KR20160033942A - Molten carbonate fuel cell stack and manifold combined structure by manifold insulation sealing guide pin formed on fuel cell stack - Google Patents

Molten carbonate fuel cell stack and manifold combined structure by manifold insulation sealing guide pin formed on fuel cell stack Download PDF

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Abstract

The present invention relates to a molten carbonate fuel cell stack by a manifold insulator guide pin formed on a fuel cell stack, and to a manifold combined structure and, more specifically, to a molten carbonate fuel cell stack connecting a guide pin formed on a fuel cell stack, and to a manifold combined structure, wherein the molten carbonate fuel cell stack has the guide pin which guides a manifold and an insulator to move in the predetermined direction in order to prevent working gas leak by twisting an insulation binding of the stack and the manifold and leaving position of a manifold insulator outside, when the stack of a molten carbonate fuel cell and the manifold accompany thermal expansion and contraction in the insulation binding conditions.

Description

연료전지 스택에 형성된 매니폴드 절연체 가이드 핀에 의한 용융탄산염 연료전지 스택 및 매니폴드의 결합구조{MOLTEN CARBONATE FUEL CELL STACK AND MANIFOLD COMBINED STRUCTURE BY MANIFOLD INSULATION SEALING GUIDE PIN FORMED ON FUEL CELL STACK}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a molten carbonate fuel cell stack and a manifold structure using the manifold insulator guide pin formed on the fuel cell stack. [0002] MOLTEN CARBONATE FUEL CELL STACK AND MANIFOLD [0003] FIELD OF THE INVENTION [

본 발명은 연료전지 스택에 형성된 매니폴드 절연체 가이드 핀에 의한 용융탄산염 연료전지 스택 및 매니폴드의 결합구조에 관한 것으로, 보다 상세하게는 용융탄산염형 연료전지의 스택 및 매니폴드가 절연 결합된 상태에서 열 팽창 수축을 동반할 때, 스택 및 매니폴드 절연 결합이 뒤틀리거나 매니포드의 절연체가 외곽으로 벗어나 위치 이탈되어 작동 가스가 누출되는 것을 방지하기 위하여 매니폴드 및 절연체가 일정방향으로 슬라이딩 움직이도록 가이드하는 가이드 핀을 연료전지 스택에 형성하여 결합한 용융탄산염 연료전지 스택 및 매니폴드의 결합구조에 관한 것이다.
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a combined structure of a molten carbonate fuel cell stack and a manifold by a manifold insulator guide pin formed on a fuel cell stack, more particularly, When accompanied by thermal expansion shrinkage, the stack and manifold insulation bonds are twisted, or the manifold insulator is displaced out of the housing to prevent the working gas from leaking out, thereby guiding the manifold and the insulator to slide in a certain direction To a combined structure of a molten carbonate fuel cell stack and a manifold in which a guide pin is formed on a fuel cell stack.

일반적으로, 연료전지는 연료(수소 또는 메탄올)와 산화제(산소 또는 공기)를 전기 화학적으로 반응시켜 전기에너지를 얻을 수 있게 하는 새로운 발전시스템으로서, 연료와 산화제가 외부로부터 연속적으로 공급되기 때문에 발전이 지속적으로 이루어지는 장치이다.
Generally, a fuel cell is a new generation system that can obtain electric energy by electrochemically reacting a fuel (hydrogen or methanol) and an oxidant (oxygen or air) by electrochemically. Since fuel and oxidant are supplied continuously from the outside, It is a continuous device.

연료전지 종류에는 고온(650℃)에서 작동하는 용융탄산염 연료전지(Molten Carbon Fuel Cell, MCFC)와 180~200℃ 정도에서 작동하는 인산 전해질형 연료전지, 80~100℃ 에서 작동하는 알칼리 전해질형 연료전지와 고분자 전해질형 연료전지 등이 있으며, 이 중 고분자 전해질형 연료전지는 다시 수소 가스를 연료로 사용하는 수소이온 교환막 연료전지(Proton Exchange Membrane Fuel Cell; PEMFC), 액상의 메탄올을 연료로 사용하는 직접 메탄올 연료전지(Direct Methanol Fuel Cell; DMFC) 등으로 구분된다.
The fuel cell type includes a Molten Carbon Fuel Cell (MCFC) operating at a high temperature (650 ° C), a phosphoric acid electrolyte type fuel cell operating at about 180 to 200 ° C, an alkaline electrolyte fuel (PEMFC), which uses hydrogen gas as a fuel, and methanol fuel as liquid fuel, which are used as a fuel, and a polymer electrolyte fuel cell Direct Methanol Fuel Cell (DMFC).

이러한 연료전지 중에서 용융탄산염 연료전지는 다른 종류의 연료전지와 비교하여 작동온도가 650℃의 고온에서 운전되기 때문에 인산형 또는 고분자 연료전지와 같은 저온형 연료전지에서 기대할 수 없는 높은 열효율과 환경친화적인 장점들을 갖고 있다.
Among these fuel cells, since the molten carbonate fuel cell is operated at a high temperature of 650 ° C as compared with other types of fuel cells, it can not be expected to have a high thermal efficiency and an environmentally friendly performance in a low temperature type fuel cell such as a phosphate type or polymer fuel cell It has advantages.

또한, 설치공간이 작게 소요되고 스택 모듈화 특성 때문에 쉽게 scale-up이 가능하여 분산형 발전에 적용이 가능한 장점이 있을 뿐만 아니라, 고온에서의 빠른 전기화학반응으로 인하여 전극재료를 백금 대신 저렴한 니켈의 소재를 사용하여 가격 경쟁력이 높고, 백금전극에 피독물질로 작용하는 일산화탄소마저 연료로 이용하는 니켈전극의 특성에 따라서 석탄가스, 천연가스, 메탄올, 바이오매스와 같은 다양한 연료 선택성을 장점으로 하고 있다.
In addition, since it requires a small space for installation and can be easily scale-up due to its stack modulatability, it can be applied to distributed power generation. In addition, due to rapid electrochemical reaction at high temperature, Carbon monoxide, which acts as poisonous substance to platinum electrodes, is advantageous in various fuel selectivity such as coal gas, natural gas, methanol, and biomass depending on the characteristics of the nickel electrode used as fuel.

그리고 HRSG(Heat Recovery Steam Generator) 등을 이용한 바터밍 사이클(bottoming cycle)로 양질의 고온 폐열을 회수가 가능하여, 전체 발전 시스템의 열효율을 약 80% 이상으로 상승시킬 수 있다.
In addition, it is possible to recover high-temperature waste heat with a bottoming cycle using a heat recovery steam generator (HRSG) or the like, so that the thermal efficiency of the entire power generation system can be increased to about 80% or more.

