KR20100045448A - 양자 교환막 연료전지용의 개스킷 및 바이폴라 플레이트의 개량 - Google Patents

양자 교환막 연료전지용의 개스킷 및 바이폴라 플레이트의 개량 Download PDF

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매즈 뱅
앤더스 리섬 코스가아드
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세레네르기 에이/에스
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Abstract

바이폴라 플레이트(1)가 양자 공여 연료(proton-donating fuel)의 수송을 위한 제1 유로 채널(20)을 가진 양극 측(anode side) 또는 양자 수용 유체(proton accepting fluid)의 수송을 위한 제2 유로 채널(12)을 가진 음극 측(cathode side), 또는 양측 모두를 갖고, 밀봉제(sealant; 50, 70)가 바이폴라 플레이트를 인접한 전해질막(electrolyte membrane; 40)에 대하여 밀봉하기 위해 바이폴라 플레이트(1)와 평행하게 설치되는 PEM 연료전지용의 바이폴라 플레이트(1)와 밀봉제(50, 70)의 결합체. 상기 밀봉제(50, 70)는, 양자 공여 연료 또는 양자 수용 유체를 각각 밀봉제를 가로지르거나 바이폴라 플레이트를 따라 수송하기 위해 밀봉제(50, 70)를 가로지르는 유체 채널(fluid channel; 54a, 54b, 74a, 74b)을 가진다.

Description

양자 교환막 연료전지용의 개스킷 및 바이폴라 플레이트의 개량 {IMPROVEMENTS IN GASKETS AND BIPOLAR PLATES FOR PEM FUEL CELLS}
본 발명은 양자 교환막(Proton Exchange Membrane: PEM) 연료전지용의 바이폴라 플레이트(Bipolar Plate: 쌍극판)에 관한 것이다. 더욱이, 본 발명은 그러한 플레이트를 PEM 연료전지 스택 내에 효과적으로 밀봉하기 위한 밀봉제(sealant)에 관한 것이다.
연료전지(fuel cell)는, 물질(matter)의 전기 에너지 및 열에 대한 깨끗하고 비교적 효과적인 변환(conversion)을 제공하는 장치이다. 각각이 그 자신의 원리, 반응물의 타입, 최적 반응 조건 등을 이용하는 다른 기술들의 범위는 지난 이삼십년간 개발되었다. 근래 특별한 흥미를 갖게 된 한가지 기술은, 이른바 PEM(Proton Exchange Membrane: 양자 교환막) 연료전지이다.
PEM 연료전지는, 양극(anode), 음극(cathode) 및 그들 사이에 삽입되는 양자 교환막을 구비하고 있다. 양자 교환막은 양극과 면하는 측뿐만 아니라 음극과 면하는 측에 촉매(catalyst)를 구비하고 있다. PEM 연료전지의 원리는, 양극에 면하는 막의 측면의 촉매에 의해 양극에 면하는 막의 측면으로 수소를 공급하는 것이 화학 반응에 기인한다는 것이다:
(1) 양극반응 : H2 → 2H+ + 2e-
양극은 전기적으로 도전 재료(conducting material)로 구성되고, 이로써 막의 양극 측(anode side)에 발생된 전자를 수송하는 반면에 PEM막의 양극 측에 발생된 양자(proton)는 그 막을 통해 확산된다.
막의 음극 측(cathode side)에는 산소(또는 공기)가 공급된다. 전기부하(electrical load)가 전기 회로를 형성하도록 음극과 양극 사이에 접속되면, 양극에서 발생된 전자가 이 부하를 통해 음극으로 흐른다. 음극에 면하는 막의 측면의 촉매에 의해 막의 음극 측으로 공급된 산소는, 그 막을 통해 확산된 양자 및 다음과 같은 화학식에 따라 음극으로 흐르는 전자와 반응한다:
(2) 음극반응 : O2 + 4H+ + 4e- → 2H2O + 열
이로써, PEM 연료전지에서 발생하는 순수한 반응은:
(3) 2H2 + O2 → 2H2O + 전력 + 열
이다.
하나의 PEM 연료전지는 1.23V의 전압을 발생할 수 있다. PEM 연료전지에 대해 더 높은 전압을 얻기 위해서, 일반적으로 다수의 PEM 연료전지를 이른바 PEM 연료전지 스택(fuel cell stack)으로 직렬로 접속한다. 연료전지 스택은, 경제적인 이익을 위하여 보통 하나의 연료전지의 음극을 대응하는 스택의 인접한 연료전지의 양극과 통합하는 식으로 설계된다. 이것은, 이른바 바이폴라 플레이트(bipolar plate: 쌍극판)를 이용함으로써 얻어진다. 바이폴라 플레이트는 한쪽 측면이 하나의 연료전지에 대한 양극으로서 작용하고 다른쪽 측면이 대응하는 연료전지 스택 내에서 인접한 연료전지에 대한 음극으로서 작용하는 2개의 측면(side)을 가진 플레이트이다.
PEM 연료전지는, 음극으로 공급되는 수소가 다른 가스로 오염되지 않는 것이 중요하다는 점에서 아주 민감하다. 더욱이, 음극 측에 발생된 열로 인해, 연료전지 스택이 최적 성능을 제공하는 온도 한계 내에 남도록 하기 위해 이 측면은 냉각되는 것이 중요하다. 연료전지 스택은, 각 전지의 양극 측에 공급되는 수소의 양에 관하여 필요하게 되는 것보다 더 많은 산소(또는 공기)를 각 셀의 음극 측으로 공급함으로써 냉각되어도 좋다. 냉각의 다른 원리는, 스택에서의 냉각회로(coolant circuit)의 실현이다.
상기의 고려사항을 기초로, PEM 연료전지의 많은 연구 및 개발은 최근에는 연료전지의 특정한 물리적인 설계 및 특히 바이폴라 플레이트의 물리적인 설계에 초점이 맞춰지고 있다.
미국 특허출원공개 제2003/0059664호는, 바이폴라 플레이트가 당해 바이폴라 플레이트에 의해 분리된 전해액 챔버(electrolyte chamber)에 인접한 산소와 수소 전극 사이에 샌드위치되는 스택 형성에서의 바이폴라 플레이트를 개시하고 있다. 이들 전극은, 형성을 생산별로 복잡하고 고가로 만드는 그리드(grid)와 같은 방식의 채널로 형성된다.
더 간단한 스택 형성이, 바이폴라 플레이트가 단면 O링(O-ring)으로서 형성된 탄성이 있는 밀봉제에 의해 전극에 대하여 밀봉되어 있는 종래기술 예로서의 국제 특허출원공개 WO2007/003751호에 개시되어 있다. 이들 O링은, 다른 개량된 시스템이 제안되지만 생산별로 복잡한 구성을 갖도록 산소 또는 수소가 통과하는 것을 허용하지 않는다.
WO03/077341호는, 바이폴라 플레이트의 에지로부터 에지까지 달리는 채널을 가진 바이폴라 플레이트를 갖춘 바이폴라 스택 형성을 개시하고 있다. 이들 채널은 섬유질 복합재료의 플레이트에 의해 전해질에 대하여 밀봉된다. 기밀한 구성을 얻기 위해서, 섬유질 플레이트에 대한 치수 허용오차는 좁고, 생산별로 복잡하게 된다.
따라서, 바이폴라 플레이트의 수많은 다른 설계가 이 기술분야에서 공개되었다. 그러나, 이들 설계의 실질적인 양이 그러한 플레이트에 대한 기계적인 요구사항을 충족시키더라도, 그것들은 모두 아주 복잡한 구조를 갖고 따라서 그들의 제조에 비용이 든다는 단점을 가진다. 이것은, 특히 바이폴라 플레이트에 더하여 냉각 플레이트(cooling plate: 냉각판)도 연료전지 스택에 포함되는 상황의 경우이다.
본 발명의 목적은, 상기의 단점을 극복하는 PEM 연료전지용의 바이폴라 플레이트, 및 본 발명에 따른 그러한 바이폴라 플레이트에 적합한 밀봉제를 제공하는 것이다.
이러한 목적은, 바이폴라 플레이트가 양자 공여 연료(proton-donating fuel)의 수송을 위한 제1 채널을 가진 양극 측(anode side) 또는 양자 수용 유체(proton accepting fluid)의 수송을 위한 제2 채널을 가진 음극 측(cathode side), 또는 양측 모두를 갖고, 밀봉제(sealant)가 바이폴라 플레이트를 인접한 전해질막(electrolyte membrane)에 대하여 밀봉하기 위해 바이폴라 플레이트와 평행하게 설치되되, 상기 밀봉제가 양자 공여 연료 또는 양자 수용 유체를 각각 밀봉제를 가로지르거나 바이폴라 플레이트를 따라 수송하기 위해 밀봉제를 가로지르는 2차 유체 채널을 가진 것을 특징으로 하는 바이폴라 플레이트와 밀봉제의 결합체에 의해 달성된다.
