KR101777600B1 - Fuel cell power generation for a ship - Google Patents

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Abstract

본 발명은 물분자가 저분자 가스를 포획하고 있는 형태의 가스 수화물(Gas Hydrate)을 연료공급원으로 이용하는 선박용 연료전지 발전 시스템에 관한 것으로, 물분자가 저분자 가스를 포획한 형태의 가스수화물(Gas Hydrate)을 저장하는 가스수화물저장장치 및 상기 가스수화물저장탱크로부터 연료 기체를 공급받아 전기에너지를 생산하는 연료전지발전부를 포함하는 것을 기술적 특징으로 하며, 고가의 연료저장 설비를 구축 없이, 연료전지 시스템을 효율적으로 가동하는 것을 기술적 목적으로 한다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a marine fuel cell power generation system using a gas hydrate in which a water molecule captures a low molecular gas as a fuel supply source and a gas hydrate in which a water molecule captures a low molecular gas, And a fuel cell power generation unit that receives the fuel gas from the gas hydrate storage tank and generates electric energy. The fuel cell power generation unit includes a fuel cell power generation unit To operate as a technical purpose.

Figure R1020100129358
Figure R1020100129358

Description

선박용 연료전지 발전 시스템{Fuel cell power generation for a ship}[0001] Fuel Cell Power Generation System [

본 발명은 선박용 연료전지의 가동 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 물분자가 저분자 가스를 포획하고 있는 형태의 가스 수화물(Gas Hydrate)을 연료공급원으로 이용하는 선박용 연료전지 발전 시스템에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a marine fuel cell power generation system, and more particularly to a marine fuel cell power generation system using a gas hydrate in which water molecules capture a low-molecular gas as a fuel supply source.

일반적으로 가스수화물(Gas Hydrate)은 물과 저분자량의 가스가 고압, 저온에서 물리적 결합에 의해 고체상태의 결정으로 생성되는 화합물을 말한다.Generally, gas hydrate refers to a compound in which water and a gas having a low molecular weight are produced in a solid state crystal by physical bonding at a high pressure and a low temperature.

가스수화물의 대표적인 물질로는 메탄, 에탄, 프로판과 같은 천연가스 성분과 수소, 질소, 산소, 이산화탄소와 같은 저분자량 가스를 들 수 있다.Representative materials for gas hydrates include natural gas components such as methane, ethane, and propane, and low molecular weight gases such as hydrogen, nitrogen, oxygen, and carbon dioxide.

이러한 가스수화물은 차세대 에너지 저장매체로 각광받으며, 활발한 연구가 진행되고 있다.Such gas hydrates are attracting attention as next generation energy storage media, and active research is underway.

또한 연료전지 발전 시스템에 사용되는 종래의 연료전지는 이온전도성 전해질과 그 양면에 위치한 캐소드(cathode) 및 어노드(anode)로 형성되어, 캐소드에서 산소의 환원반응에 의해 생성된 산소이온이 전해질을 통해 어노드로 이동하고, 다시 어노드에 공급된 수소와 반응하여, 물을 생성하게 된다.In addition, a conventional fuel cell used in a fuel cell power generation system is formed of an ion conductive electrolyte and a cathode and an anode disposed on both sides of the ion conductive electrolyte, so that oxygen ions generated by the reduction reaction of oxygen in the cathode And then reacts with the hydrogen supplied to the anode to generate water.

이러한 선박용 연료전지는 작동온도가 300℃ 이하인 것을 저온형이라 하고,　 그 이상인 것을 고온형이라고 하며, 귀금속 촉매를 사용하지 않는 고온형의 용융탄산염 연료 전지를 제2세대 라하고 보다 높은 효율로 발전하는 고체전해질 연료전지를 제3세대 연료전지라고 한다. Such a marine fuel cell is referred to as a low temperature type in which the operating temperature is 300 ° C or less and a high temperature type in which the operating temperature is higher than 300 ° C. Solid electrolyte fuel cells are referred to as third generation fuel cells.

종래의 연료전지 발전 시스템(40)은 [도 3]에 도시된 바와 같이, 수소저장장치(41), 감압장치(42, 47), 어노드가습기(43), 순수처리장치(44), 산소저장장치(45), 기화기(46), 캐소드가습기(48) 및 저온형(고분자 전해질형) 연료전지(49)를 포함하며, 연료인 수소를 저장하기 위해, 상기 수소저장장치(41)는 수소 저장을 위해 고압수소탱크 또는 수소저장합금을 이용하며, 공기극으로 산소를 공급하기 위해 상기 산소저장장치(45)에 고압산소 또는 액화산소를 저장하여, 공급하였다.3, a conventional fuel cell power generation system 40 includes a hydrogen storage device 41, decompression devices 42 and 47, anode humidifier 43, a pure water treatment device 44, oxygen The hydrogen storage device 41 includes a storage device 45, a vaporizer 46, a cathode humidifier 48, and a low temperature (polyelectrolyte type) fuel cell 49, A high-pressure hydrogen tank or a hydrogen storage alloy is used for storage, and high-pressure oxygen or liquefied oxygen is stored and supplied to the oxygen storage device 45 to supply oxygen to the air electrode.

이러한 종래의 연료전지 발전 시스템(40)은 수소저장을 위하여, 고가의 고압탱크 또는 수소저장합금 설비를 구비해야 하며, 산소저장을 위해 초저온 설비를 구비해야 하는 단점이 있다.Such a conventional fuel cell power generation system 40 has a disadvantage of requiring an expensive high-pressure tank or a hydrogen storage alloy facility for hydrogen storage, and a cryogenic facility for oxygen storage.

또한, 감압장치(42, 47)와 액화산소를 기화하기 위한 기화기(46) 설비를 구비해야 하는 문제점이 있다.In addition, there is a problem that the decompression devices 42 and 47 and the vaporizer 46 for vaporizing liquefied oxygen must be provided.

더불어, 종래 연료전지 발전 시스템(40)은 저온형 연료전지 특성상 가습시키기 위한 별도의 물을 공급해주어야 하는 문제점이 있다.In addition, the conventional fuel cell power generation system 40 has a problem in that it needs to supply separate water for humidification due to the characteristics of the low temperature type fuel cell.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로,The present invention has been proposed in order to solve the above-mentioned problems,

본 발명에 따른 선박용 연료전지 발전 시스템의 목적은 물분자가 저분자 가스를 포획한 고체 물질인 가스수화물을 연료전지의 연료공급원으로 이용하여, 고가의 연료저장 설비를 구축 없이, 연료전지 시스템을 가동하는데 있다.An object of the present invention is to provide a fuel cell power generation system for a marine vessel, which uses a gas hydrate, which is a solid material in which water molecules capture a low molecular gas, as a fuel supply source for a fuel cell and operates the fuel cell system without building an expensive fuel storage facility have.

다른 목적은, 산소수화물저장탱크 및 수소수화물저장탱크를 포함하여, 연료전지 구동에 따른 산소 및 수소를 제공하는데 있다.Another object is to provide oxygen and hydrogen according to the fuel cell drive, including an oxygen hydrate storage tank and a hydrogen hydrate storage tank.

또 다른 목적은, 제1해리장치를 더 포함하여, 수소수화물을 해리하여, 수소와 물로 분리시키는데 있다. Another object is to further dissociate the hydrogen hydrate and separate it into hydrogen and water, further comprising a first dissociation device.

또 다른 목적은, 제2해리장치를 더 포함하여, 산소수화물을 해리하여, 산소와 물로 분리시키는데 있다.Yet another object is to further dissociate the oxygen hydrate into oxygen and water, further comprising a second dissociation device.

또 다른 목적은, 순수처리장치를 더 포함하여, 제1해리장치 또는 제2해리장치에서 분리된 생성수의 불순물과 이온을 제거하는데 있다.Still another object is to further remove impurities and ions of the generated water separated from the first dissociation device or the second dissociation device, further including a pure water treatment device.

또 다른 목적은, 어노드가습기를 더 포함하여, 제1해리장치에서 공급되는 수소를 가습시키는데 있다.Another object is to further humidify the hydrogen supplied from the first dissociation apparatus, including the anode humidifier.

또 다른 목적은, 캐소드가습기를 더 포함하여, 제2해리장치에서 공급되는 산소를 가습시키는데 있다.Another object is to further humidify the oxygen supplied from the second dissociation device, further including a cathode humidifier.

또 다른 목적은, 제1해리장치 또는 제2해리장치에서 생성된 생성수를 연료전지의 냉각수로 이용하는데 있다.Another object is to use the generated water generated in the first dissociating device or the second dissociating device as the cooling water of the fuel cell.

또 다른 목적은, 방향조절밸브를 더 포함하여, 제1해리장치 또는 제2해리장치에서 생성되는 생성수를 선박 내 수요처로 공급하는데 있다. Still another object is to further supply a generated water generated in the first dissociating device or the second dissociating device to a customer in the ship, further comprising a direction control valve.

본 발명에 따른 선박용 연료전지 발전 시스템은 물분자가 저분자 가스를 포획한 형태의 가스수화물(Gas Hydrate)을 저장하는 가스수화물저장장치 및 상기 가스수화물저장탱크로부터 연료 기체를 공급받아 전기에너지를 생산하는 연료전지발전부를 포함하는 것을 특징으로 한다.The present invention provides a fuel cell power generation system for a marine vessel, comprising: a gas hydrate storage device for storing gas hydrate in the form of water molecules capturing a low molecular gas; and a gas hydrate storage device for supplying electric energy from the gas hydrate storage tank And a fuel cell power generation unit.

또한, 본 발명에 따른 선박용 연료전지 발전 시스템의 가스수화물저장장치는 물분자가 수소를 포획하고 있는 고체 물질인 수소 수화물을 저장하는 수소수화물저장탱크 및 물분자가 산소를 포획하고 있는 고체 물질인 산소 수화물을 저장하는 산소수화물저장탱크를 포함하며, 상기 연료전지발전부는 저온형(고분자 전해질형) 연료전지를 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the gas hydrate storage device of a marine fuel cell power generation system according to the present invention comprises a hydrogen hydrate storage tank for storing hydrogen hydrate, which is a solid material in which water molecules are capturing hydrogen, and a hydrogen storage tank for storing oxygen, which is a solid material And an oxygen hydrate storage tank for storing a hydrate, wherein the fuel cell power generation unit includes a low temperature type (polymer electrolyte type) fuel cell.

또한, 본 발명에 따른 선박용 연료전지 발전 시스템의 상기 연료전지발전부는 수소수화물저장탱크와 연결되어, 상기 수소수화물저장탱크에 저장된 수소 수화물을 해리시켜, 수소와 물로 분리하는 제1해리장치를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.The fuel cell power generation unit of the marine fuel cell power generation system according to the present invention further includes a first dissociation device connected to the hydrogen hydrate storage tank to dissociate the hydrogen hydrate stored in the hydrogen hydrate storage tank and separate the hydrogen hydrate into hydrogen and water .

또한, 본 발명에 따른 선박용 연료전지 발전 시스템의 상기 연료전지발전부는 산소수화물저장탱크와 연결되어, 상기 수소수화물저장탱크에 저장된 수소 수화물을 해리시켜, 수소와 물로 분리하는 제1해리장치를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.Further, the fuel cell power generation unit of the marine fuel cell power generation system according to the present invention further includes a first dissociation device connected to the oxygenhydrate storage tank to dissociate the hydrogen hydrate stored in the hydrogen-hydride storage tank and separate the hydrogen hydrate into hydrogen and water .

또한, 본 발명에 따른 선박용 연료전지 발전 시스템의 상기 연료전지발전부는 제1해리장치 또는 제2해리장치와 연결되어, 상기 제1해리장치 또는 상기 제2해리장치에서 공급되는 물의 불순물과 이온을 제거하는 순수처리장치를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.The fuel cell power generation unit of the marine fuel cell power generation system according to the present invention is connected to the first dissociation device or the second dissociation device to remove impurities and ions of water supplied from the first dissociation device or the second dissociation device And further comprising a pure water treatment device.

또한, 본 발명에 따른 선박용 연료전지 발전 시스템의 상기 연료전지발전부는 제1해리장치와 연결되어, 상기 제1해리장치에서 공급되는 수소를 가습시켜 상기 연료전지에 공급하는 어노드가습기를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.Further, the fuel cell power generation unit of the marine fuel cell power generation system according to the present invention further includes an anode humidifier connected to the first dissociation device and humidifying the hydrogen supplied from the first dissociation device to supply the hydrogen to the fuel cell .

