KR101782353B1 - Freeze startup method for a fuel cell system - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to a fuel cell system and a cold start method thereof. The fuel cell system according to one aspect comprises: a fuel cell stack including a cathode and an anode to which a water electrolysis catalyst is added; and a controller configured to determine whether the fuel cell stack is frozen based on an OCV value and a preset OCV reference value immediately after the fuel and air are supplied to the fuel cell stack, and configured to control the operation of the fuel cell within a preset voltage range if the fuel cell stack is frozen. The present invention can simplify the cold start method of a fuel cell vehicle.

Description

연료전지 시스템 냉시동 방법{Freeze startup method for a fuel cell system}[0001] The present invention relates to a freeze startup method for a fuel cell system,

고분자 전해질막 연료전지 시스템 및 그 제어 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 막-전극 접합체의 손상 없이 빙점 이하 저온 시동이 가능하도록 마련된 연료전지 시스템 및 그 냉시동 방법에 관한 것이다. And more particularly, to a fuel cell system and a cold start method thereof that are capable of cold starting at a freezing point without damaging the membrane-electrode assembly.

고분자 전해질막 연료전지(polymer electrolyte membrane fuel cell or proton exchange membrane fuel cell)는 수소 연료가 가지고 있는 화학 에너지를 전기화학반응을 통해 전기에너지로 직접 변환시키는 일종의 발전 장치로, 기존의 발전 기술보다 높은 효율로 오염 물질 배출 없이 전기와 열을 동시에 생산할 수 있는 기술이다. Polymer electrolyte membrane fuel cell (FEP) is a kind of power generation system that converts the chemical energy of hydrogen fuel directly into electric energy through electrochemical reaction. Is a technology that can simultaneously produce electricity and heat without pollutant emission.

연료전지 스택(stack)은 단위 전지와 가스 확산층 및 분리판을 연속적으로 체결하여 구성하게 되는데, 단위 전지는 막-전극 접합체(MEA; Membrane-Electrode Assembly)라 부르며, 수소 이온(H+) 전도체인 전해질 막과, 이 전해질막 양면에 수소가스가 산화되어 전자와 수소이온을 발생시키는 애노드(anode) 전극과 산소가 수소이온과 결합하여 물을 생성하는 캐소드(cathode) 전극이 도포되어 구성된다.The fuel cell stack is constituted by continuously connecting a unit cell, a gas diffusion layer and a separator plate. The unit cell is referred to as a membrane-electrode assembly (MEA) An anode electrode for generating hydrogen and electrons by oxidizing hydrogen gas on both sides of the electrolyte membrane, and a cathode electrode for forming water by combining oxygen with hydrogen ions.

고분자 전해질 연료전지 시스템을 적용한 차량의 경우 캐소드에서 생성되는 물을 효율적으로 관리하는 기술이 필요하다. 연료전지 시스템이 운전되면서 생성된 물은 각 셀 내에 분포하게 되는데, 이는 연료 가스가 이동하는 경로에 장애물로 작용하여 연료전지 시스템의 출력을 제한하는 경우가 발생하기 때문이다. 이를 위해 차량의 시동/정지 시 각 셀 내부에 생성되어 있는 물을 제거하는 과정을 도입하는 경우가 일반적이다. In the case of a vehicle using a polymer electrolyte fuel cell system, there is a need for a technique for efficiently managing the water generated in the cathode. As the fuel cell system is operated, the generated water is distributed in each cell because it acts as an obstacle in the path of the fuel gas to restrict the output of the fuel cell system. For this purpose, it is common to introduce a process of removing water generated in each cell when starting / stopping the vehicle.

또한 기온이 영하로 내려갈 경우 연료전지 스택 내에 존재하는 물이 동결될 수 있는데, 물이 동결된 채로 차량을 시동하고 운전하게 되면 연료 공급이 제한되는 상황이 발생할 수 있고, 수소 가스의 공급이 제한되면서 전류를 요구하게 되면 셀의 전압이 역전되는 역전압이 형성되어 전극이 손상될 우려가 있다. 이에, 연료전지 스택의 내구성 확보를 위해 별도의 시동 제어 절차를 마련할 필요가 있다. In addition, if the temperature falls below freezing, the water present in the fuel cell stack can be frozen. If the vehicle is started and operated while the water is frozen, the fuel supply may be restricted, If a current is required, a reverse voltage may be generated in which the voltage of the cell is reversed, and the electrode may be damaged. Therefore, it is necessary to provide a separate start-up control procedure to ensure the durability of the fuel cell stack.

본 발명에서는 고분자 전해질 연료전지 시스템이 적용된 차량의 빙점 이하 시동 시 발생할 가능성이 있는 역전압에 의한 전극 손상 문제를 방지하는 방법을 제공하고자 한다.The present invention provides a method for preventing the electrode damage problem due to reverse voltage that may occur when the polymer electrolyte fuel cell system is applied to a vehicle below the freezing point of the vehicle.

또한, 위와 같은 문제를 해결하면서도 복잡한 부품 및 제어 방법을 사용하지 않고 보다 단순한 부품과 제어 방법이 적용된 연료전지 시스템 및 그 제어 방법을 제공하고자 한다.In addition, a fuel cell system and a control method thereof that solve the above problems and to which simpler parts and control methods are applied without using complicated parts and control methods are provided.

본 발명에 따른 연료전지 시스템은 캐소드 및 수전해 촉매가 적용된 애노드를 포함하는 연료전지 스택; 및 연료전지 스택에 연료 및 공기를 공급한 직후 OCV 값과 미리 설정된 OCV 기준 값에 기초해 상기 연료전지 스택의 동결 여부를 판단하고, 상기 연료전지 스택이 동결된 경우 미리 설정된 전압 범위 내에서 상기 연료 전지의 운전을 제어하는 제어부;를 포함한다.A fuel cell system according to the present invention includes a fuel cell stack including a cathode and an anode to which a water electrolysis catalyst is applied; And determining whether or not the fuel cell stack is frozen based on an OCV value and a preset OCV reference value immediately after supplying fuel and air to the fuel cell stack, And a control unit for controlling operation of the battery.

또한, 제어부는, 상기 연료 및 공기를 공급한 직후 OCV 값과 미리 설정된 OCV 기준 값의 차이가 미리 설정된 제 1 전압 이상이면 상기 연료전지 스택이 동결된 것으로 판단할 수 있다. The control unit may determine that the fuel cell stack is frozen if the difference between the OCV value immediately after the supply of the fuel and the air and the preset OCV reference value is equal to or greater than a preset first voltage.

