KR20130076119A - 전압측정이 가능한 밀봉 구조를 갖는 연료전지 장치 - Google Patents

전압측정이 가능한 밀봉 구조를 갖는 연료전지 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 전압측정이 가능한 밀봉 구조를 갖는 연료전지 장치에 관한 것으로, 고분자 전해질막과 그 양쪽 면에 각각 형성된 산화전극 및 환원전극을 포함하는 막전극접합체(MEA);
상기 막전극접합체 양쪽 면의 산화전극 및 환원전극에 각각 접합되는 한 쌍의 유체확산층;
상기 막전극접합체의 산화전극과 환원전극에 각각 대면하고 수소함유연료 또는 산소함유기체가 유동하는 유동채널이 형성된 반응영역을 각각 갖는 한 쌍의 분리판;
상기 분리판과 상기 막전극접합체의 사이에 위치하고 상기 반응영역의 외곽을 둘러싸 유체누출을 방지하는 탄성을 갖는 비전도성 재질의 한 쌍의 가스켓; 및
상기 분리판과 상기 막전극접합체 사이에 상기 가스켓의 외곽에 상기 반응영역을 중심으로 대칭하게 위치하며, 전도성 테이프 재질의 한 쌍 이상의 지지체;를 포함하는 연료전지 단위 셀을 하나 이상 적층한 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 연료전지의 구조적 안정성과 기계적 강성을 유지하여 연료전지 스택 내 가스 등을 밀봉할 수 있으며, 단위 셀들에서 출력되는 전기적 출력량을 정확하고 간단하게 측정할 수 있다.

Description

전압측정이 가능한 밀봉 구조를 갖는 연료전지 장치{FUEL CELL APPARATUS BEING CAPABLE OF MEASURING VOLTAGE WITH SEALING STRUCTURE}
본 발명은 연료전지 장치에 관한 것으로, 보다 자세하게는 연료전지 셀의 전압을 간단하고 정확하게 측정 가능하고, 반응가스 등의 누출을 막는 밀봉 구조를 갖는 연료전지 장치에 관한 것이다.
수소를 함유한 연료가스와 산소를 함유한 산화제가스를 사용하여 전기화학반응을 일으켜 전기 및 열을 생산하는 고분자 전해질 연료전지는 다른 형태의 연료전지에 비해 효율이 높고, 전류밀도 및 출력 밀도가 크며, 시동시간이 짧다. 동시에 고체 전해질을 쓰기 때문에 부식 및 전해질 조절이 필요없는 장점을 가지고 있고, 또한 배기가스로 순수한 물만을 배출하기 때문에 친환경적인 미래형 동력원으로 각광받고 있다.
고분자 전해질형 연료전지는 고분자 전해질막과 전극으로 이루어진 막전극접합체(Membrane Electrode Assembly)와, 반응에 사용되는 가스를 전극에 전달하고 반응 생성물을 배출하는 유체확산층(Fluid Distribution Layer), 및 반응가스와 냉각수를 외부로부터 공급하며 산화전극(Anode)과 환원전극(Cathode)을 분리하는 기능을 하는 분리판 등으로 구성된다.
연료전지 스택(Stack)은 이러한 막전극접합체, 유체확산층 및 분리판을 필요한 용량만큼 적층하여 구성하며, 스택은 외부에서 적절한 압력을 제공하는 장치를 통해 어긋나거나 미끄러짐 없이 일체형을 이루게 된다.
전기 발생을 위한 반응가스는 스택 외부배관을 통해 분리판에 형성되어 있는 매니폴드(Manifold)를 거쳐 각 단위전지의 분리판 혹은 유체확산층에 형성되어 있는 가스유로를 통해 전극으로 공급된다. 전기화학반응으로 발생하는 열을 제거하기 위한 냉각수는 반응가스와 마찬가지로 스택 외부배관을 통해 분리판에 형성되어 있는 매니폴드를 거쳐 각 단위전지의 분리판에 형성되어 있는 냉각수 유로를 통해 스택 내부로 공급된다.
또한, 스택에 공급되는 반응가스 및 냉각수가 외부로 누출되거나, 서로 섞이는 것을 방지하기 위해서 전극 및 매니폴드 주위에는 가스켓이 배치된다. 본 발명의 이와 관련된 배경기술은 대한민국 공개특허 공보 제10-2010-0138424호(2010.12.31)에 개시되어 있다.
