KR102628206B1 - Bipolar plate and water electrolysis cell having the same - Google Patents

Bipolar plate and water electrolysis cell having the same Download PDF

Info

Publication number
KR102628206B1
KR102628206B1 KR1020230073445A KR20230073445A KR102628206B1 KR 102628206 B1 KR102628206 B1 KR 102628206B1 KR 1020230073445 A KR1020230073445 A KR 1020230073445A KR 20230073445 A KR20230073445 A KR 20230073445A KR 102628206 B1 KR102628206 B1 KR 102628206B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
buffer zone
inlet
side buffer
fluid
water electrolysis
Prior art date
Application number
KR1020230073445A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
나일채
Original Assignee
주식회사 씨엔엘에너지
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 씨엔엘에너지 filed Critical 주식회사 씨엔엘에너지
Priority to KR1020230073445A priority Critical patent/KR102628206B1/en
Application granted granted Critical
Publication of KR102628206B1 publication Critical patent/KR102628206B1/en

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C25ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25BELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25B13/00Diaphragms; Spacing elements
    • C25B13/02Diaphragms; Spacing elements characterised by shape or form
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C25ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25BELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25B1/00Electrolytic production of inorganic compounds or non-metals
    • C25B1/01Products
    • C25B1/02Hydrogen or oxygen
    • C25B1/04Hydrogen or oxygen by electrolysis of water
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C25ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25BELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25B15/00Operating or servicing cells
    • C25B15/08Supplying or removing reactants or electrolytes; Regeneration of electrolytes
    • C25B15/083Separating products
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C25ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25BELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25B9/00Cells or assemblies of cells; Constructional parts of cells; Assemblies of constructional parts, e.g. electrode-diaphragm assemblies; Process-related cell features
    • C25B9/17Cells comprising dimensionally-stable non-movable electrodes; Assemblies of constructional parts thereof
    • C25B9/19Cells comprising dimensionally-stable non-movable electrodes; Assemblies of constructional parts thereof with diaphragms
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C25ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25BELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25B9/00Cells or assemblies of cells; Constructional parts of cells; Assemblies of constructional parts, e.g. electrode-diaphragm assemblies; Process-related cell features
    • C25B9/60Constructional parts of cells
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/02Details
    • H01M8/0202Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors
    • H01M8/0258Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors characterised by the configuration of channels, e.g. by the flow field of the reactant or coolant
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30Hydrogen technology
    • Y02E60/36Hydrogen production from non-carbon containing sources, e.g. by water electrolysis

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Electrolytic Production Of Non-Metals, Compounds, Apparatuses Therefor (AREA)

Abstract

본 발명은 물을 전기분해하여 수소(H2)와 산소(O2)를 생성(생산)하는 수전해용 분리판 및 이를 포함하는 수전해 셀에 관한 것이다. 본 발명은 물을 전기분해하여 수소와 산소를 생성하는 수전해 장치에 사용되는 수전해 분리판(100)으로서, 유체가 유입되는 유입공(110); 상기 유입공(110)으로부터 유입된 유체를 완충시켜 반응 영역(150)의 유로(155)에 공급하는 유입측 버퍼 존(140); 상기 유입측 버퍼 존(140)으로부터 공급된 유체가 통과되는 복수의 유로(155)가 형성된 반응 영역(150); 상기 반응 영역(150)의 유로(155)를 통과한 유체를 완충시켜 배출공(180)으로 공급하는 배출측 버퍼 존(160); 및 상기 배출측 버퍼 존(160)으로부터 공급된 유체가 배출되는 배출공(180)을 포함하는 수전해 분리판(100), 및 이를 포함하는 수전해 셀(WEC)을 제공한다. 본 발명에 따르면, 유체의 흐름성이 개선되어 수소와 산소의 생산성을 향상시킬 수 있다. The present invention relates to a separator for water electrolysis that electrolyzes water to generate (produce) hydrogen (H 2 ) and oxygen (O 2 ) and a water electrolysis cell including the same. The present invention is a water electrolysis separator plate (100) used in a water electrolysis device that electrolyzes water to generate hydrogen and oxygen, comprising: an inlet hole (110) through which fluid flows; an inlet-side buffer zone 140 that buffers the fluid flowing in from the inlet hole 110 and supplies it to the flow path 155 of the reaction area 150; A reaction area 150 having a plurality of passages 155 through which the fluid supplied from the inflow buffer zone 140 passes; a discharge-side buffer zone 160 that buffers the fluid passing through the flow path 155 of the reaction region 150 and supplies it to the discharge hole 180; and a water electrolysis separator 100 including a discharge hole 180 through which the fluid supplied from the discharge side buffer zone 160 is discharged, and a water electrolysis cell (WEC) including the same. According to the present invention, the flowability of the fluid can be improved, thereby improving the productivity of hydrogen and oxygen.

Description

수전해 분리판 및 이를 포함하는 수전해 셀 {BIPOLAR PLATE AND WATER ELECTROLYSIS CELL HAVING THE SAME} Water electrolysis separator plate and water electrolysis cell including the same {BIPOLAR PLATE AND WATER ELECTROLYSIS CELL HAVING THE SAME}

본 발명은 물을 전기분해하여 수소(H2)와 산소(O2)를 생성(생산)하는 수전해용 분리판 및 이를 포함하는 수전해 셀에 관한 것으로, 하나의 실시예에 따라서 수전해 분리판에 형성된 유로의 유입측 및 배출측에 유체의 흐름을 완충시키는 버퍼 존(buffer zone)을 형성하고, 이와 함께 상기 버퍼 존(buffer zone)에 의해 막-전극 접합체(MEA)가 함몰(붕괴)되는 것을 방지하는 함몰 방지 부재를 설치하여, 적어도 수소 및 산소의 생산성을 향상시킬 수 있는 수전해 분리판 및 이를 포함하는 수전해 셀에 관한 것이다. The present invention relates to a water electrolysis separator that electrolyzes water to generate (produce) hydrogen (H 2 ) and oxygen (O 2 ) and a water electrolysis cell including the same. According to one embodiment, the water electrolysis separator A buffer zone is formed to buffer the flow of fluid on the inlet and outlet sides of the flow path formed in the channel, and the membrane-electrode assembly (MEA) collapses (collapses) due to the buffer zone. It relates to a water electrolysis separator that can improve at least the productivity of hydrogen and oxygen by installing a collapse prevention member to prevent collapse, and to a water electrolysis cell including the same.

석유나 석탄과 같은 화석연료의 고갈과 환경 파괴로 인하여, 화석연료의 대체 에너지에 대한 관심이 높아져 왔다. 화석연료의 대체 에너지 중에서, 물을 전기분해하여 생성된 수소 에너지는 고순수 및 고효율이고, NOx 및 SOx 등의 공해 물질을 배출하지 않는 등의 장점을 갖는다. 예를 들어, 태양광이나 풍력 발전 등으로부터 생산된 전기 에너지는 간헐적이고 생산량에 한계가 있음에 반하여, 수소는 연속적인 생산 및 저장이 가능하고 원료(물)도 풍부하여 가장 가망성 있는 대체 에너지로 꼽히고 있다. Due to the depletion of fossil fuels such as oil and coal and environmental destruction, interest in alternative energy sources to fossil fuels has increased. Among alternative energies to fossil fuels, hydrogen energy generated by electrolyzing water has the advantages of being highly pure and highly efficient, and not emitting pollutants such as NO x and SO x . For example, while electrical energy produced from solar or wind power is intermittent and has limitations in production, hydrogen is considered the most promising alternative energy because it can be continuously produced and stored and has abundant raw materials (water). there is.

수소를 생산하는 기술로는 물의 전기분해를 이용하는 수전해(water electrolysis)가 대표적이며, 이는 수소와 함께 산소를 생성(생산)할 수 있다. 이에, 물을 전기분해하여 수소와 산소를 생성(생산)하는 수전해 장치(또는, 수전해 시스템)가 주목받고 있으며, 이러한 수전해 장치에 의해 생성된 수소와 산소는 연료전지의 원료(연료 및 산화제)로도 유용하게 사용되고 있다. A representative technology for producing hydrogen is water electrolysis, which uses the electrolysis of water, and can produce (produce) oxygen together with hydrogen. Accordingly, water electrolysis devices (or water electrolysis systems) that electrolyze water to generate (produce) hydrogen and oxygen are attracting attention, and the hydrogen and oxygen produced by these water electrolysis devices are used as raw materials for fuel cells (fuel and oxygen). It is also useful as an oxidizing agent.

수전해(물의 전기분해) 장치는, 물(H2O)과 전기가 공급되면 물의 산화환원 반응 중에 발생하는 전자를 이용하여 수소(H2)와 산소(O2)를 발생시킨다. 수전해 장치의 애노드(anode)에서는 물(H2O)이 공급되어 전극 촉매 상에 반응하여 산소 이온, 수소 이온 및 전자가 발생하고, 수소 이온은 전해질막을 통해 캐소드(cathode)로 이동하며, 캐소드에서는 상기 전해질막을 통과한 수소 이온이 외부회로를 통해 이동된 전자와 결합하여 순수한 수소(H2)가 생성된다. 한국 공개특허 제10-2013-0124045호, 한국 등록특허 제10-1326120호 및 한국 등록특허 제10-2123840호에는 위와 같은 수전해(물의 전기분해)에 관한 기술이 제시되어 있다. A water electrolysis (water electrolysis) device generates hydrogen (H 2 ) and oxygen (O 2 ) using electrons generated during the redox reaction of water when water (H 2 O) and electricity are supplied. Water (H 2 O) is supplied to the anode of the water electrolyzer and reacts on the electrode catalyst to generate oxygen ions, hydrogen ions, and electrons. The hydrogen ions move to the cathode through the electrolyte membrane, and the cathode In the electrolyte membrane, hydrogen ions pass through the electrolyte membrane and combine with electrons moved through the external circuit to generate pure hydrogen (H 2 ). Korean Patent Publication No. 10-2013-0124045, Korean Patent No. 10-1326120, and Korean Patent No. 10-2123840 present the technology related to water electrolysis (electrolysis of water) as described above.

일반적으로, 수전해 장치는 수소와 산소를 생성하는 수전해 셀(cell)이나 수전해 스택(stack)을 필수 구성요소로 하고, 물과 전기를 적정 조건으로 공급 및 제어하는 운전 장치, 기액 분리기 및 수소저장탱크 등을 포함한다. 상기 수전해 스택은 복수의 수전해 셀이 적층되어 구성되며, 상기 수전해 셀은 막-전극 접합체(MEA ; Membrane Electrode Assembly)와, 상기 막-전극 접합체(MEA)의 양측에 설치된 수전해 분리판을 기본 구성요소로 포함하고 있다. 통상, 상기 막-전극 접합체(MEA)는 중앙의 이온 교환막과, 상기 이온 교환막의 양면에 형성된 전극층(양극 촉매층 및 음극 촉매층)을 포함하며, 상기 막-전극 접합체(MEA)와 수전해 분리판의 사이에는 가스킷(Gasket)이 설치되고 있다. In general, a water electrolysis device consists of a water electrolysis cell or a water electrolysis stack that generates hydrogen and oxygen, an operating device that supplies and controls water and electricity under appropriate conditions, a gas-liquid separator, and Including hydrogen storage tanks, etc. The water electrolysis stack is composed of a plurality of water electrolysis cells stacked, and the water electrolysis cells include a membrane-electrode assembly (MEA) and a water electrolysis separator installed on both sides of the membrane-electrode assembly (MEA). Includes as basic components. Typically, the membrane-electrode assembly (MEA) includes a central ion exchange membrane and electrode layers (anode catalyst layer and cathode catalyst layer) formed on both sides of the ion exchange membrane, and the membrane-electrode assembly (MEA) and the water electrolytic separator are A gasket is installed between them.

상기 수전해 분리판은 수전해 셀의 형태 유지 기능과 함께 수소와 산소의 생성을 위한 반응 영역을 제공하는 기능을 갖는다. 이를 위해, 수전해 분리판에는 유체(물, 수소 및 산소 등)의 흐름 경로로서 유로가 형성되어 있다. 물은 수전해 분리판의 유로(반응 영역)를 통과하면서 분해되고, 이를 통해 생성된 수소와 산소는 유로를 따라 배출된다. The water electrolysis separator has the function of maintaining the shape of the water electrolysis cell and providing a reaction area for the generation of hydrogen and oxygen. For this purpose, a flow path is formed in the water electrolysis separator as a flow path for fluids (water, hydrogen, oxygen, etc.). Water is decomposed as it passes through the flow path (reaction area) of the water electrolysis separator, and the hydrogen and oxygen generated through this are discharged along the flow path.

첨부된 도 1은 종래 기술에 따른 수전해 분리판(10)의 정면도이다. 도 1을 참고하면, 일반적으로 수전해 분리판(10)은 그의 입구측(도 1에서, 상측)에 분리판(10)의 외부에서 유체가 유입되는 유입공(11a)(11b)과, 상기 유입공(11a)(11b)으로부터 유입된 유체가 인입되는 복수의 입구홀(12a)(12b)이 형성되고, 중앙 영역에는 상기 입구홀(12a)(12b)을 통해 인입된 유체가 통과하면서 반응되는 반응 영역(15)을 갖는다. 수전해 분리판(10)의 출구측(도 1에서, 하측)에는 상기 반응 영역(15)을 통과한 유체가 토출되는 복수의 출구홀(17a)(17b)과, 상기 출구홀(17a)(17b)을 통해 토출된 유체를 외부로 배출하기 위한 배출공(18a)(18b)이 형성되어 있다. 이때, 상기 반응 영역(15)에는 유체가 흐르는 복수의 유로(15a)가 형성되어 있다. The attached Figure 1 is a front view of the water electrolysis separator plate 10 according to the prior art. Referring to FIG. 1, the water electrolysis separator plate 10 generally has inlet holes 11a and 11b through which fluid flows from the outside of the separator plate 10 on its inlet side (upper side in FIG. 1), and the above A plurality of inlet holes (12a) (12b) are formed through which the fluid flowing in from the inlet holes (11a) (11b) flows, and in the central area, the fluid flowing in through the inlet holes (12a) (12b) passes through and reacts. It has a reaction area (15). On the outlet side (lower side in FIG. 1) of the water electrolysis separator 10, there are a plurality of outlet holes 17a and 17b through which the fluid passing through the reaction region 15 is discharged, and the outlet hole 17a ( Discharge holes 18a and 18b are formed to discharge the fluid discharged through 17b) to the outside. At this time, a plurality of flow paths 15a through which fluid flows are formed in the reaction region 15.

