KR20240077632A - Separator for fuel cell and manufacturing method thereof - Google Patents

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KR20240077632A
KR20240077632A KR1020220159264A KR20220159264A KR20240077632A KR 20240077632 A KR20240077632 A KR 20240077632A KR 1020220159264 A KR1020220159264 A KR 1020220159264A KR 20220159264 A KR20220159264 A KR 20220159264A KR 20240077632 A KR20240077632 A KR 20240077632A
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manifolds
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separator plate
fuel cell
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KR1020220159264A
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권덕훈
허성일
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현대자동차주식회사
기아 주식회사
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Abstract

본 발명은 면압의 형성을 위하여 분리판에 형성되는 가스켓을 생략할 수 있는 연료전지용 분리판 및 그 제조방법에 관한 것이다.
본 발명의 일 실시형태에 따른 연료전지용 분리판은 중앙에 형성되는 반응영역과; 상기 반응영역의 주변으로 각각 반응기체 또는 냉각수가 유입 또는 배출되는 다수의 매니폴드가 관통되어 형성되는 매니폴드영역을 포함하고, 상기 다수의 매니폴드 중 선택되는 하나 또는 그 이상의 매니폴드에는 상기 반응영역과 대향되는 영역의 내주면에서 연장되어 상기 반응영역 방향으로 폴딩가능하도록 구비되는 폴딩부가 형성되는 것을 특징으로 한다.
The present invention relates to a separator plate for a fuel cell in which a gasket formed on the separator plate can be omitted to form surface pressure and a method of manufacturing the same.
A separator plate for a fuel cell according to an embodiment of the present invention includes a reaction region formed in the center; It includes a manifold area formed by passing through a plurality of manifolds through which reaction gas or cooling water is introduced or discharged, respectively, around the reaction area, and one or more manifolds selected from the plurality of manifolds include the reaction area. A folding portion is formed that extends from the inner peripheral surface of the area opposite to and is provided to be foldable in the direction of the reaction area.

Description

연료전지용 분리판 및 그 제조방법{Separator for fuel cell and manufacturing method thereof}Separator for fuel cell and manufacturing method thereof}

본 발명은 연료전지용 분리판 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 면압의 형성을 위하여 분리판에 형성되는 가스켓을 생략할 수 있는 연료전지용 분리판 및 그 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a separator for a fuel cell and a method of manufacturing the same, and more specifically, to a separator for a fuel cell in which a gasket formed on the separator can be omitted to create surface pressure, and to a method of manufacturing the same.

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.A fuel cell is a type of power generation device that converts the chemical energy of fuel into electrical energy by electrochemically reacting within a stack. It not only supplies driving power for industrial, household, and vehicles, but also supplies power to small electronic products such as portable devices. It can be used for, and its area of use is gradually expanding as a highly efficient, clean energy source.

일반적인 연료전지 스택은 가장 안쪽에 막전극접합체(MEA: Membrane-Electrode Assembly)가 위치하는데, 이 막전극접합체는 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.A typical fuel cell stack has a membrane electrode assembly (MEA: Membrane-Electrode Assembly) located at the innermost part, which consists of a polymer electrolyte membrane that can move hydrogen cations (protons), and hydrogen on both sides of the electrolyte membrane. It consists of a catalyst layer applied so that oxygen can react with oxygen, that is, an anode and a cathode.

그리고, 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 배치되며, 가장 바깥쪽에는 상기한 각 구성들을 지지 및 고정시키기 위한 엔드 플레이트가 결합된다. 이때 분리판에서 유동되는 수소 및 산소(공기)와 냉각수의 기밀유지를 위하여 가스켓이 다양한 패턴으로 형성된다.In addition, a gas diffusion layer (GDL) is laminated on the outer part of the membrane electrode assembly, that is, the outer part where the fuel electrode and the air electrode are located, and fuel is supplied to the outside of the gas diffusion layer and water generated by the reaction is A separation plate with a flow field for discharge is disposed, and an end plate is coupled to the outermost side to support and secure each of the above-mentioned components. At this time, gaskets are formed in various patterns to maintain airtightness of the hydrogen, oxygen (air) and coolant flowing from the separator plate.

한편, 상기 분리판은 지지역할을 하는 랜드와 유체의 흐름 경로가 되는 채널(유로)이 반복 형성된 구조로 제작되는 것이 일반적이다.Meanwhile, the separation plate is generally manufactured in a structure in which lands that serve as supports and channels (passages) that serve as flow paths for fluid are repeatedly formed.

즉, 일반적인 분리판은 랜드와 채널이 반복적으로 굴곡된 구조로 되어 있기 때문에 가스확산층과 마주보는 일면쪽의 채널은 수소 또는 공기와 같은 반응기체가 흐르는 공간으로 활용되고, 동시에 반대쪽 채널은 냉각수와 같은 냉각매체가 흐르는 공간으로 활용됨에 따라, 수소/냉각수 채널을 갖는 분리판 1장과, 공기/냉각수 채널을 갖는 분리판 1장 등 총 2장의 분리판으로 하나의 단위 셀을 구성할 수 있다.In other words, since a typical separator plate has a structure in which the lands and channels are repeatedly curved, the channel on one side facing the gas diffusion layer is used as a space through which reactive gases such as hydrogen or air flow, and at the same time, the channel on the opposite side is used as a space where reactive gases such as hydrogen or air flow. As it is used as a space through which the cooling medium flows, one unit cell can be formed with a total of two separators, one separator plate with hydrogen/coolant channels and one separator plate with air/coolant channels.

도 1a은 종래의 일반적인 연료전지용 분리판의 반응면을 보여주는 도면이고, 도 1b는 종래의 일반적인 연료전지용 분리판의 냉각면을 보여주는 도면이다.FIG. 1A is a diagram showing the reaction surface of a conventional separator for a typical fuel cell, and FIG. 1B is a diagram showing the cooling surface of a conventional separator for a typical fuel cell.

도 1에 도시된 바와 같이 종래의 일반적인 분리판(10)은 중앙에 막전극접합체 및 기체확산층이 적층되어 반응기체인 수소와 공기(산소)가 반응하는 반응영역(10a)이 형성되고, 반응영역(10a)의 주변, 바람직하게는 양측으로 각각 반응기체 또는 냉각수가 유입 또는 배출되는 다수의 매니폴드(11)가 관통되는 한 쌍의 매니폴드영역(10b)이 형성된다.As shown in FIG. 1, a conventional separator plate 10 has a membrane electrode assembly and a gas diffusion layer stacked in the center to form a reaction region 10a in which hydrogen, a reactive gas, and air (oxygen) react, and the reaction region ( Around 10a), preferably on both sides, a pair of manifold areas 10b are formed through which a plurality of manifolds 11 through which reaction gas or cooling water is introduced or discharged are formed.

이때 분리판(10)에는 반응영역(10a)과 다수의 매니폴드(11) 중 선택되는 하나 또는 그 이상의 매니폴드(11)를 둘러싸도록 가스켓소재를 사출하여 가스켓라인(21)이 형성된다.At this time, a gasket line 21 is formed on the separator plate 10 by injecting a gasket material to surround the reaction area 10a and one or more manifolds 11 selected from the plurality of manifolds 11.

