KR102596600B1 - Nonlinear porous body for fuel cell and fuel cell including same - Google Patents

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Abstract

본 발명의 연료전지용 비선형 다공체는 전기 에너지 생산 효율이 향상시키는 것을 목적으로 한다.
이를 위한 본 발명의 연료전지용 비선형 다공체는 유체의 흐름 방향인 길이 방향을 따라서 수직 단면이 굴곡지게 형성되는 베이스부 및 상기 베이스부를 관통하고, 유체의 이동 경로가 비선형이 되도록 상기 베이스부의 길이 방향을 따라서 비선형 패턴으로 이루어진 유체 관통부를 포함한다.
이에 따라, 본 발명에 따른 연료전지용 비선형 다공체가 연료전지에 적용되는 경우, 기체와 기체 확산층과의 반응 면적을 극대화시킴으로써 셀의 출력을 증가시키게 되며, 이는 전체 연료전지의 성능을 개선하여 단위 크기당 더욱 많은 전기 에너지를 생성할 수 있게 되어 수소차량의 제조비용을 절감하면서 콤팩트화 할 수 있다.
The purpose of the nonlinear porous material for fuel cells of the present invention is to improve electric energy production efficiency.
For this purpose, the non-linear porous body for fuel cells of the present invention has a base portion whose vertical cross-section is formed to be curved along the longitudinal direction, which is the direction of fluid flow, and penetrates the base portion, and along the longitudinal direction of the base portion so that the fluid movement path is non-linear. It includes a fluid penetrating portion made of a non-linear pattern.
Accordingly, when the nonlinear porous material for fuel cells according to the present invention is applied to a fuel cell, the output of the cell is increased by maximizing the reaction area between the gas and the gas diffusion layer, which improves the performance of the overall fuel cell and per unit size. By being able to generate more electrical energy, hydrogen vehicles can be made more compact while reducing manufacturing costs.

Description

연료전지용 비선형 다공체 및 이를 포함하는 연료전지{Nonlinear porous body for fuel cell and fuel cell including same}Nonlinear porous body for fuel cell and fuel cell including same}

본 발명은 연료전지용 비선형 다공체 및 이를 포함하는 연료전지에 관한 것으로, 보다 상세하게는 연료전지에 설치되어 유체를 확산시키는데 사용되는 연료전지용 비선형 다공체 및 이를 포함하는 연료전지에 관한 것이다.The present invention relates to a nonlinear porous body for a fuel cell and a fuel cell containing the same. More specifically, it relates to a nonlinear porous body for a fuel cell used to diffuse fluid when installed in a fuel cell and a fuel cell containing the same.

본 명세서에서 달리 표시되지 않는 한, 이 섹션에 설명되는 내용들은 이 출원의 청구항들에 대한 종래 기술이 아니며, 이 섹션에 포함된다고 하여 종래기술이라고 인정되는 것은 아니다.Unless otherwise indicated herein, the material described in this section is not prior art to the claims of this application, and is not admitted to be prior art by inclusion in this section.

연료 전지는 수소와 산소가 가지고 있는 화학에너지를 전기화학 반응에 의해 직접 전기 에너지로 변환시켜 주는 장치이다. 일반적인 연료 전지는 용융 탄산염 연료 전지(MCFC: Molten Carbonate Fuel Cell), 고분자전해질 연료 전지(PEMFC: Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cell), 고체산화물 연료 전지(SOFC: Solid Oxide Fuel Cell), 인산형 연료 전지 (PAFC: Phosphoric Acid Fuel Cell)로 구분될 수 있다.A fuel cell is a device that directly converts the chemical energy of hydrogen and oxygen into electrical energy through an electrochemical reaction. Common fuel cells include molten carbonate fuel cell (MCFC), polymer electrolyte membrane fuel cell (PEMFC), solid oxide fuel cell (SOFC), and phosphoric acid fuel cell (PAFC). : Phosphoric Acid Fuel Cell).

연료 전지의 핵심부품인 셀(cell)은 산소 이온전도성 전해질과 그 양면에 위치한 산소극(양극, cathode) 및 연료극(음극, anode)으로 이루어져 있다. 산소극에서 산소의 환원 반응에 의해 생성된 산소 이온이 전해질을 통해 연료극으로 이동한다. 산소 이온은 연료극에 공급된 수소와 반응함으로써 물을 생성하게 되고, 전자가 연료극에서 생성되며, 산소극에서 전자가 소모되므로 두 전극을 서로 연결하여 전류를 발생시키는 것이 연료 전지의 작동원리이다.The cell, a core component of a fuel cell, consists of an oxygen ion-conducting electrolyte and an oxygen electrode (cathode) and a fuel electrode (anode) located on both sides. Oxygen ions generated by the reduction reaction of oxygen at the oxygen electrode move to the fuel electrode through the electrolyte. Oxygen ions react with hydrogen supplied to the fuel electrode to produce water, electrons are generated in the fuel electrode, and electrons are consumed in the oxygen electrode, so the operating principle of the fuel cell is to connect the two electrodes to generate current.

여기서, 분리판이 산소극 또는 연료극에 위치될 수 있다. 분리판은 유입되는 기체가 산소극이나 연료극과 확산되도록 한다. 산소극과 연료극은 산소나 수소와 같은 기체가 원활하게 확산되어야 연료 전지의 전력 생산 효율이 증가될 수 있다. 종래의 선형 다공체는 기체의 흐름이 단순하게 직선 형상으로만 구현됨으로써, 연료 전지의 전력 생산 효율을 증가시키는데 한계가 있다.Here, the separator plate may be located at the oxygen electrode or the fuel electrode. The separator plate allows the incoming gas to diffuse with the oxygen electrode or fuel electrode. The power production efficiency of a fuel cell can be increased only when gases such as oxygen or hydrogen diffuse smoothly between the oxygen electrode and the fuel electrode. Conventional linear porous materials have limitations in increasing the power production efficiency of fuel cells because the flow of gas is simply implemented in a straight line.

대한민국 등록특허 제10-2162302호Republic of Korea Patent No. 10-2162302

본 발명의 목적은 전기 에너지 생산 효율이 향상될 수 있는 연료전지용 비선형 다공체 및 이를 포함하는 연료전지를 제공하고자 한다.The purpose of the present invention is to provide a nonlinear porous material for fuel cells that can improve electrical energy production efficiency and a fuel cell containing the same.

본 발명의 일 측면에 따른 연료전지용 비선형 다공체는 유체의 흐름 방향인 길이 방향을 따라서 수직 단면이 굴곡지게 형성되는 베이스부; 및 상기 베이스부를 관통하고, 유체의 이동 경로가 비선형이 되도록 상기 베이스부의 길이 방향을 따라서 비선형 패턴으로 이루어진 유체 관통부;를 포함한다.A nonlinear porous body for a fuel cell according to one aspect of the present invention includes a base portion whose vertical cross-section is formed to be curved along the longitudinal direction, which is the direction of fluid flow; and a fluid penetrating portion that penetrates the base portion and is formed in a non-linear pattern along the longitudinal direction of the base portion so that the fluid movement path is non-linear.

본 발명의 일 측면에 따른 연료전지용 비선형 다공체는 유체의 흐름 방향인 길이 방향을 따라서 수직 단면이 굴곡지게 형성되는 베이스부; 및 유체가 상기 베이스부의 길이 방향을 따라 이동되도록 상기 베이스부를 관통하고, 유체가 유입되는 부분에서 바라보는 경우, 적어도 일부분이 개방되도록 이루어지거나, 개방되지 않도록 이루어진 유체 관통부;를 포함한다.A nonlinear porous body for a fuel cell according to one aspect of the present invention includes a base portion whose vertical cross-section is formed to be curved along the longitudinal direction, which is the direction of fluid flow; and a fluid penetrating portion that penetrates the base so that the fluid moves along the longitudinal direction of the base and is at least partially open or not open when viewed from the portion through which the fluid flows.

한편, 상기 유체 관통부는 유체의 이동 경로가 비선형이 되도록 상기 베이스부의 길이 방향을 따라서 비선형 패턴으로 이루어질 수 있다.Meanwhile, the fluid penetrating portion may be formed in a non-linear pattern along the longitudinal direction of the base portion so that the fluid movement path is non-linear.

한편, 상기 유체 관통부는 전체적인 배열 형상이 상기 베이스부의 길이 방향을 따라서 곡선 형상 또는 지그재그 형상으로 이루어질 수 있다.Meanwhile, the overall arrangement of the fluid penetrating portions may be curved or zigzag-shaped along the longitudinal direction of the base portion.

한편, 상기 유체 관통부 각각의 형상은 슬롯형, 원형, 타원형 및 다각형 중 선택된 어느 하나의 형상으로 이루어질 수 있다.Meanwhile, the shape of each of the fluid penetrating portions may be one of a slot type, a circular shape, an oval shape, and a polygonal shape.

한편, 상기 유체 관통부 각각의 형상은 슬롯형, 원형, 타원형 및 다각형 중 두 개 이상의 형상이 복합적으로 이루어질 수 있다.Meanwhile, the shape of each of the fluid penetrating portions may be a combination of two or more of the following shapes: slot-shaped, circular, oval-shaped, and polygonal.

