KR102217885B1 - 전극단자방식 연료전지 분리판 및 연료전지스택 - Google Patents

전극단자방식 연료전지 분리판 및 연료전지스택 Download PDF

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Abstract

본 발명의 연료전지스택(100)에 적용된 연료전지 분리판(1)은 채널 유로로 수소와 공기 및 냉각수를 내보내 주는 좌 매니폴드와 채널 유로에서 수소와 공기 및 냉각수를 복귀시켜 주는 우 매니폴드로 각각 전류가 검출되는 홈 구조의 전극단자(10)를 포함함으로써 프로브(200)에 의한 스택의 전류측정이 용이하면서 전류/성능 측정이 단위 셀(100-1)별로 가능하여 스택의 고장 진단 시 고장 발생된 셀에 대한 정확한 위치 검출이 가능한 특징으로 갖는다.

Description

전극단자방식 연료전지 분리판 및 연료전지스택{Electrode Terminal Type Fuel Cell Separator having and Fuel Cell Stack thereby}
본 발명은 연료전지 분리판에 관한 것으로, 특히 체결된 스택의 출력 평가를 위한 프로브(Probe)의 사용이 용이한 전극단자방식 연료전지 분리판을 사용한 연료전지스택에 관한 것이다.
일반적으로 연료전지자동차에 사용되는 연료전지스택은 수소와 산소를 전기화학적으로 반응하여 물을 생성하면서 전기를 발생시킴으로써 자동차의 동력을 생성한다.
이를 위해 상기 연료전지스택은 주요 구성 부품으로 전극막 접합체(Membrane-Electrode Assembly)와 가스확산층(Gas Diffusion Layer), 연료전지 분리판, 개스킷 및 시일부재로 이루어진 단위 셀을 포함한다.
구체적으로 상기 전극막 접합체(MEA)는 고분자 전해질막의 양쪽면에 촉매층이 도포된 형태로 구성되어 연료전지스택의 가장 중심부에 위치하고, 상기 가스확산층(GDL)은 전극막 접합체 바깥부분에 위치하며, 상기 연료전지 분리판은 채널 유로(Flow Field)를 형성하여 가스 확산층의 바깥부분으로 연료를 공급하고 반응에 의해 발생된 물을 배출하고, 상기 개스킷은 연료전지 분리판의 테두리에 덧대어져 수소/공기/냉각수의 흐름 각각이 독립적으로 이루어지도록 실링을 형성해 주며, 상기 시일부재는 복수개로 적층된 연료전지 분리판을 흐르는 냉각수 흐름 유지와 함께 누수를 차단시켜 준다.
그러므로 1장의 전극막 접합체, 2장의 가스 확산층, 2장의 연료전지 분리판, 다수의 개스킷 및 다수의 시일부재는 단위 셀을 이루는 구성단위로 취급된다.
따라서 상기 연료전지 스택은 각 단위 셀을 수십개에서 수백개 적층함으로써 원하는 규모의 출력을 확보할 수 있도록 구성된다.
국내공개특허 10-1491349(2015년02월02일)
하지만, 상기 연료전지 스택은 스택 체결 시 출력 평가를 필요로 하고, 이를 위해 프로브(예, Current Probe)를 연료전지 분리판과 연계시켜 스택 출력 평가를 수행하고 있으나 수십개에서 수백개로 적층된 단위 셀의 구성요소로 연료전지 분리판이 적층됨으로써 프로브 사용의 용이성에 대한 스택 구조 개선의 필요성이 크게 요구되고 있다.
이에 상기와 같은 점을 감안한 본 발명은 연료전지 분리판의 끝쪽부위로 프로브 전류측정 팁을 삽입하기 용이한 홈 구조를 이용해 분리판과 프로브의 연결 구조가 형성됨으로써 수십개에서 수백개 셀이 적층되는 스택 체결 시 출력 평가를 위한 프로브 사용이 용이하고, 특히 단위 셀별 별도의 전류/성능 측정이 가능함으로써 스택의 고장 진단 시 고장 발생된 셀에 대한 정확한 위치 검출이 가능한 전극단자 방식 연료전지 분리판 및 연료전지스택의 제공에 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 연료전지 분리판은 분리판 사이즈(Size)를 형성하는 플랜지 테두리에 구비되고, 수소와 공기의 공급으로 발생되는 전류 검출이 이루어지는 전극 단자가 포함되는 것을 특징으로 한다.
바람직한 실시예로서, 상기 전극 단자는 홈 구조로 이루어지고, 상기 플랜지 테두리의 좌우 양쪽으로 각각 구비된다. 상기 플랜지 테두리의 좌우 양쪽부위는 냉각수와 함께 상기 수소와 상기 공기가 공급되는 중간 구간을 채널 유로로 하는 좌 매니폴드와 우 매니폴드이다.
바람직한 실시예로서, 상기 전극 단자는 복수개로 이루어진다.
바람직한 실시예로서, 상기 전극 단자는 상기 플랜지 테두리에 형성된 가이드 홈, 상기 가이드 홈의 상부를 가려 함몰 공간으로 형성되도록 상기 플랜지 테두리에서 돌출된 가이드 커버로 이루어진다.
바람직한 실시예로서, 상기 가이드 홈은 ㄷ단면으로 이루어진다.
바람직한 실시예로서, 상기 전극 단자는 홈 엔드를 구비하고, 상기 홈 엔드는 가이드 홈의 입구 반대쪽 일부 구간을 가려주거나 또는 상기 가이드 홈이 입구를 갖는 폐쇄 공간을 이루도록 상기 가이드 홈의 하부를 가려준다.
바람직한 실시예로서, 상기 플랜지 테두리의 안쪽으로 개스킷 테두리로 형성하고, 상기 개스킷 테두리는 기밀 유지를 위한 개스킷이 끼워지는 홈 구조로 형성된다.
그리고 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 연료전지스택은 채널 유로로 수소와 공기 및 냉각수를 내보내 주는 좌 매니폴드와 채널 유로에서 수소와 공기 및 냉각수를 복귀시켜 주는 우 매니폴드로 각각 홈 구조의 전극단자를 구비하고, 상기 전극단자에서 발생된 전류가 검출되는 연료전지 분리판; 상기 연료전지 분리판이 적용되어 상기 전류가 출력으로 발생되는 단위 셀이 포함되는 것을 특징으로 한다.
바람직한 실시예로서, 상기 단위 셀에는 상기 연료전지 분리판과 함께 전극막 접합체와 가스 확산층 및 개스킷이 포함되고, 상기 개스킷은 상기 좌 매니폴드와 상기 채널 유로 및 상기 우 매니폴드를 에워싸는 개스킷 테두리에 끼워진다.
바람직한 실시예로서, 상기 연료전지 분리판은 상/하부 연료전지 분리판으로 구분되어 상기 가스 확산층의 바깥부분으로 적층되고, 상기 전극막 접합체는 고분자 전해질막의 양쪽면에 촉매층이 도포되어 연료전지스택의 중심부에 위치하며, 상기 가스 확산층은 상/하부 가스 확산층으로 구분되어 상기 전극막 접합체의 바깥부분으로 위치되고, 상기 개스킷은 상기 상/하부 연료전지 분리판의 각각에 위치된다.
이러한 본 발명의 연료전지스택에 적용된 연료전지 분리판은 전극단자구조를 적용함으로써 하기와 같은 작용 및 효과를 구현한다.
첫째, 수십개에서 수백개 셀이 적층되는 스택 체결 시 연료전지 분리판의 끝쪽부위에 형성된 홈 구조를 이용함으로써 전류 측정을 위한 프로브의 접근성이 매우 우수하다. 둘째, 연료전지 분리판의 끝단 양쪽부위로 홈 구조가 형성됨으로써 프로브를 이용한 스택의 출력 평가 작업이 편리하게 이루어질 수 있다. 셋째, 단위 셀별 별도의 전류/성능 측정이 가능함으로써 스택의 고장 진단 시 고장 발생된 셀에 대한 정확한 위치 검출이 가능하다. 넷째, 연료전지 분리판의 끝단 양쪽을 프로브 사용 부위로 이용함으로서 스택 구성 부품에 대한 설계 변경이 요구되지 않는다.
도 1은 본 발명에 따른 전극단자방식 연료전지 분리판의 구성도이고, 도 2는 본 발명에 따른 연료전지 분리판에 형성된 전극 단자의 상세 구조도이며, 도 3은 본 발명에 따른 전극단자방식 연료전지 분리판이 적용된 연료전지스택의 구성도이다.
