KR20230146234A - 연료전지용 분리판 및 연료전지 스택 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 막전극접합체(MEA)에 마련되는 기체확산층에 적층되는 연료전지용 분리판에 관한 것으로, 막전극접합체와 반응하는 반응 영역을 정의하는 유로부 및 유로부와 이격되게 마련되는 매니폴드부를 포함하며, 기체확산층에 적층되는 플레이트 바디; 플레이트 바디에 형성되며, 매니폴드부를 통과한 대상유체를 유로부로 안내하는 관통홀; 및 관통홀의 적어도 일부를 덮도록 기체확산층을 마주하는 플레이트 바디의 일면에 마련되고, 대상유체가 이동하는 이동유로를 정의하는 홀캡(hole cap);을 포함하는 것에 의하여, 성능 및 작동 효율을 향상시키는 유리한 효과를 얻을 수 있다.

Description

연료전지용 분리판 및 연료전지 스택{SEPARATOR FOR FUEL CELL AND FUEL CELL STACK}
본 발명의 실시예는 연료전지용 분리판 및 연료전지 스택에 관한 것으로, 보다 구체적으로 성능 및 작동 효율을 향상시킬 수 있는 연료전지용 분리판 및 연료전지 스택에 관한 것이다.
연료전지 스택은, 연료(예를 들어, 수소)의 화학적인 반응으로 전기에너지를 생산하는 일종의 발전 장치로서, 수십 또는 수백 개의 연료전지 셀(단위 셀)을 직렬로 적층하여 구성될 수 있다.
연료전지 셀은, 수소 양이온을 이동시켜 줄 수 있는 전해질막과 수소와 산소가 반응할 수 있도록 전해질막의 양쪽면에 마련된 전극(촉매전극층)이 결합된 막전극접합체(MEA: Membrane Electrode Assembly), 막전극접합체의 양면에 밀착되어 반응기체들을 고르게 분포시키고 발생된 전기에너지를 전달하는 기체확산층(GDL: Gas Diffusion Layer), 및 기체확산층에 밀착되며 유로를 형성하는 분리판(Bipolar plate)을 포함할 수 있다.
분리판은 연료인 수소를 공급하는 애노드 분리판, 및 산화제인 공기를 공급하는 캐소드 분리판으로 구분될 수 있으며, 연료 또는 산화제가 유동하는 채널(channel)을 포함한다.
또한, 연료전지 셀을 적층하여 연료전지 스택을 구성하기 위해서는, 막전극접합체와 분리판의 반응면 사이, 및 분리판의 냉각면 사이에 기밀이 유지될 수 있어야 한다.
이를 위해, 막전극접합체와 분리판의 반응면 사이 및 분리판의 냉각면 사이에는 가스켓이 마련된다. 즉, 가스켓은 분리판의 반응면으로 유동하는 반응기체(예를 들어, 수소 및 공기), 분리판의 냉각면으로 유동하는 냉각수가 연료전지 스택의 외부로 누설되는 것을 방지하기 위해 마련된다.
가스켓은 분리판의 양면 가장자리 부분 및 반응기체와 냉각수를 유출입시키는 매니폴드의 양면 가장자리 부분에 일체로 사출 성형될 수 있으며, 가스켓에 의해 반응기체 및 냉각수의 유동 경로가 정의될 수 있다.
한편, 연료전지 셀의 적층시 기밀성을 확보하기 위해서는, 가스켓이 마련된 복수개의 연료전지 셀에 충분한 체결압이 인가될 수 있어야 한다.
그런데, 기존에는 연료전지 셀에 체결압(가압력)이 인가될 시, 분리판의 양면에 마련된 가스켓이 변형(과압축)되는 문제점이 있다. 특히, 매니폴드유로를 통해 유입된 반응기체(또는 냉각수)를 분리판의 반응 영역으로 안내하는 관통홀 주변의 가스켓이 과압축됨에 따라, 반응기체 및 냉각수의 유동 경로(유로 단면적)를 충분하게 확보하기 어려워 반응기체 및 냉각수가 분리판의 반응 영역(인렛 매니폴드와 아웃렛 매니폴드의 사이의 채널)으로 원활하게 공급되기 어려운 문제점이 있다.
더욱이, 기존에는 분리판의 관통홀이 기체확산층에 의해 전면적으로 덮혀짐에 따라(기체확산층이 관통홀을 막도록 관통홀의 내부에 파고든 상태), 관통홀에 유입된 반응 기체는 불가피하게 압축된 상태의 기체확산층을 통과하여 반응 영역으로 이동해야 함으로 인해, 관통홀을 통과하는 반응 기체(또는 냉각수)의 유동성 및 유동 효율이 저하되고, 매니폴드유로의 양단(입구단 및 출구단) 차압이 증가하는 문제점이 있다.
이에 따라, 최근에는 반응기체 및 냉각수의 원활한 유동을 보장하면서 차압을 최소화하기 위한 다양한 연구가 이루어지고 있으나, 아직 미흡하여 이에 대한 개발이 요구되고 있다.
본 발명의 실시예는 반응기체 및 냉각수의 원활한 유동을 보장하고, 안전성 및 신뢰성을 향상시킬 수 있는 연료전지용 분리판 및 연료전지 스택을 제공하는 것을 목적으로 한다.
특히, 본 발명의 실시예는 분리판의 매니폴드유로를 통해 유입된 반응기체 및 냉각수를 반응 영역으로 안내하는 관통홀에서 반응기체 및 냉각수의 안정적인 유동 흐름을 보장하고, 유동 효율을 향상시킬 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명의 실시예는 실링부재의 과압축(변형)을 억제하고, 관통홀을 통과한 반응기체 및 냉각수가 이동하는 유로 면적을 안정적으로 확보할 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명의 실시예는 반응기체 및 냉각수의 유동 흐름을 보장하면서, 연료전지 셀의 기밀성(체결합)을 확보할 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명의 실시예는 구조 및 제조공정을 간소화하고, 제조 원가를 절감할 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명의 실시예는 반응기체 냉각수의 분배 편차(유량 편차)를 최소화하고, 안정적인 출력 성능을 확보할 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.
