KR100805445B1

KR100805445B1 - 연료전지 차량의 셧 다운시의 수소 공급 시스템

Info

Publication number: KR100805445B1
Application number: KR1020060121524A
Authority: KR
Inventors: 조장호
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2006-12-04
Filing date: 2006-12-04
Publication date: 2008-02-20

Abstract

본 발명은 연료전지 차량이 셧 다운 이후에 장시간 방치되어 스택이 열화되는 것을 방지하고, 셧 다운 실시 이후에 수소극과 공기극을 낮은 전위로 유지하여 스택이 열화되는 것을 방지하기 위해 수소탱크와 스택상에 연결 설치되며 수소탱크에서 공급된 수소 가스의 공급을 조절하는 제1 조절밸브, 상기 제1 조절밸브를 경유하여 스택으로 공급되는 수소의 압력을 조절하도록 설치된 제1 압력 레귤레이터를 포함하는 수소 공급 라인; 일단이 상기 수소 공급 라인의 제1 조절밸브 이전 라인에서 분기되어 연장 형성되고, 타단이 상기 제1 압력 레귤레이터와 스택 사이의 수소 공급 라인에 연결 설치되며 연료전지 차량이 셧 다운(Shut Down) 시에 제1 조절 밸브가 오프(Off)된 상태에서 수소 탱크로부터 공급된 수소의 공급을 온(On)/오프(Off) 조절하는 제2 조절밸브, 상기 제2 조절밸브의 전방에 설치되며 상기 제1 조절밸브를 통해 공급된 수소의 압력을 안정적으로 조절 가능하도록 설치되는 제2 압력 레귤레이터를 포함하는 셧 다운 수소 라인; 및 연료전지 차량이 셧 다운 시에 수소 공급 라인을 통해 공급되는 수소의 공급을 차단하고, 상기 셧 다운 수소 라인을 통해 수소가 공급되도록 제어하는 제어부를 포함하여 구성되는 연료전지 차량의 셧 다운시의 수소 공급 시스템에 관한 것이다.

수소 공급 라인, 셧 다운 수소 라인

Description

연료전지 차량의 셧 다운시의 수소 공급 시스템{The hydrogen supplying system of the shutdown of the fuel cell vehicle}

도 1은 본 발명에 의한 연료전지 차량의 셧 다운시의 수소 공급 시스템을 도시한 도면.

도 2는 본 발명에 의한 연료전지 차량의 셧 다운시의 수소 공급 시스템의 작동 상태도.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

2 : 수소탱크 100 : 수소 공급 라인

110 : 제1 조절밸브 120 : 제1 압력 레귤레이터

200 : 셧 다운 수소 라인 220 : 제2 압력 레귤레이터

300 : 제어부

본 발명은 연료전지 차량이 셧 다운 이후에 장시간 방치되어 스택이 열화되는 것을 방지하고, 셧 다운 실시 이후에 수소극과 공기극을 낮은 전위로 유지하여 스택이 열화되는 것을 방지하기 위한 연료전지 차량의 셧 다운시의 수소 공급 시스 템에 관한 것이다.

일반적으로 연료전지 차량은 연료전지 시스템을 셧 다운한 후에 시간이 지남에 따라 공기극의 전위는 셀당 0.96V 에서 0.0V 까지 떨어지게 된다. 이것은 수소극 내 수소가 전해질막을 건너 공기극 내 산소와 서로 만나 화학 반응을 함으로써 산소가 고갈대기 때문이다.

