KR20040031697A - 전기화학 장치를 위한 유체 유동장 - Google Patents

전기화학 장치를 위한 유체 유동장 Download PDF

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KR20040031697A
KR20040031697A KR10-2003-7011177A KR20037011177A KR20040031697A KR 20040031697 A KR20040031697 A KR 20040031697A KR 20037011177 A KR20037011177 A KR 20037011177A KR 20040031697 A KR20040031697 A KR 20040031697A
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안드린피터
비사리아무케쉬케이.
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이 아이 듀폰 디 네모아 앤드 캄파니
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Abstract

고체 폴리머 전해질 연료 전지에 사용을 위한 새로운 유체 유동장 판이 개시된다. 유동장 판은 적절한 전기적 전도 재료로 만들어지고, 실질적으로 평평한 표면과, 상기 실질적으로 평평한 표면에 형성된 유동장을 포함하고, 상기 유동장은 유동장 내에서 실질적으로 대칭적 상호 연결된 오리피스와 대각 채널의 네트워크를 한정하는 복수의 엇갈린 랜드와, 연료와 산화제가 유동장으로 유입되는 유체 공급 다기관과, 반응 부산물과 초과 연료와 산화제가 유동장으로부터 제거되는 유체 배출 다기관을 포함한다. 연료, 산화제 및 반응 부산물의 흐름은 분리된 채널로 연속적으로 분리되어 나뉘고, 그리고 나서 분리된 흐름은 오리피스 내에서 인접한 채널로부터의 흐름과 혼합된다.

Description

전기화학 장치를 위한 유체 유동장{FLUID FLOW-FIELDS FOR ELECTROCHEMICAL DEVICES}
연료 전지는 전지에 공급된 연료로부터 유도된 화학적 에너지를 연료가 전지 내에서 산화되는 전기 화학적 공정에 의해 직접적으로 전기적 에너지로 전환함으로써 전기 에너지를 발생시키는 갈바니 전지이다. 전형적인 연료 전지는 케이스 내에 수용된 하나의 양극, 하나의 음극, 전극 촉매 및 전해질을 포함한다. 연료 재료 및 산화제는 연속적이고 독립적으로 양극 및 음극에 각각 공급되며, 연료 및 산화제는 사용 가능한 전류를 발생시키기 위하여 화학적으로 반응한다. 반응 부산물은 전지로부터 회수된다.
연료 전지의 큰 장점은 예컨대 화력 발전소에서 발생하는 탄화수소 또는 탄소질 연료의 연소와 같은 어떤 중간 단계를 거칠 필요 없이 화학적 에너지를 곧바로 전기적 에너지로 전환하는 것이다. 연료 전지 반응기는 단일-전지 또는 복수-전지 스택을 포함할 수 있다. 어느 경우에도, 양성자 유도막(전해질)과 양극 및 음극을 포함하는 막/전극 조립체(MEA)는 전형적으로 다기능을 제공하는 두 개의 (전기적으로) 고전도성 유동장 판 사이에 끼워진다. 첫째로, 이 판들은 연료 전지 전압 단자와 전극 사이에 전기적 연속성을 제공하는 집전 장치로서 기능을 할 수 있다. 게다가, 유동장 판은 MEA를 위한 기계적 지지부를 제공하고, MEA의 전극과 직접 접촉하여 각 판의 면 속으로 각인된 유동장에 의해 달성된 MEA 전극의 활성 영역을 가로질러 반응물과 물을 분배한다. 연료 전지의 성능은 전극으로 반응물의 효과적인 운송과, 전지의 적절한 물 관리, 즉 전지의 작동 중 생성된 물의 공급과 제거에 매우 의존한다. 유동장 설계는 반응물 농도 구배, 유속, 압력 강하 및 물 분배를 제어하므로, 유동장 설계는 연료 전지의 성능에 영향을 미친다.
결합 막대와 단부 판은 연료 전지 조립체를 결합시킨다. 송급 다기관은 연료(수소, 재 가공된 메탄올 또는 천연 가스와 같은)를 양극으로 그리고 산화제(공기 또는 산소)를 유체 유동장 판을 통해 음극으로 송급하기 위하여 각각 제공된다. 배기 다기관은 초과 연료와 산화제 가스와 물과 음극에서 형성된 다른 부산물을 배출하기 위해 제공된다.
