KR20190111195A

KR20190111195A - Unit cell for fuel cell

Info

Publication number: KR20190111195A
Application number: KR1020180032994A
Authority: KR
Inventors: 박준근
Original assignee: 현대자동차주식회사; 기아자동차주식회사
Priority date: 2018-03-22
Filing date: 2018-03-22
Publication date: 2019-10-02
Also published as: KR102529914B1

Abstract

The present invention relates to a unit cell for a fuel cell, which comprises: a membrane-electrode assembly; a fine porous layer disposed on one surface of the membrane-electrode assembly; a conductor plate having a higher electrical conductivity than the fine porous layer and disposed on one surface of the fine porous layer to be electrically connected to the fine porous layer; and a separation plate having land portions and channel portions alternately formed along a predetermined direction, and disposed on one surface of the conductor plate such that the land portions are electrically connected to the conductor plate and at the same time the channel portions form a reaction gas flow path for transporting a reaction gas.

Description

연료전지용 단위 셀{UNIT CELL FOR FUEL CELL}Unit cell for fuel cell {UNIT CELL FOR FUEL CELL}

본 발명은 연료전지용 단위 셀에 관한 것이다.The present invention relates to a unit cell for a fuel cell.

연료전지 스택은, 연료전지 차량의 메인 파워(Main Power) 공급원으로서, 수소와 산소의 산화 환원 반응을 통해 전기를 생성하는 장치이다.The fuel cell stack is a device for generating electricity through a redox reaction of hydrogen and oxygen as a main power supply source of a fuel cell vehicle.

일반적으로, 연료전지 스택은, 막-전극 접합체(MEA: Membrane-Electrode Assembly)와, 막-전극 접합체의 양면에 각각 배치되는 기체 확산층들(GDL)과, 기체 확산층들에 각각 배치된 미세다공층, 분리판들등을 포함하는 다수의 단위 셀들이 적층되어 구성된다.In general, the fuel cell stack includes a membrane-electrode assembly (MEA), gas diffusion layers (GDL) disposed on both sides of the membrane-electrode assembly, and a microporous layer disposed on the gas diffusion layers, respectively. The plurality of unit cells including the separators and the like are stacked and configured.

막-전극 접합체는, 고분자 전해질막과, 고분자 전해질막의 일면에 배치되는 애노드 전극과, 고분자 전해질막의 타면에 배치되는 캐소드 전극 등을 구비한다. 분리판은, 수소를 애노드 전극에 공급하기 위한 수소 채널과, 공기를 캐소드 전극에 공급하기 위한 공기 채널과, 냉각수를 유동시키기 위한 냉각수 채널 등을 구비한다.The membrane-electrode assembly includes a polymer electrolyte membrane, an anode disposed on one surface of the polymer electrolyte membrane, a cathode electrode disposed on the other surface of the polymer electrolyte membrane, and the like. The separator includes a hydrogen channel for supplying hydrogen to the anode electrode, an air channel for supplying air to the cathode electrode, a cooling water channel for flowing cooling water, and the like.

애노드 전극에는 수소 저장 탱크로부터 공급된 고순도의 수소가 분리판의 수소 채널을 통해 유입되고, 캐소드 전극에는 공기 압축기 기타 공기 공급 장치에 의해 공급된 대기 중의 공기가 분리판의 공기 채널을 통해 유입된다. 그러면, 애노드 전극에서는 수소의 산화 반응이 진행되어 수소 이온(Proton)과 전자(Electron)가 생성되고, 이처럼 생성된 수소 이온과 전자는 각각 고분자 전해질막과 분리판을 통해 캐소드 전극으로 이동된다. 또한, 캐소드 전극에서는 애노드 전극으로부터 이동된 수소 이온 및 전자와, 공기 공급 장치에 의해 공급된 공기 중의 산소가 참여하는 환원 반응이 진행되어 물이 생성됨과 동시에 전자의 흐름에 의한 전기 에너지가 생성된다.The high purity hydrogen supplied from the hydrogen storage tank is introduced into the anode electrode through the hydrogen channel of the separator, and the atmospheric air supplied by the air compressor or other air supply device is introduced into the cathode electrode through the air channel of the separator. Then, the oxidation reaction of hydrogen proceeds at the anode electrode to generate hydrogen ions (Proton) and electrons (Electron), and the generated hydrogen ions and electrons are moved to the cathode electrode through the polymer electrolyte membrane and the separator, respectively. In addition, the cathode electrode undergoes a reduction reaction in which hydrogen ions and electrons moved from the anode electrode and oxygen in the air supplied by the air supply device participate, thereby generating water and generating electrical energy due to the flow of electrons.

한편, 최근에는 단위 셀의 크기를 줄이기 위하여 기체 확산층을 삭제하여 미세 다공층(MPL), 과 금속 다공체가 기체 확산층의 역할까지 함께 수행할 수 있도록 개발한 셀이 사용되고 있다.On the other hand, in order to reduce the size of the unit cell in recent years, the cell has been used to remove the gas diffusion layer to develop a microporous layer (MPL), and the metal porous body to serve as a gas diffusion layer.

미세 다공층은, 통상적인 단위 셀에 사용되는 기체 확산층에 비해 얇은 두께 및 작은 기공들을 갖는 탄소 지지체로 구성되며, 전극과 분리판 사이에 개재된다. 이러한 미세 다공층에 전달된 전자는, 미세 다공층의 내부에 균일하게 분포될 수 있도록 미세 다공층의 면 방향으로 이동되면서 확산된 후, 미세 다공층과 전기적으로 연결된 다른 부재로 전달된다. 이로 인해, 미세 다공층에 전달된 전자는, 미세 다공층의 두께에 비해 현저히 긴 거리만큼 미세 다공층의 면 방향으로 이동하게 된다. 따라서, 미세 다공층이 적용된 종래의 단위 셀은, 전자의 미세 다공층의 면 방향으로의 이동으로 인해, 단위 셀의 전기 저항이 증가된다는 문제점이 있다.The microporous layer is composed of a carbon support having a thin thickness and small pores as compared to the gas diffusion layer used in a typical unit cell, and is interposed between the electrode and the separator. The electrons transferred to the microporous layer are diffused while being moved in the plane direction of the microporous layer so as to be uniformly distributed in the microporous layer, and then transferred to another member electrically connected to the microporous layer. For this reason, the electrons transmitted to the microporous layer move in the plane direction of the microporous layer by a significantly longer distance than the thickness of the microporous layer. Therefore, the conventional unit cell to which the microporous layer is applied has a problem in that electrical resistance of the unit cell is increased due to movement of electrons in the plane direction of the microporous layer.

금속 다공체는, 금속 재질을 발포하여 형성한 금속 발포체로 구성되며, 미세 다공층과 분리판 사이에 개재된다. 이러한 금속 다공체는, 금속 재질이 발포되는 과정에서 금속 와이어들이 메쉬 형태를 이루도록 결합됨으로써, 높은 기공도를 갖게 된다. 이로 인해, 금속 다공체와 미세 다공층 간의 접촉 면적은, 금속 다공체 또는 미세 다공층의 면적에 비해 현저히 좁아지게 된다. 금속 다공체에서 미세 다공층으로 전자가 전달될 때, 전자는 미세 다공층의 일부 영역에 편중되어 전달되게 된다. 그러면, 미세 다공층으로 전달된 전자는, 미세 다공층의 내부에 균일하게 분포될 수 있도록, 미세 다공층의 두께에 비해 현저히 긴 거리만큼 미세 다공층의 면 방향으로 이동하게 된다. 따라서, 금속 다공체가 적용된 종래의 단위 셀은, 금속 다공체와 미세 다공층 간의 좁은 접촉 면적으로 인해, 단위 셀의 전기 저항이 증가된다는 문제점이 있다.A metal porous body is comprised from the metal foam formed by foaming a metal material, and is interposed between a fine porous layer and a separator. Such a porous metal body has a high porosity because the metal wires are bonded to form a mesh in the process of foaming the metal material. For this reason, the contact area between a metal porous body and a microporous layer becomes remarkably narrow compared with the area of a metal porous body or a microporous layer. When electrons are transferred from the metal porous body to the microporous layer, the electrons are transferred to the microporous layer in a partial region. Then, the electrons transferred to the microporous layer are moved in the plane direction of the microporous layer by a distance that is significantly longer than the thickness of the microporous layer so as to be uniformly distributed in the microporous layer. Therefore, the conventional unit cell to which the porous metal body is applied has a problem that the electrical resistance of the unit cell is increased due to the narrow contact area between the porous metal body and the microporous layer.

본 발명은, 상술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 단위 셀의 전기 저항을 줄일 수 있도록 구조를 개선한 연료전지용 단위 셀을 제공하는데 그 목적이 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-described problems of the prior art, and an object thereof is to provide a unit cell for a fuel cell having an improved structure so as to reduce an electric resistance of the unit cell.

나아가, 본 발명은, 금속 다공체에 의해 미세 다공층과 막-전극 접합체가 손상되는 것을 방지할 수 있도록 구조를 개선한 연료전지용 단위 셀을 제공하는데 그 목적이 있다.Furthermore, an object of the present invention is to provide a unit cell for a fuel cell having an improved structure to prevent the microporous layer and the membrane-electrode assembly from being damaged by the metal porous body.

본 발명의 바람직한 실시예에 따른 연료전지용 단위 셀은, 막-전극 접합체; 상기 막-전극 접합체의 일면에 배치되는 미세 다공층; 상기 미세 다공층에 비해 높은 전기 전도도를 갖고, 상기 미세 다공층과 전기적으로 연결되도록 상기 미세 다공층의 일면에 배치되는 전도체 플레이트; 및 미리 정해진 방향을 따라 교번적으로 형성되는 랜드부들과 채널부들을 구비하며, 상기 랜드부들이 상기 전도체 플레이트와 전기적으로 연결됨과 동시에 상기 채널부들이 반응 기체를 이송하기 위한 반응 기체 유로를 구성하도록 상기 전도체 플레이트의 일면에 배치되는 분리판을 포함한다.A unit cell for a fuel cell according to a preferred embodiment of the present invention, the membrane-electrode assembly; A fine porous layer disposed on one surface of the membrane-electrode assembly; A conductor plate having a higher electrical conductivity than the microporous layer and disposed on one surface of the microporous layer to be electrically connected to the microporous layer; And land portions and channel portions alternately formed along a predetermined direction, wherein the land portions are electrically connected to the conductor plate and at the same time the channel portions constitute a reaction gas flow path for transporting the reaction gas. And a separator plate disposed on one surface of the conductor plate.

