KR20030016435A - 연료 전지 및 그 제조방법 - Google Patents

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히다찌 케이블 리미티드
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Abstract

본 발명의 연료 전지 셀은, 내부 전극과 외부 전극 사이에 소정 간격을 갖고서 동축형으로 배치된 소정의 길이를 각각 갖는 내부 전극 및 외부 전극과, 전해질층과 그 전해질층의 양측면에 각각 형성된 내부 및 외부 촉매층을 포함하는 소정 길이를 갖는 복합층을 포함한다. 이 경우, 복합층은, 내부 전극과 외부 전극 사이에 소정 간격으로 배치되고, 복합층과 내부 전극 사이에 가스 통로를 형성하고 그 복합층과 외부 전극 사이에 가스 통로를 형성한다. 이 복합층에서, 가스 통로측의 내부 촉매층 표면과 가스 통로측의 외부 촉매층 표면이 각각 방수층으로 피복된다. 이러한 구성으로, 구조가 간단하고 수율 향상 및 제조비용 절감을 할 수 있는 연료 전지와, 제조방법이 간단하고 수율 향상 및 제조비용 절감을 할 수 있는 연료 전지 제조방법을 실현할 수 있다.

Description

연료 전지 및 그 제조방법{FUEL CELL AND PROCESS FOR PRODUCING THE SAME}
본 발명은 연료 전지(fuel cell) 및 그 제조방법에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 간단한 구조를 갖고 수율을 향상시키고 제조비용을 감소시킬 수 있는 연료 전지와, 제조 방법을 간단하게 하고 수율을 향상시키고 제조비용을 감소시킬 수 있는 연료 전지 제조방법에 관한 것이다.
최근, 전해질로서, 예를 들면, 액체 전해질과 같은 액체 누설의 우려가 없고, 추가로 낮은 이동도와 전하 및 분극의 불균일한 분포가 되기 쉬워 고체 전해질(예를 들면, 고체 고분자막)을 이용한 연료 전지가 주목되고 있다.
도 1에 도시된 것처럼, 이러한 종류의 종래의 연료 전지는, 기본적으로, 한 쌍의 전극(음극(71), 양극(72)) 및 순차로 촉매(71b, 72b)(방수층(72c)) 사이에 삽입된 고체 전해질막(예를 들면, 고체 고분자막)(73)을 포함한 연료 전지 셀(70)을 포함한다.
또한, 도 2에 도시된 것처럼, 연료 가스(수소 가스 및 산소 가스) 공급용 배관(76, 77) 및 배수관(78)은, 연료 가스가 이들 배관(76, 77)을 통해 공급되어 그 생성된 물이 그 배수관(78)을 통해 배수되도록 연료 전지 셀(70)에 설치된다.
전력 발생 메카니즘을 도 1을 참조하여 설명한다.
음극(71)에서, 외부적으로 공급된 수소 가스는 음극(71)을 통과하고 반응대역 가까이에 도달한다. 수소분자가 촉매(71b)의 작용을 통해 양자와 전자로 분리된다. 양자만이 고체 전해질(73)을 통과하고, 전자는 음극(71)으로 이동한다.
H2→ 2H++ 2e
한편, 양극(72)에서, 아래의 식에 나타낸 것처럼, 2개의 전자는 촉매(72b)가 존재할 경우 양극(72)으로부터 수신되고, 외부적으로 공급된 산소 분자는, 고체 전해질(73)로부터의 물과 반응하여 수산 이온을 발생하게 된다.
1/2O2+ H2O + 2e-→ 2OH-
고체 전해질(73)을 통과한 양자는, 수산 이온과 반응되어 물을 생성한다. 따라서, 전체의 회로를 형성한다. 그러므로, 전체 연료 전지의 반응은, 다음 식으로 나타내고, 연료 가스의 수소와 산소는 서로 반응되어 물을 생성한다.
H2+ 1/2O2→ H2O
또한, 도 3에 도시된 것처럼, 일반적으로 상기 연료 전지 셀(70)은, 전극용 시트 71a로 이루어진 음극(71)의 양측에 각각 설치된 촉매 71b와 방수층 71c를 포함한 부분과, 전극용 시트 72a로 이루어진 양극(72)의 양측에 각각 설치된 촉매 72b와 방수층 72c를 포함한 부분과, 이들 두 부분 사이에 끼워진 전해질(73)을 포함한 구성이다. 또한, 연료 가스 통로(수소 가스 통로(74) 및 산소 가스 통로(75))가 상기 구성의 양 외부 측면에 각각 설치된다.
