KR101138761B1 - Apparatus for providing hydrogen management and membrane filter therefor - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 수소의 농도를 측정하는 수소 센서와, 상기 수소 센서를 통해 측정되는 수소 농도 측정값과 기 설정된 임계 범위의 비교 결과에 따른 전원 제어 신호를 발생하는 제어부와, 상기 제어부의 전원 제어 신호에 대응하는 전력을 발생하는 전원부와, 상기 전원부의 전력에 대응하여 가압 상태의 공기를 발생시켜 외부로 배출하는 가압 구동부와, 상기 가압 구동부에 의해 외부로 배출되는 가압 상태의 공기에서 수소를 통과시키는 멤브레인 필터를 포함할 수 있다.The present invention is a hydrogen sensor for measuring the concentration of hydrogen, a control unit for generating a power control signal according to the comparison result of the hydrogen concentration measurement value measured by the hydrogen sensor and a predetermined threshold range, the power control signal of the control unit A power supply unit for generating power corresponding to the power supply unit, a pressure driving unit generating air under pressure in correspondence with the power of the power supply unit, and discharging the air to the outside; and allowing hydrogen to pass through the air under pressure discharged to the outside by the pressure driving unit. It may include a membrane filter.

Description

수소 관리 장치 및 이를 위한 멤브레인 필터{APPARATUS FOR PROVIDING HYDROGEN MANAGEMENT AND MEMBRANE FILTER THEREFOR}Hydrogen management device and membrane filter for the same {APPARATUS FOR PROVIDING HYDROGEN MANAGEMENT AND MEMBRANE FILTER THEREFOR}

본 발명은 수소 관리 기술에 관한 것으로, 더 상세하게는 수소 관리 장치 및 이를 위한 멤브레인 필터(membrane filter)에 관한 것이다.
TECHNICAL FIELD The present invention relates to hydrogen management techniques, and more particularly, to a hydrogen management apparatus and a membrane filter therefor.

친환경 대체 에너지로 각광받고 있는 수소 에너지 사업 분야는, 수소 에너지를 활용하는 차량 또는 선박 내부의 연료 전지, 엔진룸, 풍력발전용 선박의 수소저장 탱크 등의 분야에서 크게 부각되고 있으며, 각 분야에 대한 제어 및 관리 기술이 다각도로 모색되고 있다.The hydrogen energy business field, which has been spotlighted as an environmentally friendly alternative energy, is emerging in the fields such as fuel cells, engine rooms, and hydrogen storage tanks for wind turbines utilizing hydrogen energy. Control and management technologies are being sought from various angles.

그런데, 이러한 수소를 이용하는데 따른 가장 큰 제약 중 하나는 안전성의 확보가 어렵다는 것이다. 특히, 저장탱크와 같은 밀폐된 공간에서는 폭발 위험이 메탄이나 기타 다른 가스들보다 월등하게 높으며, 인화할 수 있는 농도 범위 및 폭발 가능 범위 또한 각각 4%~75%, 18.3%~59%로 상대적으로 넓기 때문에, 실내 수소발생 환경에서 수소를 관리하는 것은 매우 중요한 사안으로 대두되고 있다.
However, one of the biggest limitations of using such hydrogen is that it is difficult to secure safety. Especially in confined spaces such as storage tanks, the explosion risk is significantly higher than that of methane or other gases, and the flammable concentration range and explosive range are 4% to 75% and 18.3% to 59%, respectively. Because of its wideness, managing hydrogen in an indoor hydrogen generating environment has emerged as a very important issue.

이에 본 발명은, 실내 수소발생 환경, 예컨대 연료전지를 사용하는 선박의 실내 환경내의 수소 농도를 측정하고, 측정되는 수소 농도에 따라 실내 환경의 압력을 조절하여 실내 수소발생 환경 내에의 수소를 강제 소비할 수 있게 함으로써, 실내 수소발생 환경의 안전성을 확보할 수 있는 수소 관리 장치를 마련하고자 한다.Accordingly, the present invention measures the concentration of hydrogen in an indoor hydrogen generation environment, for example, an indoor environment of a ship using a fuel cell, and adjusts the pressure of the indoor environment according to the measured hydrogen concentration to forcibly consume hydrogen in the indoor hydrogen generation environment. By making it possible, it is intended to provide a hydrogen management apparatus that can ensure the safety of the indoor hydrogen generation environment.

