KR20120085537A - 연료전지의 스택 전압 검출이 용이한 구조를 갖는 연료전지 스택 및 이를 이용한 연료전지 스택 전압 검출 장치 - Google Patents

연료전지의 스택 전압 검출이 용이한 구조를 갖는 연료전지 스택 및 이를 이용한 연료전지 스택 전압 검출 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR20120085537A
KR20120085537A KR1020110006925A KR20110006925A KR20120085537A KR 20120085537 A KR20120085537 A KR 20120085537A KR 1020110006925 A KR1020110006925 A KR 1020110006925A KR 20110006925 A KR20110006925 A KR 20110006925A KR 20120085537 A KR20120085537 A KR 20120085537A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
fuel cell
stack
plate
cell stack
contact terminal
Prior art date
Application number
KR1020110006925A
Other languages
English (en)
Other versions
KR101336426B1 (ko
Inventor
윤용식
전유택
Original Assignee
현대하이스코 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 현대하이스코 주식회사 filed Critical 현대하이스코 주식회사
Priority to KR1020110006925A priority Critical patent/KR101336426B1/ko
Publication of KR20120085537A publication Critical patent/KR20120085537A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101336426B1 publication Critical patent/KR101336426B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04298—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
    • H01M8/04313—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by the detection or assessment of variables; characterised by the detection or assessment of failure or abnormal function
    • H01M8/04537—Electric variables
    • H01M8/04544—Voltage
    • H01M8/04559—Voltage of fuel cell stacks
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/02—Details
    • H01M8/0202—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors
    • H01M8/0258—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors characterised by the configuration of channels, e.g. by the flow field of the reactant or coolant
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/10—Fuel cells with solid electrolytes
    • H01M2008/1095—Fuel cells with polymeric electrolytes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/02—Details
    • H01M8/0202—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors
    • H01M8/0204—Non-porous and characterised by the material
    • H01M8/0206—Metals or alloys
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/02—Details
    • H01M8/0202—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors
    • H01M8/0267—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors having heating or cooling means, e.g. heaters or coolant flow channels
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/02—Details
    • H01M8/0271—Sealing or supporting means around electrodes, matrices or membranes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/24—Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells
    • H01M8/241—Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells with solid or matrix-supported electrolytes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/24—Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells
    • H01M8/2465—Details of groupings of fuel cells
    • H01M8/247—Arrangements for tightening a stack, for accommodation of a stack in a tank or for assembling different tanks
    • H01M8/248—Means for compression of the fuel cell stacks
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/50—Fuel cells
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Landscapes

  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Fuel Cell (AREA)

Abstract

연료전지의 스택 전압 검출이 용이한 구조를 갖는 연료전지 스택 및 이를 이용한 연료전지 스택 전압 검출 장치에 관하여 개시한다.
본 발명은, 전압 검출 장치가 접속되는 금속분리판의 일측에 접속부를 마련하되, 상기 접속부에 복수의 돌기를 구비하는 것을 특징으로 하는 연료전지 스택을 제공한다.
또한, 본 발명은 연료전지 스택의 앤드 플레이트에 고정되는 베이스 플레이트; 상기 베이스 플레이트의 일측에 돌출 형성되어 각각의 금속분리판 사이 간격에 삽입되는 탄성을 가지는 판 형상의 접촉단자; 및 상기 접촉단자와 연결되는 연결배선;을 포함하는 연료전지의 스택 전압 검출 장치를 제공한다.

