KR102550727B1 - 연료전지용 분리판 및 연료전지 스택 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 실시예는, 막전극접합체(MEA) 및 상기 막전극접합체에 적층되는 기체확산층을 포함하는 반응층에 적층되는 연료전지용 분리판에 관한 것으로, 기체확산층에 적층되는 플레이트 바디, 기체확산층을 마주하는 플레이트 바디의 일면에 마련되되 반응기체가 공급되는 제1방향에 교차하는 제2방향을 따라 형성되는 단차부, 제2방향을 따라 이격되게 단차부에 마련되며 기체확산층에 접촉하는 랜드(land), 서로 인접한 랜드의 사이에 배치되도록 기체확산층과 단차부의 사이에 정의되며 반응기체가 이동하는 제1채널, 및 제1채널과 연통되게 플레이트 바디와 기체확산층의 사이에 정의되며 반응기체가 이동하는 제2채널을 포함하는 것에 의하여, 성능 및 작동 효율을 향상시키는 유리한 효과를 얻을 수 있다.

Description

연료전지용 분리판 및 연료전지 스택{SEPARATOR FOR FUEL CELL AND FUEL CELL STACK}
본 발명은 연료전지용 분리판 및 연료전지 스택에 관한 것으로, 보다 구체적으로 성능 및 작동 효율을 향상시킬 수 있는 연료전지 셀에 관한 것이다.
연료전지 스택은, 연료(예를 들어, 수소)의 화학적인 반응으로 전기에너지를 생산하는 일종의 발전 장치로서, 수십 또는 수백 개의 연료전지 셀(단위 셀)을 직렬로 적층하여 구성될 수 있다.
연료전지 셀은, 수소 양이온을 이동시켜 줄 수 있는 전해질막과 수소와 산소가 반응할 수 있도록 전해질막의 양쪽면에 마련된 전극(촉매전극층)이 결합된 막전극접합체(MEA: Membrane Electrode Assembly), 막전극접합체의 양면에 밀착되어 반응기체들을 고르게 분포시키고 발생된 전기에너지를 전달하는 기체확산층(GDL: Gas Diffusion Layer), 및 기체확산층에 밀착되며 유로를 형성하는 분리판(Bipolar plate)을 포함할 수 있다.
분리판은 연료인 수소를 공급하는 애노드 분리판, 및 산화제인 공기를 공급하는 캐소드 분리판으로 구분될 수 있으며, 연료 또는 산화제가 유동하는 채널(channel) 및 기체확산층과 접촉되어 전기적 통로 역할을 하는 랜드(land)를 포함한다.
한편, 연료전지 스택의 성능을 극대화하기 위해서는 기체확산층으로 공급되는 반응기체의 반응면적 및 전달효율을 향상시킬 수 있어야 한다.
기존에는 연료전지 스택의 성능을 극대화하기 위해서, 메탈 폼(metal foam) 또는 와이어 메쉬(wire mesh) 등과 같은 다공성부재를 분리판(예를 들어, 캐소드 분리판)에 마련하여, 막전극접합체의 면압을 균등하게 분산시키고, 반응기체의 확산 및 생성수 배출 성능을 향상시키는 방안이 제시된 바 있다.
그러나, 기존에는 기체확산층과 분리판의 사이에 별도의 다공성부재를 마련해야 함에 따라, 구조 및 제작공정이 복잡해지고 제조 원가가 상승하는 문제점이 있다.
더욱이, 기존에는 기체확산층과 분리판의 사이에 다공성부재가 마련됨에 따라, 기체확산층과 분리판의 접촉 면적을 충분하게 확보하기 어려워 전기저항이 증가하고, 이로 인해 연료전지 스택의 출력이 저하되는 문제점이 있고, 연료전지 스택의 체결시 다공성부재에 의한 응력집중현상(다공성부재가 불규칙적인 단면 형상을 가짐으로 인한 응력집중현상)에 의해 기체확산층이 변형 및 손상되는 문제점이 있다.
이에 따라, 최근에는 반응기체의 반응면적 및 전달효율을 확보하면서 구조를 간소화하기 위한 다양한 연구가 이루어지고 있으나, 아직 미흡하여 이에 대한 개발이 요구되고 있다.
본 발명의 실시예는 성능 및 작동 효율을 향상시킬 수 있는 연료전지용 분리판 및 연료전지 스택을 제공하는 것을 목적으로 한다.
특히, 본 발명의 실시예는 다공성부재를 마련하지 않고도 기체확산층으로 공급되는 반응기체의 반응면적 및 전달 효율을 보장할 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.
무엇보다도, 본 발명의 실시예는 서로 교차하는 분리판의 평면 방향(제1방향 및 제2방향)을 따른 반응기체의 유동 흐름을 보장하면서, 분리판의 두께 방향(분리판에서 기체확산층을 향하는 방향)을 따른 반응기체의 유동 흐름을 보장할 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명의 실시예는 구조 및 제조공정을 간소화하고, 제조 원가를 절감할 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명의 실시예는 기체확산층과 분리판 간의 접촉저항(전기저항)을 낮출 수 있으며, 연료전지 스택의 출력을 향상시킬 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명의 실시예는 기체확산층의 변형 및 손상을 최소화하고 내구성을 향상시킬 수 있도록 한 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명의 실시예는 안정성 및 신뢰성을 향상시킬 수 있도록 한 것을 목적으로 한다.
실시예에서 해결하고자 하는 과제는 이에 한정되는 것은 아니며, 아래에서 설명하는 과제의 해결수단이나 실시 형태로부터 파악될 수 있는 목적이나 효과도 포함된다고 할 것이다.
상술한 본 발명의 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 막전극접합체(MEA) 및 상기 막전극접합체에 적층되는 기체확산층을 포함하는 반응층에 적층되는 연료전지용 분리판에 관한 것으로, 기체확산층에 적층되는 플레이트 바디, 기체확산층을 마주하는 플레이트 바디의 일면에 마련되되 반응기체가 공급되는 제1방향에 교차하는 제2방향을 따라 형성되는 단차부, 제2방향을 따라 이격되게 단차부에 마련되며 기체확산층에 접촉하는 랜드(land), 서로 인접한 랜드의 사이에 배치되도록 기체확산층과 단차부의 사이에 정의되며 반응기체가 이동하는 제1채널, 및 제1채널과 연통되게 플레이트 바디와 기체확산층의 사이에 정의되며 반응기체가 이동하는 제2채널을 포함한다.
이는, 연료전지 셀의 성능 및 작동 효율을 향상시키기 위함이다.
즉, 연료전지 스택의 성능을 극대화하기 위해서는 기체확산층으로 공급되는 반응기체의 반응면적 및 전달효율을 향상시킬 수 있어야 한다.
그러나, 기존에는 기체확산층과 분리판의 사이에 별도의 다공성부재를 마련해야 함에 따라, 구조 및 제작공정이 복잡해지고 제조 원가가 상승하는 문제점이 있다.
더욱이, 기존에는 기체확산층과 분리판의 사이에 다공성부재가 마련됨에 따라, 기체확산층과 분리판의 접촉 면적을 충분하게 확보하기 어려워 전기저항이 증가하고, 이로 인해 연료전지 스택의 출력이 저하되는 문제점이 있고, 연료전지 스택의 체결시 다공성부재에 의한 응력집중현상(다공성부재가 불규칙적인 단면 형상을 가짐으로 인한 응력집중현상)에 의해 기체확산층이 변형 및 손상되는 문제점이 있다.
하지만, 본 발명의 실시예는, 반응기체가 공급되는 제1방향에 교차하는 제2방향을 따라 단차부를 마련하고, 랜드의 사이에 배치되도록 기체확산층과 단차부의 사이에 정의되는 제1채널을 따라 반응기체가 유동하도록 하는 것에 의하여, 다공성부재를 추가적으로 마련하지 않고도 기체확산층으로 공급되는 반응기체의 반응면적 및 전달 효율을 보장하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
무엇보다도, 본 발명의 실시예는 반응기체가 단차부를 타고 넘어가면서, 분리판의 두께 방향(분리판에서 기체확산층을 향하는 방향)을 따른 반응기체의 유동 흐름이 형성되도록 하는 것에 의하여, 기체확산층으로의 물질 전달 성능(반응 기체 전달 성능)을 보다 향상시키는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예는 다공성부재를 배제하고, 분리판이 직접 기체확산층에 접촉되도록 하는 것에 의하여, 기체확산층과 분리판 간의 접촉저항(전기저항)을 낮출 수 있으며, 응력집중현상을 최소화할 수 있으므로 연료전지 스택의 체결시 기체확산층의 변형 및 손상을 최소화하고 내구성을 향상시키는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
더욱이, 본 발명의 실시예는 다공성부재를 배제할 수 있으므로, 다공성부재를 분리판에 결합하기 위한 용접 공정을 배제할 수 있으므로, 분리판의 구조 및 제작 공정을 간소화하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
단차부는 요구되는 조건 및 설계 사양에 따라 다양한 방식으로 형성될 수 있다. 바람직하게, 단차부는 플레이트 바디의 일부를 부분적으로 가공하여 플레이트 바디의 일면에 양각(relief)으로 형성될 수 있다.
랜드는 요구되는 조건 및 설계 사양에 따라 다양한 방식으로 형성될 수 있다. 바람직하게, 랜드는 플레이트 바디의 일부를 부분적으로 가공하여 단차부의 일면에 양각(relief)으로 형성될 수 있다.
이와 같이, 플레이트 바디의 일부를 부분적으로 가공하여 랜드를 형성하는 것에 의하여, 랜드를 형성하기 위한 제조 공정을 간소화하고, 원가를 절감하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 랜드는, 다각형 단면 형태 또는 원형 단면 형태를 갖도록 형성될 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 랜드는 격자(lattice) 배열을 갖도록 제공될 수 있다.
이와 같이, 복수개의 랜드가 규칙적인 격자 배열을 갖도록 하는 것에 의하여, 연료전지 스택의 체결시, 기체확산층의 특정 부위에 응력이 집중되는 현상을 최소화할 수 있으며, 응력집중현상에 의한 기체확산층의 변형 및 손상을 최소화하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 랜드를 제1방향을 따라 서로 다른 선상에 배치하는 것도 가능하다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 제1방향과 제2방향은 서로 수직(직교)하게 정의될 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 제2채널은 제2방향을 따라 연속적으로 형성될 수 있다.
바람직하게, 단차부와 제2채널은 제1방향을 따라 교호적(alternation)으로 배치될 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 연료전지용 분리판은, 플레이트 바디의 다른 일면에 마련되며, 냉각수가 유동하는 냉각채널을 포함할 수 있다.
냉각채널은 요구되는 조건 및 설계 사양에 따라 다양한 구조로 제공될 수 있다. 바람직하게, 냉각채널은 단차부의 내부 공간을 따라 연속적으로 정의된다.
이와 같이, 플레이트 바디에 단차부를 형성함과 동시에, 냉각채널이 함께 형성되도록 하는 것에 의하여, 분리판의 구조 및 제조 공정을 간소화하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 플레이트 바디는 서로 밀착되게 적어도 2개가 마련되고, 플레이트 바디에 각각 마련되는 냉각채널은 서로 연통되며 공용 냉각채널을 정의한다.
이와 같이, 2개의 냉각채널을 연통시켜 보다 확장된 단면적을 갖는 직선 형태의 공용 냉각채널이 제공되도록 하는 것에 의하여, 냉각수의 이동성을 향상시킬 수 있으므로, 냉각수에 의한 냉각 성능 및 냉각 효율을 극대화하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 연료전지용 분리판은, 랜드에 형성되며 반응기체를 기체확산층을 향해 안내하는 경사안내부를 포함할 수 있다.