상기 복수의 각 유로(15a)는 입구홀(12a)(12b) 및 출구홀(17a)(17b)과 연통된다. 또한, 상기 수전해 분리판(10)에는 제품에 따라 가스킷(Gasket)이 패킹되는 가스킷 패킹홈(19)이 형성되어 있다. 도 1에 보인 수전해 분리판(10)은 양면(정면 및 배면)에서 유체의 흐름을 가지는 양면 스택용을 예시한 것이며, 수전해 분리판(10)은 제품에 따라 그의 일면(정면)에만 유체의 흐름을 가질 수 있다. Each of the plurality of flow paths 15a communicates with the inlet holes 12a and 12b and the outlet holes 17a and 17b. In addition, the water electrolysis separator plate 10 is formed with a gasket packing groove 19 in which gaskets are packed depending on the product. The water electrolytic separator plate 10 shown in Figure 1 is an example for a double-sided stack with fluid flow on both sides (front and back), and the water electrolytic separator plate 10 has fluid flow only on one side (front) depending on the product. can have a flow of

첨부된 도 2는 도 1의 일부(우측 상부)를 보인 절단 사시도이다. 도 2를 참고하면, 일반적으로 수전해 분리판(10)은 정면(도 2에서, 앞면)을 형성하는 정면부(10A)(통상, '상판'이라고도 함)와 배면(도 2에서, 뒷면)을 형성하는 배면부(10B)(통상, '하판'이라고도 함)를 갖는다. 이때, 수전해 분리판(10)은 판 형상의 정면부(10A)와 판 형상의 배면부(10B)를 각각 별도로 제작한 다음, 용접이나 접착제를 통해 접합하여 제조된다. 상기 입구홀(12a)(12b) 및 출구홀(17a)(17b)은 정면부(상판, 10A)에 형성된 반쪽 홈과 배면부(하판, 10B)에 형성된 반쪽 홈이 조합되어 형성된다. 유체는 유입공(11a)(11b)으로부터 입구홀(12a)(12b)을 통해 반응 영역(15)으로 유입된 다음, 반응 영역(15)의 각 유로(15a)를 통과하면서 반응되고, 이후 출구홀(17a)(17b)을 따라 배출공(18a)(18b)을 통해 외부로 배출된다. The attached FIG. 2 is a cutaway perspective view showing a portion (upper right) of FIG. 1. Referring to FIG. 2, the water electrolysis separator plate 10 generally has a front portion 10A (commonly referred to as a 'top plate') forming the front side (front side in FIG. 2) and a back side (back side in FIG. 2). It has a rear portion 10B (commonly referred to as a 'lower plate') forming a . At this time, the water electrolysis separator plate 10 is manufactured by separately manufacturing the plate-shaped front portion 10A and the plate-shaped rear portion 10B and then joining them through welding or adhesive. The inlet holes 12a, 12b and outlet holes 17a, 17b are formed by combining a half groove formed on the front side (upper plate, 10A) and a half groove formed on the back side (lower plate, 10B). Fluid flows into the reaction area 15 from the inlet holes 11a and 11b through the inlet holes 12a and 12b, then reacts while passing through each flow path 15a of the reaction area 15, and then exits. It is discharged to the outside through discharge holes 18a and 18b along the holes 17a and 17b.

그러나 종래 기술에 따른 수전해 분리판(10)은, 예를 들어 다음과 같은 문제점이 있다. However, the water electrolysis separator plate 10 according to the prior art has the following problems, for example.

먼저, 종래 기술에 따른 수전해 분리판(10)은 유체의 유입 및 배출 과정 중 적어도 유입 과정에서 유체(물)의 흐름이 원활(균일)하지 않는 문제점이 있다. 도 1 및 도 2에 보인 바와 같이, 수전해 분리판(10)은 복수의 유로(15a)와, 상기 각 유로(15a)와 유입공(11a)(11b)을 연통시키기 위한 복수의 입구홀(12a)(12b)이 형성되어 있다. 상기 복수의 각 입구홀(12a)(12b)은 유입공(11a)(11b)보다 상당히 작은 직경을 갖는다. 이때, 유체(물)가 유입공(11a)(11b)으로부터 갑자기 직경이 작아진 복수의 각 입구홀(12a)(12b)로 유입(공급)됨에 따라, 예를 들어 와류가 발생되어 유체의 흐름이 원활하지 않고, 복수의 각 입구홀(12a)(12b) 및 각 유로(15a)마다 균일(균등)하게 유입(공급)되기 어렵다. First, the water electrolysis separator plate 10 according to the prior art has a problem in that the fluid (water) does not flow smoothly (uniformly) at least in the inflow process among the fluid inflow and discharge processes. As shown in Figures 1 and 2, the water electrolysis separator plate 10 has a plurality of flow paths 15a and a plurality of inlet holes for communicating each flow path 15a with the inlet holes 11a and 11b. 12a)(12b) are formed. Each of the plurality of inlet holes 12a and 12b has a diameter significantly smaller than that of the inlet holes 11a and 11b. At this time, as the fluid (water) flows in (supplied) from the inlet holes (11a) (11b) to each of the plurality of inlet holes (12a) (12b) whose diameters suddenly become smaller, for example, a vortex is generated, causing the flow of fluid. This is not smooth, and it is difficult to inflow (supply) uniformly to each of the plurality of inlet holes (12a) (12b) and each flow path (15a).

아울러, 도 1 및 도 2에는 도시되지 않았지만, 상기 입구홀(12a)(12b)과 유로(15a)는 높이차(단차)를 두고 연통되어 있는데, 상기 입구홀(12a)(12b)에서 유로(15a)로 유입되는 과정에서 상기 높이차(단차)에 의해 소정의 와류가 발생되어 흐름이 원활하지 않다. 배출 과정에서도 위와 같은 문제점이 발생할 수 있다. 이에 따라, 반응성이 떨어지고 유체를 고압의 빠른 속도로 공급하기 어렵다. 이는 결국 수소와 산소의 생산성을 저하시킨다. In addition, although not shown in Figures 1 and 2, the inlet holes (12a) (12b) and the flow path (15a) are connected with a height difference (step difference), and the flow path (12a) is formed in the inlet holes (12a) (12b). In the process of flowing into 15a), a certain vortex is generated due to the height difference (step difference), making the flow not smooth. The above problems may also occur during the discharge process. Accordingly, reactivity is low and it is difficult to supply fluid at high pressure and high speed. This ultimately reduces the productivity of hydrogen and oxygen.

또한, 종래 기술에 따른 수전해 분리판(10)은 반응성 및 흐름 속도가 떨어지는 문제점이 있다. 도 1에 보인 바와 같이, 종래의 수전해 분리판(10)에 형성된 복수의 각 유로(15a)는 입구홀(12a)(유입측)에서부터 시작하여 출구홀(17a)(배출측)까지 길게 형성되되, 복수회로 굴곡된 뱀 모양의 사행(蛇行)(Serpentine) 형상을 갖는다. In addition, the water electrolysis separator plate 10 according to the prior art has problems of low reactivity and flow speed. As shown in Figure 1, each of the plurality of flow paths 15a formed in the conventional water electrolysis separator 10 is formed long from the inlet hole 12a (inlet side) to the outlet hole 17a (discharge side). It has a snake-like serpentine shape with multiple curves.

구체적으로, 도 1에 도시한 바와 같이, 종래의 각 유로(15a)는 복수의 굴곡점(S)에서 90도 각도로 여러 번 꺾인 굴곡 패턴(사행(蛇行) 형상)을 가지며, 이러한 굴곡 패턴에 의해 매우 긴 길이(흐름 경로)를 갖는다. 이때, 수전해 시 유로(15a)에서는 물의 전기분해에 의해 생성된 가스(수소 및 산소 등)와 함께 기포(foam)가 발생되는데, 위와 같은 굴곡 패턴의 긴 유로(15a)를 통과하는 과정에서 기포가 모아져 뭉치는 현상이 발생된다. 이러한 현상은 상기 굴곡점(S)에서 많이 발생될 수 있다. 이에 따라, 기포에 의해 유체의 반응 및 흐름이 방해되어 반응성 및 흐름 속도가 떨어진다. 이는 결국 수소와 산소의 생산성을 저하시킨다. Specifically, as shown in FIG. 1, each conventional flow path 15a has a bending pattern (meandering shape) bent several times at an angle of 90 degrees at a plurality of bending points S, and this bending pattern It has a very long length (flow path). At this time, during water electrolysis, foam is generated along with gases (hydrogen, oxygen, etc.) generated by the electrolysis of water in the passage 15a, and the foam is generated in the process of passing through the long passage 15a with the above curved pattern. A phenomenon of gathering and clumping occurs. This phenomenon may occur frequently at the bending point (S). Accordingly, the reaction and flow of the fluid are hindered by the bubbles, thereby reducing reactivity and flow speed. This ultimately reduces the productivity of hydrogen and oxygen.

한국 공개특허 제10-2013-0124045호 (2013.11.13.자 공개)Korean Patent Publication No. 10-2013-0124045 (published on November 13, 2013) 한국 등록특허 제10-1326120호 (2013.10.31.자 등록)Korean Patent No. 10-1326120 (registered on October 31, 2013) 한국 등록특허 제10-2123840호 (2020.06.11.자 등록)Korean Patent No. 10-2123840 (registered on June 11, 2020)

이에, 본 발명은 일실시예에 따라서 적어도 유체의 흐름성(원활한 흐름)을 개선하여 수소와 산소의 생산성을 향상시킬 수 있는 수전해 분리판 및 이를 포함하는 수전해 셀을 제공하는 데에 목적이 있다. Accordingly, the purpose of the present invention is to provide a water electrolysis separator that can improve the productivity of hydrogen and oxygen by at least improving the flowability (seamless flow) of the fluid and a water electrolysis cell including the same according to one embodiment. there is.

본 발명은 다른 실시예에 따라서 유체의 반응성 및 흐름 속도를 개선하여 수소와 산소의 생산성을 향상시킬 수 있는 수전해 분리판 및 이를 포함하는 수전해 셀을 제공하는 데에 목적이 있다. The purpose of the present invention is to provide a water electrolysis separator that can improve the productivity of hydrogen and oxygen by improving the reactivity and flow rate of the fluid and a water electrolysis cell including the same according to another embodiment.

본 발명은 또 다른 실시예에 따라서 막-전극 접합체(MEA)의 함몰을 방지할 수 있는 수전해 분리판 및 이를 포함하는 수전해 셀을 제공하는 데에 목적이 있다. The purpose of the present invention is to provide a water electrolysis separator capable of preventing collapse of a membrane-electrode assembly (MEA) and a water electrolysis cell including the same according to another embodiment.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, In order to achieve the above object, the present invention,

물을 전기분해하여 수소와 산소를 생성하는 수전해 장치에 사용되는 수전해 분리판(100)으로서, A water electrolysis separator (100) used in a water electrolysis device that electrolyzes water to produce hydrogen and oxygen,

유체가 유입되는 유입공(110); An inlet hole 110 through which fluid flows;

상기 유입공(110)으로부터 유입된 유체를 완충시켜 반응 영역(150)의 유로(155)에 공급하는 유입측 버퍼 존(140); an inlet-side buffer zone 140 that buffers the fluid flowing in from the inlet hole 110 and supplies it to the flow path 155 of the reaction region 150;

상기 유입측 버퍼 존(140)으로부터 공급된 유체가 통과되는 복수의 유로(155)가 형성된 반응 영역(150); A reaction area 150 having a plurality of passages 155 through which the fluid supplied from the inflow buffer zone 140 passes;

상기 반응 영역(150)의 유로(155)를 통과한 유체를 완충시켜 배출공(180)으로 공급하는 배출측 버퍼 존(160); 및 a discharge-side buffer zone 160 that buffers the fluid passing through the flow path 155 of the reaction region 150 and supplies it to the discharge hole 180; and

상기 배출측 버퍼 존(160)으로부터 공급된 유체가 배출되는 배출공(180)을 포함하는 수전해 분리판(100)을 제공한다. A water electrolysis separation plate 100 is provided including a discharge hole 180 through which fluid supplied from the discharge side buffer zone 160 is discharged.

또한, 본 발명은, In addition, the present invention,

물을 전기분해하여 수소와 산소를 생성하는 수전해 장치에 사용되는 수전해 분리판(100)으로서, A water electrolysis separator (100) used in a water electrolysis device that electrolyzes water to produce hydrogen and oxygen,

유체가 유입되는 유입공(110); An inlet hole 110 through which fluid flows;

상기 유입공(110)으로부터 유입된 유체가 인입되는 입구홀(120); an inlet hole 120 through which fluid flowing in from the inlet hole 110 is introduced;

상기 입구홀(120)로부터 인입된 유체가 포집되는 유입측 포집부(125); an inlet-side collecting unit 125 that collects the fluid introduced from the inlet hole 120;

상기 유입측 포집부(125)에 포집된 유체를 완충시켜 반응 영역(150)의 유로(155)에 공급하는 유입측 버퍼 존(140); an inlet-side buffer zone 140 that buffers the fluid collected in the inlet-side collection unit 125 and supplies it to the flow path 155 of the reaction area 150;

상기 유입측 버퍼 존(140)으로부터 공급된 유체가 통과되는 복수의 유로(155)가 형성된 반응 영역(150); A reaction area 150 having a plurality of passages 155 through which the fluid supplied from the inflow buffer zone 140 passes;

상기 반응 영역(150)의 유로(155)를 통과한 유체를 완충시켜 배출측 포집부(175)로 공급하는 배출측 버퍼 존(160); a discharge-side buffer zone 160 that buffers the fluid passing through the flow path 155 of the reaction region 150 and supplies it to the discharge-side collection unit 175;

상기 배출측 버퍼 존(160)으로부터 공급된 유체가 포집되는 배출측 포집부(175); A discharge side collecting unit 175 that collects the fluid supplied from the discharge side buffer zone 160;

상기 배출측 포집부(175)에 포집된 유체가 토출되는 출구홀(170); 및 an outlet hole 170 through which the fluid collected in the discharge side collection unit 175 is discharged; and

상기 출구홀(170)로부터 토출된 유체가 배출되는 배출공(180)을 포함하는 수전해 분리판(100)을 제공한다. A water electrolysis separator plate (100) is provided including a discharge hole (180) through which the fluid discharged from the outlet hole (170) is discharged.

본 발명의 실시예에 따라서, 상기 유입측 버퍼 존(140) 및 배출측 버퍼 존(160)은, 상기 유로(155)의 길이 방향과 직각을 이루며, 상기 반응 영역(150)의 폭(WR) 방향 일측 말단에서부터 타측 말단까지 연장하여 형성된다. 본 발명의 실시예에 따라서, 상기 유입측 버퍼 존(140) 및 배출측 버퍼 존(160)은, 상기 유로(155)의 깊이(DP) 및 폭(WP)보다 큰 깊이(DZ) 및 폭(WZ)을 갖도록 형성된다. 본 발명의 실시예에 따라서, 상기 유로(155)는, 상기 반응 영역(150)의 폭(WR) 방향을 따라 복수개로 형성되되, 상기 복수의 각 유로(155)는 유입측 버퍼 존(140)과 배출측 버퍼 존(160)의 사이에 직선형의 일자 패턴으로 형성된다. According to an embodiment of the present invention, the inlet-side buffer zone 140 and the outlet-side buffer zone 160 form a right angle to the longitudinal direction of the flow path 155, and the width (W R ) of the reaction region 150 ) It is formed by extending from one end to the other end in the direction. According to an embodiment of the present invention, the inlet-side buffer zone 140 and the outlet-side buffer zone 160 have a depth (D Z ) greater than the depth ( DP ) and width ( WP ) of the flow path 155. and a width (W Z ). According to an embodiment of the present invention, the flow path 155 is formed in plural numbers along the width (W R ) direction of the reaction region 150, and each of the plurality of flow paths 155 is formed in the inlet buffer zone 140. ) and the discharge side buffer zone 160 is formed in a straight straight pattern.

또한, 본 발명은, In addition, the present invention,

물을 전기분해하여 수소와 산소를 생성하는 수전해 셀(WEC)로서, A water electrolysis cell (WEC) that electrolyzes water to produce hydrogen and oxygen.

제1 수전해 분리판(100)(100A); First water electrolysis separator plate 100 (100A);

제2 수전해 분리판(100)(100B); 및 Second water electrolysis separator plate 100 (100B); and

상기 제1 수전해 분리판(100)(100A)과 제2 수전해 분리판(100)(100B)의 사이에 설치된 막-전극 접합체(200)를 포함하고, It includes a membrane-electrode assembly (200) installed between the first water electrolytic separator plate (100) (100A) and the second water electrolytic separator plate (100) (100B),

상기 제1 수전해 분리판(100)(100A) 및 제2 수전해 분리판(100)(100B) 중에서 선택된 하나 이상은, 상기 본 발명에 따른 수전해 분리판(100)으로 구성된 수전해 셀(WEC)을 제공한다. 이때, 본 발명의 실시예에 따라서, 상기 수전해 분리판(100)에는, 상기 막-전극 접합체(200)가 유입측 버퍼 존(140) 및 배출측 버퍼 존(160)으로 함몰되는 것을 방지하는 함몰 방지 부재(300)가 설치된다. At least one selected from the first water electrolytic separator plate 100 (100A) and the second water electrolytic separator plate 100 (100B) is a water electrolysis cell composed of the water electrolytic separator plate 100 according to the present invention ( WEC) is provided. At this time, according to an embodiment of the present invention, the water electrolytic separator 100 is provided with a device to prevent the membrane-electrode assembly 200 from sinking into the inlet-side buffer zone 140 and the outlet-side buffer zone 160. A collapse prevention member 300 is installed.