실시예에서 해결하고자 하는 과제는 이에 한정되는 것은 아니며, 아래에서 설명하는 과제의 해결수단이나 실시 형태로부터 파악될 수 있는 목적이나 효과도 포함된다고 할 것이다.
상술한 본 발명의 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 막전극접합체(MEA)에 마련되는 기체확산층에 적층되는 연료전지용 분리판은, 막전극접합체와 반응하는 반응 영역을 정의하는 유로부 및 유로부와 이격되게 마련되는 매니폴드부를 포함하며, 기체확산층에 적층되는 플레이트 바디; 플레이트 바디에 형성되며, 매니폴드부를 통과한 대상유체를 유로부로 안내하는 관통홀; 및 관통홀의 적어도 일부를 덮도록 기체확산층을 마주하는 플레이트 바디의 일면에 마련되고, 대상유체가 이동하는 이동유로를 정의하는 홀캡(hole cap);을 포함한다.
이는, 반응기체 및 냉각수의 원활한 유동을 보장하고, 안전성 및 신뢰성을 향상시키기 위함이다.
즉, 기존에는 연료전지 셀에 체결압(가압력)이 인가될 시, 분리판의 양면에 마련된 가스켓이 변형(과압축)됨에 따라, 특히, 매니폴드유로를 통해 유입된 반응기체(또는 냉각수)를 분리판의 반응 영역으로 안내하는 관통홀 주변의 가스켓(실링부재)이 과압축됨에 따라, 반응기체 및 냉각수의 유동 경로(유로 단면적)를 충분하게 확보하기 어려워 반응기체 및 냉각수가 분리판의 반응 영역(인렛 매니폴드와 아웃렛 매니폴드의 사이의 채널)으로 원활하게 공급되기 어려운 문제점이 있다.
더욱이, 기존에는 분리판의 관통홀이 기체확산층에 의해 전면적으로 덮혀짐에 따라(기체확산층이 관통홀을 막도록 관통홀의 내부에 파고든 상태), 관통홀에 유입된 반응 기체는 불가피하게 압축된 상태의 기체확산층을 통과하여 반응 영역으로 이동해야 함으로 인해, 관통홀을 통과하는 반응 기체(또는 냉각수)의 유동성 및 유동 효율이 저하되고, 매니폴드유로의 양단(입구단 및 출구단) 차압이 증가하는 문제점이 있다.
하지만, 본 발명의 실시예는, 관통홀을 덮도록 홀캡을 마련하고, 홀캡에 의해 기체확산층에 의해 막히지 않는 이동유로가 정의되도록 하는 것에 의하여, 관통홀을 통과하는 반응 기체(또는 냉각수)의 유동성 및 유동 효율을 보장하고, 연료전지 스택의 안정적인 출력 성능을 확보할 수 있다.
더욱이, 본 발명의 실시예에 따르면, 홀캡에 의해 기체확산층이 지지되도록 하는 것에 의하여, 관통홀 주변에 마련되는 실링부재의 과압축을 억제할 수 있으므로, 연료전지 셀의 기밀성(체결합)을 확보하면서, 반응기체 및 냉각수의 유동 경로(유로 단면적)를 충분하게 확보하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 연료전지용 분리판은, 서로 인접한 관통홀의 사이를 밀폐하도록 플레이트 바디에 마련되며, 유로부와 관통홀을 연통되게 연결하는 분배 채널을 정의하는 실링부재를 포함할 수 있고, 홀캡은 분배 채널의 내부에 위치할 수 있다.
홀캡은 이동유로를 갖는 다양한 구조로 제공될 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 홀캡은, 관통홀의 가장자리에 마련되는 사이드캡부(side cap portion), 및 플레이트 바디로부터 이격되며 관통홀을 덮도록 사이드캡부에 지지되는 탑캡부(top cap portion)를 포함할 수 있고, 이동유로는 탑캡부와 플레이트 바디의 사이 공간에 정의될 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 이동유로는 플레이트 바디에 평행하게 정의될 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 홀캡은 플레이트 바디의 일부를 부분적으로 가공하여 플레이트 바디에 일체로 형성될 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 실시예는 분리판의 성형(유로 성형 공정)시, 홀캡이 함께 성형되도록 하는 것에 의하여, 구조 및 제조 공정을 간소화하고, 원가를 절감하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 연료전지용 분리판은, 사이드캡부의 벽면에 관통 형성되는 사이드홀을 포함할 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 실시예는 가이드캡부에 사이드홀을 마련하는 것에 의하여, 관통홀을 통과하는 대상유체의 보다 원활한 유동 흐름을 보장할 수 있고, 관통홀에서의 차압 발생을 감소시키는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 연료전지용 분리판은, 플레이트 바디에 대해 홀캡을 지지하는 보강부를 포함할 수 있다.
보강부는 플레이트 바디에 대해 홀캡을 지지할 수 있는 다양한 구조로 제공될 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 보강부는 관통홀의 내부에 마련될 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 보강부는, 탑캡부의 내면에 연결되는 센터보강부재, 일단은 센터보강부재의 일측면에 연결되고 다른 일단은 플레이트 바디에 연결되는 제1사이드보강부재, 및 일단은 센터보강부재의 다른 일측면에 연결되고 다른 일단은 플레이트 바디에 연결되는 제2사이드보강부재를 포함할 수 있다.
바람직하게, 제1사이드보강부재 및 제2사이드보강부재는 센터보강부재의 길이 방향을 따라 이격되게 복수개가 마련될 수 있다. 이와 같이, 본 발명의 실시예는 센터보강부재의 길이 방향을 따라 이격되게 복수개의 제1사이드보강부재 및 제2사이드보강부재를 마련하는 것에 의하여, 센터보강부재를 보다 안정적으로 지지하면서, 대상유체의 원활한 유동 흐름을 보장할 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 연료전지용 분리판은, 센터보강부재의 일측면 및 다른 일측면을 관통하도록 센터보강부재에 형성되는 센터홀을 포함할 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 실시예는 센터보강부재에 센터홀을 형성하는 것에 의하여, 홀캡의 내부에 센터보강부재를 마련함에 따른 대상유체의 유동 흐름 저하를 최소화하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
본 발명의 바람직한 다른 분야에 따르면, 연료전지 스택은, 막전극접합체(MEA); 막전극접합체에 적층되는 기체확산층; 및 막전극접합체와 반응하는 반응 영역을 정의하는 유로부 및 유로부와 이격되게 마련되는 매니폴드부를 포함하며 기체확산층에 적층되는 플레이트 바디, 플레이트 바디에 형성되며 매니폴드부를 통과한 대상유체를 반응 영역으로 안내하는 관통홀, 및 관통홀의 적어도 일부를 덮도록 기체확산층을 마주하는 플레이트 바디의 일면에 마련되고 대상유체가 이동하는 이동유로를 정의하는 홀캡(hole cap)을 포함하는 분리판;을 포함한다.
