KR20100030709A - Bipolarplate for fuel cell stack - Google Patents

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KR20100030709A
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Abstract

PURPOSE: A bipolar plate for a fuel cell stack is provided to easily seal or separate a channel flowing hydrogen, air, and cooling water by forming proper unevenness on a bipolarplate and to implement process reduction and cost saving. CONSTITUTION: A bipolar plate for a fuel cell stack enables the sealing of a flow path of a bipolar plate without a gasket by forming uneveness(102a,102b,202a,202b) capable of being inserted to each other at the edge of the bipolar plate. The unevenness of the bipolar plate gets narrow from the top and wider to the bottom, or the bipolar plate is formed in a dual unevenness structure.

Description

연료전지 스택용 분리판{Bipolarplate for fuel cell Stack}Separator for fuel cell stack {Bipolarplate for fuel cell Stack}

본 발명은 연료전지 스택용 분리판에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 기존의 개스킷 기능을 할 수 있는 요철부를 분리판에 형성하여, 기존의 개스킷이 필요하지 않음에 따라 제작공정 단축, 생산단가 및 재료비 절감을 실현할 수 있도록 한 연료전지 스택용 분리판에 관한 것이다.The present invention relates to a separator for a fuel cell stack, and more particularly, to form a concave-convex portion that can function as a conventional gasket in the separator, thereby reducing the manufacturing process, production cost and material cost as the existing gasket is not required. The present invention relates to a separator for a fuel cell stack capable of realizing savings.

고분자 전해질 연료전지(Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cells)는 수소와 산소를 전기화학적으로 반응시킬 때 물이 생성되면서 발생하는 전기를 이용하는 장치로서, 다른 형태의 연료전지에 비해 효율이 높고, 전류밀도 및 출력밀도가 크며, 또한 시동 시간이 짧고 부하 변화에 빠른 응답 특성을 갖는 장점으로 인하여, 무공해 차량의 동력원, 자가 발전용, 이동용 및 군사용 전원 등 다양한 분야에 응용될 수 있다.Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cells is a device that uses electricity generated when water is generated when electrochemically reacting hydrogen and oxygen. It is more efficient than other types of fuel cells, and has high current density and power density. Due to its large size and short start-up time and fast response to load changes, it can be applied to various fields such as a power source of a pollution-free vehicle, self-generating power, mobile power, and military power.

여기서, 연료전지 스택의 각 구성을 간략하게 살펴보면 다음과 같다. Here, the configuration of the fuel cell stack will be briefly described as follows.

상기 연료전지 스택에서, 가장 안쪽에는 전극막(MEA: Membrane-Electrode Assembly)이 위치하는데, 이 전극막은 수소 양이온(Proton)을 이동시켜 줄 수 있는 고체 고분자 전해질막(30)과, 이 전해질막 양면에 수소와 산소가 반응할 수 있도록 도포된 촉매층, 즉 캐소드(31: 공기극(cathode)) 및 애노드(32: 연료극(anode))로 구성되어 있다.In the fuel cell stack, an electrode membrane (MEA: Membrane-Electrode Assembly) is located at the innermost side, which is a solid polymer electrolyte membrane 30 capable of moving hydrogen cations, and both sides of the electrolyte membrane. And a catalyst layer coated so that hydrogen and oxygen react with each other, that is, a cathode 31 (cathode) and an anode 32 (anode).

또한, 상기 전극막의 바깥 부분, 즉 캐소드(31) 및 애노드(32)가 위치한 바깥 부분에는 가스확산층(GDL: Gas Diffusion Layer)(40)과 개스킷(Gasket)(41)이 차례로 적층되고, 상기 가스확산층(40)의 바깥 쪽에는 연료를 공급하고 반응에 의해 발생된 물을 배출하도록 유로(Flow Field)가 형성된 분리판(100)이 위치하며, 가장 바깥쪽에는 상기한 각 구성들을 지지 고정시키기 위한 엔드 플레이트(End plate)(20)가 결합된다.In addition, a gas diffusion layer (GDL) 40 and a gasket 41 are sequentially stacked on the outer portion of the electrode layer, that is, the outer portion where the cathode 31 and the anode 32 are disposed, and the gas On the outside of the diffusion layer 40, a separator plate 100 having a flow field is formed to supply fuel and discharge water generated by the reaction, and at the outermost side to support and fix the above components. End plate 20 is coupled.

따라서, 상기 연료전지 스택의 애노드(32)에서는 수소의 산화반응이 진행되어 수소이온(Proton)과 전자(Electron)가 발생하게 되고, 이때 생성된 수소이온과 전자는 각각 전해질막(30)과 분리판(100)을 통하여 캐소드(31)극으로 이동하게 된다.Accordingly, in the anode 32 of the fuel cell stack, oxidation of hydrogen proceeds to generate hydrogen ions (Proton) and electrons (Electron), and the generated hydrogen ions and electrons are separated from the electrolyte membrane 30, respectively. It moves to the cathode 31 through the plate (100).

이때, 상기 캐소드(31)극에서는 애노드(32)극으로부터 이동한 수소이온과 전자, 공기중의 산소가 참여하는 전기화학반응을 통하여 물을 생성하며, 이러한 전자의 흐름으로부터 전기에너지를 생성하게 된다.In this case, the cathode 31 generates water through an electrochemical reaction in which hydrogen ions, electrons, and oxygen in the air participate from the anode 32, and generate electric energy from the flow of electrons. .

이러한 연료전지 스택에 있어서, 상기 개스킷(Gasket)(41)은 분리판에 부착되어 연료전지 스택의 각 유니트 셀(Unit Cell)을 분리하는 동시에 분리판의 수소, 냉각수, 공기 유로를 밀폐하는 기능을 하는 바, 이러한 개스킷의 기능을 위하여 상 기 분리판에 개스킷을 부착하는 방법 및 개스킷 재료는 연료전지 제작시 신중히 고려되어야 한다.In such a fuel cell stack, the gasket 41 is attached to the separator plate to separate each unit cell of the fuel cell stack and to seal the hydrogen, cooling water, and air flow paths of the separator plate. For the purpose of these gaskets, the method of gasket attachment to the separator and the gasket material must be carefully considered in the fuel cell fabrication.

기존의 분리판에 형성된 유로 밀폐 방법으로는 흑연 분리판의 경우 분리판과 같은 크기의 얇은 고무 패드를 분리판 모서리에 맞게 안쪽을 잘라내어 접착제로 분리판에 붙여 사용하고, 금속 분리판의 경우에는 금형에 분리판을 같이 넣고 분리판의 모서리를 따라 높은 온도에서 고무를 사출시킨 개스킷을 제작 사용하고 있다.For the channel sealing method formed on the existing separator, a thin rubber pad of the same size as that of the separator is cut out to fit the edge of the separator and attached to the separator with an adhesive, and in the case of a metal separator The separator is put together, and rubber gaskets are used at high temperature along the edge of the separator.

기존 개스킷의 재료나 개스킷을 부착하는 방법을 보면, 보통 고무나 고분자를 접착제로 붙이는 경우가 대부분인데, 이는 개스킷이 분리판에 압착되어 분리판의 유로를 용이하게 밀폐하는 구조가 되도록 함에 있다.In the conventional gasket material or gasket attachment method, rubber or polymer is usually attached with an adhesive, which is a structure in which the gasket is compressed to the separator plate to easily seal the flow path of the separator plate.

그러나, 흑연 또는 탄소 복합재료 분리판의 경우에는 일일이 접착제로 개스킷을 붙여주어야 하기 때문에 그 제작을 위한 작업성이 떨어지고 시간이 많이 소요되는 단점이 있다.However, in the case of the graphite or carbon composite separator, it is necessary to attach a gasket with an adhesive one by one.

또한, 분리판 등을 더 잘 밀폐하려면 분리판 크기에 맞는 일체형 개스킷을 사용해야 하므로, 보다 나은 밀폐 효과를 위해서는 큰 개스킷 재료용 패드에서 필요한 개스킷 부분만 따내고 나머지는 모두 폐기함에 따라 자원의 낭비가 심한 단점이 있다.In addition, to better seal the separator, an integral gasket suitable for the size of the separator should be used.For better sealing effect, waste of resources is obtained by extracting only the required gasket portion from the pad for the large gasket material and discarding all the rest. There are disadvantages.

한편, 금속 분리판의 경우에는 높은 온도에서도 견딜 수 있으므로 금형에 분리판을 넣고 그 모서리를 따라 개스킷을 사출하는 방법을 사용하는 바, 이 경우 제작시간 단축 및 재료절감의 측면에서 흑연 또는 탄소 복합재료 분리판에 비하여 장점을 갖지만, 개스킷을 따로 사용하지 않고 분리판에 일체로 사출하는 공정이 추가 됨에 따른 공수 증가 및 제작비용 증가를 초래하는 단점이 있다.On the other hand, in the case of a metal separator plate, since it can withstand high temperatures, a method of inserting a separator plate into a mold and injecting a gasket along the edge thereof is used. In this case, graphite or carbon composite material in terms of manufacturing time and material reduction Although it has advantages over the separator, there is a disadvantage in that the process of integrally injecting into the separator without using a gasket is added, resulting in increased labor and manufacturing cost.

본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로서, 연료전지 스택의 부품인 분리판(Bipolarplate) 및 가스확산층(Gas Diffusion Layer), 전극막 등의 각 부품을 조립함에 있어서, 분리판에 적절한 요철(Groove)을 형성하여 스택 양 끝단의 엔드플레이트(Endplate)에 의해 각 부품들에 압축력이 가해지게 되면, 분리판끼리 서로 끼워 맞춤식으로 체결됨으로써, 수소 및 공기, 냉각수가 흐르는 채널이 제기능을 위하여 서로 용이하게 밀폐 분리될 수 있고, 밀폐를 위한 별도의 개스킷(Gasket)을 붙이는 과정이 필요하지 않게 되어 제조공정 단축 및 재료원가 절감 등을 실현할 수 있는 연료전지 스택용 분리판을 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention has been made in view of the above, and in assembling each component such as a bipolarplate, a gas diffusion layer, an electrode film, and the like, which are components of a fuel cell stack, appropriate unevenness is provided in the separator. When Groove is formed and the compressive force is applied to each part by the endplates at both ends of the stack, the separation plates are fitted to each other to be fastened, so that channels through which hydrogen, air, and cooling water flow can function. The purpose of the present invention is to provide a separation plate for a fuel cell stack, which can be easily separated from each other, and a process of attaching a separate gasket for sealing is unnecessary, thereby realizing a shortening of the manufacturing process and a material cost reduction. have.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 연료전지 스택용 분리판에 있어서, 상기 분리판의 외곽 테두리 부분에 서로 끼워맞춤 가능한 요철부를 형성하여, 분리판의 유로를 개스킷을 사용하지 않고 밀폐시킬 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 연료전지 스택용 분리판을 제공한다.The present invention for achieving the above object in the separator for fuel cell stack, by forming an uneven portion that can be fitted to each other on the outer edge portion of the separator, so that the flow path of the separator can be sealed without using a gasket. A separator for a fuel cell stack is provided.

바람직한 일 구현예로서, 상기 분리판의 요철부는 윗부분은 좁고, 아래로 갈수록 넓어지는 구조로 형성된 것을 특징으로 한다.As a preferred embodiment, the concave-convex portion of the separator is characterized in that the upper portion is formed in a narrower, wider structure toward the bottom.

바람직한 다른 구현예로서, 상기 분리판의 요철부는 안쪽 중앙부위가 더 파여지거나 볼록한 이중 요철 구조로 형성된 것을 특징으로 한다.In another preferred embodiment, the concave-convex portion of the separator is characterized in that the inner central portion is formed of a double concave-convex structure that is more dug or convex.

더욱 바람직하게는, 상기 요철부의 이중 요철 구조로 형성된 부분중 안쪽 중앙부위가 더 파여진 부분에 일체형 링 또는 선 구조를 가지면서 고분자 물질로 만들어진 밀폐용 띠가 삽입된 것을 특징으로 한다.More preferably, a sealing band made of a polymer material is inserted in the portion formed by the double concave-convex structure of the concave-convex portion having an integral ring or line structure in a portion where the inner central portion is further dug.

상기한 과제 해결 수단을 통하여, 본 발명은 다음과 같은 효과를 제공할 수 있다.Through the above problem solving means, the present invention can provide the following effects.

본 발명에 따르면, 분리판에 요철부를 형성하여 서로 끼워 맞춤되는 식으로 결합함으로써, 분리판의 수소 및 공기, 냉각수가 흐르는 채널이 제기능을 위하여 서로 용이하게 밀폐 분리될 수 있고, 기존의 개스킷을 사용하지 않음에 따라 제작공정수를 줄이고, 생산단가 및 재료원가 절감 등을 실현할 수 있다.According to the present invention, by forming a concave-convex portion in the separation plate and combined in a manner that is fitted to each other, the channels through which the hydrogen, air, and cooling water flow in the separation plate can be easily separated from each other for proper function, and the existing gasket By not using it, the number of manufacturing processes can be reduced, and production cost and material cost reduction can be realized.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조로 상세하게 설명하기로 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

본 발명에 따른 연료전지 분리판은 개스킷과 밀착되는 외곽 테두리 부분에 개스킷을 대체할 수 있는 요철부를 형성한 점에 주된 특징이 있다.The fuel cell separator according to the present invention has a main feature in that an uneven portion that can replace a gasket is formed at an outer edge portion that is in close contact with the gasket.

상기 요철부를 갖는 분리판이 적층되는 구조는 종이컵을 쌓아놓는 원리와 비 교해 보면 쉽게 이해될 수 있다.The structure in which the separating plate having the uneven parts is stacked can be easily understood as compared with the principle of stacking paper cups.

즉, 첨부한 도 2에 도시된 바와 같이, 종이컵(90)은 똑 같은 모양이지만 경사면을 가지고 있어서 차곡차곡 쌓일 수 있는 바, 이와 비슷한 원리로 분리판의 외곽 테두리부분에 경사면이 있는 요철부를 형성시키면 연료전지 스택을 압착 조립할 때, 별도의 개스킷없이 분리판의 각 유로를 밀폐된 상태로 유지시킬 수 있다.That is, as shown in Figure 2, the paper cup 90 has the same shape but has an inclined surface that can be stacked on top of each other, in a similar principle to form an uneven portion with an inclined surface on the outer edge of the separator plate When crimping the fuel cell stack, each flow path of the separator may be kept closed without a separate gasket.

여기서, 본 발명에 따른 연료전지 스택용 분리판 구조를 상세하게 살펴보면 다음과 같다.Here, the structure of the separator plate for fuel cell stack according to the present invention will be described in detail.

첨부한 도 3은 본 발명에 따른 연료전지 스택용 분리판의 조립 전 상태를 나타내는 개략도이고, 도 5는 조립되는 상태를 나타내는 개략도로서, 실제로 멤브레인과 가스확산층은 매우 얇으며 본 발명의 이해를 위하여 각 분리판의 요철부를 다소 과장되게 도시하였다.FIG. 3 is a schematic view showing a state before assembly of a separator plate for a fuel cell stack according to the present invention, and FIG. 5 is a schematic view showing a state of assembling. In fact, the membrane and the gas diffusion layer are very thin. The uneven part of each separator is slightly exaggerated.

전술한 바와 같이, 연료전지 스택은 양면에 촉매층인 캐소드(31) 및 애노드(32)가 도포된 전해질막(30)이 중앙에 배치되고, 상기 캐소드(31) 및 애노드(32)가 위치한 바깥 부분에는 가스확산층(40)이 배치되며, 상기 가스확산층(40)의 바깥쪽에는 연료를 공급하고 반응에 의해 발생된 물을 배출하도록 유로(Flow Field)가 형성된 분리판(100)이 위치된다.As described above, in the fuel cell stack, the cathode 31, which is a catalyst layer on both surfaces, and the electrolyte membrane 30 having the anode 32 coated thereon are disposed at the center, and the outer portion where the cathode 31 and the anode 32 are located. A gas diffusion layer 40 is disposed in the gas diffusion layer 40, and a separation plate 100 having a flow field is formed to supply fuel and discharge water generated by the reaction.

본 발명에 따르면, 전해질막(30)과 가스확산층(40)을 사이에 두고, 한 쌍의 제1분리판(100a,100b)과 제2분리판(200a,200b)이 각각 배치되는데, 이 제1분리판(100a,100b) 및 제2분리판(200a,200b)의 외곽 테두리 부분에는 각각 같은 방향으로 오목 또는 볼록한 제1요철부(102a,102b) 및 제2요철부(202a,202b)가 형성된다.According to the present invention, a pair of first separation plates 100a and 100b and second separation plates 200a and 200b are disposed with the electrolyte membrane 30 and the gas diffusion layer 40 interposed therebetween. In the outer edge portions of the first separation plates 100a and 100b and the second separation plates 200a and 200b, the first uneven parts 102a and 102b and the second uneven parts 202a and 202b concave or convex in the same direction are respectively provided. Is formed.

따라서, 상기 제1요철부(102a,102b) 및 제2요철부(202a,202b)가 서로 끼워 맞춤되는 식으로 결합됨에 따라, 제1 및 제2분리판(100a,100b,200a,200b)의 밀착 결합이 이루어진다.Accordingly, the first uneven parts 102a and 102b and the second uneven parts 202a and 202b are coupled in a manner of fitting to each other, so that the first and second separation plates 100a, 100b, 200a and 200b are formed. Tight coupling is achieved.

물론, 위에서는 하나의 유니트 셀 단위로 설명하였지만, 연료전지 스택의 포함된 다수의 유니트 셀을 구성하는 분리판들이 요철부 구조에 의하여 모두 한 방향(도 5의 화살표 방향)으로 밀착되며 결합된다.Of course, as described above in units of one unit cell, the separators constituting the plurality of unit cells included in the fuel cell stack are all closely attached and combined in one direction (arrow direction in FIG. 5) by the uneven structure.

이때, 상기 요철부(102a,102b,202a,202b)들의 삽입 결합됨에 따라, 제1분리판(100a,100b) 사이 및 제2분리판(200a,200b) 사이에는 냉각수 채널(80)이 형성되고, 동시에 상기 제1분리판(100a)의 내면과 가스확산층(40) 사이에는 연료채널(50)이 밀폐 형성되고, 상기 제2분리판(200a)의 내면과 가스확산층(40) 사이에는 산소채널(60)이 밀폐 형성된다.In this case, as the uneven parts 102a, 102b, 202a, and 202b are inserted and coupled, a coolant channel 80 is formed between the first separator plates 100a and 100b and between the second separator plates 200a and 200b. At the same time, the fuel channel 50 is hermetically formed between the inner surface of the first separation plate 100a and the gas diffusion layer 40, and the oxygen channel is formed between the inner surface of the second separation plate 200a and the gas diffusion layer 40. 60 is formed sealed.

한편, 멤브레인 즉, 촉매층이 코팅된 전해질막(30) 및 가스확산층(40)을 중간에 두고 상기 제1분리판(100a,100b)과 제2분리판(200a,200b)이 서로 마주보며 배치 조립되는 상태에서, 서로 닿는 부위인 제1분리판(100a)의 제1요철부(102a)와 제2분리판(200a)의 제2요철부(202a)는 실제로 서로간의 전기 절연이 되어야 하므로, 도 5에 도시된 바와 같이 폴리머 코팅 또는 개스킷을 대신하는 얇은 절연막(300)을 제1분리판(100a)의 제1요철부(102a)와 제2분리판(200a)의 제2요철부(202a) 사이에 배치한다.Meanwhile, the first separation plates 100a and 100b and the second separation plates 200a and 200b are disposed to face each other with the membrane, that is, the electrolyte membrane 30 and the gas diffusion layer 40 coated thereon, in the middle. In this state, since the first uneven portion 102a of the first separating plate 100a and the second uneven portion 202a of the second separating plate 200a, which are in contact with each other, should be electrically insulated from each other, FIG. As shown in FIG. 5, the thin insulating film 300 replacing the polymer coating or the gasket may be formed by the first uneven portion 102a of the first separator 100a and the second uneven portion 202a of the second separator 200a. Place it in between.

좀 더 상세하게는, 촉매층이 코팅된 전해질막(30)은 각 채널(분리판의 냉각수유로, 연료채널, 수소채널)이 형성된 부분까지만 가스확산층(40)과 겹쳐지게 되 는 바, 요철구조가 맞물리는 전해질막(30)의 테두리 부분에 밀폐 및 절연을 위해 멤브레인과는 다른 고분자 재료로 이루어진 절연막(300)을 일체로 연장 형성시킴으로써, 상기 제1분리판(100a)의 제1요철부(102a)와 제2분리판(200a)의 제2요철부(202a) 사이에 절연막(300)이 위치될 수 있다.In more detail, the electrolyte membrane 30 coated with the catalyst layer overlaps the gas diffusion layer 40 only up to the portion where each channel (the cooling water flow, the fuel channel, and the hydrogen channel) of the separator plate is formed. The first uneven portion 102a of the first separating plate 100a is formed by integrally extending an insulating film 300 made of a polymer material different from the membrane for sealing and insulation at the edge of the interlocking electrolyte membrane 30. ) And the insulating layer 300 may be positioned between the second uneven portion 202a of the second separator 200a.

즉, 첨부한 도 4에 도시된 바와 같이, 멤브레인(PSEPVE) 즉, 촉매층이 코팅된 전해질막과 비슷한 성질을 가지나 소수성을 가지는 테플론(PTFE) 필름을 전해질막의 테두리부분에서 일체로 연장 형성시킴으로써, 요철부 사이에서 마치 개스킷 (Sub-gasket)과 같은 역할을 하게 되며, 실제로 테플론은 석면을 대신하는 개스킷으로 쓰이기도 한다.That is, as shown in FIG. 4, a membrane (PSEPVE), that is, a catalyst layer having a similar property to that of the coated electrolyte membrane, but having a hydrophobic Teflon (PTFE) film integrally formed at the edge of the electrolyte membrane, is uneven It acts like a gasket (sub-gasket) between departments, and in fact, Teflon is used as a gasket instead of asbestos.

실제로 상용화된 테플론 개스킷의 예는 아래의 표 1에 기재된 바와 같다.Examples of actually commercialized Teflon gaskets are listed in Table 1 below.

Figure 112008064366423-PAT00001
Figure 112008064366423-PAT00001

위의 표 1에 기재된 물성을 갖는 테플론은 테이프, 시트형태로 생산되며, 최소두께는 약 0.02 mm 정도로서, 이 테플론 필름을 서브 개스킷으로 활용하여 본 발명의 요철부에 대한 밀폐효과를 높일 수 있다.Teflon having physical properties shown in Table 1 above is produced in the form of a tape, a sheet, the minimum thickness is about 0.02 mm, by utilizing this Teflon film as a sub-gasket can improve the sealing effect on the uneven portion of the present invention.

