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KR101145574B1 - 냉각수 유로가 형성된 전류집전체를 가지는 연료전지 스택 - Google Patents

냉각수 유로가 형성된 전류집전체를 가지는 연료전지 스택 Download PDF

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KR101145574B1
KR101145574B1 KR1020090096980A KR20090096980A KR101145574B1 KR 101145574 B1 KR101145574 B1 KR 101145574B1 KR 1020090096980 A KR1020090096980 A KR 1020090096980A KR 20090096980 A KR20090096980 A KR 20090096980A KR 101145574 B1 KR101145574 B1 KR 101145574B1
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Abstract

본 발명은 냉각수 유로가 형성된 전류집전체를 가지는 연료전지 스택에 관한 것으로, 제 1 면에 형성되는 냉각수 유로와 제 2 면에 형성되는 반응가스 유로로 이루어진 제 1 유로부 및 상기 제 1 유로부의 양측에 형성되는 매니폴드부를 각각 포함하는 분리판 본체, 상기 분리판 본체 2장이 서로 접합되어 있는 연료전지용 분리판, 복수개의 상기 연료전지용 분리판 사이마다 배치되는 막-전극 접합체(Membrane Electrode Assembly, MEA)를 포함하되, 복수개의 상기 연료전지용 분리판 중 양쪽 가장자리의 연료전지용 분리판은 1장으로 이루어진 최외각 분리판 본체를 갖는 스택과, 상기 최외각 분리판 본체와 대응되는 면적을 가지며, 상기 최외각 분리판 본체에 형성되어 있는 냉각수 유로와 대응되는 제 2 유로부를 갖는 전류집전체(Current Collector) 및 상기 전류집전체의 외각부 및 상기 스택을 보호하는 엔드플레이트(End Plate)를 제공하는 발명에 관한 것이다.

Description

냉각수 유로가 형성된 전류집전체를 가지는 연료전지 스택{FUEL CELL STACK HAVING CURRENT COLLECTOR WITH COOLANT FLOW}
본 발명은 냉각수 유로가 형성된 전류집전체를 가지는 연료전지 스택에 관한 것으로, 종래 연료전지 스택의 최외각부에 형성되는 분리판과 가스확산층(Gas Diffusion Layer: GDL)을 제거하고, 최외각 분리판 본체와 대응되는 전류집전체를 형성함으로써, 연료전지 스택의 두께 감소, 접촉저항을 감소시키고 연료전지의 효율을 향상시킬 수 있도록 하는 기술에 관한 것이다.
연료전지는 수소 가스와 산소 가스를 이용하여 전기 화학적으로 전기를 생산하는 장치로서, 외부에서 연속적으로 공급되는 연료(수소) 및 공기(산소)를 전기화학반응에 의하여 직접 전기에너지와 열로 변환시키는 장치이다.
이러한 연료전지는, 산화전극(anode)에서의 산화반응 및 환원전극(cathode)에서의 환원반응을 이용하여 전력(electric power)을 생성하게 된다. 이때, 산화/환원 전극에는 산화 및 환원 반응을 촉진시키기 위한 구성요소로서, 백금 또는 백 금-루테늄 금속 등이 포함된 막-전극 접합체(Membrane Electrode Assembly; MEA)가 사용된다.
현재, 상술한 연료전지는 대체전원(alternative power source)으로서 다양한 용도로 연구 및 사용되고 있으며, 대표적으로는 고분자형 연료전지(Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cell; PEMFC)를 들 수 있다. 고분자형 연료전지는 출력밀도 및 에너지 전환효율이 높고 80℃ 이하의 낮은 온도에서도 작동 가능하며, 소형화 및 밀폐화가 가능한 장점 등 다양한 장점을 가지고 있다. 때문에, 무공해 자동차, 가정용 발전 시스템, 이동통신장비, 군사용 장비, 의료기기 등 여러 가지 분야에서 대체전원으로 사용되고 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 연료전지 스택을 도시한 분해 단면도이다.