한편, 상기 유체 관통부는 복수의 홀이 패턴을 이루도록 배열될 수 있다.Meanwhile, the fluid penetrating portion may be arranged so that a plurality of holes form a pattern.

한편, 상기 유체 관통부는, 상기 베이스부의 폭방향을 따라서 이격되게 위치되는 제1 유로홀; 및 상기 제1 유로홀에 대해 상기 베이스부의 길이 방향으로 이격되게 위치되면서, 인접한 두 개의 제1 유로홀 사이에 위치되는 제2 유로홀;을 포함하며, 상기 유체 관통부는 상기 제1 유로홀과 상기 제2 유로홀이 상기 베이스부의 길이 방향을 따라서 교번하도록 배치될 수 있다.Meanwhile, the fluid penetrating portion includes first passage holes spaced apart from each other along the width direction of the base portion; and a second passage hole that is spaced apart from the first passage hole in the longitudinal direction of the base portion and is located between two adjacent first passage holes, wherein the fluid penetrating portion is located between the first passage hole and the first passage hole. The second flow holes may be arranged to alternate along the longitudinal direction of the base portion.

한편, 상기 제1 유로홀과 상기 제2 유로홀의 형상은 동일한 형상일 수 있다.Meanwhile, the first flow hole and the second flow hole may have the same shape.

한편, 상기 제1 유로홀과 상기 제2 유로홀의 형상은 상이한 형상일 수 있다.Meanwhile, the first flow hole and the second flow hole may have different shapes.

한편, 상기 유체 관통부에서 상기 제1 유로홀과 상기 제2 유로홀 사이의 간격은 상기 베이스부의 길이 방향을 따라 동일하게 이루어질 수 있다.Meanwhile, the distance between the first passage hole and the second passage hole in the fluid penetrating portion may be the same along the longitudinal direction of the base portion.

한편, 상기 유체 관통부에서 상기 제1 유로홀과 상기 제2 유로홀 사이의 간격은 상기 베이스부의 길이 방향을 따라 가변되게 이루어질 수 있다.Meanwhile, the distance between the first passage hole and the second passage hole in the fluid penetrating portion may be varied along the longitudinal direction of the base portion.

한편, 상기 베이스부는 수직 단면이 굴곡지게 제조되는 과정에서 볼록한 상측에서 오목한 하측으로 갈수록 응력이 증가되도록 이루어질 수 있다.Meanwhile, in the process of manufacturing the base portion so that its vertical cross-section is curved, the stress may increase from the convex upper side to the concave lower side.

본 발명의 일 측면에 따른 연료 전지는 막-전극 접합체; 막-전극 접합체과 접촉되도록 위치되는 기체 확산층; 상기 기체 확산층에 인접하게 설치되고, 외부로부터 공급되는 기체를 기체 확산층 측으로 공급하는 분리판; 및 상기 분리판과 상기 기체 확산층 사이에 개재되고, 상기 분리판으로부터 기체를 공급받아서 상기 기체 확산층으로 전달하는 비선형 다공체;를 포함한다.A fuel cell according to one aspect of the present invention includes a membrane-electrode assembly; a gas diffusion layer positioned to contact the membrane-electrode assembly; A separation plate installed adjacent to the gas diffusion layer and supplying gas supplied from the outside to the gas diffusion layer; and a non-linear porous body interposed between the separator plate and the gas diffusion layer, and receiving gas from the separator plate and transferring it to the gas diffusion layer.

한편, 상기 비선형 다공체는 산소가 공급되는 기체 확산층과 접촉되도록 설치될 수 있다.Meanwhile, the nonlinear porous body may be installed to contact a gas diffusion layer to which oxygen is supplied.

본 발명의 일 실시예에 따른 연료전지용 비선형 다공체는 종래의 선형 다공체와 다르게 직선 형상의 유로가 아닌 S자형, V자형, W자형 및 Z자형등의 다양한 비선형성의 유로를 구현함으로써, 공기 또는 수소가 분리판을 통하여 이동되면서 곡선 또는 지그재그 형상으로 유동이 발생될 수 있다. 그러므로, 반응 기체인 공기 또는 수소 흐름에 대하여 난류 흐름을 부여하여 기체 확산층에 대한 반응 기체의 확산량을 증가시켜서 기체 확산층과의 반응 밀도는 증가시킬 수 있다.Unlike conventional linear porous bodies, the nonlinear porous body for fuel cells according to an embodiment of the present invention implements various nonlinear flow paths such as S-shaped, V-shaped, W-shaped, and Z-shaped rather than straight flow paths, thereby allowing air or hydrogen to flow. As it moves through the separation plate, flow may occur in a curved or zigzag shape. Therefore, the reaction density with the gas diffusion layer can be increased by providing a turbulent flow to the reaction gas, such as air or hydrogen, to increase the amount of diffusion of the reaction gas to the gas diffusion layer.

이에 따라, 공기 또는 수소가 기체 확산층과 반응되는 면적이 종래의 선형 다공체와 비교하여 대략 10% 내지 15% 정도 향상될 수 있다. 또한, 유체의 이동 속도도 종래의 선형 다공체보다 다소 감소될 수 있으므로, 기체 확산층과 공기 또는 수소가 충분한 시간동안 반응할 수 있다.Accordingly, the area where air or hydrogen reacts with the gas diffusion layer can be improved by approximately 10% to 15% compared to a conventional linear porous body. Additionally, the moving speed of the fluid can also be somewhat reduced compared to the conventional linear porous body, so the gas diffusion layer and air or hydrogen can react for a sufficient time.

따라서, 본 발명에 따른 연료전지용 비선형 다공체가 연료전지에 적용되는 경우, 기체(수소, 산소)와 기체 확산층과의 반응 면적을 극대화시킴으로써 셀의 출력을 증가시키게 되며, 이는 전체 연료전지의 성능을 개선하여 단위 크기당 더욱 많은 전기 에너지를 생성할 수 있게 되어 수소차량의 제조비용을 절감하면서 콤팩트화 할 수 있다.Therefore, when the nonlinear porous material for fuel cells according to the present invention is applied to a fuel cell, the output of the cell is increased by maximizing the reaction area between gas (hydrogen, oxygen) and the gas diffusion layer, which improves the overall performance of the fuel cell. This makes it possible to generate more electrical energy per unit size, reducing the manufacturing cost of hydrogen vehicles and making them more compact.

뿐만 아니라, 본 발명에 따른 연료전지용 비선형 다공체는 종래의 선형 다공체와 비교하여 유체 관통부의 배열 형상에 있어서 차이가 있을 뿐, 제조하는 공정은 기존의 공정을 거의 유사하게 실시됨으로써 제조비용을 증가시키지 않을 수 있다.In addition, the nonlinear porous body for fuel cells according to the present invention differs only in the arrangement shape of the fluid penetrating portion compared to the conventional linear porous body, and the manufacturing process is carried out almost similarly to the existing process, so the manufacturing cost will not increase. You can.