또한 본 발명은, 수소 농도에 따라 실내 수소발생 환경의 압력을 조절한 결과물인 가압 상태의 공기에서 수소를 분리하고, 분리된 수소를 연료전지에 공급하여 압력 조절 장치의 전력에 활용할 수 있는 수소 관리 장치를 마련하고자 한다.In addition, the present invention, hydrogen management in which the hydrogen is separated from the pressurized air, which is the result of adjusting the pressure of the indoor hydrogen generation environment according to the hydrogen concentration, and the separated hydrogen is supplied to the fuel cell to utilize the power of the pressure regulating device. We want to provide a device.

또한 본 발명은, 수소 농도에 따라 실내 수소발생 환경의 압력을 조절한 결과물인 가압 상태의 공기에서 수소만을 효율적으로 분리할 수 있는 수소 관리 장치를 위한 멤브레인 필터(membrane filter)를 제안하고자 한다.
In addition, the present invention is to propose a membrane filter (membrane filter) for the hydrogen management device that can efficiently separate only hydrogen from the pressurized air resulting from adjusting the pressure of the indoor hydrogen generation environment according to the hydrogen concentration.

본 발명의 일 측면에 따르면, 수소의 농도를 측정하는 수소 센서와, 이런 수소 센서를 통해 측정되는 수소 농도 측정값과 기 설정된 임계 범위의 비교 결과에 따른 전원 제어 신호를 발생하는 제어부와, 이런 제어부의 전원 제어 신호에 대응하는 전력을 발생하는 전원부와, 이런 전원부의 전력에 대응하여 가압 상태의 공기를 발생시켜 외부로 배출하는 가압 구동부와, 그 가압 구동부에 의해 외부로 배출되는 가압 상태의 공기에서 수소를 통과시키는 멤브레인 필터를 포함할 수 있다.According to an aspect of the present invention, the hydrogen sensor for measuring the concentration of hydrogen, the control unit for generating a power control signal according to the comparison result of the hydrogen concentration measurement value and the predetermined threshold range measured through the hydrogen sensor, and such a control unit A power supply unit for generating electric power corresponding to the power control signal of the power supply unit, a pressurized driving unit generating air under pressure in response to the power of the power supply unit, and discharging it to the outside; And a membrane filter for passing hydrogen.

여기서, 제어부는 수소 농도 측정값이 기 설정된 임계 범위에 포함될 경우에 전원 제어 신호를 전원부로 제공하는 것을 특징으로 할 수 있다.Here, the control unit may provide a power control signal to the power supply unit when the hydrogen concentration measurement value is included in a preset threshold range.

또한, 수소 관리 장치는 멤브레인 필터를 통해 통과되는 수소를 포집하는 수소 포집기와, 그 수소 포집기에서 포집되는 수소를 이용하여 전력을 생산하는 연료 전지를 더 포함할 수 있다.In addition, the hydrogen management device may further include a hydrogen collector for collecting hydrogen passing through the membrane filter, and a fuel cell for generating electric power using hydrogen collected in the hydrogen collector.

또한, 연료 전지는 마이크로FC(Micro Fuel Cell) 또는 PEMFC(Proton Exchange Membrane Fuel Cell) 중 어느 하나를 포함할 수 있다.In addition, the fuel cell may include any one of a micro fuel cell (Micro FC) or a proton exchange membrane fuel cell (PEMFC).

또한, 전원부는 연료 전지를 통해 생산되는 전력을 저장하고, 저장되는 전력을 가압 구동부로 인가하는 것을 특징으로 할 수 있다.In addition, the power supply unit may store the power generated through the fuel cell, and may apply the stored power to the pressure driving unit.

또한, 가압 구동부는 공기 압축기 및 팬을 포함하며, 실내 수소발생 환경의 내부 벽면에 밀착되는 것을 특징으로 할 수 있다.In addition, the pressurization drive unit may include an air compressor and a fan, and may be in close contact with an inner wall surface of the indoor hydrogen generating environment.

