KR102587080B1 - Fuel cell stack - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 연료전지 스택에 관한 것으로서, 원반 형상으로 이루어지고 미리 정해진 적층 방향을 따라 적층되는 복수의 단위 셀을 구비하는 셀 적층체; 원반 형상으로 이루어지고 상기 셀 적층체의 일단에 상기 적층 방향으로 적층되는 제1 엔드 플레이트; 및 원반 형상으로 이루어지고 상기 셀 적층체의 타단에 상기 적층 방향으로 적층되는 제2 엔드 플레이를 포함하고, 상기 단위 셀들은 각각, 캐소드가 일면에 형성되며 애노드가 타면에 형성되는 고리형 원반 형상으로 이루어진 반응부와, 상기 반응부의 안쪽에 배치되는 제1 내측 매니폴드와, 상기 반응부의 바깥쪽에 배치되는 제1 외측 매니폴드를 구비하는 막전극 접합체; 고리형 원반 형상으로 이루어진 제1 채널부와, 상기 제1 채널부의 안쪽에 배치되는 제2 내측 매니폴드와, 상기 제1 채널부의 바깥쪽에 배치되는 제2 외측 매니폴드를 갖고, 상기 제1 채널부가 상기 캐소드와 대면하도록 상기 막전극 접합체에 상기 적층 방향으로 적층되는 캐소드측 분리판; 및 고리형 원반 형상으로 이루어진 제2 채널부와, 상기 제2 채널부의 안쪽에 배치되는 제3 내측 매니폴드와, 상기 제2 채널부의 바깥쪽에 배치되는 제3 외측 매니폴드를 갖고, 상기 제2 채널부가 상기 애노드와 대면하도록 상기 막전극 접합체에 상기 적층 방향으로 적층되는 애노드측 분리판을 구비한다.The present invention relates to a fuel cell stack, comprising: a cell stack having a disk shape and having a plurality of unit cells stacked along a predetermined stacking direction; a first end plate that has a disk shape and is stacked on one end of the cell stack in the stacking direction; and a second end play formed in a disk shape and laminated on the other end of the cell stack in the stacking direction, wherein each unit cell has a ring-shaped disk shape with a cathode formed on one side and an anode formed on the other side. A membrane electrode assembly comprising a reaction unit, a first inner manifold disposed inside the reaction unit, and a first outer manifold disposed outside the reaction unit; It has a first channel portion formed in a ring-shaped disk shape, a second inner manifold disposed inside the first channel portion, and a second outer manifold disposed outside the first channel portion, and the first channel portion a cathode-side separator plate stacked on the membrane electrode assembly in the stacking direction to face the cathode; and a second channel portion having a ring-shaped disk shape, a third inner manifold disposed inside the second channel portion, and a third outer manifold disposed outside the second channel portion, wherein the second channel An anode-side separator plate is stacked on the membrane electrode assembly in the stacking direction to face the anode.

Description

연료전지 스택{FUEL CELL STACK}Fuel cell stack{FUEL CELL STACK}

본 발명은 연료전지 스택에 관한 것이다.The present invention relates to fuel cell stacks.

연료전지 스택은, 연료전지 차량의 메인 파워(Main Power) 공급원으로서, 수소와 산소의 산화 환원 반응을 통해 전기를 생성하는 장치이다. 이러한 연료전지 스택은 복수의 단위 셀들이 적층된 구조를 갖는다.The fuel cell stack is the main power source of a fuel cell vehicle and is a device that generates electricity through the oxidation-reduction reaction of hydrogen and oxygen. This fuel cell stack has a structure in which a plurality of unit cells are stacked.

각각은 단위 셀은, 전해질막, 애노드(anode), 캐소드(cathode), 분리판 등이 적층된 구조를 갖는다. 애노드에는 수소 저장 탱크로부터 고순도의 수소가 공급되고, 스택의 캐소드에는 공기 압축기 기타 공기 공급 장치에 의해 공급된 대기 중의 공기가 유입된다.Each unit cell has a structure in which an electrolyte membrane, an anode, a cathode, a separator, etc. are stacked. High-purity hydrogen is supplied from a hydrogen storage tank to the anode, and atmospheric air supplied by an air compressor or other air supply device flows into the cathode of the stack.

애노드에서는 수소의 산화 반응이 진행되어 수소 이온(Proton)과 전자(Electron)가 생성되고, 이처럼 생성된 수소 이온과 전자는 각각 고분자 전해질막과 분리판을 통해 캐소드로 이동된다. 또한, 캐소드에서는 애노드로부터 이동된 수소 이온 및 전자와, 공기 공급 장치에 의해 공급된 공기 중의 산소가 참여하는 환원 반응이 진행되어 물이 생성됨과 동시에 전자의 흐름에 의한 전기 에너지가 생성된다.At the anode, the oxidation reaction of hydrogen proceeds to generate hydrogen ions (protons) and electrons (electrons), and the generated hydrogen ions and electrons are moved to the cathode through the polymer electrolyte membrane and separator, respectively. In addition, at the cathode, a reduction reaction occurs involving hydrogen ions and electrons transferred from the anode and oxygen in the air supplied by the air supply device, producing water and simultaneously generating electrical energy by the flow of electrons.

종래의 연료전지 스택은 주로 육면체 형상을 갖도록 제조된다. 이러한 종래의 연료전지 스택은, 반응 기체와 냉각수의 공급 방향이 일 방향으로 고정되므로, 반응 기체 유로의 입구 및 출구와 냉각수 유로의 입구 및 출구에서의 압력 차이가 크게 발생하는 문제점과, 온도 관리 측면에서 불리하다는 문제점 등이 있다. 또한, 종래의 연료전지 스택은, 특정면을 통해서만 면압이 제공되어, 체결력 분포가 불균일하다는 문제점과, 기밀성이 낮다는 문제점 등이 있다.Conventional fuel cell stacks are mainly manufactured to have a hexahedral shape. In this conventional fuel cell stack, the supply direction of the reaction gas and cooling water is fixed in one direction, so there is a problem of a large pressure difference between the inlet and outlet of the reaction gas flow path and the inlet and outlet of the cooling water flow path, and in terms of temperature management. There are problems such as being at a disadvantage. In addition, the conventional fuel cell stack provides surface pressure only through specific surfaces, causing problems such as uneven fastening force distribution and low airtightness.

본 발명은, 상술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 반응 기체 유로의 입구 및 출구 사이와, 냉각수 유로의 입구 및 출구 사이의 차압을 감소시킬 수 있도록 구조를 개선한 연료전지 스택을 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention is intended to solve the problems of the prior art described above, and provides a fuel cell stack with an improved structure to reduce the differential pressure between the inlet and outlet of the reaction gas flow path and the inlet and outlet of the coolant flow path. It has a purpose.

나아가, 본 발명은, 온도 구배를 줄일 수 있도록 구조를 개선한 연료전지 스택을 제공하는데 그 목적이 있다.Furthermore, the purpose of the present invention is to provide a fuel cell stack with an improved structure to reduce the temperature gradient.

나아가, 본 발명은, 연료전지 스택의 체결력을 균일화시킬 수 있도록 구조를 개선한 연료전지 스택을 제공하는데 그 목적이 있다.Furthermore, the purpose of the present invention is to provide a fuel cell stack with an improved structure so as to uniformize the fastening force of the fuel cell stack.

나아가, 본 발명은, 연료전지 스택의 기밀성을 증대시킬 수 있도록 구조를 개선한 연료전지 스택을 제공하는데 그 목적이 있다.Furthermore, the purpose of the present invention is to provide a fuel cell stack with an improved structure so as to increase the airtightness of the fuel cell stack.

상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 연료전지 스택은, 원반 형상으로 이루어지고 미리 정해진 적층 방향을 따라 적층되는 복수의 단위 셀을 구비하는 셀 적층체; 원반 형상으로 이루어지고 상기 셀 적층체의 일단에 상기 적층 방향으로 적층되는 제1 엔드 플레이트; 및 원반 형상으로 이루어지고 상기 셀 적층체의 타단에 상기 적층 방향으로 적층되는 제2 엔드 플레이를 포함하고, 상기 단위 셀들은 각각, 캐소드가 일면에 형성되며 애노드가 타면에 형성되는 고리형 원반 형상으로 이루어진 반응부와, 상기 반응부의 안쪽에 배치되는 제1 내측 매니폴드와, 상기 반응부의 바깥쪽에 배치되는 제1 외측 매니폴드를 구비하는 막전극 접합체; 고리형 원반 형상으로 이루어진 제1 채널부와, 상기 제1 채널부의 안쪽에 배치되는 제2 내측 매니폴드와, 상기 제1 채널부의 바깥쪽에 배치되는 제2 외측 매니폴드를 갖고, 상기 제1 채널부가 상기 캐소드와 대면하도록 상기 막전극 접합체에 상기 적층 방향으로 적층되는 캐소드측 분리판; 및 고리형 원반 형상으로 이루어진 제2 채널부와, 상기 제2 채널부의 안쪽에 배치되는 제3 내측 매니폴드와, 상기 제2 채널부의 바깥쪽에 배치되는 제3 외측 매니폴드를 갖고, 상기 제2 채널부가 상기 애노드와 대면하도록 상기 막전극 접합체에 상기 적층 방향으로 적층되는 애노드측 분리판을 구비한다.A fuel cell stack according to a preferred embodiment of the present invention for solving the above-described problems includes a cell stack having a disk shape and including a plurality of unit cells stacked along a predetermined stacking direction; a first end plate that has a disk shape and is stacked on one end of the cell stack in the stacking direction; and a second end play formed in a disk shape and laminated on the other end of the cell stack in the stacking direction, wherein each unit cell has a ring-shaped disk shape with a cathode formed on one side and an anode formed on the other side. A membrane electrode assembly comprising a reaction unit, a first inner manifold disposed inside the reaction unit, and a first outer manifold disposed outside the reaction unit; It has a first channel portion formed in a ring-shaped disk shape, a second inner manifold disposed inside the first channel portion, and a second outer manifold disposed outside the first channel portion, and the first channel portion a cathode-side separator plate stacked on the membrane electrode assembly in the stacking direction to face the cathode; and a second channel portion having a ring-shaped disk shape, a third inner manifold disposed inside the second channel portion, and a third outer manifold disposed outside the second channel portion, wherein the second channel An anode-side separator plate is stacked on the membrane electrode assembly in the stacking direction to face the anode.

바람직하게, 상기 막전극 접합체, 상기 캐소드측 분리판 및 상기 애노드측 분리판은, 상기 내측 매니폴드들이 합치되어 내측 유로를 형성함과 동시에 상기 외측 매니폴드들이 합치되어 외측 유로를 형성하도록 적층된다.Preferably, the membrane electrode assembly, the cathode side separator, and the anode side separator are stacked so that the inner manifolds are aligned to form an inner flow path and the outer manifolds are aligned to form an outer flow path.

바람직하게, 상기 내측 유로는, 서로 독립되도록 형성된 내측 공기 유로와 내측 수소 유로를 갖고, 상기 외측 유로는, 서로 독립되도록 형성된 외측 공기 유로와 외측 수소 유로를 갖는다.Preferably, the inner flow path has an inner air flow path and an inner hydrogen flow path formed to be independent from each other, and the outer flow path has an outer air flow path and an outer hydrogen flow path formed to be independent from each other.

바람직하게, 상기 단위 셀들은 각각, 상기 내측 공기 유로와 상기 외측 공기 유로를 연결하는 공기 채널이 상기 캐소드와 상기 제1 채널부 사이에 형성되도록 상기 막전극 접합체와 상기 캐소드측 분리판 사이에 개재되는 제1 가스켓을 더 구비한다.Preferably, the unit cells are each interposed between the membrane electrode assembly and the cathode-side separator such that an air channel connecting the inner air flow path and the outer air flow path is formed between the cathode and the first channel portion. A first gasket is further provided.

바람직하게, 상기 단위 셀들은 각각, 상기 내측 수소 유로와 상기 외측 수소 유로를 연결하는 수소 채널이 상기 애노드와 상기 제2 채널부 사이에 형성되도록 상기 막전극 접합체와 상기 애노드측 분리판 사이에 개재되는 제2 가스켓을 더 구비한다.Preferably, the unit cells are each interposed between the membrane electrode assembly and the anode-side separator such that a hydrogen channel connecting the inner hydrogen flow path and the outer hydrogen flow path is formed between the anode and the second channel portion. A second gasket is further provided.

바람직하게, 상기 제1 엔드 플레이트는, 상기 외측 공기 유로와 연결된 공기 배출구를 구비하고, 상기 제2 엔드 플레이트는, 상기 내측 공기 유로와 연결된 공기 공급구를 구비한다.Preferably, the first end plate has an air outlet connected to the outer air passage, and the second end plate has an air supply port connected to the inner air passage.

바람직하게, 상기 제1 엔드 플레이트는, 상기 외측 수소 유로와 연결된 수소 공급구를 구비하고, 상기 제2 엔드 플레이트는, 상기 내측 수소 유로와 연결된 수소 배출구를 구비한다.Preferably, the first end plate has a hydrogen supply port connected to the outer hydrogen flow path, and the second end plate has a hydrogen outlet connected to the inner hydrogen flow path.

바람직하게, 상기 단위 셀들 중 상기 셀 적층체의 상기 일단에 위치한 단위 셀에 구비된 상기 캐소드측 분리판과 상기 제1 엔드 플레이트 사이에 개재되는 제1 집전판; 및 상기 단위 셀들 중 상기 셀 적층체의 상기 타단에 위치한 단위 셀에 구비된 상기 애노드측 분리판과 상기 제2 엔드 플레이트 사이에 개재되는 제2 집전판을 더 포함한다.Preferably, a first current collector plate interposed between the cathode side separator plate and the first end plate provided in a unit cell located at the one end of the cell stack among the unit cells; and a second current collector plate interposed between the anode side separator plate and the second end plate provided in a unit cell located at the other end of the cell stack among the unit cells.

바람직하게, 상기 제1 집전판은, 상기 제1 채널부의 외경과 대응하는 직경을 갖는 원반 형상으로 이루어지고, 상기 제1 채널부와 상기 제1 엔드 플레이트 사이에 개재되며, 상기 제2 집전판은, 상기 제2 채널부의 외경과 대응하는 직경을 갖는 원반 형상으로 이루어지고, 상기 제2 채널부와 상기 제2 엔드 플레이트 사이에 개재된다.Preferably, the first current collector plate has a disk shape having a diameter corresponding to the outer diameter of the first channel portion, is interposed between the first channel portion and the first end plate, and the second current collector plate is , It is made of a disk shape with a diameter corresponding to the outer diameter of the second channel portion, and is interposed between the second channel portion and the second end plate.

바람직하게, 상기 제2 집전판은, 상기 내측 공기 유로와 상기 공기 공급구를 연결하는 공기 전달구와, 상기 내측 수소 유로와 상기 수소 배출구를 연결하는 수소 전달구를 갖는다.Preferably, the second current collector plate has an air delivery port connecting the inner air flow path and the air supply port, and a hydrogen delivery port connecting the inner hydrogen flow path and the hydrogen outlet.

바람직하게, 상기 내측 유로는, 상기 내측 수소 유로 및 상기 내측 공기 유로와 독립되도록 형성된 내측 냉각수 유로를 더 갖고, 상기 외측 유로는, 상기 외측 수소 유로 및 상기 외측 공기 유로와 독립되도록 형성된 외측 냉각수 유로를 더 갖는다.Preferably, the inner flow path further has an inner coolant flow path formed to be independent from the inner hydrogen flow path and the inner air flow path, and the outer flow path has an outer coolant flow path formed to be independent from the outer hydrogen flow path and the outer air flow path. have more

바람직하게, 상기 내측 수소 유로와, 상기 내측 공기 유로와, 상기 내측 냉각수 유로는 상기 단위 셀의 중심부를 중심으로 방사형으로 배치되고, 상기 외측 공기 유로와, 상기 외측 공기 유로와, 상기 외측 냉각수 유로는 상기 단위 셀의 중심부를 중심으로 방사형으로 배치된다.Preferably, the inner hydrogen flow path, the inner air flow path, and the inner coolant flow path are arranged radially around the center of the unit cell, and the outer air flow path, the outer air flow path, and the outer coolant flow path are It is arranged radially around the center of the unit cell.

