KR20090047841A - 연료전지용 가스켓 테스트 장비 및 방법 - Google Patents

연료전지용 가스켓 테스트 장비 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 경제적인 비용으로 가스켓의 내구성능 저하원인을 파악 가능하고, 가스켓의 재료별 및 형상별 요구되는 적정 스택 체결압을 예측할 수 있는 연료전지 검사장치 및 방법에 관한 것으로서, 양극 및 음극을 구비하여서 화학에너지를 전기에너지로 변환시키는 전지 단위체; 상기 전지 단위체와 결합하여 단위전지를 이루는 가스켓; 상기 단위전지를 중심으로 서로 반대 방향에 배치되는 제1 엔드플레이트 및 제2 엔드플레이트; 상기 제1, 2 엔드플레이트 중 적어도 하나를 이동시켜서, 상기 제1, 2 엔드플레이트가 상기 단위전지를 가압하거나, 상기 단위전지와 분리되도록 하는 플레이트 구동부; 상기 제1, 2 엔드플레이트가 상기 가스켓에 가하는 압력양을 측정하는 로드셀; 및 상기 단위전지 내의 압력 변화를 측정하는 압력측정부;를 구비하는 것을 특징으로 한다.
Figure P1020070113901
연료전지, 테스트, 가스켓

Description

연료전지용 가스켓 테스트 장비 및 방법{Apparatus and method for test of fuel cell gasket}
본 발명은 연료전지용 가스켓 테스트 장비 및 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 경제적인 비용으로 가스켓의 내구성능 저하원인을 파악 가능하고, 가스켓의 재료별 및 형상별 요구되는 적정 스택 체결압을 예측할 수 있는 연료전지용 가스켓 테스트 장비 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 연료전지는 물의 전기분해 반응의 역반응으로 수소와 산소를 이용하여 전력을 생산시키는 시스템이다. 연료전지는 다양한 형태를 갖고 있으나, 가장 많이 사용되는 연료전지의 형태는 양자교환막(PEM : Proton Exchange Membrane)을 이용한 것이다.
통상의 연료전지들은 비교적 낮은 전압을 생산하게 되고, 따라서 전력으로 가용될 수 있을 만큼 생산하려면 연료전지가 수십에서 수백 개 모아져 연료전지 스택(stack)을 구성시켜야 한다.
이와 같은 단위 연료전지는 고분자 전해질막과 전극으로 이루어진 막전극접합체(MEA)와, 도입된 연료가스를 전극막으로 균일하게 분산되도록 하고 전기 화학 반응으로 생성된 생성수를 배출시키는 기체확산막(gas diffusion media)과, 반응가스와 냉각수를 외부로부터 공급하며 산화전극(anode)과 환원전극(cathode)을 분리하는 기능을 하는 도전성 분리판(separator)과, 연료전지 셀(cell)을 외부로부터 보호하며 셀 내부의 연료가스 및 기타 유해물질이 외부로 유출되는 것을 방지하는 가스켓(gasket) 등으로 구성된다.
종래에는, 가스켓의 내구 성능을 판단하기 위하여 먼저 연료전지 스택 어셈블리를 제작완료한 후에 상기 연료전지 스택 어셈블리의 내구성을 측정하는 것으로서, 이와 같이 측정된 연료전지 스택 전체의 내구성은 가스켓의 내구 성능을 판단하는 근거가 되었다.
상기 기존의 연료전지용 가스켓 테스트 장비는 연료전지 스택 어셈블리 전체를 이용하여 가스켓의 리크(leak) 여부를 검사하는 것이었기 때문에 경제성이 저하되는 단점이 있었다.
