KR101387734B1 - 수소 발생 장치 및 이를 포함하는 연료 전지 시스템 - Google Patents

수소 발생 장치 및 이를 포함하는 연료 전지 시스템 Download PDF

Info

Publication number
KR101387734B1
KR101387734B1 KR1020070066517A KR20070066517A KR101387734B1 KR 101387734 B1 KR101387734 B1 KR 101387734B1 KR 1020070066517 A KR1020070066517 A KR 1020070066517A KR 20070066517 A KR20070066517 A KR 20070066517A KR 101387734 B1 KR101387734 B1 KR 101387734B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
water
reaction vessel
hydrogen
metal hydride
complex metal
Prior art date
Application number
KR1020070066517A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20090003668A (ko
Inventor
공상준
Original Assignee
삼성에스디아이 주식회사
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 삼성에스디아이 주식회사 filed Critical 삼성에스디아이 주식회사
Priority to KR1020070066517A priority Critical patent/KR101387734B1/ko
Priority to US12/076,217 priority patent/US8389169B2/en
Publication of KR20090003668A publication Critical patent/KR20090003668A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101387734B1 publication Critical patent/KR101387734B1/ko

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
    • H01M8/06—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues
    • H01M8/0606—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues with means for production of gaseous reactants
    • H01M8/065—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues with means for production of gaseous reactants by dissolution of metals or alloys; by dehydriding metallic substances
    • 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
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B3/00—Hydrogen; Gaseous mixtures containing hydrogen; Separation of hydrogen from mixtures containing it; Purification of hydrogen
    • C01B3/02—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen
    • C01B3/06—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of inorganic compounds containing electro-positively bound hydrogen, e.g. water, acids, bases, ammonia, with inorganic reducing agents
    • C01B3/065—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of inorganic compounds containing electro-positively bound hydrogen, e.g. water, acids, bases, ammonia, with inorganic reducing agents from a hydride
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B3/00—Hydrogen; Gaseous mixtures containing hydrogen; Separation of hydrogen from mixtures containing it; Purification of hydrogen
    • C01B3/02—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen
    • C01B3/06—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of inorganic compounds containing electro-positively bound hydrogen, e.g. water, acids, bases, ammonia, with inorganic reducing agents
    • C01B3/12—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of inorganic compounds containing electro-positively bound hydrogen, e.g. water, acids, bases, ammonia, with inorganic reducing agents by reaction of water vapour with carbon monoxide
    • C01B3/16—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of inorganic compounds containing electro-positively bound hydrogen, e.g. water, acids, bases, ammonia, with inorganic reducing agents by reaction of water vapour with carbon monoxide using catalysts
    • 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
    • H01M8/04082—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration
    • H01M8/04201—Reactant storage and supply, e.g. means for feeding, pipes
    • H01M8/04208—Cartridges, cryogenic media or cryogenic reservoirs
    • 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
    • H01M8/06—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues
    • H01M8/0606—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues with means for production of gaseous reactants
    • H01M8/0656—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues with means for production of gaseous reactants by electrochemical means
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/06—Integration with other chemical processes
    • C01B2203/066—Integration with other chemical processes with fuel cells
    • 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
    • Y02E60/36—Hydrogen production from non-carbon containing sources, e.g. by water electrolysis
    • 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

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Fuel Cell (AREA)

Abstract

본 발명의 예시적인 실시예에 따른 수소 발생 장치는, 물을 저장하는 물 저장용기와, 착금속 수소화물 및 촉매가 혼합된 고체연료를 수용하는 반응용기와, 상기 물 저장용기 및 상기 반응용기와 연결되게 설치되어 상기 물을 상기 반응용기 내부로 공급하는 물 공급원을 포함한다.
수소, 발생장치, 착금속수소화물, 붕소수소화나트륨, 나트륨보로하이드라이드, 부산물, 나트륨메타보레이트, 물저장용기, 반응용기, 물공급원

Description

수소 발생 장치 및 이를 포함하는 연료 전지 시스템 {HYDROGEN GENERATOR AND FUEL CELL SYSTEM WITH THE SAME}
본 발명은 연료 전지 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 붕소수소화나트륨(NaBH4)의 가수분해 반응에 의해 수소 가스를 발생시키는 수소 발생 장치에 관한 것이다.
알려진 바와 같이, 연료 전지(Fuel Cell)는 연료와 산화제 가스를 이용하여 전기 에너지를 발생시키는 발전장치이다.
이러한 연료 전지는 크게, 고분자 전해질형 연료 전지(Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cell)와, 직접 산화형 연료 전지(Direct Oxidation Membrane Fuel Cell)로 구분할 수 있다. 이 중에서 고분자 전해질형 연료 전지는 별도 제공된 수소 가스와 산화제 가스의 전기 화학적인 반응에 의해 전기 에너지를 발생시킨다.
상기 수소 가스가 화학 반응에 의하여 발생될 수 있다는 것은 알려져 있다. 예컨대, 붕소수소화나트륨(NaBH4)과 같은 연료의 가수분해 반응은 수소 가스의 발생을 위하여 흔히 사용되어 왔다.
이와 같이 붕소수소화나트륨(NaBH4)의 가수분해 반응에 의해 수소 가스를 발생시키는 종래의 수소 발생 장치는 붕소수소화나트륨(NaBH4)과 물이 혼합된 연료 수용액에 촉매를 투입하는 구조를 예로 들 수 있다. 또한, 종래의 수소 발생 장치는 촉매가 수용된 반응기에 연료와 물을 공급하는 구조, 및 고체 상태의 붕소수소화나트륨(NaBH4)이 수용된 반응기에 촉매 수용액을 공급하는 구조를 예로 들 수 있다.
그런데, 종래의 수소 발생 장치는 붕소수소화나트륨(NaBH4)과 물이 혼합된 연료 수용액에 촉매를 투입하기 때문에, 그 연료 수용액에 나트륨 메타보레이트(NaBO2)과 같이 점도가 큰 부산물이 생성됨에 따라 이러한 부산물로 인해 연료의 이용률이 낮고, 수소 발생 속도를 조절하기 어려운 문제점이 있었다.
또한, 종래의 수소 발생 장치는 촉매가 수용된 반응기에 연료와 물을 공급하거나 고체 상태의 붕소수소화나트륨(NaBH4)이 수용된 반응기에 촉매 수용액을 공급하기 때문에, 연료 전지에서 배출되는 물을 반응기에 공급하여 재활용할 경우 시간이 지남에 따라 상기 재활용된 물에 의해 연료의 농도나 촉매의 농도가 변화하게 되는 문제점이 있었다.
본 발명의 실시예는 연료의 이용률이 높고 수소 가스 발생량을 용이하게 제어할 수 있으며, 연료 전지에서 배출되는 물을 재활용하더라도 연료의 농도나 촉매의 농도가 변화되지 않는 연료 카트리지, 이를 포함하는 수소 발생 장치 및 방법을 제공한다.
또한, 본 발명의 실시예는 수소 발생 장치를 포함하는 연료 전지 시스템을 제공한다.
본 발명의 예시적인 실시예에 따른 수소 발생 장치는, 물을 저장하는 물 저장용기와, 착금속 수소화물 및 촉매가 혼합된 고체연료를 수용하는 반응용기와, 상기 물 저장용기 및 상기 반응용기와 연결되게 설치되어 상기 물을 상기 반응용기 내부로 공급하는 물 공급원을 포함한다.
상기 수소 발생 장치는, 상기 착금속 수소화물과 상기 물의 가수분해 반응을 상기 촉매로서 가속화하여 수소 가스를 발생시킬 수 있다.
상기 수소 발생 장치는, 상기 물의 공급량에 따라 상기 수소 가스의 발생량이 변화하는 구조일 수 있다.
상기 수소 발생 장치에 있어서, 상기 반응용기는 일정 용적의 수용 공간을 가지면서 상호 연통하는 복수의 셀들이 상기 수용 공간에 구획 형성될 수 있다. 이 경우 상기 복수의 셀들은 다공성을 지닌 메쉬부재에 의해 형성될 수 있다. 또한, 상기 복수의 셀들은 다층으로 구성될 수 있다.
상기 수소 발생 장치는, 상기 고체연료가 상기 복수의 셀들에 각각 수용되며, 다수의 볼 형태로서 이루어질 수 있다.
상기 수소 발생 장치에 있어서, 상기 고체연료는 다수의 볼 형태로서 이루어지며, 지지체의 표면에 상기 착금속 수소화물이 코팅되고 상기 착금속 수소화물의 표면에 상기 촉매가 형성될 수 있다.
상기 수소 발생 장치에 있어서, 상기 반응용기는 상기 수소 가스를 배출하는 수소 가스 배출부와, 상기 가수분해 반응에 의해 생성되는 부산물을 배출하는 부산물 배출부를 포함할 수 있다.
상기 수소 발생 장치에 있어서, 상기 반응용기는 상기 부산물 배출부와 연결 형성되어 상기 부산물을 저장하는 부산물 저장부를 포함할 수 있다.
상기 수소 발생 장치에 있어서, 상기 물 저장용기는 파우치 형태로 이루어질 수 있다. 이 경우 상기 물 저장용기는 카트리지일 수 있다.
상기 수소 발생 장치에 있어서, 상기 물 저장용기는 상기 물을 배출하는 물 배출부를 포함할 수 있다. 이 경우 상기 물 배출부는 상기 반응용기에 연결될 수 있다.
상기 수소 발생 장치에 있어서, 상기 물 저장용기는 상기 물이 주입되는 물 주입부를 포함할 수 있다. 이 경우 상기 물 주입부는 상기 수소 가스를 소비하여 수분을 배출하는 연료 전지와 연결될 수 있다.
상기 수소 발생 장치에 있어서, 상기 물 공급원은 상기 물 저장용기와 연결 되게 설치되어 상기 물을 상기 반응용기 내부로 압송시키기 위한 펌프를 포함할 수 있다.
상기 수소 발생 장치에 있어서, 상기 물 공급원은 상기 펌프와 연결되게 설치되며, 상기 반응용기 내부에 배치되어 상기 물을 상기 반응용기 내부에 분무 형태로서 분사하는 분무 노즐을 더욱 포함할 수 있다.
상기 수소 발생 장치는, 상기 착금속 수소화물이 나트륨 보로하이드라이드(NaBH4)일 수 있다.
상기 수소 발생 장치는, 상기 부산물의 주성분이 나트륨 메타보레이트(NaBO2)일 수 있다.
또한, 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 연료 카트리지는, 착금속 수소화물 및 촉매가 혼합된 고체연료를 수용하는 반응용기를 포함하며, 상기 반응용기는 물을 제공받아 상기 착금속 수소화물과 상기 물의 가수분해 반응에 의해 수소 가스를 발생시키는 구조로 이루어진다.
상기 연료 카트리지에 있어서, 상기 반응용기는 그 내부 공간을 상호 독립적인 복수의 셀들로서 구획하는 메쉬부재를 포함하며, 상기 고체연료는 상기 각 셀에 수용될 수 있다.
상기 연료 카트리지에 있어서, 상기 고체연료는 다수의 볼 형태로서 이루어지며, 지지체의 표면에 상기 착금속 수소화물이 코팅되고 상기 착금속 수소화물의 표면에 상기 촉매가 형성될 수 있다.
상기 연료 카트리지에 있어서, 상기 반응용기는 상기 수소 가스를 배출하는 수소 가스 배출부와, 상기 가수분해 반응에 의해 생성되는 부산물을 배출하는 부산물 배출부와, 상기 부산물 배출부와 연결 형성되어 상기 부산물을 저장하는 부산물 저장부를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 연료 전지 시스템은, 수소 가스를 발생시키기 위한 수소 발생 장치와, 상기 수소 가스를 이용하여 전기 에너지를 발생시키기 위한 연료 전지를 포함하며, 상기 수소 발생 장치는 물을 저장하는 물 저장용기와, 착금속 수소화물 및 촉매가 혼합된 고체연료를 수용하는 반응용기와, 상기 물 저장용기 및 상기 반응용기와 연결되게 설치되어 상기 물을 상기 반응용기 내부로 공급하는 물 공급원을 포함한다.
상기 연료 전지 시스템은, 상기 연료 전지 및 상기 물 저장용기와 연결되게 설치되어 상기 연료 전지에서 배출되는 수증기를 물로 응축하고, 이 물을 상기 물 저장용용기에 제공하기 위한 응축기를 더욱 포함할 수 있다.
상기 연료 전지 시스템은, 상기 반응용기가 연료 카트리지로서 이루어질 수 있다.
상기 연료 전지 시스템에 있어서, 상기 반응용기는 그 내부 공간을 상호 독립적인 복수의 셀들로서 구획하는 메쉬부재를 포함하며, 상기 고체연료는 상기 각 셀에 수용되는 다수의 볼 형태로서 이루어질 수 있다.
상기 연료 전지 시스템에 있어서, 상기 물 공급원은 분무기를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 수소 발생 방법은, 연료 전지에 사용되는 수소 가스를 발생시키기 위한 것으로서, 상기 수소 발생 장치를 준비하고, 상기 물 공급원에 의해 물을 상기 반응용기에 제공하며, 상기 착금속 수소화물과 상기 물의 가수분해 반응에 의해 수소 가스를 발생한다.
상기 수소 발생 방법은, 상기 물의 공급량을 조절하여 상기 수소 가스의 발생량을 조절할 수 있다.
상기 수소 발생 방법에 있어서, 상기 반응용기는 상기 가수분해 반응에 의해 40~70℃를 유지할 수 있다.
상기 수소 발생 방법은, 상기 연료 전지에서 배출되는 수분을 상기 물 저장용기에 제공할 수도 있다.
상술한 바와 같은 본 발명의 실시예에 의하면, 착금속 수소화물과 촉매가 혼합된 고체 연료를 수용하는 반응용기로 물을 공급하여 착금속 수소화물의 가수분해 반응에 의해 수소 가스를 발생시킬 수 있으며, 반응용기에 제공되는 물의 공급량을 조절하여 수소 가스의 발생량을 제어할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 의하면, 반응용기의 수용 공간에 대해 볼 형태의 고체 연료가 복수의 셀들 내부에 분산 수용됨에 따라, 각 셀의 내부에서 착금속 수소화물과 물의 가수분해 반응에 의해 생성되는 부산물을 더욱 용이하게 배출할 수 있다. 따라서, 본 실시예에서는 부산물에 의해 고체 연료의 활성점을 막는 현상을 줄일 수 있으므로, 연료의 이용률을 높일 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 의하면, 연료 전지에서 배출되는 물을 재활용할 수 있으므로, 연료의 농도나 촉매의 농도를 변화시키지 않으면서 시스템의 성능 효율을 향상시킬 수 있다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
도 1은 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 연료 전지 시스템의 구성을 개략적으로 도시한 블록도이다.
도 1을 참조하면, 본 실시예에 의한 연료 전지 시스템(100)은 고체 연료의 화학 반응을 통하여 일산화탄소를 전혀 함유하고 있지 않은 수소 가스를 발생시키고, 그 수소 가스를 연료 전지(50)에 제공할 수 있는 구조로 이루어진다.
여기서, 연료 전지(50)는 수소 가스 및 별도 제공된 산화제 가스의 전기 화학적인 반응에 의해 전기 에너지를 발생시키는 통상적인 구조의 고분자 전해질형 연료 전지(Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cell: PEMFC)로서 구성될 수 있다.
본 시스템(100)은 다음과 같은 각종 유니트로 구성될 수 있고, 이 유니트들은 시스템의 외관을 이루는 하나의 하우징(도면에 도시되지 않음)에 모두 내장될 수 있으며, 각각의 하우징에 내장된 형태일 수도 있다. 또한, 각각의 유니트는 컨트롤러(도면에 도시되지 않음)에 의해 제어된다.
이러한 연료 전지 시스템(100)은 착금속 수소화물(complex metal hydrides)과 물의 가수분해 반응을 촉매로서 가속화하여 수소 가스를 발생시키는 수소 발생 장치(10)와, 산화제 가스를 연료 전지(50)에 제공하는 산화제 가스 공급부(70)를 포함한다.
수소 발생 장치(10)는 연료 전지(50)와 연결되게 설치되며, 상기 가수분해 반응에 의해 생성된 수소 가스를 연료 전지(50)에 제공한다. 이러한 수소 발생 장치(10)의 구성은 도 2를 참조하여 뒤에서 더욱 자세하게 설명하기로 한다.
산화제 가스 공급부(70)는 산화제 가스로서 공기를 연료 전지(50)로 공급하기 위한 것이다. 산화제 가스 공급부(70)는 연료 전지(50)와 연결되는 통상적인 공기 펌프(71)를 구비하는 바, 이 공기 펌프(71)는 공기를 흡입하고 그 공기를 연료 전지(50)로 압송시키는 기능을 하게 된다.
도 2는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 수소 발생 장치의 구성을 개략적으로 도시한 블록도이다.
도 2를 참조하면, 본 실시예에 의한 수소 발생 장치(10)는 고체 형태의 착금속 수소화물이 수용된 용기 내부로 물을 공급하여 그 착금속 수소화물의 가수분해에 의해 수소 가스를 방출시키고, 그 수소 가스를 연료 전지(50: 도 1)에 제공할 수 있는 구조로 이루어진다.
이러한 수소 발생 장치(10)는 물을 저장하는 물 저장용기(21)와, 착금속 수소화물 및 촉매가 혼합된 고체 연료를 수용하는 반응용기(31)와, 물 저장용기(21)에 저장된 물을 반응용기(31) 내부로 공급하기 위한 물 공급원(40)을 포함한다.
물 저장용기(21)는 소정 용량의 물을 저장할 수 있는 파우치 형태로 이루어지며, 언급한 바 있는 하우징(도면에 도시되지 않음)의 내부에 선택적으로 착탈될 수 있는 물 카트리지(20)로서 구성된다. 이 물 저장용기(21)는 물을 배출시키기 위한 물 배출부(22)를 구비하고 있다. 물 배출부(22)는 파이프 라인에 의해 반응용기(31)와 연결된다.
여기서, 물 저장용기(21)를 파우치 형태로 구성하는 이유는 물 저장용기(21)의 오리엔테이션 프리(orientation free)를 감안한 것으로, 연료 전지 시스템(100: 도 1)의 위치에 관계 없이 물 배출부(22)를 통해 물을 용이하게 배출시키기 위함이다. 또한, 물 저장용기(21)가 카트리지로서 구성됨에 따라, 본 실시예에서는 물 저장용기(21)의 설치 및 교체가 용이하다.
반응용기(31)는 착금속 수소화물 및 촉매가 혼합된 고체 연료를 수용할 수 있는 수용 공간을 가지면서 하우징의 내부에 선택적으로 착탈될 수 있는 연료 카트리지(30)로서 구성된다. 이 반응용기(31)는 파이프 라인에 의해 물 저장용기(21)의 물 배출부(22)와 연결된다. 이와 같이 반응용기(31)가 카트리지로서 구성됨에 따라, 본 실시예에서는 반응용기(31)의 설치 및 교체가 용이하다.
이러한 반응용기(31)의 구성은 도 4 및 도 5를 참조하여 뒤에서 더욱 설명하기로 한다.
물 공급원(40)은 물 저장용기(21)에 저장된 물을 반응용기(31)의 내부로 압송시키기 위한 펌프(41)를 포함한다. 이 펌프(41)는 물 저장용기(21)와 반응용기(31) 사이에 연결된 파이프 라인에 설치된다.
본 실시예에서, 물 공급원(40)은 물 저장용기(21)로부터 배출되는 물을 반응용기(31)의 내부에 분무 형태로 분사하기 위한 분무기(43)를 더욱 포함한다. 이 분무기(43)는 도면에 일점 쇄선으로 도시된 바와 같이, 실질적으로 펌프(41)와 연결되면서 반응용기(31)의 내부에 배치되는 분무 노즐(45)을 구비한다.
분무 노즐(45)은 펌프(41)에 의해 물 저장용기(21)로부터 압송되는 물을 비산시켜 분무 형태로 미립자화 하는 노즐 몸체로서 구비된다. 이를 위해 분무 노즐(45)에는 도 3에 도시된 바와 같이, 물을 반응용기(31)의 내부로 분출시키기 위한 다수의 미세 구멍(47)을 형성하고 있다.
이러한 분무 노즐(45)은 반응용기(31)에 연결된 파이프 라인과 연통하며, 끝 부분이 폐쇄된 원형 파이프 형태의 노즐 몸체에 다수의 미세 구멍들(47)이 형성된 것으로, 도면에서와 같이 반응용기(31)의 내부에 그 반응용기(31)의 높이 방향을 따라 길게 배치된다.
한편, 본 실시예에 의한 수소 발생 장치(10)는 물 저장용기(21)로부터 반응용기(31)의 내부에 제공되는 물의 공급량을 조절함으로써 착금속 수소화물과 물의 가수분해 반응에 의해 생성되는 수소 가스의 발생량을 제어할 수 있다.
이를 위해 펌프(41)와 반응용기(31) 사이에 연결된 파이프 라인에는 그 파이프 라인을 통해 반응용기(31)로 공급되는 물의 유량을 조절할 수 있는 밸브(91)를 설치하고 있다. 이 밸브(91)는 컨트롤러(도면에 도시되지 않음)에 의해 제어되면서 파이프 라인의 개방 정도를 조절할 수 있는 통상적인 구조의 솔레노이드 밸브를 구비한다.
따라서, 컨트롤러(도면에 도시되지 않음)가 소정의 제어 신호를 밸브(91)에 인가하게 되면, 밸브(91)는 그 제어 신호에 의해 동작되면서 파이프 라인의 개방 정도를 조절하게 된다. 즉, 본 실시예에 의한 수소 발생 장치(10)는 컨트롤러를 통해 밸브(91)를 제어함으로써 기설정된 시간 동안 반응용기(31)로 공급되는 물의 유량을 조절할 수 있게 된다.
이로써, 본 실시예에서는 물 저장용기(21)로부터 반응용기(31)로 공급되는 물의 공급량을 밸브(91)로서 조절함에 따라, 착금속 수소화물과 물의 가수분해 반응에 의해 발생되는 수소 가스의 발생량을 제어할 수 있게 된다. 이는 물이 수소 생성 반응을 제어하는 인자이고, 착금속 수소화물과 물이 화학양론적 양으로서 가수분해 반응이 이루어지기 때문에, 물의 공급량에 따라 수소 가스의 발생량을 조절할 수 있는 것이다.
도 4은 도 2에 도시된 반응용기를 나타내 보인 사시도이고, 도 5는 도 4의 개략적인 단면 구성도이다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 본 실시예에 의한 반응용기(31)는 착금속 수소화물 및 촉매가 혼합된 고체 연료(32)를 수용하기 위한 것이다. 이 반응용기(31)는 물 공급원(40: 도 2)에 의해 물을 제공받아 착금속 수소화물의 가수분해 반응으로서 수소 가스와 소정의 부산물을 발생시키고, 그 수소 가스와 부산물을 배출시킬 수 있는 구조로 이루어진다.
이러한 착금속 수소화물과 물의 가수분해 반응은 다음과 같이 표현될 수 있다.
MBH4 + 2H2O --> 4H2 + MBO2
상기 화학식에 있어, MBH4는 착금속 수소화물로서 붕소수소화 금속(metal borohydride)을 나타내며, MBO2는 착금속 수소화물과 물의 가수분해 반응에 의해 생성되는 부산물의 주성분으로서 금속 메타보레이트(metal metaborate)를 나타낸다.
여기서, M은 예컨대 인듐, 나트륨 또는 칼륨을 포함하는 주기율표의 그룹 Ⅰ에서 선택되는 알칼리 금속이다. 어떤 경우에, M은 암모늄 또는 유기기일 수도 있다. B는 예컨대 붕소, 알루미늄 및 갈륨을 포함하는 주기율표의 그룹 13으로부터 선택되는 원소이다. H는 수소이다.
착금속 수소화물은 예컨대 붕소수소화나트륨(NaBH4)(나트륨 보로하이드라이드: sodium borohydride)를 포함할 수 있다. 그러나, 본 실시예에서는 착금속 수소화물이 붕소수소화나트륨를 포함하는 것에 한정되지 않고 비한정적인 예로서, LiBH4, KBH4, NH4BH4, (CH3)4NH4BH4, NaAlH4, KAlH4, NaGaH4, LiGaH4, KGaH4 및 이들의 조합일 수도 있다.
부산물은 착금속 수소화물이 붕소수소화나트륨인 경우 예컨대, 나트륨 메타보레이트(sodium metaborate)(NaBO2)를 주성분으로 한다.
본 실시예에서, 고체 연료(32)는 다수의 볼 형태로서 이루어지며, 반응용기(31)의 내부에 수용된다. 이러한 고체 연료(32)는 구형의 지지체(32a) 표면에 착 금속 수소화물(32b)이 코팅 형성되고, 그 착금속 수소화물(32b)의 표면에 촉매(32c)가 분산되게 형성된 펠릿 형태로 이루어진다.
여기서, 촉매(32c)는 착금속 수소화물과 물의 가수 분해 반응을 촉진시키기 위한 것으로, 루테늄, 코발트, 니켈 또는 철로 이루어진 통상적인 전이 금속을 포함할 수 있다.
본 실시예에 의한 반응용기(31)는 일정 용적의 수용 공간을 가지면서 상호 연통하는 복수의 셀들(33)이 상기 수용 공간에 구획 형성된 구조로 이루어진다. 이 경우, 상기 복수의 셀들(33)에는 고체 연료(32)가 각각 수용되고, 반응용기(31)의 내부에는 분무 노즐(45)이 그 반응용기(31)의 높이 방향으로 길게 배치되고 있다.
복수의 셀들(33)은 반응용기(31)의 수용 공간에 대해 평면 방향으로 복수개 형성되고, 그 반응용기(31)의 높이 방향을 따라 다층으로서 구성되며, 다공성을 지닌 메쉬부재(35)에 의해 형성될 수 있다. 이 메쉬부재(35)는 mm단위의 크기를 가진 다수의 구멍들(35a)을 형성하고 있는 채 형태의 격막으로 이루어진다.
여기서, 고체 연료(32)는 볼 형태로 이루어지므로, 복수의 셀들(33) 내부에서 메쉬부재(35)의 구멍들(35a)에 걸쳐지도록 분산되게 배치되며, 그 단위의 셀(33) 영역에서 자유롭게 움직일 수 있는 상태로 수용된다.
이와 같이 다수의 구멍들(35a)이 형성된 메쉬부재(35)를 이용하여 반응용기(31)의 수용 공간에 복수의 셀들(33)을 형성하고 각각의 셀(33) 내부에 고체 연료(32)를 분산 수용함에 따라, 본 실시예에서는 분무 노즐(45)을 통해 분사되는 분무 형태의 물을 각 셀(33) 내부의 고체 연료(32)에 골고루 제공할 수 있다.
또한, 본 실시예에서는 반응용기(31)의 수용 공간에 대해 볼 형태의 고체 연료(32)가 각 셀(33)의 내부에 분산 수용됨에 따라, 각 셀(33)의 내부에서 고체 연료(32)의 착금속 수소화물(32b)과 물의 가수분해 반응에 의해 생성되는 부산물을 더욱 용이하게 배출할 수 있다.
즉, 본 실시예는 고체 연료(32)가 반응용기(31)의 수용 공간의 전체 영역에 수용되는 비교예와 비교할 때, 고체 연료(32)가 각 셀(33)의 내부에 분산 수용됨에 따라 상기 비교예에 비해 부산물의 배출 능력을 더욱 향상시킬 수 있다. 이로 인해 본 실시예에서는 상기 부산물에 의해 고체 연료(32)의 활성점을 막는 현상 즉, 고체 연료(32)에 대한 물의 접근을 방해하는 현상을 줄일 수 있다.
본 실시예에서, 반응용기(31)는 고체 연료(32)의 착금속 수소화물(32b)과 물의 가수분해 반응에 의해 생성되는 수소 가스 및 부산물을 배출시키기 위한 수소 가스 배출부(36)와 부산물 배출부(37)를 각각 형성하고 있다. 이에 더하여, 반응용기(31)는 부산물 배출부(37)와 연결되면서 부산물을 저장하는 부산물 저장부(38)를 형성하고 있다.
여기서, 부산물은 착금속 수소화물이 붕소수화나트륨(NaBH4)인 경우, 나트륨 메타보레이트(NaBO2) 및 물의 혼합물인데 이것은 슬러리, 균질한 용액 또는 불균질한 혼합물일 수 있다.
수소 가스 배출부(36)는 파이프 라인에 의해 연료 전지(50: 도 1)와 연결된다.
부산물 배출부(37)는 반응용기(31)에 일체로서 형성되며, 그 반응용기(31)의 수용 공간과 상호 연통된다. 이 부산물 배출부(37)는 복수의 셀들(33) 내부에서 고체 연료(32)의 착금속 수소화물(32b)과 물의 가수분해 반응에 의해 생성되는 부산물, 및 반응하고 남은 물의 혼합물을 포집하고 그 혼합물을 중력에 의해 부산물 저장부(38)로 흘려 보낼 수 있는 깔때기 형태로 이루어진다.
부산물 저장부(38)는 부산물 배출부(37)와 일체로 연결되며, 그 부산물 배출부(37)와 연통되면서 부산물 배출부(37)를 통해 배출되는 상기 혼합물을 수집 저장한다.
도면에서 미설명된 참조부호 39는 반응용기(31)의 내부로 물을 주입하기 위한 물 주입부를 나타낸다.
상기와 같이 구성되는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 연료 전지 시스템의 동작 및 수소 발생 장치에 의한 수소 발생 방법을 상세하게 설명하면 다음과 같다.
우선, 물 저장용기(21)에 저장된 물은 펌프(41)의 펌핑 압력에 의해 물 배출부(22)를 통해 배출되고, 파이프 라인을 따라 반응용기(31) 내부의 분무 노즐(45)로 압송된다.
이 과정에서, 밸브(91)는 컨트롤러(도면에 도시되지 않음)에 의해 제어되어 파이프 라인의 개방 정도를 조절함으로써 분무 노즐(45)로 압송되는 물의 공급량을 조절할 수 있다.
이어서, 분무 노즐(45)은 미세 구멍들(47)을 통해 물을 미립자화 된 분무 형 태로 분사한다. 그러면, 물은 복수의 셀들(33) 내부로 비산되면서 그 셀들(33) 내부에 수용된 고체 연료(32)와 접촉한다.
이 경우 본 실시예에서는 다수의 구멍들(35a)이 형성된 메쉬부재(35)를 이용하여 반응용기(31)의 수용 공간에 복수의 셀들(33)을 형성하고 각각의 셀(33) 내부에 고체 연료(32)를 분산 수용함에 따라, 분무 노즐(45)을 통해 분사되는 물을 각 셀(33) 내부의 고체 연료(32)에 골고루 제공할 수 있다.
따라서, 반응용기(31)의 셀들(33) 내부에서는 고체 연료(32)의 착금속 수소화물(32b) 예컨대 붕소수소화나트륨(NaBH4)과 물의 가수분해 반응이 촉매(32c)에 의해 가속화되면서 수소 가스 및, 나트륨 메타보레이트(NaBO2)와 같은 부산물을 발생시킨다.
이와 같이 붕소수소화나트륨을 사용하여 생성된 수소 가스는 통상 탄소 함유 불순물이 없는 높은 순도이고 높은 습기를 갖는 것으로 밝혀졌다. 즉, 붕소수소화나트륨에 의하여 생성된 가스 스트림에서는 일산화탄소를 전혀 함유하고 있지 않다. 이러한 특징은 대부분의 연료 전지 특히, 고분자 전해질형 연료 전지(PEMFC)는 높은 품질의 수소 가스를 필요로 하고 일산화탄소가 연료 전지의 촉매를 무력하게 하여 결국 연료 전지에서 오류를 일으킬 것이기 때문에 매우 주목할 만하다.
이 과정에서, 분무 노즐(45)로 압송되는 물의 공급량이 밸브(91)에 의해 조절됨에 따라, 착금속 수소화물(32b)과 물의 가수분해 반응에 의해 생성되는 수소 가스의 발생량은 물의 공급량에 따라 조절될 수 있음은 자명한 사실이다.
다음, 수소 가스는 수소 가스 배출부(36)를 통해 배출되고, 별도의 파이프 라인을 통해 연료 전지(50)로 공급된다.
이와 동시에, 부산물은 복수의 셀들(33)을 구획하는 메쉬부재(35)의 구멍들(35a)을 통해 흘러 내리면서 부산물 배출부(37)를 통해 배출되고, 최종적으로는 부산물 저장부(38)에 저장된다. 이 경우 본 실시예에서는 반응용기(31)의 수용 공간에 대해 볼 형태의 고체 연료(32)가 각 셀(33)의 내부에 분산 수용됨에 따라, 상기 부산물을 더욱 용이하게 배출할 수 있다.
이러는 과정을 거치는 동안, 반응용기(31)의 내부에는 상기 가수분해 반응의 발열 특성 때문에 대략 40~70℃의 온도 범위를 유지한다. 이러한 온도 범위는 착금속 수소화물과 물의 가수분해 반응에 의해 생성된 부산물이 고체 연료(32)와 쉽게 분리되면서 부산물 배출부(37)로 흘러 내려가게 할 수 있는 온도를 의미한다.
한편, 수소 가스가 연료 전지(50)에 공급되는 과정에서, 산화제 가스 공급부(70)는 공기를 흡입하고, 그 공기를 연료 전지(50)로 공급한다. 그러면, 연료 전지(50)는 수소 가스 및 산화제 가스의 전기 화학적인 반응에 의해 기설정된 용량의 전기 에너지를 출력시킨다.
도 6은 본 발명의 예시적인 다른 실시예에 따른 연료 전지 시스템의 구성을 개략적으로 도시한 블록도이다.
도 6을 참조하면, 본 실시예에 의한 연료 전지 시스템(200)은 전기 실시예의 구조를 기본으로 하면서, 연료 전지(150)로부터 배출되는 수증기를 물로 응축시키고, 그 물을 물 저장용기(121)로 공급할 수 있는 구조로 이루어진다.
상기에서, 연료 전지(150)는 수소 가스의 산화 반응 및 산화제 가스의 환원 반응에 의해 전기 에너지를 발생시키는 과정에서, 산화제 가스의 환원 반응에 의해 생성되는 고온의 수증기를 배출한다.
본 시스템(200)은 연료 전지(150)에서 배출되는 수증기를 응축시키기 위한 응축기(190)를 구비하는 바, 이 응축기(190)는 파이프 라인에 의해 물 저장용기(121)와 연료 전지(150)에 연결되게 설치된다.
이에 더하여, 물 저장용기(121)는 응축기(190)에서 응축된 물을 주입시키기 위한 물 주입부(123)를 형성하고 있다. 이 때, 물 주입부(123)는 파이프 라인에 의해 응축기(190)와 연결된다.
따라서, 본 실시예에서는 연료 전지(150)에서 배출되는 수증기를 응축기(190)를 통해 물로 응축시키고, 그 물을 물 저장용기(121)로 공급하여 수소 생성을 위해 재활용할 수 있으므로, 종래와 달리 착금속 수소화물의 농도나 촉매의 농도가 변화하지 않는다.
본 발명의 예시적인 다른 실시예에 따른 연료 전지 시스템(200)의 나머지 구성 및 작용은 전기 실시예와 같으므로 그 자세한 설명은 생략한다.
이상을 통해 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.
이 도면들은 본 발명의 예시적인 실시예를 설명하는데 참조하기 위함이므로, 본 발명의 기술적 사상을 첨부한 도면에 한정해서 해석하여서는 아니된다.
도 1은 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 연료 전지 시스템의 구성을 개략적으로 도시한 블록도이다.
도 2는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 수소 발생 장치의 구성을 개략적으로 도시한 블록도이다.
도 3은 도 2에 도시된 분무 노즐을 나타내 보인 단면 구성도이다.
도 4은 도 2에 도시된 반응용기를 나타내 보인 사시도이다.
도 5는 도 4의 개략적인 단면 구성도이다.
도 6은 본 발명의 예시적인 다른 실시예에 따른 연료 전지 시스템의 구성을 개략적으로 도시한 블록도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 참조 부호의 설명>
10... 수소 발생 장치 20... 물 카트리지
21... 물 저장용기 30... 연료 카트리지
31... 반응용기 32... 고체 연료
33... 셀 35... 메쉬부재
36... 수소 가스 배출부 37... 부산물 배출부
38... 부산물 저장부 40... 물 공급원
41... 펌프 43... 분무기
45... 분무 노즐 50... 연료 전지
70... 산화제 가스 공급부

Claims (33)

  1. 물을 저장하는 물 저장용기;
    착금속 수소화물 및 촉매가 혼합된 고체연료를 수용하는 반응용기; 및
    상기 물 저장용기 및 상기 반응용기와 연결되게 설치되어 상기 물을 상기 반응용기 내부로 공급하는 물 공급원
    을 포함하고,
    상기 반응용기는 일정 용적의 수용 공간을 가지면서 상호 연통하는 복수의 셀들이 상기 수용 공간에 구획 형성되고,
    상기 복수의 셀들은 다공성을 지닌 메쉬부재에 의해 형성되며,
    상기 고체 연료는 상기 복수의 셀들에 각각 수용되는 수소 발생 장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 착금속 수소화물과 상기 물의 가수분해 반응을 상기 촉매로서 가속화하여 수소 가스를 발생시키는 수소 발생 장치.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 물의 공급량에 따라 상기 수소 가스의 발생량이 변화하는 수소 발생 장치.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 복수의 셀들이 다층으로 구성되는 수소 발생 장치.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 고체 연료는 다수의 볼 형태로서 이루어지는 수소 발생 장치.
  8. 제1 항에 있어서,
    상기 고체연료는 다수의 볼 형태로서 이루어지며, 지지체의 표면에 상기 착금속 수소화물이 코팅되고, 상기 착금속 수소화물의 표면에 상기 촉매가 형성된 수소 발생 장치.
  9. 제2 항에 있어서,
    상기 반응용기는 상기 수소 가스를 배출하는 수소 가스 배출부와, 상기 가수분해 반응에 의해 생성되는 부산물을 배출하는 부산물 배출부를 포함하는 수소 발생 장치.
  10. 제9 항에 있어서,
    상기 반응용기는 상기 부산물 배출부와 연결 형성되어 상기 부산물을 저장하는 부산물 저장부를 포함하는 수소 발생 장치.
  11. 제1 항에 있어서,
    상기 물 저장용기가 파우치 형태로 이루어지는 수소 발생 장치.
  12. 제1 항에 있어서,
    상기 물 저장용기가 카트리지인 수소 발생 장치.
  13. 제1 항에 있어서,
    상기 물 저장용기는 상기 물을 배출하는 물 배출부를 포함하는 수소 발생 장치.
  14. 제13 항에 있어서,
    상기 물 배출부가 상기 반응용기에 연결된 수소 발생 장치.
  15. 제13 항에 있어서,
    상기 물 저장용기는 상기 물이 주입되는 물 주입부를 포함하는 수소 발생 장치.
  16. 제15 항에 있어서,
    상기 물 주입부는 상기 수소 가스를 소비하여 수분을 배출하는 연료 전지와 연결된 수소 발생 장치.
  17. 제1 항에 있어서,
    상기 물 공급원은,
    상기 물 저장용기와 연결되게 설치되어 상기 물을 상기 반응용기 내부로 압송시키기 위한 펌프를 포함하는 수소 발생 장치.
  18. 제17 항에 있어서,
    상기 물 공급원은,
    상기 펌프와 연결되게 설치되며, 상기 반응용기 내부에 배치되어 상기 물을 상기 반응용기 내부에 분무 형태로서 분사하는 분무 노즐을 더욱 포함하는 수소 발생 장치.
  19. 제1 항에 있어서,
    상기 착금속 수소화물이 나트륨 보로하이드라이드(NaBH4)인 수소 발생 장치.
  20. 제9 항에 있어서,
    상기 부산물은 나트륨 메타보레이트(NaBO2)를 포함하는 수소 발생 장치.
  21. 착금속 수소화물 및 촉매가 혼합된 고체연료를 수용하는 반응용기
    를 포함하며,
    상기 반응용기는 물을 제공받아 상기 착금속 수소화물과 상기 물의 가수분해 반응에 의해 수소 가스를 발생시키고,
    상기 반응용기는 그 내부 공간을 상호 독립적인 복수의 셀들로서 구획하는 다공성의 메쉬부재를 포함하며,
    상기 고체연료가 상기 각 셀에 수용되는 연료 카트리지.
  22. 삭제
  23. 제21 항에 있어서,
    상기 고체연료는 다수의 볼 형태로서 이루어지며, 지지체의 표면에 상기 착금속 수소화물이 코팅되고, 상기 착금속 수소화물의 표면에 상기 촉매가 형성된 연료 카트리지.
  24. 제21 항에 있어서,
    상기 반응용기는:
    상기 수소 가스를 배출하는 수소 가스 배출부;
    상기 가수분해 반응에 의해 생성되는 부산물을 배출하는 부산물 배출부; 및
    상기 부산물 배출부와 연결 형성되어 상기 부산물을 저장하는 부산물 저장부
    를 포함하는 연료 카트리지.
  25. 수소 가스를 발생시키기 위한 수소 발생 장치; 및
    상기 수소 가스를 이용하여 전기 에너지를 발생시키기 위한 연료 전지
    를 포함하며,
    상기 수소 발생 장치는, 물을 저장하는 물 저장용기와, 착금속 수소화물 및 촉매가 혼합된 고체연료를 수용하는 반응용기와, 상기 물 저장용기 및 상기 반응용기와 연결되게 설치되어 상기 물을 상기 반응용기 내부로 공급하는 물 공급원을 포함하고,
    상기 반응용기는 그 내부 공간을 상호 독립적인 복수의 셀들로서 구획하는 다공성의 메쉬부재를 포함하며,
    상기 고체연료는 상기 각 셀에 수용되는 연료 전지 시스템.
  26. 제25 항에 있어서,
    상기 연료 전지 및 상기 물 저장용기와 연결되게 설치되어 상기 연료 전지에서 배출되는 수증기를 물로 응축하고, 이 물을 상기 물 저장용용기에 제공하기 위한 응축기를 더욱 포함하는 연료 전지 시스템.
  27. 제25 항에 있어서,
    상기 반응용기가 연료 카트리지로서 이루어지는 연료 전지 시스템.
  28. 제25 항에 있어서,
    상기 고체연료는 다수의 볼 형태로서 이루어지는 연료 전지 시스템.
  29. 제25 항에 있어서,
    상기 물 공급원이 분무기를 포함하는 연료 전지 시스템.
  30. 연료 전지에 사용되는 수소 가스를 발생시키기 위한 수소 발생 방법에 있어서,
    청구항 1의 수소 발생 장치를 준비하고,
    상기 물 공급원에 의해 물을 상기 반응용기에 제공하며,
    상기 착금속 수소화물과 상기 물의 가수분해 반응에 의해 수소 가스를 발생하는 수소 발생 방법.
  31. 제30 항에 있어서,
    상기 물의 공급량을 조절하여 상기 수소 가스의 발생량을 조절하는 수소 발 생 방법.
  32. 제30 항에 있어서,
    상기 반응용기는 상기 가수분해 반응에 의해 40~70℃를 유지하는 수소 발생 방법.
  33. 제30 항에 있어서,
    상기 연료 전지에서 배출되는 수분을 상기 물 저장용기에 제공하는 수소 발생 방법.
KR1020070066517A 2007-07-03 2007-07-03 수소 발생 장치 및 이를 포함하는 연료 전지 시스템 KR101387734B1 (ko)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020070066517A KR101387734B1 (ko) 2007-07-03 2007-07-03 수소 발생 장치 및 이를 포함하는 연료 전지 시스템
US12/076,217 US8389169B2 (en) 2007-07-03 2008-03-14 Hydrogen generator and fuel cell system with the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020070066517A KR101387734B1 (ko) 2007-07-03 2007-07-03 수소 발생 장치 및 이를 포함하는 연료 전지 시스템

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20090003668A KR20090003668A (ko) 2009-01-12
KR101387734B1 true KR101387734B1 (ko) 2014-04-21

Family

ID=40221704

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020070066517A KR101387734B1 (ko) 2007-07-03 2007-07-03 수소 발생 장치 및 이를 포함하는 연료 전지 시스템

Country Status (2)

Country Link
US (1) US8389169B2 (ko)
KR (1) KR101387734B1 (ko)

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI371427B (en) * 2009-03-13 2012-09-01 Ind Tech Res Inst Solid state hydrogen fuel with polymer matrix and fabrication methods thereof
CN101851540B (zh) * 2009-03-30 2014-04-16 财团法人工业技术研究院 具有高分子基材的固态氢燃料及其制造方法
TWI412396B (zh) 2009-12-15 2013-10-21 Ind Tech Res Inst 過濾方法
IL207178A0 (en) * 2010-07-25 2010-12-30 Meyer Fitoussi Hydrogen generating system and apparatuses thereof
US9051183B2 (en) 2012-08-24 2015-06-09 Intelligent Energy Inc. Hydrogen generator having reactant pellet with concentration gradient
KR101584520B1 (ko) * 2015-07-31 2016-01-21 휴그린파워(주) 수증기를 회수하여 재사용하는 연료전지용 수소발생장치
KR101584518B1 (ko) * 2015-07-31 2016-01-21 휴그린파워(주) 다공성 격벽을 포함하는 연료전지용 수소발생장치
GB2543834A (en) * 2015-10-30 2017-05-03 Intelligent Energy Ltd Hydrogen generator system

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002080202A (ja) * 2000-07-03 2002-03-19 Toyota Motor Corp 燃料電池用燃料ガスの生成システム
JP2002137903A (ja) 2000-10-30 2002-05-14 Toyota Motor Corp 水素ガス生成装置
JP2004269323A (ja) 2003-03-10 2004-09-30 Nitto Denko Corp 水素発生装置
US20060191199A1 (en) * 2005-02-25 2006-08-31 Alain Rosenzweig Hydrogen generating fuel cell cartridges

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5634341A (en) 1994-01-31 1997-06-03 The Penn State Research Foundation System for generating hydrogen
US6461752B1 (en) * 1999-04-19 2002-10-08 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army Portable electric generator with thermal electric co-generator
US7316718B2 (en) * 2001-07-11 2008-01-08 Millennium Cell, Inc. Differential pressure-driven borohydride based generator
US6746496B1 (en) * 2002-01-15 2004-06-08 Sandia Corporation Compact solid source of hydrogen gas
US20030194368A1 (en) * 2002-04-16 2003-10-16 Devos John A. Hydrogen production system
JP2005523568A (ja) * 2002-04-22 2005-08-04 プロトン　エネルギー　システムズ，インク． モジュール電源を供給する方法および装置
US7241527B2 (en) * 2002-12-18 2007-07-10 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Method and apparatus for facilitating a chemical reaction
JP5077730B2 (ja) * 2004-03-02 2012-11-21 トヨタ自動車株式会社 燃料電池システム
US7901815B2 (en) * 2004-07-14 2011-03-08 Honeywell International Inc. Fuel cell power generator utilizing substantially or completely closed water supply

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002080202A (ja) * 2000-07-03 2002-03-19 Toyota Motor Corp 燃料電池用燃料ガスの生成システム
JP2002137903A (ja) 2000-10-30 2002-05-14 Toyota Motor Corp 水素ガス生成装置
JP2004269323A (ja) 2003-03-10 2004-09-30 Nitto Denko Corp 水素発生装置
US20060191199A1 (en) * 2005-02-25 2006-08-31 Alain Rosenzweig Hydrogen generating fuel cell cartridges

Also Published As

Publication number Publication date
US20090011294A1 (en) 2009-01-08
US8389169B2 (en) 2013-03-05
KR20090003668A (ko) 2009-01-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101387734B1 (ko) 수소 발생 장치 및 이를 포함하는 연료 전지 시스템
KR101852135B1 (ko) 에어로겔 촉매를 구비한 수소발생기
US20050238573A1 (en) Systems and methods for hydrogen generation from solid hydrides
US20190284046A1 (en) Hydrogen generating system
US11749822B2 (en) Compact efficient hydrogen reactor
CA2911234A1 (en) Self-regulating gas generator and method
KR101008427B1 (ko) 연료전지 시스템
JP2019509249A (ja) 水素発生器
KR100968626B1 (ko) 하우징, 이를 구비한 수소발생장치 및 연료전지 발전시스템
JP2006069869A (ja) 水素発生方法、水素発生装置及び燃料電池システム
CN114955991A (zh) 气体发生器和生成气体的方法
CN201190102Y (zh) 一种硼氢化物制氢装置
JP2004281393A (ja) 燃料電池発電システム
KR100872576B1 (ko) 수소 발생 장치 및 연료전지 발전 시스템
KR100820229B1 (ko) 수소 발생 장치와 그 제조방법 및 연료전지 발전 시스템
US20240055635A1 (en) Dehydrogenation reaction device and control method thereof
JP4716660B2 (ja) 直接メタノール型燃料電池
KR20090034654A (ko) 수소 발생 장치 및 연료 전지 발전 시스템
KR20230089655A (ko) 탈수소화 반응 장치 및 이를 포함하는 탈수소화 반응 시스템
JP2006173066A (ja) 燃料電池システム
KR101479710B1 (ko) 연료개질기 부산물로부터 산화제 생성이 가능한 연료전지 추진시스템
KR20230089150A (ko) 탈수소화 반응 장치
JP4714460B2 (ja) 燃料電池システム
JP2007184183A (ja) 水素燃料供給容器
JP2005216819A (ja) 直接メタノール型燃料電池

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: 20170324

Year of fee payment: 4

LAPS Lapse due to unpaid annual fee