KR102153596B1 - 연료전지용 기체확산층 검수장치 및 방법 - Google Patents

연료전지용 기체확산층 검수장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

연료전지용 기체확산층 검수장치에 대한 발명이 개시된다. 개시된 연료전지용 기체확산층 검수장치는: 제1검수지그부와, 제1검수지그부와 이격되게 배치되며, 상호간격조절이 가능한 제2검수지그부와, 제1검수지그부와 제2검수지그부 사이에 배치되어 가압되는 기체확산층부와, 기체확산층부의 두께를 측정하는 두께측정부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

연료전지용 기체확산층 검수장치 및 방법{DEVICE AND METHOD FOR MEASURING PHYSICAL PROPERIIES OF GAS DIFFIFUSION LAYER FOR FUEL CELL}
본 발명은 연료전지용 기체확산층 검수장치 및 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 기체확산층부의 여러가지 물성을 검수할 수 있는 연료전지용 기체확산층 검수장치 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 연료전지(fuel cell)는 연속적으로 공급되는 반응가스(수소 및 공기중 산소)의 산화 및 환원 반응을 이용하여 화학적 에너지를 전기적 에너지로 변환시키면서 반응 생성물인 열과 전기 에너지를 얻는 장치를 말하고, 이러한 연료전지를 구성하는 각 셀들을 수백 개 이상 적층시킨 것을 연료전지 스택이라 한다.
연료전지 스택의 각 셀 단위 구성을 보면, 고분자 전해질 막을 중심으로 그 양편에 공기극인 캐소드(Cathode) 및 연료극인 애노드(Anode)가 형성된 막전극 접합체(MEA), 캐소드 및 애노드의 바깥쪽에 차례로 적층되는 기체확산층(gas diffusion layer) 및 가스켓을 갖는 분리판(separator) 등을 포함하여 구성된다.
기체확산층은 미세기공층과 거대기공지지체 등으로 구성되어, 고분자 전해질막의 양 표면에 각각 산화극 및 환원극을 위해 도포된 촉매층의 외표면에 접착된 후, 반응 기체인 수소 및 공기(산소) 공급, 전기화학 반응에 의해 생성된 전자 이동, 반응 생성수를 배출시켜 연료전지 셀(Cell)내 물 범람 현상을 최소화시키는 등 다양한 기능을 수행한다. 그러나, 기체확산층의 두께, 전기저항 등 기체확산층의 물성을 검수하려면, 기체확산층의 검수과정이 번거롭고 어려울 뿐만 아니라, 기체확산층의 검수시간이 많이 걸리는 문제점이 있다. 따라서, 이를 개선할 필요성이 요청된다.
본 발명에 대한 배경기술은 대한민국 등록특허공보 제10-1154224호(발명의 명칭: 일체형 연료전지 기체확산층 물성 평가 장치, 등록일: 2012.06.01.)에 개시되어 있다.
본 발명은 상기와 같은 필요성에 의해 창출된 것으로서, 기체확산층부의 여러가지 물성을 검수할 수 있는 연료전지용 기체확산층 검수장치 및 방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 연료전지용 기체확산층 검수장치는: 제1검수지그부; 상기 제1검수지그부와 이격되게 배치되며, 상호 간격조절이 가능한 제2검수지그부; 상기 제1검수지그부와 상기 제2검수지그부 사이에 배치되어 가압되는 기체확산층부; 및 상기 기체확산층부의 두께를 측정하는 두께측정부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 기체확산층부에 기체를 공급하는 기체공급관부;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 기체공급관부는, 상기 기체확산층부에 기체를 공급하는 제1공급관부; 및 상기 제1공급관부와 연결되며, 상기 제1공급관부로 기체를 공급하는 복수개의 제2공급관부;를 포함하고, 복수개의 상기 제2공급관부는 선택적으로 개방되고, 상기 제1공급관부로 공급되는 기체의 압력값은 서로 다른 것을 특징으로 한다.
