KR20070001149U - Anode flow field board for fuel cell - Google Patents

Anode flow field board for fuel cell

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카오 치-정
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Abstract

본 고안에 따르면, 기판; 상기 기판의 일측면에 형성되며, 상기 기판에서 상기 기판의 일부 작은 영역을 파서 공동 영역(hollow area)으로 형성되는 션트부; 상기 기판 상에 형성되며 상기 션트부 및 적어도 하나의 슬롯 몸체 사이에 연결되는 유입 채널 구조; 상기 기판 상에 배열되고 형성되는 슬롯 몸체들로서, 상기 슬롯 몸체들 각각을 위한 형성부가 각각의 막 전극 조립체를 위한 음극의 형성부와 대응적으로 연결되는 슬롯 몸체들; 상기 기판 상에 형성되며 상기 슬롯 몸체들과 유출구 홀 사이에 연결된 유출 채널 구조; 및 상기 기판의 일측면에 형성되고 상기 유출 채널 구조에 연결된 유출구 홀로서, 상기 유출구 홀은 상기 기판의 일부 작은 영역을 공동 영역으로 파서 형성되는 유출구 홀을 포함하는 연료용 음극 유동장 판이 제공된다. According to the present invention, a substrate; A shunt portion formed on one side of the substrate and formed into a hollow area by digging a small area of the substrate from the substrate; An inlet channel structure formed on said substrate and connected between said shunt portion and at least one slot body; Slot bodies arranged and formed on the substrate, wherein the forming portions for each of the slot bodies are correspondingly connected to the forming portions of the cathode for each membrane electrode assembly; An outlet channel structure formed on the substrate and connected between the slot bodies and the outlet hole; And an outlet hole formed on one side of the substrate and connected to the outlet channel structure, wherein the outlet hole includes an outlet hole formed by dividing a small portion of the substrate into a common area.

연료 전지, 음극, 전류 수집편, 유동장, Fuel cells, cathodes, current collectors, flow fields,

Description

연료 전지용 음극 유동장 판{Anode flow field board for fuel cell}Anode flow field board for fuel cell

도 1은 본 고안에 따른 바람직한 실시예의 연료 전지용 음극 유동장 판의 입체 구성도이며;1 is a three-dimensional configuration diagram of a negative flow field plate for a fuel cell of a preferred embodiment according to the present invention;

도 2는 본 고안에 따른 바람직한 실시예의 전류 수집편에 대한 입체 구성도이며;2 is a three-dimensional configuration diagram of the current collecting piece of the preferred embodiment according to the present invention;

도 3은 본 고안에 따른 바람직한 실시예의 전류 수집편을 갖춘 음극 유동장 판의 입체 구성도이며;3 is a three-dimensional configuration diagram of a cathode flow field plate with a current collector of a preferred embodiment according to the present invention;

도 4는 본 고안에 따른 바람직한 실시예의 전기 구성요소가 결합된 음극 유동장 판의 입체 구성도이며;4 is a three-dimensional configuration diagram of a cathode flow field plate coupled with an electrical component of a preferred embodiment according to the present invention;

도 5는 본 고안에 따른 또 다른 바람직한 실시예의 전기 구성요소가 결합된 음극 유동장 판의 입체 구성도이며;5 is a three-dimensional configuration diagram of a cathode flow field plate coupled with an electric component of another preferred embodiment according to the present invention;

도 6은 본 고안에 따른 또 다른 변형된 실시예의 연료 전지용 음극 유동장 판의 도해(diagram)이며; 그리고,6 is a diagram of a negative flow field plate for a fuel cell of another modified embodiment according to the present invention; And,

도 7은 본 고안에 따른 또 다른 변형된 실시예의 추가적인 연료 전지용 음극 유동장 판에 대한 도해이다. 7 is a diagram of a further negative flow field plate for a fuel cell of another modified embodiment according to the present invention.

본 고안은 연료 전지용 유동장 판와 관련한 것이며, 보다 상세하게는, 특별히 전체 중량이 매우 가볍고, 낮은 제조 단가를 가지며 음극 연료와 음극 생성물이 보다 순조롭게 흐를 수 있는 유동장 환경을 제공하기 위하여 균일한 밀도를 유발시키는 혼합 과정을 갖는 유동장 판(Anode flow field board)에 관한 것이다. The present invention relates to a flow field plate for a fuel cell, and more particularly, to generate a uniform density in order to provide a flow field environment in which the total weight is very light, has a low manufacturing cost, and the cathode fuel and the cathode product can flow more smoothly. It relates to an anode flow field board with a mixing process.

연료 전지는 전극 반응을 통하여 연료에 저장된 화학 에너지를 전기 에너지로 직접 변환하기 위한 발전 장치이다. 다양한 형태의 연료 전지가 있으며, 분류 방법에도 여러가지가 있다. 연료 전지를 전해질 성질의 차이에 따라 분류하면, 알칼리성 연료 전지, 인산 연료 전지, 양성자 교환막 연료 전지, 용해된 탄산염 연료 전지, 고체 산화물 연료 전지와 같은, 다섯 가지의 전해질 연료가 있다. A fuel cell is a power generation device for directly converting chemical energy stored in fuel into electrical energy through an electrode reaction. There are various types of fuel cells, and there are many ways of sorting. The fuel cells are classified according to the difference in electrolyte properties, and there are five electrolyte fuels, such as alkaline fuel cells, phosphate fuel cells, proton exchange membrane fuel cells, dissolved carbonate fuel cells, and solid oxide fuel cells.

공지의 연료 전지 구조에 있어서, 유동장 판은 막 전극 조립체의 양 측면에 위치한다. 그리고 사용되는 재료는 높은 전기전도성, 높은 강도, 쉬운 제조성, 가벼운 무게 및 낮은 비용의 특징을 가져야 한다. 최근에는 유동장 판을 만들기 위한 재료로서 흑연, 알루미늄 그리고 스테인리스 강등이 사용되며, 일반적으로 흑연으로 만들어진다. 그리고 연료를 공급하기 위한 채널로서 유동 장 위에 채널을 가공하여 반응물이 채널을 통하여 확산층에 도착한 후 작용층으로 흘러들어가서 촉매층과 반응하도록 한다. 또한, 유동장 판은 전류를 전도하는 기능을 가지고 있어 반응으로부터 생성된 전류가 전도되고 적용되도록 함으로써 전류 수집판으로서의 기능을 갖는다. In known fuel cell structures, the flow field plates are located on both sides of the membrane electrode assembly. And the materials used should be characterized by high electrical conductivity, high strength, easy manufacturability, light weight and low cost. Recently, graphite, aluminum and stainless steels are used as materials for making flow field plates, and are generally made of graphite. The channel is then processed in a flow field as a channel for supplying fuel so that the reactant reaches the diffusion layer through the channel and then flows into the working bed to react with the catalyst bed. In addition, the flow field plate has a function of conducting current so that the current generated from the reaction is conducted and applied, thereby serving as a current collector plate.

그러나 공지의 흑연 판과 같은, 유동장 판은 체적이 크고 무게가 충분히 가 볍지 않았다. 따라서, 본 고안의 고안자는 공지의 유동장 판의 불편함을 인식하고, 신규한 음극 유동장 판을 개발하기 위하여 노력하였다. However, flow field plates, such as known graphite plates, are large in volume and not light enough. Therefore, the inventors of the present invention recognize the inconvenience of the known flow field plate and tried to develop a novel cathode flow field plate.

본 고안의 주요 목적은 특히 전체적으로 가볍고, 낮은 제조 단가를 가지며 음극 연료와 음극 제조물이 보다 유연하게 유동할 수 있도록 유동장 환경이 제공되는 음극 유동장 판을 제공하는 것이다.  The main object of the present invention is to provide a cathode flow field plate which is particularly light overall, has a low manufacturing cost and is provided with a flow field environment for the cathode fuel and the cathode product to flow more flexibly.

본 고안의 또 다른 목적은 전류 수집 기능을 갖는 음극 유동장 판을 제공하여, 연료 전지 자체의 부피 및 무게를 매우 줄일 수 있을 뿐 아니라 유동장 판의 전류 수집 기능을 향상시킬 수 있도록 하는 것이다. Another object of the present invention is to provide a negative electrode flow field plate having a current collection function, which can greatly reduce the volume and weight of the fuel cell itself, and also improve the current collection function of the flow field plate.

본 고안의 추가적인 목적은 균일한 밀도 및 균일한 유동 부피를 갖는 음극 유동장 판을 제공하여, 연료 혼합 후 연료의 전력 생성 성능을 향상시킬 수 있도록 하는 것이다. It is a further object of the present invention to provide a cathode flow field plate having a uniform density and a uniform flow volume, so as to improve the power generation performance of the fuel after fuel mixing.

이를 위하여 본 고안에 따르면, 기판, 상기 기판 상에 형성되는 션트부(shunt portion), 유입 채널 구조, 적어도 하나의 슬롯 몸체, 유출 채널 구조, 유출구 홀을 포함하는 연료 전지용 음극 유동장 판이 제공되며, 이때, 상기 션트부는 상기 기판의 작은 영역을 파내서 공동 영역을 형성함으로써 형성되며, 상기 유입 채널 구조는 상기 션트부와 상기 슬롯 몸체 사이에 연결되고, 상기 슬롯 몸체의 비열을 위하여 형성된 부분들은 각각의 막-전극 조립체를 위한 음극의 형성부와 연결되며; 상기 유출 채널 구조는 상기 슬롯 몸체와 유출구 홀 사이에 연결되고; 그 리고 상기 유출구 홀은 상기 유출 채널 구조에 연결되고, 상기 유출구 홀은 상기 기판의 작은 부분을 파내어 공동 영역으로 형성함으로써 이루어지도록 형성된다. To this end, according to the present invention, there is provided a cathode flow field plate for a fuel cell comprising a substrate, a shunt portion formed on the substrate, an inlet channel structure, at least one slot body, an outlet channel structure, and an outlet hole. And the shunt portion is formed by digging a small area of the substrate to form a cavity area, wherein the inflow channel structure is connected between the shunt portion and the slot body, and portions formed for the specific heat of the slot body are each film Is connected with the formation of a cathode for the electrode assembly; The outlet channel structure is connected between the slot body and the outlet hole; The outlet hole is connected to the outlet channel structure, and the outlet hole is formed by digging a small portion of the substrate into a cavity area.

본 고안의 상기 목적 및 이점은 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명될 것이다. The above objects and advantages of the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings.

도 1을 참조하면, 본 고안에 따른 음극 유동장 판(1)은 연료 전지에 적용되며, 이때 연료 전지에는 적어도 하나의 막 전극 조립체가 제공된다. 본 고안에 따른 음극 유동장 판(1)은, 기판(11), 션트부(12), 유입 채널 구조(13), 적어도 하나의 슬롯 몸체(14), 유출 채널 구조(15), 및 유출구 홀(16)을 포함하며, 이는 하기에서 상세하게 설명될 것이다. Referring to FIG. 1, the cathode flow field plate 1 according to the present invention is applied to a fuel cell, wherein the fuel cell is provided with at least one membrane electrode assembly. The cathode flow field plate 1 according to the present invention includes a substrate 11, a shunt portion 12, an inlet channel structure 13, at least one slot body 14, an outlet channel structure 15, and an outlet hole ( 16), which will be described in detail below.

기판(11)은 내화학성의 비전도체 엔지니어링 플라스틱 기판, 흑연 기판, 금속 기판, 플라스틱 탄소 기판, FR4 기판, FR5 기판, 에폭시 레진 기판, 유리섬유 기판, 세라믹 기판, 고분자 플라스틱 기판, 및 복합식 재료 기판 중에서 하나로 선택될 수 있다. 만일 션트부(12), 유입 채널 구조(13), 적어도 하나의 슬롯 몸체(14), 유출 채널 구조(15), 및 유출구 홀(16)이 기판(1)의 상부 표면 상에 형성된다면, 그들은 단일면 음극 유동장 판(1)를 형성할 것이다. 다른 한편으로, 만일 션트부(12), 유입 채널 구조(13), 적어도 하나의 슬롯 몸체(14), 유출 채널 구조(15), 및 유출구 홀(16)이 상기 기판(1)의 상부 표면과 하부 표면의 양측 상에 형성된다면, 그들은 양면 음극 유동장 판(1)를 형성할 것이다. Substrate 11 is selected from chemically resistant non-conducting engineering plastic substrate, graphite substrate, metal substrate, plastic carbon substrate, FR4 substrate, FR5 substrate, epoxy resin substrate, glass fiber substrate, ceramic substrate, polymer plastic substrate, and composite material substrate. It can be chosen as one. If the shunt portion 12, the inlet channel structure 13, the at least one slot body 14, the outlet channel structure 15, and the outlet hole 16 are formed on the upper surface of the substrate 1, they are It will form a single sided cathode flow field plate (1). On the other hand, if the shunt portion 12, the inlet channel structure 13, the at least one slot body 14, the outlet channel structure 15, and the outlet hole 16 are connected with the upper surface of the substrate 1, If formed on both sides of the bottom surface, they will form a double-sided cathode flow field plate 1.

션트부(12)는 기판(11)의 일면에 형성되고, 상기 기판(11)의 작은 영역은 션트부(12)를 형성하기 위한 공동 영역으로 파여 진다. 션트부(12)의 공동 영역은 메 탄올 용액과 같은 유입 음극 연료를 수용할 수 있다. 상기 유입 음극 연료가 션트부(12)에 채워졌을 때, 음극 연료는 유입 채널 구조(13) 쪽으로 흐르게 될 것이다. The shunt portion 12 is formed on one surface of the substrate 11, and a small area of the substrate 11 is excavated into a cavity area for forming the shunt portion 12. The cavity area of the shunt portion 12 may receive an incoming cathode fuel, such as a methanol solution. When the incoming cathode fuel is filled in the shunt portion 12, the cathode fuel will flow towards the inlet channel structure 13.

유입 채널 구조는 기판(11) 상에 형성되고 션트부(12) 및 적어도 하나의 슬롯 몸체(14) 사이에 연결된다. 유입 채널 구조(13)를 구현하기 위한 수단이 기판(11)의 표면으로부터 다수 개의 슬롯을 갖도록 파여 지고, 이와 같은 다수개의 슬롯의 단부들은 동일한 방향으로 션트부(12)에 연결된다. 동시에 상기 다수개의 슬롯의 단부들은 또 다른 방향으로 상기 슬롯 몸체(14)들과 연결된다. 유입 채널 구조(13)는 균일한 유동 체적을 갖는 설계를 채용하고 있어, 다수의 슬롯으로부터 흘러들어온 후의 션트부(12)로부터의 음극 연료는 균일한 유동 체적을 형성하기 위하여 슬롯 몸체(14)에 연결된 각각의 단부로부터 흘러나오는 음극 연료의 유출 부피를 가지게 된다. 적어도 하나의 슬롯 몸체(14)가 상기 기판(11) 상에 배열되고 형성되며, 각각의 슬롯 몸체(14)의 각각의 형성부는 각각의 막 전극 조립체를 위한 음극의 형성부와 대응적으로 연결된다. 이와 같은 슬롯 몸체(14)를 구현하기 위한 수단이 다수개의 평행한 슬롯을 형성하도록 상기 기판(11)의 표면으로부터 파여 진다. 유입 채널 구조(13)로부터의 음극 연료는 각각의 슬롯 몸체(14) 안으로 유동하여 들어오고; 그 후 각각의 막 전극 조립체의 음극으로 들어온 후; 추가적으로, 각각의 막 전극 조립체의 음극에서의 전기화학 반응에 의하여 생성된 음극 산출물이 각각의 슬롯 몸체(14) 안으로 유동할 것이며; 마지막으로, 음극 산출물 및 잔여 음극 연료가 유출 채널 구조(15)로 흐를 것이다. An inlet channel structure is formed on the substrate 11 and connected between the shunt portion 12 and the at least one slot body 14. Means for implementing the inlet channel structure 13 are excavated to have a plurality of slots from the surface of the substrate 11, and the ends of the plurality of slots are connected to the shunt portion 12 in the same direction. At the same time the ends of the plurality of slots are connected with the slot bodies 14 in another direction. The inflow channel structure 13 employs a design having a uniform flow volume, so that the cathode fuel from the shunt portion 12 after flowing from the plurality of slots is formed into the slot body 14 to form a uniform flow volume. It has an outflow volume of cathode fuel flowing out of each connected end. At least one slot body 14 is arranged and formed on the substrate 11, wherein each formation of each slot body 14 is correspondingly connected with the formation of a cathode for each membrane electrode assembly. . Means for implementing such a slot body 14 are excavated from the surface of the substrate 11 to form a plurality of parallel slots. Cathode fuel from the inlet channel structure 13 flows into each slot body 14; Then entering the cathode of each membrane electrode assembly; In addition, the cathode output generated by the electrochemical reaction at the cathode of each membrane electrode assembly will flow into each slot body 14; Finally, the cathode output and residual cathode fuel will flow into the outflow channel structure 15.

한편, 슬롯 몸체(14)는 다른 구조를 채용할 수 있는데, 예를 들면, 격자 구 조를 형성하기 위하여 다수개의 교차하는 슬롯을 채용하고, 다수개의 격자형 슬롯 몸체가 상기 기판(11) 상에 배열되도록 형성될 수 있다. 또한, 슬롯 몸체(14)는 홈 구조를 체용하고, 홈이 파여진 영역을 형성하도록 상기 기판(11)의 표면으로부터 파여진다. On the other hand, the slot body 14 may adopt a different structure, for example, employing a plurality of intersecting slots to form a lattice structure, a plurality of lattice slot body on the substrate 11 It can be formed to be arranged. In addition, the slot body 14 is recessed from the surface of the substrate 11 so as to retain the groove structure and form a grooved area.

유출 채널 구조(15)는 상기 기판(11) 상에 형성되며,상기 슬롯 몸체(14)들과 유출구 홀(16) 사이에 연결된다. 상기 슬롯 몸체(14)에 매우 근접한 유출 채널 구조(15)의 일부의 설계는 슬롯 구조를 채용하고 있다. 상기 슬롯 구조를 위한 수단은 하나의 홈 이상을 형성하도록 상기 기판(11)의 표면으로부터 파여 진다. 유출구 홀(16)에 매우 근접한 유출 채널 구조(15)의 일부의 설계는 스트립-홀 구조를 채용하고 있다. 스트립-홀 구조는 하나의 공동 스트립-형 영역 이상을 형성하기 위하여 상기 기판(11)의 표면으로부터 파내어 짐으로써 형성된다. An outlet channel structure 15 is formed on the substrate 11 and is connected between the slot bodies 14 and the outlet hole 16. Some designs of the outlet channel structure 15 very close to the slot body 14 employ a slot structure. Means for the slot structure are excavated from the surface of the substrate 11 to form more than one groove. Some designs of the outlet channel structure 15 very close to the outlet hole 16 employ a strip-hole structure. The strip-hole structure is formed by digging from the surface of the substrate 11 to form more than one hollow strip-shaped region.

스트립 홀 구조를 채용한 유출 채널 구조(15)의 일부에 대한 설계 사상은 음극 유동장 판(1)의 내부 압력을 줄이기 위하여 유출 채널을 확장하는 것이다. 따라서, 이와 같은 설계는 CO2 와 같은 음극 산출물, 혹은 거품들이 유출 채널 구조(15) 안에 남아있지 않고 유출구 홀(16)로 자연스럽게 배출될 수 있도록 한다.The design idea for part of the outlet channel structure 15 employing the strip hole structure is to expand the outlet channel to reduce the internal pressure of the cathode flow field plate 1. Therefore, such a design is CO 2 Cathode outputs, or bubbles, such as can be naturally discharged into the outlet hole 16 without remaining in the outlet channel structure 15.

유출구 홀(16)은 기판(11)의 일면에 형성되고, 유출 채널 구조(15)에 연결된다. 유출구 홀(16)은 공동 영역으로 기판(11)의 작은 부분을 파냄으로써 형성된다. 상기 유출구 홀(16)의 형성된 부분은 상기 기판(11)의 션트부(12)와 동일한 면에 형성되도록 선택될 수 있다. 음극 산출물과 상기 유출 채널 구조(15)로부터의 잔여 음극 연료가 상기 유출구 홀(16)로부터 음극 유동장 판(1)으로 흘러나갈 수 있다. The outlet hole 16 is formed on one surface of the substrate 11 and is connected to the outlet channel structure 15. The outlet hole 16 is formed by digging a small portion of the substrate 11 into the cavity area. The formed portion of the outlet hole 16 may be selected to be formed on the same surface as the shunt portion 12 of the substrate 11. Cathode output and residual cathode fuel from the outlet channel structure 15 may flow out of the outlet hole 16 to the cathode flow field plate 1.

또한, 기판(11)의 표면은 추가로 인쇄 회로 기판을 채용하는 것과 같이, 회로를 구비하도록 형성되고, 녹색 페인트와 같은, 회로 기판의 표면상에 보호 페인트 층을 코팅하도록 형성될 수 있다. 프린트된 회로는 전기적으로 전류 수집편(17)에 연결된다. In addition, the surface of the substrate 11 may be further formed with a circuit, such as employing a printed circuit board, and may be formed to coat a protective paint layer on the surface of the circuit board, such as green paint. The printed circuit is electrically connected to the current collecting piece 17.

또한, 본 고안은 더 나아가 적어도 하나의 전류 수집편(17)을 포함한다. 본 고안에 따른 바람직한 실시예의 전류 수집편(17)이 도 2에 도시되며 본 고안에 따른 바람직한 실시예의 전류 수집편을 구비한 음극 유동장 판이 도 3에 도시된다. 전류 수집편(17)을 위한 소재는 전도성 소재이고, 동시에 내식 및/또는 내산 기능이 있는 내 화학성 재료이다. 예를 들어, 스테인리스강(SUS316)편, 금박, 티타늄 금속, 흑연 재료, 탄소 금속 화합물 재료, 금속 합금 및 저임피던스 고분자 전도편 중 하나를 선택할 수 있다. In addition, the present invention further includes at least one current collecting piece 17. A current collector piece 17 of a preferred embodiment according to the present invention is shown in FIG. 2 and a cathode flow field plate with a current collector piece of a preferred embodiment according to the present invention is shown in FIG. 3. The material for the current collecting piece 17 is a conductive material and at the same time a chemical resistant material having a corrosion and / or acid resistance function. For example, one of stainless steel (SUS316) piece, gold foil, titanium metal, graphite material, carbon metal compound material, metal alloy and low impedance polymer conductive piece can be selected.

각각의 전류 수집편(17)은 각각의 슬롯 몸체(14)에 부착되고 고정된다. 상기 전류 수집편(17)은 적어도 하나의 플랜지(170)를 구비하고, 상기 플랜지는 슬롯 몸체(14)로부터 돌출된다. 전류 수집편(17)에 채용되는 구체적인 구조는 슬롯 몸체(14)의 구체적인 구조에 의하여 결정된다. Each current collecting piece 17 is attached to and fixed to a respective slot body 14. The current collecting piece 17 has at least one flange 170 which protrudes from the slot body 14. The specific structure employed in the current collecting piece 17 is determined by the specific structure of the slot body 14.

또한 각각의 전류 수집편(17) 및 각각의 슬롯 몸체(14) 사이에는 전기 전도편(미도시)이 추가로 부착되고 중간에 삽입된다. 전기전도편은 높은 전기 전도력을 갖는 재료를 채용할 수 있으며, 점 용접 방식을 사용하여, 상기 전기 수집편(17)과 상기 슬롯 몸체(14) 사이에 전기 전도편 층을 결합시킬 수 있다. 또는 열 압착 기 계를 이용하여 수지 필름, 혹은 내식 및/또는 내산 기능이 있는 접착체, 예를 들어 AB 아교를 사용하여 해당 전기 전도편을 전기 수집편(17)과 상기 슬롯 몸체(14) 사이에 결합시킬 수 있다. 추가로, 스퍼터링 및 스프레이 공정을 선택하여 상기 전기 수집편(17)의 하부 표면에 얇은 금속 층을 형성하도록 하거나, 혹은 상기 슬롯 몸체(14)의 상부 표면에 얇은 금속 층을 형성하도록 할 수 있다. 전기 전도편 및 얇은 금속 층의 재료는 금, 구리, 은, 탄소, 전기전도성이 높은 금속들 중에서 하나로 선택될 수 있다. Also between each current collecting piece 17 and each slot body 14 is an electrically conductive piece (not shown) further attached and inserted in between. The electrically conductive piece may employ a material having high electrical conductivity, and may use a spot welding method to couple the electrically conductive piece layer between the electrical collection piece 17 and the slot body 14. Or between the electrical collection piece 17 and the slot body 14 by means of a thermocompression machine or by using a resin film or an adhesive having corrosion and / or acid resistance, for example AB glue. Can be bound to In addition, a sputtering and spraying process may be selected to form a thin metal layer on the bottom surface of the electrical collection piece 17 or to form a thin metal layer on the top surface of the slot body 14. The material of the electrically conductive piece and the thin metal layer may be selected from among gold, copper, silver, carbon, and highly conductive metals.

전기 전도편에는 적어도 하나의 플랜지가 제공되고, 상기 플랜지는 상기 슬롯 몸체(14)로부터 돌출된다. The electrically conductive piece is provided with at least one flange, which protrudes from the slot body 14.

도 4는 본 고안에 따른 바람직한 실시예의 전기 구성 요소들이 형성된 음극 유동장 판의 입체 구성 도면이다. 션트부(12)에 의하여 사용되어진 영역 이외의 기판(11)의 다른 표면, 유입 채널 구조(13), 적어도 하나의 슬롯 몸체(14), 유출 채널 구조(15) 및 유출구 홀(16)이 적어도 하나의 전기 구성요소(18)와 함께 형성되도록 구성될 수 있다. 이와 같은 전기 구성 요소(18)의 실시예들은, 예를 들어, 온도 센서, 밀도 센서, 액체 레벨 센서, 가열 장치, 냉각 장치 및 가열 필라멘트 등이다. 4 is a three-dimensional configuration diagram of a cathode flow field plate in which electrical components of a preferred embodiment according to the present invention are formed. Other surfaces of the substrate 11 other than the area used by the shunt portion 12, the inlet channel structure 13, the at least one slot body 14, the outlet channel structure 15 and the outlet hole 16 are at least It may be configured to be formed with one electrical component 18. Embodiments of such electrical component 18 are, for example, temperature sensors, density sensors, liquid level sensors, heating devices, cooling devices, heating filaments, and the like.

도 5는 본 고안에 따른 또 다른 바람직한 실시예의 전기 부품들을 구비하도록 형성된 음극 유동장 판의 입체 도면이다. 션트부(12)의 공동 영역에 의하여 형성된 내부 공간이 적어도 하나의 전기 부품(18)을 수용하도록 사용될 수 있다. 이와 같은 전기 부품(18)의 실시예들은, 예를 들어, 온도 센서, 밀도 센서, 액체 수 준 센서, 가열 장치, 냉각 장치, 및 가열 필라멘트 등이다. 5 is a three-dimensional view of a cathode flow field plate formed with electrical components of another preferred embodiment according to the present invention. An interior space defined by the cavity area of the shunt portion 12 can be used to receive at least one electrical component 18. Examples of such electrical components 18 are, for example, temperature sensors, density sensors, liquid level sensors, heating devices, cooling devices, heating filaments, and the like.

도 6은 본 고안에 따른 또다른 변형 실시예의 연료 전지용 음극 유동장 판의 도해도이고, 도 7은 본 고안에 따른 추가적인 또다른 변형 실시예의 연료 전지용 음극 유동장 판의 도해도이다. 6 is a schematic diagram of a negative flow plate for a fuel cell of another modified embodiment according to the present invention, and FIG. 7 is a schematic view of a negative flow field plate for a further alternative embodiment according to the present invention.

도 6 및 도 7은 션트부(12), 유입 채널 구조(13), 슬롯 몸체(14), 유출 채널 구조(15), 및 유출구 홀(16)과 같은, 기판(11) 상에 형성되는 부품들을 변형된 형상의 예로 도시한다. 당업자라면 또 다른 형상으로 수정할 수 있을 것이며, 이와 같은 변형은 본 고안의 범위 내이다.6 and 7 show components formed on substrate 11, such as shunt portion 12, inlet channel structure 13, slot body 14, outlet channel structure 15, and outlet hole 16. These are shown as examples of modified shapes. Those skilled in the art will be able to modify to other shapes, such modifications are within the scope of the present invention.

본 고안에 따른 음극 유동장 판(1)은 메탄올 연료를 사용하는 연료 전지, 액체 연료를 사용하는 연료 전지, 가스 연료를 사용하는 연료 전지, 고체 연료를 사용하는 연료 전지와 같은, 다양한 연료 전지에 적용될 수 있을 것이다. The cathode flow field plate 1 according to the present invention can be applied to various fuel cells, such as fuel cells using methanol fuel, fuel cells using liquid fuel, fuel cells using gas fuel, and fuel cells using solid fuel. Could be.

본 고안이 이상에서와 같이 설명되었다. 그러나 설명된 실시예들이 본 고안의 범위를 제한하는 것은 아니다. 그리고, 본 고안의 당업자들에게, 본 고안의 청구범위로부터 벗어나지 않는 변형 및 수정 본 고안의 사상 및 범위 이내이어야 한다는 점과 본 고안의 보호 범위가 하기의 청구항에서 규정되어야만 한다는 점을 명확하게 이해할 것이다. The present invention has been described as above. However, the described embodiments do not limit the scope of the present invention. And those skilled in the art will clearly understand that modifications and variations that do not deviate from the claims of the present invention should be within the spirit and scope of the present invention and that the protection scope of the present invention should be defined in the following claims. .

본 고안에 따른 음극 유동장 판은 전체적인 무게가 매우 가볍고, 제조 비용이 낮으며, 음극 연료 및 음극 산출물이 보다 순조롭게 흐를 수 있는 유동장 환경을 제공한다. 이 모두가 본 고안의 장점이며 효능이 월등하게 향상된 부분이다. The cathode flow field plate according to the present invention provides a flow field environment in which the overall weight is very light, the manufacturing cost is low, and the cathode fuel and the cathode output can flow more smoothly. All of these are the advantages of the present invention and the efficacy is greatly improved.

Claims (19)