본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The effects of the present invention are not limited to the effects mentioned above, and other effects not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the description of the claims.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 연료전지용 비선형 다공체가 적용될 수 있는 연료전지를 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 연료전지용 비선형 다공체를 도시한 사시도이다.
도 3은, 도 2의 연료전지용 비선형 다공체를 도시한 평면도이다.
도 4는, 도 3의 연료전지용 비선형 다공체를 B방향에서 바라본 도면이다.
도 5는, 도 3의 연료전지용 비선형 다공체 주변에서 A방향으로 복수의 제1 유로홀을 바라본 도면이다.
도 6은 도 3의 연료전지용 비선형 다공체에 대한 제1 변형예로써, 도 5와 같이, 연료전지용 비선형 다공체 주변에서 A방향으로 복수의 제1 유로홀을 바라본 도시한 도면이다.
도 7은 도 3의 연료전지용 비선형 다공체에 대한 제2 변형예로써, 도 5와 같이, 연료전지용 비선형 다공체 주변에서 A방향으로 복수의 제1 유로홀을 바라본 도시한 도면이다.
도 8은 종래의 선형 다공체에서 기체가 유입되는 부분에서 바라본 도면이다.
도 9는, 도 2의 연료전지용 비선형 다공체를 전개하여 도시한 도면이다.
도 10 내지 도 12는 다양한 형상으로 이루어진 유체 관통부를 도시한 도면이다.
도 13은 연료전지용 비선형 다공체의 높낮이에 따른 색상 차이를 수치해석으로 도시한 것이다.
도 14는 연료전지용 비선형 다공체에서 유체의 유동 경로를 표시한 도면이다.
도 15는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 연료전지용 비선형 다공체를 도시한 평면도이다.
도 16은, 도 15의 연료전지용 비선형 다공체를 A방향쪽에서 위에서 아래로 바라본 도면이다.
도 17은, 도 16의 연료전지용 비선형 다공체에서 유체의 유동 경로를 표시한 도면이다.
도 18은, 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 연료전지용 비선형 다공체를 일측상방에서 바라본 도면이다.
도 19는, 도 18의 연료전지용 비선형 다공체에서 유체의 유동 경로를 표시한 도면이다.
Figure 1 is a diagram illustrating a fuel cell to which a nonlinear porous material for fuel cells according to an embodiment of the present invention can be applied.
Figure 2 is a perspective view showing a nonlinear porous body for a fuel cell according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a plan view showing the nonlinear porous body for a fuel cell of FIG. 2.
FIG. 4 is a view of the nonlinear porous body for fuel cells of FIG. 3 viewed from direction B.
FIG. 5 is a view looking at a plurality of first passage holes in direction A around the nonlinear porous body for a fuel cell of FIG. 3.
FIG. 6 is a first modification to the nonlinear porous body for fuel cells of FIG. 3, and is a view showing a plurality of first flow holes in direction A around the nonlinear porous body for fuel cells, as shown in FIG. 5.
FIG. 7 is a second modification to the nonlinear porous body for fuel cells of FIG. 3, and is a view showing a plurality of first passage holes in direction A around the nonlinear porous body for fuel cells, as shown in FIG. 5.
Figure 8 is a view viewed from the part where gas flows into a conventional linear porous body.
FIG. 9 is an expanded view of the nonlinear porous body for a fuel cell of FIG. 2.
10 to 12 are diagrams showing fluid penetrating parts of various shapes.
Figure 13 shows the color difference according to the height of the nonlinear porous material for fuel cells through numerical analysis.
Figure 14 is a diagram showing the flow path of fluid in a nonlinear porous body for a fuel cell.
Figure 15 is a plan view showing a nonlinear porous body for a fuel cell according to another embodiment of the present invention.
FIG. 16 is a view of the nonlinear porous body for fuel cells of FIG. 15 viewed from top down in direction A.
FIG. 17 is a diagram showing the flow path of fluid in the nonlinear porous body for a fuel cell of FIG. 16.
Figure 18 is a view of a nonlinear porous body for a fuel cell according to another embodiment of the present invention as seen from one side upward.
FIG. 19 is a diagram showing the flow path of fluid in the nonlinear porous body for a fuel cell of FIG. 18.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예들에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예들에 한정되지 않는다.Hereinafter, with reference to the attached drawings, embodiments of the present invention will be described in detail so that those skilled in the art can easily practice the present invention. The invention may be implemented in many different forms and is not limited to the embodiments described herein.

본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.In order to clearly explain the present invention, parts that are not relevant to the description are omitted, and identical or similar components are assigned the same reference numerals throughout the specification.

또한, 여러 실시예들에 있어서, 동일한 구성을 가지는 구성요소에 대해서는 동일한 부호를 사용하여 대표적인 실시예에서만 설명하고, 그 외의 다른 실시예에서는 대표적인 실시예와 다른 구성에 대해서만 설명하기로 한다.Additionally, in various embodiments, components having the same configuration will be described using the same symbols only in the representative embodiment, and in other embodiments, only components that are different from the representative embodiment will be described.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우 뿐만 아니라, 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결"된 것도 포함한다. 또한, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.Throughout the specification, when a part is said to be “connected” to another part, this includes not only “directly connected” but also “indirectly connected” through another member. Additionally, when a part "includes" a certain component, this means that it may further include other components, rather than excluding other components, unless specifically stated to the contrary.

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 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.Unless otherwise defined, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly 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 unless explicitly defined in the present application, should not be interpreted in an ideal or excessively formal sense. No.

본 발명의 일 실시예에 따른 연료전지용 비선형 다공체를 설명하기에 앞서 연료전지용 비선형 다공체가 적용될 수 있는 연료전지에 대해 설명하기로 한다.Before explaining the nonlinear porous material for fuel cells according to an embodiment of the present invention, a fuel cell to which the nonlinear porous material for fuel cells can be applied will be described.

도 1을 참조하면, 연료전지(10)는 막-전극 접합체(MEA: Membrane Electrode Assembly, 11a), 기체 확산층(GDL: Gas Diffusion Layer, 11b), 분리판(12) 및 비선형 다공체(100)를 포함한다.Referring to FIG. 1, the fuel cell 10 includes a membrane-electrode assembly (MEA: Membrane Electrode Assembly, 11a), a gas diffusion layer (GDL: 11b), a separator 12, and a nonlinear porous body 100. Includes.

막-전극 접합체(11a)는 수소 이온을 이동시켜줄 수 있는 전해질막 및 수소 이온과 산소가 반응할 수 있도록 촉매층을 포함할 수 있다. 이러한 막-전극 접합체(11a)에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.The membrane-electrode assembly 11a may include an electrolyte membrane capable of moving hydrogen ions and a catalyst layer so that hydrogen ions and oxygen can react. A detailed description of this membrane-electrode assembly 11a will be omitted.

기체 확산층(11b)은 막-전극 접합체(11a)와 접촉되도록 위치된다. 예를 들어, 두 개의 기체 확산층(11b)이 막-전극 접합체(11a)의 양면에 각각 설치된다. 이때, 어느 하나의 기체 확산층(11b)은 수소를 확산시키고, 나머지 기체 확산층(11b)은 산소를 확산시킨다.The gas diffusion layer 11b is positioned to contact the membrane-electrode assembly 11a. For example, two gas diffusion layers 11b are installed on both sides of the membrane-electrode assembly 11a, respectively. At this time, one gas diffusion layer (11b) diffuses hydrogen, and the remaining gas diffusion layer (11b) diffuses oxygen.

기체 확산층(11b)은 분리판(12) 및 막-전극 접합체(11a) 사이에 위치하여 촉매층을 지지할 수 있다. 기체 확산층(11b)은 분리판(12)을 통해 유입된 기체를 촉매층에 전달하고, 화학반응으로 생긴 물을 다시 분리판(12)으로 이동하게 하는 등, 기체의 확산을 보조할 수 있다. 또한 기체 확산층(11b)은 전기화학 반응에 의해 발생한 전자를 분리판(12)에 전달해 줄 수 있다.The gas diffusion layer 11b may be located between the separator 12 and the membrane-electrode assembly 11a to support the catalyst layer. The gas diffusion layer 11b can assist in the diffusion of gas, such as by transferring gas introduced through the separator 12 to the catalyst layer and by allowing water generated from a chemical reaction to move back to the separator 12. Additionally, the gas diffusion layer 11b can transfer electrons generated by an electrochemical reaction to the separator 12.

이를 위한 기체 확산층(11b)은 화학적 안정성이 우수하며, 전기 전도도가 큰 소재일 수 있다. 예를 들어, 기체 확산층(11b)은 탄소 종이(carbon paper), 탄소 천(carbon cloth) 또는 탄소 펠트(carbon felt) 등의 소재로 구성될 수 있으나, 이에 한정하지는 않는다.The gas diffusion layer 11b for this purpose has excellent chemical stability and may be made of a material with high electrical conductivity. For example, the gas diffusion layer 11b may be made of a material such as carbon paper, carbon cloth, or carbon felt, but is not limited thereto.

분리판(12)은 상기 기체 확산층(11b)에 인접하게 설치되고, 외부로부터 공급되는 기체인 공기 또는 수소를 기체 확산층(11b) 측으로 공급한다.The separation plate 12 is installed adjacent to the gas diffusion layer 11b, and supplies air or hydrogen, which is a gas supplied from the outside, to the gas diffusion layer 11b.

비선형 다공체(100)는 상기 분리판(12)과 상기 기체 확산층(11b) 사이에 개재되고, 상기 분리판(12)으로부터 유체를 공급받아서 상기 기체 확산층(11b)으로 전달한다. 여기서, 유체는 일례로 산소 또는 수소와 같은 기체일 수 있다. 더욱 상세하게 설명하면, 비선형 다공체(100)는 분리판(12)으로부터 산소나 수소와 같은 기체를 공급받거나, 막-전극 접합체(11a)부터 생성되는 물을 전달받아 외부로 흘려 보낼 수 있다.The nonlinear porous body 100 is interposed between the separator plate 12 and the gas diffusion layer 11b, receives fluid from the separator plate 12, and transfers it to the gas diffusion layer 11b. Here, the fluid may be a gas such as oxygen or hydrogen, for example. In more detail, the nonlinear porous body 100 can receive gas such as oxygen or hydrogen from the separator 12, or receive water generated from the membrane-electrode assembly 11a and flow it to the outside.

도면에서는 비선형 다공체(100)가 두개인 것으로 도시하였으나 이에 한정하지는 않는다. 이와 다르게, 상기 비선형 다공체(100)는 하나이며, 하나의 비선형 다공체(100)는 산소가 공급되는 기체 확산층(11b)과 접촉되도록 설치될 수 있다.In the drawing, there are two nonlinear porous bodies 100, but the present invention is not limited thereto. Differently, the nonlinear porous body 100 is one, and one nonlinear porous body 100 may be installed to contact the gas diffusion layer 11b to which oxygen is supplied.