또한, 용융탄산염 연료전지의 고온운전 특성은 연료전지 스택 내부에서 전기화학반응과 연료개질반응을 동시에 진행시키는, 즉, 내부개질형 용융탄산염 연료전지는 연료전지 스택 내부에서 연료 개질반응과 전기화학반응을 동시에 진행시키기 때문에 개질률을 99% 이상으로 올릴수 있으므로 효율이 높은 장점이 있으며, 전기화학반응의 발열량을 별도의 외부 열교환기없이 직접 흡열반응인 개질반응에 이용하므로, 외부 개질형 용융탄산염 연료전지보다 전체 시스템의 열효율이 높은 동시에 시스템 구성이 간단해지는 특성을 갖는다.
In addition, the high-temperature operation characteristics of the molten carbonate fuel cell lead to both the electrochemical reaction and the fuel reforming reaction in the fuel cell stack, that is, the internal reforming-type molten carbonate fuel cell performs the fuel reforming reaction and the electrochemical reaction The reforming rate can be increased to 99% or more, which is advantageous in efficiency. Since the calorific value of the electrochemical reaction is used for the reforming reaction which is a direct endothermic reaction without a separate external heat exchanger, the externally reforming molten carbonate fuel cell The thermal efficiency of the entire system is higher and the system configuration is simplified.

한편, 연료전지에 있어서, 단일 전지를 관통하여 연료가스 및 산화제가스를 각각의 단일전지에 공급 및 배출하도록 형성된 관통구멍을 매니폴드(manifold)라고 부르며, 이러한 매니폴드의 종류에는 각각의 세퍼레이터에 천공한 관통구멍을 스택의 적층방향으로 연속으로 형성한 일련의 관통 구멍을 매니폴드로 하는 내부 매니폴드 형태와, 가스유로에 가스를 공급하기 위하여 외부에서 공급되는 가스가 흐르는 배관을 세퍼레이터의 수에 대응하는 수로 분기시키고, 그 분기 끝이 직접 세퍼레이터의 홈에 연결되는 형태의 외부 매니폴드 형태가 있다.
On the other hand, in a fuel cell, a through hole formed through a single cell to supply and discharge a fuel gas and an oxidizing agent gas to and from each single cell is referred to as a manifold. In this kind of manifold, An internal manifold type in which a series of through holes in which one through hole is continuously formed in the stacking direction of the stack is used as a manifold and an internal manifold type in which a pipe through which gas supplied from the outside flows to supply gas to the gas flow path corresponds to the number of separators And the end of the branch is directly connected to the groove of the separator.

이러한 외부 매니폴드형 용융탄산염 연료전지는 상기된 바와 같이 650℃ 이상에서 운전되며, 스택 모듈을 구성하고 있는 스택 셀(Stack Cell)과 매니폴드는 그 사이로 작동 가스의 누출이 방지되도록 설치되어야 한다.
As described above, the external manifold-type MCFC operates at a temperature of 650 ° C or higher. The stack cell and the manifold, which constitute the stack module, must be installed to prevent leakage of the working gas therebetween.

또한, 단위 전지 셀의 전압은 정격 방전시에 약 0.8~1.2V로 낮기 때문에, 실제 발전에서는 기본 구성인 단위 전지 셀을 다수 적층하여 전압을 높이고, 셀 면적을 확장시켜 고출력화를 달성하게 되는데, 이렇게 단위 전지 셀을 여러 단 적층한 것을 스택(stack)이라 한다.
Further, since the voltage of the unit battery cell is low at about 0.8 to 1.2 V at the time of rated discharge, a large number of unit battery cells, which are basic constitution, are stacked to increase the voltage and achieve a high output by expanding the cell area. A unit stack of unit cell cells is called a stack.

이러한 스택은 용융탄산염형 연료전지의 발전효율과 수명 및 성능을 결정하기 때문에 스택으로 연료를 공급하는 매니폴드를 구성하는 절연체는 기밀을 유지해야 함은 물론, 단위 셀간의 절연을 유지하여야 하기 때문에 절연체의 구조가 중요하다.
Since the stack determines the power generation efficiency, lifetime, and performance of the molten carbonate fuel cell, the insulator constituting the manifold for supplying fuel to the stack must maintain airtightness and insulate the unit cells, Is important.

종래 기술들에 있어서, 절연체의 구조에 대한 개선이 어느 정도 이루어졌지만, 절연체들끼리 맞닿는 면에서 완전한 기밀을 유지하기 어렵기 때문에 전체적인 효율이 떨어진다는 문제점이 있었다.
In the prior art, although the structure of the insulator has been improved to a certain extent, there has been a problem in that the overall efficiency is lowered because it is difficult to maintain complete airtightness at the contact between the insulators.

또한, 절연체는 용융탄산염 연료전지의 특성상 작동온도가 650℃ 정도의 고온이기 때문에 세라믹 등의 절연물질로 제작되어야 하며, 이런 경우, 절연체와 금속으로 이루어진 매니폴드와 스택 간의 열팽창에 의한 상대적인 움직임이 발생할 수 있게 되는데, 이와 같은 상대적인 움직임이 발생하더라도 내부 가스의 누설을 최소화하는 설계가 요구된다.
In addition, the insulator must be made of an insulating material such as a ceramic because it has a high operating temperature of about 650 ° C. due to the characteristics of a molten carbonate fuel cell. In this case, relative movement due to thermal expansion between the insulator- Even if such relative movement occurs, a design that minimizes leakage of the internal gas is required.

종래 기술로서, 연료전지와 스택간의 결합 및 밀봉에 관한 기술을 살펴 보면, 한국등록특허 10-0668199에는 하부 엔드판(6)에 지지된 상태에서 스택 셀(1)과의 사이를 밀봉하기 위한 가스킷과 전기 절연을 위하여 제공되는 절연 세라믹 상에 밀착되는 플랜지를 가지는 입출구 매니폴드(2)와; 상기 플랜지를 가압하도록 상기 입출구 매니폴드의 외측으로부터 배치되며, 상이한 열팽창계수를 가지는 내부 및 외부 빔으로 만들어지고, 모서리 부분에 받침대(6)가 제공되는 밀착 체결용 빔(8)과; 상기 입출구 매니폴드의 플랜지가 상기 절연 세라믹 상에 밀착되도록 상기 밀착 체결용 빔의 받침대에 감겨지는 체결용 와이어(5)를 포함하는 것을 특징으로 하는 용융탄산염 연료전지 스택 모듈의 설치 구조가 공지되어 있다.
As a related art, there has been proposed a technique relating to coupling and sealing between a fuel cell and a stack. Korean Patent No. 10-0668199 discloses a fuel cell stack having a gasket (not shown) An inlet manifold 2 having a flange that is in close contact with an insulating ceramic provided for electrical insulation; A tightening beam 8 disposed from the outside of the inlet manifold so as to press the flange and made of inner and outer beams having different thermal expansion coefficients and provided with a pedestal 6 at an edge portion; And a fastening wire (5) wound on a pedestal of the close fastening beam so that a flange of the inlet manifold is in close contact with the insulating ceramic, and an installation structure of the molten carbonate fuel cell stack module is known .