또한, 제어부는, 상기 연료 및 공기를 공급한 직후 OCV 값의 형성 속도에 기초해 상기 연료전지 스택의 동결 여부를 판단할 수 있다. Further, the controller may determine whether or not the fuel cell stack is frozen based on the formation rate of the OCV value immediately after supplying the fuel and air.

또한, 제어부는, 상기 연료 및 공기를 공급한 직후 OCV 값의 형성 속도가 미리 설정된 제 1 속도 이하이면 상기 연료전지 스택이 동결된 것으로 판단할 수 있다. Further, the controller may determine that the fuel cell stack is frozen when the rate of formation of the OCV value is not more than a predetermined first rate immediately after supplying the fuel and air.

또한, 제어부는, 빙점 이하 시동 시 연료 및 공기를 공급하여 OCV가 형성된 이후 부하 연결 시 상기 애노드측 가스 채널 내의 동결 등으로 인해 연료 가스 공급이 부족하게 되어 역전압이 발생하게 될 경우 미리 설정된 제 2전압 이상의 범위 내에서 상기 연료전지의 운전을 제어할 수 있다. In addition, when the OCV is formed by supplying fuel and air at the time of starting below the freezing point, and there is a reverse voltage due to insufficient supply of fuel gas due to freezing in the anode side gas channel during load connection, The operation of the fuel cell can be controlled within a range not less than the voltage.

다음으로, 일 측면에 따른 연료전지 시스템의 냉시동 방법은, 연료전지 스택에 연료 및 공기를 공급하는 단계; 상기 연료 및 공기를 공급한 직후 OCV 값과 미리 설정된 OCV 기준 값에 기초해 상기 연료전지 스택의 동결 여부를 판단하는 단계; 및 상기 연료전지 스택이 동결된 경우 미리 설정된 전압 범위 내에서 연료 전지의 운전을 개시하는 단계;를 포함한다. Next, a cold start-up method of a fuel cell system according to an aspect includes: supplying fuel and air to a fuel cell stack; Determining whether the fuel cell stack is frozen based on an OCV value immediately after supplying the fuel and air and a predetermined OCV reference value; And initiating operation of the fuel cell within a predetermined voltage range when the fuel cell stack is frozen.

또한, 연료전지 스택의 동결 여부를 판단하는 단계는, 상기 연료 및 공기를 공급한 직후 OCV 값과 미리 설정된 OCV 기준 값의 차이가 미리 설정된 제 1 전압 이상이면 상기 연료전지 스택이 동결된 것으로 판단하는 것을 포함할 수 있다.The step of determining whether the fuel cell stack is frozen may include determining that the fuel cell stack is frozen if a difference between an OCV value immediately after the fuel and air is supplied and a predetermined OCV reference value is equal to or greater than a predetermined first voltage ≪ / RTI >

또한, 연료전지 스택의 동결 여부를 판단하는 단계는, 연료 및 공기를 공급한 직후 OCV 값의 형성 속도에 기초해 연료전지 스택의 동결 여부를 판단하는 것을 더 포함할 수 있다. The step of determining whether or not the fuel cell stack is frozen may further include determining whether the fuel cell stack is frozen based on the rate of formation of the OCV value immediately after supplying the fuel and air.

또한, 연료전지 스택의 동결 여부를 판단하는 단계는, 상기 연료 및 공기를 공급한 직후 OCV 값의 형성 속도가 미리 설정된 제 1 속도 이하이면 상기 연료전지 스택이 동결된 것으로 판단할 수 있다. In the step of determining whether the fuel cell stack is frozen, it may be determined that the fuel cell stack is frozen if the rate of formation of the OCV value is equal to or lower than a preset first speed immediately after the fuel and air are supplied.

또한, 상기 연료전지 스택이 동결된 경우 미리 설정된 전압 범위 내에서 연료 전지의 운전을 개시하는 단계는, 부하 연결 시 연료극에 역전압이 발생하였을 경우 미리 설정된 제 2전압 이상의 범위 내에서 연료전지의 운전을 수행하는 것을 포함할 수 있다. The step of starting the operation of the fuel cell within a predetermined voltage range when the fuel cell stack is frozen may include operating the fuel cell within a range not less than a second voltage set in advance when a reverse voltage is generated in the fuel electrode during load connection As shown in FIG.

개시된 발명에 따른 연료전지 시스템 및 그 냉시동 방법에 따르면 연료전지 차량의 냉 시동 방법을 단순화 하고, 냉 시동 시 발생될 수 있는 전극부의 손상을 방지할 수 있다.According to the fuel cell system and the cold start method of the disclosed invention, it is possible to simplify the cold start method of the fuel cell vehicle and to prevent the damage of the electrode portion that may occur at the cold start.

도 1은 일 실시 예에 따른 연료전지 시스템의 개략도 이다.
도 2는 일 실시 예에 따른 연료전지 스택의 단위 셀 구조를 도시한 도면이다.
도 3은 일 실시 예에 따른 연료전지 시스템의 제어 과정을 도시한 도면이다. 1 is a schematic diagram of a fuel cell system according to one embodiment.
2 is a view showing a unit cell structure of a fuel cell stack according to an embodiment.
3 is a flowchart illustrating a control process of the fuel cell system according to an embodiment of the present invention.

이하 첨부된 도면을 참조하여 연료전지 시스템 및 그 제어 방법에 대해 설명하도록 한다.Hereinafter, a fuel cell system and a control method thereof will be described with reference to the accompanying drawings.

연료전지 차량은 연료전지로부터 생산된 전기로 구동되는 전기자동차의 일종으로, 연료전지 주위에는 차량 운전에 필요한 주변 장치(Balance of Plant, BOP)들이 놓이게 된다. 이러한 주변 장치들은 차량의 운전 상황에 따라 연료전지에 필요한 양의 연료와 공기를 공급해 주고, 적절한 온도를 유지하게 위해 냉각수도 돌려주게 된다. 이하, 연료전지와 연료전지를 구동시키는데 필요한 주변 장치들을 합쳐서 연료전지 시스템이라 지칭하도록 한다.A fuel cell vehicle is a type of electric vehicle driven by an electric vehicle produced from a fuel cell, and a peripheral device (Balance of Plant) necessary for driving the vehicle is placed around the fuel cell. These peripherals provide the fuel and air needed for the fuel cell according to the driving conditions of the vehicle and also return the cooling water to maintain the proper temperature. Hereinafter, the fuel cell and peripheral devices necessary for driving the fuel cell are collectively referred to as a fuel cell system.

