KR20120032270A - A fuel cassette for zinc-air fuel cell - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A fuel cassette for zinc-air fuel cell is provided to replace a zinc negative electrode inside at being discharged, thereby repeatedly using components of a fuel cassette except the zinc negative electrode, and recharging a discharged battery quickly and easily. CONSTITUTION: A fuel cassette(100)zinc-air fuel cell comprises a pair of cases(110), air positive electrodes(120) and a zinc negative electrode(130). On the inside edge part of the pair of case, an airtight member(140) is formed, and at a plurality of locations in the other side, uneven coupling parts are formed. The air positive electrodes locate inside the case respectively. The zinc negative electrode is formed between the air positive electrodes. Inside the zinc negative, a pack is formed to replacing by accepting a negative electrode mixture consisting of an electrolyte, a gelling agent, a binder, and zinc.

Description

아연-공기 연료전지용 연료 카세트{A fuel cassette for zinc-air fuel cell}A fuel cassette for zinc-air fuel cell

본 발명은 아연-공기 연료전지용 연료 카세트에 관한 것으로서, 특히 연료 카세트 내부에 형성되는 아연 음극의 교체가 가능하고 겔형 전해질의 누출방지 및 내부 적정 습도 유지를 이룰 수 있는 아연-공기 연료전지용 연료 카세트에 관한 것이다.The present invention relates to a fuel cassette for a zinc-air fuel cell, and more particularly, to a zinc-air fuel cell fuel cassette capable of replacing a zinc anode formed inside the fuel cassette and preventing leakage of a gel electrolyte and maintaining an appropriate humidity inside. It is about.

일반적으로 아연-공기 연료전지는 아연 재충전시 아연-공기 연료전지 전체를 탈거한 후, 전기 발생의 부산물인 아연산화물(ZnO)을 재생공장에서 환원시켜, 아연-공기 연료전지를 재충전하도록 이루어지거나, 볼 또는 판 형태의 아연을 직접 아연-공기 연료전지에 주입한 후, 발생 되는 아연산화물을 여과기를 통해 제거하고 액상 전해질(KOH)을 순환시켜 연속적으로 전기를 발생시키도록 이루어지는 것 및 단위전지를 이루는 연료 카세트를 장착하는 것 등이 사용되고 있다.In general, the zinc-air fuel cell is made to recharge the zinc-air fuel cell by removing the entire zinc-air fuel cell during zinc recharging and then reducing zinc oxide (ZnO), a byproduct of electricity generation, in a regeneration plant. After directly injecting zinc in the form of a ball or a plate into a zinc-air fuel cell, the zinc oxide generated is removed through a filter and circulated through a liquid electrolyte (KOH) to continuously generate electricity and form a unit cell. Attaching a fuel cassette is used.

이러한 아연-공기 연료전지(ZAFC : Zinc Air Fuel Cell)는 기본 반응이 양극에서 산소와 물이 반응하고 음극에서 아연이 산화아연으로 변하면서 전기를 발생시키는 구조이므로, 일산화탄소 피독의 위험이 없어 수소를 대체할 수 있는 연료이다. The zinc-air fuel cell (ZAFC) is a structure that generates electricity by reacting oxygen and water at the positive electrode and changing zinc to zinc oxide at the negative electrode. Thus, there is no danger of poisoning carbon monoxide. It is a replaceable fuel.

그러나, 종래의 연료 카세트를 사용하는 아연-공기 연료전지는 전지의 방전시 카세트 내부의 금속 음극인 아연음극의 교체가 불가능하여 단위전지인 연료 카세트를 1회용으로만 사용하고 있어 연료전지의 유지비용이 높을 뿐만 아니라, 자원의 낭비와 전지 폐기물의 과다한 배출로 인한 환경 오염을 유발할 수 있는 등의 문제점이 있었다.However, a zinc-air fuel cell using a conventional fuel cassette cannot be replaced with a zinc cathode, which is a metal cathode inside the cassette when the battery is discharged. Not only this is high, but there are problems such as waste of resources and environmental pollution due to excessive discharge of battery waste.

이에 본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 연료 카세트를 방전시 내부의 아연음극을 교체할 수 있도록 구성함으로써, 아연음극을 제외한 연료 카세트의 나머지 구성품을 반복적으로 사용할 수 있도록 함과 동시에 사용자가 신속하고 용이하게 방전된 전지를 재충전할 수 있도록 하는 아연-공기 연료전지용 연료 카세트를 제공하는 것이다.Accordingly, the present invention has been made to solve the above problems, an object of the present invention is to configure the fuel cassette to replace the internal zinc cathode during discharge, thereby repeatedly using the remaining components of the fuel cassette except the zinc cathode The present invention provides a fuel cassette for a zinc-air fuel cell that enables a user to recharge a discharged battery quickly and easily.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 연료 카세트로서, 내면 가장자리 부분으로는 내부의 습도유지를 위한 밀폐 부재가 형성되고, 내면 타 측 다수 곳으로는 결합과 분리가 용이하도록 요철 결합부를 갖는 한 쌍의 케이스와; 상기 케이스의 내측으로 각각 위치하도록 형성되는 한 쌍의 공기 양극과, 상기 공기 양극의 사이에 위치하도록 형성되고, 내부에는 전해질, 겔화제, 결합제 및 아연으로 이루어지는 음극 혼합물을 수용하여 교체가능하도록 팩 형태로 형성되는 아연 음극; 을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.The present invention for achieving the above object is a fuel cassette, the inner surface edge portion is formed with a sealing member for maintaining the internal humidity, as long as the inner surface has a concave-convex coupling portion to facilitate the coupling and separation A pair of cases; A pair of air anodes formed so as to be positioned inwardly of the case, and formed between the air anodes, and therein, a pack form for receiving and replacing a negative electrode mixture consisting of an electrolyte, a gelling agent, a binder and zinc; Zinc anode formed with; And a control unit.

상기 밀폐 부재는 적정한 습도 유지 및 전해질과 아연 혼합물의 누출을 방지하기 위해 니트릴고무 계 또는 에틸렌프로필렌고무 계의 강알칼리성 고무재질로 형성되는 것을 특징으로 한다.The sealing member is formed of a strong alkali rubber material of nitrile rubber or ethylene propylene rubber in order to maintain proper humidity and prevent leakage of the electrolyte and zinc mixture.

상기 한 쌍의 케이스 밑면으로는 (+)니켈 단자와 (-)니켈 단자가 형성되는 것을 특징으로 한다.(+) Nickel terminals and (-) nickel terminals are formed on the bottom of the pair of cases.

상기 공기 양극은 촉매 층, 니켈 메쉬, 공기확산 층으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.The air anode is characterized in that consisting of a catalyst layer, nickel mesh, air diffusion layer.

상기 음극 혼합물은 집전체로 사용되는 니켈 메쉬에 코팅되고, 코팅된 니켈 메쉬는 상기 팩에 수용되는 것을 특징으로 한다.The negative electrode mixture is coated on a nickel mesh used as a current collector, and the coated nickel mesh is accommodated in the pack.

상기 (+)니켈 단자는 공기 양극과 접촉하도록 형성되고, 상기 (-)니켈 단자는 아연음극과 접촉하도록 형성되는 것을 특징으로 한다.The (+) nickel terminal is formed in contact with the air anode, the (-) nickel terminal is characterized in that it is formed in contact with the zinc cathode.

상기 팩은 OH- 전도성 멤브레인과 폴리에틸렌계 특수 부직포로 형성되는 것을 특징으로 한다.The pack is characterized in that it is formed of an OH - conductive membrane and a special polyethylene-based nonwoven fabric.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은, 아연 음극의 교환이 가능하도록 연료 카세트를 형성함으로써, 아연 음극의 교체만으로 나머지 연료 카트리지의 구성품을 반복하여 사용이 가능토록 하여 방전된 연료 전지를 신속하고 편리하게 재충전함과 동시에 연료 카세트의 제조비용과 연료전지의 유지비용을 크게 감소시킬 수 있는 효과가 있다.As described above, the present invention forms a fuel cassette so that the zinc anode can be replaced, so that the components of the remaining fuel cartridge can be repeatedly used only by replacing the zinc anode, thereby quickly and conveniently recharging the discharged fuel cell. At the same time, the manufacturing cost of the fuel cassette and the maintenance cost of the fuel cell can be greatly reduced.

뿐만 아니라, 연료 카세트의 재사용으로 환경오염을 줄임과 동시에 아연 음극의 교체가 용이하여 연료전지의 사용자는 특별한 교육 없이 쉽게 연료전지를 충전시켜 신속하게 사용할 수 있는 효과를 도모할 수 있다.In addition, the reuse of the fuel cassette reduces environmental pollution and at the same time it is easy to replace the zinc cathode, so that the user of the fuel cell can easily charge the fuel cell without special education and can use it quickly.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 연료 카세트의 분리 상태를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 공기 양극의 분리 상태를 나타낸 도면이다.
도 3은 도 1의 (+),(-) 니켈 단자를 제외한 나머지 구성의 결합 상태를 나타낸 도면이다.
도 4는 도 3의 (+),(-) 니켈 단자를 결합한 상태를 나타낸 도면이다.
도 5는 도 4의 A-A선 요부 단면 상태를 나타낸 도면이다.
도 6은 도 4의 B-B선 요부 단면 상태를 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 연료 카세트를 아연-공기 연료전지에 장착하는 사용 상태를 나타낸 도면이다.1 is a view showing a detached state of a fuel cassette according to a preferred embodiment of the present invention.
2 is a view showing a separation state of the air cathode according to an embodiment of the present invention.
3 is a view showing a coupling state of the rest of the configuration except for the (+), (-) nickel terminal of FIG.
4 is a diagram illustrating a state in which the (+) and (−) nickel terminals of FIG. 3 are combined.
FIG. 5 is a view illustrating a cross-sectional view of the main line AA of FIG. 4.
FIG. 6 is a view showing a cross-sectional view of a main line BB of FIG. 4.
7 is a view showing a use state of mounting the fuel cassette of the present invention to a zinc-air fuel cell.

이하, 본 발명에 따른 아연-공기 연료전지용 연료 카세트의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면에 의거하여 보다 구체적으로 설명한다.Hereinafter, a preferred embodiment of a zinc-air fuel cell fuel cassette according to the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings.

여기서, 하기의 모든 도면에서 동일한 기능을 갖는 구성요소는 동일한 참조부호를 사용하여 반복적인 설명은 생략하며, 아울러, 후술 되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 것으로서, 이것은 고유의 통용되는 의미로 해석되어야 함을 명시한다.Hereinafter, the same reference numerals will be used to denote the same or similar elements in all of the following drawings, and repetitive descriptions will be omitted. The following terms are defined in consideration of the functions of the present invention. It should be interpreted as meaning.

도 1 내지, 도 7에 도시된 바와 같이 본 발명의 연료 카세트(100)는 케이스(110), 공기 양극(120) 및 아연 음극(130)으로 대별되어 이루어진다.As shown in FIGS. 1 to 7, the fuel cassette 100 of the present invention is roughly formed by a case 110, an air anode 120, and a zinc cathode 130.

상기 케이스(110)는, 충격 흡수가 용이하고 파손에 강하도록 강도가 높으면서 비중이 낮은 폴리에틸렌수지, ABS 수지, 폴리프로필렌 수지 중, 하나를 이용하여 한 쌍의 제 1 케이스(111)와 제 2 케이스(112)가 사각 패널 형태로 사출성형 되고, 상기 제 1 케이스(111)와 제 2 케이스(112)의 내측으로는 실링을 위한 밀폐 부재(140)를 수용하기 위한 홈(111a),(112a)이 형성되고, 내면 타 측 다수 곳으로는 결합과 분리가 용이하도록 요부(111b)와 철부(112b)가 형성된다.The case 110 is a pair of the first case 111 and the second case using one of polyethylene resin, ABS resin, and polypropylene resin having high strength and low specific gravity to easily absorb shock and resist damage. 112 is injection molded in the form of a square panel, and grooves 111a and 112a for accommodating the sealing member 140 for sealing are formed inside the first case 111 and the second case 112. This is formed, the inner surface of the other side is formed in the recess 111b and the convex portion 112b to facilitate the coupling and separation.

또, 상기 케이스(110)의 제 1 케이스(111)와 제 2 케이스(112)의 밑면 양측으로는 (+)니켈 단자(150)와 (-)니켈 단자(160)를 수용하기 위한 (+)전극수용 홈(111c),(112c)과 (-)전극수용 홈(111d),(112d)이 형성된다.In addition, (+) for accommodating (+) nickel terminals 150 and (−) nickel terminals 160 on both sides of the bottom surfaces of the first case 111 and the second case 112 of the case 110. Electrode receiving grooves 111c and 112c and (-) electrode receiving grooves 111d and 112d are formed.

그리고, 상기 제 1 케이스(111)의 요부(111b)와 철부(112b)의 결합 후에는 (+)전극수용 홈(111c),(112c)과 (-)전극수용 홈(111d),(112d)에 (+)니켈 단자(150)와 (-)니켈 단자(160)를 삽입 고정한다.Then, after the recess 111b and the convex portion 112b of the first case 111 are combined, the positive electrode receiving grooves 111c, 112c and the negative electrode receiving grooves 111d and 112d are combined. Insert and fix the (+) nickel terminal 150 and the (-) nickel terminal 160 to each other.

이때, 상기 (+)니켈 단자(150)는 개략 “凹” 형상으로 형성되어 공기 양극(120)과 접촉하도록 결합 되고, 상기 (-)니켈 단자(160)는 개략 “山” 형상으로 형성되어 음극 접촉부(161)가 상기 아연 음극(130)과 접촉하도록 결합 된다.At this time, the (+) nickel terminal 150 is formed in a substantially "凹" shape is coupled to contact with the air anode 120, the (-) nickel terminal 160 is formed in a roughly "yama" shape to the cathode The contact portion 161 is coupled to contact the zinc cathode 130.

상기 (-)니켈 단자(160)는 아연 음극(130)의 아연이 산화되면서 발생하는 전자들을 받을 수 있도록 하기 위함이다.The (-) nickel terminal 160 is to receive the electrons generated when the zinc of the zinc cathode 130 is oxidized.

상기 밀폐 부재(140)는 연료 카세트(100) 내의 적정한 습도 유지 및 아연 음극(130)을 이루는 겔형 전해질의 누출을 용이하게 방지하도록 하기 위해 니트릴고무 계 또는 에틸렌프로필렌고무 계의 강알칼리성 고무재질로 형성되는 것이 바람직하다.The sealing member 140 is formed of a strong alkaline rubber material of nitrile rubber or ethylene propylene rubber in order to easily maintain the proper humidity in the fuel cassette 100 and to easily prevent the leakage of the gel electrolyte constituting the zinc cathode 130. It is preferable to be.

여기서, 상기 니트릴고무(acrylonitrile-butadiene rubber:NBR) 계는, 부타디엔과 아크릴로니트릴을 약 2:1의 비율로 에멀션화 중합시킨 혼성중합체로서, 아크릴로니트릴부타디엔고무라고도 하는 것으로서, 탄화수소에 대한 내유성이 가장 뛰어나고 내열성?내오존성?내마멸성도 우수하다.Here, the acrylonitrile-butadiene rubber (NBR) system is an interpolymer obtained by emulsifying butadiene and acrylonitrile in a ratio of about 2: 1. This is the most excellent and has excellent heat resistance, ozone resistance and abrasion resistance.

또, 상기 에틸렌프로필렌고무(ethylene propylene rubber) 계는, 에틸렌과 프로필렌을 혼성중합시켜 얻은 비결정성 고분자물질로서 EPR이라고도 한다. 예를 들면, 헵테인 용액 속에서 뷰부틸알루미늄과 사염화바나듐을 촉매로 사용하여 －50℃에서 에틸렌과 프로필렌을 작용시키면 고무상(狀)의 중합체가 생긴다. 이 중합체는 이중결합이 적어서 가황(加黃)을 할 수 없어 성형하기가 곤란하므로 다이사이클로펜타다이엔 등의 제3성분을 가하여 3원 혼성중합시키면 이중결합을 많이 함유하는 터폴리머(3성분 고분자물질)를 얻는다. 이것을 EPDM이라 하며, 내후성 ?유전성(誘電性) 등 여러 성질이 우수하다.The ethylene propylene rubber system is also referred to as EPR as an amorphous polymer material obtained by the hybridization of ethylene and propylene. For example, when butyl and aluminum vanadium tetrachloride are used as catalysts in the heptane solution, ethylene and propylene are reacted at −50 ° C. to give a rubbery polymer. Since this polymer has a small double bond and cannot be vulcanized and difficult to mold, a terpolymer containing a large number of double bonds when a third component such as dicyclopentadiene is added to the three-way hybrid polymerization is used. Substance). This is called EPDM, and is excellent in various properties such as weather resistance and dielectric properties.

따라서, 이러한 구성의 밀폐 부재(140)는 적정한 습도 유지는 물론, 아연 음극(130)을 이루는 물질의 하나인 겔형 전해질의 누출을 방지하기 위해 매우 적합하다.Therefore, the sealing member 140 having such a configuration is well suited to maintain proper humidity and to prevent leakage of the gel electrolyte, which is one of the materials constituting the zinc cathode 130.

상기 공기 양극(120)은, 제 1 케이스(111)와 제 2 케이스(112)의 내측으로 각각 위치하도록 형성되며, 촉매 층(121)과 니켈 메쉬(122) 및, 공기확산 층(123)으로 이루어진다.The air anode 120 is formed to be positioned inside the first case 111 and the second case 112, respectively, and includes a catalyst layer 121, a nickel mesh 122, and an air diffusion layer 123. Is done.

여기서, 상기 촉매 층(121)은 촉매 역할을 하는 망간계 또는 코발트계의 활성탄(Carbon)과, 불소 수지인 폴리테트라플루로에틸린(PTFE : Poly Tetra Fluoro Ethylene) 현탁액을 혼합하여 슬러리 형태로 형성된 것이 사용된다.Here, the catalyst layer 121 is formed in the form of a slurry by mixing a manganese- or cobalt-based activated carbon (Carbon) that serves as a catalyst and a suspension of polytetrafluoroethyl (PTFE: Poly Tetra Fluoro Ethylene) as a fluorine resin Is used.

그리고, 이러한 구성의 공기 양극(120)은, 내식성이 우수한 니켈 메쉬(122)의 일 측면으로 상기 촉매 층(121)을 압착 형성하고, 상기 촉매 층(121)과 대향 하는 니켈 메쉬(122)의 타 측면으로는 물 분자와 쉽게 결합 되지 못하는 성질 즉, 소수성(疏水性)을 갖는 0.5~1.2㎜ 정도의 아주 얇은 폴리테트라플루로에틸렌(PTFE)막으로 이루어지는 공기확산 층(123)을 압착 형성한다.In addition, the air anode 120 having such a configuration compresses and forms the catalyst layer 121 on one side of the nickel mesh 122 having excellent corrosion resistance, and the nickel mesh 122 facing the catalyst layer 121 is formed. On the other side, the air diffusion layer 123 made of a very thin polytetrafluoroethylene (PTFE) film of about 0.5 to 1.2 mm having hydrophobic property, that is, hydrophobic property is not formed easily. .

따라서, 불소 수지와 탄소의 강력한 화학적 결합으로 인해 매우 안정된 화합물을 형성함으로써 거의 완벽한 화학적 비활성 및 내열성, 비점착성, 우수한 절연 안정성, 낮은 마찰계수 등에 의해 특성 용액이 밖으로 유출될 수 없으면서 공기는 유입할 수 있는 기능을 부여하게 된다. Thus, a strong chemical bond between fluororesin and carbon forms a very stable compound, which allows air to enter without a characteristic solution to flow out due to almost perfect chemical inertness and heat resistance, non-tackiness, good insulation stability, low coefficient of friction, etc. It will give you that function.

상기 아연 음극(130)은 한 쌍의 공기 양극(120)의 사이에 위치하도록 형성되고, 내부에는 전해질과, 겔화제, 결합제 및 아연으로 이루어지는 음극 혼합물을 수용하여 교체가능하도록 팩이나 파우치 형태로 형성된다.The zinc cathode 130 is formed to be located between the pair of air anodes 120, and formed in a pack or pouch form to replace the electrolyte and the negative electrode mixture consisting of a gelling agent, a binder and zinc therein. do.

여기서, 상기 전해질은 칼륨의 수산화물로서 화학식은 KOH인 수산화칼륨(水酸化, potassium hydroxide)용액을 사용하였으며, 겔화제로는 나트륨-카르복시메틸 셀룰로오스(Sodium carboxymethyl cellulose), 구연산 나트륨2 수화물(Tri sodium citrate 2 hydrate), 산화아연, 물로 구성되어 있다.Herein, the electrolyte used was potassium hydroxide (KOH) solution having a chemical formula of KOH as a hydroxide of potassium, and sodium carboxymethyl cellulose and trisodium citrate 2 as a gelling agent. hydrate), zinc oxide and water.

또, 상기 아연은 보관 및 이송이 용이하며 전지의 출력을 높이기 위해 아연분말의 형태로 사용한다. 이러한 아연분말을 100㎛ 이상의 큰 입자와 100㎛ 이하의 작은 입자로 구성하여 겔화제와 혼합하여 슬러리 형태로 사용하면 한정된 공간에 최대한 많은 아연분말을 채워 넣을 수 있음과 동시에 아연분말이 전지의 바닥에 침적되는 것을 방지하고 사용 후에는 시멘트화 하는 것을 방지할 수 있다.In addition, the zinc is easy to store and transport and is used in the form of zinc powder to increase the output of the battery. When the zinc powder is composed of large particles of 100 μm or more and small particles of 100 μm or less, mixed with a gelling agent and used as a slurry, as much zinc powder as possible can be filled in a limited space, and zinc powder is placed on the bottom of the battery. Deposition can be prevented and cemented after use.

또한, 상기 아연은 수은을 함유하지 않은 아연으로서, 아연의 유기물 첨가제(겔화제)로는 전극의 유동성을 효과적으로 조절하는 OH- 전도성 폴리머로 카르복시메틸 셀룰로오스(carboxymethyl cellulose), 메틸 셀룰로오스(methyl cellulose), 하이드로시프로필메틸 셀룰로오스(hydroxypropylmethyl cellulose), 폴리비닐 알코올(polyvinyl alcohol), 폴리에틸렌 옥사이드(polyethylene oxide) 등이 사용되며, 결합제로는 전극의 팽창을 감소시키는 폴리머로, 폴리테트라플루로에틸렌(PTFE), 폴리에틸렌(polyethylene), 폴리프로필렌(polypropylene) 등이 사용된다.In addition, the zinc is a zinc that does not contain mercury. As an organic additive (gelling agent) of zinc, OH - conductive polymer that effectively controls the fluidity of the electrode is carboxymethyl cellulose, methyl cellulose, hydro Hydroxypropylmethyl cellulose, polyvinyl alcohol, polyethylene oxide, etc. are used.A binder is a polymer that reduces the expansion of the electrode. Polytetrafluoroethylene (PTFE), polyethylene (polyethylene), polypropylene, etc. are used.

이러한 구성의 아연 음극(130)은 집전체로 사용되는 니켈 메쉬(미도시)에 코팅하여 제작하고, 코팅된 니켈 메쉬는 OH- 전도성 멤브레인(기체나 액체 등을 차단하는 막)과 폴리에틸렌계 특수 부직포로 제작된 팩이나 파우치에 담아 교체 가능하게 형성된다.The zinc cathode 130 of this configuration is manufactured by coating a nickel mesh (not shown) used as a current collector, and the coated nickel mesh is an OH - conductive membrane (a membrane for blocking gas or liquid) and a polyethylene-based nonwoven fabric. Packed in a pouch or pouch made of replaceable.

이와 같이 구성된 본 발명은 상기 한 쌍의 제 1 케이스(111)와 제 2 케이스(112)의 내 측면으로 공기 양극(120)이 접착제 등에 의해 일체를 이루도록 결합 되고, 상기 제 1 케이스(111)와 제 2 케이스(112)에 형성된 홈(111a),(112a)으로는 오링 형태의 밀폐 부재(140)가 끼워지며, 상기 공기 양극(120)의 사이에는 아연 음극(130)이 위치되도록 한 후, 제 1 케이스(111)와 제 2 케이스(112)의 내 측면에 형성된 요부(111b)와 철부(112b)를 결합시켜 조립한다.In the present invention configured as described above, the air anode 120 is coupled to the inner side surfaces of the pair of first case 111 and the second case 112 so as to be integrally formed by an adhesive or the like, and the first case 111 is coupled with the first case 111. O-ring-shaped sealing member 140 is inserted into the grooves 111a and 112a formed in the second case 112, and the zinc cathode 130 is positioned between the air anodes 120. The concave portion 111b formed on the inner side surfaces of the first case 111 and the second case 112 and the convex portion 112b are assembled to each other.

또, 본 발명에 따른 연료 카세트(100)는 아연 음극(130)의 교환시, 먼저 (+)니켈 단자(150)와 (-)니켈 단자(160)를 제거한 후, 제 1 케이스(111)와 제 2 케이스(1120)를 양측으로 분리하여 개방시키고 내부에 수용된 아연 음극(130)을 인출하고 새로운 아연 음극(130)을 삽입, 교체하는 순으로 이루어진다.In addition, the fuel cassette 100 according to the present invention first removes the (+) nickel terminal 150 and the (−) nickel terminal 160 when the zinc cathode 130 is replaced, and then the first case 111 and The second case 1120 is separated and opened to both sides, and the zinc cathode 130 contained therein is taken out, and a new zinc cathode 130 is inserted and replaced.

그리고, 상기 아연 음극(130)을 교체 가능하도록 연료 카세트(100)를 형성함으로써 연료 카세트(100)를 1회용이 아닌 반복적으로 사용할 수 있게 된다.In addition, by forming the fuel cassette 100 to replace the zinc cathode 130, the fuel cassette 100 may be repeatedly used instead of being disposable.

상기와 같이 구성된 본 발명의 연료 카세트(100)는, 상부 하우징(210)과 하부 하우징(220) 등으로 형성되는 연료전지(200)에 장착된다.The fuel cassette 100 of the present invention configured as described above is mounted to the fuel cell 200 formed of the upper housing 210, the lower housing 220, and the like.

즉, 상기 하부 하우징(220)의 바닥면으로는 상기 연료 카세트(100)를 수용하도록 홈 형태의 슬롯(221)이 다수 개 형성되고, 송풍기(230)와 제어보드(240) 및 커넥터(250) 등이 형성된 연료 전지(200)에 장착과 분리가 용이하도록 설치된다.That is, a plurality of groove-shaped slots 221 are formed in the bottom surface of the lower housing 220 to accommodate the fuel cassette 100, and the blower 230, the control board 240, and the connector 250. It is installed on the fuel cell 200 in which the lamp and the like are easily installed and separated.

이에 따라, 상기 연료 카세트(100)의 방전시 내부에 설치된 아연 음극(130)만 용이하고 신속하게 교체하여 상기 연료 전지(200)의 하부 하우징(220)에 형성된 슬롯(221)에 장착함으로써, 일 측에 형성된 송풍기(230)에 의해 유입되는 공기가 상기 연료 카세트(100) 내에 수용된 아연음극(130)과 반응을 활성화시켜 산화아연으로 변하면서 전기를 발생시켜 지속적으로 연료 전지(200)를 사용할 수 있게 된다.Accordingly, by simply and quickly replacing only the zinc negative electrode 130 installed therein at the time of discharging the fuel cassette 100, it is installed in the slot 221 formed in the lower housing 220 of the fuel cell 200. The air introduced by the blower 230 formed at the side activates a reaction with the zinc cathode 130 accommodated in the fuel cassette 100 to change into zinc oxide to generate electricity to continuously use the fuel cell 200. Will be.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시 예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지로 치환, 변형 및 균등한 타 실시 예로의 변경이 가능함은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 명백할 것이다.It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit or scope of the invention. And will be apparent to those skilled in the art to which the invention pertains.

100 : 연료 카세트 110 : 케이스
111 : 제 1 케이스 112 : 제 2 케이스
111a, 112a : 밀폐 부재 수용 홈 111b : 요부
112b : 철부 111c, 112c : (+)전극수용 홈
111d, 112d : (-)전극수용 홈 120 : 공기 양극
121 : 촉매 층 122 : 니켈 메쉬
123 : 공기확산 층 130 : 아연 음극
140 : 밀폐 부재 150 : (+)니켈 단자
160 : (-)니켈 단자 161 : 음극 접촉부
200 : 연료전지 210 : 상부 하우징
220 : 하부 하우징 221 : 슬롯
230 : 송풍기 240 : 제어 보드
250 : 커넥터100: fuel cassette 110: case
111: first case 112: second case
111a, 112a: sealing member accommodating groove 111b: recessed portion
112b: convex portion 111c, 112c: (+) electrode receiving groove
111d, 112d: (-) electrode receiving groove 120: air anode
121 catalyst layer 122 nickel mesh
123: air diffusion layer 130: zinc cathode
140: sealing member 150: (+) nickel terminal
160: (-) nickel terminal 161: cathode contact portion
200: fuel cell 210: upper housing
220: lower housing 221: slot
230: blower 240: control board
250: connector

Claims (7)

연료 카세트로서,
내면 가장자리 부분으로는 내부의 습도유지를 위한 밀폐 부재가 형성되고, 내면 타 측 다수 곳으로는 결합과 분리가 용이하도록 요철 결합부를 갖는 한 쌍의 케이스와;
상기 케이스의 내측으로 각각 위치하도록 형성되는 한 쌍의 공기 양극과, 상기 공기 양극의 사이에 위치하도록 형성되고, 내부에는 전해질, 겔화제, 결합제 및 아연으로 이루어지는 음극 혼합물을 수용하여 교체가능하도록 팩 형태로 형성되는 아연 음극; 을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 아연-공기 연료전지용 연료 카세트.As a fuel cassette,
A pair of casings having a concave-convex coupling part to form a sealing member for maintaining the humidity inside the inner surface edge portion, and a plurality of other surfaces of the inner surface to facilitate the coupling and separation;
A pair of air anodes formed so as to be positioned inwardly of the case, and formed between the air anodes, and therein, a pack form for receiving and replacing a negative electrode mixture consisting of an electrolyte, a gelling agent, a binder and zinc; Zinc anode formed with; Zinc-air fuel cell fuel cassette, characterized in that comprising a. 청구항 1에 있어서, 밀폐 부재는 적정한 습도 유지 및 아연 음극의 누출을 방지하기 위해 니트릴고무 계 또는 에틸렌프로필렌고무 계의 강알칼리성 고무재질로 형성되는 것을 특징으로 하는 아연-공기 연료전지용 연료 카세트.The fuel cassette of claim 1, wherein the sealing member is formed of a nitrile rubber-based or ethylene propylene rubber-based strong alkaline rubber material in order to maintain proper humidity and prevent leakage of the zinc cathode. 청구항 1에 있어서, 상기 한 쌍의 케이스 밑면으로는 (+)니켈 단자와 (-)니켈 단자가 형성되는 것을 특징으로 하는 아연-공기 연료전지용 연료 카세트.The fuel cassette of claim 1, wherein a positive (+) nickel terminal and a (-) nickel terminal are formed on the bottom of the pair of cases. 청구항 1에 있어서, 상기 공기 양극은 촉매 층, 니켈 메쉬, 공기확산 층으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 아연-공기 연료전지용 연료 카세트.The fuel cassette of claim 1, wherein the air anode comprises a catalyst layer, a nickel mesh, and an air diffusion layer. 청구항 1에 있어서, 상기 음극 혼합물은 집전체로 사용되는 니켈 메쉬에 코팅되고, 코팅된 니켈 메쉬는 상기 팩에 수용되는 것을 특징으로 하는 아연-공기 연료전지용 연료 카세트.The fuel cassette of claim 1, wherein the negative electrode mixture is coated on a nickel mesh used as a current collector, and the coated nickel mesh is accommodated in the pack. 청구항 1 또는 청구항 3에 있어서, 상기 (+)니켈 단자는 공기 양극과 접촉하도록 형성되고, 상기 (-)니켈 단자는 아연음극과 접촉하도록 형성되는 것을 특징으로 하는 아연-공기 연료전지용 연료 카세트.The fuel cassette of claim 1 or 3, wherein the (+) nickel terminal is formed in contact with the air anode, and the (-) nickel terminal is formed in contact with the zinc cathode. 청구항 1에 있어서, 상기 팩은 OH- 전도성 멤브레인과 폴리에틸렌계 특수 부직포로 형성되는 것을 특징으로 하는 아연-공기 연료전지용 연료 카세트.The fuel cassette of claim 1, wherein the pack is formed of an OH - conductive membrane and a polyethylene-based special nonwoven fabric.
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