KR20220097687A

KR20220097687A - Separator for fuel cell with reduced contact resistance

Info

Publication number: KR20220097687A
Application number: KR1020200188218A
Authority: KR
Inventors: 정한기; 정갑수
Original assignee: 비나텍주식회사
Priority date: 2020-12-30
Filing date: 2020-12-30
Publication date: 2022-07-08

Abstract

A separator for a fuel cell according to an embodiment of the present invention can include a first separator member and a second separator member that are stacked on a membrane electrode assembly including a first electrode and a second electrode while a gas diffusion layer is interposed therebetween, wherein a contact surface of the first separator member coming in contact with the gas diffusion layer can be formed into a curved surface, and a contact surface of the second separator member coming in contact with the gas diffusion layer can be formed into a curved surface.

Description

Separator for fuel cell with reduced contact resistance

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. 또한, 세퍼레이터는 내부에 형성되는 가스 유로를 통과하는 가스가 외부로 누출되는 것을 방지하도록 기밀성을 가질 필요가 있다. 또한, 세퍼레이터는 연료 전지 내에서 큰 체적을 차지하므로, 대용량으로 제작되는 연료 전지의 무게를 줄일 수 있도록 세퍼레이터는 작은 두께를 갖도록 제작될 필요가 있다. 또한, 세퍼레이터는 작은 두께에도 불구하고 진동 및 외력을 견딜 수 있도록 강성을 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. In addition, the separator needs to have airtightness to prevent gas passing through a gas flow path formed therein from leaking to the outside. 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. In addition, the separator needs to have rigidity to withstand vibration and external force despite its small thickness.

한편, 연료 전지는 가스 확산층을 갖는 막 전극 접합체에 복수의 유로를 갖는 세퍼레이터가 적층된 구조를 갖는다. 이러한 구조로 인해 세퍼레이터와 가스 확산층이 서로 접촉되는 부분에 접촉 저항이 발생한다. 이러한 접촉 저항으로 인해 가스 확산층에서의 가스의 확산이 저하될 수 있다. 또한, 수소와 산소의 화학 반응에 의해 생성되어 가스 확산층 내에 존재하는 수분이 접촉 저항으로 인해 외부로 원활하게 배출되지 못할 수 있다. 따라서, 연료 전지의 성능이 저하될 수 있다.On the other hand, a fuel cell has a structure in which a separator having a plurality of flow paths is laminated on a membrane electrode assembly having a gas diffusion layer. Due to this structure, contact resistance occurs at a portion where the separator and the gas diffusion layer are in contact with each other. Due to such contact resistance, diffusion of gas in the gas diffusion layer may be reduced. In addition, moisture generated by a chemical reaction between hydrogen and oxygen and present in the gas diffusion layer may not be smoothly discharged to the outside due to contact resistance. Accordingly, the performance of the fuel cell may be deteriorated.

본 발명의 목적은 가스 확산층과 세퍼레이터 간의 접촉 저항을 줄일 수 있는 연료 전지용 세퍼레이터를 제공하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a separator for a fuel cell capable of reducing the contact resistance between a gas diffusion layer and the separator.

전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 연료 전지용 세퍼레이터는, 제1 전극 및 제2 전극을 포함하는 막 전극 조립체에 가스 확산층을 사이에 두고 적층되는 제1 세퍼레이터 부재 및 제2 세퍼레이터 부재를 포함할 수 있고, 가스 확산층과 접촉하는 제1 세퍼레이터 부재의 접촉면은 곡면으로 형성될 수 있고, 가스 확산층과 접촉하는 제2 세퍼레이터 부재의 접촉면은 곡면으로 형성될 수 있다.A separator for a fuel cell according to an embodiment of the present invention for achieving the above object is a first separator member and a second separator member stacked on a membrane electrode assembly including a first electrode and a second electrode with a gas diffusion layer therebetween may include, a contact surface of the first separator member contacting the gas diffusion layer may be formed as a curved surface, and a contact surface of the second separator member contacting the gas diffusion layer may be formed as a curved surface.

제1 세퍼레이터 부재는 제2 세퍼레이터 부재에 대면하는 대응면을 가질 수 있고, 제2 세퍼레이터 부재는 제1 세퍼레이터 부재에 대면하는 대응면을 가질 수 있고, 제1 세퍼레이터 부재의 대응면 및 제2 세퍼레이터 부재의 대응면은 평면으로 형성되어 서로 밀착될 수 있다.The first separator member may have a corresponding surface facing the second separator member, and the second separator member may have a corresponding surface facing the first separator member, the corresponding surface of the first separator member and the second separator member Corresponding surfaces of the may be formed in a flat surface to be in close contact with each other.

제1 세퍼레이터 부재의 복수의 접촉면 사이에는 가스 확산층을 향하여 돌출되는 지지 돌기가 구비될 수 있고, 제2 세퍼레이터 부재의 복수의 접촉면 사이에는 가스 확산층을 향하여 돌출되는 지지 돌기가 구비될 수 있다.A support protrusion protruding toward the gas diffusion layer may be provided between the plurality of contact surfaces of the first separator member, and support protrusions protruding toward the gas diffusion layer may be provided between the plurality of contact surfaces of the second separator member.

본 발명의 실시예에 따른 연료 전지용 세퍼레이터에 따르면, 가스 확산층과 접촉하는 제1 세퍼레이터 부재의 접촉면이 곡면으로 형성될 수 있고, 가스 확산층과 접촉하는 제2 세퍼레이터 부재의 접촉면이 곡면으로 형성될 수 있다. 따라서, 제1 세퍼레이터 부재 및 가스 확산층 사이의 접촉 저항이 감소될 수 있고, 제2 세퍼레이터 부재 및 가스 확산층 사이의 접촉 저항이 감소될 수 있다. 따라서, 가스 확산층 내에서의 가스의 확산이 원활하게 이루어질 수 있고, 가스 확산층 내의 수분이 원활하게 외부로 배출될 수 있다. 따라서, 연료 전지의 성능이 향상될 수 있다.According to the separator for fuel cell according to the embodiment of the present invention, the contact surface of the first separator member in contact with the gas diffusion layer may be formed as a curved surface, and the contact surface of the second separator member in contact with the gas diffusion layer may be formed as a curved surface. . Accordingly, the contact resistance between the first separator member and the gas diffusion layer can be reduced, and the contact resistance between the second separator member and the gas diffusion layer can be reduced. Accordingly, gas diffusion in the gas diffusion layer may be smoothly performed, and moisture in the gas diffusion layer may be smoothly discharged to the outside. Accordingly, the performance of the fuel cell can be improved.

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 구성이 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 a configuration in which a separator for a fuel cell is coupled to a membrane electrode assembly according to an embodiment of the present invention.

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.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 .

가스 확산층(64)과 접촉하는 제1 세퍼레이터 부재(51)의 접촉면(511)은 곡면으로 형성될 수 있다. 또한, 가스 확산층(64)과 접촉하는 제2 세퍼레이터 부재(52)의 접촉면(521)은 곡면으로 형성될 수 있다. 따라서, 제1 세퍼레이터 부재(51) 및 가스 확산층(64) 사이의 접촉 면적이 감소될 수 있고, 제2 세퍼레이터 부재(52) 및 가스 확산층(64) 사이의 접촉 면적이 감소될 수 있다. 따라서, 제1 세퍼레이터 부재(51) 및 가스 확산층(64) 사이의 접촉 저항이 감소될 수 있고, 제2 세퍼레이터 부재(52) 및 가스 확산층(64) 사이의 접촉 저항이 감소될 수 있다. 따라서, 가스 확산층(64) 내에서의 가스의 확산이 원활하게 이루어질 수 있고, 가스 확산층(64) 내의 수분이 원활하게 외부로 배출될 수 있다. 따라서, 연료 전지의 성능이 향상될 수 있다.The contact surface 511 of the first separator member 51 in contact with the gas diffusion layer 64 may be formed as a curved surface. In addition, the contact surface 521 of the second separator member 52 in contact with the gas diffusion layer 64 may be formed as a curved surface. Accordingly, the contact area between the first separator member 51 and the gas diffusion layer 64 can be reduced, and the contact area between the second separator member 52 and the gas diffusion layer 64 can be reduced. Accordingly, the contact resistance between the first separator member 51 and the gas diffusion layer 64 can be reduced, and the contact resistance between the second separator member 52 and the gas diffusion layer 64 can be reduced. Accordingly, gas diffusion in the gas diffusion layer 64 may be smoothly performed, and moisture in the gas diffusion layer 64 may be smoothly discharged to the outside. Accordingly, the performance of the fuel cell can be improved.

한편, 제1 세퍼레이터 부재(51)의 접촉면(511)이 곡면으로 형성되고, 제2 세퍼레이터 부재(52)의 접촉면(521)이 곡면으로 형성되는 것에 따른, 적층체의 구조적 강성을 보강하기 위해, 제1 세퍼레이터 부재(51)에는 가스 확산층(64)을 향하여 돌출되는 지지 돌기(513)가 구비될 수 있고, 제2 세퍼레이터 부재(51)에는 가스 확산층(64)을 향하여 돌출되는 지지 돌기(523)가 구비될 수 있다.On the other hand, the contact surface 511 of the first separator member 51 is formed as a curved surface and the contact surface 521 of the second separator member 52 is formed as a curved surface. In order to reinforce the structural rigidity of the laminate, A support protrusion 513 protruding toward the gas diffusion layer 64 may be provided on the first separator member 51 , and a support protrusion 523 protruding toward the gas diffusion layer 64 on the second separator member 51 . may be provided.

제1 세퍼레이터 부재(51)의 지지 돌기(513)는 제1 세퍼레이터 부재(51)의 복수의 접촉면(511) 사이에 배치될 수 있다. 제2 세퍼레이터 부재(52)의 지지 돌기(523)는 제2 세퍼레이터 부재(52)의 복수의 접촉면(521) 사이에 배치될 수 있다.The support protrusion 513 of the first separator member 51 may be disposed between the plurality of contact surfaces 511 of the first separator member 51 . The support protrusion 523 of the second separator member 52 may be disposed between the plurality of contact surfaces 521 of the second separator member 52 .

제1 세퍼레이터 부재(51)의 지지 돌기(513)는 가스 확산층(64)과 접촉할 수 있고, 제2 세퍼레이터 부재(52)의 지지 돌기(523)는 가스 확산층(64)과 접촉할 수 있다. 따라서, 제1 세퍼레이터 부재(51)의 지지 돌기(513) 및 제2 세퍼레이터 부재(52)의 지지 돌기(523)에 의해 제1 세퍼레이터 부재(51) 및 제2 세퍼레이터 부재(52)가 지지될 수 있다.The support protrusion 513 of the first separator member 51 may contact the gas diffusion layer 64 , and the support protrusion 523 of the second separator member 52 may contact the gas diffusion layer 64 . Accordingly, the first separator member 51 and the second separator member 52 can be supported by the support protrusion 513 of the first separator member 51 and the support protrusion 523 of the second separator member 52 . have.

제1 세퍼레이터 부재(51)의 지지 돌기(513) 및 제2 세퍼레이터 부재(52)의 지지 돌기(523)에 의해 제1 세퍼레이터 부재(51) 및 제2 세퍼레이터 부재(52)가 적층된 적층체의 구조적 강성이 유지될 수 있다.of a laminate in which the first separator member 51 and the second separator member 52 are laminated by the support protrusions 513 of the first separator member 51 and the support protrusions 523 of the second separator member 52 Structural rigidity can be maintained.

제1 세퍼레이터 부재(51)는 제2 세퍼레이터 부재(52)에 대면하는 대응면(512)을 갖고, 제2 세퍼레이터 부재(52)는 제1 세퍼레이터 부재(51)에 대면하는 대응면(522)을 갖는다. 그리고, 제1 세퍼레이터 부재(51)의 대응면(512)과 제2 세퍼레이터 부재(52)의 대응면(522)은 각각 평면으로 형성되어 서로 밀착될 수 있다. 따라서, 제1 세퍼레이터 부재(51) 및 제2 세퍼레이터 부재(52)가 적층된 적층체의 구조적 강성이 유지될 수 있다.The first separator member 51 has a corresponding surface 512 facing the second separator member 52 , and the second separator member 52 has a corresponding surface 522 facing the first separator member 51 . have In addition, the corresponding surface 512 of the first separator member 51 and the corresponding surface 522 of the second separator member 52 may be respectively formed as flat surfaces to be in close contact with each other. Accordingly, the structural rigidity of the laminate in which the first separator member 51 and the second separator member 52 are stacked can be maintained.

본 발명의 실시예에 따른 연료 전지용 세퍼레이터(50)에 따르면, 가스 확산층(64)과 접촉하는 제1 세퍼레이터 부재(51)의 접촉면(511)이 곡면으로 형성될 수 있고, 가스 확산층(64)과 접촉하는 제2 세퍼레이터 부재(52)의 접촉면(521)이 곡면으로 형성될 수 있다. 따라서, 제1 세퍼레이터 부재(51) 및 가스 확산층(64) 사이의 접촉 저항이 감소될 수 있고, 제2 세퍼레이터 부재(52) 및 가스 확산층(64) 사이의 접촉 저항이 감소될 수 있다. 따라서, 가스 확산층(64) 내에서의 가스의 확산이 원활하게 이루어질 수 있고, 가스 확산층(64) 내의 수분이 원활하게 외부로 배출될 수 있다. 따라서, 연료 전지의 성능이 향상될 수 있다.According to the separator 50 for a fuel cell according to the embodiment of the present invention, the contact surface 511 of the first separator member 51 in contact with the gas diffusion layer 64 may be formed as a curved surface, and the gas diffusion layer 64 and The contact surface 521 of the second separator member 52 in contact may be formed as a curved surface. Accordingly, the contact resistance between the first separator member 51 and the gas diffusion layer 64 can be reduced, and the contact resistance between the second separator member 52 and the gas diffusion layer 64 can be reduced. Accordingly, gas diffusion in the gas diffusion layer 64 may be smoothly performed, and moisture in the gas diffusion layer 64 may be smoothly discharged to the outside. Accordingly, the performance of the fuel cell can be improved.

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 조립체50: separator
60: membrane electrode assembly

Claims

A membrane electrode assembly including a first electrode and a second electrode, comprising: a first separator member and a second separator member stacked with a gas diffusion layer therebetween;
a contact surface of the first separator member in contact with the gas diffusion layer is formed as a curved surface;
A fuel cell separator, wherein a contact surface of the second separator member in contact with the gas diffusion layer is formed as a curved surface.

The method according to claim 1,
the first separator member has a corresponding surface facing the second separator member,
the second separator member has a corresponding surface facing the first separator member,
The separator for fuel cells, wherein the corresponding surface of the first separator member and the corresponding surface of the second separator member are formed in a flat surface and are in close contact with each other.

The method according to claim 1,
A support protrusion protruding toward the gas diffusion layer is provided between the plurality of contact surfaces of the first separator member,
The separator for fuel cell, characterized in that a support protrusion protruding toward the gas diffusion layer is provided between the plurality of contact surfaces of the second separator member.