KR20050086247A - Fuel sell system and stack used thereto - Google Patents

Abstract

본 발명은 바이폴라 플레이트에 형성되는 통로의 개수를 최적화하여, 연료 확산 성능을 향상시키고 내부에서 일어나는 압력 저하를 감소시키는 연료 전지 시스템을 제공하는 것이다.The present invention provides a fuel cell system that optimizes the number of passages formed in a bipolar plate, thereby improving fuel diffusion performance and reducing pressure drop occurring therein.

본 발명에 따른 연료 전지 시스템은 수소를 함유한 연료를 공급하는 연료 공급부; 산소를 함유한 공기를 공급하는 공기 공급부; 및 상기 연료 공급부와 공기 공급부로부터 각각 공급되는 수소와 산소를 전기 화학적으로 반응시켜 전기 에너지를 발생시키는 스택을 포함하며, 상기 스택은 MEA와 이 MEA의 양면에 배치되는 바이폴라 플레이트에 의한 적층 구조로 이루어지고, 상기 바이폴라 플레이트는 상기 MEA에 밀착되는 밀착부분과 이격되는 이격부분에 의하여 형성되는 통로를 MEA의 양측에 구비하며, 이 통로가 복수로 배치되어 있다.A fuel cell system according to the present invention includes a fuel supply unit for supplying a fuel containing hydrogen; An air supply unit for supplying air containing oxygen; And a stack configured to generate electrical energy by electrochemically reacting hydrogen and oxygen supplied from the fuel supply unit and the air supply unit, respectively, wherein the stack has a laminated structure by a MEA and a bipolar plate disposed on both sides of the MEA. The bipolar plate is provided with passages formed on both sides of the MEA by a close contact portion spaced apart from the close contact portion which is in close contact with the MEA, and a plurality of the passages are disposed.

Description

연료 전지 시스템 및 이에 사용되는 스택 {FUEL SELL SYSTEM AND STACK USED THERETO}FUEL SELL SYSTEM AND STACK USED THERETO}

본 발명은 연료 전지 시스템 및 이에 사용되는 스택에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 바이폴라 플레이트(Bipolar Plate)와 전극-전해질 합성체(Membrane Electrode Assembly : MEA, 이하 편의상 MEA라 한다) 사이에 형성되는 통로의 개수를 최적화하여, 이 통로로 공급되는 연료의 확산 성능을 향상시키고 내부에서 일어나는 압력 저하를 감소시키는 연료 전지 시스템 및 이에 사용되는 스택에 관한 것이다.The present invention relates to a fuel cell system and a stack used therein, and more particularly, to a path formed between a bipolar plate and an electrode-electrolyte assembly (MEA, hereinafter referred to as MEA for convenience). The invention relates to a fuel cell system and a stack used therein which optimizes the number, thereby improving the diffusion performance of the fuel supplied to this passageway and reducing the pressure drop occurring therein.

일반적으로 연료 전지는 메탄올이나 천연가스 등과 같은 탄화수소 계열의 물질 내에 함유되어 있는 수소와 산소 또는 산소를 포함한 공기의 화학반응 에너지를 직접 전기에너지로 변환시키는 발전시스템이다. 이 연료 전지는 연소 과정 없이 수소와 산소의 전기 화학적인 반응에 의해 생성되는 전기와 그 부산물인 열을 동시에 사용할 수 있다는 특징을 가진다.In general, a fuel cell is a power generation system that directly converts the chemical reaction energy of hydrogen and oxygen or air containing oxygen contained in a hydrocarbon-based material such as methanol or natural gas into electrical energy. This fuel cell is characterized by the simultaneous use of electricity generated by the electrochemical reaction of hydrogen and oxygen and its byproduct heat without the combustion process.

이 연료 전지는 사용되는 전해질의 종류에 따라, 150~200℃ 부근에서 작동되는 인산형 연료전지, 600∼700℃의 고온에서 작동되는 용융탄산염형 연료전지, 1000℃ 이상의 고온에서 작동되는 고체 산화물형 연료전지, 및 상온 내지 100℃ 이하에서 작동되는 고분자 전해질형 및 알칼리형 연료전지 등으로 분류된다. 이들 각각의 연료전지는 근본적으로 같은 원리에 의해 작동되지만 사용되는 연료의 종류, 운전 온도, 촉매, 및 전해질 등이 서로 다르다.The fuel cell is a phosphoric acid fuel cell operating at around 150 to 200 ° C, a molten carbonate fuel cell operating at a high temperature of 600 to 700 ° C, and a solid oxide type operating at a high temperature of 1000 ° C or more, depending on the type of electrolyte used. It is classified into a fuel cell and a polymer electrolyte type and an alkaline type fuel cell operated at room temperature to 100 ° C. or lower. Each of these fuel cells operates on essentially the same principle, but differs in the type of fuel used, operating temperature, catalyst, and electrolyte.

이들 중 근래에 개발되고 있는 고분자 전해질형 연료 전지(Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cell : PEMFC, 이하 편의상 PEMFC라 한다)는 다른 연료 전지에 비하여 출력 특성이 탁월하며 작동 온도가 낮고 아울러 빠른 시동 및 응답 특성을 가지며, 메탄올, 에탄올, 천연 가스 등을 개질하여 만들어진 수소를 연료로 사용하여 자동차와 같은 이동용 전원은 물론, 주택, 공공건물과 같은 분산용 전원 및 전자기기용과 같은 소형 전원 등 그 응용 범위가 넓은 장점을 가진다.Among these, the polymer electrolyte fuel cell (PEMFC, hereinafter referred to as PEMFC for convenience), which has been developed recently, has excellent output characteristics, low operating temperature, and fast start-up and response characteristics compared to other fuel cells. Using hydrogen produced by reforming gas, methanol, ethanol, and natural gas as fuel, it has a wide range of applications such as mobile power supply such as automobile, distributed power supply such as house, public building, and small power supply such as electronic equipment. Have

상기와 같은 PEMFC는 기본적으로 시스템을 구성하기 위해 스택(stack), 연료 탱크, 및 연료 펌프 등을 구비한다. 스택은 연료 전지의 본체를 형성하며, 연료 펌프는 연료 탱크 내의 연료를 스택으로 공급한다. 또한, 연료 전지는 연료 탱크에 저장된 연료를 스택으로 공급하는 과정에서 연료를 개질하여 수소 가스를 발생시키고 그 수소 가스를 스택으로 공급하는 개질기(Reformer)를 더 포함한다.Such a PEMFC basically includes a stack, a fuel tank, a fuel pump, and the like for constructing a system. The stack forms the body of the fuel cell, and the fuel pump supplies fuel in the fuel tank to the stack. In addition, the fuel cell further includes a reformer for reforming the fuel to generate hydrogen gas and supplying the hydrogen gas to the stack in the process of supplying the fuel stored in the fuel tank to the stack.

따라서, 이 PEMFC는 연료 펌프의 작동으로 연료 탱크 내의 연료를 개질기로 공급하고, 이 개질기에서 연료를 개질하여 수소 가스를 발생시키며, 스택에서 이 수소 가스와 산소를 전기 화학적으로 반응시켜 전기에너지를 발생시킨다.Thus, the PEMFC supplies fuel in the fuel tank to the reformer by operation of the fuel pump, reforming the fuel in the reformer to generate hydrogen gas, and electrochemically reacting the hydrogen gas and oxygen in the stack to generate electrical energy. Let's do it.

한편, 연료 전지는 수소를 함유한 액상의 연료를 직접 스택에 공급하여 전기를 발생시키는 직접 메탄올형 연료 전지(Direct Methanol Fuel Cell : DMFC, 이하 편의상 DMFC라 한다) 방식을 채택하며, 이 방식에서는 PEMFC와 달리 개질기를 배제할 수 있다.On the other hand, the fuel cell adopts a direct methanol fuel cell (DMFC, hereinafter referred to as DMFC for convenience) that generates electricity by directly supplying a liquid fuel containing hydrogen directly to the stack. Unlike the reformer can be excluded.

종래의 연료 전지 시스템에서, 실질적으로 전기를 발생시키는 스택은 MEA와 바이폴라 플레이트로 이루어지는 단위 셀을 수 개 내지 수십 개로 적층한 구조로 이루어진다. 상기 MEA는 전해질막을 사이에 두고 양면에 각각 부착되는 애노드 전극과 캐소드 전극으로 이루어진다. 바이폴라 플레이트는 연료 전지의 반응에 필요한 연료를 공급하는 수소통로 및 공기통로의 역할과 각 MEA의 애노드 전극과 캐소드 전극을 직렬로 연결시키는 전도체의 역할을 동시에 수행한다.In the conventional fuel cell system, the stack that substantially generates electricity has a structure in which several to tens of unit cells made of MEA and bipolar plates are stacked. The MEA includes an anode electrode and a cathode electrode attached to both surfaces with an electrolyte membrane interposed therebetween. The bipolar plate simultaneously serves as a hydrogen passage and an air passage for supplying fuel for the reaction of the fuel cell, and a conductor for connecting the anode electrode and the cathode electrode in series with each MEA.

따라서, 바이폴라 플레이트에 의해 MEA의 애노드 전극에는 수소 가스가 공급되고, 다른 바이폴라 플레이트에 의해 MEA의 캐소드 전극에는 산소 또는 공기가 공급된다. 이 과정에서 애노드 전극에서는 수소 가스의 산화 반응이 일어나고, 캐소드 전극에서는 산소의 환원 반응이 일어난다. 이때 생성되는 전자의 이동으로 인해 스택에서는 전기와 열 그리고 물이 발생된다.Therefore, hydrogen gas is supplied to the anode electrode of the MEA by a bipolar plate, and oxygen or air is supplied to the cathode electrode of the MEA by another bipolar plate. In this process, an oxidation reaction of hydrogen gas occurs at the anode electrode, and a reduction reaction of oxygen occurs at the cathode electrode. The movement of the generated electrons generates electricity, heat and water in the stack.

상기 바이폴라 플레이트는 MEA의 양측에 각각 구비되어, 상기한 바와 같이 수소 가스를 공급하는 수소통로와 산소를 포함한 공기를 공급하는 공기통로를 각각 연속 구조의 하나로 구비하고 있다. 즉, 수소통로 및 공기통로는 각각 그 일측으로 공급되는 수소 및 공기를 하나의 통로를 통하여 순차적으로 순환시키면서 MEA의 전(全) 활성 영역에 공급하여, 전기 화학적 반응으로 전기를 발생시키고, 그 잔량을 다른 일측으로 배출시키도록 사행(蛇行) 형상으로 이루어져 있다. 통상적으로, 상기 바이폴라 플레이트가 상기 MEA를 사이에 두고 배치될 때 이 수소통로와 공기통로는 서로 직교 상태로 배치된다.Each of the bipolar plates is provided on both sides of the MEA, and has a hydrogen passage for supplying hydrogen gas and an air passage for supplying air including oxygen, respectively, as one of the continuous structures, as described above. In other words, the hydrogen passage and the air passage are supplied to all active regions of the MEA while sequentially circulating hydrogen and air supplied to one side thereof through one passage, thereby generating electricity by an electrochemical reaction. It has a meandering shape to discharge the remaining amount to one side. Typically, when the bipolar plate is disposed with the MEA interposed, the hydrogen passage and the air passage are arranged orthogonal to each other.

한편, 연료 전지 시스템에 있어, 상기 스택은 연료 전지의 효율을 향상시키기 위하여, 연료의 확산 기능을 향상시키고, 연료 확산 시에 필요한 압력이 저하되지 않도록 그 구조 설계를 요구받고 있는 바, 이의 중요한 설계사항의 하나가 상기의 수소통로 및 공기통로의 개수이다.On the other hand, in the fuel cell system, in order to improve the efficiency of the fuel cell, the stack is required to have a structural design such that the fuel diffusion function is improved and the pressure required for the fuel diffusion is not lowered. One of the matters is the number of hydrogen passages and air passages.

즉, 임의 단면적을 가지는 통로를 제한된 면적의 바이폴라 플레이트에 형성할 경우, 이 통로의 개수를 증가시키면 각각에 해당하는 통로의 길이는 짧아진다. 이로 인하여 그 내부로 흘러가는 수소 및 공기와 통로 사이에서 발생되는 유체의 관마찰이 낮아지고, 이로 인하여 스택 내부에서의 압력 저하가 줄어든다.That is, when a passage having an arbitrary cross-sectional area is formed in a bipolar plate having a limited area, increasing the number of the passages shortens the length of the corresponding passages. This lowers the tube friction of the fluid flowing between the hydrogen and air and the passage therein, thereby reducing the pressure drop inside the stack.

따라서, 연료 전지 시스템의 효율을 향상시키기 위하여, MEA와 바이폴라 플레이트 사이에 구비되어 수소 및 공기를 공급하는 통로의 개수를 최적화하는 것이 중요한데, 지금까지의 바이폴라 플레이트는 이를 구체화하는 것이 없어 연료 전지의 효율 향상에 도움을 주지 못하고 있는 실정이다.Therefore, in order to improve the efficiency of the fuel cell system, it is important to optimize the number of passages provided between the MEA and the bipolar plate to supply hydrogen and air, which has not been specified so far. It does not help to improve.

