KR101575429B1 - 연료전지 수소 투과도 측정 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 연료 전지 시스템에 관한 것으로서, 더 상세하게는 막전극 접합체(MEA: Membrane Electrode Assembly)의 막의 열화도 혹은/및 손상이 심해지면 수소 투과량이 많아지므로 막전극 접합체의 열화도를 판단하기 위해 수소분자의 투과도를 측정하는 연료전지 수소 투과도 측정 장치 및 방법에 대한 것이다.

Description

연료전지 수소 투과도 측정 장치 및 방법{Apparatus and Method for estimating hydrogen permeability in fuel cell}
본 발명은 연료 전지 시스템에 관한 것으로서, 더 상세하게는 막전극 접합체(MEA: Membrane Electrode Assembly)의 막의 열화도 혹은/및 손상이 심해지면 수소 투과량이 많아지므로 막전극 접합체의 열화도를 판단하기 위해 수소분자의 투과도를 측정하는 연료전지 수소 투과도 측정 장치 및 방법에 대한 것이다.
연료전지 시스템의 구성 부품에서 연료전지 스택은 전기를 생산하는 부품으로서 가장 중요하다. 연료전지 스택은 체결부(미도시), 분리판(미도시), 막전극 접합체(MEA: Membrane Electrode Assembly), 가스 확산층, 가스켓 등으로 구성되어 있다.
구성 부품중 막전극 접합체의 경우 연료가스와 공기를 공급받아 전기를 생산하는 부품으로서 연료전지 시스템의 열화와 직접연관이 있는 부품이다. 막전극 접합체는 전극층과 이온교환막으로 구성되는데 전극층내의 전극은 전기화학반응을 일으켜 전기를 생산하고 이온 교환막은 애노드(즉 연료극)에서 생성된 수소이온을 캐소드(즉 공기극)로 이동시켜 물을 생성하는 전기화학 반응에 참여한다.
애노드로 공급된 수소분자가 이온화되지 않고 캐소드로 투과되면 전기를 생산하는 전기화학반응을 저해하는 부반응을 일으키게 되고 수소폭발 범위안의 농도로 수소가 투과되면 핫스팟이 발생하여 이온 교환막을 소손시켜 연료전지 스택이 더 이상 전기를 생산할 수 없게 되는 심각한 손상이 있게 된다.
또한 애노드로부터 캐소드로의 수소분자 투과는 연료전지차량의 연비를 감소시키는 주된 원인중 하나이다.
전기화학반응을 통해 애노드에서 생성된 프로톤이 막을 통해 캐소드로 전도되어 물을 생성하는 전기화학 반응을 발생시키는데 프로톤이 아닌 수소분자가 투과되어 전달되면 전기화학에 참여하는 수소분자가 줄어들고 또한 캐소드에서의 물생성 전기화학반응도 방해하게 된다.
따라서, 막전극접합체의 막의 열화도 혹은 손상이 심해지면 수소투과량이 많아지며, 수소분자의 투과를 판단하는 것이 막전극접합체의 열화도를 판단하는데 중요한 척도가 되었다.
이 경우, 성능이 하락하여 운전이 종료된 스택을 해체하고, 막전극 접합체를 샘플링하여 전기화학 분석을 통해 유추할 수밖에 없었다.
1. 한국공개특허번호 제10-2006-0003516호 2. 한국공개특허번호 제10-2010-0133698호
본 발명은 위 배경기술에 따른 문제점을 해소하기 위해 제안된 것으로서, 연료 전지 스택 해체 및 전기화학 분석없이도 수소분자의 투과도를 측정할 수 있는 연료전지 수소 투과도 측정 장치 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 전체 연료 전지 스택의 이온 교환막의 열화도 및/또는 각 연료 전지 스택의 셀의 열화도를 측정할 수 있는 연료 전지 수소 투과도 측정 장치 및 방법을 제공하는데 다른 목적이 있다.
또한, 본 발명은 연료 전지 스택의 내구성능 및 연비를 향상시킬 수 있는 연료전지 수소 투과도 장치 및 방법을 제공하는데 또 다른 목적이 있다.
본 발명은 위에서 제시된 과제를 달성하기 위해, 연료 전지 스택 해체 및 전기화학 분석없이도 수소분자의 투과도를 측정할 수 있는 연료전지 수소 투과도 측정 장치를 제공한다.
상기 연료전지 수소 투과도 측정 장치는,
다수의 스택셀을 갖는 연료 전지 스택과, 공기 배출을 위한 공기 배출 밸브와, 수소 공급을 위한 수소 공급 밸브와, 공기 공급을 위한 공기 공급 블로워를 갖는 연료 전지 시스템의 연료전지 수소 투과도 측정 장치에 있어서,
상기 연료 전지 스택의 전류를 측정하는 측정부;
공기 공급 압력을 측정하는 공기 공급 압력 센서; 및
측정된 전류를 이용하여 산출되는 스택 평균전압을 기준 전압 설정값과 비교하여 상기 기준 전압 설정값을 만족하면 수소 공급 또는 공기 공급을 제어하여, 상기 공기 공급 압력이 평형을 이루면 측정되는 측정 스택 전압을 이용하여 수소 투과도를 산출하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 수소 투과도는 상기 기준 전압 설정값과 측정 스택 전압의 차이값으로 산출되는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 수소 투과도는 맵핑 테이블 또는 수학식을 통해 산출되는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 측정 스택 전압은 상기 다수의 스택셀의 개별 스텍셀 전압 또는 전체 스택셀 전압인 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 스택 평균전압이 상기 기준 전압 설정값 보다 작으면, 상기 공기 공급 블로워는 감소되는 공기 공급 압력을 상기 연료 전지 스택에 공급하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 스택 평균전압이 상기 기준 전압 설정값을 만족하고, 공기 공급 압력이 미리 설정된 기준 공기 압력 설정값 보다 낮으면 상기 연료 전지 스택의 부피 대비 1-2%의 공기 유량을 반복적으로 공급하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 다수의 스택셀의 개별 스텍셀 전압 또는 전체 스택셀 전압이 0.07 - 0.095이면 수소 투과도를 미리 설정된 기준 수소 투과도 보다 낮추는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 수소 투과도를 낮추기 위해 상기 공기 공급 압력을 상기 수소 공급 압력과 동일하게 하거나 10% 높게 공급되는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 수소 공급의 당량비는 기준 당량비 1.5 내지 3 보다 10%높은 것을 특징으로 할 수 있다.
다른 한편으로, 본 발명의 다른 일실시예는, 다수의 스택셀을 갖는 연료 전지 스택과, 공기 배출을 위한 공기 배출 밸브와, 수소 공급을 위한 수소 공급 밸브와, 공기 공급을 위한 공기 공급 블로워를 갖는 연료 전지 시스템의 연료전지 수소 투과도 측정 방법에 있어서, 상기 연료 전지 스택의 전류를 측정하는 단계;
공기 공급 압력을 측정하는 단계; 측정된 전류를 이용하여 산출되는 스택 평균전압을 기준 전압 설정값과 비교하는 단계; 비교 결과, 상기 기준 전압 설정값을 만족하면 수소 공급 또는 공기 공급을 제어하는 단계; 측정된 공기 공급 압력을 이용하여 상기 공기 공급 압력이 평형을 이루는지를 판단하는 단계; 및 판단 결과, 평형을 이루면 측정되는 측정 스택 전압을 이용하여 수소 투과도를 산출하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지 수소 투과도 측정 방법을 제공한다.
본 발명에 따르면, 연료 전지 스택을 해체하여 전기 화학 분석을 할 필요도 없이, 정기적인 측정을 통한 차량상태에서의 이온 교환막의 열화도를 측정할 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 효과로서는 연료전지 스택은 수십 혹은 수백 개의 셀로 이루어져 있고 셀마다 이온 교환막을 갖고 있는데, 수소의 투과량 측정을 통해 연료 전지 스택의 이온 교환막의 열화도 및/또는 각 셀의 열화도를 판단할 수 있다는 점을 들 수 있다.
또한, 본 발명의 또 다른 효과로서는 측정된 막의 열화도 및 수소 투과량 증가 시 공급압력과 유량을 제어함으로써 스택의 내구성능과 연비를 향상시킬 수 있다는 점을 들 수 있다.
도 1은 일반적인 수소 분자의 투과량에 따른 전압 감소를 나타내는 그래프이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 연료 전지의 수소 투과도 측정 장치(200)의 구성도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 수소 투과도를 계산하는 과정을 보여주는 흐름도이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 구체적으로 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용한다.
제 1, 제 2등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제 1 구성요소는 제 2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제 2 구성요소도 제 1 구성요소로 명명될 수 있다. "및/또는" 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미가 있다.
일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않아야 한다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일실시예에 따른 연료전지 수소 투과도 측정 장치 및 방법을 상세하게 설명하기로 한다.
도 1은 일반적인 수소 분자의 투과량에 따른 전압 감소를 나타내는 그래프이다. 도 1을 참조하면, 애노드에 수소를 공급하고 캐소드에 질소를 공급하면 전압은 약 0.1V로 유지된다. 이때 수소 분자가 투과되어 캐소드 내에 존재하면 캐소드 내 촉매 활성점에 흡착되어 수소 이온의 흡탈착 양이 적어진다. 이에 따라 전압은 약 0.1V 이하로 감소하게 된다.
이때 수소분자의 투과량에 따라 도 1에 도시된 바와 같이, 전압이 감소되는데 이를 이용하여 연료 전지 스택 내 이온 교환막을 통과하는 수소분자 투과량의 정도를 측정할 수 있다.
따라서, 이를 이용하여 차량용 연료 전지 스택의 막전극 접합체(MEA: Membrane Electrode Assembly)의 이온 교환막의 열화도 및/또는 수소 투과도를 측정하는 것이 가능하다.
특히, 수소분자의 투과도를 측정하기 위해 연료 전지 스택의 캐소드(연료극)는 질소가스가 공급되어야 하는데 질소가스를 공급하기 위한 추가장치를 장착하지 않고 공급된 공기중의 질소를 이용한다
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 연료 전지의 수소 투과도 측정 장치(200)의 구성도이다. 상기 연료전지 수소 투과도 측정 장치(200)는, 다수의 스택셀(미도시)을 갖는 연료 전지 스택(280), 공기 배출을 위한 공기 배출 밸브(290), 수소 공급을 위한 수소 공급 밸브(210), 공기 공급을 위한 공기 공급 블로워(240), 수소를 재순환하는 재순환 펌프(230), 수소 배출을 위한 수소 퍼지 밸브(220), 공기 공급 압력을 센싱하는 공기 공급 압력 센서(241), 수소 공급 압력을 센싱하는 수소 공급 압력 센서(211), 연료 전지 스택(280)의 전류 및/또는 전압을 측정하는 측정부(203), 이들 구성요소들과 데이터 및/또는 제어 신호를 송수신하는 제어부(201) 등을 포함하여 구성된다.
연료 전지 스택(280)은 막-전극 어셈블리(Membrane Electrode Assembly: MEA, 전극막 어셈블리, 전극막 접합체라고도 함)와 분리판(Separator)으로 이루어진 스택 셀이 수십 내지 수백 개 이상 적층된 구조를 가지고, 양끝단에는 적층된 각 구성들을 일정한 면압으로 고정시키는 동시에 집전 역할을 하는 엔드 플레이트가 장착된다.
막-전극 어셈블리는 고분자 전해질 막과, 이 고분자 전해질 막을 사이에 두고 배열되는 연료극(Anode)(270) 및 공기극(Cathode)(260)으로 구성된다. 또한, 이들 연료극 및 공기극은 나노 크기의 촉매입자를 포함하는 촉매층이 전극 기재(backing layer)에 흡착된다.
연료극(270)은 순수한 수소를 공급하지만, 반응 중 공기극(260)에서 반응물(물)과 질소 등이 발생하며, 이들이 고분자 전해질 막을 투과해 넘어와 불순물의 역할을 하여 연료인 수소가 각 유로를 지나가지 못하게 된다.
연료 전지 스택(280) 내 전기화학반응이 일어나는 다음과 같다. 먼저 연료극(270)으로 공급된 수소는 수소이온과 전자로 분해된다. 분해된 전자는 외부회로를 통해 흐르며 일을 한 후 공기극(260)으로 공급되고 이온 교환막을 통해 전도된 수소이온과 공기극(260)으로 공급된 산소가 공기극(260) 내 전극에서 만나 물을 생성하는 전기화학반응이 일어난다. 이때 수소 분자가 수소 이온과 전자로 분해되는 속도가 빠를수록, 수소 이온의 전도도가 높을수록 그리고 공기극(260)내 전기화학반응속도가 빠를수록 생성되는 전기 에너지가 많이 발생한다.
연료 전지 스택(280)은 그 원리 및/또는 구성이 널리 알려져 있으므로 본 발명의 명확한 이해를 위해 더 이상의 설명은 생략하기로 한다.
도 2를 참조하여 계속 설명하면, 측정부(203)는 연료 전지 스택(280) 및/또는 다수의 스택셀의 전류 및/또는 전압을 측정할 수 있다. 이를 위해 제 1 내지 제 n 측정선(203-1 내지 203-n)이 구성된다.
부하(250)는 연료 전지 스택(280)에서 발생한 전원을 이용하여 구동하는 모터, 전원을 저장하는 배터리 등이 될 수 있다. 배터리는 고전압 배터리 또는 저전압 배터리가 될 수 있다.
연료 전지 스택(280)의 스택 셀 내에서 수소 투과도를 측정하는 방법은 여러 가지가 있지만 본 발명의 일실시예에서는 전압 순환법을 사용하여 수소 투과도를 측정한다.
원리를 간단히 소개하면 다음과 같다. 수소와 질소를 공급한다. 이때 연료극(270)에서 생성된 수소이온이 막을 전도하여 캐소드 촉매에 흡착된다. 이때의 전압은 0.1V 이상을 유지한다. 하지만 공기극(260) 내에 투과된 수소분자가 존재 시 전압은 0.1V 이하가 된다.
일반적으로, 수소의 투과량이 증가하며 연료 전지 운전 시 막의 열화가 운전시간이 지날수록 증가하여 결국은 막이 소손되어 연료 전지 스택(280)의 운전이 불가능하게 된다.
따라서 수소의 투과량이 증가하지 못하게 운전을 하여야만 연료전지 시스템의 내구성능을 향상시킬 수 있다. 또한 공기극(260)의 공기 유량을 증가시켜 운전한다. 공기극(캐소드)의 공기 공급은 연료 전지 스택(280)에서 뽑아내는 전기량에 비례하여 증가하게 된다. 이때 반응에 필요한 양의 배수를 반응가스의 당량비(Stoichiometry:SR)이라고 하는데 이양을 증가시켜서 운전을 하게 되면 막의 열화 속도를 감소시켜 내구성능을 증가시킬 수 있다.
이를 위해 일반적으로 공급되는 기준 당량비는 1.5~3 사이에 존재하게 되는데 이러한 기준 당량비 대비 10% 당량비를 높여 공급하여 운전한다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 수소 투과도를 계산하는 과정을 보여주는 흐름도이다. 도 3을 참조하면, 수소분자의 투과도를 측정하기 위해 연료 전지 스택(도 2의 280)의 공기극(도 2의 260)에 질소가스가 공급되어야 하는데 질소가스를 공급하기 위한 추가장치를 장착하지 않고 공급된 공기중의 질소를 이용한다. 먼저 공기극(260) 및 연료극(270)에 각각 공기 및 수소를 공급한다. 이때 공기 배출 밸브(도 2의 290)는 닫는다(단계 S310, 단계 S320). 물론, 단계 S310 및 S320은 동시에 이루어질 수도 있고, 공기 배출 밸브(290)를 먼저 클로즈할 수 있다. 이때, 고부하(250)를 구성하는 고전압 배터리 혹은 저전압 배터리를 이용하여 연료 전지 스택(280)에 낮은 부하를 건다.
연료 전지 스택(280)으로부터 전류를 뽑아 스택 평균전압을 산출하고, 이를 기준 전압 설정값(예를 들면 0.1V)과 비교한다(단계 S330,S340).
비교 결과, 상기 기준 전압 설정값을 만족하면 공기 공급을 중단하고, 공기극 입구의 공기 공급 압력을 측정하여 평형에 이르는지를 확인한다(단계 S341,S350).
확인 결과, 공기 공급 압력이 평형이면 연료 전지 스택(280)의 전압을 측정하고, 투과량을 계산하여 수소 투과도를 산출한다(단계 S360,S370). 즉, 공기 공급 압력이 변하지 않을 때의 스택 전압을 측정한다. 이때, 상기 수소 투과도는 상기 기준 전압 설정값과 측정 스택 전압의 차이값으로 산출되는 것을 특징으로 한다. 물론, 상기 수소 투과도는 맵핑 테이블 및/또는 수학식을 통해 산출될 수 있다.
이때, 상기 측정 스택 전압은 상기 다수의 스택셀의 개별 스텍셀 전압 또는 전체 스택셀 전압인 것을 특징으로 할 수 있다.
이와 달리, 단계 S350에서, 공기 입구 압력이 평형에 이르지 못하면, 평형에 이를 때까지 공기 공급이 계속된다(단계 S351). 부연하면, 상기 스택 평균전압이 상기 기준 전압 설정값을 만족하고, 공기 공급 압력이 미리 설정된 기준 공기 압력 설정값 보다 낮으면 상기 연료 전지 스택의 부피 대비 1-2%의 공기 유량을 반복적으로 공급한다.
한편, 단계 S340에서, 스택 평균 전압이 0.1V가 안되고, 0.1V 이하이면 연료극(도 2의 270)의 압력을 감소시키고, 이후 전압을 측정하여 0.1V이상이 될 때까지 이를 반복한다(단계 S391,S393,S395). 압력을 감소시킴에 따라 수소투과량이 감소하며 연료 전지 스택의 평균전압이 0.1V 이상이 되는데 이때의 연료극(270) 및 공기극(260)의 압력차이를 반영하여 연료전지 시스템 운전 시 압력차이를 유지하며 운전한다(S397).
물론, 단계 S340에서 스택 평균 전압이 0.1V 이상이면 공기극(260)의 압력차이를 반영하여 연료전지 시스템 운전 시 압력차이를 유지하며 운전한다(S392).
다른 한편으로, 투과도 감소를 위한 연료 전지 시스템의 운전을 위해, 상기 다수의 스택셀의 개별 스텍셀 전압 또는 전체 스택셀 전압이 0.07 - 0.095이면 수소 투과도를 미리 설정된 기준 수소 투과도 보다 낮추는 운전시 투과 완화 방법을 적용할 수 있다.
또한, 상기 수소 투과도를 낮추기 위해 상기 공기 공급 압력을 상기 수소 공급 압력과 동일하게 하거나 10% 높게 공급되도록 운전한다.
또한, 수소 투과를 낮추기 위해 연료전지시스템의 운전시 수소 공급의 당량비는 기준 당량비 1.5 내지 3 보다 10%높은 것을 특징으로 할 수 있다.
200: 연료전지 수소 투과도 측정 장치
201: 제어부 203: 측정부
210: 수소 공급 밸브 211: 수소 공급 압력 센서
220: 수소 퍼지 밸브
230: 재순환 펌프 240: 공기 공급 밸브
241: 공기 공급 압력 센서
250: 부하 260: 공기극
270: 연료극 280: 연료 전지 스택
290: 공기 배출 밸브

Claims (18)

  1. 다수의 스택셀을 갖는 연료 전지 스택과, 공기 배출을 위한 공기 배출 밸브와, 수소 공급을 위한 수소 공급 밸브와, 공기 공급을 위한 공기 공급 블로워를 갖는 연료 전지 시스템의 연료전지 수소 투과도 측정 장치에 있어서,
    상기 공기 배출 밸브를 먼저 클로즈한 상태에서 수소 공급 및 공기 공급되면 상기 연료 전지 스택의 전류를 측정하는 측정부;
    공기 공급 압력을 측정하는 공기 공급 압력 센서; 및
    측정된 전류를 이용하여 산출되는 스택 평균전압을 기준 전압 설정값과 비교하여 상기 기준 전압 설정값을 만족하는지 여부에 따라 공기 공급 또는 공기 공급 중단을 반복 제어하여, 상기 공기 공급 압력이 평형을 이루면 측정되는 측정 스택 전압 및 상기 기준 전압 설정값을 이용하여 수소 투과도를 산출하는 제어부;를 포함하되,
    상기 스택 평균전압이 상기 기준 전압 설정값 보다 작으면, 상기 공기 공급 블로워는 감소되는 공기 공급 압력을 상기 연료 전지 스택에 공급하는 것을 특징으로 하는 연료전지 수소 투과도 측정 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 수소 투과도는 상기 기준 전압 설정값과 측정 스택 전압의 차이값으로 산출되는 것을 특징으로 하는 연료전지 수소 투과도 측정 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 수소 투과도는 맵핑 테이블 또는 수학식을 통해 산출되는 것을 특징으로 하는 연료전지 수소 투과도 측정 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 측정 스택 전압은 상기 다수의 스택셀의 개별 스텍셀 전압 또는 전체 스택셀 전압인 것을 특징으로 하는 연료전지 수소 투과도 측정 장치.
  5. 삭제
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 스택 평균전압이 상기 기준 전압 설정값을 만족하고, 공기 공급 압력이 미리 설정된 기준 공기 압력 설정값 보다 낮으면 상기 연료 전지 스택의 부피 대비 1-2%의 공기 유량을 반복적으로 공급하는 것을 특징으로 하는 연료전지 수소 투과도 측정 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 다수의 스택셀의 개별 스텍셀 전압 또는 전체 스택셀 전압이 0.07 - 0.095이면 수소 투과도를 미리 설정된 기준 수소 투과도 보다 낮추는 것을 특징으로 하는 연료전지 수소 투과도 측정 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 수소 투과도를 낮추기 위해 상기 공기 공급 압력을 상기 수소 공급 압력과 동일하게 하거나 10% 높게 공급되는 것을 특징으로 하는 연료전지 수소 투과도 측정 장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 수소 공급의 당량비는 기준 당량비 1.5 내지 3 보다 10%높은 것을 특징으로 하는 연료전지 수소 투과 측정 장치.
  10. 다수의 스택셀을 갖는 연료 전지 스택과, 공기 배출을 위한 공기 배출 밸브와, 수소 공급을 위한 수소 공급 밸브와, 공기 공급을 위한 공기 공급 블로워를 갖는 연료 전지 시스템의 연료전지 수소 투과도 측정 방법에 있어서,
    상기 공기 배출 밸브를 먼저 클로즈하고 상기 연료 전지 스택에 수소 공급 및 공기 공급을 수행하는 단계;
    상기 연료 전지 스택의 전류를 측정하는 단계;
    공기 공급 압력을 측정하는 단계;
    측정된 전류를 이용하여 산출되는 스택 평균전압을 기준 전압 설정값과 비교하는 단계;
    비교 결과, 상기 기준 전압 설정값을 만족하는지 여부에 따라 공기 공급 또는 공기 공급 중단을 반복 제어하는 단계;
    측정된 공기 공급 압력을 이용하여 상기 공기 공급 압력이 평형을 이루는지를 판단하는 단계; 및
    판단 결과, 평형을 이루면 측정되는 측정 스택 전압 및 상기 기준 전압 설정값을 이용하여 수소 투과도를 산출하는 단계;를 포함하되,
    상기 스택 평균전압이 상기 기준 전압 설정값 보다 작으면, 상기 공기 공급 블로워는 감소되는 공기 공급 압력을 상기 연료 전지 스택에 공급하는 것을 특징으로 하는 연료전지 수소 투과도 측정 방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 수소 투과도는 상기 기준 전압 설정값과 측정 스택 전압의 차이값으로 산출되는 것을 특징으로 하는 연료전지 수소 투과도 측정 방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 수소 투과도는 맵핑 테이블 또는 수학식을 통해 산출되는 것을 특징으로 하는 연료전지 수소 투과도 측정 방법.
  13. 제 10 항에 있어서,
    상기 측정 스택 전압은 상기 다수의 스택셀의 개별 스텍셀 전압 또는 전체 스택셀 전압인 것을 특징으로 하는 연료전지 수소 투과도 측정 방법.
  14. 삭제
  15. 제 10 항에 있어서,
    상기 스택 평균전압이 상기 기준 전압 설정값을 만족하고, 공기 공급 압력이 미리 설정된 기준 공기 압력 설정값 보다 낮으면 상기 연료 전지 스택의 부피 대비 1-2%의 공기 유량을 반복적으로 공급하는 것을 특징으로 하는 연료전지 수소 투과도 측정 방법.
  16. 제 10 항에 있어서,
    상기 다수의 스택셀의 개별 스텍셀 전압 또는 전체 스택셀 전압이 0.07 - 0.095이면 수소 투과도를 미리 설정된 기준 수소 투과도 보다 낮추는 것을 특징으로 하는 연료전지 수소 투과도 측정 방법.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 수소 투과도를 낮추기 위해 상기 공기 공급 압력을 상기 수소 공급 압력과 동일하게 하거나 10% 높게 공급되는 것을 특징으로 하는 연료전지 수소 투과도 측정 방법.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 수소 공급의 당량비는 기준 당량비 1.5 내지 3 보다 10%높은 것을 특징으로 하는 연료전지 수소 투과 측정 방법.

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