KR101028030B1 - 연료전지용 가습장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 연료전지용 가습장치에 관한 것으로서, 직경 및 포어 사이즈가 다른 이종의 중공사막을 사용하거나 중공사막의 개수를 달리한 복수의 막가습기가 구비되어 연료전지스택에서 발생된 전류량 또는 요구되는 차량 출력에 따라 막가습기가 선택적으로 이용되도록 구성됨으로써, 연료전지스택으로 공급되는 공기의 가습량을 전류량 또는 출력에 따라 적절히 조절해줄 수 있고, 그로부터 캐소드에서 발생 가능한 플러딩 현상을 효과적으로 방지할 수 있으며, 성능 감소 및 캐소드의 국부적인 공기공급 부족현상 등 종래의 여러 문제점을 해결한 연료전지용 가습장치에 관한 것이다.

연료전지, 막가습기, 중공사막

Description

연료전지용 가습장치{Humidification system for fuel cell}

본 발명은 연료전지용 가습장치에 관한 것으로서, 직경 및 포어 사이즈가 다른 이종의 중공사막을 사용하거나 중공사막의 개수를 달리한 복수의 막가습기가 구비되어 연료전지스택에서 발생된 전류량 또는 차량 출력에 따라 막가습기가 선택적으로 이용되도록 구성됨으로써, 연료전지스택에 공급될 건조공기에 대한 가습량이 조절될 수 있도록 한 연료전지용 가습장치에 관한 것이다.

알려진 바와 같이 연료전지시스템은 연료가 가지고 있는 화학에너지를 직접 전기에너지로 변환시키는 일종의 발전시스템이다.

연료전지시스템은 크게 전기에너지를 발생시키는 연료전지스택, 연료전지스택에 연료(수소)를 공급하는 연료공급시스템, 연료전지스택에 전기화학반응에 필요한 산화제인 공기 중의 산소를 공급하는 공기공급시스템, 연료전지스택의 반응열을 시스템 외부로 제거하고 연료전지스택의 운전온도를 제어하는 열 및 물관리 시스템을 포함하여 구성된다.

이와 같은 구성으로 연료전지시스템에서는 연료인 수소와 공기 중 산소의 전기화학반응에 의해 전기를 발생시키고, 반응부산물로 열과 물을 배출하게 된다.

한편, 연료전지시스템에서는 원활한 화학반응을 위해 가습공기가 필요한데, 통상적으로 중공사막이나 필름형태의 막을 이용하여 물을 직접 공급하거나 연료전지스택에서 배출되는 과포화 가습공기의 수분을 외기인 건조공기 측과 교환시켜 가습하고 있다.

첨부한 도 1은 종래의 연료전지용 가습장치에 의해 가습공기가 공급되는 상태를 도시한 도면으로서, 도시된 바와 같이, 외기의 건조공기를 블로워(blower)(1)로 강제 송풍하여 막가습기(2)에 통과시키고, 연료전지스택(3)의 출구로부터 배출된 물이 포함된 과포화 가습공기를 막가습기에 통과시켜(통과 후 대기 방출됨), 과포화 가습공기와 건조공기 간 수분 교환에 의해 건조공기의 가습이 이루어지도록 하며, 여기서 가습된 공기를 연료전지스택에 공급한다.

상기 막가습기는 중공사막(hollow fiber)을 이용한 기체-기체 막가습기(Gas to Gas Membrane Humidifier)로서, 이러한 막가습기의 경우 접촉표면적이 넓은 중공사막의 고집적화가 가능하여 소용량으로도 연료전지스택의 가습이 충분히 가능하며, 막가습기를 통해 연료전지스택에서 고온으로 배출되는 미반응가스에 포함된 수분과 열을 회수하여 재사용하게 되므로 연료전지스택의 가습에 들어가는 별도의 수분과 에너지를 절약할 수 있다.

연료전지의 운전 중에 성능에 가장 직접적인 영향을 미치는 요인 중 하나는 연료전지의 핵심 구성요소인 막-전극 접합체(Membrane-Electrode Assembly,MEA)의 전해질막과 촉매층 내의 이오노머(ionomer)에 일정량 이상의 수분을 공급하여 함수율을 유지시킴으로써, 전해질막과 이오노머 자체가 보유하고 있는 이온전도도의 최대 성능을 얻는 것이다.

여기서, 막가습기(2)의 역할은 연료전지스택(3)에서 고온으로 배출되는 미반응가스에 포함된 수분과 열을 막 표면을 통해 연료전지스택에 공급되는 상온의 건조한 반응가스에 공급함으로써, 연료전지스택의 가습과 온도 유지를 달성하는 것이다.

연료전지용 막가습기의 구성은 가습될 건조공기가 통과하게 되는 중공사막 다발과, 상기 중공사막 다발이 수납되고 연료전지에서 배출된 과포화 가습공기가 통과하도록 구성된 하우징을 주된 구성으로 하며, 이때 상기 하우징은 건조공기와 과포화 가습공기가 통과할 수 있는 입구와 출구를 가지는 대략 원통형 구조로 되어 있다.

이하, 종래의 가습장치가 가지는 문제점을 설명하면 다음과 같다.

저 전류영역에서는 충분한 가습이 필요하나 고 전류영역, 고 출력영역에서는 캐소드에 생성되는 물의 양이 많아지게 된다.

이와 같이 고 전류, 고 출력영역에서 캐소드에 생성되는 물의 양이 많아지게 되면, 캐소드에서의 물질전달저항을 증가시키고, 플러딩(flooding)의 원인이 될 수 있는 바, 캐소드에서 많은 양의 물이 공기의 공급을 막기 때문에 공기공급이 부족해지는 현상(starvation)이 발생하며, 결국 연료전지 촉매의 열화를 가속화시켜 연료전지의 내구성을 크게 저하시키게 된다.

이에 따라 고 전류, 고 출력 영역에서는 오히려 가습량을 줄일 필요가 있는데, 종래의 막가습기는 저 전류영역과 고 전류영역에서 가습량의 차이가 크지 않고, 고 전류영역에서도 저 전류영역과 비슷한 수준인 RH=80% 이상의 가습성능을 가지고 있다.

또한 고 전류영역에서는 공기의 공급유량이 많아짐에 따라 압력강하가 커지며, 블로워의 부하를 가중시키는 문제가 있다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 발명한 것으로서, 직경 및 포어 사이즈가 다른 이종의 중공사막을 사용하거나 중공사막의 개수를 달리한 복수의 막가습기가 구비되어 전류량 또는 출력에 따라 막가습기가 선택적으로 이용되도록 구성됨으로써, 막가습기의 선택 이용에 따라 건조공기에 대한 가습량을 적절히 조절해줄 수 있고, 그로부터 캐소드에서 발생 가능한 플러딩 현상을 효과적으로 방지할 수 있으며, 성능 감소 및 캐소드의 국부적인 공기공급 부족현상 등 종래의 여러 문제점을 해결한 연료전지용 가습장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명은, 하우징에 연료전지스택에 공급될 건조공기가 통과하게 되는 중공사막 다발이 내장되고, 상기 하우징에 연료전지스택의 출구에서 배출된 과포화 가습공기가 통과하도록 구비되어, 중공사막 내부를 통과하는 건조공기와 하우징 내부를 통과하는 과포화 가습공기 간의 수분 교환에 의해 건조공기의 가습이 이루어지는 막가습기를 포함한 연료전지용 가습장치에 있어서,

중공사막의 직경이 작고 포어 사이즈가 큰 막가습기와, 상대적으로 중공사막의 직경이 크고 포어 사이즈가 작은 막가습기가 구비되고, 건조공기가 분기되어 각 막가습기의 중공사막 내부를 통과한 뒤 연료전지스택에 공급될 수 있도록 상기 막 가습기들이 건조공기가 유입되는 상류측 유로와 연료전지스택으로 연결된 하류측 유로에 대해 병렬로 배치되며, 직경이 크고 포어 사이즈가 작은 중공사막 다발이 사용된 막가습기의 후단에는 연료전지스택으로 공급될 가습공기의 배출유로를 선택적으로 개폐하는 유로개폐밸브를 설치하여 구성된 것을 특징으로 하는 연료전지용 가습장치를 제공한다.

그리고, 본 발명은, 하우징에 연료전지스택에 공급될 건조공기가 통과하게 되는 중공사막 다발이 내장되고, 상기 하우징에 연료전지스택의 출구에서 배출된 과포화 가습공기가 통과하도록 구비되어, 중공사막 내부를 통과하는 건조공기와 하우징 내부를 통과하는 과포화 가습공기 간의 수분 교환에 의해 건조공기의 가습이 이루어지는 막가습기를 포함한 연료전지용 가습장치에 있어서,

동종의 중공사막을 사용하되 중공사막의 개수를 달리하는 막가습기들이 구비되고, 건조공기가 분기되어 각 막가습기의 중공사막 내부를 통과한 뒤 연료전지스택에 공급될 수 있도록 상기 막가습기들이 건조공기가 유입되는 상류측 유로와 연료전지스택으로 연결된 하류측 유로에 대해 병렬로 배치되며, 중공사막의 개수가 상대적으로 적은 막가습기의 후단에는 연료전지스택으로 공급될 가습공기의 배출유로를 선택적으로 개폐하는 유로개폐밸브를 설치하여 구성된 것을 특징으로 하는 연료전지용 가습장치를 제공한다.

그리고, 바람직한 실시예에서, 상기 유로개폐밸브가 일정 압력 이상의 공기압이 작용할 경우 유로가 자동 개폐되는 압력밸브인 것을 특징으로 한다.

또한 바람직한 실시예에서, 상기 유로개폐밸브가 외부의 전기적 신호가 인가 됨에 따라 유로를 개폐하는 전자식 밸브이고,

연료전지스택에서 발생되어 출력되는 전류량을 센싱하는 전류센서와; 상기 전류센서의 출력신호로부터 고 전류영역을 판단하고 고 전류영역에서 상기 전자식 밸브를 개방시키기 위한 제어신호를 출력하는 제어기를 추가로 구비하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한 바람직한 실시예에서, 상기 유로개폐밸브가 외부의 전기적 신호가 인가됨에 따라 유로를 개폐하는 전자식 밸브이고,

운전자가 조작하는 가속페달의 가압량을 센싱하는 페달센서와; 상기 페달센서의 출력신호로부터 고 출력영역을 판단하고 고 출력영역에서 상기 전자식 밸브를 개방시키기 위한 제어신호를 출력하는 제어기를 추가로 구비하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

상기한 본 발명의 연료전지용 가습장치에 의하면, 직경 및 포어 사이즈가 다른 이종의 중공사막을 사용하거나 중공사막의 개수를 달리한 복수의 막가습기가 구비되어 연료전지스택에서 발생된 전류량 또는 요구되는 차량 출력에 따라 막가습기가 선택적으로 이용되도록 구성됨으로써, 연료전지스택으로 공급되는 공기의 가습량을 전류량 또는 출력에 따라 적절히 조절해줄 수 있게 된다.

특히, 저 유량과 고 유량에서의 필요한 가습성능을 상황에 따라 알맞게 조절할 수 있게 됨에 따라 연료전지스택의 캐소드에서 발생할 수 있는 플러딩을 방지할 수 있게 되고, 플러딩에 의한 성능 감소 및 캐소드의 국부적인 공기공급 부족현상을 방지할 수 있게 된다.

또한 공기공급 부족현상에 의한 촉매 열화 및 내구성 저하를 방지할 수 있으며, 고 유량에서 막가습기의 압력강하를 줄여 공기공급기(블로워)의 부하를 감소시키는 효과가 있다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 연료전지스택이 생산하는 전류량 또는 차량 출력에 따라 건조공기에 대한 가습량을 조절해줄 수 있는 연료전지용 가습장치에 관한 것이다.

첨부한 도 2와 도 3은 본 발명에 따른 연료전지용 가습장치의 구성 및 작동상태를 도시한 개략도로서, 도 2는 저 전류 및 저 출력영역에서의 작동상태를, 도 3은 고 전류 및 고 출력영역에서의 작동상태를 도시한 것이다.

도시된 바와 같이, 본 발명에서는 복수의 막가습기(21,22)가 구비되며, 막가습기(21,22)들은 서로 중공사막(21a,22a)의 직경 및 포어 사이즈가 상이하다.

각 막가습기(21,22)의 하우징에는 중공사막(21a,22a)을 다발(bundle)로 구성한 중공사막 다발이 넣어지는데, 복수로 구성되는 막가습기마다 사용되는 중공사막의 직경 및 포어 사이즈가 서로 상이하다. 즉, 막가습기(21,22)들이 서로 종류가 다른 중공사막을 사용하는 것이다.

본 발명의 바람직한 실시예에서는 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 이종의 중공사막이 사용된 두 개의 막가습기(21,22)가 구비되며, 두 막가습기(21,22) 중 하나에는 직경이 작고 포어 사이즈가 큰 중공사막(21a)을 다발로 구성하여 사용하고, 나머지 다른 하나에는 직경이 상대적으로 크고 포어 사이즈가 상대적으로 작은 중공사막(22a)을 다발로 구성하여 사용한다.

이하, 본 명세서에서는 직경이 작고 포어 사이즈가 큰 중공사막(21a)을 사용한 막가습기(21)를 제1막가습기로, 상대적으로 직경이 크고 포어 사이즈가 작은 중공사막(22a)을 사용한 막가습기(22)를 제2막가습기로 칭하기로 한다.

첨부한 도 4는 본 발명의 가습장치에서 이종의 중공사막 다발을 사용한 막가습기의 사용상태도로서, 도시된 바와 같이, 제1막가습기(21)의 경우 직경이 작은 중공사막(21a)을 사용하며, 제2막가습기(22)의 경우 직경이 큰 중공사막(22a)을 사용하며, 중공사막의 수에 있어서는 직경이 큰 중공사막(22a)을 사용하는 제2막가습기(22)에서 상대적으로 적은 수의 중공사막이 사용된다.

상기 두 막가습기(21,22)는 블로워(10)에서 연결되는 건조공기의 유로와 연료전지스택(30)으로 연결되는 가습공기의 유로에 대해서 병렬로 배치되며, 연료전지스택(30)의 출구에서 연결되는 과포화 가습공기의 유로에 대해서는 직렬로 배치된다.

이를 위해 각 막가습기(21,22)의 상류측 유로 및 하우징 입구를 통해 유입된 건조공기는 각 막가습기의 하우징 내에 수납된 중공사막(21a,22a) 내부를 따라 통과한 뒤 각 막가습기의 하우징 출구를 통해 배출되어 연료전지스택(30)의 입구에 연결된 각 막가습기의 하류측 유로를 따라 흐르게 되나, 연료전지스택(30)의 출구로부터 나온 과포화 가습공기가 연료전지스택의 출구로부터 연결된 유로를 통해 제1막가습기(21)의 하우징 내부를 통과한 뒤 제2막가습기(22)의 하우징 내부를 연속적으로 통과하여 대기 방출될 수 있도록, 두 막가습기(21,22)의 하우징 내부 과포화 가습공기의 유로는 서로 연통되어 있어야 한다.

이에 따라 블로워(10)에 의해 강제 송풍되는 건조공기가 제1막가습기(21)와 제2막가습기(22)로 분기되어 통과할 수 있게 되고, 연료전지스택(30)의 출구에서 배출되는 과포화 가습공기가 제1막가습기(21)와 제2막가습기(22)를 차례로 통과할 수 있게 된다.

이때, 제1막가습기(21)와 제2막가습기(22)를 차례로 통과하는 과포화 가습공기와 각 막가습기의 중공사막 내부를 통과하는 건조공기 간의 수분 교환에 의하여 건조공기의 가습이 이루어지고, 가습된 공기가 유로를 통해 연료전지스택(30)으로 공급되게 된다.

그리고, 상기 제2막가습기(22)의 후단에는 역류를 방지하면서 막가습기 후단의 배출유로를 선택적으로 개폐해주는 유로개폐밸브(23)가 설치되는데, 상기 유로개폐밸브(23)로는 제2막가습기(22)를 통과하는 공기의 압력이 일정 이상으로 상승하는 경우에 배출유로를 개방하게 되는 수동형의 압력밸브가 사용될 수 있다.

밸브 분야에서 압력상태에 따라 유로를 개폐하는 통상의 역류방지형 압력밸브로는 유로 내 유체에 의해 가해지는 압력 및 스프링력에 의해 개폐가 이루어지도록 된 압력밸브가 널리 사용되고 있으며, 이러한 공지의 압력밸브에서는 설계 압력 이상의 유체의 압력에 의해 스프링이 변형되면서 밸브 내 유로가 열리고, 설계 압력 아래로 유체의 압력이 낮아지면 스프링의 탄성에 의해 다시 밸브 내 유로가 차단되도록 되어 있다.

또한 상기 제2막가습기(22) 후단의 유로개폐밸브(23)로는 전기적 신호에 의해 동작하여 배출유로를 개폐하는 전자식 밸브가 사용될 수 있는데, 이러한 전자식 밸브는 별도 제어기(9)가 출력하는 제어신호에 의해 능동적으로 제어되는 밸브인 바, 통상의 스로틀 밸브와 같이 전기적 신호에 의해 액츄에이터가 구동되고 상기 액츄에이터의 구동에 의해 플랩이 회전하여 유로를 개폐하는 전자식 밸브가 사용될 수 있다.

우선, 저 전류, 저 출력영역에서는 블로워(10)에 의해 송풍되는 공기의 유량이 적고 상대적으로 적은 양의 가습공기가 연료전지스택(30)에 공급되는데, 디폴트로 제2막가습기(22)의 유로개폐밸브(23)가 닫힌 상태에서 제1막가습기(21)로만 블로워에 의해 송풍된 건조공기가 통과하며, 제1막가습기(21)에 의해 가습된 공기가 연료전지스택으로 공급된다.

이와 같이 저 전류, 저 출력영역에서는 직경이 작고 포어 사이즈가 큰 많은 수의 중공사막(21a)을 사용한 제1막가습기(21)를 통해 충분한 양의 가습이 되도록 한다.

여기서, 유로개폐밸브(23)로 유체의 압력상태에 의해 유로가 개폐되는 수동형 압력밸브를 사용한 경우, 저 전류, 저 출력영역에서는 저 유량 공기의 압력이 작용하므로 압력밸브가 닫혀 있게 되고, 이에 저 유량에서는 제2막가습기(22)의 배 출유로가 차단됨으로써 직경이 크고 포어 사이즈가 작은 중공사막(22a) 다발로는 공기가 흐르지 않게 되는 것이다.

반면, 블로워(10)에 의해 송풍되는 공기의 유량이 많은 고 전류, 고 출력영역에서는 제2막가습기(22)의 유로개폐밸브(23)가 열린 상태에서 제1막가습기(21)와 제2막가습기(22)로 블로워(10)에 의해 송풍된 건조공기가 분기 후 동시 통과하며, 제1막가습기(21) 및 제2막가습기(22)에 의해 가습된 공기가 연료전지스택(30)으로 공급된다.

이와 같이 고 전류, 고 출력 영역에서는 중공사막(21a)의 직경이 작고 포어 사이즈가 큰 제1막가습기(21)와 중공사막(22a)의 직경이 크고 포어 사이즈가 작은 제2막가습기(22)를 함께 사용하여 공기가 가습되도록 함으로써, 가습량을 알맞게 조절할 수 있게 된다.

여기서, 고 전류, 고 출력영역에서는 블로워(10)에 의해 송풍되는 공기의 유량이 많으므로 고 유량 공기의 압력이 작용하여 스프링식 압력밸브 타입의 유로개폐밸브(23)가 개방되고, 결국 고 유량에서는 분배된 일부 공기가 제2막가습기(22)의 중공사막(22a) 다발을 통해서도 통과하게 되는 바, 고 유량에서 가습기의 배압을 줄임과 동시에 전체적으로 가습량이 줄어든 공기가 연료전지스택(30)에 공급될 수 있게 된다.

이와 같이 스프링식 압력밸브 타입의 유로개폐밸브가 사용된 경우에는 고 전류, 고 출력영역에서의 공기 압력이 일정 압력 이상으로 증가하면 유로개폐밸브가 자동으로 개방되는 것이다.

그리고, 상기 유로개폐밸브(23)로서 제어기의 전기적 신호에 의해 개폐되는 전자식 밸브가 사용된 경우에는, 첨부한 도 5에 나타낸 바와 같이, 제어기(9)가 연료전지스택(30)에 의해 발생되어 출력되는 전류량을 센싱하는 전류센서(8)로부터 고 전류영역을 판단하고 제어기(9)가 고 전류영역에서 유로개폐밸브(23)를 개방시키기 위한 제어신호를 출력하여 이 제어신호에 의해 유로개폐밸브(23)가 개방되도록 한다.

다른 방법으로서, 제어기(9)가 운전자가 조작하는 가속페달의 가압량(페달작동량)을 센싱하는 페달센서(8')로부터 입력되는 신호를 토대로 가속페달의 가압량에 따라 고 출력영역을 판단하고 제어기(9)가 고 출력영역에서 유로개폐밸브(23)를 개방시키기 위한 제어신호를 출력하여 이 제어신호에 의해 유로개폐밸브(23)가 개방되도록 한다.

이 경우 제1막가습기(21)와 제2막가습기(22)가 공기를 가습시키는데 함께 사용된다.

물론, 전류센서(8) 또는 페달센서(8')의 검출값에 따라 저 전류, 저 출력영역을 판단한 경우 제어기(9)는 유로개폐밸브(23)를 닫아주기 위한 제어신호를 출력하여 이 제어신호에 의해 유로개폐밸브가 폐작동되도록 한다..

이 경우 제2막가습기(22)의 유로가 차단되므로 제1막가습기(21)에 의해서만 공기가 가습되게 된다.

앞에서 서로 다른 중공사막을 사용한 두 막가습기의 사용 예를 설명하였으나, 본 발명의 다른 실시예로서, 두 막가습기에 사용하는 중공사막의 종류는 동일 하게 하되, 두 막가습기에 내장된 중공사막의 수를 달리하는 경우에도 본 발명의 목적을 달성할 수 있다.

즉, 중공사막은 동일한 종류를 사용하되, 막가습기 간에 중공사막의 개수를 서로 조절함으로써 의도하는 가습량 조절을 이루는 것이 가능하다는 것이다.

우선, 제1막가습기에는 중공사막의 수를 상대적으로 적게 하고, 제2막가습기에는 중공사막의 수를 상대적으로 많게 사용한다.

이와 같이 제1막가습기와 제2막가습기의 중공사막 개수를 달리하는 것 외에, 제2막가습기에 유로개폐밸브를 설치하는 것 등 나머지 구성요소에 대해서는 동일하게 한다.

이러한 본 발명의 실시예에서 유로개폐밸브 등의 작동상태, 그로 인한 작용효과는 앞에서 설명한 바와 모두 동일하다.

이와 같이 하여, 본 발명에서는 직경 및 포어 사이즈가 다른 이종의 중공사막을 사용한 복수의 막가습기를 구비하여, 연료전지스택의 전류량 또는 차량 출력에 따라 막가습기를 선택적으로 이용하도록 구성됨으로써, 연료전지에서 필요한 공기의 가습량을 적절히 조절해줄 수 있게 된다.

도 1은 종래의 연료전지용 가습장치에 의해 가습공기가 공급되는 상태를 도시한 도면,

도 2와 도 3은 본 발명에 따른 연료전지용 가습장치의 구성 및 작동상태를 도시한 개략도로서, 도 2는 저 전류 및 저 출력영역에서의 작동상태를, 도 3은 고 전류 및 고 출력영역에서의 작동상태를 도시한 도면,

도 4는 본 발명의 가습장치에서 이종의 중공사막 다발을 사용한 막가습기의 사용상태도,

도 5는 본 발명에서 유로개폐밸브로서 제어기의 전기적 신호에 의해 개폐되는 전자식 밸브가 채용된 구성의 일 예를 도시한 블록도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10 : 블로워 21 : 제1막가습기

21a : 중공사막 22 : 제2막가습기

22a : 중공사막 23 : 유로개폐밸브

30 : 연료전지스택

Claims (8)

1. 하우징에 연료전지스택에 공급될 건조공기가 통과하게 되는 중공사막 다발이 내장되고, 상기 하우징에 연료전지스택의 출구에서 배출된 과포화 가습공기가 통과하도록 구비되어, 중공사막 내부를 통과하는 건조공기와 하우징 내부를 통과하는 과포화 가습공기 간의 수분 교환에 의해 건조공기의 가습이 이루어지는 막가습기를 포함한 연료전지용 가습장치에 있어서,

   중공사막(21a)의 직경이 작고 포어 사이즈가 큰 막가습기(21)와, 상대적으로 중공사막(22a)의 직경이 크고 포어 사이즈가 작은 막가습기(22)가 구비되고, 건조공기가 분기되어 각 막가습기(21,22)의 중공사막(21a,22a) 내부를 통과한 뒤 연료전지스택(30)에 공급될 수 있도록 상기 막가습기(21,22)들이 건조공기가 유입되는 상류측 유로와 연료전지스택으로 연결된 하류측 유로에 대해 병렬로 배치되며, 직경이 크고 포어 사이즈가 작은 중공사막(22a) 다발이 사용된 막가습기(22)의 후단에는 연료전지스택(30)으로 공급될 가습공기의 배출유로를 선택적으로 개폐하는 유로개폐밸브(23)를 설치하여 구성된 것을 특징으로 하는 연료전지용 가습장치.
2. 청구항 1에 있어서,

   상기 유로개폐밸브(23)가 일정 압력 이상의 공기압이 작용할 경우 유로가 자동 개폐되는 압력밸브인 것을 특징으로 하는 연료전지용 가습장치.
3. 청구항 1에 있어서,

   상기 유로개폐밸브(23)가 외부의 전기적 신호가 인가됨에 따라 유로를 개폐하는 전자식 밸브이고,

   연료전지스택(30)에서 발생되어 출력되는 전류량을 센싱하는 전류센서(8)와; 상기 전류센서(8)의 출력신호로부터 고 전류영역을 판단하고 고 전류영역에서 상기 전자식 밸브를 개방시키기 위한 제어신호를 출력하는 제어기(9)를 추가로 구비하여 구성되는 것을 특징으로 하는 연료전지용 가습장치.
4. 청구항 1에 있어서,

   상기 유로개폐밸브(23)가 외부의 전기적 신호가 인가됨에 따라 유로를 개폐하는 전자식 밸브이고,

   운전자가 조작하는 가속페달의 가압량을 센싱하는 페달센서(8')와; 상기 페달센서(8')의 출력신호로부터 고 출력영역을 판단하고 고 출력영역에서 상기 전자식 밸브를 개방시키기 위한 제어신호를 출력하는 제어기(9)를 추가로 구비하여 구성되는 것을 특징으로 하는 연료전지용 가습장치.
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