KR20120115723A - Fuel cell stack - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A fuel cell stack is provided to improve cooling performance by preventing inflow of air bubbles which are generated in a coolant inlet manifold through a coolant channel. CONSTITUTION: A fuel cell stack(100) comprises: a membrane-electrode assembly(30) comprising an electrolyte membrane, a fuel electrode and an air electrode; a separators(40) arranged between both sides of the membrane-electrode assembly. On one side of the separator coolant channels are formed. On both side ends of the separator a coolant inlet manifold(48) and a coolant outlet manifold(49) are formed. The coolant inlet manifold is connected to the coolant channel through a connection channel, and comprises a first space part opposite to the connection channel, and a second space part trapping air bubbles.

Description

연료전지 스택 {FUEL CELL STACK}Fuel Cell Stack {FUEL CELL STACK}

본 발명은 연료전지 스택에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 분리판의 냉각수 유로로 기포가 유입되는 것을 차단하여 냉각 효율을 높이기 위한 연료전지 스택에 관한 것이다.The present invention relates to a fuel cell stack, and more particularly, to a fuel cell stack for improving cooling efficiency by preventing bubbles from flowing into a cooling water flow path of a separator.

연료전지는 수소와 산소가 가지고 있는 화학 에너지를 전기화학 반응에 의해 전기 에너지로 변환시키는 발전 장치이다. 여러 종류의 연료전지들 중 고분자 전해질형 연료전지(polymer electrolyte membrane fuel cell, PEMFC)는 약 50℃ 내지 80℃의 저온에서 동작하고, 전류 밀도와 출력 밀도가 크며, 시동 시간이 짧아 부하 변화에 따른 응답 특성이 우수하다.A fuel cell is a power generation device that converts chemical energy of hydrogen and oxygen into electrical energy by an electrochemical reaction. Among the various fuel cells, polymer electrolyte membrane fuel cell (PEMFC) operates at a low temperature of about 50 ° C. to 80 ° C., has a high current density, high output density, and short startup time. Excellent response characteristics

통상의 연료전지 스택은 한 쌍의 엔드 플레이트 사이에 복수의 단위 셀이 적층된 형태로 이루어진다. 각각의 단위 셀은 막-전극 접합체(membrane-electrode assembly, MEA)와, 막-전극 접합체의 양측에 배치된 두 개의 분리판으로 구성된다. 막-전극 접합체는 전해질막과, 전해질막의 일측에 위치하는 연료극과, 전해질막의 반대편 일측에 위치하는 공기극으로 구성된다.Conventional fuel cell stacks have a plurality of unit cells stacked between a pair of end plates. Each unit cell consists of a membrane-electrode assembly (MEA) and two separator plates disposed on both sides of the membrane-electrode assembly. The membrane-electrode assembly is composed of an electrolyte membrane, a fuel electrode located on one side of the electrolyte membrane, and an air electrode located on the opposite side of the electrolyte membrane.

각 분리판의 일면은 연료극 또는 공기극과 마주하고, 반대측 일면은 이웃한 다른 단위 셀의 분리판과 마주한다. 분리판의 일면에는 연료 유로 또는 공기 유로가 형성되어 연료극 또는 공기극으로 연료와 공기를 각각 공급한다. 분리판의 반대측 일면에는 냉각수 순환을 위한 냉각수 유로가 형성되어 복수의 단위 셀 사이를 냉각시킨다.One side of each separator plate faces the anode or air electrode, and the other side faces the separator plate of another neighboring unit cell. A fuel passage or an air passage is formed on one surface of the separator to supply fuel and air to the fuel electrode or the cathode, respectively. A coolant flow path for cooling water circulation is formed on one surface of the opposite side of the separation plate to cool the plurality of unit cells.

