KR20230095389A - Air breathing polymer electrolyte membrane fuel cell - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to an air-breathing polymer electrolyte fuel cell. The present invention includes: a membrane electrode assembly; a cathode gas diffusion layer which is stacked on the membrane electrode assembly and through which water generated in the membrane electrode assembly flows; and a cathode end plate which is stacked on the cathode gas diffusion layer and has a plurality of through holes, wherein a micro groove is formed in the cathode end plate, and water passed through the cathode gas diffusion layer can be accommodated inside the micro groove.

Description

공기호흡형 고분자전해질연료전지{AIR BREATHING POLYMER ELECTROLYTE MEMBRANE FUEL CELL}Air breathing polymer electrolyte fuel cell {AIR BREATHING POLYMER ELECTROLYTE MEMBRANE FUEL CELL}

본 발명은 공기호흡형 고분자전해질연료전지에 관한 것이다.The present invention relates to an air breathing polymer electrolyte fuel cell.

일반적으로, 연료전지는 무공해 전력공급장치로서 차세대 청정에너지 발전시스템 중의 하나로 각광받고 있다.In general, a fuel cell is in the limelight as one of the next-generation clean energy power generation systems as a pollution-free power supply device.

이러한 연료전지를 이용한 발전시스템은 대형건물의 자가발전기, 전기자동차 전원, 이동 전원(portable power supply) 등으로 이용될 수 있고, 천연 가스, 도시 가스, 나프타, 메탄올, 폐기물 가스 등 다양한 연료를 사용할 수 있는 장점이 있다.Power generation systems using these fuel cells can be used as self-generators for large buildings, electric vehicle power sources, portable power supplies, etc., and can use various fuels such as natural gas, city gas, naphtha, methanol, and waste gas. There are advantages to being

연료전지는 근본적으로 같은 원리에 의해 작동되며, 사용되는 전해질(electrolyte)에 따라 용융탄산염연료전지(MCFC), 고체산화물 연료전지(SOFC), 고분자전해질연료전지(100)(PEMFC), 인산형연료전지(PAFC), 알칼리 연료전지(AFC) 등으로 구분될 수 있다.Fuel cells are fundamentally operated on the same principle, and depending on the electrolyte used, a molten carbonate fuel cell (MCFC), a solid oxide fuel cell (SOFC), a polymer electrolyte fuel cell (100) (PEMFC), a phosphoric acid fuel cell It can be classified into a battery (PAFC), an alkaline fuel cell (AFC), and the like.

전술한 연료전지들 가운데 고분자전해질연료전지는 고체 고분자를 전해질로 사용하기 때문에 전해질에 의한 부식이나 증발의 위험이 없으며 단위면적당 높은 전류밀도를 얻을 수 있고, 게다가 다른 종류의 연료전지에 비해 출력 특성이 월등히 높고 작동 온도가 낮기 때문에 자동차 등에 전력을 공급하기 위한 이동용 전원, 주택이나 공공건물 등에 전력을 공급하기 위한 분산용 전원, 및 전자기기 등에 전력을 공급하기 위한 소형 전원으로서 연구가 활발히 추진되고 있다.Among the above-mentioned fuel cells, the polymer electrolyte fuel cell uses solid polymer as an electrolyte, so there is no risk of corrosion or evaporation by the electrolyte, and a high current density per unit area can be obtained, and in addition, it has excellent output characteristics compared to other types of fuel cells. Because of its extremely high and low operating temperature, research is being actively promoted as a mobile power source for supplying power to automobiles, etc., a distributed power source for supplying power to houses or public buildings, and a small power source for supplying power to electronic devices.

이중, 공기호흡형 고분자전해질연료전지는 기본적으로 애노드전극과 캐소드전극 및 이 전극들 사이에 위치하는 고분자 전해질막으로 이루어진 막전극집합체(membrane electrode assembly, MEA)와, 막전극집합체의 양면에 분리판(separator) 또는 집전판(current collector)이 적층된 구조를 구비하며, 팬(fan)과 같이 캐소드전극에 강제로 공기를 공급하는 장치가 사용된다.Among them, the air breathing polymer electrolyte fuel cell basically consists of a membrane electrode assembly (MEA) consisting of an anode electrode, a cathode electrode, and a polymer electrolyte membrane positioned between these electrodes, and a separator plate on both sides of the membrane electrode assembly. It has a structure in which separators or current collectors are stacked, and a device for forcibly supplying air to the cathode electrode, such as a fan, is used.

