KR101567302B1 - 연료전지용 수소 공급장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 연료전지용 수소 공급장치에 관한 것으로, 구체적으로는 수소가 포함된 수소화물을 분해시켜 수소를 발생시키며, 수소화물의 분해가 이루어지는 반응 탱크부의 압력을 측정하여 수소의 발생을 제어하며 연료전지로 일정한 압력의 수소를 공급할 수 있는 연료전지용 수소 공급장치에 관한 것이다.

Description

연료전지용 수소 공급장치{Hydrogen supply apparatus for fuel cell}
본 발명은 연료전지용 수소 공급장치에 관한 것으로, 구체적으로는 수소가 포함된 수소화물을 분해시켜 수소를 발생시키며, 수소화물의 분해가 이루어지는 반응 탱크부의 압력을 측정하여 수소의 발생을 제어하며 연료전지로 일정한 압력의 수소를 공급할 수 있는 연료전지용 수소 공급장치에 관한 것이다.
일반적으로, 연료전지는 화학 에너지를 전기 에너지로 직접 변환시키는 에너지 전환 장치로서 인산형 연료전지(Phosphoric Acid Fuel Cell, PAFC), 고체산화물 연료전지(Solid Oxide Fuel Cell, SOFC), 용융탄산염 연료전지(Moltan Carbonate Fuel Cell, MCFC), 고분자 전해질 연료전지(Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cell, PEMFC), 직접 메탄올 연료전지(Direct Methanol Fuel, DMFC) 및 직접 에탄올 연료전지(Direct Ethanol Fuel Cell, DEFC) 등의 다양한 연료전지가 사용되고 있다.
또한, 연료전지를 화석연료와 비교하면 환경오염 물질이 생성되지 않고 화학 에너지가 전기 에너지로 변환시키는 과정에서 중간 손실이 발생되지 않는 장점이 있다. 즉, 최근 환경오염에 대한 전세계적인 우려, 중동지역의 유가 불안정성 및 대체 에너지 개발의 필요성 등이 대두되면서 연료전지가 주목받고 있는 것이다.
따라서, 연료전지의 성능을 향상시키고 다양한 산업분야에서 적용하기 위한 연구 및 개발이 다각적으로 이루어지고 있으며, 연료전지 자체의 스택(stack)을 경량화하거나 막전극 접합체(Membrane Electrode Assembly, MEA) 및 개질기(Reformer)의 성능 개선하거나 주변 기계장치(Balance of Plant, BOP) 개선을 통한 시스템 경량화 및 수소 저장 밀도 향상 등을 위한 연구 및 개발도 지속적으로 이루어지고 있다.
여기서, 상기 주변 기계장치에 포함되는 수소 공급장치의 경우에는 연료 전지로 수소를 공급하기 위한 것으로 그 중요도가 매우 높은데, 상기 수소 공급장치는 고압 저장방식 및 액화 저장방식으로 수소를 저장하거나, 수소저장 합금, 수소화물, 제올라이트 또는 나노구조 탄소소재를 이용하여 수소를 저장하는 방식이 실용화되어 있고, 일반적으로 기체 상태의 수소를 고압 상태로 저장하는 고압 저장방식이 가장 보편적으로 사용되고 있다.
그러나, 상기 고압 저장방식의 경우에는 폭발 위험성이 항상 내재되어 있는 점과, 장치의 전체적인 중량이 큰 점 및 유지관리 비용이 큰 점이 단점으로 지적되고 있다. 따라서, 상기 고압 저장방식을 대체하기 위한 일환으로 수소화물을 이용하여 수소를 저장하고 상기 연료전지로 공급할 수 있는 수소 공급장치의 연구 및 개발이 활발하다.
또한, 상기 수소화물을 이용한 수소 공급장치는 수소화 붕소 나트륨(NaBH4), 수소화 붕소 아연(ZnBH4), 수소화 붕소 칼륨(CaBH4), 수소화 알루미늄 리튬(LiAlH4), NaBH(OCH3)3와 같은 수소를 포함하는 수소화물을 장치 내부에 저장한 상태에서 상기 수소화물을 분해하여 수소를 발생시켜 연료전지로 공급하도록 구비되며, 상기 고압 저장방식 및 상기 액화 저장방식에 비해 상대적으로 에너지 저장밀도가 높고 단순한 시스템 구조를 갖는 특징이 있다.
또한, 상기 수소화물을 이용한 수소 공급장치는 상기 수소화물과 물의 가수분해 반응을 통해 수소를 발생시키는 기술이 널리 사용 중이며, 순수한 가수분해 반응으로는 수소의 분해율이 높지 않아 상기 수소화물을 수용액 상태로 변화시켜 촉매와 함께 사용하고 있다.
한편, 상기 수소화물을 이용한 수소 공급장치를 이용하기 위해서는 고체 상태의 수소화물을 수용액 상태로 변화시켜야 하는 과정과 수용액 내의 수소화물이 무분별하게 가수분해를 일으키지 않도록 염기성 안정화제를 더 첨가하는 과정이 필수적으로 요구되며, 수소 발생 성능을 증가시키기 위한 촉매의 제조로 인한 비용 및 시간이 소모되고 온도변화 및 운용시간에 따라 성능 변화가 발생하는 문제점이 있었으며, 촉매의 내구성 문제 및 가수분해 반응으로 인하여 수소 발생 성능이 점차 불안정해지는 문제점도 있었다.
또한, 상기 수소화물을 이용한 수소 공급장치에 수용액 상태로 수소화물이 저장되어 있으므로, 외부 환경의 온도가 낮은 경우에는 수용액이 빙결되므로 운용 환경이 제약되는 큰 문제점이 있다.
본 발명자들은 고체 상태의 수소화물로부터 수소 발생이 일정하고 원활하게 이루어지고, 연료전지에서 요구되는 유량에 맞춰 적정한 압력의 수소를 안정적으로 공급하며 장치 자체의 경량화 및 효율을 향상시키고자 연구 노력한 결과, 연료전지용 수소 공급장치의 기술적 구성을 개발하게 되어 본 발명을 완성하게 되었다.
따라서, 본 발명의 목적은 고체 상태의 수소화물을 직접 분해하여 연료전지로 수소를 공급하는 연료전지용 수소 공급장치를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 연료전지로 공급되는 수소를 적절한 압력, 유량 및 온도로 공급하는 연료전지용 수소 공급장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 수소가 포함된 수소화물을 분해시켜 발생되는 수소를 연료전지로 공급하도록 구비된 수소 공급장치로서, 상기 수소화물이 저장되고, 외부에서 분해제가 공급되었을 때 상기 수소화물의 분해 반응이 이루어지며 상기 분해 반응으로 인하여 발생된 수소가 저장되는 반응 탱크부; 상기 분해제가 저장되는 분해제 공급부; 및 상기 반응 탱크부의 내부 압력 또는 외부의 제어신호에 따라 상기 분해제가 상기 반응 탱크부로 공급되거나 차단되도록 상기 분해제 공급부를 제어하는 제어부;를 포함하는 수소 공급장치를 제공한다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 반응 탱크부 및 상기 연료전지의 사이에 구비되며, 상기 반응 탱크부에서 공급되는 수소의 압력을 기설정된 압력으로 조절하는 수소 압력 안정화부;를 포함한다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 분해제 공급부는, 상기 분해제가 저장되는 분해제 저장 탱크; 상기 분해제 저장 탱크와 상기 반응 탱크부를 연결하여 상기 분해제가 이송되게 하는 분해제 이송 튜브; 및 상기 분해제 이송 튜브에 연결되며 상기 제어부의 제어에 따라 동작하여 상기 분해제를 상기 반응 탱크부로 공급 또는 차단시키는 분해제 공급펌프;를 포함한다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 반응 탱크부에 연결되며, 상기 반응 탱크부의 내부 압력이 기설정된 설정 압력을 초과하거나 기설정된 한계 압력에 도달하였을 때 상기 반응 탱크부 내의 수소를 외부로 긴급 배출시키는 비상 배출부;를 포함한다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 반응 탱크부 내부의 압력을 측정하고, 측정된 압력값을 상기 제어부로 출력하는 탱크 압력 측정부;를 더 포함한다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 반응 탱크부는 상기 수소화물의 분해 반응에 의해 수소가 발생할 때 상기 수소와 같이 발생하는 수분 및 이물질의 배출을 방지하는 수분 흡착수단;을 내부의 소정 위치에 구비한다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 반응 탱크부, 상기 분해제 공급부 및 상기 제어부를 둘러싸는 외부 하우징;을 더 포함한다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 외부 하우징에는 외부 공기를 유입시키거나, 상기 외부 하우징 내부의 공기를 외부로 배출시키는 냉각수단;이 구비된다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 수소화물은 고체 형태의 수소화 붕소 나트륨(NaBH4)를 포함한다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 분해제는 액체 형태의 산(Acid)을 포함한다.
본 발명은 다음과 같은 우수한 효과를 가진다.
먼저, 본 발명의 일실시예에 따른 연료전지용 수소 공급장치에 의하면, 반응 탱크부에 고체 상태의 수소화물을 저장하고 분해제 공급부에서 산성 용액인 분해제를 공급하여 반응 탱크부 내에서 직접 분해 반응시키며 상기 분해 반응에 의해 발생한 수소가 상기 반응 탱크부에 저장되므로, 수소화물을 액체 상태로 변화시킬 필요가 없어서 수소화물의 준비 시간이 현저하게 감소하며, 고압 수소 저장장치 또는 액화 수소 저장장치에 비해 상대적으로 낮은 제조비용으로 제조할 수 있고, 촉매가 요구되지 않아 장시간 작동시켜도 수소 발생의 감소가 없는 효과를 얻을 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 연료전지용 수소 공급장치에 의하면, 반응 탱크부의 내부 압력에 따라 수소를 발생시키며 연료전지에 수소를 공급하기 전에 수소 압력 안정화부에서 기설정된 압력으로 조절하므로, 연료전지에 과도한 압력의 수소가 공급되지 않고 안정적으로 수소의 공급이 이루어지며 반응 탱크부에서 생성되는 수소도 적정한 수준만큼만 생성될 수 있는 효과를 얻을 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 연료전지용 수소 공급장치에 의하면, 외부 하우징 및 냉각수단을 구비하여 내부 온도를 조절하므로, 반응 탱크부에서 수소화물과 분해제의 분해 반응으로 인한 온도 상승으로 전체적인 시스템의 온도가 증가하는 것을 방지하여 반응 탱크부 주변부의 온도를 적정한 수준으로 유지할 수 있으며 수소의 온도도 적정한 수준으로 유지할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 연료전지용 수소 공급장치에 의하면, 반응 탱크부 내부의 압력이 한계 압력을 초과했을 때에 비상 배출부를 통해 반응 탱크부 내의 수소를 긴급 배출시킬 수 있으므로, 반응 탱크부 내부의 압력 증가로 인한 손상을 미연에 방지하며 효과를 얻을 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 연료전지용 수소 공급장치에 의하면, 분해제에 부동 처리를 하므로, 외부 환경의 온도가 영하인 경우에도 사용이 가능하여 무인 항공기와 같이 높은 고도 및 낮은 온도의 환경에서 운용되어야 하는 플랫폼에도 적용시킬 수 있는 효과를 얻을 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 수소 공급장치를 나타내는 블럭도.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 수소 공급장치를 나타내는 도면.
본 발명에서 사용되는 용어는 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어를 선택하였으나, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있는데 이 경우에는 단순한 용어의 명칭이 아닌 발명의 상세한 설명 부분에 기재되거나 사용된 의미를 고려하여 그 의미가 파악되어야 할 것이다.
이하, 첨부된 도면에 도시된 바람직한 실시예를 참조하여 본 발명의 기술적 구성을 상세하게 설명한다.
그러나, 본 발명은 여기서 설명되는 실시예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 명세서 전체에 걸쳐 동일한 참조번호는 동일한 구성요소를 나타낸다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 수소 공급장치를 나타내는 블럭도이며, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 수소 공급장치를 나타내는 도면이다.
도 1 내지 도 2를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 연료전지용 수소 공급장치(100)는 연료전지로 수소를 공급하기 위한 것으로, 수소가 포함된 고체 상태의 수소화물을 분해시켜 수소를 발생시키는 구조를 가지므로 상기 수소화물을 액체 상태로 변화시킬 필요가 없고 별도의 염기성 안정제와 촉매를 사용하지 않아도 되는 장점이 있으며, 안정된 압력 및 온도로 수소를 공급하여 연료전지의 출력 저하, 멤브레인 건조화 현상 및 열 손상의 발생을 방지하며, 반응 탱크부(110), 분해제 공급부(120), 제어부(130), 탱크 압력 측정부(160), 수소 압력 안정화부(140), 비상 배출부(150) 및 외부 하우징(170)을 포함한다.
여기서, 상기 수소화물은 수소화 붕소 나트륨(NaBH4), 수소화 붕소 아연(ZnBH4), 수소화 붕소 칼륨(CaBH4), 수소화 알루미늄 리튬(LiAlH4) 및 NaBH(OCH3)3를 포함하며, 상대적으로 취급이 용이하고 획득하기 쉬운 수소화 붕소 나트륨을 이용하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 수소화물은 고체 상태로서, 분말(powder), 알갱이(granular), 구슬(bead), 마이크로캡슐(microcapsule) 또는 알약(pellets) 형태로 구비할 수 있으며, 취급이 용이한 측면에서 알갱이 형태로 수소화물을 구비하여 사용하는 것이 바람직하다.
상기 반응 탱크부(110)는 상기 수소화물이 저장되는 것으로, 소정의 내부 공간을 갖는 탱크로 구비되며 상기 내부 공간은 상기 수소화물이 저장된 소정을 공간 및 상기 수소화물이 없는 비어있는 소정의 공간으로 구분된다.
또한, 상기 반응 탱크부(110)는 후술할 분해제 공급부(120)를 통해 분해제가 공급되면 상기 수소화물의 분해 반응도 이루어지는 공간이며, 상기 수소화물에서 수소가 발생했을 때에 상기 비어있는 소정의 공간으로 수소가 채워지면서 소정의 압력으로 저장되는 공간으로 기능하게 된다. 또한, 상기 반응 탱크부(110)는 상기 수소화물에서 수소가 발생하면서 내부 압력이 올라가는 구조를 갖게 된다.
또한, 상기 반응 탱크부(110)는 상기 연료전지와 수소 공급 튜브를 통해 연결되는 구조로 구비될 수 있으며, 상기 수소 공급 튜브는 플라스틱 또는 우레탄 소재로 구비되거나 스테인레스를 포함하는 금속 소재로 구비될 수 있다.
또한, 상기 반응 탱크부(110)는 원통 형태, 원 형태, 박스 형태 또는 다각 박스 형태로 구비할 수 있으며 원통 형태로 구비하는 것이 바람직하고, 적어도 상부는 개폐가 가능하도록 구비하여 상기 수소화물을 투입 또는 교체할 수 있게 하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 반응 탱크부(110)에는 상기 수소화물이 분해 반응을 일으키며 수소를 발생시킬 때에 거품 형태로 끓어오르는 것을 방지하기 위한 필터를 구비할 수도 있으며, 상기 수소화물에서 수소가 발생할 때 수분 또는 기타 생성물이 부가적으로 생성될 수 있으므로 수분 흡착수단(111)을 구비하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 수분 흡착수단(111)은 부직포 또는 필터 등으로 구비할 수 있으며 상기 반응 탱크부(110)의 내부 공간에 배치된다. 또한, 상기 반응 탱크부(110)는 상기 수소화물에서 발생된 수소가 상기 수분 흡착수단(111)을 통과한 후 외부로 배출되는 구조를 갖게 된다. 한편, 상기 수분 흡착수단(111)을 외부에 구비하여 연료전지로 수소가 공급되기 전에 통과하게 할 수도 있을 것이다.
상기 분해제 공급부(120)는 상기 분해제를 저장하고 상기 반응 탱크부(110)로 공급하기 위한 것으로, 상기 반응 탱크부(110)에 연결되며 금속 또는 플라스틱 재질로 구비될 수 있으며, 분해제 저장 탱크(121), 분해제 이송 튜브(122) 및 분해제 공급펌프(123)를 포함한다.
여기서, 상기 분해제는 상기 수소화물의 pH를 조절하여 반감기를 단축시켜 수소가 발생되는 분해 반응이 발생되게 하는 것으로, 액체 형태의 산(Acid)으로 구비할 수 있고, 바람직하게 상기 산의 취급이 용이하도록 증류수에 희석한 산성 용액의 형태로 이루어진다. 여기서, 상기 산은 염산(Hydrochloric Acid)을 사용하는 것이 가장 바람직하나 황산(Sulfuric Acid), 질산(Nitric Acid), 붕산(Boric Acid) 및 아세트산(Acetic Acid)과 같은 다른 산을 이용할 수도 있다.
또한, 상기 분해제가 액체 상태로 저장되므로, 외부 환경의 온도가 영하인 경우 빙결되는 문제가 발생할 수 있어 부동처리를 하는 것이 바람직하다. 이때, 상기 분해제를 희석할 증류수에 프로필렌 글리콜(Propylene Glycol) 또는 에틸렌 글리콜(Ethylene Glycol)을 첨가하여 부동처리를 할 수 있으며, 독성 및 취급이 용이한 점을 감안하면 상기 프로필렌 글리콜을 사용하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 분해제는 프로필렌 글리콜 60wt% 및 증류수 40wt%인 혼합 용액에 상기 염산을 3N(Normality) 농도로 희석하여 사용하는 것이 바람직하며, 이 경우에 영하 40℃의 온도에서도 빙결되지 않고 상기 수소화물의 분해 성능도 저하되지 않게 된다.
또한, 상기 분해제 저장탱크는 상기 분해제를 액체 상태로 저장하기 위한 것으로, 산성 용액을 저장하기 위해 내산성 특성이 높고 열전도의 영향이 적은 재질로 구비하는 것이 바람직하다.
이때, 상기 분해제 저장탱크는 플라스틱 재질인 것이 가장 바람직하며, 금속 재질로 구비하고자 하는 경우에는 내부면에 적어도 산에 의한 부식을 방지하는 부식 방지 코팅을 실시한 금속으로 구비하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 분해제 이송 튜브(122)는 상기 분해제를 이송하기 위한 것으로, 상기 분해제 저장탱크부터 상기 반응 탱크부(110)까지 연결하여 상기 분해제가 상기 반응 탱크부(110)로 공급될 수 있게 한다.
또한, 상기 분해제 이송 튜브(122)는 내산성 재질의 플라스틱 또는 우레탄으로 구비할 수 있으며, 산성에 대한 부식 방지 처리가 된 금속 재질의 튜브로 구비할 수도 있다.
또한, 상기 분해제 공급펌프(123)는 상기 분해제 저장탱크에 저장된 상기 분해제를 상기 분해제 이송 튜브(122)를 통해 상기 반응 탱크부(110)로 공급하기 위한 것으로, 액체 상태의 분해제를 공급할 수 있는 다양한 펌프로 구비할 수 있으며 후술할 제어부(130)의 제어에 따라 동작하도록 구비되어 상기 분해제를 공급 또는 차단시키게 된다.
또한, 상기 분해제 공급펌프(123)에는 상기 분해제 저장탱크 내의 분해제가 역류하지 않게 차단하는 체크 밸브 또는 유동 방향 제어 장치가 더 구비될 수도 있으나, 튜브 연동식 펌프로 구비하면 별도의 장치없이 상기 분해제의 이송을 조절할 수 있다.
상기 제어부(130)는 상기 분해제 공급부(120)를 제어하여 상기 반응 탱크부(110)로 분해제가 공급되거나 차단되도록 하기 위한 것으로, 제어보드에 마이크로프로세서가 장착된 구조로 구비할 수 있으며, 후술할 수소 압력 안정화부(140), 비상 배출부(150) 및 냉각수단(171)도 제어하도록 구비된다.
또한, 상기 제어부(130)는 외부의 제어신호를 받아 상기 반응 탱크부(110)로 공급되는 분해제를 공급 또는 차단하거나, 후술할 탱크 압력 측정부(160)에서 측정되는 상기 반응 탱크부(110)의 내부 압력에 따라 상기 분해제의 공급 또는 차단을 제어하도록 구비된다.
또한, 상기 제어부(130)는 상기 반응 탱크부(110)의 내부 압력이 기설정된 설정 압력보다 낮은 경우에 상기 분해제 공급부(120)를 동작시켜 상기 분해제가 공급되게 한다.
또한, 상기 반응 탱크부(110)의 내부 압력이 상기 설정 압력에 도달하면 상기 분해제 공급부(120)의 동작을 정지시키는 전기신호를 출력하도록 구비될 수 있다.
즉, 상기 제어부(130)는 상기 반응 탱크부(110)에서 발생하는 수소가 불필요하게 생산되지 않고 적정한 수준을 유지할 수 있도록 상기 분해제 공급부(120)를 제어한다.
상기 탱크 압력 측정부(160)는 상기 반응 탱크부(110) 내부의 압력을 측정하고, 측정된 압력값을 상기 제어부(130)로 출력하기 위한 것으로, 상기 반응 탱크부(110)의 내부에 배치되거나 상기 반응 탱크부(110)와 연결된 도관을 통해 상기 반응 탱크부(110)의 외부에 연결되는 구조로 구비된다.
또한, 상기 반응 탱크부(110)의 압력을 측정할 수 있는 압력 센서로 구비할 수 있으며, 상기 제어부(130)와 연동하여 작동하는 특성을 가지므로 상기 제어부(130)의 제어보드에 통합형 모듈로 구비될 수도 있다.
상기 수소 압력 안정화부(140)는 상기 반응 탱크부(110)와 상기 연료전지 사이에 구비되는 것으로, 상기 반응 탱크부(110)에서 상기 연료전지로 공급되는 수소의 압력이 너무 높거나 불필요하게 수소가 공급되고 있는 경우에 수소의 압력을 조절하도록 구비된다.
또한, 상기 수소 압력 안정화부(140)가 상기 반응 탱크부(110)에서 공급되는 수소의 압력을 기설정된 압력으로 조절하므로, 상기 연료전지 내부의 압력이 과도하게 증가하는 위험 요소를 미연에 방지할 수 있으며, 상기 반응 탱크부(110)에서 공급되는 수소가 버려지지 않게 하는 기능을 갖는다.
또한, 상기 수소 압력 안정화부(140)는 압력 레귤레이터로 구비하거나, 상기 제어부(130)에 의해 제어가능한 니들 밸브가 형성된 유량 조절 장치로 구비할 수 있다.
상기 비상 배출부(150)는 상기 반응 탱크부(110) 내부의 압력이 한계 압력 이상으로 증가하지 않도록 상기 반응 탱크부(110) 내부의 수소를 외부로 배출시키기 위한 것으로, 상기 반응 탱크부(110)에 연결되며 수소의 배출 및 차단이 가능한 밸브로 구비된다.
또한, 상기 비상 배출부(150)는 상기 반응 탱크부(110)의 내부 압력이 기설정된 설정 압력을 초과하거나 기설정된 한계 압력에 도달하였을 때 상기 반응 탱크부(110) 내의 수소를 외부로 긴급 배출시킨다.
또한, 상기 비상 배출부(150)는 상기 제어부(130)에 의해 제어될 수 있는 솔레노이드 밸브로 구비하거나, 일정 압력이 되었을 때 개방되는 압력 작동 방식의 릴리프 밸브로 구비할 수 있다.
또한, 상기 비상 배출부(150)에서 수소가 배출될 때 상기 반응 탱크부(110) 내의 수소가 과도하게 배출될 수 있으므로, 소정 배출시간 이후에 수소의 배출을 차단하고 소정의 대기 시간을 유지하는 형태를 반복하도록 구비하는 것이 바람직하다.
상기 외부 하우징(170)은 상기 반응 탱크부(110), 상기 분해제 공급부(120) 및 상기 제어부(130)를 둘러싸는 케이스로서, 외부의 충격이 가해지는 것을 방지하며 후술할 냉각수단(171)에 의해 공기의 냉각이 원활하게 이루어지는 통로로서 기능하게 된다.
또한, 상기 외부 하우징(170)은 사각 박스 형태로 구비할 수 있으나, 상기 반응 탱크부(110), 상기 분해제 공급부(120) 및 상기 제어부(130)의 형태 및 결합구조에 따라 형태의 변형이 가능하다. 또한, 상기 외부 하우징(170)은 플라스틱 또는 금속 소재로 구비할 수 있으며, 내부의 부품을 교체할 수 있도록 체결 등에 의한 조립 및 분해가 가능한 구조로 구비하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 외부 하우징(170)에는 냉각수단(171)이 구비되게 되는데, 상기 냉각수단(171)은 상기 반응 탱크부(110)에서 수소의 발생 시 다량의 열이 발생하므로 외부 공기를 유입시키거나, 상기 외부 하우징(170) 내부의 공기를 외부로 배출시켜서 온도가 급증하지 않게 한다.
또한, 상기 냉각수단(171)은 공랭식 팬으로 구비할 수 있으며, 상기 제어부(130)의 제어에 따라 동작하거나, 상기 외부 하우징(170) 내부의 온도를 측정하여 자동으로 동작하도록 구비할 수 있다. 이때, 상기 반응 탱크부(110) 또는 상기 외부 하우징(170) 내부의 온도 측정을 위한 온도 센서를 더 구비하는 것이 바람직하다.
이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명은 바람직한 실시예를 들어 도시하고 설명하였으나, 상기한 실시예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변경과 수정이 가능할 것이다.
110 : 반응 탱크부
111 : 수분 흡착수단
120 : 분해제 공급부
121 : 분해제 저장 탱크
122 : 분해제 이송 튜브
123 : 분해제 공급펌프
130 : 제어부
140 : 수소 압력 안정화부
150 : 비상 배출부
160 : 탱크 압력 측정부
170 : 외부 하우징
171 : 냉각수단

Claims (10)

  1. 수소가 포함된 수소화물을 분해시켜 발생되는 수소를 연료전지로 공급하도록 구비된 수소 공급장치로서,
    상기 수소화물이 저장되고, 외부에서 분해제가 공급되었을 때 상기 수소화물의 분해 반응이 이루어지며 상기 분해 반응으로 인하여 발생된 수소가 저장되는 반응 탱크부;
    상기 분해제가 저장되는 분해제 공급부;
    상기 반응 탱크부의 내부 압력 또는 외부의 제어신호에 따라 상기 분해제가 상기 반응 탱크부로 공급되거나 차단되도록 상기 분해제 공급부를 제어하는 제어부; 및
    상기 반응 탱크부 및 상기 연료전지의 사이에 구비되며, 상기 반응 탱크부에서 공급되는 수소의 압력을 기설정된 압력으로 조절하는 수소 압력 안정화부;를 포함하는 수소 공급장치.
  2. 삭제
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 분해제 공급부는,
    상기 분해제가 저장되는 분해제 저장 탱크;
    상기 분해제 저장 탱크와 상기 반응 탱크부를 연결하여 상기 분해제가 이송되게 하는 분해제 이송 튜브; 및
    상기 분해제 이송 튜브에 연결되며 상기 제어부의 제어에 따라 동작하여 상기 분해제를 상기 반응 탱크부로 공급 또는 차단시키는 분해제 공급펌프;를 포함하는 것을 특징으로 하는 수소 공급장치.
  4. 제 1항 또는 제 3항에 있어서,
    상기 반응 탱크부에 연결되며, 상기 반응 탱크부의 내부 압력이 기설정된 설정 압력을 초과하거나 기설정된 한계 압력에 도달하였을 때 상기 반응 탱크부 내의 수소를 외부로 긴급 배출시키는 비상 배출부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 수소 공급장치.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 반응 탱크부 내부의 압력을 측정하고, 측정된 압력값을 상기 제어부로 출력하는 탱크 압력 측정부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수소 공급장치.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 반응 탱크부는 상기 수소화물의 분해 반응에 의해 수소가 발생할 때 상기 수소와 같이 발생하는 수분 및 이물질의 배출을 방지하는 수분 흡착수단;을 내부의 소정 위치에 구비하는 것을 특징으로 하는 수소 공급장치.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 반응 탱크부, 상기 분해제 공급부 및 상기 제어부를 둘러싸는 외부 하우징;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수소 공급장치.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 외부 하우징에는 외부 공기를 유입시키거나, 상기 외부 하우징 내부의 공기를 외부로 배출시키는 냉각수단;이 구비된 것을 특징으로 하는 수소 공급장치.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 수소화물은 고체 형태의 수소화 붕소 나트륨(NaBH4)를 포함하는 것을 특징으로 하는 수소 공급장치.
  10. 제 1항에 있어서,
    상기 분해제는 액체 형태의 산(Acid)을 포함하는 것을 특징으로 하는 수소 공급장치.
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