KR101601377B1 - 연료전지 공기극 공급 공기의 열교환기 장치 및 열 교환 방법 - Google Patents

연료전지 공기극 공급 공기의 열교환기 장치 및 열 교환 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 연료전지의 공기압축기와 가습기 사이에 구비되는 공기극 공급 공기의 열교환기로서 연료전지의 공기압축기의 출력단에 연결되는 압축공기 입력단, 연료전지의 가습기로부터 배출되는 공기가 유입되는 가습기 배출공기 유입단, 압축공기 입력단자를 통하여 입력되는 압축공기와 가습기 배출공기 유입단자를 통하여 유입되는 배출공기가 서로 열교환할 수 있는 공간을 제공하는 열교환실, 열교환실에 구비되어 압축공기와 배출공기가 직접적인 접촉없이, 판상 부재들을 통하여 열교환이 가능하도록 하는 역할을 수행하는 흡배기 공기 열 교환기, 열교환실에서 열교환이 완료되어 온도가 하강된 압축공기가 배출되는 압축공기 배기단자, 열교환실에서 열교환이 완료되어 온도가 상승된 배출공기가 배출되는 배출공기 배기단자를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

연료전지 공기극 공급 공기의 열교환기 장치 및 열 교환 방법 {A heat exchange unit of suppling air to fuel cell cathod and a heat exchange method thereof}
본 발명은 연료전지 공기극 공급 공기의 열교환기 장치 및 열 교환 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 압축공기와 배출공기의 열교환을 통하여 공기극에 주입되는 압축공기의 온도를 낮추어 상대습도를 향상시키는 것을 특징으로 하는 열교환기 장치에 관한 것이다.
연료전지는 탄화수소 연료에 저장된 화학 에너지(energy)를 전기화학반응에 의해 전기 에너지로 직접 변환하는 장치이다. 즉, 연료전지는 연료극에서의 수소 산화반응과 공기극에서의 산소환원반응에 의해 화학 에너지를 직접 전기 에너지로 변환하는 장치이다.
다양한 연료전지 형태 중 자동차 시스템에 주로 쓰이는 연료전지는 고분자 전해질형 연료전지(PEMFC, proton exchange membrane fuel cell)이다.
고분자전해질형 연료전지는 다른 연료전지에 비하여 낮은 온도에서 작동하며, 잦은 시스템 정지와 빠른 시동, 부하 변동 등이 요구되는 자동차 시스템에 적합한 방식으로 주목받고 있다.
그러나, 이러한 고분자전해질형 연료전지는 전해질막에 적절한 수분 공급이 이루어져서 이온 전도도가 유지되어야, 효율적인 발전이 가능한 특성이 있다.
이를 위하여 이러한 연료전지 시스템은 공기 압축기를 지난 공기를 가습기를 거쳐서 스택에 공급한다.
공기 압축기를 통한 공기는 약 20도에서 80도 이상까지 상승하게 된다. 그리고, 연료전지 시스템에 걸리는 출력 요구량이 높을수록 공기 압축기도 더 많은 공기를 압축하여 연료전지의 스택에 공급하므로, 결과적으로 가습기로 들어가는 공기의 온도는 더욱 높아지게 된다
그러므로, 종래의 연료전지 시스템에서는 가습기에 공급되는 공기의 온도가 높아짐에 따라 가습기를 통과하는 공기의 상대 습도는 낮아지게 되고, 소음 수준도 높아지게 되는 문제점이 있었다.
도면 1도는 공기 압축기로부터 배출되는 공기의 온도에 따른 스택(stack) 공급 공기의 상대 습도의 값을 보여주는 도표이다.
그래프를 통하여, 압축기의 온도가 높아지면 높아질수록 스택에 공급되는 공기의 상대 습도는 낮아지는 것을 확인할 수 있다.
그러므로, 공기극에 주입되는 공기의 습도를 높이기 위해서는 가습기에 인가되는 공기의 온도를 낮출 필요성이 있다는 것을 확인할 수 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 연료전지 가습기에 주입되는 공기의 온도를 낮춤으로서 스택의 전해질에 필요한 수분을 안정적으로 공급할 수 있는 연료전지 공기극 공급 공기의 열교환 장치를 제공하고자 한다.
또한, 연료전지 시스템의 공기의 흡배기 과정에서, 소음을 저감 시킬 수 있는 연료전지 공기극 공급 공기의 열교환 장치를 제공하고자 한다.
상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명에서는 연료전지의 공기압축기와 가습기 사이에 구비되는 공기극 공급 공기의 열교환기로서, 상기 연료전지의 공기압축기의 출력단에 연결되는 압축공기 입력단; 상기 연료전지의 가습기로부터 배출되는 공기가 유입되는 가습기 배출공기 유입단; 상기 압축공기 입력단자를 통하여 입력되는 압축공기와 상기 가습기 배출공기 유입단자를 통하여 유입되는 배출공기가 서로 열교환할 수 있는 공간을 제공하는 열교환실; 상기 열교환실에 구비되어 상기 압축공기와 상기 배출공기가 직접적인 접촉없이, 판상 부재들을 통하여 열교환이 가능하도록 하는 역할을 수행하는 흡배기 공기 열 교환기; 상기 열교환실에서 열교환이 완료되어 온도가 하강된 압축공기가 배출되는 압축공기 배기단자; 상기 열교환실에서 열교환이 완료되어 온도가 상승된 배출공기가 배출되는 배출공기 배기단자; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지 공기극 공급 공기의 열교환 장치를 제공한다.
또한, 상기 흡배기 공기 열 교환기는 상기 압축공기 입력단으로 입력된 압축공기가 상기 압축공기 배기단자로 이동하는 과정에서 통로 역할을 수행하는 다수의 판상 부재들; 상기 가습기 배출공기 유입단을 통하여 입력된 배출공기가 상기 배출공기 배기단자로 이동하는 과정에서 통로 역할을 수행할 수 있도록 상기 다수의 판상 부재들이 이격되어 형성됨으로써 형성되는 배출공기 통로부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지 공기극 공급 공기의 열교환 장치를 제공한다.
또한, 상기 다수의 판상 부재들이 서로 연결하면서 상기 배출공기와 상기 압축공기가 서로 섞이는 것을 방지하는 역할을 수행하는 날개부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지 공기극 공급 공기의 열교환 장치를 제공한다.
또한, 상기 판상 부재들은 상기 압축공기와 상기 배출공기의 열 교환이 열 전도를 통하여 이루어지도록 금속 재질로 형성된 것을 특징으로 하는 연료전지 공기극 공급 공기의 열교환 장치를 제공한다.
또한, 본 발명은 연료전지의 공기극으로 유입되는 공기에 압력이 가해져서 압축공기가 형성되는 단계; 상기 연료전지의 스택으로부터 반응이 완료된 공기가 배출되어 배출공기가 형성되는 단계; 상기 압축공기와 상기 배출공기가 서로 직접적인 접촉없이 서로 열교환함으로써 상기 압축공기의 온도가 하강되는 단계; 상기 온도가 하강된 압축공기가 상기 연료전지의 가습기를 통과하면서 습도가 높아지는 단계; 상기 습도가 높아진 압축공기가 상기 연료전지의 스택의 공기극으로 유입되는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지 공기극 공급 공기의 열교환 방법을 제공한다.
또한, 상기 압축공기와 상기 배출공기가 서로 직접적인 접촉없이 서로 열교환함으로써 상기 압축공기의 온도가 하강되는 단계는 상기 압축공기와 상기 배출공기가 판상 부재들을 통한 열전도를 통하여 열교환이 이루어지는 것을 특징으로 하는 연료전지 공기극 공급 공기의 열교환 방법을 제공한다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 공기 열 교환기는 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, 연료전지 시스템의 가습기에 공급되는 공기의 온도를 낮추어, 스택에 입력되는 공기가 충분한 수분을 함유할 수 있도록 할 수 있다. 즉, 가습기의 성능을 향상시키는 효과가 있다.
둘째, 압축기가 공기를 압축하는 과정에서 발생하는 소음을 저감시키는 효과가 있다.
셋째, 가습기에 공급되는 압축공기의 온도가 낮출 수 있으므로, 가습기 자체의 소형화가 가능하다. 따라서, 이를 통하여 연료전지 시스템의 전체적인 제조 비용을 낮출 수 있다.
도면 1도는 공기 압축기로부터 배출되는 공기의 온도에 따른 스택(stack) 공급 공기의 상대 습도의 값을 보여주는 도표이다.
도면 2도는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 연료전지 공기극 공급 공기의 열교환 장치가 연료전지 시스템 내에서 설치되는 위치를 보여주는 도면이다.
도면 3도는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 연료전지 공기극 공급 공기의 열교환 장치의 구성을 보여주는 도면이다.
도면 4도는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 연료전지 공기극 공급 공기의 열교환 장치의 열교환실내에 장착되는 흡배기 공기 열 교환기의 모습을 보여주는 도면이다.
도면 5도는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 연료전지 공기극 공급 공기의 열교환 장치의 외부 케이스의 정면을 보여주는 도면이다.
도면 6도는 도면 5도의 연료전지 공기극 공급 공기의 열교환 장치를 A-A' 단면을 통하여 바라본 모습을 보여주는 도면이다.
도면 7도는 도면 6도의 'X' 부위를 확대하여 나타낸 도면이다.
도면 8도는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 연료전지 공기극 공급 공기의 열교환 장치가 연료전지 차량의 시스템에 적용된 경우를 보여주는 도면이다.
도면 9도는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 연료전지 공기극 공급 공기의 열교환 장치가 가습기에 설치된 모습을 확대하여 보여주는 도면이다.
도면 10도는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 연료전지 공기극 공급 공기의 열교환 장치가 설치되기 전 후의 공기 압축기 후단에서 배출되는 공기의 온도를 서로 비교하여 보여주는 그래프이다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들에 대해 상세히 설명한다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들은 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
도면 2도는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 연료전지 공기극 공급 공기의 열교환 장치가 연료전지 시스템 내에서 설치되는 위치를 보여주는 도면이다.
연료전지 시스템은 크게 공기 공급체(10), 스택(20), 수소 탱크(tank)(30), 라디에이터(radiator)(40) 등을 포함하여 구성될 수 있다.
연료전지의 스택(20)에 공기를 주입하는 역할을 수행하는 공기 공급체(10)는 공기 필터(filter)(11), 공기 압축기(12), 가습기(13)을 포함하여 구성될 수 있다.
공기 필터(11)는 외부로부터 유입되는 공기의 오염물을 제거하는 역할을 수행할 수 있으며, 공기 압축기(12)는 스택(20)으로 주입되는 공기의 양을 늘리기 위하여 공기 필터(11)를 거친 공기를 가압하는 역할을 수행할 수 있다. 그리고, 가습기(13)는 공기 압축기(12)를 거친 공기에 수분을 보충하여, 스택(20)의 전해질에 수분을 공급하는 역할을 수행할 수 있다.
그리고, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 연료전지 공기극 공급 공기의 열교환 장치(100)는 공기 압축기(12)와 가습기(13) 사이에 위치할 수 있다.
연료전지는 일반적으로 수소 탱크(30)로부터 스택(20)의 수소극(21)으로 유입된 수소와 공기극(22) 상의 산화와 환원반응을 통하여 전기를 생산한다. 그리고, 이 과정에서 생기는 열은 라디에이터(40)을 통하여 냉각부(23, coolant)에 냉각수를 주입하여 식힐 수 있다.
또한, 고분자 전해질 연료전지의 경우에는 스택 내의 전해질에 항상 수분이 공급되어야 하는데, 이는 공기극에 주입되는 공기가 전해질에 수분을 공급함으로써 이루어질 수 있다.
그러나, 앞에서 살펴본 바와 같이, 공기는 압축됨에 따라 온도가 상승하게 되고, 온도가 상승한 공기는 그 속에 포함할 수 있는 수분의 양이 줄어들어 상대 습도가 감소하게 된다.
따라서, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 연료전지 공기극 공급 공기의 열교환 장치는 공기 압축기(12)에서 배출된 공기와 스택(20)에서 반응이 끝나고 출력된 배출공기와의 열 교환을 통하여, 공기 압축기(12)에서 배출된 압축공기의 온도를 낮추고자 한다. 그리고, 이러한 온도가 저하된 압축공기를 가습기(13)를 거치게 함으로써, 최종적으로 스택(20)의 공기극(22)에 주입되는 공기의 상대습도를 높여서 발전효율을 높이고자 한다.
또한, 공기 압축기(12)의 배출부에서는 공기의 압축에 따라 소음이 발생하게 되는데, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 연료전지 공기극 공급 공기의 열교환 장치를 공기 압축기(12)와 가습기(13) 사이에 위치시켜서 소음의 줄이는 역할을 수행할 수도 있다.
도면 3도는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 연료전지 공기극 공급 공기의 열교환 장치의 구성을 보여주는 도면이다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 연료전지 공기극 공급 공기의 열교환 장치(100)는 외부 케이스(110), 흡배기 공기 열 교환기(120)을 포함하여 구성될 수 있다.
외부 케이스(110)은 압축공기 입력단(111), 배출공기 유입단(113), 열 교환실(115), 압축공기 배기단(112), 배출공기 배기단(114)를 포함하여 구성될 수 있다.
압축공기 입력단(111)은 공기 압축기(12)에서 가압된 공기를 입력받는 역할을 수행할 수 있다. 그리고, 압축공기 입력단(111)을 통하여 유입된 공기는 열교환실(115)에서 압축공기와 배출공기 사이의 열교환 과정을 거친 이후에 압축공기 배기단(112)을 통하여 빠져나가 가습기(13)로 유입될 수 있다.
스택(20)에서 화학반응을 마치고 배출되는 배출공기는 외부 케이스(110)의 배출공기 유입단(113)을 통하여 유입되어, 열교환실(115)에서 압축공기와 열교환을 마치고서 배출공기 배기단(114)를 통하여 배출될 수 있다.
공기 압축기(12)에서부터 압축공기 입력단(111)으로 유입되는 압축공기는 고온의 공기로서 최대 섭씨 100도 이상의 온도를 가질 수 있다. 그리고, 가습기(13) 또는 스택(20)으로부터 배출되는 배출공기는 약 섭씨 60도 정도의 온도를 가질 수 있다.
따라서, 압축공기와 배출공기가 열교환실(115)내에서 서로 열을 주고 받음으로써, 압축공기는 그 온도가 낮아질 수 있고, 배출공기는 그 온도가 높아질 수 있다.
도면 3도에서 'A'화살표는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 연료전지 공기극 공급 공기의 열교환 장치에 유입되는 압축공기를 나타내며, 'B'화살표는 연료전지 공기극 공급 공기의 열교환 장치로부터 배기되는 압축공기를 나타낼 수 있다.
그리고, 'C'화살표는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 연료전지 공기극 공급 공기의 열교환 장치에 유입되는 배출공기를 나타낼 수 있으며, 'D'화살표는 연료전지 공기극 공급 공기의 열교환 장치로부터 배기되는 배출공기를 나타낼 수 있으며, 배출공기는 스택(20)으로부터 화학반응이 끝난 공기가 직접 연료전지 공기극 공급 공기의 열교환 장치에 유입될 수도 있고, 가습기(13)를 거친 이후에 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 연료전지 공기극 공급 공기의 열교환 장치에 유입되는 것일 수도 있다.
도면 4도는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 연료전지 공기극 공급 공기의 열교환 장치의 열교환실(115)내에 장착되는 흡배기 공기 열 교환기(120)의 모습을 보여주는 도면이다.
흡배기 공기 열 교환기(120)는 다수의 판상 부재들(122), 이격부(123), 날개부(121)을 포함하여 구성될 수 있다.
다수의 판상 부재들(122)은 'ㅁ'자 모양으로 형성되어 압축공기 입력단(111)으로 입력된 압축공기가 압축공기 배기단(112)으로 이동하는 과정에서 통로의 역할을 수행할 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 흡배기 공기 열 교환기(120)의 다수의 판상 부재들(122)들은 일정 간격이 이격되어 이격부(123)을 형성할 수 있다. 그리고 이 이격부(123)는 배출공기 유입단(113)을 통하여 입력된 배출공기가 배출공기 배기단(114)로 통하는 통로를 제공하는 역할을 수행할 수 있다.
흡배기 공기 열 교환기(120)의 날개부(121)는 다수의 판상 부재들(122)을 서로 연결하면서, 흡배기 공기 열 교환기(120)가 외부 케이스(110)에 꼭 맞게 장착될 수 있도록 하는 역할을 수행할 수 있다.
도면 5도는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 연료전지 공기극 공급 공기의 열교환 장치의 외부 케이스의 정면을 보여주는 도면이다.
도면 6도는 도면 5도의 연료전지 공기극 공급 공기의 열교환 장치를 A-A' 단면을 통하여 바라본 모습을 보여주는 도면이다.
도면 6도에서 다수의 판상 부재들(122)이 외부 케이스(110)안에 일렬로 배열되어 있는 모습을 확인할 수 있다.
그리고, 다수의 판상 부재들(122)은 서로 조금씩 간격이 이격되어 있어서, 그 사이로 배출공기가 흐를 수 있는 이격부(123)를 형성할 수 있다.
도면 7도는 도면 6도의 'X' 부위를 확대하여 나타낸 도면이다.
다수의 판상 부재들(122)는 'ㅁ'자 형태로 제작되어 내부와 외부가 분리될 수 있다. 즉, 공기 압축기(12)를 통하여 유입된 압축공기는 다수의 판상 부재들(122)의 'ㅁ'자의 내부를 통하여 흐를 수 있다. 그리고, 스택(20)에서 반응이 완료되어 배출된 공기는 다수의 판상 부재들(122)의 외부를 통하여 이동할 수 있다.
열교환을 위하여, 다수의 판상 부재들(122)은 금속 재질의 재료로 형성될 수 있다. 그러므로, 압축공기와 배출공기 사이는 직접적인 접촉이 없이, 금속 재질을 통한 열전도를 통하여 열을 교환할 수 있다.
도면 8도는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 연료전지 공기극 공급 공기의 열교환 장치가 연료전지 차량의 시스템에 적용된 경우를 보여주는 도면이다.
'1'번 화살표는 외기로부터 유입되는 공기가 공기 압축기(12)기를 통하여 가압되는 과정을 보여주는 화살표이고, 가압된 압축공기는 '2'번 화살표를 따라서 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 연료전지 공기극 공급 공기의 열교환 장치로 유입될 수 있다.
연료전지 공기극 공급 공기의 열교환 장치에서는 '5'번 화살표를 통하여 유입된 압축공기가 배출공기와 열교환함으로써 온도가 하강될 수 있다. 그리고, 압축공기의 온도를 하강시킨 역할을 수행한 배출공기는 '6'번 화살표를 따라서 배기단으로 이동하고, '7'번 화살표를 따라서 외기로 배출될 수 있다.
그리고, 연료전지 공기극 공급 공기의 열교환 장치를 통하여 온도가 낮추어진 압축공기는 '3'번 화살표를 통하여 가습기(13)로 이동할 수 있다. 그리고, 가습기(13)를 거치면서 상대 습도가 높아진 압축공기는 '4'번 화살표를 따라서 스택(20)으로 유입될 수 있다.
도면 9도는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 연료전지 공기극 공급 공기의 열교환 장치가 가습기(13)에 설치된 모습을 확대하여 보여주는 도면이다.
가습기(13)의 일측에 설치된 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 연료전지 공기극 공급 공기의 열교환 장치(100)는 열교환에 필요한 열용량등 시스템 조건에 따라서, 그 크기를 다양하게 조절할 수 잇다.
도면 10도는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 연료전지 공기극 공급 공기의 열교환 장치가 설치되기 전 후의 공기 압축기(12) 후단에서 배출되는 공기의 온도를 서로 비교하여 보여주는 그래프이다.
''X'그래프는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 연료전지 공기극 공급 공기의 열교환 장치가 적용되기 이전의 그래프이고, 'Y'그래프는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 연료전지 공기극 공급 공기의 열교환 장치가 적용된 이후의 공기 압축기(12)의 후단에서 배출되는 공기의 온도를 보여주는 그래프이다. 그리고, 'Z'는 가습기(13) 후단에서의 공기의 온도를 보여주는 그래프이다.
'X'그래프와 'Y'그래프를 통하여 알 수 있듯이, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 연료전지 공기극 공급 공기의 열교환 장치가 적용됨으로써, 공기 압축기(12)에서 출력하는 공기의 온도를 상당히 줄일 수 있다는 것을 확인할 수 있다.
그리고, 이를 통하여 가습기(13)를 통과한 압축공기의 상대습도를 더 높여서 스택(20)에서의 발전효율을 더 향상시킬 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예들을 참조하여 설명하였지만 해당 기술 분야의 숙련된 당업자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
10 : 공기 공급체
11 : 필터
12 : 공기 압축기
13 : 가습기
20 : 스택
21 : 수소극
22 : 공기극
23 : 냉각부
30 : 수소 탱크
40 : 라디에이터
100 : 열교환 장치
110 : 외부 케이스
111 : 압축공기 입력단
112 : 압축공기 배기단
113 : 배출공기 유입단
114 : 배출공기 배기단
115 : 열교환실
120 : 흡배기 공기 열 교환기
121 : 날개부
122 : 다수의 판상 부재들
123 : 이격부

Claims (6)

  1. 공기극 공급 공기의 열교환을 위하여 연료전지의 공기압축기와 가습기 사이에 제공되며, 상기 연료전지의 공기압축기의 출력단에 연결되는 압축공기 입력단을 통해 입력되는 압축공기와, 상기 연료전지의 가습기로부터 배출되는 공기가 유입되는 가습기 배출공기 유입단을 통하여 유입되는 배출공기가 서로 열교환하도록 된 연료전지 공기극 공급 공기의 열교환 장치에 있어서,
    공기 압축기에서 가압된 공기를 입력받는 압축공기 입력단과, 스택에서 배출되는 배출공기가 유입되는 배출공기 유입단, 압축공기와 배출공기 사이의 열교환을 거쳐 배기되는 압축공기 배기단 및 상기 배출공기 유입단을 통해 유입되어 압축공기와 열교환을 거쳐 온도가 낮아져 배출되며 가습기와 일체로 연결된 배출공기 배기단을 포함하고, 내부에 열교환실이 형성된 외부 케이스와,
    상기 외부 케이스의 열교환실내에 배치되어 상기 압축공기와 상기 배출공기가 직접적인 접촉없이, 판상 부재들을 통하여 열교환이 가능하도록 하는 역할을 수행하는 흡배기 공기 열 교환기를 포함하며,
    상기 흡배기 공기 열 교환기는 일정 간격 이격되어 이격부가 형성된 다수의 판상 부재들과, 상기 이격부는 배출공기 유입단을 통해 입력된 배출공기가 배출공기 배기단으로 유동하는 통로를 제공하도록 배출공기 통로부를 포함하여 구성되며,
    상기 열교환실에서 열교환이 완료되어 온도가 하강된 압축공기가 압축공기 배기단을 통해 배출되고,
    상기 열교환실에서 열교환이 완료되어 온도가 상승된 배출공기는 배출공기 배기단자를 통해 배출되는
    것을 특징으로 하는 연료전지 공기극 공급 공기의 열교환 장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 다수의 판상 부재들이 서로 연결되면서 상기 배출공기와 상기 압축공기가 서로 섞이는 것을 방지하는 역할을 수행하는 날개부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지 공기극 공급 공기의 열교환 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 판상 부재들은 상기 압축공기와 상기 배출공기의 열 교환이 열 전도를 통하여 이루어지도록 금속 재질로 형성된 것을 특징으로 하는 연료전지 공기극 공급 공기의 열교환 장치.
  5. 연료전지의 공기극으로 유입되는 공기에 압력이 가해져서 압축공기를 형성하는 단계와, 상기 연료전지의 스택으로부터 반응이 완료된 공기가 배출공기로서 배출되는 단계, 상기 압축공기와 배출공기의 열교환에 의해 상기 압축공기의 온도가 하강되는 단계, 상기 온도가 하강된 압축공기가 상기 연료전지의 가습기를 통과하면서 습도가 높아지는 단계 및 상기 습도가 높아진 압축공기가 상기 연료전지의 스택의 공기극으로 유입되는 단계를 포함하는 연료전지 공기극 공급 공기의 열교환 방법에 있어서,
    상기 압축공기와 배출공기의 열교환은, 일정 간격 이격되어 이격부가 형성된 다수의 판상 부재들과, 상기 이격부는 배출공기 유입단을 통해 입력된 배출공기가 가습기와 일체로 연결된 배출공기 배기단으로 유동하는 통로를 제공하도록 배출공기 통로부를 포함하여 구성된 흡배기 공기 열 교환기에서 상기 압축공기와 상기 배출공기가 서로 직접적인 접촉없이 상기 판상부재들의 열전도를 통해 서로 열교환함으로써 상기 압축공기의 온도가 하강되고, 상기 온도가 하강된 압축공기는 가습기와 일체로 연결된 배출공기 배기단을 통해 배출되는 것을 특징으로 하는 연료전지 공기극 공급 공기의 열교환 방법.







  6. 삭제
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