이러한 공기호흡형 고분자전해질연료전지는 캐소드전극 측이 대기에 개방된 상태로 운전되기 때문에 고출력 운전시 발생하는 열로 인하여 캐소드전극의 건조가 심하게 발생할 수 있다.Since such an air-breathing polymer electrolyte fuel cell is operated with the cathode electrode side open to the atmosphere, the cathode electrode may be severely dried due to heat generated during high-power operation.

그리고, 캐소드전극에 건조한 공기가 계속 공급되면 수소와 산소의 결합반응에 의하여 생성되는 물이 쉽게 증발하고 이로 인하여 전해질막이 건조되어 연료전지의 성능 저하가 발생할 수 있다.In addition, if dry air is continuously supplied to the cathode electrode, water generated by a combination reaction between hydrogen and oxygen easily evaporates, and as a result, the electrolyte membrane is dried, resulting in deterioration in performance of the fuel cell.

본 발명의 목적은 막전극집합체의 전해질막에 수분을 공급할 수 있는 연료전지를 제공하는 것이다.An object of the present invention is to provide a fuel cell capable of supplying moisture to an electrolyte membrane of a membrane electrode assembly.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 막전극집합체; 막전극집합체에 적층되고, 막전극집합체에서 생성되는 물이 유동하는 캐소드가스확산층; 및 캐소드가스확산층에 적층되고, 복수 개의 통공이 형성되는 캐소드엔드플레이트를 포함하고, 캐소드엔드플레이트에 미세홈이 형성되고, 미세홈의 내부에 캐소드가스확산층을 통과한 물이 수용될 수 있다.In order to achieve the above object, the present invention is a membrane electrode assembly; a cathode gas diffusion layer laminated on the membrane electrode assembly and through which water generated in the membrane electrode assembly flows; and a cathode end plate stacked on the cathode gas diffusion layer and having a plurality of through holes, wherein fine grooves are formed in the cathode end plate, and water passing through the cathode gas diffusion layer may be accommodated in the fine grooves.

본 발명에서 캐소드엔드플레이트는 전도성 코팅될 수 있다.In the present invention, the cathode end plate may be conductively coated.

본 발명에서 미세홈은 친수성 코팅될 수 있다.In the present invention, the microgrooves may be hydrophilic coated.

본 발명에서 미세홈은 캐소드가스확산층에 대향되도록 통공의 둘레를 따라 캐소드엔드플레이트에 형성될 수 있다.In the present invention, the fine grooves may be formed in the cathode end plate along the circumference of the through hole so as to face the cathode gas diffusion layer.

본 발명에서 통공은 일정한 패턴으로 이루어져서 캐소드엔드플레이트에 반복되어 형성될 수 있다.In the present invention, the through holes may be formed in a constant pattern and repeatedly formed in the cathode end plate.

본 발명에서 패턴은 직선, 사선, 지그재그 및 격자 형태 중 적어도 어느 하나일 수 있다.In the present invention, the pattern may be at least one of a straight line, an oblique line, a zigzag, and a lattice shape.

또한, 상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 막전극집합체; 막전극집합체에 적층되고, 막전극집합체에서 생성되는 물이 유동하는 캐소드가스확산층; 캐소드가스확산층에 적층되고, 복수 개의 통공이 형성되는 캐소드집전판; 및 캐소드집전판에 적층되고, 통공과 연통되는 복수 개의 연통공이 형성되는 캐소드엔드플레이트를 포함하고, 캐소드집전판에 미세홈이 형성되고, 미세홈의 내부에 캐소드가스확산층을 통과한 물이 수용될 수 있다.In addition, in order to achieve the above object, the present invention is a membrane electrode assembly; a cathode gas diffusion layer laminated on the membrane electrode assembly and through which water generated in the membrane electrode assembly flows; a cathode current collector plate laminated on the cathode gas diffusion layer and having a plurality of through holes; and a cathode end plate laminated on the cathode current collector plate and having a plurality of communication holes communicating with the through holes, wherein fine grooves are formed on the cathode current collector plate, and water passing through the cathode gas diffusion layer is accommodated in the fine grooves. can

본 발명에 따른 공기호흡형 고분자전해질연료전지는 캐소드엔드플레이트 또는 캐소드집전판에 형성되는 미세홈에 막전극집합체에서 생성되는 물을 수용할 수 있어서, 막전극집합체의 건조 시 다시 막전극집합체에 공급할 수 있다.The air-breathing polymer electrolyte fuel cell according to the present invention can accommodate water generated from the membrane electrode assembly in the micro grooves formed on the cathode end plate or the cathode current collector plate, so that it can be supplied to the membrane electrode assembly again when the membrane electrode assembly is dried. can

도 1 내지 도 3은 순차적으로 본 발명의 제1실시예에 따른 공기호흡형 고분자전해질연료전지의 블록도, 사시도, 분해사시도이다.
도 4,5는 순차적으로 본 발명의 제2실시예에 따른 공기호흡형 고분자전해질연료전지의 사시도, 분해사시도이다.
도 6은 도 3에 도시된 캐소드엔드플레이트의 단면도이다.
도 7a 내지 도 9는 도 3에 도시된 캐소드엔드플레이트와 도 5에 도시된 캐소드집전판의 정면도로서, 통공(10)의 다양한 형태를 나타낸다.
도 10,11은 순차적으로 도 1에 도시된 가습장치의 블록도, 개념도이다.1 to 3 are sequentially a block diagram, a perspective view, and an exploded perspective view of an air breathing polymer electrolyte fuel cell according to a first embodiment of the present invention.
4 and 5 are sequentially a perspective view and an exploded perspective view of an air breathing polymer electrolyte fuel cell according to a second embodiment of the present invention.
6 is a cross-sectional view of the cathode end plate shown in FIG. 3;
7A to 9 are front views of the cathode end plate shown in FIG. 3 and the cathode current collector plate shown in FIG. 5 , showing various types of through holes 10 .
10 and 11 are block diagrams and conceptual views of the humidifier shown in FIG. 1 in sequence.

본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 본 발명의 가장 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 설명하기로 한다.In order to explain in detail to the extent that those skilled in the art can easily practice the technical idea of the present invention, the most preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다.First, in adding reference numerals to components of each drawing, it should be noted that the same components have the same numerals as possible even if they are displayed on different drawings.

또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.In addition, in describing the present invention, if it is determined that a detailed description of a related known configuration or function may obscure the gist of the present invention, the detailed description will be omitted.

이하, 도 1 내지 도 11을 참조하여, 본 발명의 1,2실시예에 따른 공기호흡형 고분자전해질연료전지에 대하여 설명하도록 한다.Hereinafter, with reference to FIGS. 1 to 11, the air breathing polymer electrolyte fuel cell according to the first and second embodiments of the present invention will be described.

도 1 내지 도 3은 순차적으로 본 발명의 제1실시예에 따른 공기호흡형 고분자전해질연료전지의 블록도, 사시도, 분해사시도이다.1 to 3 are sequentially a block diagram, a perspective view, and an exploded perspective view of an air breathing polymer electrolyte fuel cell according to a first embodiment of the present invention.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 공기호흡형 고분자전해질연료전지(100, 이하, '연료전지'라 함)는 막전극집합체(110)의 일측에 적층되는 애노드가스확산층(120), 상기 애노드가스확산층(120)에 적층되는 애노드집전판(130), 상기 애노드집전판(130)에 적층되는 애노드엔드플레이트(140)를 포함할 수 있다.1 to 3, the air breathing polymer electrolyte fuel cell (100, hereinafter referred to as 'fuel cell') includes an anode gas diffusion layer 120 stacked on one side of a membrane electrode assembly 110, the anode gas An anode current collector plate 130 stacked on the diffusion layer 120 and an anode end plate 140 stacked on the anode current collector 130 may be included.

그리고, 상기 연료전지는 상기 막전극집합체(110)의 타측에 적층되고, 상기 막전극집합체(110)에서 생성되는 물이 유동하는 캐소드가스확산층(150), 상기 캐소드가스확산층(150)에 적층되고, 복수 개의 통공(10)이 형성되는 캐소드엔드플레이트(160)를 포함할 수 있다.In addition, the fuel cell is stacked on the other side of the membrane electrode assembly 110, and is stacked on a cathode gas diffusion layer 150 through which water generated from the membrane electrode assembly 110 flows, and the cathode gas diffusion layer 150, , a cathode end plate 160 in which a plurality of through holes 10 are formed.

상기 연료전지는 상기 캐소드엔드플레이트(160)에 미세홈(20)이 형성되고, 상기 미세홈(20)의 내부에 상기 캐소드가스확산층(150)을 통과한 물이 수용될 수 있다.In the fuel cell, fine grooves 20 may be formed in the cathode end plate 160 , and water passing through the cathode gas diffusion layer 150 may be accommodated in the fine grooves 20 .

본 실시예의 경우, 상기 캐소드엔드플레이트(160)는 전도성 코팅되어 집전판의 역할을 수행할 수 있으므로, 캐소드전극에 설치되는 캐소드집전판(170)이 생략될 수 있다.In this embodiment, since the cathode end plate 160 is conductively coated and can serve as a current collector, the cathode current collector plate 170 installed on the cathode electrode can be omitted.

도 4,5는 순차적으로 본 발명의 제2실시예에 따른 공기호흡형 고분자전해질연료전지의 사시도, 분해사시도이다.4 and 5 are sequentially a perspective view and an exploded perspective view of an air breathing type polymer electrolyte fuel cell according to a second embodiment of the present invention.

도 4,5를 참조하면, 제2실시예의 연료전지(100')는 전술된 제1실시예에서 상기 캐소드엔드플레이트(160)와 캐소드가스확산층(150) 간에 캐소드집전판(170)이 개재될 수 있다.4 and 5, in the fuel cell 100' of the second embodiment, the cathode current collector plate 170 is interposed between the cathode end plate 160 and the cathode gas diffusion layer 150 in the first embodiment described above. can

즉, 상기 캐소드집전판(170)은 상기 캐소드가스확산층(150)에 적층되고, 복수 개의 통공(10)이 형성되고, 상기 캐소드엔드플레이트(160)는 상기 캐소드집전판(170)에 적층되고, 상기 통공(10)과 연통되는 복수 개의 연통공(30)이 형성될 수 있다.That is, the cathode current collector plate 170 is laminated on the cathode gas diffusion layer 150, a plurality of through holes 10 are formed, the cathode end plate 160 is laminated on the cathode current collector plate 170, A plurality of communication holes 30 communicating with the through hole 10 may be formed.

그리고, 상기 캐소드집전판(170)에 미세홈(20)이 형성되고, 상기 미세홈(20)의 내부에 상기 캐소드가스확산층(150)을 통과한 물이 수용될 수 있다.In addition, fine grooves 20 may be formed in the cathode current collector plate 170 , and water passing through the cathode gas diffusion layer 150 may be accommodated in the fine grooves 20 .

이하, 상기 연료전지의 제1,2실시예에 대한 설명의 중복을 피하기 위해서 상기 연료전지의 제1실시예를 기준으로 하여 설명하도록 하며, 후술되는 내용은 제2실시예의 상기 캐소드집전판(170)에도 적용될 수 있다.Hereinafter, in order to avoid duplication of description of the first and second embodiments of the fuel cell, the description will be made based on the first embodiment of the fuel cell, and the following content will be the cathode current collector plate 170 of the second embodiment ) can also be applied.

도 6은 도 3에 도시된 캐소드엔드플레이트의 단면도이다.6 is a cross-sectional view of the cathode end plate shown in FIG. 3;

상기 막전극집합체(110)에서 생성되는 물은 상기 캐소드가스확산층(150)의 공극네트워크(151)를 따라 유동하여 상기 통공(10)을 통해 외부로 증발될 수 있다.Water generated in the membrane electrode assembly 110 may flow along the pore network 151 of the cathode gas diffusion layer 150 and be evaporated to the outside through the through hole 10 .

상기 캐소드가스확산층(150)과 캐소드엔드플레이트(160)는 상호 접하고, 상기 미세홈(20)은 상기 캐소드가스확산층(150)에 대향되도록 상기 통공(10)의 둘레를 따라 상기 캐소드엔드플레이트(160)에 형성될 수 있다.The cathode gas diffusion layer 150 and the cathode end plate 160 are in contact with each other, and the fine grooves 20 are formed along the circumference of the through hole 10 so as to face the cathode gas diffusion layer 150. ) can be formed.

상기 미세홈(20)은 친수성 코팅됨으로써, 상기 공극네트워크(151)를 따라 유동하는 물(1)이 상기 미세홈(20)의 내부에 수용될 수 있다.Since the microgrooves 20 are hydrophilic coated, the water 1 flowing along the pore network 151 can be accommodated in the microgrooves 20 .

그리고, 모세관현상과 표면장력에 의해 상기 공극네트워크(151)를 따라 유동하는 물이 상기 통공(10)을 통해 증발되기 보다는 상기 미세홈(20)에 수용되려는 성질이 강하게 나타날 수 있다.In addition, water flowing along the pore network 151 due to capillarity and surface tension may have a strong tendency to be accommodated in the microgrooves 20 rather than being evaporated through the through holes 10 .

따라서, 상기 연료전지(100)의 운전 시 상기 막전극집합체(110)의 전해질막이 건조해질 경우, 상기 미세홈(20)에 수용된 물이 다시 상기 캐소드가스확산층(150)을 통과하여 상기 막전극집합체(110)에 공급될 수 있다.Therefore, when the electrolyte membrane of the membrane electrode assembly 110 is dried during operation of the fuel cell 100, the water contained in the fine grooves 20 passes through the cathode gas diffusion layer 150 again to form the membrane electrode assembly. (110) can be supplied.

아울러, 상기 미세홈(20)에 수용된 물은 자중에 의해 상기 캐소드엔드플레이트(160)의 하단 측으로 유동됨으로써, 상기 막전극집합체(110)에 공급되는 산소의 이동이 방해될 가능성이 낮다.In addition, since the water accommodated in the microgrooves 20 flows toward the lower end of the cathode end plate 160 due to its own weight, there is a low possibility that the movement of oxygen supplied to the membrane electrode assembly 110 is hindered.

도 7a 내지 도 9는 도 3에 도시된 캐소드엔드플레이트와 도 5에 도시된 캐소드집전판의 정면도로서, 통공의 다양한 형태를 나타낸다.7A to 9 are front views of the cathode end plate shown in FIG. 3 and the cathode current collector plate shown in FIG. 5, showing various types of through holes.

상기 통공(10)은 일정한 패턴으로 이루어져서 상기 캐소드엔드플레이트(160)에 반복되어 형성되고, 상기 미세홈(20)도 상기 패턴에 따라 다양한 형태로 형성될 수 있다.The through holes 10 are formed in a certain pattern and repeatedly formed in the cathode end plate 160 , and the fine grooves 20 may also be formed in various shapes according to the pattern.

도 7a 내지 9에 도시된 바와 같이, 상기 패턴은 직선, 사선, 지그재그 및 격자 형태 중 적어도 어느 하나로 이루어질 수 있다.As shown in FIGS. 7A to 9 , the pattern may be formed in at least one of a straight line, an oblique line, a zigzag, and a lattice shape.

상기 미세홈(20)은 상기 통공(10) 간에 배치되는 복수 개의 제1유로홈(21)과, 상기 제1유로홈(21)의 단부가 연결되는 제2유로홈(22)으로 이루어져서 상기 제1유로홈(21)에 수용되는 물이 상기 제1유로홈(21)과 제2유로홈(22)을 경유하여 상기 캐소드엔드플레이트(160)의 하단으로 유동될 수 있다.The fine grooves 20 include a plurality of first passage grooves 21 disposed between the through holes 10 and second passage grooves 22 to which ends of the first passage grooves 21 are connected. Water accommodated in the first flow path groove 21 may flow to the lower end of the cathode end plate 160 via the first flow path groove 21 and the second flow path groove 22 .

도 10,11은 순차적으로 도 1에 도시된 가습장치의 블록도, 개념도이다.10 and 11 are block diagrams and conceptual views of the humidifier shown in FIG. 1 in sequence.

도 10,11을 참조하면, 상기 연료전지(100)는 상기 미세홈(20)에 물을 공급하는 가습장치(180)를 더 포함할 수 있다.Referring to FIGS. 10 and 11 , the fuel cell 100 may further include a humidifier 180 supplying water to the microgrooves 20 .

상기 가습장치(180)는 상기 연료전지의 운전조건에 따라 상기 미세홈(20)에 수용된 물(1)만으로 상기 막전극집합체(110)의 수분공급이 어려울 경우, 이를 보완하기 위한 장치이다.The humidifier 180 is a device for supplementing when it is difficult to supply moisture to the membrane electrode assembly 110 with only the water 1 accommodated in the microgrooves 20 according to the operating conditions of the fuel cell.

보다 구체적으로, 상기 가습장치(180)는 내부에 물이 수용되는 탱크(181), 일단이 상기 탱크(181)에 설치되고, 타단이 상기 캐소드엔드플레이트(160)에 설치되어 상기 미세홈(20)과 연통되는 수분공급라인(182), 상기 수분공급라인(182)에 설치되어 상기 탱크(181)에 수용되는 물을 상기 미세홈(20)에 공급하는 펌프(183)를 포함할 수 있다.More specifically, the humidifier 180 has a tank 181 in which water is accommodated, one end is installed in the tank 181, and the other end is installed in the cathode end plate 160, so that the fine groove 20 ) and a water supply line 182 communicating with the water supply line 182, and a pump 183 installed in the water supply line 182 to supply water accommodated in the tank 181 to the micro grooves 20.

그리고, 상기 가습장치(180)는 상기 연료전지(100)의 온도를 측정하는 온도센서(184), 상기 온도센서(184)의 측정온도와 기설정된 온도를 비교하여 선택적으로 상기 펌프(183)의 구동을 제어하는 제어장치(185)를 포함할 수 있다.In addition, the humidifier 180 compares the temperature measured by the temperature sensor 184 for measuring the temperature of the fuel cell 100 and the temperature measured by the temperature sensor 184 with a preset temperature, and selectively cools the temperature of the pump 183. A control device 185 for controlling driving may be included.

상기 캐소드엔드플레이트(160)는 상기 미세홈(20)과 외부를 연통하는 관통공(40)이 형성되고, 상기 수분공급라인(182)의 단부가 상기 관통공(40)에 끼워져 고정될 수 있다.The cathode end plate 160 may have a through hole 40 communicating with the outside of the micro groove 20, and an end of the water supply line 182 may be inserted into and fixed to the through hole 40. .

여기서, 상기 캐소드엔드플레이트(160)와 수분공급라인(182) 간 기밀을 위해 일 예로, 상기 관통공(40)의 내주면에 오링을 설치될 수 있다.For airtightness between the cathode end plate 160 and the water supply line 182, for example, an O-ring may be installed on an inner circumferential surface of the through hole 40.

상기 제어장치(185)는 상기 측정온도가 기설정된 온도를 초과할 경우, 상기 연료전지(100)에 수분공급이 필요하다고 판단하고, 상기 펌프(183)를 구동하여 상기 미세홈(20)에 기설정된 용량의 물을 보충해줄 수 있다.When the measured temperature exceeds a predetermined temperature, the control device 185 determines that water supply to the fuel cell 100 is necessary, and drives the pump 183 to supply water to the micro grooves 20. You can replenish the set amount of water.

그리고, 상기 측정온도가 기설정된 온도 이하이거나, 기설정된 용량의 물이 보충된 경우, 상기 펌프(183)의 구동을 정지할 수 있다.In addition, when the measured temperature is less than or equal to the preset temperature or when the preset capacity of water is replenished, the operation of the pump 183 may be stopped.

전술된 바와 같이, 본 발명의 제1,2실시예에 따른 공기호흡형 고분자전해질연료전지는 캐소드엔드플레이트 또는 캐소드집전판에 형성되는 미세홈에 막전극집합체에서 생성되는 물을 수용할 수 있어서, 막전극집합체의 건조 시 다시 막전극집합체에 공급할 수 있다.As described above, the air breathing polymer electrolyte fuel cell according to the first and second embodiments of the present invention can accommodate water generated from the membrane electrode assembly in the microgroove formed on the cathode end plate or the cathode current collector plate, When the membrane electrode assembly is dried, it can be supplied to the membrane electrode assembly again.

상기와 같이 도면과 명세서에서 최적의 실시예가 개시되었다. 여기서 특정한 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미 한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.As described above, the optimal embodiment has been disclosed in the drawings and specifications. Although specific terms have been used herein, they are only used for the purpose of describing the present invention and are not used to limit the scope of the present invention described in the claims. Therefore, those skilled in the art will understand that various modifications and equivalent other embodiments are possible therefrom. Therefore, the true technical protection scope of the present invention should be determined by the technical spirit of the appended claims.

100,100' : 공기호흡형 고분자전해질연료전지
110 : 막전극집합체 120 : 애노드가스확산층
130 : 애노드집전판 140 : 애노드엔드플레이트
150 : 캐소드가스확산층 160 : 캐소드엔드플레이트
170 : 캐소드집전판 180 : 가습장치100,100': Air breathing polymer electrolyte fuel cell
110: membrane electrode assembly 120: anode gas diffusion layer
130: anode collector plate 140: anode end plate
150: cathode gas diffusion layer 160: cathode end plate
170: cathode collector plate 180: humidifier

Claims (7)

막전극집합체;
상기 막전극집합체에 적층되고, 상기 막전극집합체에서 생성되는 물이 유동하는 캐소드가스확산층; 및
상기 캐소드가스확산층에 적층되고, 복수 개의 통공이 형성되는 캐소드엔드플레이트;
를 포함하고,
상기 캐소드엔드플레이트에 미세홈이 형성되고,
상기 미세홈의 내부에 상기 캐소드가스확산층을 통과한 상기 물이 수용되는 공기호흡형 고분자전해질연료전지.
membrane electrode assembly;
a cathode gas diffusion layer laminated on the membrane electrode assembly and through which water generated in the membrane electrode assembly flows; and
a cathode end plate laminated on the cathode gas diffusion layer and having a plurality of through holes;
including,
Fine grooves are formed in the cathode end plate,
An air breathing type polymer electrolyte fuel cell in which the water passing through the cathode gas diffusion layer is accommodated in the microgroove.
 제 1 항에 있어서,
상기 캐소드엔드플레이트는,
전도성 코팅되는 공기호흡형 고분자전해질연료전지.
According to claim 1,
The cathode end plate,
Air-breathing polymer electrolyte fuel cell with conductive coating.
 제 1 항에 있어서,
상기 미세홈은,
친수성 코팅되는 공기호흡형 고분자전해질연료전지.
According to claim 1,
The fine groove,
Air-breathing polymer electrolyte fuel cell with hydrophilic coating.
 제 1 항에 있어서,
상기 미세홈은,
상기 캐소드가스확산층에 대향되도록 상기 통공의 둘레를 따라 상기 캐소드엔드플레이트에 형성되는 공기호흡형 고분자전해질연료전지.
According to claim 1,
The fine groove,
An air breathing type polymer electrolyte fuel cell formed on the cathode end plate along the circumference of the through hole to face the cathode gas diffusion layer.
 제 1 항에 있어서,
상기 통공은,
일정한 패턴으로 이루어져서 상기 캐소드엔드플레이트에 반복되어 형성되는 공기호흡형 고분자전해질연료전지.
According to claim 1,
The through hole,
An air breathing type polymer electrolyte fuel cell formed in a certain pattern and repeatedly formed on the cathode end plate.
 제 5 항에 있어서,
상기 패턴은,
직선, 사선, 지그재그 및 격자 형태 중 적어도 어느 하나인 공기호흡형 고분자전해질연료전지.
According to claim 5,
The pattern is
An air breathing polymer electrolyte fuel cell having at least one of a straight line, a diagonal line, a zigzag shape and a lattice shape.
 막전극집합체;
상기 막전극집합체에 적층되고, 상기 막전극집합체에서 생성되는 물이 유동하는 캐소드가스확산층;
상기 캐소드가스확산층에 적층되고, 복수 개의 통공이 형성되는 캐소드집전판; 및
상기 캐소드집전판에 적층되고, 상기 통공과 연통되는 복수 개의 연통공이 형성되는 캐소드엔드플레이트;
를 포함하고,
상기 캐소드집전판에 미세홈이 형성되고,
상기 미세홈의 내부에 상기 캐소드가스확산층을 통과한 상기 물이 수용되는 공기호흡형 고분자전해질연료전지.
membrane electrode assembly;
a cathode gas diffusion layer laminated on the membrane electrode assembly and through which water generated in the membrane electrode assembly flows;
a cathode current collector plate laminated on the cathode gas diffusion layer and having a plurality of through holes; and
a cathode end plate laminated on the cathode current collector plate and having a plurality of communication holes communicating with the through hole;
including,
Fine grooves are formed in the cathode current collector plate,
An air breathing type polymer electrolyte fuel cell in which the water passing through the cathode gas diffusion layer is accommodated in the microgroove.
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KR100821034B1 (en) * 2007-04-24 2008-04-08 삼성에스디아이 주식회사 Humidity controllable cathode end plate and air breathing fuel cell stack using the same

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