KR102575027B1 - 고분자 접착필름을 이용한 고분자 전해질 연료전지용 단위셀 - Google Patents

고분자 접착필름을 이용한 고분자 전해질 연료전지용 단위셀 Download PDF

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Abstract

본 발명에 따른 고분자 접착필름을 이용한 고분자 전해질 연료전지용 단위셀은, 고분자 전해질 연료전지를 구성하는 단위셀에 있어서, 전해질막을 중심으로 애노드 전극 측과 캐소드 전극 측에 촉매층 및 가스확산층을 각각 포함하여 전기 화학 반응에 의해 전류를 발생시키는 막전극접합체와, 상기 막전극접합체의 상기 애노드 전극 측과 상기 캐소드 전극 측에 각각 구비되어 상기 막전극접합체를 지지하고, 상기 애노드 전극 및 상기 캐소드 전극 측으로 각각 연료와 산화제가 공급되도록 하는 한 쌍의 분리판 및 상기 막전극접합체와 상기 한 쌍의 분리판 사이에 각각 구비되어, 상기 막전극접합체와 상기 한 쌍의 분리판을 접착 시키며, 상기 단위셀의 내부로부터 유체 및 가스의 누출을 방지하는 접착필름을 포함한다.

Description

고분자 접착필름을 이용한 고분자 전해질 연료전지용 단위셀{UNIT CELL OF POLYMER ELECTROLYTE MEMBRANE FUEL CELL USING POLYMER ADHESIVE FILM}
본 발명은 고분자 접착필름을 이용한 고분자 전해질 연료전지용 단위셀에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 고분자 전해질 연료전지를 구성하는 부품 중 막전극접합체와 분리판을 고분자 접착필름을 사용하여 열 융착 시켜 하나의 단위셀을 조립함으로써, 기존 스택 적층 방식 대비 조립 시간, 제조 비용, 무게, 부피 등을 대폭 절감할 수 있는 고분자 접착필름을 이용한 고분자 전해질 연료전지용 단위셀에 관한 것이다.
연료전지는 연료가 가지고 있는 화학 에너지를 스택 내에서 전기 화학적으로 반응시켜 전기 에너지로 변환하는 일종의 발전장치로서, 산업용, 가정용 및 차량의 구동 전력을 공급할 뿐만 아니라 휴대용 장치와 같은 소형 전자 제품의 전력공급에 사용될 수 있으며, 최근 고효율의 청정 에너지원으로 점차 그 사용 영역이 확대되고 있다.
일반적인 연료전지의 단위셀은 가장 안쪽에 막전극접합체(MEA: Membrane-Electrode Assembly)가 위치하는데, 이 막전극접합체는 수소 양이온(Proton)을 이동시켜 줄 수 있는 고분자 전해질막과, 이 전해질막 양면에 수소와 산소가 반응할 수 있도록 도포된 촉매층, 즉 애노드 전극층(anode) 및 캐소드 전극층(cathode)으로 구성되어 있다.
또한, 상기 막전극접합체의 바깥 부분, 즉 애노드 전극층 및 캐소드 전극층이 위치한 바깥 부분에는 한 쌍의 가스확산층(GDL: Gas Diffusion Layer)이 적층되고, 가스확산층의 바깥 쪽에는 수소 및 공기와 같은 반응기체와 냉각수를 공급하고 반응에 의해 발생된 생성수를 배출하도록 유로를 형성하는 분리판이 위치하며, 막전극접합체와 분리판 사이에는 이들을 상호 연결함은 물론, 반응기체의 누설을 방지할 수 있는 가스켓을 포함하게 된다.
이때, 막전극접합체와 가스확산층, 가스켓 및 분리판으로 구성되는 하나의 단위셀에서 발생되는 전압은 낮기 때문에 필요로 하는 전압에 따라 복수 개를 적층하여 사용하게 된다.
그러나 이처럼 많은 단위셀을 적층하는 경우, 과도한 체결 하중에 의해 가스켓이 측면으로 돌출되거나 지정 위치를 이탈하는 현상이 발생하게 되며, 그로 인한 스택 정렬의 불균형에 따른 실링 효율 감소로 인해 가스나 유체의 누출이 발생하게 되는 문제가 있다.
또한, 스택을 제작함에 있어서, 가스켓과 촉매, 가스확산층, 막전극접합체, 분리판을 각각 관리하여 적층을 함으로써, 공정에 많은 시간이 소요되며, 그에 따른 비용의 증가가 발생하게 되며, 제작 과정에서 오류/오차가 발생될 경우 스택 전체 폐기 및 제작 시스템 점검 등으로 인해 공정의 지연이 발생되는 바, 제품의 양산성이 저하되는 문제가 있다.
또한, 기존의 방식으로 스택을 제작할 경우, 한번 만들어진 스택의 용량을 임의로 변경할 수 없으며, 일 부분의 고장에도 전체를 폐기해야 함에 따라 유지보수에 어려움이 있다.
따라서 이와 같은 문제점들을 해결하기 위한 방법이 요구된다.
대한민국 공개특허공보 제10-2011-0075861호
본 발명은 상술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 발명으로서, 연료전지 스택을 구성하는 최소 단위 부품이 되는 단위셀을 제작함에 있어서, 가스켓의 불안정성을 해소함은 물론, 공기의 단축과 그에 따른 비용을 절감하여 양산성을 향상시키고, 단위셀의 상호 탈착이 자유로워 적층 및 교체가 용이함으로써, 유지관리 효율을 극대화 시킬 수 있도록 하기 위한 목적을 가진다.
본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 고분자 접착필름을 이용한 고분자 전해질 연료전지용 단위셀은, 고분자 전해질 연료전지를 구성하는 단위셀에 있어서, 전해질막을 중심으로 애노드 전극 측과 캐소드 전극 측에 촉매층 및 가스확산층을 각각 포함하여 전기 화학 반응에 의해 전류를 발생시키는 막전극접합체와, 상기 막전극접합체의 상기 애노드 전극 측과 상기 캐소드 전극 측에 각각 구비되어 상기 막전극접합체를 지지하고, 상기 애노드 전극 및 상기 캐소드 전극 측으로 각각 연료와 산화제가 공급되도록 하는 한 쌍의 분리판 및 상기 막전극접합체와 상기 한 쌍의 분리판 사이에 각각 구비되어, 상기 막전극접합체와 상기 한 쌍의 분리판을 접착 시키며, 상기 단위셀의 내부로부터 유체 및 가스의 누출을 방지하는 접착필름을 포함한다.
이때, 상기 접착필름은 접착 성능을 갖는 한 쌍의 스킨층 및 상기 스킨층 사이에 형성되며, 카본 나노 튜브 또는 그래핀을 포함하여 도전성을 갖는 코어층을 포함할 수 있다.
또한, 상기 접착필름은 상기 막전극접합체와 분리판의 밀착력 및 접착력이 보강되도록 적어도 하나의 면이 신축성을 갖는 엠보싱 형상으로 이루어질 수 있다.
그리고 상기 접착필름은 중앙부가 개방되되, 일정 면적을 갖는 틀 형상으로 이루어질 수 있다.
이때, 상기 접착필름은 열 융착 방법에 의해 상기 막전극접합체와 상기 한 쌍의 분리판이 접착 되도록 할 수 있다.
이러한 상기 단위셀은 고분자 전해질 연료전지의 용량 변경이 용이하도록 복수 개가 연속적으로 적층/조립 되되, 탈착이 가능한 구조로 이루어 질 수 있다.
상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 고분자 접착필름을 이용한 고분자 전해질 연료전지용 단위셀은 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, 가스켓 소재를 대체하여 고분자 접착필름을 통해 열 융착 방법으로 막전극접합체와 분리판이 일체 형성되는 단위셀을 제작 함으로써, 실링 효율을 극대화 시켜 유체 및 가스의 누출 발생을 차단할 수 있는 장점이 있다.
둘째, 단위셀의 제작 공정이 단조로워 짐으로써, 공기의 단축 및 그에 따른 비용을 절감시킬 수 있는 장점이 있다.
셋째, 공기의 단축 및 비용의 절감과 더불어 제품의 안정성을 확보함으로써, 양산성을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.
넷째, 스택을 형성하기 위해 단위셀을 적층시킬 시, 단위셀 간의 탈부착이 가능하도록 하여, 연료전지의 용량 변경이 자유로우며, 부분 교체가 가능함에 따라 유지관리 효율을 극대화 시킬 수 있는 장점이 있다.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 고분자 접착필름을 이용한 고분자 전해질 연료전지용 단위셀의 전체 구성을 나타내는 분해사시도;
도 2a 및 도 2b는 본 발명의 일 실시 예에 따른 고분자 접착필름을 이용한 고분자 전해질 연료전지용 단위셀에 있어서, 접착필름의 형상을 나타내는 예시도;
도 3a 내지 도 4b는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 고분자 접착필름을 이용한 고분자 전해질 연료전지용 단위셀에 있어서, 접착필름의 형상을 나타내는 예시도; 및
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 고분자 접착필름을 이용한 고분자 전해질 연료전지용 단위셀에 있어서, 결합부를 나타내는 예시도이다.
이하 본 발명의 목적이 구체적으로 실현될 수 있는 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다. 본 실시 예를 설명함에 있어서, 동일 구성에 대해서는 동일 명칭 및 동일 부호가 사용되며 이에 따른 부가적인 설명은 생략하기로 한다.
본 발명은 고분자 전해질 연료전지를 구성하는 부품 중 막전극접합체와 분리판을 고분자 접착필름을 사용하여 열 융착 시켜 하나의 단위셀을 조립함으로써, 기존 스택 적층 방식 대비 조립 시간, 제조 비용, 무게, 부피 등을 대폭 절감할 수 있는 고분자 접착필름을 이용한 고분자 전해질 연료전지용 단위셀에 관한 것이다.
여기서 고분자 전해질 연료전지(PEMFC, Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cell)란 작동온도가 평균 80
Figure 112023039256453-pat00001
인 저온 연료전지로서, 기본적으로 산소와 수소로 작동하며, 이산화물을 함유한, 수소가 풍부한 개질 기체 와 공기 중의 산소를 이용하여 작동시킬 수도 있는 것을 말한다.
상기와 같이 고분자 전해질 연료전지를 구성함에 있어서 최소 단위가 되는 본 발명에 따른 단위셀(100)은 도 1에 도시된 바와 같이, 전해질막을 중심으로 애노드 전극 측과 캐소드 전극 측에 촉매층 및 가스확산층을 각각 포함하여 전기 화학 반응에 의해 전류를 발생시키는 막전극접합체(110)와, 상기 막전극접합체(110)의 상기 애노드 전극 측과 상기 캐소드 전극 측에 각각 구비되어 상기 막전극접합체(110)를 지지하고, 상기 애노드 전극 측 및 상기 캐소드 전극 측으로 각각 연료와 산화제가 공급 가능하도록 하는 한 쌍의 분리판(120) 및 상기 막전극접합체(110)와 상기 한 쌍의 분리판(120) 사이에 각각 구비 가능하여 상기 막전극접합체(110)와 상기 한 쌍의 분리판(120)을 접착시키며, 실링 효율이 극대화 되도록 함으로써, 상기 단위셀(100)의 내부로부터 유체 및 가스가 외부로 누출되는 것을 미연에 차단할 수 있는 접착필름(130)을 포함하여 이루어질 수 있다.
전기 화학 반응에 의해 전류를 발생시키는 상기 막전극접합체(110)는 고분자 전해질 연료전지에 있어서 매우 중요한 기능을 수행하는 것으로, 수소 양이온을 이동시켜 줄 수 있는 고분자 전해질막과, 상기 전해질막 양면에 수소와 산소가 반응할 수 있도록 위치되는 촉매에 해당하는 애노드 전극층 및 캐소드 전극층으로 구성될 수 있다.
