KR102525952B1 - An Operating System for Hydrogen Fuel Cell and Operating Method Using the Same - Google Patents

An Operating System for Hydrogen Fuel Cell and Operating Method Using the Same Download PDF

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Abstract

본 발명은 수소 연료전지 운전시스템 및 이를 이용한 운전방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 공기가 입출되는 스택의 양측에 냉각을 위한 공기를 각각 반대 방향으로 순환시키는 제1,2냉각부가 형성되도록 하고, 스택에서의 물 발생 또는 온도에 따라 제1,2냉각부의 작동을 전환하여 공기 입출구의 변경이 이루어지도록 함으로써, 대기 온도에 상관없이 Flooding 현상을 억제하고 전극의 손상을 방지하며 연료전지의 성능을 향상시킬 수 있도록 하는 수소 연료전지 운전시스템 및 이를 이용한 운전방법에 관한 것이다. The present invention relates to a hydrogen fuel cell operating system and an operating method using the same, and more particularly, first and second cooling units circulating air for cooling in opposite directions are formed on both sides of a stack through which air enters and exits, By switching the operation of the first and second cooling units according to the water generation or temperature in the stack so that the air inlet and outlet are changed, flooding is suppressed regardless of the air temperature, electrode damage is prevented, and fuel cell performance is improved. It relates to a hydrogen fuel cell operating system and an operating method using the same.

Description

수소 연료전지 운전시스템 및 이를 이용한 운전방법{An Operating System for Hydrogen Fuel Cell and Operating Method Using the Same}Hydrogen fuel cell operating system and operating method using the same {An Operating System for Hydrogen Fuel Cell and Operating Method Using the Same}

본 발명은 수소 연료전지 운전시스템 및 이를 이용한 운전방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 공기가 입출되는 스택의 양측에 냉각을 위한 공기를 각각 반대 방향으로 순환시키는 제1,2냉각부가 형성되도록 하고, 스택에서의 물 발생 또는 온도에 따라 제1,2냉각부의 작동을 전환하여 공기 입출구의 변경이 이루어지도록 함으로써, 대기 온도에 상관없이 Flooding 현상을 억제하고 전극의 손상을 방지하며 연료전지의 성능을 향상시킬 수 있도록 하는 수소 연료전지 운전시스템 및 이를 이용한 운전방법에 관한 것이다. The present invention relates to a hydrogen fuel cell operating system and an operating method using the same, and more particularly, first and second cooling units circulating air for cooling in opposite directions are formed on both sides of a stack through which air enters and exits, By switching the operation of the first and second cooling units according to the water generation or temperature in the stack so that the air inlet and outlet are changed, flooding is suppressed regardless of the air temperature, electrode damage is prevented, and fuel cell performance is improved. It relates to a hydrogen fuel cell operating system and an operating method using the same.

연료전지는 연료가 가지고 있는 화학에너지를 전기화학적으로 반응시켜 전기에너지로 변환시키는 에너지 변환장치로서, 산업용, 가정용 및 차량용 전력을 공급할 뿐만 아니라 소형의 전기/전자제품, 휴대기기의 전력을 공급하는데에도 이용될 수 있다. A fuel cell is an energy conversion device that electrochemically reacts chemical energy in fuel and converts it into electrical energy. can be used

연료전지는 여러 종류가 존재하나 높은 전력 밀도를 갖는 고분자 전해질막 연료전지(PEMFC, Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cell)이 주로 사용되고 있으며, 가장 안쪽에 막전극접합체(MEA, Membrane Electrode Assembly)가 위치하고, 막전극접합체에는 수소이온을 이동시켜 줄 수 있는 고체 고분자 전해질막과, 전해질막 양면에 수소와 산소가 반응할 수 있도록 촉매가 도포된 전극층인 캐소드(Cathode) 및 애노드(Anode)로 구성된다. There are many types of fuel cells, but PEMFC (Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cell) with high power density is mainly used. The assembly is composed of a solid polymer electrolyte membrane capable of transporting hydrogen ions, and a cathode and anode, which are electrode layers coated with catalysts to allow hydrogen and oxygen to react on both sides of the electrolyte membrane.

또한, 연료전지는 냉각방식에 따라 수냉식 연료전지와 공냉식 연료전지로 구분될 수 있으며, 드론 등과 같이 연료전지의 초경량화가 필요한 경우에는 아래 특허문헌과 같이 구조가 단순하고 가벼운 공냉식 연료전지가 사용되고 있다. In addition, fuel cells can be divided into water-cooled fuel cells and air-cooled fuel cells according to the cooling method, and when ultra-lightweight fuel cells are required, such as drones, air-cooled fuel cells having a simple structure and light weight are used.

종래 공냉식 연료전지의 경우 도 1에서 보는 바와 같이 일측에 냉각팬(200)을 형성하여 스택(100)의 공기 순환이 이루어지도록 하였으나, 이러한 경우 대기 중의 공기가 유입되는 공기입구측에서는 저온부가 형성되고, 공기출구측으로 갈수록 공기의 온도가 상승하여 고온부가 형성되었다. In the case of a conventional air-cooled fuel cell, as shown in FIG. 1, a cooling fan 200 is formed on one side to circulate air in the stack 100. As the temperature of the air increased toward the air outlet, a high-temperature portion was formed.

따라서, 종래 공냉식 연료전지의 냉각은 대기 온도에 영향을 받을 수밖에 없으며, 대기의 온도가 저온인 경우에는 공기입구측의 저온부에서 극심한 수분 응축이 발생하여 Flooding 현상이 발생하고, 이에 따라 연료전지의 급격한 성능 저하와 함께 전극 손상이 발생하는 문제가 있었다. Therefore, the cooling of the conventional air-cooled fuel cell is inevitably affected by the air temperature, and when the air temperature is low, extreme moisture condensation occurs in the low-temperature part of the air inlet side, resulting in a flooding phenomenon, and accordingly, the rapid degradation of the fuel cell. There was a problem that electrode damage occurred along with performance degradation.

또한, 대기 온도가 높은 경우에는 고온부의 온도도 함께 상승하여 Dry out 현상이 발생함에 따라 전해질막의 손상이 발생하고 Hot spot이 생성되어 전극와 스택 부품의 손상이 발생하는 문제가 있었다. In addition, when the air temperature is high, the temperature of the high-temperature part also rises and a dry out phenomenon occurs, resulting in damage to the electrolyte membrane and a hot spot, resulting in damage to electrodes and stack components.

따라서, 종래 공냉식 연료전지는 내구성 확보에 어려움이 있으며, 전류밀도의 향상에도 명확한 한계가 존재하여 최적의 성능을 발휘하지 못하는 문제가 있었다. Therefore, the conventional air-cooled fuel cell has difficulties in securing durability, and there is a clear limit to the improvement of current density, so there is a problem in that it does not exhibit optimal performance.

(특허문헌) 등록특허공보 제10-2131702호(2020. 07. 02. 등록)"연료전지용 분리판 및 이를 포함하는 연료전지 스택"(Patent Document) Patent Registration No. 10-2131702 (Registered on July 2, 2020) "Balibrator for Fuel Cell and Fuel Cell Stack Containing the Same"

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, The present invention has been made to solve the above problems,

본 발명은 공기가 입출되는 스택의 양측에 냉각을 위한 공기를 각각 반대 방향으로 순환시키는 제1,2냉각부가 형성되도록 하고, 스택에서의 물 발생 또는 온도에 따라 제1,2냉각부의 작동을 전환하여 공기 입출구의 변경이 이루어지도록 함으로써, 대기 온도에 상관없이 Flooding 현상을 억제하고 전극의 손상을 방지하며 연료전지의 성능을 향상시킬 수 있도록 하는 수소 연료전지 운전시스템 및 이를 이용한 운전방법을 제공하는데 목적이 있다. According to the present invention, first and second cooling units for circulating air for cooling in opposite directions are formed on both sides of a stack through which air flows in and out, and the operation of the first and second cooling units is switched according to water generation or temperature in the stack. The purpose is to provide a hydrogen fuel cell operating system and an operating method using the same that can suppress the flooding phenomenon, prevent damage to the electrode, and improve the performance of the fuel cell regardless of the atmospheric temperature by allowing the air inlet and outlet to be changed. there is

본 발명은 공기의 입구측에서 일정 정도 이상 물이 발생하는 경우 공기의 입구를 고온의 출구로 전환하여 물의 제거가 이루어지도록 함으로써 Flooding 현상을 효과적으로 제거할 수 있도록 하는 수소 연료전지 운전시스템 및 이를 이용한 운전방법을 제공하는데 목적이 있다. The present invention is a hydrogen fuel cell operating system that effectively removes the flooding phenomenon by switching the air inlet to a high-temperature outlet when water is generated at the air inlet side to a high temperature outlet, and operation using the same The purpose is to provide a method.

본 발명은 스택에서 물이 발생하기 전이라도 공기 입구측의 온도가 설정값 아래에서 일정시간을 초과하여 지속되는 경우에는 공기 입출구의 변경을 통해 입구측 온도를 상승시켜 Flooding 현상을 미리 차단할 수 있도록 하는 수소 연료전지 운전시스템 및 이를 이용한 운전방법을 제공하는데 목적이 있다. In the present invention, even before water is generated in the stack, when the temperature at the air inlet side continues below the set value for more than a certain time, the inlet temperature is increased by changing the air inlet and outlet so that the flooding phenomenon can be prevented in advance. An object of the present invention is to provide a hydrogen fuel cell operating system and an operating method using the same.