바람직하게, 상기 전도체 플레이트는, 상기 랜드부들 중 어느 하나와 상기 미세 다공층의 상기 일면 사이에 각각 개재되는 전도부들과, 상기 채널부들 중 어느 하나와 상기 미세 다공층의 상기 일면 사이에 각각 개재되며, 상기 반응 기체가 통과될 수 있도록 마련되는 유로부들을 구비한다.Preferably, the conductor plate is interposed between any one of the land portions and the one surface of the microporous layer, respectively, between one of the channel portions and the one surface of the microporous layer, respectively. And flow path portions provided to allow the reaction gas to pass therethrough.

바람직하게, 상기 유로부들 중 적어도 하나는, 상기 전도부들 중 적어도 하나와 상기 미세 다공층을 전기적으로 연결하도록 형성되는 연결 와이어와, 상기 채널부들 중 어느 하나와 상기 미세 다공층의 기공들을 연통시키도록 형성되는 유로홀을 갖는다.Preferably, at least one of the flow path portions may include a connection wire formed to electrically connect at least one of the conductive portions and the microporous layer, and to communicate pores of the microporous layer with any one of the channel portions. It has a flow path hole formed.

바람직하게, 상기 유로부들 중 적어도 하나는, 상기 전도부들 중 적어도 하나와 상기 미세 다공층을 전기적으로 연결하도록 형성되는 연결 리브와, 상기 채널부들 중 어느 하나와 상기 미세 다공층의 기공들을 연통시키도록 형성되는 제1 유로홀을 갖는다.Preferably, at least one of the flow path portions includes a connecting rib formed to electrically connect at least one of the conductive portions and the microporous layer, and to communicate pores of the microporous layer with any one of the channel portions. It has a first flow path formed.

바람직하게, 상기 유로부들 중 적어도 하나는, 상기 채널부들 중 어느 하나와 상기 미세 다공층의 상기 기공들이 연통되도록 상기 연결 리브에 형성되는 제2 유로홀을 갖는다.Preferably, at least one of the flow path portions has a second flow path hole formed in the connecting rib to allow any one of the channel portions to communicate with the pores of the microporous layer.

바람직하게, 상기 미세 다공층은 탄소 지지체에 탄소섬유가 함침된 기체 확산층 또는 탄소 섬유층로 구성되고, 상기 전도체 플레이트는 상기 미세 다공층에 비해 높은 전기 전도도를 갖는 금속 재질로 구성된다.Preferably, the microporous layer is composed of a gas diffusion layer or a carbon fiber layer impregnated with carbon fibers on a carbon support, and the conductor plate is made of a metal material having a higher electrical conductivity than the microporous layer.

상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 다른 바람직한 실시예에 따른 연료전지용 단위 셀은, 막-전극 접합체; 상기 막-전극 접합체의 일면에 배치되는 미세 다공층; 상기 미세 다공층에 비해 높은 전기 전도도를 갖고, 상기 미세 다공층과 전기적으로 연결되도록 상기 미세 다공층의 일면에 배치되는 전도체 플레이트; 상기 전도체 플레이트와 전기적으로 연결됨과 동시에 반응 기체를 이송하기 위한 반응 기체 유로를 구성하도록 상기 전도체 플레이트의 일면에 배치되는 금속 다공체; 및 상기 금속 다공체와 전기적으로 연결되도록 상기 금속 다공체의 일면에 배치되는 제1 분리판을 포함한다.The fuel cell unit cell according to another preferred embodiment of the present invention for solving the above problems is a membrane-electrode assembly; A fine porous layer disposed on one surface of the membrane-electrode assembly; A conductor plate having a higher electrical conductivity than the microporous layer and disposed on one surface of the microporous layer to be electrically connected to the microporous layer; A metal porous body disposed on one surface of the conductor plate so as to be electrically connected to the conductor plate and to form a reaction gas flow path for transporting the reaction gas; And a first separator disposed on one surface of the metal porous body to be electrically connected to the metal porous body.

바람직하게, 상기 전도체 플레이트는, 상기 금속 다공체의 기공들과 상기 미세 다공층의 기공들을 연결하는 유로홀들을 구비한다.Preferably, the conductor plate has flow path holes connecting the pores of the metal porous body and the pores of the microporous layer.

바람직하게, 상기 유로홀들은, 상기 전도체 플레이트의 기공율이 상기 금속 다공체의 기공률에 비해 낮도록 형성된다.Preferably, the flow path holes are formed such that the porosity of the conductor plate is lower than that of the metal porous body.

바람직하게, 상기 금속 다공체는, 금속 와이어들이 메쉬 형태를 이루게 결합되도록 금속 재질이 발포되어 형성된 금속 발포체로 구성되고, 상기 유로홀들은, 상기 금속 와이어들에 비해 작은 직경을 갖는다.Preferably, the metal porous body is composed of a metal foam formed by foaming a metal material so that the metal wires are joined in a mesh form, and the flow path holes have a smaller diameter than the metal wires.

바람직하게, 미리 정해진 방향을 따라 교번적으로 형성되는 랜드부들과 채널부들을 구비하며, 상기 랜드부들이 상기 막-전극 접합체에 상기 막-전극 접합체의 두께 방향으로 면압을 제공하도록 상기 막-전극 접합체의 타면에 배치되는 제2 분리판을 더 포함한다.Preferably, the membrane-electrode assembly includes land portions and channel portions alternately formed along a predetermined direction, and the land portions provide surface pressure in the thickness direction of the membrane-electrode assembly to the membrane-electrode assembly. It further comprises a second separator disposed on the other side of the.

바람직하게, 상기 전도체 플레이트는, 상기 두께 방향을 기준으로 상기 랜드부들 중 어느 하나와 동일 선상에 위치하는 상기 전도체 플레이트의 제1 영역에 각각 형성되는 제1 유로홀들과, 상기 두께 방향을 기준으로 상기 채널부들 중 어느 하나와 동일 선상에 위치하는 상기 전도체 플레이트의 제2 영역에 각각 형성되는 제2 유로홀들을 구비한다.Preferably, the conductor plate may include first flow path holes respectively formed in a first region of the conductor plate positioned on the same line as any one of the land portions with respect to the thickness direction, and based on the thickness direction. Second flow path holes are respectively formed in the second region of the conductor plate positioned on the same line as any one of the channel portions.

바람직하게, 상기 제1 유로홀들과 상기 제2 유로홀들은, 상기 제1 영역의 기공률이 상기 제2 영역의 기공률에 비해 낮도록 형성된다.Preferably, the first flow path holes and the second flow path holes are formed such that the porosity of the first region is lower than that of the second region.

바람직하게, 상기 제1 유로홀들은, 상기 제2 유로홀들에 비해 작은 직경을 갖는다.Preferably, the first flow path holes have a smaller diameter than the second flow path holes.

바람직하게, 상기 금속 다공체는, 금속 와이어들이 메쉬 형태를 이루게 결합되도록 금속 재질이 발포되어 형성된 금속 발포체로 구성되고, 상기 제1 유로홀들은, 상기 금속 와이어들에 비해 작은 직경을 갖는다.Preferably, the metal porous body is composed of a metal foam formed by foaming a metal material such that the metal wires are joined in a mesh form, and the first flow path holes have a smaller diameter than the metal wires.

바람직하게, 상기 전도체 플레이트는, 상기 두께 방향을 기준으로 상기 랜드부들 중 어느 하나와 동일 선상에 위치하는 상기 전도체 플레이트의 제1 영역에 각각 형성되는 제1 메쉬들과, 상기 두께 방향을 기준으로 상기 채널부들 중 어느 하나와 동일 선상에 위치하는 상기 전도체 플레이트의 제2 영역에 각각 형성되는 제2 메쉬들을 구비한다.Preferably, the conductor plate may include first meshes respectively formed in a first region of the conductor plate positioned on the same line as any one of the land portions with respect to the thickness direction, and based on the thickness direction. And second meshes each formed in a second region of the conductor plate positioned on the same line as any one of the channel portions.

바람직하게, 상기 제1 메쉬들은 각각, 상기 제1 영역의 기공률이 상기 제2 영역의 기공률에 비해 낮도록 형성된다.Preferably, each of the first meshes is formed such that the porosity of the first region is lower than that of the second region.

바람직하게, 상기 미세 다공층은 탄소 섬유층으로 구성되고, 상기 전도체 플레이트는 상기 미세 다공층에 비해 높은 전기 전도도를 갖는 금속 재질로 구성된다.Preferably, the microporous layer is made of a carbon fiber layer, and the conductor plate is made of a metal material having a higher electrical conductivity than the microporous layer.

본 발명은, 연료전지용 단위 셀에 관한 것으로서, 다음과 같은 효과를 갖는다.The present invention relates to a unit cell for a fuel cell, and has the following effects.

첫째, 본 발명은, 미세 다공층에 전달된 전자가 미세 다공층의 내부를 미세 다공층의 면 방향으로 이동하는 거리를 감소시킬 수 있도록 미세 다공층에 비해 높은 전기 전도도를 갖는 전도체 플레이트를 미세 다공층에 적층함으로써, 단위 셀의 전기 저항을 줄일 수 있다.First, the present invention, the microporous conductor plate having a higher electrical conductivity than the microporous layer to reduce the distance that the electrons transferred to the microporous layer to move the inside of the microporous layer in the plane direction of the microporous layer By laminating to layers, the electrical resistance of the unit cell can be reduced.

