KR100797987B1 - 연료전지의 실험장치 및 방법 - Google Patents

연료전지의 실험장치 및 방법 Download PDF

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선우명호
류정환
주건엽
최석원
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한양대학교 산학협력단
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Abstract

본 발명은 정상상태에서 출구를 통해 물을 회수하는 방법이 실험결과에 지대한 영향을 미치기 때문에 연료전지의 각 채널로 공급되는 물의 양과 출구를 통해 흘러나가는 물의 양을 측정함으로써 멤브레인 내의 물거동을 확인하게 하여 번거로운 작업들을 피한 상태에서 보다 정확하게 출구를 통해 흘러나오는 물을 회수하도록 하는 연료전지의 실험장치 및 방법을 제공하는데 그 특징이 있다.
또한, 본 발명은 실험의 재현성을 고려하여 같은 실험을 반복적으로 빠르게 수행할 수 있도록 배관을 설치하여 종래의 실험방법들에 비해서 실험시간을 효율적으로 단축시키도록 하는 동시에 정확한 실험결과를 얻을 수 있는 실험환경을 구현하도록 하는 연료전지의 실험장치 및 방법을 제공하는데 있다.
연료전지, 3방향 밸브, 압축공기, PEM, 콘덴서

Description

연료전지의 실험장치 및 방법{Experimental apparatus of the fuel cell and method thereof}
도 1은 PEM 연료전지 시스템에 있어 연료전지 단위셀의 전압, 파워 및 전체 연료전지 운전시스템의 효율에 대해 개략적으로 설명하기 위해 보여주는 그래프,
도 2는 본 발명에 따라 실시되는 연료전지의 실험장치를 설명하기 위해 보여주는 구성 예시도,
도 3은 본 발명을 통해 실험하는 과정에서 연료전지의 성능 및 물거동에 대한 실험결과를 확인할 수 있게 하고, 실험에 대한 설정이 가능하게 하는 콘트롤 패널화면을 보여주는 예시도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
100 : 압축공기 공급부
200 : 연료전지 채널
300 : 3방향 밸브
400 : 압축공기 밸브 입구
본 발명은 연료전지의 물거동을 실험하기 위한 장치 및 방법에 관한 것으로,
좀 더 상세하게는 반응가스가 공급되는 연료전지의 각 채널에서 공급되는 수분과 채널 출구를 통해 흘러나오는 물의 양을 측정하여 멤브레인을 통한 물의 이동을 계산하게 하여 연료전지의 물거동을 정확하게 실험하도록 하고, 종래의 실험방법보다 효율적인 물의 회수가 가능하도록 하는 동시에 전체적인 실험시간을 단축시키도록 하는 연료전지의 실험장치 및 방법에 관한 것이다.
첨부도면 도 1에 도시된 바와 같이, PEM 연료전지의 운전시스템에 대한 효율을 나타낸 그래프로서, 이를 살펴볼 때 전체 시스템에서 연료전지는 중간 부분이 가장 높은 효율을 나타내고 있고, 이 동작영역은 연료전지의 성능그래프에서 Ohmic 손실이 가장 큰 영향을 미치는 영역이다.
상기 Ohmic 손실이란 PEM 연료전지에서 수소양이온(proton)이 멤브레인을 거쳐 수소극에서 공기극으로 이동할 때 발생하는 손실로서 수소양이온의 흐름을 전류와 같이 모사하여 수소양이온의 흐름에 저항이 작용한다는 개념으로 이해할 수 있다.
상기의 저항은 전기전도도(conductivity)로 설명할 수 있는데, 수소양이온의 전기전도도는 멤브레인이 함유하고 있는 물의 함량 즉, 수화수준에 영향을 받게 되고, 멤브레인의 수화수준이 높을수록 전도도가 향상되어 연료전지의 성능이 높아지 게 된다.
