KR20080047468A

KR20080047468A - 연료 전지용 플레이트

Info

Publication number: KR20080047468A
Application number: KR1020087008997A
Authority: KR
Inventors: 피에르 고딜라
Original assignee: 르노 에스.아.에스.
Priority date: 2005-09-16
Filing date: 2006-07-26
Publication date: 2008-05-28
Also published as: EP1929565A1; JP5111378B2; WO2007031661A1; JP2009508314A; FR2891089B1; CN101268574B; EP1929565B1; CN101268574A; BRPI0616050A2; KR101332720B1; RU2008114855A; FR2891089A1; RU2383087C2

Abstract

본 발명은 연료 전지, 특히 이온-교환 멤브레인을 포함하는 유형의 연료 전지용 플레이트에 있어서, 상기 플레이트의 일면의 중심에 배치되는 흡입 오리피스(2a)에 연결된 공급 채널(2 내지 5), 비교적 고농도의 반응성 유체 유동 및 비교적 저농도에서의 반응성 유체의 유동이 각각 움직이는 배출 채널(6 내지 9)를 포함하며, 상기 공급 채널 및/또는 배출 채널은 대칭적으로 상기 플레이트상에 삽입되며, 상기 공급 채널 및 배출 채널은 내측으로 감겨진 네트워크를 얻기 위하여 상보적으로 배치된 유사 프랙탈 구조(similar fractal configuration)를 가지는 연료 전지용 플레이트에 관한 것이다.

연료 전지, 플레이트

Description

연료 전지용 플레이트 {Plate for fuel cell}

본 발명은 연료 전지용 플레이트, 특히 차량에 장착되는 이온 교환 멤브레인(PEM)을 포함하는 유형의 연료 전지용 플레이트에 관한 것이다.

PEM 타입의 연료 전지는 이온 교환 멤브레인 및 양극 플레이트(bipolar plate)의 스택을 포함하며, 상기 멤브레인은 예를 들어 폴리머로부터 제조되는 고체 전해질에 의해 형성된다.

상기 양극 플레이트에는 상기 멤브레인에 접하는 그 표면에, 멤브레인과 접촉하여 가스가 이동하게 되는 도관 또는 분포 채널을 멤브레인으로써 형성하는 그루브가 제공된다.

애노드성 가스는 상기 멤브레인의 일측상에서 이동하게 되며 캐소드성 가스는 그 반대측에서 이동하게 된다. 애노드 및 캐소드성 가스의 산화/감소 반응은 이를 통과하는 이온을 교환함으로써 멤브레인의 양측면에서 일어나게 되며, 전자는 상기 양극 플레이트에 의해 운반된다. 따라서, 전기적인 에너지는 다시 복원되고 특히 차량의 견인을 위하여 다시 사용된다.

상기 가스들이 입구로부터 출구로 채널에서 이동할 때, 반응물이 점진적으로 소비된다. 상기 채널에서 이동하는 흐름에서의 반응물의 농도는 유동이 움직임에 따라 감소하게 된다. 분포 채널 출구에 더욱더 가까우면, 반응물의 이러한 감소로 인하여 상기 멤브레인의 활성 교환 표면상에서의 반응물의 불균일한 분포가 나타나게 된다. 이것은 전지의 만족스러운 작동이 이루어지지 못하게 한다.

따라서, 연료전지의 향상된 성능 및 증가된 신뢰성을 얻기 위하여, 상기 멤브레인의 활성 구간에서 애노드성 반응물과 캐소드성 반응물을 균일하게 분산시키는 것이 바람직하다.

다양한 방안이 상기 반응물들의 향상된 분포를 위하여 고안되었다. 따라서, US 4 988 583 특허는 플레이트의 일측 모서리로부터 반대편 모서리로 멀어지게 하고 좌우 교대로 세우는 방식(boustrophedon)으로 전개된 다수의 연속적인 곡류(meander)로부터 만들어지는 유체의 분포에 대한 단일 채널이 그 일측 표면상에 제공된 양극 플레이트를 설명하고 있다. 상기 곡류는 그 표면의 대부분에 분포되도록 플레이트의 면상에 배치된다.

그 일부로서 US 5 641 586 특허는 서로 교차되는 방식으로 서로간에 배치되는 유체에 대한 다수의 입구 채널과 출구 채널을 포함하는 양극 플레이트를 설명하며, 여기서 상기 유체는 가스 확산 레이어를 통과하는 동안 입구 채널로부터 출구 채널로 이동하게 된다.

또한, US-B1-6 616 327 및 US-B1-6 333 019 문헌은 유체, 특히 플레이트 스택을 포함하는 연료 전지에 대한 공급 도관 및/또는 배출 도관의 장치를 설명하는데, 여기에서 입구 및 출구 부분은 각각의 플레이트 상으로 삽입되어 꾸며진 프랙탈 구조(staged fractal configuration)를 나타내는 유체 순환 도관을 얻게 된다.

또한, US-A-2004/0023100 및 US-A-2004/0076405 문헌은 메인 가지부(main branch)와 연속적인 측면 가지부(side branch)가 제공되며 상기 메인 도관에 대하여 단면이 감소되고 프랙탈 구조를 나타내는 도관들을 얻도록 배치된 유체용 공급 도관 및/또는 배출 도관을 포함하는 양극 플레이트를 설명하고 있다.

이러한 문헌들에 설명된 유체 공급 및/또는 배출을 위한 채널 또는 도관들은 상기 멤브레인상의 반응물을 균일하게 분포시키도록 반응물의 분포를 현저하게 향상시킬 수 있는 구조를 제공하지 못하였다.

본 발명의 목적은 상기 전지의 작동 신뢰성을 증가시키도록 유체를 균일하게 분포시킬 수 있는 연료 전지용 플레이트를 제공하여 이러한 문제점을 극복하는 것이다.

본 발명의 일특징에 의하면, 연료 전지용, 특히 이온 교환식 멤브레인을 포함하는 유형의 연료 전지용 플레이트는 상기 플레이트의 표면들 중 하나의 중앙에 배치되는 흡입 오리피스(intake orifice)에 연결된 공급 채널과, 비교적 고농도에서의 반응 유체의 흐름과 비교적 저농도에서의 반응 유체의 흐름이 각각 이동하는 배출 채널을 포함한다.

공급 채널 및/또는 배출 채널들은 대칭적인 방식으로 플레이트상에 삽입되며, 상기 공급 및 배출 채널들은 서로 감겨진 채널들의 네트워크를 형성하도록 상보적인 방식으로 배치되는 유사한 프랙탈 구조를 나타낸다.

이러한 구조에서, 상기 양극 플레이트상의 반응물의 분포를 더욱 균일하게 하도록 하는 것이 가능하게 된다.

왜냐하면 상기 플레이트의 표면의 중심에서의 흡입 오리피스의 구조와 결합된 대칭적인 구조의 프랙탈 구조를 나타내는 공급 채널의 예상으로 인하여 상기 플레이트의 다양한 구간에서 동일한 유동율과 코스들에 따라 전체 플레이트 상으로 유체를 분포시키는 것이 가능하게 되기 때문이다.

또한, 서로 감겨진 채널의 네트워크를 형성하기 위하여 상보적인 방식으로 배열된 유사 프랙탈 구조를 나타내는 공급 및 배출 채널의 동일한 플레이트 상의 구조는 플레이트의 공급 및 배출을 위한 동일한 유동율뿐만 아니라, 이러한 것에 접근한 동안에, 유체가 반응물 내에서 풍부하게 되는 이동 채널의 인접부에서 반응물의 유체가 적은 량으로 배치되는 이동 채널의 배열을 가능하게 하는 공급 채널에 의해 둘러싸인 배출 채널로 가능하게 한다.

상기 공급 및 배출 채널들은 대칭의 적어도 2개의 축을 구비하는 것이 바람직하다.

상기 공급 및 배출 채널들은 도관에 대하여 대칭적으로 배치된 다수의 연속적인 측면 가지부들이 각각 제공된 메인 도관을 구비하는 것이 바람직하다.

상기 가지부들의 대칭적인 구조는 각각의 메인 도관에 대하여 동일한 유동율을 가능하게 한다.

일실시예에서, 연속적인 측면 가지부들의 길이 및 단면은 각각의 공급 도관에 대하여 분기점으로부터 매번 동일하다.

따라서, 움직이는 유동이 무엇이든지 간에, 상기 플레이트의 다양한 구간에서 속도와 압력 강하는 매번 동일하며, 상기 반응물의 균일한 분포와 배출이 가능하게 되어 상기 전지의 최적 작동이 보장되게 된다.

상기 공급 채널의 메인 도관은 상기 흡입 오리피스에 연결되며 상기 오리피스 및 플레이트의 코너 사이에서 연장되며 개수는 4개인 것이 바람직하다.

상기 배출 도관의 메인 도관은 상기 플레이트의 각 표면상에 나타나게 되는 것이 바람직하다.

바람직한 실시예에서, 상기 메인 도관의 바로 연속적인 부분들간의 단면의 비율은 서로 동일하다.

본 발명은 첨부된 도면에 의해, 한정적이지 않으며 예시적으로, 하기의 실시예를 설명함으로써 이해된다.

도 1 및 도 2는 연료 전지용 플레이트의 반응 유체의 이동에 대한 채널의 배열의 예를 도시한다.

도 3은 도 2의 상세도이다.

도 4는 연료 전지용 플레이트의 반응 유체의 이동을 위한 채널의 배열에 대한 두번째 예를 도시한다.

도 1 내지 도 4를 참조하면, 연료 전치 플레이트용 반응 유체의 이동을 위한 다양한 채널의 실시예가 설명된다.

연료 전지 플레이트는, 반응 유체가 이동하는 복수개의 채널과, 이온 교환 멤브레인과 관련하여, 서로 간을 한정짓는 임의의 개수의 그루브들을 포함한다.

도 1에서, 도면부호 1로 표시된 플레이트는 전체로서 사각형상을 나타낸다. 상기 플레이트는 단극 플레이트 또는 양극 플레이트일 수 있다. 복수개의 이동 및 배출 채널들은 상기 플레이트의 면위로 연장되는 그루브의 형태로 삽입된다.

플레이트(1)는 상기 측면에 수직한 2개의 직선에 의해 한정지워지는 4개의 동일한 사각형 구간으로 분할된다. 직선과 플레이트의 대각선은 평면 형상의 의미 내에서 대칭적인 축을 형성한다.

제 1 공급 채널(2)은 도 1 및 도 2의 우측 상부에 놓인 사각형 구간(1a)의 플레이트 상에 형성된다. 제 1 공급 채널(2)은 상기 플레이트(1)의 우측 상부 끝부분의 인접부까지 플레이트의 표면의 중앙에서 삽입되는 흡입 오리피스(2a)로부터 연장되는 메인 도관(C₁)을 포함한다. 상기 메인 도관(C₁)은 상기 플레이트(1)의 반대각선(semi-diagonal)을 따라 연장되는 다수의 부분들(C₁ _.0 내지 C₅ _.0)을 포함한다. 상기 부분(C₁ _.0)은 상기 흡입 오리피스(2a)에 연결되며, 상기 부분(C₅ _.0)은 우측 상부 끝부분의 인접부까지 연장된다. 여기서, 상기 부분들(C₁ _.0 내지 C₅ _.0)은 부분으로부터 부분까지 점진적으로 증가하는 일정한 깊이와 폭을 나타낸다.

구간(1a)의 공급 채널(2)의 상세도를 나타내는 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 공급 채널(2)의 메인 도관(C₁)의 제 1 부분(C₁ _.0)은 다수의 연속적인 직선 측면 가지부들을 포함한다. 상기 메인 도관(C₁)의 부분(C₁ _.0)은 바로 인접한 두개의 측면 가지부들 사이에서 균일하게 이격되도록 배치되면서 상기 메인 도관에 대하여 수직하게 연장되는, 도면부호 C₁ _.1 내지 C₁₆ _.1로 표시된, 16개의 측면 가지부들로 분할된다.

상기 측면 가지부들(C_1.1 내지C_8.1)은상기 부분(C₁ _.0)을 고려하여 사각형 구간(1a)의 좌측에 배치되며, 측면 가지부들(C_9.1 내지 C_16.1)은 상기 부분(C₁ _.0)에 대하여 각각의 상기 가지부들(C_1.1 내지 C_8.1)과 대칭을 이룬다.

상기 가지부들(C_1.1 내지 C_9.1)은 상기 가지부들(C_2.1 내지 C_10.1)을 고려하여, 상기 가지부들(C₃ _.1 내지 C₁₁ _.1) 에 대하여 대칭적이다. 상기 측면 가지부들(C₂ _.1 내지 C_10.1)의 길이와 단면은 상기 가지부들(C₁ _.1 내지 C₉ _.1)의 길이와 단면보다 크다.

각각의 측면 가지부들(C_2.1 내지 C_10.1)은 다시 각각 C₁ _.2, C₂ _.2, C₃ _.2, C₁ _.0, C₂ _.10, C_3.10 으로 표시된 3개의 연속적으로 분기된 측면 가지부들로 재분할된다. 유도된 가지부들(C_1.2, C_3.2, C_1.10, C_3.10)은 상기 가지부들(C_2.1, C_10.1)에 수직하다. 상기 가지부들(C₂ _.2, C₂ _.10)은 가지부들(C_2.1, C_10.1)과 동일한 방향으로 각각 배향된다. 측면 가지부의 분기된 가지부들은 가지부(C_1.0)을 고려하여, 다른 측면 가지부의 분기된 가지부들에 대하여 대칭적이다. 연속적인 측면 가지부들(C₁ _.2, C₂ _.2, C₃ _.2, C₁ _.0, C₂ _.10, C_3.10)의 길이와 단면은 측면 가지부들(C₁ _.1, C₉ _.1)의 길이와 단면과 동일하다.

상기 부분(C₁ _.0)의 2개의 바로 인접한 측면 가지부들 사이의 거리는 메인 도관(C₁ _.0) 및 측면 가지부(C_2.1)의 분기점과, 연속적으로 분기된 측면 가지부들(C₁ _.2, C_2.2, C₃ _.2)을 구비한 메인 도관(C₂ _.1)의 분기점 사이의 거리와 실질적으로 동일하다.

측면 가지부들(C₅ _.1 및 C₁₃ _.1, C₆ _.1 및 C₁₄ _.1, C₇ _.1 및 C₁₅ _.1)은 가지부(C_4.1 및 C_12.1)을 고려하여, 측면 가지부들(C₃ _.1 및 C₁₁ _.1, C₂ _.1 및 C₁₀ _.1, C₁ _.1 및 C₉ _.1)에 대하여 각각 대칭적이다. 상기 가지부들(C_2.1 및 C_10.1)에 유사하게, 상기 측면 가지부들(C₆ _.1 및 C_14.1)은 3개의 연속적으로 분기된 가지부들로 분리된다.

상기 가지부(C_4.1 및 C_12.1)는, 그 단부에서, 서로에 대하여 45°위치된 3개의 연속적인 측면 가지부들로 다시 나누어지며, 그 치수는 상기 가지부(C_2.1)와 동일하다. 각각의 연속적인 측면 가지부들은 상기 가지부(C_1.2)와 동일한 치수를 가진 3개의 가지부들로 다시 분리된다. 상기 가지부(C_4.1)는 상기 부분(C₁ _.0)의 분기점 및 상기 가지부(C₄ _.1)의 분기점을 고려하여, 상기 가지부들(C_3.1 및 C_11.1)에 회전에 의해 얻어지는 2개의 추가적인 연속적 가지부들을 포함한다. 상기 가지부(C_12.1)의 연속적인 측면 가지부들은 상기 부분(C₁ _.0)에 대하여 상기 가지부(C_4.1)의 것과 대칭적이다.

상기 도관(C1)의 상기 부분(C₁ _.0), 상기 측면 가지부들(C₁ _.1 내지 C₇ _.1 및 C₉ _.1 내지 C₁₅ _.1) 및 그 연속적인 측면 가지부들은 구역(1a)에서 공급 도관의 제 1 서브 네트워크를 형성하게 된다.

상기 측면 가지부(C_8.1)는 상기 메인 도관(C₁ _.0)으로부터 사각형 구역(1a)의 좌측 상방 끝부분의 인접부까지 멀리 연장된다. 상기 측면 가지부들(C_8.1 및 C_16.1)은 각각의 상기 측면 가지부 및 상기 도관(C₁ _.0)에 대하여 서로 간에 대칭적인 다수의 연속적인 가지부들을 포함한다.

상기 측면 가지부(C_8.1)의 연속적인 측면 가지부들은 상기 메인 도관(C₁ _.0), 상기 측면 가지부(C₈ _.1), 상기 가지부들(C₅ _.1, C₁₃ _.1, C₇ _.1, C₁₅ _.1 C₆ _.1. C₁₄ _.1) 및 이에 관련된 연속적인 측면 가지부들의 분기점(M₁)을 고려하여, 시계 방향으로 90°회전함으로써 얻어진다. 따라서, 상기 가지부(C₁₆ _.1)의 측면 가지부는 상기 분기점(M₁) 및 전술한 가지부들을 고려하여, 삼각법의 관점에서 90°회전함으로써 얻어진다.

상기 가지부들(C_8.1, C_16.1)은, 그 단부에서, 서로에 대하여 45°에 위치된 3개의 측면 가지부들로 나누어지며, 각각의 상기 가지부들은 기하학적 구조를 나타내며 상기 가지부(C_4.1)과 동일한 치수를 가지며, 유사한 형태로 배치된 관련된 연속적인 측면 가지부들을 포함한다. 따라서, 상기 가지부들(C₈ _.1및 C₁₆ _.1) 및 그로부터 유래된 연속적인 측면 가지부들은 서로 동일한 공급 도관의 제 2 및 제 2 서브 네트워크를 형성한다.

상기 메인 도관(C1)의 부분(C₂ _.0 내지 C₅ _.0)은 시계방향으로 90°회전함으로써 제 2 서브 네트워크로부터 얻어지게 되는 공급 도관의 제 2 서브 네트워크를 형성하기 위하여 다수의 측면 가지부들 및 그에서 유래된 측면 가지부들에 연결된다.

상기 유체의 분포가 완전히 균일하게 되도록 하기 위하여, 상기 부분(C_n _-1.0) 의 1/3이 되도록 n 이 2, 3, 4, 또는 5의 수치를 가지는 메인 도관(C₁)의 부분(C_n _.0)의 단면에 대하여 추가로 제공된다. 따라서, 상기 분기점(M₁)으로부터의 유체의 유동에서의 압력 강하는 각각의 제 2, 3, 4 서브 네트워크와 완전히 동일하다.

이러한 목적을 위하여, 전술한 바와 같이, 각각의 측면 가지부의 두개의 바로 인접한 연속적인 측면 가지부들 사이의 거리에 실질적으로 동일한 메인 도관(C₁)의 2개의 바로 인접한 측면 가지부들 간의 거리를 사전에 주의할 필요가 있다.

도 1 및 2를 참조하면, 상기 플레이트(1)는 상기 플레이트의 사각형 영역(1b 내지 1d)에 각각 형성된, 도면부호 3 내지 5로 표시된, 제 2, 3, 4 공급 채널을 포함하며, 각각의 상기 공급 채널은 흡입 오리피스(2a)로부터 대응하는 사각형 영역의 대향 끝부분이 인접부까지 연장된다. 상기 영역(1b 내지 1d) 은 좌측 상부, 좌측 하부, 및 우측 하부에 배치된다 각각의 상기 공급 채널은 메인 도관 및 다수의 연속적인 측면 가지부(도면부호 미표시)를 포함한다.

제 2, 3, 4 공급 채널(3 내지 5)은 중심으로서 흡입 오리피스(2a)를 가지는 삼각법의 관점에서 90°,180°,270° 회전하여 제 1 채널로부터 각각 얻어지게 된 다.

상기 공급 채널(2 내지 5)은 상기 영역(1a 내지 1d)을 한정하는 상기 플레이트(1)의 측면에 수직한 직선에 대하여 쌍을 이루어 대칭적이다. 상기 채널을 통과하는 유체의 유동은 이러한 다양한 영역에서 완전히 균일하고 동일한 방식으로 행해진다.

상기 채널(2 내지 5)에 의해 형성된 상기 공급 도관의 네트워크는 내부적으로 유사한 기하학적 특성을 나타내며, 상기 네트워크의 일부는 전체 형상에 대하여 실질적으로 동일한 형상을 나타낸다. 따라서 상기 네트워크는 프랙탈 구조를 나타낸다. 크기 변화에 대한 불변성은 작은 직경을 가진 측면 가지부를 얻기 위하여 드릴 작업의 기술적 가능성에 의해 한정된다.

상기 플레이트(1)는, 본원에서는 4개인, 메인 배출 채널을 포함하며, 이들은 도면부호 6 내지 9로 표시되며, 상기 메인 배출 채널들은 각각 상부 모서리의 중앙으로부터, 상기 좌측 측면 모서리의 중앙으로부터, 상기 하부 모서리의 중앙으로부터, 상기 우측 측면 모서리의 중앙으로부터 그 폭이 점진적으로 감소하는 흡입 오리피스(2a)의 방향으로 연장된다. 상기 배출 채널(6 내지 9)들은 상기 공급 채널(3 내지 5)에 유사한 기하학적 구조를 나타내지만,

의 비율로 감소된 치수를 나타낸다. 상기 배출 채널들(6 내지 9)은 프랙탈 구조에 유사한 구조를 나타내며 단지 길이와 단면적 만이 변화한다.

상기 배출 채널(7 내지 9)은 중심으로서 흡입 오리피스(2a)를 가지는 삼각법적인 관점에서 90°, 180°, 270°로 각각 회전하여 제 1 채널로부터 얻어진다. 상기 배출 채널의 연속적인 가지부들은 상기 플레이트(1)의 2개의 연속적인 사각형 영역으로 연장된다. 상기 배출 채널(6 내지 9)들은 상기 플레이트(1)의 대각선에 대하여 쌍을 이루어 대칭적인 구조이다.

상기 플레이트(1)는 상기 배출 채널(6 내지 9)과 동일한 기하학적 패턴을 나타내는 사각형 영역(1a 내지 1d)들 각각에서 측면 배출 채널을 구비한다. 상기 사각형 영역(1a)에서, 상기 플레이트(1)는 상기 영역의 상부 모서리로부터 연장되는 배출 채널(도면부호 미표시)의 제 1 조합을 포함한다. 이러한 측면 채널들은 분기점(M₁)을 중심으로 가지는 삼각법적인 관점에서 90°회전하여 상기 사각형 영역(1a)에 배치된 배출 도관(7)의 측면 가지부들로부터 얻어진다.

상기 영역(1a)에서, 상기 플레이트(1)는 이러한 영역의 우향 모서리로부터 연장되는 측면 배출 채널의 제 2 조합을 포함한다. 이러한 채널들은 분기점(M₁)을 고려하여, 시계방향으로 90°회전하여 제 1 조합의 배출 채널로부터 얻어진다.

유사하게, 상기 사각형 영역(1b 내지 1d)들은 측면 배출 채널의 제 1 및 제 2 조합을 포함한다. 상기 영역(1c)에서, 측면 배출 채널은 좌측 상부 끝부분과 우측 하부 끝부분을 통과하는 플레이트의 대각선을 고려하여, 상기 영역(1a)의 측면 채널의 대칭성에 의해 얻어진다. 영역(1b, 1d)에서, 측면 배출 채널은 상기 영역(1a, 1d)으로부터 상기 영역(1b, 1c)를 한정짓는 상하부 모서리에 수직한 수직선 을 고려하여 상기 영역(1a, 1c)의 채널로부터 대칭적으로 각각 얻어진다.

이러한 방식으로, 메인 배출 채널(6 내지 9) 및 이러한 채널의 유사 프랙탈 기하학적 구조와 조합된 공급 채널(2 내지 5)의 그것에 대한 측면 배출 채널로 인하여 동일한 압력 강하로써 전체 플레이트(1) 위에 유체를 배출하고 균일하게 분포시키는 것이 가능하게 된다. 상기 플레이트 및 그 출발부로의 입구 사이의 반응성 가스 요소의 평균 경로는 표면상에 균일한 분포를 나타내기 위하여 어떤 경로에서도 압력 강하 및 길이에 있어서 실질적으로 동일하다.

또한, 반응시에 상대적으로 빈약한 유체는 유체가 반응시에 상당히 풍부한 공급 채널에 인접하게, 상기 전지의 가스 확산 레이어를 통하여 통과한 후에, 그 경로를 반들게 되는 배출 채널의 배열은 상기 전지의 최적 작동을 위하여 특히 유용하다.

도 4에 도시된 실시예는, 상기 공급 채널(2 내지 5), 상기 메인 배출 채널(6 내지 9) 및 상기 측면 배출 채널이 균일한 폭과 가변적인 깊이를 나타내지만 상기 플레이트상에서 균일한 분포와 배출을 가능하게 하기 위하여 전술한 실시예에서 설명된 것에 동일한 단면 비율을 가진다는 점에서 상이하다.

Claims

연료 전지, 특히 이온-교환 멤브레인을 포함하는 유형의 연료 전지용 플레이트에 있어서,

상기 플레이트의 일면의 중심에 배치되는 흡입 오리피스(2a)에 연결된 공급 채널(2 내지 5), 비교적 고농도의 반응성 유체 유동 및 비교적 저농도에서의 반응성 유체의 유동이 각각 움직이는 배출 채널(6 내지 9)을 포함하며,

상기 공급 채널 및/또는 배출 채널은 대칭적으로 상기 플레이트상에 삽입되며, 상기 공급 채널 및 배출 채널은 내측으로 서로 감겨진 네트워크를 얻기 위하여 상보적으로 배치된 유사 프랙탈 구조(similar fractal configuration)를 나타내는 것을 특징으로 하는 연료 전지용 플레이트.
제 1 항에 있어서,

상기 공급 채널 및 배출 채널은 적어도 두개의 대칭축을 구비하는 것을 특징으로 하는 연료 전지용 플레이트.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

성기 공급 채널 및 배출 채널은 메인 도관들을 포함하며, 각각의 메인 도관에는 상기 도관에 대하여 대칭적으로 배치된 다수의 연속적인 측면 가지부들이 제공된 것을 특징으로 하는 연료 전지용 플레이트.
제 3 항에 있어서,

연속적인 상기 측면 가지부들의 길이 및 단면은, 분기점으로부터, 각각의 공급 도관에 대하여 매번 동일한 것을 특징으로 하는 연료 전지용 플레이트.
제 3 항 또는 제 4 항에 있어서,

상기 공급 채널들의 메인 도관들은 상기 흡입 오리피스(2a)에 연결된 것을 특징으로 하는 연료 전지용 플레이트.
제 3 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 플레이트의 코너 및 상기 흡입 오리피스(2a) 사이에서 연장되는 4개의 메인 도관들을 포함하는 것을 특징으로 하는 연료 전지용 플레이트.
제 3 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 배출 채널들의 메인 도관들은 상기 플레이트의 각각의 측면에서 나타나는 것을 특징으로 하는 연료 전지용 플레이트.
제 3 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 메인 도관(C1)의 바로 연속적인 부분(C1.0 내지 C5.0)들 사이의 단면의 비율은 서로 동일한 것을 특징으로 하는 연료 전지용 플레이트.