본 발명의 과제를 해결하기 위한 멤브레인 필터에 따르면, 수소 농도에 따라 발생되는 가압 상태의 공기에서 1차 포집 대상물을 필터링하는 1차 필터와, 이런 1차 필터를 통해 필터링되지 않고 통과된 결과물에서 2차 포집 대상물을 필터링하는 2차 필터와, 이런 2차 필터를 통해 필터링되지 않고 통과된 결과물에서 가압 상태의 공기를 발생시키기 위한 연료 전지의 전력 생산에 필요한 수소를 필터링하는 3차 필터를 포함할 수 있다.According to the membrane filter for solving the problems of the present invention, the primary filter for filtering the primary trapping object in the pressurized air generated according to the hydrogen concentration, and the result of passing through the filter is not filtered through the primary filter 2 And a secondary filter for filtering the secondary collection object, and a tertiary filter for filtering the hydrogen required for power generation of the fuel cell to generate pressurized air from the resultant which is not filtered through this secondary filter. have.

여기서, 멤브레인 필터는 탄소 나노 튜브를 포함할 수 있다.Here, the membrane filter may include carbon nanotubes.

또한, 멤브레인 필터는 1차 필터 및 2차 필터 및 3차 필터를 보호하는 지지수단을 포함할 수 있다.
In addition, the membrane filter may comprise support means for protecting the primary filter and the secondary filter and the tertiary filter.

본 발명에 의하면, 연료전지를 사용하는 선박의 실내 환경내의 수소 농도를 측정하고, 측정되는 수소 농도에 따라 실내 환경의 압력을 조절하여 실내 수소발생 환경의 안전성을 확보할 수 있다. 또한, 실내 수소발생 환경의 압력을 조절한 결과물인 가압 상태의 공기에서 수소를 분리하고, 분리된 수소를 연료전지에 공급하여 압력 조절 장치의 전력에 활용할 수 있는 바, 전력 활용도를 높일 수 있다. 또한, 별도의 멤브레인 필터를 통해 수소만을 분리하여 연료전지에 활용할 수 있는 바, 효율성을 높일 수 있다.
According to the present invention, the hydrogen concentration in the indoor environment of a ship using a fuel cell can be measured and the safety of the indoor hydrogen generation environment can be ensured by adjusting the pressure of the indoor environment according to the measured hydrogen concentration. In addition, the hydrogen is separated from the pressurized air, which is the result of adjusting the pressure of the indoor hydrogen generation environment, and the separated hydrogen may be supplied to the fuel cell to be used for power of the pressure regulating device, thereby increasing power utilization. In addition, by separating only hydrogen through a separate membrane filter can be utilized in the fuel cell, it can increase the efficiency.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 수소 관리 장치에 대한 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 수소 관리 장치를 위한 멤브레인 필터의 상세 구성도이다.1 is a block diagram of a hydrogen management device according to an embodiment of the present invention.
2 is a detailed block diagram of a membrane filter for a hydrogen management device according to an embodiment of the present invention.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 도면부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.Advantages and features of the present invention, and methods for achieving them will be apparent with reference to the embodiments described below in detail in conjunction with the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but may be implemented in various forms. It is provided to fully convey the scope of the invention to those skilled in the art, and the present invention is defined only by the scope of the claims. Like numbers refer to like elements throughout.

본 발명의 실시예를 설명함에 있어서 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명의 실시예에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.In describing the embodiments of the present invention, if it is determined that a detailed description of a known function or configuration may unnecessarily obscure the gist of the present invention, the detailed description thereof will be omitted. In addition, terms to be described below are terms defined in consideration of functions in the embodiments of the present invention, which may vary according to intentions or customs of users and operators. Therefore, the definition should be based on the contents throughout this specification.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 수소 관리 장치에 대한 구성도로서, 수소 발생기(10), 수소 센서(100), 제어부(102), 수소농도 테이블(104), 전원부(106), 가압 구동부(108), 멤브레인 필터(200), 수소 포집기(202), 연료 전지(204), 보조 전원부(206) 등을 포함할 수 있다.1 is a configuration diagram of a hydrogen management apparatus according to an embodiment of the present invention, the hydrogen generator 10, the hydrogen sensor 100, the control unit 102, the hydrogen concentration table 104, the power supply unit 106, the pressure driving unit 108, the membrane filter 200, the hydrogen collector 202, the fuel cell 204, the auxiliary power supply 206, and the like.

먼저, 본 발명의 실시예에 따른 수소 관리 장치는, 한정된 공간을 갖는 실내 수소발생 환경(1) 내에 구비되는 부분과, 실내 수소발생 환경(1)의 외부에 구비되는 부분으로 크게 구분될 수 있다. 대표적으로, 수소 발생기(10), 수소 센서(100), 가압 구동부(108) 등은 실내 수소발생 환경(1)의 내부에 구비될 수 있으며, 멤브레인 필터(200), 수소 포집기(202) 등은 실내 수소발생 환경(1)의 외부에 구비될 수 있다. 다만, 이러한 구분은 본 발명의 실시예를 설명하기 위해 도면 상에 예시적으로 기재한 것일 뿐, 본 발명을 특징짓는 것은 아님을 주지할 필요가 있다. 예컨대, 실내 수소발생 환경(1) 내부에 기재된 제어부(102), 수소농도 테이블(104) 등은 필요에 따라 실내 수소발생 환경(1)의 외부에 별도로 마련될 수 있으며, 이러한 사실은 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 용이하게 이해할 수 있을 것이다.First, the hydrogen management apparatus according to the embodiment of the present invention may be largely divided into a part provided in the indoor hydrogen generating environment 1 having a limited space and a part provided outside the indoor hydrogen generating environment 1. . Typically, the hydrogen generator 10, the hydrogen sensor 100, the pressurization driver 108, and the like may be provided inside the indoor hydrogen generating environment 1, and the membrane filter 200, the hydrogen collector 202, and the like may be provided. It may be provided outside of the indoor hydrogen generating environment (1). However, it should be noted that such divisions are merely described by way of example in order to describe the embodiments of the present invention, and do not characterize the present invention. For example, the control unit 102, the hydrogen concentration table 104, and the like described inside the indoor hydrogen generating environment 1 may be separately provided outside the indoor hydrogen generating environment 1 as necessary, and the fact is Those skilled in the art will readily understand.

도 1에 도시한 바와 같이, 수소 발생기(10)는 실내 수소발생 환경(1), 예를 들어 차량 또는 선박의 엔진룸 등에서 수소를 발생시키는 수단으로서, 차량용 수소 발생기, 풍력발전 선박용 수소 발생기 등이 적용될 수 있을 것이다.As shown in FIG. 1, the hydrogen generator 10 is a means for generating hydrogen in an indoor hydrogen generation environment 1, for example, an engine room of a vehicle or a ship, and includes a hydrogen generator for a vehicle and a hydrogen generator for a wind turbine. Could be applied.

수소 센서(100)는 수소 발생기(10)를 통해 발생되는 수소 농도, 보다 구체적으로 실내 수소발생 환경(1) 내의 수소 농도를 측정하는 수단으로, 측정되는 수소 농도 측정값을 제어부(102)로 제공하는 역할을 할 수 있다.The hydrogen sensor 100 is a means for measuring the hydrogen concentration generated through the hydrogen generator 10, more specifically, the hydrogen concentration in the indoor hydrogen generation environment 1, and provides the measured hydrogen concentration measurement value to the controller 102. Can play a role.

제어부(102)는 수소 센서(100)로부터 제공되는 수소 농도 측정값과 수소농도 테이블(104)에 기 저장된 임계 범위를 비교하고, 비교 결과에 따라 후술하는 전원부(106)를 제어하는 역할을 할 수 있다. 예를 들어, 수소 농도 측정값이 기 저장된 임계 범위에 포함될 경우, 제어부(102)는 전원부(106)로 구동 명령을 인가하여 가압 구동부(108)가 구동되도록 제어할 수 있다.The controller 102 may compare the hydrogen concentration measurement value provided from the hydrogen sensor 100 with a threshold range previously stored in the hydrogen concentration table 104, and control the power supply unit 106 to be described later according to the comparison result. have. For example, when the hydrogen concentration measurement value is included in a previously stored threshold range, the controller 102 may control the pressurization driver 108 to be driven by applying a driving command to the power supply unit 106.

이와 같이 수소농도 테이블(104)에 저장되는 임계 범위는 사용자가 임의로 조정 가능하며, 실내 수소발생 환경(1)의 상태, 예컨대 차량의 엔진룸이냐 선박의 엔진룸이냐에 따라 적정한 임계 범위(또는 위험 범위)를 사용자가 선택적으로 설정할 수 있을 것이다. 이때, 수소농도 테이블(104)은 필요에 따라 제어부(102) 내에 구비될 수도 있으며, 이러한 사실은 당업자라면 용이하게 이해할 수 있을 것이다.As such, the threshold range stored in the hydrogen concentration table 104 may be arbitrarily adjusted by the user, and may be appropriately adjusted according to the state of the indoor hydrogen generation environment 1, for example, the engine room of the vehicle or the engine room of the ship. You can optionally set the range. At this time, the hydrogen concentration table 104 may be provided in the control unit 102 as needed, which will be easily understood by those skilled in the art.

전원부(106)는 제어부(102)의 제어신호에 대응하는 일정 레벨의 전력을 후술하는 가압 구동부(108)로 공급하는 역할을 하는 것으로, 예컨대 배터리(battery) 등이 적용될 수 있을 것이다.The power supply unit 106 serves to supply a predetermined level of power corresponding to the control signal of the control unit 102 to the pressure driver 108 to be described later. For example, a battery or the like may be applied.

가압 구동부(108)는 전원부(106)로부터 공급되는 전력에 따라 가압 구동되어 실내 수소발생 환경(1) 내에서 가압 상태의 공기를 발생시켜 실내 수소발생 환경(1)의 외부, 구체적으로 멤브레인 필터(200)로 제공할 수 있다. 여기서, 가압 구동부(108)는, 예를 들면 공기 압축기(air compressor), 팬(fan) 등으로 구성될 수 있으며, 실내 수소발생 환경(1) 내에서 가압 상태의 공기를 효과적으로 외부로 배출할 수 있도록 실내 수소발생 환경(1)의 내부 벽면에 밀착될 수 있다.The pressurization driver 108 is driven under pressure in accordance with the power supplied from the power supply unit 106 to generate pressurized air in the indoor hydrogen generating environment 1, specifically, the membrane filter ( 200). Here, the pressurization driver 108 may be composed of, for example, an air compressor, a fan, and the like, and effectively discharges the pressurized air to the outside in the indoor hydrogen generation environment 1. It may be in close contact with the inner wall of the indoor hydrogen generating environment (1).

멤브레인 필터(200)는 실내 수소발생 환경(1)의 외부, 보다 구체적으로 실내 수소발생 환경(1)의 외부 벽면에 밀착되도록 구성될 수 있으며, 가압 구동부(108)로부터 제공되는 가압 상태의 공기가 이러한 멤브레인 필터(200)를 통과하면서 수소가 선택적으로 통과될 수 있다. 이러한 멤브레인 필터(200)에 대해서는 후술하는 도 2에서 보다 상세히 다루기로 한다.The membrane filter 200 may be configured to be in close contact with the outside of the indoor hydrogen generating environment 1, more specifically, with the outer wall of the indoor hydrogen generating environment 1, and the pressurized air provided from the pressure driving unit 108 may be applied. Hydrogen may be selectively passed through the membrane filter 200. The membrane filter 200 will be described in more detail later with reference to FIG. 2.

수소 포집기(202)는 멤브레인 필터(200)를 통해 선택적으로 통과되는 수소를 포집하는 역할을 하며, 포집되는 수소를 연료 전지(204)에 공급할 수 있다.The hydrogen collector 202 serves to collect hydrogen that is selectively passed through the membrane filter 200, and may supply the collected hydrogen to the fuel cell 204.

연료 전지(204)는 수소 포집기(202)를 통해 공급되는 수소를 이용하여 전력을 생산하는 역할을 하는 것으로, 예컨대 실내 수소발생 환경(1)의 공간 크기에 따라 마이크로FC(Micro Fuel Cell), PEMFC(Proton Exchange Membrane Fuel Cell) 등을 선택적으로 적용할 수 있을 것이다.The fuel cell 204 serves to generate electric power by using hydrogen supplied through the hydrogen collector 202. For example, the fuel cell 204 according to the space size of the indoor hydrogen generating environment 1 may be a micro fuel cell (PFC) or a PEMFC. (Proton Exchange Membrane Fuel Cell) may be selectively applied.

이렇게 연료 전지(204)를 통해 생산되는 전력은 전원부(106)로 제공될 수 있으며, 전원부(106)에서는 해당 전력을 저장해 두고 있다가 상술한 바와 같이 제어부(102)의 제어신호에 대응하는 일정 레벨의 전력을 가압 구동부(108)로 공급할 수 있을 것이다.The power generated through the fuel cell 204 may be provided to the power supply unit 106, and the power supply unit 106 stores the corresponding power, and as described above, a predetermined level corresponding to the control signal of the control unit 102. May be supplied to the pressure driver 108.

보조 전원부(206)는 가압 구동부(108)를 구동시키기 위한 별도의 전원 공급 수단으로 활용될 수 있다. 이러한 보조 전원부(206)는 전원부(106)에 전력이 공급되지 않은 초기화 상태이거나, 또는 전원부(106)가 동작되지 않는 비상시 상황에서, 가압 구동부(108)로 예비 전력을 공급하는 역할을 할 수 있다.The auxiliary power supply 206 may be utilized as a separate power supply means for driving the pressure driver 108. The auxiliary power supply unit 206 may serve to supply the preliminary power to the pressurization driver 108 in an initialization state in which power is not supplied to the power supply unit 106 or in an emergency situation in which the power supply unit 106 is not operated. .

한편, 도 1에서 멤브레인 필터(200)는 도 2에 보다 상세히 도시된다.Meanwhile, the membrane filter 200 in FIG. 1 is shown in more detail in FIG. 2.

도 1과 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 적용될 수 있는 멤브레인 필터(200)는, 실내 수소발생 환경(1) 내의 가압 구동부(108)로부터 제공되는 가압 상태의 공기가 주입될 때 1차 포집 대상물, 예를 들어 먼지 또는 수 나노 미터(nano meter) 크기 이상의 파티클(particle)을 필터링하여 1차 포집기(도시 생략됨)로 제공하는 1차 필터(22)와, 1차 필터(22)를 통해 필터링되지 않고 통과된 결과물에서 2차 포집 대상물, 예를 들어 수소(H2)를 제외한 나머지 기체들(CO2, O2 등)을 필터링하여 2차 포집기(도시 생략됨)로 제공하는 2차 필터(24)와, 2차 필터(24)를 통해 필터링되지 않고 통과된 결과물에서 3차 포집 대상물, 즉 수소(H2)를 필터링하여 3차 포집기인 수소 포집기(202)로 제공하는 3차 필터(26) 등을 포함할 수 있다.1 and 2, the membrane filter 200, which may be applied to an embodiment of the present invention, may be applied when the pressurized air provided from the pressure driving unit 108 in the indoor hydrogen generating environment 1 is injected. A primary filter 22 for filtering particles to be collected in a primary collection object, for example, dust or nanometers or more, to a primary collector (not shown), and a primary filter 22. 2 to filter the remaining gases (CO 2 , O 2, etc.) except for the secondary capture object, for example hydrogen (H 2 ), from the result that is passed through without being filtered through 2 to provide to the secondary collector (not shown). The third filter 24 and the third filter for filtering the third trapping target object, that is, hydrogen (H 2 ) from the filtered product passed through the secondary filter 24 to the hydrogen collector 202 which is the third collector Filter 26 and the like.

이러한 멤브레인 필터(200)를 구성하는 1차 필터(22), 2차 필터(24), 3차 필터(26) 등의 재료는, 예컨대 탄소 나노 튜브 등을 포함할 수 있다.Materials such as the primary filter 22, the secondary filter 24, and the tertiary filter 26 constituting the membrane filter 200 may include, for example, carbon nanotubes.

이때, 멤브레인 필터(200)는, 가압 구동부(108)로부터 제공되는 가압 상태의 공기가 주입되거나, 각각의 포집 대상물이 멤브레인 필터(200)로부터 용이하게 포집될 수 있도록 일정 크기의 개방 영역을 가지며, 각각의 1차 필터(22), 2차 필터(24), 3차 필터(26) 등을 보호할 수 있는 지지수단(208)을 포함할 수 있다.In this case, the membrane filter 200 has an open area of a predetermined size so that the pressurized air provided from the pressure driving unit 108 may be injected or each collection object may be easily collected from the membrane filter 200. It may include support means 208 that can protect each primary filter 22, secondary filter 24, tertiary filter 26, and the like.

이상 설명한 바와 같이, 본 실시예에서는, 연료전지를 사용하는 선박의 실내 환경내의 수소 농도를 측정하고, 측정되는 수소 농도에 따라 실내 환경의 압력을 조절하여 실내 수소발생 환경의 안전성을 확보하도록 하였으며, 가압 상태의 공기에서 분리된 수소를 연료전지에 공급하여 압력 조절 장치의 전력에 활용하고, 별도의 멤브레인 필터를 통해 수소만을 분리하여 연료전지에 공급할 수 있게 구현한 것이다.
As described above, in this embodiment, the hydrogen concentration in the indoor environment of the ship using the fuel cell is measured, and the pressure of the indoor environment is adjusted according to the measured hydrogen concentration to ensure the safety of the indoor hydrogen generation environment. The hydrogen separated from the pressurized air is supplied to the fuel cell to be used for power of the pressure regulating device, and only hydrogen is separated through a separate membrane filter to be supplied to the fuel cell.

100: 수소센서
102: 제어부
104: 수소농도 테이블
106: 전원부
108: 가압 구동부
200: 멤브레인 필터
202: 수소 포집기
204: 연료 전지
206: 보조 전원부100: hydrogen sensor
102: control unit
104: hydrogen concentration table
106: power supply
108: pressure drive unit
200: membrane filter
202: hydrogen collector
204: fuel cell
206: auxiliary power supply

Claims (9)

수소의 농도를 측정하는 수소 센서와,
상기 수소 센서를 통해 측정되는 수소 농도 측정값과 기 설정된 임계 범위의 비교 결과에 따른 전원 제어 신호를 발생하는 제어부와,
상기 제어부의 전원 제어 신호에 대응하는 전력을 발생하는 전원부와,
상기 전원부의 전력에 대응하여 가압 상태의 공기를 발생시켜 외부로 배출하는 가압 구동부와,
상기 가압 구동부에 의해 외부로 배출되는 가압 상태의 공기에서 수소를 통과시키는 멤브레인 필터를 포함하되,
상기 멤브레인 필터는,
수소 농도에 따라 발생되는 가압 상태의 공기에서 1차 포집 대상물을 필터링하는 1차 필터와,
상기 1차 필터를 통해 필터링되지 않고 통과된 결과물에서 2차 포집 대상물을 필터링하는 2차 필터와,
상기 2차 필터를 통해 필터링되지 않고 통과된 결과물에서 가압 상태의 공기를 발생시키기 위한 연료 전지의 전력 생산에 필요한 수소를 필터링하는 3차 필터를 포함하는
수소 관리 장치.
A hydrogen sensor for measuring the concentration of hydrogen,
A controller configured to generate a power control signal according to a result of comparing a hydrogen concentration measurement value measured by the hydrogen sensor with a preset threshold range;
A power supply unit generating power corresponding to a power control signal of the controller;
A pressurizing drive unit configured to generate air in a pressurized state and discharge it to the outside in response to the power of the power supply unit;
It includes a membrane filter for passing hydrogen in the pressurized air discharged to the outside by the pressure drive unit,
The membrane filter,
A primary filter for filtering the primary collection object in pressurized air generated according to the hydrogen concentration;
A secondary filter for filtering the secondary collection object from the result passed without being filtered through the primary filter;
And a tertiary filter for filtering hydrogen required for power generation of the fuel cell to generate pressurized air from the resultant which is not filtered through the secondary filter.
Hydrogen management device.
제 1 항에 있어서,
상기 제어부는
상기 수소 농도 측정값이 상기 기 설정된 임계 범위에 포함될 경우에 상기 전원 제어 신호를 상기 전원부로 제공하는 것을 특징으로 하는
수소 관리 장치.
The method of claim 1,
The control unit
The power control signal is provided to the power supply unit when the hydrogen concentration measurement value is within the preset threshold range.
Hydrogen management device.
제 1 항에 있어서,
상기 수소 관리 장치는
상기 멤브레인 필터를 통해 통과되는 수소를 포집하는 수소 포집기와,
상기 수소 포집기에서 포집되는 수소를 이용하여 전력을 생산하는 연료 전지를 더 포함하는
수소 관리 장치.
The method of claim 1,
The hydrogen management device
A hydrogen collector for collecting hydrogen passing through the membrane filter;
Further comprising a fuel cell for producing electric power using the hydrogen collected by the hydrogen collector
Hydrogen management device.
제 3 항에 있어서,
상기 연료 전지는
마이크로FC(Micro Fuel Cell) 또는 PEMFC(Proton Exchange Membrane Fuel Cell)를 포함하는
수소 관리 장치.
The method of claim 3, wherein
The fuel cell
Including Micro Fuel Cell (FC) or Proton Exchange Membrane Fuel Cell (PEMFC)
Hydrogen management device.
제 3 항에 있어서,
상기 전원부는
상기 연료 전지를 통해 생산되는 전력을 저장하고, 저장되는 전력을 상기 가압 구동부로 인가하는 것을 특징으로 하는
수소 관리 장치.
The method of claim 3, wherein
The power supply unit
Characterized in that for storing the power produced through the fuel cell, and applying the stored power to the pressure driver.
Hydrogen management device.
제 1 항에 있어서,
상기 가압 구동부는
공기 압축기 및 팬을 포함하며, 실내 수소발생 환경의 내부 벽면에 밀착되는 것을 특징으로 하는
수소 관리 장치.
The method of claim 1,
The pressure drive unit
It includes an air compressor and a fan, characterized in that the close contact with the inner wall of the indoor hydrogen generating environment
Hydrogen management device.
수소 농도에 따라 발생되는 가압 상태의 공기에서 1차 포집 대상물을 필터링하는 1차 필터와,
상기 1차 필터를 통해 필터링되지 않고 통과된 결과물에서 2차 포집 대상물을 필터링하는 2차 필터와,
상기 2차 필터를 통해 필터링되지 않고 통과된 결과물에서 가압 상태의 공기를 발생시키기 위한 연료 전지의 전력 생산에 필요한 수소를 필터링하는 3차 필터를 포함하는
수소 관리 장치를 위한 멤브레인 필터.
A primary filter for filtering the primary collection object in pressurized air generated according to the hydrogen concentration;
A secondary filter for filtering the secondary collection object from the result passed without being filtered through the primary filter;
And a tertiary filter for filtering hydrogen required for power generation of the fuel cell to generate pressurized air from the resultant which is not filtered through the secondary filter.
Membrane filter for hydrogen management device.
제 7 항에 있어서,
상기 멤브레인 필터는
탄소 나노 튜브를 포함하는
수소 관리 장치를 위한 멤브레인 필터.
The method of claim 7, wherein
The membrane filter
Containing carbon nanotubes
Membrane filter for hydrogen management device.
제 7 항 또는 제 8 항에 있어서,
상기 멤브레인 필터는
상기 1차 필터 및 상기 2차 필터 및 상기 3차 필터를 보호하는 지지수단을 포함하는
수소 관리 장치를 위한 멤브레인 필터.
The method according to claim 7 or 8,
The membrane filter
And supporting means for protecting the primary filter, the secondary filter, and the tertiary filter.
Membrane filter for hydrogen management device.
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