연료전지 스택을 체결할 때 유체확산층, 전극, 전해질막 등 스택 내 구성들의 접촉 저항을 최소화시키고, 연료 및 냉각수의 누출을 막기 위해 일정한 압력 이상으로 스택을 압축하게 된다. 이때 압력의 불균형이 발생해서 어느 한 쪽이 소재의 압축 한계점을 넘을 정도로 눌리게 되면, 소재의 손상이 발생해서 스택 전체의 효율 및 내구성이 낮아지게 된다.
그리고 셀 각각의 전압을 측정하기 위해, 내부에 전선을 삽입하거나 외부에 니들(needle) 타입의 단자를 접촉해서 셀 전압을 측정한다. 이때 외부에 점 접촉 방식의 지그나 내부에 전선 등을 삽입해야 하는 번거로움이 따르고, 삽입된 전선 등의 두께 때문에 압력이 집중되는 현상이 발생해서 분리판의 파손이 발생할 수 있다. 또한, 외부 접촉 방식의 셀 전압 측정 단자를 사용할 경우 접촉 면적이 매우 적은 점 접촉 방식이기 때문에 셀 전압 측정 중에 오류가 발생할 확률이 높아서 셀 전압을 이용한 스택 운전 제어가 불가능하다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 연료전지의 구조적 안정성과 기계적 강성을 유지하는 밀봉구조를 가지며, 연료전지의 성능을 평가하기 위해 단위 셀들에서 출력되는 전기적 출력량을 정확하고 간단하게 측정할 수 있는 연료전지 장치를 제공하는 것이다.
이러한 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 연료전지 장치는 고분자 전해질막과 그 양쪽 면에 각각 형성된 산화전극 및 환원전극을 포함하는 막전극접합체(MEA); 상기 막전극접합체 양쪽 면의 산화전극 및 환원전극에 각각 접합되는 한 쌍의 유체확산층; 상기 막전극접합체의 산화전극과 환원전극에 각각 대면하고 수소함유연료 또는 산소함유기체가 유동하는 유동채널이 형성된 반응영역을 각각 갖는 한 쌍의 분리판; 상기 분리판과 상기 막전극접합체의 사이에 위치하고 상기 반응영역의 외곽을 둘러싸 유체누출을 방지하는 탄성을 갖는 비전도성 재질의 한 쌍의 가스켓; 및 상기 분리판과 상기 막전극접합체 사이에 상기 가스켓의 외곽에 상기 반응영역을 중심으로 대칭하게 위치하며, 전도성 테이프 재질의 한 쌍 이상의 지지체;를 포함하는 연료전지 단위 셀을 하나 이상 적층할 수 있다.
또한, 상기 지지체의 두께는 상기 가스켓의 두께보다 얇되, 상기 연료전지 스택을 양쪽에서 압착하는 경우 상기 지지체는 상기 막전극접합체 및 상기 분리판과 접할 수 있다.
또한, 상기 지지체 중 하나 이상은 상기 지지체 중 일부를 전압검출단자로서 분리판의 외부로 도출할 수 있다.
한편, 상기 연료전지 스택은 상기 전압검출단자에 접속되는 다수의 연결단자(211)를 구비한 하우징; 상기 하우징 내부에 배치되고 왕복 이동이 가능한 가압부재; 및 상기 각 연결단지와 전기적으로 연결된 커넥터를 포함하되, 상기 가압부재는 가압부재의 바디부의 길이 방향에 따라 고정되고, 상기 전압검출단자와 상기 연결단지 간에 전기적으로 접속 가능하도록 가압하는 다수의 돌출부를 포함할 수 있다.
상기 가압부재는 상기 하우징의 외부에 배치되고 상기 바디부의 일단에 고정된 손잡이부와 상기 하우징의 외부에서 상기 바디부의 외측면에 둘러 배치된 탄성부재를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 의하면, 연료전지의 구조적 안정성과 기계적 강성을 유지하여 연료전지 스택 내 가스 등을 밀봉할 수 있으며, 단위 셀들에서 출력되는 전기적 출력량을 정확하고 간단하게 측정할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 연료전지 스택의 사시도이다.
도 2은 본 발명의 일 실시예에 따른 연료전지 스택의 체결 전 단면도이다.
도 3는 본 발명의 일 실시예에 따른 연료전지 스택의 분리판의 정면도이다.
도 4은 본 발명의 일 실시예에 따른 연료전지 스택의 체결 후 단면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 연료전지 장치의 단면도이다.
