KR100572058B1 - 연료전지 어셈블리 및 이에 사용되는 세퍼레이터 - Google Patents

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Abstract

각각이 연료 유체 또는 산화제 유체용 도관으로 작용하는 리세스(10)를 한정하는 한 쌍의 세퍼레이터(11, 12)를 포함하는 연료전지 어셈블리(1)에서, 각 세퍼레이터의 상면과 하면을 연결하기 위한 피드쓰루 도전성 경로는 각 세퍼레이터(11, 12)를 통해 연장된 스루홀(33)의 측벽에 형성된 제 2 도전성 필름(36)에 의해, 제 2 도전성 필름(36)이 리세스(10)에 제공된 돌출부(30)의 상면을 구성하는 제 1 도전성 필름(35)을 리세스(10)가 형성된 면의 반대쪽 면에 형성된 제 3 도전성 필름(37)에 연결하는 방법으로 달성된다.

Description

연료전지 어셈블리 및 이에 사용되는 세퍼레이터{Fuel cell assembly and a separator therefor}
본 발명은 연료전지 어셈블리 및 이에 사용되는 세퍼레이터에 관한 것이다. 구체적으로는 본 발명은 에칭과 같은 반도체 공정 또는 마이크로머신 공정을 사용하여 형성된 세퍼레이터를 포함하는 컴팩트 연료전지 어셈블리 및 이에 사용되는 세퍼레이터에 관한 것이다.
연료전지는 전해질층과 상기 전해질층 양쪽에 놓여진 한 쌍의 촉매수반 전극을 포함하고, 해당 전극에 공급되는 수소 또는 알코올과 같은 연료 유체와 산소 또는 공기와 같은 산화 유체간의 촉매의 도움을 받은 전기화학 반응을 통하여 전기를 발생시킨다. 다수의 상이한 유형의 연료전지가 제안되어 왔다. 이들 중 다수는 액체 전해질을 사용하지만 고체 전해질을 사용하는 것이 제조 및 취급이 용이하므로 점점 더 선호되고 있다.
그러나 이러한 고체 전해질형 연료전지 각각으로부터 생성되는 전압 산출량은 통상적으로 1볼트 이하 정도로 매우 낮은데, 대부분의 적용 분야에서는 실질적으로 더 높은 전압을 요구한다. 따라서 각 연료전지를 직렬로 전기적으로 연결할 필요가 있다. 통상적으로 이러한 연료전지의 직렬연결은 연료전지를 적층하여 연 료전지 스택을 형성함으로써 달성되지만 복수개의 연료전지가 공통 평면에 배열된 시트 형태의 연료전지 어셈블리를 제공하는 것이 제안되었다(국제특허공보 WO01/95406).
상기 연료전지 어셈블리에서 전해질층이 그 사이에 놓여지고 연료 가스(예를 들면 수소)와 산화 가스(예를 들면 산소)를 위한 통로를 한정하는 한 쌍의 세퍼레이터(또는 흐름 분배 플레이트)에는 가스 흐름통로로 작용하는 복수개의 리세스가, 인접한 리세스가 상이한 가스 공급시스템에 연결되어 인접한 연료 전지가 반대의 극성을 가지도록 하는 매트릭스 패턴으로 복수개의 연료전지에 대응하도록 형성되어 있다. 각 연료전지는 연료전지 전체가 직렬로 연결되도록, 가스 흐름 통로(또는 세퍼레이터의 리세스)쪽으로 향하도록 전해질층의 양쪽에 배치되고 백금(Pt)을 포함한 예를 들면 카본 시트로 형성된 가스 확산 전극 중 관련된 것에 의해, 인접한 연료전지에 연결될 수 있다. 가스 확산 전극은 다공성 재료로 만들어져 큰 전기저항을 가지는 경향이 있다. 이러한 이유로, 예를 들어 금을 증착시켜 전해질층 쪽에 있는 각 세퍼레이터의 면 위에 형성된 도전성 필름에 의해 전지-전지 연결을 이루어 전기저항을 감소시키는 것이 제안되었다.
복수개의 연료전지를 한정하기 위한 세퍼레이터와 같은 컴퍼넌트 부분은 바람직하게는 단결정 실리콘 또는 유리로 이루어지는 기재를 에칭과 같은 반도체 공정 또는 마이크로머신 공정을 사용하여 제조될 수 있다. 구체적으로는 약 1-100W 전원을 가지며 배터리 등 대신 사용되는 연료전지를 포함하는 소형 연료전지 어셈블리에 사용하기 위한 세퍼레이터는 머시닝에 의해 거의 달성될 수 없는 고도의 정 밀함을 요구하지만 이러한 세퍼레이터는 반도체 공정 또는 마이크로머신 공정으로 충분히 높은 정밀도 및 높은 효율로 제조하는 것이 가능하다.
따라서 상기한 서술에 따르면 시트 형태(또는 평면 연료전지 어셈블리)이고 복수개의 상호연결된 연료전지를 가진 연료전지 어셈블리가 얻어질 수 있다. 그러나 이러한 연료전지 어셈블리에서 가스 확산 전극 또는 전지를 연결하기 위한 도전성 필름은 전해질층과 각 세퍼레이터 사이에 배치되어 일단 연료전지 어셈블리가 조립되면 전지 연결 패턴을 바꾸는 것은 실제로 불가능하다.
연료전지 어셈블리가 단일 연료전지만 포함하는 경우에도 각 세퍼레이터의 바깥쪽은 외부 소자에 연결하기 위한 전극을 구비하는 것이 바람직한 경우가 있다. 예를 들면 이러한 배치는 복수개의 연료전지 어셈블리를 적층하여 이들을 직렬로 연결하여 연료전지 스택을 형성하기가 더 용이하도록 한다. 도 14는 각 세퍼레이터의 바깥쪽에 전극이 제공되도록 한 이러한 연료전지 어셈블리의 한 예를 도시한다. 이러한 연료전지 어셈블리(100)는 예를 들어 각각 실리콘으로 만들어지고, 연료 유체(예를 들면 수소 가스) 또는 산화 유체 (예를 들면 산소 가스)를 위한 흐름 통로를 한정하기 위한 리세스(11)가 형성되어 있는 한 쌍의 세퍼레이터(111, 112), 상기 한 쌍의 세퍼레이터(111, 112) 사이에 놓인 전해질층(113) 및 세퍼레이터(111, 112)의 리세스(11)쪽을 향하도록 전해질층(113)의 양쪽에 놓여진 한 쌍의 확산 전극(114)을 포함한다. 각 확산 전극(114)은 전해질층(113)에 접촉한 촉매전극층(115), 및 세퍼레이터(111, 112)의 리세스(110)에 인접한 확산층(116)을 포함한다. 이 연료전지 어셈블리(100)에서 각 세퍼레이터(111)의 표면은 예를 들면 증착에 의해 형성된 도전성 필름(120)으로 코팅되어, 각 확산 전극(114)의 전위가 확산 전극(114)과 접촉된 각 세퍼레이터(111, 112)의 내면으로부터 도전성 필름(120)을 경유하여 각 세퍼레이터의 맞은편 외면으로 전달되어, 외부 소자에의 연결을 위한 전극(121)을 세퍼레이터(111, 112) 외면에 제공하는 것이 가능하다. 그러나 이러한 연료전지 어셈블리(100)에서 도전성 필름(120)으로 제공된 도전성 경로는 길어져 연료전지 어셈블리(100)의 내부 저항을 바람직하지 못하게 높이는 경향이 있다. 또한 세퍼레이터(111, 112)의 상면 및 하면에 도전성 필름(120)을 균일하게 부착하는 것은 비교적 용이하지만 상면 또는 하면에 수직인 세퍼레이터(111, 112)의 측면에 균일하게 도전성 필름(120)을 부착하기는 힘들다. 이것은 결과적으로 측면에 도전성 필름(120)이 바람직하지 못할 정도로 얇게 생성되도록 하여 연료전지 어셈블리(100)의 내부 저항을 증가시키게 된다.
