KR101049830B1 - 연료 전지 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따른 연료 전지 시스템은, 수소와 산소의 전기 화학적인 반응을 통해 전기 에너지를 발생시키는 적어도 하나의 전기 생성부를 구비한 스택; 수소를 함유한 연료를 상기 전기 생성부로 공급하는 연료 공급부; 공기를 상기 전기 생성부로 공급하는 공기 공급부; 및 상기 전기 생성부의 외 표면을 둘러싸는 절연부를 포함한다.
연료전지, 스택, 바이폴라플레이트, 절연, 절연부, 절연막, 절연체, 절연케이스, 쇼트

Description

연료 전지 시스템 {FUEL SELL SYSTEM}
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 연료 전지 시스템의 전체적인 구성을 도시한 개략도이다.
도 2는 도 1에 도시한 스택의 분해 사시도이다.
도 3은 도 2에 도시한 전극-전해질 합성체와 바이폴라 플레이트가 조립된 상태의 부분 단면 구성도이다.
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 연료 전지 시스템에 사용되는 스택의 단면 구성도이다.
도 5는 종래 기술에 따른 연료 전지 시스템에 사용되는 스택의 단면 구성도이다.
본 발명은 연료 전지 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 스택을 절연시킬 수 있는 구조를 갖는 연료 전지 시스템에 관한 것이다.
일반적으로 연료 전지는 메탄올이나 천연가스 등과 같은 탄화수소 계열의 물질 내에 함유되어 있는 수소와 산소 또는 산소를 포함한 공기의 화학반응 에너지를 직접 전기에너지로 변환시키는 발전시스템이다. 이 연료 전지는 연소 과정 없이 수소와 산소의 전기 화학적인 반응에 의해 생성되는 전기와 그 부산물인 열을 동시에 사용할 수 있다는 특징을 가진다.
이 연료 전지는 사용되는 전해질의 종류에 따라, 150~200℃ 부근에서 작동되는 인산형 연료전지, 600∼700℃의 고온에서 작동되는 용융탄산염형 연료전지, 1000℃ 이상의 고온에서 작동되는 고체 산화물형 연료전지, 및 상온 내지 100℃ 이하에서 작동되는 고분자 전해질형 및 알칼리형 연료전지 등으로 분류된다. 이들 각각의 연료전지는 근본적으로 같은 원리에 의해 작동되지만 사용되는 연료의 종류, 운전 온도, 촉매, 및 전해질 등이 서로 다르다.
이들 중 근래에 개발되고 있는 고분자 전해질형 연료 전지(Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cell : PEMFC, 이하 편의상 PEMFC라 한다)는 다른 연료 전지에 비하여 출력 특성이 탁월하며 작동 온도가 낮고 아울러 빠른 시동 및 응답 특성을 가지며, 메탄올, 에탄올, 천연 가스 등을 개질하여 만들어진 수소를 연료로 사용하여 자동차와 같은 이동용 전원은 물론, 주택, 공공건물과 같은 분산용 전원 및 전자기기용과 같은 소형 전원 등 그 응용 범위가 넓은 장점을 가진다.
상기와 같은 PEMFC는 기본적으로 시스템을 구성하기 위해 스택(stack), 연료 탱크, 및 연료 펌프 등을 구비한다. 스택은 연료 전지의 본체를 형성하며, 연료 펌프는 연료 탱크 내의 연료를 스택으로 공급한다. 또한, 연료 전지는 연료 탱크에 저장된 연료를 스택으로 공급하는 과정에서 연료를 개질하여 수소 가스를 발생시키고 그 수소 가스를 스택으로 공급하는 개질기(Reformer)를 더 포함한다.
따라서, 이 PEMFC는 연료 펌프의 작동으로 연료 탱크 내의 연료를 개질기로 공급하고, 이 개질기에서 연료를 개질하여 수소 가스를 발생시키며, 스택에서 이 수소 가스와 산소를 전기 화학적으로 반응시켜 전기에너지를 발생시킨다.