엔드 플레이트의 단부와 각 분리판의 단부에는 냉각수 유로와 연결되어 냉각수를 공급하는 냉각수 입구 매니폴드가 형성된다. 그런데 연료전지 스택의 작동 과정에서 냉각수 유량이 적어지면 냉각수가 냉각수 입구 매니폴드를 전부 채우지 못하고 기포가 생길 수 있다. 냉각수 입구 매니폴드에 생긴 기포는 냉각수 유로로 유입되어 연료전지 스택의 냉각 성능을 저하시킨다.Cooling water inlet manifolds are formed at the end of the end plate and at the end of each separator plate to be connected with the cooling water flow paths to supply the cooling water. However, when the flow rate of the cooling water decreases during the operation of the fuel cell stack, the cooling water may not fill the cooling water inlet manifold and bubbles may occur. Bubbles formed in the coolant inlet manifold flow into the coolant flow path and degrade the cooling performance of the fuel cell stack.

본 발명은 냉각수 입구 매니폴드에 생긴 기포가 냉각수 유로로 유입되는 것을 차단하여 냉각 성능을 높일 수 있는 연료전지 스택을 제공하고자 한다.The present invention is to provide a fuel cell stack that can increase the cooling performance by blocking the bubbles generated in the cooling water inlet manifold flow into the cooling water flow path.

본 발명의 일 실시예에 따른 연료전지 스택은 전해질막과 연료극 및 공기극을 포함하는 막-전극 접합체와, 막-전극 접합체의 양측에 배치된 분리판을 포함한다. 분리판의 일면에 냉각수 유로가 형성되고, 분리판의 양 단부에 냉각수 입구 매니폴드와 냉각수 출구 매니폴드가 형성된다. 냉각수 입구 매니폴드는 연결 유로를 통해 냉각수 유로와 연결되며, 수평 방향을 따라 연결 유로와 마주하는 제1 공간부 및 제1 공간부 상에 위치하며 기포를 트랩하는 제2 공간부를 포함하도록 형성된다.The fuel cell stack according to an embodiment of the present invention includes a membrane-electrode assembly including an electrolyte membrane, a fuel electrode, and an air electrode, and a separator plate disposed at both sides of the membrane-electrode assembly. Cooling water flow paths are formed on one surface of the separation plate, and cooling water inlet manifolds and cooling water outlet manifolds are formed at both ends of the separation plate. The cooling water inlet manifold is connected to the cooling water flow path through the connection flow path, and is formed to include a first space portion facing the connection flow path in a horizontal direction and a second space portion disposed on the first space portion and trapping bubbles.

제2 공간부는 제2 공간부의 상측을 향해 볼록하게 형성될 수 있다. 연결 유로는 분리판의 일면에 형성된 복수의 오목 홈부로 이루어질 수 있다.The second space portion may be formed convexly toward the upper side of the second space portion. The connection channel may be formed of a plurality of concave grooves formed on one surface of the separator.

분리판의 다른 일면에 연료 유로 또는 공기 유로가 형성되고, 냉각수 유로가 겹치도록 두 개의 분리판이 고정되어 바이폴라 플레이트를 구성할 수 있다.A fuel flow path or an air flow path is formed on the other side of the separation plate, and the two separation plates may be fixed to overlap the cooling water flow path to form a bipolar plate.

막-전극 접합체와 분리판이 단위 셀을 구성하고, 단위 셀이 한 쌍의 엔드 플레이트 사이에 배치될 수 있다. 한 쌍의 엔드 플레이트 중 어느 한 엔드 플레이트에 분리판의 냉각수 입구 매니폴드와 같은 모양의 냉각수 입구 매니폴드가 형성될 수 있다.The membrane-electrode assembly and the separator constitute a unit cell, and the unit cell may be disposed between the pair of end plates. A coolant inlet manifold of the same shape as the coolant inlet manifold of the separator may be formed on either end plate of the pair of end plates.

