KR101864417B1 - Hydrogen generate and supply device using steam-state decomposition agent - Google Patents

Hydrogen generate and supply device using steam-state decomposition agent Download PDF

Info

Publication number
KR101864417B1
KR101864417B1 KR1020180017991A KR20180017991A KR101864417B1 KR 101864417 B1 KR101864417 B1 KR 101864417B1 KR 1020180017991 A KR1020180017991 A KR 1020180017991A KR 20180017991 A KR20180017991 A KR 20180017991A KR 101864417 B1 KR101864417 B1 KR 101864417B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
hydrogen
solid
reaction tank
hydride
decomposition
Prior art date
Application number
KR1020180017991A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
강신왕
김태규
Original Assignee
휴그린파워(주)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 휴그린파워(주) filed Critical 휴그린파워(주)
Priority to KR1020180017991A priority Critical patent/KR101864417B1/en
Application granted granted Critical
Publication of KR101864417B1 publication Critical patent/KR101864417B1/en
Priority to CN201810741948.0A priority patent/CN110165261A/en
Priority to PCT/KR2019/001608 priority patent/WO2019160279A1/en

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04082—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration
    • H01M8/04089—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of gaseous reactants
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04082—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration
    • H01M8/04201—Reactant storage and supply, e.g. means for feeding, pipes
    • H01M8/04216—Reactant storage and supply, e.g. means for feeding, pipes characterised by the choice for a specific material, e.g. carbon, hydride, absorbent
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04298—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
    • H01M8/04694—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by variables to be controlled
    • H01M8/04746—Pressure; Flow
    • H01M8/04753—Pressure; Flow of fuel cell reactants
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04298—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
    • H01M8/04694—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by variables to be controlled
    • H01M8/04746—Pressure; Flow
    • H01M8/04776—Pressure; Flow at auxiliary devices, e.g. reformer, compressor, burner
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/06—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues
    • H01M8/0606—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues with means for production of gaseous reactants
    • H01M8/065—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues with means for production of gaseous reactants by dissolution of metals or alloys; by dehydriding metallic substances
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/50—Fuel cells

Abstract

The present invention relates to a hydrogen generating and supplying device using a steam-stated decomposer in a solid fuel, capable of smoothly generating hydrogen by rapidly reacting to hydride supplied to a reaction tank in a solid state by vaporizing a liquid-stated decomposer while the liquid-stated decomposer is supplied to an injection nozzle so that the steam-stated decomposer is injected. The hydrogen generating and supplying device comprises: the reaction tank storing the solid hydride and storing the hydrogen generated by decomposition reaction of the stored solid hydride and the decomposer; a decomposer injecting unit installed on one side of the reaction tank and injecting the vaporized decomposer in a steam state through the injection nozzle installed at an end of a decomposer transfer pipe since the decomposer stored in a liquid state in a decomposer storing tank is vaporized by a heating unit while being supplied through the decomposer transfer pipe; and a porous partition installed for the solid hydride stored in the reaction tank to be fixed and preventing a by-product from moving but permitting the flow of the hydrogen generated by reacting to the decomposer injected by the decomposer injecting unit.

Description

고체연료에 증기분해제를 이용한 수소발생 및 공급장치{HYDROGEN GENERATE AND SUPPLY DEVICE USING STEAM-STATE DECOMPOSITION AGENT}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to a hydrogen generation and supply apparatus using steam dissociation for solid fuel,

본 발명은 고체 상태의 수소화물에 증기 상태로 분사되는 분해제를 이용해 수소를 생성하고 이를 연료전지에 공급하도록 이루어진 수소발생 및 공급장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 액체 상태로 공급된 분해제를 기화시켜 분사노즐을 통해 반응탱크 내에 분사될 때에는 증기 상태로 분사되도록 함으로써, 반응탱크에 고체 상태로 공급된 수소화물과 신속하게 반응하여 수소의 생성이 원활하게 이루어지도록 할 수 있는 고체연료에 증기분해제를 이용한 수소발생 및 공급장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a hydrogen generating and supplying device for generating hydrogen by using a decomposition dissociating gas injected in a vapor state in a solid state hydride and supplying the hydrogen to the fuel cell, The steam is injected into the reaction tank through the injection nozzle so that the steam is injected into the reaction tank so that the solid fuel that reacts with the hydride supplied in the solid state to the reaction tank quickly and smoothly generates hydrogen, And to a hydrogen generating and supplying apparatus using hydrogen.

일반적으로 연료전지는 연료가 가지고 있는 화학 에너지를 전기화학 반응을 통해 직접 전기에너지로 변환시키는 것으로, 최근 급격한 유가 상승과 환경 오염에 대한 관심이 커지면서 친환경 에너지를 사용해 연료 효율을 높일 수 있는 기술이 주목을 받고 있다.In general, fuel cells convert chemical energy of fuel directly into electric energy through electrochemical reaction. As interest in fuel oil price rise and environmental pollution grows, attention is paid to technology that can improve fuel efficiency by using environmentally friendly energy. .

연료전지는 화석 연료와 비교해 환경 오염 물질이 생성되지 않음은 물론 에너지 효율이 높고, 소음이 없으며, 지구 온난화를 일으키는 원인이 되고 있는 온실가스의 발생이 적어 수송, 발전, 가정, 휴대용 등의 다양한 분야에서 응용하기 위한 노력이 계속적으로 이루어지고 있다.Fuel cells are not only environmentally pollutant-free compared to fossil fuels, they are also energy efficient, noise-free, and have few greenhouse gases that cause global warming. They are used in a variety of fields, including transportation, power generation, And there is a continuing effort to apply it to the application.

이러한 연료전지의 성능을 향상시키기 위해서는 연료전지 자체의 스택(stack)을 경량화하거나, 막전극 접합체(Membrane Electrode Assembly, MEA) 및 개질기(Reformer)의 성능 개선하거나 주변 기계장치(Balance of Plant, BOP) 개선을 통한 시스템 경량화 및 수소 저장 밀도를 향상시켜야 한다.In order to improve the performance of such a fuel cell, a stack of a fuel cell itself may be made lighter, a membrane electrode assembly (MEA) and a reformer may be improved in performance, or a Balance of Plant (BOP) Improvement of system weight and hydrogen storage density should be improved.

이 중에서 주변 기계장치에 해당하는 수소 공급장치의 경우에는 연료전지로 수소를 공급하기 위한 주요 장치로, 연료인 수소를 저장하는 방식으로는 고압 저장, 액화저장, 수소저장 합금, 수소화물, 제올라이트 또는 나노구조 탄소소재를 이용하는 방식이 있고, 보편적으로는 기체 상태의 수소를 고압 상태로 저장하는 고압 저장방식이 사용되고 있다.Among them, as the hydrogen supply device corresponding to the peripheral machinery, a main device for supplying hydrogen to the fuel cell and a method of storing hydrogen as a fuel include high pressure storage, liquefaction storage, hydrogen storage alloy, hydride, zeolite or There is a method using a nanostructured carbon material, and a high pressure storage method of storing gaseous hydrogen in a high pressure state is generally used.

그러나 상기한 고압 저장방식의 경우에는 폭발 위험성이 항상 내재되어 있고, 장치의 전체적인 중량이 크며, 유지관리에 많은 비용이 소요되는 단점이 있었다.However, in the case of the above-described high-pressure storage system, there is always a risk that the explosion risk is inherent, the overall weight of the apparatus is large, and the maintenance cost is high.

이에 따라 고압 저장방식을 대체하기 위한 일환으로 수소화 붕소 나트륨(NaBH4), 수소화 붕소 아연(ZnBH4), 수소화붕소 칼륨(CaBH4), 수소화 알루미늄 리튬(LiAlH4) 등과 같은 수소를 포함하는 수소화물을 별도의 반응 탱크 내에서 분해하여 발생된 수소를 연료전지로 공급하는 기술이 개발되었다.Accordingly, as a substitute for the high-pressure storage method, hydrides such as sodium borohydride (NaBH 4 ), zinc borohydride (ZnBH 4 ), potassium borohydride (CaBH 4 ), lithium aluminum hydride (LiAlH 4 ) Is decomposed in a separate reaction tank to supply the generated hydrogen to the fuel cell.

하지만 상기와 같이 수소화물을 이용하는 방식은 고체 상태의 수소화물을 수용액 상태로 변화시키는 과정에서 수소의 분해율을 높이기 위해 촉매를 사용해야 하고, 수용액 내의 수소화물이 무분별하게 가수분해를 일으키지 않도록 염기성 안정화제를 더 첨가해야 했다.However, in the case of using the hydride as described above, it is necessary to use a catalyst to increase the decomposition ratio of hydrogen in the process of changing the solid state hydride into the aqueous solution state, and to prevent the hydride in the aqueous solution from hydrolyzing, I had to add more.

이에 따라, 제조비용 및 제조시간이 증대되는 문제, 온도변화와 운용시간에 따라 성능 변화가 발생하는 문제, 촉매의 내구성 문제 및 가수분해 반응으로 인해 수소의 발생 선능이 불안정해지는 문제점이 있었다.Accordingly, there has been a problem that the production cost and the production time are increased, the performance is changed according to the temperature change and the operating time, the durability of the catalyst, and the hydrolysis reaction cause unstable generation of hydrogen.

한편, 수소 공급장치에 저장된 수소화물이 수용액 상태인 경우에는 낮은 외부 온도에 의해 수용액이 빙결되어 운용에 제약이 발생함에 따라, 수소화물을 고체 상태로 저장하고 그 저장된 수소화물의 표면에 액체 상태의 분해제를 분사하여 수소를 생성시키는 연구가 이루어지고 있다.On the other hand, when the hydride stored in the hydrogen supply device is in the aqueous solution state, since the aqueous solution is frozen due to the low external temperature and the operation is restricted, the hydride is stored in the solid state, Research has been carried out to generate hydrogen by spraying the decomposer.

그러나 상기와 같이 액체 상태의 분해제를 고체 상태의 수소화물 상측에 분사하는 경우 분해제와 수소화물의 가수분해 반응 후 부산물이 수소화물을 도포하게 되는데, 반응이 지속될수록 부산물 층은 점차 두꺼워져 액상의 분해제가 부산물 층을 통과하여 수소화물과 반응하는데 많은 시간이 소요될 뿐만 아니라 수소의 생성이 원활히 이루어지지 못하는 문제가 있었다.However, when the decomposition of the liquid state is carried out above the solid hydride, the by-product after the decomposition reaction and the hydrolysis reaction of the hydride is applied with the hydride. As the reaction continues, the by-product layer gradually becomes thicker, The decomposer of the present invention takes a long time to pass through the by-product layer and reacts with the hydride, and hydrogen generation is not performed smoothly.

또한 설정된 양의 수소를 생성하기 위해 액상의 분해제를 과도하게 분사하게 될 경우 불필요하게 분해제가 낭비되는 것은 물론, 분해제에 의해 용해된 액상의 부산물이 반응기 내부의 열에 의해 끓어오르면서 반응기의 압력이 급격히 상승하게 되어 폭발할 우려가 있었으며, 반응탱크가 안전한 수준의 압력을 유지할 수 있도록 하기 위해서는 반응탱크 내에 생성된 수소를 임의로 배출시켜야 함에 따라 수소의 저장밀도가 저하되는 문제가 있었다.In addition, when the liquid phase decomposition is excessively injected in order to generate a predetermined amount of hydrogen, the decomposition agent is unnecessarily wasted and the liquid phase by-products dissolved by the decomposition are boiled by the heat inside the reactor, There has been a possibility of explosion, and in order to maintain the pressure of the reaction tank at a safe level, hydrogen generated in the reaction tank has to be discharged at random, resulting in a problem that the storage density of hydrogen is lowered.

아울러, 수소화물을 고체 상태로 저장하는 경우에는 저장되는 수소화물의 양에 따라 반응탱크의 크기가 커지게 되는 문제가 있으며, 반응탱크에 생성된 부산물을 제거하거나 반응탱크 내에 고체 수소화물을 새로 공급하기 위해 동안에는 연료전지에 수소를 공급하지 못하게 되어 연료전지의 작동이 정상적으로 이루어지지 못하는 문제가 있었다.In addition, when the hydrides are stored in a solid state, the size of the reaction tank increases according to the amount of the hydrides to be stored. Also, byproducts generated in the reaction tank are removed or a solid hydride There is a problem in that the operation of the fuel cell can not be normally performed because the hydrogen can not be supplied to the fuel cell.

한국등록특허 제10-1567302호(2015.11.03.등록, 연료전지용 수소 공급장치)Korean Registered Patent No. 10-1567302 (Registered, Hydrogen Supply Device for Fuel Cell)

따라서, 본 발명에 따른 고체연료에 증기분해제를 이용한 수소발생 및 공급장치는 이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 액체 상태로 공급된 분해제가 분사노즐 측으로 이송되는 동안 기화시켜 반응탱크 내에서는 증기 상태로 분사되도록 함으로써, 반응탱크에 고체 상태로 공급된 수소화물의 신속한 분해 반응을 통해 수소의 생성이 원활하게 이루어지도록 하고, 이에 더해 반응탱크에서 생성된 수소가 연료전지에 안정적이면서도 지속적으로 공급할 수 있도록 하는데 목적이 있다.Accordingly, in order to solve such a conventional problem, the apparatus for generating and supplying hydrogen using the steam decomposition to the solid fuel according to the present invention vaporizes while being transported to the injection nozzle side in the liquid state, The hydrogen is rapidly generated by the decomposition reaction of the hydride fed in the solid state into the reaction tank so that the hydrogen is smoothly generated and the hydrogen generated in the reaction tank is supplied to the fuel cell stably and continuously To be able to do so.

본 발명은 상기한 목적을 달성하기 위한 것으로, 고체 상태의 수소화물을 분해제로 분해시켜 생성된 수소를 연료전지에 공급하는 수소 공급장치에 있어서, 설정된 양의 고체 수소화물이 수용되어 그 고체 수소화물에 분사된 분해제와 분해 반응하여 생성된 수소를 연료전지에 공급하도록 형성된 반응탱크와, 상기 반응탱크의 일측에 설치되고, 분해제저장탱크에 액상 상태로 저장된 분해제가 분해제이송관을 통해 상기 반응탱크의 내부로 이송되는 동안 가열수단에 의해 기화되어 상기 분해제이송관의 끝단에 설치된 분사노즐을 통해 증기 상태로 분사되도록 형성된 분해제분사부와, 상기 반응탱크 내부가 상·하로 구획되도록 설정된 높이로 설치되어 상기 고체 수소화물과 분해제의 분해 반응을 통해 생성된 수소는 이동되도록 하면서도 고체 수소화물과 부산물은 이동하지 못하도록 형성된 다공성격벽을 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above-mentioned object, the present invention provides a hydrogen supply device for supplying generated hydrogen to a fuel cell by decomposing a solid hydride into a decomposer, wherein a predetermined amount of the solid hydride is accommodated, And a decomposition tank disposed in a side of the reaction tank and stored in a liquid state in the decomposition storage tank, wherein the decomposition agent is supplied to the reaction tank through the decomposition tank pipeline, A disintegrating mill which is vaporized by a heating means while being transferred to the inside of the tank and is injected in a vapor state through an injection nozzle provided at an end of the disassembling agent passage; So that the hydrogen generated through the decomposition reaction of the solid hydride and the decomposer can be moved, The water and the by-product are characterized in that the porous partition wall is formed so as not to move.

여기서, 상기 가열수단은 상기 분해제이송관의 끝단부에 외주면을 감싸도록 설치되어 전기에너지를 공급받아 가열하도록 형성된 히팅코일과, 상기 히팅코일의 외주면을 감싸도록 설치되어 고체 수소화물과 히팅코일이 접촉되는 것을 차단함과 동시에 히팅코일에서 발생된 열이 손실되는 것을 억제하도록 형성된 단열재로 이루어진 것이 바람직하다.Here, the heating means may include a heating coil installed to surround the outer circumferential surface of the decomposing agent piping so as to receive electric energy, and a heating coil installed to surround the outer circumferential surface of the heating coil to contact the solid hydride and the heating coil. And at the same time to prevent the heat generated in the heating coil from being lost.

또한, 상기 분사노즐은 반응탱크 내에 수용된 고체 수소화물에 매립되게 설치된 것이 바람직하다.In addition, it is preferable that the injection nozzle is installed so as to be embedded in the solid hydride contained in the reaction tank.

한편, 상기 반응탱크의 일측에 설치되어 고체 상태의 수소화물이 저장되는 고체연료저장탱크와, 상기 고체연료저장탱크의 하부와 반응탱크의 일측면에 형성된 고체연료공급부가 서로 연통되게 설치되어 상기 고체연료저장탱크에 저장된 고체 수소화물이 상기 반응탱크에 공급되도록 이송시키는 고체연료이송부와, 상기 고체연료이송부에 의해 고체 수소화물의 공급이 완료되면 상기 고체연료공급부를 폐쇄하도록 형성된 마개부와, 상기 반응탱크의 하부에 개폐 가능하게 설치되어 내부에 생성된 부산물을 배출시키는 부산물배출부와, 상기 반응탱크에서 생성된 수소의 일부를 공급받아 저장하였다가 상기 반응탱크에서 연료전지에 수소가 공급되지 못하는 동안 그 저장해둔 수소를 연료전지에 공급하도록 형성된 수소버퍼탱크와, 상기 반응탱크와 수소버퍼탱크 및 연료전지가 서로 연결되도록 설치된 수소이송관에 개폐 가능하게 구비되어 수소가 공급되거나 공급되지 못하도록 형성된 개폐밸브와, 상기 고체연료이송부, 부산물배출부, 분해제분사부, 개폐밸브의 작동을 제어하여 연료전지가 동작하는데 필요로 하는 수소를 상기 반응탱크 및 수소버퍼탱크에서 지속적으로 공급하도록 형성된 제어수단을 더 포함하여 구성된 것이 바람직하다.The solid fuel storage tank is disposed at one side of the reaction tank and stores solid hydride. The solid fuel supply unit is connected to a lower portion of the solid fuel storage tank and a solid fuel supply unit formed at one side of the reaction tank, A solid fuel transferring part for transferring the solid hydride stored in the fuel storage tank to be supplied to the reaction tank; a stopper configured to close the solid fuel supply part when the supply of the solid hydride is completed by the solid fuel transferring part; A byproduct discharge unit installed at a lower portion of the tank so as to discharge byproducts generated inside the hydrogen storage tank and a portion of the hydrogen generated in the reaction tank is supplied to the fuel tank, A hydrogen buffer tank configured to supply the stored hydrogen to the fuel cell, An open / close valve that is openably and closably provided in a hydrogen transfer pipe provided so as to connect the hydrogen buffer tank and the fuel cell to each other to prevent hydrogen from being supplied or supplied, and an operation control unit for controlling operations of the solid fuel transfer unit, the byproduct discharging unit, And a control unit configured to continuously supply hydrogen required for operation of the fuel cell in the reaction tank and the hydrogen buffer tank.

여기서, 상기 고체연료이송부는 고체 수소화물이 이송되도록 관 형상으로 이루어진 고체연료이송관과, 고체연료이송관의 내부에 길이방향으로 설치되어 모터로부터 전달된 동력에 의해 회전하는 회전축과, 상기 회전축의 외주면에 나선형상으로 결합되어 상기 회전축과 함께 회전하며 고체 수소화물을 상기 반응탱크 측으로 이송시키는 회전날개로 이루어진 것이 바람직하다.Here, the solid fuel transfer portion includes a solid fuel transfer pipe having a tubular shape for transferring the solid hydride, a rotating shaft which is installed in the longitudinal direction inside the solid fuel transfer pipe and rotated by the power transmitted from the motor, And a rotary vane that is coupled in a spiral shape and rotates together with the rotary shaft to transfer the solid hydride to the reaction tank side.

또한, 상기 마개부는 고체연료공급부의 상측에 힌지축으로 회동되게 설치된 밀폐부재가 비틀림스프링에 의해 상기 고체연료공급부를 폐쇄하는 방향으로 탄성력이 작용하도록 설치된 것이 바람직하다.It is preferable that the cap is provided such that the sealing member provided on the hinge shaft on the upper side of the solid fuel supply part acts to exert an elastic force in the direction of closing the solid fuel supply part by the torsion spring.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 고체연료에 증기분해제를 이용한 수소발생 및 공급장치는 액체 상태로 공급된 분해제가 분사노즐 측으로 이송되는 동안 가열수단에 의해 기화되어 반응탱크 내에 공급될 때에는 분사노즐을 통해 증기 상태로 분사됨에 따라 반응탱크 내에 신속히 확산될 수 있고, 이를 통해 고체 수소화물의 분해 반응을 통한 수소의 생성이 안정적이면서도 원활하게 이루질 수 있는 효과가 있다.As described above, the hydrogen generating and supplying device using the steam disintegration to the solid fuel according to the present invention is characterized in that when the decomposer supplied in the liquid state is vaporized by the heating means while being fed to the spray nozzle side and supplied into the reaction tank, The hydrogen can be rapidly diffused into the reaction tank as it is sprayed in a vapor state through the solid hydride decomposing reaction, so that the generation of hydrogen through the decomposition reaction of the solid hydride can be stably and smoothly performed.

또한 반응탱크 내에서 생성된 수소의 일부를 저장해 두었다가, 그 저장해둔 수소는 반응탱크 내에서 연료전지에 공급하기 위한 수소를 생성하는 동안 연료전지에 공급함으로써, 연료전지에서 필요로 하는 수소를 지속적으로 공급하여 안정적으로 동작되도록 할 수 있는 효과가 있다.Further, the hydrogen stored in the reaction tank is stored in the reaction tank, and the stored hydrogen is supplied to the fuel cell while generating hydrogen for supplying the fuel cell in the reaction tank, thereby continuously supplying the hydrogen required for the fuel cell So that it can be stably operated.

