KR102026151B1 - Fuel cell stack activation device - Google Patents

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김민수
박진영
최은정
임인섭
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서울대학교산학협력단
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Abstract

Since an activation device of a fuel cell stack according to the present invention is detachably coupled to the outside of the stack, a flow path or shape inside the stack is not necessarily changed, and thus the device can be easily applied to the manufactured stack. In addition, since a flow direction of the cooling water, as well as the hydrogen and the air, which are reaction gas, can be easily switched, the activation time due to the temperature difference can be prevented from being delayed, which is effective in shortening the activation time.

Description

연료전지 스택의 활성화 장치{Fuel cell stack activation device}Fuel cell stack activation device

본 발명은 연료전지 스택의 활성화 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 연료전지 스택의 초기 활성화 과정에서 공기와 연료의 유동 방향을 전환시킬 뿐만 아니라 냉각수의 유동 방향도 전환시킴으로써, 활성화 시간을 단축할 수 있는 연료전지 스택의 활성화 장치에 관한 것이다. The present invention relates to an apparatus for activating a fuel cell stack. More particularly, the activation time can be shortened by not only changing the flow direction of air and fuel in the initial activation process of the fuel cell stack but also by changing the flow direction of the coolant. The present invention relates to a device for activating a fuel cell stack.

일반적으로 연료전지 스택은 조립 제작된 후 초기 운전시에는 전기 화학 반응에서 그 활성도가 떨어지므로, 조립 후 초기 성능을 확보하기 위해서 활성화(Activation)과정이 필요하다.In general, since the fuel cell stack is inactive during electrochemical reaction during initial operation after assembly fabrication, an activation process is required to secure initial performance after assembly.

연료전지 스택의 활성화 과정은 반응에 참여하지 못하는 촉매를 활성화시키고, 전해질 막 및 전극 내 포함된 전해질을 충분히 수화시켜 수소 이온 통로를 확보하기 위함이다. The activation process of the fuel cell stack is to activate a catalyst that does not participate in the reaction, and to sufficiently hydrate the electrolyte contained in the electrolyte membrane and the electrode to secure a hydrogen ion passage.

종래에는 연료전지 스택의 활성화 과정에 순환 전압 전류법을 적용하였다. 순환 전압 전류법은 일정 시간의 무 부하 상태를 유지한 후 단계적으로 스택에 전류 부하 혹은 전압 부하를 걸어주는 단계를 반복하여, 연료전지의 활성화를 도모하는 것이다. Conventionally, cyclic voltammetry has been applied to the activation process of a fuel cell stack. In the cyclic voltammetry, the fuel cell is activated by repeating the step of applying a current load or a voltage load to the stack step by step after maintaining a no-load state for a predetermined time.

그러나, 종래의 연료전지 스택의 활성화 과정에서는, 연료전지 스택의 입구부에 비해 출구부에서 기체 농도는 감소하고, 생성물의 농도는 증가하므로, 농도 차이로 인한 촉매 활성화 차이가 생기는 문제점이 있다. 또한, 전기 화학 반응으로 인한 열이 생성되어 입구부와 출구부 사이의 온도차가 생겨, 연료전지 스택이 부분적으로 활성화 정도가 다르게 진행되는 문제점이 있다. 연료전지 스택에서 활성화 정도가 달라지면, 전체 스택의 활성화에 걸리는 시간이 늘어나게 되어, 소모되는 수소와 전력의 사용량도 증가하게 된다. However, in the activation process of the conventional fuel cell stack, since the gas concentration decreases at the outlet portion and the product concentration increases compared to the inlet portion of the fuel cell stack, there is a problem in that the catalyst activation difference due to the concentration difference occurs. In addition, heat generated by the electrochemical reaction generates a temperature difference between the inlet and the outlet, causing the fuel cell stack to be partially activated to a different extent. If the degree of activation in the fuel cell stack is different, the time required for the activation of the entire stack increases, and the consumption of hydrogen and power consumed also increases.

한국등록특허 제10-1795222호Korean Patent Registration No. 10-1795222

본 발명의 목적은, 스택의 전체 활성화 시간, 수소 소모량 및 전력 소모량을 단축할 수 있는 연료전지 스택의 활성화 장치를 공하는 데 있다. An object of the present invention is to provide an activation device of a fuel cell stack that can shorten the overall activation time, hydrogen consumption and power consumption of the stack.

본 발명에 따른 연료전지 스택의 활성화 장치는, 연료전지의 스택 조립 후 정상 운전 이전에 수행되는 활성화(Activation) 공정시, 상기 앤드 플레이트에 결합하여 상기 스택을 활성화시키고, 상기 활성화 과정의 종료시 상기 앤드 플레이트로부터 분리하는 연료전지 스택의 활성화 장치에 있어서, 상기 앤드 플레이트에 형성되어 상기 스택의 내부로 냉각수를 출입시키기 위한 제1,2스택 냉각수 출입구에 연결되어, 상기 제1,2스택 냉각수 출입구를 통해 출입하는 냉각수의 유동 방향을 전환시키기 위한 냉각수 활성화 수단을 포함하고, 상기 냉각수 활성화 수단은, 외부로부터 냉각수를 공급받는 냉각수 공급부와, 상기 냉각수 공급부에서 분기되어 상기 제1스택 냉각수 출입구에 연결된 제1냉각수 이송부와, 상기 냉각수 공급부에서 분기되어 상기 제2스택 냉각수 출입구에 연결된 제2냉각수 이송부와, 상기 냉각수 공급부에서 분기되어 냉각수를 외부로 배출하는 냉각수 배출부와, 상기 제1냉각수 이송부와 상기 제2냉각수 이송부 중 어느 하나는 상기 냉각수 공급부와 연통되고, 나머지 하나는 상기 냉각수 배출부와 연통되도록 유로를 전환하는 냉각수 유로 전환 밸브를 포함한다.The activation device of a fuel cell stack according to the present invention is coupled to the end plate to activate the stack in an activation process performed before a normal operation after stack assembly of a fuel cell, and the end at the end of the activation process. A device for activating a fuel cell stack that is separated from a plate, the activation device of a fuel cell stack, connected to a first and second stack cooling water inlets formed in the end plate to allow cooling water to enter and exit the stack; Cooling water activating means for switching the flow direction of the incoming and outgoing coolant, wherein the cooling water activating means, the cooling water supply unit for receiving the cooling water from the outside, and the first cooling water branched from the cooling water supply unit connected to the first stack cooling water entrance The second stack is branched from the transfer unit and the cooling water supply unit A second coolant transfer unit connected to each water outlet, a coolant discharge unit branched from the coolant supply unit to discharge the coolant to the outside, and one of the first coolant transfer unit and the second coolant transfer unit is in communication with the coolant supply unit One includes a coolant flow path switching valve for switching the flow path to communicate with the coolant discharge portion.

본 발명에 따른 연료전지 스택의 활성화 장치는, 스택의 외부에 착탈가능토록 결합하기 때문에, 스택 내부의 유로나 형상을 변경시킬 필요가 없으므로, 기 제작된 스택에도 적용이 용이한 이점이 있다.Since the activation apparatus of the fuel cell stack according to the present invention is detachably coupled to the outside of the stack, there is no need to change a flow path or a shape inside the stack, and thus, the fuel cell stack activating apparatus has an advantage of being easily applied to a manufactured stack.

