KR20060110916A - 연료 전지 시스템 및 스택 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 스택을 체결고정하는 너트의 응력분포를 고르게 하여 응력집중을 방지할 수 있도록, 막-전극 어셈블리(MEA)와 이 막-전극 어셈블리의 양면에 배치되는 세퍼레이터에 의한 적어도 하나의 전기 발생부와, 상기 전기 발생부를 체결하는 체결부를 포함하며, 상기 체결부는 상기 전기 발생부 최외곽에 위치하는 양 앤드플레이트를 관통하는 다수의 체결봉과, 상기 체결봉의 양단에 나사 결합되는 너트, 상기 앤드플레이트의 너트 체결부위에 외측으로 돌출 형성되어 너트에 의해 가해지는 응력을 분산시키는 돌기부를 포함하는 연료 전지 시스템용 스택을 제공한다.
스택, 앤드플레이트, 체결봉, 너트, 돌기부

Description

연료 전지 시스템 및 스택 {FUEL CELL SYSTEM AND STACK}
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 연료 전지 시스템의 전체적인 구성을 도시한 개략도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 스택의 구성을 도시한 분해 사시도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 스택의 일부 구성을 도시한 개략적인 부분 단면도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 스택의 조립 상태를 도시한 개략적인 부분 단면도이다.
본 발명은 연료 전지 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 스택의 앤드플레이트 구조를 개선한 연료 전지 시스템에 관한 것이다.
알려진 바와 같이, 연료 전지(Fuel Cell)는 메탄올과 같은 탄화수소 계열의 물질 내에 함유되어 있는 수소와, 산소 또는 산소를 포함한 공기의 화학 반응 에너지를 직접 전기 에너지로 변환시키는 발전 시스템이다.
이러한 연료 전지는 메탄올 또는 에탄올 등을 개질하여 만들어진 수소를 연 료로 사용하여 자동차와 같은 이동용 전원은 물론, 주택, 공공건물과 같은 분산용 전원 및 전자기기용과 같은 소형 전원 등 그 응용 범위가 넓은 장점을 갖는다.
상기 연료 전지는 수소와 산소의 산화/환원 반응을 통해 전기를 발생시키는 막-전극 어셈블리(Membrane Electrode Assembly: MEA)와, 막-전극 어셈블리의 양면에 밀착되어 막-전극 어셈블리로 수소와 산소를 공급하는 세퍼레이터(separator)('바이폴라 플레이트'라고도 한다.)에 의한 단위의 셀을 형성하며, 이러한 단위의 셀을 복수로 적층하여 스택(stack)을 형성한다.
이러한 스택은 최외곽의 세퍼레이터에 금속으로 이루어진 별도의 가압 플레이트를 밀착시키고, 상기 최외곽의 세퍼레이터와 가압 플레이트 사이에 집전판을 개재시킨 상태에서 나사산이 형성된 체결봉과 너트로 가압 플레이트를 조여 스택을 조립한 구조로 이루어진다.
그런데 종래에 따른 연료 전지 시스템은 스택 조립을 위해 체결봉과 너트로 가압플레이트를 체결고정하는 과정에서 너트가 접하는 가압플레이트의 일부분에만 응력이 집중되는 문제점이 있다.
이는 너트가 조여짐에 따라 상기 가압플레이트의 체결부위가 휘어지기 때문으로 너트의 전면이 고르게 가압플레이트에 접하지 못하고 일부분만 접하여 응력이 일부분에 집중되는 문제점이 발생되는 것이다.
이와같이 너트에 의한 응력이 가압플레이트의 일부분에만 집중됨에 따라 가압플레이트의 체결력이 약해지고, 가압플레이트가 쉽게 변형되는 문제점이 발생된다.
특히, 가압 플레이트가 2mm 이하의 두께를 갖는 스택의 경우 너트의 응력집중은 더욱 가중되어 상기한 문제점은 더욱 심각해지게 된다.
본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 그 목적은 스택을 체결고정하는 너트의 응력분포를 고르게 하여 응력집중을 방지할 수 있도록 된 연료 전지 시스템 및 스택을 제공하는데 있다.
상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 앤드 플레이트의 너트 체결부위에 돌기부가 돌출 형성된 구조로 되어 있다.
본 발명의 연료 전지 시스템용 스택은 막-전극 어셈블리(MEA)와 이 막-전극 어셈블리의 양면에 배치되는 세퍼레이터에 의한 적어도 하나의 전기 발생부와, 상기 전기 발생부를 체결하는 체결부를 포함하며, 상기 체결부는, 상기 최외곽의 양 앤드플레이트를 관통하는 다수의 체결봉; 및 상기 체결봉의 양단에 나사 결합되는 너트, 상기 앤드플레이트의 너트 체결부위에 외측으로 돌출 형성되어 너트에 의해 가해지는 응력을 분산시키는 돌기부를 포함한다.
여기서 상기 돌기부는 2mm 이내의 두께로 형성됨이 바람직하다.
또한, 상기 돌기부는 앤드플레이트에 가해지는 응력집중부위에서 반대방향을 따라 외측면이 소정각도로 경사져 형성될 수 있다.
바람직하게는 상기 돌기부의 경사각도는 상기 체결봉에 너트를 체결하여 양 앤드플레이트를 조였을 때 너트에 의한 응력으로 상기 앤드플레이트가 변형되면서 상기 돌기부의 외측면이 상기 체결봉에 대해 직각으로 배치될 수 있는 각도로 형성될 수 있다.
그리고 본 발명에 따른 연료 전지 시스템용 스택에 있어서, 상기 체결봉은 상기 앤드플레이트와 전기 발생부 전체를 관통하는 구조일 수 있다.
또한 본 발명에 따른 연료 전지 시스템용 스택에 있어서, 상기 체결부는, 상기 전기 발생부의 최외곽에 위치하는 양 앤드플레이트를 관통하는 구조일 수 있다.
그리고 본 발명에 따른 연료 전지 시스템용 스택은, 상기 체결봉의 표면에 절연층을 형성할 수 있다.
아울러 상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 연료 전지 시스템은, 수소와 산소의 전기 화학적인 반응을 통해 전기 에너지를 발생시키는 스택; 수소를 함유한 연료를 상기 스택으로 공급하는 연료 공급원; 및 산소를 상기 스택으로 공급하는 산소 공급원을 포함하며,
상기 스택은, 막-전극 어셈블리(MEA)와 이 막-전극 어셈블리의 양면에 배치되는 세퍼레이터에 의한 적어도 하나의 전기 발생부와, 상기 전기 발생부를 체결하는 체결부를 포함하며, 상기 체결부는, 상기 최외곽의 양 앤드플레이트를 관통하는 다수의 체결봉; 및 상기 체결봉의 양단에 나사 결합되는 너트, 상기 앤드플레이트의 너트 체결부위에 외측으로 돌출 형성되어 너트에 의해 가해지는 응력을 분산시키는 돌기부를 포함한다.
본 발명에 따른 연료 전지 시스템은, 상기 전기 발생부가 복수로 구비되며, 상기 복수의 전기 발생부에 의한 적층 구조의 상기 스택을 형성할 수 있다.
또한 본 발명에 따른 연료 전지 시스템에 있어서, 상기 연료 공급원은: 수소를 함유한 연료를 저장하는 연료 탱크; 및 상기 연료 탱크에 연결 설치되는 연료 펌프를 포함할 수 있다.
그리고 본 발명에 따른 연료 전지 시스템에 있어서, 상기 연료 공급원은 상기 전기 발생부와 연료 탱크에 연결 설치되어 상기 연료 탱크로부터 연료를 공급받아 수소 가스를 발생시키고, 상기 수소 가스를 전기 발생부로 공급하는 개질기를 포함할 수도 있다.
또한 본 발명에 따른 연료 전지 시스템에 있어서, 상기 산소 공급원은 공기를 흡입하여 이 공기를 상기 전기 발생부로 공급하는 공기 펌프를 포함할 수 있다.
그리고 본 발명에 따른 연료 전지 시스템에 있어서, 상기 세퍼레이터는 상기 막-전극 어셈블리의 일면에 밀착 배치되어 이 막-전극 어셈블리로 수소 가스를 공급하는 수소 통로를 형성하고, 상기 막-전극 어셈블리의 다른 일면에 밀착 배치되어 이 막-전극 어셈블리로 공기를 공급하는 공기 통로를 형성할 수 있다.
또한 본 발명에 따른 연료 전지 시스템에 있어서, 상기 양 세퍼레이터가 금속 소재로 이루어지며, 판상의 금속을 프레스 가공하여 상기한 통로를 형성할 수 있다.
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.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 연료 전지 시스템의 전체적인 구성을 도시한 개략도이다.
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.
이러한 연료 전지 시스템(100)에 있어 전기를 발생시키기 위한 연료라 함은 메탄올, 에탄올 또는 천연 가스 등과 같이 액상 또는 기체 상태로 이루어진 연료 이 외에, 상기 연료의 개질에 의하여 발생되는 수소 가스를 통칭한다. 그러나 본 실시예에서 설명하는 연료는 편의상 액상으로 이루어진 전자의 연료를 의미한다.
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.
상기 연료 전지 시스템(100)은 기본적으로, 수소와 산소의 전기 화학적인 반응을 통해 전기 에너지를 발생시키는 스택(10)과, 상기한 연료로부터 수소 가스를 발생시키고 이 수소 가스를 스택(10)으로 공급하는 연료 공급원(30)과, 공기를 스택(10)으로 공급하는 산소 공급원(40)을 포함한다.
스택(10)은 연료 공급원(30)과 산소 공급원(40)에 연결 설치되어 이 연료 공급원(30)으로부터 상기 수소 가스를 공급받고, 산소 공급원(40)으로부터 공기를 공 급받아 상기 수소 가스와 공기 중의 산소를 전기 화학적으로 반응시켜 전기 에너지를 발생시키는 연료 전지를 구성한다.
연료 공급원(30)은 연료를 저장하는 연료 탱크(31)와, 이 연료 탱크(31)에 저장된 연료를 배출시키는 연료 펌프(33)와, 연료 탱크(31)로부터 연료를 공급받아 이 연료로부터 수소 가스를 발생시키고 상기 수소 가스를 스택(10)으로 공급하는 개질기(35)를 포함한다.
그리고 산소 공급원(40)은 소정 펌핑력으로 공기를 흡입하여 이 공기를 스택(10)으로 공급하는 공기 펌프(41)를 포함하고 있다.
상기 연료 공급원(30)에 있어 개질기(35)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(35)는 일 례로서, 수증기 개질, 부분 산화 또는 자열 반응 등의 촉매 반응을 통해 상기한 연료로부터 수소 가스를 발생시킨다. 그리고 상기 개질기(35)는 일 례로서, 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.
대안으로서, 본 발명에 의한 연료 전지 시스템(100)은 전술한 바 있는 협의의 연료를 직접 스택(10)으로 공급하여 전기를 생산해 낼 수 있는 직접 메탄올형 연료 전지(Direct Methanol Fuel Cell: DMFC) 방식을 채용할 수도 있다. 이러한 직접 메탄올형 연료 전지는 전술한 고분자 전해질형 연료 전지와 달리, 도 1에 도시 한 개질기(35)를 필요로 하지 않는다.
이하에서는 고분자 전해질 형 연료 전지 방식을 적용한 연료 전지 시스템(100)을 예로 들어 설명한다. 그러나 본 발명이 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
상기와 같이 구성되는 본 발명에 의한 연료 전지 시스템(100)의 작용시 연료 공급원(30)의 개질기(35)를 통해 발생되는 수소 가스와 공기 펌프(41)에 의해 흡입되는 공기를 스택(10)으로 공급하게 되면, 스택(10)에서는 상기 수소 가스와 공기 중에 함유된 산소의 전기 화학적인 반응을 통해 전기 에너지를 발생시킨다.
본 발명에 있어 상기한 스택(10)을 구성하는 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 스택의 구성을 도시한 분해 사시도이고, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 스택의 일부 구성을 도시한 개략적인 부분 단면도이며, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 스택의 조립 상태를 도시한 개략적인 부분 단면도이다.
도 2 내지 도 4를 참고하면, 본 시스템(100)에 적용되는 스택(10)은 막-전극 어셈블리(Membrane-Electrode assembly: MEA)(이하, 'MEA'라고 한다.)(12)를 중심에 두고 이의 양면에 세퍼레이터(Separator)(당업계에서는 '바이폴라 플레이트'라고도 한다.)(13)를 배치하여 전기를 발생시키는 최소 단위의 전기 발생부(11)를 포함하여 이루어진다. 따라서 위와 같은 복수의 전기 발생부(11)를 연속적으로 적층 배치함으로써 본 실시예에 의한 적층 구조의 스택(10)을 형성할 수 있다.
상기한 세퍼레이터(13) 사이에 개재되는 MEA(12)는 이의 양면에 애노드 전극과 캐소드 전극(도시하지 않음)이 위치하고, 상기 두 전극 사이에 전해질막(도시하지 않음)을 구비하는 구조로 이루어져 있다. 여기서 상기 애노드 전극은 세퍼레이터(13)를 통해 공급되는 수소 가스를 산화 반응시켜 수소를 수소 이온(프로톤)과 전자로 변환시키는 기능을 하게 된다. 캐소드 전극은 세퍼레이터(13)를 통해 공급되는 공기 중의 산소와 상기 애노드 전극으로부터 이동된 수소 이온 및 전자를 환원 반응시켜, 소정 온도의 열과 수분을 발생시키는 기능을 하게 된다. 그리고 전해질막은 두께가 50∼200㎛인 고체 폴리머 전해질로 형성되어, 애노드 전극에서 발생되는 수소 이온을 캐소드 전극으로 이동시키는 이온 교환의 기능을 하게 된다.
그리고 세퍼레이터(13)는 MEA(12)를 사이에 두고 서로 밀착 배치되고, MEA(12)에 밀착되는 밀착면에 수소 통로(13a)와 공기 통로(13b)를 형성한다. 여기서 수소 통로(13a)는 MEA(12)의 애노드 전극 측에 위치하여 개질기(35)로부터 공급되는 수소 가스를 애노드 전극으로 공급하는 역할을 한다. 그리고 공기 통로(13b)는 MEA(12)의 캐소드 전극 측에 위치하여 공기 펌프(41)로부터 공급되는 공기 중의 산소를 캐소드 전극으로 공급하는 역할을 한다. 이에 더하여, 상기 세퍼레이터(13)는 애노드 전극과 캐소드 전극을 직렬로 연결시켜 주는 전도체의 기능도 가진다.
바람직하게, 상기한 세퍼레이터(13)는 도면에 도시한 바와 같이, 하나의 세퍼레이터(13)에 대해 일면에 수소 통로(13a)를 형성하고 다른 일면에 공기 통로(13b)를 형성하고 있다. 대안으로서 각각의 수소 통로(13a) 및 공기 통로(13b)는 MEA(12)의 양측에 위치하는 세퍼레이터(13)의 일면에만 형성될 수도 있다. 상기 세 퍼레이터(13)는 그라파이트(graphite) 또는 카본 합성물(carbon composite)로 성형하여 상기 수소 통로(13a)와 공기 통로(13b)를 형성할 수 있으며, 금속 소재의 플레이트를 프레스 성형하여 상기 수소 통로(13a)와 공기 통로(13b)를 형성할 수도 있다.
이와 같은 세퍼레이터(13)는 도면에서 수소 가스와 공기가 수소 통로(13a) 및 공기 통로(13b)에 대하여 어떻게 공급 순환되는지에 대한 구체적인 구성을 생략하고 있으며, 이에 대한 구성은 수소 통로(13a) 및 공기 통로(13b)로 수소 가스와 공기를 공급하여 순환시키고, MEA(12)의 애노드 전극 및 캐소드 전극에서 반응하고 남은 미반응 수소 가스와 공기를 배출시키는 통상적인 것이 적용될 수 있다.
상기와 같이 구성되는 본 실시예에 의한 연료 전지 시스템(100)의 작용시 세퍼레이터(13)를 통해 MEA(12)의 애노드 전극으로 수소 가스가 공급되는 반면, 캐소드 전극으로 산소를 함유한 공기가 공급된다. 따라서 애노드 전극에서는 수소 가스를 전자와 수소 이온(프로톤)으로 분리한다. 이 때 상기한 수소 이온은 MEA(12)의 전해질막을 통하여 캐소드 전극으로 이동되고, 전자는 전해질막을 통하여 이동되지 못하고 세퍼레이터(13)를 통해 이웃하는 MEA(12)의 캐소드 전극으로 이동하게 되는데, 이 때 전자의 흐름으로 전류를 발생시키고, 상기 캐소드 전극에서는 상기 이동된 수소 이온 및 전자와 상기한 산소와의 결합 반응을 통해 열과 수분을 발생시킨다.
한편, 본 실시예에 있어 상기한 스택(10)의 최외곽에는 다수개의 전기발생부를 적층 고정시키기 위한 앤드플레이트(15a,15b)가 위치한다.
상기 앤드플레이트(15a,15b)는 전기 발생부(11)에서 발생되는 전기 에너지를 집전하는 집전유니트로 구성될 수도 있다.
본 실시예에서 상기 엔드 플레이트(15a,15b)는 이들 사이에 위치하는 세퍼레이터(13)들 보다 큰 면적을 갖도록 형성된다. 즉, 상기 엔드 플레이트는 그 가장자리 부분이 이들 사이에 위치하는 세퍼레이터(13)의 가장자리단 외측으로 연장되는 구조로 이루어지고 세퍼레이터(13) 외측으로 연장된 부분을 통해 체결부가 설치되어 양 앤드플레이트(15a,15b)를 조여 결합시키게 된다.
상기 체결부(19)는 전기 발생부(11)로 공급되는 수소 가스 및 공기의 누출을 방지하고 전지로서의 구조를 갖추기 위해, 복수의 전기 발생부(11)들을 일정 압력으로 가압하여 하나로 체결시키기 위한 것으로, 엔드 플레이트(15a, 15b)의 여유 부분(α)에 형성된 다수의 체결홀(19c)에 각각 관통 설치되는 체결봉(19a)과, 상기 체결봉(19a)의 양쪽 끝단에 형성된 나사부에 체결되어 상기 엔드 플레이트(15a, 15b)를 고정하는 너트(19b)를 포함한다.
따라서 상기 체결홀(19c)을 관통한 체결봉(19a)의 양 끝단에 너트(19b)를 각각 체결함으로써 양쪽의 엔드 플레이트(15a, 15b)를 눌러 본 실시예에 의한 스택(10)을 적정한 압력으로 체결 고정할 수 있게 되는 것이다.
그리고 본 실시예에 따라 상기 앤드플레이트(15a,15b) 외측면의 상기 체결홀(19c)에는 상기 너트(19c)가 접하도록 돌기부(17)가 돌출형성된다.
본 실시예에서는 도 2에 도시된 바와 같이 상기 앤드플레이트(15a,15b)의 네 모서리에 체결홀(19c)가 형성되고 각 체결홀(19dc)마다 앤드플레이트의 외측면에 돌기부(17)가 형성된 구조로 되어 있다.
상기 돌기부(17)의 크기는 상기 너트의 전면이 접할 수 있도록 너트와 대응되는 정도의 크기면 가능하며, 그 두께는 2mm 이하임이 바람직하다.
또한, 상기 돌기부(17)는 도 3에 도시된 바와 같이 체결봉(19a)에 너트(19b)를 체결하여 조이는 경우 앤드플레이트(15a,15b)에 가해지는 응력집중부위에서 반대방향을 따라 외측면이 소정각도(α)로 경사져 형성된 구조로 되어 있다.
이에따라 상기 너트(19b)가 체결봉(19a)에 체결되어 앤드플레이트의 돌기부(17)에 응력을 가하게 되면 앤드플레이트가 만곡변형되면서 경사진 돌기부(17)의 외측면이 너트(19b)와 전체적으로 밀착되면서 응력이 돌기부(17) 전체에 고르게 가해질 수 있게 되는 것이다.
여기서 상기 돌기부(17) 외측면의 경사각도(α)는 앤드플레이트(15a,15b)의 중심부에서 외측을 향하여 점차적으로 높아져 상향경사를 이루면 충분하며, 바람직하게는 상기 체결봉(19a)에 너트(19b)를 체결하여 양 앤드플레이트를 최적화된 압력으로 조였을 때 너트(19b)에 의한 응력으로 상기 앤드플레이트가 변형되면서 상기 돌기부(17)의 외측면이 상기 체결봉(19a)에 대해 직각으로 배치될 수 있는 각도로 형성한다.
도 4는 체결봉(19a)에 너트(19b)가 체결되어 앤드플레이트(15a,1`5b)가 조여져 고정된 상태를 잘 예시하고 있는 데, 상기한 도면에서와 같이 너트(19b)에 의해 가해진 체결압으로 앤드플레이트가 만곡되어 변형되면서 앤드플레이트에 형성된 돌기부(17)의 외측면이 너트(19b)의 전면과 동일한 수평면을 이루어 돌기부(17)의 전 면이 너트(19b)와 고르게 밀착되게 된다.
이와같이 돌기부(17)에 너트(19b)가 고르게 밀착됨으로서 앤드플레이트를 조이는 과정에서 너트(19b)나 체결봉(19a)이 그 상태를 그대로 유지하여 변형이 발생되지 않고 너트(19b)에 의해 가해지는 응력이 돌기부(17)를 통해 고르게 전달되어 앤드플레이트의 과도한 변형을 방지할 수 있게 되는 것이다.
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.
이상 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 연료 전지 시스템에 의하면, 앤드플레이트에 대한 너트의 응력집중을 방지하여 앤드플레이트 및 체결봉과 너트의 과도한 변형을 방지할 수 있게 된다.

Claims (20)

  1. 막-전극 어셈블리와 이 막-전극 어셈블리의 양면에 배치되는 세퍼레이터에 의한 적어도 하나의 전기 발생부와,
    상기 전기 발생부를 체결하는 체결부를 포함하며,
    상기 체결부는 상기 전기 발생부 최외곽에 위치하는 양 앤드플레이트를 관통하는 다수의 체결봉과, 상기 체결봉의 양단에 나사 결합되는 너트, 상기 앤드플레이트의 너트 체결부위에 외측으로 돌출 형성되어 너트에 의해 가해지는 응력을 분산시키는 돌기부를 포함하는 연료 전지 시스템용 스택.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 돌기부는 상기 너트의 응력집중부위에서 반대방향으로 경사져 형성된 연료 전지 시스템용 스택.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 돌기부는 너트와 접하는 외측면이 앤드플레이트의 중심에서 외측을 향해 상향 경사진 연료 전지 시스템용 스택.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 돌기부는 그 두께가 2mm이하인 연료 전지 시스템용 스택.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 세퍼레이터는 상기 막-전극 어셈블리의 일면에 밀착 배치되어 상기 막-전극 어셈블리로 수소 가스를 공급하는 수소 통로를 형성하고, 상기 막-전극 어셈블리의 다른 일면에 밀착 배치되어 상기 막-전극 어셈블리로 공기를 공급하는 공기 통로를 형성하는 연료 전지 시스템용 스택.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 체결봉은 상기 전기 발생부 전체를 관통하는 연료 전지 시스템용 스택.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 체결봉은 상기 전기 발생부의 최외곽에 위치한 양 세퍼레이터를 관통하는 연료 전지 시스템용 스택.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 체결봉의 표면에 절연층을 형성하는 연료 전지 시스템용 스택.
  9. 수소와 산소의 전기 화학적인 반응을 통해 전기 에너지를 발생시키는 스택;
    수소를 함유한 연료를 상기 스택으로 공급하는 연료 공급원; 및
    산소를 상기 스택으로 공급하는 산소 공급원
    을 포함하며,
    상기 스택은,
    막-전극 어셈블리와 이 막-전극 어셈블리의 양면에 배치되는 세퍼레이터에 의한 적어도 하나의 전기 발생부와, 상기 전기 발생부 최외곽에 위치하는 양 앤드플레이트를 관통하는 다수의 체결봉과, 상기 체결봉의 양단에 나사 결합되는 너트, 상기 앤드플레이트의 너트 체결부위에 외측으로 돌출 형성되어 너트에 의해 가해지는 응력을 분산시키는 돌기부를 포함하는 연료 전지 시스템.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 전기 발생부가 복수로 구비되며, 상기 복수의 전기 발생부에 의한 적층 구조의 상기 스택을 형성하는 연료 전지 시스템.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 연료 공급원은:
    수소를 함유한 연료를 저장하는 연료 탱크; 및
    상기 연료 탱크에 연결 설치되는 연료 펌프를 포함하는 연료 전지 시스템.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 연료 공급원은, 상기 전기 발생부와 연료 탱크에 연결 설치되어 상기 연료 탱크로부터 연료를 공급받아 수소 가스를 발생시키고, 상기 수소 가스를 전기 발생부로 공급하는 개질기를 포함하는 연료 전지 시스템.
  13. 제 9 항에 있어서,
    상기 산소 공급원은 공기를 흡입하여 이 공기를 상기 전기 발생부로 공급하는 공기 펌프를 포함하는 연료 전지 시스템.
  14. 제 9 항에 있어서,
    상기 세퍼레이터는 상기 막-전극 어셈블리의 일면에 밀착 배치되어 이 막-전극 어셈블리로 수소 가스를 공급하는 수소 통로를 형성하고, 상기 막-전극 어셈블리의 다른 일면에 밀착 배치되어 이 막-전극 어셈블리로 공기를 공급하는 공기 통로를 형성하는 연료 전지 시스템.
  15. 제 9 항에 있어서,
    상기 돌기부는 상기 너트의 응력집중부위에서 반대방향으로 경사져 형성된 연료 전지 시스템.
  16. 제 9 항에 있어서,
    상기 돌기부는 너트와 접하는 외측면이 앤드플레이트의 중심에서 외측을 향해 상향 경사진 연료 전지 시스템.
  17. 제 9 항에 있어서,
    상기 돌기부는 그 두께가 2mm이하인 연료 전지 시스템.
  18. 제 9 항에 있어서,
    상기 세퍼레이터는 상기 막-전극 어셈블리의 일면에 밀착 배치되어 상기 막-전극 어셈블리로 수소 가스를 공급하는 수소 통로를 형성하고, 상기 막-전극 어셈블리의 다른 일면에 밀착 배치되어 상기 막-전극 어셈블리로 공기를 공급하는 공기 통로를 형성하는 연료 전지 시스템.
  19. 제 9 항에 있어서,
    상기 체결봉은 상기 전기 발생부 전체를 관통하는 연료 전지 시스템.
  20. 제 9 항에 있어서,
    상기 체결봉은 상기 전기 발생부의 최외곽에 위치한 양 세퍼레이터를 관통하는 연료 전지 시스템.
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