Description

연료전지의 스택 전압 검출이 용이한 구조를 갖는 연료전지 스택 및 이를 이용한 연료전지 스택 전압 검출 장치{FUEL CELL STACK AND STACK VOLTAGE MONITORING APPARATUS OF FUEL CELL}
본 발명은 연료전지의 스택 전압 검출이 용이한 구조를 갖는 연료전지 스택 및 이를 이용한 연료전지 스택 전압 검출 장치에 관한 것이다.
연료전지는 수소 가스와 산소 가스를 이용하여 전기 화학적으로 전기를 생산하는 장치로서, 외부에서 연속적으로 공급되는 연료(수소) 및 공기(산소)를 전기화학반응에 의하여 직접 전기에너지와 열에너지로 변환시키는 장치이다.
이러한 연료전지는, 산화전극(anode)에서의 산화반응 및 환원전극(cathode)에서의 환원반응을 이용하여 전력(electric power)을 생성하게 된다. 이때, 산화 및 환원 반응을 촉진시키기 위해 백금 또는 백금-루테늄 금속 등을 포함하는 촉매층과 고분자 전해질막으로 구성된 막-전극 접합체(Membrane Electrode Assembly; MEA)가 사용되며 막-전극 접합체 양단으로 전도성 물질의 분리판이 체결되어 셀(CELL) 구조를 이루게 된다.
상기와 같은 셀 구조가 적층되어 연료전지 스택을 구성하게 되는데, 현재 상술한 연료전지는 대체 에너지(alternative energy source)로서 다양한 용도로 연구 및 사용되고 있으며, 대표적으로는 고분자 전해질막 연료전지(Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cell; PEMFC)를 들 수 있다. 고분자 전해질막 연료전지는 출력밀도 및 에너지 전환효율이 높고 소형화 및 밀폐화가 가능한 장점 등 다양한 장점을 가지고 있다. 때문에, 무공해 자동차, 가정용 발전 시스템, 이동통신장비, 군사용 장비, 의료기기 등 여러 가지 분야에서 대체에너지로 사용되고 있다.
한편, 일반적으로 연료전지 자동차에 사용되는 스택을 제조하기 위해서는, 다수의 셀을 적층시켜야 하고, 운전시 스택 성능의 저하 예컨대 역전 현상 또는 단락이 발생하지 않도록 상기 적층된 다수의 셀 전압을 항상 측정하여야 한다.
즉, 이러한 연료전지 스택의 평가는 연료전지 스택에서 발생되는 전류와 전압 측정으로 이루어지는데 특히, 각 셀(CELL)의 전압 측정은 스택 운전 시, 각 셀의 성능 및 특성을 나타내 주는 중요한 자료가 된다.
따라서 연료전지 스택이 최적의 상태로 안정적으로 운전되고 갑작스런 성능 감소에 따른 운전 정지를 위해선 각 셀의 전압을 정확하여 모니터링 해야 하며, 그에 따라 셀 전압 측정장치의 정확성이 요구된다.
종래에는, 상기 다수의 셀 전압을 검출하기 위해서, 스택 내의 분리판의 개수만큼 전선과 핀을 납땜하고, 상기 전선과 핀을 지지대에 고정하는 방법이 사용되었다.
그러나 상기와 같은 방식에 의하여 스택 셀의 전압을 검출하는 경우 스택의 흔들림으로 인해 핀이 빠지거나. 스택의 온도가 상승함에 따라 전선이 단락될 가능성이 있었다.
도 1은 종래 기술에 따른 스택 전압 검출 장치를 도시한 개략도이다.
도 1을 참조하면, 주요 구성으로서 전기화학 반응을 일으키는 전극과, 전기화학 반응에 의해 발생된 수소이온을 전달하는 전해질 막의 접합체인 막-전극 접합체(101, MEA; Membrane Electrode Assembly)와, 이를 지지하는 분리판(103)으로 이루어져 있다.
이러한 구조의 연료전지 중 특히, 연료전지 자동차에서는 더 높은 전력을 얻기 위해서 개별 단위 셀(CELL)을 필요한 전위만큼 적층하여 연료전지 스택(100; Stack)으로 사용한다.
이러한 연료전지 스택(100)은 다수개의 적층된 분리판(103)의 양측 단부를 지지하는 2개의 엔드플레이트(113, 115)가 체결봉(117)에 의해 결합되어 구성되며, 분리판(103)과 막-전극 접합체(101; MEA) 사이에는 가스교환을 효율적으로 하기 위한 가스 확산층(GDL)이 배치될 수 있다.
상기와 같은 구조의 연료전지 스택(100)에서 상호 화학반응에 의하여 발생한 전류는 도체의 분리판(103)을 통하여 흐르게 되며, 분리판(103)의 맨 끝에서 전극을 통하여 뽑아낸다. 또한, 발생한 물은 외부로 방출시키거나 화학반응을 일으키는데 일부 사용되기도 하는데, 이 때, 가능한 많은 양의 전류가 흐르는 연료전지가 효율이 좋게 된다.
이러한 연료전지 스택의 셀 전압을 측정하기 위한 종전의 셀 전압 측정장치는, 상기 도 1에서와 같이, 연료전지 스택(100)의 분리판(103) 측면에 돌출부를 형성하여 이 돌출부에 소켓 형식의 전극 단자(111)를 고정하고, 전극 단자(111)에 끼워지는 각각의 분리판(103)들을 커넥터(107)와 연결시켜주는 전선(109)들이 형성된다. 이때, 전극 단자(111)는 전체 분리판(103)을 동시에 끼울 수 있는 형태로 형성될 수도 있고, 소정 개수의 그룹으로 나누어 끼울 수 있는 분할된 형태로도 형성될 수 있다.
