KR20000025190A - Micro fuel battery of single electrode type - Google Patents
Micro fuel battery of single electrode type Download PDFInfo
- Publication number
- KR20000025190A KR20000025190A KR1019980042165A KR19980042165A KR20000025190A KR 20000025190 A KR20000025190 A KR 20000025190A KR 1019980042165 A KR1019980042165 A KR 1019980042165A KR 19980042165 A KR19980042165 A KR 19980042165A KR 20000025190 A KR20000025190 A KR 20000025190A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- fuel
- unit cell
- fuel cell
- outer case
- unit
- Prior art date
- Legal status (The legal status 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 status listed.)
- Granted
Links
- 239000000446 fuel Substances 0.000 title claims abstract description 102
- 239000011148 porous material Substances 0.000 claims abstract description 11
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims abstract description 3
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 14
- 238000003860 storage Methods 0.000 claims description 12
- 239000005518 polymer electrolyte Substances 0.000 claims description 7
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims description 7
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 239000002131 composite material Substances 0.000 claims description 4
- 238000009826 distribution Methods 0.000 claims description 4
- 239000004033 plastic Substances 0.000 claims description 3
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 claims description 3
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 2
- 230000000712 assembly Effects 0.000 claims 2
- 238000000429 assembly Methods 0.000 claims 2
- 244000005700 microbiome Species 0.000 claims 1
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 51
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 abstract description 6
- 238000009423 ventilation Methods 0.000 abstract 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 11
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- -1 hydrogen ions Chemical class 0.000 description 3
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 3
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N nickel Substances [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229920000557 Nafion® Polymers 0.000 description 2
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 2
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 2
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 2
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 2
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000002407 reforming Methods 0.000 description 2
- 238000011160 research Methods 0.000 description 2
- MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N Dioxygen Chemical compound O=O MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 208000021251 Methanol poisoning Diseases 0.000 description 1
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 description 1
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 239000002737 fuel gas Substances 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005470 impregnation Methods 0.000 description 1
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 1
- 239000003014 ion exchange membrane Substances 0.000 description 1
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 1
- 210000004185 liver Anatomy 0.000 description 1
- 230000005404 monopole Effects 0.000 description 1
- 229910000510 noble metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000615 nonconductor Substances 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 description 1
- 229920005597 polymer membrane Polymers 0.000 description 1
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 description 1
- 229920002635 polyurethane Polymers 0.000 description 1
- 239000004814 polyurethane Substances 0.000 description 1
- 238000010248 power generation Methods 0.000 description 1
- 238000006722 reduction reaction Methods 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 1
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
- H01M8/10—Fuel cells with solid electrolytes
- H01M8/1009—Fuel cells with solid electrolytes with one of the reactants being liquid, solid or liquid-charged
- H01M8/1011—Direct alcohol fuel cells [DAFC], e.g. direct methanol fuel cells [DMFC]
-
- 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
Landscapes
- Fuel Cell (AREA)
Abstract
Description
본 발명은 메탄올등의 액체연료를 사용하는 연료전지의 구조개선에 관한 것으로, 보다 자세하게는 연료전지의 스택 구성을 종래의 바이폴라(bipolar) 형태가 아닌 단극형(monopolar) 형태로 구성하여 연료전지의 부피를 최소화함으로써 초소형의 휴대용 전원으로 이용될 수 있도록 한 단극형 마이크로 연료전지에 관한 것이다.The present invention relates to a structural improvement of a fuel cell using a liquid fuel such as methanol. More specifically, the fuel cell stack structure is constructed in a monopolar form rather than a bipolar form. The present invention relates to a single-pole micro fuel cell that can be used as a small portable power supply by minimizing volume.
일반적으로 수소를 연료로 사용하는 기체형 연료전지는 에너지 밀도가 크다는 장점을 지니고 있으나, 수소가스의 취급에 상당한 주의를 요하고 연료가스인 수소가스를 생산하기 위하여 메탄이나 알콜등을 처리하기 위한 연료개질 장치등의 부대 설비를 필요로 하는 문제점이 지적되고 있다.In general, a gaseous fuel cell using hydrogen as a fuel has an advantage of high energy density, but requires considerable care in handling hydrogen gas and a fuel for treating methane or alcohol to produce hydrogen gas, which is a fuel gas. The problem which requires auxiliary facilities, such as a reforming apparatus, is pointed out.
