KR100585281B1 - 캐미칼 하이드라이드 수용액을 원료로 갖는 수소발생장치 - Google Patents

캐미칼 하이드라이드 수용액을 원료로 갖는 수소발생장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 캐미칼 하이드라이드 수용액을 원료로 갖는 수소발생장치에 관한 것이다. 이는 캐미칼하이드라이드 수용액을 수용하며 수용액으로부터 발생하는 수소가스를 외부로 배출하는 콘테이너와; 상기 콘테이너의 내부에 위치하며 상기 캐미칼하이드라이드 수용액과 접촉시 화학반응을 일으켜 수용액으로부터 수소가스를 발생하는 수소생성촉매와; 상기 수소생성촉매를 그 내부에 수용하며 콘테이너 내부의 압력 증감에 따라 개방 또는 차단되어 수소발생을 제어하는 반응제어부를 포함하여 구성된다.
상기와 같이 이루어지는 본 발명의 캐미칼 하이드라이드 수용액을 원료로 갖는 수소발생장치는, 저압 콘테이너에 수용되어 있는 캐미칼하이드라이드 수용액으로부터 화학반응에 의해 수소가스가 발생하도록 하므로, 수소를 발생하기 위한 별도의 동력이 필요 없으며 콘테이너내의 압력이 대기압 정도이므로 위험하지 않다. 또한 그 구조가 간단하며 특히 휴대가 가능하여 수소연료 자동차에 충분히 탑재할 수 있고 캠코더나 노트북컴퓨터 또는 이동전화 등의 소형 전자제품에 들어가는 연료전지에 수소를 공급하는 공급장치로 사용할 수 있다. 아울러 수소 발생 속도가 자동적으로 조절되며 설치방위에 관계없이 동작하므로 사용이 편리하고 수소공급이 안정적이다.

Description

캐미칼 하이드라이드 수용액을 원료로 갖는 수소발생장치{Hydrogen gas producing device having chemical hydride solution fuel}
도 1 및 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 캐미칼 하이드라이드 수용액을 원료로 갖는 수소발생장치의 전체적인 구성 및 동작을 설명하기 위하여 도시한 단면도이다.
도 3은 상기 도 1의 반응제어부를 보다 자세히 도시한 단면도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
11:수소발생장치 13:제 1다공콘테이너
13a:관통구멍 15:기액분리막
17:제 2다공콘테이너 17a:관통구멍
21:하우징 23:캡
25:반응제어부 27:캐미칼하이드라이드 수용액
29:게이트 31:수소이동통로
33:고정케이싱 33a:외부관통공
33b:지지면 35:이동케이싱
35a:내부관통공 35b:돌기
35c: 밀착면 37:수소생성촉매
39:내부공간 41:벨로우즈
43:스프링 45:캡
47:공기구멍 49:홈
49a:패킹 51:가스캣
53:패킹 55:콘테이너
61:밸브
본 발명은 캐미칼 하이드라이드 수용액을 원료로 갖는 수소발생장치에 관한 것이다.
연료전지란 연료의 산화(酸化)에 의해서 생기는 화학에너지를 직접 전기에너지로 변환시키는 전지이다. 이는 산화 및 환원반응을 이용한다는 점에 있어서 기본적으로는 보통의 화학전지와 같다. 하지만 닫힌 계내(系內)에서 전지반응(電池反應)을 하는 화학전지와 달리 반응물이 외부에서 계 내부로 연속적으로 공급되며 또한 반응생성물이 연속적으로 계외(系外)로 제거된다는 다른 점을 가진다. 이러한 연료전지로서 가장 전형적인 것이 수소와 산소를 반응물로 사용하는 연료전지이다.
한편 수소를 연료로 하는 연료전지나 기타 수소를 필요로 하는 곳에 수소를 공급하기 위한 장치로서, 수소를 기체상태로 고압탱크에 저장한 후 밸브를 통해 원하는 만큼의 수소를 소정압력으로 빼내어 공급하는 장치와, 수소를 액화시켜 액체 상태로 저장하고 저장되어 있는 액체상태의 수소를 필요한 만큼씩 기화시켜 공급하는 장치와, 수소저장합금에 수소를 흡착시킨 후 공급하는 장치 등이 알려져 있다.
그러나 상기 첫 번째 장치는 120기압 내지 150기압의 고압에서 견딜 수 있는 수소저장 압력용기 및 압력조절을 위한 각종 주변장치가 필요하여, 전체적인 구성이 복잡하고 크기가 크며 장치를 콤팩트화 할 수 없어 이를테면 자동차에 탑재할 수 없다. 또한 수소가 소모되었을 경우 상기 압력으로 수소를 재충진하여야 하므로 충진장치가 별도로 필요하고 불편하며 운전비용이 많이 소요된다.
또한 상기 두 번째 장치는 기체상태의 수소를 섭씨 영하 250℃ 이하로 냉각하여 액화시키는 장비는 물론 액화된 액체수소가 액체 상태를 계속 유지할 수 있도록 단열성이 뛰어난 특수용기가 필요하고 또한 액화수소를 적정 압력 및 온도로 기화시키기 위한 기화장치 등이 포함되므로 장치가 복잡하고 이동이 불편하며 유지비가 비싸고 항시 대형 폭발의 위험을 안고 있다.
또한 상기 세 번째 장치는 수소저장합금에 대한 수소의 흡착 및 배출이 반복될 경우 수소저장합금에 국부적인 응력이 발생해 물리적 변형이 야기되거나 크랙이 생성되어 비정상적인 수소 누출의 염려가 있다는 문제가 있다.
결국 종래의 수소공급장치는 수소를 저장하는 저장탱크의 내압성이나 단열성이 필수적이며 저장탱크 이외에 수소를 주입하거나 수요처로 공급하는 주변장치가 포함되므로 장치가 크고 복잡하며 폭발의 위험이 있고 유지비용이 많이 든다는 문제가 있는 것이다.
본 발명은 상기 문제점을 해소하고자 창출한 것으로서, 저압 콘테이너에 수용되어 있는 캐미칼하이드라이드 수용액으로부터 화학반응에 의해 수소가스가 발생하도록 하므로, 수소를 발생하기 위한 별도의 동력이 필요 없으며 콘테이너내의 압력이 대기압 정도이므로 위험하지 않고, 또한 그 구조가 간단하며 휴대가 가능하여 수소연료 자동차에 충분히 탑재할 수 있으며 캠코더나 노트북컴퓨터 또는 이동전화 등의 소형 전자제품에 들어가는 연료전지에 수소를 공급하는 공급장치로 사용할 수 있음은 물론 특히 수소 발생 속도가 자동적으로 조절되며 설치방위에 관계없이 동작하므로 사용이 편리하고 수소공급이 안정적인 캐미칼 하이드라이드 수용액을 원료로 갖는 수소발생장치를 제공함에 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 캐미칼하이드라이드 수용액을 수용하며 수용액으로부터 발생하는 수소가스를 외부로 배출하는 콘테이너와; 상기 콘테이너의 내부에 위치하며 상기 캐미칼하이드라이드 수용액과 접촉시 화학반응을 일으켜 수용액으로부터 수소가스를 발생하는 수소생성촉매와; 상기 수소생성촉매를 그 내부에 수용하며 콘테이너 내부의 압력 증감에 따라 개방 또는 차단되어 수소발생을 제어하는 반응제어부를 포함하고, 상기 콘테이너는; 소정용적을 제공하며 다수의 관통구멍을 가지는 다공콘테이너와, 상기 다공콘테이너에 밀착 설치되어 관통구멍을 차단하는 기액분리막을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 캐미칼하이드라이드 수용액을 수용하며 수용액으로부터 발생하는 수소가스를 외부로 배출하는 콘테이너와; 상기 콘테이너의 내부에 위치하며 상기 캐미칼하이드라이드 수용액과 접촉시 화학반응을 일으켜 수용액으로부터 수소가스를 발생하는 수소생성촉매와; 상기 수소생성촉매를 그 내부에 수용하며 콘테이너 내부의 압력 증감에 따라 개방 또는 차단되어 수소발생을 제어하는 반응제어부를 포함하고, 상기 콘테이너의 외부에는 콘테이너를 밀폐 수용하며 콘테이너로부터 배출되는 수소가스를 모아 외부의 수요처로 공급하게 하는 하우징이 구비된 것을 특징으로 한다.
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또한, 상기 반응제어부는; 상기 하우징에 고정 설치되며 그 일부가 상기 콘테이너의 수용공간 내부로 연장된 고정케이싱과, 상기 수소생성촉매를 수용한 상태로 고정케이싱의 내부에 이동 가능하게 장착되되 콘테이너 내부의 압력증감에 따라 고정케이싱에 대해 상대 이동하며 개폐되는 이동케이싱을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 고정케이싱에는 상기 캐미칼하이드라이드 수용액을 이동케이싱측으로 유도하는 외부관통공이 형성되어 있고, 상기 이동케이싱에는 상기 외부관통공을 통과한 캐미칼하이드라이드 수용액을 내부의 수소생성촉매 측으로 유도하는 내부관통공이 형성되며, 상기 내부관통공은 콘테이너의 내부 압력이 증가하여 이동케이싱이 밀려 이동함에 따라 상기 외부 관통공으로부터 차단되는 것을 특징으로 한다.
아울러, 상기 고정케이싱의 내부에는 콘테이너 내부의 압력이 감소할 때 이동케이싱의 위치를 복원시켜 이동케이싱을 개방하는 탄성지지수단이 더 구비된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 고정케이싱의 내부공간은 공기구멍을 통해 하우징 외부로 개방되고, 상기 탄성지지수단은, 자체 탄성력으로 이동케이싱을 지지하되 그 일단이 이동케이싱에 고정되며 그 내부공간이 상기 공기구멍을 통해 외부로 개방되어 이동케이싱에 대기압력을 인가하는 벨로우즈를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 탄성지지수단에는 이동케이싱을 벨로우즈의 지지방향으로 지지하는 스프링이 더 구비된 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명에 따른 하나의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세히 설명하기로 한다.
기본적으로 본 실시예에 따른 캐미칼 하이드라이드 수용액을 원료로 갖는 수소발생장치는, 수소생성촉매와 캐미칼하이드라이드 수용액을 콘테이너내에 수용하되 상기 수소생성촉매가 일정 조건하에서 수용액과 반응하게 하여 수소가스를 발생하는 장치이다.
도 1 및 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 캐미칼 하이드라이드 수용액을 원료로 갖는 수소발생장치의 전체적인 구성 및 동작을 설명하기 위하여 도시한 단면도이다.
도면을 참조하면, 본 실시예에 따른 캐미칼 하이드라이드 수용액을 원료로 갖는 수소발생장치(11)는, 소정 용적을 가지며 그 일측부는 캡(23)에 의해 밀폐되는 하우징(21)과, 상기 하우징(21)의 내부에 설치되며 그 일측부가 상기 캡(23)에 의해 밀폐되며 캐미칼하이드라이드 수용액(27)을 수용하는 콘테이너(55)와, 상기 캡(23)의 중앙부에 고정 장착되어 상기 콘테이너(55)의 내부공간과 하우징(21)의 외부를 연결하고 그 내부에 수소생성촉매(37)를 갖는 반응부(35)를 포함하여 구성된다.
상기 캐미칼하이드라이드 수용액(27)은 예컨대 LiBH4, LiH, NaBH4, LiAlH4, MgH2, NaAlH4, CaH2, KH, KBH4, Ca(BH4)2, Mg(BH4)2, KAlH4 중 어느 하나의 메탈 수소화물을 용질로 하는 수용액으로서 상기 수소생성촉매(37)와 화학 반응하여 수소가스를 발생한다.
상기 하우징(21)은 수소발생장치(11)의 외부 케이스로서 그 일측에는 게이트(29)가 마련되어 있다. 상기 게이트(29)는 후술하는 바와같이 콘테이너(55)로부터 발생하는 수소가스를 수용처로 내보내기 위한 통로이다. 상기 게이트(29)에는 밸브(61)를 설치하여 수소가스의 공급을 제어한다.
아울러 본 실시예에서 상기 하우징(21)에 대해 캡(23)이 나사 결합하고 있지만 용접을 통해 완전히 봉 할 수 도 있다.
상기 콘테이너(55)는, 상기 캡(23)의 내측면에 나사 결합하는 제 2다공콘테이너(17)와, 상기 제 2다공콘테이너(17)의 내벽면에 밀착 결합하는 기액분리막(15) 및 상기 기액분리막(15)의 내측면에 위치하는 한편 상기 제 2다공콘테이너(17)에 대해 결합하는 제 1다공콘테이너(13)로 구성된다. 상기 콘테이너(55)는 전체적으로 그 일측이 개방되어 있지만 개방된 부위가 상기 캡(23)에 결합하고 있으므로 결과적으로 그 내부 공간은 외부에 대해 밀폐된다.
아울러 상기 캡(23)에 대해 콘테이너(55)를 나사 결합할 수 도 있지만 경우에 따라 완전히 용접시킬 수 도 있다. 하지만 캐미칼하이드라이드 수용액(27)의 보충을 위해서는 분리 가능한 나사 결합이 바람직하다. 이는 상기 하우징(21)에 대한 캡(23)의 결합도 마찬가지이다.
상기 제 1다공콘테이너(13)는 다수의 관통구멍(13a)을 갖는 일정두께의 용기이다. 상기 관통구멍(13a)은 캐미칼하이드라이드 수용액(27)으로부터 발생한 수소 가스를 외부로 배출하기 위하여 마련한 수소가스의 통로이다. 상기 제 1다공콘테이너(13)는 합성수지나 금속류로 제작할 수 있으며, 일정한 용적을 제공할 수 있는 한 다른 재질로 제작할 수 도 있다.
상기 기액분리막(15)은 기체는 통과시키고 액체는 통과시키지 않는 공지의 멤브레인(membrane)이다. 상기 기액분리막(15)은 제 1다공콘테이너(13)내에 수용되어 있는 캐미칼하이드라이드 수용액을 콘테이너(55) 내부에 가둔 채 수용액(27)으로부터 발생한 수소가스만 배출시켜 수소가스가 수소이동통로(31)에 모이도록 한다.
상기 기액분리막(15)은 테프론계열의 고어텍스(GORETEX)나 PTFE(폴리테트라플루오르에틸렌) 또는 PVDF(폴리비닐디플루오라이드)나 PFA(테드라 플루오르에틸렌-페르플루오트 알킬비닐에테르 공중합체) 또는 폴리설폰 계열의 폴리머 및 이들의 혼합물로 제작할 수 있다.
상기 기액분리막(15)의 외측면을 커버하는 제 2다공콘테이너(17)는 기액분리막(15)을 제 1다공콘테이너(13)측으로 밀착 지지한다. 상기 제 2다공콘테이너(17)에는 제 1다공콘테이너(13)와 마찬가지로 다수의 관통구멍(17a)을 갖는다. 상기 관통구멍(17a)은 기액분리막(15)을 통과한 수소가스를 통과시키는 구멍이다. 특히 상기 제 2다공콘테이너(17)는 하우징(21)의 내벽면에 대해 이격되어 내벽면과의 사이에 수소이동통로(31)를 제공한다.
상기 수소이동통로(31)는 콘테이너(55)로부터 발생한 수소가스가 일단 모인 후 상기 게이트(29)측으로 유도하는 경로이다.
한편, 상기 반응제어부(25)는, 상기 캡(23)의 중앙부를 관통하여 콘테이너(55)의 내부공간을 하우징(21) 외부로 연통시키는 고정케이싱(33)과, 상기 고정케이싱(33)의 내부에 설치되는 것으로 수소생성촉매(37)를 수용하고 화살표 a방향을 따라 이동하거나 반대방향으로 이동하여 원위치 하는 이동케이싱(35)과, 상기 이동케이싱(35)을 화살표 b방향으로 지지하는 지지수단을 포함하여 구성된다.
상기 반응제어부(25)는 도 3에 자세히 도시되어 있으므로 도 3을 통해 그 세부구성을 먼저 설명하기로 한다.
도 3에 도시한 바와같이, 상기 고정케이싱(33)은 내부공간(39)을 갖는 원통 형 부재로서 콘테이너(55)의 내부공간을 향하는 단부(이하, 선단부)는 직각으로 확장되어 지지면(33b)을 갖는다. 상기 지지면(33b)은 고정케이싱(33)의 길이방향에 대해 직각인 평면으로서 그 내부에 일정폭 및 깊이를 갖는 홈(49)이 형성되어 있다. 상기 홈(49)의 내부에는 패킹(49a)이 구비된다.
또한 상기 고정케이싱(33)의 선단부에는 외부관통공(33a)이 형성되어 있다. 상기 외부관통공(33a)은 수용액(27)을 고정케이싱(33)의 중심축 방향으로 도입하는 구멍이다.
상기 이동케이싱(35)은 고정케이싱(33)의 선단부측 내부에 삽입 장착되며 콘테이너(55) 내부의 압력 증가에 따라 화살표 P방향으로 밀려 들어가거나 또는 스프링(43) 및 벨로우즈(41)의 탄성력에 힘입어 화살표 b방향으로 원위치된다.
기본적으로 상기 이동케이싱(35)의 외주면은 고정케이싱(33)의 내주면에 대해 면접하며 직선운동이 가이드된다. 상기 고정케이싱(33)의 내주면과 이동케이싱(35)의 외주면이 완전히 밀착하지 않으므로 그 틈새로 수용액이 침투할 수 는 있지만 침투한 수용액은 벨로우즈(41) 및 가스켓(51)에 의해 캡(도 1의 23) 외부로 유출될 염려가 없다.
상기 이동케이싱(35)의 내부에는 수소생성촉매(37)가 내장되어 있다. 상기 수소생성촉매(37)은 캐미칼하이드라이드 수용액(27)과 접촉하여 수용액으로부터 수소가스를 발생시키는 공지의 물질이다.
상기 수용액(27)이 이동케이싱(35) 내부로 흘러들어가 수소생성촉매(37)와 접촉할 수 있도록 이동케이싱(35)에는 내부관통공(35a)이 형성되어 있다. 상기 내부관통공(35a)은 이동케이싱(35)의 내부와 외부를 연결하는 통로이다. 상기 내부관통공(35a)은 이동케이싱(35)이 화살표 b방향으로 이동한 상태로 외부관통공(33a)을 통해 고정케이싱(33)의 외부로 개방된다.
또한 상기 이동케이싱(35)에는 밀착면(35c)이 마련되어 있다. 상기 밀착면(35c)은 상기 지지면(33b)에 대향하는 대향면으로서 돌기(35b)가 일체로 형성되어 있다. 상기 돌기(35b)는 이동케이싱(35)이 화살표 a방향으로 이동하는 동안 홈(49) 내부로 삽입되어 도 2에 도시한 바와같이 홈(49) 내의 패킹(49a)에 완전히 밀착한다.
이와같이 홈(49)의 내부에 돌기(35b)가 삽입되면 상기 이동케이싱(35)의 내부공간은 고정케이싱(33)의 외부에 대해 밀폐되고 이동케이싱(35)의 내부로부터 발생하는 수소가스는 이동케이싱(35)내에 갇혀 콘테이너(55)로 빠져나가지 못한다.
한편, 상기 고정케이싱(33)의 후단부에는 가스켓(51)이 고정되어 있다. 상기 가스켓(51)과 고정케이싱(33)은 완전히 밀착시켜 틈새가 생기지 않도록 하여야 한다. 상기 가스켓(51)은 스텐레스 스틸로 제작함이 좋다.
상기 벨로우즈(41)는 공지의 것으로 그 일단부는 상기 이동케이싱(35)에 밀폐 고정되고 타단부는 상기 가스켓(51)에 결합한다. 상기 벨로우즈(41)의 양단부와 이동케이싱(35) 및 가스켓(51)의 결합부위는 완전히 밀폐되어 수용액(27)이 고정케이싱(33)과 이동케이싱(35)의 틈새로 스며든다 하더라도 벨로우즈(41)의 내부로는 흘러지 않는다.
상기 벨로우즈(41)는 탄성을 갖는 고무계열의 물질이나 테프론계열, 플라스틱계열, 금속계열 및 이들을 조합하여 제작할 수 있으며 벨로우즈(41) 자체의 탄성에 의해 수축하거나 이완한다. 상기 고무계열로는 클로로프렌고무, 실리콘고무, 아크릴고무, 부틸고무, 플루오르고무, 클로로설폰화 폴리에틸렌 고무, 천연고무, 스티렌-부티렌 고무, 부타디엔고무, 에틸렌-프로필렌고무 등을 예로 들 수 있다. 또한 테프론계열로는 PTFE(폴리테트라플루오르에틸렌), PVDF(폴리불화비닐라덴), PFA(테드라 플루오르에틸렌-페르플루오트 알킬비닐에테르 공중합체), FEP(테드라 플루오르에틸렌-헥사플루오르프로필렌 공중합체), ETFE(에틸렌테트라플루오로에틸렌), CTFE(클로로트리플루오로에틸렌), PVF(폴리비닐플루오링)를 사용할 수 있다.
상기 벨로우즈(41)는 이동케이싱(35)이 도 3의 상태가 되도록 화살표 b방향의 지지력을 제공한다. 예컨대 이동케이싱(35)에 가해지는 압력(P)에 의해 이동케이싱(35)이 화살표 a방향으로 밀려 들어간 상태에서 압력(P)이 제거될 경우 이동케이싱(35)을 화살표 b방향으로 원위치 시키는 것이다.
한편 상기 고정케이싱(33)의 후단부에는 캡(45)이 결합한다. 상기 캡(45)은 그 중앙부에 공기구멍(47)을 가지며 고정케이싱(33)에 대해 나사 결합한다. 경우에 따라 상기 캡(45)을 고정케이싱(33)에 대해 용접으로 완전히 결합시킬 수 도 있다.
상기 캡(45)에 형성된 공기구멍(47)은 벨로우즈(41)의 내부공간을 외부로 개방하는 구멍이다. 즉, 이동케이싱(35)이 왕복운동 할 때 공기가 드나드는 구멍이다. 특히 캡(45)에 공기구멍(47)이 형성되어 있으므로 벨로우즈 내부의 압력은 항상 대기압으로 유지된다.
도면부호 53은 패킹이다.
다시 도 1 및 도 2로 돌아와서 수소발생장치의 전체적인 동작을 설명하기로 한다.
도 1을 참조하면, 이동케이싱(35)이 고정케이싱(33)내에서 화살표 b방향으로 최대로 이동한 상태를 유지하고 있다. 이는 상기한 스프링(43) 및 벨로우즈(41)가 제공하는 탄성력과 수용액(27)내의 정압(靜壓)이 평형을 이룬 상태이다.
여하튼 힘의 평형을 이루어 대기하고 있는 이동케이싱(35)의 내부공간은 내부관통공(35a)과 외부관통공(33a)을 통해 열려 있다.
이와 같이 이동케이싱(35)의 내부가 개방된 상태로 위치하는 동안 캐미칼하이드라이드 수용액(27)은 상기 외부관통공(33a) 및 내부관통공(35a)을 통과하여 이동케이싱(35) 내부의 수소생성촉매(37)에 접하고 화학반응하여 수소가스를 발생한다.
상기 이동케이싱(35)의 내부로부터 발생하는 수소가스는 상기 콘테이너(55) 의 기액분리막(15)을 통하여 수소이동통로(31)에 모인다. 이 때 상기 게이트(29)는 밸브(61)로 차단되어 수소이동통로(31)의 내부에는 소정압력의 수소가스가 모인다.
상기 수소생성촉매(37)에 의해 발생한 수소가스가 수소이동통로(31)를 점차 채움에 따라 수소이동통로(31)의 압력은 차츰 증가하고, 증가된 압력은 콘테이너(55)의 벽면을 통해 콘테이너(55) 내부의 압력을 증가시킨다.
이와같이 콘테이너(55) 내부로 압력이 미침에 따라 이동케이싱(35)에 가해지는 수용액의 정압(靜壓)이 증가하고 이동케이싱(35)은 도 2에 도시한 바와같이 밀려 고정케이싱(33)의 내부로 서서히 이동하게 된다.
도 2를 참조하면, 이동케이싱(35)의 외향면에 가해지는 화살표 P방향의 압력에 의해 이동케이싱(35)이 고정케이싱(33)의 내부로 완전히 삽입되어 있다. 상기 이동케이싱(35)의 이동거리나 이동속도는 수소이동통로(31) 내부의 압력에 비례한다. 그러나 수소이동통로(31) 내의 압력이 일순간 갑자기 증가하는 것이 아니라 서서히 증가하는 것이므로 이동케이싱(35)의 이동은 서서히 이루어진다.
아무튼 도 2에 도시한 바와같이 이동케이싱(35)이 고정케이싱(33)의 내부로 완전히 이동함에 따라 홈(49)의 내부에 돌기(35b)가 삽입되고 이동케이싱(35)의 내부공간이 외부에 대해 밀폐된다. 상기 내부관통공(35a)이 밀폐되면 이동케이싱(35) 내부로부터 발생하는 수소가스가 수용액(27) 내로 빠져나가지 못하게 됨은 상기와 같다.
상기 이동케이싱(35)이 밀폐된 동안 게이트(29)를 개방하여 외부의 수요처로 수소가스를 공급한다. 게이트(29)를 통해 수소가스가 빠져나가면 수소이동통로(31) 내부의 압력이 감소하고 이에 따라 콘테이너(55) 내부의 압력도 떨어진다. 콘테이너(55) 내부의 압력이 강하하면 이동케이싱(35)에 가해지던 힘도 점차 약해지고 이동케이싱(35)은 대기압과 벨로우즈(41) 및 스프링(43)의 탄성 복원력에 의해 반대방향으로 이동한다. 그 동안 상기 공기구멍(47)의 내부로 공기가 삽입됨은 물론이다.
이동케이싱(35)이 반대방향으로 이동하는 동안 상기 홈(49)으로부터 돌기(35b)가 빠져나가고 이동케이싱(35)의 내부공간이 개방 된다.
이동케이싱(35)의 내부공간이 개방됨에 따라 수소생성촉매(37)와 수용액(27)간의 화학반응이 속개되고 수소가스가 다시 발생한다. 발생된 수소가스는 수소이동통로(31)를 채우며 콘테이터(55)의 내부 압력을 증가시켜 상기한 동작을 반복하도록 한다.
결국 본 실시예에 따른 캐미칼 하이드라이드 수용액을 원료로 갖는 수소발생장치(11)는, 수소가스를 발생하기 위한 별도의 동력이나 장치가 필요 없이 자동적으로 동작하는 것이며, 콘테이너(55) 내부의 압력이 높지 않아 안전하고 특히 캐미칼하이드라이드 수용액(27)이 콘테이너(55)내에 밀폐 수용되어 있고 제 1,2다공콘테이터(13,17)의 관통공(13a,17a)이 전체적으로 분포하므로 수소발생장치(11)의 설치 방위와 관계없이 정상 동작이 가능하다.
이상, 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정하지 않고, 본 발명의 기술적 사상의 범위내에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 변형이 가능하다.
상기와 같이 이루어지는 본 발명의 캐미칼 하이드라이드 수용액을 원료로 갖는 수소발생장치는, 저압 콘테이너에 수용되어 있는 캐미칼하이드라이드 수용액으로부터 화학반응에 의해 수소가스가 발생하도록 하므로, 수소를 발생하기 위한 별도의 동력이 필요 없으며 콘테이너내의 압력이 대기압 정도이므로 위험하지 않다. 또한 그 구조가 간단하며 특히 휴대가 가능하여 수소연료 자동차에 충분히 탑재할 수 있고 캠코더나 노트북컴퓨터 또는 이동전화 등의 소형 전자제품에 들어가는 연료전지에 수소를 공급하는 공급장치로 사용할 수 있다. 아울러 수소 발생 속도가 자동적으로 조절되며 설치방위에 관계없이 동작하므로 사용이 편리하고 수소공급이 안정적이다.

Claims (9)

  1. 삭제
  2. 캐미칼하이드라이드 수용액을 수용하며 수용액으로부터 발생하는 수소가스를 외부로 배출하는 콘테이너와;
    상기 콘테이너의 내부에 위치하며 상기 캐미칼하이드라이드 수용액과 접촉시 화학반응을 일으켜 수용액으로부터 수소가스를 발생하는 수소생성촉매와;
    상기 수소생성촉매를 그 내부에 수용하며 콘테이너 내부의 압력 증감에 따라 개방 또는 차단되어 수소발생을 제어하는 반응제어부를 포함하고,
    상기 콘테이너는;
    소정용적을 제공하며 다수의 관통구멍을 가지는 다공콘테이너와,
    상기 다공콘테이너에 밀착 설치되어 관통구멍을 차단하는 기액분리막을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 캐미칼 하이드라이드 수용액을 원료로 갖는 수소발생장치.
  3. 캐미칼하이드라이드 수용액을 수용하며 수용액으로부터 발생하는 수소가스를 외부로 배출하는 콘테이너와;
    상기 콘테이너의 내부에 위치하며 상기 캐미칼하이드라이드 수용액과 접촉시 화학반응을 일으켜 수용액으로부터 수소가스를 발생하는 수소생성촉매와;
    상기 수소생성촉매를 그 내부에 수용하며 콘테이너 내부의 압력 증감에 따라 개방 또는 차단되어 수소발생을 제어하는 반응제어부를 포함하고,
    상기 콘테이너의 외부에는 콘테이너를 밀폐 수용하며 콘테이너로부터 배출되는 수소가스를 모아 외부의 수요처로 공급하게 하는 하우징이 구비된 것을 특징으로 하는 캐미칼 하이드라이드 수용액을 원료로 갖는 수소발생장치.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 반응제어부는;
    상기 하우징에 고정 설치되며 그 일부가 상기 콘테이너의 수용공간 내부로 연장된 고정케이싱과,
    상기 수소생성촉매를 수용한 상태로 고정케이싱의 내부에 이동 가능하게 장착되되 콘테이너 내부의 압력증감에 따라 고정케이싱에 대해 상대 이동하며 개폐되는 이동케이싱을 포함하는 것을 특징으로 하는 캐미칼 하이드라이드 수용액을 원료로 갖는 수소발생장치.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 고정케이싱에는 상기 캐미칼하이드라이드 수용액을 이동케이싱측으로 유도하는 외부관통공이 형성되어 있고,
    상기 이동케이싱에는 상기 외부관통공을 통과한 캐미칼하이드라이드 수용액을 내부의 수소생성촉매 측으로 유도하는 내부관통공이 형성되며,
    상기 내부관통공은 콘테이너의 내부 압력이 증가하여 이동케이싱이 밀려 이동함에 따라 상기 외부 관통공으로부터 차단되는 것을 특징으로 하는 캐미칼 하이드라이드 수용액을 원료로 갖는 수소발생장치.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 고정케이싱의 내부에는 콘테이너 내부의 압력이 감소할 때 이동케이싱의 위치를 복원시켜 이동케이싱을 개방하는 탄성지지수단이 더 구비된 것을 특징으로 하는 캐미칼 하이드라이드 수용액을 원료로 갖는 수소발생장치.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 고정케이싱의 내부공간은 공기구멍을 통해 하우징 외부로 개방되고,
    상기 탄성지지수단은, 자체 탄성력으로 이동케이싱을 지지하되 그 일단이 이동케이싱에 고정되며 그 내부공간이 상기 공기구멍을 통해 외부로 개방되어 이동케이싱에 대기압력을 인가하는 벨로우즈를 포함하는 것을 특징으로 하는 캐미칼 하이드라이드 수용액을 원료로 갖는 수소발생장치.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 탄성지지수단에는 이동케이싱을 벨로우즈의 지지방향으로 지지하는 스프링이 더 구비된 것을 특징으로 하는 캐미칼 하이드라이드 수용액을 원료로 갖는 수소발생장치.
  9. 제 2항에 있어서,
    상기 기액분리막은 테프론계열의 고어텍스(GORETEX)나 PTFE(폴리테트라플루오르에틸렌) 또는 PVDF(폴리비닐디플루오라이드)나 PFA(테드라 플루오르에틸렌-페르플루오트 알킬비닐에테르 공중합체) 또는 폴리설폰 계열의 폴리머 및 이들의 혼합물 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 캐미칼 하이드라이드 수용액을 원료로 갖는수소발생장치.
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