바람직하게, 상기 내측 수소 유로와, 상기 내측 공기 유로와, 상기 내측 냉각수 유로는 각각, 복수개가 미리 정해진 간격을 두고 방사형으로 배치되고, 상기 외측 수소 유로와, 상기 외측 공기 유로와, 상기 외측 냉각수 유로는 각각, 복수개가 미리 정해진 간격을 두고 방사형으로 배치된다.Preferably, a plurality of the inner hydrogen flow path, the inner air flow path, and the inner coolant flow path are each arranged radially at predetermined intervals, and the outer hydrogen flow path, the outer air flow path, and the outer coolant flow path are each arranged radially at predetermined intervals. Each is arranged radially at predetermined intervals.

바람직하게, 상기 단위 셀들은 각각, 상기 내측 냉각수 유로와 상기 외측 수소 유로를 연결하는 냉각수 채널이 상기 단위 셀들 중 어느 하나의 단위 셀에 구비된 상기 캐소드측 분리판의 상기 제1 채널부와 상기 단위 셀들 중 다른 하나의 단위 셀에 구비된 상기 애노드측 분리판의 상기 제2 채널부 사이에 형성되도록, 상기 어느 하나의 단위 셀과 상기 다른 하나의 단위 셀 사이에 개재되는 제3 가스켓을 더 구비한다.Preferably, the unit cells each include the first channel portion of the cathode-side separator and the unit, in which a cooling water channel connecting the inner coolant flow path and the outer hydrogen flow path is provided in any one of the unit cells. It further includes a third gasket interposed between one unit cell and the other unit cell to be formed between the second channel portion of the anode-side separator provided in another one of the cells. .

바람직하게, 상기 내측 냉각수 유로는, 서로 독립되도록 형성된 제1 내측 냉각수 유로와 제2 내측 냉각수 유로를 갖고, 상기 외측 냉각수 유로는, 서로 독립되도록 형성된 제1 외측 냉각수 유로와 제2 외측 냉각수 유로를 갖는다.Preferably, the inner coolant flow path has a first inner coolant flow path and a second inner coolant flow path formed to be independent from each other, and the outer coolant flow path has a first outer coolant flow path and a second outer coolant flow path formed to be independent from each other. .

바람직하게, 상기 제1 엔드 플레이트는, 상기 제1 외측 냉각수 유로와 연결된 제1 냉각수 공급구와, 상기 제1 내측 냉각수 유로와 연결된 제1 냉각수 배출구를 구비하고, 상기 제2 엔드 플레이트는, 상기 제2 외측 냉각수 유로와 연결된 제2 냉각수 공급구와, 상기 제2 내측 냉각수 유로와 연결된 제2 냉각수 배출구를 구비한다.Preferably, the first end plate has a first coolant supply port connected to the first outer coolant flow path and a first coolant outlet connected to the first inner coolant flow path, and the second end plate includes the second coolant outlet. It has a second coolant supply port connected to the outer coolant flow path, and a second coolant outlet connected to the second inner coolant flow path.

바람직하게, 상기 단위 셀들, 상기 제1 엔드 플레이트 및 상기 제2 엔드 플레이트가 수용되는 스택 인클로저를 더 포함한다.Preferably, it further includes a stack enclosure in which the unit cells, the first end plate, and the second end plate are accommodated.

바람직하게, 상기 스택 인클로저는, 중공의 원통 형상을 갖고 상기 중공에 상기 단위 셀들이 수용되는 본체와, 상기 중공의 일측 개구부를 커버하도록 상기 본체의 일단에 결합되는 제1 커버와, 상기 중공의 타측 개구부를 커버하도록 상기 본체의 타단에 결합되는 제2 커버를 구비한다.Preferably, the stack enclosure includes a main body that has a hollow cylindrical shape and accommodates the unit cells in the hollow, a first cover coupled to one end of the main body to cover an opening on one side of the hollow, and a first cover on the other side of the hollow. A second cover coupled to the other end of the main body is provided to cover the opening.

바람직하게, 상기 본체는, 상기 중공의 내주면에 상기 적층 방향을 따라 형성되는 적어도 하나의 가이드홈을 구비하고, 상기 단위 셀들, 상기 제1 엔드 플레이트 및 제2 엔드 플레이트는 각각, 상기 가이드홈에 삽입되도록 형성된 가이드 돌기를 구비한다.Preferably, the main body is provided with at least one guide groove formed along the stacking direction on the inner peripheral surface of the hollow, and the unit cells, the first end plate, and the second end plate are each inserted into the guide groove. It is provided with a guide protrusion formed as much as possible.

바람직하게, 상기 본체는, 상기 일단의 외주면에 형성되는 제1 나사산과, 상기 타단의 외주면에 형성되는 제2 나사산을 갖고, 상기 제1 커버는, 상기 제1 나사산과 나사 결합되도록 내주면에 형성되는 나사산을 갖고, 상기 제2 커버는, 상기 제2 나사산과 나사 결합되도록 내주면에 형성되는 나사산을 갖는다.Preferably, the main body has a first screw thread formed on the outer peripheral surface of the one end and a second screw thread formed on the outer peripheral surface of the other end, and the first cover is formed on the inner peripheral surface to be screwed with the first screw thread. It has a screw thread, and the second cover has a screw thread formed on the inner peripheral surface to be screwed with the second screw thread.

본 발명은, 연료전지 스택에 관한 것으로서, 다음과 같은 효과를 갖는다.The present invention relates to a fuel cell stack, and has the following effects.

첫째, 본 발명은, 원통 형상을 갖도록 연료전지 스택의 구조를 개선하여, 반응 기체 유로의 입구 및 출구 사이와, 냉각수 유로의 입구 및 출구 사이의 차압을 감소시킬 수 있다.First, the present invention improves the structure of the fuel cell stack to have a cylindrical shape, thereby reducing the differential pressure between the inlet and outlet of the reaction gas flow path and the inlet and outlet of the cooling water flow path.

둘째, 본 발명은, 서로 반대 방향으로 냉각수가 통과하는 복수의 냉각수 유로들을 마련하여, 연료전지 스택의 온도 구배를 줄일 수 있다.Second, the present invention can reduce the temperature gradient of the fuel cell stack by providing a plurality of coolant passages through which coolant passes in opposite directions.

셋째, 본 발명은, 단위 셀들이 수용되는 스택 인클로저의 본체의 양 쪽 단부에 각각 단위 셀들에 면압을 제공 가능한 커버들을 나사 결합함으로써, 연료전지 스택의 체결력을 균일화시킬 수 있고, 연료전지 스택의 기밀성을 증대시킬 수 있다.Third, the present invention can equalize the fastening force of the fuel cell stack and ensure airtightness of the fuel cell stack by screwing covers capable of providing surface pressure to the unit cells at both ends of the main body of the stack enclosure in which the unit cells are accommodated. can be increased.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 연료전지 스택의 분리 사시도.
도 2는 도 1에 도시된 연료전지 스택의 결합 사시도.
도 3은 커버의 저면 사시도.
도 4는 스택 인클로저와 커버의 결합 관계를 설명하기 위한 단면도.
도 5는 단위 셀의 평면도.
도 6은 단위 셀의 분리 사시도.
도 7은 막전극 접합체의 평면도.
도 8은 캐소드측 분리판의 평면도.
도 9는 애노드측 분리판의 평면도.
도 10은 막전극 접합체의 저면도.
도 11은 제1 엔드 플레이트의 측면도.
도 12는 제1 엔드 플레이트의 평면도.
도 13은 제1 엔드 플레이트의 저면도.
도 14는 도 11에 도시된 제1 엔드 플레이트의 Ⅰ-Ⅰ 단면도.
도 15는 제2 엔드 플레이트의 측면도.
도 16은 제2 엔드 플레이트의 평면도.
도 17은 제2 엔드 플레이트의 저면도.
도 18은 도 15에 도시된 제2 엔드 플레이트의 Ⅱ-Ⅱ 단면도.
도 19는 제1 집전판의 평면도.
도 20은 제2 집전판의 평면도.
도 21은 수소가 연료전지 스택을 순환하는 양상을 나타내는 도면.
도 22는 공기가 연료전지 스택을 순환하는 양상을 나타내는 도면.
도 23 및 도 24는 냉각수가 연료전지 스택을 순환하는 양상을 나타내는 도면.
도 25는 수소, 공기 및 냉각수가 각각 수소 채널, 공기 채널 및 냉각수 채널을 통과하는 양상을 나타내는 도면.
1 is an exploded perspective view of a fuel cell stack according to a preferred embodiment of the present invention.
Figure 2 is a combined perspective view of the fuel cell stack shown in Figure 1.
Figure 3 is a perspective view of the bottom of the cover.
Figure 4 is a cross-sectional view for explaining the coupling relationship between the stack enclosure and the cover.
Figure 5 is a top view of a unit cell.
Figure 6 is an exploded perspective view of a unit cell.
Figure 7 is a top view of the membrane electrode assembly.
Figure 8 is a top view of the cathode side separator plate.
Figure 9 is a top view of the anode side separator plate.
Figure 10 is a bottom view of the membrane electrode assembly.
Figure 11 is a side view of the first end plate.
Figure 12 is a top view of the first end plate.
Figure 13 is a bottom view of the first end plate.
FIG. 14 is a cross-sectional view taken along line I-I of the first end plate shown in FIG. 11.
Figure 15 is a side view of the second end plate.
Figure 16 is a top view of the second end plate.
Figure 17 is a bottom view of the second end plate.
FIG. 18 is a cross-sectional view taken along line II-II of the second end plate shown in FIG. 15.
Figure 19 is a top view of the first current collector plate.
Figure 20 is a top view of the second current collector plate.
21 is a diagram showing how hydrogen circulates through a fuel cell stack.
Figure 22 is a diagram showing how air circulates through the fuel cell stack.
23 and 24 are diagrams showing how coolant circulates through the fuel cell stack.
Figure 25 is a diagram showing how hydrogen, air, and coolant pass through a hydrogen channel, an air channel, and a coolant channel, respectively.

이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 실시예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 실시예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.Hereinafter, some embodiments of the present invention will be described in detail through illustrative drawings. When adding reference numerals to components in each drawing, it should be noted that identical components are given the same reference numerals as much as possible even if they are shown in different drawings. Additionally, when describing embodiments of the present invention, if detailed descriptions of related known configurations or functions are judged to impede understanding of the embodiments of the present invention, the detailed descriptions will be omitted.

본 발명의 실시예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 또한, 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가진 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.In describing the components of the embodiment of the present invention, terms such as first, second, A, B, (a), and (b) may be used. These terms are only used to distinguish the component from other components, and the nature, sequence, or order of the component is not limited by the term. Additionally, unless otherwise defined, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as generally understood by a person of ordinary skill in the technical field to which the present invention pertains. Terms defined in commonly used dictionaries should be interpreted as having a meaning consistent with the meaning in the context of the related technology, and should not be interpreted in an ideal or excessively formal sense unless explicitly defined in the present application. No.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 연료전지 스택의 분리 사시도이고, 도 2는 도 1에 도시된 연료전지 스택의 결합 사시도이다.Figure 1 is an exploded perspective view of a fuel cell stack according to a preferred embodiment of the present invention, and Figure 2 is a combined perspective view of the fuel cell stack shown in Figure 1.

도 1을 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 연료전지 스택(1)은, 스택 인클로저(10)와, 셀 적층체(20)와, 제1 엔드 플레이트(30)와, 제2 엔드 플레이트(40)와, 제1 집전판(50)와, 제2 집전판(60) 등을 포함할 수 있다. 도 2에 도시된 바와 같이, 이러한 연료전지 스택(1)은 원통 형상을 이루도록 결합될 수 있다.Referring to FIG. 1, the fuel cell stack 1 according to a preferred embodiment of the present invention includes a stack enclosure 10, a cell stack 20, a first end plate 30, and a second end plate. It may include (40), a first current collector plate (50), a second current collector plate (60), etc. As shown in FIG. 2, these fuel cell stacks 1 can be combined to form a cylindrical shape.

도 3은 커버의 저면 사시도이고, 도 4는 스택 인클로저와 커버의 결합 관계를 설명하기 위한 단면도이다.Figure 3 is a bottom perspective view of the cover, and Figure 4 is a cross-sectional view for explaining the coupling relationship between the stack enclosure and the cover.

먼저, 스택 인클로저(10)는, 중공의 원통 형상을 갖는 본체(12)와, 본체(12)의 하측 개구부(12b)를 커버하여 폐쇄하는 제1 커버(14)와, 본체(12)의 상측 개구부(12c)를 커버하여 폐쇄하는 제2 커버(16) 등을 구비할 수 있다.First, the stack enclosure 10 includes a main body 12 having a hollow cylindrical shape, a first cover 14 that covers and closes the lower opening 12b of the main body 12, and an upper side of the main body 12. A second cover 16 that covers and closes the opening 12c may be provided.

본체(12)의 내부 공간(12a)에는 후술할 셀 적층체(20)가 수용된다. 도 1에 도시된 바와 같이, 이러한 본체(12)의 내부 공간(12a)의 내측면에는, 가이드 돌기들(22n)을 삽입 가능한 가이드 홈들(12f)이 미리 정해진 적층 방향을 따라 형성된다. 적층 방향이란, 셀 적층체(20), 엔드 플레이트들(30, 40), 집전판들(50, 60) 등을 적층하여 연료전지 스택(1)을 형성하기 위한 방향을 말한다. 또한, 도 1에 도시된 바와 같이, 본체(12)의 외측면의 상단부와 하단부에는 각각, 그 둘레를 따라 제1 나사산(12d)과 제2 나사산(12e)이 형성된다.A cell stack 20, which will be described later, is accommodated in the internal space 12a of the main body 12. As shown in FIG. 1, guide grooves 12f into which guide protrusions 22n can be inserted are formed on the inner surface of the internal space 12a of the main body 12 along a predetermined stacking direction. The stacking direction refers to the direction for forming the fuel cell stack 1 by stacking the cell stack 20, end plates 30 and 40, and current collector plates 50 and 60. In addition, as shown in FIG. 1, first screw threads 12d and second screw threads 12e are formed along the upper and lower ends of the outer surface of the main body 12, respectively.

제1 커버(14)는 본체(12)의 하측 개구부(12b)를 커버하여 폐쇄 가능한 제1 커버부(14a)와, 본체(12)에 결합 가능하게 마련되는 제1 결합부(14b) 등을 가질 수 있다. 제1 커버부(14a)는 본체(12)의 하측 개구부(12b)와 대응하는 면적을 갖는 원판 형상을 갖는다. 이러한 제1 커버부(14a)의 중심부에는 제1 삽입홀(14c)이 후술할 제1 엔드 플레이트(30)의 제1 돌출부(32)를 삽입 가능하도록 형성된다. 제1 결합부(14b)는 링 형상을 갖도록 제1 커버부(14a)의 외주면으로부터 적층 방향으로 연장 형성된다. 도 1에 도시된 바와 같이, 이러한 제1 커버(14)의 내주면에는 나사산(14d)이 본체(12)의 제1 나사산(12d)과 나사 결합 가능하도록 형성된다.The first cover 14 includes a first cover part 14a that covers the lower opening 12b of the main body 12 and can be closed, and a first coupling part 14b that can be coupled to the main body 12. You can have it. The first cover portion 14a has a disk shape with an area corresponding to the lower opening 12b of the main body 12. A first insertion hole 14c is formed in the center of the first cover portion 14a to enable insertion of the first protrusion 32 of the first end plate 30, which will be described later. The first coupling portion 14b extends from the outer peripheral surface of the first cover portion 14a in the stacking direction to have a ring shape. As shown in FIG. 1, a screw thread 14d is formed on the inner peripheral surface of the first cover 14 so as to be screwable to the first screw thread 12d of the main body 12.

제2 커버(16)는 본체(12)의 상측 개구부(12c)를 커버하여 폐쇄 가능한 제2 커버부(16a)와, 본체(12)에 결합 가능하게 마련되는 제2 결합부(16b) 등을 가질 수 있다. 제2 커버부(16a)는 본체(12)의 상측 개구부(12c)와 대응하는 면적을 갖는 원판 형상을 갖는다. 이러한 제2 커버부(16a)의 중심부에는 제2 삽입홀(16c)이 후술할 제2 엔드 플레이트(40)의 제2 돌출부(42)를 삽입 가능하도록 형성된다. 제2 결합부(16b)는 링 형상을 갖도록 제2 커버부(16a)의 외주면으로부터 적층 방향으로 연장 형성된다. 도 3에 도시된 바와 같이, 이러한 제2 커버부(16a)의 내주면에는 나사산(16d)이 본체(12)의 제2 나사산(12e)과 나사 결합 가능하도록 형성된다.The second cover 16 includes a second cover part 16a that covers the upper opening 12c of the main body 12 and can be closed, and a second coupling part 16b that can be coupled to the main body 12. You can have it. The second cover portion 16a has a disk shape with an area corresponding to the upper opening 12c of the main body 12. A second insertion hole 16c is formed in the center of the second cover portion 16a to allow insertion of the second protrusion 42 of the second end plate 40, which will be described later. The second coupling portion 16b extends from the outer peripheral surface of the second cover portion 16a in the stacking direction to have a ring shape. As shown in FIG. 3, a screw thread 16d is formed on the inner peripheral surface of the second cover portion 16a so as to be screwably coupled to the second screw thread 12e of the main body 12.

