KR100570688B1 - 연료 전지용 스택 및 이 스택을 갖는 연료 전지 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 스택 체결구조를 단순화하여 분해,조립성이 우수한 연료전지용 스택 및 연료전지 장치를 제공하기 위하여, 전극-전해질 합성체(Membrane Electrode Assembly: MEA)와, 상기 전극-전해질 합성체의 측면에 배치되는 바이폴라 플레이트(Bipolar Plate)를 포함하는 적어도 하나 이상의 전기 생성부, 상기 전기 생성부가 놓여지는 하우징, 상기 하우징을 덮는 커버, 상기 하우징에 커버를 고정시키기 위한 고정수단을 포함하는 연료 전지용 스택을 제공한다.

하우징, 커버, 홀, 탄성체, 걸림턱, 탄성부재, 단턱

Description

연료 전지용 스택 및 이 스택을 갖는 연료 전지 장치{STACK FOR FUEL CELL AND FUEL CELL DEVICE}

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 연료 전지 장치의 전체적인 구성을 도시한 개략도,

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 연료 전지용 스택의 체결 상태를 도시한 사시도,

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 도 2의 단면도,

도 4와 도 5는 본 발명의 또다른 실시예에 따른 연료 전지용 스택 체결 상태를 도시한 단면도,

도 6은 종래기술에 따른 연료 전지용 스택 체결구조를 도시한 측면도이다.

본 발명은 연료 전지에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 연료전지를 이루는 스택 단위 셀들의 체결과 분해가 용이한 연료 전지용 스택 및 이 스택을 갖는 연료 전지 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 연료 전지(fuel cell)는 메탄올, 에탄올 또는 천연 가스 등 탄화수소 계열의 물질 내에 함유되어 있는 수소와 공기 중의 산소를 연료로 하여 일어나는 전기화학 반응에 의하여 화학에너지를 직접 전기에너지로 변화시키는 발전 장치로, 연소 과정 없이 연료가스와 산화제 가스의 전기 화학적인 반응에 의해 생성되는 전기와 그 부산물인 열을 동시에 사용할 수 있다는 특징을 갖고 있다.

근래에 개발되고 있는 고분자 전해질형 연료 전지(Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cell: PEMFC)를 이용한 연료 전지 장치는 기본적으로 스택(stack)이라 불리는 연료 전지 본체(이하, 편의상 스택이라 칭한다.)와, 연료 탱크, 이 연료 탱크로부터 상기 스택으로 연료를 공급하기 위한 연료 펌프를 포함하며, 필요에 따라 연료 탱크에 저장된 연료를 스택으로 공급하는 과정에서 연료를 개질하여 수소 가스를 발생시키고 그 수소 가스를 스택으로 공급하는 개질기(reformer)를 포함할 수 있다. 따라서, 고분자 전해질형 연료 전지는 연료 펌프의 펌핑력에 의해 연료 탱크에 저장된 연료를 개질기로 공급하고, 개질기가 연료를 개질하여 수소 가스를 발생시키며, 스택은 수소 가스와 산소를 전기 화학적으로 반응시켜 전기에너지를 생산해 내게 된다.

상기와 같은 연료 전지 장치에 있어서, 전기를 실질적으로 발생시키는 스택은 전해질막을 사이에 두고 애노드 전극과 캐소드 전극이 부착되어 수소 가스와 공기를 산화/환원시키는 전극-전해질 합성체(Membrane Electrode assembly: MEA)와, 수소 가스와 공기를 전극-전해질 합성체로 공급하기 위해 전극-전해질 합성체 양측에 배치되는 바이폴라 플레이트(Bipolar Plate)를 포함하는 단위 셀이 연속적으로 적층됨으로써 구성된다. 이때 스택의 최외측에 각각 위치하는 바이폴라 플레이트는 엔드 플레이트라고 정의한다.

상기한 구조의 스택은 연료의 누출을 방지하고 전지로서의 구조를 갖추기 위해 적층되어 있는 다수의 셀들을 하나로 체결 고정시켜야 하며, 이를 위해 통상 접착제를 이용하여 각 구성부를 하나로 접착시키거나 앤드플레이트를 통해 상기 셀들을 일정 압력으로 눌러 체결하는 방식이 사용된다.

앤드플레이트를 이용한 가압식 체결구조는 도 6에 잘 도시되어 있는 데, 도 6에 도시된 종래 기술에 따른 연료전지 스택 체결 구조는 연료전지 스택(200)의 양측 단부를 지지하는 두 개의 엔드 플레이트(210)에 형성된 홀을 관통하는 체결봉(220)과, 상기 체결봉(220) 끝단에 형성된 수나사에 체결되어 상기 엔드 플레이트에 고정하는 너트(230)를 포함한다.

따라서 상기 홀을 관통한 체결봉의 양 끝단에 형성된 수나사에 암나사가 형성된 너트를 각각 체결함으로써 양 엔드 플레이트를 눌러 스택을 적정한 압력으로 체결 고정할 수 있게 되는 것이다.

그런데, 상기한 종래의 구조는 볼트와 너트, 와셔 등의 부품이 많이 들어 원가의 상승을 초래하며, 조립작업과 분해작업에 많은 시간이 소요되는 문제점이 있다.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 스택 체결구조를 단순화하여 분해,조립성이 우수한 연료전지용 스택 및 이 스택을 갖는 연료전지 장치를 제공함에 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 스택을 형성하는 적어도 하나의 전기 생성부를 하우징으로 감싸서 체결 고정하는 것을 그 요지로 한다.

이를 위해 본 발명의 스택은 전극-전해질 합성체(Membrane Electrode Assembly: MEA)와, 상기 전극-전해질 합성체의 측면에 배치되는 바이폴라 플레이트(Bipolar Plate)를 포함하는 적어도 하나 이상의 전기 생성부와, 상기 전기 생성부가 놓여지는 하우징과, 이 하우징을 덮는 커버, 상기 하우징에 커버를 고정시키기 위한 고정수단을 포함한다.

상기 스택은 상기 하우징의 내부에 상기 스택을 이루는 전기 생성부를 눌러 이를 탄력적으로 지지하는 탄성체를 더욱 포함할 수 있다.

또한, 상기 하우징 및/또는 상기 커버는 전면에 홀이 다수 형성된 구조로 되어 있다.

상기 홀은 하우징 형성시 프레스 또는 몰딩(molding)을 통해 성형될 수 있다.

여기서 상기 하우징은 전기생성부가 진입될 수 있도록 일면이 개방되어 입구를 형성하는 구조로 전기 생성부를 이루는 전극-전해질 합성체와 바이폴라 플레이트는 상기 하우징의 입구를 상방향으로 하여 하우징의 저부에서 상방향으로 적층되는 구조로 되어 있다.

이러한 구조는 하우징의 내측 바닥면과 커버의 내측 바닥면이 각각 스택의 끝단 바이폴라 플레이트를 가압하여 스택을 체결 고정시키게 된다.

한편, 상기 하우징은 전기생성부가 진입될 수 있도록 일면이 개방되어 입구를 형성하되, 상기 스택을 이루는 전극-전해질 합성체와 바이폴라 플레이트는 상기 하우징의 입구를 상방향으로 하여 하우징의 내측면에 세로로 적층되는 구조일 수 있다.

이러한 구조는 하우징의 내부 일측면과 이에 대응되는 반대쪽 내측면이 스택을 이루는 전극-전해질 합성체와 바이폴라 플레이트를 가압하여 스택을 체결 고정시키게 된다.

또한, 상기 고정수단은 상기 하우징의 외측면에 돌출 설치되는 단턱과, 상기 단턱과 대응되는 위치에서 상기 커버에 연장 설치되는 탄성부재, 상기 탄성부재 끝단에 설치되어 상기 단턱에 탄력적으로 걸리는 걸림턱을 포함한다.

또한, 상기 단턱은 하우징의 입구쪽 선단을 따라 일정간격을 두고 설치되거나 선단을 따라 연속적으로 설치될 수 있다. 그리고 상기 커버도 상기 단턱과 대응되는 위치에 상기 탄성부재가 설치된다.

이에 따라 상기 탄성부재의 걸림턱과 단턱에 의한 체결구조는 커버를 하우징에 대해 원터치식으로 결합시킬 수 있는 잇점을 제공하게 된다.

한편, 상기 걸림턱과 단턱에 의한 체결구조의 경우 높은 체결압력이 요구되는 경우 쉽게 그 체결구조가 풀어질 수 있으며 이에 따라 본 발명은 높은 체결압력이 요구되는 경우 볼트와 너트에 의한 체결구조를 병행할 수 있다.

즉, 상기 고정수단은 상기 하우징에 형성되는 탄성부재와 상기 커버에 설치되는 단턱에 각각 체결홀이 형성되어 상기 체결홀을 통해 볼트와 너트가 체결되는 구조로 되어 있다.

한편, 본 발명에 따른 연료 전지 장치는 전극-전해질 합성체(Membrane Electrode Assembly: MEA)와, 상기 전극-전해질 합성체의 측면에 배치되는 바이폴라 플레이트(Bipolar Plate)를 포함하는 적어도 하나 이상의 전기 생성부와, 상기 전기생성부가 놓여지는 하우징과, 이 하우징을 덮는 커버, 상기 하우징에 커버를 고정시키기 위한 고정수단을 포함하는 스택; 상기 스택으로 연료를 공급하는 연료 공급부; 상기 스택으로 공기를 공급하는 공기공급부를 포함한다.

상기 연료 전지 장치는 상기 연료 공급부로부터 공급받은 연료를 개질하여 수소 가스를 발생시키는 개질기를 더욱 포함할 수 있다.

또한 본 발명에 따른 연료 전지 장치는, 고분자 전해질형 연료 전지(Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cell: PEMFC) 방식으로 이루어질 수 있다.

또한 본 발명에 따른 연료 전지 장치는, 직접 메탄올형 연료 전지(Direct Methanol Fuel Cell: DMFC) 방식으로 이루어질 수도 있다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 상세히 설명하도록 한다.

먼저 도 1을 참조하여 본 장치를 설명하면 다음과 같다.

상기한 도면에 의하면, 본 장치(100)는 기본적으로 액상의 연료를 개질하여 수소 가스를 발생시키는 개질기(20)와, 개질기(20)에 의해 생성된 수소 가스와 외부 공기의 화학 반응 에너지를 전기 에너지로 변환시켜 전기를 생산 해 내는 스택(10)과, 상기한 액상의 연료를 개질기(20)로 공급하는 연료 공급부(30)와, 전기 생성을 위한 공기를 스택(10)으로 공급하는 공기 공급부(40) 및 스택을 냉각시키기 위한 냉각장치(70)를 포함하여 구성된다.

물론, 직접 메탄올형 연료 전지(Direct Methanol Fuel Cell:DMFC)방식의 경우 개질기가 배제된 구조를 가진다. 이하에서는 고분자 전해질형 연료 전지 방식을 채용한 연료 전지 장치를 예로 들어 설명하며, 본 발명이 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.

상기 개질기(20)는 개질 반응에 의해 액상의 연료를 스택(10)의 전기 생성에 필요한 수소 가스로 전환할 뿐만 아니라, 상기한 수소 가스에 함유된 일산화탄소의 농도를 저감시키는 장치이다. 통상적으로 상기한 개질기(20)는 액상의 연료를 개질하여 수소 가스를 발생시키는 개질부와, 그 수소 가스로부터 일산화탄소의 농도를 저감시키는 일산화탄소 저감부를 포함한다. 개질부는 수증기 개질, 부분산화 또는 자열 반응 등의 촉매 반응을 통해 상기한 연료를 수소가 풍부한 개질 가스로 전환한다. 그리고 일산화탄소 저감부는 수성가스 전환 방법, 선택적 산화 방법 등과 같은 촉매 반응 또는 분리막을 이용한 수소의 정제 등과 같은 방법으로 개질 가스로부터 일산화탄소의 농도를 저감시킨다.

상기 연료 공급부(30)는 개질기(20)와 연결 설치되는 것으로서, 액상의 연료를 저장하는 연료 탱크(31)와, 연료 탱크(31)에 연결 설치되는 연료 펌프(33)를 구비한다. 상기한 연료 펌프(33)는 소정의 펌핑력에 의해 연료 탱크(31)에 저장된 액상의 연료를 그 탱크의 내부로부터 배출시키는 기능을 갖는다. 이 때 연료 공급부(30)와 개질기(20)는 제1 공급라인(91)에 의해 연결 설치될 수 있다.

공기 공급부(40)는 스택(10)과 연결 설치되며, 소정의 펌핑력으로 외부 공기를 흡입하여 스택(10)으로 공급할 수 있는 공기 펌프(41)를 구비한다. 이 때 스택(10)과 공기 공급부(40)는 제3 공급라인(93)에 의해 연결 설치될 수 있다.

한편, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 연료 전지용 스택의 체결 상태를 도시한 사시도이고, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 도 2의 단면도이다.

상기 도 2와 도 3을 참고하면 본 장치(100)에 적용되는 스택(10)은 개질기(20)를 통해 개질된 수소 가스와 외부 공기를 공급받아 이들의 산화/환원 반응을 유도하여 전기 에너지를 발생시키는 복수의 전기 생성부를 구비한다.

상기한 각각의 전기 생성부는 전기를 발생시키는 단위의 셀을 의미한다.

상기 전기 생성부는 수소 가스와 공기를 산화/환원시키는 전극-전해질 합성체(Membrane Electrode assembly: MEA)(11)와, 수소 가스와 공기를 전극-전해질 합성체로 공급하기 위한 바이폴라 플레이트(Bipolar Plate)(12)를 포함한다. 이러한 전기 생성부는 전극-전해질 합성체(11)를 중심에 두고 이의 양측에 바이폴라 플레이트(12)가 각각 배치된다. 이로서 스택(10)은 위와 같은 복수의 전기 생성부가 연속적으로 적층 배치됨으로써 구성된다.

여기서 본 연료 전지는 상기 스택(10)을 구성하는 바이폴라 플레이트(12)와 전극-전해질 합성체(11)를 일정 압력으로 체결 고정시키기 위하여 상단에 형성된 입구를 통해 내부에 상기 바이폴라 플레이트(12)와 전극-전해질 합성체(11)가 놓여지는 하우징(13)과, 상기 하우징(13)을 덮어 스택을 일정 압력으로 체결 고정하는 커버(14), 상기 하우징(13)에 커버(14)를 고정시켜 스택에 가해지는 체결 압력을 유지시키기 위한 고정수단을 포함한다.

상기 하우징(13)은 스택과 같은 사각의 함체로 상단은 개방되어 상기 전기 생성부가 출입되는 입구를 이루고 전면에 걸쳐서 스택 냉각용 냉각 매체가 유통되도록 다수개의 홀(15)이 관통 형성되며 그 내측면에는 상기 스택을 탄력적으로 지지하기 위한 탄성체(16)가 부착설치된 구조로 되어 있다.

바람직하게는 상기 하우징(13)에 형성되는 홀(15)은 하우징(13) 뿐아니라 상기 탄성체(16)까지 연장되어 하우징(13)과 탄성체(16)를 관통 형성할 수 있도록 한다.

이에 따라 상기 바이폴라 플레이트(12)와 전극-전해질 합성체(11)을 포함하는 전기 생성부는 하우징(13)의 바닥면에서부터 차례로 적층되어 상기 하우징(13) 입구에 덮어 씌워지는 커버(14)와 하우징(13) 사이에서 일정 압력으로 체결 고정되게 된다.

본 실시예에서 상기 커버(14)는 상기 하우징(13)과 동일한 구조로 이루어지며, 즉 하단은 개방되어 하우징(13) 상부를 지나 적층되어 있는 스택을 덮어 씌울 수 있도록 되어 있고 전면에는 하우징과 마찬가지로 홀(15)이 다수개 형성되며 내측에도 마찬가지로 전기생성부를 탄력적으로 지지하는 탄성체(16)가 부착설치된 구조로 되어 있다.

따라서 상기 하우징(13)에 커버(14)를 설치하게 되면 하우징(13)과 커버(14) 사이에 스택(10)이 고정될 수 있는 것이다.

여기서 상기 커버(14)는 그 높이에 대해서 특별히 하우징(13)과 동일한 높이로 이루어질 필요는 없으며 하우징(13)의 입구에 설치되어 하우징(13) 내부에 놓여진 전기 생성부를 일정 압력으로 누를 수 있는 구조면 모두 적용 가능하다 할 것이다.

한편, 상기 고정수단은 언급한 바와 같이 하우징(13)에 커버(14)를 설치하여 스택을 일정 압력으로 체결 고정하는 상태를 계속 유지시키기 위하여 하우징(13)에 커버(14)를 고정시키기 위한 것으로, 상기 하우징(13)의 입구 선단을 따라 설치되고 외측을 향해 돌출되는 단턱(17)과, 상기 커버(14)의 개방된 선단에 일정길이 연장 설치되어 상기 단턱(17) 외측에 놓여지는 탄성부재(18), 상기 탄성부재(18) 끝단에 내측을 향해 설치되어 상기 단턱(17)에 탄력적으로 걸리는 걸림턱(19)을 포함한다.

이에 따라 상기 커버(14)를 하우징(13)에 설치하게 되면 탄성부재(18)에 설치된 걸림턱(19)이 하우징(13)에 설치된 단턱(17)을 지나면서 탄성부재(18)가 탄력적으로 휘게 되고 걸림턱(19)이 단턱(17)을 지나면 상기 탄성부재(18)의 탄성력에 의해 걸림턱(19)이 복귀되면서 단턱(17)에 걸려 하우징(13)에 커버(14)를 고정시킬 수 있게 되는 것이다.

여기서 상기 단턱(17)은 하우징(13)과 일체로 형성되고 상기 탄성부재(18)와 탄성부재(18)에 형성되는 걸림턱(19)은 커버(14)와 일체로 형성됨이 바람직하다.

또한, 상기 탄성부재(18)에 형성되는 걸림턱(19)은 끝으로 갈수록 선단이 뾰족한 삼각 단면구조로 되어 있고, 상기 단턱(17)은 끝이 원호형태로 둥글게 만곡되 어 하우징(13)에 커버(14) 체결시 걸림턱(19)이 단턱(17)을 용이하게 지나갈 수 있고, 단턱(17)에 걸린 뒤에는 용이하게 이탈될 수 없도록 함이 바람직하다.

따라서 하우징(13)에 커버(14)를 덮고 일정 압력 즉, 걸림턱(19)이 단턱(17)을 넘어갈 수 있는 정도의 압력만 가해주게 되면 용이하게 하우징(13)에 커버(14)를 결합시켜 스택(10)을 체결시킬 수 있게되는 것이다.

한편, 스택 체결을 위한 또다른 실시예에 따르면 본 연료 전지용 스택은 도 4에 도시된 바와 같이, 전기 생성부를 구성하는 바이폴라 플레이트와 전극-전해질 합성체를 일정 압력으로 체결 고정시키기 위하여 상단에 형성된 입구를 통해 내부에 상기 바이폴라 플레이트와 전극-전해질 합성체가 놓여지는 하우징(13)과, 상기 하우징(13)을 덮어 스택을 일정 압력으로 체결 고정하는 커버(14), 상기 하우징(13)에 커버(14)를 고정시켜 전기생성부에 가해지는 체결 압력을 유지시키기 위한 고정수단을 포함하며, 상기 고정수단은 상기 하우징(13)의 입구 선단이 하우징 외측면에 대해 외측으로 직각 절곡되어 수평면(50)을 형성하고, 상기 커버(14) 선단 또한 외측으로 직각 절곡되어 수평면(51)을 형성하며, 각 수평면에 체결홀이 형성되고 상기 체결홀을 통해 볼트(52)가 끼워져 너트(53)로 체결고정되는 구조로 되어 있다.

상기한 구조는 걸림턱(19)과 단턱(17)에 의한 체결구조와 비교하여 좀더 높은 체결력을 제공하게 되며 이에 따라 하우징(13)과 커버(14)가 분리되는 것을 방지할 수 있게 된다.

미설명된 도면 부호 (54)는 수평면에서 직각 절곡된 수직면으로 하우징(13) 과 커버(14) 사이의 틈새를 막을 수 있도록 커버(14)에 형성되는 수평면(51) 상부까지 연장된 구조로 되어 있다.

물론, 걸림턱(19)과 단턱(17)에 의한 체결구조와 상기 볼트(52)와 너트(53)에 의한 체결구조는 각각 독립적으로 사용될 수 있을 뿐아니라, 두 구조가 같이 적용될 수 있다.

한편, 스택(10)과 하우징(13)의 관계에 있어서 도 5은 또다른 실시예를 예시하고 있다.

상기한 도면에 의하면 하우징(13)에 대해 바이폴라 플레이트(12)와 전극-전해질 합성체(11)가 하우징(13)의 입구를 상방향으로 하여 수직으로 세워져 하우징(13)의 양 측면 사이에 적층된 구조로 되어 있다.

이에 따라 상기 하우징(13)의 내부 일측면과 마주보는 반대쪽 내측면이 전극-전해질 합성체(11)와 바이폴라 플레이트(12)가 적층된 스택을 가압하여 스택을 체결 고정시키게 된다.

여기서 상기 하우징(13)의 입구를 덮는 커버(14)는 고정수단을 매개로 하우징(13)에 장착됨으로써 커버(14)의 내측면이 전극-전해질 합성체(11)와 바이폴라 플레이트(12)를 가압하게 되어 하우징(13)과 더불어 전기 생성부를 체결 고정시키게 된다.

이 경우 상기 고정수단은 위에서 언급한 구조와 동일하므로 상세한 설명은 생략하도록 한다.

이하, 본 발명의 하우징(13)을 이용하여 스택을 체결하는 과정에 대해 도 2 의 구조를 예로 들어 살펴보면 다음과 같다.

먼저 하우징(13)의 개방된 입구를 통해 하우징(13) 내부로 전기생성부를 적층시킨다.

여기서 상기 하우징(13)은 스택(10)과 대응되는 크기로 이루어지고 내측면에는 탄성체(16)가 부착되어 있어서, 상기 하우징(13)내에 장착되는 첫 번째 전기 생성부는 그 일측면을, 연속적으로 적층되는 다수의 전기생성부는 그 테두리면을 상기 탄성체(16)에 밀접하게 접한 상태를 이루게 된다.

이 상태에서 상기 하우징(13)의 입구를 향해 커버(14)를 설치하게 되면 커버(14)는 하우징(13) 입구 위쪽으로 올라와 있는 전기 생성부를 덮으면서 개방된 선단이 하우징(13)의 입구 선단과 걸림턱(19)및 단턱(17)을 매개로 체결되고 상기 커버(14) 측으로 대응하여 최 외측에 위치하는 전기 생성부가 커버(14)의 내측면에 의해 눌려지게 된다.

즉, 상기 커버(14)를 하우징(13)에 대해 일정 압력으로 눌러주게 되면 커버(14)의 탄성부재(18)에 형성된 걸림턱(19)이 먼저 하우징(13)의 단턱(17)에 닿게 되고, 계속 커버(14)가 진행함에 따라 걸림턱(19)이 단턱(17)을 지나면서 탄성부재(18)가 탄력적으로 휘어지게 된다.

이때, 상기 걸림턱(19)은 삼각형 단면구조로 이루어져 단턱(17)을 용이하게 지나갈 수 있게 된다.

그리고 걸림턱(19)이 단턱(17)을 지나게 되면 휘어져 있던 탄성부재(18)가 탄성복귀력에 의해 원위치로 복귀되면서 탄성부재(18)에 형성된 걸림턱(19)이 단턱(17)에 걸리게 되어 하우징(13)과 커버(14)가 체결되는 것이다.

상기 커버(14) 역시 내측면에 탄성체(16)가 부착되어 있어서 상기와 같이 하우징(13)과 커버(14)가 체결되면 하우징(13) 내부에 장착된 다수의 전기 생성부들이 하우징(13)과 커버(14) 사이에서 일정 압력으로 눌려져 고정되며, 상기 하우징(13)과 커버(14) 내측에 설치된 탄성체(16)는 탄력적으로 전기 생성부를 지지하게 되어 외부 압력변동이나 진동 등의 충격으로부터 전기 생성부 유동을 방지하게 된다.

이상을 통해 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 따르면, 간단한 구조로 되어 볼트나 너트 등의 스택 조립에 필요한 부품의 수를 줄일 수 있고 이에 따라 원가를 절감할 수 있게 된다.

또한, 스택 조립 공정을 줄여 생산량을 증대시킬 수 있게 된다.

또한, 스택 조립과 분해가 용이하여 수리시 스택 분리에 소요되는 시간과 노력을 줄일 수 있게 된다.

Claims (15)

1. 전극-전해질 합성체(Membrane Electrode Assembly: MEA)와, 상기 전극-전해질 합성체의 측면에 배치되는 바이폴라 플레이트(Bipolar Plate)를 포함하는 적어도 하나 이상의 전기 생성부,

   상기 전기 생성부가 놓여지는 하우징,

   상기 하우징을 덮는 커버,

   상기 하우징에 커버를 고정시키기 위한 고정수단

   을 포함하는 연료 전지용 스택.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 하우징 및/또는 상기 커버 내측면에 상기 전기 생성부를 탄력적으로 지지하는 탄성체가 더욱 설치된 연료 전지용 스택.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   상기 하우징 및/또는 상기 커버는 전면에 홀이 다수 형성된 연료 전지용 스택.
4. 제 3 항에 있어서,

   상기 하우징은 일면이 개방되어 입구를 형성하고, 상기 전극-전해질 합성체 와 바이폴라 플레이트는 상기 하우징의 입구를 상방향으로 하여 하우징의 저부에서부터 상방향으로 적층되는 연료 전지용 스택.
5. 제 3 항에 있어서,

   상기 하우징은 일면이 개방되어 입구를 형성하고, 상기 전극-전해질 합성체와 바이폴라 플레이트는 상기 하우징의 입구를 상방향으로 하여 하우징 내에 세로로 적층되는 연료 전지용 스택.
6. 제 1 항 또는 제 4 항 또는 제 5 항에 있어서,

   상기 고정수단은 상기 하우징의 외측면에 돌출 설치되는 단턱과, 상기 단턱과 대응되는 위치에서 상기 커버에 연장 설치되는 탄성부재, 상기 탄성부재 끝단에 설치되어 상기 단턱에 탄력적으로 걸리는 걸림턱을 포함하는 연료 전지용 스택.
7. 제 6 항에 있어서,

   상기 단턱은 하우징의 외측면을 따라 일정간격을 두고 또는 연속적으로 설치되고, 상기 탄성부재는 상기 단턱과 대응되도록 상기 커버에 설치되는 연료 전지용 스택.
8. 제 6 항에 있어서,

   상기 걸림턱은 선단을 향해 끝이 뾰족한 삼각 단면구조인 연료 전지용 스택.
9. 제 1 항 또는 제 4 항 또는 제 5 항에 있어서,

   상기 고정수단은 상기 하우징의 입구 선단에 외측으로 절곡 형성되는 수평면과, 상기 커버 선단에 외측으로 절곡 형성되는 수평면, 각 수평면에 형성되는 체결홀, 상기 체결홀을 통해 끼워져 체결되는 볼트와 너트를 포함하는 연료 전지용 스택.
10. 제 9 항에 있어서,

    상기 수평면에서 직각 절곡되어 상기 하우징과 커버 사이의 틈새를 막는 수평면을 더욱 포함하는 연료 전지용 스택.
11. 제 1 항 또는 제 4 항 또는 제 5 항에 있어서,

    상기 고정수단은 상기 하우징의 외측면에 돌출 설치되는 단턱과, 상기 단턱과 대응되는 위치에서 상기 커버에 연장 설치되는 탄성부재, 상기 탄성부재 끝단에 설치되어 상기 단턱에 탄력적으로 걸리는 걸림턱 및

    상기 하우징의 입구 선단에 외측으로 절곡 형성되는 수평면과, 상기 커버 선단에 외측으로 절곡 형성되는 수평면, 각 수평면에 형성되는 체결홀, 상기 체결홀을 통해 끼워져 체결되는 볼트와 너트를 포함하는 연료 전지용 스택.
12. 전극-전해질 합성체(Membrane Electrode Assembly: MEA)와, 상기 전극-전해질 합성체의 측면에 배치되는 바이폴라 플레이트(Bipolar Plate)를 포함하는 적어도 하나 이상의 전기 생성부와, 상기 전기 생성부가 놓여지는 하우징, 상기 하우징을 덮는 커버, 상기 하우징에 커버를 고정시키기 위한 고정수단을 포함하는 연료 전지용 스택;

    상기 스택으로 연료를 공급하는 연료 공급부;

    상기 스택으로 공기를 공급하는 공기공급부

    를 포함하는 연료 전지 장치.
13. 제 12 항에 있어서, 상기 스택과 연료 공급부 사이에, 상기 연료 공급부로부터 공급받은 연료를 개질하여 수소 가스를 생성시키는 개질기가 더욱 설치되는 것을 특징으로 하는 연료 전지 장치.
14. 제 13 항에 있어서,

    상기 연료 전지 시스템이, 고분자 전해질형 연료 전지(Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cell: PEMFC) 방식으로 이루어지는 연료 전지 장치.
15. 제 12 항에 있어서,

    상기 연료 전지 시스템이, 직접 메탄올형 연료 전지(Direct Methanol Fuel Cell: DMFC) 방식으로 이루어지는 연료 전지 장치.

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