상기와 같은 상태로 시간이 오래 지나게 되면 공기 출구를 통해 유입되는 산소로 인해 공기극의 전위는 다시 회복되기 시작하며, 상기와 같은 상태로 더 오래 방치할 경우에는 수소극 내 수소는 모두 고갈되고, 수소극 마저 공기로 채워지게 되며 양쪽 극의 전위가 1.2V를 나타내게 되어 전극이 열화되는 문제점이 발생되어 이에 대한 대책을 필요로 했다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 연료전지 차량이 셧 다운 이후에 장시간 방치되어 스택이 열화되는 것을 방지하고, 셧 다운 실시 이후에 수소극과 공기극을 낮은 전위로 유지하여 스택이 열화되는 것을 방지하기 위한 연료전지 차량의 셧 다운시의 수소 공급 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 연료전지 차량의 셧 다운시의 수소 공급 시스템은 수소탱크와 스택상에 연결 설치되며 수소탱크에서 공급된 수소 가스의 공급을 조절하는 제1 조절밸브, 상기 제1 조절밸브를 경유하여 스택으로 공 급되는 수소의 압력을 조절하도록 설치된 제1 압력 레귤레이터를 포함하는 수소 공급 라인; 일단이 상기 수소 공급 라인의 제1 조절밸브 이전 라인에서 분기되어 연장 형성되고, 타단이 상기 제1 압력 레귤레이터와 스택 사이의 수소 공급 라인에 연결 설치되며 연료전지 차량이 셧 다운(Shut Down) 시에 제1 조절 밸브가 오프(Off)된 상태에서 수소 탱크로부터 공급된 수소의 공급을 온(On)/오프(Off) 조절하는 제2 조절밸브, 상기 제2 조절밸브의 전방에 설치되며 상기 제1 조절밸브를 통해 공급된 수소의 압력을 안정적으로 조절 가능하도록 설치되는 제2 압력 레귤레이터를 포함하는 셧 다운 수소 라인; 및 연료전지 차량이 셧 다운 시에 수소 공급 라인을 통해 공급되는 수소의 공급을 차단하고, 상기 셧 다운 수소 라인을 통해 수소가 공급되도록 제어하는 제어부를 포함하여 구성된다.

상기 셧 다운 수소 라인에 설치된 제2 압력 레귤레이터는 출구 압력이 상압보다 높거나 같게 출력되도록 구성된다.

상기와 같은 본 발명에 의한 연료전지 차량의 셧 다운시의 수소 공급 시스템의 실시예를 도면을 참조하여 설명한다.

첨부된 도 1은 본 발명에 의한 연료전지 차량의 셧 다운시의 수소 공급 시스템을 도시한 도면이고, 도 2는 본 발명에 의한 연료전지 차량의 셧 다운시의 수소 공급 시스템의 작동 상태도이다.

첨부된 도1 내지 도 2를 참조하면, 수소탱크(2)와 스택(3) 상에 연결 설치되며 수소탱크(2)에서 공급된 수소 가스의 공급을 조절하는 제1 조절밸브(110), 상기 제1 조절밸브(110)를 경유하여 스택(3)으로 공급되는 수소의 압력을 조절하도록 설 치된 제1 압력 레귤레이터(120)를 포함하는 수소 공급 라인(100); 일단이 상기 수소 공급 라인(100)의 제1 조절밸브(110) 이전 라인에서 분기되어 연장 형성되고, 타단이 상기 제1 압력 레귤레이터(120)와 스택(3) 사이의 수소 공급 라인(100)에 연결 설치되며 연료전지 차량이 셧 다운(Shut Down) 시에 제1 조절 밸브(110)가 오프(Off)된 상태에서 수소 탱크(2)로부터 공급된 수소의 공급을 온(On)/오프(Off) 조절하는 제2 조절밸브(210), 상기 제2 조절밸브(210)의 전방에 설치되며 상기 제1 조절밸브(110)를 통해 공급된 수소의 압력을 안정적으로 조절 가능하도록 설치되는 제2 압력 레귤레이터(220)를 포함하는 셧 다운 수소 라인(200); 및 연료전지 차량이 셧 다운 시에 수소 공급 라인(100)을 통해 공급되는 수소의 공급을 차단하고, 상기 셧 다운 수소 라인(200)을 통해 수소가 공급되도록 제어하는 제어부(300)를 포함하여 구성된다.

상기 셧 다운 수소 라인(200)에 설치된 제2 압력 레귤레이터(220)는 출구 압력이 상압보다 높거나 같게 출력되도록 구성된다.

상기와 같이 구성되는 본 발명에 의한 연료전지 차량의 셧 다운시의 수소 공급 시스템의 작동 상태를 도면을 참조하여 설명한다.

첨부된 도 1을 참조하면, 정상적으로 연료전지 차량이 작동될 때에는 공기 공급부(4)를 통해 공급된 공기가 가습기(5)를 경유하여 스택(3)에 형성된 공기극(3b)으로 공급된다. 이와 동시에 수소탱크(2)에서 공급된 고압의 수소는 제1 조절밸브(110)가 온(On) 작동되면서 수소 공급 라인(100)을 통해 제1 압력 레귤레이터(120)로 공급된다. 상기 제1 압력 레귤레이터(120)로 공급된 고압의 수소는 스 택(3)의 수소극(3a)에 공급 가능한 압력으로 조절되어 상기 스택(3)에 공급된다. 이때 간헐적으로 작동되는 퍼지밸브(6)에 의해 수소가 외부로 배출된다.

첨부된 도 2를 참조하면, 상기와 같이 작동되는 연료전지 차량이 셧 다운시에는 제어부(300)에 의해 공기 공급부(4)을 작동을 중지시키고, 상기 수소 공급 라인(100)을 통해 수소가 공급되지 않도록 제1 조절밸브(110)를 클로즈 시키고, 퍼지밸브(6) 또한 클로즈 시킨다.

상기와 같은 상태에서 셧 다운 수소 라인(200)을 통해 수소가 공급되도록 제2 조절 밸브(210)를 오픈 작동시켜 수소탱크(2)에 있는 고압의 수소를 공급한다.

이때, 상기 셧 다운 수소 라인(200)을 통해 공급되는 수소의 압력은 제2 압력 레귤레이터(220)를 경유하면서 출구쪽에서 상압 보다 약간 높은 압력을 유지하며 스택(3)의 수소극(3a)으로 공급된다.

상기와 같이 연료전지 차량이 셧 다운 시에도 상기 셧 다운 수소 라인(200)을 통해 공급되는 수소에 의해 0.0V의 전위를 유지하게 된다. 즉, 스택(3)의 공기극(3b)를 통해 확산해 들어오는 산소는 전해질 막(3c)을 통해 공기극(3b)으로 유동하는 수소와 화학 반응을 일으켜 소진되므로 상기 공기극(3b)은 항상 0.0V의 전위를 유지하게 된다.

상기와 같이 셧 다운된 연료전지 차량이 재 시동될 때에는 제어부(300)에 의해 제2 조절밸브(121)가 클로즈 되고 제1 조절밸브(110)가 오픈 작동되면서 정상적으로 운행이 이루어지게 된다.

한편, 본 발명은 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능할 것이다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 연료전지 차량의 셧 다운시의 수소 공급 시스템은 연료전지 차량이 셧 다운된 후에 장시간 방치되더라도 스택에서 열화가 발생되는 것을 방지하는 효과가 있다. 또한, 수소극과 공기극의 전위를 안정적으로 유지하여 고전압 필드에 의한 스택의 손상을 방지하는 효과가 있다.

Claims

수소가 함유된 연료를 공급하는 수소 탱크, 산소가 함유된 공기를 공급하는 공기 공급부, 상기 수소 탱크와 공기 공급부로부터 각각 공급되는 수소와 산소를 전기 화학적으로 반응시켜 전기 에너지를 발생시키는 스택에 있어서,

상기 수소탱크와 스택상에 연결 설치되며 수소탱크에서 공급된 수소 가스의 공급을 조절하는 제1 조절밸브, 상기 제1 조절밸브를 경유하여 스택으로 공급되는 수소의 압력을 조절하도록 설치된 제1 압력 레귤레이터를 포함하는 수소 공급 라인;

일단이 상기 수소 공급 라인의 제1 조절밸브 이전 라인에서 분기되어 연장 형성되고, 타단이 상기 제1 압력 레귤레이터와 스택 사이의 수소 공급 라인에 연결 설치되며 연료전지 차량이 셧 다운(Shut Down) 시에 제1 조절 밸브가 오프(Off)된 상태에서 수소 탱크로부터 공급된 수소의 공급을 온(On)/오프(Off) 조절하는 제2 조절밸브, 상기 제2 조절밸브의 전방에 설치되며 상기 제1 조절밸브를 통해 공급된 수소의 압력을 안정적으로 조절 가능하도록 설치되는 제2 압력 레귤레이터를 포함하는 셧 다운 수소 라인; 및

연료전지 차량이 셧 다운 시에 수소 공급 라인을 통해 공급되는 수소의 공급을 차단하고, 상기 셧 다운 수소 라인을 통해 수소가 공급되도록 제어하는 제어부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 연료전지 차량의 셧 다운시의 수소 공급 시스템.
제 1항에 있어서,

상기 셧 다운 수소 라인에 설치된 제2 압력 레귤레이터는 출구 압력이 상압보다 높거나 같게 출력되는 것을 특징으로 하는 연료전지 차량의 셧 다운시의 수소 공급 시스템.