또한, 상기 막전극접합체(110)에서 애노드 전극층 및 캐소드 전극층이 위치하는 부분에는 한 쌍의 가스확산층이 각각 위치되고, 상기 가스확산층의 바깥 쪽에는 상기 한 쌍의 분리판(120)이 각각 구비되어 상기 막전극접합체(110)를 양 측에서 지지함과 동시에 수소 및 산소와 같은 반응기체와 냉각수, 다시 말해 연료와 산화제가 공급되도록 하며, 반응에 의해 발생되는 생성수가 배출될 수 있도록 할 수 있다.
이때, 상기 분리판(120)에는 가스 및 유체의 원활한 유동을 위한 유로가 형성될 수 있으며, 이와 같은 상기 막전극접합체(110) 및 상기 분리판(120)의 기본 구조는 종래의 기술에서 쉽게 확인할 수 있는 바, 자세한 설명은 생략 하도록 한다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상기 막전극접합체(110)와 상기 한 쌍의 분리판(120) 사이에 각각 구비되어 상기 막전극접합체(110)와 상기 한 쌍의 분리판(120)을 접착/밀봉 시킴으로써, 상기 단위셀(100)의 내부에서 유체 및 가스가 외부로 누출되는 것을 방지할 수 있는 상기 접착필름(130)은 접착 성능을 갖는 한 쌍의 스킨층(131) 및 상기 한 쌍의 스킨층(131) 사이에 형성되는 코어층(132)을 포함하여 이루어질 수 있다.
이때, 상기 코어층(132)은 카본 나노 튜브(carbon nanotube) 또는 그래핀(graphene)을 포함하여 도전성을 갖도록 형성됨으로써, 상기 단위셀(100)에서의 전류 발생이 원활하게 이루어질 수 있도록 하는 것이 바람직하다.
예컨대, 상기 접착필름(130)은 도전성을 갖는 코어층(132)과 상기 코어층(132)의 양측에 형성되어 접착력을 갖는 한 쌍의 스킨층(131)을 포함하여 이루어질 수 있으며, 상기 단위셀(100)에서 상기 막전극접합체(110)와 상기 분리판(120)이 상호 접착되어 상기 막전극접합체(110)와 상기 분리판(120)의 사이 공간이 밀봉될 수 있도록 함은 물론, 전류의 발생 또한 원활하게 이루어질 수 있도록 할 수 있는 것이다.
이때, 상기 접착필름(130)은 상기 스킨층(131)이 갖는 접착력에 의해 상기 막전극접합체(110)와 상기 분리판(120)이 상호 접착될 수 있도록 할 수 있으나, 이에 한정하는 것은 아니며, 상기 막전극접합체(110)와 상기 분리판(120)의 접착력 및 그 사이 공간의 밀봉, 즉, 기밀성이 극대화 될 수 있도록 열 융착 방법에 의해 상기 막전극접합체(110)와 상기 분리판(120)이 접착되어 일체화될 수 있도록 하는 것이 바람직하다.
이를 위해 상기 스킨층(131)은 열 융착에 의한 효과적인 접착 효율이 작용될 수 있는 소재로 이루어질 수 있다.
예컨대, 열가소성 수지와 열경화성 수지를 혼합함으로써, 열경화성 수지에 의한 고온 내구성을 부여하면서도 열가소성 수지에 의한 강성 및 내충격성을 증가시켜 접착력이 향상될 수 있도록 할 수 있으며, 이러한 열가소성 수지와 열경화성 수지로는 엘라스토머 폴리우레탄 수지와 에폭시계 열경화성 수지가 적용될 수 있으나, 이에 한정하는 것은 아니며, 열가소성 수지 및 열경화성 수지 중 상기와 같은 효과를 기대할 수 있는 소재라면 선택하여 적어도 2종 이상의 혼합을 통해 상기 스킨층(131)의 접착력이 향상될 수 있도록 할 수 있다.
또한, 도전성 고분자 소재에 속하는 폴리아세틸렌, 폴리아세틸렌, 폴리피롤 등이 함께 사용될 수 있다.
