KR20180034787A - Unit cell of fuel cell - Google Patents

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KR20180034787A KR1020160124306A KR20160124306A KR20180034787A KR 20180034787 A KR20180034787 A KR 20180034787A KR 1020160124306 A KR1020160124306 A KR 1020160124306A KR 20160124306 A KR20160124306 A KR 20160124306A KR 20180034787 A KR20180034787 A KR 20180034787A
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Abstract

According to an embodiment of the present invention, a unit cell of a fuel battery includes: a membrane electrode assembly; a gas diffusion layer disposed on the planar surface and the bottom surface of the membrane electrode assembly; a separation plate disposed above the gas diffusion layer and through which reaction gas and cooling water flow; and a porous body unit including a first porous unit with a plurality of first holes and a second porous unit with a plurality of second holes larger than the first holes to allow the reaction gas and water to flow, separately, And a porous body unit composed of two porous bodies, wherein the second porous unit is located on the lower side of the first porous unit.

Description

연료전지 단위셀{UNIT CELL OF FUEL CELL}Fuel cell unit cell {UNIT CELL OF FUEL CELL}

본 발명은 연료전지 단위셀에 관한 것으로, 보다 상세하게는 응축수 배출이 용이하도록 기공 크기가 서로 상이한 반응기체 확산부 및 응축수 배출부를 포함하는 다공체를 구비하여 응축수 배출 및 반응기체 흐름을 원활히 할 수 있는 연료전지 단위셀에 관한 것이다.The present invention relates to a fuel cell unit cell, and more particularly, to a fuel cell unit cell having a porous body including a reactant gas diffusion portion and a condensed water discharge portion having different pore sizes to facilitate discharge of condensed water, To a fuel cell unit cell.

연료전지는 연료가 가지고 있는 화학 에너지를 스택 내에서 전기 화학적으로 반응시켜 전기 에너지로 변환하는 일종의 발전장치로서, 산업용, 가정용 및 차량의 구동 전력을 공급할 뿐만 아니라 휴대용 장치와 같은 소형 전자 제품의 전력공급에 사용될 수 있으며, 최근 고효율의 청정 에너지원으로 점차 그 사용영역이 확대되고 있다.Fuel cells are a type of power generation device that converts the chemical energy of fuel into electrochemical reaction in the stack and converts it into electrical energy. It supplies not only the driving power of industrial, household and automobile but also power supply of small electronic products such as portable devices . Recently, the use area of the clean energy source is gradually increasing.

이러한 연료전지 중 고분자 전해질형 연료전지(PEMFC: Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cell)는 비교적 낮은 온도에서 작동 가능하며, 빠른 시동 및 응답 특성을 갖는 바, 차량의 구동 전력 공급용으로 주로 사용된다.Among such fuel cells, a polymer electrolyte membrane fuel cell (PEMFC) can be operated at a relatively low temperature, has a fast start-up and response characteristic, and is mainly used for supplying driving power of a vehicle.

도 1은 종래 일반적인 연료전지 단위셀의 단면을 보여주는 도면이다.1 is a cross-sectional view of a conventional fuel cell unit cell.

도 1에 도시된 바와 같이, 종래 일반적인 연료전지의 단위셀은 수소 이온이 이동되는 전해질막을 중심으로 막의 양쪽에 전기화학 반응이 일어나는 촉매 전극층이 부착된 막전극 접합체(MEA: Membrane Electrode Assembly, 20)와 반응기체들을 고르게 분포시키고 발생된 전기 에너지를 전달하는 기체 확산층(GDL: Gas Diffusion Layer, 30)와 반응기체들 및 냉각수의 기밀성과 적정 체결압을 유지하는 가스켓 및 반응기체들과 냉각수를 이동시키는 분리판(Bipolar Plate, 10)을 포함하여 구성된다.As shown in FIG. 1, a conventional unit cell of a fuel cell includes a membrane electrode assembly (MEA) 20 having a catalyst electrode layer on which electrochemical reactions take place on both sides of an electrolyte membrane on which hydrogen ions are transferred, A gas diffusion layer (GDL) 30 for uniformly distributing the reactive gases and transferring the generated electrical energy, a gasket for maintaining the airtightness of the reaction gases and the cooling water, And a bipolar plate (10).

