KR102176578B1 - 삽입구가 마련된 엔드 플레이트를 포함하는 연료전지 스택 - Google Patents

삽입구가 마련된 엔드 플레이트를 포함하는 연료전지 스택 Download PDF

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Abstract

삽입구가 마련된 엔드 플레이트를 포함하는 연료전지 스택을 개시한다. 개시된 연료전지 스택은, 일 방향을 따라 연속적으로 적층된 다수의 단위 셀들의 스택의 양단에 각각 배치된 제 1 및 제 2 엔드 플레이트; 상기 제 1 엔드 플레이트의 제 1 표면에 배치된 것으로, 상기 다수의 단위 셀들에 연료 또는 공기를 공급하기 위한 공급 라인; 및 상기 제 1 엔드 플레이트의 제 1 표면에 수직하게 인접하는 제 2 표면에서 상기 공급 라인에 인접하도록 형성된 삽입구;를 포함할 수 있다.

Description

삽입구가 마련된 엔드 플레이트를 포함하는 연료전지 스택{Fuel cell stack including end plate having insertion hole}
개시된 실시예들은 연료전지 스택에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 다양한 기능의 삽입 구조물들을 연료전지 스택의 외부에서 연료전지 스택의 공급 라인 내에 탈착할 수 있도록 구성된 삽입구가 마련된 엔드 플레이트를 포함하는 연료전지 스택에 관한 것이다.
연료전지는 연료가 가진 화학에너지를 전기화학반응에 의해 직접 전기에너지로 바꾸는 장치로서, 연료가 공급되는 한 계속해서 전기를 생산할 수 있는 일종의 발전장치이다. 이러한 연료전지에서 캐소드에 산소를 포함하는 공기가 공급되고 애노드에 메탄올이나 수소 등과 같은 연료가 공급되면 캐소드와 애노드 사이에 있는 전해질막을 통해 전기화학반응이 진행되면서 전기가 발생하게 된다.
일반적으로, 연료전지의 단위 셀에서 발생되는 전기는 유용하게 사용될 만큼 그 전압이 높지 않기 때문에, 여러 개의 단위 셀들을 직렬로 연결한 스택(stack)의 형태로 사용하게 된다. 이러한 연료전지 스택의 양 끝에는 단위 셀들을 단단히 고정하기 위한 엔드 플레이트가 배치된다. 이 경우, 전기화학반응에 필요한 공기 및 연료는 한쪽의 엔드 플레이트를 통해 단위 셀들에 공급되고, 반대쪽의 엔드 플레이트를 통해 남은 공기와 연료가 배출될 수 있다. 예를 들어, 엔드 플레이트 내에 형성된 매니폴드들 및 채널들을 통하여 캐소드, 애노드 및 전해질막으로 구성된 막전극 어셈블리(MEA; membrane electrode assembly)로 공급될 수 있다.
다양한 기능의 삽입 구조물들을 연료전지 스택의 외부에서 연료전지 스택의 공급 라인 내에 탈착할 수 있도록 구성된 삽입구가 마련된 엔드 플레이트를 포함하는 연료전지 스택을 제공한다.
일 유형에 따른 연료전지 스택은, 일 방향을 따라 연속적으로 적층된 다수의 단위 셀들의 스택의 양단에 각각 배치된 제 1 및 제 2 엔드 플레이트; 상기 제 1 엔드 플레이트의 제 1 표면에 배치된 것으로, 상기 다수의 단위 셀들에 연료 또는 공기를 공급하기 위한 공급 라인; 및 상기 제 1 엔드 플레이트의 제 1 표면에 수직하게 인접하는 제 2 표면에서 상기 공급 라인에 인접하도록 형성된 삽입구;를 포함할 수 있다.
상기 제 1 엔드 플레이트는 연료 또는 공기의 통로 역할을 하며 상기 공급 라인과 연결되어 있는 매니폴드를 포함하며, 상기 삽입구는 상기 매니폴드의 일 측면이 외부로 개방되도록 상기 매니폴드에 인접하여 형성될 수 있다.
상기 연료전지 스택은, 상기 삽입구에 탈착 가능하게 삽입되며 삽입시 상기 매니폴드 내에 위치하게 되는 삽입 구조물을 더 포함할 수 있다.
상기 삽입 구조물은 상기 삽입구에 삽입되어 고정될 수 있도록 상기 삽입구의 입구 모양과 동일한 형태로 형성된 프레임을 포함할 수 있다.
상기 삽입 구조물은 상기 연료전지 스택의 내부를 외부로부터 격리시키기 위하여 상기 프레임의 둘레에 형성되는 선형 또는 판형의 실링재를 더 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 삽입 구조물은 상기 매니폴드 내의 연료 또는 공기 유입부에서의 유체의 유속을 균일하게 만드는 유량 분배기를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 유량 분배기는 상기 매니폴드 내에 위치하도록 상기 프레임으로부터 연장된 제 1 관통홀 및 상기 제 1 관통홀의 양측에 각각 배치되어 있는 제 2 관통홀을 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 제 1 관통홀은 입구의 폭이 출구의 폭보다 좁고 제 2 관통홀은 입구의 폭이 출구의 폭보다 넓을 수 있다.
또한, 상기 유량 분배기는, 예를 들어, 메시 구조, 교차 늑골 구조, 스폰지 구조, 다공판 구조, 다공질판 구조 중에서 적어도 하나의 형태를 가질 수 있다.
일 실시예에서, 상기 유량 분배기는 상기 프레임에 회전 가능하게 고정된 다수의 날개판, 및 상기 날개판의 각도를 조절하기 위한 조절 레버를 포함할 수 있으며, 상기 다수의 날개판이 상기 매니폴드 내의 연료 유입부에 위치하고 상기 조절 레버가 상기 제 1 엔드 플레이트로부터 외부로 돌출되도록, 상기 다수의 날개판과 조절 레버는 상기 프레임에 대해 서로 반대편에 배치될 수 있다.
또한, 상기 삽입 구조물은 연료 내에 추가적인 물질을 직접 공급하거나 또는 제거하는 물질 공급/제거기를 포함할 수 있다.
