KR102389809B1 - 냉각성능이 향상된 공냉식 연료전지용 분리판 및 이를 포함하는 공냉식 연료전지 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 공냉식 연료전지용 분리판 및 이를 포함하는 공냉식 연료전지에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 냉각용 공기의 흐름이 수소의 공기 흐름과 평행한 방향을 형성하도록 하고, 양측에서 중심을 향해 복수의 냉각 공기 흐름이 형성되도록 하여 온도의 불균일을 완화하고 온도 상승을 억제할 수 있도록 하며, 이를 통한 연료전지의 내구성을 확보하도록 함으로써 충분한 성능과 수명을 확보할 수 있도록 하는 냉각성능이 향상된 공냉식 연료전지용 분리판 및 이를 포함하는 공냉식 연료전지에 관한 것이다.

Description

냉각성능이 향상된 공냉식 연료전지용 분리판 및 이를 포함하는 공냉식 연료전지{A Separator for Air-cooled Fuel Cell with Cooling Performance Improvement and Air-cooled Fuel Cell Having the Same}
본 발명은 공냉식 연료전지용 분리판 및 이를 포함하는 공냉식 연료전지에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 냉각용 공기의 흐름이 수소의 공기 흐름과 평행한 방향을 형성하도록 하고, 양측에서 중심을 향해 복수의 냉각 공기 흐름이 형성되도록 하여 온도의 불균일을 완화하고 온도 상승을 억제할 수 있도록 하며, 이를 통한 연료전지의 내구성을 확보하도록 함으로써 충분한 성능과 수명을 확보할 수 있도록 하는 냉각성능이 향상된 공냉식 연료전지용 분리판 및 이를 포함하는 공냉식 연료전지에 관한 것이다.
연료전지는 연료가 가지고 있는 화학에너지를 전기화학적으로 반응시켜 전기에너지로 변환시키는 에너지 변환장치로서, 산업용, 가정용 및 차량용 전력을 공급할 뿐만 아니라 소형의 전기/전자제품, 휴대기기의 전력을 공급하는데에도 이용될 수 있다.
연료전지는 여러 종류가 존재하나 높은 전력 밀도를 갖는 고분자 전해질막 연료전지(PEMFC, Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cell)이 주로 사용되고 있으며, 가장 안쪽에 막전극접합체(MEA, Membrane Electrode Assembly)가 위치하고, 막전극접합체에는 수소이온을 이동시켜 줄 수 있는 고체 고분자 전해질막과, 전해질막 양면에 수소와 산소가 반응할 수 있도록 촉매가 도포된 전극층인 캐소드(Cathode) 및 애노드(Anode)로 구성된다.
또한, 연료전지는 냉각방식에 따라 수냉식 연료전지와 공냉식 연료전지로 구분될 수 있으며, 드론 등과 같이 연료전지의 초경량화가 필요한 경우에는 구조가 단순하고 가벼운 공냉식 연료전지가 사용되고 있다.
특히, 공냉식 연료전지의 경우에도 냉각을 위한 공기와 반응을 위한 공기를 구분없이 함께 공급하는 경우 더욱 단순한 구조와 가벼운 무게를 가질 수 있게 된다.
이러한 공냉식 연료전지는 도 1에서 보는 바와 같이 막전극접합체(MEA) 일측에 분리판(100)을 형성하도록 하고, 분리판(100)의 MEA측으로는 반응용 공기가, 그 반대측으로는 냉각용 공기가 공급되도록 하고 있으며, 이러한 경우 아래 특허문헌에서 보는 바와 같이 반응 공기 및 냉각 공기의 흐름은 애노드(수소극)측 수소의 흐름과 수직으로 교차하는 형태를 갖도록 형성되는 것이 일반적이다.
그러나 이러한 경우 도 2에서 보는 바와 같이 냉각용 공기가 출구측으로 가면서 급격한 온도 상승이 발생하게 된다. 특히 외부 공기를 그대로 연료전지에 공급하는 오픈 캐소드 방식의 공냉식 연료전지에 있어서는 냉각 공기로 유입되는 공기의 온도가 외부 온도에 따라 결정될 수밖에 없고, 특히 외부 온도가 높은 경우에는 냉각 성능에 한계가 발생하여 연료전지에 심각한 손상을 일으키게 된다.
이러한 종래의 냉각 방식에 의해 적절한 냉각이 이루어지지 못하는 경우 절연체 및 MEA가 파괴되고, 멤브레인에 핀홀이 발생하며, 촉매가 손상되는 등의 심각한 문제가 발생하고, MEA에 내부 리크가 발생하는 경우 수소와 공기의 접촉으로 폭발 가능성이 높아지며, +, - 전극이 만나 단락으로 인한 화재가 발생할 위험이 높아지게 된다.
따라서, 현재 상용화된 제품들은 운용 온도(0~35℃)와 출력을 제한하여 위험 상황에 대비하도록 하고 있으며, 이에 따라 연료전지 시스템의 비출력(kW/kg) 및 출력밀도(kW/L)의 개선에 어려움을 겪고 있고, 이는 제품 신뢰성과 내구성 확보의 한계로 이어져 1000시간 이하의 수명을 제시하는 수준에 그치고 있으며, 이는 수냉식 연료전지에 비해 20~30% 수준에 불과하다는 문제가 있다.
(특허문헌)
등록특허공보 제10-2131702호(2020.07.02. 등록)"연료전지용 분리판 및 이를 포함하는 연료전지 스택"
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로,
본 발명은 냉각용 공기의 흐름이 수소의 공기 흐름과 평행한 방향을 형성하도록 하고, 양측에서 중심을 향해 복수의 냉각 공기 흐름이 형성되도록 하여 온도의 불균일을 완화하고 온도 상승을 억제할 수 있도록 하며, 이를 통한 연료전지의 내구성을 확보하도록 함으로써 충분한 성능과 수명을 확보할 수 있도록 하는 공냉식 연료전지용 분리판 및 이를 포함하는 공냉식 연료전지를 제공하는데 목적이 있다.
본 발명은 냉각용 공기의 흐름이 수소의 흐름과 평행한 방향을 이루면서 동일한 방향으로 유동되도록 하거나 또는 반대 방향으로 유동되도록 하여 장치의 설치환경에 따라 공기공급수단을 다양하게 구성할 수 있도록 하는 공냉식 연료전지용 분리판 및 이를 포함하는 공냉식 연료전지를 제공하는데 목적이 있다.
본 발명은 측면돌출부가 냉각 공기가 중앙에서 흐르는 방향을 향해 경사지게 형성되도록 하여 전극 전체에 대한 냉각 효과를 높일 수 있도록 하는 공냉식 연료전지용 분리판 및 이를 포함하는 공냉식 연료전지를 제공하는데 목적이 있다.
본 발명은 공기의 흐름을 발생시키는 송풍팬이 동축반전팬을 가진 형태로 형성되도록 하여 높은 압력으로 공기의 유동을 발생시키도록 하고, 이를 통해 냉각 공기의 흐름이 중앙유동부 및 측면돌출부를 통해 이루어지더라도 충분한 유량으로 이루어질 수 있도록 하는 공냉식 연료전지용 분리판 및 이를 포함하는 공냉식 연료전지를 제공하는데 목적이 있다.
본 발명은 앞서 본 목적을 달성하기 위해서 다음과 같은 구성을 가진 실시예에 의해서 구현된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 공냉식 연료전지용 분리판은 중앙에 일정 깊이 함입되어 수소의 흐름 방향과 평행하게 형성되며, 냉각용 공기가 공급되는 중앙유동부와, 상기 중앙유동부의 양측에 일정간격 이격되도록 돌출 형성되는 측면돌출부를 포함하고, 상기 측면돌출부 사이의 공간과 중앙유동부는 서로 연통되도록 형성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 공냉식 연료전지용 분리판에 있어서, 상기 측면돌출부는 그 사이 공간으로 냉각용 공기가 유입되도록 하며, 그 하부 공간으로는 반응용 공기가 유입되도록 하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 공냉식 연료전지용 분리판에 있어서, 상기 중앙유동부는 수소의 흐름 방향과 동일하거나 반대방향으로 냉각용 공기가 공급되도록 하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 공냉식 연료전지용 분리판에 있어서, 상기 측면돌출부는 냉각용 공기가 흐르는 방향을 향해 경사지게 형성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 공냉식 연료전지는 수소가 흐르는 통로를 형성하는 애노드분리판과, 수소이온이 이동하는 전해질막과 촉매가 도포된 전극층인 애노드 및 캐소드가 형성되는 막전극접합체와, 애노드분리판 및 막전극접합체 사이에서 양측을 지지하며 공간을 밀폐시키는 애노드가스킷과, 반응 및 냉각을 위한 공기의 공급을 위한 통로를 형성하는 캐소드분리판과, 상기 캐소드분리판 및 막전극접합체 사이에서 양측을 지지하며 공간을 밀폐시키는 캐소드가스킷과, 공기를 배출시키는 매니폴드를 지지하며 공기의 누출을 차단하는 매니폴드가스킷을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 공냉식 연료전지는 연료전지 내를 통과하는 공기의 출구에 형성되어 연료전지 내로의 공기유입을 발생시키는 송풍팬을 포함하고, 상기 송풍팬은 동축반전팬을 가진 복수의 송풍팬으로 형성되도록 하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 앞서 본 실시예와 하기에 설명할 구성과 결합, 사용관계에 의해 다음과 같은 효과를 얻을 수 있다.
본 발명은 냉각용 공기의 흐름이 수소의 공기 흐름과 평행한 방향을 형성하도록 하고, 양측에서 중심을 향해 복수의 냉각 공기 흐름이 형성되도록 하여 온도의 불균일을 완화하고 온도 상승을 억제할 수 있도록 하며, 이를 통한 연료전지의 내구성을 확보하도록 함으로써 충분한 성능과 수명을 확보할 수 있도록 하는 효과가 있다.
본 발명은 냉각용 공기의 흐름이 수소의 흐름과 평행한 방향을 이루면서 동일한 방향으로 유동되도록 하거나 또는 반대 방향으로 유동되도록 하여 장치의 설치환경에 따라 공기공급수단을 다양하게 구성할 수 있도록 하는 효과가 있다.
본 발명은 측면돌출부가 냉각 공기가 중앙에서 흐르는 방향을 향해 경사지게 형성되도록 하여 전극 전체에 대한 냉각 효과를 높일 수 있도록 하는 효과가 있다.
본 발명은 공기의 흐름을 발생시키는 송풍팬이 동축반전팬을 가진 형태로 형성되도록 하여 높은 압력으로 공기의 유동을 발생시키도록 하고, 이를 통해 냉각 공기의 흐름이 중앙유동부 및 측면돌출부를 통해 이루어지더라도 충분한 유량으로 이루어질 수 있도록 하는 효과가 있다.
도 1은 종래 연료전지용 분리판의 사시도
도 2는 종래 연료전지용 분리판의 공기 흐름을 나타내는 참고도
도 3은 종래 연료전지용 분리판의 냉각 공기에 대한 온도분포를 나타내는 참고도
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 냉각성능이 향상된 공냉식 연료전지용 분리판의 사시도
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 분리판의 공기 흐름을 나타내는 참고도
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 분리판의 냉각 공기에 대한 온도분포를 나타내는 참고도
도 7은 발명의 일 실시예에 따른 냉각성능이 향상된 공냉식 연료전지용 분리판을 포함하는 공냉식 연료전지의 구조도
도 8은 발명의 일 실시예에 따른 냉각성능이 향상된 공냉식 연료전지용 분리판을 포함하는 공냉식 연료전지의 다른 실시예를 나타내는 참고도
이하에서는 본 발명에 따른 의 바람직한 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 하기에서 본 발명을 설명함에 있어서 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하도록 한다. 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 냉각성능이 향상된 공냉식 연료전지용 분리판을 도 1 내지 도 6을 참조하여 설명하면, 상기 공냉식 연료전지용 분리판(1)은 중앙에 일정 깊이 함입되어 수소의 흐름 방향과 평행하게 형성되며, 냉각용 공기가 공급되는 중앙유동부(11)와, 상기 중앙유동부(11)의 양측에 형성되어 일정간격 이격되도록 돌출 형성되는 측면돌출부(13)를 포함한다.
종래 분리판(100)은 냉각 공기의 흐름이 수소의 흐름 방향과 수직을 이루는 것이 일반적이었다. 이러한 경우 앞서 배경기술에서 설명한 바와 같이 공기의 온도는 출구측으로 갈수록 급격하게 증가하게 되고 이에 따라 충분한 냉각 성능을 확보하지 못하여 절연체 및 MEA의 파괴, 멤브레인의 핀홀 발생, 촉매 손상 등의 문제를 발생시키게 되며, 이에 따라 폭발 및 화재 위험이 증가하는 문제가 있었다.
또한, 배출공기의 온도 상승에 따라 공기 밀도가 낮아져 열 배출에 필요한 질량 유량의 확보가 어렵고, 이에 따라 냉각팬의 부하가 상승하여 소비전력 및 스택 전력을 증가시키게 되며, 이를 통한 발열량 증가로 온도가 더욱 상승하고 연료전지의 출력을 제한할 수 밖에 없게 된다.
따라서, 현재에는 상용화된 연료전지들의 경우 온도 관리를 위해 출력 및 운용 온도를 제한하도록 하고 있으며, 이에 따라 수냉식 연료전지에 비해 20~30% 수준의 수명을 가질 수 밖에 없었다.
따라서, 본 발명에서는 공기 채널의 길이를 줄여 공기의 온도 상승을 최소화하고 전극 전체의 온도 불균일을 완화하여 연료전지 내 공기의 최대 온도를 줄일 수 있도록 하였으며, 이를 통해 연료전지가 출력 및 온도 제한 없이 충분한 성능을 확보할 수 있도록 하였다. 또한, 배출 공기의 온도가 감소함에 따라 질량유량확보에 필요한 부하가 감소되고 발열량을 줄이며 출력의 여유를 증가시킬 수 있도록 하고, 이를 통해 연료전지의 내구성과 수명 또한 늘릴 수 있도록 하였다.
상기 중앙유동부(11)는 분리판(1)의 중앙을 따라 일정 깊이 함입되어 형성되는 구성으로, 수소의 흐름 방향과 평행을 이루도록 형성된다. 상기 중앙유동부(11) 상으로는 냉각공기가 공급되어 수소의 흐름 방향과 평행한 흐름을 갖도록 하며, 수소의 흐름과 동일한 방향을 갖거나 또는 반대 방향으로 유동하도록 할 수 있다. 따라서, 상기 중앙유동부(11)는 연료전지의 설치 환경에 따라 공기의 공급이 수소와 동일한 방향으로 이루어지도록 하거나 반대 방향으로 이루어지도록 하여 다양한 설치 환경에 대응하도록 할 수 있다. 또한, 상기 중앙유동부(11) 양측으로는 측면돌출부(13)가 연통되도록 형성되며, 더욱 정확하게는 측면돌출부(13)의 사이 공간과 중앙유동부(11) 상부가 연통되도록 형성된다. 따라서, 양측의 측면돌출부(13) 사이로 유입되는 냉각 공기는 중앙유동부(11)의 냉각 공기와 합쳐져 배출되도록 할 수 있다.
상기 측면돌출부(13)는 중앙유동부(11) 양측에 일정간격으로 돌출되도록 형성되는 구성으로, 일정 간격 이격되어 복수개가 형성되도록 한다. 상기 측면돌출부(13)는 중앙유동부(11)를 통한 냉각 공기의 흐름 방향에 따라 일정간격 이격되어 복수개가 형성되도록 할 수 있으며, 측면돌출부(13) 사이의 공간은 중앙유동부(11) 상부와 연통되도록 한다. 따라서, 상기 측면돌출부(13)는 그 하부의 공간으로 반응용 공기가 유동하도록 하고, 측면돌출부(13) 사이 상부 공간으로는 냉각용 공기가 유동하도록 하며, 양측에서 측면돌출부(13) 사이로 공급되는 냉각용 공기는 중앙유동부(11)로 공급되어 함께 배출된다. 또한, 상기 측면돌출부(13)는 중앙유동부(11)를 통해 냉각용 공기가 흐르는 방향을 따라 경사지게 형성되도록 하는 것이 바람직하며, 양측단에서 중앙유동부(11)를 통한 냉각용 공기가 흐르는 방향을 향해 경사지게 형성되도록 할 수 있다. 이를 통해 상기 측면돌출부(13) 사이로 공급되는 냉각용 공기는 중앙유동부(11)를 통해 흐르는 냉각용 공기과 자연스럽게 합쳐져 배출되는 방향을 향하도록 할 수 있으며, 이에 따라 중앙유동부(11) 및 측면돌출부(13)를 통한 냉각용 공기의 흐름이 원활하게 이루어지고 공기의 흐름을 위한 송풍팬(7)의 부하도 줄이도록 할 수 있다.
따라서, 본 발명에서는 분리판(1)의 하부공간으로 도 7에 도시된 바와 같이 반응용 공기가 공급되는 반응용 공기채널(A1)이 형성되고, 중앙유동부(11) 및 측면돌출부(13) 상으로는 냉각용 공기채널(A2)이 형성된다. 특히 냉각용 공기채널(A2)의 경우에는 양측의 측면돌출부(13) 사이를 통한 냉각용 공기의 공급을 통해 냉각용 공기가 공급되는 채널의 길이를 줄일 수 있고, 측면돌출부(13) 사이를 통과한 냉각용 공기는 중앙유동부(11)의 냉각용 공기와 만나 배출되게 되므로, 도 6에 도시된 바와 같이 전체적으로 온도 분포의 불균일을 줄이면서 냉각용 공기의 온도 상승도 획기적으로 줄이도록 하여 한계 온도를 초과하지 않도록 할 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 분리판(1)에 의해 연료전지의 성능이 향상될 수 있으며, 수명이 증가하고, 온도 상승에 따른 화재, 폭발 등의 위험을 줄이도록 할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 냉각성능이 향상된 분리판(1)을 포함하는 공냉식 연료전지를 도 7 내지 도 8을 참조하여 설명하면, 상기 공냉식 연료전지는 수소가 흐르는 통로를 형성하는 애노드분리판(2)과, 수소이온이 이동하는 전해질막과 촉매가 도포된 전극층인 애노드 및 캐소드가 형성되는 막전극접합체(3)와, 애노드분리판(2) 및 막전극접합체(3) 사이에서 양측을 지지하며 공간을 밀폐시키는 애노드가스킷(4)과, 반응 및 냉각을 위한 공기의 공급을 위한 통로를 형성하는 캐소드분리판(1)과, 상기 캐소드분리판(1) 및 막전극접합체(3) 사이에서 양측을 지지하며 공간을 밀폐시키는 캐소드가스킷(5)과, 공기를 배출시키는 매니폴드를 지지하며 공기의 누출을 차단하는 매니폴드가스킷(6)과, 연료전지를 통한 공기의 유동을 발생시키는 송풍팬(7)을 포함한다.
상기 공냉식 연료전지는 본 발명의 일 실시예에 따른 분리판(1)을 이용하여 제조된 냉각 성능이 향상된 연료전지로, 상기 캐소드분리판(1)은 상기 분리판(1)과 동일한 구성을 의미하므로 이하 상세한 설명은 생략하며, 분리판(1)으로 통칭하도록 한다.
상기 분리판(1) 하부에는 반응용 공기가 유동하여 막전극접합체(3)의 캐소드에서 수소이온과 산소의 반응이 이루어지도록 하고, 분리판(1)의 상측, 더욱 정확하게는 측면돌출부(13) 사이 및 중앙유동부(11) 상에 냉각용 공기의 공급이 이루어지도록 한다. 따라서, 측면돌출부(13) 사이와 중앙유동부(11) 상으로 공급되는 냉각용 공기는 주변 공기의 온도를 효과적으로 낮추어 온도의 불균일성을 줄이고 최대 온도를 낮출 수 있도록 하여 연료전지의 성능 및 수명을 향상시키도록 할 수 있다.
상기 애노드분리판(2)은 수소가 이동하는 통로를 형성하는 구성으로, 상기 막전극접합체(3)와 일정 간격 이격되어 형성된다. 상기 애노드분리판(2)은 막전극접합체(3)의 애노드 측에 형성될 수 있으며, 양측이 애노드가스킷(4)에 의해 지지되어 막전극접합체(3)와 일정 간격을 유지할 수 있도록 한다.
상기 막전극접합체(3)는 수소 이온이 통과되고 수소이온과 산소가 반응하는 공간을 형성하는 구성으로, 전해질막, 애노드, 캐소드 등을 포함하며, 이에 관한 설명은 이미 알려진 바와 같으므로 상세한 설명은 생략한다.
상기 애노드가스킷(4)은 애노드분리판(2)과 막전극접합체(3) 사이에 형성되는 구성으로, 양측에서 애노드분리판(2) 및 막전극접합체(3)를 지지하도록 형성된다. 따라서, 상기 애노드가스킷(4)은 애노드분리판(2) 및 막전극접합체(3)가 일정 간격 이격된 상태를 유지하도록 하면서 수소의 누출을 막도록 할 수 있다.
상기 캐소드가스킷(5)은 상기 분리판(1)과 막전극접합체(3) 사이에 형성되는 구성으로, 양측에서 분리판(1) 및 막전극접합체(3)를 지지하도록 형성된다. 상기 캐소드가스킷(5)은 막전극접합체(3)의 캐소드 측에 형성되며, 막전극접합체(3)와 분리판(1)이 일정 간격 이격된 상태를 유지하도록 하고, 공기의 누출을 막을 수 있도록 한다.
상기 매니폴드가스킷(6)은 분리판(1) 상부 양측으로 형성되는 구성으로, 매니폴드 주변을 밀폐하여 공기의 유출을 막도록 한다.
상기 송풍팬(7)은 상기 반응용 공기채널(A1) 및 냉각용 공기채널(A2)을 통한 공기의 유동을 발생시키는 구성으로, 도 8에 도시된 바와 같이 공기의 출구측에 형성되도록 할 수 있다. 본 발명은 상기 중앙유동부(11) 및 측면돌출부(13)을 형성하여 냉각용 공기를 공급하도록 하고, 중앙유동부(11) 양측으로 측면돌출부(13)가 형성되도록 하면서, 측면돌출부(13)는 일정 간격 이격되어 복수개가 형성된다. 따라서, 상기 송풍팬(7)을 통해 중앙유동부(11) 및 측면돌출부(13)를 통한 냉기의 공급이 원활하게 이루어지기 위해서는 송풍팬(7)이 충분한 압력으로 작동되어야 하므로, 상기 송풍팬(7)은 일 예로 회전 방향이 반대로 이루어지는 한 쌍의 동축반전팬으로 형성되도록 할 수 있다. 이를 통해, 상기 송풍팬(7)은 공기를 유동시키기 위한 충분한 흡입력을 제공하여 상기 중앙유동부(11) 및 측면돌출부(13)를 통한 연료전지의 냉각이 효과적으로 이루어지도록 할 수 있다.
이상에서, 출원인은 본 발명의 다양한 실시예들을 설명하였지만, 이와 같은 실시예들은 본 발명의 기술적 사상을 구현하는 일 실시예일 뿐이며, 본 발명의 기술적 사상을 구현하는 한 어떠한 변경예 또는 수정예도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 해석되어야 한다.
1: 분리판
11: 중앙유동부 13: 측면돌출부
A1: 반응용 공기채널 A2: 냉각용 공기채널
2: 애노드분리판 3: 막전극접합체
4: 애노드가스킷 5: 캐소드가스킷
6: 매니폴드가스킷 7: 송풍팬

Claims (6)

  1. 냉각용 공기 및 반응용 공기가 구분되어 유입되는 공간을 형성하는 공냉식 연료전지용 분리판에 있어서,
    중앙에 일정 깊이 함입되어 수소의 흐름 방향과 평행하게 형성되며, 냉각용 공기가 공급되는 중앙유동부와,
    상기 중앙유동부의 양측에 일정간격 이격되도록 돌출 형성되는 측면돌출부를 포함하고,
    상기 측면돌출부 사이의 공간과 중앙유동부는 서로 연통되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 공냉식 연료전지용 분리판.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 측면돌출부는
    그 사이 공간으로 냉각용 공기가 유입되도록 하며, 그 하부 공간으로는 반응용 공기가 유입되도록 하는 것을 특징으로 하는 공냉식 연료전지용 분리판.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 중앙유동부는
    수소의 흐름 방향과 동일하거나 반대방향으로 냉각용 공기가 공급되도록 하는 것을 특징으로 하는 공냉식 연료전지용 분리판.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 측면돌출부는
    냉각용 공기가 흐르는 방향을 향해 경사지게 형성되는 것을 특징으로 하는 공냉식 연료전지용 분리판.
  5. 수소가 흐르는 통로를 형성하는 애노드분리판과, 수소이온이 이동하는 전해질막과 촉매가 도포된 전극층인 애노드 및 캐소드가 형성되는 막전극접합체와, 애노드분리판 및 막전극접합체 사이에서 양측을 지지하며 공간을 밀폐시키는 애노드가스킷과, 반응 및 냉각을 위한 공기의 공급을 위한 통로를 형성하는 캐소드분리판과, 상기 캐소드분리판 및 막전극접합체 사이에서 양측을 지지하며 공간을 밀폐시키는 캐소드가스킷과, 공기를 배출시키는 매니폴드를 지지하며 공기의 누출을 차단하는 매니폴드가스킷을 포함하고,
    상기 캐소드분리판은 청구항 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항의 공냉식 연료전지용 분리판인 것을 특징으로 하는 공냉식 연료전지.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 공냉식 연료전지는
    연료전지 내를 통과하는 공기의 출구에 형성되어 연료전지 내로의 공기유입을 발생시키는 송풍팬을 포함하고,
    상기 송풍팬은 동축반전팬을 가진 복수의 송풍팬으로 형성되도록 하는 것을 특징으로 하는 공냉식 연료전지.
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