KR101472635B1 - Fuel cell system using peltier effect - Google Patents

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윤용식
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현대하이스코 주식회사
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Abstract

냉각수 순환 라인에 대해서만 열전 소자를 장착함으로써, 배열 회수를 위한 별도의 장치를 설치할 필요가 없어 부피를 최소화할 수 있음과 더불어 극지방이나 혹한기 등의 가혹한 환경에서 배열회수 냉각수가 어는데 기인하여 배열회수 배관이 동파되는 문제를 미연에 방지할 수 있는 펠티어 효과를 이용한 연료전지 시스템에 대하여 개시한다.
본 발명에 따른 연료전지 시스템은 연료전지 스택; 상기 연료전지 스택과 이격되도록 설치되며, 내부 공간에 냉각수가 채워지는 버퍼 탱크; 상기 연료전지 스택과 버퍼 탱크를 순환하도록 설치된 냉각수 순환배관; 및 상기 버퍼 탱크에 장착되어, 상기 연료전지 스택을 통과하여 가열된 고온의 냉각수를 냉각시키는 열전 소자;를 포함하는 것을 특징으로 한다.It is not necessary to provide a separate device for the collection of the array by installing the thermoelectric element only in the cooling water circulation line, so that the volume can be minimized. In addition, due to the arrangement of the cooling water in the array in a harsh environment such as polar regions and cold weather, A fuel cell system using a Peltier effect capable of preventing the problem of being frozen in advance is disclosed.
A fuel cell system according to the present invention includes a fuel cell stack; A buffer tank installed to be spaced apart from the fuel cell stack, the buffer tank filled with cooling water in an inner space; A cooling water circulation pipe arranged to circulate the fuel cell stack and the buffer tank; And a thermoelectric element mounted on the buffer tank and cooling the high temperature cooling water heated through the fuel cell stack.

Description

펠티어 효과를 이용한 연료전지 시스템{FUEL CELL SYSTEM USING PELTIER EFFECT}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to a fuel cell system using a Peltier effect,

본 발명은 연료전지 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 배열 회수 배관 및 열교환기 등을 포함하는 배열 회수 장치를 생략할 수 있어, 시스템의 부피를 줄일 수 있는 연료전지 시스템에 관한 것이다.
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a fuel cell system, and more particularly, to a fuel cell system capable of reducing the volume of a system by omitting an arrangement recovery device including an arrangement recovery pipe and a heat exchanger.

연료전지는 전기화학 반응에 의하여 연료가 갖고 있는 화학 에너지를 직접 전기 에너지로 변환시키는 장치이다. 따라서, 원리상 열기관이 갖는 열역학적인 제한을 받지 않기 때문에 종래의 발전장치보다 발전 효율이 높고 무공해, 무소음으로 환경문제가 거의 없다. 또한, 연료전지는 다양한 용량으로 제작이 가능하고 전력 수요지 내에 설치가 용이하여 송변전 설비의 초기 투자비용을 절감할 수 있는 이점이 있다.A fuel cell is a device that directly converts the chemical energy of a fuel into an electrical energy by an electrochemical reaction. Therefore, it is not subject to the thermodynamic limitation of the heat engine in principle, so there is almost no environmental problem due to high power generation efficiency, no pollution, and noiselessness. In addition, the fuel cell can be manufactured in various capacities, and the fuel cell can be easily installed in the power demand site, thereby reducing the initial investment cost of the power transmission /

이러한 연료전지를 이용한 연료전지 시스템은 전기를 생산하는 연료전지 스택과 연료인 LNG, 석탄가스, 메탄올 등을 수소로 개질하여 수소가 많은 연료가스로 만드는 개질기(reformer), 발전된 DC 전력을 AC 전력으로 변환시키는 전력 변환기 및 제어기 등으로 구성된다. 이때, 연료전지 스택은 적층된 수십장 이상의 셀(cell)들로 구성되어 있으며, 물, 연료, 공기 등이 각 셀로 공급되도록 설계되어 있다. 기본적으로 각 셀은 전해질(electrolyte)에 의하여 분리된 연료극(anode)과 공기극(cathode)의 두 전극으로 구성되며, 각 셀은 분리판(separator)에 의하여 분리된다.The fuel cell system using the fuel cell includes a fuel cell stack for producing electricity, a reformer for reforming fuel such as LNG, coal gas, and methanol into hydrogen to make hydrogen-rich fuel gas, And a power converter and a controller for converting the power. At this time, the fuel cell stack is composed of several tens of cells or more stacked and is designed to supply water, fuel, air, etc. to each cell. Basically, each cell is composed of two electrodes, an anode and a cathode separated by an electrolyte, and each cell is separated by a separator.

이러한 연료전지 시스템은 연료전지 스택의 냉각을 위한 스택 냉각수로는 순수를 사용하고 있고, 배열회수를 위한 냉각수로는 상수를 사용하고 있다. 이 경우, 연료전지 스택의 배열회수를 위해 라디에이터, 배열회수 배관, 열교환기 등을 포함하는 배열회수 장치를 필요로 하고 있는데, 이는 결국 연료전지 시스템의 부피를 증가시키는 요인으로 작용할 뿐만 아니라, 초기 설치 비용을 증가시키는 요인으로 작용한다. 또한, 배열회수 장치는 극지방이나 동절기 등 열악한 환경에서 장기간 사용할 시 배열회수 냉각수가 어는데 기인하여 동파가 일어나는 문제가 있었다.In this fuel cell system, pure water is used as the stack cooling water for cooling the fuel cell stack, and constant water is used as the cooling water for the arrangement recovery. In this case, in order to recover the arrangement of the fuel cell stack, an array recovery device including a radiator, a circulation recovery pipe, a heat exchanger, and the like is required, which not only increases the volume of the fuel cell system, This increases the cost. In addition, there is a problem that the array recovering apparatus is caused by freezing the cooling water due to the arrangement of the recovered cooling water when used for a long time in a harsh environment such as the polar region or the winter season.

관련 선행문헌으로는 대한민국 등록특허 제10-0718105호(2007.05.15 공고)가 있으며, 상기 문헌에는 냉각장치를 구비한 고온용 연료전지 시스템 및 작동방법이 개시되어 있다.
Korean Patent No. 10-0718105 (published on May 15, 2007) discloses a related prior art document, which discloses a high temperature fuel cell system having a cooling device and an operation method thereof.

본 발명의 목적은 배열 회수를 위한 별도의 장치를 설치하지 않음으로써, 극지방이나 혹한기 등의 가혹한 환경에서 배열회수 냉각수가 어는데 기인한 동파 발생 문제를 미연에 방지할 수 있음과 더불어, 부피를 최소화할 수 있는 펠티어 효과를 이용한 연료전지 시스템을 제공하는 것이다.
It is an object of the present invention to provide an apparatus and a method for preventing the generation of a freeze wave caused by a freezing of the arrangement recovering cooling water in a harsh environment such as an extremity or a cold period by not providing a separate apparatus for recovering the arrangement, And to provide a fuel cell system using the Peltier effect.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제1 실시예에 따른 연료전지 시스템은 연료전지 스택; 상기 연료전지 스택과 이격되도록 설치되며, 내부 공간에 냉각수가 채워지는 버퍼 탱크; 상기 연료전지 스택과 버퍼 탱크를 순환하도록 설치된 냉각수 순환배관; 및 상기 버퍼 탱크에 장착되어, 상기 연료전지 스택을 통과하여 가열된 고온의 냉각수를 냉각시키는 열전 소자;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
According to a first aspect of the present invention, there is provided a fuel cell system including: a fuel cell stack; A buffer tank installed to be spaced apart from the fuel cell stack, the buffer tank filled with cooling water in an inner space; A cooling water circulation pipe arranged to circulate the fuel cell stack and the buffer tank; And a thermoelectric element mounted on the buffer tank and cooling the high temperature cooling water heated through the fuel cell stack.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제2 실시예에 따른 연료전지 시스템은 연료전지 스택; 일단은 상기 연료전지 스택의 입측에 장착되고, 타단은 상기 연료전지 스택의 출측에 장착되며, 내부로 냉각수가 순환하도록 설치된 냉각수 순환배관; 및 상기 냉각수 순환배관에 장착되어, 상기 연료전지 스택을 통과하여 가열된 고온의 냉각수를 냉각시키는 열전 소자;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
According to a second aspect of the present invention, there is provided a fuel cell system including: a fuel cell stack; A cooling water circulation pipe having one end mounted on the inlet side of the fuel cell stack and the other end mounted on the outlet side of the fuel cell stack and having cooling water circulated therein; And a thermoelectric element mounted on the cooling water circulation pipe and cooling the high-temperature cooling water heated through the fuel cell stack.

본 발명에 따른 펠티어 효과를 이용한 연료전지 시스템은 배열 회수를 위한 배열 회수 배관 및 열교환기 등을 포함하는 배열 회수 장치를 없애는 대신 버퍼 탱크 및 냉각수 순환 배관 중 하나 이상에 열전 소자를 장착하여 연료전지 스택으로부터 배출되는 고온의 냉각수를 냉각함으로써, 부피를 최소화할 수 있음과 더불어 초기 설치 비용을 줄일 수 있다.The fuel cell system using the Peltier effect according to the present invention may be configured such that a thermoelectric element is mounted on at least one of the buffer tank and the cooling water circulation pipe instead of eliminating the arrangement recovery device including the arrangement recovery pipe and the heat exchanger, It is possible to minimize the volume and reduce the initial installation cost.

또한, 본 발명에 따른 펠티어 효과를 이용한 연료전지 시스템은 배열 회수 장치를 설치하지 않음으로써, 극지방이나 혹한기 등의 가혹한 환경에서 배열회수 냉각수가 어는데 기인하여 배열회수 배관이 동파되는 문제를 원천적으로 차단할 수 있다.
In addition, the fuel cell system using the Peltier effect according to the present invention is not provided with an arrangement recovery device, thereby preventing the problem that the arrangement recovery pipe is frozen due to the arrangement of the cooling water for regeneration in a harsh environment such as polarity or cold weather .

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 펠티어 효과를 이용한 연료전지 시스템을 나타낸 도면이다.
도 2는 도 1의 버퍼 탱크를 확대하여 나타낸 도면이다.
도 3은 도 2의 열전 소자를 확대하여 나타낸 단면도이다.
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 펠티어 효과를 이용한 연료전지 시스템을 보다 구체적으로 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 펠티어 효과를 이용한 연료전지 시스템을 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 펠티어 효과를 이용한 연료전지 시스템을 보다 구체적으로 나타낸 도면이다.1 is a view showing a fuel cell system using a Peltier effect according to a first embodiment of the present invention.
2 is an enlarged view of the buffer tank of FIG.
Fig. 3 is an enlarged sectional view of the thermoelectric element of Fig. 2. Fig.
4 is a more detailed view of a fuel cell system using the Peltier effect according to the first embodiment of the present invention.
5 is a view showing a fuel cell system using a Peltier effect according to a second embodiment of the present invention.
6 is a more detailed view of the fuel cell system using the Peltier effect according to the second 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 것이며, 단지 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The advantages and features of the present invention, and how to accomplish them, will become apparent by reference to the embodiments described in detail below with reference to the accompanying drawings. It should be understood, however, that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but may be embodied in many different forms and should not be construed as being limited to the embodiments set forth herein. Rather, these embodiments are provided so that this disclosure will be thorough and complete, and will fully convey the scope of the invention to those skilled in the art. Is provided to fully convey the scope of the invention to those skilled in the art, and the invention is only defined by the scope of the claims. Like reference numerals refer to like elements throughout the specification.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 펠티어 효과를 이용한 연료전지 시스템에 관하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
Hereinafter, a fuel cell system using a Peltier effect according to a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

(제1 실시예)(Embodiment 1)

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 펠티어 효과를 이용한 연료전지 시스템을 나타낸 도면이고, 도 2는 도 1의 버퍼 탱크를 확대하여 나타낸 도면이다.FIG. 1 is a view showing a fuel cell system using a Peltier effect according to a first embodiment of the present invention, and FIG. 2 is an enlarged view of the buffer tank of FIG.

도 1 및 도 2를 참조하면, 도시된 본 발명의 제1 실시예에 따른 펠티어 효과를 이용한 연료전지 시스템은 연료전지 스택(120), 버퍼 탱크(130), 냉각수 순환배관(140) 및 열전 소자(150)를 포함한다.
Referring to FIGS. 1 and 2, the fuel cell system using the Peltier effect according to the first embodiment of the present invention includes a fuel cell stack 120, a buffer tank 130, a cooling water circulation pipe 140, (150).

연료전지 스택(120)은 전기화학반응으로 전기를 생성하는 역할을 한다. 이러한 연료전지 스택(120)은 연료극과 공기극이라고도 지칭되는 애노드(anode)와 캐소드(cathode), 그리고 애노드와 캐소드의 사이에 개재되는 냉각수 유로를 포함할 수 있다. 상기 연료전지 스택(120)은 복수의 셀들이 적층되어 있으며, 수소와 공기 등의 가스가 각 셀로 공급되도록 설계되며, 각 셀은 분리판(separator)에 의하여 분리된다.
The fuel cell stack 120 serves to generate electricity by an electrochemical reaction. The fuel cell stack 120 may include an anode and a cathode, which are also referred to as a fuel electrode and an air electrode, and a cooling water flow path interposed between the anode and the cathode. In the fuel cell stack 120, a plurality of cells are stacked, and gas such as hydrogen and air is supplied to each cell, and each cell is separated by a separator.

버퍼 탱크(130)는 연료전지 스택(120)과 이격되도록 설치되며, 내부 공간에 냉각수가 채워진다. 이러한 버퍼 탱크(130)는 내부에 냉각수를 수용하는 공간을 구비하는 용기 형태를 가질 수 있다. 이때, 버퍼 탱크(130)는 설계의 용이성을 고려해 볼 때, 육면체 형상을 갖는 것이 바람직하나, 이에 한정되는 것은 아니며 원통 형상 등 다양한 형태가 적용될 수 있다.The buffer tank 130 is installed to be spaced apart from the fuel cell stack 120, and the internal space is filled with cooling water. The buffer tank 130 may have a container shape having a space for receiving cooling water therein. At this time, considering the ease of design, the buffer tank 130 preferably has a hexahedral shape, but is not limited thereto, and various shapes such as a cylindrical shape can be applied.

특히, 버퍼 탱크(130)는 후술할 열전 소자(150)의 냉각효과를 최대한 발휘하기 위해 최대한 작게 설계하는 것이 유리하며, 구체적으로는 500cc ~ 1500cc의 냉각수를 수용하는 크기, 보다 바람직하게는 300cc ~ 1000cc로 설계하는 것이 바람직하다. 이때, 버퍼 탱크(130)의 수용 공간이 300cc의 냉각수를 수용하는 크기보다 작을 경우에는 냉각수를 저장하는 기능을 상실할 우려가 있다. 반대로, 버퍼 탱크(130)의 수용 공간이 1000cc의 냉각수를 수용하는 크기보다 클 경우에는 소형으로 제작되는 열전 소자(150)의 특성상 목표로 하는 냉각 효과를 발휘하는 데 어려움이 따를 수 있다.In particular, it is advantageous to design the buffer tank 130 as small as possible in order to maximize the cooling effect of the thermoelectric element 150 to be described later. Specifically, the buffer tank 130 has a size capable of accommodating cooling water of 500 cc to 1500 cc, It is desirable to design the tube to 1000cc. At this time, if the accommodation space of the buffer tank 130 is smaller than the size of accommodating the cooling water of 300 cc, the function of storing the cooling water may be lost. On the contrary, when the space of the buffer tank 130 is larger than the space for accommodating the cooling water of 1000 cc, it may be difficult to achieve the target cooling effect due to the characteristics of the thermoelectric element 150 manufactured in a small size.

상기 버퍼 탱크(130)는 냉각수 주입구(P1) 및 냉각수 배출구(P2)를 구비한다. 이때, 냉각수 주입구(P1)로는 연료전지 스택(120)을 통과하여 가열된 고온의 냉각수가 주입되고, 냉각수 배출구(P2)로는 버퍼 탱크(130)의 내부에서 열전 소자(150)에 의해 냉각된 냉각수가 배출된다. 이때, 버퍼 탱크(130)는 냉각수 주입구(P1)에 의해 냉각수 순환배관(140)과 일측이 연결되고, 냉각수 배출구(P2)에 의해 냉각수 순환배관(140)과 타측이 연결되는 폐쇄형 구조로 설치하는 것이 바람직하다.
The buffer tank 130 has a cooling water inlet P1 and a cooling water outlet P2. At this time, high-temperature cooling water heated by passing through the fuel cell stack 120 is injected into the cooling water inlet port P1. The cooling water outlet P2 is connected to the cooling water inlet port P1 through the cooling water Is discharged. The buffer tank 130 is installed in a closed structure in which one side of the buffer tank 130 is connected to the cooling water circulation pipe 140 by the cooling water inlet port P1 and the other side of the cooling water circulation pipe 140 is connected by the cooling water outlet port P2. .

냉각수 순환배관(140)은 연료전지 스택(120)과 버퍼 탱크(130)를 순환하도록 설치된다. 상기 냉각수 순환배관(140)은 연료전지 스택(120)의 출측과 버퍼 탱크(130)의 냉각수 주입구(P1) 사이와, 연료전지 스택(120)의 입측과 버퍼 탱크(130)의 냉각수 배출구(P2) 사이에 각각 연통하도록 장착될 수 있다. 이러한 냉각수 순환배관(140)의 내부로는 냉각수가 순환하게 된다.
The cooling water circulation pipe 140 is installed to circulate the fuel cell stack 120 and the buffer tank 130. The cooling water circulation pipe 140 is connected between the outlet of the fuel cell stack 120 and the cooling water inlet P1 of the buffer tank 130 and the inlet of the fuel cell stack 120 and the cooling water outlet P2 of the buffer tank 130 As shown in Fig. The cooling water circulates inside the cooling water circulation pipe (140).

열전 소자(150)는 버퍼 탱크(130)에 장착되어, 연료전지 스택(120)을 통과하여 가열된 고온의 냉각수를 냉각시키는 역할을 한다. 이러한 열전 소자(150)는 버퍼 탱크(130)에 하나 또는 둘 이상이 장착된다. 이때, 열전 소자(1501)는 버퍼 탱크(130)의 외측 벽면에 고정되는 형태로 장착될 수 있으나, 반드시 이에 제한되는 것은 아니며, 버퍼 탱크(130)의 내측 벽면에 고정되는 형태로 장착될 수도 있다. 도면으로 도시하지는 않았지만, 열전 소자(150)를 버퍼 탱크(130)의 내측 벽면에 장착할 경우, 열전 소자(150)가 냉각수와 직접적인 접촉이 이루어지는 것이 방지되도록 방수 케이스(미도시)의 내부에 삽입시키는 것이 바람직하다.
The thermoelectric element 150 is mounted on the buffer tank 130 and serves to cool the heated high temperature cooling water passing through the fuel cell stack 120. One or two or more thermoelectric elements 150 are mounted in the buffer tank 130. At this time, the thermoelectric element 1501 may be mounted on the outer wall surface of the buffer tank 130, but it is not limited thereto and may be mounted on the inner wall surface of the buffer tank 130 . Although not shown in the drawing, when the thermoelectric element 150 is mounted on the inner wall surface of the buffer tank 130, the thermoelectric element 150 is inserted into the waterproof case (not shown) .

이때, 도 3은 도 2의 열전 소자를 확대하여 나타낸 단면도로, 이를 참조하여 열전 소자에 대하여 보다 구체적으로 설명하도록 한다.3 is an enlarged cross-sectional view of the thermoelectric element of FIG. 2. Referring to FIG. 3, the thermoelectric element will be described in more detail.

도 3을 참조하면, 열전 소자(150)는 반도체층(152), 제1 열전도판(154) 및 제2 열전도판(155)을 포함한다.Referring to FIG. 3, the thermoelectric element 150 includes a semiconductor layer 152, a first thermally conductive plate 154, and a second thermally conductive plate 155.

상기 반도체층(152)은 p-n 접합 구조로 이루어진다. 그리고, 상기 제1 열전도판(154)은 반도체층(152)의 일면에 부착되고, 상기 제2 열전도판(155)은 반도체층(152)의 타면에 부착된다. 또한, 열전 소자(150)는 제1 절연판(156) 및 제2 절연판(157)을 더 포함할 수 있다, 이때, 제1 절연판(156)은 제1 열전도판(154) 상에 부착되고, 제2 절연판(157)은 제2 열전도판(155) 상에 부착된다.The semiconductor layer 152 has a p-n junction structure. The first thermally conductive plate 154 is attached to one surface of the semiconductor layer 152 and the second thermally conductive plate 155 is attached to the other surface of the semiconductor layer 152. The thermoelectric element 150 may further include a first insulating plate 156 and a second insulating plate 157. At this time, the first insulating plate 156 is attached on the first thermally conductive plate 154, 2 The insulating plate 157 is attached on the second heat conductive plate 155.

즉, 열전 소자(150)는 p-n 접합 구조를 갖는 반도체층(152)을 전기적으로는 직렬로, 그리고 열적으로는 병렬로 연결한 형태를 갖는다. 이때, 열전 소자(150)는 전원이 공급될 경우 n형 반도체에서는 흡열이 일어나고 p형 반도체에서는 발열이 일어나는 펠티어 효과(Peltier Effect)를 이용한 것이다. 따라서, 열전 소자(150)에 인가되는 전원의 세기에 따라 냉각수의 냉각 온도를 제어하는 것이 가능해질 수 있다.That is, the thermoelectric element 150 has a form in which the semiconductor layers 152 having a p-n junction structure are electrically connected in series and thermally connected in parallel. At this time, the thermoelectric element 150 uses a Peltier effect in which heat is generated in the n-type semiconductor when the power is supplied and heat is generated in the p-type semiconductor. Therefore, it is possible to control the cooling temperature of the cooling water according to the intensity of the power applied to the thermoelectric element 150. [

특히, 본 발명에서와 같이, 금속 재질로 이루어진 버퍼 탱크(130)에 열전 소자(150)를 장착함으로써, 열전 소자(150)를 통해 버퍼 탱크(130) 및 냉각수 주입구(P1)를 통해 버퍼 탱크(130)의 내부에 채워지는 고온의 냉각수를 냉각할 수 있을 뿐만 아니라, 냉각수의 냉각 온도를 선택적으로 제어하는 것이 가능해질 수 있다.
Particularly, as in the present invention, by mounting the thermoelectric element 150 in the buffer tank 130 made of a metal material, the buffer tank 130 and the cooling water inlet P1 are connected to each other through the thermoelectric element 150 It is possible not only to cool the high temperature cooling water filled in the inside of the cooling water 130, but also to control the cooling temperature of the cooling water selectively.

한편, 도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 펠티어 효과를 이용한 연료전지 시스템을 보다 구체적으로 나타낸 도면이다.Meanwhile, FIG. 4 is a view showing a fuel cell system using the Peltier effect according to the first embodiment of the present invention in more detail.

도 4를 참조하면, 도시된 본 발명의 제1 실시예에 따른 펠티어 효과를 이용한 연료전지 시스템(100)은 개질기(110), 전력변환기(160) 및 냉각수 순환 펌프(170)를 더 포함할 수 있다.
Referring to FIG. 4, the fuel cell system 100 using the Peltier effect according to the first embodiment of the present invention may further include a reformer 110, a power converter 160, and a coolant circulation pump 170 have.

개질기(110)는 탄화수소계 연료와 반응 물(Process H2O)이 투입되어 수소를 생성하는 개질부(112)와, 상기 개질부(112)의 내부에 배치되며 상기 개질부(112)에 열을 제공하는 버너부(114)를 구비한다.The reformer 110 includes a reforming unit 112 for introducing a hydrocarbon-based fuel and a reaction product (Process H 2 O) into the reforming unit 112 to generate hydrogen, a reforming unit 112 disposed inside the reforming unit 112, And a burner section 114 for providing the burner section 114. [

도면으로 상세히 도시하지는 않았지만, 상기 개질부(112)는 고온 개질부, CO 변성부 및 CO 제거부를 포함할 수 있다.Although not shown in detail in the drawings, the reforming unit 112 may include a high temperature reforming unit, a CO denaturing unit, and a CO eliminating unit.

상기 버너부(114)는 개질부(112)의 내부에 배치되며, 연료의 연소를 통하여 열을 발생시킨다. 이러한 버너부(114)는 고온 개질부에서 개질 반응에 필요한 대략 700℃ 정도의 열을 제공한다.The burner unit 114 is disposed inside the reforming unit 112 and generates heat through combustion of the fuel. This burner portion 114 provides about 700 캜 of heat required for the reforming reaction in the high temperature reforming portion.

고온 개질부는 버너부(114)에서 발생되는 열을 이용하여 탄화수소계 연료와 반응 물이 반응하여 수소를 생성한다.The high-temperature reforming unit reacts with the hydrocarbon-based fuel and the reactant using heat generated in the burner unit 114 to generate hydrogen.

CO 변성부는 고온 개질부 반응시 불가피하게 발생되는 CO를, 고온 개질부 반응 후 잔류하는 H2O와 반응시켜 CO2를 생성한다.The CO-denatured part reacts CO generated inevitably in the reaction of the high-temperature reforming part with H 2 O remaining after the reaction of the high-temperature reforming part to produce CO 2 .

CO 제거부는 CO 변성부 반응 후 잔류하는 CO를 공기와 반응시켜 CO2를 생성한다.
The CO removal unit reacts CO remaining after the CO modification reaction with air to produce CO 2 .

전력 변환기(160)는 연료전지 스택(120)으로부터 생산된 DC 전력을 AC 전력으로 변환하는 역할을 한다. 이러한 전력 변환기(160)는 연료전지 스택(120)과 이격된 일측에 장착되며, 연료전지 스택(120)과는 전기적으로 연결될 수 있다.
The power converter 160 serves to convert DC power produced from the fuel cell stack 120 into AC power. The power converter 160 may be mounted on one side of the fuel cell stack 120 and may be electrically connected to the fuel cell stack 120.

냉각수 순환 펌프(170)는 냉각수 순환배관(140)에 장착되어, 냉각수 순환배관(140)의 내부를 순환하는 냉각수를 펌핑하는 역할을 한다. 이러한 냉각수 순환 펌프(170)는 냉각수 순환배관(140)에 1개 이상이 장착될 수 있으며, 보다 구체적으로는 연료전지 스택(120)의 출측과 버퍼 탱크(130)의 냉각수 배출구(P2) 사이에 장착될 수 있다.
The cooling water circulation pump 170 is mounted on the cooling water circulation pipe 140 and functions to pump the cooling water circulating in the cooling water circulation pipe 140. One or more cooling water circulation pumps 170 may be installed in the cooling water circulation pipe 140 and more specifically may be installed between the outlet of the fuel cell stack 120 and the cooling water outlet P2 of the buffer tank 130 Can be mounted.

전술한 본 발명의 제1 실시예에 따른 펠티어 효과를 이용한 연료전지 시스템은 배열 회수를 위한 배열 회수 배관 및 열교환기 등을 포함하는 배열 회수 장치를 없애는 대신 버퍼 탱크에 열전 소자를 장착하여 연료전지 스택으로부터 배출되는 고온의 냉각수를 냉각함으로써, 부피를 최소화할 수 있음과 더불어 초기 설치 비용을 획기적으로 절감할 수 있다.In the fuel cell system using the Peltier effect according to the first embodiment of the present invention, a thermoelectric element is mounted in the buffer tank instead of eliminating the arrangement recovery device including the arrangement recovery pipe and the heat exchanger, Cooling the high-temperature cooling water discharged from the evaporator, the volume can be minimized, and the initial installation cost can be drastically reduced.

또한, 본 발명의 제1 실시예에 따른 펠티어 효과를 이용한 연료전지 시스템은 배열 회수 장치를 설치하지 않음으로써, 극지방이나 혹한기 등의 가혹한 환경에서 배열회수 냉각수가 어는데 기인하여 배열회수 배관이 동파되는 문제를 원천적으로 차단할 수 있다.
In addition, the fuel cell system using the Peltier effect according to the first embodiment of the present invention is not provided with the arrangement recovery device, so that the arrangement recovery pipe is broken due to the occurrence of the arrangement recovery cooling water in a harsh environment such as polar regions and cold weather Problems can be blocked at the source.

(제2 실시예)(Second Embodiment)

도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 펠티어 효과를 이용한 연료전지 시스템을 나타낸 도면이다. 이때, 본 발명의 제2 실시예에 따른 연료전지 시스템은 제1 실시예에 따른 연료전지 시스템과 유사한 구성을 갖는바, 중복 설명은 생략하고 차이점 위주로 설명하도록 한다.5 is a view showing a fuel cell system using a Peltier effect according to a second embodiment of the present invention. At this time, the fuel cell system according to the second embodiment of the present invention has a configuration similar to that of the fuel cell system according to the first embodiment, and a description thereof will be omitted.

도 5를 참조하면, 도시된 본 발명의 제2 실시예에 따른 펠티어 효과를 이용한 연료전지 시스템(200)은 연료전지 스택(240), 냉각수 순환배관(260) 및 열전 소자(280)를 포함한다. 즉, 본 발명의 제2 실시예에 따른 연료전지 시스템(200)은 제1 실시예와 달리 버퍼 탱크(도 1의 130)를 구비하지 않는다.
Referring to FIG. 5, the fuel cell system 200 using the Peltier effect according to the second embodiment of the present invention includes a fuel cell stack 240, a cooling water circulation pipe 260, and a thermoelectric element 280 . That is, the fuel cell system 200 according to the second embodiment of the present invention does not have a buffer tank (130 of FIG. 1) unlike the first embodiment.

연료전지 스택(240)은 전기화학반응으로 전기를 생성하는 역할을 한다. 이러한 연료전지 스택(240)은 연료극과 공기극이라고도 지칭되는 애노드(anode)와 캐소드(cathode), 그리고 애노드와 캐소드의 사이에 개재되는 냉각수 유로를 포함할 수 있다. 상기 연료전지 스택(240)은 복수의 셀들이 적층되어 있으며, 수소와 공기 등의 가스가 각 셀로 공급되도록 설계되며, 각 셀은 분리판(separator)에 의하여 분리된다.
The fuel cell stack 240 serves to generate electricity by an electrochemical reaction. The fuel cell stack 240 may include an anode and a cathode, which are also referred to as a fuel electrode and an air electrode, and a cooling water flow path interposed between the anode and the cathode. In the fuel cell stack 240, a plurality of cells are stacked, and gas such as hydrogen and air is supplied to each cell, and each cell is separated by a separator.

냉각수 순환배관(260)은 일단이 연료전지 스택(240)의 입측에 장착되고, 타단이 연료전지 스택(240)의 출측에 장착되며, 내부로 냉각수가 순환하도록 설치된다. 특히, 이러한 냉각수 순환배관(260)은 연료전지 스택(240)의 입측에 일단이 연결되고, 상기 연료전지 스택(240)의 출측에 타단이 연결되는 폐쇄형 구조로 설치하는 것이 바람직하다.
One end of the cooling water circulation pipe 260 is mounted on the inlet side of the fuel cell stack 240 and the other end is mounted on the outlet side of the fuel cell stack 240 and the cooling water circulates inside. The cooling water circulation pipe 260 is preferably installed in a closed structure having one end connected to the inlet side of the fuel cell stack 240 and the other end connected to the outlet side of the fuel cell stack 240.

열전 소자(280)는 냉각수 순환배관(260)에 장착되어, 상기 연료전지 스택(240)을 통과하여 가열된 고온의 냉각수를 냉각시키는 역할을 한다. 이때, 열전 소자(280)는 냉각수 순환배관(260)의 외측 표면에 장착되어, 냉각수 순환배관(260)의 내부를 통과하는 냉각수를 냉각하는 역할을 한다.The thermoelectric element 280 is mounted on the cooling water circulation pipe 260 and serves to cool the heated high temperature cooling water passing through the fuel cell stack 240. At this time, the thermoelectric element 280 is mounted on the outer surface of the cooling water circulation pipe 260 to cool the cooling water passing through the inside of the cooling water circulation pipe 260.

이러한 열전 소자(280)는 냉각수 순환배관(260)에 하나 또는 둘 이상이 장착될 수 있다. 냉각수 순환배관(260)에 둘 이상의 열전 소자(280)를 장착할 경우, 열전 소자(280)는 연료전지 스택(240)의 입측 주변 및 연료전지 스택(240)의 출측 주변에 각각 장착하는 것이 바람직하다.
One or two or more thermoelectric elements 280 may be mounted in the cooling water circulation pipe 260. It is preferable that the thermoelectric elements 280 are mounted around the inlet side of the fuel cell stack 240 and around the outlet side of the fuel cell stack 240 when the two or more thermoelectric elements 280 are mounted on the cooling water circulation pipe 260 Do.

한편, 도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 펠티어 효과를 이용한 연료전지 시스템을 보다 구체적으로 나타낸 도면이다.FIG. 6 is a more detailed view of the fuel cell system using the Peltier effect according to the second embodiment of the present invention.

도 6을 참조하면, 도시된 본 발명의 제2 실시예에 따른 펠티어 효과를 이용한 연료전지 시스템(200)은 개질기(210), 전력 변환기(265) 및 냉각수 순환 펌프(270)를 더 포함한다. 이때, 본 발명의 제2 실시예에 따른 개질기(210), 전력 변환기(265) 및 냉각수 순환 펌프(270)는 제1 실시예에 따른 개질기(도 4의 110), 전력 변환기(도 4의 160) 및 냉각수 순환 펌프(도 4의 170)와 실질적으로 동일한바, 그 구체적인 설명은 생략하도록 한다.
Referring to FIG. 6, the fuel cell system 200 using the Peltier effect according to the second embodiment of the present invention further includes a reformer 210, a power converter 265, and a coolant circulation pump 270. The reformer 210, the electric power converter 265, and the cooling water circulation pump 270 according to the second embodiment of the present invention are similar to the reformer (110 of FIG. 4), the electric power converter ) And the cooling water circulation pump 170 (Fig. 4), and a detailed description thereof will be omitted.

또한, 본 발명의 제2 실시예에 따른 펠티어 효과를 이용한 연료전지 시스템(200)은 열전 소자 제어부(285) 및 온도 측정 센서(290)를 더 포함할 수 있다.In addition, the fuel cell system 200 using the Peltier effect according to the second embodiment of the present invention may further include a thermoelectric-element control unit 285 and a temperature-measuring sensor 290.

상기 열전 소자 제어부(285)는 열전 소자(280)의 구동을 각각 제어한다. 따라서, 열전 소자 제어부(285)를 이용하여 각각의 열전 소자(280)로 인가되는 전원의 세기를 가변적으로 제어하는 것이 가능해질 수 있다. 따라서, 본 발명의 제2 실시예에 따른 연료전지 시스템(200)은 제1 실시예에 따른 연료전지 시스템에 비하여, 보다 정교하게 냉각수의 냉각 온도를 제어하는 것이 용이해질 수 있다.The thermoelectric-element control unit 285 controls the driving of the thermoelectric elements 280, respectively. Therefore, it is possible to variably control the intensity of the power supplied to each thermoelectric element 280 by using the thermoelement element control unit 285. Therefore, the fuel cell system 200 according to the second embodiment of the present invention can more easily control the cooling temperature of the cooling water in comparison with the fuel cell system according to the first embodiment.

상기 온도 측정 센서(290)는 냉각수 순환배관(260)을 통과하는 냉각수의 온도를 측정하여, 열전 소자 제어부(285)로 측정 데이터를 전송하는 역할을 한다. 이러한 온도 측정 센서(290)는 냉각수 순환배관(260)에 1개 이상이 장착될 수 있으며, 보다 바람직하게는 열전 소자(280)의 후방에 장착하는 것이 적절하다.
The temperature measurement sensor 290 measures the temperature of the cooling water passing through the cooling water circulation pipe 260 and transmits measurement data to the thermoelectric device control unit 285. One or more of the temperature measuring sensors 290 may be mounted on the cooling water circulation pipe 260, and it is more preferable to mount the temperature measuring sensors 290 on the rear side of the thermoelectric elements 280.

전술한 본 발명의 제2 실시예에 따른 펠티어 효과를 이용한 연료전지 시스템은 버퍼 탱크를 없애는 대신 열전 소자를 냉각수 순환 배관에 장착하여 연료전지 스택으로부터 배출되는 고온의 냉각수를 냉각함으로써, 제1 실시예에 비하여 보다 단순한 구조를 갖는다.In the fuel cell system using the Peltier effect according to the second embodiment of the present invention, instead of eliminating the buffer tank, the thermoelectric element is mounted on the cooling water circulation pipe to cool the high-temperature cooling water discharged from the fuel cell stack, And has a simpler structure.

또한, 본 발명의 제2 실시예에 따른 펠티어 효과를 이용한 연료전지 시스템은 극지방이나 혹한기 등의 가혹한 환경에서 배열회수 냉각수가 어는데 기인하여 배열회수 배관이 동파되는 문제를 원천적으로 차단할 수 있을 뿐만 아니라, 배열 회수 장치 및 버퍼 탱크를 없앰으로써 부피를 줄일 수 있을 뿐만 아니라 설치 비용을 절감할 수 있다.
In addition, the fuel cell system using the Peltier effect according to the second embodiment of the present invention is capable of originally blocking the problem of the disassembly of the exhaust pipe due to the leakage of the exhaust cooling water in a harsh environment such as polar regions or cold weather By eliminating the array recovery device and the buffer tank, the volume can be reduced and the installation cost can be reduced.

지금까지 살펴본 바와 같이, 제1 실시예에서는 버퍼 탱크에 열전 소자가 장착된 구조에 대하여 도시하고 설명하였고, 제2 실시예에서는 버퍼 탱크를 없애는 대신 냉각수 순환배관에 열전 소자를 장착한 구조에 대하여 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니다. 즉, 도면으로 도시하지는 않았지만, 본 발명에 따른 연료전지 시스템은 버퍼 탱크를 설치하되, 열전 소자를 버퍼 탱크에 장착하는 것이 아니라, 냉각수 순환배관에 장착하는 형태로 설계할 수도 있다.
As described above, in the first embodiment, the structure in which the thermoelectric elements are mounted on the buffer tank has been shown and described. In the second embodiment, the structure in which the thermoelectric elements are mounted on the cooling water circulation pipe instead of eliminating the buffer tank, However, the present invention is not limited thereto. That is, although not shown in the drawings, the fuel cell system according to the present invention may be designed such that a buffer tank is provided, but the thermoelectric element is mounted on a cooling water circulation pipe instead of being mounted on a buffer tank.

이상에서는 본 발명의 실시예를 중심으로 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 기술자의 수준에서 다양한 변경이나 변형을 가할 수 있다. 이러한 변경과 변형은 본 발명이 제공하는 기술 사상의 범위를 벗어나지 않는 한 본 발명에 속한다고 할 수 있다. 따라서 본 발명의 권리범위는 이하에 기재되는 청구범위에 의해 판단되어야 할 것이다.
Although the preferred embodiments of the present invention have been disclosed for illustrative purposes, those skilled in the art will appreciate that various modifications, additions and substitutions are possible, without departing from the scope and spirit of the invention as disclosed in the accompanying claims. These changes and modifications may be made without departing from the scope of the present invention. Accordingly, the scope of the present invention should be determined by the following claims.

100 : 연료전지 시스템 110 : 개질기
112 : 개질부 114 : 버너부
120 : 연료전지 스택 130 : 버퍼 탱크
140 : 냉각수 순환배관 150 : 열전 소자
152 : 반도체층 154 : 제1 열전도판
155 : 제2 열전도판 156 : 제1 절연판
157 : 제2 절연판 160 : 전력 변환기
170 : 냉각수 순환 펌프
200 : 연료전지 시스템 220 : 개질기
222 : 개질부 224 : 버너부
240 : 연료전지 스택 260 : 냉각수 순환배관
265 : 전력 변환기 270 : 냉각수 순환 펌프
280 : 열전 소자 285 : 열전 소자 제어부
290 : 온도 측정 센서100: Fuel cell system 110: Reformer
112: reforming section 114: burner section
120: fuel cell stack 130: buffer tank
140: cooling water circulation piping 150: thermoelectric element
152: semiconductor layer 154: first thermally conductive plate
155: second heat conductive plate 156: first insulating plate
157: second insulating plate 160: power converter
170: Cooling water circulation pump
200: Fuel cell system 220: Reformer
222: reforming section 224: burner section
240: Fuel cell stack 260: Cooling water circulation pipe
265: Power converter 270: Coolant circulation pump
280: thermoelectric element 285: thermoelectric element controller
290: Temperature sensor

Claims (15)

연료전지 스택;
상기 연료전지 스택과 이격되도록 설치되며, 내부 공간에 냉각수가 채워지는 버퍼 탱크;
상기 연료전지 스택과 버퍼 탱크를 순환하도록 설치된 냉각수 순환배관;
상기 버퍼 탱크 및 냉각수 순환배관에 각각 장착되어, 상기 연료전지 스택을 통과하여 가열된 고온의 냉각수를 냉각시키는 복수의 열전 소자;
상기 복수의 열전 소자의 구동을 각각 제어하는 열전 소자 제어부; 및
상기 냉각수 순환배관을 통과하는 냉각수의 온도를 측정하여, 상기 열전 소자 제어부로 측정 데이터를 전송하는 온도 측정 센서;를 포함하며,
상기 복수의 열전 소자는 상기 버퍼 탱크와 상기 냉각수 순환배관의 외측 표면에 각각 적어도 하나 이상이 장착되어, 상기 냉각수 순환배관의 내부를 통과하는 냉각수를 냉각하고,
상기 버퍼 탱크는 상기 연료전지 스택을 통과하여 가열된 고온의 냉각수가 주입되는 냉각수 주입구와, 상기 버퍼 탱크의 내부에서 열전 소자에 의해 냉각된 냉각수가 배출되는 냉각수 배출구를 구비하되, 300cc ~ 1000cc의 냉각수를 수용하는 공간을 갖도록 설계되고,
상기 버퍼 탱크는 상기 냉각수 주입구에 의해 상기 냉각수 순환배관과 일측이 연결되고, 상기 냉각수 배출구에 의해 상기 냉각수 순환배관과 타측이 연결되는 폐쇄형 구조를 갖고,
상기 열전 소자 제어부는 상기 복수의 열전 소자로 각각 인가되는 전원의 세기를 제어하여, 상기 냉각수 순환배관의 내부를 통과하는 냉각수의 냉각 온도를 제어하는 것을 특징으로 하는 연료전지 시스템.
Fuel cell stack;
A buffer tank installed to be spaced apart from the fuel cell stack, the buffer tank filled with cooling water in an inner space;
A cooling water circulation pipe arranged to circulate the fuel cell stack and the buffer tank;
A plurality of thermoelectric elements mounted on the buffer tank and the cooling water circulation pipe, respectively, for cooling high temperature cooling water heated through the fuel cell stack;
A thermoelectric element controller for controlling the driving of the plurality of thermoelectric elements, respectively; And
And a temperature measurement sensor for measuring the temperature of the cooling water passing through the cooling water circulation pipe and transmitting measurement data to the thermoelectric device control unit,
Wherein at least one of the plurality of thermoelectric elements is mounted on the outer surface of the buffer tank and the cooling water circulation pipe to cool the cooling water passing through the inside of the cooling water circulation pipe,
Wherein the buffer tank has a cooling water injection port through which the high temperature cooling water heated through the fuel cell stack is injected and a cooling water outlet through which the cooling water cooled by the thermoelectric element is discharged from the buffer tank, And a space,
Wherein the buffer tank has a closed structure in which one side of the buffer tank is connected to the cooling water circulation pipe by the cooling water injection port and the other side of the cooling water circulation pipe is connected by the cooling water discharge port,
Wherein the thermoelectric-element control unit controls the intensity of power applied to each of the plurality of thermoelectric elements to control the cooling temperature of the cooling water passing through the inside of the cooling water circulation pipe.
삭제delete 삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 열전 소자는
p-n 접합 구조로 이루어진 반도체층과,
상기 반도체층의 일면에 부착된 제1 열전도판과,
상기 반도체층의 타면에 부착된 제2 열전도판을 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지 시스템.
The method according to claim 1,
The thermoelectric element
a semiconductor layer made of a pn junction structure,
A first thermally conductive plate attached to one surface of the semiconductor layer,
And a second thermally conductive plate attached to the other surface of the semiconductor layer.
제5항에 있어서,
상기 열전 소자는
상기 제1 열전도판 상에 부착된 제1 절연판과,
상기 제2 열전도판 상에 부착된 제2 절연판을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지 시스템.
6. The method of claim 5,
The thermoelectric element
A first insulating plate attached on the first thermally conductive plate,
And a second insulating plate attached on the second thermally conductive plate.
제1항에 있어서,
상기 연료전지 시스템은
상기 연료전지 스택으로부터 생산된 DC 전력을 AC 전력으로 변환하는 전력 변환기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지 시스템.
The method according to claim 1,
The fuel cell system
Further comprising a power converter for converting DC power produced from the fuel cell stack to AC power.
제1항에 있어서,
상기 연료전지 시스템은
상기 냉각수 순환배관에 장착되어, 상기 냉각수 순환배관의 내부를 순환하는 냉각수를 펌핑하는 냉각수 순환 펌프를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지 시스템.
The method according to claim 1,
The fuel cell system
Further comprising a cooling water circulation pump mounted on the cooling water circulation pipe for pumping cooling water circulating inside the cooling water circulation pipe.
삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101677268B1 (en) * 2015-09-09 2016-11-17 제주대학교 산학협력단 Integrated cooling module unit that can be used at room temperature conditions and extreme conditions

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002319417A (en) * 2001-04-20 2002-10-31 Fuji Electric Co Ltd Solid polymer fuel cell generating device
US20050202294A1 (en) * 2004-03-10 2005-09-15 Gallagher Emerson R. Fuel cell stacks of alternating polarity membrane electrode assemblies
KR20080008867A (en) * 2006-07-21 2008-01-24 한라공조주식회사 Assistance cooling and heating device for automobile using thermoelectric element
KR100932214B1 (en) * 2005-10-14 2009-12-16 주식회사 엘지화학 Heat exchange system of battery pack using thermoelectric elements

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002319417A (en) * 2001-04-20 2002-10-31 Fuji Electric Co Ltd Solid polymer fuel cell generating device
US20050202294A1 (en) * 2004-03-10 2005-09-15 Gallagher Emerson R. Fuel cell stacks of alternating polarity membrane electrode assemblies
KR100932214B1 (en) * 2005-10-14 2009-12-16 주식회사 엘지화학 Heat exchange system of battery pack using thermoelectric elements
KR20080008867A (en) * 2006-07-21 2008-01-24 한라공조주식회사 Assistance cooling and heating device for automobile using thermoelectric element

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101677268B1 (en) * 2015-09-09 2016-11-17 제주대학교 산학협력단 Integrated cooling module unit that can be used at room temperature conditions and extreme conditions

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