KR102148066B1 - 연료전지 스택 - Google Patents

연료전지 스택 Download PDF

Info

Publication number
KR102148066B1
KR102148066B1 KR1020170088978A KR20170088978A KR102148066B1 KR 102148066 B1 KR102148066 B1 KR 102148066B1 KR 1020170088978 A KR1020170088978 A KR 1020170088978A KR 20170088978 A KR20170088978 A KR 20170088978A KR 102148066 B1 KR102148066 B1 KR 102148066B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
fuel cell
cell stack
window frame
prevention dam
end plate
Prior art date
Application number
KR1020170088978A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20190007682A (ko
Inventor
박상현
최광욱
임상혁
노태민
박광연
김대환
Original Assignee
주식회사 엘지화학
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 주식회사 엘지화학 filed Critical 주식회사 엘지화학
Priority to KR1020170088978A priority Critical patent/KR102148066B1/ko
Priority to CN201880029856.8A priority patent/CN110603678B/zh
Priority to PCT/KR2018/007481 priority patent/WO2019013483A1/ko
Priority to US16/609,670 priority patent/US11355773B2/en
Priority to JP2019559104A priority patent/JP6927468B2/ja
Publication of KR20190007682A publication Critical patent/KR20190007682A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102148066B1 publication Critical patent/KR102148066B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/02—Details
    • H01M8/0271—Sealing or supporting means around electrodes, matrices or membranes
    • H01M8/0276—Sealing means characterised by their form
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/02—Details
    • H01M8/0271—Sealing or supporting means around electrodes, matrices or membranes
    • H01M8/028—Sealing means characterised by their material
    • H01M8/0282—Inorganic material
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/24—Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells
    • H01M8/241—Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells with solid or matrix-supported electrolytes
    • H01M8/2425—High-temperature cells with solid electrolytes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/24—Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells
    • H01M8/2465—Details of groupings of fuel cells
    • H01M8/247—Arrangements for tightening a stack, for accommodation of a stack in a tank or for assembling different tanks
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/24—Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells
    • H01M8/2465—Details of groupings of fuel cells
    • H01M8/247—Arrangements for tightening a stack, for accommodation of a stack in a tank or for assembling different tanks
    • H01M8/248—Means for compression of the fuel cell stacks
    • Y—GENERAL 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
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/50—Fuel cells

Landscapes

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

Abstract

본 발명은 연료전지 스택에 관한 것으로써, 보다 상세하게는, 얼라인먼트 핀 외측에 방지댐이 형성됨으로써, 연료전지의 실링 온도에서 점성 및 유동성을 갖는 실링재와 얼라인먼트 핀이 접촉 및 접착되는 것을 방지하여, 외부에서 가해지는 압력이 연료전지 스택에 고르게 인가될 수 있는 연료전지 스택에 관한 것이다.

