KR19980024053A - Fuel cell system, fuel supply system and portable electric equipment - Google Patents
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Abstract
본 발명은 사무 자동화 기기 등의 휴대용 전기기기용의 전원으로 이용 가능한 고분자 전해질형의 연료전지에 이용되는 소형 연료전지 시스템에 관한 것으로, 고체 폴리머형의 연료전지와, 상기 연료전지에 공급될 수소를 흡장하는 수소 흡장 합금을 수용하기 위한 직각 평행육면체 밀봉용기와, 상기 밀봉용기와 상기 연료전지 사이의 수소 통로에 구비되어 상기 밀봉용기와 상기 연료전지를 탈착식으로 접속하는 접속부와, 상기 수소통로에 구비되어 수소가스를 개폐하는 밸브 메커니즘과, 상기 수소통로에 구비되어 수소가스의 유속을 제어하는 수소 유속 제어 메커니즘 및/또는 수소가스의 압력을 제어하는 수소압력 제어 메커니즘을 포함하는 것을 특징으로 한다.The present invention relates to a small fuel cell system for use in a polymer electrolyte fuel cell that can be used as a power source for portable electric devices such as office automation equipment, comprising: a solid polymer fuel cell and hydrogen to be supplied to the fuel cell; A right-angle parallelepiped sealed container for accommodating a hydrogen absorbing alloy to be occluded, a connecting portion provided in a hydrogen passage between the sealed container and the fuel cell to detachably connect the sealed container and the fuel cell, and to the hydrogen passage. And a valve mechanism for opening and closing the hydrogen gas, a hydrogen flow rate control mechanism provided in the hydrogen passage to control the flow rate of the hydrogen gas, and / or a hydrogen pressure control mechanism for controlling the pressure of the hydrogen gas.
Description
본 발명은 사무 자동화 기기 등의 휴대용 전기기기용의 전원으로 이용 가능한 고분자 전해질형의 연료전지에 이용되는 소형 연료전지 시스템, 연료공급 시스템에 관한 것으로, 특히 휴대용 전기기기에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a small fuel cell system and a fuel supply system for use in a polymer electrolyte fuel cell that can be used as a power source for portable electrical equipment such as office automation equipment, and more particularly, to a portable electrical equipment.
일반적으로, 연료전지는 수소와 산소같은 연료 사이의 화학적 반응을 포함하여 화학적 에너지를 전기적 에너지로 직접 변환하므로 높은 발전효율을 얻을 수 있으며, 소수의 기계적 구동부를 갖기 때문에 소음이 매우 작고 크기가 소형화될 수 있다. 이러한 연료전지는 설치 및 관리가 비교적 용이하므로 분산형 전원 시스템, 통신장비용 전원 등에서 사용된다. 근래에, 연료전지와 수소 흡장 합금을 화합한 연료전지 시스템이 휴대용 전원으로서 이용되어 왔으며, 이러한 연료전지 시스템용의 각종 구조가 제안된 바 있다(일본국 특개평 6-76848, 6-60894 등).In general, a fuel cell converts chemical energy into electrical energy directly, including a chemical reaction between a fuel such as hydrogen and oxygen, thereby obtaining high power generation efficiency. Since the fuel cell has a few mechanical driving parts, noise is very small and its size can be reduced. Can be. These fuel cells are relatively easy to install and manage, so they are used in distributed power systems and power supplies for communication equipment. In recent years, a fuel cell system combining a fuel cell and a hydrogen storage alloy has been used as a portable power source, and various structures for such a fuel cell system have been proposed (Japanese Patent Laid-Open No. 6-76848, 6-60894, etc.). .
연료로서는 메탄올과 같은 액화 연료 또는 천연가스나 수소와 같은 기체 연료가 주로 이용되며, 최근에는 특히, 소형 전원을 위한 연료로서는 수소 흡장 합금과 함께 충진된 실린더에 수용되는 수소가 비교적 취급이 용이한 이유로 사용되고 있다. 예를 들면, 일본국 특개평 6-150955에 제안된 구성에서는 수소를 연료전지에 공급하기 위하여 수소 흡장 합금과 함께 충진된 실린더가 연료전지를 수용하는 전원 본체의 휴대용 케이싱에 독립적으로 포함되어 있으며, 이 케이싱은 연료전지에서 발생된 배기가스가 실린더를 통과하도록 하는 배기가스 흡입구를 구비한다. 이 구성에서는 케이싱이 전원 본체와 독립적인 휴대용이기 때문에 실린더를 포함하기 위한 공간의 제한 없이 케이싱의 크기가 증가될 수 있다. 더욱이, 실린더의 온도와 압력은 연료전지로부터의 배기가스에 의해 상승되므로 수소가 원활하게 공급될 수 있다.As fuels, liquefied fuels such as methanol or gaseous fuels such as natural gas and hydrogen are mainly used. In recent years, especially for small power sources, hydrogen contained in a cylinder filled with a hydrogen storage alloy is relatively easy to handle. It is used. For example, in the configuration proposed in Japanese Patent Laid-Open No. 6-150955, a cylinder filled with a hydrogen storage alloy to supply hydrogen to a fuel cell is independently included in a portable casing of a power supply body accommodating the fuel cell. The casing includes an exhaust gas inlet for allowing exhaust gas generated in the fuel cell to pass through the cylinder. In this configuration, since the casing is portable, independent of the power supply body, the size of the casing can be increased without limiting the space for containing the cylinder. Moreover, since the temperature and pressure of the cylinder are raised by the exhaust gas from the fuel cell, hydrogen can be smoothly supplied.
또한, 일본국 특개평 4-181659에 개시(開示)된 바와 같이 연료전지 시스템의 안전성을 높이기 위하여 수소 저장 수단으로서의 수소 흡장 합금의 플래토(plateau) 영역의 상한에서의 수소 평형 압력을 통상압력에서 10기압 이하로 한 연료전지 시스템이 제안되어 있다.Further, as disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 4-181659, in order to increase the safety of the fuel cell system, the hydrogen equilibrium pressure at the upper limit of the plateau region of the hydrogen storage alloy as the hydrogen storage means is maintained at a normal pressure. A fuel cell system of less than 10 atmospheres has been proposed.
한편, 랩톱 컴퓨터와 같은 휴대용 전기기기는 크기와 중량이 상당히 감축되었고, 성능이 향상되었으며, 전원으로서 2차 전지가 사용되기 때문에 니켈 및 수소 저장 배터리 및 리튬이온 2차 전지와 같은 고성능 전지들은 장시간의 사용, 소형화 및 경량화의 관점에서 사용되고 있다.On the other hand, portable electronic devices such as laptop computers have been significantly reduced in size and weight, improved in performance, and because secondary batteries are used as a power source, high performance batteries such as nickel and hydrogen storage batteries and lithium ion secondary batteries have been used for a long time. It is used in view of use, miniaturization and light weight.
종래의 2차 전지에서는 동작시간을 연장시키고 크기와 중량을 줄이는 것이 어려웠다. 따라서, 휴대용 전기기기의 전원에 연료전지를 사용하는 것이 고려되었다. 그러나, 연료로서 수소를 이용하는, 수소 흡장 합금으로 충진된 실린더의 경우에는 이 실린더가 높은 내압을 가질 필요가 있어서 쓸모 없는 공간(dead space)을 형성하는 실린더형으로 형성되는데, 이것은 긴 동작시간, 소형, 가벼운 중량을 위해서는 불리하다.In conventional secondary batteries, it is difficult to extend the operation time and reduce the size and weight. Therefore, it has been considered to use a fuel cell as a power source for portable electric devices. However, in the case of a cylinder filled with a hydrogen occupying alloy, which uses hydrogen as a fuel, the cylinder needs to have a high internal pressure and is formed into a cylindrical shape to form a dead space, which is long operating time and small size. It is disadvantageous for light weight.
본 발명은 이러한 종래의 연료전지의 문제점을 감안하여 이루어진 것으로, 장기간 사용가능하고, 또 소형, 경량화가 가능한 연료전지 시스템, 연료전지용의 연료공급 시스템 및 휴대용 전기기기를 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention has been made in view of the problems of the conventional fuel cell, and an object thereof is to provide a fuel cell system, a fuel supply system for a fuel cell, and a portable electric device that can be used for a long time and can be small and light in weight.
도 1 은 본 발명의 실시예에 있어서 연료전지 시스템용 수소공급 시스템을 이용한 휴대용 전지 팩의 블록도.1 is a block diagram of a portable battery pack using a hydrogen supply system for a fuel cell system in an embodiment of the present invention.
도 2 의 (a)는 상기 실시예에서의 수소 흡장 금속용기의 종단면도, (b)는 횡단면도.(A) is a longitudinal cross-sectional view of the hydrogen storage metal container in the said Example, (b) is a cross-sectional view.
도 3 은 상기 실시예에서 수소 흡장 합금용기에 장착된 접속부를 도시한 부분 단면도.Fig. 3 is a partial sectional view showing a connection portion mounted on the hydrogen storage alloy container in the embodiment.
도 4 는 접속부의 기능을 설명하기 위한 단면도.4 is a cross-sectional view for explaining the function of the connecting portion.
도 5 는 상기 실시예의 접속부에서 분리된 수소 흡장 합금용기의 상태도.5 is a state diagram of a hydrogen storage alloy container separated at the connecting portion of the embodiment.
도 6 은 상기 실시예의 접속부에 접속된 수소 흡장 합금용기의 상태도.6 is a state diagram of a hydrogen storage alloy container connected to the connecting portion of the embodiment;
도 7 은 상기 실시예의 접속부에서 수소 흡장 합금용기에 구비되는 위크의 모드를 도시한 도면.7 is a view showing a mode of the wick provided in the hydrogen storage alloy container at the connection portion of the embodiment.
도 8 은 상기 실시예에서 수소 압력 제어 기구의 내측을 도시한 단면도.Fig. 8 is a sectional view showing the inside of the hydrogen pressure control mechanism in the embodiment.
도 9 는 상기 실시예에서 미니 밸브를 도시한 도면.9 shows a mini valve in the above embodiment;
도 10 은 상기 실시예에서 수소 흡장 합금용기의 지주를 가공하는 방법을 도시한 조립도.10 is an assembly view showing a method of processing the struts of the hydrogen storage alloy container in the embodiment.
도 11 은 AB2 형 라베스 합금에서의 수소 흡장 합금의 수소 저장량과 수소 평형 압력 사이의 관계도.Fig. 11 is a relation between hydrogen storage amount and hydrogen balance pressure of hydrogen storage alloy in AB2 type Laves alloy.
도 12 는 6방정계 AB5형 합금에서의 수소 흡장 합금의 수소 저장량과 수소 평형 압력 사이의 관계도.12 is a relationship between hydrogen storage amount and hydrogen balance pressure of a hydrogen storage alloy in a hexagonal AB5 type alloy.
도 13 은 상기 실시예에서 압력 레귤레이터의 다른 예로서 피스톤식 2단계 압력 레귤레이터의 단면도.Fig. 13 is a sectional view of a piston type two stage pressure regulator as another example of the pressure regulator in the above embodiment.
도 14 는 상기 실시예에서 밸브 메커니즘의 다른 예로서 직렬밸브를 도시한 단면도.Fig. 14 is a sectional view showing a tandem valve as another example of the valve mechanism in the above embodiment.
도 15 는 본 발명의 다른 실시예에서의 연료전지용 수소공급 시스템을 도시한 블록도.15 is a block diagram showing a hydrogen supply system for a fuel cell in another embodiment of the present invention.
도 16 은 본 발명의 다른 실시예에서의 수소 흡장 합금용기를 도시한 것으로서, (a)는 수소 흡장 합금용기의 종단면도, (b)는 횡단면도.16 shows a hydrogen storage alloy container in another embodiment of the present invention, (a) is a longitudinal sectional view of the hydrogen storage alloy container, and (b) is a cross sectional view.
도 17 은 본 발명의 다른 실시예에서의 수소 흡장 합금용기를 도시한 것으로서, (a)는 수소 흡장 합금용기의 종단면도, (b)는 횡단면도.17 shows a hydrogen storage alloy container in another embodiment of the present invention, (a) is a longitudinal sectional view of the hydrogen storage alloy container, and (b) is a cross sectional view.
도 18 은 본 발명의 다른 실시예에서의 수소 흡장 합금용기를 도시한 것으로서, (a)는 수소 흡장 합금용기의 종단면도, (b)는 횡단면도.18 is a view showing a hydrogen storage alloy container in another embodiment of the present invention, (a) is a longitudinal cross-sectional view of the hydrogen storage alloy container, and (b) is a cross sectional view.
도 19 는 본 발명의 실시예에서의 연료전지용 연료공급 시스템에 사용되는, 연료전지에 연료를 공급하기 위한 밀봉용기의 블록도.Fig. 19 is a block diagram of a hermetically sealed container for supplying fuel to a fuel cell, used in a fuel supply system for a fuel cell in an embodiment of the present invention.
도 20 은 본 발명의 다른 실시예에서의 연료전지용 연료공급 시스템에 사용되는, 연료전지에 연료를 공급하기 위한 밀봉용기의 블록도.20 is a block diagram of a hermetically sealed container for supplying fuel to a fuel cell, used in a fuel supply system for a fuel cell in another embodiment of the present invention.
도 21 은 본 발명의 다른 실시예에서의 연료전지용 연료공급 시스템에 사용되는, 연료전지에 연료를 공급하기 위한 밀봉용기의 블록도.FIG. 21 is a block diagram of a hermetically sealed container for supplying fuel to a fuel cell, used in a fuel supply system for a fuel cell in another embodiment of the present invention. FIG.
도 22 는 본 발명의 실시예에서 휴대용 전기기기의 기계적 구성을 도시한 블록도.Figure 22 is a block diagram showing the mechanical configuration of a portable electric device in the embodiment of the present invention.
도 23 은 본 발명의 다른 실시예에서의 휴대용 전기기기의 기계적 구성을 도시한 블록도.Fig. 23 is a block diagram showing the mechanical configuration of a portable electric machine in another embodiment of the present invention.
도 24 는 도 23 및 도 24 의 실시예에서의 휴대용 전기기기의 전기적 구성을 도시한 블록도.FIG. 24 is a block diagram showing the electrical configuration of the portable electric apparatus in the embodiment of FIGS. 23 and 24;
도 25 는 본 발명의 다른 실시예에서의 휴대용 전기기기의 기계적 구성을 도시한 블록도.Fig. 25 is a block diagram showing the mechanical configuration of a portable electric machine in another embodiment of the present invention.
* 도면의 부호에 대한 간단한 설명 *Brief description of symbols in the drawings
1 : 고분자 전해질형 연료전지 본체1: polymer electrolyte fuel cell body
2 : 수소 흡장 합금용기(연료를 연료전지에 공급하기 위한 밀봉용기)2: hydrogen storage alloy container (sealing container for supplying fuel to fuel cell)
3 : 접속부4 : 미니 밸브3: connection part 4: mini valve
5 : 압력 레귤레이터6a, 6b : 연료 통로5: pressure regulator 6a, 6b: fuel passage
7 : 송풍기8 : 흡입구7: blower 8: suction port
9 : 배출구10 : 케이싱9: outlet 10: casing
111 : 물 또는 산성 수용액과의 반응에 의해 수소를 발생하는 물질111: A substance that generates hydrogen by reaction with water or acidic aqueous solution
112 : 물 또는 산성 수용액113 : 입자112: water or acidic aqueous solution 113: particles
114 : 연료를 연료전지에 공급하기 위한 밀봉용기114: sealed container for supplying fuel to the fuel cell
115 : 스위치116 : 연료공급 단자115: switch 116: fuel supply terminal
117 : 친수성 부직포202 : 지주(지지부재)117: hydrophilic nonwoven fabric 202: support (support member)
205 : 간극301, 602 : 밸브 본체205: gap 301, 602: valve body
302, 601 : 푸시 금속402, 608 : 스프링302, 601: push metal 402, 608: spring
403, 604 : 코어406, 606 : 코어 패킹403, 604: core 406, 606: core packing
500 : 연료전지 시스템501 : 노트북 컴퓨터500: fuel cell system 501: notebook computer
505 : 연료전지용 연료공급 시스템의 용기(수소 흡장 합금용기)505: container of fuel supply system for fuel cell (hydrogen storage alloy container)
701 : 위크703 : 필터701: week 703: filter
705 : 푸시 조인트803, 1201 : 피스톤705: push joint 803, 1201: piston
902 : 핸들903 : 개방 인디케이터902: handle 903: open indicator
1202 : 밸브 시트1305 : 레버1202: valve seat 1305: lever
상기 목적달성을 위한 본 발명의 연료전지 시스템은 고체 폴리머형의 연료전지와, 상기 연료전지에 공급될 수소를 흡장하는 수소 흡장 합금을 수용하기 위한 직각 평행육면체 밀봉용기와, 상기 밀봉용기와 상기 연료전지 사이의 수소 통로에 구비되어 상기 밀봉용기와 상기 연료전지를 탈착식으로 접속하는 접속부와, 상기 수소통로에 구비되어 수소가스를 개폐하는 밸브 메커니즘과, 상기 수소통로에 구비되어 수소가스의 유속을 제어하는 수소 유속 제어 메커니즘 및/또는 수소가스의 압력을 제어하는 수소압력 제어 메커니즘을 포함하는 것을 특징으로 한다.The fuel cell system of the present invention for achieving the above object is a rectangular parallelepiped sealed container for accommodating a solid polymer fuel cell, a hydrogen storage alloy for storing hydrogen to be supplied to the fuel cell, the sealed container and the fuel A connection portion provided in the hydrogen passage between the cells to detachably connect the sealing vessel and the fuel cell, a valve mechanism provided in the hydrogen passage to open and close the hydrogen gas, and a hydrogen passage provided in the hydrogen passage to control the flow rate of the hydrogen gas. It characterized in that it comprises a hydrogen flow rate control mechanism and / or a hydrogen pressure control mechanism for controlling the pressure of the hydrogen gas.
상술한 목적 및 기타의 목적과 본 발명의 특징 및 이점은 첨부도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통해 보다 분명해 질 것이다.The above and other objects and features and advantages of the present invention will become more apparent from the following detailed description taken in conjunction with the accompanying drawings.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 실시예에서의 연료전지 시스템을 이용한 휴대용 전지 팩의 블록도이다. 도 1에서, 이 실시예의 연료전지 시스템은 연료의 수소와 산화제의 산소 사이의 화학적 반응에 의해 전기적 에너지를 발생하는 고분자 전해질형의 연료전지 본체(1)와, 연료의 수소를 저장하기 위한 수소 흡장 합금을 함유하는 밀봉용기로서의 수소 흡장 합금용기(2)와, 수소 흡장 합금용기(2)에 부착된 접속부(3)와, 접속부(3)에 접속된 파이프(6a)와, 파이프(6a)에 접속된 수소압력 제어 메커니즘으로서의 압력 레귤레이터(5)와, 압력 레귤레이터에 접속된 밸브 메커니즘(4)과, 밸브 메커니즘(4)에 접속된 파이프(6b)로 구성되며, 파이프(6b)의 타단은 고분자 전해질형 연료전지 본체(1)에 접속된다. 여기에서, 접속부(3), 파이프(6a), 압력 레귤레이터(5), 밸브 메커니즘(4) 및 파이프(6b)는 수소통로를 구성한다. 더욱이, 상술한 바와 같이 접속부(3)는 파이프(6a)로부터, 즉 연료전지(1)로부터 수소 흡장 합금용기(2)를 분리시키는 구조를 가지므로 수소를 재충전하거나 수소 흡장 합금용기(2)를 용이하게 대체할 수 있다.1 is a block diagram of a portable battery pack using a fuel cell system in an embodiment of the present invention. In Fig. 1, the fuel cell system of this embodiment includes a polymer electrolyte fuel cell body 1 which generates electrical energy by a chemical reaction between hydrogen in fuel and oxygen in oxidant, and hydrogen storage for storing hydrogen in fuel. To the hydrogen-absorbing alloy container 2 as a sealed container containing an alloy, the connection part 3 attached to the hydrogen-absorbing alloy container 2, the pipe 6a connected to the connection part 3, and the pipe 6a. A pressure regulator 5 as a connected hydrogen pressure control mechanism, a valve mechanism 4 connected to the pressure regulator, and a pipe 6b connected to the valve mechanism 4, and the other end of the pipe 6b is a polymer. It is connected to the electrolyte fuel cell body 1. Here, the connection part 3, the pipe 6a, the pressure regulator 5, the valve mechanism 4, and the pipe 6b comprise a hydrogen passage. Furthermore, as described above, the connecting portion 3 has a structure that separates the hydrogen storage alloy container 2 from the pipe 6a, that is, from the fuel cell 1, so that hydrogen is recharged or the hydrogen storage alloy container 2 is removed. It can be easily replaced.
비록 도면에 도시되어 있지는 않지만 연료전지(1)내의 전해질막이 건조되면 연료전지의 특성이 열화되고 이온의 도전성이 저하되기 때문에 전해질막의 건조를 막기 위해 습윤제가 수소통로에 비치된다.Although not shown in the drawing, when the electrolyte membrane in the fuel cell 1 is dried, the characteristic of the fuel cell is deteriorated and the conductivity of ions is lowered, so that a humectant is provided in the hydrogen passage to prevent drying of the electrolyte membrane.
또한, 연료전지(1)와 수소 흡장 합금용기(2) 사이의 열 교환 기능을 갖기 위하여 예를 들면, 하나의 구리판을 연료전지(1)의 상면과 수소 흡장 합금용기(2)를 씌우도록 접촉하여 놓는다. 이러한 방식으로 연료전지에서 발생된 열은 수소 흡장 합금용기(2)로 전달되고 용기내의 온도와 압력은 상승되므로 수소가 연료전지로 원활하게 공급될 수 있다.Further, in order to have a heat exchange function between the fuel cell 1 and the hydrogen storage alloy container 2, for example, one copper plate is contacted to cover the upper surface of the fuel cell 1 with the hydrogen storage alloy container 2. Place it. In this way, the heat generated in the fuel cell is transferred to the hydrogen storage alloy container (2) and the temperature and pressure in the container are raised, so that hydrogen can be smoothly supplied to the fuel cell.
이와 같이 구성된 연료전지 시스템은 신선한 공기를 흡입하기 위한 흡입구(8)와 배기가스를 배출하기 위한 배출구(9)를 구비하는 케이싱(10) 내에 놓여지며, 케이싱 내에는 산화제로서의 공기가 연료전지(1) 내의 산소 전극에 공급되도록 구비되므로 소형의 휴대용 전지 팩이 구성된다. 이 케이싱(10)은 플라스틱과 같은 단열성이 높고 내열성이 높은 재료로 만들어지므로 연료전지(1)의 열은 외부에 악영향을 미치지 않는다. 송풍기(7)에 의해 흡입구(8)를 통해 모아지는 공기는 연료전지(1) 부근과 수소 흡장 합금용기(2) 부근을 통과하여 배출구(9)를 통해 배출되며, 케이싱(10) 내에서의 공기의 이러한 순환에 의해 연료전지(1) 부근을 통과함으로써 데워진 공기는 수소 흡장 합금용기(2) 부근을 통과하여 그것을 데워 열 교환의 부차적인 효과를 얻는다.The fuel cell system configured as described above is placed in a casing 10 having an inlet 8 for sucking fresh air and an outlet 9 for exhausting exhaust gas, in which air as an oxidant is supplied to the fuel cell 1. Since it is provided to supply to the oxygen electrode in the inside, a small portable battery pack is comprised. Since the casing 10 is made of a material having high heat insulation and high heat resistance such as plastic, the heat of the fuel cell 1 does not adversely affect the outside. The air collected by the blower 7 through the intake port 8 passes through the vicinity of the fuel cell 1 and near the hydrogen storage alloy container 2 and is discharged through the discharge port 9, and within the casing 10. The air warmed by passing near the fuel cell 1 by this circulation of air passes near the hydrogen storage alloy container 2 and warms it to obtain the secondary effect of heat exchange.
도 2는 본 발명의 수소 흡장 합금용기(2)의 종단면도 및 횡단면도이다. 수소합금 흡장용기(2)는 속이 빈 직각 평행육면체 용기 본체(201), 용기 본체(201) 내측에 구비되는 지지부재로서의 지주(202), 접속부(3)를 장착하기 위해 수소의 흡입 및 배출구에 고정된 밸브 장착 시트(203)로 구성되며, 용기 본체(201)의 내측에는 수소 흡장 합금분말로 채워져 있다.2 is a longitudinal sectional view and a cross sectional view of the hydrogen storage alloy container 2 of the present invention. The hydrogen alloy storage container 2 includes a hollow rectangular parallelepiped container main body 201, a support 202 serving as a support member provided inside the container main body 201, and a suction part and a discharge port of hydrogen for mounting the connection part 3. It consists of a fixed valve mounting seat 203, and the inside of the container main body 201 is filled with hydrogen storage alloy powder.
이하, 용기 본체(201)의 크기를 결정하는 방식의 예에 대하여 설명하기로 한다. 수소 흡장 합금으로서 AB2형 라베스 합금(AB2 type Laves alloy)을 이용하고, 수소 흡장량 1.7 mass%, 40리터/1용기, 수소 압력을 25℃에서 약 0.3MPa, 통상 압력 1.0 MPa 미만, 수소 발생량 222 cc/min, 합금 비중 6.5, 합금 충진률 55%라고 하면, 40 리터의 수소 흡장에 필요한 합금의 양은 25℃에서의 물 1몰의 부피가 24.45리터이면 수소의 몰수(molar number)는 40/24.45 = 1.636(몰), 수소의 중량은 1.636 × 2 = 3.272g이다.Hereinafter, an example of a method of determining the size of the container body 201 will be described. AB2 type Laves alloy is used as the hydrogen storage alloy, and the hydrogen storage amount is 1.7 mass%, 40 liters / 1 vessel, and the hydrogen pressure is about 0.3 MPa at 25 ° C., the normal pressure is less than 1.0 MPa, and the amount of hydrogen is generated. 222 cc / min, alloy specific gravity 6.5, alloy filling rate 55%, the amount of alloy required to occlude 40 liters of hydrogen is 40/45 liters of water if the volume of 1 mole of water at 25 ° C is 24.45 liters. 24.45 = 1.636 (molar) and the weight of hydrogen is 1.636 x 2 = 3.272 g.
그러므로 합금의 중량은 3.272/0.17 = 192.5g, 즉 약 200g이다.The weight of the alloy is therefore 3.272 / 0.17 = 192.5 g, ie about 200 g.
따라서 수소40리터를 흡장하기 위해 필요한 용기의 내부 체적(X)은 X = 200/(0.55 × 6.5) = 56cc 이다. 이 경우, 예를 들면, 용기의 내부치수는 5cm × 7cm × 1.6cm , 즉 56cc 에 달한다. 여기에서, AB2형 Ti(Zr)-Mn계 합금 수소 흡장 합금은 성분(주로, Ti/Zr 비)에 따라 연속적으로 수소 평형압력을 변경시킬 수 있으므로 동작온도에 따라 10kg/cm2g이하로 제어될 수 있고, 최적의 수소 흡장 합금을 선택함으로써 연료전지 시스템의 안전성은 수소를 원활하게 공급하는 동안 향상될 수 있다.Therefore, the internal volume (X) of the vessel required to occlude 40 liters of hydrogen is X = 200 / (0.55 x 6.5) = 56 cc. In this case, for example, the inner dimension of the container reaches 5 cm x 7 cm x 1.6 cm, that is, 56 cc. Here, the AB2 type Ti (Zr) -Mn-based alloy hydrogen absorbing alloy can continuously change the hydrogen equilibrium pressure according to the component (mainly Ti / Zr ratio), so it is controlled below 10kg / cm 2 g according to the operating temperature. By selecting the optimal hydrogen storage alloy, the safety of the fuel cell system can be improved during the smooth supply of hydrogen.
상술한 설명에서 AB2형 라베스 합금은 수소 흡장 합금의 예로서 제시되었으나 6방정계 AB5형 합금이나 기타의 수소 흡장 합금이 또한 사용될 수 있다. AB2형 라베스 합금의 수소 흡장량과 수소 평형 압력 사이의 관계를 도 11에 도시하였으며, 6방정계 AB5형 합금에서의 수소 흡장량과 수소 평형 압력 사이의 관계를 도 12에 도시하였다. 도 11 및 도 12는 임의 온도에서의 수소 흡장량과 수소 평형 압력 사이의 관계를 도시한 그래프로서 일반적으로 PCT 선도(diagram)로 알려져 있다. 수소 흡장 합금의 수소 평형 압력은 35℃에서 1.1MPa 이하인 것이 바람직하다. 그 이유는 고압력 가스 제어 법칙(High Pressure Gas Control Law)이 이동 가능한 가스 압력 용기의 한계압력이 사용중(가스 방출시)에는 35℃에서 10kg/cm2g이고 정상 동작 온도범위(즉, 0℃ ∼ 45℃) 이내일 것을 요구하나, 45℃에서 압력이 비정상적으로 높아지고, 연료전지에서 누설이 발생하여 연료전지의 이용 효율이 떨어지기 때문이다. 또한 셀 케이싱이 파손될 수도 있다. 그러므로, 정상 동작온도 35℃에서 대기압 이상, 1.1MPa 이하인 것이 적당하다.In the above description, the AB2 type Laves alloy is shown as an example of the hydrogen storage alloy, but a hexagonal AB5 type alloy or other hydrogen storage alloy may also be used. The relationship between the hydrogen occlusion amount and the hydrogen equilibrium pressure of the AB2 type Laves alloy is shown in FIG. 11, and the relationship between the hydrogen occlusion amount and the hydrogen equilibrium pressure in the hexagonal AB5 type alloy is shown in FIG. 12. 11 and 12 are graphs showing the relationship between the amount of hydrogen occlusion at any temperature and the hydrogen equilibrium pressure, which are generally known as PCT diagrams. It is preferable that the hydrogen equilibrium pressure of the hydrogen storage alloy is 1.1 MPa or less at 35 ° C. The reason is that the limit pressure of the gas pressure vessel in which the High Pressure Gas Control Law can be moved is 10 kg / cm 2 g at 35 ° C. during use (when the gas is released) and the normal operating temperature range (ie 0 ° C. 45 ° C.), but the pressure is abnormally high at 45 ° C., and leakage occurs in the fuel cell, thereby degrading the efficiency of the fuel cell. The cell casing may also be broken. Therefore, at a normal operating temperature of 35 ° C, it is appropriate that the pressure is not less than atmospheric pressure and not more than 1.1 MPa.
용기 본체(201)에 대한 재료로서는 구리계 금속, 철계 합금, 알루미늄계 금속, 스테인레스강 등이 사용될 수 있으며, 내구성의 면에서는 스테인레스강이 바람직하고, 비용과 강도의 면에서는 철계 합금이 바람직하며, 열 전도성과 용접성능의 면에서는 구리계 금속이 바람직하고, 중량 감축의 면에서는 알루미늄계 금속이 바람직하다. 첨언하면, 지주(202)는 용기가 직각 평행육면체 형상이기 때문에 내압 강도가 약한 것에 대한 보상을 위한 것이며, 내압강도가 가장 약한 방향으로 설치된다. 즉, 직각 평행육면체의 가장 짧은 길이의 방향(가장 큰 면적의 표면)으로 설치된다. 이 직각 평행육면체 형상에 의해 실린더는 거의 쓸모 없는 공간을 갖지 않으며 크기가 소형화 될 수 있다. 도 2의 예에서는 2개의 지주(202)가 사용되었으나 그 숫자는 용기 본체(201)의 내압강도가 충분하게 유지되는 한 임의적이다. 대신에 용기의 단면 형상이 사각의 기둥형상이고 내압강도를 가지면 특정의 지주는 전혀 필요하지 않다. 밸브 장착 시트(203)는 용기 본체(201)의 측면에 형성된 원형 구멍에 조립 및 용접에 의해 부착된다. 이러한 용접 및 용기 본체(201)의 용접에는 예를 들면, TIG 용접, 아르곤 용접, 납땜 용접이 이용될 수 있다.As a material for the container body 201, copper-based metals, iron-based alloys, aluminum-based metals, stainless steel, and the like may be used. Stainless steel is preferable in terms of durability, and iron-based alloys are preferable in terms of cost and strength. In terms of thermal conductivity and welding performance, copper-based metals are preferred, and aluminum-based metals are preferred in terms of weight reduction. Incidentally, the support 202 is for compensating for the weak pressure resistance because the container has a rectangular parallelepiped shape, and is installed in the direction with the lowest pressure strength. That is, they are provided in the direction of the shortest length (surface of the largest area) of a rectangular parallelepiped. Due to this rectangular parallelepiped shape, the cylinder has little useless space and can be downsized. In the example of FIG. 2, two struts 202 are used but the number is arbitrary as long as the pressure resistance of the container body 201 is sufficiently maintained. Instead, no particular strut is required if the cross-sectional shape of the container is square and has a pressure resistance. The valve mounting seat 203 is attached to the circular hole formed in the side surface of the container main body 201 by assembly and welding. For this welding and welding of the container body 201, for example, TIG welding, argon welding, soldering welding may be used.
도 3은 용기 본체(201)의 밸브 장착 시트(203)에 접속부로서 부착되는 코어 밸브 커넥터의 부분 단면도이다. 이 코어 밸브 커넥터는 용기 본체(301)측에서의 밸브 본체(301)와 감압 밸브(압력 레귤레이터)(303) 측에서의 푸시 금속(302)에 의해 하나의 세트를 형성한다. 코어 밸브 커넥터를 도 4에 상세히 도시하였다. 도 4에서, 밸브 본체(301)는 상이한 내부 직경을 갖는 관형 형상으로서, 접속 단자측의 안쪽에 나삿니 홈(408)을 구비하며, 밸브 본체의 안쪽에서 활주 가능한 코어(403)와, 코어(403)를 접속단자측으로 밀어주는 스프링(402)과, 코어(403)가 스프링(402)에 의해 밀려질 때 수소 흡장 합금 용기(2)로부터 수소가 배출되는 것이 중단되도록 구멍(405)을 닫는 코어 패킹(406)과, 푸시 금속(302)이 접속될 때 수소의 외부 방출을 저지하는 쉬트 패킹(407)으로 구성된다. 푸시 금속(302)에서, 구멍 접속측에 있는 단부(401)는 테이퍼 형상의 관 내부에 있으며, 너트(401)와 나삿니가 형성된 홈(409)은 외측에 형성된다.3 is a partial cross-sectional view of the core valve connector attached as a connecting portion to the valve mounting seat 203 of the container body 201. This core valve connector is formed by the valve body 301 on the container body 301 side and the push metal 302 on the pressure reducing valve (pressure regulator) 303 side. The core valve connector is shown in detail in FIG. 4. In Fig. 4, the valve body 301 has a tubular shape having a different internal diameter, has a threaded groove 408 inside the connecting terminal side, and has a core 403 and a core 403 which can slide inside the valve body. ) And a core packing for closing the hole 405 to stop the discharge of hydrogen from the hydrogen storage alloy container 2 when the core 403 is pushed by the spring 402 to push the side toward the connecting terminal side. 406 and a sheet packing 407 which inhibits the external release of hydrogen when the push metal 302 is connected. In the push metal 302, the end 401 on the hole connecting side is inside the tapered tube, and the nut 401 and the threaded groove 409 are formed outside.
수소 흡장 합금용기(2)와 연료전지측을 접속한다고 하였을 경우 푸시 금속(302)이 밸브 본체(301) 속으로 점차 구동되어 들어가면 푸시 금속(302)의 선단부(401)는 코어(403)의 단부(404)와 접촉하게 된다. 푸시 금속이 더 진행해 가면 코어(403)는 스프링(402)을 누르게 되고, 코어 패킹(406)과 밸브 본체(301) 사이에 갭이 형성되어 수소 가스가 코어(403) 내에 형성된 구멍을 통해 외부로 흘러나가며, 동시에 푸시 금속(302)의 선단부(401)가 쉬트 패킹(407)과 당접하게 되어 가스가 외부로 유출되는 것을 막아준다. 반면에 푸시 금속(302)의 나사를 느슨하게 함으로써 연료전지측으로부터 수소 흡장 합금용기를 분리하면 푸시 금속(302)의 선단부(401)가 코어(403)의 단부(404)로부터 분리되고, 코어(403)는 스프링(402)의 추력에 의해 초기위치로 후방으로 이동하므로 코어 패킹(406)은 코어(403)의 구멍을 닫는다. 이러한 방식으로 접속부는 수소 흡장 합금 용기의 접속 및 분리에 따라 자동으로 개폐하는 자동 개폐 메커니즘을 형성한다.In the case where the hydrogen storage alloy container 2 and the fuel cell side are connected, when the push metal 302 is gradually driven into the valve body 301, the tip portion 401 of the push metal 302 is formed at the end of the core 403. 404 is in contact. As the push metal proceeds further, the core 403 presses against the spring 402, and a gap is formed between the core packing 406 and the valve body 301 to allow hydrogen gas to flow out through the hole formed in the core 403. At the same time, the tip 401 of the push metal 302 contacts the sheet packing 407 to prevent the gas from flowing out. On the other hand, when the hydrogen storage alloy container is separated from the fuel cell side by loosening the screw of the push metal 302, the tip portion 401 of the push metal 302 is separated from the end 404 of the core 403, and the core 403 ) Moves backward to the initial position by the thrust of the spring 402 so that the core packing 406 closes the hole of the core 403. In this way, the connection forms an automatic opening and closing mechanism that automatically opens and closes upon connection and disconnection of the hydrogen storage alloy container.
도 5는 상술한 실시예에서의 접속부로서 코어 밸브 커넥터 대신에 퀵 커넥터(quick connector)를 사용한 예시도로서, 도면에서 상부측은 수소 흡장 합금 용기(2)와 압력 레귤레이터(5)의 평면도를 각각 나타내고 하부측은 측면도를 나타낸 것이다. 도 6은 퀵 커넥터의 상세도이다. 퀵 커넥터의 기본 구조는 나사형 코어 밸브 커넥터 등의 기본 구조와 거의 동일하다. 도 6에서, 수소 흡장 합금용기(2)를 연료전지측에 접속하면 푸시 금속(601)은 그 선단부(603)가 밸브 본체(602) 내의 코어(604)와 가볍게 접촉할 때까지 이동한다(이 경우에 밸브 본체(602)측이 대신 사용될 수 있음). 그 선단부는 클램퍼(도시생략)에 의해 스토퍼(607)의 위치에 고정된다. 이 클램퍼 동작에 의해 코어(604)는 스프링(608)의 추력에 대항하여 안쪽으로 밀리며, 코어 패킹(606)과 밸브 본체(602) 사이에는 갭이 형성되어 코어(604)에 형성된 구멍(605)으로부터 수소 가스가 흘러나오고, 동시에 푸시 금속(601)의 O-링(609)이 밸브 본체(602)의 내벽에 눌려져 가스가 외부로 유출되는 것을 방지한다. 반면에 연료전지측으로부터 수소 흡장 합금용기(2)를 분리하면, 해제하는 방향으로 클램퍼를 조작함으로써 코어(604)는 스프링(608)의 추력에 의해 초기 위치로 복귀되고, 코어 패킹(606)은 구멍(605)에 끼워져 수소의 흐름이 정지되므로 밸브 본체(602)와 푸시 금속(601)은 이러한 상태로 당겨져 분리될 수 있다.FIG. 5 is an exemplary view using a quick connector instead of a core valve connector as the connecting portion in the above-described embodiment, in which the upper side shows a plan view of the hydrogen storage alloy container 2 and the pressure regulator 5, respectively. The lower side shows a side view. 6 is a detailed view of a quick connector. The basic structure of the quick connector is almost the same as that of the threaded core valve connector. In FIG. 6, when the hydrogen storage alloy container 2 is connected to the fuel cell side, the push metal 601 moves until the tip 603 lightly contacts the core 604 in the valve body 602 (this Valve body 602 side may be used instead). The tip is fixed to the position of the stopper 607 by a clamper (not shown). By this clamper operation, the core 604 is pushed inward against the thrust of the spring 608, and a gap is formed between the core packing 606 and the valve body 602 to form a hole 605 in the core 604. Hydrogen gas flows out from it, and at the same time, the O-ring 609 of the push metal 601 is pressed against the inner wall of the valve body 602 to prevent the gas from flowing out. On the other hand, when the hydrogen storage alloy container 2 is removed from the fuel cell side, the core 604 is returned to the initial position by the thrust of the spring 608 by operating the clamper in the release direction, and the core packing 606 is The valve body 602 and the push metal 601 can be pulled and separated in this state because the flow of hydrogen is stopped by being inserted into the hole 605.
또한, 접속부의 접속방법은 래치형, 0-링형, 스프링형, 볼 베어링형 등을 포함한다. 간략하게 말해 수소 흡장 합금용기(2)가 분리될 때 접속부에서 수소 흡입구 및 배출구를 자동으로 닫고, 수소 흡장 합금용기(2)가 부착될 때 흡입구 및 배출구를 자동으로 개방하는 자동 개폐기능을 갖도록 구성될 수 있다.In addition, the connection method of a connection part includes a latch type, a 0-ring type, a spring type, a ball bearing type, etc. In short, it is configured to automatically close the hydrogen inlet and outlet at the connection when the hydrogen storage alloy container (2) is separated, and to automatically open and close the inlet and outlet when the hydrogen storage alloy container (2) is attached. Can be.
도 7은 본 실시예에서 수소 흡장 합금용기의 내측에 구비되는 수소를 공급하는 다공성 소자로서의 위크(wick)를 도시한 도면으로서, 도면의 상부는 부분 측단면도이고, 하부는 부분 평단면도이다. 도 7에 도시된 바와 같이, 접속부는 푸시 조인트(705)와 밸브(704)의 조합으로 구성되고, 밸브(704)의 단부에는 합금 분말 배출 방지 메커니즘으로서의 필터(703)가 구비된다. 더욱이, 수소가 필터(703)로부터 용기 본체(201)의 내측으로 원활하게 드나들 수 있도록 수소를 공급하기 위한 다공성 소자로서 위크(701)가 구비된다. 이 필터(703)의 주요 부분은 구멍의 크기가 약 0.2∼2㎛인 다공성 소결 합금으로 이루어진다. 한편, 이 합금 분말 배출 방지 메커니즘은 용기 본체(201) 내측에 구비될 수도 있다.7 is a view showing a wick as a porous element for supplying hydrogen provided inside the hydrogen storage alloy container in the present embodiment, the upper part of which is a partial side cross-sectional view, and the lower part is a partial plan view. As shown in FIG. 7, the connection consists of a combination of the push joint 705 and the valve 704, and an end of the valve 704 is provided with a filter 703 as an alloy powder discharge prevention mechanism. Furthermore, a wick 701 is provided as a porous element for supplying hydrogen so that hydrogen can smoothly enter and exit the filter body 703 from the filter 703. The main part of this filter 703 is made of a porous sintered alloy having a pore size of about 0.2 to 2 mu m. On the other hand, this alloy powder discharge prevention mechanism may be provided inside the container body 201.
도 8은 본 실시예의 압력 레귤레이터(예를 들면, 도 3에서의 303)의 내부 구조를 도시한 단면도이다. 이 압력 레귤레이터는 피스톤의 변위와 스프링(804)의 추력의 균형에 의해 흡입구측(801)에서의 수소압력의 변화에도 불구하고 배출구측(802)에서의 수소 압력을 흡입구측(801)에서보다 낮은 일정 레벨로 유지시킨다. 여기에서, 수소 압력 제어 메커니즘의 수소 배출구측 압력은 대기압∼0.4MPa 인 것이 바람직하다. 그 이유는 연료로서의 수소의 압력이 대기압보다 낮으면 수소가 연료전지속으로 공급될 수 없기 때문이다. 반면 0.4MPa 보다 크면 연료전지 전극에 내압 구조가 필요하게 되어 무게와 가격면에서 불리하고 연료전지의 효율이 낮아진다. 동시에 수소 유속의 변동이 상당해서 전기적 출력의 변동이 거의 안정적이지 못하다. 따라서, 이 범위가 적당하다.Fig. 8 is a sectional view showing the internal structure of the pressure regulator (for example, 303 in Fig. 3) of this embodiment. This pressure regulator lowers the hydrogen pressure at the outlet side 802 than at the inlet side 801 despite the change in the hydrogen pressure at the inlet side 801 due to the displacement of the piston and the thrust of the spring 804. Keep at a certain level. Here, the hydrogen outlet side pressure of the hydrogen pressure control mechanism is preferably atmospheric pressure to 0.4 MPa. The reason is that if the pressure of hydrogen as fuel is lower than atmospheric pressure, hydrogen cannot be supplied into the fuel cell. On the other hand, if it is larger than 0.4 MPa, the pressure cell structure is required for the fuel cell electrode, which is disadvantageous in terms of weight and price, and lowers the efficiency of the fuel cell. At the same time, the fluctuations in the hydrogen flow rate are significant and the fluctuations in electrical output are hardly stable. Therefore, this range is suitable.
도 13은 압력 레귤레이터의 다른 예로서 피스톤식 2 스테이지형 압력 레귤레이터를 도시한 도면이다. 도 13에서, 수소가스는 흡입구(1204)로 흘러들어오고 배출구(1205)로 흘러나가며, 이 과정에서 압력 레귤레이터는 다음과 같이 동작한다. 가스가 피스톤(1201)의 스프링(1203)에 의해 눌려진 밸브 시트(1202)에 저항하여 흘러 들어오면 그 가스는 피스톤(1201)의 내측을 통과하여 2차측에서 보다 넓은 단면적의 피스톤측으로 들어간다. 결국, 피스톤(1201) 전체가 밸브 시트(1202)를 내리눌러 1차측 가스가 흘러들어올 수 없도록 기능을 한다. 보다 넓은 단면적의 피스톤측에서의 가스가 배출구로 배출되면 1차측 가스는 다시 밸브 시트(1202)를 밀어 가스가 2차측으로 흘러 들어가게 된다. 이 작용은 짧은 시간 동안에 반복되기 때문에 2차측 압력은 일정 레벨로 조정된다. 여기에서, 1차 압력과 2차 압력의 평형은 스프링(1203)의 강도와 피스톤(1201)의 단면적의 비에 의해 결정된다. 제공될 스테이지의 수는 1차 압력과 2차 압력 사이의 차에 의해 결정되며, 스테이지의 수가 크면 클수록 2차 압력의 조정 정밀도는 점점 높아지게 된다.13 is a view showing a piston type two stage type pressure regulator as another example of the pressure regulator. In Fig. 13, hydrogen gas flows into the inlet 1204 and out the outlet 1205, in which the pressure regulator operates as follows. When gas flows in against the valve seat 1202 pressed by the spring 1203 of the piston 1201, the gas passes through the inside of the piston 1201 and enters the piston side of the wider cross-sectional area from the secondary side. As a result, the entire piston 1201 functions to depress the valve seat 1202 so that the primary gas cannot flow in. When gas at the piston side of the larger cross-sectional area is discharged to the outlet port, the primary gas pushes the valve seat 1202 again and the gas flows into the secondary side. Since this action is repeated for a short time, the secondary pressure is adjusted to a constant level. Here, the equilibrium of the primary pressure and the secondary pressure is determined by the ratio of the strength of the spring 1203 and the cross-sectional area of the piston 1201. The number of stages to be provided is determined by the difference between the primary pressure and the secondary pressure, and the larger the number of stages, the higher the accuracy of adjustment of the secondary pressure.
다음으로, 도 9는 본 실시예의 밸브 메커니즘으로서의 미니 밸브의 예를 도시한 도면이다. 이 미니 밸브에서 밸브 본체(901) 외측의 핸들(902)을 조작함으로써 스핀들(906)이 회전되고, 흡입구(904)와 배출구(905) 사이의 통로가 개폐된다. 이 통로의 개방상태는 개방 표시기(903)에 의해 감시될 수 있다.Next, FIG. 9 is a diagram showing an example of a mini valve as the valve mechanism of this embodiment. By operating the handle 902 outside the valve body 901 in this mini-valve, the spindle 906 is rotated, and the passage between the inlet port 904 and the outlet port 905 is opened and closed. The open state of this passage can be monitored by an open indicator 903.
도 14는 밸브 메커니즘의 다른 예로서의 직렬 밸브를 도시한 도면이다. 도 14에서, 고정 스템(stem)(1303)에 대한 개방 스템(1304)은 도면 우측에 도시된 레버(1305)를 조작함으로써 회전된다. 이러한 조작에 의해 고정 스템(1303)의 구멍(1306)과 개방 스템(1304)의 구멍(1307)은 서로 소통되거나 닫히고, 가스가 흡입구(1301)로부터 배출구(1302)로 흐르거나 정지한다. 0-링(1308)은 가스가 외부로 흘러나가는 것을 방지한다.14 shows a tandem valve as another example of a valve mechanism. In FIG. 14, the open stem 1304 relative to the fixed stem 1303 is rotated by manipulating the lever 1305 shown on the right side of the drawing. By this manipulation, the hole 1306 of the fixed stem 1303 and the hole 1307 of the open stem 1304 are in communication with each other or close to each other, and gas flows or stops from the inlet 1301 to the outlet 1302. 0-ring 1308 prevents gas from flowing out.
이하, 본 실시예에서의 수소 흡장 합금용기의 제조방법을 설명하기로 한다. 도 10에 도시된 바와 같이 용기 본체에 사용되는 금속판을 원하는 치수로 절단하고 가압하여 상부부재(1001) 및 하부부재(1002)를 형성하고 지주(1005)가 설치될 위치에 구멍을 형성한다. 지주(1005)는 일단의 직경이 타단의 직경보다 상부부재(1001)의 두께에 대응하는 길이만큼 작은 실린더형이다. 부재(1001)의 구멍은 지주(1005)의 작은 단부를 삽입하기 위한 크기 이내이며, 다른 부재(1002)의 구멍(1004)은 지주(1005)의 큰 단부를 삽입하기 위한 크기 이내이다.Hereinafter, the manufacturing method of the hydrogen storage alloy container in a present Example is demonstrated. As shown in FIG. 10, the metal plate used in the container body is cut and pressed to a desired dimension to form the upper member 1001 and the lower member 1002, and a hole is formed at the position where the post 1005 is to be installed. The strut 1005 is a cylinder whose diameter is smaller than the diameter of the other end by the length corresponding to the thickness of the upper member 1001. The hole of the member 1001 is within the size for inserting the small end of the post 1005, and the hole 1004 of the other member 1002 is within the size for inserting the large end of the post 1005.
2개의 부재(1001, 1002)의 단부는 서로 접촉하고 있으며, 지주(1005)는 구멍(1004)에 삽입되고, 작은 단부는 구멍(1003)에 삽입된다. 후에 부재(1001, 1002)의 접촉부(1006)와, 구멍(1003, 1004)과 지주(1005)의 접촉부(1006)는 예를 들면, TIG 용접에 의해 용접된다. 이와 같이 형성된 양쪽 개방단부를 갖는 사각형의 실린더 형상은 TIG 용접에 의해 개구부의 크기로 절단된 금속판과 조립되어 밀봉된 용기가 완성된다. 수소의 흡입구와 배출구를 형성하는 방법은 여기에서 설명하지 않았으나 도 2에 도시되어 있으며, 예컨대, 밸브 장착 시트(203)용의 맞춤 구멍이 형성될 수 있고, 밸브 장착 시트(203)가 삽입될 수 있고, 부재와 밸브 장착 시트(203)의 접촉부가 TIG 용접에 의해 용접될 수 있다.The ends of the two members 1001 and 1002 are in contact with each other, the strut 1005 is inserted into the hole 1004, and the small end is inserted into the hole 1003. Thereafter, the contact portions 1006 of the members 1001 and 1002 and the contact portions 1006 of the holes 1003 and 1004 and the support post 1005 are welded by, for example, TIG welding. The rectangular cylindrical shape having both open ends thus formed is assembled with a metal plate cut into the size of the opening by TIG welding to complete the sealed container. The method of forming the inlet and outlet of the hydrogen is not described here, but is shown in FIG. 2, for example, a fitting hole for the valve mounting seat 203 may be formed, and the valve mounting seat 203 may be inserted. And the contact portion of the member and the valve mounting seat 203 can be welded by TIG welding.