또한, 용량(전압/전류)을 증대시키기 위해서, 복수의 전지 셀이, 서로 또는 또 다른 서로의 상부에 적층되고, 전극간에 절연을 위해 예를 들면 분리기(separator)를 통해 분리된다.
이러한 형태의 종래의 연료 전지로서, 예를 들면, 일본국 특개평 11-233128호 공보에는, 연료 가스 통로가 분리기에 설치되고 원주 홈이 전극을 두르도록 설치된 구성을 갖는 연료 전지가 개시되어 있다. 이 공보에 개시된 연료 전지에 관한 청구된 이점은, 상기 구성의 채용이 가스 누설 등을 제거한다는 것이다.
또한, 일본국 특개평 10-334928호 공보에는, 연료 가스 공급용 홈이 형성된 전해질 저장소와, 가스 불투과성 분리기와, 전지 스택을 구성하기 위해서 서로 또는 또 다른 서로의 상부에 적층된 복수의 전지 셀과, 그 전지 스택의 수 셀 마다 삽입된 냉각판을 포함한 인산형 연료 전지가 개시되어 있다. 이 공보에 개시된 연료 전지에 관한 청구된 이점은, 상기 구성의 채택이 전지의 장수명화를 실현할 수 있다는 것이다.
그러나, 일본국 특개평 11-233128호 공보에 개시된 연료 전지는, 연료 가스 통로가 분리기에 설치되어 있으므로, 각 전지 셀의 전극마다 그 전극을 두른 원주 홈이 가스 누설을 막기 위한 관점에서 설치되어야 한다. 이로 인해, 연료 전지의 구조가 복잡해져 제조비용은 피할 수 없이 높아지게 된다.
또한, 일본국 특개평 10-334928호 공보에 개시된 인산형 연료 전지의 경우,전지 스택의 수 셀 마다 냉각판을 삽입해야 한다. 따라서, 이는 연료 전지의 구조를 복잡하게 하여 제조 비용이 높아지는 것을 피할 수 없다.
본 발명은 상술한 문제점을 감안하여 창출된 것으로, 구조가 간단하고 수율을 향상시키고 제조비용을 감소시킬 수 있는 연료 전지와, 제조방법이 간단하고 수율 향상 및 제조비용 절감을 실현할 수 있는 연료 전지 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
도 1은 종래의 연료 전지 셀의 기본적인 구성을 나타낸 개략도,
도 2는 연료 전지 셀에 연료 가스 공급용 배관 및 배수관을 연결한 종래 연료 전지의 구성을 나타낸 개략도,
도 3은 연료 가스 통로를 형성한 종래의 연료 전지에서 연료 전지 셀의 개략적인 단면도,
도 4는 본 발명에 따른 연료 전지의 제 1 실시예를 나타낸 개략도로, 도 4a는 전체 연료 전지의 구성을 나타낸 설명도, 도 4b는 전지 셀을 선 A-B로 자른 단면도,
도 5는 본 발명에 따른 연료 전지의 제 2 실시예를 나타낸 개략도로, 도 5a는 전체 연료 전지의 구성을 나타낸 설명도, 도 5b는 전지 셀을 선 C-D로 자른 단면도,
도 6은 본 발명에 따른 연료 전지의 제 3 실시예를 나타낸 개략도로, 도 6a는 전체 연료 전지의 구성을 나타낸 설명도, 도 6b는 전지 셀을 선 E-F로 자른 단면도,
도 7은 본 발명에 따른 연료 전지의 제 4 실시예를 나타낸 개략도로, 가스통로를 나선을 삽입하여서 형성한 경우를 나타내고,
도 8은 본 발명에 따른 연료 전지의 제조방법의 일 실시예를 나타낸 개략도로, 도 8a는 내부 전극에 복합층을 피복하고, 그 피복된 내부 전극을 외부 전극에 삽입한 상태를 나타낸 도면이고, 도 8b는 그 피복된 내부 전극을 외부 전극에 삽입한 상태를 나타낸 도면이며, 도 8c는 도 8b에 도시된 것처럼 그 내부 전극을 외부 전극에 삽입 후, 다이(die)에 의해 외부 전극의 지름을 감소시켜 가스 통로를 형성한 상태를 나타낸 개략적인 단면도,
도 9는 전지 셀에서 가스 도입부의 구성을 나타낸 개략적인 단면도로, 도 9a는 가스 도입부 구성의 실시예를 나타낸 도면으로, 수소 공급용 배관 및 산소 공급용 배관이 가스 도입부 측단부에 설치되고, 배수관이 가스 도입부에 대향한 전지 셀의 단부에 설치되며, 도 9b는 수소 가스 공급용 배관, 산소 가스 공급용 배관 및 배수관 모두가 가스 도입부 측단부에 설치되는 경우의 실시예를 나타낸 도면이다.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*
10 : 연료 전지 셀11 : 복합층
12a : 내부 전극12b : 외부 전극
13 : 전해질층14a, 14b : 촉매층
14c, 14d : 방수층15 : 가스 도입부
15a, 15b : 가스 통로16 : 수소 공급용 배관
16a : 수소 가스원17 : 산소 공급용 배관
17a : 산소 가스원18 : 배수관
19 : 전압·전류계
본 발명의 목적은 다음 특징으로 달성할 수 있다.
