KR20140047625A - 부식 현상을 제한하는 연료전지 - Google Patents

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꼼미사리아 아 레네르지 아토미끄 에뜨 옥스 에너지스 앨터네이티브즈
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Abstract

본 발명은 연료전지(1)에 관한 것으로서, - 적어도 세 개의 막/전극 어셈블리(31, 32, 33); - 상기 막/전극 어셈블리 사이에 개재되며, 각 막/전극 어셈블리에 대향하고 용접부(211, 221, 231)에 의해 접합되는 적어도 두 개의 제1 및 제2 금속 쌍극판(21, 22)을 포함한다. 제1 쌍극판의 상기 용접부(211)들 중 적어도 일부는 제2 쌍극판의 용접부(221)들과 중첩되지 않는다.

Description

부식 현상을 제한하는 연료전지{FUEL CELL LIMITING THE PHENOMENON OF CORROSION}
본 발명은 연료전지에 관한 것으로, 특히, 양성자 교환막 연료전지에 관한 것이다.
연료전지는 특히 미래의 양산형 자동차를 위한 에너지원으로 예상된다. 연료전지는 화학에너지를 직접 전기에너지로 변환하는 전기화학적 장치이다. 연료전지는 다수의 셀이 직렬로 적층되어 구성된다. 각 셀은 약 1 볼트의 전압을 생성하며 이들을 적층함으로써 이보다 높은 전압(예를 들어 100 볼트)의 전원 전압을 생성가능하다.
공지된 연료전지 종류 중에서, 양성자 교환막(PEM, proton-exchange membrane) 연료전지를 특히 인용하기로 한다. 이 연료전지는 특히 소형이라는 흥미있는 특성을 갖는다. 각 셀은 양성자만 통과시키고 전자는 통과시키지 않는 전해질 막을 갖는다. 이 막은 셀을 두 개의 공간으로 분리시켜서 반응 기체들 간의 직접적인 반응을 방지할 수 있다. 이 막은 제1면에 있는 양극과 제2면에 있는 음극을 포함하는데, 일반적으로 이러한 조립체(어셈블리)를 "막/전극 어셈블리(MEA, membrane/electrode assembly)"라 부른다.
양극에서는, 연료로 사용되는 분자상태의 수소, 즉, 수소 기체(H2)가 이온화되어 막을 통과하는 양성자가 생성된다. 이 반응에 의해 생성된 전자들은 유동판(flow plate)으로 이동하여서 전지 외부의 전기 회로로 흘러서 전류를 형성한다. 음극에서는 산소가 환원되고 양성자와 반응하여 물이 생성된다.
셀은 서로 적층된 다수의 유동판(예를 들어 금속으로 제작됨)을 포함할 수 있다. 두 유동판 사이에 막이 위치한다. 유동판은 반응물과 생성물을 막으로/막으로부터 안내(guide)하는 통로(channel)와 구멍(hole)을 포함할 수 있다. 유동판은 또한 전기 전도체이어서 양극에서 생성된 전자를 수집하는 컬렉터를 구성한다. 기체 확산층이 전극과 유동판 사이에 개재되고, 유동판과 접촉된다.
유동판은 강산성 용액과 접촉하고 있다. 음극 측에서, 판에는 강한 산화 환경의 압력하에서 공기가 접촉한다. 양극 측에서, 판은 수소와 접촉한다. 이러한 상황에서, 금속 판에는 부식 현상이 일어난다. 판의 부식에 의해서, 1차적으로, 전해질 막의 작용에 방해가 되는 금속 이온이 방출된다. 2차적으로 판의 부식에 의해서 금속에 절연성 산화층이 형성되어서 그 접촉 저항이 기체 확산층에 대해서 높아지게 된다. 따라서 유동판과 기체 확산층 사이의 전기 저항이 증가한다. 이러한 현상은 연료전지 성능 감소의 원인이 된다. 따라서 유동판은 산화 및 부식 현상을 동시에 피하면서도 높은 전기 전도성을 가져야 한다.
생산업 규모에서의 연료전지의 발전은 여러 구성요소들의 제조비용이 크게 증가한다는 것을 암시한다. 특히, 유동판의 가격은 대규모 사용을 위해서는 아직은 수용하기 어렵다.
유동판의 가격을 줄이기 위해서 일반적으로 유동판은 두 개의 유동판을 포함하는 쌍극판(bipolar plate)으로 구성한다. 생산업에서 검증된 한 방법으로서, 두 개의 스테인레스강 시트를 프레싱하고 등을 맞대어서 레이저 용접으로 접합하여 인접 셀마다 유동판을 형성한다. 용접은 통로의 저면에서 이루어지며, 등을 맞댄 두 금속 시트의 통로의 저면이 서로 접촉한다. 제조 비용을 줄이기 위해, 금속 접합 시트는 동일한 기하하적 형상을 갖는다.
US 2006046130 에는 적층 셀에 가해지는 압축력에 의한 변형의 영향을 제한하는 것을 목적으로 하는 연료전지에 대해 설명되어 있다. 쌍극판은 두 개의 금속 시트를 조립하여 구성된다. 각 금속 시트에는 기체의 유동 통로를 형성하기 위한 볼록부가 있다. 인접한 다수의 통로들은 동일한 방향으로 연장된다. 두 금속 시트를, 이들 시트의 특정 통로의 저면이 서로 접촉되도록 놓고 이 저면에 용접을 하여 접합한다. 압축력 변형을 흡수할 수 있도록 하기 위해서 두 접합된 금속 시트의 특정 통로의 저면 사이에 공간을 만든다. 통로의 횡방향으로의 압축 변형의 흡수를 균일화하기 위해서, 연속된 쌍극판의 공간들은 서로 어긋나 있다.
실제로, 선행기술의 연료전지는 막/전극 어셈블리의 층에서 비교적 불균일한(heterogeneous) 기능을 한다. 이러한 불균일성은 특히, 막/전극 어셈블리의 입구와 출구 간에 기체 습도가 커지는 것으로 설명할 수 있다. 이 불균일성은 전류 밀도를 국지적으로 증가시켜서, 국지적인 탄소 부식을 촉진한다.
본 발명은 상기 단점들 중 하나 이상을 해결하기 위한 것이다. 본 발명의 목적은 특히 막/전극 어셈블리를 통해 전류 밀도의 균일성에 조력하는 저가의 연료전지를 얻기 위한 것이다. 본 발명은 연료전지에 관한 것이다.
본 발명자들은 쌍극판의 국지적인 도전성도 또한, 막/전극 어셈블리의 동작의 불균일성에 영향을 미친다는 것을 밝혀냈다. 특히, 본 발명자들은 두 개의 등을 맞대어 접합한 금속 시트 간의 용접부 및 그 위치가 이러한 불균일성에 상당한 영향을 미침을 주목했다.
본 발명은 제1 및 제2 금속 쌍극판에 의해 분리되는 세 개의 인접한 막/전극 어셈블리를 포함하는 연료전지를 제안한다. 이 쌍극판들은 용접에 의해 고정 접합된 두 대향 금속 시트를 포함한다.
제1 쌍극판의 용접부들의 적어도 일부는 제2 쌍극판의 용접부들과 중첩되지 않으며, 제1 쌍극판의 이들 용접부들은 제2 쌍극판의 용접부들에 대해서 종 방향 및 횡 방향으로 어긋나 있다.
본 발명은 쌍극판과 막/전극 어셈블리를 지나는 전류를 구불구불하게 흐르도록 만든다. 본 발명은, 용접부의 밀도를 증가시킬 필요 없이 따라서 생산비용의 추가 없이, 양성자 교환막을 통하는 전류 밀도의 균일성을 크게 최적화한다(따라서 내부식성을 향상시키고 연료전지의 사용수명을 연장시킨다). 본 발명은 동일한 장소에 국지화된 용접부를 조직적으로 사용하여 쌍극판을 최대한 표준화하기 위한 당업자에 의한 통상의 방법과 배치된다. 또한, 쌍극판을 통한 셀의 직렬 연결은 일반적으로 최소의 전기 저항(따라서 보다 짧은 전기적 경로)의 모색을 유도하기 때문에 용접부들 간에 간격을 두는 것은 종래기술에서는 당업자들에게 장려되지 않는다.
본 발명의 그 밖의 특징 및 장점은 다음과 같은 첨부 도면을 참조하여, 본 발명의 범위를 전혀 제한하지 않는 방식으로 설명된 이하의 상세한 설명에 의해 보다 더 명확해질 것이다.
도 1은 본 발명의 일 구현형태에 따른 예시적 연료전지의 분해 사시도;
도 2는 도 1의 연료전지의 단면도;
도 3은 두 개의 중첩된 쌍극판에서의 용접부의 분포를 나타내는 모식도;
도 4는 본 발명 및 종래 기술에 따른 연료전지의 막에서의 전류 밀도를 비교하는 그래프;
도 5는 세 개의 중첩된 쌍극판에서의 용접부의 분포를 나타내는 모식도이다.
도 1은 본 발명의 일 구현형태에 따른 연료전지(1)의 일부의 개략적인 분해 사시도이다. 이 연료전지(1)는 양성자 교환막 또는 폴리머 전해질 형식이다. 이 연료전지(1)는 여러 개의 중첩 셀(5)로 구성되어 있다. 연료전지(1)는 각 셀(5)의 입구에 수소(H2)을 공급하는 연료 공급원(110)을 포함한다. 연료전지(1)는 또한, 각 셀의 입구에 공기를 공급하는 공기 공급원(112)을 갖는다. 공기에는 산화제로 사용되는 산소가 함유되어 있다. 각 셀(5)은 또한 배기 통로(도시하지 않음)를 갖는다. 각 셀(5)은 또한, 냉각 순환로(도시하지 않음)를 가질 수 있다.
각 셀(5)은 막/전극 어셈블리를 포함한다. 도시된 연료전지(1)는 특히, 막/전극 어셈블리(MEA) 31, 32, 및 33을 포함한다. 각 막/전극 어셈블리는 예를 들어 폴리머 막(어셈블리 31, 32, 33에 대해서 각각 311, 321, 331)으로 구성되는 전해질 층을 포함한다.
막/전극 어셈블리는 또한, 전극의 양쪽 면에 위치하며 상기 전해질에 고정되는 음극(도 1에 표시되지 않음) 및 양극(어셈블리 31, 32, 33에 대해서 각각 312, 322, 332)을 포함한다.
전해질 층은 연료전지(1) 내에 존재하는 기체에 대해서는 불투과성이면서 양성자의 통과는 가능한 반투과성 막을 구성한다. 전해질 층은 또한, 양극과 음극 사이의 전자의 흐름을 막을 수 있다.
각 셀(5)은 각각 양극과 음극에 대향하도록 배치된 유동 안내판을 갖는다. 각 셀(5)에는 또한, 양극과 안내판 사이에 배치된 기체 확산층(도시하지 않았음)이 있다. 각 셀(5)은 또한, 음극과 안내판 사이에 배치된 기체 확산층(도시하지 않았음)이 있다.
각 인접한 MEA 쌍 사이에는 한 쌍의 유동 가이드가 있다. 각 쌍의 유동 가이드들이 고정 접합되어 쌍극판을 구성한다. 따라서, 연료전지(1)는 쌍극판(21)(MEA 31과 32 사이에 배치), 쌍극판(22)(MEA 32, 33 사이에 배치), 및 쌍극판(23)을 갖는다. 각각의 유동 가이드는 금속 시트에 의해 형성된다. 쌍극판(21)은 따라서, MEA 31의 음극을 향하는 금속 시트 41과, MEA 32의 양극을 향하는 금속 시트 42를 포함한다. 금속 시트(41)는 유동 통로(412)를 정의하는 볼록부 면(411)을 포함한다. 금속 시트(42)는 유동 통로(422)를 정의하는 볼록부 면)을 포함한다. 금속 시트(41)와 금속 시트(42)는 쌍극판(21, 22, 23)에 대해서 각각 용접부(211, 221, 231)를 통해서 고정 접합된다. 이해의 편의를 위해서 용접부의 개수를 줄여서 도시하였는데, 이들 용접부는 매우 개략적으로 나타낸 것이다.
본질적으로 공지된 방식으로서, 연료전지(1)의 작동 중에, 공기는 MEA와 금속 시트(41) 사이에서 유동하고, 수소(H2)는 MEA와 금속 시트(42) 사이에서 유동한다. 양극에서는 수소(H2)가 이온화되어 MEA를 통과하는 양성자를 생성한다. 이 반응에 의해 생성된 전자는 판(41)에 의해 수집된다. 이에, 생성된 전자는 연료전지(1)에 연결된 전기 부하에 인가되어서 전류가 형성된다. 음극에서는 산소가 환원되어 양성자와 반응해서 물을 형성한다. 양극과 음극에서 일어나는 반응은 다음 화학식과 같다:
양극에서:
Figure pct00001
음극에서:
Figure pct00002
동작 중에 적층 연료전지(1)의 셀은 일반적으로 양극과 음극 사이에 대략 1 V의 DC 전압을 발생한다.
본 발명에 의하면, 두 개의 인접한 쌍극판의 용접부들의 적어도 일부는 중첩 되지 않는다. 유리하게는, 두 개의 인접한 판의 용접부 면의 적어도 50%는 중첩 되지 않는다. 따라서, 쌍극판(21)의 용접부(211)는 쌍극판(22)의 용접부(221)와 전혀 중첩되지 않는다. 마찬가지로, 쌍극판(23)의 용접부(231)는 쌍극판(22)의 용접부(221)와 전혀 중첩되지 않는다. 인접한 두 개의 쌍극판의 용접부들은 종 방향 및 횡 방향으로 모두 어긋나 있다. 이에 대해서는 아래에서 자세히 설명한다. 따라서, MEA를 통하는 양성자 흐름이 MEA에 대해서 수직하지 않으며, 따라서 MEA 표면에서의 양성자 전류 밀도가 균일화된다.
도 2는 연료전지(1)의 변형예의 개략 단면도이다. MEA 31은 양극(312)과 음극(313)에 각각 배치된 기체 확산층(314 및 315)을 포함한다. MEA 32는 양극(322)과 음극(323)에 각각 배치된 기체 확산층(324, 325)을 포함한다. MEA 33은 양극(332)과 음극(333)에 각각 배치된 기체 확산층(334 및 335)을 포함한다. 기체 확산층 314, 324, 334는 각각의 양극 쪽으로 수소(H2)를 확산시키는 역할을 한다. 기체 확산층 315, 325, 335는 각각의 음극 쪽으로 산소(O2)를 확산시키는 역할을 한다. 기체 확산층은, 본질적으로 공지된 방식을 이용하여, 예를 들어, 폴리테트라플루오로에틸렌(polytetrafluoroethylene) 등의 소수성 물질이 고정된 섬유, 펠트(felt), 또는 흑연 조직 등의 형태로 만들 수 있다. 기체 확산층 315는 쌍극판(21)의 금속 시트(41)와 접촉한다. 기체 확산층 324는 쌍극판(21)의 금속 시트(42)와 접촉한다. 기체 확산층 325는 쌍극판(22)의 금속 시트(41)와 접촉한다. 기체 확산층 334는 쌍극판(22)의 금속 시트(42)와 접촉한다.
금속 시트 41은 종 방향을 따라 연장되는 유동 통로(412)들이 연이어 형성된 볼록부(relief)를 갖는다. 이들 유동 통로(412)들은 횡 방향으로 분산 형성된다. 금속 시트 42는 종 방향을 따라 연장되는, 연이은 유동 통로(422)들이 형성된 볼록부를 갖는다. 이들 유동 통로(422)들은 횡 방향으로 분산 형성된다. 이들 유동 통로(412, 422)들은 중첩된다. 이런 식으로 접합된 금속 시트(41, 42)는 냉각용 액체가 흐르는 유로(43)를 상호 한정한다. 유동 통로 412는 저면(413)에 의해 경계가 정해진다. 마찬가지로, 유동 통로 422는 저면(423)에 의해 경계가 정해진다. 저면(413, 423)은 서로 접촉하도록 배치된다. 명확성을 위해서, 도 2는 용접부가 종 방향으로 다른 층에 위치하고 있는 것을 표시하기 위하여, 평행한 면으로 분할 절개한 분할 단면도이다. 쌍극판 21에서, 용접부(211)는 유동 통로의 저면(413 및 414)에 국지적으로 형성되어 있다. 쌍극판 22에서, 용접부(221)는 유동 통로의 저면(413 및 414)에 국지적으로 형성되어 있다. 단순화를 위해, 유동 통로(412 및 422)와 통하도록 금속 시트(41, 42)에 형성되는 입구와 출구는 도시하지 않았다.
도 3은 쌍극판에 수직으로 있는 평면에 투영된, 도 2의 연료전지(1)의 용접부(211, 221)의 각 위치를 보여준다. 방향 X는 종 방향, 즉, 유동 통로(412 및 422)의 연장 방향에 해당한다. 방향 Y는 횡 방향, 즉, 유동 통로(412 및 422)의 분산 방향에 해당한다. 실선으로 나타낸 용접부는 쌍극판(21)의 용접부(211)에 해당한다. 파선으로 나타낸 용접부는 쌍극판(22)의 용접부(221)에 해당하며, 투명하게 표시한 부분이다. 도 3 에 도시된 바와 같이, 쌍극판(21, 22)의 용접부(211, 221)들은 전혀 겹쳐져 있지 않다. 용접부(211, 221)들은 종 방향 및 횡 방향으로 서로 어긋나 있다. 용접부(211, 221)들은 상기 투영 평면 상에 분산되어 있다. 용접부(211, 221)가 종 방향 및 횡 방향으로 어긋남에 의해 전류의 경로가 가능한한 구불구불하게 되어서 그 균일성이 최적화된다. 쌍극판의 용접부들은 인접한 쌍극판의 가장 가까운 용접부들이 이루는 무게중심에 배치하는 것이 유리하다. 따라서, 이 예에서, 각 용접부(221)는 네 개의 용접부(211)들이 이루는 무게중심에 배치된다.
도시한 형태(412)는 모식적인 것이다. 다수의 쌍극판이 있는 경우, 즉, 두 쌍극판 사이에 또다른 쌍극판이 개재된 경우에 이들 두 쌍극판에는 용접부 배치가 동일하게 이루어질 수 있다. 이 예에서, 용접부(211)와 용접부(231)는 동일한 위치에 국지화된다.
용접부(211)는 일반적으로 레이저 용접에 의해 형성된다. 이는 특히 자동차 제조시에 널리 사용되는 방법이다.
인접한 쌍극판들의 용접부의 이들 판에 수직인 동일한 평면상의 돌출부는 서로 적어도 5mm 거리를 두고 있으며, 바람직하게는 적어도 10mm, 유리하게는 적어도 50mm 거리를 두고 있다. 동일한 쌍극판 상에서 최적의 용접부의 분산 간격은 최소한 10mm인 것이 유리하며, 바람직하게는 최소한 20mm, 유리하게는 최소한 100mm이다.
용접부의 밀도는 기본적으로 쌍극판의 시트(41, 42) 사이의 접합부의 기계적인 저항성에 의해 정해진다. 용접부 밀도는 1 cm2 당 0.1 내지 1개인 것이 유리하다. 용접부의 밀도는 또한, 용접 표면과 쌍극판의 단면 간의 비율에 의해 정해질 수 있다. 용접은 스폿 용접 또는, 교차점이 있는 직선 씸(seam) 또는 곡선 씸 용접을 사용할 수 있다. 쌍극판에 이루어지는 용접부는 전류 밀도의 균일화에 조력하도록 분산되는 것이 유리하다. 용접부는 또한, 동작 중의 쌍극판의 온도 분포에 따라 쌍극판 상에 분산될 수 있다. 용접부의 위치는 쌍극판의 설계, 유동 통로의 형상, 및 연료전지(1) 내의 MEA의 개수에 따라, 쌍극판에 특정적으로 적용할 수 있다.
금속 시트(41, 42)는 많은 산업적 전환에 따른 광범위한 방법에 적합한 매우 일반적인 재료인 스테인레스강으로 만드는 것이 유리하다. 금속 시트(41, 42), 특히, 유동 통로(412 및 422)의 볼록부는 예컨대 평평한 금속 시트를 프레싱하거나 스탬핑해서 형성한다. 연료전지(1)의 제조를 위한 구성품들에서 있어서의 축척 효과(effect of scale)를 높이기 위해서, 다른 쌍극판의 금속 시트들은 동일할 수 있다.
도 4는 시뮬레이션에 의해 얻어진 비교 그래프이다. 이 그래프는 축 방향으로의 위치의 함수로서 MEA를 통과하는 양성자 전류 밀도를 비교한다. 파선은 종래 기술에서의 전류 밀도이고, 실선은 본 발명에 따라 배치된 용접부에 의한 전류 밀도이다. 본 발명에 따라 처리된 용접부에 의해서 전류 밀도의 균일성이 크게 향상된 것이 관측된다.
도 5는 도 1의 연료전지(1)의 개략 단면도이다. 쌍극판(21, 22, 23)의 서로 다른 금속 시트들의 유동 통로들이 중첩되고 종 방향으로 연장되어 있다. 여기서는 유동 통로 412와 쌍극판 21 만이 표시되어 있다. 도 5는 쌍극판(21, 22, 23)의 서로 다른 금속 시트의 용접부들의 위치를, 이 쌍극판(21)에 투영된 것을 나타낸다. 쌍극판(21)의 용접부는 실선으로 나타내었다. 쌍극판(22)의 용접부는 파선으로 나타내었고 쌍극판(23)의 용접부는 점선으로 나타내었다. 이상에서 설명한 변형예에서, 두 개의 인접한 쌍극판의 용접부들은 종 방향 및 횡 방향으로 모두 어긋나 있다.
쌍극판(21, 22, 23)들 사이에서 가능한한 구불구불하게 전류 경로를 만들기 위해, 이들 서로 다른 판들의 용접부들을 중첩되지 않게 하고, 두 판의 용접부들은 종 방향 및 횡 방향으로 어긋나게 한다. 경로를 특히 구불구불하게 하기 위해서, 판(22)(쌍극판 21과 23 사이에 있음)의 용접부(221)는 쌍극판(21) 또는 쌍극판(23)에 속하는 가장 가까운 용접부 네 개가 이루는 무게중심에 위치시킨다. 따라서, 여기서 용접부(221)는 쌍극판(21, 23) 사이에 분산된 용접부(221)에 가장 가까운 네 개의 용접부인 두 용접부(211)와 두 용접부(231) 끼리의 무게중심에 배치된다.

Claims (10)

  1. - 적어도 세 개의 막/전극 어셈블리(31, 32, 33);
    - 상기 막/전극 어셈블리에 개재되며, 각 막/전극 어셈블리에 대향하고 용접부(211, 221, 231)에 의해 고정 접합되는 두 금속 시트(41, 42)를 포함하는 적어도 두 개의 제1 및 제2 금속 쌍극판(21, 22)을 포함하되, 상기 두 금속 시트는 기체를 안내하는 연이어 형성된 통로(412, 422)를 포함하고, 상기 통로는 동일한 종 방향으로 뻗어있고, 횡 방향으로 분포되어 있으며, 이들 통로의 저면(413, 423)에는 용접부가 형성되는 연료전지(1)에 있어서,
    제1 쌍극판의 상기 용접부(211)들 중 적어도 일부가 제2 쌍극판의 용접부들과 중첩되지 않고 제2 쌍극판의 용접부(221)들에 대해서 종 방향 및 횡 방향으로 어긋나 있는 것을 특징으로 하는 연료전지(1).
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 쌍극판의 용접부(211)는 제2 쌍극판의 용접부(221)와 전혀 중첩되지 않는 것을 특징으로 하는 연료전지(1).
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 쌍극판들의 용접부의 상기 쌍극판에 수직인 동일한 평면상의 돌출부는 서로 적어도 5mm 거리를 두고 있으며, 바람직하게는 적어도 10mm, 유리하게는 적어도 50mm 거리를 두고 있는 것을 특징으로 하는 연료전지(1).
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 쌍극판의 용접부들은 상기 제2 쌍극판의 가장 가까운 용접부들의 무게중심에 배치되는 것을 특징으로 하는 연료전지(1).
  5. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    제3 쌍극판을 더 포함하고, 상기 제1 쌍극판과 제3 쌍극판 사이에 제2 쌍극판이 개재되고, 상기 제3 쌍극판은 용접부에 의해 고정 접합되는 두 개의 금속 시트를 포함하고, 상기 제2 금속 시트는 기체를 안내하는 연이어 형성된 통로들을 포함하되, 이들 통로는 동일한 종 방향으로 뻗어있고, 횡 방향으로 분포되어 있으며, 이들 통로의 저면에는 용접부가 형성되고, 상기 제3 쌍극판의 용접부들 중 적어도 일부는 제1 및 제2 쌍극판의 용접부들에 대해서 종 방향 및 횡 방향으로 어긋나 있고, 상기 제2 쌍극판의 용접부들은 제1 또는 제3 쌍극판에 속하는 가장 가까운 용접부들의 무게중심에 배치되는 것을 특징으로 하는 연료전지(1).
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 쌍극판의 용접부의 밀도는 cm²당 0.1 개 내지 1 개인 것을 특징으로 하는 연료전지(1).
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 쌍극판들의 용접부들은 쌍극판 위에 균일하게 분포되는 것을 특징으로 하는 연료전지(1).
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 금속 시트(41, 42)는 스테인리스강으로 형성되는 것을 특징으로 하는 연료전지(1).
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 금속 시트(41, 42)는 냉각용 액체를 위한 유로(43)를 한정하는 것을 특징으로 하는 연료전지(1).
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 용접부는 스폿 용접 또는 직선 씸 용접에 의해 형성된 것을 특징으로 하는 연료전지(1).
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