Description

연료전지 스택{FUEL CELL STACK}
본 발명은 연료전지 스택에 관한 것으로써, 보다 상세하게는, 얼라인먼트 핀 외측에 방지댐이 형성됨으로써, 연료전지의 실링 온도에서 점성 및 유동성을 갖는 실링재와 얼라인먼트 핀이 접촉 및 접착되는 것을 방지하여, 외부에서 가해지는 압력이 연료전지 스택에 고르게 인가될 수 있는 연료전지 스택에 관한 것이다.
일반적으로, 연료 전지(Fuel Cell)는 탄화수소 계열의 물질 내에 함유되어 있는 수소와, 산소 또는 산소를 포함한 공기의 화학 반응 에너지를 직접 전기 에너지로 변환시키는 발전 시스템이다.
예를 들어, 고체 산화물 연료 전지는 수소와 산소의 산화/환원 반응을 통해 전기를 발생시키는 단위 전지와 분리판으로 이루어진 전기 생성 유닛이 복수개 적층된 구조로 이루어진다. 단위 전지는 전해질막과, 전해질막의 일면에 위치하는 양극(공기극)과, 전해질막의 다른 일면에 위치하는 음극(연료극)을 포함한다.
이에 양극에 산소를 공급하고 음극에 수소를 공급하면, 양극에서 산소의 환원 반응으로 생성된 산소 이온이 전해질막을 지나 음극으로 이동한 후 음극에 공급된 수소와 반응하여 물이 생성된다. 이때 음극에서 생성된 전자가 양극으로 전달되어 소모되는 과정에서 외부 회로로 전자가 흐르며, 단위 전지는 이러한 전자 흐름을 이용하여 전기 에너지를 생산한다.
하나의 단위 전지와 이의 양쪽에 위치하는 분리판이 하나의 단위 셀을 구성한다. 이러한 단위 셀은 작동 전압이 통상적으로 1.0V 미만으로 공업적으로 응용하기에는 부족하다. 이에 연료 전지는 전압을 상승시킬 수 있도록 단위 셀을 전기적으로 직렬 연결이 되도록 복수로 적층하여 스택(stack)을 형성한다.
여기서, 스택은 하나 이상의 단위 셀, 인터커넥트, 윈도우 프레임 및 스페이서 등으로 구성될 수 있고, 각 구성은 체결부재에 의해 결합될 수 있다. 그리고, 각 구성 사이, 즉, 단위 셀과 인터커넥트 및 윈도우 프레임 사이 밀봉재가 위치되어 각 구성을 접착할 수 있다. 각 구성을 접착하기 위해 스택을 밀봉 온도에서 일정한 압력을 가할 수 있다.
밀봉 온도에서 밀봉재는 점성 및 유동성을 가질 수 있고, 따라서, 종래 스택은 밀봉 온도에서 압력이 가해졌을 때, 유동성을 갖는 밀봉재가 외부 압력에 의해 적층 구조체에서 밀려나와 체결부재와 접촉 및 접착될 수 있다. 따라서, 종래 연료전지 스택은 밀봉재와 체결부재의 접착에 의해 외부 압력이 고르게 인가되지 못하는 문제점이 발생되었고, 그에 따라 연료전지 스택의 부피가 커지고 출력 저하 및 파손이 발생할 수 있는 문제점이 발생되었다.
이에, 본 발명자는 상술한 종래의 연료전지 스택이 가지는 문제점을 해소하기 위하여, 실링 온도에서 얼라인먼트 핀과 실링재가 접촉 및 접착되는 것을 방지할 수 있는 연료전지 스택을 개발하기에 이르렀다.
일본공개특허 제2016-126833호
본 발명은 상술된 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 목적은, 얼라인먼트 핀 외측에 방지댐이 형성됨으로써, 실링 온도에서 연료전지 스택에 압력을 가할 때, 실링재와 얼라인먼트 핀의 접촉 및 접착을 방지하는 연료전지 스택을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 목적은, 실링재와 얼라인먼트 핀이 접착되지 않음으로써, 연료전지 스택 외부에서 가해지는 압력이 연료전지 스택의 면을 따라 균일하게 인가되는 연료전지 스택을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 연료전지 스택은 상부 엔드 플레이트; 하부 엔드 플레이트; 상기 상부 및 하부 엔드 플레이트 사이 하나 이상의 단전지가 적층되어 위치되는 적층 구조체; 상기 상부 엔드 플레이트, 상기 하부 엔드 플레이트 및 상기 적층 구조체를 연결하는 얼라인먼트 핀(alignment pin); 및 상기 얼라이언트 핀 외부를 감싸 상기 적층 구조체의 실링재와 상기 얼라이언트 핀의 접촉을 방지하는 방지댐;을 포함하는 것을 특징으로 한다.
일 실시예에서, 상기 단전지는, 단위셀; 상기 단위셀 측면에 위치되는 윈도우 프레임; 상기 윈도우 프레임 상부 및 상기 단위셀 하부에 위치되는 인터커넥트; 및 상기 단위셀, 상기 윈도우 프레임 및 상기 인터커넥트 사이에 위치되어 접착시켜주는 실링재; 상기 윈도우 프레임 상부에 위치되어 상기 실링재에 하중을 전달하는 스페이서;를 포함하고, 상기 방지댐의 높이는, 상기 스페이서의 높이와 동일한 것을 특징으로 한다.
일 실시예에서, 상기 연료전지 스택은, 상기 상부 엔드 플레이트, 상기 하부 엔드 플레이트 및 상기 적층 구조체의 모서리에 하나 이상의 홀이 형성되고, 상기 방지댐의 단면적은, 상기 홀의 단면적보다 넓은 것을 특징으로 한다.
일 실시예에서, 상기 방지댐은, 마이카 혹은 절연 세라믹으로 형성되는 것을 특징으로 한다.
일 실시예에서, 상기 방지댐은, 금속 소재로 형성되는 것을 특징으로 한다.
일 실시예에서, 상기 방지댐은, 속이 빈 기둥 형태로 제공되는 것을 특징으로 한다.
일 실시예에서, 상기 방지댐은, 단면 및 평면이 원형, 타원형, 꼭지점이 곡률을 갖도록 처리된 곡률각형, 삼각형, 사각형, 오각형, 육각형으로 형성된 군에서 선택된 어느 하나의 모양으로 형성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 얼라인먼트 핀 외측에 속이 빈 기둥 형태의 방지댐을 하나 이상 적층함으로써, 실링 온도에서 유동성을 가지는 실링재와 얼라인먼트 핀의 접촉 및 접착을 방지하는 효과가 발생하게 된다.
또한, 본 발명에 따르면, 실링재와 얼라인먼트 핀이 접촉 및 접착하지 않음으로써, 실링 온도에서 연료전지 스택을 압축하여 접착할 때, 연료전지 스택에 압력이 고르게 인가되어 연료전지 스택 구성의 기밀성이 증가, 연료전지의 출력 저하 및 파손을 방지하는 효과가 발생하게 된다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 연료전지 스택을 도시한 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 A-A'선을 따라 절단하여 그 일부를 나타낸 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 윈도우 프레임 및 방지댐를 도시한 평면도로, 도 3(a)는 윈도우 프레임의 홀 상부에 방지댐이 적층된 상태의 평면도이고, 도 3(b)는 윈도우 프레임과 방지댐이 분리된 상태의 평면도이다.
본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 여기서, 반복되는 설명, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다. 본 발명의 실시형태는 당 업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위하여 과장될 수 있다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시한다. 그러나 하기의 실시예는 본 발명을 보다 용이하게 이해하기 위하여 제공되는 것일 뿐, 실시예에 의해 본 발명의 내용이 한정되는 것은 아니다.
<연료전지 스택>
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 연료전지 스택을 도시한 사시도이고, 도 2는 도 1에 도시된 A-A'선을 따라 절단하여 그 일부를 나타낸 단면도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 윈도우 프레임 및 방지댐를 도시한 평면도로, 도 3(a)는 윈도우 프레임의 홀 상부에 방지댐이 적층된 상태의 평면도이고, 도 3(b)는 윈도우 프레임과 방지댐이 분리된 상태의 평면도이다.
본 발명에 따른 연료전지 스택은 상부 엔드 플레이트(10), 하부 엔드 플레이트(20), 적층 구조체(30), 얼라인먼트 핀(40) 및 방지댐(50)을 포함할 수 있다.
상부 및 하부 엔드 플레이트(10, 20)는 후술되는 적층 구조체(30)의 상부 및 하부에 각각 위치되어, 적층 구조체(30)에 균일한 압력이 인가될 수 있도록 할 수 있다.
하부 엔드 플레이트(20)는 적층 구조체(30)에 연료 및 공기를 공급하는 연료 유입구 및 공기 유입구와 적층 구조체(30)와 반응하지 않은 폐 연료 및 폐 공기를 배출하는 연료 배출구 및 공기 배출구가 형성될 수 있다. 또는 상부 엔드 플레이트(10)에 연료 유입구 및 공기 유입구가 형성되고, 하부 엔드 플레이트(20)에 연료 배출구 및 공기 배출구가 형성될 수 있다.
그리고, 상부 및 하부 엔드 플레이트(20, 30)는 후술되는 얼라인먼트 핀(40)이 안착되는 홀이 형성될 수 있고, 홀은 상부 및 하부 엔드 플레이트(10, 20)의 가장자리 혹은 모서리에 하나 이상 형성될 수 있다.
나아가, 상부 및 하부 엔드 플레이트(10, 20)는 기존의 공지된 기술을 사용하기 때문에 그에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
적층 구조체(30)는 상부 및 하부 엔드 플레이트(10, 20) 사이에 위치될 수 있고, 하나 이상의 단전지(도시되지 않음)로 제공될 수 있다.
여기서, 단전지는 단위셀(31), 윈도우 프레임(32), 공기극 인터커넥트(33), 연료극 인터커넥트(34), 실링재(35) 및 스페이서(36)를 포함할 수 있다.
우선, 단위셀(31)은 연료전지 스택에 전기를 발생시키는 역할을 할 수 있고, 산소이온 전도성을 갖는 전해질과 그 양면의 연료극과 공기극으로 구성된다. 연료극에 연료를 공급해주면 연료가 산화되어 전자가 외부회로를 통하여 방출되고, 공기극에 산소를 공급해주면 외부회로로부터 전자를 받아서 산소이온으로 환원된다. 환원된 산소이온은 전해질을 통해 연료극으로 이동하여 산화된 연료와 반응하여 물을 생성한다. 이 때 연료극에서 공기극으로의 전자 흐름으로 직류 전기를 생산하게 된다.
윈도우 프레임(32)은 공기극 및 연료극 인터커넥트(33, 34)를 통해 유입되는 산소와 수소가 단위셀(31)로 유입되는 것을 방지하고, 연료전지 스택 작동 중 산소와 수소가 서로 섞이지 않도록 하는 역할을 한다. 또한, 공기극 및 연료극 인터커넥트(33, 34)를 통해 유입되는 산소와 수소가 연료전지 스택 내부에서 유동될 수 있게 유로가 형성될 수 있다.
인터커넥트(33, 34)는 공기가 공급되는 공기극 인터커넥트(33)와 연료가 공급되는 연료극 인터커넥트(34)로 나눠질 수 있다. 그리고, 본 발명에 따른 단위셀(31)이 두 개 이상 적층되어 형성되는 적층 구조체(30)에서, 인터커넥트(33, 34)는 적층된 두 개 이상의 단위셀(31)들을 전기적으로 연결해 주는 역할을 함과 동시에 연료극과 공기극에 공급되는 두 종류의 가스가 혼합되지 않고 단위셀(31)에 균일하게 공급될 수 있도록 유로가 형성될 수 있다.
공기극 인터커넥트(33) 및 연료극 인터커넥트(34)에 형성된 유로는 요철 구조로써 공기극 및 연료극 인터커넥트(33, 34) 상면 및 하면 중 어느 하나에 형성될 수 있다. 또한, 공기극 인터커넥트(33)에 형성된 유로와 연료극 인터커넥트(34)에 형성된 유로는 수직한 방향으로 형성되어 서로 연통되지 않는 것에 유의한다.
