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KR100531050B1 - 연료 전지 조립체 및 이의 제조방법 - Google Patents

연료 전지 조립체 및 이의 제조방법 Download PDF

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KR100531050B1
KR100531050B1 KR10-2002-7014889A KR20027014889A KR100531050B1 KR 100531050 B1 KR100531050 B1 KR 100531050B1 KR 20027014889 A KR20027014889 A KR 20027014889A KR 100531050 B1 KR100531050 B1 KR 100531050B1
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사사하라준
구보타다다히로
스즈키도시후미
이소가이유지
이상준존
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혼다 기켄 고교 가부시키가이샤
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Abstract

전해질층과, 그 사이에 전해질층을 개재하는 한쌍의 가스 확산 전극층들과, 가스 확산 전극층들과 접촉하는 연료 및 산화제 가스들을 위한 통로들(10,11)을 한정하기 위한 한쌍의 흐름 분배 플레이트들(5)을 구비하는 적어도 하나의 전지를 포함하는 연료 전지 조립체에 있어서, 히터(62) 및 여러 가지 센서들(61a,61b,61c)이 히터 및 센서들을 설치하기 위해 요구되는 작업이 단순화되도록 흐름 분배 플레이트중 적어도 하나에 형성되어 있다. 이들을 기판에 매립시킴으로써, 복잡한 실링 장치을 위한 요구가 배제되어질 수 있다. 특히, 각 흐름 분배 플레이트가 기판상에 에칭 공정을 수행하고, 각 흐름 분배 플레이트를 형성하는 단계에 연속하여 히터 및 센서들을 형성함으로써 이루어진다면, 센서들의 설치와 연료 전지의 제조가 단순화되어진다.

Description

연료 전지 조립체 및 이의 제조방법{Fuel cell assembly and method for making the same}
본 출원은 2000년 5월 8일에 출원된 미국 가출원 번호 60/202,827과 2000년 10월 23일에 출원된 60/242,136의 이익을 주장하며, 둘 다 참조문헌으로 본원에 포함된다.
본 발명은 통상적으로 각각이 전해질층(electrolyte layer)과, 전해질층의 일측면상에 위치된 한쌍의 확산 전극층(diffusion electrode layer)들과, 확산 전극층들의 반대쪽 면들과 협력하여 연료와 옥시던트(oxidant)를 분배하기 위하여 통로들을 한정하는 확산 전극층들의 바깥쪽 일측면상에 위치된 한쌍의 흐름 분배 플레이트(flow distribution plate)들을 구비하는 복수개의 연료 전지들을 포함하는 연료 전지 조립체에 관한 것이다.
연료 전지는 전해질층과, 전해질층의 일측면상에 위치된 한쌍의 전극들을 포함하며, 촉매의 도움으로, 상응하는 전극들에 공급되어지는, 수소 및 알코올과 같은 연료 가스와 산소 및 공기와 같은 산화 가스 사이의 전기화학 반응을 통하여 전기를 발생시킨다. 전해질층을 위해 사용되는 전해질의 성분에 따라, 연료 전지는 인산 타입, 고체 폴리머 타입 또는 용융 탄산염 타입으로 불리어질 수 있다.
특히, 전해질층을 위한 이온-교환 수지 박막(ion-exchange resin membrane)을 사용하는 고체 폴리머 전해질 타입의 연료 전지(SPFC)는 고체 산화물 타입의 연료 전지(SOFC)에 비하여, 콤팩트한 디자인, 낮은 작동온도(100℃ 또는 이하)와 높은 효율의 가능성 때문에 매우 전도 유망한 것으로 간주된다.
SPE는 통상적으로 과탄화불소 술폰산(perfluorocarbonsulfonic acid)(네피온(Nafion): 상품명), 페놀 술폰산(phenolsulfonic acid), 폴리에틸렌 술폰산(polyethylenesulfonic acid), 폴리트리플루오르 술폰산(polytrifluorosulfonic acid)등으로 만들어진 이온-교환 수지 박막으로 구성되어 있다. 백금 분말과 같은 촉매가 주입된 다공성 탄소 시트는 가스 확산 전극층으로 제공되는 이온-교환 수지 박막의 각 측면상에 위치되어있다. 이러한 조립체는 박막-전극 조립체(MEA)로 불린다. 연료 전지는 흐름 분배 플레이트들(세퍼레이터(separator)들)을 사용함으로써 MEA의 일측면상에 연료 가스 통로와 MEA의 다른 측면상에 산화 가스 통로를 한정함으로써 형성될 수 있다.
통상적으로, 이러한 연료 전지들은 쌓여지고, 흐름 분배 플레이트들은 동일한 스택(stack)으로 인접한 연료 전지들에 의해 공유되어진다.
안정한 방식으로 연료 전지를 작동시킬 때, 가스들 및 전해질의 온도와, 가스 유량에 따라 가스의 유량을 제어하는 것이 필수적이다. 예를 들면, 공개공보 번호 8-185878로 제출된 일본 특허와 공개공보 번호 11-162490으로 제출된 일본 특허는 반응 가스들의 온도와 유량을 검출하기 위하여 연료 전지에 센서들이 마련된 것을 제시하고 있다.
그러나, 이러한 이전의 제안들에 따르면, 센서들은 연료 전지의 외부에 제공되기 때문에, 각각의 개별 전지로부터 소망하는 정보를 얻는 것이 가능하지 않다. 그리고, 이것은 정확한 검출과 제어를 방해하였다. 공개공보 번호 11-162490에 제출된 일본 특허는 연료 전지 스택에 설치된 전압센서들과 저항센서들을 개시하고 있다. 그러나, 그러한 방식으로 센서들을 설치하는 것은 매우 복잡한 실링 장치를 필요로 한다. 이것은 연료 전지 스택을 위한 조립 작업을 복잡하게 할 뿐만 아니라, 이러한 실링 장치의 내구성을 확보하는데 다소 어려움을 준다. 이러한 문제점은 특히 센서가 연료 전지 스택의 각 연료 전지에 설치되어지기를 바란다면 심각해진다.
이제, 본 발명은 첨부된 도면들을 참조하여 하기와 같이 설명되어진다:
도 1은 본 발명을 구현하는 연료 전지 조립체의 일부에 대한 분해 사시도이다;
도 2a는 도 1의 Ⅱa-Ⅱa 선을 따라 절단한 단면도이다;
도 2b는 도 1의 Ⅱb-Ⅱb 선을 따라 절단한 단면도이다;
도 3a 내지 도 3c는 제조 공정의 다른 단계들에 있어서 전해질층의 단면도이다;
도 4a 내지 도 4c는 제조 공정의 다른 단계들에 있어서 흐름 분배 플레이트의 단면도이다;
도 5는 본 발명의 연료 전지의 센서 및 히터를 보여주는 확대된 단편 사시도이다;
도 6a 내지 도 6i는 본 발명의 연료 전지의 센서 및 히터의 제조 공정을 설명하는 단면도이다;
선행 기술의 그러한 문제점을 고려하여, 본 발명의 일 목적은 실링 장치를 복잡하게 하지 않고 연료 전지에 센서 및/또는 히터가 형성될 수 있게 하는 연료 전지 조립체를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 제조 공정을 복잡하게 하지 않고 연료 전지에 센서 및/또는 히터가 형성될 수 있게 하는 연료 전지 조립체를 제공하는 것이다.
본 발명에 따르면, 이러한 목적들은 전해질층과, 그 사이에 전해질층을 개재하는 한쌍의 가스 확산 전극층들과, 가스 확산 전극층들과 접촉하는 연료 및 산화제 가스들을 위한 통로들을 한정하기 위한 한쌍의 흐름 분배 플레이트들을 구비하는 적어도 하나의 전지를 포함하며, 온도와, 가스 유량 및 가스 압력을 구성하는 그룹중 적어도 하나의 요소를 검출하기 위한 히터 및/또는 센서는 흐름 분배 플레이트들중 적어도 하나와 일체로 형성되어 있는 것으로 특징지어지는 연료 전지 조립체를 제공함으로써 달성될 수 있다.
바람직하게는, 흐름 분배 플레이트들중 적어도 하나상에 그것을 위하여 박막 물질을 증착시킴으로써 히터 및/또는 센서를 형성하고, 기판상에 에칭 공정을 수행함으로써 각 흐름 분배 플레이트를 형성하며, 연속적으로 이러한 단계들을 수행함으로써, 히터 및/또는 센서를 설치하기 위하여 요구되는 작업이 단순화되어진다. 이것들을 기판에 매립함으로써 복잡한 실링 장치에 대한 요구가 배제되어질 수 있다.
도 1은 본 발명을 구현하는 연료 전지 조립체의 일부에 대한 구조를 보여주는 분해 사시도이다. 실제적으로, 복수개의 전지들은 스택으로 형성되어 있으며, 이러한 많은 스택들은 직렬 및/또는 병렬로 연결되어 있으며, 알코올, 수소 가스 또는 그러한 종류의 다른 것으로 구성된 연료가 공기와 같은 산화 가스와 함께 각 연료 전지 스택에 공급되어 있다.
도 2a 및 도 2b를 또한 참조하면, 각 연료 전지(1)는 중앙의 전해질층(2)과, 중앙의 전해질층(2)의 일측면에 놓여진 한쌍의 가스 확산 전극층들(3,4)과, 가스 확산 전극층들(3,4)의 바깥쪽 일측면에 위치된 한쌍의 흐름 분배 플레이트들(5)을 포함한다. 각 흐름 분배 플레이트(5)의 바깥쪽 측면은 인접한 연료 전지를 위한 흐름 분배 플레이트로서 제공되기 위하여 그것을 위한 안쪽 측면으로서 동일하게 형성되어 있다.
전해질층(2)은 격자 프레임(21)과, 격자 프레임(21)의 인접한 바(bar)(21a)들 사이로 한정되는 직사각형의 관통공(21b)들내로 채워진 고체 폴리머 전해질(SPE)(22)을 포함한다. SPE(22)는 과탄화불소 술폰산(네피온(Nafion): 상품명), 페놀 술폰산, 폴리에틸렌 술폰산, 폴리트리플루오르 술폰산등과 같은 물질들로 만들어질 수 있다.
격자 프레임(21)은 실리콘 웨이퍼를 에칭하거나 다른 작업을 하여 형성되어지며, 직사각형 및 고리 모양의 프린지(fringe) 부분과, 고리 모양의 프린지(fringe) 부분의 내부를 한정하는 직사각형의 격자 영역을 구비하고 있다. 격자 프레임(21)의 격자 영역에서 각 바(21a)는 도 2a 및 도 2b에 가장 잘 보여지는 바와 같이 상응하는 관통공(21b)의 중간 부분으로 돌출시키기 위하여 그것에 대하여 중간 부분에서 돌출부(21c)를 구비하고 있다. 돌출부(21c)는 바(21a)의 길이를 따라 연장되는 융기 모양이며, 각 관통공(21b)에 보다 좁은 중앙 부분을 생성한다. 돌출부(21c)는 각 관통공(21b)에 SPE(22)를 유지하는데 도움을 준다.
이러한 돌출부는 편리하게는 격자 프레임(21)을 형성하는 것과 동시에 형성되어질 수 있다. 도 3a 내지 도 3c는 전해질층(2)을 형성하는 공정을 설명한다. 우선 첫째로, 적절히 패턴이 된 포토레지스트층(photoresist layer)(13,14)이 도 3a에 보여지는 바와 같이 격자 프레임(21)을 위한 소재로 제공되는 실리콘 웨이퍼의 각 측면상에 놓여진다. 이방성 에칭(anisotropic etching)이 도 3b에 설명되는 바와 같이 웨이퍼의 양측면으로부터 수행되어지며, 이것은 돌출부(21c)에 의해 각각의 중앙 부분이 좁혀지는 복수개의 관통공(21b)들을 생성한다. 그 다음, 포토레지스트층들(13,14)이 제거되어지며, SPE(22)가 전해질층(2)의 각 측면에 실질적으로 같은 높이의 평면을 한정하기 위하여 관통공(21b)들의 각각에 채워진다.
본 구현예에 있어서, 직사각형의 관통공(23a,23b,24a,24b)은 격자 프레임(21)의 프린지 부분의 각 모서리 부분에 형성되어 있다. 이 관통공들(23a,23b)의 대각선으로 대치하는 쌍들중 하나는 연료가스를 위한 입구 및 배출구로 제공된다. 이 관통공들(24a,24b)의 남아있는 대치하는 한쌍은 산화 가스를 위한 입구 및 배출구로 제공된다. 이 관통공들은 이들이 관통공들(21b)이 형성되는 동일한 방식으로 이방성 에칭(습식 에칭)에 의해 형성되는 것과 같은 직사각형 구멍들로 형성되어지나, 건식 에칭에 의해 형성된다면 원형의 구멍들이나 또 다른 모양의 구멍들로 형성되어질 수도 있다.
각 흐름 분배 플레이트(5)는 또한 실리콘 웨이퍼를 작업함으로써 형성되어지고, 실질적으로 등각의 직사각형 모양을 가진다. 편평한 바닥을 가지는 직사각형 오목부(recess)(51이나 52)는 흐름 분배 플레이트(5)의 각 측면에 중앙으로 형성되어 있으며, 각각 절두된(truncated) 피라미드 모양을 가지는 복수개의 돌출부들(53이나 54)은 편평한 바닥상에 형성되어 있다. 오목부들(51,52) 및 돌출부들(53,54)의 표면은 가스 확산 전극층들(3,4)을 외부 회로와 전기적으로 연결시키기 위한 적절한 수단들에 의하여 전극 터미널층(55나 56)으로서 제공하는 금 플레이트층으로 코팅되어 있다.
도 4a 내지 도 4c는 각 흐름 분배 플레이트(5)를 형성하는 공정을 보여주고 있다. 적절히 패턴이 된 포토레지스트층(15나 16)은 도 4a에 보여지는 것처럼 실리콘 웨이퍼의 각 측면상에 형성되어 있으며, 실리콘 웨이퍼는 도 4b에 보여지는 것처럼 동시에 오목부들(51,52) 및 돌출부들(53,54)을 형성하기 위하여 양측면으로부터 에칭되어진다. 각 연료 전지 스택의 상단부 또는 하단부상에 분배 플레이트(5)는 그것의 내측면상에만 오목부 및 돌출부들을 구비하고 있다. 그 후, 포토레지스트층들(15,16)이 제거되어지며, 전극 터미널층(55,56)이 도 4c에 보여지는 것처럼 오목부들(51,52) 및 돌출부들(53,54)의 표면 상부로 형성되어진다.
분배 플레이트(5)는 격자 프레임(21)에 대해 등각이며, 그 결과 직사각형 모양을 가진다. 직사각형 관통공(57a,57b,58a나 58b)은 그것의 프린지 부분의 각 모서리 부분에 형성되어 있다. 이 관통공들(57a,57b)의 대각선으로 대치하는 쌍들중 하나는 연료 가스를 위한 입구 및 배출구로 제공된다. 이 관통공들(58a,58b)의 남아있는 대치하는 쌍은 산화 가스를 위한 입구 및 배출구로 제공된다. 도 1에 보여지는 바와 같이, 프린지 부분에 형성된 홈들(59a,59b)은 산화 가스를 위하여 오목부(51)와 관통공들(58a,58b)를 각각 연통시키며, 유사한 홈들(60a,60b)은 연료 가스를 위하여 오목부(52)와 관통공들(57a,57b)을 각각 연통시킨다. 이 홈들(59a,59b,60a,60b)은 이방성 에칭(습식 에칭)에 의해 형성됨에 따라 V-모양의 단면을 가진다. 관통공들(57a,57b,58a,58b)은 격자 프레임(21)의 관통공들(21b)과 동일한 방식으로 이방성 에칭에 의해 형성되기 때문에, 이들은 본 구현예에 있어서 직사각형의 관통공들을 이룬다.
도 5를 참조하면, 가스 온도센서(61a), 유량센서(flow rate sensor)(61b), 전해질 온도센서(61c)는 흐름 분배 플레이트(5)와 일체로 형성되어 있다. 가스 온도센서(61a)와 전해질 온도센서(61c)는 흐름 분배 플레이트(5)상에 형성되고 적절하게 작업되어진 백금층과 백금-로듐(rhodium)층을 구비하는 열전대(thermocouple)들로 구성되어 있다. 실리콘 웨이퍼의 일부를 적절히 도핑하며, 온도 변화에 따라 실리콘 웨이퍼상에 형성된 반도체층을 통하여 안내되는 전류 변화를 이용함으로써 온도센서를 형성할 수도 있다. 가스 온도센서(61a)는 정지 상태(stationary) 가스의 온도를 측정하도록 흐름 분배 플레이트(5)의 독립된 오목부(64)의 상부에 위치되어 있다. 유량센서(61b)는 주위 가스의 유량 변화의 결과로서 온도 변화에 따른 전기 저항을 변화시키는 저항센서(열선센서(hot wire sensor))로 구성되어 있다. 부가적으로 히터(62)는 바람직한 출력 수준을 얻기 위해 요구되는 시간 주기를 줄이며, 연료 전지의 온도를 적절히 높임으로써 안정된 동력 발생을 확보하도록 흐름 분배 플레이트(5)의 주변 부분을 따라 형성되어 있다. 가스 온도센서(61a), 유량센서(61b), 전해질 온도센서(61c)와 히터(62)는 도 1에 있어 최하층의 흐름 분배 플레이트(5)의 상부면상에만 보여지고 있으나, 이러한 센서들(61a,61b,61c)과 히터(62)는 각 중간층의 흐름 분배 플레이트(5)의 양측면상과, 최상층의 흐름 분배 플레이트(5)의 하부면상에 구비될 수 있다. 센서들과 히터들의 위치 및 개수는 이것들이 하기에 설명할 박막 형성 공정과 에칭 공정에 의해 형성될 수 있는 한 자유 자재로 선택되어질 수 있다.
유량센서(61b)와 히터(62)를 제조하는 공정은 도 6a 내지 도 6i를 참조하여 하기와 같이 설명된다. 질소화 실리콘(SiN) 절연층(65), 백금 저항층(66)과 질소화 실리콘 절연층(67)은, 차례차례, 예컨대 물리적 기상 증착(physical vapor deposition)에 의해 실리콘 웨이퍼상에 증착되어진다(도 6a). 그 후 레지스트층들(68,69)이 유량센서(61b)와 히터(62)의 패턴 이후에 형성되어진다(도 6b). 레지스트층들(68,69)로부터 노출된 백금 저항층(66) 및 질소화 실리콘 절연층(67)의 부분들은 에칭에 의해 제거되어지며, 포토레지스트층들(68,69)이 제거되어진다(도 6c). 그 다음, 조립체는 질소화 실리콘층(70)으로 보호용 코팅이 되어진다. 레지스트층(71)은 그 후 히터(62)의 전극을 위한 창(window,72)을 한정하는 부분들을 제외한, 조립체의 상부에 형성되어진다(도 6e). 창(72)은 질소화 절연층(70) 및 질소화 절연층(67)에 상응하는 부분들을 에칭하여 제거함으로써 형성되어지며, 레지스트층(71)이 제거되어진다(도 6f).
오목부들(51,52) 및 홈들(59a,59)이 되는 질소화 절연층들(65,70)의 부분들은 이상 설명한 동일한 방식으로 제거되어진다(도 6g). 크롬(Cr) 또는 금(Au)층이 형성되어지며, 히터(62)를 위한 전극층(74)을 형성하기 위하여 적절하게 패턴되어진다(도 6h). 그 다음, 유량센서(61b)가 오목부들(51,52) 및 돌출부들(53,54)이 형성됨과 동시에 형성되어지도록 에칭 공정이 도 4a 내지 도 4c에 설명되어진 것처럼 수행되어진다(도 6i). 실리콘 웨이퍼의 결정(crystal) 방향에 대하여 소정 각도로 유량센서(61b)를 형성하고, 이방성 에칭을 수행함으로써, 유량센서(61b)가 에칭에 의해 언더컷(undercut)될 수 있으며, 소망하는 가스 통로가 유량센서(61b)의 하부에 형성될 수 있다.
가스 온도 센서(61a)는 유량센서(61b) 및 히터(62)와 동일한 방식으로 형성될 수 있으나, 부가적으로 백금-로듐층을 형성하는 단계가 요구된다. 특히, 전해질 온도센서(61c)는 어떠한 언더컷 에칭을 요구하지 않으나, 동일한 소재를 사용함으로써 가스 온도센서(61a)와 동시에 형성될 수 있다. 따라서, 가스 온도센서(61a) 및 전해질 온도센서(61c)를 형성하는 공정에 대한 설명은 생략한다.
이상 설명한 박막 형성 공정은 물리적 기상 증착에 한정되지 않으며, 여러 가지 형태의 화학적 기상 증착(CVD), 스퍼터링(sputtering), 여러 가지 형태의 도금, 건조나 경화에 의해 수반되는 솔-젤(sol-gel) 공정과 같은 코팅에 의해 이루어질 수도 있으며, 층들을 제거하는 공정은 습식 에칭, 건식 에칭, 플라즈마 에칭, 전기 방전 기계가공, 레이저빔 기계가공 및 전자빔 기계가공을 포함할 수 있다.
가스 확산 전극들(3,4)은 각각 전해질층(2)을 마주 대하는 그것의 측면상에 형성된 SPE와 혼합된 백금 촉매(3b, 4b)의 층을 가지는 탄소 시트(3a나 4a)로 이루어져 있다.
이러한 방식으로, 각 연료 전지에는, 한쌍의 흐름 분배 플레이트들(5)이 가스 확산 전극층(3이나 4)을 지나서 전해질층(2)의 일측면상에 위치되어지며, 이러한 구성요소들은 오목부들을 감싸는 부분들을 따라 접합 매개물(bonding agent)을 사용함으로써 결합되어진다. 따라서, 복수개의 좁은 통로들(11)은 연료 가스를 위한 각 전해질층(2)의 중앙 오목부들(52)중 하나에 한정되어지며, 복수개의 동일한 좁은 통로들(10)은 산화 가스를 위한 전해질층(2)의 중앙 오목부들(51)중 다른 하나에 한정되어진다. 각 돌출부는 실질적으로 전극 터미널로서 제공하는 금속 플레이트에 의해 전체적으로 덮여져 있으며, 전해질층(2)의 프레임 격자(21)에 대하여 가스 확산 전극층들(3이나 4)을 살며시 밀고 있다. 따라서, 각 가스 확산 전극층(3이나 4)은 평행한 관계에 있는 많은 돌출부들을 지나서 상응하는 분배 플레이트(5)에 전기적으로 연결되어 있으며, 전해질층(2)과 외부 회로사이의 신뢰할 수 있는 전기적 연결이 맺어질 수 있다.
격자 프레임(21)과 분배 플레이트들(5) 사이의 접합은 다른 많은 방식으로 달성될 수 있다. 바람직하게는, 접합 매개물을 사용하는 접합 대신 양극 접합(anodic bonding)이 사용될 수 있다. 이 경우, 센서들(61a,61b,61c) 및 히터(62)로부터 리이드(lead)들이 흐름 분배 플레이트(5)의 두께를 가로질러 연장된 구멍들을 통과할 수 있으며, 흐름 분배 플레이트(5)의 반대면으로부터 외부 회로와 연결되어질 수 있다.
연료 가스 및 산화제 가스(공기)가 센서들(61a,61b,61c)로부터 신호들에 따라 히터(62)를 활성화시키는 동안 연료 전지(1)를 통과함에 따라, 전기 화학적 반응이 촉매(백금)의 도움으로 발생되며, 전압이 전극 터미널층(55,56) 사이에 발생된다. 이에 따라 이러한 복수개의 연료 전지들을 구성하는 스택은 외부 회로를 위한 동력원으로 제공될 수 있다.
앞선 설명으로부터 인식할 수 있는 것처럼, 본 발명에 따르면, 전해질층과, 그 사이에 전해질층을 개재하는 한쌍의 가스 확산 전극층들과, 가스 확산 전극층들과 접촉하는 연료 및 산화제 가스들을 위한 통로들을 한정하기 위한 한쌍의 흐름 분배 플레이트들을 구비하는 적어도 하나의 전지를 포함하는 연료 전지 조립체에 있어서, 온도와, 가스 유량 및 가스 압력을 구성하는 그룹중 적어도 하나의 요소를 검출하기 위한 히터 및/또는 센서는 흐름 분배 플레이트들중 적어도 하나와 일체로 형성되어 있다. 따라서, 센서 및 히터의 형성이 단순화되며, 기판에 이들을 매립함으로써 다른 특별한 장치를 위한 요구가 배제될 수 있다. 특히, 흐름 분배 플레이트상에 증착된 층들과 함께 센서 및/또는 히터를 형성하고, 기판을 에칭하여 흐름 분배 플레이트를 형성함으로써, 센서 및/또는 히터는 연료 전지를 제조하는 공정의 일부로서 제조되어질 수 있다.
본 발명은 그것의 바람직한 구현예들에 의하여 설명되어지고 있지만, 첨부된 청구범위들에 설명되는 본 발명의 범위를 벗어남이 없이 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 다양한 변경들 및 변형들이 가능하다는 것은 명백하다. 예를 들어, 연료 전지들을 위한 연료 및 옥시던트가 본 출원의 본문에 걸쳐 가스들로 이루어져 있는 것으로 설명되며 청구되어지나, 이것들은 본 출원의 범위 및 사상을 벗어나지 않고 액체로 이루어질 수도 있다.
본 발명은 연료 전지에 센서 및/또는 히터가 구비되는 연료 전지 조립체에 적용될 수 있다.

Claims (5)

  1. 전해질층과, 그 사이에 상기 전해질층을 개재하는 한쌍의 가스 확산 전극층들과, 상기 가스 확산 전극층들과 접촉하는 연료 및 산화제 가스들을 위한 통로들을 한정하기 위한 한쌍의 흐름 분배 플레이트들을 구비하는 적어도 하나의 전지를 구비하며,
    온도와, 가스 유량 및 가스 압력을 구성하는 그룹중 적어도 하나의 요소를 검출하기 위한 히터 및/또는 센서는 상기 흐름 분배 플레이트들중 적어도 하나와 일체로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 연료 전지 조립체.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 센서 및/또는 히터는 소정 패턴으로 박막 물질을 증착함으로써 상기 흐름 분배 플레이트상에 형성되는 것을 특징으로 하는 연료 전지 조립체.
  3. 제 1항에 있어서,
    각 흐름 분배 플레이트는 기판상에 에칭 공정을 수행함으로써 형성되는 것을 특징으로 하는 연료 전지 조립체.
  4. 전해질층과, 그 사이에 상기 전해질층을 개재하는 한쌍의 가스 확산 전극층들과, 상기 가스 확산 전극층들과 접촉하는 연료 및 산화제 가스들을 위한 통로들을 한정하기 위한 한쌍의 흐름 분배 플레이트들을 구비하는 적어도 하나의 전지를 구비하는 연료 전지 조립체 제조방법으로서,
    상기 흐름 분배 플레이트들 중 적어도 하나상에 박막 물질을 증착함으로써 온도와, 가스 유량 및 가스 압력을 구성하는 그룹중 적어도 하나의 요소를 검출하기 위한 히터 및/또는 센서를 형성하는 단계를 특징으로 하는 연료 전지 조립체의 제조방법.
  5. 제 4항에 있어서,
    기판상에 에칭 공정을 수행함으로써 각 흐름 분배 플레이트를 형성하는 단계;
    각 흐름 분배 플레이트를 형성하는 단계에 연속하여 수행되는 히터 및/또는 센서를 형성하는 단계;를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 연료 전지 조립체의 제조방법.
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