상기와 같이 마련된 단위셀은 필요한 수만큼 적층하여 연료전지를 구성한다.The required number of unit cells are laminated to constitute the fuel cell.

이때, 기체 확산층(30)은 막 전극 접합체(20)의 표면에 부착되어 반응기체인 수소 및 산소(공기)를 공급하고, 전기화학 반응에 의해 생성된 전자의 이동 및 물을 배출시켜 연료전지 셀 내 플러딩(Flooding) 현상을 최소화시킨다.At this time, the gas diffusion layer 30 is attached to the surface of the membrane electrode assembly 20 to supply hydrogen and oxygen (air), which are reactors, to move the electrons generated by the electrochemical reaction and to discharge water, Thereby minimizing the flooding phenomenon.

최근 연료전지의 성능을 극대화하기 위해 분리판에 다공성 부재를 구비하여 기체의 확산통로를 확보하면서 기체 확산층(30)과 막 전극 접합체(20)의 면압을 균일하게 하고 기체 확산층(30)의 전면에 일정한 투과성을 갖도록 하는 다공체(50)를 를 적용한 연료전지가 개발되고 있다.In recent years, in order to maximize the performance of the fuel cell, a porous member is provided on the separator plate to uniformize the surface pressure of the gas diffusion layer 30 and the membrane electrode assembly 20 while securing the diffusion path of the gas, A fuel cell to which a porous body 50 having constant permeability is applied has been developed.

이러한 다공체(50)는 금속(Metal) 폼(foam), 탄소(Carbon) 폼, 와이어 메쉬(Wire Mesh) 등의 전도성 재질로 제조되며, 규칙적인 다공 구조를 갖도록 형성되어 반응기체의 확산성을 향상시키고, 생성된 응축수(W)가 용이하게 배출되도록 하며, 면압을 균일하게 분포시키는 기능을 갖는다.The porous body 50 is made of a conductive material such as a metal foam, a carbon foam, or a wire mesh, and is formed to have a regular porous structure to improve the diffusion of the reactive gas. The generated condensed water W is discharged easily, and the function of uniformly distributing the surface pressure is provided.

그러나 상기와 같이 마련된 다공체(50)를 유로로 하는 연료전지의 단위셀은 미세기공을 통한 국부적인 기체 확산성은 향상되나, 반응기체 및 응측수(W)의 흐름 제어가 불가능하여 반응 면적을 효율적으로 이용할 수 없는 문제점을 가지고 있었으며, 연료전지 운전시 수분 응축으로 인한 국부적으로 다공체(50)의 기공이 막히는 현상이 발생되어 운전 안전성이 저하되는 문제점을 가지고 있었다.However, in the unit cell of the fuel cell having the porous body 50 provided as described above, local gas diffusion through the micropores is improved, but flow control of the reaction gas and the reaction water W is not possible, And there is a problem that the pores of the porous body 50 are clogged locally due to condensation of water during the operation of the fuel cell, thereby lowering operational safety.

이에, 등간격 이격되어 배치되는 채널 격벽(11)을 마련하여 다공체(50)를 균등하게 분할시킴으로써 반응기체의 공급을 균일하게 하는 기술이 개발되었다.Accordingly, a technique has been developed to uniformly supply the reactive gas by uniformly dividing the porous body 50 by providing the channel partition walls 11 arranged at equal intervals.

도 2는 종래 채널 격벽에 의해 균등하게 분할된 다공체가 적용된 연료전지의 단위셀에서 응축수(W)에 막힘을 설명하기 위한 도면이고, 도 3은 종래 채널 격벽에 의해 균등하게 분할된 다공체가 적용된 연료전지의 단위셀을 중성자 가시화를 이용한 평가 결과를 보여주는 사진이다.FIG. 2 is a view for explaining clogging of condensed water W in a unit cell of a fuel cell to which a porous body uniformly divided by a conventional channel partition wall is applied. FIG. This is a photograph showing the evaluation result of neutron visualization of a unit cell of a battery.

도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 채널 격벽이 적용된 연료전지의 단위셀은 채널 격벽(11) 주위에 발생된 응축수(W)가 원활하게 배출되지 못하고 기공을 폐쇄시킴으로써, 국부적으로 반응기체 유로를 폐쇄시킴에 따라 기체 확산성을 저하시키는 것을 알 수 있다.As shown in FIGS. 2 and 3, the unit cells of the fuel cell to which the channel barrier ribs are applied can not smoothly discharge the condensed water W generated around the channel barrier ribs 11 and close the pores, The gas diffusion property is lowered.

이처럼 발생된 응축수를 원활히 배출시키지 못하여 응축수로 인한 연료전지 성능 및 수명이 저하되는 문제점을 해결하지 못하였다.It is impossible to smoothly discharge the generated condensed water, thereby failing to solve the problem that the performance and life of the fuel cell due to condensed water are lowered.

상기한 배경기술로서 설명된 사항들은 본 발명의 배경에 대한 이해 증진을 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.It should be understood that the foregoing description of the background art is merely for the purpose of promoting an understanding of the background of the present invention and is not to be construed as adhering to the prior art already known to those skilled in the art.

공개특허공보 제10-2012-0048056호(2012. 05. 15.)Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-2012-0048056 (May 15, 2012)

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 연료전지 스택 내 반응기체 및 냉각수의 흐름을 원활히 하고, 단위셀 내에서 생성된 물 배출을 원활히 하는 연료전지 단위셀을 제공한다.The present invention provides a fuel cell unit cell that smoothes the flow of reaction gas and cooling water in a fuel cell stack and facilitates the discharge of water generated in the unit cell.

본 발명의 일 실시예에 따른 연료전지 단위셀은 막전극 접합체; 상기 막전극 접합체의 평면 및 저면에 각각 배치된 기체 확산층; 상기 기체 확산층 상부에 배치되어 상기 반응기체 및 냉각수가 유동되는 분리판; 및 반응기체와 물이 각각 유동될 수 있도록 다수의 제1 홀(Hole)이 형성된 제1 다공부와 상기 제1 홀보다 큰 다수의 제2 홀이 형성되어 상기 제1 다공부 하부에 배치된 제2 다공부로 구성된 다공체 유닛;을 포함한다.A fuel cell unit cell according to an embodiment of the present invention includes: a membrane electrode assembly; A gas diffusion layer disposed on the planar surface and the bottom surface of the membrane electrode assembly; A separation plate disposed above the gas diffusion layer and through which the reaction gas and the cooling water flow; And a plurality of second holes, each of which is larger than the first hole, in which a plurality of first holes are formed to allow the reaction gas and water to flow, respectively, And a porous body unit composed of two porous bodies.

상기 분리판은, 중력방향으로 그 내부를 복수의 구간으로 구획하는 복수의 채널 격벽이 형성된 것을 특징으로 할 수 있다.The separation plate may have a plurality of channel partitions dividing the inside of the separation plate into a plurality of sections in the gravity direction.

상기 다공체 유닛은, 상기 제2 다공부가 상기 채널 격벽의 평면과 접촉되도록 상기 채널 격벽 상부에 설치되되, 상기 제2 다공부의 부피는 제1 다공부의 부피보다 작은 것을 특징으로 할 수 있다.The porous body unit may be provided on the channel partition wall such that the second porous body is in contact with the plane of the channel partition wall, wherein a volume of the second porous body is smaller than a volume of the first porous body.

상기 제2 다공부는, 상기 매니폴드 유입부에서 상기 매니폴드 출구부 방향으로 갈수록, 그 단면적이 증가되는 것이 바람직하다.It is preferable that the cross-sectional area of the second porous portion increases from the manifold inlet toward the outlet of the manifold.

상기 제2 홀은, 상기 매니폴드 유입부에서 상기 매니폴드 출구부 방향으로 갈수록, 그 크기가 증가되는 것을 특징으로 할 수 있다.And the second hole increases in size from the manifold inlet toward the outlet of the manifold.

본 발명의 다른 실시예에 따른 연료전지 단위셀은 반응기체가 유입 및 배출되는 매니폴드 유입부 및 배출구가 형성되고 중력방향으로 복수의 채널 격벽이 이격 배치된 프레임; 상기 프레임 내부에 설치되는 막전극 접합체; 상기 막전극 접합체의 평면 및 저면에 각각 부착된 기체 확산층; 상기 기체 확산층 상부에 배치되어 상기 반응기체 및 냉각수가 유동되는 분리판; 및 반응기체가 유동되는 기체 다공부재가 상기 프레임 내부에 설치되되, 물이 유동되는 응축수 유동로를 형성되도록 상기 채널 격벽 상방으로 이격 배치된 기체 다공부재;를 포함한다.A fuel cell unit cell according to another embodiment of the present invention includes a frame in which a manifold inlet and an outlet through which a reactive gas is introduced and discharged are formed and a plurality of channel bulkheads are spaced apart in a gravitational direction; A membrane electrode assembly disposed inside the frame; A gas diffusion layer attached to the planar surface and the bottom surface of the membrane electrode assembly; A separation plate disposed above the gas diffusion layer and through which the reaction gas and the cooling water flow; And a gas porous member disposed inside the frame, the gas porous member being disposed above the channel partition wall so as to form a condensed water flow path through which water flows, and a gas porous member spaced above the channel partition wall.

상기 응축수 유동로는, 상기 매니폴드 유입부에서 상기 매니폴드 출구부 방향으로 갈수록, 그 단면적이 증가되는 것을 특징으로 할 수 있다.And the cross-sectional area of the condensed-liquid flow path increases from the manifold inlet toward the outlet of the manifold.

본 발명의 실시예에 따르면, 다공체 유닛 내에서 반응기체 및 응축수가 분리되어 유동되도록 구성함으로써, 반응기체의 흐름을 원활히 하면서 동시에, 연료전지 작동시 발생되는 응축수의 배출 성능을 향상시켜 연료전지의 성능 및 수명을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.According to the embodiment of the present invention, the reactant gas and the condensed water are separated and flow in the porous body unit, so that the flow of the reactant gas can be smoothly performed, and the discharge performance of the condensed water generated during operation of the fuel cell can be improved, And the life can be improved.

도 1은 종래 일반적인 연료전지 단위셀의 단면을 보여주는 도면이고,
도 2는 종래 채널 격벽에 의해 균등하게 분할된 다공체가 적용된 연료전지의 단위셀에서 응축수에 막힘을 설명하기 위한 도면이며,
도 3은 종래 채널 격벽에 의해 균등하게 분할된 다공체가 적용된 연료전지의 단위셀을 중성자 가시화를 이용한 평가 결과를 보여주는 사진이고,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 연료전지 단위셀의 단면을 보여주는 도면이며,
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 홀 및 제2 홀을 설명하기 위한 도면이고,
도 6 및 도 7은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 다공체 유닛을 설명하기 위한 도면이고,
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 연료전지 단위셀의 단면을 보여주는 도면이며,
도 9는 본 발명의 다른 일실시예에 따른 제1 다공부를 설명하기 위한 도면이다.1 is a cross-sectional view of a conventional fuel cell unit cell, and FIG.
2 is a view for explaining clogging of condensed water in a unit cell of a fuel cell to which a porous body uniformly divided by a conventional channel partition wall is applied,
FIG. 3 is a photograph showing a result of evaluation using a neutron visualization of a unit cell of a fuel cell to which a porous body uniformly divided by a conventional channel partition wall is applied.
4 is a cross-sectional view of a fuel cell unit cell according to an embodiment of the present invention,
5 is a view for explaining a first hole and a second hole according to an embodiment of the present invention,
6 and 7 are views for explaining a porous body unit according to various embodiments of the present invention,
8 is a cross-sectional view of a fuel cell unit cell according to another embodiment of the present invention,
FIG. 9 is a view for explaining a first embodiment according to another embodiment of the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 더욱 상세히 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. It will be apparent to those skilled in the art that the present invention may be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. Rather, these embodiments are provided so that this disclosure will be thorough and complete, It is provided to let you know. Wherein like reference numerals refer to like elements throughout.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 연료전지 단위셀의 단면을 보여주는 도면이다.4 is a cross-sectional view of a fuel cell unit cell according to an embodiment of the present invention.

도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 연료전지 단위셀은 막전극 접합체(200), 기체 확산층(300), 분리판(100)이 순차적으로 적층되며, 분리판(100)의 평면 및 저면에 부착되어 연료전지의 반응기체 및 응축수가 분리되어 유동되는 다공체 유닛(500)으로 구성된다.4, a fuel cell unit cell according to an embodiment of the present invention includes a membrane electrode assembly 200, a gas diffusion layer 300, and a separation plate 100 sequentially stacked, And a porous body unit 500 which is attached to the planar surface and the bottom surface of the porous body and the reaction gas and the condensed water of the fuel cell are separated and flowed.

이때, 다공체 유닛(500)은 반응기체 및 응축수가 모세관압 차에 따라 분리 배출될 수 있도록 기공의 크기가 서로 상이한 제1 다공부(510)와 제2 다공부(520)가 적층되되 중력방향으로 하부에 제2 다공부(520)가 위치되고 그 상부에 제1 다공부(510)가 배치되는 것이 바람직하다.At this time, the porous body unit 500 includes a first porous layer 510 and a second porous layer 520 having different pore sizes so that the reactive gas and the condensed water can be separated and discharged according to the capillary pressure difference, It is preferable that the second polishing pad 520 is located at the bottom and the first polishing pad 510 is disposed thereon.

왜냐하면, 응축수는 반응기체에 비하여 무겁기 때문에 하방으로 이동되는 경향을 갖기 때문에 응축수가 유동되는 제2 다공부(520)를 제1 다공부(510)의 하부에 위치시킴으로써 반응기체 및 응축수의 유동을 원활히 할 수 있기 때문이다.Because the condensed water has a tendency to move downward because the condensed water is heavier than the reactive gas, the second sludge 520 in which the condensed water flows is positioned below the first sludge 510 to smoothly flow the reaction gas and the condensed water. I can do it.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 홀 및 제2 홀을 설명하기 위한 도면이다.5 is a view for explaining a first hole and a second hole according to an embodiment of the present invention.

도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 다공부(510)와 제2 다공부(520)는 그 내부로 각각 반응가스 및 응축수가 유동될 수 있도록 각각 다수의 제1 홀(511) 및 제2 홀(521) 형성된 다공구조로 형성되는데, 제2 다공부(520)에 형성되는 제2 홀(521)은 제1 다공부(510)에 형성된 제1 홀(511)에 비하여 크게 형성되는 것이 바람직하다.As shown in FIG. 5, the first and second poles 510 and 520 according to an embodiment of the present invention may include a plurality of first and second poles, respectively, A second hole 521 formed in the second porous portion 520 is formed in a first hole 511 formed in the first porous portion 510 and a second hole 511 formed in the second porous portion 520. [ As shown in Fig.

왜냐하면, 응축수가 유동되는 제2 홀(521)을 반응기체가 유동되는 제1 홀(511)에 비하여 크게 형성함으로써, 응축수의 유동을 원활히 하여 응축수의 표면장력으로 인한 유로막힘 현상이 발생되는 것을 최소화 할 수 있기 때문이다.This is because the second holes 521 through which the condensed water flows are formed larger than the first holes 511 through which the reactive gas flows so that the flow of condensed water is smoothly performed to minimize the occurrence of clogging of the flow path due to the surface tension of the condensed water I can do it.

보다 바람직하게, 상기 제2 홀(521)은 제1 홀(511)과 단축의 길이는 동일하되 장축의 길이가 더 크게 형성되되, 응축수의 표면장력에 의하여 막힘현상이 발생되지 않는 크기로 형성된다.More preferably, the second hole 521 is formed to have the same minor axis as the first hole 511, but with a longer length of the major axis and a size that does not cause clogging due to the surface tension of the condensed water .

이에, 발생된 응축수의 배출을 원활히 함으로써, 반응기체의 흐름을 원활히 하여 연료전지의 성능을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.Accordingly, the discharged condensed water is smoothly discharged, so that the flow of the reactant gas can be smoothly performed to improve the performance of the fuel cell.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 다공체 유닛을 설명하기 위한 도면이다.6 is a view for explaining a porous body unit according to an embodiment of the present invention.

도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 분리판(100)은 길이방향으로 일측에 반응기체가 유입되는 매니폴드 유입부(110)가 형성되고 타측에는 발생된 응축수 및 반응기체가 배출되는 매니폴드 출구부(120)가 형성되며, 그 내부를 중력방향으로 복수의 구간으로 구획하는 복수의 채널 격벽(130)이 형성될 수 있다.As shown in FIG. 6, the separator plate 100 according to an embodiment of the present invention includes a manifold inlet 110 through which reactant gas flows in one side in the longitudinal direction, condensed water generated in the other side, And a plurality of channel barrier ribs 130 partitioning the inside of the manifold outlet portion 120 into a plurality of sections in the gravity direction may be formed.

이때, 본 발명의 일 실시예에 따른 다공체 유닛(500)은 중력방향으로 제2 다공부(520) 상부에 제1 다공부(510)가 적층되어 채널 격벽(130)에 의해 구획된 내부공간에 위치되는데, 반응기체가 유동되는 유로를 제공하는 제1 다공부(510)의 부피는 응축수가 유동되는 유로를 제공하는 제2 다공부(520)의 부피보다 크게 형성되는데, 보다 구체적으로, 제2 다공부(520)의 부피는 제1 다공부(510)의 부피의 1/3이하로 형성되는 것이 바람직하다.In this case, the porous body unit 500 according to an embodiment of the present invention includes a first porous body 510 stacked on the second porous body 520 in the gravity direction, and is divided into an inner space defined by the channel barrier ribs 130 The volume of the first sludge 510 providing the flow path through which the reactive gas flows is formed larger than the volume of the second sludge 520 providing the flow path through which the condensed water flows. More specifically, It is preferable that the volume of the porous portion 520 is formed to be 1/3 or less of the volume of the first porous portion 510.

왜냐하면, 본발명의 일 실시예에 따른 다공체 유닛(500)은 반응기체가 주 흐름을 이루며, 반응기체에 비하여 발생된 응축수의 량은 미미한 정도로 제2 다공부(520)는 연료전지 운전중 발생된 응축수를 배출시킬 수 있는 최소한의 크기로 형성하여 반응기체 유동을 극대화함으로써 연료전지의 성능을 향상시킬 수 있기 때문이다.This is because the porous body unit 500 according to an embodiment of the present invention has the main flow of the reaction gas and the amount of the condensed water generated compared to the reactive gas is insignificant. It is possible to improve the performance of the fuel cell by maximizing the flow of the reactant gas by forming the condensate water to a minimum size.

도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 다공체 유닛을 설명하기 위한 도면이다.7 is a view for explaining a porous body unit according to another embodiment of the present invention.

도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 다른 제2 다공부(520)는 매니폴드 유입부(110)에서 매니폴드 출구부(120) 방향으로 갈수록 그 단면적이 증가되도록 형성되는 것이 바람직하다.As shown in FIG. 7, the second dowel 520 according to another embodiment of the present invention is formed such that its sectional area increases from the manifold inlet 110 toward the manifold outlet 120 desirable.

왜냐하면, 응축수는 연료전지 운전 중 반응가스가 반응되면서 발생되는 부산물로써, 반응가스가 유입되는 매니폴드 유입부(110)에 비하여 매니폴드 출구부(120)로 갈수록 생성량이 증가되기 때문에 매니폴드 출구부(120) 방향으로 갈수록 응축수가 유동될 수 있는 면적을 증가시켜 응축수 배출을 원활히 할 수 있기 때문이다.This is because the condensed water is a byproduct generated when the reaction gas is reacted during operation of the fuel cell and the amount of the condensed water increases as it goes to the manifold outlet portion 120 as compared with the manifold inlet portion 110 into which the reactive gas is introduced, The condensed water can be discharged smoothly by increasing the area where the condensed water can flow toward the first condenser 120.

도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 연료전지 단위셀의 단면을 보여주는 도면이며, 도 9는 본 발명의 다른 일실시예에 따른 제1 다공부를 설명하기 위한 도면이다.FIG. 8 is a cross-sectional view of a fuel cell unit cell according to another embodiment of the present invention, and FIG. 9 is a view for explaining a first embodiment of the fuel cell unit cell according to another embodiment of the present invention.

도 8 및 도 8에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따른 연료전지 단위 셀은 본 발명의 일 실시예에 따른 연료전지 단위 셀과 동일한 구조로 형성되되, 제2 다공부(520)를 제거하여 발생된 응축수가 유동되는 응축수 유동로(600)가 형성할 수 있다.8 and 8, the fuel cell unit cell according to another embodiment of the present invention has the same structure as that of the fuel cell unit cell according to an embodiment of the present invention, And the condensed water flow path 600 in which the generated condensed water flows can be formed.

이에, 연료전지 운전 중 발생된 응축수가 중력에 의해 채널 격벽(130) 위로 떨어져 채널 격벽(130)을 따라 매니폴드 출구부(120) 방향으로 이동되도록 구성함으로써, 응축수 배출 및 반응기체 흐름을 원활히 함으로써, 연료전지의 수명 및 성능을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.Accordingly, the condensed water generated during the operation of the fuel cell is moved above the channel partition 130 by the gravity and moved along the channel partition wall 130 in the direction of the manifold outlet portion 120, thereby facilitating the discharge of the condensed water and the flow of the reactive gas , The lifetime and performance of the fuel cell can be improved.

본 발명을 첨부 도면과 전술된 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였으나, 본 발명은 그에 한정되지 않으며, 후술되는 특허청구범위에 의해 한정된다. 따라서, 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 후술되는 특허청구범위의 기술적 사상에서 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 변형 및 수정할 수 있다.Although the present invention has been described with reference to the accompanying drawings and the preferred embodiments described above, the present invention is not limited thereto but is limited by the following claims. Accordingly, those skilled in the art will appreciate that various modifications and changes may be made thereto without departing from the spirit of the following claims.

100: 분리판 110: 매니폴드 유입부
120: 매니폴드 출구부 130: 채널 격벽
200: 막전극 접합체 300: 기체 확산층
500: 다공체 유닛 510: 제1 다공부
511: 제1 홀 520: 제2 다공부
521: 제2 홀 600: 응축수 유동로100: separator plate 110: manifold inlet
120: manifold outlet part 130: channel partition wall
200: membrane electrode assembly 300: gas diffusion layer
500: Porous body unit 510:
511: first hole 520:
521: Second hole 600: Condensate flow path

Claims (7)

막전극 접합체;
상기 막전극 접합체의 평면 및 저면에 각각 배치된 기체 확산층;
상기 기체 확산층 상부에 배치되어 상기 반응기체 및 냉각수가 유동되는 분리판; 및
반응기체와 물이 각각 유동될 수 있도록 다수의 제1 홀(Hole)이 형성된 제1 다공부와 상기 제1 홀보다 큰 다수의 제2 홀이 형성되어 상기 제1 다공부 하부에 배치된 제2 다공부로 구성된 다공체 유닛;을 포함하는, 연료전지 단위셀.
Membrane electrode assembly;
A gas diffusion layer disposed on the planar surface and the bottom surface of the membrane electrode assembly;
A separation plate disposed above the gas diffusion layer and through which the reaction gas and the cooling water flow; And
A plurality of first holes are formed in which a plurality of first holes are formed to allow the reaction gas and water to flow respectively and a plurality of second holes larger than the first holes are formed, And a porous body unit made of a porous material.
청구항 1에 있어서,
상기 분리판은,
중력방향으로 그 내부를 복수의 구간으로 구획하는 복수의 채널 격벽이 형성된 것을 특징으로 하는, 연료전지 단위셀.
The method according to claim 1,
The separator plate
And a plurality of channel partitions dividing the interior of the fuel cell unit into a plurality of sections in the gravity direction.
청구항 2에 있어서,
상기 다공체 유닛은
상기 제2 다공부가 상기 채널 격벽의 평면과 접촉되도록 상기 채널 격벽 상부에 설치되되, 상기 제2 다공부의 부피는 제1 다공부의 부피보다 작은 것을 특징으로 하는, 연료전지 단위셀.
The method of claim 2,
The porous unit
Wherein the second porous portion is provided on the channel partition wall such that the second porous portion is in contact with the plane of the channel partition wall, and the volume of the second porous portion is smaller than the volume of the first porous portion.
청구항 3에 있어서,
상기 제2 다공부는,
상기 매니폴드 유입부에서 상기 매니폴드 출구부 방향으로 갈수록, 그 단면적이 증가되는 것을 특징으로 하는, 연료전지 단위셀.
The method of claim 3,
The second multi-
And the cross-sectional area of the fuel cell unit increases from the manifold inlet toward the outlet of the manifold.
청구항 3에 있어서,
상기 제2 홀은,
상기 매니폴드 유입부에서 상기 매니폴드 출구부 방향으로 갈수록, 그 크기가 증가되는 것을 특징으로 하는, 연료전지 단위셀.
The method of claim 3,
The second hole
And the size of the fuel cell unit increases from the manifold inlet toward the outlet of the manifold.
반응기체가 유입 및 배출되는 매니폴드 유입부 및 배출구가 형성되고 중력방향으로 복수의 채널 격벽이 이격 배치된 프레임;
상기 프레임 내부에 설치되는 막전극 접합체;
상기 막전극 접합체의 평면 및 저면에 각각 부착된 기체 확산층;
상기 기체 확산층 상부에 배치되어 상기 반응기체 및 냉각수가 유동되는 분리판; 및
반응기체가 유동되는 기체 다공부재가 상기 프레임 내부에 설치되되, 물이 유동되는 응축수 유동로를 형성되도록 상기 채널 격벽 상방으로 이격 배치된 기체 다공부재;를 포함하는, 연료전지 단위셀.
A frame having a manifold inlet and an outlet through which reactant gas is introduced and discharged and a plurality of channel partition walls spaced apart in the gravity direction;
A membrane electrode assembly disposed inside the frame;
A gas diffusion layer attached to the planar surface and the bottom surface of the membrane electrode assembly;
A separation plate disposed above the gas diffusion layer and through which the reaction gas and the cooling water flow; And
And a gas porous member spaced upward from the channel barrier wall so as to form a condensed water flow path in which water flows, the gas porous member being installed in the frame.
청구항 6에 있어서,
상기 응축수 유동로는,
상기 매니폴드 유입부에서 상기 매니폴드 출구부 방향으로 갈수록, 그 단면적이 증가되는 것을 특징으로 하는, 연료전지 단위셀.
The method of claim 6,
The condensed-
And the cross-sectional area of the fuel cell unit increases from the manifold inlet toward the outlet of the manifold.
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