이러한 상기 접착필름(130)은 도 2a에 도시된 바와 같이, 상기 막전극접합체(110)와 분리판(120)의 밀착력 및 접착력, 그리고 기밀성이 보다 보강될 수 있도록 양 측면 중 어느 하나의 면이 신축성을 갖는 엠보싱 형상(130a)으로 이루어질 수 있다.
예컨대, 상기 접착필름(130)의 일 면이 신축성을 갖는 엠보싱 형상(130a)으로 이루어짐으로써, 상기 막전극접합체(110)와 상기 분리판(120)의 결합 과정에서 가해지는 압력에 의해 상기 엠보싱 형상(130a)이 갖는 볼륨이 가압되어 각각의 볼륨에 밀착되는 단면적이 증가하고 촘촘해짐에 따라 상기 막전극접합체(110)와 상기 분리판(120)의 상호 밀착력 및 접착력이 보강될 수 있는 것이다.
또한, 상기와 같이 밀착력과 접착력이 보강됨에 따라 실링 효율 또한 증가하여 상기 접착필름(130)에 요구되는 기밀성이 보다 보강되는 효과를 기대할 수 있다.
이와 같이 상기 접착필름(130)의 양 측면, 다시 말해 상기 막전극접합체(110)와 상기 분리판(120)의 사이에 구비되는 상기 접착필름(130)의 양 측면 중 상기 막전극접합체(110)와 대면하는 면 또는 상기 분리판(120)과 대면하는 면 중 어느 한 면에 선택적으로 상기 엠보싱 형상(130a)이 형성될 수 있으나, 이에 한정하는 것은 아니며, 도 2b에 도시된 바와 같이 상기 접착필름(130)의 양 측면 모두에 상기 엠보싱 형상(130a)이 이루어지도록 할 수도 있다.
이와 같이, 상기 접착필름(130)의 한 측면 또는 양 측면에 상기 엠보싱 형상(130a)이 형성됨으로써, 기대할 수 있는 밀착력과 접착력 및 기밀성의 보강 효과는 도 2a 및 도 2b에 도시된 부분 확대도를 통해 보다 쉽게 이해 할 수 있도록 한다.
본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 상기 접착필름(130)의 형상은 도 3a 및 도 3b에 도시된 바와 같이, 중앙부가 개방되되, 일정 면적을 갖는 틀 형상(130b)으로 이루어질 수 있다.
다시 말해, 상기 접착필름(130)은 도 1에 도시된 바와 같이 상호 대응되는 상기 막전극접합체(110) 및 상기 분리판(120)과 동일한 면적을 갖는 필름 형상으로 이루어질 수도 있으나, 이에 한정하는 것은 아니며, 형상 자체가 중앙부가 개방되어 일정 면적을 갖는 틀 형상(130b)으로 이루어질 수 있는 것이다.
이때, 상술한 바와 같이 상기 틀 형상(130b)이 갖는 일정 면적은 도 1에서 확인 되는 바와 같이, 상기 막전극접합체(110) 및 상기 분리판(120)이 갖는 프레임의 면적과 동일하거나 작은 면적을 의미하는 것으로 해석될 수 있다.
예컨대, 상기 단위셀(100)에서 상기 막전극접합체(110)와 상기 막전극접합체(110)의 양 측면에 구비되는 한 쌍의 상기 분리판(120) 사이에 각각 구비되는 상기 접착필름(130)은 상기 막전극접합체(110)와 상기 분리판(120)이 갖는 프레임 형상에 대응되어 면대면 밀착될 수 있도록 중앙부가 개방된 틀 형상(130b)으로 이루어질 수 있으며, 이러한 상기 틀 형상(130b)은 도 1에 도시된 상기 막전극접합체(110) 및 상기 분리판(120)을 참고하거나, 액자 프레임을 참고함으로써 보다 쉽게 이해할 수 있도록 한다.
이와 같이 상기 접착필름(130)이 상기 틀 형상(130b)으로 이루어질 경우, 상기 막전극접합체(110)와 상기 분리판(120)을 접착시킴에 있어서 반드시 필요한 최소한의 면적 만을 확보하되, 동일한 효과를 얻을 수 있는 바, 상기 접착필름(130)에 들어가는 재료를 절감함으로써 제작 비용을 보다 절감시키는 것이 가능하다.
본 발명의 또 다른 실시 예에 따르면, 상기 접착필름(130)은 상술한 바와 같이 엠보싱 형상(130a) 및 틀 형상(130b) 중 어느 하나가 선택적으로 적용될 수 있으나, 이에 한정하는 것은 아니며, 도 4a 및 도 4b에 도시된 바와 같이, 상기 엠보싱 형상(130a) 및 상기 틀 형상(130b)이 모두 적용된 형태로도 이루어질 수 있다.
예컨대, 상기 접착필름(130)이 틀 형상(130b)으로 이루어지되, 상기 틀 형상(130b)으로 이루어진 양 측면 중 어느 한 측면 또는 양 측면 모두에 상기 엠보싱 형상(130a)이 형성될 수 있도록 함으로써, 상기 접착필름(130)의 기능 및 경제적 효율이 극대화 될 수 있도록 할 수 있는 것이다.
이때, 본 발명의 도면에서는 상기 접착필름(130)을 기본적으로 사각형의 형상을 갖는 것으로 도시하고 있으나, 이는 표현상의 예시 일 뿐, 기본적 형상을 한정하는 것이 아니며, 제작 하고자 하는 단위셀(100)의 형상에 따라 다양하게 이루어질 수 있는 상기 막전극접합체(110)와 상기 분리판(120)의 기본 형상에 대응되어 원형, 타원형, 다각형 등 다양한 형상으로 제작될 수 있음을 인지하여야 한다.
아울러, 본 발명에 따른 상기 접착필름(130)은 상기 막전극접합체(110)와 상기 분리판(120)을 접착시킴과 동시에 가스 및 유체의 누출이 방지되도록 기밀성을 극대화 시킬 수 있는 것으로, 기존의 연료전지 스택에서 사용되던 가스켓을 대체하여 기존의 가스켓이 야기하던 누출 문제나 스택 적층 시 발생되던 파손 및 지정 위치 이탈 문제를 해결할 수 있는 것으로, 연료전지의 전체적인 기능적 요소 및 경제적 요소의 향상을 극대화 시킬 수 있는 효과를 기대할 수 있다.
상술한 바와 같은 구조로 이루어지는 상기 접착필름(130)에 열 융착 방법을 사용하여 상기 막전극접합체(110)와 상기 분리판(120)이 일체로 이루어지도록 하는 본 발명에 따른 상기 단위셀(100)은 경우에 따라서 단일로 사용될 수 있으나, 고분자 전해질 연료전지의 스택을 구성함에 있어서 복수 개가 사용될 경우에 그 활용도가 높은 것으로, 고분자 전해질 연료전지의 용량을 변경하거나, 부분 교체가 용이하게 이루어질 수 있도록 상기 단위셀(100)이 복수 개가 상호 탈착이 가능하도록 연속하여 적층/조립되는 구조로 이루어지는 것이 바람직하다.
이를 위하여 상기 단위셀(100)의 외관이 되는 상기 분리판(120)의 외측면에는 도 5에 도시된 바와 같이, 복수의 상기 단위셀(100) 중 상호 인접되는 단위셀(100)이 대응되어 탈착 가능하도록 적층/조립될 수 있도록 하는 결합부(123)가 구비될 수 있다.
예컨대, 상기 막전극접합체(110)를 양 측면에서 지지하는 한 쌍의 상기 분리판(120)을 각각 제1분리유닛(121) 및 제2분리유닛(122)이라 가정할 경우, 상기 제1분리유닛(121)의 외측면에는 돌기와 같은 끼움부재(123a)가 구비될 수 있으며, 반대편인 상기 제2분리유닛(122)의 외측면에는 상기 끼움부재(123a)가 대응되어 끼움 결합될 수 있도록 하는 홈과 같은 삽입부재(123b)가 구비됨으로써, 상호 인접하는 복수의 단위셀(100) 각각에 구비되는 상기 끼움부재(123a)와 상기 삽입부재(123b)의 상호작용에 의해 복수의 상기 단위셀(100)이 안정적으로 적층/결합됨은 물론, 탈착이 가능하여 부분 교체나 용량의 변경 등 상기 단위셀(100)이 적용된 고분자 전해질 연료전지의 유지관리가 용이하게 이루어질 수 있도록 할 수 있는 것이다.
이상과 같이 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 살펴보았으며, 앞서 설명된 실시 예 이외에도 본 발명이 그 취지나 범주에서 벗어남이 없이 다른 특정 형태로 구체화될 수 있다는 사실은 해당 기술에 통상의 지식을 가진 이들에게는 자명한 것이다. 그러므로, 상술 된 실시 예는 제한적인 것이 아니라 예시적인 것으로 여겨져야 하고, 이에 따라 본 발명은 상술한 설명에 한정되지 않고 첨부된 청구항의 범주 및 그 동등 범위 내에서 변경될 수도 있다.
100 : 단위셀
110 : 막전극접합체
120 : 분리판
121 : 제1분리유닛
122 : 제2분리유닛
123 : 결합부
123a : 끼움부재
123b : 삽입부재
130 : 접착필름
130a : 엠보싱 형상
130b : 틀 형상
131 : 스킨층
132 : 코어층

Claims (6)

  1. 고분자 전해질 연료전지를 구성하는 단위셀에 있어서,
    전해질막을 중심으로 애노드 전극 측과 캐소드 전극 측에 촉매층 및 가스확산층을 각각 포함하여 전기 화학 반응에 의해 전류를 발생시키는 막전극접합체;
    상기 막전극접합체의 상기 애노드 전극 측과 상기 캐소드 전극 측에 각각 구비되어 상기 막전극접합체를 지지하고, 상기 애노드 전극 및 상기 캐소드 전극 측으로 각각 연료와 산화제가 공급되도록 하는 한 쌍의 분리판; 및
    상기 막전극접합체와 상기 한 쌍의 분리판 사이에 각각 구비되되, 상기 막전극접합체와 상기 분리판이 갖는 프레임 형상에 대응되어 면대면 밀착 가능하도록 중앙부가 개방되어 상기 막전극접합체 및 상기 분리판이 갖는 프레임의 면적과 동일하거나 작은 면적을 갖는 틀 형상으로 이루어져, 상기 막전극접합체와 상기 한 쌍의 분리판을 접착 시키며, 상기 단위셀의 내부로부터 유체 및 가스의 누출을 방지하는 접착필름;
    을 포함하고,
    상기 접착필름은,
    접착 성능을 갖는 한 쌍의 스킨층; 및
    상기 스킨층 사이에 형성되며, 카본 나노 튜브 또는 그래핀을 포함하여 도전성을 갖는 코어층;
    을 포함하며,
    상기 접착필름은,
    양 측면 중 적어도 하나의 면이 신축성을 갖는 엠보싱 형상으로 이루어져, 상기 막전극접합체와 상기 분리판의 결합 과정에서 가해지는 압력에 의해 상기 엠보싱 형상이 갖는 볼륨이 가압되어 각각의 볼륨에 밀착되는 단면적이 증가하고 촘촘해짐에 따라 상기 막전극접합체와 상기 분리판의 상호 밀착력 및 접착력, 그리고 기밀성이 보강되도록 하는 고분자 접착필름을 이용한 고분자 전해질 연료전지용 단위셀.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 접착필름은,
    열 융착 방법에 의해 상기 막전극접합체와 상기 한 쌍의 분리판이 접착 되도록 하는 고분자 접착필름을 이용한 고분자 전해질 연료전지용 단위셀.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 단위셀은,
    고분자 전해질 연료전지의 용량 변경이 용이하도록 복수 개가 연속적으로 적층/조립 되되, 탈착이 가능한 구조로 이루어지는 고분자 접착필름을 이용한 고분자 전해질 연료전지용 단위셀.
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