KR20070035713A - 연료 전지용 스택 및 이를 구비한 연료 전지 시스템 - Google Patents

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KR20070035713A
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Abstract

본 발명은 별도의 접착제의 사용없이 세퍼레이터와 막-전극 어셈블리의 접착이 이루어질 수 있도록, 막-전극 어셈블리(Membrane-Electrode assembly), 수소 및 산소의 이동 채널을 가지면서 상기 막-전극 어셈블리의 양면에 밀착 배치되는 세퍼레이터(Separator), 상기 막-전극 어셈블리와의 접하는 상기 세퍼레이터의 외주부를 따라 설치되어 상기 막-전극 어셈블리에 열을 가하는 가열부를 포함하는 연료 전지용 스택을 제공한다.
연료전지, 스택, 세퍼레이터, 열선, 홈, 덮개

Description

연료 전지용 스택 및 이를 구비한 연료 전지 시스템 {STACK FOR FUEL CELL AND FUEL CELL SYSTEM HAVING THE SAME}
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 연료 전지 시스템의 전체적인 구성을 개략적으로 도시한 블록도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 연료 전지용 스택의 전기 발생부를 도시한 분해 사시도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 도 2의 결합 단면 구성도이다.
도 4 내지 도 6은 본 발명의 또다른 실시예에 따른 전기 발생부의 일부 구성을 도시한 단면도이다.
본 발명은 연료 전지 시스템에 관한 것이다. 보다 상세하게 본 발명은 연료 전지 시스템에 사용되는 스택의 세퍼레이터에 관한 것이다.
알려진 바와 같이, 연료 전지(Fuel Cell)는 메탄올, 에탄올, 천연 가스와 같은 탄화수소 계열의 물질 내에 함유되어 있는 수소와, 산소의 화학 반응 에너지를 직접 전기 에너지로 변환시키는 발전 시스템이다.
이 연료 전지는 사용되는 전해질의 종류에 따라, 인산형 연료전지, 용융탄산염형 연료전지, 고체 산화물형 연료전지, 고분자 전해질형 또는 알칼리형 연료전지 등으로 분류된다. 이들 각각의 연료전지는 근본적으로 같은 원리에 의해 작동되지만 사용되는 연료의 종류, 운전 온도, 촉매, 및 전해질 등이 서로 다르다.
이들 중 근래에 개발되고 있는 고분자 전해질형 연료 전지(Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cell : PEMFC, 이하 편의상 PEMFC라 한다)는 다른 연료 전지에 비하여 출력 특성이 탁월하며 작동 온도가 낮고 아울러 빠른 시동 및 응답 특성을 가지며, 자동차와 같은 이동용 전원은 물론, 주택, 공공건물과 같은 분산용 전원 및 전자기기용과 같은 소형 전원 등 그 응용 범위가 넓은 장점을 가진다.
상기와 같은 PEMFC는 기본적으로 시스템을 구성하기 위해 스택(stack), 개질기(Reformer), 연료 탱크, 및 연료 펌프 등을 구비한다. 스택은 연료 전지의 본체를 형성하며, 연료 펌프는 연료 탱크 내의 연료를 개질기로 공급한다. 개질기는 연료를 개질하여 수소 가스를 발생시키고 그 수소 가스를 스택으로 공급한다. 따라서, 이 PEMFC는 연료 펌프의 작동으로 연료 탱크 내의 연료를 개질기로 공급하고, 이 개질기에서 연료를 개질하여 수소 가스를 발생시키며, 스택에서 이 수소 가스와 산소를 전기 화학적으로 반응시켜 전기에너지를 발생시킨다..
상기와 같은 연료 전지에 있어서, 실질적으로 전기를 발생시키는 스택은 막-전극 어셈블리(Membrane Electrode Assembly)와 당업계에서 바이폴라 플레이트로 칭하는 세퍼레이터(Separator)로 이루어지는 단위의 셀을 수 개 내지 수십 개로 적층한 구조로 이루어진다.
여기서 세퍼레이터와 막-전극 어셈블리를 적층하여 스택을 구성하기 위해서는 세퍼레이트를 통해 공급되는 연료 등이 세퍼레이터와 막-전극 어셈블리 사이의 틈새를 통해 유출되는 것을 방지할 수 있도록 두 부재 사이를 실링시키게 된다.
종래에는 세퍼레이터와 막-전극 어셈블리 사이를 실링시키기 위하여 실런트를 이용하여 실링을 한 후 스택을 가압하였으며 이에 따라 제조과정이 복잡하고 작업성이 떨어지는 문제점이 있다.
즉, 세퍼레이터와 막-전극 어셈블리 사이를 실링시키는 실런트는 대부분 고분자 수지 및 첨가제를 포함하여 경화시간을 필요로 한다. 이로 인해 스택을 구성할 때 작업성이 떨어지며 실링제의 경화시간에 따른 시간적 낭비가 불가피한 문제점이 있다.
본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 감안하여 창안된 것으로서, 그 목적은 별도의 접착제의 사용없이 세퍼레이터와 막-전극 어셈블리의 접착이 이루어질 수 있도록 된 연료 전지용 스택 및 이를 구비한 연료 전지 시스템을 제공함에 있다.
또한, 본 발명은 세퍼레이터와 막-전극 어셈블리의 접착이 용이하여 작업성을 개선할 수 있도록 된 연료 전지용 스택 및 이를 구비한 연료 전지 시스템을 제공함에 또다른 목적이 있다.
또한, 본 발명은 스택 제조 시간을 단축시켜 생산성을 높일 수 있도록 된 연료 전지용 스택 및 이를 구비한 연료 전지 시스템을 제공함에 또다른 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 연료 전지용 스택은, 막-전극 어셈블리(Membrane-Electrode assembly)와, 수소 및 산소의 이동 채널을 가지면서 상기 막-전극 어셈블리의 양면에 밀착 배치되는 세퍼레이터(Separator)를 포함하며,
상기 세퍼레이터는 상기 막-전극 어셈블리와의 접하는 외주부를 따라 설치되어 상기 막-전극 어셈블리에 열을 가하는 가열부를 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 연료 전지용 스택에 있어서, 상기 각 세퍼레이터는 상기 막-전극 어셈블리에 밀착되어 상기 채널에 의한 수소 통로 및 산소 통로를 형성할 수 있다.
또한 본 발명에 따른 연료 전지용 스택은, 상기 막-전극 어셈블리와 세퍼레이터에 의한 적어도 1의 전기 발생부를 포함한다.
여기서 상기 가열부에 의해 발생되는 열은 상기 막-전극 어셈블리를 용융시킬 수 있는 정도임이 바람직하다.
이에 따라 별도의 접착제를 사용하지 않은 상태에서도 가열부에서 발생된 열에 의해 막-전극 어셈블리가 용융되어 접하고 있는 세퍼레이터에 접착될 수 있는 것이다.
또한, 상기 세퍼레이터는 외주부를 따라 상기 가열부가 설치될 수 있도록 홈이 연속적으로 형성될 수 있다.
또한, 상기 가열부의 설치 위치는 상기 막-전극 어셈블리의 비활성영역임이 바람직하다.
여기서 상기 가열부는 전기에 의해 가열되는 열선일 수 있다.
또한, 상기 열선은 막-전극 어셈블리와 접하는 상기 세퍼레이터의 전면에 대해 외측으로 돌출될 수 있다.
또한, 상기 열선은 원형 단면구조로 이루어질 수 있으며, 납작한 사각 단면 구조와 같이 그 구조에 있어서 특별히 한정되지 않는다.
또한, 상기 세퍼레이터는 세퍼레이터에 형성된 홈에 열선이 삽입되고 그 외측으로 덮개가 상기 홈을 덮는 구조일 수 있다.
이 경우 상기 덮개는 세퍼레이터와 동일한 재질임이 바람직하다.
또한, 상기 열선은 외주면에 피복재가 감싸여진 구조일 수 있으며, 상기 피복재는 세퍼레이터와 동일한 재질일 수 있다.
아울러 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 연료 전지 시스템은, 연료와 산소의 반응에 의해 전기 에너지를 발생시키는 적어도 1의 전기 발생부와, 연료를 상기 전기 발생부로 공급하는 연료 공급원과, 산소를 상기 전기 발생부로 공급하는 산소 공급원를 포함하며,
상기 전기 발생부는 막-전극 어셈블리(Membrane-Electrode assembly)와 이 막-전극 어셈블리의 양면에 배치되는 세퍼레이터(Separator)로 이루어지고,
상기 세퍼레이터는 상기 막-전극 어셈블리와의 접하는 외주부를 따라 상기 막-전극 어셈블리에 열을 가하는 가열부가 설치될 수 있다.
본 발명에 따른 연료 전지 시스템은, 상기 연료로서 수소 가스를 사용할 수 있으며, 액상으로 이루어진 연료를 사용할 수도 있다.
또한 본 발명에 따른 연료 전지 시스템은, 공기를 통해 상기 산소를 얻을 수 있는 구조로 되어 있다.
그리고 본 발명에 따른 연료 전지 시스템은, 상기 전기 발생부를 복수로 구비하고, 이들 전기 발생부의 집합체 구조에 의한 스택을 형성할 수 있다.
이와 같이 구성되는 본 발명에 따른 연료 전지 시스템은, 고분자 전해질형 연료 전지(Polymer Electrolyte Membrance Fuel Cell: PEMFC) 방식으로 구성될 수 있으며, 직접 메탄올형 연료 전지(Direct Methanol Fuel Cell: DMFC) 방식으로 구성될 수도 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 개략적으로 도시한 블록도이다.
이 도면을 참조하여 본 발명에 따른 연료 전지 시스템(100)을 설명하면, 이 연료 전지 시스템(100)은, 탄화 수소 계열의 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 연료를 포함한다. 그러나 본 실시예에서 설명하는 연료는 편의상 액상으로 이루어진 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.
본 발명에 따른 연료 전지 시스템(100)은, 기본적으로 수소와 산소의 반응을 통해 전기 에너지를 발생시키는 스택(10)과, 전술한 바 있는 연료로부터 수소 가스를 발생시키고 이 수소 가스를 스택(10)으로 공급하는 연료 공급원(30)과, 공기를 상기 스택(10)으로 공급하는 산소 공급원(50)을 포함한다.
상기에서, 스택(10)은 언급한 바와 같이 개질기(35)로부터 수소 가스를 공급받고, 산소 공급원(50)으로부터 공기를 공급받아 상기 수소 가스와 공기 중에 함유된 산소의 산화/환원 반응을 통해 전기 에너지를 발생시키는 적어도 하나의 전기 발생부(11)를 구비하고 있다. 이러한 스택(10)은 2를 참고하여 뒤에서 더욱 상세하게 설명하기로 한다.
연료 공급원(30)은 상기한 연료를 저장하는 연료 탱크(31)와, 이 연료 탱크(31)에 연결 설치되어 상기 연료를 배출시키는 연료 펌프(33)와, 상기 연료 탱크(33)와 스택(10) 사이에 배치되어 연료 탱크(33)로부터 연료를 공급받아 이 연료로부터 수소 가스를 발생시키고 상기 수소 가스를 전기 발생부(11)로 공급하는 개질기(35)를 포함한다.
