KR20160139279A - End plate for fuel cell stack and Fuel cell system comprising the same - Google Patents

End plate for fuel cell stack and Fuel cell system comprising the same Download PDF

Info

Publication number
KR20160139279A
KR20160139279A KR1020150073876A KR20150073876A KR20160139279A KR 20160139279 A KR20160139279 A KR 20160139279A KR 1020150073876 A KR1020150073876 A KR 1020150073876A KR 20150073876 A KR20150073876 A KR 20150073876A KR 20160139279 A KR20160139279 A KR 20160139279A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
port
flow path
channel
fuel cell
end plate
Prior art date
Application number
KR1020150073876A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR102038175B1 (en
Inventor
강무성
양재춘
Original Assignee
주식회사 엘지화학
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 엘지화학 filed Critical 주식회사 엘지화학
Priority to KR1020150073876A priority Critical patent/KR102038175B1/en
Publication of KR20160139279A publication Critical patent/KR20160139279A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR102038175B1 publication Critical patent/KR102038175B1/en

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/24—Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells
    • H01M8/2465—Details of groupings of fuel cells
    • H01M8/247—Arrangements for tightening a stack, for accommodation of a stack in a tank or for assembling different tanks
    • H01M8/2475—Enclosures, casings or containers of fuel cell stacks
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/02—Details
    • H01M8/0202—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors
    • H01M8/0258—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors characterised by the configuration of channels, e.g. by the flow field of the reactant or coolant
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04298—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/10—Fuel cells with solid electrolytes
    • H01M2008/1095—Fuel cells with polymeric electrolytes
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/50—Fuel cells
    • Y02E60/521—

Landscapes

  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Fuel Cell (AREA)

Abstract

The present invention relates to an end plate for a fuel cell stack and a fuel cell system including the same. According to an aspect of the present invention, the end plate for a fuel cell stack comprises a body including a first surface having an inlet port and an outlet port, a second surface formed in an opposite direction of the first surface and having a first port and a second port, a first flow path connecting the inflow port and the first port, a second flow path intersected with the first flow path and connecting a discharge port and the second port; and a flow path change valve provided at the intersection region between the first and second flow paths in the main body part. Therefore, the end plate for a fuel cell stack and the fuel cell system including the same can uniformly maintain water content without an external humidifier.

Description

연료전지 스택용 엔드 플레이트 및 이를 포함하는 연료전지 시스템{End plate for fuel cell stack and Fuel cell system comprising the same}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to an end plate for a fuel cell stack,

본 발명은 연료전지 스택용 엔드 플레이트 및 이를 포함하는 연료 전지 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to an end plate for a fuel cell stack and a fuel cell system including the end plate.

도 1은 일반적인 연료전지 시스템(1)을 나타내는 개략도이다.1 is a schematic view showing a general fuel cell system 1;

도 1을 참조하면, 고체 고분자형 연료전지(1)는 고체 고분자 전해질 막과 전해질 막의 양면에 각각 접합된 연료극과 공기극을 포함하는 연료전지 스택(10)을 포함한다. 또한, 연료전지 스택(10)의 양 측에는 각각 연료측 엔드 플레이트(20)와 공기측 엔드 플레이트(30)가 장착된다. 이때, 연료측 엔드 플레이트(20)를 통해 연료 가스가 연료극 측으로 공급되고, 공기측 엔드 플레이트(30)를 통해 산화제 가스가 공기극 측으로 공급된다.Referring to FIG. 1, a solid polymer type fuel cell 1 includes a fuel cell stack 10 including a fuel electrode and an air electrode bonded to both surfaces of a solid polymer electrolyte membrane and an electrolyte membrane, respectively. The fuel side end plate 20 and the air side end plate 30 are mounted on both sides of the fuel cell stack 10, respectively. At this time, the fuel gas is supplied to the fuel electrode side through the fuel side end plate 20, and the oxidant gas is supplied to the air electrode side through the air side end plate 30.

고체 고분자 전해질 막은 연료극에서 생성한 프로톤(Proton)을 공기극 측으로 이동시키는 기능을 수행한다. 따라서, 높은 출력을 안정적으로 얻기 위해서는 높은 프로톤 전도성이 요구된다.The solid polymer electrolyte membrane functions to move the protons generated in the anode to the cathode side. Therefore, high proton conductivity is required to stably obtain a high output.

일반적으로 PEM(Proton Exchange Membrane) 연료전지는 프로톤의 전도도 유지를 위해 멤브레인의 함수율 관리가 중요하다. 도 1을 참조하면, 유로를 따라 전기화학반응이 발생하므로, 공기측 엔드 플레이트(30)의 입구(A)로부터 출구(B)쪽으로 갈수록 함수율이 증가하게 된다.In general, in PEM (Proton Exchange Membrane) fuel cells, it is important to control the water content of the membrane in order to maintain the conductivity of the proton. 1, since the electrochemical reaction occurs along the flow path, the water content increases from the inlet (A) to the outlet (B) of the air side end plate (30).

한편, 공기측 엔드 플레이트(30)의 입구(A)는 공기공급라인(50)과 연결되고, 공기측 엔드 플레이트(30)의 출구(B)는 배출라인(60)과 연결된다. 종래 입구(A)의 함수율을 높이기 위하여 연료전지 스택(10) 외부에 마련된 가습기(40)를 이용하는 방법이 사용되고 있다. 구체적으로, 입구(A)와 연결된 공기 공급 라인(50) 상에 가습기(40)가 마련된다. 또한, 연료전지 스택(10)은 전기화학 반응에 의해 물과 열을 발생시키며, 생성된 물은 배출라인(60)을 따라 가습기(40)의 가습수로 사용될 수 있다.The inlet A of the air side end plate 30 is connected to the air supply line 50 and the outlet B of the air side end plate 30 is connected to the discharge line 60. A method using a humidifier 40 provided outside the fuel cell stack 10 is used to increase the water content of the conventional inlet A. Specifically, a humidifier 40 is provided on the air supply line 50 connected to the inlet A. In addition, the fuel cell stack 10 generates water and heat by an electrochemical reaction, and the generated water can be used as a humidifying water of the humidifier 40 along the exhaust line 60.