복수 전지 구조는 요구된 연료 전지의 총 동력 출력을 증가시키기 위하여 직렬 또는 병렬로 함께 연결된 두 개 이상의 연료 전지 조립체를 포함한다. 그런 장치에 있어서, 전지는 전형적으로 직렬로 연결되고, 여기서 소정의 판의 한 면은 하나의 전지에 대하여 음극 판이고, 판의 다른 면은 인접한 전지 등에 대하여 음극 판이다.
유동장은 MEA의 전극과 직접 접촉하는 각 유동장의 측면으로 각인된다. 유동장은 MEA 전극의 활성 영역을 거로 질러 반응물을 분배하고 부산물 및 물을 제거하기 위하여 분배/유동 채널을 제공한다.
연료 전지의 성능은 전극으로 반응물의 효과적인 운송과, 전극으로부터 부산물 및 물의 제거와, 전지의 적절한 유체 관리에 상당히 의존적이다. 유동장 설계는 반응물 농도 구배, 분배, 유속, 압력 강하 및 물/부산물 제거를 제어하기 때문에, 유동장 설계는 전기화학 연료 전지의 성능에 영향을 미친다.
최근에, 몇몇 문제들이 유동장 설계 및 반응물 유동 채널 형상에 대한 기술 분야에서, 특히 반응물로서 메탄올과 같은 액체 연료를 사용하는 연료 전지에서 인식되어졌다. 이러한 종래 기술 설계와 함께 핵심 문제들은 부적절한 연료 유동 분배, MEA를 가로질러 높은 압력 강하와 부산물 및 물의 불충분한 제거를 포함한다.
종래의 유동장 설계는 전형적으로 핀 또는 사형 설계(serpentine design) 중 어느 하나를 포함한다. 핀형 유동장 설계의 한 예는 양극 유동장 판 및 음극 유동장 판은 핀으로서 참조될 수 있는 각 돌출부들을 지닌 미국 특허 제4,769,297호에서 도시된다. 연료는 돌출부들에 의해 형성된 간섭 홈들을 통하고, 음극 유동장 판에 형성된 간섭 홈들을 통해 유사하게 흐르는 산화제와 함께, 양극 판을 가로질러 흐른다. 핀형 설계를 지닌 유동장의 다른 예는 미국 특허 제4,826,742호에 도시된다. 핀-설계 유동장은 대응하는 유동장에 가로질러 낮은 반응물 압력 강하를 초래하지만, 그 유동장을 통해 흐르는 반응물은 채널링 및 정체 영역의 형성을 초래할 수 있는 유동장을 가로질러 최소 저항 경로를 따르려는 경향이 있다. 이것은 차례로 불충분한 연료 전지 성능을 초래한다.
단일 사형 설계를 합체한 유동장의 한 예는 미국 특허 제4,988,583호에 도시된다. 미국 특허 제4,988,583호의 도2에 도시된 바와 같이, 단일 연속 유동장 채널은 유동장 판의 주 표면에 형성된다. 반응물은 사형 유동 채널의 유체 입구를 통해 유입되고, 판의 주요 부분을 흐른 후 유체 출구를 통해 유출된다. 그러한 단일 사형 유동장은 반응물 유동을 정체 유동 영역을 제거함으로써 대응하는 전극의 전 활성 영역을 가로지르게 한다. 그러나, 활성 영역을 가로지르는 반응물의 채널링은 입구에서 출구까지 상당한 압력 강하와 현저한 농도 구배를 생성하는 상대적으로 높은 반응물 유동 경로 길이를 초래한다. 게다가, 전극으로부터 전체 액체 물 생성물을 수집하기 위한 단일 채널의 사용은, 특히 고유동 밀도에서 단일 사형의 범람을 촉진할 수 있다.
미국 특허 제4,988,583호도 역시 몇 개의 연속 분리 유동 채널들이 있는 실시예를 제시함으로써 이 온도 강하 문제를 다루기 위해 노력한다. 복수 사형 유동장 설계는 미국 특허 제5,108,849호의 도4에 도시된다.
전술된 유동장 설계는, 특히 반응물 연료로서 메탄용을 사용하는 연료 전지에 있어서, 명백한 결점들을 갖는다. 그러한 시스템에 있어서, 부산물은 상당한 양의 이산화탄소 가스와 물이다. 주요 결점은 다음을 포함한다.
- 유동장을 가로지르는 원하지 않는 압력 강하. 사형 설계에서 알려진 바와 같이 길고 좁은 유동 경로는 유동 채널 내부에 높은 압력 강하를 이끈다. 이러한 경우에, 고 기생 동력이 반응물을 가압하기 위하여 요구된다.
