KR102105588B1 - 균일한 가스 분배를 위한 박판 기반 엠보싱 구조를 포함하는 연료 전지 분리판 및 이를 포함하는 연료 전지 스택 - Google Patents

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임성대
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Abstract

일 실시 예에 따른 고온 고분자 전해질 막 연료 전지용 분리판은, 제 1 반응 기체를 유입받는 제 1 유입부와, 제 1 반응 기체를 토출하는 제 1 토출부와, 제 1 유입부 및 제 1 토출부 사이에 위치하는 제 1 반응면과, 제 2 반응 기체를 유입받는 제 2 유입부와, 제 2 반응 기체를 토출하는 제 2 토출부와, 제 2 유입부 및 제 2 토출부 사이에 위치하는 제 2 반응면을 포함하고, 상기 제 1 반응면은 상기 제 1 반응 기체가 유동하는 복수 개의 제 1 직선형 채널을 포함하고, 상기 제 1 유입부 및 제 1 반응면 사이에는, 각각 상기 제 1 직선형 채널에 직교한 방향으로 긴 형상을 갖는 복수 개의 돌기를 통하여, 상기 제 1 반응 기체를 상기 제 1 유입부로부터 상기 복수 개의 제 1 직선형 채널로 균일하게 분지시키는 제 1 분지부가 배치될 수 있다.

Description

균일한 가스 분배를 위한 박판 기반 엠보싱 구조를 포함하는 연료 전지 분리판 및 이를 포함하는 연료 전지 스택{FUEL CELL SEPERATOR COMPRISING EMBOSSING STRUCTRE FOR UNIFORM DISTRIBUTION OF GAS AND FUEL CELL STACK COMPRISING THEREOF}
아래의 설명은 균일한 가스 분배를 위한 박판 기반 엠보싱 구조를 포함하는 연료 전지 분리판 및 이를 포함하는 연료 전지에 관한 것이다.
연료 전지는 고효율, 친환경, 높은 출력밀도 등과 같은 장점을 가지고 있어 유망한 미래 청정 에너지기술로 많은 관심을 받고 있다. 기존의 저온 고분자 전해질 막 연료 전지(Low-Temperature Polymer electrolyte membrane fuel cell, LT-PEMFC)가 상용화 어려움을 겪고 있는 원인은 여러 가지가 있다. 저온 고분자 전해질 막 연료 전지를 운전하기 위해서는 가습기, 수분 트랩 등과 같은 물 관리 시스템이 필요하다. 또한 연료 공급의 어려움 및 특정 불순물의 농도가 낮은 수소를 사용해야 하는 단점이 있으며, 저온 고분자 전해질 막 연료 전지의 운전을 통해 얻을 수 있는 열은 배열온도가 낮아 사용 목적이 제한적이다. 저온 고분자 전해질 막 연료 전지의 대안으로 고온 고분자 전해질 막 연료 전지(HT-PEMFC)의 연구가 활발히 진행 되고 있다. 고온 고분자 전해질 막 연료 전지는 인산이 도핑된 폴리벤즈이미다졸(polybenzimidazole, PBI)계 전해질 막을 사용하여 별도의 가습 없이 운전이 가능하며, 연료 전지 운전을 통해 발생하는 물이 증기 형태로 발생하기 때문에 별도의 수분트랩이 필요하지 않다. 또한 고온 고분자 전해질 막 연료 전지를 150 ~ 180℃의 운전 온도에서 CO의 피독으로 인한 막 전극 접합체(membrane electrode assembly, MEA)의 성능저하 현상이 현저히 감소하여 CO농도 3%까지 내성을 가지게 된다. 이러한 현상으로 인해 수소개질과정에서 CO제거공정을 최소화 할 수 있다. 또한 100℃에 가까운 높은 배열온도를 얻을 수 있어 열에너지의 활용도가 높다.
하지만 고온 고분자 전해질 막 연료 전지는 아직 많은 기술 개발이 필요하다. 이론적으로 높은 전기화학 반응 속도를 갖으나 실제 개발된 고온 고분자 전해질 막 연료 전지의 성능은 저온 고분자 전해질 막 연료 전지의 성능에 다소 미치지 못한다. 또한 인산노출 및 고온의 가혹한 운전 조건으로 인해 내구성이 취약하며 수명이 짧은 단점이 있다.
예를 들면, 고온의 운전 조건 하에서 연료 전지의 일부에 파손이 생기면, 냉매가 막 전극 접합체(MEA)로 침투됨으로써, 연료 전지 스택의 성능이 저하되는 문제점이 있었다. 또한, 고온 고분자 전해질 막 연료 전지 스택의 냉매로 사용되는 오일은 물에 비하여 높은 점성을 가지므로, 오일이 순환 경로 상에서 높은 차압을 일으키게 되고, 이 또한 연료 전지의 파손을 일으키는 문제점이 되어 왔다. 또한, 고온 고분자 전해질 막 연료 전지 스택의 경우, 저온 고분자 전해질 막 연료 전지 스택에 비하여 내부의 온도 편차가 심하기 때문에, 온도 관리에 따라 연료 전지 스택의 성능, 열화 정도 및 수명이 크게 달라지는 문제점이 있었다.
또한, 고온 고분자 전해질 막 연료 전지(HT-PEMFC)의 상용화에 가장 걸림돌이 되는 부분은 역설적으로 높은 온도의 열이다. 고온 고분자 전해질 막 연료 전지의 열 분포를 살펴보면 상대적으로 스택 중앙부의 온도가 높은 편이며 국부적으로 높은 발열이 일어나는 구간이 생기는 현상을 자주 발견할 수 있다. 이는 전기화학 반응에 의해 생성된 열이 빠져나가지 못하고 축적되어 일어나는 현상으로써 막 전극 접합체(membrane electrode assembly, MEA)를 비롯한 스택 부품들의 열화 및 내구성 저하를 일으키는 주요 원인이 된다.
실시 예의 목적은 박판형의 얇은 분리판을 사용하여 연료 전지 스택의 전체 부피를 감소시킴으로써, 독립형 냉각판에 의한 냉각 효과를 향상시키고, 간단한 구조를 갖는 채널을 제공함으로써 가공성이 뛰어나면서도 가스가 균일하게 분배될 수 있는 구조를 갖는 분리판 및 이를 포함하는 연료 전지 스택을 제공하는 것이다.
일 실시 예에 따른 고온 고분자 전해질 막 연료 전지용 분리판은, 제 1 반응 기체를 유입받는 제 1 유입부와, 제 1 반응 기체를 토출하는 제 1 토출부와, 제 1 유입부 및 제 1 토출부 사이에 위치하는 제 1 반응면과, 제 2 반응 기체를 유입받는 제 2 유입부와, 제 2 반응 기체를 토출하는 제 2 토출부와, 제 2 유입부 및 제 2 토출부 사이에 위치하는 제 2 반응면을 포함하고, 상기 제 1 반응면은 상기 제 1 반응 기체가 유동하는 복수 개의 제 1 직선형 채널을 포함하고, 상기 제 1 유입부 및 제 1 반응면 사이에는, 각각 상기 제 1 직선형 채널에 직교한 방향으로 긴 형상을 갖는 복수 개의 돌기를 통하여, 상기 제 1 반응 기체를 상기 제 1 유입부로부터 상기 복수 개의 제 1 직선형 채널로 균일하게 분지시키는 제 1 분지부가 배치될 수 있다.
상기 제 1 분지부는, 상기 제 1 직선형 채널의 길이 방향을 기준으로 상기 제 1 유입부에 인접하게 형성되고, 상기 제 1 직선형 채널의 길이 방향에 수직한 방향으로 이격 배치되어 복수 개의 제 1 포트측 갭을 형성하는 복수 개의 제 1 포트측 돌기; 및 상기 제 1 직선형 채널의 길이 방향을 기준으로 상기 제 1 포트측 돌기보다 상기 제 1 반응면에 인접하게 형성되고, 상기 제 1 직선형 채널의 길이 방향에 수직한 방향으로 이격 배치되어 복수 개의 제 1 채널측 갭을 형성하는 복수 개의 제 1 채널측 돌기를 포함하고, 상기 복수 개의 제 1 채널측 돌기의 각각의 길이는 그에 가장 인접한 제 1 포트측 돌기의 길이보다 짧을 수 있다.
상기 복수 개의 제 1 채널측 갭의 폭은 일정할 수 있다.
상기 복수 개의 제 1 포트측 돌기의 길이는, 상기 제 1 유입부의 중심으로부터 상기 제 1 직선형 채널의 길이 방향에 수직한 방향으로 멀어질수록 감소할 수 있다.
상기 복수 개의 제 1 포트측 갭의 폭은, 상기 제 1 유입부의 중심으로부터 상기 제 1 직선형 채널의 길이 방향에 수직한 방향으로 멀어질수록 감소할 수 있다.
상기 제 1 분지부는, 상기 제 1 직선형 채널의 길이 방향을 기준으로 상기 복수 개의 제 1 포트측 돌기 및 상기 복수 개의 제 1 채널측 돌기 사이에 형성되고, 상기 제 1 직선형 채널의 길이 방향에 수직한 방향으로 이격 배치되어 복수 개의 제 1 중간측 갭을 형성하는 복수 개의 제 1 중간측 돌기를 더 포함하고, 상기 복수 개의 제 1 중간측 돌기의 각각의 길이는 그에 인접한 제 1 포트측 돌기의 길이보다 짧을 수 있다.
상기 복수 개의 제 1 포트측 갭, 복수 개의 제 1 중간측 갭 및 복수 개의 제 1 채널측 갭의 개수는 상기 제 1 유입부로부터 상기 제 1 반응면을 향하여 갈수록 순차적으로 증가할 수 있다.
상기 복수 개의 제 1 중간측 갭의 각각의 폭은, 그에 가장 인접한 제 1 포트측 갭의 폭보다 작고, 그에 가장 인접한 제 1 채널측 갭의 폭보다 클 수 있다.
상기 복수 개의 제 1 중간측 돌기는, 상기 제 1 직선형 채널의 길이 방향으로 바라볼 때 가장 인접한 제 1 포트측 갭을 완전히 오버랩하는 제 1 메인 중간측 돌기; 및 상기 제 1 직선형 채널의 길이 방향으로 바라볼 때 인접한 제 1 포트측 돌기에 완전히 오버랩되는 제 1 서브 중간측 돌기를 포함할 수 있다.
상기 제 1 메인 중간측 돌기의 길이보다 상기 제 1 서브 중간측 돌기의 길이가 짧을 수 있다.
상기 복수 개의 제 1 채널측 돌기는, 상기 제 1 직선형 채널의 길이 방향으로 바라볼 때 가장 인접한 제 1 중간측 갭을 완전히 오버랩하는 제 1 메인 채널측 돌기; 및 상기 제 1 직선형 채널의 길이 방향으로 바라볼 때 인접한 제 1 중간측 돌기에 완전히 오버랩되는 제 1 서브 채널측 돌기를 포함할 수 있다.
상기 제 1 직선형 채널의 길이 방향으로 바라볼 때, 상기 복수 개의 제 1 중간측 돌기 중 어느 하나의 제 1 중간측 돌기에, 적어도 2 이상의 제 1 서브 채널측 돌기가 오버랩될 수 있다.
상기 제 1 유입부는, 상기 제 1 반응 기체가 다수의 갈래로 나뉘어 상기 제 1 분지부로 유동되게 하는 복수 개의 제 1 유입측 돌기를 포함할 수 있다.
상기 제 2 반응면은 상기 복수 개의 제 1 직선형 채널과 평행하고, 상기 제 2 반응 기체가 유동하는 복수 개의 제 2 직선형 채널을 포함하고, 상기 제 2 유입부 및 제 2 반응면 사이에는, 각각 상기 제 2 직선형 채널에 직교한 방향으로 긴 형상을 갖는 복수 개의 돌기를 통하여, 상기 제 2 반응 기체를 상기 제 2 유입부로부터 상기 복수 개의 제 2 직선형 채널로 균일하게 분지시키는 제 2 분지부가 배치되고, 상기 복수 개의 제 1 직선형 채널 및 상기 복수 개의 제 2 직선형 채널은 상기 분리판의 두께 방향으로 서로 중첩되지 않고, 상기 제 1 분지부의 복수 개의 돌기 및 상기 제 2 분지부의 복수 개의 돌기는 상기 분리판의 두께 방향으로 서로 중첩되지 않을 수 있다.
상기 제 1 반응 기체는 공기이고, 상기 제 2 반응 기체는 수소이고, 상기 공기가 유동하는 상기 복수 개의 제 1 직선형 채널의 폭은, 상기 수소가 유동하는 상기 복수 개의 제 2 직선형 채널의 폭보다 클 수 있다.
상기 제 1 반응 기체는 공기이고, 상기 제 2 반응 기체는 수소이고, 상기 제 1 유입부로부터 상기 제 1 분지부의 복수 개의 돌기 중 가장 가까운 돌기까지의 거리는, 상기 제 2 유입부로부터 상기 제 2 분지부의 복수 개의 돌기 중 가장 가까운 돌기까지의 거리보다 가까울 수 있다.
일 실시 예에 따르면 고온 고분자 전해질 막 연료 전지 스택은, 복수 개의 분리판과, 복수 개의 분리판 사이에 각각 배치되는 복수 개의 막 전극 접합체를 포함하는 복수 개의 셀 유닛; 및 상기 복수 개의 셀 유닛의 상면에 각각 배치되는 복수 개의 제 1 독립형 냉각판과, 상기 복수 개의 셀 유닛의 하면에 각각 배치되는 복수 개의 제 2 독립형 냉각판을 포함하는 냉각 어셈블리를 포함하고, 상기 복수 개의 분리판은 각각, 복수 개의 제 1 직선형 채널을 구비하는 제 1 반응면; 상기 제 1 반응면에 반대편 면에 위치하고, 복수 개의 제 2 직선형 채널을 구비하는 제 2 반응면; 상기 복수 개의 제 1 직선형 채널로 제 1 반응 기체가 균일하게 유동하도록 상기 복수 개의 제 1 직선형 채널의 입구부 또는 출구부에 형성되고, 상기 제 1 직선형 채널에 직교한 방향으로 긴 형상을 갖는 복수 개의 제 1 돌기; 및 상기 복수 개의 제 2 직선형 채널로 제 2 반응 기체가 균일하게 유동하도록 상기 복수 개의 제 2 직선형 채널의 입구부 또는 출구부에 형성되고, 상기 제 2 직선형 채널에 직교한 방향으로 긴 형상을 갖는 복수 개의 제 2 돌기를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면 고온 고분자 전해질 막 연료 전지용 분리판을 제조하는 방법은, 박판을 준비하는 단계; 박판의 중앙부에, 복수 개의 평행한 제 1 직선형 채널을 포함하는 제 1 반응면을 형성하는 단계; 및 상기 복수 개의 제 1 직선형 채널로 제 1 반응 기체가 균일하게 유동하도록, 상기 복수 개의 제 1 직선형 채널의 입구부 또는 출구부에 상기 제 1 직선형 채널에 직교하는 방향으로 긴 형상을 갖는 복수 개의 제 1 돌기를 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 방법은, 상기 제 1 반응면의 반대편 면에, 복수 개의 평행한 제 2 직선형 채널을 포함하는 제 2 반응면을 형성하는 단계; 및 상기 복수 개의 제 2 직선형 채널로 제 2 반응 기체가 균일하게 유동하도록, 상기 복수 개의 제 2 직선형 채널의 입구부 또는 출구부에 상기 제 2 직선형 채널에 직교하는 방향으로 긴 형상을 갖는 복수 개의 제 2 돌기를 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 복수 개의 제 1 직선형 채널 및 상기 복수 개의 제 2 돌기는, 박판을 일 방향으로 가압함으로써 동시에 형성되고, 상기 복수 개의 제 2 직선형 채널 및 상기 복수 개의 제 1 돌기는, 상기 복수 개의 제 1 직선형 채널 및 상기 복수 개의 제 2 돌기와 서로 중첩되지 않는 위치에서, 상기 박판을 상기 일 방향의 반대 방향으로 가압함으로써 동시에 형성될 수 있다.
상기 박판을 준비하는 단계는, 탄소 소재에 에폭시 계열의 수지를 함침시켜 형성된 전도성을 갖는 복합 탄소 소재를 이용할 수 있다.
일 실시 예에 따르면 1개의 박판에 엠보싱 구조를 이용하여 박판의 양면으로 2종의 반응 기체(수소 및 공기)가 흐를 수 있는 채널을 형성할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 반응면에 복잡한 형상의 사형 채널(meandering channel) 대신, 서로 평행한 복수 개의 직선형 채널(straight channel)을 배치하여 반응 기체의 입구 및 출구 사이의 차압을 줄여줄 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 직선형 채널 및 그에 수직한 복수 개의 막대 형상을 이용하여 분배 구조 형성함으로써, 분리판의 가공성을 향상시킬 수 있다. 결과적으로, 일 실시 예에 따르면, 가공성에 제약이 없는 금속 박판 뿐만 아니라, 가공성이 좋지 않은 카본 박판을 이용하여 분리판을 제작할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 복수 개의 막대 형상의 길이 및 위치를 통해 가스를 균일하게 유동시킬 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 분리판의 두께를 얇게 함으로써, 복수 개의 분리판마다 1개의 독립형 냉각판을 이용하는 고온 고분자 전해질 막 연료 전지에 있어서, 냉각 효율을 향상시킬 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 현재 주택 및 건물용 연료 전지의 경우 부식에 취약하여 수명이 짧은 금속 분리판 대신 두꺼운 카본 분리판을 사용하고 있으나, 이를 카본 기반 박판 분리판으로 대체할 수 있으므로, 연료 전지 스택 및 시스템 소형화와 생산 단가 절감에 획기적 효과가 기대된다.
도 1은 실시 예에 따른 고온 고분자 전해질 막 연료 전지 스택의 정면도이다.
도 2는 실시 예에 따른 고온 고분자 전해질 막 연료 전지 스택을 구성하는 지지 어셈블리를 나타내는 도면이다.
도 3은 실시 예에 따른 고온 고분자 전해질 막 연료 전지 스택을 구성하는 셀 유닛 및 냉각판을 나타내는 도면이다.
도 4는 실시 예에 따른 엔드 플레이트의 상면도이다.
도 5는 실시 예에 따른 제 1 독립형 냉각판의 상면도이다.
도 6은 실시 예에 따른 제 2 독립형 냉각판의 상면도이다.
도 7은 실시 예에 따른 셀 유닛을 분해한 모습을 나타내는 도면이다.
도 8은 실시 예에 따른 분리판의 캐소드 채널쪽 면을 나타내는 도면이다.
도 9는 실시 예에 따른 분리판의 애노드 채널쪽 면을 나타내는 도면이다.
도 10a는 도 8의 부분 확대도이다.
도 10b는 도 10a의 절개선 I-I를 따라 절개한 단면도이다.
도 11a는 도 9의 부분 확대도이다.
도 11b는 도 11a의 절개선 II-II를 따라 절개한 단면도이다.
도 12는 실시 예에 따른 분리판의 제조 방법을 나타내는 순서도이다.
도 13은 실시 예에 따른 프레싱 단계를 나타내는 순서도이다.
이하, 실시 예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 실시 예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 실시 예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
또한, 실시 예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
어느 하나의 실시 예에 포함된 구성요소와, 공통적인 기능을 포함하는 구성요소는, 다른 실시 예에서 동일한 명칭을 사용하여 설명하기로 한다. 반대되는 기재가 없는 이상, 어느 하나의 실시 예에 기재한 설명은 다른 실시 예에도 적용될 수 있으며, 중복되는 범위에서 구체적인 설명은 생략하기로 한다.
도 1은 실시 예에 따른 고온 고분자 전해질 막 연료 전지 스택의 정면도이고, 도 2는 실시 예에 따른 고온 고분자 전해질 막 연료 전지 스택을 구성하는 지지 어셈블리를 나타내는 도면이고, 도 3은 실시 예에 따른 고온 고분자 전해질 막 연료 전지 스택을 구성하는 셀 유닛 및 냉각판을 나타내는 도면이다. 도 3은 도 1의 A부분 중 클램핑 바(112)를 생략한 도면이다.
도 4는 실시 예에 따른 엔드 플레이트의 상면도이고, 도 5는 실시 예에 따른 제 1 독립형 냉각판의 상면도이고, 도 6은 실시 예에 따른 제 2 독립형 냉각판의 상면도이다.
도 7은 실시 예에 따른 셀 유닛을 분해한 모습을 나타내는 도면이다.
도 1 내지 도 7을 참조하면, 실시 예에 따른 고온 고분자 전해질 막 연료 전지 스택(10, 이하, "고온 PEMFC 스택"이라고 함)은, 지지 어셈블리(11), 셀 유닛(12), 냉각 어셈블리(13) 및 생산된 전류를 외부로 제공하기 위한 전류 집전체(14)를 포함할 수 있다.
지지 어셈블리(11)는, 복수 개의 셀 유닛(12) 및 냉각 어셈블리(13)를 지지할 수 있다. 지지 어셈블리(11)는, 엔드 플레이트(110), 미들 엔드 플레이트(111), 클램핑 바(112) 및 릴리프 스프링(113)을 포함할 수 있다.
엔드 플레이트(110)는, 고온 PEMFC 스택(10)의 양 단부에 각각 체결되는 판으로써, 2개의 엔드 플레이트(110) 사이에 배치되는 다른 구성들을 가압할 수 있다. 엔드 플레이트(110)는, 제 1 냉각판(131)으로 유입되는 냉매를 안내하기 위한 제 1 냉매 유입 통로(132)가 통과하는 제 1 냉매 유입 포트(1102)와, 제 1 냉각판(131)으로부터 토출되는 냉매를 안내하기 위한 제 1 냉매 토출 통로(133)가 통과하는 제 1 냉매 토출 포트(1103)와, 제 2 냉각판(134)으로 유입되는 냉매를 안내하기 위한 제 2 냉매 유입 통로(135)가 통과하는 제 2 냉매 유입 포트(1105)와, 제 2 냉각판(134)으로부터 토출되는 냉매를 안내하기 위한 제 2 냉매 토출 통로(136)가 통과하는 제 2 냉매 토출 포트(1106)와, 셀 유닛(12)으로 유입되는 수소를 안내하기 위한 애노드 유입 포트(A_in)와, 셀 유닛(12)으로 유입되는 공기를 안내하기 위한 캐소드 유입 포트(C_in)와, 셀 유닛(12)으로부터 토출되는 수소를 안내하기 위한 애노드 토출 포트(A_out)와, 셀 유닛(12)으로부터 토출되는 공기를 안내하기 위한 캐소드 토출 포트(C_out)와, 클램핑 바(112)가 관통되는 클램핑 홀(h)을 포함할 수 있다.
엔드 플레이트(110)는 예를 들어, 최적의 공간 활용성을 위하여 사각형의 형상을 가질 수 있다. 이 경우 엔드 플레이트(110)의 어느 한 변에 제 1 냉매 유입 포트(1102) 및 제 1 냉매 토출 포트(1103)가 형성되고, 다른 한 변에 제 2 냉매 유입 포트(1105) 및 제 2 냉매 토출 포트(1106)가 형성될 수 있다. 예를 들어, 제 1 냉매 유입 포트(1102) 및 제 1 냉매 토출 포트(1103)는, 제 2 냉매 유입 포트(1105) 및 제 2 냉매 토출 포트(1106)와 서로 마주보는 변에 배치될 수 있다.
복수 개의 클램핑 홀(h)은 엔드 플레이트(110)의 테두리를 따라서 이격 배치될 수 있다. 클램핑 홀(h)은, 예를 들어, 엔드 플레이트(110)의 모서리 부분마다 1개씩 배치되고, 모서리 사이에 적어도 하나 이상 배치될 수 있다.
미들 엔드 플레이트(111)는, 2개의 엔드 플레이트(110)의 중앙부에 배치되는 판으로써, 고정력을 보다 향상시킬 수 있다. 고온 PEMFC 스택(10)은 고온에서 운전되는 특성상, 저온 PEMFC 스택에 비하여 열팽창의 정도가 크다. 따라서, 셀 유닛(12)을 구성하는 분리판이 열팽창에 의해 파손될 위험성이 높아지게 된다. 위와 같은 문제점을 방지하기 위하여 분리판의 두께를 증가시킬 수 있다. 한편, 분리판이 두꺼워지게 되면 단순히 2개의 엔드 플레이트(110) 만으로 고정하기에 무리가 있으므로, 추가적으로 중앙에 미들 엔드 플레이트(111)를 삽입함으로써, 고정력을 향상시킬 수 있다.
클램핑 바(112)는, 2개의 엔드 플레이트(110) 사이에 체결되거나, 각각의 엔드 플레이트(110) 및 미들 엔드 플레이트(111) 사이에 체결됨으로써, 2개의 엔드 플레이트(110) 사이에 위치한 구성들을 고정시킬 수 있다. 클램핑 바(112)는, 2개의 엔드 플레이트(110) 사이에 위치한 구성들의 적어도 일부를 관통하도록 배치되어, 해당 구성들을 올바르게 정렬시킬 수 있다.
릴리프 스프링(113)은, 클램핑 바(112)의 끝 부분에 구비되어, 2개의 엔드 플레이트(110) 또는, 각각의 엔드 플레이트(110) 및 미들 엔드 플레이트(111) 사이에 위치한 구성들에 압력을 가할 수 있다. 릴리프 스프링(113)의 위치 및 길이를 조절함으로써, 셀 유닛(12)을 구성하는 분리판에 일정한 압력 분포가 가해지도록 할 수 있다.
각각의 셀 유닛(12)은, 복수 개의 분리판(S)과, 복수 개의 분리판(S) 사이에 각각 배치되는 복수 개의 막 전극 접합체(M)와, 각각의 막 전극 접합체(M)의 양면에 배치되는 가스켓(G1, G2)을 포함할 수 있다. 예를 들면, 셀 유닛(12)은, 5개의 분리판(S)과, 인접한 한 쌍의 분리판(S) 사이 마다 위치하는 가스켓(G1, G2) 및 막 전극 접합체(M)를 포함할 수 있다. 실시 예에서 셀 유닛(12)은, 2개의 냉각판(131, 134) 사이에 위치한 분리판(S) 등의 집합체인 것으로 이해될 수 있다. 셀 유닛(12)은, 상하 방향으로 복수 개 적층될 수 있다. 셀 유닛(12)의 개수에 따라서, 전체 고온 PEMFC 스택(10)의 출력이 결정될 수 있다.
셀 유닛(12)을 구성하는 각각의 분리판(S)은, 공기가 유동되는 캐소드 채널이 형성되는 제 1 면(S1, 도 8 참조)과, 수소가 유동되는 애노드 채널이 형성되는 제 2 면(S2, 도 9 참조)을 포함할 수 있다. 여기서, 제 1 면(S1) 및 제 2 면(S2)는 박판의 양면에 해당하는 것으로 이해될 수 있다. 또한, 각각의 분리판(S)은 냉매가 유동되는 냉매 채널을 포함하지 않을 수 있다. 후술하는 바와 같이 셀 유닛(12)에 냉매 채널을 형성되는 대신 독립형 냉각판을 이용한 냉각 어셈블리(13)를 통하여 냉각 기능을 수행할 수 있다. 한편, 제 1 면(S1) 및 제 2 면(S2)에는 후술하는 바와 같이 각각의 면에 대응하는 제 1 가스켓(G1) 및 제 2 가스켓(G2)이 배치되고, 제 1 가스켓(G1) 및 제 2 가스켓(G2) 사이에 막 전극 접합체(M)가 배치될 수 있다.
냉각 어셈블리(13)는, 고온 PEMFC 스택(10)에서 발생되는 열을 제거하기 위한 것으로, 외부 매니폴드 방식으로 냉매를 유동시킴으로써, 셀 유닛(12)에서 발생되는 열을 제거할 수 있다. 셀 유닛(12)을 구성하는 분리판의 두께를 고려하여, 전체 스택(10)이 지나치게 두꺼워지지 않도록, 각각의 분리판 사이마다 냉각판을 삽입하는 대신, 복수 개의 분리판으로 구성되는 셀 유닛(12)의 상면 및 하면에 각각 냉각판(131, 134)을 삽입할 수 있다.
냉각 어셈블리(13)는, 복수 개의 셀 유닛(12)의 상면에 각각 배치되는 복수 개의 제 1 독립형 냉각판(131)과, 복수 개의 제 1 독립형 냉각판(131)으로 각각 유입되는 냉매를 안내하는 제 1 냉매 유입 통로(132)와, 복수 개의 제 1 독립형 냉각판(131)으로부터 각각 토출되는 냉매를 안내하는 제 1 냉매 토출 통로(133)와, 복수 개의 셀 유닛(12)의 하면에 각각 배치되는 복수 개의 제 2 독립형 냉각판(134)과, 복수 개의 제 2 독립형 냉각판(134)으로 각각 유입되는 냉매를 안내하는 제 2 냉매 유입 통로(135)와, 복수 개의 제 2 독립형 냉각판(134)으로부터 각각 토출되는 냉매를 안내하는 제 2 냉매 토출 통로(136)를 포함할 수 있다.
제 1 독립형 냉각판(131) 및 제 2 독립형 냉각판(134) 각각의 재질은, 셀 유닛(12)의 재질보다 강도가 높은 금속 재질, 예를 들면, SUS금속으로 형성될 수 있다. 이 경우, 기존의 냉각판에 비하여 기계적인 강도가 높아지므로, 고온의 운전 조건 하에서도 냉각판이 파손되는 문제를 방지할 수 있다.
기존의 경우, 분리판의 내부에 일체로 냉각 채널을 형성함으로써 내부 매니폴드형 냉각 구조를 갖도록 하였으나, 고온의 운전조건으로 인하여 냉각 채널이 파손되면서, 냉매가 누출되어 성능을 저하시키는 문제점이 있었다. 또 한편, 분리판으로는, 다공성 매질 및 다공성 매질을 메우는 엔지니어링 플라스틱의 혼합물로 이루어진 흑연판을 사용할 수 있다. 이 경우 저온 PEMFC 스택에서는 표면 장력이 높은 물을 냉매로 사용하므로 크게 문제되지 않으나, 고온 PEMFC 스택에서는 냉매로 비등점이 높은 오일을 사용하므로, 오일의 높은 온도 및 낮은 표면 장력으로 인하여 이종 재질로 이루어진 분리판 자체의 내부로 오일이 침투하여 스며드는 현상이 발생하므로 성능이 크게 저하되는 문제점이 있었다. 그러나 실시 예와 같이 셀 유닛(12)을 구성하는 각각의 분리판이 냉매 채널을 포함하지 않도록 외부 매니폴드형 냉각 방식을 갖추고, 기계적 강도가 높은 금속 재질로 이루어진 독립형 냉각판을 이용하면, 분리판의 파손 가능성을 현저히 낮출 수 있으며, 또한, 만약 파손되더라도 직접적으로 분리판으로 냉매가 유입되는 것을 방지할 수 있으므로, 내구성이 월등하게 향상될 수 있다.
한편, 냉각판(131, 134) 및 셀 유닛(12)이 서로 다른 재질로 구성될 경우, 같은 재질로 구성되는 경우와 비교할 때에, 양 표면 사이에 접촉 저항이 크므로, 접촉 저항을 감소시키기 위하여, 냉각판(131, 134) 및 셀 유닛(12) 사이에 완충 레이어를 삽입할 수 있다. 즉, 실시 예에 따른 고온 PEMFC 스택(10)은, 제 1 독립형 냉각판(131) 및 셀 유닛(12)의 상면 사이에 배치되는 제 1 완충 레이어와, 제 2 독립형 냉각판(134) 및 셀 유닛(12)의 하면 사이에 배치되는 제 2 완충 레이어를 더 포함할 수 있다. 여기서, 제 1 완충 레이어 및 제 2 완충 레이어는, 전도성이 높고, 유연성을 갖는 물질로 이루어질 수 있다.
예를 들어, 완충 레이어는, 기체확산층(GDL), 미세다공층(MPL)이 적층된 기체확산층(GDL), 그라포일 및 메탈 폼으로 이루어지는 그룹으로부터 선택된 하나의 재질로 형성될 수 있다.
가스확산층(gas diffusion layer, GDL)은 탄소섬유로 이루어진 탄소종이(carbon paper)나 탄소 천(carbon cloth)등과 같은 다기공성 탄소 기재로 형성될 수 있다. 가스확산층은, 우수한 전기 전도성과 기공 구조를 가지고 있어 분리판과의 접촉 저항을 낮출 수 있다.
또한, 기체확산층에, 마이크론 크기의 전도성 탄소 입자로 이루어진 슬러리를 도포 후 건조한 속칭 미세다공층(micro porous layer, MPL)을 적층한 형태로도 제조될 수도 있다. 이를 통해 도전성이 향상될 수 있다.
그라포일(grafoil)은, 카본이 재료인 전도성 씰링 물질이다.
메탈 폼은, 예를 들면, 메탈 소재의 가는 선재로 구성된 부피감이 있는 부재로써, 신축성이 있는 전도성 제품을 의미한다.
제 1 독립형 냉각판(131)은, 제 1 냉매 유입 통로(132) 및 제 1 냉매 토출 통로(133)와 각각 연결되며, 제 1 독립형 냉각판(131)의 내부에 형성된 냉매 채널과 연통되는 제 1 냉매 유입 포트(1312) 및 제 1 냉매 토출 포트(1313)를 포함할 수 있다. 하나의 제 1 냉매 유입 통로(132)를 통하여 유입되는 냉매는 복수 개의 제 1 독립형 냉각판(131)에 형성된 각각의 제 1 냉매 유입 포트(1312)로 분지 유입되고, 각각의 제 1 독립형 냉각판(131)의 내부를 유동하면서 셀 유닛(12)에서 발생된 열을 제거하고, 각각의 제 1 냉매 토출 포트(1313)를 통하여 하나의 제 1 냉매 토출 통로(133)로 토출될 수 있다.
제 1 독립형 냉각판(131)은, 예를 들어, 셀 유닛(12)의 적층 방향을 기준으로 셀 유닛(12)과 오버랩되지 않는 제 1 돌출부를 포함할 수 있다. 그리고 제 1 냉매 유입 포트(1312) 및 제 1 냉매 토출 포트(1313)는 제 1 돌출부에 형성될 수 있다.
제 2 독립형 냉각판(134)은, 제 2 냉매 유입 통로(135) 및 제 2 냉매 토출 통로(136)와 각각 연결되며, 제 2 독립형 냉각판(134)의 내부에 형성된 냉매 채널과 연통되는 제 2 냉매 유입 포트(1345) 및 제 2 냉매 토출 포트(1346)를 포함할 수 있다. 하나의 제 2 냉매 유입 통로(135)를 통하여 유입되는 냉매는 복수 개의 제 2 독립형 냉각판(134)에 형성된 각각의 제 2 냉매 유입 포트(1345)로 분지 유입되고, 각각의 제 2 독립형 냉각판(134)의 내부를 유동하면서 셀 유닛(12)에서 발생된 열을 제거하고, 각각의 제 2 냉매 토출 포트(1346)를 통하여 하나의 제 2 냉매 토출 통로(136)로 토출될 수 있다.
제 2 독립형 냉각판(134)은, 예를 들어, 셀 유닛(12)의 적층 방향을 기준으로 셀 유닛(12)과 오버랩되지 않는 제 2 돌출부를 포함할 수 있다. 그리고 제 2 냉매 유입 포트(1345) 및 제 2 냉매 토출 포트(1346)는 제 2 돌출부에 형성될 수 있다. 한편, 제 2 돌출부는, 셀 유닛(12)의 적층 방향을 기준으로 제 1 돌출부와 서로 오버랩되지 않을 수 있다.
제 1 냉매 유입 통로(132), 제 1 냉매 토출 통로(133), 제 2 냉매 유입 통로(135) 및 제 2 냉매 토출 통로(136)는, 복수 개의 셀 유닛(12)의 적층 방향을 따라서 길게 배치될 수 있다. 제 2 냉매 유입 통로(135) 및 제 2 냉매 토출 통로(136)는, 제 1 냉매 유입 통로(132) 및 제 1 냉매 토출 통로(133)의 반대편에 배치될 수 있다.
위와 같은 4개의 외부 매니폴드형 냉각 구조에 의하면, 서로 반대편에서 각각 지그재그 형태로 냉매가 유동하면서 셀 유닛(12)을 냉각시킬 수 있다. 또한, 냉매 유입 통로 및 냉매 토출 통로를 각각 복수 개로 설치함으로써, 냉매 유입 통로 및 냉매 토출 통로가 각각 1개씩인 경우에 비하여, 냉매의 유동성을 향상시킬 수 있다. 이상 냉매 유입 통로 및 냉매 토출 통로가 각각 2개씩인 경우를 예시로 하였으나, 3개 이상씩인 경우도 본 발명의 범위에 포함됨을 밝혀둔다.
도 8은 실시 예에 따른 분리판의 캐소드 채널쪽 면을 나타내는 도면이고, 도 9는 실시 예에 따른 분리판의 애노드 채널쪽 면을 나타내는 도면이다.
도 8 및 도 9를 참조하면, 실시 예에 따른 분리판(S)은 제 1 면(S1, 캐소드 채널쪽 면) 및 제 2 면(S2, 애노드 채널쪽 면)을 포함할 수 있다. 도 8 및 도 9 등에 도시된 것처럼 도 제 1 면(S1) 및 제 2 면(S2)으로는 각각 공기 및 수소가 유동될 수 있다. 다만 이는 일 예시에 불과하며, 도시된 것과 반대로 제 1 면(S1)으로 수소가 유동되고, 제 2 면(S2)으로 공기가 유동되는 것도 가능하다. 공기 및 수소 중 어느 하나의 기체를 "제 1 반응 기체"라고 하고, 다른 하나의 기체를 "제 2 반응 기체"라고 할 수 있다.
제 1 면(S1)은, 제 1 반응 기체를 유입받는 제 1 유입부(21)와, 제 1 반응 기체를 토출하는 제 1 토출부(22)와, 제 1 유입부(21) 및 제 1 토출부(22) 사이에 위치하는 제 1 반응면(23)과, 제 1 유입부(21) 및 제 1 반응면(23) 사이에 위치하는 제 1 분지부(24)와, 제 1 반응면(23) 및 제 1 토출부(22) 사이에 위치하는 제 1 합류부(25)를 포함할 수 있다.
제 1 반응면(23)은 제 1 반응 기체가 유동하는 복수 개의 제 1 직선형 채널(231b, 도 10a 참조)을 포함할 수 있다. 직선형 채널(231b)의 구조에 의하면, 연료 전지 스택의 차압을 낮게 유지할 수 있다. 또한, 후술하는 바와 같은 제 1 분지부(24) 및 제 1 합류부(25)에 형성되는 돌기 구조를 통하여, 중앙부로부터 먼 쪽의 직선형 채널(231b)까지 균일하게 반응 기체를 유동시킬 수 있다. 또한, 고온 고분자 전해질 막 연료 전지의 구동 온도는 100도 이상으로 채널 내 생성된 물이 증발하기 때문에 직선형 채널(231b)의 단점인 블락 현상이 일어나지 않게 된다. 따라서, 실시 예에 따르면 전체 분리판(S)의 길이가 직선형 채널(231b)의 길이 방향을 따라서 길게 형성된 구조 뿐만 아니라, 전체 분리판(S)이 정사각형 비율의 구조를 갖는 경우에도 반응 기체를 균일하게 유동시킬 수 있는 장점을 갖게 된다.
제 1 분지부(24)는, 각각 제 1 반응면(23)의 제 1 직선형 채널(231b)에 직교한 방향으로 긴 형상을 갖는 복수 개의 제 1 분지측 돌기(241a, 242a, 243a, 도 10a 참조)를 구비하고, 제 1 반응 기체를 제 1 유입부(21)로부터 복수 개의 제 1 직선형 채널(231b)로 균일하게 분지시킬 수 있다.
제 1 합류부(25)는, 각각 제 1 반응면(23)의 제 1 직선형 채널에 직교한 방향으로 긴 형상을 갖는 복수 개의 제 1 합류측 돌기를 구비하고, 제 1 반응 기체를 복수 개의 제 1 직선형 채널(231b)로부터 제 1 토출부(22)로 균일하게 합류시킬 수 있다. 결과적으로 제 1 합류부(25)에 형성된 복수 개의 돌기 구조는, 제 1 반응면(23) 상으로 제 1 반응 기체가 균일하게 유동하도록 도움을 줄 수 있다. 제 1 합류부(25)는, 제 1 반응면(23)을 기준으로 제 1 분지부(24)에 대칭되는 형상을 가질 수 있다. 제 1 분지측 돌기(241a, 242a, 243a) 및 제 1 합류측 돌기를 통칭하여 "제 1 돌기"라고 할 수도 있다. 다시 말하면, 복수 개의 제 1 돌기는 제 1 직선형 채널(231b)의 입구부 및/또는 출구부에 형성될 수 있다. 이하 반대되는 기재가 없는 이상 제 1 분지부(24)에 대한 설명은 제 1 합류부(25)에도 적용될 수 있으며, 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
제 2 면(S2)은, 제 1 면(S1)과 마찬가지로, 제 2 반응 기체를 유입받는 제 2 유입부(31)와, 제 2 반응 기체를 토출하는 제 2 토출부(32)와, 제 2 유입부(31) 및 제 2 토출부(32) 사이에 위치하는 제 2 반응면(33)과, 제 2 유입부(31) 및 제 2 반응면(33) 사이에 위치하는 제 2 분지부(34)와, 제 2 반응면(33) 및 제 2 토출부(32) 사이에 위치하는 제 2 합류부(35)를 포함할 수 있다.
제 2 반응면(33)은 제 1 반응면(23)에 반대편 면에 위치하고, 제 2 반응 기체가 유동하는 복수 개의 제 2 직선형 채널(331b, 도 11a 참조)을 포함할 수 있다. 제 2 직선형 채널(331b)은 제 1 직선형 채널(231b)과 평행할 수 있다.
제 2 분지부(34) 및 제 2 합류부(25)는 제 2 직선형 채널(331b)에 직교한 방향으로 긴 형상을 갖는 복수 개의 제 2 분지측 돌기(341a, 342a, 343a, 도 11a 참조) 및 제 2 합류측 돌기를 구비할 수 있다. 제 2 분지측 돌기(341a, 342a, 343a) 및 제 2 합류측 돌기를 통칭하여 "제 2 돌기"라고 할 수도 있다. 다시 말하면, 복수 개의 제 2 돌기는 제 2 직선형 채널(331b)의 입구부 및/또는 출구부에 형성될 수 있다.
반대되는 기재가 없는 이상 제 1 면(S1)에 대한 설명은 제 2 면(S2)에도 적용될 수 있으며, 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 10a는 도 8의 부분 확대도이고, 도 10b는 도 10a의 절개선 I-I를 따라 절개한 단면도이다.
도 10a 및 도 10b를 참조하면, 제 1 유입부(21)는, 제 1 유입측 돌기(211a) 및 제 1 유입측 홈(211b)을 포함할 수 있다. 제 1 유입측 돌기(211a)는, 제 1 유입 포트(C_in)로 유입된 제 1 반응 기체가 다수의 갈래로 나뉘어 제 1 분지부(24)로 유동되게 할 수 있다.
제 1 분지부(24)는, 복수 개의 돌기(241a, 242a, 243a)와, 복수 개의 홈(241b, 242b, 243b)과, 복수 개의 갭(246, 247, 248)을 포함할 수 있다.
제 1 포트측 돌기(241a)는, 제 1 직선형 채널(231b)의 길이 방향을 기준으로 제 1 유입부(21)에 인접하게 형성될 수 있다. 복수 개의 제 1 포트측 돌기(241a)는, 제 1 직선형 채널(231b)의 길이 방향에 수직한 방향을 따라서 일렬로 이격 배치되어 복수 개의 제 1 포트측 갭(246)을 형성할 수 있다. 도 10a에 도시되는 바와 같이, 복수 개의 제 1 포트측 돌기(241a)의 길이는, 제 1 유입부(21)의 중심으로부터 제 1 직선형 채널(231b)의 길이 방향에 수직한 방향으로 멀어질수록 감소할 수 있다.
이와 같은 구조에 의하면, 제 1 유입부(21)로부터 가까이 위치한 제 1 직선형 채널(231b)으로 제 1 반응 기체가 더 많이 유입되는 것을 방지할 수 있다. 예를 들어, 이와 같은 돌기 구조를 통하여, 제 1 유입부(21)로부터 모든 제 1 직선형 채널(231b)까지의 거리가 대략 동일하게 설계하는 것이 가능하다. 다시 말하면, 제 1 직선형 채널(231b)이 제 1 유입부(21)에 가까이 위치할 수록, 제 1 유입부(21)로부터 해당 제 1 직선형 채널(231b)까지의 유동 경로를 증가시킴으로써, 결과적으로 모든 제 1 직선형 채널(231b)으로 유입되는 제 1 반응 기체의 유량을 균일하게 할 수 있다.
한편, 도 10a에 도시되는 바와 같이 복수 개의 제 1 포트측 갭(246)의 폭은, 제 1 유입부(21)의 중심으로부터 제 1 직선형 채널(231b)의 길이 방향에 수직한 방향으로 멀어질수록 감소할 수 있다. 이와 같은 구조에 의하면, 상대적으로 제 1 유입부(21)로부터 멀리 위치하는 제 1 직선형 채널(231b)으로 유입되는 제 1 반응 기체의 압력을 증가시킬 수 있다. 따라서, 제 1 유입부(21) 및 제 1 토출부(22) 사이의 차압의 불균형에 의하여, 제 1 반응 기체가 바깥 쪽 채널에 정체되는 문제를 방지할 수 있다.
제 1 채널측 돌기(243a)는, 제 1 직선형 채널(231b)의 길이 방향을 기준으로 제 1 포트측 돌기(241a)보다 제 1 반응면(23)에 인접하게 형성될 수 있다. 복수 개의 제 1 채널측 돌기(243a)는, 제 1 직선형 채널(231b)의 길이 방향에 수직한 방향을 따라서 일렬로 이격 배치되어 복수 개의 제 1 채널측 갭(248)을 형성할 수 있다. 여기서, 복수 개의 제 1 채널측 돌기(243a)의 각각의 길이는 그에 가장 인접한 제 1 포트측 돌기(241a)의 길이보다 짧을 수 있다. 또한, 복수 개의 제 1 채널측 갭(248)의 폭은 일정할 수 있다. 이와 같은 구조에 의하면, 제 1 반응 기체가 제 1 반응면(23) 상에서 균일하게 유동될 수 있다.
제 1 중간측 돌기(242a)는, 제 1 직선형 채널(231b)의 길이 방향을 기준으로 복수 개의 제 1 포트측 돌기(241a) 및 복수 개의 제 1 채널측 돌기(243a) 사이에 형성될 수 있다. 복수 개의 제 1 중간측 돌기(242a)는, 제 1 직선형 채널(231b)의 길이 방향에 수직한 방향을 따라서 일렬로 이격 배치되어 복수 개의 제 1 중간측 갭(247)을 형성할 수 있다. 여기서, 복수 개의 제 1 중간측 돌기(242a)의 각각의 길이는 그에 인접한 제 1 포트측 돌기(241a)의 길이보다 짧을 수 있다.
복수 개의 제 1 중간측 돌기(242a)는, 복수 개의 제 1 포트측 돌기(241a)와의 상대적인 위치 관계에 따라서, 제 1 메인 중간측 돌기(2421) 및 제 1 서브 중간측 돌기(2422)로 구별할 수 있다.
제 1 메인 중간측 돌기(2421)는, 제 1 직선형 채널(231b)의 길이 방향으로 바라볼 때 가장 인접한 제 1 포트측 갭(246)을 완전히 오버랩할 수 있다. 다시 말하면, 제 1 메인 중간측 돌기(2421)의 양 단부는 각각 그에 가장 인접한 제 1 포트측 갭(246)의 양 단부보다 외측에 위치할 수 있다.
제 1 서브 중간측 돌기(2422)는, 제 1 직선형 채널(231b)의 길이 방향으로 바라볼 때 인접한 제 1 포트측 돌기(241a)에 완전히 오버랩될 수 있다. 다시 말하면, 제 1 서브 중간측 돌기(2422)의 양 단부는 각각 그에 가장 인접한 제 1 포트측 돌기(241a)의 양 단부보다 내측에 위치할 수 있다. 예를 들어, 제 1 서브 중간측 돌기(2422)의 길이는, 제 1 메인 중간측 돌기(2421)의 길이보다 짧을 수 있다.
한편, 제 1 중간측 돌기(242a)가 있을 경우, 복수 개의 제 1 채널측 돌기(243a)는, 제 1 중간측 돌기(242a)와의 상대적인 위치 관계에 따라서, 제 1 메인 채널측 돌기(2431) 및 제 1 서브 채널측 돌기(2432)로 구별할 수 있다.
제 1 메인 채널측 돌기(2431)는, 제 1 직선형 채널(231b)의 길이 방향으로 바라볼 때 가장 인접한 제 1 중간측 갭(247)을 완전히 오버랩할 수 있다. 다시 말하면, 제 1 메인 채널측 돌기(2431)의 양 단부는 각각 그에 가장 인접한 제 1 중간측 갭(247)의 양 단부보다 외측에 위치할 수 있다.
제 1 서브 채널측 돌기(2432)는, 제 1 직선형 채널(231b)의 길이 방향으로 바라볼 때 인접한 제 1 중간측 돌기(242a)에 완전히 오버랩될 수 있다. 다시 말하면, 제 1 서브 채널측 돌기(2432)의 양 단부는 각각 그에 가장 인접한 제 1 중간측 돌기(242a)의 양 단부보다 내측에 위치할 수 있다. 예를 들어, 제 1 직선형 채널(231b)의 길이 방향으로 바라볼 때, 복수 개의 제 1 중간측 돌기(242a) 중 어느 하나의 제 1 중간측 돌기(242a)에, 적어도 2 이상의 제 1 서브 채널측 돌기(2432)가 오버랩될 수 있다.
복수 개의 제 1 포트측 갭(246), 복수 개의 제 1 중간측 갭(247) 및 복수 개의 제 1 채널측 갭(248)의 개수는 제 1 유입부(21)로부터 제 1 반응면(23)을 향하여 갈수록 순차적으로 증가할 수 있다. 또한, 복수 개의 제 1 중간측 갭(247)의 각각의 폭은, 그에 가장 인접한 제 1 포트측 갭(246)의 폭보다 작고, 그에 가장 인접한 제 1 채널측 갭(248)의 폭보다 클 수 있다. 이와 같은 구조에 의하면, 제 1 유입부(21)로부터 제 1 반응면(23)을 향하여 흐르는 제 1 반응 기체의 지류(支流, branch)의 수가 순차적으로 증가되면서, 복수 개의 제 1 직선형 채널(231b)으로 제 1 반응 기체가 균일하게 유동되게 할 수 있다.
마찬가지로 제 1 합류부(25, 도 8 참조)는, 제 1 분지부(24)에 칭되는 형상의 복수 개의 제 1 포트측 갭, 복수 개의 제 1 중간측 갭 및 복수 개의 제 1 채널측 갭을 포함할 수 있으며, 이에 대한 구체적인 설명은 생략하기로 한다.
도 11a는 도 9의 부분 확대도이고, 도 11b는 도 11a의 절개선 II-II를 따라 절개한 단면도이다.
도 11a 및 도 11b를 참조하면, 복수 개의 제 2 직선형 채널(331b)은, 분리판(S)의 두께 방향으로 복수 개의 제 1 직선형 채널(231b, 도 10a 및 도 10b 참조)에 서로 중첩되지 않도록 형성될 수 있다. 또한, 제 2 분지부(34)에 형성된 복수 개의 돌기는, 분리판(S)의 두께 방향으로 제 1 분지부(24, 도 10a 및 도 10b 참조)에 형성된 복수 개의 돌기에 서로 중첩되지 않도록 형성될 수 있다. 이와 같은 구조에 의하면, 하나의 얇은 판재를 이용하여, 프레싱하는 간단한 공정을 통하여, 분리판을 형성할 수 있다.
제 2 유입부(31)는, 제 2 유입측 돌기(311a) 및 제 2 유입측 홈(311b)을 포함할 수 있다. 제 2 유입측 돌기(311a)는, 제 2 유입 포트(A_in)로 유입된 제 2 반응 기체가 다수의 갈래로 나뉘어 제 2 분지부(34)로 유동되게 할 수 있다. 여기서, 제 2 유입측 돌기(311a)는 제 1 유입측 홈(211b, 도 10a 및 도 10b 참조)의 반대면에 형성될 수 있다. 마찬가지로, 제 2 유입측 홈(311b)은 제 1 유입측 돌기(211a)의 반대면에 형성될 수 있다.
제 2 분지부(34)는, 복수 개의 돌기(341a, 342a, 343a)와, 복수 개의 홈(341b, 342b, 343b)과, 복수 개의 갭(346, 347, 348)을 포함할 수 있다.
복수 개의 돌기(341a, 342a, 343a)는, (i) 제 1 포트측 홈(241b, 도 10a 및 도 10b 참조)의 반대면에 형성되며 제 2 직선형 채널(331b)의 길이 방향에 수직한 방향을 따라서 일렬로 이격 배치되어 복수 개의 제 2 포트측 갭(346)을 형성하는 제 2 포트측 돌기(341a)와, (ii) 제 1 중간측 홈(242b, 도 10a 및 도 10b 참조)의 반대면에 형성되며 제 2 직선형 채널(331b)의 길이 방향에 수직한 방향을 따라서 일렬로 이격 배치되어 복수 개의 제 2 중간측 갭(347)을 형성하는 제 2 중간측 돌기(342a)와, (iii) 제 1 채널측 홈(243b, 도 10a 및 도 10b 참조)의 반대면에 형성되며 제 2 직선형 채널(331b)의 길이 방향에 수직한 방향을 따라서 일렬로 이격 배치되어 복수 개의 제 2 채널측 갭(348)을 형성하는 제 2 채널측 돌기(343a)를 포함할 수 있다.
복수 개의 홈(341b, 342b, 343b)은, (i) 제 1 포트측 돌기(241a, 도 10a 및 도 10b 참조)의 반대면에 형성되는 제 2 포트측 홈(341b)과, (ii) 제 1 중간측 돌기(242a, 도 10a 및 도 10b 참조)의 반대면에 형성되는 제 2 중간측 홈(342b)과, (iii) 제 1 채널측 돌기(243a, 도 10a 및 도 10b 참조)의 반대면에 형성되는 제 1 채널측 홈(343b)을 포함할 수 있다.
한편, 제 1 반응 기체는 공기이고, 제 2 반응 기체는 수소일 때, 공기가 유동하는 복수 개의 제 1 직선형 채널(231b)의 폭은, 수소가 유동하는 복수 개의 제 2 직선형 채널(331b)의 폭보다 크게 형성될 수 있다. 이와 같은 구조에 의하면, 공기의 유량을 증가시킬 수 있으므로, 산소(O2) 및 수소(H2)의 반응 효율을 향상시킴으로써, 결과적으로 연료 전지 스택의 효율을 향상시킬 수 있다.
한편, 제 1 반응 기체는 공기이고, 제 2 반응 기체는 수소일 때, 제 1 유입부(21, 도 10a 및 도 10b 참조)로부터 제 1 분지부(24, 도 10a 및 도 10b 참조)의 복수 개의 돌기(241a, 242a, 243a) 중 가장 가까운 제 1 포트측 돌기(241a)까지의 거리는, 제 2 유입부(31)로부터 제 2 분지부(34)의 복수 개의 돌기(341a, 342a, 343a) 중 가장 가까운 제 2 포트측 돌기(341a)까지의 거리보다 가까울 수 있다. 이와 같은 구조에 의하면, 수소보다 상대적으로 많은 유량의 공기를 공급할 때, 많은 유량이 유입되는 제 1 분지부(24)의 입구측에서 공기가 충분히 분배되지 못하여, 복수 개의 제 1 직선형 채널(231b) 중 중앙 쪽으로 유입되는 문제를 효율적으로 줄여줄 수 있다.
도 12는 실시 예에 따른 분리판의 제조 방법을 나타내는 순서도이고, 도 13은 실시 예에 따른 프레싱 단계를 나타내는 순서도이다.
도 12를 참조하면, 실시 예에 따른 분리판(S)의 제조 방법은, 박판을 준비하는 단계(S110) 및 프레싱하는 단계(S120)를 포함할 수 있다.
박판을 준비하는 단계(S110)는, 예를 들어, 탄소 소재에 에폭시 계열의 수지를 함침시켜 형성된 전도성을 갖는 복합 탄소 소재를 이용하여 수행될 수 있다. 예를 들면, 복합 탄소 소재는 에폭시 계열의 수지를 함침시킨 카본 그라파이트 복합 재료(Carbon graphite composite)일 수 있다. 일반적으로 탄소 소재를 이용할 경우 에폭시 계열의 수지를 함침시켜 가공성을 어느 정도 향상시키더라도, 프레싱 공정을 통하여 분리판을 형성할 수 없는 것으로 알려져 있다. 따라서, 프레싱 공정을 통하여 분리판을 형성하는 것은 금속 소재에 한정되어 있었다. 그러나 도 8 내지 도 11b에 도시된 것처럼 간단한 형상을 갖는 분리판의 경우, 상술한 복합 탄소 소재를 이용하여 프레싱 공정만으로 제작이 가능하다. 따라서, 실시 예에 따른 분리판은 쉽게 제조가 가능하면서도, 금속 소재의 분리판과 달리, 고온의 운전 환경에서 쉽게 부식되지 않는 장점을 갖는다.
프레싱하는 단계(S120)는, 박판의 중앙부에, 반응면을 형성하는 단계(S121) 및 돌기를 형성하는 단계(S122)를 포함할 수 있다.
반응면을 형성하는 단계(S121)는, 복수 개의 평행한 제 1 직선형 채널(231b)을 포함하는 제 1 반응면(23)을 형성하는 단계와, 제 1 반응면(23)의 반대편 면에, 복수 개의 평행한 제 2 직선형 채널(331b)을 포함하는 제 2 반응면(33)을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
돌기를 형성하는 단계(S122)는, 복수 개의 제 1 직선형 채널(231b)의 입구부 또는 출구부에 제 1 직선형 채널(231b)에 직교하는 방향으로 긴 형상을 갖는 복수 개의 제 1 돌기를 형성하는 단계와, 복수 개의 제 2 직선형 채널(331b)의 입구부 또는 출구부에 제 2 직선형 채널(331b)에 직교하는 방향으로 긴 형상을 갖는 복수 개의 제 2 돌기를 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
한편, 도 13에 도시한 것은 일 실시 예에 불과하며, 단계 S121 및 단계 S122의 순서는 제한되지 않는다. 예를 들면, 단계 S121 및 단계 S122는 동시에 수행될 수도 있다.
예를 들어, 복수 개의 제 1 직선형 채널(231b) 및 복수 개의 제 2 돌기(341a, 342a, 343a 등)는, 준비된 박판을 일 방향으로 가압함으로써 동시에 형성될 수 있다.
예를 들어, 복수 개의 제 2 직선형 채널(331b) 및 복수 개의 제 1 돌기(241a, 242a, 243a 등)는, 복수 개의 제 1 직선형 채널(231b) 및 복수 개의 제 2 돌기(341a, 342a, 343a 등)와 서로 중첩되지 않는 위치에서, 준비된 박판을 상기 일 방향의 반대 방향으로 가압함으로써 동시에 형성될 수 있다.
나아가, 준비된 박판을 양 방향으로 동시에 가압함으로써, 제 1 직선형 채널(231b), 제 2 직선형 채널(331b), 제 1 돌기(241a, 242a, 243a 등) 및 제 2 돌기(341a, 342a, 343a 등)를 모두 동시에 형성하는 것도 가능함을 밝혀 둔다.
이상과 같이 실시 예들이 비록 한정된 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기를 기초로 다양한 기술적 수정 및 변형을 적용할 수 있다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.

Claims (20)

  1. 제 1 반응 기체를 유입받는 제 1 유입부와, 제 1 반응 기체를 토출하는 제 1 토출부와, 제 1 유입부 및 제 1 토출부 사이에 위치하는 제 1 반응면과, 제 2 반응 기체를 유입받는 제 2 유입부와, 제 2 반응 기체를 토출하는 제 2 토출부와, 제 2 유입부 및 제 2 토출부 사이에 위치하는 제 2 반응면을 포함하는 고온 고분자 전해질 막 연료 전지용 분리판에 있어서,
    상기 제 1 반응면은 상기 제 1 반응 기체가 유동하는 복수 개의 제 1 직선형 채널을 포함하고,
    상기 제 1 유입부 및 제 1 반응면 사이에는, 각각 상기 제 1 직선형 채널에 직교한 방향으로 긴 형상을 갖는 복수 개의 돌기를 통하여, 상기 제 1 반응 기체를 상기 제 1 유입부로부터 상기 복수 개의 제 1 직선형 채널로 균일하게 분지시키는 제 1 분지부가 배치되고,
    상기 제 2 반응면은 상기 복수 개의 제 1 직선형 채널과 평행하고, 상기 제 2 반응 기체가 유동하는 복수 개의 제 2 직선형 채널을 포함하고,
    상기 제 2 유입부 및 제 2 반응면 사이에는, 각각 상기 제 2 직선형 채널에 직교한 방향으로 긴 형상을 갖는 복수 개의 돌기를 통하여, 상기 제 2 반응 기체를 상기 제 2 유입부로부터 상기 복수 개의 제 2 직선형 채널로 균일하게 분지시키는 제 2 분지부가 배치되고,
    상기 복수 개의 제 1 직선형 채널 및 상기 복수 개의 제 2 직선형 채널은 상기 분리판의 두께 방향으로 서로 중첩되지 않고,
    상기 제 1 분지부의 복수 개의 돌기 및 상기 제 2 분지부의 복수 개의 돌기는 상기 분리판의 두께 방향으로 서로 중첩되지 않는 것을 특징으로 하는 고온 고분자 전해질 막 연료 전지용 분리판.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 분지부는,
    상기 제 1 직선형 채널의 길이 방향을 기준으로 상기 제 1 유입부에 인접하게 형성되고, 상기 제 1 직선형 채널의 길이 방향에 수직한 방향으로 이격 배치되어 복수 개의 제 1 포트측 갭을 형성하는 복수 개의 제 1 포트측 돌기; 및
    상기 제 1 직선형 채널의 길이 방향을 기준으로 상기 제 1 포트측 돌기보다 상기 제 1 반응면에 인접하게 형성되고, 상기 제 1 직선형 채널의 길이 방향에 수직한 방향으로 이격 배치되어 복수 개의 제 1 채널측 갭을 형성하는 복수 개의 제 1 채널측 돌기를 포함하고,
    상기 복수 개의 제 1 채널측 돌기의 각각의 길이는 그에 가장 인접한 제 1 포트측 돌기의 길이보다 짧은 것을 특징으로 하는 고온 고분자 전해질 막 연료 전지용 분리판.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 복수 개의 제 1 채널측 갭의 폭은 일정한 것을 특징으로 하는 고온 고분자 전해질 막 연료 전지용 분리판.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 복수 개의 제 1 포트측 돌기의 길이는, 상기 제 1 유입부의 중심으로부터 상기 제 1 직선형 채널의 길이 방향에 수직한 방향으로 멀어질수록 감소하는 것을 특징으로 하는 고온 고분자 전해질 막 연료 전지용 분리판.
  5. 제 2 항에 있어서,
    상기 복수 개의 제 1 포트측 갭의 폭은, 상기 제 1 유입부의 중심으로부터 상기 제 1 직선형 채널의 길이 방향에 수직한 방향으로 멀어질수록 감소하는 것을 특징으로 하는 고온 고분자 전해질 막 연료 전지용 분리판.
  6. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 분지부는,
    상기 제 1 직선형 채널의 길이 방향을 기준으로 상기 복수 개의 제 1 포트측 돌기 및 상기 복수 개의 제 1 채널측 돌기 사이에 형성되고, 상기 제 1 직선형 채널의 길이 방향에 수직한 방향으로 이격 배치되어 복수 개의 제 1 중간측 갭을 형성하는 복수 개의 제 1 중간측 돌기를 더 포함하고,
    상기 복수 개의 제 1 중간측 돌기의 각각의 길이는 그에 인접한 제 1 포트측 돌기의 길이보다 짧은 것을 특징으로 하는 고온 고분자 전해질 막 연료 전지용 분리판.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 복수 개의 제 1 포트측 갭, 복수 개의 제 1 중간측 갭 및 복수 개의 제 1 채널측 갭의 개수는 상기 제 1 유입부로부터 상기 제 1 반응면을 향하여 갈수록 순차적으로 증가하는 것을 특징으로 하는 고온 고분자 전해질 막 연료 전지용 분리판.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 복수 개의 제 1 중간측 갭의 각각의 폭은, 그에 가장 인접한 제 1 포트측 갭의 폭보다 작고, 그에 가장 인접한 제 1 채널측 갭의 폭보다 큰 것을 특징으로 하는 고온 고분자 전해질 막 연료 전지용 분리판.
  9. 제 6 항에 있어서,
    상기 복수 개의 제 1 중간측 돌기는,
    상기 제 1 직선형 채널의 길이 방향으로 바라볼 때 가장 인접한 제 1 포트측 갭을 완전히 오버랩하는 제 1 메인 중간측 돌기; 및
    상기 제 1 직선형 채널의 길이 방향으로 바라볼 때 인접한 제 1 포트측 돌기에 완전히 오버랩되는 제 1 서브 중간측 돌기를 포함하고,
    상기 제 1 메인 중간측 돌기의 길이보다 상기 제 1 서브 중간측 돌기의 길이가 짧은 것을 특징으로 하는 고온 고분자 전해질 막 연료 전지용 분리판.
  10. 제 6 항에 있어서,
    상기 복수 개의 제 1 채널측 돌기는,
    상기 제 1 직선형 채널의 길이 방향으로 바라볼 때 가장 인접한 제 1 중간측 갭을 완전히 오버랩하는 제 1 메인 채널측 돌기; 및
    상기 제 1 직선형 채널의 길이 방향으로 바라볼 때 인접한 제 1 중간측 돌기에 완전히 오버랩되는 제 1 서브 채널측 돌기를 포함하는 고온 고분자 전해질 막 연료 전지용 분리판.
  11. ◈청구항 11은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    제 10 항에 있어서,
    상기 제 1 직선형 채널의 길이 방향으로 바라볼 때, 상기 복수 개의 제 1 중간측 돌기 중 어느 하나의 제 1 중간측 돌기에, 적어도 2 이상의 제 1 서브 채널측 돌기가 오버랩되는 것을 특징으로 하는 고온 고분자 전해질 막 연료 전지용 분리판.
  12. ◈청구항 12은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 유입부는,
    상기 제 1 반응 기체가 다수의 갈래로 나뉘어 상기 제 1 분지부로 유동되게 하는 복수 개의 제 1 유입측 돌기를 포함하는 고온 고분자 전해질 막 연료 전지용 분리판.
  13. 삭제
  14. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 반응 기체는 공기이고, 상기 제 2 반응 기체는 수소이고,
    상기 공기가 유동하는 상기 복수 개의 제 1 직선형 채널의 폭은, 상기 수소가 유동하는 상기 복수 개의 제 2 직선형 채널의 폭보다 큰 것을 특징으로 하는 고온 고분자 전해질 막 연료 전지용 분리판.
  15. ◈청구항 15은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 반응 기체는 공기이고, 상기 제 2 반응 기체는 수소이고,
    상기 제 1 유입부로부터 상기 제 1 분지부의 복수 개의 돌기 중 가장 가까운 돌기까지의 거리는, 상기 제 2 유입부로부터 상기 제 2 분지부의 복수 개의 돌기 중 가장 가까운 돌기까지의 거리보다 가까운 것을 특징으로 하는 고온 고분자 전해질 막 연료 전지용 분리판.
  16. 복수 개의 분리판과, 복수 개의 분리판 사이에 각각 배치되는 복수 개의 막 전극 접합체를 포함하는 복수 개의 셀 유닛; 및
    상기 복수 개의 셀 유닛의 상면에 각각 배치되는 복수 개의 제 1 독립형 냉각판과, 상기 복수 개의 셀 유닛의 하면에 각각 배치되는 복수 개의 제 2 독립형 냉각판을 포함하는 냉각 어셈블리를 포함하고,
    상기 복수 개의 분리판은 각각,
    복수 개의 제 1 직선형 채널을 구비하는 제 1 반응면;
    상기 제 1 반응면에 반대편 면에 위치하고, 복수 개의 제 2 직선형 채널을 구비하는 제 2 반응면;
    상기 복수 개의 제 1 직선형 채널로 제 1 반응 기체가 균일하게 유동하도록 상기 복수 개의 제 1 직선형 채널의 입구부 또는 출구부에 형성되고, 상기 제 1 직선형 채널에 직교한 방향으로 긴 형상을 갖는 복수 개의 제 1 돌기; 및
    상기 복수 개의 제 2 직선형 채널로 제 2 반응 기체가 균일하게 유동하도록 상기 복수 개의 제 2 직선형 채널의 입구부 또는 출구부에 형성되고, 상기 제 2 직선형 채널에 직교한 방향으로 긴 형상을 갖는 복수 개의 제 2 돌기를 포함하고,
    상기 복수 개의 제 1 직선형 채널 및 상기 복수 개의 제 2 직선형 채널은 상기 분리판의 두께 방향으로 서로 중첩되지 않고,
    상기 복수 개의 제 1 돌기 및 상기 복수 개의 제 2 돌기는 상기 분리판의 두께 방향으로 서로 중첩되지 않는 것을 특징으로 하는 고온 고분자 전해질 막 연료 전지 스택.
  17. 박판을 준비하는 단계;
    박판의 중앙부에, 복수 개의 평행한 제 1 직선형 채널을 포함하는 제 1 반응면을 형성하는 단계;
    상기 복수 개의 제 1 직선형 채널로 제 1 반응 기체가 균일하게 유동하도록, 상기 복수 개의 제 1 직선형 채널의 입구부 또는 출구부에 상기 제 1 직선형 채널에 직교하는 방향으로 긴 형상을 갖는 복수 개의 제 1 돌기를 형성하는 단계;
    상기 제 1 반응면의 반대편 면에, 복수 개의 평행한 제 2 직선형 채널을 포함하는 제 2 반응면을 형성하는 단계; 및
    상기 복수 개의 제 2 직선형 채널로 제 2 반응 기체가 균일하게 유동하도록, 상기 복수 개의 제 2 직선형 채널의 입구부 또는 출구부에 상기 제 2 직선형 채널에 직교하는 방향으로 긴 형상을 갖는 복수 개의 제 2 돌기를 형성하는 단계를 포함하고,
    상기 복수 개의 제 1 직선형 채널 및 상기 복수 개의 제 2 직선형 채널은 상기 박판의 두께 방향으로 서로 중첩되지 않고,
    상기 복수 개의 제 1 돌기 및 상기 복수 개의 제 2 돌기는 상기 박판의 두께 방향으로 서로 중첩되지 않는 것을 특징으로 하는 고온 고분자 전해질 막 연료 전지용 분리판을 제조하는 방법.
  18. 삭제
  19. 제 17 항에 있어서,
    상기 복수 개의 제 1 직선형 채널 및 상기 복수 개의 제 2 돌기는, 박판을 일 방향으로 가압함으로써 동시에 형성되고,
    상기 복수 개의 제 2 직선형 채널 및 상기 복수 개의 제 1 돌기는, 상기 복수 개의 제 1 직선형 채널 및 상기 복수 개의 제 2 돌기와 서로 중첩되지 않는 위치에서, 상기 박판을 상기 일 방향의 반대 방향으로 가압함으로써 동시에 형성되는 것을 특징으로 하는 고온 고분자 전해질 막 연료 전지용 분리판을 제조하는 방법.
  20. 제 17 항에 있어서,
    상기 박판을 준비하는 단계는,
    탄소 소재에 에폭시 계열의 수지를 함침시켜 형성된 전도성을 갖는 복합 탄소 소재를 이용하는 것을 특징으로 하는 고온 고분자 전해질 막 연료 전지용 분리판을 제조하는 방법.
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