또한, 본 발명의 실시예에 따라서, 상기 함몰 방지 부재(300)는 유체 투과성이고, 하기 (a) 내지 (c) 중에서 선택된 하나 이상의 다공성 부재(310)(320)를 포함한다. Additionally, according to an embodiment of the present invention, the anti-collapse member 300 is fluid-permeable and includes one or more porous members 310 and 320 selected from (a) to (c) below.

(a) 상기 유입측 버퍼 존(140) 및 배출측 버퍼 존(160) 상에 설치되고, 상기 유입측 버퍼 존(140) 및 배출측 버퍼 존(160)을 덮을 수 있는 크기를 가지는 다공성 부재(310) (a) A porous member installed on the inlet-side buffer zone 140 and the outlet-side buffer zone 160 and having a size capable of covering the inlet-side buffer zone 140 and the outlet-side buffer zone 160 ( 310)

(b) 상기 유입측 버퍼 존(140) 및 배출측 버퍼 존(160) 내에 삽입 설치되고, "ㄷ" 자형 또는 "ㅁ" 자형의 단면을 가지는 다공성 부재(320) (b) a porous member 320 inserted into the inlet-side buffer zone 140 and the outlet-side buffer zone 160 and having a “ㄷ”-shaped or “ㅁ”-shaped cross section;

(c) 상기 유입측 버퍼 존(140) 및 배출측 버퍼 존(160) 내에 삽입 설치되고, 복수개로 적층된 다공성 부재 (c) a porous member inserted into and installed in the inlet-side buffer zone 140 and the outlet-side buffer zone 160 and stacked in plural pieces;

본 발명에 따르면, 유체의 흐름을 완충시키는 버퍼 존(140)(160)에 의해 유체의 흐름성이 개선되는 효과를 갖는다. 또한, 본 발명에 따르면, 반응 영역(150)의 폭(WR) 방향을 따라 직선형(일자형)으로 복수개 형성된 일자 패턴의 유로(155)에 의해 유체의 반응성 및 흐름 속도가 개선되는 효과를 갖는다. 이를 통해, 본 발명은 적어도 수소와 산소의 생산성을 향상시킬 수 있다. 아울러, 본 발명에 따르면, 함몰 방지 부재(300)에 의해 막-전극 접합체(200)가 버퍼 존(140)(160)으로 함몰되는 것이 방지되는 효과를 갖는다. According to the present invention, the flowability of the fluid is improved by the buffer zones 140 and 160 that buffer the flow of the fluid. In addition, according to the present invention, the reactivity and flow speed of the fluid are improved by the flow path 155 of a straight pattern formed in a plurality of straight lines along the width W R direction of the reaction region 150. Through this, the present invention can improve the productivity of at least hydrogen and oxygen. In addition, according to the present invention, the sinking prevention member 300 has the effect of preventing the membrane-electrode assembly 200 from sinking into the buffer zone 140 and 160.

도 1은 종래 기술에 따른 수전해 분리판의 정면도이다.
도 2는 종래 기술에 따른 수전해 분리판의 일부분 절단 사시도이다.
도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 수전해 분리판의 사시도이다.
도 4는 본 발명의 제2실시예에 따른 수전해 분리판의 정면도이다.
도 5는 본 발명의 제2실시예에 따른 수전해 분리판의 일부분 절단 사시도로서, 도 4의 우측 상단을 보인 사시도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 수전해 셀의 분리 사시도이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 수전해 셀의 요부 단면도이다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 수전해 셀의 요부 단면도이다.
Figure 1 is a front view of a water electrolysis separator according to the prior art.
Figure 2 is a partially cut perspective view of a water electrolysis separator according to the prior art.
Figure 3 is a perspective view of a water electrolysis separator according to the first embodiment of the present invention.
Figure 4 is a front view of a water electrolysis separator according to a second embodiment of the present invention.
Figure 5 is a partially cut perspective view of the water electrolysis separator plate according to the second embodiment of the present invention, showing the upper right corner of Figure 4.
Figure 6 is an exploded perspective view of a water electrolysis cell according to an embodiment of the present invention.
Figure 7 is a cross-sectional view of the main portion of a water electrolysis cell according to another embodiment of the present invention.
Figure 8 is a cross-sectional view of the main part of a water electrolysis cell according to another embodiment of the present invention.

본 발명에서 사용되는 용어 "및/또는"은 전후에 나열한 구성요소들 중에서 적어도 하나 이상을 포함하는 의미로 사용된다. 본 발명에서 사용되는 용어 "하나 이상"은 하나 또는 둘 이상의 복수를 의미한다. 본 발명에서 "제1", "제2", "일측" 및 "타측" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위해 사용되며, 각 구성요소가 상기 용어들에 의해 제한되는 것은 아니다. The term “and/or” used in the present invention is used to include at least one of the components listed before and after. The term “one or more” used in the present invention means a plurality of one or two or more. In the present invention, terms such as “first,” “second,” “one side,” and “the other side” are used to distinguish one component from another component, and each component is limited by the terms. That is not the case.

본 발명은, 제1형태에 따라서 물을 전기분해하여 수소와 산소를 생성(생산)하는 수전해 장치용 분리판, 즉 수전해 장치(물의 전기분해 장치)에 사용되는 수전해 분리판을 제공한다. 본 발명은, 제2형태에 따라서 물을 전기분해하여 수소와 산소를 생성(생산)하는 수전해 셀(water electrolysis cell)로서, 본 발명에 따른 수전해 분리판을 포함하는 수전해 셀을 제공한다. 또한, 본 발명은, 제3형태에 따라서 물을 전기분해하여 수소와 산소를 생성(생산)하는 수전해 스택(water electrolysis stack)으로서, 본 발명의 제1형태에 따른 수전해 분리판 또는 본 발명의 제2형태에 따른 수전해 셀을 포함하는 수전해 스택을 제공한다. The present invention provides a separator for a water electrolysis device that electrolyzes water to generate (produce) hydrogen and oxygen, that is, a water electrolysis separator used in a water electrolysis device (water electrolysis device) according to the first aspect. . The present invention is a water electrolysis cell that generates (produces) hydrogen and oxygen by electrolyzing water according to the second form, and provides a water electrolysis cell including a water electrolysis separator according to the present invention. . In addition, the present invention is a water electrolysis stack that generates (produces) hydrogen and oxygen by electrolyzing water according to the third aspect, and is a water electrolysis separator according to the first aspect of the present invention or the present invention. A water electrolysis stack including a water electrolysis cell according to the second aspect is provided.

본 발명에 따라 생성된 수소와 산소는 연료전지의 원료(연료 및 산화제)로 유용하게 사용될 수 있다. 즉, 본 발명에 따른 수전해 셀 및/또는 수전해 스택을 통해 생성된 수소는 연료전지의 연료로 유용하게 사용되고, 상기 수소와 함께 생성된 산소는 연료전지의 산화제로 유용하게 사용될 수 있다. 본 발명의 실시형태에 따라서, 본 발명에 따른 수전해 셀 및/또는 수전해 스택은 연료전지 시스템의 구성요소로 포함되어, 연료전지에 수소와 산소를 공급할 수 있다. Hydrogen and oxygen produced according to the present invention can be usefully used as raw materials (fuel and oxidizer) for fuel cells. In other words, hydrogen generated through the water electrolysis cell and/or water electrolysis stack according to the present invention can be usefully used as a fuel for a fuel cell, and oxygen generated together with the hydrogen can be usefully used as an oxidizing agent in a fuel cell. According to an embodiment of the present invention, the water electrolysis cell and/or the water electrolysis stack according to the present invention can be included as components of a fuel cell system and supply hydrogen and oxygen to the fuel cell.

이하, 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명의 실시예를 설명한다. 첨부된 도면은 본 발명의 예시적인 실시예를 도시한 것으로, 이는 단지 본 발명의 이해를 돕기 위해 제공된다. 첨부된 도면에서, 각 구성요소의 영역을 명확하게 표현하기 위해 두께는 확대하여 나타낸 것일 수 있고, 도면에 나타낸 두께, 크기 및 비율 등에 의해 본 발명의 기술적 범위가 제한되는 것은 아니다. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the attached drawings. The attached drawings illustrate exemplary embodiments of the present invention, which are provided solely to aid understanding of the present invention. In the attached drawings, the thickness may be enlarged to clearly express the area of each component, and the technical scope of the present invention is not limited by the thickness, size, and ratio shown in the drawings.

도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 수전해 분리판(100)의 사시도이다. 도 4는 본 발명의 제2실시예에 따른 수전해 분리판(100)의 정면도이고, 도 5는 본 발명의 제2실시예에 따른 수전해 분리판(100)의 일부분 절단 사시도로서, 이는 도 4의 우측 상단을 보인 사시도이다. Figure 3 is a perspective view of the water electrolysis separator plate 100 according to the first embodiment of the present invention. Figure 4 is a front view of the water electrolytic separator plate 100 according to the second embodiment of the present invention, and Figure 5 is a partially cut perspective view of the water electrolytic separator plate 100 according to the second embodiment of the present invention, which is This is a perspective view showing the upper right corner of Figure 4.

도 3을 참고하면, 본 발명에 따른 수전해 분리판(100)은 판(plate) 형상의 분리판 본체(100')를 포함한다. 상기 분리판 본체(100')는 적절한 기계적 강도와 전기전도성을 가지는 재질로부터 선택된다. 상기 분리판 본체(100')는, 예를 들어 금속재 및/또는 탄소재 등으로 구성될 수 있다. 상기 탄소재는 흑연(graphite) 등을 예로 들 수 있다. 상기 분리판 본체(100')는, 다른 예를 들어 비전도성의 판형 성형체(예, 수지 성형체)의 표면에 전기전도성의 물질(예, 금속이나 흑연 등)이 코팅되어 구성될 수 있다. 상기 분리판 본체(100')는, 예를 들어 대략 사각형의 형상을 가질 수 있다. 상기 분리판 본체(100')의 크기(가로 및 세로의 길이)와 두께는 제한되지 않으며, 이는 수전해 장치의 규격(사양) 및/또는 종류 등에 따라 다양한 크기와 두께를 가질 수 있다. Referring to FIG. 3, the water electrolysis separator plate 100 according to the present invention includes a plate-shaped separator body 100'. The separator body 100' is selected from materials having appropriate mechanical strength and electrical conductivity. The separation plate body 100' may be made of, for example, metal and/or carbon material. Examples of the carbon material include graphite. For example, the separator body 100' may be formed by coating the surface of a non-conductive plate-shaped body (e.g., a resin molded body) with an electrically conductive material (e.g., metal, graphite, etc.). The separation plate body 100' may have, for example, a substantially square shape. The size (horizontal and vertical length) and thickness of the separator body 100' are not limited, and may have various sizes and thicknesses depending on the standard (specification) and/or type of the water electrolysis device.

본 발명에 따른 수전해 분리판(100)은, 외부로부터 유체가 유입되는 유입공(110); 유입된 유체가 반응(전기분해)되는 반응 영역(150); 및 반응된 유체가 배출되는 배출공(180)을 포함하되, 본 발명의 실시예에 따라서 유입측 및 배출측에 형성된 유입측 버퍼 존(Input buffer zone)(140) 및 배출측 버퍼 존(Output buffer zone)(160)을 포함한다. 상기 각 구성요소들(110)(140)(150)(160)(180)은 분리판 본체(100')의 성형 과정에서 분리판 본체(100')에 형성되거나, 분리판 본체(100')의 성형 후에 별도의 가공을 통해 형성될 수 있다. 상기 가공은, 예를 들어 레이저(Laser)나 전자빔(Electron Beam) 등을 이용한 절삭 가공, 및/또는 전동 드릴 등을 이용한 드릴링(천공) 등을 예로 들 수 있다. The water electrolysis separator 100 according to the present invention includes an inlet hole 110 through which fluid flows from the outside; A reaction area 150 where the introduced fluid reacts (electrolyzes); and an outlet hole 180 through which the reacted fluid is discharged, and an input buffer zone 140 and an output buffer zone formed on the inlet and outlet sides according to an embodiment of the present invention. zone) (160). Each of the components 110, 140, 150, 160, and 180 is formed on the separator main body 100' during the molding process of the separator main body 100', or is formed on the separator main body 100'. It can be formed through separate processing after molding. The processing may include, for example, cutting using a laser or electron beam, and/or drilling using an electric drill.

본 발명의 제1실시예에 따라서, 본 발명에 따른 수전해 분리판(100)은 소정 두께를 가지는 판 형상의 분리판 본체(100')를 포함하되, 상기 분리판 본체(100')의 유입측(도 3에서, 하측)에는 분리판 본체(100')의 외부로부터 유체가 유입되는 유입공(110)과, 상기 유입공(110)으로부터 유입된 유체를 완충시켜 반응 영역(150)의 유로(155)에 공급하는 유입측 버퍼 존(140)이 형성되고, 상기 분리판 본체(100')의 중앙 영역에는 상기 유입측 버퍼 존(140)으로부터 공급된 유체가 통과되는 반응 영역(150)이 형성되어 있다. 그리고 상기 분리판 본체(100')의 배출측(도 3에서, 상측)에는 상기 반응 영역(150)의 유로(155)를 통과한 유체를 완충시켜 배출공(180)으로 공급하는 배출측 버퍼 존(160)과, 상기 배출측 버퍼 존(160)으로부터 공급된 유체가 배출되는 배출공(180)이 형성되어 있다. 상기 유입공(110)을 통해 유입된 유체(반응 유체)는 유입측 버퍼 존(140)을 따라 흐르면서 완충되어 반응 영역(150)으로 공급되고, 상기 반응 영역(150)을 통과한 유체(생성 유체)는 배출측 버퍼 존(160)을 따라 흐르면서 완충되어 배출공(180)을 통해 분리판 본체(100')의 외부로 배출된다. According to the first embodiment of the present invention, the water electrolytic separator 100 according to the present invention includes a plate-shaped separator body 100' having a predetermined thickness, and the inflow of the separator main body 100' On the side (lower side in FIG. 3), there is an inlet hole 110 through which fluid flows from the outside of the separator main body 100', and the fluid flowing in from the inlet hole 110 is buffered to form a flow path in the reaction area 150. An inlet-side buffer zone 140 supplied to (155) is formed, and a reaction area 150 through which the fluid supplied from the inlet-side buffer zone 140 passes is formed in the central area of the separator main body 100'. It is formed. And on the discharge side (upper side in FIG. 3) of the separator body 100', there is a discharge buffer zone that buffers the fluid passing through the flow path 155 of the reaction region 150 and supplies it to the discharge hole 180. 160 and a discharge hole 180 through which the fluid supplied from the discharge side buffer zone 160 is discharged are formed. The fluid (reaction fluid) flowing through the inlet hole 110 is buffered while flowing along the inlet-side buffer zone 140 and supplied to the reaction region 150, and the fluid (produced fluid) passing through the reaction region 150 is supplied to the reaction region 150. ) flows along the discharge-side buffer zone 160, is buffered, and is discharged to the outside of the separator plate main body 100' through the discharge hole 180.