이와 같이, 랜드에 경사안내부를 형성하는 것에 의하여, 랜드의 측벽을 향해 이동하는 반응기체의 이동 방향은, 경사안내부를 따라 분리판의 두께 방향(분리판에서 기체확산층을 향하는 방향)을 향해 전환될 수 있다. 따라서, 기체확산층을 향해 이동하는 반응기체에 속도 성분을 부여할 수 있고, 기체확산층을 향한 반응기체의 이동을 유도할 수 있으므로, 기체확산층으로의 반응기체 전달 효율을 보다 향상시키는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 연료전지용 분리판은, 랜드의 랜드면과 경사안내부의 경계에 형성되는 라운드부를 포함할 수 있다.
이와 같이, 랜드면과 경사안내부의 경계에 라운드부를 형성하는 것에 의하여, 경사안내면을 따라 기체확산층으로 안내되는 반응기체의 유동 흐름을 보다 매끄럽고 유연하게(smooth)하게 구현할 수 있으므로, 경사안내면에 의한 반발력을 최소화할 수 있고, 기체확산층으로의 반응기체 전달 효율을 보다 향상시킬 수 있다.
더욱이, 랜드면과 경사안내부의 경계에 라운드부를 형성하는 것에 의하여, 연료전지 스택의 체결시, 랜드면의 가장자리 영역에 응력이 집중되는 현상을 억제할 수 있으므로, 응력집중현상에 의한 기체확산층의 변형 및 손상을 최소화하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
본 발명의 바람직한 다른 분야에 따르면, 연료전지 스택은, 막전극접합체(MEA) 및 상기 막전극접합체에 적층되는 기체확산층을 포함하는 반응층, 기체확산층에 적층되는 플레이트 바디, 기체확산층을 마주하는 플레이트 바디의 일면에 마련되되 반응기체가 공급되는 제1방향에 교차하는 제2방향을 따라 형성되는 단차부, 제2방향을 따라 이격되게 단차부에 마련되며 기체확산층에 접촉하는 랜드(land), 서로 인접한 랜드의 사이에 배치되도록 기체확산층과 단차부의 사이에 정의되며 반응기체가 이동하는 제1채널, 및 제1채널과 연통되게 플레이트 바디와 기체확산층의 사이에 정의되며 반응기체가 이동하는 제2채널을 포함한다.
상술한 바와 같이 본 발명의 실시예에 따르면, 성능 및 작동 효율을 향상시키는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
특히, 본 발명의 실시예에 따르면 다공성부재를 추가적으로 마련하지 않고도 기체확산층으로 공급되는 반응기체의 반응면적 및 전달 효율을 보장하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
무엇보다도, 본 발명의 실시예에 따르면 서로 교차하는 분리판의 평면 방향(제1방향 및 제2방향)을 따른 반응기체의 유동 흐름을 보장하면서, 분리판의 두께 방향(분리판에서 기체확산층을 향하는 방향)을 따른 반응기체의 유동 흐름을 보장할 수 있으며, 기체확산층으로의 물질 전달 성능(반응 기체 전달 성능)을 보다 향상시키는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면 기체확산층과 분리판 간의 접촉저항(전기저항)을 낮출 수 있으며, 연료전지 스택의 출력을 향상시키는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면 구조 및 제조공정을 간소화하고, 제조 원가를 절감하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면 기체확산층의 변형 및 손상을 최소화하고 내구성을 향상시키는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면 안정성 및 신뢰성을 향상시키는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 연료전지 스택을 설명하기 위한 도면이다.
도 2 및 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 연료전지용 분리판을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 연료전지용 분리판으로서, 냉각채널을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 연료전지용 분리판으로서, 반응기체의 유동 흐름을 설명하기 위한 도면이다.
도 6 및 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 연료전지용 분리판으로서, 경사안내부를 설명하기 위한 도면이다.
도 8 및 도 9는 본 발명의 실시예에 따른 연료전지용 분리판으로서, 랜드의 변형예를 설명하기 위한 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.
다만, 본 발명의 기술사상은 설명되는 일부 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있고, 본 발명의 기술사상 범위 내에서라면, 실시예들간 그 구성요소들 중 하나 이상을 선택적으로 결합, 치환하여 사용할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에서 사용되는 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는, 명백하게 특별히 정의되어 기술되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 일반적으로 이해될 수 있는 의미로 해석될 수 있으며, 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥상의 의미를 고려하여 그 의미를 해석할 수 있을 것이다.
또한, 본 발명의 실시예에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다.
본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함할 수 있고, "A 및(와) B, C 중 적어도 하나(또는 한 개 이상)"로 기재되는 경우 A, B, C로 조합할 수 있는 모든 조합 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예의 구성요소를 설명하는데 있어서, 제1, 제2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다.
이러한 용어는 그 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성요소의 본질이나 차례 또는 순서 등으로 한정되지 않는다.
그리고, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 '연결', '결합' 또는 '접속'된다고 기재된 경우, 그 구성요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결, 결합 또는 접속되는 경우뿐만 아니라, 그 구성요소와 그 다른 구성요소 사이에 있는 또 다른 구성요소로 인해 '연결', '결합' 또는 '접속'되는 경우도 포함할 수 있다.
또한, 각 구성요소의 "상(위) 또는 하(아래)"에 형성 또는 배치되는 것으로 기재되는 경우, 상(위) 또는 하(아래)는 두 개의 구성요소들이 서로 직접 접촉되는 경우뿐만 아니라 하나 이상의 또 다른 구성요소가 두 개의 구성요소들 사이에 형성 또는 배치되는 경우도 포함한다. 또한, "상(위) 또는 하(아래)"으로 표현되는 경우 하나의 구성요소를 기준으로 위쪽 방향뿐만 아니라 아래쪽 방향의 의미도 포함할 수 있다.
도 1 내지 도 9를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 연료전지 스택(10)은, 막전극접합체(MEA)(110) 및 상기 막전극접합체(110)에 적층되는 기체확산층(120)을 포함하는 반응층(100), 기체확산층(120)에 적층되는 플레이트 바디(210), 기체확산층(120)을 마주하는 플레이트 바디(210)의 일면에 마련되되 반응기체가 공급되는 제1방향(D1)에 교차하는 제2방향(D2)을 따라 형성되는 단차부(220), 제2방향(D2)을 따라 이격되게 단차부(220)에 마련되며 기체확산층(120)에 접촉하는 랜드(land)(230), 서로 인접한 랜드(230)의 사이에 배치되도록 기체확산층(120)과 단차부(220)의 사이에 정의되며 반응기체가 이동하는 제1채널(240), 및 제1채널(240)과 연통되게 플레이트 바디(210)와 기체확산층(120)의 사이에 정의되며 반응기체가 이동하는 제2채널(250)을 포함한다.
참고로, 연료전지 스택(10)은, 복수개의 단위셀을 기준 방향(도 1을 기준으로 상하 방향)적층하여 구성될 수 있다.
연료전지 셀(단위 셀)은, 반응층(100), 및 반응층(100)의 양면에 각각 적층되는 분리판(200)을 포함할 수 있으며, 복수개의 연료전지 셀을 기준 방향으로 적층한 후, 그 양단에 엔드플레이트(미도시)를 조립함으로써 연료전지 스택(10)을 구성할 수 있다.
보다 구체적으로, 반응층(100)은, 수소 이온이 이동하는 전해질막을 중심으로 막의 양쪽에 전기화학반응이 일어나는 촉매전극층이 부착된 막전극접합체(MEA:Membrane Electrode Assembly)(110), 및 막전극접합체(110)의 양측에 밀착되어 반응기체들을 고르게 분포시키고 발생된 전기에너지를 전달하는 역할을 수행하는 기체확산층(GDL:Gas Diffusion Layer)(120)을 포함한다.
막전극접합체(110)는, 제1반응기체인 연료(예를 들어, 수소)와 제2반응기체인 산화제(예를 들어, 공기)의 산화환원반응을 통해 전기를 생산하도록 마련된다.
막전극접합체(110)의 구조 및 재질은 요구되는 조건 및 설계 사양에 따라 다양하게 변경될 수 있으며, 막전극접합체(110)의 구조 및 재질에 의해 본 발명이 제한되거나 한정되는 것은 아니다.
일 예로, 막전극접합체(110)는 수소 이온이 이동하는 전해질막을 중심으로 전해질막의 양면에 전기화학반응이 일어나는 촉매전극층을 부착하여 구성될 수 있다.
기체확산층(GDL: Gas Diffusion Layer)(120)은, 막전극접합체(110)의 양측에 적층되며, 반응기체들을 고르게 분포시키고 발생된 전기에너지를 전달하는 역할을 수행한다.
기체확산층(120)은 반응기체를 확산시킬 수 있는 다양한 구조로 제공될 수 있다. 일 예로, 기체확산층(120)은 소정 사이즈의 기공을 갖는 다공성 구조로 제공될 수 있다.
기체확산층(120)의 기공 사이즈 및 재질은 요구되는 조건 및 설계 사양에 따라 다양하게 변경될 수 있으며, 기체확산층(120)의 기공 사이즈 및 재질에 의해 본 발명이 제한되거나 한정되는 것은 아니다.
분리판(200)은, 반응기체인 수소와 공기를 차단(분리)하는 역할 외에, 반응기체의 유로 확보 및 외부 회로에 전류를 전달하는 역할을 수행하도록 마련된다.
또한, 분리판(200)은 연료전지 셀(단위셀)에서 발생된 열을 연료전지 셀 전체에 분배하는 역할도 수행하며, 과도하게 발생된 열은 분리판(200)의 냉각채널(260)을 따라 이동하는 냉각수에 의해 외부로 배출될 수 있다.
본 발명의 실시예에서 분리판(200)이라 함은, 연료인 수소의 유로를 형성하는 애노드 분리판(200), 및 산화제인 공기의 유로를 형성하는 캐소드 분리판(200)을 모두 포함하는 것으로 정의될 수 있다.
일 예로, 분리판(200)은 박막 금속(예를 들어, 스테인리스, 인코넬, 알루미늄)으로 형성될 수 있다. 분리판(200)(애노드 분리판, 캐소드 분리판)은 반응층(100)과 함께 하나의 연료전지 셀(단위 셀)을 이루며 서로 독립적으로 수소, 공기, 냉각수의 유로를 형성할 수 있다. 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 분리판을 흑연 또는 탄소복합소재 등과 같은 여타 다른 재질로 형성하는 것도 가능하다.
참고로, 연료인 수소와 산화제인 공기가 분리판(200)(캐소드 분리판 및 애노드 분리판)의 채널(240,250)을 통해 막전극접합체(110)의 애노드(미도시)와 캐소드(미도시)로 각각 공급되는데, 수소는 애노드로 공급되고, 공기는 캐소드로 공급될 수 있다.
애노드로 공급된 수소는 전해질막의 양쪽에 구비된 전극층의 촉매에 의해 수소 이온(proton)과 전자(electron)로 분해되며, 이 중 수소 이온만이 선택적으로 양이온교환막인 전해질막을 통과하여 캐소드로 전달되고, 동시에 전자는 도체인 기체확산층(120)과 분리판(200)을 통해 캐소드로 전달된다.
캐소드에서는 전해질막을 통해 공급된 수소 이온과 분리판(200)을 통해 전달된 전자가 공기공급장치에 의해 캐소드로 공급된 공기 중 산소와 만나서 물을 생성하는 반응을 일으킨다. 이때 일어나는 수소 이온의 이동에 기인하여 외부 도선을 통한 전자의 흐름이 발생하며, 이러한 전자의 흐름으로 전류가 생성된다.
일 예로, 도 1을 기준으로 막전극접합체(110)의 상면에는 수소를 공급하는 분리판(200)(예를 들어, 애노드 분리판)이 배치될 수 있고, 막전극접합체(110)의 저면에는 공기를 공급하는 분리판(200)(예를 들어, 캐소드 분리판)이 배치될 수 있다.
보다 구체적으로, 분리판(200)은, 막전극접합체(110)에 적층되는 기체확산층(120)의 외면에 적층되는 플레이트 바디(210), 기체확산층(120)을 마주하는 플레이트 바디(210)의 일면에 마련되되 반응기체가 공급되는 제1방향(D1)에 교차하는 제2방향(D2)을 따라 형성되는 단차부(220), 제2방향(D2)을 따라 이격되게 단차부(220)에 마련되며 기체확산층(120)에 접촉하는 랜드(230), 서로 인접한 랜드(230)의 사이에 배치되도록 기체확산층(120)과 단차부(220)의 사이에 정의되며 반응기체가 이동하는 제1채널(240), 및 제1채널(240)과 연통되게 플레이트 바디(210)와 기체확산층(120)의 사이에 정의되며 반응기체가 이동하는 제2채널(250)을 포함한다.
도 1 내지 도 5를 참조하면, 플레이트 바디(210)는 평평한 박막의 플레이트로 형성될 수 있으며, 플레이트 바디(210)의 사이즈, 재질 및 구조에 의해 본 발명이 제한되거나 한정되는 것은 아니다.
일 예로, 플레이트 바디(210)는 평평한 사각형 플레이트 형태로 형성될 수 있으며, 통상의 금속 재질(예를 들어, 스테인리스, 인코넬, 알루미늄)로 형성될 수 있다.
단차부(220)는 기체확산층(120)을 마주하는 플레이트 바디(210)의 일면에 돌출되게 마련되며, 반응기체가 공급되는 제1방향(D1)(예를 들어, 도 1을 기준으로 좌우 방향)에 교차하는 제2방향(D2)을 따라 형성된다.
참고로, 본 발명의 실시예에서 제1방향(D1)이라 함은, 분리판(200)의 일단에서 분리판(200)의 내부(또는 분리판(200)의 다른 일단)를 향해 공급되는 반응기체의 공급 방향으로 정의될 수 있다.
또한, 제2방향(D2)은 제1방향(D1)과 동일 평면상에서 교차하는 다양한 방향으로 정의될 수 있다. 바람직하게, 제1방향(D1)과 제2방향(D2)은 서로 수직(직교)하게 정의될 수 있다.
단차부(220)의 높이(분리판의 두께 방향을 따른 높이) 및 폭(제1방향을 따른 폭)은 요구되는 조건 및 설계 사양에 따라 다양하게 변경될 수 있으며, 단차부(220)의 높이 및 폭에 의해 본 발명이 제한되거나 한정되는 것은 아니다.
참고로, 단차부(220)의 높이가 증가할수록 단차부(220)를 타고 넘어가며 기체확산층(120)에 작용하는 반응기체의 농도가 증가할 수 있다. 일 예로, 단차부(220)의 높이가 0.1㎜ 증가하면, 기체확산층(120)에 작용하는 반응기체의 농도가 약 65% 증가할 수 있다.
바람직하게, 단차부(220)는 제1방향(D1)을 따라 일정한 간격을 두고 이격되게 복수개가 마련될 수 있다.
단차부(220)는 요구되는 조건 및 설계 사양에 따라 다양한 방식으로 형성될 수 있다. 바람직하게, 단차부(220)는 플레이트 바디(210)의 일부를 부분적으로 가공(예를 들어, 프레스 가공)하여 플레이트 바디(210)에 일체로 형성될 수 있다.
더욱 바람직하게, 단차부(220)는 플레이트 바디(210)의 일부를 부분적으로 가공하여 플레이트 바디(210)의 일면에 양각(relief)으로 형성될 수 있다. 아울러, 단차부(220)는 플레이트 바디(210)와 동일한 두께를 갖도록 형성될 수 있다.
이와 같이, 플레이트 바디(210)의 일부를 부분적으로 가공하여 단차부(220)를 형성하는 것에 의하여, 단차부(220)를 형성하기 위한 제조 공정을 간소화하고, 원가를 절감하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면 다이캐스팅 또는 절삭 가공 등에 의해 플레이트 바디에 단차부를 형성하는 것도 가능하다. 다르게는 단차부를 플레이트 바디와 별도로 제작한 후, 플레이트 바디에 부착 또는 결합하는 것도 가능하다.
랜드(230)는 제2방향(D2)을 따라 이격되게 단차부(220)의 외면에 마련되며, 랜드(230)의 랜드면(230a)은 기체확산층(120)에 접촉된다.
랜드(230)는 기체확산층(120)에 접촉 가능한 다양한 구조로 제공될 수 있으며, 랜드(230)의 형태 및 구조에 의해 본 발명이 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 또한, 랜드(230)의 이격 간격 및 개수도 요구되는 조건 및 설계 사양에 따라 다양하게 변경될 수 있다.
일 예로, 랜드(230)는 대략 사각 블럭 형태를 갖도록 단차부(220)의 외면에 돌출되게 형성될 수 있으며, 제2방향(D2)을 따라 일정한 간격을 두고 이격되게 배치될 수 있다.
랜드(230)의 제1폭(제1방향을 따른 폭), 제2폭(제2방향을 따른 폭) 및 높이(분리판의 두께 방향을 따른 높이)는 요구되는 조건 및 설계 사양에 따라 다양하게 변경될 수 있으며, 랜드(230)의 높이 및 폭(제1폭 및 제2폭)에 의해 본 발명이 제한되거나 한정되는 것은 아니다.
바람직하게, 각 단차부(220)에 형성되는 복수개의 랜드(230)는 규칙적인 격자(lattice) 배열을 갖도록 제공될 수 있다.
여기서, 복수개의 랜드(230)는 규칙적인 격자 배열을 갖는다 함은, 복수개의 랜드(230)가 제1방향(D1)을 따라 동일 선상에 배치되면서, 제2방향(D2)을 따라서도 동일 선상에 배치되는 것으로 이해될 수 있다.
이와 같이, 복수개의 랜드(230)가 규칙적인 격자 배열을 갖도록 하는 것에 의하여, 연료전지 스택(10)의 체결시, 기체확산층(120)의 특정 부위에 응력이 집중되는 현상을 최소화할 수 있으며, 응력집중현상에 의한 기체확산층(120)의 변형 및 손상을 최소화하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
랜드(230)는 요구되는 조건 및 설계 사양에 따라 다양한 방식으로 형성될 수 있다. 바람직하게, 랜드(230)는 플레이트 바디(210)의 일부를 부분적으로 가공(예를 들어, 프레스 가공)하여 플레이트 바디(210)에 일체로 형성될 수 있다. 더욱 바람직하게, 단차부(220)와 랜드(230)는 단일 공정으로 함께 형성될 수 있다.
단차부(220)와 마찬가지로, 랜드(230)는 플레이트 바디(210)의 일부를 부분적으로 가공하여 단차부(220)의 일면(기체확산층을 마주하는 면)에 양각(relief)으로 형성될 수 있고, 랜드(230)는 단차부(220) 및 플레이트 바디(210)와 동일한 두께를 갖도록 형성될 수 있다.
이와 같이, 플레이트 바디(210)의 일부를 부분적으로 가공하여 랜드(230)를 형성하는 것에 의하여, 랜드(230)를 형성하기 위한 제조 공정을 간소화하고, 원가를 절감하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면 다이캐스팅 또는 절삭 가공 등에 의해 단차부에 랜드를 형성하는 것도 가능하다. 다르게는 랜드를 플레이트 바디와 별도로 제작한 후, 플레이트 바디에 부착 또는 결합하는 것도 가능하다.
제1채널(240)은 서로 인접한 랜드(230)의 사이에 배치되도록 기체확산층(120)과 단차부(220)의 사이에 정의되며, 분리판(200)에 공급된 반응기체는 제1채널(240)을 따라 제1방향(D1)으로 이동할 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 실시예는, 분리판(200)에 공급된 반응기체가 제1채널(240)을 따라 이동하도록 하는 것에 의하여, 분리판(200)의 평면 방향(예를 들어, 제1방향)을 따른 반응기체의 유동 흐름을 보장하면서, 분리판(200)의 두께 방향(분리판에서 기체확산층을 향하는 방향)(도 1의 D3 참조)을 따른 반응기체의 유동 흐름을 보장할 수 있으므로(반응기체의 3차원 유동을 형성할 수 있으므로), 기체확산층(120)으로의 물질 전달 성능(반응 기체 전달 성능)을 향상시키는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
특히, 본 발명의 실시예는 반응기체가 단차부(220)를 타고 넘어가면서, 분리판(200)에서 기체확산층(120)을 향하는 방향을 따른 반응기체의 유동 흐름(GF1)이 형성되도록 하는 것에 의하여, 기체확산층(120)으로의 반응 기체 전달 성능을 보다 향상시키는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
제2채널(250)은 제1채널(240)과 연통되게 플레이트 바디(210)와 기체확산층(120)의 사이에 정의되며, 분리판(200)에 공급된 반응기체(제1채널을 통과한 반응기체)는 제2채널(250)을 따라 제2방향(D2)으로 이동할 수 있다.
여기서, 제2채널(250)은 제1방향(D1)을 따라 이격되게 배치되는 단차부(220)의 사이 공간으로 이해될 수 있다.
바람직하게, 제2채널(250)은 제2방향(D2)을 따라 끊김없이 연속적으로 형성된다.
더욱 바람직하게, 단차부(220)와 제2채널(250)은 제1방향(D1)을 따라 교호적(alternation)으로 배치된다.
제1채널(240)을 통과한 반응기체는 제2채널(250)을 따라 이동하며 제2방향(D2)을 따라 확산될 수 있고, 제2채널(250)을 따라 이동한 반응기체는 다시 복수개의 제1채널(240)을 통해 이동할 수 있으므로, 분리판(200) 전체 영역에 걸쳐 고르게 확산될 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 실시예는, 제1채널(240)을 통과한 반응기체가 제2채널(250)을 따라 이동하며 제2방향(D2)을 따라 확산(GF2)되도록 하는 것에 의하여, 분리판(200)의 평면 방향(예를 들어, 제1방향 및 제2방향)을 따른 반응기체의 유동 흐름(GF1,GF2)을 보다 입체적으로 구현할 수 있으므로, 기체확산층(120)으로 공급되는 반응기체의 반응면적 및 전달효율을 보다 향상시키는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
무엇보다도, 본 발명의 실시예는, 기체확산층(120)과 플레이트 바디(210)의 사이에 제1채널(240) 및 제2채널(250)을 마련하는 것에 의하여, 분리판(200)의 평면 방향(예를 들어, 제1방향 및 제2방향)을 따른 반응기체의 유동 흐름(도 5의 GF1,GF2 참조)을 보장함과 동시에, 분리판(200)의 두께 방향(분리판(200)에서 기체확산층(120)을 향하는 방향(도 1의 D3 참조)을 따른 반응기체의 유동 흐름을 보장할 수 있으므로, 반응기체의 입체적인 유동(3차원적 유동)이 허용될 수 있다. 따라서, 다공성부재를 마련하지 않고도 기체확산층(120)으로의 물질 전달 성능(반응 기체 전달 성능)을 향상시키는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 연료전지용 분리판(200)은, 플레이트 바디(210)의 다른 일면에 마련되며, 냉각수(W)가 유동하는 냉각채널(260)을 포함할 수 있다.
냉각채널(260)은 요구되는 조건 및 설계 사양에 따라 다양한 구조로 제공될 수 있으며, 냉각채널(260)에 의해 본 발명이 제한되거나 한정되는 것은 아니다.
바람직하게, 냉각채널(260)은 단차부(220)(및 랜드)의 내부 공간을 따라 연속적으로 정의된다.
여기서, 냉각채널(260)이 단차부(220)의 내부 공간에 정의된다 함은, 플레이트 바디(210)에 단차부(220)를 형성함에 따라 단차부(220)의 내부에 마련되는 공간(음각 공간)에 의해 냉각채널(260)이 제공되는 것으로 이해될 수 있다.
이와 같이, 플레이트 바디(210)에 단차부(220)(및 랜드)를 형성함과 동시에, 냉각채널(260)이 함께 형성되도록 하는 것에 의하여, 분리판(200)의 구조 및 제조 공정을 간소화하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
바람직하게, 플레이트 바디(210)는 서로 밀착되게 적어도 2개가 마련되고, 플레이트 바디(210)에 각각 마련되는 냉각채널(260)은 서로 연통되며 공용 냉각채널(260')을 정의한다.
즉, 적어도 2개의 플레이트 바디(210)는 서로 다른 연료전지 셀(단위셀)을 형성하도록 밀착(각 플레이트 바디의 다른 일면이 서로 마주하도록 밀착)될 수 있고, 각 플레이트 바디(210)에 마련되는 냉각채널(260)은 서로 연통되며 공용 냉각채널(260')을 정의할 수 있다.
이와 같이, 2개의 냉각채널(260)을 연통시켜 보다 확장된 단면적(예를 들어, 냉각채널의 단면적×2)을 갖는 직선 형태의 공용 냉각채널(260')이 제공되도록 하는 것에 의하여, 냉각수의 이동성을 향상시킬 수 있으므로, 냉각수에 의한 냉각 성능 및 냉각 효율을 극대화하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
도 6 및 도 7을 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 연료전지용 분리판(200)은, 랜드(230)에 형성되며 반응기체를 기체확산층(120)을 향해 안내하는 경사안내부(270)를 포함할 수 있다.
일 예로, 경사안내부(270)는 랜드(230)의 측벽을 이루도록 랜드면(230a)의 가장자리부에 형성될 수 있다. 바람직하게, 경사안내부(270)는 랜드(230)의 둘레를 따라 전체적으로 형성될 수 있다. 본 발명의 다른 실시예에 따르면 랜드의 전체 둘레 중 일부 구간에만 부분적으로 경사안내부를 형성하는 것도 가능하다.
경사안내부(270)의 경사 각도(단차부의 외면에 대한 경사 각도)는 요구되는 조건 및 설계 사양에 따라 다양하게 변경될 수 있으며, 경사안내부(270)의 경사 각도에 의해 본 발명이 제한되거나 한정되는 것은 아니다.
참고로, 본 발명의 실시예에서는 경사안내부가 직선 형태로 형성된 예를 들어 설명하고 있지만, 본 발명의 다른 실시예에 따르면 경사안내부를 곡선 형태(예를 들어, 원호 형태)로 형성하거나, 직선 형태와 곡선 형태를 조합한 구조로 형성하는 것도 가능하다.
이와 같이, 랜드(230)에 경사안내부(270)를 형성하는 것에 의하여, 랜드(230)의 측벽을 향해 이동하는 반응기체의 이동 방향은, 경사안내부(270)를 따라 분리판(200)의 두께 방향(분리판에서 기체확산층을 향하는 방향)(D3)을 향해 전환될 수 있다. 따라서, 기체확산층(120)을 향해 이동하는 반응기체에 속도 성분을 부여할 수 있고, 기체확산층(120)을 향한 반응기체의 이동을 유도할 수 있으므로, 기체확산층(120)으로의 반응기체 전달 효율을 보다 향상시키는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
도 7 및 도 8을 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 연료전지용 분리판(200)은, 기체확산층(120)에 접촉하는 랜드(230)의 랜드면(230a)과 경사안내부(270)의 경계에 형성되는 라운드부(280)를 포함할 수 있다.
이와 같이, 랜드면(230a)과 경사안내부(270)의 경계에 라운드부(280)를 형성하는 것에 의하여, 경사안내면을 따라 기체확산층(120)으로 안내되는 반응기체의 유동 흐름을 보다 매끄럽고 유연하게(smooth)하게 구현할 수 있으므로, 경사안내면에 의한 반발력을 최소화할 수 있고, 기체확산층(120)으로의 반응기체 전달 효율을 보다 향상시킬 수 있다.
더욱이, 랜드면(230a)과 경사안내부(270)의 경계에 라운드부(280)를 형성하는 것에 의하여, 연료전지 스택(10)의 체결시, 랜드면(230a)의 가장자리 영역에 응력이 집중되는 현상을 억제할 수 있으므로, 응력집중현상에 의한 기체확산층(120)의 변형 및 손상을 최소화하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
한편, 전술 및 도시한 본 발명의 실시예에서는 랜드(230)가 사각 단면을 갖는 사각 블럭 형태로 형성된 예를 들어 설명하고 있지만, 본 발명의 다른 실시예에 따르면 랜드가 여타 다른 단면 형태를 갖도록 형성하는 것도 가능하다.
도 8을 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 랜드(230)는, 원형 단면 형태를 갖도록 형성될 수 있다.
바람직하게, 랜드(230)는 단자에 인접한 일단에서 기체확산층(120)에 인접한 다른 일단으로 갈수록 점진적으로 축소된 단면적을 갖도록 형성될 수 있다.
일 예로, 랜드(230)는 일단(단자에 인접한 일단)에서 다른 일단으로 갈수록 점진적으로 축소된 원형 단면을 갖는 대략 원뿔대(circular truncated cone) 형상을 갖도록 형성될 수 있다. 다르게는 랜드(230)가 일단(단자에 인접한 일단)에서 다른 일단으로 갈수록 점진적으로 축소된 다각형 단면을 갖는 각뿔대(frustum of pyramid) 형상을 갖도록 구성하는 것도 가능하다.
이와 같이, 랜드(230)의 단면적이 일단(단자에 인접한 일단)에서 다른 일단으로 갈수록 점진적으로 축소되도록 하는 것에 의하여, 랜드(230)의 측벽에는 경사안내부(270)가 형성될 수 있다. 바람직하게, 랜드면(230a)과 경사안내부(270)의 경계에는 라운드부(280)가 형성될 수 있다.
또한, 전술 및 도시한 본 발명의 실시예에서는 분리판(200)에 마련되는 복수개의 랜드(230)가 제1방향(D1)을 따라 동일 선상에 배치되는 예를 들어 설명하고 있지만, 본 발명의 다른 실시예에 따르면 복수개의 랜드가 제1방향을 따라 서로 다른 선상에 배치되도록 구성하는 것도 가능하다.
도 9를 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 분리판(200)에 마련되는 복수개의 랜드(230)는 제1방향(D1)을 따라 서로 다른 선상에 배치될 수 있다.
일 예로, 분리판(200)에 마련되는 복수개의 랜드(230) 중 적어도 어느 하나는 제1라인(C1)을 중심으로 제1방향(D1)을 따라 배치될 수 있고, 분리판(200)에 마련되는 복수개의 랜드(230) 중 다른 하나는 제1라인(C1)과 이격된 제2라인(C2)을 중심으로 제1방향(D1)을 따라 배치될 수 있다. 이로 인해, 랜드(230)와 제1채널(240)은 제2채널(250)을 사이에 두고 제1방향(D1)을 따라 교호적으로 배치될 수 있다.
이상에서 실시예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시예에 구체적으로 나타난 각 구성요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
10 : 연료전지 스택
100 : 반응층
110 : 막전극접합체
120 : 기체확산층
200 : 분리판
210 : 플레이트 바디
220 : 단차부
230 : 랜드
230a : 랜드면
240 : 제1채널
250 : 제2채널
260 : 냉각채널
260' : 공용 냉각채널
270 : 경사안내부
280 : 라운드부

Claims (17)

  1. 막전극접합체(MEA) 및 상기 막전극접합체에 적층되는 기체확산층을 포함하는 반응층에 적층되는 연료전지용 분리판으로서,
    상기 기체확산층에 적층되는 플레이트 바디;
    상기 플레이트 바디의 일부를 부분적으로 가공하여 상기 플레이트 바디의 일면에 양각(relief)으로 형성되되, 반응기체가 공급되는 제1방향에 교차하는 제2방향을 따라 형성되는 단차부;
    상기 제2방향을 따라 이격되게 상기 단차부에 마련되며, 상기 기체확산층에 접촉하는 랜드(land);
    서로 인접한 상기 랜드의 사이에 배치되도록 상기 기체확산층과 상기 단차부의 사이에 정의되며, 상기 반응기체가 이동하는 제1채널;
    상기 제1채널과 연통되게 상기 플레이트 바디와 상기 기체확산층의 사이에 정의되며, 상기 반응기체가 이동하는 제2채널; 및
    단차부의 내부 공간을 따라 정의되도록 상기 플레이트 바디의 다른 일면에 마련되며, 냉각수가 유동하는 냉각채널;을 포함하되,
    상기 플레이트 바디는 서로 밀착되게 적어도 2개가 마련되고,
    상기 플레이트 바디에 각각 마련되는 상기 냉각채널은 서로 연통되며 공용 냉각채널을 정의하는 연료전지용 분리판.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제2채널은 상기 제2방향을 따라 연속적으로 형성되는 연료전지용 분리판.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 단차부와 상기 제2채널은 상기 제1방향을 따라 교호적(alternation)으로 배치되는 연료전지용 분리판.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 랜드는 상기 제1방향을 따라 동일 선상에 배치되는 연료전지용 분리판.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 랜드는 상기 제1방향을 따라 서로 다른 선상에 배치되는 연료전지용 분리판.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 랜드는 격자 배열을 갖도록 제공되는 연료전지용 분리판.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제1방향과 상기 제2방향은 서로 직교하도록 정의되는 연료전지용 분리판.
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 삭제
  12. 제1항에 있어서,
    상기 랜드는, 상기 플레이트 바디의 일부를 부분적으로 가공하여 상기 기체확산층을 마주하는 상기 단차부의 일면에 양각(relief)으로 형성되는 연료전지용 분리판.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 랜드에 형성되며 상기 반응기체를 상기 기체확산층을 향해 안내하는 경사안내부를 포함하는 연료전지용 분리판.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 기체확산층에 접촉하는 상기 랜드의 랜드면과 상기 경사안내부의 경계에 형성되는 라운드부를 포함하는 연료전지용 분리판.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 랜드는, 상기 단차부에 인접한 일단에서 상기 기체확산층에 인접한 다른 일단으로 갈수록 점진적으로 축소된 단면적을 갖도록 형성되는 연료전지용 분리판.
  16. 제1항에 있어서,
    상기 랜드는 다각형 단면 형태 또는 원형 단면 형태를 갖도록 형성되는 연료전지용 분리판.
  17. 막전극접합체(MEA) 및 상기 막전극접합체에 적층되는 기체확산층을 포함하는 반응층;
    상기 기체확산층에 적층되는 플레이트 바디;
    상기 플레이트 바디의 일부를 부분적으로 가공하여 상기 플레이트 바디의 일면에 양각(relief)으로 형성되되, 반응기체가 공급되는 제1방향에 교차하는 제2방향을 따라 형성되는 단차부;
    상기 제2방향을 따라 이격되게 상기 단차부에 마련되며, 상기 기체확산층에 접촉하는 랜드(land);
    서로 인접한 상기 랜드의 사이에 배치되도록 상기 기체확산층과 상기 단차부의 사이에 정의되며, 상기 반응기체가 이동하는 제1채널;
    상기 제1채널과 연통되게 상기 플레이트 바디와 상기 기체확산층의 사이에 정의되며, 상기 반응기체가 이동하는 제2채널; 및
    단차부의 내부 공간을 따라 정의되도록 상기 플레이트 바디의 다른 일면에 마련되며, 냉각수가 유동하는 냉각채널;을 포함하되,
    상기 플레이트 바디는 서로 밀착되게 적어도 2개가 마련되고,
    상기 플레이트 바디에 각각 마련되는 상기 냉각채널은 서로 연통되며 공용 냉각채널을 정의하는 연료전지 스택.
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