상기 연료 공급원(30)에 있어, 개질기(35)는 열 에너지에 의한 개질 촉매 반응 예컨대, 수증기 개질, 부분 산화 또는 자열 반응 등의 촉매 반응을 통해 상기한 연료로부터 수소 가스를 발생시키는 것이 바람직하다. 그리고 상기 개질기(35)는 예컨대 수성가스 전환 방법, 선택적 산화 방법 등과 같은 촉매 반응 또는 분리막을 이용한 수소의 정제 등과 같은 방법으로 상기 일산화탄소의 농도를 저감시키는 것이 바람직하다. 이러한 개질기(35)는 통상적인 PEMFC 방식의 개질기 구성으로 이루어질 수 있으므로, 본 명세서에서 그 자세한 설명한 생략하기로 한다.
그리고 산소 공급원(50)은 공기를 흡입하고, 이 공기를 상기 전기 발생부(11)로 공급할 수 있는 공기 펌프(51)를 포함한다.
따라서 본 발명에 의한 연료 전지 시스템(100)의 작용시, 연료 공급원(30)을 통해 수소 가스를 스택(10)의 전기 발생부(11)로 공급하고, 산소 공급원(50)을 통해 공기를 상기 전기 발생부(11)로 공급하게 되면, 이 전기 발생부(11)에서는 수소 가스 중의 수소와 공기 중에 함유된 산소의 전기 화학적인 반응을 통해 전기 에너지, 물 그리고 열을 발생시킨다.
대안으로서, 본 발명에 따른 연료 전지 시스템(100)은 메탄올, 에탄올과 같은 액상의 연료를 직접 전기 발생부(11)로 공급하여 수소와 산소의 전기 화학적인 반응을 통해 전기 에너지를 발생시키는 직접 메탄올형 연료 전지(DMFC: Direct Methanol Fuel Cell) 방식을 채용할 수도 있다. 이러한 직접 메탄올형 연료 전지 방식의 연료 전지 시스템(100)은 고분자 전해질형 연료 전지 방식과 달리, 도 1에 도시한 개질기(35)를 필요로 하지 않고, 연료 탱크(31)와 연료 펌프(33)로 구성되 는 연료 공급원(30)을 포함할 수 있다.
상기와 같이 구성되는 본 발명에 의한 연료 전지 시스템(100)에 있어, 전술한 바 있는 스택(10)의 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 연료 전지용 스택의 전기 발생부를 도시한 분해 사시도이고, 도 3은 도 2의 결합 단면 구성도이다.
도면을 참고하면, 본 실시예에 의한 연료 전지용 스택(10)은 언급한 바 있는 복수의 전기 발생부(11)를 연속적으로 배치함으로써 이들 전기 발생부(11)에 의한 집합체 구조로서 이루어진다.
이 전기 발생부(11)는 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, 15)를 밀착 배치하여 전기를 발생시키는 최소 단위의 연료 전지를 구성한다.
MEA(12)는 고분자인 네피온으로 이루어지며 소정의 면적을 가지고 산화/환원 반응이 일어나는 활성 영역(12a)을 구비하며, 이 활성 영역(12a)의 일면에 애노드 전극, 다른 일면에 캐소드 전극을 구비하고, 두 전극 사이에 전해질막을 구비하는 구조로 이루어져 있다. 그리고 상기 활성 영역(12a)의 가장자리 부분은 산화/환원 반응과는 무관한 비활성영역인 가스켓부(12b)가 연결 형성되는 바, 이 가스켓부(12b)는 뒤에서 설명되는 세퍼레이터의 가열부에 의해 용융되어 세퍼레이터(13, 15) 사이에서 활성 영역(12a)의 가장자리 부분을 실링하는 기능을 하게 된다.
여기서 상기 MEA(12)의 애노드 전극은 개질기(35: 도 1)로부터 공급되는 수 소 가스를 산화 반응시켜 수소를 수소 이온(프로톤)과 전자로 변환시키는 기능을 하게 된다. MEA(12)의 캐소드 전극은 공기 펌프(51: 도 1)로부터 공급되는 공기 중의 산소와 상기 애노드 전극으로부터 이동된 수소 이온을 환원 반응시켜, 소정 온도의 열과 수분을 발생시키는 기능을 하게 된다. 그리고 MEA(12)의 전해질막은 애노드 전극에서 생성된 수소 이온을 캐소드 전극으로 이동시키는 이온 교환의 기능을 하게 된다.
한편, 본 실시예에 따르면 상기 세퍼레이터(13, 15)는 MEA(12)를 사이에 두고 이의 양면에 밀착 배치되고, 표면에는 뒤에서 더욱 설명하는 수소 및 산소 이동 채널(13c, 15c)에 의한 수소 통로(14)와 산소 통로(17)를 형성하며, 상기 각 통로(14,17)로 수소 및 산소를 공급하기 위한 수소매니폴더(16)와 산소매니폴더(19)가 관통형성된다.
여기서 상기 수소 통로(14)는 MEA(12)의 애노드 전극에 위치하여 개질기(35: 도 1)로부터 공급되는 수소 가스를 상기 애노드 전극으로 공급하는 기능을 하게 된다. 그리고 상기 산소 통로(17)는 MEA(12)의 캐소드 전극에 위치하여 공기 펌프(51: 도 1)로부터 공급되는 공기를 상기 캐소드 전극으로 공급하는 기능을 하게 된다.
또한, 상기 각 세퍼레이터(13, 15)는 MEA의 가스켓부(12b)에 대응되는 접면 가장자리를 따라 연속적으로 채널 형태의 홈(41)이 형성되고, 상기 홈(41) 내에 전류 공급에 따라 고열을 발생시키는 열선(40)이 설치된 구조로 되어 있다.
본 실시예에서 상기 열선(40)은 원형 단면구조로 이루어지며 상기 홈(41)은 반원형 단면구조로 이루어져 상기 홈(41) 내에 열선(40)이 삽입되면 열선(40)은 세퍼레이터(13,15)의 전면에서 외측으로 돌출된 구조를 이루게 된다.
또한, 상기 홈(41)은 세퍼레이터(13,15)의 가장자리를 따라 하나로 연속 형성되며 각 선단은 세퍼레이터(13,15)에 형성되는 수소매니폴더(16) 또는 산소매니폴더(19)로 연장되어 소수매니폴더(16) 또는 산소매니폴더(19)와 연통된다.
그리고 상기 열선(40)은 홈(41)을 따라 놓여지며 양 선단이 홈(41)과 연통된 수소매니폴더(16) 또는 산소매니폴더(19)로 연장되어 최종적으로 스택(10) 외측으로 빠져나오게 된다.
이에 상기 스택(10) 외부에서 용이하게 열선(40)의 양단에 전류를 인가할 수 있게 되는 것이다.
본 실시예에서 상기 열선(40)의 인출위치는 수소매니폴더 또는 산소매니폴더로 설정되어 있으나 반드시 이에 한정된 것은 아니며 스택의 구조에 따라 다양하게 변형가능하다 할 것이다.
도 3은 MEA를 사이에 두고 MEA의 양면에 세퍼레이터를 밀착시킨 상태를 잘 예시하고 있다.
상기한 도면에 의하면, 상기 세퍼레이터(13, 15)는, MEA(12)를 중심에 두고 이의 양측에 밀착 배치되어 최소 단위의 전기 발생부(11)를 구성함에 있어, 이동 채널(13c, 15c)이 MEA(12)의 양면에 이격되고, 이동 채널(13c, 15c) 사이의 리브가 MEA(12)의 양면에 밀착되어 언급한 바 있는 수소 통로(14)와 산소 통로(17)를 형성한다.
이로써 개질기(35)로부터 공급되는 수소 가스와 공기 펌프(51)에 의해 공급되는 공기는 기설정된 압력하에서 수소 통로(14) 및 산소 통로(17)를 따라 흐르게 된다.
그리고 언급한 바와 같이 세퍼레이터(13,15)의 홈(41)에 삽입된 열선(40)은 세퍼레이터(13,15)의 전면에서 돌출된 상태로 MEA(12)의 가스켓부(12b)를 가압하면서 가스켓부(12b)에 밀착된다.
이 상태에서 열선(40)으로 전류를 인가하게 되면, 상기 열선(40)이 가열되면서 열선에서 발생되는 고열에 의해 열선이 밀착된 MEA(12)의 가스켓부(12b)가 용융되어 세퍼레이터(13,15)와 접착된다.
상기 MEA(12)의 가스켓부(12b)는 그 재질이 열이 가해지면 용융되는 고분자로 이루어져 상기와 같이 열선(40)에 의해 가해진 고열에 의해 세퍼레이터(13,15)에 용융 부착될 수 있는 것이다.
여기서 상기 세퍼레이터는 도 4에 도시된 바와 같이 상기 세퍼레이터(13,15)에 형성되는 홈(41)이 열선(40)의 직경과 대응되는 깊이로 형성되어 상기 열선(40)이 세퍼레이터 외측으로 돌출되지 않는 구조일 수 있다.
한편, 도 5 및 도 6은 본 세퍼레이터의 다른 실시예들을 도시하고 있다.
즉, 도 5에 도시된 바와 같이 상기 세퍼레이터(13,15)는 가장자리를 따라 홈(41)이 형성되고 상기 홈(41)에 삽입되는 열선(40)은 외주면에 상기 세퍼레이터(13,15)와 동일한 재질로 된 피복층(42)이 입혀진 구조로 되어 있다.
이에 따라 본 세퍼레이터(13,15)는 홈(41)에 피복층(42)이 입혀진 열선(40) 이 삽입설치되어 열선(40)이 외부로 노출되지 않는 구조를 이룬다.
그리고 도 6의 실시예에 따른 세퍼레이터(13,15)는 가장자리를 따라 사각형태의 홈(41)이 형성되고 이 홈(41) 내에 사각단면형태의 열선(40)이 삽입되며, 그 외측으로 상기 홈(41)을 덮는 덮판(43)이 설치되어 열선(40)이 외부로 노출되지 않는 구조로 되어 있다.
여기서 상기 덮판(43)의 외측면은 세퍼레이터(13,15)의 외측면과 대응되는 높이를 이루어 세퍼레이터(13,15)와 덮판(43)의 외측면이 동일평면상에 놓여질 수 있도록 되어 있고, 상기 덮판(43)의 재질은 세퍼레이터(13,15)와 동일한 재질로 이루어진다.
상기와 같은 구조는 열선(40)과 세퍼레이터(13,15)에 밀착되는 MEA(12) 사이에 세퍼레이터(13,15)와 동일한 재질의 피복층(42) 또는 덮판(43)이 위치하게 되어 MEA(12)의 가스켓부(12b)가 실질적으로 열선(40)과 접촉되는 것을 방지하게 되고 가스켓부(12b)는 오직 세퍼레이터(13,15)나 세퍼레이터(13,15)와 동일재질로 된 피복층(42) 또는 덮판(43)에만 접하게 된다.
이에 따라 열선(40)으로 전류가 인가되어 열선(40)이 가열되게 되면 열선(40)에서 발생된 고열은 피복층(42) 또는 덮판(43)을 통해 MEA(12)로 전달되어 MEA(12)의 가스켓부(12b)를 용융시키게 되고, 용융된 가스켓부(12b)는 홈(41)이 형성된 위치에서도 열선(40)이 아닌 세퍼레이터(13,15)와 동일한 재질인 피복층(42)과 덮판(43)에 부착됨으로서 부착성을 높일 수 있게 된다.
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.
상술한 바와 같은 본 발명에 의하면, 열에 의해 MEA를 세퍼레이터에 용융 부착시킴으로서 별도의 실링제 사용에 따른 비용상승을 줄일 수 있게 된다.
또한, 세퍼레이터와 MEA의 접착이 용이하여 작업성을 높일 수 있게 된다.
또한, MEA와 세퍼레이터 간의 접착 공정과 접착 시간을 단축하여 스택의 제조시간을 줄일 수 있고 이에 따라 생산성을 높일 수 있게 된다.

Claims (19)

  1. 막-전극 어셈블리(Membrane-Electrode assembly);
    수소 및 산소의 이동 채널을 가지면서 상기 막-전극 어셈블리의 양면에 밀착 배치되는 세퍼레이터(Separator);
    상기 막-전극 어셈블리와의 접하는 상기 세퍼레이터의 외주부를 따라 설치되어 상기 막-전극 어셈블리에 열을 가하는 가열부
    를 포함하는 연료 전지용 스택.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 각 세퍼레이터는 상기 막-전극 어셈블리에 밀착되어 상기 채널에 의한 수소 통로 및 산소 통로를 형성하는 연료 전지용 스택.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 막-전극 어셈블리와 세퍼레이터에 의한 적어도 1의 전기 발생부를 포함하는 연료 전지용 스택.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 가열부는 상기 막-전극 어셈블리의 비활성영역에 설치되는 연료 전지용 스택.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 가열부는 전기에 의해 가열되는 열선을 포함하는 연료 전지용 스택.
  6. 제5 항에 있어서,
    상기 세퍼레이터는 외주부를 따라 상기 열선이 놓여지는 홈이 연속적으로 형성된 연료 전지용 스택.
  7. 제5 항에 있어서,
    상기 열선은 상기 세퍼레이터의 전면에서 외측으로 돌출되는 연료 전지용 스택.
  8. 제5 항에 있어서,
    상기 열선은 원형 또는 사각 단면구조로 이루어진 연료 전지용 스택.
  9. 제6 항에 있어서,
    또한, 상기 세퍼레이터는 홈에 열선이 삽입되고 그 외측으로 덮개가 상기 홈을 덮는 구조의 연료 전지용 스택.
  10. 제9 항에 있어서,
    상기 덮개는 세퍼레이터와 동일한 재질인 연료 전지용 스택.
  11. 제5 항에 있어서,
    상기 열선은 외주면에 피복재가 감싸여진 구조의 연료 전지용 스택.
  12. 제11 항에 있어서,
    상기 피복재는 세퍼레이터와 동일한 재질인 연료 전지용 스택.
  13. 연료와 산소의 반응에 의해 전기 에너지를 발생시키는 적어도 1의 전기 발생부;
    연료를 상기 전기 발생부로 공급하는 연료 공급원; 및
    산소를 상기 전기 발생부로 공급하는 산소 공급원를 포함하며,
    상기 전기 발생부는 막-전극 어셈블리(Membrane-Electrode assembly)와 이 막-전극 어셈블리의 양면에 배치되는 세퍼레이터(Separator)로 이루어지고,
    상기 세퍼레이터는 상기 막-전극 어셈블리와의 접하는 외주부를 따라 상기 막-전극 어셈블리에 열을 가하는 가열부가 설치되는 연료 전지 시스템.
  14. 제13 항에 있어서,
    상기 연료가 수소 가스인 연료 전지 시스템.
  15. 제13 항에 있어서,
    상기 연료가 액상으로 이루어진 연료 전지 시스템.
  16. 제13 항에 있어서,
    공기를 통해 상기 산소를 얻도록 된 연료 전지 시스템.
  17. 제13 항에 있어서,
    상기 전기 발생부를 복수로 구비하고, 이들 전기 발생부의 집합체 구조에 의한 스택을 형성하는 연료 전지 시스템.
  18. 제13 항 또는 제17 항에 있어서,
    상기 연료 전지 시스템이, 고분자 전해질형 연료 전지(Polymer Electrolyte Membrance Fuel Cell: PEMFC) 방식으로 이루어지는 연료 전지 시스템.
  19. 제13 항에 있어서,
    상기 연료 전지 시스템이, 직접 메탄올형 연료 전지(Direct Methanol Fuel Cell: DMFC) 방식으로 이루어지는 연료 전지 시스템.
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