KR100559325B1 - Multi grooved seal structure for fuel cell - Google Patents

Abstract

본 발명은 연료 전지 스택의 실(seal) 구조에 관한 것으로, 본 발명에 따른 연료 전지 스택의 실 구조는 막-전극 어셈블리를 한 쌍의 분리판으로 협지(sanwitch)하는 연료 전지 스택의 내부 공간으로부터 유체의 유출(leaking)을 방지하기 위한 실(seal) 구조로서, 상기 막-전극 어셈블리의 전해질 막과 상기 분리판 사이에는 실 부재가 개재되며, 상기 실링 부재와 접하는 상기 분리판 부위에는 복수의 그루브(groove)가 형성되어, 실 부재에 의해 분리판에 작용하는 응력의 집중 현상을 방지할 수 있는 연료 전지 스택의 실 구조를 제공한다.The present invention relates to a seal structure of a fuel cell stack, wherein the seal structure of the fuel cell stack according to the present invention is provided from an internal space of a fuel cell stack which sandwiches the membrane-electrode assembly with a pair of separator plates. A seal structure for preventing leakage of fluid, wherein a seal member is interposed between the electrolyte membrane of the membrane-electrode assembly and the separator plate, and a plurality of grooves are provided at the separator plate portion in contact with the sealing member. Grooves are formed to provide a seal structure of the fuel cell stack that can prevent concentration of stresses acting on the separator plate by the seal member.

연료 전지, 스택, 실(seal), 실 부재(seal part)Fuel Cells, Stacks, Seals, Seal Parts

Description

다중 그루브형 연료 전지 스택의 실 구조{MULTI GROOVED SEAL STRUCTURE FOR FUEL CELL}Seal structure of multi-groove fuel cell stack {MULTI GROOVED SEAL STRUCTURE FOR FUEL CELL}

도 1은 연료 전지 스택의 적층 구조를 도시한 도면이다.1 is a diagram illustrating a laminated structure of a fuel cell stack.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 연료 전지 스택의 사시도이다.2 is one of the present invention A perspective view of a fuel cell stack according to an embodiment.

도 3은 도 2의 연료 전지 스택의 단면도이다.3 is a cross-sectional view of the fuel cell stack of FIG. 2.

도 4는 도 3의 일부분을 확대한 도면이다.4 is an enlarged view of a portion of FIG. 3.

도 5a 내지 도 5b는 종래 기술에 따른 실 구조의 압력 분포와 본 발명에 따른 실 구조의 압력분포를 도시한 사진이다.5a to 5b are photographs showing the pressure distribution of the seal structure according to the prior art and the pressure distribution of the seal structure according to the present invention.

본 발명은 연료 전지 스택에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 연료 전지 스택의 내부 공간에 흐르는 유체의 누출을 방지하기 위한 연료 전지 스택의 실(seal) 구조에 관한 것이다.TECHNICAL FIELD The present invention relates to a fuel cell stack, and more particularly, to a seal structure of a fuel cell stack for preventing leakage of fluid flowing in an internal space of the fuel cell stack.

일반적으로, 연료 전지는 연료 전지 스택의 연료극(anode)으로 공급되는 수소와 공기극(cathode)으로 공급되는 공기를 이용하여 전기에너지를 생성한다.In general, a fuel cell generates electrical energy using hydrogen supplied to an anode of a fuel cell stack and air supplied to a cathode.

도 1에는 종래의 연료 전지 스택의 구조가 개략적으로 도시되어 있다.1 schematically illustrates the structure of a conventional fuel cell stack.

연료 전지 스택은 복수의 막-전극 어셈블리(Membrane Electrode Assembly; MEA)를 포함하며, 상기 막-전극 어셈블리는 그 양측으로 구비되는 분리판 (sperator)에 의해 샌드위치(sandwitched)된다.The fuel cell stack includes a plurality of membrane electrode assemblies (MEAs), and the membrane electrode assemblies are sandwiched by separators provided on both sides thereof.

상기 막-전극 어셈블리(MEA)는 수소이온이 전달되는 전해질막(electroyte membrane)을 사이에 두고, 양측으로 수소가 공급되는 연료극(anode)과 공기가 공급되는 공기극(cathode)을 구비한다.The membrane-electrode assembly (MEA) has an electrolyte membrane through which hydrogen ions are delivered, and includes an anode supplied with hydrogen and a cathode supplied with air.

상기 막-전극 어셈블리(MEA)의 공기극과 대향하는 분리판의 대향면에는 공기의 유동을 위한 복수의 공기 채널이 형성되고, 수소극과 대향하는 분리판의 대향면에는 수소의 유동을 위한 복수의 수소 채널이 형성된다.A plurality of air channels are formed on the opposite surface of the separator plate facing the air electrode of the membrane-electrode assembly MEA, and a plurality of air channels are formed on the opposite surface of the separator plate opposite to the hydrogen electrode. Hydrogen channels are formed.

바람직하게는, 상기 분리판과 막-전극 어셈블리 사이에는 공기 및 수소가 효율적으로 공기극 및 연료극으로 공급될 수 있도록 기체확산막이 개재된다.Preferably, a gas diffusion membrane is interposed between the separator and the membrane-electrode assembly so that air and hydrogen can be efficiently supplied to the cathode and the anode.

상기 수소 채널을 통하여 연료극으로 공급된 수소가 수소이온(H+)과 전자(e-)로 분해되고, 수소이온이 선택적으로 전해질막을 통과하여 공기극으로 전달되며, 이때 연료극과 공기극을 연결하는 도선에는 전류가 생성되고, 공기극으로 이동된 전자는 공기와 반응하여 물 및 열이 생성된 후 연료 전지 스택의 외부로 배출된다.Hydrogen supplied to the anode through the hydrogen channel is decomposed into hydrogen ions (H +) and electrons (e-), and hydrogen ions are selectively passed through the electrolyte membrane to the cathode, where current is connected to the conductor connecting the anode and cathode. Is generated, and the electrons moved to the cathode react with the air to generate water and heat, which are then discharged to the outside of the fuel cell stack.

이때, 상기 연료극으로 공급되는 수소와 상기 공기극으로 공급되는 공기의 누출을 방지하기 위하여 막-전극 어셈블리 및 세퍼레이터 사이의 실(seal)이 확보되어야 한다.In this case, a seal between the membrane-electrode assembly and the separator must be secured to prevent leakage of hydrogen supplied to the anode and air supplied to the cathode.

일반적으로, 실(seal)을 확보하기 위해서 상기 막-전극 어셈블리와 상기 세 퍼레이터 사이에 실(seal) 부재가 협지된다.In general, a seal member is sandwiched between the membrane-electrode assembly and the separator to secure a seal.

미국 등록 특허 64,405,597 에서는 서로 다른 탄성계수를 가진 소재를 이용하여 두 개의 레이어로 형성된 실부재를 이용한 실 구조 및 분리판의 일면에 그루브를 형성하고 그 내부에 실 부재를 삽입한 후 소정의 압축력으로 가압하는 방식의 실 구조를 개시하고 있다.U.S. Patent No. 64,405,597 uses a material having a different modulus of elasticity to form a seal structure using a seal member formed of two layers and a groove formed on one surface of the separator plate, and then inserts the seal member therein and presses it with a predetermined compressive force. The actual structure of the method is disclosed.

서로 다른 탄성계수를 가진 소재를 이용하는 경우에는, 분리판과 접하는 제1 레이어 및 막-전극 어셈블리와 접하는 제2 레이어를 포함하는 층상 구조(laminar arrangement)로 실부재를 형성하게 되며, 이때 상기 제2 레이어는 상기 제1 레이어 보다 큰 탄성계수를 갖는 소재로 형성된다.When using materials having different elastic modulus, the seal member is formed in a laminar arrangement including a first layer in contact with the separator and a second layer in contact with the membrane-electrode assembly. The layer is formed of a material having a larger elastic modulus than the first layer.

따라서, 제2 레이어에 비하여 변형이 용이하고 분리판의 거칠기 및 형상에 쉽게 추종할 수 있는 상기 제1 레이어에 의해 공기 또는 수소의 누출을 용이하게 방지되며, 제2 레이어에 의해 막-전극 어셈블리의 전해질막을 협지하게 된다.Accordingly, leakage of air or hydrogen is easily prevented by the first layer, which is easier to deform than the second layer, and can easily follow the roughness and shape of the separator, and the second layer of the membrane-electrode assembly The electrolyte membrane is sandwiched.

그러나, 서로 다른 탄성계수를 가진 소재를 이용하는 경우에는 실 부재 전체를 분리판이 가압하는 방식이어서 분리판에 집중 응력이 발생하고, 따라서 분리판의 박판화 및 연료 전지 스택의 소형화가 어려운 동시에, 서로 다른 탄성계수를 가진 레이어를 별도로 제작한 후 접착하여야 함으로 그 공정이 복잡해 진다.However, in the case of using materials having different modulus of elasticity, the separation plate is pressurized to the whole seal member, so that a concentrated stress is generated in the separation plate, which makes it difficult to reduce the thickness of the separation plate and reduce the size of the fuel cell stack. The process is complicated by the fact that the modulus layer must be manufactured separately and then bonded.

한편, 분리판의 일면에 그루브를 형성하고 그 내부에 실 부재를 삽입한 후 소정의 압축력으로 가압하는 실 구조의 경우에는, 엔드 플레이트를 이용하여 연료 전지 스택을 체결하는 경우, 그루브에 삽입된 실 부재가 분리판에 의한 압력에 의해 그루브 외부로 확장되어 실이 형성된다.On the other hand, in the case of a seal structure in which a groove is formed on one surface of the separator plate, the seal member is inserted therein, and the seal member is pressed with a predetermined compressive force, when the fuel cell stack is fastened using the end plate, the seal inserted into the groove is used. The member is expanded out of the groove by the pressure by the separating plate to form a seal.

그러나, 실 부재가 그루브 외부로 확장되는 경우 그루브의 모서리에 응력 집중이 발생하게 되어 분리판이 파손되거나 실 부재가 찢어질 수 있어 연료 전지 스택 구조가 취약해질 수 있는 문제점이 있었다.However, when the seal member extends to the outside of the groove, stress concentration may occur at the edge of the groove, and thus, the separator may be damaged or the seal member may be torn, thereby making the fuel cell stack structure weak.

본 발명에 따른 연료 전지 스택의 실 구조는 상기의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 실 부재에 의해 분리판에 작용하는 응력의 집중 현상을 방지할 수 있는 연료 전지 스택의 실 구조를 제공하는 것을 목적으로 한다.The seal structure of the fuel cell stack according to the present invention is to solve the above problems, and an object thereof is to provide a seal structure of a fuel cell stack capable of preventing the concentration of stress acting on the separator plate by the seal member. do.

또한, 본 발명에 따른 연료 전지 스택의 실 구조는 분리판과 실 부재 사이에 복수의 실을 형성함으로써, 연료 전지 스택 내부의 유체의 유출을 효율적으로 방지할 수 있는 연료 전지 스택의 실 구조를 제공하는 것을 목적으로 한다.In addition, the seal structure of the fuel cell stack according to the present invention provides a seal structure of the fuel cell stack capable of efficiently preventing the leakage of fluid inside the fuel cell stack by forming a plurality of seals between the separator and the seal member. It aims to do it.

또한, 본 발명은 상기 실 구조를 구비한 연료 전지 스택을 제공하는 것을 목적으로 한다.Moreover, an object of this invention is to provide the fuel cell stack provided with the said seal structure.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 연료 전지 스택의 실 구조는 막-전극 어셈블리를 한 쌍의 분리판으로 협지(sanwitch)하는 연료 전지 스택의 내부 공간으로부터 유체의 유출(leaking)을 방지하기 위한 실(seal) 구조로서, 상기 막-전극 어셈블리의 전해질막과 상기 분리판 사이에는 실 부재가 개재되며, 상기 실링 부재와 접하는 상기 분리판 부위에는 복수의 그루브(groove)가 형성되는 것을 특징으로 한다.The seal structure of the fuel cell stack according to the present invention for achieving the above object is to prevent the leakage of fluid from the internal space of the fuel cell stack for sandwiching the membrane-electrode assembly with a pair of separator plates. A seal structure for sealing, wherein a seal member is interposed between the electrolyte membrane of the membrane-electrode assembly and the separator plate, and a plurality of grooves are formed in the separator plate portion in contact with the sealing member. do.

또한, 상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 연료 전지 스택은 전해 질 막 및 상기 전해질막을 양측에서 협지하는 연료극 및 공기극을 포함하는 막-전극 어셈블리; 상기 막-전극 어셈블리를 양측에서 협지하는 한쌍의 분리판; 및 상기 막-전극 어셈블리의 전해질막과 상기 분리판의 사이에 개재되는 실부재를 포함하되, 상기 실 부재와 접하는 상기 분리판의 부위에는 복수의 그루브가 형성되는 것을 특징으로 한다.In addition, the fuel cell stack according to the present invention for achieving the above object comprises a membrane-electrode assembly including an electrolyte membrane and a fuel electrode and an air electrode sandwiching the electrolyte membrane from both sides; A pair of separators which sandwich the membrane-electrode assembly from both sides; And a seal member interposed between the electrolyte membrane of the membrane-electrode assembly and the separator plate, wherein a plurality of grooves are formed at a portion of the separator plate in contact with the seal member.

바람직하게는, 상기 실 부재는 쇼어 경도(Shore Hardness) 30 이상 50 이하인 재질로 형성되며, 더욱 바람직하게는 상기 실 부재는 저경도 실리콘 고무로 형성된다.Preferably, the seal member is formed of a material having a Shore Hardness of 30 or more and 50 or less, and more preferably, the seal member is formed of a low hardness silicone rubber.

바람직하게는, 상기 복수의 그루브는, 서로 평행한 제1,2 그루브를 포함하며, 상기 실 부재는 상기 제1,2 그루브와 접하여 3중 실(seal)을 형성한다.Preferably, the plurality of grooves comprises first and second grooves parallel to each other, and the seal member is in contact with the first and second grooves to form a triple seal.

이때, 상기 제1,2 그루브에 의해 형성되는 3중 실(seal)의 폭은 1:3:1로 설정되는 것이 바람직하다.At this time, the width of the triple seal formed by the first and second grooves is preferably set to 1: 3: 1.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예에 대해서 설명한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

도 1에는 연료 전지 스택의 적층 구조(laminar arrangement)가 도시되어 있으며, 도 2에는 도 1의 적층 구조로 형성된 연료 전지 스택이 도시되어 있다.1 shows a laminar arrangement of a fuel cell stack, and FIG. 2 shows a fuel cell stack formed of the laminate structure of FIG. 1.

도 1에 도시된 바와 같이, 연료 전지 스택(20)은 막-전극 어셈블리(MEA)(21)의 양측으로 실 부재(23) 및 분리판(24)이 순차적으로 적층되어 구성된다.As shown in FIG. 1, the fuel cell stack 20 includes a seal member 23 and a separator 24 sequentially stacked on both sides of a membrane-electrode assembly (MEA) 21.

이때, 막-전극 어셈블리(21)와 분리판(24) 사이에는 기체 확산막(Gas Diffusion Medium)이 구비되어, 막-전극 어셈블리(21)의 연료극으로 공급되는 수소와 공기극으로 공급되는 공기가 용이하게 확산될 수 있도록 한다.At this time, a gas diffusion film is provided between the membrane electrode assembly 21 and the separator 24 to facilitate the hydrogen supplied to the fuel electrode of the membrane electrode assembly 21 and the air supplied to the cathode. So that it can spread quickly.

막-전극 어셈블리(21)의 중심부에서는 전해질막의 양측으로 공기극과 연료극이 구비되며, 주변에서는 상기 전해질막이 실 부재(23)에 의해 협지된다.At the center of the membrane-electrode assembly 21, air electrodes and fuel electrodes are provided at both sides of the electrolyte membrane, and the electrolyte membrane is sandwiched by the seal member 23 at the periphery.

상기 실 부재(23)는 다시 분리판(24)에 의해 협지된다.The seal member 23 is again sandwiched by the separating plate 24.

도 2에는 상기 적층 구조로 적층된 연료 전지 스택의 개략도가 도시되어 있다.2 shows a schematic diagram of a fuel cell stack stacked in such a stacked structure.

분리판(24)의 양측으로는 엔드 플레이트(25)가 구비되며, 연료 전지 스택 (20) 양단의 엔드 플레이트는 소정의 체결수단, 예컨대 체결봉 및 너트에 의해 그 간격이 조절되어 설정된 압축력을 연료 전지 스택에 가한다.End plates 25 are provided at both sides of the separation plate 24, and end plates at both ends of the fuel cell stack 20 are controlled by a predetermined fastening means, for example, a fastening rod and a nut, to control the set compression force. Applied to the battery stack.

도 2에서는 하나의 단위 셀이 엔드 플레이트(25)에 의해 가압되는 것으로 도시하고 있으나, 단위 셀의 수는 이에 한정되지 않음은 자명하다.In FIG. 2, one unit cell is pressurized by the end plate 25, but the number of unit cells is not limited thereto.

도 3에는 상기 도 2의 연료 전지 스택의 적층 구조 보여주는 단면도가 도시되어 있다.3 is a cross-sectional view illustrating a laminated structure of the fuel cell stack of FIG. 2.

도 2에 도시된 바와 같이, 막-전극 어셈블리(21)의 연료극 및 공기극과 대향하는 분리판(24)에는 복수의 채널(41,42)이 형성되며, 상기 복수의 채널(41,42)을 통하여 공기 및 수소의 유동이 이루어진다.As shown in FIG. 2, a plurality of channels 41 and 42 are formed in the separator 24 facing the anode and the cathode of the membrane-electrode assembly 21, and the channels 41 and 42 are formed. Air and hydrogen flow through.

이때, 연료 전지의 효율 및 안전을 확보하기 위해서는, 복수의 채널(41,42)을 통하여 유동하는 공기 및 수소의 실(seal)이 확보되어야 하며, 이를 위하여 분리판(24)와 막-전극 어셈블리(21)의 전해질막 사이에는 실 부재(23)가 개재된다.At this time, in order to ensure the efficiency and safety of the fuel cell, a seal of air and hydrogen flowing through the plurality of channels 41 and 42 should be secured. For this purpose, the separator 24 and the membrane-electrode assembly are required. The seal member 23 is interposed between the electrolyte membranes of 21.

분리판(24)과 실 부재(23) 사이의 실(seal) 및 실 부재(23)와 막-전극 어셈 블리(21) 사이의 실(seal)은 분리판(24)의 양측에 구비된 엔드 플레이트(25)로부터 작용되는 압축력에 의해 유지된다.A seal between the separator plate 24 and the seal member 23 and a seal between the seal member 23 and the membrane-electrode assembly 21 are provided at both ends of the separator plate 24. It is held by the compressive force acting from the plate 25.

이때, 실 부재(23)과 접하는 분리판(24)의 부위에는 복수의 그루브 (groove)(43), 예컨대 두 개의 그루브(43a,43b)가 형성되어, 실 부재(23)에 작용하는 상기 압축력을 분산시키며, 따라서 실 부재(23) 사이에 협지된 막-전극 어셈블리(21)의 전해질막이 손상되는 것을 방지한다.In this case, a plurality of grooves 43, for example, two grooves 43a and 43b are formed at a portion of the separation plate 24 in contact with the seal member 23, so that the compressive force acting on the seal member 23. This prevents the electrolyte membrane of the membrane-electrode assembly 21 sandwiched between the seal members 23 from being damaged.

또한, 상기 압축력에 의해 실 부재(23)가 두 개의 그루브(43a,43b)로 일부 흡수되며, 결과적으로 분리판(24)과 실 부재(23) 사이에 삼중 실(seal)이 형성되어 연료 전지 스택(20) 내부의 공기 및 수소의 유출이 더욱 효율적으로 방지된다.In addition, the seal member 23 is partially absorbed into the two grooves 43a and 43b by the compressive force, and as a result, a triple seal is formed between the separator plate 24 and the seal member 23 so that the fuel cell Outflow of air and hydrogen inside the stack 20 is more effectively prevented.

도 4에는 도 3의 'A' 부분을 확대한 단면도가 도시되어 있다.4 is an enlarged cross-sectional view of portion 'A' of FIG. 3.

도 4에 도시된 바와 같이, 엔트 플레이트(25)에 의해 형성되는 압력에 의해 그루브(43a,43b)와 대향하는 부분의 실 부재(23)가 그루브(43a,43b) 내부로 흡수된다.As shown in FIG. 4, the seal member 23 in the portion facing the grooves 43a and 43b is absorbed into the grooves 43a and 43b by the pressure generated by the end plate 25.

실 부재(23)는 분리판에 작용하는 응력의 축소를 위해 저경도 재질, 바람직하게는 쇼어 경도(Shore Hardness) 30~50의 저경도 재질을 사용하는 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 저경도 실리콘 고무로 형성되는 것이 바람직하다.The seal member 23 is preferably made of a low hardness material, preferably a low hardness material having a Shore Hardness of 30 to 50, in order to reduce the stress applied to the separator, and more preferably, low hardness silicon. It is preferably formed of rubber.

실 부재(23)의 두께(h1)는 과도한 압축 및 응력 집중에 의한 영구 변형을 방지하기 위하여 설정된 두께 이하로 형성되며, 바람직하게는 0.5mm 이하로 형성된다.The thickness h1 of the seal member 23 is formed to be less than or equal to the set thickness to prevent permanent deformation due to excessive compression and stress concentration, and is preferably formed to be 0.5 mm or less.

또한, 실 부재(23)의 폭(s1)은 분리판(24)에 형성된 그루브(43a,43b)를 충분 히 커버할 수 있도록 설정되며, 바람직하게는 4~7mm 로 설정된다.In addition, the width s1 of the seal member 23 is set to sufficiently cover the grooves 43a and 43b formed in the separating plate 24, and is preferably set to 4 to 7 mm.

한편, 상기 그루브(groove)(43a,43b)는 실 부재(23)의 압축 변형량을 충분히 흡수하여 실 부재(23)가 연료 전지 스택의 내부공간 또는 외부 공간으로 밀려나오는 것을 방지할 수 있는 충분한 크기로 형성되어야 하는 동시에 분리판(24)과 실 부재(23) 사이에서 형성되는 삼중 실의 폭을 과도하게 감소시키지 않는 크기로 형성되어야 하며, 바람직하게는, 상기 그루브(43a,43b)의 폭(w1)은 0.2~1.0mm, 높이(h2)는 0.2~0.5mm의 크기로 형성된다.On the other hand, the grooves 43a and 43b are sufficiently sized to sufficiently absorb the compressive deformation amount of the seal member 23 and to prevent the seal member 23 from being pushed out into the inner space or the outer space of the fuel cell stack. At the same time, the width of the triple thread formed between the separator plate 24 and the seal member 23 should not be excessively reduced. Preferably, the width of the grooves 43a and 43b ( w1) is 0.2 ~ 1.0mm, the height (h2) is formed in the size of 0.2 ~ 0.5mm.

분리판(24)과 실 부재(23) 사이에 형성되는 삼중 실(seal)의 폭(d1,d2,d3)의 비는 바람직하게는 1:3:1로 형성되며, 그루브(groove)(43a,43b) 사이에 형성되는 실의 폭을 넓게 함으로써, 연료 전지 스택 내부의 공기 및 수소의 누출을 효율적으로 방지할 수 있다.The ratio of the widths d 1, d 2, d 3 of the triple seal formed between the separator plate 24 and the seal member 23 is preferably 1: 3: 1, and the groove 43a is provided. By widening the width of the chamber formed between the and 43b), leakage of air and hydrogen in the fuel cell stack can be effectively prevented.

도 5a 내지 도 5b에는 각각 종래 기술에 따른 실 구조의 압력 분포와 본 발명에 따른 실 구조의 압력분포를 도시한 사진이 도시되어 있다.5A to 5B, respectively, a photograph showing the pressure distribution of the seal structure according to the prior art and the pressure distribution of the seal structure according to the present invention is shown.

상기 사진은 면압지를 이용하여 촬영한 것으로서, 면압지는 작용하는 압력이 설정된 압력 이상인 경우 색상이 변화하며, 변화된 색상의 농도로부터 면압의 상대적인 크기를 측정할 수 있다.The photograph is taken using a surface pressure paper, the surface pressure changes the color when the working pressure is greater than the set pressure, it is possible to measure the relative magnitude of the surface pressure from the changed color density.

도 5a와 도 5b를 비교해 보면, 도 5a에 도시된 바와 같이 종래 기술에 따른 실 구조는 실 부위가 짙은 단일 선으로 나타나는데 비하여, 본 발명에 따른 실 구조는 실 부위가 옅은 삼중 선으로 나타나는 것을 알 수 있으며, 나아가 본 발명에 따른 실 구조에 의해 응력 집중 현상을 방지할 수 있음을 알 수 있다.5A and 5B, as shown in FIG. 5A, the yarn structure according to the related art is represented by a single thick line of yarn, whereas the yarn structure according to the present invention is represented by a thin triplet of yarn. It can be seen that furthermore, the stress concentration phenomenon can be prevented by the seal structure according to the present invention.

본 발명에 따른 연료 전지 스택의 실 구조는 상기의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 실 부재에 의해 분리판에 작용하는 응력의 집중 현상을 방지할 수 있다.The seal structure of the fuel cell stack according to the present invention is to solve the above problems, and can prevent the phenomenon of concentration of stress acting on the separator plate by the seal member.

또한, 본 발명에 따른 연료 전지 스택의 실 구조는 분리판과 실 부재 사이에 복수의 실을 형성함으로써, 연료 전지 스택 내부의 유체의 유출을 효율적으로 방지할 수 있다.In addition, in the seal structure of the fuel cell stack according to the present invention, a plurality of seals are formed between the separator plate and the seal member, whereby the outflow of fluid inside the fuel cell stack can be effectively prevented.

또한, 본 발명은 상기 실 구조를 구비한 연료 전지 스택을 제공하여 효율이 향상된 연료 전지 스택을 제공하는 것이 가능하다.In addition, the present invention can provide a fuel cell stack having the seal structure, thereby providing a fuel cell stack with improved efficiency.

Claims (10)

막-전극 어셈블리를 한 쌍의 분리판으로 협지(sanwitch)하는 연료 전지 스택의 내부 공간으로부터 유체의 유출(leaking)을 방지하기 위한 실(seal) 구조로서,A seal structure for preventing leakage of fluid from an interior space of a fuel cell stack that sandwiches a membrane-electrode assembly with a pair of separator plates, 상기 막-전극 어셈블리의 전해질막과 상기 분리판 사이에는 실 부재가 개재되며, 상기 실링 부재와 접하는 상기 분리판 부위에는 복수의 그루브(groove)가 형성되되,A seal member is interposed between the electrolyte membrane of the membrane electrode assembly and the separator plate, and a plurality of grooves are formed in the separator plate portion in contact with the sealing member. 상기 실 부재는 쇼어 경도(Shore Hardness) 30 이상 50 이하의 저경도 실리콘 고무로 형성되는 것을 특징으로 하는 연료 전지 스택의 실 구조.The seal member is a seal structure of a fuel cell stack, characterized in that formed of low hardness silicone rubber having a Shore Hardness of 30 to 50. 제1항에서,In claim 1, 상기 실 부재는,The seal member, 두께가 0.2~0.5mm이며, 폭이 4~7mm인 연료 전지 스택의 실 구조.The actual structure of a fuel cell stack having a thickness of 0.2 to 0.5 mm and a width of 4 to 7 mm. 제2항에서,In claim 2, 상기 복수의 그루브는,The plurality of grooves, 서로 평행한 제1,2 그루브를 포함하며, 상기 실 부재는 상기 제1,2 그루브와 접하여 3중 실(seal)을 형성하는 연료 전지 스택의 실 구조.And a first and second grooves parallel to each other, wherein the seal member is in contact with the first and second grooves to form a triple seal. 제3항에서,In claim 3, 상기 제1,2 그루브에 의해 형성되는 3중 실(seal)의 폭은 1:3:1로 설정되는 연료 전지 스택의 실 구조.The seal structure of the fuel cell stack in which the width of the triple seal formed by the first and second grooves is set to 1: 3: 1. 제4항에서,In claim 4, 상기 제1,2 그루브의 깊이는 0.2~1.0mm로 형성되며, 상기 제1,2 그루브의 폭은 0.2~0.5mm로 형성되는 연료 전지 스택의 실 구조.The first and second grooves have a depth of 0.2 to 1.0 mm, and the width of the first and second grooves is 0.2 to 0.5 mm. 연료 전지 스택에서,In the fuel cell stack, 전해질 막 및 상기 전해질막을 양측에서 협지하는 연료극 및 공기극을 포함하는 막-전극 어셈블리;A membrane-electrode assembly including an electrolyte membrane and a fuel electrode and an air electrode sandwiching the electrolyte membrane from both sides; 상기 막-전극 어셈블리를 양측에서 협지하는 한쌍의 분리판; 및A pair of separators which sandwich the membrane-electrode assembly from both sides; And 상기 막-전극 어셈블리의 전해질막과 상기 분리판의 사이에 개재되는 실부재를 포함하되,It includes a seal member interposed between the electrolyte membrane and the separator of the membrane-electrode assembly, 상기 실 부재와 접하는 상기 분리판의 부위에는 복수의 그루브가 형성되며, 상기 실 부재는 쇼어 경도(Shore Hardness) 30 이상 50 이하의 저경도 실리콘 고무로 형성되는 것을 특징으로 하는 연료 전지 스택.A plurality of grooves are formed in a portion of the separator plate in contact with the seal member, and the seal member is formed of low hardness silicone rubber having a Shore Hardness of 30 to 50. 제6항에서,In claim 6, 상기 실 부재는,The seal member, 두께가 0.2~0.5mm이며, 폭이 4~7mm인 연료 전지 스택.A fuel cell stack with a thickness of 0.2-0.5 mm and a width of 4-7 mm. 제7항에서,In claim 7, 상기 복수의 그루브는,The plurality of grooves, 서로 평행한 제1,2 그루브를 포함하며, 상기 실 부재는 상기 제1,2 그루브와 접하여 3중 실(seal)을 형성하는 연료 전지 스택.And a first and second grooves parallel to each other, wherein the seal member is in contact with the first and second grooves to form a triple seal. 제8항에서,In claim 8, 상기 제1,2 그루브에 의해 형성되는 3중 실(seal)의 폭은 1:3:1로 설정되는 연료 전지 스택.And a width of the triple seal formed by the first and second grooves is set to 1: 3: 1. 제9항에서,In claim 9, 상기 제1,2 그루브의 깊이는 0.2~1.0mm로 형성되며, 상기 제1,2 그루브의 폭은 0.2~0.5mm로 형성되는 연료 전지 스택.The first and second grooves have a depth of 0.2 to 1.0 mm, and the width of the first and second grooves is 0.2 to 0.5 mm.

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