본 실시예의 연료전지 스택에서는 냉각수 유량이 적어도 냉각수 입구 매니폴드에 기포가 생기더라도 이 기포가 냉각수 유로로 진입하기 전에 이를 포획할 수 있다. 따라서 냉각수 유로로 기포가 유입되는 것을 차단할 수 있으므로 연료전지 스택의 냉각 성능을 향상시킬 수 있다.In the fuel cell stack of the present embodiment, even if a coolant flow rate bubbles at least in the coolant inlet manifold, the bubbles can be captured before entering the coolant flow path. Therefore, it is possible to block air from flowing into the cooling water flow path, thereby improving the cooling performance of the fuel cell stack.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 연료전지 스택의 분해 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시한 연료전지 스택 중 막-전극 접합체의 단면도이다.
도 3은 도 1에 도시한 연료전지 스택 중 분리판의 사시도이다.
도 4는 도 3의 A-A선을 따라 절개한 단면도이다.
도 5는 도 3에 도시한 분리판의 부분 확대도이다.
도 6은 도 1에 도시한 연료전지 스택 중 엔드 플레이트의 부분 확대도이다.1 is an exploded perspective view of a fuel cell stack according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view of the membrane-electrode assembly of the fuel cell stack shown in FIG. 1.
3 is a perspective view of a separator of the fuel cell stack illustrated in FIG. 1.
4 is a cross-sectional view taken along line AA of FIG. 3.
FIG. 5 is a partially enlarged view of the separator shown in FIG. 3.
FIG. 6 is a partially enlarged view of an end plate of the fuel cell stack shown in FIG. 1.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art may easily implement the present invention. The present invention may be embodied in many different forms and is not limited to the embodiments described herein.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 연료전지 스택의 분해 사시도이고, 도 2는 도 1에 도시한 연료전지 스택 중 막-전극 접합체의 단면도이다.1 is an exploded perspective view of a fuel cell stack according to an exemplary embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a cross-sectional view of a membrane-electrode assembly of the fuel cell stack shown in FIG. 1.

도 1과 도 2를 참고하면, 연료전지 스택(100)은 한 쌍의 엔드 플레이트(10)와, 한 쌍의 엔드 플레이트(10) 사이에 배치된 복수의 단위 셀(20)을 포함한다. 도 1과 도 2에서는 편의상 하나의 단위 셀(20)을 도시하였다. 한 쌍의 엔드 플레이트(10)와 복수의 단위 셀(20)은 압력이 가해진 상태로 상호 체결되어 서로 밀착된다.1 and 2, the fuel cell stack 100 includes a pair of end plates 10 and a plurality of unit cells 20 disposed between the pair of end plates 10. 1 and 2 illustrate one unit cell 20 for convenience. The pair of end plates 10 and the plurality of unit cells 20 are fastened to each other in close contact with each other under pressure.

각 단위 셀(20)은 막-전극 접합체(membrane-electrode assembly, MEA)(30)와, 막-전극 접합체(30)의 양측에 배치된 두 개의 분리판(40)으로 구성된다. 막-전극 접합체(30)는 전해질막(31)과, 전해질막(31)의 일측에 위치하는 연료극(32)과, 전해질막(31)의 반대편 일측에 위치하는 공기극(33)을 포함한다. 막-전극 접합체(30)는 연료극(32) 및 공기극(33)의 외측에 위치하는 가스 확산층(34)과, 가스 확산층(34)을 지지하는 가스켓(35)을 더 포함할 수 있다.Each unit cell 20 includes a membrane-electrode assembly (MEA) 30 and two separation plates 40 disposed on both sides of the membrane-electrode assembly 30. The membrane-electrode assembly 30 includes an electrolyte membrane 31, a fuel electrode 32 positioned on one side of the electrolyte membrane 31, and an air electrode 33 positioned on the opposite side of the electrolyte membrane 31. The membrane-electrode assembly 30 may further include a gas diffusion layer 34 positioned outside the fuel electrode 32 and the air electrode 33, and a gasket 35 supporting the gas diffusion layer 34.

도 3은 도 1에 도시한 연료전지 스택 중 분리판의 사시도이고, 도 4는 도 3의 A-A선을 따라 절개한 단면도이다.3 is a perspective view of a separator of the fuel cell stack illustrated in FIG. 1, and FIG. 4 is a cross-sectional view taken along line A-A of FIG. 3.

도 1 내지 도 4를 참고하면, 각 분리판(40)의 일면은 연료극(32) 또는 공기극(33)과 마주하고, 반대측 일면은 이웃한 다른 단위 셀의 분리판(40)과 마주한다. 연료극(32)과 마주하는 분리판(40)의 일면에는 연료 유로(41)가 형성되고, 공기극(33)과 마주하는 분리판(40)의 일면에는 공기 유로(42)가 형성된다. 그리고 분리판(40)의 반대측 일면에는 냉각수 순환을 위한 냉각수 유로(43)가 형성된다.1 to 4, one side of each separator plate 40 faces the anode 32 or the cathode 33, and the other side thereof faces the separator plate 40 of another neighboring unit cell. A fuel passage 41 is formed on one surface of the separator plate 40 facing the anode 32, and an air passage 42 is formed on one surface of the separator plate 40 facing the cathode 33. And a coolant flow path 43 for cooling water circulation is formed on one side of the opposite side of the separation plate 40.

