KR20190130306A - 연료전지용 분리판 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 확산부 중 공기에 노출되는 빈도가 높은 영역으로 공급되는 공기의 일부를 반응면으로 직접 바이패스시켜 고분자 전해질막이 열화되는 현상을 저감시킬 수 있는 연료전지용 분리판에 관한 것이다.
본 발명의 일 실시형태에 따른 연료전지용 분리판은 공기 입구 매니폴드에서 반응면으로 공기가 확산되면서 공급되는 확산부가 형성되는 분리판 본체와; 상기 분리판 본체의 표면에 형성되어 상기 공기 입구 매니폴드 및 반응면을 둘러싸도록 구비되어 기밀을 유지시키는 가스켓 라인을 포함하고, 상기 분리판 본체 및 가스켓 라인 중 적어도 어느 하나에는 상기 공기 입구 매니폴드에서 공급되는 공기가 확산부를 통과하지 않고 반응면으로 직접 유동되도록 하는 바이패스 유로가 형성된 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시형태에 따른 연료전지용 분리판은 공기 입구 매니폴드에서 반응면으로 공기가 확산되면서 공급되는 확산부가 형성되는 분리판 본체와; 상기 분리판 본체의 표면에 형성되어 상기 공기 입구 매니폴드 및 반응면을 둘러싸도록 구비되어 기밀을 유지시키는 가스켓 라인을 포함하고, 상기 분리판 본체 및 가스켓 라인 중 적어도 어느 하나에는 상기 공기 입구 매니폴드에서 공급되는 공기가 확산부를 통과하지 않고 반응면으로 직접 유동되도록 하는 바이패스 유로가 형성된 것을 특징으로 한다.
Description
본 발명은 연료전지용 분리판에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 확산부 중 공기에 노출되는 빈도가 높은 영역으로 공급되는 공기의 일부를 반응면으로 직접 바이패스시켜 고분자 전해질막이 열화되는 현상을 저감시킬 수 있는 연료전지용 분리판에 관한 것이다.
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.
일반적인 연료전지 스택은 가장 안쪽에 전극막 접합체(MEA: Membrane-Electrode Assembly)가 위치하는데, 이 전극막 접합체는 수소 양이온(Proton)을 이동시켜 줄 수 있는 고분자 전해질막과, 이 전해질막 양면에 수소와 산소가 반응할 수 있도록 도포된 촉매층, 즉 연료극(anode) 및 공기극(cathode)으로 구성되어 있다.
또한, 상기 전극막 집합체의 바깥 부분, 즉 연료극 및 공기극이 위치한 바깥 부분에는 가스확산층(GDL: Gas Diffusion Layer)이 적층되고, 상기 가스확산층의 바깥 쪽에는 연료를 공급하고 반응에 의해 발생된 물을 배출하도록 유로(Flow Field)가 형성된 분리판이 배치되고, 가장 바깥쪽에는 상기한 각 구성들을 지지 및 고정시키기 위한 엔드 플레이트가 결합된다. 이때 분리판에서 유동되는 수소 및 산소(공기)의 기밀유지를 위하여 가스켓이 다양한 패턴으로 형성된다.
한편, 상기 분리판은 지지역할을 하는 랜드와 유체의 흐름 경로가 되는 채널(유로)이 반복 형성된 구조로 제작되는 것이 일반적이다.
즉, 일반적인 분리판은 랜드와 채널이 반복적으로 굴곡된 구조로 되어 있기 때문에 가스확산층과 마주보는 일면쪽의 채널은 수소 또는 공기와 같은 반응기체가 흐르는 공간으로 활용되고, 동시에 반대쪽 채널은 냉각수가 흐르는 공간으로 활용됨에 따라, 수소/냉각수 채널을 갖는 분리판 1장과, 공기/냉각수 채널을 갖는 분리판 1장 등 총 2장의 분리판으로 하나의 단위 셀을 구성할 수 있다.
도 1은 종래의 일반적인 분리판을 보여주는 도면이다.
도 1에 도시된 바와 같이 종래의 일반적인 분리판(10)은 양측 가장자리에 반응기체 및 냉각수를 유출입시키는 입구 매니폴드(11a, 11b, 11c) 및 출구 매니폴드(미도시)가 각각 형성된다. 예를 들어 도 1에 도시된 바와 같이 분리판(10)의 일측에는 공기(산소), 냉각수 및 수소를 유입시키는 공기 입구 매니폴드(11a), 냉각수 입구 매니폴드(11b) 및 수소 입구 매니폴드(11c)가 형성된다. 그리고, 도 1에 도시하지는 않았지만 분리판(10)의 타측에는 공기(산소), 냉각수 및 수소를 유출시키는 공기 출구 매니폴드, 냉각수 출구 매니폴드 및 수소 출구 매니폴드가 형성된다. 그리고 분리판(10)은 전극막 접합체에 대응하는 영역으로서 일측에 형성된 입구 매니 폴드(11a, 11b, 11c) 및 타측에 형성된 출구 매니폴드(미도시)와 연결되는 반응면(13)을 형성하고 있다. 또한, 입구 매니폴드(11a, 11b, 11c)와 반응면 사이에는 입구 매니폴드(11a, 11b, 11c)로 유입된 공기(산소), 냉각수 및 수소를 반응면(13)으로 확산시켜서 공급하기 위한 각각의 확산부(12)가 형성된다.
그리고, 분리판(10)에는 공기 입구 매니폴드(11a)로부터 유입되는 공기를 확산부(12)로 유동시키는 다수의 공기 유입홀(14)이 형성된다. 그리고, 확산부(12)에는 공기 입구 매니폴드(11a)에서 반응면(13)으로 공기를 확산시키면서 유동시키는 다수의 확산유로(12b)가 형성된다. 이때 확산유로(12b)는 확산부(12)를 굴곡시켜 랜드(12a)와 채널을 형성함에 따라 형성되고, 이렇게 형성된 채널이 확산유로(12b)가 되는 것이다.
또한, 분리판(10)의 표면에는 일측에 형성된 입구 매니 폴드(11a, 11b, 11c) 및 타측에 형성된 출구 매니폴드(미도시)와 확산부(12) 및 반응면(13)을 둘러싸도록 구비되어 공기, 냉각수 및 수소의 유동시 기밀이 유지되도록 하는 가스켓 라인(20)이 형성된다.
한편, 공기 입구 매니폴드(11a)로부터 유입되는 공기는 확산부(12)에서 확산되어 반응면(13)으로 공급되기 때문에 반응면(13)으로 공급되는 공기의 분포가 비교적 균일한 편이다. 하지만, 이를 위하여 확산부(12)에 형성되는 확산유로(12b)의 길이가 다양하게 형성된다.
이렇게 확산유로(12b)의 길이에 차이가 발생함에 따라 공기가 순간적으로 과급(급가속)되거나 장기 주차 시 상대적으로 확산유로(12b)의 길이가 짧은 영역이 공기에 노출되는 빈도가 높게 되고, 이러한 이유로 확산부(12) 중 확산유로(12b)의 길이가 짧은 영역(A)에서 다른 영역보다 상대적으로 전극막 접합체의 열화가 빠르게 진행되는 문제가 발생하였다. 이렇게 공기에 노출되는 빈도가 높은 영역(A)에서 전극막 접합체의 열화가 더 빠르게 진행되는 이유는 과량의 공기에 의해 해당 영역의 공기 분압이 높아지고, 이에 따라 수소측으로 크로스 오버(cross over)되는 공기의 양이 많아지고, 많아진 공기 때문에 해당 영역에서 고전위가 형성되기 때문이다.
본 발명은 확산부 중 공기에 노출되는 빈도가 많은 영역으로 공급되는 공기 중 일부를 반응면으로 직접 바이패스시켜 공기에 노출되는 빈도가 많은 영역에서 고분자 전해질막이 열화되는 현상을 저감시킬 수 있는 연료전지용 분리판을 제공한다.
본 발명의 일 실시형태에 따른 연료전지용 분리판은 공기 입구 매니폴드에서 반응면으로 공기가 확산되면서 공급되는 확산부가 형성되는 분리판 본체와; 상기 분리판 본체의 표면에 형성되어 상기 공기 입구 매니폴드 및 반응면을 둘러싸도록 구비되어 기밀을 유지시키는 가스켓 라인을 포함하고, 상기 분리판 본체 및 가스켓 라인 중 적어도 어느 하나에는 상기 공기 입구 매니폴드에서 공급되는 공기가 확산부를 통과하지 않고 반응면으로 직접 유동되도록 하는 바이패스 유로가 형성된 것을 특징으로 한다.
상기 확산부에는 상기 공기 입구 매니폴드에서 반응면으로 공기를 확산시키면서 유동시키는 다수의 확산유로가 형성되고, 상기 바이패스 유로는 상기 다수의 확산유로 중 길이가 가장 짧은 확산유로에 인접하도록 형성되어 길이가 가장 짧은 확산유로가 형성된 영역으로 공급되는 공기 중 일부를 반응면으로 직접 유동시키는 것을 특징으로 한다.
상기 분리판 본체에는 상기 공기 입구 매니폴드로부터 유입되는 공기를 상기 확산부로 유동시키는 다수의 공기 유입홀과, 상기 공기 입구 매니폴드로부터 유입되는 공기를 상기 바이패스 유로로 유동시키는 바이패스홀이 형성되고, 상기 바이패스홀은 상기 공기 유입홀 중 가장 짧은 길이의 확산유로로 연결되는 공기 유입홀 보다 단면적이 크게 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기 분리판 본체 및 가스켓 라인 중 적어도 어느 하나에는 상기 바이패스 유로를 형성하도록 반응면과 바이패스 유로의 사이를 가로막는 유로 격벽부가 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기 유로 격벽부는 상기 분리판 본체 중 상기 반응면과 바이패스 유로 사이 영역이 요철형상으로 돌출되어 형성되는 격벽돌기인 것을 특징으로 한다.
상기 유로 격벽부는 상기 가스켓 라인에서 상기 반응면과 바이패스 유로 사이 영역으로 연장되는 가스켓 격벽라인인 것을 특징으로 한다.
상기 바이패스 유로에는 유동되는 공기를 반응면으로 유출시키는 바이패스 유출구가 반응면에서 공기가 유동되는 방향을 따라 이격되어 적어도 하나 이상 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기 바이패스 유로는 상기 다수의 확산유로 중 길이가 가장 짧은 확산유로에 인접하도록 다수개가 개별적으로 형성되고, 각각의 바이패스 유로가 유동되는 공기를 반응면으로 유출시키는 바이패스 유출구가 형성되고, 각각의 바이패스 유로에 형성된 바이패스 유출구가 반응면에서 공기가 유동되는 방향을 따라 이격되어 형성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 확산부에 형성된 확산유로 중 길이가 상대적으로 짧기 때문에 공기에 노출되는 빈도가 높은 영역에 바이패스 유로를 형성하여 해당 영역이 공기에 과도하게 노출되는 것을 방지하여 해당 영역에서 고분자 전해질막이 열화되는 현상을 저감시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 종래의 일반적인 분리판을 보여주는 도면이고,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 연료전지용 분리판을 보여주는 도면이며,
도 3은 도 2의 B-B 선에 따른 단면을 보여주는 단면도이고,
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 연료전지용 분리판을 보여주는 도면이며,
도 5는 도 4의 C-C 선에 따른 단면을 보여주는 단면도이고,
도 6 및 도 7은 본 발명의 또다른 실시예에 따른 연료전지용 분리판을 보여주는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 연료전지용 분리판을 보여주는 도면이며,
도 3은 도 2의 B-B 선에 따른 단면을 보여주는 단면도이고,
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 연료전지용 분리판을 보여주는 도면이며,
도 5는 도 4의 C-C 선에 따른 단면을 보여주는 단면도이고,
도 6 및 도 7은 본 발명의 또다른 실시예에 따른 연료전지용 분리판을 보여주는 도면이다.
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.
본 발명의 일실시예에 따른 연료전지용 분리판은 공기에 노출되는 빈도가 상대적으로 많아서 생기는 문제점을 해결하기 위한 분리판으로서, 공기의 흐름을 유도하는 공기극(cathode) 측에 배치되는 캐소드 분리판에 적용되는 것이 바람직하다. 물론 본 발명의 일실시예에 따른 연료전지용 분리판이 캐소드 분리판으로만 적용되는 것에 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 기술 사상은 애노드 분리판에도 적용될 수 있을 것이다. 이하, 본 발명의 일실시예에 따른 연료전지용 분리판은 캐소드 분리판을 예로하여 설명하도록 한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 연료전지용 분리판을 보여주는 도면이고, 도 3은 도 2의 B-B 선에 따른 단면을 보여주는 단면도이다.
도면에 도시된 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 연료전지용 분리판은 공기 입구 매니폴드(111)에서 반응면(130)으로 공기가 확산되면서 공급되는 확산부(120)가 형성되는 분리판 본체(100)와; 분리판 본체(100)의 표면에 형성되어 공기 입구 매니폴드(111) 및 반응면(130)을 둘러싸도록 구비되어 기밀을 유지시키는 가스켓 라인(200)을 포함하는 분리판으로서, 분리판 본체(100) 및 가스켓 라인(200) 중 적어도 어느 하나에는 공기 입구 매니폴드(111)에서 공급되는 공기가 확산부(120)를 통과하지 않고 반응면(130)으로 직접 유동되도록 하는 바이패스 유로(300)가 형성된다.
분리판 본체(100)는 종래의 분리판과 마찬가지로 분리판 본체(100)의 일측에는 공기(산소), 냉각수 및 수소를 유입시키는 공기 입구 매니폴드(111), 냉각수 입구 매니폴드(112) 및 수소 입구 매니폴드(113)가 형성된다. 그리고, 도 2에 도시하지는 않았지만 분리판 본체(100)의 타측에는 공기(산소), 냉각수 및 수소를 유출시키는 공기 출구 매니폴드, 냉각수 출구 매니폴드 및 수소 출구 매니폴드가 형성된다. 그리고 분리판 본체(100)는 전극막 접합체에 대응하는 영역으로서 일측에 형성된 입구 매니 폴드(111, 112, 113) 및 타측에 형성된 출구 매니폴드(미도시)와 연결되는 반응면(130)을 형성하고 있다. 또한, 입구 매니폴드(111, 112, 113)와 반응면(130) 사이에는 입구 매니폴드(111, 112, 113)로 유입된 공기(산소), 냉각수 및 수소를 반응면(130)으로 확산시켜서 공급하기 위한 각각의 확산부(120)가 형성된다.
그리고, 분리판 본체(100)에는 공기 입구 매니폴드(111)로부터 유입되는 공기를 확산부(120)로 유동시키는 다수의 공기 유입홀(141)이 형성된다. 그리고, 확산부(120)에는 공기 입구 매니폴드(111)에서 다수의 공기 유입홀(141)을 통하여 공급된 공기를 반응면(130)으로 확산시키면서 유동시키는 다수의 확산유로(122)가 형성된다. 이때 확산유로(122)는 확산부(120)를 굴곡시켜 랜드(121)와 채널을 형성함에 따라 형성되고, 이렇게 형성된 채널이 확산유로(122)가 되는 것이다.
가스켓 라인(200)는 분리판 본체(100)의 표면에 형성되어 입구 매니폴드(111, 112, 113) 및 출구 매니 폴드(미도시)와 확산부(120) 및 반응면(130)을 둘러싸도록 구비되어 공기, 냉각수 및 수소의 유동시 기밀이 유지되도록 한다. 특히 공기의 유동을 가이드하면서 기밀이 유지되도록 형성된다.
바이패스 유로(300)는 공기가 순간적으로 과급(급가속)되거나 장기 주차 시 상대적으로 확산유로(122)의 길이가 짧은 영역이 공기에 과도하게 노출되는 것을 방지하기 위하여 해당 영역으로 집중되는 공기 중 일부가 확산부(120)를 통과하지 않고 반응면(130)으로 직접 유동되도록 바이패스 시키는 유로이다. 본 실시예에서 확산유로(122)의 길이가 짧은 영역은 도 2에 도시된 확산유로(122) 중 가장 오른쪽에 형성된 확산유로(122)가 배치된 영역에 해당된다. 이에 따라 바이패스 유로(300)는 확산유로(122) 중 가장 오른쪽에 형성된 확산유로(122)와 인접하도록 가장 오른쪽에 형성된 확산유로(122)의 오른쪽에 배치된다. 이에 따라 바이패스 유로(300)는 확산부(120)의 가장자리 및 반응면(130)의 가장자리를 따라 형성되는 것이 바람직하다.
또한, 분리판 본체(100)에 형성된 다수의 공기 유입홀(141) 중 가장 짧은 길이의 확산유로(122)로 연결되는 공기 유입홀(141)과 인접하는 위치에 공기 입구 매니폴드(111)로부터 유입되는 공기를 바이패스 유로(300)로 유동시키는 바이패스홀(142)이 형성된다. 본 실시예에서는 도면상 가장 오른쪽에 위치한 공기 유입홀(141)의 오른쪽에 바이패스홀(142)이 형성된다.
이때 바이패스홀(142)은 공기 유입홀(141) 중 가장 짧은 길이의 확산유로(122)로 연결되는 공기 유입홀(141) 보다 단면적이 크게 형성되는 것이 바람직하다. 그래서, 가장 짧은 길이의 확산유로(122)로 공기가 과도하게 노출되는 것을 억제시킬 수 있다.
한편, 바이패스 유로(300)를 형성하기 위하여 분리판 본체(100) 및 가스켓 라인(200) 중 적어도 어느 하나에는 반응면(130)과 바이패스 유로(300)의 사이를 가로막는 유로 격벽부가 형성된다.
본 실시예는 분리판 본체(100)에 유로 격벽부를 형성한 실시예로서, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 유로 격벽부는 분리판 본체(100) 중 반응면(130)과 바이패스 유로(300)로 사이 영역을 확산부(120)에 형성된 랜드(121)의 형성 방법과 마찬가지로 요철형상으로 돌출시켜 형성한 격벽돌기(150)로 구현할 수 있다.
다만, 격벽돌기(150)의 길이는 반응면(130)의 길이보다 짧은 소정의 길이로 형성하여 격벽돌기(150)의 형성이 끝나는 지점에 바이패스 유로(300)로 유동된 공기가 반응면(130)으로 공급되는 바이패스 유출구(310)가 형성된다.
바이패스 유로(300)의 길이는 연료전지 총 공기 공급량, 단위 확산유로(122) 당 공기 공급량, 바이패스 유로(300) 구간에 필요한 공기 공급량, 바이패스 유로(300) 구간 이외의 구간에 필요한 공기 공급량, 바이패스 유로(300)의 공기 차압 등을 고려하여 산출하는 것이 바람직하다. 본 실시예에서는 상기의 여러 요인과 분리판의 면적 이용률을 고려하여 바이패스 유로(300)의 길이(y)를 반응면(130)의 총 길이(x) 대비 1/3 ~ 1/2로 설정하였다.
한편, 앞서 설명된 바와 같이 유로 격벽부는 분리판 본체 및 가스켓 라인 중 적어도 어느 하나에 형성될 수 있고, 도 4 및 도 5는 유로 격벽부가 가스켓 라인에 형성된 것을 보여준다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 연료전지용 분리판을 보여주는 도면이고, 도 5는 도 4의 C-C 선에 따른 단면을 보여주는 단면도이다.
도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이 본 발명의 다른 실시예에 따른 연료전지용 분리판은 전술된 실시예와 마찬가지로 분리판 본체(100) 및 가스켓 라인(200)을 포함하고, 가스켓 라인(200)에는 공기 입구 매니폴드(111)에서 공급되는 공기가 확산부(120)를 통과하지 않고 반응면(130)으로 직접 유동되도록 하는 바이패스 유로(300)를 형성하는 유로 격벽부가 형성된다.
이때 유로 격벽부는 가스켓 라인(200)에서 반응면(130)과 바이패스 유로(300) 사이 영역으로 연장되는 가스켓 격벽라인(210)으로 구현할 수 있다.
가스켓 격벽라인(210)은 공기 입구 매니폴드(111)와 다수의 공기 유입홀(141) 사이에 형성되는 가스켓 라인(200)에서 가장 짧은 길이의 확산유로(122)로 연결되는 공기 유입홀(141)인 가장 오른쪽에 형성된 공기 유입홀(141)과 바이패스홀(142) 사이 공간을 통과하여 반응면(130)의 가장자리를 따라 형성된다.
이때 가스켓 격벽라인(210)의 길이는 전술된 실시예의 격벽돌기(150)와 마찬가지로 반응면(130)의 길이보다 짧은 소정의 길이로 형성하여 가스켓 격벽라인(210)의 형성이 끝나는 지점에 바이패스 유로(300)로 유동된 공기가 반응면(130)으로 공급되는 바이패스 유출구(310)가 형성된다.
한편, 바이패스 유로 및 바이패스 유출구의 개수는 분리판의 면적 이용률을 고려하여 다양하게 변형하여 구현할 수 있다.
도 6 및 도 7은 본 발명의 또다른 실시예에 따른 연료전지용 분리판을 보여주는 도면이다.
도 6에 도시된 연료전지용 분리판은 하나의 바이패스 유로(300)에 다수의 바이패스 유출구(311, 312)를 형성한 변형예로서, 바이패스 유로(300)에는 유동되는 공기를 반응면(130)으로 유출시키는 바이패스 유출구(311, 312)가 반응면(130)에서 공기가 유동되는 방향을 따라 이격되어 다수개가 형성된다. 본 실시예에서는 바이패스 유출구(311, 312)의 개수를 2개로 예시하였지만, 바이패스 유출구(311, 312)의 개수는 2개 이상으로 형성될 수 있다.
본 실시예에서는 바이패스 유로(300)의 형성을 위한 유로 격벽부를 분리판 본체(100)를 변형시킨 격벽돌기로 구현하였지만, 이에 한정되지 않고 가스켓 라인(200)을 변형시킨 가스켓 격벽라인으로도 구현할 수 있을 것이다.
또한, 도 7에 도시된 연료전지용 분리판은 다수개의 바이패스 유로를 형성한 변형예로서, 바이패스 유로(300a, 300b)가 상기 다수의 확산유로(122) 중 길이가 가장 짧은 확산유로(122)에 인접하도록 다수개가 개별적으로 형성되고, 각각의 바이패스 유로(300a, 300b)가 유동되는 공기를 반응면(130)으로 유출시키는 바이패스 유출구(310a, 310b)가 형성된다.
이때 각각의 바이패스 유로(300a, 300b)에 형성된 바이패스 유출구(310a, 310b)가 반응면(130)에서 공기가 유동되는 방향을 따라 이격되어 형성되는 것이 바람직하다.
또한, 공기 입구 매니폴드(111)로부터 각각의 바이패스 유로(300a, 300b)로 공기를 유동시키는 바이패스홀(142a, 142b)도 각각의 바이패스 유로(300a, 300b)에 대응되도록 형성되는 것이 바람직하다.
본 실시예에서는 바이패스 유로(300)의 형성을 위한 유로 격벽부를 분리판 본체(100)를 변형시킨 격벽돌기와 가스켓 라인(200)을 변형시킨 가스켓 격벽라인을 함께 사용하여 구현하였지만, 이에 한정되지 않고 격벽돌기 및 가스켓 격벽라인을 단독으로 사용하여 구현할 수 있을 것이다.
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.
100: 분리판 본체
111: 공기 입구 매니폴드
112: 냉각수 입구 매니폴드 113: 수소 입구 매니폴드
120: 확산부 121: 랜드
122: 확산유로 130: 반응면
141: 공기 유입홀 142: 바이패스홀
150: 격벽돌기 200: 가스켓 라인
210: 가스켓 격벽라인 300: 바이패스 유로
310: 바이패스 유출구
112: 냉각수 입구 매니폴드 113: 수소 입구 매니폴드
120: 확산부 121: 랜드
122: 확산유로 130: 반응면
141: 공기 유입홀 142: 바이패스홀
150: 격벽돌기 200: 가스켓 라인
210: 가스켓 격벽라인 300: 바이패스 유로
310: 바이패스 유출구
Claims (9)
- 공기 입구 매니폴드에서 반응면으로 공기가 확산되면서 공급되는 확산부가 형성되는 분리판 본체와;
상기 분리판 본체의 표면에 형성되어 상기 공기 입구 매니폴드 및 반응면을 둘러싸도록 구비되어 기밀을 유지시키는 가스켓 라인을 포함하고,
상기 분리판 본체 및 가스켓 라인 중 적어도 어느 하나에는 상기 공기 입구 매니폴드에서 공급되는 공기가 확산부를 통과하지 않고 반응면으로 직접 유동되도록 하는 바이패스 유로가 형성된 것을 특징으로 하는 연료전지용 분리판.
- 청구항 1에 있어서,
상기 확산부에는 상기 공기 입구 매니폴드에서 반응면으로 공기를 확산시키면서 유동시키는 다수의 확산유로가 형성되고,
상기 바이패스 유로는 상기 다수의 확산유로 중 길이가 가장 짧은 확산유로에 인접하도록 형성되어 길이가 가장 짧은 확산유로가 형성된 영역으로 공급되는 공기 중 일부를 반응면으로 직접 유동시키는 것을 특징으로 하는 연료전지용 분리판.
- 청구항 1에 있어서,
상기 바이패스 유로는 상기 공기 입구 매니폴드와 상기 반응면 사이의 거리가 가장 짧은 영역에 인접하도록 형성되어 상기 공기 입구 매니폴드와 상기 반응면 사이의 거리가 가장 짧은 영역으로 공급되는 공기 중 일부를 반응면으로 직접 유동시키는 것을 특징으로 하는 연료전지용 분리판.
- 청구항 1에 있어서,
상기 분리판 본체에는 상기 공기 입구 매니폴드로부터 유입되는 공기를 상기 확산부로 유동시키는 다수의 공기 유입홀과, 상기 공기 입구 매니폴드로부터 유입되는 공기를 상기 바이패스 유로로 유동시키는 바이패스홀이 형성되고,
상기 바이패스홀은 상기 공기 유입홀 중 가장 짧은 길이의 확산유로로 연결되는 공기 유입홀 보다 단면적이 크게 형성되는 것을 특징으로 하는 연료전지용 분리판.
- 청구항 1에 있어서,
상기 분리판 본체 및 가스켓 라인 중 적어도 어느 하나에는 상기 바이패스 유로를 형성하도록 반응면과 바이패스 유로의 사이를 가로막는 유로 격벽부가 형성되는 것을 특징으로 하는 연료전지용 분리판.
- 청구항 5에 있어서,
상기 유로 격벽부는 상기 분리판 본체 중 상기 반응면과 바이패스 유로 사이 영역이 요철형상으로 돌출되어 형성되는 격벽돌기인 것을 특징으로 하는 연료전지용 분리판.
- 청구항 5에 있어서,
상기 유로 격벽부는 상기 가스켓 라인에서 상기 반응면과 바이패스 유로 사이 영역으로 연장되는 가스켓 격벽라인인 것을 특징으로 하는 연료전지용 분리판.
- 청구항 1에 있어서,
상기 바이패스 유로에는 유동되는 공기를 반응면으로 유출시키는 바이패스 유출구가 반응면에서 공기가 유동되는 방향을 따라 이격되어 적어도 하나 이상 형성되는 것을 특징으로 하는 연료전지용 분리판.
- 청구항 1에 있어서,
상기 바이패스 유로는 상기 다수의 확산유로 중 길이가 가장 짧은 확산유로에 인접하도록 다수개가 개별적으로 형성되고, 각각의 바이패스 유로가 유동되는 공기를 반응면으로 유출시키는 바이패스 유출구가 형성되고,
각각의 바이패스 유로에 형성된 바이패스 유출구가 반응면에서 공기가 유동되는 방향을 따라 이격되어 형성되는 것을 특징으로 하는 연료전지용 분리판.
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant |