KR20050070724A

KR20050070724A - 직접 메탄올 연료 전지 및 그 시스템

Info

Publication number: KR20050070724A
Application number: KR1020030100887A
Authority: KR
Inventors: 오형석
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2003-12-30
Filing date: 2003-12-30
Publication date: 2005-07-07
Also published as: KR100535421B1

Abstract

사각, 평판형상의 직접 메탄올 연료 전지의 스택을 원통형으로 설계하여 균일한 농도의 메탄올 수용액을 전극에 공급함과 동시에, 발생된 이산화탄소를 기/액분리를 통해 효과적으로 배출하며, 패키지 측면에서 확장성을 향상시키도록;

원통형의 관형상으로 구성되며, 그 외주면에는 연료 공급을 위한 다수개의 관통홀을 형성하며, 그 일단부의 외주면에는 애노드 전극링이 끼워지는 애노드 단자체가 일체로 형성되는 연료 공급관; 상기 연료 공급관이 삽입되도록 원통형의 관형상으로 구성되며, 그 외주면에는 공기 공급을 위한 다수개의 관통홀을 형성하며, 그 일단부에는 내주면을 따라 캐소드 전극링이 장착되는 공기 공급관; 상기 연료 공급관과 공기 공급관 사이에 개재되어 공급되는 연료와 공기중의 산소에 의해 전극 반응이 일어나는 원통형상의 전극 전해질 접합체(MEA); 상기 연료 공급관과 전극 전해질 접합체 및 상기 공기 공급관과 전극 전해질 집합체 사이에 각각 개재되며, 각각 상기 애노드 전극링 및 캐소드 전극링과 연결되고, 상기 전극 전해질 접합체의 전극으로부터 전하를 집전하는 원통형상의 애노드 및 캐소드 집전체; 상기 연료 공급관과 전극 전해질 접합체 및 상기 공기 공급관과 전극 전해질 집합체 사이에 각각 상기 애노드 집전체 및 캐소드 집전체의 양단부에 각각 설치되어 기밀을 유지시켜 주는 다수개의 오링을 포함하여 전체적으로 원통형상으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 직접 메탄올 연료 전지 및 이를 이용한 그 시스템을 제공한다.

Description

직접 메탄올 연료 전지 및 그 시스템{A DIRECT METHANOL FUEL CELL AND SYSTEM THEREOF}

본 발명은 직접 메탄올 연료 전지 및 그 시스템에 관한 것으로써, 보다 상세하게는 사각, 평판형상의 직접 메탄올 연료 전지의 스택을 원통형으로 설계하여 균일한 농도의 메탄올 수용액을 전극에 공급함과 동시에, 발생된 이산화탄소를 기/액분리를 통해 효과적으로 배출하며, 패키지 측면에서 확장성을 기대할 수 있도록 하는 직접 메탄올 연료 전지 및 그 시스템에 관한 것이다.

주지하는 바와 같이, 연료 전지란 수소를 연료로 사용하여 전기를 발생하는 전지로 정의되는데, 일반적인 연소반응과 달리 사용자가 공급해주는 연료(주로 수소)와 공기 중 산소의 전기화학반응으로 전기를 발생시킨다.

수소를 사용하는 고분자 전해질막 연료 전지(Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cell, PEMFC)의 경우를 예로 들면, anode로 공급된 백금전극 상에서 수소가 전자를 잃고 양이온(H+)만을 통과시키는 전해질막을 통하여 공기(산소)가 공급되는 cathode로 이동하는 동안, 전자는 외부의 회로를 돌아서 cathode로 이동한다. 수소의 양이온(H+), 전자, 그리고 산소가 만나는 최종 목적지인 cathode의 백금전극 상에서는 이들의 결합으로 물이 생성되는 전기화학반응이 일어난다. 이를 화학식으로 표현하면 아래와 같다.

Anode 전극 반응: H₂→ 2H⁺+ 2e^-

Cathode 전극 반응: (1/2)O₂ + 2H⁺+2 ^-→? H₂O

전체 반응: H₂+ (1/2)O₂→ H₂O

이러한 연료 전지는 고분자 전해질막 연료 전지 이외에 사용되는 연료, 전해질의 종류, 사용 온도 등에 따라 다양한 형태의 연료 전지로 구분될 수 있는데, 특히, 기체 상태의 수소를 연료로 사용하는 고분자 전해질막 연료 전지와 달리, 메탄올을 연료로 사용하는 직접 메탄올 연료 전지(Direct Methanol Fuel Cell, DMFC)의 경우는 액체 상태의 메탄올 수용액을 anode극의 연료로 직접 사용하기 때문에 연료 개질기 등의 주변장치가 필요 없고, 연료의 저장 및 공급이 용이하여 휴대가 간편하다는 장점이 있어 노트북 컴퓨터, 휴대용 전화기, PDA, 의료기기, 군사용 장비 등에 활용되고 있다. 직접 메탄올 연료 전지의 전기화학반응은 아래와 같은 화학식으로 표현된다.

Anode 전극 반응: CH₃OH + H2O → CO₂ + 6H⁺ + 6e^-

Cathode 전극 반응: (3/2)O₂ + 6H⁺ + 6e^- → 3H₂O

전체반응: CH₃OH + (3/2)O₂ → 2H₂O + CO₂

즉, 고분자 전해질막 연료 전지의 전기화학반응과 비교할 때, 직접 메탄올 연료 전지의 큰 특징은 anode극에서 메탄올과 물의 반응으로 이산화탄소와 수소 양이온(H+)이 생성된다는 것이다.

이러한 직접 메탄올 연료 전지의 경우 단위 전지의 이론적 발생 전압은 약 1.2V 정도이지만, 실제 사용하는 조건에서는 0.5V 미만이 되기 때문에 원하는 용량의 전압을 얻기 위해서는 일반적인 다른 연료 전지에서와 같이, 단위 전지를 직렬 연결하여 사용하여야 한다.

도 6의 (A)와 (B)에서 도시한 바와 같이, 직렬 연결하는 방법으로는 대용량의 고분자 전해질 연료 전지에서와 같이 하나의 분리판에 두 극이 존재하는 바이폴라(Bi-polar) 분리판을 사용하여 단위 전지를 적층하는 방법(A)과 한 장의 전해질막에 여러 개의 전극을 배열하여 이들을 직렬 연결하고 하나의 극만 존재하는 모노폴라(Mono-polar) 분리판을 사용하는 방법(B)이 있다. 일반적으로 대용량의 경우에 바이폴라형 스택(A)을 상용하며 소용량의 경우에는 모노폴라형 스택(B)을 사용한다.

그러나 상기 바이폴라형 스택의 경우, 사용자가 원하는 용량을 얻기 위하여 단위 전지를 여러 개 적층하는 방법으로 확장이 용이하지만, 소형에 주로 사용되는 모노폴라형 전지는 확장이 용이하지 못하며, 소형 전자기기가 모두 동일한 전압이나 전력을 요구하는 것이 아니기 때문에 모노폴라형 전지의 경우에는 각각의 전자기기에 적용되는 전지가 별도로 개발되어야 하는 단점이 있다.

또한, 연료 전지 스택에는 균일한 농도의 연료가 공급되어야 하고 발생된 이산화탄소를 용이하게 제거 할 수 있도록 설계되어야 하는데, 현재의 평판형 바이폴라형 스택과 모노폴라형 스택의 경우에는 공급되는 연료의 농도를 균일하게 하기가 어려우며, 발생된 이산화탄소를 제거하는데 한계가 있다.

따라서 본 발명은 상기와 같은 단점을 해결하기 위하여 발명된 것으로, 본 발명의 목적은 사각, 평판형상의 직접 메탄올 연료 전지의 스택을 원통형으로 설계하여 균일한 농도의 메탄올 수용액을 전극에 공급함과 동시에, 발생된 이산화탄소를 기/액분리를 통해 효과적으로 배출하며, 패키지 측면에서 확장성을 향상시키는 직접 메탄올 연료 전지 및 그 시스템을 제공하는 것이다.

상기와 같은 목적을 실현하기 위한 본 발명의 직접 메탄올 연료 전지는

원통형의 관형상으로 구성되며, 그 외주면에는 연료 공급을 위한 다수개의 관통홀을 형성하며, 그 일단부의 외주면에는 애노드 전극링이 끼워지는 애노드 단자체가 일체로 형성되는 연료 공급관; 상기 연료 공급관이 삽입되도록 원통형의 관형상으로 구성되며, 그 외주면에는 공기 공급을 위한 다수개의 관통홀을 형성하며, 그 일단부에는 내주면을 따라 캐소드 전극링이 장착되는 공기 공급관; 상기 연료 공급관과 공기 공급관 사이에 개재되어 공급되는 연료와 공기중의 산소에 의해 전극 반응이 일어나는 원통형상의 전극 전해질 접합체(MEA); 상기 연료 공급관과 전극 전해질 접합체 및 상기 공기 공급관과 전극 전해질 집합체 사이에 각각 개재되며, 각각 상기 애노드 전극링 및 캐소드 전극링과 연결되고, 상기 전극 전해질 접합체의 전극으로부터 전하를 집전하는 원통형상의 애노드 및 캐소드 집전체; 상기 연료 공급관과 전극 전해질 접합체 및 상기 공기 공급관과 전극 전해질 집합체 사이에 각각 상기 애노드 집전체 및 캐소드 집전체의 양단부에 각각 설치되어 기밀을 유지시켜 주는 다수개의 오링을 포함하여 전체적으로 원통형상으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

상기 공기 공급관의 일단부를 통하여 삽입 설치되어 캐소드 전극링과 연결되도록 외주면을 따라 캐소드 연결 전극링을 일체로 장착하는 캐소드 연결 전극체를 더 포함한다.

그리고 직접 메탄올 연료 전지 시스템은 상기한 직접 메탄올 연료 전지의 단위 전지를 결합하여 구성한 연료 전지 스택; 상기 연료 전지 스택에 연료를 공급하기 위한 배관 상의 일측에 구성되어 연료를 펌핑하는 순환펌프; 상기 연료 전지 스택에 연료를 공급하기 위한 배관 상의 타측에 구성되어 기체 및 액체를 분리하여 제거하기 위한 기/액 분리 및 제거부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 원통형 직접 메탄올 연료 전지의 단위 전지 구성요소를 나타낸 분해 사시도, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 원통형 직접 메탄올 연료 전지의 단위 전지의 단면도로써, 본 발명의 실시예에 따른 직접 메탄올 연료 전지의 구성은 도 1과 도 2에서와 같이, 크게 연료인 메탄용 수용액을 공급하는 연료 공급관(1), 및 공기중의 산소를 공급하기 위한 공기 공급관(3), 전극 반응이 일어나는 전극 전해질 접합체(5, MEA; Membrane Electrode Assembly), 상기 전극 전해질 접합체(5)의 전극에서 전하를 집전하는 집전체(7,8)와, 집전체(7,8)를 전기적으로 직렬 연결해주는 전극링(9,11), 그리고 기밀을 유지해주는 다수개의 오링(13,15,17,19)들로 구성된다.

상기 연료 공급관(1)은 원통형의 관형상으로 구성되며, 그 외주면에는 연료 공급을 위한 다수개의 관통홀(21)을 형성한다. 상기 연료 공급관(1)의 일단부의 외주면에는 애노드 전극링(9)이 끼워지는 애노드 단자체(23)가 일체로 형성된다.

상기에서, 연료 공급관(1)의 각 관통홀(21)은 상기 연료 공급관(1)의 외주면을 따라 일정 간격으로 다수열이 형성되어 이루어지며, 상기 애노드 단자체(23) 상의 애노드 전극링(9)은 그 일측 외주면을 따라 결합을 위한 요입부(25)를 형성한다.

상기 공기 공급관(3)은 상기 연료 공급관(1)이 삽입되도록 원통형의 관형상으로 구성되며, 그 외주면에는 공기 공급을 위한 다수개의 관통홀(27)을 형성한다. 상기 공기 공급관(3)의 일단부에는 내주면을 따라 캐소드 전극링(11)이 장착된다.

상기에서, 공기 공급관(3)의 각 관통홀(27)은 상기 공기 공급관(3)의 외주면을 따라 일정 간격으로 다수열이 형성되어 이루어지며, 상기 공기 공급관(3)의 일단부 내주면 상의 캐소드 전극링(11)은 그 일측 내주면을 따라 결합을 위한 돌기부(29)를 형성하여 이루어진다.

전극 전해질 접합체(5;MEA)는 상기 연료 공급관(1)과 공기 공급관(3) 사이에 개재되어 공급되는 연료와 공기중의 산소에 의해 전극 반응이 일어나도록 구성되는데, 그 구체적인 구성은 내측으로 원통형상의 애노드 전극(31)이 구성되고, 상기 애노드 전극(31)의 외측으로 원통형상의 캐소드 전극(33)이 구성되며, 상기 애노드 전극(31) 및 캐소드 전극(33) 사이에는 전해질 막(35)이 형성되어 이루어진다.

상기 집전체(7,8)는 상기 연료 공급관(1)과 전극 전해질 접합체(5) 사이에서 상기 애노드 전극링(9)과 연결되어 상기 전극 전해질 접합체(5)의 애노드 전극(31)으로부터 전하를 집전하는 원통형상의 애노드 집전체(7)가 구성되고, 상기 공기 공급관(3)과 전극 전해질 집합체(5) 사이에는 상기 캐소드 전극링(11)과 연결되어 상기 전극 전해질 접합체(5)의 캐소드 전극(33)으로부터 전하를 집전하는 원통형상의 캐소드 집전체(8)가 구성된다.

이러한 애노드 및 캐소드 집전체(7,8)는 각각 원통형상의 금속 메쉬로 이루어진다.

상기 오링(13,15,17,19)은 상기 연료 공급관(1)과 전극 전해질 접합체(5) 및 상기 공기 공급관(3)과 전극 전해질 집합체(5) 사이에 각각 상기 애노드 집전체(7) 및 캐소드 집전체(8)의 양단부에 각각 설치되어 기밀을 유지시켜 주게 된다.

구체적으로는, 상기 연료 공급관(1)과 전극 전해질 접합체(5) 사이에서, 상기 애노드 집전체(7)의 양단부에 각각 좌우측 내부 오링(13,15)이 설치되고, 상기 공기 공급관(3)과 전극 전해질 집합체(5) 사이에서, 상기 캐소드 집전체(8)의 양단부에 각각 설치되는 좌우측 외부 오링(17,19)으로 이루어진다.

그리고 도 3에서와 같이, 상기 공기 공급관(3)의 일단부를 통하여 삽입 설치되어 캐소드 전극링(11)과 연결되도록 외주면을 따라 연결 전극링(41)을 일체로 장착하는 캐소드 연결 전극체(40)를 더 구성한다.

상기 캐소드 연결 전극체(40)는 2개의 직접 메탄올 연료 전지의 단위 전지를 서로 연결하기 위한 구조로 상기 연결 전극링(41)은 상기 애노드 전극체(23)의 애노드 전극링(9)과 동일한 구성 및 기능을 가지며, 그 일측 외주면을 따라 결합을 위한 요입부(43)를 통하여 상기 캐소드 전극링(11)의 돌기부(29)와 결합되도록 이루어진다.

따라서, 도 4에서와 같이, 상기와 같은 구성을 갖는 직접 메탄올 연료 전지의 단위 전지를 결합하여 연료 전지 스택(51)를 구성하게 된다.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 원통형 직접 메탄올 연료 전지 시스템의 개략적인 구성도로써, 상기와 같은 구성을 갖는 직접 메탄올 연료 전지 시스템은 상기 직접 메탄올 연료 전지의 단위 전지를 결합하여 이루어지는 연료 전지 스택(51)에 연료를 공급하기 위한 배관(53)를 형성하고, 상기 배관(53)상의 일측에는 연료인 메탄올 수용액을 펌핑하는 순환펌프(55)를 구성한다.

상기 연료 전지 스택(51)에 연료를 공급하기 위한 배관(53) 상의 타측에는 기체 및 액체를 분리하여 제거하기 위한 기/액 분리 및 제거부(57)를 설치하는데, 상기 기/액 분리 및 제거부(57)는 기체 및 메탄올 수용액을 포집하는 기액 분리기(59)와, 상기 기액 분리기(59) 내에 포집된 기체가 일정 압력 이상이 되면 배출시키거나, 남아 있는 메탄올 수용액의 배출 및 새로운 메탄올 수용액의 공급시 사용되는 배출기(61) 및 상기 기액 분리기(59) 내의 기상의 압력을 측정하는 압력센서(63)를 포함하여 이루어진다.

따라서 상기한 바와 같은 구성을 갖는 직접 메탄올 연료 전지 및 그 시스템을 상기 각 도면을 통하여 그 작동 관계를 설명한다.

즉, 도 2에서와 같이, 연료인 메탄올 수용액은 연료 공급관(1)의 내부 공간부(37)를 통과하여 금속 메쉬로 만들어져 있는 상기 애노드 집전체(7)를 통과하여 애노드 전극(31)으로 유입된다. 이 때, 애노드 전극(31)의 전기화학반응으로 1 mol의 메탄올은 6개의 수소 양이온, 6개의 전자, 그리고 1mol의 이산화탄소를 만든다.

여기서, 생성된 수소 양이온이 전해질막(35)를 통과하여 캐소드 전극(33)으로 이동하는 동안, 생성된 전자는 금속 메쉬로 만들어진 애노드 집전체(7)에서 모아져서 애노드 전극링(9)를 통과하여 이웃한 단위 전지의 캐소드 전극링(미도시)으로 이동된다.

이웃한 단위 전지(도 4참조)의 공기 공급관(3)에도 연료 공급관(1)에 장착된 애노드 전극링(9)과 동일한 도전체인 캐소드 전극링(11)이 설치되는데, 이들은 서로 요철(凹凸)의 형태로 만들어져 전자를 이동시키는 동시에 앞뒤의 단위 전지를 물리적으로 고정시키는 역할을 수행한다.

즉, 애노드 전극(31)에서부터 고분자 전해질막(35)를 이동하여 캐소드 전극(33)에 도달된 수소 양이온(H+)은 공기 공급관(3)에 장착된 캐소드 전극링(11)과 접한 금속 메쉬로 된 캐소드 집전체(8)에 도달한 전자와, 공기 공급관(3)의 관통홀(27)을 통과하여 외부로부터 유입된 공기중의 산소와 함께 전기화학반응을 일으키고, 이 때 생성된 물은 공기 공급관(3)의 관통홀(27)을 통과하여 외부로 방출된다.

상기 도 4에서는 2개의 원통형 직접 메탄올 연료 전지의 단위 전지로 구성된 스택(51)과 이 스택에서 전원을 뽑아내는 애노드 전극링(9) 및 캐소드 전극링(11)으로 구성되는 단자를 나타내고 있다.

따라서 도 5에서 도시한 바와 같이, 메탄올 수용액이 순환펌프(55)에 의해 상기 연료 전지 스택(51)으로 흐를 때, 애노드 전극(31)에서 생성된 이산화탄소는 연료 공급관(1)의 관통홀(21)을 통과하여 메탄올이 유입되는 방향과 반대 방향으로 이동하여 기액 분리기(59)의 윗부분에 포집되고, 포집된 기체가 일정 압력 이상이 되면 배출기(61)로 배출되게 된다.

이 때, 기액 분리기(59)의 기상의 압력은 압력센서(63)로 측정한다. 또한, 배출기(61)는 메탄올을 모두 소비한 후, 남아있는 수용액을 버리거나 새로운 메탄올 수용액을 공급할 때 이용된다.

즉, 사용자가 메탄올 연료 전지를 사용하게 되는 경우, 배출기(61)에 일정 농도의 메탄올 수용액을 주입하여 원통형 연료 전지 스택(51)의 내부로 메탄올 수용액으로 유입되도록 한다. 메탄올 수용액이 연료 전지 스택(51)의 내부로 유입되어 전력을 발생하게 되는데, 이때 발생된 전력의 일부가 모터를 구동하게 되는 것이다.

상기와 같이 본 발명의 직접 메탄올 연료 전지 및 그 시스템에 의하면, 종래 판상의 모노폴라 형태로 만들어지는 직접 메탄올 연료 전지를 원통형으로 만들어 적층이 용이하도록 설계하였으며, 이로부터 사용자가 원하는 용량(전압, 파워)을 얻을 수 있도록 한다.

또한, 메탄올 수용액을 원통의 길이 방향으로 흐르게 하여 전체적으로 폐회로 시스템을 구성하였으며, 이로부터 전체적으로 균일한 농도의 반응물(메탄올 수용액)이 전극에 공급되도록 할 수 있다.

또한, 생성된 이산화탄소가 폐회로 시스템을 통하여 메탄올 수용액과 흐를 때, 기액 분리기를 통과하도록 하여 이산화탄소가 메탄올 수용액상에서 쉽게 제거되도록 하는 이점이 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 원통형 직접 메탄올 연료 전지의 단위 전지 구성요소를 나타낸 분해 사시도

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 원통형 직접 메탄올 연료 전지의 단위 전지의 단면도,

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 원통형 직접 메탄올 연료 전지의 단위 전지의 캐소드(cathode)측 단자의 사시도 및 단면도,

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 원통형 직접 메탄올 연료 전지 스택의 일례에 의한 사시도,

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 원통형 직접 메탄올 연료 전지 시스템의 개략적인 구성도, 및

도 6은 종래 기술에 따른 (A) 바이폴라 분리판을 사용하는 스택 및 (B) 모노폴라 분리판을 사용하는 스택의 구성도이다.

Claims

직접 메탄올 연료 전지에 있어서,

원통형의 관형상으로 구성되며, 그 외주면에는 연료 공급을 위한 다수개의 관통홀을 형성하며, 그 일단부의 외주면에는 애노드 전극링이 끼워지는 애노드 단자체가 일체로 형성되는 연료 공급관;

상기 연료 공급관이 삽입되도록 원통형의 관형상으로 구성되며, 그 외주면에는 공기 공급을 위한 다수개의 관통홀을 형성하며, 그 일단부에는 내주면을 따라 캐소드 전극링이 장착되는 공기 공급관;

상기 연료 공급관과 공기 공급관 사이에 개재되어 공급되는 연료와 공기중의 산소에 의해 전극 반응이 일어나는 원통형상의 전극 전해질 접합체(MEA);

상기 연료 공급관과 전극 전해질 접합체 및 상기 공기 공급관과 전극 전해질 집합체 사이에 각각 개재되며, 각각 상기 애노드 전극링 및 캐소드 전극링과 연결되고, 상기 전극 전해질 접합체의 전극으로부터 전하를 집전하는 원통형상의 애노드 및 캐소드 집전체;

상기 연료 공급관과 전극 전해질 접합체 및 상기 공기 공급관과 전극 전해질 집합체 사이에 각각 상기 애노드 집전체 및 캐소드 집전체의 양단부에 각각 설치되어 기밀을 유지시켜 주는 다수개의 오링;

을 포함하여 전체적으로 원통형상으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 직접 메탄올 연료 전지.
제1항에 있어서, 상기 공기 공급관의 일단부를 통하여 삽입 설치되어 캐소드 전극링과 연결되도록 외주면을 따라 캐소드 연결 전극링을 일체로 장착하는 캐소드 연결 전극체를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 직접 메탄올 연료 전지.
제2항에 있어서, 상기 캐소드 연결 전극체 상의 캐소드 연결 전극링은

그 일측 외주면을 따라 결합을 위한 요입부를 형성하는 것을 특징으로 하는 직접 메탄올 연료 전지.
제1항에 있어서, 상기 연료 공급관의 각 관통홀은

상기 연료 공급관의 외주면을 따라 일정 간격으로 다수열이 형성되는 것을 특징으로 하는 직접 메탄올 연료 전지.
제1항에 있어서, 상기 애노드 단자체 상의 애노드 전극링은

그 일측 외주면을 따라 결합을 위한 요입부를 형성하는 것을 특징으로 하는 직접 메탄올 연료 전지.
제1항에 있어서, 상기 공기 공급관의 각 관통홀은

상기 공기 공급관의 외주면을 따라 일정 간격으로 다수열이 형성되는 것을 특징으로 하는 직접 메탄올 연료 전지.
제1항에 있어서, 상기 공기 공급관의 일단부 내주면 상의 캐소드 전극링은

그 일측 내주면을 따라 결합을 위한 돌기부를 형성하는 것을 특징으로 하는 직접 메탄올 연료 전지.
제1항에 있어서, 전극 전해질 접합체는

내측으로 구성되는 원통형상의 애노드 전극;

상기 애노드 전극의 외측으로 구성되는 원통형상의 캐소드 전극; 및

상기 애노드 전극 및 캐소드 전극 사이에 배치되는 전해질막으로 형성되는 것을 특징으로 하는 직접 메탄올 연료 전지.
제1항에 있어서, 상기 애노드 및 캐소드 집전체는

각각 원통형상의 금속 메쉬로 이루어지는 것을 특징으로 하는 직접 메탄올 연료 전지.
제1항에 있어서, 상기 오링은

상기 연료 공급관과 전극 전해질 접합체 사이에서, 상기 애노드 집전체의 양단부에 각각 설치되는 양측 내부 오링;

상기 공기 공급관과 전극 전해질 집합체 사이에서, 상기 캐소드 집전체의 양단부에 각각 설치되는 양측 외부 오링; 으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 직접 메탄올 연료 전지.
제1항 내지 제10항 중, 어느 한 항의 직접 메탄올 연료 전지의 단위 전지를 결합하여 구성한 연료 전지 스택;

상기 연료 전지 스택에 연료를 공급하기 위한 배관 상의 일측에 구성되어 연료를 펌핑하는 순환펌프;

상기 연료 전지 스택에 연료를 공급하기 위한 배관 상의 타측에 구성되어 기체 및 액체를 분리하여 제거하기 위한 기/액 분리 및 제거부;

를 포함하는 것을 특징으로 하는 직접 메탄올 연료 전지 시스템.
제11항에 있어서, 상기 기/액 분리 및 제거부는

기체 및 메탄올 수용액을 포집하는 기액 분리기;

상기 기액 분리기 내에 포집된 기체가 일정 압력 이상이 되면 배출시키거나, 남아 있는 메탄올 수용액의 배출 및 새로운 메탄올 수용액의 공급시 사용되는 배출기;

상기 기액 분리기 내의 기상의 압력을 측정하는 압력센서;

를 포함하는 것을 특징으로 하는 직접 메탄올 연료 전지 시스템.