본 발명은 공기 출구측의 온도가 목표온도의 일정 범위를 초과하여 상승하는 경우 즉각 공기의 입출구의 변경이 이루어지도록 함으로써, 고온에 의한 Hot spot의 생성과 전극의 손상을 방지할 수 있도록 하는 수소 연료전지 운전시스템 및 이를 이용한 운전방법을 제공하는데 목적이 있다. The present invention makes it possible to immediately change the air inlet and outlet when the temperature at the air outlet side rises beyond a certain range of the target temperature, thereby preventing the formation of hot spots and damage to electrodes due to high temperatures. An object of the present invention is to provide a battery operating system and an operating method using the same.

본 발명은 앞서 본 목적을 달성하기 위해서 다음과 같은 구성을 가진 실시예에 의해서 구현된다.The present invention is implemented by an embodiment having the following configuration in order to achieve the above object.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 수소 연료전지 운전시스템은 연료전지 셀이 적층되어 수소의 공급을 통해 전기를 발생시키는 스택과, 상기 스택의 일측에 형성되어 제1냉각팬을 통해 일측 방향으로 스택의 공기 순환이 이루어지도록 하는 제1냉각부와, 상기 스택의 타측에 형성되어 제2냉각팬을 통해 타측 방향으로 스택의 공기 순환이 이루어지도록 하는 제2냉각부와, 연료전지의 작동을 조절하는 제어부를 포함하고, 상기 제어부는 스택 내의 물 발생 또는 온도에 따라 제1냉각팬 및 제2냉각팬의 작동을 조절하도록 하는 것을 특징으로 한다. According to an embodiment of the present invention, the hydrogen fuel cell operating system according to the present invention includes a stack in which fuel cell cells are stacked to generate electricity through supply of hydrogen, and a first cooling fan formed on one side of the stack. A first cooling unit for circulating air in the stack in one direction, a second cooling unit for circulating air in the stack in the other direction through a second cooling fan formed on the other side of the stack, and a fuel cell A control unit for controlling operation may be included, and the control unit may control the operation of the first cooling fan and the second cooling fan according to generation or temperature of water in the stack.

본 발명의 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 수소 연료전지 운전시스템에 있어서, 상기 제어부는 공기가 입출되는 스택의 일측 또는 타측의 물 발생 또는 온도에 대한 상태를 감지하는 상태감지부와, 상기 상태감지부에 의해 감지되는 상태에 따라 상기 제1냉각팬 및 제2냉각팬의 작동을 서로 전환시키는 작동전환부를 포함하는 것을 특징으로 한다. According to another embodiment of the present invention, in the hydrogen fuel cell operating system according to the present invention, the control unit includes a state detection unit for detecting a state of water generation or temperature on one side or the other side of a stack through which air enters and exits; and an operation conversion unit for switching between the operations of the first cooling fan and the second cooling fan according to the state detected by the state detection unit.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 수소 연료전지 운전시스템에 있어서, 상기 제1냉각부는 스택 일측에서의 물 발생을 감지하는 제1물감지센서를 포함하고, 상기 제2냉각부는 스택 타측에서의 물 발생을 감지하는 제2물감지센서를 포함하며, 상기 상태감지부는 스택의 물 발생 감지정보를 수신하는 물감지수신모듈과, 스택에서 물 발생이 감지되는 경우 상기 작동전환부에 의해 제1,2냉각팬의 작동 전환을 지시하는 작동전환지시모듈을 포함하는 것을 특징으로 한다.According to another embodiment of the present invention, in the hydrogen fuel cell operating system according to the present invention, the first cooling unit includes a first water sensor for detecting water generation at one side of the stack, and the second cooling unit It includes a second water detection sensor for detecting water generation on the other side of the stack, and the state detection unit includes a color reception module for receiving water generation detection information of the stack and the operation conversion unit when water generation is detected in the stack. It is characterized in that it includes an operation changeover instructing module for instructing the operation changeover of the first and second cooling fans.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 수소 연료전지 운전시스템에 있어서, 상기 제1냉각부는 스택 일측의 온도를 측정하는 제1온도센서를 포함하고, 상기 제2냉각부는 스택 타측의 온도를 측정하는 제2온도센서를 포함하며, 상기 상태감지부는 스택의 일측 또는 타측에서 가장 낮은 온도정보를 수신하는 저온정보수신모듈과, 상기 저온정보수신모듈에 의해 수신된 온도정보를 설정된 온도와 비교하는 설정값비교모듈과, 수신된 온도가 설정값 미만에서 연속되는 시간을 측정하는 연속시간측정모듈과, 상기 연속시간측정모듈에 의해 측정되는 연속시간이 설정된 시간을 초과하는 경우 상기 작동전환부에 의해 제1,2냉각팬의 작동 전환을 지시하는 작동전환지시모듈을 포함하는 것을 특징으로 한다.According to another embodiment of the present invention, in the hydrogen fuel cell operating system according to the present invention, the first cooling unit includes a first temperature sensor for measuring the temperature of one side of the stack, and the second cooling unit includes a temperature sensor of the other side of the stack. It includes a second temperature sensor for measuring temperature, and the state detection unit includes a low temperature information receiving module that receives the lowest temperature information from one or the other side of the stack, and the temperature information received by the low temperature information receiving module is set to a set temperature. A set value comparison module for comparison, a continuous time measurement module for measuring the continuous time when the received temperature is less than the set value, and the operation switching unit when the continuous time measured by the continuous time measurement module exceeds the set time It is characterized in that it includes an operation changeover instructing module for instructing the operation changeover of the first and second cooling fans by

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 수소 연료전지 운전시스템에 있어서, 상기 제1냉각부는 스택 일측의 온도를 측정하는 제1온도센서를 포함하고, 상기 제2냉각부는 스택 타측의 온도를 측정하는 제2온도센서를 포함하며, 상기 상태감지부는 스택의 일측 또는 타측에서 가장 높은 온도정보를 수신하는 고온정보수신모듈과, 상기 고온정보수신모듈에 의해 수신된 온도정보를 스택의 목표 온도와 비교하는 목표온도비교모듈과, 수신된 온도가 목표온도로부터 일정 범위를 초과하는 경우 상기 작동전환부에 의해 제1,2냉각팬의 작동 전환을 지시하는 작동전환지시모듈을 포함하는 것을 특징으로 한다.According to another embodiment of the present invention, in the hydrogen fuel cell operating system according to the present invention, the first cooling unit includes a first temperature sensor for measuring the temperature of one side of the stack, and the second cooling unit includes a temperature sensor of the other side of the stack. It includes a second temperature sensor for measuring temperature, and the state sensor includes a high-temperature information receiving module that receives the highest temperature information from one side or the other side of the stack, and the temperature information received by the high-temperature information receiving module as a target of the stack. and a target temperature comparison module that compares the temperature with a target temperature, and an operation changeover instruction module that instructs the operation changeover of the first and second cooling fans by the operation changeover unit when the received temperature exceeds a certain range from the target temperature. to be

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 수소 연료전지 운전시스템에 있어서, 상기 작동전환부는 상기 작동전환지시모듈에 의해 제1,2냉각팬의 작동 전환이 지시되는 경우 현재 작동중인 냉각팬을 인지하는 작동팬인지모듈과, 현재 작동중인 냉각팬의 작동을 중단하고 반대측 냉각팬의 작동을 개시하는 냉각팬전환모듈을 포함하는 것을 특징으로 한다. According to another embodiment of the present invention, in the hydrogen fuel cell operating system according to the present invention, the operation switching unit is currently operating cooling when the operation switching of the first and second cooling fans is instructed by the operation switching instruction module. It is characterized in that it includes an operating fan recognition module for recognizing the fan, and a cooling fan switching module for stopping the operation of the currently operating cooling fan and starting the operation of the cooling fan on the opposite side.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 수소 연료전지 운전방법은 수소 연료전지의 작동을 개시하는 작동개시단계와, 공기가 입출되는 스택의 일측 또는 타측의 물 발생 또는 온도에 관한 상태를 감지하는 상태감지단계와, 상기 상태감지단계에 의한 상태 감지에 따라 스택의 일측 및 타측에서 각각 일측 및 타측 방향으로 공기를 순환시키는 제1냉각팬 및 제2냉각팬의 작동을 조절하는 작동전환단계를 포함하는 것을 특징으로 한다. According to another embodiment of the present invention, the hydrogen fuel cell operating method according to the present invention includes an operation initiation step of starting the operation of the hydrogen fuel cell, and a condition related to water generation or temperature on one side or the other side of the stack through which air enters and exits. a state sensing step of detecting a state, and an operation conversion of adjusting the operation of the first cooling fan and the second cooling fan for circulating air in one and the other direction from one side and the other side of the stack, respectively, according to the state detection by the state sensing step. It is characterized by including steps.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 수소 연료전지 운전방법에 있어서, 상기 상태감지단계는 스택의 일측 또는 타측의 물 발생을 감지하는 물감지단계와, 물이 감지되지 않더라도 스택의 일측 또는 타측에서 온도가 설정값 미만으로 떨어지는 것을 감지하는 저온감지단계와, 저온감지단계에서 온도가 설정값 미만으로 떨어지는 것이 감지되는 경우 그 연속시간을 측정하는 연속시간측정단계와, 물이 감지되거나 연속시간이 설정된 시간을 초과하는 경우 제1냉각팬 및 제2냉각팬의 작동 전환을 지시하는 작동전환지시단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.According to another embodiment of the present invention, in the method of operating a hydrogen fuel cell according to the present invention, the state detection step includes a paint removal step of detecting water generation on one side or the other side of the stack, and A low temperature sensing step for detecting that the temperature falls below the set value on one side or the other side, and a continuous time measuring step for measuring the continuous time when it is detected that the temperature drops below the set value in the low temperature sensing step, and water is detected or and an operation switching instructing step of instructing switching between the operation of the first cooling fan and the second cooling fan when the continuous time exceeds the set time.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 수소 연료전지 운전방법에 있어서, 상기 상태감지단계는 스택의 일측 또는 타측에서 온도가 목표 온도의 일정 범위를 초과하여 상승하는 것을 감지하는 고온감지단계와, 상기 고온감지단계에서 고온이 감지되는 경우 제1냉각팬 및 제2냉각팬의 작동 전환을 지시하는 작동전환지시단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.According to another embodiment of the present invention, in the hydrogen fuel cell operating method according to the present invention, the state sensing step is high temperature sensing for detecting that the temperature on one side or the other side of the stack exceeds a certain range of a target temperature. and, when a high temperature is sensed in the high temperature sensing step, an operation changeover instructing step of instructing the operation changeover of the first cooling fan and the second cooling fan.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 수소 연료전지 운전방법에 있어서, 상기 작동전환단계는 상기 작동전환지시단계에서 제1,2냉각팬의 작동 전환이 지시되는 경우 현재 작동중인 냉각팬을 인지하는 작동팬인지단계와, 현재 작동중인 냉각팬의 작동을 중단하고 반대측 냉각팬의 작동을 개시하는 냉각팬전환단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.According to another embodiment of the present invention, in the hydrogen fuel cell operating method according to the present invention, the operation switching step is performed when the operation switching of the first and second cooling fans is instructed in the operation switching instruction step. It is characterized in that it includes an operating fan recognition step of recognizing the fan, and a cooling fan switching step of stopping the operation of the currently operating cooling fan and starting the operation of the opposite cooling fan.

본 발명은 앞서 본 실시예와 하기에 설명할 구성과 결합, 사용관계에 의해 다음과 같은 효과를 얻을 수 있다.The present invention can obtain the following effects by combining and using the above embodiments and configurations to be described below.

본 발명은 공기가 입출되는 스택의 양측에 냉각을 위한 공기를 각각 반대 방향으로 순환시키는 제1,2냉각부가 형성되도록 하고, 스택에서의 물 발생 또는 온도에 따라 제1,2냉각부의 작동을 전환하여 공기 입출구의 변경이 이루어지도록 함으로써, 대기 온도에 상관없이 Flooding 현상을 억제하고 전극의 손상을 방지하며 연료전지의 성능을 향상시킬 수 있도록 하는 효과가 있다. According to the present invention, first and second cooling units for circulating air for cooling in opposite directions are formed on both sides of a stack through which air flows in and out, and the operation of the first and second cooling units is switched according to water generation or temperature in the stack. By changing the air inlet and outlet, there is an effect of suppressing the flooding phenomenon regardless of the air temperature, preventing damage to the electrode, and improving the performance of the fuel cell.

본 발명은 공기의 입구측에서 일정 정도 이상 물이 발생하는 경우 공기의 입구를 고온의 출구로 전환하여 물의 제거가 이루어지도록 함으로써 Flooding 현상을 효과적으로 제거할 수 있도록 하는 효과가 있다. The present invention has the effect of effectively removing the flooding phenomenon by switching the air inlet to a high-temperature outlet when water is generated to a certain extent or more at the air inlet side so that the water is removed.

본 발명은 스택에서 물이 발생하기 전이라도 공기 입구측의 온도가 설정값 아래에서 일정시간을 초과하여 지속되는 경우에는 공기 입출구의 변경을 통해 입구측 온도를 상승시켜 Flooding 현상을 미리 차단할 수 있도록 하는 효과가 있다. In the present invention, even before water is generated in the stack, when the temperature at the air inlet side continues below the set value for more than a certain time, the inlet temperature is increased by changing the air inlet and outlet so that the flooding phenomenon can be prevented in advance. It works.

본 발명은 공기 출구측의 온도가 목표온도의 일정 범위를 초과하여 상승하는 경우 즉각 공기의 입출구의 변경이 이루어지도록 함으로써, 고온에 의한 Hot spot의 생성과 전극의 손상을 방지할 수 있도록 하는 효과가 있다. The present invention has the effect of preventing the generation of hot spots and damage to electrodes due to high temperature by immediately changing the inlet and outlet of air when the temperature at the air outlet side rises beyond a certain range of the target temperature. there is.

도 1은 종래 연료전지 스택의 냉각 구조 및 과정을 나타내는 참고도
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 수소 연료전지 운전시스템의 구성도
도 3은 도 2의 제어부의 구성을 나타내는 블럭도
도 4는 도 3의 상태감지부의 구성을 나타내는 블럭도
도 5는 도 3의 작동전환부의 구성을 나타내는 블럭도
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 수소 연료전지 운전방법의 순서도
도 7은 도 6의 상태감지단계의 과정을 나타내는 순서도
도 8은 도 6의 작동전환단계의 과정을 나타내는 순서도
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 수소 연료전지 운전방법의 과정을 설명하기 위한 참고도1 is a reference diagram showing a cooling structure and process of a conventional fuel cell stack;
2 is a block diagram of a hydrogen fuel cell operating system according to an embodiment of the present invention
Figure 3 is a block diagram showing the configuration of the control unit of Figure 2
Figure 4 is a block diagram showing the configuration of the state sensing unit of Figure 3
Figure 5 is a block diagram showing the configuration of the operation switching unit of Figure 3
6 is a flowchart of a method for operating a hydrogen fuel cell according to an embodiment of the present invention.
Figure 7 is a flow chart showing the process of the state detection step of Figure 6
Figure 8 is a flow chart showing the process of the operation conversion step of Figure 6
9 is a reference diagram for explaining a process of a hydrogen fuel cell operating method according to an embodiment of the present invention.

이하에서는 본 발명에 따른 수소 연료전지 운전시스템 및 이를 이용한 운전방법의 바람직한 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 하기에서 본 발명을 설명함에 있어서 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하도록 한다. 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미하고, 또한 명세서에 기재된 "...부", "...모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.Hereinafter, preferred embodiments of a hydrogen fuel cell operating system and an operating method using the same according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the following description of the present invention, if it is determined that a detailed description of a known function or configuration may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, the detailed description thereof will be omitted. Throughout the specification, when a part "includes" a certain component, it means that it may further include other components without excluding other components unless otherwise stated, and also described in the specification. Terms such as "...unit" and "...module" refer to a unit that processes at least one function or operation, and may be implemented as hardware or software or a combination of hardware and software.

본 발명의 일 실시예에 따른 수소 연료전지 운전시스템을 도 2 내지 도 5를 참조하여 설명하면, 상기 수소 연료전지 운전시스템은 연료전지 셀이 적층되어 수소의 공급을 통해 전기를 발생시키는 스택(1)과, 상기 스택(1)의 일측에 형성되어 제1냉각팬(21)을 통해 일측 방향(A) 방향으로 스택의 공기 순환이 이루어지도록 하는 제1냉각부(2)와, 상기 스택(1)의 타측에 형성되어 제2냉각팬(31)을 통해 타측 방향(B)으로 스택(1)의 공기 순환이 이루어지도록 하는 제2냉각부(3)와, 연료전지의 작동을 조절하는 제어부(4)를 포함한다. Referring to a hydrogen fuel cell operating system according to an embodiment of the present invention with reference to FIGS. 2 to 5, the hydrogen fuel cell operating system is a stack (1) in which fuel cell cells are stacked to generate electricity through the supply of hydrogen. ), a first cooling unit 2 formed on one side of the stack 1 to circulate air in the stack in one direction (A) through a first cooling fan 21, and the stack 1 ) Is formed on the other side of the second cooling fan 31 to circulate the air of the stack 1 in the other direction B through the second cooling unit 3, and a controller for controlling the operation of the fuel cell 4).

종래 공냉식 연료전지의 냉각시스템은 도 1에서 보는 바와 같이 일측에 냉각팬(200)을 설치하여 타측에서 공기가 유입되어 일측으로 배출되는 구조를 가지고 있으며, 이에 따라 공기가 스택(1)으로 유입되는 입구측의 온도가 낮고 스택(1)으로부터 배출되는 출구측의 온도가 높을 수밖에 없었다. 따라서, 외부 공기의 순환을 통해 스택(100)을 냉각하는 공냉식 연료전지에 있어서는 스택(1)의 냉각이 대기의 온도에 종속적일 수밖에 없으며, 대기의 온도가 낮은 경우에는 스택(1)의 입구측에서 극심한 수분 응축이 발생하여 Flooding 현상을 초래하고, 대기의 온도가 높은 경우에는 스택(1) 출구측의 온도가 과도하게 상승하여 전극의 손상을 초래하는 문제가 발생할 수밖에 없다. 따라서, 종래 공냉식 연료전지는 그 출력범위를 제한하여 성능에 한계를 가질 수밖에 없으며, 내구성이 낮고, 특히 겨울철에는 정상적인 성능을 발휘하지 못하는 문제가 있었다. As shown in FIG. 1, the cooling system of a conventional air-cooled fuel cell has a structure in which a cooling fan 200 is installed on one side so that air is introduced from the other side and discharged to one side. Accordingly, air flows into the stack 1 The temperature of the inlet side was low and the temperature of the outlet side discharged from the stack 1 was inevitably high. Therefore, in an air-cooled fuel cell that cools the stack 100 through the circulation of external air, the cooling of the stack 1 is inevitably dependent on the temperature of the atmosphere, and when the temperature of the atmosphere is low, the inlet side of the stack 1 Extreme condensation of moisture occurs, resulting in flooding, and when the air temperature is high, the temperature at the exit side of the stack 1 rises excessively, resulting in damage to the electrode. Therefore, conventional air-cooled fuel cells have limitations in their performance by limiting their output range, have low durability, and do not exhibit normal performance, especially in winter.

따라서, 본 발명에서는 스택(1)의 양측에 제1,2냉각부(2,3)를 형성하도록 하면서 스택(1) 내에 과도한 수분 응축이 발생하여 Flooding 현상이 감지되는 경우에는 작동중인 제1,2냉각부(2,3)를 전환시켜 공기의 입구와 출구가 서로 변경되도록 한다. 따라서, 낮은 온도의 공기 입구는 높은 온도의 공기 출구로 변경되어 응축수의 제거가 이루어질 수 있고, 이를 통해 Flooding 현상에 의한 손상, 성능 저하를 방지하도록 할 수 있다. Therefore, in the present invention, while the first and second cooling units 2 and 3 are formed on both sides of the stack 1, when excessive moisture condensation occurs in the stack 1 and a flooding phenomenon is detected, the operating first, second cooling units 2 and 3 are formed. The inlet and outlet of the air are switched to each other by switching the 2 cooling units (2, 3). Accordingly, the low-temperature air inlet is changed to a high-temperature air outlet so that condensed water can be removed, thereby preventing damage and performance deterioration due to flooding.

또한, 본 발명은 Flooding이 감지되기 전이라도 공기 입구측의 온도가 과도하게 낮아진 상태에서 지속되거나 공기 출구측의 온도가 과도하게 상승하는 경우에도 제1,2냉각부(2,3)의 작동 전환을 통해 공기 입출구를 변경시켜 Flooding 현상 발생을 차단하고 Hot spot 생성에 의한 전극 손상을 방지하도록 할 수 있다. In addition, the present invention switches the operation of the first and second cooling units 2 and 3 even when the temperature at the air inlet side continues to be excessively low even before flooding is detected or when the temperature at the air outlet side rises excessively. By changing the air inlet and outlet through , it is possible to block the occurrence of flooding and to prevent electrode damage caused by hot spot generation.

상기 스택(1)은 연료전지 셀이 적층되어 형성되는 구성으로, 수소 및 공기의 공급을 통해 전력이 생산되며, 공기의 순환을 통해 냉각이 이루어질 수 있도록 한다. The stack 1 is formed by stacking fuel cell cells, and power is produced through the supply of hydrogen and air, and cooling is performed through the circulation of air.

상기 제1냉각부(2)는 스택(1)의 일측에 형성되어 스택(1)을 통한 공기의 순환이 이루어지도록 하는 구성으로, 타측으로부터 공기가 유입되어 일측으로 공기가 배출되도록 한다. 또한, 상기 제1냉각부(2)는 스택(1)의 일측에서 물이 형성되는 것을 감지하여 Flooding 현상을 인식할 수 있도록 하고, 온도의 감지도 이루어지도록 하여 과도하게 낮거나 높은 온도의 발생을 미리 감지하여 냉각부의 전환이 이루어질 수 있도록 한다. 이를 위해, 상기 제1냉각부(2)는 제1냉각팬(21), 제1물감지센서(22), 제1온도센서(23)를 포함할 수 있다. The first cooling unit 2 is formed on one side of the stack 1 to circulate air through the stack 1, and allows air to flow in from the other side and discharge air to one side. In addition, the first cooling unit 2 senses the formation of water on one side of the stack 1 so that the flooding phenomenon can be recognized, and the temperature is also sensed so that excessively low or high temperatures are prevented. It detects in advance so that the cooling part can be switched. To this end, the first cooling unit 2 may include a first cooling fan 21 , a first water sensor 22 , and a first temperature sensor 23 .

상기 제1냉각팬(21)은 회전을 통해 공기를 유동시키는 구성으로, 스택(1)의 일측에 형성될 수 있다. 따라서, 상기 제1냉각팬(21)은 스택(1)의 타측으로부터 일측 방향(A)으로의 공기 유동을 발생시키도록 하며, 스택(1)의 타측으로 냉각을 위한 공기가 유입되어 스택(1)을 냉각하고, 냉각을 마쳐 온도가 상승된 공기가 일측을 통해 외부로 배출되도록 한다. The first cooling fan 21 is configured to flow air through rotation and may be formed on one side of the stack 1 . Therefore, the first cooling fan 21 generates an air flow from the other side of the stack 1 in one direction A, and air for cooling is introduced to the other side of the stack 1 so that the stack 1 ) is cooled, and the air whose temperature has risen after cooling is discharged to the outside through one side.

상기 제1물감지센서(22)는 스택(1)에서의 응축수 발생을 감지하는 구성으로, 수분의 측정이 가능한 센서가 적용될 수 있으며, 일정 정도 이상의 응축수가 발생하는 것을 감지할 수 있도록 한다. The first water detection sensor 22 is configured to detect the generation of condensate in the stack 1, and a sensor capable of measuring moisture may be applied, and the generation of condensate to a certain level or more can be detected.

상기 제1온도센서(23)는 스택(1) 일측의 온도를 측정하는 구성으로, 스택(1)의 일측이 과도하게 낮거나 높은 온도를 갖게 되는 것을 감지할 수 있도록 한다. The first temperature sensor 23 is configured to measure the temperature of one side of the stack 1, and can detect that one side of the stack 1 has an excessively low or high temperature.

제2냉각부(3)는 스택(1)의 타측, 즉 제1냉각부(2)의 반대측에 형성되어 스택(1)을 통한 공기의 순환이 이루어지도록 하는 구성으로, 제1냉각부(2)와는 반대로 일측으로부터 공기가 유입되어 타측으로 공기가 배출되도록 한다. 따라서, 상기 제2냉각부(3)는 스택(1)으로 공기가 유입되는 입구와 배출되는 출구가 제1냉각부(2)와 반대로 형성될 수 있도록 하며, 이를 통해 스택(1) 내에 발생한 응축수를 제거하고 과도하게 낮거나 높은 온도가 발생하는 것을 차단할 수 있도록 한다. 상기 제2냉각부(3)는 제1냉각부(2)와 반대측에 형성되는 것을 제외하면 제1냉각부(2)와 동일한 구성을 가지며, 제2냉각팬(31), 제2물감지센서(32), 제2온도센서(33)를 포함하도록 한다. 상기 제2냉각팬(31), 제2물감지센서(32), 제2온도센서(33)에 관한 설명은 제1냉각부(2)와 같으므로 이하 생략한다. The second cooling unit 3 is formed on the other side of the stack 1, that is, on the opposite side of the first cooling unit 2, so that air circulates through the stack 1, and the first cooling unit 2 ), on the contrary, air is introduced from one side and air is discharged from the other side. Therefore, in the second cooling unit 3, the inlet through which air is introduced into the stack 1 and the outlet through which air is discharged can be formed opposite to those of the first cooling unit 2, and through this, the condensed water generated in the stack 1 can be formed. and prevent excessively low or high temperatures from occurring. The second cooling unit 3 has the same configuration as the first cooling unit 2 except that it is formed on the opposite side to the first cooling unit 2, and includes a second cooling fan 31 and a second water sensor. (32), to include a second temperature sensor (33). Descriptions of the second cooling fan 31, the second water sensor 32, and the second temperature sensor 33 are the same as those of the first cooling unit 2, and thus are omitted below.

상기 제어부(4)은 연료전지의 작동을 조절하는 구성으로, 더욱 정확하게는 상기 제1,2냉각부(2,3)의 작동을 조절하도록 한다. 상기 제어부(4)는 스택(1)의 상태를 감지하여 작동되는 제1,2냉각부(2,3)의 전환이 이루어지도록 하며, 스택(1)에 일정정도 이상의 응축수가 발생하거나 과도하게 낮거나 높은 온도가 감지되는 경우 제1,2냉각부(2,3)의 작동 전환이 이루어지도록 한다. 이를 위해, 상기 제어부(4)는 상태감지부(41), 작동전환부(42)를 포함할 수 있다. The controller 4 is a component that controls the operation of the fuel cell, and more accurately controls the operation of the first and second cooling units 2 and 3 . The control unit 4 detects the state of the stack 1 and switches the first and second cooling units 2 and 3 to be operated, and condensate is generated in the stack 1 at a certain level or excessively low. Alternatively, when a high temperature is detected, the operation of the first and second cooling units 2 and 3 is switched. To this end, the control unit 4 may include a state detection unit 41 and an operation conversion unit 42.

상기 상태감지부(41)는 스택(1)의 상태를 감지하는 구성으로, 일정정도 이상의 응축수가 발생하거나 과도하게 낮은 온도가 지속되거나 과도하게 높은 온도로 상승되는 것을 감지하도록 하며, 이러한 경우 제1,2냉각팬(21,31)의 작동을 전환하여 공기의 입출구 변경이 이루어지도록 한다. 이를 위해, 상기 상태감지부(41)는 물감지수신모듈(411), 저온정보수신모듈(412), 설정값비교모듈(413), 연속시간측정모듈(414), 목표온도비교모듈(416), 작동전환지시모듈(417)을 포함할 수 있다. The state detection unit 41 is a component that detects the state of the stack 1, and detects generation of condensate over a certain level, excessively low temperature, or excessively high temperature. In this case, the first ,2 Switch the operation of the cooling fans 21 and 31 so that the inlet and outlet of the air is changed. To this end, the state detection unit 41 includes a paint reception module 411, a low temperature information reception module 412, a set value comparison module 413, a continuous time measurement module 414, and a target temperature comparison module 416. , an operation conversion instruction module 417 may be included.

상기 물감지수신모듈(411)은 일정정도 이상의 응축수가 발생하는 정보를 수신하는 구성으로, 상기 제1물감지센서(22), 제2물감지센서(32)에 의해 측정되는 물 발생 정보를 수신하도록 한다. 따라서, 상기 물감지수신모듈(411)은 스택(1)의 일측 또는 타측에서 일정정도 이상의 응축수가 발생하는 정보를 수신할 수 있으며, 응축수가 발생하는 경우 제1,2냉각팬(21,31)의 작동 전환이 이루어지도록 하여 응축수의 제거가 이루어지도록 한다. 다시 말해, 응축수는 온도가 낮은 공기의 입구측에서 발생하게 되므로, 냉각팬의 작동 전환을 통해 공기 입구측을 출구측으로 전환하도록 하여 응축수가 발생한 위치의 온도를 상승시키도록 함으로써 응축수의 제거가 이루어질 수 있도록 한다. 또한, 상기 물감지수신모듈(411)은 공기의 입구가 어디인지에 상관없이 상기 제1,2물감지수신모듈(411)로부터 응축수 발생 정보를 수신하여 공기 입출구의 전환이 이루어지도록 하므로, 현재 작동중인 냉각팬이 어느 방향인지에 상관없이 응축수의 제거가 이루어지도록 할 수 있다. The color water receiving module 411 is configured to receive information about the generation of condensate water above a certain level, and receives water generation information measured by the first water detection sensor 22 and the second water detection sensor 32. let it do Accordingly, the color water receiving module 411 may receive information on whether condensate water is generated to a certain level or more on one side or the other side of the stack 1, and when condensate water is generated, the first and second cooling fans 21 and 31 The operation conversion is made so that the condensed water is removed. In other words, since condensate is generated at the inlet side of the low-temperature air, condensate can be removed by switching the air inlet side to the outlet side by switching the operation of the cooling fan to increase the temperature of the location where the condensate is generated. let it be In addition, since the paint water receiving module 411 receives the condensate generation information from the first and second water detecting modules 411 regardless of where the air inlet is, so that the air inlet and outlet are switched, the current operation Condensate can be removed regardless of which direction the cooling fan is running.

상기 저온정보수신모듈(412)은 스택(1)의 가장 낮은 온도 정보를 수신하는 구성으로, 일측 또는 타측의 제1온도센서(23), 제2온도센서(33)에 의해 측정되는 온도 중 가장 낮은 온도 정보를 수신하도록 한다. 따라서, 상기 저온정보수신모듈(412)은 스택(1)에서 공기가 유입되는 측의 온도정보를 수신할 수 있으며, 수신된 온도가 과도하게 낮은 온도인지를 판단할 수 있게 된다. The low temperature information receiving module 412 is configured to receive the lowest temperature information of the stack 1, and the temperature measured by the first temperature sensor 23 and the second temperature sensor 33 on one side or the other side is the highest. Receive low temperature information. Accordingly, the low temperature information receiving module 412 can receive temperature information on the side of the stack 1 through which air is introduced, and can determine whether the received temperature is excessively low.

상기 설정값비교모듈(413)은 저온정보수신모듈(412)에 의해 수신된 온도를 설정값과 비교하는 구성으로, 일 예로 설정값은 영상 5~10℃의 범위로 설정될 수 있다. 상기 설정값비교모듈(413)은 수신된 온도가 설정값 미만인지 여부를 판단하도록 하며, 수신된 온도가 설정값 미만인 경우 그 지속시간의 측정이 이루어지도록 한다. The set value comparison module 413 is a component that compares the temperature received by the low temperature information receiving module 412 with a set value. For example, the set value may be set in the range of 5 to 10 °C. The set value comparison module 413 determines whether the received temperature is less than the set value, and if the received temperature is less than the set value, the duration is measured.

상기 연속시간측정모듈(414)은 온도가 설정값 미만에서 지속되는 시간을 측정하는 구성으로, 지속되는 시간이 설정된 시간을 초과하는 경우 작동되는 냉각팬의 전환이 이루어질 수 있도록 한다. 따라서, 스택(1)에서 아직 일정정도의 응축수가 발생하지는 않더라도 공기 입구측에서의 온도가 설정값 미만에서 지속되는 경우에는 응축수가 발생할 위험이 높으므로, 미리 이를 인지하여 냉각팬의 작동 전환이 이루어지도록 함으로써 응축수의 발생을 미리 차단할 수 있도록 한다. 다시 말해, 냉각팬의 작동 전환을 통해 공기 입출구가 변경되는 경우에는 과도하게 낮은 온도가 지속되는 공기 입구가 출구로 변경되어 그 온도가 상승하게 되므로, 응축수의 발생이 차단되도록 할 수 있다. The continuous time measuring module 414 is a component that measures the duration that the temperature lasts below a set value, and allows switching of the cooling fan to be operated when the duration exceeds the set time. Therefore, even if a certain amount of condensate is not yet generated in the stack 1, if the temperature at the air inlet side continues below the set value, there is a high risk of condensate occurring. It is possible to block the generation of condensate in advance. In other words, when the air inlet and outlet are changed by switching the operation of the cooling fan, the air inlet where the temperature continues to be excessively low is changed to the outlet and the temperature thereof rises, so that the generation of condensed water can be prevented.

상기 고온정보수신모듈(415)은 스택(1)의 가장 높은 온도 정보를 수신하는 구성으로, 일측 또는 타측의 제1온도센서(23), 제2온도센서(33)에 의해 측정되는 온도 중 가장 높은 온도 정보를 수신하도록 한다. 따라서, 상기 고온정보수신모듈(415)은 스택(1)에서 공기가 배출되는 측의 온도정보를 수신할 수 있으며, 수신된 온도가 과도하게 높은 온도인지를 판단할 수 있게 된다. The high-temperature information receiving module 415 is configured to receive the highest temperature information of the stack 1, and is the highest among the temperatures measured by the first temperature sensor 23 and the second temperature sensor 33 on one side or the other side. Receive high temperature information. Accordingly, the high-temperature information receiving module 415 can receive temperature information on the side where air is discharged from the stack 1, and can determine whether the received temperature is excessively high.

상기 목표온도비교모듈(416)은 고온정보수신모듈(415)에 의해 수신된 온도를 목표온도와 비교하는 구성으로, 목표온도를 초과하는 정도를 산출할 수 있도록 한다. 여기서 목표온도라 함은 스택(1) 온도의 과도한 상승을 방지하기 위한 최대 온도로 설정된 온도로, 상기 목표온도비교모듈(416)은 목표온도에서 1~3℃ 범위를 초과하는지 여부를 판단할 수 있도록 한다. 상기 목표온도비교모듈(416)은 스택(1)의 온도가 목표온도에서 해당 범위를 초과하는 경우 즉각적으로 냉각팬의 작동을 전환하여 공기 입출구의 변경이 이루어지도록 하고, 이를 통해 공기출구측의 온도를 낮추어 고온에 의한 전극의 손상을 방지하도록 할 수 있다. The target temperature comparison module 416 compares the temperature received by the high-temperature information receiving module 415 with the target temperature, and calculates a degree of exceeding the target temperature. Here, the target temperature is a temperature set as the maximum temperature to prevent excessive increase in the temperature of the stack 1, and the target temperature comparison module 416 can determine whether the target temperature exceeds the range of 1 to 3 ° C. let it be When the temperature of the stack 1 exceeds the target temperature, the target temperature comparison module 416 immediately switches the operation of the cooling fan so that the air inlet and outlet are changed, and through this, the temperature of the air outlet side is changed. It can be lowered to prevent damage to the electrode due to high temperature.

상기 작동전환지시모듈(417)은 상기 작동전환부(42)에 의한 냉각팬의 작동 전환을 지시하는 구성으로, 일정 정도 이상의 응축수가 감지되거나, 설정값 미만의 온도에서 설정된 시간을 초과하여 지속되거나, 목표온도를 일정범위 이상 초과하는 경우 작동 전환이 지시가 이루어지도록 할 수 있다. The operation changeover instruction module 417 is a component that instructs the operation changeover of the cooling fan by the operation changeover unit 42, and condensate water of a certain level or more is detected, or it continues beyond a set time at a temperature less than a set value. However, if the target temperature exceeds a certain range, an operation changeover instruction can be made.

상기 작동전환부(42)는 냉각팬의 작동을 전환하는 구성으로, 상기 작동전환지시모듈(417)의 지시에 따라 작동 전환이 이루어지도록 한다. 상기 작동전환부(42)는 제1냉각팬(21)이 작동중인 경우 제1냉각팬(21)의 작동을 중단하고 제2냉각팬(31)을 작동시키도록 하며, 제2냉각팬(31)이 작동중인 경우 제2냉각팬(31)의 작동을 중단하고 제1냉각팬(21)의 작동이 이루어지도록 한다. 따라서, 상기 작동전환부(42)는 작동팬인지모듈(421)을 통해 현재 작동중인 냉각팬이 제1냉각팬(21)인지 제2냉각팬(31)인지 여부를 판단하도록 하며, 작동중인 냉각판을 인지한 후 냉각팬전환모듈(422)에 의해 제1,2냉각팬(21,31)의 작동 전환이 이루어지도록 한다. 상기 냉각팬전환모듈(422)에 의한 제1,2냉각팬(21,31)의 작동 전환을 통해 스택(1)에 대한 공기의 입출구가 변경되며, 온도가 낮았던 공기의 입구는 높은 온도의 공기 출구로 변경되고, 온도가 높았던 공기의 출구는 낮은 온도의 공기 입구로 변경된다. 이를 통해, 상기 작동전환부(42)는 발생된 응축수를 제거할 수 있고, 공기 입구의 과도하게 낮은 온도를 상승시킬 수 있으며, 공기 출구의 과도하게 높은 온도를 낮추도록 할 수 있다. The operation change unit 42 is a component that changes the operation of the cooling fan, and allows the operation to be changed according to the instruction of the operation change instructing module 417 . When the first cooling fan 21 is operating, the operation switching unit 42 stops the operation of the first cooling fan 21 and allows the second cooling fan 31 to operate, and the second cooling fan 31 ) is in operation, the operation of the second cooling fan 31 is stopped and the operation of the first cooling fan 21 is made. Therefore, the operation switching unit 42 determines whether the currently operating cooling fan is the first cooling fan 21 or the second cooling fan 31 through the operating fan recognition module 421, and After recognizing the plate, the operation of the first and second cooling fans 21 and 31 is switched by the cooling fan switching module 422 . The inlet and outlet of the air to the stack 1 is changed by switching the operation of the first and second cooling fans 21 and 31 by the cooling fan switching module 422, and the inlet of the low-temperature air is replaced with high-temperature air. The outlet of the high-temperature air is changed to the inlet of the low-temperature air. Through this, the operation conversion unit 42 can remove the generated condensate, increase the excessively low temperature of the air inlet, and lower the excessively high temperature of the air outlet.

본 발명의 일 실시예에 따른 수소 연료전지 운전시스템을 이용한 수소 연료전지 운전방법을 도 6 내지 도 9를 참조하여 설명하면, 상기 운전방법은 수소 연료전지의 작동을 개시하는 작동개시단계(S1)와, 공기가 입출되는 스택(1)의 일측 또는 타측의 물 발생 또는 온도에 관한 상태를 감지하는 상태감지단계(S2)와, 상기 상태감지단계(S2)에 의한 상태 감지에 따라 스택(1)의 일측 및 타측에서 각각 일측 및 타측 방향으로 공기를 순환시키는 제1냉각팬(21) 및 제2냉각팬(31)의 작동을 조절하는 작동전환단계(S3)를 포함한다. Referring to FIGS. 6 to 9, a hydrogen fuel cell operating method using a hydrogen fuel cell operating system according to an embodiment of the present invention is described. And, a state detection step (S2) of detecting a state related to water generation or temperature on one side or the other side of the stack (1) through which air enters and exits, and the stack (1) according to the state detection by the state detection step (S2) and an operation conversion step (S3) of controlling the operation of the first cooling fan 21 and the second cooling fan 31 circulating air in one side and the other side, respectively.

상기 작동개시단계(S1)는 수소 연료전지의 작동이 개시되는 과정으로, 스택(1)에 대한 수소의 공급과 함께 제1냉각팬(21) 또는 제2냉각팬(31)의 작동이 개시되어 공기의 공급과 스택(1)의 냉각이 이루어지도록 하고, 이를 통해 스택(1)의 발전이 이루어지도록 한다. The operation start step (S1) is a process in which the operation of the hydrogen fuel cell is started, and the operation of the first cooling fan 21 or the second cooling fan 31 is started together with the supply of hydrogen to the stack 1. Supply of air and cooling of the stack 1 are made, and through this, power generation of the stack 1 is made.

상기 상태감지단계(S2)는 스택(1)의 상태를 감지하는 과정으로, 스택(1)에서의 물 발생 여부, 온도의 감지가 이루어지도록 한다. 상기 상태감지단계(S2)는 먼저 스택(1)에서 과도한 응축수가 발생하는지 여부를 감지하도록 하며, 과도한 응축수가 발생하지 않더라도 과도하게 낮은 온도가 지속되는 경우에는 이를 감지하여 냉각팬의 작동이 전환될 수 있도록 한다. 또한, 상기 상태감지단계(S2)는 스택(1)의 온도가 과도하게 상승하는 것을 감지하여 냉각팬의 전환이 이루어지도록 한다. 이를 위해, 상기 상태감지단계(S2)는 물감지단계(S21), 저온감지단계(S22), 연속시간측정단계(S23), 고온감지단계(S24), 작동전환지시단계(S25)를 포함할 수 있다. The state detection step (S2) is a process of detecting the state of the stack 1, and whether or not water is generated in the stack 1 and temperature are sensed. The state detection step (S2) first detects whether excessive condensate is generated in the stack 1, and if excessively low temperature continues even if excessive condensate is not generated, it is detected and the operation of the cooling fan is switched. make it possible In addition, in the state detection step (S2), an excessive increase in the temperature of the stack 1 is sensed and the cooling fan is switched. To this end, the state detection step (S2) may include a paint removal step (S21), a low temperature detection step (S22), a continuous time measurement step (S23), a high temperature detection step (S24), and an operation conversion instruction step (S25). can

상기 물감지단계(S21)는 스택(1) 내에서의 응축수 발생을 감지하는 과정으로, 스택(1)의 양측에 형성되는 제1물감지센서(22), 제2물감지센서(32)에 의해 감지가 이루어지도록 할 수 있으며, 일정 정도 이상의 응축수가 발생하는 것을 감지하도록 할 수 있다. The paint removal step (S21) is a process of detecting the generation of condensate in the stack 1, and the first water detection sensor 22 and the second water detection sensor 32 formed on both sides of the stack 1 The detection may be made by, and the generation of condensate water of a certain level or more may be detected.

상기 저온감지단계(S22)는 스택(1)에서 과도하게 온도가 떨어지는 것을 감지하는 과정으로, 상기 제1,2온도센서(23,33)에 의해 측정되는 온도 정보를 이용하여 감지가 이루어지도록 한다. 상기 저온감지단계(S22)는 제1온도센서(23) 또는 제2온도센서(33)에 의해 감지되는 온도가 설정된 온도 미만이 되는 것을 감지하도록 하며, 일 예로 영상 5~10℃ 미만의 온도를 감지하도록 할 수 있다. The low temperature sensing step (S22) is a process of detecting an excessive drop in temperature in the stack 1, and the detection is performed using the temperature information measured by the first and second temperature sensors 23 and 33. . The low temperature sensing step (S22) detects that the temperature detected by the first temperature sensor 23 or the second temperature sensor 33 is less than a set temperature, and for example, a temperature of 5 to 10 ° C. can detect it.

상기 연속시간측정단계(S23)는 저온감지단계(S22)에서 설정값 미만의 온도가 감지되는 경우 그 연속시간을 측정하는 과정으로, 설정값 미만의 온도가 설정된 시간을 초과하여 지속되는지 여부를 감지하도록 한다. The continuous time measurement step (S23) is a process of measuring the continuous time when a temperature less than the set value is detected in the low temperature detection step (S22), detecting whether the temperature below the set value continues beyond the set time. let it do

상기 고온감지단계(S24)는 스택(1)에서 과도하게 온도가 상승하는 것을 감지하는 과정으로, 상기 제1,2온도센서(23,33)에 의해 측정되는 온도 정보를 이용하여 감지가 이루어지도록 한다. 상기 고온감지단계(S24)는 제1온도센서(23) 또는 제2온도센서(33)에 의해 감지되는 온도가 목표온도의 일정범위를 초과하는 것을 감지하도록 하며, 일 예로 목표온도에서 1~3℃를 초과하는 온도를 감지하도록 할 수 있다. The high temperature sensing step (S24) is a process of detecting an excessive increase in temperature in the stack 1, and the detection is performed using the temperature information measured by the first and second temperature sensors 23 and 33. do. The high temperature sensing step (S24) detects that the temperature sensed by the first temperature sensor 23 or the second temperature sensor 33 exceeds a certain range of the target temperature. It can be configured to detect temperatures in excess of °C.

상기 작동전환지시단계(S25)는 작동 중인 냉각팬의 작동 전환을 지시하는 과정으로, 상기 작동전환단계(S3)를 통해 작동 전환을 지시하도록 한다. 상기 작동전환지시단계(S25)는 물감지단계(S21)에서 일정정도 이상의 응축수가 감지되거나, 상기 저온감지단계(S22) 및 연속시간측정단계(S23)에서 설정값 미만의 온도가 설정된 시간을 초과하여 지속되는 것을 감지되는 경우, 또는 고온감지단계(S24)에서 목표온도의 일정 범위를 초과하는 것이 감지되는 경우 냉각팬의 작동 전환을 지시하도록 할 수 있다. The operation conversion instructing step (S25) is a process of instructing the operation conversion of the cooling fan in operation, and the operation conversion is instructed through the operation conversion step (S3). In the operation conversion instruction step (S25), condensate water of a certain level or more is detected in the paint removal step (S21), or the temperature below the set value exceeds the set time in the low temperature detection step (S22) and continuous time measurement step (S23). , or when it is detected that the temperature continues to exceed a certain range of the target temperature in the high temperature detection step (S24), the operation of the cooling fan may be instructed to switch.

상기 작동전환단계(S3)는 냉각팬의 작동을 전환하는 과정으로, 상기 작동전환지시단계(S25)에서 작동 전환의 지시가 발생하는 경우 작동의 전환이 이루어지도록 한다. 상기 작동전환단계(S3)는 제1냉각팬(21)이 작동중인 경우 제1냉각팬(21)의 작동을 중단하고 제2냉각팬(31)을 작동시키도록 하며, 제2냉각팬(31)이 작동중인 경우 제2냉각팬(31)의 작동을 중단하고 제1냉각팬을 작동시키도록 한다. 따라서, 상기 작동전환단계(S3)는 스택(1)을 순환하는 공기의 입출구가 변경되도록 하며, 이를 통해 공기 입구가 출구로 변경되어 온도를 상승시킴으로써 응축수의 제거 또는 응축수 발생의 차단이 이루어지도록 하고, 공기 출구가 입구로 변경되어 과도하게 상승된 온도를 낮출 수 있도록 한다. 이를 위해, 상기 작동전환단계(S3)는 작동팬인지단계(S31), 냉각팬전환단계(S32)를 포함한다. The operation changeover step (S3) is a process of changing the operation of the cooling fan, and when an operation change instruction is generated in the operation changeover instructing step (S25), the operation is switched. In the operation conversion step (S3), when the first cooling fan 21 is operating, the operation of the first cooling fan 21 is stopped and the second cooling fan 31 is operated, and the second cooling fan 31 ) is in operation, the operation of the second cooling fan 31 is stopped and the first cooling fan is operated. Therefore, in the operation conversion step (S3), the inlet and outlet of the air circulating through the stack 1 is changed, and through this, the air inlet is changed to an outlet to increase the temperature, thereby removing condensate or blocking the generation of condensate. , the air outlet is changed to an inlet to lower the excessively elevated temperature. To this end, the operation switching step (S3) includes an operating fan recognition step (S31) and a cooling fan switching step (S32).

상기 작동팬인지단계(S31)는 현재 작동중인 냉각팬을 인지하는 과정으로, 현재 작동중인 냉각팬이 제1냉각팬(21)인지 제2냉각팬인지를 인지하도록 한다. The operating fan recognition step (S31) is a process of recognizing a currently operating cooling fan, and recognizes whether the currently operating cooling fan is the first cooling fan 21 or the second cooling fan.

상기 냉각팬전환단계(S32)는 작동되는 냉각팬을 전환시키는 과정으로, 상기 작동팬인지단계(S31)에서 작동중인 냉각팬이 제1냉각팬(21)으로 인지되는 경우 제1냉각팬(21)의 작동을 중단하고 제2냉각팬(31)을 작동시키도록 하며, 작동중인 냉각팬이 제2냉각팬(31)인 경우 제2냉각팬(31)의 작동을 중단하고 제1냉각팬(21)을 작동시키도록 한다. 따라서, 상기 냉각팬전환단계(S32)는 냉각팬 전환에 따른 공기 입출구의 변경을 통해 발생된 응축수를 제거하고, 과도하게 낮아진 공기 입구의 온도를 높여 응축수 발생을 차단하며, 과도하게 높여진 공기 출구의 온도를 낮춰 Hot spot 발생에 의한 전극 손상을 방지하도록 할 수 있다. The cooling fan switching step (S32) is a process of switching the operating cooling fan. In the operating fan recognition step (S31), when the operating cooling fan is recognized as the first cooling fan 21, the first cooling fan 21 ) is stopped and the second cooling fan 31 is operated, and when the cooling fan in operation is the second cooling fan 31, the operation of the second cooling fan 31 is stopped and the first cooling fan ( 21) to operate. Therefore, in the cooling fan switching step (S32), the condensate generated through the change of the air inlet and outlet according to the switching of the cooling fan is removed, the excessively low temperature of the air inlet is raised to block the condensate generation, and the excessively raised air outlet is removed. By lowering the temperature, it is possible to prevent electrode damage caused by hot spots.

이상에서, 출원인은 본 발명의 다양한 실시예들을 설명하였지만, 이와 같은 실시예들은 본 발명의 기술적 사상을 구현하는 일 실시예일 뿐이며, 본 발명의 기술적 사상을 구현하는 한 어떠한 변경예 또는 수정예도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 해석되어야 한다.In the above, the applicant has described various embodiments of the present invention, but such embodiments are only one embodiment for implementing the technical idea of the present invention, and any changes or modifications are made according to the present invention as long as the technical idea of the present invention is implemented. should be construed as falling within the scope of

1: 스택 2: 제1냉각부
21: 제1냉각팬 22: 제1물감지센서
23: 제1온도센서 3: 제2냉각부
31: 제2냉각팬 32: 제2물감지센서
33: 제2온도센서 4: 제어부
41: 상태감지부 411: 물감지수신모듈
412: 저온정보수신모듈 413: 설정값비교모듈
414: 연속시간측정모듈 415: 고온정보수신모듈
416: 목표온도비교모듈 417: 작동전환지시모듈
42: 작동전환부 421: 작동팬인지모듈
422: 냉각팬전환모듈
S1: 작동개시단계 S2: 상태감지단계
S21: 물감지단계 S22: 저온감지단계
S23: 연속시간측정단계 S24: 고온감지단계
S25: 작동전환지시단계 S3: 작동전환단계
S31: 작동팬인지단계 S32: 냉각팬전환단계1: stack 2: first cooling unit
21: first cooling fan 22: first water detection sensor
23: first temperature sensor 3: second cooling unit
31: second cooling fan 32: second water detection sensor
33: second temperature sensor 4: control unit
41: state detection unit 411: paint receiving module
412: low temperature information receiving module 413: set value comparison module
414: continuous time measurement module 415: high temperature information receiving module
416: target temperature comparison module 417: operation conversion instruction module
42: operation conversion unit 421: operation fan recognition module
422: cooling fan conversion module
S1: operation initiation step S2: state detection step
S21: paint application step S22: low temperature detection step
S23: continuous time measurement step S24: high temperature detection step
S25: Operation conversion instruction step S3: Operation conversion step
S31: operation fan recognition step S32: cooling fan conversion step

Claims (10)

연료전지 셀이 적층되어 수소의 공급을 통해 전기를 발생시키는 스택과,
상기 스택의 일측에 형성되어 제1냉각팬을 통해 일측 방향으로 스택의 공기 순환이 이루어지도록 하는 제1냉각부와,
상기 스택의 타측에 형성되어 제2냉각팬을 통해 타측 방향으로 스택의 공기 순환이 이루어지도록 하는 제2냉각부와,
연료전지의 작동을 조절하는 제어부를 포함하고,
상기 제어부는 스택 내의 물 발생 또는 온도에 따라 제1냉각팬 및 제2냉각팬의 작동을 조절하도록 하며, 공기가 입출되는 스택의 일측 또는 타측의 물 발생 또는 온도에 대한 상태를 감지하는 상태감지부와, 상기 상태감지부에 의해 감지되는 상태에 따라 상기 제1냉각팬 및 제2냉각팬의 작동을 서로 전환시키는 작동전환부를 포함하고,
상기 제1냉각부는
스택 일측에서의 물 발생을 감지하는 제1물감지센서를 포함하고,
상기 제2냉각부는 스택 타측에서의 물 발생을 감지하는 제2물감지센서를 포함하며,
상기 상태감지부는
스택의 물 발생 감지정보를 수신하는 물감지수신모듈과, 스택에서 물 발생이 감지되는 경우 상기 작동전환부에 의해 제1,2냉각팬의 작동 전환을 지시하는 작동전환지시모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 수소 연료전지 운전시스템. A stack in which fuel cell cells are stacked to generate electricity through supply of hydrogen;
A first cooling unit formed on one side of the stack to allow air circulation of the stack in one direction through a first cooling fan;
A second cooling unit formed on the other side of the stack to allow air circulation of the stack in the other direction through a second cooling fan;
Including a control unit for controlling the operation of the fuel cell,
The control unit adjusts the operation of the first cooling fan and the second cooling fan according to the generation or temperature of water in the stack, and the state detection unit detects the state of the generation or temperature of water on one side or the other side of the stack through which air flows in and out. And, an operation switching unit for switching the operation of the first cooling fan and the second cooling fan to each other according to the state detected by the state detection unit,
The first cooling unit
Including a first water detection sensor for detecting the generation of water on one side of the stack,
The second cooling unit includes a second water detection sensor for detecting water generation on the other side of the stack,
The state sensing unit
Characterized in that it includes a paint reception module for receiving water generation detection information in the stack, and an operation conversion instruction module for instructing operation switching of the first and second cooling fans by the operation switching unit when water generation is detected in the stack. A hydrogen fuel cell operating system with 삭제delete 삭제delete 제 1 항에 있어서, 상기 제1냉각부는
스택 일측의 온도를 측정하는 제1온도센서를 포함하고,
상기 제2냉각부는 스택 타측의 온도를 측정하는 제2온도센서를 포함하며,
상기 상태감지부는,
스택의 일측 또는 타측에서 가장 낮은 온도정보를 수신하는 저온정보수신모듈과, 상기 저온정보수신모듈에 의해 수신된 온도정보를 설정된 온도와 비교하는 설정값비교모듈과, 수신된 온도가 설정값 미만에서 연속되는 시간을 측정하는 연속시간측정모듈과, 상기 연속시간측정모듈에 의해 측정되는 연속시간이 설정된 시간을 초과하는 경우 상기 작동전환부에 의해 제1,2냉각팬의 작동 전환을 지시하는 작동전환지시모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 수소 연료전지 운전시스템. The method of claim 1, wherein the first cooling unit
A first temperature sensor for measuring the temperature of one side of the stack,
The second cooling unit includes a second temperature sensor for measuring the temperature of the other side of the stack,
The state detection unit,
A low temperature information receiving module for receiving the lowest temperature information from one or the other side of the stack, a set value comparison module for comparing the temperature information received by the low temperature information receiving module with a set temperature, and A continuous time measurement module for measuring continuous time, and an operation changeover instructing the operation changeover of the first and second cooling fans by the operation changeover unit when the continuous time measured by the continuous time measurement module exceeds the set time A hydrogen fuel cell operating system comprising an instruction module. 제 1 항에 있어서, 상기 제1냉각부는
스택 일측의 온도를 측정하는 제1온도센서를 포함하고,
상기 제2냉각부는 스택 타측의 온도를 측정하는 제2온도센서를 포함하며,
상기 상태감지부는,
스택의 일측 또는 타측에서 가장 높은 온도정보를 수신하는 고온정보수신모듈과, 상기 고온정보수신모듈에 의해 수신된 온도정보를 스택의 목표 온도와 비교하는 목표온도비교모듈과, 수신된 온도가 목표온도로부터 일정 범위를 초과하는 경우 상기 작동전환부에 의해 제1,2냉각팬의 작동 전환을 지시하는 작동전환지시모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 수소 연료전지 운전시스템. The method of claim 1, wherein the first cooling unit
A first temperature sensor for measuring the temperature of one side of the stack,
The second cooling unit includes a second temperature sensor for measuring the temperature of the other side of the stack,
The state detection unit,
A high-temperature information receiving module for receiving the highest temperature information from one or the other side of the stack, a target temperature comparison module for comparing the temperature information received by the high-temperature information receiving module with a target temperature of the stack, and the received temperature being the target temperature and an operation changeover instructing module for instructing the operation changeover of the first and second cooling fans by the operation changeover unit when a predetermined range is exceeded. 제 1 항, 제 4 항 및 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 작동전환부는
상기 작동전환지시모듈에 의해 제1,2냉각팬의 작동 전환이 지시되는 경우 현재 작동중인 냉각팬을 인지하는 작동팬인지모듈과, 현재 작동중인 냉각팬의 작동을 중단하고 반대측 냉각팬의 작동을 개시하는 냉각팬전환모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 수소 연료전지 운전시스템. The method of any one of claims 1, 4 and 5, wherein the operation conversion unit
When the switching of the operation of the first and second cooling fans is instructed by the operation conversion instructing module, the operation fan recognition module for recognizing the currently operating cooling fan stops the operation of the currently operating cooling fan and operates the cooling fan on the opposite side. A hydrogen fuel cell operating system comprising the disclosed cooling fan switching module. 수소 연료전지의 작동을 개시하는 작동개시단계와,
공기가 입출되는 스택의 일측 또는 타측의 물 발생 또는 온도에 관한 상태를 감지하는 상태감지단계와,
상기 상태감지단계에 의한 상태 감지에 따라 스택의 일측 및 타측에서 각각 일측 및 타측 방향으로 공기를 순환시키는 제1냉각팬 및 제2냉각팬의 작동을 조절하는 작동전환단계를 포함하며,
상기 상태감지단계는
스택의 일측 또는 타측의 물 발생을 감지하는 물감지단계와, 물이 감지되지 않더라도 스택의 일측 또는 타측에서 온도가 설정값 미만으로 떨어지는 것을 감지하는 저온감지단계와, 저온감지단계에서 온도가 설정값 미만으로 떨어지는 것이 감지되는 경우 그 연속시간을 측정하는 연속시간측정단계와, 물이 감지되거나 연속시간이 설정된 시간을 초과하는 경우 제1냉각팬 및 제2냉각팬의 작동 전환을 지시하는 작동전환지시단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 수소 연료전지 운전방법. An operation initiation step of starting operation of the hydrogen fuel cell;
A state detection step of detecting a state related to water generation or temperature on one side or the other side of the stack through which air enters and exits;
An operation conversion step of adjusting the operation of a first cooling fan and a second cooling fan for circulating air in one side and the other side of the stack in one side and the other side, respectively, according to the state detection by the state detection step,
The state detection step is
A paint removal step for detecting water generation on one side or the other side of the stack, a low temperature detection step for detecting that the temperature on one side or the other side of the stack falls below a set value even if water is not detected, and a low temperature detection step in which the temperature is set at the set value. Continuous time measurement step of measuring the continuous time when it is detected, and operation conversion instruction for instructing the operation of the first cooling fan and the second cooling fan to be switched when water is detected or the continuous time exceeds the set time A hydrogen fuel cell operating method comprising the steps. 삭제delete 제 7 항에 있어서, 상기 상태감지단계는
스택의 일측 또는 타측에서 온도가 목표 온도의 일정 범위를 초과하여 상승하는 것을 감지하는 고온감지단계와, 상기 고온감지단계에서 고온이 감지되는 경우 제1냉각팬 및 제2냉각팬의 작동 전환을 지시하는 작동전환지시단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 수소 연료전지 운전방법. The method of claim 7, wherein the state sensing step
A high temperature sensing step of detecting that the temperature on one side or the other side of the stack exceeds a certain range of a target temperature, and when a high temperature is detected in the high temperature sensing step, operation switching of the first cooling fan and the second cooling fan is instructed. A method of operating a hydrogen fuel cell, comprising an operation conversion instructing step. 제 9 항에 있어서, 상기 작동전환단계는
상기 작동전환지시단계에서 제1,2냉각팬의 작동 전환이 지시되는 경우 현재 작동중인 냉각팬을 인지하는 작동팬인지단계와, 현재 작동중인 냉각팬의 작동을 중단하고 반대측 냉각팬의 작동을 개시하는 냉각팬전환단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 수소 연료전지 운전방법. 10. The method of claim 9, wherein the operation switching step
An operation fan recognition step of recognizing the currently operating cooling fan when the operation switching of the first and second cooling fans is instructed in the operation conversion instructing step, and stopping the operation of the currently operating cooling fan and starting the operation of the cooling fan on the opposite side. A hydrogen fuel cell operating method comprising a cooling fan switching step.
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004192974A (en) * 2002-12-12 2004-07-08 Sony Corp Fuel cell system and fuel cell operation method
KR102120831B1 (en) * 2018-12-27 2020-06-09 레드원테크놀러지 주식회사 System for hydrogen fuel cell

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101065378B1 (en) * 2009-08-17 2011-09-16 삼성에스디아이 주식회사 Fuel cell stack and fuel cell system using thereof

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004192974A (en) * 2002-12-12 2004-07-08 Sony Corp Fuel cell system and fuel cell operation method
KR102120831B1 (en) * 2018-12-27 2020-06-09 레드원테크놀러지 주식회사 System for hydrogen fuel cell

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