더욱 상세하게 설명하면, 전술한 바와 같이 기체 확산층(11b)은 두 개일 수 있고, 하나의 비선형 다공체(100)는 산소를 확산시키는 기체 확산층(11b)에 인접하게 설치되어 산소의 확산을 향상시킬 수 있다. 즉, 비선형 다공체(100)는 산소극(양극, cathode)에 설치될 수 있다.In more detail, as described above, there may be two gas diffusion layers 11b, and one nonlinear porous body 100 may be installed adjacent to the gas diffusion layer 11b to diffuse oxygen to improve diffusion of oxygen. there is. That is, the nonlinear porous body 100 may be installed on an oxygen electrode (anode, cathode).

그리고, 수소를 확산시키는 기체 확산층(11b)은 직선 형상의 유로(미도시)가 형성된 분리판(12)과 밀착될 수 있다. 수소가 유로를 따라 이동되면서 기체 확산층(11b)을 지나서 막-전극 접합체(11a)와 접촉될 수 있다.In addition, the gas diffusion layer 11b that diffuses hydrogen may be in close contact with the separator plate 12 on which a linear flow path (not shown) is formed. As hydrogen moves along the flow path, it may pass through the gas diffusion layer 11b and come into contact with the membrane-electrode assembly 11a.

이와 같이 비선형 다공체(100)는 연료전지(10) 내에 설치되어 유체의 확산성을 향상시킴으로써, 막-전극 접합체(11a)와 유체가 더욱 원활하게 반응하면서 전기 에너지 생산 효율이 향상될 수 있다. 이를 위한 비선형 다공체(100)에 대한 상세한 설명은 후술하기로 한다.In this way, the nonlinear porous body 100 is installed in the fuel cell 10 to improve the diffusivity of the fluid, so that the membrane-electrode assembly 11a and the fluid react more smoothly, thereby improving electrical energy production efficiency. A detailed description of the nonlinear porous body 100 for this purpose will be described later.

전술한 막-전극 접합체(11a), 기체 확산층(11b), 분리판(12) 및 비선형 다공체(100)가 합쳐져서 하나의 셀(13)을 구성할 수 있다. 이러한 셀(13)은 수소와 산소가 반응하도록 하여 전기 에너지를 발생시킬 수 있다. 연료전지(10)는 복수의 셀(13)이 적층된 것일 수 있다.The above-described membrane-electrode assembly 11a, gas diffusion layer 11b, separator 12, and nonlinear porous body 100 may be combined to form one cell 13. This cell 13 can generate electrical energy by allowing hydrogen and oxygen to react. The fuel cell 10 may be a stack of a plurality of cells 13.

한편, 체결판(14)이 연료전지(10) 스택의 양 끝단에 위치하며, 연료전지(10) 스택의 체결 상태를 유지시킬 수 있다. 예를 들어, 체결판(14)은 볼트 및 너트에 의하여 연료전지(10)를 가압하며 체결할 수 있으나. 이에 한정하지는 않는다.Meanwhile, fastening plates 14 are located at both ends of the fuel cell 10 stack, and can maintain the fastened state of the fuel cell 10 stack. For example, the fastening plate 14 can be fastened to the fuel cell 10 by pressing it with bolts and nuts. It is not limited to this.

다만, 본 발명의 일 실시예에 따른 연료전지용 비선형 다공체(100)가 반드시 상기와 같은 구조로 이루어진 연료전지(10)에만 적용되는 것으로 한정하지는 않는다.However, the nonlinear porous body 100 for a fuel cell according to an embodiment of the present invention is not necessarily limited to being applied only to the fuel cell 10 having the structure described above.

이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 연료전지용 비선형 다공체(100)에 대해 상세하게 설명하기로 한다.Hereinafter, the nonlinear porous body 100 for a fuel cell according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

도 2 내지 도 7를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 연료전지용 비선형 다공체(100)는 베이스부(110) 및 유체 관통부(120)를 포함한다.Referring to FIGS. 2 to 7 , the nonlinear porous body 100 for a fuel cell according to an embodiment of the present invention includes a base portion 110 and a fluid penetrating portion 120.

베이스부(110)는 유체의 흐름 방향인 길이 방향을 따라서 수직 단면이 굴곡지게 형성된다. 이러한 베이스부(110)는 일정한 두께로 이루어진 판이면서, 볼록한 부분과 오목한 부분이 반복적으로 형성된 구조일 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 연료전지용 비선형 다공체(100)의 몸체가 될 수 있으며, 베이스부(110)의 굴곡진 부분은 전체적으로 높이가 균일하게 이루어지는 것이 바람직할 수 있다.The base portion 110 is formed to have a curved vertical cross-section along the longitudinal direction, which is the direction of fluid flow. This base portion 110 may be a plate of a certain thickness and may have a structure in which convex portions and concave portions are repeatedly formed. It may be the body of the nonlinear porous body 100 for a fuel cell according to an embodiment of the present invention, and it may be desirable for the curved portion of the base portion 110 to have a uniform height overall.

이유인 즉, 베이스부(110)의 높이가 전체적으로 균일하지 않은 경우, 유체가 본 발명의 일 실시예에 따른 연료전지용 비선형 다공체(100) 전체에 균일하게 확산되기가 어려울 수 있다.That is, if the height of the base portion 110 is not uniform overall, it may be difficult for the fluid to spread uniformly throughout the nonlinear porous body 100 for a fuel cell according to an embodiment of the present invention.

유체 관통부(120)는 상기 베이스부(110)를 관통하고, 유체의 이동 경로가 비선형이 되도록 상기 베이스부(110)의 길이 방향을 따라서 비선형 패턴으로 이루어진다. 예를 들어, 상기 유체 관통부(120)는 전체적인 배열 형상이 상기 베이스부(110)의 길이 방향을 따라서 곡선 형상 또는 지그재그 형상으로 이루어질 수 있다. 이를 위한 유체 관통부(120)는 복수의 홀이 패턴을 이루도록 배열되는 것일 수 있다.The fluid penetrating portion 120 penetrates the base portion 110 and is formed in a non-linear pattern along the longitudinal direction of the base portion 110 so that the fluid movement path is non-linear. For example, the overall arrangement of the fluid penetrating portions 120 may be curved or zigzag-shaped along the longitudinal direction of the base portion 110. The fluid penetrating portion 120 for this purpose may be one in which a plurality of holes are arranged to form a pattern.

더욱 상세하게 설명하면 유체 관통부(120)는 일례로 제1 유로홀(121)과 제2 유로홀(122)을 포함할 수 있다.In more detail, the fluid penetrating portion 120 may include, for example, a first passage hole 121 and a second passage hole 122.

제1 유로홀(121)은 상기 베이스부(110)의 폭방향을 따라서 이격되게 위치된다.The first passage holes 121 are positioned to be spaced apart along the width direction of the base portion 110.

제2 유로홀(122)은 상기 제1 유로홀(121)에 대해 상기 베이스부(110)의 길이 방향으로 이격되게 위치된다. 그리고, 제2 유로홀(122)은 인접한 두 개의 제1 유로홀(121) 사이에 위치된다.The second passage hole 122 is positioned to be spaced apart from the first passage hole 121 in the longitudinal direction of the base portion 110. And, the second passage hole 122 is located between two adjacent first passage holes 121.

즉, 어느 하나의 제2 유로홀(122)의 중심은 서로 인접한 두 개의 제1 유로홀(121) 사이와 나란하게 위치될 수 있다. 상기와 같은 상기 유체 관통부(120)는 상기 제1 유로홀(121)과 제2 유로홀(122)이 상기 베이스부(110)의 길이 방향을 따라서 교번하도록 배치될 수 있다.That is, the center of one second passage hole 122 may be located parallel to and between two adjacent first passage holes 121. The fluid penetrating portion 120 as described above may be arranged so that the first passage holes 121 and second passage holes 122 alternate along the longitudinal direction of the base portion 110.

한편, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, A방향은 베이스부(110)의 길이 방향과 대응되고, B방향은 베이스부(110)의 폭 방향과 대응될 수 있다. 유체 관통부(120)가 상기와 같이 베이스부(110)의 길이방향을 따라 비선형 패턴으로 이루어짐으로써, A방향에서 볼 때 유체 관통부(120)는 베이스부(110)에 의해 반대편이 보이지 않거나, 보이더라도 일부만 보일 수 있다. 이에 따라, A방향을 따라 공급되는 유체의 유동 경로(F)가 유체 관통부(120)를 통과하면서 곡선 또는 지그재그 형상과 같은 비선형 형상이 될 수 있다.Meanwhile, as shown in FIGS. 3 and 4, direction A may correspond to the longitudinal direction of the base portion 110, and direction B may correspond to the width direction of the base portion 110. Since the fluid penetrating portion 120 is formed in a non-linear pattern along the longitudinal direction of the base portion 110 as described above, the opposite side of the fluid penetrating portion 120 is not visible due to the base portion 110 when viewed from direction A. Even if it is visible, only part of it may be visible. Accordingly, the flow path F of the fluid supplied along direction A may have a non-linear shape such as a curved or zigzag shape while passing through the fluid penetrating portion 120.

좀 더 상세하게는, 도 3 및 도 14를 고려하면, 제1 또는 제2 유로홀(121 또는 122)을 통해 베이스부(110)를 관통하는 방향에서 볼 때, 베이스부(110) 내 인접한 두 개의 제1 유로홀(121)과 제2 유로홀(122) 사이의 영역은 곡선 형상 또는 지그재그 형상으로 휘어진다. 또한, 제1 또는 제2 유로홀(121 또는 122)을 통해 베이스부(110)를 관통하는 방향에서 볼 때, 베이스부(110) 내 인접한 두 개의 제1 유로홀(121)의 위치 이동에 연동하여 제2 유로홀(122)은 곡선 형상 또는 지그재그 형상으로 휘어질 수 있다.
한편, 유체 관통부(120)는 제3 유로홀(123)을 더 포함할 수 있다.
More specifically, considering FIGS. 3 and 14, when viewed in the direction penetrating the base portion 110 through the first or second flow hole 121 or 122, two adjacent within the base portion 110 The area between the first flow hole 121 and the second flow hole 122 is curved or bent in a zigzag shape. In addition, when viewed from the direction penetrating the base portion 110 through the first or second passage hole 121 or 122, the position movement of the two adjacent first passage holes 121 within the base portion 110 is linked. Accordingly, the second passage hole 122 may be bent into a curved shape or a zigzag shape.
Meanwhile, the fluid penetrating portion 120 may further include a third passage hole 123.

제3 유로홀(123)은 상기 베이스부(110)의 길이 방향을 따라서 상기 베이스부(110)의 가장 자리에 인접하게 배치될 수 있다. 제3 유로홀(123)에서 베이스부(110)의 가장자리에 인접한 부분은 반원 형상으로 이루어질 수 있다. 이에 따라, 베이스부(110)와 유체 관통부(120)의 경계 부분에서의 강도가 향상될 수 있다.The third passage hole 123 may be disposed adjacent to the edge of the base portion 110 along the longitudinal direction of the base portion 110. A portion of the third passage hole 123 adjacent to the edge of the base portion 110 may have a semicircular shape. Accordingly, the strength at the boundary between the base portion 110 and the fluid penetrating portion 120 may be improved.

그리고, 상기 제1 유로홀(121), 상기 제2 유로홀(122) 및 제3 유로홀(123)의 형상은 동일할 수 있다. 이와 다르게, 상기 제1 유로홀(121), 상기 제2 유로홀(122) 및 제3 유로홀(123)의 형상은 상이한 형상인 것도 가능할 수 있으나, 이에 한정하지는 않는다.In addition, the first passage hole 121, the second passage hole 122, and the third passage hole 123 may have the same shape. Alternatively, the first passage hole 121, the second passage hole 122, and the third passage hole 123 may have different shapes, but are not limited thereto.

한편, 도 5 내지 도 7을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 연료전지용 비선형 다공체(100)에서 유체 관통부(120)는 유체가 상기 베이스부(110)의 길이 방향 그리고 길이 방향에 직각인 방향(예를 들면, 상하 방향)을 따라 이동되도록 상기 베이스부(110)를 관통하고, 도 3에서 연료전지용 비선형 다공체(100) 주변에서 A방향으로 복수의 제1 유로홀(121)을 바라보는 경우, 도 3과 같이 유체 관통부(120)가 연료전지용 비선형 다공체(100)에서 제1 S자 파형을 가지는 때, 복수의 제1 유로홀(121)은 선단의 개별 제1 유로홀(121)의 양 측부에서 겹쳐보이면서 선단의 개별 제1 유로홀(121)의 중앙 영역을 개방시키지 않도록 이루어질 수 있다.
이와는 다르게, 도 3의 연료전지용 비선형 다공체(100)에 대한 제1 변형예로써, 도 6의 연료전지용 비선형 다공체(104)에서 제2 S자 파형(단, 제2 S자 파형이 제1 S자 파형보다 더 작은 진폭을 가짐)의 유체 관통부(120)를 가지는 경우, 복수의 제1 유로홀(121)은 선단의 개별 제1 유로홀(121)의 양 측부에서 겹쳐보이면서 선단의 개별 제1 유로홀(121)의 중앙 영역 중 일부분을 개방시키도록 이루어질 수 있다.
또한, 이와는 다르게, 도 3의 연료전지용 비선형 다공체(100)에 대한 제2 변형예로써, 도 7의 연료전지용 비선형 다공체(108)에서 제3 S자 파형(단, 제3 S자 파형이 제2 S자 파형보다 더 작은 진폭을 가짐)의 유체 관통부(120)를 가지는 경우, 복수의 제1 유로홀(121)은 선단의 개별 제1 유로홀(121)의 양 측부에서 겹쳐보이면서 선단의 개별 제1 유로홀(121)의 중앙 영역을 크게 개방시키도록 이루어질 수 있다.
Meanwhile, referring to FIGS. 5 to 7, in the nonlinear porous body 100 for a fuel cell according to an embodiment of the present invention, the fluid penetrating portion 120 allows fluid to flow in the longitudinal direction of the base portion 110 and at a right angle to the longitudinal direction. It penetrates the base portion 110 to move along the direction (e.g., up and down direction), and looks at a plurality of first passage holes 121 in direction A around the nonlinear porous body 100 for fuel cells in FIG. 3. When viewed, as shown in FIG. 3, when the fluid penetrating portion 120 has a first S-shaped waveform in the nonlinear porous body 100 for a fuel cell, the plurality of first passage holes 121 are individual first passage holes 121 at the tip. ) can be made so that the central area of the individual first flow hole 121 at the tip is not opened while appearing to overlap on both sides.
Differently, as a first modification to the nonlinear porous body 100 for fuel cells of FIG. 3, the second S-shaped waveform (however, the second S-shaped waveform is different from the first S-shaped waveform) in the nonlinear porous body 104 for fuel cells of FIG. In the case of having a fluid penetrating portion 120 (with an amplitude smaller than the waveform), the plurality of first passage holes 121 appear to overlap on both sides of the individual first passage holes 121 at the tip, and the individual first passage holes 121 at the tip are visible. A portion of the central area of the flow hole 121 may be opened.
Additionally, differently from this, as a second modification to the nonlinear porous body 100 for fuel cells of FIG. 3, the third S-shaped waveform (however, the third S-shaped waveform is the second S-shaped waveform) in the nonlinear porous body 108 for fuel cells of FIG. In the case of having a fluid penetrating portion 120 (having a smaller amplitude than the S-shaped waveform), the plurality of first passage holes 121 appear to overlap on both sides of the individual first passage holes 121 at the tip and form the individual first passage holes 121 at the tip. The central area of the first flow hole 121 may be largely opened.

이러한 상기 유체 관통부(120)는 전술한 바와 같이 유체의 이동 경로가 비선형이 되도록 상기 베이스부(110)의 길이 방향을 따라서 비선형 패턴으로 이루어질 수 있다.As described above, the fluid penetrating portion 120 may be formed in a non-linear pattern along the longitudinal direction of the base portion 110 so that the fluid movement path is non-linear.

반면, 도 8에 도시된 바와 같이, 종래의 선형 다공체(1)는 몸체(2)를 관통하는 관통홀(3)의 배열이 직선 형상이므로, 기체가 유입되는 곳에서 바라보는 경우, 관통홀(3)의 끝부분까지 모두 개방된 상태이다. 이와 같은 종래의 선형 다공체(1)에서는 유체의 이동 경로가 선형으로만 구현되어 기체 확산층과 유체의 반응 면적을 증가시키기 어려울 수 있다.On the other hand, as shown in FIG. 8, the conventional linear porous body 1 has a straight arrangement of the through holes 3 penetrating the body 2, so when viewed from the place where the gas flows, the through holes ( It is all open up to the end of 3). In such a conventional linear porous body 1, the movement path of the fluid is implemented only linearly, so it may be difficult to increase the reaction area between the gas diffusion layer and the fluid.

도 9 내지 도 12를 참조하면, 전술한 상기 유체 관통부(120) 각각의 형상은 슬릿형, 원형, 타원형 및 다각형 중 선택된 어느 하나의 형상으로 이루어질 수 있다. Referring to FIGS. 9 to 12, each of the above-described fluid penetrating portions 120 may have a shape selected from a slit shape, a circular shape, an oval shape, and a polygonal shape.

예를 들어, 도 9에 도시된 바와 같이, 유체 관통부(120) 각각의 형상은 슬롯형일 수 있다. 이와 다르게, 도 10에 도시된 바와 같이, 유체 관통부(220) 각각의 형상은 사각형일 수 있고, 도 11에 도시된 바와 같이, 유체 관통부(320) 각각의 형상은 육각형일 수 있다. 그리고, 도 12에 도시된 바와 같이, 유체 관통부(420) 각각의 형상은 타원형인 것도 가능할 수 있다. 도면에 도시하지는 않았으나, 유체 관통부(320) 각각의 형상은 원형인 것도 가능할 수 있다.For example, as shown in FIG. 9, the shape of each fluid penetrating portion 120 may be slot-shaped. Alternatively, as shown in FIG. 10, the shape of each fluid penetrating part 220 may be square, and as shown in FIG. 11, the shape of each fluid penetrating part 320 may be hexagonal. And, as shown in FIG. 12, the shape of each fluid penetrating portion 420 may be oval. Although not shown in the drawing, each fluid penetrating portion 320 may have a circular shape.

