KR20200068250A - 연료 전지 - Google Patents

연료 전지 Download PDF

Info

Publication number
KR20200068250A
KR20200068250A KR1020180154983A KR20180154983A KR20200068250A KR 20200068250 A KR20200068250 A KR 20200068250A KR 1020180154983 A KR1020180154983 A KR 1020180154983A KR 20180154983 A KR20180154983 A KR 20180154983A KR 20200068250 A KR20200068250 A KR 20200068250A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
enclosure
cell stack
hole
fuel cell
disposed
Prior art date
Application number
KR1020180154983A
Other languages
English (en)
Inventor
김덕환
남기영
백석민
고현웅
김주한
연승준
엄기욱
정귀성
허용석
Original Assignee
현대자동차주식회사
기아자동차주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 현대자동차주식회사, 기아자동차주식회사 filed Critical 현대자동차주식회사
Priority to KR1020180154983A priority Critical patent/KR20200068250A/ko
Priority to US16/538,410 priority patent/US11450875B2/en
Priority to CN201910827254.3A priority patent/CN111276728B/zh
Publication of KR20200068250A publication Critical patent/KR20200068250A/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/24—Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells
    • H01M8/2465—Details of groupings of fuel cells
    • H01M8/247—Arrangements for tightening a stack, for accommodation of a stack in a tank or for assembling different tanks
    • H01M8/2475—Enclosures, casings or containers of fuel cell stacks
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/02—Details
    • H01M8/0202—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/02—Details
    • H01M8/0271—Sealing or supporting means around electrodes, matrices or membranes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04007—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids related to heat exchange
    • H01M8/04014—Heat exchange using gaseous fluids; Heat exchange by combustion of reactants
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04007—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids related to heat exchange
    • H01M8/04067—Heat exchange or temperature measuring elements, thermal insulation, e.g. heat pipes, heat pumps, fins
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04298—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
    • H01M8/04313—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by the detection or assessment of variables; characterised by the detection or assessment of failure or abnormal function
    • H01M8/04492—Humidity; Ambient humidity; Water content
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/24—Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells
    • H01M8/241—Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells with solid or matrix-supported electrolytes
    • H01M8/242—Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells with solid or matrix-supported electrolytes comprising framed electrodes or intermediary frame-like gaskets
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/24—Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells
    • H01M8/241—Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells with solid or matrix-supported electrolytes
    • H01M8/2425—High-temperature cells with solid electrolytes
    • H01M8/2432—Grouping of unit cells of planar configuration
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/24—Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells
    • H01M8/2465—Details of groupings of fuel cells
    • H01M8/247—Arrangements for tightening a stack, for accommodation of a stack in a tank or for assembling different tanks
    • H01M8/248—Means for compression of the fuel cell stacks
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/24—Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells
    • H01M8/2465—Details of groupings of fuel cells
    • H01M8/2483—Details of groupings of fuel cells characterised by internal manifolds
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/24—Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells
    • H01M8/2465—Details of groupings of fuel cells
    • H01M8/2484—Details of groupings of fuel cells characterised by external manifolds
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/10—Fuel cells with solid electrolytes
    • H01M2008/1095—Fuel cells with polymeric electrolytes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2250/00—Fuel cells for particular applications; Specific features of fuel cell system
    • H01M2250/20—Fuel cells in motive systems, e.g. vehicle, ship, plane
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/50—Fuel cells
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T90/00—Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02T90/40—Application of hydrogen technology to transportation, e.g. using fuel cells

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Fuel Cell (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)

Abstract

실시 예의 연료 전지는 복수의 단위 셀이 제1 방향으로 적층된 셀 스택과, 셀 스택을 감싸며 배치되고, 외부로부터 공기가 흡입되는 흡입구 및 흡입구로 흡입되어, 셀 스택과 인클로져 사이의 공간을 순환한 공기를 배출하는 배출구를 포함하는 인클로저와, 셀 스택의 외면과 인클로저의 내면 사이의 공간에 제1 방향으로 연장되어 배치되어 공간을 복수 개로 분할하며, 분할된 복수 개의 공간을 서로 연통시키는 관통홀을 포함하는 절연성 부재; 및 배출구로부터 배출되는 공기를 흡입하는 공기 흡입 부재를 포함한다.

