KR20160120279A - 반응물들을 연료 전지 또는 전해조 전지에 분배하는 방법과 장치 - Google Patents

반응물들을 연료 전지 또는 전해조 전지에 분배하는 방법과 장치 Download PDF

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Abstract

본원의 목적은 고형 산화물 연료 전지용 연료 유동 안내 배열체로서, 상기 전지는 연료측 (100), 산소 농후측 (102) 및 연료측과 산소 농후측 사이의 전해질 요소 (104) 를 포함하고, 상기 배열체는, 상기 전해질 요소 (104) 로 그리고 그로부터 산소 농후측 가스를 안내하기 위한 수단, 전지내에 유동들을 배열하도록 각각의 전지용 유동장 플레이트 (121), 상기 유동장 플레이트 (121) 상의 유동 분배 영역 (120), 및 유동장 플레이트 (121) 상의 유동 유출 영역 (131) 을 포함한다. 상기 연료 유동 안내 배열체는 상기 연료 전지의 측들 (127) 로부터 유동 분배 영역 (120) 으로 연료 공급 유동을 안내하기 위한 수단 (123) 을 포함하고, 상기 배열체는 전해질 요소 (104) 상의 유동 분배를 균일화하도록 상기 유동 분배 영역 (120) 의 연료 공급 유동 및 상기 유동 유출 영역 (131) 의 연료 유출 유동 중 적어도 하나를 회전시키는 수단 (125) 과, 상기 연료 유동 조절 구조물의 상기 적어도 하나의 기하학적 형상의 유동의 기능적 영향에 기초하여 상기 전해질 요소 (104) 에 걸쳐 상기 연료 공급 유동과 상기 연료 유출 유동 중 적어도 하나를 본질적으로 균일하게 조절하기 위한 적어도 하나의 기하학적 형상 (124) 을 가진 연료 유동 조절 구조물 (122) 을 포함한다.

Description

반응물들을 연료 전지 또는 전해조 전지에 분배하는 방법과 장치 {METHOD AND ARRANGEMENT FOR DISTRIBUTING REACTANTS INTO A FUEL CELL OR INTO AN ELECTROLYZER CELL}
세계의 대부분의 에너지는 석유, 석탄, 천연 가스 또는 원자력에 의해 생성된다. 이러한 제조 방법들 전부는, 예를 들어 가용성 및 환경에 대한 친화성과 관련하여 이들만의 특별한 문제점을 가진다. 환경과 관련하여, 특히 석유 및 석탄은 연소되면 오염을 유발한다. 원자력과 관련된 문제는, 적어도 폐연료의 저장이다.
특히, 환경 문제들로 인해서, 보다 친환경적이고 그리고 예를 들어 전술한 에너지 공급원들보다 더 나은 효율을 가진 새로운 에너지 공급원들이 개발되고 있다. 연료의 에너지, 예를 들어 바이오가스를 친환경 프로세스 및 전해조들에서 화학 반응을 통하여 전기로 직접 전환하는 연료 전지가 유망한 미래의 에너지 전환 디바이스들이다.
광전지 및 풍력과 같은 재생가능한 에너지 생성 방법들은, 이들의 전기 생성이 환경 영향으로 제한되기 때문에, 계절 생산 변동과 관련된 문제에 직면한다. 과생성되는 경우에, 미래의 에너지 저장 옵션들 중 하나로서 물 전기분해를 통하여 수소를 생성하는 것이 제안된다. 더욱이, 전기분해 전지는 또한 재생가능한 바이오가스 저장소들로부터 고품질의 메탄 가스를 생성하는데 이용될 수 있다.
본 발명은 고형 산화물 연료 전지 (Solid Oxide Fuel Cell; SOFC) 적층체 또는 고형 산화물 전해조 전지 (Solid Oxide Electrolyzer Cell: SOEC) 적층체에서 유입 반응물 분배를 배열하는 것에 관한 것이다. 연료 전지는 애노드 전극상의 유입 반응물 연료 가스와 캐소드 전극상의 가스성 산화제 (산소) 를 전기를 생성하도록 반응시킨다. 전해조 반응들은 연료 전지로 역전 (reverse) 되고, 즉 전기는 연료 및 산소를 생성하는데 사용된다. SOFC 및 SOEC 적층체들은 샌드위치된 방식으로 적층된 전지 요소들 및 분리기들을 포함하고, 각각의 전지 요소는 전해질, 애노드측, 및 캐소드측을 샌드위치로 구성함으로써 구성된다. 반응물들은 유동장 플레이트들에 의해 다공성 전극들로 안내된다.
도 1 에 도시된 바와 같이, 연료 전지는 애노드측 (100), 캐소드측 (102) 및 이들 사이의 전해질 재료 (104) 를 포함한다. 고형 산화물 연료 전지들 (SOFC) 에서, 산소 (106) 는 캐소드측 (102) 에 공급되고 그리고 캐소드로부터 전극들을 수용함으로써 음의 산소 이온으로 환원된다. 음의 산소 이온은 전해질 재료 (104) 를 통하여 애노드측 (100) 으로 가고, 여기에서 연료 (108) 와 반응하여 전자들, 물 또한 통상적으로 이산화탄소 (CO2) 를 생성한다. 애노드 (100) 및 캐소드 (102) 는, 시스템 외부로 열과 함께 전기 에너지를 인출하는 연료 전지용 부하 (110) 를 포함하는 외부 전기 회로 (111) 를 통하여 연결된다. 메탄, 일산화탄소 및 수소 연료의 경우에 연료 전지 반응들은 이하에 도시된다:
애노드: CH4 + H2O = CO + 3H2
CO + H2O = CO2 + H2
H2 + O2- = H2O + 2e-
캐소드: O2 + 4e- = 2O2-
네트 반응들: CH4 + 2O2 = CO2 + 2H2O
CO + 1/2O2 = CO2
H2 + 1/2O2 = H2O
전기분해 작동 모드 (고형 산화물 전기분해 전지들 (SOEC)) 에서, 반응은 역전되고, 즉 공급원 (110) 으로부터 열 뿐만 아니라 전기 에너지는 전지에 공급되며, 여기에서 물 또한 종종 이산화탄소는 산소 이온들을 형성하는 애노드측에서 환원되며, 이는 전해질 재료를 통하여 캐소드측으로 이동하며, 여기에서 산소로의 탈이온화가 실시된다. SOFC 및 SOEC 모드들 둘 다에서 동일한 고형 전해질 전지를 사용할 수 있다. 이러한 경우에 그리고 이러한 설명과 관련하여, 전극들은 통상적으로 연료 전지 작동 모드에 기초하여 애노드 및 캐소드라고 칭하고, 반면 순수 SOEC 적용들에서, 산소 전극은 애노드라고 칭하며 그리고 반응물 전극은 캐소드라고 칭한다.
고형 산화물 전해조 전지들은, 고온 전기분해 반응이 실시되도록 하는 온도에서 작동하고, 상기 온도는 통상적으로 500 ~ 1000℃ 이지만 심지어 1000℃ 가 넘는 온도들이 유용할 수 있다. 이러한 작동 온도들은 SOFC 의 이러한 조건들과 유사하다. 네트 전지 반응은 수소 및 산소 가스들을 생성한다. 1 몰의 물에 대해 반응들은 이하로 도시되고, 애노드에서 물의 환원이 발생한다:
애노드: H2O + 2e- ---> 2 H2 + O2-
캐소드: O2- ---> 1/2O2 + 2e-
네트 반응: H2O ---> H2 + 1/2O2 .
고형 산화물 연료 전지 (SOFC) 및 고형 산화물 전해조 (SOE) 적층체들에서, 각각의 전지에서 내부적으로 애노드 가스에 대하여 캐소드 가스의 유동 방향 뿐만 아니라 인접한 전지들 사이의 가스들의 유동 방향은 적층체의 상이한 전지 층들을 통하여 결합된다. 더욱이, 캐소드 가스 또는 애노드 가스 또는 둘 다는 배출되기 전에 2 개 이상의 전지를 통과할 수 있고, 복수의 가스 스트림들은 일차 전지를 통과한 후 그리고 이차 전지를 통과하기 전에 분리되거나 합쳐질 수 있다. 이러한 결합은 전류 밀도를 증가시키고 그리고 전지들 및 전체 적층체에 걸쳐 열구배를 최소화하는데 사용된다.
SOFC 는 정상 작동시 대략 0.8V 의 전압을 전달한다. 전체 전압 출력을 증가시키기 위해서, 연료 전지들은 통상적으로 적층체들에 조립되고, 이 적층체에서 연료 전지들은 유동장 플레이트들 (또한, 상호연결 플레이트들, 양극성 플레이트들) 을 통하여 전기적으로 연결된다. 원하는 전압 레벨은 필요한 전지들의 개수를 결정한다.
양극성 플레이트들은 인접한 전지 유닛들의 애노드측 및 캐소드측을 분리시키고 그리고 동시에 애노드와 캐소드 사이의 전극 전도를 가능하게 한다. 상호연결 또는 양극성 플레이트들에는 통상적으로 상호연결 플레이트의 일측의 연료 가스와 타측의 산화제 가스를 통과시키는 복수의 채널들이 제공된다. 연료 가스의 유동 방향은 전지 유닛의 연료 유입부로부터 연료 유출부로의 실질적인 방향으로서 규정된다. 마찬가지로, 산화제 가스, 캐소드 가스의 유동 방향은 전지 유닛의 캐소드 유입부로부터 캐소드 유출부로의 실질적인 방향으로서 규정된다.
종래에, 전지들은 완전히 겹치도록 상하로 적층되어, 예를 들어 적층체의 일측의 모든 연료와 산화제 유입들 및 반대측의 모든 연료와 산화제 유출들을 가진 병류 (co-flow) 를 가진 적층체를 유발한다. 작동시 구조물의 온도에 영향을 주는 일 특징은 전지에 공급되는 연료의 증기 개질이다. 증기 개질은 흡열 반응이고 그리고 전지의 연료 유입 가장자리를 냉각시킨다.
전기화학 프로세스의 발열로 인해서, 유출 가스들은 유입 온도보다 더 높은 온도에서 나온다. 흡열 반응과 발열 반응이 SOFC 적층체에서 결합되면, 이 적층체에 걸쳐서 상당한 온도 구배가 발생된다. 큰 열구배는 적층에서 열응력을 유도하고, 이는 매우 바람직하지 않으며 그리고 이러한 열응력은 전류 밀도와 전기 저항에서의 차이를 수반한다. 따라서, SOFC 적층체의 열적 관리의 문제점이 존재하는데: 허용불가능한 응력을 방지하기에 충분한 열구배를 저감시키고 그리고 균일한 전류 밀도 프로파일에 걸쳐서 전기 효율을 최대화하는 것이다.
선행 기술의 연료 전지 또는 전해조 전지는 전해질 요소에 걸쳐서 불균일한 가스 분배로 인한 열구배로 악화된다. 이는 전지의 더 낮은 충격비 (duty ratio) 를 유발하고, 불균일한 열적 및 작동 부하로 인한 열응력이 또한 전지를 열화시킨다.
본원의 목적은, 전지에서 전해질 요소에 걸쳐 실질적으로 균일한 연료 또는 유입 반응물 분배를 실시함으로써 연료 전지 또는 전해조 전지의 작동 성능과 수명을 개선시키는 것이다.
이는 고형 산화물 연료 전지용 연료 유동 안내 배열체에 의해 달성되고, 상기 전지는 연료측, 산소 농후측 및 연료측과 산소 농후측 사이의 전해질 요소를 포함하며, 상기 배열체는 산소 농후측 가스를 전해질 요소에 그리고 그로부터 안내하기 위한 수단, 전지에 유동을 배열하도록 각각의 전지용 유동장 플레이트, 유동장 플레이트상의 유동 분배 영역 및 유동장 플레이트상의 유동 유출 영역을 포함한다. 연료 유동 안내 배열체는 연료 전지의 측들로부터 유동 분배 영역으로 연료 공급 유동을 안내하기 위한 수단을 포함하고, 상기 배열체는 전해질 요소상의 유동 분배를 균일화하도록 유동 분배 영역의 연료 공급 유동 및 유동 유출 영역의 연료 유출 유동 중 적어도 하나를 회전 (turning) 시키는 수단과, 연료 유동 조절 구조물의 상기 적어도 하나의 기하학적 형상의 유동의 기능적 영향에 기초하여 전해질 요소에 걸쳐 연료 공급 유동과 연료 유출 유동 중 적어도 하나를 본질적으로 균일하게 조절하기 위한 적어도 하나의 기하학적 형상을 가진 연료 유동 조절 구조물을 포함한다.
