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KR101119479B1 - 연료 전지 스택용 양극성 분리기 - Google Patents

연료 전지 스택용 양극성 분리기 Download PDF

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KR101119479B1
KR101119479B1 KR1020067006438A KR20067006438A KR101119479B1 KR 101119479 B1 KR101119479 B1 KR 101119479B1 KR 1020067006438 A KR1020067006438 A KR 1020067006438A KR 20067006438 A KR20067006438 A KR 20067006438A KR 101119479 B1 KR101119479 B1 KR 101119479B1
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fuel cell
bipolar separator
anode
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안토니오 토로
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누베라 퓨엘 셀스 유로프 에스.아르.엘
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Abstract

주름형(corrugated) 요소에 의해 연결되고 자동온도조절(thermostatting) 액체를 위한 통과 섹션을 포함하는 유체 통과 홀들을 구비한 두 장의 시트들에 의해 경계가 정해진 중합체 막 연료 전지 스택들을 위한 양극성 분리기가 설명되며, 이는 인접한 전지들로부터의 열 회수 및 조립과 스택의 유압식 밀봉을 단순화하는 단일 통합형 부품을 갖는 기체들의 가습과 분배를 달성하는 것을 허용한다.
분리기, 전기화학적 패키지, 집전 장치, 가스켓, 주름형 요소, 오리피스

Description

연료 전지 스택용 양극성 분리기{Bipolar separator for fuel cell stack}
본 발명은 연료 전지들 사이의 양극성 분리 요소에 관한 것이며, 특히 압착 여과기(filter press) 구조의 스택(stack)으로 적층된 중합체 막 연료 전지에 관한 것이다.
본 기술 분야에 공지되어 있는 바와 같이, 연료 전지는 연료와 산화제 사이의 화학 반응 에너지를 전기 에너지로 전환하고, 물을 부산물로 생성하는 전기화학적 발전기이다. 다양한 공지된 형태의 연료 전지 중에서, 중합체 막 형태는 통상적으로 최저 온도 70-100℃에서 작동하는 것이며, 작동의 용이성, 안전성, 재료 안정성, 특히, 개시의 신속성과 최종 작동 체제 상태로의 도달에 있어서의 신속성에서 실용적인 이점들을 제공한다. 본 기술의 산업적 확산을 늦추어온 주된 문제점들 중에서, 가장 중요한 것 중 하나는, 단일 전지에 의해 생산된 에너지가, 비교적 높은 강도의 직류에 대해 매우 부족한 전압(어떤 경우에도 1V보다 작고, 통상적으로 0.5와 0.8V 사이)으로서 얻어진다는 사실에 있다. 이러한 특징의 이유는 열역학 법칙으로 인한 것이고, 따라서 공정에 고유한 특징이므로, 이 때문에, 어느 정도의 전지들을 적층하여 압착 여과기 형태의 배열로 조립한 스택으로 하는 것이 필요하다. 이에 따라, 산업적 활용을 위해 제안된 스택들은 수십 개의 요소로 구성되며, 간혹 100개의 단일 전지들을 초과하기도 한다. 이는 구조적인 허용 오차들(tolerances) 및 최종 모듈의 조임(tightening)에 관련된 명백한 문제점들 외에도, 또한, 양극성 플레이트, 가스켓, 집전 장치(current collectors), 및 전극 및 막과 같은 전기화학적 구성체를 포함하는 다수의 부품들로 구성된 각각의 전지를 조립하는 시간으로 인해 최종 비용에 심각하게 영향을 미친다.
중합체 막 연료 전지의 구조적인 복잡성은 연료의 산화 반응 및 산화제 환원이 고효율적으로 진행되도록 하기 위해 필요한 다수의 기능으로 인한 것이다. 일반적으로 귀금속을 기재로 한 적절한 촉매가 제공되어야 하는, 2종의 반응이 일어나는 장소인 전극들을 최적으로 기능하도록 하는 것 이외에도, 중요 인자는, 이온의 흐름으로서의 전류를 이송하기 위해 제공되어야 하는, 고체 전해질로 작용하는 이온 교환 막에 있고; 특히, 연료의 산화에 의해 발생되는, 가장 통상적으로는 순수 수소 또는 혼합체로서의 수소로 구성된 양성자(protons)가, 막 두께를 횡단하여야 하고, 캐소드 면으로 운송되어, 일반적으로 순수 산소 또는 혼합체로서의 산소로 구성되는 산화제와의 반응에 의해 소비되어야 한다. 시장에서 현재 시판 중인 이온 교환 막들은, 화학적 안정성을 위해 종종 퍼플루오르화된 중합체 골격으로 구성되어 있고, 이 중합체 골격에는, 반응물에 의해 발생되는 전기장의 영향하에 양성자가 이동하도록 하기에 충분히 약한 정도로 양성자들과 결합할 수 있는 음이온 작용기들이 부착되어 있다. 이러한 메커니즘이 효과적이도록 하기 위해, 즉, 막 이온 전도성을 충분하게 하기 위해, 작동 중에 막의 수화(hydration)를 고도로 유지할 필요가 있다. 실제 관심사인 대부분의 작동 상태들의 경우, 애노드면(anode side)으로부터 나오는 양성자와 산소의 반응에 의해 캐소드에서 생산된 물은 그러한 수화 상태들이 항상 유지되도록 보장하는데 충분하지 않다. 전지들에 공급되는 기체 반응물들의 흐름은 실제로 일정한 증발을 촉진하는 경향이 있으며, 어떻게든지 평형을 맞추어야 한다. 더욱이, 적절한 수분 균형을 유지하는 것은 전지의 정확한 열 제어를 의미하며, 이는 중요한 해결방안의 다른 문제점을 구성한다. 실제 사용하는 발전업 상태에서는, 시스템 불가역성으로 인해 실제로는 비교적 많은 양의 열을 발생시키고, 이는 전지들로부터 효율적으로 회수되어야 한다. 상술한 이유들로 인해, 중합체 막 연료 전지들에는 기체 반응물들의 가습(humidification)을 위한 그리고 발생된 열의 회수를 위한 적절한 장치들이 제공되어야 한다. 이는 빠르고 용이한 조립을 특징으로 하는 점점 더 콤팩트한 시스템의 유효성을 위한 시장에서 정해진 요구와 명백하게 모순된다.
종래 기술의 제 1 막 전기화학적 발전기가 부가의 성가신 기계 가공을 받는 이랑진 흑연(ribbed graphite)으로 구성되는 반면에, 가장 최근의 기술적 해결방안은 감소한 두께를 갖는 금속 재료를 사용하여 더욱 유리한 기계적 특징들을 제공한다. 이들 발전기는 예를 들면, 미국특허 제5,578,388호에 개시되어 있는 바와 같이 구성되며, 이는 사전에 가습된 반응물들의 공급을 적합하게는 금속 양극성 플레이트에 의해 경계가 정해지는 전지들 스택의 캐소드과 애노드의 두 구획에 제공하며, 적당한 집전 장치를 수용하고, 또한 분배 챔버로 작용하며, 그 외에 플레이트 자체와 소위 전기화학적 패키지 사이의 전기적 연속성을 보장하는데 적합한 프레임 형상의 평면 가스켓에 결합된다. 전기화학적 패키지는 이온 교환 막-기체 확산 전극 조립체로 구성된다. 집전 장치는 금속성 망상(reticulated) 요소이며, 이는 전기적 접점의 비편재화(delocalisation)와 막-전극 조립체의 전체 표면에 따른 대응 기체 흐름의 분배를 촉진한다. 열 회수는 통상적으로 금속 플레이트의 두께에 파묻힌 사문석(serpentine) 내부의 물 또는 다른 자동온도조절(thermostatting) 유체의 순환을 통해 달성된다. 그렇지만, 이는 다소 두껍고 무거운 플레이트의 사용을 수반하며, 정밀한 성형 조작에 의해 얻어지기 때문에 제조하는데 고가이다. 대안에서와 같이, 동일한 적층물 내에서 여러 전지들의 경계를 정하는 금속 플레이트의 벽들을 통해 열 교환이 가능한 물 또는 다른 냉각 유체에 의해 교차되는 자동온도조절 전지들에 대해 연료 전지들을 교체하는 스택 형상들이 제안되어 왔다. 이렇게, 훨씬 더 얇은 플레이트들이 이용될 수 있으며, 자동차 적용례들, 예를 들면 전기적 차량 운송으로 정해진 연료 전지들을 위해 특히 중요한 상기 구조의 적당한 중량 감소들이 얻어진다. 한편, 이러한 해결방안은 압착 여과기 구조에 자동온도조절 전지들을 부가함으로써 플레이트의 두께 감소가 명백하게 보완되기 때문에, 크기에 관해서는 실질적인 개선점을 제공하지 않는다.
따라서, 중량을 감소시키고, 최적의 방식으로 상이한 기능들을 통합하고 이용되지 않는 체적을 최소화시키는 연료 전지 스택들을 압축하도록 지시되는 여러 가지 전지 설계들이 제안되어 왔다. 예를 들면, 동시계류중인 국제출원 PCT/EP 제03/01207호는 기체 반응물들을 연료 전지에 분배하기 위한 자동온도조절 전지들의 주변(peripheral) 부분을 이용한다.
수냉식(water-cooled) 전지들을 위해, 동시계류중인 국제출원 PCT/EP 03/06327호에 개시되어 있는 훨씬 더 진보된 설계가 냉각 영역 내부에 적절한 보정 홀들을 통해 물질의 교환을 제공한다. 즉, 냉각수의 부분은 연료 전지 내부로 관통하도록 허용되고, 연료 전지 내의 부분적 증발로 인해 훨씬 더 효과적인 냉각을 실행하는 동안에 제 자리에서 기체 가습을 수행한다. 열 회수의 효율성을 향상시키는 것 외에, 내부 가습 유닛을 제거함으로써 전체 시스템을 현저하게 단순화한다. 그러나, 개시된 실시예들 중 후자 두 개는 유압식 밀봉의 관점하에서는 다소 복잡하다. 많은 적층된 요소들을 갖는 압착 여과기 구조의 제조에 있어서 주된 문제점들 중 하나는 많은 수의 탄성 가스켓을 결합시킨다는 사실에 있고, 이러한 가스켓은 강성 컴포넌트들(직접적으로는 전기적 접점)의 정렬을 손상시키지 않기 위해 일단 조임 부하(tightening load)를 받으면 균일한 방식으로 압축되어야 하고, 상이한 유체들의 밀봉이 보장되는 동안 이들 유체 중 몇몇은 수소와 같은 것이 특히 중요하다. 가스켓 설계 및 재료에서의 일정한 개선점들에도 불구하고, 적절한 시스템의 신뢰성을 증가시키기 위해 이들의 수를 최소화하는 것이 매우 중요하다. 국제출원 PCT/EP 03/01207호와 PCT/EP 03/06327호에 개시된 결과들은 예를 들면, US 제5,578,388호 발명의 양의 두 배인 일정량의 기체-액체 및 기체-기체 밀봉들의 명백한 결점을 역으로 나타낸다. 이러한 설계의 형태 및 일반적으로 연료 전지와 자동온도조절 전지의 교체를 제공하는 임의의 설계와 본질적으로 다른 단점은 조립의 복잡성에 기인하고, 이는 정확하게 배치되고 고정된 순서에 따라 완벽하게 집중되어야 하는 많은 수의 컴포넌트의 적층을 제공한다.
본 발명의 목적은 종래 기술의 한계들을 극복하는 연료 전지 스택 설계를 제공하는 것이다.
본 발명의 제 2 목적은 최소한의 양으로 적층된 컴포넌트들을 포함하는 고 효율성 및 소정량으로 설치된 전지들을 위한 적절한 유압식 밀봉의 연료 전지 스택 설계를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 냉각 유체의 내부 순환, 전지들로의 기체 반응물의 분배 및 선택적으로 기체 반응물들 또는 이들 중 하나만의 가습을 동시에 달성하는 연료 전지를 위한 통합형 분리기를 제공하는 것이다.
제 1 양태로서, 본 발명은 애노드 시트와 캐소드 시트에 의해 경계가 정해지는 양극성 분리기로 구성되며, 이들 중 적어도 하나에는 유체 통과 홀들이 제공되고, 상기 시트들은 전도성 주름형(corrugated) 요소를 통해 용접되거나 야금학적으로 접합되어, 냉각 유체 통과 섹션의 경계를 정한다.
제 2 양태로서, 본 발명은 압착 여과기 배열로 배치되고, 상이한 실시예에서 부가적인 자동온도조절(thermostatting) 전지들에 의존하지 않고 전지의 열 조절, 반응물의 분배와 가습 중에서 하나 이상의 기능을 수행하는 통합형 전도성 요소에 의해 분리되는 연료 전지들의 스택으로 구성된다.
본 발명의 분리기는 두 개의 전도성 시트에 의해 경계가 정해지고, 이들 중 적어도 하나에는 압착 여과기 형태의 양극성 구조에서 각각 애노드 및 캐소드 시트로 작용하는데 적절한 유체 통과 홀들이 제공된다. 두개의 전도성 시트는 서로 용접되거나 또는 삽입된 전도성 요소를 통해 고정되며, 전도성 요소의 형태는 적합한 실시예에서 자동온도조절 유체, 적합하게는 액체 상태의 물의 통과를 위한 채널의 형성을 결정하기 위해 주름형을 이룬다. 이러한 관계에 있어서 주름형 요소에 대해, 예를 들면, 돌출부와 함몰부를 형성하기 위해 파동형 또는 형상화된 프로파일을 갖는 평면 시트로부터 얻어지는 속(generic) 요소로 의도된다. 상기 돌출부들과 함몰부들은 용접되거나 또는 대안적으로 분리기의 경계를 정하는 하나의 또는 다른 시트에 고정된다. 주름형 요소는 애노드과 캐소드 시트들이 기계적으로 인접하고, 이들 사이의 전기적 연속성을 보장하는 이중 목적을 갖는다. 주름형 요소는 예를 들면, 두 개의 대향 측면에 상응하여 분리기의 주변(peripheral) 부분에만 존재할 수 있으며, 또는 시트들의 전체 표면을 따라 배치될 수 있다. 후자의 경우에, 주름형 전도성 요소는 양호하게 냉각 유체, 적합하게는 액체인 물의 순환을 위해 사용될 수 있는 채널의 경계를 정한다. 주름형 요소가 분리기의 주변 영역에만 존재하는 경우에, 보통 전지의 활성 영역 외측에서는, 내부 부분이 냉각 유체의 순환을 위해 이용되는데 적합한 망상(reticulated) 재료로 양호하게 충전될 수 있다. 망상 재료로는 금속 발포체 또는 메쉬, 팽창성 시트, 소결된(sintered) 다공성 재료들이 또한 상호 결합 또는 병렬하여 양호하게 사용될 수 있다. 그러나, 망상 재료의 다른 형태들은 본 발명의 범주를 벗어나지 않고 이용될 수 있다.
상술한 바와 같이, 분리기의 경계를 정하는 하나 또는 양자의 시트들에는 유체 통과 홀들이 제공된다. 이러한 관계에 있어서 유체 통과 홀에 대해, 액체 또는 기체에 의해 교차되는데 적절한, 대응 시트의 주 표면에서 얻어지는 임의의 형상 또는 프로파일의 관통 개구가 의도된다. 특히 적합한 실시예에서, 시트들 양자는 적합하게는 주변 영역을 따라 배치되고 기체 공급 덕트와 연통하는 홀들이 제공된다. 따라서, 그러한 홀들은 PCT/EP 03/01207호에 개시되어 있는 바와 유사한 방식으로 기체 반응물을 인접한 연료 전지에 공급하기 위해 이용될 수 있다. 방출 덕트와 연통하는 등가 홀들은 적합하게는 배출 반응물과 반응 산물을 방출하기 위해 사용된다.
적합한 실시예에서, 적합하게는 보정 오리피스의 형태인 유체 통과 홀들은 냉각 유체 통과 섹션에 상응하여 분리기 주 표면의 내부 부분에 존재한다. 이러한 실시예는 분리기의 내부로부터 인접한 연료 전지들 중 하나 또는 양자를 향해 외부로의 상기 냉각수 일 부분의 제어된 통과는 PCT/EP 03/06327호에 개시되어 있는 바와 유사한 방식으로 반응물들 중 하나 또는 양자의 가습과 증발에 의한 열 회수에의 기여를 결정하기 때문에, 특별히 냉각 유체가 액체인 물의 경우에 특히 유리하다.
따라서, 본 발명은 연료 전지들 사이에 직접 삽입된 통합형 분리기를 사용하는 PCT/EP 03/01207호와 PCT/EP 03/06327호의 결과와 동일한 양호한 특징을 나타내고, 이는 자동온도조절 전지들 및 상대적인 가스켓을 제거하고 조립 절차를 방사상 범위로 촉진시킴으로써 유압식 밀봉 시스템을 단순화하는 개별적으로 조립되는 상대적인 컴포넌트를 교체한다.
빠른 조립을 더욱 촉진하고 컴포넌트 정렬 중 에러를 막아내기 위해, 집전 장치(current collectors) 및/또는 가스켓을 갖는 본 발명의 분리기는 외부로 제공될 수 있으며, 애노드과 캐소드 시트들 중 하나에 또는 적합하게는 양자에 용접되거나 고정될 수 있다. 본 기술 분야에 공지된 바와 같은 활성막 또는 막-전극 조립체로 구성되는 전기화학적 패키지 옆에 통합형 집전 장치와 가스켓이 제공된 분리기만 갖는 가장 극단적인 경우에, 스택의 조립은 가능한 최소의 부품을 갖는 방식으로 성취될 것이다.
적합한 실시예 중 몇몇은 첨부된 도면을 참조하여 이하에 개시될 것이며, 이는 단지 예시적인 목적을 가지고 본 발명의 구성을 제한하려는 것은 아니다.
도 1은 종래 기술에 따른 연료 전지 스택을 도시한 도면.
도 2는 본 발명의 분리기의 두 개의 실시예를 도시한 도면.
도 3은 통합형 가스켓과 집전 장치를 포함하는 본 발명의 분리기의 두 개의 다른 실시예를 도시한 도면.
도 1의 연료 전지 스택은 종래 기술의 가장 널리 보급된 기술에 따라 형성되고, 양극성(bipolar) 시트의 형태로 분리기들(1)에 의해 경계가 정해지는 적층된 단일 연료 전지들(100)의 병렬 배치를 포함하며, 양극성 시트들은 본 기술 분야에 공지되어 있는 바와 같이 촉매로 또는 이온 교환 막/기체 확산 전극 조립체에 의해 두 개의 표면상에서 활성화되는 이온 교환 막으로 구성되는 전기화학적 패키지(2)를 둘러싼다. 전기화학적 패키지(2)는 전지를 캐소드과 애노드 두 개의 구획으로 분할한다. 분리기(1)와 전기화학적 패키지(2) 사이의 전기적 연속성은 적절한 집전 장치(3)의 삽입에 의해 보장되며, 도시된 경우에는 예를 들면, 기체 분배기로도 작용하는 망상(reticulated) 전도성 물질이다. 전지의 유압식 밀봉은 보통 평면 가스켓인 적절한 가스켓(4)에 의해 보장된다. 전지들(100) 각각은 압착 여과기 형태 모듈 설계의 기술 분야에 공지되어 있는 바와 같이, 도면에 도시되지 않은 적절한 덕트들에 의해 각각의 애노드과 캐소드 구획들에 연료와 산화제 같은 기체 반응물이 공급된다. 배출물과 반응 산물들의 방출은 마찬가지로 집합관에 의해 실행된다. 이러한 종류의 설계는 외부로 실행되어야 하는 반응물들의 통합형 가습을 제공하지 않는 반면에, 전지 열 조절은 분리기(1)로 작용하는 시트들에 파묻힌, 도시되지 않은 사문석(serpentines)으로 통상적으로 실행된다. 대안적으로, 자동온도조절 전지(thermostatting cells)는 동일한 분리기(1)에 의해 경계가 정해지고 액체 냉각제에 의해 내부로 교차되는 연료 전지들(100)에 삽입될 수 있었을 것이다. 이러한 경우에, 조립체와 유압식 밀봉은 특정 컴포넌트들의 부가에 의해 분명히 복잡했을 것이다.
도 2는 본 발명의 분리기(1)의 두 개의 가능한 실시예를 도시한다. 양자의 경우에, 분리기는 용접 스폿들(6, 9) 또는 다른 형태의 야금학적 접합에 의해 고정된 주름형(corrugated) 요소(8)에 의해 결합된 하나의 캐소드과 하나의 애노드 시트들(5)에 의해 경계가 정해진다. 도면 중 왼편에 도시된 경우에서, 주름형 요소(8)는 도시되지 않은, 적절하게 연결된 회로로부터 공급되는 냉각 유체에 의해 양호하게 교차될 수 있는 사문석 채널의 경계를 정하는 전체 표면을 따라 캐소드과 애노드 시트들(5)을 접합한다. 도면 중 오른편에 도시된 경우에서, 주름형 요소는 통상적으로 외부 전지의 활성 영역인 분리기(1)의 주변 부분에서만 존재하는 반면에, 내부 부분의 두 장의 시트들(5)에 의해 경계가 정해지는 오목부내에서는 도시되지 않은, 적절하게 연결된 회로로부터 공급되는 냉각 유체에 의해 교차될 수 있는 망상 요소(10)가 존재한다. 도시된 실시예 양자에서, 분리기는 따라서 인접한 연료 전지들의 열 조절을 제공할 수 있다. 또한, 양자의 변형예에서 분리기(1)의 주변 영역에 대응하여, 상기 주변 영역과 연통하는 도시되지 않은 기체 공급 덕트들에서 각각의 인접한 연료 전지들로 나오는 기체 반응물을 공급하기 위해 사용될 수 있는 적절한 홀들(7)이 존재한다. 마찬가지로, 도시되지 않은 외부 방출 덕트들을 향해 배출물과 반응 산물들의 방출을 위한 관련 홀들(11)이 존재한다. 이렇게, 본 발명의 분리기(1)는 전지들로의 기체 분배기의 기능을 수행하고, 사각지대가 무엇인지를 이용하는 콤팩트한 설계를 얻을 수 있다. 도 1의 분리기(1)의 구성 요소들은 그 규모가 명백히 알려지지 않았다. 홀들(7)과 방출 홀들(11)은 예를 들면 보통 작고, 그 기능을 보다 명확하게 설명하기 위해 통상적 상태에 대해서 도면에 확대되어 왔다.
오른편에 도시된 도면에서, 분리기(1)의 내부와 외부 사이의 전달 홀들은 또한 인접한 연료 전지들을 향해 냉각수의 제어된 통과를 허용하도록 하는 보정 오리피스들(7')을 포함한다. 이러한 경우에, 분리기(1)는 또한 인접한 전지들의 반응물을 가습하는 기능을 수행한다. 상기 전지들로부터의 열 회수는 또한 동일한 전지들 내부에서 오리피스들(7')을 통과하는 물의 부분적 증발에 의해 증가된다.
도 2에서 분리기의 상이한 특징들은 갼략한 방식으로 조합되어 왔고, 도시된 것은 본 발명의 한계를 구성하지 않는다. 예를 들면, 물을 공급하기 위한 보정 오리피스들(7')은 왼편 도면의 경우에서와 같이 전체 표면을 따라 존재하는 주름형 요소(8)에 결합될 수 있다.
도 3은 도 2의 실시예와 동등한 두 개의 실시예들을 도시하고, 집전 장치(3) 및 연료 전지들(100)의 가스켓(4)의 통합을 부가로 포함한다. 이렇게, 압착 여과기 구조의 실현을 위한 적층된 컴포넌트들의 양은 최소한도로 감소된다. 집전 장치(3)는 용접 또는 스폿 형태의 용접에 의해, 납땜에 의해 또는 다른 야금학적 접합에 의해 본 발명의 분리기(1)에 통합될 수 있다. 가스켓(4)은 성형, 접착 또는 본 기술 분야에 숙련된 자들에게 공지된 다른 시스템에 의해 통합될 수 있다. 도시된 실시예들의 변화는 본 발명의 범주를 벗어나지 않고서 명백히 가능하다. 예를 들면, 통합형 양극성 분리기(1)가 집전 장치(3)는 포함하지만 가스켓(4)은 포함하지 않을 수 있고, 그 반대의 경우도 가능하며, 또한 양 측면에 또는 일 측면에만 이들 요소들 중 하나 또는 양자를 포함할 수도 있다.
본 기술 분야에 숙련된 자에게 명백한 바와 같이, 본 발명은 인용례에 다른 변화 또는 수정들을 가할 수 있다.
따라서, 상술한 설명이 본 발명을 제한하는 것을 원하지 않고, 본 발명의 범주를 벗어나지 않고 상이한 실시예들에 따라 이용될 수 있으며, 발명의 범위는 첨부된 청구 범위에 의해 명료하게 한정된다는 것을 의미해야 한다.
본 출원의 발명의 상세한 설명과 청구 범위에서, "포함하다"는 용어와 "포함하는"과 같은 그 변화들은 다른 요소들 또는 부가적인 컴포넌트들의 존재를 배제할 의도는 없다.

Claims (14)

  1. 캐소드 시트와 애노드 시트를 포함하고, 상기 시트들 중 적어도 하나는 유체 통과 홀(hole)들을 구비하는 연료 전지 스택용 양극성(bipolar) 분리기로서,
    상기 시트들은 적어도 하나의 주름형(corrugated) 전도성 요소를 통해 용접되어 있거나 또는 야금학적으로 접합되어 있고; 상기 시트들은 냉각 유체의 통과 섹션의 경계를 정하고; 상기 적어도 하나의 주름형 전도성 요소는 상기 분리기의 하나 이상의 주변 영역들에서만 상기 캐소드 및 애노드 시트들에 인접하는, 연료 전지 스택용 양극성 분리기.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 유체 통과 홀들은 기체 공급 홀, 기체 방출 홀, 또는 기체 공급 및 방출 홀들이고, 적어도 하나의 상기 시트의 하나 이상의 주변 영역에 배치되어 있는, 연료 전지 스택용 양극성 분리기.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 유체 통과 홀들은 상기 냉각 유체의 흐름을 연료 전지들에 공급하기 위한 보정 오리피스들(calibrated orifices)을 포함하는, 연료 전지 스택용 양극성 분리기.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 주름형 전도성 요소는 일반적으로 분리기의 전체 표면을 따라 상기 캐소드 및 애노드 시트들에 인접하고, 상기 냉각 유체 통과 섹션은 상기 주름형 전도성 요소의 표면에 의해 경계가 정해지는 채널들을 포함하는, 연료 전지 스택용 양극성 분리기.
  5. 삭제
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 냉각 유체 통과 섹션은 상기 캐소드 시트와 상기 애노드 시트 사이에 삽입되는 적어도 하나의 망상(reticulated) 요소를 포함하는, 연료 전지 스택용 양극성 분리기.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 망상 요소는 전기 전도성이고, 선택적으로 금속성 요소인, 연료 전지 스택용 양극성 분리기.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 전도성 망상 요소는 금속 발포체, 금속 메쉬(mesh), 팽창성 시트 및 소결된(sintered) 금속성 재료로 구성되는 그룹으로부터 선택되는, 연료 전지 스택용 양극성 분리기.
  9. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 애노드 및 캐소드 시트들 중 적어도 하나는 상기 주름형 전도성 요소가 용접되거나 또는 야금학적으로 접합되어 있는 면의 반대면에 고정된 밀봉 가스켓을 포함하는, 연료 전지 스택용 양극성 분리기.
  10. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 애노드 및 캐소드 시트들 중 적어도 하나는 상기 주름형 전도성 요소가 용접되거나 또는 야금학적으로 접합되어 있는 면의 반대면에 용접되거나 야금학적으로 접합되어 있는 집전 장치(current collector)를 포함하는, 연료 전지 스택용 양극성 분리기.
  11. 제 10 항에 있어서, 상기 집전 장치는 금속 발포체, 금속 메쉬, 팽창성 시트 및 소결된 금속성 재료로 구성되는 그룹으로부터 임의로 선택되는 전기 전도성 망상 요소인, 연료 전지 스택용 양극성 분리기.
  12. 제 1 항 또는 제 2 항에 기재된 적어도 하나의 분리기를 포함하는 연료 전지 스택.
  13. 제 12 항에 있어서, 상기 유체 통과 홀들과 연통하는 적어도 하나의 공급 또는 방출 덕트를 포함하는 연료 전지 스택.
  14. 삭제
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