KR20060059461A - Fuel cell system and stack of the same - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따른 연료 전지 시스템은, 다수의 전기 발생부에 의한 집합체 구조로 이루어진 스택과, 수소를 상기 전기 발생부로 공급하는 연료 공급원과, 산소를 상기 전기 발생부로 공급하는 산소 공급원과, 상기 전기 발생부에 히트 캐리어를 제공하는 히트 캐리어 공급원을 포함하며,A fuel cell system according to the present invention includes a stack having an aggregate structure by a plurality of electricity generating units, a fuel supply source for supplying hydrogen to the electricity generation unit, an oxygen supply source for supplying oxygen to the electricity generation unit, and the electricity generation A heat carrier source for providing a heat carrier to the portion,

상기 스택은 서로 이웃하는 전기 발생부 사이에 상기 히트 캐리어를 통과시키기 위한 쿨링 통로를 형성하며, 이 경우 상기 쿨링 통로는 상기 전기 발생부에 대하여 수소와 산소의 주입부 측으로부터 배출부 측으로 갈수록 상기 히트 캐리어의 유동 면적이 점차 작아지는 구조로 되어 있다.The stack forms a cooling passage for passing the heat carrier between neighboring electricity generating units, in which case the cooling passage is gradually heated from the injection side of the hydrogen and oxygen to the discharge side with respect to the electricity generation unit. It is a structure in which the flow area of a carrier becomes small gradually.

연료전지, 스택, 전기발생부, 열, 냉각, 연료공급원, 산소공급원, 히트캐리어, 히트캐리어공급원, 쿨링통로Fuel cell, stack, electricity generation, heat, cooling, fuel supply, oxygen supply, heat carrier, heat carrier supply, cooling passage

Description

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

도 1은 본 발명의 실시예에 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 an embodiment of 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 2의 결합 단면 구성도이다.3 is a cross-sectional view of the coupling cross-sectional view of FIG.

도 4는 도 2에 도시한 세퍼레이터의 쿨링 통로를 나타내 보인 평면 구성도이다.4 is a plan view showing the cooling passage of the separator shown in FIG.

도 5는 도 1에 도시한 스택의 제2 실시예를 분해 도시한 사시도이다.5 is an exploded perspective view illustrating a second embodiment of the stack illustrated in FIG. 1.

도 6은 도 5에 도시한 쿨링 플레이트의 쿨링 통로를 나타내 보인 평면 구성도이다.FIG. 6 is a plan view illustrating the cooling passage of the cooling plate illustrated in FIG. 5.

본 발명은 연료 전지 시스템 및 그 스택에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 스택의 냉각 구조를 개선한 연료 전지 시스템 및 그 스택에 관한 것이다.The present invention relates to a fuel cell system and a stack thereof, and more particularly, to a fuel cell system and a stack thereof in which the cooling structure of the stack is improved.

알려진 바와 같이, 연료 전지(Fuel Cell)는 메탄올, 에탄올, 천연 가스와 같은 탄화수소 계열의 물질 내에 함유되어 있는 수소와, 산소의 전기 화학적인 반응 을 통해 전기 에너지를 발생시키는 발전 시스템이다.As is known, a fuel cell is a power generation system that generates electrical energy through an electrochemical reaction of hydrogen and oxygen contained in a hydrocarbon-based material such as methanol, ethanol and natural gas.

상기와 같은 연료 전지 시스템은 전기를 실질적으로 발생시키기 위한 스택을 구비한다. 이 스택은 막-전극 어셈블리(Membrane Electrode Assembly: MEA)와 당업계에서 바이폴라 플레이트(Bipolar Plate)로 칭하는 세퍼레이터(Separator)로 이루어지는 단위의 셀을 수 개 내지 수십 개로 연속 배치한 구조로 이루어진다. 이 때 상기 세퍼레이터는 연료 전지의 반응에 필요한 수소와 산소를 MEA로 공급하는 수소통로 및 산소통로를 형성하고 있다.Such a fuel cell system has a stack for substantially generating electricity. The stack consists of several to tens of cells in a continuous arrangement of units consisting of a membrane-electrode assembly (MEA) and a separator called a bipolar plate in the art. At this time, the separator forms a hydrogen passage and an oxygen passage for supplying hydrogen and oxygen required for the reaction of the fuel cell to the MEA.

이러한 연료 전지 시스템은 수소와 산소의 환원 반응에 의하여 소정 온도의 열이 발생하게 되는 바, 스택을 적정한 구동 온도로 유지하여야 전해질막의 안정성을 보장하고 성능 저하를 방지하게 된다. 이를 위해 스택은 내부에 쿨링 통로를 구비하고, 이 쿨링 통로를 통하여 저온의 히트 캐리어 예컨대, 공기 또는 냉각수를 흘려 스택 내부에서 발생되는 열을 냉각시킨다.In such a fuel cell system, heat of a predetermined temperature is generated by a reduction reaction of hydrogen and oxygen, so that the stack must be maintained at an appropriate driving temperature to ensure stability of the electrolyte membrane and prevent performance degradation. To this end, the stack has a cooling passage therein and cools heat generated in the stack by flowing a low temperature heat carrier such as air or cooling water through the cooling passage.

그런데 종래의 연료 전지 시스템에 의하면, 스택의 구동시 수소 통로와 산소 통로의 배출부 측 보다는 주입부 측의 MEA에서 수소와 산소의 반응이 활발하게 이루어지는 바, 전체 스택에 대해 세퍼레이터의 주입부 측과 배출부 측에서 온도 편차가 발생하게 된다. 그리고 종래의 연료 전지 시스템에 의한 냉각 구조에 있어 상기 쿨링 통로는 스택의 열 발생 부위에 대한 히트 캐리어의 단위 면적당 접촉 면적이 동일하도록 형성되고 있다. 이로 인해 전술한 바와 같은 전체 스택의 온도 편차를 줄일 수 없게 되어 결과적으로 스택의 냉각 효율 및 성능이 저하되는 문제점이 있다.However, according to the conventional fuel cell system, when the stack is driven, hydrogen and oxygen are actively reacted in the MEA at the injection side rather than at the discharge side of the hydrogen passage and the oxygen passage. Temperature deviation occurs on the discharge side. In the cooling structure of the conventional fuel cell system, the cooling passage is formed such that the contact area per unit area of the heat carrier with respect to the heat generating portion of the stack is the same. As a result, the temperature variation of the entire stack as described above cannot be reduced, resulting in a decrease in cooling efficiency and performance of the stack.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 그 목적은 스택의 냉각 효율 및 성능을 향상시키도록 스택의 내부로 히트 캐리어를 통과시키는 쿨링 통로의 구조를 개선한 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 having improved structure of a cooling passage for passing a heat carrier into the stack to improve the cooling efficiency and performance of the stack. There is.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 연료 전지 시스템용 스택은, 수소와 산소의 전기 화학적인 반응을 통해 전기 에너지를 발생시키는 다수의 전기 발생부로 이루어지는 것으로서, 서로 이웃하는 상기 전기 발생부 사이에 히트 캐리어를 통과시키는 쿨링 통로를 형성하며, 이 경우 상기 쿨링 통로는 상기 전기 발생부에 대하여 수소와 산소의 주입부 측으로부터 배출부 측으로 갈수록 상기 히트 캐리어의 유동 면적이 점차 작아지는 구조로 되어 있다.The stack for a fuel cell system according to the present invention for achieving the above object is composed of a plurality of electricity generating unit for generating electrical energy through an electrochemical reaction of hydrogen and oxygen, between the neighboring electricity generating unit A cooling passage for passing the heat carrier is formed, and in this case, the cooling passage has a structure in which the flow area of the heat carrier gradually decreases from the injection portion side of the hydrogen and oxygen to the discharge portion side with respect to the electricity generating portion.

본 발명에 따른 연료 전지 시스템용 스택에 있어서, 상기 전기 발생부는 막-전극 어셈블리(Membrane Electrode Assembly: MEA)를 중심에 두고 이의 양측에 밀착 배치되는 세퍼레이터(Separator)로 구성되고, 상기 세퍼레이터의 상측에 상기 주입부를 형성하고, 하측에 상기 배출부를 형성할 수 있다.In the stack for a fuel cell system according to the present invention, the electricity generating unit is composed of a separator (Separator) in close contact with both sides of the membrane-electrode assembly (MEA) in the center, the upper side of the separator The injection part may be formed, and the discharge part may be formed at a lower side.

또한 본 발명에 따른 연료 전지 시스템용 스택은, 상기 세퍼레이터에 상기 쿨링 통로를 형성할 수 있다. 이 경우 상기 쿨링 통로는 상기 세퍼레이터의 일면과 이 세퍼레이터에 대향 밀착되는 이웃하는 세퍼레이터의 접면에 채널 형태로 형성되어 두 채널이 합쳐져 하나의 구멍을 이루며, 상기 세퍼레이터의 MEA 반대측에 형성되는 것이 바람직하다. In addition, in the stack for a fuel cell system according to the present invention, the cooling passage may be formed in the separator. In this case, the cooling passage is formed in the form of a channel on one surface of the separator and the adjacent surface of the neighboring separator that is in close contact with the separator so that the two channels are combined to form one hole, and the separator is formed on the opposite side of the MEA.                     

그리고 본 발명에 따른 연료 전지 시스템용 스택은, 서로 이웃하는 상기 전기 발생부의 세퍼레이터 사이에 개재되는 쿨링 플레이트를 포함하고, 상기 쿨링 플레이트에 상기 쿨링 통로를 형성할 수도 있다.In addition, the stack for a fuel cell system according to the present invention may include a cooling plate interposed between separators of the electricity generation unit adjacent to each other, and may form the cooling passage in the cooling plate.

또한 본 발명에 따른 연료 전지 시스템용 스택에 있어서, 상기 쿨링 통로는 한 쪽 단부에 유입구를 형성하고 다른 한 쪽 단부에 유출구를 형성하며, 상기 유입구가 상기 세퍼레이터의 주입부 측에 위치하고 상기 유출구가 상기 세퍼레이터의 배출부 측에 위치하는 구조로 되어 있다. 이 경우 상기 쿨링 통로는 상기 유입구에서 유출구로 갈수록 히트 캐리어의 유동 경로가 점차 좁아지도록 구성되는 것이 바람직하다.In the stack for a fuel cell system according to the present invention, the cooling passage forms an inlet at one end and an outlet at the other end, the inlet is located on the inlet side of the separator and the outlet is the It is a structure located on the discharge part side of a separator. In this case, the cooling passage is preferably configured such that the flow path of the heat carrier gradually narrows from the inlet to the outlet.

아울러 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 연료 전지 시스템은, 다수의 전기 발생부에 의한 집합체 구조로 이루어진 스택과, 수소를 상기 전기 발생부로 공급하는 연료 공급원과, 산소를 상기 전기 발생부로 공급하는 산소 공급원과, 상기 전기 발생부에 히트 캐리어를 제공하는 히트 캐리어 공급원을 포함하며,In addition, the fuel cell system according to the present invention for achieving the above object, the stack consisting of the aggregate structure of a plurality of electricity generating unit, a fuel supply source for supplying hydrogen to the electricity generating unit, and oxygen to the electricity generating unit An oxygen source for supplying and a heat carrier source for providing a heat carrier to the electricity generating unit,

상기 스택은 서로 이웃하는 전기 발생부 사이에 상기 히트 캐리어를 통과시키기 위한 쿨링 통로를 형성하며, 이 경우 상기 쿨링 통로는 상기 전기 발생부에 대하여 수소와 산소의 주입부 측으로부터 배출부 측으로 갈수록 상기 히트 캐리어의 유동 면적이 점차 작아지는 구조로 되어 있다.The stack forms a cooling passage for passing the heat carrier between neighboring electricity generating units, in which case the cooling passage is gradually heated from the injection side of the hydrogen and oxygen to the discharge side with respect to the electricity generation unit. It is a structure in which the flow area of a carrier becomes small gradually.

본 발명에 따른 연료 전지 시스템은, 히트 캐리어로서 공기를 사용하는 것이 바람직하다. In the fuel cell system according to the present invention, it is preferable to use air as the heat carrier.                     

또한 본 발명에 따른 연료 전지 시스템에 있어서, 상기 전기 발생부는 막-전극 어셈블리(Membrane Electrode Assembly: MEA)를 중심에 두고 그 양측에 밀착 배치되는 세퍼레이터(Separator)로 구성되고, 상기 세퍼레이터의 상측에 상기 주입부를 형성하고, 하측에 상기 배출부를 형성할 수 있다.In addition, in the fuel cell system according to the present invention, the electricity generating unit is composed of a separator (Separator) arranged in close contact with both sides of the membrane-electrode assembly (MEA), the upper side of the separator An injection part may be formed, and the discharge part may be formed at a lower side.

그리고 본 발명에 따른 연료 전지 시스템에 있어서, 상기 쿨링 통로는 상기 세퍼레이터의 일면과 이 세퍼레이터에 대향 밀착되는 이웃하는 세퍼레이터의 접면에 채널 형태로 형성되어 두 채널이 합쳐져 하나의 구멍을 이루는 구조로 되어 있다.In the fuel cell system according to the present invention, the cooling passage is formed in a channel shape on one surface of the separator and a contact surface of a neighboring separator that is in close contact with the separator so that the two channels are combined to form one hole. .

