KR20170037009A - End cell heater for fuel cell and fuel cell having the same - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to an end cell heater for a fuel cell and a fuel cell including the same. A heater in a form of a film is disposed in end cells disposed at both ends of a fuel cell stack to prevent freezing of water existing in reaction cells of the fuel cell stack, thereby improving initial starting performance and initial running performance of the fuel cell at the time of cold start of the fuel cell in winter, and securing a large heat capacity while providing a compact construction by using the heater in a form of a film. Also, since the end cell heater can be stacked and easily coupled in the same direction in which cells of the fuel cell stack are stacked, the end cell heater for a fuel cell can have a simple construction for coupling the end cell heater to the fuel cell stack.

Description

연료전지용 엔드셀 히터 및 이를 포함하는 연료전지 {End cell heater for fuel cell and fuel cell having the same}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to an end cell heater for a fuel cell,

본 발명은 연료전지용 엔드셀 히터 및 이를 포함하는 연료전지에 관한 것으로, 연료전지스택의 양단에 배치되는 엔드셀에 필름 형태의 히터가 배치되어, 연료전지스택의 반응셀 내부에 존재하는 물이 어는 것을 방지할 수 있어, 겨울철 연료전지의 냉시동 시 연료전지의 초기 시동성 및 초기 주행성능을 향상시킬 수 있는 연료전지용 엔드셀 히터 및 이를 포함하는 연료전지에 관한 것이다.
The present invention relates to an end cell heater for a fuel cell and a fuel cell including the end cell heater, wherein a heater in the form of a film is disposed in an end cell disposed at both ends of the fuel cell stack, The present invention relates to an end cell heater for a fuel cell and a fuel cell including the end cell heater, which can improve the initial startability and the initial running performance of the fuel cell during the cold start of the fuel cell in winter.

일반적으로 연료전지(Fuel Cell)는 수소의 산화, 환원에 의한 화학에너지를 전기에너지로 바꾸어주는 발전장치로서, 기존의 다른 화학에너지와는 달리 부산물로 배출되는 것이 오직 물(H20)뿐이고 NOx, SOx 및 분진이 거의 없으며, CO2 발생량 감소 및 소음이 거의 없어 차세대 대체 에너지로 각광받고 있다.Generally, a fuel cell is a power generation device that converts chemical energy by oxidation and reduction of hydrogen into electric energy. Unlike other conventional chemical energy, only a water (H 2 0) is discharged as a by-product, , Little SOx and dust, less CO 2 emission and little noise, and are emerging as next generation alternative energy.

이러한 연료전지는 기본적으로 전해질이 함유된 전해질판, 연료극(anode), 공기극(cathode) 및 이를 분리하는 분리판 등으로 구성된 단위전지(cell)로 이루어진다. 그러나 단위전지에서는 통상적으로 0.6~0.8V의 낮은 전압이 생성되므로 도 1과 같이 이 단위전지(30)를 수십장 또는 수백장 적층한 연료전지스택(1)으로 구성하여 원하는 전기 출력을 얻게 된다. 그리고 상기의 전해질이 함유된 전해질판, 연료극 및 공기극을 일체형으로 구성한것이 막-전극 접합체(MEA)이며 이를 분리하는 분리판에는 패턴이 형성되어 있어 각각 연료와 공기가 흐를 수 있도록 되어있다.Such a fuel cell basically consists of a unit cell composed of an electrolyte plate containing an electrolyte, an anode, a cathode, and a separator separating the cathode. However, since a low voltage of typically 0.6 to 0.8 V is generated in a unit cell, as shown in FIG. 1, the unit cell 30 is composed of several tens or hundreds of stacked fuel cell stacks 1 to obtain a desired electric output. A membrane-electrode assembly (MEA) is formed by integrally forming an electrolyte plate containing the electrolyte, a fuel electrode and an air electrode, and a pattern is formed on the separating plate for separating the membrane-electrode assembly (MEA).

또한, 연료전지에 사용되는 연료로는 천연가스, 석유, 석탄가스 및 메탄올 등 다양하며 이는 연료 개질장치를 통해 수소로 전환하여 사용된다.The fuel used in the fuel cell may be natural gas, petroleum, coal gas, or methanol, which is converted into hydrogen through a fuel reformer.

그런데 이와 같이 스택으로 구성되는 연료전지는 단위전지들이 적층된 방향의 가장 바깥쪽에 위치한 단위전지(엔드셀)에서 산소와 수소가 결합하여 발생된 물이 잔존하며, 겨울철에는 차가운 외기 온도로 인해 엔드셀의 내부에서 물이 얼게되고, 이로 인해 엔드셀에서는 전기가 생성되지 않아 연료전지의 초기 시동성 및 발진성이 저하되는 문제점이 있다.
However, in the stacked fuel cell, water generated by the combination of oxygen and hydrogen remains in the outermost unit cell (end cell) in the direction in which the unit cells are stacked, and in the winter, Water is frozen in the inside of the fuel cell, and electricity is not generated in the end cell, thereby deteriorating the initial startability and the gas generating property of the fuel cell.

KR 10-1466507 B1 (2014.11.21)KR 10-1466507 B1 (2014.11.21)

본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 적은 연료전지스택의 양단에 배치되는 엔드셀에 필름 형태의 히터가 배치되어, 연료전지스택의 반응셀 내부에 존재하는 물이 어는 것을 방지할 수 있어, 겨울철 연료전지의 냉시동 시 연료전지의 초기 시동성 및 초기 주행성능을 향상시킬 수 있는 연료전지용 엔드셀 히터 및 이를 포함하는 연료전지를 제공하는 것이다.
Disclosure of the Invention The present invention has been conceived to solve the problems as described above, and it is an object of the present invention to provide a fuel cell stack in which a film heater is disposed in an end cell disposed at both ends of the fuel cell stack, The present invention provides an end cell heater for a fuel cell and a fuel cell including the end cell heater capable of improving the initial startability and the initial running performance of the fuel cell during cold start of the fuel cell in winter.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 연료전지용 엔드셀 히터(1000)는, 판형으로 형성되어 양측에 양면을 관통하도록 각각 연료 유로(110) 및 공기 유로(120)가 형성되고, 상기 연료 유로(110)들 간을 연결하는 연료 채널(111) 및 상기 공기 유로(120)들 간을 연결하는 공기 채널(121)이 내부에 형성되며, 양면을 관통하는 관통공(130)이 형성되는 엔드셀(100); 상기 엔드셀(100)에 일면이 밀착되도록 적층되며, 양면을 관통하는 관통공(210)이 형성되는 필름 형태의 발열체(200); 및 상기 엔드셀(100)과 발열체(200)의 관통공(130, 210)들을 관통하도록 삽입되는 전극단자(310)가 일면에 돌출 형성되며, 상기 발열체(200)의 타면에 밀착되도록 적층되는 집전판(300);을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.In order to accomplish the above object, an end cell heater 1000 for a fuel cell according to the present invention includes a fuel flow path 110 and an air flow path 120 formed in a plate shape, A fuel channel 111 connecting the flow paths 110 and an air channel 121 connecting the air flow paths 120 are formed in the inner side and the through holes 130 passing through both sides are formed, A cell 100; A heating element 200 in the form of a film in which one side of the end cell 100 is closely adhered and a through hole 210 is formed through both sides; And an electrode terminal 310 protruded from one side of the end cell 100 and inserted through the through holes 130 and 210 of the heating element 200. The electrode terminal 310 is formed to be closely adhered to the other surface of the heating element 200, And a front plate (300).

또한, 상기 엔드셀(100)과 발열체(200) 사이에는 단열시트(400)가 개재되어 밀착되는 것을 특징으로 한다.A heat insulating sheet (400) is interposed between the end shell (100) and the heat generating element (200).

또한, 상기 엔드셀(100)에는 오목하게 안치홈(140)이 형성되며, 상기 안치홈(140)의 내측에 단열시트(400), 발열체(200) 및 집전판(300)이 삽입되어 안치되는 것을 특징으로 한다.The heat insulating sheet 400, the heating element 200, and the current collecting plate 300 are inserted into the interior groove 140 of the end cell 100, .

또한, 상기 엔드셀(100)의 외면과 집전판(300)의 외면이 같은 평면상에 있도록 형성되는 것을 특징으로 한다.In addition, the outer surface of the end cell 100 and the outer surface of the current collecting plate 300 are formed so as to be in the same plane.