또한, 본 발명에 따른 선박용 연료전지 발전 시스템의 상기 연료전지발전부는 제2해리장치와 연결되어, 상기 제2해리장치에서 공급되는 산소를 가습시켜 상기 연료전지에 공급하는 캐소드가습기를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.The fuel cell power generation unit of the marine fuel cell power generation system according to the present invention may further include a cathode humidifier connected to the second dissociation apparatus and humidifying oxygen supplied from the second dissociation apparatus to supply the fuel to the fuel cell .

또한, 본 발명에 따른 선박용 연료전지 발전 시스템의 제1해리장치 또는 제2해리장치는 상기 수소수화물 또는 산소수화물을 해리시켜 생성되는 생성수를 상기 연료전지의 냉각수로 공급하는 것을 특징으로 한다.The first dissociating device or the second dissociating device of the marine fuel cell power generation system according to the present invention is characterized in that generated water generated by dissociating the hydrogen hydrate or oxygen hydrate is supplied to the cooling water of the fuel cell.

또한, 본 발명에 따른 선박용 연료전지 발전 시스템의 상기 연료전지발전부는 제1해리장치 또는 제2해리장치와 연결되어, 상기 생성수를 선박 내 수요처로 공급해주기 위해 냉각수 공급 방향을 제어하는 방향조절밸브를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.The fuel cell power generation unit of the marine fuel cell power generation system according to the present invention is connected to the first dissociation device or the second dissociation device and further includes a direction control valve for controlling the supply direction of the cooling water to supply the generated water to the customer in the ship. And further comprising:

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 선박용 연료전지 발전 시스템은 물분자가 저분자 가스를 포획한 고체 물질인 가스수화물을 연료전지의 연료공급원으로 이용함으로써, 고가의 연료저장 설비를 구축 없이, 연료전지 시스템을 가동할 수 있으며, 나아가 운용 비용을 절감할 수 있는 효과가 있다.As described above, in the marine fuel cell power generation system according to the present invention, by using gas hydrate, which is a solid material in which water molecules capture a low molecular gas, as a fuel supply source of a fuel cell, The system can be operated, and further, the operation cost can be reduced.

또한, 산소수화물저장탱크 및 수소수화물저장탱크를 포함함으로써, 연료전지 구동에 따른 산소 및 수소를 제공할 수 있는 효과가 있다.Further, by including the oxygen hydrate storage tank and the hydrogen hydrate storage tank, it is possible to provide oxygen and hydrogen for driving the fuel cell.

또한, 제1해리장치를 더 포함함으로써, 수소수화물을 해리하여, 수소와 물로 분리하여 제공할 수 있는 효과가 있다.Further, by further including the first dissociating device, the hydrogen hydrate can be dissociated and separated into hydrogen and water.

또한, 제2해리장치를 더 포함함으로써, 산소수화물을 해리하여, 산소와 물로 분리하여 제공할 수 있는 효과가 있다.Further, by further including the second dissociation device, there is an effect that the oxygen hydrate can be dissociated and provided separately as oxygen and water.

또한, 순수처리장치를 더 포함함으로써, 제1해리장치 또는 제2해리장치에서 분리된 생성수의 불순물과 이온을 제거할 수 있는 효과가 있다.Further, by further including the pure water treatment device, it is possible to remove the impurities and ions of the generated water separated in the first dissociating device or the second dissociating device.

또한, 어노드가습기를 더 포함함으로써, 제1해리장치에서 공급되는 수소를 가습시켜, 연료전지의 효율을 높일 수 있는 효과가 있다.Further, by further including the anode humidifier, the efficiency of the fuel cell can be improved by humidifying the hydrogen supplied from the first dissociation device.

또한, 캐소드가습기를 더 포함함으로써, 제2해리장치에서 공급되는 산소를 가습시켜, 연료전지의 효율을 높일 수 있는 효과가 있다.Further, by further including the cathode humidifier, the efficiency of the fuel cell can be increased by humidifying the oxygen supplied from the second dissociation device.

또한, 제1해리장치 또는 제2해리장치에서 생성된 생성수를 연료전지의 냉각수로 이용함으로써, 별도의 냉각수 공급 장치를 구비하지 않아도 되며, 연료전지 발전에 따른 운용 비용을 절감할 수 있는 효과가 있다.Further, by using the generated water generated in the first dissociating device or the second dissociating device as the cooling water of the fuel cell, it is not necessary to provide a separate cooling water supplying device, and the effect of reducing the operating cost due to the fuel cell power generation have.

또한, 방향조절밸브를 더 포함함으로써, 제1해리장치 또는 제2해리장치에서 생성되는 생성수를 선박 내 수요처로 공급하여, 활용할 수 있는 효과가 있다. Further, by further including the direction control valve, the generated water generated in the first dissociating device or the second dissociating device can be supplied to the customer in the ship for utilization.

도 1은 본 발명에 따른 선박용 연료전지 발전 시스템의 개략 구성도.
도 2는 본 발명에 따른 선박용 연료전지 발전 시스템의 연료전지부의 상세 구성도.
도 3은 종래 연료전지 발전 시스템의 구성도. 1 is a schematic configuration view of a marine fuel cell power generation system according to the present invention.
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a fuel cell system,
3 is a configuration diagram of a conventional fuel cell power generation system.

이하, 본 발명에 따른 선박용 연료전지 발전 시스템을 실시하기 위한 구체적인 내용을 설명하면 다음과 같다.
Hereinafter, specific details of the fuel cell power generation system according to the present invention will be described.

본 발명에 따른 선박용 연료전지 발전 시스템은 가스수화물(Gas Hydrate)을 저장하는 가스수화물저장장치 및 연료전지발전부를 포함하며, 본 발명에 따른 상기 가스수화물저장장치는 [도 1]에 도시된 바와 같이, 수소수화물저장탱크(10), 산소수화물저장탱크(20)로 구성된다.The fuel cell power generation system according to the present invention includes a gas hydrate storage device for storing gas hydrate and a fuel cell power generation unit. The gas hydrate storage device according to the present invention includes: A hydro-hydrate storage tank 10, and an oxygen-hydrate storage tank 20.

상기 수소수화물저장탱크(10)는 물분자가 수소를 포획하고 있는 고체 물질인 수소 수화물을 저장하는 역할을 하며, 저장된 상기 수소 수화물(15)은 상기 연료전지발전부(30)에 전달하는 역할을 한다.The hydrogen hydrate storage tank 10 serves to store hydrogen hydrate, which is a solid material in which water molecules are capturing hydrogen, and the stored hydrogen hydrate 15 serves to transmit the stored hydrogen hydrate 15 to the fuel cell power generation unit 30 do.

상기 수소 수화물(15)은 낮은 온도와 높은 압력에서 수소와 물이 결합되어 형성되는 고체에너지로 상압에서 운송 및 보관이 가능한 장점이 있다.
The hydrogen hydrate 15 is a solid energy formed by combining hydrogen and water at a low temperature and a high pressure, and can be transported and stored at normal pressure.

상기 산소수화물저장탱크(20)는 물분자가 산소를 포획하고 있는 고체 물질인 산소 수화물을 저장하는 역할을 하며, 저장된 상기 산소 수화물(25)은 상기 연료전지발전부(30)에 전달하는 역할을 한다.The oxygen hydrate storage tank 20 serves to store oxygen hydrate, which is a solid material in which water molecules capture oxygen, and the stored oxygen hydrate 25 serves to transfer the stored oxygen hydrate 25 to the fuel cell generator 30 do.

상기 산소 수화물(25)은 낮은 온도와 높은 압력에서 산소와 물이 물리적으로 결합되어 형성되는 고체 상태의 결정으로 생성되는 것으로, 상압에서 운송 및 보관이 가능한 장점이 있다.
The oxygen hydrate 25 is formed as a solid crystal in which oxygen and water are physically combined at a low temperature and a high pressure. Thus, the oxygen hydrate 25 can be transported and stored at normal pressure.

상기 연료전지발전부(30)는 상기 수소수화물저장탱크(10) 및 상기 산소수화물저장탱크(20)로부터 수소 및 산소를 공급 받아 전기에너지를 생산하는 역할을 하며, [도 2]에 도시된 바와 같이, 제1해리장치(31), 제2해리장치(32), 순수처리장치(33), 어노드가습기(34), 캐소드가습기(35), 방향조절밸브(36) 및 연료전지(38)를 포함한다.The fuel cell power generation unit 30 receives hydrogen and oxygen from the hydrogen-hydride storage tank 10 and the oxygen-hydride storage tank 20 to produce electrical energy. As shown in FIG. 2 Similarly, the first dissociation device 31, the second dissociation device 32, the pure water treatment device 33, the anode humidifier 34, the cathode humidifier 35, the direction control valve 36 and the fuel cell 38, .

상기 제1해리장치(31)는 상기 수소수화물저장탱크(10)와 연결되어, 상기 수소수화물저장탱크(10)에 저장된 수소 수화물(15)을 해리시켜, 수소와 물로 분리하는 역할을 하며, 분리된 상기 수소는 상기 어노드가습기(34)에 전달된다.
The first dissociating device 31 is connected to the hydrogen-hydride storage tank 10 to dissociate the hydrogen hydrate 15 stored in the hydrogen-hydride storage tank 10 and separates it into hydrogen and water, And the hydrogen is delivered to the anode humidifier 34.

상기 제2해리장치(32)는 상기 산소수화물저장탱크(20)와 연결되어, 상기 산소수화물저장탱크(20)에 저장된 산소 수화물(25)을 해리시켜, 산소와 물로 분리하는 역할을 하며, 분리된 상기 산소는 상기 캐소드가습기(35)에 전달된다.
The second dissociating device 32 is connected to the oxygen-hydrate storage tank 20 to dissociate the oxygen hydrate 25 stored in the oxygen-hydrate storage tank 20 to separate oxygen and water, The oxygen is delivered to the cathode humidifier 35.

또한, 상기 제1해리장치(31) 및 상기 제2해리장치(32)에서 분리된 물(생성수)는 상기 순수처리장치(33) 및 상기 방향조절밸브(36)로 전달된다.
The water (generated water) separated from the first dissociating device 31 and the second dissociating device 32 is transferred to the pure water treatment device 33 and the direction control valve 36.

상기 순수처리장치(33)는 상기 제1해리장치(31) 및 상기 제2해리장치(32)에서 공급되는 물의 불순물과 이온을 제거하는 역할을 하며, 순수처리된 상기 물은 상기 어노드가습기(34) 및 상기 캐소드가습기(35)로 전달된다.
The pure water treatment device 33 serves to remove impurities and ions of water supplied from the first dissociating device 31 and the second dissociating device 32. The purified water is supplied to the anode humidifier 34 and the cathode humidifier 35.

상기 어노드가습기(34)는 상기 제1해리장치(31)로부터 수소를 전달받고, 상기 순수처리장치(33)로부터 물을 공급받아, 수소를 가습시키는 역할을 하며, 가습시킨 수소는 상기 연료전지(38)의 연료극(anode)에 전달한다.
The anode humidifier 34 receives hydrogen from the first dissociating device 31 and receives water from the pure water treatment device 33 to humidify the hydrogen, To the anode of the anode 38.

상기 캐소드가습기(35)는 상기 제2해리장치(32)로부터 산소를 전달받고, 상기 순수처리장치(33)로부터 물을 공급받아, 산소를 가습시키는 역할을 하며, 가습시킨 산소는 상기 연료전지(38)의 공기극(cathode)에 전달한다.
The cathode humidifier 35 receives oxygen from the second dissociating device 32 and receives water from the pure water treatment device 33 to humidify the oxygen. 38 to the cathode.

상기 연료전지(38)는 상기 어노드가습기(34) 및 상기 캐소드가습기(35)로부터 수소 및 산소를 공급받아 전기에너지를 생산하는 역할을 하며, 본 발명에 따른 연료전지(38)는 저온형이며, 고분자 전해질형으로 구성하였다.
The fuel cell 38 is supplied with hydrogen and oxygen from the anode humidifier 34 and the cathode humidifier 35 to produce electric energy. The fuel cell 38 according to the present invention is a low-temperature type , And polymer electrolyte type.

또한 본 발명에 따른 선박용 연료전지 발전 시스템은 상기 방향조절밸브(36)를 더 포함하는 것이 바람직한데, 상기 방향조절밸브(36)는 상기 제1해리장치(31) 또는 제2해리장치(32)와 연결되어, 상기 수소 수화물(15) 또는 상기 산소 수화물(25)의 해리에 따라 분리된 물을 상기 연료전지(38)에 냉각수로 공급하거나, 선박 내 수요처로 공급하는 역할을 한다.The directional control valve 36 is connected to the first dissociating device 31 or the second dissociating device 32. The directional control valve 36 is connected to the first dissociating device 31 or the second dissociating device 32, And supplies water separated by the dissociation of the hydrogen hydrate 15 or the oxygen hydrate 25 to the fuel cell 38 as cooling water or supplies it to a customer in a ship.

본 발명의 실시예에서 상기 방향조절밸브(36)는 냉각수를 3방향으로 조절이 가능한 3방향조절밸브로 구성하였다.In the embodiment of the present invention, the direction control valve 36 is configured as a three-way control valve capable of adjusting cooling water in three directions.

더불어, 본 발명에 따른 냉각수는 상기 연료전지(38)의 냉각 후에 약 60~80℃에 이르므로 상기 제1해리장치(31) 및 상기 제2해리장치(32)로 공급하여, 열원으로 사용할 수 있는 장점이 있는 것이다.
In addition, since the cooling water according to the present invention reaches about 60 to 80 캜 after the cooling of the fuel cell 38, it can be supplied to the first dissociating device 31 and the second dissociating device 32 to be used as a heat source There is an advantage that it has.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 선박용 연료전지 발전 시스템은 수소 수화물과 산소 수화물을 포함하는 가스 수화물(가스 하이드레이트)을 연료공급원으로 사용하여, 종래 고압수소탱크, 산소탱크 또는 고가의 수소저장합금, 액화산소를 이용하기 위한 고압설비 및 초저온 설비를 구비하지 않아도 되어, 연료전지 발전에 따른 비용을 크게 절감할 수 있는 효과를 누릴 수 있다.As described above, the marine fuel cell power generation system according to the present invention uses a gas hydrate (gas hydrate) containing hydrogen hydrate and oxygen hydrate as a fuel supply source, and can be used as a high-pressure hydrogen tank, an oxygen tank or an expensive hydrogen storage alloy , High-pressure facilities for using liquefied oxygen and cryogenic facilities are not required, and the cost of fuel cell power generation can be greatly reduced.

더불어, 상기 고압설비 및 초저온 설비 운영을 위한 감압기 및 기화기와 같은 시설도 불필요하여, 비용 절감의 효과를 누릴 수 있는 것이다.In addition, facilities such as a pressure reducer and a vaporizer for operating the high-pressure facility and the ultra-low-temperature facility are unnecessary, and the cost reduction effect can be enjoyed.

또한, 가스 수화물의 해리를 통해 생성된 생성수를 어노드가습기 및 캐소드가습기에 공급할 수 있고, 연료전지의 냉각수로 공급할 수 있으며, 잉여 생산수는 선박 내 수요처에 공급할 수 있는 효과를 누릴 수 있는 것이다.In addition, the generated water generated through dissociation of the gas hydrate can be supplied to the anode humidifier and the cathode humidifier, can be supplied to the cooling water of the fuel cell, and the surplus production water can be supplied to the customer in the vessel .

또한, 연료전지의 냉각수는 연료전지의 냉각이 끝난 후, 제1해리장치 및 제2해리장치에 공급하여, 열원으로 이용할 수 있으므로 가열장치에 요구되는 전력 사용량을 절감할 수 있는 효과를 누릴 수 있는 것이다.
Also, since the cooling water of the fuel cell can be supplied to the first dissociating device and the second dissociating device after the cooling of the fuel cell is completed, the cooling water can be used as a heat source, will be.

이상 본 발명의 실시예로 설명하였으나 본 발명의 기술적 사상이 상기 실시예로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범주에서 다양한 선박용 연료전지 발전 시스템으로 구현할 수 있다.
Although the preferred embodiments of the present invention have been described for illustrative purposes, those skilled in the art will appreciate that various modifications, additions and substitutions are possible, without departing from the scope and spirit of the invention as disclosed in the accompanying claims.

10 : 수소수화물저장탱크　　 15 : 수소수화물
20 : 산소수화물저장탱크　　 25 : 산소수화물
30 : 연료전지부　　　 31 : 제1해리장치
32 : 제2해리장치　　　 33 : 순수처리장치
34 : 어노드가습기　　　 35 : 캐소드가습기
36 : 방향조절밸브　　　 38 : 연료전지
40 : 종래 연료전지 발전 시스템
41 : 수소저장장치　　　 42 : 감압장치
43 : 어노드가습기　　　 44 : 순수처리장치
45 : 산소저장장치　　　 46 : 기화기
47 : 감압장치　　　　 48 : 캐소드가습기
49 : 연료전지10: Hydrogen hydrate storage tank 15: Hydrogen hydrate
20: oxygenated hydrate storage tank 25: oxygenated hydrate
30: fuel cell 31: first dissociation device
32: second dissolving device 33: pure water treatment device
34: Anode humidifier 35: Cathode humidifier
36: direction control valve 38: fuel cell
40: Conventional fuel cell power generation system
41: hydrogen storage device 42: decompression device
43: Anode humidifier 44: Pure water treatment device
45: oxygen storage device 46: vaporizer
47: Decompression device 48: Cathode humidifier
49: Fuel cell

Claims (9)

물분자가 수소를 포획하고 있는 고체 물질인 수소 수화물을 저장하는 수소수화물저장탱크와, 물분자가 산소를 포획하고 있는 고체물질인 산소 수화물을 저장하는 산소수화물저장탱크를 포함하는 가스수화물저장장치 및
상기 수소수화물저장탱크와 연결되어 수소 수화물을 수소와 물로 분리하는 제1해리장치와, 상기 산소수화물저장탱크와 연결되어 상기 산소 수화물을 산소와 물로 분리하는 제2해리장치를 포함하고,
상기 제1해리장치 및 제2해리장치와 연결되어 해리된 물의 불순물과 이온을 제거하는 순수처리장치와,
상기 제1해리장치와 연결되어 수소를 공급받고, 상기 순수처리장치로부터 정화된 물을 공급받아 수소를 가습하여 저온형 연료전지에 공급하는 어노드가습기와,
상기 제2해리장치에 연결되어 산소를 공급받고, 상기 순수처리장치로부터 정화된 물을 공급받아 산소를 가습하여 저온형 연료전지에 공급하는 캐소드가습기를 포함하여 전기에너지를 생산하는 연료전지발전부를 포함하며,
상기 제1해리장치와 제2해리장치에서 생성되는 물은 상기 저온형 연료전지의 냉각수로 공급되는 것
을 특징으로 하는 선박용 연료전지 발전 시스템.A gas hydrate storage device including a hydrogen hydrate storage tank for storing hydrogen hydrate as a solid material in which water molecules are capturing hydrogen and an oxygen hydrate storage tank for storing oxygen hydrate as a solid material in which water molecules are capturing oxygen,
A first dissociation device connected to the hydrogen hydrate storage tank for separating the hydrogen hydrate into hydrogen and water and a second dissociation device connected to the oxygen hydrate storage tank for separating the oxygen hydrate into oxygen and water,
A pure water treatment device connected to the first dissociating device and the second dissociating device to remove impurities and ions from the dissociated water,
An anode humidifier connected to the first dissociation device to receive hydrogen, to receive purified water from the pure water treatment device and to humidify hydrogen to supply the purified water to the low temperature type fuel cell,
And a cathode humidifier connected to the second dissociation device to receive oxygen and supply purified water from the pure water treatment device to humidify oxygen and supply the purified water to the low temperature type fuel cell, In addition,
The water produced in the first dissociating device and the second dissociating device is supplied to the cooling water of the low temperature type fuel cell
Wherein the fuel cell system is a fuel cell system. 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 연료전지발전부는,
상기 제1해리장치 또는 제2해리장치와 연결되어,
상기 생성되는 물을 선박 내 수요처로 공급해주기 위해 냉각수 공급 방향을 제어하는 방향조절밸브를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 선박용 연료전지 발전 시스템.

The method according to claim 1,
The fuel cell power generation unit includes:
Connected to the first dissociating device or the second dissociating device,
Further comprising a direction control valve for controlling a cooling water supply direction to supply the generated water to a customer in a ship.

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