도 1을 참조하면, 연료전지 스택은 먼저 2장의 분리판 본체, 즉 제 1 분리판(10) 및 제 2 분리판(20)이 접합되어 내측에 냉각수 유로가 형성되고, 외측 양면에는 막-전극 접합체(40)가 결합되어 전력을 형성할 수 있는 기본 셀 구조를 포함한다.
여기에, 반응 가스 확산을 도와주는 가스확산층(GDL)(50)이 각 분리판(10, 20)과 막-전극 접합체(40) 사이에 형성되고, 각 분리판(10, 20)의 외각 영역에는 가스 누설을 방지하는 가스켓(30)이 형성된다.
상기 기본 셀 구조가 2층 이상 반복 결합되어 연료전지 스택을 형성하는데, 연료전지 스택의 양쪽 끝에는 스택 구성 요소간의 체결을 위한 엔드플레이트(End plate, 70)가 배치된다. 이때, 엔드플레이트(70)에는 전력 전달을 위한 전류집전 체(Current Collector, 60)가 포함되고, 전류집전체(60)는 엔드플레이트(70)를 관통하는 전류인가용 체결용 볼트(80)를 포함하여 구비된다.
이때, 가스켓(30) 및 유로에 의해서 최외각의 분리판과 전류집전체(60)는 완벽하게 접속되지 못하고 이격 간격을 가지게 된다. 그리고 이러한 이격 간격에 의해서 스택으로부터 나오는 전류를 제대로 전류집전체(60)에 전달시키지 못하는 문제가 발생되었다.
이러한 문제점을 해결하기 위하여, 전류집전체(60)와 최외각 분리판 사이에 가스확산층(GDL)(50)을 더 포함시켜서, 전기 발생을 위한 반응가스 유로를 확보할 수 있도록 하였다. 그리고 스택에서 발생하는 전기를 용이하게 전류집전체(60)로 전달할 수 있도록, 가스확산층(GDL)(50)을 카본 소재를 이용하여 제작하여 전도성을 향상시키는 방법도 이용되고 있다.
그러나, 카본을 이용한 간접 전도 방식으로는 스택으로부터 발생하는 전기를 그대로 전류집전체(60)에 전달하지 못하고, 연료전지의 성능 향상에 도움이 되지 않는 문제가 있다.
또한, 가스확산층(GDL)(50) 추가는 연료전지 스택 제조를 위한 비용 상승 및 스택의 두께가 불필요하게 증가되는 문제를 야기시키고 있다. 따라서, 연료전지의 가격 대비 성능에 대한 효율이 감소되는 문제가 있다.
본 발명은 연료전지 스택의 양쪽 외각에 배치되는 분리판 본체 및 가스확산층을 제거하고, 전류집전체(Current Collector)를 연료전지 스택 최외각 분리판 본체와 직접 접합되도록 하고, 접합부 내에 냉각수 유로를 형성할 수 있는 형태로 제작하여, 연료전지 스택의 크기를 최소화하고, 전류집전 효율을 극대화 시킬 수 있도록 하는 냉각수 유로가 형성된 전류집전체를 가지는 연료전지 스택을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
본 발명에 따른 연료전지 스택은 제 1 면에 형성되는 냉각수 유로와 제 2 면에 형성되는 반응가스 유로로 이루어진 제 1 유로부 및 상기 제 1 유로부의 양측에 형성되는 매니폴드부를 각각 포함하는 분리판 본체, 상기 분리판 본체 2장이 서로 접합되어 있는 연료전지용 분리판, 복수개의 상기 연료전지용 분리판 사이마다 배치되는 막-전극접합체(MEA)를 포함하되, 복수개의 상기 연료전지용 분리판 중 양쪽 가장자리의 연료전지용 분리판은 1장으로 이루어진 최외각 분리판 본체를 갖는 스택과, 상기 최외각 분리판 본체와 대응되는 면적을 가지며, 상기 최외각 분리판 본체에 형성되어 있는 냉각수 유로와 대응되는 제 2 유로부를 갖는 전류집전체(Current Collector) 및 상기 전류집전체의 외각부 및 상기 스택을 보호하는 엔드플레이트(End Plate)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 연료전지용 분리판은 상기 냉각수 유로가 서로 마주보도록 접합되어 형성되고, 상기 각 분리판 본체의 둘레 및 실링을 필요로 하는 부위에 형성되는 가스켓을 포함하는 것을 특징으로 하고, 상기 전류집전체는 상기 최외각 분리판 본체에 형성된 가스켓과 대응되는 형태의 가스켓을 포함하는 것을 특징으로 하고, 상기 전류집전체는 상기 엔드플레이트의 표면으로부터 상기 스택 쪽으로 돌출되어 있는 것을 특징으로 하고, 상기 전류집전체는 구리(Cu), 니켈(Ni), 철(Fe), 티타늄(Ti), 크롬(Cr), 알루미늄(Al) 및 전도성 카본(C) 중 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하고, 상기 전류집전체는 금(Au), 백금(Pt), 금속질화물 AxByN(A: Cr, Ti, Al, B : Cr, Ti, Al, C) 및 금속탄화물 AxC(A: Cr, Ti, Al) 중 하나 이상을 포함하는 물질로 표면이 코팅된 것을 특징으로 하고, 상기 스택 중 상기 최외각 분리판 본체와 상기 전류집전체 사이의 영역을 제외한, 상기 연료전지용 분리판 및 상기 막-전극접합체(MEA) 사이의 영역에 배치되는 가스확산층(GDL)을 더 포함하는 것을 특징으로 하고, 상기 전류집전체의 전류 인가 및 수집은 상기 엔드플레이트를 관통하는 전류 인가용 체결볼트를 통해 이루어지는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 냉각수 유로가 형성된 전류집전체를 가지는 연료전지 스택은 최외각부의 연료전지 분리판과 직접 접합되면서, 접합면 사이에 냉각수 유로가 형성될 수 있는 구조를 가지는 전류집전체를 형성함으로써, 연료전지에 사용되는 가 스확산층(Gas Diffusion Layer: GDL) 개수를 감소시킬 수 있다.
즉, 전류집전체 및 연료전지 분리판 사이의 가스확산층(Gas Diffusion Layer: GDL)을 생략할 뿐만 아니라, 최외각 분리판 본체도 감소시킬 수 있게 되는 것인데, 이를 통하여 본 발명은 연료전지 스택의 두께, 면적, 부피를 키우지 않으면서 연료전지의 성능을 향상시킬 수 있고, 생산 효율을 높일 수 있는 효과를 제공한다.
또한 본 발명이 제공하는 냉각수 유로가 형성된 전류집전체는 종래의 전류집전체 보다 공간 변형에 대한 저항성이 뛰어나고, 연료전지 스택을 보다 효율적으로 지지할 수 있는 능력을 제공한다.
따라서, 본 발명에 따른 냉각수 유로가 형성된 전류집전체를 포함하는 연료전지 스택은 분리판 및 가스켓의 변형을 더욱 확실히 방지하고, 분리판 간의 적층을 용이하게 할 수 있는 효과가 있다.
이하에서는, 본 발명에 따른 냉각수 유로가 형성된 전류집전체를 가지는 연료전지 스택에 대하여 상세히 설명한다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 상세하게 후술되어 있는 실시예들 및 도면을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
즉, 이하 본 발명에 관한 상세한 설명에서는 고분자형 연료전지(Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cell; PEMFC)를 예로 들어 설명한다.