또한, 상기 엔드셀(100)에는 안치홈(140)과 연통되도록 내부를 관통하는 인출공(150)이 형성되며, 상기 인출공(150)을 통과하여 안치홈(140)의 내측에서부터 엔드셀(100)의 단부 또는 외부까지 연장 형성되어 발열체(200)와 연결되는 전원 공급부(500)를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.The end cell 100 is formed with a lead-out hole 150 passing through the inside thereof so as to communicate with the inside hole 140. The lead-out hole 150 passes through the inside of the inside hole 140, And a power supply unit 500 connected to the heating element 200 to extend to an end or an outer side of the heating element 200.

또한, 상기 전원 공급부(500)는, 일측이 상기 안치홈(140)의 내측에 배치되어 발열체(200)와 연결되며, 타측이 상기 인출공(150)의 내부에 배치되는 터미널(510); 상기 터미널(510)의 타측에 연결되어 상기 엔드셀(100)의 외부로 인출된 와이어(520); 및 상기 와이어(520)에 연결된 커넥터(530);를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.The power supply unit 500 may include a terminal 510 disposed at one side of the inside of the mounting groove 140 and connected to the heating element 200, and the other end of the terminal 510 disposed inside the outflow hole 150. A wire 520 connected to the other end of the terminal 510 and drawn out of the end cell 100; And a connector (530) connected to the wire (520).

또한, 상기 엔드셀(100)의 인출공(150)에는 실링부재(151)가 삽입되어 고정되고, 상기 와이어(520)가 실링부재(151)를 통과하도록 결합되어, 상기 인출공(150)과 와이어(520)의 사이가 실링부재(151)에 의해 밀폐되는 것을 특징으로 한다.A sealing member 151 is inserted and fixed to the outflow hole 150 of the end cell 100 and the wire 520 is coupled to pass through the sealing member 151, And the space between the wires (520) is sealed by the sealing member (151).

또한, 상기 전원 공급부(500)는, 일측이 상기 안치홈(140)의 내측에 배치되어 발열체(200)와 연결되며, 타측이 상기 인출공(150)의 내부에 배치되되 상기 엔드셀(100)의 단부까지 연장 형성되는 터미널(510);을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.One end of the power supply unit 500 is connected to the heat generating unit 200 and the other end of the power supply unit 500 is disposed inside the outflow hole 150, And a terminal 510 formed to extend to an end of the terminal 510.

또한, 상기 엔드셀(100)은 인출공(150)이 형성된 부분의 일측면이 개방되게 형성되며, 상기 엔드셀(100)이 개방된 부분에 터미널 커버(511)가 결합되어 상기 인출공(150)의 개방된 일면이 밀폐되는 것을 특징으로 한다.The terminal cover 511 is coupled to a portion of the end shell 100 where the end shell 100 is opened to open the side of the outflow hole 150 Is opened and closed.

또한, 상기 엔드셀(100)에는 인출공(150)들의 사이를 구획하는 구획벽(152)이 형성되되, 상기 구획벽(152)은 엔드셀(100)의 단부 일부영역에는 형성되지 않으며, 터미널 커버(511)에는 상기 구획벽(152)이 형성되지 않은 영역을 구획하되 상기 구획벽(152)보다 두께가 얇은 구획판(512)이 형성되는 것을 특징으로 한다.The end cell 100 is provided with a partition wall 152 for partitioning between the outgoing holes 150. The partition wall 152 is not formed in a part of the end of the end cell 100, The cover 511 is formed with a partition plate 512 which is smaller in thickness than the partition wall 152 in the region where the partition wall 152 is not formed.

또한, 상기 발열체(200)와 집전판(300) 사이에는 써멀패드가 개재되어 밀착되는 것을 특징으로 한다.Further, a thermal pad is interposed between the heating element 200 and the current collecting plate 300 and is closely contacted.

또한, 상기 엔드셀(100)은, 서로 밀착되어 적층되는 제1커버(100a), 몸체(100b) 및 제2커버(100c)를 포함하여 이루어져, 상기 몸체(100b)의 일면에 오목하게 연료 채널(111)이 형성되고 타면에 오목하게 공기 채널(121)이 형성되는 것을 특징으로 한다.The end shell 100 includes a first cover 100a, a body 100b and a second cover 100c which are closely stacked to each other. The end shell 100 is recessed on one surface of the body 100b, And the air channel 121 is formed concavely on the other surface.

또한, 상기 엔드셀(100)은, 금속 재질의 파이프가 인서트 사출에 의해 플라스틱 몸체와 함께 일체형으로 형성되어 상기 파이프가 연료 채널(111) 및 공기 채널(121)로 형성되는 것을 특징으로 한다.In addition, the end shell 100 is characterized in that a metal pipe is integrally formed with the plastic body by insert injection, and the pipe is formed of the fuel channel 111 and the air channel 121.

그리고 본 발명의 연료전지용 엔드셀 히터를 포함하는 연료전지(2000)는, 단위전지들이 적층되어 형성되며, 양측에 적층방향으로 양면을 관통하도록 각각 연료 유로(1110) 및 공기 유로(1120)가 형성된 연료전지스택(1100); 및 상기 연료전지스택(1100)에 결합되되, 상기 단위전지들 중 최외곽에 적층된 단위전지의 외측에 적층되어 유로들이 연결되는 상기 엔드셀 히터(1000); 를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.The fuel cell 2000 including the end cell heater for a fuel cell according to the present invention is formed by stacking unit cells and has a fuel flow path 1110 and an air flow path 1120 formed on both sides in a stacking direction A fuel cell stack 1100; And the end cell heater 1000 coupled to the fuel cell stack 1100 and stacked on the outer side of the unit cells stacked outermost among the unit cells to connect the flow paths; And a control unit.

또한, 상기 엔드셀 히터(1000)가 적층된 외측에 적층되고, 상기 엔드셀 히터(1000)의 연료 유로(110) 및 공기 유로(120)에 각각 연결되도록 양측에 각각 연료 유로(1410) 및 공기 유로(1420)가 형성되며, 상기 엔드셀 히터(1000)의 전극단자(310)가 외부로 노출되도록 형성되는 전기 절연성 재질의 커버(1400); 및 상기 연료전지스택(1100), 엔드셀 히터(1000) 및 커버(1400)가 적층방향으로 밀착되도록, 커버(1400)들에 양단이 결합되는 체결부재(1500); 를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
The end cell heater 1000 is stacked on the outer side of the end cell heater 1000 and connected to the fuel flow path 110 and the air flow path 120 of the end cell heater 1000, A cover 1400 of an electrically insulating material formed to expose the electrode terminal 310 of the end cell heater 1000 to the outside, in which a flow path 1420 is formed; And a coupling member 1500 to which both ends of the fuel cell stack 1100, the end cell heater 1000, and the cover 1400 are brought into close contact with each other in the laminating direction; And further comprising:

본 발명의 연료전지용 엔드셀 히터 및 이를 포함하는 연료전지는, 연료전지스택의 반응셀 내부에 물이 어는 것을 방지할 수 있어 연료전지의 초기 시동성 및 초기 주행성능을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.INDUSTRIAL APPLICABILITY The end cell heater for a fuel cell and the fuel cell including the fuel cell according to the present invention can prevent water from floating inside the reaction cell of the fuel cell stack, thereby improving the initial starting performance and the initial running performance of the fuel cell.

또한, 필름 형태의 히터를 이용해 컴팩트한 구성이 가능하며, 큰 열용량을 확보할 수 있어 연료전지스택의 반응셀 내부에 물이 어는 것을 방지할 수 있는 장점이 있다.In addition, a compact structure can be achieved by using a heater in the form of a film, a large heat capacity can be secured, and water can be prevented from flowing into the reaction cell of the fuel cell stack.

또한, 엔드셀 히터가 연료전지스택의 셀들이 적층되는 방향으로 동일하게 적층되어 용이하게 결합될 수 있으므로, 연료전지스택에 엔드셀 히터를 결합하기 위한 별도의 구조를 형성하지 않아도 되는 장점이 있다.
In addition, since the end cell heater can be easily stacked in the same direction in which the cells of the fuel cell stack are stacked, there is an advantage that a separate structure for joining the end cell heater to the fuel cell stack need not be formed.