본 발명은 상기한 바와 같은 점들을 감안하여 창안된 것으로, 그 목적은 바이폴라 플레이트와 MEA 사이에 형성되는 통로의 개수를 최적화하여, 연료 확산 성능을 향상시키고 내부에서 일어나는 압력 저하를 감소시키는 연료 전지 시스템 및 이에 사용되는 스택을 제공하는 것이다.The present invention has been made in view of the above points, and an object thereof is to optimize the number of passages formed between the bipolar plate and the MEA, thereby improving fuel diffusion performance and reducing internal pressure drop. And a stack used therein.

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 연료 전지 시스템은,In order to achieve the above object, a fuel cell system according to the present invention,

수소를 함유한 연료를 공급하는 연료 공급부;A fuel supply unit supplying a fuel containing hydrogen;

산소를 함유한 공기를 공급하는 공기 공급부; 및An air supply unit for supplying air containing oxygen; And

상기 연료 공급부와 공기 공급부로부터 각각 공급되는 수소와 산소를 전기 화학적으로 반응시켜 전기 에너지를 발생시키는 스택을 포함하며,It includes a stack for generating electrical energy by electrochemically reacting hydrogen and oxygen supplied from the fuel supply and the air supply, respectively,

상기 스택은 MEA와 이 MEA의 양면에 배치되는 바이폴라 플레이트에 의한 적층 구조로 이루어지고,The stack is made of a laminated structure by the MEA and bipolar plates disposed on both sides of the MEA,

상기 바이폴라 플레이트는 상기 MEA에 밀착되는 밀착부분과 이격되는 이격부분에 의하여 형성되는 통로를 MEA의 양측에 구비하며, 이 통로가 복수로 배치되어 있다.The bipolar plate has passages formed on both sides of the MEA by a close contact portion which is in close contact with the MEA and spaced apart from each other, and a plurality of passages are disposed.

상기 통로는 MEA의 애노드 전극 측에 구비되는 수소통로와, MEA의 캐소드 전극 측에 구비되는 공기통로로 구성된다.The passage is composed of a hydrogen passage provided on the anode electrode side of the MEA and an air passage provided on the cathode electrode side of the MEA.

상기 수소통로와 공기통로는 정반대 방향으로 배치된다.The hydrogen passage and the air passage are arranged in opposite directions.

상기 MEA의 활성 영역이 40㎠이고, 통로는 3 내지 6개로 형성된다.The active area of the MEA is 40 cm 2, and three to six passages are formed.

상기 통로는 바이폴라 플레이트의 외부 측에서 하나로 형성되고 바이폴라 플레이트의 내부에서 3 내지 6개로 분리 형성된다.The passages are formed as one on the outer side of the bipolar plate and separated into three to six inside the bipolar plate.

상기 통로는 바이폴라 플레이트의 외부 측 및 내부에서 3 내지 6개로 분리 형성된다.The passages are separated into three to six on the outside and inside of the bipolar plate.

또한, 본 발명에 따른 연료 전지 시스템에 사용되는 스택은,In addition, the stack used in the fuel cell system according to the present invention,

연료 전지 시스템의 연료 공급부와 공기 공급부로부터 각각 공급되는 수소와 산소를 전기 화학적으로 반응시켜 전기 에너지를 발생시키도록 MEA와 이 MEA의 양면에 배치되는 바이폴라 플레이트에 의한 적층 구조로 이루어지고,It consists of a laminated structure by the MEA and the bipolar plate disposed on both sides of the MEA to generate electrical energy by electrochemically reacting hydrogen and oxygen supplied from the fuel supply portion and the air supply portion of the fuel cell system,

상기 바이폴라 플레이트는 상기 MEA에 밀착되는 밀착부분과 이격되는 이격부분에 의하여 형성되는 통로를 MEA의 양측에 구비하며, 이 통로가 복수로 배치되어 있다.The bipolar plate has passages formed on both sides of the MEA by a close contact portion which is in close contact with the MEA and spaced apart from each other, and a plurality of passages are disposed.

상기 MEA의 활성 영역이 40㎠이고, 통로는 3 내지 6개로 형성된다.The active area of the MEA is 40 cm 2, and three to six passages are formed.

상기 통로는 바이폴라 플레이트의 외부 측에서 하나로 형성되고 바이폴라 플레이트의 내부에서 3 내지 6개로 분리 형성된다.The passages are formed as one on the outer side of the bipolar plate and separated into three to six inside the bipolar plate.

상기 통로는 바이폴라 플레이트의 외부 측 및 내부에서 3 내지 6개로 분리 형성된다.The passages are separated into three to six on the outside and inside of the bipolar plate.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 다양한 실시예를 상세하게 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, various embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명에 따른 연료 전지 시스템을 도시한 개략도이고, 도 2는 본 발명에 따른 연료 전지 시스템에 사용되는 스택의 분해 사시도이다.1 is a schematic diagram illustrating a fuel cell system according to the present invention, and FIG. 2 is an exploded perspective view of a stack used in the fuel cell system according to the present invention.

도면을 참조하면, 본 실시예에 따른 연료 전지 시스템은 연료인 수소를 공급하는 연료 공급부(1)와 개질기(3), 산소가 포함된 공기를 공급하는 공기 공급부(5), 및 이 연료 공급부(1)와 공기 공급부(5)로부터 공급되는 수소 및 산소를 전기 화학적으로 반응시켜 전기 에너지를 발생시키는 스택(7)을 포함하고 있다.Referring to the drawings, the fuel cell system according to the present embodiment includes a fuel supply unit 1 for supplying hydrogen as a fuel, a reformer 3, an air supply unit 5 for supplying air containing oxygen, and the fuel supply unit ( 1) and a stack 7 for generating electrical energy by electrochemically reacting hydrogen and oxygen supplied from the air supply unit 5.

상기 연료 공급부(1)는 연료 탱크(9)와 펌프(11)를 구비하여, 연료 탱크(9) 내의 메탄올, 에탄올, 또는 천연 가스와 같은 액상 연료를 펌프(11)의 구동으로 개질기(3)로 공급하고, 이 개질기(3)를 통하여 개질된 수소 가스는 스택(7) 내부로 공급된다.The fuel supply unit 1 includes a fuel tank 9 and a pump 11 so that the reformer 3 drives liquid fuel such as methanol, ethanol, or natural gas in the fuel tank 9 by driving the pump 11. The reformed hydrogen gas is fed into the stack 7 through the reformer 3.

이 연료 전지 시스템는 액상의 연료를 직접 스택(7)으로 공급하여 전기를 생산하는 DMFC 방식을 채용할 수도 있다. 이와 같은 DMFC는 도 1에 도시된 PEMFC와 달리 개질기(3)를 필요로 하지 않는다. 편의상 이하에서는 PEMFC를 채용한 연료 전지 시스템을 예로 들어 설명한다.The fuel cell system may adopt a DMFC method of producing electricity by directly supplying liquid fuel to the stack 7. Such a DMFC does not require a reformer 3, unlike the PEMFC shown in FIG. For convenience, hereinafter, the fuel cell system employing the PEMFC will be described as an example.

공기 공급부(5)는 펌프(13)를 구비하여 산소가 포함된 공기를 스택(7) 내부로 공급하도록 구성되어 있다. 이 스택(7)으로 공급되는 공기는 스택(7) 내에서 수소 가스가 공급되는 수소통로(15)와 독립적으로 구획 형성되는 공기통로(17)로 공급된다.The air supply part 5 is provided with the pump 13, and is comprised so that air containing oxygen may be supplied to the inside of the stack 7. As shown in FIG. Air supplied to the stack 7 is supplied to the air passage 17 which is partitioned independently from the hydrogen passage 15 to which hydrogen gas is supplied in the stack 7.

상기 연료 공급부(1) 및 개질기(3)를 통해 수소 가스를 공급받고, 공기 공급부(5)로부터 공기를 공급받는 스택(7)은 수소와 산소를 전기 화학적으로 반응시켜 전기 에너지를 발생시키고 부산물로써 열과 물을 발생시키도록 구성되어 있다.The stack 7 which receives hydrogen gas through the fuel supply unit 1 and the reformer 3 and receives air from the air supply unit 5 electrochemically reacts hydrogen and oxygen to generate electrical energy and as a by-product. It is configured to generate heat and water.

본 실시예에 적용되는 스택(7)은 개질기(3)를 통해 개질된 수소 가스와 외부 공기의 산화/환원 반응을 유도하여 전기 에너지를 발생시키도록 복수의 단위 셀(19)들로 이루어져 있다. 이 단위 셀(19)들 각각은 전기를 발생시키는 최소 단위이며, 수소 가스와 공기 중의 산소를 산화/환원 반응시키는 MEA(21)와 이 MEA(21)의 양측에 수소와 산소를 함유한 공기를 공급하기 위한 바이폴라 플레이트(23, 25)로 구성된다.The stack 7 applied to the present embodiment is composed of a plurality of unit cells 19 to generate electrical energy by inducing oxidation / reduction reaction between the reformed hydrogen gas and the outside air through the reformer 3. Each of these unit cells 19 is a minimum unit for generating electricity, and the MEA 21 which oxidizes / reduces hydrogen gas and oxygen in the air and air containing hydrogen and oxygen on both sides of the MEA 21 It consists of bipolar plates 23 and 25 for feeding.

이 단위 셀(19)은 MEA(21)를 중심에 두고 이의 양측에 바이폴라 플레이트(23, 25)를 배치하여 단일 스택을 형성하며, 이 단일 스택이 복수로 구비되어 본 실시예와 같은 적층 구조의 스택(7)을 형성한다. 이 단위 셀(19) 중 스택(7)의 최외곽에 구비되는 단위 셀(19)은 바이폴라 플레이트(23, 25)의 변형 구조인 앤드 플레이트(27)를 구비한다. 이 단위 셀(19)들은 셀(19)의 외곽을 관통하는 볼트(19a)와 이 볼트(19a)에 체결되는 너트(b)에 의하여 적층 구조의 스택(7)을 형성한다.The unit cell 19 forms a single stack by arranging the bipolar plates 23 and 25 on both sides of the MEA 21 at the center thereof, and a plurality of such single stacks are provided to form a single stack. The stack 7 is formed. The unit cell 19 provided in the outermost part of the stack 7 among these unit cells 19 is provided with the end plate 27 which is a deformation | transformation structure of the bipolar plates 23 and 25. As shown in FIG. These unit cells 19 form a stack 7 of a laminated structure by bolts 19a penetrating the outer periphery of the cell 19 and nuts b fastened to the bolts 19a.

도 3은 본 발명에 따른 연료 전지 시스템의 스택에 사용되는 바이폴라 플레이트 중 일측 바이폴라 플레이트를 선회한 상태의 분해 사시도이고, 도 4는 MEA와 바이폴라 플레이트가 조립된 상태의 부분 단면도이다.3 is an exploded perspective view of a state in which one side of a bipolar plate is rotated among bipolar plates used in a stack of a fuel cell system according to the present invention, and FIG. 4 is a partial cross-sectional view of a state in which a MEA and a bipolar plate are assembled.

도면을 참조하면, 바이폴라 플레이트(23, 25)는 MEA(21)를 사이에 두고 밀착 배치되어, MEA(21)의 양측에 각각 수소통로(15)와 공기통로(17)를 형성한다. 이 수소통로(15) 및 공기통로(17)는 MEA(21)와 이의 양면에 밀착되는 바이폴라 플레이트(23, 25) 사이에서 상호 밀착되는 부분과 이격되는 부분에 의하여 형성된다. 이 MEA(21)에 밀착되는 부분은 리브로써 바이폴라 플레이트(23, 25)에서 돌출 형성되고, MEA(21)와 이격되는 부분은 채널로써 상기 리브 사이에 통로(15, 17)를 형성하게 된다. 이 수소통로(15)는 MEA(21)의 애노드 전극(29)측에 구비되고, 산소통로(17)는 MEA(21)의 캐소드 전극(31)측에 구비된다.Referring to the drawings, the bipolar plates 23 and 25 are arranged in close contact with the MEA 21 therebetween to form the hydrogen passage 15 and the air passage 17 on both sides of the MEA 21, respectively. The hydrogen passage 15 and the air passage 17 are formed by a portion spaced apart from each other in close contact between the MEA 21 and the bipolar plates 23 and 25 in close contact with both surfaces thereof. The part in close contact with the MEA 21 protrudes from the bipolar plates 23 and 25 as ribs, and the part spaced from the MEA 21 forms passages 15 and 17 between the ribs as channels. The hydrogen passage 15 is provided on the anode electrode 29 side of the MEA 21, and the oxygen passage 17 is provided on the cathode electrode 31 side of the MEA 21.

여기서, 상기 수소통로(15) 및 공기통로(17)는 각기 상기 바이폴라 플레이트(23, 25)의 몸체(23a, 25a)에 임의의 간격을 두고 채널과 리브의 교호적 배치에 의하여 형성되며, 이렇게 형성되는 복수의 통로(15, 17)는 한 조(15a, 17a)를 형성하여 직선 상태로 배치되고, 각 조(15a, 17a)의 통로(15, 17) 양단을 각 조(15a, 17a)에 이웃하는 통로(15, 17)의 양단에 대응되게 연결하여 형성되고 있다.Here, the hydrogen passage 15 and the air passage 17 are formed by alternating arrangement of channels and ribs at arbitrary intervals on the bodies 23a and 25a of the bipolar plates 23 and 25, respectively. The plurality of passages 15 and 17 thus formed are arranged in a straight line by forming one pair 15a and 17a, and both ends 15a and 17a of the passages 15 and 17 of each pair 15a and 17a are arranged. It is formed to correspond to both ends of the passage (15, 17) adjacent to the ().

이러한 수소통로(15) 및 공기통로(17)는 상기 바이폴라 플레이트(23, 25)들이 상기 MEA(21)를 사이에 두고 이 MEA(21)에 밀착될 때, 도 3을 통해 알 수 있듯이 각 바이폴라 플레이트(23, 25)에서 도면 기준으로 상하 방향을 따라 배치된다.The hydrogen passage 15 and the air passage 17 are each as shown in FIG. 3 when the bipolar plates 23 and 25 are in close contact with the MEA 21 with the MEA 21 therebetween. The bipolar plates 23 and 25 are arranged along the up and down direction on the basis of the drawings.

보다 구체적으로 설명하면, 이 수소통로(15)는 대략 상하 방향으로 직선을 이루고 그 상측이 상기와 같이 상호 연결되고 하측이 상호 연결되어 바이폴라 플레이트(23)의 일측에 연속되는 사행(蛇行) 형상의 통로를 형성하여 상측에서 공급되는 수소를 하측으로 공급한다. 또한, 산소통로(17)는 상기 수소통로(15)와 같이 대략 상하 방향으로 직선을 이루고 그 상측이 상기와 같이 상호 연결되고 하측이 상호 연결되어 바이폴라 플레이트(25)의 일측에 연속되는 사행(蛇行) 형상의 통로를 형성하여 하측에서 공급되는 공기를 상측으로 공급한다. 즉 수소통로(15)와 공기통로(17)는 수소와 산소가 정반대 방향으로 흐르게 배치되어 있다. 물론, 이 수소통로(15) 및 공기통로(17)의 형성 방향은 상기에 한정되지 않고 다양하게 구현될 수 있다.More specifically, the hydrogen passage 15 forms a straight line in the up and down direction, the upper side of which is interconnected as described above, and the lower side is interconnected to a meandering shape continuous to one side of the bipolar plate 23. It forms a passage of and supplies hydrogen supplied from the upper side to the lower side. In addition, the oxygen passage 17 forms a straight line in a substantially up and down direction like the hydrogen passage 15, the upper side of which is interconnected as described above, and the lower side of the oxygen passage 17 is continuous to one side of the bipolar plate 25 (蛇行) form a passage to supply the air supplied from the lower side to the upper side. In other words, the hydrogen passage 15 and the air passage 17 are arranged such that hydrogen and oxygen flow in opposite directions. Of course, the direction in which the hydrogen passage 15 and the air passage 17 are formed may be variously implemented without being limited to the above.

이와 같은 양 바이폴라 플레이트(23, 25) 사이에 개재되는 MEA(21)는 소정의 면적을 가지고 산화/환원 반응이 일어나는 활성 영역(21a)을 구비하며, 이 활성 영역(21a)의 양면에 애노드 전극(29)과 캐소드 전극(31)을 구비하고, 두 전극(29, 31) 사이에 전해질막(33)을 구비하는 구조로 이루어져 있다.The MEA 21 interposed between the two bipolar plates 23 and 25 has an active region 21a having a predetermined area and in which an oxidation / reduction reaction occurs, and anode electrodes are formed on both surfaces of the active region 21a. (29) and the cathode electrode (31), and the electrolyte membrane 33 between the two electrodes (29, 31).

상기 MEA(21)의 일면을 형성하는 애노드 전극(29)은 바이폴라 플레이트(23)와 MEA(21) 사이에 형성되는 수소통로(15)를 통하여 수소 가스를 공급받는 부분으로써 기체 확산층(Gas Diffusion Layer: GDL)을 통하여 촉매층으로 수소 가스를 공급하고, 이 촉매층에서 수소 가스를 산화 반응시켜, 변환된 전자를 외부로 인출하여 이 전자의 흐름으로 전류를 발생시키고, 수소 이온을 전해질막(33)을 통하여 캐소드 전극(31)으로 이동시킨다.The anode electrode 29, which forms one surface of the MEA 21, receives a hydrogen gas through a hydrogen passage 15 formed between the bipolar plate 23 and the MEA 21, and is a gas diffusion layer. Hydrogen gas is supplied to the catalyst layer through the layer (GDL), and the hydrogen gas is oxidized in the catalyst layer to draw out the converted electrons to the outside to generate a current through the flow of the electrons, and hydrogen ions are delivered to the electrolyte membrane 33. It moves to the cathode electrode 31 through.

또한, 이 애노드 전극(29)에서 발생된 수소 이온이 전해질막(33)을 통하여 이동되어 오는 캐소드 전극(31)은 바이폴라 플레이트(25)와 MEA(21) 사이에 형성되는 공기통로(17)를 통해 산소가 함유된 공기를 공급받는 부분으로써, 이 또한 기체 확산층을 통하여 촉매층으로 공급하고, 이 촉매층에서 산소를 환원 반응시켜, 산소 이온을 상기 수소 이온과 함께 물과 열로 변환시킨다.In addition, the cathode electrode 31 from which the hydrogen ions generated at the anode electrode 29 are moved through the electrolyte membrane 33 is connected to the air passage 17 formed between the bipolar plate 25 and the MEA 21. As part of receiving oxygen-containing air through, this is also supplied to the catalyst layer through the gas diffusion layer, and oxygen is reduced in the catalyst layer to convert oxygen ions into water and heat together with the hydrogen ions.

전해질막(33)은 두께가 50∼200㎛인 고체 폴리머 전해질로 형성되어, 애노드 전극(29)의 촉매층에서 생성된 수소 이온을 캐소드 전극(31)의 촉매층으로 이동시켜, 캐소드 전극(31)의 산소 이온과 결합되어 물을 생성시키는 이온 교환을 가능하게 한다.The electrolyte membrane 33 is formed of a solid polymer electrolyte having a thickness of 50 to 200 μm, and transfers hydrogen ions generated in the catalyst layer of the anode electrode 29 to the catalyst layer of the cathode electrode 31 to form the cathode electrode 31. It combines with oxygen ions to enable ion exchange to produce water.

다시 도 3을 참조하면, 상기와 같이 애노드 전극(29)에 수소를 공급하는 수소통로(15)와 캐소드 전극(31)에 산소가 포함된 공기를 공급하는 공기통로(17)는 상기한 바와 같이 복수로 형성되어 있다. 이 수소통로(15)와 공기통로(17)는 어느 일측만이 복수로 형성될 수도 있으나 양측 모두 복수로 형성되는 것이 바람직하며, 양 통로(15, 17)의 개수는 서로 다르게 구비될 수도 있으나 이 역시 동일하게 구비되는 것이 바람직하다.Referring to FIG. 3 again, the hydrogen passage 15 for supplying hydrogen to the anode electrode 29 and the air passage 17 for supplying air containing oxygen to the cathode electrode 31 are as described above. It is formed in plurality in the same manner. The hydrogen passage 15 and the air passage 17 may be formed in a plurality of only one side, but both sides are preferably formed in plural, and the number of both passages 15 and 17 may be provided differently. This is also preferably provided in the same way.

이와 같이 복수 개가 한 조(15a, 17a)를 형성하는 수소통로(15) 및 공기통로(17)는 MEA(21)의 활성 영역(21a)이 임의의 면적을 가지고, 수소통로(15) 및 공기통로(17)의 단면적이 임의의 크기를 가지게 되므로, 동일 면적의 MEA(21)에 동일 단면적의 통로(15, 17)를 1개로 형성하는 종래기술에 비하여, 바이폴라 플레이트(23, 25)에 형성되는 수소통로(15) 및 공기통로(17) 각각의 길이를 짧게 한다.As described above, in the hydrogen passage 15 and the air passage 17 in which the plurality of tanks 15a and 17a form, the active region 21a of the MEA 21 has an arbitrary area, and the hydrogen passage 15 And since the cross-sectional area of the air passage 17 has an arbitrary size, the bipolar plates 23 and 25 are compared with the prior art which forms one passage 15 and 17 of the same cross-sectional area in the MEA 21 of the same area. The length of each of the hydrogen passage 15 and the air passage 17 formed in the short.

이와 같은 수소통로(15) 및 공기통로(17)는 종래와 같이 하나의 바이폴라 플레이트에 단순히 1개의 통로를 형성한 경우와 비교하여, 비슷한 전력을 발생시키면서 스택(7) 내에서의 압력 저하를 저감시키고 아울러 제한된 면적을 가지는 바이폴라 플레이트(23, 25)에 물리적으로 형성할 수 있는 개수 범위 이내로 설정되는 것이 바람직하다.The hydrogen passage 15 and the air passage 17 as compared with the case where a single passage is simply formed in one bipolar plate as in the prior art, while reducing the pressure in the stack 7 while generating similar power It is desirable to set it within the number range that can be reduced and physically formed in the bipolar plates 23 and 25 having a limited area.

결과적으로, 본 발명에서 통로(15, 17)가 상기 바이폴라 플레이트(23, 25)에 복수로 형성됨으로서, 통로(15, 17)의 길이는 동일 면적의 바이폴라 플레이트에 통로가 하나로 형성되는 것에 비하여 짧아지고, 이 길이가 짧아짐에 따라 수소 가스 및 공기 공급 시, 통로(15, 17)와 유체 사이에 발생되는 유체의 관마찰을 저감시키게 되어 내부에서의 압력 저하를 줄이게 된다.As a result, in the present invention, a plurality of passages 15 and 17 are formed in the bipolar plates 23 and 25, so that the lengths of the passages 15 and 17 are shorter than those in which one passage is formed in the same area of the bipolar plates. As the length becomes shorter, when the hydrogen gas and the air are supplied, the pipe friction of the fluid generated between the passages 15 and 17 and the fluid is reduced, thereby reducing the pressure drop in the interior.

본 실시예에는 MEA(21)의 활성 영역(21a)이 40㎠ 이고, 이 경우 바이폴라 플레이트(23, 25)에 수소통로(15) 및 공기통로(17)를 각각 5개씩 형성하여, 이 통로(15, 17)로 공급되는 수소 및 공기를 MEA(21)의 전 활성 영역(21a)에 공급할 수 있도록 구성된 스택(7)이 예시되어 있다.In the present embodiment, the active region 21a of the MEA 21 is 40 cm 2, and in this case, five hydrogen passages 15 and five air passages 17 are formed in the bipolar plates 23 and 25, respectively. A stack 7 configured to be able to supply hydrogen and air supplied to (15, 17) to all active regions 21a of the MEA 21 is illustrated.

후술하는 표 1을 참조하면, 통로(15, 17)의 개수가 상기와 같이 5개인 것을 포함하는 3 내지 6개의 범위 내에서 연료 전지의 효율이 비슷하게 향상된다는 것을 알 수 있다.Referring to Table 1 to be described later, it can be seen that the efficiency of the fuel cell is similarly improved within the range of 3 to 6 including the number of passages 15 and 17 as described above.

보다 구체적으로 보면, 수소통로(15)는 바이폴라 플레이트(23) 외부 측에 형성되는 수소공급 측과 수소배출 측에 각각 한 개의 통로로 형성되고 이 통로를 바이폴라 플레이트(23) 내부에서 복수로 분리하여 형성되거나, 상기 수소공급 측과 수소배출 측 및 바이폴라 플레이트(23) 내부에 모두 동일한 복수로 형성될 수 있다.More specifically, the hydrogen passage 15 is formed as one passage each on the hydrogen supply side and the hydrogen discharge side formed on the outer side of the bipolar plate 23, and the passages are separated into a plurality of passages inside the bipolar plate 23. Or the hydrogen supply side, the hydrogen discharge side, and the inside of the bipolar plate 23 may be formed in the same plural number.

이와 마찬가지로, 공기통로(17)는 바이폴라 플레이트(25) 외부 측에 형성되는 공기공급 측과 공기배출 측에 각각 한 개의 통로로 형성되고 이 통로를 바이폴라 플레이트(25) 내부에서 복수로 분리하여 형성되거나, 상기 공기공급 측과 공기배출 측 및 바이폴라 플레이트(27) 내부에 모두 동일한 복수로 형성될 수 있다.Similarly, the air passage 17 is formed of one passage each on the air supply side and the air discharge side formed on the outer side of the bipolar plate 25 and formed by separating a plurality of passages inside the bipolar plate 25. In the air supply side, the air discharge side and the bipolar plate 27 may be formed in the same plurality.

본 실시예는 편의상 한 개에서 5개로 분리 형성한 구조를 수소통로(15)에 적용하여 도시하고, 바이폴라 플레이트(25)의 내, 외부에 관계없이 5개로 분리 형성한 구조를 공기통로(17)에 적용하여 도시하고 있다. 이 두 가지 구조는 수소통로(15)와 공기통로(17)에 서로 바뀌어 적용될 수도 있고, 어느 한 구조만이 양 통로(15, 17)에 동일하게 적용될 수도 있다.This embodiment shows the structure formed by separating one to five for the hydrogen passage 15 for convenience, and the structure formed by separating the five structure irrespective of the inside and outside of the bipolar plate 25, the air passage 17 ) Is shown. These two structures may be applied interchangeably to the hydrogen passage 15 and the air passage 17, and only one structure may be equally applied to both passages 15 and 17.

이 수소통로(15)는 바이폴라 플레이트(23)에 의하여 MEA(21)의 애노드 전극(29) 측에 형성되고, 공기통로(17)는 다른 바이폴라 플레이트(25)에 의하여 MEA(21)의 캐소드 전극(31) 측에 형성된다. 이 수소통로(15)는 개질기(3)에 연결되고, 공기통로(17)는 펌프(13)에 연결된다. 따라서 일측 앤드 플레이트(27)에는 개질기(3)에서 생성된 수소 가스와 펌프(13)에서 압송되는 공기가 수소통로(15) 및 공기통로(17)로 각각 공급되고, 다른 일측 앤드 플레이트(27)에는 MEA(21)에서 전기 화학적 반응을 일으키고 남은 잔여 수소 가스 및 공기가 배출된다.The hydrogen passage 15 is formed on the anode electrode 29 side of the MEA 21 by the bipolar plate 23, and the air passage 17 is the cathode of the MEA 21 by the other bipolar plate 25. It is formed on the electrode 31 side. This hydrogen passage 15 is connected to the reformer 3, and the air passage 17 is connected to the pump 13. Therefore, the hydrogen gas generated by the reformer 3 and the air pumped by the pump 13 are respectively supplied to the hydrogen passage 15 and the air passage 17 to the one end plate 27, and the other end plate 27 is provided. ) Causes an electrochemical reaction in the MEA 21 and the remaining hydrogen gas and air remaining are discharged.

이와 같이 복수의 통로(15, 17)를 구비한 바이폴라 플레이트(23, 25)는 연료 전지의 효율을 높이기 위하여, 스택(7) 내부에서의 전력 생산을 하나의 통로를 가지는 바이폴라 플레이트가 적용되는 통상적인 수준으로 유지하면서, 내부에서 일어나는 압력 저하를 저감시킬 필요가 있다. 이를 위하여 바이폴라 플레이트(23, 25)에 형성되는 통로(15, 17)의 개수를 적절히 조절할 필요가 있다. 따라서 본 실시예에는 바이폴라 플레이트(23, 25)에서 수소 가스 및 공기가 흐르는 수소통로(15) 및 공기통로(17)의 개수를 최적화하는 것이 예시되어 있다.As described above, the bipolar plates 23 and 25 having the plurality of passages 15 and 17 have a bipolar plate having one passage to generate power in the stack 7 in order to increase the efficiency of the fuel cell. While maintaining the phosphorus level, it is necessary to reduce the pressure drop occurring inside. To this end, it is necessary to appropriately adjust the number of passages 15 and 17 formed in the bipolar plates 23 and 25. Therefore, the present embodiment exemplifies optimizing the number of hydrogen passages 15 and air passages 17 through which hydrogen gas and air flow in the bipolar plates 23 and 25.

수소 가스 및 공기의 확산과 수소 가스 및 공기 공급에 필요한 에너지를 모두 개선하기 위한 연료 전지의 성능 평가를 위하여, 관련 전력 밀도(Relative power Density; 이하 RPD라 한다)를 이용한다. 이 RPD는 스택(7)에서 생성되는 전력과 스택(7)에서 연료인 수소 가스 및 공기를 공급하기 위하여 소모되는 전력의 차이를 구하고, 이 차이를 스택(7) 내부의 활성 영역(21a)의 총합 면적으로 나누어 산출한다. 이렇게 산출된 결과는 표 1 및 표 2와 같다.The relative power density (hereinafter referred to as RPD) is used to evaluate the performance of a fuel cell to improve both the diffusion of hydrogen gas and air and the energy required to supply hydrogen gas and air. The RPD calculates a difference between the power generated in the stack 7 and the power consumed to supply hydrogen gas and air, which are fuels in the stack 7, and the difference is determined by the active region 21a inside the stack 7. Calculate by dividing by the total area. The calculated results are shown in Table 1 and Table 2.

[표 1]은 통로의 개수와 RPD 관계를 도시한 표이다.Table 1 shows the number of passages and the RPD relationship.

통로의 개수Number of passages 1One 22 33 44 55 66 RPD(㎽/㎠)RPD (㎽ / ㎠) 167167 212212 248248 256256 259259 253253

연료 전지의 성능 평가를 위하여 애노드 전극(29)에 수소 가스를 공급하고 캐소드 전극(31)에 공기를 공급하며, 비가열 상태로 통로, 즉 수소통로(15)와 공기통로(17)의 개수를 가변시키면서 RPD를 얻은 실험 결과이다. 이 결과를 그래프로 도시하면 도 5와 같다.Hydrogen gas is supplied to the anode electrode 29 and air is supplied to the cathode electrode 31 to evaluate the performance of the fuel cell, and the number of passages, that is, the hydrogen passage 15 and the air passage 17 in a non-heated state. RPD is obtained by varying the results of the experiment. The results are shown graphically in FIG. 5.

도 5는 통로의 개수와 RPD 관계를 실험하여 도시한 그래프이다.5 is a graph illustrating experiments on the number of passages and the RPD relationship.

도면을 참조하면, 통로(15, 17)가 1개일 때에는 통로(15, 17)의 길이가 길어지면서 유체의 관마찰을 유발시킴으로 인하여 내부에서 큰 압력 저하가 발생되어 RPD가 저하되어 전체적으로 연료 전지 효율이 낮다는 것을 알 수 있다.Referring to the drawings, when there is only one passage (15, 17), the length of the passage (15, 17) is increased, causing the pipe friction of the fluid caused a large pressure drop in the interior to reduce the RPD to reduce the overall fuel cell efficiency It can be seen that this is low.

이에 비하여 통로(15, 17)가 2, 3, 4, 5개로 증가될 때에는 각 통로(15, 17)의 길이가 짧아지면서 유체의 관마찰을 저감시키고 이로 인하여 내부에서 압력 저하가 비교적 작게 발생되어 RDP가 대체적으로 향상되어 전체적인 연료 전지 효율이 향상되는 것을 알 수 있다. 더욱이 통로(15, 17)가 5개일 때 연료 전지의 효율이 최대인 것을 알 수 있다.On the other hand, when the passages 15, 17 are increased to 2, 3, 4, 5, the length of each passage 15, 17 is shortened, which reduces the pipe friction of the fluid. It can be seen that the RDP is generally improved to improve overall fuel cell efficiency. Furthermore, it can be seen that when the passages 15 and 17 are five, the efficiency of the fuel cell is maximum.

또한, 6개의 통로(15, 17)는 MEA(21)의 활성 영역(21a)이 40㎠인 것을 감안할 때, 현실적으로 바이폴라 플레이트(23, 25)에 구성하기 곤란하며, 수소 및 산소와 같은 연료를 일정 온도 이상으로 가열하지 않은 경우 효율이 다소 떨어지는 것을 알 수 있다.In addition, the six passages 15 and 17 are difficult to constitute in the bipolar plates 23 and 25 in view of the fact that the active region 21a of the MEA 21 is 40 cm 2, and it is difficult to construct fuel such as hydrogen and oxygen. It can be seen that the efficiency is somewhat lowered when not heated above a certain temperature.

이상을 통해 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.Although the preferred embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited thereto, and various modifications and changes can be made within the scope of the claims and the detailed description of the invention and the accompanying drawings. Naturally, it belongs to the scope of the invention.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 연료 전지 시스템 및 이에 사용되는 스택에 의하면, MEA와 이에 밀착되는 바이폴라 플레이트 사이에 형성되는 수소통로 및 공기통로의 개수를 최적화함으로써, 수소 및 공기와 같은 연료의 확산 성능을 유지하면서 통로의 길이를 짧게 하여 스택 내부에서 일어나는 압력 저하를 감소시켜 연료 전지의 효율을 향상시키는 효과가 있다.As described above, according to the fuel cell system and the stack used therein, the number of hydrogen passages and air passages formed between the MEA and the bipolar plate in close contact with the MEA is optimized, thereby spreading fuel such as hydrogen and air. By shortening the length of the passage while maintaining performance, there is an effect of reducing the pressure drop occurring inside the stack to improve the efficiency of the fuel cell.

도 1은 본 발명에 따른 연료 전지 시스템을 도시한 개략도이다.1 is a schematic diagram illustrating a fuel cell system according to the present invention.

도 2는 본 발명에 따른 연료 전지 시스템에 사용되는 스택의 분해 사시도이다.2 is an exploded perspective view of a stack used in a fuel cell system according to the present invention.

도 3은 본 발명에 따른 연료 전지 시스템의 스택에 사용되는 바이폴라 플레이트 중 일측 바이폴라 플레이트를 선회한 상태의 분해 사시도이다.3 is an exploded perspective view of a state in which one side of the bipolar plate is rotated among the bipolar plates used in the stack of the fuel cell system according to the present invention.

도 4는 MEA와 바이폴라 플레이트가 조립된 상태의 부분 단면도이다.4 is a partial cross-sectional view of the MEA and the bipolar plate assembled.

도 5는 통로 개수와 RPD 관계를 실험하여 도시한 그래프이다.5 is a graph illustrating experiments on the relationship between the number of passages and the RPD.

Claims (10)

수소를 함유한 연료를 공급하는 연료 공급부;A fuel supply unit supplying a fuel containing hydrogen; 산소를 함유한 공기를 공급하는 공기 공급부; 및An air supply unit for supplying air containing oxygen; And 상기 연료 공급부와 공기 공급부로부터 각각 공급되는 수소와 산소를 전기 화학적으로 반응시켜 전기 에너지를 발생시키는 스택을 포함하며,It includes a stack for generating electrical energy by electrochemically reacting hydrogen and oxygen supplied from the fuel supply and the air supply, respectively, 상기 스택은 MEA와 이 MEA의 양면에 배치되는 바이폴라 플레이트에 의한 적층 구조로 이루어지고,The stack is made of a laminated structure by the MEA and bipolar plates disposed on both sides of the MEA, 상기 바이폴라 플레이트는 상기 MEA에 밀착되는 밀착부분과 이격되는 이격부분에 의하여 형성되는 통로를 MEA의 양측에 구비하며, 이 통로가 복수로 배치되어 있는 연료 전지 시스템.The bipolar plate includes a passage formed on both sides of the MEA by a contact portion spaced apart from the contact portion in close contact with the MEA, the plurality of passages are arranged in the fuel cell system. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 통로는 MEA의 애노드 전극 측에 구비되는 수소통로와, MEA의 캐소드 전극 측에 구비되는 공기통로로 구성되는 연료 전지 시스템.The passage includes a hydrogen passage provided on the anode electrode side of the MEA and an air passage provided on the cathode electrode side of the MEA. 제 2 항에 있어서,The method of claim 2, 상기 수소통로와 공기통로는 정반대 방향으로 배치되는 연료 전지 시스템.And the hydrogen passage and the air passage are arranged in opposite directions. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 MEA의 활성 영역이 40㎠이고, 통로는 3 내지 6개로 형성되는 연료 전지 시스템.The active area of the MEA is 40 cm 2, and the fuel cell system is formed of three to six passages. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 통로는 바이폴라 플레이트의 외부 측에서 하나로 형성되고 바이폴라 플레이트의 내부에서 3 내지 6개로 분리 형성되는 연료 전지 시스템.And wherein said passages are formed as one on the outer side of the bipolar plate and separated into three to six inside the bipolar plate. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 통로는 바이폴라 플레이트의 외부 측 및 내부에서 3 내지 6개로 분리 형성되는 연료 전지 시스템.And wherein said passages are separated into three to six on the outside and inside of the bipolar plate. 연료 전지 시스템의 연료 공급부와 공기 공급부로부터 각각 공급되는 수소와 산소를 전기 화학적으로 반응시켜 전기 에너지를 발생시키도록 MEA와 이 MEA의 양면에 배치되는 바이폴라 플레이트에 의한 적층 구조로 이루어지고,It consists of a laminated structure by the MEA and the bipolar plate disposed on both sides of the MEA to generate electrical energy by electrochemically reacting hydrogen and oxygen supplied from the fuel supply portion and the air supply portion of the fuel cell system, 상기 바이폴라 플레이트는 상기 MEA에 밀착되는 밀착부분과 이격되는 이격부분에 의하여 형성되는 통로를 MEA의 양측에 구비하며, 이 통로가 복수로 배치되어 있는 연료 전지 시스템에 사용되는 스택.The bipolar plate has a passage formed on both sides of the MEA having a passage formed by the contact portion and the spaced portion spaced close to the MEA, the stack is used in a fuel cell system having a plurality of passages. 제 7 항에 있어서,The method of claim 7, wherein 상기 MEA의 활성 영역이 40㎠이고, 통로는 3 내지 6개로 형성되는 연료 전지 시스템에 사용되는 스택.The active area of the MEA is 40 cm 2, and three to six passages are formed. 제 7 항에 있어서,The method of claim 7, wherein 상기 통로는 바이폴라 플레이트의 외부 측에서 하나로 형성되고 바이폴라 플레이트의 내부에서 3 내지 6개로 분리 형성되는 연료 전지 시스템에 사용되는 스택.And wherein said passages are formed as one on the outer side of the bipolar plate and separated into three to six inside the bipolar plate. 제 7 항에 있어서,The method of claim 7, wherein 상기 통로는 바이폴라 플레이트의 외부 측 및 내부에서 3 내지 6개로 분리 형성되는 연료 전지 시스템.And wherein said passages are separated into three to six on the outside and inside of the bipolar plate.