도 1은 본 발명에 따른 고체연료에 증기분해제를 이용한 수소발생 및 공급장치를 나타낸 개략도,
도 2는 본 발명에 따른 분사노즐이 구비된 반응탱크를 발췌하여 나타낸 개략도,
도 3은 본 발명에 따른 반응탱크의 내부에 공급된 고체 수소화물이 다공성 격벽에 의해 복수개의 영역으로 구획된 상태를 나타낸 개략도,
도 4는 본 발명에 따른 분사노즐의 가열구조를 발췌하여 나타낸 측단면도,
도 5는 본 발명에 따른 제어수단에 의해 각 구성들이 제어되는 상태를 나타낸 제어구성도,
도 6은 본 발명에 따른 반응탱크에서 생성된 수소가 수소버퍼탱크에 공급되는 상태를 나타낸 개략도,
도 7은 본 발명에 따른 반응탱크 내의 수소가 연료전지에 공급되는 상태를 나타낸 개략도,
도 8은 본 발명에 따른 수소버퍼탱크 내의 수소가 연료전지에 공급되는 상태를 나타낸 개략도,
도 9는 본 발명에 따른 고체연료이송부 및 마개부를 발췌하여 나타낸 개략도이다.FIG. 1 is a schematic view showing a hydrogen generating and supplying apparatus using a steam separator for a solid fuel according to the present invention. FIG.
FIG. 2 is a schematic view showing a reaction tank having an injection nozzle according to the present invention,
FIG. 3 is a schematic view showing a state where the solid hydride supplied into the reaction tank according to the present invention is partitioned into a plurality of regions by the porous partition wall,
FIG. 4 is a side sectional view showing a heating structure of an injection nozzle according to the present invention,
5 is a control configuration diagram showing a state in which the respective components are controlled by the control means according to the present invention;
FIG. 6 is a schematic view showing a state where hydrogen generated in the reaction tank according to the present invention is supplied to the hydrogen buffer tank,
7 is a schematic view showing a state where hydrogen in the reaction tank according to the present invention is supplied to the fuel cell,
FIG. 8 is a schematic view showing a state where hydrogen in the hydrogen buffer tank according to the present invention is supplied to the fuel cell,
9 is a schematic view showing an excerpt of a solid fuel transfer portion and a stopper portion according to the present invention.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 고체연료에 증기분해제를 이용한 수소발생 및 공급장치에 대하여 상세하게 설명한다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will now be described in detail with reference to the accompanying drawings.

본 발명에 따른 수소발생 및 공급장치는 도 1 및 2에 도시한 바와 같이, 고체 상태의 수소화물(Hs)을 분해제(Gb)로 분해시켜 수소를 생성하도록 이루어진 것으로, 반응탱크(100), 분해제분사부(200) 및 다공성격벽(300)을 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.As shown in FIGS. 1 and 2, the hydrogen generating and supplying apparatus according to the present invention is configured to decompose a solid hydride (Hs) into decomposition (Gb) to generate hydrogen. The hydrogen generating and supplying apparatus includes a reaction tank 100, A decomposition mill 200 and a porous partition 300.

상기의 반응탱크(100)는 고체 수소화물(Hs)이 일정 높이로 채워져 저장되고, 그 저장된 고체 수소화물(Hs)에 후술할 분사노즐(230)로부터 증기 상태의 분해제(Gb)가 분사되었을 때 이들의 분해 반응에 의해 생성된 수소가 내부공간에 채워지면서 소정의 압력으로 저장되도록 형성된 것이다.In the reaction tank 100, the solid hydride Hs is filled with a predetermined height and is stored, and a vapor-state decomposition gas Gb is injected from the injection nozzle 230, which will be described later, into the stored solid hydride Hs The hydrogen generated by the decomposition reaction is filled in the inner space and is stored at a predetermined pressure.

이때의 고체 수소화물(Hs)은 상대적으로 취급이 용이하고 획득하기 쉬운 수소화 붕소 나트륨(NaBH4)을 이용하는 것이 바람직하나, 이 외에도 수소화 붕소 아연(ZnBH4), 수소화붕소 칼륨(CaBH4), 수소화 알루미늄 리튬(LiAlH4) 등이 사용될 수 있으며, 첨부한 도면에서는 고체 수소화물(Hs)이 알갱이(Granular) 형태인 것으로 도시하였으나, 이 외에도 분말(Powder), 구슬(Bead), 마이크로캡슐(Microcapsule) 또는 알약(Pellets) 형태와 같은 고체 상태로 형성된 것일 수 있다.The solid hydride (Hs) at this time is preferably sodium borohydride (NaBH 4 ) which is relatively easy to handle and easy to obtain. In addition, it is preferable to use zinc borohydride (ZnBH 4 ), potassium borohydride (CaBH 4 ) Aluminum hydride (LiAlH 4 ) or the like may be used. In the accompanying drawings, the solid hydride (Hs) is shown as a granular form. In addition, powder, bead, microcapsule, Or in the form of a pellet.

또한 반응탱크(100)는 원통 형태인 것으로 도시하였으나, 이 외에도 원형, 사각형 또는 다각형 형태로 이루어질 수 있는 것이다.Also, although the reaction tank 100 is shown as a cylindrical shape, it may be formed in a circular shape, a square shape, or a polygonal shape.

상기의 분해제분사부(200)는 반응탱크(100)의 일측에 설치되어 반응탱크(100) 내에 수용된 고체 수소화물(Hs)이 분해 반응을 통해 수소를 생성할 수 있도록 액체 상태의 분해제(Lb)를 공급받아 증기 상태로 기화된 상태의 분해제(Gb)가 분사되도록 이루어진 것으로, 이러한 분해제분사부(200)는 분해제저장탱크(210) 내에 액상 상태로 저장된 분해제(Lb)가 분해제이송관(220)을 통해 반응탱크(100)에 이송되는 동안 가열수단(250)에 의해 기화되도록 하여 상기 분해제이송관(220)의 끝단에 설치된 분사노즐(230)을 통해 증기 상태로 분사하도록 형성된 것이다.The decomposed milling cutter 200 is installed at one side of the reaction tank 100 to remove the liquid state decomposition liquid Lb so that the solid hydride Hs contained in the reaction tank 100 can generate hydrogen through a decomposition reaction. The decomposition milling unit 200 is configured such that the decomposition milling unit 200 divides the decomposition product Lb stored in the liquid phase state in the decomposition storage tank 210 into a decomposition product Gb, Is injected in a vapor state through the injection nozzle 230 installed at the end of the decomposing agent delivery pipe 220 so as to be vaporized by the heating means 250 while being transferred to the reaction tank 100 through the delivery pipe 220 .

여기서 가열수단(250)은 동일한 온도로 가열되게 설정될 수 있으며, 이와는 달리 분사노즐(230) 측으로 갈수록 가열온도가 점차 증가하도록 설정될 수 있다.Here, the heating means 250 may be set to be heated to the same temperature. Alternatively, the heating temperature may be set so as to gradually increase toward the injection nozzle 230 side.

이때 분해제분사부(200)는 분해제저장탱크(210)에 저장된 분해제(Lb)를 분사노즐(230) 측으로 공급할 수 있도록 하는 펌프(P)가 구비된 것이 바람직하며, 분사노즐(230)은 증기 상태 분해제(Gb)가 넓은 범위로 분사될 수 있도록 형성된 것이 바람직하다.It is preferable that the disintegratator splitter 200 includes a pump P for supplying the split splitter Lb stored in the split disintegration storage tank 210 to the injection nozzle 230 side, It is preferable that the vapor state demixing Gb is formed so as to be able to be jetted over a wide range.

상기에서 분해제저장탱크(210)에 저장되는 액상의 분해제(Lb)는 수소화물(Hs)의 pH를 조절하여 반감기를 단축시킴으로써 수소가 생성되는 분해 반응이 일어나게 하는 것으로, 염산(Hydrochloric Acid)을 사용하는 것이 가장 바람직하나, 이 외에도 황산(Sulfuric Acid), 질산(Nitric Acid), 붕산(Boric Acid) 및 아세트산(Acetic Acid)이 사용될 수 있으며, 또한 취급을 용이하게 하기 위해 증류수에 희석한 산성 용액으로 형성된 것이 사용될 수 있다.The liquid phase decomposition (Lb) stored in the decomposition storage tank 210 in the above-mentioned manner causes the decomposition reaction in which hydrogen is generated by shortening the half-life period by adjusting the pH of the hydride Hs, Sulfuric acid, nitric acid, boric acid, and acetic acid may be used. In addition, in order to facilitate handling, it is preferable to use acidic Solution may be used.

이에 따라 분해제이송관(220) 및 분사노즐(230)은 산(Acid) 성분의 분해제(Lb,Gb)에 잘 견딜 수 있도록 내산성이 높은 것으로 구비하고, 가열수단(250)에 의해 가열되었을 때 액상 상태의 분해제(Lb)를 신속하게 기화시키면서도 열에 의한 변형이 이루어지지 않을 수 있도록 열전도율이 높으면서도 열전도에 의한 영향이 적은 재질로 구비하는 것이 바람직하며, 분사노즐(230)이 금속 재질로 이루어진 경우에는 내면 및 외면에 산(Acid)에 의한 부식을 방지할 수 있는 코팅처리가 된 것이 바람직하다.Accordingly, the decomposition agent delivery pipe 220 and the injection nozzle 230 are provided with high acid resistance so as to be able to withstand the dissolution of the acid component (Lb, Gb), and when heated by the heating means 250 It is preferable that the spray nozzle 230 is made of a metal material having a high thermal conductivity and little influence due to heat conduction so that the liquid phase split release Lb is vaporized quickly and is not deformed by heat It is preferable that the inner and outer surfaces are coated with a coating treatment capable of preventing corrosion caused by acid.

상기의 다공성격벽(300)은 반응탱크(100)의 내부가 상·하로 구획되도록 설정된 높이로 설치되는 것으로, 고체 수소화물(Hs)과 부산물(Bp)은 통과하지 못하도록 하면서도 고체 수소화물(Hs)과 분해제(Gb)의 분해 반응을 통해 생성된 수소는 이동이 가능하도록 형성된 것이다.The porous partition wall 300 is installed at a predetermined height so that the inside of the reaction tank 100 is partitioned upward and downward so that the solid hydride Hs and the by- And the hydrogen generated through the decomposition reaction of the decomposition (Gb) is formed so as to be able to move.

이러한 다공성격벽(300)은 반응탱크(100)가 기울어지거나 상·하 방향이 반전되더라도 고체 수소화물(Hs)과 분사노즐(230)에 의한 분해제(Gb)의 분사 위치가 크게 달라지지 않도록 제한함으로써 신속하면서도 일정한 속도로 수소가 생성되도록 하기 위함이며, 이에 더해 고체 수소화물(Hs)이 분해제(Gb)와의 분해 반응을 통해 수소가 생성될 때에 거품처럼 끓어오르는 것을 방지하기 위함인 것이다.The porous partition wall 300 is limited to prevent the spray position of the decomposition gas Gb by the solid hydride Hs and the injection nozzle 230 from significantly changing even if the reaction tank 100 is tilted or the up- (Hs) to prevent boiling of hydrogen when hydrogen is generated through the decomposition reaction with decomposition (Gb). The reason for this is that hydrogen is generated rapidly and at a constant rate.

만약 다공성격벽(300)이 구비되지 않은 경우, 반응탱크(100)가 기울어지거나 상·하 방향이 반전되면 분사노즐(230)은 반응탱크(100)에 고정되게 설치되어 유동되지 못하는데 비해, 고체 수소화물(Hs)은 반응탱크(100) 내에서 위치가 달라지며 분사노즐(230)과 가까워지거나 멀어지게 됨에 따라, 비록 증기 상태의 분해제(Gb)가 액체 상태의 분해제(Lb)에 비해 비교적 빠르게 확산되는 것이라 할지라도, 분해 반응이 일정한 속도로 이루어지지는 못해 수소의 생성 속도 역시 일정하게 유지하기 어려운 문제가 발생하게 된다.If the porous partition wall 300 is not provided and the reaction tank 100 is tilted or the up and down direction is inverted, the injection nozzle 230 is fixedly installed in the reaction tank 100 and can not flow, The hydrate Hs is displaced in the reaction tank 100 and becomes closer to or away from the injection nozzle 230 so that the decomposition Gb in the vapor state is relatively more stable than the decomposition Lb in the liquid state Even if it is rapidly diffused, the decomposition reaction can not be performed at a constant rate, and the generation rate of hydrogen is also difficult to keep constant.

