KR20230106399A - 연료전지용 비드타입 분리판 및 그 조립체 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 반응가스 배출용 매니폴드 관통홀의 주변에 구조적 특성에 따라 생성수가 잔류되어 적체되는 것을 방지할 수 있는 연료전지용 비드타입 분리판 및 그 조립체에 관한 것이다.
본 발명의 일 실시형태에 따른 연료전지용 비드타입 분리판은 판형으로 형성되어 중앙에는 반응가스가 유동하면서 반응되는 반응면이 형성되고, 상기 반응면의 양측으로 반응가스가 확산되는 확산부가 형성되며, 양측 단부에는 반응가스가 유입 또는 배출되는 복수의 매니폴드 관통홀이 형성되고, 상기 매니폴드 관통홀이 형성된 각 영역의 둘레를 따라 실링을 위하여 돌출된 복수의 이너 비드씰이 형성되며, 상기 복수의 이너 비드씰 중 적어도 반응가스가 배출되는 반응가스 배출용 매니폴드 관통홀이 형성된 영역의 둘레에 형성되는 이너 비드씰은, 상기 확산부에서 상기 반응가스 배출용 매니폴드 관통홀을 연결하도록 터널형태로 돌출되고, 상기 반응가스 배출용 매니폴드 관통홀의 둘레를 따라 서로 이격되어 형성되는 복수의 메인 배출 비드유로와; 서로 인접하는 메인 배출 비드유로를 연통시키도록 형성되는 복수의 메인 연결 비드유로를 포함한다.
본 발명의 일 실시형태에 따른 연료전지용 비드타입 분리판은 판형으로 형성되어 중앙에는 반응가스가 유동하면서 반응되는 반응면이 형성되고, 상기 반응면의 양측으로 반응가스가 확산되는 확산부가 형성되며, 양측 단부에는 반응가스가 유입 또는 배출되는 복수의 매니폴드 관통홀이 형성되고, 상기 매니폴드 관통홀이 형성된 각 영역의 둘레를 따라 실링을 위하여 돌출된 복수의 이너 비드씰이 형성되며, 상기 복수의 이너 비드씰 중 적어도 반응가스가 배출되는 반응가스 배출용 매니폴드 관통홀이 형성된 영역의 둘레에 형성되는 이너 비드씰은, 상기 확산부에서 상기 반응가스 배출용 매니폴드 관통홀을 연결하도록 터널형태로 돌출되고, 상기 반응가스 배출용 매니폴드 관통홀의 둘레를 따라 서로 이격되어 형성되는 복수의 메인 배출 비드유로와; 서로 인접하는 메인 배출 비드유로를 연통시키도록 형성되는 복수의 메인 연결 비드유로를 포함한다.
Description
본 발명은 연료전지용 비드타입 분리판 및 그 조립체에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 반응가스 배출용 매니폴드 관통홀의 주변에 구조적 특성에 따라 생성수가 잔류되어 적체되는 것을 방지할 수 있는 연료전지용 비드타입 분리판 및 그 조립체에 관한 것이다.
연료전지는 연료가 가지고 있는 화학 에너지를 스택 내에서 전기 화학적으로 반응시켜 전기 에너지로 변환하는 일종의 발전장치로서, 산업용, 가정용 및 차량의 구동 전력을 공급할 뿐만 아니라 휴대용 장치와 같은 소형 전자 제품의 전력공급에 사용될 수 있으며, 최근 고효율의 청정 에너지원으로 점차 그 사용영역이 확대되고 있다.
일반적인 연료전지 스택은 가장 안쪽에 막전극 접합체(MEA: Membrane-Electrode Assembly)가 위치하는데, 이 막전극 접합체는 수소 양이온(Proton)을 이동시켜 줄 수 있는 고분자 전해질막과, 이 전해질막 양면에 수소와 산소가 반응할 수 있도록 도포된 촉매층, 즉 연료극(anode) 및 공기극(cathode)으로 구성되어 있다.
또한, 상기 막전극 집합체의 바깥 부분, 즉 연료극 및 공기극이 위치한 바깥 부분에는 가스확산층(GDL: Gas Diffusion Layer)이 적층되고, 상기 가스확산층의 바깥 쪽에는 연료를 공급하고 반응에 의해 발생된 물을 배출하도록 유로(Flow Field)가 형성된 분리판이 가스켓을 사이에 두고 위치하며, 가장 바깥쪽에는 상기한 각 구성들을 지지 및 고정시키기 위한 엔드 플레이트가 결합된다.
따라서, 상기 연료전지 스택의 연료극에서는 수소의 산화반응이 진행되어 수소이온(Proton)과 전자(Electron)가 발생하게 되고, 이때 생성된 수소이온과 전자는 각각 전해질막과 전선을 통하여 공기극으로 이동하게 되며, 상기 공기극에서는 연료극으로부터 이동한 수소이온과 전자, 공기 중의 산소가 참여하는 전기화학반응을 통하여 물을 생성하는 동시에 전자의 흐름으로부터 전기에너지를 생성하게 된다.
한편, 상기 분리판은 반응가스인 수소 및 공기와 냉각용도의 냉각수가 각각의 채널로 유입 및 배출되도록 하는 역할을 하는 구성요소로서, 지지역할을 하는 랜드와, 유체의 흐름 경로가 되는 채널(유로)이 반복 형성된 구조로 제작되는 것이 일반적이다.
즉, 일반적인 분리판은 랜드와 채널(유로)이 반복적으로 굴곡된 구조로 되어 있기 때문에 가스확산층과 마주보는 일면쪽의 채널은 수소 또는 공기와 같은 반응가스가 흐르는 공간으로 활용되고, 동시에 반대쪽 채널은 냉각수가 흐르는 공간으로 활용됨에 따라, 수소/냉각수 채널을 갖는 분리판 1장과, 공기/냉각수 채널을 갖는 분리판 1장 등 총 2장의 분리판으로 하나의 단위셀을 구성할 수 있다.
한편, 분리판에는 반응가스 또는 냉각수가 유입되고 배출되는 통로인 복수의 매니폴드 관통홀이 형성되고, 입구측 매니폴드 관통홀과 출구측 매니폴드 관통홀 사이에는 반응가스 또는 냉각수가 유동되는 유로가 형성되는 반응면이 형성된다. 이때 유로는 전술된 랜드와 채널의 반복되는 구조에 의해서 형성된다.
그리고, 반응면과 입구측 매니폴드 관통홀 및 출구측 매니폴드 관통홀 사이에는 반응가스 또는 냉각수가 확산될 수 있도록 확산부가 형성될 수 있다.
한편, 매니폴드 관통홀과 반응면 및 확산부는 반응가스 또는 냉각수가 유입 또는 배출되거나 유동되는 공간으로서, 기밀을 위하여 그 둘레를 따라 기밀라인이 가스켓에 의해 형성된다.
일반적으로 기밀라인은 분리판의 표면에 고무재질의 가스켓을 소정 두께로 사출하여 형성한다.
하지만, 일반적인 기밀라인의 형성방법으로 기밀라인을 형성하는 경우에는 가스켓의 사용량이 증대되고, 가스켓의 품질에 따라 영역별로 기밀라인의 품질에 편차가 발생되는 문제가 있었다.
