KR101081060B1 - Automatic compression apparatus for fuel cell stack and control method thereof - Google Patents

Automatic compression apparatus for fuel cell stack and control method thereof Download PDF

Info

Publication number
KR101081060B1
KR101081060B1 KR1020090054968A KR20090054968A KR101081060B1 KR 101081060 B1 KR101081060 B1 KR 101081060B1 KR 1020090054968 A KR1020090054968 A KR 1020090054968A KR 20090054968 A KR20090054968 A KR 20090054968A KR 101081060 B1 KR101081060 B1 KR 101081060B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
displacement
stack
fuel cell
reference plate
cell stack
Prior art date
Application number
KR1020090054968A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR20100136723A (en
Inventor
김범주
김도형
임희천
Original Assignee
한국전력공사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한국전력공사 filed Critical 한국전력공사
Priority to KR1020090054968A priority Critical patent/KR101081060B1/en
Publication of KR20100136723A publication Critical patent/KR20100136723A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR101081060B1 publication Critical patent/KR101081060B1/en

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/24—Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells
    • H01M8/2465—Details of groupings of fuel cells
    • H01M8/247—Arrangements for tightening a stack, for accommodation of a stack in a tank or for assembling different tanks
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04007—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids related to heat exchange
    • H01M8/04067—Heat exchange or temperature measuring elements, thermal insulation, e.g. heat pipes, heat pumps, fins
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/24—Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells
    • H01M8/2465—Details of groupings of fuel cells
    • H01M8/247—Arrangements for tightening a stack, for accommodation of a stack in a tank or for assembling different tanks
    • H01M8/248—Means for compression of the fuel cell stacks
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/50—Fuel cells

Landscapes

  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Fuel Cell (AREA)

Abstract

이 발명은, 스택상판의 변위를 일정하게 유지함과 동시에 스택상판에 가해지는 가압력이 최소응력과 허용응력의 사이에서 유지되도록 함으로써 면압의 성능을 개선하여, 연료전지 시스템의 발전 효율을 높일 수 있는, 자동 연료전지 스택 가압 장치 및 그 제어방법에 관한 것으로서,The present invention improves the performance of the surface pressure by maintaining the displacement of the stack top plate while maintaining the pressure applied to the stack top between the minimum stress and the allowable stress, thereby improving the power generation efficiency of the fuel cell system. An automatic fuel cell stack pressurization apparatus and a control method thereof,

하부 기준판과, 상기한 하부 기준판의 측면에 설치되는 지지대와, 상기한 지지대의 상부에 설치되는 상부 기준판과, 상기한 하부 기준판의 위에 설치되어 연료전지 스택에 필요한 가스를 원활히 공급하는 역할을 하는 하부 매니폴드와, 상기한 하부 매니폴드의 위에 놓이게 되는 연료전지 스택의 상부에 절연 및 단열을 위해 설치되는 스택 상판과, 상기한 스택 상판과 구조물 상부 기준판의 사이에 설치되어 하중과 변위를 감지하는 가압부와, 상기한 가압부로부터 감지된 변위가 일정한지를 판단하고 상기한 가압부로부터 감지된 압력이 최소응력과 허용응력의 사이에 있는지를 판단하여 상기한 가압부의 가압력을 제어하는 제어부를 포함하여 이루어진다.A lower reference plate, a support installed on a side of the lower reference plate, an upper reference plate installed on an upper portion of the support, and an upper reference plate installed on the lower reference plate to smoothly supply the gas required for the fuel cell stack. A lower manifold serving as the upper surface of the fuel cell stack to be placed on the lower manifold, and a stack top plate installed for insulation and insulation, and between the stack top plate and the structure upper reference plate. The pressing unit for detecting the displacement, and whether the displacement sensed from the pressing unit is determined to determine whether the pressure detected from the pressing unit is between the minimum stress and the allowable stress to control the pressing force of the pressing unit It includes a control unit.

스택, 하부 매니폴드, 가압부, 최소응력, 하용응력, 기준판 Stack, Lower Manifold, Pressurized Part, Minimum Stress, Lower Stress, Reference Plate

Description

자동 연료전지 스택 가압 장치 및 그 제어방법{Automatic compression apparatus for fuel cell stack and control method thereof}Automatic compression apparatus for fuel cell stack and control method

이 발명은 자동 연료전지 스택 가압 장치 및 그 제어방법에 관한 것으로서, 좀더 세부적으로 말하자면 스택상판의 변위를 일정하게 유지함과 동시에 스택상판에 가해지는 가압력이 최소응력과 허용응력의 사이에서 유지되도록 함으로써 면압의 성능을 개선하여, 연료전지 시스템의 발전 효율을 높일 수 있는, 자동 연료전지 스택 가압 장치 및 그 제어방법에 관한 것이다.The present invention relates to an automatic fuel cell stack pressurization device and a control method thereof. More specifically, the surface pressure is maintained by maintaining a constant displacement of the stack top plate while maintaining the pressing force applied to the stack top between the minimum stress and the allowable stress. The present invention relates to an automatic fuel cell stack pressurizing device and a control method thereof, which can improve the performance of the fuel cell system and improve the power generation efficiency of the fuel cell system.

일반적으로, 연료전지는 연료로 수소(H2)를 사용하고, 산화제로 공기 중의 산소(O2)를 사용하여 다음과 같은 전기화학적 반응에 의해 전기와 물(H2O)을 발생시키는 발전 시스템으로서, 기존의 다른 발전시스템과는 달리 공해 및 소음이 거의 없고 발전 효율이 높아 차세대 신에너지로 각광을 받고 있다. In general, a fuel cell uses hydrogen (H 2 ) as a fuel and oxygen (O 2 ) in air as an oxidant to generate electricity and water (H 2 O) by an electrochemical reaction as follows. Unlike other existing power generation systems, there is little pollution and noise, and the generation efficiency is high, and it is attracting attention as the next generation new energy.

음극 : H2 → 2H+ + 2e-, 양극 : (1/2)O2 + 2H+ + 2e- → H2O Anode: H 2 → 2H + + 2e -, the positive electrode: (1/2) O 2 + 2H + + 2e - → H 2 O

상기한 연료전지는 전해질층의 종류에 따라 인산형 연료전지, 용융탄산염형 연료전지, 고체 전해질형 연료전지, 고체 고분자형 연료전지, 알칼리형 연료전지 등 여러가지로 구분된다. 특히, 고온형 연료전지인 용융 탄산염 연료전지 또는 고체 산화물 연료전지는 500℃ 이상의 고온에서 작동하는 시스템으로서, 수소의 산화 및 산소의 환원에 백금 등의 귀금속 촉매를 필요로 하지 않고, 일산화탄소와 같은 피독성 가스의 사용이 용이하며, 석탄 가스 등 다양한 연료의 사용이 가능하며, 고온의 폐열을 이용할 수 있어 효율이 높고, 소음 및 대기오염을 줄일 수 있어 친환경적인 차세대 발전방식으로 주목받고 있다. The fuel cell is classified into various types such as a phosphoric acid fuel cell, a molten carbonate fuel cell, a solid electrolyte fuel cell, a solid polymer fuel cell, and an alkaline fuel cell according to the type of the electrolyte layer. In particular, a molten carbonate fuel cell or a solid oxide fuel cell, which is a high temperature fuel cell, is a system that operates at a high temperature of 500 ° C. or higher, and does not require a noble metal catalyst such as platinum for oxidation of hydrogen and reduction of oxygen, It is easy to use toxic gas, it is possible to use a variety of fuel, such as coal gas, high temperature waste heat can be used, high efficiency, noise and air pollution is attracting attention as the next generation environmentally friendly power generation method.

연료전지의 단위 전지는, 전기화학 반응이 일어나는 연료극과 공기극, 연료 가스와 산화제 가스의 유로를 형성하는 분리판, 전하를 포집하는 집전판과 이온 전도를 하는 전해질 및 지지체로 구성된다. 상기한 연료극으로 연료가스를 공급하고 상기한 공기극으로는 산화제 가스를 공급하면 각각의 전극에서 전기화학반응이 발생하여 직류전원이 얻어진다. The unit cell of the fuel cell is composed of a fuel electrode and an air electrode in which an electrochemical reaction takes place, a separator plate forming a flow path of fuel gas and an oxidant gas, a collector plate collecting charges, an electrolyte and ion support for ion conduction. When the fuel gas is supplied to the anode and the oxidant gas is supplied to the cathode, an electrochemical reaction occurs at each electrode to obtain a DC power source.

이러한 단위 전지의 전압은 정격출력에서 0.7 V ~ 0.9 V를 유지하므로 실제 발전에서는 이러한 단위 전지를 여러 층 적층하여 전압을 높이고, 전지의 면적을 증대시켜 출력을 높인다. 이렇게 단위 전지를 여러 단 적층한 것을 스택(stack)이라 한다. Since the unit cell voltage is maintained at 0.7 V to 0.9 V at the rated output, in actual power generation, such unit cells are stacked in multiple layers to increase the voltage and increase the area of the battery to increase the output. This stack of unit cells is called a stack.

스택에서 분리판은 각 단위 전지간의 전기적인 접촉을 제공함과 동시에, 연료극에 연료 가스의 유로를 제공하고, 공기극에 산화제 가스의 유로를 제공하는 역할을 한다. 이러한 스택은 여러 개의 단위 전지들을 적층하였기 때문에, 단위전지 사이에 틈새가 발생하면 전기적인 흐름이 원활하지 못하게 되기 때문에, 스택에 면압을 가하여 단위 전지 간의 접촉력을 증가시킴으로써 내부 저항을 줄이고 전기적 인 흐름이 원활히 되도록 한다. In the stack, the separator serves to provide electrical contact between the unit cells, provide a flow path of fuel gas to the anode, and provide a flow path of oxidant gas to the cathode. Since the stack stacks a number of unit cells, if a gap occurs between the unit cells, the electrical flow is not smooth. Therefore, the surface pressure is applied to the stack to increase the contact force between the unit cells, thereby reducing the internal resistance and increasing the electrical flow. Make it smooth.

특히, 발전용 연료전지의 경우, 상용화 전략에 따라 대면적, 고적층 스택에 대한 기술 개발이 점차 요구되고 있는데, 이러한 대면적, 고적층 스택에 대한 기술 개발과 더불어, 스택 가압 장치의 역할이 더욱 중요해지고 있다. 예를 들면, 대면적 스택에 있어서 균일한 변위의 가압이 이루어지지 않는다면 단위 전지 내부의 접촉 저항이 국부적으로 다르게 형성될 수 있다. 이러한 경우에 접촉 저항이 상대적으로 큰 부분은 원활한 전기의 흐름을 방해하게 되는데, 이는 대면적 연료전지의 효용성을 매우 떨어지게 만듦으로써 스택의 성능을 저하시키게 된다. In particular, in the case of a fuel cell for power generation, technology development for a large area and a high stack is increasingly required according to a commercialization strategy. In addition to the technology development for such a large area and a high stack, the role of the stack pressurization device is more important. It is becoming important. For example, in a large area stack, if a uniform displacement is not applied, contact resistance inside the unit cell may be locally different. In this case, the relatively large contact resistance interferes with the smooth flow of electricity, which degrades the stack's performance by making the large area fuel cell very ineffective.

도 1은 종래의 연료전지 스택 가압장치의 정면도이고, 도 2는 종래의 연료전지 스택 가압장치의 평면도이다.1 is a front view of a conventional fuel cell stack pressurization apparatus, and FIG. 2 is a plan view of a conventional fuel cell stack pressurization apparatus.

도 1 및 도 2에 도시되어 있는 바와 같이, 종래의 연료전지 스택 가압장치는 기준판(60)의 축면에 지지대(20)를 설치하고, 상기한 지지대(20)의 상부에 상부지지판(30)을 설치하고, 상기한 상부지지판(30)위에 다수의 가압 실린더(10)를 설치하고, 상기한 기준판(60)의 위에 스택(50)을 올려 놓고, 상기한 스택(50)의 상부에 가압판(40)을 설치하고, 상기한 가압 실린더(10)의 실린더 로드(11)를 상기한 가압판(40)에 연결하여 가압 실린더(10)의 압력조절을 통해 가압을 달성하는 구조로 이루어진다. As shown in FIG. 1 and FIG. 2, the conventional fuel cell stack pressurizing apparatus is provided with a support 20 on the axial surface of the reference plate 60, and the upper support plate 30 on the upper portion of the support 20. And a plurality of pressurized cylinders 10 are installed on the upper support plate 30, the stack 50 is placed on the reference plate 60, and the press plate is placed on the stack 50. 40 is installed, and the cylinder rod 11 of the pressure cylinder 10 is connected to the pressure plate 40 to achieve a pressure through the pressure control of the pressure cylinder 10.

상기한 가압 실린더(10)는 스택(50)의 면적 전체에 걸쳐 균일한 가압력을 줄 목적으로 상부 지지판(30)에 X자 형태와 같이 대칭적으로 배치된다. The pressurized cylinder 10 is disposed symmetrically in the X-shape on the upper support plate 30 for the purpose of giving a uniform pressing force over the entire area of the stack 50.

상기한 스택(50)의 용량이 늘어날 경우 스택(50)의 높이뿐만 아니라 스 택(50)의 단면적도 함께 커지는 것이 일반적인 경향이다. 이에 따라 증대된 단면적에 걸쳐 균일한 가압을 달성하기 위해서는 가압 실린더(10)의 개수를 늘려서 배치해야 한다. When the capacity of the stack 50 increases, it is a general trend that not only the height of the stack 50 but also the cross-sectional area of the stack 50 increases. Accordingly, in order to achieve uniform pressurization over the increased cross-sectional area, the number of pressurizing cylinders 10 should be increased.

하지만, 상기한 종래의 연료전지 스택 가압장치는, 가압 실린더(10)의 개수를 늘려서 배치를 하는 경우에, 가압실린더(10)의 가압력 조절이 더욱 복잡해지게 되는 문제점이 발생한다. 즉, 종래의 연료전지 스택 가압장치는, 일정하게 설정된 가압을 추종하게 되어 있어 스택(50)의 대면적에서 생기는 불균형을 반영하기 힘들고, 스택(50)의 면압을 계속 증가시키는 구조로 되어 있어 스택(50)의 허용 응력을 초과할 수 있는 위험 요인을 가지고 있으며, 스택(50)의 높이 변화가 생겼을 경우에 유연하게 대처할 수 없는 문제점이 있다. However, in the conventional fuel cell stack pressurization device described above, when the number of the pressurization cylinders 10 is increased, the pressurization of the pressure cylinder 10 becomes more complicated. That is, the conventional fuel cell stack pressurizing device follows the pressurization set at a constant and hardly reflects an imbalance caused by the large area of the stack 50, and has a structure that continuously increases the surface pressure of the stack 50. There is a risk factor that can exceed the permissible stress of 50), there is a problem that can not be flexibly handled when the height change of the stack 50 occurs.

또한, 종래의 스택 가압장치는, 스택(50)의 처짐과 가압 장치의 압력을 정확히 측정하거나 제어하지 못하고, 수동적 조작에 그치는 경우가 대부분이어서, 스택 면압이 큰 경우에는 단위 전지가 허용 응력을 초과하게 되어 훼손되게 되고, 스택 면압이 낮은 경우에는 접촉 저항이 증대되어 스택(50)의 성능 저하를 가지는 문제점이 있다. In addition, in the conventional stack pressurization apparatus, the deflection of the stack 50 and the pressure of the pressurization apparatus cannot be accurately measured or controlled, and most of the stack pressurization apparatuses are only manual operation, so that the unit cell exceeds the allowable stress when the stack surface pressure is large. If the surface pressure is low, the contact resistance is increased, resulting in a decrease in the performance of the stack 50.

또한, 종래의 스택 가압장치는, 가압 실린더(10)의 개수를 늘려서 배치를 하는 경우에, 설치 비용이 증가하게 되는 문제점이 있다.In addition, the conventional stack pressurizing device has a problem in that the installation cost increases when the number of pressurizing cylinders 10 is arranged.

또한, 상기한 종래의 연료전지 스택 가압장치는, 가압 실린더(10)가 스택(50)의 상부에 위치함으로써 장기운전 중 고온의 스택(50)으로부터의 열전달로 인한 영향도 불가피하게 받는 문제점이 있다. In addition, the conventional fuel cell stack pressurization apparatus has a problem in that the pressurized cylinder 10 is located above the stack 50 and thus inevitably also receives an influence due to heat transfer from the high temperature stack 50 during long term operation.

본 발명의 목적은 상기한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 스택상판의 변위를 일정하게 유지함과 동시에 스택상판에 가해지는 가압력이 최소응력과 허용응력의 사이에서 유지되도록 함으로써 면압의 성능을 개선하여, 연료전지 시스템의 발전 효율을 높일 수 있는, 자동 연료전지 스택 가압 장치 및 그 제어방법을 제공하는 데 있다. An object of the present invention is to solve the conventional problems as described above, the surface pressure performance by maintaining the displacement of the stack top plate while maintaining the pressure applied to the stack top plate between the minimum and the allowable stress It is an object of the present invention to provide an automatic fuel cell stack pressurization apparatus and a control method thereof, which can improve the power generation efficiency of a fuel cell system.

상기한 목적을 달성하기 위한 수단으로서 이 발명의 장치의 구성은, 하부 기준판과, 상기한 하부 기준판의 측면에 설치되는 지지대와, 상기한 지지대의 상부에 설치되는 상부 기준판과, 상기한 하부 기준판의 위에 설치되어 연료전지 스택에 필요한 가스를 원활히 공급하는 역할을 하는 하부 매니폴드와, 상기한 하부 매니폴드의 위에 놓이게 되는 연료전지 스택의 상부에 절연 및 단열을 위해 설치되는 스택 상판과, 상기한 스택 상판과 구조물 상부 기준판의 사이에 설치되어 스택 상판을 가압함과 동시에 하중과 변위를 감지하는 가압부와, 상기한 가압부로부터 감지된 변위가 일정한지를 판단하고 상기한 가압부로부터 감지된 압력이 최소응력과 허용응력의 사이에 있는지를 판단하여 상기한 가압부의 가압력을 제어하는 제어부를 포함하여 이루어진다.As a means for achieving the above object, the configuration of the apparatus of the present invention includes a lower reference plate, a support provided on the side of the lower reference plate, an upper reference plate provided on an upper portion of the support, A lower manifold installed on the lower reference plate to smoothly supply the gas required for the fuel cell stack, and a stack top plate installed for insulation and insulation on the upper portion of the fuel cell stack placed on the lower manifold; A pressing part installed between the stack top plate and the structure upper reference plate to pressurize the stack top plate and simultaneously detect load and displacement, and determine whether the displacement detected from the pressing part is constant, And a control unit for controlling the pressing force of the pressurizing unit by determining whether the sensed pressure is between the minimum stress and the allowable stress. The.

이 발명의 구성은, 상기한 가압부는, 상부 기준판에 연결되는 상부 서포터와, 상기한 상부 서포터에 연결되는 커넥팅 로드와, 상기한 커넥팅 로드에 연결되 는 가압 액츄에이터와, 상기한 가압 액츄에이터의 가압 하중을 감지하기 위한 하중 센서와, 상기한 스택 상판과 상부 기준판의 사이의 변위를 감지하기 위한 변위 센서와, 상기한 액츄에이터와 스택 상판의 사이에서 완충 작용을 하는 스프링과, 상기한 스프링에 연결되는 하부 서포터를 포함하여 이루어지면 바람직하다.The configuration of the present invention, the pressing unit, the upper supporter connected to the upper reference plate, the connecting rod connected to the upper supporter, the pressurizing actuator connected to the connecting rod, the pressurization of the pressurizing actuator A load sensor for detecting a load, a displacement sensor for detecting a displacement between the stack top plate and an upper reference plate, a spring for buffering between the actuator and the stack top plate, and a connection to the spring It is preferable to include a lower supporter.

이 발명의 구성은, 상기한 가압 액츄에이터는 유압실린더 또는 공압실린더로 이루어지면 바람직하다.The configuration of the present invention is preferably such that the above-mentioned pressurized actuator consists of a hydraulic cylinder or a pneumatic cylinder.

이 발명의 구성은, 상기한 변위 센서는 LVDT(Linear Variable Differential Transformer)로 이루어지면 바람직하다.In the configuration of the present invention, it is preferable that the displacement sensor is made of a linear variable differential transformer (LVDT).

이 발명의 구성은, 상기한 하중 센서는 로드 셀(Load Cell)로 이루어지면 바람직하다.The configuration of the present invention is preferably such that the load sensor is made of a load cell.

상기한 목적을 달성하기 위한 수단으로서 이 발명의 방법의 구성은, 모든 가압부의 변위 센서가 각 유닛의 변위를 감지하여 제어부로 전송하는 단계와, 제어부에서 기준 변위를 설정하고 각각의 변위 센서에서 감지된 변위와 기준 변위와의 차이를 계산하는 단계와, 각각의 변위 차이만큼을 힘의 크기로 변환하여 가압 액츄에이터의 제어량을 결정하여 전송하고 가압 액츄에이터를 동작시켜서 스택 상판에 가해지는 힘을 올리거나 내리는 단계와, 모든 변위가 일정한지를 판단하는 단계와, 모든 변위가 일정한 경우에 평균 가압력이 최소 응력보다 높은 지를 판단하여 최소 응력보다 높지 않은 경우에는 최소 응력 보다 높아지도록 가압 액츄에이터를 동작시키는 단계와, 평균 가압력이 허용 응력보다 낮은 지를 판단하여 허용 응력보다 낮지 않은 경우에 허용 응력 이하가 되도록 가압 액츄에이터를 동작시키는 단계를 포함하여 이루어진다.As a means for achieving the above object, the configuration of the method of the present invention includes the steps of the displacement sensor of all the pressurization unit detects the displacement of each unit and transmits it to the control unit, setting the reference displacement in the control unit and detecting in each displacement sensor Calculating the difference between the displacement and the reference displacement, converting each displacement difference into the magnitude of the force to determine and transmit the control amount of the pressure actuator, and operating the pressure actuator to raise or lower the force applied to the stack top plate. Determining whether all the displacements are constant, and determining if the average pressing force is higher than the minimum stress if all the displacements are constant, and operating the pressure actuator to be higher than the minimum stress if not higher than the minimum stress, When it is not lower than the allowable stress by judging whether the pressing force is lower than the allowable stress Allow comprises the steps of operating a pressure actuator such that the stress below.

이 발명의 구성은, 상기한 변위는 스택의 내부의 온도, 유량, 압력 및 전해질, 지지체, 전극의 용융상태나 성질의 변화, 화학 반응에 의한 변위이면 바람직하다.The configuration of the present invention is preferably such that the above-described displacement is a change due to temperature, flow rate, pressure, change in the melt state or property of the electrolyte, support, and electrode, and chemical reaction within the stack.

이 발명은, 스택상판의 변위를 일정하게 유지함과 동시에 스택상판에 가해지는 가압력이 최소응력과 허용응력의 사이에서 유지되도록 함으로써 면압의 성능을 개선하여, 연료전지 시스템의 발전 효율을 높일 수 있는, 효과를 갖는다.The present invention improves the performance of the surface pressure by maintaining the displacement of the stack top plate while maintaining the pressure applied to the stack top between the minimum stress and the allowable stress, thereby improving the power generation efficiency of the fuel cell system. Has an effect.

이하, 이 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 이 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 이 발명의 가장 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조로 하여 상세히 설명하기로 한다. 이 발명의 목적, 작용, 효과를 포함하여 기타 다른 목적들, 특징점들, 그리고 동작상의 이점들이 바람직한 실시예의 설명에 의해 보다 명확해질 것이다. DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings in order to describe in detail enough to enable those skilled in the art to easily carry out the present invention. . Other objects, features, and operational advantages, including the purpose, operation, and effect of the present invention will become more apparent from the description of the preferred embodiments.

참고로, 여기에서 개시되는 실시예는 여러가지 실시가능한 예중에서 당업자의 이해를 돕기 위하여 가장 바람직한 실시예를 선정하여 제시한 것일 뿐, 이 발명의 기술적 사상이 반드시 이 실시예에만 의해서 한정되거나 제한되는 것은 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 다양한 변화와 부가 및 변경이 가능함은 물론, 균등한 타의 실시예가 가능함을 밝혀 둔다.For reference, the embodiments disclosed herein are only presented by selecting the most preferred embodiment in order to help those skilled in the art from the various possible examples, the technical spirit of the present invention is not necessarily limited or limited only by this embodiment Rather, various changes, additions, and changes are possible within the scope without departing from the spirit of the present invention, as well as other equivalent embodiments.

도 3은 이 발명의 일실시예에 따른 자동 연료전지 스택 가압 장치의 사시 구 성도이고, 도 4는 이 발명에 실시예에 따른 자동 연료전지 스택 가압 장치의 요부상세 구성도이다. 3 is a perspective configuration diagram of an automatic fuel cell stack pressurization apparatus according to an embodiment of the present invention, and FIG. 4 is a detailed structural diagram of an automatic fuel cell stack pressurization apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 3 및 도 4에 도시되어 있는 바와 같이, 이 발명의 일실시예에 따른 자동 연료전지 스택 가압 장치의 구성은, 하부 기준판(100)과, 상기한 하부 기준판(100)의 측면에 설치되는 지지대(500)와, 상기한 지지대(500)의 상부에 설치되는 상부 기준판(600)과, 상기한 하부 기준판(100)의 위에 설치되어 연료전지 스택에 필요한 가스를 원활히 공급하는 역할을 하는 하부 매니폴드(200)와, 상기한 하부 매니폴드(200)의 위에 놓이게 되는 연료전지 스택(300)의 상부에 절연 및 단열을 위해 설치되는 스택 상판(400)과, 상기한 스택 상판(400)과 구조물 상부 기준판(600)의 사이에 설치되어 하중과 변위를 감지하는 가압부(700)와, 상기한 가압부(700)로부터 감지된 변위가 일정한지를 판단하고 상기한 가압부(700)로부터 감지된 압력이 최소응력과 허용응력의 사이에 있는지를 판단하여 상기한 가압부(700)의 가압력을 제어하는 제어부(800)를 포함하여 이루어진다.As shown in Figure 3 and 4, the configuration of the automatic fuel cell stack pressurization apparatus according to an embodiment of the present invention, the lower reference plate 100 and the lower reference plate 100 is installed on the side Is provided on the support 500, the upper reference plate 600 installed on the upper portion of the support 500, and the lower reference plate 100 serves to smoothly supply the gas required for the fuel cell stack. A lower top manifold 200, a stack top plate 400 installed for insulation and insulation on an upper portion of the fuel cell stack 300 to be placed on the lower manifold 200, and the stack top plate 400. ) Is installed between the structure upper reference plate 600 and the pressure unit 700 for detecting the load and the displacement, and determine whether the displacement detected from the pressure unit 700 is constant and the pressure unit 700 To determine whether the detected pressure is between the minimum and permissible stress. By including a control unit 800 for controlling the pressing force of the pressing unit 700.

상기한 가압부(700)는 다수개의 유닛으로 이루어지며, 상기한 유닛은, 상기한 상부 기준판(600)에 연결되는 상부 서포터(731)와, 상기한 상부 서포터(731)에 연결되는 커넥팅 로드(740)와, 상기한 커넥팅 로드(740)에 연결되는 가압 액츄에이터(710)와, 상기한 가압 액츄에이터(710)의 가압 하중을 감지하기 위한 하중 센서(750)와, 상기한 스택 상판(400)과 상부 기준판(600)의 사이의 변위를 감지하기 위한 변위 센서(720)와, 상기한 액츄에이터(710)와 스택 상판(400)의 사이에서 완충 작용을 하는 스프링(760)과, 상기한 스프링(760)에 연결되는 하부 서포터(730) 를 포함하여 이루어진다.The pressing unit 700 is composed of a plurality of units, the unit, the upper supporter 731 is connected to the upper reference plate 600 and the connecting rod is connected to the upper supporter 731 740, a pressurized actuator 710 connected to the connecting rod 740, a load sensor 750 for detecting a pressurized load of the pressurized actuator 710, and the stack top plate 400. A displacement sensor 720 for detecting a displacement between the upper reference plate 600 and a spring, a spring 760 which acts as a buffer between the actuator 710 and the stack top plate 400, and the spring It comprises a lower supporter 730 connected to 760.

상기한 상부 서포터는(731)는 구조물의 상부 기준판(600)과 가압부(700)를 연결하는 부분이고, 마찬가지로 상기한 하부 서포터(730)는 구조물의 하부 기준판(100)과 가압부(700)를 연결하는 부분이다. The upper supporter 731 is a portion connecting the upper reference plate 600 and the pressing unit 700 of the structure, the lower supporter 730 is similar to the lower reference plate 100 and the pressing unit of the structure ( 700) to connect.

상기한 커넥팅 로드(740)는 상부 서포터(731)와 액츄에이터(710)에 고정되는 구조로 이루어진다.The connecting rod 740 has a structure fixed to the upper supporter 731 and the actuator 710.

상기한 가압 액츄에이터(710)로서는 대표적으로 유압실린더가 있으나, 이에 국한되지 않고 공압, 전기식 등의 다양한 형태도 적용이 가능하다. The pressurized actuator 710 is typically a hydraulic cylinder, but is not limited thereto, and various types such as pneumatic and electric may be applied.

상기한 변위 센서(720)로서는 LVDT(Linear Variable Differential Transformer)가 대표적이고, 상기한 하중 센서(750)로서는 로드 셀(Load Cell)이 대표적이나 여러 가지 다른 길이 또는 하중 측정용 센서로도 대체가 가능하다. A linear variable differential transformer (LVDT) is representative of the displacement sensor 720, and a load cell is representative of the load sensor 750, but may be replaced by various other length or load measuring sensors. Do.

상기한 스프링(760)은 액츄에이터(710)와 스택 상판(400)의 사이에서 완충 작용을 한다. 또한, 상기한 스프링(760)은 스택(300)의 온도, 압력, 유량, 무게 등에 견딜 수 있는 재질로 이루어지며, 이러한 요인들로부터 가압부(700)의 센서들(750, 720)이나 액츄에이터(710)를 보호해 주는 역할도 겸한다. 또한, 상기한 스프링(760)은 다른 완충 조절용 댐퍼 등으로 대체될 수 있다. The spring 760 acts as a buffer between the actuator 710 and the stack top plate 400. In addition, the spring 760 is made of a material that can withstand the temperature, pressure, flow rate, weight, etc. of the stack 300, and from these factors, the sensors 750, 720 or the actuator ( 710) also serves to protect. In addition, the spring 760 may be replaced with another damping damper.

상기한 제어부(800)는 하중 측정용 센서(750) 및 변위 측정용 센서(720)를 연결하기 위한 신호 전송 라인(820)과, 상기한 신호 전송 라인(820)에 연결되어 있는 제어기 유닛(830)과, 상기한 제어기 유닛(830)에 연결되어 있는 제어량 전송라인(810)을 포함하여 이루어진다. The controller 800 includes a signal transmission line 820 for connecting the load measuring sensor 750 and the displacement measuring sensor 720, and a controller unit 830 connected to the signal transmission line 820. And a control amount transmission line 810 connected to the controller unit 830.

도 5는 이 발명의 일실시예에 따른 자동 연료전지 스택 가압 장치의 제어방법의 동작 순서도이다.5 is an operation flowchart of a control method of an automatic fuel cell stack pressurization apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 5에 도시되어 있는 바와 같이 이 발명의 일실시예에 따른 자동 연료전지 스택 가압 장치의 제어방법의 구성은, 동작이 시작되는 단계(S10)와, 모든 가압부의 변위 센서가 각 유닛의 변위를 감지하여 제어부로 전송하는 단계(S20)와, 제어부에서 기준 변위를 설정하는 단계(S30)와, 각각의 변위 센서에서 감지된 변위와 기준 변위와의 차이를 계산하는 단계(S40)와, 각각의 변위 차이만큼을 힘의 크기로 변환하여 가압 액츄에이터의 제어량을 결정하여 전송하는 단계(S50)와, 가압 액츄에이터를 동작시켜서 스택 상판에 가해지는 힘을 올리거나 내리는 단계(S60)와, 모든 변위가 일정한지를 판단하는 단계(S70)와, 모든 변위가 일정한 경우에 평균 가압력이 최소 응력보다 높은 지를 판단하는 단계(S80)와, 최소 응력보다 높지 않은 경우에는 최소 응력 보다 높아지도록 가압 액츄에이터를 동작시키는 단계(S90)와, 평균 가압력이 허용 응력보다 낮은 지를 판단하고(S100), 허용 응력보다 낮지 않은 경우에 허용 응력 이하가 되도록 가압 액츄에이터를 동작시키는 단계(S110)와, 동작을 종료하는 단계(S120)를 포함하여 이루어진다.As shown in FIG. 5, the configuration of the control method of the automatic fuel cell stack pressurization apparatus according to the exemplary embodiment of the present invention includes a step (S10) at which the operation is started and a displacement sensor of all the pressurization units for the displacement of each unit. Detecting and transmitting to the control unit (S20), setting a reference displacement in the control unit (S30), calculating a difference between the displacement and the reference displacement detected by each displacement sensor (S40), Converting the displacement difference into the magnitude of the force to determine and transmit the control amount of the pressurized actuator (S50), operating the pressurized actuator to raise or lower the force applied to the stack top plate (S60), and all the displacements are constant Determining whether the pressure is higher than the minimum stress if all the displacements are constant (S80), and higher than the minimum stress if not higher than the minimum stress. Operating the pressurized actuator (S90), determining whether the average pressing force is lower than the allowable stress (S100), and operating the pressurized actuator to be below the allowable stress if not lower than the allowable stress (S110); It is made to include the step (S120).

상기한 구성에 의한, 이 발명의 일실시예에 따른 자동 연료전지 스택 가압 장치 및 그 제어방법의 작용은 다음과 같다.The operation of the automatic fuel cell stack pressurization apparatus and its control method according to the embodiment of the present invention by the above configuration is as follows.

자동 연료전지 스택 가압 장치의 동작이 시작되면(S10), 가압부(700)의 모든 변위 센서(720)가 각 유닛의 변위를 감지하여 제어부(800)의 제어기 유닛(830)으로 보낸다(S20). 이 경우에, 스프링(760)의 위에 설치되어 스택 상판(400)과 구조물의 상부 기준판(600)의 사이의 변위를 측정해 주는 변위 센서(720)에서 측정된 신호는 신호 전송라인(820)을 따라 제어기 유닛(830)으로 전달된다. When the operation of the automatic fuel cell stack pressurization device starts (S10), all the displacement sensors 720 of the pressurizing unit 700 detects the displacement of each unit and sends it to the controller unit 830 of the control unit 800 (S20). . In this case, the signal measured by the displacement sensor 720 installed on the spring 760 to measure the displacement between the stack top plate 400 and the upper reference plate 600 of the structure is a signal transmission line 820 Along with the controller unit 830.

제어부(800)의 제어기 유닛(830)에서는 기준 변위를 설정하고(S30), 각각의 변위 센서(720)에서 감지된 변위와 기준 변위와의 차이를 계산하여(S40), 각각의 변위 차이만큼을 힘의 크기로 변환하여 가압 액츄에이터(710)의 제어량을 결정하여 제어량 전송라인(810)을 통하여 가압 액츄에이터(710)로 전송함으로써(S50), 가압 액츄에이터(710)를 동작시켜서 스택 상판(400)에 가해지는 힘을 올리거나 내린다(S60). 그리고, 이와 같은 동작을 모든 변위가 일정하게 될 때까지 반복수행한다(S70).The controller unit 830 of the controller 800 sets a reference displacement (S30), calculates a difference between the displacement detected by each displacement sensor 720 and the reference displacement (S40), and calculates the difference of each displacement. By converting the magnitude of the force to determine the control amount of the pressure actuator 710 and transmits it to the pressure actuator 710 through the control amount transmission line 810 (S50), by operating the pressure actuator 710 to the stack top plate 400 Raise or lower the applied force (S60). This operation is repeated until all the displacements become constant (S70).

다음에, 제어부(800)의 제어기 유닛(830)에서는 가압 액츄에이터(710)의 가압 하중을 측정하는 하중 센서(750)를 통해 평균 가압력이 최소 응력보다 높은 지를 판단하고(S80), 평균 가압력이 최소 응력보다 높지 않은 경우에는 전체 가압 액츄에이터(710)의 가압 하중이 원활한 화학 반응과 전기 흐름에 필요한 최소 응력 보다 높아지도록 가압 액츄에이터(710)를 동작시킨다(S90).Next, the controller unit 830 of the controller 800 determines whether the average pressing force is higher than the minimum stress through the load sensor 750 measuring the pressing load of the pressure actuator 710 (S80), and the minimum pressing force is minimum. When the pressure is not higher than the stress, the pressure actuator 710 is operated so that the pressure load of the entire pressure actuator 710 is higher than the minimum stress required for a smooth chemical reaction and electrical flow (S90).

평균 가압력이 최소 응력보다 높은 경우에, 제어기 유닛(830)에서는 가압 액츄에이터(710)의 가압 하중을 측정하는 하중 센서(750)를 통해 평균 가압력이 허용 응력보다 낮은 지를 판단하고(S100), 평균 가압력이 허용 응력보다 낮지 않은 경우에는, 즉 가압 액츄에이터(710)의 전체 가압 하중이 단위 전지의 허용 응력을 초과하게 되면, 허용 응력 이하가 되도록 가압 액츄에이터(710)를 동작시킴으로써 전체 스택(300)의 면압이 단위 전지의 허용 응력보다 커지지 않도록 한다(S110). When the average pressing force is higher than the minimum stress, the controller unit 830 determines whether the average pressing force is lower than the allowable stress through the load sensor 750 that measures the pressing load of the pressing actuator 710 (S100). When the pressure is not lower than the allowable stress, that is, when the total pressurized load of the pressurized actuator 710 exceeds the allowable stress of the unit cell, the surface pressure of the entire stack 300 is operated by operating the pressurized actuator 710 to be below the allowable stress. The unit cell is not larger than the allowable stress (S110).

이와 같이 스택(300)의 내부의 온도, 유량, 압력 및 전해질, 지지체, 전극의 용융상태나 성질의 변화, 화학 반응에 따른 스택(300)의 변위를 스택 상판(400)을 통하여 자동으로 제어함에 따라 스택(300)의 변위를 일정하게 유지하고, 편평도를 개선하여 견실한 밀봉상태가 유지되며, 단위 전지의 허용 응력과 최소 응력 사이에서 면압을 조절하여 궁극적으로 연료전지의 구조의 안정과 향상된 성능을 실현할 수 있다.As such, the temperature, flow rate, pressure, and change of the melt state or property of the electrolyte, the support, the electrode, and the displacement of the stack 300 according to the chemical reaction are automatically controlled through the stack top plate 400. Accordingly, the displacement of the stack 300 is kept constant, the flatness is improved, and the sealing state is maintained, and the surface pressure is adjusted between the allowable stress and the minimum stress of the unit cell, thereby ultimately improving the stability and performance of the fuel cell structure. Can be realized.

또한, 단위 전지들로 구성된 스택(300)을 체결하는 동시에 가압 또는 감압을 하여 단위 전지의 전극과 분리판 사이의 접촉저항을 줄여주고, 단위 전지의 허용 응력 이하, 최소 응력 이상으로 면압을 유지함과 동시에 분리판 내의 액면 밀봉(wet seal)에서 가스의 기밀을 유지하는 역할을 수행한다. In addition, by tightening the stack 300 consisting of unit cells at the same time to reduce the contact resistance between the electrode and the separator of the unit cell by pressing or reducing pressure, and maintains the surface pressure below the allowable stress of the unit cell, above the minimum stress and At the same time it serves to maintain gas tightness in the wet seal in the separator.

만약에, 스택(300)의 내부에서 전해질 및 지지체의 용융상태나 화학 반응, 온도, 압력, 유량, 전기 및 기계적인 저항 등의 불균형으로 인해, 하부 서포터(730)의 아래쪽에서 가압 액츄에이터(710)의 힘을 받고 있는 스택(300)의 반력에 변화가 생기게 됨으로써 가압부(700)의 유닛의 변위에 변화를 가져오게 되면, 제어부(800)의 제어기 유닛(830)은 스택 상판(400)과 구조물의 상부 기준판(600)의 모든 변위를 일정하게 하기 위해서 가압 액츄에이터(710)에 외력을 가하거나 감하게 되는데, 이 때, 가압 액츄에이터(710)의 외력이 단위 전지의 허용 응력을 초과하지 않는 범위를 상한으로 하고 단위 전지의 화학 반응과 전기 흐름이 원활히 이루어질 수 있는 최소 응력이 넘는 범위를 하한으로 하여 이 범위 내에서 자동으로 움직이도록 함으로써 스택 상판(400)과 구조물 의 상부 기준판(600)의 거리를 자동적으로 일정하게 유지하여, 스택(300)이 구조적으로 견고하게 되도록 하고, 화학 반응과 전기 흐름을 개선시켜 스택(300)의 성능향상에 도움이 되도록 한다. If, due to the imbalance of the molten state of the electrolyte and the support in the stack 300 or chemical reactions, temperature, pressure, flow rate, electrical and mechanical resistance, etc., the pressure actuator 710 at the bottom of the lower supporter 730 When the change in the reaction force of the stack 300 is subjected to the force of the force to bring a change in the displacement of the unit of the pressing unit 700, the controller unit 830 of the control unit 800 is the stack top plate 400 and the structure The external force is applied to or subtracted from the pressure actuator 710 in order to make all displacements of the upper reference plate 600 of the constant constant constant. At this time, the external force of the pressure actuator 710 does not exceed the allowable stress of the unit cell. The upper limit and the lower limit of the range over which the minimum stress that can easily perform the chemical reaction and electrical flow of the unit cell to the lower limit to automatically move within this range of the stack top plate 400 and the structure By automatically maintaining a constant distance of the upper reference plate 600, the stack 300 is structurally robust, and improves the chemical reaction and electrical flow to help improve the performance of the stack 300.

한편, 스택(300)의 용량이 늘어날 경우 스택의 높이뿐만 아니라 스택(300)의 단면적도 함께 커지는 것이 일반적인 경향이므로, 증대된 단면적에 걸쳐 구조물의 상부 기준판(600)과 스택 상판(400)이 평행하게 일정한 거리를 유지하여, 스택(300)의 단위전지와 단위전지 사이에 기밀 성능을 개선하기 위해서는 가압 액츄에이터(710), 변위센서(720), 하중센서(750), 스프링(760), 커넥팅 로드(740), 서포터(731, 730)로 구성되는 가압부(700)의 유닛의 개수를 늘려서 배치해야 한다.On the other hand, when the capacity of the stack 300 increases, it is a general trend that not only the height of the stack but also the cross-sectional area of the stack 300 increases, so that the upper reference plate 600 and the stack top plate 400 of the structure over the increased cross-sectional area. In order to maintain a constant distance in parallel to improve the airtight performance between the unit cell and the unit cell of the stack 300, the pressurized actuator 710, displacement sensor 720, load sensor 750, spring 760, connecting The number of units of the pressing part 700 including the rod 740 and the supporters 731 and 730 should be increased.

도 1은 종래의 연료전지 스택 가압장치의 정면도이다.1 is a front view of a conventional fuel cell stack pressurizing device.

도 2는 종래의 연료전지 스택 가압장치의 평면도이다.2 is a plan view of a conventional fuel cell stack pressurization apparatus.

도 3은 이 발명의 일실시예에 따른 자동 연료전지 스택 가압 장치의 사시 구성도이다.3 is a perspective configuration diagram of an automatic fuel cell stack pressurization apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 4는 이 발명에 실시예에 따른 자동 연료전지 스택 가압 장치의 요부상세 구성도이다. 4 is a detailed structural diagram of an automatic fuel cell stack pressurization apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 5는 이 발명의 일실시예에 따른 자동 연료전지 스택 가압 장치의 제어방법의 동작 순서도이다.5 is an operation flowchart of a control method of an automatic fuel cell stack pressurization apparatus according to an embodiment of the present invention.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings

100 : 하부 기준판 200 : 하부 매니폴더100: lower reference plate 200: lower manifold

300 : 스택 400 : 스택 상판300: stack 400: stack top

500 : 지지대 600 : 상부 기준판500: support 600: upper reference plate

700 : 가압부 710 : 가압 액츄에이터700: pressurizing unit 710: pressurizing actuator

720 : 변위 센서 730 : 하부 서포터720: displacement sensor 730: lower supporter

740 : 커넥팅 로드 750 : 하중센서740: connecting rod 750: load sensor

760 : 스프링 800 : 제어부760: spring 800: control unit

Claims (8)

삭제delete 하부 기준판과, With the lower reference plate, 상기한 하부 기준판의 측면에 설치되는 지지대와, And the support is installed on the side of the lower reference plate, 상기한 지지대의 상부에 설치되는 상부 기준판과, An upper reference plate installed on an upper portion of the support; 상기한 하부 기준판의 위에 설치되어 연료전지 스택에 필요한 가스를 원활히 공급하는 역할을 하는 하부 매니폴드와, A lower manifold installed on the lower reference plate to smoothly supply the gas required for the fuel cell stack; 상기한 하부 매니폴드의 위에 놓이게 되는 연료전지 스택의 상부에 절연 및 단열을 위해 설치되는 스택 상판과, A stack top plate installed for insulation and insulation on top of the fuel cell stack to be placed on the lower manifold; 상기한 스택 상판과 구조물 상부 기준판의 사이에 설치되어 하중과 변위를 감지하는 가압부와, A pressing part installed between the stack top plate and the upper reference plate of the structure to sense a load and a displacement; 상기한 가압부로부터 감지된 변위가 일정한지를 판단하고 상기한 가압부로부터 감지된 압력이 최소응력과 허용응력의 사이에 있는지를 판단하여 상기한 가압부의 가압력을 제어하는 제어부를 포함하여 이루어지며,And a control unit for controlling the pressing force of the pressing unit by determining whether the displacement sensed by the pressing unit is constant and determining whether the pressure sensed by the pressing unit is between the minimum stress and the allowable stress, 상기한 가압부는, The pressing unit, 상부 기준판에 연결되는 상부 서포터와, An upper supporter connected to the upper reference plate, 상기한 상부 서포터에 연결되는 커넥팅 로드와, A connecting rod connected to the upper supporter; 상기한 커넥팅 로드에 연결되는 가압 액츄에이터와, A pressurized actuator connected to the connecting rod; 상기한 가압 액츄에이터의 가압 하중을 감지하기 위한 하중 센서와, A load sensor for detecting a pressurized load of the pressurized actuator, 상기한 스택 상판과 상부 기준판의 사이의 변위를 감지하기 위한 변위 센서와, A displacement sensor for detecting a displacement between the stack top plate and the upper reference plate; 상기한 액츄에이터와 스택 상판의 사이에서 완충 작용을 하는 스프링과, A spring that acts as a buffer between the actuator and the stack top plate, 상기한 스프링에 연결되는 하부 서포터를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 자동 연료전지 스택 가압 장치.Automatic fuel cell stack pressurizing device comprising a lower supporter connected to the spring. 제 2항에 있어서,3. The method of claim 2, 상기한 가압 액츄에이터는 유압실린더로 이루어지는 것을 특징으로 하는 자동 연료전지 스택 가압 장치.The pressurized actuator is an automatic fuel cell stack pressurizing device, characterized in that made of a hydraulic cylinder. 제 2항에 있어서,3. The method of claim 2, 상기한 가압 액츄에이터는 공압실린더로 이루어지는 것을 특징으로 하는 자동 연료전지 스택 가압 장치.The pressurized actuator is an automatic fuel cell stack pressurizing device, characterized in that consisting of a pneumatic cylinder. 제 2항에 있어서,3. The method of claim 2, 상기한 변위 센서는 LVDT(Linear Variable Differential Transformer)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 자동 연료전지 스택 가압 장치.The displacement sensor is an automatic fuel cell stack pressurization device, characterized in that the linear variable differential transformer (LVDT). 제 2항에 있어서,3. The method of claim 2, 상기한 하중 센서는 로드 셀(Load Cell)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 자동 연료전지 스택 가압 장치.The load sensor is an automatic fuel cell stack pressurization device, characterized in that the load cell (Load Cell). 모든 가압부의 변위 센서가 각 유닛의 변위를 감지하여 제어부로 전송하는 단계와, A displacement sensor of all the pressurizing units detects the displacement of each unit and transmits it to the control unit; 제어부에서 기준 변위를 설정하고 각각의 변위 센서에서 감지된 변위와 기준 변위와의 차이를 계산하는 단계와, Setting a reference displacement in the controller and calculating a difference between the displacement detected by each displacement sensor and the reference displacement, 각각의 변위 차이만큼을 힘의 크기로 변환하여 가압 액츄에이터의 제어량을 결정하여 전송하고 가압 액츄에이터를 동작시켜서 스택 상판에 가해지는 힘을 올리거나 내리는 단계와, Converting each displacement difference into a magnitude of force to determine and transmit a control amount of the pressurized actuator, and operating the pressurized actuator to raise or lower the force applied to the stack top plate; 모든 변위가 일정한지를 판단하는 단계와, Determining whether all displacements are constant, 모든 변위가 일정한 경우에 평균 가압력이 최소 응력보다 높은 지를 판단하여 최소 응력보다 높지 않은 경우에는 최소 응력 보다 높아지도록 가압 액츄에이터를 동작시키는 단계와, Determining whether the average pressing force is higher than the minimum stress if all the displacements are constant, and operating the pressure actuator to be higher than the minimum stress if not higher than the minimum stress; 평균 가압력이 허용 응력보다 낮은 지를 판단하여 허용 응력보다 낮지 않은 경우에 허용 응력 이하가 되도록 가압 액츄에이터를 동작시키는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 자동 연료전지 스택 가압 장치의 제어방법.Determining whether the average pressing force is lower than the allowable stress, and operating the pressurizing actuator to be equal to or less than the allowable stress when the average pressing force is lower than the allowable stress. 제 7항에 있어서,The method of claim 7, wherein 상기한 변위는 스택의 내부의 온도, 유량, 압력 및 전해질, 지지체, 전극의 용융상태나 성질의 변화, 화학 반응에 의한 변위로 이루어지는 것을 특징으로 하는 자동 연료전지 스택 가압 장치의 제어방법.The above displacement is a control method of an automatic fuel cell stack pressurization apparatus, characterized in that the displacement of the temperature, flow rate, pressure and the electrolyte, the support, the electrode melt state or property of the stack, the displacement by chemical reaction.
KR1020090054968A 2009-06-19 2009-06-19 Automatic compression apparatus for fuel cell stack and control method thereof KR101081060B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020090054968A KR101081060B1 (en) 2009-06-19 2009-06-19 Automatic compression apparatus for fuel cell stack and control method thereof

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020090054968A KR101081060B1 (en) 2009-06-19 2009-06-19 Automatic compression apparatus for fuel cell stack and control method thereof

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20100136723A KR20100136723A (en) 2010-12-29
KR101081060B1 true KR101081060B1 (en) 2011-11-07

Family

ID=43510659

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020090054968A KR101081060B1 (en) 2009-06-19 2009-06-19 Automatic compression apparatus for fuel cell stack and control method thereof

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101081060B1 (en)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101406598B1 (en) * 2012-08-14 2014-06-13 주식회사 포스코 Fuel cell stack and adjusting apparatus for fuel cell having thereof
CN110411218A (en) * 2019-08-13 2019-11-05 中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司 A kind of integrated heating furnace with pressurizing device
EP4391126A1 (en) * 2022-12-24 2024-06-26 Genvia Compression device for electrochemical cells

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100332303B1 (en) 1999-08-17 2002-04-12 이종훈 An apparatus for contracting stack of fuel cell
KR100559391B1 (en) * 2003-09-16 2006-03-10 현대자동차주식회사 Binding apparatus for fuel stack
JP2006092997A (en) 2004-09-27 2006-04-06 Toyota Motor Corp Fuel cell stack
JP2007115492A (en) 2005-10-19 2007-05-10 Toyota Motor Corp Fuel cell system and its control method

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100332303B1 (en) 1999-08-17 2002-04-12 이종훈 An apparatus for contracting stack of fuel cell
KR100559391B1 (en) * 2003-09-16 2006-03-10 현대자동차주식회사 Binding apparatus for fuel stack
JP2006092997A (en) 2004-09-27 2006-04-06 Toyota Motor Corp Fuel cell stack
JP2007115492A (en) 2005-10-19 2007-05-10 Toyota Motor Corp Fuel cell system and its control method

Also Published As

Publication number Publication date
KR20100136723A (en) 2010-12-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10249895B2 (en) Apparatus and method for diagnosing state of fuel cell stack
CN112421080B (en) Power control system of proton exchange membrane fuel cell
CA2667355C (en) Fuel cell system
CA2738424A1 (en) Fuel cell system and method of detecting abnormality of fuel cell system
CN102401883A (en) Method and signal processing algorithm for detecting single abnormal operation in series connected fuel cells
KR101081060B1 (en) Automatic compression apparatus for fuel cell stack and control method thereof
CN102130349A (en) Detection method for membrane and electrode failures in fuel cell stacks
CN111463466B (en) Self-adaptive fuel cell assembly structure with composite function
CN109830732B (en) Pile structure of asymmetric flat plate structure high-temperature solid fuel cell
KR100798699B1 (en) Perprmance testing apparatus for residential fuel cell
JP5692396B2 (en) Fuel cell system
RU2325010C1 (en) Fuel element charatrezed by load spesified operation
KR102221208B1 (en) Apparatus and method for measuring an average power of fuel cell
JP4639574B2 (en) Solid oxide fuel cell
CN116169336A (en) Fuel cell stack and assembly pressure adjusting method and device thereof
KR20210003360A (en) Ess prevented exprosion for second battery system for home fuel cell
KR100332303B1 (en) An apparatus for contracting stack of fuel cell
JP5011670B2 (en) Fuel cell voltage regulator
CA2522020A1 (en) Solid polymer electrolyte fuel cell stack having specific corrosion resistant cells
CN102468511A (en) Fuel cell system
JP5734635B2 (en) Control method of fuel cell stack
CN2729917Y (en) Capacity transfer type gas differential pressure auto-regulation device
EP3680972B1 (en) Apparatus for evaluating performance of fuel cell stack
KR101172309B1 (en) Crack detection method of metal separator for fuel cell stack
CN215621430U (en) Electric pile protector and vehicle

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20141103

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20151103

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20161102

Year of fee payment: 6

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20181101

Year of fee payment: 8