- 유동장 내의 정체 영역. 연료 전지의 반응 속도는 정체 영역에서 느리고, 그래서 연료 전지의 성능에 중대한 영향을 미친다. 정체 영역의 형성 및 존재는전극 촉매의 비효율적인 이용을 초래한다. 이것은 반응물이 액체 형태로 있을 때 발생하고, 부산물은 동작 상태 중에 액체 반응물에서 제한된 용해도를 지닌 가스이다. 부산물은 전극 표면상에 흡수되고 활성 촉매 영역을 덮고 그리고/또는 유동장에서 반응물 유동을 전복/방해할 수 있는 가스 거품을 형성한다.
- 전극의 범람. 부산물이 액체일 동안 반응물이 기상인 경우에, 전지 내에 부산물의 축적 및 불충분한 제거는 범람을 촉진시킨다. 범람은 더 작은 반응물이 전극에 있는 촉매에 노출되므로 연료 전지의 효율을 감소시킨다.
- 유동장을 가로질러 반응물의 높은 농도 구배. 긴 유동 경로는 연료 전지의 입구에서 출구까지 상당한 농도 구배를 일으킬 수 있고, 연료 전지를 통해 비균일 유동 분포를 초래할 수 있다.
이러한 문제들과 다른 문제들은 본 발명의 유동장 설계에 의해 다뤄진다.
본 발명은 새로운 전기화학 연료 전지에 관한 것이며, 특히 전기적으로 전도성 판에 대한 유체 유동장의 설계에 관한 것이다.
도1은 본 발명의 유동장 설계의 두 가지 예를 도시한 도면이다.
도2는 본 발명의 전형적인 유동장, 즉 벌집 설계를 도시한 도면이다.
도3은 도2의 유동장에 대하여 반응물(액체 메탄올 및 CO2가스)의 압력 강하를 도시한 도면이다.
도4는 도2의 유동장에 대하여 2상(two-phase) 압력 구배(액체 메탄올 및 CO2가스)를 도시한 도면이다.
본 발명은 대각 채널 및 오리피스의 조합을 포함하는 유체 유동장 설계를 제공한다. 대각 채널은 유동장 모든 방향으로 반응물 연료를 분배하기 위한 통로를 제공하고, 입구와 출구 다기관들 사이에 연료 유동 채널 내에 압력 강하를 최적화하기 위하여 오리피스를 갖고, 그럼으로써 유동 분포 및 부산물의 제거를 향상시킨다.
따라서, 양성자 교환막 연료 전지 내에서 사용을 위한 유동장 판이 제공되고, 상기 유동장 판은 적절한 전기적 전도 재료로 만들어지고, 실질적으로 평평한 표면과, 실질적으로 평평한 표면 내에서 형성되고 유동장 내에 대각 채널들과 실질적으로 대칭적 상호 연결된 오리피스의 네트워크를 한정하는 복수의 엇갈린 랜드를 포함하는 유동장과, 연료 및 산화제가 유동장으로 유입되는 유체 공급 다기관과, 반응 부산물과 초과 연료 및 산화제가 유동장으로부터 제거되는 유체 배출 다기관을 포함하며, 여기서 연료, 산화제 및 반응 부산물의 흐름은 연속적으로 분리되고 분리된 채널로 분기되고, 그리고 나서 분리된 흐름은 오리피스 내에 인접한 채널로부터의 흐름과 혼합된다.
본 발명의 제2 실시예에 있어서, 양극과, 음극과, 양극과 음극 사이에 배치된 고체 폴리머 전해질과, 적절한 전기적 전도 재료로 만들어진 한 쌍의 마주보는 유동장 판을 포함하고, 유동장 판은 실질적으로 평평한 표면과, 실질적으로 평평한 표면에서 형성되고 유동장 내에 대각 채널들과 실질적으로 대칭적 상호 연결된 오리피스의 네트워크를 한정하는 복수의 엇갈린 랜드를 포함하는 유동장과, 연료 및 산화제가 유동장으로 유입되는 유체 공급 다기관과, 반응 부산물과 초과 연료 및 산화제가 유동장으로부터 제거되는 유체 배출 다기관을 포함하며, 여기서 연료, 산화제 및 반응 부산물은 연속적으로 분리되고 분리된 채널로 분기되고, 그리고 나서 분리된 흐름은 오리피스 내에 인접한 채널로부터의 흐름과 혼합된다.
