KR101747552B1 - Hydrogen supply system of underwater moving body having fuel cell and reactor and reaction water utilizing method using the same - Google Patents

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우일국
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Abstract

연료전지 및 개질기를 탑재한 수중운동체의 수소공급시스템 및 이를 이용한 반응수 이용방법에 관하여 개시한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 연료 및 산소를 공급받아 수소를 발생시키는 개질기; 상기 개질기에서 발생된 수소를 정제하는 수소정제기; 상기 정제된 수소를 공급받아 일정량의 수분을 지닐 수 있게 하는 가습기; 상기 가습기를 거친 수소를 공급받아 가동하는 연료전지; 및 상기 연료전지에서 생성된 미반응 가스 및 반응수를 회수하여 보관하는 개질가스 정제수 탱크 및 반응수 탱크;를 포함하며, 상기 개질가스 정제수 탱크 및 반응수 탱크에 보관된 상기 미반응 가스 및 반응수를 상기 가습기와 개질기 중 하나 이상으로 공급하는 연료전지 및 개질기를 탑재한 수중운동체의 수소공급시스템을 제공한다. A hydrogen supply system for a submersible vehicle equipped with a fuel cell and a reformer, and a method for using reaction water using the same.
According to an aspect of the present invention, there is provided a reformer comprising: a reformer for generating hydrogen by receiving fuel and oxygen; A hydrogen purifier for purifying the hydrogen generated in the reformer; A humidifier for receiving the purified hydrogen and having a predetermined amount of water; A fuel cell that operates under the supply of hydrogen through the humidifier; And a reforming gas purification tank and a reaction water tank for recovering and storing unreacted gas and reaction water generated in the fuel cell, wherein the unreacted gas stored in the reformed gas purified water tank and the reaction water tank, A reformer, and a fuel cell for supplying the reformed gas to at least one of the humidifier and the reformer.

Figure R1020150177917
Figure R1020150177917

Description

연료전지 및 개질기를 탑재한 수중운동체의 수소공급시스템 및 이를 이용한 반응수 이용 방법{HYDROGEN SUPPLY SYSTEM OF UNDERWATER MOVING BODY HAVING FUEL CELL AND REACTOR AND REACTION WATER UTILIZING METHOD USING THE SAME}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a hydrogen supply system for a submersible vehicle equipped with a fuel cell and a reformer,

본 발명의 실시예는 연료전지 및 개질기를 탑재한 수중운동체의 수소공급시스템 및 이를 이용한 반응수 이용 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 연료전지에서 생성된 미반응 수소가스 및 반응수를 가습기와 개질기로 보내 일정량을 수분을 지닐 수 있도록 하며, 개질가스가 통과하는 수소정제기에서 생성된 정제수 역시 가습기와 개질기로 보낼 수 있는 연료전지 및 개질기를 탑재한 수중운동체의 수소공급시스템 및 이를 이용한 반응수 이용 방법에 관한 것이다.
[0001] The present invention relates to a hydrogen supply system for a submersible vehicle equipped with a fuel cell and a reformer, and a method of using the same. More particularly, And the purified water generated in the hydrogen purifier through which the reformed gas passes can also be sent to the humidifier and the reformer. The hydrogen supply system of the underwater vehicle equipped with the fuel cell and the reformer, .

수중운동체는 잠수함 등을 포함하는 개념으로서, 수중을 잠항할 수 있으며, 이를 위해 함내의 전원을 공급받아 동작하는 추진모터 등에 의해 회전력이 발생되고, 이 회전력이 프로펠러까지 전달되어 추진력을 발생시킨다. Submersible motors are submersible in submersible, and can be submerged underwater. For this purpose, a rotating force is generated by a propulsion motor that operates with power supplied from the cabin, and the rotational force is transmitted to the propeller to generate propulsive force.

연료전지는 연료의 산화에 의해 생기는 화학적 에너지를 직접 전기적 에너지로 변환시키는 장치로서, 수소와 같은 기체 반응물질을 외부에서 연속적으로 공급하여 전기의 생성을 도모하고, 반응 후 생성물질은 연속적으로 외부로 배출시킬 수 있다. 즉, 연료전지는 고효율의 무공해 발전장치이다. BACKGROUND ART A fuel cell is a device for directly converting chemical energy generated by oxidation of a fuel into electrical energy. The fuel cell is continuously supplied with a gas reactant such as hydrogen from the outside to generate electricity. Can be discharged. That is, the fuel cell is a high-efficiency, pollution-free power generation device.

이러한 연료전지를 사용하는 수중운동체의 경우, 개질기(Reformer)를 이용하여 수소를 생산하는 방식이 알려져 있는데, 상기 개질기는 탄화수소 계열 혹은 알코올 계열 연료를 수증기 및 산소와 촉매 반응을 통해 수소를 발생하는 장치를 말한다. In the case of an underwater vehicle using such a fuel cell, a method of producing hydrogen using a reformer is known. The reformer is a device that generates hydrogen through a catalytic reaction with steam and oxygen, such as a hydrocarbon- .

도 1은 종래의 연료전지 및 개질기를 탑재한 수중운동체의 수소공급시스템의 개념도이다. 1 is a conceptual diagram of a conventional hydrogen supply system for an underwater vehicle equipped with a fuel cell and a reformer.

연료전지(50)는 수중운동체의 잠항기간을 늘리기 위한 수단으로 사용되며 수소 저장형 및 개질기형으로 나눠진다. 개질기(10)는 탑재된 화석연료를 연료전지(50)에서 사용하는 수소로 개질하여 상기 연료전지(50)에 공급하는 역할을 하게 된다. 이를 위해 산소탱크(11)로부터 산소를 공급받으며, 연료 탱크(12)로부터 연료를 공급받으며, 청수 탱크(13)로부터 물, 즉 증류수를 공급받는다. 즉, 상기 개질기(10)가 연료를 개질할 때에는 반드시 일정량의 수분이 필요하며, 이를 위하여 함내에 구비된 증류수를 상기 개질기(10)에 공급한다. 한편, 상기 연료전지(50)에 공급되는 수소와 산소의 경우에도 일정량의 수분을 지니도록 요구되어, 상기 연료전지(50)에 공급되는 수소 및 산소 공급라인은 가습기(40)와 연결되어 일정량의 수분을 지니도록 되어 있다. 이와 같은 연유에 따라, 수중운동체 내에는 일정량 이상의 청수를 함내에 보관하기 위해 청수 탱크(13)가 반드시 구비되어야 하며, 순수한 물이 필요한 상황에는 일반적인 청수가 아닌 증류수가 이용된다. The fuel cell 50 is used as a means for increasing the submergence period of an underwater vehicle and is divided into a hydrogen storage type and a reformer type. The reformer 10 reforms the mounted fossil fuel into hydrogen used in the fuel cell 50 and supplies the reformed fuel to the fuel cell 50. To this end, oxygen is supplied from the oxygen tank 11, fuel is supplied from the fuel tank 12, and water, that is, distilled water is supplied from the fresh water tank 13. That is, when the reformer 10 reforms the fuel, a certain amount of water is necessarily required. To this end, distilled water provided in the compartment is supplied to the reformer 10. In the meantime, hydrogen and oxygen supplied to the fuel cell 50 are required to have a certain amount of moisture. The hydrogen and oxygen supply lines supplied to the fuel cell 50 are connected to the humidifier 40, It is designed to have moisture. In accordance with the above-mentioned drawbacks, a fresh water tank 13 must be provided in order to store more than a predetermined amount of fresh water in the underwater vehicle. Distilled water, which is not ordinary fresh water, is used in cases where pure water is required.

그런데 상기 개질기(10)에서 개질된 개질가스의 경우, 수소의 함량을 높이기 위해 수소정제기(30)를 통해 수소 순도가 높여지고, 개질가스에 포함된 여분의 수분은 정제수 탱크에 저장된다. 이와 함께 연료전지(50)에서는 수소 및 산소를 반응시켜 전력을 생산하고 나면 연료전지(50)에서 미처 반응하지 못한 소량의 미반응 가스와 수소와 산소 결합으로 인해 반응수가 생성된다. 이렇게 생성된 미반응 가스 및 반응수는 함 내의 반응수 탱크(60)에 보관된다. 다만, 미반응 가스 및 반응수를 보다 효과적으로 활용할 수 있는 방안이 필요한 실정이다.
However, in the case of the reformed gas reformed in the reformer 10, hydrogen purity is increased through the hydrogen purifier 30 to increase the content of hydrogen, and extra water contained in the reformed gas is stored in the purified water tank. At the same time, the fuel cell 50 reacts with hydrogen and oxygen to produce electric power. Then, a small amount of unreacted gas, which has not reacted in the fuel cell 50, and hydrogen and oxygen are combined to generate reaction water. The unreacted gas and the generated reaction water are stored in the reaction water tank 60 in the compartment. However, there is a need for a method that can more effectively utilize the unreacted gas and the reaction water.

잠수함(대한민국 공개특허공보 제10-2009-0101089호)Submarine (Korean Patent Publication No. 10-2009-0101089)

본 발명의 목적은, 연료전지에서 생성된 미반응 수소가스 및 반응수를 가습기와 개질기로 보내 일정량을 수분을 지닐 수 있도록 하며, 개질가스가 통과하는 수소정제기에서 생성된 정제수 역시 가습기와 개질기로 보낼 수 있는 연료전지 및 개질기를 탑재한 수중운동체의 수소공급시스템 및 이를 이용한 반응수 이용 방법을 제공하는데 있다.
An object of the present invention is to provide an apparatus and a method for supplying unreacted hydrogen gas and reactive water generated in a fuel cell to a humidifier and a reformer so that a predetermined amount of water can be supplied to the humidifier and a reformer, The present invention provides a hydrogen supply system for an underwater vehicle equipped with a fuel cell and a reformer, and a method for using the same.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 과제(들)로 제한되지 않으며, 여기서 언급되지 않은 또 다른 과제(들)은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
The problems to be solved by the present invention are not limited to the above-mentioned problem (s), and another problem (s) not mentioned here will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.

본 발명의 일 측면에 따르면, 연료 및 산소를 공급받아 수소를 발생시키는 개질기; 상기 개질기에서 발생된 수소를 정제하는 수소정제기; 상기 정제된 수소를 공급받아 일정량의 수분을 지닐 수 있게 하는 가습기; 상기 가습기를 거친 수소를 공급받아 가동하는 연료전지; 및 상기 연료전지에서 생성된 미반응 가스 및 반응수를 회수하여 보관하는 개질가스 정제수 탱크 및 반응수 탱크;를 포함하며, 상기 개질가스 정제수 탱크 및 반응수 탱크에 보관된 상기 미반응 가스 및 반응수를 상기 가습기와 개질기 중 하나 이상으로 공급하는 연료전지 및 개질기를 탑재한 수중운동체의 수소공급시스템을 제공한다. According to an aspect of the present invention, there is provided a reformer comprising: a reformer for generating hydrogen by receiving fuel and oxygen; A hydrogen purifier for purifying the hydrogen generated in the reformer; A humidifier for receiving the purified hydrogen and having a predetermined amount of water; A fuel cell that operates under the supply of hydrogen through the humidifier; And a reforming gas purification tank and a reaction water tank for recovering and storing unreacted gas and reaction water generated in the fuel cell, wherein the unreacted gas stored in the reformed gas purified water tank and the reaction water tank, A reformer, and a fuel cell for supplying the reformed gas to at least one of the humidifier and the reformer.

상기 수소정제기에서 생성된 정제수는 상기 개질가스 정제수 탱크 및 반응수 탱크로 공급되어 보관되거나, 또는 상기 가습기와 개질기 중 하나 이상으로 공급될 수 있다. The purified water produced in the hydrogen purifier may be supplied to the reformed gas purified water tank and the reaction water tank and stored or may be supplied to at least one of the humidifier and the reformer.

상기 수중운동체 내부에 구비되며, 상기 개질기에 공급되는 탄화수소 계열 또는 알코올 계열 연료를 저장하는 연료탱크와, 상기 수중운동체 내부에 구비되며, 상기 개질기에 공급되는 산소를 저장하는 산소탱크를 포함한다. A fuel tank provided in the underwater vehicle for storing a hydrocarbon-based or alcohol-based fuel supplied to the reformer; and an oxygen tank provided in the underwater vehicle for storing oxygen supplied to the reformer.

상기 가습기는, 상기 연료전지로부터 생성된 미반응 가스 중 미반응 수소가스를 공급받는 수소 가습기와, 미반응 산소가스를 공급받는 산소 가습기를 포함한다. The humidifier includes a hydrogen humidifier that receives unreacted hydrogen gas from the unreacted gas generated from the fuel cell, and an oxygen humidifier that receives unreacted oxygen gas.

한편, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 연료전지 및 개질기를 탑재한 수중운동체의 수소공급시스템을 이용한 반응수 이용 방법으로서, (a) 상기 연료전지에서 생성된 미반응 가스 및 반응수를 회수하여 상기 개질가스 정제수 탱크 및 반응수 탱크에 보관하는 단계; 및 (b) 상기 미반응 가스 및 반응수를 상기 개질기와 가습기 중 하나 이상으로 공급하는 단계;를 포함하는 연료전지 및 개질기를 탑재한 수중운동체의 수소공급시스템을 이용한 반응수 이용 방법을 제공한다.According to another embodiment of the present invention, there is provided a method for using reactive water using a hydrogen supply system for a submersible vehicle equipped with a fuel cell and a reformer, the method comprising: (a) recovering unreacted gas and reaction water generated in the fuel cell Storing in the reformed gas purified water tank and the reaction water tank; And (b) supplying the unreacted gas and the reactant water to at least one of the reformer and the humidifier, and a method of using the reactant water using the hydrogen supply system of the underwater vehicle equipped with the reformer.

또한, (c) 상기 수소정제기에서 생성된 정제수를 상기 개질가스 정제수 탱크 및 반응수 탱크에 보관하거나 또는 상기 가습기와 개질기 중 하나 이상으로 공급하는 단계;를 더 포함한다.
(C) storing purified water produced in the hydrogen purifier in at least one of the humidifier and the reformer, in the reformed gas purified water tank and the reaction water tank.

본 발명에 의하면, 연료전지에서 생성된 미반응 수소가스 및 반응수를 가습기와 개질기로 보내 일정량을 수분을 지닐 수 있도록 하며, 개질가스가 통과하는 수소정제기에서 생성된 정제수 역시 가습기와 개질기로 보낼 수 있는 장점이 있다. According to the present invention, the unreacted hydrogen gas and the reaction water generated in the fuel cell can be sent to the humidifier and the reformer to have a certain amount of water, and the purified water generated in the hydrogen refiner through which the reformed gas passes can also be sent to the humidifier and the reformer There is an advantage.

이에 따라, 본 발명에 의하면 개질가스 정제수 탱크 및 반응수 탱크의 물을 가습기 및 개질기에 재활용할 수 있어 별도의 청수탱크 크기를 최소화 할 수 있으며, 개질 가스 정제수 탱크/반응수 탱크의 크기를 최소화 할 수 있는 장점이 있다. Therefore, according to the present invention, water in the reformed gas purified water tank and the reaction water tank can be recycled to the humidifier and the reformer, thereby minimizing the size of the separate fresh water tank and minimizing the size of the reformed gas purified water tank / There are advantages to be able to.

또한, 본 발명에 의하면 함내 미반응 가스를 최소화하고, 연료전지의 효율을 증대시켜 수중운동체의 잠항기간을 증대시킬 수 있으며, 안전성이 확보되는 장점이 있다. In addition, according to the present invention, it is possible to minimize the unreacted gas in the tank, increase the efficiency of the fuel cell, increase the durability period of the underwater vehicle, and secure safety.

도 1은 종래의 연료전지 및 개질기를 탑재한 수중운동체의 수소공급시스템을 설명하기 위해 도시한 개념도이다. .
도 2는 본 발명의 실시예에 따라 연료전지 및 개질기를 탑재한 수중운동체의 수소공급시스템 및 이를 이용한 반응수 이용 방법을 설명하기 위해 도시한 개념도이다. 1 is a conceptual diagram illustrating a hydrogen supply system of a conventional underwater vehicle equipped with a fuel cell and a reformer. .
FIG. 2 is a conceptual diagram illustrating a hydrogen supply system for a submersible vehicle equipped with a fuel cell and a reformer according to an embodiment of the present invention, and a method of using reaction water using the same.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The advantages and features of the present invention and the manner of achieving them will become apparent with reference to the embodiments described in detail below with reference to the accompanying drawings. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. Rather, these embodiments are provided so that this disclosure will be thorough and complete, and will fully convey the scope of the invention to those skilled in the art. To fully disclose the scope of the invention to those skilled in the art, and the invention is only defined by the scope of the claims. Like reference numerals refer to like elements throughout the specification.

그리고 본 발명의 실시예들을 설명함에 있어서 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명의 실시예에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
In the following description of the present invention, a detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the subject matter of the present invention rather unclear. The following terms are defined in consideration of the functions in the embodiments of the present invention, which may vary depending on the intention of the user, the intention or the custom of the operator. Therefore, the definition should be based on the contents throughout this specification.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들에 따른 연료전지 및 개질기를 탑재한 수중운동체의 수소공급시스템 및 이를 이용한 반응수 이용 방법에 관하여 구체적으로 살펴보기로 한다. DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, a hydrogen supply system for a submersible vehicle equipped with a fuel cell and a reformer according to embodiments of the present invention, and a method for using reaction water using the same will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 2는 본 발명의 실시예에 따라 연료전지 및 개질기를 탑재한 수중운동체의 수소공급시스템 및 이를 이용한 반응수 이용 방법을 설명하기 위해 도시한 개념도이다. FIG. 2 is a conceptual diagram illustrating a hydrogen supply system for a submersible vehicle equipped with a fuel cell and a reformer according to an embodiment of the present invention, and a method of using reaction water using the same.

도 2를 참조하면, 도시된 수중운동체의 수소공급시스템(100)은 개질기(110), 수소정제기(130), 가습기(140), 연료전지(150), 개질가스 정제수 탱크 및 반응수 탱크(160)를 포함한다. Referring to FIG. 2, the illustrated hydrogen supply system 100 for an underwater vehicle includes a reformer 110, a hydrogen purifier 130, a humidifier 140, a fuel cell 150, a reformed gas purified water tank, and a reaction water tank 160 ).

상기 개질기(110)는 연료 및 산소를 공급받아 수소를 발생시킨다. 이를 위해 산소탱크(111)와 연료탱크(112)가 구비될 수 있다. 연료탱크(112)는 수중운동체 내에서 화석연료, 예를 들면, 탄화수소 계열 또는 알코올 계열 연료로서 메탄, 메탄올, 에탄올, 가솔린 등을 저장할 수 있으며, 이에 한정되지 않는다. The reformer 110 generates hydrogen by receiving fuel and oxygen. For this purpose, an oxygen tank 111 and a fuel tank 112 may be provided. Fuel tank 112 may store, but is not limited to, fossil fuels, such as hydrocarbon-based or alcohol-based fuels, in methane, methanol, ethanol, gasoline,

상기 수소정제기(130)는 상기 개질기(110)에서 발생된 수소를 고순도로 정제하는 기능을 제공한다. The hydrogen purifier 130 provides a function of purifying the hydrogen generated in the reformer 110 with high purity.

상기 가습기(140)는 상기 정제된 수소를 공급받아 일정량의 수분을 지닐 수 있게 해주는 장치이다. The humidifier 140 is a device for receiving the purified hydrogen and having a predetermined amount of moisture.

상기 연료전지(150)는 상기 가습기(140)를 거친 수소를 공급받아 가동되며, 수중운동체에 필요한 전기에너지를 제공한다. The fuel cell 150 is operated by supplying hydrogen through the humidifier 140, and provides electric energy required for the underwater vehicle.

한편, 이러한 연료전지(150)의 가동에 따른 전기화학적 반응 후에는 미반응 가스 및 반응수가 생성되는데, 이를 회수하여 보관하기 위해 개질가스 정제수 탱크 및 반응수 탱크(160)가 구비될 수 있다. The unreacted gas and the reactive water are generated after the electrochemical reaction due to the operation of the fuel cell 150. The reformed gas purified water tank and the reaction water tank 160 may be provided to recover and store the unreacted gas and the reactive water.

이와 같이 구성됨에 따라, 상기 개질가스 정제수 탱크 및 반응수 탱크(160)에 보관된 미반응 가스 및 반응수는 가습기(140)와 개질기(110) 중 하나 이상으로 공급되어 필요한 수분으로 이용될 수 있다. 이로 인하여 별도의 청수 탱크의 사용을 줄이거나 크기를 최소화할 수 있는 장점이 있으며, 이와 함께 개질가스 정제수 탱크 및 반응수 탱크(160)의 크기도 줄일 수 있다. 또한, 함내의 미반응 가스를 최소화하고 연료전지의 효율을 증대시킬 수 있어 수중운동체의 잠항기간 증대 및 안정성을 증가시킬 수 있다. The unreacted gas and the reactive water stored in the reformed gas purified water tank and the reaction water tank 160 may be supplied to at least one of the humidifier 140 and the reformer 110 and used as necessary moisture . Accordingly, the use of separate fresh water tanks can be reduced or the size thereof can be minimized, and the size of the reformed gas purified water tank and the reaction water tank 160 can be reduced. In addition, the unreacted gas in the vessel can be minimized and the efficiency of the fuel cell can be increased, thereby increasing the durability period and stability of the underwater vehicle.

한편, 상기 가습기(140)는 상기 연료전지(150)로부터 생성된 미반응 가스 중 미반응 수소가스를 공급받는 수소 가습기(미도시)와, 미반응 산소가스를 공급받는 산소 가습기(미도시)를 포함할 수 있는데, 반드시 이에 제한되지 않는다.
The humidifier 140 includes a hydrogen humidifier (not shown) for receiving unreacted hydrogen gas from the unreacted gas generated from the fuel cell 150 and an oxygen humidifier (not shown) for receiving unreacted oxygen gas But is not necessarily limited thereto.

또한, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 전술한 연료전지 및 개질기를 탑재한 수중운동체의 수소공급시스템을 이용한 반응수 이용 방법을 제공할 수 있다. Further, according to another embodiment of the present invention, it is possible to provide a method of using the reaction water using the hydrogen supply system of the underwater vehicle on which the fuel cell and the reformer are mounted.

먼저, 상기 연료전지에서 생성된 미반응 가스 및 반응수를 회수하여 상기 개질가스 정제수 탱크 및 반응수 탱크에 보관하는 단계가 수행될 수 있다. First, the unreacted gas and the reaction water generated in the fuel cell may be recovered and stored in the reformed gas purified water tank and the reaction water tank.

다음으로, 상기 미반응 가스 및 반응수를 상기 개질기와 가습기 중 하나 이상으로 공급하는 단계가 수행될 수 있다. Next, the step of supplying the unreacted gas and the reaction water to at least one of the reformer and the humidifier may be performed.

그 다음으로, 상기 수소정제기에서 생성된 정제수를 상기 개질가스 정제수 탱크 및 반응수 탱크에 보관하거나 또는 상기 가습기와 개질기 중 하나 이상으로 공급하는 단계가 수행될 수 있다. Next, the purified water generated in the hydrogen purifier may be stored in the reformed gas purified water tank and the reaction water tank, or may be supplied to at least one of the humidifier and the reformer.

도 2를 참조하면, 상기 연료전지(150)는 수중운동체의 잠항기간을 늘리기 위한 수단으로 사용될 수 있다. 그리고 상기 개질기(110)는 탑재된 화석연료를 연료전지(150)에서 사용하는 수소로 개질하여 상기 연료전지(150)에 공급하는 역할을 담당한다. 상기 개질기(110)에 산소를 공급하도록 산소탱크(111)가 구비될 수 있으며, 이와 함께 상기 개질기(110)에 연료를 공급하도록 연료탱크(112)가 구비될 수 있다. Referring to FIG. 2, the fuel cell 150 may be used as a means for increasing the duration of submergence of an underwater vehicle. The reformer 110 reforms the mounted fossil fuel into hydrogen used in the fuel cell 150 and supplies the reformed fuel to the fuel cell 150. An oxygen tank 111 may be provided to supply oxygen to the reformer 110 and a fuel tank 112 may be provided to supply fuel to the reformer 110.

상기 개질기(110)를 통해 연료의 개질 반응이 이루어질 경우에는 일정량의 수분이 필요하다. 그리고 상기 연료전지(150)에 공급되는 수소와 산소의 경우에도 일정량의 수분이 요구된다. 이를 위해 상기 연료전지(150)에 공급되는 수소 및 산소 공급라인은 가습기(140)와 연결되어 일정량의 수분을 지닐 수 있게 구성되어 있다. When the reforming reaction of the fuel is performed through the reformer 110, a certain amount of moisture is required. Also, in the case of hydrogen and oxygen supplied to the fuel cell 150, a certain amount of moisture is required. The hydrogen and oxygen supply lines supplied to the fuel cell 150 are connected to the humidifier 140 so as to have a predetermined amount of water.

본 발명의 경우, 상기 개질기(110)에 필요한 수분과 상기 가습기(140)에서 필요한 수분을 상기 연료전지(150)의 미반응 가스 및 반응수, 더 구체적으로 설명하면 상기 개질가스 정제수 탱크 및 반응수 탱크(160)에 보관된 미반응 가스 및 반응수를 통해 공급 받을 수 있다. In the case of the present invention, the moisture required for the reformer 110 and the moisture required for the humidifier 140 will be described in more detail with reference to the unreacted gas and the reactive water of the fuel cell 150, The unreacted gas stored in the tank 160 and the reaction water.

또한, 상기 개질기(110)에서 개질된 개질가스의 경우, 수소의 함량을 높이기 위해 수소정제기(130)를 통해 수소 순도가 높여지고, 개질가스에 포함된 여분의 수분은 정제수로 별도 보관될 수 있다. 본 발명에 따르면, 상기 수소정제기(130)에서 생성된 정제수 역시, 개질가스 정제수 탱크 및 반응수 탱크(150)로 보내 보관시키거나 또는 별도의 보관 과정을 거치지 않고서 상기 개질기(110)와 가습기(140) 중 하나 이상으로 공급하여 개질기(110) 및 가습기(140)에서 필요로 하는 수분으로 이용할 수 있다. In addition, in the case of the reformed gas modified by the reformer 110, hydrogen purity is increased through the hydrogen purifier 130 to increase the content of hydrogen, and extra water contained in the reformed gas can be separately stored as purified water . The purified water generated in the hydrogen purifier 130 may be sent to the reformed gas purifier tank and the reaction water tank 150 or may be stored in the reformer 110 and the humidifier 140 ) And may be used as moisture required by the reformer 110 and the humidifier 140.

상술한 바와 같이, 본 발명의 구성 및 작용에 따르면, 연료전지에서 생성된 미반응 수소가스 및 반응수를 가습기와 개질기로 보내 일정량을 수분을 지닐 수 있도록 하며, 개질가스가 통과하는 수소정제기에서 생성된 정제수 역시 가습기와 개질기로 보낼 수 있는 장점이 있다. As described above, according to the structure and operation of the present invention, the unreacted hydrogen gas and the reaction water generated in the fuel cell can be sent to the humidifier and the reformer to have a certain amount of water, The purified water can also be sent to the humidifier and the reformer.

이에 따라, 개질가스 정제수 탱크 및 반응수 탱크의 물을 가습기 및 개질기에 재활용할 수 있어 별도의 청수탱크 크기를 최소화 할 수 있으며, 개질 가스 정제수 탱크/반응수 탱크의 크기를 최소화 할 수 있는 장점이 있다. As a result, the water of the reformed gas purified water tank and the water of the reaction water tank can be recycled to the humidifier and the reformer, thereby minimizing the size of the separate fresh water tank and minimizing the size of the reformed gas purified water tank / have.

또한, 함내 미반응 가스를 최소화하고, 연료전지의 효율을 증대시켜 수중운동체의 잠항기간을 증대시킬 수 있으며, 안전성이 확보되는 장점이 있다. In addition, there is an advantage that the unreacted gas in the vessel can be minimized, the efficiency of the fuel cell can be increased, the duration of submergence of the underwater vehicle can be increased, and safety can be secured.

지금까지 본 발명인 연료전지 및 개질기를 탑재한 수중운동체의 수소공급시스템 및 이를 이용한 반응수 이용 방법에 관하여 바람직한 실시예들을 참조하여 설명하였다. The hydrogen supplying system of the underwater vehicle equipped with the fuel cell and the reformer and the method of using the reaction water using the fuel cell and the reformer according to the present invention have been described with reference to the preferred embodiments.

전술된 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 본 발명의 범위는 전술된 상세한 설명보다는 후술될 특허청구범위에 의해 나타내어질 것이다. 그리고 이 특허청구범위의 의미 및 범위는 물론, 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 및 변형 가능한 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
The foregoing embodiments are to be considered in all respects as illustrative and not restrictive, the scope of the invention being indicated by the appended claims rather than the foregoing description. It is intended that all changes and modifications that come within the meaning and range of equivalency of the claims are to be embraced within their scope.

100: 수중운동체의 반응수 이용 시스템
110: 개질기
111: 산소탱크
112: 연료탱크
130: 수소정제기
140: 가습기
150: 연료전지
160: 개질가스 정제수 탱크 및 반응수 탱크100: Reaction water using system of underwater vehicle
110: reformer
111: oxygen tank
112: Fuel tank
130: Hydrogen purifier
140: Humidifier
150: Fuel cell
160: reformed gas purified water tank and reaction water tank

Claims (6)

연료 및 산소를 공급받아 수소를 발생시키는 개질기;
상기 개질기에서 발생된 수소를 정제하는 수소정제기;
상기 정제된 수소를 공급받아 일정량의 수분을 지닐 수 있게 하는 가습기;
상기 가습기를 거친 수소를 공급받아 가동하는 연료전지; 및
상기 연료전지에서 생성된 미반응 가스 및 반응수를 회수하여 보관하는 개질가스 정제수 탱크 및 반응수 탱크;를 포함하며,
상기 개질가스 정제수 탱크 및 반응수 탱크에 보관된 상기 미반응 가스 및 반응수를 상기 가습기와 개질기 중 하나 이상으로 공급하도록 구성되고,
상기 수소정제기에서 생성된 정제수는 상기 개질가스 정제수 탱크 및 반응수 탱크로 공급되어 보관되거나, 또는 상기 가습기와 개질기 중 하나 이상으로 공급되며,
상기 가습기는, 상기 연료전지로부터 생성된 미반응 가스 중 미반응 수소가스를 공급받는 수소 가습기와, 미반응 산소가스를 공급받는 산소 가습기를 포함하는 연료전지 및 개질기를 탑재한 수중운동체의 수소공급시스템.
A reformer for generating hydrogen by receiving fuel and oxygen;
A hydrogen purifier for purifying the hydrogen generated in the reformer;
A humidifier for receiving the purified hydrogen and having a predetermined amount of water;
A fuel cell that operates under the supply of hydrogen through the humidifier; And
A reformed gas purifying water tank and a reaction water tank for collecting and storing the unreacted gas and the reaction water generated in the fuel cell,
And supplying the unreacted gas and the reaction water stored in the reformed gas purified water tank and the reaction water tank to at least one of the humidifier and the reformer,
The purified water produced in the hydrogen purifier is supplied to and stored in the reformed gas purified water tank and the reaction water tank or is supplied to at least one of the humidifier and the reformer,
The humidifier includes a fuel cell including a hydrogen humidifier supplied with unreacted hydrogen gas from the unreacted gas generated from the fuel cell, an oxygen humidifier supplied with unreacted oxygen gas, and a hydrogen supply system .
삭제delete 제1항에 있어서,
상기 수중운동체 내부에 구비되며, 상기 개질기에 공급되는 탄화수소 계열 또는 알코올 계열 연료를 저장하는 연료탱크와,
상기 수중운동체 내부에 구비되며, 상기 개질기에 공급되는 산소를 저장하는 산소탱크를 포함하는 연료전지 및 개질기를 탑재한 수중운동체의 수소공급시스템.
The method according to claim 1,
A fuel tank provided in the underwater vehicle for storing a hydrocarbon-based or alcohol-based fuel supplied to the reformer;
And an oxygen tank which is provided in the underwater vehicle and stores oxygen supplied to the reformer, and a reformer.
삭제delete 제1항 또는 제3항의 연료전지 및 개질기를 탑재한 수중운동체의 수소공급시스템을 이용한 반응수 이용 방법으로서,
(a) 상기 연료전지에서 생성된 미반응 가스 및 반응수를 회수하여 상기 개질가스 정제수 탱크 및 반응수 탱크에 보관하는 단계; 및
(b) 상기 미반응 가스 및 반응수를 상기 개질기와 가습기 중 하나 이상으로 공급하는 단계;를 포함하는 연료전지 및 개질기를 탑재한 수중운동체의 수소공급시스템을 이용한 반응수 이용 방법.
A method for using a reaction water using a hydrogen supply system of an underwater vehicle equipped with the fuel cell and the reformer according to claim 1 or 3,
(a) recovering unreacted gas and reaction water generated in the fuel cell and storing the unreacted gas and the reaction water in the reformed gas purified water tank and the reaction water tank; And
(b) supplying the unreacted gas and the reactant water to at least one of the reformer and the humidifier, and a method of using the reactant water using the hydrogen supply system of the underwater vehicle equipped with the reformer.
제5항에 있어서,
(c) 상기 수소정제기에서 생성된 정제수를 상기 개질가스 정제수 탱크 및 반응수 탱크에 보관하거나 또는 상기 가습기와 개질기 중 하나 이상으로 공급하는 단계;를 더 포함하는 연료전지 및 개질기를 탑재한 수중운동체의 수소공급시스템을 이용한 반응수 이용 방법.6. The method of claim 5,
(c) storing the purified water produced in the hydrogen purifier in at least one of the humidifier and the reformer, or storing the purified water in the reformed gas purified water tank and the reaction water tank, or supplying the purified water to at least one of the humidifier and the reformer. A method of using a reaction water using a hydrogen supply system.
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