[1] 내부 전극과 외부 전극 사이에 소정 간격을 갖고서 동축형으로 배치된 소정 길이를 각각 갖는 내부 전극 및 외부 전극과, 전해질층과 그 전해질층의 양측면에 각각 형성된 내부 및 외부 촉매층을 포함한 소정 길이를 갖는 복합층을 구비하고,
상기 복합층은, 상기 내부 전극과 외부 전극 사이에 소정 간격으로 배치되고 복합층과 내부 전극 사이에 가스 통로를 형성하고, 복합층과 외부 전극 사이에 가스 통로를 형성한, 연료 전지 셀을 포함하는 연료 전지.
[2] 내부 전극은, 그 외면에 복수의 홈을 갖는 중공 또는 고체 내부 연속부재이고,
외부 전극은, 그 내면에 복수의 홈을 갖는 중공의 외부 연속부재이고,
가스 통로는, 상기 내부 연속부재의 복수의 홈과 상기 외부 연속부재의 복수의 홈에 의해 형성되는 상기 항목 [1]에 기재된 연료 전지.
[3] 상기 내부 및 외부 촉매층이, 전해질층의 양측면과 각각 면접촉으로 설치되는 상기 항목 [1]에 기재된 연료 전지.
[4] 상기 내부 및 외부 촉매층이, 내부 및 외부 연속부재의 복수의 홈과 각각 면접촉으로 설치되는 상기 항목 [2]에 기재된 연료 전지.
[5] 복합층의 내부 및 외부 촉매층 중 적어도 하나는, 방수층으로 피복되는 상기 항목 [1]에 기재된 연료 전지.
[6] 상기 연료 전지 셀은, 직렬 또는 병렬로 서로 또는 또 다른 서로에 접속된 복수의 연료 전지 셀 중 하나인 상기 항목 [1]에 기재된 연료 전지.
[7] 소정 길이를 갖는 내부 전극을 준비하는 단계와,
전해질층과 그 전해질층의 양측면에 각각에 설치된 내부 및 외부 촉매층을 포함한 소정 길이를 갖는 복합층을 준비하는 단계와,
상기 내부 전극과 복합층 사이에 가스 통로를 형성하도록 내부 전극을 복합층으로 피복하는 단계와,
그 복합층으로 피복된 내부 전극을 소정 길이를 갖는 외부 전극에 삽입하는 단계와,
외부 전극의 지름을 줄여 외부 전극과 복합층 사이에 가스 통로를 형성함과 동시에, 내부 전극과 외부 전극을 동축형으로 배치하여 연료 전지를 형성하는 단계를 포함한 연료 전지 제조방법.
[8] 외면에 복수의 홈을 갖는 중공 또는 고체 내부 연속부재는 내부 전극으로서 사용되고,
그 내면에 복수의 홈을 갖는 중공의 외부 연속부재는 외부 전극으로서 사용되며,
상기 가스 통로는, 내부 연속부재의 복수의 홈과 외부 연속부재의 복수의 홈으로 형성되는, 상기 항목 [7]에 기재된 제조방법.
[9] 상기 복합층의 내부 및 외부 촉매층 중 적어도 하나는, 방수층으로 피복되는, 상기 항목 [7]에 기재된 제조방법.
[실시예]
본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명한다.
I. 연료 전지
1. 제 1 실시예
도 4a에 도시된 것처럼, 본 발명에 따른 연료 전지의 제 1 실시예는, 연료 전지 셀(10)과, 이 연료 전지 셀(10)에 접속된 연료 가스 공급용 배관(수소 공급용 배관(16), 수소 가스원(16a), 산소 공급용 배관(17), 산소 가스원(17a) 및 배수관(18))과, 전압·전류계(19)를 포함한다.
도 4b에 도시된 것처럼, 연료 전지 셀(10)은, 내부 전극(12a)과 외부 전극(12b) 사이에 소정 간격을 갖고, 동축형으로 배치된 소정 길이를 각각 갖는 내부 전극(12a) 및 외부 전극(12b)과, 전해질층(13)과 그 전해질층(13)의 양측면에각각 형성된 내부 및 외부 촉매층(14a, 14b)을 포함한 소정 길이를 갖는 복합층(11)을 포함한다. 가스 통로(15a, 15b)는, 내부 전극(12a)과 외부 전극(12b) 사이에 설치되고 그 내부 및 외부 전극(12a, 12b) 사이에 소정 간격을 갖고, 그 복합층(11)은 소정 간격 내에 배치된다.
여기서, 내부 전극(12a)은 외부적으로 복수의 홈이 설치된 중공 또는 고체 내부 연속부재로 형성되고, 외부 전극(12b)은 내부적으로 복수의 홈이 설치된 중공의 외부 연속부재로 형성되며, 가스 통로(15a, 15b)는, 내부 및 외부 연속부재의 복수의 홈으로 형성된다.
복합층(11)에서, 가스 통로 15a측의 내부 촉매층(14a) 표면과 가스 통로 15b 측의 외부 촉매층(14b) 표면이, 각각 방수층 14c와 방수층 14d로 피복된다.
전기 저항이 낮음과 동시에, 예를 들면 물 등에 의해 그 재료가 부식되기 어려운 한, 내부 전극(12a) 및 외부 전극(12b)에 관한 특별한 제한이 없다. 그 예들은 구리 또는 구리합금을 포함한다. 이러한 금속은, 단일 재료이어도 되거나 이와는 달리 복수의 금속을 갖는 다층 구조이어도 된다.
전해질층(13)에 사용할 수 있는 전해질은, 예를 들면 고체 유기 전해질, 알칼리 수용액 및 농축된 인산 수용액 등을 포함한다. 적합한 고체 유기 전해질은, 예를 들면 페놀술폰산막(phenolsulfonic acid film), 폴리스티렌술폰산막(polystyrenesulfonic acid film), 폴리트리플루오로스티렌술폰산막(polytrifluorostyrenesulfonic acid film) 및 퍼플루오로카본술폰산막(perfluorocarbonsulfonic acid film)과 같은 고체 고분자막(이온 교환막)을 포함한다.
촉매층(14a, 14b)의 예로는, 수십 미크론 크기의 백금 분말을 전기적으로 도전성 흑연 섬유에 뿌리고, 조성물의 외측에 통기성 및 물을 튀기는 테프론(teflon) 시트를 피복한 것을 예로 들 수 있다.
또한, 방수층(14c, 14d)은, 예를 들면, 불투수성(water-impermeable) 플라스틱(예: 폴리에틸렌테레프탈레이트(polyethyleneterephthalate, PETF))으로 형성된다. 또한, 예를 들면, 촉매층(14a, 14b) 및 방수층(14c, 14d)의 형상에 특별한 제한이 없고, 그 촉매층(14a, 14b) 및 방수층(14c, 14d)은 망형상의 구조가 바람직하다.
또한, 내부 전극(12a) 및 외부 전극(12b)에서의 홈 형상에 관해서도, 연료 가스 통로로서 지장이 없는 한 특별히 제한은 없다.
2. 제 2 실시예
도 5a에 도시된 것처럼, 본 발명에 따른 연료 전지의 제 2 실시예는, 연료 전지 셀(20)과, 이 연료 전지 셀(20)에 접속된 연료 가스 공급 배관(수소 공급용 배관(26), 수소 가스원(26a), 산소 공급용 배관(27), 산소 가스원(27a) 및 배수관(28))과, 가압기(29)를 포함한다. 여기서, 이 가압기(29)는, 수소가스의 누설을 방지하기 위해 설치되고, 그 셀내의 가스 압력이 비정상적으로 높은 값일 때 가스가 가압기를 통해 빠지게 하는 안전 밸브로서의 기능을 한다.
또한, 도 5b에 도시된 것처럼, 제 2 실시예에서 연료 전지 셀(20)의 구성은, 전극의 양 및 음과 아울러, 연료 가스 통로가 반대인 것을 제외하고는 제 1 실시예에서의 연료 전지 셀(10) 구성과 거의 같다.
특히, 제 2 실시예에서의 연료 전지 셀(20)은, 내부 전극(22a)과 외부 전극(22b) 사이에 소정 간격을 갖고서 동축형으로 배치된 소정 길이를 각각 갖는 내부 전극(22a) 및 외부 전극(22b)과, 전해질층(23)과 그 전해질층(23)의 양측면에 각각 형성된 내부 및 외부 촉매층(24a, 24b)을 포함한 소정 길이를 갖는 복합층(21)을 포함한다. 가스 통로(25a, 25b)는, 내부 및 외부 전극(22a, 22b) 사이에 소정 간격을 갖고 내부 전극(22a)과 외부 전극(22b) 사이에 형성되고, 복합층(21)은 소정 간격 내에 배치된다. 또한, 복합층(21)에서, 가스 통로 25a측의 내부 촉매층(24a) 표면과 가스 통로 25b측의 외부 촉매층(24b) 표면이 방수층 24c와 방수층 24d로 각각 피복된다.
3. 제 3 실시예
도 6a에 도시된 것처럼, 연료 전지 셀(30)과, 이 연료 전지 셀(30)에 접속된 연료 가스 공급 배관(수소 공급용 배관(36), 수소 가스원(36a), 산소 공급용 배관(37), 산소 가스원(37a) 및 배수관(38))과, 전압·전류계(39)를 포함한다.
도 6b에 도시된 것처럼, 제 3 실시예에서 연료 전지 셀(30)의 구성은, 촉매층(34a, 34b)이 외면의 내부 전극(32a)에서의 홈 표면과 내면의 외부 전극(32b)에서의 홈 표면에 형성된 것을 제외하고는 제 1 실시예에서의 연료 전지 셀(10) 구성과 거의 같다.
특히, 제 3 실시예에서의 연료 전지 셀(30)은, 내부 전극(32a)과 외부 전극(32b) 사이에 소정 간격을 갖고서 동축형으로 배치된 소정 길이를 각각 갖는 (중공부(36)가 구비된) 내부 전극(32a) 및 외부 전극(32b)과, 전해질층(33)과 외면의 내부 전극(32a)의 홈 표면과 내면의 외부 전극(32b)의 홈 표면 위에 각각 형성된 내부 및 외부 촉매층(34a, 34b)을 포함한 소정 길이를 갖는 복합층(31)을 포함한다. 가스 통로(35a, 35b)는, 내부 및 외부 전극(32a, 32b) 사이에 소정 간격을 갖고서 내부 전극(32a)과 외부 전극(32b) 사이에 설치되고, 복합층(31)은 소정 간격 내에 배치된다. 이 복합층(31)에서, 가스 통로 35a측 위의 내부 촉매층(34a)의 표면과 가스 통로 35b측 위의 외부 촉매층(34b)의 표면이 방수층 34c와 방수층 34d로 각각 피복된다.
4. 제 4 실시예
도 7에 도시된 것처럼, 본 발명에 따른 연료 전지의 제 4 실시예에서 연료 전지 셀의 구성은, (중공부(46)가 형성된) 내부 전극(42a)과 외부 전극(42b) 사이에 가스 통로(45a, 45b)를 형성하는 경우에, 내부 및 외부 전극(42a, 42b)의 외면 또는 내면 위에 형성된 홈을 사용하는 대신에 나선(45c, 45d)이 삽입되는 것을 제외하고는 제 1 실시예의 연료 전지 셀(10) 구성과 거의 같다. 여기서, 2가닥의 나선 45c는, 나선방향으로 서로에 대응한다. 이는, 2가닥의 나선 45d와 마찬가지다.
특히, 제 4 실시예에서의 연료 전지 셀(40)은, 내부 전극(42a)과 외부 전극(42b) 사이에 소정 간격을 갖고서 동축형으로 배치된 소정 길이를 각각 갖는 내부 전극(42a) 및 외부 전극(42b)과, 전해질층(43)과 그 전해질층(43)의 양측면에 각각 형성된 내부 및 외부 촉매층(44a, 44b)을 포함한 소정 길이를 갖는 복합층(41)을 포함한다. 가스 통로(45a, 45b)는, 가스 통로(45a, 45b) 사이에 소정간격을 갖도록 내부 전극(42a)과 외부 전극(42b) 사이에 나선(45c, 45d)을 삽입하여 형성되고, 복합층(41)은 소정 간격 내에 배치된다. 복합층(41)에서, 가스 통로 45a측의 내부 촉매층(44a)의 표면과 가스 통로 45b측의 외부 촉매층(44b)의 표면이 방수층 44c와 방수층 44d로 각각 피복된다.
용량을 증가시키는 관점에서, 본 발명에 따른 연료 전지는, 복수의 상기 형태의 연료 전지 셀이 서로 또는 또 다른 서로의 상부에 적층되는 구성이어도 된다. 이 연료 전지 셀은, 직렬 또는 병렬로 조합되어도 된다. 이 경우에, 전지 셀의 성능은, 전해질층이 절연파괴될 때까지는 저하되지 않는다.
본 발명에 따른 연료 전지의 최대 전류는, 연료 전지 셀 길이와 연료 전지 셀 지름의 곱, 즉 고체 전해질 막의 면적에 의해 결정된다. 본 발명에 따른 연료 전지에서, 단일 전지 셀을 사용한 경우라도, 전해질층측에 산소 가스 공급과 외측에 수소 가스를 약 2 기압 정도의 압력에서 공급하면, 내부 전극과 외부 전극을 거쳐 약 0.8V의 기전력이 발생될 수 있다.
또한, 상술한 것처럼, 양극과 음극의 장치에 관해 한 쌍의 양극 및 음극이 형성되는 한 특별한 제한이 없다.
아울러, 전지 셀의 형상에 관한 특별한 제한이 없고, 생성되는 물이 용이하게 배수될 수 있는 한 종형 및 횡형 전지 셀 중 어느 것이 사용되어도 된다.
II. 연료 전지 제조방법
도 8a 내지 도 8c에 도시된 것처럼, 상기 연료 전지는, 예를 들면 다음의 실시예에 따라 제조하여도 된다.
소정 길이를 갖는 내부 전극(52a)을 준비한다. 전해질층(53)과 그 전해질층(53)의 양측면에 각각 형성된 내부 및 외부 촉매층(54a, 54b)을 포함하는 소정 길이를 갖는 복합층(51)을 준비한다. 내부 전극(52a)에, 내부 전극(52a)과 복합층(51) 사이에 가스 통로(55a)를 형성하도록 복합층(51)을 피복한다. 복합층(51)으로 피복된 내부 전극(52a)을, 소정 길이를 갖는 외부 전극(52b)에 삽입한다. 내부 전극(52b)의 지름을 다이(56)로 줄여 외부 전극(52b)과 복합층(51) 사이에 가스 통로(55b)를 형성함과 동시에, 내부 전극(52a)과 외부 전극(52b)을 동축형으로 배치하여 연료 전지를 구성한다.
복합층(51)에서, 가스 통로 55a측의 내부 촉매층(54a) 표면과 가스 통로 55b측의 외부 촉매층(54b) 표면을 방수층 54c와 방수층 54d로 각각 피복한다.
또한, 도 9a 및 도 9b에 도시된 것처럼, 가스 도입부(57)를, 연료 전지 셀(50)의 단부에 형성하는 것이 바람직하다. 이 가스 도입부(57)에 수소 공급용 배관(58a), 산소 공급용 배관(58b) 및 배수관(58c)을 접속한다.
도 9a에 도시된 실시예에서, 수소 공급용 배관(58a)과 산소 공급용 배관(58b)은, 전지 셀(50)의 가스 도입부(57) 측단부에 설치하고, 배수관(58c)은, 가스 도입부(57)로부터 멀리 떨어진 전지 셀(50)의 단부에 설치한다.
