KR101358129B1 - 연료전지 배기가스 응축장치 - Google Patents

연료전지 배기가스 응축장치 Download PDF

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Abstract

연료전지 배기가스 응축장치가 개시된다. 본 발명의 실시 예에 따른 연료전지 배기가스 응축장치는 배기가스를 배출시키는 연료전지스택; 유체를 공급하는 유체공급시스템; 및 연료전지스택으로부터 유입된 배기가스에 유체를 분사시켜 배기가스에 포함된 수증기를 응축시켜 응축수로 생성하는 응축수생성부;를 포함하고, 응축수생성부는 연료전지스택으로부터 배기가스가 유입되는 유입구와, 생성된 응축수를 배출시키는 제1배출구와, 배기가스 중 응축수로 미전환된 잔여가스를 배출시키는 제2배출구가 마련된 하우징과, 하우징 내에 유체를 분사시키는 분사장치를 포함한다.

Description

연료전지 배기가스 응축장치{FUEL CELL EXHAUSTING GAS CONDENSING DEVICE}
본 발명은 연료전지 배기가스 응축장치에 관한 것이다.
최근 화석 에너지 고갈의 문제를 해결할 수 있는 대체 에너지로서 수소 에너지가 각광 받고 있으며 수소 에너지의 이용 매체인 연료전지에 대한 연구 및 개발이 활발하게 이루어지고 있다.
연료전지는 수소와 산소가 가진 화학적 에너지를 전기 에너지로 변환시키는 전기화학적 장치이다. 이러한 연료전지는 동작 온도와 주연료의 형태에 따라 알카리 연료전지(AFC), 인산형 연료전지(PAGC), 용융 탄산염 연료전지(MCFC), 고체 산화물 연료전지(SOFC), 고분자 전해질 연료전지(PEMFC) 등으로 구분된다.
예컨대, 알카리 연료전지와 고분자 전해질 연료전지는 상온~100도 이하에서 가동되고, 인산형 연료전지는 약 150도~200도 부근에서 가동된다. 그리고, 용융 탄산염 연료전지와 고체 산화물 연료전지는 고온형 연료전지로서, 일반적으로 약 600도~1000도의 고온에서 가동된다. 이러한 고온형 연료전지가 선박에서 가동되기 위해서는 고온상태의 온도를 유지해야 한다.
연료전지가 선박에 탑재될 경우, 선박으로부터 공급될 수 있는 잉여 에너지를 통하여 선박에 탑재된 연료전지시스템의 효율을 증대시킬 수 있다. 통상적으로 MBOP(Mechanical Balance of Plant), 연료전지스택 및 EBOP(Electrical Balance of Plant)를 포함하는 연료전지시스템의 성능은 연료전지스택 자체의 성능뿐 아니라, 연료전지의 주변장치 즉 BOP(Balance of Plant)의 효율적인 운전에 의해 향상될 수 있다.
한편 상술한 바와 같이, 연료전지 중에서 용융 탄산염 연료전지와 고체 산화물 연료전지는 고온형 연료전지로써, 연료전지스택에서의 반응온도가 약 600도~1000도이다. 연료전지스택의 반응온도는 연료극(anode), 공기극(cathode)에서의 배기가스 온도와 관련이 있고, 일부 열원을 회수하여 재활용한다고 하여도 통상적으로 300도 이상의 배기가스가 배출된다.
그러나, 선박에 사용되는 이러한 고온형 연료전지의 스택으로부터 배출되는 배기가스는 선박 내에서 자연 배기될 경우, 배출되는 공간의 온도가 높아져서 사고발생의 위험이 있다. 또한, 연료전지스택으로부터 배출되는 배기가스에 포함된 수증기에 의해 선박 배관 부식 등의 문제가 발생할 수 있다. 또한, 고온형 연료전지의 스택으로부터 배출되는 배기가스의 토출압력이 높지 않아 선외로 배출하기가 어려운 문제점이 있다.
본 발명의 실시 예는 연료전지스택으로부터 배출되는 배기가스에 포함된 수증기를 유체 분사를 통해 응축수로 생성하여 이를 각 시설물의 서비스 용도, 초순수 생성, 청수 생성을 위한 열원 등에 재활용하고, 응축수로 미전환된 나머지 잔여가스를 효과적으로 배출시킴으로써, 종래의 사고발생의 위험, 선박 배관 부식의 문제점 및 토출압력으로 인한 배출의 어려움을 해소시킬 수 있는 연료전지 배기가스 응축장치를 제공하고자 한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 배기가스를 배출시키는 연료전지스택; 유체를 공급하는 유체공급시스템; 및 상기 연료전지스택으로부터 유입된 상기 배기가스에 상기 유체를 분사시켜 상기 배기가스에 포함된 수증기를 응축시켜 응축수로 생성하는 응축수생성부;를 포함하고, 상기 응축수생성부는 상기 연료전지스택으로부터 상기 배기가스가 유입되는 유입구와, 상기 생성된 응축수를 배출시키는 제1배출구와, 상기 배기가스 중 상기 응축수로 미전환된 잔여가스를 배출시키는 제2배출구가 마련된 하우징과, 상기 하우징 내에 상기 유체를 분사시키는 분사장치를 포함하는 연료전지 배기가스 응축장치가 제공될 수 있다.
상기 유체공급시스템은 상기 응축수생성부에 해수를 공급하는 해수공급시스템을 포함할 수 있다.
상기 유체공급시스템은 상기 응축수생성부에 청수를 공급하는 청수공급시스템을 포함할 수 있다.
상기 청수공급시스템은 상기 제1배출구로부터 배출되는 상기 응축수를 열원으로 이용하여 해수펌프에 의해 유입된 해수를 증발시켜 증기를 생성하는 증발부와, 상기 생성된 증기를 응축시켜 상기 청수를 생성하는 청수생성부를 포함할 수 있다.
상기 청수공급시스템은 상기 생성된 청수를 저장하는 청수저장탱크를 더 포함하고, 상기 청수저장탱크에 저장된 청수는 상기 응축수생성부로 공급되고, 상기 분사장치는 상기 청수를 상기 하우징 내에 분사시켜 상기 수증기가 응축되도록 할 수 있다.
상기 제1배출구로부터 배출되는 상기 응축수를 이용하여 초순수를 생성하는 초순수생성부와 상기 생성된 초순수를 저장하는 초순수저장탱크를 더 포함할 수 있다.
상기 초순수저장탱크로부터 상기 초순수를 공급받아 연료를 개질시키는 연료공급부와, 상기 초순수저장탱크로부터 상기 초순수를 공급받아 공기를 가습시키는 공기공급부를 더 포함하고, 상기 연료공급부에 의해 개질이 이루어진 개질가스 및 상기 공기공급부에 의해 가습된 공기는 각각 상기 연료전지스택의 연료극 및 공기극에 제공될 수 있다.
상기 제2배출구를 통해 배출되는 잔여가스에 포함된 수증기를 필터링하는 워터트랩필터를 더 포함할 수 있다.
상기 워터트랩필터의 후단에 마련되어 상기 잔여가스에 포함된 유해가스를 필터링하는 가스필터를 더 포함할 수 있다.
상기 제1배출구를 통해 배출되는 상기 응축수에 용존하는 가스를 제거하는 탈기기를 더 포함할 수 있다.
상기 제1배출구를 통해 배출되는 상기 응축수를 저장하는 응축수 저장탱크와, 상기 저장된 응축수를 선박 내의 각 시설물로 제공하는 응축수 제공부와, 상기 선박 내의 각 시설물로 상기 응축수가 각각 일정량 공급되도록 제어하는 공급량 제어부를 더 포함할 수 있다.
상기 제2배출구를 통해 배출되는 잔여가스는 불활성가스이고, 상기 불활성가스를 화물의 적재 전 또는 하역 후에 화물창 내로 공급하는 불활성가스 화물창 공급시스템을 더 포함할 수 있다.
상기 하우징은 내부 양측면이 테이퍼지게 형성될 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 연료전지 배기가스 응축장치는 연료전지스택으로부터 배출되는 배기가스에 포함된 수증기를 유체 분사를 통해 응축수로 생성하여 이를 각 시설물의 서비스 용도, 초순수 생성, 청수 생성을 위한 열원 등에 재활용하고, 응축수로 미전환된 나머지 잔여가스를 효과적으로 배출시킴으로써, 종래의 사고발생의 위험, 선박 배관 부식의 문제점 및 토출압력으로 인한 배출의 어려움을 해소시킬 수 있다.
또한, 연료전지스택으로부터 배출되는 배기가스에 포함된 수증기를 유체 분사를 통해 응축수로 생성하고, 남은 잔여가스에 포함된 수증기를 필터링하여 외부로 배출시킴으로써, 수증기와 이산화탄소가 잔여가스로 배출될 경우 발생할 수 있는 선박 배관 등의 부식 문제를 해소시킬 수 있다.
또한, 연료전지스택으로부터 배출되는 배기가스에 포함된 수증기를 유체 분사를 통해 응축수로 생성하고, 남은 잔여가스에 포함된 유해가스를 필터링하여 배출시킴으로써 환경을 고려한 잔여가스 배출이 이루어질 수 있다.
또한, 연료전지스택으로부터 유입된 배기가스에 유체를 분사시켜 배기가스에 포함된 수증기를 응축시켜 응축수로 생성하는 응축수생성부의 하우징 내부 양측면이 테이퍼지게 형성되어 보다 효과적인 응축수 배출이 이루어질 수 있다.
또한, 응축수로 미전환된 나머지 잔여가스(불활성가스)를 LNG, LPG, 화학제품 등의 운반선 화물창에 공급하여 화재 예방에 적극 활용할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 연료전지 배기가스 응축장치를 도시한다.
도 2는 상기 도 1의 연료전지 배기가스 응축장치의 응축수생성부에 해수를 공급하는 해수공급시스템을 도시한다.
도 3은 상기 도 1의 연료전지 배기가스 응축장치의 응축수생성부에 청수를 공급하는 청수공급시스템을 도시한다.
도 4는 상기 도 1의 연료전지 배기가스 응축장치의 응축수를 이용하여 초순수를 생성하고, 이를 연료전지에 활용하는 방법을 도시한다.
도 5는 상기 도 1의 연료전지 배기가스 응축장치의 응축수생성부에서 배출되는 불활성가스를 이용하여 화재 발생을 예방하는 불활성가스 화물창 공급시스템을 도시한다.
이하에서는 본 발명의 실시 예들을 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 연료전지 배기가스 응축장치를 도시한다. 도 2는 도 1의 연료전지 배기가스 응축장치의 응축수생성부에 해수를 공급하는 해수공급시스템을 도시한다. 그리고, 도 3은 도 1의 연료전지 배기가스 응축장치의 응축수생성부에 청수를 공급하는 청수공급시스템을 도시한다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 연료전지 배기가스 응축장치(100)는 연료전지스택(110), 유체공급시스템(120) 및 응축수생성부(130)를 포함한다. 통상적으로 연료전지스택(110)의 배기가스는 고온(약 300도~400도)의 수증기를 약 17% 이상 포함하고 있으며, 대기압에서 0.1bar 미만으로 낮은 토출 압력을 갖고 있다. 따라서, 가스 배기가 용이하지 않고, 선체 배관의 부식을 유발할 수 있다. 본 발명의 실시 예에 따른 연료전지 배기가스 응축장치(100)는 이러한 연료전지스택(110)의 배기가스의 특성을 이용하여 효과적으로 연료전지스택(110)의 배기가스가 배출될 수 있도록 한다. 또한, 연료전지 배기가스 응축장치(100)는 연료전지스택(110)의 배기가스에 포함된 고온의 수증기를 응축시켜 다양하게 활용할 수 있다. 이하, 구체적으로 각 구성요소에 대해서 설명하기로 한다.
연료전지스택(110)은 수증기를 포함하는 배기가스를 배출시킨다. 즉, 연료전지스택(110)은 연료가스(또는 개질가스)와 공기를 공급받아 전기를 생산하고, 수증기를 포함한 배기가스를 배출한다. 연료전지스택(110)은 연료극(111)의 유입구를 통해 연료가스를 공급받고, 공기극(112)의 유입구를 통해 공기를 공급받는다. 그리고, 연료전지스택(110)은 각각의 연료극(111) 및 공기극(112)의 배출구를 통해 수증기를 포함한 배기가스를 배출시킨다. 이러한 연료전지스택(110)은 용융 탄산염 연료전지, 고체 산화물 연료전지 등과 같은 고온형 연료전지의 스택으로 구현될 수 있다.
유체공급시스템(120)은 응축수생성부(130)로 유체를 공급한다. 이때, 유체공급시스템(120)은 밸브(미도시) 등의 장치를 제어하여 적정량의 유체를 응축수생성부(130)로 공급할 수 있다.
도 2를 참조하면, 유체공급시스템(120)은 응축수생성부(130)에 해수를 공급하는 해수공급시스템(140)을 포함할 수 있다. 여기서, 해수공급시스템(140)은 해수펌프(미도시)를 이용하여 해수를 응축수생성부(130)으로 공급할 수 있다.
또한 도 3을 참조하면, 유체공급시스템(120)은 응축수생성부(130)에 청수를 공급하는 청수공급시스템(150)을 포함할 수 있다. 청수공급시스템(150)은 해수펌프(152), 증발부(154), 청수생성부(156) 및 청수저장탱크(158)를 포함한다.
먼저, 해수펌프(152)는 해수를 증발부(154)로 유입시킨다.
증발부(154)는 후술할 제1배출구(131b)로부터 배출되는 고온의 응축수를 열원으로 이용하여 해수펌프(152)에 의해 유입된 해수를 증발시켜 증기를 생성한다.
청수생성부(156)는 생성된 증기를 응축시켜 청수를 생성한다. 예컨대, 엔진 냉각수와의 열 교환 등의 방법에 의해 증기가 응축될 수 있다.
청수저장탱크(158)는 청수생성부(156)에 의해 생성된 청수를 저장한다. 여기서, 청수저장탱크(158)에 의해 저장된 청수가 응축수생성부(130)로 공급되어, 연료전지스택(110)의 배기가스에 포함된 수증기를 응축시키는데 사용될 수 있다. 상술한 청수생성부(156)에 의해 생성된 청수가 응축수생성부(130)로 공급되어, 연료전지스택(110)의 배기가스에 포함된 수증기를 응축시키는데 사용될 경우에는 청수저장탱크(158)가 생략될 수 있다.
다시 도 1을 참조하면, 응축수생성부(130)는 연료전지스택(110)으로부터 유입된 배기가스에 유체를 분사시켜 배기가스에 포함된 수증기를 응축시켜 응축수로 생성한다. 응축수생성부(130)는 하우징(131)과 하우징(131) 내에 유체를 분사시키는 분사장치(132)를 포함한다.
하우징(131)은 연료전지스택(110)으로부터 배기가스가 유입되는 유입구(131a)와, 생성된 응축수를 배출시키는 제1배출구(131b)와, 배기가스 중 응축수로 미전환된 잔여가스를 배출시키는 제2배출구(131c)를 마련할 수 있다. 하우징(131)은 내부 양측면이 테이퍼지게 형성되어, 생성된 응축수가 용이하게 배출될 수 있도록 한다.
응축수를 배출시키는 제1배출구(131b)에는, 제1배출구(131b)를 통해 배출되는 응축수에 용존하는 가스를 제거하는 탈기기(Deaerator)(133)가 마련될 수 있다. 즉, 고온의 연료전지스택(110)의 배기가스로부터 응축된 응축수는 낮은 압력 상태이기 때문에 용존 가스량이 매우 작은 양에 불과하다. 그러나, 응축수에 이산화탄소, 산소 등이 용존할 수 있으므로, 탈기기(133)에 의해 응축수에 용존하는 이들 가스를 제거할 수 있다.
그리고, 제1배출구(131b)를 통해 배출되는 응축수는 서비스 워터 제공시스템(160)에 의해 선박 내의 각 시설물로 제공되어 각 시설물의 특성에 따라 사용될 수 있다. 서비스 워터 제공시스템(160)은 제1배출구(131b)를 통해 배출되는 응축수를 저장하는 응축수 저장탱크(162)와, 저장된 응축수를 선박 내의 각 시설물로 제공하는 응축수 제공부(164)와, 선박 내의 각 시설물로 응축수가 각각 일정량 공급되도록 제어하는 공급량 제어부(166)를 포함할 수 있다. 예컨대, 응축수는 서비스 워터 제공시스템(160)에 의해 선박 내의 각 시설물로 제공되어 세탁, 식기세척, 난방 등의 용도로 이용될 수 있다.
도 4는 도 1의 연료전지 배기가스 응축장치의 응축수를 이용하여 초순수를 생성하고, 이를 연료전지에 활용하는 방법을 도시한다.
한편, 도 4를 참조하면, 제1배출구(131b)로부터 배출되는 응축수를 이용하여 초순수를 생성하는 초순수생성부(172)와, 초순수생성부(172)에 의해 생성된 초순수를 저장하는 초순수저장탱크(174)가 마련될 수 있다. 여기서, 통상적으로 초순수생성부(172)가 초순수를 생성하기 위해서는 물을 가열하여 증기를 생성하는 과정을 거쳐야 한다. 그러나, 본 발명의 실시 예에서 고온의 응축수가 제공됨으로써 초순수 생성을 위한 가열 에너지를 절약할 수 있고, 초순수 생성 과정의 효율성을 높일 수 있게 된다.
이때, 연료공급부(176)는 초순수저장탱크(174)로부터 초순수를 공급받아 연료를 개질시킨다. 그리고, 공기공급부(178)는 초순수저장탱크(174)로부터 초순수를 공급받아 공기를 가습시킨다. 연료공급부(176)에 의해 개질이 이루어진 개질가스 및 공기공급부(178)에 의해 가습된 공기는 각각 연료전지스택(110)의 연료극(111) 및 공기극(112)에 제공된다.
이와 같이, 연료전지스택(110)의 배기가스에 포함된 수증기를 응축시킨 응축수가 연료전지에 필요한 초순수를 생성하는 데에 재활용함으로써, 다량의 물이 지속적으로 공급되어야 했던 종래의 선박의 연료전지시스템에 있어서의 에너지 소모량을 줄일 수 있게 된다. 즉, 통상적으로 연료전지 시스템의 BOP에서는 항상 물이 공급되어야 하는데 이는 수증기(스팀) 개질, 자연 개질 등에서 물(H20)이 필요하고, 전기화학반응이 일어나는 연료전지스택의 각 전극에서도 반응이 효과적으로 수행되도록 하기 위해 물이 필요하기 때문이다. 이때, 물은 예컨대 전기전도도가 10 ㏁ 수준의 초순수 상태여야 한다. 종래에는 이러한 다량의 물이 지속적으로 공급되어야 하는 상황은 선박의 연료전지시스템에 있어서 큰 에너지 소모를 발생시켰다. 그러나, 상술한 바와 같이 본 발명의 실시 예를 통해 이러한 문제점을 해소시킬 수 있다.
다시 도 1을 참조하면, 연료전지스택(110)의 배기가스 중 응축수로 미전환된 잔여가스를 배출시키는 제2배출구(131c)에는, 제2배출구(131c)를 통해 배출되는 잔여가스에 포함된 수증기를 필터링하는 워터트랩필터(Water trap filter)(134)가 마련될 수 있다. 즉, 연료전지스택(110)의 배기가스 중 응축수로 미전환된 잔여가스에는 응축되지 않고 남은 수증기가 포함될 수 있다. 이때, 수증기와 이산화탄소가 잔여가스로 배출될 경우 선박 배관 등에 부식이 발생할 수 있다. 따라서, 워터트랩필터(134)는 잔여가스에 포함된 수증기를 필터링하여 사전에 선박 배관 부식 등의 문제가 발생하지 않도록 예방할 수 있다.
또한, 워터트랩필터(134)의 후단에는 잔여가스에 포함된 유해가스를 필터링하는 가스필터(136)가 마련될 수 있다. 예컨대, 가스필터(136)는 잔여가스에 포함된 일산화탄소 등의 유해가스를 제거할 수 있다.
또한, 수증기 응축이 이루어진 상술한 잔여가스는 황성분이 제거되어 불활성가스(Inert gas)로 생성된다. 이러한 불활성가스는 이후 화물창에 공급되어 화재를 예방하는 데에 사용되거나 외부로 단순 배출될 수 있다.
도 5는 도 1의 연료전지 배기가스 응축장치의 응축수생성부에서 배출되는 불활성가스를 이용하여 화재 발생을 예방하는 불활성가스 화물창 공급시스템을 도시한다.
도 5를 참조하면, 상술한 불활성가스가 원활하게 배출되도록 하는 송풍기(175)와 불활성가스 화물창 공급시스템(180)이 마련될 수 있다. 여기서, 불활성가스 화물창 공급시스템(180)은 화물의 적재 전 또는 하역 후에 화물창(미도시) 내부로 공급할 수 있다. 즉, 화재를 유발시킬 수 있는 가연성가스 화물 또는 액화가스 화물이 선박에 적재될 경우, 불활성가스 화물창 공급시스템(180)은 불활성가스를 화물창(미도시) 내부로 먼저 공급한 후 화물을 적재하여 화재를 예방할 수 있다.
또한, 불활성가스 화물창 공급시스템(180)은 화물의 하역 후에 불활성가스를 화물창(미도시) 내부로 공급하여, 화물창(미도시) 내에 잔존하는 가연성가스를 제거함으로써 화재를 예방할 수 있다.
이러한 불활성가스 화물창 공급시스템(180)은 내부의 설정된 제어값 또는 외부로부터 수신한 신호에 따라 밸브(미도시)를 제어하여 일정량의 배기가스를 화물창(미도시) 내부로 공급할 수 있다. 이와 같이, 불활성가스는 LNG, LPG, 화학제품 등의 운반선 화물창에 공급되어 화재 예방에 효과적으로 활용될 수 있다.
이하, 도 1 내지 도 5를 기초로 연료전지 배기가스 응축장치(100)의 동작 과정을 설명한다.
먼저, 연료전지스택(110)의 배기가스가 응축수생성부(130)로 유입된다. 이때, 유체공급시스템(120)은 유체를 응축수생성부(130)로 제공한다. 유체는 해수공급시스템(140,도 2 참조), 청수공급시스템(150,도3 참조)에 의해 제공되는 해수 또는 청수를 포함할 수 있다.
다음으로, 응축수생성부(130)의 분사장치(132)는 연료전지스택(110)의 배기가스에 유체(해수, 청수)를 분사하여 연료전지스택(110)의 배기가스에 포함된 수증기를 응축시킨다. 여기서, 수증기가 응축되어 응축수가 생성되고 온도가 급격히 낮아져 전체 압력이 낮아지게 되므로, 연료전지스택(110)의 배기가스가 보다 원활하게 응축수생성부(130)로 유입될 수 있다. 응축수는 유체의 분사량에 따라 예컨대 50도~90도 정도의 온도로 유지될 수 있다.
이러한 응축수는 상술한 바와 같이 각 시설물의 서비스 용도, 초순수 생성, 청수 생성을 위한 열원 등으로 재활용될 수 있다. 또한, 수증기 응축이 이루어진 나머지 잔여가스는 외부로 배출되거나, 화물창 내의 화재를 예방하는 데에 활용될 수 있다.
참고로, 도 1 내지 도 5는 응축수 및 수증기 응축이 이루어진 나머지 잔여가스를 이용하는 장치(시스템)들이 각 도면마다 개별적으로 도시되었으나, 해당 장치들이 다른 구성요소에 포함되어 다양하게 실시 형태가 변형될 수 있다. 예컨대, 도 1에서 응축수는 서비스 워터 제공시스템(160)에 의해 각 기설물의 서비스 용도로 이용되거나, 도 3의 청수공급시스템(150)의 열원 또는 도 4의 초순수 생성에 이용될 수 있고 이를 위해 각 구성요소가 서로 유기적으로 구성될 수 있다.
이상에서는 특정의 실시 예에 대하여 도시하고 설명하였다. 그러나, 본 발명은 상기한 실시 예에만 한정되지 않으며, 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이하의 청구범위에 기재된 발명의 기술적 사상의 요지를 벗어남이 없이 얼마든지 다양하게 변경 실시할 수 있을 것이다.
110: 연료전지스택 120: 유체공급시스템
130: 응축수생성부 131: 하우징
131a: 유입구 131b: 제1배출구
131c: 제2배출구 132: 분사장치
134: 워터트랩필터 136: 가스필터
140: 해수공급시스템 150: 청수공급시스템
152: 해수펌프 154: 증발부
156: 청수생성부 158: 청수저장탱크
160: 서비스 워터 제공시스템 162: 응축수 저장탱크
164: 응축수 제공부 166: 공급량 제어부
172: 초순수생성부 174: 초순수저장탱크
176: 연료공급부 178: 공기공급부
180: 불활성가스 화물창 공급시스템

Claims (13)

  1. 배기가스를 배출시키는 연료전지스택;
    유체를 공급하는 유체공급시스템; 및
    상기 연료전지스택으로부터 유입된 상기 배기가스에 상기 유체를 분사시켜 상기 배기가스에 포함된 수증기를 응축시켜 응축수로 생성하는 응축수생성부;를 포함하되,
    상기 응축수생성부는
    상기 연료전지스택으로부터 상기 배기가스가 유입되는 유입구와,
    상기 생성된 응축수를 배출시키는 제1배출구와,
    상기 배기가스 중 상기 응축수로 미전환된 잔여가스를 배출시키는 제2배출구가 마련된 하우징과,
    상기 하우징 내에 상기 유체를 분사시키는 분사장치를 포함하고,
    상기 유체공급시스템은
    상기 응축수생성부에 청수를 공급하는 청수공급시스템을 포함하고,
    상기 청수공급시스템은
    상기 제1배출구로부터 배출되는 상기 응축수를 열원으로 이용하여 해수를 증발시켜 증기를 생성하는 증발부와,
    상기 생성된 증기를 응축시켜 상기 청수를 생성하는 청수생성부를 포함하는 연료전지 배기가스 응축장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 청수공급시스템은 상기 생성된 청수를 저장하는 청수저장탱크를 더 포함하고, 상기 청수저장탱크에 저장된 청수는 상기 응축수생성부로 공급되고, 상기 분사장치는 상기 청수를 상기 하우징 내에 분사시켜 상기 수증기가 응축되도록 하는 것을 특징으로 하는 연료전지 배기가스 응축장치.
  6. 배기가스를 배출시키는 연료전지스택;
    유체를 공급하는 유체공급시스템; 및
    상기 연료전지스택으로부터 유입된 상기 배기가스에 상기 유체를 분사시켜 상기 배기가스에 포함된 수증기를 응축시켜 응축수로 생성하며, 상기 연료전지스택으로부터 상기 배기가스가 유입되는 유입구와, 상기 생성된 응축수를 배출시키는 제1배출구와, 상기 배기가스 중 상기 응축수로 미전환된 잔여가스를 배출시키는 제2배출구가 마련된 하우징과, 상기 하우징 내에 상기 유체를 분사시키는 분사장치를 포함하는 응축수생성부;
    상기 제1배출구로부터 배출되는 상기 응축수를 이용하여 초순수를 생성하는 초순수생성부; 및
    상기 생성된 초순수를 저장하는 초순수저장탱크;를 포함하는 연료전지 배기가스 응축장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 초순수저장탱크로부터 상기 초순수를 공급받아 연료를 개질시키는 연료공급부와,
    상기 초순수저장탱크로부터 상기 초순수를 공급받아 공기를 가습시키는 공기공급부를 더 포함하고,
    상기 연료공급부에 의해 개질이 이루어진 개질가스 및 상기 공기공급부에 의해 가습된 공기는 각각 상기 연료전지스택의 연료극 및 공기극에 제공되는 것을 특징으로 하는 연료전지 배기가스 응축장치.
  8. 제1항 또는 제6항에 있어서,
    상기 제2배출구를 통해 배출되는 잔여가스에 포함된 수증기를 필터링하는 워터트랩필터를 더 포함하는 연료전지 배기가스 응축장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 워터트랩필터의 후단에 마련되어 상기 잔여가스에 포함된 유해가스를 필터링하는 가스필터를 더 포함하는 연료전지 배기가스 응축장치.
  10. 제1항 또는 제6항에 있어서,
    상기 제1배출구를 통해 배출되는 상기 응축수에 용존하는 가스를 제거하는 탈기기를 더 포함하는 연료전지 배기가스 응축장치.
  11. 제1항 또는 제6항에 있어서,
    상기 제1배출구를 통해 배출되는 상기 응축수를 저장하는 응축수 저장탱크와,
    상기 저장된 응축수를 선박 내의 각 시설물로 제공하는 응축수 제공부와,
    상기 선박 내의 각 시설물로 상기 응축수가 각각 일정량 공급되도록 제어하는 공급량 제어부를 더 포함하는 연료전지 배기가스 응축장치.
  12. 제1항 또는 제6항에 있어서,
    상기 제2배출구를 통해 배출되는 잔여가스는 불활성가스이고, 상기 불활성가스를 화물의 적재 전 또는 하역 후에 화물창 내로 공급하는 불활성가스 화물창 공급시스템을 더 포함하는 연료전지 배기가스 응축장치.
  13. 제1항 또는 제6항에 있어서,
    상기 하우징은
    내부 양측면이 테이퍼지게 형성된 것을 특징으로 하는 연료전지 배기가스 응축장치.
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