KR102140483B1 - 고체산화물 연료전지용 분배 플레이트 및 이를 포함하는 고체산화물 연료전지 - Google Patents

고체산화물 연료전지용 분배 플레이트 및 이를 포함하는 고체산화물 연료전지 Download PDF

Info

Publication number
KR102140483B1
KR102140483B1 KR1020180161074A KR20180161074A KR102140483B1 KR 102140483 B1 KR102140483 B1 KR 102140483B1 KR 1020180161074 A KR1020180161074 A KR 1020180161074A KR 20180161074 A KR20180161074 A KR 20180161074A KR 102140483 B1 KR102140483 B1 KR 102140483B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
fuel cell
main body
distribution plate
fuel
cell stack
Prior art date
Application number
KR1020180161074A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20200072940A (ko
Inventor
안진수
박치록
이성연
Original Assignee
재단법인 포항산업과학연구원
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 재단법인 포항산업과학연구원 filed Critical 재단법인 포항산업과학연구원
Priority to KR1020180161074A priority Critical patent/KR102140483B1/ko
Publication of KR20200072940A publication Critical patent/KR20200072940A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102140483B1 publication Critical patent/KR102140483B1/ko

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04082Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration
    • H01M8/04201Reactant storage and supply, e.g. means for feeding, pipes
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04082Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration
    • H01M8/04089Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of gaseous reactants
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/24Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells
    • H01M8/2465Details of groupings of fuel cells
    • H01M8/2484Details of groupings of fuel cells characterised by external manifolds
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/10Fuel cells with solid electrolytes
    • H01M8/12Fuel cells with solid electrolytes operating at high temperature, e.g. with stabilised ZrO2 electrolyte
    • H01M2008/1293Fuel cells with solid oxide electrolytes
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/24Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells
    • H01M8/241Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells with solid or matrix-supported electrolytes
    • H01M8/2425High-temperature cells with solid electrolytes
    • H01M8/2428Grouping by arranging unit cells on a surface of any form, e.g. planar or tubular
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/24Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells
    • H01M8/241Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells with solid or matrix-supported electrolytes
    • H01M8/2425High-temperature cells with solid electrolytes
    • H01M8/2432Grouping of unit cells of planar configuration
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/24Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells
    • H01M8/2465Details of groupings of fuel cells
    • H01M8/247Arrangements for tightening a stack, for accommodation of a stack in a tank or for assembling different tanks
    • H01M8/248Means for compression of the fuel cell stacks
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30Hydrogen technology
    • Y02E60/50Fuel cells

Landscapes

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

Abstract

본 발명의 예시적 실시예에 따른 고체산화물 연료전지용 분배 플레이트는, 연료전지 스택으로 공기와 연료를 공급하고 배출시키는 분배 플레이트에 있어서, 상면과 하면 및 상기 상면과 하면을 연결하는 측면을 가지며, 내부에는 복수의 수용공간이 서로 분리되어 제공되는 본체; 및 상기 측면을 통해 상기 수용공간에 각각 연결되는 복수의 도관;을 포함할 수 있다. 복수의 상기 수용공간은 상기 본체 내부에 제공되는 'X'자 형상의 격벽 부재에 의해 분리되어 각각의 상기 수용공간은 상기 측면에서 상기 본체의 중앙으로 갈수록 단면 크기가 작아지는 삼각형상의 구조를 가지며, 상기 연료전지 스택과 접하는 상기 본체의 상면에는 복수의 상기 수용공간과 연결되는 연통홀이 상기 측면에 인접하여 제공될 수 있다.

