KR20120014824A - 연료전지 모듈 - Google Patents

Abstract

본 발명은 제1전극, 전해질층 및 제2전극이 적층된 제1단위셀; 및 상기 제1단위셀에 연결된 제2단위셀을 포함하는 하나 이상의 제2단위셀 집합체를 포함하는 연료전지 모듈에서, 상기 연료전지 모듈의 각 단위셀은 길이가 순차적으로 증가하거나 또는 연료반응면적이 순차적으로 증가되도록 연결되는 연료전지 모듈을 제공한다.

Description

연료전지 모듈{Fuel cell module}

본 발명은 연료전지의 연결구조에 관한 것으로, 특히 연료의 농도가 점차 저하되더라도 출력저하 현상을 방지할 수 있는 연결구조를 구비하는 연료전지 모듈에 관한 것이다.

연료전지(Fuel cell)는 산화에 의해서 생기는 화학에너지를 전기에너지로 변화시키는 전지로, 수소 및 산소와 같이 지구상에 풍부하게 존재하는 물질로부터 전기에너지를 발생시키는 친환경적 발전 기술로서, 공기극(cathode)에 산소가 공급되고 연료극(anode)에 연료가스가 공급되어 물의 전기분해 역반응 형태의 전기화학 반응이 진행되면서 전기, 열 및 물이 발생되어 공해를 유발하지 않으면서도 고효율로 전기를 생성한다.

그 중에서 고체산화물 연료전지는 상대적으로 전해질의 위치제어가 쉽고 고갈우려가 없으며, 소재의 수명이 길다는 장점 때문에 널리 사용되고 있다.

본 발명은 각 단위셀을 길이방향으로 순차적으로 연결될 때 각 단위셀들의 길이를 순차적으로 증가시킴에 따라 최초 단위셀을 제외한 뒤쪽 단위셀들 에서의 연료반응면적이 순차적으로 증가되므로 이동과정에서 연료의 밀도가 낮아지더라도 충분한 연료반응효과를 얻을 수 있는 연료전지 모듈을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 일실시예에 의하면, 제1전극, 전해질층 및 제2전극이 적층된 제1단위셀; 및 상기 제1단위셀에 연결된 제2단위셀을 포함하는 하나 이상의 제2단위셀 집합체를 포함하는 연료전지 모듈에서, 상기 연료전지 모듈의 각 단위셀은 길이가 서로 상이한 연료전지 모듈을 제공한다.

또한, 본 발명의 또 다른 실시예에 의하면, 제1전극, 전해질층 및 제2전극이 적층된 제1단위셀; 및 상기 제1단위셀에 연결된 제2단위셀을 포함하는 하나 이상의 제2단위셀 집합체를 포함하는 연료전지 모듈에서, 상기 연료전지 모듈의 각 단위셀은 연료반응면적이 증가되도록 연결되는 연료전지 모듈을 제공한다.

본 발명에서 상기 각 단위셀은 연료가 공급되는 일방향으로 연결된다.

또한, 본 발명에서 상기 각 단위셀은 길이가 증가하면서 연결되되, 상기 길이증가 비율은 1.5배이하이다.

또한, 본 발명에서 상기 각 단위셀은 길이가 순차적으로 증가하면서 연결된다.

또한, 본 발명에서 상기 제1단위셀은 연료가 공급되는 연료인입구를 포함하고, 상기 제2단위셀 집합체의 하나의 단위셀은 연료가 배출되는 연료인출구를 구비한다.

또한, 본 발명에서 상기 각 단위셀의 길이는 직접 연결된 타 단위셀의 길이 대비 50%이하의 길이차를 갖는다.

본 발명에 의하면 각 단위셀을 연료반응면적이 순차적으로 증가되도록 각 단위셀을 연결하여 전체적인 출력저하 현상이 방지되는 장점이 있다.

또한, 본 발명에 의하면 최적화된 각 단위셀의 길이증가비율 및 전체 연료전지 모듈의 길이를 제공하여 최적의 출력효과를 얻을 수 있으므로 연료이용율을 높일 수 있다.

도 1은 일반적인 단위셀 연결구조를 나타낸 개략도.
도 2는 본 발명에 의한 단위셀의 구조 및 각 단위셀 간의 연결구조를 나타낸 개략도.
도3은 단위셀의 구조 및 연결캡과의 결합구조를 나타낸 단면도.
도 4는 본 발명에 의한 단위셀간 길이와 출력간의 상호관계를 도시한 그래프도.

이하 첨부한 도면을 참고 하여 본 발명의 실시예 및 그 밖에 당업자가 본 발명의 내용을 쉽게 이해하기 위하여 필요한 사항에 대하여 상세히 기재한다. 다만, 본 발명은 청구범위에 기재된 범위 안에서 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으므로 하기에 설명하는 실시예는 표현 여부에 불구하고 예시적인 것에 불과하다.

본 발명에서 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다. 그리고 도면에서 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 참조번호 및 부호로 나타내고 있음에 유의해야 한다. 아울러, 도면에서 각 층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장될 수 있으며 실제의 층 두께나 크기와 다를 수 있다.

먼저 고체 산화물 연료전지는 단위셀의 형태에 따라 크게 원통형과 평판형으로 구분되고, 일반적인 원통형 고체산화물 연료전지의 단위셀은 기본적으로 원통형태의 연료극 외주면에 전해질층과 공기극이 순차적으로 적층된 구조로 이루어진다. 연료전지는 이러한 단위셀 하나만으로는 생산되는 전기양이 미비하므로 각 단위셀들을 여러개 연결한 상태에서 동시에 발전이 이루어지도록 하게 된다. 이때 상기 각 단위셀간을 전기적 연결의 관점에서 직렬연결과 병렬연결로 구분할 수 있다. 한편, 본 발명은 각 단위셀을 상기와 같은 집전방법에 따른 전기적 연결의 관점이 아닌 연료의 공급에 따른 연결의 관점에서 제안된 것이다. 본 발명은 각 단위셀이 연료가 공급되는 방향으로 일렬로 연결되는 구조를 제안한 것으로 본 발명에서 이와 같은 복수개의 단위셀의 연결체를 연료전지 모듈로 정의하여 사용하기로 한다.

즉, 본 발명에서 사용하는 연료전지 모듈은 복수개의 단위셀이 연료공급방향을 중심으로 연결된 단위셀 연결체 또는 단위셀 결합체를 지칭하는 것으로 한다.

도 1은 일반적인 연료전지 모듈에서 연료의 이동방향으로 각 단위셀이 연결된 상태를 도시한다. 도 1에 도시된 바와 같은 연료전지 모듈은 동일 한 길이(a)를 갖는 각 단위셀(100)(200)(300)(400)들의 단부들을 연료이동방향이 일방향이 되도록 일직선으로 연결한다 이때 각 단위셀의 연료공급구조는 연료가 먼저 한쪽 끝의 단위셀의 연료인입구로 공급된후 해당 단위셀을 지난 후 순차적으로 그 뒤쪽 각 단위셀로 공급되는 방식으로 이루어진다. 그런데 이러한 연료공급구조는 연료가 각 단위셀을 순차적으로 지나며 소비되기 때문에 뒤쪽 단위셀로 갈수록 공급되는 연료의 밀도가 감소됨과 동시에 각 단위셀들의 연료소비 시간이 부족하기 때문에 전체적인 반응효율이 저하될 수 있다.

한편, 도 2는 본 발명에 관한 연료전지 모듈을 도시한 것이고, 도3은 단위셀의 구조 및 연결캡과의 결합구조를 나타낸 단면도이다.

본 발명에 의한 연료전지 모듈의 경우 도시된 바와 같이 연료전지의 단위셀은 길이방향을 따라 일렬로 복수개 연결되어 있는 구조로 이루어지되, 각 단위셀의 길이는 서로 상이하되, 각 단위셀의 길이가 순차적으로 증가된다. 단, 그 증가되는 길이에는 효율과 출력의 측면에서 상한점을 두는 것이 바람직하다. 이와 같이 각 단위셀의 길이를 순차적으로 증가시킬 경우 각 단위셀에서의 연료반응면적 역시 순차적으로 증가되게 된다.

참고로 본 발명의 실시예에서는 각 단위셀이 4개가 연결된 구조를 예를 들어 설명한다. 그러나, 상기 단위셀의 개수는 원하는 출력량에 따라 얼마든지 변형적용이 가능하다.

도면에 도시된 바와 같이 각 단위셀이 연결된 연료전지 모듈은 먼저 연료인입수단을 포함하는 제1단위셀(100)이 구비된다. 상기 연료인입수단(미도시)은 통상 연료인입구를 단위셀에 형성하게 되며, 수소를 포함한 연료가 최초로 상기 제1단위셀(100)에 공급된다. 각 단위셀은 도 3에 도시된 바와 같이 제1전극(110)과 전해질층(120), 제2전극(130)이 순차적으로 적층되어 형성된다.

상기 제1전극(110)은 수소가스가 공급되는 연료극으로, 양단이 개방된 중공의 원형관 형태로 이루어지고, 재질은 니켈이 부가된 지르코니아(NiO +YSZ) 세라믹으로 이루어진다.

이러한 제1전극(110)의 외주면 상에 위치되는 전해질층(120)은 공급된 연료 중 수소이온의 이동로 역할을 하는 것으로, 역시 중공관 형태로 이루어지며 제1전극(110) 둘레를 감싸는 형태로 설치된다. 이러한 전해질층(120)도 역시 지르코니아와 같은 세라믹재로 이루어져 수소 이온의 이동률이 극대화 되도록 한다.

그리고 전해질층(120)의 외주면 상에는 공기극에 해당하는 제2전극(130)이 둘러 싸여지는데, 이때 전해질층(120)보다 길이가 짧게 제작되어 전해질층(120)상에 설치되었을 때 전해질층(120) 단부 일정구간 상에는 형성하지 않는 것이 바람직하다.

그리고 이렇게 전해질층(120) 중 제2전극(130)이 형성되지 않은 양 단부 상에는 연결캡(500)이 설치되는데, 상기 연결캡(500)은 연료인입구(미도시)와의 연료공급로 기능 및 후술하는 제2단위셀 집합체와의 연결기능을 하는 것으로, 다시 제1연결캡(510)과 제2연결캡(520), 제3연결캡(530) 및 제4연결캡(540)으로 나뉘어 구성된다.

먼저 제1연결캡(510)은 연료공급수단인 연료인입구로부터 공급되는 연료의 최초 유입로 기능을 하는 것으로 원형 마개 형태로 이루어지며 내부에 전해질층(120) 일단부가 삽입되는 구조로 설치된다. 그리고 중앙에는 연료가스의 유입경로 역할을 하는 연료유입로(512)가 형성되어 단위셀의 제1전극(110) 내부와 연통된다. 이러한 제1연결캡(510) 은 원형으로 한정되지 않고 단위셀의 형상에 따라 각형이 될 수도 있다.

그리고 제2연결캡(520)은 후술하는 제2단위셀 집합체와의 연결 및 제1단위셀(100)을 거친 연료의 배출경로 역할을 하는 것으로, 제1연결캡(510)과 동일한 구조, 즉 중앙에 연료배출로(522)가 형성되고 전해질층(120)의 타단부가 제2연결캡(520) 일측에 삽입되는 구조로 결합된다.

이와 같이 본 발명에서 각 단위셀은 연료가 공급되는 일방향으로 연결되어 있다. 또한, 상기 제1단위셀(100)의 길이(a)는 기본적으로 일반 단위셀과 동일한 길이 및 크기를 갖도록 제작되되, 뒤에 연결되는 타 단위셀의 개수 및 전체 직렬연결구조체의 전체길이를 고려했을 때 10cm이상 20cm이하의 길이로 제작된다.

이러한 제1단위셀(100) 중 제2연결캡(520)에는 최소한 하나이상의 단위셀로 이루어진 제2단위셀 집합체가 연결된다. 상기 제2단위셀 집합체는 제2단위셀 (200)을 포함한다. 상기 제2단위셀(200)은 기본적으로 제1단위셀(100)과 동일한 구조, 즉 제1전극(110)과 전해질층(120) 및 제2전극(130)이 순차적으로 적층된 다중관 구조로 이루어진다.

그리고 제2단위셀(200)의 일단부는 제2연결캡(520)의 타측에 삽입됨에 따라 제2연결캡(520)을 매개로 제1, 2단위셀(100)(200)이 상호 연결됨과 동시에 제1, 2단위셀(100)(200)의 내부가 상호 연통된 구조를 갖게 된다. 이때 제2단위셀(200)은 제1단위셀과 직경은 동일하되 길이(b)가 길게 제작되는데, 증가되는 길이비율은 제1단위셀(100)의 길이대비 1.5미만의 증가율을 갖도록 제작된다. 이러한 증가비율 또한 후술하는 작용설명과정에서 언급한다. 이렇게 제2단위셀(200)의 길이(b)가 제1단위셀(100)의 길이(a)보다 길게 제작됨에 따라 제2단위셀(200) 내부면적, 즉 연료와의 반응면적이 증가되고, 이로 인해 연료와의 반응시간도 증가된다.

이러한 제2단위셀(200)의 타단부에는 상기 제2연결캡(520)과 동일한 구조의 제3연결캡(530)이 설치된다. 그리고 제3연결캡(530)의 타측면에는 제1, 2단위셀(100)(200)과 동일구조의 제3단위셀(300)이 연결되는데, 이때 제3단위셀(530)은 제2단위셀(200)의 길이보다 긴 길이로 제작된다. 이때에도 제3단위셀(300)의 길이(c)는 제1단위셀(100)과 제2단위셀(200)간 길이증가비율처럼 제2단위셀(200)의 길이(b)대비 1,5미만의 증가율을 갖도록 길게 제작된다. 따라서 제3단위셀(300)은 제2단위셀(200)보다 내부면적이 증가되어 연료와의 반응면적도 증가되는 구조를 갖게 된다.

이러한 제3단위셀(300)의 타단부에는 제3연결캡(530)과 동일한 구조의 제4연결캡(540)이 설치되고, 제4연결캡(540)의 반대쪽 측부에는 제1,2,3(100)(200)(300)단위셀과 동일한 구조의 제4단위셀(400) 단부가 연결된다. 이때 제4단위셀(400)의 길이(d)는 제3단위셀(300)의 길이(c) 대비 1.5미만의 길이증가율을 갖도록 길게 제작되어, 결국 제3단위셀(300)보다 연료와의 반응면적이 증가된 상태로 연결된다.

이처럼 제2, 3, 4연결캡(510)(520)(530)(540)을 통해 제1단위셀(100)과 제2,3,4단위셀(200)(300)(400)이 연료가 공급되는 일방향으로 연결된다. 본 발명에서는 상기 제2, 3, 4 단위셀(200,300,400)을 통칭하여 제2단위셀 집합체로 명명하기로 한다. 이는 제2단위셀 집합체가 제2단위셀(200)만을 포함할 수 도 있으며 그 개수는 최소한 하나이상으로 이루어지면 족하기 때문이다.

한편, 본 실시예에서의 연료전지 모듈은 제1단위셀(100)부터 제4단위셀(400) 까지 순차적으로 길이가 증가된 상태(a<b<c<d)로 연결됨에 따라, 각 단위셀(100)(200)(300)(400) 내부의 연료반응면적도 순차적으로 증가되는 형태를 갖게 된다. 상술한 것처럼 본 발명에서는 원하는 출력양에 따라 제4단위셀(400) 이후에 타 단위셀이 추가적으로 직렬 연결될 수 있으며, 이 때에도 추가되는 각 단위셀들도 순차적으로 길이가 증가되는 형태로 설치된다. 상기 제4단위셀(400)이후에 추가되는 단위셀 역시 본 발명에서 언급한 제2단위셀 집합체에 전부 포함되는 것으로 이해될 수 있다.

이하에서는 이러한 구성에 의한 본 발명의 작용 및 그 과정에서 발생되는 특유의 효과를 설명한다.

도 2에서와 같이 제1단위셀(100)과 제 2, 3, 4단위셀(200)(300)(400)로 이루어진 제2단위셀 집합체는 길이방향으로 길이가 순차적으로 증가하면서 연결되어 각 단위셀별로 연료반응면적 역시 순차적으로 증가하게 된다. 그리고 상기 제2단위셀 집합체에는 연료인출구를 말단에 연결된 단위셀에 구비하도록 한다. 따라서 연료인입구에서 공급된 수소함유연료는 상기 각 단위셀을 순차적으로 통과하되, 연료반응면적이 순차적으로 증가하므로 각 단위셀을 통과하더라도 그 출력이 저하되는 현상을 방지할 수 있다.

즉, 수소함유연료는 제1연결캡(510)을 통해 제1단위셀(100) 내부로 공급되어 제1단위셀(100)의 적정반응율 만큼 1차적으로 반응되어 소비되고 나머지 연료는 제2연결캡(520)을 통해 제2단위셀(200) 내부로 공급되어 제2단위셀(200)을 지나는 과정에서 2차반응되어 일부가 소비된다. 이때 연료공급수단으로부터 배출되는 연료양은 일정하기 때문에 연료가 제1단위셀(100)을 지나는 과정에서 밀도가 저하된 상태로 제2단위셀(200)에 공급된다. 하지만 위에서 설명한 것처럼 제2단위셀(200)의 길이(b)가 제1단위셀(100) 길이(a)보다 길게 제작되었기 때문에 그만큼 연료가 제2단위셀(200) 내부와의 접촉량, 즉 반응량이 증가됨은 물론, 제2단위셀(200)을 지나는 시간, 즉 반응시간이 늘어나기 때문에 제2단위셀(200)에서의 연료소비율을 적정수준으로 유지할 수 있게 된다. 그리고 연료 중 제2단위셀(200)을 거쳐는 제3연결캡(530)을 통해 제3단위셀(300) 내부고 공급된 연료는 제2단위셀(200)를 지나는 과정에서 밀도가 재차 저하된 상태이기는 하지만, 이때에도 제3단위셀(300)의 길이(c)가 제2단위셀(200)보다 길게 제작되어 연료와의 반응면적 및 반응시간이 제2단위셀(200)보다 증가되었기 때문에 제3단위셀(300)에서도 충분한 연료소비율, 즉 출력량을 얻을 수 있게 된다. 또한 제4단위셀(400)도 제3단위셀(300)에 비해 길이증가로 인해 반응면적과 반응시간이 증가되었기 때문에, 제3단위셀(300)로부터 공급된 연료의 반응율을 충분히 유지할 수 있게 된다. 그리고 제4단위셀(400)에 순차적으로 연결되는 타 단위셀들도 순차적으로 반응면적 및 반응시간이 증가된 상태이기 때문에 단위셀 직렬연결체 전체에 걸쳐 충분한 출력효율을 얻을 수 있게 되는 것이다.

그러나, 각 단위셀 들의 길이를 무조건 적으로 증가시킬 경우 각 단위셀에서의 적정 소비율을 초과하는 현상이 발생되어 오히려 출력저하가 발생됨은 물론 각 단위셀 간 집전용 와이어에 의해서도 출력저하가 발생할 수 있다. 따라서 각 연료전지 모듈의 전체 길이는 50cm를 넘지 않도록 하는 것이 바람직하다.

또한, 전체 길이를 기존에 비해 두배 늘리더라도 50%정도의 출력향상율이 발생되므로, 무조건적으로 각 단위셀의 길이를 늘린다고 해서 출력량 증가율도 무한대로 증가되지 않게 된다. 따라서, 각 단위셀간의 길이증가 비율은 타 단위셀의 길이대비 50%미만의 증가율을 갖도록 하였을 때 가장 적합한 출력효율을 얻을 수 있다.

즉 본 발명은 기본적으로 각 단위셀의 길이를 순차적으로 증가시키되, 제1단위셀(100)의 길이(a)를 10~20cm로 한정한 상태에서, 제2, 3, 4 단위셀들의 길이증가비율은 상호간 1.5배를 넘지않도록 하되, 각 단위셀 간 길이합을 50cm가 넘지 않도록 하는 것이다.

도 4는 본 발명에 의한 연료전지 연결구조에 있어서 단위셀의 길이에 따른 전력밀도의 변화를 도시한 도면이다. 도면에서 알 수 있는 바와 같이 각 단위셀의 길이를 증가하게 되면 연료이용율이 감소되어 출력저하가 발생하기 쉽고, 또한 셀의 전류 집전을 위한 와이어링(wiring)에 있어서도 출력저하가 발생할 수 있다.

도 4를 참조하면, 먼저 집전체로서 Ni과 Ag를 와이어링 한 경우와 Pt, Ag 와이어링의 경우, 그리고 애노드, 캐소드 모두 Ag와이어링을 한 경우를 도시하고 있다. 도면에서 보면 애노드, 캐소드에 모두 Ag와이어링을 한 경우가 출력이 가장 높게 나타나고 있다. 그러나, Ag와이어링의 경우에 있어서도 전체 셀의 길이가 50cm 이상에서는 의미있는 출력의 증가가 나타나지 않는다. 그리고 단위 셀의 길이 증가율이 2배일 경우에도 그 출력은 약 50% 미만의 범위에서 증가되는 것을 알 수 있다. 그리고 Ni, Ag 와이어링, 그리고 Pt, Ag 와이어링의 경우에도 마찬가지로 전체 셀 길이가 50cm 이상의 셀에서는 거의 유사한 출력이 나오는 것을 알 수 있다. 이는 전체 셀의 크기를 50cm이상으로 하는 것은 큰 의미가 없으며 오히려 전체 셀의 크기를 50cm보다 작게 하는 것이 더욱 바람직하다는 것을 보여주고 있다.

또한, 도 4를 보면 전체 셀의 길이가 약 25cm에서 50cm로 변화할 경우 출력은 약 0.2에서 0.3 혹은 약 60에서 90 정도로 증가하며 그 이상의 의미있는 출력의 증가가 나타나지 않는 것을 알 수 있다. 따라서 셀의 길이가 2배 증가할 경우 그 출력은 약 50% 범위 내에서 증가하는 것을 알 수 있다. 따라서 셀의 크기를 50cm 보다 크게 만드는 것은 크게 의미가 없으며 또한, 각각의 셀의 크기를 연료방향에 따라서 증가시키되 그 비율은 전 셀의 50% 를 넘지 않도록 하는 것이 바람직하다. 이는 순전히 셀의 크기를 전 셀의 50% 혹은 1.5배 이하로 증가시켜 연료주입방향에 대한 연료이용율을 증가시키기 위한 목적에서 가장 바람직한 범위인 것을 알 수 있다.

이처럼 본 발명은 각 단위셀을 연료가 공급되는 일방향으로 연결하되, 각 단위셀의 길이를 순차적으로 증가시켜 연료와의 반응면적 및 반응시간도 순차적으로 증가되도록 함에 따라, 연료가 각 단위셀을 거치는 과정에서 비중이 감소되더라도 각 단위셀에서의 적정출력량을 충분히 얻을 수 있도록 한 것이 가장 큰 특징이다.

본 발명의 기술 사상은 상기 바람직한 실시예에 따라 구체적으로 기술되었으나, 상기한 실시예는 그 설명을 위한 것이며 그 제한을 위한 것이 아님을 주의하여야 한다. 또한, 본 발명의 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 기술 사상의 범위 내에서 다양한 변형예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.

전술한 발명에 대한 권리범위는 이하의 특허청구범위에서 정해지는 것으로써, 명세서 본문의 기재에 구속되지 않으며, 청구범위의 균등 범위에 속하는 변형과 변경은 모두 본 발명의 범위에 속할 것이다.

100 : 제1단위셀　　　　　　　　　　　 110 : 제1전극
120 : 전해질층 　　　　　　　　　　　　 130 : 제2전극
200 : 제2단위셀　　　　　　　　　　　　 300 : 제3단위셀
400 : 제4단위셀 500 : 연결캡
510 : 제1연결캡 520 : 제2연결캡
530 : 제3연결캡 540 : 제4연결캡

Claims (15)

1. 제1전극, 전해질층 및 제2전극이 적층된 제1단위셀; 및
   상기 제1단위셀에 연결된 제2단위셀을 포함하는 하나 이상의 제2단위셀 집합체를 포함하는 연료전지 모듈에서,
   상기 연료전지 모듈의 각 단위셀은 길이가 서로 상이한 것을 특징으로 하는 연료전지 모듈.
2. 제1전극, 전해질층 및 제2전극이 적층된 제1단위셀; 및
   상기 제1단위셀에 연결된 제2단위셀을 포함하는 하나 이상의 제2단위셀 집합체를 포함하는 연료전지 모듈에서,
   상기 연료전지 모듈의 각 단위셀은 연료반응면적이 증가되도록 연결되는 것을 특징으로 하는 연료전지 모듈.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 각 단위셀은 연료가 공급되는 일방향으로 연결되는 연료전지 모듈.
4. 제3항에 있어서,
   상기 각 단위셀은 길이가 증가하면서 연결되되, 상기 길이증가 비율은 1.5배이하인 연료전지 모듈.
5. 제4항에 있어서,
   상기 각 단위셀은 길이가 순차적으로 증가하면서 연결되는 연료전지 모듈.
6. 제 5항에 있어서,
   상기 제1단위셀은 연료가 공급되는 연료인입구를 포함하는 연료전지 모듈.
7. 제 6항에 있어서,
   상기 제2단위셀 집합체의 하나의 단위셀은 연료가 배출되는 연료인출구를 구비하는 연료전지 모듈.
8. 제 4항에 있어서,
   상기 제1단위셀의 길이는 10cm 내지 20cm인 연료전지 모듈.
9. 제 8항에 있어서,
   상기 제1단위셀을 포함한 각 단위셀 간 길이의 합은 50cm 미만으로 이루어진 연료전지 모듈.
10. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 각 단위셀의 길이는 직접 연결된 타 단위셀의 길이 대비 50%이하의 길이차를 갖는 연료전지 모듈.
11. 제 10항에 있어서,
    상기 제1전극은 에노드전극이고 상기 제2전극은 캐소드 전극인 연료전지 모듈.
12. 제10항에 있어서,
    상기 각 단위셀은 연결캡을 셀간에 구비하는 연료전지 모듈.
13. 제12항에 있어서,
    상기 각 연결캡의 길이는 일정하게 유지되는 연료전지 모듈.
14. 제12항에 있어서,
    상기 제1전극 및 제2전극상에는 집전체로서 Ni 또는 Ag의 어느 하나 이상을 와이어링 하는 연료전지 모듈.
15. 제12항에 있어서,
    상기 제1전극 및 제2전극상에는 집전체로서 Pt또는 Ag의 어느 하나 이상을 와이어링 하는 연료전지 모듈.

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