한편, 본 발명의 분리판에 형성되는 요철부의 구조를 여러가지 형상으로 형성할 수 있는 바, 첨부한 도 6은 분리판의 요철부 구조에 대한 예를 보여준다.On the other hand, the structure of the concave-convex portion formed in the separator of the present invention can be formed in various shapes, the accompanying Figure 6 shows an example of the structure of the concave-convex portion of the separator.

도 6의 (a)도면에 나타낸 바와 같이, 상기 각 분리판(100a,100b,200a,200b)의 요철부(102a,102b,202a,202b) 구조를 윗부분은 좁고, 아래로 갈수록 넓어지는 구조로 형성하여, 한번 압축을 받아 끼워지면 인장하중을 받더라도 서로 분리되지 않는 효과를 얻을 수 있다.As shown in FIG. 6 (a), the upper and lower portions of the uneven parts 102a, 102b, 202a, and 202b of the separation plates 100a, 100b, 200a, and 200b are narrower and wider toward the bottom. Once formed, it is possible to obtain the effect of not being separated from each other even when subjected to tensile load once it is fitted with compression.

또한, 도 6의 (b)도면에 나타낸 바와 같이 각 분리판(100a,100b,200a,200b)의 요철부(102a,102b,202a,202b) 구조를 요철 형상이 이중으로 형성된 구조로 형성하여, 그 조립시 끼워 맞춤 동작을 보다 쉽게 유도할 수 있고, 밀폐 기능을 보다 향상시킬 수 있다.In addition, as shown in FIG. 6 (b), the uneven parts 102a, 102b, 202a, and 202b of the separating plates 100a, 100b, 200a, and 200b are formed in a double uneven structure. The fitting operation can be induced more easily during the assembly, and the sealing function can be further improved.

본 발명의 바람직한 실시예로서, 첨부한 도 7에 도시된 바와 같이 각 분리판(100a,100b,200a,200b)의 요철부(102a,102b,202a,202b)내에 고분자 물질을 삽입하여 밀폐의 효과를 보다 높일 수 있으며, 이때의 고분자 물질은 위에 언급한 바와 같이 테플론(PTFE)과 같은 재료를 사용할 수 있다.As a preferred embodiment of the present invention, the effect of sealing by inserting a polymer material into the uneven parts 102a, 102b, 202a, 202b of each separation plate (100a, 100b, 200a, 200b) as shown in FIG. In this case, the polymer material may be a material such as Teflon (PTFE) as mentioned above.

즉, 도 7에서 보는 바와 같이 오링(O-ring)과 같은 일체형 링 또는 선으로 이루어진 밀폐용 띠(70)를 첨부한 도 6의 (b)도면에 나타낸 이중 요철 형상의 안쪽에 삽입함으로써, 요철부간의 밀폐 효과를 더욱 크게 얻어낼 수 있다.That is, as shown in Figure 7 by inserting the sealing band 70 consisting of an integral ring or line such as O-ring (O-ring) to the inside of the double concave-convex shape shown in Figure 6 (b) attached, The sealing effect between parts can be obtained further.

이와 같이, 분리판에 요철부를 형성하여 서로 끼워 맞춤되는 식으로 결합함으로써, 분리판의 각 유로를 용이하게 밀폐시킬 수 있으며, 기존의 개스킷을 사용하지 않음에 따라 제작공정수를 줄이고, 생산단가 및 자원 절감의 효과를 제공할 수 있다.In this way, by forming the uneven portion in the separation plate and combined in a way that is fitted together, each flow path of the separation plate can be easily sealed, reducing the number of manufacturing process, production cost and the use of the existing gasket It can provide the effect of resource saving.

도 1은 연료전지 스택의 구성을 설명하는 개략도,1 is a schematic diagram illustrating a configuration of a fuel cell stack;

도 2는 본 발명에 따른 연료전지 스택용 분리판의 적층 원리를 설명하기 위한 개념도,2 is a conceptual diagram illustrating a lamination principle of a separator plate for a fuel cell stack according to the present invention;

도 3은 본 발명에 따른 연료전지 스택용 분리판의 조립 전 상태를 나타내는 개략도,3 is a schematic view showing a state before assembly of a separator plate for a fuel cell stack according to the present invention;

도 4는 본 발명에 따른 연료전지 스택용 분리판의 외곽부분에 형성된 요철부와 맞물리도록 멤브레인에서 연장된 고분자막을 보여주는 개략도,Figure 4 is a schematic view showing a polymer membrane extending from the membrane to engage with the uneven portion formed in the outer portion of the separator for fuel cell stack according to the present invention,

도 5는 본 발명에 따른 연료전지 스택용 분리판의 조립 상태를 나타내는 개략도,5 is a schematic view showing an assembled state of a separator plate for a fuel cell stack according to the present invention;

도 6은 본 발명에 따른 연료전지 스택용 분리판의 요철 구조를 설명하는 단면도,6 is a cross-sectional view illustrating a concave-convex structure of a separator plate for a fuel cell stack according to the present invention;

도 7은 본 발명에 따른 연료전지 스택용 분리판의 요철부에 고분자 재료가 삽입되는 구조를 설명하는 단면도.7 is a cross-sectional view illustrating a structure in which a polymer material is inserted into an uneven portion of a separator for a fuel cell stack according to the present invention.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>

20 : 엔드 플레이트 30 : 전해질막20: end plate 30: electrolyte membrane

31 : 캐소드 32 : 애노드31: cathode 32: anode

40 : 가스확산층 41 : 개스킷40 gas diffusion layer 41 gasket

50 : 연료채널 60 : 산소채널50: fuel channel 60: oxygen channel

70 : 밀폐용 띠 80 : 냉각수 채널70: sealing strip 80: cooling water channel

90 : 종이컵 100 : 분리판90: paper cup 100: separator

100a,100b : 제1분리판 200a,200b : 제2분리판100a, 100b: first separation plate 200a, 200b: second separation plate

102a,102b : 제1요철부 202a,202b : 제2요철부102a, 102b: first uneven portion 202a, 202b: second uneven portion

300 : 절연막300: insulating film

Claims (4)

연료전지 스택용 분리판에 있어서,In the separator plate for fuel cell stack, 상기 분리판의 외곽 테두리 부분에 서로 끼워맞춤 가능한 요철부를 형성하여, 분리판의 유로를 개스킷을 사용하지 않고 밀폐시킬 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 연료전지 스택용 분리판.Separating plate for fuel cell stack, characterized in that by forming an uneven portion that can be fitted to each other in the outer edge portion of the separation plate to seal the flow path of the separation plate without using a gasket. 청구항 1에 있어서, The method according to claim 1, 상기 분리판의 요철부는 윗부분은 좁고, 아래로 갈수록 넓어지는 구조로 형성된 것을 특징으로 하는 연료전지 스택용 분리판.The uneven part of the separator plate, the upper portion is narrow, the separator plate for a fuel cell stack, characterized in that formed in a structure that widens toward the bottom. 청구항 1에 있어서, The method according to claim 1, 상기 분리판의 요철부는 안쪽 중앙부위가 더 파여지거나 볼록한 이중 요철 구조로 형성된 것을 특징으로 하는 연료전지 스택용 분리판.The uneven portion of the separator plate is a fuel cell stack separator, characterized in that the inner central portion is formed in a more concave or convex double uneven structure. 청구항 1 또는 청구항 3에 있어서,The method according to claim 1 or 3, 상기 요철부의 이중 요철 구조로 형성된 부분중 안쪽 중앙부위가 더 파여진 부분에 일체형 링 또는 선 구조를 가지면서 고분자 물질로 만들어진 밀폐용 띠가 삽입된 것을 특징으로 하는 연료전지 스택용 분리판.Separation plate for a fuel cell stack, characterized in that the sealing band made of a polymer material is inserted while having an integral ring or a line structure in the portion of the inner concave-convex structure of the concave-convex portion is further dug.
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