한편, 연료전지 스택을 검사 대상으로 하기 때문에 분리판 또는 가스켓의 재질 및 형상을 변경하는 것이 불가능하였고, 이에 따라 분리판 또는 가스켓의 다양한 재질 및 형태에 적절한 가스켓의 체결압과 리크(leak) 시점을 판단할 수 없는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로, 연료전지용 가스켓 단품의 내구 성능을 다양한 체결압력에서 가스켓 내부 유체의 누출되는 시점과 압력을 측정함으로써, 가스켓의 재료 및 형상에 따른 최적 체결압력을 판단할 수 있고 가스켓의 내구 수명을 결정할 수 있는 연료전지용 가스켓 테스트 장비 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 양극 및 음극을 구비하여서 화학에너지를 전기에너지로 변환시키는 전지 단위체; 상기 전지 단위체와 결합하여 단위전지를 이루는 가스켓; 상기 단위전지를 중심으로 서로 반대 방향에 배치되는 제1 엔드플레이트 및 제2 엔드플레이트; 상기 제1, 2 엔드플레이트 중 적어도 하나를 이동시켜서, 상기 제1, 2 엔드플레이트가 상기 단위전지를 가압하거나, 상기 단 위전지와 분리되도록 하는 플레이트 구동부; 상기 제1, 2 엔드플레이트가 상기 가스켓에 가하는 압력양을 측정하는 로드셀; 및 상기 단위전지 내의 압력 변화를 측정하는 압력측정부;를 구비하는 것을 특징으로 하는 연료전지용 가스켓 테스트 장비를 제공한다.
또한, 본 발명에 의하면 상기 압력측정부는 상기 단위전지 내부와 파이프로 연결되어 유체를 공급하는 유체공급부; 상기 파이프 상에 설치되어 상기 유체의 리크(leak) 여부를 감지하는 레귤레이터; 및 상기 단위전지 내부와 연결되는 상기 파이프의 단부측에 배치되어, 상기 단위전지 내부의 압력을 측정하는 압력셀;을 구비하는 것을 특징으로 하는 연료전지용 가스켓 테스트 장비를 제공한다.
또한, 본 발명에 의하면 양극 및 음극을 구비하여서 화학에너지를 전기에너지로 변환시키는 전지 단위체와 결합하여 단위전지를 이루는 가스켓을 테스트하는 방법으로서, 상기 단위전지를 중심으로 제1 엔드플레이트 및 제2 엔드플레이트를 서로 반대 방향에 배치시키고, 상기 제1, 2 엔드플레이트 중 적어도 하나를 이동시켜서 상기 제1, 2 엔드플레이트가 상기 단위전지를 가압하는 가압단계; 상기 제1, 2 엔드플레이트가 상기 가스켓에 가하는 압력양과, 상기 단위전지 내의 압력 변화를 측정하는 리크검사단계; 및 상기 제1, 2 엔드플레이트 중 적어도 하나를 이동시켜서 상기 제1, 2 엔드플레이트 중 하나가 상기 단위전지와 분리되는 분리단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지용 가스켓 테스트 방법을 제공한다.
본 발명에 따른 연료전지용 가스켓 테스트 장비 및 방법은 연료전지 스택 전 체를 검사 대상으로 하지 않고 상기 연료전지 스택을 축소하여 재현한 연료전지 유닛 단품을 검사 대상으로 하여 내구 성능시험의 비용과 시간을 절약할 수 있다.
한편, 질소, 산소, 공기, 냉각수 등의 다양한 유체에 대한 가스켓의 리크(leak) 되는 시점과 압력을 측정함으로써, 가스켓의 재질 및 형상에 따른 최적 체결압을 판단할 수 있다. 따라서, 가스켓의 내구 성능 저하 원인을 파악할 수 있는 매우 유용한 발명이다.
본 발명에 따른 연료전지용 가스켓 테스트 장비는 연료전지용 가스켓의 내구성능을 판단할 수 있는 장치로서, 전지 단위체와, 가스켓과, 제1 엔드플레이트 및 제2 엔드플레이트와, 플레이트 구동부와, 로드셀 및 압력측정부를 구비한다. 상기 테스트 장비에 장착되어 검사가 이루어지는 연료전지는 다수의 단위전지들이 적층된 스택 형태가 아니라, 상기 연료전지 스택을 축소하여 재현한 단품 형태의 단위전지를 사용한다.
이와 같이 구성되는 연료전지용 가스켓 테스트 장비는 상기 플레이트 구동부가 다양한 하중의 조건으로 상기 단위전지를 가압하고, 상기 단위전지 내부에 공급되는 질소(N2), 산소(O2), 공기, 냉각수 등의 유체를 상기 단위전지 내부에 주입한 후, 압력측정부로 상기 유체의 압력변화를 측정함으로써 단위전지의 리크(leak) 여부를 감지한다. 이때, 상기 단위전지를 이루는 상기 가스켓은 그 재질과 형상을 변경 가능하며, 상기 가스켓의 다양한 재질과 형상에 따른 데이터를 수집하여 연료전 지용 가스켓의 내구 성능을 판단하는 근거로 사용한다.
한편, 본 발명에 따른 연료전지용 가스켓 테스트 방법은 단위전지를 제1, 2 엔드플레이트로 가압하는 가압단계; 상기 단위전지 내부의 압력변화를 측정하는 리크검사단계; 및 상기 단위전지를 상기 제1, 2 엔드플레이트로부터 분리하는 분리단계;를 포함하여 이루어진다.
따라서, 본 발명에 따른 연료전지용 가스켓 테스트 장비 및 방법은 가스켓의 재질 및 형상에 따른 가스켓의 적정 체결압을 측정할 수 있고, 질소, 산소, 공기, 냉각수 등의 각 유체에 대해 가스켓이 어떤 저항성을 갖는가를 판단하여 가스켓의 내구 성능을 판단할 수 있게 한다.
이하 첨부된 도면에 따라서 본 발명의 기술적 구성을 상세히 설명하면 다음과 같다.
첨부된 도 1은 본 발명의 일 실시 예에 의한 개략적인 구성을 도시한 설명도이고, 도 2a, 2b는 본 발명의 다른 실시 예에 의한 플레이트 구동부의 작동상태를 도시한 설명도이며, 도 3은 본 발명에 따른 가스켓 테스트 방법에 대한 순서도이다.
본 발명에 따른 연료전지용 가스켓 테스트 장비(100)는 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 양극 및 음극을 구비하여서 화학에너지를 전기에너지로 변환시키는 전지 단위체; 상기 전지 단위체와 결합하여 단위전지를 이루는 가스켓(40); 상기 단위전지를 중심으로 서로 반대 방향에 배치되는 제1 엔드플레이트(10a) 및 제2 엔 드플레이트(10b); 상기 제1, 2 엔드플레이트(10a)(10b) 중 적어도 하나를 이동시켜서, 상기 제1, 2 엔드플레이트(10a)(10b)가 상기 단위전지를 가압하거나, 상기 단위전지와 분리되도록 하는 플레이트 구동부(90); 상기 제1, 2 엔드플레이트(10a)(10b)가 상기 가스켓(40)에 가하는 압력양을 측정하는 로드셀(50); 및 상기 단위전지 내의 압력 변화를 측정하는 압력측정부;를 구비한다.
본 발명에 따른 연료전지용 가스켓 테스트 장비(100)는 연료전지 스택을 축소하여 재현한 단위전지를 장착하여 검사가 이루어진다.
상기 단위전지는 전지 단위체와, 상기 전지 단위체와 결합하는 가스켓(40)으로 이루어진다.
상기 전지 단위체는 양극 및 음극을 구비하여 화학에너지를 전기에너지로 변환시키는 장치이다. 바람직하게는, 상기 전지 단위체는 분리판(20)과 MEA(30)를 구비한다.
상기 분리판(separator plate)(20)은 MEA(30)를 기계적으로 고정함과 동시에, 인접한 MEA(30)를 서로 전기적으로 직렬 또는 병렬로 접속시키는 작용을 하는 것으로서, 상기 분리판(20)의 일면에는 홈 형상의 가스유로가 형성될 수 있다.
상기 MEA(Membrane Electrode Assembly)(30)는 수소 이온을 선택적으로 수송하는 고분자전해질막과, 상기 고분자전해질막의 양면에 형성된 한 쌍의 전극인 연료극과 공기극으로 구성된다. 상기 연료극과 공기극은 고분자전해질막의 표면에 형성된 촉매층과, 상기 촉매층의 바깥면에 형성되고 통풍성과 전자전도성을 함께 가진 기체확산층을 구비하여 이루어진다.
가스켓(40)은 상기 MEA(30)의 연료극과 공기극의 주위에 배치되며, 상기 전극에 공급되는 연료가스 및 산화제가스가 외부로 누설되거나 두 종류의 가스가 서로 혼합되지 않도록 실링(sealing) 작용을 한다.
특히, 상기 분리판(20)의 재질 및 형상에 따라 상기 가스켓(40)의 재질 및 체결형상을 적절하게 변경하게 된다. 즉, 본 발명에 따른 연료전지용 가스켓 테스트 장비(100)에 적용되는 상기 가스켓(40)은 그 재질 및 형상을 변경 가능하여, 다양한 검사조건에서 반복적으로 검사를 수행할 수 있다.
예를들어, 분리판(20)에 가스켓(40)을 결합할 때, 모재가 되는 상기 분리판(20)은 카본플레이트, 합성 플레이트, 금속 플레이트, 필름 플레이트 등과 같이 다양한 재질로 이루어질 수 있다. 이와 같이 다양한 재질로 이루어지는 분리판(20)에 적절한 가스켓(40)이 결합된다. 즉, 상기 가스켓(40)의 원료가 되는 합성고무를 액체상태, 고체상태, 폼(form)상태 등에서 채택할 수 있으며, 그 성형 방법도 다양하게 채택이 가능하다. 한편, 분리판(20)과 가스켓(40)의 체결방법도 다양하다. 즉, 분리판(20)에 요홈을 형성하여 결합하는 방법, 경화형 접착제를 이용하여 결합하는 방법, 분리판(20)의 가장자리를 감싸도록 결합하는 방법 등 상기 방법들에 적합하게 가스켓(40)의 형상은 달라진다.
따라서, 상기 가스켓(40)의 다양한 재질 및 형상에 따른 적정 체결압과 리크(leak) 시점을 측정하여, 가스켓(40)의 내구 성능을 각각 다양한 조건에서 측정한 데이터를 비교함으로써 판단하는 것이 바람직하다.
제1 엔드플레이트(10a) 및 제2 엔드플레이트(10b)는 상기 단위전지를 중심으로 서로 반대 방향에 각각 배치된다.
플레이트 구동부(90)는 도 2a 및 도 2b에 도시된 바와 같이, 상기 제1 엔드플레이트(10a)를 이동시켜서, 상기 제1, 2 엔드플레이트(10a)(10b)가 상기 단위전지를 가압하도록 한다.
도 2a는 상부 플레이트 구동부(90')가 하강하여 상기 단위전지를 가압하고 있는 상태를 도시한 것이다. 이때, 하부 플레이트 구동부(90'')는 상기 단위전지를 안착시키는 작용을 한다. 즉, 하부 플레이트 구동부(90'')는 고정된 상태에서 상부 플레이트 구동부(90')가 승하강하면서 상기 단위전지를 일정 압력까지 도달하도록 가압하거나 가압을 해제하게 된다.
도 2b는 상부 플레이트 구동부(90')가 승강하여 상기 단위전지와 분리되는 것을 도시한 것이다. 도 2b에 도시된 것처럼, 상기 제1 엔드플레이트(10a)는 상기 상부 플레이트 구동부(90')에 체결될 수 있다.
이와 같이, 상기 단위전지가 플레이트 구동부(90)로부터 용이하게 가압 또는 분리되어, 가스켓(40)의 재질은 일정하게 유지한 상태로 가스켓(40)의 형상을 변경하면서 반복적으로 테스트를 수행하거나, 가스켓(40)의 형상은 일정하게 유지한 상태로 가스켓(40)의 재질을 변경하면서 반복적으로 테스트를 수행할 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시 예에 의하면, 상기 가스켓(40)이 결합된 단위전지 를 제1 엔드플레이트(10a) 및 제2 엔드플레이트(10b)로 가압하되, 상기 가스켓(40)이 압축되기 전의 길이에서 20% ~ 30% 정도 압축되어 길이 변위가 발생할 때까지 가압이 이루어진다. 이와 같이 가압이 이루어진 상태에서, 후술할 압력측정부로 단위전지 내의 압력 변화를 측정하여 가스켓(40)의 리크 여부를 감지하게 된다.
로드셀(load cell)(50)은 상기 단위전지에 가해지는 압력양을 측정하는 장치로서, 상기 단위전지의 상부에 설치되는 것이 바람직하다. 상기 로드셀(50)은 단위전지에 걸리는 하중을 측정하여 단위전지의 가스켓(40)에 대한 리크(leak)가 일어나는 시점을 측정하는 수단이 되며, 이에 따라 가스켓(40)의 적정 체결압을 판단할 수 있는 근거가 된다.
이때, 상기 로드셀(50)은 상기 단위전지를 가압하는 하중값을 외부로 표시하는 디스플레이부(51)에 인터페이스 되어, 측정자로 하여금 용이하게 검사 작업을 수행할 수 있게 하는 것이 바람직하다.
압력측정부는 상기 단위전지 내부의 압력변화를 측정한다. 상기 단위전지에 체결되는 상기 가스켓(40)은 단위전지를 기밀하는 작용을 하며, 만일 가스켓(40)에 리크(leak)가 발생하게 되면 상기 단위전지 내부의 압력이 떨어지게 된다. 따라서, 상기 단위전지 내의 압력 변화를 감지함으로써, 상기 가스켓(40)의 리크(leak) 여부를 판별할 수 있다.
상기 압력측정부는 상기 단위전지 내의 압력변화를 측정할 수 있는 것이면 어떤 것이든 가능하다.
한편, 상기 압력측정부는 상기 단위전지 내부와 파이프(80)로 연결되어 유체를 공급하는 유체공급부(60); 상기 파이프(80) 상에 설치되어 상기 유체의 리크(leak) 여부를 감지하는 레귤레이터(82); 및 상기 단위전지 내부와 연결되는 상기 파이프(80)의 단부측에 배치되어, 상기 단위전지 내부의 압력을 측정하는 압력셀(70);을 구비할 수 있다.
상기 유체공급부(60)는 상기 단위전지 내로 유체를 공급하는 장치이다. 상기 유체공급부(60)는 유체를 담을 수 있는 실린더 또는 탱크와 같이 저장공간을 구비한 것으로서, 상기 저장공간에 저장된 유체를 일정 압력으로 상기 단위전지 내부에 주입한다. 이때, 상기 주입되는 유체의 압력은 30psi 내외로 형성시키는 것이 바람직하다.
한편, 상기 유체는 질소(N2), 산소(O2), 공기, 냉각수(H2O) 중에서 선택되어 사용될 수 있다. 상기 유체들은 연료전지 스택에서 사용되는 연료가스, 반응가스, 반응생성물 등에 대한 가스켓의 내구 성능을 판단하기 위해 사용되는 것으로서, 상기 각각의 유체들에 대한 가스켓의 리크(leak) 시점과 압력을 측정하여 가스켓의 내구 성능을 판단하는 유용한 자료로 활용할 수 있다.
레귤레이터(82)는 상기 연료전지 단품 내부의 압력변화를 측정하여 상기 유 체의 유출 여부를 감지한다. 상기 레귤레이터(82)는 다양한 형태로 이루어질 수 있으며, 도 1에 도시된 것처럼 상기 유체공급부(60)로부터 상기 단위전지 내부까지의 경로인 상기 파이프(80)에 배치될 수 있다. 한편, 상기 레귤레이터(82)는 상기 단위전지 및 로드셀(50) 등이 설치되는 챔버(chamber) 내에 센서의 형태로 설치되어 상기 단위전지 내의 압력변화를 측정할 수도 있다.
이와 같이 상기 레귤레이터(82)를 구성시켜, 상기 단위전지 내의 리크(leak) 여부를 감지하게 된다. 상기 레귤레이터(82)를 통한 리크 감지는 매우 작은 psi범위 내에서 감지되기 때문에, 정밀한 압력계를 사용하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 유체공급부(60)는 상기 연료전지 단품의 내부와 파이프(80)로 연결되되, 상기 파이프(80)는 유체의 흐름을 개폐하는 체크밸브(81)를 더 구비할 수 있다.
파이프(80)는 일단은 상기 유체공급부(60)와 연결되고 타단은 상기 단위전지 내부에 연통되도록 연결된다. 이때, 상기 단위전지 상부에 위치한 상기 제1 엔드플레이트(10a)에 상기 파이프(80)가 연결되기 위한 연결공(미도시)을 형성시킬 수 있다. 상기 파이프(80)는 유체에 대한 내식성, 내열성 등이 우수하여 유체 손실을 최소화할 수 있는 SUS(Steal Use Stainless) 계열의 재질로 형성시키는 것이 바람직하다.
체크밸브(check valve)(81)는 상기 파이프(80) 내의 유체의 흐름을 개폐하는 작용을 한다. 상기 체크밸브(81)는 디지털 방식의 작동 형태를 갖는 것을 사용하는 것이 바람직하며, 상기 체크밸브(81)를 통해 유체가 외부로 손실되지 않도록 하여, 정밀한 리크(leak) 감지가 이루어지도록 한다.
압력셀(Pressure cell)(70)은 상기 파이프(80)의 단부 중 상기 단위전지의 내부와 연결되는 측에 배치되어, 상기 단위전지 내부의 압력 정보를 측정하여 데이터로 활용할 수 있게 한다.
상기 압력셀(70)은 상기 단위전지 내부의 압력을 외부로 표시하는 디스플레이부(71)에 인터페이스 되어, 측정자가 용이하게 상기 단위전지 내부의 압력 변화의 흐름이나 크기와 같은 데이터를 모니터할 수 있게 하는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명에 따른 연료전지용 가스켓 테스트 방법은 양극 및 음극을 구비하여서 화학에너지를 전기에너지로 변환시키는 전지 단위체와 결합하여 단위전지를 이루는 가스켓(40)을 테스트하는 방법으로서, 상기 단위전지를 중심으로 제1 엔드플레이트(10a) 및 제2 엔드플레이트(10b)를 서로 반대 방향에 배치시키고, 상기 제1, 2 엔드플레이트(10a)(10b) 중 적어도 하나를 이동시켜서 상기 제1, 2 엔드플레이트(10a)(10b)가 상기 단위전지를 일정압력으로 가압하는 가압단계; 상기 제1, 2 엔드플레이트(10a)(10b)가 상기 가스켓(40)에 가하는 압력양과, 상기 단위전지 내의 압력 변화를 측정하는 리크검사단계; 및 상기 제1, 2 엔드플레이트(10a)(10b) 중 적어도 하나를 이동시켜서 상기 제1, 2 엔드플레이트(10a)(10b) 중 하나가 상기 단위전지와 분리되는 분리단계;를 포함한다.
즉, 가스켓(40)이 결합된 단위전지를 제1 엔드플레이트(10a) 및 제2 엔드플레이트(10b)로 가압하되, 상기 가스켓(40)이 압축되기 전의 길이에서 20% ~ 30% 정 도 압축되어 길이 변위가 발생할 때까지 가압이 이루어진다. 이와 같이 가압이 이루어진 상태에서, 단위전지 내의 압력 변화를 측정하여 가스켓(40)의 리크 여부를 감지한다.
이와 같이 측정을 마친 단위전지는 상기 제1 엔드플레이트(10a) 및 제2 엔드플레이트(10b) 중 하나를 이동시켜, 단위전지를 가압하고 있는 상태를 해제하는 동시에, 다음 측정을 위한 대기 모드로 전환한다. 상기에서 다음 측정은 상기 가스켓(40)의 재질 및 형상을 변경하는 조건의 변화일 수 있고, 단위전지 내에 주입되는 유체의 변경일 수 있다. 따라서, 가스켓(40)의 내구 성능에 영향을 미치는 단위전지 내의 각종 가스의 종류나 가스켓의 재질 및 형상과 같은 다양한 변수에 따른 가스켓(40)의 적정 체결압 및 내구 성능을 분석하게 하는 데이터를 제공할 수 있다.
한편, 상기 분리단계 이후에, 상기 가스켓(40)의 재질은 동일하게 유지시킨 상태로 상기 가스켓(40)의 형상을 변경하면서 상기 가압, 리크검사, 분리단계를 반복하여, 상기 가스켓(40)의 형상 변경에 따른 단위전지의 적정 체결압을 판단하는 형상비교단계;를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 분리단계 이후에, 상기 가스켓(40)의 형상은 동일하게 유지시킨 상태로 상기 가스켓(40)의 재질을 변경하면서 상기 가압, 리크검사, 분리단계를 반복하여, 상기 가스켓(40)의 재질 변경에 따른 단위전지의 적정 체결압을 판단하는 재질비교단계;를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 연료전지용 가스켓 테스트 장비 및 방법은 실제의 연료전지 셀과 유사한 지그 형태의 단위전지를 구축하여, 가스켓 평가에 필요한 가스켓의 반력 및 체결압, 리크(leak) 정도 등 다양한 항목을 측정할 수 있게 한다. 즉, 가스켓의 최적 체결압력, 체결압에 따른 가스켓의 반력, 가스켓 타입별 성능 비교 등을 수행할 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 의한 개략적인 구성을 도시한 설명도.
도 2a, 2b는 본 발명의 다른 실시 예에 의한 플레이트 구동부의 작동상태를 도시한 설명도.
도 3은 본 발명에 따른 가스켓 테스트 방법에 대한 순서도.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
10a : 제1 엔드플레이트 10b : 제2 엔드플레이트
20 : 분리판 30 : MEA
40 : 가스켓 50 : 로드셀
51 : 디스플레이부 60 : 유체공급부
70 : 압력셀 71 : 디스플레이부
80 : 파이프 81 : 체크밸브
82 : 레귤레이터 90 : 플레이트 구동부
100 : 연료전지용 가스켓 테스트 장비

Claims (6)

  1. 양극 및 음극을 구비하여서 화학에너지를 전기에너지로 변환시키는 전지 단위체;
    상기 전지 단위체와 결합하여 단위전지를 이루는 가스켓;
    상기 단위전지를 중심으로 서로 반대 방향에 배치되는 제1 엔드플레이트 및 제2 엔드플레이트;
    상기 제1, 2 엔드플레이트 중 적어도 하나를 이동시켜서, 상기 제1, 2 엔드플레이트가 상기 단위전지를 가압하거나, 상기 단위전지와 분리되도록 하는 플레이트 구동부;
    상기 제1, 2 엔드플레이트가 상기 가스켓에 가하는 압력양을 측정하는 로드셀; 및
    상기 단위전지 내의 압력 변화를 측정하는 압력측정부;를 구비하는 것을 특징으로 하는 연료전지용 가스켓 테스트 장비.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 압력측정부는,
    상기 단위전지 내부와 파이프로 연결되어 유체를 공급하는 유체공급부;
    상기 파이프 상에 설치되어 상기 유체의 리크(leak) 여부를 감지하는 레귤레이터; 및
    상기 단위전지 내부와 연결되는 상기 파이프의 단부측에 배치되어, 상기 단위전지 내부의 압력을 측정하는 압력셀;을 구비하는 것을 특징으로 하는 연료전지용 가스켓 테스트 장비.
  3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 로드셀은 상기 단위전지에 가해지는 로드(load)값을 외부로 표시하는 디스플레이부에 연결되고,
    상기 압력셀은 상기 단위전지 내부의 압력을 외부로 표시하는 디스플레이부에 연결되는 것을 특징으로 하는 연료전지용 가스켓 테스트 장비.
  4. 양극 및 음극을 구비하여서 화학에너지를 전기에너지로 변환시키는 전지 단위체와 결합하여 단위전지를 이루는 가스켓을 테스트하는 방법으로서,
    상기 단위전지를 중심으로 제1 엔드플레이트 및 제2 엔드플레이트를 서로 반대 방향에 배치시키고, 상기 제1, 2 엔드플레이트 중 적어도 하나를 이동시켜서 상기 제1, 2 엔드플레이트가 상기 단위전지를 가압하는 가압단계;
    상기 제1, 2 엔드플레이트가 상기 가스켓에 가하는 압력양과, 상기 단위전지 내의 압력 변화를 측정하는 리크검사단계; 및
    상기 제1, 2 엔드플레이트 중 적어도 하나를 이동시켜서 상기 제1, 2 엔드플레이트 중 하나가 상기 단위전지와 분리되는 분리단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지용 가스켓 테스트 방법.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 분리단계 이후에,
    상기 가스켓의 재질은 동일하게 유지시킨 상태로 상기 가스켓의 형상을 변경하면서 상기 가압, 리크검사, 분리단계를 반복하여, 상기 가스켓의 형상 변경에 따른 단위전지의 적정 체결압을 판단하는 형상비교단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지용 가스켓 테스트 방법.
  6. 청구항 4에 있어서,
    상기 분리단계 이후에,
    상기 가스켓의 형상은 동일하게 유지시킨 상태로 상기 가스켓의 재질을 변경하면서 상기 가압, 리크검사, 분리단계를 반복하여, 상기 가스켓의 재질 변경에 따른 단위전지의 적정 체결압을 판단하는 재질비교단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지용 가스켓 테스트 방법.
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