또한, 한국등록특허 10-1205618에 제1 및 제2의 대향 하는 외부 표면을 가지며 매니폴더를 연료 전지 스택에 밀봉하는 가스킷과 상기 제1 및 제2의 외부 표면의 적어도 하나의 적어도 일부분에 놓여져 미끄러짐을 촉진하는 소재 층을 포함하는 것으로 구성되는 조립체로서; 상기 가스킷은 섬유 모양의 세라믹 층을 포함하고 상기 소재는 세라믹 클로스를 포함하고, 상기 가스킷은 연료 전지 스택 면과 매니폴더와 스택 면 사이에 놓이는 유전성 절연기 사이에 놓이도록 적용되고; 상기 스택 면은 연료 전지 스택의 단부 평판의 단부 면의 부분에 의해 형성되는 마주보는 제1 및 제2 주변부분과 연료 전지 스택의 연료 전지에서 양극의 분리 평판의 단부 면의 부분에 의해 형성되는 마주보는 제3 및 제4주변 부분을 포함하고; 상기 유전성 절연기는 상기 스택 면의 상기 제1 및 제2 주변 부분에 인접하여 놓이도록 적용되는 마주보는 제1및 제2 프레임(frame) 부분과 상기 스택 면의 상기 제3 및 제4 주변 부분에 인접하여 놓이도록 적용되는 마주보는 제3 및 제4의 프레임 부분을 포함하고; 상기 가스킷의 상기 제1 외부 표면은 상기 유전성 절연기의 상기 프레임 부분에 직면하도록 적용되고 상기 가스킷의 상기 제2 외부 표면은 상기 스택 면의 상기 주변 부분에 직면하도록 적용되는 것을 특징으로 하는 연료 전지 스택의 미세한 움직임을 수용하는 매니폴드 가스킷 조립체가 공지되어 있다.
Also disclosed in Korean Patent No. 10-1205618 is a gasket having a first and a second opposing outer surface and sealing the manifold to the fuel cell stack and a gasket which is placed on at least a part of at least one of the first and second outer surfaces and slides An assembly comprising a layer of material that facilitates the application of heat to the substrate; Wherein the gasket comprises a ceramic-like ceramic layer and the material comprises a ceramic cloth, the gasket being adapted to lie between a fuel cell stack face and a dielectric isolator lying between the manifold and the stack face; The stacked surface is defined by the first and second peripheral portions facing each other formed by the portion of the end surface of the end plate of the fuel cell stack and the second surface portion formed by the portion of the end surface of the separating plate of the anode in the fuel cell of the fuel cell stack The viewing includes third and fourth peripheral portions; Wherein the dielectric isolator comprises opposing first and second frame portions adapted to lie adjacent to the first and second peripheral portions of the stacked surface and adjacent to the third and fourth peripheral portions of the stacked surface, And third and fourth frame portions that are adapted to be placed in the first and second frame portions; Wherein the first outer surface of the gasket is adapted to face the frame portion of the dielectric isolator and the second outer surface of the gasket is adapted to face the peripheral portion of the stack surface. Lt; RTI ID = 0.0 > a < / RTI > gasket assembly is known.

또한, 한국등록특허 10-1360105에 연료극과 공기극을 갖는 다수 개의 단위셀(unit cell)이 높이방향을 따라 적층되고, 상기 연료극의 입구와 출구가 제1 방향 양측에, 공기극의 입구와 출구가 상기 제1 방향에 직교하는 제2 방향 양측에 각각 형성되는 스택; 상기 스택의 상하 양단에 각각 구비되는 상부 엔드플레이트 및 하부 엔드플레이트; 상기 스택으로 공급되는 연료와 공기를 각각의 단위셀로 분배하도록 상기 스택의 측면에 밀착되어 결합되는 복수 개의 매니폴드; 상기 매니폴드를 상기 상부 엔드플레이트와 하측 플레이트에 각각 밀착시키는 제1 결합유닛; 및 상기 매니폴드를 상기 스택에 밀착시키는 제2 결합유닛;을 포함하고, 상기 제1 결합유닛은 상기 매니폴드로부터 착탈 가능한 복수 개의 프레임이 조임부재에 의해 서로 결합되며, 상기 제2 결합유닛은 상기 매니폴드에 고정된 복수 개의 프레임이 조임부재에 의해 서로 결합되는 것을 특징으로 하는 체결장치가 구비된 연료전지가 공지되어 있다.
Further, in Korean Patent No. 10-1360105, a plurality of unit cells having a fuel electrode and an air electrode are stacked along the height direction, and the inlet and the outlet of the fuel electrode are arranged on both sides in the first direction, A stack formed on both sides in a second direction orthogonal to the first direction; An upper end plate and a lower end plate respectively provided at upper and lower ends of the stack; A plurality of manifolds tightly coupled to a side surface of the stack to distribute fuel and air supplied to the stack to respective unit cells; A first coupling unit that closely connects the manifold to the upper end plate and the lower plate; And a second coupling unit for bringing the manifold into close contact with the stack, wherein the first coupling unit is configured such that a plurality of frames detachable from the manifold are coupled to each other by tightening members, And a plurality of frames fixed to the manifold are coupled to each other by tightening members.

또한, 한국등록특허 10-0988108에 연료전지 스택의 4면에 설치되는 4개의 매니폴드에 각각 설치되는 4개의 선형 체결 가이드; 상기 체결 가이드에 미끄럼 결합되는 가이드 홈을 구비하고, 각각의 일 측 단부에 연결 홀이 형성된 4개의 체결빔; 상기 체결빔의 연결 홀에 삽입된 상태로 이웃하는 다른 체결빔의 타 측 단부에 연결되는 4개의 연결막대; 상기 체결 빔의 연결 홀에 삽입된 상기 연결막대의 단부에 설치되어 상기 체결 빔에 대해 상기 연결막대를 지지하며 체결력을 제공하고 유지함에 의해 상기 체결빔을 상기 매니폴드로 가압하는 4개의 체결 스프링; 및 상기 연결막대의 단부에 구비되어 상기 체결 스프링을 상기 연결막대에 구속시키는 4개의 체결볼트를 포함하고, 상기 4개의 체결빔 각각의 가이드 홈이 상기 각 체결 가이드에 삽입된 상태에서 상기 각각의 체결 빔의 타 측단부에 연결된 연결막대가 이웃한 다른 체결빔의 일 측 단부에 형성된 연결홀에 끼워져 상기 스택의 4면을 둘러싸는 구조를 제공하며, 상기 스택의 4면을 둘러싼 상기 4개의 체결 빔이 서로 맞물려 연결되어 상기 각 매니폴드의 위치를 상기 스택에 서 벗어나지 않도록 유지할 수 있는 것을 특징으로 하는 연료전지 스택의 외부 매니폴드 체결장치가 공지된 바 있다.
Further, in Korean Patent No. 10-0988108, four linear fastening guides are respectively installed on four manifolds installed on four sides of a fuel cell stack; Four fastening beams each having a guide groove slidably engaged with the fastening guide, the fastening beam having a connecting hole at one end thereof; Four connecting rods connected to the other end of the other fastening beam in a state of being inserted into the connecting hole of the fastening beam; Four fastening springs installed at ends of the connecting rod inserted into the connecting holes of the fastening beams to support the connecting rods with respect to the fastening beams and to press and hold the fastening beams to the manifold by providing and holding fastening forces; And four fastening bolts provided at the end of the connecting rod to fasten the fastening spring to the connecting rod, wherein the fastening bolts of the four fastening beams are inserted into the respective fastening guides, A connecting rod connected to the other end of the beam is fitted in a connecting hole formed in one side end of another neighboring fastening beam to surround four sides of the stack, and the four fastening beams Are connected to each other to keep the positions of the respective manifolds from being separated from the stack.

또한, 한국공개특허 10-2011-0075862에 서로 접촉한 상태에서 미끄러지게 결합 된 블록들을 포함하는 절연체 및 상기 절연체를 구비하는 용융탄산염 연료전지에서, 용융탄산염 연료전지가 650℃ 이상의 고온에서 작동되어, 스택과 매니폴더가 팽창, 수축, 뒤틀어지더라도, 절연체는 제 위치를 벗어나지 않고, 절연체와 가스켓 사이에 틈이 생겨 그 틈을 통해 가스가 새는 것을 방지할 수 있도록 제1결합돌기가 구비된 제1블록들과 제2결합돌기가 구비된 제2블록들을 포함하며, 상기 제1결합돌기들은 서로 접촉한 상태에서 미끄러지고, 상기 제1결합돌기와 제2결합돌기는 서로 접촉한 상태에서 미끄러지는 절연체가 공지되어 있다.
In addition, in the molten carbonate fuel cell having the insulator and the insulator including the slidably coupled blocks in contact with each other in Korean Patent Publication No. 10-2011-0075862, the molten carbonate fuel cell is operated at a high temperature of 650 ° C or higher, Even if the stack and the manifold folder are inflated, shrunk, or distorted, the insulator does not deviate from the position, and a gap is formed between the insulator and the gasket so as to prevent gas from leaking through the gap. Wherein the first engaging protrusions are slid in contact with each other and the first engaging protrusion and the second engaging protrusion are in sliding contact with each other, Lt; / RTI >

또한, 한국등록특허 10-1401450에는 스택의 외측면에 테두리부가 결합되는 매니폴드; 및 상기 스택과 매니폴드의 테두리부 사이에 구비되는 매니폴드 절연체;를 포함하고, 상기 매니폴드의 테두리부에는 고정부와 지지부로 이루어진 적어도 한 개 이상의 지지편이 고정 결합되고, 상기 매니폴드 절연체에는 상기 지지편에 삽입되어 결합되도록 결합홈이 형성되되, 상기 지지편의 고정부는 상기 매니폴드에 결합되고, 상기 지지편의 지지부는 상기 고정부에서 연장되어 상기 매니폴드 절연체의 결합홈에 삽입되도록 형성된 연료전지의 매니폴드 절연장치가 공지되어 있다.
Also, Korean Patent Registration No. 10-1401450 discloses a manifold having a frame joined to an outer surface of a stack; And a manifold insulator provided between the stack and a rim of the manifold, wherein at least one supporting piece composed of a fixing part and a supporting part is fixedly coupled to the rim of the manifold, A fixing portion of the supporting piece is coupled to the manifold and a supporting portion of the supporting piece is extended from the fixing portion to be inserted into the coupling groove of the manifold insulator, Manifold insulation devices are known.

또한, 한국등록특허 10-1172280에 제1 막대부와 제3 막대부의 가로측 막대부(110a)와 제2막대부와 제4막대부의 세로측 막대부(110b)로 일체로 이루어지고, 스택(140)과 매니폴드(150)에 각각 접촉되며, 상기 매니폴드(150)의 내부의 가스 누설을 방지하는 절연 재료로 이루어진 매니폴드 절연체(110); 상기 가로측 막대부(110a)를 따라 상기 매니폴드(150)에 내측 삽입홈(153)과 외측 삽입홈(154)이 한 쌍으로 형성된 복수의 제1 삽입홈(H1); 상기 세로측 막대부(110b)를 따라 상기 매니폴드(150)에 형성된 복수의 제2 삽입홈(H2); 상기 제1, 제2 삽입홈(H1, H2)에 일측이 각각 삽입되고 타측은 상기 가로측 막대부(110a)와 상기 세로측 막대부(110b)의 측면에 닿도록 배치되며 세라믹 재질로 제공되는 복수의 지지부재(121); 및 상기 복수의 지지부재(121)와 상기 가로측 막대부(110a) 또는 상기 세로측 막대부(110b)의 사이에 배치되어 확장되는 방향으로 복원력을 작용하여 상기 가로측 막대부(110a)와 상기 세로측 막대부(110b)를 고정하도록 하는 복수의 스프링(122);를 포함하는 연료 전지의 매니폴드 절연장치가 공지되어 있다.
In addition, in Korean Patent No. 10-1172280, the first rod portion and the third rod portion are integrally formed by the lateral rod portion 110a, the second rod portion and the longitudinal rod portion 110b of the fourth rod portion, and the stack 140 A manifold insulator 110 made of an insulating material, which is in contact with the manifold 150 and prevents gas leakage inside the manifold 150; A plurality of first insertion grooves H1 formed in the manifold 150 along the transverse bar portion 110a and having an inner insertion groove 153 and an outer insertion groove 154 formed as a pair; A plurality of second insertion grooves H2 formed in the manifold 150 along the longitudinal bar portion 110b; One side is inserted into each of the first and second insertion grooves H1 and H2 and the other side is disposed in contact with the side surfaces of the transverse side rod portion 110a and the longitudinal side rod portion 110b, A support member 121 of a support member; And a plurality of support members (121) disposed between the horizontal bar part (110a) and the vertical bar part (110b) And a plurality of springs (122) for fixing the rod portion (110b).

그러나, 종래 기술들은 스택과 매니폴드를 견고하게 밀봉되도록 체결하는 장치 및 구조에 관한 것이거나, 또는 열팽창 수축 등으로 절연체가 변형되거나 스택면에서 어느정도 미끄러지도록 하여 밀봉되도록 하는 것으로서 이러한 기술들은 여전히 종래의 문제점인 스택 및 매니폴드가 열팽창 수축으로 뒤틀어져 절연체가 스택 표면으로부터 이탈되어 밀봉되지 않고 작동가스가 누출되는 등의 근본적인 문제점을 해결하는 것은 불가능하였다.
However, the prior art relates to an apparatus and structure for tightly sealing the stack and the manifold, or to allow the insulator to be deformed due to thermal expansion shrinkage or to be slid to some extent on the stack surface, It was impossible to solve the fundamental problem such that the problematic stack and the manifold were twisted due to thermal expansion contraction and the insulator was separated from the stack surface and was not sealed and the working gas leaked.

본 발명은 상기 문제점들을 해결하기 위한 것으로, 용융탄산염형 연료전지의 스택 및 매니폴드가 절연 결합된 상태에서 열 팽창 수축을 동반할 때, 스택 및 매니폴드 절연 결합이 뒤틀리거나 매니포드의 절연체가 외곽으로 벗어나 위치 이탈되어 작동 가스가 누출되는 것을 방지하기 위하여 매니폴드 및 절연체가 일정방향으로 슬라이딩 움직이도록 가이드하는 가이드 핀을 연료전지 스택에 형성하여 결합한 용융탄산염 연료전지 스택 및 매니폴드의 결합구조를 제공하는 것을 해결하고자 하는 과제로 한다.
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems and it is an object of the present invention to provide a fuel cell stack in which the stack and the manifold insulation bond are twisted when the stack and the manifold of the molten carbonate fuel cell are accompanied by thermal expansion shrinkage, A guide pin for guiding the manifold and the insulator to slide in a predetermined direction is formed on the fuel cell stack to prevent the operating gas from leaking out of the molten carbonate fuel cell stack and the combined structure of the combined molten carbonate fuel cell stack and the manifold To solve the problem.

본 발명은 상기 해결하고자 하는 과제의 해결을 위하여, 상부 엔드플레이트와 하부 엔드플레이트 사이에 연료극과 공기극을 갖는 다수 개의 단위셀(unit cell)이 수직 적층되고, 상기 수직 적층된 양측 가장자리 수직면과 상부 엔드플레이트 및 하부 엔드플레이트의 수직면에 각각 매니폴드 플랜지부의 절연체가 절연 결합되는 결합면이 형성되는 스택과; 상기 스택으로 공급되는 연료와 공기를 각각의 단위셀로 분배하도록 상기 스택의 결합면에 매니폴드 플랜지부의 절연체가 절연결합되는 매니폴드;를 포함하여 구성되는 용융탄산염 연료전지의 스택 및 매니폴드에 있어서, 상기 스택의 수직 적층된 양측 가장자리 수직면에는 수직가이드핀이 형성되고, 상기 상부 엔드플레이트의 수직면 중앙부에는 수평가이드핀이 형성되며, 상기 매니폴드 플랜지부의 수직방향 절연체가 상기 수직가이드핀 내측으로 간격을 두고 결합되고, 상기 매니폴드 플랜지부의 상부 수평방향 절연체가 상기 수평가이드핀 상측으로 간격을 두고 결합되어 상기 절연체가 수평방향 외곽으로 벗어나지 않고 수직방향으로 슬라이딩 움직일 수 있도록 결합되는 것을 특징으로 하는 연료전지 스택에 형성된 매니폴드 절연체 가이드 핀에 의한 용융탄산염 연료전지 스택 및 매니폴드의 결합구조를 과제의 해결수단으로 한다.
In order to solve the problem to be solved, the present invention is characterized in that a plurality of unit cells each having an anode and an air electrode are stacked vertically between an upper end plate and a lower end plate, A stack having a coupling surface on which insulators of the manifold flange portions are insulatedly coupled to the vertical surfaces of the plate and the lower end plate, respectively; And a manifold in which an insulator of a manifold flange portion is insulatedly coupled to a coupling surface of the stack so as to distribute the fuel and air supplied to the stack to each unit cell, and a stack of manifolds and a manifold A vertical guide pin is formed on the vertically stacked both side edges of the stack, a horizontal guide pin is formed at the center of the vertical surface of the upper end plate, a vertical insulator of the manifold flange is inserted into the vertical guide pin And the upper horizontal insulator of the manifold flange portion is coupled to the upper side of the horizontal guide pin with a gap therebetween so that the insulator is slidably moved in a vertical direction without departing from a horizontal direction outline. A manifold insulator guide formed on the fuel cell stack And a coupling structure of a molten carbonate fuel cell stack and the manifold according to the solving means of the problem.

상기 수직가이드핀 및 수평가이드핀은 각각 상기 스택의 양측 가장자리 수직면 및 상부 엔드플레이트의 수직면 중앙부에 구멍 또는 홈을 형성하여 고정하는 것을 특징으로 하는 연료전지 스택에 형성된 매니폴드 절연체 가이드 핀에 의한 용융탄산염 연료전지 스택 및 매니폴드의 결합구조를 과제의 해결수단으로 한다.
Wherein the vertical guide pin and the horizontal guide pin are fixed by forming a hole or a groove in a vertical surface of both side edges of the stack and a vertical surface of a vertical surface of the upper end plate respectively and then fixing the molten carbonate by the manifold insulator guide pin formed on the fuel cell stack The joint structure of the fuel cell stack and the manifold serves as a solution to the problem.

상기 수직가이드핀 및 수평가이드핀은 상기 매니폴드 플랜지부의 절연체와 5~10mm의 간격을 두고 설치되는 것을 특징으로 하는 연료전지 스택에 형성된 매니폴드 절연체 가이드 핀에 의한 용융탄산염 연료전지 스택 및 매니폴드의 결합구조를 과제의 해결수단으로 한다.
Wherein the vertical guide pin and the horizontal guide pin are spaced apart from the insulator of the manifold flange by an interval of 5 to 10 mm. The molten carbonate fuel cell stack and the manifold by the manifold insulator guide pin formed on the fuel cell stack As a solution to the problem.

본 발명에 따른 연료전지 스택에 형성된 매니폴드 절연체 가이드 핀에 의한 용융탄산염 연료전지 스택 및 매니폴드의 결합구조는 용융탄산염형 연료전지의 스택 및 매니폴드가 절연 결합된 상태에서 열 팽창 수축을 동반할 때, 스택 및 매니폴드 절연 결합이 뒤틀리거나 매니포드의 절연체가 외곽으로 벗어나 위치 이탈되어 작동 가스가 누출되는 것을 방지하기 위하여 매니폴드 및 절연체가 일정방향으로 슬라이딩 움직이도록 가이드하는 가이드 핀을 연료전지 스택에 형성함으로써, 연료전지의 스택 및 매니폴드 결합을 잘 유지시켜 연료전지의 효율 및 수명향상과 유지관리측면에서 획기적인 효과가 있다.
The combined structure of the molten carbonate fuel cell stack and the manifold formed by the manifold insulator guide pin formed in the fuel cell stack according to the present invention is accompanied by the thermal expansion contraction in the state where the stack and the manifold of the molten carbonate fuel cell are insulatedly coupled A guide pin for guiding the manifold and the insulator to slidingly move in a predetermined direction is disposed in the fuel cell stack to prevent the manifold and the manifold insulation coupling from being twisted or the insulator of the manifold to be displaced out of position to prevent the operating gas from leaking. The stack and the manifold of the fuel cell are maintained well, and the efficiency and life span of the fuel cell are improved and maintenance is remarkably effected.

도 1은 일반적인 용융탄산염 연료 전지의 스택 모듈 조립 사시도
도 2는 본 발명의 용융탄산염 연료전지 스택의 가이드핀 구성 사시도
도 3은 본 발명의 용융탄산염 연료전지 매니폴드 내부를 나타낸 사시도
도 4는 본 발명의 용융탄산염 연료전지 스택 및 매니폴드 결합사시도1 is a perspective view of a stacked module assembly view of a typical molten carbonate fuel cell
2 is a perspective view of the guide pin of the molten carbonate fuel cell stack of the present invention.
3 is a perspective view showing the interior of a molten carbonate fuel cell manifold of the present invention.
FIG. 4 is a cross-sectional view of a molten carbonate fuel cell stack and a manifold-

본 발명은, 상부 엔드플레이트와 하부 엔드플레이트 사이에 연료극과 공기극을 갖는 다수 개의 단위셀(unit cell)이 수직 적층되고, 상기 수직 적층된 양측 가장자리 수직면과 상부 엔드플레이트 및 하부 엔드플레이트의 수직면에 각각 매니폴드 플랜지부의 절연체가 절연 결합되는 결합면이 형성되는 스택과; 상기 스택으로 공급되는 연료와 공기를 각각의 단위셀로 분배하도록 상기 스택의 결합면에 매니폴드 플랜지부의 절연체가 절연결합되는 매니폴드;를 포함하여 구성되는 용융탄산염 연료전지의 스택 및 매니폴드에 있어서, 상기 스택의 수직 적층된 양측 가장자리 수직면에는 수직가이드핀이 형성되고, 상기 상부 엔드플레이트의 수직면 중앙부에는 수평가이드핀이 형성되며, 상기 매니폴드 플랜지부의 수직방향 절연체가 상기 수직가이드핀 내측으로 간격을 두고 결합되고, 상기 매니폴드 플랜지부의 상부 수평방향 절연체가 상기 수평가이드핀 상측으로 간격을 두고 결합되어 상기 절연체가 수평방향 외곽으로 벗어나지 않고 수직방향으로 슬라이딩 움직일 수 있도록 결합되는 것을 특징으로 하는 연료전지 스택에 형성된 매니폴드 절연체 가이드 핀에 의한 용융탄산염 연료전지 스택 및 매니폴드의 결합구조를 기술구성의 특징으로 한다.
In the present invention, a plurality of unit cells each having an anode and an air electrode are vertically stacked between an upper end plate and a lower end plate, and the upper end plate and the lower end plate are stacked vertically, A stack in which a coupling surface on which an insulator of a manifold flange portion is insulated is formed; And a manifold in which an insulator of a manifold flange portion is insulatedly coupled to a coupling surface of the stack so as to distribute the fuel and air supplied to the stack to each unit cell, and a stack of manifolds and a manifold A vertical guide pin is formed on the vertically stacked both side edges of the stack, a horizontal guide pin is formed at the center of the vertical surface of the upper end plate, a vertical insulator of the manifold flange is inserted into the vertical guide pin And the upper horizontal insulator of the manifold flange portion is coupled to the upper side of the horizontal guide pin with a gap therebetween so that the insulator is slidably moved in a vertical direction without departing from a horizontal direction outline. A manifold insulator guide formed on the fuel cell stack A coupling structure of a molten carbonate fuel cell stack and the manifold according to the features of the technology configuration.

상기 수직가이드핀 및 수평가이드핀은 각각 상기 스택의 양측 가장자리 수직면 및 상부 엔드플레이트의 수직면 중앙부에 구멍 또는 홈을 형성하여 고정하는 것을 특징으로 하는 연료전지 스택에 형성된 매니폴드 절연체 가이드 핀에 의한 용융탄산염 연료전지 스택 및 매니폴드의 결합구조를 기술구성의 특징으로 한다.
Wherein the vertical guide pin and the horizontal guide pin are fixed by forming a hole or a groove in a vertical surface of both side edges of the stack and a vertical surface of a vertical surface of the upper end plate respectively and then fixing the molten carbonate by the manifold insulator guide pin formed on the fuel cell stack The combination structure of the fuel cell stack and the manifold is characterized by the technical structure.

상기 수직가이드핀 및 수평가이드핀은 상기 매니폴드 플랜지부의 절연체와 5~10mm의 간격을 두고 설치되는 것을 특징으로 하는 연료전지 스택에 형성된 매니폴드 절연체 가이드 핀에 의한 용융탄산염 연료전지 스택 및 매니폴드의 결합구조를 기술구성의 특징으로 한다.
Wherein the vertical guide pin and the horizontal guide pin are spaced apart from the insulator of the manifold flange by an interval of 5 to 10 mm. The molten carbonate fuel cell stack and the manifold by the manifold insulator guide pin formed on the fuel cell stack Is a feature of the technical construction.

이하에서는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 도면을 통하여 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 여기에서 설명하는 도면에 한정되지 않는다.
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the illustrative embodiments set forth herein.

먼저, 일반적으로 용융탄삼염 연료전지의 스택 및 매니폴드의 결합 구조를 살펴 보면, [도 1]에 도시한 바와 같이, 연료 전지는 하부 엔드플레이트(130)위로 연료극과 공기극을 갖는 다수 개의 단위셀(unit cell)(C)이 수직 적층되고, 상기 다수 개의 단위셀(unit cell)(C)들 위에 상부 엔드플레이트(135)가 결합되는데, 이를 스택(140)이라 한다.
As shown in FIG. 1, a fuel cell includes a plurality of unit cells (not shown) having a fuel electrode and an air electrode on a lower end plate 130, and the upper end plate 135 is coupled to the plurality of unit cells C, which is referred to as a stack 140. The unit cells C are stacked vertically.

상기 스택(140)의 측면으로 스택(140)의 연료극과 공기극의 입구 및 출구를 형성하는 매니폴드(150)가 결합되며, 상기 스택(140)과 매니폴드(150)사이에는 기밀을 유지할 뿐만 아니라 전기적인 절연을 유지하도록 절연체가 결합되며, 상기 스택(140)과 매니폴드(150)는 별도의 체결 장치(미도시)에 의해 체결된다.
A manifold 150 which forms the inlet and the outlet of the fuel electrode and the air electrode of the stack 140 is coupled to the side of the stack 140 and not only the airtightness is maintained between the stack 140 and the manifold 150 An insulator is coupled to maintain electrical insulation, and the stack 140 and the manifold 150 are fastened by separate fastening devices (not shown).

상기 매니폴드(150)는 [도 1] 및 [도 3]을 참조하면, 한쪽이 개구된 내부 공간을 형성하는 하우징부(151)와, 상기 하우징부(151)의 개구측 사방으로 플랜지부(152)가 형성되며, 상기 플래지부(152)는 설정된 폭을 갖는 사각(사각틀) 형태를 이루며 그 사각 형태를 이루는 면은 평면으로, 여기에는 스택면과 절연밀봉결합되는 절연체(110)가 설치되며, 상기 절연체(110)는 상기 스택(140)과 매니폴드(150)에 각각 접촉되어 스택(140)과 매니폴드(150)를 절연시키고, 아울러, 상기 매니폴드(150)의 내부로 유동하는 가스가 외부로 누설되는 것을 방지한다.
Referring to FIGS. 1 and 3, the manifold 150 includes a housing part 151 forming an inner space having one side opened, and a flange part 160 formed on the opening side of the housing part 151 The flange 152 is formed in a rectangular shape having a predetermined width and has a rectangular shape. The rectangular shape of the rectangular shape is a flat surface, and an insulator 110 insulated and bonded to the stack surface is installed The insulator 110 contacts the stack 140 and the manifold 150 to insulate the stack 140 and the manifold 150 from each other and also the gas flowing into the manifold 150 To the outside.

그러나, 이러한 일반적인 스택 및 매니폴드의 결합은 연료전지 스택의 운전 시에 열구배 변화에 따라 스택의 Bowing 효과가 발생하고, 스택의 상부 엔드플레이드는 스택의 자유 팽창 수축을 위하여 반구속 상태로 수평적 팽창이 허용된 상태로 위치한다. 그러나 수평적 팽창을 허용한 상태로 위치한 상부 엔드플레이드는 스택의 Bowing시 비틀림에 의한 이격을 발생시켜 기체 밀봉 장치의 결합위치가 이탈하는 현상이 종종 발생한다.
However, the combination of the general stack and the manifold causes the bowing effect of the stack according to the thermal gradient change during operation of the fuel cell stack, and the upper end plate of the stack is horizontally It is located in a state where expansion is permitted. However, the upper end plate, which is allowed to be horizontally inflated, may cause separation due to twisting at the time of bowing of the stack, so that the joining position of the gas sealing device sometimes deviates.

즉, 용융탄산염 연료전지는 연료전지 스택의 온도가 항상 650℃ 로 운전하는 것이 아니라 정비 및 보수를 위하여 상온으로 낮추었다가 다시 고온으로 승온을 시키고 있으므로 열수축과 팽창이 반복적으로 일어나면서 스택과 매니폴드의 이탈 또는 움직임 등으로 스택 및 매니폴드의 기밀이 유지되지 않고 개스가 새는 경우가 발생하는 문제점이 있었다.
That is, the MCFC does not always operate at a temperature of 650 ° C., but the temperature of the fuel cell stack is lowered to room temperature for maintenance and repair, and then the temperature is raised again to a high temperature. As a result, heat shrinkage and expansion repeatedly occur, There is a problem that the stack and the manifold are not kept airtight and the gas leaks due to deviation or movement.

이에 따라 상기 문제점을 해결하고자, 열수축과 팽창이 반복적으로 일어날 때, 스택 및 매니폴드의 움직이는 방향을 고려하여 스택 및 매니폴드의 움직임을 일정방향으로 억제하여 스택 및 매니폴드의 결합변형 및 파손을 방지하도록 스택 및 매니폴드의 결합을 가이드할 수 있는 가이드핀을 스택에 설치하여 본 발명의 연료전지 스택에 형성된 매니폴드 절연체 가이드 핀에 의한 용융탄산염 연료전지 스택 및 매니폴드의 결합구조를 완성하였다.
Accordingly, when heat shrinkage and expansion occur repeatedly, the movements of the stack and the manifold are controlled in a certain direction in consideration of the moving direction of the stack and the manifold to prevent the deformation and breakage of the stack and the manifold. A guide pin for guiding the combination of the stack and the manifold is installed on the stack to complete the combined structure of the molten carbonate fuel cell stack and the manifold by the manifold insulator guide pin formed on the fuel cell stack of the present invention.

보다 구체적으로, [도 2] 내지 [도 4]를 참조하여 설명하면, 본 발명의 연료전지 스택(140)에 형성된 매니폴드 절연체 가이드 핀(201, 202)에 의한 용융탄산염 연료전지 스택 및 매니폴드의 결합구조는 상부 엔드플레이트(135)와 하부 엔드플레이트(130) 사이에 연료극과 공기극을 갖는 다수 개의 단위셀(unit cell)이 수직 적층되고, 상기 수직 적층된 양측 가장자리 수직면(137)과 상부 엔드플레이트(135)와 하부 엔드플레이트(130)의 수직면(136)에 각각 매니폴드 플랜지부(152)의 절연체(110)가 절연 결합되는 결합면이 형성되는 스택(140)과; 상기 스택으로 공급되는 연료와 공기를 각각의 단위셀로 분배하도록 상기 스택의 결합면에 매니폴드 플랜지부(152)의 절연체(110)가 절연결합되는 매니폴드(150);를 포함하여 구성되는 용융탄산염 연료전지의 스택 및 매니폴드에 있어서, 상기 스택의 수직 적층된 양측 가장자리 수직면(137)에는 수직가이드핀(201)이 형성되고, 상기 상부 엔드플레이트의 수직면(136) 중앙부에는 수평가이드핀(202)이 형성되며, 상기 매니폴드 플랜지부(152)의 수직방향 절연체(110)가 상기 수직가이드핀(201) 내측으로 간격을 두고 결합되고, 상기 매니폴드 플랜지부(152)의 상부 수평방향 절연체(110)가 상기 수평가이드핀(202) 상측으로 간격을 두고 결합되어 상기 절연체(110)가 외곽으로 벗어나지 않고 수직방향으로 슬라이딩 움직일 수 있도록 결합되는 것을 특징으로 한다.
More specifically, referring to FIGS. 2 to 4, the molten carbonate fuel cell stack and the manifolds formed by the manifold insulator guide pins 201 and 202 formed in the fuel cell stack 140 of the present invention A plurality of unit cells having a fuel electrode and an air electrode are vertically stacked between the upper end plate 135 and the lower end plate 130. The vertically stacked both side edge vertical surfaces 137 and the upper end A stack 140 in which a coupling surface where the insulator 110 of the manifold flange portion 152 is insulated is formed on a vertical surface 136 of the plate 135 and the lower end plate 130; And a manifold 150 in which the insulator 110 of the manifold flange portion 152 is insulatedly coupled to the coupling surface of the stack to distribute the fuel and air supplied to the stack to the respective unit cells, In a stack and a manifold of a carbonate fuel cell, a vertical guide pin 201 is formed on a vertically stacked both side edge vertical surface 137 of the stack, and a horizontal guide pin 202 A vertical insulator 110 of the manifold flange 152 is coupled to the inside of the vertical guide pin 201 at an interval and an upper insulator 110 of the manifold flange 152 110 are coupled to the horizontal guide pin 202 with an interval therebetween so that the insulator 110 is coupled to the vertical guide pin so that the insulator 110 can slide in a vertical direction.

또한, 상기 수직가이드핀(201) 및 수평가이드핀(202)은 각각 상기 스택의 양측 가장자리 수직면(137) 및 상부 엔드플레이트의 수직면(136) 중앙부에 구멍 또는 홈을 형성하여 고정할 수 있다.
Each of the vertical guide pin 201 and the horizontal guide pin 202 may be formed by forming a hole or a groove in the center of each of the vertical side surfaces 137 and the vertical side surface 136 of the stack.

또한, 상기 수직가이드핀(201) 및 수평가이드핀(202)은 상기 매니폴드 플랜지부(152)의 절연체(110)와 5~10mm의 간격을 두고 설치되는 것이 스택 및 매니폴드의 움직임 제어를 위하여 바람직하다.
The vertical guide pin 201 and the horizontal guide pin 202 are spaced apart by 5 to 10 mm from the insulator 110 of the manifold flange 152 in order to control the movement of the stack and the manifold. desirable.

이상과 같이, 본 발명의 수직가이드핀(201) 및 수평가이드핀(202)은이 형성된 용융탄산염 연료전지 스택(140) 및 매니폴드(150)는 가이드핀에 의하여 스택 및 매니폴드가 열수축 및 팽창이 반복적으로 일어나더라도 수평방향 외곽으로 이탈되는 것을 방지할 수 있고 수직방향으로 슬라이딩 움직임이 허용되어 그 결합구조를 유지할 수 있으므로 연료전지 스택과 매니폴드가 기밀을 유지할 수 있게 되므로 연료전지의 전체 효율을 향상시킬 수 있게 된다.
As described above, the molten carbonate fuel cell stack 140 and the manifold 150 in which the vertical guide pin 201 and the horizontal guide pin 202 of the present invention are formed are guided by the guide pins such that the stack and the manifold are thermally contracted and expanded It is possible to prevent the fuel cell stack and the manifold from being detached to the outside in the horizontal direction and to allow the sliding movement in the vertical direction to maintain the coupling structure so that the fuel cell stack and the manifold can maintain airtightness, .

이상의 설명은 본 발명의 기술사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 도면에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
The foregoing description is merely illustrative of the technical idea of the present invention, and various changes and modifications may be made by those skilled in the art without departing from the essential characteristics of the present invention. Therefore, the drawings disclosed in the present invention are not intended to limit the scope of the present invention and are not intended to limit the scope of the present invention. The scope of protection of the present invention should be construed according to the following claims, and all technical ideas within the scope of equivalents thereof should be construed as falling within the scope of the present invention.

110 : 절연체 130 : 하부 엔드플레이트
135 : 상부 엔드플레이트 140 : 스택
150 : 매니폴드 151 : 하우징
152 : 플랜지부 201 : 수직가이드핀
202 : 수평가이드핀 110: insulator 130: lower end plate
135: upper end plate 140: stack
150: manifold 151: housing
152: flange portion 201: vertical guide pin
202: horizontal guide pin

Claims (3)

상부 엔드플레이트와 하부 엔드플레이트 사이에 연료극과 공기극을 갖는 다수 개의 단위셀(unit cell)이 수직 적층되고, 상기 수직 적층된 양측 가장자리 수직면과 상부 엔드플레이트 및 하부 엔드플레이트의 수직면에 각각 매니폴드 플랜지부의 절연체가 절연 결합되는 결합면이 형성되는 스택과; 상기 스택으로 공급되는 연료와 공기를 각각의 단위셀로 분배하도록 상기 스택의 결합면에 매니폴드 플랜지부의 절연체가 절연결합되는 매니폴드;를 포함하여 구성되는 용융탄산염 연료전지의 스택 및 매니폴드에 있어서, 상기 스택의 수직 적층된 양측 가장자리 수직면에는 수직가이드핀이 형성되고, 상기 상부 엔드플레이트의 수직면 중앙부에는 수평가이드핀이 형성되며, 상기 매니폴드 플랜지부의 수직방향 절연체가 상기 수직가이드핀 내측으로 간격을 두고 결합되고, 상기 매니폴드 플랜지부의 상부 수평방향 절연체가 상기 수평가이드핀 상측으로 간격을 두고 결합되어 상기 절연체가 수평방향 외곽으로 벗어나지 않고 수직방향으로 슬라이딩 움직일 수 있도록 결합되는 것을 특징으로 하는 연료전지 스택에 형성된 매니폴드 절연체 가이드 핀에 의한 용융탄산염 연료전지 스택 및 매니폴드의 결합구조
A plurality of unit cells each having a fuel electrode and an air electrode are vertically stacked between the upper end plate and the lower end plate, and a plurality of unit cells are stacked vertically on the vertical surfaces of the vertically stacked side edges and the vertical surfaces of the upper end plate and the lower end plate, And a coupling surface on which an insulator of the insulator is insulatedly coupled; And a manifold in which an insulator of a manifold flange portion is insulatedly coupled to a coupling surface of the stack so as to distribute the fuel and air supplied to the stack to each unit cell, and a stack of manifolds and a manifold A vertical guide pin is formed on the vertically stacked both side edges of the stack, a horizontal guide pin is formed at the center of the vertical surface of the upper end plate, a vertical insulator of the manifold flange is inserted into the vertical guide pin And the upper horizontal insulator of the manifold flange portion is coupled to the upper side of the horizontal guide pin with a gap therebetween so that the insulator is slidably moved in a vertical direction without departing from a horizontal direction outline. A manifold insulator guide formed on the fuel cell stack Melt-bonding structure of a carbonate fuel cell stack and the manifold according to the
제1항에 있어서,
상기 수직가이드핀 및 수평가이드핀은 각각 상기 스택의 양측 가장자리 수직면 및 상부 엔드플레이트의 수직면 중앙부에 구멍 또는 홈을 형성하여 고정하는 것을 특징으로 하는 연료전지 스택에 형성된 매니폴드 절연체 가이드 핀에 의한 용융탄산염 연료전지 스택 및 매니폴드의 결합구조
The method according to claim 1,
Wherein the vertical guide pin and the horizontal guide pin are fixed by forming a hole or a groove in a vertical surface of both side edges of the stack and a vertical surface of a vertical surface of the upper end plate respectively and then fixing the molten carbonate by the manifold insulator guide pin formed on the fuel cell stack Combined structure of fuel cell stack and manifold
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 수직가이드핀 및 수평가이드핀은 상기 매니폴드 플랜지부의 절연체와 5~10mm의 간격을 두고 설치되는 것을 특징으로 하는 연료전지 스택에 형성된 매니폴드 절연체 가이드 핀에 의한 용융탄산염 연료전지 스택 및 매니폴드의 결합구조3. The method according to claim 1 or 2,
Wherein the vertical guide pin and the horizontal guide pin are spaced apart from the insulator of the manifold flange by an interval of 5 to 10 mm. The molten carbonate fuel cell stack and the manifold by the manifold insulator guide pin formed on the fuel cell stack Coupling structure
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