KR102257301B1

KR102257301B1 - 연료전지용 스택

Info

Publication number: KR102257301B1
Application number: KR1020190084466A
Authority: KR
Inventors: 이종선; 최윤규
Original assignee: 동아공업 주식회사
Priority date: 2019-07-12
Filing date: 2019-07-12
Publication date: 2021-05-27
Also published as: KR20210007653A

Abstract

본 발명은 연료전지용 스택에 관한 것으로서, 연료전지용 스택에 있어서, 애노드 및 캐소드별 분리판부의 유로 성형 시 상기 분리판부 상 적어도 둘 이상의 씰링 부위에 비드를 주어 형성되고, 막전극 조립체의 평면을 기준으로 서로 대칭되어 배열되는 애노드 및 캐소드별 비드 일체형 가스켓부를 포함하며, 상기 씰링 부위의 비드는 상기 비드 일체형 가스켓부가 일체형으로 형성된 애노드 및 캐소드별 분리판부와 막전극 조립체를 스택 형태로 적층 시 적층 방향을 따라 대응되는 것끼리 서로 밀착되는 연료전지용 스택을 제공할 수 있다.

Description

연료전지용 스택{STACK FOR A FUEL CELL}

본 발명은 분리판에 비드를 주어 일체형 구조의 가스켓을 구비하는 연료전지용 스택에 관한 것이다.

연료 전지는 물의 전기분해에 착안하여 그 반대 원리를 적용한 것으로 수소와 산소의 전기화학적 반응에 의해 직접 전기에너지를 생성하는 일종의 발전 장치로서 순수 수소뿐 아니라 메탄올, 천연가스 등 수소를 포함한 다양한 연료를 사용할 수 있는 유용한 장치이다.

그리고, 연료전지는 수소를 연료로 사용하기 때문에 NO x 나 SO x 와 같은 유해가스의 배출이 거의 없어서 환경문제를 해결 할 수 있는 동시에 기존의 에너지 변환 방식에 비하여 높은 에너지 효율을 얻을 수 있으며, 분산용 현지 설치용 발전 시스템, 무공해 차량의 동력원, 이동용 전원 등 용도에 따라 다양한 크기와 용량으로 제작될 수 있기 때문에 대체청정에너지원으로 주목 받고 있는 차세대 에너지 발전장치이다.

연료전지는 사용되는 전해질의 종류에 따라 고분자 전해질 연료전지(PEMFC), 인산 연료전지(PAFC), 알칼리 연료전지(AFC), 용융탄산염 연료전지(MCFC), 그리고 고체산화물 연료전지(SOFC) 등과 고분자 전해질 연료전지와 원리는 같으나 메탄올을 직접 사용하는 직접 메탄올 연료전지(DMFC)가 있다.

그 중 고분자 전해질 연료전지는 액체가 아닌 수소 이온교환 특성을 갖는 고체고분자막을 전해질로 사용하기 때문에 전해질에 의한 부식과 증발의 위험이 없고, 다른 종류의 연료전지에 비하여 작동온도가 낮기 때문에 구조가 간단하고 빠른 시동과 응답특성을 가지며, 우수한 내구성을 지니고 있는 동시에 전류 밀도 및 출력 밀도가 높고 다양한 연료를 사용할 수 있기 때문에 자동차 동력원, 분산용 전원, 이동용 전원 등 다양한 분야에 응용이 가능하여 가장 활발히 연구되고 있다.

일반적으로 단위전지로는 전압이 매우 낮아서 원하는 출력을 얻을 수 없기 때문에 용도에 맞게 원하는 출력을 얻기 위해서 여러 개의 단위전지를 직렬로 연결하는데 이것을 스택이라고 한다.

일반적인, 연료전지 스택은 분리판, 가스켓, 막 전극접합체, 가스확산층, 집전판, 엔드판 등으로 구성되어 있다.

특히, 고분자 전해질 연료전지는 연료로 수소를 사용하고 산화제로 공기중의 산소를 사용한다. 여기서, 연료와 산화제가 섞일 경우 스택의 성능이 크게 저하되고, 산소와 수소의 반응으로 폭발이 일어날 가능성이 있어 매우 위험하다. 또한 냉각수의 밀봉이 되지 않을 경우 냉각수 누출에 따른 미세한 쇼트로 인해 스택의 성능이 저하될 수 있고, 스택 뿐 아니라 주변 기기에도 큰 영향을 미칠 수 있다.

따라서, 연료와 산화제는 서로 섞이거나 누출되어서는 안되고, 냉각수 역시 스택의 외부로 누출되어서는 안 된다.

여기서, 분리판과 막 전극접합체 사이에 위치하여 연료와 산화제의 밀봉을 유지하고 냉각수가 흐르는 분리판 사이에 위치하여 냉각수의 밀봉을 유지하는 역할을 하는 것이 바로 가스켓이다.

연료전지 개발 초기에는 주로 얇은 면으로 이루어진 평판형의 면 가스켓을 주로 사용하였다. 면 가스켓은 얇은 평면의 재료를 분리판의 밀봉 부위에 맞도록 펀칭과 커팅을 이용하여 제작하였고, 원하는 형상을 얻기가 쉽고 스택 체결 시 다루기가 쉬워서 스택 제작이 용이하다.

이러한 가스켓은 분리판과 별도로 제작하고, 이를 분리판과 조립하여 연료전지 스택을 제작하는데, 제작비용의 상승 및 불량률의 증가되는 문제점이 있다.

공개특허공보 제10-2009-0053133호(2009.05.27.)

본 발명은 분리판부를 이용한 유로 성형 시 분리판부 상 적어도 둘 이상의 씰링 부위에 비드를 주어 비드 일체형 가스켓부를 분리판부 상에 형성하여 연료전지의 스택을 형성함으로써, 제작비용을 줄일 수 있을 뿐만 아니라 불량률을 줄일 수 있는 연료전지용 스택을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 분리판부 상의 비드 일체형 가스켓부의 절곡 라인의 측면의 분리판부와 연장되어 형성되고, 비드 일체형 가스켓부의 압축량에 대응되는 두께를 갖는 스토퍼를 형성함으로써, 스택 형태로 적층 시 체결의 안정성을 확보할 수 있는 연료전지용 스택을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 막전극 조립체와 접촉되는 스토퍼 및 비드 일체형 가스켓부의 반응면 중 적어도 하나 이상에 코팅 레이어를 형성함으로써, 가스켓 일체형 분리판부의 스택 적층 시 막전극 조립체와 반응면간의 쇼트를 방지할 수 있는 연료전지용 스택을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 애노드 및 캐소드별 분리판부의 유로 성형 시 상기 분리판부 상 적어도 둘 이상의 씰링 부위에 비드를 주어 형성되고, 막전극 조립체의 평면을 기준으로 서로 대칭되어 배열되는 애노드 및 캐소드별 비드 일체형 가스켓부를 포함하며, 상기 씰링 부위의 비드는 상기 비드 일체형 가스켓부가 일체형으로 형성된 애노드 및 캐소드별 분리판부와 막전극 조립체를 스택 형태로 적층 시 적층 방향을 따라 대응되는 것끼리 서로 밀착되는 연료전지용 스택이 제공될 수 있다.

또한, 상기 비드는 상기 분리판부와 일체형으로 형성되고, 스택 형태의 적층을 위한 압착 시 균일한 면압을 발생시키는 제 1 절곡라인, 팽출라인 및 제 2 절곡라인으로 구성될 수 있다.

또한, 상기 제 1 및 제 2 절곡라인은 스택 형태로 적층 시 적층 방향을 따라 대응되는 것끼리 서로 밀착되어 유로 공간의 냉각수에 대한 기밀을 유지시키며, 상기 팽출라인은 스택 형태로 적층 시 막전극 조립체의 표면에 밀착되어 기체 공간의 기체에 대한 기밀을 유지시킬 수 있다.

또한, 상기 연료전지용 스택은 상기 제 2 절곡라인의 측면에 형성된 분리판부와 연장되어 형성되고, 상기 비드 일체형 가스켓부의 압축량에 대응되는 두께를 갖는 스토퍼를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 스토퍼는 상기 사다리꼴 형태로 만든 프레스 절곡 형상을 갖거나, 상기 비드 부위의 측면의 분리판부 표면에 적층 및 용접으로 고정된 샌드위치형이거나, 상기 분리판부의 끝단부를 접어서 두께를 증대시킨 폴딩형이거나, 상기 분리판부의 끝단부를 접은 후 압착에 의해 표면끼리 서로 밀착된 폴딩 프레스형일 수 있다.

또한, 상기 막전극 조립체와 접촉되는 상기 스토퍼 및 비드 일체형 가스켓부의 반응면 중 적어도 하나 이상에 형성된 코팅 레이어를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 애노드 및 캐소드의 분리판부와, 팽출 라인을 갖는 아치형 단면 형상을 가지며, 용접을 통해 상기 분리판부의 애노드 및 캐소드의 표면에 상하 서로 대칭되도록 합체되는 애노드 및 캐소드의 비드 합체형 가스켓부를 포함하며, 상기 비드 합체형 가스켓이 형성된 애노드 및 캐소드의 분리판부들이 스택 형태로 적층되는 연료전지용 스택이 제공될 수 있다.

또한, 상기 팽출 라인을 기준으로 일측 단부만 용접에 의해 애노드 및 캐소드의 분리판부에 고정될 수 있다.

본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 애노드 및 캐소드의 분리판부와, 상기 애노드 및 캐소드의 분리판부의 표면과 밀착되는 평활면을 갖는 판 스프링 형태의 날개형 단면 형상을 가지며, 용접을 통해 애노드 및 캐소드의 분리판부 표면에 상하 서로 대칭되도록 합체되는 애노드 및 캐소드의 비드 합체형 가스켓부를 포함하며, 상기 비드 합체형 가스켓이 형성된 애노드 및 캐소드의 분리판부들이 스택 형태로 적층될 수 있다.

또한, 상기 비드 합체형 가스켓부는, 상기 평활면의 용접을 통해 상기 애노드 및 캐소드의 분리판부 표면에 밀착되며, 용접 부위의 반대쪽 경사면 부위 시작 지점과 상기 경사면의 끝점 부분으로 밀착 라인을 가질 수 있다.

본 발명의 일 측면에 따른 연료전지용 스택은 분리판부를 이용한 유로 성형 시 분리판부 상 적어도 둘 이상의 씰링 부위에 비드를 주어 비드 일체형 가스켓부를 분리판부 상에 형성하여 연료전지의 스택을 형성함으로써, 제작비용을 줄일 수 있을 뿐만 아니라 불량률을 줄일 수 있다.

또한, 본 발명의 일 측면에 따른 연료전지용 스택은 분리판부 상의 비드 일체형 가스켓부의 절곡 라인의 측면의 분리판부와 연장되어 형성되고, 비드 일체형 가스켓부의 압축량에 대응되는 두께를 갖는 스토퍼를 형성함으로써, 스택 형태로 적층 시 체결의 안정성을 확보할 수 있다.

또한, 본 발명의 일 측면에 따른 연료전지용 스택은 막전극 조립체와 접촉되는 스토퍼 및 비드 일체형 가스켓부의 반응면 중 적어도 하나 이상에 코팅 레이어를 형성함으로써, 가스켓 일체형 분리판부의 스택 적층 시 막전극 조립체와 반응면간의 쇼트를 방지할 수 있다.

도 1은 본 발명이 적용된 연료전지의 평면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 연료전지의 스택 구조를 설명하기 위한 단면도이다.
도 3은 도 2에서 비드의 높이를 설명하기 위한 도면이다.
도 4 및 도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 비드 합체형 구조를 갖는 연료전지를 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 연료전지의 스택 구조에 적용된 스토퍼의 형태를 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 연료전지의 스택 구조에 코팅 레이어가 적용된 예시도이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 연료전지의 스택 구조에서 비드 형상을 다양한 구성한 상태를 도시한 도면이다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술 되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 기재에 의해 정의된다.

한편, 본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 또한, 실시예는 응용예들을 포함할 수 있다. 또한, 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성소자, 단계, 동작 및/또는 소자에 하나 이상의 다른 구성소자, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가함을 배제하지 않는다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예 또는 응용예들을 상세히 설명하기로 한다.

이하에서, 본 발명의 실시예에 따른 연료전지용 스택에 대해 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명이 적용된 연료전지의 평면도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 연료전지의 스택 구조를 설명하기 위한 단면도이며, 도 3은 도 2에서 비드의 높이를 설명하기 위한 도면이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 연료전지의 본체(100)는 분리판부(110) 및 비드 일체형 가스켓부(120)로 이루어질 수 있다. 특히, 본 발명의 일 실시예에서 분리판부(110)와 비드 일체형 가스켓부(120)는 성형(예: 프레스 가공)을 통해서 일체형으로 형성될 수 있다.

구체적으로, 도 2에 도시된 바와 같이, 연료전지의 본체(100)는 애노드(111) 및 캐소드(112)별 분리판부(110)의 유로 성형 시 분리판부(110) 상 적어도 둘 이상의 씰링 부위에 비드를 주어 형성되고, 막전극 조립체(130)의 평면을 기준으로 서로 대칭되어 배열되는 애노드(112) 및 캐소드(112)별 비드 일체형 가스켓부(120)로 구성될 수 있다.

분리판부(110)의 적층을 통해 유로 공간(102)을 형성하기 위해 비드 일체형 가스켓부(120)를 구비한 애노드(111) 및 캐소드(112)별 분리판부(110) 및 막전극 조립체(130)를 스택 형태로 적층하여 압착 시 씰링 부위의 비드는 비드 일체형 가스켓부(120)가 일체형으로 형성된 애노드(111) 및 캐소드(112)별 분리판부(110)를 스택 형태로 적층 시 적층 방향을 따라 대응되는 것끼리 서로 밀착될 수 있다. 이러한 스택 형태의 적층을 통해 애노드(111) 및 캐소드(112)별 분리판부(110) 사이에 유로 공간(102)이 형성되고, 막전극 조립체(130)와 분리판부(110) 사이에 기체 공간(103)이 형성될 수 있다.

유로 공간(102)에는 연료 전지용 냉각수가 채워질 수 있다. 기체 공간(103)에서는 수소 또는 산소가 유동될 수 있다.

비드 일체형 가스켓부(120)의 비드 높이(H)는 분리판부(110)의 유로 공간(102) 형성을 위한 유로부(101)의 절곡 높이(E)에 비해 2~3배인 것을 특징으로 할 수 있다.

여기서, 비드 높이(H)는 도 3에 도시된 애노드(111)용 분리판부(110) 또는 도 2에 도시된 캐소드(112)용 분리판부(110)에 동일하게 적용될 수 있고, 설계 변경 혹은 적용하려는 연료 전지의 기술 규격에 따라 애노드(111) 또는 캐소드(112)별로 서로 다르게 적용될 수도 있으므로, 비드 높이(H)에 관련된 수치 범위 내에서라면, 특정 수치로 한정되지 않을 수도 있다.

또한, 비드 일체형 가스켓부(120)는 제 1 절곡라인(121)과 팽출라인(122) 및 제 2 절곡라인(123)을 통해서, 3개 라인 압착에 의한 실링 성능을 발휘할 수 있는 특장점이 있다.

애노드(111)와 캐소드(112)별 비드 일체형 가스켓부(120)는 막전극 조립체(130)의 평면을 기준으로 서로 대칭 배열되어 있는 것을 특징으로 할 수 있다.

애노드(111)와 캐소드(112)에 각각 마련된 한 쌍의 비드 일체형 가스켓부(120)에 있어서, 비드 일체형 가스켓부(120)별 제 1 절곡라인(121)과 제 2 절곡라인(123)은 스택 형태로 적용(적층)시 각각 적층 방향을 따라 대응되는 것끼리 서로 밀착되어서, 유로 공간(102)의 냉각수에 대한 기밀을 유지할 수 있다.

즉, 제 1 절곡라인(121)과 제 2 절곡라인(123) 및 팽출 라인(122)은 스택 적용에 따른 압착에 의해 균일한 면압을 발생시키는 역할을 담당할 수 있다.

비드 일체형 가스켓부(120)별 팽출 라인(122)도 스택 형태로 적용시 막전극 조립체(130)의 표면에 밀착되어서 기체 공간(103)의 수소 또는 산소에 대한 기밀을 유지할 수 있다.

도 4 및 도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 비드 합체형 구조를 갖는 연료전지를 설명하기 위한 도면이다.

합체형 구조의 경우, 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 분리판부(110)와 비드 합체형 가스켓부(120a)는 각각 성형(예: 프레스 가공)에 의해 준비될 수 있다. 즉, 분리판부(110) 외 별도의 재료로 비드 합체형 가스켓부(120a)가 만들어질 수 있다.

비드 합체형 가스켓부(120a)는 일 예로서 도 4와 같이 아치형 단면 형상을 가질 수 있다.

비드 합체형 가스켓부(120a)는 용접(129)을 통해 분리판부(110)의 애노드(111) 또는 캐소드(112)의 표면에 상하 서로 대칭되도록 합체될 수 있다.

이때, 용접(129)은 비드 합체형 가스켓부(120a)의 팽출 라인(122)을 기준으로 일측 단부(예: 애노드(111) 또는 캐소드(112) 각각의 테두리 단부에 대응하는 부분)에 이루어지고, 팽출 라인(122)을 기준으로 타측 단부(128)에는 이루어지지 않을 수 있다.

즉, 비드 합체형 가스켓부(120a)의 팽출 라인(122)을 기준으로 일측 단부는 용접(129)에 의해 애노드(111) 및 캐소드(112)에 고정되나, 타측 단부(128)는 애노드(111) 및 캐소드(112)의 표면에 단순 접촉된 자유 단부로서, 스택 적용에 따른 탄성력 작용시, 비드 합체형 가스켓부(120a)의 파손을 미연에 방지할 수 있는 장점이 있다.

그 결과, 비드 합체형 가스켓부(120a)는 분리판부(110)의 효과적인 실링을 위한 비드 형상물이 될 수 있다.

다른 예로서 비드 합체형 가스켓부(120b)는 도 5와 같이 판 스프링 형태의 날개형 단면 형상을 가질 수 있다. 구체적으로, 비드 합체형 가스켓부(120b)는 애노드(111) 및 캐소드(112)의 분리판부(110)의 표면과 밀착되는 평활면을 갖는 판 스프링 형태의 날개형 단면 형상을 가지며, 용접(129)을 통해 애노드(111) 및 캐소드(112)의 분리판부(110) 표면에 상하 서로 대칭되도록 합체될 수 있다.

이때, 비드 합체형 가스켓부(120b)와 분리판부(110)간 용접(129) 부위는 평활면으로서 애노드(111) 또는 캐소드(112)의 표면에 밀착될 수 있다.

비드 합체형 가스켓부(120b)에서 용접(129) 되지 않은 반대쪽 경사면 부위는 애노드(111) 또는 캐소드(112)의 표면으로부터 경사지게 이격 및 연장되어서, 2개 지점의 밀착 라인(124, 125)을 통해 기밀 기능을 수행할 수 있다. 구체적으로, 평활면의 용접(129)을 통해 애노드(111) 및 캐소드(112)의 분리판부(110) 표면에 밀착되며, 용접 부위의 반대쪽 경사면 부위 시작 지점과 경사면의 끝점부분에 해당되는 2개 지점의 밀착 라인(124, 125)을 가질 수 있다.

상술한 바와 같이, 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 비드 합체형 가스켓부(120b)를 갖는 애노드(111) 및 캐소드(112)의 분리판부(110)를 스택 구조로 적층한 후 이를 적층 방향으로 압착함으로써, 연료전지가 제작될 수 있다.

도 6을 참조하면, 분리판부(110)를 복수개(예: 수십장 ~ 수백장)의 적층 구조인 스택 형태로 적용시 스토퍼(150)는 비드 합체형 또는 비드 일체형 가스켓부(120)의 압축량(M)을 스토퍼(150)의 형상(두께)에 대응하게 조절함으로써, 스택 체결 안정성을 확보할 수 있는 장점을 발휘할 수 있다.

여기서, 스토퍼(150)는 압축량(M)에 대응한 두께를 각각 갖되, 도 6a에 도시된 바와 같이, 사다리꼴 형태로 만든 프레스 절곡 형상의 제 1 스토퍼(151)와, 도 6b에 도시된 바와 같이, 분리판부(110)의 표면에 적층한 후 용접으로 고정한 샌드위치형 제 2 스토퍼(152)와, 도 6c에 도시된 바와 같이, 분리판부(110)의 끝단부를 접어서 두께를 증대시킨 폴딩형 제 3 스토퍼(153)와, 도 6d에 도시된 바와 같이, 분리판부(110)의 끝단부를 접은 후 압착에 의해 표면끼리 서로 밀착된 폴딩 프레스형 제 4 스토퍼(154)와 같이, 다양한 형상 및 구조로 구성될 수 있다.

도 7을 참조하면, 분리판부(110)의 비드 일체형 가스켓부(120) 및 스토퍼(150)에는 씰링 성능 강화를 위한 고무 또는 실리콘 재질의 코팅레이어(160, 161, 162)가 마련되어 있을 수 있다. 구체적으로, 막전극 조립체(130)와 접촉되는 스토퍼(150) 및 비드 일체형 가스켓부(120)의 반응면 중 적어도 하나 이상에 형성된 코팅 레이어(160, 161, 162)를 더 형성할 수 있다.

코팅레이어(160, 161, 162)는 도면 기호 (V) 또는 (VI)과 같이 비드 일체형 가스켓부(120) 및 스토퍼(150)에 해당하는 씰링 및 비드 형상의 전체 또는 일부에 도포 또는 형성되어 있을 수 있다.

코팅레이어(160, 161, 162)는 분리판 반응부에 해당하는 막전극 조립체(130)에서 전기 발생에 따른 쇼트(short)를 예방하는 역할을 수행할 수 있다.

도 8을 참조하면, 씰링 교차점에 해당하는 델타 존(Z)의 경우에는 각각 가스켓부(120)의 비드 형상을 다양하게 구성하여, 씰링 표면이 자연스럽게 천이되면서 끊김 없이 제작 가능 될 수 있다.

이상의 설명은 본 발명의 기술적 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면, 본 발명의 본질적 특성을 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명에 표현된 실시예들은 본 발명의 기술적 사상을 한정하는 것이 아니라, 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 권리범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하고, 그와 동등하거나, 균등한 범위 내에 있는 모든 기술적 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

100 : 본체
101 : 유로부
102 : 유로 공간
110 : 분리판부
111 : 애노드
112 : 캐소드
120, 120a, 120b : 가스켓부
130 : 막전극 조립체(membrane electrode assembly)
140 : 다공체
150 : 스토퍼
160, 161, 162 : 코팅레이어

Claims

연료전지용 스택에 있어서,
애노드 및 캐소드별 분리판부의 유로 성형 시 상기 분리판부 상 적어도 둘 이상의 씰링 부위에 비드를 주어 형성되고, 막전극 조립체의 평면을 기준으로 서로 대칭되어 배열되는 애노드 및 캐소드별 비드 일체형 가스켓부를 포함하며,
상기 씰링 부위의 비드는,
상기 비드 일체형 가스켓부가 일체형으로 형성된 애노드 및 캐소드별 분리판부와 막전극 조립체를 스택 형태로 적층 시 적층 방향을 따라 대응되는 것끼리 서로 밀착되며,
상기 비드는,
상기 분리판부와 일체형으로 형성되고, 스택 형태의 적층을 위한 압착 시 균일한 면압을 발생시키는 제 1 절곡라인, 팽출라인 및 제 2 절곡라인으로 구성되며,
상기 제 1 및 제 2 절곡라인은 스택 형태로 적층 시 적층 방향을 따라 대응되는 것끼리 서로 밀착되어 유로 공간의 냉각수에 대한 기밀을 유지시키며,
상기 팽출라인은 스택 형태로 적층 시 막전극 조립체의 표면에 밀착되어 기체 공간의 기체에 대한 기밀을 유지시키며,
상기 비드 일체형 가스켓부의 비드 높이는 분리판부의 유로 공간 형성을 위한 유로부의 절곡 높이에 비해 2~3배이며,
상기 제 2 절곡라인의 측면에 형성된 분리판부와 연장되어 형성되고, 상기 비드 일체형 가스켓부의 압축량에 대응되는 두께를 갖는 스토퍼와,
상기 막전극 조립체와 접촉되는 상기 스토퍼 및 비드 일체형 가스켓부의 반응면 중 적어도 하나 이상에 형성된 코팅 레이어를 포함하는 연료전지용 스택.
삭제
삭제
삭제
제1항에 있어서,
상기 스토퍼는,
사다리꼴 형태로 만든 프레스 절곡 형상을 갖거나, 상기 비드 부위의 측면의 분리판부 표면에 적층 및 용접으로 고정된 샌드위치형이거나, 상기 분리판부의 끝단부를 접어서 두께를 증대시킨 폴딩형이거나, 상기 분리판부의 끝단부를 접은 후 압착에 의해 표면끼리 서로 밀착된 폴딩 프레스형인 연료전지용 스택.
삭제
삭제
삭제
삭제
삭제