KR20170026771A - Gasket-integrated matal separator for fuel cell - Google Patents

Gasket-integrated matal separator for fuel cell Download PDF

Info

Publication number
KR20170026771A
KR20170026771A KR1020150121086A KR20150121086A KR20170026771A KR 20170026771 A KR20170026771 A KR 20170026771A KR 1020150121086 A KR1020150121086 A KR 1020150121086A KR 20150121086 A KR20150121086 A KR 20150121086A KR 20170026771 A KR20170026771 A KR 20170026771A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
gasket
anode
cathode
separator
separator plate
Prior art date
Application number
KR1020150121086A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR101816055B1 (en
Inventor
이호진
Original Assignee
동아공업 주식회사
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 동아공업 주식회사 filed Critical 동아공업 주식회사
Priority to KR1020150121086A priority Critical patent/KR101816055B1/en
Publication of KR20170026771A publication Critical patent/KR20170026771A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR101816055B1 publication Critical patent/KR101816055B1/en

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/02Details
    • H01M8/0271Sealing or supporting means around electrodes, matrices or membranes
    • H01M8/0276Sealing means characterised by their form
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/02Details
    • H01M8/0202Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors
    • H01M8/246
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30Hydrogen technology
    • Y02E60/50Fuel cells

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

According to the present invention, provided is a gasket-integrated metal separator for a fuel cell capable of reducing the amount of used rubber seal and thus reducing the material cost and the work process by forming protrusions and grooves on an anode separator plate and a cathode separator plate such that the upper and lower surfaces are assembled together, thereby preventing the leaning phenomenon during the working process. The gasket integrated metal separator for a fuel cell includes a plurality of repeatedly stacked unit cells, and an MEA, an anode separator plate, and a cathode separator plate are stacked in order in the unit cell. An anode gasket protrusion or an anode gasket groove is formed on one surface or both surfaces of the anode separator plate, and a cathode gasket protrusion or a cathode gasket groove is formed on one or both surfaces of the cathode separator plate to correspond to the anode separator plate, thereby allowing the anode separator plate and the cathode separator plate to be stacked.

Description

연료전지용 가스켓 일체형 금속분리판{GASKET-INTEGRATED MATAL SEPARATOR FOR FUEL CELL}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to a gasket integral metal separator for a fuel cell,

본 발명은 연료전지용 가스켓 일체형 금속분리판에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 연료전지의 스택(stack)을 구성하는 복수의 단위셀 적층 구조의 개선을 통해 조립성 향상과 적층시 쏠림 현상을 방지할 수 있는 연료전지용 가스켓 일체형 금속분리판에 관한 것이다.The present invention relates to a gasket integral type metal separator for a fuel cell, and more particularly, to a gasket integrated metal separator for a fuel cell, which is capable of improving assembling performance and preventing leaning during stacking by improving a plurality of unit cell lamination structures constituting a stack of fuel cells To a gasket integral metal separator for a fuel cell.

일반적으로 연료전지(fuel cell)는 연료로부터 추출된 수소와 공기 중의 산소 화학 반응 에너지를 전기에너지로 변환시켜 청정하게 전력을 분산 생성하는 장치로서, 배터리와 다른 점은 재충전이 필요하지 않고 연료가 공급되는 한 지속적으로 전기를 생산할 수 있는 발전 장치이다.Generally, a fuel cell is a device that generates energy by dispersing the oxygen chemical reaction energy in the air and hydrogen extracted from the fuel into electrical energy. The fuel cell is different from the battery in that it does not require recharging, As long as it can produce electricity continuously.

따라서, 연료전지는 친환경적인 동력원으로서 모든 산업계에서 현재의 내연기관을 대체할 차세대 동력원으로 주목받고 있다.Therefore, fuel cells are attracting attention as next generation power sources to replace current internal combustion engines in all industries as environmentally friendly power sources.

그 중에서 고분자전해질 연료전지(PEMFC, Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cell)는 양이온 교환 특성을 갖는 고분자막을 전해질로 사용하는 연료 전지이며, 고체 고분자전해질 연료전지(SPEFC, Solid Polymer Electrolyte Fuel Cells), 양이온 교환막 연료전지(PEMFC, Proton Exchange Membrane Fuel Cells) 등의 다양한 이름으로 불리고 있다. 또한, 고분자전해질 연료전지는 다른 형태의 연료전지에 비하여 작동온도가 80℃ 정도로 낮고, 효율이 높으며, 전류밀도 및 출력밀도가 크고, 시동 시간이 짧은 동시에 부하변화에 따른 응답이 빠른 특성이 있다. 특히, 전해질로 고분자막을 사용하기 때문에 부식 및 전해질 조절이 필요 없고 반응기체의 압력 변화에도 덜 민감하다. 그리고 디자인이 간단하고 제작이 쉬우며 다양한 범위의 출력을 낼 수 있는 장점이 있기 때문에 고분자전해질 연료전지는 무공해 차량의 동력원, 현지 설치형 발전, 이동용 전원, 군사용 전원 등 매우 다양한 분야에 응용될 수 있으며, 따라서 현재 전세계적인 자동차 업계의 활발한 연구가 진행중이다.Among them, PEMFC (Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cell) is a fuel cell using a polymer membrane having a cation exchange property as an electrolyte. It is a solid polymer electrolyte fuel cell (SPEFC), a cation exchange membrane fuel cell (PEMFC, Proton Exchange Membrane Fuel Cells). In addition, the polymer electrolyte fuel cell has a low operating temperature of about 80 ° C, high efficiency, high current density and high output density, short start-up time, and quick response in response to load change, as compared with other types of fuel cells. Particularly, since the polymer membrane is used as the electrolyte, it does not need to be subjected to corrosion and electrolyte control, and is less sensitive to changes in the pressure of the reaction gas. The polymer electrolyte fuel cell can be applied to a wide variety of fields such as the power source of pollution-free vehicles, locally installed power generation, mobile power supply, and military power supply, because it is simple in design, easy to manufacture and has a wide range of output power. Therefore, active research is currently underway in the automotive industry worldwide.

이러한 연료전지는 연료극(anode)에서의 산화반응 및 공기극(cathode)에서의 환원반응을 이용하여 전력을 생성한다. 연료극/공기극에는 산화 및 환원 반응을 촉진시키기 위해 촉매 층이 형성되며, 연료극에는 수소가 공급되어 산화 반응을 통해 수소 이온과 전자로 분리되고, 공기극에서는 상기 분리된 수소 이온과 산소가 결합해 물을 형성하게 된다.Such a fuel cell generates electric power by using an oxidation reaction at the anode and a reduction reaction at the cathode. A catalyst layer is formed on the anode / cathode to promote the oxidation and reduction reaction. Hydrogen is supplied to the anode and is separated into hydrogen ions and electrons through the oxidation reaction. In the cathode, the separated hydrogen ions and oxygen combine to form water Respectively.

통상적으로 하나의 연료전지 스택은 복수 개(대략:400 여개)의 단위셀(unit cell)이 적층되어 형성되게 된다.In general, a single fuel cell stack is formed by stacking a plurality of unit cells (approximately 400 units).

연료전지스택은 수소이온이 이동하는 전해질막을 중심으로 막의 양쪽에 전기화학반응이 일어나는 전극/촉매층이 부착된 MEA(Membrane Electrode Assembly)와, 반응기체들을 고르게 분포하고 발생된 전기를 전달하는 역할을 수행하는 기체확산층(Gas Diffusion Layer, GDL), 반응기체들 및 냉각수의 기밀성과 적정 체결압을 유지하기 위한 가스켓 및 체결기구와, 반응기체들 및 냉각수가 이동하는 분리판으로 구성되어 있다.The fuel cell stack is composed of a membrane electrode assembly (MEA) with an electrode / catalyst layer on both sides of the membrane, with an electrolyte membrane on which hydrogen ions migrate, and an electrode / catalyst layer on both sides of the membrane. A gas diffusion layer (GDL), a gasket and a fastening mechanism for maintaining the airtightness and proper tightening pressure of the reaction gases and the cooling water, and a separation plate through which the reaction gases and the cooling water move.

고체 고분자 전해질형 연료전지에서는 수소가 연료극으로 공급되고, 산소(공기)는 공기극으로 공급된다. In the solid polymer electrolyte fuel cell, hydrogen is supplied to the fuel electrode and oxygen (air) is supplied to the air electrode.

연료극으로 공급된 수소는 전해질막의 양쪽에 구성된 전극층의 촉매에 의해 수소이온(Proton, H+)과 전자(Electron, e-)로 분해되고, 이 중 수소이온(Proton, H+)만이 선택적으로 양이온교환막인 전해질막을 통과하여 음극으로 전달되며, 동시에 전자(Electron, e-)는 도체인 기체확산층과 분리판(Separator)을 통하여 음극으로 전달된다.Hydrogen supplied to the fuel electrode is decomposed into hydrogen ions (Proton, H +) and electrons (Electron, e) by the catalyst of the electrode layer formed on both sides of the electrolyte membrane. Only hydrogen ions (Proton, H +) are selectively converted into cation exchange membranes And the electrons (e, e) are transferred to the cathode through the gas diffusion layer, which is a conductor, and a separator.

상기 공기극에서는 전해질막을 통하여 공급된 수소이온과 분리판을 통하여 전달된 전자가 공기공급기에 의해 공기극으로 공급된 공기중의 산소와 만나서 물을 생성하는 반응을 일으킨다.In the air electrode, hydrogen ions supplied through the electrolyte membrane and electrons transferred through the separator meet with oxygen in the air supplied to the air electrode by the air supplier to generate water.

이때, 일어나는 수소이온의 이동에 기인하여 발생하는 외부 도선을 통한 전자의 흐름으로 전류가 생성되고, 아울러 물 생성 반응에서 열도 부수적으로 발생하게 된다.At this time, a current is generated by the flow of electrons through an external lead generated due to the movement of the hydrogen ions, and the heat is incidentally generated in the water production reaction.

고분자 전해질 연료전지에 사용되는 분리판(bipolar plate 또는 separator)은 연료전지의 적층시 각각의 단위전지를 분리해주고, MEA(Membrane Electrode Assembly)의 지지체 역할을 하며, 생성된 에너지를 전달하는 전류집 전체(current collector)의 역할을 한다.A bipolar plate or separator used in a polymer electrolyte fuel cell separates each unit cell when stacking fuel cells, serves as a support for a membrane electrode assembly (MEA) (current collector).

상기 분리판이 가져야 할 특성으로 전압 손실을 최소한으로 줄이기 위해서 전기 전도도가 좋아야 하며, 공급되는 가스가 투과되지 못하도록 가스 투과율이 낮아야 하며, 밀도가 낮아 가벼워야 하며, 충분한 기계적 강도를 가져야 하며, 사용되는 전해질 내에서 좋은 내부식성을 가져야 하고, 가공이 쉬운 재질이어야 하며, 제조 단가가 낮아야 한다.In order to minimize the voltage loss, the separator needs to have a good electrical conductivity, a low gas permeability so as to prevent the supplied gas from being transmitted, a low density and light weight, a sufficient mechanical strength, It must have good corrosion resistance, be a material that is easy to process, and have a low manufacturing cost.

또한 분리판은 MEA의 외측에 접합된 기체확산층(GDL)에 다시 접합된다. 이 분리판은 연료와 공기를 공급할 뿐만 아니라, 연료극 측에서는 수분의 공급통로로, 공기극 측에서는 생성된 물의 제거통로서의 기능을 가지고 있다. 그리고 외부회로로 전기를 흘리는 역할도 한다.The separator plate is again bonded to the gas diffusion layer (GDL) bonded to the outside of the MEA. The separator not only supplies fuel and air, but also functions as a water supply passage on the fuel electrode side and a water removal cylinder on the air electrode side. It also serves to discharge electricity to the external circuit.

도 1a는 종래기술에 따른 연료전지스택의 단위셀 구조를 보여주는 개략도로서, 단위셀은 밑에서부터 MEA(10), 애노드분리판(20), 캐소드분리판(30) 순으로 적층되고, 그 다음에 적층되는 단위셀에서 상기 캐소드분리판(30) 위로 다시 MEA(10)가 반복 적층된다.FIG. 1A is a schematic view showing a unit cell structure of a fuel cell stack according to the prior art, in which unit cells are stacked in this order from the bottom to the MEA 10, the anode separation plate 20 and the cathode separation plate 30, The MEA 10 is repeatedly stacked on the cathode separator 30 in the stacked unit cells.

여기서 애노드분리판(20)은 금속분리판 일체형 가스켓의 특성상 가스켓돌기(20a)가 양면에 형성되어 있고, 캐소드분리판(30)에는 가스켓돌기(30a)가 일면에 형성되어 있다.Here, the anode separator plate 20 has gasket protrusions 20a formed on both sides in view of the characteristics of the metal gasket integral gasket, and the cathode separator plate 30 has gasket protrusions 30a formed on one surface thereof.

그리고 캐소드분리판(30)에는 에어가 공급되어 MEA(10)의 공기극에 전달되고, 애노드분리판(20)의 중앙으로는 냉각수 통로가 형성되고, 이 냉각수 통로를 통해 냉각수가 공급되어, MEA(10)에서 열교환이 이루어져서 스택을 한계온도 이상으로 가열되는 것을 방지한다.Air is supplied to the cathode separator 30 to be transmitted to the air electrode of the MEA 10, a cooling water passage is formed at the center of the anode separator plate 20, cooling water is supplied through the cooling water passage, 10) to prevent the stack from being heated above the critical temperature.

또한, 애노드분리판(20)과 MEA(10) 사이의 공간으로 연료인 수소가 공급되어 MEA(10)에 전달된다.Hydrogen as fuel is supplied to the space between the anode separator plate 20 and the MEA 10 and transferred to the MEA 10.

도 1b에서와 같이, 스택 제작시 수소와 공기 및 냉각수의 기밀성을 확보하기 위해 MEA(10)의 가장자리에 부착되는 서브가스켓(12)과, 애노드분리판(20) 및 캐소드분리판(30)의 가장자리부에 각각 고무시일(40)(rubber seal)을 사출/경화시켜 접합하는 방법이 주류를 이루고 있다.1B, a sub gasket 12 attached to the edge of the MEA 10 to secure the airtightness of hydrogen, air, and cooling water during stack fabrication, and a sub gasket 12 attached to the edge of the MEA 10 and the anode separator plate 20 and the cathode separator plate 30 And the rubber seals 40 (rubber seals) are injected / cured on the edge portions to join them.

상기 고무시일(40)을 MEA(10)의 가장자리부에 동일면 상에 부착되는 서브가스켓(12)에 접합하고, 고무시일(40)을 애노드분리판(20)의 가장자리부에 접합하고, 고무시일(40)을 캐소드분리판(30)의 가장자리부에 접합한다.The rubber seal 40 is joined to the sub gasket 12 attached on the same side of the MEA 10 and the rubber seal 40 is bonded to the edge of the anode separator 20, (40) is bonded to the edge portion of the cathode separation plate (30).

이때, 상기 고무시일(40)은 수소, 공기 및 냉각수의 기밀성을 확보할 뿐만 아니라, 애노드분리판(20)과 캐소드분리판(30) 사이, 그리고 서브가스켓(12)과 애노드분리판(20) 또는 캐소드분리판(12) 사이의 간격을 조정하면서 애노드분리판(20)과 캐소드분리판(30)의 단부를 받쳐주는 역할을 한다.At this time, the rubber seal 40 secures the airtightness of the hydrogen, the air and the cooling water as well as the sealing between the anode separator plate 20 and the cathode separator plate 30 and between the sub gasket 12 and the anode separator plate 20. [ Or the cathode separation plate 12 while adjusting the distance between the anode separation plate 20 and the cathode separation plate 12. [

그 다음, 각 고무시일(40)이 부착된 MEA(10), 애노드분리판(20), 캐소드 분리판(30)을 순서대로 적층하여 1개의 단위 셀을 이루고, 이와 같은 단위 셀을 대략 400여개 정도 적층하게 된다.The MEA 10, the anode separator plate 20 and the cathode separator plate 30, each having the rubber seal 40 attached thereto, are stacked in this order to form one unit cell. .

이때, 스택 적층시 애노드분리판(20)의 가스켓돌기(20a)와 캐소드분리판(30)의 가스켓돌기(30a)이 서로 정확하게 면접촉되어야 한다.At this time, the gasket protrusions 20a of the anode separator plate 20 and the gasket protrusions 30a of the cathode separator plate 30 must be in surface contact with each other when the stack is stacked.

그러나, 각 400 여개씩의 MEA(10), 애노드분리판(20), 캐소드분리판(30)을 순서대로 약 총 1200 여번 적층할 경우에 도 1c에 도시한 바와 같이 서브가스켓(12)에 접합된 고무시일(40)과 애노드 분리판(20) 및 캐소드분리판(30)의 고무시일(40)이 서로 어긋나는 쏠림 현상이 발생되며, 이 쏠림 현상으로 인해 연료전지 스택은 원하는 출력을 얻을 수 없는 문제점이 있다.However, when the total of about 400 MEAs 10, the anode separator plate 20, and the cathode separator plate 30 are laminated in total about 1,200 times, as shown in FIG. 1C, The rubber seals 40 of the anode separator 20 and the rubber seals 40 of the cathode separator 30 are shifted from each other and the fuel cell stack can not obtain a desired output There is a problem.

더욱이 서로 어긋나는 무너짐 현상은 고무시일(40)과 0.1mm~0.3mm의 두께를 가지는 금속분리판의 접합시 기계적 강도가 충분히 확보되지 않아 발생하기도 한다.Further, the collapsing phenomenon may occur due to insufficient mechanical strength when the rubber seal 40 is bonded to the metal separator plate having a thickness of 0.1 mm to 0.3 mm.

또한, 수소와 공기 및 냉각수의 기밀성 확보를 위해 사용되는 고무시일(40)은 단가가 높은 불소고무(FKM) 등을 사용하여 연료전지 스택 제작시 재료비 및 접합 설비에 대한 투자비의 과다로 연료전지의 대량 생산에 부적합한 문제점이 있다.The rubber seal 40 used for securing the airtightness of the hydrogen and the air and the cooling water is formed by using a high-unit cost fluorocarbon rubber (FKM) or the like to excessively invest in the material cost and the bonding facility in the production of the fuel cell stack. There is a problem that it is not suitable for mass production.

분리판 일체형 연료전지용 가스켓의 적층에 관련해서는 본 출원인에 의해 기출원된 선행문헌으로 대한민국 특허공개번호 제10-2009-0128602호(공개일 2009.12.16)가 있으나, 많은 양의 단위 셀 적층시에는 효과적이지 못한 단점이 있었다.Regarding the lamination of the gasket for a separator plate-integrated type fuel cell, Korean Patent Laid-Open No. 10-2009-0128602 (published on December 16, 2009), which is a prior document requested by the present applicant, There were disadvantages that were not effective.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 수백장이 적층되어 조립되는 연료전지 스택의 금속분리판 일체형 구조에 있어서 상, 하면이 형합되어 조립될 수 있도록 애노드분리판과 캐소드분리판에 가스켓돌기 및 가스켓홈을 형성하여 스택의 작업 공정시 쏠림 현상을 방지할 수 있고, 고무시일의 사용량을 줄여 재료비 및 작업 공정을 절감할 수 있는 연료전지용 가스켓 일체형 금속분리판을 제공하는데 그 목적이 있는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been conceived to solve the above-mentioned problems, and it is an object of the present invention to provide a fuel cell stack in which a plurality of fuel cells are stacked and assembled, The present invention provides a gasket integral metal separator for a fuel cell capable of preventing a sticking phenomenon during a working process of a stack by forming a gasket projection and a gasket groove in the plate and reducing a material cost and a work process by reducing the amount of rubber seal used, .

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의하면 단위셀이 아래로부터 MEA, 애노드분리판, 캐소드분리판 순으로 반복 적층되는 연료전지용 가스켓 일체형 금속분리판에 있어서, 애노드분리판의 일면 및/또는 양면에 애노드가스켓돌기 및/또는 애노드가스켓홈이 형성되고, 애노드분리판과 형합되어 적층이 가능하도록 대응되게 캐소드분리판의 일면 및/또는 양면에 캐소드가스켓돌기 및/또는 캐소드가스켓홈이 형성되는 것을 특징으로 하는 연료전지용 가스켓 일체형 금속분리판.According to an aspect of the present invention, there is provided a gasket integral metal separator for a fuel cell, wherein unit cells are repeatedly laminated in order from the bottom to the MEA, the anode separator, and the cathode separator, Cathode gasket protrusions and / or anode gasket grooves are formed, and cathode gasket protrusions and / or cathode gasket grooves are formed on one surface and / or both surfaces of the cathode separator plate so as to be compatible with the anode separator plate and laminated. Gasket integral metal separator for fuel cell.

바람직하게 애노드분리판의 일면 및/또는 양면에 형성되는 애노드가스켓돌기 및/또는 애노드가스켓홈과, 캐소드분리판의 일면 및/또는 양면에 형성되는 캐소드가스켓돌기 및/또는 캐소드가스켓홈에는, 대응되도록 경사지거나 라운드로 형성될 수 있다.Preferably, the anode gasket protrusions and / or the anode gasket grooves formed on one surface and / or both surfaces of the anode separator plate and the cathode gasket protrusions and / or the cathode gasket grooves formed on one surface and / It may be inclined or rounded.

그리고 일실시예로 애노드분리판에서 MEA를 향하는 일면으로 애노드가스켓돌기가 형성되고, MEA에는 애노드가스켓돌기가 통과하도록 결합공이 형성되며, 캐소드분리판의 상면에는 애노드가스켓돌기가 형합 조립되도록 대응되는 형상의 캐소드가스켓홈이 형성될 수 있다.In one embodiment, an anode gasket protrusion is formed on one surface of the anode separator facing the MEA, a coupling hole is formed in the MEA to allow the anode gasket protrusion to pass therethrough, and an anode gasket protrusion is formed on the upper surface of the cathode separator plate The cathode gasket groove may be formed.

또 다른 일실시예로는, 애노드분리판에서 MEA를 향하는 일면으로 애노드가스켓홈이 형성되고, 캐소드분리판의 상면에는 애노드가스켓홈에 형합 조립되도록 대응되는 형상의 캐소드가스켓돌기가 형성되며, MEA에는 캐소드가스켓돌기가 통과하도록 결합공이 형성될 수 있다.In another embodiment, an anode gasket groove is formed on one surface of the anode separator facing the MEA, and a cathode gasket protrusion of a corresponding shape is formed on an upper surface of the cathode separator to be assembled into an anode gasket groove. And a coupling hole may be formed so that the cathode gasket projection passes therethrough.

또 다른 일실시예로는, 애노드분리판에서 캐소드분리판을 향하는 일면으로 애노드가스켓돌기가 형성되고, 캐소드분리판의 양면으로 가스켓이 형성되되, 애노드가스켓돌기에 형합 조립되도록 하면에는 대응되는 형상의 캐소드가스켓홈이 형성될 수 있다.In another embodiment, the anode gasket protrusion is formed on one surface of the anode separator plate facing the cathode separator plate, the gasket is formed on both surfaces of the cathode separator plate, and when the anode gasket protrusion is cooperatively assembled, A cathode gasket groove can be formed.

또 다른 일실시예로는, 애노드분리판에는 양면으로 돌출되는 애노드가스켓돌기가 형성되고, MEA에는 애노드가스켓돌기가 통과하도록 결합공이 형성되며, 캐소드분리판에는 양면으로 가스켓이 형성되되, 애노드가스켓돌기에 형합 조립되도록 양면에 대응되는 형상의 캐소드가스켓홈이 형성될 수 있다.According to another embodiment of the present invention, an anode gasket protrusion protruding on both sides is formed in the anode separator, a coupling hole is formed in the MEA so that the anode gasket protrusion passes through the cathode separator, a gasket is formed on both surfaces of the cathode separator, A cathode gasket groove having a shape corresponding to both surfaces can be formed.

그리고 또 다른 일실시예로는 애노드분리판에서 MEA을 향하는 일면으로 단턱진 애노드가스켓홈이 형성되고, MEA에는 애노드가스켓홈이 위치되도록 경사면이 형성되며, 캐소드분리판에는 애노드가스켓홈에 형합 조립되도록 상면에 캐소드가스켓돌기만 형성될 수 있다.In another embodiment, the stepped anode gasket groove is formed on one surface of the anode separator facing the MEA, the inclined surface is formed on the MEA so that the anode gasket groove is positioned, and the cathode separator plate is formed to be assembled and assembled into the anode gasket groove. Only a cathode gasket projection may be formed on the upper surface.

또 다른 일실시예로는, 애노드분리판에서 MEA을 향하는 일면으로 단턱진 애노드가스켓돌기가 형성되고, MEA에는 애노드가스켓돌기가 위치되도록 경사면이 형성되며, 캐소드분리판의 상면에는 애노드가스켓돌기에 형합 조립되도록 단턱진 캐소드가스켓홈이 형성될 수 있다.In another embodiment, a stepped anode gasket projection is formed on one surface of the anode separation plate facing the MEA, an inclined surface is formed on the MEA to locate the anode gasket projection, and an anode gasket projection is formed on the upper surface of the cathode separation plate. A stepped cathode gasket groove may be formed so as to be assembled.

또 다른 일실시예로는, 애노드분리판에서 캐스드분리판을 향하는 일면으로 단턱진 애노드가스켓돌기가 형성되고, 캐소드분리판의 양면으로 가스켓이 형성되되, 하면으로 단차져서 애노드가스켓돌기에 형합 조립되도록 단턱진 캐소드가스켓홈이 형성될 수 있다.In another embodiment, a stepped anode gasket projection is formed on one side of the anode separation plate toward the casted separator, a gasket is formed on both sides of the cathode separation plate, and the cathode gasket is protruded to the lower surface, So that a stepped cathode gasket groove can be formed.

또 다른 일실시예로는, 애노드분리판의 상면에는 애노드가스켓돌기만 형성되고, 하면에는 단턱진 애노드가스켓홈이 형성되며, MEA에는 애노드가스켓홈이 위치되도록 경사면이 형성되며, 캐스드분리판의 양면으로는 애노드가스켓돌기와 애노드가스켓홈에 형합되도록 캐소드가스켓돌기만 형성될 수 있다.According to another embodiment of the present invention, an anode gasket protrusion is formed on an upper surface of the anode separator, a stepped anode gasket groove is formed on a lower surface of the anode separator, an inclined surface is formed on the MEA to locate an anode gasket groove, Only the cathode gasket protrusions may be formed on both sides so as to fit the anode gasket protrusions and the anode gasket grooves.

본 발명에 의한 연료전지용 가스켓 일체형 금속분리판은 다음과 같은 효과들이 있을 수 있다.The gasket integral metal separator for a fuel cell according to the present invention may have the following effects.

1. 애노드분리판과 캐소드분리판에 가스켓돌기 및 가스켓홈을 형성하여 형합 조립시킴으로써, 스택의 작업 공정시 쏠림 현상을 방지할 수 있고, 고무시일의 사용량을 줄여 재료비 및 작업 공정을 절감할 수 있는 효과가 있다.1. By forming gasket projections and gasket grooves on the anode separator plate and the cathode separator plate and assembling them together, it is possible to prevent the sticking phenomenon during the working process of the stack and reduce the material cost and work process by reducing the amount of rubber seal It is effective.

2. 애노드분리판의 양면 가스켓에 돌기 또는 홈을 주는 형상과, 캐소드분리판의 일면 가스켓에 돌기 또는 홈을 주는 형상들이 조립 방법과 제품 특성에 따라 다양하게 적용할 수 있는 효과가 있다.2. It is possible to apply various shapes according to the assembling method and product characteristics, such as a shape that gives a projection or a groove to the double-sided gasket of the anode separator and a shape that gives a projection or a groove to the gasket of one side of the cathode separator.

3. 애노드분리판과 캐소드분리판에 가스켓돌기 및 가스켓홈의 형성은 가스켓 전부분 또는 특정구간에 국한하여 적용할 수 있으며, 길이 방향 또는 횡방향을 기준으로 스택킹 시 유리한 위치에 설치할 수 있는 효과가 있다.3. The formation of gasket projections and gasket grooves in the anode separator plate and the cathode separator plate can be applied to all or part of the gasket and can be installed in a position favorable for stacking in the longitudinal or transverse direction .

4. 애노드분리판과 캐소드분리판에 가스켓돌기 및 가스켓홈의 형상에 서 돌기의 폭과 홈의 폭 사이에 간격을 두어 가스켓 성형시의 공차 및 금속분리판의 열변형에 따른 편차를 흡수할 수 있는 효과가 있다.4. In the shape of gasket protrusions and gasket grooves on the anode separator plate and the cathode separator plate, there is a gap between the width of the protrusions and the width of the grooves so as to absorb the deviation due to gasket molding and thermal deformation of the metal separator plate. There is an effect.

5. 애노드분리판과 캐소드분리판에 가스켓돌기 및 가스켓홈의 형상은 조립이 용이하도록 구배를 주거나 모따기 또는 라운드 형상을 가지므로서 상, 하면이 원활히 조립될 수 있는 효과가 있다.5. The shape of the gasket protrusion and the gasket groove in the anode separator plate and the cathode separator plate has a gradient or a chamfer or a round shape so as to be easy to assemble, so that the upper and lower surfaces can be assembled smoothly.

6. 애노드분리판과 캐소드분리판에 형성되는 돌기 및 홈은 가스켓의 특성에 따라 높이와 홈의 깊이를 서로 다르게 설정하여 적층함에 있어 고무시일을 설치함에 있어 효율성을 극대화할 수 있는 효과가 있다.6. The protrusions and grooves formed in the anode separator plate and the cathode separator plate have the effect of maximizing the efficiency in installing the rubber seal in the stacking by setting the heights and the depths of the grooves differently according to the characteristics of the gasket.

7. 종래에 금속분리판 일체형 가스켓의 구조에서 가스켓의 성형 중 박판의 분리판이 휘어지는 현상을 방지하고자 고정용 돌기를 설치하여야 했었는데, 본 발명의 가스켓 돌기 또는 홈의 적용으로 고정용 돌기의 필요성이 없어졌고, 더욱이 돌기 및 홈의 위치 성형이 용이한 효과가 있다.7. Conventionally, in the structure of the metal gasket integral type gasket, the fixing projection has to be provided in order to prevent the separation plate of the thin plate from bending during molding of the gasket. However, the application of the gasket projection or groove of the present invention does not require a fixing projection And further, it is easy to mold the protrusions and grooves.

도 1a, 1b, 1c는 종래기술에 따른 연료전지스택의 단위셀 구조를 보여주는 개략도이고,
도 2a, 2b, 2c는 본 발명에 따른 연료전지용 가스켓 일체형 금속분리판의 적층 구조의 제1실시예이고,
도 3a, 3b, 3c는 본 발명에 따른 연료전지용 가스켓 일체형 금속분리판의 적층 구조의 제2실시예이고,
도 4a, 4b, 4c는 본 발명에 따른 연료전지용 가스켓 일체형 금속분리판의 적층 구조의 제3실시예이고,
도 5a, 5b, 5c는 본 발명에 따른 연료전지용 가스켓 일체형 금속분리판의 적층 구조의 제4실시예이고,
도 6a, 6b, 6c는 본 발명에 따른 연료전지용 가스켓 일체형 금속분리판의 적층 구조의 제5실시예이고,
도 7a, 7b, 7c는 본 발명에 따른 연료전지용 가스켓 일체형 금속분리판의 적층 구조의 제6실시예이고,
도 8a, 8b, 8c는 본 발명에 따른 연료전지용 가스켓 일체형 금속분리판의 적층 구조의 제7실시예이고,
도 9a, 9b, 9c는 본 발명에 따른 연료전지용 가스켓 일체형 금속분리판의 적층 구조의 제8실시예이다.
FIGS. 1A, 1B and 1C are schematic views showing a unit cell structure of a fuel cell stack according to the prior art,
FIGS. 2A, 2B and 2C show a first embodiment of the lamination structure of the gasket integral metal separator for a fuel cell according to the present invention,
3A, 3B and 3C show a second embodiment of the lamination structure of the gasket integral metal separator for a fuel cell according to the present invention,
4A, 4B and 4C show a third embodiment of the lamination structure of the gasket integral metal separator for a fuel cell according to the present invention,
5A, 5B, and 5C show a fourth embodiment of the lamination structure of the gasket integral metal separator for a fuel cell according to the present invention,
6A, 6B and 6C show a fifth embodiment of the lamination structure of the gasket integral metal separator for a fuel cell according to the present invention,
7A, 7B and 7C show a sixth embodiment of the lamination structure of the gasket integral metal separator for a fuel cell according to the present invention,
8A, 8B and 8C show a seventh embodiment of the lamination structure of the gasket integrated metal separator for a fuel cell according to the present invention,
9A, 9B, and 9C are eighth embodiments of a lamination structure of a gasket integral metal separator for a fuel cell according to the present invention.

이하, 본 발명에 따른 연료전지용 가스켓 일체형 금속분리판을 첨부된 도면에 의거하여 구성 및 작용을 상세하게 설명한다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, a gasket integrated metal separator for a fuel cell according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

여기서 도 2a, 2b, 2c는 본 발명에 따른 연료전지용 가스켓 일체형 금속분리판의 적층 구조의 제1실시예이고, 도 3a, 3b, 3c는 본 발명에 따른 연료전지용 가스켓 일체형 금속분리판의 적층 구조의 제2실시예이고, 도 4a, 4b, 4c는 본 발명에 따른 연료전지용 가스켓 일체형 금속분리판의 적층 구조의 제3실시예이고, 도 5a, 5b, 5c는 본 발명에 따른 연료전지용 가스켓 일체형 금속분리판의 적층 구조의 제4실시예이고, 도 6a, 6b, 6c는 본 발명에 따른 연료전지용 가스켓 일체형 금속분리판의 적층 구조의 제5실시예이고, 도 7a, 7b, 7c는 본 발명에 따른 연료전지용 가스켓 일체형 금속분리판의 적층 구조의 제6실시예이고, 도 8a, 8b, 8c는 본 발명에 따른 연료전지용 가스켓 일체형 금속분리판의 적층 구조의 제7실시예이고, 도 9a, 9b, 9c는 본 발명에 따른 연료전지용 가스켓 일체형 금속분리판의 적층 구조의 제8실시예이다.3A, 3B and 3C are cross-sectional views illustrating a laminated structure of a gasket integral metal separator for a fuel cell according to the present invention, FIGS. 4A, 4B and 4C show a third embodiment of the lamination structure of the gasket integrated metal separator for a fuel cell according to the present invention, FIGS. 5A, 5B and 5C are cross- FIGS. 6A, 6B and 6C show a fifth embodiment of the lamination structure of the gasket integrated metal separator for a fuel cell according to the present invention, FIGS. 7A, 7B, 8A, 8B and 8C show a seventh embodiment of the lamination structure of the gasket integrated metal separator for a fuel cell according to the present invention, FIGS. 9A, 9b and 9c are cross-sectional views of the gasket for a fuel cell according to the present invention Body is the eighth embodiment of the multilayer structure of the metal separator.

연료전지 스택은 대략 400여개의 단위 셀로 구성될 수 있고, 한 개의 단위 셀은 MEA(100), 애노드분리판(200), 캐소드분리판(300) 순으로 적층 구성될 수 있다.The fuel cell stack may be constituted by approximately 400 unit cells, and one unit cell may be stacked in the order of the MEA 100, the anode separation plate 200, and the cathode separation plate 300.

금속분리판은 금속 박판으로서, 캐소드분리판(300)에는 에어가 공급되어 MEA(100)의 공기극에 전달되고, 애노드분리판(200)의 중앙으로는 냉각수 통로가 형성되고, 이 냉각수 통로를 통해 냉각수가 공급되어, MEA(100)에서 열교환이 이루어져서 스택을 한계온도 이상으로 가열되는 것을 방지한다.The metal separator is a metal thin plate. Air is supplied to the cathode separator plate 300 and is transmitted to the air electrode of the MEA 100. A cooling water passage is formed at the center of the anode separator plate 200. Through the cooling water passage Cooling water is supplied to heat exchange in the MEA 100 to prevent the stack from being heated above the critical temperature.

또한, 애노드분리판(200)과 MEA(100) 사이의 공간으로 연료인 수소가 공급되어 MEA(100)에 전달된다.Hydrogen as fuel is supplied to the space between the anode separator 200 and the MEA 100 and is transferred to the MEA 100.

또, 스택 제작시 수소와 공기 및 냉각수의 기밀성을 확보하기 위해 MEA(100)의 가장자리에 부착되는 서브가스켓(12:도 1b에 도시)과, 애노드분리판(200) 및 캐소드분리판(300)의 가장자리부에 각각 고무시일(40:도 1b에 도시)(rubber seal)을 사출/경화시켜 접합시킬 수 있다.1B) attached to the edge of the MEA 100 to secure the airtightness of hydrogen, air, and cooling water in the stack fabrication, and a sub gasket 12 (shown in FIG. 1B) attached to the edge of the MEA 100 and an anode separator plate 200 and a cathode separator plate 300, A rubber seal 40 (shown in FIG. 1B) may be jointed to each of the edge portions of the base body by injection / curing.

고무시일(40)을 MEA(100)의 가장자리부에 동일면 상에 부착되는 서브가스켓(12)에 접합하고, 고무시일(40)을 애노드분리판(200)의 가장자리부에 접합하고, 고무시일(40)을 캐소드분리판(300)의 가장자리부에 접합한다.The rubber seal 40 is bonded to the edge portion of the MEA 100 and the rubber seal 40 is bonded to the edge of the anode separator 200 and the rubber seal 40 40 are bonded to the edge portions of the cathode separation plate 300.

이때, 고무시일(40)은 수소, 공기 및 냉각수의 기밀성을 확보할 뿐만 아니라, 애노드분리판(200)과 캐소드분리판(300) 사이, 그리고 서브가스켓(12)과 애노드분리판(200) 또는 캐소드분리판(300) 사이의 간격을 조정하면서 애노드분리판(200)과 캐소드분리판(300)의 단부를 받쳐주는 역할을 한다.At this time, the rubber seal 40 not only secures the airtightness of the hydrogen, the air and the cooling water, but also secures the airtightness between the anode separator plate 200 and the cathode separator plate 300 and between the sub gasket 12 and the anode separator plate 200 And serves to support the ends of the anode separation plate 200 and the cathode separation plate 300 while adjusting the distance between the cathode separation plates 300.

이러한 금속분리판은 본 발명에 따라 애노드분리판(200)의 일면 및/또는 양면에 애노드가스켓돌기 및/또는 애노드가스켓홈이 형성되고, 애노드분리판(200)과 형합되어 적층이 가능하도록 대응되게 캐소드분리판(300)의 일면 및/또는 양면에 캐소드가스켓돌기 또는 캐소드가스켓홈이 형성될 수 있다.According to an embodiment of the present invention, an anode gasket protrusion and / or an anode gasket groove are formed on one surface and / or both surfaces of the anode separator 200, and the anode separator 200 and the anode separator 200 are formed to correspond to each other A cathode gasket projection or a cathode gasket groove may be formed on one surface and / or both surfaces of the cathode separator plate 300.

한편, 이들 애노드분리판(200)과 캐소드분리판(300)은 적층시 쏠림 현상을 방지할 수 있도록 실시예를 하기에서 도면에 따라 설명하도록 한다.In order to prevent the anode separation plate 200 and the cathode separation plate 300 from being sagged during stacking, embodiments will be described with reference to the drawings.

[실시예 1][Example 1]

먼저, 도 2a에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 연료전지용 가스켓 일체형 금속분리판에서는, 양면에 가스켓이 형성되는 애노드분리판(200)에서 MEA(100)를 향하는 일면으로 애노드가스켓돌기(201)가 중앙에 돌출 형성되고, 이에 따라 MEA(100)에는 애노드가스켓돌기(201)가 통과하도록 일정 크기의 결합공(101)이 형성될 수 있다.2A, in the gasket integrated metal separator for a fuel cell according to the present invention, an anode gasket projection 201 is formed on one surface of the anode separator 200 where gaskets are formed on both sides, facing the MEA 100 The MEA 100 may be formed with a coupling hole 101 of a predetermined size to allow the anode gasket projection 201 to pass therethrough.

여기서 결합공(101)은 애노드가스켓돌기(201)의 크기 보다는 큰 것이 바람직하다. 즉, 결합공(101)을 통해 여유 편차를 형성시킬 수 있다. Here, it is preferable that the coupling hole 101 is larger than the size of the anode gasket projection 201. That is, the margin deviation can be formed through the coupling hole 101.

그리고 캐소드분리판(300)의 상면에는 가스켓이 형성되되, 애노드가스켓돌기(201)가 형합 조립되도록 대응되는 형상의 캐소드가스켓홈(301)이 중앙에 형성될 수 있다.A gasket is formed on the upper surface of the cathode separator 300 and a cathode gasket groove 301 having a shape corresponding to that of the anode gasket projection 201 may be formed at the center.

바람직하게는 애노드가스켓돌기(201)를 형성하는 애노드분리판(200)에서 주로 시일을 하고, 캐소드분리판(300)에서 보조적인 시일 역할을 수행하는 구조로서, 캐소드가스켓홈(301)은 애노드가스켓돌기(201) 보다는 폭이 큰 것이 바람직하고, 더욱이 애노드가스켓돌기(201)의 높이는 캐소드분리판(300)의 높이보다는 높게 형성시켜서 형합시 면압을 높일 수 있다.The cathode gasket groove 301 preferably has a structure in which an anode separator 200 forming the anode gasket protrusion 201 mainly seals and serves as an auxiliary seal in the cathode separator plate 300, The height of the anode gasket protrusion 201 may be higher than the height of the cathode separator plate 300 to increase the surface pressure of the cathode gasket plate.

그리고 도 2b, 도2c에 도시된 바와 같이, 애노드가스켓돌기(201)와 캐소드가스켓홈(301)에는 대응되도록 구배진 경사면이나 라운드를 가지고서 형성될 수 있다.As shown in FIGS. 2B and 2C, the anode gasket protrusion 201 and the cathode gasket groove 301 may be formed to have a sloped surface or a rounded surface corresponding to the anode gasket protrusion 201 and the cathode gasket groove 301, respectively.

[실시예 2][Example 2]

제2실시예는 도 3a에 도시된 바와 같이, 양면에 가스켓이 형성되는 애노드분리판(200)에서 MEA(100)를 향하는 일면으로 애노드가스켓홈(202)이 중앙에 일정 깊이로 형성되고, 캐소드분리판(300)의 상면에는 애노드가스켓홈(202)에 형합 조립되도록 대응되는 형상의 캐소드가스켓돌기(302)가 중앙에 형성될 수 있다.3A, an anode gasket groove 202 is formed at a predetermined depth in a central portion of the anode separator 200 facing the MEA 100, and a cathode On the upper surface of the separator plate 300, a cathode gasket protrusion 302 having a shape corresponding to the anode gasket groove 202 may be formed at the center.

그리고 MEA(100)에는 캐소드가스켓돌기(302)가 통과하도록 일정 크기의 결합공(102)이 형성될 수 있다.The MEA 100 may be formed with a coupling hole 102 having a predetermined size to allow the cathode gasket projection 302 to pass therethrough.

그리고 결합공(102)은 캐소드가스켓돌기(302)의 크기 보다는 큰 것이 바람직하다.It is preferable that the coupling hole 102 is larger than the size of the cathode gasket projection 302.

그리고 애노드가스켓홈(202)은 캐소드가스켓돌기(302) 보다는 폭이 큰 것이 바람직하고, 더욱이 캐소드가스켓돌기(302)의 높이는 애노드분리판(200)의 높이보다는 높게 형성시켜서 형합시 면압을 높일 수 있다.The height of the cathode gasket protrusion 302 may be higher than the height of the anode separator plate 200 to increase the surface pressure of the anode gasket groove 202 .

따라서 비교적 성형이 용이한 캐소드분리판(300)에 캐소드가스켓돌기(302)를 형성하고, 애노드분리판(200)의 하면에 애노드가스켓홈(202)을 형성함으로서, 애노드분리판(200)의 양면에 가스켓 성형시 발생할 수 있는 분리판의 변형 문제를 금형이 맞닿게 함으로 하여 조립성 뿐만 아니라 금속분리판 일체형 가스켓의 성형성도 개선될 수 있다.The anode gasket groove 202 is formed on the lower surface of the anode separator 200 and the cathode gasket protrusion 302 is formed on the cathode separator plate 300 which is relatively easy to be formed, The deforming problem of the separating plate which may occur during the gasket molding is brought into contact with the mold, so that not only the assembling property but also the moldability of the metal separating plate integrated gasket can be improved.

한편, 도 3b, 도3c에 도시된 바와 같이, 애노드가스켓홈(202)과 캐소드가스켓돌기(302)에는 대응되도록 구배진 경사면이나 라운드를 가지고서 형성될 수 있다.Meanwhile, as shown in FIGS. 3B and 3C, the anode gasket groove 202 and the cathode gasket protrusion 302 may be formed to have a sloped surface or a rounded surface corresponding to the anode gasket groove 202 and the cathode gasket protrusion 302, respectively.

[실시예 3][Example 3]

제3실시예는 도 4a에 도시된 바와 같이, 양면에 가스켓이 형성되는 애노드분리판(200)에서 캐소드분리판(300)을 향하는 즉, 상면으로 애노드가스켓돌기(203)가 중앙에 형성되고, 캐소드분리판(300)의 양면으로 가스켓이 형성되되, 애노드가스켓돌기(203)에 형합 조립되도록 하면에는 대응되는 형상의 캐소드가스켓홈(303)이 중앙에 형성될 수 있다.4A, the anode gasket protrusion 203 is formed at the center of the anode separator plate 200 facing the cathode separator plate 300, that is, on the upper surface thereof, When the gasket is formed on both sides of the cathode separator plate 300 and the anode gasket protrusion 203 is assembled and assembled, the cathode gasket groove 303 having a corresponding shape can be formed at the center.

그리고 바람직하게 캐소드가스켓홈(303)은 애노드가스켓돌기(203) 보다는 폭이 클 수 있다.And preferably the cathode gasket groove 303 may be wider than the anode gasket projection 203.

여기서는 MEA(100)의 가공이나 변형없이 스택킹이 가능하며, 캐소드가스켓홈(303)과 애노드가스켓돌기(203)가 직접 맞닿게 되므로 하여 변형없이 성형이 가능할 수 있다.Here, stacking can be performed without machining or deforming the MEA 100, and the cathode gasket groove 303 and the anode gasket projection 203 are in direct contact with each other, so that molding can be performed without deformation.

한편, 도 4b, 도4c에 도시된 바와 같이, 애노드가스켓돌기(203)와 캐소드가스켓홈(303)에는 대응되도록 구배진 경사면이나 라운드를 가지고서 형성될 수 있다.Meanwhile, as shown in FIGS. 4B and 4C, the anode gasket protrusion 203 and the cathode gasket groove 303 may be formed to have a sloped surface or a rounded surface corresponding to the anode gasket protrusion 203 and the cathode gasket groove 303, respectively.

[실시예 4][Example 4]

제4실시예는 도 5a에 도시된 바와 같이, 양면에 가스켓이 형성되는 애노드분리판(200)에 양면으로 돌출되는 애노드가스켓돌기(204)가 중앙에 형성되되, 상면으로도 애노드가스켓돌기(204)가 형성되며, MEA(100)에는 애노드가스켓돌기(204)가 통과하도록 결합공(104)이 형성될 수 있다.5A, an anode gasket protrusion 204 protruding on both sides is formed at the center of the anode separator 200 having a gasket formed on both sides thereof, and an anode gasket protrusion 204 And the MEA 100 may be formed with a coupling hole 104 through which the anode gasket projection 204 passes.

여기서 결합공(104)은 애노드가스켓돌기(204)의 크기 보다는 큰 것이 바람직하다.Here, it is preferable that the engaging hole 104 is larger than the size of the anode gasket projection 204.

그리고 캐소드분리판(300)에는 양면으로도 가스켓이 형성되되, 애노드가스켓돌기(204)에 형합 조립되도록 양면에 대응되는 형상의 캐소드가스켓홈(304)이 중앙에 형성될 수 있다.A cathode gasket groove 304 having a shape corresponding to both sides of the cathode gasket groove 300 may be formed at the center so that the anode gasket protrusion 204 and the cathode separator plate 300 are assembled and assembled together.

애노드가스켓돌기(204)를 형성하는 애노드분리판(200)에서 주로 시일을 하고, 캐소드분리판(300)에서 보조적인 시일 역할을 수행하는 구조로서, 캐소드가스켓홈(304)은 애노드가스켓돌기(204) 보다는 폭이 큰 것이 바람직하고, 더욱이 애노드분리판(200)의 하면에 형성된 애노드가스켓돌기(204)의 높이는 캐소드분리판(300)의 높이보다는 높게 형성시켜서 형합시 면압을 높일 수 있다.The cathode gasket groove 304 is formed in the anode separator plate 200 forming the anode gasket protrusion 204 and serves as an auxiliary seal in the cathode separator plate 300. The cathode gasket groove 304 has an anode gasket projection 204 The height of the anode gasket protrusion 204 formed on the lower surface of the anode separator 200 may be higher than the height of the cathode separator plate 300 to increase the surface pressure of the cathode separator plate 300.

한편, 도 5b, 도5c에 도시된 바와 같이, 애노드가스켓돌기(204)와 캐소드가스켓홈(304)에는 대응되도록 구배진 경사면이나 라운드를 가지고서 형성될 수 있다.On the other hand, as shown in FIGS. 5B and 5C, the anode gasket protrusion 204 and the cathode gasket groove 304 may be formed to have a sloped surface or a rounded surface corresponding to the anode gasket protrusion 204 and the cathode gasket groove 304, respectively.

[실시예 5][Example 5]

제5실시예는 도 6a에 도시된 바와 같이, 양면에 가스켓이 형성되는 애노드분리판(200)에서 MEA(100)을 향하는 일면으로 "┌ "자 형상의 가스켓에 단턱진 애노드가스켓홈(205)이 형성되고, MEA(100)은 수평한 판상에 애노드가스켓홈(205)이 위치되도록 경사면(105)이 형성되어 단차진 수평면을 형성하게 된다.6A, a stepped anode gasket groove 205 is formed in a gasket having a "?" Shape on one surface thereof facing the MEA 100 in an anode separation plate 200 having gaskets formed on both sides thereof, And an inclined surface 105 is formed on the MEA 100 so that the anode gasket groove 205 is positioned on a horizontal plate to form a stepped horizontal surface.

그리고 캐소드분리판(300)에는 애노드가스켓홈(205)에 형합 조립되도록 상면에 캐소드가스켓돌기(305)만이 일정 크기로 형성될 수 있다.Further, only the cathode gasket protrusion 305 may be formed on the upper surface of the cathode separator 300 so as to be assembled to the anode gasket groove 205.

바람직하게는 금속분리판 일체형 가스켓의 폭이 협소하여 돌기 및 홈의 형성이 어려운 설계에 적용할 수 있으며, 형합 구조로 조립성을 향상시킬 수 있다.Preferably, the metal separator integrated gasket can be applied to a design in which the width of the gasket is narrow and the formation of protrusions and grooves is difficult, and the assemblability can be improved by a combined structure.

한편, 도 6b, 도 6c에 도시된 바와 같이, 캐소드가스켓돌기(305)와 애노드가스켓홈(205)에는 대응되도록 구배진 경사면이나 라운드를 가지고서 형성될 수 있다.Meanwhile, as shown in FIGS. 6B and 6C, the cathode gasket protrusion 305 and the anode gasket groove 205 may be formed to have a sloped surface or a rounded surface to correspond to each other.

[실시예 6][Example 6]

제6실시예는 도 7a에 도시된 바와 같이, 양면에 가스켓이 형성되는 애노드분리판(200)에서 MEA(100)을 향하는 일면으로 " ┐"자 형상의 가스켓에 단턱진 애노드가스켓돌기(206)가 형성되고, MEA(100)에는 수평한 판상에 애노드가스켓돌기(206)가 위치되도록 경사면(106)이 형성되어 단차진 수평면을 형성하게 된다.7A, a stepped anode gasket projection 206 is formed on a gasket having a shape of "┐" on one side facing the MEA 100 in an anode separator plate 200 having gaskets formed on both sides thereof, And an inclined surface 106 is formed in the MEA 100 so that the anode gasket projection 206 is positioned on a horizontal plate to form a stepped horizontal surface.

그리고 캐소드분리판(300)은 "ㄴ"자 형상의 가스켓에 그 상면으로 애노드가스켓돌기(206)에 형합 조립되도록 단턱진 캐소드가스켓홈(306)이 형성될 수 있다.The cathode separator plate 300 may be formed with a stepped cathode gasket groove 306 so as to be assembled to the anode gasket protrusion 206 on the upper surface of the gasket.

바람직하게는 형합 구조로 조립성을 향상시키고, 애노드분리판(200)에서 단턱진 애노드가스켓돌기(206)를 통해 MEA(100)과의 맞닿는 면적이 확대됨으로서, 가스켓의 성형성이 향상될 수 있다.Preferably, the assembled structure is improved in the assembled structure, and the contact area with the MEA 100 is increased through the anode separator 200 and the stepped anode gasket projection 206, so that the moldability of the gasket can be improved .

그리고 도 7b, 도 7c에 도시된 바와 같이, 애노드가스켓돌기(206)와 캐소드가스켓홈(306)에는 대응되도록 구배진 경사면이나 라운드를 가지고서 형성될 수 있다.As shown in FIGS. 7B and 7C, the anode gasket protrusion 206 and the cathode gasket groove 306 may be formed with a sloped surface or a rounded surface corresponding to the anode gasket protrusion 206 and the cathode gasket groove 306, respectively.

[실시예 7][Example 7]

제7실시예는 도 8a에 도시된 바와 같이, 양면에 가스켓이 형성되는 애노드분리판(200)에서 캐스드분리판(300)을 향하는 일면 즉, 역"ㄴ"자 형상의 가스켓 형상의 상면에 단턱진 애노드가스켓돌기(207)가 형성되고, 캐소드분리판(300)의 양면으로 가스켓이 "┌"자 형상으로 형성되되, 하면으로 단차져서 애노드가스켓돌기(207)에 형합 조립되도록 단턱진 캐소드가스켓홈(307)이 형성될 수 있다.As shown in FIG. 8A, in the seventh embodiment, a gasket-shaped upper surface of the anode separator 200 facing the casted separator 300, that is, an inverted " The anode gasket protrusions 207 are formed on both sides of the cathode separator plate 300 so that the gaskets are formed in a shape of " Grooves 307 may be formed.

바람직하게는 형합 구조로 조립성을 향상시키고, MEA(100)의 변형없이 스택킹이 가능한 구조이다.Preferably, the structure is improved in the assembling structure and the stacking is possible without deformation of the MEA 100.

그리고 도 8b, 도 8c에 도시된 바와 같이, 애노드가스켓돌기(207)와 캐소드가스켓홈(307)에는 대응되도록 구배진 경사면이나 라운드를 가지고서 형성될 수 있다.As shown in FIGS. 8B and 8C, the anode gasket protrusions 207 and the cathode gasket grooves 307 may be formed to have a sloped surface or a rounded surface corresponding to the anode gasket protrusions 207 and the cathode gasket grooves 307, respectively.

[실시예 8][Example 8]

제8실시예는 도 9a에 도시된 바와 같이, 양면에 가스켓이 형성되는 애노드분리판(200)의 상면에는 애노드가스켓돌기(208a)만 형성되고, 하면에는 단턱진 애노드가스켓홈(208b)이 형성될 수 있으며, MEA(100)는 수평한 판상에 애노드가스켓홈(208b)이 위치되도록 경사면(108)이 형성되어 단차진 수평면을 형성하게 된다.In the eighth embodiment, as shown in FIG. 9A, only the anode gasket protrusion 208a is formed on the upper surface of the anode separator 200 having gaskets formed on both surfaces thereof, and a stepped anode gasket groove 208b is formed on the lower surface thereof And an inclined surface 108 is formed on the MEA 100 so that the anode gasket groove 208b is positioned on a horizontal plate to form a stepped horizontal surface.

그리고 캐스드분리판(300)의 양면으로는 애노드가스켓돌기(208a)와 애노드가스켓홈(208b)에 형합되도록 캐소드가스켓돌기(308)만 일정 크기로 돌출 형성될 수 있다. Only the cathode gasket protrusions 308 may protrude from the cathode gasket protrusions 208a and the anode gasket grooves 208b on both sides of the casted separator plate 300 with a predetermined size.

바람직하게는 가스켓들이 돌출 형성됨으로서, 스탯 조립시 쏠림 현상을 근본적으로 차단할 수 있다.Preferably, the gaskets are protruded, so that the sticking phenomenon can be fundamentally cut off when assembling the stat.

그리고 도 9b, 도 9c에 도시된 바와 같이, 애노드가스켓돌기(208a)와 애노드가스켓홈(208b) 그리고 캐소드가스켓돌기(308)에는 대응되도록 구배진 경사면이나 라운드를 가지고서 형성될 수 있다.The anode gasket protrusion 208a, the anode gasket groove 208b, and the cathode gasket protrusion 308 may be formed with a sloped surface or a rounded surface to correspond to the anode gasket protrusion 208a and the cathode gasket protrusion 308, as shown in FIGS. 9b and 9c.

이상에서 설명한 바와 같은 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하므로 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위 안에서 변경 가능한 것이며, 그와 같은 변경은 기재된 청구범위 내에 있게 된다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments.

100 : MEA 200 : 애노드분리판
300 : 캐소드분리판
100: MEA 200: anode separator plate
300: cathode separator plate

Claims (10)

단위셀이 아래로부터 MEA(100), 애노드분리판(200), 캐소드분리판(300) 순으로 반복 적층되는 연료전지용 가스켓 일체형 금속분리판에 있어서,
상기 애노드분리판(200)의 일면 및/또는 양면에 애노드가스켓돌기 및/또는 애노드가스켓홈이 형성되고,
상기 애노드분리판(200)과 형합되어 적층이 가능하도록 대응되게 상기 캐소드분리판(300)의 일면 및/또는 양면에 캐소드가스켓돌기 및/또는 캐소드가스켓홈이 형성되는 것을 특징으로 하는 연료전지용 가스켓 일체형 금속분리판.
Wherein the unit cells are repeatedly laminated from below in the order of the MEA (100), the anode separation plate (200), and the cathode separation plate (300)
An anode gasket protrusion and / or an anode gasket groove are formed on one surface and / or both surfaces of the anode separator plate 200,
Characterized in that a cathode gasket projection and / or a cathode gasket recess are formed on one surface and / or both surfaces of the cathode separator plate (300) correspondingly so as to be laminated with the anode separator plate (200) Metal separator plates.
제1항에 있어서,
상기 애노드분리판(200)의 일면 및/또는 양면에 형성되는 애노드가스켓돌기 및/또는 애노드가스켓홈과,
상기 캐소드분리판(300)의 일면 및/또는 양면에 형성되는 캐소드가스켓돌기 및/또는 캐소드가스켓홈에는,
대응되도록 경사지거나 라운드로 형성되는 것을 특징으로 하는 연료전지용 가스켓 일체형 금속분리판.
The method according to claim 1,
Anode gasket protrusions and / or anode gasket grooves formed on one surface and / or both surfaces of the anode separator 200,
In the cathode gasket protrusions and / or the cathode gasket grooves formed on one surface and / or both surfaces of the cathode separator plate 300,
Wherein the gasket is formed in a round shape.
제1항에 있어서,
상기 애노드분리판(200)에서 상기 MEA(100)를 향하는 일면으로 애노드가스켓돌기(201)가 형성되고,
상기 MEA(100)에는 상기 애노드가스켓돌기(201)가 통과하도록 결합공(101)이 형성되며,
상기 캐소드분리판(300)의 상면에는 상기 애노드가스켓돌기(201)가 형합 조립되도록 대응되는 형상의 캐소드가스켓홈(301)이 형성되는 것을 특징으로 하는 연료전지용 가스켓 일체형 금속분리판.
The method according to claim 1,
An anode gasket projection 201 is formed on one surface of the anode separator 200 facing the MEA 100,
The MEA 100 is formed with a coupling hole 101 through which the anode gasket projection 201 passes,
Wherein a cathode gasket groove (301) having a shape corresponding to that of the anode gasket projection (201) is formed on an upper surface of the cathode separator plate (300).
제1항에 있어서,
상기 애노드분리판(200)에서 상기 MEA(100)를 향하는 일면으로 애노드가스켓홈(202)이 형성되고,
상기 캐소드분리판(300)의 상면에는 상기 애노드가스켓홈(202)에 형합 조립되도록 대응되는 형상의 캐소드가스켓돌기(302)가 형성되며,
상기 MEA(100)에는 상기 캐소드가스켓돌기(302)가 통과하도록 결합공(102)이 형성되는 것을 특징으로 하는 연료전지용 가스켓 일체형 금속분리판.
The method according to claim 1,
An anode gasket groove (202) is formed on one surface of the anode separator (200) facing the MEA (100)
A cathode gasket protrusion 302 having a shape corresponding to that of the anode gasket groove 202 is formed on an upper surface of the cathode separator 300,
Wherein the MEA (100) is formed with a coupling hole (102) to allow the cathode gasket projection (302) to pass through the gasket integrated metal plate for a fuel cell.
제1항에 있어서,
상기 애노드분리판(200)에서 상기 캐소드분리판(300)을 향하는 일면으로 애노드가스켓돌기(203)가 형성되고,
상기 캐소드분리판(300)의 양면으로 가스켓이 형성되되, 상기 애노드가스켓돌기(203)에 형합 조립되도록 하면에는 대응되는 형상의 캐소드가스켓홈(303)이 형성되는 것을 특징으로 하는 연료전지용 가스켓 일체형 금속분리판.
The method according to claim 1,
An anode gasket protrusion 203 is formed on one surface of the anode separator 200 facing the cathode separator plate 300,
Wherein a gasket is formed on both sides of the cathode separator plate and a cathode gasket groove (303) of a corresponding shape is formed when the anode gasket protrusion (203) is assembled and assembled together. Separation plate.
제1항에 있어서,
상기 애노드분리판(200)에는 양면으로 돌출되는 애노드가스켓돌기(204)가 형성되고,
상기 MEA(100)에는 상기 애노드가스켓돌기(204)가 통과하도록 결합공(104)이 형성되며,
상기 캐소드분리판(300)에는 양면으로 가스켓이 형성되되, 상기 애노드가스켓돌기(204)에 형합 조립되도록 양면에 대응되는 형상의 캐소드가스켓홈(304)이 형성되는 것을 특징으로 하는 연료전지용 가스켓 일체형 금속분리판.
The method according to claim 1,
The anode separator 200 is formed with anode gasket protrusions 204 projecting on both sides,
A coupling hole 104 is formed in the MEA 100 to allow the anode gasket projection 204 to pass therethrough,
A gasket integral type gasket for a fuel cell, comprising: a cathode gasket groove (304) formed on both sides of the cathode separator plate (300) and having a shape corresponding to both surfaces of the anode gasket protrusion (204) Separation plate.
제1항에 있어서,
상기 애노드분리판(200)에서 상기 MEA(100)을 향하는 일면으로 단턱진 애노드가스켓홈(205)이 형성되고,
상기 MEA(100)에는 상기 애노드가스켓홈(205)이 위치되도록 경사면(105)이 형성되며,
상기 캐소드분리판(300)에는 상기 애노드가스켓홈(205)에 형합 조립되도록 상면에 캐소드가스켓돌기(305)만 형성되는 것을 특징으로 하는 연료전지용 가스켓 일체형 금속분리판.
The method according to claim 1,
A stepped anode gasket groove 205 is formed on one side of the anode separator 200 facing the MEA 100,
The MEA 100 is formed with an inclined surface 105 in which the anode gasket groove 205 is located,
Wherein the cathode separator plate (300) is formed with only a cathode gasket projection (305) on the upper surface thereof so as to be assembled with the anode gasket groove (205).
제1항에 있어서,
상기 애노드분리판(200)에서 상기 MEA(100)을 향하는 일면으로 단턱진 애노드가스켓돌기(206)가 형성되고,
상기 MEA(100)에는 상기 애노드가스켓돌기(206)가 위치되도록 경사면(106)이 형성되며,
상기 캐소드분리판(300)의 상면에는 상기 애노드가스켓돌기(206)에 형합 조립되도록 단턱진 캐소드가스켓홈(306)이 형성되는 것을 특징으로 하는 연료전지용 가스켓 일체형 금속분리판.
The method according to claim 1,
A stepped anode gasket projection 206 is formed on one surface of the anode separator 200 facing the MEA 100,
An inclined surface 106 is formed in the MEA 100 to position the anode gasket projection 206,
Wherein a cathode gasket groove (306) is formed on an upper surface of the cathode separator plate (300) so as to be assembled with the anode gasket protrusion (206).
제1항에 있어서,
상기 애노드분리판(200)에서 상기 캐스드분리판(300)을 향하는 일면으로 단턱진 애노드가스켓돌기(207)가 형성되고,
상기 캐소드분리판(300)의 양면으로 가스켓이 형성되되, 하면으로 단차져서 상기 애노드가스켓돌기(207)에 형합 조립되도록 단턱진 캐소드가스켓홈(307)이 형성되는 것을 특징으로 하는 연료전지용 가스켓 일체형 금속분리판.
The method according to claim 1,
A stepped anode gasket protrusion 207 is formed on one side of the anode separator 200 facing the casted separator plate 300,
Wherein a gasket is formed on both sides of the cathode separator plate and a stepped cathode gasket groove (307) is formed so that the cathode gasket groove (307) is stepped down to be assembled to the anode gasket projection (207) Separation plate.
제1항에 있어서,
상기 애노드분리판(200)의 상면에는 애노드가스켓돌기(208a)만 형성되고, 하면에는 단턱진 애노드가스켓홈(208b)이 형성되며,
상기 MEA(100)에는 상기 애노드가스켓홈(208b)이 위치되도록 경사면(108)이 형성되며,
상기 캐스드분리판(300)의 양면으로는 상기 애노드가스켓돌기(208a)와 상기 애노드가스켓홈(280b)에 형합되도록 캐소드가스켓돌기(308)만 형성되는 것을 특징으로 하는 연료전지용 가스켓 일체형 금속분리판.
The method according to claim 1,
An anode gasket protrusion 208a is formed on the upper surface of the anode separator 200, a stepped anode gasket groove 208b is formed on a lower surface of the anode separator plate 200,
An inclined surface 108 is formed in the MEA 100 to locate the anode gasket groove 208b,
Wherein a cathode gasket projection (308) is formed on both sides of the casted separator plate (300) to match the anode gasket projection (208a) and the anode gasket groove (280b) .
KR1020150121086A 2015-08-27 2015-08-27 Gasket-integrated matal separator for fuel cell KR101816055B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020150121086A KR101816055B1 (en) 2015-08-27 2015-08-27 Gasket-integrated matal separator for fuel cell

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020150121086A KR101816055B1 (en) 2015-08-27 2015-08-27 Gasket-integrated matal separator for fuel cell

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20170026771A true KR20170026771A (en) 2017-03-09
KR101816055B1 KR101816055B1 (en) 2018-01-31

Family

ID=58402803

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020150121086A KR101816055B1 (en) 2015-08-27 2015-08-27 Gasket-integrated matal separator for fuel cell

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101816055B1 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20180108249A (en) 2017-03-24 2018-10-04 세종공업 주식회사 Common Flow Field type Fuel Cell Separator and Fuel Cell Stack thereby
CN111293326A (en) * 2018-12-06 2020-06-16 现代自动车株式会社 Separator assembly for fuel cell and fuel cell stack including the same
US10971739B2 (en) 2017-03-24 2021-04-06 Sejong Ind. Co., Ltd Common flow field type fuel cell separator, fuel cell separator assembly, and fuel cell stack

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20180108249A (en) 2017-03-24 2018-10-04 세종공업 주식회사 Common Flow Field type Fuel Cell Separator and Fuel Cell Stack thereby
US10971739B2 (en) 2017-03-24 2021-04-06 Sejong Ind. Co., Ltd Common flow field type fuel cell separator, fuel cell separator assembly, and fuel cell stack
CN111293326A (en) * 2018-12-06 2020-06-16 现代自动车株式会社 Separator assembly for fuel cell and fuel cell stack including the same

Also Published As

Publication number Publication date
KR101816055B1 (en) 2018-01-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2732499B1 (en) Sofc stack with temperature adapted compression force means
US7396609B2 (en) Fuel cell and metal separator for fuel cell
US20110053030A1 (en) Fuel Cell with Gas Diffusion Layer having Flow Channel and Manufacturing Method Thereof
KR20180115266A (en) A positive electrode plate including an asymmetric sealing section, and a fuel cell stack
US10573915B2 (en) Membrane electrode assembly and fuel cell including the same
KR101816055B1 (en) Gasket-integrated matal separator for fuel cell
JP2011040359A (en) Fuel cell gas diffusion layer integrated gasket
JP6702585B2 (en) Flat electrochemical cell stack
KR20100030709A (en) Bipolarplate for fuel cell stack
KR20150017402A (en) Fuel cell stack with excellent circulating performance
EP2736108B1 (en) Gasket for fuel cell
KR102432482B1 (en) Simple sealing fuel cell structure and fuel cell stack including same
US11271221B2 (en) Electrochemical reaction cell stack, interconnector-electrochemical reaction unit cell composite, and method for manufacturing electrochemical reaction cell stack
US9178236B2 (en) Polymer electrolyte fuel cell
KR102063060B1 (en) Fuel cell stack
US20160104910A1 (en) Membrane electrode assembly and fuel cell battery
JP5443254B2 (en) Fuel cell
JP2007005222A (en) Fuel cell and separator for fuel cell
KR102578790B1 (en) Bipolar plate for fuel cell and method for manufacturing the bipolar plate and fuel cell
US20110014540A1 (en) Fuel Cell Gas Diffusion Layer Integrated Gasket
JP2005116378A (en) Positioning structure of fuel cell
KR101337453B1 (en) Combined parts for fuel cell separator
KR20120131350A (en) Separator for proton exchange membrane fuel cell and proton exchange membrane fuel cell using the same
KR101116241B1 (en) Support and solid oxide fuel cell and manufacturing method thereof
KR100792869B1 (en) Separating plate for 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