KR102505477B1 - Separator for fuel cell with impact resistance - Google Patents

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Abstract

본 발명의 실시예에 따른 연료 전지용 세퍼레이터는, 제1 전극 및 제2 전극을 포함하는 막 전극 조립체에 부착되는 제1 세퍼레이터 부재 및 제2 세퍼레이터 부재; 제1 전극 및 제1 세퍼레이터 부재 사이에 개재되며 충격을 흡수하도록 구성되는 제1 완충부; 제2 전극 및 제2 세퍼레이터 부재 사이에 개재되며 충격을 흡수하도록 구성되는 제2 완충부를 포함할 수 있다.A separator for a fuel cell according to an embodiment of the present invention includes a first separator member and a second separator member attached to a membrane electrode assembly including a first electrode and a second electrode; a first buffer portion interposed between the first electrode and the first separator member and configured to absorb shock; A second buffer portion interposed between the second electrode and the second separator member and configured to absorb impact may be included.

Description

내충격 특성을 갖는 연료 전지용 세퍼레이터{SEPARATOR FOR FUEL CELL WITH IMPACT RESISTANCE}Separator for fuel cells having impact resistance properties {SEPARATOR FOR FUEL CELL WITH IMPACT RESISTANCE}

본 발명은 연료 전지용 세퍼레이터에 관한 것이다.The present invention relates to a separator for a fuel cell.

일반적으로, 연료 전지는 애노드에 수소를 공급하고 캐소드에 산소를 공급하여, 수소와 산소의 전기 화학 반응에 의해 전기 에너지를 얻는 장치이다. 연료 전지는 유해 가스를 배출하지 않고 소음과 진동을 적게 발생하므로 차세대 에너지원으로서 각광을 받고 있다.In general, a fuel cell is a device that obtains electric energy by supplying hydrogen to an anode and oxygen to a cathode through an electrochemical reaction between hydrogen and oxygen. Fuel cells are in the limelight as a next-generation energy source because they do not emit harmful gases and generate less noise and vibration.

연료 전지는, 전해질 종류에 따라, 고분자 전해질 연료 전지(PEMFC), 인산형 연료 전지(PAFC), 용융 탄산염형 연료 전지(MCFC), 고체산화물 연료 전지(SOFC)로 분류된다. 이러한 연료 전지 중에서 고분자 전해질 연료 전지(PEMFC)가 널리 사용되고 있다.Fuel cells are classified into polymer electrolyte fuel cells (PEMFC), phosphoric acid fuel cells (PAFC), molten carbonate fuel cells (MCFC), and solid oxide fuel cells (SOFC) according to the type of electrolyte. Among these fuel cells, a polymer electrolyte fuel cell (PEMFC) is widely used.

고분자 전해질 연료 전지는 수십 내지 수백 개의 단위 셀이 직렬로 적층된 구조를 갖는다. 단위 셀은 고체 고분자 전해질막, 전극, 세퍼레이터로 구성된다.A polymer electrolyte fuel cell has a structure in which tens to hundreds of unit cells are stacked in series. A unit cell is composed of a solid polymer electrolyte membrane, an electrode, and a separator.

세퍼레이터는 전극으로 공급되는 수소와 산소를 분리시키는 역할을 한다. 세퍼레이터는 수소와 산소를 완전히 분리시켜야 하므로 매우 높은 가스 불투과성을 가질 필요가 있다. 또한, 세퍼레이터는 전기 에너지를 집전체인 엔드 플레이트로 전력 손실 없이 전달하여야 하므로 우수한 전기 전도성을 가질 필요가 있다.The separator serves to separate hydrogen and oxygen supplied to the electrode. The separator needs to have very high gas impermeability since it must completely separate hydrogen and oxygen. In addition, the separator needs to have excellent electrical conductivity because electrical energy must be transmitted to the end plate, which is a current collector, without power loss.

또한, 세퍼레이터는 내부에 형성되는 가스 유로를 통과하는 가스가 외부로 누출되는 것을 방지하도록 기밀성을 가질 필요가 있다.In addition, the separator needs to have airtightness to prevent gas passing through the gas flow path formed therein from leaking to the outside.

또한, 세퍼레이터는 연료 전지 내에서 큰 체적을 차지하므로, 대용량으로 제작되는 연료 전지의 무게를 줄일 수 있도록 세퍼레이터는 작은 두께를 갖도록 제작될 필요가 있다.In addition, since the separator occupies a large volume in the fuel cell, the separator needs to be manufactured to have a small thickness in order to reduce the weight of the fuel cell manufactured in large capacity.

또한, 세퍼레이터는 작은 두께에도 불구하고 진동 및 외력을 견딜 수 있어야 한다.In addition, the separator must be able to withstand vibration and external force despite its small thickness.

본 발명의 목적은 내충격 특성을 갖는 연료 전지용 세퍼레이터를 제공하는 것이다.An object of the present invention is to provide a separator for a fuel cell having impact resistance properties.

전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 연료 전지용 세퍼레이터는, 제1 전극 및 제2 전극을 포함하는 막 전극 조립체에 부착되는 제1 세퍼레이터 부재 및 제2 세퍼레이터 부재; 제1 전극 및 제1 세퍼레이터 부재 사이에 개재되며 충격을 흡수하도록 구성되는 제1 완충부; 제2 전극 및 제2 세퍼레이터 부재 사이에 개재되며 충격을 흡수하도록 구성되는 제2 완충부를 포함할 수 있다.A separator for a fuel cell according to an embodiment of the present invention for achieving the above object includes a first separator member and a second separator member attached to a membrane electrode assembly including a first electrode and a second electrode; a first buffer portion interposed between the first electrode and the first separator member and configured to absorb shock; A second buffer portion interposed between the second electrode and the second separator member and configured to absorb impact may be included.

제1 완충부는 한 쌍의 제1 완충 부재를 포함할 수 있고, 한 쌍의 제1 완충 부재 중 어느 하나에는 제1 돌출부가 구비될 수 있고, 한 쌍의 제1 완충 부재 중 다른 하나에는 제1 돌출부가 삽입되는 제1 요홈부가 구비될 수 있고, 제2 완충부는 한 쌍의 제2 완충 부재를 포함할 수 있고, 한 쌍의 제2 완충 부재 중 어느 하나에는 제2 돌출부가 구비될 수 있고, 한 쌍의 제2 완충 부재 중 다른 하나에는 제2 돌출부가 삽입되는 제2 요홈부가 구비될 수 있다.The first buffer unit may include a pair of first buffer members, one of the pair of first buffer members may have a first protrusion, and the other of the pair of first buffer members may have a first protrusion. A first concave portion into which the protrusion is inserted may be provided, the second buffer unit may include a pair of second buffer members, and any one of the pair of second buffer members may include a second protrusion, The other of the pair of second buffer members may include a second concave portion into which the second protrusion is inserted.

제1 완충부는 한 쌍의 제1 완충 부재를 포함할 수 있고, 한 쌍의 제1 완충 부재 사이에는 한 쌍의 제1 완충 부재 사이의 슬립을 방지하는 제1 슬립 방지 부재가 개재될 수 있고, 제2 완충부는 한 쌍의 제2 완충 부재를 포함할 수 있고, 한 쌍의 제2 완충 부재 사이에는 한 쌍의 제2 완충 부재 사이의 슬립을 방지하는 제2 슬립 방지 부재가 개재될 수 있다.The first buffer unit may include a pair of first buffer members, and a first slip prevention member may be interposed between the pair of first buffer members to prevent slipping between the pair of first buffer members, The second buffer unit may include a pair of second buffer members, and a second slip prevention member preventing slip between the pair of second buffer members may be interposed between the pair of second buffer members.

본 발명의 실시예에 따른 연료 전지용 세퍼레이터에 따르면, 제1 세퍼레이터 부재 및 막 전극 조립체 사이에 제1 완충부가 구비되고, 제2 세퍼레이터 부재 및 막 전극 조립체 사이에 제2 완충부가 구비되며, 제1 완충부 및 제2 완충부는 충격을 흡수하도록 구성된다. 따라서, 연료 전지 스택에 외부 충격이 가해지는 경우에도, 제1 완충부 및 제2 완충부가 충격을 흡수할 수 있다. 따라서, 연료 전지 스택을 구성하는 구성 부품이 외부 충격에 의해 파손되거나 위치 변동하는 것이 방지될 수 있다.According to the separator for a fuel cell according to an embodiment of the present invention, a first buffer unit is provided between the first separator member and the membrane electrode assembly, and a second buffer unit is provided between the second separator member and the membrane electrode assembly, and the first buffer unit is provided. and the second shock absorber are configured to absorb impact. Therefore, even when an external impact is applied to the fuel cell stack, the first buffer unit and the second buffer unit may absorb the impact. Accordingly, components constituting the fuel cell stack can be prevented from being damaged or shifted in position due to external impact.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 연료 전지용 세퍼레이터가 개략적으로 도시된 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 연료 전지용 세퍼레이터가 막 전극 조립체에 결합된 구성의 일 예가 개략적으로 도시된 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 연료 전지용 세퍼레이터가 막 전극 조립체에 결합된 구성의 다른 예가 개략적으로 도시된 도면이다.1 is a diagram schematically illustrating a separator for a fuel cell according to an embodiment of the present invention.
2 is a diagram schematically showing an example of a configuration in which a separator for a fuel cell according to an embodiment of the present invention is coupled to a membrane electrode assembly.
3 is a diagram schematically showing another example of a configuration in which a separator for a fuel cell according to an embodiment of the present invention is coupled to a membrane electrode assembly.

이하, 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명의 실시예에 따른 연료 전지용 세퍼레이터에 대하여 설명한다.Hereinafter, a separator for a fuel cell according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 연료 전지용 세퍼레이터(50)는, 열경화성 수지, 전기 전도성 입자, 탄소 섬유를 혼합한 혼합물(이하, 성형 재료라 함)을 사용하여 제조될 수 있다. 예를 들면, 세퍼레이터(50)는 20 내지 35 wt.%의 열경화성 수지와, 80 내지 65 wt.%의 전기 전도성 입자 및 탄소 섬유를 혼합하여 제조된 성형 재료를 사용하여 제조될 수 있다.As shown in FIG. 1 , the separator 50 for a fuel cell according to an embodiment of the present invention may be manufactured using a mixture of a thermosetting resin, electrically conductive particles, and carbon fibers (hereinafter, referred to as a molding material). there is. For example, the separator 50 may be manufactured using a molding material prepared by mixing 20 to 35 wt.% of a thermosetting resin with 80 to 65 wt.% of electrically conductive particles and carbon fibers.

열경화성 수지는 페놀 수지일 수 있다. 다만, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 다양한 열경화성 수지가 사용될 수 있다.The thermosetting resin may be a phenolic resin. However, the present invention is not limited thereto, and various thermosetting resins may be used.

전기 전도성 입자는 카본 블랙 입자일 수 있다. 카본 블랙 입자는 전기 전도성이 높으므로, 카본 블랙 입자를 사용하여 제조되는 세퍼레이터(50)의 전기 전도성을 향상시킬 수 있다. 또한, 카본 블랙 입자는 가공성이 우수하므로, 카본 블랙 입자를 사용하여 제조되는 세퍼레이터(50)는 1 내지 2 mm 정도로 작은 두께를 가질 수 있다.Electrically conductive particles may be carbon black particles. Since carbon black particles have high electrical conductivity, electrical conductivity of the separator 50 manufactured using the carbon black particles may be improved. In addition, since the carbon black particles have excellent processability, the separator 50 manufactured using the carbon black particles may have a thickness as small as 1 to 2 mm.

한편, 카본 블랙 입자의 양이 증가함에 따라 세퍼레이터(50)의 전기 전도성은 좋아지지만 세퍼레이터(50)의 강도가 저하될 수 있다. 따라서, 세퍼레이터(50)의 강도를 보완하기 위해, 세퍼레이터(50)는 카본 블랙 입자에 탄소 섬유를 혼합한 혼합물을 사용하여 제조된다. 예를 들면, 탄소 섬유는 PAN계 탄소 섬유, 피치계 탄소 섬유, 셀룰로오스계 탄소 섬유 중 어느 하나일 수 있다. 예를 들면, 탄소 섬유는 1 내지 12 mm의 길이를 가질 수 있지만, 본 발명은 탄소 섬유의 길이에 한정되지 않는다.Meanwhile, as the amount of carbon black particles increases, the electrical conductivity of the separator 50 improves, but the strength of the separator 50 may decrease. Therefore, in order to supplement the strength of the separator 50, the separator 50 is manufactured using a mixture of carbon fibers mixed with carbon black particles. For example, the carbon fibers may be any one of PAN-based carbon fibers, pitch-based carbon fibers, and cellulose-based carbon fibers. For example, the carbon fibers may have a length of 1 to 12 mm, but the present invention is not limited to the length of the carbon fibers.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 연료 전지용 세퍼레이터(50)는, 복수의 매니폴드 홀(111, 112, 121, 122, 131, 132), 복수의 매니폴드 돌기(211, 212, 221, 222, 231, 232), 복수의 유로 리브(300), 복수의 외곽 돌기(411, 421)를 구비한다.As shown in FIG. 1 , the separator 50 for a fuel cell according to an embodiment of the present invention includes a plurality of manifold holes 111, 112, 121, 122, 131, and 132, a plurality of manifold protrusions 211, 212, 221, 222, 231, 232), a plurality of passage ribs 300, and a plurality of outer projections 411 and 421.

복수의 매니폴드 홀(111, 112, 121, 122, 131, 132)은, 복수의 가스 매니폴드 홀(111, 112, 121, 122) 및 한 쌍의 냉매 매니폴드 홀(131, 132)을 포함한다.The plurality of manifold holes 111, 112, 121, 122, 131, and 132 include a plurality of gas manifold holes 111, 112, 121, and 122 and a pair of refrigerant manifold holes 131 and 132. do.

복수의 가스 매니폴드 홀(111, 112, 121, 122)은, 한 쌍의 제1 가스 매니폴드 홀(111, 112) 및 한 쌍의 제2 가스 매니폴드 홀(121, 122)을 포함한다.The plurality of gas manifold holes 111 , 112 , 121 , and 122 include a pair of first gas manifold holes 111 and 112 and a pair of second gas manifold holes 121 and 122 .

한 쌍의 제1 가스 매니폴드 홀(111, 112)은, 제1 가스가 유입되는 제1 가스 유입홀(111)과, 제1 가스가 배출되는 제1 가스 배출홀(112)을 포함한다. 제1 가스는 제1 가스 유입홀(111)을 통하여 세퍼레이터(50)의 내부로 유입되고, 세퍼레이터(50) 내부의 제1 가스 유로를 통과한 다음, 제1 가스 배출홀(112)을 통하여 세퍼레이터(50)의 외부로 배출된다.The pair of first gas manifold holes 111 and 112 include a first gas inlet hole 111 through which the first gas is introduced and a first gas discharge hole 112 through which the first gas is discharged. The first gas is introduced into the separator 50 through the first gas inlet hole 111, passes through the first gas flow path inside the separator 50, and then passes through the first gas outlet hole 112 into the separator 50. It is discharged to the outside of (50).

한 쌍의 제2 가스 매니폴드 홀(121, 122)은, 제2 가스가 유입되는 제2 가스 유입홀(121)과, 제2 가스가 배출되는 제2 가스 배출홀(122)을 포함한다. 제2 가스는 제2 가스 유입홀(121)을 통하여 세퍼레이터(50)의 내부로 유입되고, 세퍼레이터(50) 내부의 제2 가스 유로를 통과한 다음, 제2 가스 배출홀(122)을 통하여 세퍼레이터(50)의 외부로 배출된다.The pair of second gas manifold holes 121 and 122 include a second gas inlet hole 121 through which the second gas is introduced and a second gas discharge hole 122 through which the second gas is discharged. The second gas is introduced into the separator 50 through the second gas introduction hole 121, passes through the second gas flow path inside the separator 50, and passes through the second gas discharge hole 122 to the separator 50. It is discharged to the outside of (50).

여기에서, 제1 가스 및 제2 가스 중 어느 하나는 연료 가스일 수 있고, 제1 가스 및 제2 가스 중 다른 하나는 산화제 가스일 수 있다.Here, one of the first gas and the second gas may be a fuel gas, and the other of the first gas and the second gas may be an oxidizing agent gas.

각각의 매니폴드 돌기(211, 212, 221, 222, 231, 232)는 각각의 매니폴드 홀(111, 112, 121, 122, 131, 132)의 둘레를 따라 연장될 수 있다. 각각의 매니폴드 돌기(211, 212, 221, 222, 231, 232)는 각각의 매니폴드 홀(111, 112, 121, 122, 131, 132)을 둘러싸도록 형성된다. 각각의 매니폴드 돌기(211, 212, 221, 222, 231, 232)는 세퍼레이터(50)의 표면으로부터 돌출되어 매니폴드 홀(111, 112, 121, 122, 131, 132)을 통하여 유동하는 냉매, 제1 가스 또는 제2 가스가 외부로 누출하는 것을 방지하는 역할을 한다.Each of the manifold protrusions 211 , 212 , 221 , 222 , 231 , and 232 may extend along the circumference of each manifold hole 111 , 112 , 121 , 122 , 131 , and 132 . Each manifold protrusion 211 , 212 , 221 , 222 , 231 , and 232 is formed to surround each manifold hole 111 , 112 , 121 , 122 , 131 , and 132 . Each manifold protrusion (211, 212, 221, 222, 231, 232) protrudes from the surface of the separator 50 and flows through the manifold holes (111, 112, 121, 122, 131, 132) Refrigerant, It serves to prevent leakage of the first gas or the second gas to the outside.

복수의 외곽 돌기(411, 421)는 세퍼레이터(50)의 외곽을 따라 연장될 수 있다. 복수의 외곽 돌기(411, 421)는 제1 외곽 돌기(411) 및 제2 외곽 돌기(421)를 포함한다.The plurality of outer protrusions 411 and 421 may extend along the outer edge of the separator 50 . The plurality of outer protrusions 411 and 421 include a first outer protrusion 411 and a second outer protrusion 421 .

제1 외곽 돌기(411)는 복수의 유로 리브(300)를 둘러싸도록 형성된다. 제2 외곽 돌기(421)는 복수의 유로 리브(300), 복수의 매니폴드 홀(111, 112, 121, 122, 131, 132), 복수의 매니폴드 돌기(211, 212, 221, 222, 231, 232)를 포위하도록 형성된다. 복수의 외곽 돌기(411, 421)는 세퍼레이터(50)의 내부에서 유동하는 냉매, 제1 가스 또는 제2 가스가 외부로 누출되는 것을 방지하는 역할을 한다.The first outer protrusion 411 is formed to surround the plurality of passage ribs 300 . The second outer protrusion 421 includes a plurality of passage ribs 300, a plurality of manifold holes 111, 112, 121, 122, 131, and 132, and a plurality of manifold protrusions 211, 212, 221, 222, and 231 , 232). The plurality of outer protrusions 411 and 421 serve to prevent leakage of the refrigerant, the first gas, or the second gas flowing inside the separator 50 to the outside.

복수의 유로 리브(300)는 세퍼레이터(50)의 표면으로부터 돌출될 수 있다. 복수의 유로 리브(300)는 서로 이격되게 형성될 수 있으며, 이에 따라, 복수의 유로 리브(300) 사이에는 제1 가스가 통과하는 제1 가스 유로 또는 제2 가스가 통과하는 제2 가스 유로가 형성될 수 있다.A plurality of passage ribs 300 may protrude from the surface of the separator 50 . The plurality of passage ribs 300 may be formed to be spaced apart from each other, and thus, a first gas passage through which the first gas passes or a second gas passage through which the second gas passes is provided between the plurality of passage ribs 300 . can be formed

본 발명의 실시예에 따르면, 한 쌍의 세퍼레이터(50)가 서로 결합되어 하나의 조립체를 구성할 수 있다. 한 쌍의 세퍼레이터(50)가 서로 결합되는 것에 의해 어느 하나의 세퍼레이터(50)의 복수의 매니폴드 돌기(211, 212, 221, 222, 231, 232)가 다른 하나의 세퍼레이터(50)의 복수의 매니폴드 돌기(211, 212, 221, 222, 231, 232)에 접합될 수 있다. 이때, 어느 하나의 세퍼레이터(50)의 복수의 매니폴드 돌기(211, 212, 221, 222, 231, 232)의 접합면과 다른 하나의 세퍼레이터(50)의 복수의 매니폴드 돌기(211, 212, 221, 222, 231, 232)의 접합면이 서로 접촉될 수 있다.According to an embodiment of the present invention, a pair of separators 50 may be coupled to each other to form one assembly. When the pair of separators 50 are coupled to each other, the plurality of manifold protrusions 211 , 212 , 221 , 222 , 231 , and 232 of one separator 50 are coupled to the plurality of manifold protrusions of the other separator 50 . It may be bonded to the manifold protrusions 211 , 212 , 221 , 222 , 231 , and 232 . At this time, the joint surface of the plurality of manifold projections 211, 212, 221, 222, 231, 232 of one separator 50 and the plurality of manifold projections 211, 212 of the other separator 50 221, 222, 231, 232) may be in contact with each other.

또한, 한 쌍의 세퍼레이터(50)가 서로 결합되는 것에 의해 어느 하나의 세퍼레이터(50)의 복수의 외곽 돌기(411, 421)가 다른 하나의 세퍼레이터(50)의 복수의 외곽 돌기(411, 421)에 접합될 수 있다. 이때, 어느 하나의 세퍼레이터(50)의 복수의 외곽 돌기(411, 421)의 접합면과 다른 하나의 세퍼레이터(50)의 복수의 외곽 돌기(411, 421)의 접합면이 서로 접촉될 수 있다.In addition, when the pair of separators 50 are coupled to each other, the plurality of outer protrusions 411 and 421 of one separator 50 are replaced by the plurality of outer protrusions 411 and 421 of the other separator 50. can be joined to At this time, the joint surface of the plurality of outer protrusions 411 and 421 of one separator 50 and the joint surface of the plurality of outer protrusions 411 and 421 of the other separator 50 may be in contact with each other.

도 2에 도시된 바와 같이, 한 쌍의 세퍼레이터(50)는 막 전극 조립체(60)에 결합되어 하나의 단위 셀을 형성한다. 그리고, 복수의 단위 셀이 적층되어 연료 전지 스택을 형성한다.As shown in FIG. 2 , a pair of separators 50 are coupled to a membrane electrode assembly 60 to form one unit cell. Then, a plurality of unit cells are stacked to form a fuel cell stack.

막 전극 조립체(60)는, 제1 전극(61), 제2 전극(62), 전해질 막(63)을 포함한다. 전해질 막(63)은 제1 전극(61) 및 제2 전극(62) 사이에 배치된다.The membrane electrode assembly 60 includes a first electrode 61 , a second electrode 62 , and an electrolyte membrane 63 . The electrolyte membrane 63 is disposed between the first electrode 61 and the second electrode 62 .

막 전극 조립체(60)와 세퍼레이터(50) 사이에는 가스 확산층(64)이 배치될 수 있다.A gas diffusion layer 64 may be disposed between the membrane electrode assembly 60 and the separator 50 .

제1 전극(61) 및 제2 전극(62) 중 어느 하나는 애노드일 수 있고, 제1 전극(61) 및 제2 전극(62) 중 다른 하나는 캐소드일 수 있다.Any one of the first electrode 61 and the second electrode 62 may be an anode, and the other one of the first electrode 61 and the second electrode 62 may be a cathode.

한 쌍의 세퍼레이터(50)가 제1 전극(61) 및 제2 전극(62)에 결합되는 것에 의해 복수의 유로 리브(300) 사이의 공간이 밀폐되며, 이에 따라, 복수의 유로 리브(300)의 길이 방향으로 제1 가스 유로 및 제2 가스 유로가 형성될 수 있다.The space between the plurality of flow path ribs 300 is sealed by coupling the pair of separators 50 to the first electrode 61 and the second electrode 62, and thus, the plurality of flow path ribs 300 A first gas flow path and a second gas flow path may be formed in the length direction of .

한 쌍의 세퍼레이터(50)는, 제1 전극(61)에 인접하게 배치되는 제1 세퍼레이터 부재(51)와, 제2 전극(62)에 인접하게 배치되는 제2 세퍼레이터 부재(52)를 포함한다.The pair of separators 50 include a first separator member 51 disposed adjacent to the first electrode 61 and a second separator member 52 disposed adjacent to the second electrode 62. .

제1 세퍼레이터 부재(51)가 제1 전극(61)에 결합되는 것에 의해, 제1 세퍼레이터 부재(51) 및 제1 전극(61) 사이에 제1 가스 유로(310)가 형성될 수 있다. 제1 가스는 제1 가스 유로(310)를 따라 유동할 수 있다.When the first separator member 51 is coupled to the first electrode 61 , the first gas passage 310 may be formed between the first separator member 51 and the first electrode 61 . The first gas may flow along the first gas passage 310 .

제2 세퍼레이터 부재(52)가 제2 전극(62)에 결합되는 것에 의해, 제2 세퍼레이터 부재(52) 및 제2 전극(62) 사이에 제2 가스 유로(320)가 형성될 수 있다. 제2 가스는 제2 가스 유로(320)를 따라 유동할 수 있다.When the second separator member 52 is coupled to the second electrode 62 , the second gas flow path 320 may be formed between the second separator member 52 and the second electrode 62 . The second gas may flow along the second gas passage 320 .

그리고, 제1 세퍼레이터 부재(51) 및 제2 세퍼레이터 부재(52)가 서로 결합되는 것에 의해, 제1 세퍼레이터 부재(51) 및 제2 세퍼레이터 부재(52) 사이에 냉매 유로(330)가 형성될 수 있다. 냉매는 냉매 유로(330)를 따라 유동할 수 있다.In addition, the refrigerant passage 330 may be formed between the first separator member 51 and the second separator member 52 by coupling the first separator member 51 and the second separator member 52 to each other. there is. The refrigerant may flow along the refrigerant passage 330 .

한편, 연료 전지가 작동하는 과정에서, 연료 전지 스택에 충격이 가해질 수 있다. 연료 전지 스택에 가해지는 충격에 의해 막 전극 조립체(60)에 대한 제1 세퍼레이터 부재(51)의 위치, 막 전극 조립체(60)에 대한 제2 세퍼레이터 부재(52)의 위치, 제1 세퍼레이터 부재(51)에 대한 제2 세퍼레이터 부재(52)의 위치, 또는 제2 세퍼레이터 부재(52)에 대한 제1 세퍼레이터 부재(51)의 위치가 변동될 수 있다. 이러한 위치 변동으로 인하여, 막 전극 조립체(60), 제1 세퍼레이터 부재(51) 및 제2 세퍼레이터 부재(52)가 파손될 수 있다. 또한, 이러한 위치 변동으로 인하여, 막 전극 조립체(60), 제1 세퍼레이터 부재(51) 및 제2 세퍼레이터 부재(52) 사이의 밀폐성이 저하될 수 있으며, 이로 인하여, 제1 가스, 제2 가스 또는 냉매가 외부로 누출될 수 있다.Meanwhile, while the fuel cell is operating, an impact may be applied to the fuel cell stack. The position of the first separator member 51 relative to the membrane electrode assembly 60 by the impact applied to the fuel cell stack, the position of the second separator member 52 relative to the membrane electrode assembly 60, the first separator member ( The position of the second separator member 52 relative to 51) or the position of the first separator member 51 relative to the second separator member 52 may vary. Due to such a change in position, the membrane electrode assembly 60, the first separator member 51, and the second separator member 52 may be damaged. In addition, due to such a change in position, airtightness between the membrane electrode assembly 60, the first separator member 51, and the second separator member 52 may be deteriorated, and as a result, the first gas, the second gas or Refrigerant may leak to the outside.

이러한 문제를 방지하기 위해, 세퍼레이터(50)는 충격을 흡수하도록 구성되는 제1 완충부(70) 및 제2 완충부(80)를 포함한다.In order to prevent this problem, the separator 50 includes a first buffer part 70 and a second buffer part 80 configured to absorb impact.

제1 완충부(70)는 제1 전극(61) 및 제1 세퍼레이터 부재(51) 사이에 개재된다. 제1 완충부(70)는 외력이 가해질 때 수축되고 외력이 제거되면 원 상태로 복귀하는 특성을 갖는 다양한 재료로 형성될 수 있다. 예를 들면, 제1 완충부(70)는 다공성 재료 또는 탄성을 갖는 합성 수지 재료로 형성될 수 있다.The first buffer part 70 is interposed between the first electrode 61 and the first separator member 51 . The first buffer unit 70 may be formed of various materials having characteristics of contracting when an external force is applied and returning to its original state when the external force is removed. For example, the first buffer unit 70 may be formed of a porous material or a synthetic resin material having elasticity.

제1 완충부(70)는 한 쌍의 제1 완충 부재(71, 72)를 포함할 수 있고, 한 쌍의 제1 완충 부재(71, 72) 중 어느 하나에는 제1 돌출부(711)가 구비될 수 있고, 한 쌍의 제1 완충 부재(71, 72) 중 다른 하나에는 제1 돌출부(711)가 삽입되는 제1 요홈부(721)가 구비될 수 있다.The first buffer unit 70 may include a pair of first buffer members 71 and 72, and one of the pair of first buffer members 71 and 72 includes a first protrusion 711. A first concave portion 721 into which the first protrusion 711 is inserted may be provided in the other one of the pair of first buffer members 71 and 72 .

이와 같이, 한 쌍의 제1 완충 부재(71, 72)에는 각각 제1 돌출부(711) 및 제1 요홈부(721)가 구비되므로, 외부로부터 충격이 가해지더라도 한 쌍의 제1 완충 부재(71, 72) 사이에 슬립이 발생되지 않으며, 이에 따라, 제1 세퍼레이터 부재(51)의 위치 및 제2 세퍼레이터 부재(52)의 위치가 변동되지 않는다.As described above, since the pair of first buffer members 71 and 72 are provided with the first protrusion 711 and the first concave portion 721, respectively, even if an external impact is applied, the pair of first buffer members 71 , 72), and thus, the position of the first separator member 51 and the position of the second separator member 52 do not fluctuate.

또한, 연료 전지 스택의 조립 과정에서, 제1 돌출부(711)가 제1 요홈부(721)에 삽입되는 것에 의해, 한 쌍의 제1 완충 부재(71, 72)의 위치가 결정되고, 이에 따라, 제1 세퍼레이터 부재(51)의 위치 및 제2 세퍼레이터 부재(52)의 위치가 결정된다. 즉, 제1 돌출부(711) 및 제1 요홈부(721)는 한 쌍의 제1 완충 부재(71, 72)의 위치 결정 및 제1 세퍼레이터 부재(51) 및 제2 세퍼레이터 부재(52)의 위치 결정을 위한 가이드 수단으로서의 역할을 할 수 있다. 따라서, 제1 완충 부재(71, 72)의 위치 결정 및 제1 세퍼레이터 부재(51) 및 제2 세퍼레이터 부재(52)의 위치 결정을 위한 별도의 장치 및 과정을 필요로 하지 않는다. 따라서, 연료 전지 스택을 조립하는 장치 및 과정을 단순화할 수 있다.In addition, in the process of assembling the fuel cell stack, the position of the pair of first buffer members 71 and 72 is determined by inserting the first protrusion 711 into the first concave portion 721, and accordingly , the position of the first separator member 51 and the position of the second separator member 52 are determined. That is, the first protrusion 711 and the first concave portion 721 determine the position of the pair of first buffer members 71 and 72 and the position of the first separator member 51 and the second separator member 52. It can serve as a guide for decision-making. Therefore, a separate device and process for determining the position of the first buffer members 71 and 72 and positioning of the first separator member 51 and the second separator member 52 are not required. Accordingly, the device and process of assembling the fuel cell stack can be simplified.

또한, 한 쌍의 제1 완충 부재(71, 72)에는 각각 제1 돌출부(711) 및 제1 요홈부(721)가 구비되므로, 제1 세퍼레이터 부재(51) 또는 제2 세퍼레이터 부재(52)에 비틀림 또는 전단력이 작용하더라도 한 쌍의 제1 완충 부재(71, 72)가 함께 이러한 비틀림 또는 전단력을 효과적으로 흡수할 수 있다.In addition, since the pair of first buffer members 71 and 72 are provided with a first protrusion 711 and a first concave portion 721, respectively, the first separator member 51 or the second separator member 52 Even when a torsion or shear force is applied, the pair of first buffer members 71 and 72 can effectively absorb the torsion or shear force.

제2 완충부(80)는 제2 전극(62) 및 제2 세퍼레이터 부재(52) 사이에 개재된다. 제2 완충부(80)는 외력이 가해질 때 수축되고 외력이 제거되면 원 상태로 복귀하는 특성을 갖는 다양한 재료로 형성될 수 있다. 예를 들면, 제2 완충부(80)는 다공성 재료 또는 탄성을 갖는 합성 수지 재료로 형성될 수 있다.The second buffer part 80 is interposed between the second electrode 62 and the second separator member 52 . The second buffer unit 80 may be formed of various materials having characteristics of contracting when an external force is applied and returning to its original state when the external force is removed. For example, the second buffer unit 80 may be formed of a porous material or a synthetic resin material having elasticity.

제2 완충부(80)는 한 쌍의 제2 완충 부재(81, 82)를 포함할 수 있고, 한 쌍의 제2 완충 부재(81, 82) 중 어느 하나에는 제2 돌출부(811)가 구비될 수 있고, 한 쌍의 제2 완충 부재(81, 82) 중 다른 하나에는 제2 돌출부(811)가 삽입되는 제2 요홈부(821)가 구비될 수 있다.The second buffer unit 80 may include a pair of second buffer members 81 and 82, and one of the pair of second buffer members 81 and 82 includes a second protrusion 811. A second concave portion 821 into which the second protrusion 811 is inserted may be provided in the other one of the pair of second buffer members 81 and 82 .

이와 같이, 한 쌍의 제2 완충 부재(81, 82)에는 각각 제2 돌출부(811) 및 제2 요홈부(821)가 구비되므로, 외부로부터 충격이 가해지더라도 한 쌍의 제2 완충 부재(81, 82) 사이에 슬립이 발생되지 않으며, 이에 따라, 제1 세퍼레이터 부재(51)의 위치 및 제2 세퍼레이터 부재(52)의 위치가 변동되지 않는다.As described above, since the pair of second buffer members 81 and 82 are provided with the second protrusion 811 and the second concave portion 821, respectively, even if an external shock is applied, the pair of second buffer members 81 , 82), and therefore, the position of the first separator member 51 and the position of the second separator member 52 do not fluctuate.

또한, 연료 전지 스택의 조립 과정에서, 제2 돌출부(811)가 제2 요홈부(821)에 삽입되는 것에 의해, 한 쌍의 제2 완충 부재(81, 82)의 위치가 결정되고, 이에 따라, 제1 세퍼레이터 부재(51)의 위치 및 제2 세퍼레이터 부재(52)의 위치가 결정된다. 즉, 제2 돌출부(811) 및 제2 요홈부(821)는 한 쌍의 제2 완충 부재(81, 82)의 위치 결정 및 제1 세퍼레이터 부재(51) 및 제2 세퍼레이터 부재(52)의 위치 결정을 위한 가이드 수단으로서의 역할을 할 수 있다. 따라서, 제2 완충 부재(81, 82)의 위치 결정 및 제1 세퍼레이터 부재(51) 및 제2 세퍼레이터 부재(52)의 위치 결정을 위한 별도의 장치 및 과정을 필요로 하지 않는다. 따라서, 연료 전지 스택을 조립하는 장치 및 과정을 단순화할 수 있다.In addition, in the process of assembling the fuel cell stack, the position of the pair of second buffer members 81 and 82 is determined by inserting the second protrusion 811 into the second concave portion 821, and accordingly , the position of the first separator member 51 and the position of the second separator member 52 are determined. That is, the second protrusion 811 and the second concave portion 821 determine the position of the pair of second buffer members 81 and 82 and the positions of the first separator member 51 and the second separator member 52. It can serve as a guide for decision-making. Therefore, a separate device and process for determining the position of the second buffer members 81 and 82 and positioning of the first separator member 51 and the second separator member 52 are not required. Accordingly, the device and process of assembling the fuel cell stack can be simplified.

또한, 한 쌍의 제2 완충 부재(81, 82)에는 각각 제2 돌출부(811) 및 제2 요홈부(821)가 구비되므로, 제1 세퍼레이터 부재(51) 또는 제2 세퍼레이터 부재(52)에 비틀림 또는 전단력이 작용하더라도 한 쌍의 제2 완충 부재(81, 82)가 함께 이러한 비틀림 또는 전단력을 효과적으로 흡수할 수 있다.In addition, since the pair of second buffer members 81 and 82 are provided with a second protrusion 811 and a second concave portion 821, respectively, the first separator member 51 or the second separator member 52 Even when a twisting or shearing force is applied, the pair of second buffer members 81 and 82 can effectively absorb the twisting or shearing force.

다른 예로서, 도 3에 도시된 바와 같이, 제1 완충부(70)는 한 쌍의 제1 완충 부재(71, 72)를 포함할 수 있고, 한 쌍의 제1 완충 부재(71, 72) 사이에는 한 쌍의 제1 완충 부재(71, 72) 사이의 슬립을 방지하는 제1 슬립 방지 부재(73)가 개재될 수 있다.As another example, as shown in FIG. 3 , the first buffer unit 70 may include a pair of first buffer members 71 and 72, and the pair of first buffer members 71 and 72 A first slip prevention member 73 preventing slip between the pair of first buffer members 71 and 72 may be interposed between them.

일 예로서, 제1 슬립 방지 부재(73)는 그 표면에 복수의 요철을 갖도록 구성될 수 있다. 다른 예로서, 제1 슬립 방지 부재(73)는 점착성을 갖는 재료로 형성될 수 있다.As an example, the first slip prevention member 73 may be configured to have a plurality of irregularities on its surface. As another example, the first slip prevention member 73 may be formed of an adhesive material.

이와 같이, 한 쌍의 제1 완충 부재(71, 72) 사이에 제1 슬립 방지 부재(73)가 개재되므로, 외부로부터 충격이 가해지더라도 한 쌍의 제1 완충 부재(71, 72) 사이에 슬립이 발생되지 않으며, 이에 따라, 제1 세퍼레이터 부재(51)의 위치 및 제2 세퍼레이터 부재(52)의 위치가 변동되지 않는다.As such, since the first anti-slip member 73 is interposed between the pair of first buffer members 71 and 72, even if an impact is applied from the outside, slip between the pair of first buffer members 71 and 72 is prevented. does not occur, and accordingly, the position of the first separator member 51 and the position of the second separator member 52 do not fluctuate.

또한, 제2 완충부(80)는 한 쌍의 제2 완충 부재(81, 82)를 포함할 수 있고, 한 쌍의 제2 완충 부재(81, 82) 사이에는 한 쌍의 제2 완충 부재(81, 82) 사이의 슬립을 방지하는 제2 슬립 방지 부재(83)가 개재될 수 있다.In addition, the second buffer unit 80 may include a pair of second buffer members 81 and 82, and between the pair of second buffer members 81 and 82, a pair of second buffer members ( A second anti-slip member 83 preventing slip between 81 and 82 may be interposed.

일 예로서, 제2 슬립 방지 부재(83)는 그 표면에 복수의 요철을 갖도록 구성될 수 있다. 다른 예로서, 제2 슬립 방지 부재(83)는 점착성을 갖는 재료로 형성될 수 있다.As an example, the second slip prevention member 83 may be configured to have a plurality of irregularities on its surface. As another example, the second slip prevention member 83 may be formed of an adhesive material.

이와 같이, 한 쌍의 제2 완충 부재(81, 82) 사이에 제2 슬립 방지 부재(83)가 개재되므로, 외부로부터 충격이 가해지더라도 한 쌍의 제2 완충 부재(81, 82) 사이에 슬립이 발생되지 않으며, 이에 따라, 제1 세퍼레이터 부재(51)의 위치 및 제2 세퍼레이터 부재(52)의 위치가 변동되지 않는다.As such, since the second anti-slip member 83 is interposed between the pair of second buffer members 81 and 82, even if an impact is applied from the outside, slip between the pair of second buffer members 81 and 82 is prevented. does not occur, and accordingly, the position of the first separator member 51 and the position of the second separator member 52 do not fluctuate.

본 발명의 실시예에 따른 세퍼레이터(50)에 따르면, 제1 세퍼레이터 부재(51) 및 막 전극 조립체(60) 사이에 제1 완충부(70)가 구비되고, 제2 세퍼레이터 부재(52) 및 막 전극 조립체(60) 사이에 제2 완충부(80)가 구비되며, 제1 완충부(70) 및 제2 완충부(80)는 충격을 흡수하도록 구성된다. 따라서, 연료 전지 스택에 외부 충격이 가해지는 경우에도, 제1 완충부(70) 및 제2 완충부(80)가 충격을 흡수할 수 있다. 따라서, 연료 전지 스택을 구성하는 구성 부품이 외부 충격에 의해 파손되거나 위치 변동하는 것이 방지될 수 있다.According to the separator 50 according to the embodiment of the present invention, the first buffer part 70 is provided between the first separator member 51 and the membrane electrode assembly 60, and the second separator member 52 and the membrane A second buffer part 80 is provided between the electrode assemblies 60, and the first buffer part 70 and the second buffer part 80 are configured to absorb impact. Therefore, even when an external impact is applied to the fuel cell stack, the first buffer 70 and the second buffer 80 can absorb the impact. Accordingly, components constituting the fuel cell stack can be prevented from being damaged or shifted in position due to external impact.

본 발명의 바람직한 실시예가 예시적으로 설명되었으나, 본 발명의 범위는 이와 같은 특정 실시예에 한정되지 않으며, 청구범위에 기재된 범주 내에서 적절하게 변경될 수 있다.Preferred embodiments of the present invention have been described as examples, but the scope of the present invention is not limited to such specific embodiments, and may be appropriately changed within the scope described in the claims.

50: 세퍼레이터
60: 막 전극 조립체
70: 제1 완충부
80: 제2 완충부50: separator
60: membrane electrode assembly
70: first buffer unit
80: second buffer unit

Claims (3)

제1 전극 및 제2 전극을 포함하는 막 전극 조립체에 부착되는 제1 세퍼레이터 부재 및 제2 세퍼레이터 부재;
상기 제1 전극 및 상기 제1 세퍼레이터 부재 사이에 개재되며 충격을 흡수하도록 구성되는 제1 완충부;
상기 제2 전극 및 상기 제2 세퍼레이터 부재 사이에 개재되며 충격을 흡수하도록 구성되는 제2 완충부를 포함하고,
상기 제1 완충부는 한 쌍의 제1 완충 부재를 포함하고,
상기 한 쌍의 제1 완충 부재 중 어느 하나에는 제1 돌출부가 구비되고, 상기 한 쌍의 제1 완충 부재 중 다른 하나에는 상기 제1 돌출부가 삽입되는 제1 요홈부가 구비되고,
상기 제2 완충부는 한 쌍의 제2 완충 부재를 포함하고,
상기 한 쌍의 제2 완충 부재 중 어느 하나에는 제2 돌출부가 구비되고, 상기 한 쌍의 제2 완충 부재 중 다른 하나에는 상기 제2 돌출부가 삽입되는 제2 요홈부가 구비되는 것을 특징으로 하는 연료 전지용 세퍼레이터.a first separator member and a second separator member attached to the membrane electrode assembly including the first electrode and the second electrode;
a first buffer part interposed between the first electrode and the first separator member and configured to absorb shock;
A second buffer portion interposed between the second electrode and the second separator member and configured to absorb shock;
The first buffer unit includes a pair of first buffer members,
One of the pair of first buffer members is provided with a first protrusion, and the other of the pair of first buffer members is provided with a first concave portion into which the first protrusion is inserted,
The second buffer unit includes a pair of second buffer members,
A second protrusion is provided on one of the pair of second buffer members, and a second concave portion into which the second protrusion is inserted is provided on the other of the pair of second buffer members. separator. 삭제delete 제1 전극 및 제2 전극을 포함하는 막 전극 조립체에 부착되는 제1 세퍼레이터 부재 및 제2 세퍼레이터 부재;
상기 제1 전극 및 상기 제1 세퍼레이터 부재 사이에 개재되며 충격을 흡수하도록 구성되는 제1 완충부;
상기 제2 전극 및 상기 제2 세퍼레이터 부재 사이에 개재되며 충격을 흡수하도록 구성되는 제2 완충부를 포함하고,
상기 제1 완충부는 한 쌍의 제1 완충 부재를 포함하고,
상기 한 쌍의 제1 완충 부재 사이에는 상기 한 쌍의 제1 완충 부재 사이의 슬립을 방지하는 제1 슬립 방지 부재가 개재되고,
상기 제2 완충부는 한 쌍의 제2 완충 부재를 포함하고,
상기 한 쌍의 제2 완충 부재 사이에는 상기 한 쌍의 제2 완충 부재 사이의 슬립을 방지하는 제2 슬립 방지 부재가 개재되는 것을 특징으로 하는 연료 전지용 세퍼레이터.a first separator member and a second separator member attached to the membrane electrode assembly including the first electrode and the second electrode;
a first buffer part interposed between the first electrode and the first separator member and configured to absorb shock;
A second buffer portion interposed between the second electrode and the second separator member and configured to absorb shock;
The first buffer unit includes a pair of first buffer members,
A first slip prevention member for preventing slip between the pair of first buffer members is interposed between the pair of first buffer members,
The second buffer unit includes a pair of second buffer members,
A separator for a fuel cell, characterized in that a second slip prevention member interposed between the pair of second buffer members to prevent slip between the pair of second buffer members.
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JP2007250353A (en) * 2006-03-16 2007-09-27 Toyota Motor Corp Fuel cell
JP2016040788A (en) * 2012-12-26 2016-03-24 日産自動車株式会社 Fuel cell stack

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