KR20230087744A - Current collector for fuel cell stack - Google Patents

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KR20230087744A
KR20230087744A KR1020210176252A KR20210176252A KR20230087744A KR 20230087744 A KR20230087744 A KR 20230087744A KR 1020210176252 A KR1020210176252 A KR 1020210176252A KR 20210176252 A KR20210176252 A KR 20210176252A KR 20230087744 A KR20230087744 A KR 20230087744A
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current collector
cell stack
sealing
collector plate
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장길상
채용하
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한온시스템 주식회사
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Abstract

The present invention relates to a current collector plate for a fuel cell stack that is stacked and combined with a plurality of fuel cells that generate electrical energy through an electrochemical reaction between fuel and an oxidizer, and specifically, to a current collector plate for a fuel cell stack, including: a body unit through which a plurality of flow holes for passing a fluid penetrates; a plurality of sealing units respectively disposed in the plurality of flow holes; and a joint unit for connecting at least one pair of the sealing units among the plurality of sealing units, wherein the sealing units and the joint unit are made of an electrical insulator, thereby reducing manufacturing costs while improving insulation and sealing properties.

Description

연료전지 스택용 집전판{CURRENT COLLECTOR FOR FUEL CELL STACK}Current collector for fuel cell stack {CURRENT COLLECTOR FOR FUEL CELL STACK}

본 발명은 연료전지 스택용 집전판에 관한 것으로, 보다 상세하게는 연료전지 스택의 연료전지에서 생산된 전류들을 외부로 전달하기 위해 설치되는 집전판에 관한 것이다.The present invention relates to a current collector for a fuel cell stack, and more particularly, to a current collector installed to transfer currents generated by a fuel cell of a fuel cell stack to the outside.

종래에는 휘발유나 경유 등의 화석연료를 에너지원으로 하는 엔진을 탑재한 화석연료 차량이 널리 사용되었다. 하지만 종래에는 화석연료를 에너지원으로 활용함에 따라 사회적으로 환경오염 문제가 대두되었으며, 자원의 고갈 등과 같은 현상도 함께 수반되는 문제가 있었다. 이에 따라 위와 같은 문제를 해결하기 위해 연료전지 또는 배터리 등이 탑재된 친환경 차량이 개발되었으며, 현재는 실용화되어 많은 이들이 사용하고 있다.Conventionally, a fossil fuel vehicle equipped with an engine using fossil fuel such as gasoline or diesel as an energy source has been widely used. However, conventionally, as fossil fuels are used as an energy source, environmental pollution problems have emerged socially, and there are problems accompanying phenomena such as resource depletion. Accordingly, in order to solve the above problem, an eco-friendly vehicle equipped with a fuel cell or battery has been developed, and is currently being put into practical use and used by many people.

상기 연료전지는 연료와 산화제를 전기화학적으로 반응시키어 전기에너지를 발생시키는 장치로, 일반적으로 수소를 함유한 연료가스와 산소를 함유한 산화제 가스를 전기화학적으로 반응시킴에따라 전기 에너지와 열을 발생시키도록 구성된다. 그리고 현재 대한민국 등록특허공보 제10-0954432호("가스켓 일체형 전류 집전체를 구비한 연료전지 스택", 이하 '종래기술'이라 함.) 등에서는 위와 같은 다수의 연료전지를 포함하는 연료전지 스택이 개시되어 있다. 도 1을 참조하면, 종래기술의 연료전지 스택은, 수소와 산소의 전기화학반응에 의해 전기 에너지를 생성하는 복수 개의 단위 전지(1), 상기 단위 전지(1)에서 생성된 전기 에너지를 외부로 인출하는 가스켓 일체형 전류 집전체(2) 및, 장치의 양 단부에서 기 설정된 체결압을 가하면서 결합되는 엔드 플레이트(3)를 포함하고, 상기 가스켓 일체형 전류 집전체(2)에서 가스켓에 전류 집전판의 매니폴드 영역을 감싸도록 일체화되게 형성됨에 따라 전류 집전판의 부식을 방지할 수 있는 것을 특징으로 한다.The fuel cell is a device that generates electrical energy by electrochemically reacting a fuel and an oxidizing agent, and generally generates electrical energy and heat by electrochemically reacting a fuel gas containing hydrogen with an oxidizing agent gas containing oxygen. configured to do And, in the current Republic of Korea Patent Registration No. 10-0954432 ("a fuel cell stack with a gasket-integrated current collector", hereinafter referred to as 'prior art'), a fuel cell stack including a plurality of fuel cells as above has been initiated. Referring to FIG. 1 , a fuel cell stack of the prior art includes a plurality of unit cells 1 generating electrical energy by an electrochemical reaction between hydrogen and oxygen, and the electrical energy generated by the unit cells 1 being output to the outside. It includes a gasket-integrated current collector 2 that is drawn out and an end plate 3 coupled while applying a predetermined clamping pressure at both ends of the device, and a current collector plate attached to the gasket in the gasket-integrated current collector 2 It is characterized in that corrosion of the current collector plate can be prevented as it is integrally formed to surround the manifold region of the.

