(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガス拡散層を有する燃料電池スタック用の分離板であって、
所定の間隔で離隔配列された複数のリブレット要素と、
隣接する２つのリブレット要素を連結する、複数の連結バーを含み、
それぞれの前記リブレット要素は、所定の面積を有し前記ガス拡散層と接触する接触部と、
前記接触部の両側からそれぞれ延長された第１隔壁及び第２隔壁を含み、
前記連結バーは、隣接する２つの前記第１隔壁または隣接する２つの前記第２隔壁を連結し、
前記第１隔壁と前記接触部及び前記第２隔壁で形成された空間は、連結バーの連結方向に沿って開放され、
少なくとも２つの前記リブレット要素は、
それぞれの前記接触部が互いに異なる面積を有するように設けられ、
複数の前記リブレット要素は、第１方向に沿って同軸上に位置するように配列され、かつ前記第１方向と直交する第２方向に沿って配列され、
前記分離板は、前記第２方向に沿った特定位置で、反応ガスが流動する前半流路及び後半流路に区分され、後半流路は、反応ガスの流動方向の反対方向に、生成水が前記連結バーの間の空間を介して連続的に流動可能に設けられた
分離板。
【請求項２】
複数の前記リブレット要素は、
前記第１方向に沿って前記接触部が互いに異なる面積を交互に有するように配列された
請求項１に記載の分離板。
【請求項３】
複数の前記リブレット要素は、
前記第１方向と直交する前記第２方向に沿って前記接触部が互いに異なる面積を交互に有するように配列された
請求項２に記載の分離板。
【請求項４】
複数の前記連結バーは、前記第１方向に沿って隣接する前記リブレット要素を連結し、
隣接する前記連結バーは、連続的に前記第１方向に沿ってすべて連結された
請求項２または３に記載の分離板。
【請求項５】
複数の前記連結バーは、前記第１方向に沿って隣接する前記リブレット要素を連結し、
隣接する前記連結バーは、断続的に前記第１方向に沿って一部連結された
請求項２または３に記載の分離板。
【請求項６】
ガス拡散層を有する燃料電池スタック用の分離板であって、
所定の間隔で離隔配列された複数のリブレット要素と、
隣接する２つのリブレット要素を連結する、複数の連結バーを含み、
それぞれの前記リブレット要素は、所定の面積を有し前記ガス拡散層と接触する接触部と前記接触部の両側からそれぞれ延長された第１隔壁及び第２隔壁を含み、
前記連結バーは、隣接する２つの前記第１隔壁または隣接する２つの前記第２隔壁を連結し、
前記第１隔壁と前記接触部及び前記第２隔壁で形成された空間は、連結バーの連結方向に沿って開放され、
前記接触部に対する前記第１隔壁の傾斜度と前記接触部に対する前記第２隔壁の傾斜度は、互いに異なるように設定され、
複数の前記リブレット要素は、第１方向に沿って同軸上に位置するように配列され、かつ前記第１方向と直交する第２方向に沿って配列され、
前記分離板は、前記第２方向に沿った特定位置で、反応ガスが流動する前半流路及び後半流路に区分され、後半流路は、反応ガスの流動方向の反対方向に、生成水が前記連結バーの間の空間を介して連続的に流動可能に設けられた
分離板。
【請求項７】
膜−電極接合体と、
前記膜−電極接合体の一面に設けられたガス拡散層と、
所定の間隔で離隔配列され、それぞれ前記ガス拡散層と接触する複数のリブレット要素及び隣接する２つのリブレット要素を連結する複数の連結バーを含む分離板と、
複数の連結バーと接触した状態で設けられたプレートと、
を含み、
前記分離板は、前記ガス拡散層と前記プレートとに囲まれ、
それぞれの前記リブレット要素は、所定の面積で前記ガス拡散層と接触する接触部と前記接触部の両側からそれぞれ前記プレートに向かって延長された第１隔壁及び第２隔壁を含み、
少なくとも２つの前記リブレット要素は、それぞれの前記接触部が互いに異なる面積を有するように設けられ、
複数の前記リブレット要素は、第１方向に沿って同軸上に位置するように配列され、かつ前記第１方向と直交する第２方向に沿って配列され、
前記分離板は、前記第２方向に沿った特定位置で、反応ガスが流動する前半流路及び後半流路に区分され、後半流路は、反応ガスの流動方向の反対方向に、生成水が前記連結バーの間の空間を介して連続的に流動可能に設けられた
燃料電池スタック。
【請求項８】
複数の前記リブレット要素は、
前記第１方向に沿って同軸上に位置するように配列され、
連結バーは、隣接する２つの前記第１隔壁または、
隣接する２つの前記第２隔壁を、
前記第１方向に沿って連結するように設けられる
請求項７に記載の燃料電池スタック。
【請求項９】
それぞれの前記リブレット要素は、前記第１方向と直交する前記２方向に沿って前記第１隔壁と前記第２隔壁の中心が一致しないように配列され、
反応ガスは、前記第２方向に沿って流動するように第１隔壁側に供給される
請求項８に記載の燃料電池スタック。
【請求項１０】
後半流路で、隣接する前記連結バーは、
生成水の流動通路を提供するように、
断続的に前記第１方向に沿って一部連結された
請求項７から９のいずれか１項に記載の燃料電池スタック。
【請求項１１】
前半流路で、隣接する前記連結バーは、
連続的に前記第１方向に沿ってすべて連結された
請求項１０に記載の燃料電池スタック。
【請求項１２】
前記第２方向による後半流路の長さは、
前記第２方向による前半流路の長さよりも長く形成された
請求項７から１１のいずれか１項に記載の燃料電池スタック。
【請求項１３】
前半流路で、複数の前記リブレット要素の前記接触部は、
前記第２方向に沿って同じ面積を有するように配列された
請求項７から１１のいずれか１項に記載の燃料電池スタック。
【請求項１４】
後半流路で、複数の前記リブレット要素は、
前記第２方向に沿って前記接触部が互いに異なる面積を交互に有するように配列された
請求項１１から１３のいずれか１項に記載の燃料電池スタック。
【請求項１５】
膜−電極接合体と、
前記膜−電極接合体の一面に設けられたガス拡散層と、
所定の間隔で離隔配列され、それぞれ前記ガス拡散層と接触する複数のリブレット要素及び隣接する２つのリブレット要素を連結する複数の連結バーを含む分離板と、
複数の連結バーと接触した状態で設けられたプレートと、
を含み、
前記分離板は、前記ガス拡散層と前記プレートとに囲まれ、
それぞれの前記リブレット要素は、前記ガス拡散層と接触する接触部と前記接触部の両側からそれぞれ前記プレートに向かって延長された第１隔壁及び第２隔壁を含み、
前記第１隔壁と前記接触部及び前記第２隔壁で形成された空間は、連結バーの連結方向に沿って開放され、
前記接触部に対する前記第１隔壁の傾斜度と前記接触部に対する前記第２隔壁の傾斜度は、互いに異なるように設定され、
複数の前記リブレット要素は、第１方向に沿って同軸上に位置するように配列され、かつ前記第１方向と直交する第２方向に沿って配列され、
前記分離板は、前記第２方向に沿った特定位置で、反応ガスが流動する前半流路及び後半流路に区分され、後半流路は、反応ガスの流動方向の反対方向に、生成水が前記連結バーの間の空間を介して連続的に流動可能に設けられた
燃料電池スタック。
【請求項１６】
反応ガスは、
第１隔壁側に供給されるように設けられた
請求項１５に記載の燃料電池スタック。
【請求項１７】
前記第１隔壁は、反応ガスの流動に、前記ガス拡散層に向かう速度成分を付与するように傾斜する
請求項１６に記載の燃料電池スタック。
【請求項１８】
前記第１隔壁は、前記第２隔壁よりも緩やかな傾斜を有するように設けられた
請求項１６に記載の燃料電池スタック。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、分離板及びこれを含む燃料電池スタックに関する。
【０００２】
本出願は、２０１５年７月３１日付け韓国特許出願第１０−２０１５−０１０８８００号に基づく優先権の利益を主張し、当該韓国特許出願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】
一般的に、燃料電池（Ｆｕｅｌ  Ｃｅｌｌ）は、燃料と酸化剤の電気化学反応を通じて電気エネルギーを発生させるエネルギー変換装置であり、燃料が継続的に供給される限り持続的に発電が可能な長所がある。
【０００４】
水素イオンを透過させることができる高分子膜を電解質として使用する高分子電解質燃料電池（Ｐｏｌｙｍｅｒ  Ｅｌｅｃｔｒｏｌｙｔｅ  Ｍｅｍｂｒａｎｅ  Ｆｕｅｌ  Ｃｅｌｌ、ＰＥＭＦＣ）は、他の形態の燃料電池に比べて低い、約１００℃以下の作動温度を有し、エネルギー転換効率と出力密度が高く、応答特性が速 いという長所がある。それだけではなく、小型化が可能であるために、携帯用、車両用及び家庭用電源装置として提供され得る。
【０００５】
高分子電解質燃料電池スタックは、高分子物質で構成された電解質膜を中心にアノード（Ａｎｏｄｅ）とカソード（Ｃａｔｈｏｄｅ）がそれぞれ塗布されて形成された電極層を備える膜−電極接合体（Ｍｅｍｂｒａｎｅ  Ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ  Ａｓｓｅｍｂｌｙ、ＭＥＡ）、反応気体を反応領域の全体にわたって均等に分布させ、アノード電極の酸化反応に応じて発生した電子をカソード電極側に伝達する役割のガス拡散層（Ｇａｓ  Ｄｉｆｆｕｓｉｏｎ  Ｌａｙｅｒ、ＧＤＬ）、反応気体をガス拡散層に供給し、電気化学反応に応じて発生した水を外部に排出させる分離板（Ｂｉｐｏｌａｒ  Ｐｌａｔｅ）、分離板または膜−電極接合体の反応領域の外周に配置されて反応気体及び冷却水の漏れを防止する、弾性を有するゴム素材のガスケット（Ｇａｓｋｅｔ）を含み得る。
【０００６】
従来の燃料電池スタック用分離板は、反応気体と生成された水の流れが２次元のチャネルを介して同じ方向に沿って進行するように構成されるか、交差する３次元の立体形状を介して分配及び排出されるように構成される。しかし、様々な運転条件の下で可変的な量の水を効率的に排出させるには不適切な構造を有し、これによって、燃料電池スタックの性能を低下させる問題を有する。
【０００７】
特に、高出力領域で、燃料電池内の水伝達（供給／生成／排出）の不均衡が発生し、反応面内の反応ガスの高い物質伝達抵抗（通常拡散抵抗）が発生する技術的な問題がある。
【０００８】
また、従来の分離板、例えば、Ｍｅｔａｌ  Ｍｅｓｈ、Ｅｘｐａｎｄｅｄ  Ｍｅｔａｌなどを適用した分離板の場合、反応ガス及び生成水の移動通路の区分が明確ではないため、微細流路内の凝縮水の閉塞による反応ガス供給効率の低下及び性能の不安定さの問題が発生する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、乱流の流動及び渦流の形成によって熱及び物質伝達特性を向上させ得る分離板及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。
【００１０】
また、本発明は、凝縮水を効果的に排出させることができる分離板及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。
【００１１】
また、本発明は、効率的な水分管理を通じて反応ガスの供給効率を向上させ得、性能の不安定さを防止できる分離板及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】
【００１２】
前述の課題を解決するために、本発明の一側面によると、所定の間隔で離隔配列された複数のリブレット要素と、隣接する２つのリブレット要素を連結する、複数の連結バーを含む分離板が提供される。
【００１３】
ここで、それぞれのリブレット要素は、所定の面積を有する接触部と、前記接触部の両側からそれぞれ延長された第１隔壁及び第２隔壁を含む。また、第１隔壁と接触部及び第２隔壁で形成された空間は、連結バーの連結方向に沿って開放される。また、少なくとも２つのリブレット要素は、それぞれの接触部が互いに異なる面積を有するように設けられる。
【００１４】
また、本発明の他の側面によると、所定の間隔で離隔配列された複数のリブレット要素と、隣接する２つのリブレット要素を連結する、複数の連結バーを含む分離板が提供される。
【００１５】
ここで、それぞれのリブレット要素は、所定の面積を有する接触部と前記接触部の両側からそれぞれ延長された第１隔壁及び第２隔壁を含む。また、第１隔壁と接触部及び第２隔壁で形成された空間は、連結バーの連結方向に沿って開放される。また、接触部に対する第１隔壁の傾斜度と接触部に対する第２隔壁の傾斜度は、互いに異なるように設定される。
【００１６】
また、本発明のまた他の側面によると、膜−電極接合体と、膜−電極接合体の一面に設けられたガス拡散層と、所定の間隔で離隔配列され、それぞれガス拡散層と接触する複数のリブレット要素及び隣接する２つのリブレット要素を連結する複数の連結バーを含む分離板と、複数の連結バーと接触した状態で分離板を囲むように設けられたプレートと、を含む燃料電池スタックが提供される。
【００１７】
ここで、それぞれのリブレット要素は、所定の面積でガス拡散層と接触する接触部と前記接触部の両側からそれぞれプレートに向かって延長された第１隔壁及び第２隔壁を含む。少なくとも２つのリブレット要素は、それぞれの接触部が互いに異なる面積を有するように設けられる。
【００１８】
また、本発明のまた他の側面によると、膜−電極接合体と、膜−電極接合体の一面に設けられたガス拡散層と、所定の間隔で離隔配列され、それぞれガス拡散層と接触する複数のリブレット要素及び隣接する２つのリブレット要素を連結する複数の連結バーを含む分離板と、複数の連結バーと接触した状態で分離板を囲むように設けられたプレートを含む燃料電池スタックが提供される。
【００１９】
ここで、それぞれのリブレット要素は、ガス拡散層と接触する接触部と前記接触部の両側からそれぞれプレートに向かって延長された第１隔壁及び第２隔壁を含む。また、第１隔壁と接触部及び第２隔壁で形成された空間は、連結バーの連結方向に沿って開放される。また、接触部に対する第１隔壁の傾斜度と接触部に対する第２隔壁の傾斜度は、互いに異なるように設定される。
【発明の効果】
【００２０】
以上で示したように、本発明の一実施例と関連した分離板及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。
【００２１】
交差衝突による乱流の流動、渦流の形成による熱熱及び物質伝達特性を向上させ得る。
【００２２】
分離板内の気体の流れと液体（例えば、水）の流れを効率的に分配することができ、分離板内の気体の流れと液体（例えば、水）の流れを最適化することができる。また、凝縮水が分離板内に蓄積されることを防止できる。特に、ガス拡散層／膜−電極接合体と隣接する３次元の不連続リブレット要素の上端部内に傾斜面が形成されることに応じて、乱流混合対流による酸化剤の伝達が促進され、ガス拡散層の平面／厚さ方向への平均流速が増加することにより、凝縮水の排出が向上する。
【００２３】
また、酸化ガスの過量流入による乾燥現象を防止するために、反応ガスが流入する流路の前半部区間（全体反応ガス流動長さの約３０ないし４０％以下の区間）には、不連続の水の移動通路を形成し、流路の後半部区間には、フラッディング（Ｆｌｏｏｄｉｎｇ）防止のために連続的水の移動通路を形成することにより、効率的な水分管理が可能であり、その結果、効率的に水分を管理でき、反応ガスの供給効率を向上させ、性能の不安定さを防止できる。
【００２４】
また、メタルラス（Ｍｅｔａｌ  Ｌａｔｈ  Ｃｕｔｔｉｎｇ）、エッチング、マイクロパンチング、スタンピングなどを通じて、分離板の製造費用及び製造時間を削減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の一実施例と関連した分離板の斜視図である。
【図２】図１に図示された分離板の正面図である。
【図３】図１に図示された分離板の背面図である。
【図４】燃料電池スタックを構成する分離板で、生成水とガスの流動を説明するための正面図である。
【図５】本発明の一実施例と関連した燃料電池スタックの断面図である。
【図６】リブレット要素の第１隔壁及び第２隔壁の傾斜角度を説明するための概念図である。
【図７】それぞれ図３に図示されたＡ部分とＣ部分の拡大斜視図である。
【図８】それぞれ図３に図示されたＡ部分とＣ部分の拡大斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、本発明の一実施例による分離板及びこれを含む燃料電池スタックを添付された図面を参考して具体的に説明する。
【００２７】
また、図面符号にかかわらず、同一または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、これについての重複説明は、省略することとし、説明の便宜のために図示された各構成部材の大きさ及び形状は、拡大されたり、縮小され得る。
【００２８】
図１は、本発明の一実施例と関連した分離板１００の斜視図であり、図２は、図１に図示された分離板１００の正面図であり、図３は、図１に図示された分離板１００の背面図である。
【００２９】
また、図４は、燃料電池スタックを構成する分離板で、生成水とガスの流動を説明するための正面図であり、図５は、本発明の一実施例と関連した燃料電池スタック１の断面図であり、図６は、リブレット要素の第１隔壁及び第２隔壁の傾斜角度を説明するための概念図である。
【００３０】
また、図７及び図８は、それぞれ図３に図示されたＡ部分とＣ部分の拡大斜視図である。
【００３１】
本発明の一実施例と関連した燃料電池スタック１は、膜−電極接合体１０と膜−電極接合体１０の一面に設けられたガス拡散層２０及び分離板１００を含む。また、前記分離板１００は、一部領域でガス拡散層２０と接触するように配置される。
【００３２】
添付された図面を参照して分離板１００の構造を説明する。
【００３３】
前記分離板１００は、所定の間隔で離隔配置された複数のリブレット要素１１０、１２０及び隣接する２つのリブレット要素１１０、１２０を連結する、複数の連結バー１３０を含む。複数のリブレット要素１１０、１２０は、第１方向（ｘ軸方向）に沿って所定の間隔で離隔配列され、複数のリブレット要素１１０、１２０は、第１方向（ｘ軸方向）に直交する第２方向（ｙ軸方向）に沿って所定の間隔で離隔配列される。複数のリブレット要素１１０、１２０は、それぞれガス拡散層２０と接触する。
【００３４】
ここで、それぞれのリブレット要素１１０、１２０は、所定の面積を有する接触部１１１、１２１と前記接触部の両側からそれぞれ延長された第１隔壁１１２、１２２及び第２隔壁１１３、１２３を含む。このとき、少なくとも２つのリブレット要素１１０、１２０は、それぞれの接触部１１１、１２１が互いに異なる面積を有するように設けられる。前記のような構造を通じて、接触抵抗による性能の損失を防止でき、例えば、反応領域の２０ないし４０％水準の接触面積を確保し得る。
【００３５】
具体的に、複数のリブレット要素は、複数の第１リブレット要素１１０及び複数の第２リブレット要素１２０を含む。第１及び第２リブレット要素１１０、１２０は、同じ構造を有し、ただし、接触部１１１、１２１の面積にのみ差がある。例えば、第１リブレット要素１１０の接触部１１１の面積は、第２リブレット要素１２０の接触部１２１の面積よりも小さい。
【００３６】
また、第１リブレット要素１１０と第２リブレット要素１２０は、連結バー１３０を介して連結される。連結バー１３０は、隣接する２つの第１隔壁１１２、１２２または、隣接する２つの第２隔壁１１３、１２３を連結するように設けられ得る。
【００３７】
例えば、第１リブレット要素１１０と第２リブレット要素１２０は、連結バー１３０が第１隔壁１１２、１２２を連結することにより連結され得、第１リブレット要素１１０と第２リブレット要素１２０は、連結バー１３０が第２隔壁１１３、１２３を連結することにより連結され得る。
【００３８】
また、第１隔壁１１２と第２隔壁１１３は、それぞれ連結バー１３０に対する傾斜角度が互いに異なるように形成され得る。また、第１隔壁１１２と第２隔壁１１３は、それぞれ接触部１１１に対する傾斜角度が互いに異なるように形成され得る。特に、接触部１１１に対する第１隔壁１１２の傾斜度と接触部１１１に対する第２隔壁１１３の傾斜度は、互いに異なるように設定される。これらの特徴は、図６に図示されたように、熱及び物質伝達特性と関連があるものであって、燃料または、反応ガス（以下、'ガス'ともいう）の流動と併せて後述する。
【００３９】
一方、第１隔壁１１２と接触部１１２及び第２隔壁１１３で形成された空間は、連結バー１３０の連結方向に沿って開放される。また、隣接する２つのリブレット要素１１０、１２０の間には、ガスまたは水が流動できる第１空間部１４０が形成される。
【００４０】
以下、リブレット要素１１０、１２０の配列を具体的に説明する。
【００４１】
複数のリブレット要素１１０、１２０は、第１方向（ｘ軸方向）に沿って同軸上に位置するように配列されることができる。また、複数のリブレット要素１１０、１２０は、第１方向に沿って接触部１１１、１２１が互いに異なる面積を交互に有するように配列されることができる。例えば、第１方向に沿って第１リブレット要素１１０と第２リブレット要素１２０は、交互に配列されることができる。図４及び図５を参照すると、リブレット要素（例えば、１１０）は、第１方向（ｘ軸方向）と直交する第２方向（ｙ軸方向）に沿って第１隔壁１１２と第２隔壁１１３の中心が一致しないように配列されることができる。また、複数のリブレット要素１１０、１２０は、第１方向と直交する第２方向（ｙ軸方向）に沿って接触部が互いに異なる面積を交互に有するように配列されることができる。
【００４２】
一方、図７を参照すると、複数の連結バー１３０は、第１方向に沿って隣接するリブレット要素１１０、１２０を連結し、隣接する連結バー１３０は、連続的に第１方向に沿ってすべて連結されることができる（Ａ部分参照）。
【００４３】
これとは異なり、図８を参照すると、複数の連結バー１３０は、第１方向に沿って隣接するリブレット要素１１０、１２０を連結し、隣接する連結バー１３０は、断続的に第１方向に沿って一部連結されることができる（Ｃ部分参照）。
【００４４】
一方、燃料電池スタック１は、複数の連結バー１３０と接触した状態で分離板１００を囲むように設けられたプレート３０を含む。分離板１００を介してガスと水の流動が分離されることができ、特に、水（生成水）は、連結バー１３０の間の間隔及びプレート３０の表面を介して流動できる。例えば、図４を参照すると、ガス（Ｇ）の流動方向と生成水Ｗの流動方向は、互いに反対方向であり得る。
【００４５】
図４を参照すると、複数のリブレット要素１１０、１２０は、第１方向に沿って同軸上に位置するように配列されることができる。また、それぞれのリブレット要素１１０、１２０は、第１方向と直交する第２方向に沿って第１隔壁１１２と第２隔壁１１３の中心が一致しないように配列されることができる。また、反応ガスＧは、前記第２方向に沿って流動するように第１隔壁１１２側に供給され得る。
【００４６】
このような構造で、酸化ガスＧの混合衝突交差流動、リブレット要素の傾斜面（例えば、第１隔壁）に沿う酸化ガスの乱流混合対流流動によって、反応電極面内の酸化ガス伝達及び電気化学反応による生成水の排出が促進され得る。特に、ガス拡散層２０、膜−電極接合体１０内部の混合拡散−対流流動による反応面内の空冷効果を誘導し得る。したがって、反応面内の局所的熱負荷が集中されることを防止できる。
【００４７】
前記分離板１００は、第２方向（ｙ軸方向または、流動方向）に沿って、特定位置Ｂで反応ガスＧが流動する前半流路Ｂ１及び後半流路Ｂ２に区分され得る。ここで、後半流路Ｂ２は、反応ガスの流動方向の反対方向に生成水Ｗが連結バー１３０の間の空間（図８のＣ部分参照）を介して連続的に流動可能に設けられ得る。このために、後半流路Ｂ２で、隣接する連結バー１３０は、生成水Ｗの流動通路を提供するように断続的に第１方向に沿って一部連結され得る。
【００４８】
これとは異なり、前半流路Ｂ１で、隣接する連結バー１３０は、連続的に第１方向に沿ってすべて連結され得る（図７のＡ部分参照）。また、第２方向による後半流路Ｂ２の長さは、第２方向による前半流路Ｂ１の長さよりも長く形成され得る。
【００４９】
一方、前半流路Ｂ１で、複数のリブレット要素の接触部は、第２方向に沿って同じ面積を有するように配列されることができる。例えば、複数の第１リブレット要素が順に配列されることができる。これとは異なり、後半流路Ｂ２で、複数のリブレット要素は、第２方向に沿って接触部が互いに異なる面積を交互に有するように配列されることができる。このように、前半流路及び後半流路がリブレット要素の配列を通じて互いに異なる流動特性を有するように調節できる。
【００５０】
整理すると、アノード／カソード間の相互水伝達による電解質膜内の水均衡を維持するために、分離板１００内の微細成形流路の区間を分離させることができる。特に、前記前半流路区間Ｂ１で、不連続的な水の移動通路を配置し、自重によって下端部に流入した凝縮水の電極面内の滞留時間を増加させることができる。したがって、カソード入口側からアノード出口側への水の逆拡散を促進することができ、過量の酸化ガス流入によるカソード入口側の膜−電極接合体の乾燥を防止できる効果がある。また、後半流路区間Ｂ２で、連続的な水の移動通路を配置し、水伝達経路の物質伝達抵抗を減少させることにより、カソード出口側のフラッディングを防止できる。
【００５１】
一方、接触部（例えば、１１１）に対する第１隔壁１１２の傾斜度と接触部に対する第２隔壁１１３の傾斜度は、互いに異なるように設定される。前述したように、反応ガスＧは、第１隔壁１１１側に供給されるように設けられる。図４及び図６を参照すると、第１隔壁１１１は、反応ガスＧの流動に、ガス拡散層２０に向かう速度成分を付与するように傾斜する。また、第１隔壁１１２は、第２隔壁１１３よりも緩やかな傾斜を有するように設けられ得る。
【００５２】
前記のような分離板１００は、様々な方法で製造でき、例えば、薄板金属素材とスタンピング工程を通じて製造できる。
【００５３】
以上で説明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り、本発明についての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様々な修正、変更、付加が可能であり、これらの修正、変更及び付加は、下記の特許請求範囲に属するものと理解すべきである。
【００５４】
本発明の一実施例と関連した分離板及びこれを含む燃料電池スタックは、交差衝突による乱流の流動、渦流の形成による熱及び物質伝達特性を向上させ得る。
【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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