Description

연료 전지{Fuel cell}
실시 예는 연료 전지에 관한 것이다.
연료전지 스택은 수소와 산소(또는, 공기)의 화학반응을 통해 전기를 얻는다. 이때, 수소와 산소가 결합하는 화학 반응 과정에서 물(이하, 생성수 또는 응축수)이 생성된다. 생성된 물은 외부로 배출되기도 하고, 전해질 막의 습도를 적절히 유지 시켜 반응이 잘 일어나도록 하는데 사용되기도 한다. 그런데, 이 과정에서 전해질막의 가장 자리를 통해 수분이 셀 스택의 외부로 유출될 수 있다. 따라서, 셀 스택이 운전되는 과정에서 외부로 나온 수분에 의해 셀 스택의 인클로저와 셀 스택 사이의 공간에 습도가 올라가게 되며, 포화 수증기압 이상의 수분이 쌓이게 되면 셀 스택 내부에 응결이 생기게 된다. 응결된 물은 고전압 부품과 샤시 간에 전기적 패스를 만들어 주어 셀 스택 내부의 전기 절연을 파괴 하며, 구성 부품의 부식을 야기할 수도 있다. 이를 방지하기 위해, 전해질막 외측을 완전히 감싸는 구조를 채택하거나 이러한 구조를 채택하기 어려울 때 별도의 환기(벤틸레이션) 구조를 채택하기도 하는 등 다각도의 연구가 진행되고 있다.
실시 예는 우수한 전기적 안정성과 부식에 의한 내구성을 갖는 연료 전지를 제공한다.
일 실시 예에 의한 연료 전지는, 복수의 단위 셀이 제1 방향으로 적층된 셀 스택; 상기 셀 스택의 적어도 일부를 감싸며 배치되고, 외부로부터 공기가 흡입되는 흡입구 및 상기 흡입구로 흡입되어, 상기 셀 스택과 상기 인클로져 사이의 공간을 순환한 공기를 배출하는 배출구를 포함하는 인클로저; 및 상기 셀 스택의 외면과 상기 인클로저의 내면 사이의 공간에 상기 제1 방향으로 연장되어 배치되어 상기 공간을 복수 개로 분할하며, 상기 분할된 복수 개의 공간을 서로 연통시키는 관통홀을 포함하는 절연성 부재를 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 관통홀은 상기 셀 스택의 외면과 이격되고 상기 인클로저의 내면과 접하여 배치될 수 있다.
예를 들어, 상기 절연성 부재는 상기 셀 스택의 외면과 접하는 제1 가장 자리 및 상기 인클로저의 내면과 접하는 제2 가장 자리를 포함하고, 상기 관통홀은 상기 셀 스택의 외면 및 상기 인클로저의 내면 각각과 이격되어 상기 절연성 부재의 상기 제1 가장 자리와 상기 제2 가장 자리 사이에 배치될 수 있다.
예를 들어, 상기 관통홀은 상기 제1 방향으로 서로 이격되어 배치된 복수의 관통홀을 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 제1 방향으로 배열된 상기 복수의 관통홀은 상기 흡입구 및 상기 배출구로부터 멀리 배치될수록 큰 크기를 가질 수 있다.
예를 들어, 상기 복수의 관통홀은 제1 관통홀; 및 상기 제1 관통홀보다 상기 흡입구 및 상기 배출구로부터 멀리 배치된 제2 관통홀을 포함하고, 상기 제2 관통홀의 단면적은 상기 제1 관통홀의 단면적보다 클 수 있다.
예를 들어, 상기 복수의 관통홀은 서로 동일한 크기를 갖고, 상기 흡입구 및 상기 배출구로부터 멀리 배치될수록 상기 복수의 관통홀 간의 이격 거리는 감소할 수 있다.
예를 들어, 상기 인클로저의 상기 내면은 상기 제1 방향으로 마주하는 전면 및 후면; 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 서로 마주하는 탑 내면 및 바닥 내면; 및 상기 제1 방향 및 상기 제2 방향과 각각 교차하는 제3 방향으로 서로 마주하는 제1 내측면 및 제2 내측면을 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 연료 전지는 상기 셀 스택의 양 단부에 각각 배치된 제1 및 제2 엔드 플레이트를 더 포함하고, 상기 인클로저의 상기 전면은 상기 제1 엔드 플레이트의 내측면에 해당하고, 상기 인클로저의 상기 후면은 상기 제2 엔드 플레이트의 내측면에 해당할 수 있다.
예를 들어, 상기 흡입구는 상기 인클로저의 상기 제1 내측면과 상기 바닥 내면 사이의 제1 모서리에서 상기 전면에 위치하고, 상기 배출구는 상기 인클로저의 상기 제2 내측면과 상기 탑 내면 사이의 제2 모서리에서 상기 후면에 위치할 수 있다. 또는, 상기 흡입구는 상기 인클로저의 상기 제1 내측면과 상기 바닥 내면 사이의 제1 모서리에 인접한 상기 전면에 위치하고, 상기 배출구는 상기 인클로저의 상기 제2 내측면과 상기 탑 내면 사이의 제2 모서리에 인접한 상기 후면에 위치할 수 있다.
예를 들어, 상기 연료 전지는 상기 인클로저의 상기 제1 내측면과 상기 탑 내면 사이의 제3 모서리 및 상기 인클로저의 상기 제2 내측면과 상기 바닥 내면 사이의 제4 모서리 중 적어도 한 곳에 배치된 습도 센서를 더 포함할 수 있다. 또는, 상기 인클로저의 상기 제1 내측면과 상기 탑 내면 사이의 제3 모서리 및 상기 인클로저의 상기 제2 내측면과 상기 바닥 내면 사이의 제4 모서리 중 적어도 한 곳에 인접하여 배치된 습도 센서를 더 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 셀 스택의 상기 외면은 상기 인클로저의 상기 탑 내면 및 상기 바닥 내면과 각각 마주하는 탑 외면 및 바닥 외면; 및 상기 인클로저의 상기 제1 및 제2 내측면과 각각 마주하는 제1 및 제2 외측면을 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 절연성 부재는 상기 셀 스택의 상기 탑 외면과 상기 인클로저의 상기 탑 내면 사이에 배치되며, 상기 관통홀이 형성된 제1 절연성 부재; 상기 셀 스택의 상기 바닥 외면과 상기 인클로저의 상기 바닥 내면 사이에 배치되며, 상기 관통홀이 형성된 제2 절연성 부재; 상기 셀 스택의 상기 제1 외측면과 상기 인클로저의 상기 제1 내측면 사이에 배치되며, 상기 관통홀이 형성된 제3 절연성 부재; 및 상기 셀 스택의 상기 제2 외측면과 상기 인클로저의 상기 제2 내측면 사이에 배치되며, 상기 관통홀이 형성된 제4 절연성 부재를 포함할 수 있다.
다른 실시 예에 의한 연료 전지는, 복수의 단위 셀이 제1 방향으로 적층된 셀 스택; 상기 셀 스택의 적어도 일부를 감싸며 배치되고, 외부로부터 공기가 흡입되는 흡입구 및 상기 흡입구로 흡입되어, 상기 셀 스택의 외면과 상기 인클로져의 내면 사이의 공간을 순환한 공기를 배출하는 배출구를 포함하는 인클로저; 및 상기 셀 스택의 상기 외면과 상기 인클로저의 상기 내면 사이에서 상기 제1 방향으로 연장되어 배치되며, 상기 셀 스택의 외면과 상기 인클로저의 내면이 서로 대향하는 방향 및 상기 제1 방향과 각각 교차하는 방향으로 상기 공기의 흐름을 허용하는 관통홀을 포함하는 절연성 부재를 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 연료 전지는 상기 배출구로부터 배출되는 상기 공기를 흡입하는 공기 흡입 부재를 더 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 연료 전지는 상기 배출구를 통해 상기 공기를 배출시키는 팬을 더 포함할 수 있다.
실시 예에 따른 연료 전지는 셀 스택의 외면과 인클로저의 내면 사이의 공간에서 공기의 순환을 원활히 할 수 있어, 고전압 부품과 샤시 간의 전기적 패스가 형성되어 전기적 절연이 저하됨을 방지함으로써 셀 스택 내부의 고전압 전기 절연성(또는, 안정성)을 확보해 줄 수 있고, 셀 스택 내부 부품의 부식을 예방할 수도 있다.
도 1은 실시 예에 의한 연료 전지의 개념도를 나타낸다.
도 2는 도 1에 도시된 셀 스택을 설명하기 위한 단면도를 나타낸다.
도 3a는 도 1에서 공기 흡입 부재를 제외한 연료 전지의 분해도를 나타내고, 도 3b는 도 1에서 공기 흡입 부재를 제외한 연료 전지의 사시도를 나타내고, 도 3c는 도 3b에 도시된 I-I'선을 절취한 단면도를 나타내고, 도 3d는 도 3b에 도시된 Ⅱ-Ⅱ'선을 절취한 단면도를 나타낸다.
도 4는 도 3b에 도시된 Ⅲ-Ⅲ'선을 따라 절취한 부분 단면도를 나타낸다.
도 5a는 도 4에 도시된 'A' 부분의 일 실시 예에 의한 단면도를 나타내고, 도 5b는 도 4에 도시된 'A' 부분의 다른 실시 예에 의한 단면도를 나타낸다.
도 6은 도 3b에 도시된 Ⅲ-Ⅲ'선을 따라 절취한 일 실시 예에 의한 단면 형상을 나타낸다.
도 7은 도 3b에 도시된 Ⅲ-Ⅲ'선을 따라 절취한 다른 실시 예에 의한 단면 형상을 나타낸다.
도 8은 도 3b에 도시된 Ⅲ-Ⅲ’선을 따라 절취한 또 다른 실시 예에 의한 단면 형상을 나타낸다.
도 9는 도 3b에 도시된 Ⅲ-Ⅲ'선을 따라 절취한 일 실시 예에 의한 단면 형상을 나타낸다.
도 10은 연료 전지에 포함될 수 있는 공기 흡입 부재의 블럭도를 나타낸다.
도 11은 연료 전지에 포함될 수 있는 팬 및 구동부의 블럭도를 나타낸다.
이하, 본 발명을 구체적으로 설명하기 위해 실시 예를 들어 설명하고, 발명에 대한 이해를 돕기 위해 첨부도면을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명에 따른 실시 예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술하는 실시 예들에 한정되는 것으로 해석되지 않아야 한다. 본 발명의 실시 예들은 당 업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다.
본 실시 예의 설명에 있어서, 각 구성요소(element)의 "상(위) 또는 하(아래)(on or under)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, 상(위) 또는 하(아래)(on or under)는 두 개의 구성요소(element)가 서로 직접(directly)접촉되거나 하나 이상의 다른 구성요소(element)가 상기 두 구성요소(element) 사이에 배치되어(indirectly) 형성되는 것을 모두 포함한다.
