KR101583883B1 - 연료전지 평가시스템 - Google Patents

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Abstract

연료전지 전단에 결합된 공급라인 및 후단에 결합된 배출라인; 공급라인에 마련된 질량유량측정계와 비례제어밸브; 및 배출라인에 마련된 배출압력제어밸브;를 포함하는 연료전지 평가시스템이 소개된다.

Description

연료전지 평가시스템 {FUELCELL EVALUATING SYSTEM}
본 발명은 조건에 따라 화학양론비의 조절이 가능하고, 응답속도가 빨라 실제 연료전지 시스템의 모사가 가능한 연료전지 평가시스템에 관한 것이다.
본 발명은 연료전지 스택 평가 장비의 가스 공급 시스템에 관한 것이다.
현재 사용 중인 연료전지 스택 평가 장비의 경우 MFC(질량 유량 조절계)를 이용하여 가스 유량을 제어한다. 이때, MFC의 경우 제어속도가 수초 이내로 매우 느려 차량용 연료전지 시스템의 운전 모드 모사는 불가하다.
기존 연료전지 스택 평가 장비를 이용한 가압 운전의 경우 MFC로 가스를 공급하고 가스 출구측 BCV(배출압력제어밸브), 압력센서를 이용하여 공급 압력만을 제어한다.
그러나 연료전지 스택 평가 장비에 MFC를 대체하여 비례제어밸브, 압력 센서 및 MFM(질량 유량 측정계)을 이용하는 경우 제어속도가 수백msec이내로 매우 빨라 차량용 연료전지 시스템의 운전 모드 모사가 가능하다.
상기의 배경기술로서 설명된 사항들은 본 발명의 배경에 대한 이해 증진을 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.
KR 10-2013-0013644 A
본 발명은 조건에 따라 화학양론비의 조절이 가능하고, 응답속도가 빨라 실제 연료전지 시스템의 모사가 가능한 연료전지 평가시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 연료전지 평가시스템은, 연료전지 전단에 결합된 공급라인 및 후단에 결합된 배출라인; 공급라인에 마련된 질량유량측정계와 비례제어밸브; 및 배출라인에 마련된 배출압력제어밸브;를 포함한다.
질량유량측정계는 비례제어밸브의 상류지점에 마련될 수 있다.
질량유량측정계는 비례제어밸브의 하류지점에 마련될 수 있다.
베출라인에서 분기되어 공급라인으로 연결되는 재순환라인;이 더 포함될 수 있다.
재순환라인은 배출압력제어밸브의 전단에서 분기될 수 있다.
재순환라인은 비례제어밸브의 후단에서 연결될 수 있다.
공급라인에서 연료전지 전단에 마련된 이젝터;를 더 포함하고, 재순환라인은 이젝터에 연결될 수 있다.
상술한 바와 같은 구조로 이루어진 연료전지 평가시스템에 따르면, 조건에 따라 화학양론비의 조절이 가능하고, 응답속도가 빨라 실제 연료전지 시스템의 모사가 가능하다.
도 1 내지 3은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 연료전지 평가시스템을 나타낸 도면.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 살펴본다.
도 1 내지 3은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 연료전지 평가시스템을 나타낸 도면이다.
본 발명에 따른 연료전지 평가시스템은, 도 1에 도시된 바와 같이 연료전지 전단에 결합된 공급라인(100) 및 후단에 결합된 배출라인(200); 공급라인(100)에 마련된 질량유량측정계(MFM)와 비례제어밸브; 및 배출라인에 마련된 배출압력제어밸브;를 포함한다.
본 발명과 같이 비례제어밸브를 이용한 경우 비례제어밸브, 압력센서를 이용하여 압력을 제어하고 BCV(배출압력제어밸브)를 이용하여 가스 유량 조절이 가능하다. BCV가 close 조건인 경우 스택에서 소모되는 유량만큼만 비례제어밸브를 통해 공급되고 BCV open 각도에 따라 가스가 과급되어 가스화학양론비 조절이 가능하다.
또한, 비례제어 밸브를 이용하는 경우 압력 제어 속도가 수백msec 이내로 매우 빨라 차량용 연료전지 시스템의 운전 모드 모사가 가능하다. 비례 제어 밸브의 경우 기존 차량 시스템과 달리 수소/공기 공급측에 동시 적용 가능하다.
동시에, 도 1과 같이 질량유량측정계는 비례제어밸브의 상류지점에 마련될 수 있다. 그리고 도 2와 같이 질량유량측정계는 비례제어밸브의 하류지점에 마련하는 것도 가능하다.
한편, 본 발명의 경우 배출라인(200)에서 분기되어 공급라인으로 연결되는 재순환라인(300);이 더 포함될 수 있다. 재순환라인(300)은 배출압력제어밸브의 전단에서 분기될 수 있다. 그리고 재순환라인은 비례제어밸브의 후단에서 연결될 수 있다.
또한, 공급라인에서 연료전지 전단에 마련된 이젝터;를 더 포함하고, 재순환라인(300)은 이젝터에 연결될 수 있다. 또한, 상기 재순환라인(300)에는 이젝터로 재순환되어 공급되는 가스의 양을 제어하는 제어밸브가 마련된다.
가스 공급 시스템의 경우 재순환 시스템 및 일방향 시스템 두 가지로 병렬 구성 및 운전이 가능하다. 이에 따라 본 발명의 적용시 수백만원 이상 고가의 MFC 삭제로 원가 절감이 가능하다.
즉, 비례제어밸브, 압력 센서, MFM(질량유량측정계) 및 BCV(배출압력제어밸브)를 이용하여 가스 공급 및 압력 제어가 수백 msec 이내로 가능하다. 비례제어밸브, 압력센서를 이용하여 압력을 제어하고 BCV 및 MFM을 이용하여 가스 유량 조절이 가능하다.
또한, BCV가 close 조건인 경우 스택에서 소모되는 유량만큼만 비례제어밸브를 통해 공급되어 가스화학양론비가 1이다. 그리고 BCV open 각도에 따라 가스가 과급되어 가스화학양론비 조절이 가능하다.
한편, 비례제어 밸브를 이용하는 경우 압력 제어 속도가 수백msec 이내로 매우 빠르고 제어 편차 범위가 작다. 비례 제어 밸브의 경우 수소/공기 공급측에 동시 적용 가능하다. 가스 공급 시스템의 경우 재순환 시스템 및 일방향 시스템 두 가지 병렬 구성 및 운전이 가능하다.
본 발명은 특정한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 제공되는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 한도 내에서, 본 발명이 다양하게 개량 및 변화될 수 있다는 것은 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.
100 : 공급라인 200 : 배출라인

Claims (7)

  1. 연료전지 전단에 결합된 공급라인 및 후단에 결합된 배출라인;
    공급라인에 마련되어 유체의 질량유량을 측정하는 질량유량측정계와 비례제어밸브; 및
    배출라인에 마련된 배출압력제어밸브;를 포함하는 연료전지 평가시스템.
  2. 청구항 1에 있어서,
    질량유량측정계는 비례제어밸브의 상류지점에 마련된 것을 특징으로 하는 연료전지 평가시스템.
  3. 청구항 1에 있어서,
    질량유량측정계는 비례제어밸브의 하류지점에 마련된 것을 특징으로 하는 연료전지 평가시스템.
  4. 청구항 1에 있어서,
    베출라인에서 분기되어 공급라인으로 연결되는 재순환라인;이 더 포함된 것을 특징으로 하는 연료전지 평가시스템.
  5. 청구항 4에 있어서,
    재순환라인은 배출압력제어밸브의 전단에서 분기된 것을 특징으로 하는 연료전지 평가시스템.
  6. 청구항 4에 있어서,
    재순환라인은 비례제어밸브의 후단에서 연결된 것을 특징으로 하는 연료전지 평가시스템.
  7. 청구항 4에 있어서,
    공급라인에서 연료전지 전단에 마련된 이젝터;를 더 포함하고, 재순환라인은 이젝터에 연결된 것을 특징으로 하는 연료전지 평가시스템.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100731148B1 (ko) 2006-06-20 2007-06-22 주식회사 하이젠 연료전지의 성능 평가 장치

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