그러나, 입구(A)의 함수율이 높아질수록 출구(B)에서의 물관리가 더욱 어렵게 되고, 구체적으로 플러딩(flooding) 현상이 발생한다.However, as the water content of the inlet A increases, the water management at the outlet B becomes more difficult, and a flooding phenomenon occurs more specifically.

본 발명은 캐소드 측 입구의 건조와 캐소드 측 출구의 플러딩을 완화할 수 있는 연료전지 스택용 엔드 플레이트 및 이를 포함하는 연료전지 시스템을 제공하는 것을 해결하고자 하는 과제로 한다.An object of the present invention is to provide an end plate for a fuel cell stack capable of mitigating drying of a cathode side inlet and flooding of a cathode side outlet, and a fuel cell system including the end plate.

또한, 본 발명은 캐소드측 엔드 플레이트 내부에서 유입 유로와 배출 유로를 주기적으로 스위칭할 수 있는 연료전지 스택용 엔드 플레이트 및 이를 포함하는 연료전지 시스템을 제공하는 것을 해결하고자 하는 과제로 한다.Another object of the present invention is to provide an end plate for a fuel cell stack capable of cyclically switching an inflow passage and a discharge passage inside a cathode side end plate and a fuel cell system including the same.

또한, 본 발명은 외부 가습기 없이도 함수율을 균일하게 유지시킬 수 있는 연료전지 스택용 엔드 플레이트 및 이를 포함하는 연료전지 시스템을 제공하는 것을 해결하고자 하는 과제로 한다.It is another object of the present invention to provide an end plate for a fuel cell stack capable of uniformly maintaining a water content even without an external humidifier, and a fuel cell system including the end plate.

상기한 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 일 측면에 따르면, 유입 포트 및 배출 포트가 형성된 제1 면 및 제1 면과 반대방향에 마련되고, 제1 포트와 제2 포트가 형성된 제2 면을 가지며, 유입 포트와 제1 포트를 연결하는 제1 유로 및 제1 유로와 교차하도록 마련되며, 배출 포트와 제2 포트를 연결하는 제2 유로를 갖는 바디; 및 바디 내부에 제1 유로와 제2 유로의 교차영역에 마련된 유로 전환밸브를 포함하는 연료전지 스택용 엔드 플레이트가 제공된다.According to an aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a honeycomb structure including a first surface formed with an inlet port and a discharge port, and a second surface provided with a first port and a second port in a direction opposite to the first surface, A body having a first flow path and a first flow path connecting the inlet port and the first port and having a second flow path connecting the discharge port and the second port; And a flow path switching valve provided in an intersection area of the first flow path and the second flow path inside the body.

또한, 본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 상기 연료전지 스택용 엔드 플레이트를 포함하는 연료전지 시스템이 제공된다.According to another aspect of the present invention, there is also provided a fuel cell system including the end plate for the fuel cell stack.

또한, 본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 고분자 전해질막을 포함하는 연료전지 스택 및 상기 연료전지 스택의 캐소드 측에 장착된 상기 연료전지 스택용 엔드 플레이트를 포함하는 연료 전지 시스템이 제공된다.According to still another aspect of the present invention, there is provided a fuel cell system including a fuel cell stack including a polymer electrolyte membrane and an end plate for the fuel cell stack mounted on a cathode side of the fuel cell stack.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명의 일 실시예와 관련된 연료전지 스택용 엔드 플레이트 및 이를 포함하는 연료전지 시스템은 다음과 같은 효과를 갖는다.As described above, an end plate for a fuel cell stack and a fuel cell system including the same according to an embodiment of the present invention have the following effects.

연료전지 스택의 캐소드 측 입구와 캐소드 측 출구를 주기적으로 스위칭함으로써, 입구 측 건조 및 출구 측 플러딩을 완화할 수 있고, 입구와 출구 사이의 함수율과 온도 등을 균일하게 유지시킬 수 있다.By cyclically switching the cathode side inlet and the cathode side outlet of the fuel cell stack, it is possible to alleviate the inlet side drying and outlet side flooding, and to maintain the water content, the temperature, etc. between the inlet and the outlet uniformly.

도 1은 일반적인 연료전지 시스템을 나타내는 개략도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예와 관련된 연료전지 시스템을 나타내는 개략도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예와 관련된 연료전지 시스템을 구성하는 유로 전환밸브의 작동상태를 설명하기 위한 개념도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예와 관련된 연료전지 시스템을 구성하는 엔드 플레이트의 사시도이다.
도 5는 도 4에 도시된 엔드 플레이트의 전면 분리 사시도이다.
도 6은 도 4에 도시된 엔드 플레이트의 배면 분리 사시도이다.1 is a schematic diagram showing a typical fuel cell system.
2 is a schematic diagram illustrating a fuel cell system associated with an embodiment of the present invention.
3 is a conceptual diagram for explaining an operating state of a flow path switching valve constituting a fuel cell system according to an embodiment of the present invention.
4 is a perspective view of an end plate constituting a fuel cell system according to an embodiment of the present invention.
5 is a front exploded perspective view of the end plate shown in FIG.
6 is a rear perspective view of the end plate shown in Fig.

이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 연료전지 스택용 엔드 플레이트 및 이를 포함하는 연료전지 시스템을 첨부된 도면을 참고하여 상세히 설명한다.Hereinafter, an end plate for a fuel cell stack according to an embodiment of the present invention and a fuel cell system including the end plate will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

또한, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 대응되는 구성요소는 동일 또는 유사한 참조번호를 부여하고 이에 대한 중복 설명은 생략하기로 하며, 설명의 편의를 위하여 도시된 각 구성 부재의 크기 및 형상은 과장되거나 축소될 수 있다.In addition, the same or corresponding reference numerals are given to the same or corresponding reference numerals regardless of the reference numerals, and redundant description thereof will be omitted. For convenience of explanation, the size and shape of each constituent member shown in the drawings are exaggerated or reduced .

도 2는 본 발명의 일 실시예와 관련된 연료전지 시스템(100)을 나타내는 개략도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예와 관련된 연료전지 시스템을 구성하는 유로 전환밸브(300)의 작동상태를 설명하기 위한 개념도이다.FIG. 2 is a schematic view showing a fuel cell system 100 according to an embodiment of the present invention, and FIG. 3 is a view for explaining the operating state of the flow path switching valve 300 constituting the fuel cell system according to an embodiment of the present invention FIG.

도 4는 본 발명의 일 실시예와 관련된 연료전지 시스템을 구성하는 엔드 플레이트(200)의 사시도이고, 도 5는 도 4에 도시된 엔드 플레이트(200)의 전면 분리 사시도이며, 도 6은 도 4에 도시된 엔드 플레이트(200)의 배면 분리 사시도이다.FIG. 4 is a perspective view of an end plate 200 constituting a fuel cell system according to an embodiment of the present invention, FIG. 5 is an exploded front perspective view of the end plate 200 shown in FIG. 4, Is an exploded rear perspective view of the end plate 200 shown in FIG.

본 발명의 일 실시예와 관련된 연료전지 시스템(100)은 연료전지 스택(110) 및 엔드 플레이트(200)를 포함한다. 또한, 본 발명의 일 실시예와 관련된 연료전지 시스템(100)은 연료전지 스택(110) 및 캐소드 측 엔드 플레이트(200)를 포함할 수 있다.A fuel cell system 100 in accordance with an embodiment of the present invention includes a fuel cell stack 110 and an end plate 200. In addition, the fuel cell system 100 related to an embodiment of the present invention may include a fuel cell stack 110 and a cathode side end plate 200.

상기 연료전지 스택(110)은 고분자 전해질막을 포함한다. 전술한 바와 같이, 연료전지 스택(100)은 PEM(Proton Exchange Membrane) 연료전지 스택일 수 있다. 또한, 상기 엔드 플레이트(200)는 연료 전지 스택(110)의 애노드 측 및/또는 캐소드 측에 장착될 수 있다. 바람직하게, 상기 엔드 플레이트(200)는 연료전지 스택(110)의 캐소드 측에 장착될 수 있다. 이하, 설명의 편의를 위하여, 연료전지 스택용 엔드 플레이트(200)는 캐소드 측 엔드 플레이트(200) (이하, ‘엔드 플레이트’라 지칭함)인 것을 예로 들어 설명한다.The fuel cell stack 110 includes a polymer electrolyte membrane. As described above, the fuel cell stack 100 may be a PEM (Proton Exchange Membrane) fuel cell stack. In addition, the end plate 200 may be mounted on the anode side and / or the cathode side of the fuel cell stack 110. Preferably, the end plate 200 may be mounted on the cathode side of the fuel cell stack 110. Hereinafter, for convenience of explanation, the end plate 200 for a fuel cell stack will be described as an example of a cathode side end plate 200 (hereinafter referred to as an 'end plate').

캐소드 측 엔드 플레이트(200)는 유입포트(231)와 배출포트(232)를 갖는다. 이때, 상기 유입포트(231)는 연료전지 스택(110) 외부의 공기 공급라인(L1)과 연결되고, 상기 배출포트(232)는 연료전지 스택(110) 외부의 배출라인(L2)과 연결된다. 또한, 엔드 플레이트(200)는 적어도 4개의 포트를 갖는다. 구체적으로, 연료전지 스택(100) 내부와 연결되는 2개의 포트(251, 252)를 갖고, 연료전지 스택(100) 외부와 연결되는 2개의 포트(231, 232)를 갖는다.The cathode side end plate 200 has an inlet port 231 and an outlet port 232. At this time, the inlet port 231 is connected to the air supply line L1 outside the fuel cell stack 110, and the discharge port 232 is connected to the discharge line L2 outside the fuel cell stack 110 . Further, the end plate 200 has at least four ports. Specifically, the fuel cell stack 100 has two ports 251 and 252 connected to the inside of the fuel cell stack 100 and two ports 231 and 232 connected to the outside of the fuel cell stack 100.

엔드 플레이트(200)는, 연료전지 스택(110) 외부의 공기 공급라인(L1) 및 배출라인(L2)과 각각 연결되기 위한 유입포트(231)와 배출포트(232)와 연료전지 스택(110) 내부와 각각 연결된 제1 포트(251) 및 제2 포트(252)를 갖는다.The end plate 200 includes an inlet port 231 and an outlet port 232 for connecting with the air supply line L1 and the discharge line L2 outside the fuel cell stack 110, And has a first port 251 and a second port 252 respectively connected to the inside thereof.

또한, 엔드 플레이트(200)에는, 유입포트(231)를 통해 유입된 공기가 제1 포트(251) 또는 제2 포트(252)를 통해 연료전지 스택(110) 내부로 전달되도록 안내하기 위한 유동 가이드부가 마련된다. The end plate 200 is provided with a flow guide for guiding the air introduced through the inlet port 231 into the fuel cell stack 110 through the first port 251 or the second port 252, An additional portion is provided.

여기서, 유동 가이드부는, 유입 포트(231)와 제1 포트(251)를 연결하는 제1 유로(P1) 및 제1 유로(P1)와 교차하도록 마련되며, 배출 포트와 제2 포트(252)를 연결하는 제2 유로(P2) 및 제1 유로와 제2 유로의 교차영역에 마련된 유로 전환밸브(300)를 포함한다.The flow guide portion is provided so as to intersect the first flow path P1 and the first flow path P1 that connect the inlet port 231 and the first port 251 and the outlet port and the second port 252 And a flow path switching valve 300 provided at a crossing region of the first flow path and the second flow path.

구체적으로, 엔드 플레이트(200)는 바디(210)와 바디(210) 내부에 마련된 유로 전환밸브(300)를 포함한다.Specifically, the end plate 200 includes a body 210 and a flow path switching valve 300 provided in the body 210.

바디(210)는 유입 포트(231) 및 배출 포트(232)가 형성된 제1 면(211) 및 제1 면(211)과 반대방향에 마련되고, 제1 포트(251)와 제2 포트(252)가 형성된 제2 면(212)을 갖는다. 또한, 바디(210) 내부에는 인접하는 2개의 포트를 연결하는 복수 개의 유로가 형성된다. 구체적으로, 바디(210)는 유입 포트(231)와 제1 포트(251)를 연결하는 제1 유로(P1) 및 제1 유로(P1)와 교차하도록 마련되며, 배출 포트(232)와 제2 포트(252)를 연결하는 제2 유로(P2)를 갖는다.The body 210 is provided in a direction opposite to the first surface 211 and the first surface 211 on which the inlet port 231 and the outlet port 232 are formed and the first port 251 and the second port 252 (Not shown). In addition, a plurality of flow paths connecting two adjacent ports are formed in the body 210. Specifically, the body 210 is provided to cross the first flow path P1 and the first flow path P1 for connecting the inlet port 231 and the first port 251, and the outlet port 232 and the second flow path And a second flow path P2 for connecting the port 252.

또한, 유로 전환밸브(300)는 바디(210) 내부에 제1 유로(P1)와 제2 유로(P2)의 교차영역(I1, I2)에 마련된다.The flow path switching valve 300 is provided within the body 210 in the intersecting regions I1 and I2 between the first flow path P1 and the second flow path P2.

도 3을 참조하면, 유로 전환밸브(300)는 제1 상태에서, 유입포트(231)와 제1 포트(251)를 연결시키고, 배출포트(232)와 제2 포트(252)를 연결시킨다. 이와는 다르게, 유로 전환밸브(300)는 제2 상태에서, 유입포트(231)와 제2 포트(252)를 연결시키고, 배출포트(232)와 제1 포트(251)를 연결시키도록 마련된다. 3, the flow path switching valve 300 connects the inlet port 231 and the first port 251 in the first state and connects the outlet port 232 and the second port 252 in the first state. The flow path switching valve 300 is provided to connect the inlet port 231 and the second port 252 and to connect the outlet port 232 and the first port 251 in the second state.

여기서, 유로 전환밸브(300)는, 회전에 의하여 제1 상태에서 제2 상태로 전환되도록 마련될 수 있다. 또한, 유로 전환밸브(300)는 회전축(310)의 일부가 바디(210) 외부로 연장되도록 마련될 수 있다. 특히, 회전축(310)은 바디(210)의 제1 면(211)의 외부로 연장될 수 있다. 이때, 연료전지 바디(210)에는 회전축(310)을 외부로 통과시키기 위한 관통홀(233)이 마련될 수 있다. 또한, 상기 회전축(310)을 지지하기 위한 장착 브라켓(400)이 바디(210)에 마련될 수 있다.Here, the flow path switching valve 300 may be provided to be switched from the first state to the second state by rotation. In addition, the flow path switching valve 300 may be provided such that a part of the rotary shaft 310 extends outside the body 210. In particular, the rotation axis 310 may extend outside the first surface 211 of the body 210. At this time, the fuel cell body 210 may be provided with a through hole 233 for passing the rotation shaft 310 to the outside. A mounting bracket 400 for supporting the rotation shaft 310 may be provided on the body 210.

예를 들어, 유로 전환밸브(300)는 4방(4-way) 밸브를 포함할 수 있다. 이때, 유로 전환밸브(300)는 90°회전을 통해 제1 상태에서 제2 상태로 전환될 수 있다. 또한, 4방 밸브의 경우, 밸브 회전 동작을 통해, 공기 유량에 펄스(pulse) 효과를 부가할 수 있으며, 이에 따라 연료전지 스택(110) 내의 생성수 배출이 유리해진다.For example, the flow path switching valve 300 may include a four-way valve. At this time, the flow path switching valve 300 can be switched from the first state to the second state through 90 ° rotation. In addition, in the case of the four-way valve, a pulse effect can be added to the air flow rate through the valve rotation operation, thereby advantageously discharging the generated water in the fuel cell stack 110.

한편, 제1 유로(P1)와 제2 유로(P2)는 바디(210) 내부에서 적어도 2회 교차하도록 마련될 수 있다. 이러한 구조에서, 유로 전환밸브(300)는 적어도 2개의 3방(3-way) 밸브를 포함할 수 있다. Meanwhile, the first flow path P1 and the second flow path P2 may be provided so as to cross at least twice within the body 210. In this configuration, the flow path switching valve 300 may include at least two three-way valves.

또한, 이러한 밸브들은 바디 내부에 이식(설치)될 수 있다. 즉, 유로 전환을 위한 밸브가 연료전지 스택(110) 외부에 마련되지 않으므로, 연료전지 시스템(100)의 구성이 단순해질 수 있다.These valves may also be implanted within the body. That is, since the valve for switching the flow passage is not provided outside the fuel cell stack 110, the configuration of the fuel cell system 100 can be simplified.

바디(210)는 제1 면(211)을 형성하는 제1 플레이트(230) 및 제2 면(212)을 형성하는 제2 플레이트(250)를 포함할 수 있다. The body 210 may include a first plate 230 forming a first side 211 and a second plate 250 forming a second side 212. The first plate 230 may be a first plate.

제2 플레이트(250)는, 유입포트(231)와 연통되도록 마련된 제1 버퍼 홈부(261) 및 배출포트(232)와 연통되도록 마련된 제2 버퍼 홈부(262)를 가질 수 있다. 또한, 제2 플레이트(250)는, 제1 포트(251)와 제2 포트(252)를 연결하는 제1 채널(263)과 제1 버퍼 홈부(261)와 제1 채널(263)을 연결하는 제2 채널(264) 및 제2 버퍼 홈부(262)와 제1 채널(263)을 연결하는 제3 채널(265)을 포함할 수 있다. The second plate 250 may have a first buffer groove portion 261 connected to the inlet port 231 and a second buffer groove portion 262 connected to the outlet port 232. The second plate 250 connects the first channel 263 connecting the first port 251 and the second port 252 with the first channel groove 261 and the first channel 263 And a third channel 265 connecting the second channel 264 and the first channel 263 with the second buffer groove 262.

여기서, 유로 전환밸브(300)는 제1 채널(263)과 제2 채널(264) 및 제3 채널(265)의 교차 영역(I1)에 배치될 수 있고, 유로 전환밸브(300)는 4방 밸브일 수 있다. 또한, 제1 채널(263)과 제2 채널(264)은 교차영역(I1)에서 직교하도록 마련되고, 제1 채널(263)과 제3 채널(265)은 교차영역(I1)에서 직교하도록 마련될 수 있다. 이와 같은 구조에서, 유로 전환밸브(300)는 90°회전을 통해 제1 상태에서 제2 상태로 전환될 수 있다.Here, the flow path switching valve 300 may be disposed in the intersection region I1 of the first channel 263, the second channel 264, and the third channel 265, and the flow path switching valve 300 may be disposed in the four- Valve. The first channel 263 and the second channel 264 are arranged orthogonal to each other in the intersecting region I1 and the first channel 263 and the third channel 265 are arranged orthogonal to each other in the crossing region I1 . In such a structure, the flow path switching valve 300 can be switched from the first state to the second state through 90 [deg.] Rotation.

한편, 제1 플레이트(210)는, 제1 포트(251)와 연통되도록 마련된 제3 버퍼 홈부(241) 및 제2 포트(252)와 연통되도록 마련된 제4 버퍼 홈부(242)를 가질 수 있다. 또한, 제1 플레이트(210)는, 유입 포트(231)와 배출 포트(232)를 연결하는 제4 채널(243)과 제3 버퍼 홈부(241)와 제4 채널을 연결하는 제5 채널(244) 및 제4 버퍼 홈부(242)와 제4 채널(243)을 연결하는 제6 채널(245)을 포함할 수 있다. The first plate 210 may have a third buffer groove 241 communicating with the first port 251 and a fourth buffer groove 242 communicating with the second port 252. The first plate 210 includes a fourth channel 243 connecting the inlet port 231 and the drain port 232 and a fifth channel 244 connecting the third buffer groove 241 and the fourth channel. And a sixth channel 245 connecting the fourth buffer trench 242 and the fourth channel 243.

유로 전환밸브(300)는 제4 채널(243)과 제5 채널(244) 및 제6 채널(245)의 교차 영역(I2)에 배치될 수 있다. 또한, 제4 채널(243)과 제5 채널(244)은 교차영역(I2)에서 직교하도록 마련되고, 제4 채널(243)과 제6 채널(245)은 교차영역(I2)에서 직교하도록 마련될 수 있다.The flow path switching valve 300 may be disposed at the intersection region 12 between the fourth channel 243 and the fifth channel 244 and the sixth channel 245. [ The fourth channel 243 and the fifth channel 244 are arranged orthogonal to each other in the intersecting region I2 and the fourth channel 243 and the sixth channel 245 are arranged orthogonal to each other in the crossing region I2. .

또한, 유입포트(231)와 배출포트(232)는 제1 플레이트(230)를 관통하도록 형성될 수 있고, 제1 포트(251)와 제2 포트(252)는 제2 플레이트(250)를 관통하도록 형성될 수 있다.The inlet port 231 and the outlet port 232 may be formed to pass through the first plate 230 and the first port 251 and the second port 252 may be formed to penetrate the second plate 250 .

이와 같은 구조에서, 제1 상태에서, 유입포트(231)로 공급된 공기는, 제2 채널(264)과 제1 채널(263)을 차례로 통과하여 제1 포트(251)를 통해 연료전지 스택(110) 내부로 전달된다. 마찬가지로, 제2 포트(252)는 제1 채널(263)가 제3 채널(265) 및 배출 포트(232)와 연결된다. 이때, 제1 포트(251)는 연료전지 스택(110)의 캐소드 입구 기능을 수행하고, 제2 포트(252)는 연료전지 스택(110)의 캐소드 출구 기능을 수행한다.In this structure, in the first state, the air supplied to the inlet port 231 passes through the second channel 264 and the first channel 263 in order, and flows through the first port 251 to the fuel cell stack 110). Similarly, the second port 252 is connected to the third channel 265 and the discharge port 232 through the first channel 263. The first port 251 performs the function of the cathode inlet of the fuel cell stack 110 and the second port 252 functions as the cathode outlet of the fuel cell stack 110.

이와는 다르게, 유로 전환밸브(300)의 회전에 따른 제2 상태에서, 유입포트(231)로 공급된 공기는, 제2 채널(264)과 제1 채널(263)을 차례로 통과하여 제2 포트(252)를 통해 연료전지 스택(110) 내부로 전달된다. 마찬가지로, 제1 포트(251)는 제1 채널(263)가 제3 채널(265) 및 배출 포트(232)와 연결된다. 이때, 제1 포트(251)는 연료전지 스택(110)의 캐소드 출구 기능을 수행하고, 제2 포트(252)는 연료전지 스택(110)의 캐소드 입구 기능을 수행한다. 이와 같이, 엔드 플레이트(200) 내부의 유로 전환밸브(300)의 스위칭 동작에 따라, 캐소드 입구와 출구가 주기적으로 스위칭될 수 있다.The air supplied to the inlet port 231 passes through the second channel 264 and the first channel 263 one after another and flows through the second port 262 in the second state in accordance with the rotation of the flow path switching valve 300. [ 252 to the interior of the fuel cell stack 110. Similarly, the first port 251 is connected to the third channel 265 and the discharge port 232 through the first channel 263. The first port 251 functions as a cathode outlet of the fuel cell stack 110 and the second port 252 functions as a cathode inlet of the fuel cell stack 110. In this way, according to the switching operation of the flow path switching valve 300 inside the end plate 200, the cathode inlet and the outlet can be periodically switched.

위에서 설명된 본 발명의 바람직한 실시예는 예시의 목적을 위해 개시된 것이고, 본 발명에 대한 통상의 지식을 가지는 당업자라면 본 발명의 사상과 범위 안에서 다양한 수정, 변경, 부가가 가능할 것이며, 이러한 수정, 변경 및 부가는 하기의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.The foregoing description of the preferred embodiments of the present invention has been presented for purposes of illustration and various modifications, additions and substitutions are possible, without departing from the scope and spirit of the invention, And additions should be considered as falling within the scope of the following claims.

100: 연료전지 시스템
110: 연료전지 스택
200: 엔드 플레이트
300: 유로 전환밸브100: Fuel cell system
110: Fuel cell stack
200: end plate
300: Flow switching valve

Claims (23)

유입 포트 및 배출 포트가 형성된 제1 면 및 제1 면과 반대방향에 마련되고, 제1 포트와 제2 포트가 형성된 제2 면을 가지며, 유입 포트와 제1 포트를 연결하는 제1 유로 및 제1 유로와 교차하도록 마련되며, 배출 포트와 제2 포트를 연결하는 제2 유로를 갖는 바디; 및
바디 내부에 제1 유로와 제2 유로의 교차영역에 마련된 유로 전환밸브를 포함하는 연료전지 스택용 엔드 플레이트.A first flow path having a first surface formed with an inlet port and a discharge port and a second surface provided with a first port and a second port formed opposite to the first surface and having a first flow path connecting the inlet port and the first port, A body provided to intersect with the first flow path and having a second flow path connecting the discharge port and the second port; And
And a flow path switching valve provided in an intersection region of the first flow path and the second flow path inside the body. 제 1 항에 있어서,
유로 전환밸브는 제1 상태에서, 유입포트와 제1 포트를 연결시키고, 배출포트와 제2 포트를 연결시키며, 제2 상태에서 유입포트와 제2 포트를 연결시키고, 배출포트와 제1 포트를 연결시키도록 마련된 연료전지 스택용 엔드 플레이트.The method according to claim 1,
The flow path switching valve connects the inlet port and the first port in the first state, connects the outlet port and the second port, connects the inlet port and the second port in the second state, An end plate for the fuel cell stack. 제 2 항에 있어서,
유로 전환밸브는, 회전에 의하여 제1 상태에서 제2 상태로 전환되는 연료전지 스택용 엔드 플레이트.3. The method of claim 2,
And the flow path switching valve is switched from the first state to the second state by rotation. 제 3 항에 있어서,
유로 전환밸브는 회전축의 일부가 바디 외부로 연장되도록 마련된 연료전지 스택용 엔드 플레이트.The method of claim 3,
And the flow path switching valve is provided so that a part of the rotating shaft extends to the outside of the body. 제 4 항에 있어서,
회전축은 제1 면의 외부로 연장된 연료전지 스택용 엔드 플레이트.5. The method of claim 4,
And the rotation axis extends outside the first surface. 제 2 항에 있어서,
유로 전환밸브는 4방 밸브를 포함하는 연료전지 스택용 엔드 플레이트.3. The method of claim 2,
The flow path switching valve includes a four-way valve. 제 1 항에 있어서,
제1 유로와 제2 유로는 바디 내부에서 적어도 2회 교차하도록 마련된 연료전지 스택용 엔드 플레이트.The method according to claim 1,
Wherein the first flow path and the second flow path are arranged to cross at least twice inside the body. 제 7 항에 있어서,
유로 전환밸브는 적어도 2개의 3방 밸브를 포함하는 연료전지 스택용 엔드 플레이트.8. The method of claim 7,
Wherein the flow path switching valve includes at least two three-way valves. 제 1 항에 있어서,
바디는, 제1 면을 형성하는 제1 플레이트 및 제2 면을 형성하는 제2 플레이트를 포함하는 연료전지 스택용 엔드 플레이트.The method according to claim 1,
The body includes a first plate defining a first side and a second plate defining a second side. 제 9 항에 있어서,
제2 플레이트는, 유입포트와 연통되도록 마련된 제1 버퍼 홈부 및 배출포트와 연통되도록 마련된 제2 버퍼 홈부를 갖는 연료전지 스택용 엔드 플레이트.10. The method of claim 9,
The second plate has a first buffer groove portion provided to communicate with the inlet port and a second buffer groove portion provided to communicate with the outlet port. 제 10 항에 있어서,
제2 플레이트는, 제1 포트와 제2 포트를 연결하는 제1 채널과 제1 버퍼 홈부와 제1 채널을 연결하는 제2 채널 및 제2 버퍼 홈부와 제1 채널을 연결하는 제3 채널을 포함하는 연료전지 스택용 엔드 플레이트.11. The method of claim 10,
The second plate includes a first channel connecting the first port and the second port, a second channel connecting the first buffer groove and the first channel, and a third channel connecting the second buffer groove and the first channel. End plate for a fuel cell stack. 제 11 항에 있어서,
유로 전환밸브는 제1 채널과 제2 채널 및 제3 채널의 교차 영역에 배치된 연료전지 스택용 엔드 플레이트.12. The method of claim 11,
And the flow path switching valve is disposed in an intersecting region of the first channel, the second channel, and the third channel. 제 11 항에 있어서,
제1 채널과 제2 채널은 교차영역에서 직교하도록 마련되고, 제1 채널과 제3 채널은 교차영역에서 직교하도록 마련된 연료전지 스택용 엔드 플레이트.12. The method of claim 11,
Wherein the first channel and the second channel are provided so as to be orthogonal to each other in the crossing region, and the first channel and the third channel are arranged to be orthogonal in the crossing region. 제 9 항에 있어서,
제1 플레이트는, 제1 포트와 연통되도록 마련된 제3 버퍼 홈부 및 제2 포트와 연통되도록 마련된 제4 버퍼 홈부를 갖는 연료전지 스택용 엔드 플레이트.10. The method of claim 9,
The first plate has a third buffer groove portion provided to communicate with the first port and a fourth buffer groove portion provided to communicate with the second port. 제 14 항에 있어서,
제1 플레이트는, 유입 포트와 배출 포트를 연결하는 제4 채널과 제3 버퍼 홈부와 제4 채널을 연결하는 제5 채널 및 제4 버퍼 홈부와 제4 채널을 연결하는 제6 채널을 포함하는 연료전지 스택용 엔드 플레이트.15. The method of claim 14,
The first plate includes a fourth channel connecting the inlet port and the discharge port, a fifth channel connecting the third buffer groove and the fourth channel, and a sixth channel connecting the fourth buffer groove and the fourth channel. End plate for battery stack. 제 15 항에 있어서,
유로 전환밸브는 제4 채널과 제5 채널 및 제6 채널의 교차 영역에 배치된 연료전지 스택용 엔드 플레이트.16. The method of claim 15,
And the flow path switching valve is disposed in an intersection region of the fourth channel, the fifth channel, and the sixth channel. 제 15 항에 있어서,
제4 채널과 제5 채널은 교차영역에서 직교하도록 마련되고, 제4 채널과 제6 채널은 교차영역에서 직교하도록 마련된 연료전지 스택용 엔드 플레이트.16. The method of claim 15,
The fourth channel and the fifth channel are arranged to be orthogonal in the crossing region, and the fourth channel and the sixth channel are arranged to be orthogonal in the crossing region. 제 9 항에 있어서,
유입포트와 배출포트는 제1 플레이트를 관통하도록 형성되고,
제1 포트와 제2 포트는 제2 플레이트를 관통하도록 형성된 연료전지 스택용 엔드 플레이트.10. The method of claim 9,
The inlet port and the outlet port are formed to penetrate through the first plate,
And the first port and the second port are configured to pass through the second plate. 제 1 항 내지 제 18 항 중 어느 한 항에 따른 엔드 플레이트를 포함하는 연료 전지 시스템.A fuel cell system comprising an end plate according to any one of claims 1 to 18. 고분자 전해질막을 포함하는 연료전지 스택; 및
연료전지 스택의 캐소드 측에 장착되는 엔드 플레이트를 포함하고,
엔드 플레이트는, 연료전지 스택 외부의 공기 공급라인 및 배출라인과 각각 연결되기 위한 유입포트와 배출포트와 연료전지 스택 내부와 각각 연결된 제1 포트 및 제2 포트를 가지며,
엔드 플레이트에는, 유입포트를 통해 유입된 공기가 제1 포트 또는 제2 포트를 통해 연료전지 스택 내부로 전달되도록 안내하기 위한 유동 가이드부가 마련된 연료전지 시스템.A fuel cell stack including a polymer electrolyte membrane; And
And an end plate mounted on the cathode side of the fuel cell stack,
The end plate has an inlet port and an outlet port for respectively connecting with an air supply line and a discharge line outside the fuel cell stack, and a first port and a second port respectively connected to the inside of the fuel cell stack,
Wherein the end plate is provided with a flow guide for guiding air introduced through the inlet port into the fuel cell stack through the first port or the second port. 제 20 항에 있어서,
유동 가이드부는, 유입 포트와 제1 포트를 연결하는 제1 유로 및 제1 유로와 교차하도록 마련되며, 배출 포트와 제2 포트를 연결하는 제2 유로; 및
제1 유로와 제2 유로의 교차영역에 마련된 유로 전환밸브를 포함하는 연료전지 시스템.21. The method of claim 20,
The flow guide portion includes a first flow path and a second flow path, the first flow path and the second flow path connecting the inlet port and the first port, the second flow path connecting the outlet port and the second port, And
And a flow path switching valve provided in a crossing region of the first flow path and the second flow path. 제 21 항에 있어서,
엔드 플레이트는 유입 포트 및 배출 포트가 형성된 제1 면 및 제1 면과 반대방향에 마련되고, 내부에 제1 및 제2 유로가 형성된 바디를 포함하는 연료전지 시스템.22. The method of claim 21,
Wherein the end plate includes a body having a first surface formed with an inlet port and a discharge port, and a body provided opposite to the first surface and having first and second flow paths formed therein. 제 21 항에 있어서,
유로 전환밸브는 제1 상태에서, 유입포트와 제1 포트를 연결시키고, 배출포트와 제2 포트를 연결시키며, 제2 상태에서 유입포트와 제2 포트를 연결시키고, 배출포트와 제1 포트를 연결시키도록 마련된 연료전지 시스템.22. The method of claim 21,
The flow path switching valve connects the inlet port and the first port in the first state, connects the outlet port and the second port, connects the inlet port and the second port in the second state, Fuel cell system.
KR1020150073876A 2015-05-27 2015-05-27 End plate for fuel cell stack and Fuel cell system comprising the same KR102038175B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020150073876A KR102038175B1 (en) 2015-05-27 2015-05-27 End plate for fuel cell stack and Fuel cell system comprising the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020150073876A KR102038175B1 (en) 2015-05-27 2015-05-27 End plate for fuel cell stack and Fuel cell system comprising the same

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20160139279A true KR20160139279A (en) 2016-12-07
KR102038175B1 KR102038175B1 (en) 2019-10-29

Family

ID=57572728

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020150073876A KR102038175B1 (en) 2015-05-27 2015-05-27 End plate for fuel cell stack and Fuel cell system comprising the same

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102038175B1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20210081620A (en) 2019-12-24 2021-07-02 한국과학기술연구원 Direct liquid hydrogen carrier fuel cell system
CN113258099A (en) * 2017-03-28 2021-08-13 康明斯企业有限责任公司 System and method for solid oxide fuel cell with staged fuel supply

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06203861A (en) * 1993-01-11 1994-07-22 Toshiba Corp Fuel cell power plant
JP2002158023A (en) * 2000-11-21 2002-05-31 Toyota Central Res & Dev Lab Inc Fuel cell system
JP2007509468A (en) * 2003-10-15 2007-04-12 ユーティーシー フューエル セルズ，エルエルシー Inflow and containment of fuel cell stack gas with a single valve
JP2007123127A (en) * 2005-10-28 2007-05-17 Toyota Motor Corp Fuel cell
KR20080040337A (en) * 2006-11-03 2008-05-08 현대자동차주식회사 A system for efficiency improvement of a fuel-cell through the change of suppling line for reaction gas
KR20110089743A (en) * 2010-02-01 2011-08-09 현대자동차주식회사 Fuel cell system having improved humidification performance
KR101372203B1 (en) * 2012-12-24 2014-03-07 현대자동차주식회사 Thermal management system for fuel cell stack
KR101518926B1 (en) * 2013-12-02 2015-05-11 현대자동차 주식회사 Humidification device for fuel cell and operation method of the same

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06203861A (en) * 1993-01-11 1994-07-22 Toshiba Corp Fuel cell power plant
JP2002158023A (en) * 2000-11-21 2002-05-31 Toyota Central Res & Dev Lab Inc Fuel cell system
JP2007509468A (en) * 2003-10-15 2007-04-12 ユーティーシー フューエル セルズ，エルエルシー Inflow and containment of fuel cell stack gas with a single valve
JP2007123127A (en) * 2005-10-28 2007-05-17 Toyota Motor Corp Fuel cell
KR20080040337A (en) * 2006-11-03 2008-05-08 현대자동차주식회사 A system for efficiency improvement of a fuel-cell through the change of suppling line for reaction gas
KR20110089743A (en) * 2010-02-01 2011-08-09 현대자동차주식회사 Fuel cell system having improved humidification performance
KR101372203B1 (en) * 2012-12-24 2014-03-07 현대자동차주식회사 Thermal management system for fuel cell stack
KR101518926B1 (en) * 2013-12-02 2015-05-11 현대자동차 주식회사 Humidification device for fuel cell and operation method of the same

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113258099A (en) * 2017-03-28 2021-08-13 康明斯企业有限责任公司 System and method for solid oxide fuel cell with staged fuel supply
CN113258099B (en) * 2017-03-28 2023-11-28 康明斯企业有限责任公司 System and method for solid oxide fuel cell with staged fuel supply
KR20210081620A (en) 2019-12-24 2021-07-02 한국과학기술연구원 Direct liquid hydrogen carrier fuel cell system

Also Published As

Publication number Publication date
KR102038175B1 (en) 2019-10-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4384485B2 (en) Fuel cell
JP2000149977A (en) Fuel cell stack
KR101481244B1 (en) Humidification apparatus for fuel cell system
KR101710230B1 (en) Fuel cell
JP2005116226A (en) Fuel cell system
WO2014136965A1 (en) Fuel cell, fluid distribution device for fuel cell, and vehicle provided with fuel cell
KR102034457B1 (en) Separator and Fuel cell stack comprising the same
KR102038175B1 (en) End plate for fuel cell stack and Fuel cell system comprising the same
US20150364767A1 (en) Porous electrode assembly, liquid-flow half-cell, and liquid-flow cell stack
CN101821885A (en) Fuel cell
JP3188050U (en) Fuel cell pack and fuel cell assembly
KR20200069944A (en) Humidifier for a fuel cell
US20230268521A1 (en) Bipolar plate and fuel cell stack
KR100778584B1 (en) A fuel cell having a multiple-layered type separator
JP3910518B2 (en) Membrane humidifier for fuel cell
US9853314B2 (en) Relief design for fuel cell plates
JP2006221896A (en) Fuel cell and separator for fuel cell
KR101924679B1 (en) Fuel cell coolant flowfield configuration
KR20220069707A (en) Humidifier for fuel cell
JP2017204450A (en) Fuel cell module
KR102485326B1 (en) Humidifier for fuel cell and fuel cell system having the same
JP2005158272A (en) Fuel cell stack
JP2008123707A (en) Fuel battery
KR101186797B1 (en) fuel cell with flow field structure having multiple channels maintaining different pressure each other
JP2019079722A (en) Fuel cell

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant