KR102133140B1 - 연료 전지 스택의 재활용 방법 및 장치 - Google Patents

연료 전지 스택의 재활용 방법 및 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR102133140B1
KR102133140B1 KR1020190172225A KR20190172225A KR102133140B1 KR 102133140 B1 KR102133140 B1 KR 102133140B1 KR 1020190172225 A KR1020190172225 A KR 1020190172225A KR 20190172225 A KR20190172225 A KR 20190172225A KR 102133140 B1 KR102133140 B1 KR 102133140B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
fuel cell
cell stack
recycling device
stack
inspecting
Prior art date
Application number
KR1020190172225A
Other languages
English (en)
Inventor
김태영
Original Assignee
김태영
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 김태영 filed Critical 김태영
Priority to KR1020190172225A priority Critical patent/KR102133140B1/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102133140B1 publication Critical patent/KR102133140B1/ko

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
    • H01M8/008—Disposal or recycling of fuel cells
    • 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
    • H01M8/04313—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by the detection or assessment of variables; characterised by the detection or assessment of failure or abnormal function
    • H01M8/04537—Electric variables
    • H01M8/04544—Voltage
    • H01M8/04559—Voltage of fuel cell stacks
    • 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
    • H01M8/04313—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by the detection or assessment of variables; characterised by the detection or assessment of failure or abnormal function
    • H01M8/04537—Electric variables
    • H01M8/04634—Other electric variables, e.g. resistance or impedance
    • H01M8/04649—Other electric variables, e.g. resistance or impedance of fuel cell stacks
    • 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
    • H01M8/04313—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by the detection or assessment of variables; characterised by the detection or assessment of failure or abnormal function
    • H01M8/04664—Failure or abnormal function
    • 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
    • H01M8/04313—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by the detection or assessment of variables; characterised by the detection or assessment of failure or abnormal function
    • H01M8/04664—Failure or abnormal function
    • H01M8/04679—Failure or abnormal function of fuel cell stacks
    • 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
    • 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
    • Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
    • Y02W30/00—Technologies for solid waste management
    • Y02W30/50—Reuse, recycling or recovery technologies
    • Y02W30/84—Recycling of batteries or fuel cells
    • Y02W30/86—

Landscapes

  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Fuel Cell (AREA)

Abstract

연료 전지 스택의 재활용 방법 및 장치가 개시된다. 연료 전지 스택의 재활용 장치는, 적어도 하나의 프로세서를 포함하고, 상기 프로세서는, 상기 연료 전지 스택의 구조를 검사하고 상기 연료 전지 스택의 리크(leak)를 검사함으로써, 전압 측정기를 포함하는 성능 검사 용기를 이용하여 상기 연료 전지 스택의 상태를 검사하고, 상기 상태의 검사 결과를 기초로 상기 검사 결과를 저장하거나 상기 연료 전지 스택을 재조립하고, 상기 연료 전지 스택 또는 상기 재조립된 연료 전지 스택의 성능을 검사하고, 상기 성능의 검사 결과를 기초로 상기 연료 전지 스택의 구성을 회수하거나 상기 연료 전지 스택의 용도를 분류한다.