한편, 연료 전지는 수소를 함유한 액상의 연료를 직접 스택에 공급하여 전기를 발생시키는 직접 메탄올형 연료 전지(Direct Methanol Fuel Cell : DMFC, 이하 편의상 DMFC라 한다) 방식을 채택하며, 이 방식에서는 PEMFC와 달리 개질기를 배제할 수 있다.
도 5는 종래 기술에 따른 연료 전지 시스템에 사용되는 스택의 단면 구성도이다.
도면을 참조하면, 상기와 같은 연료 전지에 있어 실질적으로 전기를 발생시키는 스택(10)은 전극-전해질 합성체(Membrane Electrode Assembly: MEA)(11)와 바이폴라 플레이트(Bipolar Plate)(13)로 이루어지는 단위 셀을 수 개 내지 수십 개로 적층한 구조로 이루어진다.
상기 전극-전해질 합성체(11)는 전해질막을 사이에 두고 양면에 각각 부착되는 애노드 전극과 캐소드 전극으로 이루어진다. 그리고 바이폴라 플레이트(13)는 상기 애노드 전극에 밀착되는 면에 수소 통로(15)를 형성하고, 상기 캐소드 전극에 밀착되는 면에 공기 통로(17)를 형성한다. 따라서 바이폴라 플레이트(13)는 상기 수소 통로(15)를 통해 애노드 전극에는 수소 가스를 공급하고, 공기 통로(17)를 통해 캐소드 전극에 산소를 함유한 공기를 공급한다.
따라서 애노드 전극에서는 수소 가스의 산화 반응이 일어나고, 캐소드 전극 에서는 산소의 환원 반응이 일어난다. 이때 단위 셀의 경우, 수소 가스의 산화 반응에 의해 생성되는 수소 이온은 전해질막을 통해 캐소드 전극으로 이동하고, 전자는 별도의 도선을 통해 캐소드 전극으로 이동하면서 전기를 발생시키고, 캐소드 전극에서 수소 이온과 전자, 그리고 산소의 환원 반응을 통해 물을 발생시킨다.
그런데, 종래 기술에 의한 연료 전지 시스템의 스택(10)은 그 스택(10)이 설치되는 공간에 대해 실질적으로 전기를 생산해 내는 단위의 셀들이 그대로 노출되게 되는 바, 상기한 공간의 온도 변화 등에 따라 단위 셀들의 표면 즉, 바이폴라 플레이트(13)의 외 표면에 수분이 응축하게 되거나 상기한 외 표면에 전도성 물체가 접촉하게 되어 전기적인 쇼트 현상을 일으키게 된다. 즉, 전극-전해질 합성체(11)에 의해 그 양측의 바이폴라 플레이트(13)가 실질적으로 절연된 상태를 유지해야 하나 상기한 수분과 전도성 물체로 인해 이들 바이폴라 플레이트(13)를 통하는 전기가 서로 쇼트되게 된다. 이로 인해 화재 사고 또는 인명 피해를 야기시킬 수 있으며, 목적하는 부하에 효율적으로 전기를 보낼 수 없게 되고, 전체적인 시스템에 손상을 가하게 되는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 감안하여 창안된 것으로, 그 목적은 바이폴라 플레이트 간의 전기적인 쇼트 현상을 방지할 수 있는 연료 전지 시스템을 제공하는데 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 연료 전지 시스템은, 수소와 산소의 반응을 통해 전기 에너지를 발생시키는 적어도 하나의 전기 생성부를 구비한 스택; 수소를 함유한 연료를 상기 전기 생성부로 공급하는 연료 공급부; 공기를 상기 전기 생성부로 공급하는 공기 공급부; 및 상기 전기 생성부의 외 표면을 둘러싸는 절연부를 포함한다.
본 발명에 따른 연료 전지 시스템에 있어서, 상기 전기 생성부는 전극-전해질 합성체(Membrane-Electrode assembly: MEA)와 이 전극-전해질 합성체의 양면에 배치되어 단위의 셀을 구성하는 바이폴라 플레이트(Bipolar Plate)로 이루어지고, 상기 절연부는 바이폴라 플레이트의 전극-전해질 합성체에 밀착되는 부분을 제외한 나머지 부분에 절연막을 형성하는 것이 바람직하다. 더욱 구체적으로, 상기 절연막은 바이폴라 플레이트의 가장자리 면에 형성될 수 있다.
그리고 본 발명에 따른 연료 전지 시스템은, 상기 스택과 연료 공급부 사이에, 상기 연료 공급부로부터 공급받은 연료를 개질하여 수소 가스를 생성시키는 개질기가 배치되어 상기 연료 공급부와 스택에 연결 설치될 수 있다.
또한 상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 연료 전지 시스템은, 수소와 산소의 전기 화학적인 반응을 통해 전기 에너지를 발생시키는 적어도 하나의 전기 생성부를 구비한 스택; 수소를 함유한 연료를 상기 전기 생성부로 공급하는 연료 공급부; 공기를 상기 전기 생성부로 공급하는 공기 공급부; 및 상기 스택이 수용되는 내부 공간을 가지고 이 내부 공간에 상기 스택을 내장시키는 절연체를 포함한다.
본 발명에 따른 연료 전지 시스템에 있어서, 상기 절연체는 상기 스택 전체 를 감싸는 절연 케이스를 포함할 수 있다.
그리고 본 발명에 따른 연료 전지 시스템에 있어서, 상기 절연 케이스는 스택으로 수소 가스와 공기를 주입하고, 전기 생성시 스택에서 반응하고 남은 수소 가스 및 공기와 수분을 배출시키기 위한 다수의 구멍을 형성하는 것이 바람직하다.
또한 본 발명에 따른 연료 전지 시스템에 있어서, 상기 절연 케이스에는 상기 내부 공간에 스택을 내장시키기 위한 적어도 하나의 도어를 구비하는 것이 바람직하다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 연료 전지 시스템의 전체적인 구성을 도시한 개략도이다.
도 1을 참고하면, 본 시스템(100)은 수소를 함유한 연료를 개질하여 수소가 풍부한 개질 가스를 생성하고, 이 개질 가스와 산소를 반응시켜 전기 에너지를 발생시키는 고분자 전해질형 연료 전지(Polymer Electrode Membrane Fuel Cell; PEMFC) 방식을 채용할 수 있다.
상기 연료 전지 시스템(100)은, 기본적으로 상기한 연료를 개질하여 개질 가스를 생성하는 개질기(20)와, 개질기(20)에 의해 생성된 개질 가스와 공기 중에 함유된 산소의 화학 반응 에너지를 전기 에너지로 변환시켜 전기를 생산 해 내는 스 택(30)과, 상기한 연료를 개질기(20)로 공급하는 연료 공급부(40)와, 공기를 스택(30)으로 공급하는 공기 공급부(50)를 포함하여 구성된다.
본 발명에 따른 연료 전지 시스템(100)에 있어 전기를 생성하기 위한 실질적인 연료라 함은 메탄올, 에탄올, 천연 가스 등과 같은 탄화 수소 계열의 수소 연료 이 외에 물 및 산소가 더욱 포함된다.
그리고 전술한 바와 같이, 본 시스템(100)은 개질기(20)에 의해 생성된 개질 가스와 공기를 스택(30)으로 공급하여 상기한 개질 가스와 공기 중에 함유된 산소의 전기 화학적인 반응에 의해 전기를 발생시킬 수 있다. 대안으로서, 본 시스템(100)은 별도로 저장된 산소 가스와 개질기(20)로부터 개질된 개질 가스를 스택(30)으로 공급하여 이들의 전기 화학적인 반응에 의해 전기 에너지를 발생시킬 수도 있다. 그러나 이하에서는 전기 생성에 필요한 산소로서 공기를 그대로 사용하는 전자의 예를 설명한다.
또한 본 발명에 따른 연료 전지 시스템(100)은 수소를 함유한 액상의 연료를 직접 스택(30)으로 공급하여 전기를 생산해 낼 수 있는 직접 메탄올형 연료 전지(Direct Methanol Fuel Cell: DMFC) 방식을 채용할 수도 있다. 이러한 직접 메탄올형 연료 방식의 연료 전지는 고분자 전해질형 연료 전지와 달리, 도 1에 도시한 개질기(20)를 필요로 하지 않는다. 그러나, 이하에서는 편의상 고분자 전해질형 연료 전지 방식을 채용한 연료 전지 시스템(100)을 예로 들어 설명할 뿐, 본 발명이 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
전술한 바 있는 개질기(20)는 액상의 연료를 수소가 풍부한 개질 가스로 전 환 할 뿐만 아니라, 상기한 개질 가스에 함유된 일산화탄소의 농도를 저감시키는 장치이다. 통상적으로 상기한 개질기(20)는 액상의 연료로부터 수소가 풍부한 개질 가스를 발생시키는 개질부와, 그 개질 가스로부터 일산화탄소의 농도를 저감시키는 일산화탄소 저감부를 포함한다. 개질부는 수증기 개질, 부분산화 또는 자열 반응 등의 촉매 반응을 통해 상기한 연료를 수소가 풍부한 개질 가스로 전환한다. 그리고 일산화탄소 저감부는 수성가스 전환 방법, 선택적 산화 방법 등과 같은 촉매 반응 또는 분리막을 이용한 수소의 정제 등과 같은 방법으로 상기한 개질 가스로부터 일산화탄소의 농도를 저감시킨다.
연료 공급부(40)는 개질기(20)와 연결 설치되며, 액상의 연료를 저장하는 연료 탱크(41)와, 연료 탱크(41)에 연결 설치되는 연료 펌프(43)를 구비한다. 그리고 공기 공급부(50)는 스택(30)과 연결 설치되며, 소정의 펌핑력으로 공기를 흡입하는 공기 펌프(51)를 구비한다.
도 2는 도 1에 도시한 스택의 분해 사시도이고, 도 3은 도 2에 도시한 전극-전해질 합성체와 바이폴라 플레이트가 조립된 상태의 부분 단면 구성도이다.
도 1 내지 도 3을 참고하면, 본 시스템(100)에 적용되는 스택(30)은 개질기(20)에 의해 개질된 개질 가스와 공기 중에 함유된 산소의 산화/환원 반응을 통하여 전기 에너지를 발생시키는 복수의 전기 생성부(31)가 적층된 구조를 갖는다.
부연 설명하면, 각각의 전기 생성부(31)는 전극-전해질 합성체(32)를 중심에 두고 이의 양면에 바이폴라 플레이트(36)를 배치하여 전기를 발생시키는 최소 단위 의 셀을 형성하고, 이 단위 셀이 복수로 구비되어 본 실시예와 같은 적층 구조의 스택(30)을 형성한다.
그리고 스택(30)의 최 외곽에는 상기한 복수의 전기 생성부(31)를 밀착시키는 엔드 플레이트(33)가 위치하고 있다.
전극-전해질 합성체(32)는 양면에 애노드 전극(32a)과 캐소드 전극(32b)을 구비하고, 두 전극 사이에 전해질막(32c)을 구비하는 구조로 이루어져 있다. 애노드 전극(32a)은 개질 가스를 산화 반응시켜, 변환된 전자를 외부로 인출하여 이 전자의 흐름으로 전류를 발생시키고, 수소 이온을 전해질막(32c)을 통하여 캐소드 전극(32b)으로 이동시킨다. 캐소드 전극(32b)은 상기한 수소 이온과 산소를 환원 반응시켜, 물로 변환시킨다. 그리고 전해질막(32c)은 애노드 전극(32a)에서 생성된 수소 이온을 캐소드 전극(32b)으로 이동시키는 이온 교환을 가능하게 한다.
바이폴라 플레이트(36)는 전극-전해질 합성체(32)의 애노드 전극(32a)에 밀착되는 제1 면(36a)에 애노드 전극(32a)으로 개질 가스를 공급하는 수소 통로(37)를 형성하고, 전극-전해질 합성체(32)의 캐소드 전극(32b)에 밀착되는 제2 면(36b)에 캐소드 전극(32b)으로 공기를 공급하는 공기 통로(38)를 형성하고 있다.
한편, 엔드 플레이트(33)에는 개질 가스를 바이폴라 플레이트(36)의 수소 통로(37)로 공급하도록 하는 제1 주입부(33a)와, 공기를 바이폴라 플레이트(36)의 공기 통로(38)로 공급하도록 하는 제2 주입부(33b)와, 전극-전해질 합성체(32)의 애노드 전극(32a)에서 반응하고 남은 수소 가스를 배출시키는 제1 배출부(33c)와, 전극-전해질 합성체(32)의 캐소드 전극(32b)에서 반응하고 남은 공기를 배출시키는 제2 배출부(33d)를 형성하고 있다.
상기와 같이 구성된 연료 전지 시스템(100)은 바이폴라 플레이트(36)의 수소 통로(37)를 통해 개질 가스를 전극-전해질 합성체(32)의 애노드 전극(32a)으로 공급하고, 바이폴라 플레이트(36)의 공기 통로(38)를 통해 공기를 전극-전해질 합성체(32)의 캐소드 전극(32b)으로 공급하게 되면, 전극-전해질 합성체(32)에서는 개질 가스와 공기의 산화/환원 반응을 통해 전기를 생산 해 낸다.
이와 같은 연료 전지 시스템(100)은 전기 생성부(31)를 통해 전기를 발생시키는 도중, 스택(30)이 설치된 공간 외부의 온도 변화 등에 의해 전기 생성부(31)의 외 표면에 수분이 응축하게 되거나 전도성을 가진 물체가 전기 생성부(31)의 표면에 접촉하는 경우, 바이폴라 플레이트(36) 간의 전기적인 쇼트 현상이 발생하여 목적하는 부하에 효율적으로 전기를 보낼 수 없게 될 뿐만 아니라, 화재 등 각종 사고를 야기시킬 수 있다.
이에 본 발명의 실시예에 따른 연료 전지 시스템(100)은 전기 생성부(31)로부터 발생하는 전류가 누설되는 것을 막을 수 있도록 전기 생성부(31)의 외 표면을 둘러싸는 절연부(60)를 구비하고 있다.
상기 절연부(60)는 전기 생성부(31)에서 발생하는 전기를 절연시키기 위한 것 이다. 절연부(60)는 바이폴라 플레이트(36)의 전극-전해질 합성체(32)에 밀착되는 부분을 제외한 나머지 부분에 절연막(61)을 형성하고 있다. 구체적으로, 상기 절연막(61)은 전극-전해질 합성체(32)의 애노드 전극(32a)에 밀착되는 제1 면(36a) 및 캐소드 전극(32b)에 밀착되는 제2 면(36b)을 제외한 나머지의 가장자리 면에 형 성될 수 있다. 이 경우 절연막(61)은 액상의 전기 절연성 물질을 스프레이(spraying), 브러싱(brushing) 또는 디핑(dipping) 방법으로 바이폴라 플레이트(36)의 가장자리 면에 도포하고 건조하는 방식으로 형성될 수 있다.
이 때 상기한 전기 절연성 물질은 페놀수지, 폴리우레탄, 폴리에스테르 수지, 폴리아미드, 아크릴, 우레아/메라민 수지, 실리콘 수지와 같은 통상의 합성 고분자 화합물을 포함할 수 있으며, 절연 니스와 같은 니스 계열의 절연물을 포함할 수도 있다.
그리고 상기한 절연막(61)은, 스택(30)의 엔드 플레이트(33)가 도체인 경우, 전기 생성부(31)의 최 외곽에 위치하여 각각의 엔드 플레이트(33)와 밀착하는 바이폴라 플레이트(36)의 일면에 형성될 수 있으며, 바이폴라 플레이트(36)가 밀착하는 부분을 제외한 나머지 부분에 형성될 수도 있다.
대안으로서, 본 실시예에서는 상기한 전기 절연성 물질을 도포/건조하는 방식으로 바이폴라 플레이트(36)의 가장자리 면에 절연막(61)을 형성하는 것에 국한되지 않고, 전기 절연성 소재로 이루어진 합성수지, 합성섬유 또는 합성고무 계통의 절연 테이프를 전기 생성부(31)의 외 표면에 부착할 수도 있다.
따라서 본 실시예에서의 연료 전지 시스템(100)은 전기 생성부(31)에서 발생하는 전기를 절연하는 절연막(61)을 구비함에 따라, 전기 생성부(31)의 외부, 이를 테면 스택(30)이 설치되는 공간의 온도 변화에 의해 전기 생성부(31)의 외 표면에 수분이 응축되거나 이 스택(30)에 근접하는 전도체가 전기 생성부(31)에 접촉하게 됨으로써 발생하는 바이폴라 플레이트(36)의 전기적인 쇼트 현상을 방지할 수 있 다.
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 연료 전지 시스템에 사용되는 스택의 단면 구성도이다.
본 실시예에 의한 연료 전지 시스템을 구성하는 스택(70)에 있어 전기 생성부(71)에서 발생하는 전기를 절연시키기 위해 상기 스택(70) 전체를 감싸는 절연 케이스(81)를 갖는 절연체(80)가 구비된다.
상기 절연 케이스(81)는 엔드 플레이트(73)를 포함한 스택(70) 전체를 수용하는 내부 공간을 갖는 밀폐형 케이스를 구비한다. 상기한 절연 케이스(81)는 육면체 형태를 가지면서 그 육면체 중 어느 하나의 면체가 개폐 도어의 기능을 하여 스택(70)을 상기한 내부 공간에 내장시킬 수 있다. 이를 위해 절연 케이스(81)는 상기 육면체 중 상기 적어도 하나의 엔드 플레이트(73)와 대향하는 면체(82)를 선택적으로 분리할 수 있도록 구성하는 것이 바람직하다.
그리고 상기 절연 케이스(81)에는 엔드 플레이트(73)의 제1 및 제2 주입부(73a, 73b)와, 제1 및 제2 배출부(73c, 73d)에 상호 연통하는 구멍(81a-81d)들을 형성하고 있다. 상기한 구멍(81a-81d)들은 스택(70)의 엔드 플레이트(73)와 대향하는 면체에 형성될 수 있다.
대안으로서, 본 실시예에 의한 절연 케이스(81)는 스택(70) 전체를 수용하는 것에 한정되지 않고, 엔드 플레이트(73)를 제외한 전기 생성부(71) 전체를 수용하는 구조를 가질 수도 있다. 이를 위해 엔드 플레이트(73)는 부도체로 이루어지고, 그 엔드 플레이트(73)가 도체인 경우에는 전기 생성부(71)의 최 외곽에 위치하는 바이폴라 플레이트(76)와 엔드 플레이트(73) 사이에 별도의 절연체를 개재할 수도 있다.
이러한 절연 케이스(81)는 전기를 절연할 수 있는 소재 예컨대, 석면, 대리석, 황과 같은 무기질 재료, 스테아타이트 또는 유리 도자기와 같은 자기계 재료, 석영유리, 소다유리, 납유리와 같은 유리계 재료, 목재, 종이, 면사, 견직물, 마사 폴리에스테르, 폴리에틸렌 등과 같은 섬유질 재료, 폴리스티렌, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 폴리염화비닐, 나일론 등과 같은 수지계 재료, 천연고무, 에보나이트, 부틸고무, 클로로프렌고무, 실리콘 고무 등과 같은 고무계 재료 또는 니스크로스, 니스페이퍼, 합성수지계 니스 등과 같은 니스계 재료 등으로 형성될 수 있다.
나머지 구성 요소와 본 실시예에 의한 작용은 전기 제1 실시예와 동일하므로 자세한 설명은 생략한다.
이상을 통해 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.
이상 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 연료 전지 시스템에 의하면, 외부의 온도 변화에 의해 수분이 전기 생성부에 응축되거나 전기 생성부에 전도성 물체가 접촉하게 되더라도 전기 생성부가 절연부에 의해 절연됨에 따라 전기적인 쇼트 현상을 일으키지 않게 된다. 따라서 전기적인 쇼트 현상에 의한 화재 사고 또는 인명 피해 및 시스템의 손상을 미연에 방지할 수 있으며, 목적하는 부하에 효율적으로 전기를 보낼 수 있는 효과가 있다.

Claims (10)

  1. 수소와 산소의 반응을 통해 전기 에너지를 발생시키는 적어도 하나의 전기 생성부를 구비한 스택;
    수소를 함유한 연료를 상기 전기 생성부로 공급하는 연료 공급부;
    공기를 상기 전기 생성부로 공급하는 공기 공급부; 및
    상기 전기 생성부의 외 표면을 둘러싸는 절연부를 포함하며
    상기 전기 생성부는 전극-전해질 합성체(Membrane-Electorde assembly: MEA)와 상기 전극-전해질 합성체의 양면에 배치되어 단위의 셀을 구성하는 바이폴라 플레이트(Bipolar Plate)를 포함하고,
    상기 절연부는 상기 바이폴라 플레이트의 상기 전극-전해질 합성체에 밀착되는 부분을 제외한 나머지 부분에서 상기 바이폴라 플레이트의 가장자리 면에 형성되는 절연막을 포함하는 연료 전지 시스템.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 스택과 연료 공급부 사이에, 상기 연료 공급부로부터 공급받은 연료를 개질하여 수소 가스를 생성시키는 개질기가 배치되어 상기 연료 공급부와 스택에 연결 설치되는 연료 전지 시스템.
  5. 제 1 항 또는 제 4 항에 있어서,
    상기 연료 전지 시스템이, 고분자 전해질형 연료 전지(Polymer Electrolyte Membrance Fuel Cell: PEMFC) 방식으로 이루어지는 연료 전지 시스템.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 연료 전지 시스템이, 직접 메탄올형 연료 전지(Direct Methanol Fuel Cell: DMFC) 방식으로 이루어지는 연료 전지 시스템.
  7. 수소와 산소의 반응을 통해 전기 에너지를 발생시키는 적어도 하나의 전기 생성부를 구비한 스택;
    수소를 함유한 연료를 상기 전기 생성부로 공급하는 연료 공급부;
    공기를 상기 전기 생성부로 공급하는 공기 공급부; 및
    상기 스택이 수용되는 내부 공간을 가지고 이 내부 공간에 상기 스택을 내장시키는 절연체
    를 포함하는 연료 전지 시스템.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 절연체는 상기 스택 전체를 감싸는 절연 케이스를 포함하는 연료 전지 시스템.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 절연 케이스는 스택으로 수소 가스와 공기를 주입하고, 전기 생성시 스택에서 반응하고 남은 수소 가스 및 공기와 수분을 배출시키기 위한 다수의 구멍을 형성하는 연료 전지 시스템.
  10. 제 7 항에 있어서,
    상기 절연 케이스에는 상기 내부 공간에 스택을 내장시키기 위한 적어도 하나의 도어를 구비하는 연료 전지 시스템.
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