 덴트(42, 44)와 반응 영역(15) 사이에 대각선을 따라 이격되게 배열된다. 다만, 상기 수소 채널(20)의 말단(26, 27)과 게이트(32, 34) 사이에는 접합 보조 통공(45)이 형성되지 않는다. 제1 금속판(10)의 수소 매니폴드 영역(30), 한 쌍의 공기 매니폴드 영역(35, 38), 및 한 쌍의 냉각수 매니폴드 영역(41, 43)에는 고무 소재로 형성된 제1 가스켓(111)이 접합된다. 상기 제1 가스켓(111)은 제1 금속판(10)의 삽입 사출 방법, 다시 말해 제1 금속판(10)을 사출 성형 금형(미도시)의 캐비티(cavity)에 삽입 고정하고 고무 소재에 대응되는 용융된 수지를 상기 캐비티에 사출 주입하는 방법에 의해 형성된다. 상기 용융된 수지가 상기 캐비티에 주입되면, 상기 다수의 접합 보조 통공(45)에 상기 용융된 수지가 채워지고 경화되므로, 상기 다수의 접합 보조 통공(45)이 없는 경우와 비교하여 볼 때 상기 제1 가스켓(111), 구체적으로는 반응 가스 측면 가스켓(112)이 제1 금속판(10)에 접합되는 표면적이 커지게 된다. 따라서, 상기 제1 가스켓(111)이 제1 금속판(10)에 더욱 견고하게 일체로 접합된다. A plurality of joining auxiliary holes 45 are formed outside the reaction zone 15. A plurality of joining auxiliary apertures 45 are arranged in series along the boundary lines AR1, AR2, AR3 and AR4 defining the reaction zone 15 and are arranged in series with the first and second cooling water dents 42, Are spaced apart along the diagonal line between the regions (15). However, a bonding auxiliary through hole 45 is not formed between the ends 26 and 27 of the hydrogen channel 20 and the gates 32 and 34. A first gasket (not shown) made of a rubber material is disposed in the hydrogen manifold region 30, the pair of air manifold regions 35 and 38, and the pair of cooling water manifold regions 41 and 43 of the first metal plate 10 111 are bonded. The first gasket 111 is inserted and fixed by inserting and fixing the first metal plate 10 into the cavity of the injection mold (not shown) And injecting the injected resin into the cavity. When the molten resin is injected into the cavity, the molten resin is filled and hardened in the plurality of bonding auxiliary through holes (45), so that compared with the case where the plurality of bonding auxiliary through holes (45) 1 gasket 111, specifically, the reaction gas side gasket 112 is bonded to the first metal plate 10, the surface area becomes large. Accordingly, the first gasket 111 is firmly and integrally joined to the first metal plate 10. [

제1 금속판(10)의 4곳의 코너에 인접한 지점에는 복수의 삽입 사출 정렬 통공(47)이 형성된다. 상기 제1 가스켓(111)을 사출 성형하기 위한 사출 성형 금형은 상기 복수의 삽입 사출 정렬 통공(47)이 끼워지는 복수의 정렬 핀(pin)(미도시)을 구비한다. 상기 복수의 정렬 핀이 복수의 삽입 사출 정렬 통공(47)에 끼워지도록 제1 금속판(10)을 상기 사출 성형 금형에 정렬하여 놓고, 상기 사출 성형 금형의 상부 코어(core)와 하부 코어를 형합(型合)하면 상기 제1 금속판(10)이 사출 성형 금형의 캐비티 내에 올바른 위치에 삽입 고정된다. A plurality of insertion injection aligning through holes 47 are formed at points near four corners of the first metal plate 10. The injection molding die for injection molding the first gasket 111 has a plurality of alignment pins (not shown) in which the plurality of insertion injection aligning through holes 47 are inserted. The first metal plate 10 is aligned with the injection molding die so that the plurality of alignment pins fit into the plurality of insertion injection aligning through holes 47 and the upper core and the lower core of the injection molding die are assembled The first metal plate 10 is inserted and fixed at the correct position in the cavity of the injection molding die.

상기 제1 금속판(10)은 제1 및 제2 공기 매니폴드 영역(35, 38)로부터 같은 거리로 이격된 가상의 중앙선, 다시 말해 상기 X축 중앙선(CX)을 중심으로 대칭되는 형상을 갖는다. 부연하면, 제1 공기 매니폴드 영역(35)의 공기 통공(36)과 제2 공기 매니폴드 영역(38)의 공기 통공(39)이 서로 대칭되고, 제1 냉각수 매니폴드 영역(41)의 냉각수 덴트(42)와 제2 냉각수 매니폴드 영역(43)의 냉각수 덴트(44)가 서로 대칭되며, 수소 매니폴드 영역(30)의 일 측의 수소 덴트(31) 및 게이트(32)와 타 측의 수소 덴트(33) 및 게이트(34)가 서로 대칭된다. 또한, 각각의 수소 채널(20)에서 제1 순행 유로부(21)와 제2 역행 유로부(24)가 서로 대칭되고, 제1 역행 유로부(23)와 제2 순행 유로부(22)가 서로 대칭되며, 각 수소 채널(20)의 일 측 말단(26)과 타 측 말단(27)이 서로 대칭된다.The first metal plate 10 has a shape symmetrical about a virtual center line spaced the same distance from the first and second air manifold regions 35 and 38, that is, about the X axis center line CX. The air holes 36 in the first air manifold region 35 and the air holes 39 in the second air manifold region 38 are symmetrical to each other and the cooling water in the first cooling water manifold region 41 The dent 42 and the cooling water dent 44 of the second cooling water manifold region 43 are symmetrical to each other and the hydrogen dent 31 and the gate 32 on one side of the hydrogen manifold region 30 and the hydrogen dent 31 on the other side The hydrogen dent 33 and the gate 34 are symmetrical to each other. The first return passage portion 21 and the second return passage portion 24 are symmetrical to each other in each of the hydrogen channels 20 and the first return passage portion 23 and the second return passage portion 22 And one side end 26 and the other side end 27 of each hydrogen channel 20 are symmetrical to each other.

제1 가스켓(111)은 고무 소재로 형성되며, 한 쌍의 제1 금속판(10)의 반응 가스 측면에 접합 적층된 반응 가스 측면 가스켓(112)과, 한 쌍의 제1 금속판(10)의 냉각수 측면에 접합 적층된 냉각수 측면 가스켓(121)과, 한 쌍의 제1 금속판(10) 중 일 측의 금속판(10)과 타 측의 금속판(10)을 연결시키는 연결 가스켓(128)을 구비한다. 도 2 및 도 3에서 제1 가스켓(111)을 제1 금속판(10)과 구분하여 식별하기 용이하도록 상기 제1 가스켓(111)은 해칭(hatching) 표현된다. The first gasket 111 is made of a rubber material and includes a reaction gas side gasket 112 laminated on the reaction gas side surface of the pair of first metal plates 10, And a connecting gasket 128 connecting the one metal plate 10 and the other metal plate 10 among the pair of first metal plates 10 to each other. 2 and 3, the first gasket 111 is hatching so that the first gasket 111 can be easily distinguished from the first metal plate 10.

반응 가스 측면 가스켓(112)은 제1 금속판(10)의 반응 가스 측면에서 반응 영역(15)을 제외한 영역에 적층되나, 수소 통공(101, 102), 게이트(32, 34), 냉각수 통공(103, 104), 공기 통공(36, 39), 및 삽입 사출 정렬 통공(47)을 폐쇄하지 않게 적층된다. 그리고, 도 2 및 도 10에 도시된 바와 같이 반응 가스 측면 가스켓(112)은 접합 보조 통공(45)이 가리워지도록 적층된다. 한편, 참조번호 '115'은 고무 부재가 적층되지 않아 제1 금속판(10)의 반응 가스 측면이 노출된 부분으로서, 공기 통공(36, 39)과 반응 영역(15)(도 4 참조) 사이에 공기의 유동을 신뢰성 있게 차단하기 위한 유동 차단 홈(groove)을 가리킨다. The reaction gas side gasket 112 is stacked on the reaction gas side of the first metal plate 10 except for the reaction region 15 but the hydrogen gas holes 101 and 102, the gates 32 and 34, the cooling water holes 103 , 104, air through holes 36, 39, and insertion injection aligning through holes 47 are not closed. Then, as shown in FIGS. 2 and 10, the reaction gas side gasket 112 is laminated so as to cover the joining auxiliary opening 45. Reference numeral 115 denotes a portion where the side of the reaction gas of the first metal plate 10 is exposed without being laminated with the rubber member and between the air holes 36 and 39 and the reaction region 15 Flow blocking grooves for reliably blocking the flow of air.

반응 영역(15)을 한정하는 경계선은, 제1 모서리(11)에 가까운 제1 경계선(AR1), 제2 모서리(12)에 가까운 제2 경계선(AR2), 제3 모서리(13)에 가까운 제3 경계선(AR3), 및 제4 모서리(14)에 가까운 제4 경계선(AR4)을 포함한다. 제1 분리판(110)의 반응 가스 측면 가스켓(112)은 제1 및 제2 수소 통공(101, 102)과 반응 영역(15) 사이에서 상기 제1 경계선(AR1)과 평행하게 연장된 제1 씰링 보강부(113), 및 제1 및 제2 공기 통공(36, 39)과 반응 영역(15) 사이에서 상기 제2 및 제4 경계선(AR2, AR3)와 평행하게 연장된 제2 씰링 보강부(114)를 구비한다. The boundary line defining the reaction zone 15 is defined by a first boundary line AR1 close to the first edge 11, a second boundary line AR2 close to the second edge 12, a second boundary line AR2 close to the third edge 13, 3 boundary line AR3, and a fourth boundary line AR4 close to the fourth corner 14. [ The reaction gas side gasket 112 of the first separator plate 110 is disposed between the first and second hydrogen holes 101 and 102 and the reaction zone 15 in a first direction parallel to the first boundary line AR1, A sealing reinforcement 113 and a second sealing reinforcement extending parallel to the second and fourth boundary lines AR2 and AR3 between the first and second air holes 36 and 39 and the reaction zone 15, (114).

상기 제1 씰링 보강부(113)는 일정한 폭으로 Y축과 평행하게 연장되며, 제1 수소 통공(101)과 제2 수소 통공(102) 사이를 제외하고는 중간에 끊어지지 않고 연장된다. 상기 제2 씰링 보강부(114)는 일정한 폭으로 X축과 평행하게 연장되며, 인접한 제1 공기 통공(36) 사이 및 인접한 제2 공기 통공(39) 사이에서 끊김 없이 연장된다. 도 2에서 식별하기 용이하도록 상기 제1 및 제2 씰링 보강부(113, 114)는 이점 쇄선으로 표시되어 있으나, 실제로는 반응 영역 측면 가스켓(112)에서 제1 및 제2 씰링 보강부(113, 114)와 그 주변의 가스켓이 명확하게 구분되지 않을 수 있다. The first sealing reinforcing part 113 extends parallel to the Y axis at a constant width and extends without being interrupted except for a space between the first hydrogen passage hole 101 and the second hydrogen passage hole 102. The second sealing reinforcement 114 extends parallel to the X axis at a constant width and extends seamlessly between adjacent first air holes 36 and between adjacent second air holes 39. 2, the first and second sealing reinforcement portions 113 and 114 are indicated by two-dot chain lines. In actuality, however, the first and second sealing reinforcement portions 113 and 114 are formed in the reaction region side gasket 112, 114) and the gasket around it may not be clearly distinguished.

냉각수 영역 가스켓(121)은, 제1 금속판(10)의 냉각수 측면에서 반응 영역(15)을 제외한 영역에 적층되나, 수소 통공(101, 102), 게이트(32, 34), 냉각수 통공(103, 104), 공기 통공(36, 39), 및 삽입 사출 정렬 통공(47)을 폐쇄하지 않게 적층된다. 그리고, 도 3에 도시된 바와 같이 냉각수 측면 가스켓(121)은 접합 보조 통공(45)을 가리도록 적층되지는 않는다. The cooling water region gasket 121 is laminated on the cooling water side of the first metal plate 10 except for the reaction region 15 but the hydrogen holes 101 and 102, the gates 32 and 34, the cooling water holes 103, 104, air through holes 36, 39, and insertion injection aligning through holes 47 are not closed. 3, the cooling water side gasket 121 is not stacked so as to cover the joining auxiliary through hole 45. As shown in Fig.

한 쌍의 제1 금속판(10)의 냉각수 측면에는 제1 및 제2 냉각수 통공(103, 104)과 반응 영역(15) 사이에서 대각선 방향을 따라 고무 소재가 적층되지 않아서 제1 금속판(10)이 노출된 제1 및 제2 냉각수 유로(122A, 122B)가 마련된다. 듀얼셀 타입 연료전지 스택(150)(도 1 참조) 내부로 공급된 냉각수는, 제1 냉각수 통공(103)으로부터 상기 제1 냉각수 유로(122A)를 통해 냉각수 측면의 반응 영역(15)으로 유입되고, 제2 냉각수 유로(122B)를 통해 제2 냉각수 통공(104)으로 이동하고 듀얼셀 타입 연료전지 스택(150)의 외부로 배출된다. 제1 금속판(10)의 반응 가스 측면에 적층된 반응 가스 측면 가스켓(112)과, 냉각수 측면에 적층된 냉각수 측면 가스켓(121)이 겹쳐진 영역을 쉽게 비교 파악할 수 있도록 도 2에 상기 냉각수 측면 가스켓(121)의 경계가 점선으로 표현되어 있다. A rubber material is not laminated along the diagonal direction between the first and second cooling water through holes 103 and 104 and the reaction zone 15 on the cooling water side of the pair of first metal plates 10 so that the first metal plate 10 The exposed first and second cooling water flow paths 122A and 122B are provided. The cooling water supplied into the dual cell type fuel cell stack 150 (see FIG. 1) flows from the first cooling water passage hole 103 into the reaction zone 15 on the cooling water side via the first cooling water passage 122A The second cooling water passage 104 through the second cooling water flow path 122B and is discharged to the outside of the dual cell type fuel cell stack 150. [ In order to easily compare the overlapping area of the reaction gas side gasket 112 stacked on the reaction gas side of the first metal plate 10 and the cooling water side gasket 121 stacked on the side of the cooling water, 121 are represented by dotted lines.

반응 가스 측면 가스켓(112)의 경우와 마찬가지로, 제1 분리판(110)의 냉각수 측면 가스켓(121)은 제1 및 제2 수소 통공(101, 102)과 반응 영역(15) 사이에서 상기 제1 경계선(AR1)과 평행하게 연장된 제1 씰링 보강부(123), 및 제1 및 제2 공기 통공(36, 39)과 반응 영역(15) 사이에서 상기 제2 및 제4 경계선(AR2, AR3)와 평행하게 연장된 제2 씰링 보강부(124)를 구비한다. As in the case of the reaction gas side gasket 112, the cooling water side gasket 121 of the first separator plate 110 is provided between the first and second hydrogen holes 101 and 102 and the reaction zone 15, A first sealing reinforcement 123 extending parallel to the boundary line AR1 and a second sealing reinforcement 123 extending between the first and second air holes 36 and 39 and the reaction zone 15 along the second and fourth boundary lines AR2 and AR3 And a second sealing reinforcing portion 124 extending in parallel with the first sealing reinforcing portion 124.

상기 제1 씰링 보강부(123)는 일정한 폭으로 Y축과 평행하게 연장되며, 제1 수소 통공(101)과 제2 수소 통공(102) 사이를 제외하고는 중간에 끊어지지 않고 연장된다. 상기 제2 씰링 보강부(124)는 일정한 폭으로 X축과 평행하게 연장되며, 인접한 제1 공기 통공(36) 사이 및 인접한 제2 공기 통공(39) 사이에서 끊김 없이 연장된다. 도 3에서 식별하기 용이하도록 상기 제1 및 제2 씰링 보강부(123, 124)는 이점 쇄선으로 표시되어 있으나, 실제로는 냉각수 측면 가스켓(121)에서 제1 및 제2 씰링 보강부(123, 124)와 그 주변의 가스켓이 명확하게 구분되지 않을 수 있다. 상기 반응 가스 측면 가스켓(112)의 제1 및 제2 씰링 보강부(113, 114)와 상기 냉각수 측면 가스켓(121)의 제1 및 제2 씰링 보강부(123, 124)는 제1 금속판(10)을 사이에 두고 겹쳐지게 정렬된다. The first sealing reinforcing part 123 extends parallel to the Y axis with a constant width and extends without being interrupted except for a space between the first hydrogen passage hole 101 and the second hydrogen passage hole 102. The second sealing reinforcement 124 extends parallel to the X axis with a constant width and extends seamlessly between adjacent first air through holes 36 and between adjacent second air through holes 39. 3, the first and second sealing reinforcement parts 123 and 124 are indicated by chain double-dashed lines. In actuality, however, the first and second sealing reinforcement parts 123 and 124 ) And the gasket around it may not be clearly distinguished. The first and second sealing reinforcement portions 113 and 114 of the reaction gas side gasket 112 and the first and second sealing reinforcement portions 123 and 124 of the cooling water side gasket 121 are connected to the first metal plate 10 Are arranged to overlap with each other.

냉각수 측면 가스켓(121)은 반응 영역(15)의 제1 경계선(AR1) 및 제3 경계선(AR3)과 교차하며 반응 영역(15) 측으로 돌출된 안내 돌기부(125)를 구비한다. 바람직하게는 상기 안내 돌기부(125)는 제1 경계선(AR1) 및 제3 경계선(AR3)과 직교하도록 X축과 평행하게 돌출될 수 있다. 상기 제1 냉각수 유로(122A)를 통해 냉각수 측면의 반응 영역(15)으로 유입된 냉각수는 냉각수 유로(131)를 따라 흐르며 열 교환을 통해 제1 분리판(110)의 반응 영역(15) 및 제2 분리판(130)(도 5 참조)의 반응 영역(55)(도 6 참조)을 냉각하고, 상기 제2 냉각수 유로(122B)를 통해 반응 영역(15, 55) 밖으로 배출된다. 그런데, 상기 제1 냉각수 유로(122A)를 통해 반응 영역(15, 55)으로 유입된 냉각수 중 일부는 제1 분리판(110)의 반응 영역(15)의 외주 부분, 즉 경계선(AR1, AR2, AR3, AR4)과, 제2 분리판(130)의 반응 영역(55) 외주 부분, 즉 경계선(CR1, CR2, CR3, CR4)의 주변을 따라서만 이동하고, 상기 제2 냉각수 유로(122B)를 통해 흘러 나갈 수 있다. 이로 인해 듀얼셀 타입 연료전지 스택(150)의 냉각 효율이 저하될 수 있다. The cooling water side gasket 121 has a guide protrusion 125 protruding toward the reaction area 15 in a direction intersecting the first boundary line AR1 and the third boundary line AR3 of the reaction zone 15. Preferably, the guide protrusion 125 may protrude in parallel with the X-axis so as to be orthogonal to the first boundary line AR1 and the third boundary line AR3. The cooling water flowing into the reaction region 15 on the side of the cooling water through the first cooling water flow path 122A flows along the cooling water flow path 131 and flows through the reaction region 15 of the first separation plate 110, 2) of the separator 130 (see FIG. 5) of the separator 130 (see FIG. 5) and is discharged through the second cooling water flow path 122B out of the reaction regions 15 and 55. Part of the cooling water flowing into the reaction regions 15 and 55 through the first cooling water flow path 122A flows into the outer peripheral portion of the reaction region 15 of the first separation plate 110, that is, the boundary lines AR1, AR2, CR2, CR3 and CR4 of the second separator plate 130 and the periphery of the reaction region 55 of the second separator plate 130, that is, the boundary lines CR1, CR2, CR3 and CR4, It can flow through. As a result, the cooling efficiency of the dual cell type fuel cell stack 150 may be lowered.

그런데, 상기 안내 돌기부(125)가 상기 반응 영역(15, 55)의 경계선을 따라 흐르는 냉각수를 가로막고 흐름의 방향을 반응 영역(15, 55)의 중심부 측으로 전환시키므로, 보다 많은 양의 냉각수가 반응 영역(15, 55)의 중심부 측으로 유도되어 듀얼셀 타입 연료전지 스택(150)에서 냉각 효율이 향상되고 과열이 예방된다. Since the guide protrusions 125 block the cooling water flowing along the boundary line of the reaction zones 15 and 55 and change the direction of flow to the center side of the reaction zones 15 and 55, The cooling efficiency is improved in the dual cell type fuel cell stack 150 and overheating is prevented.

제1 분리판(110)의 연결 가스켓(128)은 한 쌍의 제1 금속판(10)에 적층된 한 쌍의 반응 가스 측면 가스켓(112) 및 한 쌍의 냉각수 측면 가스켓(121)과 일체로 형성되어 상기 한 쌍의 제1 금속판(10)을 연결시키는 가스켓으로서, 상기 Y축 중앙선(CY)을 따라 연장된다. 상기 연결 가스켓(128)에 의해 한 쌍의 제1 금속판(10)의 제1 및 제2 수소 덴트(31, 33) 및 제1 및 제2 냉각수 덴트(42, 44)가 이어져서 제1 및 제2 수소 통공(101, 102) 및 제1 및 제2 냉각수 통공(103, 104)이 형성된다. The connecting gasket 128 of the first separator plate 110 is integrally formed with a pair of reaction gas side gaskets 112 and a pair of cooling water side gaskets 121 stacked on the pair of first metal plates 10 And extends along the Y-axis center line CY of the gasket, connecting the pair of first metal plates 10 to each other. The first and second hydrogen dents 31 and 33 and the first and second cooling water dents 42 and 44 of the pair of first metal plates 10 are connected by the connection gasket 128, Two hydrogen holes 101 and 102 and first and second cooling water holes 103 and 104 are formed.

도 2, 도 3, 및 도 9를 함께 참조하면, 상기 연결 가스켓(128)의 두께(TAC)는 반응 가스 측면 가스켓(112)의 두께, 냉각수 측면 가스켓(121)의 두께, 및 제1 금속판(10)의 두께(TH1)의 합(合)보다 크다. 구체적으로, 반응 가스 측면 가스켓(112) 및 냉각수 측면 가스켓(121)은 각각, 연결 가스켓(128)에 인접하고 한 쌍의 제1 금속판(10)의 말단, 즉 제1 모서리(11)의 주변부에 겹쳐지게 적층되는 반응 가스 측면 금속판 말단 가스켓부(116) 및 냉각수 측면 금속판 말단 가스켓부(126)를 구비한다. 상기 반응 가스 측면 금속판 말단 가스켓부(116) 및 냉각수 측면 금속판 말단 가스켓부(126)는 연결 가스켓부(128)와 마찬가지로 Y축과 평행하게 연장된다. 2, 3, and 9, the thickness TAC of the connection gasket 128 is determined by the thickness of the reaction gas side gasket 112, the thickness of the cooling water side gasket 121, 10) of the thickness (TH1). Specifically, the reaction-gas-side gasket 112 and the cooling-water-side gasket 121 are respectively disposed adjacent to the connecting gasket 128 and at the ends of the pair of first metal plates 10, that is, at the periphery of the first edge 11 A reaction gas side metal plate end gasket portion 116 and a cooling water side metal plate end gasket portion 126 which are stacked one upon the other. The reaction gas side metal plate end gasket portion 116 and the cooling water side metal plate end gasket portion 126 extend in parallel with the Y axis in the same manner as the connection gasket portion 128.

상기 연결 가스켓(128)의 두께(TAC)는 상기 반응 가스 측면 금속판 말단 가스켓부(116)의 두께(TAG), 상기 냉각수 측면 금속판 말단 가스켓부(126)의 두께(TAW), 및 제1 금속판(10)의 두께(TH1)의 합보다 50 내지 200㎛ 더 크다. 여기서, 상기 연결 가스켓 (128)의 두께(TAC), 상기 반응 가스 측면 금속판 말단 가스켓부(116)의 두께(TAG), 및 상기 냉각수 측면 금속판 말단 가스켓부(126)의 두께(TAW)는 Z축과 평행한 방향으로 압축되지 않은 상태에서 측정되는 두께이다. The thickness TAC of the connecting gasket 128 is determined by the thickness TAG of the reaction gas side metal sheet end gasket portion 116, the thickness TAW of the cooling gas side metal sheet end gasket portion 126, 10 is greater than the sum of the thickness TH1 of 50 to 200 mu m. The thickness TAC of the connecting gasket 128, the thickness TAG of the reaction gas side metal sheet end gasket portion 116 and the thickness TAW of the cooling gas side metal sheet end gasket portion 126 satisfy the Z axis The thickness measured in the uncompressed state in a direction parallel to the thickness direction.

도 5 및 도 6을 함께 참조하면, 제2 분리판(130)은 한 쌍의 제2 금속판(50)을 구비하고, 상기 한 쌍의 제2 금속판(50)은 제2 분리판(130)을 반분하며 Y축과 평행한 가상의 직선인 Y축 중앙선(CY)에 대해 대칭되게 배치된다. 제2 분리판(130)은 한 쌍의 제2 금속판(50), 및 상기 한 쌍의 제2 금속판(50)에 접합 지지된 제2 가스켓(131)을 구비한다. 5 and 6, the second separator plate 130 includes a pair of second metal plates 50, and the pair of second metal plates 50 includes a second separator plate 130 Axis and the Y-axis center line CY, which is an imaginary straight line parallel to the Y-axis. The second separator plate 130 includes a pair of second metal plates 50 and a second gasket 131 joined to and supported by the pair of second metal plates 50.

상기 제2 금속판(50)은 금속 소재로 형성된 사각형 판(plate) 형상의 부재로서, 소위 '캐소드(cathode) 접촉 금속판'이다. 듀얼셀 타입 연료전지 스택(150)(도 1 참조)에서 제2 금속판(50)의 반응 영역(55)은 막-전극 집합체(153)의 캐노드 전극(156)과 대면(對面) 접촉된다. 도 5 및 도 6에서 보이는 제2 금속판(50)의 일 측면은 제2 반응 가스인 공기가 흐르는 반응 가스 측면이고, 그 반대 측면은 냉각수가 흐르는 냉각수 측면이다. 상기 제2 금속판(50)의 소재는 예컨대, 스테인레스강(stainless steel), 알루미늄합금강(aluminum alloy steel), 니켈합금강(nickel alloy steel)일 수 있다. The second metal plate 50 is a plate-shaped member formed of a metal material and is a so-called 'cathode contact metal plate'. The reaction zone 55 of the second metal plate 50 in the dual cell type fuel cell stack 150 (see FIG. 1) is in face-to-face contact with the cathode electrode 156 of the membrane- One side of the second metal plate 50 shown in FIGS. 5 and 6 is the side of the reaction gas through which the air as the second reaction gas flows, and the opposite side is the side of the cooling water through which the cooling water flows. The material of the second metal plate 50 may be, for example, stainless steel, aluminum alloy steel, or nickel alloy steel.

상기 제2 금속판(50)의 평면 형상은 직사각형이며, 직교하는 제1 내지 제4 모서리(edge)(51, 52, 53, 54)를 구비한다. 제1 모서리(51)와 제3 모서리(53)가 서로 평행하며 Y축과 평행하게 연장되고, 제2 모서리(52)와 제4 모서리(54)가 서로 평행하며 X축과 평행하게 연장된다. 상기 제2 금속판(50)의 중앙부에는 반응 영역(55)이 배치된다. 상기 제1 모서리(51)의 중앙 지점에 가까운 영역으로 도 6에서 2점 쇄선으로 한정된 영역(70)은 제1 반응 가스 매니폴드 영역, 즉 수소 매니폴드 영역이다. 수소 매니폴드 영역(70)에는 상기 제1 모서리(51)에서 제2 금속판(50)의 내측으로 파여진 제1 및 제2 수소 덴트(hydrogen dent)(71, 73)가 구비된다. 상기 제1 및 제2 수소 덴트(71, 73)는 제2 금속판(50)에서 금속 소재가 제거되어 형성되는 부분이며, X축과 평행하며 상기 제2 금속판(50)을 반분하는 가상의 X축 중앙선(CX)에 대해 대칭되게 형성된다. The planar shape of the second metal plate 50 is rectangular and has first to fourth edges 51, 52, 53 and 54 orthogonal to each other. The first edge 51 and the third edge 53 are parallel to each other and extend parallel to the Y axis and the second edge 52 and the fourth edge 54 are parallel to each other and extend parallel to the X axis. A reaction zone 55 is disposed at the center of the second metal plate 50. An area 70 defined by the two-dot chain line in FIG. 6 as a region near the center of the first edge 51 is the first reaction gas manifold region, that is, the hydrogen manifold region. The hydrogen manifold region 70 is provided with first and second hydrogen dents 71 and 73 which are widened to the inside of the second metal plate 50 at the first corner 51. The first and second hydrogen dents 71 and 73 are formed by removing the metal material from the second metal plate 50. The first and second hydrogen dents 71 and 73 are virtual X- And is formed symmetrically with respect to the center line CX.

제2 분리판(130)은 XY평면과 평행한 하나의 평면에 제1 모서리(51)가 마주보도록 서로 대칭되게 배치되는 한 쌍의 제2 금속판(50)을 구비한다. 한 쌍의 제2 금속판(50)의 같은 수소 덴트(71, 73)끼리 일대일로 연결되어 수소가 Z축과 평행한 방향으로 통과하는 제1 및 제2 수소 통공(106, 107)이 형성된다. The second separator plate 130 has a pair of second metal plates 50 symmetrically arranged on one plane parallel to the XY plane so that the first corners 51 face each other. The same hydrogen dents 71 and 73 of the pair of second metal plates 50 are connected to each other one on the other so that first and second hydrogen holes 106 and 107 through which hydrogen passes in a direction parallel to the Z axis are formed.

한 쌍의 수소 덴트(71, 73)가 형성된 제1 모서리(51)를 제외한 3개의 모서리 중 서로 등진 한 쌍의 모서리, 즉 제2 및 제4 모서리(52, 54)에 가까운 영역으로 도 6에서 2점 쇄선으로 한정된 영역(75, 78)은 제2 반응 가스 매니폴드 영역, 즉 공기 매니폴드 영역으로 한 쌍이 마련된다. 제1 공기 매니폴드 영역(75)에는 공기가 Z축과 평행한 방향으로 통과하는 복수의 제1 공기 통공(76)이 구비된다. 제2 공기 매니폴드 영역(78)에는 공기가 Z축과 평행한 방향으로 통과하는 복수의 제2 공기 통공(79)이 구비된다. 상기 제1 및 제2 공기 통공(76, 79)은 제2 금속판(50)에서 금속 소재가 제거되어 형성되는 부분이다. 6 (a) and 6 (b) show a pair of equally spaced corners of the three corners except for the first corner 51 formed with the pair of hydrogen dents 71 and 73, that is, regions close to the second and fourth corners 52 and 54 The pair of regions 75 and 78 defined by the two-dot chain line is provided in the second reaction gas manifold region, that is, the air manifold region. The first air manifold region 75 is provided with a plurality of first air holes 76 through which air flows in a direction parallel to the Z axis. The second air manifold region 78 is provided with a plurality of second air holes 79 through which the air passes in a direction parallel to the Z axis. The first and second air holes 76 and 79 are formed by removing the metal material from the second metal plate 50.

복수의 제1 공기 통공(76)과 복수의 제2 공기 통공(79)에는 반응 영역(55) 측으로 연장되며 서로 이격된 다수의 게이트(gate)(77, 80)가 형성된다. 제1 공기 매니폴드 영역(75)에 구비된 모든 공기 통공(76) 및 게이트 홈(77)과, 제2 공기 매니폴드 영역(78)에 구비된 모든 공기 통공(79) 및 게이트 홈(80)은 상기 X축 중앙선(CX)에 대해 대칭되게 형성된다. A plurality of gates 77 and 80 extending toward the reaction region 55 and spaced apart from each other are formed in the plurality of first air holes 76 and the plurality of second air holes 79. All the air holes 76 and the gate grooves 77 provided in the first air manifold region 75 and all the air holes 79 and the gate grooves 80 provided in the second air manifold region 78, Axis is symmetrical with respect to the X-axis center line CX.

상기 제1 모서리(51)의 양 단부에 가까운 영역으로 도 6에서 2점 쇄선으로 한정된 영역(81, 83)은 제1 및 제2 냉각수 매니폴드 영역이다. 부연하면, 제1 냉각수 매니폴드 영역(81)은 수소 매니폴드 영역(70) 및 제1 공기 매니폴드 영역(75) 사이의 코너(corner)에 마련된 영역이고, 제2 냉각수 매니폴드 영역(83)은 수소 매니폴드 영역(70) 및 제2 공기 매니폴드 영역(78) 사이의 코너에 마련된 영역이다. 제1 냉각수 매니폴드 영역(81)에는 상기 제1 모서리(11)에서 제2 금속판(50)의 내측으로 파여진 하나의 제1 냉각수 덴트(dent)(82)가 구비되고, 제2 냉각수 매니폴드 영역(83)에는 상기 제1 모서리(51)에서 제2 금속판(50)의 내측으로 파여진 하나의 제2 냉각수 덴트(84)가 구비된다. 상기 제1 및 제2 냉각수 덴트(82, 84)는 제2 금속판(50)에서 금속 소재가 제거되어 형성되는 부분이며, X축과 평행하며 상기 제2 금속판(50)을 반분하는 가상의 X축 중앙선(CX)에 대해 대칭되게 형성된다. The regions 81 and 83 defined by the two-dot chain line in FIG. 6 as regions close to both ends of the first edge 51 are the first and second cooling water manifold regions. The first cooling water manifold region 81 is a region provided at a corner between the hydrogen manifold region 70 and the first air manifold region 75 and the second cooling water manifold region 83 is a region provided at a corner between the hydrogen manifold region 70 and the first air manifold region 75, Is a region provided at a corner between the hydrogen manifold region 70 and the second air manifold region 78. [ The first cooling water manifold region 81 is provided with one first cooling water dent 82 which is worn inside the second metal plate 50 at the first corner 11, The region 83 is provided with one second cooling water dent 84 that is worn inside the second metal plate 50 at the first corner 51. The first and second cooling water dents 82 and 84 are formed by removing a metal material from the second metal plate 50. The first and second cooling water dents 82 and 84 are formed by removing a metal material, And is formed symmetrically with respect to the center line CX.

상기 제2 분리판(130)에서 한 쌍의 제2 금속판(50)의 같은 냉각수 덴트(82, 84)끼리 일대일로 연결되어 냉각수가 Z축과 평행한 방향으로 통과하는 제1 및 제2 냉각수 통공(108, 109)이 형성된다. The same cooling water dents (82, 84) of the pair of second metal plates (50) are connected one-to-one with each other in the second separator plate (130) so that the cooling water flows through the first and second cooling water holes (108, 109) are formed.

도 5 및 도 6에 보이는 반응 가스 측면의 반응 영역(55)에 막-전극 집합체(153)(도 10 참조)의 캐소드 전극(156)(도 10 참조)이 대면 접촉된다. 상기 반응 가스 측면의 반응 영역(55)에는 제1 공기 통공(76)으로부터 유입된 공기가 제2 공기 통공(79)으로 배출될 때까지 상기 반응 영역(55)을 유동하도록 일직선 경로를 따라 연장된 복수의 공기 채널(channel)(60)이 형성된다. The cathode electrode 156 (see Fig. 10) of the membrane-electrode assembly 153 (see Fig. 10) is in face-to-face contact with the reaction zone 55 on the side of the reaction gas shown in Fig. 5 and Fig. The reaction zone 55 on the reaction gas side is provided with a reaction zone 55 extending along the straight line so as to flow through the reaction zone 55 until the air introduced from the first air vent 76 is discharged into the second air vent 79 A plurality of air channels 60 are formed.

공기 채널(60)은 요철(凹凸) 형상의 단면을 갖는다. 금속판을 프레스 금형에 안착하고 스탬핑(stamping) 가공하여 요철 형상 단면을 갖는 공기 채널(60)을 형성하게 되므로, 반응 가스 측면에서 오목하게 파여져 형성된 공기 채널(60)이 냉각수 측면에서는 볼록하게 돌출 형성된 둑(embankment)이 된다. 상기 냉각수 측면의 반응 영역(55)에서는 인접한 둑 사이에 냉각수가 유동하는 냉각수 유로(131)가 형성된다. 도 10을 참조하면, 제1 금속판(10)의 경우와 마찬가지로 제2 금속판(50)의 두께(TH2)는 80 내지 120㎛ 이고, 공기 채널(60)의 깊이(DP2)는 400 내지 600㎛ 이다. The air channel 60 has a concavo-convex cross section. The air channels 60 formed by dicing concave on the side of the reaction gas are formed on the side of the cooling water so as to be convexly protruded from the side of the cooling water, (embankment). In the reaction zone 55 on the side of the cooling water, a cooling water flow path 131 through which the cooling water flows is formed between adjacent banks. 10, the thickness TH2 of the second metal plate 50 is 80 to 120 占 퐉 and the depth DP2 of the air channel 60 is 400 to 600 占 퐉 as in the case of the first metal plate 10 .

도 5 및 도 6을 다시 함께 참조하면, 각각의 공기 채널(60)은 제1 공기 통공(76)과 이에 대응되는 제2 공기 통공(79)을 최단 경로가 되도록 Y축과 평행하게 일직선으로 연장된 직선 유로부를 구비한다. 각각의 공기 채널(60)의 양측 말단(66, 67) 중에서 제1 공기 통공(76)에 가까운 일 측 말단(66)은, 제1 공기 통공(76)에 이어진 복수의 게이트(77)에 일대일 대응되게 위치하고, 제2 공기 통공(79)에 가까운 타 측 말단(67)은, 제2 공기 통공(79)에 이어진 복수의 게이트(80)에 일대일 대응되게 위치한다. Referring again to Figures 5 and 6, each air channel 60 extends in a straight line parallel to the Y axis so that the first air through hole 76 and the corresponding second air through hole 79 are the shortest paths And a straight line portion. One end 66 of each of the air channels 60 at both ends 66 and 67 near the first air passage 76 is connected to a plurality of gates 77 connected to the first air passage 76 in a one- And the other end 67 close to the second air passage 79 is located in a one-to-one correspondence with the plurality of gates 80 connected to the second air passage 79. [

상기 제1 공기 통공(76)에 이어진 게이트(77)에서 공기 채널(60)의 일 측 말단(66)으로 공기가 이동하면, 이 공기는 공기 채널(60)을 따라 Y축과 평행하게 유동하고, 공기 채널(60)의 타 측 말단(67)에서 제2 공기 통공(79)에 이어진 게이트(80)로 이동한다. When air moves from the gate 77 connected to the first air vent 76 to the one end 66 of the air channel 60, the air flows along the air channel 60 in parallel with the Y axis , And moves from the other end (67) of the air channel (60) to the gate (80) connected to the second air passage (79).

반응 영역(55)의 바깥에는 다수의 접합 보조 통공(85)이 형성된다. 다수의 접합 보조 통공(85)은 반응 영역(55)을 한정하는 경계선(CR1, CR2, CR3, CR4)을 따라 일렬로 이격되게 배열되며, 제1 및 제2 냉각수 덴트(82, 84)와 반응 영역(55) 사이에 대각선을 따라 이격되게 배열된다. 다만, 상기 공기 채널(60)의 말단(66, 67)과 게이트(77, 80) 사이에는 접합 보조 통공(85)이 형성되지 않는다. 제2 금속판(50)의 수소 매니폴드 영역(70), 한 쌍의 공기 매니폴드 영역(75, 78), 및 한 쌍의 냉각수 매니폴드 영역(81, 83)에는 고무 소재로 형성된 제2 가스켓(131)이 접합된다. 상기 제2 가스켓(131)은 제2 금속판(50)의 삽입 사출 방법, 다시 말해 제2 금속판(50)을 사출 성형 금형(미도시)의 캐비티(cavity)에 삽입 고정하고 고무 소재에 대응되는 용융된 수지를 상기 캐비티에 사출 주입하는 방법에 의해 형성된다. 상기 용융된 수지가 상기 캐비티에 주입되면, 상기 다수의 접합 보조 통공(85)에 상기 용융된 수지가 채워지고 경화되므로, 상기 다수의 접합 보조 통공(85)이 없는 경우와 비교하여 볼 때 상기 제2 가스켓(131), 구체적으로는 반응 가스 측면 가스켓(132)이 제2 금속판(50)에 접합되는 표면적이 커지게 된다. 따라서, 상기 제2 가스켓(131)이 제2 금속판(50)에 더욱 견고하게 일체로 접합된다. A plurality of joining auxiliary holes 85 are formed outside the reaction region 55. A plurality of bonding aids 85 are arranged in a line spaced along the boundary lines CR1, CR2, CR3 and CR4 defining the reaction zone 55 and are arranged in a line with the first and second cooling water dents 82, Regions 55. In this embodiment, However, a joint auxiliary vent hole 85 is not formed between the ends 66 and 67 of the air channel 60 and the gates 77 and 80. A second gasket (not shown) made of a rubber material is disposed on the hydrogen manifold region 70, the pair of air manifold regions 75 and 78, and the pair of cooling water manifold regions 81 and 83 of the second metal plate 50 131 are bonded. The second gasket 131 is formed by inserting and fixing the second metal plate 50 into the cavity of the injection molding metal mold (not shown) And injecting the injected resin into the cavity. When the molten resin is injected into the cavity, the molten resin is filled in the plurality of bonding auxiliary through holes 85 and hardened, so that compared with the case where the plurality of bonding auxiliary through holes 85 are not provided, 2 gasket 131, specifically, the reaction gas side gasket 132 is bonded to the second metal plate 50, the surface area becomes large. Therefore, the second gasket 131 is firmly and integrally joined to the second metal plate 50.

제2 금속판(50)의 4곳의 코너에 인접한 지점에는 복수의 삽입 사출 정렬 통공(87)이 형성된다. 상기 제2 가스켓(131)을 사출 성형하기 위한 사출 성형 금형은 상기 복수의 삽입 사출 정렬 통공(87)이 끼워지는 복수의 정렬 핀(pin)(미도시)을 구비한다. 상기 복수의 정렬 핀이 복수의 삽입 사출 정렬 통공(87)에 끼워지도록 제2 금속판(50)을 상기 사출 성형 금형에 정렬하여 놓고, 상기 사출 성형 금형의 상부 코어(core)와 하부 코어를 형합(型合)하면 상기 제2 금속판(50)이 사출 성형 금형의 캐비티 내에 올바른 위치에 삽입 고정된다. A plurality of insertion injection aligning through holes 87 are formed at points adjacent to the four corners of the second metal plate 50. The injection molding die for injection molding the second gasket 131 has a plurality of alignment pins (not shown) in which the plurality of insertion injection aligning through holes 87 are inserted. The second metal plate 50 is aligned with the injection molding die so that the plurality of alignment pins fit into the plurality of insertion injection aligning through holes 87 and the upper core and the lower core of the injection molding die are joined The second metal plate 50 is inserted and fixed at the correct position in the cavity of the injection molding die.