일본특허공개 제2000-173629호는 복수개의 금속 핀 또는 복수개의 돌출부를 가진 금속 플레이트를 삽입 몰딩(insert molding) 다이에 놓고, 용융 수지 재료를 거기에 주입하여 금속 핀 또는 금속 플레이트가 세퍼레이터를 통과해 연장되도록 일체 성형된 세퍼레이터를 형성하는 것이 개시되어 있다. 이 방법으로 세퍼레이터의 내면에 접촉된 전극(양극 또는 음극)의 전위는 금속 핀 또는 금속 플레이트를 경유해 세퍼레이터의 외면에 전달될 수 있다. 이와 같이 제공된 도전성 경로는 세퍼레이터를 덮는 대신 그것을 통과해 연장되므로 도전성 경로는 더 짧아져 연료 전지 어셈블리의 내부 저항이 더 작아지게 된다. 그러나 이러한 접근법은 단결정 실리콘, 유리 등과 같은 무기 재료로 만들어진 기재를 에칭하여 형성되는 세퍼레이터 에는 적용될 수 없다.
종래 기술의 이러한 문제점들을 고려할 때, 본 발명의 첫번째 목적은 에칭과 같은 반도체 공정 또는 마이크로머신 공정으로 형성되고 그것을 관통해 연장된 하나 이상의 도전성 경로를 구비한 한 쌍의 세퍼레이터를 가진 컴팩트 연료전지 어셈블리를 제공하는 것이다.
본 발명의 두번째 목적은 공통 평면에 배열된 복수개의 연료전지를 포함하여 이들 전지간 전기적 연결이 용이한 컴팩트 연료전지 어셈블리를 제공하는 것이다.
본 발명의 세번째 목적은 에칭과 같은 반도체 공정 또는 마이크로머신 공정으로 형성되고, 그것을 관통해 연장된 하나 이상의 도전성 경로를 구비한 연료전지 어셈블리용 세퍼레이터를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 태양에 따르면, 상기 목적은 전해질층(13); 상기 전해질층이 그 사이에 놓인 한 쌍의 촉매전극층(15); 전해질층 쪽을 향한 제 1면과 상기 제 1면과 반대쪽에 제 2면을 가지고, 제 1면은 연료 유체 또는 산화제 유체가 흐르는 리세스(10)를 구비하여 한쌍의 촉매전극층중 관련된 것과 접촉하게 되는 한 쌍의 세퍼레이터(11, 12); 각 세퍼레이터의 제 1면으로부터 제 2면으로 뻗어있는 하나 또는 복수개의 스루홀(33); 각 세퍼레이터의 제 1면중 적어도 일부에 형성되어 조립 상태에서 한 쌍의 촉매전극층중 관련된 것에 전기적으로 연결되는 제 1 도전성 필름(35); 각 세퍼레이터의 하나 또는 복수개의 스루홀의 측벽의 적어도 일부에 형성되어 제 1 도전성 필름에 전기적으로 연결된 제 2 도전성 필름(36); 및 각 세퍼 레이터의 제 2 면중 적어도 일부에 형성되어 제 2 도전성 필름에 전기적으로 연결되는 제 3 도전성 필름(37)을 포함하는 연료전지 어셈블리에 의해 달성된다. 유체(주로 가스)를 촉매전극층 위로 확산시켜 반응 효율을 개선시키기 위하여 연료전지 어셈블리는 바람직하게는 각 세퍼레이터 및 결합된 촉매전극층 사이에 도전성 확산층(16)을 포함할 수 있다. 상기 구조에 따르면 스루홀의 측벽에 형성되고 각 세퍼레이터의 제 1면 상의 제 1 도전성 필름을 각 세퍼레이터의 제 2 면상의 제 3 도전성 필름에 연결시키는 제 2 도전성 필름은 각 세퍼레이터를 관통해 연장된 도전성 경로로 작용한다.
따라서 세퍼레이터가 무기 기재를 에칭하는 단계를 포함한 반도체 공정 또는 마이크로머신 공정으로 형성되는 경우에도 제 1 내지 제 3 도전성 필름은 물리적 증착(PVD), 화학적 증착(CVD), 스핀 코팅, 스퍼터링, 스크린 프린팅 등에 의해 용이하게 형성될 수 있어 각각 그것을 관통하여 연장되어 있는 하나 이상의 도전성 경로를 가진 한 쌍의 세퍼레이터를 포함하는 컴팩트 연료전지 에셈블리를 얻는 것이 가능하다. 각 세퍼레이터를 관통하는 도전성 경로를 제공함으로써 연료전지 어셈블리의 내부저항을 증가시키지 않고서 세퍼레이터의 외면에 전극을 제공하는 것이 가능하다.
바람직하게는 하나 이상의 돌출부(30, 55, 56)가 한 쌍의 세퍼레이터 각각의 리세스에 제공되는데, 여기서 제 1 도전성 필름은 돌출부의 상면의 적어도 일부를 구성한다. 이것은 제 1 도전성 필름과 촉매전극층(또는 확산층) 사이에 충분한 접촉 면적을 확보하면서 리세스에서 바람직한 유체 흐름을 얻을 수 있도록 한다.
각 세퍼레이터가 복수개의 리세스를 구비하여 복수개의 연료전지(25a-25d)가 공통 평면에 배열되고, 복수개의 연료전지에 대응하는 복수개의 제 3 도전성 필름이 각 세퍼레이터의 제 2 면에 형성되는 경우, 연료전지 어셈블리는 한 쌍의 세퍼레이터의 제 2 면상에 형성된 제 3 도전성 필름에 접촉하여 복수개의 연료전지를 전기적으로 연결하기 위한 하나 이상의 전기적 연결 부재(26a-26i)를 더 포함할 수 있다. 이러한 연료전지 어셈블리에서 연료전지의 연결 패턴은 전기 연결 부재의 배열을 변경함으로써 용이하게 변경될 수 있다.
바람직하게는 한 쌍의 세퍼레이터의 각 스루홀의 측벽은 경사져 각 스루홀이 한 쌍의 세퍼레이터의 제 1면으로부터 제 2면으로 발산되도록 한다. 이것은 제 2 도전성 필름이 예를 들어 증착에 의해 각 스루홀의 측벽에 형성되는 경우 균일한 두께를 가진 제 2 도전성 필름을 얻는 것을 촉진할 수 있다. 이러한 경사진 측벽을 가진 스루홀은 예를 들면 실리콘 기재(50)를 습식 에칭하여 형성할 수 있다.
한 구현예에서 스루홀은 리세스의 돌출부에 형성될 수 있다. 이러한 경우에 제 1 도전성 필름이 돌출부의 상면의 적어도 일부를 구성하는 경우, 제 1 도전성 필름과 제 2 도전성 필름 사이의 연결은 용이하게 달성될 수 있다. 또 다른 구현예에서 스루홀을 리세스의 바닥에 제공하여 제 1 도전성 필름의 적어도 일부가 리세스의 바닥을 따라 연장되어 리세스의 바닥에 제공된 스루홀의 측벽에 형성된 제 2 도전성 필름에 접촉할 수 있다. 이는 돌출부에 스루홀을 형성할 필요가 없게되므로 돌출부의 상부의 제 1 도전성 필름은 실질적으로 평평하고 이는 촉매전극층(또는 확산층)에 접촉하는 제 1 도전성 필름의 면적을 증가시켜 연료전지 어셈블리 의 내부저항을 감소시킬 수 있다.
기재가 반도체 재료로 만들어지는 경우, 신뢰할만한 절연을 보장하기 위해 절연층(51, 52, 53)이 제 1 도전성 필름과 각 세페레이터의 제 1 면 사이에, 제 2 도전성 필름과 스루홀의 측벽 사이에, 그리고 제 3 도전성 필름과 각 세퍼레이터의 제 2 면 사이에 형성될 수 있다.
본 발명의 또 다른 태양에 따르면 연료전지 어셈블리용 세퍼레이터(11, 12)가 제공되는데, 이것은 제 1면; 제 1면 반대쪽에 있는 제 2면; 연료 유체 또는 산화제 유체를 통과하도록 하기위해 제 1면과 제2면 중 적어도 하나에 형성된 리세스(10); 세퍼레이터의 제 1면으로부터 제 2면으로 연장되어 있는 하나 또는 복수개의 스루홀; 세퍼레이터의 제 1면의 적어도 일부에 형성된 제 1 도전성 필름(35); 스루홀의 측벽의 적어도 일부에 형성되고, 제 1 도전성 필름에 전기적으로 연결된 제 2 도전성 필름(36); 세퍼레이터의 제 2 면의 적어도 일부에 형성되고, 제 2 도전성 필름에 전기적으로 연결된 제 3 도전성 필름(37)을 포함한다. 이 방법으로, 세퍼레이터를 통과해 연장된 도전성 경로는 스루홀의 측벽에 형성된 제 2 도전성 필름에 의해 제공될 수 있고, 따라서 세퍼레이터를 관통해 연장된 도전성 경로는 세퍼레이터가 무기 기재를 에칭하는 단계를 포함하는 반도체 공정 또는 마이크로머신 공정에 의해 형성되는 경우에도 용이하게 형성될 수 있다.
이하 도면을 참고로 하여 본 발명을 상세히 설명할 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 연료전지 어셈블리의 바람직한 구현예를 도시한 전개 사시도이다.
도 2는 도 1의 세퍼레이터를 상세히 도시한 일부 파단된 확대 부분 사시도이다.
도 3은 도 1의 세퍼레이터의 유체 통로를 도시한 부분 평면도이다.
도 4는 도 1의 연료전지 어셈블리의 단일 전지가 조립된 상태의 단면도이다.
도 5a 및 도 5b는 도 1의 연료전지 어셈블리에서 연료전지 연결의 예를 도시한 평면도이다.
도 6a 및 도 6b는 도 1의 연료전지 어셈블리에서 연료 전지 연결의 또 다른 예를 도시한 평면도이다.
도 7a 및 도 7b 는 도 1의 연료전지 어셈블리의 연료전지 연결의 또 다른 예를 도시한 평면도이다.
도 8은 본 발명에 따른 연료전지 어셈블리 및 종래의 연료전지 어셈블리에서 로드(load)를 통한 전류 흐름과 로드에 인가된 전압간의 관계를 도시한 그래프이다.
도 9a 내지 도 9e 및 도 10a 내지 도 10e는 본 발명에 따른 연료전지 어셈블리용 세퍼레이터를 제조하기 위한 공정의 바람직한 구현예를 도시한 부분 단면도이다.
도 11a 및 도 11b는 본 발명에 따른 연료전지 어셈블리용 세퍼레이터를 제조하기 위한 공정의 또 다른 바람직한 구현예를 도시한 부분 단면도이다.
도 12a 및 도 12b는 도 3과 유사한 부분 평면도로서 본 발명에 따른 연료전 지 어셈블리의 세퍼레이터에 의해 한정된 유체 통로의 상이한 구현예를 도시한 것이다.
도 13은 본 발명에 따른 연료전지 어셈블리용 세퍼레이터의 또 다른 구현예를 도시한 부분 단면도이다.
도 14는 종래의 연료전지 어셈블리의 한 구현예를 도시한 개략적인 단면도이다.
본 발명의 다른 목적, 특징 및 이점은 하기 설명으로부터 더 분명해질 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 연료전지 어셈블리의 바람직한 구현예를 도시한 전개 사시도이다. 이 연료전지 어셈블리(1)는 매트릭스 패턴으로 배열되고 연료 유체(예를 들면 수소 가스) 또는 산화 유체(예를 들면 산소 가스)를 위한 유체 통로를 한정하는 복수개(이 구현예에서는 4개)의 실질적으로 직사각형인 리세스가 각각 형성되어 있는 한 쌍의 세퍼레이터 및 상기 한 쌍의 세퍼레이터(11, 12) 사이에 놓인 전해질층(13)을 포함한다(리세스(10)는 하부 세퍼레이터(12)의 상면에 형성될 수도 있지만 도면에서는 상부 세퍼레이터(11)의 하면에 형성되어 있다). 각 리세스의 크기는 예를 들면 14mm X 14mm이다.
전해질층 양쪽에 각각이 리세스(10)중 대응하는 쪽으로 향한 복수개의 확산전극이 구비되어 있다. 각 확산전극(14)은 전해질층(13)에 접촉하는 촉매전극층(15)과 세퍼레이터(11, 12)의 리세스(10)에 인접한 확산층(16)을 포함한다(도 4 참 조). 촉매전극층(15)은 통상적으로 촉매로 백금을 수반하는 카본을 포함하는 반면 확산층(16)은 카본 페이퍼 또는 카본 클로스(cloth)와 같은 도전성의 다공성 재료를 포함할 수 있다. 촉매전극층(15)은 확산층(16)과는 떨어져 있을 수 있다. 경우에 따라 확산층(16)은 생략될 수도 있다.
또한 실(seal) 플레이트(18, 19)는 전해질층(13)과 세퍼레이터(11, 12) 사이에 배치된다. 각각의 실 플레이트(18, 19)는 실질적으로 확산전극(14)와 동일한 두께를 가지고(예를 들면 350㎛), 세퍼레이터(11, 12)의 리세스(10)와 정렬된 위치에 형성되고, 확산전극(14)보다 약간 큰 크기를 가져, 작동 상태에서 리세스(10)에 공급되는 유체가 전해질층(13)과 세퍼레이터(11, 12) 사이의 경계면을 통해 누출되지 않도록 하는 개구부(17)를 가진다. 전해질층(13) 쪽에 위치한 각 세퍼레이터(11, 12)의 표면은 제 1면(또는 내면)으로 칭하고 반대쪽 면은 제 2면(또는 외면)으로 칭할 수 있다.
연료전지 어셈블리(1)는 세퍼레이터(11), 실 플레이트(18), 전해질층(13), 실 플레이트(19) 및 세퍼레이터(12)를 이 순서대로 서로 서로 겹치게 놓고 확산 전극(14)이 실 플레이트(18, 19)의 대응 개구부(17)에 놓이도록 하여 그것들을 일체로 결합시키도록 하여 형성된다. 이 구현예에서 하나의 세퍼레이터(11)의 유체 통로(리세스)(10), 나머지 다른 하나의 세퍼레이터(12)의 맞은편 유체 통로(10), 한 쌍의 마주한 유체 통로(10) 사이에 배치된 한 쌍의 확산전극(14), 및 전해질층(13)은 각각의 연료전지를 형성하여 한 평면에 배열된 총 4개의 연료전지(25a-25d)는 연료전지 어셈블리(1)로 형성된다(예를 들어 도 5a참조). 연료전지 어셈블리(1)는 4개의 연료전지(25a-25d)에 공통인 단일 전해질층(13)을 포함하지만 별개의 전해질층(13)이 각 연료전지(25a-25d)를 위해 제공될 수 있음을 주목하여야 한다.
당해 분야에서 공지된 것처럼 각 전지(25a-25d)의 전기 극성은 유체 통로(10)에 공급되는 유체에 의해 결정된다. 구체적으로는 수소 가스(H2)와 같은 연료 유체에 접촉된 확산 전극(14)은 양극을 구성하는 반면, 산소 가스(O2)와 같은 산화 유체에 접촉된 확산 전극(14)은 음극을 구성한다. 연료 유체로 공급되는 수소 가스는 예를 들어 알코올을 재생하여 생성될 수 있고, O2를 함유한 공기는 산화 유체로 작용한다. 또한 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 이해할 수 있는 것처럼 연료 유체 및 산화 유체는 알코올과 과산화수소와 같은 액체로 이루어질 수도 있다.
또한 연료전지 어셈블리(1)는, 세퍼레이터(11, 12)의 외면(또는 유체 통로(10)로 형성된 면의 반대쪽 면)에 부착되어 직렬 또는 병렬 연결과 같은 원하는 연결 패턴으로 4개의 연료전지(25a-25d)를 연결시키기 위한 전기적 연결부재로 작용하는 복수개의 도전성 플레이트(26)를 포함한다.
도 2는 세퍼레이터(11)를 상세하게 도시한 부분 파단된 확대 사시도이고, 도 3은 세퍼레이터(11(12))의 리세스(10)중 하나를 도시한 부분 평면도이고, 도 4는 도전성 플레이트(26)를 부착시키기 전 조립상태의 연료전지 어셈블리(1)의 단일 전지를 도시한 단면도이다. 도 2 및 도 3에서 실 플레이트(18(19))는 또한 세퍼레이터(11(12))와 함께 도시되어 있다.
상기 도면에서 보듯이, 이 구현예에서 세퍼레이터(11, 12)의 각각의 직사각형 리세스(유체 통로(10))는 복수개의 평행하게 연장된 돌출부(30)를 포함하고, 인접한 돌출부(30)는 그 사이에 연장된 채널(또는 레인)(31)을 한정하여 연료 유체 또는 산화 유체가 채널(31)을 통해 흐르도록 한다. 연료 유체 또는 산화 유체를 채널(31)로부터 들어오게 하거나 채널로 방출되도록 하기 위하여 한 쌍의 개구부(유체 포트)(32)가 각 채널(31)의 양 단부에 형성된다. 각 채널(31)의 깊이(또는 각 돌출부(30)의 높이)는 200 ㎛일 수 있고, 그 너비는 예를 들어 1mm일 수 있다. 복수개의 채널(31)을 포함하는 유체 통로(10)가 형성된 세퍼레이터(11, 12)는 실리콘 또는 유리와 같은 무기 재료로 이루어지는 기재를 에칭 등과 같은 방법으로 처리하여 형성될 수 있다.
도 2 및 도 4에서 보듯이 본 발명에 따르면 세퍼레이터(11, 12)의 리세스(10)에 있는 각 돌출부(30)에는 세퍼레이터(11, 12)의 제 1 면에서 제 2면으로 연장되어 있는 스루홀(33)이 형성되어 있고, 각 제 1면 쪽에 있는 각 스루홀(33)의 개구부는 제 1 도전성 필름(35)으로 피복되어 도전성 필름(35)이 돌출부(30)의 상면을 구성하도록 되어 있다. 각 돌출부(30)에는 돌출부(30)를 따라 연장된 단일 스루홀(33)이 형성되거나 복수개의 스루홀(33)이 형성될 수 있다. 각 스루홀(33)의 측벽은 제 2 도전성 필름(36)으로 코팅되고 각 세퍼레이터(11, 12)의 제 2면은 연료전지(25a-25d)에 대응하는 복수개의 제 3 도전성 필름(37)으로 코팅된다. 이 방법으로 각 돌출부(30) 상부의 제 1 도전성 필름(35)은 관련 스루홀(33)의 측벽상에 있는 제 2 도전성 필름(36)을 경유해 세퍼레이터(11(12))의 제 2면상의 관련 제 3 도전성 필름(37)에 연결된다. 도 4의 단면도에서 보듯이 연료전지 어셈블리(1)의 조립 상태에서 각 돌출부(30) 상부의 제 1 도전성 필름(35)은 관련 확산 전극(14)와 접촉한다. 따라서 각 확산전극(14)의 촉매전극층(15)은 확산층(16)을 경유하여 제 1 도전성 필름(35)에 전기적으로 연결된다. 따라서 각 촉매전극층(15)은 관련된 제 1 및 제 2 도전성 필름(35, 36)을 경유해 세퍼레이터(11(12))의 제 2(외)면상에 관련된 제 3 도전성 필름(37)에 연결된다. 이러한 배치에서 적당한 도전성 플레이트(26)를 갖는 연료전지(25a-25d)에 대응하도록 세퍼레이터(11, 12)의 제 2면에 제공되는 제 3 도전성 필름(37)을 연결함으로써, 연료전지(25a-25d)를 이하 설명하는 것처럼 원하는 패턴으로 용이하게 연결할 수 있다.
도 5a 및 도 5b는 도전성 플레이트(26)를 사용하여 달성될 수 있는 연료전지(25a-25d)의 예시적인 연결 패턴을 도시한 개략도이다. 이 실시예에서 도전성 플레이트(26)는 연료전지 어셈블리(1) 상부에 3개의 도전성 플레이트(26a-26c)를 포함하고, 상기 연료전지 어셈블리(1)의 하부에 2개의 도전성 플레이트(26d, 26e)를 포함한다. 도 5a는 연료전지 어셈블리(1)의 상부의 도전성 플레이트(26a-26c)를 도시한 반면, 도 5b는 연료전지 어셈블리(1)의 하부에 도전성 플레이트(26d, 26e)의 배열을 도시하는데, 이 두가지 배열은 상기 연료전지 어셈블리(1)의 위에서 본 것이다. 이 실시예에서 4개의 연료전지(25a-25d)의 대각선으로 배열된 전지 쌍은 동일한 극성을 가져 도면의 좌-우 또는 상-하 방향으로 인접한 전지는 반대의 극성(도 5a에 도시한 것처럼, 상부 좌측 및 하부 우측 연료전지(25a, 25d)에서는 음전압이 그 위쪽에 나타나는 반면, 상부 우측 및 하부 좌측 전지(25b, 25c)에서는 양 전압이 그 위쪽에 나타난다)을 가진다.
도 5a 및 도 5b에 도시한 실시예에서, 하부 좌측 전지(25c)와 하부 우측 전지(25d)는 연료전지 어셈블리(1)의 위쪽에서 도전성 플레이트(26c)에 의해 연결되는 반면, 전지의 상부 좌측 전지(25a) 및 하부 좌측전지(25c)는 상부 우측전지(25b)와 하부 우측전지(25d)와 마찬가지로 각각 연료전지 어셈블리(1)의 하부에서 도전성 플레이트(26d, 26e)에 의해 연결된다. 따라서 상부 좌측 전지(25a)에 연결된 도전성 플레이트(26a)와 상부 우측 전지(25b)에 연결된 도전성 플레이트(26b) 사이에, 4개의 전지(25a-26d)가 25a -> 25c -> 25d -> 25b의 순서로 직렬로 연결된다. 각 도전성 플레이트(26a-26e)는 개구부 또는 컷아웃(cutout)(40)이 형성되어 있어 각 리세스의 바닥에 형성된 개구부(32)를 노출시켜 유체 유입구/유출구로 작용하여 개구부(32)가 연료/산화 유체 공급원(미도시) 또는 유체 배기장치(미도시)에 연결되도록 한다.
도 6a 및 도 6b는 도 5a 및 도 5b와 유사한 개략도이고, 도전성 플레이트(26)를 사용하여 달성될 수 있는 연료전지(25a-25d)의 연결 패턴의 또 다른 예를 도시한다. 도 6a 및 도 6b에서, 도 5a 및 도 5b에서와 유사한 컴퍼넌트 부분은 동일한 숫자로 표시하였으며, 그에 대한 추가의 설명은 생략하였다. 이 실시예에서 도 6a에 도시한 것처럼 좌-우 방향으로 정렬된 연료전지는 동일한 극성을 가지는데, 구체적으로는 상부 좌측 전지(25a)와 상부 우측 전지(25b)에서 양 전압이 위쪽에 나타나는 반면, 하부 좌측 전지(25c)와 하부 우측 전지(25d)에서 음 전압이 그 위쪽에 나타난다. 도 6a에 도시한 것처럼, 연료전지 어셈블리(1)의 위쪽에서 상부 좌측 전지(25a)와 하부 우측 전지(25d)는 도전성 플레이트(26f)에 의해 서로 연결되는 반면, 연료전지 어셈블리(1)의 아래쪽에서 상-하 정렬된 연료전지(25a, 25c)는 도전성 플레이트(26d)에 의해 서로 연결되고 마찬가지로 연료전지(25b, 25d)는 도전성 플레이트(26e)에 의해 서로 연결된다. 이 방법으로 위쪽의 하부 좌측 전지(25c)에 부착된 도전성 플레이트(26a)와 위쪽의 상부우측 전지(25b)에 부착된 도전성 플레이트(26b)사이에 4개의 연료전지(25a-25d)가 25c -> 25a -> 25d -> 25b의 순서로 직렬로 연결된다. 이와 같이 해서 4개의 전지(25a-25d)가 직렬로 연결되는 경우 직렬 연결의 단부에 위치한 전지는 임의로 선택될 수 있다.
도 7a 및 도 7b는 도 5a 및 도 5b와 유사한 개략도이고, 도전성 플레이트(26)를 사용하여 달성될 수 있는 연료전지(25a-25d)의 연결 패턴의 또 다른 예를 도시한다. 도 7a 및 도 7b에서 도 5a 및 도 5b에서의 것과 유사한 컴퍼넌트 부분은 동일한 숫자로 표시하였으며, 이들에 대한 추가 설명은 생략하였다. 이 실시예에서 도 7a에 기호로 표시한 것처럼, 상-하 방향으로 정렬된 연료전지는 동일한 극성을 가지는데, 구체적으로는 상부 좌측 전지(25a)와 하부 좌측 전지(25c)에서는 음 전압이 그 위쪽에 나타나고, 상부 우측 전지(25b)와 하부 우측 전지(25d)에서는 양 전압이 그 위쪽에 나타난다. 연료전지 어셈블리(1)의 위쪽에 동일한 극성의 전지(즉 전지 25a, 25c 및 전지 25b, 25d)는 도 7a에 도시한 것처럼 도전성 플레이트(26g, 26h)에 의해 서로 연결되는 반면, 연료전지 어셈블리(1)의 아래쪽에는 4개의 전지(25a-25d)가 모두 도전성 플레이트(26i)에 의해 연결된다. 이 방법으로 위쪽 및 아래쪽 사이에, 2 쌍의 평형하게 연결된 연료전지가 직렬로 연결된다. 상기한 것처럼 전지(25a-25d)의 극성과 도전성 플레이트(26(26a-26i)중 형태/배열을 변화시킴으로써 원하는 연료전지의 연결 패턴을 얻을 수 있다.
사용 시에, 상기한 본 발명의 연료전지 어셈블리(1)와 도 14에 도시한 종래의 연료전지 어셈블리(100)는 로드(load)(미도시)에 연결된다. 도 8은 로드가 달라짐에 따라 로드에 인가되는 전압과 그것을 통해 흐르는 전류(더욱 구체적으로는 전류 밀도) 사이의 관계를 도시한 그래프인데, 여기에서 가능한 많은 동일한 컴퍼넌트 부분이 양 연료전지 어셈블리(1, 100)에 사용되고, 연료전지 어셈블리의 비-로드(즉 영전류) 출력 전압이 실질적으로 동일하도록 조절된다. 그래프에서 보듯이, 로드가 클수록(또는 전류가 클수록) 로드에 가해지는 전압은 종래의 연료전지 어셈블리(100)에서보다 본 발명의 연료전지 어셈블리에서 더 작다. 이것은 도 14의 연료전지 어셈블리(100)에서 세퍼레이터(111, 112) 표면을 피복한 도전성 필름(또는 표면 전극)(120)이 각 세퍼레이터(111, 112)의 제 1면 및 제 2면을 연결시키는 도전성 경로를 제공하는 반면, 연료전지 어셈블리(1)에서 제 1 - 제 3 도전성 필름(35-37)은 각 세퍼레이터(11, 12)를 통과해 연장된 피드쓰루(feedthrough) 도전성 경로(또는 비어홀(viahole) 전극)를 형성한다는 차이점에 기인할 수 있다.
이제 도 9a-9e 및 도 10a-도 10e를 참고로 하여, 본 발명에 따른 연료전지 어셈블리(1)의 세퍼레이터(11(12))를 제조하는 바람직한 방법을 이하에서 기재한다. 상기 도면들에서 상기한 구현예에 대응하는 부분은 동일한 숫자로 표시하였다.
먼저 도 9a에서 보듯이, 단결정 실리콘으로 이루어지고 두께가 예를 들면 약 400㎛인 기재(50)를 황산 등을 사용하여 세척한 다음 예를 들어 약 0.5㎛ 두께의 실리콘 나이트라이드 필름(51, 52)을 스퍼터링에 의해 기재(50)의 상면 및 하면에 형성한다. 실리콘 나이트라이드 필름(51, 52)은 절연층으로 작용할 수 있다.
계속해서, 도 9b에 도시한 것처럼, 반응성 이온 에칭(RIE)을 마스크(미도시)로 행하여, 형성될 스루홀(33)과 일직선인 위치에서 기재(50)의 상면의 실리콘 나이트라이드 필름(51) 부분을 제거한 다음, 도 9c에 도시한 것처럼 약 4㎛의 제 1 도전성 필름(35)을 예를 들어 물리적 증착(PVD)으로 기재(50) 상부에 형성한다. 제 1 도전성 필름(35)은 티타늄(Ti)층과 상기 티타늄층 위에 형성된 금(Au)층을 포함하는 2층 구조를 가질 수 있다. 티타늄은 실리콘 나이트라이드와 금 사이의 접촉을 개선시키고 알루미늄(Al), 니켈(Ni) 또는 크롬(Cr)으로 치환될 수 있다. 금은 니켈(Ni), 구리(Cu), 백금(Pt), 철(Fe), 텅스텐(W), 몰리브덴(Mo), 도핑된 실리콘 또는 폴리실리콘과 같은 다른 도전성 재료로 치환될 수 있다. 또한 화학증착법(CVD), 스핀코팅, 스퍼터링 또는 스크린 프린팅과 같은 물리적 증착법과는 다른 필름 형성방법이 사용될 수도 있다.
다음 단계에서, 도 9d에서 보듯이, 마스크(미도시)로 에칭을 실시하여, 형성될 스루홀(33)과 일직선인 기재(50)의 아래쪽의 실리콘 나이트라이드 필름(52) 부분을 제거한 다음 KOH 용액과 같은 알칼리 용액을 사용하여 습식 에칭하여 실리콘 기재(50)에 스루홀(33)을 형성하여, 상기 스루홀(33)이 실리콘 기재(50) 위쪽의 제 1 도전성 필름에 이르도록 한다. 상기 공정은 이방성 에칭이므로 각 스루홀(33)의 측벽은 실리콘의 결정 배향을 반영한 각으로 경사져 각 스루홀(33)의 단면은 기재 (50)의 상면으로부터 하면으로(또는 세퍼레이터(11(12))의 제 1면으로부터 제 2면으로) 발산된다.
그런 다음 도 9e에서 보듯이, Ti와 Au 같은 금속 재료는 기재(50) 아래로부터 부착되어 각 스루홀(33)의 측벽 및 기재(50)의 하면상에 제 2 및 제 3 도전성 필름(36, 27)을 형성한다. 이 단계에서 금속 재료는 각 스루홀(33)의 상부 개구부를 덮고 있는 제 1 도전성 필름(35)의 아래쪽에 부착되어 제 1 도전성 필름의 두께를 증가시킨다. 각 스루홀(33)의 측벽이 상기한 것처럼 경사져 있으므로, 그 위에 금속 재료를 부착시키는 것이 촉진되어 충분히 두껍고 균일한 제 2 도전성 필름(36)이 바람직하게 형성될 수 있다. 도 9d에 도시한 단계에서 수직 측벽을 가진 스루홀(3)을 형성하기 위해, 습식 에칭 대신 건식 에칭 또는 다른 공정을 사용할 수 있다는 것도 주목하여야 한다. 그러나 이 경우에 측벽에 균일하게 제 2 도전성 필름(36)을 형성하는 것은 스루홀(33)이 습식 에칭으로 형성되는 경우보다 더 어렵게 될 것이다.
도 10a에 도시한 단계에서, 마스크(미도시)로 기재(50)의 상면에서 에칭을 수행하여, 형성될 채널(레인(31))과 일직선인 제 1 도전성 필름의 부분을 제거하는 반면, 유체 통로(10)에서 돌출부(30)의 상부를 구성하게 될 도전성 필름(35)의 부분은 남긴다. 마찬가지로, 도 10b의 단계에서, 유체 포트(32)가 형성될 제 3 도전성 필름(37)의 부분을 제거하기 위하여 마스크(미도시)로 기재(50)의 하면상에서 에칭을 수행한다.
그런 다음 도 10c의 단계에서 반응성 이온 에칭은 마스크(미도시)로 기재 (50)의 하면에서 행하여 유체 포트(32)가 형성될 실리콘 나이트라이드 필름(52)의 부분을 제거한다. 또한 도 10d에 도시한 것처럼 반응성 이온 에칭을 마스크(미도시)로 기재(50)의 위쪽에서 수행하여 채널(31)이 형성될 실리콘 나이트라이드 필름(51)의 부분을 제거한다.
마지막으로 도 10e에 도시한 것처럼, KOH 용액을 사용하여 습식 에칭을 행하여 노출된 실리콘이 기재(50)의 위쪽 및 아래쪽 모두로부터 에칭되도록 하여 돌출부(30), 채널(31) 및 유체 포트(32)를 형성하고, 이와 같이 해서 세퍼레이터(11(12))를 완성한다.
상기한 것처럼 본 발명에 따르면 세퍼레이터가 실리콘과 같은 무기 재료로 이루어지는 기재(50)의 에칭을 포함하는 반도체 공정 또는 마이크로머신 공정을 사용하여 형성되는 경우, 세퍼레이터(11(12))의 제 1면(도 9a-10e의 상면)과 제 2면(도 9a-도10e 의 하면)을 연결하는 도전성 경로는 세퍼레이터(11(12))를 관통해 연장된 각 스루홀(33)의 측벽을 피복한 제 2 도전성 필름(36)에 의해 형성될 수 있어, 돌출부(30)의 상부를 구성하는 제 1 도전성 필름(35)은 세퍼레이터(11(12))의 제 2면에 형성된 제 3 도전성 필름(37)에 연결된다. 앞에서 설명한 것처럼 제 1-제 3 도전성 필름(35-37)이 증착과 같은 반도체 공정 또는 마이크로머신 공정으로 형성될 수 있기 때문에 삽입 몰딩(insert molding)을 수행할 필요가 없고, 이러한 도전성 경로를 가진 세퍼레이터(11(12))는 고정밀도와 고효율로 형성될 수 있다.
세퍼레이터(11(12))가 실리콘과 같은 반도체 재료로 이루어지는 경우, 이러한 세퍼레이터에 의해 제공되는 절연은 때로는 원하는 연료전지 어셈블리의 성능을 달성하는데 불충분하다. 이 경우 스루홀(33)의 측벽을 절연 필름으로 코팅하여 제 2 도전성 필름(36)이 상기 절연필름 위에 형성되도록 하는 것이 바람직하다. 구체적으로는 도 9d및 도 9e에 도시한 단계 사이에 스루홀(33)은 도 11a에 도시한 것처럼 실리콘 나이트라이드 필름(53)으로 코팅될 수 있다. 실리콘 나이트라이드 대신에 실리콘 옥사이드 또는 금속 옥사이드를 사용할 수 있다. 코팅 방법으로는 물리적 증착(PVD) 또는 화학적 증착(CVD)과 같은 증착 공정 또는 스핀 코팅과 같은 습식 공정을 사용할 수 있다. 도 9a-도10e에 대해 설명한 것과 동일한 방식으로 다른 단계를 수행할 수도 있다. 도 11b는 도 10e에 도시한 것과 유사한 부분 단면도이고, 도 11a의 단계를 포함한 공정으로 제조된 세퍼레이터(11(12))를 도시한다.
본 발명은 바람직한 구현예로 기재하였지만 다양한 변경 및 수정이 첨부 클레임에 설명한 본 발명의 범위를 벗어나지 않고서 가능하다는 것은 당업자에게 자명할 것이다. 예를 들어 상기한 구현예에서 각 유체 통로(또는 리세스)(10)는 복수개의 돌출부(30)와 두개의 인접한 돌출부(30) 사이에 한정된 채널(31)을 가지지만 상이한 구조를 가질 수도 있다. 예를 들어 도 12a 및 도 12b의 평면도에 도시한 것처럼 각 리세스(10)는 약 0.5mm 직경의 원형 단면을 가진 복수개의 기둥(pillar)(55) 또는 각 변이 약 0.7mm인 정사각형 단면을 가진 복수개의 기둥(56)을 포함할 수 있는데, 여기서 각 기둥(55, 56)에는 그것을 관통해 연장된 약 0.1mm 직경의 도전성 경로(미도시)가 형성된다. 이와 같이 해서 각 리세스(10)의 돌출부는 다양한 형태일 수 있다. 또한 상기 구현예에서 기재(50)(또는 세퍼레이터(11, 12)를 통과해 연장된 스루홀(33)은 돌출부(30)에 형성되지만 도 13에 도시한 것처럼 채널(31(또는 리세스(10)의 바닥)에 스루홀(33a)을 형성하고 제 1 도전성 필름(35)을 채널(31) 바닥의 스루홀(33a)로 연장되도록 하여 제 1 도전성 필름(35)이 스루홀(33a)의 측벽에 형성된 관련 제 2 도전성 필름(36a)에 연결되도록 할 수 있다. 이러한 구현예에서 돌출부(30)에는 스루홀이 형성되지 않을 수 있고 따라서 각 돌출부 상부의 제 1 도전성 필름(35)은 실질적으로 평평할 수 있다. 이것은 확산 전극(14)에 접촉하는 제 1 도전성 필름(35)의 면적을 증가시킨다. 또한 상기한 구현예에서 연료전지(25a-25d)간 전기적 연결을 달성하기 위해 사용된 도전성 플레이트(26(26a-26i)) 대신 세퍼레이터(11, 12)의 외면에 추가로 형성된 도전성 필름을 사용할 수도 있다.
상기한 것처럼 본 발명에 따르면 연료 유체 또는 산화 유체의 통로로 작용하는 리세스(10)가 형성된 각 세퍼레이터(11, 12)의 양 면을 연결하기 위한 도전성 경로는, 리세스(10)의 각 돌출부(30)의 상부를 구성하는 제 1 도전성 필름(35)과 리세스(10)를 한정하는 면과 반대쪽의 세퍼레이터(11, 12) 면에 형성된 제 3 도전성 필름(37)을 연결하기 위해, 세퍼레이터(11, 12)를 관통해 연장된 각 스루홀(33)의 측벽에 형성된 제 2 도전성 필름(36)에 의해 제공된다. 이와 같이 해서 에칭과 같은 반도체 공정 또는 마이크로머신 공정으로 세퍼레이터(11, 12)가 형성될 때에도, 증착 등의 방법으로 제 1-제 3 도전성 필름(35-37)을 형성하여 각 세퍼레이터를 관통하는 도전성 경로를 용이하게 제공하여, 관통하는 하나 이상의 도전성 경로를 가진 한 쌍의 세퍼레이터를 포함하는 컴팩트 연료전지 어셈블리를 제공하는 것 이 가능하다. 세퍼레이터 (11, 12) 각각이 복수개의 리세스(10)를 한정하여 결과적으로 복수개의 연료전지를 한정하는 경우, 직렬연결 또는 병렬연결과 같은 원하는 연료전지의 연결은 각 연료전지에 대응하는 제 3 도전성 필름(37)을 연결하기 위한 연결 부재(26)를 사용함으로써 용이하게 달성되거나 및/또는 수정될 수 있다.

Claims (11)

  1. 전해질층;
    상기 전해질층이 그 사이에 놓인 한 쌍의 촉매전극층;
    상기 전해질층 쪽에 있는 제 1면과 상기 제 1 면과 반대쪽의 제 2면을 가지고, 상기 제 1면은 연료 유체 또는 산화 유체가 흘러 상기 한 쌍의 촉매전극층 중 관련된 것과 접촉하게 하는 리세스를 갖춘 한 쌍의 세퍼레이터;
    상기 각 세퍼레이터의 제 1면으로부터 제 2면으로 연장된 하나 또는 복수개의 스루홀;
    조립상태에서 한 쌍의 촉매전극층 중 관련된 것에 전기적으로 연결되도록 각 세퍼레이터의 제 1면의 적어도 일부에 형성된 제 1 도전성 필름;
    상기 제 1 도전성 필름에 전기적으로 연결되도록 각 세퍼레이터의 하나 또는 복수개의 스루홀의 측벽의 적어도 일부에 형성된 제 2 도전성 필름; 및
    상기 제 2 도전성 필름에 전기적으로 연결되도록 각 세퍼레이터의 제 2면의 적어도 일부에 형성된 제 3 도전성 필름을 포함하는 연료전지 어셈블리.
  2. 제 1항에 있어서, 하나 이상의 돌출부가 상기 한 쌍의 세퍼레이터 각각의 리세스에 제공되고, 상기 제 1 도전성 필름은 상기 돌출부의 상면의 적어도 일부를 구성하는 것을 특징으로 하는 연료전지 어셈블리.
  3. 제 1항에 있어서, 각 세퍼레이터는 복수개의 리세스를 구비하여 복수개의 연료 전지가 공통 평면상에 배열되고, 상기 복수개의 연료전지에 대응하는 복수개의 제 3 도전성 필름은 상기 각 세퍼레이터의 제 2면에 형성되고, 상기 연료전지 어셈블리는 상기 한 쌍의 세퍼레이터의 제 2면상의 상기 제 3 도전성 필름에 접촉하여 상기 복수개의 연료전지를 전기적으로 연결시키기 위한 하나 이상의 전기적 연결 부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지 어셈블리.
  4. 제 1항 내지 제 3항중 어느 한 항에 있어서, 상기 한 쌍의 세퍼레이터 각각은 무기 재료로 만들어진 기재를 에칭하는 단계를 포함하는 공정으로 형성되는 것을 특징으로 하는 연료전지 어셈블리.
  5. 제 4항에 있어서, 상기 제 1 내지 제 3 도전성 필름은 각각 물리적 증착(PVD), 화학적 증착(CVD), 스핀코팅, 스퍼터링 또는 스크린 프린팅에 의해 한 쌍의 세퍼레이터 상에 금속 재료를 부착함으로써 형성되는 것을 특징으로 하는 연료전지 어셈블리.
  6. 제 5항에 있어서, 상기 한 쌍의 세퍼레이터의 각 스루홀의 측벽은 경사져서 각 스루홀은 상기 한 쌍의 세퍼레이터의 제 1면으로부터 제 2면으로 발산되는 것을 특징으로 하는 연료전지 어셈블리.
  7. 제 2항에 있어서, 상기 스루홀이 상기 돌출부에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 연료전지 어셈블리.
  8. 제 1항에 있어서, 상기 스루홀이 상기 리세스의 바닥에 제공되고, 상기 제 1 도전성 필름의 적어도 일부가 상기 리세스의 바닥을 따라 연장되어 상기 리세스의 바닥에 제공된 상기 스루홀 측벽에 형성된 상기 제 2 도전성 필름에 접촉하는 것을 특징으로 하는 연료전지 어셈블리.
  9. 제 4항에 있어서, 상기 기재는 반도체 재료로 만들어지고, 상기 절연층은 상기 제 1 도전성 필름과 각 세퍼레이터의 제 1면 사이, 상기 제 2 도전성 필름과 상기 스루홀의 측벽 사이, 및 상기 제 3 도전성 필름과 각 세퍼레이터의 제 2면 사이에 형성되는 것을 특징으로 하는 연료전지 어셈블리.
  10. 제 1항에 있어서, 상기 각 세퍼레이터와 상기 관련 촉매전극층 사이에 도전성 확산층을 더 포함하는 것을 특징으로하는 연료전지 어셈블리.
  11. 제 1면;
    상기 제 1면과 반대쪽에 위치한 제 2면;
    상기 제 1면과 상기 제 2면 중 적어도 하나에 연료 유체 또는 산화제 유체가 관통해 흐르도록 형성된 리세스;
    상기 제 1면으로부터 제 2면으로 연장된 하나 또는 복수개의 스루홀;
    상기 제 1면의 적어도 일부에 형성된 제 1 도전성 필름;
    상기 스루홀의 측벽중 적어도 일부에 형성되고 제 1 도전성 필름에 전기적으로 연결된 제 2 도전성 필름; 및
    상기 제 2면중 적어도 일부에 형성되고, 상기 제 2 도전성 필름에 전기적으로 연결된 제 3 도전성 필름을 포함하는 연료전지 어셈블리용 세퍼레이터.
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Families Citing this family (34)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7108936B2 (en) * 2000-05-08 2006-09-19 Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha Fuel cell assembly
CN100459254C (zh) 2001-02-12 2009-02-04 摩根坩埚有限公司 流场板几何结构
WO2003096454A2 (en) * 2002-05-09 2003-11-20 Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha Fuel cell assembly, separator-diffusion layer assembly for fuel cell assembly and manufacturing method therefor
GB2387476B (en) 2002-06-24 2004-03-17 Morgan Crucible Co Flow field plate geometries
US7112296B2 (en) * 2002-10-18 2006-09-26 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Method for making thin fuel cell electrolyte
US7195652B2 (en) 2004-04-06 2007-03-27 Angstrom Power Method for forming compact chemical reactors with reactor frames
US7067217B2 (en) 2004-04-06 2006-06-27 Angstrom Power Compact fuel cell layer
US7063910B2 (en) 2004-04-06 2006-06-20 Angstrom Power Compact chemical reactor with reactor frame
US7052795B2 (en) 2004-04-06 2006-05-30 Angstrom Power Compact chemical reactor
US7458997B2 (en) 2004-04-06 2008-12-02 Angstrom Power Incorporated Method for making compact chemical reactors
EP1747061A4 (en) * 2004-04-06 2008-03-19 CHEMICAL REACTORS AND MANUFACTURING METHOD THEREFOR
GB2413002B (en) 2004-04-08 2006-12-06 Intelligent Energy Ltd Fuel cell gas distribution
JP2006019044A (ja) * 2004-06-30 2006-01-19 Dainippon Printing Co Ltd 固体酸化物形燃料電池
US20060051626A1 (en) * 2004-09-08 2006-03-09 Lee Sang-Won Fuel cell stack
US20060105159A1 (en) * 2004-11-12 2006-05-18 O'hara Jeanette E Gas diffusion medium with microporous bilayer
JP2007103241A (ja) * 2005-10-06 2007-04-19 Mitsubishi Electric Corp 燃料電池
TWI311831B (en) * 2006-07-26 2009-07-01 Nan Ya Printed Circuit Board Corporatio Wave-shaped charge collection plate of fuel cells and method of making the same
US7816056B2 (en) * 2006-08-04 2010-10-19 Atomic Energy Council-Institute Of Nuclear Energy Research Structure of fuel cell assembly
JP5113360B2 (ja) * 2006-09-11 2013-01-09 本田技研工業株式会社 燃料電池
US20080061027A1 (en) * 2006-09-12 2008-03-13 Mangat Pawitter S Method for forming a micro fuel cell
JP5110253B2 (ja) * 2006-09-29 2012-12-26 トヨタ自動車株式会社 燃料電池用板部材及びその製造方法並びに燃料電池
JP5165353B2 (ja) * 2007-12-07 2013-03-21 パナソニック株式会社 燃料電池スタック
US7931997B2 (en) * 2008-03-12 2011-04-26 Bloom Energy Corporation Multi-material high temperature fuel cell seals
JP2010113985A (ja) * 2008-11-07 2010-05-20 Sony Corp 燃料電池およびこれに用いる酸素電極ならびに電子機器
US8623569B2 (en) 2008-12-09 2014-01-07 Bloom Energy Corporation Fuel cell seals
KR100985915B1 (ko) 2009-02-17 2010-10-08 한국과학기술원 연료전지용 초경량 바이폴라 플레이트
JP4962640B1 (ja) * 2011-07-22 2012-06-27 大日本印刷株式会社 固体酸化物形燃料電池
GB2501702B (en) * 2012-05-01 2019-11-20 Intelligent Energy Ltd A current collector component for a fuel cell
GB201207759D0 (en) * 2012-05-03 2012-06-13 Imp Innovations Ltd Fuel cell
JP6357730B2 (ja) * 2013-02-05 2018-07-18 株式会社リコー 加熱方法、圧電膜及び圧電素子の製造方法
US8968509B2 (en) 2013-05-09 2015-03-03 Bloom Energy Corporation Methods and devices for printing seals for fuel cell stacks
KR101886492B1 (ko) * 2016-04-26 2018-08-07 현대자동차주식회사 연료전지 스택 및 연료전지 스택 제조 방법
JP7302532B2 (ja) * 2020-05-28 2023-07-04 トヨタ自動車株式会社 燃料電池セル
JP7062730B2 (ja) * 2020-08-07 2022-05-06 本田技研工業株式会社 燃料電池セルユニットの製造方法及び製造装置

Family Cites Families (53)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1505343A (en) * 1973-12-18 1978-03-30 Butler J Electrochemical cells
JPS5556373A (en) * 1978-10-23 1980-04-25 Hitachi Ltd Fuel cell of laminated structure
US4510212A (en) * 1983-10-12 1985-04-09 The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy Solid oxide fuel cell having compound cross flow gas patterns
US4548876A (en) * 1984-10-17 1985-10-22 The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy Integrated current collector and catalyst support
JPS61127883A (ja) * 1984-11-22 1986-06-16 Mitsui Eng & Shipbuild Co Ltd 複極仕切板の製造方法
JPH0785416B2 (ja) * 1987-01-21 1995-09-13 三菱電機株式会社 リン酸型燃料電池のガスシ−ル製造方法
EP0330124A3 (en) * 1988-02-24 1991-06-12 Toray Industries, Inc. Electroconductive integrated substrate and process for producing the same
JP2524540B2 (ja) * 1990-07-25 1996-08-14 日立建機株式会社 超音波物品検査方式
JPH04298967A (ja) * 1991-03-28 1992-10-22 Toshiba Corp 燃料電池
US5367764A (en) * 1991-12-31 1994-11-29 Tessera, Inc. Method of making a multi-layer circuit assembly
JPH0652881A (ja) * 1992-07-31 1994-02-25 Mitsui Eng & Shipbuild Co Ltd 内部マニホルド型の固体電解質型燃料電池
US5279624A (en) * 1992-11-27 1994-01-18 Gould Inc. Solder sealed solid electrolyte cell housed within a ceramic frame and the method for producing it
JPH07153479A (ja) * 1993-11-29 1995-06-16 Toshiba Corp 燃料電池
JPH07176307A (ja) 1993-12-21 1995-07-14 Fuji Electric Co Ltd 燃料電池
JPH0864216A (ja) 1994-08-25 1996-03-08 Tonen Corp 酸素イオン導電体薄膜及びその製造方法
RU2174728C2 (ru) * 1994-10-12 2001-10-10 Х Пауэр Корпорейшн Топливный элемент, использующий интегральную технологию пластин для распределения жидкости
JP3429585B2 (ja) * 1994-12-19 2003-07-22 三菱電機株式会社 固体高分子型燃料電池
JPH08180884A (ja) 1994-12-26 1996-07-12 Tonen Corp 高温型燃料電池用セパレータ及びその製法
JPH08255616A (ja) * 1995-03-17 1996-10-01 Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd 燃料電池用セパレータの接合方法
EP0832504A4 (en) * 1995-05-17 2003-05-28 H Power Corp FUEL CELLS WITH PLASTIC BLADES INVOLVING INTEGRATED FLUID MANAGEMENT
US5840438A (en) 1995-08-25 1998-11-24 Ballard Power Systems Inc. Electrochemical fuel cell with an electrode substrate having an in-plane nonuniform structure for control of reactant and product transport
US5631099A (en) * 1995-09-21 1997-05-20 Hockaday; Robert G. Surface replica fuel cell
JP3331117B2 (ja) 1996-04-18 2002-10-07 三菱電機株式会社 燃料電池、燃料電池の製造方法、複合ガスセパレータ、およびその製造方法
US6037075A (en) * 1996-11-26 2000-03-14 United Technologies Corporation Electrically non-conductive plate structures and high pressure electrochemical cell devices employing same
JPH10302818A (ja) * 1997-04-24 1998-11-13 Osaka Gas Co Ltd 燃料電池
US5976726A (en) * 1997-05-01 1999-11-02 Ballard Power Systems Inc. Electrochemical cell with fluid distribution layer having integral sealing capability
JP3456378B2 (ja) * 1997-08-21 2003-10-14 株式会社村田製作所 固体電解質型燃料電池
CN1135642C (zh) * 1997-10-14 2004-01-21 日新制钢株式会社 低温燃料电池隔板及其生产方法
JP3918265B2 (ja) * 1997-11-21 2007-05-23 トヨタ自動車株式会社 燃料電池の製造方法
GB9808524D0 (en) * 1998-04-23 1998-06-17 British Gas Plc Fuel cell flow-field structure formed by layer deposition
DE19829142A1 (de) * 1998-06-30 2000-01-05 Manhattan Scientifics Inc Gasdichter Verbund aus Bipolarplatte und Membran-Elektroden-Einheit von Polymerelektrolytmembran-Brennstoffzellen
WO2000003446A1 (en) * 1998-07-10 2000-01-20 Kabushiki Kaisha Toyota Chuo Kenkyusho Separator for fuel cell and manufacture thereof
FR2781606B1 (fr) * 1998-07-21 2000-10-13 Sorapec Nouveau collecteur bipolaire pour pile a combustible
JP2000058072A (ja) 1998-08-11 2000-02-25 Toyota Central Res & Dev Lab Inc 燃料電池
JP4245091B2 (ja) 1998-10-01 2009-03-25 本田技研工業株式会社 燃料電池
JP2000173629A (ja) 1998-12-04 2000-06-23 Nichias Corp 燃料電池用セパレータ
DE19914681C2 (de) * 1999-03-31 2002-07-18 Joerg Mueller Polymer-Elektrolyt-Membran Brennstoffzellensystem in Mikrosystemtechnik
CN1349670A (zh) * 1999-05-06 2002-05-15 三帝公司 燃料电池和薄膜
US6322919B1 (en) * 1999-08-16 2001-11-27 Alliedsignal Inc. Fuel cell and bipolar plate for use with same
WO2001037357A2 (en) * 1999-11-17 2001-05-25 Neah Power Systems, Inc. Fuel cells having silicon substrates and/or sol-gel derived support structures
US6924058B2 (en) * 1999-11-17 2005-08-02 Leroy J. Ohlsen Hydrodynamic transport and flow channel passageways associated with fuel cell electrode structures and fuel cell electrode stack assemblies
JP4366872B2 (ja) * 2000-03-13 2009-11-18 トヨタ自動車株式会社 燃料電池用ガスセパレータおよび該燃料電池用セパレータの製造方法並びに燃料電池
US6835488B2 (en) * 2000-05-08 2004-12-28 Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha Fuel cell with patterned electrolyte/electrode interface
KR100697253B1 (ko) * 2000-05-08 2007-03-21 혼다 기켄 고교 가부시키가이샤 연료 전지
US7153602B2 (en) * 2000-05-08 2006-12-26 Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha Fuel cell assembly
DE10039674A1 (de) * 2000-08-14 2002-03-07 Basf Ag Bipolarplatte für PEM-Brennstoffzellen
JP3731648B2 (ja) * 2000-11-27 2006-01-05 日産自動車株式会社 燃料電池用単セル及び固体電解質型燃料電池
JP2002270200A (ja) * 2001-03-07 2002-09-20 Mitsui Eng & Shipbuild Co Ltd 固体電解質型燃料電池のガスセパレータおよびその部材並びにこれを用いたスタックユニットおよび固体電解質型燃料電池スタック
US6811916B2 (en) * 2001-05-15 2004-11-02 Neah Power Systems, Inc. Fuel cell electrode pair assemblies and related methods
DE10135235C2 (de) * 2001-07-24 2003-05-28 Forschungszentrum Juelich Gmbh Verfahren zur Herstellung einer gasdichten Verbindung zwischen einem metallischen und einem keramischen Substrat
JP3816377B2 (ja) * 2001-12-07 2006-08-30 本田技研工業株式会社 燃料電池用金属製セパレータの製造方法
WO2003096454A2 (en) * 2002-05-09 2003-11-20 Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha Fuel cell assembly, separator-diffusion layer assembly for fuel cell assembly and manufacturing method therefor
JP4111133B2 (ja) * 2003-02-19 2008-07-02 セイコーエプソン株式会社 燃料電池及び燃料電池の製造方法

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