연료전지용 분리판 document_id A220623105579

일반적으로 연료전지는 연료가 갖고 있는 화학에너지를 직접 전기에너지로 변환시키는 일종의 발전 시스템이다. 전기 에너지가 연소 등이 아닌 전기화학반응에 의하여 발생되므로 열효율이 높을 뿐 아니라 환경오염의 생성이 적고 소음 등의 발생이 없다는 장점이 있는 반면, 고온에서 작동하는 데에 따르는 전해질의 증발 및 재료의 열화 등과 같은 단점도 있으나, 자동차용 전원, 전력용 발전설비, 항공우주기지의 전원, 해상 또는 해안에 있어서의 무인시설이 전원, 고정 또는 이동무선의 전원, 가정용 전기기구의 전원 또는 레저용 전기기구의 전원 등으로 관심있게 검토되고 있다. 이러한 연료전지(fuel cell)는 도 1과 도 2에 도시된 바와 같이, 다수의 셀(10)이 적층되어 이루어지는데, 이를 스택(stack)이라고 한다. 상기 셀(10)들의 사이에는 분리판(50)이 구비되며, 스택의 양단에는 엔드플레이트(20)가 구비되어, 통상 이에 볼트(30)를 관통시키고 그 단부에 너트(40)를 조여줌으로써 스택의 결합상태를 유지하게 된다. 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 셀(10)은 중앙의 전해질막(11) 양측에 연료극(12)과 공기극(13)이 코팅되어 이루어진다. 그리고, 셀(10)의 양측면에 밀착되는 상기 분리판(50)의 대응면에는 유로(51)가 형성되는데, 연료극(12)측 유로(51)에는 연료가 공급되어 연료통로 역할을 하게 되고, 공기극(13)측 유로(51)에는 공기가 공급되어 공기통로 역할을 하게 된다. 상기 분리판(50)의 각 모서리에는 수소 및 공기를 각각 공급하기 위한 매니폴드(미도시)가 형성된다. 따라서, 연료통로에 연료(H2)가스가 공급되고 공기통로에 공기(O2 포함)가 공급되면 연료극(12)의 수소가 수소이온(H+)과 전자(e-)로 분해되어 수소이온은 전해질막(11)을 통과하여 공기극(13)으로 전달되고 전자는 외부회로를 통해서 공기극(13)으로 이동한다. 따라서, 상기 전자의 흐름에 의해 전류가 생성되고, 공기극(13)으로 이동한 수소이온은 산소와 만나서 물을 생성하면서 열을 발생시키도록 되어 있다. 상기 전해질막(11)의 이온 전도도는 일정범위까지는 물의 함량에 비례하게 되는데, 물이 부족한 경우에는 막의 이온 전도도가 감소하게 되어 연료전지의 성능을 감소시키게 된다. 그러나 등판 또는 강판길 주행 등으로 인해 물이 너무 많이 공급되면 반응 3상계면을 형성하는 작은 기공들을 막아 플러딩(flooding)을 초래하여 전극 반응 면적을 감소시켜 또 다른 연료전지의 성능저하를 발생시키는 문제가 있다.