KR100842230B1 - 연료전지에서 액체연료의 유량 및 농도를 제어하는 방법 - Google Patents

연료전지에서 액체연료의 유량 및 농도를 제어하는 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 두 쌍의 전극들을 액체연료 혼합탱크의 소정 부위에 설치하여 실시간으로 캐패시터를 측정하고 그로부터 액체연료의 유량과 농도에 대한 정보를 동시에 정확하게 확인함으로써, 연료전지의 효율적인 작동을 위한 유량 및 농도의 조절 방법, 및 이러한 방법을 수행할 수 있는 연료전지를 제공한다.

Description

연료전지에서 액체연료의 유량 및 농도를 제어하는 방법 {Method for Controlling the Flowing Amount and Concentration of Liquid Fuel in Fuel Cell}
도 1은 일반적인 직접 메탄올 연료전지의 구성도이다;
도 2는 본 발명의 유량 및 농도 조절방법에서, 메탄올/물 혼합용액의 측정된 농도값을 바탕으로 직접 메탄올 연료전지에서 이를 소정의 범위로 조절하는 예시적인 과정도이다;
도 3은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 직접 메탄올 연료전지에서 액체연료 혼합탱크의 모식도이다;
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 직접 메탄올 연료전지에서 액체연료 혼합탱크의 모식도이다.
본 발명은 연료전지에서 액체연료의 유량 및 농도를 조절하는 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 두 쌍의 전극들을 액체연료 혼합탱크의 소정 부위에 설 치하여 실시간으로 캐패시터를 측정하고 그로부터 액체연료의 유량과 농도에 대한 정보를 동시에 정확하게 확인함으로써, 연료전지의 효율적인 작동을 위한 유량 및 농도의 조절 방법, 및 이러한 방법을 수행할 수 있는 연료전지를 제공한다.
최근의 모바일 기기의 발전은 더욱 높은 출력과 저장용량의 전원을 필요로 하고 있으며, 그러한 전원으로서 충방전이 가능한 리튬 이차전지의 사용이 보편화되어 있다.
그러나, 리튬 이차전지는 노트북 컴퓨터 등과 같은 모바일 기기들의 높은 성능을 충분히 그리고 장시간에 걸쳐 발휘하기에는 적지않은 문제점들을 가지고 있다. 즉, 대용량의 리튬 이차전지를 제조하기 위해서는, 그것을 구성하는 재료의 특성상 제조비용이 매우 높고, 안전성이 취약하며, 충전에 장시간이 요구되는 등의 한계를 가지고 있다.
따라서, 리튬 이차전지가 가지는 한계를 극복하면서 상기에서와 같은 요구를 만족시킬 수 있는 새로운 소형 발전 시스템의 개발이 활발하게 이루어지고 있으며, 그 중 하나는 높은 성능의 전력을 장시간에 걸쳐 제공할 수 있는 연료전지이다.
연료전지는 수소, 메탄올 등의 연료를 전기화학적 반응을 통해 물로 변화시킬 때 전기를 발생시키는 전지로서, 상기 리튬 이차전지의 단점을 해소할 수 있으며 환경 친화적인 에너지원으로서 주목받고 있다. 이러한 연료전지의 대표적인 예로서, 기상의 연료를 사용하는 수소 연료전지와, 액상의 연료를 사용하는 직접 메탄올 연료전지에 대해 많은 연구가 행해지고 있고, 이들의 일부는 상용화되어 있다. 특히, 직접 메탄올 연료전지는 저장, 취급, 안전성 측면에서 우수하고 가격이 저렴한 메탄올을 연료로서 사용하며 운전조건의 작동온도가 상대적으로 낮은 등의 장점으로 인해 모바일 기기 등의 에너지원으로서 리튬 이차전지를 대체할 수 있을 것으로 기대된다.
그러한 직접 메탄올 연료전지는, 도 1에서와 보는 바와 같이, 크게 전력을 생산하는 스택, 액체연료를 공급하는 액체연료 공급부, 및 공기를 공급하는 공기 공급부로 구성되어 있다. 액체연료 공급부는 메탄올 용액이 공급되는 부분, 음극 반응후의 생성수가 공급되는 부분, 메탄올/물 혼합용액이 혼합되는 부분으로 나뉠 수가 있다.
직접 메탄올 연료전지의 작동 효율은 다양한 요인들에 의해 결정되는 바, 그러한 요인들 중의 하나는 메탄올/물 혼합용액(액체 혼합물)이 혼합되어 내장되어 있는 부위("혼합탱크" 또는 "물 조절기")로부터 스택으로 공급되는 액체 혼합물의 공급량 및 농도이다. 따라서, 혼합탱크의 내부에 소정량의 액체 혼합물이 존재할 수 있도록 수위 측정 센서를 설치하여 혼합탱크로의 유입량 및 배출량을 조절하고 있고, 또한 액체 혼합물의 농도를 측정하여 혼합탱크로의 고농도 메탄올 용액의 유입량 및 음극 생성수의 유입량을 조절하고 있다.
이와 관련하여, 액체 혼합물의 농도를 측정하는 다양한 방법들이 제시되고 있다. 예를 들어, 한국 특허출원공개 제2003-96015호에는 농도에 따른 스택의 전압을 측정하고 이를 역산하는 과정으로 액체 혼합물을 농도에 대한 정보를 얻는 기술이 개시되어 있다. 상기 기술의 경우, 저전위 영역에서는 전류밀도의 차이가 커 농도의 차이로 역산이 가능하지만, 고전위 영역에서는 전류 밀도의 차이가 크지 않 아 농도를 역산하기 어렵다는 단점을 가지고 있다.
한편, 미국 특허출원공개 제2002-109511호에는 액체 혼합물의 캐패시터를 측정하여 유전상수에 대한 정보를 얻고 이를 바탕으로 농도를 측정하는 기술을 제시하고 있다. 상기 기술은 매우 간단한 방법으로 농도를 측정하므로 효과적인 측정 방법이라 할 수 있다. 그러나, 이러한 기술은 액체 혼합물의 농도에 대한 정보만을 제공할 뿐이므로, 연료전지의 작동 효율에 영향을 미치는 또 다른 중요한 요인인 액체 혼합물의 유량을 측정하기 위해서는 종래기술에서와 마찬가지로 혼합탱크의 일측에 수위 측정 센서를 설치하고 이를 실시간으로 확인하여 하므로, 불가피하게 연료전지의 크기가 증가하고 내부구조가 복잡해지는 단점을 가지고 있다.
특히, 종래의 연료전지에서 액체 혼합물의 정확한 유량 측정을 위해서는, 고가의 측정장치가 요구되어 연료전지의 제조비용이 증가하거나, 큰 크기의 측정장치가 요구되어 구조적 효율성이 저하되는 문제점이 존재하였다.
따라서, 본 발명은 상기 종래기술의 문제점과 과거로부터 요청되어온 기술적 과제를 일거에 해결하는 것을 목적으로 한다.
즉, 본 발명의 첫 번째 목적은 연료전지의 혼합탱크에서 간단한 방법으로 액체 혼합물의 유량과 농도를 동시에 정확하게 측정함으로써 연료전지의 효율적인 작동에 필요한 상기 유량 및 농도의 조절을 용이하게 달성할 수 있는 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 두 번째 목적은 상기 유량 및 농도 조절방법을 실행할 수 간단한 내부 구조의 연료전지를 제공하는 것이다.
이러한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 연료전지에서 액체연료의 농도 및 유량을 조절하는 방법을 제공하는 바, 상기 방법은,
(a) 액체연료 혼합탱크 중 유량 변화가 없는 부위에서 액체연료의 캐패시터("기준 캐패시터")를 측정하는 단계;
(b) 상기 혼합탱크 중 유량이 변화하는 부위에서 액체연료의 캐패시터("유량 캐패시터")를 측정하는 단계;
(c) 상기 기준 캐패시터로부터 소정 온도에서의 유전율을 계산하여 액체 혼합물의 농도값을 역산하는 단계;
(d) 상기 기준 캐패시터와 유량 캐패시터 및 액체 혼합물의 농도값을 바탕으로 유량을 계산하는 단계; 및
(e) 상기 농도값과 유량이 소정의 범위에 포함되도록 연료전지의 작동을 제어하는 단계;
를 포함하는 것으로 구성되어 있다.
따라서, 본 발명에 따른 방법은 액체연료 혼합탱크의 소정 부위들에서 각각 캐패시터를 측정하고 이를 바탕으로 수학적 계산을 통해 액체연료의 농도 및 유량을 동시에 확인하여 이를 소정의 범위로 조절하므로, 연료전지의 작동효율에 큰 영 향을 미치는 두 요소들을 간단한 방법으로 용이하게 측정 및 제어할 수 있다.
이하에서는 때때로 기준 캐패시터를 측정하는 전극을 "기준 전극"으로 칭하고, 유량 캐패시터를 측정하는 전극을 "측정용 전극"으로 칭하기도 한다.
상기 단계(a)에서 전극(x)의 캐패시터, 즉, 기준 캐패시터는 액체연료 혼합탱크 중 유량 변화가 없는 부위에 두 개의 전극들(x)을 서로 대면하여 설치하고 전압을 인가하여 하기 식(1)을 바탕으로 측정할 수 있다.
[식 1]
Figure 112006031918293-pat00001
상기 식에서, Cr 는 기준 캐패시터이고, εr 는 액체 혼합물의 유전율이고, Ax 는 전극(x)의 면적이고, dx 는 전극들(x) 사이의 거리이다.
상기 유량의 변화가 없는 부위는 액체연료 혼합탱크에서 연료전지의 작동 중 항상 액체 혼합물이 존재하는 부위로서, 전극(x)은 그러한 최소 잔존 용량의 수위보다 낮은 높이로 설치된다. 상기 부위는, 예를 들어, 혼합 탱크의 하단부 인근일 수 있다.
바람직하게는, 상기 단계(a)의 선행 과정으로서, 액체 혼합물이 연료탱크에 전혀 존재하지 않은 상태에서 전극(x)에 의해 캐패시터(이하에서, 때때로 "기준 전극 중공 캐패시터"로 칭하기도 함)를 측정하여 하기 식(2)을 바탕으로 중공 유전율을 구할 수 있다.
[식 2]
Figure 112006031918293-pat00002
상기 식에서, Cxo 는 기준 전극 중공 캐패시터이고, εo 는 중공 유전율이고, Ax 와 dx 는 식(1)에서와 동일하다.
상기 단계(b)에서 유량 캐패시터는 혼합탱크 중 유량이 변화하는 부위에 두 개의 전극들(y)을 서로 대면하여 설치하고 전압을 인가하여 하기 식(3)을 바탕으로 측정할 수 있으며, 이러한 유량 캐패시터는 전극의 전체 높이(L)를 기준으로 액체 혼합물이 채워진 높이(h)에 따라 달라지게 된다. 전극(x)와 전극(y)가 동일한 연료탱크에 위치하고, 액체 혼합물이 동일하므로, 전극(y)에서의 중공 유전율과 액체 혼합물의 유전율은 전극(x)에서와 동일하다.
[식 3]
Figure 112006031918293-pat00003
상기 식에서, Cyh 는 유량 캐패시터이고, AL 은 전극(y)의 면적이고, Ah 는 액체 혼합물이 높이(h)까지 채워진 전극(y)의 면적이고, dy 는 전극(y) 사이의 거리이다.
유량 캐패시터를 측정하는 전극(y)는 액체연료 혼합탱크에서 연료전지의 작동 중 유량이 변화되는 부위에 설치되어야 하므로, 바람직하게는, 그것의 하단 높이가 전극(x)의 상단으로부터 소정 간격으로 이격되어 있고 상단 높이가 혼합탱크의 내부 상단에 인정한 부위까지 연장되어 있는 구조일 수 있다. 상기 소정의 간 격은 전극(x)와 전극(y) 각각 에서의 캐패시터 측정에 영향을 미치지 않는 범위에서 결정된다.
상기 단계(c)에서는 단계(a)로부터 얻어진 기준 캐패시터(Cr)를 바탕으로 소정 온도에서의 유전율을 계산하여 액체 혼합물의 농도값을 역산하게 되는 바, 우선 식(1)과 식(2)에서 각각 환산되는 액체 혼합물의 기준 유전률(r)과 중공 유전율(o)을 바탕으로 하기 식(4)에서 액체 혼합물의 유전상수를 계산할 수 있다.
[식 4]
Figure 112006031918293-pat00004
상기 식에서, K 는 액체 혼합물의 유전상수이고, εr 및 εo 는 식(1) 및 (2)에서와 동일하다.
여기서, 액체 혼합물의 유전상수(K)는 액체 혼합물의 농도에 의존적이므로, 유전상수(K)를 통해 농도를 역산할 수 있다. 즉, 액체 혼합물 유전상수(K)는 액체 혼합물을 구성하는 각 성분들의 체적비에 따른 이들 유전상수들의 합으로 표현되므로, 예를 들어, 메탄올/물 혼합용액의 경우, 메탄올(M)의 유전상수(KM)과 물(W)의 유전상수(KW)를 바탕으로 하기 식(5)로부터 얻을 수 있다.
[식 5]
Figure 112006031918293-pat00005
상기 식에서, K 는 액체 혼합물의 유전상수이고, VM 은 액체 혼합물 중 메탄 올의 체적 분율이고, VW 은 물의 체적 분율이고, KM 은 메탄올의 유전상수이고, KW 은 물의 유전상수이다.
메탄올의 유전상수(KM)과 물의 유전상수(KW)는 공지되어 있다. 따라서, 액체 혼합물이 메탄올과 물의 혼합물인 경우 (VM + VW = 1), 상기 식(4)의 액체 혼합물 유전상수(K)를 바탕으로 하기 식(5a)로부터 메탄올 체적 분율 또는 물 체적 분율을 계산할 수 있으므로, 액체 혼합물의 농도는 기준 캐패시터로부터 계산될 수 있다.
[식 5a]
Figure 112006031918293-pat00006
일반적으로, 유전상수는 온도 의존적이므로, 바람직하게는 액체 혼합물을 구성하는 성분들의 유전상수를 특정한 온도에서 계산하여 농도 측정의 정밀도를 높일 수 있다.
예를 들어, 물과 메탄올의 유전상수는 하기 식 6과 표 1의 내용을 바탕으로 특정한 온도에서 계산될 수 있다.
[식 6]
Figure 112006031918293-pat00007
: 유전상수
<표 1>
Figure 112006031918293-pat00008
상기 식 6과 표 1를 바탕으로, 예를 들어, 상온(293.2 K)에서 물의 유전상수는 80.1이고 메탄올의 유전상수는 33임을 알 수 있다.
상기에서는 2 성분의 액체 혼합물을 예시적으로 설명하였지만, 3 성분 또는 그 이상의 액체 혼합물도 유전상수로부터의 농도 계산과 온도 의존적 농도 계산이 가능할 수 있음은 물론이다.
상기 단계(d)에서는 기준 캐패시터, 유량 캐패시터, 액체 혼합물의 농도값 등을 바탕으로 유량을 계산하는 바, 우선 측정용 전극(y)이 전체 높이(L)와 폭(w)를 가질 때 전극 면적은 하기 식(7)에서와 같이 나타낼 수 있다.
[식 7]
Figure 112006031918293-pat00009
상기 식에서, AL 은 전극(y)의 면적이고, L 은 전극(y)의 전체 높이고, w 는 전극(y)의 폭이다.
바람직하게는, 액체 혼합물이 전혀 채워지지 않은 중공 상태에서 전극(y)의 중공 캐패시터(이하에서, 때때로 "측정용 전극 중공 캐패시터"로 칭하기도 함)를 측정하는 과정을 상기 단계(a) 또는 단계(d)의 선행과정으로서 미리 수행할 수 있으며, 이러한 측정용 전극 중공 캐패시터는 하기 식 8에서와 같이 나타낼 수 있다.
[식 8]
Figure 112006031918293-pat00010
상기 식에서, Cyo 는 측정전극 중공 캐패시터이고, εo 는 중공 유전율이고, AL 은 전극(y)의 면적이고, dy 는 전극들(y) 사이의 거리이다.
따라서, 연료전지의 작동 중에 액체 혼합물이 전극(y)의 전지 높이(L) 중 소정의 높이(h)까지 채워진 경우, 전극(y)에서 측정된 유량 캐패시터(식(3) 참조)와 상기 측정용 전극 중공 캐패시터(Cyo)의 차이를 계산하면, 하기 식(9)에서와 같이 액체 혼합물의 유량을 확인할 수 있다.
[식 9]
Figure 112006031918293-pat00011
상기 식에서 K 는 기준 전극인 전극(x)에서 측정된 값을 사용하므로 유량의 변화로 가변성이 높은 전극(y)에서보다 정확한 값을 얻을 수 있다. 또한, 기준 전극들(x) 사이의 거리(dx)와 측정용 전극들(y) 사이의 거리(dy)를 동일하게 하고, 전극들(x, y)의 폭(w)을 서로 동일하게 하는 경우 계산 과정은 더욱 간단해 진다.
상기 단계(e)에서는 상기에서 얻어진 농도값과 유량을 바탕으로 이들이 바람직한 작동 범위 내에 위치하도록 연료전지의 해당 부재들의 작동을 제어하게 된다. 예를 들어, 농도가 너무 낮은 경우에는 연료 저장부로부터의 공급량을 늘리고, 반 대로 농도가 너무 높은 경우에는 스택에서 발생한 수증기의 응축량을 늘려 혼합탱크로 유입되는 물의 수량을 늘린다. 또한, 유량이 너무 적은 경우에는 혼합탱크로 유입되는 액체 혼합물을 수량을 늘리고, 반대로 유량이 너무 많은 경우에는 액체 혼합물의 유입을 차단한 상태에서 스택을 운전하도록 제어할 수 있다. 이와 관련하여, 도 2에는 직접 메탄올 연료전지에서 액체 혼합물의 측정된 농도값을 바탕으로 이를 소정의 범위로 조절하는 예시적인 과정도가 도시되어 있다.
본 발명은 또한 액체 혼합물의 유량 및 농도를 측정하여 이를 조절할 수 있는 연료전지를 제공한다.
본 발명에 따른 연료전지는 특히 액체연료 혼합탱크의 구성이 액체연료(액체 혼합물)의 유량 및 농도를 동시에 정확히 측정할 수 있도록 캐패시터 측정용 전극들이 혼합탱크의 일측에 서로 대면하여 설치되어 있는 바, 바람직하게는 기준 전극(x)은 혼합탱크의 하단부에 상대적으로 낮은 높이로 설치되어 있고, 측정용 전극(y)은 기준 전극(x)의 상부에 상대적으로 높은 높이로 설치되어 있다.
상기 연료전지는 상기 기준 캐패시터 측정용 전극(x)과 유량 캐패시터 측정용 전극(y)을 사용하여 앞서 설명한 바와 같은 방법을 효과적으로 수행할 수 있는 구조로 이루어져 있으며, 그러한 방법으로 제한됨이 없이 기타 방법의 수행도 가능할 수 있을 것이다.
상기 전극들에 대한 전압의 인가와, 그로부터 측정된 캐패시터를 바탕으로 액체 혼합물의 유량 및 농도를 계산하고, 상기 유량 및 농도를 제어하는 수단은 종 래 연료전지의 제어부에서 그대로 수행할 수 있다.
본 발명에 따른 연료전지는 혼합탱크에서의 유량 및 농도 제어가 요구되는 액체 혼합물을 연료로서 사용하는 연료전지라면 특별히 제한이 없으며, 특히, 메탄올과 물의 혼합물을 사용하는 직접 메탄올 연료전지에 바람직하게 사용될 수 있다. 더욱이, 직접 메탄올 연료전지는 모바일 기기, 소형 디바이스 등에의 적용이 적극적으로 검토되고 있는 연료전지로서 콤팩트한 내부 구조가 요구되고 있으므로, 본 발명에 따른 구조는 이러한 요구를 만족시킬 수 있다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 내용을 상술하지만, 본 발명의 범주가 그것에 의해 한정되는 것은 아니다.
도 3에는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 직접 메탄올 연료전지의 액체연료 혼합탱크가 모식적으로 도시되어 있다. 이해의 편의를 위하여 혼합탱크에서 액체 혼합물과 캐패시터를 측정하기 위한 전극들을 제외하고 나머지 구성요소들은 생략하였다.
도 3을 참조하면, 연료전지용 혼합탱크(100)에는 그것의 양측으로 서로 대면하여 하단에 한 쌍의 전극들(x: 110) 이 설치되어 있고, 그것의 상부에 다른 한 쌍의 전극들(y: 120)이 설치되어 있다. 혼합탱크(100)는 연료저장부(도시하지 않음)로부터 공급되는 고농도 메탄올과, 스택(도시하지 않음)에서 발생된 수증기가 응축되는 열교환기로부터 공급되는 물의 혼합물, 즉, 메탄올/물 혼합용액(200)이 채워져 있다. 액체연료로서의 메탄올/물 혼합용액(200)은 연료전지의 효율적인 작동을 위해 소정의 농도로 스택에 공급되고, 상기 스택의 연속적인 작동을 위해 적정한 유량을 유지하여야 한다.
본 발명에서 메탄올/물 혼합용액(200)의 기준 캐패시터(Cr)를 측정하는데 사용되는 전극(110)은, 연료전지의 작동 중에 항상 액체 혼합물의 수위보다 아래에 위치하여 정확한 농도 측정이 가능할 수 있도록, 혼합탱크(100)의 하단부에 위치하고 있다.
반면에, 메탄올/물 혼합용액(200)의 유량 캐패시터(Cyh)를 측정하는데 사용되는 전극(120)은, 연료전지의 작동 중에 메탄올/물 혼합용액(200)의 수면이 전극(120)에 위치하여야 하므로, 상대적으로 긴 길이로 전극(110)의 상부에 설치되어 있다.
앞서 설명한 액체 혼합물의 수위 또는 높이(h)는 전극(120)의 전체 길이(L) 중 메탄올/물 혼합용액(200)에 잠겨 있는 전극(120)의 높이를 의미한다.
따라서, 혼합탱크(100)의 양측에 두 종류의 전극들(110, 120)을 설치하여 전압을 인가하는 것으로 메탄올/물 혼합용액(200)의 유량 및 농도를 동시에 정확하게 측정할 수 있다.
도 4에는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 직접 메탄올 연료전지의 액체연료 혼합탱크가 모식적으로 도시되어 있다.
도 4의 혼합탱크(101)는 원통형의 구조로 이루어져 있고 그에 따라 캐패시터의 측정을 위한 전극들(111, 121)이 혼합탱크(101)의 외면 일부를 감싸고 있다는 점에서 도 3의 구조와 차이가 있다.
수평 단면상으로 원호 구조의 전극들(111, 121)은 서로 대면하고 있는 전극들(111a, 121a)과의 거리(d)가 도 2의 구조와는 달리 원호 내측 점 사이의 거리로서 결정되지만, 이를 바탕으로 앞서의 설명과 같은 방법으로 메탄올/물 혼합용액(200)의 유량과 농도를 측정할 수 있다.
이상 본 발명의 실시예에 따른 도면을 참조하여 발명의 내용을 설명하였지만, 본 발명이 속한 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 내용을 바탕으로 본 발명의 범주내에서 다양한 변형 및 응용을 행하는 것이 가능할 것이다.
이상의 설명과 같이, 본 발명에 따른 유량 및 농도 조절방법과 이를 실행할 수 있는 구조의 연료전지는, 연료전지의 혼합탱크에서 간단한 방법으로 액체 혼합물의 유량과 농도를 동시에 정확하게 측정함으로써 연료전지의 효율적인 작동에 필요한 상기 유량 및 농도의 조절을 용이하게 달성할 수 있다.

Claims (12)

  1. 연료전지에서 액체연료의 농도 및 유량을 조절하는 방법으로서,
    (a) 액체연료 혼합탱크 중 유량 변화가 없는 부위에서 액체연료의 캐패시터("기준 캐패시터")를 측정하는 단계;
    (b) 상기 혼합탱크 중 유량이 변화하는 부위에서 액체연료의 캐패시터("유량 캐패시터")를 측정하는 단계;
    (c) 상기 기준 캐패시터로부터 소정 온도에서의 유전율을 계산하여 액체 혼합물의 농도값을 역산하는 단계;
    (d) 상기 기준 캐패시터와 유량 캐패시터 및 액체 혼합물의 농도값을 바탕으로 유량을 계산하는 단계; 및
    (e) 상기 농도값과 유량이 설정 범위에 포함되도록 연료전지의 작동을 제어하는 단계;
    를 포함하는 것으로 구성되어 있는 조절방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 단계(a)에서 기준 캐패시터는 액체연료 혼합탱크 중 유량 변화가 없는 부위에 두 개의 전극들(x)을 서로 대면하여 설치하고 전압을 인가하여 측정하는 것을 특징으로 하는 조절방법.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 전극(x)은 혼합 탱크의 하단부 인근에 설치되는 것 을 특징으로 하는 조절방법.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 단계(a) 이전에 액체 혼합물이 연료탱크에 전혀 존재하지 않은 상태에서 기준 캐패시터 측정용 전극(x)에서 기준 전극 중공 캐패시터를 측정하는 것을 특징으로 하는 조절방법.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 단계(b)에서 유량 캐패시터는 혼합탱크 중 유량이 변화하는 부위에 두 개의 전극들(y)을 서로 대면하여 설치하고 전압을 인가하여 측정하는 것을 특징으로 하는 조절방법.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 유량 캐패시터를 측정하는 전극(y)는 그것의 하단 높이가 기준 캐패시터 측정용 전극(x)의 상단으로부터 소정 간격으로 이격되어 있고 상단 높이가 혼합탱크의 내부 상단에 인정한 부위까지 연장되어 있는 길이로 설치되는 것을 특징으로 하는 조절방법.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 단계(c)에서는 액체 혼합물을 구성하는 성분들의 특정한 온도에서의 유전상수를 바탕으로 유전율을 계산하여 액체 혼합물의 농도값을 역산하는 것을 특징으로 하는 조절방법.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 단계(a) 또는 단계(d) 이전에, 액체 혼합물이 전혀 채워지지 않은 중공 상태로 유량 캐패시터 측정용 전극(y)에서 측정용 전극 중공 캐패시터를 측정하는 것을 특징으로 하는 조절방법.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 단계(d)에서는 기준 캐패시터로부터 얻어진 액체 혼합물의 유전상수를 바탕으로 유량 캐패시터와 측정용 전극 중공 캐패시터의 차이값에서 액체 혼합물의 유량을 측정하는 것을 특징으로 하는 조절방법.
  10. 기준 캐패시터의 측정을 위한 전극(x)이 액체연료 혼합탱크의 하단부에 낮은 높이로 설치되어 있고, 유량 캐패시터의 측정을 위한 전극(y)이 상기 전극(x)의 상부에 상대적으로 높은 높이로 설치되어 있어서, 액체연료의 유량과 농도를 측정하여 이를 조절할 수 있는 것을 특징으로 하는 연료전지.
  11. 제 10 항에 있어서, 상기 기준 캐패시터 측정용 전극(x)과 유량 캐패시터 측정용 전극(y)을 사용하여, 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 하나에 따른 조절방법에 의해 액체연료의 유량과 농도를 측정 및 조절하는 것을 특징으로 하는 연료전지.
  12. 제 10 항에 있어서, 상기 액체연료는 메탄올과 물의 혼합물인 것을 특징으로 하는 연료전지.
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