일반기술

연료전지의 스택 체결장치

일반적으로 연료전지 중에서 용융탄산염 연료전지는 탄산염의 용융물을 전해질로 사용하여 작동온도가 650℃로 높기 때문에 전기화학 반응의 속도가 빨라 저온형 연료전지와는 달리 백금 등의 귀금속 촉매가 필요하지 않으며, 전기와 고온의 배열을 함께 이용할 경우 80% 이상의 열효율을 기대할 수 있어 석탄 가스화에 의한 복합 열병합 발전이 가능하다. 이러한 용융탄산염 연료전지의 단위셀(unit cell)은, 전기화학 반응이 일어나는 연료극(anode) 및 산소극(cathode), 연료가스와 산화제가스의 유로를 형성하는 분리판, 전하를 포집하는 집전판과, 적층의 편의를 위해 시트의 형태로 제작되는 전해질판, 용융된 탄산염을 수용하는 매트릭스로 구성되며, 연료극으로 연료가스를 공급하고 산소극으로는 산화제 가스를 공급하면 각각의 전극에서 전기화학반응이 발생하여 직류전력이 얻어진다. 이때 전지전체에서는 수소와 산소가 반응하여 물이 생성되는 반응이 일어난다.이때, 단위셀의 전압은 정격방전시에 약 0.8V로 낮기 때문에 실제 발전에서는 기본 구성셀인 단위셀을 다수 적층하여 전압을 높이고, 셀 면적을 증가시켜 고출력화를 달성하게 된다. 이렇게 단위셀을 여러 단 적층한 것을 스택(stack)이라 한다.본 기술은 압력용기의 외부로 로드 셀을 배치하여 지지바를 통해 전달되는 상판의 가압력을 감지하여 스택 유니트에 가하여지는 압축력을 측정하도록 함으로써, 개방형은 물론이고 폐쇄형에 적용되더라도 로드 셀이 오동작 또는 파손되지 않도록한 것이다.본 기술의 로드 셀를 압력용기외부에 설치되어 실린더브래킷에 고정되며, 지지바를 통해전달되는 상판의 가압력을 감지하여 스택유니트에 가하여지는 압축력을 측정하며, 실린더브래킷에는 지지바가 유통 가능한 통공이 형성되고, 로드 셀은 축방향의 중공을 가지며, 지지바는 통공 및 중공을 통과하여 그 선단에서 상판에 체결되는 너트가 결합된 구성으로 이루어진다.이와같은 구성으로 이루어진 본 기술은 스택 유니트에 가하여지는 압축력을 측정하는 로드 셀이 압력용기의 외부에 배치되어 내부의 고온 조건에 의해 오동작 또는 파손되지 않으므로 안정적인 동작을 할 수 있다.