도 4에 도시된 바와 같이, 이러한 스택 인클로저(10)는, 본체(12)의 제1 나사산(12d)과 제1 결합부(14b)의 나사산(14d)의 나사 결합을 통해 제1 커버(14)를 본체(12)의 하단부에 결합함과 함께, 본체(12)의 제2 나사산(12e)과 제2 결합부(16b)의 나사산(16d)의 나사 결합을 통해 제2 커버(16)를 본체(12)의 상단부에 결합함으로써, 원통 형상을 갖도록 조립될 수 있다. 이러한 스택 인클로저(10)에 의하면, 커버들(14, 16)을 통해 단위 셀들(21)에 서로 반대되는 양 방향에서 균일한 면압을 인가할 수 있고, 수소, 공기 등의 반응기체가 연료전지 스택(1)의 외부로 누출되지 않도록 연료전지 스택(1)의 기밀성을 향상시킬 수 있다.As shown in FIG. 4, this stack enclosure 10 is connected to the first cover 14 through screw coupling of the first screw thread 12d of the main body 12 and the screw thread 14d of the first coupling portion 14b. ) is coupled to the lower end of the main body 12, and the second cover 16 is connected by screwing the second screw thread 12e of the main body 12 and the screw thread 16d of the second coupling portion 16b. By coupling to the upper end of the main body 12, it can be assembled to have a cylindrical shape. According to this stack enclosure 10, uniform surface pressure can be applied to the unit cells 21 in both opposing directions through the covers 14 and 16, and reactive gases such as hydrogen and air can be introduced into the fuel cell stack. The airtightness of the fuel cell stack (1) can be improved to prevent leakage to the outside of (1).

도 5는 단위 셀의 평면도이며, 도 6은 단위 셀의 분리 사시도이다.Figure 5 is a top view of the unit cell, and Figure 6 is an exploded perspective view of the unit cell.

다음으로, 셀 적층체(20)는, 복수의 단위 셀들(21)이 상기 적층 방향을 따라 적층되어 형성된다. 도 5에 도시된 바와 같이, 각각의 단위 셀(21)은, 내측 유로(21a)가 중심부에 형성됨과 함께, 외측 유로(21b)가 중심부로부터 미리 정해진 간격만큼 이격된 외주부에 형성되도록 마련된다.Next, the cell stack 20 is formed by stacking a plurality of unit cells 21 along the stacking direction. As shown in FIG. 5, each unit cell 21 is provided such that an inner flow path 21a is formed at the center and an outer flow path 21b is formed at the outer circumference spaced apart from the center by a predetermined distance.

도 5에 도시된 바와 같이, 내측 유로(21a)는, 서로 독립되도록 형성된 내측 수소 유로(21c)와, 내측 공기 유로(21d)와, 제1 내측 냉각수 유로(21e)와, 제2 내측 냉각수 유로(21f) 등을 구비할 수 있다. 바람직하게, 내측 수소 유로(21c), 내측 공기 유로(21d), 제1 내측 냉각수 유로(21e), 제2 내측 냉각수 유로(21f)는 방사형으로 배치될 수 있다. 더욱 바람직하게, 내측 수소 유로(21c), 내측 공기 유로(21d), 제1 내측 냉각수 유로(21e), 제2 내측 냉각수 유로(21f)는 각각, 복수개가 방사형으로 배치될 수 있다. 예를 들어, 도 5에 도시된 바와 같이, 내측 유로(21a)는, 90°의 중심각 안에 내측 수소 유로(21c), 내측 공기 유로(21d), 제1 내측 냉각수 유로(21e) 및 제2 내측 냉각수 유로(21f)가 각각 하나씩 방사형으로 배치되도록, 내측 수소 유로(21c), 내측 공기 유로(21d), 제1 내측 냉각수 유로(21e) 및 제2 내측 냉각수 유로(21f)를 각각 4개씩 포함할 수 있다. 이러한 내측 수소 유로(21c), 내측 공기 유로(21d), 제1 내측 냉각수 유로(21e) 및 제2 제2 내측 냉각수는 각각 미리 정해진 중심각을 갖도록 마련될 수 있다. 예를 들어, 내측 수소 유로(21c)는 20°의 중심각을 가질 수 있고, 내측 공기 유로(21d)는 40°의 중심각을 가질 수 있고, 내측 냉각수 유로들(21e, 21f)은 각각 15°의 중심각을 가질 수 있다.As shown in FIG. 5, the inner flow path 21a includes an inner hydrogen flow path 21c formed to be independent from each other, an inner air flow path 21d, a first inner coolant flow path 21e, and a second inner coolant flow path. (21f) etc. may be provided. Preferably, the inner hydrogen flow path 21c, the inner air flow path 21d, the first inner coolant flow path 21e, and the second inner coolant flow path 21f may be arranged radially. More preferably, a plurality of the inner hydrogen flow path 21c, the inner air flow path 21d, the first inner coolant flow path 21e, and the second inner coolant flow path 21f may be arranged radially. For example, as shown in FIG. 5, the inner flow path 21a includes an inner hydrogen flow path 21c, an inner air flow path 21d, a first inner coolant flow path 21e, and a second inner flow path within a central angle of 90°. It will include four inner hydrogen flow paths (21c), an inner air flow path (21d), a first inner coolant flow path (21e), and a second inner coolant flow path (21f) so that each coolant flow path (21f) is arranged radially, one by one. You can. The inner hydrogen flow path 21c, the inner air flow path 21d, the first inner coolant flow path 21e, and the second inner coolant may each be provided to have a predetermined central angle. For example, the inner hydrogen passage 21c may have a central angle of 20°, the inner air passage 21d may have a central angle of 40°, and the inner coolant passages 21e and 21f may each have a central angle of 15°. It can have a central angle.

도 5에 도시된 바와 같이, 외측 유로(21b)는, 서로 독립되도록 형성된 외측 수소 유로(21g)와, 외측 공기 유로(21h)와, 제1 외측 냉각수 유로(21i)와, 제2 외측 냉각수 유로(21j) 등을 구비할 수 있다. 바람직하게, 외측 수소 유로(21g), 외측 공기 유로(21h), 제1 외측 냉각수 유로(21i), 제2 외측 냉각수 유로(21j)는 방사형으로 배치될 수 있다. 더욱, 바람직하게, 외측 수소 유로(21g), 외측 공기 유로(21h), 제1 외측 냉각수 유로(21i), 제2 외측 냉각수 유로(21j)는 각각, 복수개가 방사형으로 배치될 수 있다. 예를 들어, 도 5에 도시된 바와 같이, 외측 냉각수 유로는, 90°의 중심각 안에 외측 수소 유로(21g), 외측 공기 유로(21h), 제1 외측 냉각수 유로(21i) 및 제2 외측 냉각수 유로(21j)가 각각 하나씩 방사형으로 배치되도록, 외측 수소 유로(21g), 외측 공기 유로(21h), 제1 외측 냉각수 유로(21i) 및 제2 외측 냉각수 유로(21j)를 각각 4개씩 포함할 수 있다. 이러한 외측 수소 유로(21g), 외측 공기 유로(21h), 제1 외측 냉각수 유로(21i) 및 제2 외측 냉각수 유로(21j)는 각각 미리 정해진 중심각을 갖도록 마련될 수 있다. 예를 들어, 외측 수소 유로(21g)는 20°의 중심각을 가질 수 있고, 외측 공기 유로(21h)는 40°의 중심각을 가질 수 있고, 외측 냉각수 유로들(21i, 21j)은 각각 15°의 중심각을 가질 수 있다.As shown in FIG. 5, the outer flow path 21b includes an outer hydrogen flow path 21g formed to be independent from each other, an outer air flow path 21h, a first outer coolant flow path 21i, and a second outer coolant flow path. (21j) etc. may be provided. Preferably, the outer hydrogen flow path 21g, the outer air flow path 21h, the first outer coolant flow path 21i, and the second outer coolant flow path 21j may be arranged radially. Moreover, preferably, a plurality of the outer hydrogen flow path 21g, the outer air flow path 21h, the first outer coolant flow path 21i, and the second outer coolant flow path 21j may be arranged radially. For example, as shown in FIG. 5, the outer coolant flow path includes an outer hydrogen flow path 21g, an outer air flow path 21h, a first outer coolant flow path 21i, and a second outer coolant flow path within a central angle of 90°. It may include four outer hydrogen flow paths (21g), an outer air flow path (21h), a first outer coolant flow path (21i), and a second outer coolant flow path (21j), so that each (21j) is arranged radially, one by one. . The outer hydrogen flow path 21g, the outer air flow path 21h, the first outer coolant flow path 21i, and the second outer coolant flow path 21j may each be provided to have a predetermined central angle. For example, the outer hydrogen passage 21g may have a central angle of 20°, the outer air passage 21h may have a central angle of 40°, and the outer coolant passages 21i and 21j may each have a central angle of 15°. It can have a central angle.

이러한 단위 셀(21)의 구조는 특별히 한정되지 않는다. 예를 들어, 도 6에 도시된 바와 같이, 각각의 단위 셀(21)은, 막전극 접합체(22)와, 캐소드측 기체확산층(23)과, 애노드측 기체확산층(24)과, 캐소드측 분리판(25)과, 애노드측 분리판(26) 등을 구비할 수 있다.The structure of this unit cell 21 is not particularly limited. For example, as shown in FIG. 6, each unit cell 21 is separated from the membrane electrode assembly 22, the cathode side gas diffusion layer 23, the anode side gas diffusion layer 24, and the cathode side separation. A plate 25, an anode side separation plate 26, etc. may be provided.

도 7은 막전극 접합체의 평면도이고, 도 8은 캐소드측 분리판의 평면도이며, 도 9는 애노드측 분리판의 평면도이고, 도 10은 막전극 접합체의 저면도이다.Figure 7 is a top view of the membrane electrode assembly, Figure 8 is a top view of the cathode side separator, Figure 9 is a top view of the anode side separator, and Figure 10 is a bottom view of the membrane electrode assembly.

도 7에 도시된 바와 같이, 막전극 접합체(22)는, 고리형 원반 형상으로 이루어진 반응부(22a)와, 반응부(22a)의 안쪽에 배치되는 내측 서브 가스켓(22b)과, 반응부(22a)의 바깥쪽에 배치되는 외측 서브 가스켓(22c) 등을 구비할 수 있다.As shown in FIG. 7, the membrane electrode assembly 22 includes a reaction portion 22a having a ring-shaped disk shape, an inner sub gasket 22b disposed inside the reaction portion 22a, and a reaction portion ( An outer sub gasket 22c disposed outside 22a) may be provided.

반응부(22a)는, 전해질막(미도시)과, 전해질막의 하면에 형성되는 캐소드(22o)와, 전해질막의 상면에 형성되는 애노드(22p) 등을 가질 수 있다. 따라서, 반응부(22a)의 하면에는 캐소드(22o)가 위치하게 되고, 반응부(22a)의 상면에는 애노드(22p)가 위치하게 된다.The reaction unit 22a may have an electrolyte membrane (not shown), a cathode 22o formed on the lower surface of the electrolyte membrane, and an anode 22p formed on the upper surface of the electrolyte membrane. Accordingly, the cathode 22o is located on the lower surface of the reaction unit 22a, and the anode 22p is located on the upper surface of the reaction unit 22a.

내측 서브 가스켓(22b)은, 원반 형상으로 이루어지며, 막전극 접합체(22)의 중심부에 위치하도록 반응부(22a)의 안쪽에 배치된다. 이러한 내측 서브 가스켓(22b)에는, 전술한 내측 유로(21a)를 구성하기 위한 제1 내측 매니폴드(22d)가 형성된다.The inner sub gasket 22b has a disk shape and is disposed inside the reaction portion 22a so as to be located at the center of the membrane electrode assembly 22. In this inner sub gasket 22b, a first inner manifold 22d is formed to form the inner flow path 21a described above.

도 7에 도시된 바와 같이, 제1 내측 매니폴드(22d)는, 서로 독립되도록 형성된 내측 수소 매니폴드(22e)와, 내측 공기 매니폴드(22f)와, 제1 내측 냉각수 매니폴드(22g)와, 제2 내측 냉각수 매니폴드(22h)를 가질 수 있다. 내측 수소 매니폴드(22e), 내측 공기 매니폴드(22f), 제1 내측 냉각수 매니폴드(22g) 및 제2 내측 냉각수 매니폴드(22h)는, 전술한 내측 수소 유로(21c), 내측 공기 유로(21d), 제1 내측 냉각수 유로(21e) 및 제2 내측 냉각수 유로(21f)와 동일한 배치 형태를 갖도록 형성된다. 예를 들어, 도 7에 도시된 바와 같이, 제1 내측 매니폴드(22d)는, 90°의 중심각 안에 내측 수소 매니폴드(22e), 내측 공기 매니폴드(22f), 제1 내측 냉각수 매니폴드(22g) 및 제2 내측 냉각수 매니폴드(22h)가 각각 하나씩 방사형으로 배치되도록, 내측 수소 매니폴드(22e), 내측 공기 매니폴드(22f), 제1 내측 냉각수 매니폴드(22g) 및 제2 내측 냉각수 매니폴드(22h)를 각각 4개씩 가질 수 있다. 이 경우에, 내측 수소 매니폴드(22e)는 20°의 중심각을 가질 수 있고, 내측 공기 매니폴드(22f)는 40°의 중심각을 가질 수 있고, 내측 냉각수 매니폴드들(22g, 22h)은 각각 15°의 중심각을 가질 수 있다.As shown in FIG. 7, the first inner manifold 22d includes an inner hydrogen manifold 22e, an inner air manifold 22f, and a first inner coolant manifold 22g formed to be independent of each other. , may have a second inner coolant manifold (22h). The inner hydrogen manifold 22e, the inner air manifold 22f, the first inner coolant manifold 22g, and the second inner coolant manifold 22h are the inner hydrogen flow path 21c and the inner air flow path ( 21d), and is formed to have the same arrangement as the first inner coolant flow path 21e and the second inner coolant flow path 21f. For example, as shown in FIG. 7, the first inner manifold 22d includes an inner hydrogen manifold 22e, an inner air manifold 22f, and a first inner coolant manifold (22f) within a central angle of 90°. The inner hydrogen manifold 22e, the inner air manifold 22f, the first inner coolant manifold 22g, and the second inner coolant manifold 22g) and the second inner coolant manifold 22h are each disposed radially. It can have 4 manifolds (22h) each. In this case, the inner hydrogen manifold 22e may have a central angle of 20°, the inner air manifold 22f may have a central angle of 40°, and the inner coolant manifolds 22g and 22h may have a central angle of 40°, respectively. It can have a central angle of 15°.

외측 서브 가스켓(22c)은, 고리형 원반 형상으로 이루어지며, 막전극 접합체(22)의 외주부에 외치하도록 반응부(22a)의 바깥쪽에 배치된다. 이러한 외측 서브 가스켓(22c)에는, 전술한 외측 유로(21b)를 구성하기 위한 제1 외측 매니폴드(22i)가 형성된다.The outer sub gasket 22c has a ring-shaped disk shape and is disposed outside the reaction portion 22a so as to be external to the outer periphery of the membrane electrode assembly 22. In this outer sub gasket 22c, a first outer manifold 22i is formed to form the outer flow path 21b described above.