어느 한 단위 셀(20)의 분리판(40)과 이웃한 다른 한 단위 셀(20)의 분리판(40)은 일체로 고정될 수 있다. 이 경우 두 분리판(40)의 내부에는 두 개의 냉각수 유로가 합쳐진 공통의 냉각수 유로(43)가 형성된다. 이와 같이 두 개의 분리판(40)이 고정된 구조를 바이폴라 플레이트라고 한다.The separating plate 40 of one unit cell 20 and the separating plate 40 of another neighboring unit cell 20 may be integrally fixed. In this case, a common coolant flow path 43 in which two coolant flow paths are combined is formed in the two separation plates 40. As such, the structure in which the two separation plates 40 are fixed is called a bipolar plate.

분리판(40)의 양 단부에는 연료 입구 매니폴드(44)와 연료 출구 매니폴드(45)가 각각 형성되고, 공기 입구 매니폴드(46)와 공기 출구 매니폴드(47)가 각각 형성된다. 또한, 분리판(40)의 양 단부에는 냉각수 입구 매니폴드(48)와 냉각수 출구 매니폴드(49)가 각각 형성된다. 이들 매니폴드(44~49)는 분리판(40)을 관통하도록 형성된다.The fuel inlet manifold 44 and the fuel outlet manifold 45 are formed at both ends of the separator plate 40, respectively, and the air inlet manifold 46 and the air outlet manifold 47 are formed, respectively. Also, coolant inlet manifolds 48 and coolant outlet manifolds 49 are formed at both ends of the separator 40. These manifolds 44 to 49 are formed to penetrate through the separator plate 40.

연료 입구 매니폴드(44)와 연료 출구 매니폴드(45)는 연료 유로(41)와 연결되고, 공기 입구 매니폴드(46)와 공기 출구 매니폴드(47)는 공기 유로(42)와 연결된다. 또한, 냉각수 입구 매니폴드(48)와 냉각수 출구 매니폴드(49)는 냉각수 유로(43)와 연결된다.The fuel inlet manifold 44 and the fuel outlet manifold 45 are connected with the fuel flow path 41, and the air inlet manifold 46 and the air outlet manifold 47 are connected with the air flow path 42. In addition, the coolant inlet manifold 48 and the coolant outlet manifold 49 are connected to the coolant flow path 43.

어느 한 엔드 플레이트(10)에는 분리판(40)과 같은 위치에 연료 입구 매니폴드(14), 공기 입구 매니폴드(17), 및 냉각수 입구 매니폴드(18)가 형성된다. 그리고 다른 한 엔드 플레이트(10)에는 분리판(40)과 같은 위치에 연료 출구 매니폴드(15), 공기 출구 매니폴드(16), 및 냉각수 출구 매니폴드(19)가 형성된다. 이들 매니폴드(14~19)는 엔드 플레이트(10)를 관통하도록 형성된다.One end plate 10 is formed with a fuel inlet manifold 14, an air inlet manifold 17, and a coolant inlet manifold 18 at the same position as the separator plate 40. The other end plate 10 is formed with a fuel outlet manifold 15, an air outlet manifold 16, and a coolant outlet manifold 19 at the same position as the separator plate 40. These manifolds 14 to 19 are formed to penetrate the end plate 10.

연료와 공기 및 냉각수의 투입/배출 방향은 여러 가지로 다양하게 설정될 수 있으며, 이에 따라 전술한 매니폴드(44~49, 14~19)는 도시한 것과 다른 위치에 형성될 수 있다. 즉, 전술한 매니폴드(44~49, 14~19)의 위치는 도시한 예에 한정되지 않는다.Fuel / air and coolant input / discharge directions may be variously set, and thus, the above-described manifolds 44 to 49 and 14 to 19 may be formed at positions different from those shown. That is, the positions of the manifolds 44 to 49 and 14 to 19 described above are not limited to the illustrated example.

엔드 플레이트(10)의 연료 입구 매니폴드(14)로 투입된 연료는 분리판들(40)의 연료 입구 매니폴드(44)를 거쳐 복수의 연료 유로(41)로 분산되고, 복수의 연료 유로(41)를 따라 흐르면서 복수의 연료극(32)으로 전달된다. 엔드 플레이트(10)의 공기 입구 매니폴드(17)로 투입된 공기는 분리판들(40)의 공기 입구 매니폴드(46)를 거쳐 복수의 공기 유로(42)로 분산되고, 복수의 공기 유로(42)를 따라 흐르면서 복수의 공기극(33)으로 전달된다.The fuel introduced into the fuel inlet manifold 14 of the end plate 10 is dispersed into the plurality of fuel passages 41 via the fuel inlet manifold 44 of the separator plates 40, and the plurality of fuel passages 41. Is transmitted to the plurality of fuel electrodes 32 while flowing along the. Air introduced into the air inlet manifold 17 of the end plate 10 is dispersed into the plurality of air flow paths 42 via the air inlet manifold 46 of the separator plates 40, and the plurality of air flow paths 42. It is delivered along the) to the plurality of air electrodes (33).

연료극(32)에서 수소의 산화반응이 진행되어 수소 이온과 전자가 발생하고, 수소 이온과 전자는 각각 전해질막(31)과 분리판(40)을 통해 공기극(33)으로 이동한다. 공기극(33)에서는 수소 이온과 전자 및 공기 중의 산소가 참여하는 전기화학 반응이 일어나 물이 생기며, 연료극(32)과 공기극(33) 사이의 전자 흐름에 의해 전기 에너지가 발생한다.Oxidation reaction of hydrogen proceeds in the anode 32 to generate hydrogen ions and electrons, and the hydrogen ions and electrons move to the cathode 33 through the electrolyte membrane 31 and the separator 40, respectively. In the cathode 33, an electrochemical reaction involving hydrogen ions, electrons, and oxygen in the air occurs to generate water, and electrical energy is generated by the flow of electrons between the anode 32 and the cathode 33.

미반응 연료는 연료 출구 매니폴드(45, 15)를 통해 배출되고, 수분과 미반응 공기는 공기 출구 매니폴드(47, 16)를 통해 배출된다. 이러한 전기화학 반응 중 열이 발생하므로 연료전지 스택(100)은 냉각수를 이용하여 냉각된다.Unreacted fuel is discharged through the fuel outlet manifolds 45 and 15, and moisture and unreacted air are discharged through the air outlet manifolds 47 and 16. Since heat is generated during the electrochemical reaction, the fuel cell stack 100 is cooled using cooling water.

도 5는 도 3에 도시한 분리판의 부분 확대도이다.FIG. 5 is a partially enlarged view of the separator shown in FIG. 3.

도 5를 참고하면, 분리판(40)에 형성된 냉각수 입구 매니폴드(48)는 연결 유로(50)를 통해 냉각수 유로(43)와 연결된다. 연결 유로(50)는 분리판(40)의 일면에 형성된 복수의 오목 홈부로 이루어질 수 있다. 냉각수 입구 매니폴드(48)는 수평 방향을 따라 연결 유로(50)와 마주하는 제1 공간부(481)와, 제1 공간부(481) 상에 위치하여 기포를 트랩하는 제2 공간부(482)를 포함하도록 형성된다.Referring to FIG. 5, the coolant inlet manifold 48 formed in the separator 40 is connected to the coolant flow path 43 through the connection flow path 50. The connection flow path 50 may be formed of a plurality of concave grooves formed on one surface of the separation plate 40. The coolant inlet manifold 48 has a first space portion 481 facing the connecting flow path 50 along a horizontal direction, and a second space portion 482 positioned on the first space portion 481 to trap bubbles. It is formed to include).