Description

고체산화물 연료전지용 분배 플레이트 및 이를 포함하는 고체산화물 연료전지{DISTRIBUTION PLATE FOR SOFC AND SOFC HAVING THE SAME}
본 발명은 고체산화물 연료전지용 분배 플레이트 및 이를 포함하는 고체산화물 연료전지에 관한 것이다.
고체산화물 연료전지(SOFC)는 전해질이 고체인 연료전지로 대부분의 구성 물질이 고상재료로 구성되어 있고, 작동온도가 600도 내지 1000도에 이르는 고온 영역에서 운전이 이루어진다. SOFC는 연료전지 하나만으로 구성된 단전지 형태로 이용할 수 있지만 더 높은 전력을 위해 스택(stack)형태로 이용한다.
SOFC 스택은 RC(Repeating component)와 NRC(Non-repeating component)로 나뉘어진다. 일반적으로 스택은 동일한 구성요소의 반복 적층으로 제작되기 때문에 반복되어지는 부분을 RC라 부르고, 상부/하부 덮개가 되는 엔드 플레이트와 하부에서 가스 유동을 담당하는 하부 구조물은 반복적으로 적층되지 않기 때문에 NRC라 부른다.
NRC는 상하부 엔드 플레이트와 외부에서 공급되는 가스를 RC쪽으로 균일하게 공급해주는 역할을 하는 하부 구조물을 포함한다. 하부 구조물과 하부 엔드 플레이트는 제조 방식에 따라 일체형으로 제작될 수 있다.
NRC의 역할은 크게 두 가지인데, 복수의 RC가 적층되어 있는 중간 부분에 균일한 면압을 공급하여 스택을 체결하는 기능과, RC의 분리판에 있는 복수의 매니폴드 홀들로 균일하게 연료와 공기를 공급하고 배출시키는 기능이다.
일반적으로 스택 하부의 엔드 플레이트와 하부 구조물은 균일한 연료유동과 면압 균일도를 확보하기 위해서 복잡한 내부 설계를 가진다. 이유는 부피가 클수록 2D 방향으로 균일해지는 면압을 가지기 때문이며, 부피가 크고 내부에 복수의 확산층 등이 있어야 가스 유동 균일도가 커지기 때문이다. 이러한 경우 높은 스택의 전기화학적 성능을 달성할 수 있다.
그러나, 스택의 전체 부피가 너무 커져서 전체 시스템의 크기가 커지고, 따라서 전체 제품의 볼륨당 출력밀도가 떨어지는 문제가 있다. 또한, 복잡한 설계로 인해 간단한 제작이 어려워지고 소재를 많이 사용하기 때문에 스택 전체의 단가가 높아지는 문제가 있다.
스택 상하부의 NRC는 1kW급 스택의 경우 제작사에 따라 다르지만 최대 50% 정도를 차지하는 경우가 많은데, 그 이유는 하부 구조물이 커서 소재가 많이 들어가며, 구조가 복잡해지다 보니 단순한 주조 등의 가공법을 활용하지 못하고 정밀 가공과 많은 용접, 면 폴리싱 등의 다양한 후처리 공정이 뒤따르기 때문이다.
본 발명은 스택 하부의 엔드 플레이트와 하부 구조물을 일체화하고, 최대한 간단하고 작은 부피의 구조를 가져 주조와 같이 간단한 저가 공정으로 제작이 가능하도록 하며, 동시에 높은 유동 균일도를 확보할 수 있는 고체산화물 연료전지용 분배 플레이트 및 이를 포함하는 고체산화물 연료전지를 제공하는 것을 목적으로 한다.
다만, 본 발명의 목적은 이에만 제한되는 것은 아니며, 명시적으로 언급하지 않더라도 아래에서 설명하는 과제의 해결수단이나 실시 형태로부터 파악될 수 있는 목적이나 효과도 이에 포함된다고 할 것이다.
본 발명의 예시적 실시예에 따른 고체산화물 연료전지용 분배 플레이트는, 연료전지 스택으로 공기와 연료를 공급하고 배출시키는 분배 플레이트에 있어서, 상면과 하면 및 상기 상면과 하면을 연결하는 측면을 가지며, 내부에는 복수의 수용공간이 서로 분리되어 제공되는 본체; 및 상기 측면을 통해 상기 수용공간에 각각 연결되는 복수의 도관;을 포함하고, 복수의 상기 수용공간은 상기 본체 내부에 제공되는 'X'자 형상의 격벽 부재에 의해 분리되어 각각의 상기 수용공간은 상기 측면에서 상기 본체의 중앙으로 갈수록 단면 크기가 작아지는 삼각형상의 구조를 가지며, 상기 연료전지 스택과 접하는 상기 본체의 상면에는 복수의 상기 수용공간과 연결되는 연통홀이 상기 측면에 인접하여 제공될 수 있다.
복수의 상기 수용공간에 채워지는 볼 부재를 더 포함할 수 있다.
상기 볼 부재는 세라믹 볼 또는 산화방지 코팅된 금속 볼을 포함할 수 있다.
상기 본체는 상기 측면에 개구가 형성되어 각각의 상기 수용공간이 상기 개구를 통해 외부로 노출되는 구조를 가지며, 상기 개구를 덮는 측면덮개를 더 포함할 수 있다.
상기 본체는 상기 하면이 개방되어 복수의 상기 수용공간이 상기 하면을 통해 외부로 노출되는 구조를 가지며, 상기 수용공간을 덮는 하면덮개를 더 포함할 수 있다.
상기 도관은 공기 유입 도관, 공기 배출 도관, 연료 유입 도관 및 연료 배출 도관을 포함하고, 상기 공기 유입 도관과 상기 공기 배출 도관은 서로 마주하는 구조로 일 방향을 따라서 배치되고, 상기 연료 유입 도관과 상기 연료 배출 도관은 서로 마주하는 구조로 상기 일 방향과 직교하는 타 방향을 따라서 배치될 수 있다.
본 발명의 예시적 실시예에 따른 고체산화물 연료전지는, 복수의 셀로 이루어진 연료전지 스택; 및 상기 연료전지 스택으로 공기와 연료를 공급하고 배출시키는 분배 플레이트;를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 형태에 따르면, 스택 하부의 엔드 플레이트와 하부 구조물을 일체화하고, 최대한 간단하고 작은 부피의 구조를 가져 주조와 같이 간단한 저가 공정으로 제작이 가능하도록 하며, 동시에 높은 유동 균일도를 확보할 수 있는 고체산화물 연료전지용 분배 플레이트 및 이를 포함하는 고체산화물 연료전지가 제공될 수 있다.
본 발명의 다양하면서도 유익한 장점과 효과는 상술한 내용에 한정되지 않으며, 본 발명의 구체적인 실시 형태를 설명하는 과정에서 보다 쉽게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 예시적 실시예에 따른 고체산화물 연료전지의 개략도.
도 2는 고체산화물 연료전지에서 셀 유닛의 개략도.
도 3은 본 발명의 예시적 실시예에 따른 고체산화물 연료전지용 분배 플레이트의 개략도.
도 4는 도 3의 분배 플레이트에서 본체의 개략도.
도 5는 도 4의 본체를 개략적으로 나타내는 단면도.
도 6 및 도 7은 본 발명의 예시적 실시예에 따른 고체산화물 연료전지용 분배 플레이트의 개략도.
도 8은 도 6의 분배 플레이트에서 본체를 개략적으로 나타내는 단면도.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 다만, 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 도면 전체에 걸쳐 동일한 부호를 사용한다.
덧붙여, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 '연결'되어 있다고 할 때, 이는 '직접적으로 연결'되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 '간접적으로 연결'되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 구성요소를 '포함'한다는 것은, 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다.
도 1 및 도 2를 참조하여 본 발명의 예시적 실시예에 따른 고체산화물 연료전지를 설명한다. 도 1은 본 발명의 예시적 실시예에 따른 고체산화물 연료전지의 개략도이고, 도 2는 고체산화물 연료전지에서 셀 유닛의 개략도이다.
도면을 참조하면, 본 발명의 예시적 실시예에 따른 고체산화물 연료전지(1)는 복수의 셀 유닛(2)으로 이루어진 연료전지 스택(3) 및 연료전지 스택(3)으로 공기와 연료를 공급하고 배출시키는 분배 플레이트(4)를 포함할 수 있다.
연료전지 스택(3)은 복수의 셀 유닛(2)이 반복적으로 적층되어 이루어질 수 있다. 셀 유닛(2)은 셀(2a), 양극/음극 집전체(2b), 밀봉재(2c), 분리판(2d) 등의 구성요소가 조립되어 제작될 수 있다.
분리판(2d)과 밀봉재(2c)에는 매니폴드 홀(2e)들이 구비될 수 있다. 이러한 매니폴드 홀(2e)들은 하부의 분배 플레이트(4)에서 제공되는 가스(공기와 연료)를 받아 셀(2a)쪽으로 송부하고, 반응이 끝난 가스를 다시 분배 플레이트(4)로 보낼 수 있다.
분배 플레이트(4)는 연료전지 스택(3)의 상부와 하부에 각각 배치되어 연료전지 스택(3)으로 공기와 연료를 공급하고 배출시킬 수 있다. 실시예에 따라서 분배 플레이트(4)는 엔드 플레이트(미도시)와 일체형으로 제작될 수도 있다.
도 3 내지 도 5를 참조하여 본 발명의 예시적 실시예에 따른 고체산화물 연료전지용 분배 플레이트를 설명한다. 도 3은 본 발명의 예시적 실시예에 따른 고체산화물 연료전지용 분배 플레이트의 개략도이고, 도 4는 도 3의 분배 플레이트에서 본체의 개략도이며, 도 5는 도 4의 본체를 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도면을 참조하면, 본 발명의 예시적 실시예에 따른 고체산화물 연료전지용 분배 플레이트(4)는 본체(10)를 포함할 수 있다.
본체(10)는 대략 직육면체 형상의 구조물로 이루어지며, 평평한 상면(11)과 하면(12) 및 상면(11)과 하면(12)을 연결하는 측면(13)을 가질 수 있다. 상면(11)과 하면(12)은 사각형의 평판 형상을 가지며 서로 나란하게 배치될 수 있고, 측면(13)은 상면(11)과 하면(12)의 형상에 대응하여 4개로 제공될 수 있다. 따라서, 상면(11)과 하면(12)이 팔각형의 평판 형상을 가지는 경우 측면(13)은 8개로 제공될 수 있다.
본체(10)의 내부에는 복수의 수용공간(15)이 서로 분리되어 제공될 수 있다. 복수의 수용공간(15)은 본체(10) 내부에 제공되는 'X'자 형상의 격벽 부재(14)에 의해 공간적으로 분리될 수 있다. 격벽 부재(14)는 본체(10)와 일체로 형성될 수 있으나, 실시예에 따라서는 별개의 요소로 제공되어 본체(10) 내에 조립되는 것도 가능하다. 본 실시예에서는 4개의 수용공간(15)이 제공되는 것으로 예시하고 있으나 이에 한정하는 것은 아니다.
격벽 부재(14)에 의해 서로 분리된 각각의 수용공간(15)은 본체(10)의 측면(13)에서 본체(10)의 내측 중앙으로 갈수록 단면 크기가 작아지는 삼각형상의 구조를 가질 수 있다.
연료전지 스택(3)과 접하는 본체(10)의 상면(11)에는 복수의 수용공간(15)과 각각 연결되는 연통홀(16)이 측면(13)에 인접하여 제공될 수 있다. 연통홀(16)은 슬릿 형상으로 형성되어 4개의 측면(13)을 따라서 길게 연장되는 구조로 제공될 수 있다. 실시예에 따라서 연통홀(16)은 복수의 홀 형상으로 형성되어 길게 배열될 수도 있다.
연통홀(16)은 연료전지 스택(3)의 매니폴드 홀(2e)들과 연결될 수 있다.
일 실시예에서, 본체(10)는 각 측면(13)에 개구(17)가 형성되어 각각의 수용공간(15)이 개구(17)를 통해 본체(10)의 측면(13)에서 외부로 노출되는 구조를 가질 수 있다. 그리고, 개구(17)를 덮는 측면덮개(18)를 더 포함하여 개구(17)를 측면덮개(18)로 밀폐시킬 수 있다. 예를 들어, 용접을 통해서 개구(17)를 측면덮개(18)로 덮어 밀폐시킬 수 있다. 실시예에 따라서 개구(17) 둘레의 측면덮개(18)와 접촉하는 부위에는 오링(o-ring)과 같은 패킹체(미도시)가 개재될 수도 있다.
본체(10)의 측면(13)에 제공되는 개구(17)는 추후 설명하는 볼 부재(30)를 각 수용공간(15)에 채우기 위한 입구로 사용될 수 있다. 그리고, 측면덮개(18)는 볼 부재(30)의 유출을 방지할 수 있다.
도면을 참조하면, 본 발명의 예시적 실시예에 따른 고체산화물 연료전지용 분배 플레이트(4)는 본체(10)에 연결되는 복수의 도관(20)을 포함할 수 있다.
복수의 도관(20)은 연료전지 스택(3)의 하부에 배치되는 분배 플레이트(4)에 제공될 수 있다.
복수의 도관(20)은 본체(10)의 측면(13)을 통해 각각의 수용공간(15)에 연결될 수 있다. 도관(20)은 공기 유입 도관(21), 공기 배출 도관(22), 연료 유입 도관(23) 및 연료 배출 도관(24)을 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 공기 유입 도관(21)과 공기 배출 도관(22)은 서로 마주하는 구조로 일 방향을 따라서 연장되게 배치되고, 연료 유입 도관(23)과 연료 배출 도관(24)은 서로 마주하는 구조로 타 방향을 따라서 연장되게 배치될 수 있다. 여기서, 일 방향과 타 방향은 서로 직교하는 방향일 수 있다. 즉, 공기 유입 도관(21) 및 공기 배출 도관(22)은 연료 유입 도관(23) 및 연료 배출 도관(24)과 상호 직교하는 구조로 배치될 수 있다.
공기 유입 도관(21)을 통해 외부로부터 유입된 공기는 연료전지 스택(3)에서 연료와 반응한 후 공기 배출 도관(22)을 통해 외부로 배출될 수 있다. 연료 유입 도관(23)을 통해 외부로터 유입된 연료(수소)는 연료전지 스택(3)에서 공기와 반응한 후 연료 배출 도관(24)을 통해 외부로 배출될 수 있다.
공기 유입 도관(21) 및 연료 유입 도관(23)을 통해 유입된 공기와 연료는 각각 수용공간(15) 내에서 확산된 이후에 연통홀(16)을 통해서 연료전지 스택(3)으로 균일하게 공급될 수 있다. 연료전지 스택(3)은 매니폴드 홀(2e)들을 통해 연통홀(16)과 연결될 수 있다.
도면을 참조하면, 본 발명의 예시적 실시예에 따른 고체산화물 연료전지용 분배 플레이트(4)는 볼 부재(30)를 포함할 수 있다. 볼 부재(30)는 복수의 수용공간(15)에 채워질 수 있다.
수용공간(15)을 채우는 볼 부재(30)는 수용공간(15)으로 유입된 공기와 연료가 보다 균일하게 확산되도록 하는 확산층 역할을 하며, 따라서 공기와 연료의 유동이 극단적으로 균일해질 수 있다. 즉, 볼 부재(30)가 수용공간(15)을 채움으로써 수용공간(15)으로 유입된 공기와 연료의 유동 균일도를 확보할 수 있다.
연료전지 스택(3)이 고발전 효율을 달성하고자 할 때에는 높은 연료이용률을 보여야 한다. 이러한 고연료이용률은 연료전지 스택(3)의 하부에 배치되는 분배 플레이트(4)에서 균일하게 연료와 공기를 분배해주어 연료전지 스택(3)의 매니폴드 홀(2e)들간에 균일한 유동을 가지는 것이 매우 중요하다. 왜냐하면 매니폴드 홀(2e)들간에 균일한 유동을 가지고 있어야지 셀(2a)의 모든 면적에서 고르게 반응이 일어나 연료의 결핍이 일어나는 특정 부위가 없어지기 때문이다.
일 실시예에서, 볼 부재(30)는 세라믹 볼 또는 산화방지 코팅된 금속 볼을 포함할 수 있다. 볼 부재(30)의 사이즈는 도관(20)의 사이즈(예컨대, 1/4 inch)보다 크고, 2 inch보다는 작을 수 있다. 또한, 볼 부재(30)의 형상은 원형상 외에 다각형과 같은 다양한 형상으로 형성될 수 있다.
도 6 내지 도 8을 참조하여 본 발명의 예시적 실시예에 따른 고체산화물 연료전지용 분배 플레이트를 설명한다. 도 6 및 도 7은 본 발명의 예시적 실시예에 따른 고체산화물 연료전지용 분배 플레이트의 개략도이고, 도 8은 도 6의 분배 플레이트에서 본체를 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 6 내지 도 8에서 개시하는 실시예에 따른 분배 플레이트(5)는 도 3 내지 도 5에서 개시하는 실시예에 따른 분배 플레이트(4)와 구성 및 구조가 실질적으로 동일하다. 다만, 본체(40)의 구조가 도 3 내지 도 5의 실시예에 따른 본체(10)와 차이가 있으므로 이하에서는 본체(40)를 위주로 설명한다.
도면을 참조하면, 본체(40)는 하면(12)이 개방되어 복수의 수용공간(15)이 하면(12)을 통해 외부로 노출되는 구조를 가질 수 있다. 그리고, 수용공간(15)을 덮는 하면덮개(19)를 더 포함하여 수용공간(15)을 하면덮개(19)로 밀폐시킬 수 있다. 예를 들어, 용접을 통해서 본체(40) 하면(12)으로 노출되는 수용공간(15)을 하면덮개(19)로 덮어 밀폐시킬 수 있다.
실시예에 따라서 본체(40) 하면(12)의 수용공간(15) 둘레에서 하면덮개(19)와 접촉하는 부위에는 오링(o-ring)과 같은 패킹체가 개재될 수도 있다.
본체(40)의 하면(12)이 개방되어 수용공간(15)이 노출됨에 따라서 볼 부재(30)를 각 수용공간(15)에 채울 수 있다. 그리고, 하면덮개(19)를 본체(40) 하면(12)에 부착하여 수용공간(15)을 덮음으로써 볼 부재(30)의 유출을 방지할 수 있다.
본 실시예에서는 하면덮개(19)가 각 수용공간(15)에 대응하여 4개로 제공되는 것으로 예시하고 있으나 이에 한정하는 것은 아니다. 예를 들어 하면덮개(19)는 본체(40) 하면(12) 형상에 대응하여 단일로 제공되는 것도 가능하다. 따라서, 복수의 수용공간(15)을 일체로 덮을 수 있다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시 예에는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
1... 고체산화물 연료전지
2... 셀 유닛
3... 연료전지 스택
4, 5... 분배 플레이트
10, 40... 본체
20... 도관
30... 볼 부재

Claims (7)

  1. 연료전지 스택으로 공기와 연료를 공급하고 배출시키는 분배 플레이트에 있어서,
    상면과 하면 및 상기 상면과 하면을 연결하는 측면을 가지며, 내부에는 복수의 수용공간이 서로 분리되어 제공되는 본체; 및
    상기 측면을 통해 상기 수용공간에 각각 연결되는 복수의 도관;
    을 포함하고,
    복수의 상기 수용공간은 상기 본체 내부에 제공되는 'X'자 형상의 격벽 부재에 의해 분리되어 각각의 상기 수용공간은 상기 측면에서 상기 본체의 중앙으로 갈수록 단면 크기가 작아지는 삼각형상의 구조를 가지며,
    상기 연료전지 스택과 접하는 상기 본체의 상면에는 복수의 상기 수용공간과 연결되는 연통홀이 상기 측면에 인접하여 제공되고,
    상기 본체는 상기 측면에 개구가 형성되어 각각의 상기 수용공간이 상기 개구를 통해 외부로 노출되는 구조를 가지며, 상기 개구를 덮는 측면덮개를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고체산화물 연료전지용 분배 플레이트.
  2. 연료전지 스택으로 공기와 연료를 공급하고 배출시키는 분배 플레이트에 있어서,
    상면과 하면 및 상기 상면과 하면을 연결하는 측면을 가지며, 내부에는 복수의 수용공간이 서로 분리되어 제공되는 본체; 및
    상기 측면을 통해 상기 수용공간에 각각 연결되는 복수의 도관;
    을 포함하고,
    복수의 상기 수용공간은 상기 본체 내부에 제공되는 'X'자 형상의 격벽 부재에 의해 분리되어 각각의 상기 수용공간은 상기 측면에서 상기 본체의 중앙으로 갈수록 단면 크기가 작아지는 삼각형상의 구조를 가지며,
    상기 연료전지 스택과 접하는 상기 본체의 상면에는 복수의 상기 수용공간과 연결되는 연통홀이 상기 측면에 인접하여 제공되고,
    상기 본체는 상기 하면이 개방되어 복수의 상기 수용공간이 상기 하면을 통해 외부로 노출되는 구조를 가지며, 상기 수용공간을 덮는 하면덮개를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고체산화물 연료전지용 분배 플레이트.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    복수의 상기 수용공간에 채워지는 볼 부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고체산화물 연료전지용 분배 플레이트.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 볼 부재는 세라믹 볼 또는 산화방지 코팅된 금속 볼을 포함하는 것을 특징으로 하는 고체산화물 연료전지용 분배 플레이트.
  5. 삭제
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 도관은 공기 유입 도관, 공기 배출 도관, 연료 유입 도관 및 연료 배출 도관을 포함하고,
    상기 공기 유입 도관과 상기 공기 배출 도관은 서로 마주하는 구조로 일 방향을 따라서 배치되고, 상기 연료 유입 도관과 상기 연료 배출 도관은 서로 마주하는 구조로 상기 일 방향과 직교하는 타 방향을 따라서 배치되는 것을 특징으로 하는 고체산화물 연료전지용 분배 플레이트.
  7. 복수의 셀로 이루어진 연료전지 스택; 및
    상기 연료전지 스택으로 공기와 연료를 공급하고 배출시키는 분배 플레이트;
    를 포함하고,
    상기 분배 플레이트는 제1항 또는 제2항의 분배 플레이트인 것을 특징으로 하는 고체산화물 연료전지.
KR1020180161074A 2018-12-13 2018-12-13 고체산화물 연료전지용 분배 플레이트 및 이를 포함하는 고체산화물 연료전지 KR102140483B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020180161074A KR102140483B1 (ko) 2018-12-13 2018-12-13 고체산화물 연료전지용 분배 플레이트 및 이를 포함하는 고체산화물 연료전지

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020180161074A KR102140483B1 (ko) 2018-12-13 2018-12-13 고체산화물 연료전지용 분배 플레이트 및 이를 포함하는 고체산화물 연료전지

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20200072940A KR20200072940A (ko) 2020-06-23
KR102140483B1 true KR102140483B1 (ko) 2020-08-03

Family

ID=71137904

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020180161074A KR102140483B1 (ko) 2018-12-13 2018-12-13 고체산화물 연료전지용 분배 플레이트 및 이를 포함하는 고체산화물 연료전지

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102140483B1 (ko)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20230080638A (ko) 2021-11-30 2023-06-07 주식회사 이엔코아 고체산화물 전지스텍 장치

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000058087A (ja) * 1998-08-07 2000-02-25 Kyushu Electric Power Co Inc 円筒型セルタイプ固体電解質型燃料電池
US20090029204A1 (en) * 2007-07-26 2009-01-29 Bloom Energy Corporation Hybrid fuel heat exchanger - pre- reformer in SOFC systems
US20150010834A1 (en) * 2012-01-25 2015-01-08 Siemens Aktiengesellschaft Stack for an electrical energy accumulator

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000058087A (ja) * 1998-08-07 2000-02-25 Kyushu Electric Power Co Inc 円筒型セルタイプ固体電解質型燃料電池
US20090029204A1 (en) * 2007-07-26 2009-01-29 Bloom Energy Corporation Hybrid fuel heat exchanger - pre- reformer in SOFC systems
US20150010834A1 (en) * 2012-01-25 2015-01-08 Siemens Aktiengesellschaft Stack for an electrical energy accumulator

Also Published As

Publication number Publication date
KR20200072940A (ko) 2020-06-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20200328432A1 (en) Fuel Cell Components, Stacks and Modular Fuel Cell Systems
US8445157B2 (en) Fuel cell stack components
KR100696939B1 (ko) 고체 산화물 연료 셀 스택
US6180274B1 (en) Cell unit for fuel cells
CN107810573B (zh) 隔板及其制造方法以及包括该隔板的燃料电池组
EP2732499B1 (en) Sofc stack with temperature adapted compression force means
JP7361067B2 (ja) モジュール式のベース活性領域を有する燃料電池
US9608285B2 (en) Stack for a solid oxide fuel cell using a flat tubular structure
KR101006467B1 (ko) 고체산화물 연료전지용 전극 지지체와 일체형 단위 셀 및그 제조 방법
KR102034457B1 (ko) 분리판 및 이를 포함하는 연료전지 스택
CN111148565A (zh) 组装型盒块及包括该组装型盒块的中空纤维膜模组
JP2020502759A (ja) 燃料電池のためのバイポーラプレートおよび燃料電池
KR102140483B1 (ko) 고체산화물 연료전지용 분배 플레이트 및 이를 포함하는 고체산화물 연료전지
KR100745742B1 (ko) 바이폴라 플레이트 및 그것이 적층된 스택을 구비한연료전지
JP7449228B2 (ja) 改善された流体流れ設計を伴うpem燃料セル
US8153330B2 (en) Fuel cell separator stacked on an electrolyte electrode assembly
US7160642B2 (en) Fuel cell stack assembly and method of fabrication
US9184452B2 (en) Solid flow field plate with end turns
KR102159489B1 (ko) 연료전지용 가스켓 제조용 금형
JP4981251B2 (ja) 膜電気化学発電機
KR101703575B1 (ko) 분리판 및 이를 포함하는 연료전지
US11811104B2 (en) Bipolar plate with undulating channels
CN114747059A (zh) 电池单元和电池堆叠
TWI649919B (zh) 燃料電池單元與燃料電池堆
JP2019053926A (ja) 燃料電池スタック

Legal Events

Date Code Title Description
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant