KR101047804B1 - 독립형 멀티모듈 연료전지 조립체 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 독립형 멀티모듈 연료전지 조립체 시스템은 다수의 독립형 모듈 및 상기 다수의 독립형 모듈에 개별적으로 연결되어 가스 분배 및 회수가 가능한 조립체를 포함하는 것을 특징으로 한다.
독립형, 멀티모듈, 연료전지, 조립체

Description

독립형 멀티모듈 연료전지 조립체 시스템{Stand-alone Multi Module Fuel Cell Assembly System}
본 발명은 멀티모듈 연료전지 조립체 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 각각의 독립적인 모듈을 조립체에 개별적으로 분리 결합이 가능한 멀티모듈 연료전지 조립체 시스템에 관한 것이다.
연료전지 시스템은 통상적으로 하나의 연료전지 셀 위에 다른 하나의 연료전지 셀이 적층되어, 연료전지 스택을 형성한다. 전지의 개수는 스택의 전력 등급을 결정하고, 시스템에 높은 전력 등급을 제공하기 위하여 다수의 연료전지 스택이 사용되며, 스택의 출력을 조합하여 원하는 전력 출력을 구현한다.
높은 출력의 시스템을 구현하기 위해서 모듈화된 스택을 조합하여 연료전지 시스템을 구축한다. 여기서 모듈은 스택, 면압장치, 체결장치, 매니폴드와 연료 공급 라인을 형성하는 파이프 그리고 이것을 수용하는 케이스를 포함한다. 스택은 구조체의 길이를 따라 직선 형태로 정렬된다.
이렇게 구성된 모듈을 조합하여 대용량의 시스템을 구축한다. 각 모듈과 연료 가스를 분배하고 배기 가스를 회수하는 조립체로 시스템을 구성한다. 연료 가스 배관은 조립체로부터 각 모듈로 분배되어, 조립체로부터 연결된 모든 모듈의 연료 가스 분배 및 배기 가스 회수가 이루어지게 된다.
상술한 형태의 연료전지 조립체의 하나로 종래 기술 중 하나의 구조체 내부에 각 스택을 배치하고 중앙에 연료 가스의 분배 및 회수 조립체를 두어 배치한 스택과 조립체 전체를 하나의 구조체로 덮어서 하나의 모듈로 구성하는 방법이 있다. 그러나, 이와 같은 구조는 배치된 스택 중에 일부를 교체하거나 수정하기가 어렵고, 스택 중 하나라도 이상이 생기면 전체 모듈을 정지해야 하는 문제점이 있었다.
이에 본 발명자들은 각각의 독립적인 모듈을 조립체에 개별적으로 분리 결합이 가능하게 하여 일부 모듈의 수정 및 교체가 용이하고, 밸브를 이용하여 연료 가스 분배를 조정하도록 하여 시스템 운영을 유동적으로 할 수 있으며, 결합 모듈의 수를 확장하여 전체 시스템의 용량 확장이 가능하도록 하여 원하는 사양에 맞는 전력 출력 확보가 가능한 독립형 멀티모듈 연료전지 조립체 시스템을 개발하기에 이르렀다.
본 발명의 목적은 각각의 독립적인 모듈을 조립체에 개별적으로 분리 결합이 가능하게 하여 일부 모듈의 수정 및 교체가 용이한 독립형 멀티모듈 연료전지 조립체 시스템을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 다른 목적은 밸브를 이용하여 연료 가스 분배를 조정하도록 하여 시스템 운영을 유동적으로 할 수 있는 독립형 멀티모듈 연료전지 조립체 시스템을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 결합 모듈의 수를 확장하여 전체 시스템의 용량 확장이 가능하도록 하여 원하는 사양에 맞는 전력 출력 확보가 가능한 독립형 멀티모듈 연료전지 조립체 시스템을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 상기 및 기타의 목적들은 하기 설명되는 본 발명에 의하여 모두 달성될 수 있다.
본 발명의 독립형 멀티모듈 연료전지 조립체 시스템은 다수의 독립형 모듈, 및 상기 다수의 독립형 모듈에 개별적으로 연결되어 가스 분배 및 회수가 가능한 조립체를 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서,
상기 다수의 독립형 모듈은 개별적으로 독립형 모듈로 분리 및 결합이 가능한 것을 특징으로 한다.
상기 조립체는 각 독립형 모듈과 개별적으로 분리 및 결합이 가능한 것을 특징으로 한다.
상기 독립형 모듈은 수평으로 배열되고, 각각의 독립형 모듈에 가스 분배 및 회수가 가능한 조립체가 개별적으로 연결된 것을 특징으로 한다.
상기 독립형 모듈은 수직으로 적층되고, 각각의 독립형 모듈에 가스 분배 및 회수가 가능한 조립체가 개별적으로 연결된 것을 특징으로 한다.
상기 독립형 모듈은 수평으로 배열된 독립형 멀티모듈 및 수직으로 적층된 독립형 멀티모듈을 포함하고, 상기 독립형 멀티모듈 각각에 가스 분배 및 회수가 가능한 조립체가 개별적으로 연결된 것을 특징으로 한다.
상기 독립형 모듈은 수평으로 배열되고, 각 독립형 모듈 사이에 가스 분배 및 회수가 가능한 조립체가 개별적으로 연결된 것을 특징으로 한다.
상기 조립체는 각 모듈로 분배되는 파이프 입구에 연료의 양을 조절할 수 있는 밸브를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 조립체는 각 독립형 모듈로의 연료 가스 분배 파이프를 확장 연결 가능하고, 독립형 모듈을 추가로 설치하여 시스템의 전체 용량을 확장할 수 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 각각의 독립적인 모듈을 조립체에 개별적으로 분리 결합이 가능하게 하여 일부 모듈의 수정 및 교체가 용이하고, 밸브를 이용하여 연료 가스 분배를 조정하도록 하여 시스템 운영을 유동적으로 할 수 있으며, 결합 모듈의 수를 확장하여 전체 시스템의 용량 확장이 가능하도록 하여 원하는 사양에 맞는 전력 출력 확보가 가능한 독립형 멀티모듈 연료전지 조립체 시스템을 제공하는 발명의 효과를 가진다.
이하, 본 발명에 따른 독립형 멀티모듈 연료전지 조립체의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로, 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
또한, 하기 실시예는 본 발명의 권리범위를 한정하는 것이 아니라 본 발명의 청구범위에 제시된 구성요소의 예시적인 사항에 불과하며, 본 발명의 명세서 전반에 걸친 기술사양에 포함되고 청구범위의 구성요소에서 균등물로서 치환 가능한 구성요소를 포함하는 실시예는 본 발명의 권리범위에 포함될 수 있다.
실시예
도 1은 본 발명에 따른 독립형 멀티모듈 연료전지 조립체 및 조립된 독립형 모듈의 개략적인 사시도이다.
도 1에서 보여주는 바와 같이, 본 발명에 따른 독립형 멀티모듈 연료전지 조립체 시스템은 하나의 스택으로 구성된 독립형 모듈(2)이 연료 가스 배기구를 일정 방향으로 하여 배치되고, 배치된 면에 조립체(1)가 위치하여 각 독립형 모듈(2)에 연료가스를 분배 및 회수가 가능하다.
도 2는 도 1의 조립체의 사시도이고, 도 3은 도 2의 조립체의 평면도이며, 도 4는 도 2의 조립체의 정면도이다.
도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 조립체(1)는 연료가스의 중앙 메인 입/출구 파이프로부터 라인이 분배되어 각 독립형 모듈로 입/출구 파이프가 연결된다. 도 2는 연료가스 중앙 메인 입/출구를 나타낸 것으로 도시된 순서대로 위에서 아래로 애노드 입구 중앙(4), 캐소드 입구 중앙(5), 애노드 출구 중앙(6) 및 캐소드 출구 중앙(7)을 보여주고 있다. 또한, 도 3 및 도 4를 통하여 각 독립형 모듈(2)로 분배 되는 애노드 입구 분배(8), 캐소드 입구 분배(9), 애노드 출구 분배(10), 캐소드 출구 분배(11)의 파이프라인을 도시하고 있다. 독립형 멀티모듈 연료전지 조립체(1)에서 고온의 연료가 흐르는 파이프 라인의 단열을 위한 조립체(1)의 외부 케이스는 도시하지 않았다. 또한, 조립체(1)로부터 각 독립형 모듈(2)에 연결되는 연료 가스 파이프 입/출구에는 연료 가스 양을 조절하는 밸브(3)가 있는데 이는 도 2에 분배 파이프 중 한 쪽에만 도시를 하고 나머지 부분은 도시 하지 않았다.
도 5는 도 1의 독립형 모듈의 사시도이다.
도 5에서 보여주는 바와 같이, 본 발명에 따른 독립형 모듈(2)의 형태를 사각 박스형의 모듈 케이스(16)와 함께 도시하였다. 또한, 조립체로부터 연결되는 각각의 연료가스 입/출구 파이프라인을 애노드 입구 모듈(12), 캐소드 입구 모듈(13), 애노드 출구 모듈(14), 캐소드 출구 모듈(15)로 나타내었다.
