KR102258979B1 - Energy self-contained water cart using electrolyzer and hydrogen fuel cell - Google Patents
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Abstract
에너지 자립형 수전해 연료전지 워터 카트 시스템이 제시된다. 본 발명에서 제안하는 에너지 자립형 수전해 연료전지 워터 카트 시스템은 초기 수전해 처리에 필요한 전력 및 예비 전력으로 활용하기 위한 태양광 에너지를 태양광 패널을 통해 획득하고, 햇빛을 차단하는 차양, 공급된 용수에 대한 수전해 처리를 태양광 에너지를 이용하여 수행하고, 수전해 처리를 통해 생성된 수소가스를 흡착제를 이용한 정제 및 저장을 거쳐 에너지 생성부에 공급하는 수전해부, 공급된 수소가스를 이용한 연료전지 방식으로 전기 에너지를 생성하는 에너지 생성부 및 생성된 전기 에너지를 에너지 자립형 수전해 연료전지 워터 카트 시스템을 위한 동력으로 공급하는 에너지 저장부를 포함한다.An energy-independent water electrolysis fuel cell water cart system is presented. The energy-independent water electrolysis fuel cell water cart system proposed in the present invention acquires solar energy to be used as power and reserve power for initial water electrolysis treatment through a solar panel, an awning that blocks sunlight, and supplied water Water electrolysis treatment is performed using solar energy, and hydrogen gas generated through water electrolysis treatment is purified and stored using an adsorbent, and then is supplied to the energy generation unit through a water electrolysis unit, and a fuel cell using the supplied hydrogen gas. It includes an energy generating unit that generates electric energy in this manner and an energy storage unit that supplies the generated electric energy as power for an energy self-contained water electrolysis fuel cell water cart system.
Description
본 발명은 에너지 자립형 수전해 연료전지 워터 카트에 관한 것이다.The present invention relates to an energy-independent water electrolysis fuel cell water cart.
수전해(전기 분해) 시스템은 물을 전기화학적으로 분해하여 수소와 산소를 발생시키는 시스템으로서, 다른 수소 제조 방법에 비해 간단한 가동 조건과 작은 부피, 고순도의 수소를 얻을 수 있는 장점이 있어 수소 제조 기술로 주목 받고 있다. 물을 전기 분해하는 수전해 분야에서 대표적인 방법으로는 고체 산화물 수전해법(Solid Oxide Electrolysis, SOE), 고분자 전해질 막 수전해법(Polymer Electrolyte Membrane Electrolysis, PEME), 알칼라인 수전해법(Alkaline Electrolysis, AE) 등이 존재한다.The water electrolysis (electrolysis) system is a system that generates hydrogen and oxygen by electrochemically decomposing water. Compared to other hydrogen production methods, it has the advantages of simple operating conditions, small volume, and high purity hydrogen. is attracting attention as Representative methods in the field of water electrolysis for water electrolysis include Solid Oxide Electrolysis (SOE), Polymer Electrolyte Membrane Electrolysis (PEME), and Alkaline Electrolysis (AE). exist.
수전해 분야에서 고온 수증기 전해법은 물을 분해하기 위해 필요한 전기에너지가 고온에서 더 낮아지는 현상을 이용한 방법으로 적은 전기에너지로 고효율의 물 분해가 가능하고, 고체산화물전지(SOFC)와 구조 및 원리가 같아 양방향 운전이 가능하다. In the field of water electrolysis, high-temperature steam electrolysis is a method that uses the phenomenon that the electrical energy required to decompose water becomes lower at high temperatures. It is possible to drive in both directions.
연료 전지는 수소와 산소를 전기화학적으로 반응시켜 전기를 생산하는 방법으로, 내연 기관에 비해 환경오염이 덜하고 에너지 효율이 높아 대체에너지 기술 중 하나로 꼽히고 있다. 특히, 물을 전기 분해하여 수소를 생산하는 수전해 시스템은, 100%에 가까운 수소 순도와 더불어 부산물로 오직 산소만을 배출하는 친환경적인 측면에서 각광받고 있다. A fuel cell is a method of producing electricity by electrochemically reacting hydrogen and oxygen. Compared to an internal combustion engine, a fuel cell is considered as one of the alternative energy technologies because of its low environmental pollution and high energy efficiency. In particular, a water electrolysis system that produces hydrogen by electrolysis of water is in the spotlight in terms of environment-friendly aspects of emitting only oxygen as a by-product with a hydrogen purity close to 100%.
고분자 전해질 막 연료전지(PEMFC)는 넓은 전력 공급 범위 및 다양한 응용 분야를 통해 지속적으로 성장하고 있으며, 2013년에 신재생 에너지 설비의 지원에 관한 지침이 개정되면서 에너지 생산량 및 보정 계수 6.5를 지정 받아 공공기관 설치 의무화 시장뿐만 아니라 민간시장까지 빠르게 도입되고 있다. Polymer electrolyte membrane fuel cell (PEMFC) is continuously growing through a wide power supply range and various application fields, and as the guidelines for support of new and renewable energy facilities were revised in 2013, energy production and correction factor of 6.5 were designated for public use. It is rapidly being introduced to the private market as well as the mandatory installation of institutions market.
연료전지의 응용분야 중 운송 분야는 자동차 시장에 집중되고 있으며, 두산 퓨얼 셀은 클리어 에지 파워(Clear Edge Power)를 병합하여 건물 및 차량에 공급할 수 있는 연료전지 생산에 집중하고 있다. 현대자동차는 2018년 1월부터 수소전기차를 생산할 계획에 있다.Among fuel cell applications, transportation is focused on the automobile market, and Doosan Fuel Cell is concentrating on producing fuel cells that can be supplied to buildings and vehicles by merging Clear Edge Power. Hyundai Motor plans to start producing hydrogen electric vehicles from January 2018.
한국 에너지 기술연구원에서는 고온 고압의 폐열과 수증기를 재활용할 수 있는 평관형 고온 수전해 수소 제조 기술을 개발하였으며, 울산과학기술원에서 연료극(양극)과 공기극(음극) 소재를 이중층으로 페로브스카이트로 적용하여 한시간에 0.9L의 수소를 생산하는 고체산화물 수전해 전지를 개발하였다. The Korea Institute of Energy Research has developed a flat tube type high-temperature water electrolysis hydrogen production technology that can recycle high-temperature and high-pressure waste heat and water vapor. Thus, a solid oxide water electrolysis battery that produces 0.9 L of hydrogen per hour was developed.
한국공개특허 제10-2005-0075628호는 고온 메탄 개질형 하이브리드 수전해 시스템에 관한 것으로, 메탄의 수증기 개질반응과 고온의 수전해 반응에 의한 수소 생산이 함께 진행될 수 있도록 구성하고, 메탄의 자열반응에 의해 생성된 열과 메탄의 완전 산화반응 또는 부분 산화반응에 의해 생성된 열이 고온의 운전조건이 요구되는 수전해기에 활용될 수 있도록 구성하여 기존 수전해 시스템과 비교하여 효율적으로 에너지를 활용하고 에너지 소모량을 감소시키는 기술을 개시하고 있다. Korean Patent Laid-Open No. 10-2005-0075628 relates to a high-temperature methane reforming hybrid water electrolysis system, which is configured so that hydrogen production by the steam reforming reaction of methane and the high-temperature water electrolysis reaction can proceed together, and the autothermal reaction of methane The heat generated by the methane and the heat generated by the complete or partial oxidation reaction of methane can be utilized in the water electrolyzer that requires high-temperature operating conditions to efficiently utilize energy and energy compared to the existing water electrolysis system. Disclosed is a technique for reducing consumption.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 기후변화 대응을 위한 온실가스 감축과 기후변화 적응 의무 수행을 위해 국가적으로 화학연료의 사용을 감소시키고 대체 친환경 에너지를 활용하며, 어디서나 쉽게 구할 수 있는 물을 통해 친환경적으로 수소를 생성하여 에너지 생성 및 사용이 가능한 에너지 자립형 수전해 연료전지 워터 카트를 제공하는데 있다.The technical task to be achieved by the present invention is to reduce the use of chemical fuels nationally, utilize alternative eco-friendly energy, and to be environmentally friendly through readily available water in order to reduce greenhouse gas emissions and fulfill the duty to adapt to climate change. An object of the present invention is to provide an energy-independent water electrolysis fuel cell water cart capable of generating and using energy by generating hydrogen.
일 측면에 있어서, 본 발명에서 제안하는 에너지 자립형 수전해 연료전지 워터 카트 시스템은 초기 수전해 처리에 필요한 전력 및 예비 전력으로 활용하기 위한 태양광 에너지를 태양광 패널을 통해 획득하고, 햇빛을 차단하는 차양, 공급된 용수에 대한 수전해 처리를 태양광 에너지를 이용하여 수행하고, 수전해 처리를 통해 생성된 수소가스를 흡착제를 이용한 정제 및 저장을 거쳐 에너지 생성부에 공급하는 수전해부, 공급된 수소가스를 이용한 연료전지 방식으로 전기 에너지를 생성하는 에너지 생성부 및 생성된 전기 에너지를 에너지 자립형 수전해 연료전지 워터 카트 시스템을 위한 동력으로 공급하는 에너지 저장부를 포함한다. In one aspect, the energy self-reliant water electrolysis fuel cell water cart system proposed by the present invention obtains solar energy to be used as power and reserve power for initial water electrolysis treatment through a solar panel, and blocks sunlight. The water electrolysis unit that supplies the awning and the supplied water to the energy generation unit through purification and storage of the hydrogen gas generated through the water electrolysis treatment using solar energy, and supplying hydrogen It includes an energy generating unit that generates electric energy in a fuel cell method using gas, and an energy storage unit that supplies the generated electric energy as power for an energy independent water electrolysis fuel cell water cart system.
수전해부는 여과 및 정수된 용수가 공급되어 태양광 에너지를 이용한 수소 전기 분해를 통해 청정 수소가스를 발생시키는 수전해 처리부, 수전해 처리를 통해 생성된 수소가스의 압력을 조절하고, 공급하는 가스 제어부, 발생된 수소를 흡착제를 이용한 수소 정제 과정을 통해 고순도의 청정 수소가스로 변환하는 수소 정제부 및 정제된 수소가스를 저장하는 수소 저장부를 포함한다. The water electrolysis unit supplies filtered and purified water and generates clean hydrogen gas through hydrogen electrolysis using solar energy, and the gas control unit controls and supplies the pressure of hydrogen gas generated through water electrolysis treatment. , a hydrogen purification unit that converts the generated hydrogen into high-purity clean hydrogen gas through a hydrogen purification process using an adsorbent, and a hydrogen storage unit that stores the purified hydrogen gas.
에너지 저장부는 BMS(Best management system) 및 ESS(Energy storage system)를 포함하고, 별도의 에너지 충전을 필요로 하지 않고, 전력 공급 없이도 구동이 가능하도록 여분의 전기를 배터리에 저장한다. The energy storage unit includes a BMS (Best management system) and an ESS (Energy storage system), and stores extra electricity in the battery so that it does not require separate energy charging and can be driven without power supply.
또 다른 일 측면에 있어서, 본 발명에서 제안하는 에너지 자립형 수전해 연료전지 워터 카트 시스템의 전력 공급 방법은 햇빛을 차단하는 차양의 태양광 패널을 통해 초기 수전해 처리에 필요한 전력 및 예비 전력으로 활용하기 위한 태양광 에너지를 획득하는 단계, 공급된 용수에 대한 수전해 처리를 태양광 에너지를 이용하여 수행하고, 수전해 처리를 통해 생성된 수소가스를 흡착제를 이용한 정제 및 저장을 거쳐 에너지 생성부에 공급하는 단계, 공급된 수소가스를 이용한 연료전지 방식으로 전기 에너지를 생성하는 단계 및 생성된 전기 에너지를 에너지 자립형 수전해 연료전지 워터 카트 시스템을 위한 동력으로 공급하는 단계를 포함한다. In another aspect, the power supply method of the energy-independent water electrolysis fuel cell water cart system proposed in the present invention is used as power and reserve power for initial water electrolysis treatment through a solar panel of a awning that blocks sunlight. Obtaining solar energy for this purpose, performing water electrolysis treatment of supplied water using solar energy, and supplying hydrogen gas generated through water electrolysis treatment to the energy generating unit through purification and storage using an adsorbent and generating electric energy in a fuel cell manner using the supplied hydrogen gas, and supplying the generated electric energy as power for an energy-independent water electrolysis fuel cell water cart system.
공급된 용수에 대한 수전해 처리를 태양광 에너지를 이용하여 수행하고, 수전해 처리를 통해 생성된 수소가스를 흡착제를 이용한 정제 및 저장을 거쳐 에너지 생성부에 공급하는 단계는 여과 및 정수된 용수가 공급되어 태양광 에너지를 이용한 수소 전기 분해를 통해 청정 수소가스를 발생시키고, 생성된 수소가스의 압력을 조절 및 공급하며 발생된 수소를 흡착제를 이용한 수소 정제 과정을 통해 고순도의 청정 수소가스로 변환하여 저장한다. The water electrolysis treatment of the supplied water is performed using solar energy, and the hydrogen gas generated through the water electrolysis treatment is purified and stored using an adsorbent, and then supplied to the energy generating unit. It generates clean hydrogen gas through hydrogen electrolysis using solar energy, regulates and supplies the pressure of the generated hydrogen gas, and converts the generated hydrogen into high-purity clean hydrogen gas through a hydrogen purification process using an adsorbent. Save.
생성된 전기 에너지를 에너지 자립형 수전해 연료전지 워터 카트 시스템을 위한 동력으로 공급하는 단계는 BMS(Best management system) 및 ESS(Energy storage system)를 포함하는 에너지 저장부를 통해 별도의 에너지 충전을 필요로 하지 않고, 전력 공급 없이도 구동이 가능하도록 여분의 전기를 배터리에 저장한다.The step of supplying the generated electrical energy as power for the energy-independent water electrolysis fuel cell water cart system does not require separate energy charging through an energy storage unit including a BMS (Best management system) and an ESS (Energy storage system). In addition, extra electricity is stored in the battery so that it can be driven without power supply.
본 발명의 실시예들에 따르면 화학연료의 사용을 감소시키고 대체 친환경 에너지를 활용하며, 어디서나 쉽게 구할 수 있는 물을 통해 친환경적으로 수소를 생성하여 에너지 생성 및 사용이 가능한 에너지 자립형 수전해 연료전지 워터 카트를 제공할 수 있다. According to embodiments of the present invention, an energy-independent water electrolysis fuel cell water cart that reduces the use of chemical fuels, utilizes alternative eco-friendly energy, and can generate and use energy by generating hydrogen in an eco-friendly manner through easily available water anywhere. can provide
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 에너지 자립형 수전해 연료전지 워터 카트 시스템의 개통도를 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 에너지 자립형 수전해 연료전지 워터 카트 시스템의 조감도를 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 에너지 자립형 수전해 연료전지 워터 카트 시스템의 전력 공급 방법을 설명하기 위한 흐름도이다. 1 is a view showing an open view of an energy-independent water electrolysis fuel cell water cart system according to an embodiment of the present invention.
2 is a view showing a bird's eye view of an energy-independent water electrolysis fuel cell water cart system according to an embodiment of the present invention.
3 is a flowchart illustrating a power supply method of an energy-independent water electrolysis fuel cell water cart system according to an embodiment of the present invention.
이하, 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 에너지 자립형 수전해 연료전지 워터 카트 시스템의 개통도를 나타내는 도면이다. 1 is a view showing an open view of an energy-independent water electrolysis fuel cell water cart system according to an embodiment of the present invention.
화석에너지 고갈과 지구온난화로 친환경 대체에너지에 대한 관심이 높아지면서 연료전지가 주목 받고 있다. 연료전지란 연료를 산화 시킬때 나오는 화학에너지를 전기에너지로 바꿔주는 전지다. 연료전지가 일반 화학전지와 다른 점은 외부에서 계속 연료를 공급받아 이를 산화시켜 전기를 생성한다는 점이다. 연료전지의 에너지원은 주연료 수소를 사용하며 높은 에너지 밀도와 시간과 부하 변화에 강한 이점을 가지고 있다. 본 발명은 이러한 연료전지를 활용한 물을 동력원으로 하는 에너지 자립형 연료전지 워터 카트에 관한 것이다.Fuel cells are attracting attention as interest in eco-friendly alternative energy increases due to the depletion of fossil energy and global warming. A fuel cell is a cell that converts chemical energy released when fuel is oxidized into electrical energy. The difference between a fuel cell and a general chemical cell is that it continuously receives fuel from the outside and oxidizes it to generate electricity. The energy source of the fuel cell uses hydrogen as the main fuel, and has a strong advantage in high energy density and time and load change. The present invention relates to an energy-independent fuel cell water cart using water as a power source using such a fuel cell.
제안하는 에너지 자립형 수전해 연료전지 워터 카트 시스템은 태양광 패널을 포함하는 차양(110), 수전해부(120), 에너지 생성부(다시 말해, 연료전지)(130) 및 에너지 저장부(140)를 포함한다. The proposed energy-independent water electrolysis fuel cell water cart system includes a
차양(110)은 초기 수전해 처리에 필요한 전력 및 예비 전력으로 활용하기 위한 태양광 에너지를 태양광 패널을 통해 획득하고, 햇빛을 차단한다. The
수전해부(120)는 공급된 용수에 대한 수전해 처리를 태양광 에너지를 이용하여 수행하고, 수전해 처리를 통해 생성된 수소가스를 흡착제를 이용한 정제 및 저장을 거쳐 에너지 생성부에 공급한다. 수전해부(120)는 수전해 처리부(121), 가스 제어부(122), 수소 정제부(123) 및 수소 저장부(124)를 포함한다. The
수전해 처리부(121)는 여과 및 정수된 용수가 공급되어 태양광 에너지를 이용한 수소 전기 분해를 통해 청정 수소가스를 발생시킨다. The water
가스 제어부(122)는 수전해 처리를 통해 생성된 수소가스의 압력을 조절하고, 공급한다. The
수소 정제부(123)는 발생된 수소를 흡착제를 이용한 수소 정제 과정을 통해 고순도의 청정 수소가스로 변환한다. The
수소 저장부(124)는 정제된 수소가스를 저장한다. The
에너지 생성부(다시 말해, 연료전지)(130)는 공급된 수소가스를 이용한 연료전지 방식으로 전기 에너지를 생성한다. 에너지 생성부(130)는 수전해 처리를 통해 생산되고 수소 정제 과정을 통해 고순도의 청정 수소가스로 변환된 수소가스와 산소를 연료전지(130)를 이용하여 전기화학적으로 반응시켜 전기를 생산한다. The energy generating unit (ie, fuel cell) 130 generates electric energy in a fuel cell manner using supplied hydrogen gas. The
에너지 저장부(140)는 배터리 관리부(141) 및 배터리(142)를 포함한다. 배터리 관리부(141)는 생성된 전기 에너지를 에너지 자립형 수전해 연료전지 워터 카트 시스템을 위한 동력으로 공급한다. 이러한 에너지 저장부(140)는 BMS(Best management system) 및 ESS(Energy storage system)를 포함한다. 그리고, 별도의 에너지 충전을 필요로 하지 않고, 전력 공급 없이도 구동이 가능하도록 여분의 전기를 배터리(142)에 저장한다. The
모터(150)는 에너지 저장부(140)로부터 공급되는 동력을 이용하여 도 1에 나타낸 워터 카트를 구동시킬 수 있다. The motor 150 may drive the water cart shown in FIG. 1 by using the power supplied from the
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 에너지 자립형 수전해 연료전지 워터 카트 시스템의 조감도를 나타내는 도면이다. 2 is a view showing a bird's eye view of an energy-independent water electrolysis fuel cell water cart system according to an embodiment of the present invention.
앞서 설명한 바와 같이 제안하는 에너지 자립형 수전해 연료전지 워터 체어 시스템은 태양광 패널을 포함하는 차양(210), 수전해부(220), 연료전지(230) 및 에너지 저장부(240)를 포함한다. As described above, the proposed energy-independent water electrolysis fuel cell water chair system includes a
차양(210)은 초기 수전해 처리에 필요한 전력 및 예비 전력으로 활용하기 위한 태양광 에너지를 태양광 패널을 통해 획득하고, 햇빛을 차단한다. 태양광 패널은 태양광 에너지를 이용하여 초기 수전해 처리에 필요한 전력을 공급하고 예비 전력으로 활용한다. The
수전해부(220)는 공급된 용수에 대한 수전해 처리를 태양광 에너지를 이용하여 수행하고, 수전해 처리를 통해 생성된 수소가스를 흡착제를 이용한 정제 및 저장을 거쳐 에너지 생성부에 공급한다. 수전해부(220)는 수전해 처리부(221), 가스 제어부(222), 수소 정제부(223) 및 수소 저장부(224)를 포함한다. 수전해 처리부(221)는 여과 및 정수된 용수가 공급되어 태양광 에너지를 이용한 수소 전기 분해를 통해 청정 수소가스를 발생시킨다. 가스 제어부(222)는 수전해 처리를 통해 생성된 수소가스의 압력을 조절하고, 공급한다. 수소 정제부(223)는 발생된 수소를 흡착제를 이용한 수소 정제 과정을 통해 고순도의 청정 수소가스로 변환한다. 수소 저장부(224)는 정제된 수소가스를 저장한다. The
연료전지(230)는 공급된 수소가스를 이용한 연료전지 방식으로 전기 에너지를 생성하고, 도 2와 같이 적층된 형태를 가질 수 있다. 연료전지(230)는 수전해 처리를 통해 생산되고 수소 정제 과정을 통해 고순도의 청정 수소가스로 변환된 수소가스와 산소를 연료전지(230)를 이용하여 전기화학적으로 반응시켜 전기를 생산한다. The
에너지 저장부(240)는 배터리 관리부(241) 및 배터리(242)를 포함한다. 배터리 관리부(241)는 생성된 전기 에너지를 에너지 자립형 수전해 연료전지 워터 카트 시스템을 위한 동력으로 공급한다. 이러한 에너지 저장부(240)는 BMS(Best management system) 및 ESS(Energy storage system)를 포함한다. 그리고, 별도의 에너지 충전을 필요로 하지 않고, 전력 공급 없이도 구동이 가능하도록 여분의 전기를 배터리(242)에 저장한다. 모터(250)는 에너지 저장부(240)로부터 공급되는 동력을 이용하여 도 2에 나타낸 워터 카트를 구동시킬 수 있다. 카트를 구동시키는 동안 발생하는 열은 열 배기구(260)를 통해 배출할 수 있다. The
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 에너지 자립형 수전해 연료전지 워터 카트 시스템의 전력 공급 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.3 is a flowchart illustrating a power supply method of an energy-independent water electrolysis fuel cell water cart system according to an embodiment of the present invention.
제안하는 에너지 자립형 수전해 연료전지 워터 카트 시스템의 전력 공급 방법은 햇빛을 차단하는 차양의 태양광 패널을 통해 초기 수전해 처리에 필요한 전력 및 예비 전력으로 활용하기 위한 태양광 에너지를 획득하는 단계(310), 공급된 용수에 대한 수전해 처리를 태양광 에너지를 이용하여 수행하고, 수전해 처리를 통해 생성된 수소가스를 흡착제를 이용한 정제 및 저장을 거쳐 에너지 생성부에 공급하는 단계(320), 공급된 수소가스를 이용한 연료전지 방식으로 전기 에너지를 생성하는 단계(330) 및 생성된 전기 에너지를 에너지 자립형 수전해 연료전지 워터 카트 시스템을 위한 동력으로 공급하는 단계(340)를 포함한다. The proposed method of supplying power for the energy-independent water electrolysis fuel cell water cart system includes the steps of acquiring solar energy to use as power and reserve power for initial water electrolysis treatment through a solar panel of a awning that blocks sunlight (310) ), performing a water electrolysis treatment on the supplied water using solar energy, and supplying hydrogen gas generated through the water electrolysis treatment to an energy generating unit through purification and storage using an adsorbent (320), supply It includes a
단계(310)에서, 햇빛을 차단하는 차양의 태양광 패널을 통해 초기 수전해 처리에 필요한 전력 및 예비 전력으로 활용하기 위한 태양광 에너지를 획득한다. In
단계(320)에서, 공급된 용수에 대한 수전해 처리를 태양광 에너지를 이용하여 수행하고, 수전해 처리를 통해 생성된 수소가스를 흡착제를 이용한 정제 및 저장을 거쳐 에너지 생성부에 공급한다. 수전해 처리부는 여과 및 정수된 용수가 공급되어 태양광 에너지를 이용한 수소 전기 분해를 통해 청정 수소가스를 발생시킨다. 가스 제어부는 수전해 처리를 통해 생성된 수소가스의 압력을 조절하고, 공급한다. 수소 정제부는 발생된 수소를 흡착제를 이용한 수소 정제 과정을 통해 고순도의 청정 수소가스로 변환한다. 수소 저장부는 정제된 수소가스를 저장한다. In
단계(330)에서, 공급된 수소가스를 이용한 연료전지 방식으로 전기 에너지를 생성한다. 에너지 생성부는 수전해 처리를 통해 생산되고 수소 정제 과정을 통해 고순도의 청정 수소가스로 변환된 수소가스와 산소를 연료전지를 이용하여 전기화학적으로 반응시켜 전기를 생산한다. In
단계(340)에서, 생성된 전기 에너지를 에너지 자립형 수전해 연료전지 워터 카트 시스템을 위한 동력으로 공급한다. 에너지 저장부의 배터리 관리부는 생성된 전기 에너지를 에너지 자립형 수전해 연료전지 워터 카트 시스템을 위한 동력으로 공급한다. 이러한 에너지 저장부는 BMS(Best management system) 및 ESS(Energy storage system)를 포함하고, 별도의 에너지 충전을 필요로 하지 않으며, 전력 공급 없이도 구동이 가능하도록 여분의 전기를 배터리에 저장한다. In
이상에서 설명된 장치는 하드웨어 구성요소, 소프트웨어 구성요소, 및/또는 하드웨어 구성요소 및 소프트웨어 구성요소의 조합으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 실시예들에서 설명된 장치 및 구성요소는, 예를 들어, 프로세서, 콘트롤러, ALU(arithmetic logic unit), 디지털 신호 프로세서(digital signal processor), 마이크로컴퓨터, FPA(field programmable array), PLU(programmable logic unit), 마이크로프로세서, 또는 명령(instruction)을 실행하고 응답할 수 있는 다른 어떠한 장치와 같이, 하나 이상의 범용 컴퓨터 또는 특수 목적 컴퓨터를 이용하여 구현될 수 있다. 처리 장치는 운영 체제(OS) 및 상기 운영 체제 상에서 수행되는 하나 이상의 소프트웨어 애플리케이션을 수행할 수 있다. 또한, 처리 장치는 소프트웨어의 실행에 응답하여, 데이터를 접근, 저장, 조작, 처리 및 생성할 수도 있다. 이해의 편의를 위하여, 처리 장치는 하나가 사용되는 것으로 설명된 경우도 있지만, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는, 처리 장치가 복수 개의 처리 요소(processing element) 및/또는 복수 유형의 처리 요소를 포함할 수 있음을 알 수 있다. 예를 들어, 처리 장치는 복수 개의 프로세서 또는 하나의 프로세서 및 하나의 콘트롤러를 포함할 수 있다. 또한, 병렬 프로세서(parallel processor)와 같은, 다른 처리 구성(processing configuration)도 가능하다.The device described above may be implemented as a hardware component, a software component, and/or a combination of the hardware component and the software component. For example, devices and components described in the embodiments may include, for example, a processor, a controller, an arithmetic logic unit (ALU), a digital signal processor, a microcomputer, a field programmable array (FPA), It may be implemented using one or more general purpose or special purpose computers, such as a programmable logic unit (PLU), microprocessor, or any other device capable of executing and responding to instructions. The processing device may execute an operating system (OS) and one or more software applications running on the operating system. The processing device may also access, store, manipulate, process, and generate data in response to execution of the software. For convenience of understanding, although one processing device is sometimes described as being used, one of ordinary skill in the art will recognize that the processing device includes a plurality of processing elements and/or a plurality of types of processing elements. It can be seen that can include For example, the processing device may include a plurality of processors or one processor and one controller. Other processing configurations are also possible, such as parallel processors.
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 장치에 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.Software may comprise a computer program, code, instructions, or a combination of one or more thereof, which configures a processing device to operate as desired or is independently or collectively processed You can command the device. The software and/or data may be any kind of machine, component, physical device, virtual equipment, computer storage medium or device, to be interpreted by or to provide instructions or data to the processing device. may be embodied in The software may be distributed over networked computer systems, and stored or executed in a distributed manner. Software and data may be stored in one or more computer-readable recording media.
실시예에 따른 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 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. The method according to the embodiment may be implemented in the form of program instructions that can be executed through various computer means and recorded in a computer-readable medium. The computer-readable medium may include program instructions, data files, data structures, etc. alone or in combination. The program instructions recorded on the medium may be specially designed and configured for the embodiment, or may be known and available to those skilled in the art of computer software. Examples of the computer-readable recording medium include magnetic media such as hard disks, floppy disks and magnetic tapes, optical media such as CD-ROMs and DVDs, and magnetic media such as floppy disks. - includes magneto-optical media, and hardware devices specially configured to store and execute program instructions, such as ROM, RAM, flash memory, and the like. Examples of program instructions include not only machine language codes such as those generated by a compiler, but also high-level language codes that can be executed by a computer using an interpreter or the like.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 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.As described above, although the embodiments have been described with reference to the limited embodiments and drawings, various modifications and variations are possible from the above description by those skilled in the art. For example, the described techniques are performed in an order different from the described method, and/or the described components of the system, structure, apparatus, circuit, etc. are combined or combined in a different form than the described method, or other components Or substituted or substituted by equivalents may achieve an appropriate result.
그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.Therefore, other implementations, other embodiments, and equivalents to the claims are also within the scope of the following claims.
Claims (6)
초기 수전해 처리에 필요한 전력 및 예비 전력으로 활용하기 위한 태양광 에너지를 태양광 패널을 통해 획득하고, 햇빛을 차단하는 차양;
공급된 용수에 대한 수전해 처리를 태양광 에너지를 이용하여 수행하고, 수전해 처리를 통해 생성된 수소가스를 흡착제를 이용한 정제 및 저장을 거쳐 에너지 생성부에 공급하는 수전해부;
공급된 수소가스를 이용한 연료전지를 이용하는 방식으로 전기 에너지를 생성하는 에너지 생성부; 및
생성된 전기 에너지를 에너지 자립형 수전해 연료전지 워터 카트 시스템을 위한 동력으로 공급하는 에너지 저장부
를 포함하고,
수전해부는,
여과 및 정수된 용수가 공급되어 태양광 에너지를 이용한 수소 전기 분해를 통해 청정 수소가스를 발생시키는 수전해 처리부;
수전해 처리를 통해 생성된 수소가스의 압력을 조절하고, 공급하는 가스 제어부;
발생된 수소가스를 흡착제를 이용한 수소 정제 과정을 통해 고순도의 청정 수소가스로 변환하는 수소 정제부; 및
정제된 수소가스를 저장하는 수소 저장부를 포함하고,
공급되는 용수는 여과 및 정수 처리된 순수한 물로 정제하여 수전해 처리부로 공급되며, 공급된 용수를 전기화학적으로 분해하여 수소와 산소를 발생시키는 수전해 처리부를 통해 부산물로 산소만을 배출하며, 생성된 수소가스를 흡착제를 이용하여 정제함으로써 순도를 증가 시키고,
상기 에너지 저장부는 배터리 및 배터리 관리부를 포함하여 구성되고,
별도의 에너지 충전을 필요로 하지 않고, 전력 공급 없이도 상기 에너지 자립형 수전해 연료전지 워터 카트 시스템의 구동이 가능하도록 여분의 전기를 상기 배터리에 저장하고,
상기 태양광 패널에 의해 생성된 태양광 에너지는 상기 초기 수전해 처리에 필요한 전력 및 상기 예비 전력으로서 사용되고,
상기 에너지 자립형 수전해 연료전지 워터 카트 시스템은,
사용자가 탑승하는 의자부; 및
상기 사용자에 의한 상기 에너지 자립형 수전해 연료전지 워터 카트 시스템의 방향 전환을 위한 핸들부
를 더 포함하고,
상기 차양은 상기 의자부에 탑승한 상기 사용자에 대한 햇빛을 차단하도록 구성되고, 상기 태양광 패널은 상기 차양의 상면에 마련되고,
상기 수전해 처리부, 상기 가스 제어부, 상기 수소 정제부 및 상기 수소 저장부는 상기 의자부의 하부에 마련되고,
상기 배터리 및 상기 배터리 관리부를 포함하는 상기 에너지 저장부는 상기 에너지 자립형 수전해 연료전지 워터 카트 시스템의 상기 핸들부 측인 전측에 마련되고,
상기 연료전지는 상기 의자부와 상기 전측 사이의 공간으로서 상기 에너지 자립형 수전해 연료전지 워터 카트 시스템의 전륜과 후륜 사이의 공간에 마련되는, 에너지 자립형 수전해 연료전지 워터 카트 시스템. In the energy-independent water electrolysis fuel cell water cart system,
An awning that obtains solar energy through a solar panel and blocks sunlight to be used as power and reserve power for the initial water electrolysis treatment;
a water electrolysis unit that performs water electrolysis on the supplied water using solar energy, and supplies hydrogen gas generated through the water electrolysis treatment to the energy generation unit through purification and storage using an adsorbent;
an energy generator for generating electric energy in a manner using a fuel cell using the supplied hydrogen gas; and
An energy storage unit that supplies the generated electric energy as power for an energy-independent water electrolysis fuel cell water cart system
including,
water dissection,
a water electrolysis treatment unit for generating clean hydrogen gas through hydrogen electrolysis using solar energy by supplying filtered and purified water;
a gas controller for controlling and supplying the pressure of hydrogen gas generated through water electrolysis;
a hydrogen purification unit that converts the generated hydrogen gas into high-purity clean hydrogen gas through a hydrogen purification process using an adsorbent; and
Includes a hydrogen storage unit for storing purified hydrogen gas,
The supplied water is purified with filtered and purified water and supplied to the water electrolysis treatment unit, and only oxygen is discharged as a by-product through the water electrolysis treatment unit that electrochemically decomposes the supplied water to generate hydrogen and oxygen The purity is increased by purifying the gas using an adsorbent,
The energy storage unit is configured to include a battery and a battery management unit,
Storing extra electricity in the battery to enable the energy-independent water electrolysis fuel cell water cart system to be driven without the need for separate energy charging and power supply,
The solar energy generated by the solar panel is used as the power required for the initial water electrolysis treatment and the reserve power,
The energy-independent water electrolysis fuel cell water cart system,
a chair on which the user rides; and
A handle part for changing the direction of the energy-independent water electrolysis fuel cell water cart system by the user
further comprising,
The awning is configured to block sunlight for the user riding on the chair unit, and the solar panel is provided on the upper surface of the awning,
The water electrolysis processing unit, the gas control unit, the hydrogen purification unit and the hydrogen storage unit are provided under the chair unit,
The energy storage unit including the battery and the battery management unit is provided on the front side of the handle unit side of the energy independent water electrolysis fuel cell water cart system,
and the fuel cell is provided in a space between the front wheel and the rear wheel of the energy independent water electrolytic fuel cell water cart system as a space between the chair part and the front side.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020190097337A KR102258979B1 (en) | 2019-08-09 | 2019-08-09 | Energy self-contained water cart using electrolyzer and hydrogen fuel cell |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
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