KR20120053881A - 일체형 분배 블록 및 이를 포함하는 연료전지 스택 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 적층된 연료전지 셀들을 지지하고, 생성된 전기에너지를 배터리 등의 저장 수단으로 송출하는 기능을 수행하는 통합된 형태의 일체형 분배 블록 및 이를 포함하는 연료전지 스택에 관한 것이다.
본 발명에서는 연료전지 스택에 포함되는 엔드 플레이트와 분배 블록을 일체화시켜 단일 부품으로 제작하고, 이를 연료전지 단위 모듈에 직접 체결함으로써 공간 활용성을 향상하고, 경량화가 가능한 일체형 분배 블록 및 이를 포함하는 연료전지 스택을 제공하고자 한다.
이를 위해 본 발명에서는 내부에 유체가 이동하기 위한 유로가 형성되는 분배기 몸체와; 다수의 단위 셀이 적층된 연료전지 단위 모듈로부터 생성된 전기 에너지를 집전하기 위한 집전판과; 상기 분배기 몸체와 상기 집전판 간의 전기적 절연을 제공하는 절연판;을 포함하며, 상기 연료전지 단위 모듈을 직접 지지하도록 상기 연료전지 단위 모듈에 체결되는 일체형 분배 블록 및 이를 포함하는 연료전지 스택을 제공한다.

Description

일체형 분배 블록 및 이를 포함하는 연료전지 스택 {A single body type distribution block integrated with end-plate and fuel cell stack comprising the same}
본 발명은 연료전지 시스템에 적용되는 엔드 플레이트 및 분배 블록에 관한 것으로, 보다 상세하게는 적층된 연료전지 셀들을 지지하고, 전기에너지를 배터리 등의 저장 수단으로 송출하는 기능을 수행하는 엔드 플레이트와 통합된 형태의 일체형 분배 블록 및 이를 포함하는 연료전지 스택에 관한 것이다.
연료전지 시스템은 연료가 가지고 있는 화학에너지를 연소에 의해 열로 바꾸지 않고 연료전지 스택 내에서 전기화학적으로 반응시켜 전기에너지로 변환시키는 일종의 발전장치를 말하며, 최근 자동차 산업에서는 내연기관을 대체할 새로운 구동원으로 각광받고 있다.
차량에 탑재되는 연료전지 시스템은 크게 전기에너지를 발생시키는 연료전지 스택, 연료전지 스택에 연료(수소)를 공급하는 연료공급장치, 연료전지 스택에 전기화학반응에 필요한 산화제인 공기 중 산소를 공급하는 공기공급장치, 연료전지 스택의 반응열을 제거하고 및 생성수를 관리하는 열 및 물 관리 시스템을 포함하여 구성된다.
이 중, 연료전지에서 전기 에너지를 생성하는 연료전지 스택은 연료전지 단위 모듈 및 측면의 분배 블록, 그리고 이를 보호하는 인클로져(enclosure)로 구성된다.
상기 연료전지 단위 모듈은 다수의 연료전지 셀이 적층된 구조로서, 각각의 연료전지 셀의 구체적인 적층 구조는 다음과 같다. 가장 안쪽에는 주요 구성부품인 막전극접합체(MEA: Membrane-Electrode Assembly)가 위치하고, 상기 막전극접합체의 바깥부분에 가스확산층(GDL: Gas Diffusion Layer), 가스켓 등이 순차적으로 적층되고, 상기 가스확산층의 바깥쪽에는 반응가스(연료인 수소와 산화제인 산소를 포함하는 공기)를 공급하고 냉각수가 통과하는 유로(Flow Field)가 형성된 분리판(Separator)이 위치함으로써 연료전지 셀을 구성한다.
이와 같은 적층 구조를 갖는 연료전지 셀 다수가 적층된 연료전지 단위 모듈의 가장 바깥쪽에는 상기한 각 구성들을 지지하기 위한 엔드 플레이트가 결합된다.
이러한 엔드 플레이트는 연료전지 스택 내에서 고른 면압이 유지되도록 각 구성들을 지지하는 기능을 수행한다. 엔드 플레이트에 의하여 유지되는 일정한 면압은 스택 내의 유체의 누설 방지, 셀(Cell) 간 전기 접촉저항의 증가 방지와 관련하여 스택 성능을 좌우하는 매우 중요한 인자로 작용한다.