그러나 상기와 같은 소켓 형식의 전극 단자(111)는 금속 분리판 제작 시 별도의 돌출부 형성을 고려해야 하는 불편함이 있고, 돌출부의 형상으로 인하여 분리판의 모양이 복잡해지는 문제가 있다.
도 2는 종래 기술에 따른 소켓 형식의 전극 단자와 분리판의 결합관계를 도시한 개략도이다.
도 2를 참조하면, 5장의 금속 분리판(110)이 형성되고, 각각의 분리판 측면에 전극 단자(130)가 끼워질 수 있는 돌출부(120)가 형성된다. 이때, 전극 단자(130)의 내측면에는 돌출부(120)와 대응되는 슬릿(140)이 형성되고, 슬릿(140)이 형성된 면과 반대면에는 슬릿(140) 내에 끼워진 금속 분리판(110)과 전기적으로 연결되어 커넥터로 이어지는 전선(150)이 형성된다.
여기서, 돌출부(120)들은 슬릿(140)에 용이하게 끼워질 수 있도록 균일하게 형성되어야 하며, 정확한 정렬이 이루어져야 전극 단자(130)에 형성된 모든 슬릿(140)에 각각의 금속 분리판(110)이 끼워질 수 있다.
이러한 과정은 매우 복잡하고 어려운 작업이기 때문에 작업성이 매우 나쁘고 수 차례 반복 실험에 의한 탈부착 할 경우, 돌출부가 손상되는 현상이 발생될 수 있다. 또한, 돌출부 크기에 한계가 있으므로, 접촉면적이 부족해지는 경우 정확한 셀 전압을 측정하지 못하는 경우가 발생할 수 있다.
아울러, 도 1에 도시된 바와 같이 전극 단자(111)는 엔드 플레이트(113)를 관통하여 형성되는 전선(109)에 의해서 커넥터(107)에 연결된다. 이와 같은 경우 전선들을 일일이 정리해야 함은 물론이고, 각 분리판으로부터 나온 전선들을 구분하여 커넥터(107)에 매치시켜야 하는 불편함이 있다.
상기와 같은 문제들로 인해 연료전지 스택의 각 셀에 대한 성능을 정확하게 측정할 수 없으며, 각 셀의 성능이 공급 가스의 부족이나 쇼트 등으로 인해 갑작스럽게 저하되었을 경우, 이를 모니터링 하고 해당 연료전지 스택에 대한 신속한 조치가 취해지지 못하여 연료전지 스택의 열화를 일으키게 하는 등의 문제들이 발생할 수 있다.
본 발명은 분리판에 별도의 돌출부를 구비하지 않고 셀 전압을 측정할 수 있는 연료전지의 스택 전압 검출 장치를 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은 연료전지 스택의 일측면에 밀어 끼우는 것으로 각 분리판에 접속되어 셀 전압을 측정할 수 있는 연료전지의 스택 전압 검출 장치를 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 상기 전압 검출 장치 사용을 위한 연료전지 스택을 제공하기 위한 것이다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 전압 검출 장치가 접속되는 금속분리판의 일측에 접속부를 마련하되, 상기 접속부에 복수의 돌기를 구비하는 것을 특징으로 하는 연료전지 스택을 제공한다.
상기 접속부는 냉각수 또는 반응가스가 통과하는 채널영역의 가스켓 사이에 형성되는 것이 바람직하며,
상기 돌기는 서로 마주보는 금속분리판에서 서로 엇갈리게 형성되는 것이 바람직하다.
그리고 본 발명은 연료전지 스택의 앤드 플레이트에 고정되는 베이스 플레이트; 상기 베이스 플레이트의 일측에 돌출 형성되어 각각의 금속분리판 사이 간격에 삽입되는 탄성을 가지는 판 형상의 접촉단자; 및 상기 접촉단자와 연결되는 연결배선;을 포함하는 연료전지의 스택 전압 검출 장치를 제공한다.
또한, 본 발명은 연료전지 스택의 앤드 플레이트에 고정되는 베이스 플레이트; 상기 베이스 플레이트의 일측에 돌출 형성되어 각각의 금속분리판 사이 간격에 삽입되는 탄성을 가지는 판 형상의 접촉단자; 상기 접촉단자의 양면에 돌출형성되는 접촉돌기; 및 상기 접촉단자와 연결되는 연결배선;을 포함하는 연료전지의 스택 전압 검출 장치를 제공한다.
본 발명에 따른 연료전지의 스택 전압 검출 장치는 연료전지 스택의 일 측면에 소켓형의 전극 단자를 이용함으로써, 분리판에 별도의 돌출부를 형성하지 않도록 하여, 분리판 제조 단가를 낮출 수 있도록 하는 효과를 제공한다.
아울러, 본 발명에 따른 스택 전압 검출 장치를 포함하는 연료전지 스택은 분리판 정렬 시 단자 결합을 위해서 돌출부를 일일이 맞추어가며 정렬할 필요가 없어 분리판의 정렬 효율을 향상시킬 수 있다. 또한, 스택의 측면에 끼워지는 형태로 단자가 결합되고, 스택의 외부면을 보호하는 동시에 모니터링이 가능한 구조를 제공하므로, 연료전지 스택의 외관이 좋아지고, 스택의 견고성도 향상시킬 수 있도록 하는 효과를 제공한다.
아울러, 각 셀의 성능을 용이하게 모니터링 하고 문제 발생시 연료전지 스택에 대한 신속한 조치가 취해지도록 하는 효과를 제공한다.
도 1은 종래 기술에 따른 스택 전압 검출 장치를 도시한 개략도,
도 2는 종래 기술에 따른 소켓 형식의 전극 단자와 분리판의 결합관계를 도시한 개략도,
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 연료전지의 스택 전압 검출이 용이한 구조를 갖는 연료전지 스택을 나타낸 도면,
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 연료전지 스택을 구성하는 분리판을 나타낸 도면,
도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 연료전지의 스택 전압 검출 장치를 나타낸 사시도,
도 6은 본 발명의 제1 실시예에 따른 연료전지의 스택 전압 검출 장치가 연료전지 스택에 접속된 상태를 나타낸 도면,
도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 연료전지의 스택 전압 검출 장치를 나타낸 사시도,
도 8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 연료전지의 스택 전압 검출 장치가 연료전지 스택에 접속된 상태를 나타낸 도면,
도 9는 본 발명의 제3 실시예에 따른 연료전지의 스택 전압 검출 장치를 나타낸 사시도,
도 10은 본 발명의 제3 실시예에 따른 연료전지의 스택 전압 검출 장치가 연료전지 스택에 접속된 상태를 나타낸 도면임.
이하에서는, 본 발명에 따른 연료전지의 스택 전압 검출이 용이한 구조를 갖는 연료전지 스택 및 이를 이용한 연료전지 스택 전압 검출 장치에 대하여 상세히 설명한다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 상세하게 후술되어 있는 실시예들 및 도면을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 연료전지의 스택 전압 검출이 용이한 구조를 갖는 연료전지 스택을 나타낸 도면이다.
도시된 바와 같이, 본 발명의 제1 실시예에 따른 연료전지 스택(200)은 한 쌍의 앤드 플레이트(210)의 사이에 복수개의 분리판(220)이 간격을 가지고 적층된 형태를 가진다.
분리판(220)은 표면에 돌기(222)를 구비한다. 돌기(222)는 서로 마주보는 분리판(220)에서 서로 다른 위치에 형성된다. 이는 분리판(220) 사이로 삽입되는 판 형상의 접촉 단자가 굽혀지면서 접촉 단자 자체의 탄성력으로 상기 돌기(222)와 원활하게 접속할 수 있도록 하기 위한 것이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 연료전지 스택을 구성하는 분리판을 나타낸 도면이다.
도 4를 살펴보면, 분리판(220)은 냉각수 또는 반응가스가 통과하는 채널영역(221)을 구비하고 있다. 종래에는 이러한 채널영역에 가스켓을 형성함에 있어 3개의 채널영역(221) 전체를 감싸는 형태로 하고 있었으나,
본 발명은 도시한 바와 같이, 각각의 채널영역(221) 테두리 부분에만 가스켓(225)을 형성하여, 가스켓(225) 사이에 분리판이 노출되는 접속부(224)를 마련하는 것을 특징으로 한다. 이러한 접속부(224)에 상술한 바와 같이 돌기(222)를 형성하여 분리판(220) 사이 간격으로 삽입되는 접촉 단자가 안정적으로 접속할 수 있도록 한다.
도시한 실시예의 경우 접속부(224)가 채널영역(221) 사이 양측에 모두 형성되어 있으나, 일측에만 접속부(224)를 형성할 수도 있다.
도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 연료전지의 스택 전압 검출 장치를 나타낸 것이다.
도시된 바와 같이, 본 발명의 제1 실시예에 따른 연료전지의 스택 전압 검출 장치(300)는, 연료전지 스택의 앤드 플레이트에 고정되는 베이스 플레이트(310)와, 베이스 플레이트(310)의 일측에 돌출형성되어 각각의 금속분리판 사이 간격에 삽입되는 탄성을 가지는 판 형상의 접촉단자(320)와, 상기 접촉단자(320)와 연결되는 연결배선(330)을 포함한다.
베이스 플레이트(310)는 절연재로 형성되며, 대략 직사각형 형태의 판 형상을 가지고 있다. 베이스 플레이트(310)는 연료전지 스택의 일측면에 대응하는 길이를 가지는 것이 바람직하다. 다시 말해 베이스플레이트(310)는 연료전지 스택에서 한쌍의 앤드 플레이트 사이를 채울 수 있는 길이를 가지고 있다.
이러한 베이스 플레이트(310)는 복수개의 접촉단자(320)를 지지고정하는 역할을 수행하며, 베이스 플레이트(310)은 내부에서 접촉단자(320)는 연결배선에 연결된다.
접촉단자(320)는 탄성을 가지는 금속 박판으로 형성된다. 접촉단자(320)의 두께는 분리판 사이의 간격보다 작게 형성되어, 분리판 사이 간격으로 삽입될 수 있다. 또한 접촉단자(320)는 재질 자체의 탄성으로 분리판 사이 간격에 삽입되며 돌기에 의하여 휘어질 수 있도록 구성된다.
이러한 접촉단자(320)는 선단부가 라운드로 형성되어, 접촉단자(320)의 삽입시 접촉단자(320) 및 분리판의 손상을 방지하는 것이 바람직하다.
도 6은 본 발명의 제1 실시예에 따른 연료전지의 스택 전압 검출 장치가 연료전지 스택에 접속된 상태를 나타낸 도면이다.
도시된 바와 같이, 스택 전압 검출 장치(300)의 베이스 플레이트(310)를 연료전지 스택(200)의 일측면에 결합하면, 상기 베이스 플레이트(310)에 고정되어 있는 접촉단자(320)들이 분리판(220) 사이 간격으로 삽입된다. 이 때, 분리판(220)에 형성된 돌기(222)에 의하여 판형상의 접촉단자(320)가 S자 형태로 휘어지게 된다.
접촉단자(320)가 S자 형태로 휘어지게 되면, 접촉단자(320)가 돌기(222)에 밀착되는 방향으로 복원력이 작용하게 되어, 접촉단자(320)와 돌기(222)가 안정적으로 접속될 수 있다.
접촉단자(320)가 돌기(222)에 의하여 S자 형태로 휘어지기 위해서는, 돌기(222)의 높이(h)가, 접촉단자(320)와 분리판(220) 사이의 간극(g)보다 크게 형성되어야 한다.
도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 연료전지의 스택 전압 검출 장치를 나타낸 사시도이고, 도 8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 연료전지의 스택 전압 검출 장치가 연료전지 스택에 접속된 상태를 나타낸 도면이다.
제2 실시예에 따른 연료전지의 스택 전압 검출 장치(400)는 접촉단자(420)의 양면으로 접촉돌기(422)를 형성하는 것을 특징으로 한다. 이렇게 접촉단자(420)의 양면에 접촉돌기(422)를 형성하면 분리판에 별도로 돌기를 구비하지 않아도 앞선 실시예와 유사한 방식으로 안정적인 접속을 기대할 수 있다.
도 8을 참조하면, 접촉단자(420)가 분리판(220) 사이 간격으로 삽입되면, 접촉단자(420)의 양면에 형성된 접촉돌기(422)에 의하여 접촉단자(420)가 S자 형태로 굽혀지는 것을 알 수 있다. 이렇게 접촉단자(420)가 S자 형태로 굽혀지면, 복원력에 의하여 접촉단자(420)에 형성된 접촉돌기(422)가 분리판(220)에 밀착되도록 힘을 받게된다. 따라서 접촉돌기(422)와 분리판(220)이 보다 안정적으로 접촉될 수 있다.
접촉단자(420)가 분리판(220) 사이 간격에 삽입되면서 S자로 휘어지기 위해서는, 앞선 실시예의 돌기(222)와 마찬가지로 접촉돌기(422)의 높이가 접촉단자(420)와 분리판(220) 사이의 간극보다 크게 형성되는 것이 바람직하다.
도 9는 본 발명의 제3 실시예에 따른 연료전지의 스택 전압 검출 장치를 나타낸 사시도이고, 도 10은 본 발명의 제3 실시예에 따른 연료전지의 스택 전압 검출 장치가 연료전지 스택에 접속된 상태를 나타낸 단면도이다.
연료전지 스택에서 분리판은 매우 조밀한 간격을 가지고 배치되는 데, 이러한 배치는 접촉단자의 형성 및 연결배선의 형성에 어려움을 준다.
실질적으로 분리판(220) 사이의 간격은 0.4mm 내외이고, 금속분리판(204)의 두께는 0.1~0.2mm 사이의 두께를 가진다. 이러한 크기에서 각각의 금속분리판(204) 사이에 접촉단자(520a, 520b)를 형성하려면 공간이 협소하여 각각의 접촉단자들이 단락되지 않도록 공간을 확보하기가 곤란한 점이 있다.
이러한 점을 감안하여, 제3 실시예는 접촉단자(520a, 520b)를 2열로 형성한 것을 특징으로 한다.
제3 실시예는 접촉단자(520a, 520b)가 2열로 형성되도록 함으로써, 접촉단자(224) 사이의 간격을 확보하되, 앞선 실시예들과 마찬가지로 모든 셀에 접속할 수 있는 구조를 제공한다.
도면에서 좌측열의 접촉단자들(520a)은 홀수층의 금속분리판에 삽입되도록 배열되며, 우측열의 접촉단자들(520b)은 짝수층의 금속분리판에 삽입되도록 배열된 것이다.
도시된 실시예의 경우 하나의 베이스플레이트(510)에 접촉단자들이 2열로 형성된 형태를 나타낸 것이다. 베이스 플레이트(510)를 2개로 분할하여 하나의 베이스 플레이트에는 홀수층 금속분리판에 접촉되도록 접촉단자를 배열하고, 다른 하나의 베이스 플레이트에는 짝수층 금속분리판에 접촉되도록 접촉단자를 배열할 수 있다.
제3 실시예와 같이 접촉단자를 복수의 열로 형성하는 구조는 접촉단자 형성공간 및 배선 연결 공간을 확보하여 연료전지 스택 전압 검출 장치의 제조를 용이하게 하는 효과를 가져온다.
또한, 제3 실시예는 베이스 플레이트(510)에 단턱부(512)를 구비하고, 상기 단턱부(512)가 앤드 플레이트(210)의 가장자리에 결합되도록 함으로써, 베이스 플레이트(510)의 고정력을 향상시키는 것을 특징으로 한다. 또한, 보다 견고한 결합을 위해서는 도시된 바와 같이 스크류와 같은 체결수단(515)을 이용하여 베이스 플레이트(510)를 앤드 플레이트(210)에 결합시키는 것이 바람직하다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
200 : 연료전지 스택
210 : 앤드 플레이트
220: 분리판
222 : 돌기
300, 400, 500 : 스택전압 검출장치
310, 410, 510 : 베이스 플레이트
320, 420, 520 : 접촉단자
422, 522 : 접촉돌기
330, 430, 530 : 연결배선

Claims (11)

  1. 전압 검출 장치가 접속되는 금속분리판의 일측에 접속부를 마련하되, 상기 접속부에 복수의 돌기를 구비하는 것을 특징으로 하는 연료전지 스택.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 접속부는 냉각수 또는 반응가스가 통과하는 채널영역의 가스켓 사이에 형성되는 것을 특징으로 하는 연료전지 스택 접속부 구조.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 돌기는 서로 마주보는 금속분리판에서 서로 엇갈리게 형성되는 것을 특징으로 하는 연료전지 스택 접속부 구조.
  4. 연료전지 스택의 앤드 플레이트에 고정되는 베이스 플레이트;
    상기 베이스 플레이트의 일측에 돌출 형성되어 각각의 금속분리판 사이 간격에 삽입되는 탄성을 가지는 판 형상의 접촉단자; 및
    상기 접촉단자와 연결되는 연결배선;을 포함하는 연료전지의 스택 전압 검출 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 접촉단자는 선단부가 라운드로 형성되는 것을 특징으로 하는 연료전지의 스택 전압 검출 장치.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 베이스 플레이트는 상기 앤드 플레이트에 고정되는 것을 특징으로 하는 연료전지의 스택 전압 검출 장치.
  7. 제 4 항에 있어서,
    상기 판 형상의 접촉단자는 1열 또는 2열로 형성되는 것을 특징으로 하는 연료전지의 스택 전압 검출 장치.
  8. 연료전지 스택의 앤드 플레이트에 고정되는 베이스 플레이트;
    상기 베이스 플레이트의 일측에 돌출 형성되어 각각의 금속분리판 사이 간격에 삽입되는 탄성을 가지는 판 형상의 접촉단자;
    상기 접촉단자의 양면에 돌출형성되는 접촉돌기; 및
    상기 접촉단자와 연결되는 연결배선;을 포함하는 연료전지의 스택 전압 검출 장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 접촉단자는 선단부가 라운드로 형성되는 것을 특징으로 하는 연료전지의 스택 전압 검출 장치.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 베이스 플레이트는 상기 앤드 플레이트에 고정되는 것을 특징으로 하는 연료전지의 스택 전압 검출 장치.
  11. 제 8 항에 있어서,
    상기 판 형상의 접촉단자는 1열 또는 2열로 형성되는 것을 특징으로 하는 연료전지의 스택 전압 검출 장치.
KR1020110006925A 2011-01-24 2011-01-24 연료전지의 스택 전압 검출이 용이한 구조를 갖는 연료전지 스택 및 이를 이용한 연료전지 스택 전압 검출 장치 KR101336426B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020110006925A KR101336426B1 (ko) 2011-01-24 2011-01-24 연료전지의 스택 전압 검출이 용이한 구조를 갖는 연료전지 스택 및 이를 이용한 연료전지 스택 전압 검출 장치

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020110006925A KR101336426B1 (ko) 2011-01-24 2011-01-24 연료전지의 스택 전압 검출이 용이한 구조를 갖는 연료전지 스택 및 이를 이용한 연료전지 스택 전압 검출 장치

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20120085537A true KR20120085537A (ko) 2012-08-01
KR101336426B1 KR101336426B1 (ko) 2013-12-04

Family

ID=46871754

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020110006925A KR101336426B1 (ko) 2011-01-24 2011-01-24 연료전지의 스택 전압 검출이 용이한 구조를 갖는 연료전지 스택 및 이를 이용한 연료전지 스택 전압 검출 장치

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101336426B1 (ko)

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101434537B1 (ko) * 2013-04-17 2014-08-29 엘아이지넥스원 주식회사 연료전지 스택의 단위 전지 전압 측정 장치
US9385393B2 (en) 2013-12-24 2016-07-05 Hyundai Motor Company Voltage monitoring device of stack
JP2017143056A (ja) * 2015-11-27 2017-08-17 コミサリア ア レネルジ アトミク エ オウ エネルジ アルタナティヴ 電気コネクタ及び該電気コネクタを備える電気化学的リアクタ
DE102016210316A1 (de) * 2016-06-10 2017-12-14 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Verfahren zum Kontaktieren von mehreren Separatorplatten sowie Brennstoffzellensystem
CN113176433A (zh) * 2021-04-12 2021-07-27 武汉氢能与燃料电池产业技术研究院有限公司 一种燃料电池电压巡检装置
CN113437336A (zh) * 2020-03-20 2021-09-24 未势能源科技有限公司 燃料电池以及具有其的车辆
WO2022184200A1 (de) * 2021-03-04 2022-09-09 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Kontaktieranordnung einer bipolarplatte und verfahren zum kontaktieren einer bipolarplatte
WO2023020808A1 (de) * 2021-08-17 2023-02-23 Ekpo Fuel Cell Technologies Gmbh Elektrochemische vorrichtung
SE2250917A1 (en) * 2022-07-18 2024-01-19 Powercell Sweden Ab Voltage monitoring arrangement for an electric cell stack, particularly for a fuel cell stack

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3870719B2 (ja) * 2001-05-25 2007-01-24 トヨタ自動車株式会社 セル電圧モニタ用コネクタのセルへの接続構造を有する燃料電池
JP3988993B2 (ja) * 2002-10-03 2007-10-10 本田技研工業株式会社 コネクタ固定装置
JP4457732B2 (ja) * 2004-04-07 2010-04-28 Ｎｏｋ株式会社 燃料電池用配線及び燃料電池用配線の燃料電池への組み付け方法
JP2009187677A (ja) * 2008-02-01 2009-08-20 Nissan Motor Co Ltd 燃料電池におけるコネクタ接続方法およびセル電圧測定用コネクタ

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101434537B1 (ko) * 2013-04-17 2014-08-29 엘아이지넥스원 주식회사 연료전지 스택의 단위 전지 전압 측정 장치
US9385393B2 (en) 2013-12-24 2016-07-05 Hyundai Motor Company Voltage monitoring device of stack
JP2017143056A (ja) * 2015-11-27 2017-08-17 コミサリア ア レネルジ アトミク エ オウ エネルジ アルタナティヴ 電気コネクタ及び該電気コネクタを備える電気化学的リアクタ
DE102016210316A1 (de) * 2016-06-10 2017-12-14 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Verfahren zum Kontaktieren von mehreren Separatorplatten sowie Brennstoffzellensystem
US11063278B2 (en) 2016-06-10 2021-07-13 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Method for making contact with a plurality of separator plates and fuel cell system
CN113437336A (zh) * 2020-03-20 2021-09-24 未势能源科技有限公司 燃料电池以及具有其的车辆
WO2022184200A1 (de) * 2021-03-04 2022-09-09 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Kontaktieranordnung einer bipolarplatte und verfahren zum kontaktieren einer bipolarplatte
CN113176433A (zh) * 2021-04-12 2021-07-27 武汉氢能与燃料电池产业技术研究院有限公司 一种燃料电池电压巡检装置
WO2023020808A1 (de) * 2021-08-17 2023-02-23 Ekpo Fuel Cell Technologies Gmbh Elektrochemische vorrichtung
SE2250917A1 (en) * 2022-07-18 2024-01-19 Powercell Sweden Ab Voltage monitoring arrangement for an electric cell stack, particularly for a fuel cell stack

Also Published As

Publication number Publication date
KR101336426B1 (ko) 2013-12-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101336426B1 (ko) 연료전지의 스택 전압 검출이 용이한 구조를 갖는 연료전지 스택 및 이를 이용한 연료전지 스택 전압 검출 장치
KR101173386B1 (ko) 연료전지의 스택 전압 검출 장치
US11355763B2 (en) Cell-monitoring connector configured to be detachably mounted to fuel cell
JPH11339828A (ja) セル電圧測定端子付き燃料電池スタック
US11177491B2 (en) Cell-monitoring connector and fuel cell having structure for detachably mounting the cell-monitoring connector thereon
US11031608B2 (en) Connecting element for electrically contact-connecting separator plates of a fuel cell stack
JP4055349B2 (ja) 燃料電池の電圧測定装置
US6692264B2 (en) Elastomeric connector for fuel cell stack cell voltage monitor
JP2002124285A5 (ko)
JP2009187677A (ja) 燃料電池におけるコネクタ接続方法およびセル電圧測定用コネクタ
US8409761B2 (en) Plate interconnect method for an embedded fuel cell sensor
US7682714B2 (en) Connecting structure of a cell monitor connector to a fuel cell stack
US20040227518A1 (en) Fuel cell voltage measuring assembly
JP4087039B2 (ja) 燃料電池
KR101105050B1 (ko) 연료전지 스택
KR100520558B1 (ko) 연료 전지 스택용 셀 전압 측정장치
KR101090626B1 (ko) 일체형 연료전지의 스택 전압 검출 장치
KR100534770B1 (ko) 연료 전지 스택용 셀 전압 측정장치
JP2006140166A5 (ko)
KR20130133442A (ko) 연료전지의 스택전압 검출이 용이한 구조를 갖는 연료전지의 스택 전압검출장치
KR20090114829A (ko) 연료 전지
KR101039673B1 (ko) 연료전지 스택용 셀 전압 측정장치 및 이를 이용한 셀 전압 측정방법
KR100588518B1 (ko) 연료전지 스택용 셀 전압 측정장치
KR101372081B1 (ko) 연료전지 스택용 분리판의 전압 단자대 정렬장치
KR20080015661A (ko) 연료전지 스택용 셀 전압 측정장치

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
LAPS Lapse due to unpaid annual fee