제2 공간부(482)는 수평 방향을 따라 연결 유로(50)와 마주하지 않으며, 제2 공간부(482)의 상측을 향해 볼록하게 형성되어 전체 냉각수 입구 매니폴드(48)에서 제2 공간부(482)가 차지하는 면적을 확대시킨다. 제2 공간부(482)는 냉각수 유량이 적을 때 발생하는 기포를 트랩하여 기포가 연결 유로(50)를 통해 냉각수 유로(43)로 유입되는 것을 억제한다.The second space portion 482 does not face the connecting flow path 50 along the horizontal direction, and is formed convexly toward the upper side of the second space portion 482 to form the second space portion in the entire cooling water inlet manifold 48. Enlarge the area occupied by 482. The second space part 482 traps bubbles generated when the flow rate of the cooling water is low, and suppresses the bubbles from flowing into the cooling water flow path 43 through the connection flow path 50.

만일 제2 공간부(482)가 없는 냉각수 입구 매니폴드를 가정하면, 연료전지 스택의 구동 과정에서 냉각수 유량이 적어질 때 냉각수 입구 매니폴드에 기포가 생기고, 연결 유로(50)의 일부는 기포와 마주하게 된다. 즉 연결 유로(50) 전체가 냉각수로 채워지지 못하고 기포와 연결되므로 기포가 냉각수 유로(43)로 쉽게 유입된다. 이 경우 연료전지 스택의 냉각 성능이 크게 저하된다.If the coolant inlet manifold without the second space portion 482 is assumed, bubbles are generated in the coolant inlet manifold when the coolant flow rate decreases during the driving of the fuel cell stack, and a part of the connection flow path 50 is bubbled. Face to face. That is, since the entire connecting flow path 50 is not filled with the cooling water and is connected to the air bubbles, bubbles easily flow into the cooling water flow path 43. In this case, the cooling performance of the fuel cell stack is greatly reduced.

그러나 본 실시예에서는 제1 공간부(481) 위에 연결 유로(50)와 마주하지 않는 제2 공간부(482)가 위치하므로, 냉각수 유량이 적어져 냉각수 입구 매니폴드(48)에 기포가 생기더라도 이 기포는 제2 공간부(482)에 포획되어 제1 공간부(481)를 채우지 않는다. 따라서 냉각수 유량이 적어지더라도 연결 유로(50) 전체는 냉각수로 채워지므로 기포가 냉각수 유로(43)로 진입하는 것을 차단한다. 그 결과, 본 실시예의 연료전지 스택(100)은 기포 유입 없이 냉각수 순환을 원활하게 하여 냉각 성능을 향상시킬 수 있다.However, in the present exemplary embodiment, since the second space portion 482 is disposed on the first space portion 481 that does not face the connection flow path 50, even if bubbles are generated in the cooling water inlet manifold 48 due to the decrease in the flow rate of the cooling water. This bubble is trapped in the second space portion 482 and does not fill the first space portion 481. Therefore, even if the flow rate of cooling water decreases, the entirety of the connection passage 50 is filled with the cooling water, thereby preventing bubbles from entering the cooling water passage 43. As a result, the fuel cell stack 100 of the present embodiment can improve the cooling performance by smoothly circulating the cooling water without inflow of bubbles.

제2 공간부(482)의 모양은 도시한 예에 한정되지 않으며, 제2 공간부(482)의 상측을 향해 여러 가지 다양한 형태로 볼록하게 형성될 수 있다.The shape of the second space portion 482 is not limited to the illustrated example, and may be convex in various forms toward the upper side of the second space portion 482.

도 6은 도 1에 도시한 연료전지 스택 중 엔드 플레이트의 부분 확대도이다.FIG. 6 is a partially enlarged view of an end plate of the fuel cell stack shown in FIG. 1.

도 5와 도 6을 참고하면, 엔드 플레이트(10)에 형성된 냉각수 입구 매니폴드(18)는 분리판(40)에 형성된 냉각수 입구 매니폴드(48)와 같은 모양으로 형성된다. 즉, 엔드 플레이트(10)에 형성된 냉각수 입구 매니폴드(18)는 제1 공간부(481)와 같은 모양의 제3 공간부(181) 및 제2 공간부(482)와 같은 모양의 제4 공간부(182)를 포함하도록 형성된다. 냉각수 입구 매니폴드(18)의 제4 공간부(182) 또한 냉각수 유량이 적을 때 발생하는 기포를 포획하는 기능을 한다.5 and 6, the coolant inlet manifold 18 formed on the end plate 10 is shaped like the coolant inlet manifold 48 formed on the separator plate 40. That is, the coolant inlet manifold 18 formed in the end plate 10 has a fourth space shaped like the third space 181 and the second space portion 482 having the same shape as the first space portion 481. It is formed to include the portion 182. The fourth space portion 182 of the cooling water inlet manifold 18 also functions to trap bubbles generated when the cooling water flow rate is low.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.While the present invention has been described in connection with what is presently considered to be practical exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, Of course.

100: 연료전지 스택 10: 엔드 플레이트
20: 단위 셀 30: 막-전극 접합체
31: 전해질막 32: 연료극
33: 공기극 34: 가스 확산층
35: 가스켓 40: 분리판
41: 연료 유로 42: 공기 유로
43: 냉각수 유로 18, 48: 냉각수 입구 매니폴드100: fuel cell stack 10: end plate
20: unit cell 30: membrane-electrode assembly
31: electrolyte membrane 32: fuel electrode
33: air electrode 34: gas diffusion layer
35: gasket 40: separator plate
41: fuel euro 42: air euro
43: coolant flow path 18, 48: coolant inlet manifold

Claims (6)

전해질막과 연료극 및 공기극을 포함하는 막-전극 접합체;
상기 막-전극 접합체의 양측에 배치된 분리판을 포함하며,
상기 분리판의 일면에 냉각수 유로가 형성되고, 상기 분리판의 양 단부에 냉각수 입구 매니폴드와 냉각수 출구 매니폴드가 형성되며,
상기 냉각수 입구 매니폴드는 연결 유로를 통해 상기 냉각수 유로와 연결되고, 수평 방향을 따라 상기 연결 유로와 마주하는 제1 공간부 및 상기 제1 공간부 상에 위치하며 기포를 트랩하는 제2 공간부를 포함하도록 형성되는 연료전지 스택.A membrane-electrode assembly including an electrolyte membrane, a fuel electrode, and an air electrode;
It includes a separator disposed on both sides of the membrane electrode assembly,
Cooling water flow paths are formed on one surface of the separation plate, and cooling water inlet manifolds and cooling water outlet manifolds are formed at both ends of the separation plate.
The cooling water inlet manifold is connected to the cooling water flow path through a connection flow path, and includes a first space portion facing the connection flow path in a horizontal direction and a second space portion disposed on the first space portion and trapping bubbles. And a fuel cell stack. 제1항에 있어서,
상기 제2 공간부는 상기 제2 공간부의 상측을 향해 볼록하게 형성되는 연료전지 스택.The method of claim 1,
And the second space portion is convexly formed toward the upper side of the second space portion. 제2항에 있어서,
상기 연결 유로는 상기 분리판의 일면에 형성된 복수의 오목 홈부로 이루어지는 연료전지 스택.The method of claim 2,
The connection channel is a fuel cell stack comprising a plurality of concave grooves formed on one surface of the separation plate. 제1항에 있어서,
상기 분리판의 다른 일면에 연료 유로 또는 공기 유로가 형성되고,
상기 냉각수 유로가 겹치도록 두 개의 상기 분리판이 고정되어 바이폴라 플레이트를 구성하는 연료전지 스택.The method of claim 1,
A fuel passage or an air passage is formed on the other side of the separation plate,
A fuel cell stack comprising two bipolar plates fixed to each other so that the cooling water flow paths overlap. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 막-전극 접합체와 상기 분리판이 단위 셀을 구성하고, 복수의 단위 셀이 한 쌍의 엔드 플레이트 사이에 배치되는 연료전지 스택.5. The method according to any one of claims 1 to 4,
And the membrane-electrode assembly and the separator constitute a unit cell, and a plurality of unit cells are disposed between a pair of end plates. 제5항에 있어서,
상기 한 쌍의 엔드 플레이트 중 어느 한 엔드 플레이트에 상기 분리판의 냉각수 입구 매니폴드와 같은 모양의 냉각수 입구 매니폴드가 형성되는 연료전지 스택.The method of claim 5,
And a coolant inlet manifold shaped like a coolant inlet manifold of the separator in one of the pair of end plates.
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