KR20220075900A

KR20220075900A - Fuel cell stack

Info

Publication number: KR20220075900A
Application number: KR1020200164501A
Authority: KR
Inventors: 나영승; 최보근; 명선형; 장세구
Original assignee: 서울시립대학교 산학협력단
Priority date: 2020-11-30
Filing date: 2020-11-30
Publication date: 2022-06-08
Also published as: WO2022114672A1

Abstract

본 발명은 전기에너지를 제공하는 연료 전지 스택에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 산소와 수소의 화학적 반응을 하고, 서로 적층되는 복수 개의 막 전극 집합체, 서로 적층된 상기 복수 개의 막 전극 집합체 중 하나의 막 전극 집합체와 다른 하나의 막 전극 집합체의 사이 마다 적층되는 세퍼레이터, 서로 적층된 복수 개의 상기 막 전극 집합체와 상기 세퍼레이터를 관통하여 체결하는 복수 개의 체결부를 포함하며, 상기 체결부는 길이를 따라 서로 소정거리 이격되게 오목하게 형성된 복수 개의 삽입홀을 포함하고, 상기 세퍼레이터는 상기 삽입홀에서부터 외부로 연통하게 절개된 절개부를 포함하는 것을 특징으로 한다.The present invention relates to a fuel cell stack that provides electrical energy.
In addition, according to the present invention, a plurality of membrane electrode assemblies stacked on each other through a chemical reaction between oxygen and hydrogen, and between one membrane electrode assembly and another membrane electrode assembly among the plurality of membrane electrode assemblies stacked on each other. a separator, a plurality of the membrane electrode assemblies stacked on each other, and a plurality of fastening parts for fastening through the separator, wherein the fastening part includes a plurality of insertion holes concavely formed to be spaced apart from each other by a predetermined distance along a length, the separator is characterized in that it includes a cutout that is cut in communication with the outside from the insertion hole.

Description

Fuel cell stack {FUEL CELL STACK}

본 발명은 연료 전지 스택에 관한 것으로서, 보다 자세하게는 전기에너지를 제공하는 연료 전지 스택에 관한 것이다.The present invention relates to a fuel cell stack, and more particularly, to a fuel cell stack providing electric energy.

연료 전지 시스템은 연료(탄화수소계 연료, 순수 수소, 또는 수소가 풍부한 개질 가스)와 산화제(공기 또는 순수 산소)의 전기화학적 반응을 이용하여 전기 에너지를 생성하는 연료 전지 스택을 포함한다. 직접 산화형 연료전지는 액체 또는 기체 상태의 탄화수소계 연료를 사용하며, 고분자 전해질형 연료 전지는 순수 수소 또는 수소가 풍부한 개질 가스를 연료로 사용한다.A fuel cell system includes a fuel cell stack that uses an electrochemical reaction of a fuel (hydrocarbon-based fuel, pure hydrogen, or hydrogen-rich reformed gas) and an oxidant (air or pure oxygen) to generate electrical energy. A direct oxidation fuel cell uses a hydrocarbon fuel in a liquid or gaseous state, and a polymer electrolyte fuel cell uses pure hydrogen or a hydrogen-rich reformed gas as a fuel.

일본 공개특허공보 특개2020-177746호에는 종래의 연료전지 스택 및 연료전지 스택의 제조 방법에 대해 기재하고 있다.Japanese Patent Application Laid-Open No. 2020-177746 describes a conventional fuel cell stack and a method of manufacturing the fuel cell stack.

연료 전지 스택은 막 전극 접합체들과, 막 전극 접합체들 사이에 위치하며 막 전극 접합체들로 연료와 산화제를 공급하는 세퍼레이터들과, 세퍼레이터들의 바깥에 위치하는 한 쌍의 엔드 플레이트를 포함한다. 연료 전지 스택은 체결 부재에 의해 일체로 조립된다. 체결 부재는 연료 전지 스택의 적어도 네 모서리를 관통하는 결합 볼트와, 엔드 플레이트의 바깥에서 결합 볼트의 단부에 체결되어 결합 볼트를 조이는 고정 너트로 구성될 수 있다.The fuel cell stack includes membrane electrode assemblies, separators positioned between the membrane electrode assemblies for supplying fuel and an oxidizing agent to the membrane electrode assemblies, and a pair of end plates positioned outside the separators. The fuel cell stack is integrally assembled by the fastening member. The fastening member may include a coupling bolt passing through at least four corners of the fuel cell stack, and a fixing nut that is fastened to an end of the coupling bolt from the outside of the end plate to tighten the coupling bolt.

연료 전지 스택에서는 하나의 막 전극 접합체에 문제가 발생하면 연료 전지 스택 전체의 성능이 저하된다. 그런데 연료 전지 스택을 조립하기 전에는 개별 막 전극 접합체의 성능을 테스트하기 어렵기 때문에 문제가 있는 막-전극 접합체를 선별할 수 없다.In a fuel cell stack, if a problem occurs in one membrane electrode assembly, the performance of the entire fuel cell stack is deteriorated. However, since it is difficult to test the performance of individual membrane electrode assemblies before assembling the fuel cell stack, it is impossible to select a problematic membrane-electrode assembly.

그리고 연료 전지 스택 조립 후 이를 사용하는 과정에서 특정 막 전극 접합체에 문제가 발생하면 이를 교체해야 하는데 교체가 쉽지 않다. 즉, 연료 전지 스택 전체를 분해한 다음 재조립해야 하므로 번거로운 교체 과정을 거쳐야 한다. 더욱이 연료 전지 스택을 재조립하는 과정에서 문제가 없는 다른 막 전극 접합체들이 손상될 수 있으므로 정교한 교체 작업이 요구된다.In addition, if a problem occurs in a specific membrane electrode assembly in the process of using the fuel cell stack after assembly, it must be replaced, but replacement is not easy. That is, since the entire fuel cell stack must be disassembled and then reassembled, a cumbersome replacement process is required. Moreover, in the process of reassembling the fuel cell stack, other non-problematic membrane electrode assemblies may be damaged, so a sophisticated replacement operation is required.

따라서 본 발명은 위와 같은 문제점들을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 스택에서 막 전극 접합체를 교체하기 쉽게 하는 연료 전지 스택을 제공하는데 그 목적이 있다.Accordingly, the present invention has been devised to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a fuel cell stack that makes it easy to replace a membrane electrode assembly in the stack.

본 발명의 일 실시예에 따른 연료 전지 스택은 산소와 수소의 화학적 반응을 하고, 서로 적층되는 복수 개의 막 전극 집합체, 서로 적층된 상기 복수 개의 막 전극 집합체 중 하나의 막 전극 집합체와 다른 하나의 막 전극 집합체의 사이 마다 적층되는 세퍼레이터, 서로 적층된 복수 개의 상기 막 전극 집합체와 상기 세퍼레이터를 관통하여 체결하는 복수 개의 체결부를 포함하며, 상기 체결부는 길이를 따라 서로 소정거리 이격되게 오목하게 형성된 복수 개의 삽입홀을 포함하고, 상기 세퍼레이터는 상기 삽입홀에서부터 외부로 연통하게 절개된 절개부를 포함하는 것을 특징으로 한다.A fuel cell stack according to an embodiment of the present invention performs a chemical reaction between oxygen and hydrogen, and includes a plurality of membrane electrode assemblies stacked on each other, one membrane electrode assembly and the other membrane among the plurality of membrane electrode assemblies stacked on each other. A separator stacked between each electrode assembly, a plurality of the membrane electrode assembly stacked on each other, and a plurality of fastening parts for fastening through the separator, wherein the fastening part includes a plurality of inserts concavely spaced apart from each other by a predetermined distance along a length It includes a hole, and the separator is characterized in that it includes a cutout that communicates with the outside from the insertion hole.

상기 절개부를 통해 상기 삽입홀에 삽입되는 교체핀을 더 포함할 수 있다.It may further include a replacement pin inserted into the insertion hole through the cutout.

상기 세퍼레이터는 복수 개이고, 상기 삽입홀은 상기 복수 개의 세퍼레이터의 절개부에 대응하게 상기 체결부에 오목하게 형성될 수 있다.A plurality of the separators may be provided, and the insertion hole may be concavely formed in the fastening portion to correspond to the cutout portions of the plurality of separators.

