KR102516418B1 - Cell for fuel cell - Google Patents
Cell for fuel cell Download PDFInfo
- Publication number
- KR102516418B1 KR102516418B1 KR1020200169670A KR20200169670A KR102516418B1 KR 102516418 B1 KR102516418 B1 KR 102516418B1 KR 1020200169670 A KR1020200169670 A KR 1020200169670A KR 20200169670 A KR20200169670 A KR 20200169670A KR 102516418 B1 KR102516418 B1 KR 102516418B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- passage
- straight
- flow
- passage portion
- flow path
- Prior art date
Links
- 239000000446 fuel Substances 0.000 title claims abstract description 35
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 76
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims abstract description 70
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 claims abstract description 47
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims abstract description 28
- 239000012528 membrane Substances 0.000 claims abstract description 19
- 238000009434 installation Methods 0.000 claims description 40
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 39
- 239000000498 cooling water Substances 0.000 claims description 20
- 230000001154 acute effect Effects 0.000 claims description 17
- 238000009751 slip forming Methods 0.000 claims description 6
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 abstract description 4
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 38
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 14
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000002826 coolant Substances 0.000 description 4
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 4
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 4
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 description 3
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000007800 oxidant agent Substances 0.000 description 3
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 3
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 2
- 230000035484 reaction time Effects 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- -1 hydrogen cations Chemical class 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 239000005518 polymer electrolyte Substances 0.000 description 1
- 239000012495 reaction gas Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/02—Details
- H01M8/0202—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors
- H01M8/0258—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors characterised by the configuration of channels, e.g. by the flow field of the reactant or coolant
- H01M8/026—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors characterised by the configuration of channels, e.g. by the flow field of the reactant or coolant characterised by grooves, e.g. their pitch or depth
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/02—Details
- H01M8/0202—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors
- H01M8/0258—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors characterised by the configuration of channels, e.g. by the flow field of the reactant or coolant
- H01M8/0265—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors characterised by the configuration of channels, e.g. by the flow field of the reactant or coolant the reactant or coolant channels having varying cross sections
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/02—Details
- H01M8/0202—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors
- H01M8/0267—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors having heating or cooling means, e.g. heaters or coolant flow channels
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
Landscapes
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Sustainable Energy (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Fuel Cell (AREA)
Abstract
본 발명은 연료전지용 셀에 관한 것으로, 제1기체확산층을 사이에 두고 막전극접합체의 일측에 배치되는 제1분리판본체부와, 제1분리판본체부 중 제1기체확산층과 마주하는 일면부 상에 제1반응유체의 유동을 정방향으로 안내하는 제1유로부가 형성되는 제1분리판과, 제2기체확산층을 사이에 두고 막전극접합체의 타측에 배치되는 제2분리판본체부와, 제2분리판본체부 중 제2기체확산층과 마주하는 일면부 상에 제2반응유체의 유동을 정방향과 대향되는 역방향으로 안내하는 제2유로부가 형성되는 제2분리판과, 제2유로부 상에 배치되어, 제2반응유체의 와류 생성을 유도하는 유로부재를 포함하는 것을 특징으로 한다.The present invention relates to a cell for a fuel cell, wherein a first separator body portion disposed on one side of a membrane electrode assembly with a first gas diffusion layer interposed therebetween, and on one surface portion of the first separator body portion facing the first gas diffusion layer A first separation plate formed with a first passage portion for guiding the flow of the first reaction fluid in the forward direction, a second separation plate body disposed on the other side of the membrane electrode assembly with the second gas diffusion layer interposed therebetween, and a second separation plate body A second separation plate having a second flow path portion formed on one side of the unit facing the second gas diffusion layer for guiding the flow of the second reaction fluid in the reverse direction opposite to the forward direction, and disposed on the second flow path portion, 2 It is characterized in that it comprises a flow path member for inducing the generation of vortex of the reaction fluid.
Description
본 발명은 연료전지용 셀에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 막전극접합체의 양측에 가스확산층과 분리판이 적층된 구조를 가지는 연료전지용 셀에 관한 것이다.The present invention relates to a cell for a fuel cell, and more particularly, to a cell for a fuel cell having a structure in which a gas diffusion layer and a separator are stacked on both sides of a membrane electrode assembly.
일반적으로 연료전지용 셀은 막전극접합체(MEA, Membrane-Electrode Assembly)와, 가스확산층(GDL, Gas Diffusion Layer), 가스켓(gasket), 분리판이 차례로 적층된 구조를 가진다. 연료전지 스택은 막전극접합체의 양측에 가스확산층, 가스켓, 분리판이 각각 적층된 구조를 가지는 단위 셀을 수백개 적층시킨 구조를 가진다.In general, a cell for a fuel cell has a structure in which a membrane-electrode assembly (MEA), a gas diffusion layer (GDL), a gasket, and a separator are sequentially stacked. The fuel cell stack has a structure in which hundreds of unit cells are stacked, each having a structure in which gas diffusion layers, gaskets, and separators are stacked on both sides of a membrane electrode assembly.
근래에는 차량용 연료전지의 성능을 향상시키면서도 내구성, 생산성의 향상을 함께 도모하기 위해, 애노드 분리판, 캐소드 분리판 상에서의 반응유체의 공급, 유동, 배출 경로를 다양한 실시예로 적용하는 시도가 이루어지고 있다. 또한, 캐소드 분리판의 경우, 반응유체과 기체확산층 간의 반응면적을 보다 확장시키기 위해 다공체형 유로 구조를 적용하는 시도가 이루어지고 있다.Recently, attempts have been made to apply the supply, flow, and discharge paths of the reaction fluid on the anode separator and the cathode separator in various embodiments in order to improve the performance of fuel cells for vehicles while also improving durability and productivity. there is. In addition, in the case of the cathode separator, attempts have been made to apply a porous flow path structure in order to further expand the reaction area between the reaction fluid and the gas diffusion layer.
본 발명의 배경기술은 대한민국 특허등록공보 제1856330호(2018.05.02 등록, 발명의 명칭: 연료전지 셀 구조)에 개시되어 있다.The background art of the present invention is disclosed in Korean Patent Registration Publication No. 1856330 (registered on May 2, 2018, title of invention: fuel cell structure).
본 발명은 애노드 분리판 상에서의 반응유체의 유동과, 캐소드 분리판 상에서의 반응유체의 유동이 목적한 방향, 형태로 이루어지게 안내하면서, 그 사이에 위치되는 막전극접합체와 기체확산층과의 화학, 전기적 반응을 고효율로 구현할 수 있고, 이에 따른 연료전지의 성능 향상을 도모할 수 있는 연료전지용 셀을 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention guides the flow of the reaction fluid on the anode separator and the flow of the reaction fluid on the cathode separator in the desired direction and shape, and the chemistry between the membrane electrode assembly and the gas diffusion layer, An object of the present invention is to provide a cell for a fuel cell capable of realizing an electrical reaction with high efficiency and improving the performance of the fuel cell accordingly.
본 발명에 따른 연료전지용 셀은, 제1기체확산층을 사이에 두고 막전극접합체의 일측에 배치되는 제1분리판본체부와, 상기 제1분리판본체부 중 상기 제1기체확산층과 마주하는 일면부 상에 제1반응유체의 유동을 정방향으로 안내하는 제1유로부가 형성되는 제1분리판; 제2기체확산층을 사이에 두고 상기 막전극접합체의 타측에 배치되는 제2분리판본체부와, 상기 제2분리판본체부 중 상기 제2기체확산층과 마주하는 일면부 상에 제2반응유체의 유동을 정방향과 대향되는 역방향으로 안내하는 제2유로부가 형성되는 제2분리판; 및 상기 제2유로부 상에 배치되어, 제2반응유체의 와류 생성을 유도하는 유로부재;를 포함하는 것을 특징으로 한다.A cell for a fuel cell according to the present invention includes a first separator body portion disposed on one side of a membrane electrode assembly with a first gas diffusion layer interposed therebetween, and one surface portion of the first separator body portion facing the first gas diffusion layer. A first separation plate formed with a first flow path portion for guiding the flow of the first reaction fluid in the forward direction; The flow of the second reaction fluid is controlled on a second separation plate body disposed on the other side of the membrane electrode assembly with the second gas diffusion layer interposed therebetween, and on one surface of the second separation plate body facing the second gas diffusion layer. A second separator formed with a second passage portion guiding in a reverse direction opposite to the forward direction; and a flow path member disposed on the second flow path unit to induce vortex generation of the second reaction fluid.
상기 제1유로부는, 상기 제1분리판본체부 상에 함몰되게 형성되고, 직선형으로 연장되게 형성되며, 복수개가 나란하게 배치되는 직진유로부; 상기 직진유로부의 일단부에 연속하여 형성되고, 상기 역방향에 대해 예각을 이루는 제1각도로 연장되고, 단부에 제1유입홀부가 관통되게 형성되는 제1경사유입유로부; 및 상기 직진유로부의 타단부에 연속하여 형성되고, 상기 정방향에 대해 예각을 이루는 제2각도로 연장되며, 단부에 제1배출홀부가 관통되게 형성되는 제1경사배출유로부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.The first flow passage portion is formed to be recessed on the first separation plate main body, is formed to extend in a straight line, and includes a plurality of straight flow passage portions arranged side by side; a first inclined inlet passage part formed continuously at one end of the straight passage part, extending at a first angle forming an acute angle with respect to the reverse direction, and having a first inlet hole formed at the end portion; and a first inclined discharge passage part which is continuously formed at the other end of the straight passage part, extends at a second angle forming an acute angle with respect to the forward direction, and has a first discharge hole formed at the end thereof. to be
상기 제1경사유입유로부는, 상기 제1각도로 연장되게 형성되고, 복수개의 상기 직진유로부가 상호 이격간격을 두고 연통되게 연결되는 제1유입유로부; 및 상기 제1유입유로부보다 짧은 길이를 가지고, 상기 제1유입유로부와 이격간격을 두고 나란하게 배치되며, 다른 복수개의 상기 직진유로부가 상호 이격간격을 두고 연통되게 연결되는 제2유입유로부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.The first inclined inflow passage portion may include a first inflow passage portion formed to extend at the first angle and connected to communicate with each other at a spaced interval from the plurality of straight passage passage portions; and a second inflow passage portion having a length shorter than that of the first inflow passage portion, disposed side by side with the first inflow passage portion at a spaced distance from each other, and having a plurality of other straight flow passage portions connected in communication with each other at a spaced interval from each other. It is characterized by including;
상기 제1경사배출유로부는, 상기 제2각도로 연장되게 형성되고, 상기 제1유입유로부와 연결되는 복수개의 상기 직진유로부가 상호 이격간격을 두고 연통되게 연결되는 제1배출유로부; 및 상기 제1배출유로부보다 긴 길이를 가지고, 상기 제1배출유로부와 이격간격을 두고 나란하게 배치되며, 상기 제2유입유로부와 연결되는 복수개의 상기 직진유로부가 상호 이격간격을 두고 연통되게 연결되는 제2배출유로부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.The first inclined discharge passage portion may include a first discharge passage portion extending at the second angle and connecting the plurality of straight passage passage portions connected to the first inflow passage portion to be in communication with each other at a spaced interval; And the plurality of straight flow passages having a longer length than the first discharge passage part, arranged side by side with the first discharge passage part at a spaced interval, and connected to the second inlet passage part communicate with each other at a spaced distance from each other. It is characterized in that it comprises a; second discharge passage portion connected to be.
상기 제1분리판은, 상기 제1분리판본체부의 타면부 상에 형성되고, 냉각수의 유동경로를 형성하는 제1냉각유로부;를 더 포함하고, 상기 제1냉각유로부는, 정방향으로 연장되게 형성되고, 복수개가 나란하게 배치되는 직진냉각유로부; 복수개의 상기 직진냉각유로부의 일단부가 통합되어 형성되는 통합유입유로부; 및 복수개의 상기 직진냉각유로부의 타단부가 통합되어 형성되는 통합배출유로부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.The first separation plate further includes a first cooling passage portion formed on the other surface of the first separation plate body and forming a flow path of cooling water, wherein the first cooling passage portion extends in a forward direction. And, a plurality of straight cooling passages arranged side by side; an integrated inflow passage portion formed by integrating one end of the plurality of straight cooling passage portions; and an integrated discharge passage part formed by integrating the other ends of the plurality of straight cooling passage parts.
상기 통합유입유로부는, 냉각수가 유입되는 유로를 이루는 냉각수유입부; 상기 냉각수유입부의 단부에 복수개로 분기되게 형성되고, 단부측으로 갈수록 확장된 너비를 가지는 제1유입분기부; 및 상기 제1유입분기부의 단부에 복수개로 분기되게 형성되고, 단부측으로 갈수록 확장된 너비를 가지며, 복수개의 상기 직진냉각유로부가 상호 이격간격을 두고 연통되게 연결되는 제2유입분기부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.The integrated inflow passage unit may include a cooling water inlet portion forming a flow path through which cooling water flows; a first inlet branch portion formed to branch into a plurality of pieces at an end portion of the cooling water inlet portion and having a width extending toward the end portion; And a second inlet branch that is formed to branch into a plurality of pieces at the end of the first inlet branch, has a width that expands toward the end, and is connected to the plurality of straight cooling passages in communication with each other at a spaced interval. characterized by
상기 제2유로부는, 상기 제2분리판본체부 상에 설정너비로 함몰되게 형성되고, 상기 유로부재가 설치되는 유로설치홈부; 상기 유로설치홈부의 일단부에 연속하여 형성되고, 상기 정방향에 대해 예각을 이루는 제3각도로 연장되고, 단부에 제2유입홀부가 관통되게 형성되는 제2경사유입유로부; 및 상기 유로설치홈부의 타단부에 연속하여 형성되고, 상기 역방향에 대해 상기 제2경사유입유로부와 반대되는 예각을 이루는 제4각도로 연장되며, 단부에 제2배출홀부가 관통되게 형성되는 제2경사배출유로부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.The second passage part may include a passage installation groove formed on the second separation plate main body to be recessed with a set width and in which the passage member is installed; a second inclined inflow passage part continuously formed at one end of the passage installation groove, extending at a third angle forming an acute angle with respect to the forward direction, and having a second inlet hole formed at the end portion; And it is continuously formed at the other end of the passage installation groove, extends at a fourth angle forming an acute angle opposite to the second inclined inlet passage in the reverse direction, and is formed to pass through the second discharge hole at the end. It is characterized in that it includes; 2 inclined discharge flow passage.
상기 제2경사유입유로부는, 상기 제3각도로 연장되게 형성되고, 상기 유로설치홈부와 연통되게 연결되는 제3유입유로부; 및 상기 제3유입유로부보다 짧은 길이를 가지고, 상기 제3유입유로부와 이격간격을 두고 나란하게 배치되며, 상기 유로설치홈부와 연통되게 연결되는 제4유입유로부;를 포함하고, 상기 제2경사배출유로부는, 상기 유로설치홈부를 사이에 두고 상기 제3유입유로부와 대응되게 배치되고, 제4각도로 연장되게 형성되며, 상기 유로설치홈부와 연통되게 연결되는 제3배출유로부; 및 상기 제3배출유로부보다 긴 길이를 가지고 상기 제4유입유로부와 대응되게 배치되며, 상기 유로설치홈부와 연통되게 연결되는 제4배출유로부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.The second inclined inflow passage portion may include a third inflow passage portion extending at the third angle and connected in communication with the passage installation groove; And a fourth inlet passage portion having a shorter length than the third inlet passage portion, disposed side by side with the third inflow passage portion at a spaced interval, and connected in communication with the passage installation groove portion. The second inclined discharge passage part is arranged to correspond to the third inlet passage part with the passage installation groove part therebetween, is formed to extend at a fourth angle, and is connected in communication with the passage installation groove part; and a fourth discharge passage portion having a longer length than the third discharge passage portion, disposed to correspond to the fourth inflow passage portion, and connected in communication with the passage installation groove.
본 발명에 따른 연료전지용 셀은, 제1분리판 상에서 제1유로부를 통해 수소, 메탄, 질소, 개질 가스 등의 연료를 정방향으로 안내하고, 제2분리판 상에서 제2유로부 및 유로부재를 통해 공기, 산소 등의 산화제를 역방향으로 안내하면서, 그 사이에 위치되는 막전극접합체와 제1기체확산층, 제2기체확산층과의 화학, 전기적 반응을 고효율로 구현할 수 있고, 이에 따른 연료전지의 성능 향상을 도모할 수 있다.A cell for a fuel cell according to the present invention guides fuel such as hydrogen, methane, nitrogen, reformed gas, etc. in a forward direction through a first flow passage on a first separator, and passes through a second flow passage and a flow member on a second separator. While guiding oxidants such as air and oxygen in the reverse direction, chemical and electrical reactions between the membrane electrode assembly, the first gas diffusion layer, and the second gas diffusion layer can be implemented with high efficiency, thereby improving the performance of the fuel cell. can promote
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 연료전지용 셀을 개략적으로 도시한 요부 분해사시도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 제1분리판을 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 3은 도 2의 A부분 확대도이다.
도 4는 도 2의 B부분 확대도이다.
도 5는 도 2의 C-C'선 단면도이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 제1분리판을 도 2와 다른 방향에서 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 7은 도 6의 D부분 확대도이다.
도 8은 도 6의 E부분 확대도이다.
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 제2분리판을 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 제2분리판에 유로부재가 설치된 상태를 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 11은 도 10의 F부분 확대도이다.
도 12는 도 10의 G부분 확대도이다.
도 13은 본 발명의 일실시예에 따른 제2분리판을 도 9와 다른 방향에서 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 14는 본 발명의 일실시예에 따른 유로부재를 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 15는 본 발명의 일실시예에 따른 유로부재를 도 14와 다른 방향에서 도시한 사시도이다.
도 16은 도 14의 H-H'선 단면도이다.
도 17은 본 발명의 일실시예에 따른 유로부재에 의한 제2반응유체의 유동을 설명하고자 도시한 개념도이다.1 is an exploded perspective view schematically showing a cell for a fuel cell according to an embodiment of the present invention.
2 is a perspective view schematically illustrating a first separator according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is an enlarged view of part A of FIG. 2 .
4 is an enlarged view of part B of FIG. 2 .
5 is a cross-sectional view taken along line C-C′ of FIG. 2;
FIG. 6 is a perspective view schematically illustrating a first separator plate according to an embodiment of the present invention from a direction different from that of FIG. 2 .
7 is an enlarged view of part D of FIG. 6 .
8 is an enlarged view of part E of FIG. 6 .
9 is a perspective view schematically illustrating a second separator according to an embodiment of the present invention.
10 is a perspective view schematically illustrating a state in which a flow path member is installed in a second separator according to an embodiment of the present invention.
