KR20220090628A - Separator for fuel cell with shock absorbing and sealing structure - Google Patents

Separator for fuel cell with shock absorbing and sealing structure Download PDF

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KR20220090628A
KR20220090628A KR1020200180745A KR20200180745A KR20220090628A KR 20220090628 A KR20220090628 A KR 20220090628A KR 1020200180745 A KR1020200180745 A KR 1020200180745A KR 20200180745 A KR20200180745 A KR 20200180745A KR 20220090628 A KR20220090628 A KR 20220090628A
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비나텍주식회사
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Abstract

본 발명의 실시예에 따른 연료 전지용 세퍼레이터는, 제1 전극 및 제2 전극을 포함하는 막 전극 조립체에 부착되는 제1 세퍼레이터 부재 및 제2 세퍼레이터 부재를 포함할 수 있고, 제1 세퍼레이터 부재는, 가스가 통과하는 가스 유로를 형성하는 복수의 유로 리브와, 복수의 유로 리브 사이의 부분이 복수 횟수로 절곡되어 형성되는 제1 완충부를 포함할 수 있고, 제2 세퍼레이터 부재는, 가스가 통과하는 가스 유로를 형성하는 복수의 유로 리브와, 복수의 유로 리브 사이의 부분이 복수 횟수로 절곡되어 형성되는 제2 완충부를 포함할 수 있고, 제1 완충부 및 제2 완충부는 서로 이격되게 배치될 수 있고, 제1 완충부 및 제2 완충부 사이에는 실링부가 구비될 수 있다.A separator for a fuel cell according to an embodiment of the present invention may include a first separator member and a second separator member attached to a membrane electrode assembly including a first electrode and a second electrode, wherein the first separator member includes a gas a plurality of flow path ribs forming a gas flow path through which may include a plurality of flow path ribs forming a second buffer portion formed by bending a plurality of passage ribs a plurality of times, and the first buffer portion and the second buffer portion may be disposed to be spaced apart from each other, A sealing part may be provided between the first buffer part and the second buffer part.

Description

완충 및 기밀 구조를 구비하는 연료 전지용 세퍼레이터{SEPARATOR FOR FUEL CELL WITH SHOCK ABSORBING AND SEALING STRUCTURE}Separator for fuel cells having a buffer and airtight structure TECHNICAL FIELD

본 발명은 연료 전지용 세퍼레이터에 관한 것이다.The present invention relates to a separator for a fuel cell.

일반적으로, 연료 전지는 애노드에 수소를 공급하고 캐소드에 산소를 공급하여, 수소와 산소의 전기 화학 반응에 의해 전기 에너지를 얻는 장치이다. 연료 전지는 유해 가스를 배출하지 않고 소음과 진동을 적게 발생하므로 차세대 에너지원으로서 각광을 받고 있다.In general, a fuel cell is a device that supplies hydrogen to an anode and oxygen to a cathode to obtain electrical energy through an electrochemical reaction between hydrogen and oxygen. Since fuel cells do not emit harmful gases and generate less noise and vibrations, they are in the spotlight as a next-generation energy source.

연료 전지는, 전해질 종류에 따라, 고분자 전해질 연료 전지(PEMFC), 인산형 연료 전지(PAFC), 용융 탄산염형 연료 전지(MCFC), 고체산화물 연료 전지(SOFC)로 분류된다. 이러한 연료 전지 중에서 고분자 전해질 연료 전지(PEMFC)가 널리 사용되고 있다.Fuel cells are classified into a polymer electrolyte fuel cell (PEMFC), a phosphoric acid fuel cell (PAFC), a molten carbonate fuel cell (MCFC), and a solid oxide fuel cell (SOFC) according to the type of electrolyte. Among these fuel cells, a polymer electrolyte fuel cell (PEMFC) is widely used.

고분자 전해질 연료 전지는 수십 내지 수백 개의 단위 셀이 직렬로 적층된 구조를 갖는다. 단위 셀은 고체 고분자 전해질막, 전극, 세퍼레이터로 구성된다.A polymer electrolyte fuel cell has a structure in which tens to hundreds of unit cells are stacked in series. The unit cell is composed of a solid polymer electrolyte membrane, an electrode, and a separator.

세퍼레이터는 전극으로 공급되는 수소와 산소를 분리시키는 역할을 한다. 세퍼레이터는 수소와 산소를 완전히 분리시켜야 하므로 매우 높은 가스 불투과성을 가질 필요가 있다. 또한, 세퍼레이터는 전기 에너지를 집전체인 엔드 플레이트로 전력 손실 없이 전달하여야 하므로 우수한 전기 전도성을 가질 필요가 있다.The separator serves to separate hydrogen and oxygen supplied to the electrode. The separator needs to have a very high gas impermeability since it must completely separate hydrogen and oxygen. In addition, the separator needs to have excellent electrical conductivity since it must transmit electrical energy to the end plate, which is a current collector, without loss of power.

또한, 세퍼레이터는 연료 전지 내에서 큰 체적을 차지하므로, 대용량으로 제작되는 연료 전지의 무게를 줄일 수 있도록 세퍼레이터는 작은 두께를 갖도록 제작될 필요가 있다.In addition, since the separator occupies a large volume in the fuel cell, the separator needs to be manufactured to have a small thickness in order to reduce the weight of the fuel cell manufactured with a large capacity.

또한, 세퍼레이터는 작은 두께에도 불구하고 진동 및 외력을 견딜 수 있어야 한다.In addition, the separator must be able to withstand vibration and external force despite its small thickness.

또한, 세퍼레이터는 내부에 형성되는 가스 유로를 통과하는 가스가 외부로 누출되는 것을 방지하도록 기밀성을 가질 필요가 있다.In addition, the separator needs to have airtightness to prevent gas passing through a gas flow path formed therein from leaking to the outside.

본 발명의 목적은 완충 및 기밀 구조를 구비하는 연료 전지용 세퍼레이터를 제공하는 것이다.An object of the present invention is to provide a separator for a fuel cell having a buffer and airtight structure.

전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 연료 전지용 세퍼레이터는, 제1 전극 및 제2 전극을 포함하는 막 전극 조립체에 부착되는 제1 세퍼레이터 부재 및 제2 세퍼레이터 부재를 포함할 수 있고, 제1 세퍼레이터 부재는, 가스가 통과하는 가스 유로를 형성하는 복수의 유로 리브와, 복수의 유로 리브 사이의 부분이 복수 횟수로 절곡되어 형성되는 제1 완충부를 포함할 수 있고, 제2 세퍼레이터 부재는, 가스가 통과하는 가스 유로를 형성하는 복수의 유로 리브와, 복수의 유로 리브 사이의 부분이 복수 횟수로 절곡되어 형성되는 제2 완충부를 포함할 수 있고, 제1 완충부 및 제2 완충부는 서로 이격되게 배치될 수 있고, 제1 완충부 및 제2 완충부 사이에는 실링부가 구비될 수 있다.A separator for a fuel cell according to an embodiment of the present invention for achieving the above object may include a first separator member and a second separator member attached to a membrane electrode assembly including a first electrode and a second electrode, The first separator member may include a plurality of flow path ribs forming a gas flow path through which gas passes, and a first buffer portion formed by bending portions between the plurality of flow path ribs a plurality of times, and the second separator member includes: , a plurality of flow path ribs forming a gas flow path through which the gas passes, and a second buffer unit formed by bending a portion between the plurality of flow path ribs a plurality of times, wherein the first buffer unit and the second buffer unit are each other It may be disposed to be spaced apart, and a sealing part may be provided between the first buffer part and the second buffer part.

제1 완충부, 제2 완충부 및 실링부는 서로 끼워지도록 형성될 수 있다.The first buffer part, the second buffer part, and the sealing part may be formed to fit each other.

실링부는, 제1 완충부 및 제2 완충부 사이에 개재되어 가스의 누출을 방지하는 실링 부재; 및 실링 부재의 내부에 매립되는 지지 부재를 포함할 수 있고, 지지 부재의 적어도 일부는 제1 완충부 및 제2 완충부에 밀착될 수 있다.The sealing unit may include: a sealing member interposed between the first buffer unit and the second buffer unit to prevent gas leakage; and a support member embedded in the sealing member, wherein at least a portion of the support member may be in close contact with the first buffer part and the second buffer part.

본 발명의 실시예에 따른 연료 전지용 세퍼레이터에 따르면, 제1 가스 유로, 제2 가스 유로 및 냉매 유로를 형성하는 복수의 유로 리브 사이에 완충부가 구비되며, 완충부는 충격을 흡수하도록 구성된다. 따라서, 연료 전지 스택에 외부 충격이 가해지는 경우에도, 완충부가 충격을 흡수할 수 있다. 따라서, 연료 전지 스택을 구성하는 구성 부품이 외부 충격에 의해 파손되거나 위치 변동하는 것이 방지될 수 있다.According to the fuel cell separator according to the embodiment of the present invention, a buffer part is provided between the plurality of flow ribs forming the first gas flow path, the second gas flow path, and the refrigerant flow path, and the buffer part is configured to absorb an impact. Accordingly, even when an external shock is applied to the fuel cell stack, the shock absorber may absorb the shock. Accordingly, it is possible to prevent the component parts constituting the fuel cell stack from being damaged or changed in position due to an external impact.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 연료 전지용 세퍼레이터에 따르면, 완충부를 구성하는 제1 완충부 및 제2 완충부 사이에 실링부가 구비된다. 따라서, 제1 가스 유로, 제2 가스 유로, 또는 냉매 유로를 통하여 유동하는 제1 가스, 제2 가스 또는 냉매가 외부로 누출되는 것을 방지할 수 있다.In addition, according to the fuel cell separator according to the embodiment of the present invention, a sealing part is provided between the first buffer part and the second buffer part constituting the buffer part. Accordingly, it is possible to prevent the first gas, the second gas, or the refrigerant flowing through the first gas passage, the second gas passage, or the refrigerant passage from leaking to the outside.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 연료 전지용 세퍼레이터가 개략적으로 도시된 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 연료 전지용 세퍼레이터가 막 전극 조립체에 결합된 구성의 일 예가 개략적으로 도시된 도면이다.1 is a diagram schematically illustrating a separator for a fuel cell according to an embodiment of the present invention.
2 is a diagram schematically illustrating an example of a configuration in which a separator for a fuel cell according to an embodiment of the present invention is coupled to a membrane electrode assembly.

이하, 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명의 실시예에 따른 연료 전지용 세퍼레이터에 대하여 설명한다.Hereinafter, a separator for a fuel cell according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 연료 전지용 세퍼레이터(50)는, 열경화성 수지, 전기 전도성 입자, 탄소 섬유를 혼합한 혼합물(이하, 성형 재료라 함)을 사용하여 제조될 수 있다. 예를 들면, 세퍼레이터(50)는 20 내지 35 wt.%의 열경화성 수지와, 80 내지 65 wt.%의 전기 전도성 입자 및 탄소 섬유를 혼합하여 제조된 성형 재료를 사용하여 제조될 수 있다.As shown in FIG. 1 , the separator 50 for a fuel cell according to an embodiment of the present invention may be manufactured using a mixture (hereinafter referred to as a molding material) in which a thermosetting resin, electrically conductive particles, and carbon fibers are mixed. have. For example, the separator 50 may be manufactured using a molding material prepared by mixing 20 to 35 wt.% of a thermosetting resin and 80 to 65 wt.% of electrically conductive particles and carbon fibers.

열경화성 수지는 페놀 수지일 수 있다. 다만, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 다양한 열경화성 수지가 사용될 수 있다.The thermosetting resin may be a phenolic resin. However, the present invention is not limited thereto, and various thermosetting resins may be used.

전기 전도성 입자는 카본 블랙 입자일 수 있다. 카본 블랙 입자는 전기 전도성이 높으므로, 카본 블랙 입자를 사용하여 제조되는 세퍼레이터(50)의 전기 전도성을 향상시킬 수 있다. 또한, 카본 블랙 입자는 가공성이 우수하므로, 카본 블랙 입자를 사용하여 제조되는 세퍼레이터(50)는 1 내지 2 mm 정도로 작은 두께를 가질 수 있다.The electrically conductive particles may be carbon black particles. Since the carbon black particles have high electrical conductivity, the electrical conductivity of the separator 50 manufactured using the carbon black particles can be improved. In addition, since the carbon black particles have excellent processability, the separator 50 manufactured using the carbon black particles may have a thickness as small as 1 to 2 mm.