상기 복수 개의 세퍼레이터는 상기 절개부를 서로 동일한 방향에 형성할 수 있다.The plurality of separators may form the cutouts in the same direction.

상기 복수 개의 세퍼레이터는 상기 절개부를 서로 다른 방향에 형성할 수 있다.The plurality of separators may form the cutouts in different directions.

적층된 상기 복수 개의 세퍼레이터는 가장 인접한 세퍼레이터끼리 상기 절개부를 서로 엇갈리는 방향으로 형성할 수 있다.In the plurality of stacked separators, the cut-out portions of the separators closest to each other may be formed in a direction crossing each other.

상기 복수 개의 세퍼레이터는 각각 상기 절개부를 서로 다른 측부에 복수 개로 형성할 수 있다.Each of the plurality of separators may have a plurality of cutouts formed on different sides thereof.

상기 절개부는 필름, 보호제 중 어느 하나 이상을 코팅할 수 있다.The cutout may be coated with any one or more of a film and a protective agent.

서로 적층된 복수 개의 상기 막 전극 집합체의 최상위에 적층되는 상부 앤드플레이트와 서로 적층된 복수 개의 상기 막 전극 집합체의 최하위에 적층되는 하부 앤드 플레이트를 더 포함하고, 상기 체결부는 복수 개이고, 상기 복수 개의 체결부 중 일부는 상기 상부 앤드 플레이트 측으로 관통 삽입되고, 상기 복수 개의 체결부 중 다른 일부는 상기 하부 앤드 플레이트 측으로 관통 삽입될 수 있다.The method further includes an upper end plate stacked on top of the plurality of membrane electrode assemblies stacked on each other and a lower end plate stacked on the bottom of the plurality of membrane electrode assemblies stacked on each other, wherein the plurality of fastening parts are plural, and the plurality of fastening parts are provided. Some of the parts may be inserted through the upper end plate, and other parts of the plurality of fastening parts may be inserted through the lower end plate.

상기 삽입홀에 볼록하게 형성된 복수 개의 돌기부를 포함할 수 있다.It may include a plurality of protrusions convexly formed in the insertion hole.

본 발명에 따르면, 별도의 장치를 사용하지 않고 스택에서 막 전극 접합체를 쉽게 교체할 수 있는 효과가 있다.According to the present invention, there is an effect that the membrane electrode assembly can be easily replaced in the stack without using a separate device.

본 발명에 따르면, 정상의 막 전극 조립체의 손상 없이 문제가 있는 막 전극 조립체 만을 분리하여 교체할 수 있는 효과가 있다.According to the present invention, there is an effect that only the defective membrane electrode assembly can be separated and replaced without damage to the normal membrane electrode assembly.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 연료 전지 스택을 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 2는 도 1에서 일부 막 전극 접합체를 분해하여 도시한 일부 분해 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 세퍼레이터 만을 평면에서 도시한 평면도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따라 막 전극 접합체와 세퍼레이터를 적층하여 도시한 사시도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 체결부의 주요부를 확대하여 도시한 일부 확대도이다.1 is a perspective view schematically illustrating a fuel cell stack according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a partially exploded perspective view illustrating a partially disassembled membrane electrode assembly in FIG. 1 .
3 is a plan view illustrating only a separator according to an exemplary embodiment of the present invention.
4 is a perspective view illustrating a stacked membrane electrode assembly and a separator according to another embodiment of the present invention.
5 is a partially enlarged view showing a main part of a fastening part according to another embodiment of the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 연료 전지 스택에 대하여 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, a fuel cell stack according to a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과하고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.The terms or words used in the present specification and claims should not be construed as being limited to their ordinary or dictionary meanings, and the inventor may properly define the concept of the term in order to best describe his invention. Based on the principle that there is, it should be interpreted as meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention. Therefore, the configuration shown in the embodiments and drawings described in this specification is only the most preferred embodiment of the present invention and does not represent all of the technical idea of the present invention, so at the time of the present application, various It should be understood that there may be equivalents.

도면에서 각 구성요소 또는 그 구성요소를 이루는 특정 부분의 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되었다. 따라서, 각 구성요소의 크기는 실제크기를 전적으로 반영하는 것은 아니다. 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우, 그러한 설명은 생략하도록 한다.In the drawings, the size of each component or a specific part constituting the component is exaggerated, omitted, or schematically illustrated for convenience and clarity of description. Therefore, the size of each component does not fully reflect the actual size. If it is determined that a detailed description of a related known function or configuration may unnecessarily obscure the gist of the present invention, such description will be omitted.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 연료 전지 스택을 개략적으로 도시한 사시도이고, 도 2는 도 1에서 일부 막 전극 접합체를 분해하여 도시한 일부 분해 사시도이다.FIG. 1 is a perspective view schematically illustrating a fuel cell stack according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a partially exploded perspective view illustrating a partial membrane electrode assembly in FIG. 1 .

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 연료 전지 스택은 산소와 수소의 화학적 반응을 하고, 서로 적층되는 복수 개의 막 전극 집합체(100), 서로 적층된 상기 복수 개의 막 전극 집합체(100) 중 하나의 막 전극 집합체(100)와 다른 하나의 막 전극 집합체(100)의 사이 마다 적층되는 세퍼레이터(200), 서로 적층된 복수 개의 상기 막 전극 집합체(100)와 상기 세퍼레이터(200)를 관통하여 체결하는 복수 개의 체결부(300)를 포함한다. 그리고 상기 체결부(300)는 길이를 따라 서로 소정거리 이격되게 오목하게 형성된 복수 개의 삽입홀(310)을 포함하고 상기 세퍼레이터(200)는 상기 삽입홀(310)에서부터 외부로 연통하게 절개된 절개부(210)를 포함한다.1 and 2 , a fuel cell stack according to an embodiment of the present invention performs a chemical reaction of oxygen and hydrogen, a plurality of membrane electrode assemblies 100 stacked on each other, and the plurality of stacked A separator 200 stacked between one membrane electrode assembly 100 and another membrane electrode assembly 100 of the membrane electrode assembly 100, a plurality of the membrane electrode assemblies 100 stacked on each other, and the separator It includes a plurality of fastening parts 300 for fastening through 200 . In addition, the fastening part 300 includes a plurality of insertion holes 310 concavely formed to be spaced apart from each other by a predetermined distance along the length, and the separator 200 is a cutout that is cut to communicate with the outside from the insertion hole 310 . (210).

연료전지에 공급된 수소는 음극에서 전자를 내어놓고 산소는 양극에서 전자를 내어놓으며 이온이 되고 내어진 전자는 외부로 빠져나가 전류가 된다. 이러한 반응이 일어나는 곳이 막 전극 집합체(100)이다.Hydrogen supplied to the fuel cell releases electrons from the cathode and oxygen releases electrons from the anode to become ions. The place where this reaction takes place is the membrane electrode assembly 100 .

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 세퍼레이터 만을 평면에서 도시한 평면도이다.3 is a plan view illustrating only a separator according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 세퍼레이터(200)는 복수 개로 적층된 막 전극 집합체(100)의 사이사이 마다 적층될 수 있다1 to 3 , the separator 200 may be stacked between each of the plurality of stacked membrane electrode assemblies 100 .

세퍼레이터(200)는 체결부(300)의 삽입홀(310)과 연통하는 절개부(210)를 형성하고 외부에서 절개부(210)를 통해 교체핀(400)을 삽입홀(310)에 끼움 결합하게 할 수 있다.The separator 200 forms a cutout 210 communicating with the insertion hole 310 of the fastening part 300 and inserts the replacement pin 400 into the insertion hole 310 through the cutout 210 from the outside. can do it

교체핀(400)이 삽입홀(310)에 끼움 결합하면, 교체핀(400)에 의해 연료 전지 스택을 상부와 하부로 분리하여 고정할 수 있고 교체핀(400)에 의해 상부와 하부로 분리하여 고정된 연료 전지 스택의 사이에 적층된 막 전극 집합체(100)만을 쉽게 분리하여 교체할 수 있다.When the replacement pin 400 is fitted into the insertion hole 310 , the fuel cell stack can be separated and fixed into the upper and lower portions by the replacement pin 400 , and the upper and lower portions are separated by the replacement pin 400 , Only the membrane electrode assembly 100 stacked between the fixed fuel cell stacks can be easily separated and replaced.

즉, 체결부(300)의 삽입홀(310)은 적층된 복수 개의 세퍼레이터(200)의 절개부(210)에 대응하게 체결부(300)의 길이를 따라 복수 개로 오목하게 형성되고 적층된 막 전극 집합체(100) 중에서 교체해야할 막 막 전극 집합체(100)의 상측과 하측에 적층된 세퍼레이터(200)의 절개부(210)를 통해 삽입홀(310)에 교체핀(400)을 끼움 결합할 수 있다. 그리고 상부와 하부의 정상적인 막 전극 집합체(100) 만을 분리하여 문제가 있는 막 전극 집합체(100) 만을 쉽게 교체할 수 있다.That is, a plurality of insertion holes 310 of the fastening part 300 are concave along the length of the fastening part 300 to correspond to the cutouts 210 of the plurality of stacked separators 200, and the stacked membrane electrodes are formed. The replacement pin 400 may be inserted into the insertion hole 310 through the cutout 210 of the separator 200 stacked on the upper and lower sides of the membrane electrode assembly 100 to be replaced in the assembly 100 . . In addition, by separating only the upper and lower normal membrane electrode assemblies 100, only the defective membrane electrode assembly 100 can be easily replaced.

체결부(300)는 볼트 등과 같은 체결부재일 수 있고, 전극 집합체(100)에는 체결부(300)가 관통할 수 있는 전극홀(101)을 테두리 및 모서리부 등에 복수 개로 천공할 수 있다.The fastening part 300 may be a fastening member such as a bolt, and a plurality of electrode holes 101 through which the fastening part 300 may pass may be perforated in the electrode assembly 100 in rims and corners.

또한, 세퍼레이터(200)는 체결부(300)가 관통할 수 있는 분리막홀(201)을 테두리 및 모서리부 등에 복수 개로 천공하되 분리막홀(201)은 전극홀(101)과 대응되게 형성되어 체결부(300)가 전극홀(101)과 함께 분리막홀(201)을 관통할 수 있다.In addition, in the separator 200, a plurality of separator holes 201 through which the fastening part 300 can pass are perforated at edges and corners, and the separator hole 201 is formed to correspond to the electrode hole 101, so that the fastening part 300 may pass through the separator hole 201 together with the electrode hole 101 .

서로 적층된 복수 개의 막 전극 집합체(100)의 최상위에 적층되는 상부 앤드 플레이트(10)와 서로 적층된 복수 개의 막 전극 집합체(100)의 최하위에 적층되는 하부 앤드 플레이트(20)를 포함할 수 있다.It may include an upper end plate 10 stacked on top of the plurality of membrane electrode assemblies 100 stacked on each other and a lower end plate 20 stacked on the bottom of the plurality of membrane electrode assemblies 100 stacked on each other. .

체결부(300)는 복수 개이고 복수 개의 체결부(300) 중 일부는 상부 앤드 플레이트(10) 측으로 관통 삽입 고정되고, 복수 개의 체결부(300) 중 다른 일부는 하부 앤드 플레이트(20) 측으로 관통 삽입될 수 있다. There are a plurality of fastening parts 300 and some of the plurality of fastening parts 300 are inserted and fixed to the upper end plate 10 side, and other parts of the plurality of fastening parts 300 are inserted through and inserted into the lower end plate 20 side. can be

즉 적층된 복수 개의 막 전극 집합체(100)를 체결부(300)가 상측과 하측에서 각각 체결하여 견고하게 고정되도록 체결력을 높일 수 있다. That is, the fastening force of the plurality of stacked membrane electrode assemblies 100 can be increased so that the fastening parts 300 are respectively fastened from the upper side and the lower side to be firmly fixed.

세퍼레이터(200)의 절개부(210)는 분리막홀(201)과 연통하게 형성될 수 있다.The cutout 210 of the separator 200 may be formed to communicate with the separator hole 201 .

절개부(210)는 필름, 보호제 등 중 어느 하나 이상을 표면에 코팅하여 내구성을 증강할 수 있다.The cutout 210 may increase durability by coating any one or more of a film and a protective agent on the surface.

체결부(300)의 삽입홀(310)은 적층된 복수 개의 세퍼레이이터(200)의 절개부(210)에 대응하게 체결부(300)의 길이를 따라 복수 개로 형성될 수 있다.A plurality of insertion holes 310 of the fastening part 300 may be formed along the length of the fastening part 300 to correspond to the cutouts 210 of the plurality of stacked separators 200 .

적층된 복수 개의 세퍼레이터(200)는 일측부에 형성된 절개부(210)를 서로 동일한 방향으로 형성할 수 있다. 그리고 적층된 복수 개의 세퍼레이터(200)는 일측부에 형성된 절개부(210)를 복수 개의 세퍼레이터(200)가 적층된 방향을 기준으로 동일 수직선상에 나란하게 위치하게 할 수 있다.The plurality of stacked separators 200 may form cutouts 210 formed on one side in the same direction. In addition, the plurality of stacked separators 200 may have the cutout 210 formed on one side of the stacked plurality of separators 200 positioned side by side on the same vertical line with respect to the stacked direction.

또한, 적층된 복수 개의 세퍼레이터(200)는 타측부에 형성된 절개부(210)를 서로 동일한 방향으로 형성할 수 있다. 그리고 적층된 복수 개의 세퍼레이터(200)는 타측부에 형성된 절개부(210)를 복수 개의 세퍼레이터(200)가 적층된 방향을 기준으로 동일 수직선상에 나란하게 위치하게 할 수 있다.In addition, in the plurality of stacked separators 200 , the cutouts 210 formed on the other side may be formed in the same direction. In addition, in the stacked plurality of separators 200 , the cutout 210 formed on the other side may be positioned side by side on the same vertical line with respect to the direction in which the plurality of separators 200 are stacked.

이와 같이 적층된 복수 개의 세퍼레이터(200)가 일측부에 형성된 절개부(210)를 동일한 방향으로 형성하고 타측부에 형성된 절개부(210)를 동일한 방향에 형성하면 제조를 쉽게 할 수 있는 장점이 있다.If the plurality of separators 200 stacked in this way form the cutout 210 formed on one side in the same direction and the cutout 210 formed on the other side of the stacked separator 200 in the same direction, there is an advantage that can be easily manufactured. .

본 발명의 다른 실시예의 연료 전지 스택에 따르면 적층된 복수 개의 세퍼레이터(200)는 절개부(210)를 서로 다른 방향에 형성할 수 있다.According to the fuel cell stack according to another embodiment of the present invention, the stacked plurality of separators 200 may form cutouts 210 in different directions.

즉, 적층된 복수 개의 세퍼레이터(200) 중 하나의 세퍼레이터(200)는 절개부(210)를 전방부에 형성하고, 다른 하나의 세퍼레이터(200)는 절개부(210)를 좌측부에 형성하고, 또 다른 하나의 세퍼레이터(200)는 절개부(210)를 후방부에 형성하고, 또 다른 하나의 세퍼레이터(200)는 절개부(210)를 후측부에 형성하는 방식으로 적층된 복수 개의 세퍼레이터(200)는 절개부(210)를 각각 서로 다른 방향에 형성할 수 있다.That is, one separator 200 among the plurality of stacked separators 200 forms the cutout 210 in the front part, and the other separator 200 forms the cutout 210 in the left part, and A plurality of separators 200 stacked in such a way that the other separator 200 forms the cutout 210 in the rear portion, and the other separator 200 forms the cutout 210 in the rear portion. may form the cutout 210 in different directions, respectively.

본 발명의 또 다른 실시예의 연료 전지 스택에 따르면 적층된 복수 개의 세퍼레이터(200)는 가장 인접한 세퍼레이터(200)끼리 절개부를 서로 엇갈리는 방향으로 형성할 수 있다.According to the fuel cell stack according to another embodiment of the present invention, in the plurality of stacked separators 200 , cutouts between the separators 200 closest to each other may be formed in alternating directions.

즉, 적층된 복수 개의 세퍼레이터(200) 중 적층된 순서대로 제1 세퍼레이터(200a), 제2 세퍼레이터(200b), 제3 세퍼레이터(200c) 및 제 4 세퍼레이터(200d)로 구분할 수 있다. 그리고 제1 세퍼레이터(200a)와 제3 세퍼레이터(200c)의 절개부(210)는 제1 세퍼레이터(200a)와 제3 세퍼레이터(200c)를 적층한 방향을 기준으로 동일 수직선 상에 위치하게 동일한 방향에 형성되고, 제2 세퍼레이터(200b)와 제4 세퍼레이터(200d)는 제2 세퍼레이터(200b)와 제4 세퍼레이터(200d)를 적층한 방향을 기준으로 동일 수직선 상에 위치하게 동일한 방향에 형성될 수 있다. 여기서 제1 세퍼레이터(200a)와 제3 세퍼레이터(200c)의 절개부(210)와 제2 세퍼레이터(200b)와 제4 세퍼레이터(200d)의 절개부(210)는 서로 엇갈리는 방향에 형성될 수 있다. 일 실시예를 들어 설명하면 제1 세퍼레이터(200a)와 제3 세퍼레이터(200c)는 전면부와 배면부에 절개부(210)를 형성할 수 있고, 제2 세퍼레이터(200b)와 제4 세퍼레이터(200d)는 좌측면부와 우측면부에 절개부(210)를 형성할 수 있다. 그리고 체결부(300)에 형성된 삽입홀(310)은 각 세퍼레이터(200)의 절개부(210)에 대응하게 형성될 수 있다.That is, it may be divided into a first separator 200a, a second separator 200b, a third separator 200c, and a fourth separator 200d in the order of stacking among the plurality of stacked separators 200 . Also, the cutout portions 210 of the first separator 200a and the third separator 200c are positioned on the same vertical line with respect to the stacking direction of the first separator 200a and the third separator 200c in the same direction. formed, and the second separator 200b and the fourth separator 200d are positioned on the same vertical line with respect to the stacking direction of the second separator 200b and the fourth separator 200d and may be formed in the same direction. . Here, the cutout 210 of the first separator 200a and the third separator 200c and the cutout 210 of the second separator 200b and the fourth separator 200d may be formed in a direction crossing each other. As an example, the first separator 200a and the third separator 200c may form cutout portions 210 on the front and rear surfaces, and the second separator 200b and the fourth separator 200d may form the cutout 210 on the left side and the right side. In addition, the insertion hole 310 formed in the fastening part 300 may be formed to correspond to the cutout 210 of each separator 200 .

이와 같이 적층된 복수 개의 세퍼레이터(200)가 절개부(210)를 서로 다른 방향에 형성하면 체결부(300)의 길이를 따라 형성되는 복수 개의 삽입홀(310)을 교차하며 엇갈리는 방향으로 형성할 수 있어 체결부(300)의 손상을 최소화하고 강성을 높일 수 있다.When the plurality of separators 200 stacked in this way form the cutouts 210 in different directions, the plurality of insertion holes 310 formed along the length of the fastening portion 300 may be crossed and formed in alternating directions. Thus, damage to the fastening part 300 can be minimized and rigidity can be increased.

본 발명의 또 다른 실시예의 연료 전지 스택에 따르면 복수 개의 세퍼레이터(200)는 각각 절개부(210)를 서로 다른 측부에 복수 개로 형성할 수 있다.According to another embodiment of the fuel cell stack of the present invention, the plurality of separators 200 may each have a plurality of cutouts 210 formed on different sides thereof.

즉, 세퍼레이터(200)는 전방부와 좌측부와 우측부와 후측부에 각각 절개부(210)를 형성할 수 있다.That is, the separator 200 may form the cutout 210 in the front part, the left part, the right part, and the rear part, respectively.

도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 체결부의 주요부를 확대하여 도시한 일부 확대도이다.5 is a partially enlarged view showing a main part of a fastening part according to another embodiment of the present invention.

본 발명의 다른 실시예에 따른 체결부(300)는 삽입홀(310)에 볼록한 복수 개의 돌기부(311)를 형성할 수 있다.The fastening part 300 according to another embodiment of the present invention may form a plurality of convex protrusions 311 in the insertion hole 310 .

복수 개의 돌기부(311)는 체결부(300)의 삽입홀(310)에 삽입되는 교체핀(400)의 마찰 계수를 높여 막 전극 집합체(100)의 교체 작업 중 교체핀(400)이 삽입홀(310)로부터 임의로 이탈하여 발생할 수 있는 사고 및 작업 실수를 방지할 수 있다.The plurality of protrusions 311 increases the friction coefficient of the replacement pin 400 inserted into the insertion hole 310 of the fastening unit 300, so that the replacement pin 400 is inserted into the insertion hole ( 310), it is possible to prevent accidents and work errors that may occur by arbitrarily departing from the 310).

상술한 바와 같이 본 발명에 따르면, 별도의 장치를 사용하지 않고 스택에서 막 전극 접합체를 쉽게 교체할 수 있는 효과가 있다.As described above, according to the present invention, there is an effect that the membrane electrode assembly can be easily replaced in the stack without using a separate device.

이상과 같이 본 발명에 따른 연료 전지 스택을 예시된 도면을 참고하여 설명하였으나, 본 발명은 이상에서 설명된 실시예와 도면에 의해 한정되지 않으며, 특허청구범위 내에서 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자들에 의해 다양한 실시가 가능하다.As described above, the fuel cell stack according to the present invention has been described with reference to the illustrated drawings, but the present invention is not limited by the above-described embodiments and drawings, and within the scope of the claims, it is common in the technical field to which the present invention pertains. Various implementations are possible by those with the knowledge of

10: 상부 앤드 플레이트
20: 하부 앤드 플레이트
100: 막 전극 집합체
101: 전극홀
200: 세퍼레이터
200a: 제1 세퍼레이터
200b: 제2 세퍼레이터
200c: 제3 세퍼레이터
200d: 제4 세퍼레이터
201: 분리막홀
210: 절개부
300: 체결부
310: 삽입홀
311: 돌기부
400: 교체핀10: upper end plate
20: lower end plate
100: membrane electrode assembly
101: electrode hole
200: separator
200a: first separator
200b: second separator
200c: third separator
200d: fourth separator
201: separation membrane hole
210: cutout
300: fastening part
310: insertion hole
311: protrusion
400: replacement pin

Claims

a plurality of membrane electrode assemblies stacked on each other through a chemical reaction between oxygen and hydrogen;
a separator stacked between one membrane electrode assembly and the other one of the plurality of membrane electrode assemblies stacked on each other;
a plurality of fastening units for fastening the plurality of layered membrane electrode assemblies to each other through the separator; includes,
The fastening portion includes a plurality of insertion holes formed concavely spaced apart from each other by a predetermined distance along the length,
The separator may include: an incision cut in communication with the outside from the insertion hole; A fuel cell stack comprising a.

The method according to claim 1,
The fuel cell stack further comprising a replacement pin inserted into the insertion hole through the cutout.

The method according to claim 1,
The separator is a plurality,
The fuel cell stack, characterized in that the insertion hole is formed to be concave in the fastening portion corresponding to the cutout portion of the plurality of separators.

4. The method according to claim 3,
In the plurality of separators, the cutout portions are formed in the same direction as each other.

4. The method according to claim 3,
The fuel cell stack, wherein the plurality of separators form the cutouts in different directions.

4. The method according to claim 3,
The fuel cell stack, characterized in that in the plurality of stacked separators, the cut-out portions of the separators closest to each other are formed in alternating directions.

The method according to claim 1,
In each of the plurality of separators, a plurality of the cutouts are formed on different sides of the fuel cell stack.

The method according to claim 1,
The fuel cell stack, characterized in that the cutout is coated.

The method according to claim 1,
an upper end plate stacked on top of the plurality of membrane electrode assemblies stacked on each other;
Further comprising a lower end plate stacked on the lowermost of the plurality of membrane electrode assemblies stacked on each other,
The fastening part is a plurality,
Some of the plurality of fastening parts are inserted through the upper end plate side,
Another portion of the plurality of fastening parts is inserted through the lower end plate side of the fuel cell stack.

The method according to claim 1,
and a plurality of protrusions convexly formed in the insertion hole.