KR102082795B1 - Dispersed fastening structure of fuel cell stack - Google Patents

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Abstract

A fastening structure of a fuel cell stack according to the present invention is a structure of stacking a plurality of electrode plate groups in which a plurality of electrode plates are stacked. In a state of forming the plurality of electrode plate groups separated by stacking the plurality of electrode plates having two or more different structures, respectively, fastening force is dispersed by applying a distributed fastening method integrally formed by using a blocking plate disposed on upper and lower ends of a plurality of stacked electrode plate groups.

Description

연료전지 스택의 분산형 체결 구조{Dispersed fastening structure of fuel cell stack}Dispersed fastening structure of fuel cell stack}

본 발명은 연료전지 스택의 체결 구조에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 연료전지 스택을 구성하는 적층된 연료전지 전극판들을 복수개의 전극판 그룹으로 분산한 상태에서 결합하여 전체적인 체결력을 분산하게 한 연료전지 스택의 체결 구조에 관한 것이다.The present invention relates to a fastening structure of a fuel cell stack, and more particularly, to a fuel cell in which stacked fuel cell electrode plates constituting a fuel cell stack are combined in a state in which a plurality of electrode plate groups are dispersed to disperse the overall fastening force. The fastening structure of the stack.

연료전지는 연료가 가지는 화학 에너지를 전지 내에서 전기 화학적으로 직접 전기 에너지로 바꾸는 장치로서 자동차의 전원, 레이저 전기기구의 전원 등으로 관심 있게 연구되는 저공해 발전장치로서, 도 1은 대표적인 연료전지의 구조를 도시한 사시도이다.A fuel cell is a device for converting chemical energy of a fuel directly into electrical energy in a battery. The fuel cell is a low-pollution power generator that is studied with power of an automobile, a power of a laser apparatus, and the like. It is a perspective view showing.

이러한 연료전지 구조에서 연료전지 바이폴라-플레이트(bipolar plate, 11, 13)는 막-전극 접합체(MEA, 12)를 사이에 두고 연료와 산화제 (주로 공기)가 원활하게 반응하는 연료전지의 부품으로, 이러한 연료전지 바이폴라-플레이트는 높은 전기전도도, 부식에 대한 저항력, 낮은 연료와 공기의 흐름저항, 높은 연료와 산화제의 반응성, 높은 물의 회수능력, 높은 열전도도, 낮은 기체투과도, 높은 기계적강도, 작은 무게와 부피, 가공용이성, 가격경쟁력을 갖추어야 한다. 이들 조건 중에서 전기전도도, 내부식성, 내화학성, 열전도도, 기체투과도, 기계적강도, 밀도, 가공성은 재료에 따라 정해진다. 하지만, 같은 재료라 할지라도 바이폴라-플레이트에서 연료와 공기의 반응속도와 유로에 따라 흐름에 의한 유동손실이 달라지는데, 반응속도가 증가할수록 출력 즉, 연료전지 단위 면적당 전류량이 증가한다.In this fuel cell structure, the fuel cell bipolar plates 11 and 13 are parts of a fuel cell in which fuel and oxidant (mainly air) react smoothly with the membrane-electrode assembly (MEA, 12) interposed therebetween. These fuel cell bipolar plates have high electrical conductivity, resistance to corrosion, low fuel and air flow resistance, high fuel and oxidant reactivity, high water recovery, high thermal conductivity, low gas permeability, high mechanical strength, and low weight. And volume, processability, and price competitiveness. Among these conditions, electrical conductivity, corrosion resistance, chemical resistance, thermal conductivity, gas permeability, mechanical strength, density, and workability are determined by materials. However, even for the same material, the flow loss due to flow varies according to the reaction rate and the flow path of the fuel and air in the bipolar plate. As the reaction speed increases, the output, that is, the amount of current per unit area of the fuel cell increases.

바이폴라-플레이트는 연료전지의 핵심부인 스택의 무게와 부피의 대부분을 차지하므로, 바이폴라-플레이트의 유로는 경량, 소형, 저가의 연료전지를 제작하는데 매우 중요한 요소이다. Bipolar-plates occupy most of the weight and volume of the stack, which is the core of the fuel cell, so the flow path of the bipolar-plate is very important for producing light, small and low-cost fuel cells.

연료전지의 출력은 면적과 비례하게 되는데, 출력 향상을 위하여 촉매층과 전극판의 면적을 증가시키게 한다.The output of the fuel cell is proportional to the area, which increases the area of the catalyst layer and the electrode plate to improve the power.

연료전지를 이루는 전극판의 면적이 증가하면 전극판에 작용하는 힘은 면적에 비례하여 증가한다. 체결력을 증가시키기 위하여 연료전지의 양단을 이루는 막음판(end plate)의 강성 및 상기 막음판과 적층된 전극판을 관통 체결하는 볼트와 같은 체결체의 직경도 증가한다. 연료전지의 면적이 큰 경우 막음판(end plate)의 중량이 전체중량의 절반에 이르는 경우도 있다. 이는 중량이 중요한 차량용 연료전지에서 매우 중요한 문제이다.As the area of the electrode plate constituting the fuel cell increases, the force acting on the electrode plate increases in proportion to the area. In order to increase the fastening force, the rigidity of the end plate constituting the both ends of the fuel cell and the diameter of the fastener such as bolts through the electrode plate laminated with the blocking plate also increase. When the area of the fuel cell is large, the weight of the end plate may reach half of the total weight. This is a very important problem in vehicle fuel cells where weight is important.

따라서, 연료전지의 양단을 이루는 복수의 막음판과 상기 복수의 막음판 사이에 배치된 전극판들을 효과적으로 체결하는 방법이 필요하다.Accordingly, there is a need for a method of effectively fastening the plurality of blocking plates forming both ends of the fuel cell and the electrode plates disposed between the plurality of blocking plates.

전극판(bipolar plate)은 흑연에서 스테인리스 스틸로 대체되고 있는데, 스테인리스 스틸은 기계적 강성과 가공성을 가지고 있어서 전극판 자체가 체결체 역할을 할 수 있다.Bipolar plates are being replaced from graphite to stainless steel. Stainless steel has mechanical stiffness and processability, so the electrode plate itself can act as a fastener.

도 2를 참조하여 종전의 연료전지 구조를 보면, 적층된 다수의 전극판(1)의 양쪽 끝에 두꺼운 막음판(3,end plate)을 설치한 상태에서, 다수의 전극판(1)과 막음판(3)을 체결함으로써 막음판(3)과 체결체(5)가 연료전지의 내부 압력을 지탱하는 것을 알 수 있다. 한편, 체결력은 연료전지의 크기와 전지판의 수에 비례하므로 연료전지의 출력이 증가하면 체결력도 증가하게 된다.Referring to FIG. 2, in the conventional fuel cell structure, a plurality of electrode plates 1 and a blocking plate are provided in a state in which thick blocking plates 3 and end plates are installed at both ends of the stacked electrode plates 1. By tightening (3), it can be seen that the blocking plate 3 and the fastener 5 support the internal pressure of the fuel cell. Meanwhile, since the fastening force is proportional to the size of the fuel cell and the number of panel plates, the fastening force also increases as the output of the fuel cell increases.

한편, 등록 특허인 제10-0709212호를 참조하면 스택을 체결 고정하는 너트의 응력분포를 고르게 하여 응력집중을 방지할 수 있도록 된 연료전지 시스템을 제공한다.Meanwhile, referring to Patent Registration No. 10-0709212, a fuel cell system capable of preventing stress concentration by uniformly distributing a stress distribution of a nut for fastening and stacking a stack.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 기존 연료전지의 양단을 이루는 한쌍의 막음판과 상기 한 쌍의 막음판 사이에 배치된 전극판들을 단일한 방식으로 집중 체결하는 방식 대신에 분산 체결 방식을 적용하여 전체적인 체결력을 분산하게 한 연료전지 스택의 체결 구조를 제공하는 것으로서, 이를 통해 전극판들 간의 기밀성을 높이고 경량화, 소형화, 생산성 향상 및 생산비 저감을 가능하게 한 연료전지 스택의 체결 구조를 제공하는 것이다.The problem to be solved by the present invention is to apply a distributed fastening method instead of a centralized fastening method of a pair of blocking plates forming the both ends of the conventional fuel cell and the electrode plates disposed between the pair of blocking plates in a single way as a whole It is to provide a fastening structure of the fuel cell stack to distribute the fastening force, thereby providing a fastening structure of the fuel cell stack that can increase the airtightness between the electrode plates, light weight, small size, improved productivity and reduced production costs.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 연료전지 스택의 체결 구조는 복수개의 전극판이 적층된 전극판 그룹을 다수 개를 이용하여 적층한 구조로서, 서로 2개 이상의 상이한 구조를 갖는 복수의 전극 플레이트를 각각 적층하여 분리된 복수의 전극판 그룹을 형성한 상태에서, 적층된 복수의 전극판 그룹의 상하단 상에 배치된 막음판을 이용하여 일체적으로 형성한 분산 체결 방식을 적용함으로써 체결력을 분산한 것을 특징으로 한다.A fastening structure of a fuel cell stack according to the present invention for achieving the above object is a structure in which a plurality of electrode plate groups in which a plurality of electrode plates are stacked is laminated using a plurality of electrodes, and a plurality of electrodes having two or more different structures from each other. In the state of forming a plurality of separated electrode plate groups by stacking the plates, respectively, by applying a distributed fastening method integrally formed using a blocking plate disposed on the upper and lower ends of the plurality of stacked electrode plate groups, the fastening force is distributed. It is characterized by one.

상기 복수의 전극판 그룹 별로 각각 동일한 형상을 갖는 전극 플레이트를 적층 형성하고, 상기 전극 플레이트는 사각 장방 형상을 갖는 것으로서, 테두리를 따라서 돌출 형성된 복수의 체결부들이 형성된다.Each of the plurality of electrode plate groups is formed by stacking electrode plates having the same shape, and the electrode plate has a rectangular rectangular shape, and a plurality of fastening portions protruding along an edge are formed.

상하 방향으로 적층된 복수의 전극판 그룹 상에서 각각의 전극판 그룹을 구성하는 체결부들은 교호하도록 배치됨으로써 간섭이 방지된다.The fastening portions constituting each of the electrode plate groups on the plurality of electrode plate groups stacked in the vertical direction are alternately arranged to prevent interference.

상기 전극판 그룹을 이루는 복수의 전극 플레이트 중 최외곽의 전극 플레이트를 외측으로 돌출 절곡한 상태에서 내부의 전극판들을 감싸는 방식으로 클램핑한다.The outermost electrode plate of the plurality of electrode plates constituting the electrode plate group is clamped in such a manner as to surround the inner electrode plates in a state in which the outermost electrode plate is bent outward.

상기 전극판 그룹을 이루는 복수의 전극 플레이트를 이루는 체결부와 전극판 간에는 절연 및 완충 기능을 갖는 가스켓을 삽입한다.A gasket having insulation and a cushioning function is inserted between the fastening part of the plurality of electrode plates constituting the electrode plate group and the electrode plate.

본 발명에 따른 연료전지 스택의 체결 구조를 통해서 연료전지 스택의 기밀을 유지하기 위한 체결력을 분산하여 연료전지 스택의 막음판의 부하를 크게 줄일 수 있음에 따라서, 막음판의 두께 및 체결 볼트의 직경을 크게 줄일 수 있는 효과가 있다. 따라서, 연료전지 스택의 경량화와 소형화 효과가 있다. 또한 스택을 모듈화할 수 있어서 연료전지의 제조에서 생산성을 향상할 수 있다.Through the fastening structure of the fuel cell stack according to the present invention, the fastening force for maintaining the airtightness of the fuel cell stack can be dispersed, thereby greatly reducing the load on the blocking plate of the fuel cell stack, and thus the thickness of the blocking plate and the diameter of the fastening bolt. This can greatly reduce the effect. Therefore, there is an effect of reducing the weight and size of the fuel cell stack. The stack can also be modularized to improve productivity in the manufacture of fuel cells.

도 1은 종래의 대표적인 연료전지의 구조를 도시한 사시도이다.
도 2는 종래의 연료전지 구조를 보인다.
도 3 및 도 4는 본 발명에 따른 연료전지 스택의 분산형 체결 구조를 이루는 전극판 그룹을 구성하는 전극 플레이트를 도시한다.
도 5는 분산형 연료전지 스택의 최외곽을 구성하는 막음판을 보인다.
도 6은 복수의 전극판 그룹을 상하로 적층한 상태에서 막음판을 통해 상기 복수의 전극판 그룹 간을 일체적으로 결합한 구조를 보인다.
도 7은 연료전지 스택을 형성하는 복수의 전극판 그룹 각각을 클램프로 체결한 구조를 보인다.1 is a perspective view showing the structure of a typical representative fuel cell.
2 shows a conventional fuel cell structure.
3 and 4 illustrate an electrode plate constituting an electrode plate group constituting a distributed fastening structure of a fuel cell stack according to the present invention.
5 shows a blocking plate constituting the outermost part of a distributed fuel cell stack.
6 illustrates a structure in which a plurality of electrode plate groups are integrally coupled to each other through a blocking plate in a state in which a plurality of electrode plate groups are stacked up and down.
7 illustrates a structure in which each of the plurality of electrode plate groups forming the fuel cell stack is clamped.

본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.DETAILED DESCRIPTION In order to fully understand the operational advantages of the present invention and the objects achieved by the practice of the present invention, reference should be made to the accompanying drawings which illustrate preferred embodiments of the present invention and the contents described in the accompanying drawings.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로서, 본 발명을 상세히 설명한다. 그러나, 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 설명하는 실시예에 한정되는 것이 아니다. 그리고, 본 발명을 명확하게 설명하기 위하여 설명과 관계없는 부분은 생략되며, 도면의 동일한 참조부호는 동일한 부재임을 나타낸다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. As those skilled in the art would realize, the described embodiments may be modified in various different ways, all without departing from the spirit or scope of the present invention. In addition, in order to clearly describe the present invention, parts irrelevant to the description are omitted, and the same reference numerals in the drawings indicate the same members.

본 발명은 연료전지 스택을 구성하는 적층된 복수의 전극판을 복수개의 전극판 그룹으로 분리하고 상기 분리된 전극판 그룹 별로 각각 체결한 후에 복수의 전극판 그룹을 막음판을 통해 일체적으로 체결하여 연료전지 스택을 완성하는 것으로서, 각 전극판 그룹 별로 분리된 전극판들을 하나의 연료전지 스택으로 체결함으로써 전체적인 체결력을 분산하는 구조이다.According to the present invention, a plurality of stacked electrode plates constituting the fuel cell stack are separated into a plurality of electrode plate groups, and each of the separated electrode plate groups is fastened to each other, and then the plurality of electrode plate groups are integrally fastened through the blocking plate. Completion of the fuel cell stack is a structure in which the overall clamping force is distributed by fastening the electrode plates separated by each electrode plate group into one fuel cell stack.

본 발명은 복수개의 적층된 연료전지 전극판(bipolar plate)을 별도로 일부씩 분리하여 상기 분리된 전지 단위체의 외곽을 체결하는 과정을 통해 독립된 한개의 전극판 그룹으로 하고, 상기와 같이 독립적으로 체결된 복수개의 전극판 그룹을 배열한 상태에서 상기 배열된 복수개의 전극판 그룹의 양단을 막음판을 통해 일괄 체결하는 연료전지 스택의 분산형 체결 구조를 제공한다.According to the present invention, a plurality of stacked bipolar plates are separately separated into portions to form a single electrode plate group through a process of fastening the outer portion of the separated battery unit, and are independently fastened as described above. Provided is a distributed fastening structure of a fuel cell stack in which both ends of the arranged plurality of electrode plate groups are collectively fastened through a blocking plate in a state of arranging a plurality of electrode plate groups.

이를 통해, 분산형 연료전지 스택에서 적층된 전극판들 간의 기밀성을 높이고, 무게를 줄이고, 생산성을 향상하고, 연료전지 스택의 단가를 낮출 수 있다.Through this, it is possible to increase the airtightness between the electrode plates stacked in the distributed fuel cell stack, reduce weight, improve productivity, and lower the cost of the fuel cell stack.

도 3 내지 도 6을 참조하면, 연료전지 스택을 이루는 복수의 전극판은 상이한 구조를 갖는 2종류의 플레이트 형상을 갖는다.3 to 6, the plurality of electrode plates constituting the fuel cell stack have two types of plate shapes having different structures.

적층되는 제1,2 플레이트(10,20)는 사각 장방 형상을 갖는 것으로서, 테두리를 따라서 돌출 형성된 복수의 체결부들이 형성된다.The first and second plates 10 and 20 to be stacked have a rectangular rectangular shape, and a plurality of fastening parts protruding along an edge are formed.

제1 플레이트(10)는 각 모퉁이 부위 상에 배치된 코너 체결부(12)를 기준으로 한 상태에서 소정 간격으로 측면 체결부(14)가 형성된다. 즉, 예를 들어 제1 플레이트(10)의 각 모퉁이 부위 상에 배치된 4개의 코너 체결부(12)를 기준으로 한 상태에서 상기 코너 체결부 사이에는 복수의 제1 측면 체결부(14)를 소정 간격으로 복수개 배치한다. 제1 플레이트(10)를 구성하는 코너 체결부(12)와 제1 측면 체결부(14) 사이 및 제1 측면 체결부(14)들 사이에는 제1 이격 공간(13)이 형성된다. 코너 체결부(12)와 측면 체결부(14) 상에는 각각 상하면을 관통 형성되는 체결공(12a,14a)들이 형성된다. 상기 체결공(12a,14a)들을 통해 제1 체결체(16)를 결속하는 과정을 통해 제1 전극판 그룹(40)을 별도의 블럭으로 고정 형성한다.The first plate 10 has side fastening portions 14 formed at predetermined intervals with respect to the corner fastening portions 12 disposed on each corner portion. That is, for example, a plurality of first side fastening portions 14 are interposed between the corner fastening portions in a state of being based on four corner fastening portions 12 disposed on each corner portion of the first plate 10. Plurally arranged at predetermined intervals. A first separation space 13 is formed between the corner fastening portion 12 and the first side fastening portion 14 and the first side fastening portions 14 constituting the first plate 10. Fastening holes 12a and 14a formed through the upper and lower surfaces are formed on the corner fastening part 12 and the side fastening part 14, respectively. The first electrode plate group 40 is fixed to a separate block through a process of binding the first fastener 16 through the fastening holes 12a and 14a.

상기 복수의 제1 플레이트(10)를 상하 방향으로 적층함으로써 제1 전극판 그룹(40)을 형성할 수 있다. 한편, 제1 이격 공간(13)은 후술할 제2 전극판 그룹(50)을 결합하는 제2 체결체들(26)을 위한 회피 공간인 동시에 전극판 상에서 발생하는 열을 용이하게 방출하는 열 배출 유로 기능을 한다.The first electrode plate group 40 may be formed by stacking the plurality of first plates 10 in the vertical direction. Meanwhile, the first spacing space 13 is a avoidance space for the second fasteners 26 to which the second electrode plate group 50 is to be described later, and at the same time, heat dissipation that easily discharges heat generated on the electrode plate. Functions as a flow path

제2 플레이트(20)는 제1 플레이트(10)에 형성된 복수의 체결부들(12,14)을 회피한 상태에서 테두리를 따라서 돌출 형성된 복수의 제2 측면 체결부들(22)이 형성된다. The second plate 20 is formed with a plurality of second side fastening portions 22 protruding along an edge while avoiding the plurality of fastening portions 12 and 14 formed on the first plate 10.

즉, 예를 들어 제2 플레이트(20)의 각 모퉁이 부위를 기준으로 한 상태에서 각각의 모서리 상에는 각각 한쌍의 제2 측면 체결부(22)를 소정 간격으로 배치한다. 제2 측면 체결부(22) 상에는 각각 상하면을 관통 형성되는 체결공(22a)들이 형성된다. 상기 체결공(22a)을 통해 제2 체결체(26)를 결속하는 과정을 통해 제2 전극판 그룹(50)을 별도의 블럭으로 고정 형성한다.That is, for example, a pair of second side fastening portions 22 are arranged at predetermined intervals on each corner in the state of each corner portion of the second plate 20. Fastening holes 22a are formed on the second side fastening portions 22 to penetrate the upper and lower surfaces, respectively. Through the process of binding the second fastener 26 through the fastening hole 22a, the second electrode plate group 50 is fixed to a separate block.

상기 복수의 제2 플레이트(20)를 상하 방향으로 적층함으로써 제2 전극판 그룹(50)을 형성할 수 있다.The second electrode plate group 50 may be formed by stacking the plurality of second plates 20 in the vertical direction.

한편, 제2 플레이트(20)를 구성하는 제2 측면 체결부(22) 사이에 형성된 제2 이격 공간(23)은 전술한 제1 전극판 그룹(40)을 결합하는 제1 체결체들(16)을 위한 회피 공간인 동시에 전극판 상에서 발생하는 열을 용이하게 방출하는 열 배출 유로 기능을 한다.Meanwhile, the second separation spaces 23 formed between the second side fastening parts 22 constituting the second plate 20 may include first fasteners 16 coupling the first electrode plate group 40. And a heat discharge flow path for easily dissipating heat generated on the electrode plate.

막음판(30)은 테두리를 따라서 돌출 형성된 복수의 제3 측면 체결부들(22)이 형성된다. 제3 측면 체결부들(22) 상에는 각각 상하면을 관통 형성되는 체결공(32a)들이 형성된다.The blocking plate 30 is formed with a plurality of third side fastening portions 22 protruding along the edge. Fastening holes 32a are formed on the third side fastening parts 22 to penetrate the upper and lower surfaces, respectively.

제1 전극판 그룹(40) 및 제2 전극판 그룹(50)을 상하로 적층한 상태에서 상기 제1,2 전극판 그룹(40,50)의 상하부 상에 막음판(30)을 배치한 상태에서, 체결공(32a)들을 통해 제3 체결체(34)를 결속하는 과정을 통해 연료전지 스택을 형성한다.The blocking plate 30 is disposed on the upper and lower portions of the first and second electrode plate groups 40 and 50 while the first electrode plate group 40 and the second electrode plate group 50 are stacked up and down. In, the fuel cell stack is formed through a process of binding the third fastener 34 through the fastening holes 32a.

상기 제1 전극판 그룹(40) 및 제2 전극판 그룹(50)은 상부에서부터 하부 방향으로 차례대로 적층하여 연료전지 스택 구조를 형성할 수 있다. The first electrode plate group 40 and the second electrode plate group 50 may be stacked in order from the top to the bottom to form a fuel cell stack structure.

상기 전극판 그룹을 적층하는 과정에서는, 제1 전극판 그룹(40)을 결속하는 제1 체결체(16)가 제2 전극판 그룹(50) 상의 회피 공간인 제2 이격 공간(23) 상에 배치되는 것과 동시에 제2 전극판 그룹(50)을 결속하는 제2 체결체(26)가 제1 전극판 그룹(40) 상의 회피 공간인 제1 이격 공간(13) 상에 배치되는 것일 수 있다.In the process of stacking the electrode plate groups, the first fastener 16 which binds the first electrode plate group 40 is on the second separation space 23, which is an evasion space on the second electrode plate group 50. At the same time, the second fastener 26 which binds the second electrode plate group 50 may be disposed on the first separation space 13, which is an avoidance space on the first electrode plate group 40.

이를 통해, 제1 전극판 그룹(40) 및 제2 전극판 그룹(50)을 각각 별도의 조립체로 결속한 상태에서 적층을 수행하고, 상기 적층된 복수의 전극판 그룹들을 막음판(30)을 통해 양 끝단 상에서 결속하는 과정을 통해 전체적으로 결합하게 한다. Through this, lamination is performed in a state in which the first electrode plate group 40 and the second electrode plate group 50 are respectively bound in separate assemblies, and the plurality of stacked electrode plate groups are blocked. Through the process of binding on both ends.

본 발명은 복수개의 전극판 그룹(40,50)을 체결하는 과정에서, 상기 전극판 그룹 간의 체결체들(16,26)들에 의한 간섭이 발생되지 않도록 인접하는 전극판 그룹 간의 체결체들(16,26)들의 체결 위치가 서로 교호하게 배치된 체결구조를 제공한다.In the present invention, in the process of fastening the plurality of electrode plate groups 40 and 50, the fasteners between adjacent electrode plate groups may not be generated by the fasteners 16 and 26 between the electrode plate groups. 16, 26 provide a fastening structure in which the fastening positions are alternately arranged.

상기와 같이, 전극판 그룹(40,50) 간의 체결 위치를 교호하게 배치하면 여러 다양한 전극판 그룹을 체결할 수 있다.As described above, when the fastening positions between the electrode plate groups 40 and 50 are alternately arranged, various various electrode plate groups can be fastened.

도 6을 참조하면, 복수의 전극판 그룹을 형성한 상태에서, 상기 각각의 전극판 그룹을 이루는 최외측 전극판의 외부에서 볼트 또는 볼트와 유사한 체결체로 체결한다.Referring to FIG. 6, in a state in which a plurality of electrode plate groups are formed, the bolts or bolt-like fasteners are fastened outside of the outermost electrode plate constituting the respective electrode plate groups.

도 7을 참조하면, 연료전지 스택을 형성하는 복수의 전극판 그룹 각각을 구성하는 전극판들의 외부에서 클램프(18)로 체결하는 구조를 형성한다. 즉, 복수의 전극판 그룹 각각을 형성하는 복수의 전극판들 중 최외곽에 배치되는 전극판의 외측 상에 배치된 클램프를 통해 체결을 수행한다. 클램프는 생산성을 높이고 무게를 줄이며 원가를 절감할 수 있다.Referring to FIG. 7, a structure in which a clamp 18 is fastened outside the electrode plates constituting each of the plurality of electrode plate groups forming the fuel cell stack is formed. That is, the fastening is performed through a clamp disposed on an outer side of the electrode plate disposed at the outermost side of the plurality of electrode plates forming each of the plurality of electrode plate groups. Clamps increase productivity, reduce weight and reduce costs.

전극판 그룹에 대한 클램핑 구조를 통해 복수의 전극판을 상호 결속하는 구조를 가질 수 있다. 상기 구조를 이용하면 복수의 전극판들 간의 체결부의 형상을 단순화하고 체결부의 비용을 줄이며 생산성을 향상할 수 있다.Through the clamping structure for the electrode plate group, a plurality of electrode plates may be connected to each other. By using the structure, it is possible to simplify the shape of the fastening part between the plurality of electrode plates, reduce the cost of the fastening part, and improve productivity.

한편, 전극판 그룹을 이루는 복수의 전극판 중 가장 외측에 배치된 전극판을 전극판 그룹을 이루는 내부측 전극판을 둘러싸는 형태로 돌출 절곡함으로써, 전극판 그룹을 이루는 최외곽의 전극판이 전극판 그룹 내부를 이루는 복수의 전극판들의 클램핑 역할을 하는 체결구조를 형성할 수 있다. Meanwhile, the electrode plate disposed at the outermost side of the plurality of electrode plates forming the electrode plate group is protruded and bent in a form surrounding the inner electrode plate forming the electrode plate group, whereby the outermost electrode plate forming the electrode plate group is formed. It is possible to form a fastening structure that serves as a clamping of the plurality of electrode plates forming the group.

한편, 전극판 그룹을 이루는 복수의 전극판과 볼트와 같은 체결체 사이에서 절연과 완충을 위한 개스킷을 삽입할 수 있다. 상기 개스킷을 통해, 적층된 각각의 전극판이 전기화학적으로 독립하여 작동할 수 있다.Meanwhile, a gasket for insulation and a buffer may be inserted between a plurality of electrode plates constituting the electrode plate group and a fastener such as a bolt. Through the gasket, each stacked electrode plate can operate independently of the electrochemically.

또한, 복수개의 전극판 그룹를 결합하여 연료전지 스택을 형성하고, 이 연료전지 스택을 여러 개 체결하는 계층적(hierarchical) 체결구조를 갖게 되면 고전압 대면적 대용량의 스택을 용이하게 체결할 수 있다.In addition, by combining a plurality of electrode plate groups to form a fuel cell stack, and having a hierarchical fastening structure for fastening several fuel cell stacks, it is possible to easily fasten a large-capacity large-capacity stack.

상기와 같이, 복수의 전극판 그룹 각각을 사전 결속을 통해 체결한 상태를 통해 1차적으로 복수의 전극판들을 결속하여 기밀성을 높인 후에, 상기 적층된 복수의 전극판 그룹들을 2차적으로 결속함으로써 전극판들에 가해지는 힘을 분산할 수 있게 한다. As described above, after binding each of the plurality of electrode plate groups through pre-binding to increase the airtightness by binding the plurality of electrode plates primarily, the second plurality of stacked electrode plate groups are secondarily bound to each other. It allows to distribute the force applied to the plates.

본 발명에 따른 연료전지 스택의 체결 구조를 통해서 연료전지 스택의 기밀을 유지하기 위한 체결력을 분산하여 연료전지 스택의 막음판의 부하를 크게 줄일 수 있음에 따라서, 막음판의 두께 및 체결 볼트의 직경을 크게 줄일 수 있는 효과가 있다.Through the fastening structure of the fuel cell stack according to the present invention, the fastening force for maintaining the airtightness of the fuel cell stack can be dispersed, thereby greatly reducing the load on the blocking plate of the fuel cell stack, and thus the thickness of the blocking plate and the diameter of the fastening bolt. This can greatly reduce the effect.

이상 실시 예들을 통해 본 발명을 설명하였으나, 본 발명은 이에 제한되는 것은 아니다. 상기 실시 예들은 본 발명의 취지 및 범위를 벗어나지 않고 수정되거나 변경될 수 있으며, 본 기술분야의 통상의 기술자는 이러한 수정과 변경도 본 발명에 속하는 것임을 알 수 있을 것이다.Although the present invention has been described through the above embodiments, the present invention is not limited thereto. The above embodiments may be modified or changed without departing from the spirit and scope of the present invention, and those skilled in the art will appreciate that such modifications and changes also belong to the present invention.

Claims (5)

복수개의 전극판이 적층된 전극판 그룹을 다수개 이용하여 적층한 연료전지 스택 구조에 있어서,
상기 연료전지 스택 구조는,
서로 2개 이상의 상이한 구조를 갖는 복수의 전극판을 각각 적층하여 분리된 복수의 전극판 그룹을 형성한 상태에서, 적층된 복수의 전극판 그룹의 상하단 상에 배치된 막음판을 이용하여 일체적으로 형성한 분산 체결 방식을 적용함으로써 체결력을 분산한 연료전지 스택 구조.
In a fuel cell stack structure in which a plurality of electrode plates are stacked using a plurality of electrode plate groups,
The fuel cell stack structure,
In a state in which a plurality of electrode plate groups are formed by stacking a plurality of electrode plates each having two or more different structures to each other, and using a blocking plate disposed on the upper and lower ends of the stacked plurality of electrode plate groups, A fuel cell stack structure in which fastening force is distributed by applying the formed distributed fastening method.
제 1 항에 있어서,
상기 복수의 전극판 그룹 별로 각각 동일한 플레이트 형상을 갖는 전극판을 적층 형성하고,
상기 전극판은 사각 장방 형상을 갖는 것으로서, 테두리를 따라서 돌출 형성된 복수의 체결부들이 형성되는,
연료전지 스택 구조.
The method of claim 1,
Stacking electrode plates having the same plate shape for each of the plurality of electrode plate groups;
The electrode plate has a rectangular rectangular shape, and a plurality of fastening portions protruding along an edge are formed.
Fuel cell stack structure.
제 2 항에 있어서,
상하 방향으로 적층된 복수의 전극판 그룹 상에서 각각의 전극판 그룹을 구성하는 체결부들은 교호하도록 배치됨으로써 간섭이 방지되는,
연료전지 스택 구조.
The method of claim 2,
The fastening parts constituting each of the electrode plate groups on the plurality of electrode plate groups stacked in the vertical direction are alternately disposed to prevent interference.
Fuel cell stack structure.
제 2 항에 있어서,
상기 전극판 그룹을 이루는 복수의 전극판 중 최외곽의 전극판을 외측으로 돌출 절곡한 상태에서 내부의 전극판들을 감싸는 방식으로 클램핑하는 연료전지 스택 구조.
The method of claim 2,
A fuel cell stack structure for clamping the inner electrode plate in a state in which the outermost electrode plate of the plurality of electrode plates constituting the electrode plate group protrudes outwardly.
제 3 항에 있어서,
상기 전극판 그룹을 이루는 복수의 전극판을 이루는 체결부와 전극판 간에는 절연 및 완충 기능을 갖는 가스켓을 삽입하는 연료전지 스택 구조.The method of claim 3, wherein
A fuel cell stack structure for inserting a gasket having an insulation and a buffer function between the fastening portion constituting the plurality of electrode plates constituting the electrode plate group and the electrode plate.
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