또한, 가스켓라인(21)에서 분기 또는 연장되어 반응기체 또는 냉각수의 유동경로를 가이드하거나 인접하는 분리판(10) 또는 기체확산층과 적층될 때 상호간의 면압을 유지하여 분리판(10)의 형상이 변형되는 것을 방지하는 다수의 가스켓발(22)이 형성된다.In addition, when branched or extended from the gasket line 21 to guide the flow path of the reaction gas or cooling water, or when stacked with the adjacent separator plate 10 or gas diffusion layer, the shape of the separator plate 10 is changed by maintaining mutual surface pressure. A plurality of gasket feet 22 are formed to prevent deformation.

이때 가스켓라인(21)은 반응영역(10a) 및 매니폴드(11)를 둘러싸기 위하여 비교적 간단한 구조로 형성되지만, 가스켓발(22)의 경우에는 그 역할때문에 비교적 조밀한 영역에 상호간에 근접 배치되어 난해한 구조로 형성된다.At this time, the gasket line 21 is formed in a relatively simple structure to surround the reaction area 10a and the manifold 11, but in the case of the gasket foot 22, due to its role, it is arranged close to each other in a relatively dense area. It is formed into a difficult structure.

이에 따라 가스켓라인(21)의 경우에는 그 구조를 구현하는 것이 쉬우나 가스켓발(22)의 경우에는 그 구조를 정확하게 구현하는 것이 어렵고 가스켓 소재의 사출 후에도 사출 불량이 발생하여 가스켓발(22)에 버(Burr)가 과다하게 발생함에 따라 반응기체 또는 냉각수의 유동경로가 막히거나 유동경로의 단면적이 줄어드는 것과 같은 문제가 발생하였다.Accordingly, in the case of the gasket line 21, it is easy to implement the structure, but in the case of the gasket foot 22, it is difficult to accurately implement the structure, and even after injection of the gasket material, injection defects occur, causing damage to the gasket foot 22. As (Burr) occurs excessively, problems such as blockage of the flow path of the reaction gas or coolant or reduction of the cross-sectional area of the flow path occur.

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.The content described as background technology above is only for understanding the background to the present invention, and should not be taken as an admission that it corresponds to prior art already known to those skilled in the art.

등록특허공보 제10-1846633호 (2018.04.02)Registered Patent Publication No. 10-1846633 (2018.04.02)

본 발명은 면압의 형성을 위하여 분리판에 형성되는 가스켓을 생략할 수 있는 연료전지용 분리판 및 그 제조방법을 제공한다.The present invention provides a separator for a fuel cell that can omit the gasket formed on the separator to create surface pressure, and a method of manufacturing the same.

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.The technical problems to be achieved by the present invention are not limited to the technical problems mentioned above, and other technical problems not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the description of the present invention. You will have to see it.

본 발명의 일 실시형태에 따른 연료전지용 분리판은 중앙에 형성되는 반응영역과; 상기 반응영역의 주변으로 각각 반응기체 또는 냉각수가 유입 또는 배출되는 다수의 매니폴드가 관통되어 형성되는 매니폴드영역을 포함하고, 상기 다수의 매니폴드 중 선택되는 하나 또는 그 이상의 매니폴드에는 상기 반응영역과 대향되는 영역의 내주면에서 연장되어 상기 반응영역 방향으로 폴딩가능하도록 구비되는 폴딩부가 형성되는 것을 특징으로 한다.A separator plate for a fuel cell according to an embodiment of the present invention includes a reaction region formed in the center; It includes a manifold area formed by passing through a plurality of manifolds through which reaction gas or cooling water is introduced or discharged, respectively, around the reaction area, and one or more manifolds selected from the plurality of manifolds include the reaction area. A folding portion is formed that extends from the inner peripheral surface of the area opposite to and is provided to be foldable in the direction of the reaction area.

상기 폴딩부에는 상호 간에 소정 간격 이격된 상태로 돌출되도록 포밍되는 다수의 제 1 지지돌기가 형성되는 것을 특징으로 한다.The folding part is characterized in that a plurality of first support protrusions formed to protrude at a predetermined distance from each other are formed.

상기 연료전지용 분리판의 일면은 반응면이고, 타면은 냉각면이며, 상기 폴딩부에 형성되는 다수의 제 1 지지돌기는 폴딩된 이후에 냉각면 방향으로 돌출된 형태인 것을 특징으로 한다.One surface of the fuel cell separator is a reaction surface, the other surface is a cooling surface, and the plurality of first support protrusions formed on the folding part are characterized in that they protrude in the direction of the cooling surface after being folded.

상기 매니폴드영역에서 상기 다수의 매니폴드 중 선택되는 하나 또는 그 이상의 매니폴드의 주변에는 상기 반응영역과 대향되는 영역에서 상호 간에 소정 간격 이격된 상태로 반응면 방향으로 돌출되도록 포밍되는 다수의 제 2 지지돌기가 형성되는 것을 특징으로 한다.In the manifold area, around one or more manifolds selected from among the plurality of manifolds, a plurality of second parts are formed to protrude in the direction of the reaction surface at a predetermined distance from each other in an area opposite the reaction area. It is characterized by the formation of supporting protrusions.

상기 제 1 지지돌기는 상기 폴딩부가 폴딩된 이후에 상기 제 2 지지돌기가 형성된 위치와 중첩되는 위치에 형성되는 것을 특징으로 한다.The first support protrusion is formed at a position that overlaps the position at which the second support protrusion is formed after the folding unit is folded.

상기 매니폴드영역에서 상기 다수의 매니폴드 중 선택되는 하나 또는 그 이상의 매니폴드와 상기 반응영역 사이에 선택되는 매니폴드를 통하여 유입되는 반응기체가 냉각면에서 반응면으로 통과하여 상기 반응영역으로 유동되도록 하는 다수의 반응기체 유동홀이 소정 간격 이격된 상태로 형성되는 것을 특징으로 한다.In the manifold area, the reaction gas flowing through the manifold selected between one or more manifolds selected from the plurality of manifolds and the reaction area passes from the cooling surface to the reaction surface and flows into the reaction area. It is characterized in that a plurality of reaction gas flow holes are formed at a predetermined distance apart.

상기 다수의 반응기체 유동홀은 상기 다수의 제 2 지지돌기 사이에서 상기 반응영역 방향으로 연장되는 가상의 직선 상에 형성되는 것을 특징으로 한다.The plurality of reaction gas flow holes are formed on a virtual straight line extending in the direction of the reaction region between the plurality of second support protrusions.

상기 다수의 매니폴드 중 폴딩부가 형성되는 매니폴드의 주변에는 상기 폴딩부가 폴딩되는 라인을 형성되는 가이드노치가 구비되는 것을 특징으로 한다.Among the plurality of manifolds, a guide notch forming a line along which the folding part is folded is provided around the manifold where the folding part is formed.

상기 매니폴드영역에는 상기 다수의 매니폴드 중 선택되는 하나 또는 그 이상의 매니폴드를 둘러싸서 기밀을 유지시키는 가스켓라인이 형성되는 것을 특징으로 한다.A gasket line is formed in the manifold area to surround one or more manifolds selected from among the plurality of manifolds and maintain airtightness.

한편, 본 발명의 일 실시형태에 따른 연료전지용 분리판의 제조방법은 중앙에 형성되는 반응영역과; 상기 반응영역의 주변으로 각각 반응기체 또는 냉각수가 유입 또는 배출되는 다수의 매니폴드가 관통되어 형성되는 매니폴드영역을 포함하고, 상기 다수의 매니폴드 중 선택되는 하나 또는 그 이상의 매니폴드에는 상기 반응영역과 대향되는 영역의 내주면에서 연장되어 상기 반응영역 방향으로 폴딩가능하도록 구비되는 폴딩부가 형성되는 분리판을 준비하는 준비단계와; 상기 분리판에 형성되는 폴딩부를 폴딩시켜서 상기 매니폴드영역에 밀착시키는 폴딩단계와; 상기 분리판의 표면에 상기 반응영역과 상기 다수의 매니폴드 중 선택되는 하나 또는 그 이상의 매니폴드를 둘러싸도록 가스켓소재를 사출하여 가스켓라인을 형성하는 사출단계를 포함한다.Meanwhile, a method of manufacturing a separator plate for a fuel cell according to an embodiment of the present invention includes a reaction region formed in the center; It includes a manifold area formed by passing through a plurality of manifolds through which reaction gas or cooling water is introduced or discharged, respectively, around the reaction area, and one or more manifolds selected from the plurality of manifolds include the reaction area. A preparation step of preparing a separator having a folding portion extending from the inner peripheral surface of the area opposite to the reaction area and being foldable in the direction of the reaction area; A folding step of folding the folding portion formed on the separator plate and bringing it into close contact with the manifold area; and an injection step of forming a gasket line by injecting a gasket material onto the surface of the separator plate to surround the reaction area and one or more manifolds selected from the plurality of manifolds.

상기 준비단계에서, 상기 분리판의 일면은 반응면으로 형성하고, 타면을 냉각면으로 형성하며, 상기 분리판에는 상기 폴딩부에 상호 간에 소정 간격 이격된 상태로 돌출되도록 포밍되는 다수의 제 1 지지돌기를 형성하는 것을 특징으로 한다.In the preparation step, one side of the separator plate is formed as a reaction surface, and the other side is formed as a cooling surface, and the separator plate includes a plurality of first supports formed to protrude from the folding portion at a predetermined distance from each other. It is characterized by forming protrusions.

상기 준비단계에서, 상기 분리판의 폴딩부에 형성되는 다수의 제 1 지지돌기는 폴딩된 이후에 냉각면 방향으로 돌출된 형태로 형성하고, 상기 분리판의 매니폴드영역에서 상기 다수의 매니폴드 중 선택되는 하나 또는 그 이상의 매니폴드의 주변에는 상기 반응영역과 대향되는 영역에서 상호 간에 소정 간격 이격된 상태로 반응면 방향으로 돌출되도록 포밍되는 다수의 제 2 지지돌기를 형성하는 것을 특징으로 한다.In the preparation step, the plurality of first support protrusions formed on the folding portion of the separator plate are formed to protrude in the direction of the cooling surface after being folded, and are formed in the manifold area of the separator plate among the plurality of manifolds. A plurality of second support protrusions are formed around the selected one or more manifolds to protrude in the direction of the reaction surface at a predetermined distance from each other in an area opposite the reaction area.

상기 준비단계에서, 상기 제 1 지지돌기는 상기 폴딩단계 이후에 상기 제 2 지지돌기가 형성된 위치와 중첩되는 위치에 형성하는 것을 특징으로 한다.In the preparation step, the first support protrusion is formed at a position that overlaps the position where the second support protrusion is formed after the folding step.

상기 준비단계에서, 상기 매니폴드영역에는 상기 다수의 매니폴드 중 선택되는 하나 또는 그 이상의 매니폴드와 상기 반응영역 사이에 선택되는 매니폴드를 통하여 유입되는 반응기체가 냉각면에서 반응면으로 통과하여 상기 반응영역으로 유동되도록 하는 다수의 반응기체 유동홀을 소정 간격 이격된 상태로 형성하는 것을 특징으로 한다.In the preparation step, the reaction gas flowing into the manifold area through a manifold selected between one or more manifolds selected from among the plurality of manifolds and the reaction area passes from the cooling surface to the reaction surface, It is characterized by forming a plurality of reaction gas flow holes spaced apart from each other at predetermined intervals to allow the reaction gas to flow into the reaction area.

상기 준비단계에서, 상기 다수의 반응기체 유동홀은 상기 다수의 제 2 지지돌기 사이에서 상기 반응영역 방향으로 연장되는 가상의 직선 상에 형성하는 것을 특징으로 한다.In the preparation step, the plurality of reaction gas flow holes are formed on a virtual straight line extending in the direction of the reaction area between the plurality of second support protrusions.

상기 준비단계에서, 상기 다수의 매니폴드 중 폴딩부가 형성되는 매니폴드의 주변으로 상기 폴딩부가 폴딩되는 라인을 형성되는 가이드노치를 구비하고, 상기 폴딩단계에서, 상기 폴딩부는 상기 가이드노치를 기준으로 폴딩하는 것을 특징으로 한다.In the preparation step, a guide notch is provided to form a line along which the folding portion is folded around a manifold in which the folding portion is formed among the plurality of manifolds, and in the folding step, the folding portion is folded based on the guide notch. It is characterized by:

본 발명의 실시예에 따르면, 매니폴드의 주변에 반응기체 또는 냉각수의 유동경로를 가이드하거나 인접하는 분리판 또는 기체확산층과 적층될 때 상호간의 면압을 유지하기 위하여 사출성형에 의해 형성되는 가스켓발을 대체할 수 있도록 분리판의 형상을 개선함에 따라 가스켓발의 형성을 생략할 수 있는 효과를 기대할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, a gasket foot formed by injection molding is used to guide the flow path of the reaction gas or cooling water around the manifold or to maintain mutual surface pressure when stacked with an adjacent separator plate or gas diffusion layer. By improving the shape of the separator plate so that it can be replaced, the effect of omitting the formation of gasket feet can be expected.

이렇게 난해한 구조를 갖는 가스켓발의 형성을 생략함에 따라 사출 불량으로 인해 발생되는 반응기체 또는 냉각수의 유동 경로 폐쇄 또는 감소와 같은 문제의 발생을 원천적으로 억제할 수 있다.By omitting the formation of the gasket foot having such a difficult structure, the occurrence of problems such as blockage or reduction of the flow path of the reaction gas or coolant caused by injection defects can be fundamentally suppressed.

도 1은 종래의 일반적인 연료전지용 분리판의 반응면을 보여주는 도면이고,
도 2a는 본 발명의 일 실시예에 따른 연료전지용 분리판의 반응면을 보여주는 도면이며,
도 2b는 본 발명의 일 실시예에 따른 연료전지용 분리판의 냉각면을 보여주는 도면이고,
도 3 및 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 연료전지용 분리판을 포함하는 연료전지 스택의 적층상태를 보여주는 도면이며,
도 5a 내지 도 5c는 본 발명의 일 실시예에 따른 연료전지용 분리판의 제조방법을 단계별로 보여주는 도면이며,
도 6는 도 5a의 C-C선에 대한 단면을 보여주는 도면이다.
Figure 1 is a diagram showing the reaction surface of a conventional separator plate for a typical fuel cell.
Figure 2a is a diagram showing the reaction surface of a separator plate for a fuel cell according to an embodiment of the present invention;
Figure 2b is a diagram showing the cooling surface of a separator plate for a fuel cell according to an embodiment of the present invention;
3 and 4 are diagrams showing the stacked state of a fuel cell stack including a separator plate for a fuel cell according to an embodiment of the present invention;
5A to 5C are diagrams showing step by step a method of manufacturing a separator plate for a fuel cell according to an embodiment of the present invention;
FIG. 6 is a diagram showing a cross section taken along line CC of FIG. 5A.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시 예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. Hereinafter, embodiments disclosed in the present specification will be described in detail with reference to the attached drawings. However, identical or similar components will be assigned the same reference numbers regardless of reference numerals, and duplicate descriptions thereof will be omitted.

이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다. The suffixes “module” and “part” for components used in the following description are given or used interchangeably only for the ease of preparing the specification, and do not have distinct meanings or roles in themselves.

본 명세서에 개시된 실시 예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시 예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시 예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. In describing the embodiments disclosed in this specification, if it is determined that detailed descriptions of related known technologies may obscure the gist of the embodiments disclosed in this specification, the detailed descriptions will be omitted. In addition, the attached drawings are only for easy understanding of the embodiments disclosed in this specification, and the technical idea disclosed in this specification is not limited by the attached drawings, and all changes included in the spirit and technical scope of the present invention are not limited. , should be understood to include equivalents or substitutes.

제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.Terms containing ordinal numbers, such as first, second, etc., may be used to describe various components, but the components are not limited by the terms. The above terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.When a component is said to be "connected" or "connected" to another component, it is understood that it may be directly connected to or connected to the other component, but that other components may exist in between. It should be. On the other hand, when it is mentioned that a component is “directly connected” or “directly connected” to another component, it should be understood that there are no other components in between.

단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise.

본 명세서에서, "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. In this specification, terms such as “comprise” or “have” are intended to designate the presence of features, numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof described in the specification, but are not intended to indicate the presence of one or more other features. It should be understood that it does not exclude in advance the possibility of the existence or addition of elements, numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof.

도 1은 종래의 일반적인 연료전지용 분리판의 반응면을 보여주는 도면이고, 도 2a는 본 발명의 일 실시예에 따른 연료전지용 분리판의 반응면을 보여주는 도면이며, 도 2b는 본 발명의 일 실시예에 따른 연료전지용 분리판의 냉각면을 보여주는 도면이고, 도 3 및 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 연료전지용 분리판을 포함하는 연료전지 스택의 적층상태를 보여주는 도면이며, 도 5a 내지 도 5c는 본 발명의 일 실시예에 따른 연료전지용 분리판의 제조방법을 단계별로 보여주는 도면이며, 도 6는 도 5a의 C-C선에 대한 단면을 보여주는 도면이다. 이때 도 3은 도 5c의 A-A선에 대한 단면을 보여주는 도면이고, 도 5c는 도 5b의 B-B선에 대한 단면을 보여주는 도면이다.FIG. 1 is a diagram showing the reaction surface of a conventional separator for a typical fuel cell, FIG. 2A is a diagram showing the response surface of a separator for a fuel cell according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2B is an embodiment of the present invention. It is a drawing showing the cooling surface of a fuel cell separator according to , and FIGS. 3 and 4 are drawings showing the stacked state of a fuel cell stack including a fuel cell separator according to an embodiment of the present invention, and FIGS. 5A to 5C is a diagram showing step-by-step the manufacturing method of a separator plate for a fuel cell according to an embodiment of the present invention, and FIG. 6 is a diagram showing a cross section taken along line C-C of FIG. 5A. At this time, FIG. 3 is a diagram showing a cross section along line A-A of FIG. 5C, and FIG. 5C is a diagram showing a cross section along line B-B of FIG. 5B.

본 발명의 일 실시예에 따른 연료전지용 분리판은 종래의 일반적인 연료전지용 분리판(100)과 마찬가지로 중앙에 막전극접합체 및 기체확산층이 적층되어 반응기체인 수소와 공기(산소)가 반응하는 반응영역(100a)이 형성되고, 반응영역(100a)의 주변으로 각각 반응기체가 유입 또는 배출되는 다수의 매니폴드(110)가 관통되는 매니폴드영역(100b)이 형성된다. 예를 들어 매니폴드영역(100b)이 반응영역(100a)의 양측으로 한 쌍이 형성될 수 있다.The fuel cell separator according to an embodiment of the present invention, like the conventional fuel cell separator 100, has a membrane electrode assembly and a gas diffusion layer stacked in the center to create a reaction area ( 100a) is formed, and a manifold area 100b is formed around the reaction area 100a through which a plurality of manifolds 110 through which the reaction gas is introduced or discharged respectively pass through. For example, a pair of manifold regions 100b may be formed on both sides of the reaction region 100a.

이때 매니폴드영역(100b)에 형성되는 다수의 매니폴드(110)는 반응기체인 수소가 유입 또는 배출되는 매니폴드 및 반응기체인 공기가 유입 또는 배출되는 매니폴드가 형성된다. 또한, 매니폴드영역(100b)에는 냉각수가 유입 또는 배출되는 매니폴드가 더 형성될 수 있다.At this time, the plurality of manifolds 110 formed in the manifold area 100b are formed into a manifold into which hydrogen, a reactive gas, is introduced or discharged, and a manifold into which air, a reactive gas, is introduced or discharged. Additionally, a manifold through which coolant is introduced or discharged may be further formed in the manifold area 100b.

그리고, 분리판(100)은 일면이 막전극접합체 및 기체확산층이 적층되는 반응면(100R)으로 형성되고, 타면이 다른 분리판(100')이 적층되는 냉각면(100C)으로 형성된다.One side of the separator 100 is formed as a reaction surface 100R on which the membrane electrode assembly and the gas diffusion layer are stacked, and the other side is formed as a cooling surface 100C on which the other separator 100' is stacked.

한편, 본 실시예에서는 종래의 일반적인 분리판에 형성되던 가스켓발의 역할을 대체하기 위하여 매니폴드영역(100b)에 형성되는 다수의 매니폴드(110) 중 선택되는 하나 또는 그 이상의 매니폴드(110)에는 반응영역(100a)과 대향되는 영역의 내주면에서 연장되어 반응영역(100a) 방향으로 폴딩가능하도록 구비되는 폴딩부(120)가 형성된다.Meanwhile, in this embodiment, one or more manifolds 110 selected from a plurality of manifolds 110 formed in the manifold area 100b are included to replace the role of the gasket foot formed in the conventional separator plate. A folding portion 120 is formed that extends from the inner peripheral surface of the area opposite the reaction area 100a and is capable of being folded in the direction of the reaction area 100a.

이때 폴딩부(120)에는 상호 간에 소정 간격 이격된 상태로 돌출되도록 포밍되는 다수의 제 1 지지돌기(121)가 형성된다. 그래서 제 1 지지돌기(121)는 종래의 일반적인 분리판(10)에 형성되던 가스켓발(22)의 역할을 대체하는 역할을 한다.At this time, a plurality of first support protrusions 121 formed to protrude at a predetermined distance from each other are formed in the folding unit 120. Therefore, the first support protrusion 121 serves to replace the role of the gasket foot 22 formed in the conventional separation plate 10.

이를 위하여 도 3에 도시된 바와 같이 제 1 지지돌기(121)는 폴딩부(120)가 폴딩된 이후에 분리판(100)의 냉각면(100C) 방향으로 돌출된 형태로 형성되는 것이 바람직하다.To this end, as shown in FIG. 3, the first support protrusion 121 is preferably formed to protrude in the direction of the cooling surface 100C of the separation plate 100 after the folding portion 120 is folded.

또한, 매니폴드영역(100b)에서 다수의 매니폴드(110) 중 선택되는 하나 또는 그 이상의 매니폴드(110)의 주변에는 반응영역과 대향되는 영역에서 상호 간에 소정 간격 이격된 상태로 반응면(100R) 방향으로 돌출되도록 포밍되는 다수의 제 2 지지돌기(122)가 형성되는 것이 바람직하다.In addition, around one or more manifolds 110 selected from among the plurality of manifolds 110 in the manifold area 100b, a reaction surface 100R is formed at a predetermined distance from each other in an area opposite to the reaction area. ) It is preferable that a plurality of second support protrusions 122 formed to protrude in the direction are formed.

이때 제 2 지지돌기(122)는 분리판(100)의 반응면(100R) 방향으로 돌출된 형태로 형성되는 것이 바람직하다At this time, the second support protrusion 122 is preferably formed to protrude in the direction of the reaction surface 100R of the separation plate 100.

그리고, 제 1 지지돌기(121)는 폴딩부(120)가 폴딩된 이후에 제 2 지지돌기(122)가 형성된 위치와 중첩되는 위치에 형성되는 것이 바람직하고, 이에 따라 폴딩부(120)가 폴딩된 이후에 제 1 지지돌기(121)와 제 2 지지돌기(122)가 서로 중첩된 위치에서 배치되면서 서로 다른 방향으로 돌출됨에 따라 제 1 지지돌기(121)와 제 2 지지돌기(122)에 의해 연료전지 스택이 적층될 때 해당 영역에서 원하는 수준의 면압이 유지된다.In addition, the first support protrusion 121 is preferably formed at a position that overlaps the position where the second support protrusion 122 is formed after the folding part 120 is folded, and thus the folding part 120 is folded. After the first support protrusion 121 and the second support protrusion 122 are disposed at overlapping positions and protrude in different directions, the first support protrusion 121 and the second support protrusion 122 When the fuel cell stack is stacked, the desired level of surface pressure is maintained in the corresponding area.

한편, 매니폴드영역(100b)에는 반응기체가 유동되는 반응기체 유동홀(140)이 형성된다.Meanwhile, a reaction gas flow hole 140 through which a reaction gas flows is formed in the manifold area 100b.

부연하자면, 다수의 매니폴드(110) 중 선택되는 하나 또는 그 이상의 매니폴드(110)와 반응영역(100a) 사이에 선택되는 매니폴드(110)를 통하여 유입되는 반응기체가 냉각면에서 반응면(100R)으로 통과하여 반응영역으로 유동되도록 하는 다수의 반응기체 유동홀(140)이 분리판(100)을 관통하는 형태로 형성된다. 이때 다수의 반응기체 유동홀(140)은 소정 간격 이격된 상태로 분리판(100)의 폭방향을 기준을 일직선을 유지하면서 형성되는 것이 바람직하다.To elaborate, the reaction gas flowing in through the manifold 110 selected between one or more manifolds 110 selected from among the plurality of manifolds 110 and the reaction area 100a flows from the cooling surface to the reaction surface ( A plurality of reaction gas flow holes 140 that allow the reaction gas to pass through 100R and flow into the reaction area are formed to penetrate the separator plate 100. At this time, it is preferable that the plurality of reaction gas flow holes 140 are formed at a predetermined interval while maintaining a straight line with respect to the width direction of the separator plate 100.

특히, 다수의 반응기체 유동홀(140)은 다수의 제 2 지지돌기(122) 사이에서 반응영역(100a) 방향으로 연장되는 가상의 직선 상에 형성되는 것이 바람직하다.In particular, it is preferable that the plurality of reaction gas flow holes 140 are formed on a virtual straight line extending between the plurality of second support protrusions 122 in the direction of the reaction region 100a.

그래서, 매니폴드(110)로 유입되는 반응기체가 제 1 지지돌기(121) 사이 공간으로 가이드되면서 반응기체 유동홀(140)로 이동되고, 반응기체 유동홀(140)을 통과한 다음 반응영역(100a)으로 유입되도록 한다.Therefore, the reaction gas flowing into the manifold 110 is guided to the space between the first support protrusions 121 and moves to the reaction gas flow hole 140, passes through the reaction gas flow hole 140, and then flows into the reaction area ( Let it flow into 100a).

한편, 다수의 매니폴드(110) 중 폴딩부(120)가 형성되는 매니폴드(110)의 주변에는 폴딩부(120)가 폴딩되는 라인을 형성되는 가이드노치(150)가 구비되는 것이 바람직하다. 그래서, 폴딩부(120)의 폴딩시 가이드노치(150)에 의해 폴딩되는 라인이 정확하게 설정되고, 또한 폴딩부(120)가 폴딩이 원활하게 이루어지도록 한다.Meanwhile, among the plurality of manifolds 110, it is preferable that a guide notch 150 forming a line along which the folding part 120 is folded is provided around the manifold 110 where the folding part 120 is formed. Therefore, when the folding unit 120 is folded, the folding line is accurately set by the guide notch 150, and the folding unit 120 is folded smoothly.

이를 위하여 가이드노치(150)는 제 1 지지돌기(121)가 형성되는 가상의 라인과 제 2 지지돌기(122)가 형성되는 가상의 라인의 중간 지점에 형성되는 것이 바람직하다.For this purpose, the guide notch 150 is preferably formed at a midpoint between the virtual line on which the first support protrusion 121 is formed and the virtual line on which the second support protrusion 122 is formed.

그리고, 매니폴드영역(100b)에는 다수의 매니폴드(110) 중 선택되는 하나 또는 그 이상의 매니폴드(110)를 둘러싸서 기밀을 유지시키는 가스켓라인(160)이 사출성형에 의해 형성된다. 이때 본 실시예에서는 종래에 가스켓라인(21)과 함께 사출성형되었던 가스켓발(22)을 생략함으로써 가스켓라인(160)을 형성하는 사출성형을 수월하게 실시할 수 있는 효과를 기대할 수 있다.In addition, in the manifold area 100b, a gasket line 160 is formed by injection molding to surround one or more manifolds 110 selected from among the plurality of manifolds 110 and maintain airtightness. At this time, in this embodiment, the effect of easily performing injection molding to form the gasket line 160 can be expected by omitting the gasket foot 22, which was conventionally injection molded together with the gasket line 21.

다음으로 상기와 같이 구성되는 연료전지용 분리판을 제조하는 방법에 대하여 도면을 참조하여 설명한다.Next, a method of manufacturing a separator plate for a fuel cell configured as described above will be described with reference to the drawings.

도 5a 내지 도 5c에 도시된 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 연료전지용 분리판의 제조방법은 크게 폴딩부(120)가 구비되는 분리판(100)을 준비하는 준비단계와, 분리판(100)에서 폴딩부(120)를 폴딩시키는 폴딩단계와, 분리판(100)에 가스켓라인(160)을 형성하는 사출단계를 포함한다.As shown in FIGS. 5A to 5C, the method of manufacturing a separator plate for a fuel cell according to an embodiment of the present invention largely includes a preparation step of preparing a separator plate 100 provided with a folding portion 120, and a separator plate ( It includes a folding step of folding the folding portion 120 at 100 and an injection step of forming a gasket line 160 on the separator plate 100.

이때 폴딩단계와 사출단계는 공정의 원활한 실시를 위하여 폴딩단계를 먼저 실시한 다음 사출단계를 실시하거나 사출단계를 먼저 실시한 다음 폴딩단계를 실시할 수 있다. 본 실시예에서는 폴딩단계를 먼저 실시한 다음 사출단계를 실시하는 방식을 설명하도록 한다.At this time, in order to perform the process smoothly, the folding step and the injection step can be performed first and then the injection step, or the injection step can be performed first and then the folding step. In this embodiment, the method of performing the folding step first and then performing the injection step will be described.

준비단계는 앞서 설명된 폴딩부(120)가 구비되는 분리판(100)을 준비하는 단계이다.The preparation step is a step of preparing the separation plate 100 provided with the folding portion 120 described above.

부연하자면, 도 5a에 도시된 바와같이 금속 판재를 프레스 장치에 투입한 다음 원하는 형상으로 펀칭 및 포밍이 이루어지도록 프레스 공정을 통하여 분리판(100)을 제작한다.To elaborate, as shown in FIG. 5A, a metal plate is put into a press device, and then the separator plate 100 is manufactured through a press process so that it is punched and formed into a desired shape.

이때 분리판(100)에는 펀칭에 의해 다수의 매니폴드(110) 및 반응기체 유동홀(140)이 형성되고, 포밍에 의해 제 1 지지돌기(121), 제 2 지지돌기(122) 및 가이드노치(150)가 형성된다. 또한 포밍에 의해 반응영역(100a)에 다양한 패턴의 유로 형상을 형성할 수 있다.At this time, a plurality of manifolds 110 and reaction gas flow holes 140 are formed on the separation plate 100 by punching, and the first support protrusion 121, the second support protrusion 122, and the guide notch are formed by forming. (150) is formed. Additionally, flow path shapes of various patterns can be formed in the reaction area 100a by forming.

그래서, 앞서 설명된 바와 같이 분리판(100)은 중앙에 형성되는 반응영역(100a)과; 반응영역(100a)의 주변으로 각각 반응기체 또는 냉각수가 유입 또는 배출되는 다수의 매니폴드(110)가 관통되어 형성되는 매니폴드영역(100b)이 형성된다.So, as described above, the separator 100 includes a reaction area 100a formed in the center; A manifold area 100b is formed by passing through a plurality of manifolds 110 through which reaction gas or cooling water is introduced or discharged, respectively, around the reaction area 100a.

또한, 다수의 매니폴드(110) 중 선택되는 하나 또는 그 이상의 매니폴드(110)에는 반응영역(100a)과 대향되는 영역의 내주면에서 연장되어 반응영역(100a) 방향으로 폴딩가능하도록 구비되는 폴딩부(120)가 형성된다.In addition, one or more manifolds 110 selected from the plurality of manifolds 110 include a folding unit extending from the inner peripheral surface of the area opposite the reaction area 100a and provided to be foldable in the direction of the reaction area 100a. (120) is formed.

이때 폴딩부(120)가 폴딩된 이후에 다수의 제 1 지지돌기(121)가 냉각면 방향으로 돌출되도록 형성하고, 제 2 지지돌기(122)가 반응면(100R) 방향으로 돌출되도록 형성한다. 따라서 준비단계에서 제 1 지지돌기(121)와 제 2 지지돌기(122)는 모두 반응면(100R) 방향으로 돌출되도록 형성하는 것이 바람직하다.At this time, after the folding unit 120 is folded, the plurality of first support protrusions 121 are formed to protrude in the direction of the cooling surface, and the second support protrusions 122 are formed to protrude in the direction of the reaction surface 100R. Therefore, in the preparation stage, it is desirable to form both the first and second support protrusions 121 and 122 to protrude in the direction of the reaction surface 100R.

또한, 제 1 지지돌기(121)와 제 2 지지돌기(122)의 형성위치는 제 1 지지돌기(121)가 폴딩단계 이후에 제 2 지지돌기(122)가 형성된 위치와 중첩되는 위치에 형성되도록 한다.In addition, the formation position of the first support protrusion 121 and the second support protrusion 122 is such that the first support protrusion 121 is formed at a position overlapping with the position at which the second support protrusion 122 is formed after the folding step. do.

이를 위하여 가이드노치(150)는 제 1 지지돌기(121)가 형성되는 가상의 라인과 제 2 지지돌기(122)가 형성되는 가상의 라인의 중간 지점에 형성되도록 한다.To this end, the guide notch 150 is formed at the midpoint between the virtual line on which the first support protrusion 121 is formed and the virtual line on which the second support protrusion 122 is formed.

그리고, 다수의 반응기체 유동홀(140)을 소정 간격 이격된 상태로 형성하는데, 이때 다수의 반응기체 유동홀(140)은 다수의 제 1 지지돌기(121) 및 제 2 지지돌기(122) 사이에서 반응영역(100a) 방향으로 연장되는 가상의 직선 상에 형성되도록 한다.In addition, a plurality of reaction gas flow holes 140 are formed at predetermined intervals. At this time, the plurality of reaction gas flow holes 140 are located between the first plurality of support protrusions 121 and the second support protrusion 122. It is formed on a virtual straight line extending in the direction of the reaction area 100a.

이렇게 분리판(100)이 준비되면 폴딩부(120)를 폴딩하는 폴딩단계를 실시한다.Once the separation plate 100 is prepared in this way, a folding step of folding the folding unit 120 is performed.

폴딩단계는 도 5b에 도시된 바와 같이 폴딩부(120)를 폴딩시킴으로써 폴딩부(120)가 매니폴드영역(100b)에 밀착되도록 한다.In the folding step, as shown in FIG. 5B, the folding part 120 is folded so that the folding part 120 is brought into close contact with the manifold area 100b.

이때 폴딩부(120)는 가이드노치(150)를 기준으로 폴딩시킴으로써, 폴딩부(120)가 폴딩된 이후에 제 1 지지돌기(121)와 제 2 지지돌기(122)가 중첩되도록 한다.At this time, the folding unit 120 is folded based on the guide notch 150, so that the first support protrusion 121 and the second support protrusion 122 overlap after the folding unit 120 is folded.

그리고, 폴딩부(120)를 폴딩시킨 이후에는 분리판(100)에 가스켓라인(160)을 형성하는 사출단계를 실시한다.And, after folding the folding portion 120, an injection step of forming the gasket line 160 on the separator plate 100 is performed.

사출단계는 분리판(100)을 사출장치에 투입한 다음 원하는 패턴으로 가스켓소재를 사출하여 가스켓라인(160)을 형성하는 단계이다.The injection step is a step of forming the gasket line 160 by putting the separator plate 100 into the injection device and then injecting the gasket material in a desired pattern.

이때는 도 5c에 도시된 바와 같이 종래와는 다르게 가스켓라인(160)과 함께 사출성형되었던 가스켓발(22)을 생략함으로써 간단한 구조의 가스켓라인(160)만을 형성하기 때문에 가스켓라인(160)의 사출성형을 수월하게 실시할 수 있다.At this time, as shown in FIG. 5C, unlike the prior art, only the gasket line 160 of a simple structure is formed by omitting the gasket foot 22, which was injection molded together with the gasket line 160, so the injection molding of the gasket line 160 is performed. can be carried out easily.

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.Although the present invention has been described with reference to the accompanying drawings and the above-described preferred embodiments, the present invention is not limited thereto and is limited by the claims described below. Accordingly, those skilled in the art can make various changes and modifications to the present invention without departing from the technical spirit of the claims described later.

100: 분리판 100a: 반응영역
100b: 매니폴드영역 110: 매니폴드
120: 폴딩부 121: 제 1 지지돌기
130: 제 2 지지돌기 140: 반응기체 유동홀
150: 가이드노치 160: 가스켓라인
200: 막전극접합체(서브가스켓)
100: Separator plate 100a: Reaction area
100b: Manifold area 110: Manifold
120: Folding portion 121: First support protrusion
130: second support protrusion 140: reaction gas flow hole
150: Guide notch 160: Gasket line
200: Membrane electrode assembly (sub gasket)

Claims (16)

연료전지용 분리판으로서,
중앙에 형성되는 반응영역과;
상기 반응영역의 주변으로 각각 반응기체 또는 냉각수가 유입 또는 배출되는 다수의 매니폴드가 관통되어 형성되는 매니폴드영역을 포함하고,
상기 다수의 매니폴드 중 선택되는 하나 또는 그 이상의 매니폴드에는 상기 반응영역과 대향되는 영역의 내주면에서 연장되어 상기 반응영역 방향으로 폴딩가능하도록 구비되는 폴딩부가 형성되는 것을 특징으로 하는 연료전지용 분리판.
As a separator plate for a fuel cell,
A reaction area formed in the center;
It includes a manifold area formed by passing through a plurality of manifolds through which reaction gas or cooling water is introduced or discharged, respectively, around the reaction area,
A separator plate for a fuel cell, characterized in that one or more manifolds selected from the plurality of manifolds are formed with a folding portion that extends from the inner peripheral surface of the area opposite the reaction area and is provided to be foldable in the direction of the reaction area.
청구항 1에 있어서,
상기 폴딩부에는 상호 간에 소정 간격 이격된 상태로 돌출되도록 포밍되는 다수의 제 1 지지돌기가 형성되는 것을 특징으로 하는 연료전지용 분리판.
In claim 1,
A separator plate for a fuel cell, wherein a plurality of first support protrusions are formed on the folding portion to protrude at a predetermined distance from each other.
청구항 2에 있어서,
상기 연료전지용 분리판의 일면은 반응면이고, 타면은 냉각면이며,
상기 폴딩부에 형성되는 다수의 제 1 지지돌기는 폴딩된 이후에 냉각면 방향으로 돌출된 형태인 것을 특징으로 하는 연료전지용 분리판.
In claim 2,
One side of the fuel cell separator is a reaction surface, and the other side is a cooling surface,
A separator plate for a fuel cell, characterized in that the plurality of first support protrusions formed on the folding portion protrude in the direction of the cooling surface after being folded.
청구항 3에 있어서,
상기 매니폴드영역에서 상기 다수의 매니폴드 중 선택되는 하나 또는 그 이상의 매니폴드의 주변에는 상기 반응영역과 대향되는 영역에서 상호 간에 소정 간격 이격된 상태로 반응면 방향으로 돌출되도록 포밍되는 다수의 제 2 지지돌기가 형성되는 것을 특징으로 하는 연료전지용 분리판.
In claim 3,
In the manifold area, around one or more manifolds selected from among the plurality of manifolds, a plurality of second parts are formed to protrude in the direction of the reaction surface at a predetermined distance from each other in an area opposite the reaction area. A separator plate for a fuel cell, characterized in that support protrusions are formed.
청구항 4에 있어서,
상기 제 1 지지돌기는 상기 폴딩부가 폴딩된 이후에 상기 제 2 지지돌기가 형성된 위치와 중첩되는 위치에 형성되는 것을 특징으로 하는 연료전지용 분리판.
In claim 4,
The separator plate for a fuel cell, wherein the first support protrusion is formed at a position overlapping a position where the second support protrusion is formed after the folding portion is folded.
청구항 4에 있어서,
상기 매니폴드영역에서 상기 다수의 매니폴드 중 선택되는 하나 또는 그 이상의 매니폴드와 상기 반응영역 사이에 선택되는 매니폴드를 통하여 유입되는 반응기체가 냉각면에서 반응면으로 통과하여 상기 반응영역으로 유동되도록 하는 다수의 반응기체 유동홀이 소정 간격 이격된 상태로 형성되는 것을 특징으로 하는 연료전지용 분리판.
In claim 4,
In the manifold area, the reaction gas flowing through the manifold selected between one or more manifolds selected from the plurality of manifolds and the reaction area passes from the cooling surface to the reaction surface and flows into the reaction area. A separator plate for a fuel cell, characterized in that a plurality of reaction gas flow holes are formed at predetermined intervals.
청구항 6에 있어서,
상기 다수의 반응기체 유동홀은 상기 다수의 제 2 지지돌기 사이에서 상기 반응영역 방향으로 연장되는 가상의 직선 상에 형성되는 것을 특징으로 하는 연료전지용 분리판.
In claim 6,
A separator plate for a fuel cell, wherein the plurality of reaction gas flow holes are formed on a virtual straight line extending in the direction of the reaction region between the plurality of second support protrusions.
청구항 1에 있어서,
상기 다수의 매니폴드 중 폴딩부가 형성되는 매니폴드의 주변에는 상기 폴딩부가 폴딩되는 라인을 형성되는 가이드노치가 구비되는 것을 특징으로 하는 연료전지용 분리판.
In claim 1,
A separator plate for a fuel cell, characterized in that a guide notch is provided around the manifold where the folding portion is formed among the plurality of manifolds, forming a line along which the folding portion is folded.
청구항 1에 있어서,
상기 매니폴드영역에는 상기 다수의 매니폴드 중 선택되는 하나 또는 그 이상의 매니폴드를 둘러싸서 기밀을 유지시키는 가스켓라인이 형성되는 것을 특징으로 하는 연료전지용 분리판.
In claim 1,
A separator plate for a fuel cell, wherein a gasket line is formed in the manifold area to surround one or more manifolds selected from among the plurality of manifolds and maintain airtightness.
연료전지용 분리판을 제조하는 방법으로서,
중앙에 형성되는 반응영역과; 상기 반응영역의 주변으로 각각 반응기체 또는 냉각수가 유입 또는 배출되는 다수의 매니폴드가 관통되어 형성되는 매니폴드영역을 포함하고, 상기 다수의 매니폴드 중 선택되는 하나 또는 그 이상의 매니폴드에는 상기 반응영역과 대향되는 영역의 내주면에서 연장되어 상기 반응영역 방향으로 폴딩가능하도록 구비되는 폴딩부가 형성되는 분리판을 준비하는 준비단계와;
상기 분리판에 형성되는 폴딩부를 폴딩시켜서 상기 매니폴드영역에 밀착시키는 폴딩단계와;
상기 분리판의 표면에 상기 반응영역과 상기 다수의 매니폴드 중 선택되는 하나 또는 그 이상의 매니폴드를 둘러싸도록 가스켓소재를 사출하여 가스켓라인을 형성하는 사출단계를 포함하는 연료전지용 분리판의 제조방법.
A method of manufacturing a separator plate for a fuel cell,
A reaction area formed in the center; It includes a manifold area formed by passing through a plurality of manifolds through which reaction gas or cooling water is introduced or discharged, respectively, around the reaction area, and one or more manifolds selected from the plurality of manifolds include the reaction area. A preparation step of preparing a separator having a folding portion extending from the inner peripheral surface of the area opposite to the reaction area and being foldable in the direction of the reaction area;
A folding step of folding the folding portion formed on the separator plate and bringing it into close contact with the manifold area;
A method of manufacturing a separator plate for a fuel cell, comprising an injection step of forming a gasket line by injecting a gasket material onto the surface of the separator plate to surround the reaction area and one or more manifolds selected from the plurality of manifolds.
청구항 10에 있어서,
상기 준비단계에서,
상기 분리판의 일면은 반응면으로 형성하고, 타면을 냉각면으로 형성하며,
상기 분리판에는 상기 폴딩부에 상호 간에 소정 간격 이격된 상태로 돌출되도록 포밍되는 다수의 제 1 지지돌기를 형성하는 것을 특징으로 하는 연료전지용 분리판의 제조방법.
In claim 10,
In the preparation stage,
One side of the separator plate is formed as a reaction surface, and the other side is formed as a cooling surface,
A method of manufacturing a separator plate for a fuel cell, wherein a plurality of first support protrusions are formed on the separator plate to protrude from the folding portion at a predetermined distance from each other.
청구항 11에 있어서,
상기 준비단계에서,
상기 분리판의 폴딩부에 형성되는 다수의 제 1 지지돌기는 폴딩된 이후에 냉각면 방향으로 돌출된 형태로 형성하고,
상기 분리판의 매니폴드영역에서 상기 다수의 매니폴드 중 선택되는 하나 또는 그 이상의 매니폴드의 주변에는 상기 반응영역과 대향되는 영역에서 상호 간에 소정 간격 이격된 상태로 반응면 방향으로 돌출되도록 포밍되는 다수의 제 2 지지돌기를 형성하는 것을 특징으로 하는 연료전지용 분리판의 제조방법.
In claim 11,
In the preparation stage,
A plurality of first support protrusions formed on the folding portion of the separation plate are formed to protrude in the direction of the cooling surface after being folded,
Around one or more manifolds selected from among the plurality of manifolds in the manifold area of the separator, a plurality of formed protrusions are formed to protrude in the direction of the reaction surface at a predetermined distance from each other in an area opposite the reaction area. A method of manufacturing a separator plate for a fuel cell, characterized in that forming a second support protrusion.
청구항 12에 있어서,
상기 준비단계에서,
상기 제 1 지지돌기는 상기 폴딩단계 이후에 상기 제 2 지지돌기가 형성된 위치와 중첩되는 위치에 형성하는 것을 특징으로 하는 연료전지용 분리판의 제조방법.
In claim 12,
In the preparation stage,
A method of manufacturing a separator plate for a fuel cell, wherein the first support protrusion is formed at a position that overlaps the position where the second support protrusion is formed after the folding step.
청구항 12에 있어서,
상기 준비단계에서,
상기 매니폴드영역에는 상기 다수의 매니폴드 중 선택되는 하나 또는 그 이상의 매니폴드와 상기 반응영역 사이에 선택되는 매니폴드를 통하여 유입되는 반응기체가 냉각면에서 반응면으로 통과하여 상기 반응영역으로 유동되도록 하는 다수의 반응기체 유동홀을 소정 간격 이격된 상태로 형성하는 것을 특징으로 하는 연료전지용 분리판의 제조방법.
In claim 12,
In the preparation stage,
In the manifold area, the reaction gas flowing through the manifold selected between one or more manifolds selected from the plurality of manifolds and the reaction area passes from the cooling surface to the reaction surface and flows into the reaction area. A method of manufacturing a separator plate for a fuel cell, characterized in that forming a plurality of reaction gas flow holes spaced apart from each other by a predetermined distance.
청구항 14에 있어서,
상기 준비단계에서,
상기 다수의 반응기체 유동홀은 상기 다수의 제 2 지지돌기 사이에서 상기 반응영역 방향으로 연장되는 가상의 직선 상에 형성하는 것을 특징으로 하는 연료전지용 분리판의 제조방법.
In claim 14,
In the preparation stage,
A method of manufacturing a separator plate for a fuel cell, wherein the plurality of reaction gas flow holes are formed on a virtual straight line extending in the direction of the reaction area between the plurality of second support protrusions.
청구항 10에 있어서
상기 준비단계에서,
상기 다수의 매니폴드 중 폴딩부가 형성되는 매니폴드의 주변으로 상기 폴딩부가 폴딩되는 라인을 형성되는 가이드노치를 구비하고,
상기 폴딩단계에서,
상기 폴딩부는 상기 가이드노치를 기준으로 폴딩하는 것을 특징으로 하는 연료전지용 분리판의 제조방법.
In claim 10
In the preparation stage,
A guide notch is provided around a manifold in which a folding part is formed among the plurality of manifolds and forms a line along which the folding part is folded,
In the folding step,
A method of manufacturing a separator plate for a fuel cell, characterized in that the folding part is folded based on the guide notch.
KR1020220159264A 2022-11-24 Separator for fuel cell and manufacturing method thereof KR20240077632A (en)

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