또한 "상(위)" 또는 "하(아래)(on or under)"로 표현되는 경우 하나의 구성요소(element)를 기준으로 위쪽 방향뿐만 아니라 아래쪽 방향의 의미도 포함할 수 있다.
또한, 이하에서 이용되는 "제1" 및 "제2," "상/상부/위" 및 "하/하부/아래" 등과 같은 관계적 용어들은, 그런 실체 또는 요소들 간의 어떠한 물리적 또는 논리적 관계 또는 순서를 반드시 요구하거나 내포하지는 않으면서, 어느 한 실체 또는 요소를 다른 실체 또는 요소와 구별하기 위해서 이용될 수도 있다.
이하, 실시 예에 의한 연료 전지(100)를 첨부된 도면을 참조하여 다음과 같이 설명한다. 편의상, 데카르트 좌표계(x축, y축, z축)를 이용하여 연료 전지(100)를 설명하지만, 다른 좌표계에 의해서도 이를 설명할 수 있음은 물론이다. 또한, 데카르트 좌표계에 의하면, x축, y축 및 z축은 서로 직교하지만, 실시 예는 이에 국한되지 않는다. 즉, x축, y축 및 z축은 서로 교차할 수도 있다.
도 1은 실시 예에 의한 연료 전지(100)의 개념도를 나타낸다.
도 1에 도시된 연료 전지(100)는 예를 들어, 차량 구동을 위한 전력 공급원으로 가장 많이 연구되고 있는 고분자 전해질막 연료전지(PEMFC:Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cell, Proton Exchange Membrane Fuel Cell)일 수 있으나, 실시 예는 연료 전지의 특정한 형태에 국한되지 않는다.
연료 전지(100)는 엔드 플레이트(end plate)(또는, 가압 플레이트 또는 압축판)(110A, 110B), 셀 스택(cell stack)(또는, 스택 모듈)(122), 인클로저(encloser)(300) 및 절연성 부재(400)를 포함할 수 있다.
도 2는 도 1에 도시된 셀 스택(122)을 설명하기 위한 단면도를 나타낸다.
설명의 편의상, 도 1에 도시된 인클로저(300)의 도시는 도 2에서 생략된다. 또한, 실시 예에 의한 연료 전지(100)는 도 2에 도시된 바와 다른 구성을 갖는 셀 스택을 포함할 수 있으며, 셀 스택의 특정한 구조에 국한되지 않는다.
셀 스택(122)은 제1 방향(예를 들어, x축 방향)으로 적층된 복수의 단위 셀(122-1 내지 122-N)을 포함할 수 있다. 여기서, N은 1 이상의 양의 정수로서, 수십 내지 수백일 수 있다. N은 예를 들어, 100 내지 300, 바람직하게는 220일 수 있으나, 실시 예는 N의 특정한 수에 국한되지 않는다.
각 단위 셀(122-n)은 0.6 볼트 내지 1.0 볼트, 평균적으로 0.7볼트의 전기를 생성할 수 있다. 여기서, 1≤n≤N이다. 따라서, 연료 전지(100)로부터 부하로 공급하고자 하는 전력의 세기에 따라 N이 결정될 수 있다. 여기서, 부하란, 연료 전지(100)가 차량에 이용될 경우, 차량에서 전력을 요구하는 부분을 의미할 수 있다.
각 단위 셀(122-n)은 막전극 접합체(MEA:Membrane Electrode Assembly)(210), 가스 확산층(GDL:Gas Diffusion Layer)(222, 224), 가스켓(Gasket)(232, 234, 236) 및 분리판(또는, 바이폴라 플레이트(bipolar plate) 또는 세퍼레이터(separator))(242, 244)를 포함할 수 있다.
막전극 접합체(210)는 수소 이온이 이동하는 전해질막을 중심으로 막의 양쪽에 전기화학반응이 일어나는 촉매 전극층이 부착된 구조를 갖는다. 구체적으로, 막전극 접합체(210)는 고분자 전해질막(또는, 프로톤(proton) 교환막)(212), 연료극(또는, 수소극 또는 산화 전극)(214) 및 공기극(또는, 산소극 또는 환원 전극)(216)을 포함할 수 있다. 또한, 막전극 접합체(210)는 서브 가스켓(238)을 더 포함할 수도 있다.
고분자 전해질막(212)은 연료극(214)과 공기극(216) 사이에 배치된다.
연료 전지(100)에서 연료인 수소는 제1 분리판(242)을 통해 연료극(214)으로 공급되고, 산화제인 산소를 포함하는 공기는 제2 분리판(244)을 통해 공기극(216)으로 공급될 수 있다.
연료극(214)으로 공급된 수소는 촉매에 의해 수소 이온(proton, H+)과 전자(electron, e-)로 분해되며, 이 중 수소 이온만이 선택적으로 고분자 전해질막(212)을 통과하여 공기극(216)으로 전달되고, 동시에 전자는 도체인 분리판(242, 244)을 통해 공기극(216)으로 전달될 수 있다. 전술한 동작을 위해, 연료극(214)과 공기극(216) 각각에는 촉매층이 도포될 수 있다. 이와 같이, 전자의 이동에 기인하여 외부 도선을 통한 전자의 흐름이 발생하여 전류가 생성된다. 즉, 연료인 수소와 공기에 포함된 산소와의 전기 화학 반응에 의해, 연료 전지(100)는 전력을 발생함을 알 수 있다.
공기극(216)에서는 고분자 전해질막(212)을 통해 공급된 수소 이온과 분리판(242, 244)을 통해 전달된 전자가 공기극(216)으로 공급된 공기 중 산소와 만나서 물(또는, '응축수' 또는 '생성수')을 생성하는 반응을 일으킨다.
경우에 따라, 연료극(214)을 양극(anode)이라 칭하고 공기극(216)을 음극(cathode)이라고 칭하거나 이와 반대로 연료극(214)을 음극이라 칭하고 공기극(216)을 양극이라고 칭할 수도 있다.
가스 확산층(222, 224)은 반응 기체인 수소와 산소를 고르게 분포시키고 발생된 전기에너지를 전달하는 역할을 수행한다. 이를 위해, 가스 확산층(222, 224)은 막전극 접합체(210)의 양측에 각각 배치될 수 있다. 즉, 제1 가스 확산층(222)은 연료극(214)의 좌측에 배치되고, 제2 가스 확산층(224)은 공기극(216)의 우측에 배치될 수 있다.
제1 가스 확산층(222)은 제1 분리판(242)을 통해 공급되는 반응 기체인 수소를 확산시켜 고르게 분포시키는 역할을 하며, 전기 전도성을 가질 수 있다. 제2 가스 확산층(224)은 제2 분리판(244)을 통해 공급되는 반응 기체인 공기를 확산시켜 고르게 분포시키는 역할을 하며, 전기 전도성을 가질 수 있다. 제1 및 제2 가스 확산층(222, 224) 각각은 미세한 카본 파이버(carbon fiber)들이 결합된 미세 기공층일 수 있다.
가스켓(232, 234, 236)은 반응 기체들 및 냉각수의 기밀성과 적정 체결압을 유지하며, 분리판(242, 244)을 적층할 때 응력을 분산시키며, 유로를 독립적으로 밀폐시키는 역할을 수행한다. 이와 같이, 가스켓(232, 234, 236)에 의해 기밀/수밀이 유지됨으로써 전력을 생성하는 셀 스택(122)과 인접한 면의 평탄도가 관리되어, 셀 스택(122)의 반응면에 균일한 면압 분포가 이루어질 수 있다.
분리판(242, 244)은 반응기체들 및 냉각매체를 이동시키는 역할과 복수의 단위 셀 각각을 다른 단위 셀과 분리시키는 역할을 수행할 수 있다. 또한, 분리판(242, 244)은 막전극 접합체(210)와 가스 확산층(222, 224)을 구조적으로 지지하며, 발생한 전류를 수집하여 집전판(112)으로 전달하는 역할을 수행할 수도 있다.
분리판(242, 244)은 가스 확산층(222, 224)의 외측에 각각 배치될 수 있다. 즉, 제1 분리판(242)은 제1 가스 확산층(222)의 좌측에 배치되고, 제2 분리판(244)은 제2 가스 확산층(224)의 우측에 배치될 수 있다.
제1 분리판(242)은 반응 기체인 수소를 제1 가스 확산층(222)을 통해 연료극(214)으로 공급하는 역할을 한다. 제2 분리판(244)은 반응 기체인 공기를 제2 가스 확산층(224)을 통해 공기극(216)으로 공급하는 역할을 한다. 그 밖에, 제1 및 제2 분리판(242, 244) 각각은 냉각 매체(예를 들어, 냉각수)가 흐를 수 있는 채널을 형성할 수도 있다. 또한, 분리판(242, 244)은 흑연계, 복합 흑연계 또는 금속계의 물질로 구현될 수 있다.
한편, 도 1 및 도 2에 도시된 엔드 플레이트(110A, 110B)는 셀 스택(122)의 양 단부 각각에 배치되어, 복수의 단위 셀(122)을 지지하며 고정시킬 수 있다. 즉, 제1 엔드 플레이트(110A)는 셀 스택(122)의 양 단부 중 일단부에 배치되고, 제2 엔드 플레이트(110B)는 셀 스택(122)의 양 단부 중 타단부에 배치될 수 있다.
엔드 플레이트(110A, 110B)는 금속 인서트가 플라스틱 사출물에 의해 둘러싸인 형태를 가질 수 있다. 엔드 플레이트(110A, 110B)의 금속 인서트는 내부 면압에 견디기 위해 고강성 특성을 가질 수 있으며 금속 재질을 기계 가공하여 구현될 수 있다. 예를 들어, 엔드 플레이트(110A, 110B)는 다수 개의 플레이트를 결합하여 형성될 수 있다.
집전판(112)은 셀 스택(122)과 대면하는 엔드 플레이트(110A, 110B)의 내측면(110AI, 110BI)과 셀 스택(122) 사이에 배치될 수 있다. 집전판(112)은 셀 스택(122)에서 전자의 흐름으로 생성된 전기 에너지를 모아서 연료 전지(100)가 사용되는 부하로 공급하는 역할을 한다.
또한, 제1 엔드 플레이트(110A)는 복수의 매니폴드(manifold)(또는 연통부)를 포함할 수 있다. 여기서, 매니폴드는 인렛(inlet) 매니폴드와 아웃렛(outlet) 매니폴드를 포함할 수 있다. 막전극 접합체(210)에서 필요한 반응 가스인 수소 및 산소가 외부로부터 인렛 매니폴드를 통해 셀 스택(122)으로 유입될 수 있다. 가습되어 공급된 반응 기체와 셀 내부에서 생성된 응축수가 더해진 기체 또는 액체가 아웃렛 매니폴드를 통해 연료 전지(100)의 외부로 유출될 수 있다. 또한, 냉각매체는 인렛 매니폴드를 통해 외부로부터 셀 스택(122)으로 유입되고 아웃렛 매니폴드를 통해 외부로 유출될 수 있다. 이와 같이, 복수의 매니폴드는 막전극 접합체(210)로 유체의 유입 및 유출을 허용한다.
한편, 다시 도 1을 참조하면, 인클로저(300)는 엔드 플레이트(110A, 110B) 사이에 배치된 셀 스택(122)의 적어도 일부를 감싸며 배치될 수 있다.
일 실시 예에 의하면, 인클로저(300)는 셀 스택(122)의 4 면(예를 들어, 후술되는 탑 외면, 바닥 외면, 제1 외측면 및 제2 외측면)을 모두 감싸도록 배치될 수도 있다.
다른 실시 예에 의하면, 인클로저(300)는 셀 스택(122)의 4 면 중 일부만을 감싸고 추가 부재(미도시)가 셀 스택(122)의 4면 중 타부를 감싸도록 배치될 수도 있다. 예를 들어, 인클로저(300)는 셀 스택(122)의 4 면 중 3면만을 감싸고 추가 부재가 셀 스택(122)의 4면 중 나머지 한 면을 감싸도록 배치될 수도 있다.
실시 예에 의하면, 인클로저(300)는 엔드 플레이트(110A, 110B)와 함께 복수의 단위 셀을 제1 방향으로 체결하는 체결 부재의 역할을 수행할 수 있다. 즉, 셀 스택(122)의 체결압은 강체 구조의 엔드 플레이트(110A, 110B)와 인클로저(300)에 의해 유지될 수 있다.
도 3a는 도 1에 도시된 연료 전지(100)의 분해도를 나타내고, 도 3b는 도 1에 도시된 연료 전지(100)의 사시도를 나타내고, 도 3c는 도 3b에 도시된 I-I'선을 절취한 단면도를 나타내고, 도 3d는 도 3b에 도시된 Ⅱ-Ⅱ'선을 절취한 단면도를 나타낸다.
실시 예에 의한 인클로저(300)를 도 3a 내지 도 3d를 참조하여 다음과 같이 설명한다.
인클로저(300)는 흡입구(또는, 벤트 필터 또는 드레인 홀)와 배출구(또는, 벤트 포트)를 포함할 수 있다. 흡입구는 도 1에 도시된 바와 같이, 외부로부터의 공기(IN1)가 흡입되는 곳이며, 배출구는 흡입구로 흡입된 후 셀 스택(122)의 외면과 인클로저(300)의 내면 사이의 공간을 순환한 공기(OUT1)를 배출하는 곳이다.
도 3c 및 도 3d를 참조하면, 인클로저(300)의 내면은 탑 내면(ITS:Inner Top Surface), 바닥 내면(IBS:Inner Bottom Surface), 제1 내측면(ISS1) 및 제2 내측면(ISS2)을 포함할 수 있다.
인클로저(300)의 탑 내면(ITS)와 바닥 내면(IBS)은 제1 방향(예를 들어, x축 방향)과 교차하는 제2 방향(예를 들어, z축 방향)으로 서로 마주하는 면들이다. 인클로저(300)의 제1 및 제2 내측면(ISS1, ISS2)은 제1 방향(예를 들어, x축 방향) 및 제2 방향(예를 들어, z축 방향)과 각각 교차하는 제3 방향(예를 들어, y축 방향)으로 서로 마주하는 면들이다.
또한, 인클로저(300)의 내면은 제1 방향(예를 들어, x축 방향)으로 서로 마주하는 전면과 후면을 더 포함할 수 있다.
실시 예에 의하면, 인클로저(300)의 전면이란 제1 엔드 플레이트(110A)의 내측면(110AI)에 해당할 수 있고, 인클로저(300)의 후면이란 제2 엔드 플레이트(110B)의 내측면(110BI)에 해당할 수 있다.
또한, 흡입구는 인클로저(300)의 제1 내측면(ISS1)과 바닥 내면(IBS) 사이의 제1 모서리 중에서 인클로저(300)의 전면 즉, 제1 엔드 플레이트(110A)의 내측면(110AI)의 제1 지점(P1)에 위치할 수 있다. 배출구는 인클로저(300)의 제2 내측면(ISS2)과 탑 내면(ITS) 사이의 제2 모서리 중에서 인클로저(300)의 후면 즉, 제2 엔드 플레이트(110B)의 내측면(110BI)의 제2 지점(P2)에 위치할 수 있다. 또는, 흡입구는 제1 모서리(P1)에 인접한 인클로저(300)의 전면의 제5 지점(예를 들어, P5)에 배치되고, 배출구는 제2 모서리에 인접한 인클로저(300)의 후면의 제6 지점(예를 들어, P6)에 배치될 수도 있다.
그러나, 흡입구와 배출구가 인클로저(300)에서 가장 먼 거리로 이격될 수 있다면, 실시 예는 흡입구와 배출구가 배치되는 특정한 위치에 국한되지 않는다.
셀 스택(122)의 외면은 탑 외면(OTS:Outer Top Surface), 바닥 외면(OBS:Outer Bottom Surface), 제1 및 제2 외측면(OSS1, OSS2)을 포함할 수 있다. 셀 스택(122)의 탑 외면(OTS)은 인클로저(300)의 탑 내면(ITS)과 마주하는 면이고, 셀 스택(122)의 바닥 외면(OBS)은 인클로저(300)의 바닥 내면(IBS)과 마주하는 면이다. 또한, 셀 스택(122)의 제1 외측면(OSS1)은 인클로저(300)의 제1 내측면(ISS1)과 마주하는 면이고, 셀 스택(122)의 제2 외측면(OSS2)은 인클로저(300)의 제2 내측면(ISS2)과 마주하는 면이다.
실시 예에 의한 절연성 부재(400)를 도 3a 내지 도 3d를 참조하여 다음과 같이 설명한다.
절연성 부재(400)는 셀 스택(122)의 외면과 인클로저(300)의 내면 사이에서 제1 방향(예를 들어, x축 방향)으로 연장되어 배치될 수 있다. 예를 들어, 절연성 부재(400)는 도 3b에 예시된 바와 같이 바(bar) 형태로 구현될 수 있으나, 실시 예는 절연성 부재(400)의 특정한 형상에 국한되지 않는다.
절연성 부재(400)는 셀 스택(122)의 외면과 인클로저(300)의 내면 사이의 공간에 배치되어, 공간을 복수 개로 분할할 수 있다. 예를 들어, 도 3b 내지 도 3d에 도시된 바와 같이, 절연성 부재(400)는 셀 스택(122)의 외면과 인클로저(300)의 내면 사이의 공간을 4개의 공간(SP1, SP2, SP3, SP4)로 분할할 수 있다. 이를 위해, 절연성 부재(400)는 제1 내지 제4 절연성 부재(410 내지 440)를 포함할 수 있다.
실시 예에 의한 연료 전지(100)는 셀 스택(122)을 적층하지 않는 단일 스택 모듈로 구성된다. 이 경우, 연료 전지(100)는 별도의 체결 바를 이용하지 않고, 인클로저(300)와 절연성 부재(400)를 이용하여 셀 스택(122)을 체결할 수 있다. 절연성 부재(400)가 배치됨으로써, 수십 내지 수백 장의 단위 셀로 구성된 셀 스택(122)을 포함하는 차량이 상, 하, 좌 또는/및 후로 진동하거나 저속 충돌하는 외부 환경에서 셀 스택(122)의 변형이나 이탈 등의 문제를 방지할 수 있다.
제1 절연성 부재(410)는 셀 스택(122)의 탑 외면(OTS)과 인클로저(300)의 탑 내면(ITS) 사이에 배치된다. 제2 절연성 부재(420)는 셀 스택(122)의 바닥 외면(OBS)과 인클로저(300)의 바닥 내면(IBS) 사이에 배치된다. 제3 절연성 부재(430)는 셀 스택(122)의 제1 외측면(OSS1)과 인클로저(300)의 제1 내측면(ISS1) 사이에 배치된다. 제4 절연성 부재(440)는 셀 스택(122)의 제2 외측면(OSS2)과 인클로저(300)의 제2 내측면(ISS2) 사이에 배치된다.
절연성 부재(400)는 분할된 복수 개의 공간을 서로 연통시키는 관통홀(또는, 환기홀)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 절연성 부재(400)가 제1 내지 제4 절연성 부재(410 내지 440)를 포함할 경우, 제1 내지 제4 절연성 부재(410 내지 440) 각각은 관통홀을 포함할 수 있다. 제1 절연성 부재(410)에 형성된 관통홀(H1)은 제1 공간(SP1)과 제4 공간(SP4)을 연통시키고, 제2 절연성 부재(420)에 형성된 관통홀(H2)은 제2 공간(SP2)과 제3 공간(SP3)을 연통시키고, 제3 절연성 부재(430)에 형성된 관통홀(H3)은 제1 공간(SP1)과 제2 공간(SP2)을 연통시키고, 제4 절연성 부재(440)에 형성된 관통홀(H4)은 제3 공간(SP3)과 제4 공간(SP4)을 연통시킬 수 있다.
전술한 관통홀은 셀 스택(122)의 외면과 인클로저(300)의 내면이 서로 대향하는 방향 및 제1 방향과 각각 교차하는 방향으로 공기의 흐름을 허용한다.
예를 들어, 제1 절연성 부재(410)에 형성된 관통홀(H1)은 셀 스택(122)의 외면인 탑 외면(OTS)과 인클로저(300)의 내면인 탑 내면(ITS)이 서로 대향하는 방향(즉, z축 방향) 및 제1 방향(즉, x축 방향)과 각각 교차하는 방향인 y축 방향으로 공기의 흐름을 허용한다.
제2 절연성 부재(420)에 형성된 관통홀(H2)은 셀 스택(122)의 외면인 바닥 외면(OBS)과 인클로저(300)의 내면인 바닥 내면(IBS)이 서로 대향하는 방향(즉, z축 방향) 및 제1 방향(즉, x축 방향)과 각각 교차하는 방향인 y축 방향으로 공기의 흐름을 허용한다.
제3 절연성 부재(430)에 형성된 관통홀(H3)은 셀 스택(122)의 외면인 제1 외측면(OSS1)과 인클로저(300)의 내면인 제1 내측면(ISS1)이 서로 대향하는 방향(즉, y축 방향) 및 제1 방향(즉, x축 방향)과 각각 교차하는 방향인 z축 방향으로 공기의 흐름을 허용한다.
제4 절연성 부재(440)에 형성된 관통홀(H4)은 셀 스택(122)의 외면인 제2 외측면(OSS2)과 인클로저(300)의 내면인 제2 내측면(ISS2)이 서로 대향하는 방향(즉, y축 방향) 및 제1 방향(즉, x축 방향)과 각각 교차하는 방향인 z축 방향으로 공기의 흐름을 허용한다.