도 6는 본 발명의 일 실시예에 따른 연료전지 스택의 전압측정 장치의 정면도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 가압부재의 사시도이다.
도 8a 및 도 8b는 본 발명의 실시예에 따른 연료전지 장치의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다.
도 2은 본 발명의 일 실시예에 따른 연료전지 스택의 체결 전 단면도이다.
도 2을 참조하면, 연료전지 스택(stack)(100)은 막전극접합체(MEA, Mebrane and Electrode Assembly)(120)와 유체확산층(130) 및 분리판(140)을 차례로 적층하는 구조로 되어 있으며 스택의 출력에 따라 적층하는 셀의 수, 즉 막전극접합체(120), 유체확산층(130) 및 분리판(140)이 구성하는 단위전지 수가 결정된다. 상기 연료전지 스택(100)의 적층구조 외측에는 양쪽으로 한 쌍의 집전판(미도시)과 체결판(미도시)이 결합된다.
막전극접합체(120)는 고분자 전해질막(121)과 그 양쪽 면에 각각 형성되는 산화전극(anode)(123)과 환원전극(cathode)(124)으로 이루어져 있으며, 이 전극들 상에는 유체확산층(130)이 덮여져 있다. 상기 전극들은 고분자 전해질막(121)의 표면에 형성될 수 있으며, 유체확산층(130)의 표면에 형성될 수도 있다.
유체확산층(130)은 전극을 보호하고 반응에 필요한 수소 및 공기를 전극으로 공급하며 전극에서 생성된 물을 배출시키는 기능을 한다. 또한, 전극과 분리판(140) 사이에서 전기적 연결을 해주며, 이때 적절한 압력하에서 수축되어 접촉저항을 최소로 한다. 유체확산층(130)으로는 다공성 탄소종이나 탄소천 혹은 미세 가공된 흑연박을 사용할 수 있다.
분리판(140)은 유체확산층(130)의 바깥쪽 면에 밀착 결합되며, 표면에 다수 개의 채널이 형성된다. 분리판(140)의 채널은 유체확산층(130)과 결합하여 수소유로 또는 공기유로를 형성하며 반응영역을 이루게 되며, 매니폴드(manifold)(미도시)와 연결되어 스택 외부로부터 반응가스를 공급받게 된다. 또한, 분리판(140)은 연료전지 내에 수소와 공기가 서로 섞이지 않도록 하고, 막전극접합체(120)를 전기적으로 연결하는 역할을 하며, 적층된 단위전지들을 기계적으로 지지하는 역할을 한다. 그리고 반응기체가 전극에 골고루 흘러가도록 하고 적절한 수분 관리를 통해 막이 건조되지 않도록 하며 환원전극에서 생성되는 물을 배출시키는 기능을 한다. 분리판(140)의 소재는 흑연 또는 탄소복합재가 사용될 수 있으며, 금속판이 사용되기도 한다. 금속판이 사용될 때는 전기전도도가 낮고 부식 가능성이 있으므로 금속판의 표면에 고전도성, 내부식성 코팅을 한다. 막전극접합체(120)에서 발생한 전기는 측정을 위해 분리판(140)을 통해 외부로 전달된다.
집전판(미도시)은 막전극접합체(120)에서 발생한 전기를 외부 부하와 연결하는 역할을 하며, 저항을 줄이기 위해 구리소재 혹은 금도금한 금속소재를 사용하여 제조될 수 있다.
체결판(미도시)은 연료전지 스택(100)에 체결압력을 가하기 위해 사용되며, 균일한 압력을 제공할 수 있도록 일정 두께 이상의 금속판 또는 강화 플라스틱판이 사용된다. 이러한 체결판(미도시)은 연료전지 스택(100) 내부로 반응가스 등을 공급 및 배출하기 위하여 다수의 연결구(미도시)가 형성된다. 연결구는 수소공급구, 냉각수공급구, 공기공급구, 공기배출구, 냉각수배출구 및 수소배출구로 구성되며, 이들 연결구 각각은 연료전지 스택(100) 내의 매니폴드와 연결된다.
가스켓(150)은 구조적 역할 및 밀봉 기능을 수행하며, 소재는 탄성을 갖는 고무와 같은 재료로 이루어질 수 있다. 분리판(140)과 막전극접합체(120)의 사이에 반응영역이 형성되는데, 반응영역에는 반응가스의 밀봉을 위해 가스켓(150)이 반응영역의 외곽을 따라 병렬로 배치된다.
