KR20050113713A - Fuel cell system and stack of the same - Google Patents

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Abstract

본 발명은 스택의 냉각 효율을 향상시키면서 쿨링 채널의 깊이 및 스택의 사이즈를 소형화하는 연료 전지 시스템 및 그 스택을 제공하는 것이다.The present invention provides a fuel cell system and a stack thereof that reduce the depth of the cooling channel and the size of the stack while improving the cooling efficiency of the stack.

본 발명에 따른 연료 전지 시스템은, 수소를 함유한 연료를 공급하는 연료 공급부; 산소를 함유한 공기를 공급하는 공기 공급부; 히트 캐리어를 공급하는 히트 캐리어 공급부; 및 상기 연료 공급부와 공기 공급부로부터 각각 공급되는 수소와 산소를 전기 화학적으로 반응시켜 전기 에너지를 발생시키도록 MEA의 양면에 세퍼레이터를 배치한 전기 발생부들을 구비하는 스택을 포함하며, 상기 스택은 전기 발생부들을 냉각시키도록 히트 캐리어 공급부로부터 공급되는 히트 캐리어를 흘려주는 쿨링 채널들을 구비하고, 상기 쿨링 채널들은 상기 히트 캐리어의 흐름에 난류를 형성시키는 격벽들을 구비하고 있다.A fuel cell system according to the present invention includes a fuel supply unit for supplying a fuel containing hydrogen; An air supply unit for supplying air containing oxygen; A heat carrier supply unit supplying a heat carrier; And a stack having electrical generators disposed on both sides of the MEA to electrochemically react hydrogen and oxygen supplied from the fuel supply unit and the air supply unit to generate electrical energy, wherein the stack includes electricity generation. Cooling channels are provided for flowing heat carriers supplied from the heat carrier supply to cool the parts, and the cooling channels are provided with partitions that create turbulence in the flow of the heat carriers.

Description

연료 전지 시스템 및 그 스택 {FUEL CELL SYSTEM AND STACK OF THE SAME}FUEL CELL SYSTEM AND STACK OF THE SAME

본 발명은 연료 전지 시스템 및 그 스택에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 쿨링 채널에서 히트 캐리어(heat carrier)의 흐름을 난류(亂流)화시키는 연료 전지 시스템 및 그 스택에 관한 것이다.TECHNICAL FIELD The present invention relates to a fuel cell system and a stack thereof, and more particularly, to a fuel cell system and a stack for turbulent flow of a heat carrier in a cooling channel.

일반적으로, 연료 전지(fuel cell)는 메탄올, 에탄올 또는 천연 가스 등 탄화수소 계열의 물질 내에 함유되어 있는 수소와 공기 중의 산소를 연료로 하여 일어나는 전기 화학 반응에 의하여 화학에너지를 직접 전기에너지로 변화시키는 발전 시스템이다. 특히, 연료 전지는 연소 과정 없이 연료가스와 산화제 가스의 전기 화학적인 반응에 의해 생성되는 전기와 그 부산물인 열을 동시에 사용할 수 있다는 특징을 가지고 있다.In general, a fuel cell is a power generation that directly converts chemical energy into electrical energy by an electrochemical reaction caused by hydrogen contained in a hydrocarbon-based material such as methanol, ethanol or natural gas and oxygen in air as a fuel. System. In particular, the fuel cell is characterized in that it can simultaneously use the electricity generated by the electrochemical reaction of the fuel gas and the oxidant gas and heat by-products thereof without a combustion process.

근래에 개발되고 있는 고분자 전해질형 연료 전지(Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cell : PEMFC, 이하 PEMFC라 한다)는, 다른 연료 전지에 비하여 출력 특성이 탁월하고 작동 온도가 낮을 뿐더러 빠른 시동 및 응답 특성을 가지고 있다.Polymer electrolyte fuel cells (PEMFCs, hereinafter referred to as PEMFCs), which are being developed in recent years, have excellent output characteristics, low operating temperatures, and fast start-up and response characteristics compared to other fuel cells.

상기와 같은 PEMFC가 기본적으로 시스템의 구성을 갖추기 위해서는, 스택(stack)이라 불리는 연료 전지 본체(이하, 편의상 스택이라 칭한다.), 연료 탱크 및 이 연료 탱크로부터 상기 스택으로 연료를 공급하기 위한 연료 펌프 등이 필요하다. 그리고 연료 탱크에 저장된 연료를 스택으로 공급하는 과정에서 연료를 개질하여 수소 가스를 발생시키고 그 수소 가스를 스택으로 공급하는 개질기(reformer)가 더욱 필요하다. 따라서, PEMFC는 연료 펌프의 펌핑력에 의해 연료 탱크에 저장된 연료를 개질기로 공급하고, 개질기가 연료를 개질하여 수소 가스를 발생시키며, 스택이 수소 가스와 산소를 전기 화학적으로 반응하여 전기에너지를 생산해 내게 된다.In order for the above PEMFC to basically have a system configuration, a fuel cell body (hereinafter referred to as a stack for convenience) called a stack, a fuel tank, and a fuel pump for supplying fuel from the fuel tank to the stack Etc. are required. In the process of supplying the fuel stored in the fuel tank to the stack, a reformer for reforming the fuel to generate hydrogen gas and supplying the hydrogen gas to the stack is further needed. Therefore, PEMFC supplies the fuel stored in the fuel tank to the reformer by the pumping force of the fuel pump, the reformer reforms the fuel to generate hydrogen gas, and the stack electrochemically reacts the hydrogen gas and oxygen to produce electrical energy. To me.

한편, 연료 전지는 액상의 메탄올 연료를 직접 스택에 공급할 수 있는 직접 메탄올형 연료 전지(Direct Methanol Fuel Cell : DMFC, 이하 DMFC라 한다) 방식을 채용할 수 있다. 이러한 DMFC는 PEMFC와 달리, 개질기가 배제된다.On the other hand, the fuel cell may employ a direct methanol fuel cell (DMFC, hereinafter referred to as DMFC) that can supply a liquid methanol fuel directly to the stack. This DMFC, unlike PEMFC, excludes the reformer.