여기서 다공성격벽(300)은 도 3에 도시한 바와 같이 반응탱크(100)의 크기나 반응탱크(100) 내에 수용되는 고체 수소화물(Hs)의 양에 따라, 반응탱크(100)에 고체 수소화물(Hs)이 수용되는 공간을 복수개로 구획하도록 설치될 수 있는 것으로, 이와 같이 다공성격벽(300)에 의해 반응탱크(100)에 고체 수소화물(Hs)의 수용공간이 복수개로 구획된 경우에는 그 복수개의 수용공간 각각에 증기 상태의 분해제(Gb)가 분사되는 분사노즐(230)을 설치하여 고체 수소화물(Hs)과 분해제(Gb)의 분해 반응이 더욱 신속하고 원활하게 이루어지도록 하는 것이 바람직하다.3, the porous partition wall 300 is formed in the reaction tank 100 in accordance with the size of the reaction tank 100 and the amount of the solid hydride Hs contained in the reaction tank 100, When the space for containing the solid hydride Hs is divided into a plurality of spaces in the reaction tank 100 by the porous partition wall 300 as described above, It is possible to provide the injection nozzle 230 for spraying the vapor-state partial decomposition Gb into each of the plurality of storage spaces to make the decomposition reaction of the solid hydride Hs and the decomposition gas Gb more quickly and smoothly desirable.

상기와 같은 구성으로 이루어진 고체연료에 증기분해제를 이용한 수소발생 및 공급장치에 대한 작용효과를 살펴보면 다음과 같다.Hereinafter, the operation and effect of the hydrogen generating and supplying device using the steam disassociation to the solid fuel having the above-described structure will be described.

반응탱크(100)에 고체 수소화물(Hs)이 수용된 상태에서 펌프(P)를 구동시키면 분해제저장탱크(210)에 저장된 액체 상태의 분해제(Lb)가 분해제이송관(220)을 통해 반응탱크(100)에 내부를 향해 이송되며, 분해제이송관(220)을 통해 이송되는 액체 상태의 분해제(Lb)는 가열수단(250)이 설치된 부분에서 설정된 온도로 가열되며 기화되어 반응탱크(100)의 내부에 설치된 분사노즐(230)을 통해 증기 상태로 분사된다.When the pump P is driven in a state where the solid hydride Hs is accommodated in the reaction tank 100, the liquid state partitioning Lb stored in the decomposition storage tank 210 is reacted through the decomposing agent passage 220 The liquid decomposition liquid Lb transferred to the inside of the tank 100 through the decomposing agent transport pipe 220 is heated to a predetermined temperature at a portion where the heating means 250 is installed, The spray nozzle 230 is provided in the inside of the spray nozzle 230. [

이와 같이 증기 상태로 분사되는 분해제(Gb)는 액체 상태로 분사되는 분해제(Lb)에 비해 빠르게 확산되어 반응탱크(100) 내의 고체 수소화물(Hs)과 신속하게 분해 반응이 일어나 수소가 생성되며, 분해 반응이 일어나는 동안 형성된 부산물(Bp) 층을 신속히 통과함에 따라 부산물(Bp)을 용해시키지 않더라도 고체 수소화물(Hs)과 반응하여 원활하게 수소가 생성되도록 할 수 있는 효과가 있다.The decomposition release gas Gb sprayed in the vapor state is rapidly diffused as compared with the decomposition release gas Lb sprayed in the liquid state and is rapidly decomposed with the solid hydride Hs in the reaction tank 100 to generate hydrogen (Bp) layer formed during the decomposition reaction, it is possible to produce hydrogen smoothly by reacting with the solid hydride (Hs) without dissolving the by-product (Bp).

또한 반응탱크(100) 내에 설치된 다공성격벽(300)을 통해 고체 수소화물(Hs)의 이동을 제한하여 항상 정해진 공간에서 분해 반응이 일어나도록 함으로써, 반응탱크(100)가 기울어지거나 상·하 방향이 반전되더라도 분사노즐(230)을 통해 분해제(Gb)가 분사되었을 때 고체 수소화물(Hs)과의 분해 반응을 통한 수소의 생성 속도를 일정하게 유지할 수 있는 효과가 있다.In addition, the movement of the solid hydride Hs is restricted through the porous partition wall 300 provided in the reaction tank 100 so that the decomposition reaction occurs in a predetermined space at all times, so that the reaction tank 100 tilts or the up- The generation rate of hydrogen through the decomposition reaction with the solid hydride Hs can be kept constant when the decomposition release Gb is injected through the injection nozzle 230 even if the injection is reversed.

이때 상기의 가열수단(250)은 도 4와 같이 분해제이송관(220)의 끝단부 외주면을 감싸도록 설치되어 전기에너지를 공급받아 가열되도록 형성된 히팅코일(251)과, 히팅코일(251)의 외주면을 감싸도록 설치된 단열재(252)로 이루어진 것이 바람직하다.4, the heating means 250 includes a heating coil 251 installed to surround the outer circumferential surface of the end portion of the decomposing agent pipe 220 to be heated by receiving electric energy, And a heat insulating material 252 provided so as to surround the heat insulating material 252.

이처럼 분해제저장탱크(210)에서 액상 상태로 공급된 분해제(Lb)가 분해제이송관(220)을 지나는 동안 가열된 히팅코일(251)에 의해 기화되어 분사노즐(230)에서는 증기 상태로 분사되도록 함으로써 고체 수소화물(Hs)과의 분해 반응이 신속하고 원활하게 이루어지도록 할 수 있는 효과가 있다.In this way, the liquid-phase partitioning Lb supplied in the liquid-phase state in the decomposition storage tank 210 is vaporized by the heated heating coil 251 while passing through the decomposing agent transport pipe 220, The decomposition reaction with the solid hydride (Hs) can be performed quickly and smoothly.

더불어 히팅코일(251)의 외주면에 설치된 단열재(252)를 통해 히팅코일(251)이 고체 수소화물(Hs)과 직접 접촉되는 것을 차단함과 동시에 히팅코일(251)에서 발생된 열이 손실되는 것을 억제함으로써, 고체 수소화물(Hs)과의 분해 반응이 보다 안정적으로 이루어지도록 함은 물론 히팅코일(251)을 가열하기 위한 에너지 손실을 최소화할 수 있는 효과가 있다.The heating coil 251 is prevented from coming into direct contact with the solid hydride Hs through the heat insulating material 252 provided on the outer circumferential surface of the heating coil 251 and at the same time heat generated in the heating coil 251 is lost The decomposition reaction with the solid hydride (Hs) can be more stably performed, and energy loss for heating the heating coil 251 can be minimized.

여기서, 분사노즐(230)은 반응탱크(100) 내에 수용된 고체 수소화물(Hs) 내에 매립되게 설치된 것이 바람직한데, 이는 증기 상태의 분해제(Gb)가 분사노즐(230)을 통해 분사됨과 동시에 고체 수소화물(Hs)과 신속하게 분해 반응이 일어나도록 함으로써 반응 효율을 극대화 시킬 수 있고, 부산물(Bp)에 의한 분해 반응이 지연되는 것을 방지하여 수소의 생성이 원활하게 이루어지도록 할 수 있는 효과가 있기 때문이다.It is preferable that the injection nozzle 230 be embedded in the solid hydride Hs contained in the reaction tank 100. This is because the vapor state dissociation Gb is injected through the injection nozzle 230, It is possible to maximize the reaction efficiency by allowing the decomposition reaction to occur rapidly with the hydride (Hs), to prevent the decomposition reaction by the by-product (Bp) from being delayed, Because.

한편, 도 1에 도시한 바와 같이 본 발명에 따른 고체연료에 증기분해제를 이용한 수소발생 및 공급장치는 고체연료저장탱크(400), 고체연료이송부(500), 마개부(120), 부산물배출부(130), 수소버퍼탱크(600), 개폐밸브(800), 제어수단(900)을 더 포함하여 구성될 수 있는 것이다.As shown in FIG. 1, the hydrogen generating and supplying device using the steam dissociation device for the solid fuel according to the present invention includes a solid fuel storage tank 400, a solid fuel transfer part 500, a stopper part 120, A hydrogen buffer tank 600, an on-off valve 800, and a control unit 900. The control unit 900 controls the operation of the hydrogen buffer tank 600,

상기의 고체연료저장탱크(400)는 반응 탱크의 일측에 설치되어 고체 상태의 수소화물(Hs)이 저장되도록 형성된 것이고, 고체연료이송부(500)는 고체연료저장탱크(400)의 하부와 반응탱크(100)의 일측면에 형성된 고체연료공급부(110)가 서로 연통되게 설치되어 고체연료저장탱크(400)에 저장된 고체 수소화물(Hs)이 반응탱크(100)에 공급되도록 이송시키는 것이다.The solid fuel transferring part 400 is formed on one side of the reaction tank to store the solid hydride Hs. The solid fuel transferring part 500 is connected to the lower part of the solid fuel storage tank 400, The solid fuel supply unit 110 formed at one side of the solid fuel storage tank 100 is provided so as to communicate with the solid fuel storage tank 400 so that the solid hydride Hs stored in the solid fuel storage tank 400 is supplied to the reaction tank 100.

이러한 고체연료저장탱크(400)와 고체연료이송부(500)를 설치함으로써, 반응탱크(100) 내에 고체 수소화물(Hs)을 다량 저장해둔 상태로 증기 상태의 분해제(Gb)를 분사해 수소를 생성하는 것이 아니라, 연료전지(F)에 필요한 수소를 공급할 수 있을 정도의 고체 수소화물(Hs)을 반응탱크(100)에 공급하여 수소가 생성되도록 할 수 있으며, 이를 통해 반응탱크(100)의 크기가 고체 수소화물(Hs)의 저장량에 따라 커지는 것을 방지할 수 있을 뿐만 아니라 반응탱크(100)의 제작단가를 낮출 수 있는 이점이 있다.By providing the solid fuel storage tank 400 and the solid fuel transfer section 500 with the solid hydride Hs stored in the reaction tank 100 in a large amount, The solid hydride Hs capable of supplying hydrogen required for the fuel cell F may be supplied to the reaction tank 100 so as to generate hydrogen, The size of the solid hydride Hs can be prevented from increasing according to the storage amount of the solid hydride Hs and the production cost of the reaction tank 100 can be reduced.

상기의 마개부(120)는 고체연료저장탱크(400)에 저장된 고체 수소화물(Hs)이 고체연료이송부(500)에 의해 반응탱크(100)에 공급되고 나면 고체연료공급부(110)를 긴밀하게 폐쇄시켜, 분사노즐(230)을 통해 증기 상태의 분해제(Gb)가 분사되었을 때 반응탱크(100) 내에서 생성된 수소가 고체연료저장탱크(400) 측으로 누설되는 것을 방지하도록 형성된 것이다.The cap 120 may be configured such that when the solid hydride Hs stored in the solid fuel storage tank 400 is supplied to the reaction tank 100 by the solid fuel transfer unit 500, So that the hydrogen generated in the reaction tank 100 is prevented from leaking to the side of the solid fuel storage tank 400 when the decomposition gas Gb in the vapor state is injected through the injection nozzle 230.