도 9b에 도시된 실시예에서, 모든 수소 공급용 배관(58a), 산소 공급용 배관(58b) 및 배수관(58c)은, 가스 도입부(57)의 전지 셀(50)의 단부에 설치됨과 동시에, 봉함제(59)가 가스 도입부(57)로부터 멀리 떨어진 전지 셀(50)의 단부에설치된다.
이상 설명한 것처럼, 본 발명의 연료 전지는, 구조가 간단하고 수율 향상과 제조비용 절감을 할 수 있다. 이와 마찬가지로, 본 발명의 연료 전지 제조방법은, 제조방법을 간단하게 할 수 있고 수율 향상 및 제조비용 절감을 할 수 있다.
본 발명을 상기 특정 실시예들을 참조하여 상세히 설명하였지만, 첨부된 청구범위에 기재된 것과 같은 본 발명의 범위 내에서 변화 및 변경을 할 수 있다는 것을 알 수 있을 것이다.

Claims (9)

  1. 내부 전극과 외부 전극 사이에 소정 간격을 갖고서 동축형으로 배치된 소정의 길이를 각각 갖는 내부 전극 및 외부 전극과, 전해질층과 그 전해질층의 양측면에 각각 형성된 내부 및 외부 촉매층을 포함하는 소정 길이를 갖는 복합층을 구비하고,
    상기 복합층은, 내부 전극과 외부 전극 사이에 소정 간격으로 배치되고, 복합층과 내부 전극 사이에 가스 통로를 형성하고 그 복합층과 외부 전극 사이에 가스 통로를 형성한, 연료 전지 셀을 포함한 연료 전지.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 내부 전극은, 외면에 복수의 홈을 갖는 중공 또는 고체의 내부 연속부재이고,
    상기 외부 전극은, 내면에 복수의 홈을 갖는 중공의 외부 연속부재이고,
    상기 가스 통로는, 내부 연속부재의 복수의 홈과 외부 연속부재의 복수의 홈으로 형성된 것을 특징으로 하는 연료 전지.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 내부 및 외부 촉매층은, 전해질층의 양측면과의 면접촉으로 각각 설치된 것을 특징으로 하는 연료 전지.
  4. 제 2 항에 있어서,
    내부 및 외부 촉매층은, 내부 및 외부 연속부재의 복수의 홈과의 면접촉으로 각각 설치된 것을 특징으로 하는 연료 전지.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 복합층의 내부 및 외부 촉매층 중 적어도 하나는, 방수층으로 피복된 것을 특징으로 하는 연료 전지.
  6. 제 1 항에 있어서,
    연료 전지 셀은, 서로 또는 또 다른 서로에 직렬 또는 병렬로 접속된 복수의 연료 전지 셀 중 하나인 것을 특징으로 하는 연료 전지.
  7. 소정 길이를 갖는 내부 전극을 준비하는 단계와,
    전해질층과 그 전해질층의 양측면에 각각에 설치된 내부 및 외부 촉매층을 포함한 소정 길이를 갖는 복합층을 준비하는 단계와,
    상기 내부 전극과 복합층 사이에 가스 통로를 형성하도록 내부 전극을 복합층으로 피복하는 단계와,
    그 복합층으로 피복된 내부 전극을 소정 길이를 갖는 외부 전극에 삽입하는 단계와,
    외부 전극의 지름을 줄여 외부 전극과 복합층 사이에 가스 통로를 형성함과 동시에, 내부 전극과 외부 전극을 동축형으로 배치하여 연료 전지를 형성하는 단계를 포함한 연료 전지 제조방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    외면에 복수의 홈을 갖는 중공 또는 고체의 내부 연속부재는 내부 전극으로서 사용되고,
    그 내면에 복수의 홈을 갖는 중공의 외부 연속부재는 외부 전극으로서 사용되며,
    상기 가스 통로는, 내부 연속부재의 복수의 홈과 외부 연속부재의 복수의 홈으로 형성된 것을 특징으로 하는 연료 전지 제조방법.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 복합층의 내부 및 외부 촉매층 중 적어도 하나는, 방수층으로 피복된 것을 특징으로 하는 연료 전지 제조방법.
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