상기 제2 금속판(50)은 제1 및 제2 공기 매니폴드 영역(75, 78)로부터 같은 거리로 이격된 가상의 중앙선, 다시 말해 상기 X축 중앙선(CX)을 중심으로 대칭되는 형상을 갖는다. 부연하면, 제1 공기 매니폴드 영역(75)의 공기 통공(76) 및 게이트(77)와, 제2 공기 매니폴드 영역(78)의 공기 통공(79) 및 게이트(80)가 서로 대칭되고, 제1 냉각수 덴트(82)와 제2 냉각수 덴트(84)가 서로 대칭되며, 제1 수소 덴트(71)와 제2 수소 덴트(73)가 서로 대칭된다. 또한, 각각의 공기 채널(60)의 양 측 말단(66, 67)이 서로 대칭된다. The second metal plate 50 has a shape symmetrical about an imaginary center line spaced the same distance from the first and second air manifold regions 75 and 78, that is, about the X axis center line CX. The air vent 76 and the gate 77 of the first air manifold region 75 and the air vent 79 and the gate 80 of the second air manifold region 78 are symmetrical to each other, The first cooling water dent 82 and the second cooling water dent 84 are symmetrical to each other and the first hydrogen dent 71 and the second hydrogen dent 73 are symmetrical to each other. In addition, the opposite ends 66, 67 of each air channel 60 are symmetrical to each other.

제2 가스켓(131)은 고무 소재로 형성되며, 한 쌍의 제2 금속판(50)의 반응 가스 측면에 접합 적층된 반응 가스 측면 가스켓(132)과, 한 쌍의 제2 금속판(50) 중 일 측의 금속판(50)과 타 측의 금속판(50)을 연결시키는 연결 가스켓(138)을 구비한다. 도 5에서 제2 가스켓(131)을 제2 금속판(50)과 구분하여 식별하기 용이하도록 상기 제2 가스켓(131)은 해칭(hatching) 표현된다. 한편, 제2 가스켓(131)은 제1 가스켓(111)에 구비된 냉각수 측면 가스켓(121)에 대응되는 가스켓은 구비하지 않는다. 따라서, 제2 분리판(130)에서 제2 금속판(50)의 냉각수 측면은 고무 소재에 의해 적층된 부분 없이 노출된다. The second gasket 131 is made of a rubber material and includes a reaction gas side gasket 132 laminated on the reaction gas side surface of the pair of second metal plates 50, And a connecting gasket 138 connecting the metal plate 50 and the other metal plate 50 to each other. In FIG. 5, the second gasket 131 is hatching so that the second gasket 131 can be easily distinguished from the second metal plate 50. On the other hand, the second gasket 131 does not have a gasket corresponding to the cooling water side gasket 121 provided in the first gasket 111. Therefore, the cooling water side of the second metal plate 50 in the second separator plate 130 is exposed without the laminated portion by the rubber material.

반응 가스 측면 가스켓(132)은 제2 금속판(50)의 반응 가스 측면에서 반응 영역(55)을 제외한 영역에 적층되나, 수소 통공(106, 107), 냉각수 통공(108, 109), 공기 통공(76, 79), 게이트(77, 80), 및 삽입 사출 정렬 통공(87)을 폐쇄하지 않게 적층된다. 그리고, 도 5 및 도 10에 도시된 바와 같이 반응 가스 측면 가스켓(132)은 접합 보조 통공(85)이 가리워지도록 적층된다. 한편, 참조번호 '135'은 고무 부재가 적층되지 않아 제2 금속판(50)의 반응 가스 측면이 노출된 부분으로서, 수소 통공(106, 107)과 반응 영역(55)(도 6 참조) 사이에 공기의 유동을 신뢰성 있게 차단하기 위한 유동 차단 홈(groove)을 가리킨다. The reaction gas side gasket 132 is stacked on the reaction gas side of the second metal plate 50 except for the reaction region 55. The hydrogen gas holes 106 and 107, the cooling water holes 108 and 109, 76, 79), the gates 77, 80, and the insertion injection aligning through holes 87 are not closed. 5 and 10, the reaction gas side gasket 132 is laminated so that the joining auxiliary through hole 85 is covered. On the other hand, reference numeral 135 denotes a portion where the side of the reaction gas of the second metal plate 50 is exposed without being laminated with the rubber member, and is provided between the hydrogen holes 106 and 107 and the reaction region 55 (see FIG. 6) Flow blocking grooves for reliably blocking the flow of air.

반응 영역(55)을 한정하는 경계선은, 제1 모서리(51)에 가까운 제1 경계선(CR1), 제2 모서리(52)에 가까운 제2 경계선(CR2), 제3 모서리(53)에 가까운 제3 경계선(CR3), 및 제4 모서리(54)에 가까운 제4 경계선(CR4)을 포함한다. 제2 분리판(130)의 반응 가스 측면 가스켓(132)은 제1 및 제2 수소 통공(106, 107)과 반응 영역(55) 사이에서 상기 제1 경계선(CR1)과 평행하게 연장된 제1 씰링 보강부(133), 및 제1 및 제2 공기 통공(76, 79)과 반응 영역(55) 사이에서 상기 제2 및 제4 경계선(CR2, CR3)와 평행하게 연장된 제2 씰링 보강부(134)를 구비한다. The boundary line defining the reaction region 55 is defined by a first boundary line CR1 near the first edge 51, a second boundary line CR2 near the second edge 52, a second boundary line CR2 near the third edge 53, 3 boundary line CR3, and a fourth boundary line CR4 close to the fourth edge 54. [ The reaction gas side gasket 132 of the second separator plate 130 is disposed between the first and the second hydrogen holes 106 and 107 and the reaction region 55 in a first direction parallel to the first boundary line CR1 A sealing reinforcement 133 and a second sealing reinforcement extending parallel to the second and fourth boundary lines CR2 and CR3 between the first and second air holes 76 and 79 and the reaction zone 55. [ (134).

상기 제1 씰링 보강부(133)는 일정한 폭으로 Y축과 평행하게 연장되며, 제1 수소 통공(106)과 제2 수소 통공(107) 사이를 제외하고는 중간에 끊어지지 않고 연장된다. 상기 제2 씰링 보강부(134)는 일정한 폭으로 X축과 평행하게 연장되며, 인접한 제1 공기 통공(76) 사이 및 인접한 제2 공기 통공(79) 사이에서 끊김 없이 연장된다. 도 5에서 식별하기 용이하도록 상기 제1 및 제2 씰링 보강부(133, 134)는 이점 쇄선으로 표시되어 있으나, 실제로는 반응 영역 측면 가스켓(132)에서 제1 및 제2 씰링 보강부(133, 134)와 그 주변의 가스켓이 명확하게 구분되지 않을 수 있다. The first sealing reinforcing part 133 extends parallel to the Y axis at a predetermined width and extends without being interrupted except for a space between the first hydrogen passage hole 106 and the second hydrogen passage hole 107. The second sealing reinforcement 134 extends parallel to the X axis at a constant width and extends seamlessly between adjacent first air holes 76 and between adjacent second air holes 79. 5, the first and second sealing reinforcement parts 133 and 134 are indicated by two-dot chain lines. However, in reality, the first and second sealing reinforcement parts 133 and 134 are formed in the reaction area side gasket 132, 134) and the gasket around them may not be clearly distinguished.

제2 분리판(130)의 연결 가스켓(138)은 한 쌍의 제2 금속판(50)에 적층된 한 쌍의 반응 가스 측면 가스켓(132)과 일체로 형성되어 상기 한 쌍의 제2 금속판(50)을 연결시키는 가스켓으로서, 상기 Y축 중앙선(CY)을 따라 연장된다. 상기 연결 가스켓(138)에 의해 한 쌍의 제2 금속판(50)의 제1 및 제2 수소 덴트(71, 73) 및 제1 및 제2 냉각수 덴트(82, 84)가 이어져서 제1 및 제2 수소 통공(106, 107) 및 제1 및 제2 냉각수 통공(108, 109)이 형성된다. The connecting gasket 138 of the second separator plate 130 is integrally formed with the pair of reaction gas side gaskets 132 stacked on the pair of second metal plates 50 and the pair of second metal plates 50 ) Extending along the Y-axis center line (CY). The first and second hydrogen dents 71 and 73 and the first and second cooling water dents 82 and 84 of the pair of second metal plates 50 are connected by the connection gasket 138 to the first and second hydrogen dents 71 and 73, Two hydrogen through holes 106 and 107, and first and second cooling water through holes 108 and 109 are formed.

도 5 및 도 9를 함께 참조하면, 제2 분리판(130)에서 상기 연결 가스켓(138)의 두께(TCC)는 반응 가스 측면 가스켓(132)의 두께 및 제2 금속판(50)의 두께(TH2)의 합(合)보다 크다. 구체적으로, 반응 가스 측면 가스켓(132) 연결 가스켓(138)에 인접하고 한 쌍의 제2 금속판(50)의 말단, 즉 제1 모서리(51)의 주변부에 겹쳐지게 적층되는 반응 가스 측면 금속판 말단 가스켓부(136)를 구비한다. 상기 반응 가스 측면 금속판 말단 가스켓부(136)는 연결 가스켓부(138)와 마찬가지로 Y축과 평행하게 연장된다. 5 and 9, the thickness TCC of the connecting gasket 138 in the second separator plate 130 is greater than the thickness of the reaction gas side gasket 132 and the thickness TH2 of the second metal plate 50 ). Specifically, the reaction gas side metal plate end gasket 132, which overlaps with the reaction gas side gasket 132 connecting gasket 138 and overlaps the end of the pair of second metal plates 50, that is, the periphery of the first edge 51, (136). The reaction gas side metal plate end gasket portion 136 extends in parallel with the Y axis like the connection gasket portion 138.

상기 연결 가스켓(138)의 두께(TCC)는 상기 반응 가스 측면 금속판 말단 가스켓부(136)의 두께(TCG) 및 제2 금속판(50)의 두께(TH2)의 합보다 30 내지 100㎛ 더 크다. 여기서, 상기 연결 가스켓(138)의 두께(TCC) 및 상기 반응 가스 측면 금속판 말단 가스켓부(136)의 두께(TCG)는 Z축과 평행한 방향으로 압축되지 않은 상태에서 측정되는 두께이다.The thickness TCC of the connecting gasket 138 is 30 to 100 μm larger than the sum of the thickness TCG of the gasket 136 at the end of the reaction gas side metal plate and the thickness TH2 of the second metal plate 50. Here, the thickness TCC of the connection gasket 138 and the thickness TCG of the gasket 136 at the end of the reaction gas side metal plate are measured in a state of being uncompressed in a direction parallel to the Z axis.

도 1 내지 도 3, 도 5, 도 9, 및 도 10을 함께 참조하면, 듀얼셀 타입 분리판 조립체(100)에서 한 쌍의 제1 금속판(10)과 한 쌍의 제2 금속판(50)은 수소 채널(20)의 바닥면(20B)과 공기 채널(60)의 바닥면(60B)이 밀착되도록 적층된다. 다만, 상기 수소 채널(20)의 경로와 공기 채널(60)의 경로가 대체로 직교하고 부분적으로 일치하므로, 상기 수소 채널 바닥면(20B)과 공기 채널 바닥면(60B)은 부분적으로만 밀착된다. 상기 수소 채널 바닥면(20B)과 공기 채널 바닥면(60B)이 밀착되는 지점은 예컨대, 브레이징(brazing), 접착 등의 방법에 의해 접합될 수도 있다. 이와 같이 한 쌍의 제1 금속판(10)과 한 쌍의 제2 금속판(50)이 밀착되면 제1 가스켓(111)의 냉각수 측면 가스켓(121)이 제2 금속판(50)의 냉각수 측면에 탄성 밀착된다. 이에 따라, 제1 금속판(10)과 제2 금속판(50)의 냉각수 측면에서 냉각수는 반응 영역(15, 55)과, 냉각수 통공(103, 104, 108, 109)과, 냉각수 유로(122A, 122B)에서만 유동하고 이외의 영역으로는 유출되지 않게 밀봉된다. Referring to FIGS. 1 to 3, 5, 9 and 10, a pair of first metal plates 10 and a pair of second metal plates 50 in the dual cell type separator plate assembly 100 The bottom surface 20B of the hydrogen channel 20 and the bottom surface 60B of the air channel 60 are stacked closely. However, since the path of the hydrogen channel 20 is substantially orthogonal to the path of the air channel 60, the hydrogen channel bottom surface 20B and the air channel bottom surface 60B are partially in close contact with each other. The point where the hydrogen channel bottom surface 20B and the air channel bottom surface 60B are closely contacted may be bonded by, for example, brazing, adhesion, or the like. When the pair of first metal plates 10 and the pair of second metal plates 50 are in close contact with each other, the cooling water side gasket 121 of the first gasket 111 is elastically contacted with the cooling water side of the second metal plate 50 do. Accordingly, the cooling water on the side of the cooling water of the first metal plate 10 and the second metal plate 50 is supplied to the reaction areas 15 and 55, the cooling water through holes 103, 104, 108 and 109 and the cooling water flow paths 122A and 122B ), And is sealed so as not to flow out to other areas.

반응 영역(15, 55) 이외의 영역에서 제1 금속판(10)과 제2 금속판(50)은 수소 채널(20)의 깊이(DP1)와 공기 채널(60)의 깊이(DP2)를 합한 거리만큼 이격되고 제1 분리판(110)의 냉각수 측면 가스켓(121)에 의해 그 간격이 유지된다. 따라서, 냉각수 측면 가스켓(121)의 두께가 제1 분리판(110)의 반응 가스 측면 가스켓(112)의 두께 및 제2 분리판(130)의 반응 가스 측면 가스켓(132)의 두께보다 크다. 한편, 제1 분리판(110)의 반응 가스 측면 가스켓(112)의 두께 및 제2 분리판(130)의 반응 가스 측면 가스켓(132)의 두께의 합은 막-전극 집합체(153)의 두께에 대응된다. The first metal plate 10 and the second metal plate 50 in the regions other than the reaction regions 15 and 55 are spaced from each other by a distance corresponding to the sum of the depth DP1 of the hydrogen channel 20 and the depth DP2 of the air channel 60 And the gap is maintained by the cooling water side gasket 121 of the first separator plate 110. The thickness of the cooling water side gasket 121 is greater than the thickness of the reaction gas side gasket 112 of the first separator plate 110 and the thickness of the reaction gas side gasket 132 of the second separator plate 130. The sum of the thickness of the reaction gas side gasket 112 of the first separator 110 and the thickness of the reaction gas side gasket 132 of the second separator 130 is set to be equal to the thickness of the membrane- Respectively.

복수의 듀얼셀 타입 분리판 조립체(100)가 밀착 적층된 듀얼셀 타입 연료전지 스택(150)에서 제1 가스켓(111)과 제2 가스켓(131)의 제1 씰링 보강부(113, 123, 133)와 제2 씰링 보강부(114, 124, 134)는 Z축과 평행한 방향으로 겹쳐지게 정렬된 상태로 밀착 압축된다. 이에 따라, 제1 및 제2 분리판(110, 130)에서 반응 영역(15, 55)과 수소 통공(101, 102, 106, 107) 사이, 및 반응 영역(15, 55)과 공기 통공(36, 39, 76, 79) 사이에 제1 및 제2 가스켓(111, 131)의 면압이 국지적으로 약해지는 지점이 없이 균일하게 면압이 향상된다. 따라서, 연료전지 스택(150) 내에서 다른 종류의 유체 간 섞임이나 유체의 유출 없으며, 밀봉 성능의 신뢰성이 향상된다. In the dual cell type fuel cell stack 150 in which a plurality of the dual cell type separator assemblies 100 are closely stacked, the first sealing reinforcement portions 113, 123, 133 of the first gasket 111 and the second gasket 131 And the second sealing reinforcing portions 114, 124, and 134 are tightly compressed in a state of being aligned in a direction parallel to the Z axis. Accordingly, in the first and second separation plates 110 and 130, the reaction areas 15 and 55 and the hydrogen holes 101, 102, 106 and 107 and the reaction areas 15 and 55 and the air holes 36 , 39, 76, and 79, the surface pressure of the first and second gaskets 111 and 131 is uniformly improved without a point where the surface pressure of the first and second gaskets 111 and 131 is locally weakened. Therefore, there is no mixing of other kinds of fluid or leakage of fluid in the fuel cell stack 150, and the reliability of the sealing performance is improved.

복수의 듀얼셀 타입 분리판 조립체(100)가 밀착 적층된 듀얼셀 타입 연료전지 스택(150)에서는, 제1 분리판(110)의 연결 가스켓(128)의 두께와, 금속판 말단 가스켓부(116, 126)의 두께 및 제1 금속판(10)의 두께(TH1)의 합이 같아지게 된다. 또한, 제2 분리판(130)의 연결 가스켓(138)의 두께와, 금속판 말단 가스켓부(136)의 두께 및 제2 금속판(50)의 두께(TH2)의 합이 같아지게 된다. 결과적으로, 연결 가스켓(128, 138)이 금속판 말단 가스켓부(116, 126, 136)보다 더 많이 밀착 압축된다. 따라서, 연결 가스켓(128, 138)이 제1 및 제2 금속판(10, 50) 상에 적층 지지되지 않더라도, 연결 가스켓(128, 138)의 면압이 금속판 말단 가스켓부(116, 126, 136)의 면압과 대등하게 유지되며, 연결 가스켓(128, 138)에서 유체 유출이 없이 밀봉 성능이 신뢰성 있게 유지된다. 한편, 도 9에서 연결 가스켓(128, 138)에 표시된 이점 쇄선은 밀착 압축된 상태의 연결 가스켓(128, 138)의 상측 및 하측 외곽선을 예시적으로 표현한 것이다. In the dual cell type fuel cell stack 150 in which a plurality of the dual cell type separator plates 100 are closely stacked, the thickness of the connecting gaskets 128 of the first separator plate 110 and the thickness of the metal plate end gaskets 116, 126 and the thickness TH1 of the first metal plate 10 become equal to each other. The sum of the thickness of the connecting gasket 138 of the second separator 130 and the thickness of the gasket end 136 and the thickness TH2 of the second metal plate 50 becomes equal. As a result, the connection gaskets 128, 138 are compressed more tightly than the metal plate end gasket portions 116, 126, 136. Therefore, even if the connection gaskets 128 and 138 are not laminated and supported on the first and second metal plates 10 and 50, the surface pressure of the connection gaskets 128 and 138 is lower than that of the metal plate end gasket portions 116, And the sealing performance is reliably maintained without fluid outflow at the connecting gaskets 128, 9, the two-dot chain line shown in the connection gaskets 128 and 138 exemplarily represents the upper and lower outlines of the connection gaskets 128 and 138 in a tightly compressed state.

제1 가스켓(111)과 제2 가스켓(131)은 고무 소재로 형성되며, 상술한 바와 같이 삽입 사출 방법에 의해 형성될 수 있다. 부연하면, 제1 가스켓(111)을 성형하기 위한 제1 가스켓용 사출 성형 금형(미도시)의 캐비티 내에 한 쌍의 제1 금속판(10)을 XY 평면과 평행한 일 평면 상에 제1 모서리(11)(도 4 참조)가 서로 마주보도록 삽입 고정하고, 고무 소재에 대응되는 용융된 수지를 상기 캐비티에 사출 주입하고 가류함으로써 제1 가스켓(111)을 형성한다. 제1 금속판(10)의 복수의 삽입 사출 정렬 통공(47)은 제1 금속판(10)이 제1 가스켓용 사출 성형 금형의 캐비티 내에서 올바른 위치에 삽입 고정되도록 안내한다.The first gasket 111 and the second gasket 131 are formed of a rubber material and can be formed by the insertion injection method as described above. A pair of first metal plates 10 are arranged in a cavity of an injection molding die (not shown) for a first gasket for molding the first gasket 111 on a first plane parallel to the XY plane 11) (see FIG. 4) are opposed to each other, and the molten resin corresponding to the rubber material is injected into the cavity and vulcanized to form the first gasket 111. The plurality of insert injection aligning through holes 47 of the first metal plate 10 guides the first metal plate 10 to be inserted and fixed in the correct position in the cavity of the injection mold for the first gasket.

상기 캐비티 내에 고정된 한 쌍의 제1 금속판(10)은 상기 용융된 수지의 사출 압력과 유동 압력에 의해 휘어질 수 있다. 이를 방지하기 위하여 제1 가스켓용 사출 성형 금형은 한 쌍의 제1 금속판(10)을 지지하고 잡아주는 돌기(미도시)를 구비할 수 있다. 따라서, 제1 가스켓용 사출 성형 금형이 형개(型開)되어 취출된 제1 분리판(110)의 반응 가스 측면 가스켓(112)과 냉각수 측면 가스켓(121)에는 상기 돌기에 접촉 지지되어서 고무 소재가 채워지지 않고 제1 금속판(10)이 노출되는 금속판 고정용 홈(groove)(117, 127)이 형성된다. The pair of first metal plates 10 fixed in the cavity can be bent by the injection pressure and the flow pressure of the molten resin. In order to prevent this, the injection mold for the first gasket may have a projection (not shown) for supporting and holding the pair of first metal plates 10. Therefore, the reaction gas side gasket 112 and the cooling water side gasket 121 of the first separator plate 110 taken out from the injection mold for the first gasket are held in contact with the projections, The metal plate fixing grooves 117 and 127 are formed to expose the first metal plate 10 without being filled.

마찬가지로, 제2 가스켓(131)을 성형하기 위한 제2 가스켓용 사출 성형 금형(미도시)의 캐비티 내에 한 쌍의 제2 금속판(50)을 XY 평면과 평행한 일 평면 상에 제1 모서리(51)(도 6 참조)가 서로 마주보도록 삽입 고정하고, 고무 소재에 대응되는 용융된 수지를 상기 캐비티에 사출 주입하고 가류함으로써 제2 가스켓(131)을 형성한다. 제2 금속판(50)의 복수의 삽입 사출 정렬 통공(87)은 제2 금속판(50)이 제2 가스켓용 사출 성형 금형의 캐비티 내에서 올바른 위치에 삽입 고정되도록 안내한다.Similarly, a pair of second metal plates 50 are arranged in a cavity of an injection molding die (not shown) for a second gasket for molding the second gasket 131 on the first plane parallel to the XY plane (See FIG. 6) facing each other, injecting molten resin corresponding to the rubber material into the cavity and vulcanizing the second gasket 131 to form a second gasket 131. The plurality of insert injection aligning through holes 87 of the second metal plate 50 guides the second metal plate 50 to be inserted and fixed in the correct position in the cavity of the injection molding die for the second gasket.

상기 캐비티 내에 고정된 한 쌍의 제2 금속판(50)은 상기 용융된 수지의 사출 압력과 유동 압력에 의해 휘어질 수 있다. 이를 방지하기 위하여 제2 가스켓용 사출 성형 금형은 한 쌍의 제2 금속판(50)을 지지하고 잡아주는 돌기(미도시)를 구비할 수 있다. 따라서, 제2 가스켓용 사출 성형 금형이 형개(型開)되어 취출된 제2 분리판(130)의 반응 가스 측면 가스켓(132)에는 상기 돌기에 접촉 지지되어서 고무 소재가 채워지지 않고 제2 금속판(50)이 노출되는 금속판 고정용 홈(137)이 형성된다.The pair of second metal plates 50 fixed in the cavity can be bent by the injection pressure and the flow pressure of the molten resin. In order to prevent this, the injection molding die for the second gasket may have a projection (not shown) for supporting and holding the pair of second metal plates 50. Therefore, the reaction gas side gasket 132 of the second separator plate 130 taken out of the injection-molding mold for the second gasket is held in contact with the projections so as not to be filled with the rubber material, The metal plate fixing grooves 137 are formed.

도 1 내지 도 3, 도 5, 도 7, 및 도 8을 함께 참조하면, 듀얼셀 타입 연료전지 스택(150)에서 제1 및 제2 금속판(10, 50)의 제1 수소 통공(101, 106), 제2 수소 통공(102, 107), 제1 냉각수 통공(103, 108), 제2 냉각수 통공(104, 109), 제1 공기 통공(36, 76), 및 제2 공기 통공(39, 79)은 각각 Z축과 평행한 일직선 상에 정렬되게 배치된다. 상기 제1 수소 통공(101, 106)은 제1 금속판(10)의 반응 가스 측면의 반응 영역(15)(도 4 참조)으로 공급되는 수소 가스가 통과하는 수소 공급용 통공이 된다. 상기 제2 수소 통공(102, 107)은 제1 금속판(10)의 반응 가스 측면의 반응 영역(15)을 통과하여 나간 수소 가스가 연료전지 스택(150)의 밖으로 배출되기 위해 통과하는 수소 배출용 통공이 된다. Referring to FIGS. 1 to 3, 5, 7, and 8, the first hydrogen holes 101 and 106 of the first and second metal plates 10 and 50 in the dual cell type fuel cell stack 150, The first cooling water passage holes 104 and 109 and the first air passage holes 36 and 76 and the second air passage holes 39 and 39. The first and second water passage holes 102 and 107, 79 are arranged so as to be aligned on a straight line parallel to the Z axis, respectively. The first hydrogen holes 101 and 106 serve as hydrogen supply holes through which the hydrogen gas supplied to the reaction region 15 (see FIG. 4) of the reaction gas side of the first metal plate 10 passes. The second hydrogen holes 102 and 107 are formed in the first metal plate 10 so that the hydrogen gas passing through the reaction region 15 on the side of the reaction gas of the first metal plate 10 passes through the fuel cell stack 150 It becomes a through hole.

상기 제1 공기 통공(36, 76)은 제2 금속판(50)의 반응 가스 측면의 반응 영역(55)(도 6 참조)으로 공급되는 공기가 통과하는 공기 공급용 통공이 된다. 상기 제2 공기 통공(39, 79)은 제2 금속판(50)의 반응 가스 측면의 반응 영역(55)을 통과하여 나간 공기가 연료전지 스택(150)의 밖으로 배출되기 위해 통과하는 공기 배출용 통공이 된다. 상기 제1 냉각수 통공(103, 108)은 제1 및 제2 금속판(10, 50)의 냉각수 측면의 반응 영역(15, 55)으로 공급되는 냉각수가 통과하는 냉각수 공급용 통공이 된다. 상기 제2 냉각수 통공(104, 109)은 제1 및 제2 금속판(10, 50)의 냉각수 측면의 반응 영역(15, 55)을 통과하여 나간 냉각수가 연료전지 스택(150)의 밖으로 배출되기 위해 통과하는 냉각수 배출용 통공이 된다. The first air vent holes 36 and 76 serve as air vent holes through which the air supplied to the reaction area 55 (see FIG. 6) of the reaction gas side of the second metal plate 50 passes. The second air holes 39 and 79 are formed in the second metal plate 50 so that the air passing through the reaction area 55 on the side of the reaction gas of the second metal plate 50 passes through the air exhaust hole . The first cooling water through holes 103 and 108 serve as cooling water supply holes through which the cooling water supplied to the reaction zones 15 and 55 on the cooling water side of the first and second metal plates 10 and 50 pass. The second cooling water through holes 104 and 109 are formed in the first and second metal plates 10 and 50 so that the cooling water passing through the reaction areas 15 and 55 on the cooling water side of the first and second metal plates 10 and 50 is discharged out of the fuel cell stack 150 It becomes a through hole for discharging cooling water passing therethrough.

듀얼셀 타입 연료전지 스택(150)으로 공급된 수소 가스는 제1 금속판(10)의 제1 수소 통공(101)에 이어진 게이트(32)로부터 수소 채널(20)의 일 측 말단(26)으로 이동하고, 수소 채널(20)을 따라 반응 가스 측면의 반응 영역(15)을 유동하고, 수소 채널(20)의 타 측 말단(27)으로부터 제1 금속판(10)의 제2 수소 통공(102)에 이어진 게이트(34)를 통해 제2 수소 통공(102)으로 이동하고, 듀얼셀 타입 연료전지 스택(150) 외부로 배출된다. The hydrogen gas supplied to the dual cell type fuel cell stack 150 is transferred from the gate 32 connected to the first hydrogen passage 101 of the first metal plate 10 to the one end 26 of the hydrogen channel 20 And flows from the other end 27 of the hydrogen channel 20 to the second hydrogen passage 102 of the first metal plate 10 through the reaction zone 15 on the reaction gas side along the hydrogen channel 20, Cell type fuel cell stack 150 through the gate 34 connected to the second hydrogen passage 102. [

도 7에 도시된 바와 같이, 듀얼셀 타입 연료전지 스택(150)에서 제1 분리판(110)의 반응 가스 측면 가스켓(112)과 제2 분리판(130)의 반응 가스 측면 가스켓(132) 사이에는 상기 게이트(32, 34)와 수소 채널(20)의 양 측 말단(26, 27)을 유체 이동 가능하게 이어주는 다수의 제1 유로 연결 통공(158)이 형성된 필름(film)(미도시)이 개재될 수 있다. 상기 제1 유로 연결 통공(158)이 형성된 필름은 막-전극 집합체(153)에 이어진 것일 수 있다. 상기 제1 유로 연결 통공(158)을 통해 상기 게이트(33, 34)와 수소 채널(20)의 양 측 말단(26, 27) 사이에 수소 가스가 유동할 수 있다. 7, in the dual cell type fuel cell stack 150, between the reaction gas side gasket 112 of the first separator plate 110 and the reaction gas side gasket 132 of the second separator plate 130 A film (not shown) is provided with a plurality of first channel connection apertures 158 for fluidly connecting the gates 32 and 34 and both ends 26 and 27 of the hydrogen channel 20 Can be intervened. The film on which the first flow passage connection hole 158 is formed may be connected to the membrane electrode assembly 153. Hydrogen gas may flow between the gates 33 and 34 and the opposite ends 26 and 27 of the hydrogen channel 20 through the first flow passage connection hole 158.

듀얼셀 타입 연료전지 스택(150)으로 공급된 공기는 제2 금속판(50)의 제1 공기 통공(76)에 이어진 게이트(77)로부터 공기 채널(60)의 일 측 말단(66)으로 이동하고, 공기 채널(60)을 따라 반응 가스 측면의 반응 영역(55)을 유동하고, 공기 채널(60)의 타 측 말단(67)으로부터 제2 금속판(50)의 제2 공기 통공(79)에 이어진 게이트(80)를 통해 상기 제2 공기 통공(79)으로 이동하고, 연료전지 스택 외부로 배출된다. The air supplied to the dual cell type fuel cell stack 150 moves from the gate 77 connected to the first air vent 76 of the second metal plate 50 to the one end 66 of the air channel 60 And flows from the other end 67 of the air channel 60 to the second air through hole 79 of the second metal plate 50 Through the gate 80 to the second air vent 79, and is discharged outside the fuel cell stack.

도 8에 도시된 바와 같이, 듀얼셀 타입 연료전지 스택(150)에서 제1 분리판(110)의 반응 가스 측면 가스켓(112)과 제2 분리판(130)의 반응 가스 측면 가스켓(132) 사이에는 상기 게이트(77, 80)와 공기 채널(60)의 양 측 말단(66, 67)을 유체 이동 가능하게 이어주는 다수의 제2 유로 연결 통공(159)이 형성된 필름이 개재될 수 있다. 상기 제2 유로 연결 통공(159)이 형성된 필름은 막-전극 집합체(153)에 이어진 것일 수 있다. 상기 제1 유로 연결 통공(158)이 형성된 필름과 제2 유로 연결 통공(159)이 형성된 필름은 하나로 이어질 수도 있다. 상기 제2 유로 연결 통공(159)을 통해 상기 게이트(77, 80)와 공기 채널(60)의 양 측 말단(66, 67) 사이에 공기가 유동할 수 있다. As shown in FIG. 8, in the dual cell type fuel cell stack 150, between the reaction gas side gasket 112 of the first separator plate 110 and the reaction gas side gasket 132 of the second separator plate 130 A film having a plurality of second flow path connection holes 159 for fluidly connecting the gates 77 and 80 to both ends 66 and 67 of the air channel 60 may be interposed. The film on which the second flow path connection hole 159 is formed may be connected to the membrane electrode assembly 153. The film in which the first flow path connection hole 158 is formed and the film in which the second flow path connection hole 159 are formed may be connected to one another. Air can flow between the gates (77, 80) and the opposite ends (66, 67) of the air channel (60) through the second flow path connection hole (159).

듀얼셀 타입 연료전지 스택(150)으로 공급된 냉각수는 제1 및 제2 금속판(10, 50)의 제1 냉각수 통공(103, 108)에서 냉각수 측면의 반응 영역(15, 55)으로 유도되고, 냉각수 유로(131)를 따라 흘러서 상기 반응 영역(15, 55)을 통과하여 제2 냉각수 통공(104, 109)으로 이동하고, 듀얼셀 타입 연료전지 스택(150) 외부로 배출된다. The cooling water supplied to the dual cell type fuel cell stack 150 is led to the reaction areas 15 and 55 on the cooling water side in the first cooling water through holes 103 and 108 of the first and second metal plates 10 and 50, Flows along the cooling water flow path 131 and passes through the reaction regions 15 and 55 to the second cooling water holes 104 and 109 and is discharged to the outside of the dual cell type fuel cell stack 150.

한편, 상기 제1 수소 통공(101, 106)이 수소 공급용 통공, 제2 수소 통공(102, 107)이 수소 배출용 통공, 제1 공기 통공(36, 76)이 공기 공급용 통공, 제2 공기 통공(39, 79)이 공기 배출용 통공, 제1 냉각수 통공(103, 108)이 냉각수 공급용 통공, 제2 냉각수 통공(104, 109)이 냉각수 배출용 통공으로 고정된 것은 아니며, 역할이 반대로 설정될 수도 있다.In the meantime, the first hydrogen passage holes 101 and 106 serve as a hydrogen supply passage, the second hydrogen passage holes 102 and 107 serve as a hydrogen discharge passage, the first air passage holes 36 and 76 serve as an air supply passage, The air vent holes 39 and 79 are not fixed to the air exhaust holes, the first cooling water holes 103 and 108 are not fixed to the cooling water supply holes and the second cooling water holes 104 and 109 are not fixed to the cooling water discharge holes, It may be set to the opposite.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 보호범위는 첨부된 특허청구범위에 의해서만 정해져야 할 것이다. While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it will be understood by those skilled in the art that various changes and modifications may be made without departing from the scope of the present invention. Therefore, the true scope of protection of the present invention should be defined only by the appended claims.

10: 금속판 15: 반응 영역
20: 수소 채널 112: 반응 가스 측면 가스켓
121: 냉각수 측면 가스켓 113,114,123,124: 씰링 보강부
125: 안내 돌기부 128: 연결 가스켓
10: metal plate 15: reaction area
20: hydrogen channel 112: reaction gas side gasket
121: Cooling water side gasket 113,114,123,124: Sealing reinforcement part
125: guide protrusion 128: connection gasket

Claims (8)

연료전지 스택을 구성하는 분리판으로서,
금속 소재로 형성된 판(plate) 형상 부재로서, 일 측면은 반응 가스가 흐르는 반응 가스 측면이고 반대 측면은 냉각수가 흐르는 냉각수 측면이고, 중앙부에 배치된 반응 영역과, 상기 반응 영역의 바깥에 배치된 복수의 반응 가스 통공 및 복수의 냉각수 통공을 구비한 금속판; 고무 소재로 형성되고, 상기 금속판의 반응 가스 측면에서 상기 반응 영역을 제외한 영역에 상기 복수의 반응 가스 통공 및 복수의 냉각수 통공을 폐쇄하지 않게 적층되는 반응 가스 측면 가스켓; 및, 고무 소재로 형성되고, 상기 금속판의 냉각수 측면에서 상기 반응 영역을 제외한 영역에 상기 복수의 반응 가스 통공 및 복수의 냉각수 통공을 폐쇄하지 않게 적층되는 냉각수 측면 가스켓;을 구비하는 연료전지용 가스켓 일체형 분리판으로서,
상기 금속판은 한 쌍으로 배치되고,
상기 한 쌍의 금속판은 하나의 평면에 인접하여 배치되고,
상기 연료전지용 가스켓 일체형 분리판은, 고무 소재로 형성되고, 상기 한 쌍의 금속판에 적층된 반응 가스 측면 가스켓 및 냉각수 측면 가스켓과 일체로 형성되어 상기 한 쌍의 금속판을 연결시키는 연결 가스켓;을 더 구비하고,
상기 연결 가스켓의 두께는, 상기 반응 가스 측면 가스켓의 두께, 상기 냉각수 측면 가스켓의 두께, 및 상기 금속판의 두께의 합(合)보다 큰 것을 특징으로 하는 연료전지용 가스켓 일체형 분리판.
As a separation plate constituting the fuel cell stack,
A plate-like member formed of a metallic material, wherein one side is a side of the reaction gas through which the reaction gas flows, and the opposite side is a side of the cooling water through which the cooling water flows; a reaction zone disposed at the center; A reaction gas through hole and a plurality of cooling water holes; A reaction gas side gasket formed of a rubber material and laminated on the reaction gas side of the metal plate except for the reaction zone so as not to close the plurality of reaction gas holes and the plurality of cooling water holes; And a cooling water side gasket formed of a rubber material and laminated on the cooling water side of the metal plate except for the reaction region so as not to close the plurality of reaction gas holes and the plurality of cooling water holes. As a plate,
The metal plates are arranged in a pair,
Wherein the pair of metal plates are disposed adjacent to one plane,
The gasket integral type separator for a fuel cell may further include a connection gasket formed of a rubber material and integrally formed with the reaction gas side gasket and the cooling water side gasket laminated on the pair of metal plates to connect the pair of metal plates and,
Wherein the thickness of the connecting gasket is larger than the sum of the thickness of the reaction gas side gasket, the thickness of the cooling water side gasket, and the thickness of the metal plate.
제1 항에 있어서,
상기 냉각수 측면 가스켓은, 상기 반응 영역의 경계선과 교차하며 반응 영역 측으로 돌출되어서, 상기 반응 영역의 경계선을 따라 흐르는 냉각수를 상기 반응 영역의 중심 측으로 안내하는 안내 돌기부를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 연료전지용 가스켓 일체형 분리판.
The method according to claim 1,
Wherein the cooling water side gasket further comprises a guide protrusion which protrudes toward the reaction zone side intersecting the boundary line of the reaction zone and guides the cooling water flowing along the boundary line of the reaction zone toward the center of the reaction zone. Gasket integral plate.
삭제delete 제1 항에 있어서,
상기 반응 가스 측면 가스켓 및 냉각수 측면 가스켓은 각각, 상기 연결 가스켓에 인접하고 상기 금속판의 말단에 겹쳐지게 적층되는 금속판 말단 가스켓부를 구비하고,
상기 연결 가스켓의 두께는, 상기 반응 가스 측면 가스켓의 금속판 말단 가스켓부의 두께, 상기 냉각수 측면 가스켓의 금속판 말단 가스켓부의 두께, 및 상기 금속판의 두께의 합보다 50 내지 200㎛ 더 큰 것을 특징으로 하는 연료전지용 가스켓 일체형 분리판.
The method according to claim 1,
The reaction gas side gasket and the cooling water side gasket each have a metal plate end gasket adjacent to the connection gasket and stacked on the end of the metal plate,
Wherein the thickness of the connecting gasket is 50 to 200 占 퐉 larger than the sum of the thickness of the gasket end gasket of the reaction gas side gasket, the thickness of the gasket end gasket of the cooling water side gasket, and the thickness of the metal plate. Gasket integral plate.
제1 항에 있어서,
상기 한 쌍의 금속판은 상기 연료전지용 가스켓 일체형 분리판을 반분하는 가상의 중앙선에 대해 서로 대칭되고,
상기 한 쌍의 금속판이 상기 연결 가스켓에 의해 연결되어 상기 연료전지용 가스켓 일체형 분리판의 중앙부에 상기 복수의 반응 통공 및 복수의 냉각수 통공 중 적어도 일부의 통공이 형성되는 것을 특징으로 하는 연료전지용 가스켓 일체형 분리판.
The method according to claim 1,
Wherein the pair of metal plates are symmetrical with respect to an imaginary center line bisecting the gasket integral type separator for fuel cells,
Wherein the pair of metal plates are connected by the connection gasket so that at least a portion of the plurality of reaction holes and the plurality of cooling water holes are formed in a central portion of the gasket integral separator for fuel cells. plate.
제1 항에 있어서,
상기 반응 가스 측면 가스켓 및 냉각수 측면 가스켓은, 상기 금속판을 금형(mold) 내에 삽입 고정하고 상기 고무 소재에 대응되는 용융된 수지를 상기 금형 내에 사출 주입하는 삽입 사출에 의해 형성되고,
상기 반응 가스 측면 가스켓 및 냉각수 측면 가스켓에는 상기 금속판이 상기 금형 내에서 휘지 않도록 접촉 지지되어서 상기 고무 소재가 채워지지 않고 상기 금속판이 노출되는 금속판 고정용 홈(groove)이 형성된 것을 특징으로 하는 연료전지용 가스켓 일체형 분리판.
The method according to claim 1,
The reaction gas side gasket and the cooling water side gasket are formed by insert injection in which the metal plate is inserted and fixed in a mold and injection molten resin corresponding to the rubber material is injected into the mold,
Wherein the reaction gas side gasket and the cooling water side gasket are formed with grooves for fixing the metal plate which are supported by the metal plate so that the metal plate is not bent in the metal mold and the rubber material is not filled but the metal plate is exposed. Integral separator.
제1 항에 있어서,
상기 금속판에는 상기 반응 영역의 바깥에 다수의 접합 보조 통공이 형성되고,
상기 반응 가스 측면 가스켓이 상기 금속판에 접합되는 표면적이 커지도록, 상기 반응 가스 측면 가스켓의 고무 소재가 상기 다수의 접합 보조 통공에 채워지는 것을 특징으로 하는 연료전지용 가스켓 일체형 분리판.
The method according to claim 1,
A plurality of bonding auxiliary holes are formed in the metal plate outside the reaction zone,
Wherein a rubber material of the reaction gas side gasket is filled in the plurality of joining auxiliary holes so that a surface area of the reaction gas side gasket bonded to the metal plate becomes large.
제1 항에 있어서,
상기 냉각수 측면 가스켓의 두께가 상기 반응 가스 측면 가스켓의 두께보다 큰 것을 특징으로 하는 연료전지용 가스켓 일체형 분리판.
The method according to claim 1,
Wherein the thickness of the cooling water side gasket is larger than the thickness of the reaction gas side gasket.
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