KR100813274B1 - 연료전지 스택의 기동방법 - Google Patents

연료전지 스택의 기동방법 Download PDF

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오덕진
이현철
김동관
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Abstract

본 발명은 연료전지 스택의 기동방법에 관하여 개시한다. 개시된 연료전지 스택의 기동방법은: 연료전지 스택의 복수의 단위셀 마다 설치된 냉각판들의 상부를 관통하는 제1유로와, 상기 냉각판들의 하부를 관통하는 제2유로와, 상기 제1유로 및 상기 제2유로 사이에 설치된 냉각수 저장탱크와, 상기 제1유로 및 상기 냉각수 저장탱크 사이를 냉각하는 열교환기와, 상기 냉각수 저장탱크 및 상기 제2유로 사이와 상기 제1유로를 연결하는 바이패스 라인과, 상기 바이패스 라인을 가열하는 가열수단과, 상기 제1유로 및 상기 열교환기 사이에 설치된 제1밸브와, 상기 냉각수 저장탱크와 상기 제2유로 및 상기 바이패스 라인을 선택적으로 연결하는 제2밸브를 구비한 연료전지 스택의 기동방법에 있어서, 상기 제1밸브를 닫고, 상기 제2유로와 상기 바이패스 라인이 연통되게 상기 제2밸브를 조정하는 제1단계; 및 상기 가열수단을 가동하여 상기 냉각수 저장탱크 내의 냉각수를 제외한 냉각수를 가열하여 연료전지 스택을 승온하는 제2단계;를 구비하는 것을 특징으로 한다.

Description

연료전지 스택의 기동방법{Method of starting the fuel cell stack}
도 1은 일반적인 연료전지 시스템의 구성도이다.
도 2는 도 1의 연료전지 스택의 냉각 시스템의 일부를 보여주는 사시도이다.
도 3은 도 2의 냉각판 및 단위셀 사이의 유체의 흐름을 보여주는 분리사시도이다.
도 4는 도 1의 연료전지스택을 초기에 가열하기 위한 가열장치를 구비한 냉각 시스템의 개략적 구성도이다.
도 5는 본 발명의 연료전지 스택의 기동방법의 제1 실시예가 적용되는 냉각시스템의 개략 도면이다.
도 6은 본 발명의 연료전지 스택의 기동방법의 제2 실시예가 적용되는 냉각시스템의 개략 도면이다.
< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >
100...스택 110...프로세스 버너
120...저탕조 130...냉각수 저장탱크
140...물탱크 200...연료처리장치
210...탈황기 220...리포머
230...버너 251...CO 쉬프트기
252...CO 제거기 310...가열장치
H1~H5... 열교환기 V1~V4...밸브
본 발명은 연료전지 스택의 기동방법에 관한 것으로서, 특히 기동시 연료전지 스택의 온도를 신속히 올리는 방법에 관한 것이다.
연료전지(fuel cell)는 메탄올, 에탄올, 천연가스와 같은 탄화수소 계열의 물질 내에 함유되어 있는 수소와 산소의 화학반응 에너지를 직접 전기 에너지로 변환시키는 발전 시스템이다.
고분자 전해질막 연료전지(PEMFC: polymer electrolyte membrane fuel cell)는 다른 연료전지에 비하여 출력 특성이 탁월하며 작동온도가 낮고 아울러 빠른 시동 및 응답 특성을 가지며, 자동차와 같은 이동용 전원은 물론, 주택, 공공 건물과 같은 분산용 전원 및 전자기기용과 같은 소형 전원 등 그 응용범위가 넓은 장점을 가진다.
종래의 PEMFC는, 고분자 전해질막의 건조 문제로 인하여, 주로 100 ℃ 이하의 온도에서, 예를 들면 약 80 ℃에서, 작동되어 왔다. 그러나, 약 100 ℃ 이하의 낮은 작동온도로 인하여, 다음과 같은 문제점이 발생하는 것으로 알려져 있다. 즉, PEMFC의 대표적인 연료인 수소부화가스(hydrogen-rich gas)는 천연가스 또는 메탄올과 같은 유기연료를 개질하여 얻는데, 이러한 수소부화가스는 부산물로서 이산화 탄소뿐만 아니라 일산화탄소를 함유한다. 일산화탄소는 캐소드와 애노드에 함유되어 있는 촉매를 피독시키는 경향이 있다. 일산화탄소로 피독된 촉매의 전기화학적 활성은 크게 저하되고 그에 따라 PEMFC의 작동효율 및 수명도 심각하게 감소된다. 주목할 점은, 일산화탄소가 촉매를 피독시키는 경향은 PEMFC의 작동온도가 낮을 수록 심화된다는 것이다.
PEMFC의 작동온도를 약 130 ℃ 이상으로 상승시키면, 일산화탄소에 의한 촉매 피독을 회피할 수 있으며, PEMFC의 온도 제어도 매우 용이하게 된다.
한편, 고온형의 PEMFC에는 스택 온도를 냉각시키는 냉각시스템이 필요하며, 이러한 냉각시스템에서는 주로 냉각매체로 이온화된 물(deionized water)을 사용한다.
냉각매체를 사용하는 고온형 PEMFC에서는 기동시 스택 내부의 온도를 일정한 온도, 예컨대 120 ℃로 유지하여야 하며, 이를 위해서는 스택을 통과하는 냉각매체도 함께 가열하여야 하는 데 이 냉각매체를 가열하는 시간 때문에 PEMFC의 가동시간이 지연되는 문제가 발생될 수 있다.
본 발명은 상기의 문제점을 감안하여 창출된 것으로서, 연료전지 시스템의 초기 기동시에 연료전지 스택의 온도를 보다 신속하게 승온시킬 수 있는 방법을 제공하는 데 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 실시예에 따른 연료전지 스택의 기동방법은:
연료전지 스택의 복수의 단위셀 마다 설치된 냉각판들의 상부를 관통하는 제1유로와, 상기 냉각판들의 하부를 관통하는 제2유로와, 상기 제1유로 및 상기 제2유로 사이에 설치된 냉각수 저장탱크와, 상기 제1유로 및 상기 냉각수 저장탱크 사이를 냉각하는 열교환기와, 상기 냉각수 저장탱크 및 상기 제2유로 사이와 상기 제1유로를 연결하는 바이패스 라인과, 상기 바이패스 라인을 가열하는 가열장치와, 상기 제1유로 및 상기 열교환기 사이에 설치된 제1밸브와, 상기 냉각수 저장탱크와 상기 제2유로 및 상기 바이패스 라인을 선택적으로 연결하는 제2밸브를 구비한 연료전지 스택의 기동방법에 있어서,
상기 제1밸브를 닫고, 상기 제2유로와 상기 바이패스 라인이 연통되게 상기 제2밸브를 조정하는 제1단계; 및
상기 가열장치를 가동하여 상기 냉각수 저장탱크 내의 냉각수를 제외한 냉각수를 가열하여 연료전지 스택을 승온하는 제2단계;를 구비하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 연료전지 스택의 기동방법은, 상기 연료전지 스택의 온도가 소정 온도 이상으로 상승하면, 상기 제1밸브를 열고, 상기 제2밸브를 상기 제2유로와 상기 냉각수 저장탱크가 연통되게 조절하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면, 상기 제2밸브는 상기 냉각수 저장탱크와 상기 제2유로 및 상기 바이패스 라인 중 선택적으로 3개의 라인을 연결할 수 있는 3-방향(way) 밸브이다.
본 발명에 따르면, 상기 가열장치는, 버너 혹은 전기히터일 수 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 다른 실시예에 따른 연료전지 스택의 기동방법은:
연료전지 스택의 복수의 단위셀 마다 설치된 냉각판들의 상부를 관통하는 제1유로와, 상기 냉각판들의 하부를 관통하는 제2유로와, 상기 제1유로 및 상기 제2유로 사이에 설치된 냉각수 저장탱크와, 상기 제1유로 및 상기 냉각수 저장탱크 사이를 냉각하는 열교환기와, 상기 냉각수 저장탱크 및 상기 제2유로 사이와 상기 제1유로를 연결하는 바이패스 라인과, 상기 바이패스 라인을 가열하는 가열수단과, 상기 냉각수 저장탱크에 연결되어 상기 저장탱크내의 냉각수를 배출시킬 수 있는 제3밸브와, 상기 냉각수 저장탱크에 공급되는 냉각수 공급라인에 연결되어 상기 냉각수의 공급을 제어하는 제4밸브를 구비한 연료전지 스택의 기동방법에 있어서,
상기 제3밸브를 열어서 상기 저장탱크내의 냉각수를 외부로 배출하는 제1단계; 및
상기 가열수단을 가동하여 상기 연료전지 스택을 승온하는 제2단계;를 구비하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 연료전지 스택의 기동방법은, 상기 연료전지 스택의 온도가 소정 온도 이상으로 상승하면, 상기 제4밸브를 열어 상기 냉각수 저장탱크로 냉각수를 공급하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면, 상기 제4밸브는 상기 냉각수 저장탱크 보다 높은 곳에 배치될 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 연료전지 스택의 기동방법의 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다.
도 1은 일반적인 연료전지 시스템의 구성도이다.
도 1을 참조하면, 연료전지 시스템은 연료처리 장치(200)와 연료전지 스택(100)와 연료전지 스택을 냉각시키는 냉각시스템을 구비한다.
연료처리장치(200)는 탈황기(210)와, 리포머(reformer;220), 버너(230), 물 공급용 펌프(260), 제1,2열교환기(H1)(H2), 그리고 CO 쉬프트기(251)와 CO 제거기(252)로 구성된 CO 제거유닛(250) 등을 구비한다.
연료탱크(270)에서 연료원으로 들어온 탄화수소 계열의 가스와 물탱크(280)에서 물 공급용 펌프(260)를 통해 들어온 수증기가, 버너(230)에 의해 가열된 리포머(220) 안에서 반응을 일으키며 수소를 생성한다. 이때 부산물로서 이산화탄소와 일산화탄소 등이 생성이 되는데, 일산화탄소가 혼합된 수소연료가 스택(100)에 공급되면 전극이 피독되어 연료전지의 성능을 급격히 떨어뜨릴 수 있다. 따라서, 리포머(220) 출구 측에 CO쉬프트기(251)와 CO제거기(252)를 배치하여 일산화탄소 함량을 낮춘다. 상기 CO 쉬프트기(251)에서는 일산화탄소와 수증기가 반응하여 이산화탄소가 되는 반응이 주로 진행되며, CO 제거기(252)에서는 일산화탄소가 산소에 의해 직접 산화되는 반응이 주로 진행된다.
그리고, 리포머(220)의 입구측에 배치된 탈황기(210)는 연료원에 함유된 유황 성분을 제거하는 역할을 한다.
제1,2열교환기(H1)(H2)에서 펌프(260)로부터 공급된 물은 각각 버너(230) 및 리포머(220)에서 배출되는 연소개스와 열교환을 한다.
도 2는 도 1의 연료전지 스택의 냉각 시스템의 일부를 보여주는 사시도이며, 도 3은 도 2의 냉각판 및 단위셀 사이의 유체의 흐름을 보여주는 분리사시도이다.
도 2 및 도 3을 함께 참조하면, PEMFC 스택(100)에는 복수의 단위 셀(10)이 적층되어 있다. 각 단위셀(10)은 전해질막(2)과 전해질막(2)의 양면에 배치된 캐소드 전극(1) 및 애노드 전극(3)을 구비한다. 단위셀(10) 사이에는 각 전극에 산화제 또는 수소개스가 흐르는 유로(4a)가 형성된 세퍼레이터(4)가 설치되어 있다. 전극 및 세퍼레이터(4) 사이에는 실링을 위한 가스켓(6)이 설치된다.
연료전지 스택(100)에는 냉각판(5)과 열교환기(H5)가 설치된다. 연료전지 스택(100)에는 열교환용 냉각수가 지나가기 위한 냉각판(5)이 여러 장의 단위셀(10) 마다 설치되어 있다. 냉각수가 이 냉각판(5)의 유로(5a)를 통과하면서 스택(100) 내의 열을 냉각수가 흡수하고, 이렇게 열을 흡수한 냉각수는 열교환기(도 1의 H5)에서 2차 냉각수에 의해 열을 빼앗긴 후 냉각수 저장탱크(도 1의 130)를 통해서 다시 스택(100) 안으로 순환하게 된다.
연료전지 스택(100)의 양단에는 각각 엔드 플레이트(21, 22)가 설치된다. 엔드 플레이트(21)에는 산소(공기)의 공급홀과 회수홀, 연료(수소 개스)의 공급홀과 회수홀이 설치되어 있으며, 엔드 플레이트(22)에는 냉각수의 공급홀 및 회수홀이 형성되어 있다. 냉각판(5), 단위셀(10) 및 세퍼레이터(4)에는 각각 상기 홀들이 형성되어서 상기 홀로부터 연료(공기, 수소개스) 또는 냉각수를 공급받고, 상기 홀을 통해 연료 또는 냉각수를 배출한다.
다시 도 1을 참조하면, 냉각수 저장탱크(130)에 저장된 냉각매체는 스택(100) 내의 냉각판(5)으로 액체 상태로 공급되면서 스택(100)의 열을 흡수하여 기체상태로 되어서 스택(100)을 빠져나와 열교환기(H5)에서 물탱크(140)로부터의 2차 냉각수와 열교환을 통해 식혀진 후 다시 저장탱크(130)로 돌아간다.
프로세스 버너(110)는 정상상태에서는 상기 스택(100)의 애노드로 공급된 후 소모되지 않고 남은 잉여의 수소를 사용하거나, 또는 연료탱크(270)로부터 공급된 연료를 사용하여 가동된다. 프로세스 버너(110)는, 물탱크(140)에서 보내진 물을 열교환기(H3)를 통해 가열하는 기능을 수행한다. 여기서 데워진 물은 저탕조(120)로 보내져서 생활 온수 등으로 활용된다. 물론, 스택(100)내를 순환하는 냉각수와 열교환을 한 2차 냉각수를 저탕조(120)로 보내서 온수로 사용할 수도 있다.
그리고, 스택(100)의 캐소드에 공급된 공기는 열교환기(H4)에서 물로 되어서 물공급부(280)로 회수된다.
도 4는 도 1의 연료전지스택을 초기에 가열하기 위한 가열장치를 구비한 냉각 시스템의 개략적 구성도이다. 도 1~3의 구성요소와 실질적으로 동일한 구성요소에는 동일한 참조번호를 사용하고 상세한 설명은 생략한다.
도 4를 참조하면, 연료전지 스택(100)의 냉각판들은 단순하게 도시되었으며, 냉각판 사이의 단위셀들은 생략되었다. 냉각판들(5)의 상부를 통과하는 제1유로(301)는 스택(100)을 통과한 냉각매체(냉각수)가 흐르는 유로이며, 냉각판들(5)의 하부를 통과하는 제2유로(302)는 스택(100)을 냉각시키기 위한 냉각매체가 유입되는 유로이다. 제1유로(301)는 열교환기(H5)를 통과하여 냉각수 저장탱크(130)에 연결되며, 제2유로(302)는 냉각수 저장탱크(130)에 연결되어서 냉각매체를 공급받는다. 열교환기(H5)에는 외부로부터의 다른 냉각수, 예컨대 물탱크(140)로부터의 냉각수가 통과하면서 제1유로(301)로부터의 냉각매체를 냉각시킬 수 있다. 냉각매체는 탈이온수(deionized water; DI water)을 사용할 수 있으며, 냉각매체는 냉각수로도 칭한다.
한편, 저장탱크(130)에는 가열장치, 예컨대 전기히터(310)가 연결된다. 전기히터(310)는 연료전지 시스템의 기동시 연료전지 스택(100)을 소정 온도, 예컨대 120 ℃로 가열하기 위한 것으로서, 저장탱크(130)와 제1유로(301) 사이의 바이패스 라인(303)에 설치된다. 바이패스 라인(303)은 연료전지 시스템의 기동시 사용된다.
한편, 연료전지 스택(100)을 전기히터(310)로 신속히 가열하기 위해서는 전기히터(310)의 용량을 크게 할 수도 있으나, 이는 전기적 손실을 초래하는 문제가 있다. 냉각매체의 유량을 줄이기 위해서는 저장탱크(130)의 용량을 줄여야 하나, 여기에도 한계가 있다.
예를 들면, 저장탱크(130)의 냉각수 용량이 500 ml이고, 전기히터(310)의 정격량이 500 W인 경우, 전기히터(310)로 저장탱크(130) 내의 냉각수를 상온에서 120 ℃로 상승시키는 데 대략 44분이 걸리며, 나머지 냉각수가 750 ml 인 경우, 전체 냉각수를 가열하여 스택(100)을 승온시기키 위해서는 대략 110분이 소요되며, 이는 연료전지 시스템의 기동시간의 지연을 의미할 수 있다.
도 5는 본 발명의 연료전지 스택의 기동방법의 제1 실시예가 적용되는 냉각시스템의 개략 도면이다.
도 5를 참조하면, 냉각판들(5)의 상부를 통과하는 제1유로(301)와 열교환기(H5) 사이에는 제1밸브(V1)가 설치되며, 바이패스 라인(303)에는 냉각수 저장탱크(130)으로부터의 냉각수를 제1유로(301)로 보내거나(제1위치) 또는 저장탱크(130)와의 연결을 막고 제2유로(302)와 바이패스 라인(303)을 연결(제2위치)할 수 있는 3-방향(3-way) 밸브인 제2밸브(V2)가 설치되어 있다. 제1밸브(V1)는 흐르는 유량을 조절하거나 또는 단속할 수 있는 밸브일 수 있다.
다음은 연료처리 시스템의 기동을 위해서 연료전지 스택(100)을 가열하는 방법을 설명한다. 먼저 제1밸브(V1)를 닫고, 제2밸브(V2)를 제2위치로 조정한다. 이 경우, 저장탱크(130) 내의 냉각수는 전기히터(310)로부터 격리된다. 따라서, 전기히터(310)가 가열하는 냉각수의 양이 줄어들며, 따라서 스택온도를 상승시키는 데 필요한 시간이 줄어들 수 있다. 예를 들면, 저장탱크(130) 내에 저장되는 냉각수의 유량이 500 ml 이고, 전기히터(310)의 정격량이 500W 인 경우, 대략 44분이 줄 수 있다.
전기히터(310)로 바이패스 라인(303)내의 냉각수를 가열하면, 냉각수는 상승되면서 일부가 기체로 변하면서 제1유로(301)로 이동된다. 제1유로(301)에서의 냉각매체는 제1밸브(V1)에 의해서 막혀서 냉각판들(5)의 유로(5a)로 이동하면서 냉각판들(5)을 가열한다. 냉각판들(5)의 유로(5a)의 냉각수는 제2유로(302)에서 제2밸브(V2)를 통해서 바이패스 라인(303)으로 이동되며, 이어서 전기히터(310)로 가열되어서 냉각판들(5)을 순환한다. 이러한 냉각매체의 순환으로 연료전지 스택(100)은 가동조건까지 온도가 상승하게 되며, CO 시프트기(251)의 가동조건에 따라서 연 료전지 시스템은 가동을 시작할 수 있게 된다.
이어서, 연료처리 시스템의 가동조건이 되면, 제1밸브(V1)를 열고, 제2밸브(V2)를 제2위치에서 제1위치로 단계적으로 이동한다. 이에 따라서, 바이패스 라인(303)은 닫히며, 따라서, 냉각매체는 저장탱크(130)와 냉각판(5) 사이를 순환하게 된다. 상기 제2밸브(V2)를 단계적으로 이동함으로써, 냉각수가 연료전지 스택(100)으로 유입되는 유량을 제어하여 점차적으로 연료전지 스택을 정상운전 상태로 만들 수 있다. 정상상태에서는 제2밸브(V2)를 제1위치로 설정한다.
상기 전기히터(310) 대신에 다른 가열수단, 예컨대 버너를 사용할 수도 있다. 또한, 상기 제2밸브(V2)는 3-방향(3-way) 밸브인 것이 바람직하나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 예컨대 저장탱크(130)과 제2유로(302) 사이의 하나의 밸브(미도시)와, 저장탱크(130) 및 바이패스 라인(303) 사이의 다른 밸브(미도시)를 설치하여도 같은 결과를 얻을 수 있다.
도 6은 본 발명의 연료전지 스택의 기동방법의 제2 실시예가 적용되는 냉각시스템의 개략 도면이다.
도 6을 참조하면, 냉각수 저장탱크(130)에는 내부의 물을 외부로 배출시키는 제3밸브(V3)가 설치되어 있으며, 제1유로(301)에는 외부로부터의 냉각수를 공급받을 수 있는 제4밸브(V4)가 설치되어 있다. 다른 구성요소는 제1실시예와 실질적으로 동일하므로 동일한 참조번호를 사용하고 상세한 설명은 생략한다. 제4밸브(V4)는 흐르는 유량을 조절하거나 또는 단속할 수 있는 밸브일 수 있다.
다음은 연료처리 시스템의 기동을 위해서 연료전지 스택(100)을 가열하는 방 법을 설명한다. 먼저 제4밸브(V4)를 닫고, 제3밸브(V3)를 열어서 저장탱크(130) 내의 냉각수를 외부로 배출시킨 후, 제3밸브(V3)를 닫는다. 따라서, 전기히터(310)가 가열하는 냉각수의 양이 줄어들며, 스택온도를 상승시키는 데 필요한 시간이 줄어들 수 있다.
전기히터(310)로 바이패스 라인(303)내의 냉각수를 가열하면, 냉각수는 상승되면서 일부가 기체로 변하면서 제1유로(301)로 이동된다. 제1유로(301)에서의 냉각매체는 일부는 저장탱크(130)로 이동하며, 나머지는 냉각판들(5)의 유로(5a)로 이동하면서 냉각판들(5)을 가열한다. 냉각판들(5)의 유로(5a)의 냉각수는 제2유로(302)에서 바이패스 라인(303)으로 이동되며, 이어서 전기히터(310)로 가열되어서 냉각판들(5)을 순환한다. 이러한 냉각매체의 순환으로 연료전지 스택(100)은 가동조건까지 온도가 상승하게 되며, CO 시프트기(251)의 가동조건에 따라서 연료전지 시스템은 가동을 시작할 수 있게 된다.
이어서, 연료전지 스택의 가동조건이 되면, 냉각수 공급라인에 연결된 제4밸브(V4)를 연다. 냉각수는 바이패스라인(303)을 통해서 저장탱크(130)으로 이송될 수 있다. 이때 제4밸브(V4)를 통해서 공급되는 냉각수의 공급량을 적절하게 조절하는 것이 바람직하다. 상기 제4밸브(V4)는 냉각수 저장탱크(130) 보다 높은 곳에 설치되어 있으므로, 수압에 의해서 냉각수가 저장탱크(130)에 공급될 수 있다. 만일 상기 제4밸브(V4)를 냉각수 저장탱크(130) 보다 낮은 곳에 설치하는 경우에는 별도의 펌프를 필요로 할 수도 있다.
상술한 바와 같이 본 발명의 연료전지 스택의 기동방법에 따르면, 가열수단으로 가열할 냉각수의 양이 줄기 때문에 연료전지 스택의 온도를 신속하게 상승시킬 수 있으며, 따라서 연료처리 시스템의 기동시간을 감소시킬 수 있다.
또한, 기존의 시스템의 구성요소들을 거의 그대로 유지하면서 두 개의 밸브의 설치만으로도 구현이 가능하므로, 기존 시스템에서의 개조가 매우 편리하고 개조에 따른 비용부담도 적다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.

Claims (8)

  1. 연료전지 스택의 복수의 단위셀 마다 설치된 냉각판들의 상부를 관통하는 제1유로와, 상기 냉각판들의 하부를 관통하는 제2유로와, 상기 제1유로 및 상기 제2유로 사이에 설치된 냉각수 저장탱크와, 상기 제1유로 및 상기 냉각수 저장탱크 사이를 냉각하는 열교환기와, 상기 냉각수 저장탱크 및 상기 제2유로 사이와 상기 제1유로를 연결하는 바이패스 라인과, 상기 바이패스 라인을 가열하는 가열수단과, 상기 제1유로 및 상기 열교환기 사이에 설치된 제1밸브와, 상기 냉각수 저장탱크와 상기 제2유로 및 상기 바이패스 라인을 선택적으로 연결하는 제2밸브를 구비한 연료전지 스택의 기동방법에 있어서,
    상기 제1밸브를 닫고, 상기 제2유로와 상기 바이패스 라인이 연통되게 상기 제2밸브를 조정하는 제1단계;
    상기 가열수단을 가동하여 상기 냉각수 저장탱크 내의 냉각수를 제외한 냉각수를 가열하여 연료전지 스택을 승온하는 제2단계;를 구비하는 것을 특징으로 하는 연료전지 스택의 기동방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 연료전지 스택의 온도가 소정 온도 이상으로 상승하면, 상기 제1밸브를 열고, 상기 제2밸브를 상기 제2유로와 상기 냉각수 저장탱크가 연통되게 조절하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지 스택의 기동방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제2밸브는 상기 냉각수 저장탱크와 상기 제2유로 및 상기 바이패스 라인 중 선택적으로 3개의 라인을 연결할 수 있는 3-방향(3-way) 밸브인 것을 특징으로 하는 연료전지 스택의 기동방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 가열수단은, 버너 혹은 전기히터인 것을 특징으로 하는 연료전지 스택의 기동방법.
  5. 연료전지 스택의 복수의 단위셀 마다 설치된 냉각판들의 상부를 관통하는 제1유로와, 상기 냉각판들의 하부를 관통하는 제2유로와, 상기 제1유로 및 상기 제2유로 사이에 설치된 냉각수 저장탱크와, 상기 제1유로 및 상기 냉각수 저장탱크 사이를 냉각하는 열교환기와, 상기 냉각수 저장탱크 및 상기 제2유로 사이와 상기 제1유로를 연결하는 바이패스 라인과, 상기 바이패스 라인을 가열하는 가열수단과, 상기 냉각수 저장탱크에 연결되어 상기 저장탱크내의 냉각수를 배출시킬 수 있는 제3밸브와, 상기 냉각수 저장탱크에 공급되는 냉각수 공급라인에 연결되어 상기 냉각수의 공급을 제어하는 제4밸브를 구비한 연료전지 스택의 기동방법에 있어서,
    상기 제3밸브를 열어서 상기 저장탱크내의 냉각수를 외부로 배출하는 제1단계;
    상기 가열수단을 가동하여 상기 연료전지 스택을 승온하는 제2단계;를 구비하는 것을 특징으로 하는 연료전지 스택의 기동방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 연료전지 스택의 온도가 소정 온도 이상으로 상승하면, 상기 제4밸브를 열어 상기 냉각수 저장탱크로 냉각수를 공급하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지 스택의 기동방법.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 제4밸브는 상기 냉각수 저장탱크 보다 높은 곳에 배치된 것을 특징으로 하는 연료전지 스택의 기동방법.
  8. 제 5 항에 있어서,
    상기 가열수단은 버너 혹은 전기 히터인 것을 특징으로 하는 연료전지 스택의 기동방법.
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