11 is an enlarged view of part F of FIG. 10;
12 is an enlarged view of part G of FIG. 10;
FIG. 13 is a perspective view schematically illustrating a second separator plate according to an embodiment of the present invention from a direction different from that of FIG. 9 .
14 is a perspective view schematically showing a flow path member according to an embodiment of the present invention.
15 is a perspective view showing a flow path member according to an embodiment of the present invention from a direction different from that of FIG. 14;
16 is a cross-sectional view taken along line H-H' of FIG. 14;
17 is a conceptual diagram illustrating the flow of the second reaction fluid by the flow path member according to an embodiment of the present invention.
이하 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 연료전지용 셀의 실시예를 설명한다. 이러한 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로써, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로, 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.Hereinafter, an embodiment of a cell for a fuel cell according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. In this process, the thickness of lines or the size of components shown in the drawings may be exaggerated for clarity and convenience of explanation. In addition, the terms to be described later are terms defined in consideration of functions in the present invention, which may vary according to the intention or custom of a user or operator. Therefore, definitions of these terms will have to be made based on the content throughout this specification.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 연료전지용 셀을 개략적으로 도시한 요부 분해사시도이다.1 is an exploded perspective view schematically showing a cell for a fuel cell according to an embodiment of the present invention.
도 1은 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 연료전지용 셀은 제1분리판(30), 제2분리판(40), 유로부재(50)를 포함한다.Referring to FIG. 1 , a cell for a fuel cell according to an embodiment of the present invention includes a
막전극접합체(MEA, Membrane-Electrode Assembly)(10)는 수소 양이온(proton)을 이동시켜 줄 수 있는 고분자 전해질막과, 고분자 전해질막 양면에 수소와 산소가 반응할 수 있도록 도포된 촉매층(공기극 및 연료극)을 포함한다. 제1분리판(30)은 제1기체확산층(GDL, Gas Diffusion Layer)(21)을 사이에 두고 막전극접합체(10)의 일측에 배치된다. 제2분리판(40)은 제2기체확산층(22)을 사이에 두고 막전극접합체(10)의 타측에 배치된다.Membrane-Electrode Assembly (MEA) 10 is a polymer electrolyte membrane capable of moving hydrogen cations (protons) and a catalyst layer (air electrode and fuel electrode). The
제1분리판(30) 중 제1기체확산층(21)과 마주하는 일면부 상에는 제1반응유체의 유동을 정방향(+x방향)으로 안내하는 제1유로부(32)가 형성된다. 제2분리판(40) 중 제2기체확산층(22)과 마주하는 일면부 상에는 제2반응유체의 유동을 정방향과 대향되는 역방향(-x방향)으로 안내하는 제2유로부(42)가 형성된다. 제1반응유체로는 수소, 메탄, 질소, 개질 가스 등의 연료를 적용할 수 있고, 제2반응유체로는 공기, 산소 등의 산화제를 적용할 수 있다.On one side of the
유로부재(50)는 제2유로부(42) 상에 배치되어, 제2반응유체의 와류 생성을 유도한다. 제2유로부(42)를 통과 중인 제2반응유체는 유로부재(50)에 의해 원활한 유동이 저해, 교란되면서 소용돌이치는 현상이, 즉 와류가 발생된다. 이러한 제2반응유체의 와류는 제2반응유체와 제2기체확산층(22)간의 반응시간을 보다 연장시킴으로써 반응이 안정적으로 이루어질 수 있도록 하고, 이에 따른 연료전지의 성능 향상을 구현가능하게 한다.The
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 제1분리판을 개략적으로 도시한 사시도이고, 도 3은 도 2의 A부분 확대도이며, 도 4는 도 2의 B부분 확대도이고, 도 5는 도 2의 C-C'선 단면도이며, 도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 제1분리판을 도 2와 다른 방향에서 개략적으로 도시한 사시도이고, 도 7은 도 6의 D부분 확대도이며, 도 8은 도 6의 E부분 확대도이다.2 is a perspective view schematically illustrating a first separator according to an embodiment of the present invention, FIG. 3 is an enlarged view of part A of FIG. 2, FIG. 4 is an enlarged view of part B of FIG. 2, and FIG. 5 is an enlarged view of part A of FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line C-C′, FIG. 6 is a perspective view schematically illustrating a first separator according to an embodiment of the present invention from a direction different from that of FIG. 2, and FIG. 7 is an enlarged view of part D of FIG. 8 is an enlarged view of part E of FIG. 6 .
도 2, 도 6을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 제1분리판(30)은 제1분리판본체부(31), 제1유로부(32), 제1냉각유로부(38)를 포함한다.Referring to FIGS. 2 and 6 , the
제1분리판본체부(31)는 제1분리판(30)의 기본 골조를 이루는 장치부로, x방향 및 y방향으로의 너비와, z방향으로의 두께를 가지며, 제1기체확산층(21)을 사이에 두고 막전극접합체(10)의 z방향 일측에 배치된다. 제1분리판본체부(31)는 금속재를 포함하여 이루어질 수 있다.The first
제1유로부(32)는 제1반응유체의 유동을 정방향(+x방향)으로 안내하는 장치부로, 제1분리판본체부(31) 중 제1기체확산층(21)과 마주하는 z방향 일면부 상에 함몰되게 형성된다. 도 2 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 제1유로부(32)는 직진유로부(33), 제1경사유입유로부(34), 제1경사배출유로부(36)를 포함한다.The
직진유로부(33)는 제1반응유체의 주요 유동경로를 이루는 유로로, 제1분리판본체부(31) 상에 z방향으로 함몰되게 형성되고, 정방향(+x방향)을 향해 직선형으로 연장되게 형성되며, 복수개가 y방향으로 이격간격을 두고 나란하게 배치된다. 이에 따라, 직진유로부(33)는 전체적으로 x방향 및 y방향으로의 너비를 가지는 사각형 영역 전반에 걸쳐 균일하게 배치된 형태를 가진다.The
직진유로부(33)는 상기와 같은 형태에 의해 제1분리판본체부(31)의 z방향 일면부 전반에 걸쳐 배치되고, 제1반응유체는 직진유로부(33)에 의해 제1분리판본체부(31)의 전반에 걸쳐 그 정방향(+x방향)으로의 유동이 안정되게 이루어질 수 있다.The straight
제1경사유입유로부(34)는 제1반응유체가 유입되어 직진유로부(33)까지 유동되는 경로를 이루는 유로로, 직진유로부(33)의 -x방향 단부에 연속하여 형성되고, 직진유로부(33)의 -x방향 단부를 기준으로, 직진유로부(33)의 연장방향(정방향, +x방향)과 반대되는 방향(-x방향)에 대해, 즉 역방향에 대해 예각(예를 들어, 시계방향기준 +θ)을 이루는 제1각도로 연장된다.The first inclined
도 2, 도 5를 참조하면, 제1경사유입유로부(34)의 -x방향 단부에는 제1반응유체가 유입되는 제1유입홀부(35)가 관통되게 형성된다. 본 발명의 일실시예에 따른 제1경사유입유로부(34)는 제1유입유로부(341)와 제2유입유로부(342)를 포함하는 복수개가 이격간격을 두고 y방향으로 나란하게 배열된 배치구조를 가진다.Referring to FIGS. 2 and 5 , the
제1유입유로부(341)는 제1각도로 연장되게 형성된다. 하나의 제1유입유로부(341) 상에는 복수개의 직진유로부(33)가 상호 이격간격을 두고 연통되게 연결된다. 제2유입유로부(342)는 제1유입유로부(341)보다 짧은 길이를 가지고, 제1유입유로부(341)와 이격간격을 두고 나란하게 배치된다. 하나의 제2유입유로부(342) 상에는 복수개의 다른 직진유로부(33a)가 상호 이격간격을 두고 연통되게 연결된다.The first
도 2를 참조하면, 제1경사유입유로부(34)는 제1유입유로부(341)와 제2유입유로부(342)를 포함한 6개가 y방향으로 배열되되, y방향 일측으로 갈수록 그 연장길이가 균일한 비율로 점차 짧아지면서 전체적으로 삼각형 영역 전반에 걸쳐 균일하게 배치된 형태를 가진다. 그리고, 하나의 제1경사유입유로부(34)에 대해 y방향으로 이격간격을 두고 배치된 4개의 직진유로부(33)가 연통되게 연결된 구조를 가진다.Referring to FIG. 2, the first inclined
제1경사배출유로부(36)는 직진유로부(33)를 통과한 제1반응유체가 배출되는 경로를 이루는 유로로, 직진유로부(33)의 x방향 단부에 연속하여 형성되고, 직진유로부(33)의 x방향 단부를 기준으로, 직진유로부(33)의 연장방향(+x방향)에 대해 예각(예를 들어, 시계방향기준 +θ)을 이루는 제2각도로 연장된다.The first inclined discharge
제1경사유입유로부(34)로 유입된 제1반응유체는 제1각도에 해당되는 방향으로 진행되고, 예각에 해당되는 각도만큼 그 진행방향이 반시계방향으로 전환되면서 직진유로부(33)로 유입된다. 또한, 직진유로부(33)를 통과한 제1반응유체는 예각에 해당되는 각도만큼 그 진행방향이 시계방향으로 전환되면서 제2각도로 제1경사배출유로부(36)에 유입된다.The first reaction fluid introduced into the first inclined
상기와 같은 제1경사유입유로부(34)와 제1경사배출유로부(36)의 구조에 의하면, 제1반응유체의 유동방향이 직각 미만의 각도, 즉 예각의 각도로 전환되면서 직진유로부(33)로 원활하게 진입될 수 있고, 직진유로부(33)의 외부로 원활하게 배출될 수 있다.According to the structure of the first inclined
제1경사배출유로부(36)의 x방향 단부에는 제1배출홀부(37)가 관통되게 형성된다. 본 발명의 일실시예에 따른 제1경사배출유로부(36)는 제1배출유로부(361)와 제2배출유로부(362)를 포함하는 복수개가 y방향으로 나란하게 배열된 배치구조를 가진다.A
제1배출유로부(361)는 제2각도로 연장되게 형성되고, 제1유입유로부(341)와 연결되는 복수개의 직진유로부(33)가 상호 이격간격을 두고 연통되게 연결된다. 제2배출유로부(362)는 제1배출유로부(361)보다 긴 길이를 가지고, 제1배출유로부(361)와 이격간격을 두고 나란하게 배치되며, 제2유입유로부(342)와 연결되는 복수개의 직진유로부(33a)가 상호 이격간격을 두고 연통되게 연결된다. The first
도 2를 참조하면, 제1경사배출유로부(36)는 제1배출유로부(361)와 제2배출유로부(362)를 포함한 6개가 y방향으로 배열되되, y방향 타측으로 갈수록 그 연장길이가 균일한 비율로 점차 짧아지면서 전체적으로 삼각형 영역 전반에 걸쳐 균일하게 배치된 형태를 가진다. 그리고, 하나의 제1경사유입유로부(34)와 제1경사배출유로부(36)에 대해 y방향으로 이격간격을 두고 배치된 4개의 직진유로부(33)가 연통되게 연결된 구조를 가진다.Referring to FIG. 2, the first inclined
복수개의 제1경사유입유로부(34) 각각으로 유입된 제1반응유체는 전체적으로 삼각형 레이어의 형태를 이루어 +x방향 및 -y방향으로 유동되다가, 복수개의 직진유로부(33)로 분할되어 유입된다. 그리고, 제1분리판본체부(31)의 일면부 전반에 걸쳐 사각형 레이어의 형태를 이루어 x방향으로 유동되다가, 복수개의 제1경사배출유로부(36) 각각으로 유입되며, 전체적으로 삼각형 레이어의 형태를 이루어 +x방향 및 -y방향으로 유동되다가, 제1유로부(32)의 외부로 배출된다.The first reaction fluid introduced into each of the plurality of first inclined
상기와 같은 제1경사유입유로부(34)와 제1경사배출유로부(36)의 구조에 의하면, 제1유입유로부(341)의 -x방향 단부에서 직진유로부(33)를 통과하여 제1배출유로부(361)의 +x방향 단부에 이르는 제1반응유체의 유동 거리와, 제2유입유로부(342)의 -x방향 단부에서 직진유로부(33)를 통과하여 제2배출유로부(362)의 +x방향 단부에 이르는 제1반응유체의 유동 거리를 동일하게 형성할 수 있다. 이에 따라, 제1반응유체의 공급, 통과, 배출이 제1유로부(32) 전반에 걸쳐 복수개의 균일한 압력, 속도로 이루어질 수 있다.According to the structure of the first inclined
직진유로부(33)는 -x방향 단부에서 x방향 단부에 이르기까지 동일한 y방향 너비와, z방향 깊이를 가진다. 즉, 직진유로부(33)는 연장길이 전체에 걸쳐 일정한 너비로 형성된다. 제1경사유입유로부(34)와 제1경사배출유로부(36) 또한, 그 연장길이 전체에 걸쳐 일정한 너비로 형성된다. 이는 제1냉각유로부(38)의 통합유입유로부(382)와 통합배출유로부(386)의 너비가 단부측으로 갈수록 확장 또는 축소되는 것과 대비된다(도 6 참조).The
상기와 같이 직진유로부(33), 제1경사유입유로부(34), 제1경사배출유로부(36) 각각의 너비를 일정하게 형성함으로써, 제1유로부(32)의 제1유입홀부(35), 제1배출홀부(37)와, 제1냉각유로부(38)의 통합유입유로부(382), 통합배출유로부(386)간의 간섭을 회피하면서도, 제1경사유입유로부(34)와 제1경사배출유로부(36) 각각을 직선형으로 구현가능하다.As described above, by forming a constant width of each of the straight
제1경사유입유로부(34)와 제1경사배출유로부(36)가 직선형을 가진다는 것은 직진유로부(33)까지 최단거리로 연장되는 것을 의미한다. 이에 따라, 제1경사유입유로부(34)의 연장길이가 보다 연장된 형태, 예를 들어 구부러진 형태로 연장되게 형성되는 실시예와 비교해, 홈부의 구조를 가지는 제1경사유입유로부(34)와 제1경사배출유로부(36)의 전체 면적, 영역을 보다 축소시킴으로써, 제1분리판본체부(31)의 강성을 보다 향상시킬 수 있다.The fact that the first inclined
제1냉각유로부(38)는 냉각수의 유동경로를 형성하는 장치부로, 제1분리판본체부(31) 중 제1유로부(32)가 형성된 일면부와 반대되는 z방향 타면부 상에 함몰되게 형성된다. 도 6 내지 도 8을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 제1냉각유로부(38)는 직진냉각유로부(381), 통합유입유로부(382), 통합배출유로부(386)를 포함한다.The first
직진냉각유로부(381)는 냉각수의 주요 유동경로를 이루는 유로로, 제1분리판본체부(31) 상에 z방향으로 함몰되게 형성되고, 정방향(+x방향)과 나란한 방향을 향해 직선형으로 연장되게 형성되며, 복수개가 y방향으로 이격간격을 두고 나란하게 배치된다. 이에 따라, 직진냉각유로부(381)는 전체적으로 x방향 및 y방향으로의 너비를 가지는 사각형 영역 전반에 걸쳐 균일하게 배치된 형태를 가진다.The straight
직진냉각유로부(381)는 상기와 같은 형태에 의해 제1분리판본체부(31)의 z방향 타면부 전반에 걸쳐 배치되고, 제1반응유체는 직진냉각유로부(381)에 의해 제1분리판본체부(31)의 전반에 걸쳐 정방향(+x방향) 또는 역방향(-x방향)으로의 유동이 안정되게 이루어질 수 있다.The straight
통합유입유로부(382)는 유입단부를 통해 유입된 냉각수가 직진냉각유로부(381)까지 유동되는 경로를 이루는 유로로, 복수개의 직진냉각유로부(381)의 -x방향 단부가 통합되어 형성된다. 본 발명의 일실시예에 따른 통합유입유로부(382)는 냉각수유입부(383), 제1유입분기부(384), 제2유입분기부(385)를 포함한다.The integrated
냉각수유입부(383)는 냉각수가 유입되는 직선형 유로를 이루는 장치부로, +x방향으로 연장되게 형성된다. 제1유입분기부(384)는 냉각수유입부(383)의 +x방향 단부에 복수개로 분기되게 형성되고, +x방향 단부측으로 갈수록 y방향으로 확장된 너비를 가진다. 제2유입분기부(385)는 제1유입분기부(384)의 단부에 복수개로 분기되게 형성되고, +x방향 단부측으로 갈수록 y방향으로 확장된 너비를 가진다.The
제2유입분기부(385)의 +x방향 단부에는 복수개의 직진냉각유로부(381)가 연통되게 연결된다. 이때, 복수개의 직진냉각유로부(381)는 y방향으로 상호 이격간격을 두고 배치된다. 상기와 같이 냉각수유입부(383), 제1유입분기부(384), 제2유입분기부(385)가 연속하여 연결된 구조에 의해 +x방향 단부측으로 갈수록 y방향 너비가 점차 확장되는 부채꼴 형상을 이루게 된다.A plurality of straight
냉각수유입부(383)는 복수개가 y방향으로 이격되게 배열된다. 본 발명의 일실시예에 따른 냉각수유입부(383)는 3개가 y방향으로 이격되게 배열된 구조를 가지며, 제1유입분기부(384), 제2유입분기부(385)가 냉각수유입부(383)의 연장방향을 기준으로 하여, 즉 x축을 기준으로 하여 y방향으로 대칭인 구조를 가진다. 이러한 냉각수유입부(383), 제1유입분기부(384), 제2유입분기부(385)의 구조에 의해 통합유입유로부(382)는 전체적으로 +x방향 단부측으로 갈수록 y방향 너비가 점차 확장되는 이등변 삼각형의 형상을 이루게 된다.A plurality of
통합배출유로부(386)는 직진냉각유로부(381)를 통과한 냉각수가 배출단부까지 유동되는 경로를 이루는 유로로, 복수개의 직진냉각유로부(381)의 x방향 단부가 통합되어 형성된다. 통합배출유로부(386)는 y축을 기준으로 하여 통합유입유로부(382)와 x방향으로 대칭되는 구조를 가진다. 따라서, 통합유입유로부(382)의 구조와 작용에 대한 설명과 중복, 대응되는 구조, 작용에 대해 그 설명을 생략한다.The integrated
복수개의 통합유입유로부(382) 각각으로 유입된 냉각수는 전체적으로 +x방향으로 갈수록 y방향 너비가 확장되는 이등변 삼각형 레이어의 형태를 이루어 유동되다가, 복수개의 직진냉각유로부(381)로 분할되어 유입된다. 그리고, 제1분리판본체부(31)의 타면부 전반에 걸쳐 사각형 레이어의 형태를 이루어 유동되다가, 복수개의 통합배출유로부(386) 각각으로 유입되며, 전체적으로 +x방향으로 갈수록 y방향 너비가 축소되는 이등변 삼각형 레이어의 형태를 이루어 유동되다가, 제1냉각유로부(38)의 외부로 배출된다.The cooling water introduced into each of the plurality of integrated
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 제2분리판을 개략적으로 도시한 사시도이고, 도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 제2분리판에 유로부재가 설치된 상태를 개략적으로 도시한 사시도이며, 도 11은 도 10의 F부분 확대도이고, 도 12는 도 10의 G부분 확대도이고, 도 13은 본 발명의 일실시예에 따른 제2분리판을 도 9와 다른 방향에서 개략적으로 도시한 사시도이다.9 is a perspective view schematically showing a second separator according to an embodiment of the present invention, and FIG. 10 is a perspective view schematically showing a state in which a flow path member is installed in the second separator according to an embodiment of the present invention. 11 is an enlarged view of part F of FIG. 10, FIG. 12 is an enlarged view of part G of FIG. 10, and FIG. 13 is a schematic view of a second separator according to an embodiment of the present invention from a different direction from FIG. It is a perspective view shown.
도 9, 도 10, 도 13을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 제2분리판(40)은 제2분리판본체부(41), 제2유로부(42), 제2냉각유로부(48)를 포함한다.9, 10, and 13, the
제2분리판본체부(41)는 제2분리판(40)의 기본 골조를 이루는 장치부로, x방향 및 y방향으로의 너비와, z방향으로의 두께를 가지며, 제2기체확산층(22)을 사이에 두고 막전극접합체(10)의 z방향 일측에 배치된다. 제2분리판본체부(41)는 금속재를 포함하여 이루어질 수 있다.The second
제2유로부(42)는 제2반응유체의 유동을 정방향(+x방향)과 대향되는 역방향(-x방향)으로 안내하는 장치부로, 제2분리판본체부(41) 중 제2기체확산층(22)과 마주하는 z방향 타면부 상에 함몰되게 형성된다. 도 9, 도 11, 도 12를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 제2유로부(42)는 유로설치홈부(43), 제2경사유입유로부(44), 제2경사배출유로부(46)를 포함한다.The second
유로설치홈부(43)는 제2반응유체의 주요 유동경로를 이루는 유로로, 제2분리판본체부(41) 상에 x방향 및 y방향으로 설정너비를 가지는 사각형 형상으로 함몰되게 형성된다. 도 10을 참조하면, 유로설치홈부(43) 상에는 제2반응유체의 유동을 단순한 직선형이 아니라 와류에 의해 보다 복잡한 형태를 가지도록 유도하는 유로부재(50)가 설치된다.The
제2경사유입유로부(44)는 유로설치홈부(43)의 +x방향 단부에 연속하여 형성되고, 유로설치홈부(43)의 +x방향 단부를 기준으로, 정방향(+x방향)에 대해 예각(예를 들어, 시계방향기준 +θ)을 이루는 제3각도로 연장된다. 제2경사유입유로부(44)의 +x방향 단부에는 제2유입홀부(45)가 관통되게 형성된다. 본 발명의 일실시예에 따른 제2경사유입유로부(44)는 제3유입유로부(441)와 제4유입유로부(442)를 포함하는 복수개가 이격간격을 두고 y방향으로 나란하게 배열된 배치구조를 가진다.The second inclined
제3유입유로부(441)는 제3각도로 연장되게 형성된다. 제4유입유로부(442)는 제3유입유로부(441)보다 짧은 길이를 가지고, 제3유입유로부(441)와 이격간격을 두고 나란하게 배치된다. 제3유입유로부(441)와 제4유입유로부(442)를 포함한 복수개의 제2경사유입유로부(44)는 상호 이격간격을 두고 유로설치홈부(43)의 +x방향 단부와 연통되게 연결된다.The third
도 9를 참조하면, 제2경사유입유로부(44)는 제3유입유로부(441)와 제4유입유로부(442)를 포함한 8개가 y방향으로 배열되되, -y방향으로 갈수록 그 연장길이가 균일한 비율로 점차 짧아지면서 전체적으로 삼각형 영역 전반에 걸쳐 균일하게 배치된 형태를 가진다.Referring to FIG. 9, eight second inclined
제2경사배출유로부(46)는 유로설치홈부(43)의 -x방향 단부에 연속하여 형성되고, 역방향(+x방향)에 대해 예각(예를 들어, 시계방향기준 +θ)을 이루는 제4각도로 연장된다. 제2경사배출유로부(46)의 -x방향 단부에는 제2배출홀부(47)가 관통되게 형성된다.The second inclined
제2경사유입유로부(44)로 유입된 제2반응유체는 제3각도에 해당되는 방향으로 진행되고, 예각에 해당되는 각도만큼 그 진행방향이 반시계방향으로 전환되면서 유로설치홈부(43) 및 유로부재(50)로 유입된다. 또한, 유로설치홈부(43) 및 유로부재(50)를 통과한 제2반응유체는 예각에 해당되는 각도만큼 그 진행방향이 시계방향으로 전환되면서 제4각도로 제2경사배출유로부(46)에 유입된다.The second reaction fluid introduced into the second inclined
상기와 같은 제2경사유입유로부(44)와 제2경사배출유로부(46)의 구조에 의하면, 제2반응유체의 유동방향이 직각 미만의 각도, 즉 예각의 각도로 전환되면서 유로설치홈부(43) 및 유로부재(50)로 원활하게 진입될 수 있고, 유로설치홈부(43) 및 유로부재(50)의 외부로 원활하게 배출될 수 있다. 본 발명의 일실시예에 따른 제2경사배출유로부(46)는 제3배출유로부(461)와 제4배출유로부(462)를 포함하는 복수개가 이격간격을 두고 y방향으로 나란하게 배열된 배치구조를 가진다.According to the structure of the second inclined
제3배출유로부(461)는 유로설치홈부(43)를 사이에 두고 제3유입유로부(441)와 대응되게, 보다 구체적으로는 동일한 x선상에 배치된다. 제4배출유로부(462)는 유로설치홈부(43)를 사이에 두고 제4유입유로부(442)와 대응되게, 보다 구체적으로는 동일한 x선상에 배치된다. 제4배출유로부(462)는 제3배출유로부(461)보다 긴 길이를 가지고, 제3배출유로부(461)와 이격간격을 두고 나란하게 배치되며, 즉 제4각도로 연장되게 형성되며, 유로설치홈부(43)의 -x방향 단부와 연통되게 연결된다.The third
도 9를 참조하면, 제2경사배출유로부(46)는 제3배출유로부(461)와 제4배출유로부(462)를 포함한 8개가 y방향으로 배열되되, +y방향으로 갈수록 그 연장길이가 균일한 비율로 점차 짧아지면서 전체적으로 삼각형 영역 전반에 걸쳐 균일하게 배치된 형태를 가진다.Referring to FIG. 9, eight second inclined
복수개의 제2경사유입유로부(44) 각각으로 유입된 제2반응유체는 전체적으로 삼각형 레이어의 형태를 이루어 -x방향 및 +y방향으로 유동되다가, 유로설치홈부(43)로 유입된다. 그리고, 제2분리판본체부(41)의 z방향 일면부 전반에 걸쳐, 즉 유로설치홈부(43) 전체에 걸쳐 사각형 레이어의 형태를 이루어 -x방향으로 유동되다가, 복수개의 제2경사배출유로부(46) 각각으로 유입되며, 전체적으로 삼각형 레이어의 형태를 이루어 -x방향 및 +y방향으로 유동되다가, 제2유로부(42)의 외부로 배출된다.The second reaction fluid flowing into each of the plurality of second inclined
상기와 같은 제2경사유입유로부(44)와 제2경사배출유로부(46)의 구조에 의하면, 제3유입유로부(441)의 +x방향 단부에서 유로설치홈부(43)를 통과하여 제3배출유로부(461)의 -x방향 단부에 이르는 제2반응유체의 유동 거리와, 제4유입유로부(442)의 +x방향 단부에서 유로설치홈부(43)를 통과하여 제4배출유로부(462)의 -x방향 단부에 이르는 제2반응유체의 유동 거리를 동일하게 형성할 수 있다. 이에 따라, 제2반응유체의 공급, 통과, 배출이 제2유로부(42) 전반에 걸쳐 복수개의 균일한 압력, 속도로 이루어질 수 있다.According to the structure of the second inclined
제2경사유입유로부(44)와 제2경사배출유로부(46) 각각은 일정한 너비와 깊이로 연장되다가, 유로설치홈부(43)와 접하는 타측부가 단부측으로 갈수록 y방향 너비가 확장되는 구조를 가진다. 제2경사유입유로부(44)와 제2경사배출유로부(46) 각각의 타측부의 너비를 확장되게 형성함으로써, 유로설치홈부(43) 전반에 걸쳐 고르게 제2반응유체를 공급, 배출시킬 수 있다.Each of the second inclined
또한, 제2경사유입유로부(44)와 제2경사배출유로부(46) 각각의 일측부의 너비를 일정하게 형성함으로써, 제2유로부(42)의 제2유입홀부(45), 제2배출홀부(47)와, 제2냉각유로부(48)와의 간섭을 회피하면서도, 제2경사유입유로부(44)와 제2경사배출유로부(46) 각각을 직선형으로 구현가능하다.In addition, by forming a constant width of each side of the second inclined
이에 따라, 제2경사유입유로부(44)의 연장길이가 보다 연장된 형태, 예를 들어 구부러진 형태로 연장되게 형성되는 실시예와 비교해, 홈부의 구조를 가지는 제2경사유입유로부(44)와 제2경사배출유로부(46)의 전체 면적, 영역을 보다 축소시킴으로써, 제2분리판본체부(41)의 강성을 보다 향상시킬 수 있다.Accordingly, compared to the embodiment in which the extended length of the second inclined
제2냉각유로부(48)는 냉각수의 유동경로를 형성하는 장치부로, 제2분리판본체부(41) 중 제2유로부(42)가 형성된 일면부와 반대되는 z방향 타면부 상에 함몰되게 형성된다. 도 6, 도 13을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 제2냉각유로부(48)는 제1냉각유로부(38)와 동일, 유사한 구조를 가지므로, 그 구조와 작용 효과에 대한 중복 설명을 생략한다.The second
도 14는 본 발명의 일실시예에 따른 유로부재를 개략적으로 도시한 사시도이고, 도 15는 본 발명의 일실시예에 따른 유로부재를 도 14와 다른 방향에서 도시한 사시도이며, 도 16은 도 14의 H-H'선 단면도이고, 도 17은 본 발명의 일실시예에 따른 유로부재에 의한 제2반응유체의 유동을 설명하고자 도시한 개념도이다.14 is a perspective view schematically showing a flow path member according to an embodiment of the present invention, and FIG. 15 is a perspective view showing a flow path member according to an embodiment of the present invention from a direction different from that of FIG. 14, and FIG. 14 is a cross-sectional view taken along the line H-H', and FIG. 17 is a conceptual diagram illustrating the flow of the second reaction fluid by the flow path member according to an embodiment of the present invention.
도 14 내지 도 16을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 유로부재(50)는 통과벽부(51), 와류생성벽부(52), 랜드부(53), 활성화연결부(54)를 포함한다.14 to 16, the
통과벽부(51)는 제2반응유체의 유동 경로를 가로지르는 방향으로 연장되고, 반응유체가 통과할 수 있는 제1통과홀부(516)가 형성된다. 유로설치홈부(43) 상에서 제2반응유체는 -x방향으로 유동되고, 통과벽부(51)는 z방향으로의 높이를 가지고, y방향으로 연장되게 배치된다. 통과벽부(51)의 높이는 유로설치홈부(43)의 z방향 함몰깊이에 대응된다.The
와류생성벽부(52)는 제2반응유체의 와류 생성을 유도하는 장치부로, 제2반응유체의 유동 방향을 따라 통과벽부(51)와 교대로 배치된다. 와류생성벽부(52) 상에는 제2반응유체의 와류 생성을 유도하는 와류생성부(525)가 형성된다. 유로설치홈부(43)로 유입되어 -x방향으로 유동되는 제2반응유체는 통과벽부(51)와 와류생성벽부(52)를 교대로 통과하게 된다.The vortex generating
통과벽부(51)와 와류생성벽부(52)는 랜드부(53)에서 활성화연결부(54)측으로 갈수록 상호간의 이격간격이 점차 확장되도록, 경사지게 배치된다. 즉, 통과벽부(51)는 그 z방향 단부측으로 갈수록 -x방향 위치(수치)가 점차 증가되는 기울기를 가지고, 와류생성벽부(52)는 그 z방향 단부측으로 갈수록 -x방향 위치(수치)가 점차 감소되는 기울기를 가진다.The passing
보다 구체적으로, 통과벽부(51)는 복수개의 활성화연결부(54)를 연속하여 잇는 수평선에 대해, 즉 -x축에 대해 예각(예를 들어, 반시계방향기준 +α)의 각도로 기울어지게 형성되고, 와류생성벽부(52)는 수평선(-x축)에 대해 둔각(예를 들어, 반시계방향기준 +180-α)의 각도로 기울어지게 형성된다.More specifically, the
본 발명에 따른 연료전지용 셀의 랜드부(53)는 제2기체확산층(22)과 접하는 데, 제2기체확산층(22)을 포함한 연료전지용 셀의 다른 구성품들과의 조립 시 제2기체확산층(22)과의 접촉력이 -z방향 하중으로서 통과벽부(51)와 와류생성벽부(52)에 작용하게 된다.The
통과벽부(51)와 와류생성벽부(52)가 상기와 같이 랜드부(53)에서 활성화연결부(54)측으로 갈수록 상호간의 이격간격이 점차 확장되는 경사진 구조를 가짐으로써, 기체확산층(22)으로부터 유로부재(50)에 작용하는 하중을 안정되게 지지할 수 있다.As described above, the passing
랜드부(53)는 제2기체확산층(22)과 접하는 장치부로, 통과벽부(51)와 와류생성벽부(52)의 z방향 단부 사이에 -x방향으로 연속하여 형성된다. 랜드부(53)는 -x방향으로 일정한 너비를 가지고, y방향으로 연장되게 형성된다. 랜드부(53)는 -x방향과 나란한 평탄면을 구비함으로써, 제2기체확산층(22)과 안정되게 접할 수 있다. 랜드부(53)를 이용해 제2기체확산층(22)과 랜드부(53)간의 접촉부는 전류의 유동경로가 되는데, 제2기체확산층(22)과의 접촉면적을 안정적으로 확보함으로써, 저항을 보다 감소시킬 수 있다.The
도 14 내지 도 16 상에는 -x방향 및 x방향 단부가 모서리진 형상을 가지는 랜드부(53)의 실시예가 도시되어 있으나, 랜드부(53)의 가장자리부는 랜드부(53)와의 접촉력에 의한 제2기체확산층(22)의 손상을 방지하기 위해, 뾰족한 모서리를 가지지 않고, 연속된 곡면을 이루어, 다른 표현으로는 곡률을 가지게 구부러진 형상을 가질 수도 있다.14 to 16 show an embodiment of the
활성화연결부(54)는 와류생성부(525)에 의해 생성된 와류로 인해 반응유체의 진행 지연이 발생되는 활성화공간부(55)를 형성하는 장치부로, 와류생성벽부(52)와 이웃한 다른 통과벽부(51)의 -z방향 단부 사이에 연속하여 형성된다. 활성화연결부(54)는 제2반응유체의 주 유동방향(-x방향)을 따라 랜드부(53)와 교대로 배치된다.The
도 14, 도 16을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 통과벽부(51)는 제1벽체부(도면부호 미도시)와 제1통과홀부(516)를 포함하고, 제1벽체부는 상부지지부(511), 하부지지부(512), 수직지지부(513)를 포함한다.14 and 16, the through
상부지지부(511)는 랜드부(53)와 연결되는 장치부로, 제1통과홀부(516)의 z방향 단부에 y방향으로 연장되게 형성된다. 하부지지부(512)는 활성화연결부(54)와 연결되는 장치부로, 제1통과홀부(516)의 -z방향 단부에 y방향으로 연장되게 형성된다.The
수직지지부(513)는 제1통과홀부(516)의 사이에 상부지지부(511)에서 하부지지부(512)까지 z방향으로 연장되게 형성되고, z방향 너비의 중간부에서 랜드부(53)와 활성화연결부(54)측으로 갈수록, 즉 -z방향 단부와, +z방향 단부측으로 갈수록 y방향 너비가 확장되는 형상을 가진다.The
이에 따라, y방향으로 연장되게 형성되는 상부지지부(511)에 작용하는 하중이 y방향으로 이격간격을 두고 배치되는 복수개의 수직지지부(513)로 안정되게 전달될 수 있고, 복수개의 수직지지부(513)로 전달된 하중이 y방향으로 연장되게 형성되는 하부지지부(512)로 안정되게 전달될 수 있다.Accordingly, the load acting on the
제1통과홀부(516)는 원형 또는 타원형으로 관통되게 형성되고, 통과벽부(51)의 연장방향(y방향)을 따라 복수개가 이격되게 배열된다. 제1통과홀부(516)가 원형 또는 타원형으로 형성됨으로써, 수직지지부(513)가 상기와 같이 z방향 너비의 중간부에서 랜드부(53)와 활성화연결부(54)측으로 갈수록 y방향 너비가 확장되는 형상을 가질 수 있다.The first through
도 15, 도 16을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 와류생성벽부(52)는 제2벽체부(도면부호 미도시)와 와류생성부(525)를 포함하고, 와류생성부(525)는 제2통과홀부(526)와 와류생성돌출부(527)를 포함한다.15 and 16, the vortex generating
제2벽체부에 대해서는, 상부지지부(511), 하부지지부(512), 수직지지부(513)를 포함하는 제1벽체부에 대응되거나, 제1벽체부와 동일한 구조를 가지는 바 그 그 구조와 작용 효과에 대한 중복 설명을 생략한다. 제2통과홀부(526)는 원형 또는 타원형으로 관통되게 형성되고, 와류생성벽부(52)의 연장방향(y방향)을 따라 복수개가 이격되게 배열된다.The second wall part corresponds to the first wall part including the
와류생성돌출부(527)는 제2통과홀부(526)를 통과하는 반응유체의 와류 생성을 유도하기 위한 장치부로, 제2통과홀부(526)의 가장자리부에서 제2통과홀부(526)의 내부로 돌출되게 형성된다. 본 발명의 일실시예에 따른 와류생성돌출부(527)는 제2통과홀부(526)의 -z방향 단부에서 z방향으로 상향 돌출되게 형성된다.The
와류생성돌출부(527)는 제2통과홀부(526)의 가장자리부에서 돌출단부측으로 갈수록 너비가 축소되는 형상을 가진다. 즉 제2통과홀부(526)의 가장자리부와 연결도는 -z방향 단부에서 z방향 단부측으로 갈수록 너비가 점차 축소되는 형상을 가진다. 와류생성돌출부(527)의 y방향 양측으로 제2반응가스가 안정되게 통과할 수 있도록 제2통과홀부(526)는 y방향으로의 장축을 가지는 타원형의 형상을 가지는 것이 바람직하다.The
상기와 같은 구성을 가지는 와류생성부(525)에 의하면, 제1통과홀부(516)를 -x방향으로 통과한 제2반응유체가 제2통과홀부(526)를 연속하여 통과하는 과정에서 도 17에 도시된 바와 같이 와류생성돌출부(527)에 의해 -x방향으로의 원활한 유동이 저해, 교란되면서 소용돌이치는 현상이, 즉 와류가 발생된다. 이로 인해 와류생성돌출부(527)의 -x방향측에, 즉 하류측에 제2반응유체가 -x방향으로 원활하게 진행되지 못하고 다른 방향(y방향, z방향)으로의 벡터를 가지는 현상이 발생된다.According to the
상기와 같은 제2반응유체의 3차원 유동은, y방향으로 연장되게 형성되는 활성화공간부(55) 전체에 걸쳐 이루어지게 되고, 이러한 활성화공간부(55)를 통해 제2반응유체와 제2기체확산층(22)간의 반응이 안정적, 고효율로 이루어지게 된다. 또한, 반응 중에 발생되는 물이 제2유로부(42)에 유입되더라도, 제2반응유체가 정체되는 구간이 없어 제2유로부(42) 외부로의 물배출이 원활하게 이루어질 수 있다.The three-dimensional flow of the second reaction fluid as described above is made over the
상기와 같은 구성을 가지는 본 발명에 따른 연료전지용 셀에 의하면, 제1분리판 상에서 제1유로부(32)를 통해 수소, 메탄, 질소, 개질 가스 등의 연료를 정방향(+x방향)으로 안내하고, 제2분리판(40) 상에서 제2유로부(42) 및 유로부재(50)를 통해 공기, 산소 등의 산화제를 역방향(-x방향)으로 안내하면서, 그 사이에 위치되는 막전극접합체(10)와 제1기체확산층(21), 제2기체확산층(22)과의 화학, 전기적 반응을 고효율로 구현할 수 있고, 이에 따른 연료전지의 성능 향상을 도모할 수 있다.According to the cell for a fuel cell according to the present invention having the above configuration, fuel such as hydrogen, methane, nitrogen, and reformed gas is guided in the forward direction (+x direction) through the first
또한, 본 발명에 따른 연료전지 분리판용 유로부재(50)에 의하면, 제2분리판(40) 상에서 일방향(-x방향)으로 유동 중인 제2반응유체의 유동 형태가, 유로부재(50)의 와류생성부(525)에 의해 와류의 형태로 가변되면서 다른 방향(y방향 및 z방향)으로의 유동성을 가지게 되고, 활성화공간부(55) 상에서 3차원 유동 형태를 가지게 된다. 따라서, 제2반응유체가 제2분리판(40) 상에서 일방향(-x방향)으로 신속하게 유동되는 경우와 비교해, 제2반응유체와 제2기체확산층(22)간의 반응시간을 보다 연장시킬 수 있고, 이에 따른 연료전지의 성능 향상을 도모할 수 있다.In addition, according to the
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.The present invention has been described with reference to the embodiments shown in the drawings, but this is only exemplary, and those skilled in the art can make various modifications and equivalent other embodiments. will understand Therefore, the true technical protection scope of the present invention should be determined by the claims below.
10 : 막전극접합체 21 : 제1기체확산층
22 : 제2기체확산층 30 : 제1분리판
31 : 제1분리판본체부 32 : 제1유로부
33 : 직진유로부 34 : 제1경사유입유로부
35 : 제1유입홀부 36 : 제1경사배출유로부
37 : 제1배출홀부 38 : 제1냉각유로부
40 : 제2분리판 41 : 제2분리판본체부
42 : 제2유로부 43 : 유로설치홈부
44 : 제2경사유입유로부 45 : 제2유입홀부
46 : 제2경사배출유로부 47 : 제2배출홀부
48 : 제2냉각유로부 50 : 유로부재
51 : 통과벽부 52 : 와류생성벽부
53 : 랜드부 54 : 활성화연결부
55 : 활성화공간부
341 : 제1유입유로부 342 : 제2유입유로부
361 : 제1배출유로부 362 : 제2배출유로부
381 : 직진냉각유로부 382 : 통합유입유로부
383 : 냉각수유입부 384 : 제1유입분기부
385 : 제2유입분기부 386 : 통합배출유로부
441 : 제3유입유로부 442 : 제4유입유로부
461 : 제3배출유로부 462 : 제4배출유로부
511 : 상부지지부 512 : 하부지지부
513 : 수직지지부 516 : 제1통과홀부
525 : 와류생성부 526 : 제2통과홀부
527 : 와류생성돌출부 10: membrane electrode assembly 21: first gas diffusion layer
22: second gas diffusion layer 30: first separator
31: first separation plate body part 32: first flow path part
33: straight passage part 34: first inclined inflow passage part
35: first inlet hole 36: first inclined discharge passage
37: first discharge hole part 38: first cooling passage part
40: second separation plate 41: second separation plate body
42: second passage part 43: passage installation groove
44: second inclined inflow passage part 45: second inflow hole part
46: second inclined discharge passage part 47: second discharge hole part
48: second cooling passage part 50: passage member
51: passing wall part 52: vortex generating wall part
53: land part 54: activation connection part
55: activation space part
341: first inflow passage part 342: second inflow passage part
361: first discharge passage part 362: second discharge passage part
381: straight cooling passage part 382: integrated inflow passage part
383: cooling water inlet 384: first inlet branch
385: second inlet branch 386: integrated discharge flow path
441: 3rd inflow passage 442: 4th inflow passage
461: third discharge passage part 462: fourth discharge passage part
511: upper support 512: lower support
513: vertical support part 516: first through hole part
525: vortex generating unit 526: second through hole unit
527: vortex generating protrusion
Claims (8)
제2기체확산층을 사이에 두고 상기 막전극접합체의 타측에 배치되는 제2분리판본체부와, 상기 제2분리판본체부 중 상기 제2기체확산층과 마주하는 일면부 상에 제2반응유체의 유동을 안내하는 제2유로부가 형성되는 제2분리판;을 포함하고,
상기 제1분리판은,
상기 제1분리판본체부의 타면부 상에 형성되고, 냉각수의 유동경로를 형성하는 제1냉각유로부;를 포함하고,
상기 제1냉각유로부는,
복수개가 나란하게 배치되는 직진냉각유로부;
복수개의 상기 직진냉각유로부의 일단부가 통합되어 형성되는 통합유입유로부; 및
복수개의 상기 직진냉각유로부의 타단부가 통합되어 형성되는 통합배출유로부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지용 셀.
The flow of the first reaction fluid is guided on a first separator body portion disposed on one side of the membrane electrode assembly with the first gas diffusion layer interposed therebetween, and a surface portion of the first separator body portion facing the first gas diffusion layer. a first separation plate formed with a first passage portion to be formed; and
The flow of the second reaction fluid is controlled on a second separation plate body disposed on the other side of the membrane electrode assembly with the second gas diffusion layer interposed therebetween, and on one surface of the second separation plate body facing the second gas diffusion layer. Including; a second separation plate formed with a second passage portion for guiding,
The first separator,
A first cooling passage portion formed on the other surface of the first separation plate body and forming a flow path of cooling water; includes,
The first cooling passage part,
A plurality of straight cooling passage units arranged side by side;
an integrated inflow passage portion formed by integrating one end of the plurality of straight cooling passage portions; and
A cell for a fuel cell, characterized in that it comprises a; integrated discharge passage portion formed by integrating the other ends of the plurality of straight cooling passage portions.
상기 제1유로부는 상기 제1반응유체의 유동을 정방향으로 안내하고, 상기 제2유로부는 상기 제2반응유체의 유동을 상기 정방향과 대향되는 역방향으로 안내하며,
상기 제1유로부는,
상기 제1분리판본체부 상에 함몰되게 형성되고, 직선형으로 연장되게 형성되며, 복수개가 나란하게 배치되는 직진유로부;
상기 직진유로부의 일단부에 연속하여 형성되고, 상기 역방향에 대해 예각을 이루는 제1각도로 연장되고, 단부에 제1유입홀부가 관통되게 형성되는 제1경사유입유로부; 및
상기 직진유로부의 타단부에 연속하여 형성되고, 상기 정방향에 대해 예각을 이루는 제2각도로 연장되며, 단부에 제1배출홀부가 관통되게 형성되는 제1경사배출유로부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지용 셀.
According to claim 1,
The first flow passage part guides the flow of the first reaction fluid in a forward direction, and the second flow passage part guides the flow of the second reaction fluid in a reverse direction opposite to the forward direction,
The first flow path part,
formed to be recessed on the first separation plate main body, formed to extend in a straight line, and a plurality of straight passages arranged side by side;
a first inclined inlet passage part formed continuously at one end of the straight passage part, extending at a first angle forming an acute angle with respect to the reverse direction, and having a first inlet hole formed at the end portion; and
A first inclined discharge passage portion formed continuously at the other end of the straight passage portion, extending at a second angle forming an acute angle with respect to the forward direction, and having a first discharge hole formed at the end portion to pass through; characterized in that it comprises a A cell for a fuel cell.
상기 제1경사유입유로부는,
상기 제1각도로 연장되게 형성되고, 복수개의 상기 직진유로부가 상호 이격간격을 두고 연통되게 연결되는 제1유입유로부; 및
상기 제1유입유로부보다 짧은 길이를 가지고, 상기 제1유입유로부와 이격간격을 두고 나란하게 배치되며, 다른 복수개의 상기 직진유로부가 상호 이격간격을 두고 연통되게 연결되는 제2유입유로부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지용 셀.