이하, 연료전지 시스템이 연료전지 차량에 탑재된 경우를 전제로 개시된 발명에 따른 연료전지 시스템 및 그 제어 방법에 대해 상세하게 설명하도록 한다. Hereinafter, the fuel cell system and its control method according to the present invention will be described in detail with reference to the case where the fuel cell system is mounted on the fuel cell vehicle.

도 1은 일 실시 예에 따른 연료전지 시스템(100)의 개략도 이다. 1 is a schematic diagram of a fuel cell system 100 according to one embodiment.

도 1에 도시된 바를 참조하면, 일 실시 예에 따른 연료전지 시스템(100)은 연료 공급부(110), 공기 공급부(120), 연료전지 스택(130), 열관리부(140), 제어부(150)를 포함한다. 1, a fuel cell system 100 according to an embodiment includes a fuel supply unit 110, an air supply unit 120, a fuel cell stack 130, a thermal management unit 140, a control unit 150, .

연료 공급부(110)는 연료전지 스택(130)에 수소를 공급하고, 공기 공급부(120)는 연료전지 스택(130)에 공기를 공급한다. 연료 공급부(110) 및 공기 공급부(120)의 구성 및 방법은 연료전지 스택(130)에 수소 및 산소를 공급할 수 있는 범위 내에서 통상의 기술자가 채용 가능한 모든 구성 및 방법을 포함할 수 있다. The fuel supply unit 110 supplies hydrogen to the fuel cell stack 130 and the air supply unit 120 supplies air to the fuel cell stack 130. The configuration and method of the fuel supply unit 110 and the air supply unit 120 may include all configurations and methods that can be employed by a typical engineer to the extent that the fuel cell stack 130 can supply hydrogen and oxygen.

연료전지 스택(130)은 전술한 수소와 공기(구체적으로, 공기 중에 포함된산소)의 산화환원반응을 이용해 에너지를 발생시킨다. 즉, 수소의 산화와 산소의 환원 반응에서 생성되는 전류를 에너지로 이용하는 것이고 이 반응의 부산물로 물이 형성된다.The fuel cell stack 130 generates energy using the above-described redox reaction of hydrogen and air (specifically, oxygen contained in air). That is, the current generated from the oxidation of hydrogen and the reduction reaction of oxygen is used as energy, and water is formed as a byproduct of this reaction.

열관리부(140)는 연료전지 스택(130)이 운전되는 적정 온도를 유지하기위해 스택을 가열 또는 냉각할 수 있다. 열관리부(140)는 연료전지 스택(130)의 전기화학반응 과정에서 전기와 함께 발생되는 열을 제거하는 냉각 장치와 냉각수의 공급량을 조절하는 냉각수 펌프를 포함할 수 있다. The thermal management unit 140 may heat or cool the stack to maintain the proper temperature at which the fuel cell stack 130 is operated. The heat management unit 140 may include a cooling unit for removing heat generated together with electricity in the electrochemical reaction process of the fuel cell stack 130 and a cooling water pump for controlling the supply amount of the cooling water.

냉각 장치에는 열교환용 냉각수가 저장될 수 있으며, 열교환용 냉각수는 연료전지 스택(130)에 마련된 분리판을 통과하면서 연료전지 스택(130) 내부의 열을 흡수할 수 있다. Cooling water for heat exchange can be stored in the cooling device and the cooling water for heat exchange can absorb the heat inside the fuel cell stack 130 while passing through the separator provided in the fuel cell stack 130. [

냉각수 펌프는 연료전지 스택(130)에 마련된 분리판에 공급되는 냉각 수의 흐름을 조절할 수 있다. 냉각수 펌프는 냉각수 펌프와 일체인 자체 하드웨어, 즉 냉각수 제어부(150)의 제어에 의해 자동으로 연료전지 스택(130)의 냉각에 필요한 냉각수를 공급할 수 있다. The cooling water pump can regulate the flow of cooling water supplied to the separator plate provided in the fuel cell stack 130. The cooling water pump can automatically supply the cooling water required for cooling the fuel cell stack 130 under the control of its own hardware, that is, the cooling water control unit 150, integrated with the cooling water pump.

제어부(150)는 연료전지 시스템(100)의 전반적인 동작을 제어한다. 제어부(150)는 연료전지 스택(130)의 동결 여부를 판단하고, 연료전지 스택(130)이 동결된 경우 미리 설정된 전압 범위 내에서 연료 전지 시스템의 운전을 제어할 수 있다. The control unit 150 controls the overall operation of the fuel cell system 100. The controller 150 determines whether the fuel cell stack 130 is frozen and controls operation of the fuel cell system within a predetermined voltage range when the fuel cell stack 130 is frozen.

제어부(150)는 연료전지 스택(130)에 연료 및 공기를 공급한 직후 OCV 값에 기초해 연료전지의 동결 여부를 판단할 수 있다. 일반적으로 연료전지 스택(130)이 동결되면 수소 기체의 크로스오버량이 감소해 연료전지 스택(130)이 동결되기 이전에 비해 더 큰 OCV 값을 나타내게 된다. 이에, 제어부(150)는 연료전지 스택(130)에 연료 및 공기를 공급한 직후 OCV 값과 미리 설정된 OCV 기준 값의 차이가 미리 설정된 제 1 전압 이상이면 연료전지 스택(130)이 동결된 것으로 판단할 수 있다. 여기서 제 1 전압은 실험에 따라 결정될 수 있으며, 일 예로 제 1 전압은 10 mV로 결정될 수 있다.The control unit 150 may determine whether the fuel cell is frozen based on the OCV value immediately after supplying the fuel and air to the fuel cell stack 130. [ Generally, when the fuel cell stack 130 is frozen, the crossover amount of the hydrogen gas is reduced, and the OCV value is larger than that before the fuel cell stack 130 is frozen. The controller 150 determines that the fuel cell stack 130 is frozen if the difference between the OCV value and the preset OCV reference value is equal to or greater than a preset first voltage immediately after supplying fuel and air to the fuel cell stack 130 can do. Here, the first voltage may be determined experimentally, for example, the first voltage may be determined to be 10 mV.

실시 예에 따라 제어부(150)는 OCV 형성 속도에 기초해 연료전지 스택(130)의 동결 여부를 판단할 수도 있다. 연료전지 스택(130)이 동결되면 수소 기체의 크로스오버량이 감소하게 되며, 연료극에 수소 기체가 전달되는 속도 및 고분자전해질 막에서 수소 기체가 이동하는 속도가 느려짐에 따라 OCV 형성 속도가 감소하게 된다. 이에, 제어부(150)는 연료전지 스택(130)에 수소 및 공기를 공급한 직후 OCV 형성 속도가 미리 설정된 제 1 속도 이하이면 연료전지 스택(130)이 동결된 것으로 판단할 수 있다. 여기서 제 1 속도는 실험에 따라 결정될 수 있으며, 일 예로 제 1 속도는 5mV/sec로 결정될 수 있다. The control unit 150 may determine whether the fuel cell stack 130 is frozen based on the OCV formation rate. When the fuel cell stack 130 is frozen, the amount of crossover of the hydrogen gas is decreased. As the speed at which the hydrogen gas is transferred to the fuel electrode and the rate at which the hydrogen gas moves in the polymer electrolyte membrane become slow, the OCV formation rate decreases. The control unit 150 may determine that the fuel cell stack 130 has been frozen if the OCV formation rate is equal to or lower than a predetermined first rate immediately after supplying hydrogen and air to the fuel cell stack 130. The first rate may be determined according to the experiment, and the first rate may be determined to be 5 mV / sec.

제어부(150)는 연료전지 스택(130)이 동결되지 않은 것으로 판단되면 연료전지 차량의 일반 시동 조건으로 판단하고 부하 연결 후 연료전지 차량의 운전을 제어할 수 있다. If it is determined that the fuel cell stack 130 is not frozen, the controller 150 determines that the fuel cell stack 130 is a general start condition of the fuel cell vehicle and can control the operation of the fuel cell vehicle after the load connection.

제어부(150)는 연료전지 스택(130)이 동결된 것으로 판단되면 연료전지 차량의 저온 시동 조건으로 판단하고 아래의 과정에 따라 연료전지 시스템(100)의 운전을 제어할 수 있다. 구체적으로, 연료전지 스택(130)이 동결되었다고 판단될 경우 스택에 연료와 공기를 공급하고 부하가 연결되게 되면 연료극 내의 가스 유로에 동결된 부분으로 인해 연료인 수소 가스 공급이 제한될 수가 있다. 이 경우 스택은 역전압을 나타내게 된다. 이 때에는 미리 설정된 제 2전압을 하한선으로 하여 연료전지 시스템을 운전할 수 있으며, 여기서 제 2 전압은 실험에 의해 결정된 값으로 -0.8 V로 결정될 수 있다. If it is determined that the fuel cell stack 130 is frozen, the controller 150 determines that the fuel cell stack 130 is in a cold start condition of the fuel cell vehicle and can control operation of the fuel cell system 100 according to the following procedure. Specifically, when it is determined that the fuel cell stack 130 is frozen, fuel and air are supplied to the stack, and when the load is connected, the supply of hydrogen gas, which is fuel due to the frozen portion in the gas flow path in the fuel electrode, may be restricted. In this case, the stack will exhibit reverse voltage. In this case, the fuel cell system can be operated with the second voltage set as the lower limit in advance, where the second voltage can be determined to be -0.8 V as determined by the experiment.

이하, 연료전지 스택(130)의 구성에 대해 보다 상세하게 설명하도록 한다. Hereinafter, the configuration of the fuel cell stack 130 will be described in more detail.

연료전지 스택(130)은 막-전극 접합체(MEA; membrane electrode assembly)와 가스확산층(GDL: gas diffusion layer) 및 분리판(bipolar plate)으로 이루어진 단위 셀이 적층된 구조로 마련될 수 있다. 단위 셀들은 서로 직렬 연결되어 하나의 연료전지 스택(130)을 구성한다.The fuel cell stack 130 may have a structure in which unit cells formed of a membrane electrode assembly (MEA) and a gas diffusion layer (GDL) and a bipolar plate are stacked. The unit cells are connected to each other in series to constitute one fuel cell stack 130.

도 2는 연료전지 스택(130)의 단위 셀(130-1) 구조를 도시한 도면이다. 2 is a view showing the structure of the unit cell 130-1 of the fuel cell stack 130. As shown in FIG.

도 2에 도시된 바를 참조하면, 일 실시 예에 따른 연료전지 스택(130)의 단위 셀(130-1)은 수소이온 전도체인 고분자 전해질 막(11)을 중심으로 전해질 막의 일 측면에는 수소 산화 반응이 일어나는 애노드(12, anode)가 접합되어 있고, 반대편에는 산소 환원반응이 일어나는 캐소드(13, cathode)가 접합된 막 전극 접합체(10)와 애노드(12)와 캐소드(13)에 각각 연료가스를 공급하기 위한 가스확산층(30), 그리고 가스 공급 유로와 냉각수 유로를 포함한 분리판(40)을 포함할 수 있다. 역전압 발생 시 애노드(12)의 손상을 방지하기 위해 애노드(12)에는 수전해 촉매가 적용될 수 있다. 수전해 촉매는 이리듐 및 이리듐 산화물을 포함할 수 있으나, 수전해 촉매의 예가 이에 한정되는 것은 아니다.2, a unit cell 130-1 of the fuel cell stack 130 according to an embodiment includes a polymer electrolyte membrane 11 as a hydrogen ion conductor, A fuel gas is supplied to the membrane electrode assembly 10, the anode 12, and the cathode 13, to which the anode 12 on which the cathode 12 is formed and the cathode 13 on which the oxygen reduction reaction occurs, A gas diffusion layer 30 for supplying gas, and a separation plate 40 including a gas supply channel and a cooling water channel. To prevent damage to the anode 12 in the event of generation of a reverse voltage, a water electrolysis catalyst may be applied to the anode 12. The hydrotreating catalyst may include iridium and iridium oxide, but examples of the hydrotreating catalyst are not limited thereto.

수전해 촉매는 역 전압 발생 시 애노드(12)에 존재하는 물을 전기분해 하여 애노드(12)의 손상을 방지할 수 있다. 이하, 관련 부분에서 후술하도록 한다. The water electrolysis catalyst can prevent the anode 12 from being damaged by electrolyzing water present in the anode 12 when a reverse voltage is generated. Hereinafter, a related part will be described later.

가스 확산층(30)은 분리판(40)과 전극 사이에 마련되어 반응기체를 고르게 분포시키고 산화환원 반응 시 생성되는 전자를 전달하는 역할을 수행한다.The gas diffusion layer 30 is provided between the separation plate 40 and the electrode to distribute the reactive gas evenly and to transfer electrons generated during the redox reaction.

분리판(40)은 반응기체들 및 냉각수를 이동시키기 위한 것으로, 내부에 유로가 형성될 수 있다. 분리판은 전류 집전체의 역할도 한다. 이하, 이러한 연료전지 시스템(100)의 동작 원리에 대해 보다 상세하게 설명하도록 한다. The separation plate 40 is for moving reaction gases and cooling water, and a flow path may be formed therein. The separator also serves as a current collector. Hereinafter, the operation principle of the fuel cell system 100 will be described in more detail.

도 3에 도시된 바를 참조하면, 수소는 애노드(12)에 공급되고 산소(공기)는 캐소드(13)에 공급된다. 공급된 수소는 애노드(12)에서 전극층 내 촉매의 도움으로 수소 이온(proton, H+)과 전자(electron, e-)으로 분해되며, 이 중 수소 이온이 양이온교환막인 고분자전해질 막(11)을 통해 캐소드(13)로 전달되고, 동시에 전자는 도체인 기체 확산층(30)과 분리판(40)을 통해 캐소드(13)로 전달된다.3, hydrogen is supplied to the anode 12 and oxygen (air) is supplied to the cathode 13. The supplied hydrogen is decomposed into hydrogen ions (proton, H +) and electrons (electron and e-) with the help of the catalyst in the electrode layer in the anode 12, and hydrogen ions are decomposed through the polymer electrolyte membrane 11 as a cation exchange membrane And the electrons are transmitted to the cathode 13 through the gas diffusion layer 30 and the separator 40 which are conductors.

캐소드(13)에서는 고분자전해질 막(11)을 통해 전달된 수소 이온과 분리판(40)을 통해 전달된 전자가 공기극(13)으로 공급된 공기 중 산소와 만나서 촉매 반응을 통해 물을 생성한다. 애노드(12)에서 형성되는 전자가 외부 도선을 통해 흘러 전류가 생성된다.In the cathode 13, hydrogen ions transferred through the polymer electrolyte membrane 11 and electrons transferred through the separator 40 meet with oxygen in the air supplied to the air electrode 13 to produce water through a catalytic reaction. Electrons formed in the anode 12 flow through the external conductor to generate a current.

이러한 연료전지 시스템(100)은 특정한 셀 온도 및 공급 가스의 상대 습도 범위 내에서 최적의 성능을 나타내는 특징이 있다. 일 예로, 고분자전해질 연료전지(PEMFC; polymer electrolyte membrane fuel cell)의 경우 약 0 내지 80 ℃의 온도 범위에서 운전은 가능하나 적정 운전 온도 이하에서는 출력 성능이 제한적이게 된다. Such a fuel cell system 100 is characterized in that it exhibits optimal performance within a specific cell temperature and the relative humidity range of the feed gas. For example, in the case of a polymer electrolyte membrane fuel cell (PEMFC), operation is possible in a temperature range of about 0 ° C to 80 ° C, but output performance is limited below a proper operating temperature.

특히, 차량용 연료전지 시스템(100)에 연료 전지가 적용될 경우 시동 초기에 운전 온도가 상대적으로 낮은 상태에서는 가속에 필요한 충분한 동력 성능을 만족시키기 어려울 수 있다. In particular, when the fuel cell is applied to the fuel cell system 100, it may be difficult to satisfy sufficient power performance required for acceleration when the operating temperature is relatively low at the initial stage of starting.

또한, 차량 시동 정지 후 방치되어 있다가 셀 내에 잔류 생성수가 존재하는 경우에는 잔류 생성수로 인해 공급되는 연료가스가 셀의 반응부로 접근하는 것이 제한될 수 있다. 아울러, 연료전지가 시동된 후 최적 운전 온도(설정온도 이상의 정상상태 온도)에 도달하기 전까지는 연료전지 스택(130)의 온도가 낮기 때문에 공기극(13) 채널 내에 물의 응축량이 많아지고 응축수의 양이 늘어나면서 플러딩(flooding) 현상 등 물 응축 현상이 발생할 수 있다.In addition, if residual water is present in the cell after the start of the vehicle has been stopped, the access of the fuel gas supplied by the residual water to the reaction part of the cell may be restricted. Further, since the temperature of the fuel cell stack 130 is low until the optimum operating temperature (the steady state temperature equal to or higher than the set temperature) is reached after the fuel cell is started, the amount of condensed water in the channel of the air electrode 13 increases, Water condensation phenomenon such as flooding phenomenon may occur.

또한, 연료전지 스택(130) 전극이나 가스 유로 등에 응축수 및 생성수 등 물이 잔류된 상태에서 시동이 정지된 후 겨울철 빙점 이하의 온도에서 얼게 될 가능성이 있다. 특히 애노드(12) 측에서 물이 얼게 되면 빙점 이하의 온도에서 시동 시 애노드(12)에 형성된 얼음으로 인해 수소 공급이 일부 제한될 수 있다. 이 때 시동 후 부하가 연결되어 전류를 요구하게 되면 애노드(12) 측에는 강한 산화(전자 요구) 포텐셜이 형성되어 셀 전압이 -값을 나타내는 역전압 상태가 될 수 있다. 이럴 경우 애노드 전극(12)을 구성하는 소재인 탄소가 물과 반응하여 전자를 내어주고 이산화탄소(CO2) 혹은 일산화탄소(CO)로 산화되어 전극이 손상되는 문제가 발생할 수 있다. Further, there is a possibility that the water is frozen at a temperature lower than the freezing point of the winter after the start of the fuel cell stack 130 is stopped in a state where water such as condensed water and generated water remains in the electrode or the gas flow path. Particularly, when the water is frozen on the anode 12 side, the supply of hydrogen may be partially restricted due to the ice formed on the anode 12 at the starting temperature below the freezing point. At this time, if a load is connected after starting and a current is requested, a strong oxidation (electron required) potential is formed on the anode 12 side, so that the cell voltage can become a reverse voltage state representing a minus value. In this case, carbon, which is the material of the anode electrode 12, reacts with water to emit electrons and oxidize to carbon dioxide (CO 2) or carbon monoxide (CO), thereby causing damage to the electrode.

이에, 개시된 발명은 연료전지 스택(130)의 내구성 확보를 위한 연료전지 시스템(100)의 저온 시동 방법을 제공하고자 한다. 개시된 발명에 따른 연료전지 시스템(100)의 저온 시동 방법은 연료전지 시스템(100)이 연료전지 차량에 적용되는 경우 동일하게 적용될 수 있으며, 이하 연료전지 시스템(100)의 제어 과정에 대한 설명은 연료전지 차량의 저온 시동 시 동일하게 적용될 수 있다. Accordingly, the disclosed invention is intended to provide a low-temperature start-up method of the fuel cell system 100 for ensuring the durability of the fuel cell stack 130. The method of starting the fuel cell system 100 according to the disclosed invention is equally applicable when the fuel cell system 100 is applied to a fuel cell vehicle. The same can be applied at low temperature starting of the battery vehicle.

