KR102405614B1

KR102405614B1 - Stack

Info

Publication number: KR102405614B1
Application number: KR1020170065790A
Authority: KR
Inventors: 정희석; 안철수
Original assignee: 주식회사 두산
Priority date: 2017-05-29
Filing date: 2017-05-29
Publication date: 2022-06-03
Also published as: KR20180130126A

Abstract

수전해 스택이 개시된다. 본 발명의 일 실시 예에 따른 수전해 스택은 작동 유체가 유입되는 캐소드 유입구와 연통되고, 반응 영역을 향해 상기 작동 유체가 공급되도록 상기 캐소드 유입구에서 분기된 분기부가 형성된 분리판; 및 상기 분리판과 마주보며 조립되는 전극판을 포함한다.A water electrolysis stack is disclosed. A water electrolysis stack according to an embodiment of the present invention includes: a separator in communication with a cathode inlet through which a working fluid is introduced, and a bifurcated portion formed at the cathode inlet so that the working fluid is supplied toward a reaction region; and an electrode plate assembled to face the separator plate.

Description

Electrolysis Stack{Stack}

본 발명은 분리판으로 이동하는 작동 유체의 이동 안전성과 반응성을 개선한 것으로서, 보다 상세하게는 수전해 스택에 관한 것이다.The present invention improves the movement safety and reactivity of a working fluid moving to a separator, and more particularly, relates to a water electrolysis stack.

지구온난화와 화석연료의 고갈에 따른 대체에너지의 연구개발에 대한 요구가 지속적으로 높아지고 있는 가운데 실용 가능성 있는 환경 및 에너지 문제 해결의 유일한 대안으로 수소에너지가 주목받고 있다.As the demand for R&D of alternative energy continues to increase due to global warming and depletion of fossil fuels, hydrogen energy is attracting attention as the only viable alternative to solving environmental and energy problems.

전기에너지를 이용하여 순수한 물로부터 수소를 생산하는 기술로 크게 알칼라인 수전해, 고체 고분자 전해질(PEM) 수전해, 그리고 고체산화물을 이용한 고온수증기 전해기술로 구분된다. A technology for producing hydrogen from pure water using electrical energy, it is largely divided into alkaline water electrolysis, solid polymer electrolyte (PEM) water electrolysis, and high-temperature steam electrolysis using solid oxide.

알칼라인 수전해 기술은 전해질로써 알칼리 수용액(KOH 등)을 이용하고 수소/산소를 분리하기 위하여 별도의 분리막을 사용하는 기술로 100이하의 운전조건을 갖는 것을 특징으로 하며, 고체 고분자 전해질(PEM) 수전해 기술은 전해질과 분리막으로써 고체 고분자 전해질(PEM)막을 이용하는 기술로 고분자막의 안정성에 따라 200℃ 이하의 운전조건을 갖는 것을 특징으로 하고 있다.Alkaline water electrolysis technology uses an aqueous alkali solution (KOH, etc.) as an electrolyte and uses a separate membrane to separate hydrogen/oxygen. This technology uses a solid polymer electrolyte (PEM) membrane as an electrolyte and a separator, and is characterized by having an operating condition of 200°C or less depending on the stability of the polymer membrane.

이와 같이 물을 이용한 발전 방식을 이용한 것 중에 일 예로 수전해 스택이 사용되고 있으며 도면을 참조하여 설명한다. 참고로 도 1은 종래의 수전해 스택에 구비된 분리판을 통해 작동 유체가 이동하는 상태를 도시한 도면이다.A water electrolysis stack is used as an example among those using water-based power generation as described above, and will be described with reference to the drawings. For reference, FIG. 1 is a diagram illustrating a state in which a working fluid moves through a separator provided in a conventional water electrolysis stack.

첨부된 도 1을 참조하면, 종래의 수전해 스택(미도시)에 구비된 분리판(10)은 도면에 도시된 형태로 구성되는데, 도면 기준으로 6시 방향에 작동 유체가 유입되는 유입구(12)가 형성되고, 12시 방향에 작동 유체가 유출되는 유출구(14)가 형성된다.Referring to FIG. 1 attached, the separator 10 provided in the conventional water electrolysis stack (not shown) is configured in the form shown in the drawing, and the inlet 12 through which the working fluid flows in the 6 o'clock direction based on the drawing. ) is formed, and the outlet 14 through which the working fluid flows out is formed at 12 o'clock.

상기 작동 유체는 유입구(12)로 유입된 후에 유출구(14)로 이동하는데, 상기 작동 유체의 이동 궤적은 상기 유입구(12)의 위치에 해당되는 분리판(10)의 하측에서 상기 유출구(14)의 위치에 해당되는 분리판(10)의 상측으로 향하는 방향에서 가장 빠른 유속 흐름이 나타난다.After the working fluid flows into the inlet 12, it moves to the outlet 14, and the movement trajectory of the working fluid is the outlet 14 from the lower side of the separator 10 corresponding to the position of the inlet 12. The fastest flow rate appears in the direction toward the upper side of the separation plate 10 corresponding to the position of .

그리고 주변으로는 작동 유체가 소용돌이 형태로 순환 이동하면서 흐름이 일정하게 유지되지 못하고 정체되거나 내측벽면에서 반응성이 저하되는 문제점이 유발되었다.In addition, as the working fluid circulates in a vortex form around it, the flow could not be kept constant and stagnated or the reactivity decreased on the inner wall surface.

또한 분리판(10)의 좌, 우측 특정 위치에서 작동 유체가 순환되지 않는 데드 존이 발생되어 이에 대한 대책이 필요하게 되었다.In addition, a dead zone is generated in which the working fluid is not circulated at specific positions on the left and right sides of the separation plate 10 , and countermeasures for this are required.

대한민국공개특허 제10-2009-009353호Republic of Korea Patent Publication No. 10-2009-009353

본 발명의 실시 예들은 수전해 스택의 분리판에 작동 유체가 확산 이동 가능하게 구조를 변경하여 상기 작동 유체의 반응성을 향상할 수 있는 수전해 스택을 제공하고자 한다.Embodiments of the present invention are directed to providing a water electrolysis stack capable of improving the reactivity of the working fluid by changing the structure of the working fluid to allow diffusion and movement in the separation plate of the water electrolytic stack.

본 발명의 일 실시 예에 의한 수전해 스택은 작동 유체가 유입되는 캐소드 유입구와 연통되고 반응 영역을 향해 상기 작동 유체가 공급되도록 상기 캐소드 유입구에서 분기된 분기부가 형성된 분리판; 및 상기 분리판과 마주보며 조립되는 전극판을 포함한다.A water electrolysis stack according to an embodiment of the present invention includes: a separator in which a branching portion is formed in communication with a cathode inlet through which a working fluid is introduced and branched from the cathode inlet so that the working fluid is supplied toward a reaction region; and an electrode plate assembled to face the separator plate.

상기 분기부는 상기 캐소드 유입구를 기준으로 상기 분리판을 위에서 바라볼 때 좌우 대칭으로 분기된다.The branching portion is symmetrically diverged when the separator plate is viewed from above with respect to the cathode inlet.

상기 분기부는 상기 캐소드 유입구와 연통되고 상기 캐소드 유입구를 기준으로 좌측으로 분기된 제1 분기부; 상기 캐소드 유입구와 연통되고 상기 캐소드 유입구를 기준으로 우측으로 분기된 제2 분기부; 상기 캐소드 유입구와 연통되고 상기 캐소드 유입구를 기준으로 상기 분리판의 하측으로 분기된 제3 분기부를 포함한다.The branching portion communicates with the cathode inlet and a first branching portion branched to the left with respect to the cathode inlet; a second branch communicating with the cathode inlet and branching to the right with respect to the cathode inlet; and a third branch in communication with the cathode inlet and branching downward of the separator with respect to the cathode inlet.

상기 제1 분기부는 상기 캐소드 유입구를 통해 공급된 작동 유체를 공급받는 제1 메인 유로; 상기 제1 메인 유로와 연통된 위치를 기준으로 상기 분리판의 원주 방향을 따라 부분 연장된 제1 연장 유로; 상기 제1 연장 유로와 연통되고 상기 작동 유체를 상기 분리판의 반응 영역에서 확산 되도록 소정의 간격으로 이격된 분기 유로를 포함한다.The first branch portion may include: a first main flow path through which the working fluid supplied through the cathode inlet is supplied; a first extension passage partially extending along a circumferential direction of the separation plate based on a position in communication with the first main passage; and branch passages in communication with the first extension passage and spaced apart from each other at predetermined intervals to diffuse the working fluid in the reaction region of the separation plate.

상기 제1 메인 유로는 상기 제1 연장 유로의 연장된 길이의 중앙 또는 중앙에서 원주 방향의 일측 위치에서 연결된다.The first main flow path is connected at the center of the extended length of the first extension flow path or at one position in the circumferential direction from the center.

상기 제1 메인 유로는 상기 제1 연장 유로의 직경 보다 크게 형성된다.The first main flow path is formed to be larger than a diameter of the first extended flow path.

상기 제1 연장 유로는 상기 분리판의 원주방향과 대응되는 곡률로 이루어진다.The first extension passage has a curvature corresponding to the circumferential direction of the separation plate.

상기 제1 메인 유로는 상기 제1 연장 유로를 향해 연장된 단부가 상기 제1 연장 유로의 접선 방향에서 연결된 것을 특징으로 한다.The end of the first main flow passage extending toward the first extension passage is connected in a tangential direction of the first extension passage.

상기 분리판에는 상기 제1 연장 유로의 연장된 단부와 수직으로 만나는 제1 수직부가 형성된다.A first vertical portion is formed on the separation plate to vertically meet the extended end of the first extension passage.

상기 분기 유로는 상기 제1 연장 유로와 연결된 접선 방향에서 상기 반응 영역을 향해 직교된 것을 특징으로 한다.The branch flow path may be orthogonal to the reaction region in a tangential direction connected to the first extension flow path.

상기 분기 유로는 상기 제1 연장 유로의 접선 방향에서 상기 반응 영역을 향해 90도 이하의 각도로 연결된 것을 특징으로 한다.The branch passage is characterized in that it is connected at an angle of 90 degrees or less toward the reaction region in a tangential direction of the first extension passage.

상기 분기 유로는 상기 반응 영역을 향해 연장된 단부 직경이 감소되는 경사부가 형성된다.The branch flow path is formed with an inclined portion extending toward the reaction region and decreasing in diameter.

상기 분기 유로는 상기 분리판의 하측 중앙에서 상기 제1 연장 유로의 연장된 단부로 갈수록 상기 반응 영역의 내측으로 길게 연장된 것을 특징으로 한다.The branch passage is characterized in that it extends inwardly of the reaction region from the lower center of the separation plate toward the extended end of the first extension passage.

상기 제2 분기부는 상기 캐소드 유입구를 통해 공급된 작동 유체를 공급받는 제2 메인 유로; 상기 제2 메인 유로와 연통된 위치를 기준으로 상기 분리판의 원주 방향을 따라 부분 연장된 제2 연장 유로; 상기 제2 연장 유로와 연통되고 상기 작동 유체를 상기 분리판의 반응 영역에서 확산 되도록 소정의 간격으로 이격된 분기 유로를 포함한다.The second branch unit may include: a second main flow path through which the working fluid supplied through the cathode inlet is supplied; a second extension passage partially extending along a circumferential direction of the separation plate based on a position in communication with the second main passage; and branch passages in communication with the second extension passage and spaced apart from each other at predetermined intervals to diffuse the working fluid in the reaction region of the separation plate.

상기 제2 메인 유로는 상기 제2 연장 유로의 연장된 길이의 중앙 또는 중앙에서 원주 방향의 일측 위치에서 연결된다.The second main flow path is connected at the center of the extended length of the second extended flow path or at one position in the circumferential direction from the center.

상기 제2 메인 유로는 상기 제2 연장 유로의 직경 보다 크게 형성된다.The second main flow path is formed to be larger than a diameter of the second extended flow path.

상기 제2 연장 유로는 상기 분리판의 원주방향과 대응되는 곡률로 이루어진다.The second extension passage has a curvature corresponding to the circumferential direction of the separation plate.

상기 제2 메인 유로는 상기 제2 연장 유로를 향해 연장된 단부가 상기 제2 연장 유로의 접선 방향에서 연결된 것을 특징으로 한다.In the second main flow path, an end extending toward the second extended flow path is connected in a tangential direction of the second extended flow path.

상기 분리판에는 상기 제2 연장 유로의 연장된 단부와 수직으로 만나는 제2 수직부가 형성된다.A second vertical portion is formed on the separation plate to vertically meet the extended end of the second extension passage.

상기 분기 유로는 상기 제2 연장 유로와 연결된 접선 방향에서 상기 반응 영역을 향해 직교된 것을 특징으로 한다.The branch flow path may be orthogonal to the reaction region in a tangential direction connected to the second extension flow path.

상기 분기 유로는 상기 제2 연장 유로의 접선 방향에서 상기 반응 영역을 향해 90도 이하의 각도로 연결된 것을 특징으로 한다.The branch passage is characterized in that it is connected at an angle of 90 degrees or less toward the reaction region in a tangential direction of the second extension passage.

상기 분기 유로는 상기 캐소드 유입구를 기준으로 상기 제2 연장 유로의 연장된 단부로 갈수록 상기 반응 영역의 내측으로 길게 연장된 것을 특징으로 한다.The branch passage is characterized in that it extends inwardly of the reaction region toward the extended end of the second extension passage with respect to the cathode inlet.

상기 분리판에는 상기 전극판을 향해 돌출된 돌기가 구비되고, 상기 전극판에는 상기 돌기가 삽입되는 삽입 홈이 형성된다.The separation plate is provided with a protrusion protruding toward the electrode plate, and an insertion groove into which the protrusion is inserted is formed in the electrode plate.

상기 돌기는 상기 분리판의 일면 중 원주 방향에서 복수 개가 한 쌍을 이루고 원주 방향에서 서로 이격된 제1 돌기; 상기 제1 돌기와 별도로 이격되어 마주보며 상기 분리판의 원주 방향에서 복수개가 한 쌍을 이루고 원주 방향에서 서로 이격된 제2 돌기를 포함한다.A plurality of the protrusions form a pair in a circumferential direction on one surface of the separating plate, and first protrusions are spaced apart from each other in the circumferential direction; A plurality of second protrusions are spaced apart from the first protrusion to face each other and form a pair in a circumferential direction of the separating plate and include second protrusions spaced apart from each other in the circumferential direction.

상기 제1 돌기와 상기 제2 돌기는 서로 이격된 거리가 상이한 것을 특징으로 한다.The first protrusion and the second protrusion are characterized in that the distance apart from each other is different.

상기 제1 돌기와 상기 제2 돌기는 단면 형태가 서로 상이한 것을 특징으로 한다.The first projection and the second projection are characterized in that the cross-sectional shape is different from each other.

상기 제3 분기부는 상기 캐소드 유입구와 일단이 연통되고 타단이 상기 제2 분기부를 향해 좌우 대칭으로 연장되어 상기 작동 유체를 상기 제2 분기부로 공급한다.One end of the third branch communicates with the cathode inlet and the other end extends symmetrically toward the second branch to supply the working fluid to the second branch.

상기 제3 분기부는 상기 제2 분기부의 전체 길이를 L이라 가정할 때 L/2 위치에 위치된 것을 특징으로 한다.The third branch part is characterized in that it is positioned at L/2 when it is assumed that the total length of the second branch part is L.

본 발명의 실시 예들은 수전해 스택에 구비된 분리판의 반응 영역에서 반응성을 향상시켜 상기 수전해 스택의 효율을 향상시킬 수 있다.Embodiments of the present invention may improve the efficiency of the water electrolysis stack by improving the reactivity in the reaction region of the separator provided in the water electrolysis stack.

본 발명의 실시 예들은 분리판의 분기부 구조를 개선하여 작동 유체가 반응 영역에서 안정적으로 확산하고 한정된 반응 영역을 최대한 활용하여 작동될 수 있다.Embodiments of the present invention may be operated by improving the branching structure of the separator so that the working fluid is stably diffused in the reaction area and maximally utilizing the limited reaction area.

본 발명의 실시 예들은 수전해 스택의 조립 효율성과 작업자의 조립 속도가 향상되도록 돌기를 구비하여 사용할 수 있다.Embodiments of the present invention may be used with protrusions to improve the assembly efficiency of the electrolytic stack and the assembly speed of the operator.

도 1은 종래의 수전해 스택에 구비된 분리판을 통해 작동 유체가 이동하는 상태를 도시한 도면.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 수전해 스택의 조립 사시도.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 분리판을 도시한 사시도.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 수전해 스택을 구성하는 분리판과 전극판을 도시한 도면.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 분리판에 구비된 분기부를 도시한 도면.
도 6 내지 도 9는 발명의 일 실시 예에 따른 분기부의 다양한 실시 예를 도시한 도면.
도 10은 본 발명의 일 실시 예에 따른 분기부를 통해 작동 유체가 이동하는 상태를 도시한 도면.1 is a view illustrating a state in which a working fluid moves through a separator provided in a conventional water electrolysis stack.
2 is an assembled perspective view of a water electrolysis stack according to an embodiment of the present invention;
Figure 3 is a perspective view showing a separator according to an embodiment of the present invention.
4 is a view showing a separator and an electrode plate constituting an electrolytic stack according to an embodiment of the present invention.
5 is a view showing a branch provided in a separator according to an embodiment of the present invention.
6 to 9 are views illustrating various embodiments of a branch unit according to an embodiment of the present invention.
10 is a view illustrating a state in which a working fluid moves through a branch according to an embodiment of the present invention.

본 발명의 일 실시 예에 따른 수전해 스택에 대해 도면을 참조하여 설명한다. 첨부된 도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 수전해 스택의 조립 사시도 이고, 도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 분리판을 도시한 사시도 이며, 도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 수전해 스택을 구성하는 분리판과 전극판을 도시한 도면 이고, 도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 분리판에 구비된 분기부를 도시한 도면 이다.A water electrolysis stack according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. 2 is an assembled perspective view of an electrolytic stack according to an embodiment of the present invention, FIG. 3 is a perspective view showing a separator according to an embodiment of the present invention, and FIG. 4 is an embodiment of the present invention It is a view showing a separator and an electrode plate constituting an electrolytic stack according to the present invention, and FIG. 5 is a view showing a branch provided in the separator according to an embodiment of the present invention.

첨부된 도 2 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 제1 실시 예에 의한 수전해 스택(1)은 분리판(100)과 전극판(200)으로 구성된 다수개의 단위 셀로 이루어진다.2 to 5 , the water electrolytic stack 1 according to the first embodiment of the present invention includes a plurality of unit cells including a separator 100 and an electrode plate 200 .

상기 단위 셀은 도면에 도시된 상태를 기준으로 수전해 스텍(1)을 외측에서 바라볼 때 상단과 하단에 앤드 플레이트(2)가 각각 위치되고, 상기 앤드 플레이트 사이에 다수개의 단위 셀이 순차적으로 적층된다.In the unit cell, when looking at the electrolysis stack 1 from the outside based on the state shown in the drawing, the end plates 2 are respectively located at the top and the bottom, and a plurality of unit cells are sequentially arranged between the end plates. are stacked

상기 수전해 스택(1)은 이격된 앤드 플레이트(2) 사이를 연결하는 지지체(3)가 상기 앤드 플레이트(2)의 원주 방향을 따라 구비되고 구조적 강성 보강과 지지를 동시에 도모한다.In the electrolytic stack 1, a support 3 connecting the end plates 2 spaced apart is provided along the circumferential direction of the end plate 2, and structural rigidity is reinforced and supported at the same time.

첨부된 도 3 내지 도 4를 참조하면, 본 실시 예에 의한 분리판(100)에는 상기 전극판(200)을 향해 돌출된 돌기(140)가 구비되고, 상기 전극판(200)에는 상기 돌기(140)가 삽입되는 삽입 홈(210)이 형성된다.3 to 4, the separation plate 100 according to this embodiment is provided with a projection 140 protruding toward the electrode plate 200, and the electrode plate 200 has the projection ( An insertion groove 210 into which 140 is inserted is formed.

상기 돌기(140)는 상기 분리판(200)의 일면 중 원주 방향에서 복수 개가 한 쌍을 이루고 원주 방향에서 서로 이격된 제1 돌기(142)와, 상기 제1 돌기(142)와 별도로 이격되어 마주보며 상기 분리판(200)의 원주 방향에서 복수개가 한 쌍을 이루고 원주 방향에서 서로 이격된 제2 돌기(144)를 포함한다.The protrusions 140 form a pair of a plurality of first protrusions 142 in the circumferential direction on one surface of the separating plate 200 and face the first protrusions 142 spaced apart from each other and spaced apart from the first protrusions 142 in the circumferential direction. A plurality of the separation plate 200 in the circumferential direction form a pair and include second protrusions 144 spaced apart from each other in the circumferential direction.

상기 돌기(140)는 삽입 홈(210)에 삽입되며 작업자는 제1 돌기(142)와 제2 돌기(142)의 위치를 정확하게 시각적으로 인지하고 조립을 실시할 수 있도록 상기 제1 돌기(142)와 상기 제2 돌기는 서로 이격된 거리가 상이하게 구성된다.The protrusion 140 is inserted into the insertion groove 210, and the first protrusion 142 so that the operator can visually recognize the positions of the first protrusion 142 and the second protrusion 142 accurately and perform assembly. and the second protrusion is configured to be spaced apart from each other by a different distance.

예를 들면 제1 돌기(142)는 도면을 기준으로 분리판(100)의 좌측에 위치되고, 제2 돌기(144)는 분리판(100)의 우측에 위치된다. 또한 제1 돌기(142)는 복수개가 서로 이격된 거리가 멀게 이격되고, 제2 돌기(144)는 복수개가 서로 이격된 거리가 제1 돌기(142) 보다 짧게 이격 되도록 구성된다.For example, the first protrusion 142 is positioned on the left side of the separator plate 100 based on the drawing, and the second protrusion 144 is positioned on the right side of the separator plate 100 . In addition, a plurality of the first protrusions 142 are spaced apart from each other by a long distance, and the second protrusion 144 is configured such that a plurality of the first protrusions 144 are spaced apart from each other by a shorter distance than the first protrusion 142 .

작업자는 제1 돌기(142)의 이격된 위치와 제2 돌기(144)의 이격된 위치가 서로 상이하므로 단위 셀을 조립할 때 오조립 하지 않고 정확하게 전극판(200)에 조립을 실시할 수 있다.Since the spaced position of the first protrusion 142 and the spaced apart position of the second protrusion 144 are different from each other, the operator can accurately assemble the electrode plate 200 without erroneous assembly when assembling the unit cell.

따라서 작업자가 분리판(100)과 전극판(200)을 서로 조립할 때 작업 효율성과 작업 속도가 향상된다.Therefore, when the operator assembles the separator plate 100 and the electrode plate 200 with each other, work efficiency and work speed are improved.

본 실시 예에 의한 제1 돌기(142)와 상기 제2 돌기(144)는 단면 형태가 서로 상이하게 구성될 수 있다. 예를 들면 작업자가 육안으로 인지 할 수 있도록 제1 돌기(142)는 원형의 단면으로 구성되고, 제2 돌기(144)는 다른 단면 형태로 구성될 수 있다.The cross-sectional shape of the first protrusion 142 and the second protrusion 144 according to the present embodiment may be different from each other. For example, the first protrusion 142 may have a circular cross-section so that the operator can visually recognize it, and the second protrusion 144 may have a different cross-sectional shape.

따라서 작업자는 육안으로 제1 돌기(142)와 제2 돌기(144)의 형태와 위치를 정확하게 인지하고 조립 작업을 실시할 수 있다.Therefore, the operator can accurately recognize the shape and position of the first protrusion 142 and the second protrusion 144 with the naked eye and perform the assembly operation.

삽입 홈(210)은 제1,2 돌기(142, 144)와 대응되는 형태로 구성되고, 조립시에도 작업자가 손쉽게 조립을 실시할 수 있다.The insertion groove 210 is configured in a shape corresponding to the first and second protrusions 142 and 144, and the operator can easily assemble it even during assembly.

분리판(100)은 작동 유체가 유입되는 캐소드 유입구(102)가 도면 기준으로 하측에 위치되고, 상측에 캐소드 유출구(104)가 형성된다. 상기 캐소드 유입구(102)로는 작동 유체가 유입되어 캐소드 유출구(104)로 이동된다.In the separator 100 , the cathode inlet 102 through which the working fluid flows is located at the lower side based on the drawing, and the cathode outlet 104 is formed at the upper side. A working fluid flows into the cathode inlet 102 and moves to the cathode outlet 104 .

상기 분리판(100)은 일 예로 반응 영역(S1)을 향해 상기 작동 유체가 공급되도록 상기 캐소드 유입구(102)에서 분기된 분기부(110)가 형성된다.In the separator 100 , for example, a branching portion 110 branched from the cathode inlet 102 is formed so that the working fluid is supplied toward the reaction region S1 .

상기 분기부(110)는 일 예로 상기 캐소드 유입구(102)를 기준으로 상기 분리판(100)을 위에서 바라볼 때 좌우 대칭으로 분기된다. 이와 같이 분기부(110)가 대칭으로 분기되는 이유는 작동 유체가 반응 영역(S1)을 향해 특정 위치로 편심되게 이동하지 않고 일정하게 확산 이동되도록 유도하여 수소와 공기의 안정적인 반응을 도모하여 수전해 스택(1)의 효율 향상을 도모하고자 한다. 또한 분리판(100)에서 작동 유체의 안정적인 유동 흐름을 유도하고자 한다.The branching part 110 is symmetrically branched when viewed from above the separator 100 with respect to the cathode inlet 102 , for example. The reason that the branching part 110 is symmetrically branched in this way is that the working fluid does not move eccentrically to a specific position toward the reaction region S1, but is uniformly diffused and moved to promote a stable reaction between hydrogen and air. It is intended to improve the efficiency of the stack 1 . In addition, it is intended to induce a stable flow of the working fluid in the separator 100 .

본 실시 예에 의한 분기부(110)는 상기 캐소드 유입구(102)와 연통되고 상기 캐소드 유입구(102)를 기준으로 좌측으로 분기된 제1 분기부(112)와, 상기 캐소드 유입구(102)와 연통되고 상기 캐소드 유입구(102)를 기준으로 우측으로 분기된 제2 분기부(122)를 포함한다.The branch 110 according to this embodiment communicates with the cathode inlet 102 and communicates with the first branch 112 branched to the left with respect to the cathode inlet 102 and the cathode inlet 102 . and a second branch 122 branched to the right with respect to the cathode inlet 102 .

또한 상기 캐소드 유입구(102)와 연통되고 상기 캐소드 유입구(102)를 기준으로 상기 분리판(100)의 하측으로 분기된 제3 분기부(132)를 포함한다.In addition, it communicates with the cathode inlet 102 and includes a third branch 132 that is branched to the lower side of the separator 100 with respect to the cathode inlet 102 .

상기 제1 분기부(112)는 상기 캐소드 유입구(102)를 통해 공급된 작동 유체를 공급받는 제1 메인 유로(112a)와, 상기 제1 메인 유로(112a)와 연통된 위치를 기준으로 상기 분리판(100)의 원주 방향을 따라 부분 연장된 제1 연장 유로(112b)와, 상기 제1 연장 유로(112b)와 연통되고 상기 작동 유체를 상기 분리판(100)의 반응 영역에서 확산 되도록 소정의 간격으로 이격된 분기 유로(112c)를 포함한다.The first branch 112 is separated from a first main flow path 112a receiving the working fluid supplied through the cathode inlet 102 and a position in communication with the first main flow path 112a. A first extended flow path 112b partially extended along the circumferential direction of the plate 100, communicated with the first extended flow path 112b, and a predetermined It includes branch flow paths 112c that are spaced apart from each other.

상기 제1 메인 유로(112a)는 상기 캐소드 유입구(102)의 좌측과 연결되고 상기 제1 연장 유로(112b)로 작동 유체를 공급하기 위해 구비된다.The first main passage 112a is connected to the left side of the cathode inlet 102 and is provided to supply a working fluid to the first extension passage 112b.

상기 제1 메인 유로(112a)는 원형 형태 또는 타원 형태 또는 다각 형태 중의 어느 하나의 형태로 구성되고, 도면에 도시된 바와 같이 1개 또는 복수개로 구성되는 것도 가능할 수 있다. The first main flow path 112a may be configured in any one of a circular shape, an elliptical shape, or a polygonal shape, and may be configured in one or a plurality as shown in the drawings.

제1 메인 유로(112a)는 복수개로 구성될 경우 제1 연장 유로(112b)의 연장된 길이를 N등분하여 동일 길이로 분할된 위치에 위치될 수 있다. 이 경우 작동 유체가 상기 제1 연장 유로(112b)를 향해 2곳에서 공급되므로 공급 안정성이 보다 향상된다.When the first main flow path 112a is configured in plurality, the extended length of the first extended flow path 112b may be divided into N equal parts to be positioned at the same length. In this case, since the working fluid is supplied from two places toward the first extension passage 112b, supply stability is further improved.

본 실시 예에 의한 제1 메인 유로(112a)는 제1 연장 유로(112b)의 연장된 길이의 중앙 또는 중앙에서 원주 방향의 일측 위치에 연결된다.The first main flow path 112a according to the present embodiment is connected to the center of the extended length of the first extended flow path 112b or to one position in the circumferential direction from the center.

상기 위치는 제1 연장 유로(112b)로 작동 유체를 공급할 때 후술할 분기 유로(112c)를 통해 이동하는 작동 유체의 이동 속도와 양을 고려하여 도면에 도시된 위치가 시뮬레이션 해본 결과 최적의 위치로 판단되어 전술한 위치에 연결된다.The position shown in the drawing is the optimal position as a result of simulation in consideration of the moving speed and amount of the working fluid moving through the branch flow path 112c to be described later when supplying the working fluid to the first extension flow path 112b. It is determined and connected to the aforementioned location.

제1 메인 유로(112a)는 캐소드 유입구(102)에서 외측으로 연장될 때 직선 구간으로 연장되므로 작동 유체의 이동으로 인한 저항 또는 압력 강하가 최소화 될 수 있다.When the first main flow path 112a extends outward from the cathode inlet 102, it extends in a straight section, so that resistance or pressure drop due to movement of the working fluid can be minimized.

본 실시 예에 의한 제1 메인 유로(112a)는 직경이 상기 제1 연장 유로(112b)의 직경 보다 크게 형성되므로 작동 유체가 이동 도중 막히거나 폐색되는 현상이 발생되지 않고 상기 제1 연장 유로(112b)를 향해 안정적으로 공급된다.Since the diameter of the first main flow path 112a according to the present embodiment is larger than that of the first extended flow path 112b, the working fluid does not become clogged or blocked during movement and the first extended flow path 112b ) is supplied stably toward

제1 연장 유로(112b)는 상기 분리판(100)의 원주방향과 대응되는 곡률로 이루어지는데, 상기 분리판(100)으로 작동 유체를 안정적으로 공급하기 위해서는 상기 작동 유체가 분리판(100)의 반응 영역(S1)을 향해 일정하게 공급하는 것은 중요한 사항에 해당된다.The first extension flow path 112b has a curvature corresponding to the circumferential direction of the separation plate 100 , and in order to stably supply the working fluid to the separation plate 100 , the working fluid flows through the separation plate 100 . A constant supply toward the reaction region (S1) corresponds to an important matter.

이를 위해 본 발명은 제1 연장 유로(112b)가 분리판(100)의 원주 방향 곡률과 유사 내지 동일한 곡률로 이루어져 작동 유체의 이동 저항을 감소하고 다수개의 분기 류로(112c)로 안정적으로 공급하고자 한다.To this end, in the present invention, the first extension flow path 112b has a curvature similar to or the same as the circumferential curvature of the separator 100 to reduce the movement resistance of the working fluid and to stably supply it to the plurality of branch flow paths 112c. .

상기 제1 메인 유로(112a)는 상기 제1 연장 유로(112b)를 향해 연장된 단부가 상기 제1 연장 유로(112b)의 접선 방향에서 연결된다. 접선 방향은 작동 유체가 제1 메인 유로(112a)에서 제1 연장 유로(112b)로 이동될 때 이동 저항을 최소화 할 수 있어 장기간 사용시 유리할 수 있다.The end of the first main flow passage 112a extending toward the first extension passage 112b is connected in a tangential direction to the first extension passage 112b. The tangential direction may minimize movement resistance when the working fluid moves from the first main flow path 112a to the first extension flow path 112b, which may be advantageous for long-term use.

또한 접선 방향은 작동 유체가 제1 연장 유로(112b)의 내측으로 이동할 때 이동 속도의 저감 및 압력 강하를 최소화 할 수 있어 유체의 이동에 있어서 유리할 수 있다.In addition, the tangential direction may be advantageous in the movement of the fluid since it is possible to reduce the movement speed and minimize the pressure drop when the working fluid moves inside the first extension passage 112b.

본 실시 예에 의한 분리판(100)에는 상기 제1 연장 유로(112b)의 연장된 단부와 수직으로 만나는 제1 수직부(105)가 형성된다. 상기 제1 수직부(105)는 작동 유체가 반응 영역(S1)으로 이동되는 궤적을 고려하여 상기 작동 유체가 상기 분리판(100)의 내측 원주 방향으로 집중되는 현상을 예방할 수 있다.A first vertical portion 105 that vertically meets the extended end of the first extension passage 112b is formed in the separation plate 100 according to the present embodiment. The first vertical part 105 may prevent a phenomenon in which the working fluid is concentrated in the inner circumferential direction of the separator 100 in consideration of the trajectory in which the working fluid moves to the reaction region S1 .

이 경우 작동 유체는 반응 영역(S1)을 경유하여 캐소드 유출구(104)로 이동될 경우 순환되는 궤적이 유발되지 않고 상기 캐소드 유출구(104)를 향해 최단 거리로 이동되는 궤적으로 이동된다.In this case, when the working fluid moves to the cathode outlet 104 via the reaction region S1 , a circulating trajectory is not induced, and the working fluid moves along the shortest distance toward the cathode outlet 104 .

따라서 작동 유체는 분리판(100)의 제1 수직부(105)를 통해 이동 궤적이 안정적으로 가이드 된다.Therefore, the moving trajectory of the working fluid is stably guided through the first vertical portion 105 of the separation plate 100 .

본 실시 예에 의한 분기 유로(112c)는 상기 제1 연장 유로(112b)와 연결된 접선 방향에서 상기 반응 영역(S1)을 향해 θ1의 각도로 직교된다. The branch flow path 112c according to the present embodiment is orthogonal to the reaction region S1 at an angle of θ1 in a tangential direction connected to the first extension flow path 112b.

이와 같이 상기 분기 유로(112c)가 위치되는 이유는 작동 유체가 반응 영역(S1)으로 분사될 경우 상기 캐소드 유출구(104)를 향해 직진 방향으로 이동되지 않고 주변에서 이동하는 작동 유체의 이동 흐름에 의해 분리판(100)의 외측으로 휘어지는 유동 흐름이 발생된다.The reason that the branch flow path 112c is positioned in this way is that when the working fluid is injected into the reaction region S1, it does not move in a straight direction toward the cathode outlet 104, but rather by the moving flow of the working fluid moving around it. A flow stream curved outward of the separator 100 is generated.

본 발명은 이와 같은 작동 유체의 유동 흐름을 고려하여 상기 분기 유로(112C)에서 분사된 작동 유체가 상기 캐소드 유출구(104)를 향해 직선 또는 유선형의 이동 궤적으로 이동 가능하도록 전술한 바와 같이 제1 연장 유로(112b)와 연결된 접선 방향에서 상기 반응 영역(S1)을 향해 직교된다.In the present invention, in consideration of the flow of the working fluid, the first extension as described above so that the working fluid injected from the branch flow path 112C can move in a straight or streamlined movement trajectory toward the cathode outlet 104 . It is perpendicular to the reaction region S1 in a tangential direction connected to the flow path 112b.

따라서, 작동 유체는 캐소드 유입구(102)에서 캐소드 유출구(104)를 향해 반응 영역(S1)의 전 구영역에서 신속하게 이동 가능해지고, 상기 반응 영역(S1)에서 불필요하게 순환되는 현상이 발생되지 않아 반응성이 향상될 수 있다. 따라서 분리판(100)에서는 안정적인 전기 분해가 일정하게 유지되어 수전해 스택(1)의 효율이 향상된다.Therefore, the working fluid is able to move rapidly in the precursor region of the reaction region S1 from the cathode inlet 102 to the cathode outlet 104, and unnecessary circulation in the reaction region S1 does not occur. Reactivity can be improved. Therefore, stable electrolysis is constantly maintained in the separator 100 , thereby improving the efficiency of the water electrolysis stack 1 .

분기 유로(112c)는 제1 연장 유로(112b)를 따라 일정 간격으로 이격되어 있어 작동 유체가 전극판(100)의 반응 영역(S1)을 향해 분산되어 이동이 이루어진다.The branch flow passages 112c are spaced apart at regular intervals along the first extension flow passages 112b so that the working fluid is dispersed toward the reaction region S1 of the electrode plate 100 and moved.

이 경우 상기 작동 유체는 상기 반응 영역(S1)을 향해 한 곳에서만 분사되지 않고 다수개의 도 10에 도시된 바와 같이 분기 유로(112C)에서 작동 유체가 분사될 수 있다.In this case, the working fluid may be injected from a plurality of branch passages 112C as shown in FIG.

또한 작동 유체는 특정 위치에서 캐소드 유출구(104)를 향해 이동되지 않고 순환하지 않고 이동될 수 있어 이동 안정성 또한 향상된다.In addition, the working fluid can be moved without circulating without moving toward the cathode outlet 104 at a specific position, so that movement stability is also improved.

첨부된 도 7을 참조하면, 본 실시 예에 의한 분기 유로(112c)는 상기 제1 연장 유로(112b)의 접선 방향에서 상기 반응 영역을 향해 θ2의 각도로 연결되는데 일 예로 90도 이상의 각도로 연결된다.Referring to FIG. 7 , the branch flow path 112c according to the present embodiment is connected at an angle of θ2 from the tangential direction of the first extension flow path 112b toward the reaction region, for example, it is connected at an angle of 90 degrees or more. do.

이 경우 분기 유로(112c)는 전술한 실시 예와 다르게 작동 유체의 이동 궤적이 나타날 수 있으며, 분리판(100)의 반응성이 향상되도록 경사 각도는 최적으로 실험에 의해 셋팅 될 수 있다.In this case, the branch flow path 112c may show a moving trajectory of the working fluid differently from the above-described embodiment, and the inclination angle may be optimally set by experiment to improve the reactivity of the separator 100 .

분기 유로(112c)는 일정한 직경으로 연장되며 길이는 도면에 도시된 길이로 한정하지 않는다.The branch flow path 112c extends with a constant diameter, and the length is not limited to the length shown in the drawings.

첨부된 도 8을 참조하면, 분기 유로(112c)는 상기 반응 영역을 향해 연장된 단부 직경이 감소되는 경사부(112cc)가 형성된다. 상기 경사부(112cc)는 작동 유체의 분사 속도를 향상시켜 캐소드 유출구(104)를 향해 작동 유체의 이동 속도를 향상시킬 수 있다.Referring to FIG. 8 , the branch flow path 112c has an inclined portion 112cc with a reduced end diameter extending toward the reaction region. The inclined portion 112cc may improve the jetting speed of the working fluid to increase the moving speed of the working fluid toward the cathode outlet 104 .

첨부된 도 9를 참조하면, 분기 유로(112c)는 상기 분리판(100)의 하측 중앙에서 상기 제1 연장 유로(112b)의 연장된 단부로 갈수록 상기 반응 영역의 내측으로 길게 연장될 수 있다.Referring to FIG. 9 , the branch flow path 112c may extend from the lower center of the separator 100 toward the extended end of the first extension flow path 112b toward the inside of the reaction region.

이와 같이 구성되는 이유는 분리판(100)의 반응 영역(S1)으로 분사된 작동 유체가 캐소드 유출구(104)를 향해 이동되는 이동 궤적을 고려할 때 상기 캐소드 유입구(102)에서 반경 방향을 기준으로 내측 원주 방향으로 갈수록 이동 궤적이 유선형의 궤적이 유지된다.The reason for this configuration is that when the moving trajectory of the working fluid injected into the reaction region S1 of the separator 100 is moved toward the cathode outlet 104, the cathode inlet 102 is radially inside. As it goes in the circumferential direction, the movement trajectory maintains a streamlined trajectory.

본 실시 예는 작동 유체의 이동 궤적이 직선에 최대한 가까운 형태 또는 유선형에 가까운 직선 형태로 반응 영역(S1)을 경유하여 캐소드 유출구(104)로 이동되도록 분기 유로(112c)의 길이를 연장하여 작동 유체의 안정적인 이동 흐름을 도모하고 이를 통해 반응 안정성 향상을 도모하고자 한다.In this embodiment, the length of the branch flow path 112c is extended so that the movement trajectory of the working fluid moves to the cathode outlet 104 via the reaction region S1 in a form close to a straight line or in a straight line form close to a streamline. It aims to promote a stable flow of movement and to improve reaction stability through this.

첨부된 도 6을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 의한 제2 분기부(122)는 상기 캐소드 유입구(102)를 통해 공급된 작동 유체를 공급받는 제2 메인 유로(122a)와, 상기 제2 메인 유로(122a)와 연통된 위치를 기준으로 상기 분리판(100)의 원주 방향을 따라 부분 연장된 제2 연장 유로(122b)와, 상기 제2 연장 유로(122b)와 연통되고 상기 작동 유체를 상기 분리판(100)의 반응 영역(S1)에서 확산 되도록 소정의 간격으로 이격된 분기 유로(122c)를 포함한다.6, the second branch 122 according to an embodiment of the present invention includes a second main flow path 122a receiving the working fluid supplied through the cathode inlet 102, and the second branch 122 2 A second extension passage 122b partially extended along the circumferential direction of the separation plate 100 based on a position in communication with the main passage 122a, and the second extension passage 122b communicating with the working fluid and branch flow paths 122c spaced apart from each other at predetermined intervals to diffuse in the reaction region S1 of the separator 100 .

상기 제2 메인 유로(122a)는 상기 캐소드 유입구(102)의 우측과 연결되고 상기 제2 연장 유로(122b)로 작동 유체를 공급하기 위해 구비된다.The second main flow path 122a is connected to the right side of the cathode inlet 102 and is provided to supply a working fluid to the second extended flow path 122b.

상기 제2 메인 유로(122a)는 원형 형태 또는 타원 형태 또는 다각 형태 중의 어느 하나의 형태로 구성되고, 도면에 도시된 바와 같이 1개 또는 복수개로 구성되는 것도 가능할 수 있다. The second main flow path 122a may be configured in any one of a circular shape, an elliptical shape, or a polygonal shape, and may be configured in one or a plurality as shown in the drawings.

제2 메인 유로(122a)는 복수개로 구성될 경우 제2 연장 유로(122b)의 연장된 길이를 N등분하여 동일 길이로 분할된 위치에 위치될 수 있다. 이 경우 작동 유체가 상기 제2 연장 유로(122b)를 향해 2곳에서 공급되므로 공급 안정성이 보다 향상된다.When the second main flow path 122a is configured in plurality, the extended length of the second extended flow path 122b may be divided into N equal parts to be positioned at the same length. In this case, since the working fluid is supplied from two places toward the second extended passage 122b, supply stability is further improved.

본 실시 예에 의한 제2 메인 유로(122a)는 제2 연장 유로(122b)의 연장된 길이의 중앙 또는 중앙에서 원주 방향의 일측 위치에 연결된다.The second main flow path 122a according to the present embodiment is connected to the center of the extended length of the second extended flow path 122b or to one position in the circumferential direction from the center.

상기 위치는 제2 연장 유로(122b)로 작동 유체를 공급할 때 후술할 분기 유로(122c)를 통해 이동하는 작동 유체의 이동 속도와 양을 고려하여 도면에 도시된 위치가 시뮬레이션 해본 결과 최적의 위치로 판단되어 전술한 위치에 연결된다.The position shown in the figure is the optimal position as a result of simulation in consideration of the moving speed and amount of the working fluid moving through the branch flow path 122c, which will be described later when supplying the working fluid to the second extended flow path 122b. It is determined and connected to the aforementioned location.

제2 메인 유로(122a)는 캐소드 유입구(102)에서 외측으로 연장될 때 직선 구간으로 연장되므로 작동 유체의 이동으로 인한 저항 또는 압력 강하가 최소화 될 수 있다.When the second main flow path 122a extends outward from the cathode inlet 102 , it extends in a straight section, so that resistance or pressure drop due to movement of the working fluid can be minimized.

본 실시 예에 의한 제2 메인 유로(122a)는 상기 제2 연장 유로(122b)의 직경 보다 크게 형성되므로 작동 유체가 이동 도중 막히거나 폐색되는 현상이 발생되지 않고 상기 제2 연장 유로(122b)를 향해 안정적으로 공급된다.Since the second main flow path 122a according to the present embodiment is formed to be larger than the diameter of the second extended flow path 122b, the working fluid does not become clogged or occluded during movement, and the second extended flow path 122b is formed. is supplied stably toward

제2 연장 유로(122b)는 상기 분리판(100)의 원주방향과 대응되는 곡률로 이루어지는데, 상기 분리판(100)으로 작동 유체를 안정적으로 공급하기 위해서는 상기 작동 유체가 분리판(100)의 반응 영역(S1)을 향해 일정하게 공급하는 것은 중요한 사항에 해당된다.The second extension flow path 122b has a curvature corresponding to the circumferential direction of the separator 100 , and in order to stably supply the working fluid to the separator 100 , the working fluid flows through the separation plate 100 . A constant supply toward the reaction region (S1) corresponds to an important matter.

이를 위해 본 발명은 제2 연장 유로(122b)가 분리판(100)의 원주 방향 곡률과 유사 내지 동일한 곡률로 이루어져 작동 유체의 이동 저항을 감소하고 다수개의 분기 류로(112c)로 안정적으로 공급하고자 한다.To this end, in the present invention, the second extended flow path 122b has a curvature similar to or equal to the circumferential curvature of the separator 100, thereby reducing the movement resistance of the working fluid and stably supplying it to the plurality of branch flow paths 112c. .

상기 제2 메인 유로(122a)는 상기 제2 연장 유로(122b)를 향해 연장된 단부가 상기 제2 연장 유로(122b)의 접선 방향에서 연결된다. 접선 방향은 작동 유체가 제2 메인 유로(122a)에서 제2 연장 유로(122b)로 이동될 때 이동 저항을 최소화 할 수 있어 장기간 사용시 유리할 수 있다.The second main passage 122a has an end extending toward the second extension passage 122b connected in a tangential direction to the second extension passage 122b. The tangential direction may minimize movement resistance when the working fluid moves from the second main flow path 122a to the second extension flow path 122b, and thus may be advantageous for long-term use.

또한 접선 방향은 작동 유체가 제2 연장 유로(122b)의 내측으로 이동할 때 이동 속도의 저감 및 압력 강하를 최소화 할 수 있어 유체의 이동에 있어서 유리할 수 있다.In addition, the tangential direction may be advantageous in the movement of the fluid since it is possible to reduce the movement speed and minimize the pressure drop when the working fluid moves inside the second extension passage 122b.

본 실시 예에 의한 분리판(100)에는 상기 제2 연장 유로(122b)의 연장된 단부와 수직으로 만나는 제2 수직부(106)가 형성된다. 상기 제2 수직부(106)는 작동 유체가 반응 영역(S1)으로 이동되는 궤적을 고려하여 상기 작동 유체가 상기 분리판(100)의 내측 원주 방향으로 집중되는 현상을 예방할 수 있다.The separation plate 100 according to the present embodiment is formed with a second vertical portion 106 that vertically meets the extended end of the second extension passage 122b. The second vertical portion 106 may prevent the concentration of the working fluid in the inner circumferential direction of the separator 100 in consideration of the trajectory of the movement of the working fluid to the reaction region S1 .

이 경우 작동 유체는 반응 영역(S1)을 경유하여 캐소드 유출구(104)로 이동될 경우 순환되는 궤적이 유발되지 않고 상기 캐소드 유출구(104)를 향해 도 10에 도시된 바와 같이 최단 거리로 이동되는 궤적으로 이동된다.In this case, when the working fluid moves to the cathode outlet 104 via the reaction region S1, a circulating trajectory is not induced, and as shown in FIG. is moved to

따라서 작동 유체는 분리판(100)의 제2 수직부(106)를 통해 이동 궤적이 안정적으로 가이드 된다.Therefore, the moving trajectory of the working fluid is stably guided through the second vertical portion 106 of the separation plate 100 .

본 실시 예에 의한 분기 유로(122c)는 상기 제2 연장 유로(122b)와 연결된 접선 방향에서 상기 반응 영역(S1)을 향해 직교된다. The branch flow path 122c according to the present embodiment is orthogonal to the reaction region S1 in a tangential direction connected to the second extension flow path 122b.

이와 같이 상기 분기 유로(122c)가 위치되는 이유는 작동 유체가 반응 영역(S1)으로 분사될 경우 상기 캐소드 유출구(104)를 향해 직진 방향으로 이동되지 않고 주변에서 이동하는 작동 유체의 이동 흐름에 의해 분리판(100)의 외측으로 휘어지는 유동 흐름이 발생된다.The reason that the branch flow path 122c is positioned in this way is that when the working fluid is injected into the reaction region S1, it does not move in a straight direction toward the cathode outlet 104, but is moved around by the moving flow of the working fluid. A flow stream curved outward of the separator 100 is generated.

본 발명은 이와 같은 작동 유체의 유동 흐름을 고려하여 상기 분기 유로(122c)에서 분사된 작동 유체가 상기 캐소드 유출구(104)를 향해 직선 또는 유선형의 이동 궤적으로 이동 가능하도록 전술한 바와 같이 제2 연장 유로(122b)와 연결된 접선 방향에서 상기 반응 영역(S1)을 향해 직교된다.In the present invention, in consideration of the flow of the working fluid, the second extension as described above so that the working fluid injected from the branch flow path 122c can move in a straight or streamlined movement trajectory toward the cathode outlet 104 . It is perpendicular to the reaction region S1 in a tangential direction connected to the flow path 122b.

분기 유로(122c)는 제2 연장 유로(122b)를 따라 일정 간격으로 이격되어 있어 작동 유체가 전극판(100)의 반응 영역(S1)을 향해 분산되어 이동이 이루어진다.The branch passages 122c are spaced apart at regular intervals along the second extension passages 122b so that the working fluid is dispersed and moved toward the reaction region S1 of the electrode plate 100 .

이 경우 상기 작동 유체는 상기 반응 영역(S1)을 향해 한 곳에서만 분사되지 않고 다수개의 분기 유로(122c)에서 작동 유체가 분사될 수 있다.In this case, the working fluid may be sprayed from a plurality of branch passages 122c rather than from only one location toward the reaction region S1.

첨부된 도 7을 참조하면, 본 실시 예에 의한 분기 유로(122c)는 상기 제2 연장 유로(122b)의 접선 방향에서 상기 반응 영역을 향해 90도 이상의 각도로 연결된다.Referring to FIG. 7 , the branch flow path 122c according to the present embodiment is connected at an angle of 90 degrees or more from the tangential direction of the second extension flow path 122b toward the reaction region.

이 경우 분기 유로(122c)는 전술한 실시 예와 다르게 작동 유체의 이동 궤적이 나타날 수 있으며, 분리판(100)의 반응성이 향상되도록 경사 각도는 최적으로 실험에 의해 셋팅 될 수 있다.In this case, the branch flow path 122c may show a movement trajectory of the working fluid differently from the above-described embodiment, and the inclination angle may be optimally set by an experiment to improve the reactivity of the separator 100 .

분기 유로(122c)는 일정한 직경으로 연장되며 길이는 도면에 도시된 길이로 한정하지 않는다.The branch flow path 122c extends with a constant diameter, and the length is not limited to the length shown in the drawings.

첨부된 도 8을 참조하면, 분기 유로(122c)는 상기 반응 영역을 향해 연장된 단부 직경이 감소되는 경사부(122cc)가 형성된다. 상기 경사부(122cc)는 작동 유체의 분사 속도를 향상시켜 캐소드 유출구(104)를 향해 작동 유체의 이동 속도를 향상시킬 수 있다.Referring to FIG. 8 , the branch flow path 122c is formed with an inclined portion 122cc extending toward the reaction region and having a reduced end diameter. The inclined portion 122cc may improve the jetting speed of the working fluid to increase the moving speed of the working fluid toward the cathode outlet 104 .

첨부된 도 9를 참조하면, 분기 유로(122c)는 상기 분리판(100)의 하측 중앙에서 상기 제2 연장 유로(122b)의 연장된 단부로 갈수록 상기 반응 영역의 내측으로 길게 연장될 수 있다.Referring to FIG. 9 , the branch flow path 122c may extend from the lower center of the separator 100 toward the extended end of the second extension flow path 122b toward the inside of the reaction region.

본 실시 예는 작동 유체의 이동 궤적이 직선에 최대한 가까운 형태 또는 유선형에 가까운 직선 형태로 반응 영역(S1)을 경유하여 캐소드 유출구(104)로 이동되도록 분기 유로(122c)의 길이를 연장하여 작동 유체의 안정적인 이동 흐름을 도모하고 이를 통해 반응 안정성 향상을 도모하고자 한다.In this embodiment, the length of the branch flow path 122c is extended so that the movement trajectory of the working fluid moves to the cathode outlet 104 via the reaction region S1 in a form close to a straight line or in a straight line form close to a streamline. It aims to promote a stable flow of movement and to improve reaction stability through this.

본 실시 예에 의한 제3 분기부(132)는 상기 캐소드 유입구(102)와 일단이 연통되고 타단이 상기 제2 분기부(122)를 향해 좌우 대칭으로 연장되어 상기 작동 유체를 상기 제2 분기부(122)로 공급한다.The third branch 132 according to this embodiment has one end in communication with the cathode inlet 102 and the other end extends symmetrically toward the second branch 122 to direct the working fluid to the second branch. (122) is supplied.

제3 분기부(132)는 분리판(100)의 중앙으로 이동하는 작동 유체의 이동 안정성과 반응성 및 확산이 향상되도록 도 10에 도시된 바와 같이 작동 유체의 이동을 유도한다.As shown in FIG. 10 , the third branch 132 induces movement of the working fluid moving to the center of the separator 100 to improve stability, reactivity, and diffusion of the working fluid.

상기 제3 분기부(132)는 상기 제2 분기부(122)의 전체 길이를 L이라 가정할 때 L/2 위치에 위치된다. 따라서 작동 유체를 제2 분기부(122)로 공급할 때 항상 일정한 유량으로 공급할 수 있다.The third branch 132 is positioned at L/2 when it is assumed that the total length of the second branch 122 is L. Therefore, when the working fluid is supplied to the second branch 122 , it can be always supplied at a constant flow rate.

본 발명의 다른 실시 예에 의한 수전해 스택은 작동 유체가 유입되는 캐소드 유입구(102)와 연통되고 반응 영역(S1)을 향해 상기 작동 유체가 공급되도록 상기 캐소드 유입구(102)에서 분기된 분기부(110)가 대칭으로 형성된 분리판(100)과, 상기 분리판(100)과 마주보며 조립되는 전극판(200) 및 상기 분리판(100)의 일면에서 상기 전극판(200)을 향해 돌출된 돌기(140)를 포함한다.The water electrolysis stack according to another embodiment of the present invention communicates with the cathode inlet 102 through which the working fluid is introduced, and branches off from the cathode inlet 102 so that the working fluid is supplied toward the reaction region S1 ( The separator 100 in which 110 is formed symmetrically, the electrode plate 200 assembled to face the separator 100, and a protrusion protruding toward the electrode plate 200 from one surface of the separator 100 (140).

이상, 본 발명의 일 실시 예에 대하여 설명하였으나, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 구성 요소의 부가, 변경, 삭제 또는 추가 등에 의해 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있을 것이며, 이 또한 본 발명의 권리범위 내에 포함된다고 할 것이다.As described above, an embodiment of the present invention has been described, but those of ordinary skill in the art can add, change, delete or add components within the scope that does not depart from the spirit of the present invention described in the claims. It will be possible to variously modify and change the present invention by, etc., which will also be included within the scope of the present invention.

1 : 수전해 스택
2 : 앤드 플레이트
3 : 지지체
100 : 분리판
S1 : 반응 영역
102 : 캐소드 유입구
104 : 캐소드 유출구
110 : 분기부
112 : 제1 분기부
112a : 제1 메인 유로
112b : 제1 연장 유로
112c : 분기 유로
112cc : 경사부
122 : 제2 분기부
122a : 제2 메인 유로
122b : 제2 연장 유로
122c : 분기 유로
122cc : 경사부
132 : 제3 분기부
140 : 돌기
142 : 제1 돌기
144 : 제2 돌기
200 : 전극판
210 : 삽입홈1: Water electrolysis stack
2: End plate
3: support
100: separator
S1: reaction area
102: cathode inlet
104: cathode outlet
110: branch
112: first branch
112a: first main flow path
112b: first extension flow path
112c: quarter euro
112cc: inclined part
122: second branch
122a: second main flow path
122b: second extension flow path
122c: quarter euro
122cc: inclined part
132: third branch
140: protrusion
142: first projection
144: second projection
200: electrode plate
210: insertion groove

Claims

a separation plate in communication with the cathode inlet through which the working fluid is introduced and having a branching portion formed at the cathode inlet to supply the working fluid toward the reaction region; and
Including an electrode plate assembled to face the separation plate,
The branch portion includes a first branch in direct communication with the cathode inlet and branching to the left with respect to the cathode inlet, and a second branch in direct communication with the cathode inlet and branching to the right with respect to the cathode inlet; and a third branch in direct communication with the cathode inlet and branched to the lower side of the separator with respect to the cathode inlet,
The first branch portion includes a first main flow path independently supplied with the working fluid supplied through the cathode inlet, and a first partially extending first main flow path along the circumferential direction of the separation plate based on a position in communication with the first main flow path. an extension passage, and a branch passage communicating with the first extension passage and spaced apart from each other by a predetermined interval to diffuse the working fluid in a reaction region of the separator;
The second branch portion includes a second main flow path independently supplied with the working fluid supplied through the cathode inlet, and a second partially extending second main flow path along the circumferential direction of the separation plate based on a position in communication with the second main flow path. A water electrolysis stack comprising: an extension passage; and a branch passage communicating with the second extension passage and spaced apart from each other by a predetermined interval to diffuse the working fluid in a reaction region of the separator.

According to claim 1,
The branch portion is symmetrically branched when the separator plate is viewed from above with respect to the cathode inlet.

delete

According to claim 1,
The first main flow passage is connected to the center of the extended length of the first extension flow passage or at one position in the circumferential direction from the center.

According to claim 1,
A diameter of the first main flow path is larger than a diameter of the first extension flow path.

According to claim 1,
The first extension flow path has a curvature corresponding to a circumferential direction of the separation plate.

According to claim 1,
The first main flow passage has an end extending toward the first extension passage connected in a tangential direction of the first extension passage.

According to claim 1,
A water electrolytic stack in which a first vertical portion is formed on the separation plate to vertically meet an extended end of the first extension passage.

According to claim 1,
The branch passage is orthogonal to the reaction region in a tangential direction connected to the first extension passage.

According to claim 1,
The branch flow path is connected at an angle of 90 degrees or less from the tangential direction of the first extension flow path toward the reaction region.

According to claim 1,
The branch passage is an aqueous electrolytic stack having an inclined portion extending toward the reaction region and having a reduced end diameter.

According to claim 1,
The branch passage is an electrolytic stack, characterized in that it extends from the lower center of the separator plate toward the extended end of the first extension passage to the inside of the reaction region.

delete

According to claim 1,
The second main flow path is connected to the center of the extended length of the second extended flow path or at one position in the circumferential direction from the center.

According to claim 1,
The second main flow path is formed to be larger than a diameter of the second extended flow path.

According to claim 1,
The second extension passage is a water electrolytic stack having a curvature corresponding to a circumferential direction of the separator.

According to claim 1,
The second main flow path has an end extending toward the second extended flow path connected in a tangential direction to the second extended flow path.

According to claim 1,
A water electrolytic stack in which a second vertical portion is formed on the separation plate to vertically meet the extended end of the second extension passage.

According to claim 1,
The branch passage is orthogonal to the reaction region in a tangential direction connected to the second extension passage.

According to claim 1,
The branch flow path is connected at an angle of 90 degrees or less from the tangential direction of the second extension flow path toward the reaction region.

delete

According to claim 1,
The branch flow path is an aqueous electrolytic stack, characterized in that it extends to the inside of the reaction region toward the extended end of the second extended flow path with respect to the cathode inlet.

According to claim 1,
The separation plate is provided with a protrusion protruding toward the electrode plate, and an insertion groove into which the protrusion is inserted is formed in the electrode plate.

25. The method of claim 24,
A plurality of the protrusions form a pair in the circumferential direction on one surface of the separating plate, and first protrusions are spaced apart from each other in the circumferential direction;
and a plurality of second protrusions spaced apart from the first protrusion and facing each other, forming a pair in a circumferential direction of the separator, and having second protrusions spaced apart from each other in the circumferential direction.

26. The method of claim 25,
The first protrusion and the second protrusion are separated from each other by a different distance from each other.

26. The method of claim 25,
The first protrusion and the second protrusion have different cross-sectional shapes.

According to claim 1,
After the third branch portion communicates with the cathode inlet at one end, the other end thereof extends symmetrically to the left and the right, respectively.

delete