상기 물질 공급/제거기는, 상기 프레임으로부터 수직하게 연장하여 돌출된 공급관, 상기 공급관으로부터 세로 방향으로 연장된 다수의 나란한 가이드바, 및 상기 공급관에 물질을 주입하도록 상기 프레임에 형성된 주입구를 포함할 수 있으며, 상기 공급관에서 상기 다수의 가이드바와 연결되는 부위에는 물질을 배출하기 위한 홈이 형성되어 있고, 상기 공급관이 상기 매니폴드 내에 위치하고 상기 주입구가 상기 제 1 엔드 플레이트의 외부로 노출되도록 상기 주입구와 공급관은 상기 프레임에 대해 서로 반대편에서 대향하여 배치될 수 있다.
예를 들어, 상기 공급 라인은 상기 단위 셀들의 적층 방향에 수직한 방향으로 배치될 수 있으며, 상기 삽입구는 상기 단위 셀들의 적층 방향과 동일한 방향으로 형성될 수 있다.
또한, 상기 삽입 구조물은 상기 공급 라인과 상기 매니폴드에 대해 경사지도록 배치되어 있는 유량 분배판을 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 삽입구는 그의 바닥면 또는 상부면이 상기 매니폴드의 상부면 또는 바닥면과 서로 통하도록 형성될 수 있다.
상기 연료전지 스택은, 상기 삽입구에 탈착 가능하게 삽입되는 삽입 구조물을 더 포함하며, 상기 삽입 구조물은 적어도 2개의 가이드 슬롯, 및 상기 적어도 2개의 가이드 슬롯 내에서 슬라이딩 가능하게 각각 배치된 적어도 2개의 유량 분배기를 포함하고, 상기 적어도 2개의 유량 분배기는 상기 삽입 구조물로부터 돌출될 때 상기 매니폴드 내에 위치하도록 구성될 수 있다.
상기 적어도 2개의 유량 분배기는 상기 제 1 엔드 플레이트로부터 돌출되는 막대형 돌출부를 각각 포함할 수 있다.
상기 연료전지 스택은 다수의 단위 셀들 사이에 배치되는 공유 플레이트를 더 포함하며, 상기 연료전지 스택은 상기 제 1 엔드 플레이트와 공유 플레이트 사이의 다수의 단위 셀들을 포함하는 제 1 연료전지 스택과 상기 공유 플레이트와 제 2 엔드 플레이트 사이의 다수의 단위 셀들을 포함하는 제 2 연료전지 스택으로 분할될 수 있다.
상기 공유 플레이트는, 상기 제 1 연료전지 스택과 제 2 연료전지 스택 사이의 연료 또는 공기의 전달을 위한 채널, 상기 채널의 일 측면이 외부로 개방될 수 있도록 상기 공유 플레이트의 측면에서 상기 채널에 인접하여 형성된 삽입구를 포함할 수 있다.
상기 연료전지 스택은, 상기 공유 플레이트의 삽입구에 탈착 가능하게 삽입되는 것으로, 상기 공유 플레이트의 삽입구에 장착시 상기 채널이 열린 상태가 되도록 하는 관통홀을 갖는 제 1 삽입 구조물 및 상기 공유 플레이트의 삽입구에 장착시 상기 채널이 닫힌 상태가 되도록 하는 격막을 갖는 제 2 삽입 구조물을 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 공급 라인은 상기 단위 셀들의 적층 방향과 동일한 방향으로 배치될 수 있으며, 상기 삽입구는 상기 단위 셀들의 적층 방향에 수직한 방향으로 형성될 수 있다.
또한, 상기 연료전지 스택은, 상기 제 2 엔드 플레이트의 제 1 표면에 배치된 것으로, 상기 다수의 단위 셀들로부터 연료 또는 공기를 배출하기 위한 배출 라인, 및 상기 제 2 엔드 플레이트의 제 1 표면에 수직하게 인접하는 제 2 표면에서 상기 배출 라인에 인접하도록 형성된 삽입구를 더 포함할 수 있다.
개시된 실시예들에 따르면, 연료전지 스택의 엔드 플레이트의 외부 표면(예컨대, 측면 또는 상부 표면)에는 다양한 기능의 삽입 구조물들이 공급 라인과 수직하게 탈착될 수 있는 삽입구가 형성되어 있다. 따라서 유량 분배를 균일하게 하게 하거나 또는 연료에 추가적인 첨가물을 제공하는 등의 기능을 하는 삽입 구조물을 연료전지 스택의 해체 없이 연료전지 스택에 용이하게 탈착하는 것이 가능하다.
도 1은 일 실시예에 따른 연료전지 스택의 구성을 개략적으로 보이는 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 연료전지 스택의 엔드 플레이트의 삽입구에 탈착될 수 있는 삽입 구조물을 예시적으로 보이는 사시도이다.
도 3은 도 3에 도시된 삽입 구조물의 구조를 보이는 단면도이다.
도 4는 도 1에 도시된 연료전지 스택의 엔드 플레이트의 삽입구에 탈착될 수 있는 다른 삽입 구조물을 예시적으로 보이는 사시도이다.
도 5a 및 도 5b는 도 4에 도시된 삽입 구조물의 동작을 개략적으로 보이는 개념도이다.
도 6은 도 1에 도시된 연료전지 스택의 엔드 플레이트의 삽입구에 탈착될 수 있는 또 다른 삽입 구조물을 예시적으로 보이는 사시도이다.
도 7 및 도 8은 도 6에 도시된 삽입 구조물의 동작을 개략적으로 보이는 개념도이다.
도 9a 및 도 9b는 도 1에 도시된 연료전지 스택의 공유 플레이트의 삽입구에 탈착될 수 있는 삽입 구조물을 예시적으로 보이는 사시도이다.
도 10은 도 1에 도시된 연료전지 스택의 엔드 플레이트의 삽입구에 탈착될 수 있는 또 다른 삽입 구조물을 예시적으로 보이는 사시도이다.
도 11은 도 10에 도시된 삽입 구조물의 동작을 개략적으로 보이는 개념도이다.
도 12는 도 10에 도시된 삽입 구조물의 일부 구성을 보다 상세히 보이는 부분 확대도이다.
도 13은 다른 실시예에 따른 연료전지 스택의 엔드 플레이트 및 상기 엔드 플레이트의 삽입구에 탈착될 수 있는 삽입 구조물을 예시적으로 보이는 사시도이다.
도 14는 도 13에 도시된 연료전지 스택의 엔드 플레이트의 삽입구에 탈착될 수 있는 다른 삽입 구조물을 예시적으로 보이는 사시도이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여, 삽입구가 마련된 엔드 플레이트를 포함하는 연료전지 스택에 대해 상세하게 설명한다. 이하의 도면들에서 동일한 참조부호는 동일한 구성요소를 지칭하며, 도면상에서 각 구성요소의 크기는 설명의 명료성과 편의상 과장되어 있을 수 있다. 또한, 이하에 설명되는 실시예는 단지 예시적인 것에 불과하며, 이러한 실시예들로부터 다양한 변형이 가능하다. 또한 이하에서 설명하는 층 구조에서, "상부" 나 "상"이라고 기재된 표현은 접촉하여 바로 위에 있는 것뿐만 아니라 비접촉으로 위에 있는 것도 포함할 수 있다.
도 1은 일 실시예에 따른 연료전지 스택(100)의 구성을 개략적으로 보이는 사시도이다. 도 1을 참조하면, 본 실시예에 따른 연료전지 스택(100)은, 일 방향을 따라 연속적으로 적층된 다수의 단위 셀(101)들, 및 상기 다수의 단위 셀(101)들의 스택의 양단에 각각 배치된 한 쌍의 엔드 플레이트(102a, 102b)를 포함할 수 있다. 단위 셀(101)은 연료 및 산화제의 전기 화학적인 반응에 의해 전기 에너지를 발생시키는 단위 연료전지이다. 하나의 단위 셀(101)에서 발생되는 전기는 전압이 충분히 높지 않기 때문에 다수의 단위 셀(101)들을 직렬로 연결한 스택의 형태로 사용된다. 엔드 플레이트(102a, 102b)는 다수의 단위 셀(101)들을 고정하고 다수의 단위 셀(101)들에 연료와 공기를 공급하는 역할을 한다. 이를 위해, 한 쌍의 엔드 플레이트(102a, 102b)는 그 사이에 다수의 단위 셀(101)들을 두고 체결 부재(109)를 통해 서로 단단히 고정될 수 있다.
또한, 도 1에는 도시되어 있지 않지만, 엔드 플레이트(102a, 102b)의 내부에는 단위 셀(101)들에 연료 및 공기를 공급하고 단위 셀(101)로부터 연료 및 공기를 배출하기 위한 통로인 매니폴드(106, 도 4 참조)들이 형성될 수 있다. 그리고, 제 1 엔드 플레이트(102a)에는 매니폴드(106)와 각각 연결되는 공기 공급 라인(104a), 공기 배출 라인(104b), 연료 공급 라인(105a) 및 연료 배출 라인(105b)이 각각 배치될 수 있다. 따라서, 공기 공급 라인(104a)과 연료 공급 라인(105b)으로부터 제 1 엔드 플레이트(102a)에 제공된 공기와 연료는 그 각각의 매니폴드(106)를 통해 단위 셀(101)들에 차례로 공급될 수 있다. 또한, 남은 공기와 연료는 공기 배출 라인(104b)과 연료 배출 라인(105b)을 통해 배출될 수 있다. 또 다른 예로는, 도 1에서 정면으로 보이는 제 1 엔드 플레이트(102a)에는 공기 공급 라인(104a)과 연료 공급 라인(105a)이 배치되며, 제 2 엔드 플레이트(102b)에는 공기 배출 라인(104b)과 연료 배출 라인(105b)이 배치될 수 있다. 따라서, 공기 공급 라인(104a)과 연료 공급 라인(105b)으로부터 제 1 엔드 플레이트(102a)에 제공된 공기와 연료는 그 각각의 매니폴드(106)를 통해 단위 셀(101)들에 차례로 공급될 수 있다. 또한, 남은 공기와 연료는 제 2 엔드 플레이트(102b)에 위치한 공기 배출 라인(104b)과 연료 배출 라인(105b)을 통해 배출될 수 있다.
다수의 단위 셀(101)들을 하나의 스택으로 형성할 수도 있지만, 도 1에 도시된 바와 같이, 단위 셀(101)들 사이에 하나 이상의 공유 플레이트(103)를 필요에 따라 배치하여 여러 개의 스택으로 분할할 수도 있다. 예를 들어, 도 1에는 연료전지 스택(100)이 하나의 공유 플레이트(103)를 포함하는 것으로 도시되어 있다. 공유 플레이트(103)에 의해, 연료전지 스택(100)은 다수의 단위 셀(101)들이 적층된 제 1 연료전지 스택(100a)과 다른 다수의 단위 셀(101)들이 적층된 제 2 연료전지 스택(100b)으로 나누어질 수 있다.
한편, 본 실시예에 따르면, 소정의 기능을 수행하는 삽입 구조물이 삽입될 수 있는 삽입구(110, 111)가 엔드 플레이트(102a, 102b) 및 공유 플레이트(103)에 형성될 수 있다. 예를 들어, 엔드 플레이트(102a, 102b)의 측면에 삽입구(110)가 형성될 수 있으며, 공유 플레이트(103)의 측면에도 삽입구(111)가 형성될 수 있다. 이와 같이, 외부에서 접근 가능한 삽입구(110, 111)를 엔드 플레이트(102a, 102b) 및 공유 플레이트(103)의 외부 표면에 형성함으로써, 연료전지 스택(100)의 동작을 조절할 수 있는 다양한 삽입 구조물들을 용이하게 탈부착하는 것이 가능하다. 이러한 삽입구(110, 111)는 2개의 엔드 플레이트(102a, 102b)와 공유 플레이트(103) 중에서 적어도 하나에 선택적으로 형성될 수도 있으며, 또는 이들 모두에 형성될 수도 있다. 또한, 도 1에는 공기 배출 라인(104b)과 연료 공급 라인(105b)에 인접하여 삽입구(110, 111)들이 형성된 것으로 도시되어 있으나, 반대편의 공기 공급 라인(104a)과 연료 배출 라인(105a) 부근에도 형성될 수도 있다. 이하에서는 편의상, 제 1 엔드 플레이트(102a)의 연료 공급 라인(104a)에 인접하여 형성된 삽입구(110)를 중심으로 설명하지만, 공기 배출 라인(104b), 연료 공급 라인(105a) 및 연료 배출 라인(105b)에도 동일한 설명이 적용될 수 있다.
삽입구(110, 111)에 삽입되는 삽입 구조물은 다양하게 선택될 수 있다. 예를 들어, 도 2는 연료전지 스택(100)의 제 1 엔드 플레이트(102a)의 삽입구(110)에 탈착될 수 있는 삽입 구조물(120)의 한 예를 예시적으로 보이는 사시도이다. 도 2를 참조하면, 삽입 구조물(120)은 연료전지 스택(100) 내부의 유량 분배 개선을 위한 유량 분배기일 수 있다.
일반적으로, 연료전지 스택(100)이 많은 수의 단위 셀(101)들로 구성될 경우, 다수의 단위 셀(101)들이 균일한 성능을 내기 위해서는 각 단위 셀(101)에 동일한 수준의 공기(또는 연료)의 공급이 필요하다. 그런데, 단위 셀(101)의 수가 많아질수록 공기(또는 연료)의 유량이 증가하게 되어, 이로 인해 공기(또는 연료) 유입부에서 박리 유동과 같은 유속 왜곡 현상이 발생할 수 있다. 그러면 일부의 단위 셀(101)에서 유량 부족으로 성능 저하가 발생할 수 있다. 삽입 구조물(120)은 제 1 엔드 플레이트(102a)의 삽입구(110)를 통해 매니폴드(106, 도 4 참조) 내에 장착되어 공기(또는 연료) 유입부에서의 유체의 유속을 균일하게 만들 수 있다.
삽입 구조물(120)이 삽입구(110)에 삽입될 때 제 1 엔드 플레이트(102a)의 매니폴드(106) 내에 정확하게 위치할 수 있도록, 상기 삽입구(110)는 공기 공급 라인(104a)과 인접하여 배치될 수 있다. 보다 구체적으로, 도 2에 도시된 바와 같이, 공기 공급 라인(104a)이 연결되어 있는 제 1 엔드 플레이트(102a)의 표면에 수직하게 인접하는 표면에 삽입구(110)가 형성될 수 있다. 예컨대, 공기 공급 라인(104a)이 단위 셀(101)들의 적층 방향과 나란하게 배치되는 경우, 공기 공급 라인(104a)은 제 1 엔드 플레이트(102a)의 정면에 연결될 수 있으며, 삽입구(110)는 제 1 엔드 플레이트(102a)의 측면에서 단위 셀(101)들의 적층 방향에 수직하게 공기 공급 라인(104a)과 인접하여 형성될 수 있다. 상기 삽입구(110)에 의해 제 1 엔드 플레이트(102a)의 매니폴드(106)의 측면이 외부로 개방될 수 있다. 따라서, 삽입구(110)에 삽입되는 삽입 구조물(120)은 매니폴드(106)의 연료 유입부에 위치할 수 있다.
도 2에 도시된 삽입 구조물(120)은 삽입구(110)에 삽입되어 고정될 수 있도록 삽입구(110)의 입구 모양과 동일한 형태로 형성된 프레임(123)을 포함할 수 있다. 프레임(123)의 둘레에는 연료전지 스택(100)의 내부, 예를 들어 매니폴드(106)를 외부로부터 격리시키기 위한 실링재가 선형 또는 판형으로 형성될 수 있다. 따라서, 삽입 구조물(120)의 프레임(123)이 삽입구(110)의 입구에 빈틈 없이 끼워질 수 있다. 이러한 실링재는, 예를 들어, 고무, 금속, 또는 탄성을 갖는 복합 수지 등으로 이루어질 수 있다.
또한, 프레임(123)은 매니폴드(106) 내로 삽입될 수 있도록 연장된 제 1 및 제 2 관통홀(121, 122)을 포함할 수 있다. 제 1 관통홀(121)은 유체의 중심 영역의 유속을 줄이는 역할을 하며, 제 1 관통홀(121)의 양측에 각각 배치되어 있는 제 2 관통홀(122)은 유체의 주변 영역의 유속을 증가시키는 역할을 할 수 있다. 예를 들어, 도 3의 단면도를 참조하면, 제 1 및 제 2 관통홀(121, 122)의 내면이 경사면이다. 제 2 관통홀(122)은 확대관으로서, 홀 입구의 폭이 출구의 폭보다 넓다. 반대로 제 1 관통홀(121)은 축소관으로서, 입구의 폭이 출구의 폭보다 좁은 다수의 나란한 홀(121a)들을 포함할 수 있다. 베르누이 정리에 따라 제 2 관통홀(122)을 통과한 유체의 유속은 빨라지고, 제 1 관통홀(121)을 통과한 유체의 유속은 느려진다. 따라서, 유체 내의 각 영역간 유속의 편차를 줄일 수 있다.
도 4는 연료전지 스택(100)의 제 1 엔드 플레이트(102a)의 삽입구(110)에 탈착될 수 있는 다른 삽입 구조물(130)을 예시적으로 보이는 사시도이다. 도 4에 도시된 삽입 구조물(130)은 연료전지 스택(100) 내부의 유량 분배 개선을 위한 유량 분배기로서, 익형 캐스케이드(airfoil cascade)의 형태를 갖는다. 예를 들어, 삽입 구조물(130)은 삽입구(110)의 입구 모양과 동일한 형태로 형성된 프레임(133), 상기 프레임(133)에 회전 가능하게 고정된 다수의 날개판(132), 및 상기 날개판(132)의 각도를 조절하기 위한 조절 레버(131)를 포함할 수 있다. 다수의 날개판(132)과 조절 레버(131)는 프레임(133)에 대해 서로 반대편에 배치되어 있다. 따라서, 삽입 구조물(130)을 삽입구(110) 내에 장착하면, 다수의 날개판(132)은 매니폴드(106) 내의 공기 유입부에 위치하게 되며, 조절 레버(131)는 제 1 엔드 플레이트(102a)의 측면으로부터 외부로 돌출되도록 위치한다.
본 실시예에 따르면, 연료전지 스택(100)의 외부에서 수동 또는 자동으로 조절 레버(131)를 조작함으로써, 도 5a 및 도 5b에 도시된 바와 같이, 매니폴드(106) 내의 날개판(132)들의 각도를 용이하게 조절할 수 있다. 다수의 날개판(132)들은 매니폴드(106) 내에서 유체에 후류(wake)를 발생시켜 유량 분배를 수행할 수 있다. 날개판(132)들의 각도에 따라 후류의 방향이 변화하므로 유량 및 유속 등과 같은 운전 조건의 변화에 따라 날개판(132)들의 각도를 적절하게 조절할 수 있다.
도 6은 연료전지 스택(100)의 제 1 엔드 플레이트(102a)의 삽입구(110)에 탈착될 수 있는 다른 삽입 구조물(140)을 예시적으로 보이는 사시도이다. 앞서 설명한 예에서는, 삽입구(110)가 제 1 엔드 플레이트(102a)의 측면에서 매니폴드(106)와 동일한 높이에 있어서, 제 1 엔드 플레이트(102a)의 측면을 통해 매니폴드(106)가 직접적으로 외부에 개방되었다. 그러나, 도 6에 도시된 예의 경우, 삽입구(110)가 매니폴드(106)와 서로 다른 높이에 형성되어 있다. 예를 들어, 삽입구(110)의 바닥면과 매니폴드(106)의 상부면이 서로 통하도록 삽입구(110)를 형성할 수 있다. 또는, 삽입구(110)를 매니폴드(106)의 아래쪽에 배치하여, 삽입구(110)의 상부면과 매니폴드(106)의 바닥면이 서로 통하도록 할 수도 있다. 이 경우, 매니폴더(106)는 그의 상부면 또는 바닥면을 통해 제 1 엔드 플레이트(102a)의 측면 방향으로 간접적으로 외부에 개방될 수 있다.
도 6에 도시된 예에서, 삽입구(110)에 탈착되는 삽입 구조물(140)은 슬라이딩 가능한 적어도 2개의 서로 다른 유량 분배기(141, 143)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 도 7을 참조하면, 삽입 구조물(140)은 2개의 가이드 슬롯(145, 146) 내에 각각 배치된 2개의 유량 분배기(141, 143)를 포함할 수 있다. 도 7에서는 제 1 유량 분배기(141)만이 삽입 구조물(140)로부터 돌출되어 보이고 제 2 유량 분배기(143)는 삽입 구조물(140) 내에 수납되어 있다. 또한, 도 7에는 2개의 가이드 슬롯(145, 146)과 유량 분배기(141, 143)만이 도시되어 있으나, 본 실시예는 이에 한정되는 것이 아니며, 가이드 슬롯(145, 146)과 유량 분배기(141, 143)의 개수는 필요에 따라 적절하게 선택될 수 있다.
각각의 유량 분배기(141, 143)는 가이드 슬롯(145, 146) 내에서 상하로 슬라이딩 가능하다. 예를 들어, 제 1 유량 분배기(141)가 아래로 슬라이딩 되면, 다수의 관통홀을 갖는 제 1 유량 분배기(141)가 삽입 구조물(140)의 아래쪽으로 돌출될 수 있다. 따라서, 삽입 구조물(140)을 삽입구(110)에 장착하였을 때, 제 1 유량 분배기(141)가 아래로 슬라이딩 되면, 제 1 유량 분배기(141)가 매니폴더(106) 내의 연료 유입부에 위치하게 된다. 도 7에는 제 1 유량 분배기(141)가 사각형 형태의 다수의 관통홀을 갖는 격자형 구조로 도시되어 있으나, 예를 들어 메시(mesh) 구조, 교차 늑골(cross-lib) 구조, 스폰지 구조, 다공판(multi-hole plate) 구조, 다공질판(porous plate) 구조, 축소관-확대관 판(plate with nozzle and diffuser) 구조 등의 다양한 형태를 가질 수 있다. 이러한 제 1 유량 분배기(141)와 제 2 유량 분배기(143)는 서로 다른 구조를 가질 수 있다.
또한, 도 8을 참조하면, 유량 분배기(141, 143)는 제 1 엔드 플레이트(102a)의 측면으로 돌출될 수 있는 막대형 돌출부(142, 144)를 각각 포함할 수 있다. 따라서, 막대형 돌출부(142, 144)를 수동으로 또는 자동으로 이동시킴으로써, 매니폴더(106) 내에서 유량 분배기(141, 143)들의 위치를 각각 조절하는 것이 가능하다. 예를 들어, 제 1 유량 분배기(141)만을 매니폴더(106) 내에 배치하거나, 제 2 유량 분배기(143)만을 매니폴더(106) 내에 배치하거나, 또는 제 1 유량 분배기(141)와 제 2 유량 분배기(143)를 모두 매니폴더(106) 내에 배치할 수도 있고, 모두 매니폴더(106)로부터 제거할 수도 있다. 또한, 제 1 유량 분배기(141)의 일부분 또는 제 2 유량 분배기(143)의 일부분만을 매니폴더(106) 내에 배치할 수도 있다. 이러한 방식으로 유량 및 유속 등과 같은 운전 조건의 변화에 따라 유량 분배기(141, 143)들의 위치를 적절하게 조절할 수 있다.
도 9a 및 도 9b는 연료전지 스택(100)의 공유 플레이트(103)의 삽입구(111)에 탈착될 수 있는 삽입 구조물(150, 160)을 각각 예시적으로 보이는 사시도이다.
먼저, 도 9a를 참조하면, 공유 플레이트(103)의 삽입구(111)는 공유 플레이트(103)의 측면에 형성될 수 있다. 앞서 설명한 바와 같이, 공유 플레이트(103)는 연료전지 스택(100)을 제 1 연료전지 스택(100a)과 제 2 연료전지 스택(100b)으로 분할하는 역할을 한다. 공유 플레이트(103) 내에는 제 1 연료전지 스택(100a)과 제 2 연료전지 스택(100b) 사이의 연료 및 공기의 전달을 위해 매니폴드(107)가 형성되어 있다. 삽입구(111)는 공유 플레이트(103)의 측면에서 매니폴드(107)와 인접하게 형성될 수 있다. 이러한 삽입구(111)에 의해 공유 플레이트(103)의 매니폴드(107)가 외부로 개방될 수 있다. 따라서, 삽입구(111)에 삽입되는 삽입 구조물(150)은 매니폴드(107) 내에 위치할 수 있다.
도 9a에 도시된 삽입 구조물(150)은 삽입구(111)에 삽입되어 고정될 수 있도록 삽입구(111)의 입구 모양과 동일한 형태로 형성된 프레임(151)을 포함할 수 있다. 또한, 프레임(151)의 둘레에는 매니폴드(107)를 외부로부터 격리시키기 위한 실링재가 형성될 수 있다. 따라서, 삽입 구조물(150)의 프레임(151)이 삽입구(111)의 입구에 빈틈 없이 끼워질 수 있다. 또한, 프레임(151)은 매니폴드(107) 내로 삽입될 수 있도록 연장된 개구부(152)를 포함한다. 개구부(152)에는 하나의 큰 관통홀(153)이 형성될 수 있다. 따라서, 삽입 구조물(150)이 공유 플레이트(103)에 삽입되면, 개구부(152)가 매니폴드(107) 내에 위치하므로 매니폴드(107)가 열린 상태가 된다. 그 결과, 제 1 연료전지 스택(100a)의 연료 또는 공기가 매니폴드(107)를 통과하여 제 2 연료전지 스택(100b)으로 전달될 수 있다. 따라서, 큰 출력이 필요할 때는 도 9a에 도시된 삽입 구조물(150)을 공유 플레이트(103)에 삽입하여 제 1 연료전지 스택(100a)과 제 2 연료전지 스택(100b)을 모두 사용할 수 있다.
반면, 도 9b에 도시된 삽입 구조물(160)은 삽입구(111)에 삽입되어 고정되는 프레임(161)과 상기 프레임(161)으로부터 수직으로 연장된 격막(162)을 포함한다. 삽입 구조물(160)이 공유 플레이트(103)에 삽입될 때, 격막(162)은 매니폴드(107) 내에 위치하게 된다. 따라서, 상기 삽입 구조물(160)이 공유 플레이트(103)에 삽입되면, 매니폴드(107)가 닫힌 상태가 된다. 그러면, 제 1 연료전지 스택(100a)의 연료 또는 공기가 제 2 연료전지 스택(100b)으로 전달되지 않으므로, 제 1 연료전지 스택(100a)만이 가동될 수 있다. 따라서, 작은 출력만이 필요하거나 빠른 기동이 필요할 때는, 도 9b에 도시된 삽입 구조물(160)을 공유 플레이트(103)에 삽입하여 제 1 연료전지 스택(100a)만을 사용할 수 있다.
도 10은 연료전지 스택(100)의 제 1 엔드 플레이트(102a)의 삽입구(110)에 탈착될 수 있는 또 다른 삽입 구조물(170)을 예시적으로 보이는 사시도이다. 도 10에 도시된 삽입 구조물(170)은 연료 내에 물이나 인산과 같은 추가적인 물질을 직접 공급하거나 또는 제거하는 물질 공급/제거기의 역할을 할 수 있다.
예를 들어, 도 11을 참조하면, 삽입 구조물(170)은 삽입구(110)의 입구 모양과 동일한 형태로 형성된 프레임(171), 상기 프레임(171)으로부터 수직하게 또는 경사지게 연장하여 돌출된 공급관(173), 상기 공급관(173)으로부터 세로 방향으로 연장된 다수의 나란한 가이드바(174), 및 상기 공급관(173)에 물질을 주입하도록 프레임(171)에 형성된 주입구(172)를 포함할 수 있다. 주입구(172)와 공급관(173)은 프레임(171)에 대해 서로 반대편에서 대향하도록 배치될 수 있다. 또한, 도 12를 참조하면, 공급관(173)에서 다수의 가이드바(174)와 연결되는 부위에는 물질을 배출하기 위한 미세한 홈(175)이 형성될 수 있다. 이러한 삽입 구조물(170)을 삽입구(110) 내에 장착하면, 공급관(173)과 가이드바(174)는 매니폴드(106) 내의 연료 유입부에 위치하게 되며, 주입구(172)는 제 1 엔드 플레이트(102a)의 측면으로부터 외부로 노출될 수 있다.
상술한 구조에서, 삽입 구조물(170)의 주입구(172)를 통해 공급관(173)에 제공된 물질은 홈(175)을 통해 공급관(173)으로부터 배출될 수 있다. 공급관(173)으로부터 배출된 물질은 가이드바(174)의 표면을 따라 아래로 흐르게 된다. 이때, 매니폴드(106) 내에 유입된 연료가 가이드바(174)를 지나면서 가이드바(174)의 표면을 따라 흐르는 물질과 표면 접촉을 하게 된다. 그러면, 가이드바(174)의 표면을 따라 흐르는 물질의 상대 분압에 따라 물질의 증발양 또는 응축양이 조절될 수 있다. 예를 들어, 연료 내에 이미 혼합되어 있는 물질의 분압이 가이드바(174)의 표면을 따라 흐르는 물질의 분압보다 낮으면, 가이드바(174)의 표면을 따라 흐르는 물질이 증발하여 연료 내에 물질이 추가적으로 공급될 수 있다. 반면, 연료 내에 이미 혼합되어 있는 물질의 분압이 가이드바(174)의 표면을 따라 흐르는 물질의 분압보다 높으면, 상기 물질이 응축되어 연료 내에서 상기 물질이 제거될 수 있다.
도 13은 다른 실시예에 따른 연료전지 스택(100)의 엔드 플레이트(102a) 및 상기 엔드 플레이트(102a)의 삽입구(110)에 탈착될 수 있는 삽입 구조물(180)을 예시적으로 보이는 사시도이다. 도 13에 도시된 예에서, 공기 공급 라인(104a)은 단위 셀(101)들의 적층 방향과 수직하게 배치되며, 제 1 엔드 플레이트(102a)의 측면에 연결될 수 있다. 반면, 삽입구(110)는 단위 셀(101)들의 적층 방향과 동일한 방향으로 제 1 엔드 플레이트(102a)의 정면에서 공기 공급 라인(104a)과 인접하게 형성될 수 있다. 따라서, 제 1 엔드 플레이트(102a)의 매니폴드(106)의 정면이 상기 삽입구(110)에 의해 외부로 개방될 수 있다. 상기 구조에서, 공기 공급 라인(104a)을 통해 제공된 공기는 약 90도 정도로 절곡된 후, 제 1 엔드 플레이트(102a)의 매니폴드(106)에 제공될 수 있다.
본 실시예에서, 상기 삽입구(110)에 삽입되는 삽입 구조물(180)은 공기 공급 라인(104a)의 방향으로 개방되어 있고, 그 반대편이 닫혀 있으며, 매니폴드(106)의 방향으로 유량 분배 구조가 배치된 형태를 가질 수 있다. 예를 들어, 도 13을 참조하면, 삽입 구조물(180)은 삽입구(110)에 삽입되어 고정될 수 있도록 삽입구(110)의 입구 모양과 동일한 형태로 형성된 프레임(181) 및 다수의 개구들이 형성되어 있는 유량 분배판(182)을 포함할 수 있다. 도 13에서 유량 분배판(182)은 다수의 개구들을 갖는 것으로 도시되어 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 예를 들어, 메시 구조와 같은 다른 구조를 가질 수도 있다. 이러한 구조의 삽입 구조물(180)이 삽입구(110)에 삽입되면, 제 1 엔드 플레이트(102a)의 측면으로부터 공급된 연료가 90도로 방향을 바꾼 후, 유량 분배판(182)을 통과하여 매니폴드(106)로 흐를 수 있다.
도 13에는 공기가 흐르는 방향에 직교하도록 유량 분배판(182)이 배치되어 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 도 14에 도시된 삽입 구조물(190)은 삽입구(110)의 입구 모양과 동일한 형태로 형성된 프레임(191) 및 연료가 흐르는 방향에 대해 경사지도록 배치된 유량 분배판(192)을 포함할 수 있다. 예컨대, 상기 유량 분배판(192)은 공기 공급 라인(104a)과 매니폴드(106)에 대해 약 45도 정도로 기울어질 수 있다.
지금까지는 공기 공급 라인(104a)과 인접하여 제 1 엔드 플레이트(102a)에 형성된 삽입구(110)와 그에 삽입되는 삽입 구조물(120, 130, 140, 170, 180, 190)들에 대해 설명하였으나, 공기 배출 라인(104b), 연료 공급 라인(105a) 또는 연료 배출 라인(105b)에 인접하여 제 1 엔드 플레이트(102a)에 형성되는 삽입구, 또는 제 2 엔드 플레이트(102b)에 형성되는 삽입구에도 상술한 설명이 그대로 적용될 수 있다.
지금까지, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 삽입구가 마련된 엔드 플레이트를 포함하는 연료전지 스택에 대한 예시적인 실시예가 설명되고 첨부된 도면에 도시되었다. 그러나, 이러한 실시예는 단지 본 발명을 예시하기 위한 것이고 이를 제한하지 않는다는 점이 이해되어야 할 것이다. 그리고 본 발명은 도시되고 설명된 설명에 국한되지 않는다는 점이 이해되어야 할 것이다. 이는 다양한 다른 변형이 본 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 일어날 수 있기 때문이다.
100.....연료전지 스택 101.....단위 셀
102.....엔드 플레이트 103.....공유 플레이트
104a....공기 공급 라인 104b....공기 배출 라인
105a....연료 공급 라인 105b....연료 배출 라인
106.....매니폴드 110, 111.....삽입구
120, 130, 140, 150, 160, 170, 180, 190.....삽입 구조물

Claims (23)

  1. 일 방향을 따라 연속적으로 적층된 다수의 단위 셀들의 스택의 양단에 각각 배치된 제 1 및 제 2 엔드 플레이트;
    상기 제 1 엔드 플레이트의 제 1 표면에 배치된 것으로, 상기 다수의 단위 셀들에 연료 또는 공기를 공급하기 위한 공급 라인;
    상기 제 1 엔드 플레이트의 제 1 표면에 수직하게 인접하는 제 2 표면에서 상기 공급 라인에 인접하도록 형성된 삽입구; 및
    상기 삽입구에 탈착 가능한 삽입 구조물;을 포함하고,
    상기 제 1 엔드 플레이트는 연료 또는 공기의 통로 역할을 하며 상기 공급 라인과 연결되어 있는 매니폴드를 포함하며, 상기 삽입구는 상기 매니폴드의 일 측면이 외부로 개방되도록 상기 매니폴드에 인접하여 형성되어 있고,
    상기 삽입 구조물은 상기 삽입구에 삽입시 상기 매니폴드 내에 위치하게 되는 연료전지 스택.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 삽입 구조물은 상기 삽입구에 삽입되어 고정될 수 있도록 상기 삽입구의 입구 모양과 동일한 형태로 형성된 프레임을 포함하는 연료전지 스택.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 삽입 구조물은 상기 연료전지 스택의 내부를 외부로부터 격리시키기 위하여 상기 프레임의 둘레에 형성되는 선형 또는 판형의 실링재를 더 포함하는 연료전지 스택.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 삽입 구조물은 상기 매니폴드 내의 연료 또는 공기 유입부에서의 유체의 유속을 균일하게 만드는 유량 분배기를 포함하는 연료전지 스택.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 유량 분배기는 상기 매니폴드 내에 위치하도록 상기 프레임으로부터 연장된 제 1 관통홀 및 상기 제 1 관통홀의 양측에 각각 배치되어 있는 제 2 관통홀을 포함하는 연료전지 스택.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 제 1 관통홀은 입구의 폭이 출구의 폭보다 좁고 제 2 관통홀은 입구의 폭이 출구의 폭보다 넓은 연료전지 스택.
  9. 제 6 항에 있어서,
    상기 유량 분배기는 메시 구조, 교차 늑골 구조, 스폰지 구조, 다공판 구조, 다공질판 구조 중에서 적어도 하나의 형태를 갖는 연료전지 스택.
  10. 제 6 항에 있어서,
    상기 유량 분배기는 상기 프레임에 회전 가능하게 고정된 다수의 날개판, 및 상기 날개판의 각도를 조절하기 위한 조절 레버를 포함하며,
    상기 다수의 날개판이 상기 매니폴드 내의 연료 유입부에 위치하고 상기 조절 레버가 상기 제 1 엔드 플레이트로부터 외부로 돌출되도록, 상기 다수의 날개판과 조절 레버는 상기 프레임에 대해 서로 반대편에 배치되어 있는 연료전지 스택.
  11. 제 4 항에 있어서,
    상기 삽입 구조물은 연료 내에 추가적인 물질을 직접 공급하거나 또는 제거하는 물질 공급/제거기를 포함하는 연료전지 스택.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 물질 공급/제거기는, 상기 프레임으로부터 수직하게 연장하여 돌출된 공급관, 상기 공급관으로부터 세로 방향으로 연장된 다수의 나란한 가이드바, 및 상기 공급관에 물질을 주입하도록 상기 프레임에 형성된 주입구를 포함하며,
    상기 공급관에서 상기 다수의 가이드바와 연결되는 부위에는 물질을 배출하기 위한 홈이 형성되어 있고,
    상기 공급관이 상기 매니폴드 내에 위치하고 상기 주입구가 상기 제 1 엔드 플레이트의 외부로 노출되도록, 상기 주입구와 공급관은 상기 프레임에 대해 서로 반대편에서 대향하여 배치되어 있는 연료전지 스택.
  13. 삭제
  14. 일 방향을 따라 연속적으로 적층된 다수의 단위 셀들의 스택의 양단에 각각 배치된 제 1 및 제 2 엔드 플레이트;
    상기 제 1 엔드 플레이트의 제 1 표면에 배치된 것으로, 상기 다수의 단위 셀들에 연료 또는 공기를 공급하기 위한 공급 라인;
    상기 제 1 엔드 플레이트의 제 1 표면에 수직하게 인접하는 제 2 표면에서 상기 공급 라인에 인접하도록 형성된 삽입구; 및
    상기 삽입구에 탈착 가능한 삽입 구조물;을 포함하고,
    상기 제 1 엔드 플레이트는 연료 또는 공기의 통로 역할을 하며 상기 공급 라인과 연결되어 있는 매니폴드를 포함하며, 상기 삽입구는 상기 매니폴드의 일 측면이 외부로 개방되도록 상기 매니폴드에 인접하여 형성되어 있고,
    상기 공급 라인은 상기 단위 셀들의 적층 방향에 수직한 방향으로 배치되어 있으며, 상기 삽입구는 상기 단위 셀들의 적층 방향과 동일한 방향으로 형성되어 있고,
    상기 삽입 구조물은 상기 삽입구에 삽입시 상기 매니폴드 내에 위치하게 되며,
    상기 삽입 구조물은 상기 공급 라인과 상기 매니폴드에 대해 경사지도록 배치되어 있는 유량 분배판을 포함하는 연료전지 스택.
  15. 삭제
  16. 일 방향을 따라 연속적으로 적층된 다수의 단위 셀들의 스택의 양단에 각각 배치된 제 1 및 제 2 엔드 플레이트;
    상기 제 1 엔드 플레이트의 제 1 표면에 배치된 것으로, 상기 다수의 단위 셀들에 연료 또는 공기를 공급하기 위한 공급 라인;
    상기 제 1 엔드 플레이트의 제 1 표면에 수직하게 인접하는 제 2 표면에서 상기 공급 라인에 인접하도록 형성된 삽입구; 및
    상기 삽입구에 탈착 가능하게 삽입되는 삽입 구조물;을 포함하며,
    상기 제 1 엔드 플레이트는 연료 또는 공기의 통로 역할을 하며 상기 공급 라인과 연결되어 있는 매니폴드를 포함하며, 상기 삽입구는 그의 바닥면 또는 상부면이 상기 매니폴드의 상부면 또는 바닥면과 서로 통하도록 형성되어 있고,
    상기 삽입 구조물은 적어도 2개의 가이드 슬롯, 및 상기 적어도 2개의 가이드 슬롯 내에서 슬라이딩 가능하게 각각 배치된 적어도 2개의 유량 분배기를 포함하고,
    상기 적어도 2개의 유량 분배기는 상기 삽입 구조물로부터 돌출될 때 상기 매니폴드 내에 위치하도록 구성되는 연료전지 스택.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 적어도 2개의 유량 분배기는 상기 제 1 엔드 플레이트로부터 돌출되는 막대형 돌출부를 각각 포함하는 연료전지 스택.
  18. 삭제
  19. 일 방향을 따라 연속적으로 적층된 다수의 단위 셀들의 스택의 양단에 각각 배치된 제 1 및 제 2 엔드 플레이트;
    상기 제 1 엔드 플레이트의 제 1 표면에 배치된 것으로, 상기 다수의 단위 셀들에 연료 또는 공기를 공급하기 위한 공급 라인;
    상기 제 1 엔드 플레이트의 제 1 표면에 수직하게 인접하는 제 2 표면에서 상기 공급 라인에 인접하도록 형성된 제 1 삽입구; 및
    다수의 단위 셀들 사이에 배치되는 공유 플레이트;를 포함하는 연료전지 스택에 있어서,
    상기 연료전지 스택은 상기 제 1 엔드 플레이트와 공유 플레이트 사이의 다수의 단위 셀들을 포함하는 제 1 연료전지 스택과 상기 공유 플레이트와 제 2 엔드 플레이트 사이의 다수의 단위 셀들을 포함하는 제 2 연료전지 스택으로 분할되어 있고,
    상기 공유 플레이트는, 상기 제 1 연료전지 스택과 제 2 연료전지 스택 사이의 연료 또는 공기의 전달을 위한 매니폴드, 및 상기 매니폴드의 일 측면이 외부로 개방될 수 있도록 상기 공유 플레이트의 측면에서 상기 매니폴드에 인접하여 형성된 제 2 삽입구를 포함하는 연료전지 스택.
  20. 제 19 항에 있어서,
    상기 공유 플레이트의 제 2 삽입구에 탈착 가능하게 삽입되는 것으로, 상기 공유 플레이트의 제 2 삽입구에 장착시 상기 매니폴드가 열린 상태가 되도록 하는 관통홀을 갖는 제 1 삽입 구조물 및 상기 공유 플레이트의 제 2 삽입구에 장착시 상기 매니폴드가 닫힌 상태가 되도록 하는 격막을 갖는 제 2 삽입 구조물을 포함하는 연료전지 스택.
  21. 삭제
  22. 일 방향을 따라 연속적으로 적층된 다수의 단위 셀들의 스택의 양단에 각각 배치된 제 1 및 제 2 엔드 플레이트;
    상기 제 1 엔드 플레이트의 제 1 표면에 배치된 것으로, 상기 다수의 단위 셀들에 연료 또는 공기를 공급하기 위한 공급 라인;
    상기 제 1 엔드 플레이트의 제 1 표면에 수직하게 인접하는 제 2 표면에서 상기 공급 라인에 인접하도록 형성된 삽입구; 및
    상기 삽입구에 탈착 가능한 삽입 구조물;을 포함하고,
    상기 제 1 엔드 플레이트는 연료 또는 공기의 통로 역할을 하며 상기 공급 라인과 연결되어 있는 매니폴드를 포함하며, 상기 삽입구는 상기 매니폴드의 일 측면이 외부로 개방되도록 상기 매니폴드에 인접하여 형성되어 있고,
    상기 공급 라인은 상기 단위 셀들의 적층 방향과 동일한 방향으로 배치되어 있으며, 상기 삽입구는 상기 단위 셀들의 적층 방향에 수직한 방향으로 형성되어 있으며,
    상기 삽입 구조물은 상기 삽입구에 삽입시 상기 매니폴드 내에 위치하게 되고,
    상기 삽입 구조물은 상기 공급 라인과 상기 매니폴드에 대해 경사지도록 배치되어 있는 유량 분배판을 포함하는 연료전지 스택.
  23. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 엔드 플레이트의 제 1 표면에 배치된 것으로, 상기 다수의 단위 셀들로부터 연료 또는 공기를 배출하기 위한 배출 라인; 및
    상기 제 2 엔드 플레이트의 제 1 표면에 수직하게 인접하는 제 2 표면에서 상기 배출 라인에 인접하도록 형성된 삽입구;를 더 포함하는 연료전지 스택.
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