본원의 목적은 또한 고형 산화물 전해조 전지용 유입 반응물 유동 안내 배열체에 의해 달성되고, 상기 전지는 유입 반응물측, 산소 농후측 및 유입 반응물측과 산소 농후측 사이의 전해질 요소를 포함하며, 상기 배열체는 전지에서 유동들을 배열하도록 각각의 전지용 유동장 플레이트, 유동장 플레이트상의 유동 분배 영역, 및 유동장 플레이트상의 유동 유출 영역을 포함한다. 유입 반응물 유동 안내 배열체는 전해조 전지의 측들로부터 유동 분배 영역으로 유입 반응물 유동을 안내하기 위한 수단을 포함하고, 상기 배열체는 전해질 요소에서 유동 분배를 균일화하도록 유동 분배 영역상의 유입 반응물 공급 유동 및 유동 유출 영역상의 유동 유출 유동 중 적어도 하나를 회전시키는 수단과, 반응물 유동 조절 구조물의 상기 적어도 하나의 기하학적 형상의 유동의 기능적 영향 (functional effect) 에 기초하여 전해질 요소에 걸쳐 유입 반응물 공급 유동과 유동 유출 유동 중 적어도 하나를 본질적으로 균일하게 조절하기 위한 적어도 하나의 기하학적 형상을 가진 반응물 유동 조절 구조물을 포함한다.
본원의 중점은 또한 고형 산화물 연료 전지용 연료 유동 안내 방법이고, 이 방법에서 산소 농후측 가스가 전해질 요소로 그리고 그로부터 안내되고, 유동장 플레이트상에 연료가 분배되며, 그리고 유동장 플레이트로부터 연료가 유출된다. 이 방법에서, 연료 전지의 측들로부터 유동 분배 영역으로 연료 공급 유동이 안내되고, 전해질 요소상의 유동 분배를 균일화하도록 연료 공급 유동 및 연료 유출 유동 중 적어도 하나가 회전되며, 그리고 전해질 요소에 걸쳐 연료 공급 유동 및 연료 유출 유동 중 적어도 하나를 본질적으로 균일하게 조절하기 위한 적어도 하나의 기하학적 형상에 의해 연료 유동에 영향을 주고, 상기 영향은 상기 적어도 하나의 기하학적 형상의 유동의 기능적 영향에 기초하여 형성된다.
본원의 중점은 추가로 고형 산화물 전해조 전지용 유입 반응물 유동 안내 방법이고, 이 방법에서 유동장 플레이트상에 연료가 분배되며 그리고 유동장 플레이트로부터 연료가 유출된다. 이 방법에서, 전해조 전지의 측들로부터 유동 분배 영역으로 유입 반응물 공급 유동이 안내되고, 전해질 요소상의 유동 분배를 균일화하도록 유입 반응물 공급 유동 및 유동 유출 유동 중 적어도 하나가 회전되며, 그리고 전해질 요소에 걸쳐 유입 반응물 공급 유동 및 유동 유출 유동 중 적어도 하나를 본질적으로 균일하게 조절하기 위한 적어도 하나의 기하학적 형상에 의해 반응물 유동에 영향을 주고, 상기 영향은 상기 적어도 하나의 기하학적 형상의 유동의 기능적 영향에 기초하여 형성된다.
본원은, 실시형태들에서 전해질 요소상의 유동 분배를 균일화하도록 유입 반응물 (예를 들어, 연료) 공급 유동 및 유동 유출 유동 중 적어도 하나를 회전시키는데 기초로 하고, 이 실시형태들에서 유입 반응물 공급 유동은 전지의 측들로부터 유동 분배 영역으로 안내된다. 본원은 추가로 전해질 요소에 걸쳐 유입 반응물 공급 유동 및 유동 유출 유동 중 적어도 하나를 실질적으로 균일하게 조절하기 위한 적어도 하나의 유동 구조적 기하학적 형상에 의해 반응물 유동에 영향을 주는 것에 기초로 한다. 유동 구조적 기하학적 형상은, 반응물 유동이 전해질 요소상에 보다 균일하게 분배되도록 반응물 유동에 대한 이러한 유동의 기능적 영향을 달성한다.
본원은 또한 상기 연료 전지 및 전기분해 전지 적층체의 조립 프로세스 동안 전해질 요소 배치를 용이하게 할 수 있다. 가스켓 구조물은 전해질 요소가 가스켓 구조물내의 구멍에 배치될 수 있도록 형상화된 후, 조립 프로세스 동안 전해질 요소를 원하는 위치에 잠글 뿐만 아니라 상기 연료 전지와 전해조 적층체의 작동 동안 전해질 요소를 위한 지지물을 제공한다.
본원의 이점은, 전지의 충격비가 개선되고 전지의 수명이 더 길어져서, 선행 기술의 실시형태들에 비하여 전체 전지 시스템의 동력 작동을 보다 더 양호하고 그리고 보다 더 경제적으로 해준다.
도 1 은 단일의 연료 전지 구조물을 도시한다.
도 2 는 연료 전지 적층체를 위한 유동장 플레이트들의 배열체를 도시한다.
도 3 은 본 발명에 따른 바람직한 연료 유동 안내 배열체를 도시한다.
도 4 는 본 발명에 따른 바람직한 가스켓 구조물을 도시한다.
도 5 는 바람직한 연료 전지 적층체 구조물을 도시한다.
도 6 은 다른 예시적인 연료 전지 적층체 구조물을 도시한다.
도 7 은 본 발명에 따른 다른 바람직한 연료 유동 안내 배열체를 도시한다.
본 발명에 따라서, 연료 전지 또는 전해조 적층체는 적어도 2 개의 단일의 반복 (repetitious) 구조물들을 포함한다. 단일의 반복 구조물은, 연료측, 사이에 전해질, 및 적어도 2 개의 유동장 플레이트들 사이에 전해질 요소 구조물의 산소 농후측에서의 다른 분배 산소 농후 가스 및 전해질 요소의 연료측에서의 다른 분배 연료 가스가 배치된 산소 농후측을 포함하는 적어도 하나의 전기화학 활성 전해질 요소 구조물과, 의도된 인클로저에서 가스 분위기를 밀봉하는 적어도 하나의 밀봉 수단을 포함한다. 유동장 플레이트는 연료 가스 및/또는 산소 농후 가스용 적어도 하나의 유입 오리피스들 및 사용된 연료 가스 및/또는 산소 농후 가스용 적어도 하나의 유출 오리피스들을 가진다. 적어도 하나의 단일의 반복 구조물에서 연료 가스와 산소 농후 가스 중 적어도 하나의 가스의 유동 방향은, 실링 수단을 적용함으로써 적어도 다른 단일의 반복 구조물에 비교하여 변경되고, 이 실링 수단은 유입 오리피스로부터 가스의 활용 및 반응 생성물 가스를 유출 오리피스에 전달하는 것이 가능하며, 이 유출 오리피스는 적어도 다른 단일의 반복 구조물에서의 유입 오리피스와 유출 오리피스와는 다르다.
서로 비교되는 전해질 요소상의 연료 및 산소 농후 가스 유동 방향들은, 가스 유동 둘 다가 본질적으로 동일한 방향을 갖는 소위 병류 배열체로 배열될 수 있거나, 가스 유동 방향들이 본질적으로 180°로 서로 다른 소위 역류 (counter-flow) 배열체로 배열될 수 있다.
이하에서, 본원은 주로 고형 산화물 연료 전지 기술에 대해서 설명한다. 고형 산화물 전해조 적층체는, 선행 기술에 기재된 바와 같이, 연료 전지 반응들에 대한 역반응들로 연료를 생성하기 위해 전기가 사용되는 방식에서 고형 산화물 연료 전지 적층체와 오직 상이하다.
도 2 에서는 연료 전지의 유동장 플레이트들 (121a, 121b, 121c) 을 도시한다. 완성된 연료 전지 적층체는 도시된 방식으로 연속적으로 서로 배치되는 여러 개의 플레이트들 (121) 을 포함한다. 상기 실시형태에서 플레이트들은 직사각형이고 대칭적이다. 애노드 전극과 캐소드 전극 사이의 전해질 층을 포함하는 전해질 요소 구조물 (104) 은 일반적으로 플레이트 중간에 플레이트들 (121) 사이에 배치된다. 전해질 요소 구조물 (104) 은 어떠한 적합한 전해질 요소 구조물일 수 있고 그리고 그리하여 본원에서는 어떠한 추가의 상세를 설명하지 않는다. 유동장 플레이트들 (121) 과 전해질 요소 구조물 (104) 은 밀봉 수단 (3 ~ 6) 으로 밀봉된다. 밀봉 수단 (3 ~ 6) 의 목적은, 전기화학 활성 영역 내측의 연료 전지 반응들없이 산화제와 연료가 직접 혼합되지 않음을 보장하고, 연료와 산화제가 전기화학 전지들로부터 누출되지 않음을 보장하며, 인접한 전기화학 전지들이 서로 전자 접촉하지 않음을 보장하고, 그리고 산화제와 연료가 원하는 유동장 플레이트 평면들 (121) 에 공급됨을 보장하는 것이다. 2 개의 대향하는 유동장 플레이트들 (121a, 121b, 121c) 및 전해질 요소 구조물 (104) 은 이들 사이에 단일의 반복 구조물을 형성한다. 유동장 플레이트 (121) 는 금속 합금, 세라믹 재료, 서멧 재료 또는 연료 전지에 존재하는 화학적, 열적 및 기계적 응력들을 견딜 수 있는 다른 재료로 제조되는 평평한 얇은 플레이트이다. 본원에 따라서, 유동장 플레이트 (121) 는 이 플레이트 (121) 의 가장자리들에 배치된 유입 및 유출 오리피스들을 포함한다. 이 실시예에서, 플레이트 (121) 는 직사각형이고, 유동 오리피스들은 약간 더 짧은 가장자리들 (19) 에 배치된다. 가장자리들 (19) 둘 다는 4 개의 오리피스들, 산소 농후 가스 (이하 예시적인 실시형태에서: 공기) 용 하나의 유입 오리피스 (7, 11), 공기용 하나의 유출 오리피스 (10, 14), 연료용 하나의 유입 오리피스 (8, 12), 및 연료용 하나의 유출 오리피스 (9, 13) 를 가진다. 산소 농후 가스는, 측정가능한 양의 산소를 포함하는 어떠한 가스 또는 가스 혼합물일 수 있다. 가장자리들 (19) 둘 다에서, 먼저 공기 유입 오리피스 (7, 11), 그 후 연료 유입 오리피스 (8, 12), 그 후 연료 유출 오리피스 (9, 13), 그 후 공기 유출 오리피스 (10, 14) 를 가지는 오리피스들이 순차적으로 배열된다. 유동장 플레이트의 가장자리들 주변의 제 1 면 (20) (도면에서 상부면) 및 제 2 면 (21) (표면 아래, 비도시) 의 표면들은 효과적인 실링이 가능하도록 형상화되고, 그리고 이 표면들은 전해질 요소들 (104) 의 표면들에 걸쳐서 연료 가스와 공기를 안내하기 위한 특별한 윤곽을 가진 유동장 플레이트의 중간의 윤곽 표면들 (15 ~ 18) 을 한정한다. 도 1 에서 가스 유동 루트들을 도시하는 실링 수단 (3 ~ 6) 에 대하여 화살표들로 도시하는 도면부호 (15 ~ 18) 는 또한 해당 실링 요소 또는 구조물에 대면하는 실링 수단 (3 ~ 6) 쪽으로 대면하고 있는 유동장 플레이트 (121a, 121b, 121c) 의 면 및 윤곽 표면 (15 ~ 18) 을 지칭하는데 사용됨에 주의해야 한다.
연료 전지 적층체상에 가스 유동을 배열하기 위한 오리피스들의 개수는 변할 수 있을 뿐만 아니라 가스 유동이 배열되는 방식도 변할 수 있다. 기본적인 아이디어는, 중첩된 유동장 플레이트들 (121) 상의 오리피스들 (7 ~ 14) 이 이들의 위치들이 일치되고 그리고 동일한 라인에서의 오리피스들이 적층체를 통하여 가스 매니폴드 채널을 형성하도록 배열되는 것에 있다. 실링 수단 (3 ~ 6) 은 전해질 요소들과 유동장 플레이트들 사이의 잘못된 층들에 연료 및 공기의 공급을 방지하는데 사용된다. 실링 수단은 유동장 플레이트 (121) 상의 각각의 오리피스 (7 ~ 14) 를 둘러싸도록 배열된다. 유동장 플레이트 (121) 와 실링 요소들 (3 ~ 6) 은 전체 연료 전지 적층체를 통과하는 덕트들 (즉, 채널들) 을 형성하는데 사용된다. 유동장 플레이트들에서의 오리피스들은 이러한 덕트를 형성하도록 중첩위치된다.
가스 유동들을 배열하기 위한 가능한 일 배열체는 이하에 설명된다. 본원의 규정에서, 상부 및 바닥 뿐만 아니라 상향 및 하향은 오직 도 2 와 연관하여 사용되고 다른 구조적 의미가 없다. 먼저, 우선 적층체에 있는 유동장 플레이트에 걸쳐서 공기가 공급된다. 이 플레이트 (121c) 는 도 2 에서의 분해도의 바닥에서 도시된다. 이제, 공기 경로는 공기 유입 채널 (7) 에서부터 시작하도록 배열되고, 출구는 유출 채널 (14) 에 배열된다. 공기는 유동 매체 (18) 를 따라서 유동하고 그리고 전해질 요소 구조물 (104) 의 바닥 표면에 걸쳐 분리된다. 전자 경로들은 전해질 요소 구조물에 대하여 설정되고 그리고 상기 표면에 걸쳐 가스 뿐만 아니라 상당히 넓은 영역에 걸쳐 열 및 전자 운반을 안내하기 위해 제공된다. 유동 매체는 바람직하게는 직선의 채널 구조물이지만 어떠한 다른 형태, 예를 들어 사인, 포물선, 또는 지그재그 곡선 또는 네트 유형의 구조물들이 사용될 수 있다. 전해질 요소 구조물 (104) 의 반대측에는 제 2 유동장 플레이트 (121b) 가 있다. 이제, 연료는 전해질 요소에 걸쳐서 안내된다. 이는, 연료 유입 채널 (8) 에서부터 제 2 유동장 플레이트의 하부측에 걸쳐서 그리고 유동 매체 (17) 에서 전해질 요소 구조물에 걸쳐서 유동 경로를 배열함으로써 달성된다. 유출 오리피스 (13) 를 통하여 연료가 배출된다. 이 실시형태에서, 공기와 연료 가스들은 동일한 유동 방향을 가진다. 추후의 층에는 가스 유동들이 다음과 같이 배열된다: 오리피스 (11) 에서부터 가스 분배 매체 (16) 를 통하여 오리피스 (10) 까지의 공기, 오리피스 (12) 에서부터 가스 분배 매체 (15) 를 통하여 오리피스 (9) 까지의 연료. 유입 및 배출 위치들이 변경하는 유동 배열체는 적용에 필요한 만큼의 많은 층들로 이어질 수 있다. 유입 및 배출 위치들을 변경하는 목적은, 연료 전지 및 연료 전지 적층체에 걸쳐 온도가 가능한 일정하게 유지될 수 있고 그리고 온도 구배가 작도록 가스 유동들을 배열하기 위한 수단을 제공하는 것이다. 유동 배열체들은 연료 전지가 조립된 후에 그리고 작동중에 변경될 수 없기 때문에, 유동 특징들의 구성은 산출 및 시뮬레이션 모델들을 사용하여 실시된다. 더욱이, 각각의 가스 유동은 유입 채널을 통하여 2 개의 유동장 플레이트들 (121a ~ 121c) 사이의 공간안으로 유동하고 그리고 그로부터 출구 채널을 통하여 나옴에 주의해야 한다. 각각의 유입 채널은 새로운 가스를 전해질 요소 구조물 (104) 에 공급하고, 각각의 유출 채널은 배기 가스를 적층체로부터 외부로 직접 유도한다. 따라서, 가스 유동은 추가의 전해질 요소들로 재배향되지 않는다. 추가로, 유입 오리피스와 유출 오리피스는 유동장 플레이트에 형성되지 말아야 하지만 폐쇄된 가스 격실들과 같은 별개의 수단에 배열될 수 있음을 알아야 한다.
가스 공급에 사용된 오리피스의 개수는 연료 전지의 구성에 따라서 변할 수 있다. 최소 개수는 가스용 하나의 유입 오리피스 뿐만 아니라 유출 오리피스일 수 있다. 더 많은 오리피스들을 사용하여 더 많은 유동 패턴들에 대해서도 허용하지만 물론 구성을 복잡하게 만든다. 일 실시형태에 따라서, 연료 가스 및 공기 유동은 서로 십자형으로 배열될 수 있다. 이는 모든 다른 유동장 플레이트를 90°회전시킴으로써 간단하게 실시될 수 있다. 전술한 직사각형 형태는 제조 및 조립 프로세스들을 단순하게 하는데 사용될 수 있다. 하지만, 원하는 어떠한 기하학적 형태는 예를 들어 다각형, 원형, 타원형 등이 사용될 수 있다.
윤곽 (예를 들어: 파형 (corrugated)) 표면을 형성하기 위한 바람직한 제조 방법들은, 재료의 형상은 변경되지만 재료는 추가되거나 제거되지 않는 스탬핑, 가압 등과 같은 소성 변형을 사용하는 방법 또는 용접과 같이 재료가 추가되거나 에칭과 같이 재료가 제거되는 방법이 있다. 유동장 재료가 취성이면, 압출, 주조, 인쇄, 성형 등과 같은 다른 제조 방법들이 사용될 수 있다. 연료 및 공기용 오리피스들은 통상적으로 동일한 제조 단계로 형성될 수 있다.
각각의 유동장 플레이트 (121) 는 적층체 조립 구조물에서 유사하게 형성될 수 있고,그리하여 원하는 양의 반복 전해질 요소 구조물들 (104) 을 가진 연료 전지 적층체를 생성하기 위해서는 오직 한가지 유형의 플레이트가 필요하다. 이는 구조물을 단순화시키고 그리고 연료 전지들의 제조를 용이하게 한다.
공기 및 연료를 SOFC 에 공급함으로써, 유입 공기와 연료가 유입측에서부터 전해질 요소들을 냉각시키기 때문에, 통상적으로 불균일한 온도 분포를 유발한다. 한편, 발열 연료 전지 반응들은 전해질 요소들의 배출측으로 가는 도중에 가스를 가열시킨다. 열 분포는 SOFC 구조물에 열기계적 응력들을 유발하고, 이는 전해질 요소의 파괴를 유발할 수 있다. SOFC 의 성능은 온도가 상승함에 따라 향상되지만 상승된 온도는 전지의 시효 (aging) 를 가속시킨다. 전지의 성능과 수명을 최대화하기 위해서, 전체 전지 구조물에 걸쳐서 최적의 온도로 가능한 한 정확하게 전지를 사용할 수 있는 것이 중요하다. 본 발명에 의해 제공된 유동 안내 배열체 구조물은 전지의 온도차를 없애고 그리하여 신뢰성, 성능 및 수명을 향상시킨다. 본원은 또한 적층체 제조시에 경제적으로 사용가능하다. 구조물이 단순해짐에 따라, 설계 및 제조시에 이점을 얻을 수 있다.