여기서, 도 9 내지 도 12는 평평한 금속판을 프레싱하여 웨이브 형상으로 제조하기 전의 상태를 도시한 도면이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 연료전지용 비선형 다공체(100)는 프레싱 작업에 의해 제조될 수 있으며, 이에 대한 상세한 설명은 후술하기로 한다.Here, FIGS. 9 to 12 are diagrams showing a state before a flat metal plate is pressed and manufactured into a wave shape. The nonlinear porous body 100 for a fuel cell according to an embodiment of the present invention can be manufactured by pressing, and a detailed description thereof will be provided later.

상기와 같은 제1 유로홀(121)과 제2 유로홀(122) 각각의 형상은 비선형 다공체(100)의 설계에 따라 다양하게 선택될 수 있으므로, 특정 형상으로 한정하지는 않는다. 예를 들어, 상기 유체 관통부(120) 각각의 형상은 슬롯형, 원형, 타원형 및 다각형 중 두 개 이상의 형상이 복합적으로 이루어진 것도 가능할 수 있다.The shapes of each of the first flow hole 121 and the second flow hole 122 as described above may be selected in various ways depending on the design of the nonlinear porous body 100, and are not limited to a specific shape. For example, the shape of each of the fluid penetrating portions 120 may be a combination of two or more of the following shapes: slot-shaped, circular, oval-shaped, and polygonal.

그리고, 유체 관통부(120)에 포함되는 상기 제1 유로홀(121)과 상기 제2 유로홀(122)의 형상은 동일한 형상일 수 있다. 이와 다르게, 도면에 도시하지는 않았으나, 상기 제1 유로홀(121)과 상기 제2 유로홀(122)의 형상은 상이한 형상인 것도 가능할 수 있다.Additionally, the first passage hole 121 and the second passage hole 122 included in the fluid penetrating portion 120 may have the same shape. Alternatively, although not shown in the drawings, the first passage hole 121 and the second passage hole 122 may have different shapes.

또한, 상기 유체 관통부(120)에서 상기 제1 유로홀(121)과 상기 제2 유로홀(122) 사이의 간격은 상기 베이스부(110)의 길이 방향을 따라 동일할 수 있다. 이와 다르게, 도면에 도시하지는 않았으나, 상기 유체 관통부(120)에서 상기 제1 유로홀(121)과 상기 제2 유로홀(122) 사이의 간격은 상기 베이스부(110)의 길이 방향을 따라 가변되게 이루어진 것도 가능할 수 있다.Additionally, the distance between the first passage hole 121 and the second passage hole 122 in the fluid penetrating portion 120 may be the same along the longitudinal direction of the base portion 110. Differently, although not shown in the drawing, the distance between the first passage hole 121 and the second passage hole 122 in the fluid penetrating portion 120 is variable along the longitudinal direction of the base portion 110. It may also be possible to achieve it.

상기와 같이 유체 관통부(120) 형상 및 간격은 본 발명의 일 실시예에 따른 연료전지용 비선형 다공체(100)의 설계에 따라 다양하게 구현될 수 있다.As described above, the shape and spacing of the fluid penetrating portion 120 may be implemented in various ways depending on the design of the nonlinear porous body 100 for a fuel cell according to an embodiment of the present invention.

한편, 상기와 같은 본 발명의 일 실시예에 따른 연료전지용 비선형 다공체(100)의 제조 과정을 설명하기로 한다. 우선, 평평한 금속판이 마련된다. 금속판에 화학적인 방법이나 기계적인 방법을 사용하여 홀을 생성한다. 이후, 홀이 형성된 금속판을 웨이브 형상의 틀에 위치시키고, 프레스로 가압하여 제조를 완료할 수 있다.Meanwhile, the manufacturing process of the nonlinear porous body 100 for a fuel cell according to an embodiment of the present invention as described above will be described. First, a flat metal plate is prepared. Holes are created in a metal plate using chemical or mechanical methods. Thereafter, the metal plate with the hole formed can be placed in a wave-shaped frame and pressed with a press to complete manufacturing.

한편, 상기와 같은 방법에 의해 제조될 수 있는 상기 베이스부(110)는 수직 단면이 굴곡지게 제조되는 과정에서 볼록한 상측에서 오목한 하측으로 갈수록 응력이 증가되도록 이루어질 수 있다.Meanwhile, the base portion 110, which can be manufactured by the above method, may be made so that stress increases from the convex upper side to the concave lower side in the process of manufacturing the vertical cross-section to be curved.

이에 따라, 도 13에 도시된 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 연료전지용 비선형 다공체(100)는 프레싱 과정에서 전체적으로 변형이 되면서 입체적인 다공성 구조가 될 수 있다. 연료전지용 비선형 다공체(100)를 수치해석 프로그램을 실시한 결과에서 각 색상(연두색, 파란색, 붉은색)은 초기 위치에서 높이 변화가 상대적으로 낮은 부분은 파란색으로 도시하였고, 초기 위치에서 점차 변경될수록 연두색에서 붉은색으로 변하는 것으로 도시하였다.Accordingly, as shown in FIG. 13, the nonlinear porous body 100 for a fuel cell according to an embodiment of the present invention is entirely deformed during the pressing process and can become a three-dimensional porous structure. As a result of performing a numerical analysis program on the nonlinear porous material 100 for fuel cells, each color (light green, blue, and red) is shown in blue for areas where the height change is relatively low at the initial position, and changes from light green as it gradually changes from the initial position. It is shown as turning red.

여기서, 파란색 부분은 베이스부(110)의 돌출부(111)가 될 수 있고, 붉은색 부분은 베이스부(110)의 인입부(112)가 될 수 있으며, 연두색 부분은 베이스부(110)의 연결부(113)가 될 수 있다.Here, the blue part may be the protrusion 111 of the base part 110, the red part may be the inlet part 112 of the base part 110, and the light green part may be the connection part of the base part 110. It could be (113).

상기와 같은 방법으로 제조되는 본 발명의 일 실시예에 따른 연료전지용 비선형 다공체(100)는 연료전지(10)의 기체 확산층(11b, 도 1 참조)의 일면에 밀착되어, 수소 또는 공기가 기체 확산층(11b, 도 1 참조)을 따라서 이동되도록 할 수 있다. 도면에 도시하지는 않았으나, 수소 또는 공기의 이동이 안정적으로 구현될 수 있게 하는 평판(미도시)이 비선형 다공체(100)의 일면에 접합될 수 있다. 평판(미도시)은 수소 또는 공기가 외부로 누설되는 것을 방지할 수 있다.The nonlinear porous body 100 for a fuel cell according to an embodiment of the present invention manufactured by the method described above is in close contact with one surface of the gas diffusion layer 11b (see FIG. 1) of the fuel cell 10, so that hydrogen or air flows into the gas diffusion layer. It can be moved along (11b, see FIG. 1). Although not shown in the drawing, a flat plate (not shown) that allows stable movement of hydrogen or air may be bonded to one surface of the nonlinear porous body 100. A flat plate (not shown) can prevent hydrogen or air from leaking to the outside.

도 14을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 연료전지용 비선형 다공체(100)는 유체 관통부(120)의 전체적인 배열 형상이 곡선이 되게 함으로써, 유체의 유동 경로(F)가 S자 형상이 될 수 있다.Referring to FIG. 14, the nonlinear porous body 100 for a fuel cell according to an embodiment of the present invention has the overall arrangement shape of the fluid penetrating portions 120 curved, so that the fluid flow path F has an S-shape. It can be.

도 15 내지 도 17를 참조하면, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 연료전지용 비선형 다공체(200)는 유체 관통부(120)의 전체적인 배열 형상이 중간에서 한번 절곡되어 알파벳 V와 유사한 형상이 될 수 있다. 이러한 연료전지용 비선형 다공체(200)에서는 유체의 유동 경로가 한번만 휘어지도록 구현될 수 있다. 이에 따라, 도 17에 도시된 바와 같이, 유체의 유동 경로(F)가 V형상이 될 수 있다.Referring to FIGS. 15 to 17, the nonlinear porous body 200 for a fuel cell according to another embodiment of the present invention has the overall arrangement of the fluid penetrating portions 120 bent once in the middle to have a shape similar to the letter V. there is. In this nonlinear porous body 200 for a fuel cell, the fluid flow path can be implemented to bend only once. Accordingly, as shown in FIG. 17, the fluid flow path F may be V-shaped.

한편, 유체 관통부(120)의 전체적인 배열 형상이 여러 번 절곡되어 알파벳 W와 유사한 형상(도 9 참조)인 것도 가능할 수 있다. 이 경우, 유체의 유동 경로는 W형상이 될 수 있다.Meanwhile, the overall arrangement of the fluid penetrating portions 120 may be bent several times to have a shape similar to the letter W (see FIG. 9). In this case, the fluid flow path may be W-shaped.