그러나, 이는 설명과 이해의 편의를 위한 것으로서 본 발명의 기술적 사상이 고분자형 연료전지에 반드시 한정된 것으로 이해되어서는 안 된다. 특히, 고분자막을 전해질로 사용하는 연료전지로서 SPEFC(Solid Polymer Electrolyte Fuel Cell), SPFC(Solid polymer fuel cell), PEFC(Polymer Electrolyte Fuel Cell) DMFC(Direct Methanol Fuel Cell) 및 PEMFC(Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cell)와 같은 용어로도 사용되고 있으므로, 본원발명은 전극집전체(Current Collector)를 포함하는 연료전지 분야에 전반적으로 적용되는 것으로 이해하여야 한다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 연료전지 스택을 도시한 분해 단면도로, 각 구성의 연결관계를 명확히 하기 위하여 소정 공백을 두고 도시한 것이다. 그러나, 실제 형태는 하기 각 구성들이 긴밀하게 압축되어 있는 형태를 취하고 있다.
먼저, 본 발명에 따른 연료전지 스택(200)의 주요 구성으로 연료전지용 분리판(120), 막-전극접합체(140), 가스확산층(150)이 형성된다. 또한, 연료전지 스택의 내부를 보호하고, 전류집결을 위한 엔드플레이트(170)가 최외각 분리판 본체(110a, 110b)의 양측에 형성된다.
여기서, 본 발명에 따른 연료전지 스택은 막-전극접합체(140)에서 발생하는 전기를 엔드플레이트(170) 내에 형성되는 전류집전체(160)로 모아서 출력시키는 구조를 취하고 있다. 이때, 전류집전체(160)를 연료전지용 분리판의 크기만큼 그 면적을 확장시키고, 냉각수 유로를 형성할 수 있도록 최외각 분리판 본체(110a, 110b)에 직접접합되는 구조로 형성한다. 또한, 본 발명에 따른 전류집전체(160)는 엔드플레이트(170)의 내벽에 일체형으로 형성할 수 있고, 엔드플레이트(170)에서 돌출된 형태로 형성함으로써, 그 활용 범위를 넓힐 수 있다.
본 발명은 상기와 같은 구조를 사용함으로써, 전류집전체(160)의 접촉저항을 감소시킬 수 있고, 가스확산층(150) 개수를 감소시켜 연료전지용 스택의 두께를 감소시킬 수 있다.
이하, 상기 도 2에 관하여 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.
먼저, 연료전지 스택은 복수개의 연료전지용 분리판(120)을 포함한다. 여기서는 연료전지용 분리판(120)의 일부만 도시되었으나, 실제로는 수십에서 수백개까지 적층되어 스택을 형성한다.
본 발명에서 사용하는 분리판(120)의 재질은 스테인리스강을 주요 구성으로 하는 금속 분리판, 금속 및 그라파이트의 혼합물로 형성하는 복합분리판, 탄소복합재를 이용한 탄소분리판 등이 사용될 수 있으며, 그 재질에 의해서 본 발명이 제한되는 것은 아니다.
그리고, 본 발명에서 연료전지용 분리판(120)은 2장의 분리판 본체가 결합된 형태를 하나의 분리판 형태로 사용한다. 즉, 제 1 면에 형성되는 냉각수 유로 및 제 2 면에 형성되는 반응가스 유로로 이루어지는 유로부와, 상기 유로부의 양측에 형성되는 매니폴드부를 포함하는 2장의 분리판 본체(100, 110)가 접합된 형태를 가진다. 이때, 냉각수 유로가 서로 마주보도록 접합되어 분리판(120)의 중심부에 냉각수 유로가 형성되도록 하는 것이 바람직하다.
여기서는, 톱니 모양으로 형성된 주름 형태가 냉각수 유로 또는 반응가스 유로로 도시되었으며, 매니폴드부는 단면도 상에 나타나지 않으므로 생략되었다.
다음으로, 각 분리판 본체(100, 110)의 둘레 및 그 외 실링을 필요로 하는 부위에 가스켓(130)이 형성된다. 이때, 가스켓(130)은 실리콘, 고무와 같은 기밀성을 유지할 수 있는 재질로 형성하는 것이 바람직하며, 분리판 본체(100, 110)가 서로 접합되는 면(냉각수 유로 형성면)의 가스켓은 냉각면 사이의 접촉저항을 낮게 유지하면서 냉각수의 기밀을 유지할 수 있도록 형성하는 것이 바람직하고, 반응가스 유로가 형성된 면의 가스켓(130)은 반응가스 유로에 접합되는 막-전극접합체(MEA) 또는 가스확산층(GDL)의 두께를 고려하여, 가스 확산 과정에서 기밀성이 유지될 수 있도록 형성하는 것이 바람직하다.
그 다음으로, 연료전지용 분리판(120) 사이마다 막-전극접합체(MEA, 140)가 배치된다. 이때, 막-전극접합체(140)는 전기를 발생시키기 위해 전해질과 전극을 일체형으로 접합시킨 장치로, 고분자전해질막에 백금 또는 백금-루테늄 금속 전극을 포함하는 형태의 것을 사용할 수 있다.
그 다음으로, 분리판(120)과 막-전극접합체(140) 사이의 영역에 가스확산층(150)을 더 형성할 수 있다. 이때, 본 발명에 따른 가스확산층(150)은 카본 블 랙, 플루오로폴리머 및 그래파이트 미립자와 카본 미립자중 적어도 어느 하나의 미립자를 포함하는 코팅층 형태로 형성하는 것이 바람직하다.
따라서, 가스확산층(150)은 막-전극접합체(140)의 양면을 보호하는 보호막 형태로 형성되며, 도 2에 도시된 두께는 가스확산층(150)을 부각시키기 위한 불가피한 조치로 과장되게 도시된 것으로 이해하여야 한다.
그 다음으로, 스택의 양쪽 최외각에 배치되는 분리판 본체(110a, 110b)와 접합되는 전류집전체(160)가 형성된다. 즉, 본 발명에서는 스택의 중심부에 형성되는 연료전지용 분리판(120) 구조에서, 최외각 분리판 본체 1장을 생략한 단일 구조의 최외각 분리판 본체(110a, 110b)를 스택의 양측에 위치시키고, 전류집전체(160)가 나머지 1장의 분리판 본체 역할을 할 수 있도록 하는 것이다.
따라서, 본 발명에 따른 전류집전체(160)는 스택에 포함되는 분리판 본체와 대응되는 면적으로 가져야 한다. 이는 일반적으로 형성되는 전류집전체 보다 확장된 면적을 가지는 것으로, 도체의 면적이 증가되면 전류의 흐름도 좋아지므로, 본 발명에 따른 전류집전체(160)는 그 본래의 역할인 전류 집전 효율도 향상될 수 있다. 아울러, 전류집전체(160)의 면적은 분리판 본체와 정확하게 매치되어야 하는 것은 아니며, 일부 더 작은 면적을 가지는 형태로 형성될 수도 있다. 그러나, 이하에서 설명되는 가스켓 영역을 모두 포함할 수 있는 면적 이상은 되도록 형성하여야 한다.
또한, 전류집전체(160)의 표면에 냉각수 유로(165)를 형성함으로써, 엔드플레이트(170) 부분에서 냉각도 원활하게 수행될 수 있도록 하여, 연료전지 스택의 냉각 효율도 향상시킬 수 있다.
아울러, 상기 도 1의 연료전지 스택과 비교하여 볼 때 결과적으로 분리판 본체 2장과 최외각의 가스확산층 2개를 제거한 형태를 취하므로, 연료전지 스택을 두께를 감소시킬 수 있다. 이는 공간 절약 및 연료전지 스택 제조 비용을 감소시킬 수 있는 효과를 유도하며, 체결의 편의성도 향상시켜 연료전지의 제조 공정도 용이하게 바꿀 수 있다.
상술한 본 발명의 전류집전체(160)를 구성하는 재료로서는 전기 전도도가 높으며, 전지 반응에 불활성인 재료를 이용하는 것이 바람직하다. 상기 재료의 바람직한 예로서는, 전기 화학 반응에서 합금화되지 않는 금속 재료를 들 수 있다.
그러한 금속 재료의 구체예는 구리(Cu), 니켈(Ni), 철(Fe), 티타늄(Ti), 크롬(Cr), 알루미늄(Al) 및 전도성 카본(C) 등이 될 수 있으며, 이들 금속을 단독으로 또는 합금 형태로 이용할 수 있다. 그리고 기타 스테인레스강도 사용될 수 있다.
아울러, 본 발명에 따른 전류집전체(160)는 내식성을 향상시키기 위하여 금(Au), 백금(Pt), 금속질화물 AxByN(A: Cr, Ti, Al, B: Cr, Ti, Al, C) 및 금속탄화물 AxC(A: Cr, Ti, Al) 중 하나 이상을 포함하는 물질로 표면이 코팅된 것을 사용하는 것이 바람직하다. 이때, 코팅층(미도시)은 최외각 분리판 본체(110a, 110b)와 접합되는 일면에만 형성될 수 있고, 전류집전체(160) 모든 면에 형성될 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 전류집전체(160)는 전기전도도와 기밀성을 확보하기 위하여 최외각 분리판 본체(110a, 110b)에 형성된 가스켓(130)과 대응되는 구조의 가스켓을 포함할 수 있다. 여기서, 최외각 분리판 본체(110a, 110b)에 형성된 가스켓(130)과 전류집전체(160)에 형성된 가스켓이 결합되어 하나의 가스켓으로 표시될 수 있으며, 하나의 가스켓을 서로 공유하는 형태로도 표시될 수 있다.
한편, 엔드플레이트(170)는 스택의 기밀성이 유지될 수 있도록 분리판(120), 가스확산층(150) 및 막-전극접합체(140)를 압착시켜주는 역할을 하며, 전류집전체(160)를 고정시키는 기능을 수행한다. 이때, 전류집전체(160)는 전류 엔드플레이트(170)를 관통하는 인가용 체결볼트(180)에 의해서 고정된다.
그리고, 본 발명에 따른 전류집전체(160)는 엔드플레이트(170)의 내벽에 내장되는 형태로 형성될 수 있으며, 엔드플레이트(170)의 표면으로부터 돌출된 형태로도 형성될 수도 있다. 이와 같은 구조에서는 전류집전체(160)가 엔드플레이트(170)의 내벽을 거의 커버하는 형태를 취하므로, 종래 기술인 상기 도 1의 구조와 대비하여 볼 때, 엔드플에이트(170) 내벽이 부식될 위험이 거의 없음을 알 수 있다.
즉, 상기 도 1의 구조를 살펴 보면, 수분을 함유한 반응가스 들이 가스확산층을 통하여 최외각 연료전지용 분리판 및 엔드플레이트 사이의 영역에 분사되면서, 전류집전체 또는 엔드플레이트의 일부분이 수분에 갈바닉 부식(galvanic corrosion)을 당하게 되는 문제가 발생할 수 있다.
이러한 상태로 연료전지 스택을 장시간 운전에 하게 되면, 부식에 의한 부식생성물이 연료전지 스택을 순환하게 된다. 따라서 이러한 경우에는 부식생성물이 연료전지 스택(일예로 스택 내의 촉매)를 오염시키게 되므로, 이는 연료전지 스택의 내구성에 심한 악영향을 끼치게 되는 것이다. 그러나, 본 발명에 따라 냉각수 유로(165)가 형성된 전류집전체(160)를 가지는 연료전지 스택에서는 상기와 같은 부식 문제가 발생하지 않도록 할 수 있는 것이다.
따라서, 본 발명에 따른 전류집전체(160)는 최외각 분리판 본체(110a, 110b)의 반응가스 유로를 완벽하게 밀봉시킬 수 있는 구조로 형성되는 것이 바람직하다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 전류집전체는 그 면적이 분리판 본체의 크기만큼 확장되고, 냉각수 유로를 포함하도록 형성되어, 연료전지 스택 체결시 최외각 분리판 본체에 대응되는 분리판 본체의 역할을 하는 동시에 전류집전 효율을 향상시킬 수 있는 구조로 형성된다.
이와 같이 냉각수 유로가 형성된 전류집전체를 사용하는 경우 부식 문제에 구애를 받지 않으므로, 내구성을 향상시킬 수 있고, 전기전도도가 현저하게 증가될 수 있으므로, 연료전지의 효율도 극대화 시킬 수 있다.
아울러, 본 발명에 따른 전류집전체는 전류 집전 효율 향상기능 이외에, 최외각 연료전지용 분리판과 가스확산층을 생략할 수 있는 구조를 가지므로, 연료전지용 스택의 두께를 감소시킬 수 있다. 따라서, 본 발명에 의하면 연료전지 스택 제조 시간 및 제조 비용을 절약할 수 있고, 스택 체결의 편의성이 향상되므로 제조 공정을 단순화 시킬 수 있다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
도 1은 종래 기술에 따른 연료전지 스택을 도시한 분해 단면도.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 연료전지 스택을 도시한 분해 단면도.

Claims (8)

  1. 제 1 면에 형성되는 냉각수 유로와 제 2 면에 형성되는 반응가스 유로로 이루어진 제 1 유로부 및 상기 제 1 유로부의 양측에 형성되는 매니폴드부를 각각 포함하는 분리판 본체, 상기 분리판 본체 2장이 서로 접합되어 있는 연료전지용 분리판, 복수개의 상기 연료전지용 분리판 사이마다 배치되는 막-전극접합체(MEA)를 포함하되, 복수개의 상기 연료전지용 분리판 중 양쪽 가장자리의 연료전지용 분리판은 1장으로 이루어진 최외곽 분리판 본체를 갖는 스택;
    상기 스택의 최외곽 분리판 본체와 전기적으로 직접 접촉되며, 상기 최외곽 분리판 본체에 형성되어 있는 냉각수 유로와 대응되는 제 2 유로부를 갖는 전류집전체(Current Collector);
    상기 전류집전체의 외곽부 및 상기 스택을 보호하는 엔드플레이트(End Plate);
    상기 스택 중 상기 최외곽 분리판 본체와 상기 전류집전체 사이의 영역을 제외한, 상기 연료전지용 분리판 및 상기 막-전극접합체(MEA) 사이의 영역에 배치되는 가스확산층(GDL); 및
    상기 연료전지용 분리판은 상기 냉각수 유로가 서로 마주보도록 접합되어 형성되고, 상기 각 분리판 본체의 둘레 및 실링을 필요로 하는 부위에 형성되는 가스켓;을 포함하며,
    상기 전류집전체는 복수개의 상기 연료전지용 분리판과 각각 대응되는 면적을 가지며, 상기 엔드플레이트의 내벽에 일부가 매립되고, 상기 일부를 제외한 나머지는 상기 엔드플레이트의 표면으로부터 상기 스택 방향으로 돌출되도록 형성되고,
    상기 전류집전체의 전류 인가 및 수집은 상기 엔드플레이트를 관통하는 전류인가용 체결볼트를 통해 이루어지며,
    상기 전류집전체는 구리(Cu), 크롬(Cr) 및 전도성 카본(C) 중 하나 이상으로 형성되고, 상기 전류집전체는 백금(Pt), 금속질화물 AxByN(A: Cr, Al, B : Cr, Al, C) 및 금속탄화물 AxC(A: Cr, Ti, Al) 중 하나 이상을 포함하는 물질로 표면이 코팅되며,
    상기 전류집전체는 최외곽 분리판 본체의 반응가스 유로를 밀봉시켜, 상기 전류집전체의 제2 유로부로 순환하는 냉각수에 의한 갈바닉 부식을 방지하는 것을 특징으로 하는 연료전지 스택.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 전류집전체는 상기 최외곽 분리판 본체에 형성된 가스켓과 대응되는 형태의 가스켓을 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지 스택.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 삭제
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