또한, 반응기체인 수소와 공기 뿐만 아니라, 냉각수의 유동 방향도 용이하게 전환가능함으로써, 온도 차이에 의한 활성화 시간이 지연되는 것을 방지할 수 있으므로, 활성화 시간을 단축하는 데 효과가 있다. In addition, since the flow direction of the cooling water, as well as hydrogen and air, which are the reactor bodies, can be easily switched, the activation time due to the temperature difference can be prevented from being delayed, thereby reducing the activation time.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 연료전지 스택의 활성화 장치에서 스택과 냉각수 활성화 수단의 결합 상태를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 도 1은 본 발명의 실시예에 따른 연료전지 스택의 활성화 장치에서 스택과 수소 활성화 수단, 스택과 공기 활성화 수단의 결합 상태를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 연료전지 스택의 N차 활성화 단계시 유동 방향을 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 연료전지 스택의 N+1차 활성화 단계시 유동 방향을 나타낸 도면이다.1 is a view schematically showing the combined state of the stack and the coolant activation means in the activation apparatus of the fuel cell stack according to the embodiment of the present invention.
2 is a view schematically showing a combined state of a stack and a hydrogen activation means, a stack and an air activation means in the activation apparatus of a fuel cell stack according to an embodiment of the present invention.
3 is a view showing the flow direction during the N-th activation step of the fuel cell stack according to an embodiment of the present invention.
4 is a view showing the flow direction during the N + primary activation step of the fuel cell stack according to an embodiment of the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 연료전지 스택의 활성화 장치에서 스택과 냉각수 활성화 수단의 결합 상태를 개략적으로 나타낸 도면이다. 도 2는 도 1은 본 발명의 실시예에 따른 연료전지 스택의 활성화 장치에서 스택과 수소 활성화 수단, 스택과 공기 활성화 수단의 결합 상태를 개략적으로 나타낸 도면이다.1 is a view schematically showing the combined state of the stack and the coolant activation means in the activation apparatus of the fuel cell stack according to the embodiment of the present invention. 2 is a view schematically showing a combined state of a stack and a hydrogen activation means, a stack and an air activation means in the activation apparatus of a fuel cell stack according to an embodiment of the present invention.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 연료전지 스택의 활성화 장치(100)는, 복수의 셀들(11)을 적층하여 스택(10)을 제작한 후, 정상 운전 이전에 정상적인 초기 성능을 확보하기 위해 스택을 활성화(Activation)시키는 활성화 공정에서 사용되는 장치이다. 1 and 2, the activation apparatus 100 of a fuel cell stack according to an exemplary embodiment of the present invention manufactures a stack 10 by stacking a plurality of cells 11, and then, prior to normal operation, It is a device used in the activation process of activating a stack to secure initial performance.

상기 연료전지 스택의 활성화 장치(100)는, 제작 완료된 스택(10)에 착탈가능토록 결합되어, 활성화 공정시에만 결합하고 활성화 공정이 종료된 이후에는 분리 가능하다.The activation device 100 of the fuel cell stack is detachably coupled to the fabricated stack 10, and is coupled only during the activation process and detachable after the activation process is completed.

상기 스택(10)은, 복수의 셀들(11)이 적층되고, 양측면에 앤드 플레이트들(12)이 각각 결합된다. In the stack 10, a plurality of cells 11 are stacked and end plates 12 are coupled to both sides thereof.

상기 앤드 플레이트(12) 중 하나에는 상기 스택(10)의 내부로 냉각수를 출입시키기 위한 한 쌍의 제1,2스택 냉각수 출입구(21)(22)와, 상기 스택(10)의 내부로 수소를 출입시키기 위한 한 쌍의 제1,2스택 수소 출입구(31)(32)와, 상기 스택(10)의 내부로 공기를 출입시키기 위한 한 쌍의 제1,2스택 공기 출입구(41)(42)가 각각 형성된다. One of the end plates 12 includes a pair of first and second stack coolant inlets 21 and 22 for allowing the coolant to enter and exit the stack 10, and hydrogen into the stack 10. A pair of first and second stack hydrogen inlets 31 and 32 for entering and exiting and a pair of first and second stack air inlets 41 and 42 for introducing air into and out of the stack 10. Are each formed.

상기 제1,2스택 냉각수 출입구(21)(22)는, 상기 활성화 공정시 냉각수가 유입되는 입구 역할과 냉각수를 배출하는 출구 역할을 번갈아가며 수행한다. 상기 제1,2스택 냉각수 출입구(21)(22)는 상기 앤드 플레이트(12)에서 서로 소정간격 이격되게 위치된다. The first and second stack cooling water inlets 21 and 22 alternately serve as an inlet into which the coolant is introduced and an outlet to discharge the coolant during the activation process. The first and second stack cooling water inlets 21 and 22 are spaced apart from each other at the end plate 12 by a predetermined distance.

상기 제1,2스택 수소 출입구(31)(32)는, 상기 활성화 공정시 수소가 유입되는 입구 역할과 수소를 배출하는 출구 역할을 번갈아가며 수행한다. 상기 제1,2스택 수소 출입구(31)(32)는 상기 앤드 플레이트(12)에서 서로 소정간격 이격되게 위치된다. The first and second stack hydrogen inlets 31 and 32 alternately serve as an inlet for introducing hydrogen and an outlet for discharging hydrogen during the activation process. The first and second stack hydrogen inlets 31 and 32 are spaced apart from each other at the end plate 12 by a predetermined distance.

상기 제1,2스택 공기 출입구(41)(42)는, 상기 활성화 공정시 공기가 유입되는 입구 역할과 공기를 배출하는 출구 역할을 번갈아가며 수행한다. 상기 제1,2스택 공기 출입구(41)(42)는 상기 앤드 플레이트(12)에서 서로 소정간격 이격되게 위치된다. The first and second stack air inlets 41 and 42 alternately serve as an inlet through which air is introduced during the activation process and an outlet through which air is discharged. The first and second stack air inlets 41 and 42 are positioned to be spaced apart from each other at the end plate 12.

상기 연료전지 스택의 활성화 장치는, 냉각수 활성화 수단(200), 수소 활성화 수단(300), 공기 활성화 수단(400) 및 제어부(미도시)를 포함한다. The activation device of the fuel cell stack includes a coolant activation means 200, a hydrogen activation means 300, an air activation means 400, and a controller (not shown).

상기 냉각수 활성화 수단(200)은, 상기 제1,2스택 냉각수 출입구(21)(22)에 연결되어, 상기 제1,2스택 냉각수 출입구(21)(22)를 통해 출입하는 냉각수의 유동 방향을 전환시키는 수단이다.The cooling water activating means 200 is connected to the first and second stack cooling water inlets 21 and 22 and controls a flow direction of the cooling water flowing in and out through the first and second stack cooling water inlets 21 and 22. Means to switch.

상기 냉각수 활성화 수단(200)은, 냉각수 공급부(210), 제1냉각수 이송부(211), 제2냉각수 이송부(212), 냉각수 배출부(220), 냉각수 유로 전환 밸브(230)를 포함한다.The coolant activator 200 includes a coolant supply unit 210, a first coolant transfer unit 211, a second coolant transfer unit 212, a coolant discharge unit 220, and a coolant flow path switching valve 230.

상기 냉각수 공급부(210)는, 냉각수 탱크 등 냉각수를 공급하는 외부로부터 냉각수를 공급받는 유로이다. 상기 냉각수 공급부(210)는, 상기 제1냉각수 이송부(211), 상기 제2냉각수 이송부(212) 및 상기 냉각수 배출부(220)로 분기된다.The cooling water supply unit 210 is a flow path for receiving cooling water from the outside for supplying cooling water, such as a cooling water tank. The coolant supply unit 210 is branched into the first coolant transfer unit 211, the second coolant transfer unit 212, and the coolant discharge unit 220.

상기 냉각수 공급부(210), 상기 제1냉각수 이송부(211), 상기 제2냉각수 이송부(212) 및 상기 냉각수 배출부(220)는 내부에서 서로 연통되게 형성되며, 서로 연통되는 부분에 설치된 상기 냉각수 유로 전환 밸브(230)에 의해 선택적으로 개폐된다. The coolant supply unit 210, the first coolant transfer unit 211, the second coolant transfer unit 212, and the coolant discharge unit 220 are formed in communication with each other, and are installed in portions communicating with each other. It is selectively opened and closed by the selector valve 230.

상기 제1냉각수 이송부(211)는, 상기 냉각수 공급부(210)에서 분기되어, 상기 제1스택 냉각수 출입구(21)에 연결되는 유로이다. The first coolant transfer part 211 is a flow path branched from the coolant supply part 210 and connected to the first stack coolant entrance 21.

상기 제2냉각수 이송부(212)는, 상기 냉각수 공급부(210)에서 분기되어, 상기 제2스택 냉각수 출입구(22)에 연결되는 유로이다. The second coolant transfer unit 212 is a flow path branched from the coolant supply unit 210 and connected to the second stack coolant entrance 22.