이에, 상기 멤브레인의 수화수준을 높이기 위해서 연료전지의 반응가스가 항상 높은 습도를 가지도록 유지하게 되나, 수화수준이 적절한 상태를 넘어가면 공기극에서 생성되는 물 및 공기극에서 공급된 물, 수소극에서 공기극으로 넘어오는 물이 공기극의 촉매층을 덥어버림으로써 반응가스의 공급을 제한하게 된다.
상기와 같은 현상을 'flooding'이라 표현하고, 상기 'flooding'이 일어나면 연료전지의 성능이 급격히 떨어지게 되므로 수화수준을 적절한 수준에서 유지하기 위해서 멤브레인 내에서 발생하는 물의 거동을 정확히 알아야 하는 것이다.
이에 따른, 연료전지의 물거동 실험으로는 NMR(Nuclear magnetic resonance)을 이용하여 물의 이동을 직접 눈으로 확인하는 방법이 있으나, 상기 NMR는 Super-conducting magnet, spectromete console, CP/MAS probe 등 요구되는 실험장비의 가격이 비싼 문제가 있다.
종래에 실시하고 있는 물의 회수 방법은 연료전지 출구배관에 열교환기를 설치하여 출구 가스에 포함된 물을 응축하고, 출구가스의 흐름이 중력방향이 되도록 배관을 설계하여 자연적으로 응축된 물이 흘러 물저장 장소에 모이게 하는 것이다.
그러나, 상기의 방법은 배관 내에 잔존하는 액체 상태의 물을 모두 회수하기 힘들며 배관설계시 중력방향을 고려하여 작업해야하는 번거로움이 있고, 회수되는 물의 양이 정확하지 않기 때문에 잘못된 실험결과를 도출할 문제가 있다.
또한, 다른 방법으로는 일정시간 실험 후 출구 배관을 모두 뜯어내어 배관 내 물과 배관의 전체무게를 측정하고 다시 배관 무게를 빼 응축된 물의 양을 계산 하는 방법이 있으나, 이러한 방법은 비교적 정확한 실험이 가능하며 중력방향으로 배관을 설계하는 번거로움은 피할 수 있지만 배관의 제거와 재설치를 반복적으로 수행해야 하는 어려움을 가지고 있다.
따라서, 상기의 문제점들로 인해 종래에 실시하고 있는 연료전지의 실험은 물 회수를 효율적으로 이루지 못하는 동시에 실험시간을 단축하지 못하는 등의 전체적인 효율성에 한계가 있기 때문에 실질적인 사용상의 신뢰도 및 만족도가 극소화되는 문제점들이 항상 있는 것이다.
본 발명은 상기한 바와 같은 종래기술이 갖는 제반 문제점들을 해결하고자 창출된 것으로 다음과 같은 목적을 갖는다.
본 발명은 정상상태에서 출구를 통해 물을 회수하는 방법이 실험결과에 지대한 영향을 미치기 때문에 연료전지의 각 채널로 공급되는 물의 양과 출구를 통해 흘러나가는 물의 양을 측정함으로써 멤브레인 내의 물거동을 확인하게 하여 번거로운 작업들을 피한 상태에서 보다 정확하게 출구를 통해 흘러나오는 물을 회수하도록 하는 연료전지의 실험장치 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적은 실험의 재현성을 고려하여 같은 실험을 반복적으로 빠르게 수행할 수 있도록 배관을 설치하여 종래의 실험방법들에 비해서 실험시간을 효율적으로 단축시키도록 하는 동시에 정확한 실험결과를 얻을 수 있는 실험환경을 구현하도록 하는 연료전지의 실험장치 및 방법을 제공하는데 있다.
이하, 상기한 본 발명에 대해서 구체적으로 살펴보기로 한다.
본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.
그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 설정된 용어들로서 이는 사용자 및 생산자의 의도 또는 관례에 따라 달라 질 수 있으므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
본 발명을 설명함에 앞서, 물거동 실험대상은 연료전지의 한 종류인 PEM(proton exchange membrane) 연료전지이고, 이 PEM 연료전지의 경우 멤브레인이(membrane)이 함유하고 있는 물의 양이 연료전지의 성능에 미치는 영향이 크기 때문이다.
먼저, 본 발명에 따른 연료전지의 실험장치는 종래에 실시하고 있는 실험장치의 구성과 동일하게 구성하되, 압축공기의 사용과 실험의 반복성을 고려한 배관설계를 하게 되는데, 이를 위하여 일정시간 실험 후 배관에 잔존하는 물과 물저장소에 응축된 물을 제거하기 위해 고압으로 불어내는 압축공기 공급부와, 연료전지 채널의 출구에 3방향 밸브를 구성하게 되는 것이다.
또한, 본 발명을 실시하도록 하는 연료전지의 물거동을 실험하기 위한 방법은 연료전지의 운전을 멈추지 않고 동일한 같은 조건에서 지속적으로 운전하게 하 여 같은 실험을 반복해도 다시 정상상태를 기다리는 번거로움을 피할 수 있게 하고, 전체 실험시간을 효과적으로 단축시킬 수 있게 하기 위해서, 일정시간 실험 후 배관에 잔존하는 물과 물저장소에 응축된 물을 수분이 완전히 제거시키는 고압의 압축공기로 불어내어 모두 회수시키도록 실행하게 되는데, 이는 상기의 연료전지가 정상상태에 도달할 때까지 가스의 흐름을 열교환기 방향 측이 아닌 다른 방향으로 흐르도록 3방향 밸브를 조작시키는 단계와, 상기에서 연료전지가 정상상태에 도달할 때까지 많은 시간이 소요되므로 각 부분 변 압력, 온도, 전압, 이론적인 물의 응축양을 실시간으로 보여주는 콘트롤 패널화면을 지속적으로 관찰하여 확인하는 단계와, 상기의 확인으로 연료전지가 정상상태에 도달하게 되면 콘트롤 패널화면에서 총 실험시간을 설정하고 3방향 밸브를 순간적으로 돌려 출구유량이 열교환기 및 콘덴서를 통해 흐르도록 하는 단계와, 상기의 3방향 밸브를 순간적으로 돌리기 이전에 열교환기 및 콘덴서에 연결된 배관라인의 내부에 존재하는 수분을 미리 제거하도록 고압의 압축공기를 열교환기와 콘덴서에 불어내는 단계와, 상기에서 설정한 총 실험시간이 완료되면 연료전지 출구유량을 열교환기 방향 측이 아닌 방향으로 흐르도록 3방향 밸브를 조작시키는 단계와, 상기의 3방향 밸브를 돌리고 압축공기가 들어가는 밸브의 입구에 설치된 에어건(air gun)에 의해 압축공기를 불어내기 시작하되, 연결된 배관과 콘덴서에 잔존하는 모든 물을 효과적으로 회수하기 위해 콘덴서의 드레인 밸브를 열고 출구 밸브를 닫은 상태에서 가스를 열교환기 및 콘덴서의 드레인 밸브에 연결된 배관에 따라 흘러나가며 고압의 압축공기를 이용하여 불어내는 단계를 실행하게 되는 것이다.
이에, 상기의 총 실험시간은 공급된 물의 양과 콘덴서를 통해 대기중으로 흘러나간 물의 양을 계산하도록 사용하게 되고, 상기의 콘덴서 출구를 통해 대기중으로 빠져나가는 수분은 콘덴서 출구의 온도에 대해서 포화수증기 상태로 나가기 때문에 그 양을 출구의 온도를 이용해서 계산하도록 실행하게 되는 것이다.
[실시예]
상기한 본 발명을 이루기 위한 바람직한 실시예를 참조하여 구체적으로 살펴보기로 한다.
즉, 본 발명은 첨부도면 도 2에 도시된 바와 같이, 종래에 실시하고 있는 실험장치의 구성과 동일하게 구성한 상태에서 추가적으로 고압으로 불어내는 압축공기 공급부(100)와 압축공기 밸브 입구(400)를 설치하여 일정시간 실험 후 배관에 잔존하는 물과 물저장소에 응축된 물을 제거시키게 하고, 연료전지 채널(200)의 출구에 3방향 밸브(300)를 설치하여 실험의 반복성을 고려한 배관설계를 하게 되는 것으로, 이는 중력방향을 고려한 배관설계나 배관의 제거와 재설치의 반복적인 수행 등과 같은 번거로움을 피할 수 있을 뿐만 아니라 정확한 실험결과를 얻을 수 있기 위한 것이다.
이에 따라, 본 발명을 통해 실험을 실시하게 되면, 일정시간 실험 후 배관에 잔존하는 물과 물저장소에 응축된 물을 수분이 완전히 제거시키는 고압의 압축공기로 불어내어 모두 회수시키는 것이 가능하게 되는 것이다.
이를 위해, 본 발명에 따른 실험을 진행하면서 진행하는 가스의 흐름은 첨부 도면 도 2에 도시된 'a'부분의 화살표 방향(→)과 'b'부분의 화살표 방향(→) 및 'c'부분의 화살표 방향(→)의 순서로 변화하여 진행하게 되는 것이다.
이에 따라 실시되는 본 발명은 먼저 연료전지가 정상상태에 도달할 때까지 상기 'a'부분의 화살표 방향(→)에 따른 배관을 통해 가스가 흐르도록 3방향 밸브(300)를 조작하게 되는데, 이때 상기 연료전지는 다른 시스템에 비해서 정상상태에 이르는데 많은 시간을 요구하기 때문에 첨부도면 도 3에 도시된 콘트롤 패널화면을 보면서 연료전지가 정상상태의 성능을 보이는지 지속적으로 관찰해야 되는 것이다.
상기의 콘트롤 패널화면에는 연료전지의 실험장치에 대한 각 부분별 압력, 온도, 전압, 이론적인 물의 응축양을 실시간으로 보여주기 때문에 사용자가 용이하게 확인이 가능하게 되는 것이다.
상기의 진행하는 과정에서 연료전지가 정상상태에 도달하게 되면 상기 콘트롤 패널화면을 통해 총 실험시간을 설정한 다음 3방향 밸브(300)를 순간적으로 돌려 출구유량이 'b'부분의 화살표 방향(→)에 따른 배관으로 흐르도록 한다.
이때, 상기의 총 실험시간은 공급된 물의 양과 콘덴서(Condenser)를 통해 대기중으로 흘러나간 물의 양을 계산하는데 사용되게 된다.
상기의 실험을 실시하는 과정에서 중요한 사항은 3방향 밸브(300)를 조작하기 이전에 'b'부분의 화살표 방향(→)에 따른 배관의 내부에 존재하는 수분을 미리 제거해야 되고 콘덴서(Condenser)의 드레인(drain) 밸브를 잠궈야 하는 것이다.
특히, 가스의 흐름이 'b'부분의 화살표 방향(→)으로 흐르게 되면 연료전지 출구를 통해 빠져나가는 가스는 냉각수가 흐르는 열교환기(Heat Exchanger)를 거치기 때문에 가스에 포함된 수분을 효과적으로 응축시킬 수 있다.
그리고, 콘덴서(Condenser) 출구를 통해 대기중으로 빠져나가는 수분은 콘덴서(Condenser) 출구의 온도에 대해서 포화수증기 상태로 나가기 때문에 그 양을 출구의 온도를 이용해서 계산한다.
최종적으로, 상기 'b'부분의 화살표 방향(→)으로 흐르게 하는 시작과 함께 설정한 실험시간이 되면 연료전지 출구유량이 상기 'a'부분의 화살표 방향(→)의 배관라인으로 흐르도록 빠르게 3방향 밸브(300)를 돌려준다.
상기와 같은 방법으로 실행하게 되면, 연료전지의 운전을 멈추지 않고 동일한 같은 조건에서 지속적으로 운전하기 때문에 같은 실험을 반복할 경우 다시 정상상태를 기다리는 번거로움을 피할 수 있는 것이고, 전체적인 실험시간을 효과적으로 단축시킬 수가 있는 것이다.
이와 같이, 상기 3방향 밸브(300)를 돌리고 압축공기가 들어가는 밸브의 입구에 에어건(air gun)을 설치하고 불어내기 시작하게 된다.
이때, 콘덴서(Condenser)의 드레인(drain) 밸브를 열고 출구 밸브를 닫은 상태에서 불어내기 때문에 가스는 'c'부분의 화살표 방향(→)의 배관 라인을 따라 흘러나가며 고압의 압축공기를 이용하여 불어내는 것이고, 이는 상기 배관과 콘덴서(Condenser)에 잔존하는 모든 물을 효과적으로 회수할 수가 있게 되는 것이다.
이를 통해 살펴볼 때, 연료전지가 정상상태에 도달하는데 많은 시간이 요구되기 때문에 연료전지 실험시 유효한 실험결과를 도출하는 또한 많은 실험시간이 요구되는 실정이다.
이는 압력, 온도, 유량, 전류 등과 같이 매우 다양한 연료전지 실험조건에 대해서 연료전지가 정상상태에 도달한 후에야 본격적인 데이터 수집이 가능하기에 이러한 제약조건에 의해 연료전지의 실험은 당연히 많은 시간이 요구되는 동시에 실험자로 하여금 인내심을 필요로 하게 되고, 또한 장시간 실험하는 동안 당연히 연료전지의 구동시간이 늘어나기 때문에 실험기간 동안에 연료전지의 성능에 문제가 발생하게 되는 것이다.
이에, 본 발명은 최적으로 배관을 배치시키게 하고 압축공기를 이용하여 효율적으로 물을 회수하게 하여 연료전지의 실험시간을 줄이는 동시에 정확한 실험데이터인 실험결과를 도출할 수 있게 하기 위한 것이다.
마지막으로, 본 발명을 실시하고 있는 연료전지의 실험장치 및 방법의 구성 및 실행에 있어 다양하게 변형될 수 있고 여러 가지 형태를 취할 수 있다.
하지만, 본 발명은 상기의 상세한 설명에서 언급되는 특별한 형태로 한정되는 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 오히려 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명은 연료전지의 각 채널로 공급되는 물의 양과 출구를 통해 흘러나가는 물의 양을 측정하게 하여 번거로운 작업들을 피한 상 태에서 보다 정확하게 출구를 통해 흘러나오는 물이 회수되는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 실험의 재현성을 고려하여 같은 실험을 반복적으로 빠르게 수행할 수 있도록 배관을 배치하는 등의 실험환경이 구현되어 종래의 실험방법들에 비해서 실험시간이 효율적으로 단축되는 효과와, 정확한 실험데이터인 실험결과가 도출되는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 연료전지의 실험시간 단축과 정확한 실험결과의 도출이 가능한 효과로 인해 전체적으로 연료전지의 실험에 대한 효율성이 향상되어 이를 이용하여 실험하는 실험자로 하여금 실질적인 신뢰도 및 만족도가 우수해지는 등의 여러 효과가 있다.

Claims (13)

  1. 연료전지의 물거동을 실험하기 위한 장치에 있어서,
    일정시간 실험 후 배관에 잔존하는 물과 물저장소에 응축된 물을 제거하기 위해 고압으로 불어내는 압축공기 공급부와, 실험의 반복성을 고려한 배관설계를 위하여 연료전지 채널 출구에 3방향 밸브를 구성하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 연료전지의 실험장치.
  2. 연료전지의 물거동을 실험하기 위한 방법에 있어서,
    일정시간 실험 후 배관에 잔존하는 물과 물저장소에 응축된 물을 수분이 완전히 제거시키는 고압의 압축공기로 불어내어 모두 회수시키도록 실행하되,
    상기의 물을 수분이 완전히 제거시키는 고압의 압축공기로 불어내어 모두 회수시키기 위해 연료전지가 정상상태에 도달할 때까지 가스의 흐름을 열교환기 방향 측이 아닌 다른 방향으로 흐르도록 3방향 밸브를 조작시켜 실행하는 것을 특징으로 하는 연료전지의 실험방법.
  3. 삭제
  4. 제2항에 있어서,
    상기에서 연료전지가 정상상태에 도달할 때까지 많은 시간이 소요되므로 각 부분별 압력, 온도, 전압, 이론적인 물의 응축양을 실시간으로 보여주는 콘트롤 패널화면을 지속적으로 관찰하여 확인하도록 실행하는 것을 특징으로 하는 연료전지의 실험방법.
  5. 제2항 또는 제4항에 있어서,
    상기의 실행으로 연료전지가 정상상태에 도달하게 되면 콘트롤 패널화면에서 총 실험시간을 설정하고 3방향 밸브를 순간적으로 돌려 출구유량이 열교환기 및 콘덴서를 통해 흐르도록 실행하는 것을 특징으로 하는 연료전지의 실험방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기의 총 실험시간은 공급된 물의 양과 콘덴서를 통해 대기중으로 흘러나간 물의 양을 계산하도록 사용하는 것을 특징으로 하는 연료전지의 실험방법.
  7. 제5항에 있어서,
    상기의 3방향 밸브를 순간적으로 돌리기 이전에 열교환기 및 콘덴서에 연결된 배관라인의 내부에 존재하는 수분을 미리 제거하도록 고압의 압축공기를 열교환기와 콘덴서에 불어내는 것을 특징으로 하는 연료전지의 실험방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기의 콘덴서 출구를 통해 대기중으로 빠져나가는 수분은 콘덴서 출구의 온도에 대해서 포화수증기 상태로 나가기 때문에 그 양을 출구의 온도를 이용해서 계산하도록 실행하는 것을 특징으로 하는 연료전지의 실험방법.
  9. 제5항에 있어서,
    상기에서 설정한 총 실험시간이 완료되면 연료전지의 운전을 멈추지 않고 동일한 같은 조건에서 지속적으로 운전하게 하여 실험을 반복해도 다시 정상상태를 기다리는 번거로움을 피할 수 있도록 연료전지 출구유량을 열교환기 방향 측이 아닌 방향으로 흐르도록 3방향 밸브를 조작시켜 실행하는 것을 특징으로 하는 연료전지의 실험방법.
  10. 제5항에 있어서,
    상기의 3방향 밸브를 돌리고 압축공기가 들어가는 밸브의 입구에 설치된 에어건(air gun)에 의해 압축공기를 불어내기 시작하되,
    연결된 배관과 콘덴서에 잔존하는 모든 물을 효과적으로 회수하기 위해 콘덴서의 드레인 밸브를 열고 출구 밸브를 닫은 상태에서 가스를 열교환기 및 콘덴서의 드레인 밸브에 연결된 배관에 따라 흘러나가며 고압의 압축공기를 이용하여 불어내도록 실행하는 것을 특징으로 하는 연료전지의 실험방법.
  11. 연료전지의 물거동을 실험하기 위한 방법에 있어서,
    상기 연료전지의 운전을 멈추지 않고 동일한 같은 조건에서 지속적으로 운전하게 하여 같은 실험을 반복해도 다시 정상상태를 기다리는 번거로움을 피할 수 있게 하고, 전체 실험시간을 효과적으로 단축시킬 수 있게 하기 위해서, 일정시간 실험 후 배관에 잔존하는 물과 물저장소에 응축된 물을 수분이 완전히 제거시키는 고압의 압축공기로 불어내어 모두 회수시키도록 실행하되,
    상기의 연료전지가 정상상태에 도달할 때까지 가스의 흐름을 열교환기 방향 측이 아닌 다른 방향으로 흐르도록 3방향 밸브를 조작시키는 단계;
    상기에서 연료전지가 정상상태에 도달할 때까지 많은 시간이 소요되므로 각 부분별 압력, 온도, 전압, 이론적인 물의 응축양을 실시간으로 보여주는 콘트롤 패널화면을 지속적으로 관찰하여 확인하는 단계;
    상기의 확인으로 연료전지가 정상상태에 도달하게 되면 콘트롤 패널화면에서 총 실험시간을 설정하고 3방향 밸브를 순간적으로 돌려 출구유량이 열교환기 및 콘덴서를 통해 흐르도록 하는 단계;
    상기의 3방향 밸브를 순간적으로 돌리기 이전에 열교환기 및 콘덴서에 연결된 배관라인의 내부에 존재하는 수분을 미리 제거하도록 고압의 압축공기를 열교환기와 콘덴서에 불어내는 단계;
    상기에서 설정한 총 실험시간이 완료되면 연료전지 출구유량을 열교환기 방향 측이 아닌 방향으로 흐르도록 3방향 밸브를 조작시키는 단계;
    상기의 3방향 밸브를 돌리고 압축공기가 들어가는 밸브의 입구에 설치된 에어건(air gun)에 의해 압축공기를 불어내기 시작하되, 연결된 배관과 콘덴서에 잔존하는 모든 물을 효과적으로 회수하기 위해 콘덴서의 드레인 밸브를 열고 출구 밸브를 닫은 상태에서 가스를 열교환기 및 콘덴서의 드레인 밸브에 연결된 배관에 따라 흘러나가며 고압의 압축공기를 이용하여 불어내는 단계;
    를 실행하는 것을 특징으로 하는 연료전지의 실험방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기의 총 실험시간은 공급된 물의 양과 콘덴서를 통해 대기중으로 흘러나간 물의 양을 계산하도록 사용하는 것을 특징으로 하는 연료전지의 실험방법.
  13. 제11항에 있어서,
    상기의 콘덴서 출구를 통해 대기중으로 빠져나가는 수분은 콘덴서 출구의 온도에 대해서 포화수증기 상태로 나가기 때문에 그 양을 출구의 온도를 이용해서 계산하도록 실행하는 것을 특징으로 하는 연료전지의 실험방법.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN117169795A (zh) * 2023-11-02 2023-12-05 中国科学院精密测量科学与技术创新研究院 一种多通道分布式原位在场固体核磁共振加热装置及方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH024A (ja) * 1987-02-04 1990-01-05 Asahi Optical Co Ltd カメラの自動焦点検出装置
EP0948069B1 (en) 1998-02-10 2005-04-27 General Motors Corporation Fuel cell flooding detection and correction
JP2005141943A (ja) 2003-11-04 2005-06-02 Toyota Motor Corp 燃料電池システム
JP2006302515A (ja) 2005-04-15 2006-11-02 Matsushita Electric Ind Co Ltd 燃料電池
JP2006302776A (ja) 2005-04-22 2006-11-02 Equos Research Co Ltd 燃料電池システム及びその運転方法
JP2007048507A (ja) 2005-08-08 2007-02-22 Nippon Soken Inc 燃料電池システム

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH024A (ja) * 1987-02-04 1990-01-05 Asahi Optical Co Ltd カメラの自動焦点検出装置
EP0948069B1 (en) 1998-02-10 2005-04-27 General Motors Corporation Fuel cell flooding detection and correction
JP2005141943A (ja) 2003-11-04 2005-06-02 Toyota Motor Corp 燃料電池システム
JP2006302515A (ja) 2005-04-15 2006-11-02 Matsushita Electric Ind Co Ltd 燃料電池
JP2006302776A (ja) 2005-04-22 2006-11-02 Equos Research Co Ltd 燃料電池システム及びその運転方法
JP2007048507A (ja) 2005-08-08 2007-02-22 Nippon Soken Inc 燃料電池システム

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
한국자동차공학회,2004

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN117169795A (zh) * 2023-11-02 2023-12-05 中国科学院精密测量科学与技术创新研究院 一种多通道分布式原位在场固体核磁共振加热装置及方法
CN117169795B (zh) * 2023-11-02 2024-02-27 中国科学院精密测量科学与技术创新研究院 一种多通道分布式原位在场固体核磁共振加热装置及方法

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