일 실시 예에 의하면, 절연성 부재(400)의 양 단부는 인클로저(300)의 전면 및 후면과 각각 접하여 배치될 수 있다. 예를 들어, 도 3a를 참조하면, 제1 절연성 부재(410)의 양 단부(410E1, 410E2) 중 일단부(410E1)는 제1 엔드 플레이트(110A)의 내면(110AI)과 접하여 배치되고, 제1 절연성 부재(410)의 양 단부(410E1, 410E2) 중 타단부(410E2)는 제2 엔드 플레이트(110B)의 내면(110BI)과 접하여 배치될 수 있다. 또한, 제2 절연성 부재(420)의 양 단부(420E1, 420E2) 중 일단부(420E1)는 제1 엔드 플레이트(110A)의 내면(110AI)과 접하여 배치되고, 제2 절연성 부재(420)의 양 단부(420E1, 420E2) 중 타단부(420E2)는 제2 엔드 플레이트(110B)의 내면(110BI)과 접하여 배치될 수 있다. 제3 및 제4 절연성 부재(430, 440)도 제1 및 제2 절연성 부재(410, 420)와 마찬가지로, 양 단부가 제1 및 제2 엔드 플레이트(110A, 110B)의 내면(110AI, 110BI)과 각각 접하여 배치될 수 있다.
도 4는 도 3b에 도시된 Ⅲ-Ⅲ'선을 따라 절취한 부분 단면도를 나타낸다.
다른 실시 예에 의하면, 절연성 부재(400)의 양 단부 중 일단부는 제1 엔드 플레이트(110A)에 부분적으로 삽입되어 배치될 수 있고, 절연성 부재(400)의 양 단부 중 타단부는 제2 엔드 플레이트(110B)에 부분적으로 삽입되어 배치될 수 있다. 예를 들어, 도 4를 참조하면, 제1 절연성 부재(410)의 양 단부(410E1, 410E2) 중 타단부(410E2)는 제2 엔드 플레이트(110B)에 부분적으로 삽입되어 배치될 수 있다.
셀 스택(122)의 변형을 방지하고 강성을 확보하기 위해 전술한 바와 같이, 절연성 부재(400)가 제1 및 제2 엔드 플레이트(110A, 110B)에 밀착되어 형성될 수 있다. 이 경우, 절연성 부재(400)에 관통홀(H)이 존재하지 않는다면, 셀 스택(122)의 외면과 인클로저(300)의 내면 사이의 공간(SP1, SP2, SP3, SP4)은 절연성 부재(400)에 의해 서로 단절될 수 있다. 이 경우, 흡입구를 통해 외부로부터 유입된 공기는 서로 단절된 공간(SP1, SP2, SP3, SP4)을 순환할 수 없게 된다. 그러나, 절연성 부재(400)에 관통홀이 존재할 경우, 절연성 부재(400)에 의해 서로 단절된 공간(SP1, SP2, SP3, SP4)이 서로 연통할 수 있게 된다.
이하, 절연성 부재(400)에 형성된 관통홀(H)의 다양한 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 다음과 같이 설명한다. 이해를 돕기 위해, 도 3b에 도시된 바와 같이, 제1 엔드 플레이트(110A)의 하측의 제1 지점(P1)에 흡입구가 배치되고 제2 엔드 플레이트(110B)의 상측의 제2 지점(P2)에 배출구가 배치된다고 가정하여 설명한다.
도 5a는 도 4에 도시된 'A' 부분의 일 실시 예(A1)에 의한 단면도를 나타내고, 도 5b는 도 4에 도시된 'A' 부분의 다른 실시 예(A2)에 의한 단면도를 나타낸다.
일 실시 예에 의하면, 절연성 부재(400)의 관통홀은 셀 스택(122)의 외면과 이격되고, 인클로저(300)의 내면과 접하여 배치될 수 있다. 예를 들어, 도 5a를 참조하면, 제1 절연성 부재(410)에 형성된 관통홀(H1)은 셀 스택(122)의 외면인 탑 외면(OTS)과 소정 거리(D1)만큼 이격되고, 인클로저(300)의 내면인 탑 내면(ITS)과 접하여 배치될 수 있다.
다른 실시 예에 의하면, 관통홀(H)은 셀 스택(122)의 외면과도 이격되고, 인클로저(300)의 내면과도 이격되어 절연성 부재(400)의 제1 가장 자리와 제2 가장 자리 사이 예를 들어, 절연성 부재(400)의 중앙에 배치될 수 있다. 여기서, 절연성 부재(400)에서 셀 스택(122)의 외면(즉, 탑 외면(OTS))과 접하는 부분이 제1 가장 자리에 해당하고, 절연성 부재(400)에서 인클로저(300)의 내면(즉, 탑 내면(ITS))과 접하는 부분이 제2 가장 자리에 해당한다. 예를 들어, 도 5b를 참조하면, 제1 절연성 부재(410)에 형성된 관통홀(H1)은 인클로저(300)의 내면인 탑 내면(ITS)과 소정 거리(D2)만큼 이격되고, 셀 스택(122)의 외면인 탑 외면(OTS)과 소정 거리(D3)만큼 이격되어, 제1 절연성 부재(410)의 중앙에 배치될 수 있다.
만일, 관통홀(H)이 셀 스택(122)의 외면과 접하여 형성될 경우, 셀 모듈(122)의 강성을 확보하기 어려울 수 있다. 그러나, 실시 예에 의하면, 도 5a 또는 도 5b에 도시된 바와 같이 관통홀(H)은 셀 스택(122)의 외면으로부터 이격되어 형성되는 반면 절연성 부재(400)의 바닥면(410B, 420B, 430B, 440B) 전체는 셀 스택(122)의 외면과 접하여 배치되므로, 셀 모듈(122)의 강성이 확보될 수 있다.
또한, 관통홀(H)은 제1 방향(예를 들어, x축 방향)으로 서로 이격되어 배치된 복수의 관통홀을 포함할 수 있다. 예를 들어, 도 3a를 참조하면, 제1 절연성 부재(410)는 제1 방향(예를 들어, x축 방향)으로 서로 이격되어 배치된 복수의 관통홀(H1)을 포함하고, 제2 절연성 부재(420)는 제1 방향(예를 들어, x축 방향)으로 서로 이격되어 배치된 복수의 관통홀(H2)을 포함할 수 있다.
도 6 내지 도 9는 도 3b에 도시된 Ⅲ-Ⅲ'선을 따라 절취한 실시 예에 의한 다양한 단면 형상을 나타낸다.
제1 내지 제4 절연성 부재(410 내지 440)는 전술한 바와 같이 제1 방향(예를 들어, x축 방향)으로 배열된 복수의 관통홀을 포함할 수 있다. 예를 들어, 도 6에 도시된 바와 같이, 제1 절연성 부재(410)는 제1 방향(예를 들어, x축 방향)으로 배열된 복수의 관통홀(H11, H12, H13, H14, H15)을 포함할 수 있다. 도 7에 도시된 바와 같이, 제2 절연성 부재(420)는 제1 방향(예를 들어, x축 방향)으로 배열된 복수의 관통홀(H21, H22, H23, H24, H25)을 포함할 수 있다. 도 8에 도시된 바와 같이, 제1 절연성 부재(410)는 제1 방향(예를 들어, x축 방향)으로 배열된 복수의 관통홀(H11, H12, H13, H14, H15, H16)을 포함하고, 도 9에 도시된 바와 같이, 제2 절연성 부재(420)는 제1 방향(예를 들어, x축 방향)으로 배열된 복수의 관통홀(H21, H22, H23, H24, H25, H26)을 포함할 수 있다.
도 6 및 도 7의 경우 제1 및 제2 절연성 부재(410, 420) 각각이 5개의 관통홀을 포함하고, 도 8 및 도 9의 경우 제1 및 제2 절연성 부재(410, 420) 각각이 6개의 관통홀을 포함하는 것으로 예시되어 있다. 그러나, 실시 예는, 각 절연성 부재(400:410, 420, 430, 440)에 배치되는 관통홀의 개수에 국한되지 않는다.
또한, 도 3d, 도 6 내지 도 9의 경우 관통홀이 도 5a에 도시된 바와 같이 인클로저(300)의 내면에 접하여 배치된 것으로 예시되어 있다. 그러나, 관통홀에 대한 하기의 설명은 도 3d, 도 6 내지 도 9에 도시된 관통홀이 도 5b에 도시된 바와 같이 절연성 부재(400)의 중앙에 배치된 경우에도 적용될 수 있다.
일 실시 예에 의하면, 제1 방향(예를 들어, x축 방향)으로 배열된 복수의 관통홀은 흡입구 및 배출구로부터 멀리 배치될수록 큰 크기를 가질 수 있다.
배출구가 배치된 제2 엔드 플레이트(110B)로부터 멀리 배치될수록 관통홀은 더 큰 크기를 가질 수 있다.
예를 들어, 도 6에 도시된 바와 같이, 제2 엔드 플레이트(110B)의 상측의 제2 모서리에서 배출구가 배치된 제2 지점(P2)으로부터 가장 가까운 관통홀(H11)의 크기가 제1 절연성 부재(410)의 관통홀(H11 내지 H15)의 크기 중 가장 작고, 제2 모서리에서 배출구가 배치된 제2 지점(P2)으로부터 가장 멀리 배치된 관통홀(H15)의 크기가 제1 절연성 부재(410)의 관통홀(H11 내지 H15)의 크기 중 가장 클 수 있다. 즉, 화살표 방향(AR1)으로 갈수록 관통홀(H11 내지 H15)의 크기가 증가함을 알 수 있다. 제1 절연성 부재(410)의 관통홀의 크기는 다음 수학식 1과 같을 수 있다.
Figure pat00001
여기서, S11, S12, S13, S14, S15는 제1 절연성 부재(410)에 형성된 관통홀(H11, H12, H13, H14, H15)의 크기를 각각 나타낸다.
또한, 흡입구가 배치된 제1 엔드 플레이트(110A)로부터 멀리 배치될수록 관통홀은 더 큰 크기를 가질 수 있다.
예를 들어, 도 7에 도시된 바와 같이, 제1 엔드 플레이트(110A)의 하측의 제1 모서리의 제1 지점(P1)에 배치된 흡입구로부터 가장 가까운 관통홀(H21)의 크기가 제2 절연성 부재(420)의 관통홀(H21 내지 H25)의 크기 중 가장 작고, 제1 모서리의 제1 지점(P1)에 배치된 흡입구로부터 가장 멀리 배치된 관통홀(H25)의 크기가 제2 절연성 부재(420)의 관통홀(H21 내지 H25)의 크기 중 가장 클 수 있다. 즉, 화살표 방향(AR2)으로 갈수록 관통홀(H21 내지 H25)의 크기가 증가함을 알 수 있다. 제2 절연성 부재(420)의 관통홀의 크기는 다음 수학식 2와 같을 수 있다.
Figure pat00002
여기서, S21, S22, S23, S24, S25는 제2 절연성 부재(420)에 형성된 관통홀(H21, H22, H23, H24, H25)의 크기를 각각 나타낸다.
전술한 바와 같이, 복수의 관통홀이 흡입구 및 배출구로부터 멀리 배치될수록 큰 크기를 가질 경우, 흡입구나 배출구에 가까이 배치된 관통홀을 통과하는 공기의 유동량과 흡입구나 배출구에서 멀리 배치된 관통홀을 통과하는 공기의 유동량이 동일하거나 비슷해질 수 있다. 왜냐하면, 흡입구나 배출구에 가까울수록 관통홀을 통과하는 공기의 유동 속도가 더 빠르기 때문이다.