기판;Board; 상기 기판의 일측면에 형성되며, 상기 기판에서 상기 기판의 일부 작은 영역을 파서 공동 영역(hollow area)으로 형성되는 션트부;A shunt portion formed on one side of the substrate and formed into a hollow area by digging a small area of the substrate from the substrate; 상기 기판상에 형성되며 상기 션트부 및 적어도 하나의 슬롯 몸체 사이에 연결되는 유입 채널 구조;An inlet channel structure formed on said substrate and connected between said shunt portion and at least one slot body; 상기 기판 상에 배열되고 형성되는 슬롯 몸체들로서, 상기 슬롯 몸체들 각각을 위한 형성부가 각각의 막 전극 조립체를 위한 음극의 형성부와 대응적으로 연결되는 슬롯 몸체들;Slot bodies arranged and formed on the substrate, wherein the forming portions for each of the slot bodies are correspondingly connected to the forming portions of the cathode for each membrane electrode assembly; 상기 기판 상에 형성되며 상기 슬롯 몸체들과 유출구 홀 사이에 연결된 유출 채널 구조; 및An outlet channel structure formed on the substrate and connected between the slot bodies and the outlet hole; And 상기 기판의 일측면에 형성되고 상기 유출 채널 구조에 연결된 유출구 홀로서, 상기 유출구 홀은 상기 기판의 일부 작은 영역을 공동 영역으로 파서 형성되는 유출구 홀을 포함하는 연료용 음극 유동장 판.An outlet hole formed on one side of the substrate and connected to the outlet channel structure, the outlet hole including an outlet hole formed by digging a small portion of the substrate into a common area. 제 1항에 있어서, The method of claim 1, 적어도 하나의 전류 수집편을 더 포함하고, 상기 전류 수집편은 전도성 재료로 만들어지며, 각각의 전류 수집편은 상기 각각의 슬롯 몸체들에 부착되고 고정되는, 연료 전지용 음극 유동장 판.Further comprising at least one current collector, wherein the current collector is made of a conductive material, each current collector being attached and secured to the respective slot bodies. 제 2항에 있어서, The method of claim 2, 상기 전류 유동장 판은 적어도 하나의 플랜지를 포함하고, 상기 플랜지는 상기 슬롯 몸체로부터 돌출되는, 연료 전지용 음극 유동장 판. And the current flow field plate comprises at least one flange, the flange protruding from the slot body. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 유입 채널 구조는 균일 유동 체적을 갖는 구조인, 연료 전지용 음극 유동장 판.And the inlet channel structure is a structure having a uniform flow volume. 제 1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 슬롯 몸체는 다수개의 평행 슬롯에 의해 형성되는, 연료 전지용 음극 유동장 판.And the slot body is formed by a plurality of parallel slots. 제 1 항에 있어서, The method of claim 1, 상기 유출 채널 구조의 일부는 스트립형 공동 구조이며; 상기 유출 채널 구조의 다른 부분들은 슬롯 구조인, 연료 전지용 음극 유동장 판.A portion of the outlet channel structure is a strip-shaped cavity structure; And the other portions of the outlet channel structure are slot structures. 제 1 항에 있어서, The method of claim 1, 상기 기판은, 내화학성의 비전도체 엔지니어링 플라스틱 기판, 흑연 기판, 금속 기판, 플라스틱 탄소 기판, FR4 기판, FR5 기판, 에폭시 레진 기판, 유리섬유 기판, 세라믹 기판, 고분자 플라스틱 기판, 및 복합식 재료 기판 중에서 선택된 어느 하나인, 연료 전지용 음극 유동장 판.The substrate is selected from chemically resistant non-conductive engineering plastic substrate, graphite substrate, metal substrate, plastic carbon substrate, FR4 substrate, FR5 substrate, epoxy resin substrate, glass fiber substrate, ceramic substrate, polymer plastic substrate, and composite material substrate Either one is a negative electrode flow field plate for a fuel cell. 제 1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 기판은 추가로 인쇄 회로를 구비하도록 형성되고, 상기 인쇄 회로는 전기적으로 상기 전류 수집편에 연결되는, 연료 전지용 음극 유동장 판.Said substrate further formed with a printed circuit, said printed circuit being electrically connected to said current collector. 제 2항에 있어서, The method of claim 2, 상기 전류 수집편은 스테인리스강(SUS316)편, 금박, 티타늄 금속, 흑연 재료, 탄소 금속 화합물 재료, 금속 합금 및 저임피던스 고분자 전도편 중에서 선택된 어느 하나인, 연료 전지용 음극 유동장 판.The current collector piece is any one selected from stainless steel (SUS316) piece, gold foil, titanium metal, graphite material, carbon metal compound material, metal alloy and low impedance polymer conductive piece, the negative electrode flow field plate for a fuel cell. 제 1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 유동장 판은 단일면 유동장 판인, 연료 전지용 음극 유동장 판.Said flow field plate is a single-sided flow field plate. 제 1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 유동장 판은 양면 유동장 판인, 연료 전지용 음극 유동장 판.Said flow field plate is a double-sided flow field plate. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 슬롯 몸체는 상기 기판의 표면으로부터 홈이 파여진 구조인, 연료 전지 용 음극 유동장 판.And the slot body has a structure grooved from the surface of the substrate. 제 1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 슬롯 몸체는 다수의 교차된 슬롯을 구비하도록 형성된, 연료 전지용 음극 유동장 판.And the slot body is formed to have a plurality of crossed slots. 제 1항에 있어서, The method of claim 1, 추가로 적어도 하나의 전기 부품을 포함하고, 상기 전기 부품은 상기 기판 상에 형성되는, 연료 전지용 음극 유동장 판.Further comprising at least one electrical component, the electrical component being formed on the substrate. 제 14항에 있어서,The method of claim 14, 상기 전기 부품은 온도 센서, 밀도 센서, 액체 수준 센서, 가열 장치, 냉각 장치 및 가열 필라멘트를 포함하는, 연료 전지용 음극 유동장 판.The electrical component comprises a temperature sensor, a density sensor, a liquid level sensor, a heating device, a cooling device and a heating filament. 제 1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 션트부의 내부 공간 안에 수용되는 적어도 하나의 전기 부품을 더 포함하는, 연료 전지용 음극 유동장 판.And at least one electrical component housed in the interior space of the shunt portion. 제 16항에 있어서, The method of claim 16, 상기 전기 부품은, 온도 센서, 밀도 센서, 액체 수준 센서, 가열 장치, 냉각 장치 및 가열 필라멘트를 포함하는, 연료 전지용 음극 유동장 판.The electrical component comprises a temperature sensor, a density sensor, a liquid level sensor, a heating device, a cooling device and a heating filament. 제 1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 션트부 및 유출구 홀은 상기 기판의 동일면 상에 형성되는, 연료 전지용 음극 유동장 판.And the shunt portion and the outlet hole are formed on the same surface of the substrate. 제 1항에 있어서, The method of claim 1, 적어도 하나의 전도편을 더 포함하고, 상기 전도편은 각각의 전류 수집편 및 각각의 슬롯 몸체 사이에 형성되고 삽입되는, 연료 전지용 음극 유동장 판.Further comprising at least one conducting piece, the conducting piece being formed and inserted between each current collecting piece and each slot body.
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