According to claim 2,
The first inclined inflow passage part,
a first inflow passage portion formed to extend at the first angle and connected to communicate with a plurality of straight passage passage portions at a mutually spaced interval; and
a second inflow passage part having a length shorter than that of the first inflow passage part, disposed side by side with the first inflow passage part at a spaced interval, and being connected to the plurality of other straight flow passage parts in communication with each other at a spaced interval from each other; A cell for a fuel cell comprising a.
상기 제1경사배출유로부는,
상기 제2각도로 연장되게 형성되고, 상기 제1유입유로부와 연결되는 복수개의 상기 직진유로부가 상호 이격간격을 두고 연통되게 연결되는 제1배출유로부; 및
상기 제1배출유로부보다 긴 길이를 가지고, 상기 제1배출유로부와 이격간격을 두고 나란하게 배치되며, 상기 제2유입유로부와 연결되는 복수개의 상기 직진유로부가 상호 이격간격을 두고 연통되게 연결되는 제2배출유로부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지용 셀.
According to claim 3,
The first inclined discharge passage part,
a first discharge passage portion formed to extend at the second angle and connected to the plurality of straight flow passage portions connected to the first inflow passage portion in communication with each other at a spaced interval; and
Having a length longer than the first discharge passage portion, arranged side by side with the first discharge passage portion at a spaced interval, and communicating with the plurality of straight passage portions connected to the second inflow passage portion at a spaced interval from each other A cell for a fuel cell comprising a; connected second discharge flow path.
상기 통합유입유로부는,
냉각수가 유입되는 유로를 이루는 냉각수유입부;
상기 냉각수유입부의 단부에 복수개로 분기되게 형성되고, 단부측으로 갈수록 확장된 너비를 가지는 제1유입분기부; 및
상기 제1유입분기부의 단부에 복수개로 분기되게 형성되고, 단부측으로 갈수록 확장된 너비를 가지며, 복수개의 상기 직진냉각유로부가 상호 이격간격을 두고 연통되게 연결되는 제2유입분기부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지용 셀.
According to claim 1,
The integrated inflow passage unit,
a cooling water inlet forming a flow path through which cooling water flows;
a first inlet branch portion formed to branch into a plurality of pieces at an end portion of the cooling water inlet portion and having a width extending toward the end portion; and
A second inlet branch that is formed to branch at the end of the first inlet branch, has a width that expands toward the end, and is connected to communicate with the plurality of straight cooling passage parts at a spaced interval from each other. Characterized by a cell for a fuel cell.
제2기체확산층을 사이에 두고 상기 막전극접합체의 타측에 배치되는 제2분리판본체부와, 상기 제2분리판본체부 중 상기 제2기체확산층과 마주하는 일면부 상에 제2반응유체의 유동을 안내하는 제2유로부가 형성되는 제2분리판; 및
상기 제2유로부 상에 배치되어, 제2반응유체의 와류 생성을 유도하는 유로부재;를 포함하고,
상기 제2유로부는,
상기 제2분리판본체부 상에 설정너비로 함몰되게 형성되고, 상기 유로부재가 설치되는 유로설치홈부;
상기 유로설치홈부의 일단부에 연속하여 형성되고, 제3각도로 연장되며, 단부에 제2유입홀부가 관통되게 형성되는 제2경사유입유로부; 및
상기 유로설치홈부의 타단부에 연속하여 형성되고, 제4각도로 연장되며, 단부에 제2배출홀부가 관통되게 형성되는 제2경사배출유로부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지용 셀.
A first separator body disposed on one side of the membrane electrode assembly with the first gas diffusion layer interposed therebetween, and guides the flow of the first reaction fluid on one surface of the first separator body facing the first gas diffusion layer. a first separation plate formed with a first passage portion to be formed;
The flow of the second reaction fluid is controlled on a second separation plate main body disposed on the other side of the membrane electrode assembly with the second gas diffusion layer interposed therebetween, and on one surface of the second separation plate main body facing the second gas diffusion layer. a second separation plate formed with a second flow passage for guiding; and
A flow path member disposed on the second flow path portion to induce vortex generation of the second reaction fluid;
The second flow path part,
a passage installation groove formed on the second separation plate main body to be recessed to a set width and in which the passage member is installed;
a second inclined inflow passage portion continuously formed at one end of the passage installation groove, extending at a third angle, and having a second inlet hole at the end portion; and
A cell for a fuel cell, characterized in that it comprises a; a second inclined discharge passage part continuously formed at the other end of the passage installation groove, extending at a fourth angle, and formed at the end so that the second discharge hole passes through.
상기 제2경사유입유로부는,
상기 제3각도로 연장되게 형성되고, 상기 유로설치홈부와 연통되게 연결되는 제3유입유로부; 및
상기 제3유입유로부보다 짧은 길이를 가지고, 상기 제3유입유로부와 이격간격을 두고 나란하게 배치되며, 상기 유로설치홈부와 연통되게 연결되는 제4유입유로부;를 포함하고,
상기 제2경사배출유로부는,
상기 유로설치홈부를 사이에 두고 상기 제3유입유로부와 대응되게 배치되고, 제4각도로 연장되게 형성되며, 상기 유로설치홈부와 연통되게 연결되는 제3배출유로부; 및
상기 제3배출유로부보다 긴 길이를 가지고 상기 제4유입유로부와 대응되게 배치되며, 상기 유로설치홈부와 연통되게 연결되는 제4배출유로부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지용 셀.According to claim 7,
The second inclined inflow passage part,
a third inflow passage portion extending at the third angle and connected in communication with the passage installation groove; and
A fourth inlet passage portion having a shorter length than the third inlet passage portion, disposed side by side with the third inflow passage portion at a spaced interval, and connected in communication with the passage installation groove,
The second inclined discharge passage part,
a third discharge passage portion disposed to correspond to the third inflow passage portion with the passage installation groove interposed therebetween, extending at a fourth angle, and connected in communication with the passage installation groove portion; and
A cell for a fuel cell comprising a; fourth discharge passage portion having a length longer than the third discharge passage portion, disposed to correspond to the fourth inflow passage portion, and connected in communication with the passage installation groove.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020200169670A KR102516418B1 (en) | 2020-12-07 | 2020-12-07 | Cell for fuel cell |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020200169670A KR102516418B1 (en) | 2020-12-07 | 2020-12-07 | Cell for fuel cell |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20220080785A KR20220080785A (en) | 2022-06-15 |
| KR102516418B1 true KR102516418B1 (en) | 2023-03-31 |
| KR102516418B9 KR102516418B9 (en) | 2024-01-11 |
Family
ID=81987595
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020200169670A KR102516418B1 (en) | 2020-12-07 | 2020-12-07 | Cell for fuel cell |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR102516418B1 (en) |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003217607A (en) * | 2002-01-21 | 2003-07-31 | Mitsubishi Materials Corp | Separator, method for manufacturing the separator, and solid high polymer fuel cell |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101238886B1 (en) * | 2010-12-28 | 2013-03-04 | 주식회사 포스코 | Fuel cell system and stack |
| JP5915613B2 (en) * | 2013-10-02 | 2016-05-11 | トヨタ自動車株式会社 | Separator and fuel cell |
-
2020
- 2020-12-07 KR KR1020200169670A patent/KR102516418B1/en active IP Right Grant
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003217607A (en) * | 2002-01-21 | 2003-07-31 | Mitsubishi Materials Corp | Separator, method for manufacturing the separator, and solid high polymer fuel cell |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR20220080785A (en) | 2022-06-15 |
| KR102516418B9 (en) | 2024-01-11 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US8216742B2 (en) | Fuel cell and gas separator for fuel cell | |
| JP2006202524A (en) | Manifold structure of fuel cell stack | |
| JP2000090947A (en) | Fuel cell | |
| US20150364775A1 (en) | Fuel cell separator, and fuel cell comprising the same | |
| JP5098212B2 (en) | Fuel cell | |
| JP2017201617A (en) | Gas channel forming plate for fuel cell and fuel cell stack | |
| KR102516418B1 (en) | Cell for fuel cell | |
| KR102516420B1 (en) | Channel member for fuel cell separator | |
| KR102138129B1 (en) | Seperator for fuelcell | |
| JP5082313B2 (en) | Fuel cell separator structure | |
| JP2013528908A (en) | Improved stampable flow field to improve flow distribution in PEM fuel cell channels | |
| KR102579354B1 (en) | Separator for feul cell | |
| KR20220166118A (en) | Separator assembly for fuel cell and Unit cell and Fuel cell stack including the same | |
| US20220255090A1 (en) | Fuel cell stack | |
| JP2007048486A (en) | Separator for fuel cell and fuel cell | |
| KR20210076414A (en) | Separator for fuel cell | |
| JP7222166B2 (en) | fuel cell stack | |
| KR20240074100A (en) | Separator for feul cell | |
| KR101756037B1 (en) | Fuel cell separator, and fuel cell comprising the same | |
| US20240079609A1 (en) | Separator for fuel cell | |
| KR20230088031A (en) | Separator for fuel cell | |
| EP4002524A1 (en) | Fuel cell stack | |
| US8318371B2 (en) | Separator for fuel cell and fuel cell stack using the same | |
| KR20240047113A (en) | Separator for feul cell | |
| KR20240047114A (en) | Separator for feul cell |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant | ||
| G170 | Re-publication after modification of scope of protection [patent] |