KR100488726B1 - 연료전지 시스템의 수소 공급장치 - Google Patents

연료전지 시스템의 수소 공급장치 Download PDF

Info

Publication number
KR100488726B1
KR100488726B1 KR10-2002-0079573A KR20020079573A KR100488726B1 KR 100488726 B1 KR100488726 B1 KR 100488726B1 KR 20020079573 A KR20020079573 A KR 20020079573A KR 100488726 B1 KR100488726 B1 KR 100488726B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
hydrogen
hydride
fuel cell
storage unit
cell stack
Prior art date
Application number
KR10-2002-0079573A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20040051884A (ko
Inventor
김성균
Original Assignee
현대자동차주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 현대자동차주식회사 filed Critical 현대자동차주식회사
Priority to KR10-2002-0079573A priority Critical patent/KR100488726B1/ko
Priority to JP2003176982A priority patent/JP3742892B2/ja
Priority to US10/608,946 priority patent/US7125618B2/en
Publication of KR20040051884A publication Critical patent/KR20040051884A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR100488726B1 publication Critical patent/KR100488726B1/ko

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04082—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration
    • H01M8/04201—Reactant storage and supply, e.g. means for feeding, pipes
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C11/00—Use of gas-solvents or gas-sorbents in vessels
    • F17C11/005—Use of gas-solvents or gas-sorbents in vessels for hydrogen
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04007—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids related to heat exchange
    • H01M8/04029—Heat exchange using liquids
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04082—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration
    • H01M8/04089—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of gaseous reactants
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04298—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
    • H01M8/04313—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by the detection or assessment of variables; characterised by the detection or assessment of failure or abnormal function
    • H01M8/0432—Temperature; Ambient temperature
    • H01M8/04358—Temperature; Ambient temperature of the coolant
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04298—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
    • H01M8/04313—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by the detection or assessment of variables; characterised by the detection or assessment of failure or abnormal function
    • H01M8/0438—Pressure; Ambient pressure; Flow
    • H01M8/04425—Pressure; Ambient pressure; Flow at auxiliary devices, e.g. reformers, compressors, burners
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04298—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
    • H01M8/04694—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by variables to be controlled
    • H01M8/04701—Temperature
    • H01M8/04708—Temperature of fuel cell reactants
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04298—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
    • H01M8/04694—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by variables to be controlled
    • H01M8/04701—Temperature
    • H01M8/04731—Temperature of other components of a fuel cell or fuel cell stacks
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/06—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues
    • H01M8/0606—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues with means for production of gaseous reactants
    • H01M8/0656—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues with means for production of gaseous reactants by electrochemical means
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/10—Fuel cells with solid electrolytes
    • H01M8/1004—Fuel cells with solid electrolytes characterised by membrane-electrode assemblies [MEA]
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/32—Hydrogen storage
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/50—Fuel cells

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Fuel Cell (AREA)

Abstract

본 발명에 의한 연료전지 수소 공급시스템은, 수소를 저장하는 수소 저장유닛을 포함하고, 수소화물 수용액을 저장하는 수소화물 저장유닛을 포함한다. 반응기/가스분리기는 상기 수소화물 저장유닛으로부터 수소화물 수용액을 공급받아 이를 반응시켜 산화물과 수소를 생성하고, 열교환기는 상기 반응기/가스분리기에서 생성된 고온의 수소를 공급받아 상기 수소에 포함된 열을 연료전지 스택을 순환하는 냉각수로 전달한다. 재생기는, 반응기/가스분리기로부터 공급되는 산화물과 수소 저장유닛으로부터 공급되는 수소를 반응시켜 수소화물 수용액을 생성한다. 수소 저장유닛과 연료전지 스택을 연결하는 연결관에는 제1개폐밸브가 설치되고, 수소 저장유닛과 재생기를 연결하는 연결관에는 제2개폐밸브가 설치되며, 열교환기와 연료전지 스택을 연결하는 연결관에는 제3개폐밸브가 설치된다. 냉각수 온도 검출기는 연료전지 스택으로 공급되는 냉각수의 온도를 검출한다. 제어유닛은, 상기 연료전지 스택으로 공급되는 냉각수의 온도를 기초로 제1개폐밸브, 제2개폐밸브, 및 제3개폐밸브를 개폐작동시킨다.

Description

연료전지 시스템의 수소 공급장치{HYDROGEN SUPPLY SYSTEM FOR A FUEL-CELL SYSTEM}
본 발명은 연료전지의 수소 공급시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 저온 시동성을 개선하고 수소 연비의 향상을 도모할 수 있는 연료전지 수고 공급시스템에 관한 것이다.
연료전지(fuel-cell)는 연료의 산화에 의해 생기는 화학에너지를 전기에너지로 변환시키는 전지이다.
수소-산소 연료전지가 전형적인 예이며, 수소 외에도 메탄이나 천연가스 등의 기체연료나 메탄올 등의 액체 연료가 사용되기도 한다.
연료전지 시스템에서 연료전지 스택(stack)에서 출력(power)을 얻기 전에 연료전지 스택의 온도가 일정 온도(예를 들어, 50℃) 이상이 되어야 한다. 저온에서 출력을 얻으면 연료전지 스택의 멤브레인(membrane)이나 분리판에 손상이 발생할 수 있다. 즉, 급격한 온도상승으로 인해 연료전지 스택이 열충격(thermal shock)을 받게 되거나, 연료전지의 효율이 나빠지게 된다.
또한, 가습측면에서 보면, 외기 온도와 같은 온도에서 공급되는 수소의 상대습도를 100%로 맞추어 주더라도 연료전지 스택 내부의 반응 주위 온도가 높기 때문에 실질적인 상대습도는 낮아지게 되어 연료전지의 효율이 떨어지게 된다.
연료전지 시스템에서 연료전지 스택 내의 반응 온도 및 냉각수 온도를 높이기 위한 방법으로는, 1)수소를 연소시켜 냉각수 온도를 올리는 방법, 2) 메탄을 연소시켜 냉각수 온도를 올리는 방법, 3)전기가열촉매(Electric Heated Catalyst, EHC)를 이용하는 방법, 4)MEA(Membrane Electrode Assembly) 주위에서의 수소와 산소의 반응을 통해서 온도를 올리는 방법 등이 제안되었다.
수소나 메탄을 연소시켜 냉각수 온도를 상승시키는 방법은, 열함량이 높은 연료(수소나 메탄)를 연소시킴으로써 많은 양의 열을 얻을 수 있어 냉각수 온도를 쉽게 상승시킬 수 있으나, 연료의 연소를 통해 냉각수 온도를 높이게 되면 연료를 소비하게 되므로 연비측면에서 상당히 불리하게 된다. 또한, 수소를 연소시키는 경우, 폭발의 위험이 수반된다.
또한, 전기 에너지를 사용하여 냉각수 온도를 상승시키는 방법은, 시스템의 구성면에서는 간단하지만, 냉각수 온도를 상승시키기 위해 많은 전기를 소모해야 하는 단점이 있다.
그리고, 스택 내부의 수소와 산소의 반응에 의해 온도를 상승시키는 방법은, 반응이 이루어지는 주위의 온도를 높여서 출력을 단시간 내에 뽑을 수 있지만, 전극 촉매 주위의 온도가 갑자기 상승하기 때문에 스택에 열충격(thermal shock)을 줄 수 있다.
본 발명은 상기 전술한 바와 같은 문제점들을 해결하기 위해 창출된 것으로서, 초기 시동시 수소의 소비없이 냉각수 온도를 높일 수 있는 연료전지 수소 공급시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 연료전지 수소 공급시스템은
수소를 저장하는 수소 저장유닛,
수소화물 수용액을 저장하는 수소화물 저장유닛,
상기 수소화물 저장유닛으로부터 수소화물 수용액을 공급받아 이를 반응시켜 산화물과 수소를 생성하는 반응기/가스분리기,
상기 반응기/가스분리기로부터 상기 생성된 수소를 공급받아 상기 수소에 포함된 열을 연료전지 스택을 순환하는 냉각수로 전달하는 열교환기,
상기 반응기/가스분리기로부터 상기 생성된 산화물을 공급받고, 상기 수소 저장유닛으로부터 수소를 공급받으며, 공급받은 산화물과 수소를 반응시켜 수소화물 수용액을 생성하는 재생기,
상기 수소 저장유닛에 저장된 수소가 상기 연료전지 스택으로 공급되도록 상기 수소 저장유닛과 상기 연료전지 스택을 연결하는 연결관에 설치되는 제1개폐밸브,
상기 수소 저장유닛에 저장된 수소가 상기 재생기로 공급되도록 상기 수소 저장유닛과 상기 재생기를 연결하는 연결관에 설치되는 제2개폐밸브,
상기 열교환기를 통과한 수소가 상기 연료전지 스택으로 공급되도록 상기 열교환기와 상기 연료전지 스택을 연결하는 연결관에 설치되는 제3개폐밸브,
상기 연료전지 스택으로 공급되는 냉각수의 온도를 검출하여 해당하는 신호를 생성하는 냉각수 온도 검출기, 및
상기 냉각수 온도 검출기의 신호를 기초로, 상기 제1개폐밸브, 상기 제2개폐밸브, 및 상기 제3개폐밸브를 개폐작동시키는 제어신호를 출력하는 제어유닛
을 포함하되,상기 제어유닛은, 상기 냉각수 온도가 기설정된 온도보다 높은 경우에는 상기 제1개폐밸브를 개방하고 상기 제2 및 제3개폐밸브를 폐쇄하는 제어신호를 출력하고, 상기 냉각수 온도가 기설정된 온도보다 높지 않은 경우에는 상기 제1개폐밸브를 폐쇄하고 상기 제2 및 제3개폐밸브를 개방하는 제어신호를 출력한다.
상기 수소화물 수용액은 나트륨 붕소 수소화물(NaBH4) 수용액, 리튬 붕소 수소화물(LiBH4) 수용액, 리튬 수소화물(LiH) 수용액, 및 나트륨 수소화물(NaH) 수용액 중 어느 하나인 것이 바람직하다.
삭제
삭제
이하, 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다.
도1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 연료전지 수소 공급시스템은, 수소화물 수용액(aqueous hydrides)을 저장하는 수소화물 저장유닛(101)을 포함한다.
수소화물은 물과 반응하여 수소와 고열을 발생시키는 성질을 가지는 화합물이며, 예를 들어, 수소화물은 나트륨 붕소 수소화물(NaBH4), 리튬 붕소 수소화물(LiBH4), 리튬 수소화물(LiH), 나트륨 수소화물(NaH) 등 화학적 수소화물로 할 수 있다. 따라서, 수소화물 수용액은 일정한 조건하에서 반응하여 수소와 산화물을 생성하고, 이때 열이 발생하게 된다.
이하에서는, 수소화물로 NaBH4(sodium boro hydride)가 사용되는 경우에 대해서 설명하나, 본 발명이 이에 한정되지 아니함은 물론이다.
반응기/가스분리기(103)는 수소화물 저장유닛(101)으로부터 수소화물 수용액(NaBH4 수용액)을 공급받으며, 반응기/가스분리기(103) 내에서 NaBH4 수용액이 반응하여 산화물(NaBO2, sodium meta borate), 수소(H2) 및 열을 생성한다.
반응기/가스분리기(103) 내에서의 화학반응식은 아래와 같다.
[화학반응식]
NaBH4 + 2H2O → NaBO2 + 4H2 + Q
여기서, Q는 화학반응시 발생하는 열이며, 그 일부는 수소에 흡수된다.
또한, 반응기/가스분리기(103)는 반응결과 생성된 산화물(NaBO2)과 수소(H2)를 서로 분리하여 산화물(NaBO2)은 재생기(117)로 공급되도록 하고, 수소(H2)는 열교환기(105)를 통과하도록 한다.
상기 반응기/가스분리기(103)는 상기 수소화물(NaBH4) 수용액을 반응시키는 촉매를 포함하는 것이 바람직하며, 예를 들어, 촉매는 플래티넘(Platinum, Pt) 또는 루세늄(Ruthenium, Ru) 등으로 할 수 있다.
반응기/가스분리기(103)에서 발생한 고온의 수소는 열교환기(105)를 통과하는 과정에서 냉각수로 열을 전달한다.
냉각수는 연료전지 스택(109), 냉각수 탱크(111), 라디에이터(113), 냉각수 펌프(115), 및 열교환기(105)를 순환하게 된다.
재생기(117)는 반응기/가스분리기(103)로부터 공급되는 산화물(NaBO2)과 수소탱크(119)로부터 공급되는 수소(H2)를 서로 반응시켜 수소화물 수용액(NaBH4 수용액)을 생성한다.
재생기(117)에서의 화학반응식은 아래와 같다.
[화학반응식]
NaBO2+ 4H2 → NaBH4 + 2H2O
재생기(117)에서 생성된 수소화물 수용액(NaBH4 수용액)은 수소화물 저장유닛(101)으로 공급된다.
수소탱크(119)와 연료전지 스택(109)을 연결하는 연결관에는 제1개폐밸브(121)가 설치되고, 수소탱크(119)와 재생기(117)를 연결하는 연결관에는 제2개폐밸브(123)가 설치되며, 열교환기(105)와 연료전지 스택(109)을 연결하는 연결관에는 제3개폐밸브(125)가 설치된다.
제1, 제2, 및 제3개폐밸브(121, 123, 125)는 제어유닛(127)의 제어신호에 의해 작동하여 연결관을 개폐하도록 구성된다.
예를 들어, 제1, 제2, 및 제3개폐밸브(121, 123, 125)는 제어유닛(127)의 전기신호에 의해 작동하는 솔레노이드 밸브로 각각 할 수 있다.
제어유닛(127)은 열교환기(105)와 연료전지 스택(109) 사이를 흐르는 냉각수의 온도를 검출하는 냉각수 온도 검출기(107)로부터 냉각수 온도 신호를 수신하여 이를 기초로 제1, 제2, 및 제3개폐밸브(121, 123, 125)의 작동을 제어한다.
도2를 참고하면, 우선, 제어유닛(127)은 냉각수 온도를 검출하여(S205 단계), 검출된 냉각수 온도가 기설정된 온도보다 높은지를 판단한다(S210 단계).
여기서, 기설정된 온도는 연료전지 스택에서 화학반응이 용이하게 일어날 수 있을 정도의 온도로 설정하는 것이 바람직하며, 예를 들어, 기설정된 온도는 50℃로 할 수 있다.
검출된 냉각수 온도가 기설정된 온도보다 높은 경우, 제어유닛(127)은 제1개폐밸브(121)는 개방시키고, 제2 및 제3개폐밸브(123, 125)는 폐쇄시킨다(S215 단계).
제1개폐밸브(121)는 개방되고 제2 및 제3개폐밸브(123, 125)는 폐쇄되면, 수소탱크(119)의 수소가 직접 연료전지 스택(109)으로 공급된다.
즉, 검출된 냉각수 온도가 기설정된 온도보다 높은 경우에는 정상적인 운전상태로 간주하여, 수소탱크(119)의 수소를 직접 연료전지 스택(109)으로 공급하는 것이다.
반면, 상기 S210 단계에서, 냉각수 온도가 기설정된 온도보다 높지 않은 경우에는, 제어유닛(127)은 제1개폐밸브(121)는 폐쇄시키고, 제2 및 제3개폐밸브(123, 125)는 개방시킨다(S220 단계).
제1개폐밸브(121)는 폐쇄되고 제2 및 제3개폐밸브(123, 125)는 개방되면, 수소탱크(119)의 수소가 재생기(117)로 공급되고, 반응기/가스분리기(103)에서 수소화물 수용액이 반응을 일으켜 고온의 수소를 생성한다. 반응기/가스분리기(103)에서 생성된 수소는 열교환기(105)에서 냉각수로 열을 전달한 후, 제2개폐밸브(125)를 통과한 후 연료전지 스택(109)으로 공급된다.
즉, 냉각수 온도가 낮은 초기 시동시에 고온의 수소를 생성하고, 수소가 가진 열을 열교환기(105)에서 냉각수로 전달함으로써 냉각수의 온도를 높일 수 있게 되고 그 결과 연료전지 스택(109)에서 화학반응이 보다 안정적이고 용이하게 일어날 수 있게 하여 초기 시동성을 개선한다.
아울러, 수소탱크(119)에서 공급된 수소를 소비하지 않고, 다시 연료전지 스택(109)으로 공급함으로써, 초기 시동성 개선을 위해 수소를 소비하는 것을 막을 수 있다.
상기와 같은 본 발명의 실시예에 의한 연료전지 수소공급 시스템은 수소화물과 물이 반응하는 과정에서 발생하는 열을 이용하여 냉각수의 온도를 상승시킴으로써, 초기 저온 시동성을 개선할 수 있다.
또한, 연료전지의 연료로 사용되는 수소를 소비하지 않고 냉각수 온도를 상승시킴으로써, 연비를 향상시킬 수 있다.
그리고, 초기 시동시 수소를 가습하여 연료전지 스택으로 공급함으로써, 연료전지의 성능을 높이게 된다.
나아가, 수소를 직접 연소시키지 않고 냉각수를 가열하므로, 수소의 연소에 의한 위험을 제거할 수 있다.
도1은 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 연료전지 수소 공급시스템의 개략적인 구성도이다.
도2는 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 연료전지 수소 공급시스템의 제어유닛이 수행하는 제어로직을 보여주는 순서도이다.

Claims (4)

  1. 수소를 저장하는 수소 저장유닛,
    수소화물 수용액을 저장하는 수소화물 저장유닛,
    상기 수소화물 저장유닛으로부터 수소화물 수용액을 공급받아 이를 반응시켜 산화물과 수소를 생성하는 반응기/가스분리기,
    상기 반응기/가스분리기로부터 상기 생성된 수소를 공급받아 상기 수소에 포함된 열을 연료전지 스택을 순환하는 냉각수로 전달하는 열교환기,
    상기 반응기/가스분리기로부터 상기 생성된 산화물을 공급받고, 상기 수소 저장유닛으로부터 수소를 공급받으며, 공급받은 산화물과 수소를 반응시켜 수소화물 수용액을 생성하는 재생기,
    상기 수소 저장유닛에 저장된 수소가 상기 연료전지 스택으로 공급되도록 상기 수소 저장유닛과 상기 연료전지 스택을 연결하는 연결관에 설치되는 제1개폐밸브,
    상기 수소 저장유닛에 저장된 수소가 상기 재생기로 공급되도록 상기 수소 저장유닛과 상기 재생기를 연결하는 연결관에 설치되는 제2개폐밸브,
    상기 열교환기를 통과한 수소가 상기 연료전지 스택으로 공급되도록 상기 열교환기와 상기 연료전지 스택을 연결하는 연결관에 설치되는 제3개폐밸브,
    상기 연료전지 스택으로 공급되는 냉각수의 온도를 검출하여 해당하는 신호를 생성하는 냉각수 온도 검출기, 및
    상기 냉각수 온도 검출기의 신호를 기초로, 상기 제1개폐밸브, 상기 제2개폐밸브, 및 상기 제3개폐밸브를 개폐작동시키는 제어신호를 출력하는 제어유닛
    을 포함하되,
    상기 제어유닛은, 상기 냉각수 온도가 기설정된 온도보다 높은 경우에는 상기 제1개폐밸브를 개방하고 상기 제2 및 제3개폐밸브를 폐쇄하는 제어신호를 출력하고, 상기 냉각수 온도가 기설정된 온도보다 높지 않은 경우에는 상기 제1개폐밸브를 폐쇄하고 상기 제2 및 제3개폐밸브를 개방하는 제어신호를 출력하는 연료전지 수소 공급시스템.
  2. 제1항에서,
    상기 수소화물 수용액은,
    수소화물은 나트륨 붕소 수소화물(NaBH4) 수용액, 리튬 붕소 수소화물(LiBH4) 수용액, 리튬 수소화물(LiH) 수용액, 및 나트륨 수소화물(NaH) 수용액 중 어느 하나인 연료전지 수소 공급시스템.
  3. 삭제
  4. 삭제
KR10-2002-0079573A 2002-12-13 2002-12-13 연료전지 시스템의 수소 공급장치 KR100488726B1 (ko)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR10-2002-0079573A KR100488726B1 (ko) 2002-12-13 2002-12-13 연료전지 시스템의 수소 공급장치
JP2003176982A JP3742892B2 (ja) 2002-12-13 2003-06-20 燃料電池の水素供給システム
US10/608,946 US7125618B2 (en) 2002-12-13 2003-06-26 Hydrogen supply system for a fuel cell

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR10-2002-0079573A KR100488726B1 (ko) 2002-12-13 2002-12-13 연료전지 시스템의 수소 공급장치

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20040051884A KR20040051884A (ko) 2004-06-19
KR100488726B1 true KR100488726B1 (ko) 2005-05-11

Family

ID=32501403

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR10-2002-0079573A KR100488726B1 (ko) 2002-12-13 2002-12-13 연료전지 시스템의 수소 공급장치

Country Status (3)

Country Link
US (1) US7125618B2 (ko)
JP (1) JP3742892B2 (ko)
KR (1) KR100488726B1 (ko)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100796147B1 (ko) 2007-01-09 2008-01-21 삼성에스디아이 주식회사 수소 발생 장치 및 이를 채용한 연료전지
US10581101B2 (en) 2016-02-18 2020-03-03 Hyundai Motor Company Solid state hydrogen storage device

Families Citing this family (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2008134451A1 (en) * 2007-04-24 2008-11-06 Blacklight Power, Inc. Hydrogen-catalyst reactor
US7556660B2 (en) 2003-06-11 2009-07-07 James Kevin Shurtleff Apparatus and system for promoting a substantially complete reaction of an anhydrous hydride reactant
JP4807643B2 (ja) * 2004-11-15 2011-11-02 セイコーインスツル株式会社 固体高分子型燃料電池及び燃料電池システム
US7666386B2 (en) * 2005-02-08 2010-02-23 Lynntech Power Systems, Ltd. Solid chemical hydride dispenser for generating hydrogen gas
US20060257313A1 (en) * 2005-02-17 2006-11-16 Alan Cisar Hydrolysis of chemical hydrides utilizing hydrated compounds
US7648786B2 (en) 2006-07-27 2010-01-19 Trulite, Inc System for generating electricity from a chemical hydride
US7651542B2 (en) 2006-07-27 2010-01-26 Thulite, Inc System for generating hydrogen from a chemical hydride
CA2673847A1 (en) * 2007-01-03 2008-07-17 Blacklight Power, Inc. System and method of computing and rendering the nature of molecules, molecular ions, compounds and materials
TWI552951B (zh) * 2007-04-24 2016-10-11 黑光能源公司 氫-觸媒反應器
US8357214B2 (en) 2007-04-26 2013-01-22 Trulite, Inc. Apparatus, system, and method for generating a gas from solid reactant pouches
EP2181477A4 (en) 2007-07-25 2011-08-03 Trulite Inc APPARATUS, SYSTEM AND METHOD FOR MANAGING THE GENERATION AND UTILIZATION OF HYBRID POWER
US20100082306A1 (en) * 2008-01-02 2010-04-01 Mills Randell L System and method of computing the nature of atoms and molecules using classical physical laws
FR2931471B1 (fr) * 2008-05-20 2011-01-14 Commissariat Energie Atomique Systeme de production autonome d'hydrogene pour un systeme embarque
KR101728176B1 (ko) * 2008-07-30 2017-04-18 브릴리언트 라이트 파워, 인크. 불균일 수소-촉매 반응기
US20110143240A1 (en) * 2009-12-10 2011-06-16 Industrial Technology Research Institute Hydrogen Generation System, Method for Generating Hydrogen Using Solid Hydrogen Fuel and Method for Providing Hydrogen for Fuel Cell Using the Same
US20110142754A1 (en) * 2009-12-10 2011-06-16 Jie-Ren Ku One-off and adjustment method of hydrogen releasing from chemical hydride
NL2016374B1 (en) * 2015-11-06 2017-05-29 H2Fuel Cascade B V Method for Producing Metal borohydride and Molecular Hydrogen.
CN105540525B (zh) * 2016-01-25 2018-03-23 贵州溯源大数据有限公司 一种基于温度传感器的可调温控系统
JP6816677B2 (ja) * 2017-08-16 2021-01-20 トヨタ自動車株式会社 燃料電池システム
KR102469042B1 (ko) * 2017-10-29 2022-11-18 대우조선해양 주식회사 잠수함의 연료전지 시스템
JP7412893B2 (ja) * 2019-04-04 2024-01-15 訓範 津田 水素化ホウ素ナトリウムの製造方法、及び水素化ホウ素ナトリウム製造装置
CN110350218B (zh) * 2019-06-13 2022-06-10 东南大学 一种具有能量优化设计的车载深冷高压氢供氢系统

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05211066A (ja) * 1992-01-31 1993-08-20 Tokyo Gas Co Ltd 燃料電池発電装置
JPH06243883A (ja) * 1993-02-18 1994-09-02 Toshiba Corp 燃料電池の冷却装置
JP2000149970A (ja) * 1998-11-05 2000-05-30 Matsushita Electric Ind Co Ltd 電気自動車用発電システム
JP2002080202A (ja) * 2000-07-03 2002-03-19 Toyota Motor Corp 燃料電池用燃料ガスの生成システム

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4000608B2 (ja) 1996-11-07 2007-10-31 トヨタ自動車株式会社 水素製造充填装置および電気自動車
US5900330A (en) * 1997-09-25 1999-05-04 Kagatani; Takeo Power device
US6465118B1 (en) * 2000-01-03 2002-10-15 Idatech, Llc System and method for recovering thermal energy from a fuel processing system
JP4944300B2 (ja) 2001-01-25 2012-05-30 本田技研工業株式会社 燃料電池システム
US6946104B2 (en) * 2001-07-09 2005-09-20 Hydrogenics Corporation Chemical hydride hydrogen generation system and an energy system incorporating the same

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05211066A (ja) * 1992-01-31 1993-08-20 Tokyo Gas Co Ltd 燃料電池発電装置
JPH06243883A (ja) * 1993-02-18 1994-09-02 Toshiba Corp 燃料電池の冷却装置
JP2000149970A (ja) * 1998-11-05 2000-05-30 Matsushita Electric Ind Co Ltd 電気自動車用発電システム
JP2002080202A (ja) * 2000-07-03 2002-03-19 Toyota Motor Corp 燃料電池用燃料ガスの生成システム

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100796147B1 (ko) 2007-01-09 2008-01-21 삼성에스디아이 주식회사 수소 발생 장치 및 이를 채용한 연료전지
US10581101B2 (en) 2016-02-18 2020-03-03 Hyundai Motor Company Solid state hydrogen storage device

Also Published As

Publication number Publication date
JP3742892B2 (ja) 2006-02-08
JP2004200138A (ja) 2004-07-15
KR20040051884A (ko) 2004-06-19
US20040115493A1 (en) 2004-06-17
US7125618B2 (en) 2006-10-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100488726B1 (ko) 연료전지 시스템의 수소 공급장치
US8927162B2 (en) Solid oxide fuel cell system performing different restart operations depending on operation temperature
JP2003115315A (ja) 固体電解質型燃料電池の運転方法
EP1679758B1 (en) Burner assembly for a reformer of a fuel cell system
Wu et al. Methanol to power through high-efficiency hybrid fuel cell system: Thermodynamic, thermo-economic, and techno-economic (3T) analyses in Northwest China
KR101028850B1 (ko) 컴팩트 고체산화물 연료전지 시스템
CN101356681A (zh) 燃料电池系统及操作方法
US11688863B2 (en) Fuel cell system
JP2002042840A (ja) 燃料電池型コージェネレーションシステム
KR101101049B1 (ko) 연료전지의 스택 예열 시스템
JPS61232569A (ja) 燃料電池発電システム
KR20170002142A (ko) 고온가스에 의하여 가열되는 고체산화물 연료전지 시스템
KR102188389B1 (ko) 연료개질 플랜트의 다단연소기 연소촉매 시동 방법
JP3846180B2 (ja) コージェネレーションシステム
JP5307592B2 (ja) 間接内部改質型固体酸化物形燃料電池システムの運転方法
CN221125998U (zh) 一种甲醇储氢装置
US20230028759A1 (en) Reversible fuel cell system architecture
JP3939333B2 (ja) 給湯システム
CN118352580A (zh) 一种高温甲醇发电系统
Xie et al. Self‐Thermostatic Internal Combustion Engine—Proton Exchange Membrane Fuel Cell Hybrid Power Generation System Based on Methanol
JP3509948B2 (ja) 燃料電池発電装置
KR100464202B1 (ko) 연료전지의 열 활용 시스템 및 그 제어방법
JPH1012256A (ja) 燃料電池設備
JP2004206950A (ja) 燃料電池システム
KR20040003946A (ko) 연료전지의 연료 재활용 장치

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20080430

Year of fee payment: 4

LAPS Lapse due to unpaid annual fee