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KR100658281B1 - 집전체 페어 및 이를 구비한 단층형 다중셀 스택 - Google Patents

집전체 페어 및 이를 구비한 단층형 다중셀 스택 Download PDF

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KR100658281B1
KR100658281B1 KR1020050110432A KR20050110432A KR100658281B1 KR 100658281 B1 KR100658281 B1 KR 100658281B1 KR 1020050110432 A KR1020050110432 A KR 1020050110432A KR 20050110432 A KR20050110432 A KR 20050110432A KR 100658281 B1 KR100658281 B1 KR 100658281B1
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KR
South Korea
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cathode
plate
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은영찬
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삼성에스디아이 주식회사
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Abstract

본 발명은 단층형 다중셀 스택을 가진 연료 전지에 사용되는 집전체 페어(Electron Collector Pair)에 관한 것으로, 단층형 다중셀 스택의 구조를 간략화시킬 수 있고, 단층형 다중셀 스택의 제조 공정을 단순화시킬 수 있는 집전체 페어를 제공하는것을 목적으로 한다.
본 발명에 따른 집전체 페어는, 애노드측 집전판; 상기 애노드측 집전판과 평행인 평면상에, 상기 평면 방향 및 상기 평면에 수직인 방향에 대하여 상기 애노드측 집전판과 겹치기 않도록 위치하는 캐소드측 집전판; 및 상기 애노드측 집전판과 캐소드측 집전판을 도전적으로 연결시키며, 상호 간격 및 위치를 유지시키기 위한 연결판을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 집전체 페어를 채용한 단층형 다중셀 스택은, 상기 구조를 가지는 적어도 하나 이상의 집전체 페어; 이온전달을 위한 전해질막, 및 상기 전해질막 양면에 각각 위치하는 적어도 2쌍 이상의 애노드 전극과 캐소드 전극을 구비하며, 상기 집전체 페어의 애노드측 집전판과 캐소드측 집전판 사이에 끼워지는 형태로 결합되는 MEA; 상기 애노드 전극 중 하나에 밀착되며 출력용 라인이 연결되는 종단 애노드 집전판; 및 상기 캐소드 전극 중 하나에 밀착되며 출력용 라인이 연결되는 종단 캐소드 집전판을 포함하는 것을 특징으로 한다.
집전체, 집전판, 단층형 스택, 연료 전지, 다중셀 스택

Description

집전체 페어 및 이를 구비한 단층형 다중셀 스택{Electron Collector Pair and Single-Plate Multi-Cell Stack}
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 집전체 페어의 구조를 도시한 사시도.
도 2는 도 1의 집전체 페어를 사용하여 구현한 단층형 다중셀 스택의 구조를 도시한 사시도.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
20, 20-1, 20-2, 20-3, 20-4 : 집전체 페어
22 : 캐소드측 집전판 24 : 애노드측 집전판
26 : 연결판 32 : 종단 애노드 집전판
34 : 종단 캐소드 집전판 40 : 연료 공급판
50 : 산화제 공급판
본 발명은 단층형 다중셀 스택을 가진 연료 전지에 사용되는 집전체 페어(Electron Collector Pair)에 관한 것이다.
연료전지(Fuel cell)는 수소 분자 또는 메탄올, 에탄올, 천연 가스와 같은 유기화합물 계열의 물질 내에 함유되어 있는 수소와 산소의 화학반응 에너지를 직접 전기 에너지로 변환시키는 발전 시스템이다.
연료전지는 사용되는 전해질(electrolyte)의 종류에 따라, 인산형 연료전지, 용융탄산염형 연료전지, 고체 산화물형 연료전지, 고분자 전해질형 연료전지, 알칼리형 연료전지 등으로 분류된다. 이들 각각의 연료전지는 기본적으로 같은 원리에 의해 작동되지만 사용되는 연료의 종류, 운전온도, 촉매, 전해질 등이 서로 다르다.
그 가운데, 고분자 전해질형 연료 전지(Polymer Electrolyte Membrance Fuel Cell: PEMFC)는 다른 연료전지에 비해 출력 특성이 월등히 높고, 작동 온도가 낮으며, 아울러 빠른 시동 및 응답특성과 함께, 휴대용 전자기기와 같은 이동용(transportable) 전원이나 자동차용 동력원과 같은 수송용 전원은 물론, 주택, 공공건물의 정지형 발전소와 같은 분산용 전원 등과 같이 그 응용 범위가 넓은 장점을 가진다.
상술한 고분자 전해질형 연료전지는 스택(stack), 개질기(reformer), 연료 탱크 및 연료 펌프 등을 구비한다. 그리고 고분자 전해질형 연료전지는 연료 펌프의 작동으로 연료 탱크 내의 연료를 개질기로 공급하고, 이 개질기에서 연료를 개질하여 수소 기체를 발생시키며, 스택에서 이 수소 기체와 산소를 전기 화학적으로 반응시켜 전기 에너지를 발생시킨다.
또한, 연료전지에는 고분자 전해질형 연료전지와 유사하나 액상의 메탄올 연 료를 직접 스택에 공급할 수 있는 직접 메탄올형 연료전지(Direct Methanol Fuel Cell: DMFC)가 있다. 직접 메탄올형 연료전지는 고분자 전해질형 연료전지와 달리 개질기를 사용하지 않기 때문에 소형화에 더욱 유리하다.
또한, 연료 전지 시스템은 애노드 전극 및 캐소드 전극으로 연료 및 공기를 능동적으로 공급하기 위한 펌프나 팬 같은 기계적 장치를 구비하는 액티브형 연료 전지 시스템, 애노드 전극 및 캐소드 전극으로의 연료 및 공기의 공급에는 모세관 현상이나 확산 현상을 이용하며 별도의 기계장치를 구비하지 않는 패시브형 연료 전지 시스템, 및 연료의 공급에만 기계장치를 사용하며 공기의 공급은 확산 작용에 의존하는 세미 패시브형 연료 전지 시스템으로 분류할 수 있다.
연료전지 스택은 통상 막-전극 어셈블리(Membrane Electrode Assembly: MEA)와 세퍼레이터(separator)로 이루어진 단위 연료전지가 수 개 내지 수십 개로 적층된 구조를 가진다. 여기서, 막-전극 어셈블리는 고분자 전해질막을 사이에 두고 애노드 전극(일명, "연료극" 또는 "산화전극"이라고 한다)과 캐소드 전극(일명, "공기극" 또는 "환원전극"이라고 한다)이 부착된 구조를 가진다. 그리고, 연료전지 스택은 압축 밀봉된다. 그것은 스택 내부의 압력 강하나 산소 감소와 같은 비균일한 작동 조건을 방지하기 위한 것이다
한편, 상기 연료 전지를 구성하는 단위 스택이 발생시키는 전력의 전압은 일반적인 전자기기가 사용하기에는 너무 낮은 값을 가지므로 단위 스택을 직렬 연결시킨 형태의 복수개의 스택을 가지는 것이 일반적이다.
평판형 단위 스택들을 서로 직렬 연결되도록 적층시킨 구조(적층형 다중셀 스택)는 그 구현이 용이하고, 공간 효율을 높일 수 있다는 장점이 있으나, 각 단위 스택에 대한 연료/공기 공급 및 미반응 연료/배기가스 배출을 위한 구조가 복잡해지고, 냉각이 원할하지 못하는 단점이 있어, 특히, 펌프를 사용하지 않거나 극히 제한적으로 사용하는 소형의 패시브/세미패시브형 연료 전지에는 적합하지 않다.
따라서, 상기 소형의 패시브/세미패시브형 연료 전지에는 1개 또는 2개 또는 극히 작은 개수의 단층형 다중셀 스택이 사용되는 것이 일반적이다. 단층형 다중셀 스택은 전기적으로 직렬연결되는 복수개의 단위 스택들을 이루는 애노드 및 캐소드가 각각 동일한 평면 상에 위치하여 물리적으로는 병렬 구조를 가지는 스택들의 집합체를 의미한다.
상기 단층형 다중셀 스택의 경우, 적층형 다중셀 스택에 비해 각 단위 스택들의 직렬 연결을 위한 다소 복잡한 배선이 추가로 필요하다는 문제점이 있다. 이는 비교적 단순한 구성을 가지는 단층형 다중셀 스택의 이점을 상쇄하게 되어, 소형의 연료 전지 개발에 있어 큰 장애가 되었다.
상기 문제점들을 해결하기 위해 안출된 본 발명의 목적은, 단층형 다중셀 스택의 구조를 간략화시킬 수 있는 집전체 페어를 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은 단층형 다중셀 스택의 제조 공정을 단순화시킬 수 있는 집전체 페어를 제공하는데 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 집전체 페어는, 애노드측 집전판; 상기 애노드측 집전판과 평행인 평면상에, 상기 평면 방향 및 상기 평면에 수직인 방향에 대하여 상기 애노드측 집전판과 겹치기 않도록 위치하는 캐소드측 집전판; 및 상기 애노드측 집전판과 캐소드측 집전판을 도전적으로 연결시키며, 상호 간격 및 위치를 유지시키기 위한 연결판을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 단층형 다중셀 스택은, 애노드측 집전판, 상기 애노드측 집전판과 평행인 평면상에, 상기 평면 방향 및 상기 평면에 수직인 방향에 대하여 상기 애노드측 집전판과 겹치기 않도록 위치하는 캐소드측 집전판, 및 상기 애노드측 집전판과 캐소드측 집전판을 도전적으로 연결시키며 상호 간격 및 위치를 유지시키기 위한 연결판을 구비하는 적어도 하나 이상의 집전체 페어, 이온전달을 위한 전해질막, 및 상기 전해질막 양면에 각각 위치하는 적어도 2쌍 이상의 애노드 전극과 캐소드 전극을 구비하며, 상기 집전체 페어에 상기 애노드측 집전판과 캐소드측 집전판 사이에 끼워지는 형태로 결합되는 MEA; 상기 애노드 전극 중 하나에 밀착되며 출력용 라인이 연결되는 종단 애노드 집전판; 및 상기 캐소드 전극 중 하나에 밀착되며 출력용 라인이 연결되는 종단 캐소드 집전판을 포함하는 것을 특징으로 한다.
구현에 따라 상기 단층형 다중셀 스택은, 상기 애노드측 집전판을 경유하여 상기 애노드 전극으로 연료를 전달하기 위한 연료 공급판; 및 상기 캐소드측 집전판을 경유하여 상기 캐소드 전극으로 산화제를 전달하기 위한 산화제 공급판을 더 포함할 수 있다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
도 1은 본 발명에 따른 집전체 페어의 구조를 도시하고 있다. 도시한 집전체 페어는 애노드측 집전판(22), 캐소드측 집전판(24) 및 상기 2 집전판을 연결하는 연결판(26)으로 이루어지는데, 상기 애노드측 집전판(22) 및 캐소드측 집전판(24)은 서로 평행을 이루며, 집전판의 평면 방향 및 상기 평면에 수직인 방향에 대하여 서로 겹치지 않도록 위치한다.
스택을 제작하는데 있어, 본 발명의 집전체 페어(20)는 도 1의 구조가 완성된 상태에서, 스택의 구성요소로서 결합되는데, 상기 애노드측 집전판(22)은 단위 셀의 애노드 전극에 밀착되며, 상기 캐소드측 집전판(24)은 단위 셀의 캐소드 전극에 밀착된다. 스택에 결합되었을때, 하나의 집전체 페어(20)의 애노드측 집전판(22)이 구성하는 단위 셀과 캐소드측 집전판(24)이 구성하는 단위 셀은 서로 독립된 단위 셀로서 전기적으로 직렬 연결을 이루게 된다.
본 발명의 집전체 페어(20)의 제조 공정을 간소화하여 제조 비용을 절감하기 위해서는, 상기 애노드측 집전판(22), 캐소드측 집전판(24) 및 연결판(26)은 동일한 판금에서 일체형으로 연결된 상태로부터 형성하는 것이 바람직하다. 이 경우, 상기 판금으로부터 막 제조된 상기 애노드측 집전판(22), 캐소드측 집전판(24) 및 연결판(26)은 서로 동일 평면을 이룬다. 이후, 상기 연결판(26)을 원통형으로 휘거나, 상기 캐소드측 집전판(24)과 연결판(26)의 경계선 및 상기 애노드측 집전판(22)과 연결판(26)의 경계선을 각각 90도로 접어서 도 1에 도시한 바와 같은 위치 구조를 가지도록 한다.
본 발명의 집전체 페어(20)의 다른 제조 방법으로는 상기 애노드측 집전판(22) 및 캐소드측 집전판(24)을 서로 독립된 판금으로 별도로 제조하는데, 2 집전판 중 하나에는 연결판(26)을 일체형으로 형성하고, 상기와 유사하게 연결판(26)을 변형한 후, 나머지 집전판을 상기 연결판(26)에 도전적으로 부착하는 방법이 있다. 또는, 상기 애노드측 집전판(22), 캐소드측 집전판(24) 및 연결판(26)을 서로 독립된 판금으로 형성하고, 상기 연결판(26)을 'ㄷ'자, '<'자 또는 '⊂'자 형태로 변형한 후, 상기 애노드측 집전판(22) 및 캐소드측 집전판(24)을 부착하는 방법도 있다. 어떤 방법으로 제조하더라도, 상기 연결판(26)은 상기 애노드측 집전판(22)과 캐소드측 집전판(24)을 도전적으로 연결시키는 역할 뿐만 아니라, 상호 간격 및 위치를 유지시키기 위한 역할도 수행한다.
도 2는 본 발명에 따른 집전체 페어(20-1, 20-2, 20-3, 20-4)를 사용하여 제작한 단층형 다중셀 스택의 구조를 표현하고 있다. 도시한 단층형 다중셀 스택은 도 1의 구조를 가지는 4개의 집전체 페어(20-1, 20-2, 20-3, 20-4); 이온전달을 위한 전해질막, 및 상기 전해질막 양면에 각각 위치하는 5쌍의 애노드 전극과 캐소드 전극을 구비하며, 상기 집전체 페어(20-1, 20-2, 20-3, 20-4)의 애노드측 집전 판과 캐소드측 집전판 사이에 끼워지는 형태로 결합되는 MEA(10); 상기 애노드 전극 중 하나에 밀착되며 출력용 라인이 연결되는 종단 애노드 집전판(32); 및 상기 캐소드 전극 중 하나에 밀착되며 출력용 라인이 연결되는 종단 캐소드 집전판(34)을 포함한다.
도시한 단층형 다중셀 스택은 5개의 단위 셀을 형성하는데, 5개의 단위 셀 영역을 모두 포함하는 MEA판의 양면으로 도 1의 구조를 가진 집전체 페어 4개(20-1, 20-2, 20-3, 20-4)가 끼워진다. 상세히 도시하지는 않았지만, 상기 MEA판은 상기 5개의 단위 셀 영역을 모두 포함하며 일체형으로 제조될 수 있는 액체 또는 고체 상태의 전해질막, 및 상기 5개의 단위 셀 영역 별로 구분되어(즉, 전기적으로 차단되어) 상기 전해질막 양면에 위치하는 애노드/캐소드 전극으로 이루어진다. 상기 5개의 애노드 전극은 상기 전해질막의 동일한 일면에 형성되며, 상기 5개의 캐소드 전극은 상기 전해질막의 동일한 타면에 형성된다.
MEA(막-전극 어셈블리, 10)는 전해질막, 연료극 촉매층 및 공기극 촉매층을 포함한다. 여기서, 연료극 촉매층은 애노드 전극에 대응되며, 공기극 촉매층은 캐소드 전극에 대응된다. 연료 전지에서 수소 기체 또는 수소를 함유한 연료가 연료극 촉매층에 공급되면 연료극 촉매층에서 전기화학적 산화 반응이 일어나면서 수소 이온 H+와 전자 e-로 이온화되며 산화된다. 이온화된 수소 이온은 연료극 촉매층에서 고분자 전해질막을 통해 공기극 촉매층으로 이동하고, 전자는 연료극 촉매층에서 외부 전선을 통해 공기극 촉매층으로 이동하게 된다. 공기극 촉매층으로 이동한 수소 이온은 공기극 촉매층에 공급되는 산소와 전기화학적 환원반응을 일으켜 반응 열과 물을 생성시킨다. 그리고 전자의 이동으로 전기 에너지가 발생된다.
상기 구조의 단층형 다중셀 스택은 고분자 전해질형 연료 전지와 직접 메탄올형 연료 전지에 적용될 수 있다. 고분자 전해질형 연료 전지와 직접 메탄올형 연료 전지의 전기화학적 반응을 반응식으로 각각 나타내면 아래의 반응식 1 및 반응식 2와 같다.
애노드 전극: H2 → 2H+ + 2e-
캐소드 전극: 1/2O2 + 2H+ + 2e- → H2O
애노드 전극: CH3OH + H2O → CO2 + 6H+ + 6e-
캐소드 전극: 3/2O2 + 6H+ + 6e- → 3H2O
일반적인 연료 전지와 마찬가지로, 상기 전해질막은 고분자 전해질막으로서, 나피온(Nafion, DuPont사 제조의 상품명), 프레미온(Flemion, Asahi Glass사 제조의 상품명), 아시프렉스(Asiplex, Asahi Chemical사 제조의 상품명) 및 다우 XUS(Dow XUS, Dow Chemical사 제조의 상품명) 전해질막과 같은 퍼플루오로술포네이트 아이오노머막(perfluorosulfonate ionomer membrane) 등의 불소계 전해질막이 사용될 수 있다.
상기 종단 애노드 집전판(32) 및 종단 캐소드 집전판(34)은 출력용 전극을 형성하며, 상기 종단 애노드 집전판(32)과 상기 종단 캐소드 집전판(34) 사이에는 상기 5개의 단위 셀의 전압이 합쳐진 값의 전압이 나타난다. 이는 상기 5개의 단위 셀들이 본 발명에 따른 집전체 페어(20-1, 20-2, 20-3, 20-4)에 의해 전기적으로 직렬 연결 형태를 가지는 것에 기인한다.
상기 종단 애노드 집전판(32) 및 상기 집전체 페어의 애노드측 집전판들의 일면에는 상기 MEA(10)의 애노드 전극이 밀착되며, 그 타면에는 상기 애노드측 집전판을 경유하여 상기 애노드 전극으로 연료를 전달하기 위한 연료 공급판(40)이 배치될 수 있다. 패시브 연료 전지 시스템의 경우 상기 연료 공급판(40)은 다공성 또는 해면질 재질이 체워진 챔버로 구현할 수 있으며, 액티브(또는 세미 패시브) 연료 전지 시스템의 경우에는 연료 탱크로부터 펌프에 의해 스택으로 유입되는 연료를 각 5개의 단위 셀로 분배하기 위한 분류용 챔버로 구현할 수 있다.
상기 종단 캐소드 집전판(34) 및 상기 집전체 페어의 캐소드측 집전판들의 일면에는 상기 MEA(10)의 캐소드 전극이 밀착되며, 그 타면에는 상기 캐소드측 집전판을 경유하여 상기 캐소드 전극으로 공기(산화제)를 전달하기 위한 산화제 공급판(50)이 배치될 수 있다. 패시브(또는 세미 패시브) 연료 전지 시스템인 경우 상기 산화제 공급판(50)은 단순히 외부 공기가 유입/출 가능한 보호 프레임으로 구현할 수 있으며, 액티브 연료 전지 시스템의 경우에는 펌프(또는 팬)에 의해 스택으로 불어넣어지는 공기를 접수받기 위한 흡기판으로 구현할 수 있다.
도 2의 연료 전지 시스템은 세미 패시브형 연료 전지 시스템을 본 발명에 따 른 집전체 페어를 사용하여 구현 한 것으로, 상기 집전체 페어의 애노드측 집전판에는 펌프 등에 의해 유입되는 연료 유체를 집전판의 평면 방향을 따라 애노드 기판 전체에 골고루 흘려보내기 위한 유로가 형성되어 있으며, 상기 집전체 페어의 캐소드측 집전판에는 공기가 집전판의 평면에 수직 방향으로 자유롭게 이동할 수 있도록 통기공이 형성되어 있다. 공기의 유출입 경로에는 수밀도가 요구되지 않지만, 연료 유체를 위한 유로는 연료의누출을 방지하기 위한 매우 높은 수밀도가 요구된다. 보다 간이하고 저렴한 구성으로 충분한 수밀도를 얻기 위해, 유로를 형성하는 상기 애노드측 집전판에는 형성된 유로용 홈 주위로 연료 유출을 방지하기 위한 가스킷을 배치할 수 있다. 스택의 제조를 용이하게 하기 위해 상기 가스킷은 접착제 등에 의해 상기 애노드측 집전판에 부착될 수도 있다.
하나의 연료 전지 시스템에 도 2의 단층형 다중셀 스택 하나만이 포함될 수도 있으나, 다수개의 단층형 다중셀 스택을 포함하여 발전용량을 늘이거나 발전 전압을 높일 수도 있다. 이중 2개의 단층형 다중셀 스택을 이용하여 하나의 연료 전지 시스템을 구현할 수 있는데, 이 구조는 겹쳐진 2개의 다중셀 스택 안쪽부분에 연료 공급 장치 또는 연료 탱크를 위치시킬 수 있어 바람직하다. 하나 혹은 2개의 단층형 다중셀 스택을 포함하는 연료 전지 시스템은 평면형으로 제조할 수 있어, 특히 모바일폰이나 PDA 등 휴대 전자 기기에 전원을 공급하기 위한 용도로 매우 적합하다.
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.
상기 구조에 따른 본 발명의 집전체 페어를 실시함에 따라, 단층형 다중셀 스택의 구조를 간략화시킬 수 있는 효과 및/또는 단층형 다중셀 스택의 제조 공정을 단순화시킬 수 있는 효과가 있다.

Claims (12)

  1. 애노드측 집전판;
    상기 애노드측 집전판과 평행인 평면상에, 상기 평면 방향 및 상기 평면에 수직인 방향에 대하여 상기 애노드측 집전판과 겹치기 않도록 위치하는 캐소드측 집전판; 및
    상기 애노드측 집전판과 캐소드측 집전판을 도전적으로 연결시키며, 상호 간격 및 위치를 유지시키기 위한 연결판
    을 포함하는 집전체 페어.
  2. 제1항에 있어서, 상기 연결판은 상기 애노드측 집전판 및 상기 캐소드측 집전판 중 적어도 하나와 일체형으로 제조되는 것을 특징으로 하는 집전체 페어.
  3. 제1항에 있어서, 상기 연결판, 상기 애노드측 집전판 및 상기 캐소드측 집전판은 일체형 판금으로부터 제조되는 것을 특징으로 하는 집전체 페어.
  4. 제1항에 있어서, 상기 애노드측 집전판에는 상기 평면 방향으로 유체가 흐를 수 있도록 유로가 형성된 것을 특징으로 하는 집전체 페어.
  5. 제4항에 있어서, 상기 애노드측 집전판에는 상기 유로로부터의 유체 유출을 방지하기 위한 가스킷이 부착되는 것을 특징으로 하는 집전체 페어.
  6. 제1항에 있어서, 상기 캐소드측 집전판에는 상기 평면에 수직 방향으로 공기가 이동할 수 있도록 통기공이 형성된 것을 특징으로 하는 집전체 페어.
  7. 애노드측 집전판과, 상기 애노드측 집전판과 평행인 평면상에 위치하며, 상기 평면 방향 및 상기 평면에 수직인 방향에 대하여 상기 애노드측 집전판과 겹치기 않도록 위치하는 캐소드측 집전판과, 및 상기 애노드측 집전판과 캐소드측 집전판을 도전적으로 연결시키며 상호 간격 및 위치를 유지시키기 위한 연결판을 구비하는 적어도 하나 이상의 집전체 페어;
    이온전달을 위한 전해질막, 및 상기 전해질막 양면에 각각 위치하는 적어도 2쌍 이상의 애노드 전극과 캐소드 전극을 구비하며, 상기 집전체 페어에 상기 애노드측 집전판과 캐소드측 집전판 사이에 끼워지는 형태로 결합되는 MEA;
    상기 애노드 전극 중 하나에 밀착되며 출력용 라인이 연결되는 종단 애노드 집전판; 및
    상기 캐소드 전극 중 하나에 밀착되며 출력용 라인이 연결되는 종단 캐소드 집전판
    을 포함하는 단층형 다중셀 스택.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 애노드측 집전판을 경유하여 상기 애노드 전극으로 연료를 전달하기 위한 연료 공급판; 및
    상기 캐소드측 집전판을 경유하여 상기 캐소드 전극으로 산화제를 전달하기 위한 산화제 공급판
    을 더 포함하는 단층형 다중셀 스택.
  9. 제7항에 있어서, 상기 연결판은 상기 애노드측 집전판 및 상기 캐소드측 집전판 중 적어도 하나와 일체형으로 제조되는 것을 특징으로 하는 단층형 다중셀 스택.
  10. 제7항에 있어서, 상기 애노드측 집전판에는 상기 평면 방향으로 유체가 흐를 수 있도록 유로가 형성된 것을 특징으로 하는 단층형 다중셀 스택.
  11. 제10항에 있어서, 상기 애노드측 집전판에는 상기 유로로부터의 유체 유출을 방지하기 위한 가스킷이 부착되는 것을 특징으로 하는 단층형 다중셀 스택.
  12. 제7항에 있어서, 상기 캐소드측 집전판에는 상기 평면에 수직 방향으로 공기가 이동할 수 있도록 통기공이 형성된 것을 특징으로 하는 단층형 다중셀 스택.
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