KR101618631B1 - 수소연료전지 설비의 수소 누기 감지 시스템 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 연료전지에서 생산된 출력을 계측하여 수소 누기 여부를 판단하기 때문에, 수소 농도를 감지하기 위한 고가의 센서를 장착할 필요가 없으므로 비용이 절감된다. 또한, 수소 농도를 감지하는 센서를 이용하는 경우 감지 범위가 센서 주변으로 한정되나, 연료전지에서 생산된 출력을 계측하여 수소 누기 여부를 판단하기 때문에 수소 누기 발생 위치에 제약없이 수소 누기 여부를 보다 정확하게 판단할 수 있다. 또한, 수소 누기 판단시, 수소 배출 덕트를 통해 외부로 배출됨으로써, 수소 누기로 인한 위험을 방지할 수 있다. 또한, 연료전지에서 생산된 출력과 수소 농 도센서의 농도 감지값을 함께 고려하여, 수소 누기 여부를 판단함으로써, 보다 신속하고 정확하게 수소 누기 여부를 판단할 수 있다. 또한, 연료전지에서 생산된 출력이 정상범위 이하이면, 수소 농도 센서의 농도 감지값과 비교하는 수소 농도 기준값을 보다 낮추어 재설정함으로써, 수소 농도 센서의 민감도를 향상시켜 수소 누기 여부를 보다 정확하게 판단할 수 있다.

Description

수소연료전지 설비의 수소 누기 감지 시스템 및 방법{hydrogen leak detection system of hydrogen fuel cell and method of the same}
본 발명은 수소연료전지 설비의 수소 누기 감지 시스템 및 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 건물용 수소연료전지 설비에서 생산되어 건물에 공급되는 전기량에 따라 수소 누기를 판단하는 수소연료전지 설비의 수소 누기 감지 시스템 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로 연료전지(Fuel cell)는 산화에 의해 생기는 화학에너지를 직접 전기 에너지로 변환시킨다. 연료전지 중 가장 전형적인 것인 수소-산소 연료전지이며, 수소가 포함된 연료를 산소와 반응시켜 전기를 얻고 부산물로 물을 배출한다. 여기서, 수소 양이온은 전해질을 통해서 음극으로 이동해야 산소 음이온과 결합해서 물이 될 수 있다. 이 전해질에 따라 다양한 형태의 연료전지들이 고안되며, 용융탄산염 연료전지(MCFC, Molten Carbonate Fuel Cell)와 고분자 전해질막 연료전지(PEMFC, Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cell)와, 고체산화물 연료전지(SOFC, Solid Oxide Fuel Cell)가 있다.
최근에는 건물용 수소연료전지 설비를 활용하여, 마이크로 에너지 그리드(Micro Energy Grid)에 전기를 공급하는 시스템에 대한 관심이 증대되고 있다.
그러나, 상기 건물용 수소연료전지 설비를 보급화하기 위해서는 상기 수소연료전지 설비에서 가연성 기체인 수소의 누출로 인한 폭발 등의 위험을 해결해야 하는 문제점이 있다. 이를 해결하기 위해 수소 연료전지 설비를 정기적으로 검사하여야 하므로 검사 비용 및 시간이 많이 드는 문제점이 있다. 또한, 수소 누기를 감지하는 센서를 설치하는 경우, 센서가 감지할 수 있는 범위에 한계가 있으므로 신속하고 정확한 감지가 어려우며, 고가의 센서를 복수개 설치할 경우 비용이 증가되는 문제점이 있다.
한국공개특허 10-2009-0086008
본 발명의 목적은, 수소 누기를 보다 정확하게 감지하여 안정성을 향상시킬 수 있는 수소연료전지 설비의 수소 누기 감지 시스템 및 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명에 따른 수소연료전지 설비의 수소 누기 감지 시스템은, 수소를 연료로 공급받는 연료전지와, 상기 연료전지에서 생산된 출력을 계측하는 출력 계량기와, 상기 출력 계량기에서 계측된 출력을 미리 구축된 데이터베이스에서 운전 시간에 따른 성능저하(Degradation)를 고려하여 미리 설정된 출력 정상 범위와 비교하고, 상기 계측된 출력이 상기 출력 정상 범위를 벗어나면 상기 연료전지에서 수소 누기가 있다고 판단하는 제어부를 포함한다.
본 발명에 따른 수소연료전지 설비의 수소 누기 감지 방법은, 수소를 연료로 공급받는 연료전지에서 생산된 출력을 계측하는 단계와, 상기 계측된 출력을 운전 시간에 따른 성능저하(Degradation)를 고려하여 미리 설정된 출력 정상범위와 비교하는 단계와, 상기 계측된 출력이 상기 출력 정상범위를 벗어나면, 수소 누기가 있다고 판단하는 단계를 포함한다.
본 발명은, 연료전지에서 생산된 출력을 계측하여 수소 누기 여부를 판단하기 때문에, 수소 농도를 감지하기 위한 고가의 센서를 장착할 필요가 없으므로 비용이 절감된다.
또한, 수소 농도를 감지하는 센서를 이용하는 경우 감지 범위가 센서 주변으로 한정되나, 연료전지에서 생산된 출력을 계측하여 수소 누기 여부를 판단하기 때문에 수소 누기 발생 위치에 제약없이 수소 누기 여부를 보다 정확하게 판단할 수 있다.
또한, 수소 누기 판단시, 수소 배출 덕트를 통해 외부로 배출됨으로써, 수소 누기로 인한 위험을 방지할 수 있다.
또한, 연료전지에서 생산된 출력과 수소 농도센서의 농도 감지값을 함께 고려하여, 수소 누기 여부를 판단함으로써, 보다 신속하고 정확하게 수소 누기 여부를 판단할 수 있다.
또한, 연료전지에서 생산된 출력이 정상범위 이하이면, 수소 농도 센서의 농도 감지값과 비교하는 수소 농도 기준값을 보다 낮추어 재설정함으로써, 수소 농도 센서의 민감도를 향상시켜 수소 누기 여부를 보다 정확하게 판단할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 수소 누기 감지 시스템의 개략적인 구성도이다.
도 2는 도 1에 도시된 수소 누기 감지 시스템의 제어를 위한 블록도이다.
도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 수소 누기 감지 방법이 도시된 순서도이다.
도 4는 본 발명의 제2실시예에 따른 수소 누기 감지 시스템의 개략적인 구성도이다.
도 5는 도 4에 도시된 수소 누기 감지 시스템의 제어를 위한 블록도이다.
도 6은 본 발명의 제2실시예에 따른 수소 누기 감지 방법이 도시된 순서도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 수소 누기 감지 시스템의 개략적인 구성도이다. 도 2는 도 1에 도시된 수소 누기 감지 시스템의 제어를 위한 블록도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 제1실시예에 따른 수소 누기 감지 시스템은, 연료전지(10), 출력 계량기(20) 및 제어부(30)를 포함한다.
상기 연료전지(10)는, 산소 공급을 위해 공기가 공급되는 공기 공급유로(15)와, 상기 연료전지(10)에서 사용된 공기를 배출하는 공기 배출유로(16)와, 수소 수소나 가스 등의 연료를 공급하는 연료 공급 유로(11)가 연결된다. 상기 연료 공급 유로(11)는 수소를 직접 공급하는 수소 공급 배관인 것도 가능하고, 집합 건물이나 단지에 공급되는 도시가스 공급배관인 것도 가능하다. 본 실시예에서는, 상기 연료공급 유로(11)는 수소 공급 배관이고, 상기 연료전지(10)는 수소 탱크(미도시)등으로부터 수소를 직접 공급받는 것으로 예를 들어 설명한다. 다만, 이에 한정되지 않고 상기 연료전지(10)는 도시가스 공급배관 등으로부터 도시가스를 공급받고 별도의 개질기를 이용하여 수소를 얻어내는 것도 물론 가능하다. 상기 연료 공급 유로(11)에는 수소의 공급을 단속하기 위한 가스 공급 밸브(13)가 설치된다. 또한, 상기 연료 공급 유로(11)에는 상기 연료전지(10)에서 사용되고 나온 수소를 회수하는 회수 유로(12)가 연결된다.
상기 연료전지(10)는 1개 동의 집합 건물에 한 개씩 설치되는 것도 가능하고, 복수의 집합 건물들에 한 개가 설치되는 것도 가능하고, 복수의 집합 건물들이 있는 지역에 한 개 또는 복수개가 설치되는 것도 가능하다. 본 실시예에서는, 상기 연료전지(10)에서 생산된 전력은 건물용 마이크로 에너지 그리드에 공급하는 것으로 예를 들어 설명한다. 상기 마이크로 에너지 그리드는 소규모 지역에서 상기 연료전지(10)에서 생산된 전력을 이용하는 자급 자족 전력 체계를 의미한다.