본 발명의 양호한 실시예는 같은 부호들이 몇몇의 도면에서 동일한 부분을 참조하는 동봉한 도면에 대하여 설명될 것이다.
전형적인 연료 전지 반응기는 단일 전지, 또는 복수 전지 스택을 포함한다. 어느 경우에도, 양성자-유도막(전해질)과 양극 및 음극을 포함하는 막/전극 조립체(MEA)는 전형적으로 두 개의 (전기적으로) 고전도성 유동장 판 사이에 끼워진다. 음극 및 양극은 전형적으로 탄소 종이, 옷감 또는 펠트와 같은 전기적 전도성 재료로 만들어진 다공성 배부와 배부에 결합된 전극 촉매층을 포함한다. 각 전극의 전극 촉매층은 전극 촉매 입자의 혼합물과 양성자-유도 입자를 포함한다.
유동장 판은 전기적 전도성 재료로 만들어지고, 오히려 비다공성 핵급 탄소 블록으로부터 만들어진다. 그러나 전기 전도성 폴리머, 방 부식 금속 및 그래파이트/폴리머 화합물과 같은 다른 종래의 전기적 전도성 재료가 유동장 판을 만들기 위해 사용된다. 도2에 도시된 바와 같이, 판(20)은 실질적으로 중앙부(24)를 갖는 평평한 표면(22)과, 표면(22)의 중앙부(24)에 형성된 유동장(26)을 포함한다. 도시된 실시예에서, 양 유동장 판(20)과 유동장(26)은 통상적으로 종래의 산업 표준 유동장 및 판 형상의 전형인 직사각 형상을 갖는 것이 도시된다. 그러나, 유동장 판의 새로운 형상 및 본 발명의 포함된 유동장은 특별한 기하학적 형상에 국한되지않음을 반드시 알아야 한다. 유동장(26)은 본 발명에 대하여 도2에 도시된 바와 같이 판(20)의 표면(22)에 중심으로 위치될 필요가 없음을 또한 반드시 알아야 한다.
도1a, 도1b 및 도2에 도시된 바와 같이, 본 발명은 오리피스와 대각 채널의 네트워크 또는 조합을 포함하는 유동장 설계를 포함한다. 도1a 및 도1b에서, 유동장(26)의 일부가 도시되지만, 반면에 도2는 완전한 판(20)과 유동장(26)을 도시한다.
도1a에서, 유동장(26)은 벌집 설계를 형성하는 복수의 엇갈린 팔변형 형상의 랜드(28)를 포함한다. 팔변형 랜드(28)는 유동장(26)에서 대각 채널(30)의 네트워크 또는 일련의 대각 채널을 한정한다. 팔편형 랜드(28)는 역시 대각 채널(30)과 유체 연결된 복수의 오리피스(32)를 한정한다. 도1a에서 화살표는 유동장(26)에서 연료, 산화제 및 부산물의 유동을 도시한다. 이 도시된 예에서, 재료의 유동은 통상적으로 바닥에서 위로 향한다.
화살표(34)는 오리피스(32) 내에서 흐르는 재료의 일부를 도시한다. 그리고 나서 재료는 화살표(36)에 의해 도시된 바와 같이, 재료가 랜드(28)들 중에 하나를 만날 때, 대략 두 개의 동일한 흐름으로 분리된다. 그러므로, 도1a의 설계에서, 재료의 유동은 재료가 랜드(28)를 만날 때 두 개의 대략 동일한 흐름으로 연속적으로 나뉜다.
게다가, 재료가 채널(30)을 통해 흐를 때, 재료가 오리피스(32)로 들어감을 역시 알아야 할 것이다. 다시 말해, 도1a의 벌집 설계로, 재료(연료, 산화제 및부산물)는 랜드(28)를 만날 때 두 개의 채널(30)로 연속적으로 분리되어 나뉘고, 그리고 나서 분리된 흐름은 재료가 오리피스(32)로 들어갈 때 인접한 채널로부터의 흐름과 혼합된다.
도1b에서 도시된 실시예에서, 유동장(26)은 상호 연결된 대각 채널(38)과 오리피스(40)의 네트워크를 한정하는 복수의 엇갈린 다이아몬드형 랜드(36)를 포함한다. 도1G의 예에서 재료의 유동은 역시 통상적으로 바닥에서 꼭대기로 향한다. 화살표(42)는 랜드를 만나는 재료의 흐름과 두 개의 대략 동일한 흐름(44)으로 나뉘는 것을 도시한다. 나누어진 흐름은 각각의 채널(38)을 통해 흐르고 재료가 인접한 채널로부터의 재료와 혼합되는 오리피스(40)에서 만난다. 그러므로, 이 예에서, 재료의 유동은 랜드(36)에서 만날 때 두 개의 채널(38)로 역시 연속적으로 분리되어 나뉘고, 그리고 나서 분리된 흐름은 재료가 오리피스(40)로 들어갈 때 인접한 채널로부터의 흐름과 혼합된다.