Description

연료 전지 스택의 재활용 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR }
아래의 설명은 수명이 만료된 연료 전지 스택을 재활용하기 위해 회수된 스택의 구조적, 기능적 결함을 찾는 기준과 방법을 제안하고 연료 전지 스택의 사용 용도를 분류하는 기술에 관한 것이다.
가정용/건물용, 분산 발전용 중대형 발전기를 비롯하여 수소 자동차, 수소 드론 등의 모빌리티 시장에서도 연료 전지의 사용이 증가하고 있다. 연료 전지의 생산/판매량이 적어 수명이 만료된 연료 전지 스택은 폐기되고 고가의 MEA에서만 회수되고 있는 실정이다. 산업계에서는 초기 상태 대비 10~20%의 성능 감소가 발생하는 시점을 수명 만료 시점으로 결정하고 있다. 하지만, 최대 20%까지 성능이 감소한 경우에도, 재활성화 및 수리를 통해 연료 전지의 재활용은 가능하고, 감소한 성능 상태 그대로 발전량이 작은 규모의 모빌리티 또는 발전기에 연료 전지가 재활용될 수도 있다.
일 실시예에 따르면, 연료 전지 스택의 재활용 방법은, 전압 측정기를 포함하는 성능 검사 용기를 이용하여 연료 전지 스택의 상태를 검사하는 단계; 상기 상태의 검사 결과를 기초로 상기 검사 결과를 저장하거나 상기 연료 전지 스택을 재조립하는 단계; 상기 연료 전지 스택 또는 상기 재조립된 연료 전지 스택의 성능을 검사하는 단계; 및 상기 성능의 검사 결과를 기초로 상기 연료 전지 스택의 구성을 회수하거나 상기 연료 전지 스택의 용도를 분류하는 단계를 포함하고, 상기 상태를 검사하는 단계는, 상기 연료 전지 스택의 구조를 검사하는 단계; 및 상기 연료 전지 스택의 리크(leak)를 검사하는 단계를 포함한다.
상기 구조를 검사하는 단계는, 상기 연료 전지 스택의 편평도를 검사하는 단계; 및 상기 연료 전지 스택에 추가 압력을 적용하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 편평도를 검사하는 단계는, 상기 연료 전지 스택의 수평 방향의 복수의 셀의 체결압의 표준 편차를 검사할 수 있다.
상기 리크를 검사하는 단계는, 상기 연료 전지 스택의 안정성을 검사하는 단계; 상기 연료 전지 스택의 외부 리크를 물리적으로 검사하는 단계; 및 상기 연료 전지 스택의 크로스 리크(Cross leak)를 전기화학적으로 검사하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 리크를 물리적으로 검사하는 단계는, 상기 연료 전지 스택의 애노드 포트, 캐소드 포트 및 쿨런트 포트 각각에 질소를 주입하는 단계; 및 상기 연료 전지 스택으로부터 방출되는 유량을 측정하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 크로스 리크를 전기화학적으로 검사하는 단계는, 상기 연료 전지 스택에 테스트 입력을 주입하는 단계; 및 상기 연료 전지 스택의 복수의 셀의 전압의 표준 편차를 측정하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 연료 전지 스택의 재활용 방법은, 상기 연료 전지 스택의 리크를 추가로 검사하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 연료 전지 스택의 리크를 추가로 검사하는 단계는, 상기 연료 전지 스택을 수조에 담그는 단계; 상기 연료 전지 스택의 애노드 포트, 캐소드 포트 및 쿨런트 포트 각각에 질소를 주입하는 단계; 상기 연료 전지 스택의 외부 리크를 검사하는 단계; 및 상기 연료 전지 스택의 크로스 리크를 검사하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 연료 전지 스택의 외부 리크를 검사하는 단계는, 상기 연료 전지 스택으로부터 기포가 발생하는지 여부를 검사할 수 있다.
일 실시예에 따른 연료 전지 스택의 재활용 장치는, 적어도 하나의 프로세서를 포함하고, 상기 프로세서는, 상기 연료 전지 스택의 구조를 검사하고 상기 연료 전지 스택의 리크(leak)를 검사함으로써, 전압 측정기를 포함하는 성능 검사 용기를 이용하여 상기 연료 전지 스택의 상태를 검사하고, 상기 상태의 검사 결과를 기초로 상기 검사 결과를 저장하거나 상기 연료 전지 스택을 재조립하고,
상기 연료 전지 스택 또는 상기 재조립된 연료 전지 스택의 성능을 검사하고, 상기 성능의 검사 결과를 기초로 상기 연료 전지 스택의 구성을 회수하거나 상기 연료 전지 스택의 용도를 분류한다. 상기 프로세서는, 상기 연료 전지 스택의 편평도를 검사하고, 상기 연료 전지 스택에 추가 압력을 적용할 수 있다.
상기 프로세서는, 상기 연료 전지 스택의 수평 방향의 복수의 셀의 체결압의 표준 편차를 검사할 수 있다.
상기 프로세서는, 상기 연료 전지 스택의 안정성을 검사하고, 상기 연료 전지 스택의 외부 리크를 물리적으로 검사하고, 상기 연료 전지 스택의 크로스 리크(Cross leak)를 전기화학적으로 검사할 수 있다.
상기 프로세서는, 상기 연료 전지 스택의 애노드 포트, 캐소드 포트 및 쿨런트 포트 각각에 질소를 주입하고, 상기 연료 전지 스택으로부터 방출되는 유량을 측정할 수 있다.
상기 프로세서는, 상기 연료 전지 스택에 테스트 입력을 주입하고, 상기 연료 전지 스택의 복수의 셀의 전압의 표준 편차를 측정할 수 있다.
상기 프로세서는, 상기 연료 전지 스택의 리크를 추가로 검사할 수 있다.
상기 프로세서는, 상기 연료 전지 스택을 수조에 담그고, 상기 연료 전지 스택의 애노드 포트, 캐소드 포트 및 쿨런트 포트 각각에 질소를 주입하고, 상기 연료 전지 스택의 외부 리크를 검사하고, 상기 연료 전지 스택의 크로스 리크를 검사할 수 있다.
상기 프로세서는, 상기 연료 전지 스택으로부터 기포가 발생하는지 여부를 검사할 수 있다.
다른 실시예에 따른 연료 전지 스택의 재활용 방법은, 전압 측정기를 포함하는 성능 검사 용기를 이용하여 연료 전지 스택의 상태를 검사하는 단계; 상태의 검사 결과를 기초로 검사 결과를 저장하거나 연료 전지 스택을 재조립하는 단계; 연료 전지 스택 또는 재조립된 연료 전지 스택의 성능을 검사하는 단계; 및 성능의 검사 결과를 기초로 연료 전지 스택의 구성을 회수하거나 연료 전지 스택의 용도를 분류하는 단계를 포함하고, 연료 전지 스택의 용도를 분류하는 단계는, 전압 측정기를 포함하는 성능 검사 용기를 이용하여 연료 전지 스택의 복수의 셀 각각의 전압을 측정하는 단계를 포함한다.
상기 연료 전지 스택의 용도를 분류하는 단계는, 연료 전지 스택의 상대 습도를 상대 습도 조건으로 조정하는 단계; 상대 습도 조건에서 전압 측정기를 포함하는 성능 검사 용기를 이용하여 연료 전지 스택의 복수의 셀 각각의 제1 전압을 측정하는 단계; 및 상대 습도 조건에서 연료 전지 스택의 고주파 저항, 복수의 셀 각각의 제2 전압 및 감소된 체결압을 측정하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 연료 전지 스택의 용도를 분류하는 단계는, 연료 전지 스택에 수소를 주입하는 단계; 수소가 주입된 상태에서 전압 측정기를 포함하는 성능 검사 용기를 이용하여 연료 전지 스택의 복수의 셀 각각의 전압을 측정하는 단계; 및
수소가 주입된 상태에서 연료 전지 스택의 고주파 저항, 복수의 셀 각각의 제2 전압 및 감소된 체결압을 측정하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 연료 전지 스택의 용도를 분류하는 단계는, 연료 전지 스택에 공기를 주입하는 단계; 공기가 주입된 상태에서 전압 측정기를 포함하는 성능 검사 용기를 이용하여 연료 전지 스택의 복수의 셀 각각의 전압을 측정하는 단계; 및 공기가 주입된 상태에서 연료 전지 스택의 고주파 저항, 복수의 셀 각각의 제2 전압 및 감소된 체결압을 측정하는 단계를 포함할 수 있다.
도 1은 일 실시예에 따른 연료 전지 스택의 재활용 방법의 동작을 도시한 도면이다.
도 2는 연료 전지 스택의 구성을 도시한 도면이다.
도 3a는 일 실시예에 따른 성능 검사 용기의 구조를 도시한 평면도이다.
도 3b는 일 실시예에 따른 성능 검사 용기의 길이 측정기를 확대한 도면이다.
도 3c는 일 실시예에 따른 성능 검사 용기의 구조를 도시한 정면도이다.
도 3d는 일 실시예에 따른 성능 검사 용기의 구조를 도시한 측면도이다.
도 3e는 일 실시예에 따른 성능 검사 용기의 구조를 도시한 저면도이다.
도 4는 일 실시예에 따른 연료 전지 스택의 재활용 방법에서 연료 전지 스택의 구조 상태를 검사하는 일례를 도시한 도면이다.
도 5는 일 실시예에 따른 연료 전지 스택의 재활용 방법에서 연료 전지 스택의 리크 상태를 검사하는 일례를 도시한 도면이다.
도 6은 일 실시예에 따른 연료 전지 스택의 재활용 방법에서 연료 전지 스택의 추가 검사 및 재조립의 일례를 도시한 도면이다.
도 7은 일 실시예에 따른 연료 전지 스택의 재활용 방법에서 연료 전지 스택의 성능을 검사하는 일례를 도시한 도면이다.
도 8은 일 실시예에 따른 연료 전지 스택의 재활용 방법에서 연료 전지 스택의 용도를 분류하는 일례를 도시한 도면이다.
도 9는 일 실시예에 따른 연료 전지 스택의 재활용 장치의 구조를 도시한 도면이다.
이하에서, 첨부된 도면을 참조하여 실시예들을 상세하게 설명한다. 그러나, 실시예들에는 다양한 변경이 가해질 수 있어서 특허출원의 권리 범위가 이러한 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 실시예들에 대한 모든 변경, 균등물 내지 대체물이 권리 범위에 포함되는 것으로 이해되어야 한다.
실시예에서 사용한 용어는 단지 설명을 목적으로 사용된 것으로, 한정하려는 의도로 해석되어서는 안된다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
또한, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성 요소는 동일한 참조부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 실시예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 실시예의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
도 1은 일 실시예에 따른 연료 전지 스택의 재활용 방법의 동작을 도시한 도면이다.
일 실시예에 따르면, 연료 전지 스택(stack)의 재활용 장치는 연료 전지 스택의 상태를 검사하고 검사 결과를 기초로 연료 전지 스택을 재활용할 수 있다. 연료 전지 스택의 재활용 장치는 검사 결과가 일정 수준을 만족하는 경우 연료 전지 스택 그대로 재활용할 수 있다. 연료 전지 스택의 재활용 장치는 검사 결과가 일정 수준을 만족하지 못하는 경우 연료 전지 스택을 재조립하여 재활용할 수 있다.
연료 전지 스택의 재활용 장치는 연료 전지 스택을 재활용하기 전에 연료 전지 스택의 성능을 검사하고 검사 결과가 일정한 기준을 만족하는 경우 기초로 연료 전지 스택의 용도를 분류할 수 있다. 연료 전지 스택의 재활용 장치는 검사 결과가 일정한 기준을 만족하지 못하는 경우 연료 전지를 해체하고 연료 전지 스택의 구성을 회수할 수 있다.
이를 통해, 연료 전지 스택의 재활용 장치는 사용 후의 스택의 구조적 문제 확인하고, 재활용에 필요한 회수된 스택의 치명적 오류 검증을 수행하고, 용도 분류 기준 제시할 수 있다.
사용이 만료되거나 손상된 연료 전지 스택의 성능은 최초에 기대되는 어플리케이션의 요구 성능보다 낮기 때문에, 연료 전지 스택은 폐기 절차를 받을 수도 있지만, 연료 전지의 건정성이 일정한 수준 이상인 경우 최초 어플리케이션의 요구 사양보다 낮은 다른 어플리케이션에 재활용될 수도 있다. 연료 전지 스택의 재활용 장치는 운용 후 회수된 연료 전지 스택의 구조, 기밀, 성능, 소재 변형 등을 판단하고 분류 기준을 통해 새로운 적용 영역에 해당하는 용도로 분리하여 연료 전지 스택의 재활용 비율을 높일 수 있다.
일 실시예에 따르면, 단계(101)에서, 연료 전지 스택의 재활용 장치는 전압 측정기를 포함하는 성능 검사 용기를 이용하여 연료 전지 스택의 상태를 검사한다. 연료 전지 스택의 재활용 장치는 연료 전지 스택의 구조를 검사할 수 있다. 연료 전지 스택의 재활용 장치는 연료 전지 스택의 리크(leak)를 검사할 수 있다.
연료 전지 스택의 재활용 장치는 연료 전지 스택의 구조를 검사할 수 있다. 연료 전지 스택의 재활용 장치는 연료 전지 스택의 편평도를 검사할 수 있다. 연료 전지 스택의 재활용 장치는 연료 전지 스택의 수평 방향의 복수의 셀의 체결압의 표준 편차를 검사함으로써 연료 전지 스택의 편평도를 검사할 수 있다. 연료 전지 스택의 재활용 장치는 연료 전지 스택에 추가 압력을 적용할 수 있다.
연료 전지 스택의 재활용 장치는 연료 전지 스택의 리크를 검사할 수 있다. 연료 전지 스택의 재활용 장치는 연료 전지 스택의 안정성을 검사할 수 있다. 연료 전지 스택의 재활용 장치는 연료 전지 스택의 외부 리크를 물리적으로 검사할 수 있다. 연료 전지 스택의 재활용 장치는 연료 전지 스택의 크로스 리크(Cross leak)를 전기화학적으로 검사할 수 있다.
연료 전지 스택의 재활용 장치는 연료 전지 스택의 외부 리크를 물리적으로 검사할 수 있다. 이를 위하여, 연료 전지 스택의 재활용 장치는 연료 전지 스택의 애노드(anode) 포트(port), 캐소드(cathode) 포트 및 쿨런트(coolant) 포트 각각에 질소를 주입할 수 있다. 연료 전지 스택의 재활용 장치는 연료 전지 스택으로부터 방출되는 유량을 측정할 수 있다.
연료 전지 스택의 재활용 장치는 연료 전지 스택의 크로스 리크를 전기화학적으로 검사할 수 있다. 연료 전지 스택의 재활용 장치는 연료 전지 스택에 테스트 입력을 주입할 수 있다. 연료 전지 스택의 재활용 장치는 연료 전지 스택의 복수의 셀의 전압의 표준 편차를 측정할 수 있다.
연료 전지 스택의 재활용 장치는 연료 전지 스택의 리크를 추가로 검사할 수 있다. 연료 전지 스택의 재활용 장치는 연료 전지 스택을 수조에 담글 수 있다. 연료 전지 스택의 재활용 장치는 연료 전지 스택의 애노드 포트, 캐소드 포트 및 쿨런트 포트 각각에 질소를 주입할 수 있다. 연료 전지 스택의 재활용 장치는 연료 전지 스택의 외부 리크를 검사할 수 있다. 연료 전지 스택의 재활용 장치는 연료 전지 스택으로부터 기포가 발생하는지 여부를 검사함으로써 연료 전지 스택의 재활용 장치의 외부 리크를 검사할 수 있다. 연료 전지 스택의 재활용 장치는 연료 전지 스택의 크로스 리크를 검사할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 단계(103)에서, 연료 전지 스택의 재활용 장치는 상태의 검사 결과를 기초로 검사 결과를 저장하거나 연료 전지 스택을 재조립한다. 연료 전지 스택의 재활용 장치는 검사 결과가 일정한 기준을 만족하는 경우 연료 전지 스택의 검사 결과를 저장하 수 있다. 검사 결과는 이후 용도 분류 등에 활용될 수 있다. 연료 전지 스택의 재활용 장치는 검사 결과가 일정한 기준을 만족하지 못하는 경우 연료 전지 스택의 열화된 구성을 교체하여 재조립할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 단계(105)에서, 연료 전지 스택의 재활용 장치는 연료 전지 스택 또는 재조립된 연료 전지 스택의 성능을 검사한다. 연료 전지 스택의 재활용 장치는 연료 전지 스택의 성능을 검사하고 연료 전지 스택의 성능에 따른 등급을 분류할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 단계(107)에서, 연료 전지 스택의 재활용 장치는 성능의 검사 결과를 기초로 연료 전지 스택의 구성을 회수하거나 연료 전지 스택의 용도를 분류한다. 연료 전지 스택의 재활용 장치는 전압 측정기를 포함하는 성능 검사 용기를 이용하여 연료 전지 스택의 복수의 셀 각각의 전압을 측정할 수 있다. 예를 들어, 연료 전지 스택의 재활용 장치는 서브 CVM(sub cell voltage monitoring)을 측정할 수 있다. 연료 전지 스택의 재활용 장치는 성능 검사 용기의 전압 측정기를 이용하여 서브 CVM을 수행할 수 있다.
도 2는 연료 전지 스택의 구성을 도시한 도면이다.
연료 전지 스택은 복수의 연료 전지 셀을 포함할 수 있다. 도 2를 참조하면 하나의 연료 전지 셀의 구조가 도시된다. 연료 전지 셀은 애노드 플레이트(201), 전류 수집기(203), 바이폴라 플레이트(205), 가스켓(207), GDL(209), 서브 가스켓(211), MEA(213), 서브 가스켓(215), GDL(217), 가스켓(219), 바이폴라 플레이트(221), 전류 수집기(223), 캐소드 플레이트(225) 및 하나 이상의 볼트(227)를 포함할 수 있다. 연료 전지 셀은 가스 또는 부동액이 주입되는 하나 이상의 포트를 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 연료 전지 셀은 애노드 포트, 쿨런트 포트 및 캐소드 포트를 포함할 수 있다. 애노드 포트를 통해 수소가 주입되고, 쿨런트 포트를 통해 부동액이 주입되고, 캐소드 포트를 통해 공기 또는 산소가 주입될 수 있다.
볼트(227)는 다른 구성들을 결합할 수 있다. 볼트(227)는 다른 구성들을 밀착시켜 결합할 수 있다. 볼트(227)의 조임에 따라 다른 구성들 간의 밀착된 정도가 조정될 수 있다. 볼트(227)의 조임에 따라 하나의 연료 전지 셀의 폭이 조정될 수 있다.
도 3a는 일 실시예에 따른 성능 검사 용기의 구조를 도시한 평면도이다. 도 3b는 일 실시예에 따른 성능 검사 용기의 길이 측정기를 확대한 도면이다. 도 3c는 일 실시예에 따른 성능 검사 용기의 구조를 도시한 정면도이다. 도 3d는 일 실시예에 따른 성능 검사 용기의 구조를 도시한 측면도이다. 도 3e는 일 실시예에 따른 성능 검사 용기의 구조를 도시한 저면도이다.
도 3a를 참조하면, 일 실시예에 따른 성능 검사 용기의 구성이 도시된다. 성능 검사 용기는 지그(jig)로 지칭될 수 있다. 성능 검사 용기는 연료 전지 스택을 감쌀 수 있다. 연료 전지 스택을 포함하는 성능 검사 용기 자체를 통해 연료 전지 스택의 구조 검사와 리크 검사가 수행될 수 있다.
성능 검사 용기는 하부 스택 플레이트(plate)(301), 하부 지그 플레이트(302), 메인 CVM 바(main cell voltage monitoring bar)(303), 상부 스택 플레이트(304), 상부 지그 플레이트(305), 애노드 포트(306), 쿨런트 포트(307), 캐소드 포트(308), 상부 길이 측정기(309), 서브 CVM 바(310) 및 하부 길이 측정기(311)를 포함할 수 있다. 애노드 포트(306), 쿨런트 포트(307), 캐소드 포트(308)는 각각 연료 전지 스택의 애노드 포트, 쿨런트 포트, 캐소드 포트에 연결될 수 있다. 서브 CVM 바(310)는 전압 측정기로 지칭될 수 있다.
하부 지그 플레이트(302)와 상부 지그 플레이트(305)는 성능 검사 용기의 외부 구조를 형성할 수 있다. 하부 스택 플레이트(301)는 하부 지그 플레이트(302)의 안쪽에 결합되고, 상부 스택 플레이트(304)는 상부 지그 플레이트(305)의 안쪽에 결합될 수 있다. 메인 CVM 바(303) 및 하나 이상의 서브 CVM 바(310)는 하부 지그 플레이트(302)와 상부 지그 플레이트(305)를 지지할 수 있다.
상부 길이 측정기(309) 및 하부 길이 측정기(311)는 각각 상부 지그 플레이트(305) 및 하부 지그 플레이트(302)의 측면에 결합될 수 있다.
애노드 포트((306), 쿨런트 포트(307) 및 캐소드 포트(308)는 상부 지그 플레이트(305)를 통과할 수 있다.
도 3b를 참조하면, 상부 길이 측정기(309) 및 하부 길이 측정기(311)는 안쪽이 파인 구조를 가질 수 있다. 안쪽의 홈은 삼각형, 사각형 또는 원형일 수 있다.
도 3c및 도 3d를 참조하면, 하나 이상의 CVM 바이 배치 구조가 도시된다. 서브 CVM 바(310)는 성능 검사 용기의 정면에 배치될 수 있다. 서브 CVM 바(310)는 성능 검사 용기의 정면에 2개, 후면에 2개, 저면에 1개 배치될 수 있다. 메인 CVM 바(303)는 성능 검사 용기의 평면에 1개 배치될 수 있다.
도 3e를 참조하면, 하나 이상의 포트의 배치 구조가 도시된다. 애노드 포트((306), 쿨런트 포트(307), 캐소드 포트(308)는 성능 검사 용기의 일측에 배치될 수 있다.
성능 검사 용기는 전체 평가 절차에서 연료전지 스택 외부에 장착되어 체결 길이 및 편평도, 별도 평가용 CVM(main, sub)을 비롯해 평가 장비와 연결이 용이하게 설계된 스택 평가용 jig 구조물일 수 있다.
CVM은 main과 sub로 구분될 수 있다. main CVM은 가장 스택 전압이 내부 전극 구조에 영향을 받지 않는 가스 유입구 측 분리판 외각에 설치하여 건전한 상태의 전체 셀 전압과 표준 편차를 확인하여 1차 불량 셀을 필터링하는 역할을 하는 전압 평가 수단으로 사용될 수 있다.
1~n개의 sub CVM은 내부 GDL 및 전극, 기타 운전 조건에 따른 anode, cathode 전극 채널 중/하부의 전압을 측정하여 BOP 최적 운전 parameter를 도출하고 스택 용도 분리의 핵심 data 추출로 사용할 수 있다.
도 4는 일 실시예에 따른 연료 전지 스택의 재활용 방법에서 연료 전지 스택의 구조 상태를 검사하는 일례를 도시한 도면이다.
단계(401)에서, 연료 전지 스택은 검수용 스택 지그(jig)에 체결될 수 있다. 검수용 스택 지그는 성능 검사 용기로 지칭될 수 있다.
단계(402)에서, 스택 초기 이력 정보가 입력될 수 있다. 예를 들어, 제조 당시의 연료 전지 스택의 의 체결 길이 L0 및 체결압 P0가 입력될 수 있다. 연료 전지 스택은 복수의 연료 전지 셀이 중첩된 형태이기 때문에 전체 길이인 체결 길이 L0가 중요한 지표로서 측정된다. 해당 체결 길이 L0에서 연료 전지 셀이 압축된 정도를 나타내는 체결압 P0가 결정될 수 있다. 이러한 초기 정보는 연료 전지 스택의 구조의 상태를 파악하는 기준이 될 수 있다.
단계(403)에서, 성능 검사 용기의 길이가 측정될 수 있다. 검수용 스택 지그의 길이가 측정될 수 있다. 검수용 스택 지그의 길이는 L로 표시될 수 있다.
단계(404)에서, 연료 전지 스택의 재활용 장치는 L0와 L의 차이를 계산할 수 있다. 연료 전지 스택의 재활용 장치는 L0와 L의 차이와 임계값을 비교할 수 있다. 예를 들어, 임계값은 0.5 mm일 수 있다.
단계(405)에서, 연료 전지 스택의 재활용 장치는 연료 전지 스택이 체결된 성능 검사 용기를 스택 프레스에 배치할 수 있다. 성능 검사 용기는 스택 프레스의 정위치에 위치할 수 있다. 스택 프레스는 연료 전지 스택을 압축하는 기능을 수행할 수 있다.
단계(406)에서, 스택 프레스는 연료 전지 스택의 현재 정보를 입력받을 수 있다. 스택 프레스는 성능 검사 용기의 길이 L 및 현재의 체결압 P를 입력받을 수 있다.
단계(407)에서, 스택 프레스는 일정 길이만큼 성능 검사 용기를 압축할 수 있다. 예를 들어, 스택 프레스는 0.5mm만큼 성능 검사 용기를 압축할 수 있다.
단계(408)에서, 스택 프레스에 의해 압축된 연료 전지 스택에 포함된 로드셀 각각의 압력은 모니터링될 수 있다. 여기서, 로드셀은 스택 프레스의 넓이 방향으로 구분되는 연료 전지 스택의 구분 단위를 의미한다. 예를 들어, 연료 전지 스택의 수평 방향으로 n 개의 로드셀이 포함될 수 있다. 로드셀 각각의 압력은 P1 내지 Pn으로 지칭될 수 있다.
단계(409)에서, 모든 로드셀의 압력의 합 Psum이 계산될 수 있다. Psum과 임계값이 비교될 수 있다. 예를 들어, 임계값은 50kgf일 수 있다.
Psum이 임계값보다 큰 경우, 단계(410)에서, 타이 로드(Tie rod) 별로 토크(Torque)가 조절될 수 있다. 연료 전지 스택의 내부 구성을 결합하는 하나 이상의 볼트의 조임이 조절됨으로써 Tie rod 별로 Torque가 조절될 수 있다. 단계(411)에서, 타이 로드 별로 조정된 토크에 대한 이력이 기록될 수 있다. 이후, 갱신된 Psum과 임계값이 다시 비교될 수 있다. 이처럼, Psum이 임계값보다 작아질 때까지 단계(410)과 단계(411)이 반복될 수 있다. 이를 통해, 연료 전지 스택의 편평도가 향상될 수 있다.
Psum이 임계값보다 작은 경우, 단계(412)에서, 스택 프레스는 연료 전지 스택을 L의 길이에서 일정한 길이 만큼 추가로 압축할 수 있다. 예를 들어, 스택 프레스는 연료 전지 스택을 0.05mm만큼 추가로 압축할 수 있다.
단계(413)에서, Psum은 현재의 체결압 P에 임계값을 더한 값과 비교될 수 있다. 예를 들어, 임계값은 50kgf일 수 있다. 임계값은 단계(412)에서 0.05mm의 추가 압축에 대응하여 기대되는 압력의 증분에 대응할 수 있다. Psum이 P + 임계값보다 작다면 충분이 압축되지 않은 것으로 판단될 수 있다.
Psum이 P + 임계값보다 작은 경우, 단계(418)에서, 스택 프레스는 연료 전지 스택을 추가적으로 압축할 수 있다. 예를 들어, 스택 프레스는 연료 전지 스택을 0.05mm 길이 만큼 추가로 압축할 수 있다. 단계(419)에서, 추가 가압 횟수가 카운팅될 수 있다. 예를 들어, 추가 가압 횟수 COUNT는 1 증가할 수 있다. 단계(420)에서, COUNT가 5보다 큰 경우 프로세스는 1.5 공정으로 이동할 수 있다. COUNT가 5 이하인 경우, 단계(413)에 따라 압력 비교가 다시 수행될 수 있다. 이처럼, Psum이 일정한 값 이상이 될 때까지 연료 전지 스택은 점진적으로 압축될 수 있으며, 충분히 압축되었음에도 불구하고 Psum이 일정한 값을 넘지 못하는 경우 연료 전지 스택에 문제가 있다고 판단될 수 있다.
단계(414)에서, 로드셀 압력들의 표준 편차 St.dev가 임계값과 비교될 수 있다. 예를 들어, 임계값은 10kgf일 수 있다. St.dev가 10 kgf보다 작지 않은 경우 연료 전지 스택에 문제가 있다고 판단되고 프로세스는 1.5 공정으로 이동될 수 있다.
단계(415)에서, St.dev가 임계값 미만인 경우, 스택 프레스는 연료 전지 스택을 추가로 압축할 수 있다. 예를 들어, 스택 프레스는 연료 전지 스택을 0.1 mm길이 만큼 추가로 압축할 수 있다. 이를 통해, 연료 전지 스택 내부 구성들은 적절하게 밀착될 수 있고, 연료 전지 스택의 성능은 향상될 수 있다. 로드셀의 유동 저항의 편차가 줄어들 수 있고, 수소는 복수의 로드 셀에 균등하게 주입될 수 있다. 최종적 압축된 연료 전지 스택의 채결압은 Padd로 지칭될 수 있다.
단계(416)에서, Padd과 Psum의 차이와 임계값이 비교될 수 있다. 예를 들어, 임계값은 50kgf일 수 있다. Padd와 Psum의 차이가 50 kgf보다 작지 않은 경우 연료 전지 스택에 이상이 있다고 판단될 수 있다. 프로세스는 1.5 공정으로 이동될 수 있다.
단계(417)에서, Padd와 Psum의 차이가 50 kgf보다 작은 경우 연료 전지 스택은 정상으로 판단되고 연료 전지 스택의 정보는 저장될 수 있다. 예를 들어, 연료 전지 스택의 정보는 길이, 로드셀 압력 P1 내지 Pn을 포함할 수 있다.
단계(418)에서, 연료 전지 스택은 정상으로 판단되고 프로세서는 리크 검수를 위한 공정 1로 이동될 수 있다.
구체적으로, 연료 전지 스택의 재활용 장치는 회수한 스택의 내부 소재인 GDL의 산화로 인한 탄성 감소, 가스켓 손상으로 인해 체결 길이 및 체결압 변경을 확인할 수 있다. 연료 전지 스택의 재활용 장치는 정확한 길이 측정이 가능한 스택 평가용 jig를 사용하여 측정함으로 길이 변형을 확인할 수 있다. 측정된 길이는 스택의 end plate 양 끝단의 길이 측정이 아닌 체결압 유지장치 안쪽의 양 끝 집전체의 길이일 수 있다.
연료 전지 스택의 길이 변화는 매우 미세하고 측정자의 오류로 인해 gauge r&r이 필요 하므로 참고용 자료로 사용되지만 유의미한(셀 피치 x 0.05% 이상) 길이 변화가 측정되면 대응 공정으로 직행하도록 간소화할 수 있다. 연료 전지 스택의 재활용 장치는 기준 길이보다 0.2~0.5 mm 더 짧게 프레스를 조작하여 로드셀에 걸리는 기본 체결 하중을 측정할 수 있다.
프레스의 상판(혹은 하판)에는 end plate의 각 꼭지점에 해당하는 방향으로 로드셀이 장착되어 (체결구조체(예: 체결봉)의 영향이 없는 상태에서) 기본 체결압의 분포를 확인하여 하중 편차가 ±10kg 이상 발생하면 가스켓 및 내부 소재의 변형을 의심할 수 있어 성능 평가 시 셀 전압의 분포 및 표준편차의 발산에 영향을 줄 수 있음을 단서로 사용할 수 있다.
최초 체결길이(L0, 셀 피치 x 셀 수 + 집전체 및 구조물 두께 + 기타 부품)는 계산이 가능하며 회수 수 실측 길이 L > L0 이고 L0로 프레스 상판을 이동시키는 과정에 불균형한 하중이 측정되면 이 또한 필드 운용 중 진동/충격에 의한 구조체 및 소재 구조 변형을 유추할 수 있다. 이는 연료전지 스택 운전 중 전류밀도 상승, 내부 상대습도 증가, 부하 변동에 전극 내 손상을 초래할 수 있는 환경에 노출 되었을 수 있기에 후속 공정에서 단서를 붙일 수 있다.
프레스의 로드셀 내 압력 모니터링 후 전체 압력을 더한 값이 50 kgf보다 크면 최초 설계 길이 대비 변형이 발생한 것으로 판단하고 각 tie rod의 체결 토크를 조절하여 50 kgf보다 작은 값이고 각 로드셀의 편차가 없도록 조절한 후 이력을 기록할 수 있다. 프레스를 동작하여 각 로드셀에서 측정된 압력의 총합(Psum)이 기준 체결압(최초 제작 시 매뉴얼에 의한 체결압 범위)과 비교하여 50kgf가 크도록 길이를 조절(추가 가압)하는 과정이 필요하다. 필드에서 운용된 스택의 내부 주요 부품 중 GDL은 시간에 따라 부식 혹은 장기간 체결상태에서 탄성이 감소하기 때문에 전체 구조에 영향을 끼치지 않는 범위(전체 길이의 2%이내)의 길이만큼 더 가압하면 시간에 따라 발생한 내부 체수들의 편차를 줄여 정상 운전 시 불필요한 오류발생을 줄일 수 있기 때문이다. 추가 가압한 상태에서 각 로드셀 측정값의 표준편차가 10 kgf 이내로 확인이 필요하며 편차가 이보다 크면 별도의 공정 진입 필요하다.
편차 확인 후 추가 프레스 가압을 통해 체결 길이를 0.1mm 더 짧게하고 기존 압력 대비 50 kgf 이상 증가하면 정상으로 판단하고 부족할 경우 내부의 소성변형을 의심할 수 있어 별도의 검수 공정으로 진입할 필요가 있다. 최종 가압 검수 완료 후 스택의 길이 및 각 로드셀의 정보, 체결압을 저장하여 추후 검수 시 참조로 사용할 수 있다.
도 5는 일 실시예에 따른 연료 전지 스택의 재활용 방법에서 연료 전지 스택의 리크 상태를 검사하는 일례를 도시한 도면이다.
단계(418)에서, 연료 전지 스택은 정상으로 판단되고 프로세서는 공정 1로 이동될 수 있다. 단계(501)에서, 공정 1이 시작될 수 있다.
연료 전지 스택의 재활용 장치는 리크 검사의 안정성을 향상시킬 수 있다.
단계(502)에서, 연료 전지 스택의 재활용 장치는 성능 검사 용기의 애노드 포트, 쿨런트 포트 및 캐소드 포트를 클리닝할 수 있다. 연료 전지 스택의 재활용 장치는 애노드 포트, 쿨런트 포트 및 캐소드 포트 각각에 질소 퍼지(N2 purge)를 수행할 수 있다. 연료 전지 스택의 재활용 장치는 애노드 포트, 쿨런트 포트 및 캐소드 포트 각각에 질소를 주입할 수 있다. 이를 통해, 연료 전지 스택 내부의 잔존 가스가 제거될 수 있다. 잔존 가스의 제거로 인해 연료 전지 셀의 잠재적인 전압이 감소되고 링크 검수의 안정성이 향상될 수 있다.
단계(503)에서, 연료 전지 스택의 재활용 장치는 CVM 데이터 모니터링을 시작할 수 있다. 연료 전지 스택의 재활용 장치는 연료 전지 셀 각각의 전압에 대한 모니터링을 수행할 수 있다.
단계(504)에서, 연료 전지 스택의 재활용 장치는 전체 셀 전압 Cell V와 셀 전압 간의 표준 편차 St.dev가 일정한 조건을 만족하는지 여부가 판단될 수 있다. 예를 들어, 조건은 Cell V가 0.1V보다 작고 St.dev가 5mV보다 작은 조건일 수 있다. 조건이 만족하지 않는 경우, 단계(505)에서, 연료 전지 스택의 재활용 장치는 연료 전지 셀에 저항을 연결할 수 있다. 예를 들어, 1Ω 저항이 연료 전지 셀에 직결될 수 있다. 이를 통해, 연료 전지 셀 내부의 잔존 전압이 감소할 수 있다. 조건이 만족하는 경우, 단계(506)에서, 연료 전지 스택의 재활용 장치는 질소 퍼지를 중단할 수 있다.
연료 전지 스택의 재활용 장치는 물리적 리크 테스트를 수행할 수 있다.
단계(507)에서, 연료 전지 스택의 재활용 장치는 애노드의 리크를 검사할 수 있다. 연료 전지 스택의 재활용 장치는 애노드에 질소 테스트를 수행할 수 있다. 연료 전지 스택의 재활용 장치는 애노드에 일정한 압력으로 질소를 주입할 수 있다. 예를 들어, 연료 전지 스택의 재활용 장치는 애노드에 1.5 barg의 질소압 PN2의 질소를 주입할 수 있다.
단계(508)에서, 연료 전지 스택의 재활용 장치는 애노드로부터 방출되는 유량 HF을 측정할 수 있다. 예를 들어, 연료 전지 스택의 재활용 장치는 섭씨 0도 1기압에서 1분당 흐르는 유체의 부피를 측정할 수 있다. 연료 전지 스택의 재활용 장치는 유량을 임계값과 비교할 수 있다. 예를 들어, 연료 전지 스택으로부터 방출되는 유량이 0.05 nlpm보다 작은 지가 판단될 수 있다.
유량이 0.05 nlpm보다 작지 않은 경우, 단계(509)에서, 연료 전지 스택의 재활용 장치는 PN2를 일정한 압력만큼 줄일 수 있다. 예를 들어, 연료 전지 스택의 재활용 장치는 PN2를 0.1 barg만큼 더 줄일 수 있다.
단계(510)에서, 연료 전지 스택의 재활용 장치는 갱신된 PN2를 임계값과 비교할 수 있다. 여기서, 임계값은 허용되는 질소 압력의 하한값을 의미할 수 있다. 예를 들어, 연료 전지 스택의 재활용 장치는 PN2가 0.6 barg보다 작은 지 여부를 판단할 수 있다. PN2가 0.6 barg보다 작은 경우, 연료 전지 스택에 문제가 있다고 판단되고, 프로세스는 공정 1.5로 진행할 수 있다.
PN2가 0.6 barg보다 작지 않다고 판단된 겨우, 단계(511)에서, 연료 전지 스택의 재활용 장치는 PN2를 저장할 수 있다. 여기서, 저장된 PN2는 사용 가능한 질소 압력으로서 PH로 저장될 수 있다. 단계(512)에서, 연료 전지 스택의 재활용 장치는 애노드에 대한 질소 주입을 중단할 수 있다.
단계(513)에서, 연료 전지 스택의 재활용 장치는 캐소드의 리크를 검사할 수 있다. 연료 전지 스택의 재활용 장치는 캐소드에 질소 테스트를 수행할 수 있다. 연료 전지 스택의 재활용 장치는 캐소드에 일정한 압력으로 질소를 주입할 수 있다. 예를 들어, 연료 전지 스택의 재활용 장치는 캐소드에 1.5 barg의 질소압 PN2의 질소를 주입할 수 있다.
단계(514)에서, 연료 전지 스택의 재활용 장치는 캐소드로부터 방출되는 유량 OF을 측정할 수 있다. 예를 들어, 연료 전지 스택의 재활용 장치는 섭씨 0도 1기압에서 1분당 흐르는 유체의 부피를 측정할 수 있다. 연료 전지 스택의 재활용 장치는 유량을 임계값과 비교할 수 있다. 예를 들어, 연료 전지 스택으로부터 방출되는 유량이 0.05 nlpm보다 작은 지가 판단될 수 있다.
유량이 0.05 nlpm보다 작지 않은 경우, 단계(515)에서, 연료 전지 스택의 재활용 장치는 PN2를 일정한 압력만큼 줄일 수 있다. 예를 들어, 연료 전지 스택의 재활용 장치는 PN2를 0.1 barg만큼 더 줄일 수 있다.
단계(516)에서, 연료 전지 스택의 재활용 장치는 갱신된 PN2를 임계값과 비교할 수 있다. 여기서, 임계값은 허용되는 질소 압력의 하한값을 의미할 수 있다. 예를 들어, 연료 전지 스택의 재활용 장치는 PN2가 0.6 barg보다 작은 지 여부를 판단할 수 있다. PN2가 0.6 barg보다 작은 경우, 연료 전지 스택에 문제가 있다고 판단되고, 프로세스는 공정 1.5로 진행할 수 있다.
PN2가 0.6 barg보다 작지 않다고 판단된 겨우, 단계(517)에서, 연료 전지 스택의 재활용 장치는 PN2를 저장할 수 있다. 여기서, 저장된 PN2는 사용 가능한 질소 압력으로서 PH로 저장될 수 있다. 연료 전지 스택의 재활용 장치는 캐소드에 대한 질소 주입을 중단할 수 있다.
단계(518)에서, 연료 전지 스택의 재활용 장치는 쿨런트의 리크를 검사할 수 있다. 연료 전지 스택의 재활용 장치는 쿨런트에 질소 테스트를 수행할 수 있다. 연료 전지 스택의 재활용 장치는 쿨런트에 일정한 압력으로 질소를 주입할 수 있다. 예를 들어, 연료 전지 스택의 재활용 장치는 쿨런트에 3 barg의 질소압 PN2의 질소를 주입할 수 있다.
단계(519)에서, 연료 전지 스택의 재활용 장치는 캐소드로부터 방출되는 유량 WF을 측정할 수 있다. 예를 들어, 연료 전지 스택의 재활용 장치는 섭씨 0도 1기압에서 1분당 흐르는 유체의 부피를 측정할 수 있다. 연료 전지 스택의 재활용 장치는 유량을 임계값과 비교할 수 있다. 예를 들어, 연료 전지 스택으로부터 방출되는 유량이 0.01 nlpm보다 작은 지가 판단될 수 있다. 유량이 0.01 nlpm 보다 작지 않은 경우, 연료 전지 스택에 문제가 있다고 판단되고, 프로세스는 공정 1.5로 진행할 수 있다. 유량이 0.01 nlpm 보다 작은 경우, 단계(520)에서, 연료 전지 스택의 재활용 장치는 질소 주입을 중단할 수 있다.
연료 전지 스택의 재활용 장치는 수조 밖에서 전기화학적 리크 테스트를 수행할 수 있다.
단계(521)에서, 연료 전지 스택의 재활용 장치는 모든 포트에 질소 퍼지를 수행할 수 있다. 연료 전지 스택의 재활용 장치는 모든 포트에 1분간 질소 퍼지를 수행함으로써 연료 전지 스택을 세척할 수 있다.
연료 전지 스택의 재활용 장치는 일정한 조건의 연료를 주입하여 연료 전지 스택을 작동시킬 수 있다. 예를 들어, 연료 전지 스택의 재활용 장치는 애노드에 1 barg의 수소를 주입하고, 쿨런트의 목표 온도 T를 섭씨 30도로 유지하고, 캐소드에 공기 0.5 barg를 주입할 수 있다. 연료 전지 스택의 모든 셀은 일정한 전압을 발생시킬 수 있다.
단계(522)에서, 연료 전지 스택의 재활용 장치는 연료 전지 셀의 전압의 표준 편차 Cell V st.dev와 임계값을 비교할 수 있다. 예를 들어, 임계값은 3mV일 수 있다. Cell V st.dev가 3mV보다 작지 않은 경우, 단계(523)에서, 연료 전지 스택의 재활용 장치는 애노드에 대한 수소 퍼지 및 캐소드에 대한 공기 퍼지를 수행할 수 있다. 단계(524)에서, 연료 전지 스택의 재활용 장치는 퍼지 횟수를 나타내는 COUNT를 측정할 수 있다. 단계(526)에서, 연료 전지 스택의 재활용 장치는 COUNT가 3보다 큰 지 여부를 판단할 수 있다. COUNT가 3보다 작은 경우, 단계(522) 내지 단계(524)가 반복될 수 있다. 적은 횟수로 Cell V St.dev가 안정화된 경우 연료 전지 스택은 정상적인 것으로 판단될 수 있다.
COUNT가 3보다 큰 경우, 단계(515)에서, 연료 전지 스택의 재활용 장치는 연료 전지 스택에 문제가 있다고 판단하고, 임계값 이하의 전압을 발생시키는 셀을 체크할 수 있다. 예를 들어, 임계값은 1V일 수 있다. 프로세스는 공정 1.5로 이동될 수 있다.
단계(528)에서, 연료 전지 스택의 재활용 장치는 애노드, 쿨런트, 캐소드에 질소 퍼지를 수행할 수 있다. 이를 통해, 리크 검사 중에 주입된 잔존 가스 또는 부동액이 제거될 수 있다.
체결압 검사 후 기밀검사가 연계되어 시작될 수 있다. 연료 전지 스택의 재활용 장치는 Anode/Coolant/Cathode각 포트의 출구에 연결된 밸브가 open된 상태에서 각 입구 포트에 0.3 barg의 질소를 10 nlpm 공급하며 출구의 밸브를 5~10초 close하고 0.5~1초씩 open/close 작동하여 내부의 잔여 수소/산소 등 불필요한 가스를 제거하는 작업을 5분간 실행한다.
연료 전지 스택의 재활용 장치는 최초 회수 스택에 장착한 스택 평가용 jig에 위치한 대표 셀 전압 측정기와 전압 모니터링 장치를 연결하여 0.5~1초 단위로 전압 모니터링과 저장을 시작한다.
질소 퍼지를 진행해도 전극 계면에 존재하는 수소와 산소에 의해 일정 전압이 발생하므로 연료 전지 스택의 재활용 장치는 셀 전압 모니터링을 통해 각 셀의 전압이 0.1V 이상이거나 표준 편차가 5mV 이상이면 1~2옴의 저항을 +- 집전체에 직결하여 계면에 존재하는 반응종을 제거 한다. 저항 직결은 일정 퍼지 작업 후 진행하여 예상치 못한 내부 반응에 의한 전극 손상, 스파크 발생 등의 돌발상황을 방지하는 것이 바람직하다.
각 셀전압과 셀 편차가 조건에 만족하면 연료 전지 스택의 재활용 장치는 anode 격실의 leakage를 확인하기 위해 저항과 질소 공급을 제거하고 anode에 1.5 barg로 질소를 공급하여 압력과 유량을 측정할 수 있다. 질소는 계속 공급상태이고 anode 출구 밸브는 closed 상태에서 입구측 유량 센서에 0.05 nlpm 이상의 유량이 측정되면 0.1 barg 단위로 순차 감소 시켜 최소 0.6 barg 까지 압력을 감소 시킬 수 있으며 이 이하의 압력에서 anode flow가 발생하면 별도의 검수 공정 진입 필요할 수 있다. 연료 전지 스택의 재활용 장치는 Anode 리크 검사가 완료되면 동일한 기준과 절차로 cathode 리크 검사를 진행할 수 있다.
연료 전지 스택의 재활용 장치는 냉각수가 지나는 냉각수 격실의 누수를 확인하기 위해 3 barg의 질소를 공급하여 0.01 nlpm 이하로 유동이 없는 상태를 만들 수 있다.
연료 전지 스택의 재활용 장치는 질소 공급을 중단하고 전해질막의 핀홀 및 물리적 미세 리크를 확인하는 단계로 진입할 수 있다.
연료 전지 스택의 재활용 장치는 수소 1 barg, Air나 산소 0.5 barg, 스택 온도는 30도 유지하도록 설정하여 1분간 각 격실의 분위기를 수소/공기 분위기로 만들고 OCV 상태로 만든다. OCV 상태에서 공급 압력은 유지하고 각 출구 측 밸브는 closed 상태에서 5~10초 간격으로 0.5~1초 간 open을 5~20회 반복하여 내부 잔여 질소 가스를 완전히 제거한 후 출구 밸브를 closed 시킨 후 각 격실의 압력을 다시 설정값으로 유지 시킨 후 각 셀전압을 측정한다.
3분간 유지하며 각 셀 전압의 표준 편차가 3mv 이내로 형성되면 정상이지만 편차가 3mV 이상에서 지속되거나 지속해서 증가하면 연료 전지 스택의 재활용 장치는 다시 한번 반응 가스들을 1분씩 퍼지하는 과정을 진행한다. 이 퍼지 공정이 3회이상 지속되면 내부 핀홀 혹은 불균일한 내부저항 발생으로 판단하여 별도의 공정으로 진입 필요할 수 있다. 특별히 전해질에 큰 hole이 발생하거나 내부 가스켓 손상으로 인한 anode-cathode cross leakage가 존재할 경우 급격한 전압 강하가 발생하기 때문에 정확한 셀 번호 저장이 요구될 수 있다. 연료 전지 스택의 재활용 장치는 Leakage test 후 각 포트에 질소 퍼지를 진행하여 기본 점검을 완료할 수 있다.
도 6은 일 실시예에 따른 연료 전지 스택의 재활용 방법에서 연료 전지 스택의 추가 검사 및 재조립의 일례를 도시한 도면이다.
연료 전지 스택이 비정삭적인 것으로 판단된 경우, 단계(527)에서, 공정 1.5가 시작될 수 있다. 연료 전지 스택의 재활용 장치는 연료 전지 스택의 전기화학적 리크를 수조에서 추가로 검사할 수 있다.
단계(602)에서, 연료 전지 스택의 재활용 장치는 증류수 수조에 성능 검사 용기가 체결된 연료 전지 스택을 넣을 수 있다.
단계(603)에서, 연료 전지 스택의 재활용 장치는 애노드, 쿨런트 및 캐소드에 질소를 주입할 수 있다. 예를 들어, 연료 전지 스택의 재활용 장치는 애노드, 쿨런트 및 캐소드에 질소를 0.5 barg로 주입할 수 있다.
단계(604)에서, 연료 전지 스택의 재활용 장치는 외부 기포가 발생하는지 여부를 확인할 수 있다. 외부 기포가 발생하는 경우, 단계(610)에서, 연료 전지 스택의 재활용 장치는 기포가 발생하는 연료 전지 셀을 체크할 수 있다. 단계(611)에서, 연료 전지 스택의 재활용 장치는 애노드, 쿨런트 및 캐소드에 순차로 질소를 공급할 수 있다. 예를 들어, 질소는 0.5 barg로 공급될 수 있다. 단계(612)에서, 연료 전지 스택의 재활용 장치는 연료 전지 스택에 크로스 리크가 발생하는지 여부를 판단할 수 있다.
외부 기포가 발생하지 않는 경우, 단계(605)에서, 연료 전지 스택의 재활용 장치는 애노드, 쿨런트 및 캐소드에 질소를 순차적으로 공급할 수 있다. 예를 들어, 질소는 0.5 barg로 공급될 수 있다. 단계(606)에서, 연료 전지 스택의 재활용 장치는 크로스 리크 발생 여부를 판단할 수 있다.
연료 전지 스택의 재활용 장치는 크로스 리크 발생 여부에 따라 연료 전지 스택의 구성을 선택적으로 교체할 수 있다.
단계(606) 및 단계(612)에서 크로스 리크가 발생하지 않는 것으로 판단된 경우, 연료 전지 스택의 재활용 장치는 GLD 및 가스켓을 교체할 수 있다. 단계(606)에서 크로스 리크가 발생하는 것으로 판단된 경우, 단계(607)에서, 연료 전지 스택의 재활용 장치는 MEA, GLD 및 가스켓을 교체할 수 있다. 단계(612)에서 크로스 리크가 발생된 것으로 판단된 경우, 단계(613)에서, 연료 전지 스택의 재활용 장치는 외부 리크 및 크로스 리크가 발생한 연료 전지 셀을 추출할 수 있다. 단계(614)에서, 연료 전지 스택의 재활용 장치는 추출된 연료 전지 셀의 MEA, GLD, 가스켓 및 분리판을 교체할 수 있다. 단계(608)에서, 연료 전지 스택의 재활용 장치는 교체된 구성들을 연료 전지 스택에 재조립할 수 있다.
구체적으로, 연료 전지 스택의 재활용 장치는 기본 공정을 비롯한 외관상 육안으로 구분가능한 손상이 있는 스택의 수리를 위한 별도 공정을 수행할 수 있다.
연료 전지 스택의 재활용 장치는 스택 평가용 jig의 외측에 장착된 DI water 충전용 포트에 DI water를 충전하여 스택 전체가 DI water에 잠기도록 한다. 연료 전지 스택의 재활용 장치는 Anode/coolant/cathode 각 포트에 0.5 barg의 질소를 순차적으로 공급할 수 있다.
연료 전지 스택의 재활용 장치는 외부 기포 발생 여부를 확인하여 외부 기포가 발생하면 스택 평가용 jig에 장착된 셀 체크란을 사용하여 셀 번호 저장할 수 있다.
연료 전지 스택의 재활용 장치는 계속하여 Anode -> Cathode, Anode -> coolant, Cathode -> Anode, Cathode -> Coolant, Coolant -> Anode, Coolant -> Cathode, Cathode -> 외부, Coolant -> 외부 항목 별로 확인하여 가스 누출 여부를 더블 체크 할 수 있다.
상기 공정 중에 cross leak가 발생할 경우 크로스 리크 정도가 0.1 nplm 이상일 경우 심각한 수준의 hole이나 부품 손상이 예상되며 일부 손상 셀에 의해 전체 셀에 영향을 준 상황으로 급격한 성능 감소 혹은 빠른 수명 감소가 추후 필드 운용 상화에서 발생할 수 있기 때문에 연료 전지 스택의 재활용 장치는 전체 셀의 MEA, GDL, Gasket 교체를 진행하는 공정으로 진입할 수 있다.
크로스 리크가 없는 경우 연료 전지 스택의 재활용 장치는 스택을 해체하여 GDL과 gasket 전수 교체하고 재 조립을 진행할 수 있다.
연료 전지 스택의 재활용 장치는 상기 외부 기포 발생 여부 공정에서 외부 리크가 발생한 셀을 체크한 후 계속하여 Anode -> Cathode, Anode -> coolant, Cathode -> Anode, Cathode -> Coolant, Coolant -> Anode, Coolant -> Cathode, Cathode -> 외부, Coolant -> 외부 항목 별로 확인하여 가스 누출 여부를 더블 체크할 수 있다.
외부 기포가 발생한 상태에서 크로스 리크가 발생하면 연료 전지 스택의 재활용 장치는 외부 리크 발생 셀을 교체하고 나머지 셀로 크로스 리크 셀을 추출하여 손상된 분리판, MEA, GDL, Gasket을 교체할 수 있다.
연료 전지 스택의 재활용 장치는 외부 리크가 있을 경우 외부 리크 셀의 분리판과 가스켓을 교체하고 나머지 셀은 GDL과 가스켓을 교체하고 스택을 재 조립할 수 있다.
도 7은 일 실시예에 따른 연료 전지 스택의 재활용 방법에서 연료 전지 스택의 성능을 검사하는 일례를 도시한 도면이다.
연료 전지 스택의 재활용 장치는 재조립된 연료 전지 스택의 성능을 검사할 수 있다.
단계(701)에서, 연료 전지 스택의 재활용 장치는 스택 활성화 공정을 수행할 수 있다.
단계(702)에서, 연료 전지 스택의 재활용 장치는 애노드 및 캐소드에 질소를 공급할 수 있다. 예를 들어, 공급되는 질소는 10 nlpm, RH 100% 및 섭씨 60도의 조건으로 공급될 수 있다.
단계(703)에서, 연료 전지 스택의 재활용 장치는 질소 SR 1.33 및 공기 SR 2.22의 유량을 공급할 수 있다.
단계(704)에서, 연료 전지 스택의 재활용 장치는 연료 전지 스택의 전류 전압 I-V를 체크할 수 있다. 예를 들어, 최대 1A/cm2/1분의 전류 밀도 조건이 적용될 수 있다.
단계(705)에서, 연료 전지 스택의 재활용 장치는 CVM 모니터링을 수행할 수 있다.
단계(706)에서, 연료 전지 스택의 재활용 장치는 셀 전압 표준 편차 Cell V St.dev와 임계값을 비교할 수 있다. 예를 들어, 임계값은 10mV일 수 있다. Cell V St.dev가 임계값보다 작은 경우, 단계(707)에서, 연료 전지 스택의 재활용 장치는 연료 전지 스택의 등급을 분류할 수 있다.
Cell V St.dev가 임계값보다 작지 않은 경우, 연료 전지 스택의 재활용 장치는 전류 밀도를 50mA/cm2만큼 감소시킬 수 있다. 단계(710)에서, 감소 횟수가 측정될 수 있다. 단계(711)에서, 감소 횟수가 임계값보다 큰 지 판단될 수 있다. 예를 들어, 임계값은 5일 수 있다. 감소 횟수가 임계값보다 크지 않은 경우, 연료 전지 스택의 재활용 장치는 단계(705), 단계(706), 단계(709) 및 단계(710)을 반복할 수 있다. 감소 횟수가 임계값보다 큰 경우, 단계(712)에서, 연료 전지 셀 전압 Cell V과 임계값이 비교될 수 있다. 예를 들어, 임계값은 0.73 V일 수 있다. Cell V가 0.73 V보다 작은 경우, 연료 전지 스택의 재활용 장치는 연료 전지 스택에 문제가 있는 것으로 판단할 수 있다. 단계(713)에서, 연료 전지 스택의 재활용 장치는 연료 전지 스택을 수리할 수 있다. 단계(714)에서, 수리 횟수가 2보다 작지 않은 경우, 단계(716)에서, 연료 전지 스택의 MEA 및 GDL이 교체될 수 있다. 수리 횟수가 2보다 작은 경우, 연료 전지 스택은 해체되고 자원은 회수될 수 있다.
Cell V가 0.73V보다 작지 않은 경우, 단계(707)에서, 연료 전지 스택의 재활용 장치는 연료 전지 스택의 등급을 분류할 수 있다.
단계(708)에서, 연료 전지 스택의 재활용 장치는 연료 전지 스택의 등급에 따라 연료 전지 스택이 사용될 수 있는 타입(type)을 판단하고, 해당 타입에 대한 성적서를 발급할 수 있다.
구체적으로, 연료 전지 스택의 재활용 장치는 기본 점검과 재조립 공정을 마친 스택을 스택 평가용 jig가 장착된 상태에서 평가장비와 연결한다.
연료 전지 스택의 재활용 장치는 재활용 대상 스택의 활성화 공정을 진행한다. 연료 전지 스택의 재활용 장치는 활성화 조건을 RH100%, 공급 가스 및 스택 온도를 70~80℃로 설정하고, 전압 혹은 전류 스윕을 통해 일반적인 방법으로 진행 할 수 있다.
연료 전지 스택의 재활용 장치는 활성화가 완료되면 RH100%, 가스 및 스택 냉각수 입구 온도 60℃로 설정하여 anode, cathode에 질소를 10nlpm을 흘려 퍼지를 5분 이상 진행한다.
퍼지 완료 후 연료 전지 스택의 재활용 장치는 anode에 수소의 양론비를 1.33, 공기의 양론비는 2.22로 설정하여 공급한다. 이 때 최소 유량은 전류밀도 200mA/cm2에 해당하는 값으로 설정하여 저전류밀도에서의 연료 부족에 의한 전극 손상을 방지하도록 한다.
연료 전지 스택의 재활용 장치는 OCV상태에서 전류밀도를 50mA/cm2씩 1분 간격으로 증가시켜 최대 1A/cm2까지 스윕을 진행하며 IV test를 진행한다.
IV test가 진행될 때 동시에 연료 전지 스택의 재활용 장치는 스택 평가용 jig와 연결된 셀 전압 모니터링 연결부를 통해 각 전류밀도에서의 셀 전압, 평균 셀 전압, 전체 셀의 전압 표준편차를 모니터링한다. 연료 전지 스택의 재활용 장치는 해당 전류밀도에서 셀 전압 표준편차 값이 10mV 이상 커지면 전류밀도를 50mA/cm2 줄이며 이 횟수를 카운트한다.
전류밀도가 증가함에 따라 각 셀의 전극 유로에서 물 배출 및 분포 상태가 시간에 따른 변화량이 서로 달라 표준 편차가 발생하는 것으로 실제 전류밀도를 줄일 상황이 빈번하게 발생하지는 않을 것이지만 고농도 수소를 사용하지 않는 시스템에 장착 시 동작/성능 불량이 발생할 확률이 높기 때문에 최소한의 공정으로 필요할 수 있다.
상기 공정에서 전류밀도를 줄이는 과정에서 셀 전압이 0.73V 이상이면 다시 등급 분류 공정으로 진입이 가능하지만 이보다 작으면 연료 전지 스택의 재활용 장치는 MEA를 교체하여 성능 검사 공정으로 재 진입할 수 있다.
도 8은 일 실시예에 따른 연료 전지 스택의 재활용 방법에서 연료 전지 스택의 용도를 분류하는 일례를 도시한 도면이다.
연료 전지 스택의 재활용 장치는 성능의 검사 결과를 기초로 연료 전지 스택의 구성을 회수하거나 연료 전지 스택의 용도를 분류할 수 있다. 연료 전지 스택의 재활용 장치는 전압 측정기를 포함하는 성능 검사 용기를 이용하여 연료 전지 스택의 복수의 셀 각각의 전압을 측정할 수 있다. 예를 들어, 연료 전지 스택의 재활용 장치는 서브 CVM을 측정할 수 있다. 서브 CVM은 제2 전압의 측정으로 지칭될 수 있다.
연료 전지 스택의 재활용 장치는 연료 전지 스택의 상대 습도를 상대 습도 조건으로 조정할 수 있다. 연료 전지 스택의 재활용 장치는 상대 습도 조건에서 전압 측정기를 포함하는 성능 검사 용기를 이용하여 연료 전지 스택의 복수의 셀 각각의 제1 전압을 측정할 수 있다. 연료 전지 스택의 재활용 장치는 상대 습도 조건에서 연료 전지 스택의 고주파 저항, 복수의 셀 각각의 제2 전압 및 감소된 체결압을 측정할 수 있다.
연료 전지 스택의 재활용 장치는 연료 전지 스택에 수소를 주입할 수 있다. 연료 전지 스택의 재활용 장치는 수소가 주입된 상태에서 전압 측정기를 포함하는 성능 검사 용기를 이용하여 연료 전지 스택의 복수의 셀 각각의 전압을 측정할 수 있다. 연료 전지 스택의 재활용 장치는 수소가 주입된 상태에서 연료 전지 스택의 고주파 저항, 복수의 셀 각각의 제2 전압 및 감소된 체결압을 측정할 수 있다. 예를 들어, 단계(801)에서, 연료 전지 스택의 재활용 장치는 상대 습도 테스트(Relative humidity test)를 수행하 수 있다. 연료 전지 스택의 재활용 장치는 80 내지 110% 조건으로 상대 습도 테스트를 수행할 수 있다. 연료 전지 스택의 재활용 장치는 연료 전지 스택의 셀 전압 HFR(high frequency resistance), CVM, 서브 CVM 및 전류에 따른 압력 감소량(Pressure drop)을 측정할 수 있다.
단계(802)에서, 연료 전지 스택의 재활용 장치는 수소 SR 테스트를 수행할 수 있다. 연료 전지 스택의 재활용 장치는 1.05 내지 1.5의 조건으로 수소 SR 테스트를 수행할 수 있다. 연료 전지 스택의 재활용 장치는 연료 전지 스택의 셀 전압 HFR, CVM, 서브 CVM 및 전류에 따른 압력 감소량(Pressure drop)을 측정할 수 있다.
연료 전지 스택의 재활용 장치는 연료 전지 스택에 공기를 주입할 수 있다. 연료 전지 스택의 재활용 장치는 공기가 주입된 상태에서 전압 측정기를 포함하는 성능 검사 용기를 이용하여 연료 전지 스택의 복수의 셀 각각의 전압을 측정할 수 있다. 연료 전지 스택의 재활용 장치는 공기가 주입된 상태에서 연료 전지 스택의 고주파 저항, 복수의 셀 각각의 제2 전압 및 감소된 체결압을 측정할 수 있다. 예를 들어, 단계(803)에서, 연료 전지 스택의 재활용 장치는 공기 SR 테스트를 수행할 수 있다. 연료 전지 스택의 재활용 장치는 2.0 내지 2.5의 조건으로 공기 SR 테스트를 수행할 수 있다. 연료 전지 스택의 재활용 장치는 연료 전지 스택의 셀 전압 HFR, CVM, 서브 CVM 및 전류에 따른 압력 감소량(Pressure drop)을 측정할 수 있다.
단계(804)에서, 연료 전지 스택의 재활용 장치는 전류 밀도에 따른 데이터 분석을 수행할 수 있다. 연료 전지 스택의 재활용 장치는 HFR의 표준 편차가 임계값 미만인지 여부를 판단할 수 있다. 예를 들어, 연료 전지 스택의 재활용 장치는 HFR의 표준 편차가 10 mohm 미만인지를 판단할 수 있다. 연료 전지 스택의 재활용 장치는 CVM의 최소 전압과 표준 편차을 각각의 임계값과 비교할 수 있다. 예를 들어, 연료 전지 스택의 재활용 장치는 CVM의 최소 전압이 0.65V보다 크고 CVM의 표준 편차가 20mV보다 작은지를 판단할 수 있다. 연료 전지 스택의 재활용 장치는 서브 CVM의 최소 전압과 표준편차를 각각의 임계값과 비교할 수 있다. 예를 들어, 연료 전지 스택의 재활용 장치는 서브 CVM의 최소 전압이 0.65V보다 크고 서브 CVM의 표준 편차가 20mV보다 작은지를 판단할 수 있다. 연료 전지 스택의 재활용 장치는 전류에 따른 압력 감소량이 임계값 미만인지를 판단할 수 있다. 예를 들어, 연료 전지 스택의 재활용 장치는 압력 감소량이 50kPa 미만인지를 판단할 수 있다.
단계(805)에서, 연료 전지 스택의 재활용 장치는 연료 전지 스택의 최대 전류 밀도를 제1 임계값과 비교할 수 있다. 예를 들어, 최대 전류 밀도가 제1 임계값인 1 A/cm2보다 큰 경우, 연료 전지 스택의 재활용 장치는 연료 전지 스택을 타입(Type) A로 분류할 수 있다. 예를 들어, 타입 A는 대형 모빌리티 또는 중대형 발전기용을 의미할 수 있다.
단계(806)에서, 연료 전지 스택의 재활용 장치는 연료 전지 스택의 최대 전류 밀도를 제1 임계값 및 제2 임계값과 비교할 수 있다. 예를 들어, 최대 전류 밀도가 제1 임계값인 1 A/cm2 이하이고 제2 임계값인 0.6 A/cm2보다 큰 경우, 연료 전지 스택의 재활용 장치는 연료 전지 스택을 타입(Type) B로 분류할 수 있다. 예를 들어, 타입 B는 대형 모빌리티 또는 중형 발전기용을 의미할 수 있다.
단계(807)에서, 연료 전지 스택의 재활용 장치는 연료 전지 스택의 최대 전류 밀도를 제2 임계값 및 제3 임계값과 비교할 수 있다. 예를 들어, 최대 전류 밀도가 제2 임계값인 0.3 A/cm2보다 크고 0.6 A/cm2 이하인 경우, 연료 전지 스택의 재활용 장치는 연료 전지 스택을 타입(Type) C로 분류할 수 있다. 예를 들어, 타입 C는 소형 모빌리티 또는 소형 발전기용을 의미할 수 있다.
단계(808)에서, 연료 전지 스택의 재활용 장치는 아무런 타입에도 해당되지 않는 연료 전지 스택을 해체하고 자원을 회수할 수 있다.
스택의 등급 분류는 스택 특성 분석을 통해 모빌리티용과 정치형 시스템용으로 구분될 수 있다. 스택의 등급 분류는 각 스택별 스택의 정보를 저장하여 시스템 적용 시 BOP 동작 설정 기준인 전류밀도, 온도, 압력, 압력손실에 맞춰 시스템 적용의 시행착오를 최소화하고 필드 운용 시 유지보수 발생 최소화를 위한 필수 핵심 공정임
연료 전지 스택의 재활용 장치는 등급분류 첫 단계로 상대습도 변화를 독립변수로 IV test를 진행한다. 연료 전지 스택의 재활용 장치는 상대 습도 조건을 설정하기 위해 스택 냉각수 온도를 입구 온도 60℃, 출구 온도를 60~67℃로 유지되도록 냉각수가 순환하는 상태에서 풀 가습된 수소와 공기의 공급 온도를 조절하여 상대습도를 110, 100, 90, 80%로 순차적으로 감소시킨 조건별로 전류밀도를 200mA/cm2 ~ 기본 IV test의 최대 전류값까지 100mA/cm2 단위로 3분씩 변화시켜 검수(H2 SR 1.33, Air SR 2.22)를 진행한다. 이는 고가습 상태에서 필드 운용에 따라 GDL의 발수능력이나 분리판 표면 구조 변형으로 인한 전극내 물관리 능력을 판단하는 필수 공정이며 문제가 발생할 경우 급격한 내구 감소로 시스템 운용에 잦은 유지보수로 비용 상승 요소가 될 수 있다.
연료 전지 스택의 재활용 장치는 모든 전류밀도 단계에서 각 셀전압을 측정해 평균값과 각 셀의 최소 값을 저장하고 전체 셀의 표준편차를 산출하고 동시에 각 셀의 저항값과 스택 전체의 압력손실을 data에 저장하여 시스템 적용/운용에 참고 할 수 있는 변수로 사용한다.
연료 전지 스택의 재활용 장치는 두 번째 단계로 수소의 양론비를 1.05. 1.11, 1.25, 1.33, 1.5의 순서로 3~5분 단위로 변화시켜 상대습도 변화와 동일한 조건(RH 100%, Air SR 2.22, 냉각수 온도 60~65℃)으로 IV test를 진행하여 셀전압, 저항, CVM을 사용한 셀 전압 표준편차, sub CVM을 사용한 위치별 셀 표준편차, 압력손실등을 측정하여 검수를 진행한다.
연료 전지 스택의 재활용 장치는 세 번째 단계로 수소극 양론비 변화 실험과 동일한 조건(RH 100%, 냉각수 온도 60℃, H2 SR 1.33)으로 IV test를 3~5분 단위로 변화시켜 동일한 data를 측정/검수한다.
위 검수 단계에서, 연료 전지 스택의 재활용 장치는 스택 평가용 jig의 측면과 하면에 위치한 sub CVM(Cell Voltage Monitoring)을 통해 동일한 분리판의 상하좌우 각 위치에서의 전압을 측정하여 전압 차이가 발생하는 정도로 추후 내구성의 문제를 예측하고 적정 부하 수준, 수소/공기 공급 유량과 압력 수준, 냉각수의 순환 정도로 전극 면 전체의 온도차의 수준 등에 대한 설정치가 재활용될 시스템 내에서 신뢰와 내구에 문제없이 작동 할 수 있을 지에 대한 면밀히 검증할 수 있다.
연료 전지 스택의 재활용 장치는 상대습도, 수소와 공기 이용률에 따른 전압/표준편차/저항/압력손실/sub CVM을 전류밀도 별로 분석하여 각 기준 값에 부합하는 범위에서 최대 전류 값을 최대 전류밀도로 선정한다.
스택 검수 결과 최대 전류밀도가 1 A/cm2을 초과하면 연료 전지 스택의 재활용 장치는 대형 모빌리티나 중대형 발전기용 스택으로 사용이 가능하다고 판단하고 시스템에 적용할 수 있다.
연료 전지 스택의 재활용 장치는 스택 검수 결과 최대 전류밀도가 0.6 A/cm2을 초과하고 1 A/cm2 이하의 범위에서는 소형 모빌리티, 중형 발전기용으로 사용이 가능하다고 판단하여 시스템에 적용할 수 있다.스택 검수 결과 최대 전류밀도가 0.35 A/cm2을 초과하고 0.6 A/cm2 이하의 범위에서 연료 전지 스택의 재활용 장치는 소형 발전기용으로 사용이 가능하다고 판단하여 시스템에 적용할 수 있다.
연료 전지 스택의 재활용 장치는 최대 전류밀도의 조건에서 벗어나는 저성능의 스택을 해체하여 자원을 회수할 수 있다.
도 9는 일 실시예에 따른 연료 전지 스택의 재활용 장치의 구조를 도시한 도면이다.
일 실시예에 따르면, 연료 전지 스택의 재활용 장치(900)는 적어도 하나의 프로세서(901)를 포함한다. 연료 전지 스택의 재활용 장치는 메모리(903)를 더 포함할 수 있다.
프로세서(901)는 전압 측정기를 포함하는 성능 검사 용기를 이용하여 연료 전지 스택의 상태를 검사한다. 프로세서(901)는 연료 전지 스택의 재활용 장치는 연료 전지 스택의 구조를 검사할 수 있다. 프로세서(901)는 연료 전지 스택의 재활용 장치는 연료 전지 스택의 리크(leak)를 검사할 수 있다.
프로세서(901)는 연료 전지 스택의 구조를 검사할 수 있다. 프로세서(901)는 연료 전지 스택의 편평도를 검사할 수 있다. 프로세서(901)는 연료 전지 스택의 수평 방향의 복수의 셀의 체결압의 표준 편차를 검사함으로써 연료 전지 스택의 편평도를 검사할 수 있다. 프로세서(901)는 연료 전지 스택에 추가 압력을 적용할 수 있다.
프로세서(901)는 연료 전지 스택의 리크를 검사할 수 있다. 프로세서(901)는 연료 전지 스택의 안정성을 검사할 수 있다. 프로세서(901)는 연료 전지 스택의 외부 리크를 물리적으로 검사할 수 있다. 프로세서(901)는 연료 전지 스택의 크로스 리크(Cross leak)를 전기화학적으로 검사할 수 있다.
프로세서(901)는 연료 전지 스택의 외부 리크를 물리적으로 검사할 수 있다. 이를 위하여, 프로세서(901)는 연료 전지 스택의 애노드 포트, 캐소드 포트 및 쿨런트 포트 각각에 질소를 주입할 수 있다. 프로세서(901)는 연료 전지 스택으로부터 방출되는 유량을 측정할 수 있다.
프로세서(901)는 연료 전지 스택의 크로스 리크를 전기화학적으로 검사할 수 있다. 프로세서(901)는 연료 전지 스택에 테스트 입력을 주입할 수 있다. 프로세서(901)는 연료 전지 스택의 복수의 셀의 전압의 표준 편차를 측정할 수 있다.
프로세서(901)는 연료 전지 스택의 리크를 추가로 검사할 수 있다. 프로세서(901)는 연료 전지 스택을 수조에 담글 수 있다. 프로세서(901)는 연료 전지 스택의 애노드 포트, 캐소드 포트 및 쿨런트 포트 각각에 질소를 주입할 수 있다. 프로세서(901)는 연료 전지 스택의 외부 리크를 검사할 수 있다. 프로세서(901)는 연료 전지 스택으로부터 기포가 발생하는지 여부를 검사함으로써 연료 전지 스택의 재활용 장치의 외부 리크를 검사할 수 있다. 프로세서(901)는 연료 전지 스택의 크로스 리크를 검사할 수 있다.
프로세서(901)는 상태의 검사 결과를 기초로 검사 결과를 저장하거나 연료 전지 스택을 재조립한다. 프로세서(901)는 검사 결과가 일정한 기준을 만족하는 경우 연료 전지 스택의 검사 결과를 저장하 수 있다. 검사 결과는 이후 용도 분류 등에 활용될 수 있다. 프로세서(901)는 검사 결과가 일정한 기준을 만족하지 못하는 경우 연료 전지 스택의 열화된 구성을 교체하여 재조립할 수 있다.
프로세서(901)는 연료 전지 스택 또는 재조립된 연료 전지 스택의 성능을 검사한다. 프로세서(901)는 연료 전지 스택의 성능을 검사하고 연료 전지 스택의 성능에 따른 등급을 분류할 수 있다.
프로세서(901)는 성능의 검사 결과를 기초로 연료 전지 스택의 구성을 회수하거나 연료 전지 스택의 용도를 분류한다. 프로세서(901)는 전압 측정기를 포함하는 성능 검사 용기를 이용하여 연료 전지 스택의 복수의 셀 각각의 전압을 측정할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(901)는 서브 CVM을 측정할 수 있다.
실시예에 따른 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 실시예를 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 실시예의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
소프트웨어는 컴퓨터 프로그램(computer program), 코드(code), 명령(instruction), 또는 이들 중 하나 이상의 조합을 포함할 수 있으며, 원하는 대로 동작하도록 처리 장치를 구성하거나 독립적으로 또는 결합적으로(collectively) 처리 장치를 명령할 수 있다. 소프트웨어 및/또는 데이터는, 처리 장치에 의하여 해석되거나 처리 장치에 명령 또는 데이터를 제공하기 위하여, 어떤 유형의 기계, 구성요소(component), 물리적 장치, 가상 장치(virtual equipment), 컴퓨터 저장 매체 또는 장치, 또는 전송되는 신호 파(signal wave)에 영구적으로, 또는 일시적으로 구체화(embody)될 수 있다. 소프트웨어는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템 상에 분산되어서, 분산된 방법으로 저장되거나 실행될 수도 있다. 소프트웨어 및 데이터는 하나 이상의 컴퓨터 판독 가능 기록 매체에 저장될 수 있다.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기를 기초로 다양한 기술적 수정 및 변형을 적용할 수 있다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.
그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 청구범위의 범위에 속한다.

Claims (10)

  1. 전압 측정기를 포함하는 성능 검사 용기를 이용하여 연료 전지 스택의 상태를 검사하는 단계;
    상기 상태의 검사 결과를 기초로 상기 검사 결과를 저장하거나 상기 연료 전지 스택을 재조립하는 단계;
    상기 연료 전지 스택 또는 상기 재조립된 연료 전지 스택의 성능을 검사하는 단계; 및
    상기 성능의 검사 결과를 기초로 상기 연료 전지 스택의 구성을 회수하거나 상기 연료 전지 스택의 용도를 분류하는 단계를 포함하고,
    상기 상태를 검사하는 단계는,
    상기 연료 전지 스택의 구조를 검사하는 단계; 및
    상기 연료 전지 스택의 리크(leak)를 검사하는 단계
    를 포함하고,
    상기 구조를 검사하는 단계는,
    상기 연료 전지 스택의 초기 체결 길이와 상기 연료 전지 스택이 결합된 성능 검사 용기의 길이의 차이를 비교하는 단계;
    상기 차이가 임계 길이보다 큰 경우, 상기 연료 전지 스택을 일정한 길이만큼 압축하는 단계;
    상기 연료 전지 스택의 편평도를 검사하는 단계;
    상기 편평도의 검사 결과를 기초로 상기 연료 전지 스택의 편평도를 조정하는 단계; 및
    상기 연료 전지 스택에 추가 압력을 적용하는 단계
    를 포함하고,
    상기 편평도를 검사하는 단계는,
    상기 연료 전지 스택의 수평 방향의 복수의 셀의 체결압의 표준 편차를 검사하는 단계를 포함하고,
    상기 편평도를 조정하는 단계는,
    상기 표준 편차를 기초로 상기 복수의 셀 각각의 타이 로드의 토크를 조정하는 단계를 포함하고,
    상기 복수의 셀의 체결압의 합이 임계 압력 보다 커질 때까지 상기 편평도를 검사하는 단계와 상기 편평도를 조정하는 단계가 반복되는, 연료 전지 스택의 재활용 방법.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 리크를 검사하는 단계는,
    상기 연료 전지 스택의 안정성을 검사하는 단계;
    상기 연료 전지 스택의 외부 리크를 물리적으로 검사하는 단계; 및
    상기 연료 전지 스택의 크로스 리크(Cross leak)를 전기화학적으로 검사하는 단계
    를 포함하는, 연료 전지 스택의 재활용 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 외부 리크를 물리적으로 검사하는 단계는,
    상기 연료 전지 스택의 애노드 포트, 캐소드 포트 및 쿨런트 포트 각각에 질소를 주입하는 단계; 및
    상기 연료 전지 스택으로부터 방출되는 유량을 측정하는 단계
    를 포함하는, 연료 전지 스택의 재활용 방법.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 크로스 리크를 전기화학적으로 검사하는 단계는,
    상기 연료 전지 스택에 테스트 입력을 주입하는 단계; 및
    상기 연료 전지 스택의 복수의 셀의 전압의 표준 편차를 측정하는 단계
    를 포함하는, 연료 전지 스택의 재활용 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 연료 전지 스택의 리크를 추가로 검사하는 단계를 포함하는, 연료 전지 스택의 재활용 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 연료 전지 스택의 리크를 추가로 검사하는 단계는,
    상기 연료 전지 스택을 수조에 담그는 단계;
    상기 연료 전지 스택의 애노드 포트, 캐소드 포트 및 쿨런트 포트 각각에 질소를 주입하는 단계;
    상기 연료 전지 스택의 외부 리크를 검사하는 단계; 및
    상기 연료 전지 스택의 크로스 리크를 검사하는 단계를 포함하는,
    연료 전지 스택의 재활용 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 연료 전지 스택의 외부 리크를 검사하는 단계는,
    상기 연료 전지 스택으로부터 기포가 발생하는지 여부를 검사하는, 연료 전지 스택의 재활용 방법.
  10. 적어도 하나의 프로세서를 포함하는 연료 전지 스택의 재활용 장치에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 연료 전지 스택의 구조를 검사하고 상기 연료 전지 스택의 리크(leak)를 검사함으로써, 전압 측정기를 포함하는 성능 검사 용기를 이용하여 상기 연료 전지 스택의 상태를 검사하고,
    상기 상태의 검사 결과를 기초로 상기 검사 결과를 저장하거나 상기 연료 전지 스택을 재조립하고,
    상기 연료 전지 스택 또는 상기 재조립된 연료 전지 스택의 성능을 검사하고,
    상기 성능의 검사 결과를 기초로 상기 연료 전지 스택의 구성을 회수하거나 상기 연료 전지 스택의 용도를 분류하고,
    상기 프로세서는,
    상기 연료 전지 스택의 초기 체결 길이와 상기 연료 전지 스택이 결합된 성능 검사 용기의 길이의 차이를 비교하고,
    상기 차이가 임계 길이보다 큰 경우, 상기 연료 전지 스택을 일정한 길이만큼 압축하고,
    상기 연료 전지 스택의 수평 방향의 복수의 셀의 체결압의 표준 편차를 검사함으로써 상기 연료 전지 스택의 편평도를 검사하고,
    상기 표준 편차를 기초로 상기 복수의 셀 각각의 타이 로드의 토크를 조정함으로써 상기 편평도의 검사 결과를 기초로 상기 연료 전지 스택의 편평도를 조정하고,
    상기 복수의 셀의 체결압의 합이 임계 압력 보다 커질 때까지 편평도의 검사와 편평도의 조정을 반복하고,
    상기 연료 전지 스택에 추가 압력을 적용하는,연료 전지 스택의 재활용 장치.

KR1020190172225A 2019-12-20 2019-12-20 연료 전지 스택의 재활용 방법 및 장치 KR102133140B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020190172225A KR102133140B1 (ko) 2019-12-20 2019-12-20 연료 전지 스택의 재활용 방법 및 장치

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020190172225A KR102133140B1 (ko) 2019-12-20 2019-12-20 연료 전지 스택의 재활용 방법 및 장치

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR102133140B1 true KR102133140B1 (ko) 2020-07-21

Family

ID=71832813

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020190172225A KR102133140B1 (ko) 2019-12-20 2019-12-20 연료 전지 스택의 재활용 방법 및 장치

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102133140B1 (ko)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114792829A (zh) * 2022-03-25 2022-07-26 东风汽车集团股份有限公司 一种燃料电池的缺陷检测方法和装置
WO2023080311A1 (ko) * 2021-11-02 2023-05-11 주식회사 씨엠피 연료전지 스택 조립 방법 및 장치
FR3142299A1 (fr) * 2022-11-22 2024-05-24 Commissariat A L'energie Atomique Et Aux Energies Alternatives Procédé de désassemblage d’un assemblage membrane-électrodes d’une pile à combustible

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005302320A (ja) * 2004-04-06 2005-10-27 Matsushita Electric Ind Co Ltd 燃料電池の検査方法
JP2011028965A (ja) * 2009-07-24 2011-02-10 Toshiba Fuel Cell Power Systems Corp 燃料電池スタックの検査方法
JP2019087383A (ja) * 2017-11-06 2019-06-06 トヨタ自動車株式会社 電池スタックの検査方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005302320A (ja) * 2004-04-06 2005-10-27 Matsushita Electric Ind Co Ltd 燃料電池の検査方法
JP2011028965A (ja) * 2009-07-24 2011-02-10 Toshiba Fuel Cell Power Systems Corp 燃料電池スタックの検査方法
JP2019087383A (ja) * 2017-11-06 2019-06-06 トヨタ自動車株式会社 電池スタックの検査方法

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023080311A1 (ko) * 2021-11-02 2023-05-11 주식회사 씨엠피 연료전지 스택 조립 방법 및 장치
CN114792829A (zh) * 2022-03-25 2022-07-26 东风汽车集团股份有限公司 一种燃料电池的缺陷检测方法和装置
CN114792829B (zh) * 2022-03-25 2023-09-19 东风汽车集团股份有限公司 一种燃料电池的缺陷检测方法和装置
FR3142299A1 (fr) * 2022-11-22 2024-05-24 Commissariat A L'energie Atomique Et Aux Energies Alternatives Procédé de désassemblage d’un assemblage membrane-électrodes d’une pile à combustible
EP4376132A1 (fr) * 2022-11-22 2024-05-29 Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives Procédé de désassemblage d'un assemblage membrane-électrodes d'une pile à combustible

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102133140B1 (ko) 연료 전지 스택의 재활용 방법 및 장치
Hou et al. Effect of strengthened road vibration on performance degradation of PEM fuel cell stack
US10581099B2 (en) Use of neural network and EIS signal analysis to quantify H2 crossover in-situ in operating PEM cells
CN102165637B (zh) 燃料电池系统和燃料电池系统的异常检测方法
Khorasani et al. A diagnosis method for identification of the defected cell (s) in the PEM fuel cells
Tian et al. Identification of failed cells inside PEMFC stacks in two cases: Anode/cathode crossover and anode/cooling compartment leak
Tian et al. Diagnosis methods dedicated to the localisation of failed cells within PEMFC stacks
US8374808B2 (en) Detection method for membrane and electrode failures in fuel cell stacks
JP2021500706A (ja) 外部の試験ガス供給部への接続用の組み込まれたガス接続部を有した燃料電池システム
KR101567079B1 (ko) 연료전지용 전해질막 수명 예측을 위한 내구성 평가 방법
JP2005142062A (ja) 燃料電池の検査装置および検査方法
US20050064252A1 (en) Method for operating polymer electrolyte fuel cell
US9080938B2 (en) Extremum seeking algorithm in a variable time interval to detect anode pressure sensor stuck failure in a fuel cell system
CN114046938B (zh) 一种燃料电池系统氢气泄露检测方法、装置
US11545683B2 (en) Methods and apparatus for detecting electrical short circuits in fuel cell stacks
Harel et al. PEMFC durability test under specific dynamic current solicitation, linked to a vehicle road cycle
EP3005455B1 (en) Health monitoring system of an electrochemical cell stack
KR102249209B1 (ko) 연료전지용 막전극접합체의 연속 검사장치 및 검사방법
US6662633B2 (en) Method and apparatus for locating internal transfer leaks within fuel cell stacks
US6874352B2 (en) Method and apparatus for locating internal transfer leaks within fuel cell stacks
CN116404213A (zh) 一种燃料电池系统电压一致性的故障诊断方法
DE102017220360A1 (de) Verfahren zur Bestimmung der Dichtigkeit von Stellmitteln eines Brennstoffzellensystems, Brennstoffzellensystem und Fahrzeug
CN112886038A (zh) 一种燃料电池故障诊断方法
KR101113642B1 (ko) 연료전지용 전극막 어셈블리 사전 검수 장치 및 방법
JP4961639B2 (ja) 燃料電池の流体もれ検査方法

Legal Events

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