상기 연료전지(10)의 상부에는 상기 연료전지(10)로부터 누출되는 수소를 포집하기 위한 포집부(50)가 설치된다. 상기 포집부(50)는 상기 연료전지(10)의 상면에서 상방향으로 소정간격 이격된 위치에 설치된다. 상기 포집부(50)는 상방향으로 갈수록 폭이 좁아지는 지붕 형상으로 이루어진다. 상기 포집부(50)는 단면이 삼각형 또는 반원형 형상으로 이루어질 수 있다.
상기 포집부(50)에는 수소 배출 덕트(52)가 연결된다. 상기 수소 배출 덕트(52)는 상기 포집부(50)에서 가장 높은 곳에 연결되어, 상기 포집부(50)에 포집된 수소를 외부로 배출하는 역할을 한다.
상기 수소 배출 덕트(52)에는 댐퍼(54)가 설치된다. 상기 댐퍼(54)는 상기 제어부(30)의 제어에 따라 작동되어, 상기 수소 배출 덕트(52)를 개폐한다.
또한, 상기 수소 배출 덕트(52)에는 팬(미도시)이 설치되어, 상기 포집부(50)내에 포집된 수소를 흡입 송풍할 수 있다.
상기 출력 계량기(20)는, 상기 연료전지(10)에서 생산된 출력을 계측하는 계측장비이다. 상기 출력은, 상기 연료전지(10)에서 생산된 전력과, 전력과 시간의 곱으로 정의되는 전력량 중 어느 하나를 포함한다. 본 실시예에서는, 상기 출력은 전력량인 것으로 예를 들어 설명한다. 즉, 상기 출력 계량기(20)에서 측정하는 출력은 설정 시간 단위로 공급된 전력을 합산한 전력량이고, 단위는 와트시(Wh)이다.
상기 제어부(30)는, 상기 출력 계량기(20)에서 계측된 전력량을 미리 구축된 데이터 베이스(32)에 저장된 출력 정상 범위와 비교한다. 상기 데이터 베이스(32)에는 상기 출력 정상 범위가 운전 시간에 따른 성능저하(Degradation)를 고려하여 미리 설정된다. 상기 제어부(30)는, 상기 출력 계량기(20)에서 계측된 전력량이 상기 출력 정상 범위와 비교하고, 상기 계측된 전력량이 상기 출력 정상 범위를 벗어나면 , 상기 연료전지(10)에서 수소 누기가 있다고 판단한다.
상기와 같이 구성된 본 발명의 제1실시예에 따른 수소 누기 감지 방법을 설명하면, 다음과 같다.
도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 수소 누기 감지 방법이 도시된 순서도이다.
도 3을 참조하면, 상기 연료전지(10)가 작동되면, 상기 출력 계량기(20)에서 상기 연료전지(10)에서 생산된 전력량을 계측한다.(S1)
상기 제어부(30)는, 상기 출력 계량기(20)에서 계측된 출력을 미리 설정된 출력 정상범위와 비교한다.(S2) 상기 출력 정상범위는 운전 시간에 따른 성능저하(Degradation)를 고려하여 미리 설정된 범위이다. 즉, 상기 연료전지(10)의 운전시간에 따라 생산될 수 있는 최저 전력량에 대한 데이터이며, 상기 데이터 베이스(32)에 미리 구축된다.
상기 출력 계량기(20)에서 계측된 출력이 상기 출력 정상범위를 벗어나면, 상기 연료전지(10)에서 수소 누기가 있다고 판단한다.(S3) 즉, 상기 연료전지(10)에서 수소의 누출이 발생하였기 때문에, 상기 연료전지(10)에서 생산된 출력이 저하되었다고 판단할 수 있다.
상기 수소 누기가 있다고 판단되면, 상기 제어부(30)는 상기 연료전지(10)의 작동을 중지한다.(S4)
또한, 상기 제어부(30)는, 상기 가스 공급 밸브(13)를 차폐하여, 상기 연료전지(10)로 수소의 공급을 차단한다.(S5)
또한, 상기 제어부(30)는, 상기 댐퍼(54)를 작동시켜 상기 수소 배출 덕트(52)를 개방하고, 상기 팬(미도시)을 작동시켜 상기 포집부(50)에 포집된 수소를 상기 수소 배출 덕트(52)를 통해 외부로 배출한다.(S6)
이후, 상기 연료전지(10)의 작동을 중지한 상태에서, 상기 연료전지(10)로 유입되는 가스 품질이나 상기 연료전지(10) 내부의 스택의 내구성을 확인하여 수소 누기의 원인이나 출력 저하의 또 다른 원인을 찾아낼 수 있다.
따라서, 본 실시예에서는, 상기 연료전지(10)에서 생산된 출력을 계측하여 수소 누기 여부를 판단하기 때문에, 수소 농도를 감지하기 위한 고가의 센서를 장착할 필요가 없으므로 비용이 절감된다.
또한, 수소 농도를 감지하는 센서를 이용하는 경우 감지 범위가 센서 주변으로 한정되나, 상기 연료전지(10)에서 생산된 출력을 계측하여 수소 누기 여부를 판단하는 경우 수소 누기 발생 위치에 관계없이 수소 누기 여부를 판단할 수 있다.
또한, 수소 누기 판단시, 상기 수소 배출 덕트(52)를 통해 외부로 배출됨으로써, 수소 누기로 인한 위험을 방지할 수 있다.
또한, 가스 품질이나 상기 연료전지(10)의 내구성 약화에 대한 조기 대응이 가능한 이점이 있다.
또한, 상기 연료전지(10)의 발전 효율을 지속적으로 유지하여, 안정적인 에너지 공급이 가능하다.
도 4는 본 발명의 제2실시예에 따른 수소 누기 감지 시스템의 개략적인 구성도이다. 도 5는 도 4에 도시된 수소 누기 감지 시스템의 제어를 위한 블록도이다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 본 발명의 제2실시예에 따른 수소 누기 감지 시스템은, 상기 포집부(50)에 수소 농도 센서(60)가 설치된 것이 상기 제1실시예와 상이하고, 상이한 점을 중심으로 상세히 설명하고, 유사 구성에 대해서는 동일 부호를 사용한다.
상기 수소 농도 센서(60)는, 상기 포집부(50)내에 설치되어, 상기 포집부(50)에 포집된 수소의 농도를 감지한다. 본 실시예에서는, 상기 수소 농도 센서(60)는 2개의 제1,2수소 농도 센서(61)(62)가 서로 소정간격 이격되게 설치된 것으로 예를 들어 설명한다.
상기 제어부(30)는, 상기 출력 계량기(20)에서 계측된 출력 뿐만 아니라 상기 수소 농도 센서(60)에서 감지된 농도 감지값도 고려하여 수소 누기 여부를 판단한다.
상기와 같이 구성된 본 발명의 제2실시예에 따른 수소 누기 감지 방법을 설명하면, 다음과 같다.
도 6은 본 발명의 제2실시예에 따른 수소 누기 감지 방법이 도시된 순서도이다.
도 6을 참조하면, 상기 연료전지(10)가 작동되면, 상기 수소 농도 센서(60)에서 상기 포집부(50)에 포집된 수소 농도를 실시간으로 감지한다.(S11)
상기 제어부(30)는, 상기 수소 농도 센서(60)에 감지된 농도 감지값을 미리 설정된 수소 농도 기준값과 비교한다.(S12)
상기 농도 감지값이 상기 수소 농도 기준값 이상이면, 수소 누기가 있다고 판단한단.(S17)
상기 수소 누기가 있다고 판단되면, 상기 제어부(30)는 상기 연료전지(10)의 작동을 중지한다.(S18)
또한, 상기 제어부(30)는, 상기 가스 공급 밸브(13)를 차폐하여, 상기 연료전지(10)로 수소의 공급을 차단한다.(S19)
또한, 상기 제어부(30)는, 상기 댐퍼(54)를 작동시켜 상기 수소 배출 덕트(52)를 개방하고, 상기 팬(미도시)을 작동시켜 상기 포집부(50)에 포집된 수소를 상기 수소 배출 덕트(52)를 통해 외부로 배출한다.(S20)
한편, 상기 수소 농도 센서(60)에서 감지된 상기 농도 감지값이 상기 수소 농도 기준값 미만이면, 수소 누기가 없다고 판단한다. 따라서, 상기 출력 계량기(20)에서 상기 연료전지(10)에서 생산된 출력을 계측한다. (S13) 다만, 이에 한정되지 않고, 상기 수소 농도 센서(60)에서 수소 농도를 실시간으로 감지하는 동안, 상기 출력 계량기(20)에서도 상기 연료전지(10)에서 생산된 출력을 실시간으로 감지할 수 있다.
상기 제어부(30)는, 상기 출력 계량기(20)에서 계측된 출력을 미리 설정된 출력 정상범위와 비교한다.(S14) 상기 출력 정상범위는 상기 연료전지(10)의 운전시간에 따라 생산될 수 있는 최저 전력량에 대한 데이터이며, 상기 데이터 베이스(32)에 미리 구축된다.
상기 출력 계량기(20)에서 계측된 출력이 상기 출력 정상범위를 벗어나면, 상기 제어부(30)는 상기 연료전지(10)에서 수소 누기를 의심하여 상기 수소 농도 기준값을 이전보다 낮추어 재설정한다.(S15) 즉, 상기 농도 감지값이 상기 수소 농도 기준값 미만이어서 수소 누기가 없다고 판단했으므로, 상기 수소 농도 센서(60)의 민감도를 높이기 위하여 상기 수소 농도 기준값을 이전보다 낮추어 재설정한다.
상기 제어부(30)는, 상기 수소 농도 센서(60)에서 감지된 농도 감지값을 재설정된 수소 농도 기준값과 비교한다.(S16)
상기 수소 농도 센서(60)에서 감지된 농도 감지값이 상기 재설정된 수소 농도 기준값 이상이면, 상기 제어부(30)는 수소 누기가 있다고 판단한다.(S17) 상기 농도 감지값을 상기 재설정된 수소 농도 기준값과 비교함으로써, 보다 정확하게 수소 누기 여부를 확인할 수 있다.
상기 수소 누기가 있다고 판단되면, 상기 제어부(30)는 상기 연료전지(10)의 작동을 중지한다.(S18)
또한, 상기 제어부(30)는, 상기 가스 공급 밸브(13)를 차폐하여, 상기 연료전지(10)로 수소의 공급을 차단한다.(S19)
또한, 상기 제어부(30)는, 상기 댐퍼(54)를 작동시켜 상기 수소 배출 덕트(52)를 개방하고, 상기 팬(미도시)을 작동시켜 상기 포집부(50)에 포집된 수소를 상기 수소 배출 덕트(52)를 통해 외부로 배출한다.(S20)
이후, 상기 연료전지(10)의 작동을 중지한 상태에서, 상기 연료전지(10)로 유입되는 가스 품질이나 상기 연료전지(10) 내부의 스택의 내구성을 확인하여 수소 누기의 원인이나 출력 저하의 또 다른 원인을 찾아낼 수 있다.
한편, 상기 수소 농도 센서(60)에서 감지된 농도 감지값이 상기 재설정된 수소 농도 기준값 미만이면, 상기 제어부(30)는 수소 누기가 없다고 판단하여 상기 출력을 계측하는 단계로 돌아간다.
따라서, 본 실시예에서는, 상기 포집부(50)에 포집된 수소의 농도를 감지하여 수소 누기 여부를 판단할 수 있다.
한편, 상기 수소 농도 센서(60)에서 감지된 농도 감지값이 미리 설정된 수소 농도 기준값 미만이더라도 상기 연료전지(10)에서 생산된 출력이 정상범위 이하이면 수소 누기가 있다고 판단할 수 있다. 즉, 상기 연료전지(10)에서 생산된 출력이 정상범위 이하이면, 상기 농도 감지값과 비교하는 수소 농도 기준값을 보다 낮추어 재설정함으로써, 상기 수소 농도 센서(60)의 민감도를 향상시켜 수소 누기 여부를 판단한다. 따라서, 보다 정확한 수소 누기 여부의 판단이 이루어질 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
10: 연료전지 20: 출력 계량기
30: 제어부 50: 포집부
52: 수소 배출 덕트 60: 수소 농도 센서

Claims (11)

  1. 수소를 연료로 공급받는 연료전지와;
    상기 연료전지에서 생산된 출력을 계측하는 출력 계량기와;
    상기 출력 계량기에서 계측된 출력을 미리 구축된 데이터베이스에서 운전 시간에 따른 성능저하(Degradation)를 고려하여 미리 설정된 출력 정상 범위와 비교하고, 상기 계측된 출력이 상기 출력 정상 범위를 벗어나면 상기 연료전지에서 수소 누기가 있다고 판단하는 제어부와;
    상기 연료전지의 상부에 상방향으로 갈수록 폭이 좁아지는 지붕 형상으로 형성되어, 상기 연료전지로부터 누출되는 수소를 포집하는 포집부와;
    상기 포집부에 설치되어, 상기 포집부에 포집된 수소의 농도를 감지하는 수소 농도 센서와;
    상기 포집부에 설치되어, 상기 포집부에 포집된 수소를 외부로 안내하는 수소 배출덕트와;
    상기 수소 배출덕트에 설치되어, 상기 제어부의 작동에 따라 상기 수소 배출덕트를 개폐하는 댐퍼와;
    상기 수소 배출덕트에 설치되어, 상기 포집부에 포집된 수소를 흡입하여 배기를 수행하는 팬을 포함하고,
    상기 제어부는, 상기 계측된 출력이 상기 출력 정상범위를 벗어나고, 상기 수소 농도센서에서 감지된 감지값이 상기 수소 농도 기준값 미만이면, 상기 수소 농도 기준값을 낮추어 재설정하고,
    상기 수소 농도 센서에서 감지된 감지값을 상기 재설정된 수소 농도 기준값과 비교하여, 상기 수소 농도 센서에서 감지된 감지값이 상기 재설정된 수소 농도 기준값 이상이면 수소 누기가 있다고 판단하고,
    상기 댐퍼와 상기 팬을 작동시켜 상기 포집부에 포집된 수소를 상기 수소 배출 덕트를 통해 외부로 배출하는 수소연료전지 설비의 수소 누기 감지 시스템.
  2. 삭제
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  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 출력은, 상기 연료전지에서 생산된 전력과 전력량 중 어느 하나를 포함하는 수소연료전지 설비의 수소 누기 감지 시스템.
  7. 수소를 연료로 공급받는 연료전지에서 생산된 출력을 계측하는 단계와;
    상기 계측된 출력을 운전 시간에 따른 성능저하(Degradation)를 고려하여 미리 설정된 출력 정상범위와 비교하는 단계와;
    상기 연료전지의 상부에 설치된 포집부에 포집된 수소의 농도를 감지하는 단계와;
    상기 감지된 수소의 농도를 미리 설정된 수소 농도 기준값과 비교하는 단계와;
    상기 감지된 수소의 농도가 상기 수소 농도 기준값 미만이고, 상기 계측된 출력이 상기 출력 정상범위를 벗어나면, 상기 수소 농도 기준값을 낮추어 재설정하는 단계와;
    상기 감지된 수소의 농도를 재설정된 수소 농도 기준값과 비교하는 단계와;
    상기 감지된 수소의 농도가 상기 재설정된 수소 농도 기준값 이상이면, 수소 누기가 있다고 판단하는 단계와;
    상기 수소 누기가 있다고 판단되면, 상기 포집부에 설치된 수소 배출 덕트의 팬과 댐퍼를 작동시켜 수소를 외부로 배출하는 단계와;
    상기 수소 누기가 있다고 판단되면, 상기 연료전지의 작동을 정지하고 경보를 알리는 단계를 포함하는 수소연료전지 설비의 수소 누기 감지방법.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114542945A (zh) * 2022-01-12 2022-05-27 浙江浙能航天氢能技术有限公司 一种可降低爆炸风险的氢能装备撬体及使用方法
CN115326295A (zh) * 2022-10-13 2022-11-11 潍柴动力股份有限公司 一种氢气泄漏检测方法、装置、设备及存储介质

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004158312A (ja) * 2002-11-07 2004-06-03 Casio Comput Co Ltd 電源システム及び電源システムの異常検出方法
JP2010228742A (ja) * 2009-03-06 2010-10-14 Toyota Motor Corp 車両用燃料ガス検出装置

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004158312A (ja) * 2002-11-07 2004-06-03 Casio Comput Co Ltd 電源システム及び電源システムの異常検出方法
JP2010228742A (ja) * 2009-03-06 2010-10-14 Toyota Motor Corp 車両用燃料ガス検出装置

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114542945A (zh) * 2022-01-12 2022-05-27 浙江浙能航天氢能技术有限公司 一种可降低爆炸风险的氢能装备撬体及使用方法
CN114542945B (zh) * 2022-01-12 2023-08-22 浙江浙能航天氢能技术有限公司 一种可降低爆炸风险的氢能装备撬体及使用方法
CN115326295A (zh) * 2022-10-13 2022-11-11 潍柴动力股份有限公司 一种氢气泄漏检测方法、装置、设备及存储介质

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