그러므로, 연료전지 스택의 적층된 다수의 단위 셀들은 일정한 힘으로 가압한 다음, 양단에 두꺼운 엔드 플레이트가 장착되고, 상기 엔드 플레이트를 체결바와 같은 체결 수단으로 고정함으로써 연료전지 단위 모듈을 형성하게 된다. 이 때 사용되는 상기 엔드 플레이트는 체결 수단과 함께 단위모듈에 가해진 힘을 지탱해주는 역할을 한다.
한편, 이러한 구성을 갖는 연료전지 단위 모듈의 측면에는 유체를 공급 또는 회수하기 위한 분배 블록이 설치된다. 상기 분배 블록에는 연료전지 스택에서 사용되어지는 유체들, 즉, 수소와 공기(산소) 및 스택의 냉각을 위한 냉각수가 이동하기 위한 유로가 형성되어, 이러한 유로들을 통하여 각각의 유체가 연료전지 단위 모듈로 공급되거나 회수될 수 있도록 구성된다.
이러한 분배 블록의 유로는 매우 복잡하게 형성되어, 일반적인 사출로는 제작이 곤란하여, 종래에는 여러 층의 유리 섬유(glass fiber)나 플라스틱을 제작하여 이들을 접착하는 방식으로 제작되고 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 연료전지 스택로서, 다수의 단위 셀이 적층된 연료전지 단위 모듈 및 상기 연료전지 단위 모듈의 측면에 설치된 분배 블록을 구체적으로 도시하고 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 종래에는 복수개로 적층된 분리판, 막전극접합체, 가스 확산층으로 구성된 수백 장의 단위 셀로 연료전지 단위모듈(10)을 제작하고, 이를 프레스를 이용하여 일정한 힘으로 가압한 다음, 양단에 25㎜ 두께의 스틸 플레이트로 제작된 엔드 플레이트(20)를 장착하고, 체결바(40)를 이용하여 체결하였다.
한편, 상기 연료전지 단위모듈에서 유체에 대한 인터페이스를 형성하는 측면에 유체의 유입/회수를 위한 분배 블록(30)을 설치하였다.
이러한 분배 블록(30)은 상기 엔드 플레이트(20)의 측면에 설치되고, 별도의 체결 수단에 의하여 연료전지 단위 모듈(10)에 장착되게 된다.
종래 분배 블록의 장착예는 도 1에 도시된 바와 같으며, 도 1에서는 상기 분배 블록(30)을 장착함에 있어서, 엔드 플레이트(20)와의 인터페이스면에 모듈의 너비 방향으로 상기 분배 블록(30)의 장착을 위한 장착공(60)을 분배 블록 및 엔드 플레이트에 형성하고, 롱 볼트(long bolt)와 같은 체결 수단을 상기 장착공에 끼워 분배 블록을 연료전지 단위 모듈(10)에 고정하는 방식으로 제작된 것이다.
도 2는 도 1과 같은 구성의 연료전지 스택에서, 유체에 대한 인터페이스 측에 대한 단면을 도시하고 있다. 도 2에 도시된 바와 같이, 엔드 플레이트(20) 내에는 집전판(21)과 집전단자(22)가 형성되어 있으며, 상기 집전판(21)과 집전단자(22)를 통해 연료전지 단위 모듈(10)에서 생성된 전기에너지를 모아 부스바(50)를 통해 외부의 에너지 저장 수단 또는 구동계 측으로 보내주게 된다.
그러나, 이와 같이 엔드 플레이트(20) 및 분배 블록(30)을 포함하는 종래의 연료전지 스택은 다음과 같은 문제점이 존재한다.
먼저, 요구되는 성능을 구현하기 위해 수백 장의 단위 셀을 적층함으로써 연료전지 스택의 길이 방향(L)의 길이가 길어지게 되는데, 이로 인하여 제작 공정에서 실제 엔진룸에 장착 시 길이 방향(L)의 공간 부족 현상이 발생하여, 설계 자유도가 떨어지고 작업 공정이 까다로워지는 문제점이 존재하였다.
또한, 연료전지 단위 모듈(10)에 대한 체결이 이루어진 다음, 다시 분배 블록(30)을 장착하기 때문에, 공수가 늘어나는 문제가 존재하였다.
또한, 상기 분배 블록(30)을 장착하기 위해서는 유체의 유로가 형성된 부분을 피해 장착을 위한 장착공(60)을 형성하여야 하는데 반해, 복잡한 유로의 배치로 인하여 분배 블록 상에 장착공을 형성하기 어려워 장착을 위한 추가적인 구성이 필요하게 되어, 부품이 늘어나고 공간 상의 제약을 추가적으로 받게되는 문제점이 존재하였다.
이에 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명에서는 연료전지 스택에 포함되는 엔드 플레이트와 분배 블록을 일체화시켜 단일 부품으로 제작하고, 이를 연료전지 단위 모듈에 직접 체결함으로써 공간 활용성을 향상하고, 경량화가 가능한 일체형 분배 블록 및 이를 포함하는 연료전지 스택을 제공하고자 한다.
상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명에서는 내부에 유체가 이동하기 위한 유로가 형성되는 분배기 몸체와; 다수의 단위 셀이 적층된 연료전지 단위 모듈로부터 생성된 전기 에너지를 집전하기 위한 집전판과; 상기 분배기 몸체와 상기 집전판 간의 전기적 절연을 제공하는 절연판;을 포함하며, 상기 연료전지 단위 모듈을 직접 지지하도록 상기 연료전지 단위 모듈에 체결되는 일체형 분배 블록을 제공한다.
또한, 상기 분배기 몸체는 알루미늄 주조법으로 제작되는 것을 특징으로 하는 일체형 분배 블록을 제공한다.
또한, 상기 유체는 수소, 공기 및 냉각수로 이루어진 일군으로부터 선택된 하나 이상인 것을 특징으로 하는 일체형 분배 블록을 제공한다.
또한, 상기 분배기 몸체에는 체결바에 의하여 체결되기 위한 다수의 체결홈이 형성된 것을 특징으로 하는 일체형 분배 블록을 제공한다.
한편, 본 발명에서는 다수의 단위 셀이 적층된 연료전지 단위 모듈과; 내부에 유체가 이동하기 위한 유로가 형성되는 분배기 몸체와, 상기 연료전지 단위 모듈로부터 생성된 전기 에너지를 집전하기 위한 집전판과, 상기 분배기 몸체와 상기 집전판 간의 전기적 절연을 제공하는 절연판을 포함하여 이루어지는 일체형 분배 블록과; 상기 일체형 분배 블록과 상기 연료전지 단위 모듈을 체결하는 체결 부재;를 포함하며, 상기 일체형 분배 블록은 상기 연료전지 단위 모듈을 직접 지지하도록 상기 체결 부재에 의하여 체결되는 것을 특징으로 하는 연료전지 스택을 제공한다.
또한, 상기 연료전지 단위 모듈을 지지하는 엔드 플레이트를 더 포함하며, 상기 엔드 플레이트는 상기 일체형 분배 블록이 위치하는 상기 연료전지 단위 모듈의 일측면의 맞은편에 위치하여, 상기 체결 부재에 의하여 체결되는 것을 특징으로 하는 연료전지 스택을 제공한다.
또한, 상기 분배기 몸체는 알루미늄 주조법으로 제작되는 것을 특징으로 하는 연료전지 스택을 제공한다.
또한, 상기 유체는 수소, 공기 및 냉각수인 것을 특징으로 하는 연료전지 스택을 제공한다.
또한, 상기 체결 부재는 체결바이고, 상기 분배기 몸체 및 상기 엔드 플레이트에는 다수의 체결홈이 형성되어, 상기 체결바가 상기 체결홈과의 결합을 형성함에 따라 하나로 체결되는 것을 특징으로 하는 연료전지 스택을 제공한다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 일체형 분배 블록 및 이를 포함하는 연료전지 스택은 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, 본 발명에 따른 일체형 분배 블록에서는 엔드 플레이트와 분배 블록으로 각각 제조되던 부품을 단품화함으로써 관리가 용이하고, 실제 공정에서 공수를 줄이게 되어 생산성 향상에 기여하는 효과가 있다.
둘째, 본 발명에 따른 일체형 분배 블록에서는 실질적으로 엔드 플레이트를 제거하는 효과를 가지는 바, 단위 모듈의 길이 방향(L)으로의 길이를 축소시킬 수 있어 공간 활용성이 극대화되는 효과가 있다.
셋째, 본 발명에서 알루미늄 주조로 제작된 일체형 분배 블록을 사용할 경우, 충분한 강성 확보와 함께 경량화가 가능한 효과가 있다.
넷째, 본 발명에 따른 일체형 분배 블록에서는 엔드 플레이트와 분배 블록이 일체로 형성되는 바, 종래 그 사이에 개입되던 가스켓에서 발생하는 기밀 불량 문제를 근원적으로 해소할 수 있어, 기밀 안정성이 크게 향상되는 효과가 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 연료전지 단위 모듈 및 분배 블록을 포함하는 연료전지 스택의 개략적인 구성을 나타내는 사시도이고,
도 2는 종래 기술에 따른 연료전지 스택에서 분배 블록과의 체결단에서의 단면도이고,
도 3은 본 발명에 따른 일체형 분배 블록이 적용된 연료전지 스택의 개략적인 구성을 나타내는 사시도이고,
도 4a 내지 도 4c는 본 발명에 따른 일체형 분배 블록의 전면, 후면, 측면을 각각 도시하고 있는 구성도이고,
도 5는 본 발명에 따른 일체형 분배 블록이 적용된 연료전지 스택에서 상기 분배 블록과의 체결단에서의 단면도이고,
도 6은 본 발명에 따른 일체형 분배 블록이 적용된 경우와 종래 기술에 따른 엔드 플레이트 및 분배 블록이 적용된 경우를 비교한 비교도이다.
본 발명은 연료전지 스택의 구성요소 중 하나로, 주조에 의하여 엔드 플레이트와 분배 블록이 일체로 제작된 형태의 구성을 연료전지 단위 모듈의 유체와의 인터페이스 면에 장착함으로써 공간활용성 개선 및 경량화를 도모할 수 있는 일체형 분배 블록 및 이를 포함하는 연료전지 스택을 제공한다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, “포함하다” 또는 “가지다” 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들의 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일 구현예에 따른 일체형 분배 블록 및 이러한 일체형 분배 블록이 적용된 연료전지 스택에 관하여 구체적으로 설명한다.
도 3은 본 발명에 따른 일체형 분배 블록(130)이 적용된 연료전지 스택의 개략적인 구성을 나타내는 사시도이고, 도 4a 내지 도 4c는 도 3의 일체형 분배 블록(130)에 대한 전면, 후면, 측면을 각각 나타낸 구성도이다.
또한, 첨부된 도 5는 도 3에 따른 일체형 분배 블록(130)이 적용된 연료전지 스택에서 상기 분배 블록과의 체결단 측에서의 세부 구성을 구체적으로 도시하고 있는 단면도이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 일체형 분배 블록(130)은 복수개로 적층된 분리판, 막전극접합체(MEA), 가스확산층(GDL)로 구성된 수백 장의 단위 셀로 구성되는 연료전지 단위 모듈(110) 및 상기 연료전지 단위 모듈과 인접 지지하는 일체형 분배 블록(130)을 포함하여 구성된다.
본 발명에서의 일체형 분배 블록이란, 종래 연료전지 스택의 구성 중, 엔드 플레이트와 분배 블록에서 각각 수행하던 기능을 통합적으로 수행하도록 일체로 제작된 구성을 의미한다.
그러므로, 본 발명에서는 상기 일체형 분배 블록(130)에 의하여, 적층 방향을 따라 가압된 연료전지 단위 모듈(110)에 가해진 힘을 지탱하는 한편, 그 내부 형성된 유로를 통하여 연료전지 시스템에 필요한 유체가 시스템 내로 유입 또는 배출될 수 있도록 구성된다. 이러한 유체들은 연료인 수소, 공기(산소) 및 연료전지 시스템을 냉각시키기 위한 냉각수를 말한다. 아울러, 본 발명에서의 일체형 분배 블록(130)은 연료전지 단위 모듈(110)로부터 생성된 전기적인 에너지를 모아 이를 외부로 송출하는 기능을 수행한다.
이러한 기능을 수행하는 일체형 분배 블록(130)의 구성을 도 4a 내지 도 4c를 참조하여 보다 구체적으로 살펴본다.
본 발명에 따른 일체형 분배 블록(130)은 유체가 이동하기 위한 유로가 형성된 분배기 몸체(131), 연료전지 단위 모듈(110)로부터 생성된 전기 에너지를 집전하기 위한 집전판(132) 및 분배기 몸체(131)와 집전판(132) 간의 전기적 절연을 제공하는 절연판(134)을 포함하여 이루어진다. 특히, 본 발명에 다른 일체형 분배 블록(130)은 종래 엔드 플레이트가 수행하던 기능을 통합적으로 수행하는 것이므로, 연료전지 단위 모듈(110)에 일정한 힘을 가함으로써 가압된 상태의 적층 구조가 유지될 수 있도록 후술할 체결 부재와 함께 상기 을 연료전지 단위 모듈(110)을 직접 지지하도록 구성된다.
도면을 참조하면, 첨부된 도 4a는 본 발명에 따른 일체형 분배 블록(130)의 전면을 나타내고 있는 것으로, 다수의 유관이 형성된 분배기 몸체(131)가 도시되고 있다. 도 4a에서 도시된 각 유관들은 연료전지 시스템에서 이용되는 유체들인 수소, 공기 및 냉각수의 유로에 해당된다. 그러므로, 도시된 6개의 입출구들은 상기한 3종의 유체들 각각에 대한 입출구에 해당한다.
또한, 가운데 영역에 외측으로 돌출되듯 도시된 것은 집전 단자를 의미하는 것으로, 상기 집전 단자는 외부와의 전기적 연결을 위하여 집전판(132) 상에 형성된 전기전도를 위한 단자로서, 부스바(150)와 연결되어 전기 에너지를 송출하는 기능을 수행한다.
도 4b는 본 발명에 따른 일체형 분배 블록(130)의 후면을 도시한 것으로, 상기 일체형 분배 블록(130)의 후면에는 연료전지 단위 모듈(110)로부터 생성된 전기 에너지를 집전하는 집전판(132) 및 상기 집전판(132)과 상기 분배기 몸체(131)와의 전기적 절연성을 부여하는 절연판(134)이 도시되어 있다.
상기 집전판(132)은 구리와 같이 전도성이 뛰어난 물질로 구성될 수 있으며, 절연판(134)으로는 절연성이 있는 수지재가 사용될 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 일체형 분배 블록에서의 분배기 몸체(131)는 주조 방식으로 제작되며, 바람직하게는 충분한 강성을 확보하면서 경량화가 가능하도록 알루미늄 재질로 구성할 수 있다.
특히, 본 발명에서의 분배기 몸체(131)는 주조 방식으로 제작됨에 따라 도 4a 내지 도 4c에서와 같이, 원하는 형상에 따라 유로를 자유롭게 형성하면서 단품으로 제작할 수 있다. 그러므로, 이러한 제작의 편의성은 유로의 형성과는 무관한 부분을 쉽게 제거하고, 실제 유로 형성 부분만으로 분배기 몸체(131)를 구성할 수 있어 공간 활용성을 크게 향상시키게 되며, 종국적으로는 불필요한 부분을 제거할 수 있어 원가를 절감하고 부품의 경량화가 가능하게 된다.
이러한 점에서 여러 층의 유리 섬유나 플라스틱으로 제작하고, 이들을 접착하던 방식으로 분배 블록을 제작한 다음, 이를 별개의 구성인 엔드 플레이트와 연결하는 종래의 방식과 구별된다.
도 4c는 본 발명에 따른 일체형 분배 블록(130)의 측면을 도시한 것이다.
이와 같은 구성의 일체형 분배 블록(130)은 도 3에서와 같이 연료전지 단위 모듈(110)의 일측에만 장착되는 것이 일반적이다. 경우에 따라서, 상기 연료전지 단위 모듈(110)의 양측에 상기 일체형 분배 블록을 장착할 수도 있으나, 연료전지 스택의 부피가 늘어남을 고려하여, 일측에만 수소, 공기, 냉각수의 유로를 집중 배치한 일체형 분배 블록을 설치하고, 타측에는 연료전지 단위 모듈(110)을 지지하기 위한 엔드 플레이트(120)만을 설치하는 것이 바람직하다.
양측에 상기 일체형 분배 블록을 장착하는 경우에는 수소, 공기, 냉각수에 대한 유로를 각각 분리 형성할 수 있으며, 각각의 일체형 분배 블록과 상기 연료전지 단위 모듈(110)을 하나로 체결함으로써 연료전지 스택을 제작한다.
본 발명에 따른 일체형 분배 블록은 체결 부재에 의하여 연료전지 단위 모듈과 하나로 체결된다.
도 3을 참조하면, 도 3에서는 이러한 체결부재로 통상적으로 사용되는 체결바(140)를 도시하고 있으며, 상기 일체형 분배 블록(130) 및 엔드 플레이트(120)에는 상기 체결바(140)와의 체결을 위한 체결홈 다수가 형성되어 있다.
상기 체결바(140)는 단위 셀들의 적층 방향으로 상기 연료전지 단위 모듈(110)을 지지하는 힘을 제공할 수 있도록 상기 일체형 분배 블록(130) 및 엔드 플레이트(120)를 고정하게 된다.
한편, 도 5는 본 발명에 따른 일체형 분배 블록(130)이 적용된 연료전지 스택에서 상기 분배 블록과의 체결단에서의 단면을 도시한 것이다.
도 5에서는 본 발명에 따른 일체형 분배 블록(130)에서, 연료전지 단위 모듈(110) 측에 연결된 집전판/집전단자(132, 133)와 분배기 몸체(131) 간에는 절연을 위한 절연판(134)이 삽입되는 것을 구체적으로 도시하고 있다.
절연판(134)은 상기 집전판(132) 및 집전단자(133)와의 접촉면을 따라 상기 분배기 몸체(131)와의 접촉을 완전히 차단할 수 있도록 형성된다. 또한, 도 5에서와 같이, 상기 집전단자(133)와 연결되는 부스바(150)와의 접촉면에도 절연판이 형성된다.
이상에서 살펴본 바와 같이 주조방식으로 제작된 단품의 분배기 몸체를 포함하여, 일체화된 구성을 갖는 본 발명에 따른 일체형 분배 블록(130)의 경우, 종래의 분배 블록 및 엔드 플레이트에 비하여 다음과 같은 개선된 점을 갖게 된다.
먼저, 도 6의 비교도를 참조하면, 종래의 분배 블록 및 엔드 플레이트에 비하여 모듈 너비 방향(W)으로 길이의 감소가 이루어졌음을 확인할 수 있다.
종래에는 분배 블록을 관통하는 볼트를 이용하여 엔드 플레이트에 체결하는 방식으로 구성되어, 복잡한 유로의 형상으로 인하여 체결되는 위치가 유로가 형성되지 않은 외측에 형성될 수 밖에 없어, 분배 블록 및 엔드 플레이트의 크기가 실질적으로 커지는 결과가 초래되었다.
이에 반해, 본 발명에서는 분배 블록과 엔드 플레이트가 일체화된 구조로 구성되므로, 체결 부재만으로 일체형 분배 블록(130)을 고정시킬 수 있어, 도 6에서와 같이 실질적인 크기 감소(도 6에서는 모듈 너비 방향(W)으로의 길이 감소)가 이루어지게 됨을 확인할 수 있다.
또한, 도 6에 도시된 바와 같이, 주조 방식으로 제작됨에 따라 유로가 형성되지 않은 부분을 모두 제거할 수 있으며, 적절한 강성을 확보할 수 있는 금속 재질, 특히 알루미늄 재질을 이용한 주조 방식으로 제작할 경우, 강성과 경량화, 그리고, 공간활용성 모두를 충족시킬 수 있게 된다.
구체적으로 알루미늄 주조로 실험 제작된 일체형 분배 블록의 예를 고려하면, 기존 엔드 플레이트 무게(약 7㎏ 정도)를 제거할 수 있는 효과와 함께, 기존의 유리 섬유로 제작된 분배 블록에서 강성을 확보하기 위하여 추가로 설치되던 살들을 제거하고도 목적하는 강성을 확보할 수 있어, 추가적인 경량화(약 3㎏ 정도 예상)를 이룰 수 있다.
그러므로, 본 발명에 따른 일체형 분배 블록 및 이를 포함한 연료전지 스택의 경우, 강성 확보와 경량화, 그리고, 공간 활용성을 모두 충족할 수 있다.
본 발명은 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 숙련된 당업자는 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명의 요소들에 대한 수정 및 변경의 가능함을 이해할 수 있을 것이다. 또한, 본 발명의 필수적인 영역을 벗어나지 않는 범위 내에서 특별한 상황들이나 재료에 대하여 많은 변경이 이루어질 수 있다. 그러므로, 본 발명은 본 발명의 바람직한 실시 예의 상세한 설명으로 제한되지 않으며, 첨부된 특허청구범위 내에서 모든 실시 예들을 포함할 것이다.
110: 연료전지 단위 모듈 120: 엔드 플레이트
130: 일체형 분배 블록 131: 분배기 몸체
132: 집전판 133: 집전단자
134: 절연판 140: 체결바
150: 부스바

Claims (9)

  1. 내부에 유체가 이동하기 위한 유로가 형성되는 분배기 몸체와;
    다수의 단위 셀이 적층된 연료전지 단위 모듈로부터 생성된 전기 에너지를 집전하기 위한 집전판과;
    상기 분배기 몸체와 상기 집전판 간의 전기적 절연을 제공하는 절연판;을 포함하며,
    상기 연료전지 단위 모듈을 직접 지지하도록 상기 연료전지 단위 모듈에 체결되는 일체형 분배 블록.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 분배기 몸체는 알루미늄 주조법으로 제작되는 것을 특징으로 하는 일체형 분배 블록.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 유체는 수소, 공기 및 냉각수로 이루어진 일군으로부터 선택된 하나 이상인 것을 특징으로 하는 일체형 분배 블록.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 분배기 몸체에는 체결바에 의하여 체결되기 위한 다수의 체결홈이 형성된 것을 특징으로 하는 일체형 분배 블록.
  5. 연료전지 스택에 있어서,
    다수의 단위 셀이 적층된 연료전지 단위 모듈과;
    내부에 유체가 이동하기 위한 유로가 형성되는 분배기 몸체와, 상기 연료전지 단위 모듈로부터 생성된 전기 에너지를 집전하기 위한 집전판과, 상기 분배기 몸체와 상기 집전판 간의 전기적 절연을 제공하는 절연판을 포함하여 이루어지는 일체형 분배 블록과;
    상기 일체형 분배 블록과 상기 연료전지 단위 모듈을 체결하는 체결 부재;를 포함하며,
    상기 일체형 분배 블록은 상기 연료전지 단위 모듈을 직접 지지하도록 상기 체결 부재에 의하여 체결되는 것을 특징으로 하는 연료전지 스택.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 연료전지 단위 모듈을 지지하는 엔드 플레이트를 더 포함하며,
    상기 엔드 플레이트는 상기 일체형 분배 블록이 위치하는 상기 연료전지 단위 모듈의 일측면의 맞은편에 위치하여, 상기 체결 부재에 의하여 체결되는 것을 특징으로 하는 연료전지 스택.
  7. 청구항 5에 있어서,
    상기 분배기 몸체는 알루미늄 주조법으로 제작되는 것을 특징으로 하는 연료전지 스택.
  8. 청구항 5에 있어서,
    상기 유체는 수소, 공기 및 냉각수인 것을 특징으로 하는 연료전지 스택.
  9. 청구항 5에 있어서,
    상기 체결 부재는 체결바이고, 상기 분배기 몸체 및 상기 엔드 플레이트에는 다수의 체결홈이 형성되어, 상기 체결바가 상기 체결홈과의 결합을 형성함에 따라 하나로 체결되는 것을 특징으로 하는 연료전지 스택.
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