KR102284615B1

KR102284615B1 - High-temperature polymer electrolyte membrance fuel cell stack

Info

Publication number: KR102284615B1
Application number: KR1020190171771A
Authority: KR
Inventors: 이성근; 정재훈; 이하늘; 전철희
Original assignee: 동아퓨얼셀주식회사
Priority date: 2019-12-20
Filing date: 2019-12-20
Publication date: 2021-08-02
Anticipated expiration: 2039-12-20
Also published as: KR20210079711A

Abstract

본 발명은 스택 온도 균일화를 위한 고온 고분자 전해질막 연료 전지 스택에 관한 것으로, 상하로 적층된 복수 개의 분리판과, 상기 분리판과 분리판 사이에 적층되는 하드스토퍼 가스켓을 포함하는 복수 개의 셀 유닛과, 상기 복수 개의 셀 유닛의 상하부에 각각 결합되는 지지부와, 상기 복수 개의 셀 유닛 사이에 각각 배치되며, 일부가 상기 셀 유닛의 측면으로 돌출 형성되는 돌출부와, 상기 돌출부에 관통 형성되는 한 쌍의 결합공을 포함하는 복수 개의 냉각판과, 상기 결합공에 결합되며, 상기 복수 개의 냉각판으로 각각 유입되는 냉매를 안내하는 유입 통로 및 상기 유입 통로에 대향되는 위치에 마련되며, 상기 결합공에 결합되고 상기 복수 개의 냉각판으로부터 각각 토출되는 냉매를 안내하는 토출 통로를 포함하며, 상기 유입 통로 및 토출 통로는 상기 냉각판의 상면에 결합되는 제1 연결관과, 상기 냉각판의 하면에 결합되는 제2 연결관과, 상기 제1 연결관 및 제2 연결관의 외주면을 덮도록 형성되는 원통관을 포함하는 것을 특징으로 한다.The present invention relates to a high-temperature polymer electrolyte membrane fuel cell stack for uniform stack temperature, comprising: a plurality of cell units including a plurality of separator plates stacked up and down, and a hard stopper gasket stacked between the separator plate and the separator plate; , A pair of support portions respectively coupled to the upper and lower portions of the plurality of cell units, a protrusion disposed between the plurality of cell units, a portion of which protrudes from a side surface of the cell unit, and a pair of coupling portions formed through the protrusions A plurality of cooling plates including balls, coupled to the coupling holes, are provided at positions opposite to the inflow passages for guiding the refrigerant flowing into the plurality of cooling plates, respectively, and the inflow passages, and are coupled to the coupling holes, and and a discharge passage for guiding the refrigerant discharged from the plurality of cooling plates, wherein the inflow passage and the discharge passage include a first connection pipe coupled to an upper surface of the cooling plate, and a second connection pipe coupled to a lower surface of the cooling plate. It characterized in that it comprises a connecting tube, and a cylindrical tube formed to cover the outer peripheral surfaces of the first and second connecting tubes.

Description

High-temperature polymer electrolyte membrane fuel cell stack

본 발명은 고온 고분자 전해질막 연료 전지 스택에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 스택 온도 균일화를 위한 고온 고분자 전해질막 연료 전지 스택에 관한 것이다.The present invention relates to a high-temperature polymer electrolyte membrane fuel cell stack, and more particularly, to a high-temperature polymer electrolyte membrane fuel cell stack for uniform stack temperature.

일반적으로, 연료 전지는 고효율, 친환경, 높은 출력밀도 등과 같은 장점을 가지고 있어 유망한 미래 청정 에너지기술로 많은 관심을 받고 있다. 기존의 저온 고분자 전해질막 연료 전지(Low-Temperature Polymer electrolyte membrane fuel cell, LT-PEMFC)가 상용화 어려움을 겪고 있는 원인은 여러 가지가 있다. 저온 고분자 전해질막 연료 전지를 운전하기 위해서는 가습기, 수분 트랩 등과 같은 물 관리 시스템이 필요하다.In general, a fuel cell has advantages such as high efficiency, eco-friendliness, high power density, and the like, and thus attracts a lot of attention as a promising future clean energy technology. There are several reasons why the existing low-temperature polymer electrolyte membrane fuel cell (LT-PEMFC) is experiencing difficulties in commercialization. In order to operate a low-temperature polymer electrolyte membrane fuel cell, a water management system such as a humidifier and moisture trap is required.

또한, 연료 공급의 어려움 및 특정 불순물의 농도가 낮은 수소를 사용해야 하는 단점이 있으며, 저온 고분자 전해질막 연료 전지의 운전을 통해 얻을 수 있는 열은 배열온도가 낮아 사용 목적이 제한적이다. 저온 고분자 전해질막 연료 전지의 대안으로 고온 고분자 전해질막 연료 전지(HT-PEMFC)의 연구가 활발히 진행되고 있다. 고온 고분자 전해질막 연료 전지는 인산이 도핑된 폴리벤즈이미다졸(polybenzimidazole, PBI)계 전해질막을 사용하여 별도의 가습 없이 운전이 가능하며, 연료 전지 운전을 통해 발생하는 물이 증기 형태로 발생하기 때문에 별도의 수분트랩이 필요하지 않다.In addition, there are disadvantages in that it is difficult to supply fuel and it is necessary to use hydrogen having a low concentration of specific impurities, and the use of heat obtainable through operation of a low-temperature polymer electrolyte membrane fuel cell is limited due to a low heat exhaust temperature. As an alternative to the low-temperature polymer electrolyte membrane fuel cell, a high-temperature polymer electrolyte membrane fuel cell (HT-PEMFC) is being actively studied. The high-temperature polymer electrolyte membrane fuel cell uses a polybenzimidazole (PBI)-based electrolyte membrane doped with phosphoric acid and can be operated without separate humidification. No moisture trap is required.

또한, 고온 고분자 전해질막 연료 전지를 150℃ ~ 180℃의 운전 온도에서 CO의 피독으로 인한 막 전극 접합체(membrane electrode assembly, MEA)의 성능저하 현상이 현저히 감소하여 CO 농도 3%까지 내성을 가지게 된다. 이러한 현상으로 인해 수소개질과정에서 CO 제거공정을 최소화할 수 있다.In addition, the performance degradation of the membrane electrode assembly (MEA) due to CO poisoning in the high-temperature polymer electrolyte membrane fuel cell at an operating temperature of 150° C. . Due to this phenomenon, it is possible to minimize the CO removal process in the hydrogen reforming process.

또한, 100℃에 가까운 높은 배열온도를 얻을 수 있어 열에너지의 활용도가 높다.In addition, a high heat exhaust temperature close to 100°C can be obtained, so the utilization of thermal energy is high.

최근에는, 고온 고분자 전해질막 연료 전지는 아직 많은 기술 개발이 필요하다. 이론적으로 높은 전기화학 반응 속도를 갖으나 실제 개발된 고온 고분자 전해질막 연료 전지의 성능은 저온 고분자 전해질막 연료 전지의 성능에 다소 미치지 못한다. 인산노출 및 고온의 가혹한 운전 조건으로 인해 내구성이 취약하며 수명이 짧은 단점이 있다.In recent years, a high-temperature polymer electrolyte membrane fuel cell still requires many technological developments. Theoretically, the high-temperature polymer electrolyte membrane fuel cell has a high electrochemical reaction rate, but the performance of the developed high-temperature polymer electrolyte membrane fuel cell is somewhat inferior to that of the low-temperature polymer electrolyte membrane fuel cell. Due to the harsh operating conditions of exposure to phosphoric acid and high temperature, the durability is weak and the lifespan is short.

예를 들면, 고온의 운전 조건하에서 연료 전지의 일부에 파손이 생기면, 냉매가 막 전극 접합체(MEA)로 침투됨으로써, 연료 전지 스택의 성능이 저하되는 문제점이 있었다.For example, when a part of the fuel cell is damaged under high-temperature operating conditions, the refrigerant permeates into the membrane electrode assembly (MEA), thereby deteriorating the performance of the fuel cell stack.

그리고 고온 고분자 전해질막 연료 전지 스택의 냉매로 사용되는 오일은 물에 비하여 높은 점성을 가지므로, 오일이 순환 경로 상에서 높은 차압을 일으키게 되고, 이 또한 연료 전지의 파손을 일으키는 문제점이 되어 왔다.And, since oil used as a refrigerant of the high-temperature polymer electrolyte membrane fuel cell stack has a higher viscosity than water, the oil causes a high differential pressure in the circulation path, which has also been a problem causing damage to the fuel cell.

이때, 고온 고분자 전해질막 연료 전지 스택의 냉매로 사용되는 오일은 고온에서 작동하므로 연료 전지의 분리판 내부에 형성된 냉매 유로를 순환하는 동안 분리판의 부피 변화를 일으켜 파손을 촉진시키는 문제점이 있었다.At this time, since the oil used as a refrigerant of the high-temperature polymer electrolyte membrane fuel cell stack operates at a high temperature, there is a problem in that the volume of the separator is changed while circulating the refrigerant passage formed inside the separator of the fuel cell, thereby promoting damage.

또한, 스택을 냉각시키기 위해 스택 사이에 결합된 냉각판과, 냉각판으로 유입되는 냉매를 안내하는 유입 통로와, 냉각판에서 토출되는 냉매를 안내하는 토출 통로가 마련되며, 냉각판, 유입 통로 및 토출 통로는 각각 조립되어 유지 보수를 용이하게 할 수 있다.In addition, a cooling plate coupled between the stacks to cool the stack, an inlet passage for guiding the refrigerant flowing into the cooling plate, and a discharge passage for guiding the refrigerant discharged from the cooling plate are provided, the cooling plate, the inlet passage and The discharge passages may be individually assembled to facilitate maintenance.

하지만, 각각 조립된 냉각판, 유입 통로 및 토출 통로에서는 냉매가 유입 및 토출되는 과정에서 냉매가 조립 위치에서 누수가 발생하게 되는 문제가 있으며, 냉매가 누수됨에 따라 스텍의 온도를 낮추지 못하여 연료 전지 스텍의 효율이 떨어지는 문제점이 있었다.However, in each assembled cooling plate, inlet passage, and discharge passage, there is a problem in that the coolant leaks from the assembly position while the coolant is introduced and discharged. There was a problem that the efficiency of the

한국등록특허공보 제10-1768128호 '독립형 냉각판을 구비하는 고온 고분자 전해질 막 연료 전지 스택 및 그 제조 방법'(등록일자 : 2016.02.16.)Korean Patent Publication No. 10-1768128, 'High-temperature polymer electrolyte membrane fuel cell stack having independent cooling plate and manufacturing method thereof' (Registration date: 2016.02.16.)

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 스텍 사이에 구비된 냉각판으로 냉매의 유입을 안내하는 유입 통로와, 냉각판으로부터 토출되는 냉매를 안내하는 토출 통로의 구조를 개선하여 냉매의 누수를 제거하여 연료 전지 스텍의 효율을 향상시키는 고온 고분자 전해질막 연료 전지 스택을 제공하는 것을 주요 목적으로 한다.The present invention has been devised to solve the above problems, and by improving the structures of an inlet passage for guiding the inflow of the refrigerant to a cooling plate provided between stacks and a discharge passage for guiding the refrigerant discharged from the cooling plate, A primary object of the present invention is to provide a high-temperature polymer electrolyte membrane fuel cell stack that improves the efficiency of the fuel cell stack by eliminating leakage.

본 발명에 따른 고온 고분자 전해질막 연료 전지 스택은, 상하로 적층된 복수 개의 분리판과, 상기 분리판과 분리판 사이에 적층되는 하드스토퍼 가스켓을 포함하는 복수 개의 셀 유닛과, 상기 복수 개의 셀 유닛의 상하부에 각각 결합되는 지지부와, 상기 복수 개의 셀 유닛 사이에 각각 배치되며, 일부가 상기 셀 유닛의 측면으로 돌출 형성되는 돌출부와, 상기 돌출부에 관통 형성되는 한 쌍의 결합공을 포함하는 복수 개의 냉각판과, 상기 결합공에 결합되며, 상기 복수 개의 냉각판으로 각각 유입되는 냉매를 안내하는 유입 통로 및 상기 유입 통로에 대향되는 위치에 마련되며, 상기 결합공에 결합되고 상기 복수 개의 냉각판으로부터 각각 토출되는 냉매를 안내하는 토출 통로를 포함한다.A high-temperature polymer electrolyte membrane fuel cell stack according to the present invention includes a plurality of cell units including a plurality of separator plates stacked up and down, a hard stopper gasket stacked between the separator plate and the separator plate, and the plurality of cell units a plurality of supporting parts respectively coupled to the upper and lower parts of the cell unit; A cooling plate, coupled to the coupling hole, an inflow passage for guiding the refrigerant flowing into the plurality of cooling plates, respectively, and a position opposite to the inflow passage, coupled to the coupling hole and separated from the plurality of cooling plates and discharge passages for guiding the refrigerant to be discharged, respectively.

또한, 상기 하드스토퍼 가스켓은 판재형상으로 형성되며, SUS금속 및 유연성을 가지는 고무소재를 포함하도록 마련되는 것을 특징으로 한다.In addition, the hard stopper gasket is formed in a plate shape, characterized in that it is provided to include SUS metal and a rubber material having flexibility.

본 발명에 따른 고온 고분자 전해질막 연료 전지 스택은 복수 개의 셀 유닛 사이에 각각 냉각판이 배치되고, 냉각판으로 냉매를 안내하는 유입 통로와 토출 통로는 제1 연결관과 제2 연결관 및 원통관으로 이루어지며, 냉각판의 상하부에 연결관이 각각 냉각판에 밀착 결합되어 냉매가 냉각판으로 유입 또는 냉각판으로부터 토출될 때 유입 통로 및 토출 통로 외부로 누수되지 않는 효과를 제공한다.In the high-temperature polymer electrolyte membrane fuel cell stack according to the present invention, a cooling plate is disposed between a plurality of cell units, respectively, and an inlet passage and a discharge passage for guiding the refrigerant to the cooling plate are formed of a first connecting pipe, a second connecting pipe, and a cylindrical tube. The connection pipes at the upper and lower parts of the cooling plate are closely coupled to the cooling plate, respectively, so that when the refrigerant flows into or out of the cooling plate, it does not leak to the outside of the inflow passage and the discharge passage.

또한, 제1 연결관과 제2 연결관은 일정 간격 이격 배치되고, 제1 연결관과 제2 연결관의 외주면에 결합되는 원통관은 제1 연결관과 제2 연결관 사이 공간으로 연결관이 돌출 형성되어 제1 연결관 및 제2 연결관을 지지할 수 있으며, 제1 연결관과 제2 연결관이 일정 간격 배치됨에 따라 냉매의 이동에 따른 부피 팽창 및 수축에 따른 편차를 보상함으로써 파손의 위험성을 낮출 수 있는 효과를 제공한다.In addition, the first connecting pipe and the second connecting pipe are spaced apart from each other by a predetermined interval, and the cylindrical pipe coupled to the outer peripheral surfaces of the first connecting pipe and the second connecting pipe is a space between the first connecting pipe and the second connecting pipe. It is formed to protrude and can support the first and second connectors, and as the first and second connectors are arranged at regular intervals, it compensates for variations in volume expansion and contraction caused by the movement of the refrigerant, thereby preventing damage. It provides an effect that can reduce the risk.

또한, 제1 연결관과 원통관 사이 및 제2 연결관과 원통관 사이에는 패킹 유닛이 결합되어 냉매가 유입 통로 및 토출 통로의 외부로 누수되는 것을 방지할 수 있으며, 원통관과 연결관 간에 결합력을 향상시켜 수명 연장 및 유지 보수를 용이하게 할 수 있는 효과를 제공한다.In addition, the packing unit is coupled between the first connecting pipe and the cylindrical pipe and between the second connecting pipe and the cylindrical pipe to prevent the refrigerant from leaking to the outside of the inlet passage and the discharge passage, and the coupling force between the cylindrical tube and the connecting tube It provides the effect of extending the lifespan and facilitating maintenance.

도 1은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 고온 고분자 전해질막 연료 전지 스택을 나타낸 사시도이다.
도 2는 도 1의 측면도이다.
도 3은 본 발명의 지지부를 나타낸 평면도이다.
도 4는 본 발명의 제1 냉각판을 나타낸 평면도이다.
도 5는 본 발명의 제2 냉각판을 나타낸 평면도이다.
도 6은 도 2의 A부분을 나타낸 확대도이다.1 is a perspective view showing a high-temperature polymer electrolyte membrane fuel cell stack according to a preferred embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a side view of FIG. 1 ;
3 is a plan view showing the support of the present invention.
4 is a plan view showing a first cooling plate of the present invention.
5 is a plan view showing a second cooling plate of the present invention.
6 is an enlarged view showing a portion A of FIG. 2 .

이하, 본 발명의 기술적 사상을 첨부된 도면을 사용하여 더욱 구체적으로 설명한다.Hereinafter, the technical idea of the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings.

첨부된 도면은 본 발명의 기술적 사상을 더욱 구체적으로 설명하기 위하여 도시한 일예에 불과하므로 본 발명의 기술적 사상이 첨부된 도면의 형태에 한정되는 것은 아니다.Since the accompanying drawings are merely examples shown to explain the technical idea of the present invention in more detail, the technical idea of the present invention is not limited to the form of the accompanying drawings.

다만, 본 발명을 설명함에 있어, 이미 공지된 기능 혹은 구성에 대한 설명은 본 발명의 요지를 명료하게 하기 위하여 생략하기로 한다.However, in describing the present invention, descriptions of already known functions or configurations will be omitted in order to clarify the gist of the present invention.

도 1은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 고온 고분자 전해질막 연료 전지 스택을 나타낸 사시도이고, 도 2는 도 1의 측면도이다.1 is a perspective view showing a high-temperature polymer electrolyte membrane fuel cell stack according to a preferred embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a side view of FIG. 1 .

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 고온 고분자 전해질막 연료 전지 스택(1000)은 복수 개의 셀 유닛(100), 지지부(200), 냉각판(300), 유입 통로(400) 및 토출 통로(500)를 포함한다.1 and 2, the high-temperature polymer electrolyte membrane fuel cell stack 1000 of the present invention includes a plurality of cell units 100, a support unit 200, a cooling plate 300, an inlet passage 400, and and a discharge passage 500 .

도1에 도시된 바와 같이, 하나의 셀 유닛(100)은 후술할 복수 개의 냉각판(300)의 사이에 배치되며, 셀 유닛(100)과 냉각판(300)이 반복되면서 상하 방향으로 복수 개로 적층될 수 있다.As shown in FIG. 1 , one cell unit 100 is disposed between a plurality of cooling plates 300 to be described later, and the cell unit 100 and the cooling plate 300 are repeatedly formed into a plurality in the vertical direction. can be stacked.

또한, 상기 복수 개의 셀 유닛(100)은 상하로 적층되는 복수 개의 분리판(101)과, 상기 분리판과 분리판 사이에 적층되는 하드스토퍼 가스켓을 포함한다.In addition, the plurality of cell units 100 include a plurality of separator plates 101 stacked up and down, and a hard stopper gasket stacked between the separator plate and the separator plate.

상기 셀 유닛(100)에는 수소가 유입되는 애노드 유입 포트(A_in)와, 셀 유닛(100)으로부터 수소가 토출되는 애노드 토출 포트(A_out)와, 셀 유닛(100)으로 공기가 유입되는 캐소드 유입 포트(C_in)와, 셀 유닛(100)으로부터 공기가 토출되는 캐소드 토출 포트(C_out)가 형성된다.The cell unit 100 has an anode inlet port A_in through which hydrogen is introduced, an anode discharge port A_out through which hydrogen is discharged from the cell unit 100 , and a cathode inlet port through which air is introduced into the cell unit 100 . (C_in) and a cathode discharge port (C_out) through which air is discharged from the cell unit 100 are formed.

여기서, 상기 분리판(101)의 내부에는 수소가 유동되는 수소 유로와, 공기가 유동되는 공기 유로를 포함하여 수소와 공기가 유입 및 토출되면서 냉각 기능을 수행할 수 있게 된다.Here, the inside of the separator 101 includes a hydrogen flow path through which hydrogen flows and an air flow path through which air flows, so that hydrogen and air are introduced and discharged to perform a cooling function.

다음으로, 상기 하드스토퍼 가스켓은, 상하로 적층되는 복수 개의 분리판 사이에 추가로 적층되어, 셀 유닛(100)을 씰링하고 분리판(101) 간에 스토퍼 역할을 하는 요소이다.Next, the hard stopper gasket is an element that is additionally stacked between the plurality of separators stacked up and down to seal the cell unit 100 and serve as a stopper between the separator plates 101 .

상기 하드스토퍼 가스켓은 판재형상으로 형성되며, SUS금속 및 유연성을 가지는 고무소재를 포함하도록 마련된다.The hard stopper gasket is formed in a plate shape, and is provided to include SUS metal and a rubber material having flexibility.

덧붙여, 상기 하드스토퍼 가스켓에는, 상기 분리판(101)에 형성된 관통홀(수소유로, 공기유로 등)들에 각각 대응되도록 관통홀이 각각 형성되어, 상기 하드스토퍼 가스켓이 상기 수소유로 및 공기유로에 간섭되지 않도록 한다.In addition, in the hard stopper gasket, through holes are respectively formed to correspond to the through holes (hydrogen flow path, air flow path, etc.) formed in the separation plate 101, so that the hard stopper gasket is connected to the hydrogen flow path and the air flow path. Avoid interference.

상기 하드스토퍼 가스켓은 상기 분리판의 외측 가장자리와 관통홀의 가장자리를 씰링하여, 외부물질(냉각수, 수분 등)로부터 상기 분리판 및 셀 유닛을 보호하는 역할을 한다.The hard stopper gasket seals the outer edge of the separator and the edge of the through hole to protect the separator and the cell unit from external substances (coolant, moisture, etc.).

이로 인해 상기 하드스토퍼 가스켓은 상기 분리판의 내, 외측을 이중으로 씰링하게 된다.Due to this, the hard stopper gasket seals the inside and outside of the separation plate double.

또한, 상기 하드스토퍼 가스켓은, 상기 분리판과 분리판이 적층 될 경우, 상기 분리판에 가해지는 하중 및 충격을 분산시키는 완충재 역할을 한다.In addition, the hard stopper gasket serves as a cushioning material for dispersing the load and impact applied to the separator when the separator and the separator are stacked.

그리고 본 발명에서는 일 예로, 5개의 분리판(101)이 적층되어 하나의 셀 유닛(100)을 이루도록 하였으나, 상기 셀 유닛을 이루는 분리판의 개수 등은 사용자의 필요에 의해 달리 되어질 수 있으며, 이는 본 발명에 한정되지 아니한다.And in the present invention, as an example, five separator plates 101 are stacked to form one cell unit 100, but the number of separator plates constituting the cell unit may be changed according to the needs of the user, which It is not limited to the present invention.

다음으로, 상기 지지부(200)는 복수 개의 셀 유닛(100)의 상하부에 각각 결합되며, 지지부(200)의 사이에 결합된 복수 개의 셀 유닛(100)과 냉각판(300), 유입 통로(400) 및 토출 통로(500)를 가압하여 지지할 수 있다.Next, the support part 200 is coupled to the upper and lower parts of the plurality of cell units 100 , respectively, and the plurality of cell units 100 coupled between the support parts 200 , the cooling plate 300 , and the inlet passage 400 . ) and the discharge passage 500 may be supported by pressing.

이때, 상기 지지부(200) 중 셀 유닛(100)의 상부에 위치한 상측 지지부(200)에는 복수의 셀 유닛(100) 방향으로 압력을 가하는 릴리프 스프링(210)이 고정 설치된다.At this time, a relief spring 210 for applying pressure in the direction of the plurality of cell units 100 is fixedly installed on the upper support portion 200 located above the cell unit 100 among the support portions 200 .

그리고 상기 지지부(200)와 냉각판(300)의 각 모서리에는 클램핑 홀(h)이 이격 배치될 수 있으며, 상기 클램핑 홀(h)은 지지부(200)와 냉각판(300)을 고정시키는 역할을 한다.In addition, clamping holes h may be spaced apart from each other at each edge of the support 200 and the cooling plate 300 , and the clamping holes h serve to fix the support 200 and the cooling plate 300 . do.

상기 릴리프 스프링(210)의 위치 및 길이를 조절함으로써, 셀 유닛(100)을 구성하는 분리판에 일정한 압력 분포가 가할 수 있게 된다.By adjusting the position and length of the relief spring 210 , a constant pressure distribution can be applied to the separator constituting the cell unit 100 .

또한, 상기 지지부(200)는 복수 개의 셀 유닛(100)의 상부와 하부 외에 복수 개의 셀 유닛(100)의 중간에 위치하여 결합의 견고성을 향상시킬 수 있는 중간 지지부(도면 미도시)를 더 포함할 수 있다.In addition, the support 200 further includes an intermediate support (not shown) positioned in the middle of the plurality of cell units 100 in addition to the upper and lower portions of the plurality of cell units 100 to improve the rigidity of the coupling. can do.

상기 중간 지지부는 상하부에 배치된 지지부(200)의 중앙부에 배치되는 판으로써, 고정력을 향상시킬 수 있으며, 본 발명의 고온 고분자 전해질막 연료 전지 스택(1000)은 고온에서 운전되는 특성상, 저온 PEMFC 스택에 비하여 열팽창의 정도가 크다.The intermediate support portion is a plate disposed in the center of the support portion 200 disposed on the upper and lower portions, and can improve fixing force. The degree of thermal expansion is large compared to .

따라서, 셀 유닛(100)을 구성하는 분리판(101)이 열팽창에 의해 파손될 위험성이 높아지기 때문에 위와 같은 문제점을 방지하기 위하여 분리판의 두께를 증가시킬 수 있으나, 분리판(101)이 두꺼워지게 되면 단순히 셀 유닛(100)의 상하부에 배치된 지지부(200)만으로는 고정하기에 무리가 있으므로, 추가적으로 셀 유닛(100)의 중앙에 중간 지지부를 삽입함으로써 고정력을 향상시킬 수 있게 된다.Therefore, since the risk that the separator 101 constituting the cell unit 100 is damaged by thermal expansion increases, the thickness of the separator plate can be increased to prevent the above problems, but when the separator plate 101 becomes thicker Since it is difficult to simply fix the support parts 200 disposed at the upper and lower parts of the cell unit 100 , the fixing force can be improved by additionally inserting the intermediate support part in the center of the cell unit 100 .

이때, 상기 지지부(200)는 상기 애노드 유입 포트(A_in)와, 애노드 토출 포트(A_out)와, 캐소드 유입 포트(C_in) 및 캐소드 토출 포트(C_out)에 대응되는 유입 및 토출 포트가 형성된다.At this time, the support unit 200 has the anode inlet port (A_in), the anode outlet port (A_out), the cathode inlet port (C_in) and the inlet and outlet ports corresponding to the cathode discharge port (C_out) are formed.

또한, 상기 복수 개의 셀 유닛(100)과 지지부(200)는 최적의 공간 활용성을 위하여 사각형의 형상으로 형성되는 것이 바람직하다.In addition, it is preferable that the plurality of cell units 100 and the support part 200 are formed in a rectangular shape for optimal space utilization.

그리고 상기 지지부(200)는 도 3에 도시된 바와 같이, 어느 한 변에 제1 냉매 유입 포트(201)와 제1 냉매 토출 포트(203)가 형성되고, 다른 한 변에 제2 냉매 유입 포트(202)와 제2 냉매 토출 포트(204)가 형성된다.And as shown in FIG. 3, the support unit 200 has a first refrigerant inlet port 201 and a first refrigerant outlet port 203 formed on one side, and a second refrigerant inlet port ( 202) and the second refrigerant discharge port 204 are formed.

여기서, 제1 냉매 유입 포트(201)와 제1 냉매 토출 포트(203)는 제2 냉매 유입 포트(202)와 제2 냉매 토출 포트(204)와 서로 바주보는 변에 배치될 수 있다.Here, the first refrigerant inlet port 201 and the first refrigerant outlet port 203 may be disposed on opposite sides of the second refrigerant inlet port 202 and the second refrigerant outlet port 204 .

이때, 상기 제1 냉매 유입 포트(201)와 제2 냉매 유입 포트(202)는 후술할 유입 통로(400)에 연결되고, 상기 제1 냉매 토출 포트(203)와 제2 냉매 토출 포트(204)는 토출 통로(500)에 연결된다.At this time, the first refrigerant inlet port 201 and the second refrigerant inlet port 202 are connected to an inlet passage 400 to be described later, and the first refrigerant outlet port 203 and the second refrigerant outlet port 204 are connected to each other. is connected to the discharge passage 500 .

다음으로, 상기 냉각판(300)은 본 발명의 고온 고분자 전해질막 연료 전지 스택(1000)에서 발생되는 열을 제거하기 위한 구성으로, 외부 매니폴드 방식으로 냉매를 유동시킴으로써, 셀 유닛(100)에서 발생되는 열을 제거할 수 있다.Next, the cooling plate 300 is configured to remove heat generated in the high-temperature polymer electrolyte membrane fuel cell stack 1000 of the present invention, and by flowing a refrigerant in an external manifold manner, in the cell unit 100 The generated heat can be removed.

여기서, 상기 냉각판(300)은 복수 개의 셀 유닛(100) 사이에 배치되도록 복수 개로 형성되며, 일부가 셀 유닛(100)의 측면으로 돌출 형성되는 돌출부(320)와, 상기 돌출부에 관통 형성되는 한 쌍의 결합공(310)이 관통 형성된다.Here, the cooling plate 300 is formed in plurality to be disposed between the plurality of cell units 100 , a portion of which is formed to protrude toward the side of the cell unit 100 , and a protrusion 320 , which is formed through the protrusion. A pair of coupling holes 310 are formed through.

이때, 상기 냉각판(300)은 도 1에 도시된 바와 같이, 셀 유닛(100)의 측면으로 돌출되는 방향이 일정한 패턴을 가지도록 반복 형성되며, 바람직하게는 홀수 번째와 짝수 번째의 돌출 방향이 서로 대향되도록 돌출 형성된다.At this time, as shown in FIG. 1 , the cooling plate 300 is repeatedly formed so that the protruding direction to the side of the cell unit 100 has a constant pattern, and preferably, the odd-numbered and even-numbered protrusion directions are They are formed to protrude to face each other.

상세하게는, 상기 냉각판(300)은 셀 유닛(100)의 일측 방향으로 돌출 형성되는 제1 냉각판(301)과, 셀 유닛(100)의 타측 방향으로 돌출 형성되는 제2 냉각판(302)을 포함한다.In detail, the cooling plate 300 includes a first cooling plate 301 protruding in one direction of the cell unit 100 and a second cooling plate 302 protruding in the other direction of the cell unit 100 . ) is included.

여기서, 상기 제1 냉각판(301)은 본 발명의 고온 고분자 전해질막 연료 전지 스택(1000)의 하부에서 홀수 번째에 배치되어 셀 유닛(100)의 우측으로 돌출되도록 결합되고, 제2 냉각판(302)은 제1 냉각판(301)에 대향되는 방향인 셀 유닛(100)의 좌측으로 돌출되도록 결합되어 제1 냉각판(301)과 제2 냉각판(302)이 서로 대향되도록 배치되는 것이 바람직하다.Here, the first cooling plate 301 is disposed at an odd-numbered position in the lower portion of the high-temperature polymer electrolyte membrane fuel cell stack 1000 of the present invention and is coupled to protrude to the right side of the cell unit 100, and the second cooling plate ( Preferably, the first cooling plate 301 and the second cooling plate 302 are disposed to face each other so that the first cooling plate 301 and the second cooling plate 302 are coupled to protrude to the left side of the cell unit 100 in a direction opposite to the first cooling plate 301 . do.

이때, 냉각판(300)에는 한 쌍의 결합공(310)이 형성되며, 한 쌍의 결합공(310)은 유입 통로(400)가 결합되는 제1 결합공(311)과 토출 통로(500)가 결합되는 제2 결합공(312)으로 이루어진다.At this time, a pair of coupling holes 310 are formed in the cooling plate 300 , and the pair of coupling holes 310 include a first coupling hole 311 to which the inlet passage 400 is coupled and a discharge passage 500 . is made of a second coupling hole 312 to which is coupled.

그리고 상기 냉각판(300)의 재질은 셀 유닛(100)의 재질보다 강도가 높은 금속 재질, 일 예로, SUS 금속으로 형성될 수 있다. 이 경우, 기존의 냉각판에 비하여 기계적인 강도가 높아지므로, 고온의 운전 조건하에서도 냉각판(300)이 파손되는 문제를 방지할 수 있게 된다.In addition, the material of the cooling plate 300 may be formed of a metal material having a higher strength than that of the cell unit 100 , for example, SUS metal. In this case, since the mechanical strength is higher than that of the conventional cooling plate, it is possible to prevent the problem of the cooling plate 300 from being damaged even under high-temperature operating conditions.

종래의 경우, 셀 유닛의 내부에 일체로 냉각 유로를 형성하여 내부 매니폴드형 냉각 구조를 갖도록 하였으나, 고온의 운전조건으로 인하여 냉각 유로가 파손되면서, 냉매가 누출되어 성능을 저하시키는 문제점이 있었다.In the conventional case, a cooling flow path is integrally formed inside the cell unit to have an internal manifold type cooling structure, but as the cooling flow path is damaged due to high temperature operating conditions, there is a problem in that the refrigerant leaks and deteriorates the performance.

또한, 셀 유닛으로는 다공성 매질 및 다공성 매질을 메우는 엔지니어링 플라스틱의 혼합물로 이루어진 흑연판을 사용할 수 있다. 이 경우 저온 PEMFC 스팩에서는 표면 장력이 높은 물을 냉매로 사용하므로 크게 문제되지 않으나, 고온 PEMFC 스택에서는 냉매로 비등점이 높은 오일을 사용하므로, 오일의 높은 온도 및 낮은 표면 장력으로 인하여 이종 재질로 이루어진 분리판 자체의 내부로 오일이 침투하여 스며드는 현상이 발생하므로 성능이 크게 저하되는 문제점이 있었다.In addition, as the cell unit, a graphite plate made of a mixture of a porous medium and an engineering plastic filling the porous medium may be used. In this case, since water with high surface tension is used as the refrigerant in the low-temperature PEMFC specification, it is not a big problem, but in the high-temperature PEMFC stack, high-boiling-point oil is used as the refrigerant. There was a problem in that the performance was greatly reduced because the oil permeated and permeated into the inside of the plate itself.

그러나 실시예와 같이 셀 유닛(100)을 구성하는 각각의 분리판이 냉매 유로를 포함하지 않도록 외부 매니폴드형 냉각 방식을 갖추고, 기계적 강도가 높은 금속 재질로 이루어진 독립형 냉각판(300)을 이용하면, 분리판(101)의 파손 기능성을 현저히 낮출 수 있으며, 파손되더라도 직접적으로 분리판으로 냉매가 유입되는 것을 방지할 수 있으므로 내구성이 월등하게 향상될 수 있다.However, as in the embodiment, when the independent cooling plate 300 made of a metal material having high mechanical strength and equipped with an external manifold type cooling method so that each separator constituting the cell unit 100 does not include a refrigerant flow path, The breakage function of the separator 101 can be significantly reduced, and even if it is damaged, it is possible to prevent the refrigerant from directly flowing into the separator plate, so that durability can be significantly improved.

한편, 상기 냉각판(300) 및 셀 유닛(100)이 서로 다른 재질로 구성될 경우, 같은 재질로 구성되는 경우와 비교하면, 양 표면 사이에 접촉 저항이 크므로 접촉 저항을 감소시키기 위하여, 냉각판(300) 및 셀 유닛(100) 사이에 완충 레이어(도면 미도시)를 삽입할 수 있다.On the other hand, when the cooling plate 300 and the cell unit 100 are made of different materials, compared to the case of being made of the same material, since the contact resistance between both surfaces is large, in order to reduce the contact resistance, cooling A buffer layer (not shown) may be inserted between the plate 300 and the cell unit 100 .

즉, 본 발명의 고온 고분자 전해질막 연료 전지 스택(1000)은 냉각판(300)의 상면 및 하면에 각각 완충 레이어가 배치되며, 완충 레이어는 전도성이 높고 유연성을 갖는 재질로 이루어질 수 있다.That is, in the high-temperature polymer electrolyte membrane fuel cell stack 1000 of the present invention, a buffer layer is disposed on the upper and lower surfaces of the cooling plate 300 , respectively, and the buffer layer may be made of a material having high conductivity and flexibility.

일 예로, 완충 레이어는 기체확산층(Gas Diffusion Layer, GDL), 미세다공층(MPL)이 적층된 기체확산층(GDL), 그라포일 및 메탈 폼으로 이루어지는 그룹으로부터 선택된 하나의 재질로 형성될 수 있다.As an example, the buffer layer may be formed of one material selected from the group consisting of a gas diffusion layer (GDL), a gas diffusion layer (GDL) in which a microporous layer (MPL) is stacked, graphoil, and a metal foam.

가스확산층(GDL)은 탄소섬유로 이루어진 탄소종이(Carbon Paper)나 탄소 천(Carbon Cloth)등과 같은 다기공성 탄소 기재로 형성되며, 가스확산층은 우수한 전기 전도성과 기공 구조를 가지고 있어 분리판(101)과의 접촉 저항을 낮출 수 있다.The gas diffusion layer (GDL) is formed of a porous carbon substrate such as carbon paper or carbon cloth made of carbon fiber, and the gas diffusion layer has excellent electrical conductivity and pore structure, so the separator 101 It is possible to lower the contact resistance with

다음으로, 상기 유입 통로(400)는 제1 결합공(311)에 결합되며, 복수 개의 냉각판(300)으로 각각 유입되는 냉매를 안내하도록 배치된다.Next, the inlet passage 400 is coupled to the first coupling hole 311 , and is arranged to guide the refrigerant introduced into the plurality of cooling plates 300 , respectively.

상세하게는, 상기 유입 통로(400)는 제1 냉각판(301)의 제1 결합공(311)에 결합되는 제1 유입 통로(401)와, 제2 냉각판(302)의 제1 결합공(311)에 결합되는 제2 유입 통로(402)와, 제1 유입 통로(401)와 제2 유입 통로(402)를 연결하며 냉매를 제1 유입 통로(401)와 제2 유입 통로(402)에 각각 안내하는 제1 연결 통로(403)를 포함한다.In detail, the inlet passage 400 includes a first inlet passage 401 coupled to the first coupling hole 311 of the first cooling plate 301 , and a first coupling hole in the second cooling plate 302 . The second inlet passage 402 coupled to the 311, the first inlet passage 401 and the second inlet passage 402 are connected, and the refrigerant is transferred to the first inlet passage 401 and the second inlet passage 402 and a first connection passage 403 for guiding the .

그리고 상기 토출 통로(500)는 제2 결합공(312)에 결합되며, 복수 개의 냉각판(300)으로부터 각각 토출되는 냉매를 안내하도록 배치된다.In addition, the discharge passage 500 is coupled to the second coupling hole 312 , and is arranged to guide the refrigerant discharged from the plurality of cooling plates 300 .

또한, 상기 토출 통로(500)는 제1 냉각판(301)의 제2 결합공(312)에 결합되는 제1 토출 통로(501)와, 제2 냉각판(302)의 제2 결합공(312)에 결합되는 제2 토출 통로(502)와, 제1 토출 통로(501)와 제2 토출 통로(502)를 연결하며 제1 토출 통로(501)와 제2 토출 통로(502)로부터 토출되는 냉매를 외부로 배출시키는 제2 연결 통로(503)를 포함한다.In addition, the discharge passage 500 includes a first discharge passage 501 coupled to the second coupling hole 312 of the first cooling plate 301 , and a second coupling hole 312 of the second cooling plate 302 . ) coupled to the second discharge passage 502 , the first discharge passage 501 and the second discharge passage 502 are connected, and the refrigerant discharged from the first discharge passage 501 and the second discharge passage 502 . and a second connection passage 503 for discharging to the outside.

이때, 상기 제1 냉각판(301)은 도 4를 추가로 참조하면, 제1 유입 통로(401)와 제1 토출 통로(501)와 각각 연결되며, 내부에 형성된 냉매 유로와 연통되는 제1 결합공(311) 및 제2 결합공(312)이 형성된다.In this case, the first cooling plate 301 is connected to the first inlet passage 401 and the first discharge passage 501, respectively, with reference to FIG. 4, respectively, and a first coupling communicating with the refrigerant passage formed therein. A ball 311 and a second coupling hole 312 are formed.

제1 냉각판(301)에서는 제1 유입 통로(401)를 통해 유입되는 냉매는 복수 개의 제1 냉각판(301)에 형성된 각각의 제1 결합공(311)으로 유입되고, 각각의 제1 냉각판(301)의 내부를 유동하면서 셀 유닛(100)에서 발생된 열을 제거하며, 각각의 제2 결합공(312)을 통하여 제1 토출 통로(501)로 토출되게 된다.In the first cooling plate 301 , the refrigerant flowing in through the first inlet passage 401 flows into each of the first coupling holes 311 formed in the plurality of first cooling plates 301 , and each of the first cooling plates 301 . Heat generated in the cell unit 100 is removed while flowing in the plate 301 , and is discharged to the first discharge passage 501 through each of the second coupling holes 312 .

또한, 도 5에 도시된 바와 같이, 제2 냉각판(302)은 제2 유입 통로(402)와 제2 토출 통로(502)와 각각 연결되며, 내부에 형성된 냉매 유로와 연통되는 제1 결합공(311) 및 제2 결합공(312)이 형성된다.In addition, as shown in FIG. 5 , the second cooling plate 302 is connected to the second inlet passage 402 and the second discharge passage 502 , respectively, and a first coupling hole communicating with the refrigerant passage formed therein. (311) and the second coupling hole 312 is formed.

여기서, 제2 냉각판(302)에서는 제1 유입 통로(402)를 통해 유입되는 냉매는 복수 개의 제2 냉각판(302)에 형성된 각각의 제1 결합공(311)으로 유입되고, 각각의 제2 냉각판(302)의 내부를 유동하면서 셀 유닛(100)에서 발생된 열을 제거하며, 각각의 제2 결합공(312)을 통하여 제2 토출 통로(502)로 토출되게 된다.Here, in the second cooling plate 302 , the refrigerant introduced through the first inlet passage 402 is introduced into each of the first coupling holes 311 formed in the plurality of second cooling plates 302 , and each 2 The heat generated in the cell unit 100 is removed while flowing in the cooling plate 302 , and is discharged to the second discharge passage 502 through each second coupling hole 312 .

상술한 바와 같이, 4개의 외부 매니폴드형 냉각 구조에 의하면, 서로 반대편에서 각각 지그재그 형태로 냉매가 유동하면서 셀 유닛(100)을 냉각시킬 수 있게 된다.As described above, according to the four external manifold type cooling structures, it is possible to cool the cell unit 100 while the refrigerant flows in a zigzag form from opposite sides.

또한, 냉매 유입 통로 및 냉매 토출 통로를 각각 복수 개로 설치함으로써, 냉매 유입 통로(400) 및 토출 통로(500)를 각각 복수 개로 설치함으로써, 하나의 유입 통로 및 토출 통로가 형성된 것에 비하여 냉매의 유동성을 향상시킬 수 있다.In addition, by providing a plurality of refrigerant inlet passages and refrigerant outlet passages, respectively, by installing a plurality of refrigerant inlet passages 400 and discharge passages 500, respectively, the fluidity of the refrigerant is improved compared to that in which one inlet passage and one discharge passage are formed. can be improved

이때, 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 유입 통로(400)는 냉각판(300)의 하면에 결합되는 제1 연결관(410)와, 냉각판(300)의 상면에 결합되는 제2 연결관(420)와, 제1 연결관(410) 및 제2 연결관(420)의 외주면을 덮도록 형성되는 원통관(430)을 포함한다.At this time, as shown in FIG. 6 , the inflow passage 400 includes a first connection pipe 410 coupled to the lower surface of the cooling plate 300 and a second connection pipe coupled to the upper surface of the cooling plate 300 . 420 and a cylindrical tube 430 formed to cover the outer peripheral surfaces of the first connecting pipe 410 and the second connecting pipe 420 .

상세하게는, 상기 제1 연결관(410)는 냉각판(300)의 돌출부(320) 하면에 결합되고, 결합공(310)에 연통되도록 원통형으로 형성된다.In detail, the first connection pipe 410 is coupled to the lower surface of the protrusion 320 of the cooling plate 300 and is formed in a cylindrical shape to communicate with the coupling hole 310 .

그리고 상기 제2 연결관(420)은 냉각판(300)의 돌출부(320) 상면에 결합되며, 결합공(310)에 연통되면서, 제2 연결관(420)의 상면이 상기 제1 연결관(410)의 하면과 일정 간격 이격되도록 배치된다.And the second connection pipe 420 is coupled to the upper surface of the protrusion 320 of the cooling plate 300, and communicates with the coupling hole 310, the upper surface of the second connection pipe 420 is the first connection pipe ( 410) is disposed to be spaced apart from the lower surface by a predetermined interval.

여기서, 상기 제1 연결관(410) 및 제2 연결관(420)는 돌출부(320)에 용접을 통해 결합되며, 돌출부(320)와 연결관(410) 사이로 냉매가 누수되는 것을 방지하게 된다.Here, the first connector 410 and the second connector 420 are coupled to the protrusion 320 by welding, and the coolant is prevented from leaking between the protrusion 320 and the connector 410 .

또한, 상기 원통관(430)은 제1 연결관(410)과 제2 연결관(420)의 외주면을 덮도록 형성되며, 제1 연결관(410)의 하부와 제2 연결관(420)의 상부가 서로 접촉되지 않도록 형성된다.In addition, the cylindrical tube 430 is formed to cover the outer peripheral surfaces of the first connector 410 and the second connector 420, the lower portion of the first connector 410 and the second connector 420 It is formed so that the upper part does not contact with each other.

그리고 원통관(430)은 PEEK(Poly Ether Ether Ketone) 재질로 이루어지며, PEEK 재질은 연속 사용 온도가 250℃에 달하며, 고온 PEMFC 스팩에서 내열성, 내화학성 및 내마모성을 강화할 수 있게 된다.In addition, the cylindrical tube 430 is made of a PEEK (Poly Ether Ether Ketone) material, and the PEEK material has a continuous use temperature of 250° C.

이때, 상기 원통관(430)은 제1 연결관(410)의 하부와 제2 연결관(420)의 상부를 지지하도록 내측으로 연결관(431)이 돌출 형성된다.In this case, the cylindrical tube 430 has a connecting tube 431 protruding inside to support the lower portion of the first connecting tube 410 and the upper portion of the second connecting tube 420 .

상기 원통관(430)은 상부에 위치한 냉각판(300)의 하면과, 하부에 위치한 냉각판(300)의 상면과 일정 간격 이격 배치되어 직접적으로 접촉하지 않도록 제작된다.The cylindrical tube 430 is spaced apart from the lower surface of the cooling plate 300 located on the upper portion and the upper surface of the cooling plate 300 located on the lower portion at a predetermined interval so as not to be in direct contact with each other.

그리고 상기 제1 연결관(410)의 외주면과 원통관(430)의 내주면 사이 및 제2 연결관(420)의 외주면과 원통관(420)의 내주면 사이에는 패킹 유닛(440)이 결합되며, 상기 패킹 유닛(440)은 제1 및 제2 연결관(410, 420)과 원통관(430) 사이로 냉매가 누수되는 것을 방지하면서 제1 및 제2 연결관(410, 420)과 원통관(430)을 고정시키게 된다.And a packing unit 440 is coupled between the outer circumferential surface of the first connector 410 and the inner circumferential surface of the cylindrical tube 430 and between the outer circumferential surface of the second connector 420 and the inner circumferential surface of the cylindrical tube 420, the The packing unit 440 prevents the refrigerant from leaking between the first and second connecting pipes 410 and 420 and the cylindrical pipe 430 while the first and second connecting pipes 410 and 420 and the cylindrical pipe 430 are formed. will be fixed

상기 연결관(431)은 제1 연결관(410)의 하면과 제2 연결관(420)의 상면이 접촉되지 않도록 사이에 형성되며, 하측 냉각판(300)의 상면에 제2 연결관(420)가 용접된 상태에서 원통관(430)을 제2 연결관(420)의 상부로 결합시키고, 제1 연결관(410)를 원통관(430)의 상부로 삽입하여 결합되게 된다. The connecting pipe 431 is formed between the lower surface of the first connecting pipe 410 and the upper surface of the second connecting pipe 420 so that they do not come into contact, and the second connecting pipe 420 is disposed on the upper surface of the lower cooling plate 300 . ) in a welded state, the cylindrical tube 430 is coupled to the upper portion of the second connecting tube 420 , and the first connecting tube 410 is inserted into the upper portion of the cylindrical tube 430 to be coupled.

또한, 상기 토출 통로(500)는 상기 유입 통로(400)와 동일하게 제1 연결관(510), 제2 연결관(520) 및 원통관(530)으로 구성되어 냉각판(300)과 결합될 수 있으며, 이에 대한 상세한 설명은 생략하도록 한다.In addition, the discharge passage 500 is composed of a first connecting pipe 510 , a second connecting pipe 520 , and a cylindrical tube 530 in the same manner as the inlet passage 400 , and is to be coupled to the cooling plate 300 . and a detailed description thereof will be omitted.

여기서, 상기 유입 통로(400) 및 토출 통로(500) 중 적어도 하나는 상기 제1 연결관, 제2 연결관 및 원통관으로 구성될 수 있으며, 유입 통로(400) 및 토출 통로(500) 모두 제1 연결관, 제2 연결관 및 원통관을 포함하여 구성될 수 있음은 자명하다.Here, at least one of the inlet passage 400 and the discharge passage 500 may be composed of the first connecting tube, the second connecting tube, and the cylindrical tube, and both the inlet passage 400 and the discharge passage 500 are first It is obvious that it may be configured including a first connector, a second connector, and a cylindrical tube.

상술한 바와 같이, 유입 통로(400) 및 토출 통로(500)는 제1 연결관(410), 제2 연결관(420) 및 원통관(430)으로 이루어져 냉각판(300)과 결합이 용이하며, 제1 및 제2 연결관(410, 420)과 냉각판(300) 사이에는 용접을 통해 결합되므로 냉매가 누수되는 것을 방지하고, 제1 및 제2 연결관(410, 420)과 원통관(430) 사이에는 패킹 유닛(440)이 개재되어 냉매가 누수되는 것을 방지할 수 있으며, 원통관(430) 내부에 이동되는 냉매의 온도 변화에 따른 부피 팽창 및 수축에 의해 파손 시 원통관(430)을 용이하게 분리하여 조립 후 유지 보수가 용이한 효과를 제공한다.As described above, the inlet passage 400 and the discharge passage 500 are composed of a first connecting pipe 410 , a second connecting pipe 420 and a cylindrical tube 430 to facilitate coupling with the cooling plate 300 . , The first and second connecting pipes 410 and 420 and the cooling plate 300 are coupled through welding to prevent leakage of refrigerant, and the first and second connecting pipes 410 and 420 and the cylindrical pipe ( The packing unit 440 is interposed between 430) to prevent the refrigerant from leaking, and the cylindrical tube 430 when damaged by volume expansion and contraction according to the temperature change of the refrigerant moving inside the cylindrical tube 430. It provides the effect of easy maintenance after assembly by easily separating it.

본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 적용범위가 다양함은 물론이고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이다.The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the gist of the present invention as claimed in the claims.

1000 : 고온 고분자 전해질막 연료 전지 스택
100 : 복수 개의 셀 유닛 101 : 분리판
200 : 지지부 201 : 제1 냉매 유입 포트
202 : 제2 냉매 유입 포트 203 : 제1 냉매 토출 포트
204 : 제2 냉매 유출 포트 210 : 릴리프 스프링
300 : 냉각판 310 : 결합공
311 : 제1 결합공 312 : 제2 결합공
320 : 돌출부 400 : 유입 통로
401 : 제1 유입 통로 402 : 제2 유입 통로
403 : 제1 연결 통로 410 : 제1 연결관
420 : 제2 연결관 430 : 원통관
431 : 연결관 440 : 패킹 유닛
500 : 토출 통로 501 : 제1 토출 통로
502 : 제2 토출 통로 503 : 제2 연결 통로1000: high-temperature polymer electrolyte membrane fuel cell stack
100: a plurality of cell units 101: a separator plate
200: support 201: first refrigerant inlet port
202: second refrigerant inlet port 203: first refrigerant discharge port
204: second refrigerant outlet port 210: relief spring
300: cooling plate 310: coupling hole
311: first coupling hole 312: second coupling hole
320: protrusion 400: inlet passage
401: first inlet passage 402: second inlet passage
403: first connection passage 410: first connection tube
420: second connector 430: cylindrical tube
431: connector 440: packing unit
500: discharge passage 501: first discharge passage
502: second discharge passage 503: second connection passage

Claims

a plurality of cell units stacked up and down, and a hard stopper gasket stacked between the separator plate and the separator plate, the hard stopper gasket being formed in a plate shape and made of SUS metal and a flexible rubber material;
Support portions coupled to upper and lower portions of the plurality of cell units, respectively;
a plurality of cooling plates disposed between the plurality of cell units, each of which includes a protrusion part protruding from a side surface of the cell unit, and a pair of coupling holes penetrating the protrusion part;
an inlet passage coupled to the coupling hole and guiding the refrigerant introduced into the plurality of cooling plates, respectively; and
a discharge passage provided at a position opposite to the inlet passage, coupled to the coupling hole and guiding the refrigerant discharged from the plurality of cooling plates, respectively;
The inlet passage and the outlet passage are
A first connector coupled to the upper surface of the cooling plate, and a lower surface of the cooling plate
includes a second connecting pipe, and a cylindrical pipe formed to cover the outer peripheral surfaces of the first and second connecting pipes,
The cylindrical tube is made of a material of polyetheretherketone, and on the inner circumferential surface of the cylindrical tube, a connecting tube protrudes to the inside to be disposed between the first connecting tube and the second connecting tube, and the inner circumferential surface of the cylindrical tube and a high-temperature polymer electrolyte membrane fuel cell stack, characterized in that a packing unit for preventing refrigerant leakage is coupled between the outer peripheral surfaces of the first and second connectors.

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