도 5로부터 알 수 있는 바와 같이, 독립적인 스택을 포함한 독립형 모듈은 개별적으로 조립체에 부착된다. 이 때 각 연료가스 파이프 라인인 애노드 입구(8, 12), 캐소드 입구(9, 13), 애노드 출구(10, 14), 캐소드 출구(11, 15)을 연결하게 된다. 본 발명에 따른 각 독립형 모듈(2)은 독립적으로 작동을 하기 때문에 운전 중 일부 독립형 모듈(2)의 수정이나 교체가 가능하다. 또한, 각 독립형 모듈(2)에 연료가스가 분배 파이프 입구에 밸브가 있어서 이를 이용하여 각 모듈로 투입되는 연료의 양을 개별적으로 조절할 수 있다.
이러한 형태의 배치는 독립형 모듈을 양 옆으로 늘이고, 분배 파이프 라인을 확장하여 멀티모듈 연료전지 시스템의 전력 출력 용량을 확장하는 것이 가능하도록 한다.
도 6은 본 발명의 하나의 구체예에 따른 다른 형태의 모듈 조합의 개략적인 사시도이고, 도 7은 본 발명의 하나의 구체예에 따른 또 다른 형태의 모듈 조합의 개략적인 사시도이다.
도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 도 6은 조립체를 사이에 두고 양 옆으로 독립형 모듈을 배치하는 하나의 구체예이고, 도 7은 독립형 모듈을 2×2로 배열하여 조립체와 연결하는 또 다른 하나의 구체예이다. 각 구체예에서 조립체의 외부 케이스는 임의로 사각 박스형태로 도시하였다.
본 발명은 양호한 실시예를 참조로 서술되었기에 이에 한정되지 않으며, 본 기술분야의 숙련자라면 첨부된 청구범위로부터의 일탈 없이 본 발명에 다양한 변형과 수정이 가해질 수 있음을 인식하여야 할 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 독립형 멀티모듈 연료전지 조립체 및 조립된 독립형 모듈의 개략적인 사시도이다.
도 2는 도 1의 조립체의 사시도이다.
도 3은 도 2의 조립체의 평면도이다.
도 4는 도 2의 조립체의 정면도이다.
도 5는 도 1의 독립형 모듈의 사시도이다.
도 6은 본 발명의 하나의 구체예에 따른 다른 형태의 모듈 조합의 개략적인 사시도이다.
도 7은 본 발명의 하나의 구체예에 따른 또 다른 형태의 모듈 조합의 개략적인 사시도이다.
< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >
1 : 조립체 2 : 독립형 모듈
3 : 밸브 4 : 애노드 입구
5 : 캐소드 입구 6 : 애노드 출구
7 : 캐소드 출구 8 : 애노드 입구 분배
9 : 캐소드 입구 분배 10 : 애노드 출구 분배
11 : 캐소드 출구 분배 12 : 애노드 입구 모듈
13 : 캐소드 입구 모듈 14 : 애노드 출구 모듈
15 : 캐소드 출구 모듈 16 : 모듈 케이스
17 : 멀티모듈 조립체의 구체예 1 18 : 멀티모듈 조립체의 구체예 2

Claims (9)

  1. 다수의 독립형 모듈; 및
    상기 다수의 독립형 모듈에 개별적으로 분리 및 결합 가능하게 연결되어 가스 분배 및 회수가 가능한 조립체;를 포함하며,
    상기 독립형 모듈은 수평으로 배열된 독립형 멀티모듈 및 수직으로 적층된 독립형 멀티모듈을 포함하고, 상기 각각의 독립형 멀티모듈에 상기 조립체가 가스 분배 및 회수가 가능하도록 개별적으로 연결되며,
    상기 조립체는 상기 각각의 독립형 모듈로의 연료 가스 분배 파이프를 확장 연결 가능하고, 독립형 모듈을 추가로 설치하여 시스템의 전체 용량을 확장할 수 있는 것을 특징으로 하는 독립형 멀티모듈 연료전지 조립체 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 다수의 독립형 모듈은 개별적으로 독립형 모듈로 분리 및 결합이 가능한 것을 특징으로 하는 독립형 멀티모듈 연료전지 조립체 시스템.
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 독립형 모듈은 수평으로 배열되고, 각각의 독립형 모듈에 가스 분배 및 회수가 가능한 조립체가 개별적으로 연결된 것을 특징으로 하는 독립형 멀티모듈 연료전지 조립체 시스템.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 독립형 모듈은 수직으로 적층되고, 각각의 독립형 모듈에 가스 분배 및 회수가 가능한 조립체가 개별적으로 연결된 것을 특징으로 하는 독립형 멀티모듈 연료전지 조립체 시스템.
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 제1항, 제2항, 제4항 및 제5항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 조립체는 각 모듈로 분배되는 파이프 입구에 연료의 양을 조절할 수 있는 밸브를 포함하는 것을 특징으로 하는 독립형 멀티모듈 연료전지 조립체 시스템.
  9. 삭제
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