KR102500641B1 - Flat tubular solid-oxide fuel cell and stack structure using the same - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따른 평관형 고체산화물 연료전지 및 이를 이용한 스택 구조는 반응 가스가 공급되는 복수의 이송홀이 형성된 연료전지 셀; 상기 연료전지 셀의 양단에 배치되고, 상기 연료전지 셀에 대응하여 상면에 오목홈이 형성된 조립가이드; 및 밀봉재로 형성된 유연한 시트로 구비되고, 상기 오목홈에 안착된 상기 연료전지 셀과 상기 조립가이드 사이의 공간 및 상기 조립가이드의 상면을 밀봉하는 제1 밀봉시트를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이러한 평관형 고체산화물 연료전지 및 이를 이용한 스택 구조는 고온에서 동작하는 평관형 고체산화물 연료전지 스택 밀봉 구조의 안전성을 높이고, 소형의 정형화된 부품으로 구성되어 제조 비용을 줄일 수 있으며, 고가의 밀봉재 사용량을 줄여 제조 단가를 낮출 수 있다.A flat tubular solid oxide fuel cell and a stack structure using the same according to the present invention include a fuel cell cell having a plurality of transfer holes through which reaction gas is supplied; an assembly guide disposed at both ends of the fuel cell and having a concave groove formed on an upper surface corresponding to the fuel cell; and a first sealing sheet made of a flexible sheet formed of sealing material and sealing a space between the fuel cell seated in the concave groove and the assembly guide and an upper surface of the assembly guide.
Such a flat-tubular solid oxide fuel cell and a stack structure using the same increase the safety of the flat-tubular solid oxide fuel cell stack sealing structure operating at high temperatures, and can reduce manufacturing costs by being composed of small, standardized parts, and use of expensive sealing materials. can reduce manufacturing cost.

Description

평관형 고체산화물 연료전지 및 이를 이용한 스택 구조{FLAT TUBULAR SOLID-OXIDE FUEL CELL AND STACK STRUCTURE USING THE SAME}Flat tubular solid oxide fuel cell and stack structure using the same {FLAT TUBULAR SOLID-OXIDE FUEL CELL AND STACK STRUCTURE USING THE SAME}

본 발명은 평관형 고체산화물 연료전지 및 이를 이용한 스택 구조에 관한 것으로, 구체적으로는 셀 스택과 매니폴드를 결합하여 밀봉력을 강화할 수 있고, 이를 통해 내구성을 향상시켜 셀 스택의 수명을 높일 수 있는 평관형 고체산화물 연료전지 및 이를 이용한 스택 구조에 관한 것이다.The present invention relates to a flat tubular solid oxide fuel cell and a stack structure using the same. It relates to a flat tubular solid oxide fuel cell and a stack structure using the same.

연료전지(Fuel Cell)란, 산화 반응에 따라 발생하는 화학적 에너지를 직접 전기에너지로 변환시키는 전지를 의미한다. 이러한 연료전지 기술은 화석연료를 사용하지 않고 수소나 산소와 같이 지구상에 풍부하게 존재하는 물질로부터 전기에너지를 발생시키게 되므로, 친환경적 미래형 에너지 기술에 해당한다.A fuel cell refers to a cell that directly converts chemical energy generated by an oxidation reaction into electrical energy. Since this fuel cell technology does not use fossil fuels and generates electrical energy from materials abundantly present on the earth, such as hydrogen or oxygen, it corresponds to an eco-friendly future energy technology.

연료전지 스택은 다수의 연료전지 셀로 이루어진 것으로, 연료극에 수소가 공급되고 공기극에 산소가 공급되어 물의 전기분해 역반응 형태로 전기화학적 반응이 진행되며, 이러한 반응에 의해 전기, 열, 및 물이 발생되므로 공해를 유발하지 않으면서도 고효율로 전기에너지를 생산할 수 있다.A fuel cell stack is composed of a plurality of fuel cell cells, and hydrogen is supplied to the fuel electrode and oxygen is supplied to the air electrode, so that an electrochemical reaction proceeds in the form of a reverse reaction of electrolysis of water, and electricity, heat, and water are generated by this reaction. Electric energy can be produced with high efficiency without causing pollution.

이와 같이 직접적인 에너지 전환이 가능한 연료전지 스택은 종래 열기관에서 한계로 작용하는 카르노 사이클(Carnot Cycle)의 제한으로부터 자유롭기 때문에 40% 이상의 효율을 올릴 수 있으며, 반응의 결과물로서 배출되는 물질이 물뿐이므로 공해의 우려가 없을 뿐만 아니라, 종래 열기관과는 달리 기계적으로 운동하는 부분이 불필요하기 때문에 소형화가 가능하고, 소음이 없는 등 다양한 장점을 구비하고 있다. 이에 따라 연료전지에 관련된 각종 기술 및 연구가 활발하게 진행되고 있다.As such, the fuel cell stack capable of direct energy conversion can increase efficiency by more than 40% because it is free from the limitations of the Carnot Cycle, which acts as a limitation in conventional heat engines, and since the only substance emitted as a result of the reaction is water, it causes no pollution. Not only is there no concern, but unlike conventional heat engines, mechanically moving parts are unnecessary, so it can be miniaturized and has various advantages such as no noise. Accordingly, various technologies and research related to fuel cells are being actively conducted.

한편, 연료전지 스택은 그 전해질 종류에 따라 다양하게 분류되고 있으며, 인산 연료전지(PAFC, Phosphoric Acid Fuel Cell), 용융 탄산염 연료전지(MCFC, Molten Carbonate Fuel Cell), 고체산화물 연료전지(SOFC, Solid Oxide Fuel Cell), 고분자 전해질연료전지(PEMFC, Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cell), 메탄올 연료전지(DMFC, Direct Methanol Fuel Cell), 알칼리 연료전지(AFC, Alkaline Fuel Cell) 등이 있다.On the other hand, fuel cell stacks are classified in various ways according to the type of electrolyte, including phosphoric acid fuel cells (PAFCs), molten carbonate fuel cells (MCFCs), and solid oxide fuel cells (SOFCs). Oxide Fuel Cell), Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cell (PEMFC), Direct Methanol Fuel Cell (DMFC), and Alkaline Fuel Cell (AFC).

이러한 연료전지들은 출력범위와 용도 등이 매우 다양하며, 연료전지의 수요처에서는 목적에 따라 알맞은 연료전지를 선택하여 사용하고 있다. 특히 고체산화물 연료전지(solid oxide fuel cell, SOFC)는 상대적으로 전해질의 위치 제어가 쉽고, 전해질의 위치가 고정되어 있어서 전해질 고갈의 위험성이 없으며, 수명이 길기 때문에 분산 발전용, 상업용 및 가정용 등의 다양한 응용 범위로 사용 가능하다는 장점이 있다.These fuel cells have a wide variety of output ranges and uses, and a fuel cell demander selects and uses an appropriate fuel cell according to the purpose. In particular, the solid oxide fuel cell (SOFC) is relatively easy to control the location of the electrolyte, has no risk of electrolyte depletion because the location of the electrolyte is fixed, and has a long lifespan, making it suitable for distributed power generation, commercial and household use, etc. It has the advantage of being usable in a wide range of applications.

본 발명에 해당하는 고체산화물 연료전지는 연료극에 수소가 공급되고 공기극에 산소가 공급될 때 전기화학적 반응을 일으켜 전기를 생산하게 되며, 다음의 화학식 1과 같은 반응이 일어나게 된다.The solid oxide fuel cell according to the present invention generates electricity by generating an electrochemical reaction when hydrogen is supplied to the fuel electrode and oxygen is supplied to the cathode, and the following reaction occurs.

[화학식 1][Formula 1]

연료극 : 2H2 + 2O2- → 2H2O + 4e-Fuel electrode: 2H 2 + 2O 2- → 2H 2 O + 4e-

공기극 : O2 + 4e- → 2O2- Air cathode: O 2 + 4e- → 2O 2-

이와 같은 고체산화물 연료전지는 단일 셀의 형태로도 사용되지만, 보통 출력을 높이기 위해 복수 개가 적층된 형태의 스택형으로 구성된다. 이와 같이 복수의 평관형 연료전지 셀이 적층된 스택형의 경우, 적층된 단위 셀 사이에 가스가 누설되지 않도록 밀봉재에 의해 밀봉되는 것이 바람직하다.Although such a solid oxide fuel cell is also used in the form of a single cell, it is usually configured in a stack type in which a plurality of cells are stacked to increase output. In the case of a stack type fuel cell in which a plurality of flat tubular fuel cells are stacked as described above, it is preferable to seal the stacked unit cells with a sealing material so that gas does not leak.

하지만, 평관형 고체산화물 연료전지의 경우 500~1,000℃ 정도의 고온에서 동작하기 때문에 밀봉 구조의 안전성이 저하되고, 밀봉 부위가 많아 고가의 밀봉재 사용량이 많아져 제조 단가가 높아진다는 문제점이 있다.However, since the flat-tubular solid oxide fuel cell operates at a high temperature of about 500 to 1,000 ° C, the safety of the sealing structure is lowered, and the manufacturing cost is increased due to the large amount of expensive sealing material used due to the large sealing area.

공개특허공보 제10-2011-0044657호(2011.04.29.)Publication No. 10-2011-0044657 (2011.04.29.)

본 발명은 전술한 종래의 제반 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 고온에서 동작하는 평관형 고체산화물 연료전지 스택 밀봉 구조의 안전성을 높이고, 소형의 정형화된 부품으로 구성되어 제조 비용을 줄일 수 있으며, 고가의 밀봉재 사용량을 줄여 제조 단가를 낮출 수 있는 평관형 고체산화물 연료전지 및 이를 이용한 스택 구조를 제공하는 데 있다.The present invention has been made to solve the above-mentioned problems of the prior art, and an object of the present invention is to increase the safety of a flat-tubular solid oxide fuel cell stack sealing structure operating at high temperatures, and to be composed of small and standardized parts to reduce manufacturing costs. It is an object of the present invention to provide a flat-tubular solid oxide fuel cell and a stack structure using the same, which can reduce the amount of expensive sealant and reduce the manufacturing cost by reducing the amount of expensive sealing material.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 반응 가스가 공급되는 복수의 이송홀이 형성된 연료전지 셀; 상기 연료전지 셀의 양단에 배치되고, 상기 연료전지 셀에 대응하여 상면에 오목홈이 형성된 조립가이드; 및 밀봉재로 형성된 유연한 시트로 구비되고, 상기 오목홈에 안착된 상기 연료전지 셀과 상기 조립가이드 사이의 공간 및 상기 조립가이드의 상면을 밀봉하는 제1 밀봉시트를 포함하는 것을 특징으로 하는 평관형 고체산화물 연료전지를 제공한다.The present invention for achieving the above object is a fuel cell cell having a plurality of transfer holes through which reactive gas is supplied; an assembly guide disposed at both ends of the fuel cell and having a concave groove formed on an upper surface corresponding to the fuel cell; and a first sealing sheet provided as a flexible sheet formed of a sealing material and sealing a space between the fuel cell seated in the concave groove and the assembly guide and an upper surface of the assembly guide. An oxide fuel cell is provided.

또한, 밀봉재로 형성된 유연한 시트로 구비되고, 상기 오목홈에 안착된 상기 연료전지 셀의 양단 측 상면을 밀봉하는 제2 밀봉시트를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, it is provided with a flexible sheet formed of a sealing material, characterized in that it further comprises a second sealing sheet for sealing upper surfaces of both ends of the fuel cell seated in the concave groove.

또한, 상기 조립가이드의 하면 및 상기 오목홈을 제외한 상면은 평면으로 형성된 것을 특징으로 한다.In addition, the lower surface of the assembly guide and the upper surface excluding the concave groove are characterized in that formed in a plane.

한편, 본 발명은 상기한 평관형 고체산화물 연료전지 복수개가 상하로 적층된 셀 스택; 및 상기 셀 스택의 양단에 구비되고, 상기 셀 스택의 양단 중 어느 하나가 수용되는 수용홈이 형성되며, 상기 반응 가스가 출입하는 출입홀이 형성된 매니폴드를 포함하는 것을 특징으로 하는 평관형 고체산화물 연료전지 스택 구조를 제공한다.On the other hand, the present invention is a cell stack in which a plurality of flat-tubular solid oxide fuel cells are vertically stacked; and a flat-tubular solid oxide manifold provided at both ends of the cell stack, having receiving grooves in which either end of the cell stack is accommodated, and having inlet and outlet holes through which the reactant gas enters and leaves the manifold. A fuel cell stack structure is provided.

