KR20230082367A - 시스템 부피 및 밀봉제 사용의 최소화가 가능한 sofc 스택용 분리판 - Google Patents

시스템 부피 및 밀봉제 사용의 최소화가 가능한 sofc 스택용 분리판 Download PDF

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Abstract

본 발명은 연료전지용 분리판 및 이를 시스템 부피와 밀봉제 사용이 최소화된 스택, 구체적으로 고체산화물 연료전지 스택에 관한 것이다. 구체적으로 본 발명은 분리판에 특정한 형상, 위치 및 크기로 금속 시트를 추가함으로써, 밀봉제에 가해지는 응력이 균일화되도록 하며 이를 통해 한 장의 밀봉제만으로도 산화제와 연료가 분리되며 전기적으로 차폐가 되도록 한다. 따라서 본 발명에 따른 연료전지 스택은 각 단위전지 간의 온도, 반응물 농도, 전력 등에 편차가 발생하지 않아 층간 박리, 미세 균열 등이 생기지 않고, 부피가 최소화되어 단위 부피당 출력 밀도가 굉장히 높다는 특징이 있다.

Description

시스템 부피 및 밀봉제 사용의 최소화가 가능한 SOFC 스택용 분리판{A SEPARATOR FOR A SOLID OXIDE FUEL CELL STACK THAT MINIMIZES SYSTEM VOLUME AND SEALANT USE}
본 발명은 연료전지용 분리판 및 이를 포함하여 시스템의 부피 및 밀봉제 사용이 최소화된 연료전지 스택, 구체적으로 고체산화물 연료전지 스택에 관한 것이다.
고체산화물 연료전지(Solid Oxide Fuel Cell, 이하 SOFC)는 수소뿐만 아니라 천연가스, 프로판 가스, LPG 등의 기존 탄화수소계열 연료와 바이오 연료 등 미래 대체 연료까지도 고가의 외부 개질기 없이 내부 개질을 통하여 자유롭게 연료로 사용할 수 있다. 또한, 연료 변환 효율이 매우 높아 가장 유력한 미래 동력원의 하나로 집중 조명을 받고 있다.
SOFC 단위전지는 공기극, 연료극 및 그 사이에 위치하는 전해질로 구성되며 공기극에는 공기 또는 산소 등의 산화제, 연료극에는 수소 또는 탄화수소 등의 연료가 공급된다. 공기극과 연료극이 외부 회로로 연결될 경우 공기극과 연료극의 산소 분압차로 인하여 공기극에서 산소가 환원되고, 산소 이온이 이온 전도체인 전해질을 통해서 연료극으로 전도된다. 연료극에서는 산소 이온이 H2 또는 CO 연료와 반응하여 H2O, CO2 및 열을 발생시키며 이때 방출된 전자는 외부 회로를 통하여 공기극으로 이동하는 과정에서 전기적 일을 실행한다.
전력 수요에 따라 복수의 SOFC 단위전지를 상호 연결하여 스택을 형성하며, 그에 따라 수 W에서 MW급 이상까지 광범위한 용량의 시스템을 구성할 수 있기 때문에 SOFC는 휴대 전원부터 가정용, 건물용, 수송용, 대규모 발전용까지 다양한 응용 범위를 갖는다.
SOFC 단위전지는 그 형태에 따라 원통형과 평판형으로 구분된다. 평판형의 장점은 전류가 단위전지에 수직한 방향으로 흐르기 때문에 평면 내(in-plane) 저항으로 인한 성능 손실이 매우 작다는 것이다. 또한, 원통형에 비하여 스택을 조밀하게 제작할 수 있기 때문에 단위 부피당 출력 밀도가 매우 높다.
다만, 평판형 연료전지는 공기극과 연료극에 각각 공급되는 가스들이 누출되지 않도록 하는 밀봉제가 필요하며 이 밀봉제는 열기계적 특성이 취약하고, 열사이클 시 안정성이 낮다는 단점이 있다. SOFC가 600℃ ~ 1,000℃에 이르는 고온의 영역에서 운전이 이루어진다는 점에 비추어 열안정성이 낮다는 것은 굉장히 치명적인 단점이 될 수 있다.
기존의 연료전지의 안정성을 획득하기 위해 특허 등록번호 10-2145304호는 고강도 셀프레임 구조를 채택하였지만 이는 스택의 구성요소를 복잡하게 하고 많은 밀봉제를 사용해야 하기 때문에 시스템의 취약점이 늘어날 수 있다. 또한, 셀 프레임으로 인해 시스템 부피가 늘어나며 이를 줄이고자 중간 분리판의 두께를 얇게 할 경우 평면에서 열의 분포가 균일화되지 않아 열 응력이 발생할 수 있다.
특허 등록번호 10-52145304호
본 발명은 위와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하고, SOFC의 성능을 더욱 향상시키기 위해 안출된 것으로서, 그 목적은 다음과 같다.
본 발명의 목적은 시스템의 부피 및 밀봉제 사용을 최소화하는 연료전지용 분리판 및 이를 포함하는 연료전지 스택을 제공하는데 있다.
또한, 본 발명의 목적은 시스템의 열적, 기계적 응력을 최대한 균일하게 분포시킬 수 있는 연료전지용 분리판 및 이를 포함하는 연료전지 스택을 제공하는 데 있다.
본 발명의 목적은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않는다. 본 발명의 목적은 이하의 설명으로 더욱 분명해질 것이며, 특허청구범위에 기재된 수단 및 그 조합으로 실현될 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 연료전지용 분리판은 사각 형상이고 제1 면과 제2 면을 포함하며, 대향하는 어느 한 쌍의 변을 따라 관통 형성되고 서로 일정 거리 이격되어 위치하는 제1 유입 매니폴드 및 제1 배출 매니폴드; 및 나머지 한 쌍의 변을 따라 관통 형성되고 서로 일정 거리 이격되어 위치하는 제2 유입 매니폴드 및 제2 배출 매니폴드;를 포함할 수 있다.
상기 제1 면은 일정 깊이로 함입 형성된 중심부; 상기 중심부를 둘러싸고 배치되는 주변부; 및 상기 중심부에서 함입 형성되어 상기 제1 유입 매니폴드와 제2 배출 매니폴드를 연결하는 제1 유로;를 포함할 수 있다.
상기 제2 면은 그 중심에 함입 형성되어 단위전지가 안착되는 공간을 제공하는 수용부; 및 상기 수용부에서 함입 형성되어 상기 제2 유입 매니폴드와 제2 배출 매니폴드를 연결하는 제2 유로;를 포함할 수 있다.
상기 분리판의 상기 제1 면을 기준으로 상기 제1 유입 매니폴드와 제1 배출 매니폴드는 중심부에 위치하고, 상기 제2 유입 매니폴드와 제2 배출 매니폴드는 주변부에 위치할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 연료전지용 스택은 한 쌍의 상기 분리판 사이에 단위전지가 개재된 것으로서, 상기 단위전지와 각 분리판 사이에 집전체가 삽입되며, 상기 단위전지의 외측으로 상기 단위전지를 둘러싸고 배치되는 밀봉제를 포함하고, 상기 밀봉제와 어느 한 분리판 사이에 금속 시트가 개재되며, 상기 금속 시트는 상기 어느 한 분리판의 제1 면의 중심부에 안착되는 것일 수 있다.
상기 밀봉제는 상기 제1 유입 매니폴드와 연통되어 관통 형성된 제1 유입공; 상기 제1 배출 매니폴드와 연통되어 관통 형성된 제2 배출공; 상기 제2 유입 매니폴드와 연통되어 관통 형성된 제2 유입공; 및 상기 제2 배출 매니폴드와 연통되어 관통 형성된 제2 배출공;을 포함할 수 있다.
상기 금속 시트는 상기 분리판의 중심부와 동일 형상을 갖고, 그 중심에 상기 분리판의 제1 유로의 형성 방향을 따라 관통 형성된 제1 관통공; 상기 제1 유입 매니폴드와 연통되어 관통 형성된 제2 관통공; 및 상기 제2 유입 매니폴드와 연통되어 관통 형성된 제3 관통공을 포함할 수 있다.
상기 금속 시트는 상기 분리판에 단순 결합으로 체결될 수 있다.
본 발명에 따른 연료전지용 분리판을 사용하면 산화제와 연료가 연료전지 스택 내에서 카운터-플로우(Counter-flow) 방식으로 흐를 수 있어 각 단위전지의 열편차를 최소화할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 연료전지용 분리판을 사용하면 밀봉제와 접촉하는 부분들이 평면화 되어 밀봉제에 가해지는 기계적 응력을 균일화할 수 있다.
분리판이 일체형이기 때문에 열 응력 분포에 유리하다.
본 발명에 따른 연료전지 스택은 카운터-플로우형 스택 구조 및 크로우-플로우형 스택 구조에 모두 적용될 수 있다.
본 발명의 효과는 이상에서 언급한 효과로 한정되지 않는다. 본 발명의 효과는 이하의 설명에서 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 연료전지 스택의 요부를 도시한 분해 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 연료전지 스택의 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 연료전지 스택에 포함된 단위전지의 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 연료전지 스택에 포함된 분리판의 제1 면을 도시한 것이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 연료전지 스택에 포함된 금속 시트의 모식도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 연료전지 스택에 포함된 분리판의 제2 면을 도시한 것이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 연료전지 스택에 포함된 밀봉제를 도시한 것이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 분리판의 공기극 에서의 적층 순서를 설명하기 위한 참고도이다
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 분리판의 연료극 에서의 적층 순서를 설명하기 위한 참고도이다
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 금속 시트에 유무에 따른 밀봉제에 가해지는 압력의 시뮬레이션 결과도이다.
이상의 본 발명의 목적들, 다른 목적들, 특징들 및 이점들은 첨부된 도면과 관련된 이하의 바람직한 실시예들을 통해서 쉽게 이해될 것이다. 그러나 본 발명은 여기서 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 통상의 기술자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다.
각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 첨부된 도면에 있어서, 구조물들의 치수는 본 발명의 명확성을 위하여 실제보다 확대 혹은 축소하여 도시한 것이다. 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "상에" 있다고 할 경우, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "하부에" 있다고 할 경우, 이는 다른 부분 "바로 아래에" 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다.
달리 명시되지 않는 한, 본 명세서에서 사용된 성분, 반응 조건, 폴리머 조성물 및 배합물의 양을 표현하는 모든 숫자, 값 및/또는 표현은, 이러한 숫자들이 본질적으로 다른 것들 중에서 이러한 값을 얻는 데 발생하는 측정의 다양한 불확실성이 반영된 근사치들이므로, 모든 경우 "약"이라는 용어에 의해 수식되는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 본 기재에서 수치범위가 개시되는 경우, 이러한 범위는 연속적이며, 달리 지적되지 않는 한 이러한 범 위의 최소값으로부터 최대값이 포함된 상기 최대값까지의 모든 값을 포함한다. 더 나아가, 이러한 범위가 정수를 지칭하는 경우, 달리 지적되지 않는 한 최소값으로부터 최대값이 포함된 상기 최대값까지를 포함하는 모든 정수가 포함된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 연료전지 스택의 분해도이다. 이를 참조하면, 상기 연료전지 스택은 공기극, 전해질 및 연료극을 포함하는 단위전지(10)와 분리판(20)이 교대로 적층된 것일 수 있으며 그 사이에 집전체(40, 60)와 밀봉제(50), 금속 시트(30)가 각 위치에 맞게 적층될 수 있다. 구체적으로 한 쌍의 분리판(20) 사이에 단위전지(10)가 개재되고, 상기 단위전지(10)와 각 분리판(20) 사이에 집전체(40, 60)가 삽입되며, 상기 단위전지(10)의 외측으로 상기 단위전지(10)를 둘러싸고 배치되는 밀봉제(50)를 포함하고, 상기 밀봉제(50)와 어느 한 분리판(20) 사이에 금속 시트(30)가 개재될 수 있다.
도 2는 상기 단위전지(10)와 분리판(20)을 교대로 적층시켜 얻어진 연료전지 스택의 사시도이다.
상기 연료전지 스택은, 일 예로 고체산화물 연료전지(SOFC) 스택일 수 있다.
도 3은 상기 단위전지(10)의 단면도이다. 이를 참조하면, 상기 단위전지(10)는 공기극(11), 전해질(12) 및 연료극(13)을 포함할 수 있다.
상기 공기극(11)으로 공기, 산소 등의 산화제를 공급하면 이하의 화학식1과 같은 반응이 일어나 산소이온이 발생한다.
[화학식1]
1/2O2 + 2e- → O2-
상기 산소이온은 전해질(12)을 통해 연료극(13)으로 이동한다. 상기 연료극(13)에 수소, 탄화수소 등의 연료를 공급하면 이하의 화학식2와 같이 상기 산소이온과 연료가 반응하여 물을 생성하면서 전자를 방출한다.
[화학식2]
O2- + H2 → H2O + 2e-
여기서 상기 전해질(12)은 산화제와 연료의 투과를 차단하며, 전자전도성은 없으나 산소이온을 투과시킬 수 있다.
한편, 공기극(11)에서 산화제로부터 형성된 산소이온은 산소이온의 농도 구배에 따라 연료극(13) 쪽으로 이동하고, 전자는 공기극(11)과 연료극(13)을 전기적으로 연결하는 외부 회로를 따라 연료극(13)에서 공기극(11)으로 흐르게 된다.
이와 같이 산소이온이 공기극(11)에서 연료극(13)으로 이동하며 전체적인 전하평형을 유지한다면 연료의 산화반응을 통해 유용한 전력을 생산할 수 있다. 이때 반응 부산물로는 순수한 물과 열만 배출되어 이 또한 유용하게 활용할 수 있다.
상기 단위전지(10)는 상기 공기극(11)과 분리판(20) 사이 및/또는 상기 연료극(13)과 분리판(20) 사이에 집전체(40, 60)를 더 포함할 수 있다. 상기 집전체(40, 60)는 스택 내 전자의 이동을 위한 구성으로 그 형상, 종류는 특별히 제한되지 않으며 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상적으로 사용되는 것일 수 있다.
도 4는 상기 분리판(20)의 제1 면을 도시한 것이다. 이를 참조하면, 상기 분리판(20)의 제1 면은 스택을 구성할 때 상기 단위전지(10)와 맞닿는 위치에 형성되는 중심부(201); 및 상기 중심부(201)를 둘러싸고 배치되는 주변부(24)를 포함할 수 있다.
상기 분리판(20)은 대향하는 어느 한 쌍의 변을 따라 관통 형성되고 서로 일정 거리 이격되어 위치하고 산화제 또는 연료의 유입 및 유출을 위한 제1 유입 매니폴드(211) 및 제1 배출 매니폴드(212); 및 나머지 한 쌍의 변을 따라 관통 형성되고 서로 일정 거리 이격되어 위치하고 연료 또는 산화제의 유입 및 유출을 위한 제2 유입 매니폴드(221) 및 제2 배출 매니폴드(222);를 포함할 수 있다.
상기 분리판(20)의 제1 면은 상기 중심부에서 함입 형성되어 상기 제1 유입 매니폴드(211)와 제1 배출 매니폴드(212)를 연결하는 제1 유로(230)를 포함할 수 있다. 상기 제1 유로(230)는 상기 제1 유입 매니폴드(211)로부터 제1 배출 매니폴드(212)로 산화제 또는 연료를 안내하기 위한 구성이다.
상기 중심부(201)는 상기 단위전지(10)와 동일 또는 유사한 형상 및 크기를 갖는 것일 수 있다. 구체적으로는 정사각형, 직사각형 등의 사각 형상의 것일 수 있고, 상기 단위전지(10)의 전부 또는 일부를 덮는 크기의 것일 수 있다. 도 4, 도 5, 도 6은 상기 중심부(201)가 정사각형인 경우를 상정하여 본 발명을 설명한 것이지만 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니고, 사각 형상 또는 이로부터 용이하게 변경하여 실시할 수 있는 형상인 중심부(201)를 포함하는 분리판(20)으로 해석되어야 할 것이다.
상기 중심부(201)는 특정한 형상 또는 형태를 갖는 실체적인 구성으로 형성되어 있는 것일 수도 있고, 상기 분리판(20) 상에서 개념적으로 구분되는 구성일 수도 있다.
상기 주변부(24)는 상기 중심부(201)의 주변으로 확장된 특정 형상 및 크기의 공간을 의미한다.
상기 분리판(20)의 제1 면을 기준으로 상기 제1 유입 매니폴드(211)와 제1 배출 매니폴드(212)는 중심부(201)에 위치하고, 상기 제2 유입 매니폴드(221)와 제2 배출 매니폴드(222)는 주변부(24)에 위치할 수 있다.
본 발명은 상기 주변부(24)와 상기 중심부(2010 사이에 금속 시트(30)가 체결될 수 있는 안착홈(241)을 만들어 후술할 밀봉제(50)에 가해지는 응력의 균일화, 부피의 최소화, 연료 유동 균일성 확보 등에 그 기술적 특징이 있다.
도 5는 금속 시트(30)를 도시한 것이다. 상기 금속 시트(30)은 분리판(20)의 제1 면에 형성된 주변부(24), 보다 구체적으로는 안착홈(241)에 체결된다. 상기 금속 시트(30)는 그 중심에 상기 제1 유로(230)의 형성 방향, 즉, 제1 유입 매니폴드(211)로부터 제2 배출 매니폴드(212)에 이르는 방향을 따라 관통 형성된 제1 관통공(301)을 포함할 수 있다. 상기 금속 시트(30)는 상기 제1 관통공(301)과 일정 거리 떨어져서 상기 제1 유입 매니폴드(211)와 연통될 수 있도록 관통 형성된 제2 관통공(311)을 포함할 수 있다. 상기 금속 시트(30)는 상기 제1 관통공(301)과 일정 거리 떨어져서 상기 제1 배출 매니폴드(212)와 연통될 수 있도록 관통 형성된 제3 관통공(312)을 포함할 수 있다. 상기 관통공(301, 311, 312)들은 스택 내 산화제 또는 연료의 유입, 배출을 방해하지 않기 위해 형성된 것이다.
한편, 상기 금속 시트(30)는 상기 제1 관통공(301)과 제2 관통공(311) 사이에 상기 제1 유로(230)와 맞닿는 부분인 제1 유로 보호부(331), 상기 제1 관통공(301)과 제3 관통공(312) 사이에 상기 제1 유로(230)와 맞닿는 부분인 제2 유로 보호부(332)를 포함할 수 있다. 이들은 제1 유로(230)와 분리판(20) 사이에서 응력을 균일하게 하는 역할을 하여 스택의 안정성을 높인다.
도 6은 상기 분리판(20)의 제2 면을 도시한 것이다. 이를 참조하면, 상기 제2 면은 그 중심에 함입 형성되어 단위전지가 안착되는 공간을 제공하는 수용부(202)를 포함할 수 있다. 또한, 상기 제2 면은 상기 수용부(202)에서 함입 형성되어 상기 제2 유입 매니폴드(221)와 제2 배출 매니폴드(222)를 연결하는 제2 유로(250)를 포함할 수 있다.
상기 수용부(202)는 집전체(60)가 매립되는 제1 영역(251)과 단위전지(10)가 안착되는 제2 영역(252)으로 구분할 수 있다.
도 7은 상기 밀봉제(50)를 도시한 것이다. 상기 밀봉제(50)는 단위전지(10)를 둘러싸고 배치되는 것으로서, 그 중심에 상기 단위전지(10)가 체결될 수 있는 공간을 포함할 수 있다.
상기 밀봉제(50)는 스택 내 산화제 및 연료의 흐름을 방해하지 않기 위해 상기 제1 유입 매니폴드(211)와 연통되어 관통 형성된 제1 유입공(51), 상기 제1 배출 매니폴드(212)와 연통되어 관통 형성된 제2 배출공(52), 상기 제2 유입 매니폴드(221)와 연통되어 관통 형성된 제2 유입공(53) 및 상기 제2 배출 매니폴드(222)와 연통되어 관통 형성된 제2 배출공(54)을 포함할 수 있다.
도 8은 본 발명에 따른 연료전지 스택의 적층 순서를 설명하기 위한 참고도이다. 구체적으로 도 1의 상측으로부터 분리판(20), 금속 시트(30), 밀봉제(50) 및 집전체(40)가 적층되는 것을 순서대로 도시한 것이다.
상기 분리판(20)의 제1 면 상에 금속 시트(30)가 단순 부착된다. 이때, 금속 시트(30)가 부착되는 안착홈(241)은 상기 금속 시트(30)의 두께와 같은 값으로 함입 형성된다. 이후 분리판(20)과 같은 크기를 갖는 밀봉제(50)를 적층하고, 집전체(40)를 배치한다.
도 9는 본 발명에 따른 연료전지 스택의 적층 순서를 설명하기 위한 참고도이다. 구체적으로 도 1의 하측으로부터 분리판(20), 집전체(60), 단위전지(10) 및 밀봉제(50)가 적층되는 것을 순서대로 도시한 것이다.
상기 분리판(20)의 제2 면에 집전체(60)가 부착된다. 그 위에 단위전지(10)가 적층된다. 상기 단위전지(10)를 둘러싸도록 밀봉제(50)가 적층된다.
도 8과 도 9의 설명은 연료전지 스택의 요소가 각각 어떻게 적층 되는지 쉽게 보여주기 위한 요소로서 그 적층 순서는 분리판(20) -> 집전체(60)
Figure pat00001
단위전지(10)
Figure pat00002
밀봉제(50)
Figure pat00003
집전체(40)
Figure pat00004
금속 시트(30)
Figure pat00005
분리판(20) 이다.
도 10은 금속 시트(30)가 있을 때와 없을 때 유로(230, 250) 아래에 있는 밀봉제(50)와 단위전지(10)에 가해지는 물리적 응력 분포의 시뮬레이션 결과이다. 이를 통해 금속 시트(30)이 존재할 경우 밀봉제(50)에 균일한 응력을 분배할 수 있다.
이상, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징으로 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
10: 단위전지 11: 공기극 12:전해질 13:연료극
20: 분리판 201: 중심부 24: 주변부 202: 수용부
211: 제1 유입 매니폴드 212: 제1 배출 매니폴드
221: 제2 유입 매니폴드 222: 제2 배출 매니폴드
230: 제1 유로 231: 제1 접촉부
232: 제2 접촉부
241: 안착홈 250: 제2 유로
30: 금속 시트 301: 제1 관통공
311: 제2 관통공 312: 제3 관통공
331: 제1 유로 보호부 332: 제2 유로 보호부
40, 60: 집전체
50: 밀봉제 51: 제1 유입공 52: 제2 배출공 53: 제2 유입공
54: 제2 배출공

Claims (6)

  1. 사각 형상이고 제1 면과 제2 면을 포함하며,
    대향하는 어느 한 쌍의 변을 따라 관통 형성되고 서로 일정 거리 이격되어 위치하는 제1 유입 매니폴드 및 제1 배출 매니폴드; 및
    나머지 한 쌍의 변을 따라 관통 형성되고 서로 일정 거리 이격되어 위치하는 제2 유입 매니폴드 및 제2 배출 매니폴드;를 포함하고,
    상기 제1 면은 일정 깊이로 함입 형성된 중심부; 상기 중심부를 둘러싸고 배치되는 주변부; 및 상기 중심부에서 함입 형성되어 상기 제1 유입 매니폴드와 제2 배출 매니폴드를 연결하는 제1 유로;를 포함하고,
    상기 제2 면은 그 중심에 함입 형성되어 단위전지가 안착되는 공간을 제공하는 수용부; 및 상기 수용부에서 함입 형성되어 상기 제2 유입 매니폴드와 제2 배출 매니폴드를 연결하는 제2 유로;를 포함하는 연료전지용 분리판.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 면을 기준으로
    상기 제1 유입 매니폴드와 제1 배출 매니폴드는 중심부에 위치하고,
    상기 제2 유입 매니폴드와 제2 배출 매니폴드는 주변부에 위치하는 연료전지용 분리판.
  3. 한 쌍의 분리판 사이에 단위전지가 개재된 연료전지용 스택으로서,
    상기 분리판은 제1항 또는 제2항의 분리판을 포함하고,
    상기 단위전지와 각 분리판 사이에 집전체가 삽입되며,
    상기 단위전지의 외측으로 상기 단위전지를 둘러싸고 배치되는 밀봉제를 포함하고,
    상기 밀봉제와 어느 한 분리판 사이에 금속 시트가 개재되며,
    상기 금속 시트는 상기 어느 한 분리판의 제1 면의 중심부에 안착되는 것인 연료전지용 스택.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 밀봉제는
    상기 제1 유입 매니폴드와 연통되어 관통 형성된 제1 유입공;
    상기 제1 배출 매니폴드와 연통되어 관통 형성된 제2 배출공;
    상기 제2 유입 매니폴드와 연통되어 관통 형성된 제2 유입공; 및
    상기 제2 배출 매니폴드와 연통되어 관통 형성된 제2 배출공;을 포함하는 연료전지용 스택.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 금속 시트는 상기 분리판의 중심부와 동일 형상을 갖고,
    그 중심에 상기 분리판의 제1 유로의 형성 방향을 따라 관통 형성된 제1 관통공;
    상기 제1 유입 매니폴드와 연통되어 관통 형성된 제2 관통공; 및
    상기 제2 유입 매니폴드와 연통되어 관통 형성된 제3 관통공을 포함하는 연료전지용 스택.
  6. 제3항의 연료전지용 스택을 포함하는 고체산화물 연료전지.
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