상기의 부산물배출부(130)는 반응탱크(100)의 하부에 개폐 가능하게 설치되어 고체 수소화물(Hs)과 분해제(Gb)의 분해 반응에 의해 반응탱크(100)의 내부에 생성된 부산물(Bp)을 반응탱크(100)의 외부로 배출하도록 형성된 것이다.The byproduct discharge unit 130 is provided at the lower portion of the reaction tank 100 so as to be openable and closable so that byproducts generated in the reaction tank 100 by the decomposition reaction of the solid hydride Hs and the decomposition gas Gb (Bp) to the outside of the reaction tank (100).

고체 수소화물(Hs)에 액체 상태의 분해제(Lb)를 분사할 경우에는 겔 형태의 부산물(Bp)이 생성되지만 증기 상태의 분해제(Gb)를 분사할 경우에는 대부분의 부산물(Bp)이 고체 상태로 반응탱크(100) 내부에 남게되기 때문에, 이러한 부산물배출부(130)는 반응탱크(100)의 하부면 전체에 걸쳐 형성시켜 부산물배출부(130)를 개방시켰을 때 고체 상태의 부산물(Bp)이 신속하고 용이하게 배출되도록 형성된 것이 바람직하다.In the case of spraying liquid decomposition (Lb) into the solid hydride (Hs), a gel-like byproduct (Bp) is produced, but when the vapor decomposition (Gb) is sprayed, most of the byproduct The by-product discharging unit 130 is formed over the entire lower surface of the reaction tank 100 so that when the by-product discharging unit 130 is opened, Bp) can be quickly and easily discharged.

상기의 수소버퍼탱크(600)는 반응탱크(100)에서 생성된 수소의 일부를 수소이송관(700)으로 공급받아 저장하였다가 그 저장된 수소를 연료전지(F)에 공급하도록 형성된 것으로, 반응탱크(100) 내에 고체 수소화물(Hs)이 공급될 때, 반응탱크(100) 내에 수소가 생성될 때, 반응탱크(100) 내에 생성된 부산물(Bp)을 외부로 배출시킬 때와 같이, 반응탱크(100) 내에서 연료전지(F)에 수소를 공급하지 못하는 동안에도 수소버퍼탱크(600)에 저장해둔 수소를 연료전지(F)에 공급함으로써 연료전지(F)에 지속적으로 수소가 공급될 수 있도록 형성된 것이다.The hydrogen buffer tank 600 is configured to supply a portion of the hydrogen generated in the reaction tank 100 to the hydrogen transfer pipe 700 and to store the hydrogen therein and to supply the stored hydrogen to the fuel cell F, When hydrogen is produced in the reaction tank 100 when the solid hydride Hs is supplied into the reaction tank 100 and the byproduct Bp produced in the reaction tank 100 is discharged to the outside, The hydrogen stored in the hydrogen buffer tank 600 is supplied to the fuel cell F so that the hydrogen can be continuously supplied to the fuel cell F even while the hydrogen can not be supplied to the fuel cell F in the hydrogen- Respectively.

상기의 개폐밸브(800)는 반응탱크(100)와 수소버퍼탱크(600) 및 연료전지(F)가 서로 연결되도록 설치된 수소이송관(700)에 개폐 가능하게 구비되어 수소가 공급되거나 공급되지 못하도록 하는 것이다.The opening and closing valve 800 is openably and closably provided in the hydrogen transfer pipe 700 installed to connect the reaction tank 100 with the hydrogen buffer tank 600 and the fuel cell F to prevent hydrogen from being supplied or supplied will be.

이러한 개폐밸브(800)는 후술할 제어수단(900)에 의해 개폐 동작이 제어되도록 형성된 것이 바람직하며, 이를 위해 개폐밸브(800)에는 반응탱크(100) 및 수소버퍼탱크(600)의 내부압력을 감지하고 그 감지된 정보를 제어수단(900)에 전달하는 센서부(S)를 구비하여, 제어수단(900)에 의한 개폐밸브(800)의 작동이 정확하게 제어되도록 하는 것이 바람직하다.The opening / closing valve 800 is preferably formed so as to control opening and closing operations by a control unit 900 to be described later. To this end, the internal pressure of the reaction tank 100 and the hydrogen buffer tank 600 And a sensor unit S for sensing the sensed information and transmitting the sensed information to the control unit 900 so that the operation of the opening and closing valve 800 by the control unit 900 is accurately controlled.

이하에서는 상기의 개폐밸브(800)에 대하여 설명의 편의와 이해를 돕기 위해, 반응탱크(100)와 연료전지(F)를 연결하는 수소이송관(700)에 설치된 것을 반응수소개폐밸브(810)로, 반응탱크(100)와 수소버퍼탱크(600)를 연결하는 수소이송관(700)에 설치된 것을 저장수소개폐밸브(820)로, 수소버퍼탱크(600)와 연료전지(F)를 연결하는 수소이송관(700)에 설치된 것을 버퍼수소개폐밸브(830)로 구분하여 설명한다.In order to facilitate the understanding and understanding of the above-described opening / closing valve 800, it is assumed that the hydrogen tank is provided in the hydrogen transfer pipe 700 connecting the reaction tank 100 and the fuel cell F to the reactive hydrogen opening / closing valve 810 A hydrogen transfer pipe 820 for connecting the hydrogen buffer tank 600 and the fuel cell F to the hydrogen transfer pipe 700 connecting the reaction tank 100 and the hydrogen buffer tank 600, And a buffer hydrogen on-off valve 830 is provided in the hydrogen storage tank 700 according to an embodiment of the present invention.

상기의 제어수단(900)은 도 5에 도시한 바와 같이 고체연료이송부(500), 부산물배출부(130), 분해제분사부(200), 개폐밸브(800)의 작동을 제어하여 연료전지(F)가 동작하는데 필요로 하는 수소를 반응탱크(100) 및 수소버퍼탱크(600)에서 지속적으로 공급할 수 있도록 형성된 것일 뿐만 아니라, 상기의 가열수단(250)에 의해 가열되는 온도를 제어하도록 형성된 것이다.The control means 900 controls the operation of the solid fuel transferring portion 500, the byproduct discharging portion 130, the disassembling milling portion 200 and the opening / closing valve 800 as shown in FIG. 5, The hydrogen buffer tank 600 and the hydrogen buffer tank 600 as well as to control the temperature to be heated by the heating means 250. [

이때 반응탱크(100)와 수소버퍼탱크(600)를 연결하는 수소이송관(700)에 설치된 저장수소개폐밸브(820)는 제어수단(900)에 의해 제어될 수 있는 것이지만, 이와는 달리 제어수단(900)의 개입 없이 압력의 정도에 따라 개방 또는 폐쇄되도록 형성된 체크밸브가 구비될 수 있는 것이다.The stored hydrogen on / off valve 820 provided in the hydrogen transfer pipe 700 connecting the reaction tank 100 and the hydrogen buffer tank 600 may be controlled by the control means 900. Alternatively, the control means 900 It is possible to provide a check valve which is formed to be opened or closed according to the degree of the pressure without intervention of the check valve.

이는 저장수소개폐밸브(820)를 체크밸브로 구비하더라도 제어수단(900)에 의해 개폐 동작이 제어되는 것과 같이, 반응탱크(100)의 내부압력이 설정된 압력을 초과하였을 때에는 자동으로 개방되어 반응탱크(100)의 내부압력이 과도하게 증가하는 것을 방지함과 동시에 반응탱크(100) 내의 수소가 수소버퍼탱크(600)에 공급되어 저장되도록 하며, 반응탱크(100)의 내부압력이 설정된 압력 이하일 때에는 자동으로 폐쇄되어 수소버퍼탱크(600)의 내부에 저장된 수소가 연료전지(F)에 공급될 수 있을 정도의 압력 상태를 유지할 수 있기 때문이다.Even if the storage hydrogen opening and closing valve 820 is provided as a check valve, the opening and closing operation is controlled by the control means 900. When the internal pressure of the reaction tank 100 exceeds the set pressure, The internal pressure of the reaction tank 100 is prevented from being excessively increased and hydrogen in the reaction tank 100 is supplied to and stored in the hydrogen buffer tank 600. When the internal pressure of the reaction tank 100 is lower than the set pressure The hydrogen stored in the hydrogen buffer tank 600 can be supplied to the fuel cell F while maintaining the pressure state.

상기와 같이 고체연료저장탱크(400), 고체연료이송부(500), 마개부(120), 부산물배출부(130), 수소버퍼탱크(600), 개폐밸브(800) 및 제어수단(900)을 더 포함하여 구성된 고체연료에 증기분해제를 이용한 수소발생 및 공급장치의 작용효과를 살펴보면 다음과 같다.The solid fuel storage tank 400, the solid fuel transfer unit 500, the plug unit 120, the byproduct discharge unit 130, the hydrogen buffer tank 600, the on-off valve 800, and the control unit 900, The effects of the hydrogen generation and supply device using the steam dissociation device for the solid fuel including the solid fuel are as follows.

고체연료저장탱크(400) 내에 저장된 고체 상태의 수소화물(Hs)은 제어수단(900)에 의해 작동되는 고체연료이송부(500)에 의해 반응탱크(100) 측으로 이송되어 연료전지(F)에 공급하기 위한 수소의 양에 따라 적정량이 고체연료공급부(110)를 통해 반응탱크(100) 내에 공급되며, 반응탱크(100)의 내부압력은 대기압 상태이므로 고체연료저장탱크(400) 내의 고체 수소화물(Hs)이 고체연료이송부(500)를 통해 공급될 수 있는 것이다.The solid hydride Hs stored in the solid fuel storage tank 400 is transferred to the reaction tank 100 side by the solid fuel transfer portion 500 operated by the control means 900 and supplied to the fuel cell F An appropriate amount of hydrogen is supplied into the reaction tank 100 through the solid fuel supply unit 110 and the internal pressure of the reaction tank 100 is at atmospheric pressure so that the solid hydride in the solid fuel storage tank 400 Hs can be supplied through the solid fuel transfer part 500. [

이때, 반응탱크(100) 내에 설정된 양의 고체 수소화물(Hs)이 공급되고 난 이후 고체연료공급부(110)는 마개부(120)에 의해 긴밀하게 밀폐된 상태가 되며, 수소이송관(700)에 설치된 반응수소개폐밸브(810)와 저장수소개폐밸브(820) 및 버퍼수소개폐밸브(830)는 제어수단(900)에 의해 모두 폐쇄되도록 제어된 상태이다.At this time, after the solid hydride (Hs) is supplied in a predetermined amount in the reaction tank 100, the solid fuel supply unit 110 is tightly closed by the stopper 120, The installed reactant hydrogen on / off valve 810, the stored hydrogen on / off valve 820, and the buffered hydrogen on / off valve 830 are all controlled to be closed by the control means 900.

반응탱크(100) 내에 설정된 양의 고체 수소화물(Hs)이 공급된 이후 제어수단(900)에 의해 펌프(P)가 작동되면, 분해제저장탱크(210)에 저장된 액체 상태의 분해제(Lb)는 분해제이송관(220)에 공급되기 시작하고, 분해제이송관(220)에 설치된 가열수단(250)을 지나는 동안에는 액체 상태의 분해제(Lb)가 기화되어 분사노즐(230)을 통해 분사될 때에는 증기 상태로 반응탱크(100) 내에 분사된다.When the pump P is operated by the control means 900 after the set amount of solid hydride Hs is supplied to the reaction tank 100, the liquid state dissociation Lb Is started to be supplied to the decomposition vessel piping 220 and the liquid decomposition Lb is vaporized and injected through the injection nozzle 230 while passing through the heating means 250 installed in the decomposition vessel piping 220 It is injected into the reaction tank 100 in a vapor state.

이와 같이 증기 상태로 분사된 분해제(Gb)는 반응탱크(100) 내에서 신속히 확산되어 고체연료저장탱크(400)로부터 공급된 고체 수소화물(Hs)과 분해 반응이 일어나게 되며, 이를 통해 수소가 생성된다.The decomposition release gas Gb sprayed in the vapor state is rapidly diffused in the reaction tank 100 and decomposition reaction occurs with the solid hydride Hs supplied from the solid fuel storage tank 400, .

이후 반응탱크(100) 내에서 수소가 생성되면서 반응탱크(100)의 내부압력은 증가하게 되는데, 이러한 반응탱크(100)의 내부압력이 설정된 압력 이상으로 증가하게 되면 저장수소개폐밸브(820)는 도 6과 같이 제어수단(900)에 의해 개방되고, 저장수소개폐밸브(820)가 개방되면 반응탱크(100) 내에서 생성된 수소는 반응탱크(100)의 내부압력에 의해 수소버퍼탱크(600)에 공급된다.Thereafter, hydrogen is generated in the reaction tank 100, and the internal pressure of the reaction tank 100 increases. When the internal pressure of the reaction tank 100 increases to a predetermined pressure or more, the stored hydrogen on- 6, the hydrogen generated in the reaction tank 100 is released by the internal pressure of the reaction tank 100 when the stored hydrogen on-off valve 820 is opened by the control means 900 as shown in FIG. 6, .

이때, 반응탱크(100)의 내부압력이 수소버퍼탱크(600)의 내부압력과 동일한 상태가 되거나 혹은 반응탱크(100)의 내부압력이 설정된 압력 이하인 상태가 되면, 제어수단(900)은 저장수소개폐밸브(820)를 폐쇄시키게 되는데, 이와 같이 수소버퍼탱크(600)에 수소가 저장된 상태에서의 내부압력은 버퍼수소개폐밸브(830)를 개방하였을 때 연료전지(F)에 수소를 공급할 수 있을 정도의 압력 상태가 되며, 수소버퍼탱크(600)에 공급된 수소는 반응탱크(100) 내의 수소가 연료전지(F)에 모두 공급되기 전까지 저장된 상태를 유지하게 된다.At this time, if the internal pressure of the reaction tank 100 becomes the same as the internal pressure of the hydrogen buffer tank 600 or the internal pressure of the reaction tank 100 becomes the set pressure or less, The internal pressure in the state in which hydrogen is stored in the hydrogen buffer tank 600 can supply hydrogen to the fuel cell F when the buffer hydrogen on-off valve 830 is opened The hydrogen supplied to the hydrogen buffer tank 600 is maintained in the stored state until the hydrogen in the reaction tank 100 is supplied to the fuel cell F. [

수소버퍼탱크(600)에 설정된 양의 수소가 저장되어 저장수소개폐밸브(820)가 폐쇄된 이후에는 반응수소개폐밸브(810)가 도 7과 같이 제어수단(900)에 의해 개방되고, 반응수소개폐밸브(810)가 개방되면 반응탱크(100) 내의 수소가 내부압력에 의해 연료전에 공급된다.After the stored amount of hydrogen is stored in the hydrogen buffer tank 600 and the stored hydrogen on / off valve 820 is closed, the reactive hydrogen on / off valve 810 is opened by the control means 900 as shown in FIG. 7, When the opening / closing valve 810 is opened, the hydrogen in the reaction tank 100 is supplied before the fuel by the internal pressure.

반응탱크(100) 내의 수소가 연료전지(F)에 모두 공급되고 난 이후에는 도 8과 같이 반응수소개폐밸브(810)가 폐쇄되고 버퍼수소개폐밸브(830)가 개방되는데, 버퍼수소개폐밸브(830)가 개방되면 수소버퍼탱크(600) 내에 저장된 수소가 수소버퍼탱크(600)의 내부압력에 의해 연료전지(F)에 공급된다.After the hydrogen in the reaction tank 100 is supplied to the fuel cell F, the reactive hydrogen on-off valve 810 is closed and the buffer hydrogen on-off valve 830 is opened as shown in FIG. 8, 830 are opened, the hydrogen stored in the hydrogen buffer tank 600 is supplied to the fuel cell F by the internal pressure of the hydrogen buffer tank 600.

수소버퍼탱크(600)의 수소가 연료전지(F)에 공급되는 동안, 부산물배출부(130)는 제어수단(900)에 의해 개방되어 반응탱크(100)에 남아있는 부산물(Bp)이 외부로 배출되고, 부산물(Bp)의 배출이 완료되면 부산물배출부(130)는 폐쇄된 상태가 되며, 부산물(Bp)이 배출된 반응탱크(100)에는 고체연료저장탱크(400)로부터 설정된 양의 고체 수소화물(Hs)이 고체연료이송부(500)를 통해 공급된다.While the hydrogen in the hydrogen buffer tank 600 is being supplied to the fuel cell F, the byproduct discharge unit 130 is opened by the control means 900 and the by-product Bp remaining in the reaction tank 100 is discharged to the outside And the byproduct discharge unit 130 is closed when the discharge of the byproduct Bp is completed and the reaction tank 100 in which the byproduct Bp is discharged is charged with a predetermined amount of solid The hydride (Hs) is fed through the solid fuel transfer part (500).

이때 반응탱크(100)에는 수소버퍼탱크(600)에 저장해둔 수소가 연료전지(F)에 모두 공급되기 전에 증기 상태의 분해제(Gb)가 분사되어 수소를 생성하게 되며, 이와 같이 생성된 수소가 설정된 압력을 초과하게 되면 저장수소개폐밸브(820)가 개방되어 반응탱크(100)에서 생성된 수소의 일부가 수소버퍼탱크(600)에 저장되고, 반응탱크(100)에서 생성된 수소가 설정된 압력으로 상승하여 연료전지(F)에 공급할 수 있는 준비 상태가 되면 버퍼수소개폐밸브(830)는 폐쇄되고 반응수소개폐밸브(810)는 개방되어 반응탱크(100) 내의 수소가 연료전지(F)에 공급된다.At this time, in the reaction tank 100, the vapor state decomposition Gb is sprayed to generate hydrogen before the hydrogen stored in the hydrogen buffer tank 600 is supplied to the fuel cell F, The stored hydrogen on-off valve 820 is opened so that a part of hydrogen generated in the reaction tank 100 is stored in the hydrogen buffer tank 600 and hydrogen generated in the reaction tank 100 is set The buffer hydrogen on-off valve 830 is closed and the reactive hydrogen on-off valve 810 is opened so that hydrogen in the reaction tank 100 flows into the fuel cell F, .

이처럼 반응탱크(100) 내에서 생성된 수소의 일부를 수소버퍼탱크(600)에 저장해두었다가, 반응탱크(100) 내의 수소를 연료전지(F)에 모두 공급하였을 때에는 수소버퍼탱크(600)에 저장해둔 수소를 연료전지(F)에 공급하고, 수소버퍼탱크(600)에 저장해둔 수소가 연료전지(F)에 공급되는 동안에는 반응탱크(100) 내의 부산물(Bp)을 제거하고 고체 수소화물(Hs)을 새로 공급받아 증기 상태로 분사된 분해제(Gb)와 분해 반응하여 생성된 수소를 공급할 수 있도록 함으로써, 연료전지(F)에 필요한 수소를 안정적이면서도 지속적으로 공급할 수 있는 효과가 있는 것이다.When hydrogen in the reaction tank 100 is completely supplied to the fuel cell F, a portion of the hydrogen generated in the reaction tank 100 is stored in the hydrogen buffer tank 600, Hydrogen is supplied to the fuel cell F and while the hydrogen stored in the hydrogen buffer tank 600 is supplied to the fuel cell F, the by-product Bp in the reaction tank 100 is removed and the solid hydride Hs And the hydrogen generated by the decomposition reaction can be supplied to the fuel cell F so that the hydrogen required for the fuel cell F can be stably and continuously supplied.

게다가 반응탱크(100) 내에서 고체 수소화물(Hs)과 분해제(Gb)가 반응할 때에는 부산물(Bp)이 모두 제거된 상태이므로, 부산물(Bp)에 의한 분해 반응이 지연되는 것을 방지할 수 있고, 이를 통해 수소의 생성이 안정적으로 이루어질 수 있는 효과가 있다.Further, when the solid hydride Hs and the decomposition releasing Gb react with each other in the reaction tank 100, the by-product Bp is completely removed, so that the decomposition reaction by the by-product Bp can be prevented from being delayed Thereby, it is possible to stably produce hydrogen.

이에 더해 고체 상태의 수소화물(Hs)을 분해시켜 수소를 성생시키는 구조를 가지므로 수소화물(Hs)을 액체 상태로 변화시킬 필요가 없고, 별도의 염기성 안정제와 촉매를 사용하지 않아도 되는 장점이 있으며, 안정된 압력 및 온도로 수소를 공급하여 연료전지(F)의 출력 저하, 멤브레인 건조화 현상 및 열 손상을 방지할 수 있는 효과가 있다.In addition, it has the structure to decompose solid hydride (Hs) to form hydrogen, so there is no need to change the hydride (Hs) to liquid and there is no need to use a separate basic stabilizer and catalyst , It is possible to prevent the output of the fuel cell F, the drying of the membrane, and the heat damage by supplying hydrogen at a stable pressure and temperature.

이때 도 9에 도시한 바와 같이 상기의 고체연료이송부(500)는 고체 수소화물(Hs)이 이송되도록 관 형상으로 이루어진 고체연료이송관(510)과, 고체연료이송관(510)의 내부에 길이방향으로 설치되어 고체연료저장탱크(400)의 일측에 설치된 모터(M)로부터 동력을 전달받아 회전하는 회전축(520)과, 회전축(520)의 외주면에 나선형상으로 결합되어 회전축(520)과 함께 회전하며 고체 수소화물(Hs)을 반응탱크(100) 측으로 이송시키는 회전날개(530)를 포함하여 이루어진 것이 바람직하다.9, the solid fuel transfer unit 500 includes a solid fuel transfer pipe 510 having a tubular shape for transferring the solid hydride Hs, and a solid fuel transfer pipe 510 extending in the longitudinal direction inside the solid fuel transfer pipe 510, A rotating shaft 520 installed on the one side of the solid fuel storage tank 400 and rotated by receiving power from the motor M and a rotating shaft 520 coupled to the outer peripheral surface of the rotating shaft 520 in a spiral shape, And a rotary vane 530 for transferring the solid hydride Hs to the reaction tank 100 side.

이와 같이 나선 형상의 회전날개(530)가 회전축(520)에 의해 회전하면서 고체 수소화물(Hs)이 이송되는 구조를 통해, 고체 수소화물(Hs)을 반응탱크(100) 내에 원활하게 공급할 수 있음은 물론이고, 설정된 양의 고체 수소화물(Hs)을 반응탱크(100)에 정확하게 공급되도록 제어할 수 있는 효과가 있다.The solid hydride Hs can be smoothly supplied into the reaction tank 100 through the structure in which the spiral-shaped rotary vane 530 is rotated by the rotation axis 520 and the solid hydride Hs is transferred (Hs) can be controlled to be accurately supplied to the reaction tank 100 as well as the amount of the solid hydride Hs.

여기서 회전축(520) 및 회전날개(530)는 고체연료저장탱크(400)의 바닥면 측으로 설치하되, 고체연료이송관(510)의 길이와 고체연료저장탱크(400)의 너비를 합한 길이로 형성된 것이 바람직한데, 이는 고체연료저장탱크(400)의 하부에 채워진 고체 수소화물(Hs)부터 반응탱크(100)에 공급되도록 함으로써 고체연료저장탱크(400)에 고체 수소화물(Hs)을 수시로 채워야 하는 번거로움을 해소할 수 있고, 고체 수소화물(Hs)이 고체연료저장탱크(400)의 하부에 퇴적되지 않고 반응탱크(100) 측으로 원활하게 공급되도록 할 수 있기 때문이며, 이를 위해 고체연료저장탱크(400)는 상광하협의 형상으로 형성될 수 있다.The rotary shaft 520 and the rotary vane 530 are installed on the bottom surface side of the solid fuel storage tank 400 and have a length equal to the sum of the length of the solid fuel transfer pipe 510 and the width of the solid fuel storage tank 400 This is because the solid hydride Hs filled in the lower portion of the solid fuel storage tank 400 is supplied to the reaction tank 100 to fill the solid fuel storage tank 400 with the solid hydride Hs The solid hydride Hs can be smoothly supplied to the reaction tank 100 without accumulating in the lower portion of the solid fuel storage tank 400. For this purpose, the solid fuel storage tank 400 ) May be formed in the shape of an upper light-tight narrowing.

아울러 상기의 마개부(120)는 고체연료공급부(110)의 상측에 힌지축(121)으로 회동되게 설치된 밀폐부재(122)가 비틀림스프링(123)에 의해 고체연료공급부(110)를 폐쇄하는 방향으로 탄성력이 작용하도록 설치된 것이 바람직하다.The closure part 120 is provided with a closure member 122 provided on the upper side of the solid fuel supply part 110 so as to be rotated by the hinge shaft 121 and a direction in which the solid fuel supply part 110 is closed by the torsion spring 123 It is preferable that the elastic force is applied to the elastic member.

이와 같이 비틀림스프링(123)에 의해 탄성 지지되는 밀폐부재(122)에 의해 고체 수소연료가 공급되지 않을 때에는 항상 고체연료공급부(110)를 긴밀하게 폐쇄시킨 상태를 유지하다가, 고체 수소연료가 고체연료공급부(110)를 통해 반응탱크(100)에 공급되는 동안에만 고체 수소연료가 공급되는 힘에 의해 밀려 일부 개방된 상태가 되고, 고체 수소연료의 공급이 완료된 이후에는 비틀림스프링(123)의 탄성력에 의해 다시 고체연료공급부(110)를 긴밀하게 폐쇄시킬 수 있으므로, 제어수단(900)을 통해 별도로 제어하지 않더라도 고체연료공급부(110)의 개폐가 원활하고 정확하게 이루어질 수 있는 이점이 있다.When the solid hydrogen fuel is not supplied by the sealing member 122 resiliently supported by the torsion spring 123, the solid fuel supply unit 110 is kept in a tightly closed state at all times, The solid hydrogen fuel is supplied only to the reaction tank 100 through the supply part 110 to be partially opened by the force to which the solid hydrogen fuel is supplied and after the supply of the solid hydrogen fuel is completed, the elastic force of the torsion spring 123 The solid fuel supply unit 110 can be closed more tightly and the opening and closing of the solid fuel supply unit 110 can be smoothly and accurately performed without being controlled separately through the control unit 900. [

여기서 마개부(120)는 고체연료공급부(110)가 보다 긴밀하게 밀폐되도록 하기 위해 고체연료공급부(110)를 향하는 밀폐부재(122)의 일면에 실링부재(W)가 더 설치된 것일 수 있으며, 힌지축(121) 및 비틀림스프링(123)은 내산성 및 내열성을 갖도록 별도의 코팅처리가 된 금속재로 구비될 수 있다.The stopper 120 may be provided with a sealing member W on one side of the sealing member 122 facing the solid fuel supply unit 110 so that the solid fuel supply unit 110 is more tightly closed. The shaft 121 and the torsion spring 123 may be formed of a metal material having a different coating process so as to have acid resistance and heat resistance.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 고체연료에 증기분해제를 이용한 수소발생 및 공급장치는 액체 상태로 공급된 분해제(Lb)를 반응탱크(100) 내에서 분사되기에 앞서 기화시켜 분사노즐(230)을 통해 분사될 때에는 증기 상태로 분사되도록 이루어진 것으로써, 증기 상태로 분사된 분해제(Gb)는 반응탱크(100) 내에서 신속히 확산되어 고체 수소화물(Hs)과의 분해 반응을 통한 수소의 생성이 원활하게 이루어지도록 할 수 있는 효과가 있고, 이에 더해 반응탱크(100)에서 생성된 수소의 일부를 수소버퍼탱크(600)에 저장해두었다가 반응탱크(100)에서 수소가 생성되지 못하는 동안 연료전지(F)에 공급되도록 함으로써 연료전지(F)에서 필요로 하는 양의 수소를 안정적이면서도 지속적으로 공급할 수 있는 효과가 있다.As described above, the hydrogen generating and supplying device using the steam decomposition device for the solid fuel according to the present invention vaporizes the decomposer (Lb) supplied in the liquid state prior to spraying in the reaction tank 100, (Gb) sprayed in a vapor state is rapidly diffused in the reaction tank 100 and is decomposed into hydrogen (Hs) through the decomposition reaction with the solid hydride (Hs) In addition, a part of the hydrogen generated in the reaction tank 100 is stored in the hydrogen buffer tank 600, and hydrogen is not generated in the reaction tank 100, (F), it is possible to stably and continuously supply the amount of hydrogen required by the fuel cell (F).

100 : 반응탱크 110 : 고체연료공급부
120 : 마개부 121 : 힌지축
122 : 밀폐부재 123 : 비틀림스프링
130 : 부산물배출부
200 : 분해제분사부 210 : 분해제저장탱크
220 : 분해제이송관 230 : 분사노즐
250 : 가열수단 251 : 히팅코일
252 : 단열재
300 : 다공성격벽
400 : 고체연료저장탱크
500 : 고체연료이송부 510 : 고체연료이송관
520 : 회전축 530 : 회전날개
600 : 수소버퍼탱크 700 : 수소이송관
800 : 개폐밸브 810 : 반응수소개폐밸브
820 : 저장수소개폐밸브 830 : 버퍼수소개폐밸브
900 : 제어수단
Hs : 고체 수소화물 Bp : 부산물
Lb : 액상 상태의 분해제 Gb : 증기 상태의 분해제
F : 연료전지 M : 모터
P : 펌프 S : 센서부
W : 실링부재100: Reaction tank 110: Solid fuel supply part
120: cap portion 121: hinge shaft
122: sealing member 123: torsion spring
130: By-product discharge unit
200: disintegrating mill 210: disintegrating storage tank
220: Disassembled feed pipe 230: Injection nozzle
250: Heating means 251: Heating coil
252: Insulation
300: Porous barrier
400: Solid fuel storage tank
500: solid fuel transfer part 510: solid fuel transfer part
520: rotating shaft 530: rotating blade
600: hydrogen buffer tank 700: hydrogen transfer pipe
800: opening / closing valve 810: reaction hydrogen opening / closing valve
820: Storage hydrogen opening and closing valve 830: Buffer hydrogen opening and closing valve
900: control means
Hs: solid hydride Bp: by-product
Lb: Release of liquid phase Gb: Release of vapor phase
F: fuel cell M: motor
P: pump S: sensor part
W: sealing member

Claims (6)

고체 상태의 수소화물(Hs)을 분해제로 분해시켜 생성된 수소를 연료전지(F)에 공급하는 수소발생 및 공급장치에 있어서,
설정된 양의 고체 수소화물(Hs)이 수용되어 그 고체 수소화물(Hs)에 분사된 분해제와 분해 반응하여 생성된 수소를 연료전지(F)에 공급하도록 형성된 반응탱크(100);
상기 반응탱크(100)의 일측에 설치되고, 분해제저장탱크(210)에 액상 상태로 저장된 분해제가 분해제이송관(220)을 통해 상기 반응탱크(100)의 내부로 이송되는 동안 가열수단(250)에 의해 기화되어 상기 분해제이송관(220)의 끝단에 설치된 분사노즐(230)을 통해 증기 상태로 분사되도록 형성된 분해제분사부(200);
상기 반응탱크(100) 내부가 상·하로 구획되도록 설정된 높이로 설치되어 상기 고체 수소화물(Hs)과 분해제의 분해 반응을 통해 생성된 수소는 이동되도록 하면서도 고체 수소화물(Hs)과 부산물(Bp)은 이동하지 못하도록 형성된 다공성격벽(300);을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 고체연료에 증기분해제를 이용한 수소발생 및 공급장치.
A hydrogen generating and supplying device for supplying generated hydrogen to a fuel cell (F) by decomposing a solid hydride (Hs) into a decomposer,
A reaction tank 100 configured to receive a predetermined amount of solid hydride Hs and supply hydrogen generated by decomposition and decomposition to the solid hydride Hs to the fuel cell F;
The decomposing agent which is installed at one side of the reaction tank 100 and stored in a liquid state in the decomposition storage tank 210 is heated by the heating means 250 A decomposition mill divider 200 formed to be sprayed in a vapor state through an injection nozzle 230 installed at an end of the decomposition agent distribution pipe 220;
(Hs) and the byproduct (Bp), while the hydrogen generated through the decomposition reaction of the solid hydride (Hs) and the decomposition reaction is transferred while the inside of the reaction tank (100) ) Comprises a porous partition wall (300) formed to prevent movement of the solid fuel.
제1항에 있어서,
상기 가열수단(250)은 상기 분해제이송관(220)의 끝단부에 외주면을 감싸도록 설치되어 전기에너지를 공급받아 가열하도록 형성된 히팅코일(251)과, 상기 히팅코일(251)의 외주면을 감싸도록 설치되어 고체 수소화물(Hs)과 히팅코일(251)이 접촉되는 것을 차단함과 동시에 히팅코일(251)에서 발생된 열이 손실되는 것을 억제하도록 형성된 단열재(252)로 이루어진 것을 특징으로 하는 고체연료에 증기분해제를 이용한 수소발생 및 공급장치.
The method according to claim 1,
The heating means 250 includes a heating coil 251 installed to surround the outer circumferential surface of the decomposing agent pipe 220 to receive electric energy and to heat the outer circumferential surface of the heating coil 251, And a heat insulating material (252) installed to prevent contact between the solid hydride (Hs) and the heating coil (251) and to prevent loss of heat generated in the heating coil (251) For generating and supplying hydrogen using steam demagnetization.
제1항에 있어서,
상기 분사노즐(230)은 반응탱크(100)에 수용된 고체 수소화물(Hs) 내에 매립되게 설치된 것을 특징으로 하는 고체연료에 증기분해제를 이용한 수소발생 및 공급장치.
The method according to claim 1,
Wherein the injection nozzle (230) is installed so as to be embedded in the solid hydride (Hs) contained in the reaction tank (100).
제1항에 있어서,
상기 반응탱크(100)의 일측에 설치되어 고체 상태의 수소화물(Hs)이 저장되는 고체연료저장탱크(400)와,
상기 고체연료저장탱크(400)의 하부와 반응탱크(100)의 일측면에 형성된 고체연료공급부(110)가 서로 연통되게 설치되어 상기 고체연료저장탱크(400)에 저장된 고체 수소화물(Hs)이 상기 반응탱크(100)에 공급되도록 이송시키는 고체연료이송부(500)와,
상기 고체연료이송부(500)에 의해 고체 수소화물(Hs)의 공급이 완료되면 상기 고체연료공급부(110)를 폐쇄하도록 형성된 마개부(120)와,
상기 반응탱크(100)의 하부에 개폐 가능하게 설치되어 내부에 생성된 부산물(Bp)을 배출시키는 부산물배출부(130)와,
상기 반응탱크(100)에서 생성된 수소의 일부를 공급받아 저장하였다가 상기 반응탱크(100)에서 연료전지(F)에 수소가 공급되지 못하는 동안 그 저장해둔 수소를 연료전지(F)에 공급하도록 형성된 수소버퍼탱크(600)와,
상기 반응탱크(100)와 수소버퍼탱크(600) 및 연료전지(F)가 서로 연결되도록 설치된 수소이송관(700)에 개폐 가능하게 구비되어 수소가 공급되거나 공급되지 못하도록 형성된 개폐밸브(800)와,
상기 고체연료이송부(500), 부산물배출부(130), 분해제분사부(200), 개폐밸브(800)의 작동을 제어하여 연료전지(F)가 동작하는데 필요로 하는 수소를 상기 반응탱크(100) 및 수소버퍼탱크(600)에서 지속적으로 공급하도록 형성된 제어수단(900)을 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 고체연료에 증기분해제를 이용한 수소발생 및 공급장치.
The method according to claim 1,
A solid fuel storage tank 400 installed at one side of the reaction tank 100 to store solid hydride Hs,
The solid hydride Hs stored in the solid fuel storage tank 400 is connected to a lower portion of the solid fuel storage tank 400 and a solid fuel supply portion 110 formed on one side of the reaction tank 100, A solid fuel transfer part 500 for transferring the solid fuel to be supplied to the reaction tank 100,
A cap 120 formed to close the solid fuel supply unit 110 when the supply of the solid hydride Hs is completed by the solid fuel transfer unit 500,
A byproduct discharging unit 130 installed at the lower portion of the reaction tank 100 so as to be openable and closable to discharge the byproduct Bp generated therein,
A part of the hydrogen generated in the reaction tank 100 is supplied and stored and the stored hydrogen is supplied to the fuel cell F while the hydrogen is not supplied to the fuel cell F in the reaction tank 100 A formed hydrogen buffer tank 600,
An open / close valve 800 which is openably and closably provided in the hydrogen transfer pipe 700 installed to connect the reaction tank 100, the hydrogen buffer tank 600 and the fuel cell F so that hydrogen can not be supplied or supplied,
The operation of the solid fuel transfer unit 500, the byproduct discharge unit 130, the decomposition milling unit 200 and the on-off valve 800 is controlled to supply the hydrogen required for the operation of the fuel cell F to the reaction tank 100 And a control means (900) configured to continuously supply hydrogen in the hydrogen buffer tank (600) and the hydrogen buffer tank (600).
제4항에 있어서,
상기 고체연료이송부(500)는 고체 수소화물(Hs)이 이송되도록 관 형상으로 이루어진 고체연료이송관(510)과, 고체연료이송관(510)의 내부에 길이방향으로 설치되어 모터(M)로부터 전달된 동력에 의해 회전하는 회전축(520)과, 상기 회전축(520)의 외주면에 나선형상으로 결합되어 상기 회전축(520)과 함께 회전하며 고체 수소화물(Hs)을 상기 반응탱크(100) 측으로 이송시키는 회전날개(530)로 이루어진 것을 특징으로 하는 고체연료에 증기분해제를 이용한 수소발생 및 공급장치.
5. The method of claim 4,
The solid fuel transfer part 500 includes a solid fuel transfer pipe 510 having a tubular shape for transferring the solid hydride Hs to the inside of the solid fuel transfer pipe 510, A rotating shaft 520 rotated by a power and a rotating shaft 520 coupled to the outer circumferential surface of the rotating shaft 520 to rotate together with the rotating shaft 520 to transfer the solid hydride Hs to the reaction tank 100 And a blade (530). The apparatus for generating and supplying hydrogen according to claim 1,
제4항에 있어서,
상기 마개부(120)는 고체연료공급부(110)의 상측에 힌지축(121)으로 회동되게 설치된 밀폐부재(122)가 비틀림스프링(123)에 의해 상기 고체연료공급부(110)를 폐쇄하는 방향으로 탄성력이 작용하도록 설치된 것을 특징으로 하는 고체연료에 증기분해제를 이용한 수소발생 및 공급장치.5. The method of claim 4,
The stopper 120 is provided with a closure member 122 provided on the upper side of the solid fuel supply unit 110 so as to be rotated by the hinge shaft 121 in the direction of closing the solid fuel supply unit 110 by the torsion spring 123 Wherein the solid fuel is supplied with an elastic force.
KR1020180017991A 2018-02-13 2018-02-13 Hydrogen generate and supply device using steam-state decomposition agent KR101864417B1 (en)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020180017991A KR101864417B1 (en) 2018-02-13 2018-02-13 Hydrogen generate and supply device using steam-state decomposition agent
CN201810741948.0A CN110165261A (en) 2018-02-13 2018-07-05 The hydrogen generation of steam distintegrant and feeding mechanism are utilized in solid fuel
PCT/KR2019/001608 WO2019160279A1 (en) 2018-02-13 2019-02-11 Device for generating and supplying hydrogen by using vapor-state decomposition agent on solid fuel

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020180017991A KR101864417B1 (en) 2018-02-13 2018-02-13 Hydrogen generate and supply device using steam-state decomposition agent

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR101864417B1 true KR101864417B1 (en) 2018-06-05

Family

ID=62635490

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020180017991A KR101864417B1 (en) 2018-02-13 2018-02-13 Hydrogen generate and supply device using steam-state decomposition agent

Country Status (3)

Country Link
KR (1) KR101864417B1 (en)
CN (1) CN110165261A (en)
WO (1) WO2019160279A1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2019160279A1 (en) * 2018-02-13 2019-08-22 휴그린파워(주) Device for generating and supplying hydrogen by using vapor-state decomposition agent on solid fuel

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6274093B1 (en) * 1998-08-06 2001-08-14 Ball Aerospace & Technologies Corp. Self-regulating hydrogen generator
KR20070106737A (en) * 2005-01-28 2007-11-05 밀레니엄 셀, 인코퍼레이티드 Hydrogen generation system and method
JP2011121826A (en) * 2009-12-11 2011-06-23 Hitachi Maxell Ltd Manufacturing method for hydrogen and manufacturing device of hydrogen and fuel cell system
KR101567302B1 (en) 2013-11-18 2015-11-20 조선대학교산학협력단 Hydrogen supply apparatus for fuel cell

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7001681B2 (en) * 2001-08-28 2006-02-21 Honeywell International Inc. Water vapor transport power generator
US7282073B2 (en) * 2002-04-02 2007-10-16 Millennium Cell, Inc. Method and system for generating hydrogen by dispensing solid and liquid fuel components
US8551663B2 (en) * 2007-04-25 2013-10-08 Honeywell International Inc. Power generator with additional hydrogen storage
CN101597023A (en) * 2008-06-03 2009-12-09 中国科学院金属研究所 Be applicable to the chemical hydride catalytic-hydrolysis device for producing hydrogen and the method for onboard hydrogen source
CN102499826B (en) * 2011-11-24 2015-04-22 无锡爱尼达新能源科技有限公司 Electric scooter powered by hydrogen fuel cells
CN102590374B (en) * 2012-01-29 2013-07-03 扬州大学 Test system for hydrogen production by hydrolyzing complex metal hydride in water vapour
SG2013022967A (en) * 2013-03-25 2014-10-30 Horizon Energy Systems Pte Ltd Method and generator for hydrogen production
CN104310309B (en) * 2014-10-20 2016-08-24 浙江大学 A kind of method and device of the catalyzing manufacturing of hydrogen being applicable to hydrogen energy automobile
KR101584522B1 (en) * 2015-07-31 2016-01-21 휴그린파워(주) Apparatus for generating hydrogen comprising nozzles reacting sloshing
KR101584518B1 (en) * 2015-07-31 2016-01-21 휴그린파워(주) Apparatus for generating hydrogen comprising porous wall
KR101864417B1 (en) * 2018-02-13 2018-06-05 휴그린파워(주) Hydrogen generate and supply device using steam-state decomposition agent

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6274093B1 (en) * 1998-08-06 2001-08-14 Ball Aerospace & Technologies Corp. Self-regulating hydrogen generator
KR20070106737A (en) * 2005-01-28 2007-11-05 밀레니엄 셀, 인코퍼레이티드 Hydrogen generation system and method
JP2011121826A (en) * 2009-12-11 2011-06-23 Hitachi Maxell Ltd Manufacturing method for hydrogen and manufacturing device of hydrogen and fuel cell system
KR101567302B1 (en) 2013-11-18 2015-11-20 조선대학교산학협력단 Hydrogen supply apparatus for fuel cell

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2019160279A1 (en) * 2018-02-13 2019-08-22 휴그린파워(주) Device for generating and supplying hydrogen by using vapor-state decomposition agent on solid fuel

Also Published As

Publication number Publication date
CN110165261A (en) 2019-08-23
WO2019160279A1 (en) 2019-08-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8951312B2 (en) Compact, safe and portable hydrogen generation apparatus for hydrogen on-demand applications
US7799450B2 (en) Water vapor transport power generator
US7594939B2 (en) System for hydrogen storage and generation
EP3052433B1 (en) A method of producing hydrogen
US20060117659A1 (en) Hydrogen fuel delivery systems
US20070207085A1 (en) Power Systems Utilizing Hydrolytically Generated Hydrogen
EP1993950A1 (en) A system for hydrogen storage and generation
KR101864417B1 (en) Hydrogen generate and supply device using steam-state decomposition agent
US8920993B2 (en) Anode protection system for shutdown of solid oxide fuel cell system
KR101584518B1 (en) Apparatus for generating hydrogen comprising porous wall
Kim Hydrogen production from solid sodium borohydride with hydrogen peroxide decomposition reaction
KR20050093607A (en) Hydrogen gas producing device having chemical hydride solution fuel
KR101584520B1 (en) Apparatus for generating hydrogen comprising water vapor reusing unit
KR101934412B1 (en) Hydrogen generate and supply device using solid-state hydride transfer
JP2003206101A (en) Hydrogen production apparatus and fuel cell system using the same
KR20090127451A (en) Hydrogen generation apparatus using organic chemical hydride
KR101584522B1 (en) Apparatus for generating hydrogen comprising nozzles reacting sloshing
KR20200060846A (en) Hydrogen generation system for fuel cell
CN108238586A (en) A kind of sodium borohydride hydrogen production process
US11826750B2 (en) Dehydrogenation reaction apparatus
US20230182100A1 (en) Dehydrogenation reaction apparatus and control method thereof
CN102910582A (en) Aluminum alloy/hydroboron hydrolysis reaction-based miniature hydrogen production system and hydrogen production method
CN115624927A (en) Online hydrogen production-supply system and method suitable for mobile hydrogen fuel cell
Hayouk et al. A novel micro-reactor for hydrogen production from solid NaBH4 hydrolysis in a dual-cycle methodology
KR20230088999A (en) Hydrogen Generation Device for Drone Power System

Legal Events

Date Code Title Description
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant