(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１面および第１面と反対方向の第２面を有し、第１流体の流動空間を提供するように第１面から第２面側に突出され、第１方向に沿って直線流路を有するように設けられた複数個の第１チャネルを有する第１プレート、および
第１プレートの第２面と向かい合う第１面と第１面と反対方向の第２面を有し、第２流体の流動空間を提供するように第２面から第１面側に突出され、第１方向に沿って直線流路を有するように設けられた複数個の第２チャネルを有する第２プレートを含み、
第１プレートは、第１プレートと第２プレートの間の空間に第３流体の流動空間を提供するように、第２プレートの第１面と向かい合う第１チャネルの一面に設けられた複数個の第３チャネルを有し、
第２プレートは、第１プレートと第２プレートの間の空間に第３流体の流動空間を提供するように、第１プレートの第２面と向かい合う第２チャネルの一面に設けられた複数個の第４チャネルを有し、
第１プレートと第２プレートは、前記第１チャネルの幅方向である第２方向に対して第１側に傾斜した方向に沿って隣接する第３チャネルの中心を連結した仮想の第１線分と前記第２方向に対して前記第１側と反対方向である第２側に傾斜した方向に沿って隣接する第４チャネルの中心を連結した仮想の第２線分が一部領域で交差するように結合され、
第１チャネルおよび第２チャネルは、直線流路で前記第１方向に沿ってチャネルの深さが異なるようにそれぞれ設けられ、
第１チャネルおよび第２チャネルは、第１深さを有する第１領域と第１深さより小さい第２深さを有する第２領域をそれぞれ含み、
第３チャネルは第１チャネルの第２領域で形成され、
第４チャネルは第２チャネルの第２領域で形成され、
第１流体は燃料であり、第２流体は酸化剤であり、第３流体は冷却水である、
分離板。
【請求項２】
複数個の第３チャネルは、第１チャネルの直線流路で前記第１方向に沿って所定間隔で離隔するように設けられ、
複数個の第４チャネルは、第２チャネルの直線流路で前記第１方向に沿って所定間隔で離隔するように設けられた、請求項１に記載の分離板。
【請求項３】
第１チャネルの前記第１方向に沿った第３チャネルの長さと第２チャネルの前記第１方向に沿った第４チャネルの長さはそれぞれ異なるように設けられた、請求項２に記載の分離板。
【請求項４】
第１チャネルで直線流路の全体の長さに対する第２領域の全体の長さの比率は７０％未満で形成され、
第２チャネルで直線流路の全体の長さに対する第２領域の全体の長さの比率は３０％未満で形成された、請求項３に記載の分離板。
【請求項５】
第１プレートと第２プレートは、一部領域で第１チャネルと第２チャネルが接触し、残りの領域で第１チャネルと第２チャネルが接触しないように結合された、請求項１から４の何れか一項に記載の分離板。
【請求項６】
第１プレート側で前記第１線分と平行な第１線分方向に沿って流動する第３流体と第２プレート側で前記第２線分と平行な第２線分方向に沿って流動する第３流体は交差領域で合致および分岐される、請求項１から５の何れか一項に記載の分離板。
【請求項７】
第１チャネルの第１領域と第２領域の境界領域で第１チャネルを流動する第１流体の上昇流動または下降流動がなされるように設けられた、請求項１から６のいずれか１項に記載の分離板。
【請求項８】
第１プレートと第２プレートは縁に設けられたガスケットを通じて結合された、請求項１から７の何れか一項に記載の分離板。
【請求項９】
膜−電極アセンブリ、および
請求項１から８のいずれか１項に記載された分離板を含む、燃料電池スタック。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は分離板およびこれを含む燃料電池スタックに関するものである。
【０００２】
本出願は２０１５年５月２７日付韓国特許第１０−２０１５−００７３８７２号公報に基づいた優先権の利益を主張し、該当韓国特許の文献に開示されたすべての内容は本明細書の一部として含まれる。
【背景技術】
【０００３】
一般に燃料電池システムは燃料電池スタックと燃料電池スタックに水素を含む燃料を供給する燃料供給部および燃料電池スタックの電気化学反応に必要な酸素を含む酸化剤を供給する空気供給部を含むことができる。前記のような構造を有する燃料電池システムは燃料と空気の電気化学的な反応によって電気エネルギーを発生させ、反応副産物として熱と水を排出することになる。
【０００４】
燃料電池スタックは分離板が連続的に配列されることによって構成され、膜−電極アセンブリ（ＭＥＡ：Ｍｅｍｂｒａｎｅ−Ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ  Ａｓｓｅｍｂｌｙ）を挟んで膜−電極アセンブリの両側にそれぞれ分離板が配置され得る。
【０００５】
前記分離板は一対の金属プレートを含むことができ、前記分離板には燃料および空気をそれぞれ膜−電極アセンブリに供給する水素流路と空気流路および冷却媒体（例えば、冷却水）を流動させるための冷却水流路がそれぞれ設けられる。この時、冷却水流路は冷却媒体が一対のプレートの間の空間に流動するように設けられ得る。
【０００６】
一方、従来スタンピング（ｓｔａｍｐｉｎｇ）成形金属分離板は冷却水流路が水素流路（アノード流路）と空気流路（カソード流路）に対して従属的に形成されることによって、設計が制約されて反応面にかけて冷却水の均一供給が難しい問題点がある。特に、反応面にかけて冷却水を均一に供給できない場合、反応面の温度制御が不均一となって燃料電池の性能および耐久性が低下する問題が発生する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は分離板の反応領域全体にかけて冷却水を均一に供給できる分離板およびこれを含む燃料電池スタックを提供することを、解決しようとする課題とする。
【０００８】
また、本発明は反応ガスの拡散抵抗を減少させることができる分離板およびこれを含む燃料電池スタックを提供することを、解決しようとする課題とする。
【０００９】
また、本発明は性能および耐久性を向上させることができる分離板およびこれを含む燃料電池スタックを提供することを、解決しようとする課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記した課題を解決するために、本発明の一側面によれば、第１面および第１面と反対方向の第２面を有し、第１流体の流動空間を提供するように第１面から第２面側に突出され、長さ方向に沿って直線流路を有するように設けられた複数個の第１チャネルを有する第１プレート；および第１プレートの第２面と向かい合う第１面と第１面と反対方向の第２面を有し、第２流体の流動空間を提供するように第２面から第１面側に突出され、長さ方向に沿って直線流路を有するように設けられた複数個の第２チャネルを有する第２プレートを含む分離板が提供される。
【００１１】
また、第１プレートは、第１プレートと第２プレートの間の空間に第３流体の流動空間を提供するように、第２プレートの第１面と向かい合う第１チャネルの一面に設けられた複数個の第３チャネルを有する。
【００１２】
また、第２プレートは、第１プレートと第２プレートの間の空間に第３流体の流動空間を提供するように、第１プレートの第２面と向かい合う第２チャネルの一面に設けられた複数個の第４チャネルを有する。
【００１３】
また、第１プレートと第２プレートは、幅方向に沿って隣接する第３チャネルの中心を連結した仮想の第１線分と幅方向に沿って隣接する第４チャネルの中心を連結した仮想の第２線分が一部領域で交差するように結合される。
【００１４】
本発明のさらに他の側面によれば、第１面および第１面と反対方向の第２面を有し、第１流体の流動空間を提供するように第１面から第２面側に突出され、長さ方向に沿って直線流路を有するように設けられた複数個の第１チャネルを有する第１プレート；および第１プレートの第２面と向かい合う第１面と第１面と反対方向の第２面を有し、第２流体の流動空間を提供するように第２面から第１面側に突出された複数個の第２チャネルを有する第２プレートを含む分離板が提供される。
【００１５】
また、第１プレートは、第１プレートと第２プレートの間の空間に第３流体の流動空間を提供するように、第２プレートの第１面と向かい合う第１チャネルの一面に設けられた複数個の第３チャネルを有する。
【００１６】
また、第１プレートは、幅方向に沿って隣接する少なくとも２個の第３チャネルの中心を連結した仮想の第１線分が幅方向に対して傾斜するように設けられる。
【００１７】
また、本発明のさらに他の側面によれば、膜−電極アセンブリおよび前記分離板を含む燃料電池スタックが提供される。
【発明の効果】
【００１８】
前述した通り、本発明の一実施例と関連した分離板およびこれを含む燃料電池スタックは次のような効果を有する。
【００１９】
分離板を構成するそれぞれのプレート（陽極および陰極分離板）に、直線流路上においてチャネルの深さが異なるように設けられた段差構造を有する燃料流路および空気流路が形成される。特に、アノード／カソード側の反応ガス成形流路形状の設計時に、完全に発達した層流流動特性を有する水平流路区間に高さ段差が形成される。したがって、反応ガス水平流路内に高さの異なる段差によって反応ガスの流動は波（ｗａｖｅ−ｌｉｋｅ）の流動のような特性を有するようになる。また、速度境界層攪乱による物質伝達係数を増加させることができる。また、段差区間と隣接するガス拡散層（ＧＤＬ）の内部および電極の内部に局部的な対流流動を形成することができる。また、反応ガスの拡散抵抗が減少するため、反応ガスの伝達を促進することができ、凝縮水の排出が容易となる。したがって、燃料電池スタックの性能および耐久性が向上する。特に、高電流領域で発生する反応ガスの欠乏および凝縮水の蓄積による性能低下の改善に効果的である。
【００２０】
また、反応領域の全区間に亘って均一な冷却水の供給および熱回収が可能な冷却水流路が形成される。したがって、反応面の温度調整が容易であり、熱負荷によって性能および耐久性が減少することを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の一実施例と関連した分離板を構成する第１プレートの第１面を示す平面図。
【図２】図１に図示された第１プレートの斜視図。
【図３】本発明の一実施例と関連した分離板を構成する第１プレートの第２面を示す平面図。
【図４】図３に図示された第１プレートの斜視図。
【図５】本発明の一実施例と関連した分離板を構成する第２プレートの第２面を示す平面図。
【図６】図５に図示された第２プレートの斜視図。
【図７】本発明の一実施例と関連した分離板を構成する第２プレートの第１面を示す平面図。
【図８】図７に図示された第２プレートの斜視図。
【図９】本発明の一実施例と関連した分離板の結合状態を説明するための概念図。
【図１０】本発明の一実施例と関連した分離板の冷却水流動を説明するための概念図。
【図１１】図１０に図示された分離板の断面図。
【図１２】本発明の一実施例と関連した燃料電池スタックの概略断面図。
【図１３】本発明のさらに他の実施例と関連した分離板を構成するプレートの写真。
【図１４】本発明のさらに他の実施例と関連した分離板を構成するプレートの写真。
【図１５】本発明のさらに他の実施例と関連した分離板を構成するプレートの写真。
【図１６】本発明のさらに他の実施例と関連した分離板を構成するプレートの写真。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明の一実施例に係る分離板およびこれを含む燃料電池スタックを添付された図面を参照して詳細に説明する。
【００２３】
また、図面符号にかかわらず、同一であるか対応する構成要素は同一または類似の参照番号を付与してこれに対する重複説明は省略し、説明の便宜のために図示された各構成部材の大きさおよび形状は誇張または縮小され得る。
【００２４】
図１は本発明の一実施例と関連した分離板を構成する第１プレート１００の第１面１０１を示す平面図で、図２は図１に図示された第１プレート１００の斜視図であり、図３は本発明の一実施例と関連した分離板を構成する第１プレート１００の第２面１０２を示す平面図で、図４は図３に図示された第１プレート１００の斜視図である。
【００２５】
また、図５は本発明の一実施例と関連した分離板を構成する第２プレート２００の第２面２０１を示す平面図で、図６は図５に図示された第２プレート２００の斜視図であり、図７は本発明の一実施例と関連した分離板を構成する第２プレート２００の第１面２０２を示す平面図で、図８は図７に図示された第２プレート２００の斜視図である。
【００２６】
図９は本発明の一実施例と関連した分離板の結合状態を説明するための概念図で、図１０は本発明の一実施例と関連した分離板１０の冷却水流動を説明するための概念図であり、図１１は図１０に図示された分離板の断面図で、図１２は本発明の一実施例と関連した燃料電池スタック３００の概略断面図である。
【００２７】
本発明の一実施例と関連した燃料電池システムは燃料電池スタック（３００、図１２参照）を含む。また、燃料電池スタック３００は膜−電極アセンブリ２０および一つ以上の分離板１０を含む。前記膜−電極アセンブリ２０は電解質膜２１とガス拡散層２２を含むことができる。また、電解質膜２１の両面にはアノードおよびカソード電極を形成するための触媒が設けられ得る。
【００２８】
前記分離板１０は第１プレート１００を含む。
【００２９】
図１および図２を参照すれば、第１プレート１００は第１面１０１および第１面１０１と反対方向の第２面１０２を有する。また、第１プレート１００は第１流体の流動空間を提供するように第１面１０１から第２面１０２側に突出された複数個の第１チャネル１３０を有する。それぞれの第１チャネル１３０は第１プレート１００の長さ方向（図１のｙ軸方向）に沿って延長される。また、複数個の第１チャネル１３０はそれぞれ第１プレート１００の長さ方向に沿って直線流路を有するように設けられる。
【００３０】
また、第１プレート１００には複数個の第１チャネル１３０と連結された供給マニホールド１１０および回収マニホールド１２０が設けられる。また、前記第１プレート１００の第１面１０１には供給マニホールド１１０から回収マニホールド１２０に向かう方向に沿って供給流路（Ａ１）と分配流路（Ｂ１）および直線流路（Ｃ１）が順に設けられる。この時、前記供給流路（Ａ１）は前記供給マニホールド１１０側に設けられ、前記直線流路（Ｃ１）は前記第１プレート１００の中央部に設けられる。
【００３１】
図２を参照すれば、第１チャネル１３０は直線流路（Ｃ１）で長さ方向に沿ってチャネルの深さが異なるように設けられる。具体的には、第１チャネル１３０は、第１深さを有する第１領域１４０と第１深さより小さい第２深さを有する第２領域１５０を含むことができる。また、直線流路（Ｃ１）で第１プレートの長さ方向に沿って第１領域１４０と第２領域１５０が交互に設けられ得る。また、深さの異なる第１領域１４０と第２領域１５０が交互に設けられることによって、第１チャネル１３０は直線流路（Ｃ１）で段差構造を有する。
【００３２】
第１領域１４０と第２領域１５０の境界領域で第１チャネル１３０を流動する第１流体の上昇流動または下降流動がなされるように設けられ得る。特に、燃料電池スタック３００で前記第１プレート１００は第１面１０１が膜−電極アセンブリ２０の一面と向かい合うように配置される。すなわち、第１チャネル１３０は第１面１０１、すなわちガス拡散層２２側に開放される。また、第１流体の上昇流動とはガス拡散層２２側に向かって上昇がなされる流動を意味する。
【００３３】
一方、第１チャネル１３０で直線流路（Ｃ１）の全体の長さに対する第２領域１５０の全体の長さの比率は平行流路区間の圧力損失および平均流速を考慮して決定され得る。例えば、第１流体が燃料（水素）である場合、第１チャネル１３０で直線流路の全体の長さに対する第２領域１５０の全体の長さの比率は７０％未満で形成され得る。これとは違って、第１流体が空気（酸化剤）である場合、第１チャネル１３０で直線流路の全体の長さに対する第２領域１５０の全体の長さの比率は３０％未満で形成され得る。また、第１チャネル１３０は長さ方向に沿って幅が一定に維持され得る。
【００３４】
また、第１プレート１００の幅方向（ｘ軸方向）に沿って隣接する第１チャネル１３０の第２領域１５０の中心を連結した仮想の線分（Ｌ１）は第１プレート１００の幅方向に対して傾斜するように設けられ得る。また、第１プレート１００の幅方向に沿って隣接する第１チャネル１３０の第２領域１５０の中心を連結した仮想の線分（Ｌ１）は第１プレート１００の幅方向と平行するように設けられ得る。具体的には、前記第１プレート１００の幅方向（ｘ軸方向）に沿って隣接する少なくとも２個の第１チャネル１３０の第２領域１５０の中心を連結した仮想の線分（Ｌ１）は、第１プレート１００の幅方向に対して傾斜するように設けられてもよく、幅方向と平行するように設けられてもよい。
【００３５】
一方、分離板１０は第２プレート２００を含む。
【００３６】
図５および図６を参照すれば、第２プレート２００は第１プレート１００の第２面１０２と向かい合う第１面２０２および第１面２０２と反対方向の第２面２０１を有する。また、第２プレート２００は第２流体の流動空間を提供するように第２面２０１から第１面２０２側に突出された複数個の第２チャネル２３０を有する。それぞれの第２チャネル２３０は第２プレート２００の長さ方向（第１プレートの長さ方向と同一）に沿って延長される。また、複数個の第２チャネル２３０はそれぞれ第２プレート２００の長さ方向に沿って直線流路を有するように設けられる。
【００３７】
また、第２プレート２００には複数個の第２チャネル２３０と連結された供給マニホールド２１０および回収マニホールド２２０が設けられる。また、前記第２プレート２００の第２面２０１には供給マニホールド２１０から回収マニホールド２２０に向かう方向に沿って供給流路（Ａ２）と分配流路（Ｂ２）および直線流路（Ｃ２）が順に設けられる。この時、前記供給流路（Ａ２）は前記供給マニホールド２１０側に設けられ、前記直線流路（Ｃ２）は前記第２プレート２００の中央部に設けられる。
【００３８】
図６を参照すれば、第２チャネル２３０は直線流路（Ｃ２）で長さ方向に沿ってチャネルの深さが異なるように設けられる。具体的には、第２チャネル２３０は、第１深さを有する第１領域２４０と第１深さより小さい第２深さを有する第２領域２５０を含むことができる。また、直線流路（Ｃ２）で第２プレートの長さ方向に沿って第１領域２４０と第２領域２５０が交互に設けられ得る。また、深さの異なる第１領域２４０と第２領域２５０が交互に設けられることによって第２チャネル２３０は直線流路（Ｃ２）で段差構造を有する。
【００３９】
第１領域２４０と第２領域２５０の境界領域で第２チャネル２３０を流動する第２流体の上昇流動または下降流動がなされるように設けられ得る。特に、燃料電池スタック３００で前記第２プレート２００は第２面２０１が膜−電極アセンブリ２０の一面と向かい合うように配置される。すなわち、第２チャネル２３０は第２面１０１、すなわちガス拡散層２２側に開放される。また、第２流体の上昇流動とはガス拡散層２２側に向かって上昇がなされる流動を意味する。
【００４０】
前述した通り、第１チャネル１３０および第２チャネル２３０で直線流路（Ｃ１、Ｃ２）の全体の長さに対する第２領域１５０の全体の長さの比率は平行流路区間の圧力損失および平均流速を考慮して決定され得る。例えば、第１流体は燃料であり、第２流体は酸化剤であり得る。ここで第１流体が燃料（水素）である場合、第１チャネル１３０で直線流路の全体の長さに対する第２領域１５０の全体の長さの比率は７０％未満で形成され得る。また、第２流体が空気（酸化剤）である場合、第２チャネル２３０で直線流路の全体の長さに対する第２領域２５０の全体の長さの比率は３０％未満で形成され得る。また、第２チャネル２３０は長さ方向に沿って幅が一定に維持され得る。
【００４１】
また、第２プレート２００の幅方向（ｘ軸方向）に沿って隣接する第２チャネル２３０の第２領域２５０の中心を連結した仮想の線分（Ｌ２）は第２プレート２００の幅方向に対して傾斜するように設けられ得る。また、第２プレート２００の幅方向に沿って隣接する第２チャネル２３０の第２領域２５０の中心を連結した仮想の線分（Ｌ２）は第２プレート２００の幅方向と平行するように設けられ得る。具体的には、前記第２プレート２００の幅方向（ｘ軸方向）に沿って隣接する少なくとも２個の第２チャネル２３０の第２領域２５０の中心を連結した仮想の線分（Ｌ２）は、第２プレート２００の幅方向に対して傾斜するように設けられてもよく、幅方向と平行するように設けられてもよい。
【００４２】
一方、第１プレート１００と第２プレート２００は密封のために縁に設けられたガスケットを通じて結合され得る。また、図９を参照すれば、第１プレート１００と第２プレート２００は第１プレート１００の第２面１０２と第２プレート２００の第１面２０２が向かい合うように結合され得る。このような構造において、第１プレート１００の第２面１０２および第２プレート２００の第１面２０２の間に、第１チャネル１３０および第２チャネル２３０の間の空間で第３流体が流動するように設けられ得る。また、第３流体が第１および第２プレート１００、２００の幅方向に沿って流動するように設けられ得、これに対しては後述する。
【００４３】
一方、第１および第２チャネル１３０、２３０はそれぞれ直線流路（Ｃ１、Ｃ２）で長さ方向に沿ってチャネルの深さが異なるように設けられる。また、第１プレート１００と第２プレート２００は、一部領域で第１チャネル１３０と第２チャネル２３０が接触し、残りの領域で第１チャネル１３０と第２チャネル２３０が接触しないように結合され得る。図１１を参照すれば、第１プレート１００と第２プレート２００は一部領域（Ｍ１）で第１チャネル１３０の下部面と第２チャネル２３０の下部面が接触し、残り領域（Ｍ２）で第１チャネル１３０の下部面と第２チャネル２３０の下部面が接触しないように結合される。一方、接触領域と非接触領域の比率は後述する冷却水流動を考慮して決定され得る。
【００４４】
前述した通り、第１プレート１００は長さ方向に沿って直線流路を有するように設けられた複数個の第１チャネル１３０を有する。図３および図４を参照すれば、第１プレート１００は、第１プレート１００と第２プレート２００の間の空間に第３流体の流動空間を提供するように、第２プレート２００の第１面２０２と向かい合う第１チャネル１３０の一面（下部面）に設けられた複数個の第３チャネル１６０を有する。また、第１プレート１００は、幅方向に沿って隣接する少なくとも２個の第３チャネル１６０の中心を連結した仮想の第１線分（Ｅ１）が幅方向に対して傾斜するように設けられ得る。また、第１流体は燃料であり、第２流体は酸化剤であり、第３流体は冷却水であり得る。また、第１線分（Ｅ１）は第３流体の流動方向、すなわち冷却水の流動方向を表わす。また、隣接する第３チャネル１６０からなる仮想の領域（Ｄ１）は、第１冷却水流路（Ｄ１）を表わす。整理すると、第１プレート１００の第１面１０１を通じて燃料の流動がなされ、第２面１０２を通じて冷却水の流動がなされ得る。一方、第１プレート１００は、幅方向に沿って隣接する少なくとも２個の第３チャネル１６０の中心を連結した仮想の第１線分が幅方向と平行するように設けられてもよい。また、第１プレート１００は、幅方向に沿って隣接する第３チャネル１６０の中心を連結した仮想の第１線分が一部領域で幅方向に対して傾斜するように設けられ、一部領域で幅方向と平行するように設けられてもよい。また、複数個の第３チャネル１６０は、第１チャネル１３０の直線流路（Ｃ１）で長さ方向（ｙ軸方向）に沿って所定間隔で離隔するように設けられ得る。すなわち、第１プレート１００の長さ方向（ｙ側方向）に沿って複数個の第１線分（Ｅ１）が形成され得る。
【００４５】
前述した通り、第１チャネル１３０は直線流路（Ｃ１）で長さ方向に沿ってチャネルの深さが異なるように設けられ、第１チャネル１３０は、第１深さを有する第１領域１４０と第１深さより小さい第２深さを有する第２領域１５０を含むことができる。ここで前記第３チャネル１６０は前記第１チャネル１３０の第２領域１５０で形成され得る。また、第１プレート１００で第１チャネル１３０の段差構造によって第３チャネル１６０が従属的に形成されてもよい。
【００４６】
一方、第２プレート２００は長さ方向に沿って直線流路を有するように設けられた複数個の第２チャネル２３０を含む。図７および図８を参照すれば、第２プレート２００は、第１プレート１００と第２プレート２００の間の空間に第３流体の流動空間を提供するように、第１プレート１００の第２面１０２と向かい合う第２チャネル２３０の一面（下部面）に設けられた複数個の第４チャネル２６０を有する。図１０を参照すれば、第１プレート１００と第２プレート２００は、幅方向に沿って隣接する第３チャネル１６０の中心を連結した仮想の第１線分（Ｅ１）と幅方向に沿って隣接する第４チャネル２６０の中心を連結した仮想の第２線分（Ｅ２）が一部領域で交差するように結合される。
【００４７】
また、第２線分（Ｅ２）は第３流体の流動方向、すなわち冷却水の流動方向を表わす。また、隣接する第４チャネル２６０からなる仮想の領域（Ｄ２）は、第２冷却水流路（Ｄ２）を表わす。整理すれば、第２プレート２００の第１面２０２を通じて冷却水の流動がなされ、第２面２０１を通じて酸化剤（空気）の流動がなされ得る。一方、第２プレート１００は、幅方向に沿って隣接する少なくとも２個の第４チャネル２６０の中心を連結した仮想の第２線分（Ｅ２）が幅方向と平行するように設けられてもよい。また、第２プレート２００は、幅方向に沿って隣接する第４チャネル２６０の中心を連結した仮想の第２線分（Ｅ２）が一部領域で幅方向に対して傾斜するように設けられ、一部領域で幅方向と平行するように設けられてもよい。また、複数個の第４チャネル２６０は、第２チャネル２３０の直線流路（Ｃ２）で長さ方向（ｙ軸方向）に沿って所定間隔で離隔するように設けられ得る。すなわち、第２プレート２００の長さ方向（ｙ側方向）に沿って複数個の第２線分（Ｅ２）が形成され得る。
【００４８】
前述した通り、第２チャネル２３０は直線流路（Ｃ２）で長さ方向に沿ってチャネルの深さが異なるように設けられ、第２チャネル２３０は、第１深さを有する第１領域２４０と第１深さより小さい第２深さを有する第２領域２５０を含むことができる。ここで前記第４チャネル２６０は前記第２チャネル２３０の第２領域２５０で形成され得る。また、第２プレート２００で第２チャネル２３０の段差構造によって第４チャネル２６０が従属的に形成されてもよい。
【００４９】
仮想の第１線分（Ｅ１）と第２線分（Ｅ２）が一部領域で交差するように第１プレート１００および第２プレート２００は、第１線分（Ｅ１）および第２線分（Ｅ２）がそれぞれ幅方向に対して傾斜するように設けられ得る。例えば、図９および図１０を参照すれば、第１線分（Ｅ１）は第１方向（反時計回り方向）に傾斜するように設けられ、第２線分（Ｅ２）は第１方向と反対方向である第２方向（時計方向）に傾斜するように設けられ得る。また、図９を参照すれば、第１チャネル１３０の長さ方向に沿った第３チャネル１６０の長さと第２チャネル２３０の長さ方向に沿った第４チャネル２６０の長さはそれぞれ異なるように設けられ得る。これは、各チャネル１３０、２３０での第１領域と第２領域の長さの比率によるものであり得る。
【００５０】
また、図９および図１０を参照すれば、第１プレート１００側で第１線分（Ｅ１）方向に沿って流動する第３流体と第２プレート２００側で第２線分方向に沿って流動する第３流体（Ｅ２）は交差領域で合致および分岐される。具体的には、第１冷却水流路（Ｄ１）と第２冷却水流路（Ｄ２）は交差領域で合致および分岐されるように設けられる。
【００５１】
図１３〜図１６は本発明のさらに他の実施例と関連した分離板を構成するプレート１００'、２００'の平面図である。図１３および図１４は第１プレート１００'の第１面１０１'と第２面１０２'の変形例をそれぞれ示し、図１５および図１６は第２プレート２００'の第２面２０１'と第１面２０２'の変形例をそれぞれ示す。図１３に図示された矢印は水素の流動方向を表わし、図１４に図示された矢印は第１冷却水流路の流動方向を表わし、図１５は空気の流動方向を表わし、図１６に図示された矢印は第２冷却水流路の流動方向を表わす。
【００５２】
図１３〜図１６を参照すれば、それぞれのプレートは、第１および第２冷却水流路と関連して、第１および第２プレート１００'、２００'の長さ方向だけでなく幅方向に沿って複数個の仮想の線分が形成されるように設けられてもよい。
【００５３】
前述した本発明の好ましい実施例は、例示の目的のために開示されたものであって、本発明に対する通常の知識を有する当業者であれば本発明の思想と範囲内で多様な修正、変更、付加が可能であり、このような修正、変更および付加は下記の特許請求の範囲に属すると理解されるべきである。
【産業上の利用可能性】
【００５４】
本発明の一実施例によれば、反応領域の全区間に亘って均一な冷却水の供給および熱回収が可能な冷却水流路が形成された分離板が提供され、前記分離板は反応面の温度調整が容易であり、熱負荷によって性能および耐久性が減少することを防止することができる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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