또한, 기체의 유량 및 상기 기체확산층부로 공급되는 기체의 차압을 측정하는 기체측정부;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 기체확산층부에 전류를 공급하는 전류집전체;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 연료전지용 기체확산층 검수방법은: 제1검수지그부와 제2검수지그부를 이용해 기체확산층부를 가압하고, 두께측정부를 통해 상기 기체확산층부의 두께를 측정하는 단계; 기체공급관부를 통해 상기 기체확산층부로 기체를 공급하고, 기체측정부를 이용하여 상기 기체확산층부의 기체투과도를 측정하는 단계; 전류집전체를 통해 상기 기체확산층부로 전류를 공급하여 상기 기체확산층부의 전기저항을 측정하는 단계; 및 상기 기체확산층부의 압축률을 측정하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제1검수지그부와 상기 제2검수지그부를 이용해 상기 기체확산층부를 가압하고, 상기 두께측정부를 통해 상기 기체확산층부의 두께를 측정하는 단계에서는, 상기 제2검수지그부와 상기 제1검수지그부 사이에 상기 기체확산층부가 미배치된 상태에서 상기 제2검수지그부와 상기 제1검수지그부를 기준압력으로 가압하여 상기 두께측정부의 기준값을 측정하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제1검수지그부와 상기 제2검수지그부를 이용해 상기 기체확산층부를 가압하고, 상기 두께측정부를 통해 상기 기체확산층부의 두께를 측정하는 단계에서는, 상기 제2검수지그부를 상기 제1검수지그부의 반대측으로 작동시키고, 상기 제1검수지그부의 상측에 상기 기체확산층부를 배치한 후, 상기 제2검수지그부를 상기 제1검수지그부 측으로 작동시켜 상기 기체확산층부를 테스트압력으로 가압하여 상기 두께측정부에 측정된 측정값과 상기 두께측정부의 기준값을 토대로 상기 기체확산층부의 두께를 측정하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 기체공급관부를 통해 상기 기체확산층부로 기체를 공급하고, 상기 기체확산층부의 기체투과도를 측정하는 단계에서는, 상기 기체공급관부를 통해 상기 기체확산층부로 기체의 유량을 순차적으로 증가시키면서 공급하고, 상기 기체측정부를 이용하여 상기 기체확산층부의 기체투과도를 측정하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 전류집전체를 통해 상기 기체확산층부로 전류를 공급하여 상기 기체확산층부의 전기저항을 측정하는 단계에서는, 상기 기체확산층부를 설정압력으로 가압한 상태에서 상기 전류집전체를 통해 상기 기체확산층부로 전류를 공급하고, 상기 기체확산층부의 전기저항을 측정하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 기체확산층부의 압축률을 측정하는 단계에서는, 상기 기체확산층부를 설정압력으로 가압한 상태에서 상기 두께측정부에 측정된 측정값을 토대로 상기 기체확산층부의 두께 변화를 측정하여 상기 기체확산층부의 압축률을 측정하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 기체확산층부의 압축률을 측정하는 단계는 상기 제1검수지그부와 상기 제2검수지그부에 장착된 전류집전체를 통해 상기 기체확산층부로 전류를 공급하여 상기 기체확산층부의 전기저항을 측정하는 단계와 동시에 이루어지는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 연료전지용 기체확산층 검수장치 및 방법은 기체확산층부의 두께, 기체투과도, 전기저항, 압축률을 검수할 수 있는 검수장치 및 방법으로, 기체확산층부의 여러가지 물성을 측정하여 검수할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 제1검수지그부와 제2검수지그부를 이용하여 기체확산층부에 압력을 가하여 두께측정부를 통해 기체확산층부의 두께 및 압축률을 측정할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 기체측정부를 통해 기체의 유량과 기체확산층부로 공급되는 기체의 차압을 실시간으로 측정하고, 측정된 기체의 유량과 기체확산층부로 공급되는 기체의 차압을 토대로 설정압력에서 기체가 기체확산층부로 공급될 때 기체확산층부의 기체투과도를 측정할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 전류집전체를 통해 기체확산층부로 전류를 공급하여 기체확산층부의 전기저항을 측정할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 연료전지용 기체확산층 검수장치를 대략적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 연료전지용 기체확산층 검수장치의 제2검수지그부가 제1검수지그부로 이동되어 기체확산층부를 가압하는 것을 나타낸 도면이다.
도 3은 도 2의 연료전지용 기체확산층 검수장치의 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 연료전지용 기체확산층 검수장치의 구성도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 연료전지용 기체확산층 검수방법의 흐름도를 나타낸 도면이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 연료전지용 기체확산층 검수장치 및 방법을 설명하도록 한다.
이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로, 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 연료전지용 기체확산층 검수장치를 대략적으로 나타낸 도면이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 연료전지용 기체확산층 검수장치의 제2검수지그부가 제1검수지그부로 이동되어 기체확산층부를 가압하는 것을 나타낸 도면이고, 도 3은 도 2의 연료전지용 기체확산층 검수장치의 단면도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 연료전지용 기체확산층 검수장치의 구성도이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 연료전지용 기체확산층 검수방법의 흐름도를 나타낸 도면이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 연료전지용 기체확산층 검수장치(1)는 제1검수지그부(100), 제2검수지그부(200), 기체확산층부(300) 및 두께측정부(400)를 포함한다. 제1검수지그부(100)는 뒤에 후술한 제2검수지그부(200)의 하측에(도 1 기준) 배치된다.
제2검수지그부(200)는 제1검수지그부(100)와 이격되게 배치되며, 상호 간격조절이 가능하다. 일 예로, 제2검수지그부(200)는 제1검수지그부(100) 측으로 또는 제1검수지그부(100)의 반대측으로 이동된다. 달리말해, 제2검수지그부(200)는 제1검수지그부(100)의 상측에(도 2 기준) 배치되며, 공압실린더(800)의 작동에 의해 승강된다(도 2, 도 4 참조).
구체적으로, 공압실린더(800)의 길이가 늘어나면, 제2검수지그부(200)가 제1검수지그부(100) 측으로 이동되어 제1검수지그부(100)를 가압한다. 즉, 공압실린더(800)의 길이가 늘어나면, 제2검수지그부(200)가 하강하여 제1검수지그부(100)를 가압한다. 반대로, 공압실린더(800)의 길이가 짧아지면, 제2검수지그부(200)가 제1검수지그부(100)의 반대 측으로 이동되어 제1검수지그부(100)와 이격된다. 즉, 공압실린더(800)의 길이가 늘어나면, 제2검수지그부(200)가 상승하여 제1검수지그부(100)와 이격된다.
본 실시예에서는 제2검수지그부(200)가 공압실린더(800)와 연결되며, 공압실린더(800)의 작동에 의해 제2검수지그부(200)가 제1검수지그부(100) 측으로 이동되어 기체확산층부(300)를 가압하는 것으로 도시되지만, 이는 한정된 것이 아니라, 상황에 따라 제1검수지그부(100)가 공압실린더(800)와 연결되며, 공압실린더(800)의 작동에 의해 제1검수지그부(100)가 제2검수지그부(200) 측으로 이동되어 기체확산층부(300)를 가압하는 등 제1검수지그부(100)와 제2검수지그부(200) 사이에 배치된 기체확산층부(300)를 가압할 수 있는 범위 내에서 제1검수지그부(100) 및 제2검수지그부(200)의 작동방식 등은 다양하게 설계변경가능하다.
기체확산층부(300)는 제1검수지그부(100)와 제2검수지그부(200) 사이에 배치되어 가압된다(도 2, 도 3 참조). 일 예로, 기체확산층부(300)는 제1검수지그부(100)의 상측에 배치되며, 공압실린더(800)의 작동으로 제1검수지그부(100) 측으로 이동되는 제2검수지그부(200)에 의해 가압될 수 있다.
두께측정부(400)는 기체확산층부(300)의 두께를 측정한다. 일 예로, 두께측정부(400)는 변위센서로 제2검수지그부(200)에 장착될 수 있다. 제1검수지그부(100)와 제2검수지그부(200) 사이에 기체확산층부(300)가 미배치한 상태에서 제2검수지그부(200)와 제1검수지그부(100)를 이용하여 기준압력으로 가압했을 때 두께측정부(400)의 기준값을 측정한다. 이때, 기준압력은 약 10Pa일 수 있다.
연이어, 제1검수지그부(100)와 제2검수지그부(200) 사이에 기체확산층부(300)가 배치한 상태에서 제2검수지그부(200)가 제1검수지그부(100)를 이용하여 기체확산층부(300)에 테스트압력을 가한다(도 2 참조). 기체확산층부(300)에 테스트압력을 가했을 때 두께측정부(400)에 측정된 측정값을 토대로 기체확산층부(300)의 두께를 측정한다. 구체적으로, 두께측정부(400)에서 측정된 측정값과 두께측정부(400)의 기준값 차이를 연산하여 기체확산층부(300)의 두께를 측정할 수 있다. 추가적으로, 기체확산층부(300)의 균일도도 측정할 수 있다.
연료전지용 기체확산층 검수장치(1)는 기체공급관부(500)를 더 포함한다. 기체공급관부(500)는 기체확산층부(300)에 기체(10)를 공급한다(도 2, 도 3 참조). 일 예로, 기체공급관부(500)는 제2검수지그부(200)의 내부에 삽입되도록 제2검수지그부(200)에 장착될 수 있다. 기체공급관부(500)를 통해 기체확산층부(300)에 기체(10)의 유량을 순차적으로 증가시키면서 공급할 수 있다. 이때, 기체(10)의 유량은 500ml/min에서 5L/min으로 순차적으로 증가될 수 있으며, 기체(10)의 압력 역시 순차적으로 증가될 수 있다.
본 실시예에서는 기체공급관부(500)가 제2검수지그부(200)의 내부에 삽입되도록 제2검수지그부(200)에 장착되는 것을 도시되지만, 이는 한정된 것이 아니라 상황에 따라 기체공급관부(500)가 제1검수지그부(100)의 내부에 삽입되도록 제1검수지그부(100)에 장착되는 등 기체확산층부(300)에 기체(10)를 공급되는 범위 내에서 기체공급관부(500)의 설치방식 및 형상 등은 설계변경가능하다.
기체공급관부(500)는 제1공급관부(510)와 복수개의 제2공급관부(520)를 포함한다. 제1공급관부(510)는 기체확산층부(300)에 기체(10)를 공급한다. 제2검수지그부(200)의 내부에 삽입되도록 제2검수지그부(200)에 장착될 수 있다(도 3 참조).
복수개의 제2공급관부(520)는 제1공급관부(510)로 기체(10)를 공급한다. 복수개의 제2공급관부(520)는 선택적으로 개방되고, 제1공급관부(510)로 공급되는 기체(10)의 압력값은 서로 다르다.
일 예로, 복수개의 제2공급관부(520)는 제2-1공급관부(521), 제2-2공급관부(522) 및 제2-3공급관부(523)를 포함한다. 제2-1공급관부(521)는 기체공급부(미도시)와 연결되며, 기체공급부로부터 전달받은 설정압력을 가진 기체(10)를 제1공급관부(510)로 공급한다. 제2-2공급관부(522)와 제2-3공급관부(523)는 폐쇄된 상태로 제2-1공급관부(521)만 개방된다.
제2-2공급관부(522)는 기체공급부와 연결되며, 기체공급부로부터 전달받은 기체를 제1공급관부(510)로 공급한다. 제2-2공급관부(522)는 제2-1공급관부(521)를 통해 공급되는 기체보다 낮은 압력을 가진 기체(10)를 제1공급관부(510)로 공급할 수 있다. 제2-1공급관부(521)와 제2-3공급관부(523)는 폐쇄된 상태로 제2-2공급관부(522)만 개방된다.
제2-3공급관부(523)는 기체공급부와 연결되며, 기체공급부로부터 전달받은 기체(10)를 제1공급관부(510)로 공급한다. 제2-3공급관부(523)는 제2-1공급관부(521)와 제2-2공급관부(522)를 통해 공급되는 기체(10)보다 낮은 압력을 가진 기체(10)를 제1공급관부(510)로 공급할 수 있다. 제2-1공급관부(521)와 제2-2공급관부(522)는 폐쇄된 상태로 제2-3공급관부(523)만 개방된다. 이로써, 기체(10)의 유량과 압력이 조절되면서 기체확산층부(300)로 기체가 공급될 수 있다.
연료전지용 기체확산층 검수장치(1)는 기체측정부(600)를 더 포함한다. 기체측정부(600)는 기체(10)의 유량 및 기체확산층부(300)로 공급되는 기체(10)의 차압을 측정할 수 있다. 일 예로, 기체측정부(600)는 제1공급관부(510)의 내부에 장착되며, 제1공급관부(510)를 통과하는 기체의 유량 및 제1공급관부(510)에서 기체확산층부(300)로 공급되는 기체(10)의 차압을 측정할 수 있다. 이는 한정된 것이 아니라, 기체측정부(600)는 기체(10)의 유량 및 기체확산층부(300)로 공급되는 기체(10)의 차압을 측정할 수 있는 범위 내에서 다양한 위치에 장착될 수 있다.
기체측정부(600)를 통해 기체(10)의 유량과 기체확산층부(300)로 공급되는 기체(10)의 차압을 실시간으로 측정하고, 측정된 기체(10)의 유량과 기체확산층부(300)로 공급되는 기체(10)의 차압을 토대로 설정압력에서 기체(10)가 기체확산층부(300)로 공급될 때 기체확산층부(300)의 기체투과도를 측정할 수 있다. 이때, 설정압력은 약 100Pa 일 수 있다.
연료전지용 기체확산층 검수장치(1)는 전류집전체(700, Current Collector)를 더 포함한다. 전류집전체(700)는 기체확산층부(300)에 전류를 공급한다. 도 3과 같이, 전류집전체(700)는 복수개로 제1검수지그부(100)와 제2검수지그부(200)에 각각 장착될 수 있다. 복수개의 전류집전체(700)는 제1전류집전체(710)와 제2전류집전체(720)를 포함할 수 있다. 제1전류집전체(710)는 제1검수지그부(100)의 내부에 장착되며, 마이너스 극을 포함하여 이루어질 수 있다. 제2전류집전체(720)는 제2검수지그부(200)의 내부에 장착되며, 플러스 극을 포함하여 이루어질 수 있다. 제2검수지그부(200)의 내부에는 제1공급관부(510)가 삽입되어 기체확산층부(300)로 기체(10)를 공급할 수 있다.
따라서, 제1검수지그부(100)와 제2검수지그부(200) 사이에 기체확산층부(300)가 배치되면, 기체확산층부(300)와 접촉되어 기체확산층부(300)에 전류를 공급할 수 있다.
제1검수지그부(100)와 제2검수지그부(200) 사이에 배치된 기체확산층부(300)을 설정압력으로 가압된 상태에서 전기저항측정부(미도시)를 이용하여 기체확산층부(300)의 전기저항을 측정한다. 이때, 설정압력은 10kgf/cm2로 연료전지의 체결압력(Clamping pressure)과 유사하다. 즉, 연료전지의 체결압력(Clamping pressure) 상태를 구현하여 기체확산층부(300)의 전기저항을 측정한다. 더불어, 두께측정부(400)를 통해 측정된 기체확산층부(300)의 두께값과, 제1검수지그부(100)와 제2검수지그부(200)로 인해 압축된 기체확산층부(300)의 압축값을 토대로 기체확산층부(300)의 압축률을 측정할 수 있다. 일 예로, (기체확산층부(300)의 두께값-기체확산층부(300)의 압축값)/(기체확산층부(300)의 두께값) X 100의 공식을 이용하여 기체확산층부(300)의 압축률을 연산할 수 있다.
도 1 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 연료전지용 기체확산층 검수방법을 설명한다.
연료전지용 기체확산층 검수방법은 제1검수지그부(100)와 제2검수지그부(200)를 이용해 기체확산층부(300)를 가압하고, 두께측정부(400)를 통해 기체확산층부(300)의 두께를 측정하는 단계(S10), 기체공급관부(500)를 통해 기체확산층부(300)로 기체(10)를 공급하고, 기체측정부(600)를 이용하여 기체확산층부(300)의 기체투과도를 측정하는 단계(S20), 전류집전체(700)를 통해 기체확산층부(300)로 전류를 공급하여 기체확산층부(300)의 전기저항을 측정하는 단계(S30) 및 기체확산층부(300)의 압축률을 측정하는 단계(S40)를 포함한다.
제1검수지그부(100)와 제2검수지그부(200)를 이용해 기체확산층부(300)를 가압하고, 두께측정부(400)를 통해 기체확산층부(300)의 두께를 측정하는 단계(S10)에서는 제2검수지그부(200)와 제1검수지그부(100) 사이에 기체확산층부(300)가 미배치된 상태에서 제2검수지그부(200)와 제1검수지그부(100)를 기준압력으로 가압하여 두께측정부(400)의 기준값을 측정한다.
제1검수지그부(100)와 제2검수지그부(200) 사이에 기체확산층부(300)를 배치하고 기체확산층부(300)를 가압하고, 두께측정부(400)를 통해 기체확산층부(300)의 두께를 측정하는 단계(S10)에서는 제2검수지그부(200)를 제1검수지그부(100)의 반대측으로 작동시키고, 제1검수지그부(100)의 상측에 기체확산층부(300)를 배치한 후, 제2검수지그부(200)를 제1검수지그부(100) 측으로 작동시켜 기체확산층부(300)를 테스트압력으로 가압하여 두께측정부(400)에 측정된 측정값과 두께측정부(400)의 기준값을 토대로 기체확산층부(300)의 두께를 측정한다.
구체적으로, 제1검수지그부(100)와 제2검수지그부(200) 사이에 기체확산층부(300)가 배치한 상태에서 제2검수지그부(200)와 제1검수지그부(100)를 이용하여 기체확산층부(300)에 테스트압력으로 가압한다. 기체확산층부(300)에 테스트압력을 가함으로써 두께측정부(400)에 측정된 측정값과, 제2검수지그부(200)와 제1검수지그부(100)에 기체확산층부(300)가 미배치된 상태에서 제2검수지그부(200)와 제1검수지그부(100)를 기준압력으로 가압하여 측정된 두께측정부(400)의 기준값 차이를 연산하여 기체확산층부(300)의 두께를 측정할 수 있다. 이때, 기체확산층부(300)의 균일도도 측정할 수 있다.
기체공급관부(500)를 통해 기체확산층부(300)로 기체(10)를 공급하고, 기체측정부(600)를 이용하여 기체확산층부(300)의 기체투과도를 측정하는 단계(S20)에서는, 기체공급관부(500)를 통해 기체확산층부(300)로 기체(10)의 유량을 순차적으로 증가시키면서 공급하고, 기체측정부(600)를 이용하여 기체확산층부(300)의 기체투과도를 측정한다.
기체공급관부(500)는 기체공급부와 연결되며, 선택적으로 개방되어 서로 다른 압력을 가진 기체(10)를 제1공급관부(510)를 공급하는 복수개의 제2공급관부(520)를 포함한다. 복수개의 제2공급관부(520)는 선택적으로 어느 하나가 개방되어 기체공급부로부터 전달받은 기체(10)를 기체확산층부(300)로 기체를 공급하는 제1공급관부(510)로 공급한다. 이때, 복수개의 제2공급관부(520)를 통해 기체(10)의 유량 및 압력이 순차적으로 증가되면서 제1공급관부(510)로 공급될 수 있다. 기체측정부(600)를 통해 기체(10)의 유량과 기체확산층부(300)로 공급되는 기체(10)의 차압은 실시간으로 측정되며, 기체측정부(600)를 통해 측정된 정보 토대로 설정압력으로 가압할 때의 기체확산층부(300)의 기체투과도를 측정할 수 있다.
전류집전체(700)를 통해 기체확산층부(300)로 전류를 공급하여 기체확산층부(300)의 전기저항을 측정하는 단계(S30)에서는 기체확산층부(300)을 설정압력으로 가압한 상태에서 전류집전체(700)를 통해 기체확산층부(300)로 전류를 공급하고, 전기저항측정부(미도시)를 이용하여 기체확산층부(300)의 전기저항을 측정한다. 이때, 설정압력은 10kgf/cm2로 연료전지의 체결압력(Clamping pressure)과 유사하다.
기체확산층부(300)의 압축률을 측정하는 단계(S40)에서는 기체확산층부(300)을 설정압력으로 가압한 상태에서 두께측정부(400)에 측정된 측정값을 토대로 기체확산층부(300)의 두께 변화를 측정하여 기체확산층부(300)의 압축률을 측정한다. 두께측정부(400)를 통해 측정된 기체확산층부(300)의 두께값에서 제1검수지그부(100)와 제2검수지그부(200)를 이용하여 압축된 기체확산층부(300)의 압축값을 뺀 값을 기체확산층부(300)의 두께값으로 나눈 후 100을 곱하여 기체확산층부(300)의 압축률을 연산할 수 있다. 즉, (기체확산층부(300)의 두께값-기체확산층부(300)의 압축값)/(기체확산층부(300)의 두께값) X 100의 공식을 이용하여 기체확산층부(300)의 압축률을 연산할 수 있다.
기체확산층부(300)의 압축률을 측정하는 단계(S40)는 제1검수지그부(100)와 제2검수지그부(200)에 장착된 전류집전체(700)를 통해 기체확산층부(300)로 전류를 공급하여 기체확산층부(300)의 전기저항을 측정하는 단계(S30)와 동시에 이루어질 수 있다. 구체적으로, 10kgf/cm2인 설정압력으로 가압된 상태 즉, 연료전지의 체결압력(Clamping pressure)상태가 구현된 상태에서 기체확산층부(300)의 압축률과 전기전항의 측정이 이루어질 수 있다.
이와 같이, 본 발명에 따른 연료전지용 기체확산층 검수장치(1) 및 검수방법을 통해, 기체확산층부(300)의 두께, 기체투과도, 전기저항, 압축률을 측정하여 검수할 수 있다. 즉, 기체확산층부(300)의 여러가지 물성을 측정하여 검수할 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.
따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.
1 : 연료전지용 기체확산층 검수 장치 10 : 기체
100 : 제1검수지그부 200 : 제2검수지그부
300 : 기체확산층부 400 : 두께측정부
500 : 기체공급관부 510 : 제1공급관부
520 : 제2공급관부 521 : 제2-1공급관부
522 : 제2-2공급관부 523 : 제2-3공급관부
600 : 기체측정부 700 : 전류집전체
710 : 제1전류집전체 720 : 제2전류집전체
800 : 공압실린더

Claims (12)

  1. 제1검수지그부;
    상기 제1검수지그부와 이격되게 배치되며, 상호 간격조절이 가능한 제2검수지그부;
    상기 제1검수지그부와 상기 제2검수지그부 사이에 배치되어 가압되는 기체확산층부;
    상기 기체확산층부의 두께를 측정하는 두께측정부; 및
    상기 기체확산층부에 기체를 공급하는 기체공급관부;를 포함하고,
    상기 기체공급관부는,
    상기 기체확산층부에 기체를 공급하는 제1공급관부; 및
    상기 제1공급관부와 연결되며, 상기 제1공급관부로 기체를 공급하는 복수개의 제2공급관부;를 포함하고,
    복수개의 상기 제2공급관부는 선택적으로 개방되고, 상기 제1공급관부로 공급되는 기체의 압력값은 서로 다르고,
    복수개의 상기 제2공급관부는 기체공급부와 연결되며, 상기 기체공급부로부터 전달받은 설정압력을 가진 기체를 상기 제1공급관부로 공급하는 제2-1공급관부와, 상기 기체공급부와 연결되며, 상기 기체공급부로부터 전달받은 기체를 제1공급관부로 공급하는 제2-2공급관부와, 상기 기체공급부와 연결되며, 상기 기체공급부로부터 전달받은 기체를 상기 제1공급관부로 공급하는 제2-3공급관부를 포함하고,
    상기 제2-2공급관부는 상기 제2-1공급관부를 통해 공급되는 기체보다 낮은 압력을 가진 기체를 상기 제1공급관부에 공급하고,
    상기 제2-3공급관부는 상기 제2-2공급관부를 통해 공급되는 기체보다 낮은 압력을 가진 기체를 상기 제1공급관부에 공급하는 것을 특징으로 하는 연료전지용 기체확산층 검수장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제 1항에 있어서,
    기체의 유량 및 상기 기체확산층부로 공급되는 기체의 차압을 측정하는 기체측정부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지용 기체확산층 검수장치.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 기체확산층부에 전류를 공급하는 전류집전체;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지용 기체확산층 검수장치.
  6. 제1검수지그부와 제2검수지그부를 이용해 기체확산층부를 가압하고, 두께측정부를 통해 상기 기체확산층부의 두께를 측정하는 단계;
    기체공급관부를 통해 상기 기체확산층부로 기체를 공급하고, 기체측정부를 이용하여 상기 기체확산층부의 기체투과도를 측정하는 단계;
    전류집전체를 통해 상기 기체확산층부로 전류를 공급하여 상기 기체확산층부의 전기저항을 측정하는 단계; 및
    상기 기체확산층부의 압축률을 측정하는 단계;를 포함하고,
    상기 기체공급관부는,
    상기 기체확산층부에 기체를 공급하는 제1공급관부; 및
    상기 제1공급관부와 연결되며, 상기 제1공급관부로 기체를 공급하는 복수개의 제2공급관부;를 포함하고,
    복수개의 상기 제2공급관부는 선택적으로 개방되고, 상기 제1공급관부로 공급되는 기체의 압력값은 서로 다르고,
    복수개의 상기 제2공급관부는 기체공급부와 연결되며, 상기 기체공급부로부터 전달받은 설정압력을 가진 기체를 제1공급관부로 공급하는 제2-1공급관부와, 상기 기체공급부와 연결되며, 상기 기체공급부로부터 전달받은 기체를 상기 제1공급관부로 공급하는 제2-2공급부와, 상기 기체공급부와 연결되며, 상기 기체공급부로부터 전달받은 기체를 상기 제1공급관부로 공급하는 제2-3공급관부를 포함하고,
    상기 제2-2공급부는 상기 제2-1공급관부를 통해 공급되는 기체보다 낮은 압력을 가진 기체를 상기 제1공급관부에 공급하고,
    상기 제2-3공급부는 상기 제2-2공급관부를 통해 공급되는 기체보다 낮은 압력을 가진 기체를 상기 제1공급관부에 공급하는 것을 특징으로 하는 연료전지용 기체확산층 검수방법.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 제1검수지그부와 상기 제2검수지그부를 이용해 상기 기체확산층부를 가압하고, 상기 두께측정부를 통해 상기 기체확산층부의 두께를 측정하는 단계에서는, 상기 제2검수지그부와 상기 제1검수지그부 사이에 상기 기체확산층부가 미배치된 상태에서 상기 제2검수지그부와 상기 제1검수지그부를 기준압력으로 가압하여 상기 두께측정부의 기준값을 측정하는 것을 특징으로 하는 연료전지용 기체확산층 검수방법.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 제1검수지그부와 상기 제2검수지그부를 이용해 상기 기체확산층부를 가압하고, 상기 두께측정부를 통해 상기 기체확산층부의 두께를 측정하는 단계에서는, 상기 제2검수지그부를 상기 제1검수지그부의 반대측으로 작동시키고, 상기 제1검수지그부의 상측에 상기 기체확산층부를 배치한 후, 상기 제2검수지그부를 상기 제1검수지그부 측으로 작동시켜 상기 기체확산층부를 테스트압력으로 가압하여 상기 두께측정부에 측정된 측정값과 상기 두께측정부의 기준값을 토대로 상기 기체확산층부의 두께를 측정하는 것을 특징으로 하는 연료전지용 기체확산층 검수방법.
  9. 제 6항에 있어서,
    상기 기체공급관부를 통해 상기 기체확산층부로 기체를 공급하고, 상기 기체확산층부의 기체투과도를 측정하는 단계에서는, 상기 기체공급관부를 통해 상기 기체확산층부로 기체의 유량을 순차적으로 증가시키면서 공급하고, 상기 기체측정부를 이용하여 상기 기체확산층부의 기체투과도를 측정하는 것을 특징으로 하는 연료전지용 기체확산층 검수방법.
  10. 제 6항에 있어서,
    상기 전류집전체를 통해 상기 기체확산층부로 전류를 공급하여 상기 기체확산층부의 전기저항을 측정하는 단계에서는, 상기 기체확산층부를 설정압력으로 가압한 상태에서 상기 전류집전체를 통해 상기 기체확산층부로 전류를 공급하고, 상기 기체확산층부의 전기저항을 측정하는 것을 특징으로 하는 연료전지용 기체확산층 검수방법.
  11. 제 6항에 있어서,
    상기 기체확산층부의 압축률을 측정하는 단계에서는, 상기 기체확산층부를 설정압력으로 가압한 상태에서 상기 두께측정부에 측정된 측정값을 토대로 상기 기체확산층부의 두께 변화를 측정하여 상기 기체확산층부의 압축률을 측정하는 것을 특징으로 하는 연료전지용 기체확산층 검수방법.
  12. 제 6항에 있어서,
    상기 기체확산층부의 압축률을 측정하는 단계는 상기 제1검수지그부와 상기 제2검수지그부에 장착된 전류집전체를 통해 상기 기체확산층부로 전류를 공급하여 상기 기체확산층부의 전기저항을 측정하는 단계와 동시에 이루어지는 것을 특징으로 하는 연료전지용 기체확산층 검수방법.
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