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KR20080065545A - 연료 전지 조립체를 위한 가요성 흑연/금속 분배 판 - Google Patents

연료 전지 조립체를 위한 가요성 흑연/금속 분배 판 Download PDF

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KR20080065545A
KR20080065545A KR1020080002038A KR20080002038A KR20080065545A KR 20080065545 A KR20080065545 A KR 20080065545A KR 1020080002038 A KR1020080002038 A KR 1020080002038A KR 20080002038 A KR20080002038 A KR 20080002038A KR 20080065545 A KR20080065545 A KR 20080065545A
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소시에떼 드 테크놀로지 미쉐린
미쉐린 러쉐르슈 에 떼크니크 에스.에이.
폴 슈레 앙스띠뛰
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Abstract

본 발명에 따르면 연료 전지 조립체 용의 유체 분배 판(1)이 제공되며, 이 분배 판은 연료 전지 조립체 내에 사용된 모든 유체들에 대해 불침투성인 전기 전도성을 가지는 재료로 만들어진 제1 판(11)을 포함하며, 상기 분배 판은 전기 화학적 반응에 의해 사용된 가스가 상부로 분배되는 표면인 가용 섹션(S)을 가지고, 상기 가용 섹션(S)은 주연 섹션(P)에 의해 둘레 전체에 경계 형성되고, 상기 제1 판은 그 외면에 면한 측으로부터 리세스(11v)를 형성하기 위하여 그리고 평평한 내부 표면을 가지기 위하여 상기 주연 섹션 내에 주어진 두께(e1) 및 상기 가용 섹션 내에 더 작은 두께(e2)를 가지고, 가요성 흑연 포일(11C)이 상기 리세스의 전체 표면 상부에 상기 제1 판(11)에 대하여 가해지고, 상기 가요성 박편의 가시면은 상기 유체들 중의 어느 하나에 대해 분배 채널(111)을 가지고, 상기 네트워크가 상기 흑연 박편 내에 전부 형성된다.
연료 전지 조립체, 유체 분배 판, 가용 섹션, 주연 섹션, 리세스, 분배 채널, 가요성 박편

Description

연료 전지 조립체를 위한 가요성 흑연/금속 분배 판 {FLEXIBLE GRAPHITE/METAL DISTRIBUTION PLATE FOR A FUEL CELL ASSEMBLY}
본 발명은 이온-교환 중합체 부재를 가지는 연료 전지 조립체에 관한 것이다. 특히, 그것은 그러한 연료 전지 조립체 내에서 사용되는 유체를 분배하기 위한 분배 판, 즉 기초 전기화학적 전지 각각과 여러 가지 전기화학적 전지의 스택의 어느 한편 상에 설치된 단부 판 사이에 설치된 양극성 판에 관한 것이다.
연료 전지 조립체들 내에 사용된 양극성 판은 2개의 매우 다른 기능을 충족시킨다. 상기 연료 전지 조립체에는 연료 가스 및 산화제 가스, 즉 수소 및 공기 또는 순수 산소가 각각 공급되어야 하고, 전지는 또한 냉각되어야 하고, 즉 물과 같은 냉각제가 그를 통과하여야 한다는 것은 공지되어 있다. 상기 양극 판의 기능 중 하나는 상기 연료 전지 조립체의 동작을 위해 필요한 이들 여러 가지 유체들 을 위한 통로를 제공하는 것이다. 더욱이, 양극성 판은 또한 전기적 기능을 충족시킨다, 즉 인접한 전기 화학적 전지들의 각 양극 및 음극 사이의 전기 전도를 제공한다. 현재, 연료 전지 조립체는 항상, 직렬로 조립된 많은 기본 전기화학적 전지들로 구성되며, 상기 기본 전기화학적 전지들은 직렬로 접속되고, 상기 연료 전지 조 립체의 공칭 전압은 각 기본 전기화학적 전지의 전압들의 합이다.
유체를 전달하고 전기 전도하는 이들 여러 가지 기능들은, 이들 양극성 판을 생성하기 위해 사용되는 재료들이 충족해야만 하는 상세사항들을 결정짓는다. 상기 사용된 재료들은 매우 높은 전기 전도성을 가져야 한다. 사용된 재료는 또한 사용된 유체로 불침투성이여야 하고 이들 유체에 대하여 매우 큰 화학적 안정성을 제공해야 한다.
추가로, 상기 양극성 판은, 다수의 기본 전기화학적 전지들 및 관련된 양극성 판의 병렬 배치를 제공할 만큼, 그리고 봉으로 인한 단부 판들 사이에 압축에 의하여 상기 조립체를 결합시킬 만큼 충분히 높은 기계적 특성들을 가진다. 상기 양극성 판은 이 압축을 견디기 위하여 충분히 높은 기계적 특성들을 가진다. 이 재료들은 사용된 유체에 화학적 불활성 및 높은 전기 전도성을 제공하기 때문에, 흑연이 보통 사용된다. 특허 출원 국제 공개(WO) 제 2005/006472호는 그러한 양극성 판의 한 가능한 실시예를 보여준다. 여러 가지 층들의 두께 허용오차를 수용하기 위하여 비교적 가요성인 흑연 재료로 만들어진 박편을 개재시키고 있는 2개의 비교적 단단한 고체 흑연 시트들의 중첩으로 구성된다는 것을 알 수 있다. 상기 흑연 시트들은 연료 및 산화제 가스들, 즉 수소 및 공기 또는 순수 산소를 분배하기 위하여 필요한 채널들의 네트워크들을 포함하고, 상기 채널은 물 등과 같은 냉각제가 각 양극성 판을 통과할 수 있도록 한다.
불행히도, 상기 흑연 양극성 판의 구성에 기여하는 고체 성분들은, 특히 연료 전지 조립체가 조립 중일 때 처리과정 동안 아주 낮은 충격 저항을 가진다. 상 기 언급된 가요성 흑연 재료로 만들어진 층은 또한 산업적 측면에서 처리하기가 더욱 특히 어렵다. 이것은 그러한 양극성 판의 제조 비용을 대폭 증가시킨다.
미합중국 특허 제 6,379,476호는, 스테인레스 강으로 만들어지고 그 표면 상에 부동태화된 막으로 코팅되고 상기 표면에 돌출된 탄소 함유부를 가지는 양극성 판을 생산하는 것을 제안한다. 그 특허의 출원인에 따르면, 그 제안된 제조물은 그로부터 만들어질 양극성 판을 위하여 충분히 낮은 전기적 접촉 저항을 가져야만 한다. 그러나, 이 해결책이 전체적으로 흑연으로 만들어진 양극성 판에 대해 몇가지 이점을 가진다 하더라도, 특히 기계적 특성을 고려할 때 그것은 여전히 실행하기에 복잡하고 특히 그 목적이 연료 전지 조립체 용의 매우 높은 파워 밀도를 얻기 위한 것이라면 그 전기적 저항은 지나치게 높은 것으로 판명될 수 있다.
미합중국 특허 출원 제 2005/0221158호는 전도성 부식-방지 코팅을 가지는 강 지지부로부터 형성된 복합적 양극성 판을 기술하고, 상기 채널은 흑연층 내 여기저기에 관통되도록 형성되어 상기 채널들을 형성하고 있다. 그렇기 때문에, 이 해결책은 특허 출원 국제 공개(WO) 제 2005/006472호에 관한 코멘트에 언급된 바와 동일한 단점들을 가진다.
다른 특허 출원들은, 예를 들면 플라스틱과 같은 비금속 재료들로 만들어진 양극성 판을 생산하는 것을 제안하며, 이것은, 이들 중 많은 재료들이, 사용된 가스 및 냉각제로 인한 화학적 공격에 대해 매우 영향을 받지 않기 때문이다. 언급될 수 있는 하나의 실시예로는 특허 출원 국제 공개(WO) 제 2006/100029호가 있다.
양극성 판으로서 금속 판의 사용은 흑연 판에 대해 많은 이점을 제공한다. 언급될 주된 이점은 금속의 더욱 우수한 기계적 강도이고 그것은 판의 두께를 감소시킬 수 있게 하고 판 결함 문제를 피할 수 있도록 한다. 특별한 표면 처리로 결합된 금속은 (화학적 환원 반응에 대한) 음극 측에 대한 우수한 해결책이다. 그 부식 내성 및 전기전도성은 우수하다. 그러나, 우수한 표면 처리에도 (화학적 산화 반응에 대한) 양극 측 상에서, 단지 몇 백 시간 동작 후에도 부식이 나타난다.
본 발명의 목적은, 상기의 단점들을 피할 수 있고 그러면서도 또한 가능한 한 강하고 제조하기 매우 쉬운 연료 전지 조립체의 전기화학적 전지용의 가스 분배 판을 위한 장치를 제안하는 것이다.
본 발명은, 연료 전지 조립체 내에 사용된 모든 유체에 대해 불침투성인 전기 전도성을 가지는 재료로 만들어진 제1 판을 포함하는 연료 전지 조립체 용의 유체 분배 판이며, 상기 분배 판은 전기 화학적 반응에 의해 사용된 가스가 분배되는 표면인 가용 섹션을 가지고, 상기 가용 섹션은 주연 섹션에 의해 둘레 전체에 경계 형성되고, 상기 제1 판은 리세스를 형성하기 위하여 상기 주연 섹션 내에 주어진 두께(e1) 및 상기 가용 섹션 내에 더 작은 두께(e2)를 가지고, 가요성 흑연 포일이 상기 리세스의 전체 표면 상부에 상기 제1 판에 대하여 가해지고, 상기 가요성 흑연 포일의 가시면(visible face)은 상기 유체들 중의 어느 하나에 대해 분배 채널을 가지고, 상기 채널은 완전히 상기 흑연 박편 내에 형성되고, 그리하여 상기 가용 섹션(S) 내의 제1 판의 표면 및 채널 사이에 어떤 접촉도 없게 되는, 그러한 연료 전지 조립체 용의 유체 분배 판을 제공한다.
본 발명은 물론 양극성 판, 즉 그의 한 측이 연료 전지 조립체의 기본 전기화학적 전지의 양극을 형성하고, 다른 측은 인접한 기본 전기 화학적 전지의 음극 을 형성하는 판에 적용된다. 그러나, 본 발명은 또한 단부 판에 적용된다. 사실, 본 발명은, 연료 전지 조립체에 의해 소비된 가스 중의 하나를, 또는 심지어는 냉각제를, 전하도록 의도된 채널들의 내부 네트워크를 가지는 분배 판을 생성하고자 할 때마다 적용된다.
본 발명에 따르면, 낮은 충격 저항, 산업적 측면에서의 처리의 곤란성, 짧은 작동 후의 부식 발생 등의 종래 단점들을 개선하면서도 강하고 제조가 쉬운 전지용 가스 분배 판을 얻을 수 있다.
본 발명은 수반된 도면에 의해 설명된 일 실시예의 상세한 설명으로 더욱 잘 이해될 것이다.
본 발명에 의해 제공되는 주목할 만한 특징들 중의 하나인, 분배 판 중심의 리세스에 대한 하나의 특별한 실시예의 설명으로 시작하겠다. 제1 판, 즉 상기 가요성 흑연 포일을 수용하기 위한 리세스를 포함하는 판이, 도1에 도시된 베이스판(11A) 및 프레임(11B)으로부터 형성된다. 상기 제1 판에 대하여, 금속 재료, 바람직하게는 스테인레스 강이, 예를 들면 연료 전지 조립체에 사용된 유체 전체에 불침투성인 전기 전도성 재료로서 사용된다. 이 금속성 재료는 분배 판에 탁월한 강도를 부여한다.
베이스판(11A) 및 프레임(11B)은 평평한 적당한 두께의 스테인레스 강 시트로부터 잘려진다. 베이스판(11A)으로, 예를 들면 0.1mm 두께의 시트가 사용된다. 프레임(11B)으로, 예를 들면 0.6mm 두께의 시트가 사용된다. 베이스판(11A) 및 프레임(11B)은 겹쳐지고, 예를 들면 브레이징에 의하여 고착된다. 브레이징에 의한 베이스판(11A) 및 프레임(11B) 사이의 결합 생성에 관한 추가의 상세한 설명을 위하여, 본 발명에 따른 분배 판을 또 다른 분배 판(2)에 브레이징에 의하여 고착시킴으로써 양극성 판의 제조를 설명하는, 도7 및 도8의 상세한 설명이 이하에 언급된다. 이것은 또한, 베이스판 상에서의, 이후에 더욱 명백히 설명되는 바와 같이, 유체 분배 채널의 부분을 형성하는 2개의 홀(111a 및 111b)을 도시한다.
상기 베이스판(11A) 및 프레임(11B)의 측들 중의 한 측 상에, 비교적 큰 단면의 3개의 개구(31, 32, 및 33)를 가지는 영역이 있고, 또한 그 반대편 측 상에, 비교적 큰 단면의 3개의 개구(34, 35, 및 36)를 가지는 또 다른 영역이 있다. 상기 개구(31, 32, 33 및 34, 35, 및 36) 모두가 각각 유체를 전달하기 위한 공급구를 형성하기 위하여 상기 연료 전지 조립체의 여러 가지 구성 요소들 내에서 만들어지는 동일한 개구와 함께 정렬된다: 예를 들면 수소를 전달하기 위한 개구(31 및 34), 산소를 전달하기 위한 개구(33 및 36), 및 냉각제의 순환을 위한 개구(32 및 35).
프레임은 주연 섹션(P) 및 상기 프레임의 내부를 형성하고, 상기 가용 섹션(S)에 대응하는 영역은 리세스(11v)를 형성한다. 상기 프레임(11B)을 가지는 베이스판(11A)의 조립체는 도2에 도시되고, 제1 판(11)으로 불리는 것을 구성하고, 그것은 주연 섹션(P)에서 주어진 두께(e1)를 가진다. 이 두께(e1)는 상기 베이스 판(11A) 및 프레임(11B)의 두께의 합 더하기 브레이즈의 두께에 대응하고, 이는 사실로 브레이징이 이하에 기술된 기술에 의하여 실행된다면 사실상 무시할 수 있다. 제1 판(11)은 가용 섹션(S)에서 더 작은 두께(e2)를 가진다(이것은 베이스판(11A)의 두께이다).
도3은, 도4에 도시된 조립체를 획득하기 위하여, 리세스(11v)의 전체 표면을 통하여, 상기 제1 판(11)에 대해 가해질 가요성 흑연 포일(11C)을 도시한다. 가요성 흑연 포일로 적당한 재료는 SGL 카본 AG 사에 의해 제조된 "Sigraflex"의 0.5mm 두께의 박편이다.
최종적으로, 또는 이전에 더욱이, 상기 유체들 중의 하나를 위한 분배 채널(111)이 흑연 박편(11C)에 찍힌다. 이것은 스탬핑에 의해 실행된다. 상기 흑연 박편 내에 우선 분배 채널을 형성하고 그 다음 리세스 내에 후자를 부착시키는 것이 바람직할 수 있다. 모든 경우에, 도5에 도시된 결과가 획득되고, 그것은 본 발명에 따른 분배 판(1)의 실시예를 구성한다.
그리하여, 분배 채널(111) 내에서 순환하는 유체는, 도5a에 도시된 바와 같이, 가용 섹션(S)에서의 제1 판(11)의 표면과 접촉하여 있지 않다. 상기 분배 채널은 흑연 박편의 두께 내에 형성되지 않는다. 흑연의 어떤 두께(111A)가 남아 있고, 그것은 베이스판(11A)의 표면으로부터 채널(111)을 고립시킨다. 흑연 박편(11C)은, 분배 채널(111) 내에서 순환하기에 적합한 유체에 의한 화학적 공격에 영향을 받지 않거나 거의 영향이 없다. 이것은 제1 판(11)의 재료에 대한 더 넓은 선택을 제공한다. 기술된 예시적 실시예에서, 강은 베이스판(11A)에 대해 사용될 수 있다.
바람직하게는, 여기 기술된 실시예에서 주연 섹션(P)의, 즉 프레임(11B)의, 외면(11o)은 부식-방지 코팅으로 피복된다(도7을 보라). 상술된 바와 같이, 베이스판(11A) 상의 그러한 코팅을 제공하는 것은 불필요하다. 바람직하게는, 부식-방지 코팅은 전기적으로 비전도성이다. 후자의 경우에, 일단 상기 연료 전지 조립체가 장착되고 실행 중이면, 이것은 외부로부터 접근 가능한 상태로 있는 연료 전지 조립체의 표면 전체를 전기적으로 고립시키므로, 분배 판의 에지(11T)도 또한 덮는 부식-방지 코팅을 가진다는 점에 큰 이점이 있다.
리세스(11v)의 바닥부는 또한 구리(또는 니켈 또는 금) 박층으로 덮이고, 이것이 그 다음 상기 제1 판(11) 및 가요성 흑연 포일(11C) 사이에 개재되면, 상기 가요성 흑연 포일(11C) 및 제1 판(11) 사이의 전기 전도성은 그럼으로써 개선된다는 것을 알았다.
분배 채널(111)은 그 단부들 중의 하나는 홀(111a) 내에서 그리고 그 단부들 중의 나머지 하나는 홀(111b) 내에서 종료하고, 이 홀들은 베이스판(11A) 내에 생성된다는 것에 또한 주목해야 한다. 어떤 홀(111a 및 111b)에서 종료하는지 알기 위하여, 도7 및 8의 상세한 설명이 이하에 언급된다.
연료 전지 조립체를 더욱 기밀로 만들기 위하여, 바람직하게는, 가요성 흑연 포일(11C)은 상기 리세스의 부분(S) 보다 조금 더 작은 단면(즉, 영역)을 가지고, 상기 가요성 흑연 포일(11C)의 에지들 및 리세스의 에지들, 즉 프레임(11B)의 에지 들, 사이의 갭은, 도 6에 도시되는 바와 같이, 채널들 내에서 흐르도록 의도된 유체에 대해 불침투성인 충전 재료(11D)로 충전된다. 이 재료는 점착성일수 있고, 이는 가요성 흑연 포일(11C)을 제1 판(11)에 고착시키는데 도움이 된다. 이를 위하여, 상기 가요성 흑연 포일(11C) 주변(11E)으로 제한된 표면 상에서, 상기 제1 판 및 가요성 흑연 포일(11C) 사이에 상기 접착제가 개재된다. 적절한 재료(에폭시, 실리콘)의 대부분은 전기적으로 비-전도체이다. 놀랍게도, 본 발명에 따른 분배 판이 상기 연료 전지 조립체에 의해 소비된 가스를 분배시키기 위한 판인 경우, 전기적 비전도성의 점착제가, 상기 유체 입구 및 출구 오리피스들(111b)의 전체 경계에 걸쳐 상기 제1 판 및 가요성 흑연 포일 사이에 개재되는 것이 유익하다는 것이 관찰되었다. 이것은 이들 장소에서 전류의 세기를 낮아지게 하고 이온-교환 부재의 라이프타임을 증가시킨다.
도7 및 도8은 또 다른 분배 판(12)을 가지는, 본 발명에 따른 분배 판(1)을 조립함으로써 형성된 양극성 판(3)을 도시한다.
분배 판(1) 및 분배 판(12)은 한 측에 세 개의 개구(31, 32, 및 33)를 가지고, 반대 측에 세 개의 개구(34, 35, 및 36)를 가진다. 개구들(31) 모두는 한 판(11)으로부터 다른 나머지 판(12)까지 정렬된다. 개구들(31, 32, 33, 및 34, 35 및 36)의 집합은 각각 정렬된다. 개구들(31 및 33)의 조합은 가스들 중의 하나를 전달하기 위한 공급구를 형성한다: 개구들(31 및 33)은 그들 중의 하나(31)의 경우에 수소, 그리고 다른 나머지(33)의 경우에 산소를 전달한다. 개구들(34 및 36)의 조합은 가스들 중의 하나의 회귀를 위한 공급구를 형성한다: 개구들(34 및 36)은 그들 중의 하나(34)의 경우에 연료 전지 조립체에 의해 소비되지 않은 수소의 복귀를 제공하고, 그리고 다른 나머지(36)의 경우에 연료 전지 조립체에 의해 소비되지 않은 산소 복귀를 제공한다. 더욱이, 개구들(32) 모두는 냉각제를 전달하는 공급구를 형성하는 한편, 개구들(35) 모두는, 상기 연료 전지 조립체의 온도를 제어하는 역할을 하는 냉각제가 복귀할 수 있도록 하는 공급구를 형성한다.
제2 분배 판(12)의 면들(12i) 중의 하나는, 상기 연료 전지 조립체의 온도를 제어하기 위해 사용된 냉각제를, 상기 제2 판(12)의 전체 가용 섹션에 걸쳐, 분배하도록 설계된 내부 채널(122)을 포함한다. 상기 오리피스(111a)는 면(12i)에서 파내어진 채널 부분(111c)의 단부와 정렬된다. 상기 오리피스(111b)는 동일면(12i)에서 파내어진 채널 부분(111d)의 단부와 정렬된다. 이들 채널 부분(111c 및 111d) 각각은 개구부들(31 및 34)과 교통한다. 이것은 문제의 공급구들 및 제1 분배 채널(111) 사이에서의 교통을 제공한다.
상기 제2 분배 판(12)의 면들(미도시) 중의 나머지 면 상에는 분배 채널(111)과 유사한 제2 분배 채널이 배열되고, 또한 상기 제2 분배 판(12)의 전체 가용 섹션 상에 대하여, 상기 연료 전지 조립체에 의해 사용된 2가지 가스 중 나머지를 분배하도록 설계된다. 제2 판(12)의 개구(33 및 36)는 채널부(121c) 및 채널부(121d)와 각각 교통 상태에 있는데, 이들은 둘 다 면(12i)에서 파내어진 부분들이다. 상기 채널부(121c 및 121d)는 각각 오리피스(121a 및 121b)에서 종료하고, 그것은 가스 전달용의 제2 채널을 문제의 공급구와 교통하도록 하기 위하여 제2 판(12)의 두께를 관통한다.
본 발명에 따른 조립체의 방법은 다음과 같다. 브레이징 시트(또는 페이스트)(2)는 분배 판(1) 및 제2 분배 판(12) 사이에 개재된다. 하나의 유익한 해결책은 브레이징 시트(2) 용의 구리(순수 또는 합금 중의 어느 하나)의 사용 및 이미 언급된 바와 같은 분배 판 용의 스테인레스 강의 사용이다. 상기 분배 판(1 및 12)이 브레이징 시트(2)와 접촉하게 된 후에, 이 조립체는 상기 브레이징 금속의 용융점까지 가열되고, 그리고 냉각 후, 채널들(111)의 한 면에는, 예를 들면, 양극 가스 회로를, 채널들의 다른 면에는, 음극 가스 회로를, 그리고 조립 후에는 볼 수 없는, 상기 채널들(122)의 판들 사이에는, 냉각 회로를 포함하는, 양극성 판(3)이 획득된다. 그렇기 때문에, 상기 제안된 바와 같이, 상기 제1 판(11)을 형성하기 위하여 상기 베이스판(11A)을 프레임(11B)과 함께 조립하는 것과 동일한 브레이징 기술을 사용하는 것이 유리할 수 있다.
본 발명에 따른 양극성 판은 전기화학적 전지를 형성하는 성분들과 결합되도록 의도된다. 기본 전기 화학적 전지(9)는 요즈음에는(본 발명은 제한하는 어떤 경우에는 이것 없이) 보통 5층의 중첩으로부터 형성된다는 것이 공지되어 있다: 이온-교환 중합체 부재, 전기화학적 반응이 발생하는데 필요한 화학적 구성요소들로 만들어진, 예를 들면 백금 등과 같은, 2개 전극, 그리고 상기 양극성 판의 채널 네트워크에 의해 전달된 가스들이 상기 이온-교환 부재의 전체 표면 상으로 균일하게 확산되는 것을 보장하는 2개 가스 확산층들.
그리하여, 본 발명으로 인하여, 상기 분배 판 각각의 구성 베이스 재료로서, 상기 연료 전지 조립체 용의 공급 응력의 전달 뿐만 아니라 분배 판의 제조가 자동 화되도록 하기에 충분히 높은 기계적 특성을 가지는 전기 전도성의 재료를 선택하는 것이 가능하다. 그러한 자동화는 로봇을 제조함으로써 처리하는 것을 가정하고, 그리고 그러한 처리는 베이스판의 구성 재료의 고형성으로 인하여 예방조치를 거의 필요로 하지 않기 때문에, 자동 제조의 실행은 더욱 간단하고, 더욱 강하고 더욱 경제적일 수 있다.
도1은 그 제조의 제1 단계에서 본 발명에 따른 분배 판의 여러 가지 구성요소들을 도시하는 분해도.
도2는 제1 제조 단계의 끝에 획득된 결과를 도시한 도.
도3은 제조의 제2 단계에서, 본 발명에 따른 분배 판의 여러 가지 구성요소들을 도시하는 분해도.
도4는 제2 제조 단계의 끝에 획득된 결과를 도시한 도.
도5는 제3 제조 단계의 끝에 획득된 구성에서, 그 필수적 특징들을 포함하는, 본 발명에 따른 분배 판의 개략도.
도5a는 도5에서 축선을 따른 단면도.
도6은 도5에서 원(Z)에 의해 식별되는 영역의 확대도.
도7은 본 발명에 따른 분배 판을 가지는 양극성 판의 여러 가지 구성 요소들을 도시하는 분해도.
도8은 그것이 조립될 때 나타나는 바와 같은 도7의 양극성 판을 도시하는 사시도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
1, 2, 11, 12: 유체 분배 판
3: 양극성 판
S: 가용 섹션
P: 주연 섹션
111: 분배 채널
11A: 베이스판
11B: 프레임
11C: 가요성 흑연 포일
11v: 리세스
31, 32, 33, 34, 35, 36: 개구

Claims (11)

  1. 연료 전지 조립체 내에서 사용되는 모든 유체에 대해 불침투성인 전기 전도성 재료로 만들어진 제1 판(11)을 포함하는 연료 전지 조립체를 위한 유체 분배 판(1)이며,
    상기 분배 판은 전기 화학적 반응에 의해 사용된 가스가 상부로 분배되는 표면인 가용 섹션(S)을 가지고, 상기 가용 섹션(S)은 주연 섹션(P)에 의해 둘레 전체에 의해 경계 형성되고, 상기 제1 판은 리세스(11v)를 형성하기 위하여 주연 섹션 내의 소정 두께(e1)와 이보다 얇은 가용 섹션 내의 두께(e2)를 가지고, 가요성 흑연 포일(11C)이 상기 리세스의 전체 표면 상부에 상기 제1 판(11)에 대향하게 적용되고, 가요성 흑연 박편의 가시면은 유체들 중 하나에 대한 분배 채널(111)을 가지고, 상기 채널은 흑연 박편 내에 전부 형성되어 가용 섹션(S) 내의 제1 판의 표면과 채널 사이에 어떠한 접촉도 없게 되는 유체 분배 판.
  2. 제1항에 있어서, 이온-교환 박막과 협력하도록 된 외면(11o)과 내면(11i)을 가지고, 가요성 흑연 포일은 외면(11o)에 대향하는 측으로부터 볼 수 있고, 채널은 전지에 의해 소비되는 제1 가스를 위한 분배 채널(111)인 유체 분배 판.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 제1 판(11)은 금속 재료로 제조되는 유체 분배 판.
  4. 제3항에 있어서, 제1 판(11)은 스테인레스 강으로 제조되는 유체 분배 판.
  5. 제3항 또는 제4항에 있어서, 주연 섹션(P)의 외면(11o)은 부식-방지 코팅으로 덮이는 유체 분배 판.
  6. 제5항에 있어서, 부식-방지 코팅은 전기적으로 비전도성인 유체 분배 판.
  7. 제5항 또는 제6항에 있어서, 부식-방지 코팅은 분배 판의 에지(11T)도 덮는 유체 분배 판.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 가요성 흑연 포일(11C)은 리세스의 섹션(S)보다 약간 더 작은 단면을 가지고, 가요성 흑연 포일(11C)의 에지와 주연 섹션(P)의 에지 사이의 갭은 채널에서 흐르도록 정해진 유체에 대해 불침투성인 충전 재료(11D)로 충전되는 유체 분배 판.
  9. 제8항에 있어서, 충전 재료(11D)는 전기적으로 비전도성 접착제이며, 또한 유체 입구 및 출구 오리피스의 전체 주연부 상부를 포함하여 가요성 흑연 포일(11C)의 주연 섹션(11E)으로 제한되는 표면 상의 상기 제1 판 및 가요성 흑연 포 일 사이에 개재되는 유체 분배 판.
  10. 제4항에 있어서, 리세스의 하부는 제1 판과 가요성 흑연 포일 사이에 개재된 구리 박층으로 덮이는 유체 분배 판.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 전기 전도성 재료로 만들어지며, 제1 판(1)의 내면(11i)에 대향하여 적용되도록 된 내면(12i) 및 외면(12o)을 가지는 제2 분배 판(12)을 포함하고, 냉각제 순환을 위한 채널(122)이 제2 판(12)의 내면(12i) 상에 마련되고, 양극성 판(3)을 형성하도록 제1 및 제2 판 각각의 전체 내면을 덮는 전기 전도성 접속 재료(2)의 균일층을 통하여 판들이 함께 접합되는 유체 분배 판.
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