본 발명의 바람직한 다른 분야에 따르면, 홀캡은, 관통홀의 가장자리에 마련되는 사이드캡부(side cap portion), 및 플레이트 바디로부터 이격되며 관통홀을 덮도록 사이드캡부에 지지되는 탑캡부(top cap portion)를 포함하고, 이동유로는 탑캡부와 플레이트 바디의 사이 공간에 정의될 수 있다.
본 발명의 바람직한 다른 분야에 따르면, 연료전지 스택은, 사이드캡부의 벽면에 관통 형성되는 사이드홀을 포함할 수 있다.
본 발명의 바람직한 다른 분야에 따르면, 연료전지 스택은, 플레이트 바디에 대해 상기 홀캡을 지지하는 보강부를 포함할 수 있다.
본 발명의 바람직한 다른 분야에 따르면, 보강부는, 탑캡부의 내면에 연결되는 센터보강부재, 일단은 센터보강부재의 일측면에 연결되고 다른 일단은 플레이트 바디에 연결되는 제1사이드보강부재, 및 일단은 센터보강부재의 다른 일측면에 연결되고 다른 일단은 플레이트 바디에 연결되는 제2사이드보강부재를 포함할 수 있다.
본 발명의 바람직한 다른 분야에 따르면, 연료전지 스택은, 센터보강부재의 일측면 및 다른 일측면을 관통하도록 센터보강부재에 형성되는 센터홀을 포함할 수 있다.
본 발명의 바람직한 다른 분야에 따르면, 연료전지 스택은, 서로 인접한 관통홀의 사이를 밀폐하도록 플레이트 바디에 마련되며, 유로부와 관통홀을 연통되게 연결하는 분배 채널을 정의하는 실링부재를 포함할 수 있고, 홀캡은 분배 채널의 내부에 위치할 수 있다.
본 발명의 바람직한 다른 분야에 따르면, 홀캡은 플레이트 바디의 일부를 부분적으로 가공하여 플레이트 바디에 일체로 형성될 수 있다.
상술한 바와 같이 본 발명의 실시예에 따르면, 반응기체 및 냉각수의 원활한 유동을 보장하고, 안전성 및 신뢰성을 향상시키는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
특히, 본 발명의 실시예에 따르면 분리판의 매니폴드유로를 통해 유입된 반응기체 및 냉각수를 반응 영역으로 안내하는 관통홀에서 반응기체 및 냉각수의 안정적인 유동 흐름을 보장하고, 유동 효율을 향상시키는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면 실링부재의 과압축(변형)을 억제하고, 관통홀을 통과한 반응기체 및 냉각수가 이동하는 유로 면적을 안정적으로 확보하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면 반응기체 및 냉각수의 유동 흐름을 보장하면서, 연료전지 셀의 기밀성(체결합)을 확보하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면 구조 및 제조공정을 간소화하고, 제조 원가를 절감하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면 반응기체의 분배 편차(유량 편차)를 최소화하고, 안정적인 출력 성능을 확보하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 연료전지 스택을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 연료전지 스택을 설명하기 위한 단면도이다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 연료전지 스택으로서, 분리판을 설명하기 위한 도면이다.
도 5 및 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 연료전지 스택으로서, 사이드홀을 설명하기 위한 도면이다.
도 7 내지 도 9는 본 발명의 실시예에 따른 연료전지 스택으로서, 보강부를 설명하기 위한 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.
다만, 본 발명의 기술사상은 설명되는 일부 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있고, 본 발명의 기술사상 범위 내에서라면, 실시예들간 그 구성요소들 중 하나 이상을 선택적으로 결합, 치환하여 사용할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에서 사용되는 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는, 명백하게 특별히 정의되어 기술되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 일반적으로 이해될 수 있는 의미로 해석될 수 있으며, 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥상의 의미를 고려하여 그 의미를 해석할 수 있을 것이다.
또한, 본 발명의 실시예에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다.
본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함할 수 있고, "A 및(와) B, C 중 적어도 하나(또는 한 개 이상)"로 기재되는 경우 A, B, C로 조합할 수 있는 모든 조합 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예의 구성요소를 설명하는데 있어서, 제1, 제2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다.
이러한 용어는 그 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성요소의 본질이나 차례 또는 순서 등으로 한정되지 않는다.
그리고, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 '연결', '결합' 또는 '접속'된다고 기재된 경우, 그 구성요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결, 결합 또는 접속되는 경우뿐만 아니라, 그 구성요소와 그 다른 구성요소 사이에 있는 또 다른 구성요소로 인해 '연결', '결합' 또는 '접속'되는 경우도 포함할 수 있다.
또한, 각 구성요소의 "상(위) 또는 하(아래)"에 형성 또는 배치되는 것으로 기재되는 경우, 상(위) 또는 하(아래)는 두 개의 구성요소들이 서로 직접 접촉되는 경우뿐만 아니라 하나 이상의 또 다른 구성요소가 두 개의 구성요소들 사이에 형성 또는 배치되는 경우도 포함한다. 또한, "상(위) 또는 하(아래)"으로 표현되는 경우 하나의 구성요소를 기준으로 위쪽 방향뿐만 아니라 아래쪽 방향의 의미도 포함할 수 있다.
