KR101724060B1 - 알칼리 수전해 장치 및 이의 운전 방법 - Google Patents

알칼리 수전해 장치 및 이의 운전 방법 Download PDF

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Abstract

알칼리 수전해 장치 및 이의 운전 방법이 개시된다. 알칼리 수전해 장치는 수전해 스택, 전압 인가부, 전압 제거부, 및 제어부를 포함한다. 수전해 스택은 복수의 막-전극 접합체를 포함하며, 알칼리 수용액을 전기분해하여 수소와 산소를 발생시킨다. 전압 인가부는 수전해 스택으로 전기분해에 필요한 전압을 출력한다. 전압 제거부는 수전해 스택이 무부하 상태일 때 수전해 스택과 통전되어 수전해 스택의 잔류 전압을 소모하여 제거한다. 제어부는 수전해 스택, 전압 인가부, 및 전압 제거부의 작동을 제어한다.

Description

알칼리 수전해 장치 및 이의 운전 방법 {ALKALINE WATER ELECTROLYSIS DEVICE AND DRIVING METHOD THEREOF}
본 발명은 알칼리 수전해 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 수전해 스택의 열화를 억제하기 위한 알칼리 수전해 장치 및 이의 운전 방법에 관한 것이다.
수전해(water electrolysis) 장치에 의한 수소 에너지는 효율이 높고, 연료(물)가 풍부하며, 질소산화물(NOx)이나 황산화물(SOx) 같은 공해 물질의 배출이 없는 장점이 있다. 수소는 순수를 전기분해하거나 알칼리 수용액을 전기분해하는 방식으로 생산될 수 있다.
알칼리 수전해 방식 중 음이온 교환막(Anion Exchange Membrane, AEM)을 사용하는 방식이 있다. AEM 방식에서 단위 셀은 음이온 교환막과, 음이온 교환막의 일측에 형성된 애노드 전극과, 음이온 교환막의 타측에 형성된 캐소드 전극을 포함한다. 복수의 단위 셀이 직렬로 적층되어 수전해 스택을 구성하며, 수전해 스택은 전해액 탱크로부터 알칼리 수용액(KOH 또는 NaOH)을 공급받는다.
AEM 방식에서, 알칼리 수용액(NaOH 또는 KOH)에서 분해된 수산화이온은 애노드 전극에서 촉매 반응하여 산소, 물, 전자를 발생시키고, 전자는 외부 도선을 따라 캐소드 전극으로 이동한다. 캐소드 전극에서는 전자와 물이 촉매 반응하여 수소와 수산화이온을 발생시킨다.
알칼리 수전해 장치가 임의로 정지되면, 수전해 스택으로 전압 공급은 중지되지만 알칼리 수용액이 스택 내부를 지속적으로 순환하면서 수전해 스택의 온도가 낮아진다. 이러한 무부하 상태에서 수전해 스택에는 잔류 전압이 존재하게 되며, 잔류 전압이 애노드 및 캐소드 전극의 촉매와 음이온 교환막의 열화를 가속화시킨다. 그리고 이는 알칼리 수전해 장치의 성능과 수명 저하로 이어진다.
본 발명은 정지 시에 수전해 스택이 무부하 상태에 노출되지 않도록 함으로써 전극 촉매와 음이온 교환막의 열화를 억제하며, 수전해 스택의 내구성을 향상시킬 수 있는 알칼리 수전해 장치 및 이의 운전 방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 알칼리 수전해 장치는 수전해 스택, 전압 인가부, 전압 제거부, 및 제어부를 포함한다. 수전해 스택은 복수의 막-전극 접합체를 포함하며, 알칼리 수용액을 전기분해하여 수소와 산소를 발생시킨다. 전압 인가부는 수전해 스택으로 전기분해에 필요한 전압을 출력한다. 전압 제거부는 수전해 스택이 무부하 상태일 때 수전해 스택과 통전되어 수전해 스택의 잔류 전압을 소모하여 제거한다. 제어부는 수전해 스택, 전압 인가부, 및 전압 제거부의 작동을 제어한다.
전압 제거부는 전압 소모 장치와, 수전해 스택이 무부하 상태일 때 제어부에 의해 턴-온되어 전압 소모 장치와 수전해 스택을 통전시키는 스위치를 포함할 수 있다.
수전해 스택은 전해액 탱크로부터 알칼리 수용액을 공급받을 수 있으며, 전압 소모 장치는 전해액 탱크에 설치되는 보조 히터로 구성될 수 있다. 다른 한편으로, 수전해 스택은 방열기가 설치된 배관을 통해 전해액 탱크로부터 알칼리 수용액을 공급받을 수 있으며, 전압 소모 장치는 방열기에 설치된 냉각 팬으로 구성될 수 있다.
복수의 막-전극 접합체 각각은 음이온 교환막을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 알칼리 수전해 장치의 운전 방법은, 정지 시퀀스 시작과 동시에 전해액 탱크의 히터가 오프(off)되고, 전압 인가부의 출력 전압이 낮아지는 제1 단계와, 제어부에서 수전해 스택의 전압을 감지하여 감지 전압과 제1 기준 전압을 비교하는 제2 단계와, 감지 전압이 제1 기준 전압 이하이면 전압 인가부가 오프(off)되고, 전압 소모 장치가 수전해 스택과 통전되어 수전해 스택의 잔류 전압을 소모하는 제3 단계와, 제어부에서 감지 전압과 제2 기준 전압을 비교하는 제4 단계와, 감지 전압이 제2 기준 전압 이하이면 전해액 순환 펌프와 전압 소모 장치가 오프(off)되는 제5 단계를 포함한다.
수전해 스택은 음이온 교환막을 구비한 단위 셀을 포함할 수 있다. 제1 기준 전압은 단위 셀의 이론적인 전해 전압보다 높을 수 있고, 제2 기준 전압은 단위 셀의 이론적인 전해 전압보다 낮을 수 있다.
제1 단계 내지 제4 단계에서, 수전해 스택은 방열기가 설치된 배관을 통해 전해액 탱크로부터 알칼리 수용액을 공급받을 수 있다. 제3 단계에서, 전압 소모 장치는 전해액 탱크에 설치된 보조 히터 또는 방열기에 설치된 냉각 팬으로 구성될 수 있다.
제3 단계에서, 제어부는 수전해 스택에 연결 설치된 퍼지 밸브를 온(on)시켜 수전해 스택의 내부 압력을 낮출 수 있고, 냉각 팬을 온(on)시켜 알칼리 수용액을 냉각시킬 수 있다.
제4 단계는, 감지 전압이 제2 기준 전압 이하일 때 퍼지 밸브를 오프(off)시키고, 제어부에서 수전해 스택의 온도를 감지하여 감지 온도와 설정 온도를 비교하는 과정을 더 포함할 수 있다. 제5 단계는 감지 온도가 설정 온도 이하일 때 수행될 수 있으며, 제5 단계에서 냉각 팬이 오프(off)될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 알칼리 수전해 장치는 전압 제거부를 이용하여 수전해 스택의 잔류 전압을 소모하여 제거한다. 따라서 수전해 스택이 무부하 상태에 노출되지 않도록 하여 애노드 및 캐소드 전극의 촉매와 음이온 교환막의 열화를 방지할 수 있으며, 그 결과 수명과 내구성을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 수전해 장치의 구성도이다.
도 2는 도 1에 도시한 수전해 스택 중 하나의 단위 셀을 도시한 개략 단면도이다.
도 3은 도 1에 도시한 전압 소모 장치의 제1 실시예를 나타낸 구성도이다.
도 4는 도 1에 도시한 전압 소모 장치의 제2 실시예를 나타낸 구성도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 알칼리 수전해 장치의 정지 시 운전 방법을 나타낸 순서도이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
명세서 전체에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 도면에 나타난 각 구성의 크기 및 두께 등은 설명의 편의를 위해 임의로 나타낸 것이므로, 본 발명은 도시한 바로 한정되지 않는다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 수전해 장치의 구성도이다.
도 1을 참고하면, 수전해 장치(100)는 수전해 스택(10), 전해액 공급부(20), 전압 인가부(30), 전압 제거부(40), 및 제어부(50)를 포함한다. 수전해 스택(10)은 복수의 단위 셀이 직렬로 연결 및 적층된 구성으로 이루어진다.
도 2는 도 1에 도시한 수전해 스택 중 하나의 단위 셀을 도시한 개략 단면도이다. 도 2를 참고하면, 수전해 스택(10)의 단위 셀은 막-전극 접합체(11)와, 막-전극 접합체(11)의 양측에 배치된 한 쌍의 분리판(17)을 포함한다.
막-전극 접합체(11)는 음이온 교환막(12)과, 음이온 교환막(12)의 일측에 밀착된 애노드 전극(13)과, 음이온 교환막(12)의 타측에 밀착된 캐소드 전극(14)을 포함한다. 애노드 및 캐소드 전극(13, 14) 각각은 전도성 다공체로 이루어진 전극 지지체(131, 141)와, 음이온 교환막(12)을 향한 전극 지지체(131, 141)의 일면에 형성된 촉매층(132, 142)으로 구성된다.
애노드 및 캐소드 전극(13, 14)의 외측에는 전도성 다공체로 이루어진 가스 확산층(15)이 위치할 수 있고, 막-전극 접합체(10)의 가장자리에는 밀봉을 위한 가스켓(16)이 고정될 수 있다.
분리판(17)은 금속판으로서 이웃한 두 개의 막-전극 접합체(11)를 직렬로 연결함과 동시에 막-전극 접합체(11)를 견고하게 지지한다. 이웃한 두 개의 막-전극 접합체(11) 사이에 하나의 분리판(17)이 위치할 수 있으며, 이를 바이폴라 플레이트(bipolar plate)라 한다. 분리판(17)에는 도시하지 않은 유로가 형성되어 막-전극 접합체(11)로 알칼리 수용액을 공급한다.
도 1과 도 2를 참고하면, 전해액 공급부(20)는 알칼리 수용액을 저장하는 전해액 탱크(21)와, 전해액 탱크(21)의 알칼리 수용액을 수전해 스택(10)으로 공급하는 펌프(전해액 순환 펌프)(22)를 포함한다. 전해액 탱크(21)에는 알칼리 수용액의 온도 상승을 위한 히터(23)가 구비되며, 알칼리 수용액의 수위 감지를 위한 수위 센서(24)가 설치된다.
펌프(22)가 설치된 알칼리 수용액의 공급관에 방열기(라디에이터)(25)가 설치될 수 있다. 방열기(25)는 공랭식 열교환기로서, 공기 순환을 위한 냉각 팬(26)을 구비하며, 냉각 팬(26) 작동 시 수전해 스택(10)으로 공급되는 알칼리 수용액을 냉각시킨다.
수전해 스택(10)은 공급받은 알칼리 수용액의 일부를 소모하고, 나머지 알칼리 수용액을 다시 전해액 탱크(21)로 배출한다. 즉, 알칼리 수용액은 수전해 스택(10)과 전해액 탱크(21)를 순환한다. 알칼리 수용액의 배출관에는 알칼리 수용액의 배출 유량을 감지하는 유량 센서(27)가 설치될 수 있다.
전압 인가부(30)는 전원 공급기(도시하지 않음) 및 수전해 스택(10)과 전기적으로 연결되며, 수전해 스택(10)으로 알칼리 수용액의 전기분해에 필요한 전압을 인가한다. 전원 공급기는 전해액 공급부(20)의 펌프(22)와 히터(23) 및 냉각 팬(26)과 전기적으로 연결되어 이들로 전력을 공급한다. 전원 공급기는 수전해 스택(10)용과 전해액 공급부(20)용으로 나누어 구비될 수 있다.
수전해 스택(10)은 히터(23)에 의해 일정 온도를 유지하는 알칼리 수용액을 공급받음과 동시에 전압 인가부(30)로부터 정격 전압을 인가받는다. 알칼리 수용액의 농도는 0.2M 내지 1M일 수 있다. 수전해 스택(10)의 전기 반응은 아래와 같다.
애노드 전극: 4OH- → O2 + 2H2O + 2e- (Eo = 0.4V)
캐소드 전극: 2H2O + 2e- → 2H2 + 4OH- (Eo = -0.83V)
전체: 2H2O → 2H2 + O2 (Eo = 1.23V)
전해액인 알칼리 수용액(NaOH 또는 KOH)에서 분해된 수산화이온이 애노드 전극(13)에서 촉매 반응하여 산소, 물, 전자를 발생시키고, 전자는 외부 도선을 따라 캐소드 전극(14)으로 이동한다. 캐소드 전극(14)에서는 전자와 물이 촉매 반응하여 수소와 수산화이온을 발생시킨다.
이때 애노드 전극(13)과 캐소드 전극(14) 모두에 알칼리 수용액이 공급되거나, 애노드 전극(13)에만 알칼리 수용액이 공급될 수 있다. 후자의 경우 캐소드 전극(14)에서 건조한 수소가 생성된다.
수전해 스택(10)에서 발생된 수소는 수소 저장탱크(18)로 모이며, 수전해 스택(10)의 내부 압력을 조절하기 위한 퍼지 밸브(19)가 수전해 스택(10)에 연결 설치된다. 또한, 수전해 스택(10)에는 온도 센서(도시하지 않음)가 설치되어 수전해 스택(10)의 작동 온도를 감지한다.
전술한 전기 반응에서 애노드 전극(13)과 캐소드 전극(14)의 전위 차인 1.23V는 이론적인 전해 전압이며, 수전해 스택(10)의 정상 가동 상태에서 각 단위 셀에 인가되는 전압은 대략 1.7V 내지 2.2V일 수 있다.
수전해 스택(10)이 정상 가동 상태일 때는 중요하지 않지만 알칼리 수전해 장치(100)가 정지하여 전압 인가부(30)가 오프(off)되면, 수전해 스택(10)의 잔류 전압(또는 전류)은 수전해 스택(10)의 장기적인 성능에 영향을 미친다. 즉, 수전해 스택(10)이 무부하 상태에 노출되면 잔류 전압이 애노드 및 캐소드 전극(13, 14)의 촉매와 음이온 교환막(12)의 열화를 가속시킨다.
전압 제거부(40)는 수전해 스택(10)이 무부하 상태일 때 수전해 스택(10)과 통전되어 수전해 스택(10)의 잔류 전압(또는 전류)을 소모하는 전압 소모 장치(41)를 포함한다. 전압 소모 장치(41)는 스위치(42) 작동에 의해 수전해 스택(10)과의 통전이 제어된다. 전압 소모 장치(41)는 알칼리 수전해 장치(100)에 구비된 기계 장치이거나, 방전 저항일 수 있다.
제어부(50)는 수전해 스택(10), 전해액 공급부(20), 전압 인가부(30), 및 전압 제거부(40)와 전기적으로 연결되어 이들의 작동 상태를 감지함과 더불어 이들의 작동을 제어한다. 구체적으로, 제어부(50)는 수전해 스택(10)의 전압, 전류, 온도를 감지하고, 전압 인가부(30)의 작동을 제어하며, 퍼지 밸브(19)의 온/오프를 제어하여 수전해 스택(10)의 내부 전압을 조절한다.
또한, 제어부(50)는 전해액 공급부(20)의 히터(23)와 냉각 팬(26)의 작동을 제어하여 전해액 및 수전해 스택(10)의 온도를 조절하고, 스위치(42)를 작동시켜 전압 소모 장치(41)와 수전해 스택(10)의 통전을 제어한다. 또한, 제어부(50)는 유량 센서(27)와 연결되어 알칼리 수용액의 배출 유량을 감지하며, 이상 감지 시 알칼리 수전해 장치(100)를 셧-다운시킬 수 있다.
특히 제어부(50)는 알칼리 수전해 장치(100)의 운전 정지 시 수전해 스택(10)의 무부하 상태를 감지하고, 무부하 상태일 때 스위치(42)를 턴-온시켜 전압 소모 장치(41)가 수전해 스택(10)의 잔류 전압을 소모하여 제거하도록 한다.
도 3은 도 1에 도시한 전압 소모 장치의 제1 실시예를 나타낸 구성도이다.
도 3을 참고하면, 전압 소모 장치(41a)는 전해액 탱크(21)에 구비된 보조 히터일 수 있다. 이 경우 보조 히터는 수전해 스택(10)과 통전 시 대략 30초 내지 1분 정도 작동(방열) 후 수전해 스택(10)의 잔류 전압을 모두 소모할 수 있으며, 보조 히터에 의한 방출 열량은 크지 않다.
도 4는 도 1에 도시한 전압 소모 장치의 제2 실시예를 나타낸 구성도이다.
도 4를 참고하면, 전압 소모 장치(41b)는 전해액 공급부(20)의 방열기(25)에 구비된 냉각 팬(26)일 수 있다. 냉각 팬(26)은 기본적으로 전원 공급기의 전력에 의해 작동하며, 수전해 스택(10)과 통전 시 전원 공급기와의 연결이 차단된다. 냉각 팬(26)은 수전해 스택(10)의 잔류 전압에 의해 작동하여 잔류 전압을 소모하고, 잔류 전압을 모두 소모한 후에는 다시 전원 공급기와 연결된다.
전압 소모 장치(41a, 41b)는 전술한 보조 히터와 냉각 팬 이외에 알칼리 수전해 장치(100)에 내장된 각종 기계 장치 또는 저항으로 구성될 수 있다.
본 실시예의 알칼리 수전해 장치(100)는 전압 제거부(40)를 이용하여 수전해 스택(10)의 잔류 전압을 소모하여 제거할 수 있으므로, 수전해 스택(10)이 무부하 상태에 노출되지 않도록 하여 애노드 및 캐소드 전극(13, 14)의 촉매와 음이온 교환막(12)의 열화를 방지할 수 있고, 그 결과 수명과 내구성을 향상시킬 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 알칼리 수전해 장치의 정지 시 운전 방법을 나타낸 순서도이다.
도 1과 도 5를 참고하면, 알칼리 수전해 장치의 정지 시 운전 방법은 정지 시퀀스 시작과 동시에 전해액 탱크의 히터가 오프(off)되고, 전압 인가부의 출력 전압이 낮아지는 제1 단계(S10)를 포함한다.
제1 단계(S10)에서, 전해액 탱크(21)의 알칼리 수용액은 점진적으로 온도가 내려가며, 알칼리 수용액의 순환에 의해 수전해 스택(10)의 온도 또한 점진적으로 내려간다. 전압 인가부(30)는 수전해 스택(10)으로 인가되는 출력 전압이 점진적으로 낮아지도록 작동한다.
제1 단계(S10) 이후, 제어부(50)에서 수전해 스택(10)의 전압을 감지하여 감지 전압과 제1 기준 전압을 비교하는 제2 단계(S20)가 진행된다. 제1 기준 전압은 수전해 스택(10)에 역전압이 걸리지 않는 전압으로서, 이론적인 전해 전압(1.23V)보다 약간 높은 전압이며, 예를 들어 단위 셀당 1.3V 내지 1.5V로 설정될 수 있다.
제2 단계(S20) 이후, 감지 전압이 제1 기준 전압 이하이면 전압 인가부(30)가 오프(off)되고, 전압 소모 장치(41)가 수전해 스택(10)과 통전되어 수전해 스택(10)의 잔류 전압을 소모하는 제3 단계(S30)가 진행된다.
제3 단계(S30)에서, 제어부(50)는 감지 전압이 제1 기준 전압 이하일 때 스위치(42)를 온(on)시켜 전압 소모 장치(41)와 수전해 스택(10)을 통전시킨다. 전압 소모 장치(41)는 수전해 스택(10)의 잔류 전압에 의해 작동하여 잔류 전압을 소모한다.
제3 단계(S30)에서, 제어부(50)는 퍼지 밸브(19)를 온(on)시켜 수전해 스택(10)의 내부 압력을 낮추고, 방열기(25)의 냉각 팬(26)을 온(on)시켜 알칼리 수용액을 냉각시킨다. 전압 소모 장치(41)가 보조 히터로 구성되는 경우, 보조 히터에 의한 열량은 냉각 팬(26)에 의한 냉각 열량보다 작기 때문에 제3 단계(S30)에서 알칼리 수용액은 냉각 팬(26)에 의해 냉각된다.
제3 단계(S30) 이후, 제어부(50)에서 감지 전압과 제2 기준 전압을 비교하는 제4 단계(S40)가 진행된다. 제2 기준 전압은 이론적인 전해 전압(1.23V)보다 낮은 전압으로서, 예를 들어 1V로 설정될 수 있다.
전압 소모 장치(41)가 방열기(25)의 냉각 팬(26)으로 구성되는 경우, 냉각 팬(26)은 제3 단계(S30)에서 수전해 스택(10)의 잔류 전압에 의해 작동하다가 제4 단계(S40)에서 감지 전압이 제2 기준 전압 이하일 때 다시 전원 공급부와 연결되며, 전원 공급부로부터 전력을 받아 작동한다.
제4 단계(S40)는 감지 전압이 제2 기준 전압 이하일 때 퍼지 밸브(19)가 오프(off)되고, 제어부(50)에서 수전해 스택(10)의 온도를 감지하여 감지 온도와 설정 온도를 비교하는 과정을 더 포함할 수 있다. 정상 가동 상태에서 수전해 스택(10)의 온도는 대략 45℃ 내지 55℃이다. 설정 온도는 정상 가동 시의 온도보다 낮은 온도이며, 대략 20℃ 내지 30℃ 범위 내의 온도로 설정될 수 있다.
제3 단계(S30)에서 알칼리 수용액이 냉각되고, 알칼리 수용액의 순환에 의해 수전해 스택(10)의 온도가 내려간다. 제4 단계(S40)에서 제어부(50)가 감지한 수전해 스택(10)의 온도가 설정 온도 이하일 때, 전해액 순환 펌프(22)와 냉각 팬(26) 및 전압 소모 장치(41)가 오프(off)되는 제5 단계(S50)가 진행되며, 알칼리 수전해 장치(100)의 운전이 종료된다.
전술한 정지 시 운전 방법에 따르면, 수전해 스택(10)은 무부하 상태에 노출되지 않으며, 애노드 및 캐소드 전극(13, 14)의 촉매와 음이온 교환막(12)의 열화를 방지하여 알칼리 수전해 장치(100)의 수명과 내구성을 향상시킬 수 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.
100: 알칼리 수전해 장치 10: 수전해 스택
20: 전해액 공급부 21: 전해액 탱크
22: 전해액 순환 펌프 23: 히터
24: 수위 센서 25: 방열기
26: 냉각 팬 27: 유량 센서
30: 전압 인가부 40: 전압 제거부
41: 전압 소모 장치 42: 스위치
50: 제어부

Claims (11)

  1. 복수의 막-전극 접합체를 포함하며, 전해액 탱크로부터 공급받은 알칼리 수용액을 전기분해하여 수소와 산소를 발생시키기 위한 수전해 스택;
    상기 수전해 스택으로 전기분해에 필요한 전압을 출력하는 전압 인가부;
    상기 수전해 스택이 무부하 상태일 때 상기 수전해 스택과 통전되어 상기 수전해 스택의 잔류 전압을 소모하여 제거하는 전압 소모 장치; 및
    상기 수전해 스택, 상기 전압 인가부, 및 상기 전압 소모 장치의 작동을 제어하는 제어부를 포함하며,
    상기 전압 소모 장치는 상기 전해액 탱크에 설치된 보조 히터로 구성되는 알칼리 수전해 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 수전해 스택이 무부하 상태일 때 상기 제어부에 의해 턴-온되어 상기 전압 소모 장치와 상기 수전해 스택을 통전시키는 스위치를 더 포함하는 알칼리 수전해 장치.
  3. 복수의 막-전극 접합체를 포함하며, 방열기가 설치된 배관을 통해 전해액 탱크로부터 공급받은 알칼리 수용액을 전기분해하여 수소와 산소를 발생시키기 위한 수전해 스택;
    상기 수전해 스택으로 전기분해에 필요한 전압을 출력하는 전압 인가부;
    상기 수전해 스택이 무부하 상태일 때 상기 수전해 스택과 통전되어 상기 수전해 스택의 잔류 전압을 소모하여 제거하는 전압 소모 장치; 및
    상기 수전해 스택, 상기 전압 인가부, 및 상기 전압 소모 장치의 작동을 제어하는 제어부를 포함하며,
    상기 전압 소모 장치는 상기 방열기에 설치된 냉각 팬으로 구성되는 알칼리 수전해 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 수전해 스택이 무부하 상태일 때 상기 제어부에 의해 턴-온되어 상기 전압 소모 장치와 상기 수전해 스택을 통전시키는 스위치를 더 포함하는 알칼리 수전해 장치.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 복수의 막-전극 접합체 각각은 음이온 교환막을 포함하는 알칼리 수전해 장치.
  6. 정지 시퀀스 시작과 동시에 전해액 탱크의 히터가 오프(off)되고, 전압 인가부의 출력 전압이 낮아지는 제1 단계;
    제어부에서 수전해 스택의 전압을 감지하여 감지 전압과 제1 기준 전압을 비교하는 제2 단계;
    상기 감지 전압이 상기 제1 기준 전압 이하이면 상기 전압 인가부가 오프(off)되고, 전압 소모 장치가 상기 수전해 스택과 통전되어 상기 수전해 스택의 잔류 전압을 소모하는 제3 단계;
    상기 제어부에서 상기 감지 전압과 제2 기준 전압을 비교하는 제4 단계; 및
    상기 감지 전압이 상기 제2 기준 전압 이하이면 전해액 순환 펌프와 상기 전압 소모 장치가 오프(off)되는 제5 단계
    를 포함하는 알칼리 수전해 장치의 운전 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 수전해 스택은 음이온 교환막을 구비한 단위 셀을 포함하며,
    상기 제1 기준 전압은 상기 단위 셀의 이론적인 전해 전압보다 높고,
    상기 제2 기준 전압은 상기 단위 셀의 이론적인 전해 전압보다 낮은 알칼리 수전해 장치의 운전 방법.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 제1 단계 내지 상기 제4 단계에서, 상기 수전해 스택은 방열기가 설치된 배관을 통해 상기 전해액 탱크로부터 알칼리 수용액을 공급받으며,
    상기 제3 단계에서, 상기 전압 소모 장치는 상기 전해액 탱크에 설치된 보조 히터 또는 상기 방열기에 설치된 냉각 팬으로 구성되는 알칼리 수전해 장치의 운전 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제3 단계에서, 상기 제어부는 상기 수전해 스택에 연결 설치된 퍼지 밸브를 온(on)시켜 상기 수전해 스택의 내부 압력을 낮추며, 상기 냉각 팬을 온(on)시켜 알칼리 수용액을 냉각시키는 알칼리 수전해 장치의 운전 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제4 단계는, 상기 감지 전압이 상기 제2 기준 전압 이하일 때 상기 퍼지 밸브를 오프(off)시키고, 상기 제어부에서 상기 수전해 스택의 온도를 감지하여 감지 온도와 설정 온도를 비교하는 과정을 더 포함하는 알칼리 수전해 장치의 운전 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 제5 단계는 상기 감지 온도가 상기 설정 온도 이하일 때 수행되며,
    상기 제5 단계에서 상기 냉각 팬이 오프(off)되는 알칼리 수전해 장치의 운전 방법.
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