한편, 카본 블랙 입자의 양이 증가함에 따라 세퍼레이터(50)의 전기 전도성은 좋아지지만 세퍼레이터(50)의 강도가 저하될 수 있다. 따라서, 세퍼레이터(50)의 강도를 보완하기 위해, 세퍼레이터(50)는 카본 블랙 입자에 탄소 섬유를 혼합한 혼합물을 사용하여 제조된다. 예를 들면, 탄소 섬유는 PAN계 탄소 섬유, 피치계 탄소 섬유, 셀룰로오스계 탄소 섬유 중 어느 하나일 수 있다. 예를 들면, 탄소 섬유는 1 내지 12 mm의 길이를 가질 수 있지만, 본 발명은 탄소 섬유의 길이에 한정되지 않는다.Meanwhile, as the amount of carbon black particles increases, the electrical conductivity of the separator 50 may improve, but the strength of the separator 50 may decrease. Therefore, in order to supplement the strength of the separator 50, the separator 50 is manufactured using a mixture of carbon black particles mixed with carbon fibers. For example, the carbon fiber may be any one of a PAN-based carbon fiber, a pitch-based carbon fiber, and a cellulose-based carbon fiber. For example, the carbon fiber may have a length of 1 to 12 mm, but the present invention is not limited to the length of the carbon fiber.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 연료 전지용 세퍼레이터(50)는, 복수의 매니폴드 홀(111, 112, 121, 122, 131, 132), 복수의 매니폴드 돌기(211, 212, 221, 222, 231, 232), 복수의 유로 리브(300), 복수의 외곽 돌기(411, 421)를 구비한다.As shown in FIG. 1 , the separator 50 for a fuel cell according to the embodiment of the present invention includes a plurality of manifold holes 111 , 112 , 121 , 122 , 131 , 132 , a plurality of manifold protrusions 211 , 212 , 221 , 222 , 231 , 232 , a plurality of flow path ribs 300 , and a plurality of outer protrusions 411 and 421 are provided.

복수의 매니폴드 홀(111, 112, 121, 122, 131, 132)은, 복수의 가스 매니폴드 홀(111, 112, 121, 122) 및 한 쌍의 냉매 매니폴드 홀(131, 132)을 포함한다.The plurality of manifold holes 111 , 112 , 121 , 122 , 131 and 132 includes a plurality of gas manifold holes 111 , 112 , 121 , 122 and a pair of refrigerant manifold holes 131 and 132 . do.

복수의 가스 매니폴드 홀(111, 112, 121, 122)은, 한 쌍의 제1 가스 매니폴드 홀(111, 112) 및 한 쌍의 제2 가스 매니폴드 홀(121, 122)을 포함한다.The plurality of gas manifold holes 111 , 112 , 121 , and 122 include a pair of first gas manifold holes 111 and 112 and a pair of second gas manifold holes 121 and 122 .

한 쌍의 제1 가스 매니폴드 홀(111, 112)은, 제1 가스가 유입되는 제1 가스 유입홀(111)과, 제1 가스가 배출되는 제1 가스 배출홀(112)을 포함한다. 제1 가스는 제1 가스 유입홀(111)을 통하여 세퍼레이터(50)의 내부로 유입되고, 세퍼레이터(50) 내부의 제1 가스 유로를 통과한 다음, 제1 가스 배출홀(112)을 통하여 세퍼레이터(50)의 외부로 배출된다.The pair of first gas manifold holes 111 and 112 include a first gas inlet hole 111 through which the first gas is introduced, and a first gas outlet hole 112 through which the first gas is discharged. The first gas flows into the separator 50 through the first gas inlet hole 111 , passes through the first gas flow path inside the separator 50 , and then through the first gas outlet hole 112 to the separator (50) is discharged to the outside.

한 쌍의 제2 가스 매니폴드 홀(121, 122)은, 제2 가스가 유입되는 제2 가스 유입홀(121)과, 제2 가스가 배출되는 제2 가스 배출홀(122)을 포함한다. 제2 가스는 제2 가스 유입홀(121)을 통하여 세퍼레이터(50)의 내부로 유입되고, 세퍼레이터(50) 내부의 제2 가스 유로를 통과한 다음, 제2 가스 배출홀(122)을 통하여 세퍼레이터(50)의 외부로 배출된다.The pair of second gas manifold holes 121 and 122 include a second gas inlet hole 121 through which a second gas is introduced, and a second gas outlet hole 122 through which the second gas is discharged. The second gas is introduced into the separator 50 through the second gas inlet hole 121 , passes through the second gas flow path inside the separator 50 , and then through the second gas outlet hole 122 to the separator. (50) is discharged to the outside.

여기에서, 제1 가스 및 제2 가스 중 어느 하나는 연료 가스일 수 있고, 제1 가스 및 제2 가스 중 다른 하나는 산화제 가스일 수 있다.Here, any one of the first gas and the second gas may be a fuel gas, and the other of the first gas and the second gas may be an oxidizing gas.

각각의 매니폴드 돌기(211, 212, 221, 222, 231, 232)는 각각의 매니폴드 홀(111, 112, 121, 122, 131, 132)의 둘레를 따라 연장될 수 있다. 각각의 매니폴드 돌기(211, 212, 221, 222, 231, 232)는 각각의 매니폴드 홀(111, 112, 121, 122, 131, 132)을 둘러싸도록 형성된다. 각각의 매니폴드 돌기(211, 212, 221, 222, 231, 232)는 세퍼레이터(50)의 표면으로부터 돌출되어 매니폴드 홀(111, 112, 121, 122, 131, 132)을 통하여 유동하는 냉매, 제1 가스 또는 제2 가스가 외부로 누출하는 것을 방지하는 역할을 한다.Each of the manifold protrusions 211 , 212 , 221 , 222 , 231 , and 232 may extend along the circumference of each of the manifold holes 111 , 112 , 121 , 122 , 131 and 132 . Each of the manifold protrusions 211 , 212 , 221 , 222 , 231 , and 232 is formed to surround each of the manifold holes 111 , 112 , 121 , 122 , 131 and 132 . Each of the manifold protrusions 211, 212, 221, 222, 231, 232 protrudes from the surface of the separator 50 and flows through the manifold holes 111, 112, 121, 122, 131, and 132; It serves to prevent the first gas or the second gas from leaking to the outside.

복수의 외곽 돌기(411, 421)는 세퍼레이터(50)의 외곽을 따라 연장될 수 있다. 복수의 외곽 돌기(411, 421)는 제1 외곽 돌기(411) 및 제2 외곽 돌기(421)를 포함한다.The plurality of outer protrusions 411 and 421 may extend along the outer edge of the separator 50 . The plurality of outer protrusions 411 and 421 include a first outer protrusion 411 and a second outer protrusion 421 .

제1 외곽 돌기(411)는 복수의 유로 리브(300)를 둘러싸도록 형성된다. 제2 외곽 돌기(421)는 복수의 유로 리브(300), 복수의 매니폴드 홀(111, 112, 121, 122, 131, 132), 복수의 매니폴드 돌기(211, 212, 221, 222, 231, 232)를 포위하도록 형성된다. 복수의 외곽 돌기(411, 421)는 세퍼레이터(50)의 내부에서 유동하는 냉매, 제1 가스 또는 제2 가스가 외부로 누출되는 것을 방지하는 역할을 한다.The first outer protrusion 411 is formed to surround the plurality of flow path ribs 300 . The second outer protrusion 421 includes a plurality of flow path ribs 300 , a plurality of manifold holes 111 , 112 , 121 , 122 , 131 , 132 , and a plurality of manifold protrusions 211 , 212 , 221 , 222 , 231 . , 232). The plurality of outer protrusions 411 and 421 serves to prevent the refrigerant, the first gas, or the second gas flowing in the separator 50 from leaking to the outside.

복수의 유로 리브(300)는 세퍼레이터(50)의 표면으로부터 돌출될 수 있다. 복수의 유로 리브(300)는 서로 이격되게 형성될 수 있으며, 이에 따라, 복수의 유로 리브(300) 사이에는 제1 가스가 통과하는 제1 가스 유로 또는 제2 가스가 통과하는 제2 가스 유로가 형성될 수 있다.The plurality of flow path ribs 300 may protrude from the surface of the separator 50 . The plurality of flow path ribs 300 may be formed to be spaced apart from each other. Accordingly, a first gas flow path through which the first gas passes or a second gas flow path through which the second gas passes is formed between the plurality of flow path ribs 300 . can be formed.

본 발명의 실시예에 따르면, 한 쌍의 세퍼레이터(50)가 서로 결합되어 하나의 조립체를 구성할 수 있다. 한 쌍의 세퍼레이터(50)가 서로 결합되는 것에 의해 어느 하나의 세퍼레이터(50)의 복수의 매니폴드 돌기(211, 212, 221, 222, 231, 232)가 다른 하나의 세퍼레이터(50)의 복수의 매니폴드 돌기(211, 212, 221, 222, 231, 232)에 접합될 수 있다. 이때, 어느 하나의 세퍼레이터(50)의 복수의 매니폴드 돌기(211, 212, 221, 222, 231, 232)의 접합면과 다른 하나의 세퍼레이터(50)의 복수의 매니폴드 돌기(211, 212, 221, 222, 231, 232)의 접합면이 서로 접촉될 수 있다.According to an embodiment of the present invention, a pair of separators 50 may be coupled to each other to constitute one assembly. When the pair of separators 50 are coupled to each other, the plurality of manifold protrusions 211 , 212 , 221 , 222 , 231 , 232 of one separator 50 becomes a plurality of the plurality of separators 50 of the other separator 50 . It may be bonded to the manifold protrusions 211 , 212 , 221 , 222 , 231 , and 232 . At this time, the bonding surface of the plurality of manifold protrusions 211 , 212 , 221 , 222 , 231 , 232 of one separator 50 and the plurality of manifold protrusions 211 , 212 of the other separator 50 , The bonding surfaces of 221 , 222 , 231 , and 232 may be in contact with each other.

또한, 한 쌍의 세퍼레이터(50)가 서로 결합되는 것에 의해 어느 하나의 세퍼레이터(50)의 복수의 외곽 돌기(411, 421)가 다른 하나의 세퍼레이터(50)의 복수의 외곽 돌기(411, 421)에 접합될 수 있다. 이때, 어느 하나의 세퍼레이터(50)의 복수의 외곽 돌기(411, 421)의 접합면과 다른 하나의 세퍼레이터(50)의 복수의 외곽 돌기(411, 421)의 접합면이 서로 접촉될 수 있다.In addition, when the pair of separators 50 are coupled to each other, the plurality of outer protrusions 411 and 421 of one separator 50 are replaced with the plurality of outer protrusions 411 and 421 of the other separator 50 . can be joined to In this case, the bonding surface of the plurality of outer protrusions 411 and 421 of one separator 50 and the bonding surface of the plurality of outer protrusions 411 and 421 of the other separator 50 may be in contact with each other.

도 2에 도시된 바와 같이, 한 쌍의 세퍼레이터(50)는 막 전극 조립체(60)에 결합되어 하나의 단위 셀을 형성한다. 그리고, 복수의 단위 셀이 적층되어 연료 전지 스택을 형성한다.As shown in FIG. 2 , a pair of separators 50 are coupled to the membrane electrode assembly 60 to form one unit cell. Then, a plurality of unit cells are stacked to form a fuel cell stack.

막 전극 조립체(60)는, 제1 전극(61), 제2 전극(62), 전해질 막(63)을 포함한다. 전해질 막(63)은 제1 전극(61) 및 제2 전극(62) 사이에 배치된다.The membrane electrode assembly 60 includes a first electrode 61 , a second electrode 62 , and an electrolyte membrane 63 . The electrolyte membrane 63 is disposed between the first electrode 61 and the second electrode 62 .

막 전극 조립체(60)와 세퍼레이터(50) 사이에는 가스 확산층(64)이 배치될 수 있다.A gas diffusion layer 64 may be disposed between the membrane electrode assembly 60 and the separator 50 .

제1 전극(61) 및 제2 전극(62) 중 어느 하나는 애노드일 수 있고, 제1 전극(61) 및 제2 전극(62) 중 다른 하나는 캐소드일 수 있다.Any one of the first electrode 61 and the second electrode 62 may be an anode, and the other one of the first electrode 61 and the second electrode 62 may be a cathode.

한 쌍의 세퍼레이터(50)가 제1 전극(61) 및 제2 전극(62)에 결합되는 것에 의해 복수의 유로 리브(300) 사이의 공간이 밀폐되며, 이에 따라, 복수의 유로 리브(300)의 길이 방향으로 제1 가스 유로 및 제2 가스 유로가 형성될 수 있다.The space between the plurality of flow path ribs 300 is sealed by the pair of separators 50 being coupled to the first electrode 61 and the second electrode 62 , and accordingly, the plurality of flow path ribs 300 . A first gas flow path and a second gas flow path may be formed in a longitudinal direction of .

한 쌍의 세퍼레이터(50)는, 제1 전극(61)에 인접하게 배치되는 제1 세퍼레이터 부재(51)와, 제2 전극(62)에 인접하게 배치되는 제2 세퍼레이터 부재(52)를 포함한다.The pair of separators 50 includes a first separator member 51 disposed adjacent to the first electrode 61 and a second separator member 52 disposed adjacent to the second electrode 62 . .

제1 세퍼레이터 부재(51)가 제1 전극(61)에 결합되는 것에 의해, 제1 세퍼레이터 부재(51) 및 제1 전극(61) 사이에 제1 가스 유로(310)가 형성될 수 있다. 제1 가스는 제1 가스 유로(310)를 따라 유동할 수 있다.When the first separator member 51 is coupled to the first electrode 61 , a first gas flow path 310 may be formed between the first separator member 51 and the first electrode 61 . The first gas may flow along the first gas flow path 310 .

제2 세퍼레이터 부재(52)가 제2 전극(62)에 결합되는 것에 의해, 제2 세퍼레이터 부재(52) 및 제2 전극(62) 사이에 제2 가스 유로(320)가 형성될 수 있다. 제2 가스는 제2 가스 유로(320)를 따라 유동할 수 있다.When the second separator member 52 is coupled to the second electrode 62 , a second gas flow path 320 may be formed between the second separator member 52 and the second electrode 62 . The second gas may flow along the second gas flow path 320 .

그리고, 제1 세퍼레이터 부재(51) 및 제2 세퍼레이터 부재(52)가 서로 결합되는 것에 의해, 제1 세퍼레이터 부재(51) 및 제2 세퍼레이터 부재(52) 사이에 냉매 유로(330)가 형성될 수 있다. 냉매는 냉매 유로(330)를 따라 유동할 수 있다.Also, when the first separator member 51 and the second separator member 52 are coupled to each other, a refrigerant flow path 330 may be formed between the first separator member 51 and the second separator member 52 . have. The refrigerant may flow along the refrigerant passage 330 .

한편, 연료 전지가 작동하는 과정에서, 연료 전지 스택에 충격이 가해질 수 있다. 연료 전지 스택에 가해지는 충격에 의해 막 전극 조립체(60)에 대한 제1 세퍼레이터 부재(51)의 위치, 막 전극 조립체(60)에 대한 제2 세퍼레이터 부재(52)의 위치, 제1 세퍼레이터 부재(51)에 대한 제2 세퍼레이터 부재(52)의 위치, 또는 제2 세퍼레이터 부재(52)에 대한 제1 세퍼레이터 부재(51)의 위치가 변동될 수 있다. 이러한 위치 변동으로 인하여, 막 전극 조립체(60), 제1 세퍼레이터 부재(51) 및 제2 세퍼레이터 부재(52)가 파손될 수 있다. 또한, 이러한 위치 변동으로 인하여, 막 전극 조립체(60), 제1 세퍼레이터 부재(51) 및 제2 세퍼레이터 부재(52) 사이의 밀폐성이 저하될 수 있으며, 이로 인하여, 제1 가스, 제2 가스 또는 냉매가 외부로 누출될 수 있다.Meanwhile, while the fuel cell operates, an impact may be applied to the fuel cell stack. The position of the first separator member 51 with respect to the membrane electrode assembly 60 by the impact applied to the fuel cell stack, the position of the second separator member 52 with respect to the membrane electrode assembly 60, the position of the first separator member ( The position of the second separator member 52 with respect to 51 , or the position of the first separator member 51 with respect to the second separator member 52 may vary. Due to this positional change, the membrane electrode assembly 60 , the first separator member 51 , and the second separator member 52 may be damaged. In addition, due to this positional change, the sealing property between the membrane electrode assembly 60 , the first separator member 51 and the second separator member 52 may be deteriorated, and thereby, the first gas, the second gas or Refrigerant may leak to the outside.

이러한 문제를 방지하기 위해, 세퍼레이터(50)는 충격을 흡수하도록 구성되는 완충부(70)를 포함한다. 완충부(70)는 세퍼레이터(50)에 완충 구조를 제공한다.In order to prevent such a problem, the separator 50 includes a buffer portion 70 configured to absorb an impact. The buffer unit 70 provides a buffer structure to the separator 50 .

완충부(70)는 복수의 유로 리브(300) 사이에 형성된다. 완충부(70)는 복수의 유로 리브(300) 사이의 부분을 복수 횟수로 반복적으로 절곡하여 형성되는 복수의 절곡부로서 구성될 수 있다.The buffer part 70 is formed between the plurality of flow path ribs 300 . The buffer part 70 may be configured as a plurality of bent parts formed by repeatedly bending portions between the plurality of flow path ribs 300 a plurality of times.

복수의 절곡부는 탄성 변형되는 스프링으로서의 역할을 할 수 있다. 복수의 절곡부는 외력이 가해질 때 수축되고 외력이 제거되면 원래의 상태로 복귀하는 특성을 갖는다. 이와 같이, 복수의 유로 리브(300) 사이에 복수의 절곡부로서 구성되는 완충부(70)가 구비된다. 따라서, 외부로부터 힘이나 충격이 세퍼레이터(50)에 가해지는 경우에도, 완충부(70)가 힘이나 충격을 흡수할 수 있다. 따라서, 제1 세퍼레이터 부재(51)의 위치 및 제2 세퍼레이터 부재(52)의 위치가 변동되는 것이 방지될 수 있다.The plurality of bent portions may serve as springs that are elastically deformed. The plurality of bent portions have a characteristic of being contracted when an external force is applied and returning to an original state when the external force is removed. In this way, a buffer portion 70 configured as a plurality of bent portions is provided between the plurality of flow path ribs 300 . Therefore, even when a force or impact is applied to the separator 50 from the outside, the buffer unit 70 can absorb the force or impact. Therefore, the position of the first separator member 51 and the position of the second separator member 52 can be prevented from being changed.

완충부(70)는 제1 완충부(71) 및 제2 완충부(72)를 포함할 수 있다.The buffer unit 70 may include a first buffer unit 71 and a second buffer unit 72 .

제1 완충부(71)는 제1 세퍼레이터 부재(51)에 형성된다. 제1 완충부(71)는 제1 세퍼레이터 부재(51)의 복수의 유로 리브(300) 사이의 부분을 복수로 절곡하여 형성되는 복수의 절곡부로서 구성될 수 있다. 제1 완충부(71)는 외력이 가해질 때 수축되고 외력이 제거되면 원래의 상태로 복귀하는 스프링으로서 역할을 할 수 있다. 따라서, 제1 세퍼레이터 부재(51)에 비틀림 또는 전단력이 작용하더라도 제1 완충부(71)가 이러한 비틀림 또는 전단력을 효과적으로 흡수할 수 있다.The first buffer portion 71 is formed on the first separator member 51 . The first buffer part 71 may be configured as a plurality of bent parts formed by bending a plurality of portions between the plurality of flow path ribs 300 of the first separator member 51 . The first buffer 71 may serve as a spring that contracts when an external force is applied and returns to its original state when the external force is removed. Accordingly, even if a torsional or shearing force is applied to the first separator member 51 , the first buffer 71 may effectively absorb the torsional or shearing force.

제2 완충부(72)는 제2 세퍼레이터 부재(52)에 형성된다. 제2 완충부(72)는 제2 세퍼레이터 부재(52)의 복수의 유로 리브(300) 사이의 부분을 복수로 절곡하여 형성되는 복수의 절곡부로서 구성될 수 있다. 제2 완충부(72)는 외력이 가해질 때 수축되고 외력이 제거되면 원래의 상태로 복귀하는 스프링으로서 역할을 할 수 있다. 따라서, 제2 세퍼레이터 부재(52)에 비틀림 또는 전단력이 작용하더라도 제2 완충부(72)가 이러한 비틀림 또는 전단력을 효과적으로 흡수할 수 있다.The second buffer portion 72 is formed on the second separator member 52 . The second buffer portion 72 may be configured as a plurality of bent portions formed by bending a plurality of portions between the plurality of flow path ribs 300 of the second separator member 52 . The second buffer 72 may serve as a spring that is contracted when an external force is applied and returns to its original state when the external force is removed. Accordingly, even if a torsional or shearing force is applied to the second separator member 52 , the second buffer unit 72 may effectively absorb the torsional or shearing force.

또한, 제1 완충부(71) 및 제2 완충부(72)는 서로 이격될 수 있다. 따라서, 제1 완충부(71) 및 제2 완충부(72) 사이에는 소정의 밀폐 공간이 형성될 수 있다. 외부 충격에 의해 제1 완충부(71) 또는 제2 완충부(72)가 변형될 때, 제1 완충부(71) 또는 제2 완충부(72)는 제1 완충부(71) 및 제2 완충부(72) 사이의 밀폐 공간을 향하여 변형될 수 있다. 따라서, 외부 충격에 의해 제1 완충부(71) 또는 제2 완충부(72)가 변형될 때, 제1 완충부(71) 또는 제2 완충부(72)가 제1 가스 유로(310) 또는 제2 가스 유로(320)를 향하여 변형되는 것이 최소화되거나 방지된다. 따라서, 외부 충격에 의해 제1 완충부(71) 또는 제2 완충부(72)가 변형되더라도 제1 가스 유로(310) 또는 제2 가스 유로(320)를 차단하거나 폐색하는 것을 최소화하거나 방지할 수 있다.In addition, the first buffer 71 and the second buffer 72 may be spaced apart from each other. Therefore, a predetermined sealed space may be formed between the first buffer unit 71 and the second buffer unit 72 . When the first buffer 71 or the second buffer 72 is deformed by an external impact, the first buffer 71 or the second buffer 72 is the first buffer 71 and the second It may be deformed toward the closed space between the buffer parts 72 . Therefore, when the first buffer unit 71 or the second buffer unit 72 is deformed by an external impact, the first buffer unit 71 or the second buffer unit 72 moves to the first gas flow path 310 or Deformation toward the second gas flow path 320 is minimized or prevented. Therefore, even if the first buffer part 71 or the second buffer part 72 is deformed by an external impact, blocking or blocking the first gas flow path 310 or the second gas flow path 320 can be minimized or prevented. have.

제1 완충부(71) 및 제2 완충부(72) 사이의 밀폐 공간에는 실링부(80)가 삽입될 수 있다. 실링부(80)는 세퍼레이터(50)에 기밀 구조를 제공한다. 실링부(80)는 제1 완충부(71) 및 제2 완충부(72) 사이에 개재될 수 있다.The sealing part 80 may be inserted into the sealed space between the first buffer part 71 and the second buffer part 72 . The sealing part 80 provides an airtight structure to the separator 50 . The sealing part 80 may be interposed between the first buffer part 71 and the second buffer part 72 .

실링부(80)는 제1 가스 유로(310), 제2 가스 유로(320), 또는 냉매 유로(330)를 통하여 유동하는 제1 가스, 제2 가스 또는 냉매가 외부로 누출되는 것을 방지할 수 있다.The sealing part 80 may prevent the first gas, the second gas, or the refrigerant flowing through the first gas flow path 310 , the second gas flow path 320 , or the refrigerant flow path 330 from leaking to the outside. have.

또한, 제1 완충부(71), 제2 완충부(72) 및 실링부(80)는 서로 밀착될 수 있다. 즉, 실링부(80)는 제1 완충부(71) 및 제2 완충부(72) 사이의 밀폐 공간의 형상과 대응하는 형상을 가질 수 있다. 따라서, 제1 완충부(71)의 절곡부, 제2 완충부(72)의 절곡부 및 실링부(80)는 서로 끼워질 수 있다. 따라서, 제1 완충부(71)의 절곡부, 제2 완충부(72)의 절곡부 및 실링부(80)는 서로 밀착될 수 있다. 따라서, 외부로부터 충격이 가해지더라도, 제1 완충부(71) 및 제2 완충부(72) 사이에 슬립이 발생하지 않는다. 따라서, 제1 세퍼레이터 부재(51)의 위치 및 제2 세퍼레이터 부재(52)의 위치가 변동되지 않는다.In addition, the first buffer portion 71 , the second buffer portion 72 , and the sealing portion 80 may be in close contact with each other. That is, the sealing part 80 may have a shape corresponding to the shape of the closed space between the first buffer part 71 and the second buffer part 72 . Accordingly, the bent part of the first buffer part 71 , the bent part of the second buffer part 72 , and the sealing part 80 may be fitted with each other. Accordingly, the bent part of the first buffer part 71 , the bent part of the second buffer part 72 , and the sealing part 80 may be in close contact with each other. Therefore, even when an impact is applied from the outside, the slip does not occur between the first buffer unit 71 and the second buffer unit 72 . Therefore, the position of the first separator member 51 and the position of the second separator member 52 do not fluctuate.

또한, 연료 전지 스택의 조립 과정에서 제1 완충부(71), 제2 완충부(72) 및 실링부(80)가 서로 끼워지는 것에 의해, 제1 완충부(71)의 위치 및 제2 완충부(72)의 위치가 결정된다. 따라서, 제1 세퍼레이터 부재(51)의 위치 및 제2 세퍼레이터 부재(52)의 위치가 결정된다. 즉, 제1 완충부(71), 제2 완충부(72) 및 실링부(80)는 제1 세퍼레이터 부재(51) 및 제2 세퍼레이터 부재(52)의 위치 결정을 위한 가이드 수단으로서의 역할을 할 수 있다. 따라서, 제1 세퍼레이터 부재(51) 및 제2 세퍼레이터 부재(52)의 위치 결정을 위한 별도의 장치 및 과정을 필요로 하지 않는다. 따라서, 연료 전지 스택을 조립하는 장치 및 과정을 단순화할 수 있다.In addition, in the assembly process of the fuel cell stack, the first buffer 71 , the second buffer 72 , and the sealing part 80 are fitted with each other, so that the position of the first buffer 71 and the second buffer The position of the portion 72 is determined. Accordingly, the position of the first separator member 51 and the position of the second separator member 52 are determined. That is, the first buffer part 71 , the second buffer part 72 , and the sealing part 80 serve as guide means for positioning the first separator member 51 and the second separator member 52 . can Therefore, a separate apparatus and process for positioning the first separator member 51 and the second separator member 52 are not required. Accordingly, an apparatus and process for assembling the fuel cell stack may be simplified.

실링부(80)는 실링 부재(81) 및 지지 부재(82)를 포함할 수 있다. 실링 부재(81)는 제1 완충부(71) 및 제2 완충부(72) 사이에 개재될 수 있다. 실링 부재(81)는 제1 완충부(71) 및 제2 완충부(72) 사이의 밀폐 공간에 배치될 수 있다. 실링 부재(81)는 가스 또는 냉매의 통과를 차단할 수 있는 재료로 형성될 수 있다. 실링 부재(81)는 합성 수지로 형성될 수 있다. 실링 부재(81)에 가스의 누출이 방지될 수 있다.The sealing part 80 may include a sealing member 81 and a support member 82 . The sealing member 81 may be interposed between the first buffer part 71 and the second buffer part 72 . The sealing member 81 may be disposed in a closed space between the first buffering part 71 and the second buffering part 72 . The sealing member 81 may be formed of a material capable of blocking the passage of gas or refrigerant. The sealing member 81 may be formed of a synthetic resin. Leakage of gas into the sealing member 81 may be prevented.

지지 부재(82)는 실링 부재(81)의 내부에 매립될 수 있다. 지지 부재(82)는 실링 부재(81)의 형상을 지지하는 역할을 할 수 있다. 지지 부재(82)는 실링 부재(81)에 비하여 강성이 큰 재료로 형성될 수 있다.The support member 82 may be embedded in the sealing member 81 . The support member 82 may serve to support the shape of the sealing member 81 . The support member 82 may be formed of a material having greater rigidity than the sealing member 81 .

지지 부재(82)에 의해 실링 부재(81)가 제1 완충부(71) 및 제2 완충부(72) 사이의 밀폐 공간 내에서 견고하게 지지될 수 있다. 실링 부재(81)가 제1 완충부(71) 및 제2 완충부(72) 사이에서 더욱 견고하게 지지될 수 있도록 지지 부재(82)의 적어도 일부는 제1 완충부(71) 및 제2 완충부(72)에 밀착될 수 있다.The sealing member 81 may be firmly supported in the enclosed space between the first buffering part 71 and the second buffering part 72 by the supporting member 82 . At least a portion of the support member 82 has a first buffer 71 and a second buffer so that the sealing member 81 can be more firmly supported between the first buffer 71 and the second buffer 72 . It may be in close contact with the part 72 .

이를 위해, 제1 완충부(71) 및 제2 완충부(72)는 각각 서로 대면하는 제1 대응부(711) 및 제2 대응부(721)를 구비한다. 제1 대응부(711) 및 제2 대응부(721)는 제1 완충부(71) 및 제2 완충부(72)가 가장 가깝게 인접하는 부분일 수 있다. 그리고, 지지 부재(82)는 제1 대응부(711) 및 제2 대응부(721)에 밀착될 수 있다. 따라서, 지지 부재(82)가 제1 완충부(71) 및 제2 완충부(72) 사이에서 견고하게 지지될 수 있다. 따라서, 실링 부재(81)가 제1 완충부(71) 및 제2 완충부(72) 사이에서 견고하게 지지될 수 있다.To this end, the first buffer portion 71 and the second buffer portion 72 are provided with a first counterpart portion 711 and a second counterpart portion 721 facing each other, respectively. The first corresponding portion 711 and the second corresponding portion 721 may be portions in which the first buffering portion 71 and the second buffering portion 72 are closest to each other. In addition, the support member 82 may be in close contact with the first corresponding part 711 and the second corresponding part 721 . Accordingly, the support member 82 may be firmly supported between the first buffering part 71 and the second buffering part 72 . Accordingly, the sealing member 81 may be firmly supported between the first buffering part 71 and the second buffering part 72 .

본 발명의 실시예에 따른 연료 전지용 세퍼레이터(50)에 따르면, 제1 가스 유로(310), 제2 가스 유로(320) 및 냉매 유로(330)를 형성하는 복수의 유로 리브(300) 사이에 완충부(70)가 구비되며, 완충부(70)는 충격을 흡수하도록 구성된다. 따라서, 연료 전지 스택에 외부 충격이 가해지는 경우에도, 완충부(70)가 충격을 흡수할 수 있다. 따라서, 연료 전지 스택을 구성하는 구성 부품이 외부 충격에 의해 파손되거나 위치 변동하는 것이 방지될 수 있다.According to the fuel cell separator 50 according to the embodiment of the present invention, a buffer is provided between the plurality of flow path ribs 300 forming the first gas flow path 310 , the second gas flow path 320 , and the refrigerant flow path 330 . A portion 70 is provided, and the buffer portion 70 is configured to absorb an impact. Accordingly, even when an external shock is applied to the fuel cell stack, the shock absorber 70 may absorb the shock. Accordingly, it is possible to prevent the component parts constituting the fuel cell stack from being damaged or changed in position due to an external impact.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 연료 전지용 세퍼레이터(50)에 따르면, 완충부(70)를 구성하는 제1 완충부(71) 및 제2 완충부(72) 사이에 실링부(80)가 구비된다. 따라서, 제1 가스 유로(310), 제2 가스 유로(320), 또는 냉매 유로(330)를 통하여 유동하는 제1 가스, 제2 가스 또는 냉매가 외부로 누출되는 것을 방지할 수 있다.In addition, according to the fuel cell separator 50 according to the embodiment of the present invention, the sealing part 80 is provided between the first buffer part 71 and the second buffer part 72 constituting the buffer part 70 . do. Accordingly, it is possible to prevent the first gas, the second gas, or the refrigerant flowing through the first gas passage 310 , the second gas passage 320 , or the refrigerant passage 330 from leaking to the outside.

본 발명의 바람직한 실시예가 예시적으로 설명되었으나, 본 발명의 범위는 이와 같은 특정 실시예에 한정되지 않으며, 청구범위에 기재된 범주 내에서 적절하게 변경될 수 있다.Although preferred embodiments of the present invention have been described by way of example, the scope of the present invention is not limited to such specific embodiments, and may be appropriately modified within the scope described in the claims.

50: 세퍼레이터
60: 막 전극 조립체
70: 완충부
80: 실링부50: separator
60: membrane electrode assembly
70: buffer
80: sealing part

Claims (3)

제1 전극 및 제2 전극을 포함하는 막 전극 조립체에 부착되는 제1 세퍼레이터 부재 및 제2 세퍼레이터 부재를 포함하고,
상기 제1 세퍼레이터 부재는, 가스가 통과하는 가스 유로를 형성하는 복수의 유로 리브와, 상기 복수의 유로 리브 사이의 부분이 복수 횟수로 절곡되어 형성되는 제1 완충부를 포함하고,
상기 제2 세퍼레이터 부재는, 가스가 통과하는 가스 유로를 형성하는 복수의 유로 리브와, 상기 복수의 유로 리브 사이의 부분이 복수 횟수로 절곡되어 형성되는 제2 완충부를 포함하고,
상기 제1 완충부 및 상기 제2 완충부는 서로 이격되게 배치되고,
상기 제1 완충부 및 상기 제2 완충부 사이에는 실링부가 구비되는 것을 특징으로 하는 연료 전지용 세퍼레이터.a first separator member and a second separator member attached to a membrane electrode assembly comprising a first electrode and a second electrode;
The first separator member includes a plurality of flow path ribs forming a gas flow path through which gas passes, and a first buffer portion formed by bending a portion between the plurality of flow path ribs a plurality of times,
The second separator member includes a plurality of flow path ribs forming a gas flow path through which gas passes, and a second buffer portion formed by bending a portion between the plurality of flow path ribs a plurality of times,
The first buffer portion and the second buffer portion are disposed to be spaced apart from each other,
A separator for a fuel cell, characterized in that a sealing part is provided between the first buffer part and the second buffer part. 청구항 1에 있어서,
상기 제1 완충부, 상기 제2 완충부 및 상기 실링부는 서로 끼워지도록 형성되는 것을 특징으로 하는 연료 전지용 세퍼레이터.The method according to claim 1,
The separator for a fuel cell, characterized in that the first buffer part, the second buffer part, and the sealing part are formed to be fitted with each other. 청구항 1에 있어서,
상기 실링부는,
상기 제1 완충부 및 상기 제2 완충부 사이에 개재되어 가스의 누출을 방지하는 실링 부재; 및
상기 실링 부재의 내부에 매립되는 지지 부재를 포함하고,
상기 지지 부재의 적어도 일부는 상기 제1 완충부 및 상기 제2 완충부에 밀착되는 것을 특징으로 하는 연료 전지용 세퍼레이터.The method according to claim 1,
The sealing part,
a sealing member interposed between the first buffer part and the second buffer part to prevent gas leakage; and
a support member embedded in the sealing member;
At least a portion of the support member is in close contact with the first buffer part and the second buffer part.
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