그래서, 일반적인 기밀라인의 문제점을 해결하고자 다른 방법으로 기밀라인을 형성하는 방법에 대한 연구가 이루어지고 있다.
그 대표적인 예가 비드 타입의 기밀라인을 형성하는 것이다.
도 1은 종래의 연료전지용 비드타입 분리판 조립체를 보여주는 평면도이고, 도 2는 종래의 연료전지용 비드타입 분리판 조립체를 보여주는 일부 단면도이다.
도 1에 도시된 바와 같이 종래의 연료전지용 비드타입 분리판 조립체(10)는 판형으로 제작되는 한 쌍의 분리판(10a, 10b)이 서로 맞대어져서 접착된다. 이때 각 분리판(10a, 10b)에는 일반적인 분리판과 마찬가지로 반응가스 또는 냉각수가 유입되고 배출되는 통로인 복수의 매니폴드 관통홀(11)이 형성된다. 그리고, 일측에 배치되는 매니폴드 관통홀(11a, 11b, 11c)과 타측에 배치되는 매니폴드 관통홀(11d, 11e, 11f) 사이에는 반응가스 또는 냉각수가 유동되는 유로가 형성되는 반응면(12)이 형성된다. 그리고, 반응면(12)과 일측에 배치되는 매니폴드 관통홀(11a, 11b, 11c) 및 타측에 배치되는 매니폴드 관통홀(11d, 11e, 11f) 사이에는 반응가스 또는 냉각수가 확산될 수 있도록 확산부(13)가 형성된다.
그리고, 각각의 분리판(10a, 10b)에는 외곽을 따라 실링을 위하여 돌출된 아우터 비드씰(14)이 형성되고, 복수의 매니폴드 관통홀(11a 내지 11f)이 형성된 각 영역의 둘레를 따라 실링을 위하여 돌출된 복수의 이너 비드씰(15)이 형성된다.
이때, 아우터 비드씰(14)과 이너 비드씰(15)의 표면에 고무재질의 실링재인 가스켓(미도시)을 도포하여 아우터 비드씰(14)과 이너 비드씰(15)에 의한 기밀 효과를 달성할 수 있다.
한편, 복수의 매니폴드 관통홀(11a 내지 11f)은 판형의 분리판(10a, 10b)을 관통하여 형성하고, 유로를 형성하는 랜드 및 채널과 아우터 비드씰(14) 및 이너 비드씰(15)은 분리판(10a, 10b)에 요철을 형성시켜 형성한다. 그래서, 랜드 및 채널의 형성을 위하여 실시되는 프레스 공정 시에 아우터 비드씰(14) 및 이너 비드씰(15)의 형성을 동시에 할 수 있기 때문에 별도의 공정이 추가로 실시되지는 않는다.
그리고, 도 2에 도시된 바와 같이 한 쌍의 분리판(10a, 10b)이 접합되면서 각 분리판(10a, 10b)에 형성된 아우터 비드씰(14)로 이루어지는 아우터 기밀라인(14a)이 형성되고, 복수의 이너 비드씰(15)로 이루어지는 복수의 이너 기밀라인(15a)이 형성된다.
한편, 도 3은 종래의 연료전지용 비드타입 분리판 조립체에서 반응가스가 배출되는 경로를 보여주는 도면이다.
도 3에 도시된 바와 같이 반응면(12)에서 미반응된 반응가스는 확산부(13)에서 유로가이드(13a)에 의해 형성된 확산유로(13b)를 따라 유동된 다음 분리판 조립체를 구성하는 한 쌍의 분리판(10a, 10b) 계면에 형성되는 반응가스 배출유로(16)를 통과한 후 반응가스 배출용 매니폴드 관통홀(11c)을 통하여 연료전지 스택의 외부로 배출된다.(도 3의 경로 ①) 이때 반응면(12)에서 반응가스의 반응에 의해 생성된 생성수는 미반응된 반응가스와 같은 경로를 따라 연료전지 스택의 외부로 배출된다.
하지만, 상기와 같이 미반응 반응가스 및 생성수가 정상적인 경로를 따라 배출되는 경우에는 문제가 없지만, 종래의 연료전지용 비드타입 분리판 조립체에 형성되는 아우터 기밀라인(14a)과 이너 기밀라인(15a)의 폐루프 구조에 따라 미반응 반응가스와 생성수가 반응가스 배출용 매니폴드 관통홀(11c)의 주변에 잔류되어 적체되는 문제가 발생하였다.
예를 들어 도 3에 도시된 바와 같이 반응면(12)에서 반응가스 배출용 매니폴드 관통홀(11c)로 유동되는 미반응 반응가스 및 생성수 중 일부는 반응가스 배출유로(16)로 유입되더라고 반응가스 배출용 매니폴드 관통홀(11c)로 배출되지 못하고 중력의 영향으로 반응가스 배출유로(16)의 내부 및 이너 비드씰(15)의 내부에 잔류되면서 적체되기도 한다.(도 3의 경로 ②)
또한, 도 3에 도시된 바와 같이 반응면(12)에서 반응가스 배출용 매니폴드 관통홀(11c)로 유동되는 미반응 반응가스 및 생성수 중 일부는 반응가스 배출유로(16)로 유입되지 않고 아우터 비드씰(14)와 이너 비드씰(15)의 사이 공간으로 유입되어 적체되기도 한다.(도 3의 경로 ③)
이렇게 비정상적으로 적체된 생성수는 비드타입 분리판 조립체의 구조적 특성때문에 외부로 배출이 어렵게 되면서 잔류되어 부식의 기점이 되는 문제가 발생된다.
또한, 겨울철에는 적체된 생성수가 결빙되면서 기밀 불량을 야기할 수 있고, 이는 내구성 저하 문제를 발생시키게 된다.
상기의 배경기술로서 설명된 내용은 본 발명에 대한 배경을 이해하기 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.
본 발명은 비드타입 분리판 조립체의 구조적 특성때문에 반응가스 배출용 매니폴드 관통홀의 주변에 생성수가 잔류되어 적체되는 것을 방지할 수 있는 연료전지용 비드타입 분리판 및 그 조립체를 제공한다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 본 발명의 기재로부터 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확히 이해될 수 있는 것으로 보아야 할 것이다.
본 발명의 일 실시형태에 따른 연료전지용 비드타입 분리판은 판형으로 형성되어 중앙에는 반응가스가 유동하면서 반응되는 반응면이 형성되고, 상기 반응면의 양측으로 반응가스가 확산되는 확산부가 형성되며, 양측 단부에는 반응가스가 유입 또는 배출되는 복수의 매니폴드 관통홀이 형성되고, 상기 매니폴드 관통홀이 형성된 각 영역의 둘레를 따라 실링을 위하여 돌출된 복수의 이너 비드씰이 형성되며, 상기 복수의 이너 비드씰 중 적어도 반응가스가 배출되는 반응가스 배출용 매니폴드 관통홀이 형성된 영역의 둘레에 형성되는 이너 비드씰은, 상기 확산부에서 상기 반응가스 배출용 매니폴드 관통홀을 연결하도록 터널형태로 돌출되고, 상기 반응가스 배출용 매니폴드 관통홀의 둘레를 따라 서로 이격되어 형성되는 복수의 메인 배출 비드유로와; 서로 인접하는 메인 배출 비드유로를 연통시키도록 형성되는 복수의 메인 연결 비드유로를 포함한다.
상기 메인 배출 비드유로의 입구는 상기 확산부와 연결되고, 출구는 상기 반응가스 배출용 매니폴드 관통홀에 연결되며, 상기 메인 배출 비드유로는 입구에서 출구방향으로 향할수록 중력방향을 기준으로 하향 경사지게 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기 복수의 메인 배출 비드유로 중 중력방향으로 최하단 위치에 형성되는 메인 배출 비드유로의 입구위치는 상기 확산부에 형성되어 반응가스가 유동되는 복수의 확산유로 중 중력방향으로 최하단에 형성되는 확산유로의 출구위치보다 낮은 위치에 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기 복수의 이너 비드씰 중 적어도 반응가스가 배출되는 반응가스 배출용 매니폴드 관통홀이 형성된 영역의 둘레에 형성되는 이너 비드씰은, 상기 복수의 메인 배출 비드유로와 메인 연결 비드유로가 형성된 영역을 제외한 나머지 영역에서 상기 반응가스 배출용 매니폴드 관통홀의 둘레를 따라 형성되는 테두리 비드를 더 포함한다.
상기 이너 비드씰은 복수의 메인 배출 비드유로, 복수의 메인 연결 비드유로 및 테두리 비드에 의해 상기 반응가스 배출용 매니폴드 관통홀의 둘레를 둘러싸는 폐루프를 형성하는 것을 특징으로 한다.
상기 테두리 비드에는 상기 복수의 메인 배출 비드유로 중 중력방향으로 최하단 위치에 형성되는 메인 배출 비드유로와 연결되는 서브 연결 비드유로 및 상기 반응가스 배출용 매니폴드 관통홀로 연결되는 서브 배출 비드유로가 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기 복수의 메인 연결 비드유로 중 중력방향으로 최하단 위치에 형성되는 메인 연결 비드유로에 상기 서브 연결 비드유로가 연결되는 위치는 메인 연결 비드유로가 연결되는 위치보다 입구 방향에 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기 복수의 메인 연결 비드유로는 상기 반응가스 배출용 매니폴드 관통홀이 형성된 영역의 둘레를 따라 일직선 상으로 배치될 수 있다.
상기 복수의 메인 연결 비드유로 중 선택되는 적어도 하나 이상의 메인 연결 비드유로는 선택되지 않은 메인 연결 비드유로보다 메인 연결 비드유로의 입구 방향에 형성될 수 있다.
상기 복수의 메인 연결 비드유로 중 선택되는 메인 연결 비드유로와 선택되지 않은 메인 연결 비드유로는 교번하여 배치되는 것을 특징으로 한다.
상기 메인 배출 비드유로의 폭은 상기 메인 연결 비드유로의 폭보다 크게 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기반응면, 확산부 및 복수의 이너 비드씰을 둘러싸도록 외곽을 따라 실링을 위하여 돌출된 아우터 비드씰이 더 형성되는 것을 특징으로 한다.
한편, 본 발명의 일 실시형태에 따른 연료전지용 비드타입 분리판 조립체는 비드타입으로 형성된 한 쌍의 분리판이 서로 접합되는 연료전지용 비드타입 분리판 조립체로서, 판형으로 형성되어 중앙에는 반응가스가 유동하면서 반응되는 제 1 반응면이 형성되고, 상기 제 1 반응면의 양측으로 반응가스가 확산되는 제 1 확산부가 형성되며, 양측 단부에는 반응가스가 유입 또는 배출되는 복수의 제 1 매니폴드 관통홀이 형성되고, 상기 제 1 매니폴드 관통홀이 형성된 각 영역의 둘레를 따라 실링을 위하여 돌출된 복수의 제 1 이너 비드씰이 형성되며, 상기 복수의 제 1 이너 비드씰 중 적어도 반응가스가 배출되는 반응가스 배출용 제 1 매니폴드 관통홀이 형성된 영역의 둘레에 형성되는 제 1 이너 비드씰은, 상기 제 1 확산부에서 상기 반응가스 배출용 제 1 매니폴드 관통홀을 연결하도록 터널형태로 돌출되고, 상기 반응가스 배출용 제 1 매니폴드 관통홀의 둘레를 따라 서로 이격되어 형성되는 복수의 제 1 메인 배출 비드유로와; 서로 인접하는 제 1 메인 배출 비드유로를 연통시키도록 형성되는 복수의 제 1 메인 연결 비드유로를 포함하는 제 1 분리판과; 판형으로 형성되어 상기 제 1 분리판과 접합되어 일체화되되, 제 1 메인 배출 비드유로가 형성된 위치와 대응되는 위치에 상기 제 1 메인 배출 비드유로의 돌출방향과 반대방향으로 돌출된 제 2 메인 배출 비드유로가 형성되고, 상기 제 1 메인 연결 비드유로가 형성된 위치와 대응되는 위치에 상기 제 1 메인 연결 비드유로의 돌출방향과 반대방향으로 돌출된 제 2 메인 연결 비드유로가 형성되는 제 2 분리판을 포함하고, 상기 제 1 분리판과 제 2 분리판이 접합되면서 복수의 상기 제 1 메인 배출 비드유로와 복수의 제 2 메인 배출 비드유로로 이루어지는 복수의 메인 배출 유로라인이 형성되고, 상기 복수의 제 1 메인 연결 비드유로와 복수의 제 2 메인 연결 비드유로로 이루어지는 복수의 메인 연결 유로라인이 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기 제 2 분리판은, 중앙에는 반응가스가 유동하면서 반응되는 제 2 반응면이 형성되고, 상기 제 2 반응면의 양측으로 반응가스가 확산되는 제 2 확산부가 형성되며, 양측 단부에는 반응가스가 유입 또는 배출되는 복수의 제 2 매니폴드 관통홀이 형성되고, 상기 제 2 매니폴드 관통홀이 형성된 각 영역의 둘레를 따라 실링을 위하여 돌출된 복수의 제 2 이너 비드씰이 형성되며, 상기 복수의 제 2 이너 비드씰 중 적어도 반응가스가 배출되는 반응가스 배출용 제 2 매니폴드 관통홀이 형성된 영역의 둘레에 형성되는 제 2 이너 비드씰은, 상기 복수의 제 2 메인 배출 비드유로와, 상기 복수의 제 2 메인 연결 비드유로를 포함한다.
상기 제 1 분리판은 상기 반응가스 배출용 제 1 매니폴드 관통홀이 형성된 영역의 둘레에 형성되는 이너 비드씰은, 상기 복수의 제 1 메인 배출 비드유로와 제 1 메인 연결 비드유로가 형성된 영역을 제외한 나머지 영역에서 상기 반응가스 배출용 제 1 매니폴드 관통홀의 둘레를 따라 형성되는 제 1 테두리 비드를 더 포함하고, 상기 제 2 분리판은 상기 제 1 테두리 비드가 형성된 위치와 대응되는 위치에 상기 제 1 테두리 비드의 돌출방향과 반대방향으로 돌출된 제 2 테두리 비드가 더 형성되며, 상기 제 1 분리판과 제 2 분리판이 접합되면서 상기 제 1 이너 비드씰과 제 2 이너 비드씰로 이루어지는 이너 기밀라인이 형성되고, 상기 이너 기밀라인은 폐루프를 형성하는 것을 특징으로 한다.
상기 메인 배출 유로라인의 입구는 상기 제 1 확산부와 제 2 확산부가 대면되는 영역으로 연결되고, 출구는 상기 반응가스 배출용 제 1 매니폴드 관통홀과 반응가스 배출용 제 2 매니폴드 관통홀이 연통되는 영역으로 연결되며, 상기 메인 배출 유로라인은 입구에서 출구방향으로 향할수록 중력방향을 기준으로 하향 경사지게 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기 제 1 분리판에는 상기 제 1 반응면, 제 1 확산부 및 복수의 제 1 이너 비드씰을 둘러싸도록 외곽을 따라 실링을 위하여 돌출된 제 1 아우터 비드씰이 더 형성되고, 상기 제 2 분리판에는 상기 제 1 아우터 비드씰이 형성된 위치와 대응되는 위치에 상기 제 1 아우터 비드씰의 돌출방향과 반대방향으로 돌출된 제 2 아우터 비드씰이 형성되며, 상기 제 1 분리판과 제 2 분리판이 접합되면서 상기 제 1 아우터 비드씰과 제 2 아우터 비드씰로 이루어지는 아우터 기밀라인이 형성되고, 상기 아우터 기밀라인은 폐루프를 형성하는 것을 특징으로 한다.
상기 아우터 기밀라인 및 이너 기밀라인의 표면에는 실링재가 도포되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 확산부와 반응가스 배출용 매니폴드 관통홀 사이에서 반응가스가 배출되는 경로를 형성하는 구조를 개선하여 생성수가 반응가스 배출용 매니폴드 관통홀의 주변에서 잔류되어 적체되는 것을 방지시킬 수 있다.
이에 따라 생성수가 원하지 않게 적체되는 것을 방지할 수 있기 때문에 생성수에 의해 분리판이 부식되는 것을 방지할 수 있어 연료전지 스택의 내구성을 향상시킬 수 있다.
또한, 겨울철에 원하지 않는 위치에서 생성수가 결빙되는 것을 방지하고, 생성수의 결빙에 의해 분리판이 손상 또는 변형되는 것을 방지할 수 있어 연료전지 스택의 내구성을 향상시킬 수 있다.
도 1은 종래의 연료전지용 비드타입 분리판 조립체를 보여주는 평면도이고,
도 2는 종래의 연료전지용 비드타입 분리판 조립체를 보여주는 일부 단면도이며,
도 3은 종래의 연료전지용 비드타입 분리판 조립체에서 반응가스가 배출되는 경로를 보여주는 도면이고,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 연료전지용 비드타입 분리판 조립체를 구성하는 제 1 분리판의 요부를 보여주는 평면도이며,
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 연료전지용 비드타입 분리판 조립체를 구성하는 제 1 분리판의 요부를 보여주는 평면도이다.
도 2는 종래의 연료전지용 비드타입 분리판 조립체를 보여주는 일부 단면도이며,
도 3은 종래의 연료전지용 비드타입 분리판 조립체에서 반응가스가 배출되는 경로를 보여주는 도면이고,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 연료전지용 비드타입 분리판 조립체를 구성하는 제 1 분리판의 요부를 보여주는 평면도이며,
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 연료전지용 비드타입 분리판 조립체를 구성하는 제 1 분리판의 요부를 보여주는 평면도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 더욱 상세히 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 연료전지용 비드타입 분리판 조립체를 구성하는 제 1 분리판의 요부를 보여주는 평면도이고, 도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 연료전지용 비드타입 분리판 조립체를 구성하는 제 1 분리판의 요부를 보여주는 평면도이다.
한편, 본 발명에서는 중력방향을 기준으로 설명되는 부분이 있는바, 도 4에서 상부방향은 중력방향을 기준으로 상부이고, 도 4에서 하부방향은 중력방향을 기준으로 하부이다. 이하에서 다른 한정이 없는 한 상부방향과 하부방향은 중력방향을 기준으로 해석되어야 할 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 연료전지용 비드타입 분리판 조립체는 전체적으로 종래의 비드타입 분리판 조립체(10)와 유사한 구조로 형성된다.
예를 들어 본 발명의 일 실시예에 따른 연료전지용 비드타입 분리판 조립체는 각각 판형으로 제작되는 한 쌍의 분리판이 서로 맞대어져서 접착되어 일체화된다. 이때 한 쌍의 분리판을 각각 제 1 분리판(100)과 제 2 분리판이라고 지칭한다. 그래서 제 1 분리판(100)은 캐소드(cathode)측 분리판으로 사용할 수 있고, 제 2 분리판은 애노드(anode)측 분리판으로 사용할 수 있다.
제 1 분리판(100)과 제 2 분리판은 서로 대면되는 면을 기준으로 서로 대칭되도록 형성되기 때문에 그 형상 및 구성요소에 대해서는 제 1 분리판(100)을 기준으로 설명하고 중복되는 설명은 생략하도록 한다.
제 1 분리판(100)은 종래의 비드타입 분리판 조립체(10)를 구성하는 제 1 분리판(10a)와 유사한 구조로 형성된다.
예를 들어 제 1 분리판(100)은 판형으로 형성되어 양측으로 반응가스 또는 냉각수가 유입 또는 배출되는 복수의 제 1 매니폴드 관통홀(110)이 형성된다. 이때 제 1 매니폴드 관통홀(110)은 반응가스가 유입되는 반응가스 유입용 제 1 매니폴드 관통홀 및 냉각수가 유입되는 냉각수 유입용 제 1 매니폴드 관통홀과 반응가스가 배출되는 반응가스 배출용 제 1 매니폴드 관통홀 및 냉각수가 배출되는 냉각수 배출용 제 1 매니폴드 관통홀로 구분된다.
그래서, 도 1에 도시된 바와 것과 유사하게 제 1 분리판(100)의 일측으로는 반응가스인 수소가 유입되는 1개의 제 1 매니폴드 관통홀과 냉각수 및 반응가스인 공기가 각각 배출되는 2개의 제 1 매니폴드 관통홀이 형성된다. 그리고, 제 1 분리판(100)의 타측으로는 반응가스인 수소가 배출되는 1 개의 제 1 매니폴드 관통홀과 냉각수 및 반응가스인 공기가 각각 유입되는 2개의 제 1 매니폴드 관통홀이 형성된다. 그래서 수소와 공기는 서로 반대 방향으로 유동되고, 냉각수는 공기와 같은 방향으로 유동된다. 물론 제시된 제 1 매니폴드 관통홀(110)의 기능은 분리판의 형상 및 제품 사양에 따라 그 위치가 다양하게 변경될 수 있을 것이다.
또한, 제 1 분리판(100)에는 일측에 형성되는 제 1 매니폴드 관통홀(110)와 타측에 형성되는 제 1 매니폴드 관통홀(110) 사이에 반응가스 또는 냉각수가 유동되는 유로가 형성되는 제 1 반응면(120)이 형성된다. 그리고, 제 1 반응면(120)과 일측에 형성되는 제 1 매니폴드 관통홀(110) 및 타측에 형성되는 제 1 매니폴드 관통홀(110) 사이에는 반응가스 또는 냉각수가 확산될 수 있도록 각각 제 1 확산부(130)가 형성된다.
한편, 제 1 분리판(100)에는 복수의 제 1 매니폴드 관통홀(110)이 형성된 각 영역의 둘레를 따라 실링을 위하여 돌출된 복수의 제 1 이너 비드씰(150)이 형성된다. 그리고, 제 1 반응면(120), 제 1 확산부(130) 및 복수의 제 1 이너 비드씰(150)을 모두 둘러싸도록 제 1 분리판(100)의 외곽을 따라 실링을 위하여 돌출된 제 1 아우터 비드씰(140)이 형성된다.
이때 복수의 제 1 이너 비드씰(150) 중 적어도 반응가스가 배출되는 반응가스 배출용 제 1 매니폴드 관통홀(110)이 형성된 영역의 둘레에 형성되는 제 1 이너 비드씰(150)은 생성수가 반응가스 배출용 제 1 매니폴드 관통홀(110)로 원활하게 배출될 수 있도록 하는 구조를 갖는다.
예를 들어 반응가스 배출용 제 1 매니폴드 관통홀(110)의 둘레에 형성되는 제 1 이너 비드씰(150)은 제 1 확산부(130)에서 반응가스 배출용 제 1 매니폴드 관통홀(110)을 연결하도록 터널형태로 돌출되고, 반응가스 배출용 제 1 매니폴드 관통홀(110)의 둘레를 따라 서로 이격되어 형성되는 복수의 제 1 메인 배출 비드유로(151)와; 서로 인접하는 제 1 메인 배출 비드유로(151)를 연통시키도록 형성되는 복수의 제 1 메인 연결 비드유로(152)와; 복수의 제 1 메인 배출 비드유로(151)와 제 1 메인 연결 비드유로(152)가 형성된 영역을 제외한 나머지 영역에서 반응가스 배출용 제 1 매니폴드 관통홀(110)의 둘레를 따라 형성되는 제 1 테두리 비드(153)로 이루어진다.
제 1 메인 배출 비드유로(151)는 반응가스가 배출되는 유로를 형성하는 영역으로서, 터널형태로 포밍되어 형성되는데, 입구는 제 1 확산부(130)와 연결되고, 출구는 반응가스 배출용 제 1 매니폴드 관통홀(110)에 연결된다.
이때 제 1 메인 배출 비드유로(151)는 입구에서 출구방향으로 향할수록 중력방향을 기준으로 하향 경사지게 형성되는 것이 바람직하다. 그래서 제 1 확산부(130)에서 유동된 미반응 반응가스 및 생성수가 제 1 메인 배출 비드유로(151)의 입구측으로 유입된 후 출구측으로 빠져나가는 동안 미반응 반응가스의 유동량 및 유동속도에 의해 생성수가 배출되는 것과 함께 중력에 의해 생성수가 제 1 메인 배출 비드유로(151) 내부에 잔류되지 않고 배출되도록 한다.
그리고, 각각의 제 1 메인 배출 비드유로(151)는 원활한 반응가스 및 생성수의 배출을 위하여 직선 형태로 형성되는데, 복수의 제 1 메인 배출 비드유로(151)는 상호 간에 일정한 간격으로 이격되어 평행하게 형성되는 것이 바람직하다.
특히, 제 1 확산부(130)로 유동되는 반응가스 및 생성수가 모두 제 1 메인 배출 비드유로(151)를 유입될 수 있도록 복수의 제 1 메인 배출 비드유로(151) 중 중력방향으로 최하단 위치에 형성되는 제 1 메인 배출 비드유로(151)의 입구위치는 제 1 확산부(130)에 형성되어 반응가스가 유동되는 복수의 제 1 확산유로(132) 중 중력방향으로 최하단에 형성되는 제 1 확산유로(132)의 출구위치보다 낮은 위치에 형성되는 것이 바람직하다.
부연하자면, 도 4에서 제 1 확산부(130)에 형성되어 반응가스가 유동되는 복수의 제 1 확산유로(132) 중 중력방향으로 최하단에 형성되는 제 1 확산유로(132)의 출구측 최하단 위치(P1)보다 복수의 제 1 메인 배출 비드유로(151) 중 중력방향으로 최하단 위치에 형성되는 제 1 메인 배출 비드유로(151)의 입구측 최하단 위치(P2)가 중력방향을 기준으로 더 낮은 위치에 형성되도록 한다.
그래서, 제 1 확산부(130)에 형성된 최하단의 제 1 확산유로(132)로 유동된 반응가스 및 생성수도 복수의 제 1 메인 배출 비드유로(151) 중 중력방향으로 최하단 위치에 형성되는 제 1 메인 배출 비드유로(151) 충분히 유입될 수 있도록 하는 것이 바람직하다.
한편, 제 1 메인 연결 비드유로(152)는 서로 인접하는 제 1 메인 배출 비드유로(151)를 연결하여 제 1 이너 비드씰(150)이 폐루프를 형성하는 역할을 하는 동시에, 반응가스 및 생성수가 서로 인접하는 제 1 메인 배출 비드유로(151)로 유동될 수 있도록 하는 역할을 한다.
그리고, 제 1 테두리 비드(153)에는 복수의 제 1 메인 배출 비드유로(151) 중 중력방향으로 최하단 위치에 형성되는 제 1 메인 배출 비드유로(151)와 연결되는 제 1 서브 연결 비드유로(155) 및 반응가스 배출용 제 1 매니폴드 관통홀(110)로 연결되는 제 1 서브 배출 비드유로(154)가 형성된다.
그래서, 제 1 이너 비드씰(150)은 복수의 제 1 메인 배출 비드유로(151), 복수의 제 1 메인 연결 비드유로(152) 및 제 1 테두리 비드(153)에 의해 반응가스 배출용 제 1 매니폴드 관통홀(110)의 둘레를 둘러싸는 폐루프를 형성한다.
한편, 도 4에 도시된 바와 같이 복수의 제 1 메인 연결 비드유로(152) 중 중력방향으로 최하단 위치에 형성되는 제 1 메인 연결 비드유로(152)에서 제 1 서브 연결 비드유로(155)가 연결되는 위치(P3)는 제 1 메인 연결 비드유로(152)가 연결되는 위치(P4)보다 입구 방향에 형성되는 것이 바람직하다.
그래서, 상대적으로 상부에 형성된 제 1 메인 배출 비드유로(151)에서 제 1 메인 연결 비드유로(152)를 통하여 그 하부에 형성된 제 1 메인 배출 비드유로(151)로 생성수가 유동되더라도 제 1 메인 연결 비드유로(152)를 통하여 최하단에 형성된 제 1 메인 배출 비드유로(151)로 유동된 생성수는 자중에 의해 제 1 서브 연결 비드유로(155)로 유동되지 않고 제 1 메인 배출 비드유로(151)의 출구를 통하여 반응가스 배출용 제 1 매니폴드 관통홀(110)을 통하여 연료전지 스택의 외부로 배출된다.
그리고, 제 1 확산부(130)에서 최하단에 형성된 제 1 메인 배출 비드유로(151)의 입구를 통하여 유입된 생성수는 그대로 제 1 메인 배출 비드유로(151)의 출구를 통하여 반응가스 배출용 제 1 매니폴드 관통홀(110)로 배출되거나 제 1 서브 연결 비드유로(155)로 유입된 다음 제 1 서브 배출 비드유로(154)를 통하여 반응가스 배출용 제 1 매니폴드 관통홀(110)로 배출된다.
한편, 도 4에 도시된 바와 같이 복수의 제 1 메인 연결 비드유로(152)는 반응가스 배출용 제 1 매니폴드 관통홀(110)이 형성된 영역의 둘레를 따라 일직선 상으로 배치될 수 있다. 이렇게 복수의 제 1 메인 연결 비드유로(152)를 일직선 상으로 배치함으로써 제 1 이너 비드씰(150)의 폐루프 형상을 간결화시킴으로써 제 1 이너 비드씰(150)의 표면에 도포되는 실링재(미도시)가 도포되는 과정에서 원활하게 도포될 수 있도록 한다.
한편, 복수의 제 1 메인 연결 비드유로(152)가 형성되는 위치를 변경하여 생성수가 원하지 않는 위치로 유동되는 것을 방지할 수 있다.
예를 들어 도 5에 도시된 바와 같이 본 발명의 다른 실시예에 따르면 복수의 제 1 메인 연결 비드유로(152) 중 선택되는 적어도 하나 이상의 제 1 메인 연결 비드유로(152a)는 선택되지 않는 제 1 메인 연결 비드유로(152b)보다 제 1 메인 연결 비드유로(152)의 입구 방향에 형성되는 것이 바람직하다.
부연하자면, 복수의 제 1 메인 연결 비드유로(152) 중 선택되는 제 1 메인 연결 비드유로(152a)는 상대적으로 제 1 메인 배출 비드유로(151)의 입구측에 연결되고, 선택되지 않은 제 1 메인 연결 비드유로(152b)는 상대적으로 상대적으로 제 1 메인 배출 비드유로(151)의 출구측에 연결된다.
그래서, 제 1 메인 배출 비드유로(151)에서 유동되는 생성수가 선택되지 않은 제 1 메인 연결 비드유로(152b)를 통하여 그 하부에 형성된 제 1 메인 배출 비드유로(151)로 유동되더라도 상대적으로 상부에 형성된 선택되는 제 1 메인 연결 비드유로(152a)로 유동되지 않고, 해당 제 1 메인 배출 비드유로(151)의 출구를 통하여 배출되도록 한다.
그래서, 복수의 제 1 메인 연결 비드유로(152) 중 선택되는 제 1 메인 연결 비드유로(152a)와 선택되지 않는 제 1 메인 연결 비드유로(152b)는 교번하여 배치되는 것이 바람직하다. 이때 선택되는 제 1 메인 연결 비드유로(152a)와 선택되지 않는 제 1 메인 연결 비드유로(152b)는 각각 1개씩 교번되는 것에 한정되는 것이 아니라 선택되는 제 1 메인 연결 비드유로(152a) 사이에 복수의 선택되지 않는 제 1 메인 연결 비드유로(152b)가 형성될 수 있을 것이다.
한편, 원활한 반응가스 및 생성수의 배출을 위하여 제 1 메인 배출 비드유로(151)의 폭은 제 1 메인 연결 비드유로(152)의 폭보다 크게 형성되는 것이 바람직하다.
한편, 제 2 분리판은 제 1 분리판과 서로 대면되는 면을 기준으로 서로 대칭되도록 형성된다.
예를 들어, 도면에는 도시하지 않았지만 제 2 분리판은 판형으로 형성되어 양측으로 반응가스 또는 냉각수가 유입 또는 배출되는 복수의 제 2 매니폴드 관통홀이 형성된다.
또한, 제 2 분리판에는 일측에 형성되는 제 2 매니폴드 관통홀와 타측에 형성되는 제 2 매니폴드 관통홀 사이에 반응가스 또는 냉각수가 유동되는 유로가 형성되는 제 2 반응면이 형성된다. 그리고, 제 2 반응면과 일측에 형성되는 제 2 매니폴드 관통홀 및 타측에 형성되는 제 2 매니폴드 관통홀 사이에는 반응가스 또는 냉각수가 확산될 수 있도록 각각 제 2 확산부가 형성된다.
그리고, 제 2 분리판에는 복수의 제 2 매니폴드 관통홀이 형성된 각 영역의 둘레를 따라 실링을 위하여 돌출된 복수의 제 2 이너 비드씰이 형성된다. 그리고, 제 2 반응면, 제 2 확산부 및 복수의 제 2 이너 비드씰을 모두 둘러싸도록 제 2 분리판의 외곽을 따라 실링을 위하여 돌출된 제 2 아우터 비드씰이 형성된다.
특히, 반응가스 배출용 제 2 매니폴드 관통홀의 둘레에 형성되는 제 2 이너 비드씰은 제 2 확산부에서 반응가스 배출용 제 2 매니폴드 관통홀을 연결하도록 복수의 제 2 메인 배출 비드유로와; 서로 인접하는 제 2 메인 배출 비드유로를 연통시키도록 형성되는 복수의 제 2 메인 연결 비드유로와; 복수의 제 2 메인 배출 비드유로와 제 2 메인 연결 비드유로가 형성된 영역을 제외한 나머지 영역에서 반응가스 배출용 제 2 매니폴드 관통홀의 둘레를 따라 형성되는 테두리 비드로 이루어진다.
이때 제 2 분리판에서 제 2 메인 배출 비드유로, 제 2 메인 연결 비드유로 및 제 2 테두리 비드로 이루어지는 제 2 이너 비드씰 및 제 2 아우터 비드씰은 돌출방향은 제 1 분리판(100)에서 제 1 메인 배출 비드유로(151), 제 1 메인 연결 비드유로(152) 및 제 1 테두리 비드(153)로 이루어지는 제 1 이너 비드씰(150) 및 제 1 아우터 비드씰(140)이 돌출된 방향과 반대방향으로 돌출되는 것이 바람직하다.
그래서, 제 1 분리판(100)의 제 1 이너 비드씰(150)과 제 2 분리판의 제 2 이너 비드씰이 접합되면서 이너 기밀라인을 형성하고, 제 1 분리판(100)의 제 1 아우터 비드씰(140)과 제 2 분리판의 제 2 아우터 비드씰이 접합되면서 아우터 기밀라인을 형성한다.
또한, 복수의 제 1 메인 배출 비드유로(151)와 복수의 제 2 메인 배출 비드유로가 접합되면서 복수의 메인 배출 유로라인이 형성되고, 복수의 제 1 메인 연결 비드유로(152)와 복수의 제 2 메인 연결 비드유로가 접합되면서 복수의 메인 연결 유로라인이 형성된다.
한편, 제 1 분리판(100)의 제 1 아우터 비드씰(140) 및 제 1 이너 비드씰(150)의 표면에는 고무재질의 실링재(미도시)가 도포되는 것이 바람직하다. 마찬가지로 제 2 분리판의 제 2 아우터 비드씰 및 제 2 이너 비드씰의 표면에는 고무재질의 실링재(미도시)가 도포되는 것이 바람직하다. 그래서, 아우터 기밀라인 및 이너 기밀라인의 표면에는 고무재질의 실링재가 도포됨에 따라 단위셀의 적층시 아우터 기밀라인 및 이너 기밀라인에 의해 연료전지 스택의 기밀성이 유지되도록 한다.
본 발명을 첨부 도면과 전술된 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였으나, 본 발명은 그에 한정되지 않으며, 후술되는 특허청구범위에 의해 한정된다. 따라서, 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 후술되는 특허청구범위의 기술적 사상에서 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 변형 및 수정할 수 있다.
10: 분리판 조립체
10a, 10b: 분리판
11: 매니폴드 관통홀 12: 반응면
13: 확산부 13a: 유로 가이드
13b: 확산유로 14: 아우터 비드씰
14a: 아우터 기밀라인 15: 이너 비드씰
15a: 이너 기밀라인 16: 반응가스 배출유로
100: 제 1 분리판 110: 제 1 매니폴드 관통홀
120: 제 1 반응면 130: 제 1 확산부
131: 제 1 확산유로 132: 제 1 유로가이드
140: 제 1 아우터 비드씰 150: 제 1 이너 비드씰
151: 제 1 메인 배출 비드유로 152: 제 1 메인 연결 비드유로
153: 제 1 테두리 비드 154: 제 1 서브 배출 비드유로
155: 제 1 서브 연결 비드유로
11: 매니폴드 관통홀 12: 반응면
13: 확산부 13a: 유로 가이드
13b: 확산유로 14: 아우터 비드씰
14a: 아우터 기밀라인 15: 이너 비드씰
15a: 이너 기밀라인 16: 반응가스 배출유로
100: 제 1 분리판 110: 제 1 매니폴드 관통홀
120: 제 1 반응면 130: 제 1 확산부
131: 제 1 확산유로 132: 제 1 유로가이드
140: 제 1 아우터 비드씰 150: 제 1 이너 비드씰
151: 제 1 메인 배출 비드유로 152: 제 1 메인 연결 비드유로
153: 제 1 테두리 비드 154: 제 1 서브 배출 비드유로
155: 제 1 서브 연결 비드유로
Claims (18)
- 연료전지용 비드타입 분리판으로서,
판형으로 형성되어 중앙에는 반응가스가 유동하면서 반응되는 반응면이 형성되고, 상기 반응면의 양측으로 반응가스가 확산되는 확산부가 형성되며, 양측 단부에는 반응가스가 유입 또는 배출되는 복수의 매니폴드 관통홀이 형성되고,
상기 매니폴드 관통홀이 형성된 각 영역의 둘레를 따라 실링을 위하여 돌출된 복수의 이너 비드씰이 형성되며,
상기 복수의 이너 비드씰 중 적어도 반응가스가 배출되는 반응가스 배출용 매니폴드 관통홀이 형성된 영역의 둘레에 형성되는 이너 비드씰은,
상기 확산부에서 상기 반응가스 배출용 매니폴드 관통홀을 연결하도록 터널형태로 돌출되고, 상기 반응가스 배출용 매니폴드 관통홀의 둘레를 따라 서로 이격되어 형성되는 복수의 메인 배출 비드유로와;
서로 인접하는 메인 배출 비드유로를 연통시키도록 형성되는 복수의 메인 연결 비드유로를 포함하는 연료전지용 비드타입 분리판.
- 청구항 1에 있어서,
상기 메인 배출 비드유로의 입구는 상기 확산부와 연결되고, 출구는 상기 반응가스 배출용 매니폴드 관통홀에 연결되며,
상기 메인 배출 비드유로는 입구에서 출구방향으로 향할수록 중력방향을 기준으로 하향 경사지게 형성되는 것을 특징으로 하는 연료전지용 비드타입 분리판.
- 청구항 2에 있어서,
상기 복수의 메인 배출 비드유로 중 중력방향으로 최하단 위치에 형성되는 메인 배출 비드유로의 입구위치는 상기 확산부에 형성되어 반응가스가 유동되는 복수의 확산유로 중 중력방향으로 최하단에 형성되는 확산유로의 출구위치보다 낮은 위치에 형성되는 것을 특징으로 하는 연료전지용 비드타입 분리판.
- 청구항 1에 있어서,
상기 복수의 이너 비드씰 중 적어도 반응가스가 배출되는 반응가스 배출용 매니폴드 관통홀이 형성된 영역의 둘레에 형성되는 이너 비드씰은,
상기 복수의 메인 배출 비드유로와 메인 연결 비드유로가 형성된 영역을 제외한 나머지 영역에서 상기 반응가스 배출용 매니폴드 관통홀의 둘레를 따라 형성되는 테두리 비드를 더 포함하는 연료전지용 비드타입 분리판.
- 청구항 4에 있어서,
상기 이너 비드씰은 복수의 메인 배출 비드유로, 복수의 메인 연결 비드유로 및 테두리 비드에 의해 상기 반응가스 배출용 매니폴드 관통홀의 둘레를 둘러싸는 폐루프를 형성하는 것을 특징으로 하는 연료전지용 비드타입 분리판.
- 청구항 4에 있어서,
상기 테두리 비드에는 상기 복수의 메인 배출 비드유로 중 중력방향으로 최하단 위치에 형성되는 메인 배출 비드유로와 연결되는 서브 연결 비드유로 및 상기 반응가스 배출용 매니폴드 관통홀로 연결되는 서브 배출 비드유로가 형성되는 것을 특징으로 하는 연료전지용 비드타입 분리판.
- 청구항 6에 있어서,
상기 복수의 메인 연결 비드유로 중 중력방향으로 최하단 위치에 형성되는 메인 연결 비드유로에 상기 서브 연결 비드유로가 연결되는 위치는 메인 연결 비드유로가 연결되는 위치보다 입구 방향에 형성되는 것을 특징으로 하는 연료전지용 비드타입 분리판.
- 청구항 1에 있어서,
상기 복수의 메인 연결 비드유로는 상기 반응가스 배출용 매니폴드 관통홀이 형성된 영역의 둘레를 따라 일직선 상으로 배치되는 것을 특징으로 하는 연료전지용 비드타입 분리판.
- 청구항 8에 있어서,
상기 복수의 메인 연결 비드유로 중 선택되는 적어도 하나 이상의 메인 연결 비드유로는 선택되지 않은 메인 연결 비드유로보다 메인 연결 비드유로의 입구 방향에 형성되는 것을 특징으로 하는 연료전지용 비드타입 분리판.
- 청구항 9에 있어서,
상기 복수의 메인 연결 비드유로 중 선택되는 메인 연결 비드유로와 선택되지 않은 메인 연결 비드유로는 교번하여 배치되는 것을 특징으로 하는 연료전지용 비드타입 분리판.
- 청구항 1에 있어서,
상기 메인 배출 비드유로의 폭은 상기 메인 연결 비드유로의 폭보다 크게 형성되는 것을 특징으로 하는 연료전지용 비드타입 분리판.
- 청구항 1에 있어서,
상기 반응면, 확산부 및 복수의 이너 비드씰을 둘러싸도록 외곽을 따라 실링을 위하여 돌출된 아우터 비드씰이 더 형성되는 것을 특징으로 하는 연료전지용 비드타입 분리판.
- 비드타입으로 형성된 한 쌍의 분리판이 서로 접합되는 연료전지용 비드타입 분리판 조립체로서,
판형으로 형성되어 중앙에는 반응가스가 유동하면서 반응되는 제 1 반응면이 형성되고, 상기 제 1 반응면의 양측으로 반응가스가 확산되는 제 1 확산부가 형성되며, 양측 단부에는 반응가스가 유입 또는 배출되는 복수의 제 1 매니폴드 관통홀이 형성되고, 상기 제 1 매니폴드 관통홀이 형성된 각 영역의 둘레를 따라 실링을 위하여 돌출된 복수의 제 1 이너 비드씰이 형성되며, 상기 복수의 제 1 이너 비드씰 중 적어도 반응가스가 배출되는 반응가스 배출용 제 1 매니폴드 관통홀이 형성된 영역의 둘레에 형성되는 제 1 이너 비드씰은, 상기 제 1 확산부에서 상기 반응가스 배출용 제 1 매니폴드 관통홀을 연결하도록 터널형태로 돌출되고, 상기 반응가스 배출용 제 1 매니폴드 관통홀의 둘레를 따라 서로 이격되어 형성되는 복수의 제 1 메인 배출 비드유로와; 서로 인접하는 제 1 메인 배출 비드유로를 연통시키도록 형성되는 복수의 제 1 메인 연결 비드유로를 포함하는 제 1 분리판과;
판형으로 형성되어 상기 제 1 분리판과 접합되어 일체화되되, 제 1 메인 배출 비드유로가 형성된 위치와 대응되는 위치에 상기 제 1 메인 배출 비드유로의 돌출방향과 반대방향으로 돌출된 제 2 메인 배출 비드유로가 형성되고, 상기 제 1 메인 연결 비드유로가 형성된 위치와 대응되는 위치에 상기 제 1 메인 연결 비드유로의 돌출방향과 반대방향으로 돌출된 제 2 메인 연결 비드유로가 형성되는 제 2 분리판을 포함하고,
상기 제 1 분리판과 제 2 분리판이 접합되면서 복수의 상기 제 1 메인 배출 비드유로와 복수의 제 2 메인 배출 비드유로로 이루어지는 복수의 메인 배출 유로라인이 형성되고, 상기 복수의 제 1 메인 연결 비드유로와 복수의 제 2 메인 연결 비드유로로 이루어지는 복수의 메인 연결 유로라인이 형성되는 것을 특징으로 하는 연료전지용 비드타입 분리판 조립체.
- 청구항 13에 있어서,
상기 제 2 분리판은, 중앙에는 반응가스가 유동하면서 반응되는 제 2 반응면이 형성되고, 상기 제 2 반응면의 양측으로 반응가스가 확산되는 제 2 확산부가 형성되며, 양측 단부에는 반응가스가 유입 또는 배출되는 복수의 제 2 매니폴드 관통홀이 형성되고, 상기 제 2 매니폴드 관통홀이 형성된 각 영역의 둘레를 따라 실링을 위하여 돌출된 복수의 제 2 이너 비드씰이 형성되며, 상기 복수의 제 2 이너 비드씰 중 적어도 반응가스가 배출되는 반응가스 배출용 제 2 매니폴드 관통홀이 형성된 영역의 둘레에 형성되는 제 2 이너 비드씰은, 상기 복수의 제 2 메인 배출 비드유로와, 상기 복수의 제 2 메인 연결 비드유로를 포함하는 연료전지용 비드타입 분리판 조립체.
- 청구항 13에 있어서,
상기 제 1 분리판은 상기 반응가스 배출용 제 1 매니폴드 관통홀이 형성된 영역의 둘레에 형성되는 이너 비드씰은, 상기 복수의 제 1 메인 배출 비드유로와 제 1 메인 연결 비드유로가 형성된 영역을 제외한 나머지 영역에서 상기 반응가스 배출용 제 1 매니폴드 관통홀의 둘레를 따라 형성되는 제 1 테두리 비드를 더 포함하고,
상기 제 2 분리판은 상기 제 1 테두리 비드가 형성된 위치와 대응되는 위치에 상기 제 1 테두리 비드의 돌출방향과 반대방향으로 돌출된 제 2 테두리 비드가 더 형성되며,
상기 제 1 분리판과 제 2 분리판이 접합되면서 상기 제 1 이너 비드씰과 제 2 이너 비드씰로 이루어지는 이너 기밀라인이 형성되고,
상기 이너 기밀라인은 폐루프를 형성하는 것을 특징으로 하는 연료전지용 비드타입 분리판 조립체.
- 청구항 13에 있어서,
상기 메인 배출 유로라인의 입구는 상기 제 1 확산부와 제 2 확산부가 대면되는 영역으로 연결되고, 출구는 상기 반응가스 배출용 제 1 매니폴드 관통홀과 반응가스 배출용 제 2 매니폴드 관통홀이 연통되는 영역으로 연결되며,
상기 메인 배출 유로라인은 입구에서 출구방향으로 향할수록 중력방향을 기준으로 하향 경사지게 형성되는 것을 특징으로 하는 연료전지용 비드타입 분리판 조립체.
- 청구항 13에 있어서,
상기 제 1 분리판에는 상기 제 1 반응면, 제 1 확산부 및 복수의 제 1 이너 비드씰을 둘러싸도록 외곽을 따라 실링을 위하여 돌출된 제 1 아우터 비드씰이 더 형성되고,
상기 제 2 분리판에는 상기 제 1 아우터 비드씰이 형성된 위치와 대응되는 위치에 상기 제 1 아우터 비드씰의 돌출방향과 반대방향으로 돌출된 제 2 아우터 비드씰이 형성되며,
상기 제 1 분리판과 제 2 분리판이 접합되면서 상기 제 1 아우터 비드씰과 제 2 아우터 비드씰로 이루어지는 아우터 기밀라인이 형성되고,
상기 아우터 기밀라인은 폐루프를 형성하는 것을 특징으로 하는 연료전지용 비드타입 분리판 조립체.
- 청구항 17에 있어서,
상기 아우터 기밀라인 및 이너 기밀라인의 표면에는 실링재가 도포되는 것을 특징으로 하는 연료전지용 비드타입 분리판 조립체.
Priority Applications (3)
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|---|---|---|---|
| KR1020220002245A KR20230106399A (ko) | 2022-01-06 | 2022-01-06 | 연료전지용 비드타입 분리판 및 그 조립체 |
| US17/874,125 US20230216066A1 (en) | 2022-01-06 | 2022-07-26 | Bead-Type Separator for Fuel Cell and Assembly Thereof |
| CN202210992610.9A CN116454312A (zh) | 2022-01-06 | 2022-08-18 | 用于燃料电池的凸肩型隔板及其组件 |
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|---|---|---|---|
| KR1020220002245A KR20230106399A (ko) | 2022-01-06 | 2022-01-06 | 연료전지용 비드타입 분리판 및 그 조립체 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20230106399A true KR20230106399A (ko) | 2023-07-13 |
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|---|---|---|---|
| KR1020220002245A KR20230106399A (ko) | 2022-01-06 | 2022-01-06 | 연료전지용 비드타입 분리판 및 그 조립체 |
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- 2022-08-18 CN CN202210992610.9A patent/CN116454312A/zh active Pending
Patent Citations (2)
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| JP4960415B2 (ja) | 2009-09-01 | 2012-06-27 | 本田技研工業株式会社 | 燃料電池 |
| CN213401257U (zh) | 2020-09-27 | 2021-06-08 | 同济大学 | 一种燃料电池超薄双极板及燃料电池堆 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
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