이하 본 발명의 실시 예를 첨부된 예시도면을 참조로 상세히 설명하며, 이러한 실시 예는 일례로서 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으므로, 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다.
도 1을 참조하면, 연료전지 분리판(1)은 분리판 형상을 직각형상으로 하는 플랜지 테두리(9-1)에 전극 단자(10)를 구비한다. 특히 상기 전극 단자(10)는 수십개에서 수백개로 적층된 셀의 구성 요소인 연료전지 분리판(1)이 스택 체결하에서 전류 측정을 위한 프로브(200)(도 3 참조)와 연계됨으로써 상기 연료전지 분리판(1)이 전극단자방식 연료전지 분리판(1)으로 특징되도록 한다.
그러므로 상기 전극단자방식 연료전지 분리판(1)은 스택 체결 후 성능 평가를 수행함에 정확한 단위셀(즉, 각 셀)별 별도의 전류/성능 측정이 가능하며, 스택의 고장 진단 시 정확한 고장 발생된 셀의 위치 검출이 가능할 수 있도록 기능한다.
구체적으로 상기 전극 단자(10)는 플랜지 테두리(9-1)의 좌우 양쪽에 구비됨으로써 좌 매니폴드(2-1)와 우 매니폴드(2-2)의 부위로 각각 위치된다.
특히 상기 전극 단자(10)는 서로 간격을 두고 복수개로 이루어져 제1~N 단자(10-1, ..., 10-N)로 구성됨으로써 스택 체결 시 연료전지 분리판(1)을 이용한 스택의 전류 측정이 보다 용이해진다. 일례로 상기 제1~N 단자(10-1, ..., 10-N)는 제1~6 단자(0-1, ..., 10-6)와 같이 6개로 이루어질 수 있으나 단자 개수는 연료전지 분리판(1)의 사이즈(Size)에 맞춰 다양하게 변화될 수 있다.
나아가 상기 제1~N 단자(0-1, ..., 10-N)의 각각은 홈 구조로 이루어짐으로써 프로브(200)(도 3 참조)의 단자 팁이 끼워질 수 있는 편리함을 제공한다.
또한, 상기 연료전지 분리판(1)은 플랜지 테두리(9-1)의 안쪽으로 개스킷 테두리(9)로 형성하고, 상기 개스킷 테두리(9)로 에워싸인 좌 매니폴드(2-1)와 채널 유로(8) 및 우 매니폴드(2-2)를 형성한다. 그러므로 상기 연료전지 분리판(1)은 채널 유로(8)에 대해 한쪽구간(예, 좌측부위)으로 좌 매니폴드(2-1)를 다른쪽 구간(예, 우측부위)으로 우 매니폴드(2-2)를 형성한다.
구체적으로 상기 좌 매니폴드(2-1)와 상기 우 매니폴드(2-2)의 각각에는 동일한 형상과 구조로 이루어진 수소 통로(3)와 공기 통로(5) 및 냉각수 통로(7)가 형성되고, 이들이 형성되지 않는 끝단의 여분공간으로 제1~N 단자(10-1, ..., 10-N)로 이루어진 전극 단자(10)를 형성한다. 또한 상기 채널 유로(8)는 좌 매니폴드(2-1)와 우 매니폴드(2-2)의 사이에서 수소와 공기 및 냉각수 흐름을 안내하도록 도시되지 않았으나 복잡한 유로 구조로 이루어진다.
특히 상기 수소 통로(3)는 좌 매니폴드(2-1)에서 냉각수 통로(7)의 위쪽에서 채널 유로(8)를 거쳐 우 매니폴드(2-2)에서 냉각수 통로(7)의 아래쪽으로 이어짐으로써 좌측에서 우측을 향해 하방향 사선으로 수소의 흐름 경로를 형성하여 준다. 반면 상기 공기 통로(5)는 좌 매니폴드(2-1)에서 냉각수 통로(7)의 아래에서 채널 유로(8)를 거쳐 우 매니폴드(2-2)에서 냉각수 통로(7)의 위쪽으로 이어짐으로써 좌측에서 우측을 향해 상방향 사선으로 공기의 흐름 경로를 형성하여 준다. 그러므로 상기 냉각수 통로(7)는 냉각수 가이드 부(7-1)와 함께 수소 통로(3)와 공기 통로(5)의 중간에 위치됨으로써 좌 매니폴드(2-1)에서 우 매니폴드(2-2)를 향해 수평방향 직선으로 냉각수의 흐름 경로를 형성하여 준다.
구체적으로 상기 개스킷 테두리(9)는 연료전지 분리판(1)에 직사각형상을 이룸으로써 좌 매니폴드(2-1)와 채널 유로(8) 및 우 매니폴드(2-2)를 에워싸는 홈으로 형성된다. 그러므로 상기 개스킷 테두리(9)는 연료전지 분리판(1)을 흐르는 수소와 공기 및 냉각수에 대한 기밀이 유지되도록 개스킷(40)(도 3 참조)이 끼워지는 홈으로 제공된다. 그러므로 상기 개스킷 테두리(9)는 제1~N 단자(10-1, ..., 10-N)로 이루어진 전극 단자(10)의 안쪽 공간으로 위치된다.
한편, 도 2를 참조하면, 상기 제1~N 단자(10-1, ..., 10-N)의 각각은 가이드 홈(11), 가이드 커버(13) 및 홈 엔드(15)를 동일한 구성요소로 하여 홈 구조로 형성된다.
일례로 상기 가이드 홈(11)은 연료전지 분리판(1)의 플랜지 테두리(9-1)에서 한쪽 면(예, 앞/뒷면 중 뒷면)이 함몰되도록 눌러서 형성하고, 상기 가이드 커버(13)는 가이드 홈(11)이 개방 공간을 이루도록 플랜지 테두리(9-1)의 함몰된 한쪽 면을 돌출시켜 가이드 홈(11)의 상부면으로 형성하며, 상기 홈 엔드(15)는 가이드 홈(11)의 하부면으로 형성되어 입구 반대쪽 일부 구간을 가려준다.
특히 상기 가이드 홈(11)의 깊이와 넓이는 프로브(200)의 단자 팁(도 3 참조)이 접촉되는 크기로 형성된다. 그러므로 상기 가이드 홈(11)의 깊이와 넓이는 전류 측정에 사용하는 프로브 사양에 맞춰 변경된다. 또한 상기 가이드 홈(11)의 형상은 ㄷ단면 또는 호 단면으로 이루어진다.
나아가 상기 홈 엔드(15)는 가이드 홈(11)이 입구를 갖는 폐쇄 공간을 이루도록 가이드 홈(11)의 상부를 가려주는 가이드 홈(11)과 같이 하부를 가려주도록 형성될 수 있다. 이 경우 상기 가이드 홈(11)의 형상은 ㅁ단면 또는 원형 단면으로 이루어질 수 있다.
하지만, 상기 제1~N 단자(10-1, ..., 10-N)의 각각은 가이드 홈(11)과 가이드 커버(13)를 동일한 구성요소로 하여 홈 엔드(15)가 적용되지 않는 홈 구조로 형성될 수 있다. 이러한 이유는 상기 홈 엔드(15)는 프로브(200)(도 3 참조)의 단자 팁이 가이드 홈(11)에 위치된 상태에서 단자 팁 부위를 지지하는 기능이 포함되기 때문이다.
한편, 도 3은 연료전지스택(100)으로서, 상기 연료전지스택(100)은 연료전지 분리판(1), 전극막 접합체(20), 가스 확산층(30) 및 개스킷(40)을 하나의 단위 셀(100-1)로 구성한다. 이 경우 상기 연료전지 분리판(1)은 도 1 및 도 2를 통해 기술된 제1~N 단자(10-1, ..., 10-N)로 이루어진 전극 단자(10)를 갖춘 전극단자방식 연료전지 분리판(1)과 동일하다.
구체적으로 상기 단위 셀(100-1)은 상/하부 연료전지 분리판(1-1,1-2)으로 구분된 2장의 연료전지 분리판(1), 고분자 전해질막의 양쪽면에 촉매층이 도포된 1장의 전극막 접합체(20), 상/하부 가스 확산층(30-1,30-2)으로 구분된 2장의 가스확산층(30) 및 상/하부 연료전지 분리판(1-1,1-2)의 개스킷 테두리(9)에 끼워져 압착 변형으로 기밀을 형성하는 복수개 개스킷(40)으로 구성된다. 나아가 상기 단위 셀(100-1)은 상/하부 연료전지 분리판(1-1,)과 상/하부 가스 확산층(30-1,30-2)의 사이에 위치시켜 기밀을 더욱 강화하도록 별도의 씨일 부재(Seal Member)가 더 포함될 수 있다.
상기 단위 셀(100-1)의 적층상태에서, 상기 상/하부 연료전지 분리판(1-1,1-2)은 가스 확산층(30)의 바깥부분으로 적층되고, 상기 전극막 접합체(20)는 연료전지스택(100)의 가장 중심부에 위치하며, 상기 가스 확산층(30)은 전극막 접합체(20)의 바깥부분으로 위치되며, 상기 개스킷(40)은 상/하부 연료전지 분리판(1-1,1-2)에 위치된다.
이와 같이 상기 연료전지 스택(100)은 단위 셀이 제1~N 단위 셀(100-1, ..., 100-N)로 수십개에서 수백개 적층된 상태로 체결됨으로써 원하는 규모의 출력을 확보하여 준다.
특히 상기 상부 연료전지 분리판(1-1) 및 상기 하부 연료전지 분리판(1-2)은 제1~N 단자(10-1, ..., 10-N)중 어느 하나의 단자를 전극 단자(10)로 하여 프로브(Probe)(200)의 전류 측정에 이용된다. 이 경우 상기 프로브(200)는 측정 대상의 회로에서 오실로스코프(예, 전류 분석기(200-1))의 입력 채널로 신호를 전달하는 변압 방식, 홀 효과 방식, 변압/홀 효과 조합 방식 중 어느 하나의 전류 프로브이다.
일례로 상기 제1~N 단위 셀(100-1, ..., 100-N)의 전류를 프로브(200)로 측정하고자 하면, 상기 제1~N 단위 셀(100-1, ..., 100-N)중 선??한 하나의 단위 셀(100-1)에서 상부 연료전지 분리판(1-1) 및/또는 하부 연료전지 분리판(1-2)을 선택하고, 전류 분석기(200-1)에 연결된 프로브(200)의 단자 팁 부위를 홈 엔드(15)까지 가이드 홈(11)을 따라 삽입한다.
그러면 상기 프로브(200)는 가이드 홈(11)과 가이드 커버(13) 및 홈 엔드(15)와 접촉된 단자 팁으로부터 연료전지 분리판(1)에서 발생되는 전류를 검출한다.
이때 작업자는 홈 엔드(15)가 있는 경우 프로브(200)의 단자 팁이 홈 엔드(15)에 걸림을 확인하여 전류 측정 준비 상태를 확인하거나 또는 홈 엔드(15)가 없는 경우 프로브(200)의 단자 팁이 가이드 커버(13)에 접촉됨을 확인하여 전류 측정 준비 상태를 확인할 수 있다.
전술된 바와 같이, 본 실시예에 따른 연료전지스택(100)에 적용된 연료전지 분리판(1)은 채널 유로로 수소와 공기 및 냉각수를 내보내 주는 좌 매니폴드와 채널 유로에서 수소와 공기 및 냉각수를 복귀시켜 주는 우 매니폴드로 각각 전류가 검출되는 홈 구조의 전극단자(10)를 포함함으로써 프로브(200)에 의한 스택의 전류측정이 용이하면서 전류/성능 측정이 단위 셀(100-1)별로 가능하여 스택의 고장 진단 시 고장 발생된 셀에 대한 정확한 위치 검출이 가능하다.
1 : 연료전지 분리판 1-1,1-2 : 상/하부 연료전지 분리판
2-1,2-2 : 좌/우 매니폴드 3 : 수소 통로
5 : 공기 통로 7 : 냉각수 통로
7-1 : 냉각수 가이드 부 8 : 채널 유로
9 : 개스킷 테두리 9-1 : 플랜지 테두리
10 : 전극 단자 10-1, ..., 10-N : 제1~N 단자
11 : 가이드 홈 13 : 가이드 커버
15 : 홈 엔드
20 : 전극막 접합체 30 : 가스 확산층
30-1,30-2 : 상/하부 가스 확산층
40 : 개스킷
100 : 연료전지스택 100-1, ..., 100-N : 제1~N 단위 셀
200 : 프로브(Probe) 200-1 : 전류 분석기

Claims (14)

  1. 분리판 사이즈(Size)를 형성하는 플랜지 테두리에 구비되고, 수소와 공기의 공급으로 발생되는 전류 검출이 이루어지는 전극 단자가 형성되고,
    상기 전극 단자는 홈 구조로 상기 플랜지 테두리의 좌우 양쪽으로 각각 구비되며,
    상기 플랜지 테두리의 좌우 양쪽부위는 냉각수와 함께 상기 수소와 상기 공기가 공급되는 중간 구간을 채널 유로로 하는 좌 매니폴드와 우 매니폴드이고,
    상기 전극 단자는 상기 플랜지 테두리에 가이드 홈이 형성되고, 상기 가이드 홈의 상부를 가려 함몰 공간으로 형성되도록 상기 플랜지 테두리에서 돌출된 가이드 커버로 이루어지며, 상기 가이드 홈은 ㄷ단면이고, 상기 전극 단자는 홈 엔드를 구비하고, 상기 홈 엔드는 가이드 홈의 입구 반대쪽 일부 구간을 가려주며,
    상기 홈 엔드는 상기 가이드 홈이 입구를 갖는 폐쇄 공간을 이루도록 상기 가이드 홈의 하부를 가려주는 것을 특징으로 하는 연료전지 분리판.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 청구항 1에 있어서, 상기 전극 단자는 복수개로 이루어지는 것을 특징으로 하는 연료전지 분리판.
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 청구항 1에 있어서, 상기 플랜지 테두리의 안쪽으로 개스킷 테두리로 형성하고, 상기 개스킷 테두리는 기밀 유지를 위한 개스킷이 끼워지는 홈 구조로 형성되는 것을 특징으로 하는 연료전지 분리판.
  11. 청구항 1, 5 및 10 중 어느 한 항에 의한 연료전지 분리판이 적용된 연료전지스택에 있어서,
    상기 연료전지 분리판이 적용되어 상기 전류가 출력으로 발생되는 단위 셀이 포함되고,
    상기 연료전지 분리판은 채널 유로로 수소와 공기 및 냉각수를 내보내 주는 좌 매니폴드와 채널 유로에서 수소와 공기 및 냉각수를 복귀시켜 주는 우 매니폴드로 각각 홈 구조의 전극단자를 구비하고, 상기 전극단자에서 발생된 전류가 검출되는 것을 특징으로 하는 연료전지스택.
  12. 청구항 11에 있어서, 상기 단위 셀에는 상기 연료전지 분리판과 함께 전극막 접합체와 가스 확산층 및 개스킷이 포함되는 것을 특징으로 하는 연료전지 스택.
  13. 청구항 12에 있어서, 상기 개스킷은 상기 좌 매니폴드와 상기 채널 유로 및 상기 우 매니폴드를 에워싸는 개스킷 테두리에 끼워지는 것을 특징으로 하는 연료전지스택.
  14. 청구항 12에 있어서, 상기 연료전지 분리판은 상/하부 연료전지 분리판으로 구분되어 상기 가스 확산층의 바깥부분으로 적층되고, 상기 전극막 접합체는 고분자 전해질막의 양쪽면에 촉매층이 도포되어 연료전지스택의 중심부에 위치하며, 상기 가스 확산층은 상/하부 가스 확산층으로 구분되어 상기 전극막 접합체의 바깥부분으로 위치되고, 상기 개스킷은 상기 상/하부 연료전지 분리판의 각각에 위치되는 것을 특징으로 하는 연료전지스택.
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2001256992A (ja) * 2000-03-14 2001-09-21 Honda Motor Co Ltd 燃料電池用セル電圧検出端子装置
KR101491349B1 (ko) 2013-11-19 2015-02-06 현대자동차주식회사 연료전지 스택
KR102002211B1 (ko) * 2017-03-24 2019-07-19 세종공업 주식회사 채널 유로 공용화 타입 연료전지 분리판 및 연료전지스택

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001256992A (ja) * 2000-03-14 2001-09-21 Honda Motor Co Ltd 燃料電池用セル電圧検出端子装置
KR101491349B1 (ko) 2013-11-19 2015-02-06 현대자동차주식회사 연료전지 스택
KR102002211B1 (ko) * 2017-03-24 2019-07-19 세종공업 주식회사 채널 유로 공용화 타입 연료전지 분리판 및 연료전지스택

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