KR102525953B1 - 연료전지 애노드 분리판 - Google Patents

Abstract

본 발명은 연료전지 애노드 분리판에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 공냉식 연료전지에 있어서 수소의 유동공간을 복수개의 격실로 구획하여 공기와 수직이 아닌 동일한 유동 방향을 갖도록 함으로써, 수소와 함께 응축수가 고온부로 이동되도록 하여 Flooding 현상 및 전극면의 온도 불균형을 해소하고, 이를 통한 전극의 수명 및 성능 향상이 가능하도록 하는 연료전지 애노드 분리판에 관한 것이다.

Description

연료전지 애노드 분리판{An Anode Bipolar Plate for Fuel Cell}

본 발명은 연료전지 애노드 분리판에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 공냉식 연료전지에 있어서 수소의 유동공간을 복수개의 격실로 구획하여 공기와 수직이 아닌 동일한 유동 방향을 갖도록 함으로써, 수소와 함께 응축수가 고온부로 이동되도록 하여 Flooding 현상 및 전극면의 온도 불균형을 해소하고, 이를 통한 전극의 수명 및 성능 향상이 가능하도록 하는 연료전지 애노드 분리판에 관한 것이다.

연료전지는 연료가 가지고 있는 화학에너지를 전기화학적으로 반응시켜 전기에너지로 변환시키는 에너지 변환장치로서, 산업용, 가정용 및 차량용 전력을 공급할 뿐만 아니라 소형의 전기/전자제품, 휴대기기의 전력을 공급하는데에도 이용될 수 있다.

연료전지는 여러 종류가 존재하나 높은 전력 밀도를 갖는 고분자 전해질막 연료전지(PEMFC, Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cell)이 주로 사용되고 있으며, 가장 안쪽에 막전극접합체(MEA, Membrane Electrode Assembly)가 위치하고, 막전극접합체에는 수소이온을 이동시켜 줄 수 있는 고체 고분자 전해질막과, 전해질막 양면에 수소와 산소가 반응할 수 있도록 촉매가 도포된 전극층인 캐소드(Cathode) 및 애노드(Anode)로 구성된다.

또한, 연료전지는 냉각방식에 따라 수냉식 연료전지와 공냉식 연료전지로 구분될 수 있으며, 드론 등과 같이 연료전지의 초경량화가 필요한 경우에는 구조가 단순하고 가벼운 공냉식 연료전지가 사용되고 있다.

한편, 연료전지는 수소의 공급 방식에 따라 Dead End 방식과 수소 재순환 방식으로 나눌 수 있는데, 이중 수소 재순환 방식은 수소를 지속적으로 순환시켜 수소의 공급이 이루어지도록 하는 것으로, 응축수의 제거와 수소 이용율 측면에서 높은 안정성과 효율을 보이고 있으나, 재순환 펌프 및 순환 구조를 형성해야 하므로 시스템의 경량·소형화에 한계를 가지고 있다.

또한, Dead End 방식은 수소를 격실 내에 정체시켜 수소의 공급이 이루어지도록 하는 것으로, 경량·소형화에 유리하나 수소가 정체되어 있어 응축수가 수소의 이동 통로를 막는 Flooding 현상으로 급격한 성능 저하가 발생하며, Hot spot 발생으로 전극과 스택 부품의 손상이 발생하기 쉬워 연료전지의 안정적 운전과 전류밀도 상승에 한계를 가지고 있다.

더욱 구체적으로, Dead End 방식으로 형성된 공냉식 연료전지에 있어서 아래 특허문헌과 같이 수소와 공기의 흐름 방향이 수직을 이루도록 형성되며, 도 1에서 보는 바와 같이 평판형의 애노드분리판(200)과 일정 돌출부(101)를 가진 캐소드분리판(100)으로 형성되는 것이 일반적이다. 다만, 이러한 경우 애노드 측에서는 공기 입구측의 과도한 냉각으로 인해 수분 응축부가 형성되고, 이에 따라 수소의 퍼지시 수분이 충분히 배출될 수 없게 된다. 따라서, 이러한 수분 응축부가 전극 촉매를 덮어 운전이 불가능한 Dead Zone을 형성하게 되며, 실제 반응 면적의 감소에 따른 전류밀도의 증가로 고온부(공기 출구부)의 온도가 급격하게 상승하거나 Hot Spot을 만들어 전극 손상을 발생시키는 문제가 있다.

(특허문헌)

등록특허공보 제10-2131702호(2020.07.02. 등록)"연료전지용 분리판 및 이를 포함하는 연료전지 스택"

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로,

본 발명은 공냉식 연료전지에 있어서 수소의 유동공간을 복수개의 격실로 구획하여 공기와 수직이 아닌 동일한 유동 방향을 갖도록 함으로써, 수소와 함께 응축수가 고온부로 이동되도록 하여 Flooding 현상 및 전극면의 온도 불균형을 해소하고, 이를 통한 전극의 수명 및 성능 향상이 가능하도록 하는 연료전지 애노드 분리판을 제공하는데 목적이 있다.

본 발명은 각 격실내를 다시 복수의 분배채널로 구획하여 수소의 유동경로를 형성하도록 함으로써 저온부에서 고온부로의 수소 및 응축수의 이송이 더욱 효과적으로 이루어질 수 있도록 하는 연료전지 애노드 분리판을 제공하는데 목적이 있다.

본 발명은 일측에 수소의 공급홀을 형성하면서 공기입구측을 따라 수소의 공급채널이 형성되도록 하고, 타측에 수소의 배출홀을 형성하면서 공기출구측을 따라 수소의 배출채널이 형성되도록 하여, 기존의 연료전지 구조를 유지하면서도 새로운 애노드 분리판의 적용이 가능하도록 하고, 각 격실에 대한 수소의 공급과 배출이 고르게 이루어질 수 있도록 하는 연료전지 애노드 분리판을 제공하는데 목적이 있다.

본 발명은 각 격실의 유입구를 수소의 공급홀 측에 형성하고, 각 격실의 유출구를 수소의 배출홀 측에 형성하도록 하여 각 격실의 분배채널들에 대한 수소의 공급과 배출이 더욱 고르고 효과적으로 이루어질 수 있도록 하는 연료전지 애노드 분리판을 제공하는데 목적이 있다.

본 발명은 앞서 본 목적을 달성하기 위해서 다음과 같은 구성을 가진 실시예에 의해서 구현된다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 연료전지 애노드 분리판은 애노드 측에 결합되어 수소가 이동하는 공간을 형성하는 분리판본체와, 상기 분리판본체 내측에 형성되어 캐소드 측의 공기 이동 방향과 동일한 방향의 수소 흐름 경로를 갖도록 복수개의 격실을 형성하는 격실분리부와, 공기의 입구측 방향에 형성되어 격실분리부에 의해 구획된 격실들로 수소를 공급시키는 수소공급부와, 공기의 출구측 방향에 형성되어 격실들을 통과하는 수소를 배출시키는 수소배출부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 연료전지 애노드 분리판은 상기 격실분리부에 의해 분리된 격실 내를 구획하여 공기의 흐름 방향과 동일한 방향으로 수소가 유동하는 복수의 채널을 형성하는 채널분배부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 연료전지 애노드 분리판에 있어서, 상기 채널분배부는 각 격실 내에서 공기 흐름 방향과 동일한 방향으로 형성되며, 일정 간격 이격되도록 복수개가 돌출 형성되는 분배벽과; 상기 분배벽 사이에 형성되어 수소가 이동하는 통로를 형성하는 분배채널;을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 연료전지 애노드 분리판에 있어서, 상기 격실분리부는 '

' 형상으로 형성되어 격실을 구획하는 분리벽과, 상기 분리벽 사이의 공기 입구측 공간에 형성되어 각 격실로 수소가 유입되도록 하는 유입구와, 상기 분리벽 사이의 공기 출구측 공간에 형성되어 각 격실로부터 수소가 배출되도록 하는 유출구를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 연료전지 애노드 분리판에 있어서, 상기 수소공급부는 분리판본체의 일측에 형성되어 수소가 유입되는 공급홀과; 상기 공급홀과 연결되어 공기 입구측 방향을 따라 수소가 유입되는 통로를 형성하며, 상기 유입구와 연통되는 공급채널;을 포함하고, 상기 수소배출부는 분리판본체의 타측에 형성되어 수소가 배출되는 배출홀과; 상기 배출홀과 연결되어 공기 출구측 방향으로 따라 수소가 유출되는 통로를 형성하며, 상기 유출구와 연통되는 배출채널;을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 연료전지 애노드 분리판에 있어서, 상기 유입구는 각 격실에서 공급홀 방향으로 공급채널과 연통되어 형성되도록 하고, 상기 유출구는 각 격실에서 배출홀 방향으로 배출채널과 연통되어 형성되도록 하는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 앞서 본 실시예와 하기에 설명할 구성과 결합, 사용관계에 의해 다음과 같은 효과를 얻을 수 있다.

본 발명은 공냉식 연료전지에 있어서 수소의 유동공간을 복수개의 격실로 구획하여 공기와 수직이 아닌 동일한 유동 방향을 갖도록 함으로써, 수소와 함께 응축수가 고온부로 이동되도록 하여 Flooding 현상 및 전극면의 온도 불균형을 해소하고, 이를 통한 전극의 수명 및 성능 향상이 가능하도록 하는 효과가 있다.

본 발명은 각 격실내를 다시 복수의 분배채널로 구획하여 수소의 유동경로를 형성하도록 함으로써 저온부에서 고온부로의 수소 및 응축수의 이송이 더욱 효과적으로 이루어질 수 있도록 하는 효과가 있다.

본 발명은 일측에 수소의 공급홀을 형성하면서 공기입구측을 따라 수소의 공급채널이 형성되도록 하고, 타측에 수소의 배출홀을 형성하면서 공기출구측을 따라 수소의 배출채널이 형성되도록 하여, 기존의 연료전지 구조를 유지하면서도 새로운 애노드 분리판의 적용이 가능하도록 하고, 각 격실에 대한 수소의 공급과 배출이 고르게 이루어질 수 있도록 하는 효과가 있다.

본 발명은 각 격실의 유입구를 수소의 공급홀 측에 형성하고, 각 격실의 유출구를 수소의 배출홀 측에 형성하도록 하여 각 격실의 분배채널들에 대한 수소의 공급과 배출이 더욱 고르고 효과적으로 이루어질 수 있도록 하는 효과가 있다.

도 1은 종래 애노드분리판(a), 캐소드분리판(b)의 구조 및 수분응축부(c)의 형성 위치를 나타내는 도면
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 연료전지 애노드 분리판의 평면도
도 3은 격실의 형성예를 나타내는 참고도
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 연료전지 애노드 분리판에서의 수소 유동을 나타내는 참고도
도 5는 각 격실에서의 수소 유동을 나타내는 참고도

이하에서는 본 발명에 따른 연료전지 애노드 분리판의 바람직한 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 하기에서 본 발명을 설명함에 있어서 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하도록 한다. 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 연료전지 애노드 분리판을 도 2 내지 도 5를 참조하여 설명하면, 상기 연료전지 애노드 분리판은 애노드 측에 결합되어 수소가 이동하는 공간을 형성하는 분리판본체(1)와, 상기 분리판본체(1) 내측에 형성되어 캐소드 측의 공기 이동 방향과 동일한 방향의 수소 흐름 경로를 형성하도록 복수개의 격실(2a)로 분리시키는 격실분리부(2)와, 상기 격실분리부(2)에 의해 분리된 격실(2a)을 공기의 흐름 방향과 동일한 방향으로 수소가 유동하도록 하는 복수의 채널로 구획하는 채널분배부(3)와, 공기의 입구측 방향에 형성되어 격실분리부(2)에 의해 구획된 격실(2a)들로 수소를 공급시키는 수소공급부(4)와, 공기의 출구측 방향에 형성되어 격실(2a)들을 통과하는 수소를 배출시키는 수소배출부(5)를 포함한다.

종래 애노드분리판(200)은 도 1에서 보는 바와 같이 평판의 형태로 형성되었으며, 배경기술에서 설명한 바와 같이 일측에서 타측으로 흐르는 수소의 흐름 방향과 전측에서 후측으로 흐르는 공기의 흐름 방향이 서로 수직을 이루게 됨에 따라 공기입구측의 낮은 온도로 인해 수분이 응축된 수분응축부가 형성되고, 수분응축부의 정체에 따른 Flooding 현상이 발생하게 된다. 이러한 경우 수소의 이동이 막힐 뿐만 아니라 반응 전극의 감소에 따른 전류 밀도의 증가로 공기출구부에 온도가 급격히 상승하는 Hot Spot이 발생되어 전극을 손상시키게 된다.

따라서, 본 발명에서는 기존의 일측(A)에서 수소를 공급하고 타측(B)으로 수소를 배출하는 연료전지의 구조를 그대로 유지하면서도 수소의 유동 방향이 전측에서 후측으로 유동하는 공기의 유동 방향과 동일하게 형성되도록 하여 공기입구측(I)에서 발생하는 응축수를 수소의 유동에 의해 공기출구측(O)으로 이송되도록 하고, 이에 따라 공기입구측(I)에서의 수분응축부가 제거되도록 한다.

또한, 공기출구측(O)으로 이송되는 응축수는 공기출구측(O)의 높은 온도를 냉각시키는 기능을 수행할 수 있고, 공기출구측(O)에 수분을 공급하여 dry out 현상을 방지하도록 할 수 있으며, 공기출구측(O)의 높은 온도에 의해 기화되어 자연스럽게 제거됨으로써 수소의 유동에 대한 저항이 감소되고 이를 통한 수소의 균일한 분배가 가능하도록 한다.

따라서, 본 발명을 통해 Flooding 현상의 억제를 통해 전극의 손상을 방지하여 전극의 수명을 향상시킬 뿐만 아니라 높은 전류밀도의 확보를 통해 온도, 출력 범위의 제한 없이 연료전지의 성능이 향상되도록 할 수 있다.

상기 분리판본체(1)는 연료전지 스택의 애노드(수소극) 측에 형성되어 수소가 공급되는 공간을 형성하는 구성으로, 일측(A)에서 수소가 공급되어 타측(B)으로 배출되도록 하며, 그 내부공간에 공급되는 수소가 애노드를 거쳐 산소와 반응함으로써 전력을 생산하도록 한다.

상기 격실분리부(2)는 수소가 유동하는 분리판본체(1) 내부 공간을 다수의 격실(2a)로 분리시키는 구성으로, 일측(A)에서 타측(B)으로 복수개의 격실(2a)을 형성하도록 한다. 또한, 상기 격실분리부(2)에 의해 형성되는 복수의 격실(2a) 각각에는 공기입구측(I)에서 수소가 유입되어 공기출구측(O)으로 수소가 배출되도록 하며, 이를 통해 각 격실에서 캐소드(공기극)에서의 공기 유동 방향과 동일하게 공기입구측(I)으로부터 공기출구측(O)으로 수소의 유동이 이루어질 수 있도록 한다. 따라서, 상기 격실분리부(2)는 수소의 유동이 공기와 동일한 방향으로 이루어지도록 하여, 공기입구측(I)에서 발생하는 응축수가 수소와 함께 공기출구측(O)의 고온부로 이송될 수 있도록 하고, 고온부로 이송되는 응축수는 고온에 의해 기화되어 제거된다. 따라서, 종래 공기입구측(I)에서의 과도한 수분응축부 형성에 의해 Flooding 현상이 발생하고, 공기출구측(O)에서의 과도한 온도 상승으로 dry out 현상이 발생하는 것을 방지하도록 할 수 있다. 이를 통해, 본 발명은 전극의 손상 방지를 통한 수명 향상이 가능하고, 전류밀도를 높여 운전할 수 있으므로 연료전지의 성능 향상이 이루어지도록 할 수 있다. 이를 위해, 상기 격실분리부(2)는 격실(2a)을 구획하는 분리벽(21), 분리벽(21) 사이에 형성되어 각 격실(2a)에 수소의 공급 및 배출이 이루어지도록 하는 유입구(22) 및 유출구(23)를 포함할 수 있다.

상기 분리벽(21)는 수소가 유동하는 경로를 복수의 격실(2a)로 구획하는 구성으로, 공기입구측(I)에서 공기출구측(O)으로 수소의 유동이 이루어질 수 있도록 일측(A)에서 타측(B)으로 복수의 격실(2a)이 형성되도록 한다. 또한, 각 격실(2a)에서는 공기입구측(I)에서 수소의 유입이 이루어지고 공기출구측(O)에서 수소의 배출이 이루어지는데, 각 격실(2a)에 대한 수소의 공급과 유출이 고르게 이루어지도록 하기 위해, 공기입구측(I)에는 분리벽(21) 사이에 수소의 유입구(22)가 형성되도록 하고, 공기출구측(O)에는 분리벽(21) 사이에 수소의 유출구(23)가 형성되도록 한다. 이를 위해, 상기 분리벽(21)은 '

' 형상으로 형성되도록 하는 것이 바람직하며, 공기의 유동 방향을 따라 형성되는 수직벽(211), 수직벽(211)의 공기입구측(I)에서 수직으로 절곡되어 형성되는 입구벽(212), 공기출구측(O)에서 수직으로 절곡되어 형성되는 출구벽(213)을 포함할 수 있다.

상기 수직벽(211)은 공기의 유동 방향을 따라 형성되는 구성으로, 일측(A)에서 타측(B)으로 일정 간격 이격되어 복수개가 형성되도록 한다. 따라서, 상기 수직벽(211)은 공기입구측(I)에서 유입되는 수소가 공기의 유동 방향과 동일하게 공기출구측(O)으로 이동하는 격실(2a)을 형성할 수 있도록 한다. 또한, 상기 수직벽(211)의 공기입구측(I) 끝단에서는 일측(A)으로 수직 절곡되는 입구벽(212)이 형성되며, 공기출구측(O) 끝단에서는 타측(B)으로 수직 절곡되는 출구벽(213)이 형성되도록 한다.

상기 입구벽(212)은 수직벽(211)의 공기입구측(I)에서 수직으로 절곡되어 형성되는 구성으로, 수소공급부(4)의 공급홀(41)이 형성되는 일측(A)으로 절곡되어 형성되도록 한다. 상기 입구벽(212)은 일측(A)에 형성되는 분리벽(21)의 수직벽(211)과 일정 간격 이격되도록 형성되어 각 격실(2a)에 수소가 유입되는 유입구(22)가 형성되도록 할 수 있으며, 유입구(22)를 통해 각 격실(2a)로 수소가 고르게 유입되도록 할 수 있다.

상기 출구벽(213)은 수직벽(211)의 공기출구측(O)에서 수직으로 절곡되어 형성되는 구성으로, 수소배출부(5)의 배출홀(51)이 형성되는 타측(B)으로 절곡되어 형성되도록 한다. 상기 출구벽(213)은 타측(B)에 형성되는 분리벽(21)의 수직벽(211)과 일정 간격 이격되도록 형성되어 각 격실(2a)로부터 수소가 유출되는 유출구(23)가 형성되도록 할 수 있으며, 유출구(23)를 통해 유출되는 수소가 배출홀(51)로 원활하게 유동될 수 있도록 한다.

상기 유입구(22)는 각 격실(2a)에 수소가 유입되는 공간을 형성하는 구성으로, 일측(A)의 수직벽(211)과 입구벽(212) 사이의 공간으로 형성되도록 한다. 상기 유입구(22)는 수소공급부(4)의 후술할 공급채널(42)과 연통되도록 형성되며, 공급채널(42)로 공급되는 수소가 각 격실(2a)의 유입구(22)로 고르게 공급될 수 있도록 한다. 또한, 상기 유입구(22)는 일측(A)의 수직벽(211)과 입구벽(212) 사이에 형성됨에 따라 각 격실(2a)에서 일측(A) 끝단에 형성될 수 있고, 이를 통해 각 격실(2a)로 유입되는 수소가 각 격실(2a) 내의 후술할 분배채널(32) 각각에 고르게 유입되도록 할 수 있다.

상기 유출구(23)는 각 격실(2a)에서 수소가 유출되는 공간을 형성하는 구성으로, 타측의 수직벽(211)과 출구벽(213) 사이의 공간에 형성되도록 한다. 상기 유출구(23)는 수소배출부(5)의 후술할 배출채널(52)과 연통되도록 형성되며, 각 격실(2a)를 통과하는 수소가 배출되어 배출채널(52)을 통해 배출홀(51)로 배출될 수 있도록 한다. 또한, 상기 유출구(23)는 타측의 수직벽(211)과 출구벽(213) 사이에 형성됨에 따라 각 격실(2a)에서 타측(B) 끝단에 형성될 수 있고, 이를 통해 일측(A) 끝단에서 유입구(22)를 통해 유입되는 수소가 타측(B) 끝단의 유출구(23)를 통해 유출되도록 한다. 따라서, 각 격실(2a)로 유입되는 수소가 각 격실(2a)의 분배채널(32) 전체에 고르게 분배될 수 있고, 이를 통해 전극 전체에 수소가 고르게 공급되면서 응축수의 배출도 고르게 효과적으로 이루어지도록 할 수 있다.

상기 채널분배부(3)는 각 격실(2a) 내의 공간을 다시 복수의 분배채널(32)로 구획하는 구성으로, 일측(A)에서 타측(B) 방향으로 일정 간격 이격되어 형성되는 분배벽(31)에 의해 복수의 분배채널(32)이 형성되도록 할 수 있다. 상기 분배벽(31)은 분리벽(21)의 수직벽(211)과 동일하게 공기 및 수소의 유동 방향을 따라 공기입구측(I)에서 공기출구측(O)을 향하도록 형성될 수 있으며, 분배벽(31) 사이에 형성되는 공간을 통해 수소가 유동하는 분배채널(32)이 형성된다. 따라서, 각 격실(2a)로 유입되는 수소는 복수의 분배채널(32)로 분배되어 공기입구측(I)에서 공기출구측(O)으로 유동할 수 있고, 이를 통해 수소의 이동통로를 더욱 확실하게 보장할 수 있도록 한다. 따라서, 수소에 의한 응축수의 이송이 공기입구측(I)에서 공기출구측(O)으로 더욱 확실하게 이루어질 수 있으며, 이를 통해 수소의 이동을 통한 응축수의 이송 및 제거가 더욱 효과적으로 이루어지도록 할 수 있다. 또한, 앞서 설명한 바와 같이 각 격실에서는 수소가 유입되는 유입구(22)가 수소가 유입되는 방향인 일측(A) 끝단에 형성되고, 수소가 유출되는 유출구(23)가 수소가 배출되는 방향인 타측(B) 끝단에 형성되므로, 각 격실(2a) 내의 분배채널(32)들에 대한 수소의 분배가 고르게 이루어지도록 할 수 있다.

상기 수소공급부(4)는 연료전지에 수소를 공급하는 구성으로, 상기 분리판본체(1)에 의해 형성되는 내부 공간에 수소를 공급하여 애노드(수소극)과의 접촉이 이루어지도록 한다. 상기 수소공급부(4)는 수소가 공급되는 공급홀(41)과, 공급홀(41)을 통해 유입되는 수소를 각 격실(2a)로 이송시키는 공급채널(42)을 포함할 수 있다.

상기 공급홀(41)은 분리판본체(1) 내측으로 수소의 공급이 이루어지도록 하는 구성으로, 수소를 공급하는 매니폴드(미도시)와 연결되어 분리판본체(1)를 관통하는 구멍으로 형성될 수 있다. 상기 공급홀(41)은 일측(A)에 형성되어 기존 연료전지의 매니폴드 구조를 그대로 사용할 수 있으며, 상기 공급채널(42)과 연결되어 공급홀(41)을 통해 유입되는 수소가 공급채널(42)로 공급될 수 있도록 한다.

상기 공급채널(42)은 각 격실(2a)에 수소의 공급이 이루어지도록 하는 구성으로, 공기입구측(I)을 따라 수소가 유동하는 통로를 형성하도록 한다. 상기 공급채널(42)은 공급홀(41)과 연결되어 수소를 공급받으며, 각 격실(2a)의 유입구(22)와 연통되도록 형성되어 각 격실(2a)로 수소의 공급이 이루어질 수 있도록 한다.

상기 수소배출부(5)는 연료전지의 수소극으로부터 수소를 배출시키는 구성으로, 수소 및 응축수의 배출이 이루어지도록 할 수 있다. 상기 수소배출부(5)는 전압강하 등의 특정조건에서 개방되어 수소 및 응축수의 배출이 이루어지도록 할 수 있으며, 수소의 배출에 따른 수소의 유동으로 응축수가 제거될 수 있도록 한다. 상기 수소배출부(5)는 수소가 배출되는 배출홀(51)과, 각 격실(2a)에서 유출되는 수소가 배출홀(51)고 배출되도록 하는 배출채널(52)을 포함할 수 있다.

상기 배출홀(51)은 분리판본체(1) 내측으로부터 수소의 배출이 이루어지도록 하는 구성으로, 수소를 배출하는 매니폴드(미도시)와 연결되어 분리판본체(1)를 관통하는 구멍으로 형성될 수 있다. 상기 배출홀(51) 역시 타측(B)에 형성되어 기존 연료전지의 매니폴드 구조를 그대로 사용하도록 할 수 있으며, 상기 배출채널(52)과 연결되어 배출채널(52)의 수소가 배출홀(51)을 통해 배출될 수 있도록 한다.

상기 배출채널(52)은 각 격실(2a)로부터 유출되는 수소를 배출홀(51)로 배출시키는 구성으로, 공기출구측(O)를 따라 수소가 유동하는 공간을 형성하도록 한다. 상기 배출채널(52)은 각 격실(2a)의 유출구(23)와 연통되어 각 격실(2a)로부터 유출되는 수소가 유입되며, 배출채널(52)로 유입되는 수소는 배출홀(51)을 거쳐 연료전지 밖으로 배출된다.

이상에서, 출원인은 본 발명의 다양한 실시예들을 설명하였지만, 이와 같은 실시예들은 본 발명의 기술적 사상을 구현하는 일 실시예일 뿐이며, 본 발명의 기술적 사상을 구현하는 한 어떠한 변경예 또는 수정예도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 해석되어야 한다.

1: 분리판본체 2: 격실분리부
2a: 격실 21: 분리벽
211: 수직벽 212: 입구벽
213: 출구벽 22: 유입구
23: 유출구 3: 채널분배부
31: 분배벽 32: 분배채널
4: 수소공급부 41: 공급홀
42: 공급채널 5: 수소배출부
51: 배출홀 52: 배출채널
I: 공기입구측 O: 공기출구측
A: 일측 B: 타측

Claims (6)

1. 연료전지의 애노드 측에 형성되어 수소가 이동하는 통로를 형성하는 연료전지 애노드 분리판에 있어서,
   애노드 측에 결합되어 수소가 이동하는 공간을 형성하는 분리판본체와,
   상기 분리판본체 내측에 형성되어 캐소드 측의 공기 이동 방향과 동일한 방향의 수소 흐름 경로를 갖도록 복수개의 격실을 형성하는 격실분리부와,
   공기의 입구측 방향에 형성되어 격실분리부에 의해 구획된 격실들로 수소를 공급시키는 수소공급부와,
   공기의 출구측 방향에 형성되어 격실들을 통과하는 수소를 배출시키는 수소배출부를 포함하고,
   상기 격실분리부는,
   '

   

   ' 형상으로 형성되어 격실을 구획하는 분리벽과, 상기 분리벽 사이의 공기 입구측 공간에 형성되어 각 격실로 수소가 유입되도록 하는 유입구와, 상기 분리벽 사이의 공기 출구측 공간에 형성되어 각 격실로부터 수소가 배출되도록 하는 유출구를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지 애노드 분리판.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 연료전지 애노드 분리판은
   상기 격실분리부에 의해 분리된 격실 내를 구획하여 공기의 흐름 방향과 동일한 방향으로 수소가 유동하는 복수의 채널을 형성하는 채널분배부를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지 애노드 분리판.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 채널분배부는
   각 격실 내에서 공기 흐름 방향과 동일한 방향으로 형성되며, 일정 간격 이격되도록 복수개가 돌출 형성되는 분배벽과; 상기 분배벽 사이에 형성되어 수소가 이동하는 통로를 형성하는 분배채널;을 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지 애노드 분리판.
4. 삭제
5. 제 1 항에 있어서, 상기 수소공급부는
   분리판본체의 일측에 형성되어 수소가 유입되는 공급홀과; 상기 공급홀과 연결되어 공기 입구측 방향을 따라 수소가 유입되는 통로를 형성하며, 상기 유입구와 연통되는 공급채널;을 포함하고,
   상기 수소배출부는,
   분리판본체의 타측에 형성되어 수소가 배출되는 배출홀과; 상기 배출홀과 연결되어 공기 출구측 방향으로 따라 수소가 유출되는 통로를 형성하며, 상기 유출구와 연통되는 배출채널;을 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지 애노드 분리판.
6. 제 5 항에 있어서, 상기 유입구는
   각 격실에서 공급홀 방향으로 공급채널과 연통되어 형성되도록 하고,
   상기 유출구는 각 격실에서 배출홀 방향으로 배출채널과 연통되어 형성되도록 하는 것을 특징으로 하는 연료전지 애노드 분리판.

Images