본 발명에서, 유체는 수전해 장치에 사용되는 반응 유체(반응물)와 반응에 의해 생성된 생성 유체(생성물)로서, 이는 주지된 바와 같다. 상기 반응 유체(반응물)는 유입공(110)으로 유입되는 유체로서, 이는 수전해의 원료로서 사용되는 물, 물을 포함하는 전해액 및/또는 물을 포함하는 알칼리액 등을 예로 들 수 있다. 상기 생성 유체(생성물)는 배출공(180)을 통해 배출되는 유체로서, 목적물로서의 수소와 산소를 포함하되, 수소와 산소 이외에 부산물로서의 오존이나 미반응물 등을 더 포함할 수 있다. In the present invention, the fluid is a product fluid (product) produced by reaction with a reaction fluid (reactant) used in a water electrolysis device, which is well known. The reaction fluid (reactant) is a fluid that flows into the inlet hole 110, and examples thereof include water used as a raw material for water electrolysis, an electrolyte solution containing water, and/or an alkaline solution containing water. The produced fluid (product) is a fluid discharged through the discharge hole 180 and includes hydrogen and oxygen as targets, but may further include ozone or unreacted products as by-products in addition to hydrogen and oxygen.

상기 유입공(110)은 분리판 본체(100')의 외부에 설치된 유체 유입라인(도시하지 않음)과 연통되며, 이를 통해 수전해 스택의 외부에서 반응 유체(물이나 전해액 등)가 유입된다. 상기 배출공(180)은 분리판 본체(100')의 외부에 설치된 유체 배출라인(도시하지 않음)과 연통되며, 이를 통해 수전해 스택의 외부로 생성 유체(수소와 산소 등)가 배출된다. 상기 유입공(110) 및 배출공(180)은 분리판 본체(100')의 두께 방향으로 관통되어 형성된다. The inlet hole 110 communicates with a fluid inlet line (not shown) installed outside the separator main body 100', through which a reaction fluid (water, electrolyte, etc.) flows in from the outside of the water electrolysis stack. The discharge hole 180 communicates with a fluid discharge line (not shown) installed on the outside of the separator main body 100', through which the produced fluid (hydrogen, oxygen, etc.) is discharged to the outside of the water electrolysis stack. The inlet hole 110 and the outlet hole 180 are formed by penetrating through the separation plate main body 100' in the thickness direction.

상기 반응 영역(150)은 물의 전기분해가 진행되는 영역으로서, 이는 주지된 바와 같이 유로(155)가 형성된 부분을 의미한다. 상기 반응 영역(150)에는 유체가 흐르면서 반응되는 복수의 유로(155)가 형성되어 있다. 상기 반응 영역(150)은 수전해 스택의 규격(크기), 형태, 종류 및/또는 수전해 분리판(100)의 설치 위치 등에 따라 분리판 본체(100')의 한 면 또는 양면에 형성될 수 있다. 즉, 상기 유로(155)는 분리판 본체(100')의 정면에만 형성되거나, 정면 및 배면 모두에 형성될 수 있다. 도 3은 분리판 본체(100')의 일면에 유로(155)가 형성된 모습을 예시한 것이다. 상기 유로(155)는 통상과 같이 분리판 본체(100')에 소정의 깊이(DP)와 폭(WP)을 가지면서 랜드(152)와 교대로 번갈아가며 반응 영역(150)에 복수개 형성된다. The reaction region 150 is a region where electrolysis of water occurs, and as is well known, it refers to a portion where the flow path 155 is formed. In the reaction region 150, a plurality of flow paths 155 through which fluid flows and reacts are formed. The reaction area 150 may be formed on one or both sides of the separator main body 100' depending on the standard (size), shape, and type of the water electrolysis stack, and/or the installation location of the water electrolysis separator 100. there is. That is, the flow path 155 may be formed only on the front side of the separator main body 100', or may be formed on both the front and back sides. Figure 3 illustrates a flow path 155 formed on one surface of the separator main body 100'. The flow path 155 has a predetermined depth (D P ) and width (W P ) in the separator plate body 100' as usual, and is formed in plural numbers in the reaction area 150 alternately with the lands 152. do.

상기 버퍼 존(140)(160)은, 유체가 흐를 수 있는 홈(groove) 형상을 가지며, 이는 분리판 본체(100')의 유입측 및 배출측에 소정의 깊이(DZ)와 폭(WZ)을 갖도록 형성된다. 상기 버퍼 존(140)(160)은, 예를 들어 "ㄷ"자형, "U"자형 또는 "C"자형 등의 단면 형상을 가질 수 있다. 본 발명에 따르면, 상기 버퍼 존(140)(160)에 의해, 적어도 유체의 흐름이 완충되어 유체의 흐름성이 개선된다. 구체적으로, 유입 과정을 예로 들면, 유체(물)가 유입공(110)을 통해 고압(고속)으로 유입되더라도 유입공(110)으로 유입된 유체는 유로(155)에 공급되기 전에 유입측 버퍼 존(140)을 흐르면서 완충되어, 와류의 형성 없이 원활한 흐름으로 복수의 각 유로(155)에 공급된다. 이와 함께 유체는 유입측 버퍼 존(140)에 의해 어느 한 유로(155)에 편중됨이 없이 복수의 각 유로(155)에 균일(균등)하게 공급된다. 배출 과정에서도 유체는 배출측 버퍼 존(160)에 의한 완충 작용으로 원활한 흐름으로 배출된다. 이에 따라, 본 발명에 따르면, 유체가 원활하고 균일한 흐름으로 복수의 각 유로(155)를 통과하게 되어, 유로(155)에서의 반응성이 향상되고, 어느 한 유로(155)에 편중됨이 없이 복수의 유로(155) 전체에 걸쳐, 즉 반응 영역(150) 전체에 걸쳐 균일한 반응이 진행될 수 있다. 또한, 유체를 고압의 빠른 속도로 공급할 수 있다. 이를 통해 수소와 산소의 생산성을 향상시킬 수 있다. The buffer zones 140 and 160 have a groove shape through which fluid can flow, which has a predetermined depth (D Z ) and width (W) on the inlet and outlet sides of the separator main body 100'. It is formed to have Z ). The buffer zones 140 and 160 may have a cross-sectional shape such as, for example, a “L” shape, a “U” shape, or a “C” shape. According to the present invention, at least the flow of fluid is buffered by the buffer zones 140 and 160, thereby improving fluid flowability. Specifically, taking the inflow process as an example, even if fluid (water) flows at high pressure (high speed) through the inlet hole 110, the fluid flowing into the inlet hole 110 is in the inflow buffer zone before being supplied to the flow path 155. It is buffered while flowing through 140 and is supplied to each of the plurality of flow paths 155 in a smooth flow without the formation of vortices. At the same time, the fluid is uniformly supplied to each of the plurality of flow paths 155 without being concentrated on any one flow path 155 by the inlet-side buffer zone 140. Even during the discharge process, the fluid is discharged in a smooth flow due to a buffering effect by the discharge side buffer zone 160. Accordingly, according to the present invention, the fluid passes through each of the plurality of passages 155 in a smooth and uniform flow, improving the reactivity in the passages 155 and preventing it from being concentrated on any one passage 155. A uniform reaction may proceed throughout the plurality of flow paths 155, that is, throughout the reaction region 150. Additionally, fluid can be supplied at high pressure and speed. This can improve the productivity of hydrogen and oxygen.

도 4 및 도 5를 참고하면, 본 발명에 따른 수전해 분리판(100)은, 상기 유입공(110)과 유입측 버퍼 존(140)의 사이에 형성되어, 이들(110)(140)을 연통시키는 입구홀(120)과, 상기 배출측 버퍼 존(160)과 배출공(180)의 사이에 형성되어, 이들(160)(180)을 연통시키는 출구홀(170)을 더 포함할 수 있다. 또한, 상기 입구홀(120)과 유입측 버퍼 존(140)의 사이에 형성된 유입측 포집부(125)와, 상기 배출측 버퍼 존(160)과 출구홀(170)의 사이에 형성된 배출측 포집부(175)가 형성될 수 있다. Referring to Figures 4 and 5, the water electrolysis separator plate 100 according to the present invention is formed between the inlet hole 110 and the inlet side buffer zone 140, and these 110 and 140 It may further include a communicating inlet hole 120 and an outlet hole 170 formed between the discharge side buffer zone 160 and the discharge hole 180 to communicate these 160 and 180. . In addition, an inlet-side collection unit 125 formed between the inlet hole 120 and the inlet-side buffer zone 140, and an outlet-side collection unit formed between the outlet-side buffer zone 160 and the outlet hole 170. Part 175 may be formed.

구체적으로, 도 4 및 도 5를 참고하면, 본 발명의 제2실시예에 따른 수전해 분리판(100)은 소정 두께를 가지는 판 형상의 분리판 본체(100')를 포함하되, 상기 분리판 본체(100')의 유입측(도 4에서, 상측)에는 분리판 본체(100')의 외부로부터 유체가 유입되는 유입공(110)과, 상기 유입공(110)으로부터 유입된 유체가 인입되는 입구홀(120)과, 상기 입구홀(120)로부터 인입된 유체가 포집되는 유입측 포집부(125)와, 상기 유입측 포집부(125)에 포집된 유체를 완충시켜 반응 영역(150)의 유로(155)에 공급하는 유입측 버퍼 존(140)이 형성되어 있다. 그리고 상기 분리판 본체(100')의 중앙 영역에는 상기 유입측 버퍼 존(140)으로부터 공급된 유체가 통과되는 반응 영역(150)이 형성되어 있다. 또한, 상기 분리판 본체(100')의 배출측(도 4에서, 하측)에는 상기 반응 영역(150)의 유로(155)를 통과한 유체를 완충시켜 배출측 포집부(175)로 공급하는 배출측 버퍼 존(160)과, 상기 배출측 버퍼 존(160)으로부터 공급된 유체가 포집되는 배출측 포집부(175)와, 상기 배출측 포집부(175)에 포집된 유체가 토출되는 출구홀(170)과, 상기 출구홀(170)로부터 토출된 유체가 배출되는 배출공(180)이 배출공(180)이 형성되어 있다. 상기 유입공(110)을 통해 유입된 유체(반응 유체)는 입구홀(120)을 통해 유입측 포집부(125)로 모아진 후, 유입측 버퍼 존(140)을 따라 반응 영역(150)으로 공급되고, 상기 반응 영역(150)을 통과한 유체(생성 유체)는 배출측 버퍼 존(160)을 따라 배출측 포집부(175)로 모아진 후, 출구홀(170)을 따라 배출공(180)을 통해 분리판 본체(100')의 외부로 배출된다. Specifically, referring to Figures 4 and 5, the water electrolytic separator plate 100 according to the second embodiment of the present invention includes a plate-shaped separator body 100' having a predetermined thickness, and the separator plate On the inlet side (upper side in FIG. 4) of the main body 100', there is an inlet hole 110 through which fluid flows from the outside of the separator main body 100', and an inlet hole 110 through which fluid flows in from the inlet hole 110. An inlet hole 120, an inlet side collecting part 125 that collects the fluid flowing in from the inlet hole 120, and a reaction area 150 by buffering the fluid collected in the inlet side collecting part 125. An inlet-side buffer zone 140 that supplies to the flow path 155 is formed. In addition, a reaction area 150 through which the fluid supplied from the inlet-side buffer zone 140 passes is formed in the central area of the separator main body 100'. In addition, on the discharge side (lower side in FIG. 4) of the separator main body 100', there is a discharge channel that buffers the fluid passing through the flow path 155 of the reaction region 150 and supplies it to the discharge side collection unit 175. A side buffer zone 160, a discharge side collecting part 175 through which the fluid supplied from the discharge side buffer zone 160 is collected, and an outlet hole through which the fluid collected in the discharge side collecting part 175 is discharged ( 170) and a discharge hole 180 through which the fluid discharged from the outlet hole 170 is discharged. The fluid (reaction fluid) flowing in through the inlet hole 110 is collected into the inlet side collection unit 125 through the inlet hole 120 and then supplied to the reaction area 150 along the inlet side buffer zone 140. The fluid (produced fluid) that has passed through the reaction region 150 is collected into the discharge side collection unit 175 along the discharge side buffer zone 160, and then passes through the discharge hole 180 along the outlet hole 170. It is discharged to the outside of the separation plate main body 100'.

도 4 및 도 5에 보인 수전해 분리판(100)는 양면(정면 및 배면)에서 유체의 흐름을 가지는 양면 스택용을 예시한 것이다. 도 4 및 도 5를 참고하면, 상기 유입공(110)은 제1 유입공(110)(110a)과 제2 유입공(110)(110b)을 포함하고, 상기 입구홀(120)은 제1 입구홀(120)(120a)과 제2 입구홀(120)(120b)을 포함할 수 있다. 상기 출구홀(170)은 제1 출구홀(170)(170a)와 제2 출구홀(170)(170b)을 포함하고, 상기 배출공(180)은 제1 배출공(180)(180a)과 제2 배출공(180)(180b)을 포함할 수 있다. 그리고 나머지 각 구성요소들(125)(140)(150)(155)(160)(175)은 도 4 및 도 5에 보인 같은 구조로 분리판 본체(100')의 정면과 배면에 형성될 수 있다. 또한, 상기 분리판 본체(100')에는 가스킷 패킹홈(190)이 형성될 수 있다. The water electrolysis separator plate 100 shown in FIGS. 4 and 5 is an example for a double-sided stack with fluid flow on both sides (front and back). Referring to Figures 4 and 5, the inlet hole 110 includes a first inlet hole 110 (110a) and a second inlet hole 110 (110b), and the inlet hole 120 includes the first inlet hole 110 (110a). It may include an entrance hole 120 (120a) and a second entrance hole 120 (120b). The outlet hole 170 includes a first outlet hole 170 (170a) and a second outlet hole 170 (170b), and the discharge hole 180 includes a first discharge hole 180 (180a) and It may include a second discharge hole 180 (180b). And the remaining components 125, 140, 150, 155, 160, 175 can be formed on the front and back of the separator main body 100' with the same structure as shown in FIGS. 4 and 5. there is. Additionally, a gasket packing groove 190 may be formed in the separation plate main body 100'.

상기 입구홀(120) 및 출구홀(170)은 각각 복수개로 형성될 수 있다. 상기 입구홀(120)은 유입공(120)과 유입측 포집부(125)을 연통(연결)시키고, 상기 출구홀(170)은 배출측 포집부(175)와 배출공(180)을 연통(연결)시킨다. 상기 유입측 포집부(125)는 입구홀(120)로부터 인입된 유체를 포집하여 유입측 버퍼 존(140)에 공급한다. 또한, 상기 배출측 포집부(175)은 배출측 버퍼 존(160)으로부터 공급된 유체를 포집하여 출구홀(170)로 공급한다. 이때, 상기 유입측 버퍼 존(140)은 유입측 포집부(125)에 포집된 유체(반응 유체)를 유입, 완충시켜, 와류의 형성 없이 원활한 흐름으로 복수의 각 유로(155)에 균일(균등)하게 공급한다. 아울러, 상기 배출측 버퍼 존(160)은 반응 영역(150)을 통과한 유체(생성 유체)를 완충시켜, 와류의 형성 없이 원활한 흐름으로 배출측 포집부(175)로 공급하여 포집되게 한다.The entrance hole 120 and the outlet hole 170 may each be formed in plural numbers. The inlet hole 120 communicates (connects) the inlet hole 120 and the inflow side collection unit 125, and the outlet hole 170 communicates (connects) the discharge side collection part 175 and the discharge hole 180. connect). The inlet side collecting unit 125 collects the fluid drawn from the inlet hole 120 and supplies it to the inlet side buffer zone 140. Additionally, the discharge side collecting unit 175 collects fluid supplied from the discharge side buffer zone 160 and supplies it to the outlet hole 170. At this time, the inlet-side buffer zone 140 flows in and buffers the fluid (reactive fluid) collected in the inlet-side collection unit 125, so that it flows uniformly in each of the plurality of flow paths 155 without forming a vortex. ) is supplied. In addition, the discharge side buffer zone 160 buffers the fluid (produced fluid) passing through the reaction region 150 and supplies it to the discharge side collection unit 175 in a smooth flow without forming a vortex to be collected.