여기서, 상기 수용홈이 형성된 내측면은 상기 셀 스택의 적층된 조립가이드의 양단을 감싸고, 상기 매니폴드는, 상기 수용홈과 상기 출입홀 사이에 형성되며, 상기 셀 스택의 적층된 연료전지 셀에 형성된 복수의 이송홀과 상기 출입홀을 연결하는 연결공간을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.Here, the inner surface on which the accommodating groove is formed surrounds both ends of the stacked assembly guides of the cell stack, and the manifold is formed between the accommodating groove and the entrance hole, and is connected to the stacked fuel cell cells of the cell stack. It is characterized in that it further comprises a connection space connecting the formed plurality of transfer holes and the entrance hole.

본 발명에 따른 평관형 고체산화물 연료전지 및 이를 이용한 스택 구조는 고온에서 동작하는 평관형 고체산화물 연료전지 스택 밀봉 구조의 안전성을 높이고, 소형의 정형화된 부품으로 구성되어 제조 비용을 줄일 수 있으며, 고가의 밀봉재 사용량을 줄여 제조 단가를 낮출 수 있다.The flat-tubular solid oxide fuel cell and stack structure using the same according to the present invention increase the safety of the flat-tubular solid oxide fuel cell stack sealing structure operating at high temperatures, and are composed of small and standardized parts to reduce manufacturing costs, It is possible to reduce the manufacturing cost by reducing the amount of sealing material used.

또한, 본 발명에 따른 평관형 고체산화물 연료전지 및 이를 이용한 스택 구조는 셀 스택과 매니폴드를 결합하여 밀봉력을 강화할 수 있고, 이를 통해 내구성을 향상시켜 셀 스택의 수명을 높일 수 있으며, 효율적인 연료전지 시스템을 제공할 수 있다.In addition, the flat tubular solid oxide fuel cell and the stack structure using the same according to the present invention can strengthen sealing force by combining the cell stack and the manifold, thereby improving durability and increasing the lifespan of the cell stack. A battery system can be provided.

도 1은 본 발명에 따른 평관형 고체산화물 연료전지의 사시도이다.
도 2는 도 1의 좌측면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 평관형 고체산화물 연료전지 스택 구조의 사시도이다.
도 4는 본 발명에 따른 평관형 고체산화물 연료전지 스택 구조의 평면도이다.1 is a perspective view of a flat-tubular solid oxide fuel cell according to the present invention.
Figure 2 is a left side view of Figure 1;
3 is a perspective view of a flat tubular solid oxide fuel cell stack structure according to the present invention.
4 is a plan view of a flat tubular solid oxide fuel cell stack structure according to the present invention.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세하게 설명한다. 우선 각 도면의 구성 요소들에 참조 부호를 첨가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다. 또한, 이하에서 본 발명의 실시예를 설명할 것이나, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정하거나 제한되지 않고 당업자에 의해 실시될 수 있음은 물론이다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. First, in adding reference numerals to components of each drawing, it should be noted that the same components have the same numerals as much as possible even if they are displayed on different drawings. In addition, if it is determined that the subject matter of the present invention may be obscured, the detailed description thereof will be omitted. In addition, embodiments of the present invention will be described below, but the technical idea of the present invention is not limited or limited thereto and can be practiced by those skilled in the art, of course.

도 1은 본 발명에 따른 평관형 고체산화물 연료전지의 사시도이고, 도 2는 도 1의 좌측면도이며, 도 3은 본 발명에 따른 평관형 고체산화물 연료전지 스택 구조의 사시도이고, 도 4는 본 발명에 따른 평관형 고체산화물 연료전지 스택 구조의 평면도이다.1 is a perspective view of a flat-tubular solid oxide fuel cell according to the present invention, FIG. 2 is a left side view of FIG. 1, FIG. 3 is a perspective view of a flat-tubular solid oxide fuel cell stack structure according to the present invention, and FIG. This is a plan view of a flat tubular solid oxide fuel cell stack structure according to the present invention.

이하, 도 1 및 도 2를 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 평관형 고체산화물 연료전지(1)를 설명한다.Hereinafter, a flat-tubular solid oxide fuel cell 1 according to a preferred embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 and 2 .

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 평관형 고체산화물 연료전지(1)는 연료전지 셀(10), 조립가이드(20) 및 제1 밀봉시트(30)를 포함하여 구성될 수 있다.1 and 2, the flat tubular solid oxide fuel cell 1 according to the present invention may include a fuel cell 10, an assembly guide 20, and a first sealing sheet 30. .

연료전지 셀(10)은 반응 가스가 공급되는 복수의 이송홀(11)이 형성된다. 이때, 반응 가스가 복수의 이송홀(11)을 따라 이송되면서 연료전지 셀(10)에서 화학 반응이 일어나게 되며, 이러한 화학 반응에 따른 전기의 생산 과정은 잘 알려져 있으므로 자세한 설명은 생략하기로 한다.The fuel cell 10 is formed with a plurality of transfer holes 11 through which reactive gas is supplied. At this time, a chemical reaction occurs in the fuel cell 10 as the reaction gas is transferred along the plurality of transfer holes 11, and since the process of generating electricity according to this chemical reaction is well known, a detailed description thereof will be omitted.

조립가이드(20)는 상기 연료전지 셀(10)의 양단에 배치되고, 상기 연료전지 셀(10)에 대응하여 상면(21)에 오목홈(22)이 형성된다.Assembly guides 20 are disposed at both ends of the fuel cell 10 , and concave grooves 22 are formed on the upper surface 21 corresponding to the fuel cell 10 .

이러한 조립가이드(20)는 알루미나 등과 같이 고온에서 사용 가능한 절연체 등을 기계 가공하여 제작할 수 있다.The assembly guide 20 may be manufactured by machining an insulator that can be used at high temperatures, such as alumina.

또한, 후술할 셀 스택(100) 구성 시 안정적으로 적층될 수 있도록, 조립가이드(20)의 하면(23) 및 상기 오목홈(22)을 제외한 상면(21)은 평면으로 형성되는 것이 바람직하다.In addition, it is preferable that the lower surface 23 of the assembly guide 20 and the upper surface 21 excluding the concave groove 22 are formed in a flat plane so that the cell stack 100 to be described later can be stably stacked.

이와 같이, 본 발명은 후술할 셀 스택(100)을 구성하기 위한 조립가이드(20)의 가공 형상이 단순하기 때문에 가공에 소요되는 비용을 줄일 수 있어 대량 생산에 유리하다.As described above, since the processing shape of the assembly guide 20 for constituting the cell stack 100 to be described later is simple, the present invention can reduce processing costs and is advantageous for mass production.

한편, 제1 밀봉시트(30)는 밀봉재로 형성된 유연한 시트로 구비되고, 오목홈(22)에 안착된 연료전지 셀(10)과 조립가이드(20) 사이의 공간 및 조립가이드(20)의 상면을 밀봉할 수 있다.On the other hand, the first sealing sheet 30 is provided as a flexible sheet formed of a sealing material, and the space between the fuel cell 10 seated in the concave groove 22 and the assembly guide 20 and the upper surface of the assembly guide 20 can be sealed.

이러한 제1 밀봉시트(30)는 양산되는 밀봉재 시트가 직선으로 절단되어 제조될 수 있고, 얇고 유연한 재질로 형성되기 때문에 연료전지 셀(10) 및 조립가이드(20)의 곡면에 대응하여 쉽게 변형되어 연료전지 셀(10)과 상기 조립가이드(20) 사이에 안착될 수 있다.The first sealing sheet 30 can be manufactured by cutting a mass-produced sealing material sheet in a straight line, and since it is formed of a thin and flexible material, it is easily deformed corresponding to the curved surfaces of the fuel cell 10 and the assembly guide 20. It may be seated between the fuel cell 10 and the assembly guide 20 .

이와 같이, 본 발명에 따른 평관형 고체산화물 연료전지(1)는 연료전지 셀(10)과 조립가이드(20) 사이에 유연한 재질의 제1 밀봉시트(30)가 배치된 구성이므로, 기밀하게 밀봉이 가능하다는 장점이 있다.As described above, since the flat-tubular solid oxide fuel cell 1 according to the present invention has a first sealing sheet 30 made of a flexible material disposed between the fuel cell 10 and the assembly guide 20, it is hermetically sealed. There are advantages to being able to do this.

한편, 제2 밀봉시트(40)는 밀봉재로 형성된 유연한 시트로 구비되고, 오목홈(22)에 안착된 연료전지 셀(10)의 양단 측 상면을 커버할 수 있다.On the other hand, the second sealing sheet 40 is provided as a flexible sheet formed of a sealing material, and may cover upper surfaces of both ends of the fuel cell 10 seated in the concave groove 22 .

이러한 제2 밀봉시트(40)는 상기 제1 밀봉시트(30)와 마찬가지로 얇고 유연한 재질로 형성될 수 있다.Like the first sealing sheet 30, the second sealing sheet 40 may be formed of a thin and flexible material.

이와 같이, 본 발명은 양산되는 밀봉재 시트를 직선으로 절단하여 상기 제1 및 제2 밀봉시트(30, 40)를 제조할 수 있고, 제조되는 제1 및 제2 밀봉시트(30, 40)의 형상이 단순하기 때문에 제조 과정이 복잡하지 않아 비용을 줄일 수 있으며, 종래 기술 대비 투입되는 밀봉재의 양이 적음에도 불구하고 기밀하게 밀봉이 가능하다는 장점이 있다.As such, the present invention can manufacture the first and second sealing sheets 30 and 40 by straightly cutting the mass-produced sealing material sheet, and the shape of the first and second sealing sheets 30 and 40 to be manufactured. Since this is simple, the manufacturing process is not complicated, so the cost can be reduced, and there is an advantage in that airtight sealing is possible despite a small amount of sealing material added compared to the prior art.

한편, 제1 및 제2 밀봉시트(30, 40)는 유리분말, 분말상 또는 섬유상의 산화물, 바인더, 분산제, 가소제, 용매 등의 혼합물로 제조될 수 있으나, 이에 한정되지 않으며, 절단 가능한 시트형으로 제조 가능한 다양한 밀봉소재로 형성될 수 있다.On the other hand, the first and second sealing sheets 30 and 40 may be made of a mixture of glass powder, powdery or fibrous oxide, binder, dispersant, plasticizer, solvent, etc., but are not limited thereto, and are made in the form of a sheet that can be cut It can be formed with a variety of possible sealing materials.

이하, 도 3 및 도 4를 참조하여, 본 발명에 따른 평관형 고체산화물 연료전지 스택 구조(S)에 대해서 자세히 설명하기로 한다.Hereinafter, with reference to FIGS. 3 and 4, a flat tubular solid oxide fuel cell stack structure (S) according to the present invention will be described in detail.

도 3 및 도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 평관형 고체산화물 연료전지 스택 구조(S)는 셀 스택(100) 및 매니폴드(200)를 포함하여 구성될 수 있다. 여기서, 도 3 및 도 4는 편의상 제1 및 제2 밀봉시트(30, 40)의 도시를 생략하였다.Referring to FIGS. 3 and 4 , the flat tubular solid oxide fuel cell stack structure (S) according to the present invention may include a cell stack 100 and a manifold 200. Here, in FIGS. 3 and 4 , the first and second sealing sheets 30 and 40 are omitted for convenience.

구체적으로, 셀 스택(100)은 본 발명에 따른 평관형 고체산화물 연료전지(1) 복수개가 상하로 적층되어 구성될 수 있다.Specifically, the cell stack 100 may be formed by vertically stacking a plurality of flat-tubular solid oxide fuel cells 1 according to the present invention.

이때, 적층되는 연료전지의 개수는 요구되는 출력에 따라 수장에서 수백장으로 다양하게 구성될 수 있다.At this time, the number of stacked fuel cells may be variously configured from several to hundreds depending on the required output.

이와 같이, 본 발명은 단순한 형상의 평관형 고체산화물 연료전지(1) 복수개를 상하로 적층하여 셀 스택(100)을 제조할 수 있기 때문에 스택을 구성하기 위해 필요한 부품의 개수를 줄일 수 있다는 장점이 있다.As such, the present invention has the advantage of reducing the number of parts required to configure the stack because the cell stack 100 can be manufactured by vertically stacking a plurality of flat tubular solid oxide fuel cells 1 having a simple shape. there is.

매니폴드(200)는 상기 셀 스택(100)의 양단에 구비되고, 상기 셀 스택(100)의 양단 중 어느 하나가 수용되는 수용홈(210)이 형성된다. 이러한 매니폴드(200)는 세라믹으로 형성될 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.Manifolds 200 are provided at both ends of the cell stack 100, and receiving grooves 210 accommodating either end of the cell stack 100 are formed. The manifold 200 may be formed of ceramic, but is not limited thereto.

또한, 매니폴드(200)에서 상기 수용홈(210)이 형성된 부분의 내측면(211)은 셀 스택(100)의 적층된 조립가이드(20)의 양단을 감싸도록 구성되기 때문에, 가스가 누설될 수 있는 부분을 매니폴드(200)의 내측면(211)으로 한 번 더 막을 수 있어 밀봉력을 좀 더 강화시킬 수 있다는 장점이 있다.In addition, since the inner surface 211 of the portion where the receiving groove 210 is formed in the manifold 200 is configured to surround both ends of the stacked assembly guides 20 of the cell stack 100, gas may leak. There is an advantage in that the sealing force can be further strengthened because the possible portion can be blocked once more with the inner surface 211 of the manifold 200.

한편, 매니폴드(200)는 셀 스택(100)의 적층된 연료전지 셀(10)에 공급되는 반응 가스가 출입하도록 출입홀(220)이 형성되고, 상기 수용홈(210)과 상기 출입홀(220) 사이에 형성된 연결공간(230)을 더 포함하여 구성될 수 있다.On the other hand, the manifold 200 has access holes 220 formed so that reaction gases supplied to the stacked fuel cells 10 of the cell stack 100 enter and exit, and the receiving grooves 210 and the entrance holes ( 220) may be configured to further include a connection space 230 formed between them.

여기서, 연결공간(230)은 셀 스택(100)의 적층된 연료전지 셀(10)에 형성된 복수의 이송홀(11)과 상기 출입홀(220)을 연결할 수 있다.Here, the connection space 230 may connect a plurality of transfer holes 11 formed in the stacked fuel cell cells 10 of the cell stack 100 and the entrance hole 220 .

즉, 수용홈(210)에 수용된 셀 스택(100)의 복수의 이송홀(11)은 상기 연결공간(230)에 의해 상기 출입홀(220)과 연통되어 출입홀(220)을 통해 유입되는 반응 가스가 공급될 수 있다.That is, the plurality of transfer holes 11 of the cell stack 100 accommodated in the accommodating groove 210 are in communication with the entrance hole 220 by the connection space 230, and the reaction flows through the entrance hole 220. Gas may be supplied.

이와 같이, 본 발명은 셀 스택(100)과 한 쌍의 매니폴드(200)를 결합하고, 상기 한 쌍의 매니폴드(200)를 통해 셀 스택(100)에 반응 가스를 공급할 수 있기 때문에 구조를 단순화하여 부피를 최소화하면서 출력을 높일 수 있다.In this way, the present invention combines the cell stack 100 and the pair of manifolds 200, and since the reaction gas can be supplied to the cell stack 100 through the pair of manifolds 200, the structure is improved. It can be simplified to increase output while minimizing volume.

또한, 셀 스택(100)과 한 쌍의 매니폴드(200) 사이의 밀봉 부위를 최소화하여 제조 단가를 낮출 수 있으며, 밀봉력을 강화하여 반응 가스 등의 손실을 방지할 수 있다.In addition, manufacturing cost may be lowered by minimizing a sealing area between the cell stack 100 and the pair of manifolds 200 , and loss of reactive gas or the like may be prevented by strengthening sealing force.

이상, 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세히 설명하였으나, 본 발명의 기술적 범위는 전술한 실시예에 한정되지 않고 특허청구범위에 의하여 해석되어야 할 것이다. 이때, 이 기술분야에서 통상의 지식을 습득한 자라면, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않으면서도 많은 수정과 변형이 가능함을 고려해야 할 것이다.In the above, the preferred embodiments of the present invention have been described in detail, but the technical scope of the present invention is not limited to the above-described embodiments and should be interpreted according to the claims. At this time, those skilled in the art should consider that many modifications and variations are possible without departing from the scope of the present invention.

1 : 평관형 고체산화물 연료전지 10 : 연료전지 셀
11 : 복수의 이송홀 20 : 조립가이드
21 : 조립가이드의 상면 22 : 오목홈
23 : 조립가이드의 하면 30 : 제1 밀봉시트
40 : 제2 밀봉시트 100 : 셀 스택
200 : 매니폴드 210 : 수용홈
211 : 수용홈이 형성된 내측면 220 : 출입홀
230 : 연결공간1: flat tubular solid oxide fuel cell 10: fuel cell cell
11: multiple transfer holes 20: assembly guide
21: upper surface of assembly guide 22: concave groove
23: lower surface of assembly guide 30: first sealing sheet
40: second sealing sheet 100: cell stack
200: manifold 210: receiving groove
211: inner surface with receiving groove 220: entrance hole
230: connection space

Claims (5)

반응 가스가 공급되는 복수의 이송홀이 형성된 연료전지 셀;
상기 연료전지 셀의 양단에 배치되고, 상기 연료전지 셀에 대응하여 상면에 오목홈이 형성된 조립가이드; 및
밀봉재로 형성된 유연한 시트로 제조되고, 상기 오목홈에 안착된 상기 연료전지 셀과 상기 조립가이드 사이의 공간 및 상기 조립가이드의 상면을 밀봉하는 제1 밀봉시트를 포함하여 구성되고,
밀봉재로 형성된 유연한 시트로 제조되고, 상기 오목홈에 안착된 상기 연료전지 셀의 양단 측 상면을 밀봉하는 제2 밀봉시트를 더 포함하며,
상기 조립가이드의 하면 및 상기 오목홈을 제외한 상면은 평면으로 형성되고,
상기 조립가이드, 제1 밀봉시트, 연료전지 셀, 제2 밀봉시트 순서로 적층되어 구성되는 것을 더 포함한 평관형 고체산화물 연료전지.
a fuel cell having a plurality of transfer holes through which reactive gas is supplied;
an assembly guide disposed at both ends of the fuel cell and having a concave groove formed on an upper surface corresponding to the fuel cell; and
It is made of a flexible sheet formed of a sealing material and includes a first sealing sheet for sealing a space between the fuel cell seated in the concave groove and the assembly guide and an upper surface of the assembly guide,
Further comprising a second sealing sheet made of a flexible sheet formed of a sealing material and sealing upper surfaces of both ends of the fuel cell seated in the concave groove,
The lower surface of the assembly guide and the upper surface excluding the concave groove are formed in a plane,
A flat tubular solid oxide fuel cell further comprising the assembly guide, the first sealing sheet, the fuel cell cell, and the second sealing sheet stacked in order.
 삭제delete 삭제delete 제1항의 평관형 고체산화물 연료전지 복수개가 상하로 적층된 셀 스택; 및
상기 셀 스택의 양단에 구비되고, 상기 셀 스택의 양단 중 어느 하나가 수용되는 수용홈이 형성되며, 상기 반응 가스가 출입하는 출입홀이 형성된 매니폴드를 포함하여 구성되고,
상기 수용홈이 형성된 부분의 내측면은 상기 셀 스택의 적층된 조립가이드의 양단을 감싸고,
상기 매니폴드는,
상기 수용홈과 상기 출입홀 사이에 형성되며, 상기 셀 스택의 적층된 연료전지 셀에 형성된 복수의 이송홀과 상기 출입홀 사이의 연결공간을 더 포함하며,
상기 셀 스택은 상기 수용홈에 조립가이드, 제1 밀봉시트, 연료전지 셀, 제2 밀봉시트 순서로 적층되어 구성되는 것을 더 포함한 평관형 고체산화물 연료전지 스택 구조.A cell stack in which a plurality of flat-tubular solid oxide fuel cells of claim 1 are vertically stacked; and
It is configured to include a manifold provided at both ends of the cell stack, having receiving grooves in which either end of the cell stack is accommodated, and having inlet and outlet holes through which the reaction gas enters and leaves,
An inner surface of the portion where the receiving groove is formed surrounds both ends of the stacked assembly guides of the cell stack,
The manifold,
It is formed between the accommodation groove and the access hole, and further includes a connection space between a plurality of transfer holes formed in the stacked fuel cell cells of the cell stack and the access hole,
The cell stack is a flat-tubular solid oxide fuel cell stack structure further comprising a structure in which an assembly guide, a first sealing sheet, a fuel cell cell, and a second sealing sheet are stacked in the receiving groove in order. 삭제delete
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