도 1 내지 도 9를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 연료전지 스택(10)은, 막전극접합체(MEA)(300); 막전극접합체(300)에 적층되는 기체확산층(200); 및 막전극접합체(300)와 반응하는 반응 영역을 정의하는 유로부(101) 및 유로부(101)와 이격되게 마련되는 매니폴드부(102)를 포함하며 기체확산층(200)에 적층되는 플레이트 바디(110), 플레이트 바디(110)에 형성되며 매니폴드부(102)를 통과한 대상유체(예를 들어, 반응기체 및 냉각수)를 반응 영역으로 안내하는 관통홀(112), 및 관통홀(112)의 적어도 일부를 덮도록 기체확산층(200)을 마주하는 플레이트 바디(110)의 일면에 마련되고 대상유체가 이동하는 이동유로(120a)를 정의하는 홀캡(hole cap)(120)을 포함하는 분리판(100);을 포함한다.
참고로, 연료전지 스택(10)은, 복수개의 단위셀을 기준 방향(예를 들어, 상하 방향)적층하여 구성될 수 있다.
연료전지 셀(단위 셀)은, 반응층(미도시), 및 반응층의 양면에 각각 적층되는 분리판(100)을 포함할 수 있으며, 복수개의 연료전지 셀을 기준 방향으로 적층한 후, 그 양단에 엔드플레이트(미도시)를 조립함으로써 연료전지 스택(10)을 구성할 수 있다.
보다 구체적으로, 반응층은, 막전극접합체(MEA:Membrane Electrode Assembly)(300), 및 막전극접합체(300)의 양측에 밀착되는 기체확산층(GDL:Gas Diffusion Layer)(200)을 포함할 수 있다.
막전극접합체(300)는, 제1반응기체인 연료(예를 들어, 수소)와 제2반응기체인 산화제(예를 들어, 공기)의 산화환원반응을 통해 전기를 생산하도록 마련된다.
막전극접합체(300)의 구조 및 재질은 요구되는 조건 및 설계 사양에 따라 다양하게 변경될 수 있으며, 막전극접합체(300)의 구조 및 재질에 의해 본 발명이 제한되거나 한정되는 것은 아니다.
일 예로, 막전극접합체(300)는 수소 이온이 이동하는 전해질막을 중심으로 전해질막의 양면에 전기화학반응이 일어나는 촉매전극층을 부착하여 구성될 수 있다.
기체확산층(GDL: Gas Diffusion Layer)(200)은, 막전극접합체(300)의 양측에 적층되며, 반응기체들을 고르게 분포시키고 발생된 전기에너지를 전달하는 역할을 수행한다.
기체확산층(200)은 반응기체를 확산시킬 수 있는 다양한 구조로 제공될 수 있다. 일 예로, 기체확산층(200)은 소정 사이즈의 기공을 갖는 다공성 구조로 제공될 수 있다.
기체확산층(200)의 기공 사이즈 및 재질은 요구되는 조건 및 설계 사양에 따라 다양하게 변경될 수 있으며, 기체확산층(200)의 기공 사이즈 및 재질에 의해 본 발명이 제한되거나 한정되는 것은 아니다.
분리판(100)은, 반응기체인 수소와 공기를 차단(분리)하는 역할 외에, 반응기체 및 냉각수의 유로 확보 및 외부 회로에 전류를 전달하는 역할을 수행하도록 마련된다.
또한, 분리판(100)은 연료전지 셀(단위셀)에서 발생된 열을 연료전지 셀 전체에 분배하는 역할도 수행하며, 과도하게 발생된 열은 분리판(100)의 냉각채널을 따라 이동하는 냉각수에 의해 외부로 배출될 수 있다.
본 발명의 실시예에서 분리판(100)이라 함은, 연료인 수소의 유로를 형성하는 애노드 분리판, 및 산화제인 공기의 유로를 형성하는 캐소드 분리판을 모두 포함하는 것으로 정의될 수 있다.
참고로, 연료인 수소와 산화제인 공기가 분리판(100)(캐소드 분리판 및 애노드 분리판)의 채널을 통해 막전극접합체(300)의 애노드(미도시)와 캐소드(미도시)로 각각 공급되는데, 수소는 애노드로 공급되고, 공기는 캐소드로 공급될 수 있다.
애노드로 공급된 수소는 전해질막의 양쪽에 구비된 전극층의 촉매에 의해 수소 이온(proton)과 전자(electron)로 분해되며, 이 중 수소 이온만이 선택적으로 양이온교환막인 전해질막을 통과하여 캐소드로 전달되고, 동시에 전자는 도체인 기체확산층(200)과 분리판(100)을 통해 캐소드로 전달된다.
캐소드에서는 전해질막을 통해 공급된 수소 이온과 분리판(100)을 통해 전달된 전자가 공기공급장치에 의해 캐소드로 공급된 공기 중 산소와 만나서 물을 생성하는 반응을 일으킨다. 이때 일어나는 수소 이온의 이동에 기인하여 외부 도선을 통한 전자의 흐름이 발생하며, 이러한 전자의 흐름으로 전류가 생성된다.
분리판(100)은, 제1반응기체(예를 들어, 수소) 및 제2반응기체(예를 들어, 공기)를 막전극접합체(300)에 공급하도록 마련되며, 연료전지 셀의 적층 방향을 기준으로 막전극접합체(300)의 일측 및 타측(기체확상층의 외면)에 밀착되게 배치된다.
보다 구체적으로, 분리판(100)은, 막전극접합체(300)와 반응하는 반응 영역을 정의하는 유로부(101) 및 유로부(101)와 이격되게 마련되는 매니폴드부(102)를 포함하며 기체확산층(200)에 적층되는 플레이트 바디(110), 플레이트 바디(110)에 형성되며 매니폴드부(102)를 통과한 대상유체를 유로부(101)로 안내하는 관통홀(112), 및 관통홀(112)의 적어도 일부를 덮도록 기체확산층(200)을 마주하는 플레이트 바디(110)의 일면에 마련되고 대상유체가 이동하는 이동유로(120a)를 정의하는 홀캡(120)을 포함한다.
플레이트 바디(110)는 평평한 박막의 플레이트로 형성될 수 있으며, 플레이트 바디(110)의 사이즈, 재질 및 구조에 의해 본 발명이 제한되거나 한정되는 것은 아니다.
일 예로, 플레이트 바디(110)는 평평한 대략 사각형 플레이트 형태로 형성될 수 있으며, 통상의 금속 재질(예를 들어, 스테인리스, 인코넬, 알루미늄)로 형성될 수 있다. 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 플레이트 바디를 흑연 또는 탄소복합소재 등과 같은 여타 다른 재질로 형성하는 것도 가능하다.
플레이트 바디(110)의 대략 중앙부에는 막전극접합체(300)의 일면을 마주하도록 마련되어 반응 영역을 정의하는 유로부(101)가 형성된다. 유로부(101)는 서로 이격되게 배치되는 복수개의 유로(채널)(미도시)를 포함할 수 있으며, 유로의 개수 및 배치 구조에 의해 본 발명이 제한되거나 한정되는 것은 아니다.
유로부(101)를 사이에 두고 분리판(100)의 양단부에는 각각 수소, 공기, 및 냉각수를 유동(공급 및 배출)시키기 위한 매니폴드부(102)(예를 들어, 수소 매니폴드, 냉각수 매니폴드, 공기 매니폴드)가 관통 형성된다.
일 예로, 분리판(100)의 일단에는 유로부(101)의 일단에 이격되게 제1매니폴드(미도시)가 형성되고, 분리판(100)의 다른 일단에는 유로부(101)의 다른 일단에 이격되게 제2매니폴드(미도시)가 형성될 수 있다.
바람직하게, 제1매니폴드 및 제2매니폴드 중 어느 하나에는 대상유체(예를 들어, 반응기체 및 냉각수)가 유입되고, 제1매니폴드 및 제2매니폴드 중 다른 하나에는 대상유체가 배출될 수 있다.
일 예로, 제1매니폴드는, 수소가 공급되는 수소 인렛 매니폴드, 냉각수가 공급되는 냉각수 인렛 매니폴드, 공기가 배출되는 공기 아웃렛 매니폴드를 포함할 수 있다. 또한, 제2매니폴드는 수소가 배출되는 수소 아웃렛 매니폴드, 냉각수가 배출되는 냉각수 아웃렛 매니폴드, 공기가 공급되는 공기 인렛 매니폴드를 포함할 수 있다.
매니폴드부(102)의 구조 및 형태는 요구되는 조건 및 설계 사양에 따라 다양하게 변경될 수 있으며, 매니폴드부(102)의 구조 및 형태에 의해 본 발명이 제한되거나 한정되는 것은 아니다.
일 예로, 수소 인렛 매니폴드, 냉각수 인렛 매니폴드, 및 공기 아웃렛 매니폴드는 대략 사다리꼴 형태 또는 삼각형 형태를 갖도록 분리판(100)의 일단에 관통 형성될 수 있다. 마찬가지로, 수소 아웃렛 매니폴드, 냉각수 아웃렛 매니폴드, 공기 인렛 매니폴드는 대략 사다리꼴 형태 또는 삼각형 형태를 갖도록 분리판(100)의 다른 일단에 관통 형성될 수 있다.
또한, 플레이트 바디(110)에는 매니폴드부(102)와 유로부(101)의 사이에 위치하도록 관통홀(112)이 마련된다.
관통홀(112)은 매니폴드부(102)를 통과한 대상유체를 유로부(101)로 안내하도록 플레이트 바디(110)에 관통 형성된다.
일 예로, 매니폴드부(102)(예를 들어, 수소 인렛 매니폴드)를 통해 공급된 반응기체(예를 들어, 수소)는, 분리판(100)의 일면(예를 들어, 도 2를 기준으로 저면)에 정의된 이동경로(미도시)를 따라 관통홀(112)에 공급될 수 있고, 관통홀(112)을 통과한 반응기체는 분리판(100)의 다른 일면(예를 들어, 도 2를 기준으로 상면)에 정의된 분배 채널(132)을 따라 유로부(101)에 공급될 수 있다.
관통홀(112)은 요구되는 조건 및 설계 사양에 따라 다양한 형태로 형성될 수 있으며, 관통홀(112)의 구조 및 형태에 의해 본 발명이 제한되거나 한정되는 것은 아니다.
일 예로, 관통홀(112)은 폭보다 긴 길이를 갖는 장공 형태로 형성될 수 있다. 다르게는 관통홀(112)을 원형 또는 여타 다른 형태로 형성하는 것도 가능하다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 연료전지 스택(10)은, 서로 인접한 관통홀(112)의 사이를 밀폐하도록 플레이트 바디(110)에 마련되며, 유로부(101)와 관통홀(112)을 연통되게 연결하는 분배 채널(132)을 정의하는 실링부재(130)를 포함할 수 있다.
실링부재(130)는 막전극접합체(300)와 분리판(100)의 사이를 밀폐하면서, 서로 인접한 관통홀(112)의 사이를 밀폐하도록 플레이트 바디(110)에 마련되며, 실링부재(130)를 매개로 막전극접합체(300)와 분리판(100)의 사이에는 유로부(101)와 관통홀(112)을 연통되게 연결하는 복수개의 분배 채널(132)이 정의될 수 있다. 아울러, 홀캡(120)은 분배 채널(132)의 내부에 위치하도록 제공될 수 있다.
분배 채널(132)은 각 관통홀(112) 별로 소정 간격을 두고 이격되게 복수개가 마련되며, 각 분배 채널(132)의 일단은 관통홀(112)을 매개로 매니폴드부(102)에 연통되고, 각 분배 채널(132)의 다른 채널은 유로부(101)에 연통된다.
분배 채널(132)의 개수, 폭 및 이격 간격은 요구되는 조건 및 설계 사양에 따라 다양하게 변경될 수 있으며, 분배 채널(132)의 개수, 폭 및 이격 간격에 의해 본 발명이 제한되거나 한정되는 것은 아니다.
실링부재(130)는 요구되는 조건 및 설계 사양에 따라 다양한 방식으로 형성될 수 있으며, 실링부재(130)의 제작 방식에 의해 본 발명이 제한되거나 한정되는 것은 아니다.
일 예로, 실링부재(130)는 플레이트 바디(110)의 표면에 고무, 실리콘 또는 우레탄 등과 같은 탄성 소재의 실런트(sealant)를 도포, 전사 또는 인쇄하여 형성될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면 실링부재를 플레이트 바디에 사출 성형하는 것도 가능하다. 다르게는, 플레이트 바디와 개별적으로 제작(예를 들어, 사출 성형)된 실링부재를 플레이트 바디에 부착(접착)하는 것도 가능하다.
도 2 내지 도 4를 참조하면, 홀캡(120)은 관통홀(112)의 적어도 일부를 덮도록 기체확산층(200)을 마주하는 플레이트 바디(110)의 일면에 마련되며, 홀캡(120)을 매개로 기체확산층(200)과 플레이트 바디(110)의 사이에는 대상유체(반응기체 또는 냉각수)가 이동하는 이동유로(120a)가 정의된다.
홀캡(120)은 관통홀(112)을 통과하는 대상유체의 유동성 및 유동 효율을 안정적으로 보장하기 위해 마련된다.
즉, 기존에는 기체확산층에 분리판이 적층된 상태에서, 관통홀이 기체확산층에 의해 전면적으로 덮혀짐에 따라(기체확산층이 관통홀을 막도록 관통홀의 내부에 파고든 상태), 관통홀에 유입된 반응 기체는 불가피하게 압축된 상태의 기체확산층을 통과하여 반응 영역으로 이동해야 하므로, 대상유체의 유동성 및 유동 효율이 저하되는 문제점이 있다.
더욱이, 기존에는 기체확산층에 분리판이 적층된 상태에서 체결압이 인가되면, 관통홀 주변의 실링부재가 과압축되며 분배 채널의 폭(도 3의 L1 참조)이 축소됨에 따라, 대상유체(반응기체 및 냉각수)의 유동 경로(유로 단면적)를 충분하게 확보하기 어려워 대상유체를 분리판(플레이트 바디)의 반응 영역으로 원활하게 공급하기 어려운 문제점이 있다.
하지만, 본 발명의 실시예는, 관통홀(112)을 덮도록 홀캡(120)을 마련하고, 홀캡(120)에 의해 기체확산층(200)에 의해 막히지 않는 이동유로(120a)가 정의되도록 하는 것에 의하여, 관통홀(112)을 통과하는 반응 기체(또는 냉각수)의 유동성 및 유동 효율을 보장하고, 연료전지 스택(10)의 안정적인 출력 성능을 확보할 수 있다.
더욱이, 본 발명의 실시예에 따르면, 연료전지 스택(10)에 체결압이 인가될 시, 홀캡(120)을 매개로 관통홀(112) 주변에 마련되는 실링부재(130)가 과도하게 압축되는 것을 억제(실링부재가 일정 이상 압축되는 것을 홀캡이 지지하며 분배 채널의 폭을 유지)할 수 있으므로, 연료전지 셀의 기밀성을 확보하면서, 반응기체 및 냉각수의 유동 경로(유로 단면적)를 충분하게 확보하는 유리한 효과를 얻을 수 있다. 따라서, 유로부(101)의 각 유로로 공급되는 대상유체의 유량 편차를 최소화할 수 있으므로, 연료전지 스택(10)의 출력 성능을 안정적이면서 균일하게 보장하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
홀캡(120)은 이동유로(120a)를 갖는 다양한 구조로 제공될 수 있으며, 홀캡(120)의 구조 및 형태에 의해 본 발명이 제한되거나 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 홀캡(120)은, 관통홀(112)의 가장자리에 마련되는 사이드캡부(side cap portion)(122), 및 플레이트 바디(110)로부터 이격되며 관통홀(112)을 덮도록 사이드캡부(122)에 지지되는 탑캡부(top cap portion)(124)를 포함할 수 있고, 이동유로(120a)는 탑캡부(124)와 플레이트 바디(110)의 사이 공간에 정의될 수 있다.
참고로, 본 발명의 실시예에서, 이동유로(120a)라 함은 홀캡(120)의 내부를 따라 정의되는 빈 공간으로 이해될 수 있다.
이동유로(120a)는 요구되는 조건 및 설계 사양에 따라 다양한 구조로 형성될 수 있다. 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 이동유로(120a)는 플레이트 바디(110)에 대략 평행하게 정의될 수 있다. 본 발명의 다른 실시예에 따르면 이동유로를 곡선 형태 또는 여타 다른 형태로 형성하는 것도 가능하다.
사이드캡부(122)는 유로부(101)(분배 채널)와 연통되는 개구부를 갖는 다양한 구조로 형성될 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 사이드캡부(122)는 관통홀(112)의 가장자리를 따라 연속적으로 형성될 수 있다. 일 예로, 사이드캡부(122)는 관통홀(112)의 가장자리를 따라 연속적인 "C"자 형태로 형성될 수 있다.
전술 및 도시한 본 발명의 실시예에서는, 사이드캡부(122)가 연속적인 띠 형태로 형성된 예를 들어 설명하고 있지만, 본 발명의 다른 실시예에 따르면 관통홀의 가장자리를 따라 이격되게 복수개의 사이드캡부를 마련하는 것도 가능하다.
탑캡부(124)는 플레이트 바디(110)로부터 이격되게 사이드캡부(122)의 단부에 지지되며, 탑캡부(124)와 사이드캡부(122)는 상호 협조적으로 이동유로(120a)를 정의한다.
일 예로, 탑캡부(124)는 대략 평평한 플레이트 형태로 형성될 수 있고, 탑캡부(124)는 사이드캡부(122)와 상호 협조적으로 대략 "U"자 단면 형태를 이루도록 제공될 수 있다.
탑캡부(124)의 외면(도 2를 기준으로 상면)에는 기체확산층(200)이 지지될 수 있고, 탑갭부의 내부 공간(이동 유로)를 따라 관통홀(112)을 통과한 대상유체가 이동할 수 있다.
탑캡부(124)의 사이즈는 요구되는 조건 및 설계 사양에 따라 다양하게 변경될 수 있으며, 탑캡부(124)의 사이즈에 의해 본 발명이 제한되거나 한정되는 것은 아니다.
바람직하게 탑캡부(124)는 관통홀(112)의 전체 면적의 50% 이상에 대응하는 사이즈(기체확산층에 접촉하는 면적)를 갖도록 형성될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면 관통홀(112)의 전체 면적의 50% 미만(예를 들어, 25%)의 사이즈를 갖도록 탑캡부(124)를 형성하는 것도 가능하다. 하지만, 탑캡부(124)의 사이즈가 관통홀(112)의 전체 면적의 50% 미만인 경우에는, 관통홀(112) 주변의 실링부재(130)를 효과적으로 지지(실링부재의 과압축을 억제)하기 어려우므로, 탑캡부(124)는 관통홀(112)의 전체 면적의 50% 이상에 대응하는 사이즈로 형성되는 것이 바람직하다.
홀캡(120)은 요구되는 조건 및 설계 사양에 따라 다양한 방식으로 제공될 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 홀캡(120)은 플레이트 바디(110)의 일부를 부분적으로 가공(예를 들어, 프레스 가공)하여 플레이트 바디(110)에 일체로 형성될 수 있다.
바람직하게, 홀캡(120)은 플레이트 바디(110)의 일부를 부분적으로 가공하여 유로(채널)를 형성할 시, 유로와 함께 형성(단일 공정으로 형성)될 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 실시예는 분리판(100)의 성형(예를 들어, 유로 성형 공정)시, 홀캡(120)이 함께 성형되도록 하는 것에 의하여, 구조 및 제조 공정을 간소화하고, 원가를 절감하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 연료전지 스택(10)은, 사이드캡부(122)의 벽면에 관통 형성되는 사이드홀(126)을 포함할 수 있다.
사이드홀(126)의 구조는 요구되는 조건 및 설계 사양에 따라 다양한 구조로 형성될 수 있으며, 사이드홀(126)의 구조에 의해 본 발명이 제한되거나 한정되는 것은 아니다.
일 예로, 사이드홀(126)은 대략 원형 홀 형태로 형성될 수 있고, 소정 간격을 두고 이격되게 복수개가 마련될 수 있다. 바람직하게, 사이드캡부(122)의 제1벽면, 및 제1벽면을 마주하는 사이드캡부(122)의 제2벽면에는 각각 소정 간격을 두고 이격되게 복수개의 사이드홀(126)이 형성될 수 있다. 본 발명의 다른 실시예에 따르면 사이드캡부의 벽면에 단 하나의 사이드홀을 형성하거나, 대략 장공 형태의 긴 길이를 갖는 사이드홀을 형성하는 것도 가능하다.
이와 같은 구조에 의해, 관통홀(112)을 통과한 대상유체는 이동유로(120a)를 따라 유로부(101)에 공급됨과 동시에, 사이드홀(126)을 통해 우회하여 유로부(101)에 추가적으로 공급될 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 실시예는 가이드캡부에 사이드홀(126)을 마련하는 것에 의하여, 관통홀(112)을 통과하는 대상유체의 보다 원활한 유동 흐름을 보장할 수 있고, 관통홀(112)에서의 차압 발생을 감소시키는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
도 7 내지 도 9를 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 연료전지 스택(10)은, 플레이트 바디(110)에 대해 홀캡(120)을 지지하는 보강부(140)를 포함할 수 있다.
보강부(140)는 연료전지 스택(10)에 체결압이 인가될 시, 홀캡(120)이 무너지지 않고 형태를 유지(이동유로 확보)할 수 있도록 하기 위해 마련된다.
보강부(140)는 플레이트 바디(110)에 대해 홀캡(120)을 지지할 수 있는 다양한 구조로 제공될 수 있으며, 보강부(140)의 구조에 의해 본 발명이 제한되거나 한정되는 것은 아니다.
일 예로, 보강부(140)는 관통홀(112)의 내부에 마련될 수 있다. 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 보강부를 관통홀의 외부(예를 들어, 사이드캡부의 외면)에 마련하는 것도 가능하다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 보강부(140)는, 탑캡부(124)의 내면에 연결되는 센터보강부재(142), 일단은 센터보강부재(142)의 일측면에 연결되고 다른 일단은 플레이트 바디(110)에 연결되는 제1사이드보강부재(144), 및 일단은 센터보강부재(142)의 다른 일측면에 연결되고 다른 일단은 플레이트 바디(110)에 연결되는 제2사이드보강부재(146)를 포함할 수 있다.
센터보강부재(142)는 탑캡부(124)의 내면을 지지 가능한 다양한 구조로 제공될 수 있다. 일 예로, 센터보강부재(142)는 대략 직선 형태로 탑캡부(124)의 내면 중앙부에 배치될 수 있다.
제1사이드보강부재(144)및 제2사이드보강부재(146)는 플레이트 바디(110)에 대해 센터보강부재(142)를 지지하도록 마련된다.
바람직하게, 제1사이드보강부재(144) 및 제2사이드보강부재(146)는 센터보강부재(142)의 길이 방향을 따라 이격되게 복수개가 마련될 수 있고, 제1사이드보강부재(144) 및 제2사이드보강부재(146)는 센터보강부재(142)와 상호 협조적으로 대략 물고기뼈(fish bone) 형태를 이루도록 제공될 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 실시예는 센터보강부재(142)의 길이 방향을 따라 이격되게 복수개의 제1사이드보강부재(144) 및 제2사이드보강부재(146)를 마련하는 것에 의하여, 센터보강부재(142)를 보다 안정적으로 지지하면서, 대상유체의 원활한 유동 흐름을 보장할 수 있다.
또한, 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 연료전지 스택(10)은, 센터보강부재(142)의 일측면 및 다른 일측면을 관통하도록 센터보강부재(142)에 형성되는 센터홀(148)을 포함할 수 있다.
일 예로, 센터보강부재(142)에는 소정 간격을 두고 이격되게 복수개의 센터홀(148)이 형성될 수 있다. 센터홀(148)의 개수 및 이격 간격은 요구되는 조건 및 설계 사양에 따라 다양하게 변경될 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 실시예는 센터보강부재(142)에 센터홀(148)을 형성하는 것에 의하여, 홀캡(120)의 내부에 센터보강부재(142)를 마련함에 따른 대상유체의 유동 흐름 저하를 최소화하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
이상에서 실시예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시예에 구체적으로 나타난 각 구성요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
10 : 연료전지 스택
100 : 분리판
101 : 유로부
102 : 매니폴드부
110 : 플레이트 바디
112 : 관통홀
120 : 홀캡
120a : 이동유로
122 : 사이드캡부
124 : 탑캡부
126 : 사이드홀
130 : 실링부재
132 : 분배 채널
140 : 보강부
142 : 센터보강부재
144 : 제1사이드보강부재
146 : 제2사이드보강부재
148 : 센터홀
200 : 기체확산층
300 : 막전극접합체

Claims (20)

  1. 막전극접합체(MEA)에 마련되는 기체확산층에 적층되는 연료전지용 분리판으로서,
    상기 막전극접합체와 반응하는 반응 영역을 정의하는 유로부 및 상기 유로부와 이격되게 마련되는 매니폴드부를 포함하며, 상기 기체확산층에 적층되는 플레이트 바디;
    상기 플레이트 바디에 형성되며, 상기 매니폴드부를 통과한 대상유체를 상기 유로부로 안내하는 관통홀; 및
    상기 관통홀의 적어도 일부를 덮도록 상기 기체확산층을 마주하는 상기 플레이트 바디의 일면에 마련되고, 상기 대상유체가 이동하는 이동유로를 정의하는 홀캡(hole cap);
    을 포함하는 연료전지용 분리판.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 홀캡은,
    상기 관통홀의 가장자리에 마련되는 사이드캡부(side cap portion); 및
    상기 플레이트 바디로부터 이격되며, 상기 관통홀을 덮도록 상기 사이드캡부에 지지되는 탑캡부(top cap portion);를 포함하고,
    상기 이동유로는 상기 탑캡부와 상기 플레이트 바디의 사이 공간에 정의되는 연료전지용 분리판.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 사이드캡부는 상기 관통홀의 가장자리를 따라 연속적으로 형성되는 연료전지용 분리판.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 사이드캡부의 벽면에 관통 형성되는 사이드홀을 포함하는 연료전지용 분리판.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 플레이트 바디에 대해 상기 홀캡을 지지하는 보강부를 포함하는 연료전지용 분리판.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 보강부는 상기 관통홀의 내부에 마련되는 연료전지용 분리판.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 보강부는,
    상기 탑캡부의 내면에 연결되는 센터보강부재;
    일단은 상기 센터보강부재의 일측면에 연결되고, 다른 일단은 상기 플레이트 바디에 연결되는 제1사이드보강부재; 및
    일단은 상기 센터보강부재의 다른 일측면에 연결되고, 다른 일단은 상기 플레이트 바디에 연결되는 제2사이드보강부재;
    를 포함하는 연료전지용 분리판.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제1사이드보강부재 및 상기 제2사이드보강부재는 상기 센터보강부재의 길이 방향을 따라 이격되게 복수개가 마련되는 연료전지용 분리판.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 센터보강부재의 일측면 및 다른 일측면을 관통하도록 상기 센터보강부재에 형성되는 센터홀을 포함하는 연료전지용 분리판.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 이동유로는 상기 플레이트 바디에 평행하게 정의되는 연료전지용 분리판.
  11. 제1항에 있어서,
    서로 인접한 상기 관통홀의 사이를 밀폐하도록 상기 플레이트 바디에 마련되며, 상기 유로부와 상기 관통홀을 연통되게 연결하는 분배 채널을 정의하는 실링부재를 포함하고,
    상기 홀캡은 상기 분배 채널의 내부에 위치하는 연료전지용 분리판.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 홀캡은 상기 플레이트 바디의 일부를 부분적으로 가공하여 상기 플레이트 바디에 일체로 형성되는 연료전지용 분리판.
  13. 막전극접합체(MEA);
    상기 막전극접합체에 적층되는 기체확산층; 및
    상기 막전극접합체와 반응하는 반응 영역을 정의하는 유로부 및 상기 유로부와 이격되게 마련되는 매니폴드부를 포함하며 상기 기체확산층에 적층되는 플레이트 바디, 상기 플레이트 바디에 형성되며 상기 매니폴드부를 통과한 대상유체를 상기 반응 영역으로 안내하는 관통홀, 및 상기 관통홀의 적어도 일부를 덮도록 상기 기체확산층을 마주하는 상기 플레이트 바디의 일면에 마련되고 상기 대상유체가 이동하는 이동유로를 정의하는 홀캡(hole cap)을 포함하는 분리판;
    을 포함하는 연료전지 스택.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 홀캡은,
    상기 관통홀의 가장자리에 마련되는 사이드캡부(side cap portion); 및
    상기 플레이트 바디로부터 이격되며, 상기 관통홀을 덮도록 상기 사이드캡부에 지지되는 탑캡부(top cap portion);를 포함하고,
    상기 이동유로는 상기 탑캡부와 상기 플레이트 바디의 사이 공간에 정의되는 연료전지 스택.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 사이드캡부의 벽면에 관통 형성되는 사이드홀을 포함하는 연료전지 스택.
  16. 제14항에 있어서,
    상기 플레이트 바디에 대해 상기 홀캡을 지지하는 보강부를 포함하는 연료전지 스택.
  17. 제15항에 있어서,
    상기 보강부는,
    상기 탑캡부의 내면에 연결되는 센터보강부재;
    일단은 상기 센터보강부재의 일측면에 연결되고, 다른 일단은 상기 플레이트 바디에 연결되는 제1사이드보강부재; 및
    일단은 상기 센터보강부재의 다른 일측면에 연결되고, 다른 일단은 상기 플레이트 바디에 연결되는 제2사이드보강부재;
    를 포함하는 연료전지 스택.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 센터보강부재의 일측면 및 다른 일측면을 관통하도록 상기 센터보강부재에 형성되는 센터홀을 포함하는 연료전지 스택.
  19. 제13항에 있어서,
    서로 인접한 상기 관통홀의 사이를 밀폐하도록 상기 플레이트 바디에 마련되며, 상기 유로부와 상기 관통홀을 연통되게 연결하는 분배 채널을 정의하는 실링부재를 포함하고,
    상기 홀캡은 상기 분배 채널의 내부에 위치하는 연료전지 스택.
  20. 제13항에 있어서,
    상기 홀캡은 상기 플레이트 바디의 일부를 부분적으로 가공하여 상기 플레이트 바디에 일체로 형성되는 연료전지 스택.
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