도 3은 연료전지 시스템(100)의 제어 과정을 도시한 흐름도 이다.3 is a flowchart showing a control process of the fuel cell system 100. As shown in FIG.

도 3에 도시된 바를 참조하면, 일 실시 예에 따른 연료전지 시스템(100)의 제어 과정은 연료전지 스택(130)에 수소 및 공기를 공급하는 단계(210), 연료전지 스택(130)의 동결여부를 확인하는 단계(220), 연료전지 시스템(100)의 운전을 개시하는 단계(230)를 포함한다. 3, the process of controlling the fuel cell system 100 according to an embodiment includes the steps 210 of supplying hydrogen and air to the fuel cell stack 130, the step 210 of freezing the fuel cell stack 130, (Step 220), and initiating operation of the fuel cell system 100 (step 230).

먼저, 수소가 애노드(12)로 공급되고 공기가 캐소드(13)로 공급되면 연료전지 스택(130)의 동결 여부를 확인하는 단계가 수행될 수 있다(210, 220).First, when hydrogen is supplied to the anode 12 and air is supplied to the cathode 13, a step of checking whether the fuel cell stack 130 is frozen may be performed (210, 220).

연료전지 스택(130)의 동결 여부는 연료전지 스택(130)에 수소 및 공기를 공급한 직후 OCV 값에 기초해 확인할 수 있다. 일반적으로 연료전지 스택(130)이 동결되면 연료극(12)에 대한 수소 기체의 크로스오버량(crossover)이 감소해 연료전지 스택(130)이 동결되기 이전에 비해 더 큰 OCV 값을 나타내게 됨은 전술한 바와 같다.Whether or not the fuel cell stack 130 is frozen can be confirmed based on the OCV value immediately after supplying hydrogen and air to the fuel cell stack 130. Generally, when the fuel cell stack 130 is frozen, the crossover amount of the hydrogen gas to the fuel electrode 12 is decreased to show a larger OCV value than that before the fuel cell stack 130 is frozen. Same as.

이에, 연료전지 스택(130)에 수소 및 공기를 공급한 직후 OCV 값과 미리 설정된 OCV 기준 값에 기초해 연료전지 스택(130)의 동결 여부를 확인할 수 있다. 일 예로, 연료전지 스택(130)에 수소 및 공기를 공급한 직후 OCV 값과 미리 설정된 OCV 기준 값의 차이가 미리 설정된 제 1 전압 이상이면 연료전지 스택(130)이 동결된 것으로 판단할 수 있다. 이 때, 제 1 전압은 실험에 따라 결정될 수 있으며 일 예로 제 1 전압은 10 mV로 결정될 수 있다.Thus, immediately after supplying hydrogen and air to the fuel cell stack 130, it is possible to confirm whether or not the fuel cell stack 130 is frozen based on the OCV value and the preset OCV reference value. For example, if the difference between the OCV value and the preset OCV reference value is greater than a first predetermined voltage immediately after supplying hydrogen and air to the fuel cell stack 130, the fuel cell stack 130 may be determined to be frozen. At this time, the first voltage may be determined according to an experiment. For example, the first voltage may be determined to be 10 mV.

한편, 연료전지 스택(130)의 동결여부는 OCV 형성 속도에 기초해 확인할 수도 있다. 연료전지 스택(130)이 동결되면 수소 기체의 연료극(12)에 대한 크로스오버량이 감소하게 되며, 연료극(12)에 수소 기체가 전달되는 속도 및 고분자전해질 막(11)에서 수소 기체가 이동하는 속도가 느려짐에 따라 OCV 형성 속도가 감소하게 된다.On the other hand, whether or not the fuel cell stack 130 is frozen can be confirmed based on the OCV formation rate. When the fuel cell stack 130 is frozen, the crossover amount of the hydrogen gas to the fuel electrode 12 decreases, and the rate at which the hydrogen gas is transferred to the fuel electrode 12 and the rate at which the hydrogen gas moves in the polymer electrolyte membrane 11 The OCV formation rate is decreased.

이에, 수소 및 공기를 공급한 직후 OCV 형성 속도에 기초해 연료전지 스택(130)의 동결 여부를 확인할 수 있다. 일 예로, OCV 형성 속도가 미리 설정된 제 1 속도 이하이면 연료전지 스택(130)이 동결된 것으로 판단할 수 있다. 이 때, 제 1 속도는 실험에 따라 결정될 수 있으며 일 예로 제 1 속도는 5mV/sec로 결정될 수 있다. Thus, it is possible to confirm whether or not the fuel cell stack 130 is frozen based on the OCV formation rate immediately after supplying hydrogen and air. For example, if the OCV formation rate is equal to or lower than a predetermined first rate, it can be determined that the fuel cell stack 130 is frozen. In this case, the first speed may be determined according to an experiment, and the first speed may be determined to be 5 mV / sec.

연료전지 스택(130)의 동결 여부는 전술한 바와 같은 OCV 값, OCV 형성 속도 중 적어도 하나에 기초해 결정될 수 있으며, 실시 예에 따라 OCV 값과 OCV 형성 속도 조건 모두를 충족하는 경우 연료전지 스택(130)이 동결된 것으로 결정할 수 있다. 개시된 발명에 따른 연료전지 시스템(100)의 경우 OCV 값, OCV 값의 형성 속도 중 적어도 하나에 기초해 연료전지 스택(130)의 동결 여부를 판단하는 바, 별도의 장치를 설치하지 않고 보다 간편하게 연료전지 스택(130)의 동결 여부를 판단할 수 있다.Whether or not the fuel cell stack 130 is frozen can be determined based on at least one of the OCV value and the OCV formation rate as described above, and in accordance with the embodiment, when the OCV value and the OCV formation rate condition are satisfied, 130) is frozen. In the case of the fuel cell system 100 according to the disclosed invention, it is determined whether the fuel cell stack 130 is frozen based on at least one of the OCV value and the OCV value formation rate. In this case, It is possible to determine whether or not the battery stack 130 is frozen.

한편, 연료전지 스택(130)의 동결 여부의 판단 방식이 이에 한정되는 것은 아니며, 실시 예에 따라 전술한 방법과 함께 연료전지 스택(130) 온도조건에 기초해 연료전지 스택(130)의 동결 여부를 판단하는 방식 등이 함께 적용될 수 있음은 물론이다.The method of determining whether or not the fuel cell stack 130 is frozen is not limited to this. It is also possible to determine whether the fuel cell stack 130 is frozen or not, based on the temperature condition of the fuel cell stack 130, And a method of judging whether or not the mobile terminal is a mobile terminal.

연료전지 스택(130)이 동결되지 않은 경우, 제어부(150)는 연료전지 차량의 일반 시동 조건으로 판단하고 부하 연결 후 연료전지 시스템(100)의 운전을 제어할 수 있다(240).If the fuel cell stack 130 is not frozen, the controller 150 determines that the fuel cell vehicle 130 is in the normal start condition of the fuel cell vehicle and can control the operation of the fuel cell system 100 after the load connection (240).

반대로 연료전지 스택(130)이 동결된 경우, 제어부(150)는 연료전지 차량의 저온 시동 조건으로 판단하고 아래의 방법으로 연료전지 시스템(100)의 운전을 제어할 수 있다(240).Conversely, when the fuel cell stack 130 is frozen, the controller 150 determines that the fuel cell vehicle 100 is in a low-temperature start condition of the fuel cell vehicle and can control the operation of the fuel cell system 100 in the following manner (240).

먼저, 제어부(150)는 연료전지 스택(130)의 전압이 부하 연결 시 마이너스 값을 나타내는 경우에 부하 미리 설정된 제 2 전압을 하한선으로 연료전지 스택(130) 운전을 수행할 수 있다. 이 때, 미리 설정된 제 2 전압은 실험에 따라 결정될 수 있으며 일 예로 제 2 전압은 -0.8 V로 결정될 수 있다. 즉, 개시된 발명은 연료전지 스택(130)의 동결 시 애노드(12)에 역전압이 발생할 경우에도 전류를 생성시키도록 함으로써 이용할 수 있는 전류 영역을 확대할 수 있다.First, when the voltage of the fuel cell stack 130 indicates a negative value when the load is connected, the controller 150 may operate the fuel cell stack 130 at a lower limit of the second predetermined voltage. In this case, the predetermined second voltage may be determined according to an experiment. For example, the second voltage may be determined to be -0.8 V. That is, the disclosed invention can enlarge the usable current range by causing the current to be generated even when a reverse voltage is generated in the anode 12 when the fuel cell stack 130 is frozen.

한편, 연료전지 스택(130)이 동결된 상태에서 부하를 연결하여, 즉 시동후 모터 등에서 전류를 사용할 경우 애노드(12)에 수소 연료 공급이 부분적으로 제한되어 셀 전압이 마이너스 값을 나타내는 역전압 상황이 발생될 수 있다. 역전압이 발생된 상태에서 연료전지 시스템(100)의 운전을 지속하게 되면 애노드(12) 측의 산화 반응 포텐셜이 높아지게 되어 애노드(12)를 구성하고 있는 탄소가 전자를 발생시키기 위해 물과 반응하여 이산화탄소(CO2) 혹은 일산화탄소(CO)로 산화될 수 있다. 이럴 경우 애노드(12)가 손상되어 연료전지 스택(130)의 성능이 저하될 수 있다.On the other hand, when the load is connected in a state where the fuel cell stack 130 is frozen, that is, when electric current is used in a motor or the like after starting, the supply of hydrogen fuel to the anode 12 is partially restricted, May occur. When the operation of the fuel cell system 100 is continued in the state where the reverse voltage is generated, the oxidation reaction potential on the anode 12 side becomes high, and the carbon constituting the anode 12 reacts with water to generate electrons It can be oxidized to carbon dioxide (CO2) or carbon monoxide (CO). In this case, the anode 12 may be damaged and the performance of the fuel cell stack 130 may deteriorate.

역전압 발생 시 전극의 손상, 즉 탄소의 산화를 방지하기 위해 개시된 발명에 따른 연료전지 시스템(100)은 애노드(12)에 수전해 촉매를 적용할 수 있다. 이 경우 연료전지 시스템(100)에 역전압이 발생된 상태로 연료전지 시스템(100)의 운전이 가능할 수 있는데, 이 때 운전이 가능한 영역은 상기에 언급한 제2전압 이상이 된다. 이와 같이 애노드(12)의 손상을 방지하면서 산화환원 반응을 지속하게 되면, 반응에 의한 반응열로 연료전지의 애노드(12)에 형성된 얼음이 녹게 되며, 수소가 정상적으로 공급되도록 할 수 있다.The fuel cell system 100 according to the disclosed invention can apply the electrolysis catalyst to the anode 12 in order to prevent the damage of the electrode, that is, the oxidation of the carbon, in the generation of the reverse voltage. In this case, the fuel cell system 100 can be operated in a state where a reverse voltage is generated in the fuel cell system 100. At this time, the operationable region becomes the second voltage or more as mentioned above. When the redox reaction is continued while preventing the anode 12 from being damaged, the ice formed in the anode 12 of the fuel cell is melted by the reaction heat generated by the reaction, and hydrogen can be supplied normally.

결과적으로, 본 발명을 통하면 빙점 이하에서 연료전지 차량을 운전 할때 시동 시간이 단축되는 효과를 도모할 수 있으며 별도의 물 제거 프로세스 없이 연료전지 차량의 저온 시동이 가능할 수 있다. As a result, according to the present invention, the start-up time can be shortened when the fuel cell vehicle is operated below the freezing point, and the cold start of the fuel cell vehicle can be performed without a separate water removal process.

이상으로, 연료전지 시스템 및 그 제어 방법의 여러 실시 예에 대해 설명하였다. 발명의 기술적 사상이 전술한 실시 예에 의해 한정되는 것은 아니며, 당해 업계에서 통상의 지식을 가진 자가 쉽게 생각할 수 있는 범위 내의 변경을 포함하는 개념으로 넓게 이해되어야 할 것이다. Various embodiments of the fuel cell system and the control method thereof have been described above. It is to be understood that the technical idea of the invention is not limited to the above-described embodiments, but should be broadly construed as a concept including modifications within a range that can be easily conceived by those skilled in the art.

100: 연료전지 시스템
110: 연료 공급부
120: 공기 공급부
130: 연료전지 스택
140: 냉각 가열부
150: 제어부
160: 가스 분리부
10: 막전극 접합체
20: 수전해층
30: 가스 확산층
40: 분리판100: Fuel cell system
110: fuel supply unit
120: Air supply
130: Fuel cell stack
140: cooling heating section
150:
160: gas separator
10: membrane electrode assembly
20: Water electrolytic layer
30: gas diffusion layer
40: separation plate

Claims (12)

캐소드 및 수전해 촉매가 적용된 애노드를 포함하는 연료전지 스택; 및
상기 연료전지 스택에 연료 및 공기를 공급한 직후 OCV 값과 미리 설정된 OCV 기준 값에 기초해 상기 연료전지 스택의 동결 여부를 판단하고, 상기 연료전지 스택이 동결된 경우 미리 설정된 전압 범위 내에서 상기 연료 전지의 운전을 제어하는 제어부;를 포함하는 연료전지 시스템.A fuel cell stack including a cathode and an anode to which a water electrolysis catalyst is applied; And
Determining whether or not the fuel cell stack is frozen based on an OCV value and a preset OCV reference value immediately after supplying fuel and air to the fuel cell stack, And a control unit for controlling operation of the fuel cell. 제 1항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 연료 및 공기를 공급한 직후 OCV 값과 미리 설정된 OCV 기준 값의 차이가 미리 설정된 제 1 전압 이상이면 상기 연료전지 스택이 동결된 것으로 판단하는 연료전지 시스템.The method according to claim 1,
Wherein,
And determines that the fuel cell stack is frozen if a difference between an OCV value immediately after supplying the fuel and air and a predetermined OCV reference value is equal to or greater than a first predetermined voltage. 제 1항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 연료 및 공기를 공급한 직후 OCV 값의 형성 속도에 기초해 상기 연료전지 스택의 동결 여부를 판단하는 연료전지 시스템The method according to claim 1,
Wherein,
A fuel cell system for determining whether or not the fuel cell stack is frozen based on a formation rate of an OCV value immediately after supplying the fuel and air, 제 3항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 연료 및 공기를 공급한 직후 OCV 값의 형성 속도가 미리 설정된 제 1 속도 이하이면 상기 연료전지 스택이 동결된 것으로 판단하는 연료전지 시스템.The method of claim 3,
Wherein,
Immediately after supplying the fuel and air, determines that the fuel cell stack is frozen if the rate of formation of the OCV value is equal to or lower than a first predetermined speed. 제 1항에 있어서,
상기 제어부는,
부하 연결 시 상기 연료극에 역전압이 발생할 경우에도 상기 연료 전지의 운전을 제어하는 연료전지 시스템.The method according to claim 1,
Wherein,
And controls the operation of the fuel cell even when a reverse voltage is generated in the fuel electrode during load connection. 제 5항에 있어서,
상기 제어부는,
전극 간 형성되는 전압이 미리 설정된 제 2 전압 이상인 범위 내에서 상기 연료 전지의 운전을 제어하는 연료전지 시스템.6. The method of claim 5,
Wherein,
Wherein the operation of the fuel cell is controlled within a range in which the voltage formed between the electrodes is equal to or greater than a second voltage that is set in advance. 연료전지 스택에 연료 및 공기를 공급하는 단계;
상기 연료 및 공기를 공급한 직후 OCV 값과 미리 설정된 OCV 기준 값에 기초해 상기 연료전지 스택의 동결 여부를 판단하는 단계; 및
상기 연료전지 스택이 동결된 경우 미리 설정된 전압 범위 내에서 연료 전지 시스템의 운전을 개시하는 단계;를 포함하는 연료전지 시스템의 냉시동 방법.Supplying fuel and air to the fuel cell stack;
Determining whether the fuel cell stack is frozen based on an OCV value immediately after supplying the fuel and air and a predetermined OCV reference value; And
And initiating operation of the fuel cell system within a predetermined voltage range when the fuel cell stack is frozen. 제 7항에 있어서,
상기 연료전지 스택의 동결 여부를 판단하는 단계는,
상기 연료 및 공기를 공급한 직후 OCV 값과 미리 설정된 OCV 기준 값의 차이가 미리 설정된 제 1 전압 이상이면 상기 연료전지 스택이 동결된 것으로 판단하는 연료전지 시스템의 냉시동 방법.8. The method of claim 7,
Wherein the step of determining whether the fuel cell stack is freezing comprises:
And determining that the fuel cell stack is frozen if a difference between an OCV value immediately after the supply of the fuel and air and a predetermined OCV reference value is equal to or greater than a preset first voltage. 제 7항에 있어서,
상기 연료전지 스택의 동결 여부를 판단하는 단계는,
상기 연료 및 공기를 공급한 직후 OCV 값의 형성 속도에 기초해 상기 연료전지 스택의 동결 여부를 판단하는 것을 더 포함하는 연료전지 시스템의 냉시동 방법.8. The method of claim 7,
Wherein the step of determining whether the fuel cell stack is freezing comprises:
And determining whether or not the fuel cell stack is frozen based on the rate of formation of the OCV value immediately after supplying the fuel and the air. 제 9항에 있어서,
상기 연료전지 스택의 동결 여부를 판단하는 단계는,
상기 연료 및 공기를 공급한 직후 OCV 값의 형성 속도가 미리 설정된 제 1 속도 이하이면 상기 연료전지 스택이 동결된 것으로 판단하는 연료전지 시스템의 냉시동 방법.10. The method of claim 9,
Wherein the step of determining whether the fuel cell stack is freezing comprises:
Immediately after supplying the fuel and air, determines that the fuel cell stack has been frozen if the rate of formation of the OCV value is equal to or less than a preset first speed. 제 7항에 있어서,
상기 연료전지 스택이 동결된 경우 미리 설정된 전압 범위 내에서 연료 전지 시스템의 운전을 개시하는 단계는,
부하 연결 시 애노드에 역전압이 형성되어도 상기 연료 전지 시스템의 운전을 수행하는 것을 포함하는 연료전지 시스템의 냉시동 방법.8. The method of claim 7,
Wherein the step of starting operation of the fuel cell system within a predetermined voltage range when the fuel cell stack is frozen includes:
And performing the operation of the fuel cell system even if a reverse voltage is formed in the anode when the load is connected. 제 11항에 있어서,
상기 부하 연결 시 애노드에 역전압이 형성되어 상기 연료 전지 시스템의 운전을 수행하는 것은,
전극 간 형성되는 전압이 미리 설정된 제 2 전압 이상인 범위 내에서 상기 연료 전지 시스템의 운전을 수행하는 것을 포함하는 연료전지 시스템의 냉시동 방법.12. The method of claim 11,
The operation of the fuel cell system is performed by forming a reverse voltage on the anode when the load is connected,
And performing the operation of the fuel cell system within a range in which a voltage formed between the electrodes is equal to or greater than a predetermined second voltage.
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