밀봉제를 예컨대 채널이 제공되는 O링(O-ring)의 형태로 많이 제공함으로써, 간단한 방법으로 연료 채널 또는 유체 채널의 입구 또는 출구 주위에 기밀 밀봉(gas tight sealing)이 달성된다. 따라서, 생산을 쉽게 하고 생산비용을 최소화하는, 좁은 허용오차를 갖는 곤란한 생산 프로세스가 필요치 않게 된다. 유체 채널은 컷아웃(cut-out: 절단)으로서 제공될 수 있는데, 여기서 용어 컷아웃은 반드시 채널이 정말로 컷아웃되는 것을 의미하는 것은 아니지만, 모습은 컷아웃과 비슷하다. 바람직한 생산방법은 탄성이 있는 밀봉제의 몰딩(moulding: 성형)이고, 여기서 밀봉제는 2개의 몰드부(mould part) 사이에 몰드되되 한 몰드부가 물결모양의 영역(corrugated region)을 가진다. 몰드된 밀봉제의 물결모양(corrugation)은 유체, 전형적으로는 수소 가스 및 공기 각각의 입구 또는 출구에 유체 채널을 제공한다.
바람직한 실시예에서는, 제1 채널 또는 제2 채널 또는 양 채널이 밀봉제에 의해 둘러싸인다. 바꾸어 말하면, 밀봉제는 예컨대 바이폴라 플레이트의 에지 측을 따라 연장됨으로써 채널을 제한한다. 밀봉제를 제자리에 유지하기 위해서, 바이폴라 플레이트가 예컨대 얕은 리세스(recess)의 형태로 또는 깊은 고랑(ferrow)의 형태로 홈을 갖출 수 있다.
상술한 바와 같은 조합에 있어서 선택적이지만 반드시 사용되지 않는 것은, PEM 연료전지용의 창의적인 바이폴라 플레이트로서, 상기 바이폴라 플레이트는 양극 측 및 음극 측을 갖되,
a) 상기 플레이트가 연료전지로 들어가는 수소 가스에 대한 유로 채널(flow channel)을 정의하는 관통하는 입구 구멍을 갖고, 상기 플레이트가 연료전지에서 나가는 수소 가스에 대한 유로 채널을 정의하는 관통하는 출구 구멍을 가지며;
b1) 상기 음극 측이 산화제 가스(oxidant gas)에 대한 입구 채널을 정의하는 하나 이상의 홈을 구비하는 하나의 에지부를 갖고, 상기 음극 측이 산화제 가스에 대한 출구 채널을 정의하는 하나 이상의 홈을 구비하는 다른 에지부를 갖되, 상기 입구 채널 홈뿐만 아니라 출구 채널 홈이 각 에지부의 에지로 연장되고, 상기 음극 측이 산화제 가스에 대한 유로 채널을 정의하고 산화제 가스에 대한 입구 채널을 산화제 가스에 대한 출구 채널과 접속하는 하나 이상의 홈을 가지며;
및/또는
b2) 상기 양극 측이 입구 구멍의 내부로부터 연장되는 하나 이상의 홈의 형태로 수소 가스에 대한 입구 채널을 구비하고, 상기 양극 측이 출구 구멍의 내부로부터 연장되는 하나 이상의 홈의 형태로 수소 가스에 대한 출구 채널을 구비하며, 상기 양극 측이 수소에 대한 유로 채널을 정의하는 하나 이상의 홈을 갖고, 상기 홈이 수소 가스에 대한 입구 구멍으로부터 수소 가스에 대한 출구 구멍까지 수소 가스의 유체 접속(fluid connection)을 제공하되;
c) 상기 플레이트의 양극 측 또는 음극 측 또는 양측이 밀봉을 취하기 위한 밀봉제 홈을 구비하고, 상기 밀봉제 홈이 상술한 바와 같은 것을 의도하는 채널을 매개로 한다는 점을 제외하고는 가스의 새어 나감을 효과적으로 회피하기 위해 밀봉을 취할 수 있도록 플레이트의 에지와 나란히 연장되며, 음극 측에 존재하면 상기 밀봉제 홈이 산화제 가스에 입구 채널 홈뿐만 아니라 산화제 가스에 대한 출구 채널 홈을 차단하고, 양극 측에 존재하면 상기 밀봉제 홈이 홈들에 의해 정의된 입구 채널을 매개로 들어오는 수소 가스의 유로 경로를 차단하며, 양극 측에 존재하면 상기 밀봉제 홈이 홈들에 의해 정의된 출구 채널을 매개로 나가는 수소 가스의 유로 경로를 차단한다.
또한, 본 발명은 본 발명에 따른 바이폴라 플레이트의 제조를 위한 방법에 관한 것이다.
다음에는 상술한 바와 같은 바이폴라 플레이트의 음극 측을 밀봉하기 위한 밀봉제를 설명한다. 이 밀봉제는, 상기 바이폴라 플레이트의 상기 음극 측의 밀봉제 홈에 맞도록 채용되되, 산화제 가스에 대한 입구 채널 홈 및 산화제 가스에 대한 출구 채널 홈을 각각 구비하는 특정의 에지부와 나란히 연장되는 밀봉제 홈의 부분에 맞도록 채용된 부분의 상기 밀봉제가 산화제 가스의 각각의 입구 및 출구 채널을 매개로 산화제 가스가 밀봉제를 통과하도록 하기 위한 하나 이상의 컷어웨이(cut away)를 구비한다.
다른 국면(aspect)에서는, 본 발명은 상술한 바와 같은 바이폴라 플레이트의 양극 측을 밀봉하기 위한 밀봉제에 관한 것이다. 이 밀봉제는, 상기 바이폴라 플레이트의 상기 양극 측의 밀봉제 홈에 맞도록 채용되되;
수소 가스에 대한 유로 경로를 차단하는 상기 밀봉제 홈에 맞도록 채용된 부분의 밀봉제가 입구 채널 홈을 접속하고, 수소 가스가 산화제 가스에 대한 입구 채널을 정의하는 상기 홈을 매개로 상기 밀봉제를 통과하도록 하기 위해 상기 홈이 하나 이상의 컷어웨이를 구비하며;
수소 가스에 대한 유로 경로를 차단하는 상기 밀봉제 홈에 맞도록 채용된 부분의 밀봉제가 출구 채널 홈을 접속하고, 수소 가스가 산화제 가스에 대한 출구 채널을 정의하는 상기 홈을 매개로 상기 밀봉제를 통과하도록 하기 위해 상기 홈이 하나 이상의 컷어웨이를 구비한다.
또 다른 국면에서는, 본 발명은 본 발명에 따른 밀봉제의 제조를 위한 프로세스에 관한 것이다.
또 다른 국면에서는, 본 발명은 하나 이상의 바이폴라 플레이트 및 하나 이상의 밀봉제를 구비하는 PEM 연료전지 스택(90)에 관한 것이다.
본 발명의 또 다른 국면은 PEM 연료전지 스택 시스템에 관한 것이다. 본 발명에 따른 PEM 연료전지 스택 시스템은 연료전지 스택을 구비하되, PEM 연료전지 스택은 2개의 분리된 룸(room: 실)이 컨테이너 내에 형성되도록 해서 상기 컨테이너 내에 둘러싸여 있으며, 첫번째 룸이 산소에 대한 입구 채널을 구비하는 각 연료전지의 에지부를 갖는 연료전지 스택의 특정 측에 배치되어 있고, 다른 룸이 산소에 대한 출구 채널을 구비하는 각 연료전지의 에지부를 갖는 연료전지 스택의 특정 측에 배치되어 있으며, 이로써 상기 분리된 룸이 산소에 대한 입구 매니폴드(manifold: 다기관) 및 산소에 대한 출구 매니폴드를 정의한다.
또 다른 국면에서는, 본 발명은 PEM 연료전지 스택을 이용하여 또는 PEM 연료전지 스택 시스템을 이용하여 전력 및/또는 열의 생산을 위한 방법에 관한 것이다.
또 다른 국면에서는, 본 발명은 백업 전력 시스템으로서의 본 발명에 따른 PEM 연료전지 스택의 이용(use: 용도) 또는 본 발명에 따른 PEM 연료전지 스택 시스템의 이용(용도)에 관한 것이다.
또 다른 국면에서는, 본 발명은 연속적인 전력 발생 시스템으로서의 본 발명에 따른 PEM 연료전지 스택의 이용(용도) 또는 본 발명에 따른 PEM 연료전지 스택 시스템의 이용(용도)에 관한 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 바이폴라 플레이트의 양극 측을 나타낸 평면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 바이폴라 플레이트의 음극 측을 나타낸 평면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 바이폴라 플레이트의 양극 측을 밀봉하기 위한 밀봉제를 나타낸 평면도이다.
도 4는 본 발명에 따른 바이폴라 플레이트의 음극 측을 밀봉하기 위한 밀봉제를 나타낸 평면도이다.
도 5는 본 발명에 따른 바이폴라 플레이트 사이의 삽입을 위한 막(membrane)의 평면도를 나타낸다.
도 6은 (왼쪽으로부터 오른쪽으로) PEM 바이폴라 플레이트의 양극 측을 밀봉하기 위한 밀봉제, PEM 바이폴라 플레이트, PEM 바이폴라 플레이트의 음극 측을 밀봉하기 위한 밀봉제, 및 최종적으로 막을 구비하는 하나의 "샌드위치 소자(sandwich element)"를 양극 측으로부터 본 사시도이다.
도 7은 (왼쪽으로부터 오른쪽으로) 막, PEM 바이폴라 플레이트의 음극 측을 밀봉하기 위한 밀봉제, PEM 바이폴라 플레이트, 최종적으로 PEM 바이폴라 플레이트의 양극 측을 밀봉하기 위한 밀봉제를 구비하는 하나의 "샌드위치 소자"를 음극 측으로부터 본 사시도이다.
도 8은 바이폴라 플레이트, 막, 밀봉제 및 엔드플레이트(endplate)를 구비하는 본 발명에 따른 연료전지 스택 어셈블리의 확대 사시도이다.
도 9는 연료전지 스택이 산소/공기를 도입하기 위한 매니폴드 및 배출되는 산소/공기 및 수증기(water vapour)를 위한 매니폴드로서 각각 작용하는 2개의 분리된 수납 칸(compartment)을 제공하는 설계로 컨테이너 내에 둘러싸여 있는 본 발명에 따른 연료전지 스택 시스템의 확대 사시도이다.
도 10은 양극 측으로부터 본 바이폴라 플레이트의 변형 실시예를 나타낸다.
도 11은 음극 측으로부터 본 바이폴라 플레이트의 변형 실시예를 나타낸다.
바이폴라 플레이트
어떤 국면에서는, 본 발명은 PEM 연료전지 스택용의 바이폴라 플레이트를 제공한다. 본 발명에 따른 바이폴라 플레이트는 그 간단한 설계로 말미암아 생산하기 매우 쉽고, 따라서 저가로 제조될 수 있다.
본 발명에 따른 바이폴라 플레이트는, 2개의 측면(side), 즉 도 1에 나타낸 바와 같이 양극(anode)으로서 작용하도록 설계된 한쪽 측면 및 도 2에 나타낸 바와 같이 음극(cathode)으로서 작용하도록 설계된 다른쪽 측면을 가진다. 더욱이, 본 발명에 따른 바이폴라 플레이트는 연료전지로 들어가는 수소 가스에 대한 유로 채널을 정의하는 관통하는 입구 구멍(2)뿐만 아니라 연료전지에서 나가는 수소 가스에 대한 유로 채널을 정의하는 출구 구멍(4)를 가진다.
PEM 연료전지 스택 내에 함께 적층될 때, 본 발명에 따른 수개의 바이폴라 플레이트는 각 플레이트의 수소 가스에 대한 입구 구멍이 서로에 관하여 동일한 위치에 정확히 배치되도록 해서 배열된다. 이러한 방법으로, 스택의 각 바이폴라 플레이트의 입구 구멍은 연료전지 스택으로 들어가는 수소 가스에 대한 유로 채널을 정의한다. 게다가, 각 플레이트의 수소 가스에 대한 출구 구멍은 서로에 관하여 동일한 위치에 정확히 배치된다. 이러한 방법으로, 스택의 각 바이폴라 플레이트의 출구 구멍은 연료전지 스택에서 나가는 수소 가스에 대한 유로 채널을 정의한다.
본 발명에 따른 바이폴라 플레이트는, 4개의 에지부(edge section)를 구비하는 것이 바람직하고, 인접한 에지부가 기본적으로는 서로 수직한 기하학적 구조(geometry)를 갖는 것이 바람직하다. 이러한 설계에서는, 수소에 대한 입구 구멍(2)과 수소에 대한 출구 구멍(4)을 기본적으로는 플레이트의 맞은 편 구석에 배열하는 것이 바람직하다. 또는, 이들 구멍(2, 4)은 동일한 에지부에 배열되도록 인접한 구석 근방에 배열할 수 있다.
연료전지의 바이폴라 플레이트의 음극 측
바이폴라 플레이트(1)의 음극 측은, 도 2에 나타낸 바와 같이 2개의 에지부(10a, 10b)를 구비하고 있다. 한쪽 에지부(10a)는 산화제 가스에 대한 입구 채널을 정의하는 하나 이상의 홈(6)을 구비하고 있다. 다른쪽 에지부(10b)는 산화제 가스에 대한 출구 채널을 정의하는 하나 이상의 홈(8)을 구비하고 있다. 이들 구멍(6, 8)은 각 에지부(10a, 10b)의 에지까지 연장된다. 이러한 방법으로 바이폴라 플레이트의 에지에 바이폴라 플레이트의 음극 측의 반응 사이트(reactive site)로의 산소의 도입 및 바이폴라 플레이트의 음극 측의 반응 사이트로부터의 산소의 배출을 위한 채널로서 쓰이는 개구(opening)가 설치된다.
홈(6)에 의해 정의되는 입구 채널 및 홈(8)에 의해 정의되는 출구 채널은, 입구 채널 홈(6)으로부터 홈(12)을 매개로 바이폴라 플레이트의 음극 측의 반응부로, 그리고 출구 채널 홈(8)을 매개로 바이폴라 플레이트 밖으로의 산소의 유로를 제공하도록 홈(12)을 매개로 유체 접속상태에 있다. 입구 채널 홈(6)을 출구 채널 홈(8)과 접속하는 홈(12)의 특정의 기하학적 구조는 중요하지 않고, 완전히 선택적이다. 그렇지만, 채널(12)은 산소의 바이폴라 플레이트의 음극 측의 영역으로, 이에 의해 대응하는 막의 대응하는 활성 사이트로의 가능한 한 큰 효과적인 공급을 보증하는 기하학적 구조를 갖는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 바이폴라 플레이트는, 밀봉을 취하기 위해 제공되는 밀봉제 홈(14a)을 음극 측 및 플레이트의 에지와 나란히 구비하고 있다. 이것은 도 6 및 도 7의 확대도에 나타내어져 있다. 연료전지 스택 내에 함께 적층될 때, 밀봉제 홈(14a) 내에 배치된 밀봉제는 상술한 바와 같은 것을 의도하는 채널을 매개로 한다는 점을 제외하고는 연료전지 스택의 음극 측을 탈출하는 산소 또는 산소/수증기 가스가 없음을 확실하게 한다.
밀봉제 홈(14a)은 음극 측에서 수소에 대한 입구 구멍(2)뿐만 아니라 수소에 대한 출구 구멍(4)을 둘러싼다. 밀봉제가 수소에 대한 입구 구멍(2)뿐만 아니라 수소에 대한 출구 구멍(4)을 둘러쌀 때, 수소에 대한 입구 구멍(2) 또는 출구 구멍(4)의 어느 하나로부터 발생되는 수소가 연료전지 스택의 바이폴라 플레이트의 음극 측으로 누설되지 않게 된다.
에지부(10a, 10b)에서, 밀봉제 홈(14a)은 산소에 대한 입구 채널 홈(6)뿐만 아니라 출구 채널 홈(8)도 차단한다. 그렇지만, 이하 밀봉제 그 자체에 관한 섹션에서 설명되는 바와 같이, 에지부(10a, 10b)에 대응하는 위치의 밀봉제는 산소의 통로를 허용하는 다수의 컷어웨이(cutaway)를 가진다.
입구 채널 홈(6)의 수는 완전히 선택적이다. 그렇지만, 입구 채널 홈의 수는 4 - 18과 같은 2 - 20, 예컨대 7 - 14와 같은 5 - 15, 예컨대 8 - 12, 바람직하게는 9, 10 또는 11이 바람직하다.
출구 채널 홈(8)의 수는 완전히 선택적이다. 그렇지만, 출구 채널 홈의 수는 4 - 28과 같은 2 - 30, 예컨대 7 - 24와 같은 5 - 25, 예컨대 10 - 10과 같은, 12 - 18과 같은 8 - 22, 바람직하게는 13, 14, 15, 26 또는 17이 바람직하다.
본 발명에 따른 바이폴라 플레이트가 4개의 에지부(edge section)를 구비하고, 인접한 에지부가 기본적으로는 서로 수직한 기하학적 구조(geometry)를 갖는 바람직한 실시예에서는, 입구 채널 홈(6)을 구비하는 에지부(10a)가 출구 채널 홈(8)을 구비하는 에지부(10b) 맞은 편에 배열되는 것이 바람직하다. 이러한 바람직한 설계가 도 2에 나타내어져 있다. 그렇지만, 에지부(10a, 10b)는 다른 실시예에서는 인접한 에지부일 수도 있다.
도 2는 본 발명에 따른 바이폴라 플레이트의 음극 측을 나타낸 평면도이다. 도 2는 수소에 대한 입구 구멍(2)과 수소에 대한 출구 구멍(4)을 구비하는 바이폴라 플레이트(1)를 나타내고 있다. 더욱이, 그 음극 측의 바이폴라 플레이트는 에지부(10a)의 에지로부터 연장되는 홈(6a∼6o)의 형태로 산소에 대한 입구 채널을 구비하고 있다. 추가적으로, 음극 측은 에지부(10b)의 에지로부터 연장되는 홈(8a∼8o)의 형태로 산소에 대한 출구 채널을 구비하고 있다. 도 2는 또한 홈(6a∼6o)이 유로 채널(12)을 매개로 홈(8a∼8o)에 접속되어 있는 것을 나타내고 있다. 최종적으로, 도 2는 본 발명에 따른 바이폴라 플레이트의 음극 측의 밀봉제 홈(14a)을 나타내고 있다. 밀봉제 홈(14a)은 양극 측의 모든 다른 홈(홈(6a∼6o, 8a∼8o)의 외부의 일부를 제외함)을 둘러싼다.
또는, 도 11b의 확대된 컷아웃 영역과 더불어 도 11a에 나타낸 바와 같이, 산소에 대한 입구 채널 및 출구 채널은 밀봉제(50)에 의해 단독으로 형성될 수 있다. 엄격하게는, 홈(6a∼6o, 8a∼8o)은 필수적인 것은 아니고, 이것은 생산 방식에 이점이 있다.
연료전지의 바이폴라 플레이트의 양극 측
연료전지의 양극 측은, 도 1에 나타낸 바와 같이 수소에 대한 입구 구멍(2)의 내부로부터 연장되는 하나 이상의 홈(16)의 형태로 수소 가스에 대한 입구 채널을 구비하고 있다. 마찬가지로, 양극 측은 수소에 대한 출구 구멍(4)의 내부로부터 연장되는 하나 이상의 홈(18)의 형태로 수소 가스에 대한 출구 채널을 더 구비하고 있다.
게다가, 본 발명에 따른 바이폴라 플레이트의 양극 측은 수소에 대한 유로 채널(20)을 구비하고 있다. 이 수소에 대한 유로 채널은 연료전지의 양극 측으로 공급되는 수소의 효과적인 분배, 및 이에 의해 막의 양극 측의 대응하는 활성 사이트(active site)로부터 공급되는 수소의 효과적인 분배를 제공한다. 유로 채널(20)은 입구 홈(16)을 출구 홈(18)과 접속한다.
입구 채널 홈(16)을 출구 채널 홈(18)과 접속하는 홈(20)의 특정의 기하학적 구조는 중요하지 않고, 완전히 선택적이다. 그렇지만, 채널(20)은 산소의 바이폴라 플레이트의 음극 측의 영역으로, 이에 의해 대응하는 막의 대응하는 활성 사이트로의 가능한 한 큰 효과적인 공급을 보증하는 기하학적 구조를 갖는 것이 바람직하다.
수소에 대한 홈(16, 20, 18)은 수소가 홈(16) 및 수소에 대한 유로 채널(20)을 매개로 수소에 대한 입구 구멍(2)으로부터 홈(18)을 매개로 수소에 대한 출구 구멍(4)으로 흐르도록 한다.
본 발명에 따른 바이폴라 플레이트는, 밀봉을 취하기 위해 제공되는 밀봉제 홈(14b)을 음극 측 및 플레이트의 에지와 나란히 구비하고 있다. 이것은 도 6 및 도 7에 나타내어져 있다. 연료전지 스택 내에 함께 적층될 때, 밀봉제 홈(14b) 내에 배치된 밀봉제는 상술한 바와 같은 것을 의도하는 채널을 매개로 한다는 점을 제외하고는 연료전지 스택의 음극 측을 탈출하는 산소 또는 산소/수증기 가스가 없음을 확실하게 한다.
테스트(test)는, 플레이트의 표면에 수직한 방향으로 보았을 때 그들이 서로 가리도록 밀봉이 배열된다는 점에서 음극 측의 밀봉제의 기하학적 구조가 양극 측의 밀봉제의 기하학적 구조를 잘 보여주면 밀봉 특성의 최적 품질이 얻어진다는 것을 나타낸다. 플레이트의 음극 측이 수소에 대한 입구 구멍(2)과 수소에 대한 출구 구멍(4)을 각각 둘러싸는 밀봉제 홈을 구비하지 않으면 안된다는 사실 때문에, 본 발명에 따른 바이폴라 플레이트의 양극 측도 또한 수소에 대한 입구 구멍(2)과 수소에 대한 출구 구멍(4)을 각각 둘러싸는 밀봉제 홈을 구비하는 것이 바람직하다.
바이폴라 플레이트의 양극 측에 수소에 대한 입구 구멍(2)을 둘러싸는 밀봉제 홈을 제공하는 것은, 밀봉제 홈(14b)이 입구 구멍(2)으로부터 입구 채널 홈(16)을 매개로 유로 채널(20)까지 바이폴라 플레이트의 양극 측으로 들어가는 수소의 흐름을 차단하는 결과를 나타낸다. 마찬가지로, 바이폴라 플레이트의 양극 측에 수소에 대한 출구 구멍(4)을 둘러싸는 밀봉제 홈을 제공하는 것은, 밀봉제 홈(14b)이 출구 구멍(4)으로부터 출구 채널 홈(18)을 매개로 유로 채널(20)까지 바이폴라 플레이트의 양극 측에서 나가는 수소의 흐름을 차단하는 결과를 나타낸다.
이하 밀봉제 그 자체에 관한 섹션에서 설명되는 바와 같이, 수소의 유로 경로의 차단에 대응하는 위치의 밀봉제 및 밀봉제 홈(14a)은 산소의 통로를 허용하는 다수의 컷어웨이를 가진다.
입구 채널 홈(16) 및 출구 채널 홈(18)의 수는 각각 완전히 선택적이고, 바이폴라 플레이트의 치수에 의존한다. 그렇지만, 입구 채널 홈(16) 및 출구 채널 홈(18)의 수는 각각 독립적으로 2 - 9와 같은 1 - 10, 예컨대 4 - 7과 같은 3 - 8, 예컨대 5 또는 6이 바람직하다.
도 1은 본 발명에 따른 바이폴라 플레이트의 양극 측을 나타낸 평면도이다. 도 1은 수소에 대한 입구 구멍(2)과 수소에 대한 출구 구멍(4)을 구비하는 바이폴라 플레이트(1)를 나타내고 있다. 더욱이, 그 양극 측의 바이폴라 플레이트는 수소에 대한 입구 구멍(2) 내부로부터 연장되는 홈(16a∼16g)의 형태로 산소에 대한 입구 채널을 구비하고 있다. 추가적으로, 양극 측은 수소에 대한 출구 구멍(4) 내부로부터 연장되는 홈(18a∼18b)의 형태로 산소에 대한 출구 채널을 구비하고 있다. 도 1은 또한 홈(16a∼16g)이 유로 채널(20)을 매개로 홈(18a∼18b)에 접속되어 있는 것을 나타내고 있다. 최종적으로, 도 1은 본 발명에 따른 바이폴라 플레이트의 양극 측의 밀봉제 홈(14b)을 나타내고 있다. 밀봉제 홈(14b)은 양극 측의 모든 다른 홈을 둘러싸고, 이로써 가스의 누설의 효과적인 회피를 효과적으로 제공한다.
또는, 도 10에 나타낸 바와 같이, 수소에 대한 입구 채널은 밀봉제(70)에 의해 단독으로 형성될 수 있다. 엄격하게는, 홈(16a∼16g, 18a∼18b)은 필수적인 것은 아니고, 이것은 생산 방식에 이점이 있다.
본 발명에 따른 바이폴라 플레이트의 한 실시예에서는, 바이폴라 플레이트가 양극 측에 관해서만 상술한 특징을 구비한다.
본 발명에 따른 바이폴라 플레이트의 다른 실시예에서는, 바이폴라 플레이트가 음극 측에 관해서만 상술한 특징을 구비한다.
본 발명에 따른 바이폴라 플레이트의 또 다른 실시예에서는, 바이폴라 플레이트가 음측 측에 관해서뿐만 아니라 양극 측에 관해서도 상술한 특징을 구비한다.
본 발명에 따른 바이폴라 플레이트의 제조
제2 국면에서의 본 발명은, 본 발명에 따른 바이폴라 플레이트의 제조를 위한 방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 바이폴라 플레이트는, 임의의 적당한 재료의 것일 수도 있다. 필수적인 특징은, 바이폴라 플레이트의 재료가 전기적으로 전도성이 있고 내식성(corrosive resistant)이 있다는 점이다. 적당한 재료는, 흑연(graphite); 바인더(binder)를 함유한 흑연 분말; 금속; 내식성 코팅을 갖춘 금속; 합금; 내식성 코팅을 갖춘 합금; 전기적으로 전도성이 있는 탄성 혼합물; 전기적으로 전도성이 있는 세라믹 재료로 이루어진 군(group)으로부터 선택되어도 좋다.
본 발명에 따른 바이폴라 플레이트는, 이 기술분야에서 보편적이라고 알려진 기술에 의해 제조되어도 좋다. 본 발명에 따른 바이폴라 플레이트의 제조방법에 따른 바람직한 실시예에서는, 바이폴라 플레이트가 다음의 단계:
i) 적어도 바이폴라 플레이트의 소망하는 설계에 대응하는 치수를 갖는 재료를 공급하는 단계;
ii) 초과 재료를 예컨대 CNC 밀링 기계로 밀링함으로써 소망하는 설계의 세부사항(details)을 공급하는 단계;
iii) 플레이트를 내식성 코팅으로 선택적으로 코팅하는 단계
에 의해 생산된다.
본 발명에 따른 바이폴라 플레이트의 제조방법에 따른 다른 바람직한 실시예에서는, 바이폴라 플레이트가 다음의 단계:
i) 몰딩 및/또는 주물(casting)에 적당한 재료를 공급하는 단계;
ii) 재료를 바이폴라 플레이트의 소망하는 설계로 주물하는 단계;
iii) 플레이트를 내식성 코팅으로 선택적으로 코팅하는 단계
에 의해 생산된다
본 발명에 따른 바이폴라 플레이트의 음극 측 또는 양극 측을 밀봉하기 위한 밀봉제 및 그 제조를 위한 프로세스
제3 국면에서는, 본 발명은 본 발명에 따른 바이폴라 플레이트의 음극 측을 밀봉하기 위한 밀봉제에 관한 것이다. 이 밀봉제는, 바이폴라 플레이트의 음극 측의 홈에 의해 나타내어지는 유로 채널을 효과적으로 밀봉하기 위해 상기 바이폴라 플레이트의 상기 음극 측의 밀봉제 홈(14a)에 맞도록 채용되어 있다. 산화제 가스에 대한 입구 채널 홈과 산화제 가스에 대한 출구 채널 홈을 각각 구비하는 특정의 에지부(10a, 10b)와 나란히 연장되는 밀봉제 홈의 부분에 맞도록 채용되어 있는 부분(52a, 52b)의 밀봉제는, 산화제 가스가 산화제 가스에 대한 각각의 입구 및 출구 채널 홈을 매개로 밀봉제를 통과하도록 하기 위한 하나 이상의 컷어웨이(54a, 54b)를 구비하고 있다.
본 발명에 따른 바이폴라 플레이트의 음극 측을 밀봉하기 위한 밀봉제의 바람직한 실시예에 있어서, 밀봉제 내의 컷어웨이(54a, 54b)의 수는 각각 산화제 가스에 대한 입구 채널을 정의하는 홈(6) 및 산화제 가스에 대한 출구 채널을 정의하는 홈(8)의 수에 각각 대응한다.
도 4는 본 발명에 따른 바이폴라 플레이트의 음극 측을 밀봉하기 위한 밀봉제의 평면도를 나타낸다. 도 4는 도 2의 바이폴라 플레이트의 음극 측의 밀봉제 홈(14a)으로의 완벽한 채용을 허용하는 형태로 밀봉 재료를 구비하는 밀봉제(50)를 나타낸다. 도 4에 있어서 밀봉제는 에지부(52a, 52b)의 컷어웨이 채널(54a, 54b)을 각각 구비하고 있다. 이들 컷어웨이는 연료전지의 안팎에 산화제 가스의 통로를 제공한다.
제4 국면에서는, 본 발명은 본 발명에 따른 바이폴라 플레이트의 양극 측을 밀봉하기 위한 밀봉제에 관한 것이다. 이 밀봉제는, 바이폴라 플레이트의 양극 측의 홈에 의해 나타내어지는 유로 채널을 효과적으로 밀봉하기 위해 상기 바이폴라 플레이트의 상기 양극 측의 밀봉제 홈(14b)에 맞도록 채용되어 있다.
입구 채널 홈(16) 및 홈(20)을 접속하는 수소 가스에 대한 유로 경로를 차단하는 밀봉제 홈에 맞도록 채용된 부분(72)의 양극 측 밀봉제는, 수소 가스가 수소 가스에 대한 입구 채널을 정의하는 상기 홈을 매개로 밀봉제를 통과하도록 하기 위한 하나 이상의 컷어웨이(74a)를 구비하고 있다. 더욱이, 출구 채널 홈(18) 및 홈(20)을 접속하는 수소 가스에 대한 유로 경로를 차단하는 밀봉제 홈에 맞도록 채용된 부분(76)의 양극 측 밀봉제는, 수소 가스가 수소 가스에 대한 출구 채널을 정의하는 상기 홈을 매개로 밀봉제를 통과하도록 하기 위한 하나 이상의 컷어웨이(74b)를 구비하고 있다.
본 발명에 따른 바이폴라 플레이트의 음극 측을 밀봉하기 위한 밀봉제의 바람직한 실시예에 있어서, 밀봉제 내의 컷어웨이(74a, 74b)의 수는 수소 가스에 대한 입구 채널을 정의하는 홈(16) 및 수소 가스에 대한 출구 채널을 정의하는 홈(18)의 수에 각각 대응한다.
도 3은 본 발명에 따른 바이폴라 플레이트의 양극 측을 밀봉하기 위한 본 발명에 따른 밀봉제의 평면도를 나타낸다. 도 3은 도 1의 바이폴라 플레이트의 양극 측의 밀봉제 홈(14b)으로의 완벽한 채용을 허용하는 형태로 밀봉 재료를 구비하는 밀봉제(70)를 나타낸다. 도 3에 있어서 밀봉제는 부분(72, 76)의 컷어웨이 채널(74a, 74b)을 각각 구비하고 있다. 이들 컷어웨이는 연료전지의 안팎에 수소 가스의 통로를 제공한다.
본 발명에 따른 바이폴라 플레이트의 양극 측이든 음극 측이든 본 발명에 따른 밀봉제는 임의의 적당한 재료일 수도 있다. 그러한 밀봉제의 바람직한 재료는, 플루오로-탄화수소(fluoro-hydrocarbon) 고무와 같은 탄화수소 고무에 의해 대체되는 탄화수소 고무와 같은 탄성중합체(elastomer); 또는 실리콘 고무로 이루어진 군으로부터 선택된 재료이다. 밀봉 재료로서는, 아주 높은 내식성이 있거나 및/또는 수소의 침투에 아주 잘 견딜 수 있는 재료가 바람직하다. 이 문맥에서 용어 "아주 높은"이나 "아주 잘" 등은, 재료가 연료전지 스택의 동작 중에 맞닥뜨리는 조건 하에 수개월 또는 수년 동안의 노출과 같은 오래 계속되는 노출 후에도 상기의 소망하는 특성을 갖는다는 것을 의미한다.
제5 국면에서는, 본 발명은 본 발명에 따른 밀봉제의 제조를 위한 프로세스에 관한 것이다. 본 발명에 따른 밀봉제는, 탄성중합체 공학(elastomer engineering)의 기술분야에서 주지의 그 자체의 방법으로 제조된다. 바람직하게는, 밀봉 재료는 이 밀봉 재료를 밀봉제의 소망하는 설계로 몰딩함으로써 제조된다.
양자 교환막( Proton Exchange Membrane : PEM )
완벽을 기하기 위해 도 5를 참조하면, 본 발명에 따른 바이폴라 플레이트와 함께 사용되어야 할 양자 교환막에 관한 정보가 제공된다. 양자 교환막은 그러한 막과 함께 보편적으로 사용되는 임의의 적당한 재료로 만들어져도 좋다. 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면, 양자 교환막으로서 사용하기에 적당한 재료를 알 것이다. 이 막은, 한쪽에는 양극 반응에 촉매 작용을 일으키기 위한 촉매(catalyst)를, 다른쪽에는 음극 반응에 촉매 작용을 일으키기 위한 촉매를 구비하고 있다. 사용되는 촉매는 임의의 보편적인 타입의 것이어도 좋다. 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면, 그 막의 양극 측 및 음극 측의 촉매로서 사용하기에 적당한 재료를 알 것이다. 양자 교환막은 본 발명에 따른 바이폴라 플레이트의 표면의 치수에 대응하는 치수를 갖는 것이 바람직하다. 더욱이, 양자 교환막은 연료전지로 들어가거나 연료전지에서 나오는 수소의 통로를 허용하는 구멍을 구비하는 것이 바람직하다.
도 5는 촉매 재료(46)를 구비하는 양자 교환막(40)을 나타낸다. 양자 교환막(40)은 본 발명에 따른 양자 교환막의 표면의 치수에 대응하는 치수를 가진다. 더욱이, 양자 교환막(40)은 연료전지로 들어가거나 연료전지에서 나오는 수소의 통로를 허용하는 구멍(42, 44)을 구비하고 있다.
본 발명에 따른 PEM 연료전지 스택
제6 국면에서는, 본 발명은 본 발명에 따른 하나 이상의 바이폴라 플레이트와 본 발명에 따른 하나 이상의 밀봉제를 구비하는 PEM 연료전지 스택(90)에 관한 것이다.
도 6은 (왼쪽으로부터 오른쪽으로) PEM 바이폴라 플레이트의 양극 측을 밀봉하기 위한 밀봉제(70), PEM 바이폴라 플레이트(1), PEM 바이폴라 플레이트의 음극 측을 밀봉하기 위한 밀봉제(50), 및 최종적으로 막(membrane; 40)을 구비하는 하나의 "샌드위치 소자(sandwich element)"를 양극 측으로부터 본 사시도를 나타낸다.
마찬가지로, 도 7은 (왼쪽으로부터 오른쪽으로) 막(40), PEM 바이폴라 플레이트의 음극 측을 밀봉하기 위한 밀봉제(50), PEM 바이폴라 플레이트(1), 최종적으로 PEM 바이폴라 플레이트의 양극 측을 밀봉하기 위한 밀봉제(70)를 구비하는 하나의 "샌드위치 소자"를 음극 측으로부터 본 사시도를 나타낸다.
본 발명에 따른 PEM 연료전지 스택은 도 6 및/또는 도 7에 묘사된 바와 같은 2개 이상의 반복하는 샌드위치 유닛(sandwich unit)을 구비하고 있다. 이 스택의 단부(end)는 엔드플레이트(endplate)로 종료된다. 엔드플레이트의 설계는 종래기술에서의 관례를 따르고, 그러한 엔드플레이트를 제공하는 것은 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자의 능력 내이다.
도 8은 바이폴라 플레이트(1), 막(40), 밀봉제(70, 50) 및 엔드플레이트(92)를 구비하는 본 발명에 따른 연료전지 스택 어셈블리(90)의 확대 사시도를 나타낸다.
본 발명의 제7 국면은, PEM 연료전지 스택 시스템에 관한 것이다. 이 PEM 연료전지 스택 시스템은, PEM 연료전지 스택(90)을 구비하되, 상기 PEM 연료전지 스택은 2개의 분리된 룸(room; 104, 106)이 컨테이너 내에 형성되도록 해서 상기 컨테이너(102) 내에 둘러싸여 있으며, 첫번째 룸(104)이 산소에 대한 입구 채널(6)을 갖춘 각 연료전지의 에지부(10a)를 구비하는 연료전지 스택의 특정 측에 배치되어 있고, 다른 룸(106)이 산소에 대한 출구 채널(8)을 갖춘 각 연료전지의 에지부(10b)를 구비하는 연료전지 스택의 특정 측에 배치되어 있다. 이로써, 상기 분리된 룸이 산소에 대한 입구 매니폴드(manifold: 다기관) 및 산소에 대한 출구 매니폴드를 정의한다. 이것은, 에지부(10a)를 구비하는 분리된 룸 및 이에 의해 입구 채널 홈(6)으로 산소/공기를 펌핑(pumping)하는 것을 가능하게 하고, 따라서 산소의 음극 측에 면하는 막의 활성 사이트로의 일정한 공급을 확실하게 하는 것을 가능하게 한다.
도 9는 연료전지 스택(90)이 산소/공기를 도입하기 위한 매니폴드 및 배출되는 산소/공기 및 수증기(water vapour)를 위한 매니폴드로서 각각 작용하는 2개의 분리된 수납 칸(compartment; 104, 106)을 제공하는 설계로 컨테이너(102a, 102b) 내에 둘러싸여 있는 본 발명에 따른 연료전지 스택 시스템(100)의 확대 사시도를 나타낸다.
본 발명에 따른 PEM 연료전지 스택의 이용( use : 용도)
제8 국면에서는, 본 발명은 본 발명에 따른 PEM 연료전지 스택을 이용하여 또는 본 발명에 따른 PEM 연료전지 스택 시스템을 이용하여 전력 및/또는 열의 생산을 위한 방법에 관한 것이다.
제9 국면에서는, 본 발명은 백업 전력 시스템으로서의 본 발명에 따른 PEM 연료전지 스택의 이용(용도) 또는 본 발명에 따른 PEM 연료전지 스택 시스템의 이용(용도)에 관한 것이다.
제10 국면에서는, 본 발명은 연속적인 전력 발생 시스템으로서의 본 발명에 따른 PEM 연료전지 스택의 이용(용도) 또는 본 발명에 따른 PEM 연료전지 스택 시스템의 이용(용도)에 관한 것이다.

Claims (29)

  1. 바이폴라 플레이트(1)가 양자 공여 연료의 수송을 위한 제1 유로 채널(20)을 가진 양극 측 또는 양자 수용 유체의 수송을 위한 제2 유로 채널(12)을 가진 음극 측, 또는 양측 모두를 갖고, 밀봉제(50, 70)가 바이폴라 플레이트를 인접한 전해질막(40)에 대하여 밀봉하기 위해 바이폴라 플레이트(1)와 평행하게 설치되는 PEM 연료전지용의 바이폴라 플레이트(1)와 밀봉제(50, 70)의 결합체로서,
    상기 밀봉제(50, 70)가, 양자 공여 연료 또는 양자 수용 유체를 각각 밀봉제를 가로지르거나 바이폴라 플레이트를 따라 수송하기 위해 밀봉제(50, 70)를 가로지르는 유체 채널(54a, 54b, 74a, 74b)을 가진 것을 특징으로 하는 결합체.
  2. 제1항에 있어서, 상기 밀봉제가 탄성이 있는 것을 특징으로 하는 결합체.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제1 유로 채널(20) 또는 상기 제2 유로 채널(12) 또는 양 채널이 상기 밀봉제(50, 70)에 의해 둘러싸여 있는 것을 특징으로 하는 결합체.
  4. 제1항, 제2항 또는 제3항에 있어서, 상기 바이폴라 플레이트가 상기 밀봉제(50, 70)를 수용하기 위한 홈(14a, 14b)을 갖추고 있는 것을 특징으로 하는 결합체.
  5. 제3항에 있어서, 상기 홈(14a, 14b)이 상기 바이폴라 플레이트(1)의 모든 에지를 따르고 있는 것을 특징으로 하는 결합체.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 따른 결합체를 위한 바이폴라 플레이트(1)로서,
    상기 바이폴라 플레이트가 양극 측 및 음극 측을 갖되;
    a) 상기 플레이트가 연료전지로 들어가는 수소 가스에 대한 유로 채널을 정의하는 관통하는 입구 구멍(2)을 갖고, 상기 플레이트가 연료전지에서 나가는 수소 가스에 대한 유로 채널을 정의하는 관통하는 출구 구멍(4)을 가지며;
    b1) 상기 음극 측이 산화제 가스에 대한 입구 채널을 정의하는 하나 이상의 홈(6)을 구비한 하나의 에지부(10a)를 갖고, 상기 음극 측이 산화제 가스에 대한 출구 채널을 정의하는 하나 이상의 홈(8)을 구비하는 다른 에지부(10b)를 갖되, 상기 입구 채널 홈뿐만 아니라 출구 채널 홈이 각 에지부의 에지로 연장되고, 상기 음극 측이 산화제 가스에 대한 유로 채널을 정의하고 산화제 가스에 대한 입구 채널을 산화제 가스에 대한 출구 채널과 접속하는 하나 이상의 홈(12)을 가지며;
    또는
    b2) 상기 양극 측이 입구 구멍(2)의 내부로부터 연장되는 하나 이상의 홈(16)의 형태로 수소 가스에 대한 입구 채널을 구비하고, 상기 양극 측이 출구 구멍(4)의 내부로부터 연장되는 하나 이상의 홈(18)의 형태로 수소 가스에 대한 출구 채널을 구비하며, 상기 양극 측이 수소에 대한 유로 채널을 정의하는 하나 이상의 홈(20)을 갖고, 상기 홈(16, 20, 18)이 수소 가스에 대한 입구 구멍(2)으로부터 수소 가스에 대한 출구 구멍(4)까지 수소 가스의 유체 접속을 제공하며;
    또는 b1) 및 b2) 양쪽을 갖추되;
    c) 상기 플레이트의 양극 측 또는 음극 측 또는 양측이 밀봉을 취하기 위한 밀봉제 홈(14)을 구비하고, 상기 밀봉제 홈이 상술한 바와 같은 것을 의도하는 채널을 매개로 한다는 점을 제외하고는 가스의 새어 나감을 효과적으로 회피하기 위해 밀봉을 취할 수 있도록 상기 플레이트(1)의 에지와 나란히 연장되며, 음극 측에 존재하면 상기 밀봉제 홈(14a)이 산화제 가스에 입구 채널 홈(6)뿐만 아니라 산화제 가스에 대한 출구 채널 홈(8)을 차단하고, 양극 측에 존재하면 상기 밀봉제 홈(14b)이 홈들(16)에 의해 정의된 입구 채널을 매개로 들어오는 수소 가스의 유로 경로를 차단하며, 양극 측에 존재하면 상기 밀봉제 홈이 홈들(18)에 의해 정의된 출구 채널을 매개로 나가는 수소 가스의 유로 경로를 차단하는 것을 특징으로 하는 바이폴라 플레이트.
  7. 제6항에 있어서, 특징 a), 특징 b1), 특징 b2) 및 특징 c)를 구비하는 것을 특징으로 하는 바이폴라 플레이트.
  8. 제6항에 있어서, 음극 측에 관해서만 특징 a), 특징 b1) 및 특징 c)를 구비하는 것을 특징으로 하는 바이폴라 플레이트.
  9. 제6항에 있어서, 양극 측에 관해서만 특징 a), 특징 b2) 및 특징 c)를 구비하는 것을 특징으로 하는 바이폴라 플레이트.
  10. 제6항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 플레이트가 특징 b1)을 구비하고, 상기 홈(6)의 수는 4 - 18과 같은 2 - 20, 예컨대 7 - 14와 같은 5 - 15, 예컨대 8 - 12, 바람직하게는 9, 10 또는 11인 것을 특징으로 하는 바이폴라 플레이트.
  11. 제6항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 플레이트가 특징 b1)을 구비하고, 상기 홈(8)의 수는 4 - 28과 같은 2 - 30, 예컨대 7 - 24와 같은 5 - 25, 예컨대 10 - 10과 같은, 12 - 18과 같은 8 - 22, 바람직하게는 13, 14, 15, 26 또는 17인 것을 특징으로 하는 바이폴라 플레이트.
  12. 제6항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 플레이트가 특징 b2)를 구비하고, 수소에 대한 입구 홈(2)으로부터 홈(20)까지의 통로를 제공하는 상기 홈(16)의 수는 2 - 9와 같은 1 - 10, 예컨대 4 - 7과 같은 3 - 8, 예컨대 5 또는 6인 것을 특징으로 하는 바이폴라 플레이트.
  13. 제6항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 플레이트가 특징 b2)를 구비하고, 수소에 대한 출구 홈(4)으로부터 홈(20)까지의 통로를 제공하는 상기 홈(18)의 수는 2 - 9와 같은 1 - 10, 예컨대 4 - 7과 같은 3 - 8, 예컨대 5 또는 6인 것을 특징으로 하는 바이폴라 플레이트.
  14. 제6항 내지 제7항 및 제10항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 특징 a), 특징 b1), 특징 b2) 및 특징 c)를 구비하되, 상기 특징 c)가 상기 바이폴라 플레이트의 양극 측뿐만 아니라 음극 측에도 밀봉제 홈을 구비하는 것을 특징으로 하는 바이폴라 플레이트.
  15. 제6항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 바이폴라 플레이트가 흑연; 바인더를 함유한 흑연 분말; 금속; 내식성 코팅을 갖춘 금속; 합금; 내식성 코팅을 갖춘 합금; 전기적으로 전도성이 있는 탄성 혼합물; 전기적으로 전도성이 있는 세라믹 재료로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 바이폴라 플레이트.
  16. 제6항 내지 제15항 중 어느 한 항에 따른 바이폴라 플레이트의 제조방법으로서, 다음의 단계:
    i) 적어도 바이폴라 플레이트의 소망하는 설계에 대응하는 치수를 갖는 재료를 공급하는 단계;
    ii) 초과 재료를 예컨대 CNC 밀링 기계로 밀링함으로써 소망하는 설계의 세부사항을 공급하는 단계;
    iii) 플레이트를 내식성 코팅으로 선택적으로 코팅하는 단계
    를 구비하는 것을 특징으로 하는 바이폴라 플레이트의 제조방법.
  17. 제6항 내지 제15항 중 어느 한 항에 따른 바이폴라 플레이트의 제조방법으로서, 다음의 단계:
    i) 몰딩 및/또는 주물(casting)에 적당한 재료를 공급하는 단계;
    ii) 재료를 바이폴라 플레이트의 소망하는 설계로 주물하는 단계;
    iii) 플레이트를 내식성 코팅으로 선택적으로 코팅하는 단계
    를 구비하는 것을 특징으로 하는 바이폴라 플레이트의 제조방법.
  18. 제6항 내지 제8항 및 제10항 내지 제15항 중 어느 한 항에 따른 바이폴라 플레이트의 음극 측을 밀봉하기 위한 밀봉제(50)로서,
    상기 바이폴라 플레이트가 b1)에서 정의된 특징을 구비하되,
    상기 밀봉제는 상기 바이폴라 플레이트의 상기 음극 측의 밀봉제 홈(14a)에 맞도록 채용되고, 산화제 가스에 대한 입구 채널 홈과 산화제 가스에 대한 출구 채널 홈을 각각 구비하는 특정의 에지부(10a, 10b)와 나란히 연장되는 밀봉제 홈의 부분에 맞도록 채용되어 있는 부분(52a, 52b)의 밀봉제는, 산화제 가스가 산화제 가스에 대한 각각의 입구 및 출구 채널 홈을 매개로 밀봉제를 통과하도록 하기 위한 하나 이상의 컷어웨이(54a, 54b)를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 밀봉제.
  19. 제18항에 있어서, 밀봉제 내의 컷어웨이(54a, 54b)의 수는 각각 산화제 가스에 대한 입구 채널을 정의하는 홈(6) 및 산화제 가스에 대한 출구 채널을 정의하는 홈(8)의 수에 각각 대응하는 것을 특징으로 하는 밀봉제.
  20. 제6항 내지 제7항 및 제9항 내지 제15항 중 어느 한 항에 따른 바이폴라 플레이트의 양극 측을 밀봉하기 위한 밀봉제(70)로서, 상기 바이폴라 플레이트가 b2)에서 정의된 특징을 구비하되, 상기 밀봉제는 상기 바이폴라 플레이트의 상기 양극 측의 밀봉제 홈(14b)에 맞도록 채용되고,
    상기 입구 채널 홈(16) 및 홈(20)을 접속하는 수소 가스에 대한 유로 경로를 차단하는 밀봉제 홈에 맞도록 채용된 부분(72)의 밀봉제는, 수소 가스가 수소 가스에 대한 입구 채널을 정의하는 상기 홈을 매개로 밀봉제를 통과하도록 하기 위한 하나 이상의 컷어웨이(74a)를 구비하고 있으며,
    상기 출구 채널 홈(18) 및 홈(20)을 접속하는 수소 가스에 대한 유로 경로를 차단하는 밀봉제 홈에 맞도록 채용된 부분(76)의 밀봉제는, 수소 가스가 수소 가스에 대한 출구 채널을 정의하는 상기 홈을 매개로 밀봉제를 통과하도록 하기 위한 하나 이상의 컷어웨이(74b)를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 밀봉제.
  21. 제20항에 있어서, 상기 밀봉제 내의 컷어웨이(74a, 74b)의 수는 수소 가스에 대한 입구 채널을 정의하는 홈(16) 및 수소 가스에 대한 출구 채널을 정의하는 홈(18)의 수에 각각 대응하는 것을 특징으로 하는 밀봉제.
  22. 제18항 내지 제21항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 밀봉제는 플루오로-탄화수소 고무와 같은 탄화수소 고무에 의해 대체되는 탄화수소 고무와 같은 탄성중합체; 또는 실리콘 고무로 이루어진 군으로부터 선택된 재료로 만들어지는 것을 특징으로 하는 밀봉제.
  23. 제22항에 있어서, 상기 밀봉 재료는 아주 높은 내식성이 있거나 및/또는 수소의 침투에 아주 잘 견딜 수 있는 재료인 것을 특징으로 하는 밀봉제.
  24. 제18항 내지 제23항 중 어느 한 항에 따른 밀봉제의 제조를 위한 프로세스로서, 밀봉 재료를 밀봉제의 소망하는 설계로 몰딩하는 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 밀봉제의 제조 프로세스.
  25. 제6항 내지 제15항 중 어느 한 항에 따른 하나 이상의 바이폴라 플레이트와 제18항 내지 제23항 중 어느 한 항에 따른 하나 이상의 밀봉제를 구비하는 것을 특징으로 하는 PEM 연료전지 스택(90).
  26. 제25항에 따른 연료전지 스택을 구비하는 PEM 연료전지 스택 시스템(100)으로서, 상기 PEM 연료전지 스택은 2개의 분리된 룸(104, 106)이 컨테이너 내에 형성되도록 해서 상기 컨테이너(102) 내에 둘러싸여 있으며, 첫번째 룸(104)이 산소에 대한 입구 채널(6)을 갖춘 각 연료전지의 에지부(10a)를 구비하는 연료전지 스택의 특정 측에 배치되어 있고, 다른 룸(106)이 산소에 대한 출구 채널(8)을 갖춘 각 연료전지의 에지부(10b)를 구비하는 연료전지 스택의 특정 측에 배치되어 있으며, 이로써 상기 분리된 룸이 산소에 대한 입구 매니폴드 및 산소에 대한 출구 매니폴드를 정의하는 것을 특징으로 하는 PEM 연료전지 스택 시스템(100).
  27. 제25항에 따른 PEM 연료전지 스택 또는 제26항에 따른 PEM 연료전지 스택 시스템을 이용하여 전력 및/또는 열의 생산을 위한 방법.
  28. 제25항에 따른 PEM 연료전지 스택 또는 제26항에 따른 PEM 연료전지 스택 시스템의 백업 전력 시스템으로서의 이용.
  29. 제25항에 따른 PEM 연료전지 스택 또는 제26항에 따른 PEM 연료전지 스택 시스템의 연속적인 전력 발생 시스템으로서의 이용.
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Families Citing this family (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5058926B2 (ja) * 2007-09-21 2012-10-24 有限会社西原工器 高分子型燃料電池
KR100938023B1 (ko) * 2009-07-31 2010-01-21 현대하이스코 주식회사 연료 전지용 공냉식 금속 분리판 및 이를 이용한 연료 전지 스택
CN102013493B (zh) * 2010-11-15 2015-04-22 无锡国赢科技有限公司 空冷型质子交换膜燃料电池双极板
US9431667B2 (en) * 2012-02-02 2016-08-30 Ford Global Technologies, Llc Cathode channel shutoff in a fuel cell
KR101694031B1 (ko) * 2015-07-13 2017-01-06 현대자동차주식회사 기밀 향상용 가스켓을 갖는 연료전지 분리판
CN207097955U (zh) 2016-05-31 2018-03-13 塞能量公司 在燃料电池中固定垫片的燃料电池组件
DK179150B1 (en) 2016-10-19 2017-12-11 Serenergy As A fuel cell stack and its method of production, a separator plate in particular a bipolar plate, for a fuel cell and its production
US10211473B2 (en) * 2016-11-21 2019-02-19 GM Global Technology Operations LLC Reduction of pressure variation with stamped embossment at bead neighbors
WO2020039218A1 (en) * 2018-08-20 2020-02-27 Thalesnano Energy Zrt. Modular electrolyzer cell to generate gaseous hydrogen at high pressure and with high purity
US11929526B2 (en) 2018-11-12 2024-03-12 Fischer Eco Solutions Gmbh Method for bonding two plates together for a fuel cell, especially gluing bipolar plates in a fuel cell
CN113611888B (zh) * 2018-12-29 2022-11-25 戈瑞屋(上海)科技发展有限公司 一种燃料电池
WO2020141116A1 (en) 2019-01-03 2020-07-09 Fischer Eco Solutions Gmbh Method for producing separator plates for a fuel cell
CN109888329B (zh) * 2019-01-28 2024-06-11 浙江锋源氢能科技有限公司 采电板组件
WO2021104606A1 (de) * 2019-11-25 2021-06-03 Hoeller Electrolyzer Gmbh Dichtungsanordnung für elektrochemische zellen der pem-bauart
CN111864241A (zh) * 2020-07-30 2020-10-30 武汉轻工大学 小型质子交换膜燃料电池
TW202225488A (zh) * 2020-08-14 2022-07-01 美商歐米恩國際公司 混合式雙極板及其製造方法
TR202104685A2 (tr) * 2021-03-12 2021-04-21 Erman Celik Ara rezervuarlara, çok noktali beslemeye ve i̇ki̇nci̇l sivi boşaltma kanallarina sahi̇p yakit hücresi̇
DK181150B1 (en) * 2021-05-27 2023-03-01 Blue World Technologies Holding ApS Fuel cell stack, assembly of a bipolar plate and a gasket, and method of providing a sealing around a bipolar plate
US20230140626A1 (en) * 2021-11-04 2023-05-04 Supercool Metals LLC Bulk metallic glass structures for hydrogen applications
CN114232014A (zh) * 2021-12-15 2022-03-25 中国科学院大连化学物理研究所 一种双极板和固体氧化物电解池堆及其应用

Family Cites Families (27)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2178223A (en) * 1985-07-18 1987-02-04 Int Fuel Cells Corp Polymeric molded frames for an alkali electrochemical cell
JP4383605B2 (ja) 1999-10-25 2009-12-16 株式会社東芝 固体高分子電解質型燃料電池
JP2001127746A (ja) 1999-10-26 2001-05-11 Fujitsu Ltd タイミング伝送方式
JP3571687B2 (ja) * 2000-12-07 2004-09-29 本田技研工業株式会社 シール一体型セパレータの製造方法
US7014953B2 (en) * 2001-03-01 2006-03-21 Texaco Ovoric Fuel Cell, Llc Regenerative bipolar fuel cell
JP2003100319A (ja) 2001-09-19 2003-04-04 Toyota Motor Corp 燃料電池
JP3608741B2 (ja) * 2001-10-16 2005-01-12 松下電器産業株式会社 高分子電解質型燃料電池
KR100494402B1 (ko) 2001-10-16 2005-06-13 마쯔시다덴기산교 가부시키가이샤 고분자 전해질형 연료전지
US6727012B2 (en) * 2001-11-09 2004-04-27 Hydrogenics Corporation Method and apparatus for generating hydrogen inside of a fuel cell
WO2003077341A2 (en) 2002-03-04 2003-09-18 New Energy Solutions, Inc. High performance fuel cells
JP4799866B2 (ja) * 2002-11-18 2011-10-26 プロトネクス テクノロジー コーポレーション 膜ベース電気化学電池スタック
US7144648B2 (en) * 2002-11-22 2006-12-05 The Research Foundation Of State University Of New York Bipolar plate
US6893708B2 (en) * 2002-12-09 2005-05-17 Palcan Fuel Cell Co. Ltd. Fuel cell flowfield design for improved water management
DE10261483A1 (de) * 2002-12-23 2004-07-01 Basf Ag Bipolarplatte und Verfahren zu ihrer Herstellung
US7425381B2 (en) * 2003-01-13 2008-09-16 Hewlett-Packard Development Company, L.P. High temperature seal
US7459227B2 (en) * 2003-04-18 2008-12-02 General Motors Corporation Stamped fuel cell bipolar plate
US20050031936A1 (en) * 2003-05-16 2005-02-10 Joos Nathaniel Ian Symmetrical flow field plates
KR100537726B1 (ko) * 2003-06-02 2005-12-19 (주)퓨얼셀 파워 고분자 전해질형 연료전지의 실링구조
CN2643491Y (zh) 2003-07-14 2004-09-22 亚太燃料电池科技股份有限公司 燃料电池的流场结构
CA2479325C (en) * 2003-08-28 2010-08-10 Honda Motor Co., Ltd. Fuel cell having closure seal
JP2006351222A (ja) 2005-06-13 2006-12-28 Hitachi Ltd 燃料電池及び燃料電池用セパレータ
FR2887687B1 (fr) 2005-06-28 2009-01-16 Peugeot Citroen Automobiles Sa Plaque bipolaire de pile a combustible a fonction etancheite integree et cellule de pile a combustible comportant de telles plaques
US20070042233A1 (en) * 2005-08-19 2007-02-22 Lyman Scott W Systems and methods for initiating auxiliary fuel cell system operation
FR2891090A1 (fr) 2005-09-16 2007-03-23 Renault Sas Plaque bipolaire pour pile a combustible
US7790324B2 (en) 2006-02-02 2010-09-07 Panasonic Corporation Separator plate and fuel cell
CN101022171A (zh) * 2007-03-20 2007-08-22 中山大学 离子交换膜燃料电池双极板及其应用
CN201051524Y (zh) * 2007-04-29 2008-04-23 上海攀业氢能源科技有限公司 一种适合低温启动的空气直接冷却型燃料电池

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