이에 반해서 액체를 연료로 사용하는 액체형 연료전지는 기체형에 비해 에너지 밀도는 낮으나 연료의 취급이 상대적으로 용이하고 운전온도가 낮으며 특히 연료개질 장치를 필요로 하지 않는다는 특성에 기인하여 소형, 범용 이동용 전원으로 적합한 시스템으로 알려지고 있다.In contrast, liquid fuel cells using liquid as fuel have lower energy density than gas type, but are relatively easy to handle fuel, have a low operating temperature, and do not require fuel reforming devices. It is known as a suitable system for power supply.
액체형 연료전지가 지니고 있는 상기의 장점에 기인하여 액체형 연료전지의 대표적인 형태인 직접 메탄올 연료전지(DMFC)에 대한 많은 연구가 수행되어 오고 있는 바, 최근 미국 Los Alamas 국립연구소에서는 고체 고분자막을 전해질로 이용하여 단위전지의 성능이 0.5V에서 670mA/cm2인 고성능의 DMFC의 개발을 발표하였고, Jet Propulsion Laboratory에서는 0.6V에서 180mA/cm2의 스택 개발을 발표함으로써 액상연료인 메탄올을 직접 발전용 연료로 이용한 연료전지의 실용화 가능성을 입증하기에 이르렀다.Due to the above advantages of liquid fuel cells, many researches have been conducted on direct methanol fuel cells (DMFC), which is a representative form of liquid fuel cells. Recently, the Los Alamas National Laboratory used a solid polymer membrane as an electrolyte. the performance of the unit cells was announced the development of the high performance of DMFC 670mA / cm 2 at 0.5V, Jet Propulsion Laboratory of the liquid fuel in the fuel for a direct methanol power generation by the stack presentation development of 180mA / cm 2 at 0.6V The possibility of commercialization of the used fuel cell has been demonstrated.
직접 메탄올 연료전지는 메탄올의 산화반응이 일어나는 연료극 반응과 산소의 환원반응이 일어나는 공기극 반응으로부터 얻어지는 기전력의 힘이 발전의 근간을 이루며, 이때 연료극과 공기극에서 일어나는 반응은 다음과 같다.The direct methanol fuel cell is based on the power of the electromotive force obtained from the cathode reaction in which the oxidation reaction of methanol occurs and the cathode reaction in which the reduction reaction of oxygen occurs. The reaction occurring in the anode and the cathode is as follows.
연료극 : CH3OH + H2O → CO2+ H++ 6e_Ea= 0.04VFuel electrode: CH 3 OH + H 2 O → CO 2 + H + + 6e _ E a = 0.04 V
공기극 : 3/2O2+ 6H++ 6e → 3H2O Ec= 1.23VAir cathode: 3 / 2O2+ 6H++ 6e → 3H2O Ec= 1.23 V
전체반응 : CH30H + 3/2O2→ CO2+ 3H2O Ecell=1.19VTotal reaction: CH 3 0H + 3 / 2O 2 → CO 2 + 3H 2 OE cell = 1.19V
상기와 같은 반응식에 근거를 두고 종래에는 도1과 같은 구성으로 연료전지를 구성하여 이동용 및 휴대용 전원으로 응용하기 위한 연구가 주류를 이루고 있다. 도1은 일반적인 바이폴라형 연료전지의 개략구조도로서, 도시된 바와같이 바이폴라형 연료전지는 이온교환막(Ion exchange membrane)으로서의 전해질층(Electrolyte layer)(1)을 중심으로 그 양외측에 양극(2)과 음극(3)이 위치하고, 이들 양극(2)과 음극(3)의 바같쪽으로 전류집전체(Current collector)(4a)(4b)가 적층되어 이루어진 단위전지(unit cell)로 구성되어 있다.On the basis of the reaction scheme as described above, conventionally, research for applying a mobile cell and a portable power source by constructing a fuel cell with the configuration as shown in FIG. FIG. 1 is a schematic structural diagram of a general bipolar fuel cell. As shown in FIG. 1, a bipolar fuel cell has an anode 2 on both sides of an electrolyte layer 1 as an ion exchange membrane. And a cathode 3 are located, and a unit cell is formed by stacking current collectors 4a and 4b on the same side of the anode 2 and the cathode 3.
이와같은 종래의 바이폴라형 연료전지에서는 양극(2)과 전류집전체(4a) 사이로 액체연료로서의 메탄올등이 공급됨과 아울러 음극(2)과 전류집전체(4b) 사이로 공기(air)가 공급되어 통과하는 과정에서 상기의 공기극과 연료극 반응이 일어나서 전기가 얻어지게 된다.In the conventional bipolar fuel cell as described above, methanol as a liquid fuel is supplied between the anode 2 and the current collector 4a, and air is supplied between the cathode 2 and the current collector 4b. In the process, the cathode and the anode react with each other to obtain electricity.
그러나, 상기 종래의 바이폴라형 연료전지의 구조에서는 외부로부터 공기를 공급하기 위한 송풍기 및 액체 알콜등의 연료를 공급하기 위한 펌프등의 부대장비를 필요로 하여 연료전지의 전체적인 부피증가를 피할 수 없기 때문에 초소형의 휴대용 연료전지를 구성하는 데 문제점이 있다.However, in the structure of the conventional bipolar fuel cell, an additional equipment such as a blower for supplying air from the outside and a pump for supplying fuel such as liquid alcohol cannot be used to increase the overall volume of the fuel cell. There is a problem in constructing a compact portable fuel cell.
따라서, 본 발명은 종래 바이폴라형 연료전지에서 지적되고 상기의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 전극의 적층형태를 종래의 바이폴라(Bipolar) 형태에서 모노폴라(Monopolar) 형태로 전환하여 하나의 전해질 및 분리판 위에 여러개의 단일 극을 배치시키는 구성을 통해서 연료전지의 부피를 최소화함으로써 휴대용 및 이동용 초소형 연료전지를 구현할 수 있도록 한 단극형 마이크로 연료전지를 제공함에 목적을 두고 있다.Accordingly, the present invention has been pointed out in the conventional bipolar fuel cell, and to solve the above problems, one electrolyte and a separator by converting the electrode stack from the conventional bipolar (monopolar) form to the monopolar (monopolar) form The purpose of the present invention is to provide a single-pole micro fuel cell capable of realizing a portable and mobile micro fuel cell by minimizing the volume of the fuel cell through the arrangement of a plurality of single poles.
즉, 본 발명의 단극형 마이크로 연료전지는 연료전지의 스택을 구성함에 있어 종래의 +극과 -극을 직렬로 연결하는 바이폴라 형태가 아닌 +극은 +극끼리 한 평면위에 위치시키고, -극은 -극끼리 한 평면위에 위치시켜 연료전지의 부피를 최소화시킬 수 있도록 한 데에 기술적 특징이 있다.That is, the monopolar micro-fuel cell of the present invention, in the stack of the fuel cell, has a + pole which is not a bipolar type in which a conventional + pole and a-pole are connected in series, and the + poles are positioned on one plane with each other. The technical feature is that the poles are located on one plane to minimize the volume of the fuel cell.
도1은 바이폴라형 연료전지의 개략 구조도.1 is a schematic structural diagram of a bipolar fuel cell;
도2는 본 발명의 일실시예 단극형 직접메탄올 연료전지의 일부절결 사시도.Figure 2 is a partially cutaway perspective view of an embodiment of the present invention monopolar direct methanol fuel cell.
도3은 도2의 A-A선 단면도.3 is a cross-sectional view taken along the line A-A of FIG.
도4는 도2에 도시된 연료전지에 대핸 평면도.4 is a plan view of the fuel cell shown in FIG.
도5는 도2의 단극형 직접메탄올 연료전지의 전류집전 결선도.5 is a current collecting connection diagram of the monopolar direct methanol fuel cell of FIG. 2;
도6은 본 발명의 다른 실시예 단극형 직접메탄올 연료전지의 일부절결 사시도.Figure 6 is a partially cutaway perspective view of another embodiment of the monopolar direct methanol fuel cell of the present invention.
도7은 도6의 A-A선 단면도.7 is a cross-sectional view taken along the line A-A of FIG.
(( 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ))((Description of the code for the main part of the drawing))
10. 외부케이스 11. 전해질 분리막10. Outer case 11. Electrolyte separator
12. 공기극 13. 연료극12. Air electrode 13. Fuel electrode
14. 공기극 전류집전체 15. 연료극 전류집전체14. Cathode current collector 15. Cathode current collector
16. 단위전지 17. 단위전지 집합체16. Unit battery 17. Unit battery assembly
18. 연료저장실 19. 분리판18. Fuel Storage Room 19. Separator
20. 공기유통공 21. 공기 충진실20. Air distributor 21. Air filling chamber
본 발명의 상기 목적은, 다공성 물질로 이루어지고 상부면에는 다수개의 공기유통공이 구비된 외부케이스와, 고체고분자 전해질 분리막을 중심으로 그 외측으로 공기극과 연료극이 적층되고 다시 그 외측으로 전류집전체가 적층되어 이루어진 단위전지 다수개가 상기 외부케이스 내부의 동일평면상에 배열된 단위전지 집합체와, 외부케이스내의 단위전지 집합체의 일측에 형성되어 각 단위전지에 연료를 공급하는 연료저장실 및 각 단위전지 사이를 전기적으로 분리시키는 비전도성 분리판으로 이루어진 구조에 의해서 달성된다.The object of the present invention, the outer case made of a porous material and the upper surface is provided with a plurality of air flow holes, the cathode and the fuel electrode is laminated to the outer side around the solid polymer electrolyte membrane and the current collector is further A plurality of stacked unit cells are formed on one side of the unit cell assembly arranged on the same plane inside the outer case, and on one side of the unit cell assembly in the outer case, between the fuel storage chamber and each unit cell for supplying fuel to each unit cell. It is achieved by a structure consisting of non-conductive separators which are electrically separated.
상기 본 발명 단극형 마이크로 연료전지의 목적과 기술적 구성 및 그에따른 작용효과에 대한 자세한 사항은 본 발명의 바람직한 실시예를 도시하고 있는 도면을 참조한 아래의 상세한 설명에 의해서 명확하게 이해될 것이다.Details of the object and technical configuration of the present invention, the monopolar micro-fuel cell and the resulting effects thereof will be clearly understood by the following detailed description with reference to the drawings showing preferred embodiments of the present invention.
먼저, 도2는 본 발명의 일실시예에 의한 단극형 직접메탄올 연료전지의 일부절결 사시도이고, 도3은 도2의 A-A선 단면도이며, 도4는 도2의 연료전지에 대한 평면도이다.First, FIG. 2 is a partially cutaway perspective view of a monopolar direct methanol fuel cell according to an embodiment of the present invention, FIG. 3 is a cross-sectional view taken along line A-A of FIG. 2, and FIG. 4 is a plan view of the fuel cell of FIG.
도시된 바와같이, 본 발명의 단극형 마이크로 연료전지는, 다공성 물질로 이루어진 외부케이스(10)와, 고체고분자 전해질 분리막(11)을 중심으로 그 양 외측으로 공기극(12)과 연료극(13)이 적층되고 다시 그 외측으로 전류집전체(14)(15)가 적층되어 이루어진 단위전지(16) 다수개가 상기 외부케이스(10) 내부의 동일평면상에 배열된 단위전지 집합체(17)와, 외부케이스(10)내의 단위전지 집합체(17)의 일측에 형성되어 각 단위전지(16)에 연료를 공급하는 연료저장실(18)과, 각 단위전지(16) 사이를 전기적으로 분리시키는 비전도성 분리판(19)으로 이루어 진다.As shown, the monopolar micro fuel cell of the present invention includes an outer case 10 made of a porous material, and a cathode 12 and an anode 13 formed on both outer sides of the solid polymer electrolyte separator 11. A unit cell assembly 17 in which a plurality of unit cells 16 formed by stacking and stacking current collectors 14 and 15 on the outside thereof are arranged on the same plane inside the outer case 10, and an outer case. A non-conductive separation plate formed on one side of the unit cell assembly 17 in (10) and electrically separating between the fuel storage chamber 18 supplying fuel to each unit cell 16 and each unit cell 16 ( 19).
이때, 상기 외부케이스(10)는 다공성 탄소 폼이나 발포성 플라스틱 재질로서 상부케이스(10a)와 하부케이스(10b)로 이루어지며, 특히 상부케이스(10a)에는 공기가 드나들 수 있도록 하는 공기유통공(20)이 형성된다. 한편, 상부케이스(10a)는 다공성 재질로 구성되어 있음에 따라 달리 공기유통공(20)을 형성하지 않더라도 그 내부로 공기의 유통이 이루어지게 된다.At this time, the outer case 10 is made of a porous carbon foam or a foamed plastic material made of an upper case (10a) and a lower case (10b), in particular an air distribution hole for allowing air to enter the upper case (10a) ( 20) is formed. On the other hand, according to the upper case 10a is made of a porous material, even if the air distribution hole 20 does not form otherwise, the air is made to flow therein.
한편, 상기 단위전지(16)를 이루는 고체고분자 전해질 분리막(11)은 나피온(Nafion) 115, 117 또는 미세 다공성 플라스틱(기공크기 15-700nm)에 고분자 전해질(Nafion)액을 함침시켜 얻어지며, 공기극(12)은 고체고분자 전해질 분리막(11)을 통과하여온 수소이온과 공기중의 산소 또는 순수한 산소와 반응하여 공기극 반응이 일어나도록 하는 Pt/C의 촉매로 구성되고, 연료극(13)은 물과 메탄올의 혼합연료가 촉매의 존재하에 메탄올 산화반응이 일어나는 Pt+Ru/C 물질로 구성된다.On the other hand, the solid polymer electrolyte membrane 11 forming the unit cell 16 is obtained by impregnating the Nafion (115), 117 or a microporous plastic (pore size 15-700nm) of the polymer electrolyte (Nafion) liquid, The cathode 12 is composed of a Pt / C catalyst that reacts with hydrogen ions passing through the solid polymer electrolyte membrane 11 and oxygen or pure oxygen in the air to cause an anode reaction. A mixed fuel of methanol consists of a Pt + Ru / C material in which methanol oxidation occurs in the presence of a catalyst.
그리고, 공기극 전류집전체(14)와 연료극 전류집전체(15)는 Ni나 Au등의 메탄올 피독성이 없는 귀금속 망으로 구성하는 것이 바람직하다.The cathode current collector 14 and the anode current collector 15 are preferably composed of a noble metal network having no methanol poisoning such as Ni or Au.
상부케이스(10a) 안쪽의 단위전지 집합체(17) 윗쪽공간에는 공기 충진실(21)이 형성되어 공기유통공(20)을 통해서 유입된 외부공기가 공기충진실(21)을 경유하여 그 아랫쪽에 위치하는 단위전지(16)의 공기극(12)으로 공급되도록 함으로써 공기극 반응이 일어나도록 하고 있다.An air filling chamber 21 is formed in the upper space of the unit cell assembly 17 inside the upper case 10a so that external air introduced through the air distribution hole 20 is passed through the air filling chamber 21. The cathode reaction is caused by supplying to the cathode 12 of the unit cell 16 located.
또한, 하부케이스(10b) 안쪽의 단위전지 집합체(17) 아랫쪽에 위치하는 연료저장실(18)은 스폰지류나 다공성 SiC 복합재료등과 같은 비전도성 다공성 물질로 구성되어 이에 액체연료(메탄올+물)의 함침이 이루어지게 된다. 이와같이 연료저장실(18)에 함침된 액체연료는 모세관 현상에 의하여 그 윗쪽에 위치하는 각 단위전지(16)의 연료극(13)으로 공급되어 연료극 반응이 이루어 지도록 한다.In addition, the fuel storage chamber 18 located below the unit cell assembly 17 inside the lower case 10b is made of a non-conductive porous material such as sponges or porous SiC composite materials, and thus the liquid fuel (methanol + water) Impregnation will take place. In this way, the liquid fuel impregnated in the fuel storage chamber 18 is supplied to the anode 13 of each unit cell 16 positioned above the capillary phenomenon to allow the anode reaction.
한편, 비전도성 분리판(19)은 폴리에틸렌이나 폴리프로필렌등과 같은 전기적 부도체를 일정한 크기 및 두께로 절단한 것으로서, 단위전지의 공기극(12)과 연료극(13)간의 절연과 각 단위전지(16)간의 절연 및 단위전지(16)의 지지체 역할을 동시에 수행한다.On the other hand, the non-conductive separator 19 is a cut to a certain size and thickness of an electrical non-conductor such as polyethylene, polypropylene, etc., the insulation between the cathode 12 and the fuel electrode 13 of the unit cell and each unit cell 16 Isolation of the liver and serves as a support of the unit cell 16 at the same time.
다음, 도5는 도2의 단극형 직접메탄올 연료전지의 전류집전 결선도로서, 도시된 바와같이 서로 대칭적으로 마주보는 공기극(12)의 극 및 연료극(13)의 극에 인접하는 극을 직렬로 연결하여 전체 단위전지를 직렬로 연결하여 전류를 집전하고 최초 단위전지의 공기극(12)과 마지막 단위전지의 연료극(13)에 부하(22)를 연결하여 최종적으로 전류 및 전압을 측정할 수 있도록 구성된다.Next, FIG. 5 is a current collecting connection diagram of the single-pole direct methanol fuel cell of FIG. 2, in which a pole adjacent to the pole of the cathode 12 and the pole of the fuel electrode 13 which face each other symmetrically as shown in series Connected to the whole unit cell in series to collect current and connect the load 22 to the cathode 12 of the first unit cell and the fuel electrode 13 of the last unit cell to finally measure current and voltage. do.
이때, 각 단위전지간의 연결은 각 단위전지의 전류집전체(14)(15)에 금, 닉켈 또는 컴퓨터 구성에 사용되는 가는 도선을 용접하여 회로를 연결한다.At this time, the connection between each unit cell is connected to the current collector 14, 15 of each unit cell by welding thin wires used for gold, nickel or computer configuration to connect the circuit.
도6 및 도7은 본 발명의 다른 실시예 단극형 직접메탄올 연료전지의 구조를 보인 것으로, 도6은 전체구조를 보인 일부절결 사시도이고, 도7은 도6의 A-A선 단면도이다. 도면중 도2의 실시예 연료전지와 동일한 구성에 대해서는 동일한 부호를 부여하였다.6 and 7 show the structure of another embodiment of the monopolar direct methanol fuel cell of the present invention. FIG. 6 is a partially cutaway perspective view showing the entire structure, and FIG. 7 is a cross-sectional view taken along line A-A of FIG. In the drawings, the same reference numerals are given to the same components as those of the fuel cell of the embodiment of FIG.
도시된 바와같이, 본 실시예의 단극형 마이크로 연료전지는 앞서 살펴본 바 도2의 실시예 연료전지에 비해 중앙에 연료저장실(18')이 형성되고 그 연료저장실(18')을 중심으로 그 상부 및 하부에 상부 단위전지 집합체(17a)와 하부 단위전지 집합체(17b)가 대칭적으로 설치되어 있다는 점에서 차이를 보이고 있다.As shown, the single-pole type micro fuel cell of the present embodiment has a fuel storage chamber 18 'formed at the center of the single-pole micro fuel cell of FIG. The difference between the upper unit cell assembly 17a and the lower unit cell assembly 17b is symmetrically provided at the lower side.
즉, 본 실시예의 연료전지는 단극형 전지를 2층으로 적층시킨 2층 단극형 마이크로 연료전지로서 각 단위전지(16)의 연료극 전류집전체(15)는 연료저장실(18')에 인접한 상태로 위치하여 연료극(13)에 액체연료의 공급이 이루어지도록 함으로써 연료극 반응이 이루어지도록 하고, 공기극 전류집전체(14)는 외부케이스(10)의 공기충진실(21)측에 위치하여 공기유통공(20)을 통해 유입된 공기가 공기충진실(21)을 경유하여 공기극(12)으로 공급되도록 함으로써 공기극 반응이 이루어지도록 하고 있다. 도면중 미설명 부호 23은 연료저장실(18')에 연료를 주입하기 위한 연료주입구이다.In other words, the fuel cell of the present embodiment is a two-layer monopolar micro fuel cell in which two-pole cells are stacked in two layers, and the anode current collector 15 of each unit cell 16 is adjacent to the fuel storage chamber 18 '. Positioned so that the liquid fuel is supplied to the anode 13 so that the reaction of the anode is performed, and the cathode current collector 14 is positioned at the air filling chamber 21 side of the outer case 10 to allow the air flow hole ( The air introduced through 20 is supplied to the cathode 12 via the air filling chamber 21 so that the cathode reaction is performed. In the figure, reference numeral 23 denotes a fuel inlet for injecting fuel into the fuel storage chamber 18 '.
상기 외부케이스(10)는 앞선 실시예 연료전지의 외부케이스와 동일하게 경량 다공성 물질인 탄소 폼, 다공성 탄소 복합재료 또는 발포 폴리우레탄등으로 이루어져 반응공기의 입출입이 용이하도록 구성된다.The outer case 10 is made of carbon foam, a porous carbon composite material or a foamed polyurethane, such as a lightweight porous material, such as the outer case of the fuel cell of the previous embodiment is configured to facilitate the entry and exit of the reaction air.
이상에서 살펴본 바와같이, 본 발명의 단극형 마이크로 연료전지는 전지의 스택 구성을 단극형으로 하여 단일체로 이루어진 연료전지 케이스의 내부에 단위전지 집합체를 동일평면상에 배치하고 케이스 내부에 마련된 연료저장실로부터 액체연료의 공급이 이루어지도록 하는 한편 다공성의 외부케이스를 통해서 외부의 공기가 유입되도록 함으로써 별도의 공기공급을 위한 송풍기나 연료공급용 펌프등의 부대장비를 필요로 하지 않기 때문에 연료전지 자체의 부피를 최소화 할 수 있는 이점이 있다.As described above, in the monopolar micro fuel cell of the present invention, the unit cell assembly is arranged on the same plane inside the fuel cell case made of a single body with the stack configuration of the cells as the monopole type, and the fuel cell is provided in the case. By supplying liquid fuel and allowing outside air to flow in through the porous outer case, the volume of the fuel cell itself is increased because it does not require additional equipment such as a blower or a fuel supply pump for supplying a separate air. There is an advantage that can be minimized.
즉, 본 발명에 의하면 직접메탄올 연료전지의 전지 스택이 하나의 전해질 및 분리판위에 여러개의 단일 극을 배치시키는 구성으로 이루어짐에 따라 연료전지의 콤팩트화를 이룰 수 있기 때문에 휴대용 및 이동용 초소형의 연료전지를 구현할 수 있는 효과가 있다.That is, according to the present invention, since the cell stack of the direct methanol fuel cell is composed of a single electrolyte and a plurality of single poles disposed on the separator plate, the fuel cell can be made compact, and thus, a portable and mobile micro fuel cell There is an effect that can be implemented.
Claims (6)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1019980042165A KR100291539B1 (en) | 1998-10-09 | 1998-10-09 | Single-pole micro fuel cell |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1019980042165A KR100291539B1 (en) | 1998-10-09 | 1998-10-09 | Single-pole micro fuel cell |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20000025190A true KR20000025190A (en) | 2000-05-06 |
| KR100291539B1 KR100291539B1 (en) | 2001-06-01 |
Family
ID=19553436
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1019980042165A Expired - Lifetime KR100291539B1 (en) | 1998-10-09 | 1998-10-09 | Single-pole micro fuel cell |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR100291539B1 (en) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100387244B1 (en) * | 2001-03-16 | 2003-06-12 | 삼성전자주식회사 | Monopolar cell pack of direct methanol fuel cell |
| US6994932B2 (en) | 2001-06-28 | 2006-02-07 | Foamex L.P. | Liquid fuel reservoir for fuel cells |
| KR100756668B1 (en) * | 2006-11-07 | 2007-09-07 | 주식회사 프로파워 | Monopolar direct methanol fuel cell with integrated PC |
| KR100773532B1 (en) * | 2006-11-22 | 2007-11-05 | 삼성에스디아이 주식회사 | Monopolar Membrane-Electrode Assembly with Sensor |
| US7291410B2 (en) | 2002-09-18 | 2007-11-06 | Kinkelaar Mark R | Orientation independent liquid fuel reservoir |
| KR100773530B1 (en) * | 2006-11-22 | 2007-11-07 | 삼성에스디아이 주식회사 | Monopolar Membrane Electrode Assembly |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100580964B1 (en) * | 2003-12-30 | 2006-05-17 | 주식회사 엘지화학 | Fuel cell |
| KR101582251B1 (en) | 2013-11-19 | 2016-01-21 | 한국타이어 주식회사 | Separator, manufacturing method thereof and fuel cell including the separator |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6332470A (en) * | 1986-07-28 | 1988-02-12 | Jiro Kobayashi | Apparatus for removing root and skin of onion |
| JP3722927B2 (en) * | 1996-10-30 | 2005-11-30 | 株式会社フジクラ | Method for manufacturing solid electrolyte fuel cell assembly unit and solid electrolyte fuel cell assembly |
-
1998
- 1998-10-09 KR KR1019980042165A patent/KR100291539B1/en not_active Expired - Lifetime
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100387244B1 (en) * | 2001-03-16 | 2003-06-12 | 삼성전자주식회사 | Monopolar cell pack of direct methanol fuel cell |
| US6994932B2 (en) | 2001-06-28 | 2006-02-07 | Foamex L.P. | Liquid fuel reservoir for fuel cells |
| US7291410B2 (en) | 2002-09-18 | 2007-11-06 | Kinkelaar Mark R | Orientation independent liquid fuel reservoir |
| KR100756668B1 (en) * | 2006-11-07 | 2007-09-07 | 주식회사 프로파워 | Monopolar direct methanol fuel cell with integrated PC |
| KR100773532B1 (en) * | 2006-11-22 | 2007-11-05 | 삼성에스디아이 주식회사 | Monopolar Membrane-Electrode Assembly with Sensor |
| KR100773530B1 (en) * | 2006-11-22 | 2007-11-07 | 삼성에스디아이 주식회사 | Monopolar Membrane Electrode Assembly |
| US8192891B2 (en) | 2006-11-22 | 2012-06-05 | Samsung Sdi Co., Ltd. | Monopolar type membrane electrode assembly having sensing element |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR100291539B1 (en) | 2001-06-01 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5958616A (en) | Membrane and electrode structure for methanol fuel cell | |
| JP3929902B2 (en) | Vent type direct methanol fuel cell pack | |
| KR100450820B1 (en) | Air breathing direct methanol fuel cell pack | |
| KR101284946B1 (en) | Electrochemical device | |
| KR100571821B1 (en) | Direct methanol fuel cell and portable computer equipped with it | |
| JP3442688B2 (en) | Fuel cell | |
| KR100291539B1 (en) | Single-pole micro fuel cell | |
| JP2003323902A (en) | Fuel cell power generator and portable device using the same | |
| CN211088400U (en) | Composite structure of diffusion layer of separator flow channel and fuel cell using same | |
| KR100859458B1 (en) | 스택 Stack structure of fuel cell using compound as fuel | |
| CA2596855C (en) | Fuel cell module and fuel cell battery comprising fuel cell module | |
| US20050164059A1 (en) | Local vapor fuel cell | |
| JP2006093119A (en) | Fuel cell and information terminal equipped with the fuel cell | |
| KR20070037207A (en) | Separator and Fuel Cell Employing the Same | |
| US7465514B2 (en) | Electrochemical energy source and electronic device incorporating such an energy source | |
| JP3622682B2 (en) | Fuel cell and cell unit | |
| JP2004095208A (en) | Fuel cell | |
| JP2004014149A (en) | Liquid fuel cell | |
| CN113889637B (en) | A fuel cell bipolar plate with internal water separation/internal humidification structure | |
| KR100625694B1 (en) | Fuel supply device of fuel cell | |
| KR100539753B1 (en) | Water supply system of fuel cell system | |
| KR100606836B1 (en) | Fuel Cell | |
| KR100533008B1 (en) | Fuel cell system having water trap apparatus | |
| KR100689333B1 (en) | Liquid fuel supply device of fuel cell | |
| KR100859457B1 (en) | 스택 Stack structure of fuel cell using compound as fuel |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| PA0109 | Patent application |
Patent event code: PA01091R01D Comment text: Patent Application Patent event date: 19981009 |
|
| PA0201 | Request for examination |
Patent event code: PA02012R01D Patent event date: 19981009 Comment text: Request for Examination of Application |
|
| PG1501 | Laying open of application | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| PE0902 | Notice of grounds for rejection |
Comment text: Notification of reason for refusal Patent event date: 20000930 Patent event code: PE09021S01D |
|
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| PE0701 | Decision of registration |
Patent event code: PE07011S01D Comment text: Decision to Grant Registration Patent event date: 20010214 |
|
| GRNT | Written decision to grant | ||
| PR0701 | Registration of establishment |
Comment text: Registration of Establishment Patent event date: 20010313 Patent event code: PR07011E01D |
|
| PR1002 | Payment of registration fee |
Payment date: 20010314 End annual number: 3 Start annual number: 1 |
|
| PG1601 | Publication of registration | ||
| PR1001 | Payment of annual fee |
Payment date: 20040227 Start annual number: 4 End annual number: 4 |
|
| PR1001 | Payment of annual fee |
Payment date: 20050228 Start annual number: 5 End annual number: 5 |
|
| PR1001 | Payment of annual fee |
Payment date: 20060215 Start annual number: 6 End annual number: 6 |
|
| PR1001 | Payment of annual fee |
Payment date: 20070220 Start annual number: 7 End annual number: 7 |
|
| PR1001 | Payment of annual fee |
Payment date: 20080303 Start annual number: 8 End annual number: 8 |
|
| PR1001 | Payment of annual fee |
Payment date: 20090302 Start annual number: 9 End annual number: 9 |
|
| PR1001 | Payment of annual fee |
Payment date: 20100303 Start annual number: 10 End annual number: 10 |
|
| PR1001 | Payment of annual fee |
Payment date: 20110308 Start annual number: 11 End annual number: 11 |
|
| PR1001 | Payment of annual fee |
Payment date: 20120314 Start annual number: 12 End annual number: 12 |
|
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20130314 Year of fee payment: 13 |
|
| PR1001 | Payment of annual fee |
Payment date: 20130314 Start annual number: 13 End annual number: 13 |
|
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20140305 Year of fee payment: 14 |
|
| PR1001 | Payment of annual fee |
Payment date: 20140305 Start annual number: 14 End annual number: 14 |
|
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20150203 Year of fee payment: 15 |
|
| PR1001 | Payment of annual fee |
Payment date: 20150203 Start annual number: 15 End annual number: 15 |
|
| EXPY | Expiration of term | ||
| PC1801 | Expiration of term |
Termination date: 20190409 Termination category: Expiration of duration |