둘째, 본 발명은, 금속 다공체를 구성하는 금속 와이어들이 미세 다공층에 도달되지 못하도록 전도체 플레이트를 이용해 금속 와이어들을 가로막아 줌으로써, 금속 와이어들에 의해 미세 다공층과 막-전극 접합체가 손상되는 것을 방지할 수 있다.Second, the present invention prevents the microporous layer and the membrane-electrode assembly from being damaged by the metal wires by blocking the metal wires by using a conductor plate so that the metal wires constituting the metal porous body do not reach the microporous layer. Can be.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 연료전지용 단위 셀의 적층 구조를 설명하기 위한 단면도.
도 2 내지 도 5는 제1 전도체 플레이트의 평면도.
도 6은 제1 전도체 플레이트를 통해 전자와 반응 기체가 전달되는 양상을 나타내는 도면.
도 7 내지 도 9는 제2 전도체 플레이트의 평면도.
도 10은 제2 전도체 플레이트를 통해 전자와 반응 기체가 전달되는 양상을 나타내는 도면.1 is a cross-sectional view illustrating a stacked structure of a unit cell for a fuel cell according to a preferred embodiment of the present invention.
2 to 5 are plan views of the first conductor plate.
FIG. 6 is a view showing an aspect in which electrons and a reactant gas are transferred through a first conductor plate. FIG.
7 to 9 are plan views of the second conductor plate.
FIG. 10 is a view showing a mode in which electrons and a reactant gas are transferred through a second conductor plate. FIG.

이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 실시예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 실시예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.Hereinafter, some embodiments of the present invention will be described in detail through exemplary drawings. In adding reference numerals to the components of each drawing, it should be noted that the same reference numerals are assigned to the same components as much as possible even though they are shown in different drawings. In addition, in describing the embodiments of the present invention, if it is determined that the detailed description of the related well-known configuration or function interferes with the understanding of the embodiments of the present invention, the detailed description thereof will be omitted.

본 발명의 실시예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 또한, 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가진 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.In describing the components of the embodiments of the present invention, terms such as first, second, A, B, (a), and (b) may be used. These terms are only for distinguishing the components from other components, and the nature, order or order of the components are not limited by the terms. In addition, unless otherwise defined, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art. Terms such as those defined in the commonly used dictionaries should be construed as having meanings consistent with the meanings in the context of the related art, and shall not be construed in ideal or excessively formal meanings unless expressly defined in this application. Do not.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 연료전지용 단위 셀의 적층 구조를 설명하기 위한 단면도이다.1 is a cross-sectional view illustrating a stacked structure of a unit cell for a fuel cell according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 연료전지용 단위 셀(1)(이하, '단위 셀(1)'이라고 함)은, 막-전극 접합체(10)와, 막-전극 접합체(10)의 일면에 배치되는 제1 미세 다공층(20)과, 막-전극 접합체(10)의 타면에 배치되는 제2 미세 다공층(30)과, 제1 미세 다공층(20)의 일면에 배치되는 제1 전도체 플레이트(40)와, 제1 전도체 플레이트(40)의 일면에 배치되는 제1 분리판(50)과, 제2 미세 다공층(30)의 일면에 배치되는 제2 전도체 플레이트(60)와, 제2 전도체 플레이트(60)의 일면에 배치되는 금속 다공체(70)와, 금속 다공체(70)의 일면에 배치되는 제2 분리판(80) 등을 포함할 수 있다.Referring to FIG. 1, a fuel cell unit cell 1 (hereinafter referred to as “unit cell 1”) according to a preferred embodiment of the present invention includes a membrane-electrode assembly 10 and a membrane-electrode assembly ( On the one surface of the first microporous layer 20 disposed on one surface of 10), the second microporous layer 30 disposed on the other surface of the membrane-electrode assembly 10, and the first microporous layer 20. The first conductor plate 40 disposed, the first separator plate 50 disposed on one surface of the first conductor plate 40, and the second conductor plate disposed on one surface of the second microporous layer 30 ( 60, a metal porous body 70 disposed on one surface of the second conductor plate 60, a second separator plate 80 disposed on one surface of the metal porous body 70, and the like.

먼저, 막-전극 접합체(10)는, 전해질막(12)과, 전해질막(12)의 일면에 배치되는 애노드 전극(14)과, 전해질막(12)의 타면에 배치되는 캐소드 전극(16)을 구비할 수 있다. 이러한 막-전극 접합체(10)는 통상적인 단위 셀에 사용되는 막-전극 접합체(10)와 동일한 구조를 가지므로, 막-전극 접합체(10)에 대한 더욱 자세한 설명은 생략하기로 한다.First, the membrane-electrode assembly 10 includes the electrolyte membrane 12, the anode electrode 14 disposed on one surface of the electrolyte membrane 12, and the cathode electrode 16 disposed on the other surface of the electrolyte membrane 12. It may be provided. Since the membrane-electrode assembly 10 has the same structure as the membrane-electrode assembly 10 used in a typical unit cell, a more detailed description of the membrane-electrode assembly 10 will be omitted.

다음으로, 제1 미세 다공층(20)은 애노드 전극(14)에 비해 단위 셀(1)의 외곽 쪽에 위치하도록 애노드 전극(14)의 일면에 배치되고, 제2 미세 다공층(30)은 캐소드 전극(16)에 비해 단위 셀(1)의 외곽 쪽에 위치하도록 캐소드 전극(16)의 일면에 배치된다.Next, the first microporous layer 20 is disposed on one surface of the anode electrode 14 so as to be located at the outer side of the unit cell 1 compared to the anode electrode 14, and the second microporous layer 30 is the cathode. It is disposed on one surface of the cathode electrode 16 to be located outside the unit cell 1 compared to the electrode 16.

제1 미세 다공층(20)은 탄소 지지체에 탄소섬유가 함침된 기체 확산층 또는 탄소 섬유층일 수 있다.The first microporous layer 20 may be a gas diffusion layer or a carbon fiber layer impregnated with carbon fibers on the carbon support.

탄소 섬유층은 통상적인 단위 셀에 사용되는 기체 확산층에 비해 작은 기공을 가지도록 구성될 수 있다. The carbon fiber layer can be configured to have smaller pores than the gas diffusion layer used in conventional unit cells.

제2 미세 다공층(30)은 통상적인 단위 셀에 사용되는 기체 확산층에 비해 작은 기공을 갖는 탄소 섬유층으로 구성될 수 있다. The second microporous layer 30 may be composed of a carbon fiber layer having small pores as compared to the gas diffusion layer used in a conventional unit cell.

예를 들어, 미세 다공층들(20, 30)은, 카본 블랙(Carbon Black), 아세틸렌 블랙 카본(Acetylene Black Carbon), 블랙 펄 카본(Black Pearls Carbon) 등의 탄소 분말과, 폴리테트라플루오로에틸렌 계열의 소수성 물질이 혼합되어 구성될 수 있다.For example, the microporous layers 20 and 30 may include carbon powders such as carbon black, acetylene black carbon, black pearl carbon, and polytetrafluoroethylene. The series of hydrophobic materials may be mixed.

도 2 내지 도 5는 제1 전도체 플레이트의 평면도이다.2 to 5 are plan views of the first conductor plate.

다음으로, 제1 전도체 플레이트(40)는, 제1 미세 다공층(20)에 비해 단위 셀(1)의 외곽에 위치하도록 제1 미세 다공층(20)의 일면에 배치된다.Next, the first conductor plate 40 is disposed on one surface of the first microporous layer 20 so as to be positioned outside the unit cell 1 compared to the first microporous layer 20.

제1 미세 다공층(20)은 400 S/m 정도의 전기 전도도를 갖는다. 제1 전도체 플레이트(40)는 제1 미세 다공층(20)에 비해 높은 전기 전도도를 갖도록 마련된다. 예를 들어, 제1 전도체 플레이트(40)는, 20000 S/m 정도의 전기 전도도를 갖는 금속 재질로 형성될 수 있다.The first microporous layer 20 has an electrical conductivity of about 400 S / m. The first conductor plate 40 is provided to have a higher electrical conductivity than the first microporous layer 20. For example, the first conductor plate 40 may be formed of a metal material having an electrical conductivity of about 20000 S / m.

도 1에 도시된 바와 같이, 제1 전도체 플레이트(40)는, 제1 분리판(50)의 랜드부들(52) 중 어느 하나와 제1 미세 다공층(20)의 일면 사이에 각각 개재되는 전도부들(41)과, 제1 분리판(50)의 채널부들(54) 중 어느 하나와 제1 미세 다공층(20)의 일면 사이에 각각 개재되는 유로부들(42)을 가질 수 있다.As illustrated in FIG. 1, the first conductor plate 40 may have a conductive portion interposed between any one of the land portions 52 of the first separation plate 50 and one surface of the first microporous layer 20. And the flow path portions 42 interposed between any one of the channel portions 54 of the first separation plate 50 and one surface of the first microporous layer 20.

도 1에 도시된 바와 같이, 전도부들(41)은 각각, 일면이 랜드부들(52) 중 어느 하나와 접촉됨과 동시에 타면이 제1 미세 다공층(20)의 일면과 접촉되도록, 랜드부들(52) 중 어느 하나와 제1 미세 다공층(20)의 일면 사이에 개재된다. 도 2에 도시된 바와 같이, 전도부들(41)은 각각, 미리 정해진 두께를 갖는 평판 형상을 갖는 것이 바람직하나, 이에 한정되는 것은 아니다. 이러한 전도부들(41)은 각각, 랜드부들(52) 중 어느 하나와 제1 미세 다공층(20)을 전기적으로 연결할 수 있다.As shown in FIG. 1, each of the conductive parts 41 may have land portions 52 such that one surface of the conductive parts 41 contacts one of the land portions 52 and the other surface of the conductive parts 41 contacts one surface of the first microporous layer 20. ) Is interposed between one surface of the first fine porous layer 20. As shown in FIG. 2, the conductive parts 41 preferably have a flat plate shape having a predetermined thickness, but are not limited thereto. Each of the conductive parts 41 may electrically connect one of the land parts 52 and the first microporous layer 20.

유로부들(42)의 형상은 특별히 한정되지 않는다.The shape of the flow path portions 42 is not particularly limited.

예를 들어, 도 2에 도시된 바와 같이, 유로부들(42) 중 적어도 하나는, 전도부들(41) 중 적어도 하나와 제1 미세 다공층(20)을 전기적으로 연결하도록 형성되는 연결 와이어(43)와, 채널부들(54) 중 어느 하나와 제1 미세 다공층(20)의 기공들을 연통시키도록 형성되는 유로홀(44)을 가질 수 있다.For example, as shown in FIG. 2, at least one of the flow path portions 42 is a connection wire 43 formed to electrically connect the at least one of the conductive portions 41 and the first microporous layer 20. ) And a channel hole 44 formed to communicate the pores of the first microporous layer 20 with any one of the channel portions 54.