상기 냉각수 배출부(220)는, 상기 냉각수 공급부(210)에서 분기되어 상기 제1냉각수 이송부(211)와 상기 제2냉각수 이송부(212) 중 어느 하나를 통과한 냉각수를 외부로 배출하는 유로이다. The cooling water discharge unit 220 is a flow path for discharging the cooling water branched from the cooling water supply unit 210 and passed through any one of the first cooling water transfer unit 211 and the second coolant transfer unit 212 to the outside.

상기 냉각수 유로 전환 밸브(230)는, 상기 냉각수 공급부(210), 상기 제1냉각수 이송부(211), 상기 제2냉각수 이송부(212) 및 상기 냉각수 배출부(220)가 서로 연통되는 부분에 설치되어, 유로를 선택적으로 개폐된다. 상기 냉각수 유로 전환 밸브(미도시)는, 상기 제1냉각수 이송부(211)와 상기 제2냉각수 이송부(212) 중 어느 하나는 상기 냉각수 공급부(210)와 연통되고, 나머지 하나는 상기 냉각수 배출부(230)와 연통되도록 유로를 전환하는 밸브이다. The coolant flow path switching valve 230 is installed at a portion where the coolant supply unit 210, the first coolant transfer unit 211, the second coolant transfer unit 212, and the coolant discharge unit 220 communicate with each other. , The flow path is selectively opened and closed. The coolant flow path switching valve (not shown), any one of the first coolant transfer unit 211 and the second coolant transfer unit 212 is in communication with the coolant supply unit 210, the other is the coolant discharge unit ( 230 is a valve for switching the flow path to communicate with.

상기 냉각수 유로 전환 밸브(230)는, 한 개의 사방 밸브인 것도 가능하고 복수개가 각각의 유로에 설치될 수 있으며, 복수의 유로들을 동시 또는 선택적으로 개폐할 수 있는 것이라면 어느 것이나 가능하다.The cooling water flow path switching valve 230 may be a one-way valve, a plurality of valves may be installed in each flow path, and any one may be used to simultaneously open or close a plurality of flow paths.

상기 수소 활성화 수단(300)은, 상기 제1,2스택 수소 출입구(31)(32)에 연결되어, 상기 제1,2스택 수소 출입구(31)(32)를 통해 출입하는 수소의 유동 방향을 전환시키는 수단이다.The hydrogen activating means 300 is connected to the first and second stack hydrogen inlets 31 and 32 to direct a flow direction of hydrogen entering and exiting through the first and second stack hydrogen inlets 31 and 32. Means to switch.

상기 수소 활성화 수단(300)은, 수소 공급부(310), 제1수소 이송부(311), 제2수소 이송부(312), 수소 배출부(320), 수소 유로 전환 밸브(330)를 포함한다.The hydrogen activator 300 includes a hydrogen supply unit 310, a first hydrogen transfer unit 311, a second hydrogen transfer unit 312, a hydrogen discharge unit 320, and a hydrogen flow path switching valve 330.

상기 수소 공급부(310)는, 수소 탱크 등 수소를 공급하는 외부로부터 수소를 공급받는 유로이다. 상기 수소 공급부(310)는, 상기 제1수소 이송부(311), 상기 제2수소 이송부(312) 및 상기 수소 배출부(320)로 분기된다.The hydrogen supply unit 310 is a flow path for receiving hydrogen from the outside for supplying hydrogen such as a hydrogen tank. The hydrogen supply unit 310 is branched into the first hydrogen transfer unit 311, the second hydrogen transfer unit 312, and the hydrogen discharge unit 320.

상기 수소 공급부(310), 상기 제1수소 이송부(311), 상기 제2수소 이송부(312) 및 상기 수소 배출부(320)는 내부에서 서로 연통되게 형성되며, 서로 연통되는 부분에 설치된 상기 수소 유로 전환 밸브(330)에 의해 선택적으로 개폐된다. The hydrogen supply unit 310, the first hydrogen transfer unit 311, the second hydrogen transfer unit 312 and the hydrogen discharge unit 320 are formed to communicate with each other inside, the hydrogen flow path installed in the communication portion with each other It is selectively opened and closed by the switching valve 330.

상기 제1수소 이송부(311)는, 상기 수소 공급부(310)에서 분기되어, 상기 제1스택 수소 출입구(31)에 연결되는 유로이다. The first hydrogen transfer part 311 is a flow path branched from the hydrogen supply part 310 and connected to the first stack hydrogen entrance and exit 31.

상기 제2수소 이송부(312)는, 상기 수소 공급부(310)에서 분기되어, 상기 제2스택 수소 출입구(32)에 연결되는 유로이다. The second hydrogen transfer part 312 is a flow path branched from the hydrogen supply part 310 and connected to the second stack hydrogen entrance and exit 32.

상기 수소 배출부(320)는, 상기 수소 공급부(310)에서 분기되어 상기 제1수소 이송부(311)와 상기 제2수소 이송부(312) 중 어느 하나를 통과한 수소를 외부로 배출하는 유로이다. The hydrogen discharge unit 320 is a flow path for discharging hydrogen passed through any one of the first hydrogen transfer unit 311 and the second hydrogen transfer unit 312 branched from the hydrogen supply unit 310 to the outside.

상기 수소 유로 전환 밸브(330)는, 상기 수소 공급부(310), 상기 제1수소 이송부(311), 상기 제2수소 이송부(312) 및 상기 수소 배출부(320)가 서로 연통되는 부분에 설치되어, 유로를 선택적으로 개폐된다. 상기 수소 유로 전환 밸브(미도시)는, 상기 제1수소 이송부(311)와 상기 제2수소 이송부(312) 중 어느 하나는 상기 수소 공급부(310)와 연통되고, 나머지 하나는 상기 수소 배출부(330)와 연통되도록 유로를 전환하는 밸브이다. The hydrogen flow path switching valve 330 is installed at a portion where the hydrogen supply unit 310, the first hydrogen transfer unit 311, the second hydrogen transfer unit 312 and the hydrogen discharge unit 320 communicate with each other. , The flow path is selectively opened and closed. The hydrogen flow path switching valve (not shown), any one of the first hydrogen transfer unit 311 and the second hydrogen transfer unit 312 is in communication with the hydrogen supply unit 310, the other is the hydrogen discharge unit ( 330 is a valve for switching the flow path to communicate with.

상기 수소 유로 전환 밸브(330)는, 한 개의 사방 밸브인 것도 가능하고 복수개가 각각의 유로에 설치될 수 있으며, 복수의 유로들을 동시 또는 선택적으로 개폐할 수 있는 것이라면 어느 것이나 가능하다.The hydrogen flow path switching valve 330 may be one four-way valve, a plurality of valves may be provided in each flow path, and any one may be opened or closed at the same time or selectively.

상기 공기 활성화 수단(400)은, 상기 제1,2스택 공기 출입구(41)(42)에 연결되어, 상기 제1,2스택 공기 출입구(41)(42)를 통해 출입하는 공기의 유동 방향을 전환시키는 수단이다.The air activating means 400 is connected to the first and second stack air inlets 41 and 42 to adjust a flow direction of air entering and exiting through the first and second stack air inlets 41 and 42. Means to switch.

상기 공기 활성화 수단(400)은, 공기 공급부(410), 제1공기 이송부(411), 제2공기 이송부(412), 공기 배출부(420), 공기 유로 전환 밸브(430)를 포함한다.The air activator 400 includes an air supply unit 410, a first air transfer unit 411, a second air transfer unit 412, an air discharge unit 420, and an air flow path switching valve 430.

상기 공기 공급부(410)는, 공기 탱크 등 공기를 공급하는 외부로부터 공기를 공급받는 유로이다. 상기 공기 공급부(410)는, 상기 제1공기 이송부(411), 상기 제2공기 이송부(412) 및 상기 공기 배출부(420)로 분기된다.The air supply part 410 is a flow path which receives air from the outside which supplies air, such as an air tank. The air supply unit 410 is branched into the first air transfer unit 411, the second air transfer unit 412, and the air discharge unit 420.

상기 공기 공급부(410), 상기 제1공기 이송부(411), 상기 제2공기 이송부(412) 및 상기 공기 배출부(420)는 내부에서 서로 연통되게 형성되며, 서로 연통되는 부분에 설치된 상기 공기 유로 전환 밸브(430)에 의해 선택적으로 개폐된다. The air supply unit 410, the first air transfer unit 411, the second air transfer unit 412, and the air discharge unit 420 are formed to communicate with each other inside, and the air flow paths are installed at portions communicating with each other. It is selectively opened and closed by the selector valve 430.

상기 제1공기 이송부(411)는, 상기 공기 공급부(410)에서 분기되어, 상기 제1스택 공기 출입구(41)에 연결되는 유로이다. The first air transfer part 411 is a flow path branched from the air supply part 410 and connected to the first stack air inlet 41.

상기 제2공기 이송부(412)는, 상기 공기 공급부(410)에서 분기되어, 상기 제2스택 공기 출입구(42)에 연결되는 유로이다. The second air transfer part 412 is a flow path branched from the air supply part 410 and connected to the second stack air inlet 42.

상기 공기 배출부(420)는, 상기 공기 공급부(410)에서 분기되어 상기 제1공기 이송부(411)와 상기 제2공기 이송부(412) 중 어느 하나를 통과한 공기를 외부로 배출하는 유로이다. The air discharge part 420 is a flow path branched from the air supply part 410 to discharge the air passing through any one of the first air transfer part 411 and the second air transfer part 412 to the outside.

상기 공기 유로 전환 밸브(430)는, 상기 공기 공급부(410), 상기 제1공기 이송부(411), 상기 제2공기 이송부(412) 및 상기 공기 배출부(420)가 서로 연통되는 부분에 설치되어, 유로를 선택적으로 개폐된다. 상기 공기 유로 전환 밸브(미도시)는, 상기 제1공기 이송부(411)와 상기 제2공기 이송부(412) 중 어느 하나는 상기 공기 공급부(410)와 연통되고, 나머지 하나는 상기 공기 배출부(430)와 연통되도록 유로를 전환하는 밸브이다. The air flow path switching valve 430 is installed at a portion where the air supply unit 410, the first air transfer unit 411, the second air transfer unit 412, and the air discharge unit 420 communicate with each other. , The flow path is selectively opened and closed. The air flow path switching valve (not shown), any one of the first air transfer unit 411 and the second air transfer unit 412 is in communication with the air supply unit 410, the other is the air discharge unit ( 430 is a valve for switching the flow path to communicate with.

상기 공기 유로 전환 밸브(430)는, 한 개의 사방 밸브인 것도 가능하고 복수개가 각각의 유로에 설치될 수 있으며, 복수의 유로들을 동시 또는 선택적으로 개폐할 수 있는 것이라면 어느 것이나 가능하다.The air flow path switching valve 430 may be a one-way valve, a plurality of air flow path switching valves 430 may be provided in each flow path, and any one may open or close a plurality of flow paths simultaneously or selectively.

한편, 상기 제어부(미도시)는, 상기 활성화 공정시 상기 스택에 미리 설정된 순환 전압전류 펄스를 미리 설정된 사이클에 따라 반복적으로 인가하여 상기 스택(10)을 활성화시킨다. Meanwhile, the controller (not shown) activates the stack 10 by repeatedly applying a preset cyclic voltammogram pulse to the stack in a predetermined cycle during the activation process.

또한, 상기 제어부(미도시)는, 상기 활성화 공정시 상기 냉각수 유로 전환 밸브(230), 상기 수소 유로 전환 밸브(330), 상기 공기 유로 전환 밸브(430)의 작동을 제어한다. In addition, the controller (not shown) controls the operation of the cooling water flow path switching valve 230, the hydrogen flow path switching valve 330, and the air flow path switching valve 430 during the activation process.

상기 제어부(미도시)는 상기 사이클에 따라 상기 냉각수 유로 전환 밸브(230)의 작동을 다르게 제어하여, 상기 스택(10)의 내부에서 상기 냉각수의 유동 방향이 바뀌도록 제어한다. The controller (not shown) controls the operation of the coolant flow path switching valve 230 differently according to the cycle, and controls the flow direction of the coolant to change inside the stack 10.

또한, 상기 제어부(미도시)는 상기 사이클에 따라 상기 수소 유로 전환 밸브(330)의 작동을 다르게 제어하여, 상기 스택(10)의 내부에서 상기 수소의 유동 방향이 바뀌도록 제어한다. In addition, the controller (not shown) controls the operation of the hydrogen flow path switching valve 330 differently according to the cycle, so that the flow direction of the hydrogen in the stack 10 is changed.

또한, 상기 제어부(미도시)는 상기 사이클에 따라 상기 공기 유로 전환 밸브(430)의 작동을 다르게 제어하여, 상기 스택(10)의 내부에서 상기 공기의 유동 방향이 반복적으로 바뀌도록 제어한다. In addition, the controller (not shown) controls the operation of the air flow path switching valve 430 differently according to the cycle, so that the flow direction of the air is repeatedly changed inside the stack 10.

도 3 및 도 4를 참조하여, 본 발명의 실시예에 따른 연료전지 스택의 활성화 장치의 작동을 설명하면 다음과 같다. Referring to Figures 3 and 4, the operation of the activation device of the fuel cell stack according to an embodiment of the present invention.

본 실시예에서는, 상기 제어부(미도시)는, 상기 활성화 공정시 미리 설정된 순환 전압전류 펄스를 미리 설정된 사이클에 따라 반복적으로 인가하는 것으로 예를 들어 설명한다.In the present embodiment, the control unit (not shown) will be described as an example of repeatedly applying a cyclic voltage current pulse preset in the activation process according to a preset cycle.

따라서, 상기 제어부(미도시)는, 상기 사이클에 맞춰 상기 냉각수 유로 전환 밸브(230), 상기 수소 유로 전환 밸브(330) 및 상기 공기 유로 전환 밸브(430)를 제어하여, 상기 사이클에 따라 냉각수, 수소 및 공기의 유동 방향을 바꿔주는 것으로 예를 들어 설명한다. Accordingly, the controller (not shown) controls the cooling water flow path switching valve 230, the hydrogen flow path switching valve 330, and the air flow path switching valve 430 in accordance with the cycle, thereby cooling water, An example will be described as changing the flow direction of hydrogen and air.

상기 제어부(미도시)는, 상기 냉각수 유로 전환 밸브(230), 상기 수소 유로 전환 밸브(330) 및 상기 공기 유로 전환 밸브(430)를 동시에 제어하는 것도 가능한 것으로 예를 들어 설명한다. The control unit (not shown) will be exemplified as being capable of simultaneously controlling the cooling water flow path switching valve 230, the hydrogen flow path switching valve 330, and the air flow path switching valve 430.

다만, 이에 한정되지 않고, 상기 제어부(미도시)는, 상기 스택의 내부 유로 형상이나 내부 상태에 따라 상기 냉각수 유로 전환 밸브(230), 상기 수소 유로 전환 밸브(330) 및 상기 공기 유로 전환 밸브(430)를 개별적으로 제어할 수 있다. 예를 들어, 상기 제어부(미도시)는, 상기 스택(10)의 내부 온도 구배에 따라 상기 냉각수 유로 전환 밸브(230)의 작동을 제어할 수도 있다. 또한, 상기 제어부(미도시)는, 상기 수소 유로 전환 밸브(330)와 상기 공기 유로 전환 밸브(430)를 시간차를 두고 개별 제어하는 것도 가능하다.However, the present invention is not limited thereto, and the control unit (not shown) may include the cooling water flow path switching valve 230, the hydrogen flow path switching valve 330, and the air flow path switching valve according to an internal flow path shape or an internal state of the stack. 430 may be individually controlled. For example, the controller (not shown) may control the operation of the coolant flow path switching valve 230 according to the internal temperature gradient of the stack 10. In addition, the controller (not shown) may individually control the hydrogen flow path switching valve 330 and the air flow path switching valve 430 at a time difference.

본 실시예에서는, 상기 활성화 공정은, 상기 사이클에 맞추어 냉각수, 수소 및 공기의 유동방향을 복수회 반복적으로 전환시키는 것으로 예를 들어 설명한다. 다만, 이에 한정되지 않고, 상기 활성화 공정은, 냉각수, 수소 및 공기의 유동방향을 1회만 전환시키는 것도 물론 가능하다. 즉, 상기 활성화 공정은, 냉각수, 수소 및 공기의 유동방향을 1회만 바꾸는 것도 가능하고, 2회 이상 바꾸는 것도 물론 가능하다. 유동 방향을 바꾸는 횟수나 간격은 스택의 상태에 따라 조절할 수 있다. In the present embodiment, the activation step is described as an example in which the flow directions of cooling water, hydrogen, and air are repeatedly switched in multiple times in accordance with the cycle. However, the present invention is not limited thereto, and the activation process may of course only change the flow direction of the cooling water, hydrogen, and air once. That is, in the activation step, the flow directions of the cooling water, hydrogen, and air can be changed only once, and of course, it can be changed twice or more. The number of times and the interval to change the flow direction can be adjusted according to the stack condition.

도 3은 N차 활성화 단계를 나타내고, 도 4는 N+1차 활성화 단계를 나타낸다. Figure 3 shows the N-order activation step, Figure 4 shows the N + primary activation step.

여기서, N차는 상기 제어부(미도시)가 상기 순환 전압전류 펄스를 인가시 N번째 사이클에 해당하며, N+1차는 N+1번째 사이클을 의미한다. 다만, 이에 한정되지 않고, 하나의 사이클 간격이 아니라 하나 이상의 사이클 간격으로 유동 방향을 전환하는 것도 물론 가능하다. Here, the Nth order corresponds to an Nth cycle when the controller (not shown) applies the cyclic voltage current pulse, and the N + 1th order means an N + 1th cycle. However, the present invention is not limited thereto, and the flow direction may be changed to one or more cycle intervals instead of one cycle interval.

도 3을 참조하면, N차 활성화 단계에서는, 상기 제어부(미도시)는, 상기 냉각수 유로 전환 밸브(230)의 작동을 제어하여, 상기 냉각수 공급부(210)와 상기 제1냉각수 이송부(211)를 연통시키고, 상기 제2냉각수 이송부(212)는 상기 냉각수 배출부(220)와 연통시킨다. Referring to FIG. 3, in the Nth activation step, the controller (not shown) controls the operation of the coolant flow path switching valve 230 to operate the coolant supply unit 210 and the first coolant transfer unit 211. In communication with each other, the second coolant transfer part 212 communicates with the coolant discharge part 220.

따라서, 외부로부터 공급되는 냉각수는 상기 냉각수 공급부(210), 상기 제1냉각수 이송부(211), 상기 제1스택 냉각수 출입구(21)를 차례로 통과하여 상기 스택(10)의 내부로 공급된다. Therefore, the coolant supplied from the outside passes through the coolant supply unit 210, the first coolant transfer unit 211, and the first stack coolant outlet 21 in order and is supplied into the stack 10.

상기 스택(10)의 내부를 통과하고 나온 냉각수는 상기 제2스택 냉각수 출입구(22), 상기 제2냉각수 이송부(212) 및 상기 냉각수 배출부(220)를 차례로 통과하여 외부로 배출된다. The coolant passing through the stack 10 is discharged to the outside through the second stack coolant inlet 22, the second coolant transfer part 212, and the coolant discharge part 220 in order.

따라서, N차 활성화 단계에서는 상기 제1스택 냉각수 출입구(21)로 냉각수가 유입되고, 상기 제2스택 냉각수 출입구(22)를 통해 냉각수가 배출된다. Therefore, in the Nth activation step, the coolant flows into the first stack coolant entrance 21, and the coolant is discharged through the second stack coolant entrance 22.

또한, N차 활성화 단계에서 상기 제어부(미도시)는, 상기 수소 유로 전환 밸브(330)의 작동을 제어하여, 상기 수소 공급부(310)와 상기 제1수소 이송부(311)가 연통시키고, 상기 제2수소 이송부(312)는 상기 수소 배출부(320)와 연통시킨다. In addition, in the Nth activation step, the controller (not shown) controls the operation of the hydrogen flow path switching valve 330 so that the hydrogen supply unit 310 and the first hydrogen transfer unit 311 communicate with each other. The two hydrogen transfer unit 312 communicates with the hydrogen discharge unit 320.

따라서, 외부로부터 공급되는 수소는 상기 수소 공급부(310), 상기 제1수소 이송부(311), 상기 제1스택 수소 출입구(31)를 차례로 통과하여 상기 스택(10)의 내부로 공급된다. Therefore, hydrogen supplied from the outside passes through the hydrogen supply unit 310, the first hydrogen transfer unit 311, and the first stack hydrogen inlet and outlet 31 in order to be supplied into the stack 10.

상기 스택(10)의 내부를 통과하고 나온 수소는 상기 제2스택 수소 출입구(32), 상기 제2수소 이송부(312) 및 상기 수소 배출부(320)를 차례로 통과하여 외부로 배출된다. The hydrogen passing through the inside of the stack 10 passes through the second stack hydrogen inlet 32, the second hydrogen transfer unit 312, and the hydrogen discharge unit 320, and is discharged to the outside.

따라서, N차 활성화 단계에서는 상기 제1스택 수소 출입구(31)로 냉각수가 유입되고, 상기 제2스택 수소 출입구(32)를 통해 냉각수가 배출된다. Therefore, in the Nth activation step, the coolant flows into the first stack hydrogen inlet 31 and the coolant is discharged through the second stack hydrogen inlet 32.

또한, N차 활성화 단계에서 상기 제어부(미도시)는, 상기 공기 유로 전환 밸브(430)의 작동을 제어하여, 상기 공기 공급부(410)와 상기 제1공기 이송부(411)가 연통시키고, 상기 제2공기 이송부(412)는 상기 공기 배출부(420)와 연통시킨다. In addition, in the Nth activation step, the control unit (not shown) controls the operation of the air flow path switching valve 430 so that the air supply unit 410 and the first air transfer unit 411 communicate with each other. The air transfer unit 412 communicates with the air discharge unit 420.

따라서, 외부로부터 공급되는 공기는 상기 공기 공급부(410), 상기 제1공기 이송부(411), 상기 제1스택 공기 출입구(41)를 차례로 통과하여 상기 스택(10)의 내부로 공급된다. Therefore, the air supplied from the outside passes through the air supply unit 410, the first air transfer unit 411, and the first stack air inlet 41, and is supplied into the stack 10.

상기 스택(10)의 내부를 통과하고 나온 공기는 상기 제2스택 공기 출입구(42), 상기 제2공기 이송부(412) 및 상기 공기 배출부(420)를 차례로 통과하여 외부로 배출된다. Air passing through the inside of the stack 10 passes through the second stack air inlet 42, the second air transfer part 412, and the air discharge part 420, and is discharged to the outside.

이후, 도 4를 참조하면, N+1차 활성화 단계에서는 상기 제어부(미도시)는, 상기 냉각수 유로 전환 밸브(230)의 작동을 제어하여, 상기 냉각수 공급부(210)와 상기 제2냉각수 이송부(212)를 연통시키고, 상기 제1냉각수 이송부(211)는 상기 냉각수 배출부(220)와 연통시킨다. Subsequently, referring to FIG. 4, in the N + primary activation step, the controller (not shown) controls the operation of the coolant flow path switching valve 230, so that the coolant supply unit 210 and the second coolant transfer unit ( 212, and the first coolant transfer part 211 communicates with the coolant discharge part 220.

따라서, 외부로부터 공급되는 냉각수는 상기 냉각수 공급부(210), 상기 제2냉각수 이송부(212), 상기 제2스택 냉각수 출입구(22)를 차례로 통과하여 상기 스택(10)의 내부로 공급된다. Therefore, the coolant supplied from the outside passes through the coolant supply unit 210, the second coolant transfer unit 212, and the second stack coolant inlet 22, and is supplied into the stack 10.

상기 스택(10)의 내부를 통과하고 나온 냉각수는 상기 제1스택 냉각수 출입구(21), 상기 제1냉각수 이송부(211) 및 상기 냉각수 배출부(220)를 차례로 통과하여 외부로 배출된다. The coolant passing through the inside of the stack 10 is discharged to the outside through the first stack cooling water inlet 21, the first coolant transfer part 211, and the coolant discharge part 220 in order.

따라서, N+1차 활성화 단계에서 냉각수의 유동 방향은 N차 활성화 단계에서 냉각수의 유동 방향과 반대가 된다. Therefore, the flow direction of the coolant in the N + primary activation step is opposite to the flow direction of the coolant in the Nth activation step.

즉, N+1차 활성화 단계에서는 상기 제2스택 냉각수 출입구(22)로 냉각수가 유입되고, 상기 제1스택 냉각수 출입구(21)를 통해 냉각수가 배출된다. That is, in the N + primary activation step, the coolant flows into the second stack coolant entrance 22 and the coolant is discharged through the first stack coolant entrance 21.

상기 스택(10)은, 냉각수가 유입되는 부분이 배출되는 부분에 비해 온도가 상대적으로 낮은 바, 온도가 낮을수록 활성화 정도가 낮게 된다. 따라서, 상기 스택(10)에서 냉각수가 유입되는 부분과 배출되는 부분을 바꾸어줌으로써, 상대적으로 온도가 낮아서 활성화 정도가 낮았던 냉각수가 유입되는 부분의 온도를 상승시킬 수 있으므로, 상기 스택(10)의 내부를 고르게 활성화시킬 수 있고 활성화 시간도 단축시킬 수 있다. The stack 10 has a relatively low temperature compared to a portion where the coolant flows in and is discharged. The lower the temperature, the lower the activation degree. Therefore, by changing the portion in which the coolant flows in and out of the stack 10, the temperature of the portion in which the coolant flows, which is relatively low in temperature and low in activation, may be increased, and thus, the inside of the stack 10 may be increased. Can be activated evenly and the activation time can be shortened.

또한, N+1차 활성화 단계에서 상기 제어부(미도시)는, 상기 수소 유로 전환 밸브(330)의 작동을 제어하여, 상기 수소 공급부(310)와 상기 제2수소 이송부(312)를 연통시키고, 상기 제1수소 이송부(311)는 상기 수소 배출부(320)와 연통시킨다. In addition, in the N + primary activation step, the control unit (not shown) controls the operation of the hydrogen flow path switching valve 330 to communicate the hydrogen supply unit 310 and the second hydrogen transfer unit 312, The first hydrogen transfer part 311 communicates with the hydrogen discharge part 320.

따라서, 외부로부터 공급되는 수소는 상기 수소 공급부(310), 상기 제2수소 이송부(312), 상기 제2스택 수소 출입구(32)를 차례로 통과하여 상기 스택(10)의 내부로 공급된다. Accordingly, hydrogen supplied from the outside passes through the hydrogen supply unit 310, the second hydrogen transfer unit 312, and the second stack hydrogen inlet 32 in order, and is supplied into the stack 10.

상기 스택(10)의 내부를 통과하고 나온 수소는 상기 제1스택 수소 출입구(31), 상기 제1수소 이송부(311) 및 상기 수소 배출부(320)를 차례로 통과하여 외부로 배출된다. The hydrogen passing through the inside of the stack 10 passes through the first stack hydrogen inlet 31, the first hydrogen transfer part 311, and the hydrogen discharge part 320, and is discharged to the outside.

따라서, N+1차 활성화 단계에서 수소의 유동 방향은 N차 활성화 단계에서 수소의 유동 방향과 반대가 된다. Thus, the flow direction of hydrogen in the N + primary activation step is opposite to the flow direction of hydrogen in the N order activation step.

즉, N+1차 활성화 단계에서는 상기 제2스택 수소 출입구(32)로 수소가 유입되고, 상기 제1스택 수소 출입구(31)를 통해 수소가 배출된다. That is, in the N + primary activation step, hydrogen is introduced into the second stack hydrogen inlet 32 and hydrogen is discharged through the first stack hydrogen inlet 31.

또한, N+1차 활성화 단계에서 상기 제어부(미도시)는, 상기 공기 유로 전환 밸브(430)의 작동을 제어하여, 상기 공기 공급부(410)와 상기 제2공기 이송부(412)를 연통시키고, 상기 제1공기 이송부(411)는 상기 공기 배출부(420)와 연통시킨다. In addition, in the N + primary activation step, the controller (not shown) controls the operation of the air flow path switching valve 430 to communicate the air supply unit 410 with the second air transfer unit 412, The first air transfer part 411 communicates with the air discharge part 420.

따라서, 외부로부터 공급되는 공기는 상기 공기 공급부(410), 상기 제2공기 이송부(412), 상기 제2스택 공기 출입구(42)를 차례로 통과하여 상기 스택(10)의 내부로 공급된다. Therefore, the air supplied from the outside passes through the air supply unit 410, the second air transfer unit 412, and the second stack air inlet 42, and is supplied into the stack 10.

상기 스택(10)의 내부를 통과하고 나온 공기는 상기 제1스택 공기 출입구(41), 상기 제1공기 이송부(411) 및 상기 공기 배출부(420)를 차례로 통과하여 외부로 배출된다. Air passing through the inside of the stack 10 passes through the first stack air inlet 41, the first air transfer part 411, and the air discharge part 420, and is discharged to the outside.

따라서, N+1차 활성화 단계에서 공기의 유동 방향은 N차 활성화 단계에서 공기의 유동 방향과 반대가 된다. Therefore, the flow direction of air in the N + primary activation step is opposite to the flow direction of air in the Nth activation step.

즉, N+1차 활성화 단계에서는 상기 제2스택 공기 출입구(42)로 공기가 유입되고, 상기 제1스택 공기 출입구(41)를 통해 공기가 배출된다. That is, in the N + primary activation step, air is introduced into the second stack air inlet 42 and air is discharged through the first stack air inlet 41.

상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 연료전지 스택의 활성화 장치는, 기 제작된 스택(10)의 내부 유로나 형상을 변경시키지 않고, 상기 활성화 공정시에만 상기 스택(10)에 결합하여 활성화 시킨 후, 이후에는 탈거할 수 있으므로 적용이 용이한 이점이 있다. The activation apparatus of the fuel cell stack according to the present invention configured as described above is activated after being coupled to the stack 10 only during the activation process, without changing the internal flow path or shape of the pre-fabricated stack 10, Since it can be removed there is an advantage that it is easy to apply.

또한, 반응기체인 수소와 공기 뿐만 아니라, 냉각수의 유동 방향도 용이하게 전환시킴으로써, 활성화 시간을 보다 단축시킬 수 있는 이점이 있다. In addition, there is an advantage that the activation time can be further shortened by easily switching the flow direction of the cooling water as well as the hydrogen and the air which are the reactor bodies.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.Although the present invention has been described with reference to the embodiments shown in the drawings, this is merely exemplary, and it will be understood by those skilled in the art that various modifications and equivalent other embodiments are possible. Therefore, the true technical protection scope of the present invention will be defined by the technical spirit of the appended claims.

10: 스택 12: 앤드 플레이트
21: 제1스택 냉각수 출입구 22: 제2스택 냉각수 출입구
31: 제1스택 수소 출입구 32: 제2스택 수소 출입구
41: 제1스택 공기 출입구 42: 제2스택 공기 출입구
200: 냉각수 활성화 수단 210: 냉각수 공급부
211: 제1냉각수 이송부 212: 제2냉각수 이송부
220: 냉각수 배출부 230: 냉각수 유로 전환 밸브
300: 수소 활성화 수단 310: 수소 공급부
311: 제1수소 이송부 312: 제2수소 이송부
320: 수소 배출부 330: 수소 유로 전환 밸브
400: 공기 활성화 수단 410: 공기 공급부
411: 제1공기 이송부 412: 제2공기 이송부
420: 공기 배출부 430: 공기 유로 전환 밸브10: stack 12: end plate
21: first stack coolant exit 22: second stack coolant exit
31: 1st stack hydrogen exit 32: 2nd stack hydrogen exit
41: first stack air exit 42: second stack air exit
200: cooling water activation means 210: cooling water supply unit
211: first coolant transfer unit 212: second coolant transfer unit
220: cooling water discharge portion 230: cooling water flow path switching valve
300: hydrogen activation means 310: hydrogen supply unit
311: first hydrogen transfer unit 312: second hydrogen transfer unit
320: hydrogen discharge unit 330: hydrogen flow path switching valve
400: air activation means 410: air supply
411: first air transfer unit 412: second air transfer unit
420: air outlet 430: air flow path switching valve

Claims (8)

연료전지의 스택 조립 후 정상 운전 이전에 수행되는 활성화(Activation) 공정시, 상기 앤드 플레이트에 결합하여 상기 스택을 활성화시키고, 상기 활성화 과정의 종료시 상기 앤드 플레이트로부터 분리하는 연료전지 스택의 활성화 장치에 있어서,
상기 앤드 플레이트에 형성되어 상기 스택의 내부로 냉각수를 출입시키기 위한 제1,2스택 냉각수 출입구에 연결되어, 상기 제1,2스택 냉각수 출입구를 통해 출입하는 냉각수의 유동 방향을 전환시키기 위한 냉각수 활성화 수단을 포함하고,
상기 냉각수 활성화 수단은,
외부로부터 냉각수를 공급받는 냉각수 공급부와,
상기 냉각수 공급부에서 분기되어 상기 제1스택 냉각수 출입구에 연결된 제1냉각수 이송부와,
상기 냉각수 공급부에서 분기되어 상기 제2스택 냉각수 출입구에 연결된 제2냉각수 이송부와,
상기 냉각수 공급부에서 분기되어 냉각수를 외부로 배출하는 냉각수 배출부와,
상기 제1냉각수 이송부와 상기 제2냉각수 이송부 중 어느 하나는 상기 냉각수 공급부와 연통되고, 나머지 하나는 상기 냉각수 배출부와 연통되도록 유로를 전환하는 냉각수 유로 전환 밸브를 포함하는 연료전지 스택의 활성화 장치. In the activation process performed before the normal operation after the stack assembly of the fuel cell, the activation device of the fuel cell stack is coupled to the end plate to activate the stack, and separated from the end plate at the end of the activation process ,
Cooling water activation means formed in the end plate and connected to the first and second stack cooling water entrances for entering and exiting the cooling water into the stack, and for changing the flow direction of the cooling water entering and exiting through the first and second stack cooling water entrances. Including,
The cooling water activation means,
Cooling water supply unit receiving the cooling water from the outside,
A first coolant transfer part branched from the coolant supply part and connected to the first stack coolant exit;
A second coolant transfer part branched from the coolant supply part and connected to the second stack coolant exit;
A cooling water discharge part branched from the cooling water supply part and discharging the cooling water to the outside;
Any one of the first coolant transfer unit and the second coolant transfer unit is in communication with the cooling water supply unit, the other is a fuel cell stack activation device including a cooling water flow path switching valve for switching the flow path to communicate with the cooling water discharge. 청구항 1에 있어서,
상기 활성화 공정시 상기 냉각수 유로 전환 밸브의 작동을 제어하는 제어부를 더 포함하고,
상기 제어부는,
상기 활성화 공정시 상기 스택에 미리 설정된 순환 전압전류 펄스를 미리 설정된 사이클에 따라 반복적으로 인가하고,
상기 사이클에 따라 상기 냉각수 유로 전환 밸브의 작동을 다르게 제어하여 상기 스택의 내부에서 냉각수의 유동 방향을 전환시키는 연료전지 스택의 활성화 장치. The method according to claim 1,
Further comprising a control unit for controlling the operation of the cooling water flow path switching valve during the activation process,
The control unit,
In the activation process iteratively apply a predetermined cyclic voltammogram pulse to the stack according to a predetermined cycle,
And activating the coolant flow path switching valve differently according to the cycle to change the flow direction of the coolant inside the stack. 청구항 1에 있어서,
상기 활성화 공정시 상기 냉각수 유로 전환 밸브의 작동을 제어하는 제어부를 더 포함하고,
상기 제어부는,
상기 스택의 온도 구배에 따라 상기 냉각수 유로 전환 밸브의 작동을 다르게 제어하여 상기 스택의 내부에서 냉각수의 유동 방향을 전환시키는 연료전지 스택의 활성화 장치. The method according to claim 1,
Further comprising a control unit for controlling the operation of the cooling water flow path switching valve during the activation process,
The control unit,
And activating the coolant flow path switching valve differently according to the temperature gradient of the stack to change the flow direction of the coolant inside the stack. 청구항 1에 있어서,
상기 연료전지 활성화 장치는,
상기 앤드 플레이트에 형성되어 상기 스택의 내부로 수소를 출입시키기 위한 제1,2스택 수소 출입구에 연결되어, 상기 제1,2스택 수소 출입구를 통해 출입하는 수소의 유동 방향을 전환시키기 위한 수소 활성화 수단을 포함하고,
상기 수소 활성화 수단은,
외부로부터 수소를 공급받는 수소 공급부와,
상기 수소 공급부에서 분기되어 상기 제1스택 수소 출입구에 연결된 제1수소 이송부와,
상기 수소 공급부에서 분기되어 상기 제2스택 수소 출입구에 연결된 제2수소 이송부와,
상기 수소 공급부에서 분기되어 수소를 외부로 배출하는 수소 배출부와,
상기 제1수소 이송부와 상기 제2수소 이송부 중 어느 하나는 상기 수소 공급부와 연통되고, 나머지 하나는 상기 수소 배출부와 연통되도록 유로를 전환하는 수소 유로 전환 밸브를 포함하는 연료전지 스택의 활성화 장치. The method according to claim 1,
The fuel cell activation device,
Hydrogen activation means formed in the end plate and connected to first and second stack hydrogen inlets for introducing hydrogen into and out of the stack, and for changing a flow direction of hydrogen entering and exiting through the first and second stack hydrogen inlets; Including,
The hydrogen activating means,
A hydrogen supply unit which receives hydrogen from the outside,
A first hydrogen transfer part branched from the hydrogen supply part and connected to the first stack hydrogen outlet;
A second hydrogen transfer part branched from the hydrogen supply part and connected to the second stack hydrogen outlet;
A hydrogen discharge portion branched from the hydrogen supply portion to discharge hydrogen to the outside;
Any one of the first hydrogen transfer portion and the second hydrogen transfer portion is in communication with the hydrogen supply portion, the other one of the fuel cell stack activation device including a hydrogen flow path switching valve for switching the flow path to communicate with the hydrogen discharge. 청구항 4에 있어서,
상기 활성화 공정시 상기 수소 유로 전환 밸브의 작동을 제어하는 제어부를 더 포함하고,
상기 제어부는,
상기 활성화 공정시 상기 스택에 미리 설정된 순환 전압전류 펄스를 미리 설정된 사이클에 따라 반복적으로 인가하고,
상기 사이클마다 상기 수소 유로 전환 밸브의 작동을 다르게 제어하여 상기 스택의 내부에서 수소의 유동 방향을 전환시키는 연료전지 스택의 활성화 장치. The method according to claim 4,
Further comprising a control unit for controlling the operation of the hydrogen flow path switching valve during the activation process,
The control unit,
In the activation process iteratively apply a predetermined cyclic voltammogram pulse to the stack according to a predetermined cycle,
And activating the hydrogen flow path switching valve differently for each cycle to change the flow direction of hydrogen in the stack. 청구항 1에 있어서,
상기 연료전지 활성화 장치는,
상기 앤드 플레이트에 형성되어 상기 스택의 내부로 공기를 출입시키기 위한 제1,2스택 공기 출입구에 연결되어, 상기 제1,2스택 공기 출입구를 통해 출입하는 공기의 유동 방향을 전환시키기 위한 공기 활성화 수단을 포함하고,
상기 공기 활성화 수단은,
외부로부터 공기를 공급받는 공기 공급부와,
상기 공기 공급부에서 분기되어 상기 제1스택 공기 출입구에 연결된 제1공기 이송부와,
상기 공기 공급부에서 분기되어 상기 제2스택 공기 출입구에 연결된 제2공기 이송부와,
상기 공기 공급부에서 분기되어 공기를 외부로 배출하는 공기 배출부와,
상기 제1공기 이송부와 상기 제2공기 이송부 중 어느 하나는 상기 공기 공급부와 연통되고, 나머지 하나는 상기 공기 배출부와 연통되도록 유로를 전환하는 공기 유로 전환 밸브를 포함하는 연료전지 스택의 활성화 장치. The method according to claim 1,
The fuel cell activation device,
An air activating means formed in the end plate and connected to first and second stack air inlets for entering air into and out of the stack, and for changing a flow direction of air entering and exiting through the first and second stack air inlets; Including,
The air activation means,
An air supply unit which receives air from the outside,
A first air transfer part branched from the air supply part and connected to the first stack air outlet;
A second air transfer part branched from the air supply part and connected to the second stack air inlet;
An air discharge unit branched from the air supply unit to discharge air to the outside;
Any one of the first air transfer portion and the second air transfer portion is in communication with the air supply portion, the other one of the fuel cell stack activation device including an air flow path switching valve for switching the flow path to communicate with the air discharge. 청구항 6에 있어서,
상기 활성화 공정시 상기 공기 유로 전환 밸브의 작동을 제어하는 제어부를 더 포함하고,
상기 제어부는,
상기 활성화 공정시 상기 스택에 미리 설정된 순환 전압전류 펄스를 미리 설정된 사이클에 따라 반복적으로 인가하고,
상기 사이클마다 상기 공기 유로 전환 밸브의 작동을 다르게 제어하여 상기 스택의 내부에서 공기의 유동 방향을 전환시키는 연료전지 스택의 활성화 장치. The method according to claim 6,
Further comprising a control unit for controlling the operation of the air flow path switching valve during the activation process,
The control unit,
In the activation process iteratively apply a predetermined cyclic voltammogram pulse to the stack according to a predetermined cycle,
And activating the air flow path switching valve differently for each cycle to change the flow direction of air in the stack. 연료전지의 스택 조립 후 정상 운전 이전에 수행되는 활성화(Activation) 공정시, 상기 앤드 플레이트에 결합하여 상기 스택을 활성화시키고, 상기 활성화 과정의 종료시 상기 앤드 플레이트로부터 분리하는 연료전지 스택의 활성화 장치에 있어서,
상기 앤드 플레이트에 형성되어 상기 스택의 내부로 냉각수를 출입시키기 위한 제1,2스택 냉각수 출입구에 연결되어, 상기 제1,2스택 냉각수 출입구를 통해 출입하는 냉각수의 유동 방향을 전환시키기 위한 냉각수 활성화 수단과;
상기 앤드 플레이트에 형성되어 상기 스택의 내부로 수소를 출입시키기 위한 제1,2스택 수소 출입구에 연결되어, 상기 제1,2스택 수소 출입구를 통해 출입하는 수소의 유동 방향을 전환시키기 위한 수소 활성화 수단과;
상기 앤드 플레이트에 형성되어 상기 스택의 내부로 공기를 출입시키기 위한 제1,2스택 공기 출입구에 연결되어, 상기 제1,2스택 공기 출입구를 통해 출입하는 공기의 유동 방향을 전환시키기 위한 공기 활성화 수단과;
상기 활성화 공정시 상기 냉각수 활성화 수단, 상기 수소 활성화 수단 및 상기 공기 활성화 수단의 작동을 제어하는 제어부를 포함하고,
상기 냉각수 활성화 수단은,
외부로부터 냉각수를 공급받는 냉각수 공급부와, 상기 냉각수 공급부에서 분기되어 상기 제1스택 냉각수 출입구에 연결된 제1냉각수 이송부와, 상기 냉각수 공급부에서 분기되어 상기 제2스택 냉각수 출입구에 연결된 제2냉각수 이송부와, 상기 냉각수 공급부에서 분기되어 냉각수를 외부로 배출하는 냉각수 배출부와, 상기 제1냉각수 이송부와 상기 제2냉각수 이송부 중 어느 하나는 상기 냉각수 공급부와 연통되고, 나머지 하나는 상기 냉각수 배출부와 연통되도록 유로를 전환하는 냉각수 유로 전환 밸브를 포함하고,
상기 수소 활성화 수단은,
외부로부터 수소를 공급받는 수소 공급부와, 상기 수소 공급부에서 분기되어 상기 제1스택 수소 출입구에 연결된 제1수소 이송부와, 상기 수소 공급부에서 분기되어 상기 제2스택 수소 출입구에 연결된 제2수소 이송부와, 상기 수소 공급부에서 분기되어 수소를 외부로 배출하는 수소 배출부와, 상기 제1수소 이송부와 상기 제2수소 이송부 중 어느 하나는 상기 수소 공급부와 연통되고, 나머지 하나는 상기 수소 배출부와 연통되도록 유로를 전환하는 수소 유로 전환 밸브를 포함하고,
상기 공기 활성화 수단은,
외부로부터 공기를 공급받는 공기 공급부와, 상기 공기 공급부에서 분기되어 상기 제1스택 공기 출입구에 연결된 제1공기 이송부와, 상기 공기 공급부에서 분기되어 상기 제2스택 공기 출입구에 연결된 제2공기 이송부와, 상기 공기 공급부에서 분기되어 공기를 외부로 배출하는 공기 배출부와, 상기 제1공기 이송부와 상기 제2공기 이송부 중 어느 하나는 상기 공기 공급부와 연통되고, 나머지 하나는 상기 공기 배출부와 연통되도록 유로를 전환하는 공기 유로 전환 밸브를 포함하고,
상기 제어부는,
상기 활성화 공정시 상기 스택에 미리 설정된 순환 전압전류 펄스를 미리 설정된 사이클에 따라 반복적으로 인가하고,
상기 사이클마다 상기 냉각수 유로 전환 밸브, 상기 수소 유로 전환 밸브 및 상기 공기 유로 전환 밸브 중 적어도 하나의 작동을 다르게 제어하여, 상기 사이클에 따라 상기 스택의 내부에서 냉각수, 수소 및 공기의 유동방향을 전환시키는 연료전지 스택의 활성화 장치. In the activation process performed before the normal operation after the stack assembly of the fuel cell, the activation device of the fuel cell stack is coupled to the end plate to activate the stack, and separated from the end plate at the end of the activation process ,
Cooling water activation means formed in the end plate and connected to the first and second stack cooling water entrances for entering and exiting the cooling water into the stack, and for changing the flow direction of the cooling water entering and exiting through the first and second stack cooling water entrances. and;
Hydrogen activation means formed in the end plate and connected to first and second stack hydrogen inlets for introducing hydrogen into and out of the stack, and for changing a flow direction of hydrogen entering and exiting through the first and second stack hydrogen inlets; and;
An air activating means formed in the end plate and connected to first and second stack air inlets for entering air into and out of the stack, and for changing a flow direction of air entering and exiting through the first and second stack air inlets; and;
And a control unit for controlling the operation of the cooling water activation means, the hydrogen activation means and the air activation means in the activation process,
The cooling water activation means,
A coolant supply unit receiving coolant from the outside, a first coolant transfer unit branched from the coolant supply unit and connected to the first stack coolant outlet, a second coolant transfer unit branched from the coolant supply unit and connected to the second stack coolant outlet; A cooling water discharge part branched from the cooling water supply part to discharge the cooling water to the outside, and one of the first coolant transfer part and the second coolant transfer part communicates with the cooling water supply part, and the other flow path communicates with the cooling water discharge part. It includes a coolant flow path switching valve to switch the
The hydrogen activating means,
A hydrogen supply unit receiving hydrogen from the outside, a first hydrogen transfer unit branched from the hydrogen supply unit and connected to the first stack hydrogen outlet, a second hydrogen transfer unit branched from the hydrogen supply unit and connected to the second stack hydrogen outlet, A hydrogen outlet portion branched from the hydrogen supply portion to discharge hydrogen to the outside, any one of the first hydrogen transfer portion and the second hydrogen transfer portion is in communication with the hydrogen supply portion, the other flow path to communicate with the hydrogen discharge portion Includes a hydrogen flow path switching valve to switch the
The air activation means,
An air supply unit receiving air from the outside, a first air transfer unit branched from the air supply unit and connected to the first stack air inlet, a second air transfer unit branched from the air supply unit and connected to the second stack air outlet; An air outlet part branched from the air supply part to discharge air to the outside, and one of the first air transfer part and the second air transfer part communicates with the air supply part, and the other flow path communicates with the air discharge part And includes an air flow path switching valve to switch the
The control unit,
In the activation process iteratively apply a predetermined cyclic voltammogram pulse to the stack according to a predetermined cycle,
By differently controlling the operation of at least one of the coolant flow path switching valve, the hydrogen flow path switching valve and the air flow path switching valve for each cycle, to change the flow direction of the coolant, hydrogen and air in the stack according to the cycle Activation device of the fuel cell stack.
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