도2에서, 유동장(26)이 표면(22)의 중앙부(24)에 위치된 실질적으로 평평한 표면(22)을 갖는 완전한 판(20)이 도시된다. 도1a에 도시된 것과 유사한 벌집 설계 유동장 패턴은 도2에 도시된다. 판은 유체 입구 채널(52)로 연장하는 유체 공급 다기관을 추가로 포함한다. 반응물(연료 및 산화제)은 다기관(50)으로 들어가고, 반응물의 유동은 분리되어 복수의 입구 채널(52)로 향하게 된다. 그리고 나서 입구 채널(52)로부터, 반응물은 복수의 엇갈린 팔변형 랜드(58)에 의해 한정된 오리피스(56)와 대각 채널(54)의 네트워크로 들어간다.
반응물이 유동장(26)으로 들어감에 따라, 반응물은 반응하고 부산물을 생성하기 시작한다. 연료, 산화제 및 부산물의 유동은 통상적으로 바닥에서 꼭대기를 향하여 유동장(26)을 가로질러 이어진다. 유동장(26)의 출구에서, 초과 연료, 산화제 및 부산물이 제거되는 유체 배출 다기관(62)과 유체 연결하는 복수의 출구 채널(60)이 있다.
재료가 입구(바닥)에서 출구(꼭대기)까지 유동장(26)을 통과하여 움직일 때, 재료는 랜드를 만날 때 두 개의 채널(54)로 연속적으로 분리되어 나뉘고, 그리고 나서 분리된 흐름은 재료가 오리피스(56)로 들어갈 때 인접한 채널(54)로부터의 흐름과 혼합된다. 이러한 연속적인 분리와 혼합은 유동장(26)의 전 표면 위로, 유동장으로부터 부산물을 제거하는 동안, 통상적으로 동일하게 반응물을 분배하는데 효과적이다.
그러므로 본 발명의 유동장 설계에서, 대각 채널은 유동장 내에서 모든 방향으로 연료 반응물, 산화제 및 부산물을 분배하기 위한 통로와, 유동 분포 및 부산물 제거를 향상시킴으로써 입구 및 출구 다기관 사이의 유체 유동 채널 내에서 압력 강하를 최적화하기 위한 오리피스를 제공한다.
대각 채널도 역시 전극의 촉매 표면상에 균일하게 반응물을 분배하기 위한 통로를 제공한다. 채널의 평균 경로 길이는 동일한 유동 조건 및 압력 강하에 유동장의 각 부분을 노출시킴으로써, 실질적으로 동일하다. 오리피스는 반응물의 혼합과 부산물의 제거를 향상시키기 위한 푸시-풀 기구를 발생시키는 벤튜리 효과에 의해 식별된다.
대각 채널 및 오리피스는 복수의 엇갈린 "랜드"에 의해 유동장에서 한정된다. 가급적이면, 엇갈린 랜드는 팔변형 형상(도1a 및 도2에 도시된 바와 같이)이지만, 그러나 다이아몬드(도1b에서 도시된 바와 같이)와 같은 다른 형상도 고려된다.
게다가, 유동장 설계는 초과 연료와 산화제 및 유동장으로부터 방출되는 부산물을 수용하는데 효과적인 연료 전지와 복수의 배출 다기관과 유동 통로의 작동 중에 유동장으로 연료 및 산화제를 공급하는데 효과적인 복수의 다기관 및 유동 통로를 포함한다.
그러므로 본 발명의 유동장 설계는 연료 전지의 작동 중에 액체 연료 또는 가스 산화제를 운송하는데 효과적임을 알았다. 본 발명은 압력 강하와 연료 전지의 성능 사이에 최적의 균형을 제공하는, 즉 전지 내부에서 최적 압력 강하와, 연료 전지 내에서 균일한 압력 강하와, 전지 내에서 최소 정체 영역과, 최소 압력 강하와 함께 판을 가로질러 향상된 연료 분배와, 향상된 부산물 제거와, 종래 기술과 비교하여 더 나은 시스템 성능, 즉 향상된 연료 전지 성능을 제공한다.
본 발명은 복수의 엇갈린 랜드에 의해 한정된 오리피스와 상호 연결된 채널의 네트워크를 포함하는 새로운 유동장 설계를 제공한다. 오리피스가 엇갈린 방식으로 배치되는 반면에 채널은 통상적으로 선형으로 서로 대각으로 배치된다. 채널은 가로/세로 채널을 통해 유체 연통하는 서로에 상호 연결된다.
유동장 설계는 푸시-풀 기구를 통해 연료를 일정하게 흐르도록 압력강하를 감소시키고 재료의 유동을 뒤엎는 가스 거품의 형성을 방지하는 채널과 복수의 오리피스의 구성에 근거한다. 채널은 연료 및 산화제의 균일한 분배를 보증하기 위하여 대각 형태로 배치되고, 유동장에서 정체 영역의 형성 가능성을 줄인다. 상기 요구의 대부분을 만족시키는 양호한 설계는 도1에 도시된 다이아몬드 및 벌집 설계를 포함하지만, 그것에 국한되지는 않는다. 이용될 수 있는 다른 설계는 오리피스와 대각 채널을 합친 팔변형 또는 다른 다각형 구조를 포함한다.
본 발명이 양호한 실시예에 대하여 설명되고 도시되었지만, 다른 변경, 수정, 추가 및 생략은 첨부된 청구 범위에 의해 한정된 본 발명의 요지 및 범위에서 벗어나지 않고 만들어질 수 있다는 것은 이 기술 분야에 숙련된 자들에 의해 이해될 것이다.

Claims (8)

  1. 적절한 전기적 전도 재료로 제조되고, 양성자 교환막 연료 전지에 사용을 위한 유동장 판이며,
    실질적으로 평평한 표면과,
    실질적으로 평평한 표면에 형성되고, 유동장에서 실질적으로 대칭적으로 상호 연결된 오리피스와 대각 채널의 네트워크를 한정하는 복수의 엇갈린 랜드를 포함하는 유동장과,
    연료 및 산화제가 유동장으로 유입되는 유체 공급 다기관과, 반응 부산물과 초과 연료와 산화제가 유동장으로부터 제거되는 유체 배출 다기관을 포함하고,
    연료, 산화제 및 반응 부산물의 흐름은 분리된 채널로 연속적으로 분리되어 향하고, 그리고 나서 분리된 흐름은 오리피스 내에서 인접한 채널로부터의 흐름과 혼합되는 것을 특징으로 하는 유동장 판.
  2. 제1항에 있어서, 상기 엇갈린 랜드가 육각형인 것을 특징으로 하는 유동장 판.
  3. 제1항에 있어서, 상기 엇갈린 랜드가 대각 형상인 것을 특징으로 하는 유동장 판.
  4. 제1항에 있어서, 상기 대각 채널들은 실질적으로 크기에 있어서 동일한 것을 특징으로 하는 유동장 판.
  5. 양극과,
    음극과,
    양극과 음극 사이에 배치된 고체 폴리머 전해질과,
    적절한 전기적 전도 재료로 제조된 한 쌍의 대향 유동장 판을 포함하는 연료 전지 조립체이며,
    상기 유동장 판은,
    실질적으로 평평한 표면과,
    실질적으로 평평한 표면에 형성되고 유동장에서 실질적으로 대칭적으로 상호 연결된 오리피스와 대각 채널의 네트워크를 한정하는 복수의 엇갈린 랜드를 포함하는 유동장과,
    연료 및 산화제가 유동장으로 유입되는 유체 공급 다기관과, 반응 부산물과 초과 연료와 산화제가 유동장으로부터 제거되는 유체 배출 다기관을 포함하고,
    연료, 산화제 및 반응 부산물의 흐름은 분리된 채널로 연속적으로 분리되어 향하고, 그리고 나서 분리된 흐름은 오리피스 내에서 인접한 채널로부터의 흐름과 혼합되는 것을 특징으로 하는 연료 전지 조립체.
  6. 제5항에 있어서, 상기 엇갈린 랜드는 육각형인 것을 특징으로 하는 연료 전지 조립체.
  7. 제5항에 있어서, 상기 엇갈린 랜드는 대각 형상인 것을 특징으로 하는 연료 전지 조립체.
  8. 제5항에 있어서, 상기 대각 채널들은 크기에 있어서 실질적으로 동일한 것을 특징으로 하는 연료 전지 조립체.
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