도 2에 도시된 바와 같이, 연결 와이어(43)는 길이 방향을 따라 길게 연장된 가느다란 실 형상을 가질 수 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 연결 와이어(43)의 바닥면은 제1 미세 다공층(20)의 일면에 안착되고, 연결 와이어(43)의 양측 단부는 각각 전도부들(41) 중 어느 하나에 연결된다. 다만, 한정되는 것은 아니며, 연결 와이어(43)의 일측 단부만 전도부들(41) 중 어느 하나에 연결될 수도 있다. 이를 통해, 연결 와이어(43)는 전도부들(41) 중 적어도 하나와 제1 미세 다공층(20)을 전기적으로 연결할 수 있다.As shown in FIG. 2, the connecting wire 43 may have a thin thread shape extending in the length direction. As shown in FIG. 1, the bottom surface of the connecting wire 43 is seated on one surface of the first microporous layer 20, and both ends of the connecting wire 43 are respectively connected to one of the conductive parts 41. Connected. However, the present invention is not limited thereto, and only one end of the connection wire 43 may be connected to any one of the conductive parts 41. Through this, the connection wire 43 may electrically connect at least one of the conductive parts 41 and the first microporous layer 20.

이러한 연결 와이어(43)의 형성 개수는 특별히 한정되지 않는다. 예를 들어, 도 2에 도시된 바와 같이, 유로부들(42) 중 적어도 하나에는, 복수의 연결 와이어들(43)이 미리 정해진 간격을 두고 형성될 수 있다.The number of formation of such a connection wire 43 is not specifically limited. For example, as illustrated in FIG. 2, a plurality of connection wires 43 may be formed at predetermined intervals in at least one of the flow path portions 42.

도 2에 도시된 바와 같이, 유로홀(44)은, 채널부들(54) 중 어느 하나와 제1 미세 다공층(20)의 기공들을 연통시킬 수 있도록, 서로 인접하게 위치한 한 쌍의 전도부들(41) 중 사이에 천공된다. 이러한 유로홀(44)의 개수는 특별히 한정되지 않는다. 예를 들어, 도 2에 도시된 바와 같이, 유로부들(42) 중 적어도 하나에는, 복수의 유로홀들(44)이 미리 정해진 간격을 두고 형성될 수 있다. 이러한 유로홀들(44)은, 채널부들(54)을 유동하는 수소가 유로홀(44)을 통해 원활하게 이동할 수 있도록 미리 정해진 크기를 갖는 것이 바람직하다. 예를 들어, 수소의 높은 확산성을 고려해 볼 때, 유로홀들(44)은 제1 전도체 플레이트(40)가 0.7 정도의 기공도를 갖도록 미리 정해진 직경을 가질 수 있다.As illustrated in FIG. 2, the passage hole 44 may include a pair of conductive portions disposed adjacent to each other so as to allow the one of the channel portions 54 to communicate with the pores of the first microporous layer 20. 41) perforated in between. The number of such passage holes 44 is not particularly limited. For example, as shown in FIG. 2, a plurality of flow path holes 44 may be formed at a predetermined interval in at least one of the flow path parts 42. The flow path holes 44 preferably have a predetermined size so that hydrogen flowing through the channel portions 54 can smoothly move through the flow path hole 44. For example, considering the high diffusivity of hydrogen, the passage holes 44 may have a predetermined diameter such that the first conductor plate 40 has a porosity of about 0.7.

예를 들어, 도 3 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 유로부들(42) 중 적어도 하나는, 전도부들(41) 중 적어도 하나와 제1 미세 다공층(20)을 전기적으로 연결하도록 형성되는 연결 리브(45)와, 채널부들(54) 중 어느 하나와 제1 미세 다공층(20)의 기공들을 연통시키도록 각각 형성되는 제1 유로홀(46) 및 제2 유로홀(47) 등을 가질 수 있다.For example, as illustrated in FIGS. 3 to 5, at least one of the flow path portions 42 may be formed to electrically connect at least one of the conductive portions 41 and the first microporous layer 20. And a rib 45 and a first flow path hole 46 and a second flow path hole 47 formed to communicate the pores of the first microporous layer 20 with any one of the channel portions 54. Can be.

도 3에 도시된 바와 같이, 연결 리브(45)는 길이 방향을 따라 길게 연장된 막대 형상을 가질 수 있다. 연결 리브(45)의 바닥면은 제1 미세 다공층(20)의 일면에 안착되고, 연결 리브(45)의 양측 단부는 각각 전도부들(41) 중 어느 하나에 연결된다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니며, 연결 리브(45)의 일측 단부만 전도부들(41) 중 어느 하나에 연결 수도 있다. 이를 통해, 연결 리브(45)는 전도부들(41) 중 적어도 하나와 제1 미세 다공층(20)을 전기적으로 연결할 수 있다.As shown in FIG. 3, the connecting ribs 45 may have a rod shape extending along the length direction. The bottom surface of the connecting rib 45 is seated on one surface of the first microporous layer 20, and both ends of the connecting rib 45 are respectively connected to any one of the conductive parts 41. However, the present invention is not limited thereto, and only one end portion of the connecting rib 45 may be connected to any one of the conductive parts 41. Through this, the connecting rib 45 may electrically connect at least one of the conductive parts 41 and the first microporous layer 20.

이러한 연결 리브(45)의 형성 개수는 특별히 한정되지 않는다. 예를 들어, 도 3에 도시된 바와 같이, 유로부들(42) 중 적어도 하나에는, 복수의 연결 리브들(45)이 미리 정해진 간격을 두고 형성될 수 있다.The number of formation of such connecting ribs 45 is not specifically limited. For example, as shown in FIG. 3, a plurality of connecting ribs 45 may be formed in at least one of the flow path portions 42 at predetermined intervals.

도 3에 도시된 바와 같이, 제1 유로홀(46)은, 채널부들(54) 중 어느 하나와 제1 미세 다공층(20)의 기공들을 연통시킬 수 있도록, 서로 인접하게 위치한 한 쌍의 전도부들(41) 사이에 천공된다. 이러한 제1 유로홀(46)의 개수는 특별히 한정되지 않는다. 예를 들어, 도 3에 도시된 바와 같이, 유로부들(42) 중 적어도 하나에는, 복수의 제1 유로홀들(46)이 미리 정해진 간격을 두고 형성될 수 있다.As shown in FIG. 3, the first flow path hole 46 may have a pair of conductive parts disposed adjacent to each other so as to communicate pores of the first microporous layer 20 with any one of the channel parts 54. It is drilled between the fields 41. The number of such first flow path holes 46 is not particularly limited. For example, as illustrated in FIG. 3, a plurality of first flow path holes 46 may be formed in at least one of the flow path parts 42 at predetermined intervals.

도 4에 도시된 바와 같이, 제2 유로홀(47)은, 채널부들(54) 중 어느 하나와 제1 미세 다공층(20)의 기공들을 연통시킬 수 있도록, 연결 리브들(45) 중 적어도 하나에 천공된다. 이러한 제2 유로홀(47)의 개수는 특별히 한정되지 않는다. 예를 들어, 도 4에 도시된 바와 같이, 연결 리브들(45) 중 적어도 하나에는, 복수의 제2 유로홀들(47)이 미리 정해진 간격을 두고 천공될 수 있다. 이러한 제2 유로홀들(47)의 형상은 특별히 한정되지 않는다. 예를 들어, 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 제2 유로홀들(47)은, 원형, 다각형 등 다양한 형상을 가질 수 있다.As illustrated in FIG. 4, at least one of the connecting ribs 45 may communicate the pores of the first microporous layer 20 with any one of the channel portions 54. It is punched in one. The number of such second flow path holes 47 is not particularly limited. For example, as shown in FIG. 4, in at least one of the connecting ribs 45, a plurality of second flow path holes 47 may be drilled at predetermined intervals. The shape of the second flow path holes 47 is not particularly limited. For example, as illustrated in FIGS. 4 and 5, the second flow path holes 47 may have various shapes such as a circle and a polygon.

다음으로, 도 1에 도시된 바와 같이, 제1 분리판(50)은, 미리 정해진 방향을 따라 교번적으로 형성되는 랜드부들(52)과 채널부들(54)을 구비할 수 있다. 랜드부들(52)은 골 형상을 갖고, 채널부들(54)은 산 형상은 갖는다. 이러한 제1 분리판(50)은, 랜드부들(52)이 각각 전도부들(41) 중 어느 하나에 안착되도록, 제1 전도체 플레이트(40)의 일면에 배치된다. 그러면, 랜드부들(52)은 각각 전도부들(41) 중 어느 하나와 전기적으로 연결될 수 있고, 채널부들(54)은 각각 수소 및 생성수를 이송하기 위한 수소 유로를 구성할 수 있다.Next, as shown in FIG. 1, the first separator 50 may include land portions 52 and channel portions 54 that are alternately formed along a predetermined direction. Land portions 52 have a valley shape, and channel portions 54 have a mountain shape. The first separation plate 50 is disposed on one surface of the first conductor plate 40 such that the land portions 52 are seated on one of the conductive portions 41, respectively. Then, each of the land portions 52 may be electrically connected to any one of the conductive portions 41, and the channel portions 54 may constitute a hydrogen flow path for transporting hydrogen and generated water, respectively.

도 6은 제1 전도체 플레이트를 통해 전자와 반응 기체가 전달되는 양상을 나타내는 도면이다.FIG. 6 is a view illustrating a mode in which electrons and a reactant gas are transferred through the first conductor plate.

이하에서는, 유로부(42)가 연결 와이어(43) 및 유로홀(44)을 갖는 경우를 예로 들어, 제1 전도체 플레이트(40)를 통해 전자 및 수소가 전달되는 양상을 설명하기로 한다.Hereinafter, a case in which the flow path part 42 has the connection wire 43 and the flow path hole 44 will be described as an example in which electrons and hydrogen are transferred through the first conductor plate 40.