상기와 같은 연료 전지 시스템에 있어서, 전기를 실질적으로 발생시키는 스택은 전극-전해질 합성체(Membrane Electrode Assembly : MEA, 이하 MEA라 한다)와 바이폴라 플레이트(Bipolar Plate) 또는 세퍼레이터(separator)로 이루어진 단위 셀이 수 개 내지 수십 개로 적층된 구조를 가진다. MEA는 전해질막을 사이에 두고 애노드 전극과 캐소드 전극이 부착된 구조를 가진다. 그리고 바이폴라 플레이트는 연료 전지의 반응에 필요한 산소 가스와 연료 가스가 공급되는 통로의 역할과 각 MEA의 애노드 전극과 캐소드 전극을 직렬로 연결시켜 주는 전도체의 역할을 동시에 수행한다. 따라서, 바이폴라 플레이트에 의해 애노드 전극에는 수소를 함유하는 연료가스가 공급되는 반면, 캐소드 전극에는 산소를 함유한 산소 가스가 공급된다. 이 과정에서 애노드 전극에서는 연료 가스의 전기 화학적인 산화가 일어나고, 캐소드 전극에서는 산소 가스의 전기 화학적인 환원이 일어나며 이때 생성되는 전자의 이동으로 인해 전기와 열 그리고 물을 함께 얻을 수 있다.In such a fuel cell system, a stack that substantially generates electricity is a unit cell consisting of an electrode-electrolyte assembly (MEA), a bipolar plate, or a separator. This structure has a stacked structure of several to several tens. The MEA has a structure in which an anode electrode and a cathode electrode are attached with an electrolyte membrane interposed therebetween. In addition, the bipolar plate simultaneously serves as a passage for supplying oxygen gas and fuel gas required for the reaction of the fuel cell and a conductor connecting the anode electrode and the cathode electrode of each MEA in series. Accordingly, the anode electrode is supplied with a fuel gas containing hydrogen to the anode electrode, while the oxygen electrode containing oxygen is supplied to the cathode electrode. In this process, the electrochemical oxidation of fuel gas occurs at the anode electrode, the electrochemical reduction of oxygen gas occurs at the cathode electrode, and electricity, heat, and water can be obtained together due to the movement of the generated electrons.

이러한 연료 전지 시스템은 스택을 적정한 구동 온도로 유지하여야 전해질막의 안정성을 보장하고 성능 저하를 방지하게 된다. 이를 위해 스택은 내부에 쿨링 채널을 구비하고, 이 쿨링 채널을 통하여 저온의 공기를 흘려 스택 내부에서 발생되는 열을 냉각시키게 된다.Such a fuel cell system must maintain the stack at an appropriate driving temperature to ensure the stability of the electrolyte membrane and prevent performance degradation. To this end, the stack has a cooling channel therein, and cool air flows through the cooling channel to cool the heat generated in the stack.

도 10은 종래기술에 따른 쿨링 채널로 공기가 흐를 때 형성되는 히트 레이어를 도시한 단면도이다.10 is a cross-sectional view illustrating a heat layer formed when air flows into a cooling channel according to the related art.

그러나, 이 도면에 도시된 바와 같이, 연료 전지 시스템은 스택 내의 쿨링 채널(51)로 공기를 흘려 보내게 되면, 유체의 관마찰이 작은 중심부에는 공기 흐름이 원활하여 열전달이 효과적으로 이루어지고 이로 인하여 낮은 온도의 히트 레이어(heat layer, Tc)를 형성하게 되고, 유체의 관마찰이 큰 쿨링 채널(51)의 내표면에는 공기 흐름이 원활하지 않아 상기 중심부에 비하여 열전달이 부족하고 이로 인하여 높은 온도의 히트 레이어(Ts)를 형성한다. 즉 쿨링 채널(51)은 중심에서 내표면으로 갈수록 온도가 높아지는(Tc<Ts) 다층의 히트 레이어(층류) 분포를 형성하게 된다.However, as shown in this figure, when the fuel cell system flows air to the cooling channel 51 in the stack, the air flows smoothly in the center of the small pipe friction of the fluid, so that the heat transfer is effectively performed. The heat layer (Tc) of the temperature is formed, the inner surface of the cooling channel 51 having a large friction of the fluid, the air flow is not smooth, the heat transfer is insufficient compared to the central portion, and thus high temperature heat The layer Ts is formed. That is, the cooling channel 51 forms a multi-layer heat layer (laminar flow) distribution in which the temperature increases from the center to the inner surface (Tc <Ts).

상기와 같은 층류 분포로 인하여, 쿨링 채널(51)을 다수로 구비하고 있는 스택은 열전달에 한계를 가지게 되어 전체적으로 냉각 효율이 떨어지는 문제점을 가진다.Due to the laminar flow distribution as described above, a stack having a plurality of cooling channels 51 has a limitation in heat transfer and thus has a problem in that cooling efficiency decreases as a whole.

따라서, 이 연료 전지 시스템은 스택이 정상적으로 구동되도록 스택을 전체적으로 적정한 구동 온도로 냉각시켜야 하는 데, 이를 위하여 공기가 흘러가는 쿨링 채널(51)의 깊이(d)를 더욱 증대, 즉 스택 사이즈를 증대시켜야 하는 문제점을 가진다.Therefore, the fuel cell system must cool the stack to an appropriate driving temperature as a whole so that the stack can be normally operated. For this purpose, the depth d of the cooling channel 51 through which air flows must be further increased, that is, the stack size must be increased. There is a problem.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 그 목적은 스택의 냉각 효율을 향상시키면서 쿨링 채널의 깊이 및 스택의 사이즈를 소형화하는 연료 전지 시스템 및 그 스택을 제공하는 데 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and an object thereof is to provide a fuel cell system and a stack of the same, which reduces the depth of the cooling channel and the size of the stack while improving the cooling efficiency of the stack.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 연료 전지 시스템은,In order to achieve the above object, the fuel cell system according to the present invention,

수소를 함유한 연료를 공급하는 연료 공급부;A fuel supply unit supplying a fuel containing hydrogen;

산소를 함유한 공기를 공급하는 공기 공급부;An air supply unit for supplying air containing oxygen;

히트 캐리어를 공급하는 히트 캐리어 공급부; 및A heat carrier supply unit supplying a heat carrier; And

상기 연료 공급부와 공기 공급부로부터 각각 공급되는 수소와 산소를 전기 화학적으로 반응시켜 전기 에너지를 발생시키도록 MEA의 양면에 세퍼레이터를 배치한 전기 발생부들을 구비하는 스택을 포함하며,Comprising a stack having electrical generators arranged on both sides of the MEA to generate electrical energy by electrochemically reacting hydrogen and oxygen supplied from the fuel supply and the air supply, respectively,

상기 스택은 전기 발생부들을 냉각시키도록 히트 캐리어 공급부로부터 공급되는 히트 캐리어를 흘려주는 쿨링 채널들을 구비하고,The stack has cooling channels for flowing a heat carrier supplied from a heat carrier supply to cool the electricity generators,

상기 쿨링 채널들은 상기 히트 캐리어의 흐름에 난류를 형성시키는 격벽들을 구비하고 있다.The cooling channels have partitions that create turbulence in the flow of the heat carrier.

또한, 본 발명에 따른 연료 전지 시스템의 스택은,In addition, the stack of the fuel cell system according to the present invention,

연료 공급부와 공기 공급부로부터 각각 공급되는 수소와 산소를 전기 화학적으로 반응시켜 전기 에너지를 발생시키도록 MEA의 양면에 세퍼레이터를 배치한 전기 발생부들을 구비하고, 이 전기 발생부들을 냉각시키도록 히트 캐리어 공급부로부터 공급되는 히트 캐리어를 흘려주는 쿨링 채널들을 구비하며,Electrical generators having separators disposed on both sides of the MEA to electrochemically react hydrogen and oxygen supplied from the fuel supply unit and the air supply unit to generate electrical energy, and a heat carrier supply unit to cool the electrical generators. Cooling channels for flowing a heat carrier supplied from the

상기 쿨링 채널들은 상기 히트 캐리어의 흐름에 난류를 형성시키는 격벽들을 구비하고 있다.The cooling channels have partitions that create turbulence in the flow of the heat carrier.

상기 쿨링 채널은 세퍼레이터에 형성된다.The cooling channel is formed in the separator.

상기 쿨링 채널은 세퍼레이터의 일면에 일부 형성되고, 이에 대향 밀착 배치되는 세퍼레이터의 일면에 일부 형성되어, 하나의 쿨링 채널을 완성한다.The cooling channel is partially formed on one surface of the separator and partially formed on one surface of the separator disposed in close contact with the separator, thereby completing one cooling channel.

상기 쿨링 채널은 세퍼레이터의 MEA 반대측에 형성된다.The cooling channel is formed opposite the MEA of the separator.

상기 쿨링 채널은 세퍼레이터의 양면에 형성된다.The cooling channel is formed on both sides of the separator.

상기 쿨링 채널은 MEA의 비활성 영역에 대응하는 세퍼레이터에 형성된다.The cooling channel is formed in the separator corresponding to the inactive region of the MEA.

상기 쿨링 채널은 MEA를 사이에 두고 그 양면에 배치되는 세퍼레이터로 형성되는 전기 발생부들 사이에 개재되는 쿨링 플레이트에 형성된다.The cooling channel is formed on a cooling plate interposed between the electrical generators formed by separators disposed on both sides of the cooling channel.

상기 쿨링 채널은 4각형 또는 원형의 통로로 형성된다.The cooling channel is formed as a quadrilateral or circular passage.

상기 격벽들은 4각형의 쿨링 채널에는 이의 일부를 차단하는 4각형 또는 사각 띠형상으로 이루어지는 것이 바람직하다.The partition walls are preferably formed in a quadrangular or rectangular band shape to block a portion of the cooling channel of the quadrilateral.

상기 격벽들은 원형의 쿨링 채널에는 이의 일부를 차단하는 부분 원형 또는 원 띠형상으로 이루어지는 것이 바람직하다.The partitions are preferably formed in the circular cooling channel in a partial circular or circular band shape to block a part thereof.

상기 격벽들은 쿨링 채널에 지그재그 상태로 배치된다.The partitions are arranged in a zigzag state in the cooling channel.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예들을 첨부한 도면에 의거하여 상세히 설명한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명에 따른 연료 전지 시스템의 전체적인 구성을 개략적으로 도시한 블록도이다.1 is a block diagram schematically showing the overall configuration of a fuel cell system according to the present invention.

이 도면을 참조하면, 이 연료 전지 시스템은, 메탄올, 에탄올 또는 천연 가스와 같은 탄화수소 계열의 연료를 개질하여 수소가 풍부한 개질 가스를 발생시키고, 그 수소 가스와 외부 공기를 전기 화학적으로 반응시켜 발생되는 화학 에너지를 직접 전기 에너지로 변환시키는 PEMFC 방식을 채용하고 있다는 것을 알 수 있다.Referring to this figure, the fuel cell system generates a reformed gas rich in hydrogen by reforming a hydrocarbon-based fuel such as methanol, ethanol or natural gas, and is produced by electrochemically reacting the hydrogen gas with external air. It can be seen that the PEMFC method of converting chemical energy directly into electrical energy is adopted.

이 연료 전지 시스템은 상기한 탄화수소 계열의 연료를 개질하여 공급하는 연료 공급부(10), 외부의 공기를 공급하는 공기 공급부(12), 히트 캐리어를 공급하는 히트 캐리어 공급부(14), 및 상기와 같이 공급되는 수소 가스와 공기의 반응에 따른 화학 에너지를 전기 에너지로 변환시켜 전기를 생산하며, 이때 히트 캐리어 공급부(14)로부터 공급되는 히트 캐리어에 의하여 냉각되는 스택(16)을 포함하는 구성으로 이루어진다.The fuel cell system includes a fuel supply unit 10 for reforming and supplying the hydrocarbon-based fuel, an air supply unit 12 for supplying external air, a heat carrier supply unit 14 for supplying a heat carrier, and the like described above. The chemical energy generated by the reaction of the supplied hydrogen gas and air is converted into electrical energy to produce electricity, wherein the stack 16 is cooled by the heat carrier supplied from the heat carrier supply unit 14.

상기 연료 공급부(10)는 액상의 연료를 직접 스택(16)으로 공급하여 전기를 생산하는 DMFC 방식의 경우, 상기 PEMFC 방식과 달리 개질기(18)가 배제된 구성을 이루게 된다. 이하에서는 상기한 PEMFC 방식을 적용한 연료 전지 시스템을 예로 들어 설명한다. 그러나 본 발명이 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.The fuel supply unit 10 is configured to remove the reformer 18, unlike the PEMFC method, in the case of the DMFC method of supplying liquid fuel directly to the stack 16 to generate electricity. Hereinafter, the fuel cell system to which the above-described PEMFC method is applied will be described as an example. However, the present invention is not necessarily limited thereto.

먼저, 연료 공급부(10)는 수소를 함유한 액상의 연료를 저장하는 연료 탱크(20)와, 연료 탱크(20)에 저장된 연료를 배출시키도록 연료 탱크(20)에 연결 설치되는 연료 펌프(24)를 구비한다. 이 연료 탱크(20) 및 연료 펌프(24)는 개질기(18)를 개재하여 스택(16)에 연료를 공급할 수 있도록 연결된다.First, the fuel supply unit 10 is connected to the fuel tank 20 for storing the fuel in the liquid phase containing hydrogen and the fuel tank 20 to discharge the fuel stored in the fuel tank 20 ). The fuel tank 20 and the fuel pump 24 are connected to supply fuel to the stack 16 via the reformer 18.

상기 공기 공급부(12)는 펌핑력으로 외부 공기를 흡입하여 압송하는 공기 펌프(26)를 포함하며, 이 공기 펌프(26)는 스택(16)으로 공기를 공급할 수 있도록 연결된다.The air supply unit 12 includes an air pump 26 that sucks and blows external air with a pumping force, and the air pump 26 is connected to supply air to the stack 16.

상기 히트 캐리어 공급부(14)는 펌핑력으로 히트 캐리어를 흡입하여 압송하는 펌프(28)를 포함하며, 이 펌프(26)는 스택으로 히트 캐리어를 공급할 수 있도록 연결되어 있다. 본 발명에서 히트 캐리어는 액체 상태의 냉각수일 수도 있으나 기체 상태인 것이 보다 더 바람직하다. 따라서 자연 상태에서 쉽게 취할 수 있고 구동 중 스택(16) 내부의 온도보다 낮은 공기가 히트 캐리어로 사용될 수 있다.The heat carrier supply unit 14 includes a pump 28 for sucking and pumping the heat carrier with a pumping force, which is connected to supply the heat carrier to the stack. In the present invention, the heat carrier may be a liquid coolant but is more preferably in a gaseous state. Thus, air which is easily taken in its natural state and lower than the temperature inside the stack 16 during operation can be used as the heat carrier.

본 발명의 연료 전지 시스템에서, 연료는 탑재와 저장이 용이한 탄화수소 계열의 연료 예컨대, 메탄올, 에탄올, 천연 가스 등을 포함한다. 그러나 상기한 연료는 위와 같은 메탄올, 에탄올 또는 천연 가스에 물이 혼합된 것일 수도 있으며, 이하에서 편의상 메탄올, 에탄올 또는 천연 가스를 액상의 연료라 한다.In the fuel cell system of the present invention, the fuel includes a hydrocarbon-based fuel, such as methanol, ethanol, natural gas, etc., which is easy to mount and store. However, the fuel may be a mixture of water with methanol, ethanol or natural gas as described above, hereinafter, methanol, ethanol or natural gas is referred to as a liquid fuel for convenience.

상기한 연료 공급부(10)와 공기 공급부(12)로부터 연료 및 공기를 공급받아 전기를 발생시키고, 이때 발생되는 열을 히트 캐리어 공급부(14)로부터 공급되는 히트 캐리어로 냉각시키는 스택(16)은 도 2 내지 도 9를 참조하여 설명한다.The stack 16 for generating electricity by receiving fuel and air from the fuel supply unit 10 and the air supply unit 12 and cooling the generated heat with the heat carrier supplied from the heat carrier supply unit 14 is illustrated in FIG. It demonstrates with reference to 2-9.

도 2, 도 3, 및 도 4는 도 1에 도시한 스택(16)의 제1, 제2, 및 제3 실시예를 각각 분해 도시한 사시도이다.2, 3, and 4 are exploded perspective views showing first, second, and third embodiments of the stack 16 shown in FIG. 1, respectively.

이 도면을 참조하여 스택(16)을 설명하면, 이 스택(16)은 개질기(18)를 통하여 공급되는 개질된 수소 가스와 공기 공급부(12)로부터 공급되는 공기를 전기 화학적인 반응으로 전기 에너지를 발생시키는 전기 발생부(30)들을 구비하고 있다.Referring to the stack 16 with reference to this figure, the stack 16 is used for the electrical energy by the electrochemical reaction of the reformed hydrogen gas supplied through the reformer 18 and the air supplied from the air supply 12. Electric generators 30 for generating are provided.

이 전기 발생부(30)는 각각 전기를 발생시키는 단위의 셀을 의미하며, 수소 가스와 공기를 산화/환원시키는 MEA(32)와 수소 가스와 공기를 각각 MEA(32)로 공급하는 세퍼레이터(바이폴라 플레이트라고도 한다)(34)로 형성된다. 이 전기 발생부(30)는 MEA(32)를 중심에 두고 이의 양측에 배치되는 세퍼레이터(34)로 형성된다. 이와 같은 전기 발생부(30)들을 연속적으로 배치하여 하나의 연료 전지를 구성하게 된다.The electricity generating unit 30 means a cell of a unit for generating electricity, respectively, a MEA 32 for oxidizing / reducing hydrogen gas and air, and a separator (bipolar) for supplying hydrogen gas and air to the MEA 32, respectively. 34, also called a plate). The electricity generating unit 30 is formed of a separator 34 disposed on both sides of the MEA 32. Such electricity generating units 30 are continuously arranged to form one fuel cell.

상기 MEA(32)는 양측면을 이루는 애노드 전극과 캐소드 전극 사이에 전해질막이 개재된 통상적인 구조로 이루어진다. 애노드 전극은 세퍼레이터(34)를 통해 수소 가스를 공급받는 부분으로서, 산화 반응에 의해 수소 가스를 전자와 수소 이온으로 변환시키는 촉매층과 전자와 수소 이온의 원활한 이동을 위한 기체 확산층(Gas Diffusion Layer)으로 구성된다. 캐소드 전극은 세퍼레이터(34)를 통해 공기를 공급받는 부분으로서 환원 반응에 의해 산소를 전자와 산소 이온으로 변환시키는 촉매층과 전자와 산소 이온의 원활한 이동을 위한 기체 확산층으로 구성된다. 그리고 전해질막은 그 두께가 50∼200㎛인 고체 폴리머 전해질로서, 애노드 전극의 촉매층에서 생성된 수소 이온을 캐소드 전극의 촉매층으로 이동시키는 이온 교환의 기능을 가진다.The MEA 32 has a conventional structure in which an electrolyte membrane is interposed between an anode electrode and a cathode electrode forming both sides. The anode electrode receives hydrogen gas through the separator 34, and is a catalyst layer for converting hydrogen gas into electrons and hydrogen ions by an oxidation reaction and a gas diffusion layer for smooth movement of electrons and hydrogen ions. It is composed. The cathode electrode receives air through the separator 34 and is composed of a catalyst layer for converting oxygen into electrons and oxygen ions by a reduction reaction and a gas diffusion layer for smooth movement of electrons and oxygen ions. The electrolyte membrane is a solid polymer electrolyte having a thickness of 50 to 200 µm, and has an ion exchange function for transferring hydrogen ions generated in the catalyst layer of the anode electrode to the catalyst layer of the cathode electrode.

이과 같이 구성되는 전기 발생부(30)는 다음의 반응식과 같은 반응에 따라 전기와 물 그리고 열을 생성시킨다. The electricity generating unit 30 configured as described above generates electricity, water, and heat according to a reaction as in the following reaction formula.

애노드 전극 반응: H2 → 2H+ + 2e- The anode reaction: H 2 → 2H + + 2e -

캐소드 전극 반응: O2 + 2H+ + 2e- → H2OThe cathode reaction: O 2 + 2H + + 2e - → H 2 O

전체 반응: H2 + O2 → H2O + 전류 + 열Total reaction: H 2 + O 2 → H 2 O + current + heat

즉, 세퍼레이터(34)를 통해 MEA(32)의 애노드 전극으로 수소 가스가 공급되고 캐소드 전극으로 공기가 공급된다. 이 수소 가스는 애노드 전극으로 흘러 촉매층에서 전자와 수소 이온으로 분해된다. 이 수소 이온이 전해질막을 통하여 이동되면 역시 촉매의 도움으로 캐소드 전극에서 전자와 산소이온 그리고 이동된 수소 이온이 합쳐져 물을 생성한다. 여기서 애노드 전극에서 생성된 전자는 전해질막을 통하여 이동되지 못하고 외부 회로를 통하여 캐소드 전극으로 이동됨에 따라 전기 발생부(30)는 전기를 발생시킨다.That is, hydrogen gas is supplied to the anode electrode of the MEA 32 through the separator 34 and air is supplied to the cathode electrode. This hydrogen gas flows to the anode electrode and decomposes into electrons and hydrogen ions in the catalyst layer. When the hydrogen ions are moved through the electrolyte membrane, electrons, oxygen ions, and the transferred hydrogen ions are combined at the cathode electrode with the help of a catalyst to generate water. The electrons generated by the anode electrode do not move through the electrolyte membrane but move to the cathode electrode through an external circuit, so that the electricity generator 30 generates electricity.

이와 같은 산화/환원 반응시, 스택(16)의 전기 발생부(30)에서는 열이 발생된다. 이 열은 MEA(32)를 건조시켜 스택(16)의 성능을 저하시키는 요인으로 작용한다. 따라서 스택(16)은 전기 발생부(30)로부터 미반응된 수분을 다량 함유한 미반응 공기를 배출시키게 된다.During the oxidation / reduction reaction, heat is generated in the electricity generating unit 30 of the stack 16. This heat acts as a factor to deteriorate the performance of the stack 16 by drying the MEA 32. Therefore, the stack 16 discharges unreacted air containing a large amount of unreacted moisture from the electricity generating unit 30.

이에 본 발명의 연료 전지 시스템은 히트 캐리어 공급부(28)로부터 공급되는 히트 캐리어를 스택(16) 내부로 순환시켜 스택(16)의 전체 영역에 대해 적절한 온도 구배를 제공함으로써 상기한 열에 의해 스택(16) 내의 MEA(34)가 건조되는 것을 방지함은 물론 미반응 공기를 증기화시킬 수 있는 구조를 갖는다. Accordingly, the fuel cell system of the present invention circulates the heat carrier supplied from the heat carrier supply unit 28 into the stack 16 to provide an appropriate temperature gradient for the entire region of the stack 16 by the stack 16 by the heat described above. In addition to preventing the MEA 34 from drying out, it has a structure capable of vaporizing unreacted air.

이를 위하여, 스택(16)은 히트 캐리어 공급부(28)로부터 공급되는 히트 캐리어를 흘려주는 쿨링 채널(36)을 구비한다. 이 쿨링 채널(36)은 스택(16)내의 전기 발생부(30)에서 발생된 열을 상기와 같이 냉각시키는 것으로서, 스택(16) 내의 다양한 위치에 다양한 형상으로 이루어질 수 있다.To this end, the stack 16 has a cooling channel 36 for flowing the heat carrier supplied from the heat carrier supply 28. The cooling channel 36 cools heat generated in the electricity generating unit 30 in the stack 16 as described above, and may be formed in various shapes at various positions in the stack 16.

도 2 및 도 3은 세퍼레이터(34)에 쿨링 채널(36)을 형성하고, 도 4는 쿨링 플레이트(38)에 쿨링 채널(36)을 형성한 것을 예시하고 있다.2 and 3 form the cooling channel 36 in the separator 34, and FIG. 4 illustrates the formation of the cooling channel 36 in the cooling plate 38.

한편, 도 2의 쿨링 채널(36)은 세퍼레이터(34)의 일면에 일부(36a) 형성되고, 이에 대향 밀착 배치되는 세퍼레이터(34)의 일면에 일부(26b) 형성되어, 하나로 완성된다. 이렇게 형성되는 쿨링 채널(36)은 세퍼레이터(34)의 MEA(32) 반대측에 형성되어, MEA(32)의 전 영역, 즉 활성 영역(32a)과 비활성 영역(32b)에 걸쳐 냉각 작용하므로 우수한 냉각 성능을 가진다.On the other hand, the cooling channel 36 of FIG. 2 is formed a portion 36a on one surface of the separator 34, a portion 26b is formed on one surface of the separator 34 disposed in close contact therewith, and is completed as one. The cooling channel 36 formed in this way is formed on the opposite side of the MEA 32 of the separator 34, thereby cooling the whole area of the MEA 32, that is, the active region 32a and the inactive region 32b, thereby providing excellent cooling. Has performance.

도 3의 쿨링 채널(36)은 세퍼레이터(34)의 양면에 형성되어 있다. 이 세퍼레이터(34)는 일측 MEA(32)의 활성 영역(32a)에 수소 가스를 공급하고, 다른 일측 MEA(32)의 활성 영역(32a)에 공기를 공급하도록 그 양측에 수소 통로(34a) 및 공기 통로(34b)를 형성하고 있다. 따라서 이 세퍼레이터(34)는 MEA(32)의 활성 영역(32a)을 제외한 비활성 영역(32b)만을 냉각시키게 된다.The cooling channel 36 of FIG. 3 is formed on both sides of the separator 34. The separator 34 supplies hydrogen gas to the active region 32a of one side MEA 32 and supplies air to the active region 32a of the other side MEA 32. An air passage 34b is formed. Therefore, the separator 34 cools only the inactive region 32b except for the active region 32a of the MEA 32.

도 4의 쿨링 채널(36)은 쿨링 플레이트(38)에 형성되어 있다. 이 쿨링 플레이트(38)는 MEA(32)를 사이에 두고 그 양면에 배치되는 세퍼레이터(34)로 형성되는 전기 발생부(3)들 사이에 개재되어 있다. 즉 도 4의 스택(16)은 도 2 및 도 3의 스택(16)에 비하여 쿨링 플레이트(38)를 더 구비하고 있다. 이 쿨링 플레이트(38)는 MEA(32)의 전 영역에 걸쳐 냉각 작용하므로 우수한 냉각 성능을 가지게 한다.The cooling channel 36 of FIG. 4 is formed in the cooling plate 38. The cooling plate 38 is interposed between the electric generators 3 formed by the separators 34 arranged on both surfaces with the MEA 32 interposed therebetween. That is, the stack 16 of FIG. 4 further includes a cooling plate 38 as compared to the stack 16 of FIGS. 2 and 3. This cooling plate 38 cools over the entire area of the MEA 32 and thus has excellent cooling performance.

도 5 내지 도 8의 각 (a) 및 (b)는 도 2 내지 도 4에 도시된 스택에 형성된 쿨링 채널의 제1, 제2, 제3, 및 제4 실시 예의 일부를 분해 도시한 사시도 및 결합된 상태의 단면도이다.(A) and (b) of FIGS. 5 to 8 are exploded perspective views showing a part of the first, second, third and fourth embodiments of the cooling channel formed in the stack shown in FIGS. Sectional view of the combined state.

상기와 같이 구성되는 쿨링 채널(36)은 그 내부로 공급되는 히트 캐리어의 흐름을 난류로 형성시키도록 격벽(40)들을 구비하고 있다. 이 격벽(40)들은 쿨링 채널(36) 내의 히트 캐리어 흐름에 저항으로 작용하여 난류를 형성시키는 것으로서, 다양하게 형성될 수 있다. 또한, 격벽(40)들은 쿨링 채널(36)의 형성 방향에 대하여 지그재그 상태로 배치되는 것이 바람직하다. 이 쿨링 채널(36) 내의 격벽(40)들은 히트 캐리어의 흐름을 지그재그 방향으로 변환시키면서, 한정된 쿨링 채널(36)의 깊이(d) 내에서 히트 캐리어의 흐름 길이를 증대시키기 때문에, 난류로 인하여 냉각 효율을 향상시키는 것과 함께 냉각에 소요되는 쿨링 채널(36)의 깊이(d) 및 스택(16) 전체의 사이즈를 소형화시키게 된다.The cooling channel 36 configured as described above includes partition walls 40 to form a flow of the heat carrier supplied into the turbulence. The barrier ribs 40 may be formed in various ways by forming a turbulence by acting as a resistance to the heat carrier flow in the cooling channel 36. In addition, the partition walls 40 are preferably arranged in a zigzag state with respect to the direction in which the cooling channel 36 is formed. The partition walls 40 in the cooling channel 36 increase the flow length of the heat carrier within the depth d of the limited cooling channel 36 while converting the flow of the heat carrier in the zigzag direction, thereby cooling due to turbulence. In addition to improving the efficiency, the depth d of the cooling channel 36 required for cooling and the size of the entire stack 16 are reduced.

도 5 및 도 6에는 쿨링 채널(36)이 사각형으로 형성되고 서로 대향하는 2개의 세퍼레이터(34)에 쿨링 채널(36)의 일부(36a, 36b)가 각각 형성된 것이 예시되어 있다. 상기한 쿨링 플레이트(38)에도 사각형의 쿨링 채널(36)이 형성될 수 있다.5 and 6 illustrate that the cooling channels 36 are formed in a quadrangle, and portions 36a and 36b of the cooling channels 36 are formed in two separators 34 facing each other, respectively. A rectangular cooling channel 36 may also be formed in the cooling plate 38.

이 경우, 격벽(40)은 쿨링 채널(36)의 형상에 상응하는 사각형으로 형성되는 것이 바람직하며, 이 격벽(40)들은 도면상에서 쿨링 채널(36)의 상하측에 지그재그 상태로 배치되어 격벽(40)의 후방에서 도 9에 도시된 바와 같이 난류(t)를 일으킨다.In this case, the partition wall 40 is preferably formed in a square corresponding to the shape of the cooling channel 36, the partition wall 40 is arranged in a zigzag state on the upper and lower sides of the cooling channel 36 in the drawing partition ( At the rear of 40), turbulence t occurs, as shown in FIG. 9.

상기 격벽(40)은 도 5에 도시된 바와 같이 단순히 쿨링 채널(36)의 상하측에만 형성될 수도 있으나. 도 6에 도시된 바와 같이 쿨링 채널(36)의 사각형 내주에 사각형의 띠형상으로 이루어질 수도 있다.The partition 40 may be formed only on the upper and lower sides of the cooling channel 36 as shown in FIG. 5. As shown in FIG. 6, the rectangular inner circumference of the cooling channel 36 may have a rectangular band shape.

이로 인하여, 도 5의 경우에는 격벽(40)의 후방인 쿨링 채널(36)의 상하측에서만 난류(t)가 형성되지만, 도 6의 경우에는 격벽(40)의 후방이 쿨링 채널(36)의 상하 및 좌우 전 영역에서 난류(t)가 형성되는 효과를 가진다.Thus, in FIG. 5, the turbulence t is formed only on the upper and lower sides of the cooling channel 36, which is the rear of the partition 40, but in the case of FIG. 6, the rear of the partition 40 is formed of the cooling channel 36. Turbulence (t) is formed in the upper, lower, left and right areas.

도 7 및 도 8에는 쿨링 채널(36)이 원형으로 형성되고 서로 대향하는 2개의 세퍼레이터(34)에 쿨링 채널(36)의 일부(36a, 36b)가 각각 형성된 것이 예시되어 있다. 이 또한 쿨링 플레이트(38)에도 원형의 쿨링 채널(36)이 형성될 수 있다.7 and 8 illustrate that the cooling channels 36 are formed in a circular shape and portions 36a and 36b of the cooling channels 36 are formed in two separators 34 facing each other, respectively. In addition, a circular cooling channel 36 may be formed in the cooling plate 38.

이 경우, 격벽(40)은 쿨링 채널(36)의 형상에 상응하는 부분 원형으로 형성되는 것이 바람직하며, 이 격벽(40)들은 도면상에서 쿨링 채널(36)의 상하측에 지그재그 상태로 배치되어 격벽(40)의 후방에서 도 9에 도시된 바와 같이 난류(t)를 일으킨다.In this case, the partition wall 40 is preferably formed in a partial circle corresponding to the shape of the cooling channel 36, the partition wall 40 is arranged in a zigzag state on the upper and lower sides of the cooling channel 36 in the drawing partition wall At the rear of 40, turbulence t is generated as shown in FIG.

상기 격벽(40)들은 도 7에 도시된 바와 같이 단순히 쿨링 채널(36)의 상하측에만 형성될 수도 있으나. 도 8에 도시된 바와 같이 쿨링 채널(36)의 원형 내주에 원띠형상으로 이루어질 수도 있다.The partition walls 40 may be formed only on the upper and lower sides of the cooling channel 36, as shown in FIG. As shown in FIG. 8, a circular inner circumference of the cooling channel 36 may be formed in a circular shape.

이로 인하여, 도 7의 경우에는 격벽(40)의 후방인 쿨링 채널(36)의 상하측에서만 난류(t)가 형성되지만, 도 8의 경우에는 격벽(40)의 후방이 쿨링 채널(36)의 상하 및 좌우 전 영역에서 난류(t)가 형성되는 효과를 가진다. Thus, in FIG. 7, turbulence t is formed only on the upper and lower sides of the cooling channel 36, which is the rear of the partition 40, but in the case of FIG. 8, the rear of the partition 40 is formed of the cooling channel 36. Turbulence (t) is formed in the upper, lower, left and right areas.

도 9는 본 발명에 쿨링 채널 내에서 히트 케리어의 흐름 상태를 도시한 단면도이다.9 is a cross-sectional view showing the flow state of the heat carrier in the cooling channel in the present invention.

도시된 바와 같이, 쿨링 채널(36) 내로 히트 캐리어(hc)를 공급하게 되면, 히트 캐리어는 격벽(40)들에 충돌되면서 격벽(40)들의 후방에서 히트 캐리어 난류(turbulence, t)를 발생시킨다.As shown, supplying the heat carrier hc into the cooling channel 36 causes the heat carrier to impinge on the partition walls 40 and generate heat carrier turbulence t at the rear of the partition walls 40. .

이 난류(t)에 의하여 쿨링 채널(36) 내에는 대체로 온도 분포가 균일하게 형성되어 MEA(32)는 효과적으로 냉각된다.The turbulence t generally forms a uniform temperature distribution in the cooling channel 36 so that the MEA 32 is effectively cooled.

도 9에는 쿨링 채널(36)의 상하측에 격벽(40)들을 형성하고, 그 상하측에서 난류(t)가 형성되는 것을 예시하고 있으나, 쿨링 채널(36)의 상하 좌우 및 전 영역에 걸쳐 격벽(40)들을 형성하는 경우, 전 영역에 걸쳐 난류(t)가 형성된다.9 illustrates that the partition walls 40 are formed on the upper and lower sides of the cooling channel 36 and the turbulence t is formed on the upper and lower sides of the cooling channel 36. In the case of forming the 40, turbulence t is formed over the entire area.

이상을 통해 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.Although the preferred embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited thereto, and various modifications and changes can be made within the scope of the claims and the detailed description of the invention and the accompanying drawings. Naturally, it belongs to the scope of the invention.

본 발명에 따른 연료 전지 시스템 및 그 스택에 의하면, 스택 내에 쿨링 채널을 형성하고, 이 쿨링 채널에 격벽들을 지그재그 상태로 구비함으로서, 쿨링 채널로 공급되는 히트 캐리어에 난류를 형성시켜, MEA의 냉각 효율을 향상시키고 또한 쿨링 채널의 깊이 및 스택의 사이즈를 소형화하는 효과가 있다.According to the fuel cell system and the stack according to the present invention, the cooling channel is formed in the stack, and the partition walls are provided in the cooling channel in a zigzag state, thereby forming turbulence in the heat carrier supplied to the cooling channel, thereby cooling the MEA. And the size of the stack and the depth of the cooling channel.

도 1은 본 발명에 따른 연료 전지 시스템의 전체적인 구성을 개략적으로 도시한 블록도이다.1 is a block diagram schematically showing the overall configuration of a fuel cell system according to the present invention.

도 2는 도 1에 도시한 스택의 제1 실시예를 분해 도시한 사시도이다.2 is an exploded perspective view showing a first embodiment of the stack shown in FIG.

도 3은 도 1에 도시한 스택의 제2 실시예를 분해 도시한 사시도이다.3 is an exploded perspective view showing a second embodiment of the stack shown in FIG.

도 4는 도 1에 도시한 스택의 제3 실시예를 분해 도시한 사시도이다.4 is an exploded perspective view showing a third embodiment of the stack shown in FIG.

도 5의 (a), (b)는 도 2 내지 도 4에 도시된 스택에 형성된 쿨링 채널의 제1 실시 예의 일부를 분해 도시한 사시도 및 결합된 상태의 단면도이다.5 (a) and 5 (b) are exploded perspective views and cross-sectional views of a part of a first embodiment of a cooling channel formed in a stack shown in FIGS. 2 to 4.

도 6의 (a), (b)는 도 2 내지 도 4에 도시된 스택에 형성된 쿨링 채널의 제2 실시 예의 일부를 분해 도시한 사시도 및 결합된 상태의 단면도이다.6A and 6B are exploded perspective views and cross-sectional views of a part of a second embodiment of a cooling channel formed in a stack illustrated in FIGS. 2 to 4.

도 7의 (a), (b)는 도 2 내지 도 4에 도시된 스택에 형성된 쿨링 채널의 제3 실시 예의 일부를 분해 도시한 사시도 및 결합된 상태의 단면도이다.7 (a) and 7 (b) are exploded perspective views and cross-sectional views of a part of a third embodiment of a cooling channel formed in the stack shown in FIGS. 2 to 4.

도 8의 (a), (b)는 도 2 내지 도 4에 도시된 스택에 형성된 쿨링 채널의 제4 실시 예의 일부를 분해 도시한 사시도 및 결합된 상태의 단면도이다.8 (a) and 8 (b) are exploded perspective views and cross-sectional views of a portion of a fourth embodiment of a cooling channel formed in the stack shown in FIGS. 2 to 4.

도 9는 본 발명에 쿨링 채널 내에서 히트 케리어의 흐름 상태를 도시한 단면도이다.9 is a cross-sectional view showing the flow state of the heat carrier in the cooling channel in the present invention.

도 10은 종래기술에 따른 쿨링 채널로 공기가 흐를 때 형성되는 히트 레이어를 도시한 단면도이다.10 is a cross-sectional view illustrating a heat layer formed when air flows into a cooling channel according to the related art.

Claims (22)

수소를 함유한 연료를 공급하는 연료 공급부;A fuel supply unit supplying a fuel containing hydrogen; 산소를 함유한 공기를 공급하는 공기 공급부;An air supply unit for supplying air containing oxygen; 히트 캐리어를 공급하는 히트 캐리어 공급부; 및A heat carrier supply unit supplying a heat carrier; And 상기 연료 공급부와 공기 공급부로부터 각각 공급되는 수소와 산소를 전기 화학적으로 반응시켜 전기 에너지를 발생시키도록 전극-전해질 합성체(MEA)의 양면에 세퍼레이터를 배치한 전기 발생부들을 구비하는 스택을 포함하며,And a stack including electrical generators disposed on both sides of an electrode-electrolyte composite (MEA) to electrochemically react hydrogen and oxygen supplied from the fuel supply unit and the air supply unit to generate electrical energy. , 상기 스택은 전기 발생부들을 냉각시키도록 히트 캐리어 공급부로부터 공급되는 히트 캐리어를 흘려주는 쿨링 채널들을 구비하고,The stack has cooling channels for flowing a heat carrier supplied from a heat carrier supply to cool the electricity generators, 상기 쿨링 채널들은 상기 히트 캐리어의 흐름에 난류를 형성시키는 격벽들을 구비하는 연료 전지 시스템.And the cooling channels have partitions that create turbulence in the flow of the heat carrier. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 쿨링 채널은 세퍼레이터에 형성되는 연료 전지 시스템.The cooling channel is formed in the separator. 제 2 항에 있어서,The method of claim 2, 상기 쿨링 채널은 세퍼레이터의 일면에 일부 형성되고, 이에 대향 밀착 배치되는 세퍼레이터의 일면에 일부 형성되어, 하나의 쿨링 채널을 완성하는 연료 전지 시스템.The cooling channel is partially formed on one surface of the separator, and partially formed on one surface of the separator disposed in close contact with each other, thereby completing one cooling channel. 제 2 항에 있어서,The method of claim 2, 상기 쿨링 채널은 세퍼레이터의 MEA 반대측에 형성되는 연료 전지 시스템.The cooling channel is formed on the side opposite the MEA of the separator. 제 2 항에 있어서,The method of claim 2, 상기 쿨링 채널은 세퍼레이터의 양면에 형성되는 연료 전지 시스템.The cooling channel is formed on both sides of the separator. 제 5 항에 있어서,The method of claim 5, 상기 쿨링 채널은 MEA의 비활성 영역에 대응하는 세퍼레이터에 형성되는 연료 전지 시스템.The cooling channel is formed in the separator corresponding to the inactive region of the MEA. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 쿨링 채널은 MEA를 사이에 두고 그 양면에 배치되는 세퍼레이터로 형성되는 전기 발생부들 사이에 개재되는 쿨링 플레이트에 형성되는 연료 전지 시스템.The cooling channel is formed on a cooling plate interposed between the electricity generating portion formed by separators disposed on both sides with the MEA interposed therebetween. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 쿨링 채널은 4각형 및 원형 중 어느 하나의 통로로 형성되는 연료 전지 시스템.The cooling channel is formed by the passage of any one of a quadrilateral and a circular fuel cell system. 제 8 항에 있어서,The method of claim 8, 상기 격벽들은 4각형의 쿨링 채널에는 이의 일부를 차단하는 4각형 및 사각 띠형상 중 어느 하나로 이루어지는 연료 전지 시스템.The partition wall is a fuel cell system of any one of a quadrilateral and a rectangular strip shape blocking a portion of the cooling channel of the quadrilateral. 제 8 항에 있어서,The method of claim 8, 상기 격벽들은 원형의 쿨링 채널에는 이의 일부를 차단하는 부분 원형 및 원 띠형상 중 어느 하나로 이루어지는 연료 전지 시스템.The partition wall is a fuel cell system of the circular cooling channel is made of any one of a portion of a circular and circular band blocking a portion thereof. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 격벽들은 쿨링 채널에 지그재그 상태로 배치되는 연료 전지 시스템.The partition walls are disposed in a zigzag state in the cooling channel. 연료 공급부와 공기 공급부로부터 각각 공급되는 수소와 산소를 전기 화학적으로 반응시켜 전기 에너지를 발생시키도록 MEA의 양면에 세퍼레이터를 배치한 전기 발생부들을 구비하고, 이 전기 발생부들를 냉각시키도록 히트 캐리어 공급부로부터 공급되는 히트 캐리어를 흘려주는 쿨링 채널들을 구비하며,Electrical generators having separators disposed on both sides of the MEA to electrochemically react hydrogen and oxygen supplied from the fuel supply unit and the air supply unit to generate electrical energy, and from the heat carrier supply unit to cool the electrical generators. Cooling channels for flowing the supplied heat carrier, 상기 쿨링 채널들은 상기 히트 캐리어의 흐름에 난류를 형성시키는 격벽들을 구비하는 연료 전지 시스템의 스택.And the cooling channels have partitions that create turbulence in the flow of the heat carrier. 제 12 항에 있어서,The method of claim 12, 상기 쿨링 채널은 세퍼레이터에 형성되는 연료 전지 시스템의 스택.And the cooling channel is formed in the separator. 제 13 항에 있어서,The method of claim 13, 상기 쿨링 채널은 세퍼레이터의 일면에 일부 형성되고, 이에 대향 밀착 배치되는 세퍼레이터의 일면에 일부 형성되어, 하나의 쿨링 채널을 완성하는 연료 전지 시스템의 스택.The cooling channel is partially formed on one surface of the separator and partially formed on one surface of the separator disposed in close contact with each other, thereby completing a cooling channel. 제 13 항에 있어서,The method of claim 13, 상기 쿨링 채널은 세퍼레이터의 MEA 반대측에 형성되는 연료 전지 시스템의 스택.The cooling channel is formed on the side opposite the MEA of the separator. 제 13 항에 있어서,The method of claim 13, 상기 쿨링 채널은 세퍼레이터의 양면에 형성되는 연료 전지 시스템의 스택.And the cooling channel is formed on both sides of the separator. 제 16 항에 있어서,The method of claim 16, 상기 쿨링 채널은 MEA의 비활성 영역에 대응하는 세퍼레이터에 형성되는 연료 전지 시스템의 스택.And the cooling channel is formed in the separator corresponding to the inactive region of the MEA. 제 12 항에 있어서,The method of claim 12, 상기 쿨링 채널은 MEA를 사이에 두고 그 양면에 배치되는 세퍼레이터로 형성되는 전기 발생부들 사이에 개재되는 쿨링 플레이트에 형성되는 연료 전지 시스템의 스택.And the cooling channel is formed on a cooling plate interposed between electricity generation parts formed by separators disposed on both sides with the MEA interposed therebetween. 제 12 항에 있어서,The method of claim 12, 상기 쿨링 채널은 4각형 및 원형 중 어느 하나의 통로로 형성되는 연료 전지 시스템의 스택.The cooling channel stack of the fuel cell system formed by the passage of any one of a quadrilateral and a circle. 제 19 항에 있어서,The method of claim 19, 상기 격벽들은 4각형의 쿨링 채널에는 이의 일부를 차단하는 4각형 및 사각 띠형상 중 어느 하나로 이루어지는 연료 전지 시스템의 스택.The partition wall is a stack of the fuel cell system of any one of a quadrilateral and rectangular stripe shape blocking a portion of the cooling channel of the quadrilateral. 제 19 항에 있어서,The method of claim 19, 상기 격벽들은 원형의 쿨링 채널에는 이의 일부를 차단하는 부분 원형 및 원 띠형상 중 어느 하나로 이루어지는 연료 전지 시스템의 스택.And said partitions comprise one of partial circular and circular bands in a circular cooling channel to block a portion thereof. 제 12 항에 있어서,The method of claim 12, 상기 격벽들은 쿨링 채널에 지그재그 상태로 배치되는 연료 전지 시스템의 스택.And said partitions are zigzag in the cooling channel.
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