도 7에 도시된 바와 같이, 제1 외측 매니폴드(22i)는, 서로 독립되도록 형성된 외측 수소 매니폴드(22j)와, 외측 공기 매니폴드(22k)와, 제1 외측 냉각수 매니폴드(22l)와, 제1 외측 냉각수 매니폴드(22l) 및 제2 외측 냉각수 매니폴드(22m)는, 전술한 외측 수소 유로(21g), 외측 공기 유로(21h), 제1 외측 냉각수 유로(21i) 및 제2 외측 냉각수 유로(21j)와 동일한 배치 형태를 갖도록 형성된다. 예를 들어, 도 7에 도시된 바와 같이, 제1 외측 매니폴드(22i)는, 90°의 중심각 안에 외측 수소 매니폴드(22j), 외측 공기 매니폴드(22k), 제1 외측 냉각수 매니폴드(22l) 및 제2 외측 냉각수 매니폴드(22m)가 각각 하나씩 배치되도록, 외측 수소 매니폴드(22j), 외측 공기 매니폴드(22k), 제1 외측 냉각수 매니폴드(22l) 및 제2 외측 냉각수 매니폴드(22m)를 각각 개 4개씩 가질 수 있다. 이 경우에, 외측 수소 매니폴드(22j)는 20°의 중심각을 가질 수 있고, 외측 공기 매니폴드(22k)는 40°의 중심각을 가질 수 있고, 외측 냉각수 매니폴드들(22l, 22m)은 각각 15°의 중심각을 가질 수 있다.As shown in FIG. 7, the first outer manifold 22i includes an outer hydrogen manifold 22j, an outer air manifold 22k, and a first outer coolant manifold 22l formed to be independent of each other. , the first outer coolant manifold 22l and the second outer coolant manifold 22m include the above-described outer hydrogen flow path 21g, the outer air flow path 21h, the first outside coolant flow path 21i, and the second outer coolant flow path 21i. It is formed to have the same arrangement form as the coolant flow passage 21j. For example, as shown in FIG. 7, the first outer manifold 22i includes an outer hydrogen manifold 22j, an outer air manifold 22k, and a first outer coolant manifold (22k) within a central angle of 90°. The outer hydrogen manifold (22j), the outer air manifold (22k), the first outer coolant manifold (22l), and the second outer coolant manifold (22l) are disposed one by one, respectively. (22m) can have 4 each. In this case, the outer hydrogen manifold 22j may have a central angle of 20°, the outer air manifold 22k may have a central angle of 40°, and the outer coolant manifolds 22l and 22m, respectively. It can have a central angle of 15°.

도 5에 도시된 바와 같이, 이러한 막전극 접합체(22)는, 스택 인클로저(10)의 가이드 홈(12f)에 삽입 가능하도록 둘레를 따라 미리 정해진 간격을 두고 형성되는 가이드 돌기들(22n)을 더 가질 수 있다.As shown in FIG. 5, this membrane electrode assembly 22 further includes guide protrusions 22n formed at predetermined intervals along the circumference so as to be insertable into the guide groove 12f of the stack enclosure 10. You can have it.

도 6에 도시된 바와 같이, 캐소드측 기체확산층(23)은, 반응부(22a)와 대응하는 면적을 갖는 원반형 고리 형상을 갖고, 반응부(22a)의 캐소드(22o)에 안착되도록 반응부(22a)의 하면에 적층된다.As shown in FIG. 6, the cathode-side gas diffusion layer 23 has a disk-shaped ring shape with an area corresponding to the reaction portion 22a, and is attached to the reaction portion (22a) so as to be seated on the cathode 22o of the reaction portion 22a. It is laminated on the bottom of 22a).

도 6에 도시된 바와 같이, 애노드측 기체확산층(24)은, 반응부(22a)와 대응하는 면적을 갖는 원반형 고리 형상을 갖고, 반응부(22a)의 애노드(22p)에 안착되도록 반응부(22a)의 상면에 적층된다.As shown in FIG. 6, the anode-side gas diffusion layer 24 has a disk-shaped ring shape with an area corresponding to the reaction portion 22a, and is positioned in the reaction portion (22a) so as to be seated on the anode 22p of the reaction portion 22a. It is laminated on the upper surface of 22a).

도 8에 도시된 바와 같이, 캐소드측 분리판(25)은, 고리형 원반 형상으로 이루어진 제1 채널부(25a)와, 제1 채널부(25a)의 안쪽에 배치되는 제2 내측 매니폴드(25b)와, 제1 채널부(25a)의 바깥쪽에 배치되는 제2 외측 매니폴드(25c) 등을 구비할 수 있다.As shown in FIG. 8, the cathode side separation plate 25 includes a first channel portion 25a formed in a ring-shaped disk shape, and a second inner manifold disposed inside the first channel portion 25a ( 25b) and a second outer manifold 25c disposed outside the first channel portion 25a.

제1 채널부(25a)는, 반응부(22a)와 대응하는 면적을 갖는 고리형 원반 형상을 가질 수 있다.The first channel portion 25a may have a ring-shaped disk shape with an area corresponding to that of the reaction portion 22a.

제2 내측 매니폴드(25b)는, 원반 형상으로 이루어지며, 캐소드측 분리판(25)의 중심부에 위치하도록 제1 채널부(25a)의 안쪽에 배치된다. 이러한 제2 내측 매니폴드(25b)는 제1 내측 매니폴드(22d)와 합치되어 내측 유로(21a)를 구성 가능하도록 형성된다. 예를 들어, 도 8에 도시된 바와 같이, 제2 내측 매니폴드(25b)는, 서로 독립적으로 형성된 내측 수소 매니폴드(25d)와, 내측 공기 매니폴드(25e)와, 제1 내측 냉각수 매니폴드(25f)와, 제2 내측 냉각수 매니폴드(25g)를 가질 수 있다. 이러한 내측 수소 매니폴드(25d), 내측 공기 매니폴드(25e), 제1 내측 냉각수 매니폴드(25f) 및 제2 내측 냉각수 매니폴드(25g)는, 내측 수소 매니폴드(22e), 내측 공기 매니폴드(22f), 제1 내측 냉각수 매니폴드(22g) 및 제2 내측 냉각수 매니폴드(22h)와 동일한 구성을 갖는다. 이에, 제2 내측 매니폴드(25b)에 대한 더욱 자세한 설명은 생략하기로 한다.The second inner manifold 25b has a disk shape and is disposed inside the first channel portion 25a so as to be located at the center of the cathode side separator 25. This second inner manifold 25b is formed to form an inner flow path 21a by joining with the first inner manifold 22d. For example, as shown in FIG. 8, the second inner manifold 25b includes an inner hydrogen manifold 25d, an inner air manifold 25e, and a first inner coolant manifold formed independently of each other. (25f) and a second inner coolant manifold (25g). The inner hydrogen manifold 25d, the inner air manifold 25e, the first inner coolant manifold 25f, and the second inner coolant manifold 25g are the inner hydrogen manifold 22e, the inner air manifold (22f), has the same configuration as the first inner coolant manifold 22g and the second inner coolant manifold 22h. Accordingly, further detailed description of the second inner manifold 25b will be omitted.

제2 외측 매니폴드(25c)는, 고리형 원반 형상으로 이루어지면, 캐소드측 분리판(25)의 외주부에 위치하도록 제1 채널부(25a)의 바깥쪽에 배치된다. 이러한 제2 외측 매니폴드(25c)는 제1 외측 매니폴드(22i)와 합치되어 외측 유로(21b)를 구성 가능하도록 형성된다. 예를 들어, 도 8에 도시된 바와 같이, 제2 외측 매니폴드(25c)는, 서로 독립적으로 형성된 외측 수소 매니폴드(25h)와, 외측 공기 매니폴드(25i)와, 제1 외측 냉각수 매니폴드(25j)와, 제2 외측 냉각수 매니폴드(25j)를 가질 수 있다. 이러한 외측 수소 매니폴드(25h), 외측 공기 매니폴드(25i), 제1 외측 냉각수 매니폴드(25j) 및 제2 외측 냉각수 매니폴드(25j)는, 외측 수소 매니폴드(22j), 외측 공기 매니폴드(22k), 제1 외측 냉각수 매니폴드(22l) 및 제2 외측 냉각수 매니폴드(22m)와 동일한 구성을 갖는다. 이에, 제2 외측 매니폴드(25c)에 대한 더욱 자세한 설명은 생략하기로 한다.The second outer manifold 25c, when formed in a ring-shaped disk shape, is disposed outside the first channel portion 25a so as to be located on the outer periphery of the cathode-side separator plate 25. This second outer manifold 25c is formed to form an outer flow path 21b by joining with the first outer manifold 22i. For example, as shown in FIG. 8, the second outer manifold 25c includes an outer hydrogen manifold 25h, an outer air manifold 25i, and a first outer coolant manifold formed independently of each other. (25j) and a second outer coolant manifold (25j). The outer hydrogen manifold 25h, the outer air manifold 25i, the first outer coolant manifold 25j, and the second outer coolant manifold 25j are the outer hydrogen manifold 22j, the outer air manifold (22k), has the same configuration as the first outer coolant manifold (22l) and the second outer coolant manifold (22m). Accordingly, further detailed description of the second outer manifold 25c will be omitted.

도 6에 도시된 바와 같이, 이러한 캐소드측 분리판(25)은, 캐소드측 기체확산층(23)과 제1 채널부(25a)가 대면함과 함께, 제2 내측 매니폴드(25b) 및 제2 외측 매니폴드(25c)가 제1 내측 매니폴드(22d) 및 제1 외측 매니폴드(22i)와 합치되도록, 막전극 접합체(22)의 하면에 상기 적층 방향으로 적층될 수 있다.As shown in FIG. 6, in this cathode side separation plate 25, the cathode side gas diffusion layer 23 and the first channel portion 25a face each other, and the second inner manifold 25b and the second The outer manifold 25c may be stacked on the lower surface of the membrane electrode assembly 22 in the stacking direction so that it coincides with the first inner manifold 22d and the first outer manifold 22i.

도 5에 도시된 바와 같이, 이러한 캐소드측 분리판(25)은, 스택 인클로저(10)의 가이드 홈(12f)에 삽입 가능하도록 둘레를 따라 미리 정해진 간격을 두고 형성되는 가이드 돌기들(25l)을 더 가질 수 있다.As shown in FIG. 5, the cathode side separator 25 has guide protrusions 25l formed at predetermined intervals along the circumference so as to be insertable into the guide groove 12f of the stack enclosure 10. You can have more.

도 9에 도시된 바와 같이, 애노드측 분리판(26)은, 고리형 원반 형상으로 이루어진 제2 채널부(26a)와, 제2 채널부(26a)의 안쪽에 배치되는 제3 내측 매니폴드(26b)와, 제2 채널부(26a)의 바깥쪽에 배치되는 제3 외측 매니폴드(26c) 등을 구비할 수 있다.As shown in FIG. 9, the anode side separator 26 includes a second channel portion 26a formed in a ring-shaped disk shape, and a third inner manifold disposed inside the second channel portion 26a ( 26b) and a third outer manifold 26c disposed outside the second channel portion 26a.

제2 채널부(26a)는, 반응부(22a)와 대응하는 면적을 갖는 고리형 원반 형상을 가질 수 있다.The second channel portion 26a may have a ring-shaped disk shape with an area corresponding to that of the reaction portion 22a.

제3 내측 매니폴드(26b)는, 원반 형상으로 이루어지며, 애노드측 분리판(26)의 중심부에 위치하도록 제2 채널부(26a)의 안쪽에 배치된다. 이러한 제3 내측 매니폴드(26b)는 제1 내측 매니폴드(22d)와 합치되어 내측 유로(21a)를 구성 가능하도록 형성된다. 예를 들어, 도 9에 도시된 바와 같이, 제3 내측 매니폴드(26b)는, 서로 독립적으로 형성된 내측 수소 매니폴드(26d)와, 내측 공기 매니폴드(26e)와, 제1 내측 냉각수 매니폴드(26f)와, 제2 내측 냉각수 매니폴드(26g)를 가질 수 있다. 이러한 내측 수소 매니폴드(26d), 내측 공기 매니폴드(26e), 제1 내측 냉각수 매니폴드(26f) 및 제2 내측 냉각수 매니폴드(26g)는, 내측 수소 매니폴드(22e), 내측 공기 매니폴드(22f), 제1 내측 냉각수 매니폴드(22g) 및 제2 내측 냉각수 매니폴드(22h)와 동일한 구성을 갖는다. 이에, 제3 내측 매니폴드(26b)에 대한 더욱 자세한 설명은 생략하기로 한다.The third inner manifold 26b has a disk shape and is disposed inside the second channel portion 26a so as to be located at the center of the anode-side separator plate 26. This third inner manifold 26b is formed to form an inner flow path 21a by joining with the first inner manifold 22d. For example, as shown in FIG. 9, the third inner manifold 26b includes an inner hydrogen manifold 26d, an inner air manifold 26e, and a first inner coolant manifold formed independently of each other. (26f) and a second inner coolant manifold (26g). The inner hydrogen manifold 26d, the inner air manifold 26e, the first inner coolant manifold 26f, and the second inner coolant manifold 26g are the inner hydrogen manifold 22e, the inner air manifold (22f), has the same configuration as the first inner coolant manifold 22g and the second inner coolant manifold 22h. Accordingly, further detailed description of the third inner manifold 26b will be omitted.

제3 외측 매니폴드(26c)는, 고리형 원반 형상으로 이루어지며, 애노드측 분리판(26)의 외주부에 위치하도록 제2 채널부(26a)의 바깥쪽에 배치된다. 이러한 제3 외측 매니폴드(26c)는 제3 외측 매니폴드(26c)와 합치되어 외측 유로(21b)를 구성 가능하도록 형성된다. 예를 들어, 도 9에 도시된 바와 같이, 제3 외측 매니폴드(26c)는, 서로 독립적으로 형성된 외측 수소 매니폴드(26h)와, 외측 공기 매니폴드(26i)와, 제1 외측 냉각수 매니폴드(26j)와, 제2 외측 냉각수 매니폴드(26k)를 가질 수 있다. 이러한 외측 수소 매니폴드(26h), 외측 공기 매니폴드(26i), 제1 외측 냉각수 매니폴드(26j) 및 제2 외측 냉각수 매니폴드(26k)는, 외측 수소 매니폴드(22j), 외측 공기 매니폴드(22k), 제1 외측 냉각수 매니폴드(22l) 및 제2 외측 냉각수 매니폴드(22m)와 동일한 구성을 갖는다. 이에, 제3 외측 매니폴드(26c)에 대한 더욱 자세한 설명은 생략하기로 한다.The third outer manifold 26c has a ring-shaped disk shape and is disposed outside the second channel portion 26a so as to be located on the outer periphery of the anode-side separator plate 26. This third outer manifold 26c is formed to form an outer flow passage 21b by joining with the third outer manifold 26c. For example, as shown in FIG. 9, the third outer manifold 26c includes an outer hydrogen manifold 26h, an outer air manifold 26i, and a first outer coolant manifold formed independently of each other. (26j) and a second outer coolant manifold (26k). The outer hydrogen manifold 26h, the outer air manifold 26i, the first outer coolant manifold 26j, and the second outer coolant manifold 26k are the outer hydrogen manifold 22j and the outer air manifold. (22k), has the same configuration as the first outer coolant manifold (22l) and the second outer coolant manifold (22m). Accordingly, further detailed description of the third outer manifold 26c will be omitted.

도 6에 도시된 바와 같이, 이러한 애노드측 분리판(26)은, 애노드측 기체확산층(24)과 제2 채널부(26a)가 대면함과 함께, 제3 내측 매니폴드(26b) 및 제3 외측 매니폴드(26c)가 제1 내측 매니폴드(22d) 및 제1 외측 매니폴드(22i)와 합치되도록, 막전극 접합체(22)의 상면에 상기 적층 방향으로 적층될 수 있다.As shown in FIG. 6, in this anode side separator plate 26, the anode side gas diffusion layer 24 and the second channel portion 26a face each other, and the third inner manifold 26b and the third The outer manifold 26c may be stacked on the upper surface of the membrane electrode assembly 22 in the stacking direction so that it coincides with the first inner manifold 22d and the first outer manifold 22i.

도 5에 도시된 바와 같이, 이러한 애노드측 분리판(26)은, 스택 인클로저(10)의 가이드 홈(12f)에 삽입 가능하도록 둘레를 따라 미리 정해진 간격을 두고 형성되는 가이드 돌기들(26l)을 더 가질 수 있다.As shown in FIG. 5, the anode side separator 26 has guide protrusions 26l formed at predetermined intervals along the circumference so as to be insertable into the guide groove 12f of the stack enclosure 10. You can have more.

한편, 각각의 단위 셀(21)은, 내측 유로(21a)와 외측 유로(21b)를 연결하는 채널들(21k, 21l, 21m)을 구성하기 위한 제1 가스켓(27)과, 제2 가스켓(28)과, 제3 가스켓(29)을 더 구비할 수 있다.Meanwhile, each unit cell 21 includes a first gasket 27 and a second gasket ( 28) and a third gasket 29 may be further provided.

도 10에 도시된 바와 같이, 제1 가스켓(27)은 막전극 접합체(22)의 하면과 캐소드측 분리판(25)의 상면 사이에 개재되도록 막전극 접합체(22)의 하면 또는 캐소드측 분리판(25)의 상면에 결합된다. 이러한 제1 가스켓(27)은, 내측 수소 매니폴드들(22e, 25d, 26e), 내측 냉각수 매니폴드들(22g, 22h, 25f, 25g, 26f, 26g), 외측 수소 매니폴드들(22j, 25h, 26h) 및 외측 냉각수 매니폴드들(22l, 22m, 25j, 25k, 26j, 26k)을 기밀시킴과 함께, 내측 공기 매니폴드들(22f, 25e, 26e)과 외측 공기 매니폴드들(22k, 25i, 26i)을 연결시키도록 마련된다. 이러한 제1 가스켓(27)에 의하면, 제1 채널부(25a)와 캐소드측 기체확산층(23) 사이에는 내측 공기 유로(21d)와 외측 공기 유로(21h)를 연결 가능한 공기 채널(21k)이 형성될 수 있다.As shown in FIG. 10, the first gasket 27 is sandwiched between the lower surface of the membrane electrode assembly 22 and the upper surface of the cathode-side separator 25. It is coupled to the upper surface of (25). This first gasket 27 includes inner hydrogen manifolds 22e, 25d, 26e, inner coolant manifolds 22g, 22h, 25f, 25g, 26f, 26g, outer hydrogen manifolds 22j, 25h. , 26h) and the outer coolant manifolds 22l, 22m, 25j, 25k, 26j, 26k, as well as the inner air manifolds 22f, 25e, 26e and the outer air manifolds 22k, 25i. , 26i) are provided to connect. According to this first gasket 27, an air channel 21k capable of connecting the inner air flow path 21d and the outer air flow path 21h is formed between the first channel portion 25a and the cathode side gas diffusion layer 23. It can be.

도 7에 도시된 바와 같이, 제2 가스켓(28)은 막전극 접합체(22)의 상면과 애노드측 분리판(26)의 하면 사이에 개재되도록 막전극 접합체(22)의 상면 또는 애노드측 분리판(26)의 하면에 결합된다. 이러한 제2 가스켓(28)은, 내측 공기 매니폴드들(22f, 25e, 26e), 내측 냉각수 매니폴드들(22g, 22h, 25f, 25g, 26f, 26g), 외측 공기 매니폴드들(22k, 25i, 26i) 및 외측 냉각수 매니폴드들(22l, 22m, 25j, 25k, 26j, 26k)을 기밀시킴과 함께, 내측 수소 매니폴드들(22e, 25d, 26d)과 외측 수소 매니폴드들(22j, 25h, 26h)을 연결시키도록 마련된다. 이러한 제2 가스켓(28)에 의하면, 제2 채널부(26a)와 애노드측 기체확산층(24) 사이에는 내측 수소 유로(21c)와 외측 수소 유로(21g)를 연결 가능한 수소 채널(21l)이 형성될 수 있다.As shown in FIG. 7, the second gasket 28 is sandwiched between the upper surface of the membrane electrode assembly 22 and the lower surface of the anode-side separator plate 26. It is coupled to the bottom of (26). This second gasket 28 is connected to inner air manifolds 22f, 25e, 26e, inner coolant manifolds 22g, 22h, 25f, 25g, 26f, 26g, outer air manifolds 22k, 25i. , 26i) and outer coolant manifolds 22l, 22m, 25j, 25k, 26j, 26k, and inner hydrogen manifolds 22e, 25d, 26d and outer hydrogen manifolds 22j, 25h. , 26h) is provided to connect. According to this second gasket 28, a hydrogen channel 21l capable of connecting the inner hydrogen flow path 21c and the outer hydrogen flow path 21g is formed between the second channel portion 26a and the anode side gas diffusion layer 24. It can be.

도 9에 도시된 바와 같이, 제3 가스켓(29)은 단위 셀들(21) 중 어느 하나의 단위 셀(21)의 애노드측 분리판(26)과 다른 하나의 단위 셀(21)의 캐소드측 분리판(25) 사이에 개재되도록 애노드측 분리판(26)의 상면 또는 캐소드측 분리판(25)의 하면에 결합된다. 이러한 제3 가스켓(29)은, 내측 수소 매니폴드들(22e, 25d, 26d), 내측 공기 매니폴드들(22f, 25e, 26e), 외측 수소 매니폴드들(22j, 25h, 26h), 외측 공기 매니폴들(22k, 25i, 26i)을 기밀시킴과 함께, 내측 냉각수 매니폴드들(22g, 22h, 25f, 25g, 26f, 26g)과 외측 냉각수 매니폴드들(22l, 22m, 25j, 25k, 26j, 26k)을 연결시키도록 마련된다. 이러한 제3 가스켓(29)에 의하면, 단위 셀들(21) 중 어느 하나의 단위 셀(21)의 애노드측 분리판(26)과 다른 하나의 단위 셀(21)의 캐소드측 분리판(25) 사이에는 내측 냉각수 유로들(21e, 21f)과 외측 냉각수 유로들(21i, 21j)을 연결 가능한 냉각수 채널(21m)이 형성될 수 있다.As shown in FIG. 9, the third gasket 29 separates the anode side separator 26 of one of the unit cells 21 from the cathode side of the other unit cell 21. It is coupled to the upper surface of the anode-side separator plate 26 or the lower surface of the cathode-side separator plate 25 so as to be sandwiched between the plates 25. This third gasket 29 includes inner hydrogen manifolds 22e, 25d, 26d, inner air manifolds 22f, 25e, 26e, outer hydrogen manifolds 22j, 25h, 26h, outer air In addition to airtightening the manipoles (22k, 25i, 26i), the inner coolant manifolds (22g, 22h, 25f, 25g, 26f, 26g) and the outer coolant manifolds (22l, 22m, 25j, 25k, 26j) , 26k) are provided to connect. According to this third gasket 29, between the anode side separator 26 of one of the unit cells 21 and the cathode side separator 25 of the other unit cell 21. A coolant channel 21m capable of connecting the inner coolant channels 21e and 21f and the outer coolant channels 21i and 21j may be formed.

도 11은 제1 엔드 플레이트의 측면도이고, 도 12는 제1 엔드 플레이트의 평면도이며, 도 13은 제1 엔드 플레이트의 저면도이고, 도 14는 도 11에 도시된 제1 엔드 플레이트의 Ⅰ-Ⅰ 단면도이다.FIG. 11 is a side view of the first end plate, FIG. 12 is a top view of the first end plate, FIG. 13 is a bottom view of the first end plate, and FIG. 14 is a view of the first end plate shown in FIG. 11. This is a cross-sectional view.

도 11 및 도 12에 도시된 바와 같이, 제1 엔드 플레이트(30)는, 셀 적층체(20)의 하면에 적층되는 제1 평판부(31)와, 제1 평판부(31)의 중심부로부터 돌출 형성되는 제1 돌출부(32)와, 단위 셀들(21)의 외측 수소 유로(21g)와 연결된 수소 공급구(33)와, 단위 셀들(21)의 외측 공기 유로(21h)와 연결된 공기 배출구(34)와, 셀 적층체(20)의 제1 내측 냉각수 유로(21e)와 연결된 제1 냉각수 배출구(35)와, 셀 적층체(20)의 제2 외측 냉각수 유로(21j)와 연결된 제1 냉각수 공급구(36) 등을 가질 수 있다.As shown in FIGS. 11 and 12 , the first end plate 30 includes a first flat portion 31 laminated on the lower surface of the cell stack 20 and a portion extending from the center of the first flat portion 31. A protruding first protrusion 32, a hydrogen supply port 33 connected to the outer hydrogen flow path 21g of the unit cells 21, and an air outlet connected to the outer air flow path 21h of the unit cells 21 ( 34), a first coolant outlet 35 connected to the first inner coolant flow path 21e of the cell stack 20, and a first coolant connected to the second outer coolant flow path 21j of the cell stack 20. It may have a supply port 36, etc.

제1 평판부(31)는 단위 셀(21)과 대응하는 면적을 갖는 원반 형상으로 이루어진다. 제1 돌출부(32)는 이러한 제1 평판부(31)의 중심부로부터 미리 정해진 높이를 갖도록 돌출 형성된다. 제1 돌출부(32)는, 전술한 제1 커버부(14a)의 제1 삽입홀(14c)에 삽입될 수 있도록 제1 삽입홀(14c)과 대응하는 직경을 갖는다.The first flat plate portion 31 has a disk shape with an area corresponding to the unit cell 21. The first protrusion 32 protrudes from the center of the first flat portion 31 to have a predetermined height. The first protrusion 32 has a diameter corresponding to the first insertion hole 14c so that it can be inserted into the first insertion hole 14c of the above-described first cover part 14a.

수소 공급구(33)는, 제1 엔드 플레이트(30)의 내부를 상기 적층 방향으로 관통하도록 형성된다. 이러한 수소 공급구(33)는, 수소 저장 탱크(미도시)로부터 공급된 수소를 연료전지 스택(1)에 공급하기 위한 수소 공급 라인(미도시)과 연결되는 것이 바람직하나, 이에 한정되는 것은 아니다. 도 12 및 도 13에 도시된 바와 같이, 수소 공급구(33)의 입구는 제1 돌출부(32)의 상면에 형성되고, 수소 공급구(33)의 출구는 제1 평판부(31)의 저면에 형성된다. 특히, 수소 공급구(33)의 출구는, 단위 셀들(21)의 외측 수소 유로(21g)와 합치될 수 있도록 제1 평판부(31)의 저면의 외주부에 형성된다. 도 14에 도시된 바와 같이, 이러한 수소 공급구(33)의 입구와 출구를 연결하기 위하여, 제1 평판부(31)의 상면과 하면 사이에 위치한 수소 공급구(33)의 중간 영역은, 제1 평판부(31)의 중심부로부터 외주부까지 연장되도록 형성될 수 있다.The hydrogen supply port 33 is formed to penetrate the inside of the first end plate 30 in the stacking direction. This hydrogen supply port 33 is preferably connected to a hydrogen supply line (not shown) for supplying hydrogen supplied from a hydrogen storage tank (not shown) to the fuel cell stack 1, but is not limited thereto. . As shown in FIGS. 12 and 13, the inlet of the hydrogen supply port 33 is formed on the upper surface of the first protrusion 32, and the outlet of the hydrogen supply port 33 is formed on the bottom surface of the first flat portion 31. is formed in In particular, the outlet of the hydrogen supply port 33 is formed on the outer periphery of the bottom of the first flat portion 31 so as to coincide with the outer hydrogen flow path 21g of the unit cells 21. As shown in FIG. 14, in order to connect the inlet and outlet of the hydrogen supply port 33, the middle area of the hydrogen supply port 33 located between the upper and lower surfaces of the first flat portion 31 is 1 It may be formed to extend from the center of the flat plate portion 31 to the outer periphery.

공기 배출구(34)는, 제1 엔드 플레이트(30)의 내부를 상기 적층 방향으로 관통하도록 형성된다. 공기 배출구(34)는, 수소와 산소의 산화 환원 반응을 진행하고 남은 잔여 공기를 외부로 배출하기 위한 공기 배출 라인(미도시)과 연결되는 것이 바람직하나, 이에 한정되는 것은 아니다. 도 12 및 도 13에 도시된 바와 같이, 공기 배출구(34)의 입구는 제1 평판부(31)의 저면에 형성되고, 공기 배출구(34)의 출구는 제1 돌출부(32)의 상면에 형성된다. 특히, 공기 배출구(34)의 입구는, 단위 셀들(21)의 외측 공기 유로(21h)와 합치될 수 있도록 제1 평판부(31)의 저면의 외주부에 형성된다. 도 14에 도시된 바와 같이, 이러한 공기 배출구(34)의 입구와 출구를 연결하기 위하여, 제1 평판부(31)의 상면과 하면 사이에 위치한 공기 배출구(34)의 중간 영역은, 제1 평판부(31)의 중심부로부터 외주부까지 연장되도록 형성될 수 있다.The air outlet 34 is formed to penetrate the inside of the first end plate 30 in the stacking direction. The air outlet 34 is preferably connected to an air discharge line (not shown) for discharging the remaining air after the oxidation-reduction reaction of hydrogen and oxygen to the outside, but is not limited to this. As shown in FIGS. 12 and 13, the inlet of the air outlet 34 is formed on the bottom of the first flat portion 31, and the outlet of the air outlet 34 is formed on the top of the first protrusion 32. do. In particular, the inlet of the air outlet 34 is formed on the outer periphery of the bottom of the first flat portion 31 so as to be aligned with the outer air passage 21h of the unit cells 21. As shown in FIG. 14, in order to connect the inlet and outlet of the air outlet 34, the middle area of the air outlet 34 located between the upper and lower surfaces of the first flat portion 31 is the first flat plate. It may be formed to extend from the center of the portion 31 to the outer periphery.

제1 냉각수 배출구(35)는 제1 엔드 플레이트(30)의 내부를 상기 적층 방향으로 관통하도록 형성된다. 제1 냉각수 배출구(35)는, 연료전지 스택(1)을 통과한 냉각수를 라디에이터(미도시)에 전달하기 위한 냉각수 배출 라인(미도시)과 연결되는 것이 바람직하나, 이에 한정되는 것은 아니다. 도 12 및 도 13에 도시된 바와 같이, 제1 냉각수 배출구(35)의 입구는 제1 평판부(31)의 저면에 형성되고, 제1 냉각수 배출구(35)의 출구는 제1 돌출부(32)의 상면에 형성된다. 특히, 제1 냉각수 배출구(35)의 입구는, 셀 적층체(20)의 제1 내측 냉각수 유로(21e)와 합치될 수 있도록 제1 평판부(31)의 저면의 중심부에 형성된다.The first coolant outlet 35 is formed to penetrate the inside of the first end plate 30 in the stacking direction. The first coolant outlet 35 is preferably connected to a coolant discharge line (not shown) for delivering the coolant that has passed through the fuel cell stack 1 to a radiator (not shown), but is not limited thereto. As shown in FIGS. 12 and 13, the inlet of the first coolant outlet 35 is formed on the bottom of the first flat part 31, and the outlet of the first coolant outlet 35 is the first protrusion 32. is formed on the upper surface of In particular, the inlet of the first coolant outlet 35 is formed at the center of the bottom surface of the first flat plate portion 31 so as to coincide with the first inner coolant flow path 21e of the cell stack 20.

제1 냉각수 공급구(36)는, 제1 엔드 플레이트(30)의 내부를 상기 적층 방향으로 관통하도록 형성된다. 제1 냉각수 공급구(36)는, 냉각수 펌프(미도시)에 의해 펌핑된 냉각수를 연료전지 스택(1)에 공급하기 위한 냉각수 공급 라인(미도시)과 연결되는 것이 바람직하나, 이에 한정되는 것은 아니다. 도 12 및 도 13에 도시된 바와 같이, 제1 냉각수 공급구(36)의 입구는 제1 돌출부(32)의 상면에 형성되고, 제1 냉각수 공급구(36)의 출구는 제1 평판부(31)의 저면에 형성된다. 특히, 제1 냉각수 공급구(36)의 출구는, 셀 적층체(20)의 제2 외측 냉각수 유로(21j)와 합치될 수 있도록 제1 평판부(31)의 저면의 외주부에 형성된다. 도 14에 도시된 바와 같이, 이러한 제1 냉각수 공급구(36)의 입구와 출구를 연결하기 위하여, 제1 평판부(31)의 상면과 하면 사이에 위치한 제1 냉각수 공급구(36)의 중간 영역은, 제1 평판부(31)의 중심부로부터 외주부까지 연장되도록 형성될 수 있다.The first coolant supply port 36 is formed to penetrate the inside of the first end plate 30 in the stacking direction. The first coolant supply port 36 is preferably connected to a coolant supply line (not shown) for supplying coolant pumped by a coolant pump (not shown) to the fuel cell stack 1, but is limited thereto. no. As shown in Figures 12 and 13, the inlet of the first coolant supply port 36 is formed on the upper surface of the first protrusion 32, and the outlet of the first coolant supply port 36 is the first flat portion ( It is formed at the bottom of 31). In particular, the outlet of the first coolant supply port 36 is formed on the outer periphery of the bottom of the first flat plate portion 31 so as to be aligned with the second outer coolant flow path 21j of the cell stack 20. As shown in FIG. 14, in order to connect the inlet and outlet of the first coolant supply port 36, the middle of the first coolant supply port 36 is located between the upper and lower surfaces of the first flat portion 31. The region may be formed to extend from the center of the first flat portion 31 to the outer periphery.

이러한 수소 공급구(33), 공기 배출구(34), 제1 냉각수 배출구(35) 및 제1 냉각수 공급구(36)는 제1 엔드 플레이트(30)의 중심부를 중심으로 방사형으로 배치되는 것이 바람직하다. 예를 들어, 도 13에 도시된 바와 같이, 수소 공급구(33), 공기 배출구(34), 제1 냉각수 배출구(35) 및 제1 냉각수 공급구(36)는 각각, 외측 수소 유로(21g), 외측 공기 유로(21h), 제1 내측 냉각수 유로(21e) 및 제2 외측 냉각수 유로(21j)와 동일한 개수 및 동일한 중심각을 갖도록 형성된다.It is preferable that the hydrogen supply port 33, the air outlet 34, the first coolant outlet 35, and the first coolant supply port 36 are arranged radially around the center of the first end plate 30. . For example, as shown in FIG. 13, the hydrogen supply port 33, the air outlet 34, the first coolant outlet 35, and the first coolant supply port 36 each have an outer hydrogen flow path 21g. , is formed to have the same number and the same central angle as the outer air passage 21h, the first inner coolant passage 21e, and the second outer coolant passage 21j.

도 1에 도시된 바와 같이, 이러한 제1 엔드 플레이트(30)는, 수소 공급구(33), 공기 배출구(34), 제1 냉각수 배출구(35) 및 제1 냉각수 공급구(36)가 각각 외측 수소 유로(21g), 외측 공기 유로(21h), 제1 내측 냉각수 유로(21e) 및 제2 외측 냉각수 유로(21j)와 합치되도록, 셀 적층체(20)의 하면에 상기 적층 방향으로 적층된다.As shown in FIG. 1, this first end plate 30 has a hydrogen supply port 33, an air outlet 34, a first coolant outlet 35, and a first coolant supply port 36, respectively, on the outside. They are stacked on the lower surface of the cell stack 20 in the stacking direction so as to coincide with the hydrogen flow path 21g, the outer air flow path 21h, the first inner coolant flow path 21e, and the second outer coolant flow path 21j.

도 15는 제2 엔드 플레이트의 측면도이고, 도 16은 제2 엔드 플레이트의 평면도이고, 도 17은 제2 엔드 플레이트의 저면도이며, 도 18은 도 15에 도시된 제2 엔드 플레이트의 Ⅱ-Ⅱ 단면도이다.FIG. 15 is a side view of the second end plate, FIG. 16 is a top view of the second end plate, FIG. 17 is a bottom view of the second end plate, and FIG. 18 is a view of II-II of the second end plate shown in FIG. 15. This is a cross-sectional view.

도 15 및 도 16에 도시된 바와 같이, 제2 엔드 플레이트(40)는, 셀 적층체(20)의 상면에 적층되는 제2 평판부(41)와, 제2 평판부(41)의 중심부로부터 돌출 형성되는 제2 돌출부(42)와, 단위 셀들(21)의 내측 수소 유로(21c)와 연결된 수소 배출구(43)와, 단위 셀들(21)의 내측 공기 유로(21d)와 연결된 공기 공급구(44)와, 셀 적층체(20)의 제2 내측 냉각수 유로(21f)와 연결된 제2 냉각수 배출구(45)와, 셀 적층체(20)의 제1 외측 냉각수 유로(21i)와 연결된 제2 냉각수 공급구(46) 등을 가질 수 있다.As shown in FIGS. 15 and 16, the second end plate 40 includes a second flat portion 41 laminated on the upper surface of the cell stack 20, and a portion extending from the center of the second flat portion 41. A second protruding portion 42, a hydrogen outlet 43 connected to the inner hydrogen flow path 21c of the unit cells 21, and an air supply port connected to the inner air flow path 21d of the unit cells 21 ( 44), a second coolant outlet 45 connected to the second inner coolant flow path 21f of the cell stack 20, and a second coolant connected to the first outer coolant flow path 21i of the cell stack 20. It may have a supply port 46, etc.

제2 평판부(41)는 단위 셀(21)과 대응하는 면적을 갖는 원반 형상으로 이루어진다. 제2 돌출부(42)는 이러한 제2 평판부(41)의 중심부로부터 미리 정해진 높이를 갖도록 돌출 형성된다. 제2 돌출부(42)는, 전술한 제2 커버부(16a)의 제2 삽입홀(16c)에 삽입될 수 있도록 제2 삽입홀(16c)과 대응하는 직경을 갖는다.The second flat plate portion 41 has a disk shape with an area corresponding to the unit cell 21. The second protrusion 42 protrudes from the center of the second flat portion 41 to have a predetermined height. The second protrusion 42 has a diameter corresponding to the second insertion hole 16c so that it can be inserted into the second insertion hole 16c of the above-described second cover part 16a.

수소 배출구(43)는, 제2 엔드 플레이트(40)의 내부를 상기 적층 방향으로 관통하도록 형성된다. 이러한 수소 배출구(43)는, 수소와 산소의 산원 환원 반응을 진행하고 남은 잔여 수소를 연료전지 스택(1)에 재공급하기 위한 수소 재순환 라인(미도시)에 연결되는 것이 바람직하나, 이에 한정되는 것은 아니다. 도 16 및 도 17에 도시된 바와 같이, 수소 배출구(43)의 입구는 제2 평판부(41)의 저면에 형성되고, 수소 배출구(43)의 출구는 제2 돌출부(42)의 상면에 형성된다. 특히, 수소 배출구(43)의 입구는, 단위 셀들(21)의 내측 수소 유로(21c)와 합치될 수 있도록 제2 평판부(41)의 중심부에 형성된다.The hydrogen outlet 43 is formed to penetrate the inside of the second end plate 40 in the stacking direction. This hydrogen outlet 43 is preferably connected to a hydrogen recirculation line (not shown) for resupplying the remaining hydrogen to the fuel cell stack 1 after performing the acid source reduction reaction of hydrogen and oxygen, but it is limited to this. That is not the case. As shown in FIGS. 16 and 17, the inlet of the hydrogen outlet 43 is formed on the bottom of the second flat portion 41, and the outlet of the hydrogen outlet 43 is formed on the upper surface of the second protrusion 42. do. In particular, the inlet of the hydrogen outlet 43 is formed at the center of the second flat portion 41 so as to coincide with the inner hydrogen flow path 21c of the unit cells 21.

공기 공급구(44)는, 제2 엔드 플레이트(40)의 내부를 상기 적층 방향으로 관통하도록 형성된다. 이러한 공기 공급구(44)는, 공기 압축기(미도시)에 의해 압축된 공기를 연료전지 스택(1)에 공급하기 위한 공기 공급 라인(미도시)과 연결되는 것이 바람직하나, 이에 한정되는 것은 아니다. 도 16 및 도 17에 도시된 바와 같이, 공기 공급구(44)의 입구는 제2 돌출부(42)의 상면에 형성되고, 공기 공급구(44)의 출구는 제2 평판부(41)의 저면에 형성된다. 특히, 공기 공급구(44)의 출구는, 단위 셀들(21)의 내측 공기 유로(21d)와 합치될 수 있도록 제2 평판부(41)의 저면의 중심부에 형성된다.The air supply port 44 is formed to penetrate the inside of the second end plate 40 in the stacking direction. This air supply port 44 is preferably connected to an air supply line (not shown) for supplying air compressed by an air compressor (not shown) to the fuel cell stack 1, but is not limited thereto. . As shown in FIGS. 16 and 17, the inlet of the air supply port 44 is formed on the upper surface of the second protrusion 42, and the outlet of the air supply port 44 is formed on the bottom surface of the second flat portion 41. is formed in In particular, the outlet of the air supply port 44 is formed at the center of the bottom surface of the second flat portion 41 so as to be aligned with the inner air passage 21d of the unit cells 21.

제2 냉각수 배출구(45)는 제2 엔드 플레이트(40)의 내부를 상기 적층 방향으로 관통하도록 형성된다. 제2 냉각수 배출구(45)는, 연료전지 스택(1)을 통과한 냉각수를 라디에이터에 전달하기 위한 냉각수 배출 라인과 연결되는 것이 바람직하나, 이에 한정되는 것은 아니다. 도 16 및 도 17에 도시된 바와 같이, 제2 냉각수 배출구(45)의 입구는 제2 평판부(41)의 저면에 형성되고, 제2 냉각수 배출구(45)의 출구는 제2 돌출부(42)의 상면에 형성된다. 특히, 제2 냉각수 배출구(45)의 입구는, 셀 적층체(20)의 제2 내측 냉각수 유로(21f)와 합치될 수 있도록 제2 평판부(41)의 중심부에 형성된다.The second coolant outlet 45 is formed to penetrate the inside of the second end plate 40 in the stacking direction. The second coolant outlet 45 is preferably connected to a coolant discharge line for delivering the coolant that has passed through the fuel cell stack 1 to the radiator, but is not limited to this. As shown in Figures 16 and 17, the inlet of the second coolant outlet 45 is formed on the bottom of the second flat part 41, and the outlet of the second coolant outlet 45 is the second protrusion 42. is formed on the upper surface of In particular, the inlet of the second coolant outlet 45 is formed at the center of the second flat plate portion 41 so as to coincide with the second inner coolant flow path 21f of the cell stack 20.

제2 냉각수 공급구(46)는 제2 엔드 플레이트(40)의 내부를 상기 적층 방향으로 관통하도록 형성된다. 제2 냉각수 공급구(46)는, 냉각수 펌프에 의해 펌핑된 냉각수를 연료전지 스택(1)에 공급하기 위한 냉각수 공급 라인과 연결되는 것이 바람직하나, 이에 한정되는 것은 아니다. 도 16 및 도 17에 도시된 바와 같이, 제1 냉각수 공급구(36)의 입구는 제2 돌출부(42)의 상면에 형성되고, 제2 냉각수 공급구(46)의 출구는 제2 평판부(41)의 저면에 형성된다. 특히, 제2 냉각수 공급구(46)의 출구는, 제1 외측 냉각수 유로(21i)와 합치될 수 있도록 제2 평판부(41)의 저면의 외주부에 형성된다. 도 18에 도시된 바와 같이, 이러한 제2 냉각수 공급구(46)의 입구와 출구를 연결하기 위하여, 제2 평판부(41)의 상면과 하면 사이에 위치한 제2 냉각수 공급구(46)의 중간 영역은, 제2 평판부(41)의 중심부로부터 외주부까지 연장되도록 형성될 수 있다.The second coolant supply port 46 is formed to penetrate the inside of the second end plate 40 in the stacking direction. The second coolant supply port 46 is preferably connected to a coolant supply line for supplying coolant pumped by a coolant pump to the fuel cell stack 1, but is not limited thereto. 16 and 17, the inlet of the first coolant supply port 36 is formed on the upper surface of the second protrusion 42, and the outlet of the second coolant supply port 46 is the second flat portion ( It is formed at the bottom of 41). In particular, the outlet of the second coolant supply port 46 is formed on the outer periphery of the bottom surface of the second flat plate portion 41 so as to be aligned with the first outer coolant flow path 21i. As shown in FIG. 18, in order to connect the inlet and outlet of the second coolant supply port 46, the middle of the second coolant supply port 46 is located between the upper and lower surfaces of the second flat plate portion 41. The region may be formed to extend from the center of the second flat portion 41 to the outer periphery.

이러한 수소 배출구(43), 공기 공급구(44), 제2 냉각수 배출구(45) 및 제2 냉각수 공급구(46)는 제2 엔드 플레이트(40)의 중심부를 중심으로 방사형으로 배치되는 것이 바람직하다. 예를 들어, 도 17에 도시된 바와 같이, 수소 배출구(43), 공기 공급구(44), 제2 냉각수 배출구(45) 및 제2 냉각수 공급구(46)는 각각, 내측 수소 유로(21c), 내측 공기 유로(21d), 제2 내측 냉각수 유로(21f) 및 제1 외측 냉각수 유로(21i)와 동일한 개수 및 동일한 중심각을 갖도록 형성된다.The hydrogen outlet 43, the air supply port 44, the second coolant outlet 45, and the second coolant supply port 46 are preferably arranged radially around the center of the second end plate 40. . For example, as shown in FIG. 17, the hydrogen outlet 43, the air supply port 44, the second coolant outlet 45, and the second coolant supply port 46 are each connected to the inner hydrogen flow path 21c. , it is formed to have the same number and same central angle as the inner air flow path 21d, the second inner coolant flow path 21f, and the first outer coolant flow path 21i.

도 1에 도시된 바와 같이, 이러한 제2 엔드 플레이트(40)는, 수소 배출구(43), 공기 공급구(44), 제2 냉각수 배출구(45) 및 제2 냉각수 공급구(46)가 각각 내측 수소 유로(21c), 내측 공기 유로(21d), 제2 내측 냉각수 유로(21f) 및 제1 외측 냉각수 유로(21i)와 합치되도록, 셀 적층체(20)의 상면에 상기 적층 방향으로 적층된다.As shown in FIG. 1, this second end plate 40 has a hydrogen outlet 43, an air supply port 44, a second coolant outlet 45, and a second coolant supply port 46, respectively, on the inside. They are stacked on the upper surface of the cell stack 20 in the stacking direction so as to coincide with the hydrogen flow path 21c, the inner air flow path 21d, the second inner coolant flow path 21f, and the first outer coolant flow path 21i.

도 19는 제1 집전판의 평면도이고, 도 20은 제2 집전판의 평면도이다.Figure 19 is a plan view of the first current collector plate, and Figure 20 is a plan view of the second current collector plate.

도 19에 도시된 바와 같이, 제1 집전판(50)은 캐소드측 분리판(25)의 제1 채널부(25a)의 외경과 대응하는 직경을 갖는 원반 형상을 갖는다. 이러한 제1 집전판(50)은, 셀 적층체(20)의 제1 내측 냉각수 유로(21e)와 제1 엔드 플레이트(30)의 제1 냉각수 배출구(35)를 연결하도록 천공된 제1 냉각수 전달구(52)와, 외부의 전기 장치와 연결 가능하도록 제1 엔드 플레이트(30)를 관통하게 형성되는 제1 단자(54) 등을 가질 수 있다. 이러한 제1 냉각수 전달구(52)는, 제1 내측 냉각수 유로(21e)와 동일한 개수 및 동일한 중심각을 갖도록 형성된다.As shown in FIG. 19, the first current collector plate 50 has a disk shape with a diameter corresponding to the outer diameter of the first channel portion 25a of the cathode side separator 25. This first current collector plate 50 is perforated to connect the first inner coolant passage 21e of the cell stack 20 and the first coolant outlet 35 of the first end plate 30 to transmit the first coolant. It may have a sphere 52 and a first terminal 54 formed to penetrate the first end plate 30 so that it can be connected to an external electric device. These first coolant delivery ports 52 are formed to have the same number and same central angle as the first inner coolant passages 21e.

도 1에 도시된 바와 같이, 이러한 제1 집전판(50)은, 제1 냉각수 전달구(52)에 의해 제1 내측 냉각수 유로(21e)와 제1 냉각수 배출구(35)가 연결되도록, 셀 적층체(20)의 하면과 제1 엔드 플레이트(30) 사이에 개재될 수 있다.As shown in FIG. 1, the first current collector plate 50 is cell stacked so that the first inner coolant flow path 21e and the first coolant outlet 35 are connected by the first coolant delivery port 52. It may be interposed between the lower surface of the sieve 20 and the first end plate 30.

도 20에 도시된 바와 같이, 제2 집전판(60)은 애노드측 분리판(26)의 제2 채널부(26a)의 외경과 대응하는 직경을 갖는 원반 형상을 갖는다. 이러한 제2 집전판(60)은, 단위 셀들(21)의 내측 수소 유로(21c), 내측 공기 유로(21d) 및 제2 내측 냉각수 유로(21f)를 제2 엔드 플레이트(40)의 수소 배출구(43), 공기 공급구(44) 및 제2 냉각수 배출구(45)와 연결하도록 천공된 수소 전달구(62), 공기 전달구(64) 및 제2 냉각수 전달구(66)와, 외부의 전기 장치와 연결 가능하도록 제2 엔드 플레이트(40)를 관통하게 형성되는 제2 단자(68) 등을 가질 수 있다. 이러한 수소 전달구(62), 공기 전달구(64) 및 제2 냉각수 전달구(66)는, 내측 수소 유로(21c), 공기 공급구(44) 및 제2 내측 냉각수 유로(21f)와 동일한 개수 및 동일한 중심각을 갖도록 형성된다.As shown in FIG. 20, the second current collector plate 60 has a disk shape with a diameter corresponding to the outer diameter of the second channel portion 26a of the anode-side separator plate 26. This second current collector 60 connects the inner hydrogen flow path 21c, the inner air flow path 21d, and the second inner coolant flow path 21f of the unit cells 21 to the hydrogen outlet of the second end plate 40 ( 43), a hydrogen delivery port 62, an air supply port 64, and a second coolant delivery port 66 perforated to be connected to the air supply port 44 and the second coolant outlet 45, and an external electric device It may have a second terminal 68 formed to penetrate the second end plate 40 so that it can be connected to. These hydrogen delivery ports 62, air delivery ports 64, and second coolant delivery ports 66 are the same in number as the inner hydrogen flow path 21c, the air supply port 44, and the second inner coolant flow path 21f. and are formed to have the same central angle.

도 1에 도시된 바와 같이, 이러한 제2 집전판(60)은, 수소 전달구(62), 공기 전달구(64) 및 제2 냉각수 전달구(66)에 의해 내측 수소 유로(21c), 내측 공기 유로(21d) 및 제2 내측 냉각수 유로(21f)가 수소 배출구(43), 공기 공급구(44) 및 제2 냉각수 배출구(45)와 연결되도록, 셀 적층체(20)의 상면과 제2 엔드 플레이트(40) 사이에 개재될 수 있다.As shown in FIG. 1, the second current collector plate 60 is connected to the inner hydrogen flow path 21c and the inner hydrogen channel 21c by the hydrogen delivery port 62, the air delivery port 64, and the second coolant delivery port 66. The upper surface of the cell stack 20 and the second inner coolant flow path 21f are connected to the hydrogen outlet 43, the air supply port 44, and the second coolant outlet 45. It may be interposed between the end plates 40.

도 21은 수소가 연료전지 스택을 순환하는 양상을 나타내는 도면이고, 도 22는 공기가 연료전지 스택을 순환하는 양상을 나타내는 도면이며, 도 23 및 도 24는 냉각수가 연료전지 스택을 순환하는 양상을 나타내는 도면이고, 도 25는 수소, 공기 및 냉각수가 각각 단위 셀의 순환 수소 채널, 공기 채널 및 냉각수 채널을 통과하는 양상을 나타내는 도면이다.Figure 21 is a diagram showing how hydrogen circulates the fuel cell stack, Figure 22 is a diagram showing how air circulates the fuel cell stack, and Figures 23 and 24 show how coolant circulates the fuel cell stack. 25 is a diagram showing how hydrogen, air, and coolant pass through the circulating hydrogen channel, air channel, and coolant channel of the unit cell, respectively.

이하에서는, 도면을 참조하여, 수소, 공기 및 냉각수가 연료전지 스택(1)을 순환하는 양상을 설명하기로 한다.Hereinafter, with reference to the drawings, the manner in which hydrogen, air, and coolant circulate in the fuel cell stack 1 will be described.

먼저, 도 21에 도시된 바와 같이, 수소는, 제1 엔드 플레이트(30)의 수소 공급구(33)를 통해 공급된 후 외측 수소 유로(21g)에 유입된다. 도 25에 도시된 바와 같이, 외측 수소 유로(21g)에 유입된 수소는 애노드측 분리판(26)의 제2 채널부(26a)와 애노드측 기체확산층(24) 사이에 형성된 수소 채널(21l)에 유입된다. 도 21에 도시된 바와 같이, 수소 채널(21l)에 유입된 수소 중 수소와 산소의 산화 환원 반응이 진행되고 남은 잔여 수소와, 수소와 산소의 산화 환원 반응에 의해 형성된 생성수 등은, 내측 수소 유로(21c)에 유입된 후, 제2 엔드 플레이트(40)의 수소 배출구(43)를 통해 배출된다.First, as shown in FIG. 21, hydrogen is supplied through the hydrogen supply port 33 of the first end plate 30 and then flows into the outer hydrogen flow path 21g. As shown in FIG. 25, hydrogen flowing into the outer hydrogen flow path 21g flows through the hydrogen channel 21l formed between the second channel portion 26a of the anode side separator 26 and the anode side gas diffusion layer 24. flows into. As shown in FIG. 21, among the hydrogen flowing into the hydrogen channel 21l, the remaining hydrogen remaining after the oxidation-reduction reaction of hydrogen and oxygen proceeds, and the product water formed by the oxidation-reduction reaction of hydrogen and oxygen, etc. are inside the hydrogen After flowing into the flow path 21c, it is discharged through the hydrogen outlet 43 of the second end plate 40.

다음으로, 도 22에 도시된 바와 같이, 공기는, 제2 엔드 플레이트(30)의 공기 공급구(44)를 통해 공급된 후 내측 공기 유로(21d)에 유입된다. 도 25에 도시된 바와 같이, 내측 수소 유로(21c)에 유입된 공기는 캐소드측 분리판(25)의 제1 채널부(25a)와 캐소드측 기체확산층(23) 사이에 형성된 공기 채널(21k)에 유입된다. 도 22에 도시된 바와 같이, 공기 채널(21k)에 유입된 공기 중 수소와 산소의 산화 환원 반응이 진행되고 남은 잔여 공기와, 수소와 산소의 산화 환원 반응에 의해 형성된 생성수 등은, 외측 공기 유로(21h)에 유입된 후, 제1 엔드 플레이트(40)의 공기 공급구(44)를 통해 배출된다.Next, as shown in FIG. 22, air is supplied through the air supply port 44 of the second end plate 30 and then flows into the inner air passage 21d. As shown in FIG. 25, the air flowing into the inner hydrogen flow path 21c flows through the air channel 21k formed between the first channel portion 25a of the cathode side separator 25 and the cathode side gas diffusion layer 23. flows into. As shown in FIG. 22, the remaining air remaining after the oxidation-reduction reaction of hydrogen and oxygen in the air flowing into the air channel 21k proceeds, and the product water formed by the oxidation-reduction reaction of hydrogen and oxygen, etc. are in the outside air. After flowing into the flow path 21h, it is discharged through the air supply port 44 of the first end plate 40.

다음으로, 냉각수는 제1 냉각수 공급구(36)와 제2 냉각수 공급구(46)를 통해 각각 공급될 수 있으므로, 제1 냉각수 공급구(36)를 통해 공급된 냉각수의 유동과 제2 냉각수 공급구(46)를 통해 공급된 냉각수의 유동을 개별적으로 설명하기로 한다.Next, the coolant can be supplied through the first coolant supply port 36 and the second coolant supply port 46, respectively, so the flow of coolant supplied through the first coolant supply port 36 and the second coolant supply The flow of coolant supplied through the sphere 46 will be described separately.

도 23에 도시된 바와 같이, 냉각수는, 제1 엔드 플레이트(30)의 제1 냉각수 공급구(36)를 통해 공급된 후 제2 외측 냉각수 유로(21j)에 유입된다. 도 25에 도시된 바와 같이, 제2 외측 냉각수 유로(21j)에 유입된 냉각수는 어느 하나의 단위 셀(21)에 구비된 캐소드측 분리판(25)의 제1 채널부(25a)와 다른 하나의 단위 셀(21)에 구비된 애노드측 분리판(26)의 제2 채널부(26a) 사이에 형성된 냉각수 채널(21m)에 유입된다. 도 23에 도시된 바와 같이, 냉각수 채널(21m)에서 분리판들(25, 26)과 열교환된 냉각수는, 제2 내측 냉각수 유로(21f)에 유입된 후, 제2 엔드 플레이트(40)의 제2 냉각수 배출구(45)를 통해 배출될 수 있다.As shown in FIG. 23, coolant is supplied through the first coolant supply port 36 of the first end plate 30 and then flows into the second outer coolant flow path 21j. As shown in FIG. 25, the coolant flowing into the second outer coolant flow passage 21j is connected to the first channel portion 25a of the cathode side separator 25 provided in one unit cell 21 and the other channel portion 25a. flows into the cooling water channel 21m formed between the second channel portions 26a of the anode side separator 26 provided in the unit cell 21. As shown in FIG. 23, the coolant that has exchanged heat with the separator plates 25 and 26 in the coolant channel 21m flows into the second inner coolant flow path 21f and then flows into the second end plate 40. 2 The coolant can be discharged through the outlet (45).

도 24에 도시된 바와 같이, 냉각수는, 제2 엔드 플레이트(40)의 제2 냉각수 공급구(46)를 통해 공급된 후, 제1 외측 냉각수 유로(21i)에 유입된다. 도 25에 도시된 바와 같이, 제1 외측 냉각수 유로(21i)에 유입된 냉각수는 냉각수 채널(21m)로 유입된다. 도 24에 도시된 바와 같이, 냉각수 채널(21m)에서 분리판들(25, 26_과 열교환된 냉각수는, 제1 내측 냉각수 유로(21e)에 유입된 후, 제1 엔드 플레이트(40)의 제1 냉각수 배출구(35)를 통해 배출될 수 있다.As shown in FIG. 24, coolant is supplied through the second coolant supply port 46 of the second end plate 40 and then flows into the first outer coolant flow path 21i. As shown in FIG. 25, the coolant flowing into the first outer coolant flow path 21i flows into the coolant channel 21m. As shown in FIG. 24, the coolant that has exchanged heat with the separator plates 25 and 26_ in the coolant channel 21m flows into the first inner coolant passage 21e and then flows into the first end plate 40. 1 It can be discharged through the coolant outlet (35).

한편, 냉각수 채널(21m)에서는 제1 외측 냉각수 유로(21i)를 통해 공급된 냉각수와 제2 외측 냉각수 유로(21j)를 통해 공급된 냉각수가 서로 혼합된 후, 제1 내측 냉각수 유로(21e)와 제2 내측 냉각수 유로(21f)에 분배되어 유입될 수 있다.Meanwhile, in the coolant channel 21m, the coolant supplied through the first outer coolant flow path 21i and the coolant supplied through the second outer coolant flow path 21j are mixed with each other, and then formed into the first inner coolant flow path 21e and the second inner coolant flow path 21e. It may be distributed and introduced into the second inner coolant flow path 21f.

이러한 연료전지 스택(1)은, 원통 형상을 이루도록 구조가 개선됨으로써, 수소, 공기 등의 반응 기체를 이송 가능한 반응 기체 유로의 입구 및 출구와, 냉각수를 이송 가능한 냉각수 유로의 입구 및 출구 사이의 차압을 감소시킬 수 있다.This fuel cell stack 1 has an improved structure to form a cylindrical shape, so that the differential pressure between the inlet and outlet of the reaction gas flow path capable of transporting reaction gases such as hydrogen and air, and the inlet and outlet of the cooling water flow path capable of transporting coolant can be reduced.

또한, 연료전지 스택(1)은, 서로 반대 방향으로 냉각수가 통과하는 복수의 냉각수 유로들이 마련됨으로써, 온도 구배가 최소화될 수 있다.In addition, the fuel cell stack 1 is provided with a plurality of coolant passages through which coolant passes in opposite directions, thereby minimizing the temperature gradient.

또한, 연료전지 스택(1)은, 단위 셀들(21)이 내부에 수용되는 스택 인클로저(10)의 본체(12)의 양 쪽 단부에 각각 단위 셀들(21)에 서로 반대 방향으로 면압을 제공 가능한 커버들(14, 16)이 나사 결합됨으로써, 체결력이 균일화될 수 있고, 기밀성이 증대될 수 있다.In addition, the fuel cell stack 1 is capable of providing surface pressure in opposite directions to the unit cells 21 at both ends of the main body 12 of the stack enclosure 10 in which the unit cells 21 are accommodated. By screwing the covers 14 and 16 together, the fastening force can be equalized and airtightness can be increased.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. The above description is merely an illustrative explanation of the technical idea of the present invention, and various modifications and variations will be possible to those skilled in the art without departing from the essential characteristics of the present invention.

따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.Accordingly, the embodiments disclosed in the present invention are not intended to limit the technical idea of the present invention, but are for illustrative purposes, and the scope of the technical idea of the present invention is not limited by these embodiments. The scope of protection of the present invention should be interpreted in accordance with the claims below, and all technical ideas within the equivalent scope should be construed as being included in the scope of rights of the present invention.

1 : 연료전지 스택
10 : 스택 인클로저
12 : 본체
12a : 내부 공간
12b : 하측 개구부
12c : 상측 개구부
12d : 제1 나사산
12e : 제2 나사산
12f : 가이드 홈
14 : 제1 커버
14a : 제1 커버부
14b : 제1 결합부
14c : 제1 삽입홀
14d : 나사산
16 : 제2 커버
16a : 제2 커버부
16b : 제2 결합부
16c : 제2 삽입홀
16d : 나사산
20 : 셀 적층체
21 : 단위 셀
21a : 내측 유로
21b : 외측 유로
21c : 내측 수소 유로
21d : 내측 공기 유로
21e : 제1 내측 냉각수 유로
21f : 제2 내측 냉각수 유로
21g : 외측 수소 유로
21h : 외측 공기 유로
21i : 제1 외측 냉각수 유로
21j : 제2 외측 냉각수 유로
21k : 공기 채널
21l : 수소 채널
21m : 냉각수 채널
22 : 막전극 접합체
22a : 반응부
22b : 내측 서브 가스켓
22c : 외측 서브 가스켓
22d : 제1 내측 매니폴드
22e : 내측 수소 매니폴드
22f : 내측 공기 매니폴드
22g : 제1 내측 냉각수 매니폴드
22h : 제2 내측 냉각수 매니폴드
22i : 제1 외측 매니폴드
22j : 외측 수소 매니폴드
22k : 외측 공기 매니폴드
22l : 제1 외측 냉각수 매니폴드
22m : 제2 외측 냉각수 매니폴드
22n : 가이드 돌기
22o ; 캐소드
22p : 애노드
23 : 캐소드측 기체확산층
24 : 애노드측 기체확산층
25 : 캐소드측 분리판
25a : 제1 채널부
25b : 제2 내측 매니폴드
25c : 제2 외측 매니폴드
25d : 내측 수소 매니폴드
25e : 내측 공기 매니폴드
25f : 제1 내측 냉각수 매니폴드
25g : 제2 내측 냉각수 매니폴드
25h : 외측 수소 매니폴드
25i : 외측 공기 매니폴드
25j : 제1 외측 냉각수 매니폴드
25k : 제2 외측 냉각수 매니폴드
25l : 가이드돌기
26 : 애노드측 분리판
26a : 제2 채널부
26b : 제3 내측 매니폴드
26c : 제3 외측 매니폴드
26d : 내측 수소 매니폴드
26e : 내측 공기 매니폴드
26f : 제1 내측 냉각수 매니폴드
26g : 제2 내측 냉각수 매니폴드
26h : 외측 수소 매니폴드
26i : 외측 공기 매니폴드
26j : 제1 외측 냉각수 매니폴드
26k : 제2 외측 냉각수 매니폴드
26l : 가이드 돌기
27 : 제1 가스켓
28 : 제2 가스켓
29 : 제3 가스켓
30 : 제1 엔드 플레이트
31 : 제1 평판부
32 : 제1 돌출부
33 : 수소 공급구
34 : 공기 배출구
35 : 제1 냉각수 배출구
36 : 제1 냉각수 공급구
40 : 제2 엔드 플레이트
41 : 제2 평판부
42 : 제2 돌출부
43 : 수소 배출구
44 : 공기 공급구
45 : 제2 냉각수 배출구
46 : 제2 냉각수 공급구
50 : 제1 집전판
52 : 제1 냉각수 전달부
54 : 제1 단자
60 : 제2 집전판
62 : 수소 전달구
64 : 공기 전달구
66 : 제2 냉각수 전달구
68 : 제2 단자
1: Fuel cell stack
10: stack enclosure
12: main body
12a: internal space
12b: lower opening
12c: upper opening
12d: first thread
12e: second thread
12f: Guide groove
14: first cover
14a: first cover part
14b: first coupling portion
14c: first insertion hole
14d: thread
16: second cover
16a: second cover part
16b: second coupling portion
16c: second insertion hole
16d: thread
20: Cell stack
21: unit cell
21a: inner flow path
21b: outer flow path
21c: inner hydrogen flow path
21d: inner air flow path
21e: First inner coolant flow path
21f: Second inner coolant flow path
21g: outer hydrogen channel
21h: External air flow path
21i: First outer coolant flow path
21j: Second outer coolant flow path
21k: air channel
21l: hydrogen channel
21m: Coolant channel
22: Membrane electrode assembly
22a: reaction unit
22b: inner sub gasket
22c: Outer sub gasket
22d: first inner manifold
22e: inner hydrogen manifold
22f: Inner air manifold
22g: 1st inner coolant manifold
22h: Second inner coolant manifold
22i: first outer manifold
22j: outer hydrogen manifold
22k: Outside air manifold
22l: 1st outer coolant manifold
22m: 2nd outer coolant manifold
22n: Guide projection
22o; cathode
22p: anode
23: Cathode side gas diffusion layer
24: Anode side gas diffusion layer
25: Cathode side separation plate
25a: first channel portion
25b: second inner manifold
25c: second outer manifold
25d: inner hydrogen manifold
25e: Inner air manifold
25f: First inner coolant manifold
25g: 2nd inner coolant manifold
25h: Outside hydrogen manifold
25i: Outer air manifold
25j: First outer coolant manifold
25k: 2nd outer coolant manifold
25l: Guide projection
26: Anode side separation plate
26a: second channel portion
26b: Third inner manifold
26c: Third outer manifold
26d: inner hydrogen manifold
26e: inner air manifold
26f: First inner coolant manifold
26g: Second inner coolant manifold
26h: External hydrogen manifold
26i: Outer air manifold
26j: First outer coolant manifold
26k: 2nd outer coolant manifold
26l: Guide projection
27: first gasket
28: second gasket
29: Third gasket
30: first end plate
31: first flat panel
32: first protrusion
33: Hydrogen supply port
34: air outlet
35: first coolant outlet
36: First cooling water supply port
40: second end plate
41: second flat panel
42: second protrusion
43: hydrogen outlet
44: air supply port
45: Second coolant outlet
46: Second coolant supply port
50: first current collector
52: first coolant delivery unit
54: first terminal
60: second current collector
62: Hydrogen delivery port
64: Air delivery port
66: Second coolant delivery port
68: 2nd terminal

Claims (20)

원반 형상으로 이루어지고 미리 정해진 적층 방향을 따라 적층되는 복수의 단위 셀을 구비하는 셀 적층체;
원반 형상으로 이루어지고 상기 셀 적층체의 일단에 상기 적층 방향으로 적층되는 제1 엔드 플레이트; 및
원반 형상으로 이루어지고 상기 셀 적층체의 타단에 상기 적층 방향으로 적층되는 제2 엔드 플레이트를 포함하고,
상기 단위 셀들은 각각,
캐소드가 일면에 형성되며 애노드가 타면에 형성되는 고리형 원반 형상으로 이루어진 반응부와, 상기 반응부의 안쪽에 배치되는 제1 내측 매니폴드와, 상기 반응부의 바깥쪽에 배치되는 제1 외측 매니폴드를 구비하는 막전극 접합체;
고리형 원반 형상으로 이루어진 제1 채널부와, 상기 제1 채널부의 안쪽에 배치되는 제2 내측 매니폴드와, 상기 제1 채널부의 바깥쪽에 배치되는 제2 외측 매니폴드를 갖고, 상기 제1 채널부가 상기 캐소드와 대면하도록 상기 막전극 접합체에 상기 적층 방향으로 적층되는 캐소드측 분리판; 및
고리형 원반 형상으로 이루어진 제2 채널부와, 상기 제2 채널부의 안쪽에 배치되는 제3 내측 매니폴드와, 상기 제2 채널부의 바깥쪽에 배치되는 제3 외측 매니폴드를 갖고, 상기 제2 채널부가 상기 애노드와 대면하도록 상기 막전극 접합체에 상기 적층 방향으로 적층되는 애노드측 분리판을 구비하고,
상기 막전극 접합체, 상기 캐소드측 분리판 및 상기 애노드측 분리판은, 상기 내측 매니폴드들이 합치되어 내측 유로를 형성함과 동시에 상기 외측 매니폴드들이 합치되어 외측 유로를 형성하도록 적층되고,
상기 내측 유로는, 서로 독립되도록 형성된 내측 공기 유로, 내측 수소 유로 및 내측 냉각수 유로를 갖고,
상기 외측 유로는, 서로 독립되도록 형성된 외측 공기 유로, 외측 수소 유로 및 외측 냉각수 유로를 갖고,
상기 내측 수소 유로, 상기 내측 공기 유로, 및 상기 내측 냉각수 유로는 상기 단위 셀의 중심부를 중심으로 기 설정된 중심각을 가지고 방사형으로 배치됨으로써, 상기 내측 수소 유로, 상기 내측 공기 유로 및 상기 내측 냉각수 유로의 각각의 면적은 상기 중심각의 크기에 비례하고,
상기 외측 수소 유로, 상기 외측 공기 유로, 및 상기 외측 냉각수 유로는 상기 단위 셀의 중심부를 중심으로 기 설정된 중심각을 가지고 방사형으로 배치됨으로써, 상기 외측 수소 유로, 상기 외측 공기 유로 및 상기 외측 냉각수 유로의 각각의 면적은 상기 중심각의 크기에 비례하는,
연료전지 스택.
A cell stack having a disk shape and including a plurality of unit cells stacked along a predetermined stacking direction;
a first end plate that has a disk shape and is stacked on one end of the cell stack in the stacking direction; and
A second end plate is formed in a disk shape and is stacked on the other end of the cell stack in the stacking direction,
Each of the unit cells is,
It is provided with a reaction part in the shape of a ring-shaped disk in which a cathode is formed on one side and an anode is formed on the other side, a first inner manifold disposed inside the reaction portion, and a first outer manifold disposed outside the reaction portion. a membrane electrode assembly;
It has a first channel portion formed in a ring-shaped disk shape, a second inner manifold disposed inside the first channel portion, and a second outer manifold disposed outside the first channel portion, and the first channel portion a cathode-side separator plate stacked on the membrane electrode assembly in the stacking direction to face the cathode; and
It has a second channel portion formed in a ring-shaped disk shape, a third inner manifold disposed inside the second channel portion, and a third outer manifold disposed outside the second channel portion, and the second channel portion An anode-side separator plate is stacked on the membrane electrode assembly in the stacking direction to face the anode,
The membrane electrode assembly, the cathode side separator, and the anode side separator are stacked so that the inner manifolds are aligned to form an inner flow path and the outer manifolds are aligned to form an outer flow path,
The inner flow path has an inner air flow path, an inner hydrogen flow path, and an inner coolant flow path formed to be independent of each other,
The outer flow path has an outer air flow path, an outer hydrogen flow path, and an outer coolant flow path formed to be independent of each other,
The inner hydrogen flow path, the inner air flow path, and the inner coolant flow path are arranged radially with a preset central angle centered on the center of the unit cell, so that each of the inner hydrogen flow path, the inner air flow path, and the inner coolant flow path is The area is proportional to the size of the central angle,
The outer hydrogen flow path, the outer air flow path, and the outer coolant flow path are arranged radially with a preset central angle centered on the center of the unit cell, so that each of the outer hydrogen flow path, the outer air flow path, and the outer coolant flow path are The area is proportional to the size of the central angle,
Fuel cell stack.
삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 단위 셀들은 각각,
상기 내측 공기 유로와 상기 외측 공기 유로를 연결하는 공기 채널이 상기 캐소드와 상기 제1 채널부 사이에 형성되도록 상기 막전극 접합체와 상기 캐소드측 분리판 사이에 개재되는 제1 가스켓을 더 구비하는 연료전지 스택.
According to paragraph 1,
Each of the unit cells is,
A fuel cell further comprising a first gasket interposed between the membrane electrode assembly and the cathode-side separator so that an air channel connecting the inner air flow path and the outer air flow path is formed between the cathode and the first channel portion. stack.
제4항에 있어서,
상기 단위 셀들은 각각,
상기 내측 수소 유로와 상기 외측 수소 유로를 연결하는 수소 채널이 상기 애노드와 상기 제2 채널부 사이에 형성되도록 상기 막전극 접합체와 상기 애노드측 분리판 사이에 개재되는 제2 가스켓을 더 구비하는 연료전지 스택.
According to paragraph 4,
Each of the unit cells is,
A fuel cell further comprising a second gasket interposed between the membrane electrode assembly and the anode-side separator so that a hydrogen channel connecting the inner hydrogen flow path and the outer hydrogen flow path is formed between the anode and the second channel portion. stack.
제5항에 있어서,
상기 제1 엔드 플레이트는, 상기 외측 공기 유로와 연결된 공기 배출구를 구비하고,
상기 제2 엔드 플레이트는, 상기 내측 공기 유로와 연결된 공기 공급구를 구비하는 연료전지 스택.
According to clause 5,
The first end plate has an air outlet connected to the external air passage,
The second end plate is a fuel cell stack including an air supply port connected to the inner air flow path.
제6항에 있어서,
상기 제1 엔드 플레이트는, 상기 외측 수소 유로와 연결된 수소 공급구를 구비하고,
상기 제2 엔드 플레이트는, 상기 내측 수소 유로와 연결된 수소 배출구를 구비하는 것을 특징으로 하는 연료전지 스택.
According to clause 6,
The first end plate has a hydrogen supply port connected to the outer hydrogen flow path,
The second end plate is a fuel cell stack, characterized in that it has a hydrogen outlet connected to the inner hydrogen flow path.
제7항에 있어서,
상기 단위 셀들 중 상기 셀 적층체의 상기 일단에 위치한 단위 셀에 구비된 상기 캐소드측 분리판과 상기 제1 엔드 플레이트 사이에 개재되는 제1 집전판; 및
상기 단위 셀들 중 상기 셀 적층체의 상기 타단에 위치한 단위 셀에 구비된 상기 애노드측 분리판과 상기 제2 엔드 플레이트 사이에 개재되는 제2 집전판을 더 포함하는 연료전지 스택.
In clause 7,
a first current collector plate interposed between the cathode side separator plate and the first end plate provided in a unit cell located at one end of the cell stack among the unit cells; and
A fuel cell stack further comprising a second current collector plate interposed between the anode side separator plate and the second end plate provided in a unit cell located at the other end of the cell stack among the unit cells.
제8항에 있어서,
상기 제1 집전판은, 상기 제1 채널부의 외경과 대응하는 직경을 갖는 원반 형상으로 이루어지고, 상기 제1 채널부와 상기 제1 엔드 플레이트 사이에 개재되며,
상기 제2 집전판은, 상기 제2 채널부의 외경과 대응하는 직경을 갖는 원반 형상으로 이루어지고, 상기 제2 채널부와 상기 제2 엔드 플레이트 사이에 개재되는 연료전지 스택.
According to clause 8,
The first current collector plate has a disk shape having a diameter corresponding to the outer diameter of the first channel portion and is interposed between the first channel portion and the first end plate,
The second current collector plate is formed in a disk shape with a diameter corresponding to the outer diameter of the second channel portion, and is interposed between the second channel portion and the second end plate.
제9항에 있어서
상기 제2 집전판은, 상기 내측 공기 유로와 상기 공기 공급구를 연결하는 공기 전달구와, 상기 내측 수소 유로와 상기 수소 배출구를 연결하는 수소 전달구를 갖는 것을 특징으로 하는 연료전지 스택.
In paragraph 9
The second current collector plate is a fuel cell stack, characterized in that it has an air delivery port connecting the inner air flow path and the air supply port, and a hydrogen transmission port connecting the inner hydrogen flow path and the hydrogen outlet.
삭제delete 삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 단위 셀들은 각각,
상기 내측 냉각수 유로와 상기 외측 수소 유로를 연결하는 냉각수 채널이 상기 단위 셀들 중 어느 하나의 단위 셀에 구비된 상기 캐소드측 분리판의 상기 제1 채널부와 상기 단위 셀들 중 다른 하나의 단위 셀에 구비된 상기 애노드측 분리판의 상기 제2 채널부 사이에 형성되도록, 상기 어느 하나의 단위 셀과 상기 다른 하나의 단위 셀 사이에 개재되는 제3 가스켓을 더 구비하는 연료전지 스택.
According to paragraph 1,
Each of the unit cells is,
A cooling water channel connecting the inner coolant flow path and the outer hydrogen flow path is provided in the first channel portion of the cathode side separator provided in one of the unit cells and in the other one of the unit cells. A fuel cell stack further comprising a third gasket interposed between one unit cell and the other unit cell to be formed between the second channel portion of the anode side separator.
제14항에 있어서,
상기 내측 냉각수 유로는, 서로 독립되도록 형성된 제1 내측 냉각수 유로와 제2 내측 냉각수 유로를 갖고,
상기 외측 냉각수 유로는, 서로 독립되도록 형성된 제1 외측 냉각수 유로와 제2 외측 냉각수 유로를 갖는 연료전지 스택.
According to clause 14,
The inner coolant flow path has a first inner coolant flow path and a second inner coolant flow path formed to be independent from each other,
The outer coolant flow path is a fuel cell stack having a first outer coolant flow path and a second outer coolant flow path formed to be independent from each other.
제15항에 있어서,
상기 제1 엔드 플레이트는, 상기 제1 외측 냉각수 유로와 연결된 제1 냉각수 공급구와, 상기 제1 내측 냉각수 유로와 연결된 제1 냉각수 배출구를 구비하고,
상기 제2 엔드 플레이트는, 상기 제2 외측 냉각수 유로와 연결된 제2 냉각수 공급구와, 상기 제2 내측 냉각수 유로와 연결된 제2 냉각수 배출구를 구비하는 연료전지 스택.
According to clause 15,
The first end plate has a first coolant supply port connected to the first outer coolant passage, and a first coolant outlet connected to the first inner coolant passage,
The second end plate is a fuel cell stack including a second coolant supply port connected to the second outer coolant flow path and a second coolant outlet connected to the second inner coolant flow path.
제1항에 있어서,
상기 단위 셀들, 상기 제1 엔드 플레이트 및 상기 제2 엔드 플레이트가 수용되는 스택 인클로저를 더 포함하는 연료전지 스택.
According to paragraph 1,
A fuel cell stack further comprising a stack enclosure in which the unit cells, the first end plate, and the second end plate are accommodated.
제17항에 있어서,
상기 스택 인클로저는,
중공의 원통 형상을 갖고 상기 중공에 상기 단위 셀들이 수용되는 본체와, 상기 중공의 일측 개구부를 커버하도록 상기 본체의 일단에 결합되는 제1 커버와, 상기 중공의 타측 개구부를 커버하도록 상기 본체의 타단에 결합되는 제2 커버를 구비하는 연료전지 스택.
According to clause 17,
The stack enclosure is,
A main body having a hollow cylindrical shape and accommodating the unit cells in the hollow, a first cover coupled to one end of the main body to cover one opening of the hollow, and the other end of the main body to cover the other opening of the hollow. A fuel cell stack including a second cover coupled to.
제18항에 있어서,
상기 본체는, 상기 중공의 내주면에 상기 적층 방향을 따라 형성되는 적어도 하나의 가이드홈을 구비하고,
상기 단위 셀들, 상기 제1 엔드 플레이트 및 제2 엔드 플레이트는 각각, 상기 가이드홈에 삽입되도록 형성된 가이드 돌기를 구비하는 연료전지 스택.
According to clause 18,
The main body is provided with at least one guide groove formed along the stacking direction on the inner peripheral surface of the hollow,
The unit cells, the first end plate, and the second end plate each have a guide protrusion formed to be inserted into the guide groove.
제18항에 있어서,
상기 본체는, 상기 일단의 외주면에 형성되는 제1 나사산과, 상기 타단의 외주면에 형성되는 제2 나사산을 갖고,
상기 제1 커버는, 상기 제1 나사산과 나사 결합되도록 내주면에 형성되는 나사산을 갖고,
상기 제2 커버는, 상기 제2 나사산과 나사 결합되도록 내주면에 형성되는 나사산을 갖는 연료전지 스택.
According to clause 18,
The main body has a first screw thread formed on the outer peripheral surface of the one end and a second screw thread formed on the outer peripheral surface of the other end,
The first cover has a screw thread formed on the inner peripheral surface to be screwed with the first screw thread,
The second cover is a fuel cell stack having threads formed on an inner peripheral surface to be screwed to the second threads.
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