도 5는 도 4의 우측 상단을 절단하여 도시한 사시도이다. 도 5를 참고하면, 상기 분리판 본체(100')는 정면을 형성하는 정면부(10A)와 배면을 형성하는 배면부(10B)를 갖는다. 이때, 본 발명의 실시예에 따라서, 상기 정면부(10A)와 배면부(10B)는 일체 구조의 1장으로 구성될 수 있다. 구체적으로, 본 발명의 실시예에 따른 수전해 분리판(100)은, 종래와 같이 정면부(10A)와 배면부(10B)가 2장의 판(정면판과 배면판)으로 각각 별도로 제작된 다음, 용접이나 접착제 등에 의해 접합되지 않고, 분리판 본체(100')의 성형 시 정면부(10A)와 배면부(10B)가 한 번의 성형을 통해 일체 구조의 1장으로 구성된다. 본 발명에서, 「정면부(10A)와 배면부(10B)가 일체로 구성된 것」이란, 수전해 분리판(100)이 2장의 접합을 통해 구성되지 않고, 일체 성형을 통해 1장(정면판과 배면판의 일체 성형)으로 구성된 것을 의미한다. Figure 5 is a perspective view cut off the upper right corner of Figure 4. Referring to FIG. 5, the separator main body 100' has a front portion 10A forming the front and a rear portion 10B forming the rear. At this time, according to an embodiment of the present invention, the front portion 10A and the rear portion 10B may be composed of one piece of integrated structure. Specifically, in the water electrolytic separator plate 100 according to an embodiment of the present invention, the front portion 10A and the rear portion 10B are manufactured separately from two plates (front plate and rear plate) as in the prior art, Instead of being joined by welding or adhesives, the front portion 10A and the rear portion 10B are formed into one piece through one molding process when forming the separator main body 100'. In the present invention, “the front portion 10A and the rear portion 10B are formed as one piece” means that the water electrolytic separator plate 100 is not composed of two sheets by joining, but is formed of one sheet (the front plate and the front plate) through integral molding. It means that it is composed of integrally molded back plate.

또한, 상기 입구홀(120) 및 출구홀(170)은 홀 가공수단(500)을 이용한 홀 가공(천공)을 통해 형성된다. 상기 입구홀(120) 및 출구홀(170)의 개수는 특별히 제한되지 않으며, 이들(120)(170)은 홀 가공(천공)을 통해 각각 복수개로 형성될 수 있다. 구체적인 실시예에 따라서, 상기 입구홀(120) 및 출구홀(170)은 홀 가공수단(500)을 이용한 홀 가공에 의해 분리판 본체(100')의 테두리(101)를 관통하여 형성된다. 보다 구체적으로, 홀 가공수단(500)의 홀 가공 툴(520)을 분리판 본체(100')의 측면(101')에 위치시킨 다음, 홀 가공수단(500)을 작동시켜 상기 홀 가공 툴(520)이 테두리(101)를 천공하여 관통되게 한다. 이때, 테두리(101)에는 관통홀(102)이 형성된다. 이후, 홀 가공 툴(520)이 유입공(110)을 통과되게 한 다음, 해당 위치에 입구홀(120)을 형성시킬 수 있다. 위와 동일한 방법으로 홀 가공 툴(520)이 테두리(101)를 관통하고, 이후 배출공(180)을 통과되게 한 다음, 해당 위치에 출구홀(170)을 형성시킬 수 있다. 상기 홀 가공수단(500)은, 예를 들어 드릴(전동 드릴 등)을 예로 들 수 있다. In addition, the entrance hole 120 and the outlet hole 170 are formed through hole processing (drilling) using the hole processing means 500. The number of the inlet holes 120 and outlet holes 170 is not particularly limited, and a plurality of these 120 and 170 may be formed through hole processing (drilling). According to a specific embodiment, the inlet hole 120 and the outlet hole 170 are formed by penetrating the edge 101 of the separator plate main body 100' by hole processing using the hole processing means 500. More specifically, the hole processing tool 520 of the hole processing means 500 is positioned on the side 101' of the separator plate main body 100', and then the hole processing means 500 is operated to operate the hole processing tool ( 520) is made to penetrate through the border 101. At this time, a through hole 102 is formed in the edge 101. Thereafter, the hole processing tool 520 may pass through the inlet hole 110, and then the inlet hole 120 may be formed at the corresponding location. In the same manner as above, the hole processing tool 520 can penetrate the edge 101, then pass through the discharge hole 180, and then form the outlet hole 170 at the corresponding location. The hole processing means 500 may be, for example, a drill (electric drill, etc.).

상기 홀 가공에 의해 분리판 본체(100')의 테두리(101)에는 관통홀(102)이 형성되는데, 상기 관통홀(102)은 밀봉수단(105)에 의해 밀봉된다. 이러한 밀봉에 의해, 유입공(110) 및 배출공(180) 내의 유체가 관통홀(102)을 통해 유출되는 것이 방지된다. 상기 밀봉수단(105)은 관통홀(102)을 밀봉시킬 수 있는 것이면 특별히 제한되지 않는다. 상기 밀봉수단(105)은 수지재, 섬유재, 금속재, 탄소재 및/또는 세라믹재 등으로부터 선택될 수 있다. 상기 밀봉은, 예를 들어 고무계 수지, 실리콘계 수지 및/또는 합성수지 폼 등의 패킹재를 관통홀(102)에 패킹하는 방법; 상기 관통홀(102)을 용접하여 밀봉시키는 방법; 및/또는 체결구(나사 등)를 관통홀(102)에 삽입, 체결하여 밀봉시키는 방법 등을 예로 들 수 있으나, 이들에 의해 한정되는 것은 아니다. 하나의 예시에서, 상기 밀봉은 밀봉수단(105)으로서 체결구(나사 등)와 패킹재(예를 들어, 실리콘계 등)를 사용하되, 먼저 상기 관통홀(102)에 패킹재(예를 들어, 실리콘계 등)를 삽입한 다음, 상기 패킹재 상에 체결구(나사 등)를 가압 체결하는 방법으로 진행할 수 있다. Through the hole processing, a through hole 102 is formed in the edge 101 of the separator main body 100', and the through hole 102 is sealed by the sealing means 105. By this sealing, the fluid in the inlet hole 110 and the outlet hole 180 is prevented from flowing out through the through hole 102. The sealing means 105 is not particularly limited as long as it can seal the through hole 102. The sealing means 105 may be selected from resin materials, fiber materials, metal materials, carbon materials, and/or ceramic materials. The sealing may include, for example, a method of packing a packing material such as rubber-based resin, silicone-based resin and/or synthetic resin foam into the through-hole 102; A method of sealing the through hole 102 by welding; and/or a method of inserting and fastening a fastener (screw, etc.) into the through hole 102 to seal it, but the method is not limited thereto. In one example, the sealing uses a fastener (screw, etc.) and a packing material (e.g., silicone-based, etc.) as the sealing means 105, but first, a packing material (e.g., Silicone-based, etc.) can be inserted and then press fastened with fasteners (screws, etc.) on the packing material.

본 발명의 다른 실시예에 따라서, 수전해 분리판(100)은 상기 반응 영역(150)을 제외한 표면에 절연 코팅층(도시하지 않음)이 형성될 수 있다. 상기 절연 코팅층은 절연성을 가지는 것이면 특별히 제한되지 않으며, 이는 바람직하게는 산성 및/또는 알칼리성 용액에서 절연성을 가지는 것이면 좋다. 상기 절연 코팅층은, 예를 들어 불소계, 실리콘계, 고무계, 아크릴계, 네오프렌계, 부타디엔계 및/또는 이들의 공중합체 등으로부터 선택된 하나 이상을 포함하는 절연성 조성물이 코팅되어 형성될 수 있다. 상기 절연 코팅층은, 구체적인 예를 들어 폴리페닐렌설파이드, 폴리술폰, 폴리에테르술폰, 폴리아릴레이트, 폴리메틸메틸아크릴레이트, 고무계 수지, 네오프렌, 폴리아릴레이트, 폴리메틸메틸아크릴레이트, 폴리아크릴로니트릴 및/또는 폴리아크릴로니트릴-부타디엔스타이렌 공중합체 등을 포함하는 절연성 조성물을 이용할 수 있다. According to another embodiment of the present invention, an insulating coating layer (not shown) may be formed on the surface of the water electrolytic separator 100 except for the reaction region 150. The insulating coating layer is not particularly limited as long as it has insulating properties, and preferably has insulating properties in acidic and/or alkaline solutions. The insulating coating layer may be formed by coating an insulating composition containing one or more selected from, for example, fluorine-based, silicone-based, rubber-based, acrylic-based, neoprene-based, butadiene-based and/or copolymers thereof. Specific examples of the insulating coating layer include polyphenylene sulfide, polysulfone, polyether sulfone, polyarylate, polymethylmethyl acrylate, rubber resin, neoprene, polyarylate, polymethylmethyl acrylate, and polyacrylonitrile. and/or an insulating composition containing polyacrylonitrile-butadienestyrene copolymer, etc. may be used.

또한, 상기 절연 코팅층은, 예를 들어 마스킹(masking) 방법으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 분리판 본체(100')의 반응 영역(150)에 마스크(mask)를 부착한 다음, 상기 절연성 조성물을 분리판 본체(100')에 분사 코팅 및/또는 함침 코팅하여 절연 코팅층을 형성할 수 있다. 이러한 마스킹 방법에 의해, 반응 영역(150)을 제외한 표면에 절연 코팅층이 형성될 수 있다. 이와 같은 절연 코팅층이 형성된 경우, 예를 들어 누설 전류 등의 전기적 특성이 개선된다. Additionally, the insulating coating layer may be formed by, for example, a masking method. For example, a mask is attached to the reaction area 150 of the separator main body 100', and then the insulating composition is spray coated and/or impregnated onto the separator main body 100' to form an insulating coating layer. can be formed. By this masking method, an insulating coating layer can be formed on the surface excluding the reaction region 150. When such an insulating coating layer is formed, electrical characteristics such as leakage current are improved.

한편, 도 3 내지 도 5를 참고하면, 상기 버퍼 존(140)(160)은 소정의 깊이(DZ)와 폭(WZ)을 가지는 홈 형상으로서, 이는 유로(155)의 깊이(DP)보다 큰 깊이(DZ)를 갖도록 형성된다. 즉, 도 3 내지 도 5에서, DP < DZ이다. 이와 같이 버퍼 존(140)(160)이 유로(155)의 깊이(DP)보다 더 깊은 깊이(DZ)를 가지는 경우(DP < DZ), 예를 들어 유체의 유입 시에 유체가 버퍼 존(140)의 전체 영역에 채워진 다음 각 유로(155)에 공급되어, 완충 작용 및 균일 공급이 향상될 수 있다. 특별히 한정하는 것은 아니만, 상기 유로(155)의 깊이(DP)는 예를 들어 약 0.01mm ~ 2mm 범위로 형성되고, 상기 버퍼 존(140)(160)의 깊이(DZ)는 예를 들어 약 0.5mm ~ 10mm 범위로 형성될 수 있다. Meanwhile, referring to FIGS. 3 to 5, the buffer zone 140 and 160 is a groove shape having a predetermined depth (D Z ) and width (W Z ), which is the depth (D P ) of the flow path 155. It is formed to have a depth (D Z ) greater than ). That is, in FIGS. 3 to 5, D P < D Z. In this way, when the buffer zones 140 and 160 have a depth (D Z ) greater than the depth (D P ) of the flow path 155 (D P < D Z ) , for example, when the fluid flows in, the fluid By filling the entire area of the buffer zone 140 and then supplying it to each flow path 155, buffering action and uniform supply can be improved. Although not specifically limited, the depth (D P ) of the flow path 155 is, for example, formed in the range of about 0.01 mm to 2 mm, and the depth (D Z ) of the buffer zone 140 (160) is, for example, For example, it can be formed in the range of about 0.5mm to 10mm.

또한, 상기 버퍼 존(140)(160)은 유체 흐름의 완충 작용 및 균일한 공급을 위해 유로(155)의 폭(WP)보다 큰 폭(WZ)을 가질 수 있다. 특별히 한정하는 것은 아니만, 상기 유로(155)의 폭(WP)은 예를 들어 0.05mm ~ 5mm 범위로 형성되고, 상기 버퍼 존(140)(160)의 폭(WZ)은 예를 들어 약 2mm ~ 15mm 범위로 형성될 수 있다. 아울러, 생성 유체(수소와 산소)의 원활한 배출을 위해, 유입측 버퍼 존(140)보다 배출측 버퍼 존(160)의 폭(WZ)이 더 크게 형성될 수 있다. Additionally, the buffer zones 140 and 160 may have a width (W Z ) greater than the width (W P ) of the flow path 155 to buffer and uniformly supply the fluid flow. Although not particularly limited, the width (W P ) of the flow path 155 is formed in the range of, for example, 0.05 mm to 5 mm, and the width (W Z ) of the buffer zone 140 (160) is, for example, It can be formed in a range of about 2mm to 15mm. In addition, in order to smoothly discharge the produced fluid (hydrogen and oxygen), the width (W Z ) of the discharge side buffer zone 160 may be formed to be larger than that of the inlet side buffer zone 140.

상기 버퍼 존(140)(160)은 유로(155)의 길이 방향(유체의 흐름 방향)과 거의 직각을 이루며 길게 형성된다. 본 발명의 바람직한 실시예에 따라서, 상기 버퍼 존(140)(160)은 반응 영역(150)의 폭(WR) 방향 일측 말단에서부터 타측 말단까지 연장하여 길게 형성된다. 구체적으로, 도 3 내지 도 5에 도시한 바와 같이, 상기 버퍼 존(140)(160)은 반응 영역(150)의 좌측 말단에 형성된 유로(155)에서부터 반응 영역(150) 우측 말단에 형성된 유로(155)까지 해당되는 길이(LZ)를 갖는다. 즉, 상기 버퍼 존(140)(160)의 길이(LZ)는 반응 영역(150)의 폭(WR)과 같다.(도 3 내지 도 5에서, LZ = WR) The buffer zones 140 and 160 are formed to be long and form an almost right angle to the longitudinal direction (fluid flow direction) of the flow path 155. According to a preferred embodiment of the present invention, the buffer zones 140 and 160 are formed to be long, extending from one end in the width (W R ) direction of the reaction region 150 to the other end. Specifically, as shown in FIGS. 3 to 5, the buffer zones 140 and 160 extend from a flow path 155 formed at the left end of the reaction region 150 to a flow path formed at the right end of the reaction region 150 ( It has a length (L Z ) up to 155). That is, the length (L Z ) of the buffer zone 140 and 160 is equal to the width (W R ) of the reaction region 150. (In FIGS. 3 to 5, L Z = W R )

본 발명의 실시예에 따라서, 상기 버퍼 존(140)(160)은 아래의 (1) 내지 (4)를 만족한다. According to an embodiment of the present invention, the buffer zones 140 and 160 satisfy (1) to (4) below.

(1) 유로(155)의 길이 방향(유체의 흐름 방향)과 직각을 이루며 유입측 및 배출측에 소정의 길이(LZ)로 형성 (1) It is perpendicular to the longitudinal direction (fluid flow direction) of the flow path 155 and is formed at a predetermined length (L Z ) on the inlet and outlet sides.

(2) DP < DZ (DP : 유로(155)의 깊이, DZ : 버퍼 존(140)(160)의 깊이) (2) D P < D Z (D P : depth of flow path 155, D Z : depth of buffer zone 140, 160)

(3) WP < WZ (WP : 유로(155)의 폭, WZ : 버퍼 존(140)(160)의 폭) (3) W P < W Z (W P : width of flow path 155, W Z : width of buffer zone 140, 160)

(4) LZ = WR (LZ : 버퍼 존(140)(160)의 길이, WR : 반응 영역(150)의 폭) (4) L Z = W R (L Z : length of buffer zone 140 and 160, W R : width of reaction region 150)

또한, 본 발명의 바람직한 실시예에 따라서, 상기 유로(155)는 반응 영역(150)의 폭(WR) 방향을 따라 복수개로 형성되되, 상기 복수의 각 유로(155)는 유입측 버퍼 존(140)과 배출측 버퍼 존(160)의 사이에 직선형의 일자 패턴으로 형성된다. In addition, according to a preferred embodiment of the present invention, a plurality of passages 155 are formed along the width (W R ) direction of the reaction region 150, and each of the plurality of passages 155 is an inlet buffer zone ( It is formed in a straight straight pattern between 140) and the discharge side buffer zone 160.

본 발명에서, 「일자 패턴」은, 도 3 및 도 4에 도시한 바와 같이 유로(155)가 반응 영역(150)의 전체 영역에 걸쳐 굴곡됨이 없이 직선으로 복수개 배열 형성되되, 각 유로(155)의 양 말단이 유입측 버퍼 존(140)과 배출측 버퍼 존(160)에 연결(연통)되어, 유체가 유입측 버퍼 존(140)과 배출측 버퍼 존(160)의 사이를 직선형(일자형)으로 흐를 수 있는 유로 패턴을 의미한다. 즉, 본 발명의 바람직한 실시예에 따라서, 상기 복수의 각 유로(155)는 종래의 굴곡점(S)(도 1 참고)에서 여러 번 꺾인 굴곡 패턴(사행(蛇行) 형상)을 탈피하고, 상기 유입측 버퍼 존(140)과 배출측 버퍼 존(160)을 직선으로 연결하는 일자 패턴을 갖는다. In the present invention, the “straight pattern” is a plurality of flow paths 155 arranged in a straight line without bending over the entire area of the reaction region 150, as shown in FIGS. 3 and 4, and each flow path 155 ) are connected (in communication) to the inlet-side buffer zone 140 and the outlet-side buffer zone 160, so that the fluid passes between the inlet-side buffer zone 140 and the outlet-side buffer zone 160 in a straight line (straight line). ) refers to a channel pattern that can flow. That is, according to a preferred embodiment of the present invention, each of the plurality of flow paths 155 breaks away from the conventional bending point S (see FIG. 1) with a bending pattern (meandering shape) bent several times, and the It has a straight pattern connecting the inflow-side buffer zone 140 and the discharge-side buffer zone 160 with a straight line.

본 발명에 따르면, 상기 일자 패턴의 유로(155), 즉 직선형(일자형)의 유로(155)에 의해, 반응 영역(150)을 통과하는 유체의 흐름 경로가 짧고, 유체가 굴곡됨이 없이 직선으로 흐르게 되어 기포(foam)의 뭉침 현상이 방지된다. 이에 따라, 기포에 의해 유체의 반응 및 흐름이 방해되지 않아 반응성 및 흐름 속도가 향상된다. 이를 통해 수소와 산소의 생산성을 향상시킬 수 있다. 상기 일자 패턴의 유로(155)는, 본 발명의 실시예에 따라서 분리판 본체(100')의 유입측 및 배출측에 버퍼 존(140)(160)이 형성되어 있되, 상기 버퍼 존(140)(160)이 유로(155)의 길이 방향(유체의 흐름 방향)과 직각을 이루며 형성되고, 이와 함께 상기 버퍼 존(140)(160)이 반응 영역(150)의 폭(WR) 방향을 따라 일측 말단에서부터 타측 말단까지 길게 연장하여 형성(도 3 내지 도 5에서, LZ = WR)되어 있기 때문에 구현이 가능하다. 즉, 본 발명에서, 상기 버퍼 존(140)(160)의 형성 여부와, 상기 버퍼 존(140)(160)의 형성 위치, 형성 방향 및 길이(LZ)는 유체의 흐름성(완충 작용 및 균일 공급)을 개선함과 동시에 위와 같은 일자 패턴의 유로(155)가 구현(형성)되게 한다는 점에서도 기술적 의의를 갖는다. According to the present invention, by the straight pattern flow path 155, that is, the straight (straight) flow path 155, the flow path of the fluid passing through the reaction area 150 is short, and the fluid flows in a straight line without bending. It flows and prevents the clumping of foam. Accordingly, the reaction and flow of the fluid are not interrupted by bubbles, thereby improving reactivity and flow speed. This can improve the productivity of hydrogen and oxygen. In the straight pattern flow path 155, buffer zones 140 and 160 are formed on the inlet and outlet sides of the separator main body 100' according to an embodiment of the present invention, and the buffer zone 140 (160) is formed at a right angle to the longitudinal direction (fluid flow direction) of the flow path 155, and the buffer zones 140 and 160 are formed along the width (W R ) direction of the reaction region 150. This is possible because it is formed by extending long from one end to the other end (in FIGS. 3 to 5, L Z = W R ). That is, in the present invention, whether the buffer zone 140 or 160 is formed, the formation position, formation direction and length (L Z ) of the buffer zone 140 or 160 determine the flowability of the fluid (buffering action and It also has technical significance in that it improves uniform supply and simultaneously implements (forms) the flow path 155 with the above straight pattern.

또한, 도 4 및 도 5를 참고하면, 상기 포집부(125)(175)는, 유체가 흐를 수 있는 홈(groove) 형상을 가지며, 이는 분리판 본체(100')의 유입측 및 배출측에 소정의 깊이와 폭을 갖도록 형성된다. 상기 포집부(125)(175)는 버퍼 존(140)(160)보다 폭은 좁고 깊이는 더 깊은 깊이를 가질 수 있다. 아울러, 상기 포집부(125)(175)는 버퍼 존(140)(160) 내의 일측에 형성되되, 상기 입구홀(120)/출구홀(170) 및 버퍼 존(140)(160)과 연통(연결)되도록 형성된다. 보다 구체적으로, 도 4 및 도 5에 도시한 바와 같이, 상기 유입측 포집부(125)는 유입측 버퍼 존(140) 내의 일측(도 4에서, 우측)에 입구홀(120)이 형성된 영역과 거의 동일한 길이로 형성되되, 상기 입구홀(120) 및 유입측 버퍼 존(140)과 연통되게 형성되고, 상기 배출측 포집부(175)는 배출측 버퍼 존(160) 내의 일측(도 4에서, 좌측)에 출구홀(170)이 형성된 영역과 동일한 길이로 형성되되, 상기 출구홀(170) 및 배출측 버퍼 존(160)과 연통되게 형성될 수 있다. In addition, referring to Figures 4 and 5, the collection parts 125 and 175 have a groove shape through which fluid can flow, which is located on the inlet and outlet sides of the separator main body 100'. It is formed to have a predetermined depth and width. The collection units 125 and 175 may have a narrower width and greater depth than the buffer zones 140 and 160. In addition, the collection portions 125 and 175 are formed on one side of the buffer zone 140 and 160, and communicate with the entrance hole 120/exit hole 170 and the buffer zone 140 and 160. connection) is formed. More specifically, as shown in FIGS. 4 and 5, the inlet side collecting unit 125 has an area where an inlet hole 120 is formed on one side (right side in FIG. 4) within the inlet side buffer zone 140 and It is formed to have approximately the same length and is in communication with the inlet hole 120 and the inlet-side buffer zone 140, and the discharge-side collection unit 175 is located on one side (in FIG. 4, It may be formed to have the same length as the area where the outlet hole 170 is formed (on the left), and may be formed to communicate with the outlet hole 170 and the discharge-side buffer zone 160.

이하에서는, 도 6 내지 도 8을 참고하여, 본 발명에 따른 수전해 셀(WEC)의 실시예를 설명하면서 본 발명에 따른 수전해 스택의 실시예를 함께 설명한다. 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 수전해 셀(WEC)의 분리 사시도이다. 도 7 및 도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 수전해 셀(WEC)의 요부 단면도이다. Hereinafter, with reference to FIGS. 6 to 8, an embodiment of a water electrolysis cell (WEC) according to the present invention will be described, along with an embodiment of a water electrolysis stack according to the present invention. Figure 6 is an exploded perspective view of a water electrolysis cell (WEC) according to an embodiment of the present invention. 7 and 8 are cross-sectional views of the main portion of a water electrolysis cell (WEC) according to another embodiment of the present invention.

도 6을 참고하면, 본 발명에 따른 수전해 셀(WEC)은 막-전극 접합체(MEA ; Membrane Electrode Assembly)(200)와, 상기 막-전극 접합체(200)의 양측(도 6에서, 하측 및 상측)에 설치된 수전해 분리판(100)(100A)(100B)을 포함한다. 구체적으로, 본 발명에 따른 수전해 셀(WEC)은, 제1 수전해 분리판(100)(100A); 제2 수전해 분리판(100)(100B); 및 상기 제1 수전해 분리판(100)(100A)과 제2 수전해 분리판(100)(100B)의 사이에 설치된 막-전극 접합체(200)를 포함한다. 본 발명의 실시예에 따라서, 상기 제1 수전해 분리판(100)(100A) 및 제2 수전해 분리판(100)(100B) 중에서 선택된 적어도 하나 이상은 전술한 바와 같은 본 발명의 수전해 분리판(100)으로 구성된다. 도 6은 도 3에 보인 수전해 분리판(100)이 제1 수전해 분리판(100)(100A) 및 제2 수전해 분리판(100)(100B)으로 적용된 모습을 예시한 것이다. Referring to FIG. 6, the water electrolysis cell (WEC) according to the present invention includes a membrane-electrode assembly (MEA) 200, and both sides (in FIG. 6, the lower and lower sides) of the membrane-electrode assembly 200. It includes a water electrolysis separator plate (100) (100A) (100B) installed on the upper side. Specifically, the water electrolysis cell (WEC) according to the present invention includes a first water electrolysis separator plate 100 (100A); Second water electrolysis separator plate 100 (100B); and a membrane-electrode assembly 200 installed between the first water electrolytic separator plate 100 (100A) and the second water electrolytic separator plate 100 (100B). According to an embodiment of the present invention, at least one selected from the first water electrolytic separation plate 100 (100A) and the second water electrolytic separation plate 100 (100B) is the water electrolytic separation plate of the present invention as described above. It consists of a plate (100). FIG. 6 illustrates the water electrolytic separator plate 100 shown in FIG. 3 applied as the first water electrolytic separator plate 100 (100A) and the second water electrolytic separator plate 100 (100B).

본 발명에 따른 수전해 스택은, 하나의 실시예에 따라서 상기 본 발명의 수전해 셀(WEC)이 복수개로 적층된 수전해 모듈을 포함하되, 상기 수전해 모듈의 양측에는 집전판 및/또는 엔드 플레이트가 체결된 구조를 가질 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 수전해 셀(WEC) 및 수전해 스택은, 통상과 같이 가스킷(Gasket)을 더 포함할 수 있으며, 상기 가스킷은 수전해 셀(WEC) 및 수전해 스택의 측면에 설치되거나, 상기 수전해 분리판(100)(100A)(100B)과 막-전극 접합체(200)의 사이에 설치될 수 있다. 이때, 상기 가스킷이 수전해 분리판(100)(100A)(100B)과 막-전극 접합체(200)의 사이에 설치되는 경우, 상기 가스킷은 수전해 분리판(100)(100A)(100B)에 형성된 가스킷 패킹홈(190)(도 4 및 도 5 참고)에 설치될 수 있다. According to one embodiment, the water electrolysis stack according to the present invention includes a water electrolysis module in which a plurality of water electrolysis cells (WEC) of the present invention are stacked, and current collector plates and/or ends are provided on both sides of the water electrolysis module. It may have a structure in which plates are fastened. In addition, the water electrolysis cell (WEC) and the water electrolysis stack according to the present invention may further include a gasket as usual, and the gasket is installed on the side of the water electrolysis cell (WEC) and the water electrolysis stack. , It can be installed between the water electrolytic separator plate 100 (100A) (100B) and the membrane-electrode assembly 200. At this time, when the gasket is installed between the water electrolytic separator plate 100 (100A) (100B) and the membrane-electrode assembly 200, the gasket is attached to the water electrolytic separator plate 100 (100A) (100B). It can be installed in the formed gasket packing groove 190 (see FIGS. 4 and 5).

본 발명에서, 상기 막-전극 접합체(200)는 특별히 제한되지 않으며, 이는 통상과 같이 구성될 수 있다. 상기 막-전극 접합체(200)는 통상과 같이 중앙의 이온 교환막과, 상기 이온 교환막의 양면에 형성된 전극층(양극 촉매층 및 음극 촉매층)을 포함한다. 상기 막-전극 접합체(200)는 다른 실시예에 따라서 상기 전극층(양극 촉매층 및 음극 촉매층) 상에 형성된 가스 확산층을 더 포함할 수 있다. In the present invention, the membrane-electrode assembly 200 is not particularly limited, and may be configured as usual. As usual, the membrane-electrode assembly 200 includes a central ion exchange membrane and electrode layers (anode catalyst layer and cathode catalyst layer) formed on both sides of the ion exchange membrane. According to another embodiment, the membrane-electrode assembly 200 may further include a gas diffusion layer formed on the electrode layers (anode catalyst layer and cathode catalyst layer).

도 6을 참고하면, 본 발명에 따른 수전해 셀(WEC)(또는 수전해 스택)은, 본 발명의 실시예에 따라서 함몰 방지 부재(300)를 더 포함한다. 구체적으로, 상기 수전해 분리판(100)에는, 상기 막-전극 접합체(200)가 유입측 버퍼 존(140) 및 배출측 버퍼 존(160)으로 함몰되는 것을 방지하는 함몰 방지 부재(300)가 설치된다. 하나의 실시예에 따라서, 본 발명에 따른 수전해 셀(WEC)은 막-전극 접합체(200)와, 상기 막-전극 접합체(200)의 양측(도 6에서, 하측 및 상측)에 설치된 제1 수전해 분리판(100)(100A) 및 제2 수전해 분리판(100)(100B)을 포함하되, 상기 제1 수전해 분리판(100)(100A) 및 제2 수전해 분리판(100)(100B) 중에서 선택된 하나 이상에는 함몰 방지 부재(300)가 설치된다. 도 6은 제1 수전해 분리판(100)(100A) 상에 함몰 방지 부재(300)가 설치된 모습을 예시한 것이다. Referring to FIG. 6, the water electrolysis cell (WEC) (or water electrolysis stack) according to the present invention further includes a collapse prevention member 300 according to an embodiment of the present invention. Specifically, the water electrolytic separator 100 is provided with a sinking prevention member 300 that prevents the membrane-electrode assembly 200 from sinking into the inlet buffer zone 140 and the discharge side buffer zone 160. It is installed. According to one embodiment, a water electrolysis cell (WEC) according to the present invention includes a membrane-electrode assembly 200 and a first cell installed on both sides (lower and upper sides in FIG. 6) of the membrane-electrode assembly 200. It includes a water electrolytic separator plate (100) (100A) and a second water electrolytic separator plate (100) (100B), wherein the first water electrolytic separator plate (100) (100A) and the second water electrolytic separator plate (100) A collapse prevention member 300 is installed on at least one selected from (100B). Figure 6 illustrates the collapse prevention member 300 installed on the first water electrolysis separator plate 100 (100A).

상기 막-전극 접합체(200)는 2개의 수전해 분리판(100)(100A)(100B) 사이에 설치(개재)되는데, 예를 들어 반응에 의한 가스 발생 등으로 막-전극 접합체(200)가 팽창되는 경우, 상기 홈 형상의 버퍼 존(140)(160)으로 막-전극 접합체(200)가 함몰될 수 있다. 즉, 본 발명에 따라서 상기 수전해 분리판(100)(100A)(100B)에는 유로(155)보다 큰 깊이(DZ)와 폭(WZ)을 가지는 홈 형상의 버퍼 존(140)(160)이 형성되어 있음으로 인해, 가스 발생 등으로 인한 막-전극 접합체(200)의 팽창 시 막-전극 접합체(200)가 버퍼 존(140)(160)의 내부로 유입되어 함몰될 수 있다. 경우에 따라서는, 상기 버퍼 존(140)(160)의 내부로 함몰된 부분이 터지거나 찢어져 붕괴될 수 있다. 이러한 붕괴는, 예를 들어 다량의 가스 발생 등으로 인한 고압이 작용하는 경우에 발생할 수 있다. The membrane-electrode assembly 200 is installed (interposed) between two water electrolytic separators 100 (100A) (100B). For example, the membrane-electrode assembly 200 is When expanded, the membrane-electrode assembly 200 may collapse into the groove-shaped buffer zones 140 and 160. That is, according to the present invention, the water electrolysis separator plate 100 (100A) (100B) has a groove-shaped buffer zone 140 (160) having a depth (D Z ) and width (W Z ) greater than the flow path (155). ) is formed, when the membrane-electrode assembly 200 expands due to gas generation, etc., the membrane-electrode assembly 200 may flow into the inside of the buffer zone 140 and 160 and collapse. In some cases, the recessed portions inside the buffer zones 140 and 160 may burst or tear and collapse. Such collapse may occur, for example, when high pressure is applied due to the generation of a large amount of gas.