예를 들어, 공기 유로가 수직 방향으로 형성될 경우, 공기극 인터커넥트(33)를 통해 공급된 산소는 공기극의 수직 방향으로 이동될 수 있고, 연료 유로가 수평 방향으로 형성될 경우, 연료극 인터커넥트(34)를 통해 공급된 수소는 연료극의 수평 방향으로 이동될 수 있다.
단위셀(31)이 하나 이상 적층됨으로써 형성되는 연료전지 스택에서 단위셀(31)과 단위셀(31) 사이에 위치되는 인터커넥트(33, 34)는 분리판 역할을 할 수 있다.
실링재(35)는 윈도우 프레임(32) 상부 및 하부 중 어느 하나 이상에 위치될 수 있다. 좀 더 상세하게는, 윈도우 프레임(32)의 가장자리와 인터커넥트(33, 34) 사이 및 윈도우 프레임(32)의 안쪽 하부와 전해질 사이에 위치될 수 있다. 따라서, 실링재(35)는 단위셀(31)과 윈도우 프레임(32)을 접합시키는 역할을 할 수 있고, 단위셀(31)에 주어지는 충격을 완화하는 완충제로써 역할도 동시에 수행할 수 있다. 실링재(35)는 유리 및 결정화 유리 중 어느 하나로 형성될 수 있고, 고온에서 유동성을 가지는 성질을 가지고 있다. 또한, 실링재(35)는 윈도우 프레임(32)과 같이 프레임 형태로 제공될 수 있고, 윈도우 프레임(32)의 가장자리에 위치될 수 있다.
스페이서(36)는 윈도우 프레임(32)의 안쪽에 형성된 유로 상부에 위치되어, 연료전지 스택에 가해지는 외부 압력을 단위셀(31) 및 윈도우 프레임(32)에 전달하는 역할을 할 수 있다. 그리고, 윈도우 프레임(32)과 인터커넥트(33, 34) 사이 위치되는 실링재(35)의 높이를 조절할 수 있다. 좀 더 상세하게는, 스페이서(36)는 윈도우 프레임(32)의 바깥쪽과 인터커넥트(33, 34) 사이 위치되는 실링재(35)와 대응되는 위치에 제공되고, 스페이서(36)의 높이는 고온에서 열처리 후 실링재(35)의 높이와 동일하거나 더 낮게 형성될 수 있다.
그리고, 본 발명에 따른 단전지는 집전체를 더 포함할 수 있으나, 스페이서 및 집전체는 기존의 공지된 기술을 사용하기 때문에 그에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
얼라인먼트 핀(40)은 상부 및 하부 엔드 플레이트(10, 20)와 적층 구조체(30)를 정렬하는 역할을 할 수 있다. 좀 더 상세하게는, 상부 및 하부 엔드 플레이트(10, 20)와 적층 구조체(30) 가장자리 혹은 모서리에 하나 이상의 홀이 제공되고, 홀에 얼라인먼트 핀(40)이 삽입되어 상부 및 하부 엔드 플레이트(10, 20)와 적층 구조체(30)를 정렬 및 상하좌우로 움직이지 않게 고정할 수 있다.
얼라인먼트 핀(40)은 기둥형상으로 제공될 수 있고, 그 단면 및 평면은 원형, 타원형, 꼭지점이 곡률을 갖도록 처리된 곡률각형, 삼각형, 사각형, 오각형, 육각형으로 형성된 군에서 선택된 어느 하나의 모양으로 제공될 수 있다. 그리고, 얼라인먼트 핀(40)의 높이는 상부 및 하부 엔드 플레이트(10, 20)와 적층 구조체(30)가 적층된 적층 높이보다 같거나 높을 수 있다.
또한, 얼라인먼트 핀(40) 상부 및 하부 각각에 너트(41)가 더 제공될 수 있다. 너트(41)는 얼라인먼트 핀(40)이 상하로 이동되는 것을 방지하는 역할을 할 수 있다. 얼라인먼트 핀(40)과 너트(41)는 나사산 결합 혹은 끼움 결합될 수 있다.
방지댐(50)은 얼라인먼트 핀(40) 외측에 위치되어 실링 온도에서 실링재(35)와 얼라인먼트 핀(40)이 접촉 및 접착되는 것을 방지하는 역할을 할 수 있다.