먼저, 외부의 수소 공급원으로부터 공급된 수소가 채널부들(54)을 통해 이송된다.First, hydrogen supplied from an external hydrogen source is transferred through the channel portions 54.

다음으로, 채널부들(54)을 통과하는 수소는, 유로홀(44)을 통해 제1 미세 다공층(20)에 유입된 후, 제1 미세 다공층(20)에서 확산된 상태로 애노드 전극(14)으로 유입된다.Next, the hydrogen passing through the channel portions 54 flows into the first microporous layer 20 through the channel hole 44 and then diffuses in the first microporous layer 20 to form an anode electrode ( 14).

이후에, 애노드 전극(14)으로 유입된 수소는 산화되어 수소 이온과 전자로 분리된다.Thereafter, the hydrogen introduced into the anode electrode 14 is oxidized and separated into hydrogen ions and electrons.

다음으로, 수소 이온은 전해질막(12)을 통해 캐소드 전극(16)으로 전달되고, 전자는 제1 미세 다공층(20)으로 전달된 후 연결 와이어들(43) 및 전도부들(41)로 전달된다. Next, hydrogen ions are transferred to the cathode electrode 16 through the electrolyte membrane 12, and electrons are transferred to the first microporous layer 20 and then to the connection wires 43 and the conducting portions 41. do.

이후에, 연결 와이어들(43)에 전달된 전자는, 연결 와이어들(43)과 전기적으로 연결된 전도부들(41)에 전달된다.Thereafter, electrons transmitted to the connection wires 43 are transmitted to the conductive parts 41 electrically connected to the connection wires 43.

다음으로, 제1 미세 다공층(20) 및 연결 와이어들(43)을 통해 전도부들(41)에 전달된 전자는 랜드부들(52)로 전달된다.Next, electrons transferred to the conductive parts 41 through the first microporous layer 20 and the connection wires 43 are transferred to the land parts 52.

한편, 캐소드 전극(16)으로 유입된 수소 중 수소 이온과 전자로 분리되지 않은 잔여 수소는, 제1 미세 다공층(20)과 유로홀(44)을 통해 채널부들(54)로 재유입된 후, 채널부들(54)을 통해 배출될 수 있다.On the other hand, the remaining hydrogen that is not separated into hydrogen ions and electrons of the hydrogen introduced into the cathode electrode 16 is re-introduced into the channel portions 54 through the first microporous layer 20 and the passage hole 44. It may be discharged through the channel parts 54.

제1 전도체 플레이트(40)가 생략된 채 제1 미세 다공층(20)과 랜드부들(52)이 직접 접촉되도록 단위 셀이 마련되면, 제1 미세 다공층(20)에 전달된 전자 중 채널부들(54)과 마주보는 제1 미세 다공층(20)의 일 영역으로 전달된 전자는, 제1 미세 다공층(20)의 내부를 제1 미세 다공층(20)의 면 방향으로 이동하여 랜드부들(52)과 마주보는 제1 미세 다공층(20)의 타 영역으로 전달된 후, 랜드부들(52)로 전달된다. 그런데, 미세 다공층들(20, 30)은 10 ㎛ 정도의 두께를 갖고, 제1 분리판(50)의 채널부(54)는 100 ㎛ 내지 1000 ㎛의 폭을 갖는다. 이로 인해, 상기 제1 미세 다공층(20)의 일 영역과 상기 제1 미세 다공층(20)의 타 영역 사이의 거리는 제1 미세 다공층(20)의 두께에 비해 현저히 길다. 따라서, 제1 미세 다공층(20)과 랜드부들(52)이 직접 접촉되도록 단위 셀이 마련되면, 전자의 제1 미세 다공층(20)의 면 방향으로의 이동으로 인해 단위 셀의 전기 저항이 증가됨으로써, 단위 셀의 성능 저하의 원인이 된다.When the unit cell is provided such that the first microporous layer 20 and the land portions 52 are in direct contact with the first conductor plate 40 omitted, the channel portions of electrons transferred to the first microporous layer 20 are provided. The electrons transferred to one region of the first microporous layer 20 facing the 54 move the inside of the first microporous layer 20 in the plane direction of the first microporous layer 20 to form land portions. After being transferred to the other region of the first microporous layer 20 facing the 52, it is transferred to the land portions 52. However, the microporous layers 20 and 30 have a thickness of about 10 μm, and the channel portion 54 of the first separator 50 has a width of 100 μm to 1000 μm. Therefore, the distance between one region of the first microporous layer 20 and the other region of the first microporous layer 20 is significantly longer than the thickness of the first microporous layer 20. Therefore, when the unit cell is provided to directly contact the first microporous layer 20 and the land portions 52, the electrical resistance of the unit cell is reduced due to the movement of electrons in the plane direction of the first microporous layer 20. This increases the cause of deterioration of the unit cell.

그런데, 전자는 전기 전도도가 낮은 물질에서 전기 전도도가 높은 물질로 전달되는 특성을 갖는다. 즉, 전자는 전기 전도도가 낮은 물질과 높은 물질이 접촉하는 경우, 전기 전도도가 높은 물질을 통해 이동하는 특성을 갖는다. 이로 인해, 제1 미세 다공층(20)과 제1 분리판(50) 사이에 제1 전도체 플레이트(40)를 개재시키면, 제1 미세 다공층(20)에 전달된 전자 중 채널부들(54)과 마주보는 상기 제1 미세 다공층(20)의 일 영역으로 전달된 전자는, 제1 미세 다공층(20)의 타 영역으로 전달되는 대신 연결 와이어들(43)로 전달된다. 이를 통해, 제1 전도체 플레이트(40)는, 제1 미세 다공층(20)에 전달된 전자의 제1 미세 다공층(20)의 면 방향으로의 이동 거리를 감소시킬 수 있다. 따라서, 제1 전도체 플레이트(40)는, 단위 셀(1)의 전기 저항을 감소시킴으로써, 단위 셀(1)의 성능을 향상시킬 수 있다.However, electrons have a property of transferring from a material having low electrical conductivity to a material having high electrical conductivity. That is, the electrons have a property of moving through a material having high electrical conductivity when a material having low electrical conductivity contacts a high material. Therefore, when the first conductor plate 40 is interposed between the first microporous layer 20 and the first separator plate 50, the channel portions 54 of the electrons transferred to the first microporous layer 20. Electrons transferred to one region of the first microporous layer 20 facing each other are transferred to the connection wires 43 instead of being transferred to the other region of the first microporous layer 20. Through this, the first conductor plate 40 may reduce the moving distance of the electrons transferred to the first microporous layer 20 in the plane direction of the first microporous layer 20. Therefore, the first conductor plate 40 can improve the performance of the unit cell 1 by reducing the electrical resistance of the unit cell 1.

도 7 내지 도 9는 제2 전도체 플레이트의 평면도이다.7 to 9 are plan views of the second conductor plate.

다음으로, 제2 전도체 플레이트(60)는, 제2 미세 다공층(30)에 비해 단위 셀(1)의 외곽에 위치하도록 제2 미세 다공층(30)의 일면에 배치된다.Next, the second conductor plate 60 is disposed on one surface of the second microporous layer 30 so as to be located outside the unit cell 1 as compared to the second microporous layer 30.

제2 미세 다공층(30)은 400 S/m 정도의 전기 전도도를 갖는다. 제2 전도체 플레이트(60)는 제2 미세 다공층(30)에 비해 높은 전기 전도도를 갖도록 마련된다. 예를 들어, 제2 전도체 플레이트(60)는, 20000 S/m 정도의 전기 전도도를 갖는 금속 재질로 형성될 수 있다.The second microporous layer 30 has an electrical conductivity of about 400 S / m. The second conductor plate 60 is provided to have a higher electrical conductivity than the second fine porous layer 30. For example, the second conductor plate 60 may be formed of a metal material having an electrical conductivity of about 20000 S / m.

도 7에 도시된 바와 같이, 제2 전도체 플레이트(60)는 미리 정해진 두께를 갖는 평판 형상을 가질 수 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 제2 전도체 플레이트(60)는, 금속 다공체(70) 및 제2 미세 다공층(30)과 각각 접촉되도록, 금속 다공체(70)와 제2 미세 다공층(30) 사이에 개재된다. 이러한 제2 전도체 플레이트(60)는 금속 다공체(70)와 제2 미세 다공층(30)을 전기적으로 연결할 수 있다.As shown in FIG. 7, the second conductor plate 60 may have a flat plate shape having a predetermined thickness. As shown in FIG. 1, the second conductor plate 60 is in contact with the metal porous body 70 and the second microporous layer 30, respectively, so that the metal porous body 70 and the second microporous layer 30 are in contact with each other. It is interposed in between. The second conductor plate 60 may electrically connect the metal porous body 70 and the second microporous layer 30.

도 7에 도시된 바와 같이, 제2 전도체 플레이트(60)는, 제2 미세 다공층(30)의 기공들과 금속 다공체(70)의 기공들을 연통시키도록 형성된 유로홀들(61, 62)을 구비할 수 있다. 일반적으로, 금속 다공체(70)는 0.9 정도의 기공도를 갖는다. 유로홀들(61, 62)은 제2 전도체 플레이트(60)가 금속 다공체(70)에 비해 낮은 기공도를 갖도록 형성되는 것이 바람직하다. 예를 들어, 유로홀들(44)은 제2 전도체 플레이트(60)가 0.7 정도의 기공도를 갖도록 형성될 수 있다.As illustrated in FIG. 7, the second conductor plate 60 may include flow path holes 61 and 62 formed to communicate pores of the second microporous layer 30 with pores of the metal porous body 70. It can be provided. In general, the porous metal body 70 has a porosity of about 0.9. The flow path holes 61 and 62 are preferably formed such that the second conductor plate 60 has a lower porosity than the metal porous body 70. For example, the flow path holes 44 may be formed such that the second conductor plate 60 has a porosity of about 0.7.

한편, 금속 다공체(70)는, 금속 와이어들이 메쉬 형태를 이루게 결합되도록, 금속 재질이 발포되어 형성된 금속 발포체로 구성될 수 있다. 이로 인해, 금속 와이어들의 랜덤한 기하학적 형상으로 인해 금속 와이어들 중 일부가 제2 미세 다공체 쪽으로 길게 돌출되면, 막-전극 접합체(10)는 제2 미세 다공층(30)을 관통한 금속 와이어들에 의해 손상될 수 있다. 그러면, 애노드 전극(14)과 캐소드 전극(16)의 단락(short)로 인해 과 전압이 발생하여 단위 셀(1)이 파손되거나, 금속 와이어들에 의해 형성된 막-전극 접합체(10)의 구멍을 통해 애노드 전극(14)에 유입된 수소와 캐소드 전극(16)에 유입된 산소가 직접 반응하여 화재가 발생할 수 있다.Meanwhile, the metal porous body 70 may be formed of a metal foam formed by foaming a metal material so that the metal wires are combined to form a mesh. Because of this, if some of the metal wires protrude long toward the second microporous body due to the random geometry of the metal wires, the membrane-electrode assembly 10 is applied to the metal wires passing through the second microporous layer 30. Can be damaged. Then, an overvoltage occurs due to a short between the anode electrode 14 and the cathode electrode 16, thereby causing the unit cell 1 to be broken, or the hole of the membrane-electrode assembly 10 formed by metal wires. Hydrogen introduced into the anode electrode 14 and oxygen introduced into the cathode electrode 16 may directly react with each other to cause a fire.

그런데, 단위 셀(1)의 성능을 안정적으로 유지시키기 위해서는 단위 셀(1) 내 구성 요소들의 접촉 상태가 계속적으로 유지될 것이 요구된다. 이를 위하여, 단위 셀(1) 내 구성 요소들에는, 볼트 등과 같은 체결 부재로부터 인가된 면압이 작용된다. 특히, 도 1에 도시된 바와 같이, 제1 분리판(50)은 랜드부들(52)만 제1 전도체 플레이트(40)를 선택적으로 가압하도록 배치되므로, 단위 셀(1) 내 구성 요소들의 전체 영역 중 막-전극 접합체(10)의 두께 방향을 기준으로 랜드부들(52)과 동일 선상에 위치하는 영역에 면압이 집중적으로 인가된다. 이로 인해, 금속 다공체(70)의 전체 영역 중 막-전극 접합체(10)의 두께 방향을 기준으로 랜드부들(52)과 동일 선상에 위치하는 영역에 위치하는 금속 와이어들이 제2 미세 다공층(30) 및 막-전극 접합체(10)를 상대적으로 강하게 찌를 수 있다. 따라서, 금속 와이어들로 인한 제2 미세 다공층(3) 및 막-전극 접합체(10)의 손상은, 금속 다공체(70)의 전체 영역 중 막-전극 접합체(10)의 두께 방향을 기준으로 랜드부들(52)과 동일 선상에 위치하는 영역에 집중적으로 발생하게 된다.However, in order to maintain the performance of the unit cell 1 stably, the contact state of the components in the unit cell 1 is required to be maintained continuously. For this purpose, the surface pressure applied from the fastening member such as a bolt is applied to the components in the unit cell 1. In particular, as shown in FIG. 1, the first separation plate 50 is arranged so that only the land portions 52 selectively pressurize the first conductor plate 40, so that the entire area of the components in the unit cell 1. The surface pressure is intensively applied to a region located on the same line as the land portions 52 based on the thickness direction of the membrane-electrode assembly 10. As a result, the second microporous layer 30 includes metal wires positioned in the same area as the land portions 52 based on the thickness direction of the membrane-electrode assembly 10 of the entire region of the metal porous body 70. ) And the membrane-electrode assembly 10 can be relatively strongly stabbed. Therefore, damage of the second microporous layer 3 and the membrane-electrode assembly 10 due to the metal wires is based on the thickness direction of the membrane-electrode assembly 10 in the entire region of the metal porous body 70. It is concentrated in an area located on the same line as the parts 52.

이를 해결하기 위하여, 제2 전도체 플레이트(60)는, 금속 와이어들로부터 제2 미세 다공층(30) 및 막-전극 접합체(10)를 보호할 수 있도록 마련되는 것이 바람직하다.In order to solve this problem, the second conductor plate 60 is preferably provided to protect the second microporous layer 30 and the membrane-electrode assembly 10 from metal wires.

예를 들어, 도 7에 도시된 바와 같이, 유로홀들(61, 62)은, 막-전극 접합체(10)의 두께 방향을 기준으로 랜드부들(52) 중 어느 하나와 동일 선상에 위치하는 제2 전도체 플레이트(60)의 제1 영역(63)에 각각 형성되는 제1 유로홀들(61)과, 막-전극 접합체(10)의 두께 방향을 기준으로 채널부들(54) 중 어느 하나와 동일 선상에 위치하는 제2 전도체 플레이트(60)의 제2 영역(64)에 각각 형성되는 제2 유로홀들(62)을 구비할 수 있다. 제1 유로홀들(61)과 제2 유로홀들(62)의 형상은 특별히 한정되지 않는다. 예를 들어, 도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이, 제1 유로홀들(61)과 제2 유로홀들(62)은, 원형, 다각형 등 다양한 형상을 가질 수 있다.For example, as shown in FIG. 7, the flow path holes 61 and 62 are formed on the same line as any one of the land portions 52 with respect to the thickness direction of the membrane-electrode assembly 10. 2 is the same as any one of the first flow path holes 61 formed in the first region 63 of the conductor plate 60 and the channel portions 54 with respect to the thickness direction of the membrane-electrode assembly 10. Second flow path holes 62 formed in the second region 64 of the second conductor plate 60 positioned on the line may be provided. The shape of the first flow path holes 61 and the second flow path holes 62 is not particularly limited. For example, as illustrated in FIGS. 7 and 8, the first flow path holes 61 and the second flow path holes 62 may have various shapes such as a circle and a polygon.

이러한 제1 유로홀들(61)과 제2 유로홀들(62)은, 제1 영역(63)의 기공률이 제2 영역(64)의 기공률에 비해 낮도록 형성될 수 있다. 이를 위하여, 제1 유로홀들(61)은 제2 유로홀들(62)에 비해 작은 직경을 가질 수 있다. 특히, 제1 유로홀들(61)은, 금속 와이어들에 비해 작은 직경을 가질 수 있다. 그러면, 금속 와이어들은, 제2 전도체 플레이트(60)에 의해 가로막혀 제2 미세 다공층(30) 및 막-전극 접합체(10)에 도달하지 못하게 된다. 이를 통해, 제2 전도체 플레이트(60)는 금속 와이어들에 의해 제2 미세 다공층(30) 및 막-전극 접합체(10)가 손상되는 것을 효과적으로 방지할 수 있다. 또한, 제1 영역(63)에 비해 제2 미세 다공층(30) 및 막-전극 접합체(10)의 손상 가능성이 낮은 제2 영역(64)에서는, 제2 유로홀(62)을 통해 공기와 생성수가 활발하게 이동하게 된다.The first flow path holes 61 and the second flow path holes 62 may be formed such that the porosity of the first area 63 is lower than that of the second area 64. To this end, the first flow path holes 61 may have a smaller diameter than the second flow path holes 62. In particular, the first flow path holes 61 may have a smaller diameter than the metal wires. The metal wires are then blocked by the second conductor plate 60 so as not to reach the second microporous layer 30 and the membrane-electrode assembly 10. Through this, the second conductor plate 60 can effectively prevent the second microporous layer 30 and the membrane-electrode assembly 10 from being damaged by the metal wires. In addition, in the second region 64 in which the damage probability of the second microporous layer 30 and the membrane-electrode assembly 10 is lower than that of the first region 63, the air and the air flow through the second passage hole 62. Generated water is actively moved.

한편, 제2 전도체 플레이트(60)는 제2 미세 다공층(30)의 기공들과 금속 다공체(70)를 기공들을 연통시키도록 형성된 유로홀들(61, 62)을 구비하는 것으로 설명하였으나, 이에 한정되는 것은 아니다.Meanwhile, the second conductor plate 60 has been described as having passage holes 61 and 62 formed to communicate pores of the second microporous layer 30 with the pores of the metal porous body 70. It is not limited.

예를 들어, 도 9에 도시된 바와 같이, 제2 전도체 플레이트(60)는, 제2 미세 다공층(30)과 금속 다공체(70)를 전기적으로 연결함과 동시에 제2 미세 다공층(30)의 기공들과 금속 다공체(70)의 기공들을 연통시킬 수 있도록, 메쉬 구조를 가질 수 있다. 보다 구체적으로, 제2 전도체 플레이트(60)는, 제1 영역(63)에 각각 형성되는 제1 메쉬들(65)과, 제2 영역(64)에 각각 형성되는 제2 메쉬들(66)을 구비할 수 있다.For example, as shown in FIG. 9, the second conductor plate 60 electrically connects the second microporous layer 30 and the metal porous body 70, and at the same time, the second microporous layer 30. It may have a mesh structure, so that the pores of the and the pores of the metal porous body 70 can communicate. More specifically, the second conductor plate 60 may include first meshes 65 formed in the first region 63 and second meshes 66 formed in the second region 64, respectively. It can be provided.

특히, 제1 메쉬들(65)과 제2 메쉬들(66)은, 제1 영역(63)의 기공도가 제2 영역(64)의 기공도에 비해 낮도록 형성될 수 있다. 이를 통해, 제2 전도체 플레이트(60)는, 금속 와이어들에 의해 막-전극 접합체(10)가 손상되는 것을 방지할 수 있다.In particular, the first meshes 65 and the second meshes 66 may be formed such that the porosity of the first region 63 is lower than that of the second region 64. Through this, the second conductor plate 60 may prevent the membrane-electrode assembly 10 from being damaged by the metal wires.

다음으로, 도 1에 도시된 바와 같이, 금속 다공체(70)는, 제2 전도체 플레이트(60)에 비해 단위 셀(1)의 외곽 쪽에 위치하도록 제2 전도체 플레이트(60)의 일면에 배치된다. 금속 다공체(70)는 미리 정해진 기공도를 가질 수 있도록 금속 재질을 발포시켜 형성하는 것이 바람직하나, 이에 한정되는 것은 아니다. 이러한 금속 다공체(70)는, 제2 전도체 플레이트(60)와 제2 분리판(80)을 전기적으로 연결함과 동시에, 내부에 형성된 기공들을 통해 공기 및 생성수를 이송하기 위한 공기 유로를 제공할 수 있다.Next, as shown in FIG. 1, the metal porous body 70 is disposed on one surface of the second conductor plate 60 so as to be located at the outer side of the unit cell 1 as compared to the second conductor plate 60. The porous metal body 70 is preferably formed by foaming a metal material to have a predetermined porosity, but is not limited thereto. The metal porous body 70 may electrically connect the second conductor plate 60 and the second separator plate 80 and provide an air flow path for transporting air and generated water through pores formed therein. Can be.

다음으로, 도 1에 도시된 바와 같이, 제2 분리판(80)은, 금속 다공체(70)와 전기적으로 연결되도록 금속 다공체(70)의 일면에 배치된다. 이러한 제2 분리판(80)은 금속 다공체(70)의 기공들을 유동하는 공기 및 생성수가 외부로 누출되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 제2 분리판(80)은, 애노드 전극(14)에서 수소로부터 분리된 전자를 금속 다공체(70)에 전달할 수 있다.Next, as shown in FIG. 1, the second separator 80 is disposed on one surface of the porous metal body 70 so as to be electrically connected to the porous metal body 70. The second separator 80 may prevent the air and the generated water flowing through the pores of the metal porous body 70 from leaking to the outside. In addition, the second separator 80 may transfer electrons separated from hydrogen at the anode electrode 14 to the metal porous body 70.

도 10은 제2 전도체 플레이트를 통해 전자와 반응 기체가 전달되는 양상을 나타내는 도면이다.FIG. 10 is a view illustrating a mode in which electrons and a reactant gas are transferred through the second conductor plate.

이하에서는, 제2 전도체 플레이트(60)가 유로홀들(61, 62)을 구비하는 경우를 예로 들어, 제2 전도체 플레이트(60)를 통해 전자 및 공기가 전달되는 양상을 설명하기로 한다.Hereinafter, an example in which the second conductor plate 60 includes the flow path holes 61 and 62 will be described as an example in which electrons and air are transferred through the second conductor plate 60.

먼저, 공기 공급원으로부터 공급된 공기가 금속 다공체(70)의 기공들을 통해 이송됨과 동시에, 제2 분리판(80)으로 전달된 전자가 금속 다공체(70)에 전달된다.First, the air supplied from the air source is transferred through the pores of the metal porous body 70, and at the same time, the electrons delivered to the second separator 80 are transferred to the metal porous body 70.

다음으로, 금속 다공체(70)의 기공들을 통과하는 공기는 유로홀들(61, 62)을 통해 제2 미세 다공층(30)에 유입된 후, 제2 미세 다공층(30)에서 확산된 상태로 캐소드 전극(16)으로 유입된다. 이와 동시에, 금속 다공체(70)에 전달된 전자는 제2 전도체 플레이트(60)와 제2 미세 다공층(30)을 순차적으로 거쳐 캐소드 전극(16)에 전달된다.Next, air passing through the pores of the metal porous body 70 flows into the second microporous layer 30 through the flow path holes 61 and 62 and then diffuses in the second microporous layer 30. Flows into the cathode electrode 16. At the same time, the electrons delivered to the metal porous body 70 are sequentially delivered to the cathode electrode 16 through the second conductor plate 60 and the second microporous layer 30.

이후에, 캐소드 전극(16)으로 유입된 공기 중의 산소, 캐소드 전극(16)으로 유입된 수소 이온 및 캐소드 전극(16)으로 전달된 전자는 캐소드 전극(16)에서 결합되며, 이러한 환원 반응에 의해 캐소드 전극(16)에서는 전기 에너지 및 생성수가 생성된다.Thereafter, oxygen in the air introduced into the cathode electrode 16, hydrogen ions introduced into the cathode electrode 16, and electrons delivered to the cathode electrode 16 are combined at the cathode electrode 16, and by this reduction reaction, The cathode electrode 16 generates electric energy and generated water.

전술한 바와 같이, 제2 전도체 플레이트(60)의 기공도는 금속 다공체(70)의 기공도에 비해 낮다. 따라서, 제2 전도체 플레이트(60)와 제2 미세 다공층(30)의 접촉 면적은, 금속 다공체(70)와 제2 미세 다공층(30)을 직접 접촉 시켰을 때의 금속 다공체(70)와 제2 미세 다공층(30)의 접촉 면적에 비해 넓다. 제2 미세 다공층(30)에 전달된 전자는, 제2 미세 다공층(30)의 내부를 제2 미세 다공층(30)의 면 방향으로 이동 하면서 확산된 후, 캐소드 전극(16)으로 전달된다. 즉, 제2 미세 다공층(30)에 전달된 전자는, 제2 미세 다공층(30)의 내부에 균일하게 분포되도록 제2 미세 다공층(30)의 면 방향으로 확산된 후, 캐소드 전극(16)으로 전달되는 것이다. 그런데, 제2 미세 다공층(30)과 금속 다공체(70) 사이에 제2 전도체 플레이트(60)를 개재시키면, 전자는 제2 미세 다공층(30)에 비해 전기 전도도가 높은 제2 전도체 플레이트(60)의 내부에서 균일하게 확산된 상태로 제2 미세 다공층(30)에 전달된다. 따라서, 제2 미세 다공층(30)과 금속 다공체(70) 사이에 제2 전도체 플레이트(60)를 개재시키면, 금속 다공체(70)에서 제2 미세 다공층(30)으로 전자가 바로 전달되는 경우에 비해, 전자의 균일한 분포를 위해 전자가 제2 미세 다공층(30)의 면 방향으로 이동하는 거리를 줄일 수 있다. 이를 통해, 제2 전도체 플레이트(60)는, 단위 셀(1)의 전기 저항을 감소시킴으로써, 단위 셀(1)의 성능을 향상 시킬 수 있다.As described above, the porosity of the second conductor plate 60 is lower than that of the metal porous body 70. Therefore, the contact area of the 2nd conductor plate 60 and the 2nd microporous layer 30 is a thing made with the metal porous body 70 at the time of making the metal porous body 70 and the 2nd microporous layer 30 directly contact. 2 is larger than the contact area of the microporous layer 30. Electrons transferred to the second microporous layer 30 are diffused while moving inside the second microporous layer 30 in the plane direction of the second microporous layer 30, and then transferred to the cathode electrode 16. do. That is, the electrons transferred to the second microporous layer 30 are diffused in the plane direction of the second microporous layer 30 so as to be uniformly distributed in the second microporous layer 30, and then the cathode electrode ( 16). However, when the second conductor plate 60 is interposed between the second microporous layer 30 and the metal porous body 70, the electrons may have a second conductor plate having a higher electrical conductivity than the second microporous layer 30. 60 is delivered to the second microporous layer 30 in a uniformly dispersed state. Therefore, when the second conductor plate 60 is interposed between the second microporous layer 30 and the metal porous body 70, the electrons are directly transferred from the metal porous body 70 to the second microporous layer 30. In comparison, the distance in which electrons move in the plane direction of the second microporous layer 30 may be reduced for uniform distribution of electrons. Through this, the second conductor plate 60 may improve the performance of the unit cell 1 by reducing the electrical resistance of the unit cell 1.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다.The above description is merely illustrative of the technical idea of the present invention, and those skilled in the art to which the present invention pertains may make various modifications and changes without departing from the essential characteristics of the present invention.

따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.Therefore, the embodiments disclosed in the present invention are not intended to limit the technical idea of the present invention but to describe the present invention, and the scope of the technical idea of the present invention is not limited by these embodiments. The protection scope of the present invention should be interpreted by the following claims, and all technical ideas within the equivalent scope should be interpreted as being included in the scope of the present invention.

1 : 연료전지용 단위 셀
10 : 막-전극 접합체
12 : 전해질막
14 : 애노드 전극
16 : 캐소드 전극
20 : 제1 미세 다공층
30 : 제2 미세 다공층
40 : 제1 전도체 플레이트
41 : 전도부
42 : 유로부
43 : 연결 와이어
44 : 유로홀
45 : 연결 리브
46 : 제1 유로홀
47 : 제2 유로홀
50 : 제1 분리판
52 : 랜드부
54 : 채널부
60 : 제2 전도체 플레이트
61 : 제1 유로홀
62 : 제2 유로홀
63 : 제1 영역
64 : 제2 영역
65 : 제1 메쉬
66 : 제2 메쉬
70 : 금속 다공체
80 : 제2 분리판
H₂ : 수소
Air : 공기
e^- : 전자1: Unit cell for fuel cell
10: membrane-electrode assembly
12: electrolyte membrane
14: anode electrode
16: cathode electrode
20: first microporous layer
30: second microporous layer
40: first conductor plate
41: conduction unit
42: euro part
43: connecting wire
44: Eurohole
45: connecting rib
46: first euro hole
47: second euro hole
50: first separator
52: land
54: channel section
60: second conductor plate
61: first euro hole
62: second euro hole
63: first region
64: second area
65: first mesh
66: second mesh
70: porous metal body
80: second separator
H ₂ : hydrogen
Air
e ^-: Electronic

Claims

막-전극 접합체;
상기 막-전극 접합체의 일면에 배치되는 미세 다공층;
상기 미세 다공층에 비해 높은 전기 전도도를 갖고, 상기 미세 다공층과 전기적으로 연결되도록 상기 미세 다공층의 일면에 배치되는 전도체 플레이트; 및
미리 정해진 방향을 따라 교번적으로 형성되는 랜드부들과 채널부들을 구비하며, 상기 랜드부들이 상기 전도체 플레이트와 전기적으로 연결됨과 동시에 상기 채널부들이 반응 기체를 이송하기 위한 반응 기체 유로를 구성하도록 상기 전도체 플레이트의 일면에 배치되는 분리판을 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지용 단위 셀.Membrane-electrode assembly;
A fine porous layer disposed on one surface of the membrane-electrode assembly;
A conductor plate having a higher electrical conductivity than the microporous layer and disposed on one surface of the microporous layer to be electrically connected to the microporous layer; And
And a plurality of land portions and channel portions alternately formed along a predetermined direction, wherein the land portions are electrically connected to the conductor plate and at the same time the channel portions constitute a reaction gas flow path for transporting the reaction gas. A unit cell for a fuel cell, characterized in that it comprises a separator disposed on one side of the plate.

제1항에 있어서,
상기 전도체 플레이트는, 상기 랜드부들 중 어느 하나와 상기 미세 다공층의 상기 일면 사이에 각각 개재되는 전도부들과, 상기 채널부들 중 어느 하나와 상기 미세 다공층의 상기 일면 사이에 각각 개재되며, 상기 반응 기체가 통과될 수 있도록 마련되는 유로부들을 구비하는 특징으로 하는 연료전지용 단위 셀.The method of claim 1,
The conductor plate is interposed between any one of the land portions and the one surface of the microporous layer, respectively, between one of the channel portions and the one surface of the microporous layer, and the reaction. A unit cell for a fuel cell, characterized in that it comprises a flow path portion provided to allow gas to pass through.

제2항에 있어서,
상기 유로부들 중 적어도 하나는, 상기 전도부들 중 적어도 하나와 상기 미세 다공층을 전기적으로 연결하도록 형성되는 연결 와이어와, 상기 채널부들 중 어느 하나와 상기 미세 다공층의 기공들을 연통시키도록 형성되는 유로홀을 갖는 것을 특징으로 하는 연료전지용 단위 셀.The method of claim 2,
At least one of the flow path portions may include a connection wire formed to electrically connect at least one of the conductive parts and the microporous layer, and a flow path formed to communicate the pores of the microporous layer with any one of the channel portions. A fuel cell unit cell having a hole.

제2항에 있어서,
상기 유로부들 중 적어도 하나는, 상기 전도부들 중 적어도 하나와 상기 미세 다공층을 전기적으로 연결하도록 형성되는 연결 리브와, 상기 채널부들 중 어느 하나와 상기 미세 다공층의 기공들을 연통시키도록 형성되는 제1 유로홀을 갖는 것을 특징으로 하는 연료전지용 단위 셀.The method of claim 2,
At least one of the flow path portions may include a connecting rib formed to electrically connect at least one of the conductive parts and the microporous layer, and formed to communicate one of the channel portions with pores of the microporous layer. A unit cell for a fuel cell, characterized by having one channel hole.

제4항에 있어서,
상기 유로부들 중 적어도 하나는, 상기 채널부들 중 어느 하나와 상기 미세 다공층의 상기 기공들이 연통되도록 상기 연결 리브에 형성되는 제2 유로홀을 갖는 것을 특징으로 하는 연료전지용 단위 셀.The method of claim 4, wherein
At least one of the flow path units has a second flow path hole formed in the connecting rib so that any one of the channel portions and the pores of the microporous layer communicate with each other.

제1항에 있어서,
상기 미세 다공층은 탄소 지지체에 탄소섬유가 함침된 기체 확산층 또는 탄소 섬유층으로 구성되고, 상기 전도체 플레이트는 상기 미세 다공층에 비해 높은 전기 전도도를 갖는 금속 재질로 구성되는 것을 특징으로 하는 연료전지용 단위 셀.The method of claim 1,
The microporous layer is composed of a gas diffusion layer or a carbon fiber layer impregnated with carbon fibers in the carbon support, the conductor plate is a unit cell for a fuel cell, characterized in that composed of a metal material having a higher electrical conductivity than the fine porous layer .

막-전극 접합체;
상기 막-전극 접합체의 일면에 배치되는 미세 다공층;
상기 미세 다공층에 비해 높은 전기 전도도를 갖고, 상기 미세 다공층과 전기적으로 연결되도록 상기 미세 다공층의 일면에 배치되는 전도체 플레이트;
상기 전도체 플레이트와 전기적으로 연결됨과 동시에 반응 기체를 이송하기 위한 반응 기체 유로를 구성하도록 상기 전도체 플레이트의 일면에 배치되는 금속 다공체; 및
상기 금속 다공체와 전기적으로 연결되도록 상기 금속 다공체의 일면에 배치되는 제1 분리판을 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지용 단위 셀.Membrane-electrode assembly;
A fine porous layer disposed on one surface of the membrane-electrode assembly;
A conductor plate having a higher electrical conductivity than the microporous layer and disposed on one surface of the microporous layer to be electrically connected to the microporous layer;
A metal porous body disposed on one surface of the conductor plate so as to be electrically connected to the conductor plate and to form a reaction gas flow path for transporting the reaction gas; And
And a first separator disposed on one surface of the metal porous body so as to be electrically connected to the metal porous body.

제7항에 있어서,
상기 전도체 플레이트는, 상기 금속 다공체의 기공들과 상기 미세 다공층의 기공들을 연결하는 유로홀들을 구비하는 것을 특징으로 하는 연료전지용 단위 셀.The method of claim 7, wherein
The conductor plate is a unit cell for a fuel cell, characterized in that the passage holes for connecting the pores of the metal porous body and the pores of the microporous layer.

제8항에 있어서,
상기 유로홀들은, 상기 전도체 플레이트의 기공율이 상기 금속 다공체의 기공률에 비해 낮도록 형성되는 것을 특징으로 하는 연료전지용 단위 셀.The method of claim 8,
The flow path holes, the unit cell for a fuel cell, characterized in that the porosity of the conductor plate is formed to be lower than the porosity of the metal porous body.

제8항에 있어서,
상기 금속 다공체는, 금속 와이어들이 메쉬 형태를 이루게 결합되도록 금속 재질이 발포되어 형성된 금속 발포체로 구성되고,
상기 유로홀들은, 상기 금속 와이어들에 비해 작은 직경을 갖는 것을 특징으로 하는 연료전지용 단위 셀.The method of claim 8,
The metal porous body is composed of a metal foam formed by foaming a metal material so that the metal wires are bonded to form a mesh,
The flow path holes, the unit cell for a fuel cell, characterized in that having a smaller diameter than the metal wires.

제7항에 있어서,
미리 정해진 방향을 따라 교번적으로 형성되는 랜드부들과 채널부들을 구비하며, 상기 랜드부들이 상기 막-전극 접합체에 상기 막-전극 접합체의 두께 방향으로 면압을 제공하도록 상기 막-전극 접합체의 타면에 배치되는 제2 분리판을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지용 단위 셀.The method of claim 7, wherein
And land portions and channel portions that are alternately formed along a predetermined direction, wherein the land portions are provided on the other surface of the membrane-electrode assembly to provide surface pressure in the thickness direction of the membrane-electrode assembly to the membrane-electrode assembly. The fuel cell unit cell further comprises a second separator disposed.

제11항에 있어서,
상기 전도체 플레이트는, 상기 두께 방향을 기준으로 상기 랜드부들 중 어느 하나와 동일 선상에 위치하는 상기 전도체 플레이트의 제1 영역에 각각 형성되는 제1 유로홀들과, 상기 두께 방향을 기준으로 상기 채널부들 중 어느 하나와 동일 선상에 위치하는 상기 전도체 플레이트의 제2 영역에 각각 형성되는 제2 유로홀들을 구비하는 것을 특징으로 하는 연료전지용 단위 셀.The method of claim 11,
The conductor plate may include first channel holes formed in a first region of the conductor plate positioned on the same line as any one of the land portions in the thickness direction, and the channel portions in the thickness direction. And a second flow path hole formed in a second region of the conductor plate positioned on the same line as any one of the fuel cell unit.

제12항에 있어서,
상기 제1 유로홀들과 상기 제2 유로홀들은, 상기 제1 영역의 기공률이 상기 제2 영역의 기공률에 비해 낮도록 형성되는 것을 특징으로 하는 연료전지용 단위 셀.The method of claim 12,
And the first flow path holes and the second flow path holes are formed such that the porosity of the first region is lower than that of the second region.

제12항에 있어서,
상기 제1 유로홀들은, 상기 제2 유로홀들에 비해 작은 직경을 갖는 것을 특징으로 하는 연료전지용 단위 셀.The method of claim 12,
The first flow path holes, the unit cell for a fuel cell, characterized in that having a smaller diameter than the second flow path holes.

제12항에 있어서,
상기 금속 다공체는, 금속 와이어들이 메쉬 형태를 이루게 결합되도록 금속 재질이 발포되어 형성된 금속 발포체로 구성되고,
상기 제1 유로홀들은, 상기 금속 와이어들에 비해 작은 직경을 갖는 것을 특징으로 하는 연료전지용 단위 셀.The method of claim 12,
The metal porous body is composed of a metal foam formed by foaming a metal material so that the metal wires are bonded to form a mesh,
And the first flow path holes have a smaller diameter than the metal wires.

제11항에 있어서,
상기 전도체 플레이트는, 상기 두께 방향을 기준으로 상기 랜드부들 중 어느 하나와 동일 선상에 위치하는 상기 전도체 플레이트의 제1 영역에 각각 형성되는 제1 메쉬들과, 상기 두께 방향을 기준으로 상기 채널부들 중 어느 하나와 동일 선상에 위치하는 상기 전도체 플레이트의 제2 영역에 각각 형성되는 제2 메쉬들을 구비하는 것을 특징으로 하는 연료전지용 단위 셀.The method of claim 11,
The conductor plate may include first meshes respectively formed in a first region of the conductor plate positioned on the same line as any one of the land portions in the thickness direction, and among the channel portions in the thickness direction. The unit cell for a fuel cell, characterized in that it has a second mesh formed in each of the second area of the conductor plate located on the same line as any one.

제16항에 있어서,
상기 제1 메쉬들은 각각, 상기 제1 영역의 기공률이 상기 제2 영역의 기공률에 비해 낮도록 형성되는 것을 특징으로 하는 연료전지용 단위 셀.The method of claim 16,
Each of the first meshes is formed such that the porosity of the first region is lower than that of the second region.

제7항에 있어서,
상기 미세 다공층은 탄소 섬유층으로 구성되고,
상기 전도체 플레이트는 상기 미세 다공층에 비해 높은 전기 전도도를 갖는 금속 재질로 구성되는 것을 특징으로 하는 연료전지용 단위 셀.The method of claim 7, wherein
The microporous layer is composed of a carbon fiber layer,
The conductor plate is a unit cell for a fuel cell, characterized in that consisting of a metal material having a higher electrical conductivity than the fine porous layer.