도 3 에서는 본 발명에 따른 바람직한 연료 유동 안내 배열체를 도시하고, 구조물에서 전지는 연료측 (100), 산소 농후측 (102) 및 연료측과 산소 농후측 사이의 전해질 요소 (104) 를 포함한다. 전해질 요소는 바람직하게는 유동 채널 영역 (130) 을 포함하지만, 일부 실시형태들에서 예를 들어 다공성 유동장 영역 (130) 일 수 있다. 이러한 배열체는, 전해질 요소 (104) 로 그리고 그로부터 산소 농후측 가스를 안내하기 위한 수단 및 전지내에 유동들을 배열하도록 각각의 전지용 유동장 플레이트 (121) 를 포함한다. 유동장 플레이트 (121) 상에 유동 분배 영역 (120) 이 있고, 유동장 플레이트 (121) 상에 유동 유출 영역 (131) 이 있다. 연료 유동 안내 배열체는 연료 전지의 측들 (127) 로부터 유동 분배 영역 (120) 으로 연료 공급 유동을 안내하기 위한 수단 (123) 을 포함한다. 배열체는 전해질 요소 (104) 상의 유동 분배를 균일화하기 위해서 유동 분배 영역 (120) 상의 연료 공급 유동 및 유동 유출 영역 (131) 상의 연료 유출 유동 중 적어도 하나를 회전시키기 위한 수단 (125) 을 더 포함한다. 이 수단 (125) 은 전해질 요소 (104) 아래의 유동장 플레이트 (121) 및 전해질 요소 (104) 에 걸쳐 가스켓 구조물 (128) 에 의해 바람직하게 구조화된다.
도 3 의 바람직한 실시형태는, 연료 유동 조절 구조물의 적어도 하나의 기하학적 형상의 유동의 기능적 영향에 기초하여, 전해질 요소 (104) 에 걸쳐 연료 공급 유동 및 연료 유출 유동 중 적어도 하나를 본질적으로 균일하게 조절하기 위한 적어도 하나의 기하학적 형상 (124) 을 가진 연료 유동 조절 구조물 (122) 을 포함한다. 도 2 에 도시된 실시형태의 유동 조절 구조물 (122) 은 유동 제한 영역, 예를 들어 오리피스들 (126, 136) 및 가스켓 구조물 (128) 을 포함한다. 바람직하게는, 가스켓 구조물 (128) 은 전해질 요소에 걸쳐 본질적으로 균일한 유동을 조절하기 위한 적어도 하나의 기하학적 형상 (124) 을 포함한다. 기하학적 형상 (124) 은, 예를 들어 적어도 부분적으로 타원형, 예를 들어 1/2 타원형 또는 1/4 타원형 또는 타원형과 다른 기하학적 형상 (124) 이다. 도 4 에서는 본 발명에 따른 가스켓 구조물의 바람직한 일 실시형태를 도시하고, 상기 가스켓 구조물은 도 3 의 예시적인 실시형태에 또한 도시된 1/4 타원형 기하학적 형상 (124) 을 가진다. 가스켓 구조물 (128) 은 바람직하게는 압축성 재료로 제조되고, 이 압축성 재료는 적어도 유동부들 (140) 로부터 예비 압축될 수 있다. 가스켓 구조물은 예를 들어 세라믹 재료로 제조된다. 상기 압축 및/또는 예비 압축에 기초하여, 압력 손실 특성들은 보다 제어가능하고, 적층체에서 상이한 전지들 사이의 유동 조건들은 실질적으로 동일하게 얻어진다. 제한 오리피스 영역 (126, 136) 의 가스켓 구조물은, 가스켓 재료가 제한 오리피스 구조물로 퍼지지 못하도록 하여 가스켓 재료가 제한 오리피스의 높이 특성들을 변경하지 못하도록, 잘 규정된 두께로 예비 압축될 수 있다.
도 5 에서는 본 발명에 따른 바람직한 연료 전지 적층체 배열체를 도시한다. 연료 전지 적층체 배열체는 유동 분배 영역 (120) 과 유동 유출 영역 (131) 으로 개방되는 유동 제한 오리피스 (126, 136) 및 유동 제한 오리피스들 (126, 136) 에 걸쳐 가스켓 구조물 (128) 을 포함한다.
가스켓 구조물 (128) 은, 예를 들어 세라믹 재료인 압축성 재료로 제조되는 것이 바람직하다. 본 발명에 따른 가스켓 구조물들 (128) 은 전지들이 적층체 형성물에 조립되면 압축된다. 가스켓 구조물들은 또한 적어도 유동부들 (140) 로부터 예비 압축될 수 있다. 유동 제한 오리피스들 (126, 136) 의 높이는, 전해질 요소 (104) 구조물의 두께에서의 허용 변동을 하는 적층체의 반복 구조물들 (138) 에서의 유동 분배를 안정화시키도록, 유동 분배 영역 (120) 및 유동 유출 영역 (131) 의 바닥 (132) 중 적어도 하나에서부터 가스켓 구조물 (128) 의 바닥 (133) 까지의 거리로 결정된다. 전지들 사이의 유사한 압력 손실 조건들은, 균일한 열 분포, 즉 적층체에서 전지들 사이의 유사한 열적 구배를 얻기 위해서, 적어도 유동부들 (140) 에서부터 압축 또한 예비 압축될 수 있는 가스켓 구조물 (128) 을 사용하여 얻어진다. 따라서, 연료 전지 적층체의 충격비가 개선되고, 연료 전지 적층체의 수명은 더 길게 된다.
전해질 요소상의 잘 규정된 유동 분배 영역과 함께 제한 오리피스 구조물들의 잘 규정된 높이는, 적층체에서 유닛 전지 구조물의 현저한 압력 저하 특성들을 규정한다. 제한 오리피스들에서의 압력 저하의 양은, 예를 들어 오리피스의 높이, 오리피스의 기하학적 형상 및 오리피스들의 길이를 조절함으로써, 구조물에서 자유롭게 조절될 수 있다. 따라서, 가능하다면 허용 변동을 가지고 그리고 가스 분배 영역의 높이를 규정하는 전해질 요소 구조물의 두께는, 유닛 전지 구조물의 압력 저하 특성들에 덜 현저한 영향을 주는 결과가 나온다. 그 결과 효과는, 각각의 유닛 전지 구조물에 대한 유동 분배가 제한 오리피스 구조물들이 없는 선행 기술의 적층체 구조물들에 비하여 본질적으로 더 균일하다는 것이다.
도 6 에서는 다른 예시적인 연료 전지 적층체 구조물을 도시하고, 이는 도 5 의 전지 적층체 구조물과는 상이하여, 수단 (123) 은 측들에서가 아니라 전해조 전지 구조물 또는 연료 전지 구조물의 단부로부터 유동 분배 영역 (120) 까지 연료 공급 유동을 안내하고, 그리고 그리하여 가스켓 구조물 (128) 은 전해질 요소 (104) 에 걸쳐 본질적으로 균일한 유동을 조절하기 위한 적어도 하나의 기하학적 형상 (124) 으로서 직사각형 형상을 포함한다.
도 7 에서는 본 발명에 따른 가스켓 구조물의 다른 바람직한 실시형태를 도시하고, 상기 가스켓 구조물은 1/2 타원형 기하학적 형상 (124) 을 가진다. 상기 1/2 타원형 기하학적 형상 (124) 또는 가스켓 구조물 (128) 의 다른 형상들 (124) 을 가진 유동 안내 배열체를 사용하는 전지 적층체 배열체에서, 유입 유동 및 유출 유동은 다른 실시형태들에 대하여 전술한 바와 다르게 배열될 수 있다.
본원의 일부 실시형태들에서 또한 전해질 요소의 중간 영역에서 더 큰 유동 덕트들 (즉, 유동 채널들) 및 전해질 요소의 측 영역에서 더 작은 유동 덕트들이 배열되는 배열체를 사용할 수 있다.
본원은 또한 상기 연료 전지 및 전기분해 전지 적층체의 조립 프로세스 동안 전해질 요소 배치를 용이하게 할 수 있다. 가스켓 구조물은 전해질 요소가 가스켓 구조물내의 구멍에 배치될 수 있도록 형상화된 후, 조립 프로세스 동안 전해질 요소를 원하는 위치에 잠글 뿐만 아니라 상기 연료 전지와 전해조 적층체의 작동 동안 전해질 요소를 위한 지지물을 제공한다.
따라서, 바람직한 실시형태에 적용되는 바와 같이 본원의 기초적인 신규한 특징들을 도시하고 설명하고 지적하는 바와 같이, 본원의 형태와 상세에서의 다양한 생략, 대체 및 변경은 본원의 사상을 벗어나지 않는 한 당업자가 실시할 수 있음을 이해해야 한다. 예를 들어, 명시적으로, 실질적으로 동일한 결과들을 실시하는 이러한 요소들의 모든 조합들이 본원의 사상범위내인 것으로 의도된다. 전술한 일 실시형태로부터의 요소들을 다른 실시형태로 대체하는 것은 완전히 의도되고 상정될 수 있다. 또한, 도면들은 실측대로 반드시 도시하지 않았지만 실제로 단지 개념적인 것으로 이해해야 한다. 따라서, 이러한 의도는 첨부된 청구범위의 범위에 의해 기재된 바와 같이 제한된다.

Claims (16)

  1. 고형 산화물 연료 전지용 연료 유동 안내 배열체로서,
    상기 연료 전지는 연료측 (100), 산소 농후측 (102) 및 상기 연료측과 상기 산소 농후측 사이의 전해질 요소 (104) 를 포함하고,
    상기 연료 유동 안내 배열체는, 상기 전해질 요소 (104) 로 그리고 그로부터 산소 농후측 가스를 안내하기 위한 수단, 상기 연료 전지내에 유동들을 배열하도록 각각의 연료 전지용 유동장 플레이트 (121), 상기 유동장 플레이트 (121) 상의 유동 분배 영역 (120), 및 상기 유동장 플레이트 (121) 상의 유동 유출 영역 (131) 을 포함하며,
    상기 연료 유동 안내 배열체는 상기 연료 전지의 측들 (127) 로부터 상기 유동 분배 영역 (120) 으로 연료 공급 유동을 안내하기 위한 수단 (123) 을 포함하고,
    상기 연료 유동 안내 배열체는 상기 전해질 요소 (104) 상의 유동 분배를 균일화하도록 상기 유동 분배 영역 (120) 의 연료 공급 유동 및 상기 유동 유출 영역 (131) 의 연료 유출 유동 중 적어도 하나를 회전 (turning) 시키는 수단 (125) 과, 연료 유동 조절 구조물의 적어도 하나의 기하학적 형상의 유동의 기능적 영향 (flow functional effect) 에 기초하여 상기 전해질 요소 (104) 에 걸쳐 상기 연료 공급 유동과 상기 연료 유출 유동 중 적어도 하나를 본질적으로 균일하게 조절하기 위한 적어도 하나의 기하학적 형상 (124) 을 가진 연료 유동 조절 구조물 (122) 을 포함하는 것을 특징으로 하는, 연료 유동 안내 배열체.
  2. 고형 산화물 전해조 전지용 유입 반응물 유동 안내 배열체로서,
    상기 전해조 전지는 유입 반응물 측 (102), 산소 농후측 (100) 및 상기 유입 반응물측과 상기 산소 농후측 사이의 전해질 요소 (104) 를 포함하고,
    상기 유입 반응물 유동 안내 배열체는 상기 전해조 전지에서 유동들을 배열하도록 각각의 전해조 전지용 유동장 플레이트 (121), 상기 유동장 플레이트 (121) 상의 유동 분배 영역 (120), 및 상기 유동장 플레이트 (121) 상의 유동 유출 영역 (131) 을 포함하며,
    상기 유입 반응물 유동 안내 배열체는 상기 전해조 전지의 측들 (127) 로부터 유동 분배 영역 (120) 으로 유입 반응물 유동을 안내하기 위한 수단 (123) 을 포함하고,
    상기 유입 반응물 유동 안내 배열체는 상기 전해질 요소 (104) 상의 유동 분배를 균일화하도록 상기 유동 분배 영역 (120) 상의 유입 반응물 공급 유동 및 상기 유동 유출 영역 (131) 상의 유동 유출 유동 중 적어도 하나를 회전시키는 수단 (125) 과, 반응물 유동 조절 구조물의 적어도 하나의 기하학적 형상의 유동의 기능적 영향에 기초하여 상기 전해질 요소 (104) 에 걸쳐 유입 반응물 공급 유동과 유동 유출 유동 중 적어도 하나를 본질적으로 균일하게 조절하기 위한 적어도 하나의 기하학적 형상 (124) 을 가진 반응물 유동 조절 구조물 (122) 을 포함하는 것을 특징으로 하는, 유입 반응물 유동 안내 배열체.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 전해질 요소 (124) 는 유동 채널 영역 (130) 과 다공성 유동장 영역 (130) 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는, 유동 안내 구조물.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 유동 조절 구조물 (122) 은 유동 제한 오리피스들 (126) 과 가스켓 구조물 (128) 을 포함하는 것을 특징으로 하는, 유동 안내 구조물.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 가스켓 구조물 (128) 은 상기 유동 조절 구조물의 적어도 하나의 기학학적 형상의 유동의 기능적 영향에 기초하여 상기 전해질 요소 (104) 에 걸쳐 본질적으로 균일한 유동을 조절하기 위한 적어도 하나의 기하학적 형상 (124) 을 포함하는 것을 특징으로 하는, 유동 안내 구조물.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 가스켓 구조물 (128) 은 상기 적어도 하나의 기하학적 형상 (124) 으로서 적어도 부분적으로 타원형 형상을 포함하는 것을 특징으로 하는, 유동 안내 구조물.
  7. 제 4 항에 있어서,
    상기 가스켓 구조물 (128) 은 적어도 유동부들로부터 예비 압축되는 것을 특징으로 하는, 유동 안내 구조물.
  8. 제 4 항에 있어서,
    상기 유동 제한 오리피스들 (126) 의 높이는, 상기 전해질 요소 구조물의 두께에서의 허용 변동을 가진 적층체의 반복 구조물들 (138) 에서의 유동 분배를 안정화시키도록, 상기 유동 분배 영역 (120) 및 상기 유동 유출 영역 (131) 의 바닥 (132) 중 적어도 하나에서부터 상기 가스켓 구조물 (128) 의 바닥 (133) 까지의 거리로 결정되는 것을 특징으로 하는, 유동 안내 구조물.
  9. 고형 산화물 연료 전지용 연료 유동 안내 방법으로서,
    상기 방법에서, 전해질 요소 (104) 로 그리고 그로부터 산소 농후측 가스가 안내되고, 유동장 플레이트 (121) 상에 연료가 분배되며, 그리고 상기 유동장 플레이트 (121) 로부터 연료가 유출되고,
    상기 방법에서, 상기 연료 전지의 측들 (127) 로부터 유동 분배 영역 (120) 으로 연료 공급 유동이 안내되고, 상기 전해질 요소 (104) 상의 유동 분배를 균일화하도록 연료 공급 유동 및 연료 유출 유동 중 적어도 하나가 회전되며, 그리고 상기 전해질 요소 (104) 에 걸쳐 연료 공급 유동 및 연료 유출 유동 중 적어도 하나를 본질적으로 균일하게 조절하기 위한 적어도 하나의 기하학적 형상 (124) 에 의해 연료 유동에 영향을 주고,
    상기 영향은 상기 적어도 하나의 기하학적 형상의 유동의 기능적 영향에 기초하여 형성되는 것을 특징으로 하는, 고형 산화물 연료 전지용 연료 유동 안내 방법.
  10. 고형 산화물 전해조 전지용 유입 반응물 유동 안내 방법으로서,
    상기 방법에서, 유동장 플레이트 (121) 상에 연료가 분배되며, 그리고 상기 유동장 플레이트 (121) 로부터 연료가 유출되고,
    상기 방법에서, 상기 전해조 전지의 측들 (127) 로부터 유동 분배 영역 (120) 으로 유입 반응물 공급 유동이 안내되고, 상기 전해질 요소 (104) 상의 유동 분배를 균일화하도록 상기 유입 반응물 공급 유동 및 상기 유동 유출 유동 중 적어도 하나가 회전되며, 그리고 상기 전해질 요소 (104) 에 걸쳐 상기 유입 반응물 공급 유동 및 상기 유동 유출 유동 중 적어도 하나를 본질적으로 균일하게 조절하기 위한 적어도 하나의 기하학적 형상 (124) 에 의해 반응물 유동에 영향을 주고,
    상기 영향은 상기 적어도 하나의 기하학적 형상의 유동의 기능적 영향에 기초하여 형성되는 것을 특징으로 하는, 고형 산화물 전해조 전지용 유입 반응물 유동 안내 방법.
  11. 제 9 항 또는 제 10 항에 있어서,
    상기 전해질 요소 (124) 는 유동 채널 영역 (130) 과 다공성 유동장 영역 (130) 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는, 유동 안내 방법.
  12. 제 9 항 또는 제 10 항에 있어서,
    상기 유동 조절은 가스켓 구조물 (128) 을 사용하여 유동 제한 오리피스들 (126) 을 통하여 실시되는 것을 특징으로 하는, 유동 안내 방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 방법에서는 상기 적어도 하나의 기하학적 형상 (124) 으로서 상기 가스켓 구조물 (128) 의 적어도 하나의 기하학적 형상을 사용하는 것을 특징으로 하는, 유동 안내 방법.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 방법에서는 상기 적어도 하나의 기하학적 형상 (124) 으로서 상기 가스켓 구조물 (128) 의 적어도 부분적으로 타원형 형상 (124) 을 사용하는 것을 특징으로 하는, 유동 안내 방법.
  15. 제 12 항에 있어서,
    상기 가스켓 구조물 (128) 은 적어도 유동부들로부터 예비 압축에 의해 처리되는 것을 특징으로 하는, 유동 안내 방법.
  16. 제 4 항에 있어서,
    상기 유동 제한 오리피스들 (126) 의 높이는, 상기 전해질 요소 구조물의 두께에서의 허용 변동을 가진 적층체의 반복 구조물들 (138) 에서의 유동 분배를 안정화시키도록, 상기 유동 분배 영역 (120) 및 상기 유동 유출 영역 (131) 의 바닥 (132) 중 적어도 하나에서부터 상기 가스켓 구조물 (128) 의 바닥까지의 거리로 결정되는 것을 특징으로 하는, 유동 안내 방법.
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