여기서 위와 같은 종래기술의 구조를 형성하기 위해서는 집전체에 가스켓을 일체로 구성하기 위해 인서트 사출단계를 거쳐야 한다. 하지만 인서트 사출의 경우에는 성형 후에 미성형부가 발생되기 쉬운 문제가 있다. 특히 금속판의 끝단에 미성형부가 생기거나 미세한 틈새가 발생되면 이 틈새로 유체가 유동됨에 따라, 제품의 절연 기능이 저감되거나 상실되는 문제점이 발생된다. 이는 인서트 사출단계 이후에 보다 정밀한 검사가 요구되어 시간과 비용이 증대되는 단점으로 이어질 수 있으며, 인서트 사출은 많은 부산물이 발생될 여지가 있어 이를 제거하기 위한 절차를 추가적으로 수행해야 하는 문제점이 있다. 나아가 인서트 사출 이후에 고무와 같은 재질로 구성된 가스켓의 성형이 불안전할 경우에는 완벽한 제거가 어려워 제품 전체를 폐기해야 하는 문제점으로 이어질 수 있다.Here, in order to form the structure of the prior art as described above, an insert injection step is required to integrally configure the gasket with the current collector. However, in the case of insert injection, there is a problem that unmolded parts are easily generated after molding. In particular, when an unmolded part is formed at the end of the metal plate or a fine gap is generated, the insulation function of the product is reduced or lost as the fluid flows through the gap. This may lead to the disadvantage that more precise inspection is required after the insert injection step, which increases time and cost, and insert injection has a problem in that many by-products are likely to be generated, so a procedure for removing them must be additionally performed. Furthermore, if molding of a gasket made of a material such as rubber is unstable after insert injection, it is difficult to completely remove the gasket, which may lead to a problem in that the entire product must be discarded.

KRKR 10-0954432 10-0954432 B1B1 (2010.04.27.(2010.04.27. 공고)Announcement)

본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 서로 별도로 제작되는 제품들에 대한 절연성과 실링성을 확보할 수 있는 연료전지 스택용 집전판을 제공하는 것이다.The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a current collector for a fuel cell stack capable of securing insulation and sealing properties for products manufactured separately from each other.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 연료와 산화제의 전기화학반응에 의해 전기에너지를 발생시키는 복수의 연료전지와 적층 결합되는 연료전지 스택용 집전판에 있어서, 유체가 통과되는 복수의 유동홀이 관통되는 몸체부; 복수의 상기 유동홀에 각각 배치되는 복수의 실링부; 및 복수의 상기 실링부 중 적어도 한 쌍의 실링부 사이를 연결하는 이음부;를 포함하며, 상기 실링부와 이음부가 전기 절연체로 형성될 수 있다.In order to achieve the above object, the present invention provides a current collector plate for a fuel cell stack stacked and combined with a plurality of fuel cells generating electrical energy by an electrochemical reaction between a fuel and an oxidizer, and a plurality of fluids passing therethrough. a body through which the flow hole passes; a plurality of sealing parts respectively disposed in the plurality of flow holes; and a joint portion connecting at least one pair of sealing portions among the plurality of sealing portions, and the sealing portion and the joint portion may be formed of an electrical insulator.

또한, 상기 몸체부는, 상기 유동홀의 중공으로 돌출되는 돌출부를 포함하고, 상기 실링부의 외면이 상기 돌출부를 감싸도록 형성될 수 있다.In addition, the body portion may include a protruding portion protruding into the hollow of the flow hole, and an outer surface of the sealing portion may be formed to surround the protruding portion.

또한, 상기 실링부의 외주면에는 상기 돌출부와 대응되는 형상의 그루브(Groove)가 둘레 방향으로 연장될 수 있다.In addition, a groove having a shape corresponding to the protruding portion may extend in a circumferential direction on an outer circumferential surface of the sealing portion.

또한, 본 발명에 따른 연료전지 스택용 집전판은, 상기 돌출부의 두께가 상기 몸체부의 두께 보다 작게 형성될 수 있다.In addition, in the current collector plate for a fuel cell stack according to the present invention, the thickness of the protruding portion may be smaller than the thickness of the body portion.

또한, 상기 돌출부는 상기 유동홀로 갈수록 두께가 작아지는 형상으로 형성될 수 있다.In addition, the protruding portion may be formed in a shape in which the thickness decreases toward the flow hole.

또한, 상기 실링부는, 상기 몸체부의 유동홀에 배치되는 실링몸체를 포함하되, 복수의 상기 실링부 중 일부는, 상기 이음부로 연장되는 연장몸체를 더 포함할 수 있다.In addition, the sealing part may include a sealing body disposed in the flow hole of the body part, and some of the plurality of sealing parts may further include an extension body extending to the joint part.

또한, 본 발명에 따른 연료전지 스택용 집전판은, 상기 연장몸체와 상기 이음부의 단부 면이 서로 접할 수 있다.In addition, in the current collector plate for a fuel cell stack according to the present invention, end surfaces of the extension body and the joint portion may contact each other.

또한, 본 발명에 따른 연료전지 스택용 집전판은, 상기 연장몸체와 상기 이음부의 단부 면이 길이가 연장되는 방향으로 경사지도록 형성될 수 있다.In addition, in the current collector plate for a fuel cell stack according to the present invention, end faces of the extension body and the joint portion may be formed to be inclined in a direction in which a length thereof is extended.

또한, 상기 실링부의 연장몸체는, 상기 몸체부의 양면 중 적어도 하나의 면에 배치될 수 있다.In addition, the extension body of the sealing part may be disposed on at least one of both surfaces of the body part.

또한, 상기 이음부는, 하나의 실링부에서 다른 하나의 실링부로 길이가 연장되는 이음몸체; 및 상기 이음몸체에 배치되어 외부로 돌출되는 적어도 하나의 삽입몸체;를 포함할 수 있다.In addition, the joint body, the length of which extends from one sealing portion to the other sealing portion; and at least one insertion body disposed on the joint body and protruding outward.

또한, 상기 몸체부는, 상기 삽입몸체가 삽입되는 적어도 하나의 홈을 포함할 수 있다.In addition, the body portion may include at least one groove into which the insertion body is inserted.

또한, 상기 삽입몸체와 홈이 복수로 이루어져, 상기 이음몸체의 길이를 따라 서로 이격 배치될 수 있다.In addition, the insertion body and the groove may be made of a plurality, spaced apart from each other along the length of the joint body.

또한, 상기 몸체부의 복수의 유동홀은, 연료가 유동되는 적어도 한 쌍의 제1유동홀; 및 산화제가 유동되는 적어도 한 쌍의 제2유동홀;을 포함할 수 있다.In addition, the plurality of flow holes of the body portion may include at least one pair of first flow holes through which fuel flows; and at least one pair of second flow holes through which the oxidizing agent flows.

또한, 상기 몸체부의 복수의 유동홀은, 냉각수가 유동되는 적어도 한 쌍의 제3유동홀;을 더 포함할 수 있다.In addition, the plurality of flow holes of the body portion may further include at least one pair of third flow holes through which cooling water flows.

상술한 구성에 의한 본 발명에 따른 연료전지 스택용 집전판은, 유동홀을 실링하는 실링부와 실링부를 연결하는 이음부를 통해 절연성 및 실링성이 향상되는 효과가 있음에 따라, 몸체부의 집전 기능이 향상되는 장점으로 이어질 수 있다.The current collector plate for a fuel cell stack according to the present invention according to the above configuration has an effect of improving insulation and sealing properties through a sealing portion sealing a flow hole and a joint connecting the sealing portion, so that the body portion has a current collecting function. This can lead to improved benefits.

아울러 본 발명에 따른 연료전지 스택용 집전판은, 집전 기능을 수행하는 몸체부에 별개로 제작된 실링부와 이음부가 결합됨에 따라 불량에 따른 손실을 줄여 보다 경제성이 향상되는 효과가 있다. 나아가 기존 인서트 사출 후의 가공에 의한 원재료의 손실을 줄일 수 있는 장점으로 이어질 수 있다. In addition, the current collector plate for a fuel cell stack according to the present invention has an effect of improving economic feasibility by reducing losses due to defects as the sealing part and the joint part separately manufactured in the body part performing the current collecting function are combined. Furthermore, it can lead to the advantage of reducing the loss of raw materials due to processing after injection molding of existing inserts.

도 1은 종래기술에 따른 연료전지 스택의 사시도.
도 2는 본 발명에 따른 연료전지 스택의 사시도.
도 3은 본 발명에 따른 연료전지 스택용 집전판의 사시도.
도 4는 본 발명에 따른 연료전지 스택용 집전판의 분해 사시도.
도 5는 본 발명에 따른 연료전지 스택용 집전판의 요부를 확대한 사시도.
도 6은 본 발명에 따른 연료전지 스택용 집전판의 연장몸체와 이음몸체를 도시한 단면도.
도 7은 본 발명에 따른 연료전지 스택용 집전판의 이음부를 분해한 사시도.
도 8은 본 발명에 따른 연료전지 스택용 집전판의 몸체부와 실링부를 도시한 도시한 단면도.1 is a perspective view of a fuel cell stack according to the prior art;
2 is a perspective view of a fuel cell stack according to the present invention;
3 is a perspective view of a current collector plate for a fuel cell stack according to the present invention;
4 is an exploded perspective view of a current collector for a fuel cell stack according to the present invention.
5 is an enlarged perspective view of a main part of a current collector plate for a fuel cell stack according to the present invention;
6 is a cross-sectional view illustrating an extension body and a joint body of a current collector plate for a fuel cell stack according to the present invention.
7 is an exploded perspective view of a joint of a current collector plate for a fuel cell stack according to the present invention;
8 is a cross-sectional view illustrating a body portion and a sealing portion of a current collector plate for a fuel cell stack according to the present invention.

이하, 상기한 바와 같은 구성을 갖는 본 발명에 따른 연료전지 스택용 집전판을 첨부된 도면을 참고하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, a current collector plate for a fuel cell stack according to the present invention having the configuration described above will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 2 내지 도 4는 본 발명에 따른 연료전지 스택용 집전판에 관한 것으로, 도 2는 연료전지 스택의 사시도를, 도 3은 연료전지 스택용 집전판의 사시도를, 도 4는 연료전지 집전판의 분해 사시도를 각각 나타낸다.2 to 4 relate to a current collector for a fuel cell stack according to the present invention, FIG. 2 is a perspective view of a fuel cell stack, FIG. 3 is a perspective view of a current collector for a fuel cell stack, and FIG. 4 is a fuel cell current collector Shows an exploded perspective view of each.

도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 연료전지 스택용 집전판(10)은 서로 적층되도록 결합되는 복수의 연료전지(21)에 결합될 수 있으며, 복수의 상기 연료전지(21)에서 발생되는 전기에너지를 집전할 수 있다. 이하, 보다 명확한 설명을 위해 복수의 연료전지(21)가 서로 적층되는 방향은 전후(D12)방향으로, 도 2에서 오른쪽 윗 방향을 전(前)방향(D1)으로 정의하고, 그 반대방향을 후(後)방향(D2)으로 정의한다. 그리고 도 2에서의 상측 방향을 상(上)방향(D3)으로 정의하고, 그 반대방향을 하(下)방향(D4)으로 정의하며, 이들을 상하방향(D34)으로 정의한다. 또한, 도 2에서 좌측 윗방향을 좌(左)방향(D5)으로 정의하고, 그 반대방향을 우(右)방향(D6)으로 정의하며, 이들을 좌우방향(D56)으로 정의한다.Referring to FIG. 2 , the current collector 10 for a fuel cell stack according to the present invention may be coupled to a plurality of fuel cells 21 that are stacked together, and electricity generated by the plurality of fuel cells 21 can conserve energy. Hereinafter, for a clearer description, the direction in which the plurality of fuel cells 21 are stacked on each other is the front-back direction (D 12 ), and the upper right direction in FIG. 2 is defined as the forward direction (D 1 ), and vice versa. The direction is defined as the backward direction (D 2 ). In addition, the upward direction in FIG. 2 is defined as the upward direction (D 3 ), the opposite direction is defined as the downward direction (D 4 ), and they are defined as the vertical direction (D 34 ). In addition, in FIG. 2, the upper left direction is defined as the left direction (D 5 ), the opposite direction is defined as the right (Right) direction (D 6 ), and they are defined as the left and right directions (D 56 ).

본 발명에 따른 연료전지 스택용 집전판(10)은 전후방향을 따라 배치되는 복수의 연료전지(21)를 기준으로 전방 또는 후방에 배치될 수 있다. 그리고 상기 연료전지 스택용 집전판(10)이 전방에 배치되어 후면과 상기 연료전지(21)가 대면하는 경우, 상기 연료전지 스택용 집전판(10)의 전방에는 엔드플레이트(22)가 배치될 수도 있다. 이때 상기 엔드플레이트(22)는 상기 연료전지(21)를 기준으로 전방 또는 후방에 배치될 수 있다.The current collector 10 for a fuel cell stack according to the present invention may be disposed on the front or rear side of the plurality of fuel cells 21 disposed along the front-back direction. In addition, when the fuel cell stack current collector 10 is disposed on the front side and the rear surface faces the fuel cell 21, an end plate 22 is disposed in front of the fuel cell stack current collector 10. may be In this case, the end plate 22 may be disposed on the front or rear side of the fuel cell 21 .

도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 연료전지 스택용 집전판(10)은 유체가 통과되는 복수의 유동홀(110)이 전후방향으로 관통된 몸체부(100)와, 복수의 상기 유동홀(110)에 각각 배치되는 복수의 실링부(200) 및, 복수의 실링부(200) 중 적어도 한 쌍의 실링부 사이를 연결하는 이음부(300)를 포함할 수 있다. 이때 상기 몸체부(100)는 상기 연료전지(21)로부터 발생된 전기에너지를 집전할 수 있도록 금속 등의 전기 전도성 재질로 형성될 수 있으며, 상기 실링부(200) 및 이음부(300)는 고무 등의 전기 절연체로 구성될 수 있다. 그리고 상기 실링부(200)는 유체가 상기 몸체부(100)로 누출되는 것을 방지하도록 상기 유동홀(110)을 실링하도록 배치될 수 있다. 아울러 복수의 상기 유동홀(110)은 상기 몸체부(100)에서 전후 또는 상하방향으로 서로 이격되도록 배치될 수 있으며, 복수의 실링부(200) 중 일부는 서로 접촉되도록 배치될 수도 있다.Referring to FIG. 3 , the current collector 10 for a fuel cell stack according to the present invention includes a body portion 100 through which a plurality of flow holes 110 through which fluid passes in the forward and backward directions, and a plurality of flow holes ( It may include a plurality of sealing parts 200 respectively disposed on 110 and a joint part 300 connecting at least one pair of sealing parts among the plurality of sealing parts 200 . At this time, the body part 100 may be formed of an electrically conductive material such as metal to collect electric energy generated from the fuel cell 21, and the sealing part 200 and the joint part 300 are made of rubber. It can be composed of electrical insulators such as The sealing part 200 may be disposed to seal the flow hole 110 to prevent fluid from leaking into the body part 100 . In addition, the plurality of flow holes 110 may be arranged to be spaced apart from each other in the front and rear or up and down directions in the body portion 100, and some of the plurality of sealing parts 200 may be arranged to contact each other.

복수의 상기 유동홀(110)은, 연료(F1)가 유동되는 제1유동홀(111), 산화제(F2)가 유동되는 제2유동홀(112) 또는 냉매가 유동되는 제3유동홀(113)을 포함할 수 있다. 이때 상술한 연료전지(21)에서는 공급받은 연료와 산화제를 전기화학적으로 반응시키어 전기에너지를 발생시킬 수 있으며, 상기 냉매는 상기 연료전지(21)에서 발생된 열을 전달받아 상기 연료전지(21)를 냉각시키도록 순환될 수 있다. 이에 상기 제1유동홀(111), 제2유동홀(112) 또는 제3유동홀(113)은 공급 및 배출되는 라인이 포함되도록 둘 이상이 상기 몸체부(100)에 배치될 수 있다. 아울러 복수의 상기 유동홀(110)은 순환라인을 고려하여 상기 몸체부(100)에서 서로 상반된 위치에 배치될 수 있으며, 도시된 바와 같이 하나의 제1유동홀(111)은 상기 몸체부(100)의 좌측 상단에 다른 하나의 제1유동홀(111)은 상기 몸체부(100)의 우측 하단에 배치될 수도 있다. 또는 하나의 상기 제1유동홀(111), 제2유동홀(112) 또는 제3유동홀(113)이 상기 몸체부(100)의 좌측에 배치되고, 다른 하나의 상기 제1유동홀(111), 제2유동홀(112) 또는 제3유동홀(113)은 상기 몸체부(100)의 우측에 배치될 수도 있다. The plurality of flow holes 110 include a first flow hole 111 through which fuel F 1 flows, a second flow hole 112 through which oxidant F2 flows, or a third flow hole through which refrigerant flows ( 113) may be included. At this time, in the above-described fuel cell 21, the supplied fuel and the oxidant can be electrochemically reacted to generate electrical energy, and the refrigerant receives heat generated from the fuel cell 21 and the fuel cell 21 may be circulated to cool the Accordingly, two or more of the first flow hole 111, the second flow hole 112, or the third flow hole 113 may be disposed in the body portion 100 so as to include supply and discharge lines. In addition, the plurality of flow holes 110 may be disposed at opposite positions in the body part 100 in consideration of the circulation line, and as shown, one first flow hole 111 is the body part 100. The other first flow hole 111 at the left upper end of ) may be disposed at the right lower end of the body portion 100. Alternatively, one of the first flow hole 111, the second flow hole 112, or the third flow hole 113 is disposed on the left side of the body portion 100, and the other first flow hole 111 ), the second flow hole 112 or the third flow hole 113 may be disposed on the right side of the body portion 100.

도 4를 참조하면, 상기 실링부(200)는 실링몸체(210) 및 관통홀(220)을 포함할 수 있다. 이때 상기 실링몸체(210)는 상기 관통홀(220)을 기준으로 내면이 닫힌 루프를 형성할 수 있다. 그리고 상기 실링몸체(210)의 외면은 상기 유동홀(110)의 내면에 접하도록 배치되어 상기 관통홀(220)을 통해 흐르는 유체가 상기 실링몸체(210)의 외부로 누출되는 것을 방지할 수 있다. 여기서 복수의 실링부(200) 중 일부는 각각의 실링몸체(210)의 외면이 서로 접촉되도록 배치될 수도 있다. Referring to FIG. 4 , the sealing part 200 may include a sealing body 210 and a through hole 220 . At this time, the sealing body 210 may form a closed loop with an inner surface based on the through hole 220 . In addition, the outer surface of the sealing body 210 is arranged to be in contact with the inner surface of the flow hole 110 to prevent the fluid flowing through the through hole 220 from leaking to the outside of the sealing body 210. . Here, some of the plurality of sealing parts 200 may be arranged so that the outer surfaces of each sealing body 210 come into contact with each other.

상기 이음부(300)는 좌우방향으로 길이가 연장된 이음몸체(310)를 포함할 수 있다. 그리고 상기 이음몸체(310)의 좌측 단부는 하나의 상기 실링부(200)에 접촉하고 우측단부는 다른 하나의 상기 실링부(200)에 접촉될 수도 있다. 여기서 상기 이음부(300)는 상기 이음몸체(310)에서 전방 또는 후방으로 돌출된 하나 이상의 삽입몸체(320)를 포함할 수 있으며, 상기 몸체부(100)에 상기 삽입몸체(320)가 삽입되는 홈(101)이 형성될 수도 있다. 여기서 상기 홈(101)은 좌우 방향을 따라 복수 개가 서로 이격 배치될 수 있으며, 상기 삽입몸체(320) 또한 상기 홈(101)의 개수와 대응되는 수가 상기 이음몸체(310)에 배치될 수도 있다.The joint part 300 may include a joint body 310 extending in the left and right directions. Also, the left end of the joint body 310 may contact one sealing part 200 and the right end may contact the other sealing part 200 . Here, the joint portion 300 may include one or more insertion bodies 320 protruding forward or backward from the joint body 310, and the insertion body 320 is inserted into the body portion 100. A groove 101 may be formed. Here, a plurality of the grooves 101 may be spaced apart from each other along the left and right directions, and a number corresponding to the number of the grooves 101 may also be disposed on the joint body 310.

도 5 내지 도 7은 본 발명에 따른 연료전지 스택용 집전판에 관한 것으로, 도 5는 연료전지 스택용 집전판의 요부를 확대한 사시도를, 도 6은 연료전지 스택용 집전판의 연장몸체와 이음몸체를 도시한 단면도를, 도 7은 연료전지 스택용 집전판의 이음부를 분해한 사시도를 각각 나타낸다.5 to 7 relate to a current collector plate for a fuel cell stack according to the present invention, FIG. 5 is an enlarged perspective view of a main part of the current collector plate for a fuel cell stack, and FIG. FIG. 7 shows a cross-sectional view of the joint body, and FIG. 7 is an exploded perspective view of the joint of the current collector plate for the fuel cell stack.

도 5를 참조하면, 복수의 상기 실링부(200) 중 상기 이음몸체(310)와 연결되는 실링부(200)는 상기 실링몸체(210)에서 상기 이음몸체(310)가 배치되는 방향으로 연장된 연장몸체(211)를 더 포함할 수 있다. 이에 따라 상기 실링몸체(210)는 유체의 누출을 방지하도록 상기 몸체부(100)와 결합되고, 상기 실링몸체(210)와 일체화된 상기 연장몸체(211)가 연장되어 상기 이음몸체(310)와의 연결이 될 수도 있다.Referring to FIG. 5, among the plurality of sealing parts 200, the sealing part 200 connected to the joint body 310 extends from the sealing body 210 in the direction in which the joint body 310 is disposed. An extension body 211 may be further included. Accordingly, the sealing body 210 is coupled to the body portion 100 to prevent leakage of fluid, and the extension body 211 integrated with the sealing body 210 extends to form a contact with the joint body 310. could be a connection.

도 6을 참조하면, 상기 연장몸체(211)는 도 6-(a)에서 도시된 바와 같이 상기 실링몸체(210)의 전방 또는 후방에 배치되거나 도 6-(b)에서 도시된 바와 같이 상기 실링몸체(210)의 전후방 모두 배치될 수도 있다. 이때 상기 연장몸체(211)의 두께는 상기 실링몸체(210)의 전후방향 두께 보다 작게 형성될 수 있다. 그리고 상기 연장몸체(211)와 상기 이음몸체(310)는 서로 맞대기 결합될 수도 있으며, 서로 접하는 면이 좌우 방향으로 경사질 수도 있다. 여기서 본 발명은 조립성을 향상시키기 위해 상기 연장몸체(211)의 단부가 상기 몸체부(100)와 접촉되는 단이 돌출되도록 경사지고, 상기 이음몸체(310)는 상기 몸체부(100)와 접촉되는 단이 함몰되도록 경사진 형태일 수도 있다.Referring to FIG. 6, the extension body 211 is disposed in the front or rear of the sealing body 210 as shown in FIG. 6-(a) or the sealing body 211 as shown in FIG. 6-(b). Both the front and rear of the body 210 may be disposed. At this time, the thickness of the extension body 211 may be formed smaller than the thickness of the sealing body 210 in the front-back direction. In addition, the extension body 211 and the joint body 310 may be butt-coupled with each other, and surfaces contacting each other may be inclined in the left and right directions. Here, in the present invention, in order to improve assemblability, the end of the extension body 211 is inclined so that the end in contact with the body portion 100 protrudes, and the joint body 310 is in contact with the body portion 100. It may also have an inclined shape so that the end to be recessed.

도 7을 참조하면, 본 발명에 따른 연료전지 스택용 집전판(10)은, 상기 몸체부(100), 실링부(200) 및 이음부(300)에 대한 성형 가공이 된 이후, 상기 몸체부(100)에 실링부가 결합된 상태에서 상기 이음부(300)가 결합될 수 있도록 제공될 수도 있다. 아울러 본 발명에 따른 연료전지 스택용 집전판(10)은, 경사진 맞대기 결합을 통해 상기 이음부(300)가 한 쌍의 실링부(200)의 연장몸체(211) 사이에 배치되면 별도의 수단을 통해 상기 연장몸체(211)와 상기 이음부(300)의 이음몸체(310)를 결합하거나, 상기 이음부(300)가 상기 삽입몸체(320)를 통해 상기 몸체부(100)의 홈(101)에 고정될 수도 있다.Referring to FIG. 7 , in the current collector plate 10 for a fuel cell stack according to the present invention, after the body portion 100, the sealing portion 200, and the joint portion 300 are molded, the body portion In a state in which the sealing part is coupled to 100, it may be provided so that the joint 300 can be coupled. In addition, the current collector plate 10 for a fuel cell stack according to the present invention, when the joint 300 is disposed between the extension bodies 211 of the pair of sealing parts 200 through an inclined butt coupling, separate means The extension body 211 and the joint body 310 of the joint portion 300 are coupled through, or the joint portion 300 passes through the insertion body 320 to the groove 101 of the body portion 100. ) may be fixed.

도 8은 본 발명에 따른 연료전지 스택용 집전판에 관한 것으로, 도 8의 (a) 내지 (c)는 다양한 실시예에 따른 몸체부와 실링부의 결합관계를 도시한 단면도를 각각 나타난다.FIG. 8 relates to a current collector for a fuel cell stack according to the present invention, and FIGS. 8 (a) to (c) are cross-sectional views illustrating a coupling relationship between a body portion and a sealing portion according to various embodiments.

도 8-(a)를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 연료전지 스택용 집전판(10)은, 상기 실링몸체(210)의 전후방향 두께가 상기 몸체부(100)의 전후방향 두께보다 크게 형성되되, 상기 실링몸체(210)의 외주면을 따라 상기 몸체부(100)의 두께와 대응되는 폭을 가진 그루브(212)가 함몰 형성될 수 있다. 이때 상기 실링부(200)는 상기 그루브(212)를 통해 상기 몸체부(100)와 끼움 결합할 수 있다. 이에 따라 상기 실링부(200)의 외주면을 상기 몸체부(100)의 내주면에 돌려가면서 끼움 결합할 수도 있다.Referring to FIG. 8- (a) , in the current collector plate 10 for a fuel cell stack according to an embodiment of the present invention, the thickness of the sealing body 210 in the front-back direction is the thickness of the body portion 100 in the front-back direction. A groove 212 having a width corresponding to the thickness of the body portion 100 may be recessed along the outer circumferential surface of the sealing body 210. At this time, the sealing part 200 may be fitted and coupled to the body part 100 through the groove 212 . Accordingly, the outer circumferential surface of the sealing part 200 may be fitted and coupled to the inner circumferential surface of the body part 100 while turning.

도 8-(b)를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 연료전지 스택용 집전판(10)은, 상기 몸체부(100)의 두께보다 작은 두께를 가진 돌출부(100a)가 상기 유동홀(110)로 돌출될 수 있다. 그리고 상기 실링몸체(210)의 그루브(212)는 상기 돌출부(100a)의 두께와 대응할 수 있다. 여기서 상기 실링몸체(210)의 내면은 상기 유동홀(110) 측의 상기 몸체부(100)의 내주면과 접할 수도 있다. 이에 따라 본 발명에 따른 연료전지 스택용 집전판(10)은, 상기 몸체부(100)와 실링부(200) 간의 실링성이 향상될 수 있다.Referring to FIG. 8-(b) , in the current collector plate 10 for a fuel cell stack according to another embodiment of the present invention, the protrusion 100a having a thickness smaller than the thickness of the body portion 100 is the flow hole. (110). Also, the groove 212 of the sealing body 210 may correspond to the thickness of the protrusion 100a. Here, the inner surface of the sealing body 210 may be in contact with the inner circumferential surface of the body part 100 on the flow hole 110 side. Accordingly, in the current collector plate 10 for a fuel cell stack according to the present invention, sealing property between the body part 100 and the sealing part 200 can be improved.

도 8-(c)를 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 연료전지 스택용 집전판(10)은, 상기 유동홀(110)로 갈수록 두께가 작아지는 돌출부(100b)가 상기 몸체부(100)의 내면에서 돌출 형성될 수도 있다. 이때 상기 그루브(212)는 상기 돌출부(100b)의 형상과 대응될 수 있다. 이에 따라 본 발명에 따른 연료전지 스택용 집전판(10)은, 상기 몸체부(100)와 실링부(200) 간의 조립성이 향상될 수 있다.Referring to FIG. 8-(c) , in the current collector plate 10 for a fuel cell stack according to another embodiment of the present invention, the protrusion 100b whose thickness decreases toward the flow hole 110 is the body portion. It may protrude from the inner surface of (100). At this time, the shape of the groove 212 may correspond to the shape of the protrusion 100b. Accordingly, in the current collector plate 10 for a fuel cell stack according to the present invention, assemblability between the body part 100 and the sealing part 200 can be improved.

본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 적용범위가 다양함은 물론이고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이다.The present invention is not limited to the above embodiments, and the scope of application is diverse, and anyone with ordinary knowledge in the field to which the present invention belongs without departing from the gist of the present invention claimed in the claims Of course, various modifications are possible.

F1 : 연료 F2 : 산화제
F3 : 냉매
10 : 연료전지 스택용 집전판
100 : 몸체부 100a, 100b : 돌출부
101 : 홈
110 : 유동홀 111 : 제1유동홀
112 : 제2유동홀 113 : 제3유동홀
200 : 실링부
210 : 실링몸체 211 : 연장몸체
212 : 그루브 220 : 관통홀
300 : 이음부
310 : 이음몸체 320 : 삽입몸체F1: fuel F2: oxidizer
F3: Refrigerant
10: current collector plate for fuel cell stack
100: body part 100a, 100b: protrusion part
101: home
110: flow hole 111: first flow hole
112: second flow hole 113: third flow hole
200: sealing part
210: sealing body 211: extension body
212: groove 220: through hole
300: joint
310: joint body 320: insertion body

Claims (14)

연료와 산화제의 전기화학반응에 의해 전기에너지를 발생시키는 복수의 연료전지와 적층 결합되는 연료전지 스택용 집전판에 있어서,
유체가 통과되는 복수의 유동홀이 관통되는 몸체부;
복수의 상기 유동홀에 각각 배치되는 복수의 실링부; 및
복수의 상기 실링부 중 적어도 한 쌍의 실링부 사이를 연결하는 이음부;
를 포함하며,
상기 실링부와 이음부가 전기 절연체인 것을 특징으로 하는 연료전지 스택용 집전판.
In a current collector plate for a fuel cell stack stacked and combined with a plurality of fuel cells that generate electrical energy by an electrochemical reaction between a fuel and an oxidizer,
a body through which a plurality of flow holes through which fluid passes;
a plurality of sealing parts respectively disposed in the plurality of flow holes; and
a joint connecting between at least one pair of sealing parts among the plurality of sealing parts;
Including,
The current collector plate for a fuel cell stack, characterized in that the sealing portion and the joint portion are electrical insulators.
 제1항에 있어서,
상기 몸체부는,
상기 유동홀의 중공으로 돌출되는 돌출부를 포함하고,
상기 실링부의 외면이 상기 돌출부를 감싸도록 형성되는 것을 특징으로 하는 연료전지 스택용 집전판.
According to claim 1,
The body part,
Including a protrusion protruding into the hollow of the flow hole,
A current collector plate for a fuel cell stack, characterized in that an outer surface of the sealing portion is formed to surround the protruding portion.
 제2항에 있어서,
상기 실링부의 외주면에는 상기 돌출부와 대응되는 형상의 그루브(Groove)가 둘레 방향으로 연장된 것을 특징으로 하는 연료전지 스택용 집전판.
According to claim 2,
A current collector plate for a fuel cell stack, characterized in that a groove having a shape corresponding to the protruding portion extends in a circumferential direction on an outer circumferential surface of the sealing portion.
 제2항에 있어서,
상기 돌출부의 두께가 상기 몸체부의 두께 보다 작게 형성되는 것을 특징으로 하는 연료전지 스택용 집전판.
According to claim 2,
A current collector plate for a fuel cell stack, characterized in that the thickness of the protrusion is smaller than the thickness of the body.
 제2항에 있어서,
상기 돌출부는 상기 유동홀로 갈수록 두께가 작아지는 형상인 것을 특징으로 하는 연료전지 스택용 집전판.
According to claim 2,
The current collector plate for a fuel cell stack, characterized in that the protruding portion has a shape in which the thickness decreases toward the flow hole.
 제1항에 있어서,
상기 실링부는,
상기 몸체부의 유동홀에 배치되는 실링몸체를 포함하되,
복수의 상기 실링부 중 일부는,
상기 이음부로 연장되는 연장몸체를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지 스택용 집전판.
According to claim 1,
The sealing part,
Including a sealing body disposed in the flow hole of the body portion,
Some of the plurality of sealing parts,
A current collector plate for a fuel cell stack, further comprising an extension body extending into the joint.
 제6항에 있어서,
상기 연장몸체와 상기 이음부의 단부 면이 서로 접하는 것을 특징으로 하는 연료전지 스택용 집전판.
According to claim 6,
The current collector plate for a fuel cell stack, characterized in that the extension body and the end surface of the joint contact each other.
 제7항에 있어서,
상기 연장몸체와 상기 이음부의 단부 면이 길이가 연장되는 방향으로 경사진 것을 특징으로 하는 연료전지 스택용 집전판.
According to claim 7,
A current collector plate for a fuel cell stack, characterized in that end surfaces of the extension body and the joint portion are inclined in a direction extending in length.
 제6항에 있어서,
상기 실링부의 연장몸체는,
상기 몸체부의 양면 중 적어도 하나의 면에 배치된 것을 특징으로 하는 연료전지 스택용 집전판.
According to claim 6,
The extension body of the sealing part,
A current collector plate for a fuel cell stack, characterized in that disposed on at least one of both surfaces of the body portion.
 제1항에 있어서,
상기 이음부는,
하나의 실링부에서 다른 하나의 실링부로 길이가 연장되는 이음몸체; 및
상기 이음몸체에 배치되어 외부로 돌출되는 적어도 하나의 삽입몸체;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지 스택용 집전판.
According to claim 1,
The joint,
A joint body extending in length from one sealing portion to the other sealing portion; and
at least one insertion body disposed on the joint body and protruding outward;
A current collector plate for a fuel cell stack comprising a.
 제10항에 있어서,
상기 몸체부는,
상기 삽입몸체가 삽입되는 적어도 하나의 홈을 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지 스택용 집전판.
According to claim 10,
The body part,
A current collector plate for a fuel cell stack, comprising at least one groove into which the insertion body is inserted.
 제11항에 있어서,
상기 삽입몸체와 홈이 복수로 이루어져,
상기 이음몸체의 길이를 따라 서로 이격 배치되는 것을 특징으로 하는 연료전지 스택용 집전판.
According to claim 11,
The insertion body and the groove are made up of a plurality,
Current collector plates for a fuel cell stack, characterized in that disposed spaced apart from each other along the length of the joint body.
 제1항에 있어서,
상기 몸체부의 복수의 유동홀은,
연료가 유동되는 적어도 한 쌍의 제1유동홀; 및
산화제가 유동되는 적어도 한 쌍의 제2유동홀;
을 포함하는 연료전지 스택용 집전판.
According to claim 1,
A plurality of flow holes in the body portion,
at least one pair of first flow holes through which fuel flows; and
at least one pair of second flow holes through which an oxidizing agent flows;
A current collector for a fuel cell stack comprising a.
 제13항에 있어서,
상기 몸체부의 복수의 유동홀은,
냉매가 유동되는 적어도 한 쌍의 제3유동홀;
을 더 포함하는 연료전지 스택용 집전판.According to claim 13,
A plurality of flow holes in the body portion,
at least one pair of third flow holes through which a refrigerant flows;
A current collector for a fuel cell stack further comprising a.
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KR100954432B1 (en) 2007-12-31 2010-04-27 (주)퓨얼셀 파워 Fuel Cell Stack Having Current Collector Unified Gasket

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