또한, 각 절연성 부재(400:410, 420, 430, 440)에 포함되는 복수의 관통홀은 제1 관통홀과 제2 관통홀을 포함할 수 있다. 여기서, 제2 관통홀은 제1 관통홀보다 흡입구 및 배출구로부터 상대적으로 멀리 배치된 관통홀로서 정의한다. 이 경우, 제2 관통홀의 단면적은 제1 관통홀의 단면적보다 클 수 있다.
예를 들어, 도 3d에 도시된 바와 같이, 흡입구가 배치된 제5 지점(P5)과 배출구가 배치된 제6 지점(P6) 간의 제1 및 제2 경로의 각 거리(L1, L2) 중에서, 제2 경로의 거리(L2)가 제1 경로의 거리(L1)보다 클 경우 제2 경로 상에 위치한 제2 및 제4 절연성 부재(420, 440)에 형성된 관통홀의 크기는 제1 경로 상에 위치한 제1 및 제3 절연성 부재(410, 430)에 형성된 관통홀의 크기보다 더 클 수 있다. 그러나, 도 3d에 도시된 바와 달리 제1 경로의 거리(L1)가 제2 경로의 거리(L2)보다 클 경우, 제1 경로 상에 위치한 제1 및 제3 절연성 부재(410, 430)에 형성된 관통홀의 크기는 제2 경로 상에 위치한 제2 및 제4 절연성 부재(420, 440)에 형성된 관통홀의 크기보다 더 클 수 있다.
전술한 바와 같이, 제1 관통홀보다 흡입구 및 배출구로부터 멀리 배치된 제2 관통홀의 단면적이 제1 관통홀의 단면적보다 클 경우, 제1 관통홀을 통과하는 공기의 유동량과 제2 관통홀을 통과하는 공기의 유동량이 동일해지거나 비슷할 수 있다. 왜냐하면, 제1 관통홀을 통과하는 공기의 유동 속도가 제2 관통홀을 통과하는 공기의 유동 속도보다 더 빠르기 때문이다.
또 다른 실시 예에 의하면, 복수의 관통홀은 서로 동일한 크기를 갖지만, 흡입구 및 배출구로부터 멀리 배치될수록 복수의 관통홀 간의 이격 거리는 감소할 수 있다.
예를 들어, 도 8을 참조하면, 제1 절연성 부재(410)에 형성된 관통홀(H11 내지 H16)의 크기는 서로 동일하다. 그러나, 배출구가 위치한 제2 엔드 플레이트(110B)의 상측의 제2 지점(P2)으로부터 멀리 배치될수록 복수의 관통홀 간의 이격거리는 감소할 수 있다. 즉, 화살표 방향(AR1)으로 갈수록 관통홀(H11 내지 H16) 간의 이격 거리가 감소함을 알 수 있다. 제1 절연성 부재(410)의 관통홀(H11 내지 H16) 간의 이격거리는 다음 수학식 3과 같을 수 있다.
Figure pat00003
여기서, d11은 관통홀(H11, H12) 간의 이격 거리를 나타내고, d12는 관통홀(H12, H13) 간의 이격 거리를 나타내고, d13은 관통홀(H13, H14) 간의 이격 거리를 나타내고, d14은 관통홀(H14, H15) 간의 이격 거리를 나타내고, d15는 관통홀(H15, H16) 간의 이격 거리를 나타낼 수 있다.
또한, 도 9를 참조하면, 제2 절연성 부재(420)에 형성된 관통홀(H21 내지 H26)의 크기는 서로 동일하다. 그러나, 흡입구가 배치된 제1 엔드 플레이트(110A)의 하측의 예를 들어, 제1 지점(P1)으로부터 멀리 배치될수록 복수의 관통홀 간의 이격 거리는 감소할 수 있다. 즉, 화살표 방향(AR2)으로 갈수록 관통홀(H21 내지 H26) 간의 이격 거리가 감소함을 알 수 있다. 제2 절연성 부재(420)의 관통홀(H21 내지 H26) 간의 이격거리는 다음 수학식 4와 같을 수 있다.
Figure pat00004
여기서, d21은 관통홀(H21, H22) 간의 이격 거리를 나타내고, d22는 관통홀(H22, H23) 간의 이격 거리를 나타내고, d23은 관통홀(H23, H24) 간의 이격 거리를 나타내고, d24는 관통홀(H24, H25) 간의 이격 거리를 나타내고, d25는 관통홀(H25, H26) 간의 이격 거리를 나타낼 수 있다.
전술한 바와 같이, 복수의 관통홀 사이의 간격이 흡입구 및 배출구로부터 멀리 배치될수록 좁을 경우, 흡입구나 배출구로부터 멀리 배치된 관통홀을 통과하는 공기의 유동량과 흡입구나 배출구로부터 가깝게 배치된 관통홀을 통과하는 공기의 유동량이 동일해지거나 비슷해질 수 있다. 왜냐하면, 비록 관통홀의 크기가 동일하다고 하더라도, 흡입구나 배출구에 가까울수록 관통홀을 통과하는 공기의 유동 속도가 더 빠름을 고려할 때, 일정 기간 동안 관통홀 간의 간격이 좁은 구역을 통과하는 공기의 량이 관통홀 간의 간격이 넓은 구역을 통과하는 공기의 량보다 더 많아질 수 있기 때문이다.
또한, 실시 예에 의한 연료 전지는 습도 센서를 더 포함할 수도 있다. 습도 센서는 셀 스택(122)과 인클로저(300) 사이의 공간의 습도를 센싱하는 역할을 한다. 습도 센서는 배출구와 흡입구 사이에 배치될 수 있다. 예를 들어, 습도 센서는 인클로저(300)의 제1 내측면(ISS1)과 탑 내면(ITS) 사이의 제3 모서리(P3), 인클로저(300)의 제2 내측면(ISS2)과 바닥 내면(IBS) 사이의 제4 모서리(P4) 중 적어도 한 곳에 배치될 수 있다. 또는, 습도 센서는 제3 모서리(P3) 및 제4 모서리(P4) 중 적어도 한 곳에 인접하여 배치될 수도 있다. 예를 들어, 습도 센서는 제3 모서리(P3)에 인접한 탑 내면(ITS) 또는 제1 내측면(ISS1)에 배치되거나, 제4 모서리(P4)에 인접한 바닥 내면(ITS) 또는 제2 내측면(ISS2)에 배치될 수 있다.
한편, 인클로저(300)의 흡입구를 통해 흡입된 공기를 배출구를 통해 배출하기 위한 다양한 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 다음과 같이 설명한다. 그러나, 실시 예는 이에 국한되지 않는다.
도 10은 연료 전지(100)에 포함될 수 있는 공기 흡입(intake) 부재(510)의 블럭도를 나타낸다.
도 1에 도시된 연료 전지(100)는 도 10에 도시된 공기 흡입 부재(510)를 더 포함할 수 있다.
공기 흡입 부재(510)는 공기 압축기에 의해 공기(IN2)를 유입하며, 유입되는 공기(IN2)의 유량에 따라 공기 흡입 부재(510)의 내부에 음압이 형성된다. 이때, 공기 흡입 부재(510)는 인클로저(300)의 배출구와 연결되어 있으므로, 공기 흡입 부재(510)의 내부의 음압에 의해 인클로저(300)의 배출구로부터 배출되는 공기(OUT1)가 입력단자 IN3을 통해 흡입한 후 외부로 배출(OUT2)될 수 있다.
이와 같이, 공기 흡입 부재(510)의 음압에 의해, 인클로저(300)의 흡입구를 통해 외부로부터 흡입된 공기(IN1)가 셀 스택(122)의 외면과 인클로저(300)의 내면 사이의 공간을 순환한 후, 인클로저(3000의 배출구를 통해 공기 흡입 부재(510)로 배출된 후, 공기 흡입 부재(510)의 출력단자 OUT2를 통해 배출될 수 있다.
도 11은 연료 전지(100)에 포함될 수 있는 팬(fan)(520) 및 구동부(530)의 블럭도를 나타낸다.
도 1에 도시된 연료 전지(100)는 도 11에 도시된 팬(520) 및 구동부(530)를 더 포함할 수 있다.
팬(520)은 구동부(530)로부터 공급되는 구동 신호 예를 들어, 15볼트의 구동 전압에 응답하여 IN4를 통해 입력된 공기를 출력단자 OUT3를 통해 배출할 수 있다.
팬(520)의 입력단자 IN4가 인클로저(300)의 배출구와 연결될 경우, 인클로저(300)의 배출구로부터 배출되는 공기(OUT1)는 팬(520)의 입력단자 IN4로 흡입된 후, 팬(520)의 출력단자 OUT3을 통해 배출될 수 있다. 예를 들어, 팬(520)은 인클로저(300)의 배출구와 직접 연결되거나 별도의 관(예를 들어, 호스)을 통해 간접적으로 연결될 수도 있다.
이와 같이, 팬(520)의 회전에 의해, 인클로저(300)의 외부로부터 흡입된 공기(IN1)는 셀 스택(122)의 외면과 인클로저(300)의 내면 사이의 공간을 순환한 후, 배출구를 통해 팬(520)로 배출된 후, 팬(520)의 출력단자 OUT3을 통해 배출될 수 있다.
셀 스택(122)이 운전되는 과정에서 외부로 나온 수분에 의해 셀 스택(122)의 외면과 인클로저(300)의 내면 사이의 공간에 습도가 상승할 수 있다. 이 공간에 포화 수증기압 이상의 수분이 쌓이게 되면, 셀 스택(122) 내부에 응결이 야기된다. 그러나, 배출구로부터 배출되는 공기를 공기 흡입 부재(510)나 팬(520)에서 흡입하면, 셀 스택(122)의 외면과 인클로저(300)의 내면 사이의 공간에서 공기가 순환하여 이 공간의 습도를 관리할 수 있다.
실시 예에 의한 연료 전지는 단일 모듈로 구성된 셀 스택(122)의 변형을 방지하고 강성을 확보하기 위해 절연성 부재(400)를 배치하면서도 각 절연성 부재(400)에 관통홀을 형성하여 셀 스택(122)과 인클로저(300) 사이의 공간을 환기시킬 수 있어, 셀 스택(122)의 내부에서 물의 응결(또는, 응축)을 방지할 수 있다. 이로 인해, 실시 예에 의한 연료 전지는 응결된 물에 의해 고전압 부품과 샤시 간의 전기적 패스가 형성되어 전기적 절연이 저하됨을 방지함으로써 셀 스택(122) 내부의 고전압 전기 절연성(또는, 안정성)을 확보해 줄 수 있고, 셀 스택(122) 내부 부품의 부식을 예방할 수 있다.
전술한 다양한 실시 예들은 본 발명의 목적을 벗어나지 않고, 서로 상반되지 않은 한 서로 조합될 수도 있다. 또한, 전술한 다양한 실시 예들 중에서 어느 실시 예의 구성 요소가 상세히 설명되지 않은 경우 다른 실시 예의 동일한 참조부호를 갖는 구성 요소에 대한 설명이 준용될 수 있다.
이상에서 실시 예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시 예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시 예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100: 연료 전지 110A, 110B: 엔드 플레이트
122: 셀 스택 300: 인클로저
400: 절연성 부재 510: 공기흡입부재

Claims (18)

  1. 복수의 단위 셀이 제1 방향으로 적층된 셀 스택;
    상기 셀 스택의 적어도 일부를 감싸며 배치되고, 외부로부터 공기가 흡입되는 흡입구 및 상기 흡입구로 흡입되어, 상기 셀 스택과 상기 인클로져 사이의 공간을 순환한 공기를 배출하는 배출구를 포함하는 인클로저; 및
    상기 셀 스택의 외면과 상기 인클로저의 내면 사이의 공간에 상기 제1 방향으로 연장되어 배치되어 상기 공간을 복수 개로 분할하며, 상기 분할된 복수 개의 공간을 서로 연통시키는 관통홀을 포함하는 절연성 부재를 포함하는 연료 전지.
  2. 제1 항에 있어서, 상기 관통홀은 상기 셀 스택의 외면과 이격되고 상기 인클로저의 내면과 접하여 배치된 연료 전지.
  3. 제1 항에 있어서, 상기 절연성 부재는 상기 셀 스택의 외면과 접하는 제1 가장 자리 및 상기 인클로저의 내면과 접하는 제2 가장 자리를 포함하고,
    상기 관통홀은 상기 셀 스택의 외면 및 상기 인클로저의 내면 각각과 이격되어 상기 절연성 부재의 상기 제1 가장 자리와 상기 제2 가장 자리 사이에 배치된 연료 전지.
  4. 제1 항에 있어서, 상기 관통홀은 상기 제1 방향으로 서로 이격되어 배치된 복수의 관통홀을 포함하는 연료 전지.
  5. 제4 항에 있어서, 상기 제1 방향으로 배열된 상기 복수의 관통홀은 상기 흡입구 및 상기 배출구로부터 멀리 배치될수록 큰 크기를 갖는 연료 전지.
  6. 제4 항에 있어서, 상기 복수의 관통홀은
    제1 관통홀; 및
    상기 제1 관통홀보다 상기 흡입구 및 상기 배출구로부터 멀리 배치된 제2 관통홀을 포함하고,
    상기 제2 관통홀의 단면적은 상기 제1 관통홀의 단면적보다 큰 연료 전지.
  7. 제4 항에 있어서, 상기 복수의 관통홀은 서로 동일한 크기를 갖고, 상기 흡입구 및 상기 배출구로부터 멀리 배치될수록 상기 복수의 관통홀 간의 이격 거리는 감소하는 연료 전지.
  8. 제1 항에 있어서, 상기 인클로저의 상기 내면은
    상기 제1 방향으로 마주하는 전면 및 후면;
    상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 서로 마주하는 탑 내면 및 바닥 내면; 및
    상기 제1 방향 및 상기 제2 방향과 각각 교차하는 제3 방향으로 서로 마주하는 제1 내측면 및 제2 내측면을 포함하는 연료 전지.
  9. 제8 항에 있어서, 상기 셀 스택의 양 단부에 각각 배치된 제1 및 제2 엔드 플레이트를 더 포함하고,
    상기 인클로저의 상기 전면은 상기 제1 엔드 플레이트의 내측면에 해당하고,
    상기 인클로저의 상기 후면은 상기 제2 엔드 플레이트의 내측면에 해당하는 연료 전지.
  10. 제8 항 또는 제9 항에 있어서, 상기 흡입구는 상기 인클로저의 상기 제1 내측면과 상기 바닥 내면 사이의 제1 모서리에서 상기 전면에 위치하고,
    상기 배출구는 상기 인클로저의 상기 제2 내측면과 상기 탑 내면 사이의 제2 모서리에서 상기 후면에 위치하는 연료 전지.
  11. 제8 항 또는 제9 항에 있어서, 상기 흡입구는 상기 인클로저의 상기 제1 내측면과 상기 바닥 내면 사이의 제1 모서리에 인접한 상기 전면에 위치하고,
    상기 배출구는 상기 인클로저의 상기 제2 내측면과 상기 탑 내면 사이의 제2 모서리에 인접한 상기 후면에 위치하는 연료 전지.
  12. 제8 항 또는 제9 항에 있어서, 상기 인클로저의 상기 제1 내측면과 상기 탑 내면 사이의 제3 모서리 및 상기 인클로저의 상기 제2 내측면과 상기 바닥 내면 사이의 제4 모서리 중 적어도 한 곳에 배치된 습도 센서를 더 포함하는 연료 전지.
  13. 제8 항 또는 제9 항에 있어서, 상기 인클로저의 상기 제1 내측면과 상기 탑 내면 사이의 제3 모서리 및 상기 인클로저의 상기 제2 내측면과 상기 바닥 내면 사이의 제4 모서리 중 적어도 한 곳에 인접하여 배치된 습도 센서를 더 포함하는 연료 전지.
  14. 제8 항에 있어서, 상기 셀 스택의 상기 외면은
    상기 인클로저의 상기 탑 내면 및 상기 바닥 내면과 각각 마주하는 탑 외면 및 바닥 외면; 및
    상기 인클로저의 상기 제1 및 제2 내측면과 각각 마주하는 제1 및 제2 외측면을 포함하는 연료 전지.
  15. 제14 항에 있어서, 상기 절연성 부재는
    상기 셀 스택의 상기 탑 외면과 상기 인클로저의 상기 탑 내면 사이에 배치되며, 상기 관통홀이 형성된 제1 절연성 부재;
    상기 셀 스택의 상기 바닥 외면과 상기 인클로저의 상기 바닥 내면 사이에 배치되며, 상기 관통홀이 형성된 제2 절연성 부재;
    상기 셀 스택의 상기 제1 외측면과 상기 인클로저의 상기 제1 내측면 사이에 배치되며, 상기 관통홀이 형성된 제3 절연성 부재; 및
    상기 셀 스택의 상기 제2 외측면과 상기 인클로저의 상기 제2 내측면 사이에 배치되며, 상기 관통홀이 형성된 제4 절연성 부재를 포함하는 연료 전지.
  16. 복수의 단위 셀이 제1 방향으로 적층된 셀 스택;
    상기 셀 스택의 적어도 일부를 감싸며 배치되고, 외부로부터 공기가 흡입되는 흡입구 및 상기 흡입구로 흡입되어, 상기 셀 스택의 외면과 상기 인클로져의 내면 사이의 공간을 순환한 공기를 배출하는 배출구를 포함하는 인클로저; 및
    상기 셀 스택의 상기 외면과 상기 인클로저의 상기 내면 사이에서 상기 제1 방향으로 연장되어 배치되며, 상기 셀 스택의 외면과 상기 인클로저의 내면이 서로 대향하는 방향 및 상기 제1 방향과 각각 교차하는 방향으로 상기 공기의 흐름을 허용하는 관통홀을 포함하는 절연성 부재를 포함하는 연료 전지.
  17. 제1 항 또는 제16 항에 있어서, 상기 배출구로부터 배출되는 상기 공기를 흡입하는 공기 흡입 부재를 더 포함하는 연료 전지.
  18. 제1 항 또는 제16 항에 있어서, 상기 배출구를 통해 상기 공기를 배출시키는 팬을 더 포함하는 연료 전지.
KR1020180154983A 2018-12-05 2018-12-05 연료 전지 KR20200068250A (ko)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020180154983A KR20200068250A (ko) 2018-12-05 2018-12-05 연료 전지
US16/538,410 US11450875B2 (en) 2018-12-05 2019-08-12 Fuel cell with corrosion resistance
CN201910827254.3A CN111276728B (zh) 2018-12-05 2019-09-02 具有耐腐蚀性的燃料电池

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020180154983A KR20200068250A (ko) 2018-12-05 2018-12-05 연료 전지

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20200068250A true KR20200068250A (ko) 2020-06-15

Family

ID=70970279

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020180154983A KR20200068250A (ko) 2018-12-05 2018-12-05 연료 전지

Country Status (3)

Country Link
US (1) US11450875B2 (ko)
KR (1) KR20200068250A (ko)
CN (1) CN111276728B (ko)

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101049830B1 (ko) * 2004-04-21 2011-07-15 삼성에스디아이 주식회사 연료 전지 시스템
KR100570688B1 (ko) * 2004-05-11 2006-04-12 삼성에스디아이 주식회사 연료 전지용 스택 및 이 스택을 갖는 연료 전지 장치
JP4839581B2 (ja) * 2004-06-18 2011-12-21 日産自動車株式会社 燃料電池のケース構造
KR100933856B1 (ko) * 2007-08-20 2009-12-24 삼성에스디아이 주식회사 연료전지 시스템
JP5362406B2 (ja) * 2009-03-25 2013-12-11 三洋電機株式会社 燃料電池
JP5829565B2 (ja) 2012-03-29 2015-12-09 本田技研工業株式会社 燃料電池システム
KR101372027B1 (ko) * 2012-12-28 2014-03-07 현대자동차주식회사 연료전지 스택
JP6104864B2 (ja) * 2014-09-02 2017-03-29 本田技研工業株式会社 燃料電池スタック及び燃料電池車両
JP6258380B2 (ja) * 2016-02-29 2018-01-10 本田技研工業株式会社 燃料電池の制御方法、及び燃料電池システム
JP6388004B2 (ja) * 2016-06-21 2018-09-12 トヨタ自動車株式会社 燃料電池、および、燃料電池の製造方法
JP6954813B2 (ja) * 2017-11-24 2021-10-27 株式会社Ｓｏｋｅｎ 燃料電池の製造方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN111276728A (zh) 2020-06-12
US20200185749A1 (en) 2020-06-11
US11450875B2 (en) 2022-09-20
CN111276728B (zh) 2024-02-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9905878B2 (en) Fuel cell stack and fuel cell vehicle
CN112236890A (zh) 燃料电池膜加湿器
US11588169B2 (en) Fuel cell and method of manufacturing the same
US20090130519A1 (en) Fuel cell
US9748583B2 (en) Flow field plate for improved coolant flow
US10879541B2 (en) Fuel cell stack
CN111799493B (zh) 燃料电池***
CN108736039B (zh) 燃料电池
JP2013152878A (ja) 燃料電池システム
CN110783590B (zh) 燃料电池堆
US8815464B2 (en) Fuel cell
KR20200068250A (ko) 연료 전지
US11380930B2 (en) Fuel cell
US11710835B2 (en) Fuel cell module
CN111799494B (zh) 燃料电池***
CN116742038B (zh) 电池单元、电池模组以及供电***
KR20220072187A (ko) 연료 전지 및 이를 포함하는 차량
JP2007149387A (ja) 反応ガス用加湿装置
JP6519496B2 (ja) 燃料電池
KR20240002761A (ko) 연료 전지
JP2016213151A (ja) セパレータ、セルスタック及び燃料電池システム
JP2016184529A (ja) 燃料電池スタック
KR20220033788A (ko) 연료 전지
JP4753743B2 (ja) 反応ガス用加湿装置
JP2017045696A (ja) 燃料電池スタック

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal