KR20220055990A - Stacking apparatus for fuel cell stack - Google Patents

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KR20220055990A
KR20220055990A KR1020200140627A KR20200140627A KR20220055990A KR 20220055990 A KR20220055990 A KR 20220055990A KR 1020200140627 A KR1020200140627 A KR 1020200140627A KR 20200140627 A KR20200140627 A KR 20200140627A KR 20220055990 A KR20220055990 A KR 20220055990A
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base plate
unit
guide
fuel cell
cell stack
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KR1020200140627A
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임성운
임수진
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현대자동차주식회사
기아 주식회사
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Abstract

The present invention relates to a stacking device for a fuel cell stack that stacks unit cells in a horizontal direction using magnetic force. The stacking device for a fuel cell stack according to one embodiment of the present invention is a device for stacking a plurality of unit cells, comprises: a base plate disposed along the gravity direction and having a plurality of unit cells stacked along the vertical direction of the gravity direction on one side; a guide unit equipped along the vertical direction of the gravity direction from at least one of the side surfaces of the base plate to one side of the base plate and guiding movement of the unit cells; a magnetic force generating unit installed on the other surface of the base plate to generate magnetic force for attaching a plurality of unit cells in the direction of one surface of the base plate.

Description

연료전지 스택용 적층 장치{Stacking apparatus for fuel cell stack}Stacking apparatus for fuel cell stack

본 발명은 연료전지 스택용 적층 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 자기력을 이용하여 단위 셀들을 수평방향으로 적층시키는 연료전지 스택용 적층 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a stacking device for a fuel cell stack, and more particularly, to a stacking device for a fuel cell stack in which unit cells are stacked in a horizontal direction using magnetic force.

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.A fuel cell is a type of power generation device that converts chemical energy of fuel into electrical energy by electrochemically reacting it in a stack. In recent years, the use area is gradually expanding as a high-efficiency clean energy source.

도 1은 일반적인 연료전지 스택의 구성을 보여주는 도면이다.1 is a view showing the configuration of a general fuel cell stack.

도 1에서 알 수 있듯이, 일반적인 연료전지 스택은 다수의 단위 셀이 적층되어 이루어진다. 이때, 각 단위 셀은 가장 안쪽에 막전극 접합체(MEA: Membrane-Electrode Assembly)가 위치하는데, 이 막전극 접합체(10)는 수소 양이온(Proton)을 이동시켜 줄 수 있는 고분자 전해질막(11)과, 이 전해질막 양면에 수소와 산소가 반응할 수 있도록 도포된 촉매층, 즉 연료극(12: anode) 및 공기극(13: cathode)으로 구성되어 있다.As can be seen from FIG. 1 , a typical fuel cell stack is formed by stacking a plurality of unit cells. At this time, in each unit cell, a membrane-electrode assembly (MEA) is located at the innermost side, and the membrane-electrode assembly 10 includes a polymer electrolyte membrane 11 that can move hydrogen cations (Proton) and , is composed of a catalyst layer coated on both sides of the electrolyte membrane so that hydrogen and oxygen can react, that is, an anode 12 and a cathode 13.

또한, 상기 막전극 접합체(10)의 바깥 부분, 즉 연료극(12) 및 공기극(13)이 위치한 바깥 부분에는 한 쌍의 가스확산층(20, GDL: Gas Diffusion Layer)이 적층되고, 상기 가스확산층(20)의 바깥 쪽에는 연료를 공급하고 반응에 의해 발생된 물을 배출하도록 유로(Flow Field)가 형성된 한 쌍의 분리판(30)이 가스켓(40, Gasket)을 사이에 두고 위치하며, 가장 바깥쪽에는 상기한 각 구성들을 지지 및 고정시키기 위한 엔드플레이트(50, End plate)가 결합된다.In addition, a pair of gas diffusion layers (20, GDL: Gas Diffusion Layer) are stacked on the outer part of the membrane electrode assembly 10, that is, on the outer part where the fuel electrode 12 and the cathode 13 are located, and the gas diffusion layer ( 20), a pair of separator plates 30 having a flow field formed therebetween to supply fuel and discharge water generated by the reaction are positioned with a gasket 40 in between, and the outermost An end plate (50, End plate) for supporting and fixing each of the above-described components is coupled to the side.

이때 한 쌍의 분리판(30)은 연료극(anode)에 배치되는 애노드 분리판(31)과 공기극(cathode)에 배치되는 캐소드 분리판(32)으로 구분된다.At this time, the pair of separators 30 are divided into an anode separator 31 disposed on an anode and a cathode separator 32 disposed on a cathode.

한편, 일반적인 단위 셀의 적층 공정은 적층 가이드를 이용하여 모듈화 된 단위 셀을 중력방향과 평행한 방향, 즉 지면에 대하여 수직 방향으로 적층을 실시한다.On the other hand, in the general stacking process of unit cells, using a stacking guide, the modularized unit cells are stacked in a direction parallel to the direction of gravity, that is, in a direction perpendicular to the ground.

도 2a는 일반적인 연료전지 스택의 적층 공정을 보여주는 도면이고, 도 2b는 일반적인 연료전지 스택의 적층 공정시 적층 위치별 셀 피치 변위차를 보여주는 도면이다.FIG. 2A is a diagram illustrating a general stacking process of a fuel cell stack, and FIG. 2B is a diagram illustrating a cell pitch displacement difference according to stacking positions during a general stacking process of a fuel cell stack.

도 2a에 도시된 바와 같이 종래의 일반적인 연료전지 스택의 적층 공정시 중력 방향과 평행한 방향, 즉 지면에 대하여 수직 방향으로 설치되는 적층 가이드(2)가 준비되면, 엔드플레이트(50)를 먼저 적층 가이드(2) 사이에 배치한 다음, 적층기(1)를 이용하여 엔드플레이트(50)의 상부에 모듈화 된 다수의 단위 셀(C1, C2, C3, … Cn)을 순차적으로 적층시킨다. 그리고, 단위 셀(Cn)의 적층이 완료되면 엔드플레이트(50)를 최외각 단위 셀의 상부에 적층시킨다.As shown in FIG. 2A , when the stacking guide 2 installed in a direction parallel to the gravity direction, that is, perpendicular to the ground, is prepared during the conventional stacking process of a typical fuel cell stack, the end plate 50 is first stacked. After arranging between the guides 2, a plurality of modularized unit cells C 1 , C 2 , C 3 , … Cn are sequentially stacked on the top of the end plate 50 using the laminator 1 . . And, when the stacking of the unit cells (Cn) is completed, the end plate 50 is stacked on top of the outermost unit cells.

이렇게 지면에 대하여 수직 방향으로 다수의 단위 셀(Cn)을 적층하게 되면, 상대적으로 나중에 적층되는 단위 셀(Cn)과 엔드플레이트(50)의 무게에 의해 그 하방에 배치된 단위 셀(Cn)에 압력이 가해지게 된다.When a plurality of unit cells (Cn) are stacked in the vertical direction with respect to the ground in this way, the unit cells (Cn) that are stacked relatively later and the unit cells (Cn) disposed below them by the weight of the end plate 50 are pressure will be applied.

이에 따라 도 2b에 도시된 바와 같이 먼저 적층되어 상대적으로 하부에 배치되는 단위 셀(Cn)일수록 셀 피치 변위차, 즉 셀의 두께가 작아지는 경향을 보이게 된다.Accordingly, as shown in FIG. 2B , the cell pitch displacement difference, that is, the cell thickness, tends to decrease as the unit cells Cn are stacked first and disposed relatively lower.

이렇게 발생되는 단위 셀(Cn) 간 두께 편차는 일부 단위 셀들(Cn)의 급격한 열화를 유발하고, 이에 따라 일부 단위 셀들(Cn)의 성능 열화로 인해 수백개의 다른 단위 셀들(Cn)의 상태가 양호함에도 불구하고 연료전지 스택의 내구 수명이 조기 마감되는 문제가 발생하였다.The thickness deviation between the unit cells Cn caused in this way causes rapid deterioration of some unit cells Cn, and thus the state of hundreds of other unit cells Cn is good due to performance deterioration of some unit cells Cn. In spite of this, there was a problem that the durability life of the fuel cell stack was prematurely ended.

이러한 문제점을 해결하기 위하여 종래에는 연료전지 스택의 외각에 더미셀을 투입하여 외각 단위 셀의 열화를 완화시키는 기술이 도입되었다. 하지만, 이렇게 더미셀을 투입하는 기술은 고정된 레이아웃 안에서의 발전 가능 단위 셀 수를 저감시켰고, 단위 셀의 저감에 의해 연료전지 스택의 출력 밀도를 저하시키는 문제점을 유발하였다.In order to solve this problem, conventionally, a technique for alleviating deterioration of the outer unit cell by inserting a dummy cell into the outer shell of the fuel cell stack has been introduced. However, this technique of introducing dummy cells reduces the number of power generation unit cells in a fixed layout, and causes a problem in that the power density of the fuel cell stack is lowered by the reduction of the unit cells.

상기의 배경기술로서 설명된 내용은 본 발명에 대한 배경을 이해하기 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.The content described as the background art above is only for understanding the background of the present invention, and should not be taken as an acknowledgment that it corresponds to the prior art already known to those of ordinary skill in the art.

공개특허공보 제10-2017-0072063호 (2017.06.26)Laid-Open Patent Publication No. 10-2017-0072063 (2017.06.26)

본 발명은 자기력을 이용하여 단위 셀들을 수평방향으로 적층시키는 연료전지 스택용 적층 장치를 제공한다.The present invention provides a stacking device for a fuel cell stack in which unit cells are stacked in a horizontal direction using magnetic force.

본 발명의 일 실시형태에 따른 연료전지 스택용 적층 장치는 다수의 단위 셀을 적층시키는 장치로서, 중력방향을 따라 배치되고, 일면으로는 다수의 단위 셀이 중력방향의 수직방향을 따라 적층되는 베이스 플레이트와; 상기 베이스 플레이트의 측면 중 적어도 어느 하나의 측면에서 상기 베이스 플레이트의 일면방향으로 중력방향의 수직방향을 따라 구비되어 단위 셀의 이동을 안내하는 가이드 유닛과; 상기 베이스 플레이트의 타면에 설치되어 다수의 단위 셀을 상기 베이스 플레이트의 일면 방향으로 부착시키는 자기력을 발생시키는 자기력 발생부를 포함한다.A stacking device for a fuel cell stack according to an embodiment of the present invention is a device for stacking a plurality of unit cells, and is disposed along a gravity direction, and on one surface is a base on which a plurality of unit cells are stacked along a vertical direction in the gravity direction. plate; a guide unit provided along a direction perpendicular to the gravitational direction from at least one of the side surfaces of the base plate to one side of the base plate to guide the movement of the unit cell; and a magnetic force generator installed on the other surface of the base plate to generate a magnetic force for attaching a plurality of unit cells to one surface of the base plate.

상기 베이스 플레이트는 상기 단위 셀의 크기와 같거나 상기 단위 셀의 크기보다 크게 형성되는 것을 특징으로 한다.The base plate is characterized in that it is formed to be the same as the size of the unit cell or larger than the size of the unit cell.

상기 베이스 플레이트가 상기 단위 셀의 크기보다 크게 형성되는 경우에는, 상기 베이스 플레이트의 측면 중 상기 가이드 유닛이 구비되지 않는 측면이 연장되어 크게 형성되는 것을 특징으로 한다.When the base plate is formed to be larger than the size of the unit cell, it is characterized in that the side of the base plate is not provided with the guide unit is extended to form a larger size.

상기 가이드 유닛은, 상기 베이스 플레이트의 측면 중 하부방향 측면에 접하면서 상기 베이스 플레이트의 일면방향으로 중력방향의 수직방향을 따라 구비되는 하부 가이드와, 상기 베이스 플레이트의 측면 중 상부방향 측면에 접하면서 상기 베이스 플레이트의 일면방향으로 중력방향의 수직방향을 따라 구비되는 상부 가이드와, 상기 베이스 플레이트의 측면 중 측부방향 측면에 접하면서 상기 베이스 플레이트의 일면방향으로 중력방향의 수직방향을 따라 구비되는 측부 가이드 중 적어도 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 한다.The guide unit includes a lower guide provided along a vertical direction of gravity in a direction of one surface of the base plate while being in contact with a lower side of the side surfaces of the base plate, and an upper side of the side surfaces of the base plate while in contact with the upper side of the base plate. Among the upper guide provided along the vertical direction of gravity in the direction of one surface of the base plate, and the side guide provided along the vertical direction in the direction of gravity in the direction of one surface of the base plate while in contact with the side in the side direction among the side surfaces of the base plate It is characterized in that it includes at least one.

상기 하부 가이드는 하부 가이드 본체와 상기 하부 가이드 본체의 상면에서 돌출되어 중력방향의 수직방향을 따라 형성되는 적어도 하나 이상의 하부 레일을 포함하는 것을 특징으로 한다.The lower guide may include a lower guide body and at least one lower rail protruding from an upper surface of the lower guide body and formed along a vertical direction in the direction of gravity.

상기 상부 가이드는 상부 가이드 본체와 상기 상부 가이드 본체의 하면에서 돌출되어 중력방향의 수직방향을 따라 형성되는 적어도 하나 이상의 상부 레일을 포함하는 것을 특징으로 한다.The upper guide may include an upper guide body and at least one upper rail protruding from a lower surface of the upper guide body and formed along a direction perpendicular to the direction of gravity.

상기 측부 가이드는 측부 가이드 본체와 상기 측부 가이드 본체 중 상기 단위 셀에 대면되는 면에 돌출되어 중력방향의 수직방향을 따라 형성되는 적어도 하나 이상의 측부 레일을 포함하는 것을 특징으로 한다.The side guide is characterized in that it includes a side guide body and at least one or more side rails protruding from a surface facing the unit cell among the side guide body and formed along a vertical direction of the gravitational force.

상기 베이스 플레이트는 자성을 갖는 소재로 형성되는 것을 특징으로 한다.The base plate is characterized in that it is formed of a magnetic material.

상기 가이드 유닛은 자성을 갖는 소재로 형성되는 것을 특징으로 한다.The guide unit is characterized in that it is formed of a magnetic material.

상기 자기력 발생부는 전원의 인가에 의해 자기장을 형성하는 전자석인 것을 특징으로 한다.The magnetic force generating unit is characterized in that the electromagnet that forms a magnetic field by the application of power.

상기 베이스 플레이트의 일면과 대향되도록 배치되어 상기 단위 셀을 부착한 상태로 상기 가이드 유닛을 따라 베이스 플레이트의 일면으로 적층시키는 적층기를 더 포함한다.It further includes a laminator disposed to face one surface of the base plate and stacking the unit cells on one surface of the base plate along the guide unit with the unit cells attached thereto.

상기 단위 셀에 구성되는 분리판은 자성을 갖는 소재로 형성되는 것을 특징으로 한다.The separator configured in the unit cell is characterized in that it is formed of a magnetic material.

상기 분리판은 페라이트계 스테인리스강(400계)으로 형성되는 것을 특징으로 한다.The separator is characterized in that it is formed of ferritic stainless steel (400 series).

본 발명의 실시예에 따르면, 단위 셀들을 중력방향에 수직인 방향, 즉 지면과 수평한 방향으로 적층시킴에 따라 단위 셀 및 엔드플레이트의 자중이 작용되는 방향과 단위 셀들이 적층되는 방향이 달라지고, 이에 따라 단위 셀간에 적층시 발생되는 압력이 균일하게 작용되어 적층되는 위치별 단위 셀의 두께 편차가 발생하는 것을 방지할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, as the unit cells are stacked in a direction perpendicular to the direction of gravity, that is, in a direction horizontal to the ground, the direction in which the self-weight of the unit cell and the end plate is applied and the direction in which the unit cells are stacked change, , thus, the pressure generated during stacking between the unit cells is uniformly applied, so that it is possible to prevent the thickness deviation of the unit cells for each stacking position from occurring.

이에 따라, 특정 위치의 단위 셀이 급격하게 열화되는 것을 방지할 수 있고, Accordingly, it is possible to prevent abrupt deterioration of the unit cell at a specific position,

이렇게 발생되는 단위 셀(Cn) 간 두께 편차는 일부 단위 셀들(Cn)의 급격한 열화를 유발하여 연료전지 스택의 내구 수명을 향상시킬 수 있는 효과를 기대할 수 있다.The thickness deviation between the unit cells Cn generated in this way may cause rapid deterioration of some of the unit cells Cn, thereby improving the durability of the fuel cell stack.

도 1은 일반적인 연료전지 스택의 구성을 보여주는 도면이고,
도 2a는 일반적인 연료전지 스택의 적층 공정을 보여주는 도면이며,
도 2b는 일반적인 연료전지 스택의 적층 공정시 적층 위치별 셀 피치 변위차를 보여주는 도면이고,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 연료전지 스택용 적층 장치를 보여주는 도면이며,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 연료전지 스택용 적층 장치의 요부를 보여주는 도면이고,
도 5 내지 도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 연료전지 스택용 적층 장치를 보여주는 도면이다.1 is a view showing the configuration of a general fuel cell stack,
2A is a view showing a general stacking process of a fuel cell stack;
2B is a view showing a cell pitch displacement difference for each stacking position during a general stacking process of a fuel cell stack;
3 is a view showing a stacking device for a fuel cell stack according to an embodiment of the present invention;
4 is a view showing a main part of a stacking device for a fuel cell stack according to an embodiment of the present invention;
5 to 8 are views showing a stacking device for a fuel cell stack 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 more detail with reference to the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but will be implemented in a variety of different forms, only these embodiments allow the disclosure of the present invention to be complete, and the scope of the invention to those of ordinary skill in the art completely It is provided to inform you. In the drawings, like reference numerals refer to like elements.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 연료전지 스택용 적층 장치를 보여주는 도면이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 연료전지 스택용 적층 장치의 요부를 보여주는 도면이며, 도 5 내지 도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 연료전지 스택용 적층 장치를 보여주는 도면이다.3 is a view showing a stacking device for a fuel cell stack according to an embodiment of the present invention, and FIG. 4 is a view showing essential parts of the stacking device for a fuel cell stack according to an embodiment of the present invention, and FIGS. 5 to 8 is a view showing a stacking device for a fuel cell stack according to another embodiment of the present invention.

먼저, 본 발명에 따른 연료전지 스택용 적층 장치는 자기력을 이용하여 모듈화된 단위 셀(Cn)을 중력방향에 수직인 방향, 즉 지면과 수평한 방향으로 적층시키는 장치로서, 단위 셀(Cn)을 구성하는 요소 중 적어도 어느 하나는 자성을 갖는 소재로 형성되어야 한다. 본 실시예에 적용되는 단위 셀(Cn)을 구성하는 요소 중 분리판을 자성을 갖는 소재로 형성하였다. 예를 들어 본 실시예에 적용되는 단위 셀(Cn)은 분리판을 페라이트계 스테인리스강(400계)으로 제작하였다.First, the stacking device for a fuel cell stack according to the present invention is a device for stacking modular unit cells (Cn) using magnetic force in a direction perpendicular to the direction of gravity, that is, in a direction horizontal to the ground. At least one of the constituent elements must be formed of a magnetic material. Among the elements constituting the unit cell (Cn) applied to this embodiment, the separator was formed of a magnetic material. For example, in the unit cell (Cn) applied to this embodiment, the separator was made of ferritic stainless steel (400 series).

그리고, 본 발명에 적용되는 단위 셀(Cn)에는 단위 셀(Cn)의 적층시 가이드 유닛에 가이드될 수 있도록 테두리 중 소정의 위치에 적어도 하나 이상의 가이드홈(33)을 형성할 수 있다.In addition, in the unit cell Cn applied to the present invention, at least one guide groove 33 may be formed at a predetermined position among the edges to be guided by the guide unit when the unit cells Cn are stacked.

한편, 도면에 도시된 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 연료전지 스택용 적층 장치는 다수의 단위 셀(Cn)을 적층시키는 장치로서, 일면으로 다수의 단위 셀(Cn)이 적층되는 베이스 플레이트(100)와; 상기 베이스 플레이트(100)의 일면방향으로 구비되어 단위 셀(Cn)의 이동을 안내하는 가이드 유닛과; 상기 베이스 플레이트(100)의 타면에 설치되어 자기력을 발생시키는 자기력 발생부(300)를 포함한다. 그리고, 상기 베이스 플레이트(100)의 일면과 대향되도록 배치되어 단위 셀(Cn)을 베이스 플레이트(100)의 일면으로 적층시키는 적층기(400)를 더 포함한다.On the other hand, as shown in the drawings, the stacking device for a fuel cell stack according to an embodiment of the present invention is a device for stacking a plurality of unit cells (Cn), and a base plate on which a plurality of unit cells (Cn) are stacked on one surface. (100) and; a guide unit provided in the direction of one surface of the base plate 100 to guide the movement of the unit cell (Cn); and a magnetic force generating unit 300 installed on the other surface of the base plate 100 to generate a magnetic force. In addition, the laminator 400 is disposed to face one surface of the base plate 100 and stacks the unit cells Cn on one surface of the base plate 100 .

베이스 플레이트(100)는 한 쌍의 엔드플레이트(50)와 다수의 단위 셀(Cn)이 적층되는 베이스를 제공하는 수단으로서, 중력방향을 따라 배치되어, 그 일면으로는 다수의 단위 셀(Cn)이 중력방향의 수직방향을 따라 적층되도록 한다.The base plate 100 is a means for providing a base on which a pair of end plates 50 and a plurality of unit cells (Cn) are stacked, and is disposed along the direction of gravity, and has a plurality of unit cells (Cn) on one side thereof. It is to be stacked along the vertical direction of this gravitational direction.

베이스 플레이트(100)는 단위 셀(Cn)의 크기와 같거나 상기 단위 셀(Cn)의 크기보다 크게 형성되는 것이 바람직하다. 이때 베이스 플레이트(100)는 대략 단위 셀(Cn)의 표면 형상과 대응되는 형상으로 형성된다. 예를 들어 베이스 플레이트(100)는 중력방향과 수직인 방향으로 장축이 형성되고, 중력방향과 수평인 방향으로 단축이 형성되는 직사각형의 판상으로 형성될 수 있다.The base plate 100 is preferably formed to be the same as the size of the unit cell (Cn) or larger than the size of the unit cell (Cn). At this time, the base plate 100 is formed in a shape substantially corresponding to the surface shape of the unit cell Cn. For example, the base plate 100 may be formed in a rectangular plate shape in which a major axis is formed in a direction perpendicular to the direction of gravity and a minor axis is formed in a direction horizontal to the direction of gravity.

그래서 베이스 플레이트(100)가 단위 셀(Cn)의 크기와 같게 형성되는 경우에는, 베이스 플레이트(100)의 장축과 단축의 길이를 단위 셀(Cn)의 장축과 단축의 길이와 같도록 형성된다.Therefore, when the base plate 100 is formed to have the same size as the size of the unit cell Cn, the length of the long axis and the short axis of the base plate 100 is formed to be the same as the length of the long axis and the short axis of the unit cell Cn.

또한, 베이스 플레이트(100)가 단위 셀(Cn)의 크기보다 크게 형성되는 경우에는, 베이스 플레이트(100)의 측면 중 가이드 유닛이 구비되지 않는 측면이 연장되어 크게 형성될 수 있다. 예를 들어 베이스 플레이트(100)의 하부에 가이드 유닛이 구비되는 경우에는 베이스 플레이트(100)의 양 측부의 단축을 베이스 플레이트(100)의 상부 방향으로 단위 셀(Cn)의 단축보다 길게 형성할 수 있다.In addition, when the base plate 100 is formed to be larger than the size of the unit cell Cn, the side of the base plate 100 on which the guide unit is not provided may be extended and formed to be larger. For example, when the guide unit is provided under the base plate 100, the short axis of both sides of the base plate 100 can be formed to be longer than the short axis of the unit cell Cn in the upper direction of the base plate 100. there is.

그리고, 베이스 플레이트(100)는 자기력 발생부(300)에서 발생시키는 자기장의 영향으로 엔드플레이트(50) 및 단위 셀(Cn)을 그 일면에 밀착시키면서 부착될 수 있도록 자성을 갖는 소재로 형성되는 것이 바람직하다. 예를 들어 베이스 플레이트(100)는 단위 셀(Cn)을 구성하는 분리판과 동일한 소재로 형성되거나, 자성을 갖는 다른 금속 소재로 형성될 수 있다.And, the base plate 100 is formed of a magnetic material so that it can be attached while adhering the end plate 50 and the unit cell Cn to one surface thereof under the influence of the magnetic field generated by the magnetic force generating unit 300 . desirable. For example, the base plate 100 may be formed of the same material as the separator constituting the unit cell Cn, or may be formed of another metal material having magnetism.

한편, 가이드 유닛은 베이스 플레이트(100)의 일면방향으로 중력방향의 수직방향을 따라 구비되어 단위 셀(Cn)의 이동을 안내하는 유닛으로서, 베이스 플레이트(100)의 측면 중 적어도 어느 하나의 측면에 구비된다.On the other hand, the guide unit is provided along the vertical direction of the gravitational direction in the direction of one side of the base plate 100 as a unit to guide the movement of the unit cell (Cn), at least one side of the side of the base plate (100) provided

예를 들어, 도 3에 도시된 바와 같이 가이드 유닛은 베이스 플레이트(100)의 측면 중 하부방향 측면에 접하면서 베이스 플레이트(100)의 일면방향으로 중력방향의 수직방향을 따라 구비되는 하부 가이드(210)로 구현될 수 있다.For example, as shown in FIG. 3 , the guide unit is in contact with the lower side of the side of the base plate 100 and the lower guide 210 is provided along the vertical direction in the direction of gravity in the direction of one surface of the base plate 100 . ) can be implemented.

그리고, 도 5에 도시된 바와 같이 가이드 유닛은 베이스 플레이트(100)의 측면 중 상부방향 측면에 접하면서 베이스 플레이트(100)의 일면방향으로 중력방향의 수직방향을 따라 구비되는 상부 가이드(220)로 구현될 수 있다.And, as shown in FIG. 5 , the guide unit is in contact with the upper side of the side of the base plate 100 while being in contact with the upper guide 220 provided along the vertical direction in the direction of gravity in the direction of one surface of the base plate 100 . can be implemented.

또한, 도 6에 도시된 바와 같이 가이드 유닛은 전술된 하부 가이드(210)와 상부 가이드(220)가 함께 구비되는 것으로 구현될 수 있다.In addition, as shown in FIG. 6 , the guide unit may be implemented in which the above-described lower guide 210 and upper guide 220 are provided together.

그리고, 도 7 및 8에 도시된 바와 같이 가이드 유닛은 베이스 플레이트(100)의 측면 중 측부방향 측면에 접하면서 베이스 플레이트(100)의 일면방향으로 중력방향의 수직방향을 따라 구비되는 측부 가이드(230)로 구현될 수 있다. 이때 측부 가이드(230)는 베이스 플레이트(100)의 측면 중 양쪽 측부에 모두 배치될 수 있고, 양쪽 측부 중 어느 한쪽의 측부에만 배치될 수 있다.And, as shown in FIGS. 7 and 8 , the guide unit is provided along the vertical direction in the direction of gravity in the direction of one surface of the base plate 100 while being in contact with the side in the side direction among the side surfaces of the base plate 100 . ) can be implemented. In this case, the side guides 230 may be disposed on both sides of the side surfaces of the base plate 100 , and may be disposed only on either side of both sides.

또한, 가이드 유닛은 측부 가이드(230)와 함께 하부 가이드(210) 및 상부 가이드(220)가 함께 구비되는 것으로 구현될 수 있다,In addition, the guide unit may be implemented as being provided with a lower guide 210 and an upper guide 220 together with the side guide 230,

본 발명에서 가이드 유닛은 도 3 내지 8에 도시된 실시예로 한정되는 것이 아니라 하부 가이드(210), 상부 가이드(220) 및 한 쌍의 측부 가이드(230) 중 선택되는 하나만으로 구비되거나 두 가지 이상의 조합으로 구현될 수 있다.In the present invention, the guide unit is not limited to the embodiment shown in FIGS. 3 to 8 , but is provided with only one selected from the lower guide 210 , the upper guide 220 , and the pair of side guides 230 , or two or more It can be implemented in combination.

이때, 가이드 유닛, 즉 하부 가이드(210), 상부 가이드(220) 및 측부 가이드(230)는 자기력 발생부(300)에서 발생시키는 자기장의 영향으로 엔드플레이트(50) 및 단위 셀(Cn)을 그 표면에 부착시켜서 자세를 안정적으로 유지할 수 있도록 자성을 갖는 소재로 형성되는 것이 바람직하다. 예를 들어 가이드 유닛은 단위 셀(Cn)을 구성하는 분리판과 동일한 소재로 형성되거나, 자성을 갖는 다른 금속 소재로 형성될 수 있다.At this time, the guide unit, that is, the lower guide 210, the upper guide 220 and the side guide 230 under the influence of the magnetic field generated by the magnetic force generating unit 300, the end plate 50 and the unit cell (Cn) that It is preferable to be formed of a material having magnetism so that the posture can be stably maintained by attaching it to the surface. For example, the guide unit may be formed of the same material as the separator constituting the unit cell Cn, or may be formed of another metal material having magnetism.

한편, 가이드 유닛에는 단위 셀(Cn)의 이동을 보다 안정적인 자세 및 정렬 상태를 유지하기 위하여 단위 셀(Cn)과 대면되는 면의 구조를 변경할 수 있다.Meanwhile, in the guide unit, the structure of a surface facing the unit cell Cn may be changed in order to maintain a more stable posture and alignment for the movement of the unit cell Cn.

예를 들어 단위 셀(Cn)을 구성하는 분리판에 적어도 하나 이상의 가이드홈(33)이 형성되는 경우에는 분리판의 가이드홈(33)을 이용하여 단위 셀(Cn)을 안정적으로 이동시키기 위한 수단을 구비할 수 있다.For example, when at least one guide groove 33 is formed in the separator constituting the unit cell Cn, means for stably moving the unit cell Cn using the guide groove 33 of the separator plate can be provided.

도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 단위 셀(Cn)을 구성하는 분리판의 장축 테두리 중 하부에 배치된 장축 테두리에 가이드홈(33)이 형성되는 경우에는 하부 가이드(210)에 단위 셀(Cn)을 안정적으로 이동시키기 위한 수단을 구비할 수 있다.As shown in FIGS. 3 and 4 , when the guide groove 33 is formed in the long axis edge disposed at the lower part of the long axis edge of the separator constituting the unit cell Cn, the unit cell in the lower guide 210 is Means for stably moving (Cn) may be provided.

부연하자면, 하부 가이드(210)는 하부 가이드 본체(211)와 상기 하부 가이드 본체(211)의 상면에서 돌출되어 중력방향의 수직방향을 따라 형성되는 적어도 하나 이상의 하부 레일(212)을 포함하여 구성된다.In other words, the lower guide 210 includes a lower guide body 211 and at least one lower rail 212 that protrudes from the upper surface of the lower guide body 211 and is formed along the vertical direction of the gravity direction. .

이때, 하부 가이드 본체(211)는 베이스 플레이트(100)의 하부방향 측면에 접하면서 베이스 플레이트(100)의 일면방향으로 중력방향의 수직방향을 따라 구비된다. At this time, the lower guide body 211 is provided along a vertical direction in the direction of gravity in the direction of one surface of the base plate 100 while being in contact with the lower side of the base plate 100 .

그리고, 하부 레일(212)은 하부 가이드 본체(211)의 상면에서 돌출되도록 구비되되, 가이드홈(33)의 개수 및 형상에 대응되는 개수 및 형상으로 구비되어 단위 셀(Cn)이 하부 가이드(210)의 상면, 즉 하부 가이드 본체(211)의 상면에서 이동되는 동안 하부 레일(212)이 가이드홈(33)으로 인입되어 안내됨에 따라 단위 셀(Cn)의 자세를 안정정으로 유지할 수 있다.In addition, the lower rail 212 is provided to protrude from the upper surface of the lower guide body 211 , and is provided in the number and shape corresponding to the number and shape of the guide grooves 33 , so that the unit cell Cn is the lower guide 210 . ) while moving on the upper surface of the lower guide body 211 , the lower rail 212 is drawn into the guide groove 33 and guided, so that the posture of the unit cell Cn can be stably maintained.

이렇게 분리판의 가이드홈(33)을 이용하여 단위 셀(Cn)을 안정적으로 이동시키기 위한 수단은 상부 가이드(220) 및 측부 가이드(230)에도 구비될 수 있다.As such, a means for stably moving the unit cell Cn using the guide groove 33 of the separator may be provided in the upper guide 220 and the side guide 230 .

도 7에 도시된 바와 같이 단위 셀(Cn)을 구성하는 분리판의 장축 테두리 중 상부 및 하부에 배치된 장축 테두리에 가이드홈(33)이 형성되는 경우에는 하부 가이드(210)와 함께 상부 가이드(220)에 단위 셀(Cn)을 안정적으로 이동시키기 위한 수단을 구비할 수 있다.As shown in FIG. 7 , when the guide grooves 33 are formed on the long axis edges disposed on the upper and lower sides of the long axis edges of the separator constituting the unit cell Cn, the upper guide (210) together with the lower guide (210). 220) may be provided with a means for stably moving the unit cell (Cn).

부연하자면, 하부 가이드(210)와 마찬가지로 상부 가이드(220)는 상부 가이드 본체(221)와 상기 상부 가이드 본체(221)의 하면에서 돌출되어 중력방향의 수직방향을 따라 형성되는 적어도 하나 이상의 상부 레일(222)을 포함할 수 있다.In other words, like the lower guide 210, the upper guide 220 includes the upper guide body 221 and at least one upper rail ( 222) may be included.

그리고, 도 8에 도시된 바와 단위 셀(Cn)을 구성하는 분리판의 양측 단축 테두리에 배치된 장축 테두리에 가이드홈(33)이 형성되는 경우에는 측부 가이드(230)에 단위 셀(Cn)을 안정적으로 이동시키기 위한 수단을 구비할 수 있다.And, as shown in FIG. 8 , when the guide grooves 33 are formed in the major axis edges disposed on both minor axis edges of the separator constituting the unit cell Cn, the unit cells Cn are placed in the side guide 230 . Means for stably moving may be provided.

부연하자면, 측부 가이드(230)는 측부 가이드 본체(231)와 상기 측부 가이드 본체(231) 중 상기 단위 셀(Cn)에 대면되는 면에 돌출되어 중력방향의 수직방향을 따라 형성되는 적어도 하나 이상의 측부 레일(232)을 포함할 수 있다.In other words, the side guide 230 protrudes from a surface facing the unit cell Cn among the side guide body 231 and the side guide body 231 and is formed along the vertical direction of the gravitational direction. At least one side part It may include a rail 232 .

그래서, 단위 셀(Cn)을 구성하는 분리판에 형성되는 가이드홈(33)의 위치에 따라 하부 가이드(210), 상부 가이드(220) 및 측부 가이드(230)에 각각 하부 레일(212), 상부 레일(222) 및 측부 레일(232)을 선택적으로 형성하여 적용할 수 있다.So, the lower rail 212, the upper part of the lower guide 210, the upper guide 220, and the side guide 230, respectively, according to the position of the guide groove 33 formed in the separator constituting the unit cell Cn. It can be applied by selectively forming the rail 222 and the side rail 232 .

한편, 자기력 발생부(300)는 전원의 인가에 의해 자기장을 형성하여 엔드플레이트(50)와 단위 셀(Cn)을 베이스 플레이트(100)의 일면에 적층되면서 부착되도록 하는 수단이다. 이를 위하여 자기력 발생부(300)는 전자석이 적용되는 것이 바람직하다.On the other hand, the magnetic force generating unit 300 is a means to form a magnetic field by the application of power to attach the end plate 50 and the unit cell (Cn) to one surface of the base plate 100 while being stacked. For this purpose, it is preferable that an electromagnet is applied to the magnetic force generating unit 300 .

예를 들어 자기력 발생부(300)는 전원의 인가에 의해 주변에 자기장을 발생시키는 코일로 구현될 수 있다.For example, the magnetic force generating unit 300 may be implemented as a coil that generates a magnetic field around it by application of power.

그리고, 적층기(400)는 베이스 플레이트(100)의 일면과 대향되도록 배치되어 단위 셀(Cn)을 부착한 상태로 가이드 유닛을 따라 베이스 플레이트(100)의 일면으로 적층시키는 수단이다. 적층기(400)는 자기력에 의한 부착, 흡입력에 의한 부착 및 클램핑과 같은 구조적인 부착 등 다양한 방식으로 단위 셀(Cn)을 부착한 상태로 이송하여 적층시킬 수 있다.In addition, the laminator 400 is disposed to face one surface of the base plate 100 and is a means for laminating one surface of the base plate 100 along the guide unit with the unit cells Cn attached thereto. The laminator 400 may transfer and stack the unit cells Cn in an attached state in various ways such as attachment by magnetic force, attachment by suction force, and structural attachment such as clamping.

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 above-described preferred embodiments, the present invention is not limited thereto, and is defined by the following claims. Accordingly, those of ordinary skill in the art can variously change and modify the present invention within the scope without departing from the spirit of the claims to be described later.

1: 적층기 2: 적층 가이드
10: 막전극 접합체(MEA) 20: 기체확산층(GDL)
30: 분리판 31: 애노드 분리판
32: 캐소드 분리판 33: 가이드홈
40: 가스켓 50: 엔드플레이트
100: 베이스 플레이트 210: 하부 가이드
211: 하부 가이드 본체 212: 하부 레일
220: 상부 가이드 211: 상부 가이드 본체
212: 상부 레일 230: 측부 가이드
231: 측부 가이드 본체 232: 측부 레일
300: 자기력 발생부 400: 적층기
C1, C2, C3, … Cn: 단위 셀1: Laminator 2: Lamination Guide
10: membrane electrode assembly (MEA) 20: gas diffusion layer (GDL)
30: separator 31: anode separator
32: cathode separator 33: guide groove
40: gasket 50: end plate
100: base plate 210: lower guide
211: lower guide body 212: lower rail
220: upper guide 211: upper guide body
212: upper rail 230: side guide
231: side guide body 232: side rail
300: magnetic force generating unit 400: laminating machine
C 1 , C 2 , C 3 , … Cn: unit cell

Claims (13)

다수의 단위 셀을 적층시키는 장치로서,
중력방향을 따라 배치되고, 일면으로는 다수의 단위 셀이 중력방향의 수직방향을 따라 적층되는 베이스 플레이트와;
상기 베이스 플레이트의 측면 중 적어도 어느 하나의 측면에서 상기 베이스 플레이트의 일면방향으로 중력방향의 수직방향을 따라 구비되어 단위 셀의 이동을 안내하는 가이드 유닛과;
상기 베이스 플레이트의 타면에 설치되어 다수의 단위 셀을 상기 베이스 플레이트의 일면 방향으로 부착시키는 자기력을 발생시키는 자기력 발생부를 포함하는 연료전지 스택용 적층 장치.
An apparatus for stacking a plurality of unit cells, comprising:
a base plate disposed along the gravitational direction and on one side of which a plurality of unit cells are stacked along the vertical direction of the gravitational direction;
a guide unit provided along a direction perpendicular to the gravitational direction from at least one of the side surfaces of the base plate to one side of the base plate to guide the movement of the unit cell;
and a magnetic force generator installed on the other surface of the base plate to generate a magnetic force for attaching a plurality of unit cells to one surface of the base plate.
 청구항 1에 있어서,
상기 베이스 플레이트는 상기 단위 셀의 크기와 같거나 상기 단위 셀의 크기보다 크게 형성되는 것을 특징으로 하는 연료전지 스택용 적층 장치.
The method according to claim 1,
The base plate is a stacking device for a fuel cell stack, characterized in that the size of the unit cell is equal to or larger than the size of the unit cell.
 청구항 2에 있어서,
상기 베이스 플레이트가 상기 단위 셀의 크기보다 크게 형성되는 경우에는, 상기 베이스 플레이트의 측면 중 상기 가이드 유닛이 구비되지 않는 측면이 연장되어 크게 형성되는 것을 특징으로 하는 연료전지 스택용 적층 장치.
3. The method according to claim 2,
When the base plate is formed to be larger than the size of the unit cell, a side of the base plate on which the guide unit is not provided is extended and formed to be larger.
 청구항 1에 있어서,
상기 가이드 유닛은,
상기 베이스 플레이트의 측면 중 하부방향 측면에 접하면서 상기 베이스 플레이트의 일면방향으로 중력방향의 수직방향을 따라 구비되는 하부 가이드와,
상기 베이스 플레이트의 측면 중 상부방향 측면에 접하면서 상기 베이스 플레이트의 일면방향으로 중력방향의 수직방향을 따라 구비되는 상부 가이드와,
상기 베이스 플레이트의 측면 중 측부방향 측면에 접하면서 상기 베이스 플레이트의 일면방향으로 중력방향의 수직방향을 따라 구비되는 측부 가이드 중 적어도 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지 스택용 적층 장치.
The method according to claim 1,
The guide unit is
a lower guide provided along a vertical direction in the direction of gravity in a direction of one surface of the base plate while being in contact with a lower side of the side surfaces of the base plate;
an upper guide provided along a vertical direction in the direction of gravity in a direction of one surface of the base plate while being in contact with an upper side of the side surfaces of the base plate;
and at least one of side guides provided along a vertical direction in a direction of gravity in a direction of one surface of the base plate while being in contact with a side surface of the side surfaces of the base plate.
 청구항 4에 있어서,
상기 하부 가이드는 하부 가이드 본체와 상기 하부 가이드 본체의 상면에서 돌출되어 중력방향의 수직방향을 따라 형성되는 적어도 하나 이상의 하부 레일을 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지 스택용 적층 장치.
5. The method according to claim 4,
and the lower guide includes a lower guide body and at least one lower rail protruding from an upper surface of the lower guide body and formed along a vertical direction in the direction of gravity.
 청구항 4에 있어서,
상기 상부 가이드는 상부 가이드 본체와 상기 상부 가이드 본체의 하면에서 돌출되어 중력방향의 수직방향을 따라 형성되는 적어도 하나 이상의 상부 레일을 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지 스택용 적층 장치.
5. The method according to claim 4,
and the upper guide includes an upper guide body and at least one upper rail protruding from a lower surface of the upper guide body and formed along a vertical direction in the direction of gravity.
 청구항 4에 있어서,
상기 측부 가이드는 측부 가이드 본체와 상기 측부 가이드 본체 중 상기 단위 셀에 대면되는 면에 돌출되어 중력방향의 수직방향을 따라 형성되는 적어도 하나 이상의 측부 레일을 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지 스택용 적층 장치.
5. The method according to claim 4,
The side guide includes a side guide body and at least one side rail protruding from a surface facing the unit cell among the side guide body and formed along a vertical direction of gravity. .
 청구항 1에 있어서,
상기 베이스 플레이트는 자성을 갖는 소재로 형성되는 것을 특징으로 하는 연료전지 스택용 적층 장치.
The method according to claim 1,
The base plate is a stacking device for a fuel cell stack, characterized in that it is formed of a magnetic material.
 청구항 1에 있어서,
상기 가이드 유닛은 자성을 갖는 소재로 형성되는 것을 특징으로 하는 연료전지 스택용 적층 장치.
The method according to claim 1,
The guide unit is a stacking device for a fuel cell stack, characterized in that it is formed of a magnetic material.
 청구항 1에 있어서,
상기 자기력 발생부는 전원의 인가에 의해 자기장을 형성하는 전자석인 것을 특징으로 하는 연료전지 스택용 적층 장치.
The method according to claim 1,
The stacking device for a fuel cell stack, characterized in that the magnetic force generator is an electromagnet that forms a magnetic field by application of power.
 청구항 1에 있어서,
상기 베이스 플레이트의 일면과 대향되도록 배치되어 상기 단위 셀을 부착한 상태로 상기 가이드 유닛을 따라 베이스 플레이트의 일면으로 적층시키는 적층기를 더 포함하는 연료전지 스택용 적층 장치.
The method according to claim 1,
The stacking device for a fuel cell stack further comprising a laminator disposed to face one surface of the base plate and stacking the unit cells on one surface of the base plate along the guide unit with the unit cells attached thereto.
 청구항 1에 있어서,
상기 단위 셀에 구성되는 분리판은 자성을 갖는 소재로 형성되는 것을 특징으로 하는 연료전지 스택용 적층 장치.
The method according to claim 1,
The separation plate configured in the unit cell is a stacking device for a fuel cell stack, characterized in that it is formed of a magnetic material.
 청구항 12에 있어서,
상기 분리판은 페라이트계 스테인리스강(400계)으로 형성되는 것을 특징으로 하는 연료전지 스택용 적층 장치.
13. The method of claim 12,
The separator is a stacking device for a fuel cell stack, characterized in that it is formed of ferritic stainless steel (400 series).
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