도 3는 본 발명의 일 실시예에 따른 연료전지 스택(100)의 분리판(140)을 도시한 정면도이다.
도 3를 참조하면, 지지체(160)는 반응영역을 중심으로 서로 마주 보도록 배치된다. 도 3에서는 각각의 지지체(160)가 좌우로 배치되어 있으나, 이에 한정되지 않으며 상하로 마주 보도록 배치될 수 있다. 또한, 도 3와 같이 한 쌍을 사용하는데 한정되지 않으며, 두 쌍 이상의 지지체(160)가 가스켓(150) 외곽의 상하좌우 영역에 배치될 수 있다.
지지체(160)는 각각의 분리판(140) 안쪽 면에 밀착결합된다. 테이프 형태의 균일한 두께를 갖는 지지체(160)는 연료전지 스택(100)의 양쪽에 압력을 주어 체결될 때 분리판(140)-막접합전극체-분리판(140) 간의 간격을 일정하게 유지하는 역할을 한다. 그리고 지지체(160)로 전도성 테이프가 사용되므로, 지지체(160)를 바로 단위 셀의 전압 측정 단자로 사용할 수 있다. 도 3에서 보는 바와 같이, 왼쪽에 배치된 지지체(160)의 일부가 분리판(140)의 외부로 돌출될 수 있으며, 상기 노출된 부분이 전압 측정 단자로 사용될 수 있다. 도 3의 지지체(160)는 기역(ㄱ)자 형상으로 도시되어 있으나, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 분리판(140) 외부로 돌출되면 된다.
도 2 및 도 4를 참조하면, 유체확산층(130)과 지지체(160) 및 가스켓(150)은 각각이 지닌 기계적 특성에 따라 두께가 서로 다르며, 일정압력하에서 변형률이 높은 재료일수록 두께를 두껍게 하는 것이 바람직하다. 즉 지지체(160)의 두께를 가장 얇게, 유체확산층(130)의 두께를 다음으로 얇게 만들고, 가스켓(150)의 두께를 가장 두껍게 하는 것이 바람직하다. 이는 스택 체결 시 서로 다른 변형률을 갖는 가스켓(150), 유체확산층(130) 및 지지체(160)가 동일한 체결 압력을 받으면서 동일한 두께를 유지할 수 있게 한다.
상기에서 기술한 구성으로 연료전지 스택(100) 체결 시, 가해지는 압축력은 먼저 가장 두꺼운 가스켓(150)에 작용하여 가스켓(150)을 수축시킨다. 체결 압력이 계속 증가하여 수축된 가스켓(150)의 두께가 유체확산층(130)의 두께와 같아지면, 압축력은 가스켓(150)과 유체확산층(130)을 함께 압축시킨다. 압축된 유체확산층(130)은 분리판(140) 및 전극과 완전히 밀착되어 연료전지 운전 시 전기적 효율 저하의 원인 중 하나인 접촉저항을 줄인다. 압축된 가스켓(150)은 분리판(140) 및 고분자 전해질막과 완전히 밀착되어 연료전지 반응가스의 외부 누설 및 상호혼합을 방지하는 밀봉기능을 수행하며, 두께 감소에 의해 고무와 같은 물질로 이루어진 가스켓(150)의 내부에 저장된 탄성에너지는 연료전지 운전 중에 발생하는 열 및 수분에 의한 부품의 팽창에 따른 간극변화에 신축적으로 대응할 수 있게 된다.
체결압력이 더욱 증가하여 수축된 가스켓(150)과 유체확산층(130)의 두께가 지지체(160)의 두께와 같아지면 압축력은 가스켓(150)과 유체확산층(130) 및 지지체(160)를 함께 압축시킨다. 이때 금속 재질의 지지체(160) 변형률이 가스켓(150)과 유체확산층(130)보다 휠씬 작기 때문에 압축력이 증가하여도 전체적인 세 층의 두께는 감소하지 않게 되고, 이는 가스켓(150)과 유체확산층(130)의 구조적 안정성에 기여하게 되며, 가스켓(150)과 유체확산층(130) 간의 간격을 일정하게 유지시킨다.
한편, 도 1는 본 발명의 일 실시예에 따른 전압측정이 가능한 연료전지 장치(10)의 사시도이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 전압측정이 가능한 연료전지 장치(10)의 단면도이다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 전압을 측정하기 위한 연료전지 장치(10)는 기본적으로 하우징(210), 가압부재(220), 커넥터(230)를 포함한다.
하우징(210)은 가압부재(220) 등 구성요소들을 지지하기 위한 것으로서, 전압검출단자(162)가 접속하는 다수의 연결단지 및 전압검출단자(162)를 수용하기 위한 다수의 삽입구를 일정한 간격으로 하기할 가압부재(220)의 길이 방향으로 구비하고 있다.
가압부재(220)는 일정 길이를 지닌 기둥 모형으로서, 바디부(221), 손잡이부(223), 돌출부(222)로 구성된다. 가압부재(220)는 하우징(210)에서 지지되기 위해 하우징(210)의 일면 및 상기 일면의 대칭 면에 형성된 관통구에 걸쳐 배치되며, 상기 하우징(210)의 관통구(212)에 걸쳐 왕복 이동이 가능하다.
도 6는 본 발명의 일 실시예에 따른 연료전지 스택의 전압측정 장치의 정면도이다. 도 6을 참조하면, 지지체(160)의 일부인 전압검출단자(162)가 삽입되는 홀이 있으며, 가압부재가 좌우로 왕복 이동할 수 있도록 지지하는 관통구(212)가 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 가압부재(220)의 사시도이다.
도 7을 참조하면, 상기 가압부재(220)는 바디부(221)의 길이 방향에 따라 고정된 다수의 돌출부(222)를 구비한다. 상기 돌출부(222)는 일정한 간격으로 배치되고, 전압검출단자(162)를 연결단자(211) 방향으로 가압하여 전기적으로 접속가능하게 한다. 상기 돌출부(222)는 전압검출단자(162)를 가압하여 연결단자(211)와 전기적으로 접속 가능하게 할 수 있는 형태면 족하며, 도 7와 같이 기역(ㄱ) 자 형상에 한정되지 않는다.
특히, 돌출부(222)는 제1 돌출부(222a) 및 제2 돌출부(222b)로 구성될 수 있다. 돌출부(222)는 바디부(221)의 길이 방향과 다른 방향으로 제1 돌출부(222a)가 돌출되며, 상기 제1 돌출부(222a)의 타단에서 바디부(221)의 길이 방향으로 제2 돌출부(222b)가 돌출된다. 상기 제2 돌출부(222b)의 타단에는 고무와 같은 비전도성의 탄성체가 배치되어 두께가 얇은 전압검출단자(162)가 연결단자(211)와 강하게 접속할 수 있도록 가압한다. 이를 통해, 제조 공정상에 발생하는 제2 돌출부(222b)의 길이 차이로 인한 전압검출단자(162)와 연결단자(211) 간의 발생할 수 있는 접촉 불량 문제를 해결한다.
상기 가압부재(220)의 손잡이부(223)는 바디부(221)의 일단에 연결된 것으로, 하우징(210)의 외부에 위치한다. 사용자는 전압검출단자(162)를 하우징(210) 내부로 용이하게 삽입하기 위해 손잡이부(223)를 하우징(210)방향으로 가압할 수 있으며, 전압검출단자(162)가 연결단자(211)와 통전되도록 손잡이부(223)를 하우징(210)방향의 반대 방향으로 가압할 수 있다. 또한, 손잡이부(223)는 하기할 탄성부재(224)가 가압부재(220)에서 벗어나지 못하게 고정하는 역할을 한다.
탄성부재(224)는 상기 가압부재(220) 바디부(221)의 외측 면에 둘러진 용수철과 같은 형상으로, 손잡이부(223)와 하우징(210)의 외벽 사이에 배치된다. 탄성부재(224)는 가압부재(220)가 연결단자(211) 방향으로 움직이도록 가압한다. 사용자가 손잡이부(223)를 눌러 수축된 탄성부재(224)는, 사용자가 손잡이부(223)를 누름을 해제한 경우 팽창하면서 가압부재(220)의 돌출부(222)가 연결단자(211)와 맞닿을 때까지 가압부재(220)를 이동시킨다.
커넥터(230)는 단위 셀들의 전압을 모니터링 하기 위한 장치에 접속 가능한 구조로서, 다수의 전기 라인(240)을 통해 각 연결단자(211)와 전기적으로 연결된다.
도 8a 및 도 8b는 본 발명의 실시예에 따른 연료전지 장치의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
이하, 상기와 같이 구성되는 본 발명의 실시예에 따른 연료전지 셀의 전압측정이 가능한 연료전지 장치의 동작을 첨부한 도면을 참조하여 설명한다.
우선, 연료전지 스택(100)의 전압을 측정하기 위해, 도 8a에서와 같이 손잡이부(223)를 누른 상태에서 전압검출단자(162)를 하우징(210)에 삽입시킨다. 이 상태에서 도 8b와 같이 손잡이부(223) 누름을 해제시키면, 탄성부재(224)의 탄성력에 의해 돌출부(222)가 전압검출단자(162)와 연결단자(211)가 맞닿을 때까지 전압검출단자(162)를 가압하며 움직인다. 이에 전압검출단자(162)와 연결단자(211)는 전기적으로 접점되고, 연료전지 스택(100)의 각 단위 셀에서 생성된 전기는 전압검출단자(162)를 통해 연결단자(211)와 통전되고, 다시 전기 라인(240)을 통해 커넥터(230)로 출력된다.
이로써, 본 실시예에서는 연료전지 스택(100)의 단위 셀들에서 생성된 전류가 커넥터(230)를 통해 모니터링 장치로 제공됨에 따라, 모니터링 장치를 통하여 단위 셀의 전압을 측정할 수 있게 된다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
10: 연료전지 장치 100: 연료전지 스택
120: 막전극접합체 121: 고분자 전해질막
123: 산화전극 124: 환원전극
130: 유체확산층 140: 분리판
150: 가스켓 160: 지지체
200: 전압측정 장치 210: 하우징
211: 연결단자 212: 관통구
220: 가압부재 221: 바디부
222: 돌출부 222a: 제1 돌출부
222b: 제2 돌출부 223: 손잡이부
224: 탄성부재 230: 커넥터
240: 전기 라인

Claims (6)

  1. 고분자 전해질막과 그 양쪽 면에 각각 형성된 산화전극 및 환원전극을 포함하는 막전극접합체(MEA);
    상기 막전극접합체 양쪽 면의 상기 산화전극 및 상기 환원전극에 각각 접합되는 한 쌍의 유체확산층;
    상기 막전극접합체의 상기 산화전극과 상기 환원전극에 각각 대면하고 수소함유연료 또는 산소함유기체가 유동하는 유동채널이 형성된 반응영역을 각각 갖는 한 쌍의 분리판;
    상기 분리판과 상기 막전극접합체의 사이에 위치하고 상기 반응영역의 외곽을 둘러싸 유체누출을 방지하는 탄성을 갖는 비전도성 재질의 한 쌍의 가스켓; 및
    상기 분리판과 상기 막전극접합체 사이에 상기 가스켓의 외곽에 상기 반응영역을 중심으로 대칭하게 위치하며, 전도성 테이프 재질의 한 쌍 이상의 지지체;를 포함하는 연료전지 단위 셀을 하나 이상 적층한 것을 특징으로 하는 연료전지 장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 지지체의 두께는 상기 가스켓의 두께보다 얇되, 상기 연료전지 스택을 양쪽에서 압착하는 경우 상기 지지체는 상기 막전극접합체 및 상기 분리판과 접하는 것을 특징으로 하는 연료전지 장치.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 지지체 중 하나 이상은 상기 지지체 중 일부를 전압검출단자로서 분리판의 외부로 도출하는 것을 특징으로 하는 연료전지 장치.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 연료전지 스택은
    상기 전압검출단자에 접속되는 다수의 연결단자를 구비한 하우징;
    상기 하우징 내부에 배치되고 왕복 이동이 가능한 가압부재; 및
    상기 각 연결단지와 전기적으로 연결된 커넥터를 포함하되,
    상기 가압부재는 가압부재의 바디부의 길이 방향에 따라 고정되고, 상기 전압검출단자와 상기 연결단지 간에 전기적으로 접속 가능하도록 가압하는 다수의 돌출부를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지 장치.
  5. 제4 항에 있어서,
    상기 가압부재는 상기 하우징의 외부에 배치되고 상기 바디부의 일단에 고정된 손잡이부와 상기 하우징의 외부에서 상기 바디부의 외측면에 둘러 배치된 탄성부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지 장치.
  6. 제5 항에 있어서,
    상기 돌출부는 상기 가압부재의 길이 방향과 다른 방향으로 돌출된 제1 돌출부와 상기 제1 돌출부의 타단에서 상기 가압부재의 길이 방향과 동일한 방향으로 돌출된 제2 돌출부로 구성되고, 상기 제2 돌출부의 타단은 탄성을 갖는 비전도성 소재로 이루어진 것을 특징으로 하는 연료전지 장치
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