KR102071905B1 - Separator, manufacturing method thereof and Fuel cell stack comprising the same - Google Patents
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Abstract
본 발명은 분리판, 이의 제조장치 및 제조방법 및 이를 포함하는 연료전지 스택에 관한 것으로, 본 발명의 일 측면에 따르면, 복수의 제1 금속 와이어를 포함하고, 적어도 2개의 제1 금속 와이어가 소정 크기의 기공을 형성하도록 연속적으로 직조된 분리판이 제공된다.The present invention relates to a separator, a manufacturing apparatus and a manufacturing method thereof, and a fuel cell stack including the same. According to an aspect of the present invention, a plurality of first metal wires are provided, and at least two first metal wires are predetermined. Separator plates are provided that are continuously woven to form pores of size.
Description
본 발명은 분리판, 이의 제조방법 및 이를 포함하는 연료전지 스택에 관한 것이다.The present invention relates to a separator, a method for manufacturing the same, and a fuel cell stack including the same.
일반적으로 연료전지(fuel cell)는 연료와 산화제의 전기 화학반응을 통해 전기에너지를 발생시키는 에너지 변환 장치이며, 연료가 계속적으로 공급되는 한 지속적으로 발전이 가능한 장점이 있다.In general, a fuel cell is a energy conversion device that generates electrical energy through an electrochemical reaction between a fuel and an oxidant, and has the advantage of continuously generating power as long as fuel is continuously supplied.
수소 이온을 투과시킬 수 있는 고분자막을 전해질로 사용하는 고분자 전해질 연료전지(Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cell, PEMFC)는 다른 형태의 연료전지에 비해 낮은 약 100℃ 이하의 작동온도를 가지며, 에너지 전환 효율과 출력밀도가 높고 응답특성이 빠른 장점이 있다. 뿐만 아니라, 소형화가 가능하기 때문에 휴대용, 차량용 및 가정용 전원장치로 제공될 수 있다.Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cell (PEMFC), which uses a polymer membrane that can permeate hydrogen ions as an electrolyte, has a lower operating temperature of about 100 ° C or lower than other types of fuel cells. It has the advantage of high density and fast response. In addition, since it can be miniaturized, it can be provided as a portable, vehicle, and home power supply.
고분자 전해질 연료전지 스택은 고분자 물질로 구성된 전해질막을 중심으로 애노드(anode)와 캐소드(cathode)가 각각 도포되어 형성된 전극층을 구비하는 막-전극 접합체(Membrane Electrode Assembly, MEA), 반응 기체들을 반응 영역 전체에 걸쳐 고르게 분포시키고, 애노드 전극의 산화반응에 의해 발생된 전자를 캐소드 전극 쪽으로 전달하는 역할의 가스 확산층(Gas Diffusion Layer, GDL), 반응 기체들을 가스 확산층으로 공급하고, 전기화학반응에 의해 발생된 물을 외부로 배출시키는 분리판(bipolar plate), 분리판 또는 막-전극 접합체의 반응 영역 외주에 배치되어 반응 기체 및 냉각수의 누출을 방지하는, 탄성을 갖는 고무 소재의 가스켓(gasket)을 포함할 수 있다.The polymer electrolyte fuel cell stack includes a membrane-electrode assembly (MEA) having an electrode layer formed by applying an anode and a cathode, respectively, around an electrolyte membrane made of a polymer material, and reacting gases in the entire reaction region. The gas diffusion layer (GDL), which distributes electrons generated by the oxidation reaction of the anode electrode toward the cathode electrode, and supplies reactant gases to the gas diffusion layer, and generates an electrochemical reaction. And a gasket made of elastic rubber material disposed on the outer periphery of the reaction region of the bipolar plate, the separator or membrane-electrode assembly which discharges the water to the outside to prevent leakage of the reaction gas and cooling water. Can be.
종래 연료전지 분리판은 고출력 영역에서 연료전지 내 물 전달(공급/생성/배출량) 분균형과, 반응면 내 반응가스의 높은 물질 전달 저항(통상 확산 저항) 등의 기술적 문제가 발생한다.Conventional fuel cell separators have technical problems such as water transfer (supply / produced / discharge amount) balance in the fuel cell and high mass transfer resistance (typically diffusion resistance) of the reaction gas in the reaction surface in the high power region.
또한, 종래 분리판(예를 들어, 3차원 fine mesh 등)은 정밀 금형 제작, 미세 패턴 홀 가공, 평탄화 압연 등의 후처리 고정에 많은 비용과 시간이 소모됨에 따라 경제성 및 생산성이 떨어지는 문제를 발생시킨다.In addition, the conventional separation plate (for example, three-dimensional fine mesh, etc.) has a problem that the economical efficiency and productivity decreases due to the high cost and time required for the post-treatment fixing such as precision mold manufacturing, fine pattern hole processing, planar rolling, etc. Let's do it.
또한, 종래 분리판의 경우, 분리판 계면에서의 오믹(ohmic) 손실을 발생시킨다.In addition, in the case of the conventional separation plate, ohmic loss occurs at the separation plate interface.
본 발명은 연료전지 내 오믹(ohmic)/확산 저항을 저감시킬 수 있는 분리판, 이의 제조방법 및 이를 포함하는 연료전지 스택을 제공하는 것을 해결하고자 하는 과제로 한다.An object of the present invention is to provide a separation plate capable of reducing ohmic / diffusion resistance in a fuel cell, a manufacturing method thereof, and a fuel cell stack including the same.
또한, 본 발명은 연료전지 반응 면내 반응 가스의 물질 전달 및 응축수 배출 성능을 향상시킬 수 있는 분리판, 이의 제조방법 및 이를 포함하는 연료전지 스택을 제공하는 것을 해결하고자 하는 과제로 한다.In addition, an object of the present invention is to provide a separator, a method for manufacturing the same, and a fuel cell stack including the same, which can improve mass transfer and condensate discharge performance of in-plane reaction gas reactant.
상기한 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 일 측면에 따르면, 복수의 제1 금속 와이어를 포함하고, 적어도 2개의 제1 금속 와이어가 소정 크기의 기공을 형성하도록 연속적으로 직조된 분리판이 제공된다.In order to solve the above problems, according to an aspect of the present invention, there is provided a separating plate comprising a plurality of first metal wire, continuously woven so that at least two first metal wire to form pores of a predetermined size.
또한, 본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 막-전극 접합체와, 막-전극 접합체의 일면에 배치된 가스 확산층 및 적어도 일부 영역에서 가스 확산층과 접촉하도록 배치된 분리판을 포함하며, 분리판은, 복수의 제1 금속 와이어를 포함하고, 적어도 2개의 제1 금속 와이어가 소정 크기의 기공을 형성하도록 연속적으로 직조된 연료전지 스택이 제공된다.In addition, according to another aspect of the present invention, a membrane-electrode assembly, a gas diffusion layer disposed on one surface of the membrane-electrode assembly and a separator disposed in contact with the gas diffusion layer in at least a partial region, the separator, A fuel cell stack is provided that includes a plurality of first metal wires and is continuously woven such that at least two first metal wires form pores of a predetermined size.
또한, 본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 적어도 2개의 제1 금속 와이어를 직조함으로써 소정 크기의 기공을 갖는 다공체를 형성하는 단계를 포함하는 분리판의 제조방법이 제공된다.In addition, according to another aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a separator comprising the step of weaving at least two first metal wires to form a porous body having pores of a predetermined size.
또한, 본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 금속 와이어를 공급하기 위한 복수 개의 스풀와, 금속 와이어가 직조되어 감기는 와인딩 롤러 및 와인딩 롤러로 공급되는 금속 와이어의 직조 패턴을 조절하기 위한 조절부재를 포함하는 분리판의 제조장치가 제공된다.In addition, according to another aspect of the present invention, a plurality of spools for supplying a metal wire, and a winding roller to which the metal wire is woven and wound, and an adjusting member for adjusting the weave pattern of the metal wire supplied to the winding roller An apparatus for manufacturing a separator is provided.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명의 일 실시예와 관련된 분리판, 이의 제조방법 및 이를 포함하는 연료전지 스택은 다음과 같은 효과를 갖는다.As described above, a separator, a manufacturing method thereof, and a fuel cell stack including the same according to an embodiment of the present invention have the following effects.
본 발명에 따르면, 금속 와이어를 직조함으로써 다양한 기공 크기 및 기공 크기 구배를 갖는 분리판 및 가스 확산층을 제조할 수 있다. 또한, 매크로(macro) /메조(meso)/마이크로(micro) 기공 크기를 갖는 단일의 다공체 성형품을 통해 분리판과 가스 확산층을 대체할 수 있으며, 이러한 기공 크기 구배를 갖는 다공체 성형품을 단일 공정에 의해 연속 제조할 수 있다.According to the present invention, weaving metal wires can produce separation plates and gas diffusion layers having various pore sizes and pore size gradients. In addition, a single porous molded article having a macro / meso / micro pore size can be used to replace the separator plate and the gas diffusion layer, and a porous molded article having such a pore size gradient can be replaced by a single process. It can be manufactured continuously.
기공 크기 구배를 통해, 압력 구배 조정이 가능하고, 응축수 배출 성능을 향상시킬 수 있으며, 난류 혼합 유동에 의한 열/물질 전달 특성을 향상시킬 수 있다.The pore size gradient enables pressure gradient adjustments, improves condensate discharge performance, and improves heat / mass transfer properties by turbulent mixed flow.
또한, 전기적 접촉 면적을 증가시킬 수 있고, 접촉 저항 저감에 따른 오믹 손실을 낮출 수 있으며, 다른 구성부품의 제조 공차를 흡수하고, 면압 균일도를 향상시킬 수 있다.In addition, it is possible to increase the electrical contact area, to reduce the ohmic loss due to the reduction in contact resistance, to absorb the manufacturing tolerances of other components, and to improve the surface pressure uniformity.
또한, 분리판/가스확산층의 부품 일체화 및 직조 공정을 통해 제조비용 및 제조시간을 줄일 수 있다.In addition, it is possible to reduce the manufacturing cost and manufacturing time through the parts integration and weaving process of the separation plate / gas diffusion layer.
도 1은 본 발명의 일 실시예와 관련된 분리판의 제조장치를 나타내는 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예와 관련된 분리판을 나타내는 평면도이다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 일 실시예와 관련된 연료전지 스택을 나타내는 개념도들이다.
도 5는 도 4에 도시된 분리판을 나타내는 도면이다.
도 6은 마이크로 기공층의 제조 공정을 나타내는 개념도이다.
도 7 내지 도 9는 분리판의 다양한 실시예를 나타내는 도면들이다.1 is a perspective view showing an apparatus for manufacturing a separator according to an embodiment of the present invention.
2 is a plan view illustrating a separator according to an embodiment of the present invention.
3 and 4 are conceptual diagrams illustrating a fuel cell stack according to an embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a view illustrating the separator shown in FIG. 4.
6 is a conceptual diagram showing a process for producing a microporous layer.
7 to 9 are views illustrating various embodiments of the separator plate.
이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 분리판, 이의 제조방법 및 이를 포함하는 연료전지 스택을 첨부된 도면을 참고하여 상세히 설명한다.Hereinafter, a separator according to an embodiment of the present invention, a manufacturing method thereof, and a fuel cell stack including the same will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
또한, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 대응되는 구성요소는 동일 또는 유사한 참조번호를 부여하고 이에 대한 중복 설명은 생략하기로 하며, 설명의 편의를 위하여 도시된 각 구성 부재의 크기 및 형상은 과장되거나 축소될 수 있다.In addition, irrespective of the reference numerals, the same or corresponding components will be given the same or similar reference numerals, and redundant description thereof will be omitted. For convenience of description, the size and shape of each component member may be exaggerated or reduced. Can be.
도 1은 본 발명의 일 실시예와 관련된 분리판의 제조장치(10)(이하, ‘제조장치’)를 나타내는 사시도이다.1 is a perspective view showing a manufacturing apparatus 10 (hereinafter, 'manufacturing apparatus') of a separator according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 일 실시예로, 제조장치(10)는 금속 와이어(W)를 공급하기 위한 복수 개의 스풀(11)과, 금속 와이어(W)가 직조되어 감기는 와인딩 롤러(30) 및 와인딩 롤러(30)로 공급되는 금속 와이어(W)의 직조 패턴을 조절하기 위한 조절부재(20)를 포함한다. 또한, 이를 통해 금속 와이어(W) 기반의 다공체(20)를 제조할 수 있으며, 상기 다공체(20)는 후술할 분리판, 가스 확산층 및 분리판-가스확산층 일체형 구조체에 적용될 수 있다.Referring to FIG. 1, in one embodiment, the manufacturing apparatus 10 includes a plurality of
복수 개의 스풀(11)의 배치 간격 및 배열을 조정함으로써, 다양한 직조 패턴으로 복수 개의 금속 와이어를 일부 영역에서 교차하도록 꼬아 소정 크기의 기공이 형성되도록 직조할 수 있다.By adjusting the arrangement intervals and the arrangement of the plurality of
또한, 제조장치(10)는 와인딩 롤러(30)에 감긴 상태의 다공체(20)를 권출하고, 다공체(20)의 기공 크기를 확장하기 위한 스트레치(stretch)/ 익스팬딩(expanding) 롤러(40)를 포함할 수 있다. 또한, 제조장치(10)는 다공체(20)의 두께 공차 및 평탄도 조정을 위한 압연롤러(50)를 포함할 수 있다. 또한, 상기 압연롤러(50)를 통과한 다공체(20)는 차기 공정인 절단기(도시되지 않음)로 전달되어, 분리판, 가스확산층 및 분리판-가스확산층 일체형 구조체로 절단될 수 있다. In addition, the manufacturing apparatus 10 unwinds the
또한, 본 발명의 일 실시예와 관련된 분리판의 제조방법은, 적어도 2개의 제1 금속 와이어를 직조함으로써 소정 크기의 기공을 갖는 다공체를 형성하는 단계를 포함한다.In addition, the method of manufacturing a separator according to an embodiment of the present invention includes forming a porous body having pores of a predetermined size by weaving at least two first metal wires.
다공체(20) 제조과정을 도 1을 참조하여 구체적으로 설명하면, 조절부재(20)를 통해 직조 패턴을 조정하고, 다공체(20) 설계 두께만큼 와인딩 롤러(30)에 금속 와이어(W)를 직조하며, 권취할 수 있다. 이후, 스트레치(stretch)/ 익스팬딩(expanding) 롤러(40)를 통해 기공을 확장하고, 평탄화 및 두꼐 균일도 향상을 위해 다공체(20)를 압연 롤러(50)에 통과시키고, 최종 제작품 크기로 다공체(20)를 절단할 수 있다.The manufacturing process of the
도 2는 본 발명의 일 실시예와 관련된 분리판(100)을 나타내는 평면도이다. 상기 분리판(100)은 전술한 제조장치(10)를 통하여 제조될 수도 있고, 3D 프린팅 공정에 의해서도 제조될 수 있다.2 is a plan view illustrating a
상기 분리판(100)은 복수의 제1 금속 와이어(110)를 포함한다. 또한, 상기 분리판(100)은 적어도 2개의 제1 금속 와이어(110)가 소정 크기의 기공(111)을 형성하도록 연속적으로 직조된다. 즉, 복수 개의 제1 금속 와이어(110)가 복수 개의 지점에서 교차하도록 꼬여 기공을 형성하도록 직조된다.The
또한, 상기 분리판(100)은 상기 분리판(100)은 제1 방향(y축 방향)을 따라 적어도 일부 영역에서 기공 크기가 동일하게 마련될 수도 있고, 후술하는 바와 같이, 제1 방향(y축 방향, 예를 들어 ‘반응가스 유동방향’)을 따라 적어도 일부 영역에서 기공 크기가 달라지도록 마련될 수 있다.In addition, the
또한, 도 3 및 도 4는 본 발명의 일 실시예와 관련된 연료전지 스택(200, 300)을 나타내는 개념도들이고, 도 5는 도 4에 도시된 분리판(310)을 나타내는 도면이다. 3 and 4 are conceptual views illustrating
도 3 및 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예와 관련된 연료전지 스택(200, 300)은 막-전극 접합체(도시되지 않음)와, 막-전극 접합체의 일면에 배치된 가스 확산층(220, 320) 및 적어도 일부 영역에서 가스 확산층(220, 320)과 접촉하도록 배치된 분리판(210, 310)을 포함한다.3 and 4, the fuel cell stacks 200 and 300 according to an embodiment of the present invention may include a membrane electrode assembly (not shown) and a
분리판(210, 310)은 도 2를 통해 설명한 분리판과 동일한 방법으로 제조되며, 구체적으로, 상기 분리판(210, 310)은 복수의 제1 금속 와이어를 포함하고, 적어도 2개의 제1 금속 와이어가 소정 크기의 기공을 형성하도록 연속적으로 직조된다.The
또한, 가스 확산층(220, 320)은, 복수의 제2 금속 와이어를 포함하고, 적어도 2개의 제2 금속 와이어가 소정 크기의 기공을 형성하도록 연속적으로 직조된다. 즉, 상기 가스 확산층(220, 320)은 분리판과 동일한 방법으로 제조될 수 있다. In addition, the
또한, 제1 금속 와이어와 제2 금속 와이어는 동일한 금속 재질로 형성될 수도 있고, 서로 다른 금속 재질로 형성될 수도 있다. 또한, 제1 금속 와이어와 제2 금속 와이어는 동일한 직경을 갖도록 마련될 수도 있고, 서로 다른 직경을 갖도록 마련될 수도 있다.In addition, the first metal wire and the second metal wire may be formed of the same metal material, or may be formed of different metal materials. In addition, the first metal wire and the second metal wire may be provided to have the same diameter, or may be provided to have different diameters.
또한, 가스 확산층(220, 320)에는 막-전극 접합체와 접촉하는 접촉면에 마이크로 기공층(MPL: Micro porous layer)(230, 330)이 마련되며, 상기 마이크로 기공층((230, 330)은 가스 확산층(220, 320)의 접촉면에 코팅될 수 있다.In addition, the gas diffusion layers 220 and 320 are provided with micro porous layers (MPLs) 230 and 330 on contact surfaces which contact the membrane-electrode assembly, and the micro pore layers 230 and 330 are gas. The contact surfaces of the diffusion layers 220 and 320 may be coated.
도 3을 참조하면, 상기 가스 확산층(220)은 기공 크기(ε2)가 분리판(210)의 기공 크기(ε1)보다 작게 형성될 수 있다. 예를 들어, 기공 크기를 기준으로, 분리판은 매크로(macro)-기공 영역을 구성하고, 가스 확산층은 메조(meso)-기공 영역을 구성하도록 마련될 수 있다. 즉, 분리판에서 가스 확산층 및 마이크로 기공층으로 갈수록 기공의 크기(ε1, ε2, ε3)는 작아진다.Referring to FIG. 3, the
도 3을 참조하면, 분리판(210)은 두께(L1)가 가스 확산층(220) 보다 두껍게 형성될 수 있다. 따라서, 상기 분리판(210)의 두께(L1)는 가스 확산층(220)의 두께(L2) 및 마이크로 기공층(230)의 두께(L3)보다 크게 된다. 또한, 가스확산층(220)의 두께(L2)는 마이크로 기공층(230)의 두께(L3)보다 크게 된다. 또한, 분리판(210)과 가스 확산층(220)은 동일한 패턴으로 직조될 수 있다.Referring to FIG. 3, the
특히, 도 3의 (b)를 참조하면, 분리판(210)과 가스 확산층(220) 및 마이크로 기공층(240)의 두께 구배 및 기공 크기 구배는 다양하게 결정될 수 있고, 예를 들어, 선형 또는 비선형적으로 변화하는 구배를 가질 수 있다.In particular, referring to FIG. 3B, the thickness gradient and the pore size gradient of the
또한, 분리판(210)과 가스 확산층(220)은 일체로 형성될 수 있다. 즉, 와인딩 롤러(30)에 기공 크기가 서로 달라지도록 직조 패턴을 조절하면서 분리판(210)과 가스 확산층(220)을 일체로 형성할 수 있다. 이때, 분리판과 가스확산층은 단일의 다공체 구조물로 일체화함으로써, 접촉저항을 감소시키고, 오믹(ohmic) 손실을 저감할 수 있다.In addition, the
도 3을 참조하면, 분리판(310)과 가스 확산층(320)은 서로 다른 패턴으로 직조될 수도 있다. 한편, 도 2 및 도 13에서, 부호 A는 반응가스 유동방향을 나타내고, 부호 B는 응축수 배출경로를 나타낸다.Referring to FIG. 3, the
도 4를 참조하면, 분리판(310)은 제1 방향을 따라 제1 영역(311), 제2 영역(312) 및 제3 영역(313)이 차례로 마련된다. 즉, 분리판(310)에는 제1 방향을 따라 제1 영역(311), 제2 영역(312) 및 제3 영역(313)이 차례로 위치한다. 또한, 각각의 영역(311, 312, 313)의 기공 크기가 서로 다르게 마련될 수 있다. 예를 들어, 제1 방향(y축 방향)을 반응가스 유동방향일 수 있다. 즉, 연료전지 스택(200, 300)에서 반응가스는 제1 방향을 따라 분리판으로 공급될 수 있고, 분리판(310)은 제1 방향(도 4의 y축 방향)을 따라 적어도 일부 영역에서 기공 크기가 달라지도록 마련될 수 있다.Referring to FIG. 4, in the
이때, 제2 영역(312)은 기공(312a) 크기가 제1 영역(311)의 기공(311a) 크기보다 크게 형성되고, 제3 영역(313)은 기공(313a) 크기가 제2 영역(312)의 기공(312a) 크기보다 작게 형성될 수 있다. In this case, the size of the
또한, 제1 영역(311)은 제1 방향에 따른 길이가 제2 영역(312)의 길이보다 작고, 제2 영역(312)은 제1 방향에 따른 길이가 제3 영역(313)의 길이보다 작게 마련될 수 있다.In addition, the length of the
예를 들어, 매크로(macro)-기공 영역을 구성하는 분리판(310) 내, 기공들에도, 제1 방향을 따라 기공 크기 구배가 적용될 수 있다. 제1 영역(311)은 반응가스의 진입구간에 해당하며, 반응가스를 균일하게 분배 및 공급하는 기능을 수행한다. 또한, 제2 영역(312)은 분리판(310)의 제1 방향에 따른 전체 길이의 약 30% 이하의 길이를 가질 수 있으며, 저 가습 조전 하에서 액적의 증발속도를 감소(유체 유속을 감소)시킴으로써, 전극/고분자 막 건조를 방지하는 구간의 기능을 수행할 수 있다. 또한, 제3 영역(31133)은 응축수 배출 촉진을 위해 기공도(유체 유속과 관련)가 조절되는 구간이다. 또한, 제2 영역(312)과 제3 영역(313)의 경계영역은 물 균형이 이루어지는 지점일 수 있다.For example, in the separator plate constituting the macro-pore region, pore size gradients may also be applied along the pores in the first direction. The
마찬가지로, 분리판(310)은 소정 두께를 가지며, 높이방향을 따라 가스 확산층(320)을 향하는 방향을 따라 적어도 일부 영역에서 기공 크기가 작아지도록 마련될 수 있다.Similarly, the
도 6은 마이크로 기공층(230, 330)의 제조 공정을 나타내는 개념도이다. 전술한 바와 같이, 마이크로 기공층(230, 330)은 전극과 맞닿는 가스 확산층의 일면에 형성(코팅)된다. 상기 마이크로 기공층(230, 330)은 전극의 물리적 손상을 방지하기 위한 지지체로서, 친수/소수 특성 조절을 통해 물배출 특성을 향상시킬 수 있다. 또한, 마이크로 기공층(230, 330)은 연속적인 전자 이동 경로를 제공하는 기능을 수행한다. 마이크로 기공층(230, 330)은 수 ㎛이하의 매우 얇은 두께를 가지고 있으며, Nafion 용액, Vulcan Carbon, 또는 탄소나노튜브 또는 그래핀 등의 탄소 재료 등을 슬러리 형태로 혼합하여 직접 도포하거나 분무하는 공정 등의 슬러리 코팅 공정을 사용하여 제작이 가능하다.6 is a conceptual diagram illustrating a manufacturing process of the
도 7 내지 도 9는 분리판의 다양한 실시예를 나타내는 도면들이다.7 to 9 are views illustrating various embodiments of the separator plate.
본 발명에서 제안하는 방법에 따라, 직조 패턴을 달리하여 도 7 내지 도 9에 도시된 다양한 구조의 분리판을 제조할 수 있다.According to the method proposed in the present invention, by separating the weaving pattern, it is possible to manufacture a separator having a variety of structures shown in FIGS.
위에서 설명된 본 발명의 바람직한 실시예는 예시의 목적을 위해 개시된 것이고, 본 발명에 대한 통상의 지식을 가지는 당업자라면 본 발명의 사상과 범위 안에서 다양한 수정, 변경, 부가가 가능할 것이며, 이러한 수정, 변경 및 부가는 하기의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.Preferred embodiments of the present invention described above are disclosed for purposes of illustration, and those skilled in the art having various ordinary knowledge of the present invention will be able to make various modifications, changes, and additions within the spirit and scope of the present invention. And additions should be considered to be within the scope of the following claims.
10: 분리판의 제조장치
100, 210, 310: 분리판
200, 300: 연료전지 스택
220, 320: 가스 확산층
230, 330: MPL10: apparatus for manufacturing a separator
100, 210, 310: Separator
200, 300: fuel cell stack
220, 320: gas diffusion layer
230, 330: MPL
Claims (18)
적어도 2개의 제1 금속 와이어가 소정 크기의 기공을 형성하도록 연속적으로 직조되며,
제1 방향을 따라 제1 영역, 제2 영역 및 제3 영역이 차례로 마련되고, 각각의 영역의 기공 크기가 서로 다르게 마련되되,
제2 영역은 기공크기가 제1 영역의 기공 크기보다 크게 형성되고, 제3 영역은 기공크기가 제2 영역의 기공크기보다 작게 형성된 분리판.A plurality of first metal wires,
At least two first metal wires are continuously woven to form pores of a predetermined size,
The first region, the second region, and the third region are sequentially provided along the first direction, and pore sizes of the respective regions are provided differently from each other.
The second region has a pore size larger than the pore size of the first region, and the third region has a pore size smaller than the pore size of the second region.
제1 영역은 제1 방향에 따른 길이가 제2 영역의 길이보다 작고,
제2 영역은 제1 방향에 따른 길이가 제3 영역의 길이보다 작게 마련된 분리판.The method of claim 1,
The length of the first area is smaller than the length of the second area in the first direction,
The second region is a separation plate provided with a length in the first direction smaller than the length of the third region.
막-전극 접합체의 일면에 배치된 가스 확산층; 및
적어도 일부 영역에서 가스 확산층과 접촉하도록 배치된 분리판을 포함하며,
분리판은, 복수의 제1 금속 와이어를 포함하고, 적어도 2개의 제1 금속 와이어가 소정 크기의 기공을 형성하도록 연속적으로 직조되며,
분리판은 반응가스 유동방향을 따라 제1 영역, 제2 영역 및 제3 영역이 차례로 마련되고, 각각의 영역의 기공 크기가 서로 다르게 마련되되,
제2 영역은 기공크기가 제1 영역의 기공 크기보다 크게 형성되고, 제3 영역은 기공크기가 제2 영역의 기공크기보다 작게 형성된 연료전지 스택.Membrane-electrode assembly;
A gas diffusion layer disposed on one surface of the membrane-electrode assembly; And
A separator disposed in contact with the gas diffusion layer in at least some region,
The separator plate comprises a plurality of first metal wires, the at least two first metal wires are continuously woven so as to form pores of a predetermined size,
In the separation plate, the first region, the second region, and the third region are sequentially provided along the reaction gas flow direction, and pore sizes of the respective regions are different from each other.
The second region has a pore size larger than the pore size of the first region, and the third region has a pore size smaller than the pore size of the second region.
가스 확산층은, 복수의 제2 금속 와이어를 포함하고, 적어도 2개의 제2 금속 와이어가 소정 크기의 기공을 형성하도록 제1 방향을 따라 연속적으로 직조된 연료전지 스택.The method of claim 6,
The gas diffusion layer includes a plurality of second metal wires, and the fuel cell stack is continuously woven along the first direction such that at least two second metal wires form pores of a predetermined size.
가스 확산층은 기공 크기가 분리판의 기공 크기보다 작게 형성된 연료전지 스택.The method of claim 7, wherein
The gas diffusion layer is a fuel cell stack having a pore size smaller than the pore size of the separator.
분리판은 두께가 가스 확산층 보다 두껍게 형성된 연료전지 스택.The method of claim 7, wherein
The separator is a fuel cell stack formed thicker than the gas diffusion layer.
분리판과 가스 확산층은 일체로 형성된 연료전지 스택.The method of claim 7, wherein
A fuel cell stack in which a separator and a gas diffusion layer are integrally formed.
분리판과 가스 확산층은 동일한 패턴으로 직조된 연료전지 스택.The method of claim 7, wherein
A fuel cell stack in which the separator and gas diffusion layers are woven in the same pattern.
분리판과 가스 확산층은 서로 다른 패턴으로 직조된 연료전지 스택.The method of claim 7, wherein
The separator and gas diffusion layers are woven in different patterns.
제1 영역은 반응가스 유동방향에 따른 길이가 제2 영역의 길이보다 작고,
제2 영역은 반응가스 유동방향에 따른 길이가 제3 영역의 길이보다 작게 마련된 연료전지 스택.The method of claim 6,
The first region has a length along the reaction gas flow direction smaller than the length of the second region,
The second region has a fuel cell stack in which a length along the reaction gas flow direction is smaller than that of the third region.
분리판은 가스 확산층을 향하는 방향을 따라 적어도 일부 영역에서 기공 크기가 작아지도록 마련된 연료전지 스택.The method of claim 6,
The separation plate is a fuel cell stack provided to reduce the pore size in at least a portion of the area along the direction toward the gas diffusion layer.
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