KR102447597B1 - Electrochemical hydrogen compressor - Google Patents

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KR102447597B1 KR1020210002314A KR20210002314A KR102447597B1 KR 102447597 B1 KR102447597 B1 KR 102447597B1 KR 1020210002314 A KR1020210002314 A KR 1020210002314A KR 20210002314 A KR20210002314 A KR 20210002314A KR 102447597 B1 KR102447597 B1 KR 102447597B1
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김동호
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Abstract

본 발명은 전기화학적 수소 압축기에 관한 것이다. 본 발명에 의한 전기화학적 수소 압축기는, 한 쌍의 엔드 플레이트들 사이에 제1전극 유닛과 막전극 접합체와 제2전극 유닛을 동축 상에 적층되도록 함으로써, 상대적으로 협소한 공간에서도 부품의 최적 배치를 가능하게 함은 물론, 수소가 통과되는 분리판과 전압이 인가되는 집전판을 동축 상에 적층시키는 종래기술과는 달리, 전압이 인가되는 부분인 통전부 내측에 수소가 통과되는 가스 디퓨저 레이어부가 수용되게 하여 하나의 층을 형성하도록 구성됨으로써, 구조의 간소화 및 규격의 슬림화를 이룰 수 있게 하는 효과를 가진다. The present invention relates to an electrochemical hydrogen compressor. The electrochemical hydrogen compressor according to the present invention allows the first electrode unit, the membrane electrode assembly, and the second electrode unit to be coaxially stacked between a pair of end plates, thereby achieving optimal arrangement of parts even in a relatively narrow space. Unlike the prior art of coaxially stacking a separator plate through which hydrogen passes and a current collector plate to which voltage is applied, the gas diffuser layer part through which hydrogen passes is accommodated inside the current conducting part, which is a part to which voltage is applied. By being configured to form a single layer, it has the effect of achieving the simplification of the structure and the slimming of the standard.

Description

전기화학적 수소 압축기{Electrochemical hydrogen compressor}Electrochemical hydrogen compressor

본 발명은 전기화학적 수소 압축기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 구조의 간소화 및 규격의 슬림화를 이룰 수 있도록, 구조가 개선된 전기화학적 수소 압축기에 관한 것이다. The present invention relates to an electrochemical hydrogen compressor, and more particularly, to an electrochemical hydrogen compressor with an improved structure so as to achieve a simplification of the structure and slimming of the standard.

최근 화석에너지 중심의 에너지 정책을 신재생에너지로 전환하는 등 저탄소 경제구조로 전환하고자 하는 그린뉴딜 정책에 힘입어 수소 연료전지차가 각광받고 있는 실정이다. Recently, hydrogen fuel cell vehicles have been in the spotlight thanks to the Green New Deal policy, which seeks to shift to a low-carbon economic structure, such as converting fossil energy-centered energy policies to new and renewable energy.

수소 연료전지차는 가솔린 내연기관 대신 수소와 공기 중의 산소를 반응시켜 얻은 전기를 이용해 모터를 구동하는 방식으로 운행하는 친환경 자동차인 수소 연료전지차를 말하는 것으로, 엔진이 없기 때문에 배기가스 및 오염물질을 배출하지 않는다. A hydrogen fuel cell vehicle refers to an eco-friendly hydrogen fuel cell vehicle that operates by driving a motor using electricity obtained by reacting hydrogen and oxygen in the air instead of a gasoline internal combustion engine. does not

도 1에 잘 도시된 바와 같이, 이러한 수소 연료전지차에 연료를 공급하는 수소 주유소의 경우 수소를 저장하는 수소 저장탱크가 마련되어 있는데, 수소 저장탱크는 공간 상의 제약 때문에 작은 체적에도 많은 양의 수소가 저장되어 있도록 설계될 것이 요구되고, 이러한 요구에 의해 규격이 큰 기계식 압축기에 비해 높은 전력 효율 및 공간 효율을 갖는 전기 화학적 압축기를 개발할 필요성이 제기된 것이다.1, in the case of a hydrogen gas station that supplies fuel to such a hydrogen fuel cell vehicle, a hydrogen storage tank for storing hydrogen is provided. The hydrogen storage tank stores a large amount of hydrogen even in a small volume due to space constraints. It is required to be designed in such a way that it is required to develop an electrochemical compressor having high power efficiency and space efficiency compared to a mechanical compressor having a large standard by this requirement.

또한, 종래의 수소 압축기에 의하면 도 2에 잘 도시된 바와 같이, 분리판(S)과 집전판(C)과 가스켓(G)이 모두 별개로 제작된 후 동일한 축선 방향을 따라 서로 적층되도록 구성됨으로써, 부품의 최적배치 및 제품의 슬림화를 불가능하게 하는 문제점이 있었다. In addition, according to the conventional hydrogen compressor, as shown in FIG. 2 , the separator (S), the current collector plate (C), and the gasket (G) are all separately manufactured and then stacked together along the same axial direction. , there was a problem that made it impossible to optimally arrange parts and slim the product.

대한민국 등록특허공보 등록번호 제10-1461874호Republic of Korea Patent Publication Registration No. 10-1461874 대한민국 등록특허공보 등록번호 제10-0986525호Republic of Korea Patent Publication No. 10-0986525

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 구조의 간소화 및 규격의 슬림화를 이룰 수 있게 하는 전기화학적 수소 압축기를 제공하고자 하는 것이다. The present invention has been devised to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide an electrochemical hydrogen compressor capable of achieving simplification of structure and slimming of specifications.

상기 목적을 달성하기 위한 전기화학적 수소 압축기는, 수소가 통과될 수 있도록 통과구멍이 형성되어 있고, 동일한 축선 상에 간격을 두고 서로 대향 배치되는 한 쌍의 엔드 플레이트들; 상기 엔드 플레이트들 중 어느 하나를 통과한 수소의 이동 경로 상에 배치되어, 전압 인가에 따른 산화 환원 반응에 의해 수소를 압축된 상태로 다른 하나의 엔드 플레이트 측으로 이동시킬 수 있게 하는 막전극 접합체; 상기 어느 하나의 엔드 플레이트와 막전극 접합체 사이에 배치되는 것으로, 상기 막전극 접합체에 전압 인가가 가능하도록 통전이 가능한 재질로 형성되고 상기 막전극 접합체에 접촉되는 통전부와, 상기 통전부 내측에 형성된 관통공에 설치되고 기체 통과가 가능한 다공성 구조를 가진 가스 디퓨저 레이어부를 포함하는 제1전극 유닛; 및 상기 다른 하나의 엔드 플레이트와 막전극 접합체 사이에 배치되는 것으로, 상기 제1전극 유닛과 함께 상기 막전극 접합체에 전위차 형성을 가능하게 하는 제2전극 유닛;을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다. Electrochemical hydrogen compressor for achieving the above object, a through hole is formed so that hydrogen can pass, a pair of end plates facing each other at intervals on the same axis; a membrane electrode assembly disposed on a movement path of hydrogen passing through any one of the end plates to move hydrogen to the other end plate side in a compressed state by an oxidation-reduction reaction according to voltage application; It is disposed between any one of the end plate and the membrane electrode assembly, is formed of a material that can conduct electricity so that a voltage can be applied to the membrane electrode assembly, and is formed of a conductive part in contact with the membrane electrode assembly, and is formed inside the conductive part. a first electrode unit installed in the through hole and including a gas diffuser layer having a porous structure through which gas can pass; and a second electrode unit disposed between the other end plate and the membrane electrode assembly and configured to form a potential difference in the membrane electrode assembly together with the first electrode unit.

본 발명은, 상기 제1전극 유닛의 통전부에 상기 가스 디퓨저 레이어부를 둘러서 배치되고, 폐루프를 형성시키는 가스켓;을 포함하여 이루어지는 것이 바람직하다. Preferably, the present invention includes a gasket disposed to surround the gas diffuser layer in the conducting part of the first electrode unit and forming a closed loop.

상기 가스 디퓨저 레이어부는 전도성을 가진 메탈 재질을 포함하여 이루어지는 것이 바람직하다. Preferably, the gas diffuser layer part includes a conductive metal material.

상기 가스 디퓨저 레이어부는, 전도성을 가진 메탈 재질의 디퓨저부와 상기 디퓨저부를 감싸는 형태로 배치되고 탄성 변형 가능한 재질로 형성되며 상기 통전부의 관통공에 끼움 결합되는 결합부;를 포함하여 이루어지는 것도 가능하다. The gas diffuser layer part may include a diffuser part made of a conductive metal material and a coupling part disposed in a shape surrounding the diffuser part, formed of an elastically deformable material, and fitted into the through hole of the current carrying part; .

상기 제2전극 유닛은, 상기 제1전극 유닛과 마찬가지로, 상기 막전극 접합체에 전압 인가가 가능하도록 통전이 가능한 재질로 형성되고 상기 막전극 접합체에 접촉되는 통전부와, 상기 통전부 내측에 형성된 관통공에 설치되고 기체 통과가 가능한 다공성 구조를 가진 가스 디퓨저 레이어부를 포함하여 이루어지는 것이 바람직하다. The second electrode unit, like the first electrode unit, is formed of a material that can conduct electricity so that a voltage can be applied to the membrane electrode assembly, and includes a conductive part in contact with the membrane electrode assembly, and a penetration formed inside the conductive part. It is preferable to include a gas diffuser layer part installed in the ball and having a porous structure that allows gas to pass therethrough.

상술한 바와 같은 구성을 가지는 본 발명에 의한 전기화학적 수소 압축기는, 한 쌍의 엔드 플레이트들 사이에 제1전극 유닛과 막전극 접합체와 제2전극 유닛을 동축 상에 적층되도록 함으로써, 상대적으로 협소한 공간에서도 부품의 최적 배치를 가능하게 함은 물론, 수소가 통과되는 분리판과 전압이 인가되는 집전판을 동축 상에 적층시키는 종래기술과는 달리, 전압이 인가되는 부분인 통전부 내측에 수소가 통과되는 가스 디퓨저 레이어부가 수용되게 하여 하나의 층을 형성하도록 구성됨으로써, 구조의 간소화 및 규격의 슬림화를 이룰 수 있게 하는 효과를 가진다. The electrochemical hydrogen compressor according to the present invention having the configuration as described above, by coaxially stacking the first electrode unit, the membrane electrode assembly, and the second electrode unit between a pair of end plates, a relatively narrow Unlike the prior art of coaxially stacking a separator plate through which hydrogen passes and a current collector plate to which voltage is applied, as well as enabling optimal arrangement of parts in space, hydrogen is By allowing the gas diffuser layer to be passed through and configured to form one layer, it has the effect of achieving simplification of the structure and slimming of the standard.

도 1은 종래기술에 의한 수소 압축기 및 압축된 수소를 저장시키는 저장 탱크를 설명하기 위한 도면.
도 2는 종래기술에 의한 전기 화학적 수소 압축기의 문제점을 설명하기 위한 도면.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 전기화학적 수소 압축기의 사시도.
도 4는 본 발명 일실시예의 분리 사시도.
도 5는 본 발명 일실시예에 채용된 제1전극 유닛의 사시도.
도 6은 본 발명 일실시예의 구성을 분리하여 보인 평면도.
도 7은 도 3의 Ⅶ-Ⅶ 단면도.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 채용된 제1전극 유닛의 사시도.1 is a view for explaining a hydrogen compressor and a storage tank for storing compressed hydrogen according to the prior art.
2 is a view for explaining the problems of the electrochemical hydrogen compressor according to the prior art.
3 is a perspective view of an electrochemical hydrogen compressor according to an embodiment of the present invention;
4 is an exploded perspective view of an embodiment of the present invention;
5 is a perspective view of a first electrode unit employed in an embodiment of the present invention;
6 is a plan view showing the configuration of an embodiment of the present invention separated.
7 is a cross-sectional view of VII-VII of FIG.
8 is a perspective view of a first electrode unit employed in another embodiment of the present invention;

이하의 설명에서 본 발명에 대한 이해를 명확히 하기 위하여, 본 발명의 특징에 대한 공지의 기술에 대한 설명은 생략하기로 한다. 이하의 실시예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 상세한 설명이며, 본 발명의 권리 범위를 제한하는 것이 아님은 당연할 것이다. 따라서, 본 발명과 동일한 기능을 수행하는 균등한 발명 역시 본 발명의 권리 범위에 속할 것이다.In order to clarify the understanding of the present invention in the following description, descriptions of known techniques for the features of the present invention will be omitted. The following examples are detailed descriptions to help the understanding of the present invention, and it will be of course not to limit the scope of the present invention. Accordingly, equivalent inventions performing the same functions as the present invention will also fall within the scope of the present invention.

그리고, 이하의 설명에서 동일한 식별 기호는 동일한 구성을 의미하며, 불필요한 중복적인 설명 및 공지 기술에 대한 설명은 생략하기로 한다. 또한, 상기 발명의 배경이 되는 기술에 대한 기재 내용과 중복되는 이하의 본 발명의 각 실시예에 관한 설명 역시 생략하기로 한다.And, in the following description, the same identification symbols mean the same configuration, and unnecessary redundant descriptions and descriptions of well-known technologies will be omitted. In addition, the description of each embodiment of the present invention that overlaps with the description of the technology that is the background of the invention will also be omitted.

이하에서는 본 발명의 일실시예에 따른 전기화학적 수소 압축기를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다. Hereinafter, an electrochemical hydrogen compressor according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 전기화학적 수소 압축기의 사시도이고, 도 4는 본 발명 일실시예의 분리 사시도이며, 도 5는 본 발명 일실시예에 채용된 제1전극 유닛의 사시도이며, 도 6은 본 발명 일실시예의 구성을 분리하여 보인 평면도이며, 도 7은 도 3의 Ⅶ-Ⅶ 단면도이다. 3 is a perspective view of an electrochemical hydrogen compressor according to an embodiment of the present invention, FIG. 4 is an exploded perspective view of an embodiment of the present invention, and FIG. 5 is a perspective view of a first electrode unit employed in an embodiment of the present invention, 6 is a plan view showing the configuration of an embodiment of the present invention in isolation, and FIG. 7 is a cross-sectional view taken along lines VII-VII of FIG. 3 .

도 3 내지 도 5에 잘 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 전기화학적 수소 압축기는, 연료전지와 같이 전기화학 반응에 의해 수소 등의 기체를 압축하는 장치를 의미하는 것으로, 한 쌍의 엔드 플레이트(1)들과 막전극 접합체(2)와 제1전극 유닛(3)과 제2전극 유닛(4)을 포함하여 이루어진다.3 to 5, the electrochemical hydrogen compressor according to an embodiment of the present invention refers to a device for compressing a gas such as hydrogen by an electrochemical reaction, such as a fuel cell, a pair of of end plates (1), a membrane electrode assembly (2), a first electrode unit (3), and a second electrode unit (4).

상기 한 쌍의 엔드 플레이트(1)들은, 수소가 통과될 수 있도록 통과구멍이 형성되어 있고, 동일한 축선 상에 간격을 두고 서로 대향 배치된다. The pair of end plates 1 are provided with a through hole through which hydrogen can pass, and are disposed opposite to each other at intervals on the same axis.

상기 막전극 접합체(2)(MEA)는 상기 엔드 플레이트(1)들 중 어느 하나를 통과한 수소의 이동 경로 상에 배치되어, 전압 인가에 따른 산화 환원 반응에 의해 수소를 압축된 상태로 다른 하나의 엔드 플레이트(1) 측으로 이동시킬 수 있게 하는 것으로, 수소 이온을 이동시켜주는 고분자 전해질막, 전해질막의 양면에 백금 촉매를 도포하여 구성되는 촉매전극인 양극(Anode, 공기극)과 음극(Cathode, 연료극)으로 이루어져서, 양극에서의 산화 반응에 의해 수소를 이온화시키고 이온화된 수소 이온을 고분자 전해질막을 통해 이동시킨 후 음극에서 환원 반응에 의해 수소를 압축시킬 수 있게 한다. The membrane electrode assembly (2) (MEA) is disposed on the movement path of hydrogen passing through any one of the end plates (1), hydrogen is compressed by the redox reaction according to the voltage applied to the other one A polymer electrolyte membrane that moves hydrogen ions to the side of the end plate 1 of the ) to ionize hydrogen by oxidation reaction at the anode, move ionized hydrogen ions through the polymer electrolyte membrane, and then compress hydrogen by reduction reaction at the cathode.

상기 제1전극 유닛(3)은, 도 4 및 도 6에 잘 도시된 바와 같이, 상기 어느 하나의 엔드 플레이트(1)와 막전극 접합체(2) 사이에 배치되는 것으로, 종래기술에 의한 집전판이 수소 분리판 및 가스켓(33)과 동축 상에 여러 층으로 적층되는 구조와는 달리, 하나의 층으로 이루어져서 별도의 적층이 요구되지 않게 하는 통전부(31)와 가스 디퓨저 레이어부(32)(GDL: gas diffusion layer)를 포함하여 이루어진다. The first electrode unit 3 is disposed between any one of the end plates 1 and the membrane electrode assembly 2, as shown in FIGS. 4 and 6, and the current collector plate according to the prior art Unlike the structure in which the hydrogen separation plate and the gasket 33 are coaxially stacked in multiple layers, the current conducting part 31 and the gas diffuser layer part 32 (GDL) are made of one layer so that separate stacking is not required. : gas diffusion layer) is included.

상기 통전부(31)는 상기 막전극 접합체(2)에 접촉되는 부분으로, 상기 막전극 접합체(2)에 전압 인가가 가능하도록 통전이 가능한 재질로 형성되고, 상기 가스 디퓨저 레이어부(32)는, 도 5에 잘 도시된 바와 같이 상기 통전부(31) 내측에 형성된 관통공(30)에 설치되어서 그 통전부(31)와 별도의 층을 이루며 적층되는 것이 아니라 통전부(31) 내측에 수용되도록 구성됨에 따라 구조의 간소화 및 규격의 슬림화를 이룰 수 있게 한다. The energizing part 31 is a part in contact with the membrane electrode assembly 2, and is formed of a material capable of energizing so that a voltage can be applied to the membrane electrode assembly 2, and the gas diffuser layer part 32 is , is installed in the through hole 30 formed inside the conducting part 31, as well shown in FIG. As it is configured as possible, it is possible to achieve the simplification of the structure and the slimming of the standard.

이러한 가스 디퓨저 레이어부(32)는, 예컨대 다공질 전도성 소재인 카본페이퍼 또는 메탈폼과 같이 기체 통과가 가능한 다공성 구조를 가지는 것으로, 상기 어느 하나의 엔드 플레이트(1)를 통과한 수소의 막전극 접합체(2)로 향한 이동을 방해하지 않게 하고, 산화환원 반응이 원활하게 이루어질 수 있도록 수소가 상기 막전극 접합체(2)에 골고루 분산 유입되게 하여, 수소 압축 효율 향상에 기여하게 된다. The gas diffuser layer part 32 has a porous structure that allows gas to pass through, such as carbon paper or metal foam, which is a porous conductive material, and is a membrane electrode assembly ( 2), hydrogen is uniformly distributed and introduced into the membrane electrode assembly 2 so that the redox reaction can be performed smoothly, thereby contributing to the improvement of hydrogen compression efficiency.

상기 제2전극 유닛(4)은, 상기 다른 하나의 엔드 플레이트(1)와 막전극 접합체(2) 사이에 배치되는 것으로, 상기 제1전극 유닛(3)과 함께 상기 막전극 접합체(2)에 전위차 형성을 가능하게 한다. 이러한 제2전극 유닛(4)은 앞에서 설명한 제1전극 유닛(3)과 동일한 구조를 가지는 것이 바람직하나, 전압 인가를 가능하게 하고 수소가 통과될 수 있는 다양한 구조로 구현될 수 있음은 물론이다. The second electrode unit (4) is disposed between the other end plate (1) and the membrane electrode assembly (2), and is attached to the membrane electrode assembly (2) together with the first electrode unit (3). It enables the formation of a potential difference. The second electrode unit 4 preferably has the same structure as the first electrode unit 3 described above, but may be implemented in various structures that enable voltage application and allow hydrogen to pass therethrough.

이러한 구성을 가지는 본 발명의 일실시예에 따른 전기화학적 수소 압축기는, 도 7에 잘 도시된 바와 같이, 한 쌍의 엔드 플레이트(1)들 사이에 제1전극 유닛(3)과 막전극 접합체(2)와 제2전극 유닛(4)을 동축 상에 적층되도록 함으로써, 상대적으로 협소한 공간에서도 부품의 최적 배치를 가능하게 함은 물론, 수소가 통과되는 분리판과 전압이 인가되는 집전판을 동축 상에 적층시키는 종래기술과는 달리, 전압이 인가되는 부분인 통전부(31) 내측에 수소가 통과되는 가스 디퓨저 레이어부(32)가 수용되게 하여 하나의 층을 형성하도록 구성됨으로써, 구조의 간소화 및 규격의 슬림화를 이룰 수 있게 하는 장점을 도출한다. The electrochemical hydrogen compressor according to an embodiment of the present invention having such a configuration is, as shown in FIG. 7, a first electrode unit 3 and a membrane electrode assembly (3) between a pair of end plates (1). By coaxially stacking 2) and the second electrode unit 4, the optimal arrangement of parts is possible even in a relatively narrow space, and the separator plate through which hydrogen passes and the current collector plate to which the voltage is applied are coaxially coaxial. Unlike the prior art stacked on the top, the gas diffuser layer part 32 through which hydrogen passes is accommodated inside the conductive part 31, which is a part to which a voltage is applied, and is configured to form one layer, thereby simplifying the structure. And it derives the advantage of achieving the slimming of the standard.

본 발명은 상기 제1전극 유닛(3)의 통전부(31)에 설치되는 가스켓(33)을 포함하여 이루어진다. 상기 가스켓(33)은 상기 제1전극 유닛(3)과 엔드 플레이트(1) 사이에 폐루프를 형성하되 상기 가스 디퓨저 레이어부(32)를 둘러서 배치됨으로써, 그 가스 디퓨저 레이어부(32) 측으로 유입된 수소의 누출을 방지한다. The present invention includes a gasket (33) installed in the conducting portion (31) of the first electrode unit (3). The gasket 33 forms a closed loop between the first electrode unit 3 and the end plate 1 and is disposed to surround the gas diffuser layer part 32, so that the gas diffuser layer part 32 flows into the side. prevent leakage of hydrogen.

이러한 구성을 가지는 본 실시예는 가스켓(33)이 분리판과 별도의 층을 이루면서 적층 구조를 형성시키는 종래기술과는 달리, 도 5 및 도 7과 같이 가스켓(33)이 제1전극 유닛(3)의 통전부(31)에 설치되도록 구성됨으로써, 가스켓(33)과 통전부(31)와 가스 디퓨저 레이어부(32)가 하나의 층을 이루는 구조를 갖게 됨에 따라, 구조의 간소화를 통한 생산성 향상 및 제조원가 절감을 이룰 수 있게 하고, 규격의 슬림화에 의한 부품의 최적배치를 가능하게 한다. Unlike the prior art in which the gasket 33 forms a laminated structure while forming a separate layer from the separator in this embodiment having such a configuration, the gasket 33 is formed in the first electrode unit 3 as shown in FIGS. 5 and 7 . ), by being configured to be installed in the energizing part 31, the gasket 33, the energizing part 31, and the gas diffuser layer part 32 have a structure that forms a single layer, improving productivity through simplification of the structure And it is possible to achieve reduction in manufacturing cost, and to enable optimal arrangement of parts by slimming the standard.

상기 가스 디퓨저 레이어부(32)는 상기 통전부(31)와 전기적으로 연결될 수 있도록 전도성을 가진 메탈 재질을 포함하여 이루어지는 것이 바람직하다. Preferably, the gas diffuser layer part 32 includes a conductive metal material so as to be electrically connected to the current conducting part 31 .

한편, 상기 제2전극 유닛(4)은, 전압 인가를 가능하게 하고 수소가 통과될 수 있는 재질 및 구조인 것으로 족하나, 생산성 향상을 위해 상기 제1전극 유닛(3)과 동일한 구조로 이루어지는 것이 바람직하다.On the other hand, it is sufficient that the second electrode unit 4 has a material and a structure through which a voltage can be applied and hydrogen can pass, but it is preferable that the second electrode unit 4 has the same structure as the first electrode unit 3 in order to improve productivity. desirable.

즉, 상기 제2전극 유닛(4)은, 상기 제1전극 유닛(3)과 마찬가지로, 상기 막전극 접합체(2)에 전압 인가가 가능하도록 통전이 가능한 재질로 형성되고 상기 막전극 접합체(2)에 접촉되는 통전부(31)와, 상기 통전부(31) 내측에 형성된 관통공(30)에 설치되고 기체 통과가 가능한 다공성 구조를 가진 가스 디퓨저 레이어부(32)를 포함하여 이루어진다.That is, the second electrode unit 4, like the first electrode unit 3, is formed of a material that can conduct electricity so that a voltage can be applied to the membrane electrode assembly 2, and the membrane electrode assembly 2 and a gas diffuser layer part 32 installed in the through hole 30 formed inside the conductive part 31 and having a porous structure through which gas can pass.

상기 가스 디퓨저 레이어부는 하나의 재질로 형성되어서 상기 통전부와 관통공에 끼움결합되는 것으로 족하나, 본 발명의 다른 실시예에서는 도 8에 잘 도시된 바와 같이, 서로 다른 재질로 이루어지는 디퓨저부(61)와 결합부(62)를 포함하여 이루어지도록 구성되는 것도 가능하다. The gas diffuser layer portion is formed of a single material, and it is sufficient to be fitted into the current conducting portion and the through hole, but in another embodiment of the present invention, as shown in FIG. ) and it is also possible to be configured to include a coupling portion (62).

상기 디퓨저부(61)는 전도성을 가진 메탈 재질로 이루어지고, 상기 결합부(62)는 상기 디퓨저부(61)를 감싸는 형태로 배치되고 탄소섬유와 같이 탄성 변형 가능한 전도성 재질로 형성되며 상기 제1전극유닛(5)의 관통공(50)에 끼움 결합된다. The diffuser part 61 is made of a conductive metal material, and the coupling part 62 is disposed to surround the diffuser part 61 and is formed of an elastically deformable conductive material such as carbon fiber, and the first It is fitted into the through hole 50 of the electrode unit 5 .

이러한 구성을 가지는 본 실시예는 탄성을 가진 결합부(62)를 이용하여 가스 디퓨저 레이어부(6)를 제1전극유닛(5) 내측에 틈새없이 밀착 결합시킬 수 있게 하고, 별도의 고정수단 없이도 자체의 구조에 기인하여 가스 디퓨저 레이어부(6)를 제1전극유닛(5)에 견고히 고정시킬 수 있게 하는 장점을 도출한다. This embodiment having such a configuration enables the gas diffuser layer part 6 to be closely coupled to the inside of the first electrode unit 5 without a gap by using the elastic coupling part 62, and without a separate fixing means. Due to its structure, the advantage of being able to firmly fix the gas diffuser layer part 6 to the first electrode unit 5 is derived.

이상 본 발명의 다양한 실시예에 대하여 설명하였으나, 본 실시예 및 본 명세서에 첨부된 도면은 본 발명에 포함되는 기술적 사상의 일부를 명확하게 나타내고 있는 것에 불과하며, 본 발명의 명세서 및 도면에 포함된 기술적 사상의 범위 내에서 당업자가 용이하게 유추할 수 있는 변형 예와 구체적인 실시예는 모두 본 발명의 권리범위에 포함되는 것이 자명하다고 할 것이다. Although various embodiments of the present invention have been described above, this embodiment and the drawings attached to this specification only clearly show a part of the technical idea included in the present invention, and the drawings included in the specification and drawings of the present invention It will be apparent that all modifications and specific embodiments that can be easily inferred by those skilled in the art within the scope of the technical spirit are included in the scope of the present invention.

1:엔드 플레이트 2:막전극 접합체
3:제1전극 유닛 30:관통공
31:통전부 32:가스 디퓨저 레이어부
33:가스켓 4:제2전극 유닛 1: End plate 2: Membrane electrode assembly
3: first electrode unit 30: through hole
31: energizing part 32: gas diffuser layer part
33: gasket 4: second electrode unit

Claims (5)

수소가 통과될 수 있도록 통과구멍이 형성되어 있고, 동일한 축선 상에 간격을 두고 서로 대향 배치되는 한 쌍의 엔드 플레이트들; 상기 엔드 플레이트들 중 어느 하나를 통과한 수소의 이동 경로 상에 배치되어, 전압 인가에 따른 산화 환원 반응에 의해 수소를 압축된 상태로 다른 하나의 엔드 플레이트 측으로 이동시킬 수 있게 하는 막전극 접합체; 상기 어느 하나의 엔드 플레이트와 막전극 접합체 사이에 배치되는 것으로, 상기 막전극 접합체에 전압 인가가 가능하도록 통전이 가능한 재질로 형성되고 상기 막전극 접합체에 접촉되는 통전부와, 상기 통전부 내측에 형성된 관통공에 설치되고 기체 통과가 가능한 다공성 구조를 가진 가스 디퓨저 레이어부를 포함하는 제1전극 유닛; 및 상기 다른 하나의 엔드 플레이트와 막전극 접합체 사이에 배치되는 것으로, 상기 제1전극 유닛과 함께 상기 막전극 접합체에 전위차 형성을 가능하게 하는 제2전극 유닛;을 포함하고,
상기 가스 디퓨저 레이어부는 전도성을 가진 메탈 재질을 포함하되, 전도성을 가진 메탈 재질의 디퓨저부와 상기 디퓨저부를 감싸는 형태로 배치되고 탄성 변형 가능한 재질로 형성되며 상기 통전부의 관통공에 끼움 결합되는 결합부;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 전기 화학적 수소 압축기.a pair of end plates having a through hole formed therethrough so that hydrogen can pass therethrough, and disposed opposite to each other at intervals on the same axis; a membrane electrode assembly disposed on a movement path of hydrogen passing through any one of the end plates to move hydrogen to the other end plate side in a compressed state by an oxidation-reduction reaction according to voltage application; It is disposed between any one of the end plate and the membrane electrode assembly, is formed of a material that can conduct electricity so that a voltage can be applied to the membrane electrode assembly, and is formed of a conductive part in contact with the membrane electrode assembly, and is formed inside the conductive part. a first electrode unit installed in the through hole and including a gas diffuser layer part having a porous structure that allows gas to pass therethrough; and a second electrode unit disposed between the other end plate and the membrane electrode assembly and configured to form a potential difference in the membrane electrode assembly together with the first electrode unit;
The gas diffuser layer part includes a conductive metal material, is disposed in a shape surrounding the diffuser part and the diffuser part made of conductive metal material, is formed of an elastically deformable material, and is coupled to the through hole of the conductive part ; Electrochemical hydrogen compressor comprising a. 제1항에 있어서,
상기 제1전극 유닛의 통전부에 상기 가스 디퓨저 레이어부를 둘러서 배치되고, 폐루프를 형성시키는 가스켓;을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 전기화학적 수소 압축기.The method of claim 1,
and a gasket disposed around the gas diffuser layer portion and forming a closed loop in the conducting portion of the first electrode unit. 삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 제2전극 유닛은, 상기 막전극 접합체에 전압 인가가 가능하도록 통전이 가능한 재질로 형성되고 상기 막전극 접합체에 접촉되는 통전부와, 상기 통전부 내측에 형성된 관통공에 설치되고 기체 통과가 가능한 다공성 구조를 가진 가스 디퓨저 레이어부를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 전기 화학적 수소 압축기.The method of claim 1,
The second electrode unit is formed of a material capable of conducting electricity so that a voltage can be applied to the membrane electrode assembly, and is installed in a conducting part contacting the membrane electrode assembly, and a through hole formed inside the conducting part, and allowing gas to pass through. Electrochemical hydrogen compressor comprising a gas diffuser layer portion having a porous structure.
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