방지댐(50)은 얼라인먼트 핀(40)의 높이 방향을 따라 이격되어 적층될 수 있다. 이때, 방지댐(50)은 적층 구조체(30) 중 스페이서(36)와 대응되는 위치에 형성될 수 있고, 방지댐(50)의 높이는 스페이서(36)와 동일한 높이로 형성될 수 있다.
방지댐(50)의 높이가 스페이서(36)보다 높게 형성될 경우, 실링 온도에서 연료전지 스택을 압축할 때, 방지댐(50)이 스페이서(36)의 역할을 하게된다. 즉, 실링재(35)는 방지댐(50) 높이 이하로 압축되지 않아 실링이 이루어 지지 않고, 연료전지 스택의 높이가 높아지는 문제점이 발생할 수 있다.
그리고, 방지댐(50)의 높이가 스페이서(36)의 높이보다 낮게 형성될 경우, 실링 온도에서 유동성을 갖는 실링재(35)가 방지댐(50)의 상부 및 하부를 통해 얼라인먼트 핀(40)과 접촉 및 접착될 수 있는 문제점이 발생할 수 있다. 좀 더 상세하게는, 실링 온도에서 유동성 및 점성을 갖게된 실링재(35)가 실링재(35) 상부에 위치된 인터커넥트(33, 34)에 하중되는 압력에 의해 압력과 수직되는 방향으로 유동하게 될 수 있다. 압력과 수직되는 방향으로 유동된 실링재(35)는 높이가 낮은 방지댐(50)의 상부 및 하부로 유동되어 방지댐(50)이 제공되어 있지 않은 얼라인먼트 핀(40)에 접촉 및 접착하게 될 수 있다.
그리고, 방지댐(50)은 상부 및 하부 엔드 플레이트(10, 20)와 적층 구조체(30)에 형성된 하나 이상의 홀보다 단면적이 크게 형성되어, 윈도우 프레임(32)과 인터커넥터(33, 34) 사이에 위치될 수 있다.
또한, 방지댐(50)은 속이 빈 기둥 형태로 제공될 수 있고, 그 단면 및 평면은 원형, 타원형, 꼭지점이 곡률을 갖도록 처리된 곡률각형, 삼각형, 사각형, 오각형, 육각형으로 형성된 군에서 선택된 어느 하나의 모양으로 형성될 수 있다. 그리고, 방지댐(50)의 단면 및 평면은 얼라인먼트 핀(40)의 단면 및 평면과 동일하거나 상이한 모양으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 얼라인먼트 핀(40)이 원기둥 형태로 형성되면, 방지댐(50)은 속이 빈 원 기둥 형태로 제공될 수 있다. 또는 얼라인먼트 핀(40)이 사각기둥 형태로 형성되면, 방지댐(50)은 속이 빈 원 기둥 형태로 제공될 수 있다. 즉, 방지댐(50)은 얼라인먼트 핀(40)을 수용할 수 있으면 그 형태는 제한되지 않는다.
본 발명에 따른 연료전지 스택은 단위셀(31)과 윈도우 프레임(32)이 접촉되지 않고, 인터커넥트(33, 34) 사이 단위셀(31)의 전해질에 의해 절연 되기 때문에 윈도우 프레임(32), 스페이서(36) 및 공기극 인터커넥트(33)가 전기적으로 연결되어도 무방하다. 즉, 연료전지 스택은 인터커넥트(33, 34) 사이 절연되면 통전 형상이 발생하지 않는다. 따라서, 본 발명에 따른 방지댐(50)은 절연 및 비절연 재료 모두 사용할 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 방지댐(50)은 금속 소재로 형성된 인터커넥터(33,34)와 윈도우 프레임(32) 사이에 위치됨으로써, 절연 재료로 형성되는 것이 바람직하다. 따라서, 방지댐(50)은 마이카 및 절연 세라믹 중 어느 하나로 형성되거나, 방지댐(50)이 금속 소재로 형성될 경우, 방지댐(50)의 상부 및 하부를 절연 코팅하는 것을 유의한다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
10: 상부 엔드 플레이트
20: 하부 엔드 플레이트
30: 적층 구조체
31: 단위셀
32: 윈도우 프레임
33: 공기극 인터커넥트
34: 연료극 인터커넥트
35: 실링재
36: 스페이서
40: 얼라인먼트 핀
41: 너트
50: 방지댐

Claims (7)

  1. 상부 엔드 플레이트;
    하부 엔드 플레이트;
    단위셀, 상기 단위셀 상부에 위치되는 윈도우 프레임, 상기 윈도우 프레임 상부 및 상기 단위셀 하부에 위치되는 인터커넥트, 상기 단위셀, 상기 윈도우 프레임 및 상기 인터커넥트 사이에 위치되어 접착시켜주는 실링재; 및 상기 윈도우 프레임 상부에 위치되어 상기 실링재에 하중을 전달하는 스페이서로 구성된 하나 이상의 단전지가 상기 상부 및 하부 엔드 플레이트 사이에 적층되어 위치되는 적층 구조체;
    상기 상부 엔드 플레이트, 상기 하부 엔드 플레이트 및 상기 적층 구조체를 연결하는 얼라인먼트 핀(alignment pin); 및
    상기 얼라이언트 핀 외부를 감싸고 상기 스페이서와 동일한 높이를 가짐으로써 상기 적층 구조체의 실링재와 상기 얼라이언트 핀의 접촉을 방지하는 방지댐;을 포함하는 것을 특징으로 하는,
    연료전지 스택.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 연료전지 스택은,
    상기 상부 엔드 플레이트, 상기 하부 엔드 플레이트 및 상기 적층 구조체의 모서리에 하나 이상의 홀이 형성되고,
    상기 방지댐의 단면적은,
    상기 홀의 단면적보다 넓은 것을 특징으로 하는, 연료전지 스택.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 방지댐은,
    마이카 혹은 절연 세라믹으로 형성되는 것을 특징으로 하는, 연료전지 스택.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 방지댐은,
    금속 소재로 형성되는 것을 특징으로 하는, 연료전지 스택.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 방지댐은,
    속이 빈 기둥 형태로 제공되는 것을 특징으로 하는, 연료전지 스택.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 방지댐은,
    단면 및 평면이 원형, 타원형, 꼭지점이 곡률을 갖도록 처리된 곡률각형, 삼각형, 사각형, 오각형, 육각형으로 형성된 군에서 선택된 어느 하나의 모양으로 형성되는 것을 특징으로 하는, 연료전지 스택.
KR1020170088978A 2017-07-13 2017-07-13 연료전지 스택 KR102148066B1 (ko)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020170088978A KR102148066B1 (ko) 2017-07-13 2017-07-13 연료전지 스택
CN201880029856.8A CN110603678B (zh) 2017-07-13 2018-07-02 燃料电池堆
PCT/KR2018/007481 WO2019013483A1 (ko) 2017-07-13 2018-07-02 연료전지 스택
US16/609,670 US11355773B2 (en) 2017-07-13 2018-07-02 Fuel cell stack
JP2019559104A JP6927468B2 (ja) 2017-07-13 2018-07-02 燃料電池スタック

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020170088978A KR102148066B1 (ko) 2017-07-13 2017-07-13 연료전지 스택

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20190007682A KR20190007682A (ko) 2019-01-23
KR102148066B1 true KR102148066B1 (ko) 2020-08-25

Family

ID=65001699

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020170088978A KR102148066B1 (ko) 2017-07-13 2017-07-13 연료전지 스택

Country Status (5)

Country Link
US (1) US11355773B2 (ko)
JP (1) JP6927468B2 (ko)
KR (1) KR102148066B1 (ko)
CN (1) CN110603678B (ko)
WO (1) WO2019013483A1 (ko)

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS60192372U (ja) * 1984-05-30 1985-12-20 株式会社　富士電機総合研究所 燃料電池の締付構造
JPH0992323A (ja) 1995-09-20 1997-04-04 Tanaka Kikinzoku Kogyo Kk 燃料電池用スタックのセル加圧方法
JP2007066625A (ja) 2005-08-30 2007-03-15 Equos Research Co Ltd 燃料電池スタック
JP5068970B2 (ja) 2006-08-22 2012-11-07 日本特殊陶業株式会社 燃料電池
CA2724572A1 (en) 2008-06-17 2009-12-23 Battelle Memorial Institute Sofc double seal with dimensional control for superior thermal cycle stability
JP5485633B2 (ja) 2009-09-30 2014-05-07 日本特殊陶業株式会社 燃料電池
JP5330577B2 (ja) 2011-08-09 2013-10-30 日本特殊陶業株式会社 燃料電池セル及び燃料電池スタック
JP2013109885A (ja) * 2011-11-18 2013-06-06 Toyota Motor Corp 燃料電池セル
JP6013006B2 (ja) * 2012-04-09 2016-10-25 日本特殊陶業株式会社 燃料電池
GB2505963B (en) 2012-09-18 2021-04-07 Intelligent Energy Ltd A fuel cell stack assembly
KR102055951B1 (ko) * 2012-12-28 2020-01-23 주식회사 미코 연료 전지용 스택 구조물
KR102145304B1 (ko) * 2013-06-27 2020-08-18 주식회사 미코 고체산화물 연료전지 스택
JP6175410B2 (ja) 2013-06-28 2017-08-02 日本特殊陶業株式会社 燃料電池及びその製造方法
JP6054912B2 (ja) * 2013-06-28 2016-12-27 日本特殊陶業株式会社 燃料電池及びその製造方法
KR101534552B1 (ko) * 2013-09-04 2015-07-10 주식회사 포스코 연료전지
KR101479682B1 (ko) 2013-11-29 2015-01-07 한국에너지기술연구원 고체 산화물 연료전지의 제조방법
JP6467681B2 (ja) 2014-12-26 2019-02-13 マグネクス株式会社 固体酸化物型燃料電池

Also Published As

Publication number Publication date
US20200153022A1 (en) 2020-05-14
WO2019013483A1 (ko) 2019-01-17
US11355773B2 (en) 2022-06-07
CN110603678B (zh) 2023-03-24
JP2020518959A (ja) 2020-06-25
CN110603678A (zh) 2019-12-20
KR20190007682A (ko) 2019-01-23
JP6927468B2 (ja) 2021-09-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN108140907B (zh) 双极电池密封和导热肋构造
US10297841B2 (en) Fuel cell and production apparatus for the fuel cell
US10026986B2 (en) Fuel cell stack
JP6982852B2 (ja) 固体酸化物燃料電池用モジュール化平面連結装置及びそれを含む固体酸化物燃料電池
KR102040698B1 (ko) 바이폴러 전지
JP2007299726A (ja) 燃料電池用セパレータ
JP2014060057A (ja) 燃料電池
KR102148066B1 (ko) 연료전지 스택
JP5881594B2 (ja) 燃料電池スタック及びその製造方法
CN103988352B (zh) 具有增强耐久性的液流电池
JP2013196876A (ja) 燃料電池
KR101567224B1 (ko) 연료전지용 분리판
KR102143266B1 (ko) 연료전지용 단위 모듈 및 이를 포함하는 연료전지용 스택
KR101235262B1 (ko) 고체산화물 연료전지
JP2013157179A (ja) 燃料電池
JP2005216700A (ja) 燃料電池スタック、セパレータ中間体及びセパレータの製造方法
KR102095750B1 (ko) 응력 밸런싱 모듈 및 이를 포함하는 연료 전지
KR102149078B1 (ko) 연료전지 스택 구조
KR101301824B1 (ko) 연료 전지용 분리판
KR20190019610A (ko) 고체 산화물 연료전지 스택
JPH0982346A (ja) 平板状固体電解質燃料電池
TWI649919B (zh) 燃料電池單元與燃料電池堆
US10403920B2 (en) Fuel battery cell
JP2011134558A (ja) 燃料電池システム
JP2010218951A (ja) 燃料電池

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant