KR102443878B1 - 수소 발생 시스템 - Google Patents

수소 발생 시스템 Download PDF

Info

Publication number
KR102443878B1
KR102443878B1 KR1020200174360A KR20200174360A KR102443878B1 KR 102443878 B1 KR102443878 B1 KR 102443878B1 KR 1020200174360 A KR1020200174360 A KR 1020200174360A KR 20200174360 A KR20200174360 A KR 20200174360A KR 102443878 B1 KR102443878 B1 KR 102443878B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
reaction vessel
hydrogen
water
fuel
generating system
Prior art date
Application number
KR1020200174360A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20220084670A (ko
Inventor
손병락
Original Assignee
재단법인대구경북과학기술원
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 재단법인대구경북과학기술원 filed Critical 재단법인대구경북과학기술원
Priority to KR1020200174360A priority Critical patent/KR102443878B1/ko
Priority to PCT/KR2021/013437 priority patent/WO2022131499A1/ko
Publication of KR20220084670A publication Critical patent/KR20220084670A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102443878B1 publication Critical patent/KR102443878B1/ko

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B3/00—Hydrogen; Gaseous mixtures containing hydrogen; Separation of hydrogen from mixtures containing it; Purification of hydrogen
    • C01B3/02—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen
    • C01B3/06—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of inorganic compounds containing electro-positively bound hydrogen, e.g. water, acids, bases, ammonia, with inorganic reducing agents
    • C01B3/065—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of inorganic compounds containing electro-positively bound hydrogen, e.g. water, acids, bases, ammonia, with inorganic reducing agents from a hydride
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B3/00—Hydrogen; Gaseous mixtures containing hydrogen; Separation of hydrogen from mixtures containing it; Purification of hydrogen
    • C01B3/02—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen
    • C01B3/06—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of inorganic compounds containing electro-positively bound hydrogen, e.g. water, acids, bases, ammonia, with inorganic reducing agents
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B3/00—Hydrogen; Gaseous mixtures containing hydrogen; Separation of hydrogen from mixtures containing it; Purification of hydrogen
    • C01B3/50—Separation of hydrogen or hydrogen containing gases from gaseous mixtures, e.g. purification
    • C01B3/56—Separation of hydrogen or hydrogen containing gases from gaseous mixtures, e.g. purification by contacting with solids; Regeneration of used solids
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/04—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas containing a purification step for the hydrogen or the synthesis gas
    • C01B2203/042—Purification by adsorption on solids
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/04—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas containing a purification step for the hydrogen or the synthesis gas
    • C01B2203/0465—Composition of the impurity
    • C01B2203/0495—Composition of the impurity the impurity being water

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Fuel Cell (AREA)

Abstract

본 발명은 수소 발생 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 별도의 제어부 없이 발생되는 수소 양을 정량화 할 수 있는 수소 발생 시스템에 관한 것이다. 본 발명은 반응용기에 투입되는 연료를 연료 팩의 형태로 보관하고, 연료가 보관되는 팩의 재질을 수용성 물질로 채택함으로써 연료의 보관이 용이하며 투입되는 연료량을 정량화 하여 별도의 제어장치 및 전원장치 없이 용이하게 조절 할 수 있으며, 연료의 보관에 있어 안전성 및 휴대성을 높일 수 있다. 최종적으로, 물의 양과 연료량이 용이하게 조절될 수 있고, 수소 발생량(L/min)과 수소 발생 시간(time)이 조절 및 예측될 수 있다.

Description

수소 발생 시스템{Hydrogen generating system}
본 발명은 수소 발생 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 별도의 제어부 없이 발생되는 수소 양을 정량화 할 수 있는 수소 발생 시스템에 관한 것이다.
종래에 NaBH4 등과 같은 수소화물을 연료로 사용하는 연료전지 시스템이 제안되어 널리 사용되고 있다. 수소화물을 연료로 사용하는 경우 부피 대비 수소저장 효율이 높으며, 수소의 채집 및 분리가 용이한 장점이 있다. 수소화물을 연료로 사용하는 연료전지 시스템은 수소화물 용액을 애노드 전극으로 공급하는 방식으로 구현되거나, 소정의 분리 과정을 통해 수소화물에서 분리된 수소 가스를 PEMFC 스택 등의 애노드 전극으로 공급하는 방식으로 구현될 수 있다.
수소화물(Hydrid)은 물과 반응하여 수소와 고열을 발생시키는 성질을 가지는 화합물이며, 예를 들어, 수소화물은 나트륨 붕소 수소화물(NaBH4), 리튬 붕소 수소화물(LiBH4), 리튬 수소화물(LiH), 나트륨 수소화물(NaH) 등이 있다. 수소화물 수용액은 일정한 조건하에서 반응하여 수소와 산화물을 생성하고, 이때 열이 발생하게 된다.
수소화물을 연료로 사용하는 연료전지 시스템의 경우 수소화물의 공급 방식 및 수소 분리 방식에 대하여 다양한 구현이 가능하다. 그러나, 수소화물 용액을 연료로 사용하는 시스템의 경우에는 용액으로 만들기 위한 물의 부피 때문에 전체 시스템의 부피가 증가되는 문제점이 있으며, 수소화물 분말을 연료로 사용하는 시스템의 경우에는 용이하고 정확한 수소 발생량 제어를 위해 수소화물 분말과 촉매의 반응시간을 단축시켜야 되는 개선 요청사항이 존재한다.
즉, 수소화물 연료로서 분말형태로 공급받아 소정의 촉매 용액과 반응시켜 분리된 수소를 연료전지 스택으로 공급하는 방식의 연료전지 시스템의 경우, 수소화물 분말의 공급량을 용이하게 조절할 수 있으며 반응 잔여물 처리가 용이한 유체 처리 구조의 도입이 필요했다.
이에, 대한민국 등록특허 10-1008427 "연료전지 시스템"(이하 종래기술)이 제안된 바 있다. 종래기술은 도 1에 도시된 바와 같이 모터와 모터 축에 연결된 스크류를 포함하여 수소화물의 공급량을 조절하는 기술로써, 수소화물과 촉매 용액을 반응시키기 위한 기계적인 장치가 복잡하고, 수소를 생산하는 NaBH4 분말을 수소 분리 챔버에 이송시키기 위해 모터가 사용되므로 외부의 전원공급이 필요하다는 제약이 있었다. 또한, 촉매 용액이 잔여물의 영향으로 인해서 성능이 저하될 경우 촉매 용액을 교체해야하였고, NaBH4 분말이 오래 방치된 경우, 공기 중의 수분을 흡수하여 분말 형태에서 덩어리 형태로 변경될 가능성이 높아 연료의 보관이 어렵다는 문제점이 있었다.
대한민국 등록특허 10-1008427 "연료전지 시스템"
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서 본 발명의 목적은, 반응용기에 투입되는 연료를 연료 팩의 형태로 보관하고, 연료가 보관되는 팩의 재질을 수용성 물질로 채택함으로써 연료의 보관이 용이하며 투입되는 연료량을 별도의 제어장치 및 전원장치 없이 용이하게 조절 할 수 있으며, 연료의 보관에 있어 안전성 및 휴대성을 높인 수소 발생 시스템을 제공함에 있다.
또한, 연료를 연료팩 형태로 보관함으로써 투입되는 연료량이 정량화 될 수 있고, 이에 따라 수소 발생량(L/min)과 발생시간(time)을 사용자의 임의로 용이하게 조정할 수 있는 수소 발생 시스템을 제공함에 있다.
또한, 연료팩을 거치할 수 있는 수단을 반응용기의 내부에 포함함으로써 투입된 연료팩이 반응용기의 최하면 으로부터 일정간격 이격되어 위치되고, 이에 따라 연료팩 내부의 연료가 물과 빠르게 반응하도록 하여 수소 생산의 효율을 높인 수소 발생 시스템을 제공함에 있다.
또한, 수소가 투입되는 반응용기 내부의 수위가 일정 이상일 경우 물 주입로의 입구가 자동으로 폐쇄되도록 하는 장치를 포함함으로써 반응용기 내부의 수위를 일정 수준으로 유지하고, 수소 발생량 및 수소 발생 시간을 사용자가 조절할 수 있는 효과가 있다.
또한, 생산된 수소를 정압기로 포집하고, 수소를 포집할 시, 필터를 통과하여 포집되도록 함으로써 수분 또는 그 외의 이물질이 포집되는 것을 방지하여 수소 생산의 효율을 높인 수소 발생 시스템을 제공함에 있다.
또한, 반응용기 내부에 거름망을 포함하고, 거름망으로 걸러진 부분은 분리되도록 설계함으로써 수소 생산 시 발생하는 이물질을 용이하게 제거할 수 있는 수소 발생 시스템을 제공함에 있다.
본 발명의 수소 발생 시스템은 내부공간에 물이 소정 높이로 채워지고, 일면이 용기뚜껑과 결합되어 밀폐되는 반응용기, 물과 접촉시 수소를 발생시키는 연료를 진공포장하며 수용성 재질로 이루어지는 포장부를 포함하는 연료팩을 포함하며, 상기 연료팩이 상기 반응용기에 투입된 경우, 상기 포장부는 상기 반응용기 내부의 물과 반응하여 분해되고, 상기 연료는 물과 접촉하여 수소를 발생시키는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 반응용기는, 상기 용기뚜껑의 표면 또는 상기 반응용기의 일면 중 적어도 하나에 하나 이상의 연료팩 주입구를 더 포함하고, 상기 연료팩 주입구는 일단에 밀폐수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 용기뚜껑의 표면 또는 상기 반응용기의 일면 중 적어도 하나에 하나 이상의 물 주입로를 더 포함하고, 상기 물 주입로는 일단이 반응용기의 외부에 위치하고, 타단이 상기 반응용기 내부에 위치하는 파이프를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 파이프의 타단은 미리 내정된 상기 반응용기에 채워지는 물의 상한 높이에 위치하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 물 주입로는, 상기 물 주입로 타단에 구비되고, 상기 물 주입로의 내부에 일단이 내삽되며, 상하운동하는 피스톤 바와, 상기 피스톤 바의 타단에 결합되고, 상기 파이프의 단면적보다 일면의 면적이 더 큰 마개를 포함하고, 상기 피스톤 바는 상기 반응용기 내부의 물이 미리 내정된 물의 상한 높이 이상으로 채워질 경우, 상기 파이프의 내부로 압입되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 반응용기는, 내부 공간에 상기 연료팩의 위치를 고정시키는 연료 거치수단을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 연료 거치수단은, 상기 반응용기의 하면에 위치하되, 상기 반응용기의 하면으로부터 일정 간격 이격된 위치에 설치되는 거름망인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 반응용기의 최하단부에 이물질 포집부가 더 포함되고, 상기 이물질 포집부는 상기 반응용기와 탈착식으로 결합하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 용기뚜껑의 표면 또는 상기 반응용기의 일면 중 적어도 하나에 하나 이상의 수소 포집로를 더 포함하고, 상기 수소 포집로는 일단이 정압기와 연결되고, 타단이 상기 반응용기의 내부 공간에 위치하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 수소 포집로는, 타단이 미리 내정된 상기 반응용기에 채워지는 물의 상한 높이 보다 상측에 위치하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 수소 포집로는, 타단에 수분이 흡착되는 흡착부를 포함하는 필터를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 구성에 의한 본 발명의 수소 발생 시스템은 반응용기에 투입되는 연료를 연료 팩의 형태로 보관하고, 연료가 보관되는 팩의 재질을 수용성 물질로 채택함으로써 연료의 보관이 용이하며 투입되는 연료량을 별도의 제어장치 및 전원장치 없이 용이하게 조절 할 수 있으며, 연료의 보관에 있어 안전성 및 휴대성을 높일 수 있는 효과가 있다.
또한, 연료팩을 거치할 수 있는 수단을 반응용기의 내부에 포함함으로써 투입된 연료팩이 반응용기의 최하면 으로부터 일정간격 이격되어 위치되고, 이에 따라 연료팩 내부의 연료가 물과 빠르게 반응하도록 하여 수소 생산의 효율을 높일 수 있는 효과가 있다.
또한, 연료를 연료팩 형태로 보관함으로써 투입되는 연료량이 정량화 될 수 있고, 이에 따라 수소 발생량(L/min)과 발생시간(time)을 사용자의 임의로 용이하게 조정할 수 있다는 효과가 있다.
또한, 수소가 투입되는 반응용기 내부의 수위가 일정 이상일 경우 물 주입로의 입구가 자동으로 폐쇄되도록 하는 장치를 포함함으로써 반응용기 내부의 수위를 일정 수준으로 유지하고, 수소 발생량 및 수소 발생 시간을 사용자가 조절할 수 있는 효과가 있다.
또한, 생산된 수소를 정압기로 포집하고, 수소를 포집할 시, 필터를 통과하여 포집되도록 함으로써 수분 또는 그 외의 이물질이 포집되는 것을 방지하여 수소 생산의 효율을 높일 수 있는 효과가 있다.
또한, 반응용기 내부에 거름망을 포함하고, 거름망으로 걸러진 부분은 분리되도록 설계함으로써 수소 생산 시 발생하는 이물질을 용이하게 제거할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 종래기술의 구성을 설명하는 도면이다.
도 2는 본 발명의 수소 발생 시스템의 전체 사시도이다.
도 3은 본 발명의 연료 투입구를 도시한 부분 사시도이다.
도 4는 본 발명의 연료 거치수단의 일 실시 예를 도시한 부분사시도이다.
도 5는 본 발명의 물 주입로를 도시한 부분 사시도이다.
도 6은 본 발명의 물 주입로의 구동을 도시한 개념도이다.
도 7은 본 발명의 수소 포집로의 구동을 도시한 개념도이다.
이하, 본 발명의 기술적 사상을 첨부된 도면을 사용하여 더욱 구체적으로 설명한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
이하로, 도 2를 참조하여 본 발명의 수소 발생 시스템(1000)의 기본 구성에 대해 설명한다.
본 발명의 수소 발생 시스템(1000)은 반응용기(100)와 반응용기(100)에 투입되는 연료팩(200)을 포함할 수 있다. 반응용기(100)는 내부공간(120)을 포함할 수 있고, 내부공간(120)에 물이 소정 높이로 채워질 수 있다. 또한, 일면이 개방될 수 있고, 개방된 일면은 용기뚜껑(110)과 결합되어 밀폐될 수 있다. 내부공간(120)이 포함됨으로써 연료팩(200)이 투입될 수 있고, 연료팩(200)은 내부공간(120)에 채워진 물과 반응하여 수소를 발생시킬 수 있다. 이 때, 반응용기(100)의 일면이 용기뚜껑(110)과 결합함으로써 내부공간(120)이 외부와 차단될 수 있고, 발생된 수소가 반응용기(100) 외부로 확산되지 않도록 할 수 있다.
연료팩(200)은 물과 접촉시 수소를 발생시키는 연료(210)와, 연료(210)가 내삽되어 연료(210)를 진공포장하며 수용성 재질로 이루어지는 포장부(220)를 포함할 수 있다. 연료(210)는 수소화물일 수 있고, 나트륨 붕소 수소화물(NaBH4), 리튬 붕소 수소화물(LiBH4), 리튬 수소화물(LiH), 나트륨 수소화물(NaH) 등일 수 있다. 포장부(220)는 수용성 재질로 이루어질 수 있고, 별도의 외력 없이 물에 잠기는 것만으로 소정 시간 내에 용해되는 성질을 가질 수 있다. 이 때 소정 시간은 사용자의 편의에 따라 달라질 수 있고, 이에 따라 포장부(220)의 구성물질이 결정될 수 있다. 상기 구성에 따라 연료팩(200)이 반응용기(100)에 투입되었을 시, 포장부(220)는 반응용기(100) 내부의 물과 반응하여 용해되고, 연료(210)는 내부공간(120)의 물과 접촉되어 수소를 발생시킬 수 있다.
또한, 포장부(220)의 내부는 밀폐될 수 있고, 진공 포장될 수 있다. 포장부(220)는 일단이 개방된 주머니 형태일 수 있고, 개방된 면은 접착제로 결합될 수 있고 열이 가해져 결합될 수 있다. 이에 따라 연료(210)의 외부 공기 및 수분과의 접촉을 최소화 할 수 있어 보관을 용이하게 할 수 있고, 연료(210)의 보관에 있어 안전성 및 휴대성을 높일 수 있는 효과가 있다.
연료(210)는 일정한 양으로 포장부(220)의 내부에 보관될 수 있고, 이에 따라 사용자는 연료팩(200)의 단위로 연료(210)량을 용이하게 결정 및 분배할 수 있으며, 별도의 제어장치 및 전원장치 없이 용이하게 조절 할 수 있다.
이에 따라, 사용자는 연료(210)를 투입할 시, 별도의 저울 없이 연료량(210)을 조절할 수 있고, 최종적으로 수소 발생량(L/min)과 수소 발생 시간(time)을 조절 및 예측할 수 있다.
이하로, 도 3 내지 4를 참조하여 반응용기(100)에 결합되는 부가 구성에 대해 설명한다.
도 3에 도시된 바와 같이, 반응용기(100)는 연료팩 주입구(111)를 더 포함할 수 있다. 연료팩 주입구(111)는 연료팩(200)이 용이하게 투입될 수 있도록 연료팩(200)보다 더 크게 형성될 수 있다. 연료팩 주입구(111)는 용기뚜껑(110)의 표면 또는 반응용기(100)의 일면 중 적어도 하나에 설치될 수 있고, 용도에 따라 하나 이상 설치될 수 있다. 이 때, 반응용기(100)의 일면에 연료팩 주입구(111)가 형성될 시, 반응용기(100)에 채워지는 물의 상한 높이보다 상측에 형성되는 것이 바람직하다. 이는 반응용기(100)에 물이 채워질 시 연료팩 주입구(111)를 통해 물이 배수되지 않도록 할 수 있다.
또한, 연료팩 주입구(111)는 일단에 밀폐수단을 포함할 수 있다. 밀폐수단은 연료팩 주입구(111)의 일단에 결합되어 연료팩 주입구(111)를 개폐할 수 있고, 경첩을 포함하여 연료팩 주입구(111)를 개폐할 수 있는 구조일 수 있다. 또는 연료팩 주입구(111)는 슬라이드를 포함하여 연료팩 주입구(111)를 개폐할 수 있다. 이에 따라 연료팩(200)을 주입한 이후 반응용기(100) 내부에서 화학반응이 일어날 시 수소가 연료팩 주입구(111)를 통해 외부로 확산되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 반응용기(100)는, 내부공간(120)에 연료팩(200)의 위치를 고정시키는 연료 거치수단(400)을 더 포함할 수 있다. 연료 거치수단(400)은 도 4에 도시된 바와 같이 거름망(410)일 수 있고, 거름망(410)은 반응용기(100)의 하면에 위치하되, 반응용기(100)의 하면으로부터 일정 간격 이격된 위치에 설치될 수 있다. 거름망(410)은 일정한 기울기를 갖도록 설치될 수 있고 반응용기(100)의 하면과 평행하게 설치될 수 있다. 이 때, 반응용기(100)의 최하단부에 이물질 포집부(미도시)가 더 포함될 수 있다. 이물질 포집부(미도시)는 반응용기(100)와 탈착식으로 결합될 수 있다. 연료 거치수단(400)이 포함됨으로써, 연료팩(200)과 반응용기(100) 내부의 물 사이의 반응면적을 최대한으로 높일 수 있다. 또한, 거름망(410)과 이물질 포집부(미도시)가 포함됨으로써 연료팩(200)과 반응용기(100) 내부의 물 사이의 반응면적을 최대한으로 높이는 것 뿐 아니라, 포장부(220)의 용해 시 발생하는 이물질 또는 그 외의 외부 유입 이물질 등을 걸러 포집할 수 있다.
또한, 반응용기(100)는, 하단부에 배수로를 더 포함할 수 있다. 배수로는 반응용기(100) 내부의 수압이 일정 이상일 경우 개방되는 구조일 수 있다. 배수로가 포함됨으로써, 반응용기(100) 내부에 물이 과투입 되었을 시 자동으로 물을 배수할 수 있고, 사용이 완료된 후 이물질 포집이 용이하도록 할 수 있다.
이하로, 도 5 내지 6을 참조하여 본 발명의 물 주입로(300)에 대해 설명한다.
도 5에 도시된 바와 같이,본 발명의 수소 발생 시스템(1000)은 용기뚜껑(110)의 표면 또는 반응용기(100)의 일면 중 적어도 하나에 하나 이상의 물 주입로(300)를 더 포함할 수 있다. 물 주입로(300)는 일단이 반응용기(100)의 외부에 위치하고, 타단이 반응용기(100) 내부에 위치하는 파이프(310)를 포함할 수 있다. 물 주입로(300)의 일단은 물이 저장된 탱크와 연결될 수 있다. 또한, 물 주입로(300)는 펌프와 연결되어 외부의 물이 반응용기(100)의 내부공간(120)으로 주입되도록 할 수 있다.
이 때, 물 주입로(300)는 피스톤 바(320)와 마개(330)를 포함할 수 있다. 피스톤 바(320)는 물 주입로(300) 타단에 구비되고, 물 주입로(300)의 타단부의 내측에 일단이 내삽되며, 상하운동할 수 있다. 이 때 피스톤 바(320)의 일단 및 파이프(310)의 타단에는 턱이 형성되어 피스톤 바(320)가 파이프(310)로부터 분리되지 않도록 할 수 있다. 마개(330)는 피스톤 바(320)의 타단에 결합되고, 파이프(310)의 단면적보다 일면의 면적이 더 클 수 있다.
이에 따라 피스톤 바(320)는 도 6의(a)에 도시된 바와 같이, 반응용기(100) 내부의 물이 미리 내정된 물의 상한 높이 이상으로 채워질 경우, 외부 압력에 의해 파이프(310)의 내부로 압입되고, 마개(330)가 파이프(310)의 타단부에 걸리며 파이프(310)를 폐쇄하고 물이 과투입 되지 않도록 할 수 있다. 또한, 반응용기(100) 내부의 물이 미리 내정된 물의 상한 높이 이하인 경우, 도 6의(b)에 도시된 바와 같이 일부분이 파이프(310)의 외부로 이동하여 마개(330)가 파이프(310)의 타단면과 분리되도록 함으로써 파이프(310)를 개방하고 물이 반응용기(100)의 내부공간(120)으로 투입되도록 할 수 있다.
이 때, 파이프(310)의 타단이 미리 내정된 반응용기(100)에 채워지는 물의 상한 높이에 위치함으로써 반응용기(100)의 내부에 물이 상한선 이상으로 채워지지 않도록 자동으로 조절될 수 있다. 수위의 상한선은 사용자의 필요에 따라 조절 가능하며, 이에 따라 파이프(310)의 타단 위치는 사용자에 의해 임의로 조절될 수 있다.
다만, 특수한 상황으로 물이 상한선 이상으로 채워질 경우, 상술한 바와 같이 배수로가 개방됨으로써 물이 자동으로 배수될 수 있어 반응용기(100) 내부의 물은 일정한 높이를 유지할 수 있다.
이에 따라, 사용자는 반응용기(100) 내부의 물의 양을 일정하게 유지 및 조정할 수 있고, 최종적으로 수소 발생량(L/min)과 수소 발생 시간(time)을 조절 및 예측할 수 있다.
이하로, 도 7을 참조하여 수소 포집로(500)에 대해 설명한다.
도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명의 수소 발생 시스템(1000)은 용기뚜껑(110)의 표면 또는 반응용기(100)의 일면 중 적어도 하나에 하나 이상의 수소 포집로(500)를 더 포함할 수 있다. 수소 포집로(500)는 일단이 정압기(600)와 연결되고, 타단이 반응용기(100)의 내부공간(120)에 위치할 수 있다. 이 때, 수소 포집로(500)의 타단은 미리 내정된 반응용기(100)에 채워지는 물의 상한 높이 보다 상측에 위치할 수 있고, 수소 포집로(500)는 반응용기(100) 내부의 물과 접촉하지 않도록 설치되는 것이 바람직하다. 수소 포집로(500)의 타단은 반응용기(100)에 채워지는 물의 상한 높이보다 a 만큼 이격되어 있을 수 있고, a는 생활 속에서 통상적으로 발생하는 진동 등에 의해 물방울이 튀는 높이보다 더 큰 값일 수 있다.
이에 따라 수소 포집로(500)는 연료(210)와 물의 반응으로 발생한 반응용기(100) 내부 공기 중의 수소 분자를 용이하게 포집할 수 있고, 정압기(600)를 이용하여 포집하고자 하는 수소 양을 조정할 수 있다.
또한, 수소 포집로(500)는 타단에 수분이 흡착되는 흡착부를 포함하는 필터(510)를 포함할 수 있다. 필터(510)는 공기 중의 수분 뿐 아니라 공기 중에 부유하는 기타 이물질 등을 흡착 및 여과하여 순수한 수소 분자만을 포집할 수 있다.
1000 : 수소 발생 시스템
100 : 반응용기
110 : 용기뚜껑
111 : 연료팩 주입구
120 : 내부공간
200 : 연료팩
210 : 연료 220 : 포장부
300 : 물 주입로
310 : 파이프 320 : 피스톤 바
330 : 마개
400 : 연료 거치수단
410 : 거름망
500 : 수소 포집로
510 : 필터
600 : 정압기

Claims (11)

  1. 내부공간에 물이 소정 높이로 채워지고, 일면이 용기뚜껑과 결합되어 밀폐되는 반응용기;
    물과 접촉시 수소를 발생시키는 연료를 진공포장하며 수용성 재질로 이루어지는 포장부를 포함하는 연료팩;을 포함하며,
    상기 연료팩이 상기 반응용기에 투입된 경우, 상기 포장부는 상기 반응용기 내부의 물과 반응하여 분해되고, 상기 연료는 물과 접촉하여 수소를 발생시키며,
    상기 용기뚜껑의 표면 또는 상기 반응용기의 일면 중 적어도 하나에 하나 이상의 물 주입로를 더 포함하고,
    상기 물 주입로는 일단이 반응용기의 외부에 위치하고, 타단이 상기 반응용기 내부에 위치하는 파이프를 포함하며,
    상기 파이프의 타단은 미리 내정된 상기 반응용기에 채워지는 물의 상한 높이에 위치하고,
    상기 물 주입로는,
    상기 물 주입로 타단에 구비되고, 상기 물 주입로의 내부에 일단이 내삽되며, 상하운동하는 피스톤 바와,
    상기 피스톤 바의 타단에 결합되고, 상기 파이프의 단면적보다 일면의 면적이 더 큰 마개를 포함하며,
    상기 피스톤 바는 상기 반응용기 내부의 물이 미리 내정된 물의 상한 높이 이상으로 채워질 경우, 상기 파이프의 내부로 압입되는 것을 특징으로 하는 수소 발생 시스템.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 반응용기는,
    상기 용기뚜껑의 표면 또는 상기 반응용기의 일면 중 적어도 하나에 하나 이상의 연료팩 주입구를 더 포함하고,
    상기 연료팩 주입구는 일단에 밀폐수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 수소 발생 시스템.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 반응용기는,
    내부 공간에 상기 연료팩의 위치를 고정시키는 연료 거치수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수소 발생 시스템.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 연료 거치수단은,
    상기 반응용기의 하면에 위치하되, 상기 반응용기의 하면으로부터 일정 간격 이격된 위치에 설치되는 거름망인 것을 특징으로 하는 수소 발생 시스템.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 반응용기의 최하단부에 이물질 포집부가 더 포함되고,
    상기 이물질 포집부는 상기 반응용기와 탈착식으로 결합하는 것을 특징으로 하는 수소 발생 시스템.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 용기뚜껑의 표면 또는 상기 반응용기의 일면 중 적어도 하나에 하나 이상의 수소 포집로를 더 포함하고,
    상기 수소 포집로는 일단이 정압기와 연결되고, 타단이 상기 반응용기의 내부 공간에 위치하는 것을 특징으로 하는 수소 발생 시스템.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 수소 포집로는,
    타단이 미리 내정된 상기 반응용기에 채워지는 물의 상한 높이 보다 상측에 위치하는 것을 특징으로 하는 수소 발생 시스템.
  11. 제 9항에 있어서,
    상기 수소 포집로는,
    타단에 수분이 흡착되는 흡착부를 포함하는 필터를 포함하는 것을 특징으로 하는 수소 발생 시스템.
KR1020200174360A 2020-12-14 2020-12-14 수소 발생 시스템 KR102443878B1 (ko)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020200174360A KR102443878B1 (ko) 2020-12-14 2020-12-14 수소 발생 시스템
PCT/KR2021/013437 WO2022131499A1 (ko) 2020-12-14 2021-09-30 수소 발생 시스템

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020200174360A KR102443878B1 (ko) 2020-12-14 2020-12-14 수소 발생 시스템

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20220084670A KR20220084670A (ko) 2022-06-21
KR102443878B1 true KR102443878B1 (ko) 2022-09-16

Family

ID=82057807

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020200174360A KR102443878B1 (ko) 2020-12-14 2020-12-14 수소 발생 시스템

Country Status (2)

Country Link
KR (1) KR102443878B1 (ko)
WO (1) WO2022131499A1 (ko)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101102750B1 (ko) 2006-03-28 2012-01-05 미츠비시 쥬고교 가부시키가이샤 수소 생성 물질의 제조 방법
JP2017108663A (ja) 2015-12-15 2017-06-22 積水化学工業株式会社 用水管理システム及び用水管理サーバ
JP2019187588A (ja) * 2018-04-20 2019-10-31 永井 陽子 携帯用水素ガス吸引システム

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4199966B2 (ja) * 2002-02-22 2008-12-24 岩谷産業株式会社 水素発生方法及び水素発生装置
US7803349B1 (en) * 2005-06-08 2010-09-28 University Of Central Florida Research Foundation, Inc. Method and apparatus for hydrogen production from water
KR100826409B1 (ko) * 2007-01-15 2008-05-02 삼성전기주식회사 수소발생장치
KR101008427B1 (ko) 2007-10-30 2011-01-14 삼성에스디아이 주식회사 연료전지 시스템
KR101023411B1 (ko) * 2010-06-18 2011-03-25 주식회사 미트 수소 발생 장치
KR20170036987A (ko) * 2015-09-25 2017-04-04 김동환 수소생성카트리지유니트 및 포터블 수소발전기
JP6824509B2 (ja) * 2015-12-10 2021-02-03 国立大学法人京都大学 水素発生装置および発電装置
JP6879485B2 (ja) * 2017-12-14 2021-06-02 株式会社アテック 水素化カルシウムまたは金属カルシウム、水素化アルミニウムまたは金属アルミニウムを発生源とする携帯型水素発生器

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101102750B1 (ko) 2006-03-28 2012-01-05 미츠비시 쥬고교 가부시키가이샤 수소 생성 물질의 제조 방법
JP2017108663A (ja) 2015-12-15 2017-06-22 積水化学工業株式会社 用水管理システム及び用水管理サーバ
JP2019187588A (ja) * 2018-04-20 2019-10-31 永井 陽子 携帯用水素ガス吸引システム

Also Published As

Publication number Publication date
WO2022131499A1 (ko) 2022-06-23
KR20220084670A (ko) 2022-06-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3635938B2 (ja) 燃料電池装置
RU2008115151A (ru) Топливный баллончик для топливных элементов
CN102261293B (zh) 蒸发燃料处理装置
KR102243868B1 (ko) 가스를 발생시키기 위한 장치
US9786900B2 (en) Method for producing a battery filled with a liquid electrolyte, filling vessel therefor, machine and battery
KR102443878B1 (ko) 수소 발생 시스템
US8263271B2 (en) Fuel cell system
CN216187986U (zh) 一种多功能储液装置
JP2020077569A (ja) 燃料電池システム
CN113193238B (zh) 真空电池化成系统及其使用方法
KR101907062B1 (ko) 브레이크액 교환 장치
JP5000865B2 (ja) 燃料電池発電システム及びその保守方法
RU2474722C1 (ru) Адсорбер системы улавливания паров топлива
JP6879854B2 (ja) 廃棄物回収容器並びに廃棄物回収装置及び方法、廃棄物回収容器の製造方法
KR101067920B1 (ko) 부산물 저장 챔버를 장착한 일체형 화학수소화물 수소 발생 장치
KR20120094022A (ko) 정수기
KR101315034B1 (ko) 밸브정렬을 향상시킨 가정용 연료전지 발전시스템의 기액분리 및 자동 드레인 장치
KR100337852B1 (ko) 증류수 제조기
CN212348664U (zh) 一种改进型启普发生器
CN220110663U (zh) 一种燃烧器所用的伴生气过滤与储供气系统
CN107777665B (zh) 一种废酸液回收装置
CN117072865B (zh) 一种煤层气开采用的气体存储装置
CN213834750U (zh) 一种中水回用装置
CN215305041U (zh) 咖啡机用净水滤芯及安装有该净水滤芯的咖啡机
CN209260221U (zh) 一种自清洁型小流量氢气发生器

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant