KR101168957B1 - 금속연료전지유닛 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 음극단자를 견고하게 설치할 수 있을 뿐 아니라, 산소와 전해액을 지속적으로 공급하고, 발전시 발생되는 수산화마그네슘을 효과적으로 제거하여 발전효율을 높일 수 있도록 된 새로운 구조의 금속연료전지에 관한 것이다.
본 발명에 따른 금속연료전지유닛은 각 금속연료전지셀(C)의 셀바디(10)에 공기공급포트(13b)와 전해액공급포트(13c) 및 배출구(14a)가 각각 형성되며, 제어유닛(90)을 이용하여 전해액의 공급 및 배출을 제어하므로써, 지속적으로 공기와 전해액를 공급하고 발전의 부산물인 수산화마그네슘을 배출하여, 발전효율을 높일 수 있는 장점이 있다. 또한, 음극단자(30)가 금속전극체(20)에 형성된 삽입공(21)에 끼워진 상태로 셀바디(10)의 외부로 연장되므로, 음극단자(30)를 견고하게 고정할 수 있는 장점이 있다.
연료전지, 금속, 마그네슘, 공기전지, 전해액

Description

금속연료전지유닛{metal fuel cell unit}
본 발명은 산소와 전해액을 지속적으로 공급하고, 발전시 발생되는 수산화마그네슘을 효과적으로 제거하여 발전효율을 높일 수 있도록 된 새로운 구조의 금속연료전지유닛에 관한 것이다.
일반적으로, 금속전극체를 이용하여 전기를 생산하는 금속연료전지셀은, 도 1에 도시한 바와 같이, 내부에 전해액이 주입되는 셀바디(10)와; 상기 셀바디(10)의 내부에 설치되는 금속전극체(20)와; 상기 금속전극체(20)와 이격되도록 셀바디(10)의 둘레부에 설치되는 공기전극(40)으로 이루어진다.
상기 셀바디(10)는 둘레면에 다수개의 통공(11)이 형성된 통형상으로 이루어진다. 그리고, 상기 전해액은 염화나트륨(NaCl) 수용액이 주로 사용된다.
상기 금속전극체(20)는 마그네슘과 알루미늄, 아연 등을 섞어 소결, 제련 또는 액상프레싱하여 제작되며, 상기 전해액에 잠기도록 셀바디(10)의 내부에 고정설치된 것으로, 상기 전해액 중의 수산기와 반응하여 산화물로 산화되며, 이 과정에 서 전자와 수소가 발생되어 전자가 발생되는 음극으로 작용한다.
상기 공기전극(40)은 전도체인 카본시트(41)와, 상기 카본시트(41)의 외측면에 구비되어 카본시트(41)를 지지할 수 있도록 된 스테인레스 재질의 금속망체(42)로 이루어져, 상기 셀바디(10)의 외측둘레면을 감싸도록 결합되어 통공(11)을 막음아 전해액이 누출되지 않도록 함과 동시에 내측면이 상기 전해액에 접촉되도록 구성되는 것으로, 상기 금속전극체(20)에 의해 발생된 전자를 전달받는 양극의 기능을 한다. 이때, 상기 금속망체(42)는 매우 얇은 와이어를 촘촘하게 엮어 상기 카본시트(41)를 지지함과 동시에, 카본시트(41)의 전기전도성을 개선하는 기능을 한다.
그리고, 상기 금속전극체(20)에는 도시안된 음극단자가 연결되고 상기 공기전극(40)에는 도시안된 양극단자가 연결된다.
따라서, 상기 음극단자와 양극단자를 상호 전기적으로 연결하면, 상기 금속전극체(20)에서는 전자와 수소가 발행되며, 이와같이 발생된 전자는 금속전극체(20)와 공기전극(40)을 연결하는 외부회로를 따라 상기 공기전극(40)으로 전달되어, 전해액중의 수소 및 산소와 결합하여 물을 생성하는 환원반응을 일으킨다. 그리고, 이러한 전기화학반응이 지속적으로 반복되어 전기를 생산할 수 있다.
그런데, 이러한 금속연료전지셀은 상기 공기전극(40)에서 전자에 의한 환원반응을 일으키기 위한 충분한 양의 산소가 공급되어야 반응이 활발하게 진행된다. 그러나, 현재로서는 용기의 내부로 충분한 양의 공기를 공급할 방안이 마련되지 않 아서, 금속연료전지셀의 효율을 향상시키는 데 한계가 있는 문제점이 있었다.
그리고, 지속적으로 전력을 사용할 경우, 상기 마그네슘과 전해액의 반응에 의해 전기가 통하지 않는 수산화마그네슘이 생성되는데, 이러한 수산화마그네슘이 전해액의 내부에 잔존함에 따라 전해액의 전기화학반응 효율이 떨어져 발전효율이 떨어지게 되는 문제점이 있었다.
또한, 이러한 금속연료전지셀은 상기 금속전극체(20)에 음극단자를 연결하여야 하는데, 상기 음극단자를 금속전극체(20)에 연결하여 고정하는 것이 매우 번거롭고, 음극단자의 고정부위가 구조적으로 취약해지게 되는 문제점이 있었다.
특히, 이러한 금속연료전지셀은 출력전압이 낮아서, 여러개의 금속연료전지셀의 음극단자와 양극단자를 상호 직렬로 연결하여 유닛을 구성하여 사용되는데, 이와같이, 여러개의 금속연료전지셀을 직렬로 연결하여 제작된 금속연료전지유닛의 경우 전술한 문제점이 더욱 크게 작용하여, 내구성과 전기출력특성에 문제점이 발생되는 경우가 자주 발생되었다.
본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 산소와 전해액을 지속적으로 공급하고, 발전시 발생되는 수산화마그네슘을 효과적으로 제거하여 발전효율을 높일 수 있도록 된 새로운 구조의 금속연료전지유닛을 제공함에 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 내부에 전해액이 주입되는 셀바디(10)와, 상기 셀바디(10)의 내부에 설치되는 금속전극체(20)와, 상기 금속전극체(20)에 연결된 음극단자(30)와, 상기 금속전극체(20)와 이격되도록 셀바디(10)에 설치되는 공기전극(40)과, 상기 공기전극(40)에 연결된 양극단자(50)를 포함하는 금속연료전지셀(C)을, 다수개 상호 직렬로 연결하여 이루어진 금속연료전지유닛에 있어서, 상기 셀바디(10)의 상단에는 공기가 공급되는 공기공급포트(13b)와, 전해액이 공급되는 전해액공급포트(13c)가 형성되고, 상기 셀바디(10)의 하단에는 배출구(14a)가 형성되며, 상기 전해액공급포트(13c)에 연결되는 전해액공급수단(60)과, 상기 공기공급포트(13b)에 연결되는 공기공급수단(70)이 더 구비된 것을 특징으로 하는 금속연료전지유닛이 제공된다.
본 발명의 다른 특징에 따르면, 상기 전해액공급포트(13c)와 배출구(14a)에 는 전자제어밸브(13d,14b)가 각각 구비되며, 상기 셀바디(10)에 구비되어 셀바디(10) 내부의 전해액의 수위를 감지하는 수위감지센서(80)와, 상기 수위감지센서(80)의 신호에 따라 상기 전자제어밸브(13d,14b)를 제어하는 제어유닛(90)이 더 구비된 것을 특징으로 하는 금속연료전지유닛이 제공된다.
본 발명의 또다른 특징에 따르면, 상기 전해액공급수단(60)은 배출관(61)을 통해 상기 배출구(14a)에 연결되어 배출구(14a)를 통해 배출된 전해액이 저장되는 저장탱크(62)와, 상기 저장탱크(62)에 연결된 펌프(63)와, 상기 펌프(63)와 상기 전해액공급포트(13c)를 연결하는 급수관(64)을 포함하는 것을 특징으로 하는 금속연료전지유닛이 제공된다.
본 발명의 또다른 특징에 따르면, 상기 공기공급수단(70)은 에어컴프레서(71)와, 상기 에어컴프레서(71)에 연결된 저압에어탱크(72)와 고압에어탱크(73)를 포함하며, 상기 저압에어탱크(72)는 상기 공기공급포트(13b)에 연결되고, 상기 고압에어탱크(73)는 상기 전해액공급포트(13c)에 연결된 전해액공급수단(60)의 급수관(64) 중간부에 연결된 것을 특징으로 하는 금속연료전지유닛이 제공된다.
본 발명의 또다른 특징에 따르면, 상기 금속전극체(20)에는 길이방향의 삽입공(21)이 형성되며, 상기 음극단자(30)는 도전체이면서 탄성이 있는 금속판을 원통형으로 감아 구성되며 외주면에는 다수개의 돌기(31a)가 형성되어 상기 금속전극 체(20)의 삽입공(21)에 삽입설치되는 콘덴서부(31)와, 상기 셀바디(10)에 결합되며 상기 콘덴서부(31)의 단부에 연결되는 단자부(32)를 포함하는 것을 특징으로 하는 금속연료전지유닛이 제공된다.
본 발명에 따른 금속연료전지유닛은 각 금속연료전지셀(C)의 셀바디(10)에 공기공급포트(13b)와 전해액공급포트(13c) 및 배출구(14a)가 각각 형성되며, 제어유닛(90)을 이용하여 전해액의 공급 및 배출을 제어하므로써, 지속적으로 공기와 전해액를 공급하고 발전의 부산물인 수산화마그네슘을 배출하여, 발전효율을 높일 수 있는 장점이 있다. 또한, 음극단자(30)가 금속전극체(20)에 형성된 삽입공(21)에 끼워진 상태로 셀바디(10)의 외부로 연장되므로, 음극단자(30)를 견고하게 고정할 수 있는 장점이 있다.
이하, 본 발명을 첨부된 예시도면에 의거하여 상세히 설명한다.
도 2내지 도 9에 의하면, 본 발명에 따른 금속연료전지유닛은, 내부에 전해액이 주입되는 셀바디(10)와, 상기 셀바디(10)의 내부에 설치되는 금속전극체(20)와, 상기 금속전극체(20)에 연결된 음극단자(30)와, 상기 금속전극체(20)와 이격되도록 셀바디(10)에 설치되는 공기전극(40)과, 상기 공기전극(40)에 연결된 양극단자(50)를 포함하는 금속연료전지셀(C)을, 다수개 상호 직렬로 연결하여 이루어진 것은 종래와 동일하다.
이때, 상기 금속연료전지셀(C)은 도 2 및 도 3에 도시한 바와 같이, 프레임(1)에 설치되어 지지고정된다.
그리고, 도 4내지 도 6에 도시한 바와 같이, 상기 셀바디(10)의 상단에는 공기가 공급되는 공기공급포트(13b)와, 전해액이 공급되는 전해액공급포트(13c)가 형성되고, 상기 셀바디(10)의 하단에는 배출구(14a)가 형성되며, 상기 전해액공급포트(13c)에 연결되는 전해액공급수단(60)과, 상기 공기공급포트(13b)에 연결되는 공기공급수단(70)이 더 구비된다.
이를 자세히 설명하면, 상기 셀바디(10)는 둘레부에 상기 공기전극(40)이 결합되는 개구부(12a)가 형성되며 상하단이 개방된 원통형상으로 구성된 바디본체(12)와, 상기 바디본체(12)의 상단에 구비된 상부커버(13)와; 상기 바디본체(12)의 하단에 결합되는 하부커버(14)와, 상기 바디본체(12)의 내부에 설치되어 상기 금속전극체(20)를 지지하는 브라켓(15)으로 이루어진다. 이때, 상기 바디본체(12)는 내부식성이 높고, 부도체인 경질의 합성수지로 구성되며, 그 상단 일측에는 내부에 주입되는 전해액의 수위보다 높은 위치에 배기구(12b)가 형성되어, 발전시 발생되는 수소가스가 상기 배기구(12b)를 통해 외부로 배기될 수 있도록 구성된다. 그리고, 상부커버(13)의 중앙에는 상기 음극단자(30)가 관통하는 관통공(13a)이 형성된다. 또한, 상부커버(13)의 양측에는 상기 공기공급수단(70)과 전해액공급수단(60)이 연결되는 공기공급포트(13b)와 전해액공급포트(13c)가 각각 형성되고, 상기 하부커버(14)에는 바디본체(12)에 주입된 전해액이 배출되는 배출구(14a)가 형 성되며, 상기 전해액공급포트(13c) 및 배출구(14a)에는 각각 전자제어밸브(13d,14b)가 구비된다.
상기 금속전극체(20)는 마그네슘과 알루미늄, 아연 등을 섞어 소결하여 제작된 것으로, 상기 셀바디(10)의 브라켓(15)에 올려지도록 셀바디(10)의 내부에 삽입되어 상기 브라켓(15)에 의해 지지된다. 또한, 상기 금속전극체(20)의 중앙부에는 금속전극체(20)의 상하면을 원형으로 관통하는 삽입공(21)이 형성된다.
상기 음극단자(30)는 상기 금속전극체(20)의 삽입공(21)에 삽입설치되는 콘덴서부(31)와, 상기 커버에 결합되며 상기 콘덴서부(31)의 단부에 연결되는 단자부(32)로 이루어진다. 상기 콘덴서부(31)는 도전체이면서 탄성이 있는 금속판을 원통형으로 감아 구성되며 외주면에는 다수개의 돌기(31a)가 형성된 것으로, 상기 돌기(31a)가 삽입공(21)의 내주면에 밀착됨과 동시에 상단이 상기 금속전극체(20)의 상단으로 돌출되도록 설치된다. 이때, 상기 콘덴서부(31)는 도 7에 도시한 바와 같이, 콘덴서부(31)를 이루는 금속판의 양단이 서로 일정간격(L) 이격되어, 직경이 탄력적으로 신축될 수 있도록 구성되어, 상기 콘덴서부(31)를 상기 삽입공(21)에 삽입하면 콘덴서부(31)의 자체탄성에 의해 상기 돌기(31a)가 삽입공(21)에 완전히 밀착고정된다. 상기 단자부(32)는 상기 커버에 형성된 관통공(13a)에 삽입설치되어, 도시안된 핀에 의해 상기 콘덴서부(31)의 상단에 고정된다.
상기 공기전극(40)은 시트형상으로 구성되어, 둘레면이 상기 바디본체(12)의 개구부(12a)에 수밀하게 고정설치되는 것으로, 상기 셀바디(10) 내부에 주입된 전해액이 외부로 흘러나가지 않도록 하는 기능과, 상기 양극단자(50)를 통해 공급된 전자에 의해 수산기와 산소가 상호 반응하도록 하는 촉매기능을 한다.
상기 양극단자(50)는 상하방향으로 긴 막대형상의 도전체로 이루어지며, 하단은 상기 공기전극(40)의 외주면에 상기 스테인레스 금속망체(42)에 접촉되도록 고정설치고, 중간부가 핀(51)에 의해 상기 바디본체(12)의 외부면에 고정된다.
상기 전해액공급수단(60)은 도 8과 도 9에 도시한 바와 같이, 배출관(61)을 통해 상기 배출구(14a)에 연결되어 배출구(14a)를 통해 배출된 전해액이 저장되는 저장탱크(62)와, 상기 저장탱크(62)에 연결된 펌프(63)와, 상기 펌프(63)와 상기 전해액공급포트(13c)를 연결하는 급수관(64)으로 이루어져, 상기 펌프(63)를 이용하여 저장탱크(62) 내부에 저장된 전해액을 상기 셀바디(10)의 내부로 공급하고, 셀바디(10)의 배출구(14a)를 통해 배출된 전해액을 상기 저장탱크(62)에 저장할 수 있도록 구성된다.
이때, 상기 급수관(64)은 도 9에 도시한 바와 같이, 다수개로 분기되어, 각 금속연료전지셀(C)의 전해액공급포트(13c)에 동시에 연결되며, 상기 배출관(61)은 각 금속연료전지셀(C)의 배출구(14a)에서 배출된 전해액을 수집하여 상기 저장탱크(62)로 공급할 수 있도록 구성된다. 그리고, 상기 저장탱크(62)의 일측에는 주입구(62a)가 구비되어 이 주입구(62a)를 통해 저장탱크(62)에 전해액을 보충할 수 있도록 구성된다. 또한, 상기 저장탱크(62)의 내부에는 상하단에 개구부(62c)가 형성된 격판(62b)이 다수개 구비되어, 상기 배출구(14a)를 통해 배출된 전해액이 상기 개구부(62c)를 통과하면서, 전해액에 포함된 수산화마그네슘이 걸러질 수 있도록 구성된다. 따라서, 발전시 발생되는 수산화마그네슘이 포함된 전해액은 상기 배출 구(14a)를 통해 저장탱크(62)로 배출되고, 상기 격판(62b)에 의해 수산화마그네슘이 걸러진 전해액은 상기 펌프(63)와 급수관(64)에 의해 상기 셀바디(10)의 내부로 순환된다. 그리고, 상기 전해액공급포트(13c)와 배출구(14a)에 구비된 전자제어밸브(13d,14b)를 개폐시켜, 전해액의 흐름을 제어할 수 있다.
상기 공기공급수단(70)은, 에어컴프레서(71)와, 상기 에어컴프레서(71)에 연결된 저압에어탱크(72)와 고압에어탱크(73)로 구성되며, 상기 저압에어탱크(72)는 상기 제1 급기관(72a)을 통해 공기공급포트(13b)에 연결되고, 상기 고압에어탱크(73)는 제2 급기관(73a)을 통해 상기 전해액공급포트(13c)에 연결된 전해액공급수단(60)의 급수관(64) 중간부에 연결된다. 이때, 상기 저압에어탱크(72)와 고압에어탱크(73)는 상기 프레임(1)에 고정된 케이스(74)의 내부에 설치된다. 그리고, 상기 저압에어탱크(72)는 저압의 공기가 저장되도록 조절되어 상기 공기공급포트(13b)를 통해 셀바디(10)의 내부에 저압의 공기를 지속적으로 공급한다. 그리고, 상기 고압에어탱크(73)는 상기 저압에어탱크(72)에 비해 고압의 공기가 저장되도록 조절되어 상기 급수관(64)에 고압의 공기를 공급하므로써, 급수관(64)의 내부에서 미리 공기가 혼합된 전해액이 셀바디(10)의 내부로 공급되어, 공기공급효율을 높일 수 있도록 한다.
그리고, 상기 셀바디(10)에는 셀바디(10) 내부의 전해액의 수위를 감지하는 수위감지센서(80)가 구비되며, 상기 수위감지센서(80)에는 상기 전자제어밸브(13d,14b)를 제어하는 제어유닛(90)이 연결된다.
상기 수위감지센서(80)는 상기 바디본체(12)의 상단에 구비되어 바디본 체(12)에 주입된 전해액의 수위를 감시하는 것으로, 상기 전해액의 수위가 상기 금속전극체(20)의 상단이 완전히 잠기는 상태보다 낮아질 경우, 신호를 출력하는 기능을 한다.
상기 제어유닛(90)은 각 전자제어밸브(13d,14b)를 개폐시키는 타이밍을 기록한 타임테이블이 구비되어, 입력된 타임테이블에 따라 상기 전자제어밸브(13d,14b)를 개폐시키므로써, 상기 셀바디(10)의 내부로 전해액이 주입되도록 함과 동시에, 셀바디(10) 내부의 전해액이 상기 배출구(14a)를 통해 배출되도록 제어한다. 또한, 상기 제어유닛(90)은 상기 수위감지센서(80)의 신호를 감지하여, 셀바디(10) 내부의 전해액 수위가 기준보다 낮아져 상기 수위감지센서(80)에서 신호가 출력될 경우, 셀바디(10) 내부의 전해액 수위가 기준이상으로 높아질 때까지 상기 전해액주입포트에 구비된 전자제어밸브(14b)를 개방하여, 전해액을 보충한다.
설명하지 않은 도면번호 12c는 상기 배기구(12b)에 결합된 배기관을 도시한 것며, 도면번호 100은 상기 금속전지셀(C)에서 출력된 전기의 전압이나 전류를 변환시키는 컨버터를 도시한 것이다. 그리고, 도면번호 73b는 상기 고압에어탱크(73)과 상기 배출관(61)을 연결하며 중간부에는 도시한된 전자제어밸브가 구비된 보조급기관(73b)을 도시한 것으로, 상기 배출관(61)을 통해 수산화마그네슘이 포함된 전해액을 배출할 때, 상기배출관(61)의 내부로 고압의 공기를 공급하여, 전해액과 수산화마그네슘이 빠른 속도로 배출되도록 가압하므로써, 배출관(61)의 내부에 수산화마그네슘이 남는 것을 방지한다.
따라서, 상기 제어유닛(90)의 제어에 의해 상기 전자제어밸브(13d,14b)가 개방되면, 상기 공기공급수단(70)과 전해액공급수단(60)에 의해 셀바디(10)의 내부로 전해액과 공기가 공급되며, 이에따라, 상기 금속전극체(20)와 공기전극(40)에 의해 지속적으로 산화반응과 환원반응이 발생되어 전기를 생산할 수 있으며, 이때 발생된 수소가스는 상기 배기구(12b)를 통해 외부로 배출된다. 그리고, 마그네슘의 산화반응에 따라 발생되는 수산화마그네슘은 전해액에 비해 비중이 높아 아래쪽으로 가라앉으므로, 상기 배출구(14a)에 구비된 전자제어밸브(14b)를 개방하여 수산화마그네슘이 포함된 전해액을 배출함과 동시에, 상기 공기공급수단(70)과 전해액공급수단(60)을 이용하여 추가적으로 공기와 전해액을 공급하므로써, 셀바디(10) 내부의 전해액의 수위를 일정하게 조절한다. 이때, 전해액이 과도하게 배출되어 셀바디(10) 내부의 전해액 수위가 낮아질 경우에는 상기 제어유닛(90)이 상기 전자제어밸브(13d)를 개방하여 추가적으로 전해액을 공급하므로써, 전해액의 수위가 낮아지는 것을 방지한다.
그리고, 수산화마그네슘이 포함된 상태로 상기 배출구(14a)를 통해 배출된 전해액은 상기 저장탱크(62)로 배출된 후, 저장탱크(62)의 격판(62b)를 통과하면서 수산화마그네슘이 제거된 후, 상기 펌프(63)에 의해 다시 셀바디(10)로 공급되어 순환되며, 저장탱크(62)에 걸러진 수산화마그네슘은 별도의 환원처리를 거쳐 재활용될 수 있다.
이와같이 구성된 금속연료전지유닛은 상기 셀바디(10)에는 공기가 공급되는 공기공급포트(13b)와, 전해액이 공급되는 전해액공급포트(13c) 및 배출구(14a)가 형성되고, 상기 공기공급포트(13b)와 전해액공급포트(13c)에는 각각 공기공급수단(70)과 전해액공급수단(60)이 연결되므로, 필요에 따라 공기와 전해액을 추가적으로 공급함과 동시에 보충된 만큼의 전해액을 상기 배출구(14a)를 통해 배출하므로써, 발전시 발생되는 부산물인 수산화마그네슘을 효율적으로 제거하여 발전효율을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.
특히, 상기 공기공급수단(70)의 고압에어탱크(73)가 상기 급수관(64)에 연결되어, 전해액이 셀바디(10)로 공급되기 전에 미리 공기를 혼합하므로써, 셀바디(10)로 공급되는 공기가 전해액과 원활하게 혼합되어 전해액에 녹아들어가도록 유도할 수 있는 장점이 있다.
또한, 상기 전해액공급포트(13c) 및 배출구(14a)에는 전자제어밸브(13d,14b)가 각각 구비되며, 셀바디(10)에 구비된 수위감지센서(80)의 신호를 수신하는 제어유닛(90)을 이용하여, 상기 전자제어밸브(13d,14b)를 제어하므로써, 셀바디(10) 내부의 전해액 수위가 낮아지는 것을 방지할 수 있는 장점이 있다.
그리고, 상기 음극단자(30)는 탄성이 있는 금속판을 원통형으로 말아 구성된 콘덴서부(31)와, 상기 상부커버(13)에 고정되는 단자부(32)로 이루어져, 상기 콘덴서부(31)를 상기 금속전극체(20)의 삽입공(21)에 삽입설치하면, 상기 콘덴서부(31)의 외주면이 상기 삽입공(21)에 밀착고정된다. 따라서, 금속전극체(20)와 음극단자(30)사이의 전기전도성을 향상시킬 수 있을 뿐 아니라, 음극단자(30)가 금속전극체(20)에 견고하게 고정되는 장점이 있다.
도 1은 종래의 금속연료전지셀을 도시한 분해사시도,
도 2는 본 발명에 따른 금속연료전지유닛을 도시한 사시도,
도 3은 본 발명에 따른 금속연료전지유닛을 도시한 정면도,
도 4는 본 발명에 따른 금속연료전지유닛을 도시한 측면도,
도 5는 본 발명에 따른 금속연료전지셀을 도시한 사시도,
도 6은 본 발명에 따른 금속연료전지셀을 도시한 분해사시도,
도 7은 본 발명에 따른 금속연료전지셀의 측단면도,
도 8은 본 발명에 따른 금속연료전지셀 및 이에 연결된 전해액공급수단과 공기공급수단 및 제어유닛을 도시한 구성도,
도 9는 본 발명에 따른 금속연료전지셀의 전해액공급수단과 공기공급수단의 연결관계를 도시한 구성도이다.

Claims (5)

  1. 내부에 전해액이 주입되는 셀바디(10)와, 상기 셀바디(10)의 내부에 설치되는 금속전극체(20)와, 상기 금속전극체(20)에 연결된 음극단자(30)와, 상기 금속전극체(20)와 이격되도록 셀바디(10)에 설치되는 공기전극(40)과, 상기 공기전극(40)에 연결된 양극단자(50)를 포함하는 금속연료전지셀(C)을, 다수개 상호 직렬로 연결하여 이루어진 금속연료전지유닛에 있어서,
    상기 셀바디(10)의 상단에는 공기가 공급되는 공기공급포트(13b)와, 전해액이 공급되는 전해액공급포트(13c)가 형성되고, 상기 셀바디(10)의 하단에는 배출구(14a)가 형성되며, 상기 전해액공급포트(13c)에 연결되는 전해액공급수단(60)과, 상기 공기공급포트(13b)에 연결되는 공기공급수단(70)이 더 구비되며,
    상기 공기공급수단(70)은 에어컴프레서(71)와, 상기 에어컴프레서(71)에 연결된 저압에어탱크(72)와 고압에어탱크(73)를 포함하며, 상기 저압에어탱크(72)는 상기 공기공급포트(13b)에 연결되고, 상기 고압에어탱크(73)는 상기 전해액공급포트(13c)에 연결된 전해액공급수단(60)의 급수관(64) 중간부에 연결된 것을 특징으로 하는 금속연료전지유닛.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 전해액공급포트(13c)와 배출구(14a)에는 전자제어밸브(13d,14b)가 각각 구비되며, 상기 셀바디(10)에 구비되어 셀바디(10) 내부의 전해액의 수위를 감지하는 수위감지센서(80)와, 상기 수위감지센서(80)의 신호에 따라 상기 전자제어밸브(13d,14b)를 제어하는 제어유닛(90)이 더 구비된 것을 특징으로 하는 금속연료전지유닛.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 전해액공급수단(60)은 배출관(61)을 통해 상기 배출구(14a)에 연결되어 배출구(14a)를 통해 배출된 전해액이 저장되는 저장탱크(62)와, 상기 저장탱크(62)에 연결된 펌프(63)와, 상기 펌프(63)와 상기 전해액공급포트(13c)를 연결하는 급수관(64)을 포함하는 것을 특징으로 하는 금속연료전지유닛.
  4. 삭제
  5. 제 1항에 있어서, 상기 금속전극체(20)에는 길이방향의 삽입공(21)이 형성되며, 상기 음극단자(30)는 도전체이면서 탄성이 있는 금속판을 원통형으로 감아 구성되며 외주면에는 다수개의 돌기(31a)가 형성되어 상기 금속전극체(20)의 삽입공(21)에 삽입설치되는 콘덴서부(31)와, 상기 셀바디(10)에 결합되며 상기 콘덴서부(31)의 단부에 연결되는 단자부(32)를 포함하는 것을 특징으로 하는 금속연료전지유닛.
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