도 1은 종래의 연료전지를 나타낸 사시도.
도 2는 본 발명의 엔드셀 히터를 포함한 연료전지를 나타낸 단면 개략도.
도 3 및 도 4는 본 발명의 엔드셀 히터를 포함하는 연료전지를 나타낸 조립사시도 및 분해사시도.
도 5 및 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 연료전지용 엔드셀 히터를 나타낸 조립사시도 및 분해사시도.
도 7은 도 5의 AA'방향 단면도.
도 8은 본 발명에 따른 터미널, 와이어 및 발열체의 연결 구조를 나타낸 단면도.
도 9 및 도 10은 본 발명에 따른 터미널과 터미널 커버의 배치구조 및 터미널 커버의 결합구조를 나타낸 사시도.1 is a perspective view of a conventional fuel cell.
2 is a schematic cross-sectional view showing a fuel cell including an end cell heater according to the present invention.
3 and 4 are an assembled perspective view and an exploded perspective view showing a fuel cell including the end cell heater of the present invention.
5 and 6 are an assembled perspective view and an exploded perspective view of an end cell heater for a fuel cell according to an embodiment of the present invention.
7 is a cross-sectional view taken along line AA 'of FIG.
8 is a cross-sectional view illustrating a connection structure of a terminal, a wire, and a heating element according to the present invention.
9 and 10 are perspective views showing a terminal structure of a terminal cover and a terminal cover according to the present invention.

이하, 상기한 바와 같은 구성을 갖는 본 발명의 연료전지용 엔드셀 히터 및 이를 포함하는 연료전지를 첨부된 도면을 참고하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, an end cell heater for a fuel cell of the present invention having the above-described configuration and a fuel cell including the same will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 2는 본 발명의 엔드셀 히터를 포함한 연료전지를 나타낸 단면 개략도이고, 도 3 및 도 4는 본 발명의 엔드셀 히터를 포함하는 연료전지를 나타낸 조립사시도 및 분해사시도이며, 도 5 및 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 연료전지용 엔드셀 히터를 나타낸 조립사시도 및 분해사시도이며, 도 7은 도 5의 AA'방향 단면도이다.FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing a fuel cell including the end cell heater of the present invention, FIGS. 3 and 4 are an assembled perspective view and an exploded perspective view showing the fuel cell including the end cell heater of the present invention, Is an assembled perspective view and an exploded perspective view showing an end cell heater for a fuel cell according to an embodiment of the present invention, and FIG. 7 is a cross-sectional view in AA 'direction of FIG.

도시된 바와 같이 본 발명의 연료전지용 엔드셀 히터(1000)는, 판형으로 형성되어 양측에 양면을 관통하도록 각각 연료 유로(110) 및 공기 유로(120)가 형성되고, 상기 연료 유로(110)들 간을 연결하는 연료 채널(111) 및 상기 공기 유로(120)들 간을 연결하는 공기 채널(121)이 내부에 형성되며, 양면을 관통하는 관통공(130)이 형성되는 엔드셀(100); 상기 엔드셀(100)에 일면이 밀착되도록 적층되며, 양면을 관통하는 관통공(210)이 형성되는 필름 형태의 발열체(200); 및 상기 엔드셀(100)과 발열체(200)의 관통공(130, 210)들을 관통하도록 삽입되는 전극단자(310)가 일면에 돌출 형성되며, 상기 발열체(200)의 타면에 밀착되도록 적층되는 집전판(300);을 포함하여 이루어질 수 있다.As shown in the figure, the end cell heater 1000 for a fuel cell of the present invention is formed in a plate shape and has a fuel passage 110 and an air passage 120 formed on both sides to penetrate both sides thereof, An end cell (100) having a fuel channel (111) for connecting the air channels (120) and an air channel (121) connecting the air channels (120) and having through holes (130) passing through both sides; A heating element 200 in the form of a film in which one side of the end cell 100 is closely adhered and a through hole 210 is formed through both sides; And an electrode terminal 310 protruded from one side of the end cell 100 and inserted through the through holes 130 and 210 of the heating element 200. The electrode terminal 310 is formed to be closely adhered to the other surface of the heating element 200, And a front plate 300.

우선, 엔드셀(100)은 연료전지스택(1100)에서 단위전지들인 반응셀(1100a)들이 적층되는 방향으로 최외곽에 배치된 단위전지인 더미셀이 될 수 있다. 즉, 엔드셀(100)은 연료전지스택(1100)의 최외곽에 배치된 반응셀(1100a)들의 외측면에 밀착되도록 적층될 수 있도록 판형으로 형성될 수 있으며, 반응셀(1100a)의 외형에 대응되는 형태로 형성될 수 있다. 그리고 엔드셀(100)은 길이방향 양측에 양면을 관통하도록 두께방향으로 연료 유로(110) 및 공기 유로(120)가 형성된다. 이때, 연료 유로(110) 및 공기 유로(120)의 사이에는 연료전지스택의 냉각을 위한 열교환매체가 유동될 수 있도록 냉각 유로가 형성될 수도 있다. 또한, 엔드셀(100)은 연료 유로(110)들 간을 연결하는 연료 채널(111) 및 상기 공기 유로(120)들 간을 연결하는 공기 채널(121)이 내부에 형성될 수 있다. 즉, 도시된 바와 같이 엔드셀(100)은 길이방향 일측에 하나의 연료 유로(110) 및 하나의 공기 유로(120)가 형성되고, 길이방향 타측에 다른 하나의 연료 유로(110) 및 다른 하나의 공기 유로(120)가 형성되어, 2개의 연료 유로(110)가 연료 채널(111)에 의해 연결될 수 있으며 2개의 공기 유로(120)가 공기 채널(121)에 의해 연결될 수 있다. 이때, 2개의 연료 유로(110) 및 2개의 공기 유로(120)는 각각 대각선 방향으로 배치될 수 있으며, 이외에도 다양하게 배치될 수 있다. 또한, 엔드셀(100)에는 양면을 관통하도록 두께방향으로 관통공(130)이 형성될 수 있다.First, the end cell 100 may be a dummy cell, which is a unit cell disposed at the outermost position in a direction in which the reaction cells 1100a, which are unit cells, are stacked in the fuel cell stack 1100. That is, the end cell 100 may be formed in a plate shape so as to be laminated on the outer surfaces of the reaction cells 1100a disposed at the outermost portions of the fuel cell stack 1100, Can be formed in a corresponding form. The fuel cell 110 and the air channel 120 are formed in the thickness direction of the end cell 100 so as to penetrate both sides of the cell 100 in the longitudinal direction. At this time, a cooling passage may be formed between the fuel passage 110 and the air passage 120 so that a heat exchange medium for cooling the fuel cell stack can flow. The end cell 100 may have a fuel channel 111 connecting the fuel flow paths 110 and an air channel 121 connecting the air flow paths 120. That is, as shown in the figure, one fuel passage 110 and one air passage 120 are formed on one side of the longitudinal direction of the end cell 100, and one fuel passage 110 and another The two fuel passages 110 can be connected by the fuel channel 111 and the two air passages 120 can be connected by the air channel 121. [ At this time, the two fuel flow paths 110 and the two air flow paths 120 may be arranged diagonally, and may be arranged in various other ways. In addition, through-holes 130 may be formed in the end cells 100 in the thickness direction so as to penetrate both surfaces.

발열체(200)는 전기를 공급받아 열을 발생시키는 부분으로서, 필름 형태로 형성된 필름 히터가 될 수 있으며, 엔드셀(100)에 일면이 밀착되도록 두께방향으로 적층될 수 있다. 그리고 발열체(200)는 엔드셀(100)과 마찬가지로 양면을 관통하도록 두께방향으로 관통공(210)이 형성될 수 있다. 이때, 발열체(200)는 필름 히터로 형성될 수 있으므로 발열 패턴을 다양하게 형성할 수 있어, 발열 패턴의 변화를 통해 부위별로 열밀도를 조절할 수도 있다.The heating element 200 may be a film heater that generates electricity by receiving electricity and is formed in a film form and may be laminated in the thickness direction so that one surface of the heating element 200 is closely adhered to the end cell 100. The through holes 210 may be formed in the heating element 200 in the thickness direction so as to penetrate both surfaces of the heating element 200 like the end cells 100. At this time, since the heating element 200 can be formed of a film heater, various heating patterns can be formed, and the thermal density can be controlled for each part by changing the heating pattern.

집전판(300)은 연료전지스택(1100)에서 발생되는 전기를 모아 전달할 수 있도록 하는 부분으로, 전기 전도성 재질인 금속판으로 형성되어 연료전지스택(1100)과 통전될 수 있다. 그리고 집전판(300)에는 일면에 두께방향으로 전극단자(310)가 돌출 형성되어, 전극단자(310)가 엔드셀(100)과 발열체(200)의 관통공(130, 210)들을 관통하도록 삽입되어 결합되며, 집전판(300)은 발열체(200)의 두께방향 타면에 밀착될 수 있다. 그리하여 두께방향으로 엔드셀(100), 발열체(200) 및 집전판(300)이 적층되어 밀착되도록 구성될 수 있다.The collector plate 300 is a portion that collects and transfers electricity generated in the fuel cell stack 1100, and may be formed of a metal plate, which is an electrically conductive material, and may be energized with the fuel cell stack 1100. The electrode terminal 310 protrudes in the thickness direction on one side of the current collecting plate 300 so that the electrode terminal 310 is inserted into the through holes 130 and 210 of the end cell 100 and the heat emitting body 200 And the collector plate 300 may be in close contact with the other surface of the heating element 200 in the thickness direction. Thus, the end cell 100, the heating element 200, and the current collecting plate 300 may be stacked and closely contacted with each other in the thickness direction.

그리하여 본 발명의 연료전지용 엔드셀 히터는 연료전지스택의 적층방향 최외측에 배치된 반응셀의 바깥쪽에 반응셀들의 적층방향과 동일하게 두께방향으로 적층되어 결합될 수 있으므로 엔드셀 히터를 결합하기 위한 별도의 구조 간단하게 형성할 수 있으며, 연료전지스택의 최외곽 반응셀에 밀착되어 반응셀을 가열할 수 있으므로 연료전지스택의 반응셀 내부에서 산소와 연료인 수소가 반응하여 발생된 물이 어는 것을 방지할 수 있어 연료전지의 초기 시동성 및 초기 주행성능을 향상시킬 수 있는 장점이 있다. 또한, 필름 형태의 히터를 이용해 컴팩트한 구성이 가능하며, 큰 열용량을 확보할 수 있어 연료전지스택의 반응셀 내부에 물이 어는 것을 방지할 수 있다.Thus, the end cell heater for a fuel cell of the present invention can be stacked and bonded to the outside of the reaction cell disposed at the outermost side in the stacking direction of the fuel cell stack in the thickness direction same as the stacking direction of the reaction cells, Since the reaction cell can be heated by adhering to the outermost reaction cell of the fuel cell stack, it is possible to prevent the generated water from reacting with oxygen, which is the fuel, in the reaction cell of the fuel cell stack It is possible to improve the initial starting performance and the initial running performance of the fuel cell. In addition, a compact structure can be achieved by using a heater in the form of a film, a large heat capacity can be secured, and water in the reaction cell of the fuel cell stack can be prevented from being frozen.

또한, 상기 엔드셀(100)과 발열체(200) 사이에는 단열시트(400)가 개재되어 밀착될 수 있다.Also, a heat insulating sheet 400 may be interposed between the end cell 100 and the heat generating element 200 to be in close contact therewith.

즉, 단열시트(400)에 의해 발열체(200)에서 발생하는 열이 엔드셀(100)로는 잘 전달되지 않고 대부분의 열이 집전판(300)으로 전달되어 집전판(300)을 통해 연료전지스택(1100)을 구성하는 반응셀(1100a)로 전달되도록 할 수 있어, 열 손실을 방지할 수 있다. 그리고 단열시트(400)는 발포 실리콘 시트 등과 같은 탄성을 갖는 패드로 형성되어, 적층되어 밀착되도록 결합될 때 필름 형태의 발열체(200)가 파손되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 단열시트(400)에도 전극단자(310)가 관통할 수 있도록 관통공(410)이 형성될 수 있다.That is, the heat generated in the heat generating element 200 by the heat insulating sheet 400 is not transmitted to the end cell 100, and most of the heat is transmitted to the current collecting plate 300, Can be transmitted to the reaction cell 1100a constituting the reaction chamber 1100, and heat loss can be prevented. The heat insulating sheet 400 is formed of a pad having elasticity such as a foamed silicone sheet and can prevent the heat generating element 200 in the form of a film from being broken when the heat insulating sheet 400 is stacked and joined closely. The through hole 410 may be formed in the heat insulating sheet 400 to allow the electrode terminal 310 to pass therethrough.

또한, 상기 엔드셀(100)에는 오목하게 안치홈(140)이 형성되며, 상기 안치홈(140)의 내측에 단열시트(400), 발열체(200) 및 집전판(300)이 삽입되어 안치될 수 있다.A heat insulating sheet 400, a heating element 200, and a current collecting plate 300 are inserted into the interior groove 140 of the end cell 100, .

즉, 도시된 바와 같이 엔드셀(100)의 두께방향 일면에는 오목하게 안치홈(140)이 형성될 수 있으며, 안치홈(140)의 내측에 단열시트(400), 발열체(200) 및 집전판(300)이 삽입되어 안치되도록 함으로써 결합하여 위치가 고정되도록 하기 용이하며, 조립 후 이탈이 방지되도록 할 수 있다.That is, as shown in the drawing, the end grooves 140 may be formed concavely on one side in the thickness direction of the end cell 100, and the heat insulating sheet 400, the heat generating element 200, (300) is inserted and positioned so that it is easy to fix the position, and can be prevented from being separated after assembling.

또한, 상기 엔드셀(100)의 외면과 집전판(300)의 외면이 같은 평면상에 있도록 형성될 수 있다.In addition, the outer surface of the end cell 100 and the outer surface of the current collecting plate 300 may be formed in the same plane.

즉, 엔드셀(100)의 안치홈(140)에 단열시트(400), 발열체(200) 및 집전판(300)이 삽입되어 안치되어 밀착되었을 때, 집전판(300)이 발열체(200)와 밀착된 반대측면인 외면이 엔드셀(100)의 외면과 동일한 평면상에 있도록 형성될 수 있다. 이에 따라 엔드셀 히터(1000)가 연료전지스택(1100)에 밀착되도록 결합되었을 때, 집전판(300)이 연료전지스택(1100)에 확실하게 밀착되어 통전이 잘 되도록 할 수 있다.That is, when the heat insulating sheet 400, the heat generating body 200, and the current collecting plate 300 are inserted into the inside groove 140 of the end cell 100, and the heat collecting plate 300 is brought into close contact with the heat generating body 200, And the outer surface, which is the opposite opposite side, is in the same plane as the outer surface of the end cell 100. [ Accordingly, when the end cell heater 1000 is coupled closely to the fuel cell stack 1100, the current collecting plate 300 can be firmly brought into close contact with the fuel cell stack 1100 to allow the current to flow well.

또한, 상기 엔드셀(100)에는 안치홈(140)과 연통되도록 내부를 관통하는 인출공(150)이 형성되며, 상기 인출공(150)을 통과하여 안치홈(140)의 내측에서부터 엔드셀(100)의 단부 또는 외부까지 연장 형성되어 발열체(200)와 연결되는 전원 공급부(500)를 더 포함하여 이루어질 수 있다.The end cell 100 is formed with a lead-out hole 150 passing through the inside thereof so as to communicate with the inside hole 140. The lead-out hole 150 passes through the inside of the inside hole 140, 100 connected to the heating element 200 and connected to the end of the heating element 200.

이는 발열체(200)로 전기를 공급할 수 있도록 전원 공급부(500)가 엔드셀(100)에 결합되는 것이다. 보다 상세하게는 도시된 바와 같이 엔드셀(100)에는 안치홈(140)에 연통되도록 내부를 관통하는 인출공(150)이 형성되며, 인출공(150)을 통과하여 전원 공급부(500)가 발열체(200)에 연결될 수 있다. 이때, 전원 공급부(500)는 안치홈(140)의 내측에서부터 엔드셀(100)의 단부까지 형성되거나 외부로 노출되도록 인출된 형태로 연장 형성될 수 있다.This is because the power supply unit 500 is coupled to the end cell 100 to supply electricity to the heating element 200. As shown in the drawing, the end cell 100 is provided with a draw-out hole 150 passing through the inside thereof so as to be communicated with the inside of the hallway 140. The power-supplying part 500 passes through the draw- (Not shown). At this time, the power supply unit 500 may extend from the inside of the orbit groove 140 to the end of the end cell 100 or may be extended to be exposed to the outside.

이때, 상기 전원 공급부(500)는, 일측이 상기 안치홈(140)의 내측에 배치되어 발열체(200)와 연결되며, 타측이 상기 인출공(150)의 내부에 배치되는 터미널(510); 상기 터미널(510)의 타측에 연결되어 상기 엔드셀(100)의 외부로 인출된 와이어(520); 및 상기 와이어(520)에 연결된 커넥터(530);를 포함하여 이루어질 수 있다.The power supply unit 500 includes a terminal 510 disposed at one side of the inside of the orbit groove 140 and connected to the heating element 200 and the other end disposed at the inside of the outflow hole 150; A wire 520 connected to the other end of the terminal 510 and drawn out of the end cell 100; And a connector (530) connected to the wire (520).

즉, 전원 공급부(500)는 터미널(510), 와이어(520) 및 커넥터(530)가 전기적으로 연결되도록 형성될 수 있다. 그리고 터미널(510)의 일측은 안치홈(140)의 내측에 배치되어 안치홈(140)의 두께방향 면으로부터 돌출되도록 평판 형태로 형성될 수 있으며, 터미널(510)의 타측은 인출공(150)의 내부에 배치되며 와이어(520)가 삽입되어 결합될 수 있도록 원통형으로 형성될 수 있다. 또한, 와이어(520)는 전선이 될 수 있으며, 전선 단부의 피복을 제거하고 원통형의 터미널(510)의 타측에 삽입하여 결합될 수 있다. 또한, 와이어(520)의 타측에는 커넥터(530)가 결합될 수 있다. 또한, 터미널(510), 와이어(520) 및 커넥터(530)는 각각 한 쌍이 형성될 수 있다. 그리하여 발열체(200)로 전기를 공급하기 위한 전원과의 연결을 커넥터(530)를 통해 용이하게 할 수 있다.That is, the power supply unit 500 may be formed such that the terminal 510, the wire 520, and the connector 530 are electrically connected. One side of the terminal 510 may be formed in the shape of a flat plate so as to protrude from the thickness direction surface of the inside groove 140 and the other side of the terminal 510 may be formed in the outflow hole 150, And may be formed in a cylindrical shape so that the wire 520 can be inserted and coupled. In addition, the wire 520 may be a wire, and may be inserted into the other end of the cylindrical terminal 510 by removing the covering of the wire end portion. Further, the connector 530 can be coupled to the other side of the wire 520. [ Further, each of the terminal 510, the wire 520, and the connector 530 may be formed as a pair. Thus, the connection with the power source for supplying electricity to the heating element 200 can be facilitated through the connector 530.

또한, 상기 엔드셀(100)의 인출공(150)에는 실링부재(151)가 삽입되어 고정되고, 상기 와이어(520)가 실링부재(151)를 통과하도록 결합되어, 상기 인출공(150)과 와이어(520)의 사이가 실링부재(151)에 의해 밀폐될 수 있다.A sealing member 151 is inserted and fixed to the outflow hole 150 of the end cell 100 and the wire 520 is coupled to pass through the sealing member 151, The space between the wires 520 can be sealed by the sealing member 151.

즉, 와이어(520)가 통과되는 엔드셀(100)의 인출공(150)에는 실링부재(151)가 결합되어 고정될 수 있으며, 실링부재(151)에 의해 와이어(520)와 인출공(150)의 사이가 밀폐되어 엔드셀(100)의 외부에서 인출공(150)을 통해 터미널(510)쪽으로 수분 등이 유입되지 않도록 할 수 있다.That is, the sealing member 151 can be coupled and fixed to the drawing hole 150 of the end cell 100 through which the wire 520 passes, and the wire 520 and the drawing hole 150 So that moisture and the like can be prevented from flowing into the terminal 510 from the outside of the end cell 100 through the outflow hole 150.

또한, 상기 전원 공급부(500)는, 일측이 상기 안치홈(140)의 내측에 배치되어 발열체(200)와 연결되며, 타측이 상기 인출공(150)의 내부에 배치되되 상기 엔드셀(100)의 단부까지 연장 형성되는 터미널(510);을 포함하여 이루어질 수 있다.One end of the power supply unit 500 is connected to the heat generating unit 200 and the other end of the power supply unit 500 is disposed inside the outflow hole 150, And a terminal 510 extending to an end of the terminal 510.

즉, 전원 공급부(500)는 터미널(510)로 형성될 수 있다. 이때, 터미널(510)의 일측 단부가 안치홈(140) 내측에 배치되어 안치홈(140)의 두께방향 면으로부터 돌출되도록 평판 형태로 형성될 수 있으며, 터미널(510)의 타측은 인출공(150)의 내부에 배치되되 타측 단부는 커넥터가 끼워져 결합될 수 있도록 커넥터 핀 형태로 형성되어 엔드셀(100)의 단부까지 연장 형성될 수 있다. 그리고 이때에도 인출공(150)에 실링부재가 삽입되어 고정도록 하고 터미널(510)이 실링부재를 통과하도록 결합되어, 인출공(150)과 터미널(510)의 사이가 실링부재에 의해 밀폐되도록 할 수도 있다.That is, the power supply unit 500 may be formed as the terminal 510. One end of the terminal 510 may be formed in the shape of a flat plate so as to be disposed inside the inside of the inside groove 140 and protrude from the surface in the thickness direction of the inside groove 140, And the other end may be formed in the form of a connector pin so that the connector can be fitted and joined and extended to the end of the end shell 100. Also, at this time, the sealing member is inserted and fixed to the drawing hole 150, and the terminal 510 is coupled to pass through the sealing member so that the space between the drawing hole 150 and the terminal 510 is sealed by the sealing member It is possible.

또한, 상기 엔드셀(100)은 인출공(150)이 형성된 부분의 일측면이 개방되게 형성되며, 상기 엔드셀(100)이 개방된 부분에 터미널 커버(511)가 결합되어 상기 인출공(150)의 개방된 일면이 밀폐될 수 있다.The terminal cover 511 is coupled to a portion of the end shell 100 where the end shell 100 is opened to open the side of the outflow hole 150 Can be sealed.

즉, 엔드셀(100)은 인출공(150)이 형성된 부분의 두께방향 일면이 개방되도록 형성되어 개방된 부분에 터미널 커버(511)가 결합될 수 있으며, 이에 따라 개방된 부분을 통해 두께방향으로 터미널(510)을 인출공(150)에 삽입하여 고정되도록 조립한 후 개방된 부분에 터미널 커버(511)를 체결수단 등을 이용해 고정되도록 결합할 수 있다.That is, the end shell 100 is formed such that one side in the thickness direction of the portion where the lead-out hole 150 is formed is opened and the terminal cover 511 can be coupled to the open portion, The terminal 510 may be inserted into the lead-out hole 150 to be assembled to be fixed, and then the terminal cover 511 may be fixed to the opened portion by using a fastening means or the like.

또한, 상기 엔드셀(100)에는 인출공(150)들의 사이를 구획하는 구획벽(152)이 형성되되, 상기 구획벽(152)은 엔드셀(100)의 단부 일부영역에는 형성되지 않으며, 터미널 커버(511)에는 상기 구획벽(152)이 형성되지 않은 영역을 구획하되 상기 구획벽(152)보다 두께가 얇은 구획판(512)이 형성될 수 있다.The end cell 100 is provided with a partition wall 152 for partitioning between the outgoing holes 150. The partition wall 152 is not formed in a part of the end of the end cell 100, The cover 511 may be formed with a partition plate 512 which is smaller in thickness than the partition wall 152 in the region where the partition wall 152 is not formed.

즉, 발열체(200)에 전기를 공급하기 위한 터미널(510)은 양극 및 음극인 2개로 형성될 수 있으므로, 터미널(510)의 절연 및 고정이 용이하도록 2개의 인출공(150)들 사이를 구획하도록 길이방향을 따라 구획벽(152)이 형성될 수 있으며 구획벽(152)은 두께방향으로 돌출 형성될 수 있다. 이때, 도 9와 같이 구획벽(152)은 엔드셀(100)의 단부 일정영역에는 형성되지 않도록 형성되어, 터미널(510)들의 단부 사이에는 구획벽(152)이 없는 형태로 형성될 수 있다. 또한, 도 10과 같이 구획벽(152)보다 얇은 구획판(512)이 터미널 커버(511)에 두께방향으로 돌출 형성되어, 상기 구획벽(152)이 없는 부분에 구획판(512)이 배치되어 터미널(510)들 사이를 구획하는 칸막이 역할을 할 수 있다. 그리하여 터미널(510)들의 타측 단부에 커넥터나 커넥터 핀 등을 끼워 터미널과의 연결 및 고정이 용이하도록 할 수 있다.That is, since the terminal 510 for supplying electricity to the heating element 200 can be formed of two electrodes, that is, the anode and the cathode, it is possible to divide the two outflow holes 150 into two, A partition wall 152 may be formed along the longitudinal direction and the partition wall 152 may be protruded in the thickness direction. 9, the partition wall 152 is not formed in a predetermined area of the end portion of the end cell 100, and the partition wall 152 may not be formed between the end portions of the terminals 510. Referring to FIG. 10, a partition plate 512 thinner than the partition wall 152 protrudes in the thickness direction on the terminal cover 511, and a partition plate 512 is disposed at a portion where the partition wall 152 is not provided It can serve as a partition for partitioning between the terminals 510. FIG. Thus, a connector or a connector pin can be inserted into the other end of the terminals 510 to facilitate connection and fixing with the terminal.

또한, 상기 발열체(200)와 집전판(300) 사이에는 써멀패드가 개재되어 밀착될 수 있다.Further, a thermal pad may be interposed between the heating element 200 and the current collecting plate 300 so as to be in close contact with each other.

즉, 도시되지는 않았으나 열전도 기능을 향상시킬 수 있도록 써멀패드를 발열체(200)와 집전판(300) 사이에 개재하여 밀착되도록 함으로써, 발열체(200)에서 발생되는 열이 집전판(300)을 통해 연료전지스택(1100)의 반응셀(1100a)로 잘 전달되도록 할 수 있다. 그리고 써멀패드에도 전극단자(310)가 관통할 수 있도록 관통공이 형성될 수 있다.That is, although not shown, a thermal pad is interposed between the heating element 200 and the current collecting plate 300 so as to improve the heat conduction function, so that the heat generated in the heating element 200 flows through the current collecting plate 300 And can be transferred to the reaction cell 1100a of the fuel cell stack 1100 well. A through hole may be formed in the thermal pad to allow the electrode terminal 310 to pass therethrough.

또한, 상기 엔드셀(100)은, 서로 밀착되어 적층되는 제1커버(100a), 몸체(100b) 및 제2커버(100c)를 포함하여 이루어져, 상기 몸체(100b)의 일면에 오목하게 연료 채널(111)이 형성되고 타면에 오목하게 공기 채널(121)이 형성될 수 있다.The end shell 100 includes a first cover 100a, a body 100b and a second cover 100c which are closely stacked to each other. The end shell 100 is recessed on one surface of the body 100b, And the air channel 121 may be formed concavely on the other surface.

즉, 엔드셀(100)은 연료전지의 단위전지로 형성되는 전해질이 함유된 전해질판, 연료극 및 공기극을 조립하여 일체형으로 구성한 막-전극 접합체(MEA)의 형태와 같이 제1커버(100a), 몸체(100b) 및 제2커버(100c)가 두께방향으로 적층되어 밀착된 형태로 형성될 수 있다. 이때, 몸체(100b)의 일면에 오목하게 연료 채널(111)이 형성되고 타면에 오목하게 공기 채널(121)이 형성되어, 제1커버(100a) 및 제2커버(100c)가 몸체(100b)에 밀착됨으로써 상기 연료 채널(111) 및 공기 채널(121)이 형성될 수 있다. 그리고 제1커버(100a), 몸체(100b) 및 제2커버(100c)에는 각각 연료 유로(110)와 공기 유로(120)가 형성되어 각각 해당되는 채널에 연결되도록 형성될 수 있다.That is, the end cell 100 may be a membrane-electrode assembly (MEA) formed by assembling an electrolyte plate containing an electrolyte formed of a unit cell of a fuel cell, a fuel electrode, and an air electrode, The body 100b and the second cover 100c may be formed in a laminated manner in the thickness direction. At this time, a fuel channel 111 is formed concavely on one surface of the body 100b and an air channel 121 is formed concavely on the other surface, so that the first cover 100a and the second cover 100c are connected to the body 100b, The fuel channel 111 and the air channel 121 can be formed. The fuel passage 110 and the air passage 120 may be formed in the first cover 100a, the body 100b, and the second cover 100c, respectively, so as to be connected to the corresponding channels.

또한, 상기 엔드셀(100)은, 금속 재질의 파이프가 인서트 사출에 의해 플라스틱 몸체와 함께 일체형으로 형성되어 상기 파이프가 연료 채널(111) 및 공기 채널(121)로 형성되는 것을 특징으로 한다.In addition, the end shell 100 is characterized in that a metal pipe is integrally formed with the plastic body by insert injection, and the pipe is formed of the fuel channel 111 and the air channel 121.

즉, 엔드셀(100)은 상기한 제1커버(100a), 몸체(100b) 및 제2커버(100c)가 조립되어 형성되는 것이 아닌, 인서트 사출을 이용하여 금속 재질의 파이프가 플라스틱 몸체에 결합된 형태로 일체형으로 형성되는 것이다. 이때, 금속 재질의 파이프가 연료 채널(111) 및 공기 채널(121)로 형성될 수 있다.That is, the end shell 100 is not formed by assembling the first cover 100a, the body 100b, and the second cover 100c, but a pipe made of metal is coupled to the plastic body using insert injection As shown in FIG. At this time, a metal pipe may be formed as the fuel channel 111 and the air channel 121.

그리고 본 발명의 연료전지용 엔드셀 히터를 포함하는 연료전지(2000)는, 단위전지들이 적층되어 형성되며, 양측에 적층방향으로 양면을 관통하도록 각각 연료 유로(1110) 및 공기 유로(1120)가 형성된 연료전지스택(1100); 및 상기 연료전지스택(1100)에 결합되되, 상기 단위전지들 중 최외곽에 적층된 단위전지의 외측에 적층되어 유로들이 연결되는 상기 엔드셀 히터(1000); 를 포함하여 이루어질 수 있다.The fuel cell 2000 including the end cell heater for a fuel cell according to the present invention is formed by stacking unit cells and has a fuel flow path 1110 and an air flow path 1120 formed on both sides in a stacking direction A fuel cell stack 1100; And the end cell heater 1000 coupled to the fuel cell stack 1100 and stacked on the outer side of the unit cells stacked outermost among the unit cells to connect the flow paths; . ≪ / RTI >

즉, 연료전지(2000)는, 도 3 및 도 4와 같이 단위전지들인 반응셀(1100a)들이 적층되어 형성된 연료전지스택(1100)에 엔드셀 히터(1000)가 적층되어 형성될 수 있으며, 연료전지스택(1100)의 최외곽에 적층된 반응셀(1100a)에 적층방향과 동일하게 엔드셀 히터(1000)가 적층되어 밀착될 수 있다. 이때, 연료전지스택(1100)에 형성된 연료 유로(1110)와 공기 유로(1120)는 엔드셀 히터(1000)의 연료 유로(110)와 공기 유로(120)에 대응되도록 연결될 수 있다. 이때, 연료전지스택(1100)에는 연료 유로(1110)와 공기 유로(1120) 사이에 냉각 유로가 형성되어 단위전지들로 열교환매체(냉매)가 통과되어 단위전지들을 냉각시킬 수도 있다.That is, the fuel cell 2000 can be formed by stacking the end cell heaters 1000 on the fuel cell stack 1100 in which the reaction cells 1100a, which are unit cells, are stacked as shown in FIGS. 3 and 4, The end cell heater 1000 may be laminated and adhered to the reaction cell 1100a stacked on the outermost side of the cell stack 1100 in the same manner as the stacking direction. The fuel passage 1110 and the air passage 1120 formed in the fuel cell stack 1100 may be connected to correspond to the fuel passage 110 and the air passage 120 of the end cell heater 1000. At this time, a cooling flow path is formed between the fuel flow path 1110 and the air flow path 1120 in the fuel cell stack 1100, so that the unit cells can be cooled by passing the heat exchange medium (coolant).

그리하여 연료전지스택을 구성하는 단위전지들이 적층되는 것과 동일하게 최외곽 반응셀의 외측에 엔드셀 히터를 적층하여 밀착되도록 결합하는 것만으로 연료전지스택에 엔드셀 히터를 설치할 수 있으며, 유로들의 연결을 위한 구조가 간단하여 엔드셀 히터의 설치가 매우 용이한 장점이 있다. 그리고 이와 같이 엔드셀 히터를 이용해 연료전지스택의 엔드셀 내부에 물이 어는 것을 방지할 수 있어 연료전지의 초기 시동성 및 초기 주행성능을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.Thus, the end cell heater can be installed on the fuel cell stack only by stacking the end cell heaters on the outer side of the outermost reaction cells and bonding them together so that the unit cells constituting the fuel cell stack are laminated. So that the installation of the end cell heater is very easy. In this way, water can be prevented from flowing into the end cells of the fuel cell stack by using the end cell heater, thereby improving the initial starting performance and the initial running performance of the fuel cell.

또한, 상기 엔드셀 히터(1000)가 적층된 외측에 적층되고, 상기 엔드셀 히터(1000)의 연료 유로(110) 및 공기 유로(120)에 각각 연결되도록 양측에 각각 연료 유로(1410) 및 공기 유로(1420)가 형성되며, 상기 엔드셀 히터(1000)의 전극단자(310)가 외부로 노출되도록 형성되는 전기 절연성 재질의 커버(1400); 및 상기 연료전지스택(1100), 엔드셀 히터(1000) 및 커버(1400)가 적층방향으로 밀착되도록, 커버(1400)들에 양단이 결합되는 체결부재(1500); 를 더 포함하여 이루어질 수 있다.The end cell heater 1000 is stacked on the outer side of the end cell heater 1000 and connected to the fuel flow path 110 and the air flow path 120 of the end cell heater 1000, A cover 1400 of an electrically insulating material formed to expose the electrode terminal 310 of the end cell heater 1000 to the outside, in which a flow path 1420 is formed; And a coupling member 1500 to which both ends of the fuel cell stack 1100, the end cell heater 1000, and the cover 1400 are brought into close contact with each other in the laminating direction; As shown in FIG.

즉, 연료전지스택(1100)의 두께방향 양면에 각각 적층되도록 배치되는 2개의 엔드셀 히터(1000)의 두께방향 외측에 절연성 재질의 커버(1400)를 각각 배치하여, 체결부재(1500)를 이용해 2개의 커버(1400), 2개의 엔드셀 히터(1000) 및 연료전지스택(1100)이 적층되는 방향으로 밀착되도록 결합되어 고정되도록 할 수 있다. 이때, 커버(1400)에는 전극단자(310)들이 삽입되어 커버(1400)의 외측으로 전극단자(310)들이 노출될 수 있도록 관통공이 형성될 수 있다. 그리고 2개의 커버(1400) 중 하나의 커버(1400)에는 연료 유로 및 공기 유로에 연결될 수 있는 연통공이 형성될 수 있으며, 다른 하나의 커버(1400)에는 냉각 유로와 연결될 수 있는 연통공이 형성될 수도 있다. 또한, 체결부재(1500)는 두께방향으로 길게 형성된 판형으로 형성될 수 있으며, 양단이 폭방향으로 절곡되어 절곡된 양단이 커버(1400)에 볼트와 같은 체결수단에 의해 결합되어 고정될 수 있다.That is, a cover 1400 made of an insulating material is disposed outside the thickness direction of the two end cell heaters 1000 stacked on both sides in the thickness direction of the fuel cell stack 1100, The two covers 1400, the two end cell heaters 1000, and the fuel cell stack 1100 can be tightly coupled and fixed in a stacking direction. At this time, through holes may be formed in the cover 1400 so that the electrode terminals 310 are inserted and the electrode terminals 310 are exposed to the outside of the cover 1400. The cover 1400 of one of the two covers 1400 may be formed with a communication hole that can be connected to the fuel flow path and the air flow path and a communication hole that can be connected to the cooling flow path may be formed in the other cover 1400 have. The fastening member 1500 may be formed in a plate shape elongated in the thickness direction. Both ends of the fastening member 1500 bent in the width direction and bent at both ends may be fastened to the cover 1400 by fastening means such as a bolt.

또한, 연료 유로들의 연결부 및 공기 유로들의 연결부에서 기밀을 유지하도록, 엔드셀 히터(1000)와 연료전지스택(1100) 사이에 가스켓(1200)이 개재되어 밀착될 수 있으며, 커버(1400)와 엔드셀 히터(1000)의 사이에도 가스켓(1300)이 개재되어 밀착될 수 있다.A gasket 1200 may be interposed between the end cell heater 1000 and the fuel cell stack 1100 so that airtightness is maintained at the connection portion of the fuel flow paths and the connection portion of the air flow paths, The gasket 1300 may be interposed between the cell heaters 1000 to be in close contact with each other.

본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 적용범위가 다양함은 물론이고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이다.
It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims. It goes without saying that various modifications can be made.

1000 : 연료전지용 엔드셀 히터
100 : 엔드셀
100a : 제1커버 100b : 몸체
100c : 제2커버
110 : 연료 유로 111 : 연료 채널
120 : 공기 유로 121 : 공기 채널
130 : 관통공 140 : 안치홈
150 : 인출공 151 : 실링부재
152 : 구획벽
200 : 발열체 210 : 관통공
300 : 집전판 310 : 전극단자
400 : 단열시트 410 : 관통공
500 : 전원 공급부
510 : 터미널 511 : 터미널 커버
512 : 구획판
520 : 와이어 530 : 커넥터
2000 : 연료전지
1100 : 연료전지스택 1100a : 반응셀
1110 : 연료 유로 1120 : 공기 유로
1200 : 가스켓
1300 : 가스켓
1400 : 커버
1410 : 연료 유로 1420 : 공기 유로
1500 : 체결부재1000: End cell heater for fuel cell
100: end cell
100a: first cover 100b: body
100c: second cover
110: fuel channel 111: fuel channel
120: air channel 121: air channel
130: Through hole 140: Anchor groove
150: extraction hole 151: sealing member
152: compartment wall
200: heating element 210: through hole
300: collector plate 310: electrode terminal
400: Heat insulating sheet 410: Through hole
500: Power supply
510: Terminal 511: Terminal cover
512: partition plate
520: wire 530: connector
2000: Fuel cell
1100: Fuel cell stack 1100a: Reaction cell
1110: Fuel flow path 1120: Air flow path
1200: Gasket
1300: Gasket
1400: cover
1410: fuel flow channel 1420: air flow channel
1500: fastening member

Claims (15)

판형으로 형성되어 양측에 양면을 관통하도록 각각 연료 유로(110) 및 공기 유로(120)가 형성되고, 상기 연료 유로(110)들 간을 연결하는 연료 채널(111) 및 상기 공기 유로(120)들 간을 연결하는 공기 채널(121)이 내부에 형성되며, 양면을 관통하는 관통공(130)이 형성되는 엔드셀(100);
상기 엔드셀(100)에 일면이 밀착되도록 적층되며, 양면을 관통하는 관통공(210)이 형성되는 필름 형태의 발열체(200); 및
상기 엔드셀(100)과 발열체(200)의 관통공(130, 210)들을 관통하도록 삽입되는 전극단자(310)가 일면에 돌출 형성되며, 상기 발열체(200)의 타면에 밀착되도록 적층되는 집전판(300);을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 연료전지용 엔드셀 히터.
A fuel channel 110 and an air channel 120 are formed in a plate shape so as to penetrate both sides of the fuel channel 110 and the fuel channel 110. The fuel channel 111 connecting the fuel channels 110 and the air channels 120 An end cell (100) having an air channel (121) connecting the inner side and a through hole (130) passing through both sides;
A heating element 200 in the form of a film in which one side of the end cell 100 is closely adhered and a through hole 210 is formed through both sides; And
A plurality of electrode terminals 310 inserted into the through holes 130 and 210 of the end cell 100 and the heating element 200 are protruded on one surface and are stacked on the other surface of the heating body 200, (300) for heating the fuel cell.
제1항에 있어서,
상기 엔드셀(100)과 발열체(200) 사이에는 단열시트(400)가 개재되어 밀착되는 것을 특징으로 하는 연료전지용 엔드셀 히터.
The method according to claim 1,
Wherein a heat insulating sheet (400) is interposed between the end cell (100) and the heat emitting body (200) and closely contacted thereto.
제2항에 있어서,
상기 엔드셀(100)에는 오목하게 안치홈(140)이 형성되며, 상기 안치홈(140)의 내측에 단열시트(400), 발열체(200) 및 집전판(300)이 삽입되어 안치되는 것을 특징으로 하는 연료전지용 엔드셀 히터.
3. The method of claim 2,
A heat insulating sheet 400, a heat generating element 200 and a current collecting plate 300 are inserted into the inside of the inside of the internal groove 140 to be positioned Wherein the fuel cell is an end-cell heater.
제3항에 있어서,
상기 엔드셀(100)의 외면과 집전판(300)의 외면이 같은 평면상에 있도록 형성되는 것을 특징으로 하는 연료전지용 엔드셀 히터.
The method of claim 3,
And the outer surface of the end cell (100) and the outer surface of the current collecting plate (300) are formed in the same plane.
제3항에 있어서,
상기 엔드셀(100)에는 안치홈(140)과 연통되도록 내부를 관통하는 인출공(150)이 형성되며, 상기 인출공(150)을 통과하여 안치홈(140)의 내측에서부터 엔드셀(100)의 단부 또는 외부까지 연장 형성되어 발열체(200)와 연결되는 전원 공급부(500)를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 연료전지용 엔드셀 히터.
The method of claim 3,
The end cell 100 is formed with a lead-out hole 150 penetrating the inside of the endoscope 100 so as to communicate with the internal cavity 140. The endoscope 100 passes through the lead- Further comprising a power supply unit (500) formed to extend to an end or an outer side of the heating element (200) and connected to the heating element (200).
제5항에 있어서,
상기 전원 공급부(500)는,
일측이 상기 안치홈(140)의 내측에 배치되어 발열체(200)와 연결되며, 타측이 상기 인출공(150)의 내부에 배치되는 터미널(510);
상기 터미널(510)의 타측에 연결되어 상기 엔드셀(100)의 외부로 인출된 와이어(520); 및
상기 와이어(520)에 연결된 커넥터(530);를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 연료전지용 엔드셀 히터.
6. The method of claim 5,
The power supply unit 500,
A terminal (510) disposed at one side of the inside of the catch groove (140) and connected to the heating element (200), the other side being disposed inside the outflow hole (150);
A wire 520 connected to the other end of the terminal 510 and drawn out of the end cell 100; And
And a connector (530) connected to the wire (520).
제6항에 있어서,
상기 엔드셀(100)의 인출공(150)에는 실링부재(151)가 삽입되어 고정되고, 상기 와이어(520)가 실링부재(151)를 통과하도록 결합되어, 상기 인출공(150)과 와이어(520)의 사이가 실링부재(151)에 의해 밀폐되는 것을 특징으로 하는 연료전지용 엔드셀 히터.
The method according to claim 6,
A sealing member 151 is inserted and fixed to the lead-out hole 150 of the end cell 100. The wire 520 is coupled to pass through the sealing member 151, 520) is sealed by a sealing member (151).
제5항에 있어서,
상기 전원 공급부(500)는,
일측이 상기 안치홈(140)의 내측에 배치되어 발열체(200)와 연결되며, 타측이 상기 인출공(150)의 내부에 배치되되 상기 엔드셀(100)의 단부까지 연장 형성되는 터미널(510);을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 연료전지용 엔드셀 히터.
6. The method of claim 5,
The power supply unit 500,
A terminal 510 is disposed inside the take-out groove 150 and connected to the heat generating body 200 and the other end is disposed inside the take-out hole 150 and extended to the end of the end shell 100, And an end-cell heater for the fuel cell.
제8항에 있어서,
상기 엔드셀(100)은 인출공(150)이 형성된 부분의 일측면이 개방되게 형성되며, 상기 엔드셀(100)이 개방된 부분에 터미널 커버(511)가 결합되어 상기 인출공(150)의 개방된 일면이 밀폐되는 것을 특징으로 하는 연료전지용 엔드셀 히터.
9. The method of claim 8,
The terminal cover 511 is coupled to a portion of the end shell 100 where the end shell 100 is opened to open the side of the outflow hole 150, And the open side is sealed.
제9항에 있어서,
상기 엔드셀(100)에는 인출공(150)들의 사이를 구획하는 구획벽(152)이 형성되되, 상기 구획벽(152)은 엔드셀(100)의 단부 일부영역에는 형성되지 않으며,
터미널 커버(511)에는 상기 구획벽(152)이 형성되지 않은 영역을 구획하되 상기 구획벽(152)보다 두께가 얇은 구획판(512)이 형성되는 것을 특징으로 하는 연료전지용 엔드셀 히터.
10. The method of claim 9,
The end cell 100 is formed with a partition wall 152 for partitioning between the outgoing holes 150. The partition wall 152 is not formed in a part of the end of the end cell 100,
Wherein a partition plate (512) is formed in the terminal cover (511) to define an area where the partition wall (152) is not formed, the partition plate being thinner than the partition wall (152).
제1항에 있어서,
상기 발열체(200)와 집전판(300) 사이에는 써멀패드가 개재되어 밀착되는 것을 특징으로 하는 연료전지용 엔드셀 히터.
The method according to claim 1,
Wherein a thermal pad is interposed between the heating element (200) and the current collecting plate (300) so as to be in close contact with each other.
제1항에 있어서,
상기 엔드셀(100)은,
서로 밀착되어 적층되는 제1커버(100a), 몸체(100b) 및 제2커버(100c)를 포함하여 이루어져, 상기 몸체(100b)의 일면에 오목하게 연료 채널(111)이 형성되고 타면에 오목하게 공기 채널(121)이 형성되는 것을 특징으로 하는 연료전지용 엔드셀 히터.
The method according to claim 1,
The end cell (100)
A first cover 100a, a body 100b and a second cover 100c which are closely stacked on each other. The fuel channel 111 is formed concavely on one surface of the body 100b, And an air channel (121) is formed in the end wall of the end cell heater.
제1항에 있어서,
상기 엔드셀(100)은,
금속 재질의 파이프가 인서트 사출에 의해 플라스틱 몸체와 함께 일체형으로 형성되어 상기 파이프가 연료 채널(111) 및 공기 채널(121)로 형성되는 것을 특징으로 하는 연료전지용 엔드셀 히터.
The method according to claim 1,
The end cell (100)
Characterized in that a metal pipe is integrally formed with the plastic body by insert injection so that the pipe is formed into the fuel channel (111) and the air channel (121).
단위전지들이 적층되어 형성되며, 양측에 적층방향으로 양면을 관통하도록 각각 연료 유로(1110) 및 공기 유로(1120)가 형성된 연료전지스택(1100); 및
상기 연료전지스택(1100)에 결합되되, 상기 단위전지들 중 최외곽에 적층된 단위전지의 외측에 적층되어 유로들이 연결되는 상기 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항의 엔드셀 히터(1000); 를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 연료전지.
A fuel cell stack 1100 in which unit cells are stacked and formed, and a fuel passage 1110 and an air passage 1120 are formed on both sides so as to penetrate both sides in a stacking direction; And
The end cell heater (1000) according to any one of claims 1 to 13, which is coupled to the fuel cell stack (1100) and is stacked on the outer side of unit cells stacked outermost among the unit cells, ; And a fuel cell.
제14항에 있어서,
상기 엔드셀 히터(1000)가 적층된 외측에 적층되고, 상기 엔드셀 히터(1000)의 연료 유로(110) 및 공기 유로(120)에 각각 연결되도록 양측에 각각 연료 유로(1410) 및 공기 유로(1420)가 형성되며, 상기 엔드셀 히터(1000)의 전극단자(310)가 외부로 노출되도록 형성되는 전기 절연성 재질의 커버(1400); 및
상기 연료전지스택(1100), 엔드셀 히터(1000) 및 커버(1400)가 적층방향으로 밀착되도록, 커버(1400)들에 양단이 결합되는 체결부재(1500); 를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 연료전지.15. The method of claim 14,
The fuel cell stack 1000 is stacked on the outer side and the fuel cell stack 1410 and the air cell stack 120 are connected to the fuel cell 110 and the air cell 120 of the end cell heater 1000, A cover 1400 of an electrically insulating material formed to expose the electrode terminal 310 of the end cell heater 1000 to the outside; And
A fastening member 1500 to which both ends of the fuel cell stack 1100, the end cell heater 1000, and the cover 1400 are brought into close contact with each other in the stacking direction; Wherein the fuel cell further comprises a fuel cell.
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