또한 본 발명에 따른 연료 전지 시스템은, 서로 이웃하는 상기 전기 발생부 사이에 개재되는 쿨링 플레이트를 포함하고, 상기 쿨링 플레이트에 상기 쿨링 통로를 형성할 수도 있다.In addition, the fuel cell system according to the present invention may include a cooling plate interposed between the electricity generating units adjacent to each other, and may form the cooling passage in the cooling plate.

그리고 본 발명에 따른 연료 전지 시스템은, 상기 연료 공급원이 상기 전기 발생부로 수소 가스를 공급하거나 액상의 연료를 공급하는 구조로 되어 있다.The fuel cell system according to the present invention has a structure in which the fuel supply source supplies hydrogen gas or the liquid fuel to the electricity generating unit.

또한 본 발명에 따른 연료 전지 시스템은, 상기 산소 공급원이 상기 전기 발생부로 공기를 공급하는 구조로 되어 있다.Moreover, the fuel cell system which concerns on this invention is a structure which the said oxygen supply source supplies air to the said electricity generating part.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art may easily implement the present invention. As those skilled in the art would realize, the described embodiments may be modified in various different ways, all without departing from the spirit or scope of the present invention.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 연료 전지 시스템의 전체적인 구성을 개략 적으로 도시한 블록도이다.1 is a block diagram schematically showing the overall configuration of a fuel cell system according to an embodiment of the present invention.

이 도면을 참조하여 본 발명에 따른 연료 전지 시스템(100)을 설명하면, 이 연료 전지 시스템(100)은, 수소를 함유한 연료를 개질하여 수소 가스를 발생시키고, 이 수소 가스와 산화제 가스를 전기 화학적으로 반응시켜 전기 에너지를 발생시키는 고분자 전해질형 연료 전지(Polymer Electrode Membrane Fuel Cell; PEMFC) 방식을 채용한다.Referring to this drawing, the fuel cell system 100 according to the present invention is described. The fuel cell system 100 reforms a fuel containing hydrogen to generate hydrogen gas, and generates the hydrogen gas and the oxidant gas. A polymer electrolyte fuel cell (PEMFC) method that chemically reacts to generate electrical energy is employed.

이러한 연료 전지 시스템(100)에 있어 전기를 발생시키기 위한 연료라 함은 메탄올, 에탄올 또는 천연 가스 등과 같이 수소를 함유한 액상 또는 기체 상태로 이루어진 연료를 통칭한다. 그러나 본 실시예에서 설명하는 연료는 편의상 액상으로 이루어진 연료라고 정의한다.In such a fuel cell system 100, a fuel for generating electricity generally refers to a fuel made of a liquid or gaseous state containing hydrogen such as methanol, ethanol or natural gas. However, the fuel described in this embodiment is defined as a fuel made of a liquid phase for convenience.

그리고 본 시스템(100)은 수소 가스와 반응하는 산화제 가스로서 별도의 저장수단에 저장된 산소 가스를 사용할 수 있으며, 산소를 함유하고 있는 공기를 사용할 수도 있다. 그러나 이하에서는 후자의 예를 설명한다.The system 100 may use oxygen gas stored in a separate storage means as an oxidant gas that reacts with hydrogen gas, and may use air containing oxygen. However, the latter example is explained below.

본 발명의 실시예에 따른 연료 전지 시스템(100)은 기본적으로, 수소와 산소의 전기 화학적인 반응을 통해 전기 에너지를 발생시키는 연료 전지 스택(16)과, 전술한 바 있는 연료로부터 수소 가스를 발생시키고 이 수소 가스를 스택(16)으로 공급하는 연료 공급원(10)과, 공기를 스택(16)으로 공급하는 산소 공급원(12)을 포함한다.The fuel cell system 100 according to the embodiment of the present invention basically generates a fuel cell stack 16 for generating electrical energy through an electrochemical reaction between hydrogen and oxygen, and generates hydrogen gas from the above-described fuel. And a fuel supply source 10 for supplying this hydrogen gas to the stack 16, and an oxygen supply source 12 for supplying air to the stack 16.

이 스택(16)은 연료 공급원(10)과 산소 공급원(12)에 연결 설치되어 이 연료 공급원(10)으로부터 상기 수소 가스를 공급받고, 산소 공급원(12)으로부터 공기를 공급받아 상기 수소 가스 중의 수소와 공기 중의 산소를 전기 화학적으로 반응시켜 전기 에너지를 발생시키는 연료 전지로 구성된다.The stack 16 is connected to a fuel supply source 10 and an oxygen supply source 12 to receive the hydrogen gas from the fuel supply source 10 and to receive air from the oxygen supply source 12 to supply hydrogen in the hydrogen gas. And a fuel cell that generates electrical energy by electrochemically reacting oxygen in the air.

상기한 연료 공급원(10)은 전술한 바 있는 연료를 저장하는 연료 탱크(22)와, 소정의 펌핑력으로 연료 탱크(22)에 저장된 연료를 배출시키는 연료 펌프(24)와, 연료 탱크(22)로부터 연료를 공급받아 이 연료로부터 수소 가스를 발생시키고 상기 수소 가스를 스택(16)으로 공급하는 개질기(18)를 포함한다.The fuel supply source 10 includes a fuel tank 22 for storing fuel as described above, a fuel pump 24 for discharging fuel stored in the fuel tank 22 with a predetermined pumping force, and a fuel tank 22. And a reformer 18 receiving fuel from the fuel cell to generate hydrogen gas from the fuel and supplying the hydrogen gas to the stack 16.

그리고 산소 공급원(12)은 소정 펌핑력으로 공기를 흡입하고, 이 공기를 스택(16)으로 공급하는 통상적인 구조의 공기 펌프(26)를 포함하고 있다.The oxygen source 12 includes an air pump 26 of a conventional structure which sucks air with a predetermined pumping force and supplies this air to the stack 16.

상기 연료 공급원(10)에 있어 개질기(18)는 열 에너지에 의한 화학 촉매 반응을 통해 상기 연료로부터 수소 가스를 발생시키고, 상기 수소 가스에 함유된 일산화탄소의 농도를 저감시키는 통상적인 개질기 구조를 갖는다. 부연 설명하면, 상기 개질기(18)는 수증기 개질, 부분 산화 또는 자열 반응 등의 촉매 반응을 통해 상기한 연료로부터 수소 가스를 발생시킨다. 그리고 상기 개질기(18)는 수성가스 전환 방법, 선택적 산화 방법 등과 같은 촉매 반응 또는 분리막을 이용한 수소의 정제 등과 같은 방법으로 상기 수소 가스에 함유된 일산화탄소의 농도를 저감시킨다. 상기와 같은 개질기(18)는 통상적인 개질기의 구성으로 이루어질 수 있으므로 본 명세서에서 그 자세한 설명한 생략하기로 한다.Reformer 18 in the fuel source 10 has a conventional reformer structure that generates hydrogen gas from the fuel through a chemical catalytic reaction by thermal energy and reduces the concentration of carbon monoxide contained in the hydrogen gas. In other words, the reformer 18 generates hydrogen gas from the fuel through catalytic reaction such as steam reforming, partial oxidation, or autothermal reaction. The reformer 18 reduces the concentration of carbon monoxide contained in the hydrogen gas by a catalytic reaction such as a water gas conversion method, a selective oxidation method, or purification of hydrogen using a separator. The reformer 18 as described above may be made of a conventional reformer, so detailed description thereof will be omitted herein.

대안으로서, 본 발명에 따른 연료 전지 시스템(100)은 상기한 연료를 직접 스택(16)으로 공급하여 전기를 생산해 낼 수 있는 직접 메탄올형 연료 전지(Direct Methanol Fuel Cell: DMFC) 방식을 채용할 수도 있다. 이러한 직접 메탄올형 연료 방식의 연료 전지는 위와 같은 고분자 전해질형 연료 전지와 달리, 연료 공급원(10)에 있어 연료 탱크(22)와 연료 펌프(24)를 구비할 뿐, 개질기(18)를 필요로 하지 않는다. 이하에서는 고분자 전해질형 연료 전지 방식을 채용한 연료 전지 시스템(100)을 예로 들어 설명한다. 그러나 본 발명이 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.Alternatively, the fuel cell system 100 according to the present invention may employ a direct methanol fuel cell (DMFC) method capable of supplying the fuel directly to the stack 16 to produce electricity. have. Unlike the polymer electrolyte fuel cell as described above, the direct methanol type fuel cell includes a fuel tank 22 and a fuel pump 24 in the fuel supply source 10, and requires a reformer 18. I never do that. Hereinafter, the fuel cell system 100 employing the polymer electrolyte fuel cell method will be described as an example. However, the present invention is not necessarily limited thereto.

상기와 같이 구성되는 본 발명에 의한 연료 전지 시스템(100)의 작용시 개질기(18)를 통해 발생되는 수소 가스와 공기 펌프(26)에 의해 흡입되는 공기를 스택(16)으로 공급하게 되면, 상기 스택(16)에서는 수소 가스 중의 수소와 공기 중에 함유된 산소의 전기 화학적인 반응을 통해 전기 에너지를 발생시킨다.When the fuel cell system 100 according to the present invention configured as described above is supplied with hydrogen gas generated through the reformer 18 and air sucked by the air pump 26 to the stack 16, Stack 16 generates electrical energy through an electrochemical reaction of hydrogen in hydrogen gas and oxygen contained in air.

본 발명에 있어 상기한 스택(16)을 구성하는 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.Embodiments constituting the stack 16 in the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 2는 도 1에 도시한 스택의 제1 실시예를 분해 도시한 사시도이고, 도 3은 도 2의 결합 단면 구성도이다.FIG. 2 is an exploded perspective view illustrating a first embodiment of the stack illustrated in FIG. 1, and FIG. 3 is a cross-sectional configuration diagram of FIG. 2.

이 도면을 참조하여 스택(16)을 설명하면, 본 시스템(100)에 적용되는 스택(16)은 막-전극 어셈블리(Membrane-Electrode assembly: MEA)(이하, 'MEA'라고 한다.)(32)를 중심에 두고 이의 양면에 세퍼레이터(Separator)(당업계에서는 '바이폴라 플레이트'라고도 한다.)(34)를 배치하여 전기를 발생시키는 최소 단위의 전기 발생부(30)를 포함하여 이루어진다. 따라서 위와 같은 전기 발생부(30)를 복수로 구비하고 이들을 연속적으로 밀착 배치함으로써 본 실시예에 의한 전기 발생부(30)의 집합체 구조인 스택(16)을 형성할 수 있다. Referring to the stack 16 with reference to this figure, the stack 16 applied to the present system 100 is a membrane-electrode assembly (MEA) (hereinafter referred to as 'MEA') 32 ) And a separator (also referred to in the art as a 'bipolar plate') 34 on both sides thereof to include a minimum generation of electricity generation unit 30 for generating electricity. Therefore, the stack 16, which is an aggregate structure of the electricity generating unit 30 according to the present embodiment, may be formed by providing a plurality of the above-described electricity generating units 30 and closely arranging them.                     

상기 MEA(32)는 일면에 애노드 전극이 위치하고 다른 일면에 캐소드 전극(도시하지 않음)이 위치하며, 상기 두 전극 사이에 전해질막(도시하지 않음)을 구비하는 구조로 이루어져 있다. 여기서 상기 애노드 전극은 수소 가스를 산화 반응시켜 수소를 수소 이온(프로톤)과 전자로 변환시키는 기능을 하게 된다. 캐소드 전극은 공기 중의 산소와 상기 애노드 전극으로부터 이동된 수소 이온을 환원 반응시켜, 소정 온도의 열과 수분을 발생시키는 기능을 하게 된다. 그리고 전해질막은 두께가 50∼200㎛인 고체 폴리머 전해질로 형성되어, 애노드 전극에서 생성된 수소 이온을 캐소드 전극으로 이동시키는 이온 교환의 기능을 하게 된다.The MEA 32 has a structure in which an anode electrode is positioned on one surface and a cathode electrode (not shown) is positioned on the other surface, and an electrolyte membrane (not shown) is provided between the two electrodes. The anode electrode functions to oxidize hydrogen gas to convert hydrogen into hydrogen ions (protons) and electrons. The cathode electrode has a function of reducing and reacting oxygen in air and hydrogen ions transferred from the anode electrode to generate heat and moisture at a predetermined temperature. The electrolyte membrane is formed of a solid polymer electrolyte having a thickness of 50 to 200 µm, and functions as an ion exchange to move hydrogen ions generated at the anode electrode to the cathode electrode.

그리고 세퍼레이터(34)는 MEA(32)를 사이에 두고 서로 밀착 배치되어, 개질기(18: 도 1)로부터 공급되는 수소 가스와 공기 펌프(26: 도 1)에 의해 공급되는 공기를 MEA(32)의 애노드 전극 및 캐소드 전극으로 공급하는 기능 외에, 상기 애노드 전극과 캐소드 전극을 직렬로 연결시켜 주는 전도체의 기능을 하게 된다. 이 때 상기 세퍼레이터(34)는 MEA(32)에 밀착되는 면의 반대쪽 면이 이웃하는 전기 발생부(30)의 세퍼레이터(34)의 MEA(32) 반대쪽 면에 대향 밀착되도록 배치되는 것이 바람직하다. 이에 더하여 상기 각각의 세퍼레이터(34)에는 MEA(32)의 애노드 전극으로 수소 가스를 공급하기 위한 수소 통로(36)와, MEA(32)의 캐소드 전극으로 공기를 공급하기 위한 공기 통로(38)을 형성하고 있다. 그리고 상기 각각의 세퍼레이터(34)에는 수소 통로(36)와 공기 통로(38)로 수소 가스와 공기를 주입시키기 위한 주입부(39a)와, 각각의 통로(36, 38)를 통과하면서 MEA(32)에 대하여 반응하고 남은 수소 가스와 공기를 배출시키기 위한 배출부(39b)를 형성하고 있다. 이 때 상기 수소 가스와 공기를 수소 통로(36)와 공기 통로(38)를 통해 중력 방향으로 유동시키는 점을 감안할 때, 상기 주입부(39a)는 세퍼레이터(34)의 상측에 형성되고, 상기 배출부(39b)는 세퍼레이터(34)의 하측에 형성되는 것이 바람직하다.The separators 34 are arranged in close contact with each other with the MEA 32 interposed therebetween, so that the hydrogen gas supplied from the reformer 18 (FIG. 1) and the air supplied by the air pump 26 (FIG. 1) are supplied to the MEA 32. In addition to the function of supplying the anode electrode and the cathode electrode of the to serve as a conductor that connects the anode electrode and the cathode electrode in series. In this case, the separator 34 may be disposed such that the surface opposite to the surface in close contact with the MEA 32 is in close contact with the surface opposite to the MEA 32 in the separator 34 of the neighboring electricity generating unit 30. In addition, each separator 34 includes a hydrogen passage 36 for supplying hydrogen gas to the anode electrode of the MEA 32 and an air passage 38 for supplying air to the cathode electrode of the MEA 32. Forming. Each separator 34 includes an injection section 39a for injecting hydrogen gas and air into the hydrogen passage 36 and the air passage 38, and the MEA 32 while passing through the passages 36 and 38. ), A discharge portion 39b for discharging the remaining hydrogen gas and air is formed. In this case, considering that the hydrogen gas and air flow in the gravity direction through the hydrogen passage 36 and the air passage 38, the injection portion 39a is formed above the separator 34, and the discharge is performed. It is preferable that the part 39b is formed below the separator 34.

상기와 같이 구성되는 연료 전지 시스템(100)의 작용시 전체 스택(16)의 전기 발생부(30)에서는 전술한 바 있는 수소와 산소의 환원 반응에 의해 열이 발생하게 된다. 이 열은 MEA(32)를 건조시켜 스택(16)의 성능을 저하시키는 요인으로 작용한다.During the operation of the fuel cell system 100 configured as described above, heat is generated in the electricity generating unit 30 of the entire stack 16 by the reduction reaction of hydrogen and oxygen as described above. This heat acts as a factor to deteriorate the performance of the stack 16 by drying the MEA 32.

이에 본 발명의 실시예에 따른 연료 전지 시스템(100)은 히트 캐리어를 스택(16) 내부로 순환시켜 전기 발생부(30)에서 발생하는 열을 냉각시키는 구조로 이루어진다.Accordingly, the fuel cell system 100 according to the exemplary embodiment of the present invention has a structure in which the heat carrier is circulated into the stack 16 to cool the heat generated by the electricity generator 30.

이를 위하여, 본 시스템(100)은 상기 히트 캐리어를 스택(16) 내부로 공급하는 히트 캐리어 공급원(14)과, 히트 캐리어 공급원(14)으로부터 공급되는 히트 캐리어를 상기 전기 발생부(30)로 흘려 줄 수 있도록 서로 이웃하는 전기 발생부(30) 사이에 형성되는 쿨링 통로(41)를 구비한다.To this end, the system 100 flows the heat carrier source 14 for supplying the heat carrier into the stack 16 and the heat carrier supplied from the heat carrier source 14 to the electricity generator 30. It is provided with a cooling passage 41 formed between the electricity generating unit 30 adjacent to each other to give.

히트 캐리어 공급원(14)은 히트 캐리어를 흡입하여 이 히트 캐리어를 전기 발생부(30)로 공급하는 구조로 이루어진다. 본 발명에서 상기 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 온도 보다 낮은 공기가 히트 캐리어로 사용될 수 있다. 이에 상기 히트 캐리어 공급원(14)은 소정 회전력으로 공기를 흡입하여 이 공기를 전기 발생부(30)로 공급하는 팬(28)을 포함한다. 이 때 상기 팬(28)은 도 3에 가상선으로 도시한 바와 같이, 스택(16) 전체를 감싸는 하우징(17)에 설치되어 스택(16) 전체로 공기를 분출시키는 것이 바람직하다.The heat carrier supply source 14 has a structure which sucks a heat carrier and supplies this heat carrier to the electricity generation part 30. In the present invention, the heat carrier may be a coolant in a liquid state, but 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. Accordingly, the heat carrier supply source 14 includes a fan 28 that sucks air at a predetermined rotational force and supplies the air to the electricity generator 30. At this time, the fan 28 is preferably installed in the housing 17 surrounding the entire stack 16, as shown in phantom line in Figure 3 to eject air to the entire stack (16).

그리고 상기 쿨링 통로(41)는 서로 이웃하는 전기 발생부(30)에 대해 상호 대향 밀착되는 세퍼레이터(34)의 밀착면에 각각 형성되는 채널(41a)에 의하여 형성될 수 있다. 이 때 상기 채널(41a)은 하나의 전기 발생부(30)에 대해 세퍼레이터(34)의 MEA(32)에 밀착되는 면의 반대쪽 면과, 이 세퍼레이터(34)에 대향 밀착되는 이웃하는 전기 발생부(30)의 세퍼레이터(34) 접면에 각각 형성될 수 있다. 따라서 하나의 전기 발생부(30)의 세퍼레이터(34)와, 이 전기 발생부(30)에 이웃하는 다른 하나의 전기 발생부(30)의 세퍼레이터(34)가 서로 마주 보는 형태로 밀착되는 과정에서 상기 채널(41a)이 합체됨으로써 본 실시예에 의한 쿨링 통로(41)를 형성할 수 있다. 이렇게 형성되는 쿨링 통로(41)는 세퍼레이터(34)의 MEA(32) 반대측에 형성되어, MEA(32)의 전 영역, 즉 활성 영역과 비활성 영역에 걸쳐 냉각 작용하므로 우수한 냉각 성능을 가진다.In addition, the cooling passage 41 may be formed by channels 41a respectively formed on the contact surfaces of the separators 34, which are in close contact with each other with respect to neighboring electricity generating units 30. At this time, the channel 41a is opposite to the surface of the separator 34 that is in close contact with the MEA 32 of the separator 34 and the neighboring electricity generator that is in close contact with the separator 34. 30 may be formed on the contact surface of the separator 34. Therefore, in the process in which the separator 34 of one electricity generation unit 30 and the separator 34 of the other electricity generation unit 30 adjacent to the electricity generation unit 30 are in close contact with each other. By combining the channels 41a, the cooling passage 41 according to the present exemplary embodiment may be formed. The cooling passage 41 formed in this way is formed on the opposite side of the MEA 32 of the separator 34 and has excellent cooling performance since it cools over the entire area of the MEA 32, that is, the active area and the inactive area.

도 4는 도 2에 도시한 세퍼레이터의 쿨링 통로를 나타내 보인 평면 구성도이다.4 is a plan view showing the cooling passage of the separator shown in FIG.

도 2 및 도 4를 참고하면, 본 실시예에 의한 상기 쿨링 통로(41)는 전체 스택(16)에 대한 세퍼레이터(34)의 주입부(39a)와 배출부(39b)를 기준으로, 이 주입부(39a)에서 배출부(39b)를 향하는 방향으로 다수 형성되며, 상기한 방향을 따라 히트 캐리어의 유동 단면적이 점차 작아지는 구조로 되어 있다.2 and 4, the cooling passage 41 according to the present embodiment is based on the injection portion 39a and the discharge portion 39b of the separator 34 with respect to the entire stack 16. A plurality of portions are formed in the direction toward the discharge portion 39b in the portion 39a, and the flow cross-sectional area of the heat carrier gradually decreases in the direction described above.

그리고 상기 쿨링 통로(41)는 한 쪽 단부를 통해 히트 캐리어를 주입하고, 다른 쪽 단부를 통해 상기 히트 캐리어를 배출시키는 구조로 이루어진다. 즉, 상기 쿨링 통로(41)는 서로 밀착되는 세퍼레이터(34)의 어느 한 쪽 가장자리변에 상기 히트 캐리어를 주입시키기 위한 다수의 유입구(41b)를 형성하고, 상기 가장자리변에 대응되는 다른쪽 가장자리변에 상기 히트 캐리어를 배출시키기 위한 다수의 유출구(41c)를 형성하고 있다. 이 때 상기 유입구(41b)는 세퍼레이터(34)의 주입부(39a) 측에 위치하고, 상기 유출구(41c)는 세퍼레이터(34)의 배출부(39b) 측에 위치하는 것이 바람직하다. 따라서 본 실시예에 의한 상기 쿨링 통로(41)는 유입구(41b)의 단면적이 유출구(41c)의 단면적 보다 크며, 이 유입구(41b)에서 유출구(41c)로 갈수록 히트 캐리어의 유동 경로가 점차 좁아지는 형태로 이루어진다.The cooling passage 41 is configured to inject the heat carrier through one end and to discharge the heat carrier through the other end. That is, the cooling passage 41 forms a plurality of inlets 41b for injecting the heat carrier into one edge side of the separator 34 in close contact with each other, and the other edge side corresponding to the edge side. A plurality of outlets 41c for discharging the heat carrier are formed in the chamber. At this time, the inlet (41b) is preferably located on the injection portion (39a) side of the separator 34, the outlet (41c) is preferably located on the discharge portion (39b) side of the separator 34. Therefore, in the cooling passage 41 according to the present embodiment, the cross-sectional area of the inlet 41b is larger than the cross-sectional area of the outlet 41c, and the flow path of the heat carrier gradually narrows from the inlet 41b to the outlet 41c. In the form of

상기 쿨링 통로(41)를 위와 같은 구조로 형성하는 이유는, 스택(16)의 구동시 세퍼레이터(34)의 주입부(39a) 측에서 수소와 산소의 산화/환원 반응이 활발하게 이루어지는 바, 이에 따라 전체 스택(16)에 대해 세퍼레이터(34)의 주입부(39a) 측과 배출부(39b) 측에서 온도 편차가 발생하기 때문에, 세퍼레이터(34)의 주입부(39a) 측과 배출부(39b) 측에 대한 히트 캐리어의 단위 면적당 접촉 면적을 변화시켜 전체 스택(16)의 온도 분포를 균일하게 유지시키기 위함이다.The reason why the cooling passage 41 is formed in the above structure is that the oxidation / reduction reaction of hydrogen and oxygen is actively performed at the injection portion 39a side of the separator 34 when the stack 16 is driven. As a result, a temperature deviation occurs at the injection portion 39a side and the discharge portion 39b side of the separator 34 with respect to the entire stack 16, and thus the injection portion 39a side and the discharge portion 39b of the separator 34. This is to change the contact area per unit area of the heat carrier with respect to the side) to maintain the temperature distribution of the entire stack 16 uniformly.

상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 연료 전지 시스템(100)의 작용을 살펴 보면, 스택(16)을 통해 전기를 발생시키는 도중, 전기 발생부(30)에서는 수소와 산소의 환원 반응에 의하여 열이 발생하게 된다. 이 때 상기 스택(16)은 세퍼레이터(34)의 주입부(39a) 측에서 수소와 산소의 산화/환원 반응이 활발하게 이루어지기 때문에, 전체 스택(16)에 대해 세퍼레이터(34)의 주입부(39a) 측과 배출부(39b) 측 에서 온도 편차가 발생하게 된다.Looking at the operation of the fuel cell system 100 according to the present invention configured as described above, during the generation of electricity through the stack 16, the heat generated in the electricity generating unit 30 by the reduction reaction of hydrogen and oxygen. Will occur. At this time, since the stack 16 is active in the oxidation / reduction reaction of hydrogen and oxygen at the injection portion 39a side of the separator 34, the injection portion of the separator 34 with respect to the entire stack 16 ( The temperature deviation occurs at the 39a) side and the discharge part 39b side.

이러한 상태에서 히트 캐리어 공급원(14)을 통해 본 실시예에 의한 쿨링 통로(41)로 히트 캐리어를 흘려 주게 되면, 상기 히트 캐리어는 쿨링 통로(41)를 통과하면서 상기한 열을 냉각시킨다.In this state, when the heat carrier flows through the heat carrier source 14 to the cooling passage 41 according to the present embodiment, the heat carrier cools the heat while passing through the cooling passage 41.

이 때 본 실시예에 의한 상기 쿨링 통로(41)는 유입구(41b)에서 유출구(41c)로 갈수록 히트 캐리어의 유동 경로가 점차 좁아지는 형태를 취하고 있기 때문에, 이 쿨링 통로(41)를 통해 세퍼레이터(34)의 주입부(39a) 측을 통과하는 히트 캐리어와 세퍼레이터(34)에 대한 실질적인 접촉 면적이 증대되고, 상기 쿨링 통로(41)를 통해 세퍼레이터(34)의 배출부(39b) 측을 통과하여 유출구(41c)를 통해 배출되는 히트 캐리어와 세퍼레이터(34)에 대한 실질적인 접촉 면적이 감소된다.At this time, the cooling passage 41 according to the present embodiment has a form in which the flow path of the heat carrier gradually narrows from the inlet 41b to the outlet 41c, so that the separator ( The substantial contact area between the heat carrier and the separator 34 passing through the injection portion 39a side of the 34 increases, and passes through the discharge portion 39b side of the separator 34 through the cooling passage 41. Substantial contact area for the heat carrier and separator 34 discharged through the outlet 41c is reduced.

따라서 본 발명에 따른 연료 전지 시스템(100)에 의하면, 스택(16) 전체에 대해 세퍼레이터(34)의 주입부(39a) 측에서 발생하는 열 에너지와 히트 캐리어에 대한 단위 시간당 열 교환량을 극대화시키고, 세퍼레이터(34)의 주입부(39b) 측에서 발생하는 열 에너지와 히트 캐리어에 대한 단위 시간당 열 교환량을 감소시킴으로써 전체적인 스택(16)의 온도 분포를 균일하게 유지시킬 수 있게 된다.Therefore, according to the fuel cell system 100 according to the present invention, the heat exchange amount per unit time for the heat carrier and the heat energy generated at the injection portion 39a side of the separator 34 with respect to the entire stack 16 is maximized. In addition, by reducing the amount of heat exchanged per unit time for the heat carrier and the heat energy generated at the injection portion 39b side of the separator 34, the temperature distribution of the entire stack 16 can be maintained uniform.

도 5는 도 1에 도시한 스택의 제2 실시예를 분해 도시한 사시도이고, 도 6은 도 5에 도시한 쿨링 플레이트의 쿨링 통로를 나타내 보인 평면 구성도이다.FIG. 5 is an exploded perspective view illustrating a second embodiment of the stack illustrated in FIG. 1, and FIG. 6 is a plan view illustrating a cooling passage of the cooling plate illustrated in FIG. 5.

도면을 참고하면, 본 실시예에 의한 스택(16A)은 서로 이웃하는 전기 발생부(30A)의 세퍼레이터(34A) 사이에 쿨링 플레이트(43)를 설치하고, 이 쿨링 플레이트(43)에 히트 캐리어를 유통시키기 위한 쿨링 통로(45)를 형성하는 구조로 되어 있 다. 이러한 쿨링 플레이트(43)는 상기 전기 발생부(30A)의 전기 발생시 세퍼레이터(34A)로 전달되는 열을 방출시키는 방열판의 기능을 하게 된다. 상기 쿨링 플레이트(43)는 열전도성을 갖는 알루미늄, 구리, 철 소재 등으로 형성될 수 있다. 그리고 상기 쿨링 통로(45)는 전체 스택(16A)에 대한 히트 캐리어의 원활한 유통을 위해 쿨링 플레이트(43)의 서로 대응되는 어느 한 쪽 가장자리 변에서 다른 한 쪽 가장자리 변으로 관통 형성될 수 있다.Referring to the drawings, in the stack 16A according to the present embodiment, a cooling plate 43 is provided between the separators 34A of neighboring electricity generating units 30A, and a heat carrier is attached to the cooling plate 43. It is structured to form a cooling passage 45 for circulating. The cooling plate 43 functions as a heat sink for dissipating heat transferred to the separator 34A when electricity is generated by the electricity generating unit 30A. The cooling plate 43 may be formed of aluminum, copper, iron, or the like having thermal conductivity. In addition, the cooling passage 45 may be formed to penetrate from one edge side to the other edge side of the cooling plate 43 corresponding to each other for smooth distribution of the heat carrier to the entire stack 16A.

구체적으로, 상기 쿨링 통로(45)는 쿨링 플레이트(43)의 상단측 가장자리변에 히트 캐리어를 주입시키기 위한 다수의 유입구(45a)를 형성하고, 이에 대응되는 하단측 가장자리변에 상기 히트 캐리어를 배출시키기 위한 다수의 유출구(45b)를 형성하고 있다. 전기 실시예와 마찬가지로, 상기 쿨링 통로(45)의 유입구(45a)는 전체 스택(16A)에 대한 세퍼레이터(34A)의 주입부(39a) 측에 위치하고, 유출구(45b)는 세퍼레이터(34A)의 배출부(39b) 측에 위치한다. 그리고 상기 쿨링 통로(45)는 전기 실시예에서와 같이, 유입구(45a)의 단면적이 유출구(45b)의 단면적 보다 크며 유입구(45a)에서 유출구(45b)로 갈수록 히트 캐리어의 유동 경로가 점차 좁아지는 형태를 취하고 있다.Specifically, the cooling passage 45 forms a plurality of inlets 45a for injecting heat carriers into the upper edges of the cooling plate 43 and discharges the heat carriers to the lower edges corresponding thereto. A plurality of outlets 45b are formed to make them easy. As in the previous embodiment, the inlet 45a of the cooling passage 45 is located on the inlet 39a side of the separator 34A relative to the entire stack 16A, and the outlet 45b is the outlet of the separator 34A. It is located in the part 39b side. The cooling passage 45 has a cross-sectional area of the inlet 45a that is larger than the cross-sectional area of the outlet 45b, and the flow path of the heat carrier gradually narrows from the inlet 45a to the outlet 45b, as in the electric embodiment. Taking shape.

본 실시예에 의한 스택(16A)의 나머지 구성 및 작용은 전기 실시예와 동일하므로 자세한 설명은 생략한다.Since the rest of the configuration and operation of the stack 16A according to the present embodiment are the same as in the above embodiment, detailed description thereof will be omitted.

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 범 위에 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 시스템에 의하면, 세퍼레이터에 대하여 히트 캐리어의 접촉 면적이 변화되도록 구성되는 쿨링 통로를 형성함에 따라, 스택 전체의 온도 편차를 줄여 스택의 냉각 효율 및 성능을 더욱 향상시킬 수 있다.According to the fuel cell system according to the present invention, by forming a cooling passage configured to change the contact area of the heat carrier with respect to the separator, it is possible to further improve the cooling efficiency and performance of the stack by reducing the temperature variation of the entire stack.

Claims (16)

수소와 산소의 전기 화학적인 반응을 통해 전기 에너지를 발생시키는 다수의 전기 발생부로 이루어지는 연료 전지 시스템용 스택에 있어서,A stack for a fuel cell system comprising a plurality of electricity generating units for generating electrical energy through an electrochemical reaction between hydrogen and oxygen, 서로 이웃하는 상기 전기 발생부 사이에 히트 캐리어를 통과시키는 쿨링 통로를 형성하며,Forming a cooling passage for passing the heat carrier between the neighboring electricity generating units, 상기 쿨링 통로는 상기 전기 발생부에 대하여 수소와 산소의 주입부 측으로부터 배출부 측으로 갈수록 상기 히트 캐리어의 유동 면적이 점차 작아지도록 된 연료 전지 시스템용 스택.The cooling passage is a stack for a fuel cell system in which the flow area of the heat carrier gradually decreases from the injection side of hydrogen and oxygen to the discharge side with respect to the electricity generating portion. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 전기 발생부는 막-전극 어셈블리(Membrane Electrode Assembly: MEA)를 중심에 두고 이의 양측에 밀착 배치되는 세퍼레이터(Separator)로 구성되고,The electricity generating unit is composed of a separator (Separator) in close contact with both sides of the membrane-electrode assembly (MEA) in the center, 상기 세퍼레이터의 상측에 상기 주입부를 형성하고, 하측에 상기 배출부를 형성하는 연료 전지 시스템용 스택.And an injection portion formed above the separator and the discharge portion formed below the separator. 제 2 항에 있어서,The method of claim 2, 상기 세퍼레이터에 상기 쿨링 통로를 형성하는 연료 전지 시스템용 스택.And a stack for forming the cooling passage in the separator. 제 3 항에 있어서,The method of claim 3, wherein 상기 쿨링 통로는 상기 세퍼레이터의 일면과 이 세퍼레이터에 대향 밀착되는 이웃하는 세퍼레이터의 접면에 채널 형태로 형성되어 두 채널이 합쳐져 하나의 구멍을 이루는 연료 전지 시스템용 스택.The cooling passage is a stack for a fuel cell system formed in the form of a channel on the contact surface of the separator and the neighboring separator that is in close contact with the separator, the two channels are combined to form one hole. 제 4 항에 있어서,The method of claim 4, wherein 상기 쿨링 통로는 상기 세퍼레이터의 MEA 반대측에 형성되는 연료 전지 시스템용 스택.And the cooling passage is formed on the side opposite to the MEA of the separator. 제 2 항에 있어서,The method of claim 2, 서로 이웃하는 상기 전기 발생부의 세퍼레이터 사이에 개재되는 쿨링 플레이트를 포함하고, 상기 쿨링 플레이트에 상기 쿨링 통로를 형성하는 연료 전지 시스템용 스택.And a cooling plate interposed between the separators adjacent to each other, wherein the cooling passage is formed on the cooling plate. 제 4 항 또는 제 6 항에 있어서,The method according to claim 4 or 6, 상기 쿨링 통로는, 한 쪽 단부에 유입구를 형성하고 다른 한 쪽 단부에 유출구를 형성하며,The cooling passage forms an inlet at one end and an outlet at the other end, 상기 유입구가 상기 세퍼레이터의 주입부 측에 위치하고, 상기 유출구가 상기 세퍼레이터의 배출부 측에 위치하는 연료 전지 시스템용 스택.And the inlet is located at the inlet side of the separator and the outlet is at the outlet side of the separator. 제 7 항에 있어서,The method of claim 7, wherein 상기 쿨링 통로는 상기 유입구에서 유출구로 갈수록 히트 캐리어의 유동 경로가 점차 좁아지도록 구성되는 연료 전지 시스템용 스택.And the cooling passage is configured such that a flow path of the heat carrier gradually narrows from the inlet to the outlet. 다수의 전기 발생부에 의한 집합체 구조로 이루어진 스택;A stack having an aggregate structure by a plurality of electricity generating units; 수소를 상기 전기 발생부로 공급하는 연료 공급원;A fuel supply source for supplying hydrogen to the electricity generator; 산소를 상기 전기 발생부로 공급하는 산소 공급원; 및An oxygen supply source for supplying oxygen to the electricity generator; And 상기 전기 발생부에 히트 캐리어를 제공하는 히트 캐리어 공급원A heat carrier source for providing a heat carrier to the electricity generator 을 포함하며,Including; 상기 스택은 서로 이웃하는 전기 발생부 사이에 상기 히트 캐리어를 통과시키기 위한 쿨링 통로를 형성하며,The stack forms a cooling passage for passing the heat carrier between neighboring electricity generating units, 상기 쿨링 통로는 상기 전기 발생부에 대하여 수소와 산소의 주입부 측으로부터 배출부 측으로 갈수록 상기 히트 캐리어의 유동 면적이 점차 작아지도록 된 연료 전지 시스템.And the cooling passage is configured such that the flow area of the heat carrier gradually decreases from the injection side of hydrogen and oxygen to the discharge side with respect to the electricity generation unit. 제 9 항에 있어서,The method of claim 9, 상기 히트 캐리어가 공기인 연료 전지 시스템.And the heat carrier is air. 제 9 항에 있어서,The method of claim 9, 상기 전기 발생부는 막-전극 어셈블리(Membrane Electrode Assembly: MEA)를 중심에 두고 그 양측에 밀착 배치되는 세퍼레이터(Separator)로 구성되고,The electricity generating unit is composed of a separator (Separator) in close contact with both sides of the membrane-electrode assembly (MEA) in the center, 상기 세퍼레이터의 상측에 상기 주입부를 형성하고, 하측에 상기 배출부를 형성하는 연료 전지 시스템.And an injection portion formed above the separator, and a discharge portion formed below the separator. 제 11 항에 있어서,The method of claim 11, 상기 쿨링 통로는 상기 세퍼레이터의 일면과 이 세퍼레이터에 대향 밀착되는 이웃하는 세퍼레이터의 접면에 채널 형태로 형성되어 두 채널이 합쳐져 하나의 구멍을 이루는 연료 전지 시스템.And the cooling passage is formed in a channel shape on one surface of the separator and a contact surface of a neighboring separator that is in close contact with the separator, and the two channels are combined to form one hole. 제 9 항에 있어서,The method of claim 9, 서로 이웃하는 상기 전기 발생부 사이에 개재되는 쿨링 플레이트를 포함하고, 상기 쿨링 플레이트에 상기 쿨링 통로를 형성하는 연료 전지 시스템.And a cooling plate interposed between the electricity generating units adjacent to each other, and forming the cooling passage in the cooling plate. 제 9 항에 있어서,The method of claim 9, 상기 연료 공급원이 상기 전기 발생부로 수소 가스를 공급하는 구조의 연료 전지 시스템.And a fuel supply system supplying hydrogen gas to the electricity generating unit. 제 9 항에 있어서,The method of claim 9, 상기 연료 공급원이 상기 전기 발생부로 액상의 연료를 공급하는 구조의 연료 전지 시스템.And the fuel supply source supplies liquid fuel to the electricity generator. 제 9 항에 있어서,The method of claim 9, 상기 산소 공급원이 상기 전기 발생부로 공기를 공급하는 구조의 연료 전지 시스템.And a fuel supply system configured to supply air to the electricity generator.
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