본 발명에서, 상기 함몰 방지 부재(300)는 수전해 분리판(100)(100A)(100B)에 버퍼 존(140)(160)이 형성되어 있음으로 인해, 상기 버퍼 존(140)(160)으로 막-전극 접합체(200)가 함몰(붕괴)되는 것을 방지할 수 있는 것이면 좋다. 본 발명에서, 상기 함몰 방지 부재(300)의 형태, 구조 및/또는 크기 등은 특별히 제한되지 않으며, 이는 수전해 분리판(100)(100A)(100B)의 버퍼 존(140)(160) 상에 적층 설치되거나 상기 버퍼 존(140)(160)의 내부에 삽입 설치되어, 상기 막-전극 접합체(200)의 함몰(붕괴)을 방지할 수 있는 것이면 좋다. In the present invention, the sinking prevention member 300 has buffer zones 140 and 160 formed in the water electrolytic separator plates 100 (100A) and (100B), thereby forming the buffer zones 140 and 160. It is good as long as it can prevent the membrane-electrode assembly 200 from sinking (collapse). In the present invention, the shape, structure and/or size of the anti-collapse member 300 are not particularly limited, and it is located on the buffer zone 140 and 160 of the water electrolytic separator 100 (100A) (100B). It may be installed in a stacked manner or inserted into the buffer zone 140 or 160 to prevent collapse (collapse) of the membrane-electrode assembly 200.

상기 함몰 방지 부재(300)는, 예를 들어 금속재, 탄소재 및/또는 수지재 등으로부터 선택된 재질로 구성될 수 있다. 또한, 상기 함몰 방지 부재(300)는 수전해 분리판(100)(100A)(100B)과 막-전극 접합체(200)의 사이에, 및/또는 상기 버퍼 존(140)(160)의 내부에 설치되어, 유체의 흐름을 방해하지 않고 유체가 투과될 수 있도록, 유체 투과성을 가지는 것으로부터 선택된다. 즉, 본 발명의 실시예에 따라서, 상기 함몰 방지 부재(300)는 유체 투과성의 다공성 부재(310)(320)로부터 선택된다. 상기 다공성 부재(310)(320)는 유체 투과성을 가지는 것이면 특별히 제한되지 않으며, 이는 예를 들어 메쉬(mesh) 부재로부터 선택될 수 있다. 본 발명에서, 상기 메쉬 부재는, 와이어(wire)가 그물(net) 구조로 엮어진 그물망 형태, 및 기재에 복수의 유체 투과공(300a)(도 7 및 도 8 참고)이 형성(천공)된 다공판 형태를 포함한다. The collapse prevention member 300 may be made of a material selected from, for example, metal, carbon, and/or resin. In addition, the collapse prevention member 300 is located between the water electrolytic separator plate 100 (100A) (100B) and the membrane-electrode assembly 200 and/or inside the buffer zone 140 (160). When installed, it is selected from those having fluid permeability so that fluid can pass through them without obstructing the flow of fluid. That is, according to an embodiment of the present invention, the anti-collapse member 300 is selected from fluid-permeable porous members 310 and 320. The porous members 310 and 320 are not particularly limited as long as they have fluid permeability, and may be selected from, for example, mesh members. In the present invention, the mesh member has a mesh shape in which wires are woven into a net structure, and a plurality of fluid penetration holes 300a (see FIGS. 7 and 8) are formed (perforated) in the substrate. Includes perforated plate form.

도 6을 참고하면, 상기 함몰 방지 부재(300)는, 본 발명의 제1구현예에 따라서 상기 유입측 버퍼 존(140) 및 배출측 버퍼 존(160) 상에 설치되고, 상기 유입측 버퍼 존(140) 및 배출측 버퍼 존(160)을 덮을 수 있는 크기(가로, 세로)를 가지는 제1 다공성 부재(310)로부터 선택될 수 있다. 도 6에 도시한 바와 같이, 상기 제1 다공성 부재(310)는 유체 투과성의 메쉬 부재로서, 시트(sheet) 형상을 가지되, 이는 2개의 수전해 분리판(100)(100A)(100B) 중에서 적어도 제1 수전해 분리판(100)(100A)에는 설치될 수 있다. 보다 구체적인 구현예에 따라서, 상기 제1 다공성 부재(310)는 막-전극 접합체(200)의 크기와 거의 동일 크기를 가지는 시트형 메쉬 부재로서, 상기 제1 수전해 분리판(100)(100A)과 막-전극 접합체(200)의 사이에 개재되는 형태로 하여, 상기 버퍼 존(140)(160) 상에 적층 설치될 수 있다. Referring to FIG. 6, the collapse prevention member 300 is installed on the inlet-side buffer zone 140 and the outlet-side buffer zone 160 according to the first embodiment of the present invention, and the inlet-side buffer zone (140) and the first porous member 310 having a size (horizontal, vertical) that can cover the discharge-side buffer zone 160. As shown in FIG. 6, the first porous member 310 is a fluid-permeable mesh member and has a sheet shape, which is one of the two water electrolysis separator plates 100 (100A) (100B). It can be installed at least on the first water electrolysis separator plate 100 (100A). According to a more specific embodiment, the first porous member 310 is a sheet-shaped mesh member having a size substantially the same as that of the membrane-electrode assembly 200, and the first water electrolytic separator 100 (100A) and It can be installed in a stacked manner on the buffer zone 140 and 160 in the form of being sandwiched between the membrane-electrode assembly 200.

도 7 및 도 8을 참고하면, 상기 함몰 방지 부재(300)는, 본 발명의 제2구현예에 따라서 상기 유입측 버퍼 존(140) 및 배출측 버퍼 존(160) 내에 삽입 설치된 제2 다공성 부재(320)로부터 선택될 수 있다. 상기 제2 다공성 부재(320)는 유체 투과성의 메쉬 부재로서, 이는 예를 들어 "ㄷ" 자형 또는 "ㅁ" 자형의 단면을 가질 수 있다. Referring to Figures 7 and 8, the collapse prevention member 300 is a second porous member inserted and installed in the inlet-side buffer zone 140 and the outlet-side buffer zone 160 according to the second embodiment of the present invention. (320). The second porous member 320 is a fluid-permeable mesh member, and may have, for example, a “ㄷ”-shaped or “ㅁ”-shaped cross section.

도 7의 (a)는 "ㄷ" 자형의 단면을 가지는 제2 다공성 부재(320)의 일부 절단 사시도이고, 도 7의 (b)는 상기 "ㄷ" 자형의 제2 다공성 부재(320)가 버퍼 존(140)(160) 내에 삽입 설치된 모습을 보인 수전해 셀(WEC)의 요부 단면도이다. 그리고 도 8의 (a)는 "ㅁ" 자형의 단면을 가지는 제2 다공성 부재(320)의 일부 절단 사시도이고, 도 8의 (b)는 상기 "ㅁ" 자형의 제2 다공성 부재(320)가 버퍼 존(140)(160) 내에 삽입 설치된 모습을 보인 수전해 셀(WEC)의 요부 단면도이다. 도 7 및 도 8에 예시한 바와 같이, 상기 제2 다공성 부재(320)는 상부 지지부(321)와, 상기 상부 지지부(321)의 양측에 형성된 좌우 측벽(322)을 포함하되, 상기 상부 지지부(321) 및 좌우 측벽(322)에 복수의 유체 투과공(300a)이 형성된 구조를 가질 수 있다. 이러한 제2 다공성 부재(320)는 버퍼 존(140)(160)의 내부에 삽입 설치되어, 버퍼 존(140)(160) 내에서의 유체 흐름을 가능하게 하면서 상기 막-전극 접합체(200)의 함몰을 방지한다. Figure 7 (a) is a partially cut perspective view of the second porous member 320 having a "ㄷ" shaped cross section, and Figure 7 (b) shows the "ㄷ" shaped second porous member 320 as a buffer. This is a cross-sectional view of the main part of the water electrolysis cell (WEC) shown inserted and installed in the zones 140 and 160. And Figure 8 (a) is a partially cut perspective view of the second porous member 320 having a "ㅁ" shaped cross section, and Figure 8 (b) is a "ㅁ" shaped second porous member 320. This is a cross-sectional view of the main part of the water electrolysis cell (WEC) shown inserted and installed in the buffer zone (140) (160). As illustrated in FIGS. 7 and 8, the second porous member 320 includes an upper support portion 321 and left and right side walls 322 formed on both sides of the upper support portion 321, wherein the upper support portion ( 321) and the left and right side walls 322 may have a structure in which a plurality of fluid penetration holes 300a are formed. This second porous member 320 is inserted and installed inside the buffer zone 140 and 160 to enable fluid flow within the buffer zone 140 and 160 and to maintain the membrane-electrode assembly 200. Prevent collapse.

상기 함몰 방지 부재(300)는, 본 발명의 제3구현예에 따라서 상기 유입측 버퍼 존(140) 및 배출측 버퍼 존(160) 내에 삽입 설치되고, 복수개로 적층된 제3 다공성 부재(도시하지 않음)로부터 선택될 수 있다. 상기 제3 다공성 부재는 버퍼 존(140)(160)의 폭(WZ)과 거의 동일한 폭을 가지는 유체 투과성의 메쉬 부재로서, 이는 버퍼 존(140)(160)의 내부에 여러 장 적층되어 버퍼 존(140)(160) 내부에서의 유체 흐름을 가능하게 하면서 상기 막-전극 접합체(200)의 함몰을 방지한다. The sinking prevention member 300 is inserted and installed into the inlet-side buffer zone 140 and the outlet-side buffer zone 160 according to the third embodiment of the present invention, and is made of a third porous member (not shown) stacked in plural pieces. can be selected from). The third porous member is a fluid-permeable mesh member having a width ( WZ ) substantially equal to the width (WZ) of the buffer zone 140 and 160, and is stacked in multiple pieces inside the buffer zone 140 and 160 to provide a buffer. It prevents collapse of the membrane-electrode assembly 200 while enabling fluid flow within the zones 140 and 160.

이상에서 설명한 본 발명에 따르면, 전술한 바와 같이 유체의 흐름을 완충시키는 버퍼 존(140)(160)에 의해 유체의 흐름성이 개선된다. 또한, 본 발명에 따르면, 반응 영역(150)의 폭(WR) 방향을 따라 직선형(일자형)으로 복수개 형성된 일자 패턴의 유로(155)에 의해 유체의 반응성 및 흐름 속도가 개선된다. 이를 통해, 본 발명은 수전해 장치의 적어도 수소와 산소의 생산성을 향상시킬 수 있다. 아울러, 본 발명에 따르면, 함몰 방지 부재(300)에 의해 막-전극 접합체(200)가 버퍼 존(140)(160)으로 함몰되는 것이 방지된다. According to the present invention described above, fluid flow is improved by the buffer zones 140 and 160 that buffer the fluid flow as described above. In addition, according to the present invention, the reactivity and flow speed of the fluid are improved by the flow path 155 of a straight pattern formed in a plurality of straight lines along the width W R direction of the reaction region 150. Through this, the present invention can improve the productivity of at least hydrogen and oxygen of the water electrolysis device. In addition, according to the present invention, the collapse prevention member 300 prevents the membrane-electrode assembly 200 from collapsing into the buffer zone 140 (160).

100 : 수전해 분리판 100' : 분리판 본체
100A : 제1 수전해 분리판 100B : 제2 수전해 분리판
110 : 유입공 120 : 입구홀
125 : 유입측 포집부 140 : 유입측 버퍼 존
150 : 반응 영역 155 : 유로
160 : 배출측 버퍼 존 170 : 출구홀
175 : 배출측 포집부 180 : 배출공
190 : 가스킷 패킹홈 200 : 막-전극 접합체
300 : 함몰 방지 부재 310, 320 : 다공성 부재
100: Water electrolysis separator plate 100': Separator plate main body
100A: first water electrolysis separator plate 100B: second water electrolysis separator plate
110: inlet hole 120: entrance hole
125: Inlet side collection unit 140: Inlet side buffer zone
150: reaction area 155: flow path
160: Discharge side buffer zone 170: Exit hole
175: discharge side collection unit 180: discharge hole
190: Gasket packing groove 200: Membrane-electrode assembly
300: depression prevention member 310, 320: porous member

Claims (6)

물을 전기분해하여 수소와 산소를 생성하는 수전해 셀(WEC)이고,
제1 수전해 분리판(100)(100A);
제2 수전해 분리판(100)(100B); 및
상기 제1 수전해 분리판(100)(100A)과 제2 수전해 분리판(100)(100B)의 사이에 설치된 막-전극 접합체(200)를 포함하며,
상기 제1 수전해 분리판(100)(100A) 및 제2 수전해 분리판(100)(100B) 중에서 선택된 하나 이상은,
유체가 유입되는 유입공(110);
상기 유입공(110)으로부터 유입된 유체를 완충시켜 반응 영역(150)의 유로(155)에 공급하는 유입측 버퍼 존(140);
상기 유입측 버퍼 존(140)으로부터 공급된 유체가 통과되는 복수의 유로(155)가 형성된 반응 영역(150);
상기 반응 영역(150)의 유로(155)를 통과한 유체를 완충시켜 배출공(180)으로 공급하는 배출측 버퍼 존(160); 및
상기 배출측 버퍼 존(160)으로부터 공급된 유체가 배출되는 배출공(180)을 포함하는 수전해 분리판(100)이고,
상기 유입측 버퍼 존(140) 및 배출측 버퍼 존(160)은 홈 형상으로서 상기 유로(155)의 깊이(DP) 및 폭(WP)보다 큰 깊이(DZ) 및 폭(WZ)을 가지며,
상기 수전해 분리판(100)에는, 상기 막-전극 접합체(200)가 유입측 버퍼 존(140) 및 배출측 버퍼 존(160)으로 함몰되는 것을 방지하는 함몰 방지 부재(300)가 설치된 것을 특징으로 하는 수전해 셀(WEC).
It is a water electrolysis cell (WEC) that electrolyzes water to produce hydrogen and oxygen.
First water electrolysis separator plate 100 (100A);
Second water electrolysis separator plate 100 (100B); and
It includes a membrane-electrode assembly 200 installed between the first water electrolytic separator plate 100 (100A) and the second water electrolytic separator plate 100 (100B),
At least one selected from the first water electrolytic separator plate (100) (100A) and the second water electrolytic separator plate (100) (100B),
An inlet hole 110 through which fluid flows;
an inlet-side buffer zone 140 that buffers the fluid flowing in from the inlet hole 110 and supplies it to the flow path 155 of the reaction region 150;
A reaction area 150 having a plurality of passages 155 through which the fluid supplied from the inflow buffer zone 140 passes;
a discharge-side buffer zone 160 that buffers the fluid passing through the flow path 155 of the reaction region 150 and supplies it to the discharge hole 180; and
It is a water electrolysis separator plate 100 including a discharge hole 180 through which fluid supplied from the discharge side buffer zone 160 is discharged,
The inlet-side buffer zone 140 and the outlet-side buffer zone 160 are groove-shaped and have a depth (D Z ) and width (W Z ) greater than the depth (D P ) and width (W P ) of the flow path 155. has,
The water electrolytic separator 100 is characterized in that a sinking prevention member 300 is installed to prevent the membrane-electrode assembly 200 from sinking into the inlet-side buffer zone 140 and the discharge-side buffer zone 160. water electrolysis cell (WEC).
물을 전기분해하여 수소와 산소를 생성하는 수전해 셀(WEC)이고,
제1 수전해 분리판(100)(100A);
제2 수전해 분리판(100)(100B); 및
상기 제1 수전해 분리판(100)(100A)과 제2 수전해 분리판(100)(100B)의 사이에 설치된 막-전극 접합체(200)를 포함하며,
상기 제1 수전해 분리판(100)(100A) 및 제2 수전해 분리판(100)(100B) 중에서 선택된 하나 이상은,
유체가 유입되는 유입공(110);
상기 유입공(110)으로부터 유입된 유체가 인입되는 입구홀(120);
상기 입구홀(120)로부터 인입된 유체가 포집되는 유입측 포집부(125);
상기 유입측 포집부(125)에 포집된 유체를 완충시켜 반응 영역(150)의 유로(155)에 공급하는 유입측 버퍼 존(140);
상기 유입측 버퍼 존(140)으로부터 공급된 유체가 통과되는 복수의 유로(155)가 형성된 반응 영역(150);
상기 반응 영역(150)의 유로(155)를 통과한 유체를 완충시켜 배출측 포집부(175)로 공급하는 배출측 버퍼 존(160);
상기 배출측 버퍼 존(160)으로부터 공급된 유체가 포집되는 배출측 포집부(175);
상기 배출측 포집부(175)에 포집된 유체가 토출되는 출구홀(170); 및
상기 출구홀(170)로부터 토출된 유체가 배출되는 배출공(180)을 포함하는 수전해 분리판(100)이고,
상기 유입측 버퍼 존(140) 및 배출측 버퍼 존(160)은 홈 형상으로서 상기 유로(155)의 깊이(DP) 및 폭(WP)보다 큰 깊이(DZ) 및 폭(WZ)을 가지며,
상기 수전해 분리판(100)에는, 상기 막-전극 접합체(200)가 유입측 버퍼 존(140) 및 배출측 버퍼 존(160)으로 함몰되는 것을 방지하는 함몰 방지 부재(300)가 설치된 것을 특징으로 하는 수전해 셀(WEC).
It is a water electrolysis cell (WEC) that electrolyzes water to produce hydrogen and oxygen.
First water electrolysis separator plate (100) (100A);
Second water electrolysis separator plate 100 (100B); and
It includes a membrane-electrode assembly 200 installed between the first water electrolytic separator plate 100 (100A) and the second water electrolytic separator plate 100 (100B),
At least one selected from the first water electrolytic separator plate (100) (100A) and the second water electrolytic separator plate (100) (100B),
An inlet hole 110 through which fluid flows;
an inlet hole 120 through which the fluid flowing from the inlet hole 110 is introduced;
an inlet-side collecting unit 125 that collects the fluid introduced from the inlet hole 120;
an inlet-side buffer zone 140 that buffers the fluid collected in the inlet-side collection unit 125 and supplies it to the flow path 155 of the reaction area 150;
A reaction area 150 formed with a plurality of passages 155 through which the fluid supplied from the inflow buffer zone 140 passes;
a discharge-side buffer zone 160 that buffers the fluid passing through the flow path 155 of the reaction region 150 and supplies it to the discharge-side collection unit 175;
A discharge side collecting unit 175 that collects the fluid supplied from the discharge side buffer zone 160;
an outlet hole 170 through which the fluid collected in the discharge side collection unit 175 is discharged; and
It is a water electrolysis separator plate (100) including a discharge hole (180) through which the fluid discharged from the outlet hole (170) is discharged,
The inlet-side buffer zone 140 and the discharge-side buffer zone 160 are groove-shaped and have a depth (D Z ) and width (W Z ) greater than the depth (D P ) and width (W P ) of the flow path 155. has,
The water electrolytic separator 100 is characterized in that a sinking prevention member 300 is installed to prevent the membrane-electrode assembly 200 from sinking into the inlet-side buffer zone 140 and the discharge-side buffer zone 160. water electrolysis cell (WEC).
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 유입측 버퍼 존(140) 및 배출측 버퍼 존(160)은, 상기 유로(155)의 길이 방향과 직각을 이루며, 상기 반응 영역(150)의 폭(WR) 방향 일측 말단에서부터 타측 말단까지 연장하여 형성되고,
상기 유로(155)는, 상기 반응 영역(150)의 폭(WR) 방향을 따라 복수개로 형성되되, 상기 복수의 각 유로(155)는 유입측 버퍼 존(140)과 배출측 버퍼 존(160)의 사이에 직선형의 일자 패턴으로 형성되며,
상기 유입측 버퍼 존(140) 및 배출측 버퍼 존(160)은 홈 형상으로서 상기 유로(155)의 깊이(DP) 및 폭(WP)보다 큰 깊이(DZ) 및 폭(WZ)을 가지되,
상기 유로(155)의 깊이(DP)는 0.01mm ~ 2mm이고,
상기 유입측 버퍼 존(140) 및 배출측 버퍼 존(160)의 깊이(DZ)는 0.5mm ~ 10mm이며,
상기 유로(155)의 폭(WP)은 0.05mm ~ 5mm이고,
상기 유입측 버퍼 존(140) 및 배출측 버퍼 존(160)의 폭(WZ)은 2mm ~ 15mm인 것을 특징으로 하는 수전해 셀(WEC).
According to claim 1 or 2,
The inlet-side buffer zone 140 and the outlet-side buffer zone 160 form a right angle to the longitudinal direction of the flow path 155, and extend from one end to the other end in the width (W R ) direction of the reaction region 150. Formed by extending,
The flow path 155 is formed in plural numbers along the width (W R ) direction of the reaction region 150, and each of the plurality of flow paths 155 includes an inlet buffer zone 140 and an outlet buffer zone 160. ) is formed in a straight straight pattern between the
The inlet-side buffer zone 140 and the outlet-side buffer zone 160 are groove-shaped and have a depth (D Z ) and width (W Z ) greater than the depth (D P ) and width (W P ) of the flow path 155. Have,
The depth (D P ) of the flow path 155 is 0.01 mm to 2 mm,
The depth (D Z ) of the inlet-side buffer zone 140 and the outlet-side buffer zone 160 is 0.5 mm to 10 mm,
The width (W P ) of the passage 155 is 0.05 mm to 5 mm,
A water electrolysis cell (WEC), characterized in that the width (W Z ) of the inlet-side buffer zone 140 and the outlet-side buffer zone 160 is 2 mm to 15 mm.
제2항에 있어서,
상기 유입측 포집부(125) 및 배출측 포집부(175)는 홈 형상으로서 깊이와 폭을 가지되, 상기 유입측 버퍼 존(140) 및 배출측 버퍼 존(160)보다 더 깊은 깊이를 가지며,
상기 유입측 포집부(125)는 유입측 버퍼 존(140) 내의 일측에 형성되되, 상기 입구홀(120) 및 유입측 버퍼 존(140)과 연통되게 형성되고,
상기 배출측 포집부(175)는 배출측 버퍼 존(160) 내의 일측에 형성되되, 상기 출구홀(170) 및 배출측 버퍼 존(160)과 연통되게 형성되며,
상기 수전해 분리판(100)은 정면을 형성하는 정면부(10A)와 배면을 형성하는 배면부(10B)를 가지되, 상기 정면부(10A)와 배면부(10B)는 2장(정면판과 배면판)의 접합을 통해 구성되지 않고 일체 구조의 1장으로 구성되고,
상기 입구홀(120) 및 출구홀(170)은 홀 가공수단(500)을 이용한 홀 가공을 통해 분리판 본체(100')의 테두리(101)를 관통하여 형성되며,
상기 테두리(101)에 형성된 관통홀(102)은 밀봉수단(105)에 의해 밀봉되고,
상기 수전해 분리판(100)은 반응 영역(150)을 제외한 표면에 절연 코팅층이 형성된 것을 특징으로 하는 수전해 셀(WEC).
According to paragraph 2,
The inlet-side collecting part 125 and the outlet-side collecting part 175 are groove-shaped and have a depth and width, and have a deeper depth than the inlet-side buffer zone 140 and the outlet-side buffer zone 160,
The inlet-side collecting unit 125 is formed on one side of the inlet-side buffer zone 140, and is formed in communication with the inlet hole 120 and the inlet-side buffer zone 140,
The discharge side collecting unit 175 is formed on one side of the discharge side buffer zone 160, and is formed in communication with the outlet hole 170 and the discharge side buffer zone 160,
The water electrolytic separator plate 100 has a front portion 10A forming the front and a rear portion 10B forming the back, and the front portion 10A and the rear portion 10B are composed of two pieces (a front plate and a back plate). It is not composed by joining plates) but is composed of one piece of an integrated structure,
The inlet hole 120 and the outlet hole 170 are formed by penetrating the edge 101 of the separator plate main body 100' through hole processing using the hole processing means 500,
The through hole 102 formed in the edge 101 is sealed by a sealing means 105,
The water electrolysis separator plate 100 is a water electrolysis cell (WEC), characterized in that an insulating coating layer is formed on the surface excluding the reaction region 150.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 함몰 방지 부재(300)는 유체 투과성이고, 하기 (a) 내지 (c) 중에서 선택된 하나 이상의 다공성 부재(310)(320)를 포함하는 것을 특징으로 하는 수전해 셀(WEC).
(a) 상기 유입측 버퍼 존(140) 및 배출측 버퍼 존(160) 상에 설치되고, 상기 유입측 버퍼 존(140) 및 배출측 버퍼 존(160)을 덮을 수 있는 크기를 가지는 다공성 부재(310)
(b) 상기 유입측 버퍼 존(140) 및 배출측 버퍼 존(160) 내에 삽입 설치되고, "ㄷ" 자형 또는 "ㅁ" 자형의 단면을 가지는 다공성 부재(320)
(c) 상기 유입측 버퍼 존(140) 및 배출측 버퍼 존(160) 내에 삽입 설치되고, 복수개로 적층된 다공성 부재
According to claim 1 or 2,
The anti-collapse member 300 is fluid-permeable and includes one or more porous members 310 and 320 selected from (a) to (c) below.
(a) A porous member installed on the inlet-side buffer zone 140 and the outlet-side buffer zone 160 and having a size capable of covering the inlet-side buffer zone 140 and the outlet-side buffer zone 160 ( 310)
(b) a porous member 320 inserted into the inlet-side buffer zone 140 and the outlet-side buffer zone 160 and having a “ㄷ”-shaped or “ㅁ”-shaped cross section;
(c) a porous member inserted into and installed in the inlet-side buffer zone 140 and the outlet-side buffer zone 160 and stacked in plural pieces;
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 함몰 방지 부재(300)는, 상기 유입측 버퍼 존(140) 및 배출측 버퍼 존(160) 내에 삽입 설치되고, 유체 투과성의 다공성 부재(320)이며,
상기 다공성 부재(320)는,
상부 지지부(321); 및
상기 상부 지지부(321)의 양측에 형성된 좌우 측벽(322)을 포함하며,
상기 상부 지지부(321) 및 좌우 측벽(322)에는 복수의 유체 투과공(300a)이 형성된 것을 특징으로 하는 수전해 셀(WEC).
According to claim 1 or 2,
The collapse prevention member 300 is inserted into the inlet-side buffer zone 140 and the outlet-side buffer zone 160 and is a fluid-permeable porous member 320,
The porous member 320 is,
upper support 321; and
It includes left and right side walls 322 formed on both sides of the upper support part 321,
A water electrolysis cell (WEC), characterized in that a plurality of fluid penetration holes (300a) are formed in the upper support portion (321) and the left and right side walls (322).
KR1020230073445A 2023-06-08 2023-06-08 Bipolar plate and water electrolysis cell having the same KR102628206B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020230073445A KR102628206B1 (en) 2023-06-08 2023-06-08 Bipolar plate and water electrolysis cell having the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020230073445A KR102628206B1 (en) 2023-06-08 2023-06-08 Bipolar plate and water electrolysis cell having the same

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR102628206B1 true KR102628206B1 (en) 2024-01-23

Family

ID=89713619

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020230073445A KR102628206B1 (en) 2023-06-08 2023-06-08 Bipolar plate and water electrolysis cell having the same

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102628206B1 (en)

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20060068266A1 (en) * 2004-09-30 2006-03-30 Proton Energy Systems, Inc. Electrochemical cell bipolar plate
KR101326120B1 (en) 2010-08-18 2013-11-06 (주)엘켐텍 Electrolysis Module and Oxygen Generator with the Same
KR20130124045A (en) 2012-05-04 2013-11-13 솔브레인 주식회사 Appartus and method for electrolysis
KR20160037522A (en) * 2014-09-29 2016-04-06 한국전력공사 Electrochemical unit cell
KR20180130126A (en) * 2017-05-29 2018-12-07 주식회사 두산 Water Electrolysis Stack
KR102123840B1 (en) 2018-05-28 2020-06-18 한국에너지기술연구원 Unitizied bipolar plate with electrodes for water electolysis and water electrolyzer
WO2022253384A1 (en) * 2021-06-01 2022-12-08 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Bipolar plate and method for operating a fuel cell system

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20060068266A1 (en) * 2004-09-30 2006-03-30 Proton Energy Systems, Inc. Electrochemical cell bipolar plate
KR101326120B1 (en) 2010-08-18 2013-11-06 (주)엘켐텍 Electrolysis Module and Oxygen Generator with the Same
KR20130124045A (en) 2012-05-04 2013-11-13 솔브레인 주식회사 Appartus and method for electrolysis
KR20160037522A (en) * 2014-09-29 2016-04-06 한국전력공사 Electrochemical unit cell
KR20180130126A (en) * 2017-05-29 2018-12-07 주식회사 두산 Water Electrolysis Stack
KR102123840B1 (en) 2018-05-28 2020-06-18 한국에너지기술연구원 Unitizied bipolar plate with electrodes for water electolysis and water electrolyzer
WO2022253384A1 (en) * 2021-06-01 2022-12-08 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Bipolar plate and method for operating a fuel cell system

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110129818B (en) Proton exchange membrane water electrolyzer
KR101360269B1 (en) Compact reactor for converting carbon dioxide electrochemically
EP1998394B1 (en) Fuel cell
TWI797285B (en) Electrolysis vessel for alkaline water electrolysis
US10141584B2 (en) Separator of fuel cell and fuel cell having the same
US8894829B2 (en) Water electrolysis apparatus
CN102725896A (en) Fuel battery
JP2006233297A (en) Electrolyzer, electrochemical reaction type membrane apparatus and porous conductor
JP2008293947A (en) Stack for fuel cell
JP2017079145A (en) Fuel battery cell
EP1092789B1 (en) Electrolytic cell using gas diffusion electrode and power distribution method for the electrolytic cell
JP2009123680A (en) Fuel cell stack
KR102628206B1 (en) Bipolar plate and water electrolysis cell having the same
JP5140123B2 (en) Water electrolysis system
US7491463B2 (en) Electrochemical cell bipolar plate with sealing feature
KR101315622B1 (en) Fuelcell stack using branched channel
US20070042251A1 (en) Electrochemical cell with membrane-electrode-assembly support
KR20140048148A (en) Gasket for fuel cell
CN115323417A (en) Industrial electrolytic tank
JP4453426B2 (en) Fuel cell
US7452623B2 (en) Electrochemical cell bipolar plate with sealing feature
CN114855218B (en) Electrochemical reactor based on micro-nano bubble assistance
WO2024185460A1 (en) Electrolysis cell and electrolysis apparatus
CN219457674U (en) Electrochemical hydrogen booster
CN221371306U (en) Bipolar plate and electrolytic cell

Legal Events

Date Code Title Description
GRNT Written decision to grant