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KR100982327B1 - Stack for fuel cell and fuel cell system - Google Patents

Stack for fuel cell and fuel cell system Download PDF

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Publication number
KR100982327B1
KR100982327B1 KR1020040037301A KR20040037301A KR100982327B1 KR 100982327 B1 KR100982327 B1 KR 100982327B1 KR 1020040037301 A KR1020040037301 A KR 1020040037301A KR 20040037301 A KR20040037301 A KR 20040037301A KR 100982327 B1 KR100982327 B1 KR 100982327B1
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KR
South Korea
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band
stack
fuel cell
fuel
worm
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KR1020040037301A
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안성진
김형준
은영찬
조성용
윤해권
권호진
Original Assignee
삼성에스디아이 주식회사
Priority date (The priority date 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 date listed.)
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Publication date
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Abstract

본 발명은 스택 체결구조를 단순화하여 분해,조립성이 우수하도록, 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 전기생성부의 외측으로 감기는 적어도 하나 이상의 체결 밴드; 상기 밴드의 선단에 설치되어 밴드를 조이고 풀어 전기생성부를 체결 고정하는 조임수단을 포함하는 연료 전지용 스택을 제공한다.The present invention includes an electrode-electrolyte assembly (MEA) and a bipolar plate disposed on the side of the electrode-electrolyte composite so as to simplify the stack fastening structure so as to be excellent in disassembly and assembly. At least one electricity generating unit; At least one fastening band wound to the outside of the electricity generation unit; It is provided at the tip of the band to provide a fuel cell stack comprising a tightening means for tightening and releasing the band to fasten and secure the electrical generation unit.

밴드, 조임수단, 웜, 나선공Band, fastener, worm, helix

Description

연료 전지용 스택 및 이 스택을 갖는 연료 전지 시스템{STACK FOR FUEL CELL AND FUEL CELL SYSTEM}Stack for fuel cell and fuel cell system having this stack {STACK FOR FUEL CELL AND FUEL CELL SYSTEM}

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 연료 전지 시스템의 전체적인 구성을 도시한 개략도,1 is a schematic diagram showing an overall configuration of a fuel cell system according to an embodiment of the present invention;

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 연료 전지용 스택의 구성을 도시한 분해 사시도,2 is an exploded perspective view showing the configuration of a stack for a fuel cell according to an embodiment of the present invention;

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 연료 전지용 스택의 결합된 상태를 도시한 사시도,3 is a perspective view showing a combined state of a stack for a fuel cell according to an embodiment of the present invention;

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 연료 전지용 스택의 일부 구성을 도시한 분해 사시도,4 is an exploded perspective view illustrating a part of a stack for a fuel cell according to an embodiment of the present invention;

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 연료 전지용 스택의 체결 작용을 설명하기 위한 단면도,5 is a cross-sectional view for explaining a fastening action of a stack for a fuel cell according to an embodiment of the present invention;

도 6과 도 7은 본 발명의 또다른 실시예에 따른 스택을 도시한 일부 절개 사시도,6 and 7 is a partially cut perspective view showing a stack according to another embodiment of the present invention,

도 8은 종래기술에 따른 연료 전지용 스택 체결구조를 도시한 측면도이다.Figure 8 is a side view showing a stack fastening structure for a fuel cell according to the prior art.

본 발명은 연료 전지에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 연료전지를 이루는 스택 단위 셀들의 체결과 분해가 용이한 연료 전지용 스택 및 연료 전지 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a fuel cell, and more particularly, to a stack for a fuel cell and a fuel cell system that are easy to fasten and disassemble stack unit cells constituting a fuel cell.

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 시스템으로, 연소 과정 없이 연료가스와 산화제 가스의 전기 화학적인 반응에 의해 생성되는 전기와 그 부산물인 열을 동시에 사용할 수 있다는 특징을 갖고 있다.In general, a fuel cell is a power generation that directly converts chemical energy into electrical energy by an electrochemical reaction caused by hydrogen contained in a hydrocarbon-based material such as methanol, ethanol or natural gas and oxygen in air as a fuel. The system is characterized by the simultaneous use of electricity generated by the electrochemical reaction of fuel gas and oxidant gas and heat by-products thereof without the combustion process.

근래에 개발되고 있는 고분자 전해질형 연료 전지(Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cell: PEMFC)를 이용한 연료 전지 시스템은 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.A fuel cell system using a polymer electrolyte fuel cell (PEMFC), which has been recently developed, is basically a fuel cell body (hereinafter referred to as a stack for convenience), a fuel tank, And a fuel pump for supplying fuel from the fuel tank to the stack, wherein the fuel is reformed in the process of supplying the fuel stored in the fuel tank to the stack to generate hydrogen gas and supply the hydrogen gas to the stack. It may include a reformer. Therefore, the polymer electrolyte fuel cell supplies the fuel stored in the fuel tank to the reformer by the pumping force of the fuel pump, the reformer reforms the fuel to generate hydrogen gas, and the stack electrochemically reacts the hydrogen gas with oxygen. Electric energy is produced.

상기와 같은 연료 전지 시스템에 있어서, 전기를 실질적으로 발생시키는 스 택은 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.In the fuel cell system as described above, a stack that substantially generates electricity includes an electrode-electrolyte composite having an anode electrode and a cathode electrode attached thereto with an electrolyte membrane interposed therebetween to oxidize / reduce hydrogen gas and air. MEA) and a unit cell including a bipolar plate disposed on both sides of the electrode-electrolyte composite for supplying hydrogen gas and air to the electrode-electrolyte composite are configured by successive stacking. In this case, the bipolar plates located at the outermost sides of the stack are defined as end plates.

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.The stack of the above structure must fasten and fix a plurality of stacked cells to prevent fuel leakage and to have a structure as a battery. To this end, each component is bonded together using an adhesive or through the end plate. A method of pressing cells at a constant pressure is used.

앤드플레이트를 이용한 가압식 체결구조는 도 8에 잘 도시되어 있는 데, 도 8에 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.The pressurized fastening structure using the end plate is shown in FIG. 8. The fuel cell stack fastening structure according to the related art shown in FIG. 8 includes two end plates 210 supporting both ends of the fuel cell stack 200. The fastening rod 220 penetrating the hole formed in the) and the nut 230 is fastened to the male screw formed on the end of the fastening rod 220 and fixed to the end plate.

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.Therefore, by fastening the nuts formed with female threads to the male threads formed at both ends of the fastening rods penetrating the holes, respectively, it is possible to fasten and fix the stack by pressing both end plates.

그런데, 상기한 종래의 구조는 볼트와 너트, 와셔 등의 부품이 많이 들어 원가의 상승을 초래하며, 조립작업과 분해작업에 많은 시간이 소요되는 문제점이 있 다.However, the above-described conventional structure causes a lot of parts such as bolts, nuts, washers, etc., resulting in an increase in cost, and there is a problem in that a lot of time is required for assembly work and disassembly work.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 스택 체결구조를 단순화하여 분해,조립성이 우수한 연료전지용 스택 및 연료전지 시스템을 제공함에 그 목적이 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-described problems, and has an object of the present invention to provide a fuel cell stack and a fuel cell system excellent in disassembly and assembly by simplifying a stack fastening structure.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 스택을 형성하는 적어도 하나의 전기 생성부가 밴드에 의해 묶여져 체결 고정됨을 그 요지로 한다.In order to achieve the above object, the present invention has the gist of the at least one electricity generating unit forming a stack is fastened and fastened by a band.

이를 위해 본 발명의 연료전지 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 생성부를 구비하고, 상기 전기생성부의 외측으로 체결 밴드가 감기고 상기 밴드의 선단에 설치된 조임수단을 통해 상기 밴드가 조여져 전기생성부를 체결 고정하는 구조로 되어 있다.To this end, the fuel cell stack of the present invention includes at least one electricity generating unit including an electrode-electrolyte assembly (MEA) and a bipolar plate disposed on a side of the electrode-electrolyte composite. The fastening band is wound to the outside of the electric generator and the band is tightened by a fastening means installed at the tip of the band to fasten and fix the electric generator.

상기 밴드는 그 폭의 크기에 있어서, 특별히 한정되지 않으며 스택에 대해 하나 또는 둘 이상이 설치될 수 있다.The band is not particularly limited in size of its width, and one or two or more bands may be provided for the stack.

또한, 상기 밴드가 두 개 이상 설치되는 경우 전기 생성부에 대해 일정 간격을 두고 평행하게 설치되거나, 십자 형태로 엇갈려 설치될 수 있다.In addition, when two or more bands are installed, the bands may be installed in parallel with each other at regular intervals or may be alternately installed in a cross shape.

여기서 상기 밴드는 부도체로 이루어지며, 바람직하게는 열변형이 적은 재질로 이루어진다. Here, the band is made of a non-conductor, preferably made of a material with less thermal deformation.                     

한편, 본 발명에 따른 연료 전지 시스템은 전극-전해질 합성체(Membrane Electrode Assembly: MEA)와, 상기 전극-전해질 합성체의 측면에 배치되는 바이폴라 플레이트(Bipolar Plate)를 포함하는 적어도 하나 이상의 전기 생성부를 구비하고, 상기 전기생성부의 외측으로 감기는 체결 밴드와, 상기 밴드의 선단에 설치되어 상기 밴드를 조이는 조임수단을 포함하는 스택과; 상기 스택으로 연료를 공급하는 연료 공급부; 상기 스택으로 냉각매체를 순환시켜 스택에서 발생되는 열을 냉각시키는 냉각장치를 포함한다.Meanwhile, the fuel cell system according to the present invention includes at least one electricity generation unit including an electrode-electrolyte assembly (MEA) and a bipolar plate disposed on a side of the electrode-electrolyte composite. A stack including a fastening band wound to the outside of the electricity generation unit, and fastening means installed at a tip of the band to tighten the band; A fuel supply unit supplying fuel to the stack; It includes a cooling device for circulating the cooling medium to the stack to cool the heat generated in the stack.

상기 연료 전지 시스템은 상기 연료 공급부로부터 공급받은 연료를 개질하여 수소 가스를 발생시키는 개질기를 더욱 포함할 수 있다.The fuel cell system may further include a reformer configured to generate hydrogen gas by reforming the fuel supplied from the fuel supply unit.

또한 본 발명에 따른 연료 전지 시스템은, 고분자 전해질형 연료 전지(Polymer Electrolyte Membrance Fuel Cell: PEMFC) 방식으로 이루어질 수 있다.In addition, the fuel cell system according to the present invention may be made of a polymer electrolyte fuel cell (PEMFC) method.

또한 본 발명에 따른 연료 전지 시스템은, 직접 메탄올형 연료 전지(Direct Methanol Fuel Cell: DMFC) 방식으로 이루어질 수도 있다.In addition, the fuel cell system according to the present invention may be made of a direct methanol fuel cell (DMFC) method.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 상세히 설명하도록 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

먼저 도 1을 참조하여 본 시스템을 설명하면 다음과 같다.First, the present system will be described with reference to FIG. 1.

상기한 도면에 의하면, 본 시스템은 본 시스템(100)은 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.According to the above drawings, the present system 100 is basically a reformer 20 for reforming a liquid fuel to generate hydrogen gas, and the chemical reaction of the hydrogen gas generated by the reformer 20 with external air. The stack 10 converts energy into electrical energy to produce electricity, the fuel supply unit 30 supplying the liquid fuel to the reformer 20, and the air for generating electricity to the stack 10. It comprises an air supply unit 40 and a cooling device 70 for cooling the stack.

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 시스템을 예로 들어 설명하며, 본 발명이 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.Of course, the direct methanol fuel cell (DMFC) method has a structure in which the reformer is excluded. Hereinafter, a fuel cell system employing a polymer electrolyte fuel cell method will be described as an example, and the present invention is not necessarily limited thereto.

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.The reformer 20 is a device that not only converts a liquid fuel into hydrogen gas for generating electricity of the stack 10 by the reforming reaction, but also reduces the concentration of carbon monoxide contained in the hydrogen gas. Typically, the reformer 20 includes a reforming unit for reforming a liquid fuel to generate hydrogen gas, and a carbon monoxide reduction unit for reducing the concentration of carbon monoxide from the hydrogen gas. The reforming unit converts the fuel into hydrogen-rich reforming gas through catalytic reactions such as steam reforming, partial oxidation or autothermal reaction. The carbon monoxide reducing unit reduces the concentration of carbon monoxide from the reformed gas by a method such as a catalytic reaction such as a water gas conversion method, a selective oxidation method, or purification of hydrogen using a separator.

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.The fuel supply unit 30 is connected to the reformer 20, and includes a fuel tank 31 for storing liquid fuel and a fuel pump 33 connected to the fuel tank 31. The fuel pump 33 has a function of discharging the liquid fuel stored in the fuel tank 31 from the inside of the tank by a predetermined pumping force. At this time, the fuel supply unit 30 and the reformer 20 may be connected by the first supply line 91.

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.The air supply unit 40 is installed to be connected to the stack 10 and includes an air pump 41 that can suck external air with a predetermined pumping force and supply the external air to the stack 10. In this case, the stack 10 and the air supply unit 40 may be connected and installed by the third supply line 93.

한편, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 연료 전지용 스택의 구성을 도시한 분해 사시도이고, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 연료 전지용 스택의 결합된 상태를 도시한 사시도이며, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 연료 전지용 스택의 일부 구성을 도시한 분해 사시도이고, 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 연료 전지용 스택의 체결 작용을 설명하기 위한 단면도이다.On the other hand, Figure 2 is an exploded perspective view showing the configuration of a fuel cell stack according to an embodiment of the present invention, Figure 3 is a perspective view showing a combined state of the fuel cell stack according to an embodiment of the present invention, Figure 4 is 5 is an exploded perspective view illustrating a part of a stack for a fuel cell according to an exemplary embodiment of the present invention, and FIG. 5 is a cross-sectional view illustrating a fastening operation of the stack for a fuel cell according to the exemplary embodiment of the present invention.

상기 도면을 참고하면 본 시스템(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.Referring to the drawings, the stack 10 applied to the system 100 receives a plurality of reformed hydrogen gas and external air through the reformer 20 and induces oxidation / reduction reactions thereof to generate electrical energy. And an electricity generating unit.

상기한 각각의 전기 생성부는 전기를 발생시키는 단위의 셀을 의미한다.Each of the electricity generating units refers to a cell of a unit for generating electricity.

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 배치됨으로써 구성된다. 이때 스택(10)의 최외측에 각각 위치하는 바이폴라 플레이트는 엔드 플레이트(13)라고 정의한다. The electricity generating unit is an electrode-electrolyte assembly (MEA) 11 for oxidizing / reducing hydrogen gas and air, and a bipolar plate for supplying hydrogen gas and air to the electrode-electrolyte composite ( 12). The electricity generating unit has the electrode-electrolyte composite 11 in the center and bipolar plates 12 are disposed on both sides thereof. As a result, the stack 10 is configured by continuously arranging a plurality of electricity generating units as described above. In this case, the bipolar plates positioned at the outermost sides of the stack 10 are defined as end plates 13.                     

여기서 본 연료 전지는 상기 적층되어 스택을 이루는 전기생성부의 외측에 체결 밴드(14)가 감겨지고, 상기 체결 밴드(14)는 밴드(14) 선단에 설치되는 조임수단에 의해 조여져 전기생성부를 일정 압력으로 체결 고정하는 구조로 되어 있다.In this fuel cell, a fastening band 14 is wound around the outer side of the electrical generation part forming the stacked stack, and the fastening band 14 is tightened by a fastening means installed at the tip of the band 14, so that the electric generation part is subjected to a constant pressure. Fastening and fixing.

상기 조임수단은 밴드(14)를 연결시킴과 더불어 전기 생성부에 대해 밴드(14)를 조이거나 풀기 위한 것으로 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 밴드(14)의 일측 선단에 설치되는 브라켓(15)과 이 브라켓(15)을 덮는 덮개(16), 상기 덮개(16) 내측에 밴드(14)의 길이방향으로 놓여져 회전가능하게 설치되는 웜(17), 상기 브라켓(15)과 웜(17)사이로 진입되는 상기 밴드(14)의 타측 선단에 형성되어 상기 웜(17)에 맞물리는 나선공(18)을 포함한다.The tightening means connects the band 14 and tightens or loosens the band 14 with respect to the electricity generating unit. As shown in FIG. 4, the bracket 15 is installed at one end of the band 14. ) And a cover (16) covering the bracket (15), a worm (17) rotatably installed in the longitudinal direction of the band (14) inside the cover (16), the bracket (15) and the worm (17). Spiral hole 18 is formed at the other end of the band (14) to enter between and engaged with the worm (17).

이에 따라 도 5에 도시된 바와 같이 상기 웜(17)을 회전시키게 되면 웜(17)에 나선공(18)을 매개로 물려 있는 밴드(14)의 자유단이 브라켓(15)에 대해 이동되어 스택(10)을 조이거나 조임을 해제하게 되는 것이다. Accordingly, as shown in FIG. 5, when the worm 17 is rotated, the free end of the band 14 that is held by the spiral hole 18 in the worm 17 is moved relative to the bracket 15 to stack the worm 17. Tighten or release the (10).

즉, 밴드(14)에 설치된 브라켓(15)을 스택을 구성하는 전기생성부의 최외측 엔드플레이트(13) 위에 위치시키고 밴드(14)를 스택(10)에 휘감은 상태에서 상기 밴드(14)의 자유단을 브라켓(15)과 웜(17) 사이의 공간으로 진입시키고 상기 웜(17)을 치구를 이용하여 일방향으로 돌려주게 되면 웜(17)이 회전되면서 웜(17)에 형성된 나사가 밴드(14)에 형성된 나선공(18)과 맞물리면서 브라켓(15)에 고정되어 있는 웜(17)에 대해 밴드(14)가 이동하게 된다.That is, the bracket 14 installed on the band 14 is positioned on the outermost end plate 13 of the electrical generation unit constituting the stack, and the band 14 is freely wound while the band 14 is wrapped around the stack 10. When the stage enters the space between the bracket 15 and the worm 17 and the worm 17 is rotated in one direction by using a jig, the worm 17 is rotated and the screw formed on the worm 17 has a band 14 The band 14 is moved with respect to the worm 17 fixed to the bracket 15 while being engaged with the spiral hole 18 formed in the).

따라서 밴드(14) 자유단이 브라켓(15)을 지나 계속 이동하게 되어 결과적으로 전기생성부에 대해 밴드(14)가 조여져 전기생성부를 체결 고정시키게 되는 것이 다.Accordingly, the free end of the band 14 continues to move past the bracket 15, and consequently, the band 14 is tightened with respect to the electric generator to fasten and fix the electric generator.

이때 상기 밴드(14)는 자체적으로 장력이 걸리게 되어 풀어지려는 성질을 갖게 되나 상기 웜(17)의 특성상 웜(17)에 형성된 나사가 밴드(14)에 형성된 나선공(18)에 맞물려 있어서 현 체결 상태를 그대로 유지하게 된다.In this case, the band 14 is tensioned by itself and has a property to be released, but the screw formed in the worm 17 is engaged with the spiral hole 18 formed in the band 14 due to the characteristics of the worm 17. The fastening state is maintained as it is.

여기서 상기 웜(17)은 브라켓(15)과 덮개(16) 사이에서 자체적으로 회전가능하게 장착되며 일측 선단에는 웜(17)을 용이하게 회전시킬 수 있도록 랜치나 드라이버 등의 치구가 체결되는 돌기 또는 일자나 십자홈이 형성된다. 예컨대, 도 3은 밴드(14)를 조이고 푸는 데 십자드라이버가 사용될 수 있도록 웜(17) 선단에 십자홈(19)이 형성되어 있음을 잘 예시하고 있다.Here, the worm 17 is rotatably mounted between the bracket 15 and the cover 16, and a projection or a jig such as a wrench or a screw is fastened to one side of the worm 17 so as to easily rotate the worm 17. Dates or crosses are formed. For example, FIG. 3 illustrates well that a cross groove 19 is formed at the tip of the worm 17 so that a Phillips screwdriver can be used to tighten and loosen the band 14.

상기 체결 밴드(14)는 스택을 이루는 각 전기 생성부와 접촉된다는 것을 고려할 때 그 재질은 부도체로 이루어져 각 바이폴라 플레이트를 전기적으로 통전시키지 않도록하고, 열변형이 적고 스택 체결압을 지속적으로 견딜 수 있는 재질이 사용되며, 바람직하게는 표면에 절연물질이 코팅된 연강 또는 합금강이나 경합금강 등이 사용될 수 있다. 상기 연강이라 함은 탄소 함유량이 0.2% 전후인 강을 말하고, 합금강으로는 내열 합금강으로서 크롬과 니켈의 함유량이 많은 금속을 주로 이용하게 되며 내식성이 강한 크롬강과 스테인리스 강도 적용 가능하고, 무게를 줄이기 위해서 알루미늄이나 마그네슘 합금강 등의 경합금강이 사용될 수 있다.Considering that the fastening band 14 is in contact with each of the electricity generating units constituting the stack, the material is made of a non-conductor so as not to electrically conduct each bipolar plate, so that thermal deformation is low and the stack fastening pressure can be continuously maintained. Material is used, preferably mild steel or alloy steel or light alloy steel coated with an insulating material on the surface may be used. The mild steel refers to steel having a carbon content of about 0.2%, and the alloy steel mainly uses a metal having a high content of chromium and nickel as heat-resistant alloy steel, and is applicable to chromium steel and stainless steel with high corrosion resistance, and to reduce weight. Light alloy steel such as aluminum or magnesium alloy steel may be used.

또한, 상기 나선공(18)은 밴드(14) 전체에 걸쳐 형성될 필요는 없으며 자유단 끝단에서 체결시 필요한 길이까지만 형성시킴이 바람직하다.In addition, the spiral hole 18 is not required to be formed over the entire band 14, it is preferable to form only the length necessary for fastening at the free end.

그리고 도 6과 도 7은 본 발명의 또다른 실시예를 예시하고 있는 데, 상기한 도면에 의하면 전기생성부를 조여 체결하는 밴드(14)는 두 개가 구비되어 일정 간격을 두고 서로 평행하게 설치되는 구조로 되어 있다.6 and 7 illustrate another embodiment of the present invention. According to the above drawings, two bands 14 which tighten and fasten the electricity generation unit are provided in parallel to each other at a predetermined interval. It is.

또한, 전기생성부에 체결되는 두 개의 밴드(14)가 각각 다른 면에서 체결되어 십자 형태로 엇갈려 설치될 수 있다.In addition, the two bands 14 which are fastened to the electricity generation unit may be fastened in a cross shape, respectively, fastened at different sides.

상기한 구조의 경우 밴드(14)에 걸리는 체결압을 분산시킬 수 있으며 전기생성부의 체결력을 높일 수 있는 잇점을 제공하게 된다.In the case of the above structure, it is possible to disperse the fastening pressure applied to the band 14 and to provide an advantage of increasing the fastening force of the electric generator.

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.Although the preferred embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited thereto, and various modifications and changes can be made within the scope of the claims and the detailed description of the invention and the accompanying drawings. Naturally, it belongs to the scope of the invention.

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.As described above, according to the present invention, a simple structure can reduce the number of parts required for stack assembly such as bolts and nuts, thereby reducing the cost.

또한, 엔드 플레이트의 크기를 줄임으로써 스택의 크기를 최소화할 수 있게 된다. In addition, by reducing the size of the end plate it is possible to minimize the size of the stack.

또한, 스택 조립 공정을 줄여 생산량을 증대시킬 수 있게 된다.In addition, it is possible to increase the yield by reducing the stack assembly process.

또한, 스택 조립과 분해가 용이하여 수리시 스택 분리에 소요되는 시간과 노력을 줄일 수 있게 된다.In addition, the stack assembly and disassembly is easy to reduce the time and effort required to remove the stack during repair.

Claims (9)

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;At least one electricity generation unit including an electrode-electrolyte assembly (MEA) and a bipolar plate disposed on a side of the electrode-electrolyte composite; 상기 전기생성부의 외측으로 감기는 적어도 하나 이상의 체결 밴드;At least one fastening band wound to the outside of the electricity generation unit; 상기 밴드의 선단에 설치되어 밴드를 조이고 풀어 전기생성부를 체결 고정하는 조임수단을 포함하고,It is installed at the tip of the band includes a tightening means for tightening and releasing the band to fasten and secure the electrical generation unit, 상기 조임수단은 상기 밴드의 일측 선단에 설치되는 브라켓과, 이 브라켓을 덮는 덮개, 상기 덮개 내측에 밴드의 길이방향으로 놓여져 회전가능하게 설치되는 웜, 상기 브라켓과 웜사이로 진입되는 상기 밴드의 타측 선단에 형성되어 상기 웜에 맞물리는 나선공을 포함하는 연료 전지용 스택. The tightening means includes a bracket installed at one end of the band, a cover covering the bracket, a worm placed rotatably in the longitudinal direction of the band inside the cover, and the other end of the band entering between the bracket and the worm. A stack for a fuel cell comprising a spiral hole formed in and engaged with the worm. 제 1 항에 있어서, The method of claim 1, 상기 밴드는 스택에 대해 일정 간격을 두고 평행하게 설치되는 연료 전지용 스택.The band is a fuel cell stack is installed in parallel with a predetermined interval to the stack. 제 1 항에 있어서, The method of claim 1, 상기 밴드는 스택에 대해 십자형태로 엇갈려 설치되는 연료 전지용 스택.And the bands are alternately installed crosswise with respect to the stack. 삭제delete 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 4. The method according to any one of claims 1 to 3, 상기 밴드는 표면에 절연물질이 코팅된 연강 또는 합금강이나 경합금강 군에서 선택되는 연료 전지용 스택.The band is a fuel cell stack selected from the group of mild steel, alloy steel or light alloy steel coated with an insulating material on the surface. 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 전기생성부의 외측으로 감기는 체결 밴드와, 상기 밴드의 선단에 설치되어 상기 밴드를 조이거나 푸는 조임수단을 포함하는 스택과; At least one electricity generating unit including an electrode-electrolyte assembly (MEA), a bipolar plate disposed on a side of the electrode-electrolyte composite, and a winding wound outward of the electricity generating unit A stack including a band and fastening means installed at a tip of the band to tighten or loosen the band; 상기 스택으로 연료를 공급하는 연료 공급부; A fuel supply unit supplying fuel to the stack; 상기 스택으로 공기를 공급하는 공기공급부를 포함하고,An air supply unit for supplying air to the stack, 상기 조임수단은 상기 밴드의 일측 선단에 설치되는 브라켓과, 이 브라켓을 덮는 덮개, 상기 덮개 내측에 밴드의 길이방향으로 놓여져 회전가능하게 설치되는 웜, 상기 브라켓과 웜사이로 진입되는 상기 밴드의 타측 선단에 형성되어 상기 웜에 맞물리는 나선공을 포함하는 연료 전지 시스템.The tightening means includes a bracket installed at one end of the band, a cover covering the bracket, a worm placed rotatably in the longitudinal direction of the band inside the cover, and the other end of the band entering between the bracket and the worm. And a spiral hole formed in and engaged with the worm. 제 6 항에 있어서, 상기 스택과 연료 공급부 사이에, 상기 연료 공급부로부터 공급받은 연료를 개질하여 수소 가스를 생성시키는 개질기가 더욱 설치되는 것을 특징으로 하는 연료 전지 시스템.7. The fuel cell system according to claim 6, further comprising a reformer for reforming the fuel supplied from the fuel supply unit to generate hydrogen gas between the stack and the fuel supply unit. 제 7 항에 있어서,The method of claim 7, wherein 상기 연료 전지 시스템이, 고분자 전해질형 연료 전지(Polymer Electrolyte Membrance Fuel Cell: PEMFC) 방식으로 이루어지는 연료 전지 시스템.The fuel cell system is a fuel cell system comprising a polymer electrolyte fuel cell (PEMFC) method. 제 6 항에 있어서,The method of claim 6, 상기 연료 전지 시스템이, 직접 메탄올형 연료 전지(Direct Methanol Fuel Cell: DMFC) 방식으로 이루어지는 연료 전지 시스템.The fuel cell system is a fuel cell system comprising a direct methanol fuel cell (DMFC) system.
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