이와 다르게, 도 18에 도시된 바와 같이, 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 연료전지용 비선형 다공체(300)는 유체 관통부(120)의 전체적인 배열 형상이 여러 번 절곡되어 알파벳 Z와 유사한 형상이 될 수 있다. 이에 따라, 도 19에 도시된 바와 같이, 유체의 유동 경로(F)가 Z형상이 될 수 있다.Differently, as shown in FIG. 18, in the nonlinear porous body 300 for a fuel cell according to another embodiment of the present invention, the overall arrangement of the fluid penetrating portions 120 is bent several times to have a shape similar to the letter Z. It can be. Accordingly, as shown in FIG. 19, the fluid flow path F may be Z-shaped.

이러한 연료전지용 비선형 다공체(300)에서는 유체의 유동 경로가 여러 번 휘어지도록 구현되어 전술한 실시예의 연료전지용 비선형 다공체(200, 도 16 참조)보다 기체 확산층(11b, 도 1 참조)과 유체의 반응 면적이 더욱 증가될 수 있다.In this nonlinear porous body 300 for a fuel cell, the flow path of the fluid is implemented to bend several times, so that the reaction area of the gas diffusion layer 11b (see FIG. 1) and the fluid is larger than that of the nonlinear porous body 200 for a fuel cell (see FIG. 16) of the above-described embodiment. This may increase further.

전술한 바와 같은 본 발명에 따른 연료전지용 비선형 다공체(100, 200, 300, 400)는 종래의 선형 다공체와 다르게 직선 형상의 유로가 아닌 S자형, V자형, W자형 및 Z자형 등의 다양한 비선형성의 유로를 구현함으로써, 공기 또는 수소가 연료전지용 비선형 다공체(100, 200, 300)를 통하여 이동되면서 곡선 또는 지그재그 형상으로 유동이 발생될 수 있다. 그러므로, 반응 기체인 공기 또는 수소 흐름에 대하여 난류 흐름을 부여하여 기체 확산층(11b)에 대한 반응 기체의 확산량을 증가시켜서 기체 확산층(11b)과의 반응 밀도는 증가시킬 수 있다.As described above, the nonlinear porous body for fuel cells (100, 200, 300, 400) according to the present invention is different from the conventional linear porous body and has various nonlinearities such as S-shape, V-shape, W-shape, and Z-shape rather than a straight flow path. By implementing a flow path, air or hydrogen can flow in a curved or zigzag shape as it moves through the nonlinear porous bodies 100, 200, and 300 for fuel cells. Therefore, the reaction density with the gas diffusion layer 11b can be increased by increasing the amount of diffusion of the reaction gas into the gas diffusion layer 11b by providing a turbulent flow to the air or hydrogen flow as the reaction gas.

이에 따라, 공기 또는 수소가 기체 확산층(11b)과 반응되는 면적이 종래의 선형 다공체와 비교하여 대략 10% 내지 15% 정도 향상될 수 있다. 또한, 유체의 이동 속도도 종래의 선형 다공체보다 다소 감소될 수 있으므로, 기체 확산층(11b)과 공기 또는 수소가 충분한 시간동안 반응할 수 있다.Accordingly, the area where air or hydrogen reacts with the gas diffusion layer 11b can be improved by approximately 10% to 15% compared to a conventional linear porous body. Additionally, the moving speed of the fluid can also be somewhat reduced compared to the conventional linear porous body, so the gas diffusion layer 11b and air or hydrogen can react for a sufficient time.

따라서, 본 발명에 따른 연료전지용 비선형 다공체(100)가 연료전지(10)에 적용되는 경우, 전자교환에 사용되는 기체(수소, 산소)와 기체 확산층(11b)과의 반응 면적을 극대화시킴으로써 셀(13)의 출력을 증가시키게 되며, 이는 전체 연료전지(10)의 성능을 개선하여 단위 크기당 더욱 많은 전기 에너지를 생성할 수 있게 되어 수소차량의 제조비용을 절감하면서 콤팩트화 할 수 있다.Therefore, when the nonlinear porous body 100 for a fuel cell according to the present invention is applied to the fuel cell 10, the reaction area between the gas (hydrogen, oxygen) used for electron exchange and the gas diffusion layer 11b is maximized to form a cell ( The output of 13) is increased, which improves the performance of the overall fuel cell 10 and allows more electrical energy to be generated per unit size, thereby reducing the manufacturing cost of hydrogen vehicles and making them more compact.

뿐만 아니라, 본 발명에 따른 연료전지용 비선형 다공체(100)는 종래의 선형 다공체와 비교하여 유체 관통부(120)의 배열 형상에 있어서 차이가 있을 뿐, 제조하는 공정은 기존의 공정을 거의 유사하게 실시됨으로써 제조비용을 증가시키지 않을 수 있다.In addition, the nonlinear porous body 100 for fuel cells according to the present invention differs only in the arrangement shape of the fluid penetrating portion 120 compared to the conventional linear porous body, and the manufacturing process is carried out in a substantially similar manner to the existing process. By doing so, manufacturing costs may not increase.

이상에서 본 발명의 여러 실시예에 대하여 설명하였으나, 지금까지 참조한 도면과 기재된 발명의 상세한 설명은 단지 본 발명의 예시적인 것으로서, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미 한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.Although several embodiments of the present invention have been described above, the drawings and detailed description of the invention referred to so far are merely illustrative of the present invention, which are used only for the purpose of explaining the present invention and are not intended to limit the meaning or apply for patent claims. It is not used to limit the scope of the present invention described in the scope. Therefore, those skilled in the art will understand that various modifications and other equivalent embodiments are possible therefrom. Therefore, the true scope of technical protection of the present invention should be determined by the technical spirit of the appended claims.

10: 연료전지
11a: 막-전극 접합체
11b: 기체 확산층
12: 분리판
13: 셀
14: 체결판
100, 200, 300: 연료전지용 비선형 다공체
110: 베이스부
120, 220, 320, 420: 유체 관통부
121: 제1 유로홀
122: 제2 유로홀
123: 제3 유로홀
F: 유체의 유동 경로
10: Fuel cell
11a: Membrane-electrode assembly
11b: gas diffusion layer
12: Separator plate
13: cell
14: fastening plate
100, 200, 300: Nonlinear porous body for fuel cells
110: base part
120, 220, 320, 420: Fluid penetrating portion
121: 1st Eurohole
122: 2nd Eurohole
123: 3rd Eurohole
F: Fluid flow path

Claims (18)

유체의 흐름 방향인 길이 방향을 따라서 수직 단면이 굴곡지게 형성되는 베이스부; 및
상기 베이스부를 관통하고, 유체의 이동 경로가 비선형이 되도록 상기 베이스부의 길이 방향을 따라서 비선형 패턴으로 이루어진 유체 관통부;를 포함하고,
상기 유체 관통부는,
상기 베이스부의 폭방향을 따라서 이격되게 위치되는 제1 유로홀; 및
상기 제1 유로홀에 대해 상기 베이스부의 길이 방향을 따라 이격되게 위치되면서, 인접한 두 개의 제1 유로홀 사이에 위치되는 제2 유로홀;을 포함하며,
제1 또는 제2 유로홀을 통해 상기 베이스부를 관통하는 방향에서 볼 때, 상기 베이스부의 길이 방향을 따라 상기 제1 유로홀과 상기 제2 유로홀을 교번하도록 배치시키면서 상기 베이스부 내 상기 인접한 두 개의 제1 유로홀과 상기 제2 유로홀 사이의 영역을 곡선 형상 또는 지그재그 형상으로 휘어지게 하는 연료전지용 비선형 다공체.
A base portion whose vertical cross-section is curved along the longitudinal direction, which is the direction of fluid flow; and
It includes a fluid penetrating portion that passes through the base portion and is formed in a non-linear pattern along the longitudinal direction of the base portion so that the fluid movement path is non-linear,
The fluid penetrating part,
first passage holes spaced apart along the width direction of the base portion; and
It includes a second passage hole that is spaced apart from the first passage hole along the longitudinal direction of the base portion and is located between two adjacent first passage holes,
When viewed from the direction penetrating the base through the first or second flow holes, the first flow holes and the second flow holes are arranged alternately along the longitudinal direction of the base, and the two adjacent channels within the base are arranged alternately. A nonlinear porous body for a fuel cell that bends the area between the first flow hole and the second flow hole into a curved or zigzag shape.
유체의 흐름 방향인 길이 방향을 따라서 수직 단면이 굴곡지게 형성되는 베이스부; 및
유체가 상기 베이스부의 길이 방향을 따라 이동되도록 상기 베이스부를 관통하고, 유체가 유입되는 부분에서 바라보는 경우, 적어도 일부분이 개방되도록 이루어지거나, 개방되지 않도록 이루어진 유체 관통부;를 포함하고,
상기 유체 관통부는,
상기 베이스부의 폭방향을 따라서 이격되게 위치되는 제1 유로홀; 및
상기 제1 유로홀에 대해 상기 베이스부의 길이 방향을 따라 이격되게 위치되면서, 인접한 두 개의 제1 유로홀 사이에 위치되는 제2 유로홀;을 포함하며,
제1 또는 제2 유로홀을 통해 상기 베이스부를 관통하는 방향에서 볼 때, 상기 베이스부의 길이 방향을 따라 상기 제1 유로홀과 상기 제2 유로홀을 교번하도록 배치시키면서 상기 베이스부 내 상기 인접한 두 개의 제1 유로홀과 상기 제2 유로홀 사이의 영역을 곡선 형상 또는 지그재그 형상으로 휘어지게 하는 연료전지용 비선형 다공체.
A base portion whose vertical cross-section is curved along the longitudinal direction, which is the direction of fluid flow; and
A fluid penetrating portion that penetrates the base so that fluid moves along the longitudinal direction of the base portion and is configured to be at least partially open when viewed from the portion through which the fluid flows, or configured not to be open,
The fluid penetrating part,
first passage holes spaced apart along the width direction of the base portion; and
It includes a second passage hole that is spaced apart from the first passage hole along the longitudinal direction of the base portion and is located between two adjacent first passage holes,
When viewed from the direction penetrating the base through the first or second flow holes, the first flow holes and the second flow holes are arranged alternately along the longitudinal direction of the base, and the two adjacent channels within the base are arranged alternately. A nonlinear porous body for a fuel cell that bends the area between the first flow hole and the second flow hole into a curved or zigzag shape.
삭제delete 삭제delete 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 유체 관통부 각각의 형상은 슬롯형, 원형, 타원형 및 다각형 중 선택된 어느 하나의 형상으로 이루어진 연료전지용 비선형 다공체.
According to claim 1 or 2,
A nonlinear porous body for a fuel cell in which each of the fluid penetrating portions has a shape selected from slot-shaped, circular, elliptical, and polygonal.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 유체 관통부 각각의 형상은 슬롯형, 원형, 타원형 및 다각형 중 두 개 이상의 형상이 복합적으로 이루어진 연료전지용 비선형 다공체.
According to claim 1 or 2,
A nonlinear porous body for a fuel cell in which the shape of each of the fluid penetrating portions is a combination of two or more of the following shapes: slot-shaped, circular, elliptical, and polygonal.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 유체 관통부는 복수의 홀이 패턴을 이루도록 배열되는 연료전지용 비선형 다공체.
According to claim 1 or 2,
The fluid penetrating portion is a nonlinear porous body for a fuel cell in which a plurality of holes are arranged to form a pattern.
삭제delete 제1항에 있어서,
상기 제1 유로홀과 상기 제2 유로홀의 형상은 동일한 형상인 연료전지용 비선형 다공체.
According to paragraph 1,
A nonlinear porous body for a fuel cell wherein the first flow hole and the second flow hole have the same shape.
제1항에 있어서,
상기 제1 유로홀과 상기 제2 유로홀의 형상은 상이한 형상인 연료전지용 비선형 다공체.
According to paragraph 1,
A nonlinear porous body for a fuel cell wherein the first flow hole and the second flow hole have different shapes.
제1항에 있어서,
상기 유체 관통부에서 상기 제1 유로홀과 상기 제2 유로홀 사이의 간격은 상기 베이스부의 길이 방향을 따라 동일하게 이루어진 연료전지용 비선형 다공체.
According to paragraph 1,
A nonlinear porous body for a fuel cell in which the spacing between the first passage hole and the second passage hole in the fluid penetrating portion is the same along the longitudinal direction of the base portion.
제1항에 있어서,
상기 유체 관통부에서 상기 제1 유로홀과 상기 제2 유로홀 사이의 간격은 상기 베이스부의 길이 방향을 따라 가변되게 이루어진 연료전지용 비선형 다공체.
According to paragraph 1,
A nonlinear porous body for a fuel cell in which the distance between the first passage hole and the second passage hole in the fluid penetrating portion is varied along the longitudinal direction of the base portion.
제1항에 있어서,
상기 유체 관통부는,
상기 베이스부의 길이 방향을 따라서 상기 베이스부의 가장 자리에 인접하게 배치되는 제3 유로홀을 더 포함하는 연료전지용 비선형 다공체.
According to paragraph 1,
The fluid penetrating part,
A nonlinear porous body for a fuel cell further comprising a third passage hole disposed adjacent to an edge of the base portion along the longitudinal direction of the base portion.
제13항에 있어서,
상기 제1 유로홀, 상기 제2 유로홀 및 상기 제3 유로홀의 형상은 동일한 형상인 연료전지용 비선형 다공체.
According to clause 13,
The nonlinear porous body for a fuel cell wherein the first passage hole, the second passage hole, and the third passage hole have the same shape.
제13항에 있어서,
상기 제1 유로홀, 상기 제2 유로홀 및 상기 제3 유로홀의 형상은 상이한 형상인 연료전지용 비선형 다공체.
According to clause 13,
The nonlinear porous body for a fuel cell wherein the first passage hole, the second passage hole, and the third passage hole have different shapes.
삭제delete 막-전극 접합체;
막-전극 접합체와 접촉되도록 위치되는 기체 확산층;
상기 기체 확산층에 인접하게 설치되고, 외부로부터 공급되는 기체를 기체 확산층 측으로 공급하는 분리판; 및
상기 분리판과 상기 기체 확산층 사이에 개재되고, 상기 분리판으로부터 기체를 공급받아서 상기 기체 확산층으로 전달하는 비선형 다공체;를 포함하고,
상기 비선형 다공체는, 유체의 흐름 방향인 길이 방향을 따라서 수직 단면이 굴곡지게 형성되는 베이스부; 및
유체가 상기 베이스부의 길이 방향을 따라 이동되도록 상기 베이스부를 관통하고, 유체가 유입되는 부분에서 바라보는 경우, 적어도 일부분이 개방되도록 이루어지거나, 개방되지 않도록 이루어진 유체 관통부;를 포함하고,
상기 유체 관통부는,
상기 베이스부의 폭방향을 따라서 이격되게 위치되는 제1 유로홀; 및
상기 제1 유로홀에 대해 상기 베이스부의 길이 방향을 따라 이격되게 위치되면서, 인접한 두 개의 제1 유로홀 사이에 위치되는 제2 유로홀;을 포함하며,
제1 또는 제2 유로홀을 통해 상기 베이스부를 관통하는 방향에서 볼 때, 상기 베이스부의 길이 방향을 따라 상기 제1 유로홀과 상기 제2 유로홀을 교번하도록 배치시키면서 상기 베이스부 내 상기 인접한 두 개의 제1 유로홀의 위치 이동에 연동하여 상기 제2 유로홀을 곡선 형상 또는 지그재그 형상으로 휘어지게 하는 것을 특징으로 하는 연료전지.
Membrane-electrode conjugate;
a gas diffusion layer positioned to contact the membrane-electrode assembly;
A separation plate installed adjacent to the gas diffusion layer and supplying gas supplied from the outside to the gas diffusion layer; and
It includes a non-linear porous body interposed between the separator plate and the gas diffusion layer, and receiving gas from the separator plate and transferring it to the gas diffusion layer,
The nonlinear porous body includes a base portion whose vertical cross-section is curved along the longitudinal direction, which is the direction of fluid flow; and
A fluid penetrating portion that penetrates the base so that fluid moves along the longitudinal direction of the base portion and is configured to be at least partially open when viewed from the portion through which the fluid flows, or configured not to be open,
The fluid penetrating part,
first passage holes spaced apart along the width direction of the base portion; and
It includes a second passage hole that is spaced apart from the first passage hole along the longitudinal direction of the base portion and is located between two adjacent first passage holes,
When viewed from the direction penetrating the base through the first or second flow holes, the first flow holes and the second flow holes are arranged alternately along the longitudinal direction of the base, and the two adjacent channels within the base are arranged alternately. A fuel cell characterized in that the second passage hole is bent into a curved shape or zigzag shape in conjunction with the positional movement of the first passage hole.
제17항에 있어서,
상기 비선형 다공체는 산소가 공급되는 기체 확산층과 접촉되도록 설치되는 연료전지.
According to clause 17,
A fuel cell in which the nonlinear porous body is installed to contact a gas diffusion layer to which oxygen is supplied.
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KR101361298B1 (en) * 2011-12-13 2014-02-11 현대자동차주식회사 Seperator for fuel cell having holes
KR101990281B1 (en) * 2015-06-30 2019-06-18 주식회사 엘지화학 Separator, manufacturing method thereof and Fuel cell stack comprising the same
KR102034457B1 (en) * 2015-10-30 2019-10-21 주식회사 엘지화학 Separator and Fuel cell stack comprising the same
KR101766098B1 (en) * 2015-12-30 2017-08-08 현대자동차주식회사 Porous panel for fuelcell
KR101836648B1 (en) * 2016-06-09 2018-03-09 현대자동차주식회사 Separator of fuel cell
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