이 실시예에서, 반응에 의해 연료전지(1)로부터 열이 발생하나, 수소 흡장 합금용기는 수소가스가 배출될 때 열을 흡수하여 냉각된다. 그러나, 수소 흡장 합금의 온도가 너무 많이 저하되면 더 이상 수소는 방출되지 않는다. 따라서, 연료전지(1)와 수소 흡장 합금(2) 사이의 열 교환을 위해 연료전지(1)와 수소 흡장 합금 용기(2) 사이에 이들이 서로 접촉하도록 가열판 또는 가열 파이프를 구비함으로써 연료전지로부터 발생된 열이 수소 흡장 합금용기(2)로 전달되어 수소 흡장 합금용기가 가열될 수 있게 된다. 이와 달리 연료전지(1)와 수소 흡장 합금용기(2)를 서로 열 교환할 수 있도록 서로 접촉하여 쌓을 수 있다. 이 경우에 열전도 대신에 직접 접촉, 방사 또는 송풍기 등에 의한 송풍으로 가열하도록 설계될 수도 있다. 가열판으로서 구리판 대신 알루미늄판 등이 사용될 수 있으며, 더욱이, 수소 흡장 합금용기(2)를 교환할 때 용기의 장착 및 분리를 용이하게 하기 위해 가열판이 수직으로 개폐될 수 있도록 설계될 수 있다. 열 교환 기능을 실현하기 위해 열 파이프를 사용하면, 열 파이프가 작은 온도 구배에서조차 열을 전달할 수 있기 때문에 수소 흡장 합금용기(2)가 통상의 온도보다 높은 온도에서 동작하면, 특히 연료전지(1)와 거의 동일한 온도에서 동작하면, 보다 높은 효과가 얻어진다.In this embodiment, heat is generated from the fuel cell 1 by the reaction, but the hydrogen storage alloy container absorbs heat when the hydrogen gas is discharged and is cooled. However, if the temperature of the hydrogen storage alloy is lowered too much, no more hydrogen is released. Therefore, the fuel cell 1 and the hydrogen storage alloy 2 are generated from the fuel cell by providing a heating plate or a heating pipe between the fuel cell 1 and the hydrogen storage alloy container 2 such that they are in contact with each other for heat exchange. The heat is transferred to the hydrogen storage alloy container 2 so that the hydrogen storage alloy container can be heated. Alternatively, the fuel cell 1 and the hydrogen storage alloy container 2 may be stacked in contact with each other so as to exchange heat with each other. In this case, instead of heat conduction, it may be designed to heat by blowing by direct contact, spinning or blower. An aluminum plate or the like may be used instead of the copper plate as the heating plate, and furthermore, it may be designed such that the heating plate can be vertically opened and closed in order to facilitate mounting and detachment of the container when the hydrogen storage alloy container 2 is replaced. The use of a heat pipe to realize a heat exchange function enables the hydrogen storage alloy container 2 to operate at a temperature higher than the normal temperature because the heat pipe can transfer heat even at a small temperature gradient, in particular the fuel cell 1 When operating at a temperature nearly equal to, a higher effect is obtained.
또, 열 교환의 방법으로서, 연료전지(1)와 수소 흡장 합금용기(2)를 통과하는 열 매체를 위한 파이프가 접촉 설치될 수도 있고, 그 파이프에 펌프 등에 의해 순환되는 물, 불소계 불활성 액체(Florinert), 실리콘 오일 등의 열 매체가 채워질 수 있다. 이 경우에, 열 매체의 순환속도는 수소 흡장 합금용기(2)가 통상의 온도보다 높은 온도에서 동작할 때 빠르고, 수소 흡장 합금용기(2)가 통상의 온도보다 낮은 온도에서 동작할 때 느리도록 설정된다. 이와 같이 동작온도에 따라 열 매체의 순환속도를 조정함으로써 수소 흡장 합금용기(2)의 동작온도에 적합한 열 교환을 실현할 수 있다.In addition, as a method of heat exchange, a pipe for a heat medium passing through the fuel cell 1 and the hydrogen storage alloy container 2 may be installed in contact with each other, and water, a fluorine-based inert liquid ( Heat medium such as Florinert), silicone oil, and the like. In this case, the circulation rate of the heat medium is fast when the hydrogen storage alloy container 2 is operated at a temperature higher than the normal temperature, and slow when the hydrogen storage alloy container 2 is operated at a temperature lower than the normal temperature. Is set. By adjusting the circulation rate of the heat medium in accordance with the operating temperature in this manner, heat exchange suitable for the operating temperature of the hydrogen storage alloy container 2 can be realized.
도 15는 본 발명의 다른 실시예의 연료전지 시스템을 이용한 휴대용 전지 팩의 블록도이다. 도 15에서, 본 실시예의 연료전지 시스템은 연료의 수소와 산소 사이의 화학적 반응에 의해 전기적 에너지를 발생하는 고분자 전해질형의 연료전지 본체(1)와, 연료의 수소를 저장하기 위한 수소 흡장 합금을 포함하는 밀봉용기로서의 수소 흡장 합금용기(2)와, 수소 흡장 합금용기(2)에 결합된 접속부(3)와, 접속부(3)에 접속된 파이프(6a)와, 파이프(6a)에 접속된 수소 압력 제어 메커니즘으로서의 압력 레귤레이터(5)와, 밸브 메커니즘(4)에 접속된 파이프(6b)를 포함하며, 파이프(6b)의 타단은 고분자 전해질형의 연료전지 본체(1)에 접속된다. 이 실시예가 도 1의 실시예와 다른 점은 동일 평면상에서 배열 대신에 연료전지(1)와 수소 흡장 합금용기(2)가 수직으로 쌓여 서로 접촉한다는 점이고, 기본 구성은 도 1의 것과 같다. 이 구성에서, 상호 열 교환은 상술한 바와 같이 실현되며, 열 교환의 효율성은 전술한 실시예에서처럼 후자의 배열에서 보다 효과적이다.15 is a block diagram of a portable battery pack using a fuel cell system according to another embodiment of the present invention. In FIG. 15, the fuel cell system of this embodiment includes a polymer electrolyte fuel cell body 1 that generates electrical energy by a chemical reaction between hydrogen and oxygen of a fuel, and a hydrogen storage alloy for storing hydrogen of fuel. The hydrogen storage alloy container 2 as a sealing container to be contained, the connection part 3 coupled to the hydrogen storage alloy container 2, the pipe 6a connected to the connection part 3, and the pipe 6a connected to it. A pressure regulator 5 as a hydrogen pressure control mechanism and a pipe 6b connected to the valve mechanism 4 are included, and the other end of the pipe 6b is connected to the fuel cell body 1 of the polymer electrolyte type. This embodiment differs from the embodiment of FIG. 1 in that the fuel cell 1 and the hydrogen storage alloy container 2 are stacked vertically and contact each other instead of being arranged on the same plane, and the basic configuration is the same as that of FIG. In this configuration, mutual heat exchange is realized as described above, and the efficiency of heat exchange is more effective in the latter arrangement as in the above-described embodiment.
이와 같이, 본 실시예의 연료전지 시스템에 의하면 동작온도와 용기 압력의 관점에서 안전하며, 쓸모 없는 공간이 줄어들므로 소형, 콤팩트하게 되고, 장시간(예컨대, 연속으로 3시간 내지 5시간) 동안 사용될 수 있으며, 고에너지 밀도가 달성되고, 인산형의 연료전지에서 보다 부하변동에 대한 응답이 빠르고, 동작온도 범위가 넓으며(0℃ 이하를 포함), 어느 정도의 크기 또는 소형의 전기기기에 적용될 수 있다.As such, according to the fuel cell system of the present embodiment, it is safe in view of operating temperature and vessel pressure, and becomes small and compact since unnecessary space is reduced, and can be used for a long time (for example, 3 to 5 hours continuously). High energy density is achieved, and the response to load fluctuation is faster than that of phosphoric acid fuel cell, the operating temperature range is wide (including 0 ℃ or less), and can be applied to a certain size or small electric equipment. .
도 16은 본 발명의 다른 실시예에서의 연료전지 시스템을 이용한 휴대용 전지 팩의 블록도이다. 도 16에서, 직각 평행육면체 수소 흡장 합금용기(2)의 2개의 대향면이 장축(긴쪽)의 방향으로 연속인 지주(202)(판 형상)에 의해 지지된다. 이 예에서 내측은 2개의 방으로 분리된다. 연속 지주(202)는 용기의 벽(204)과 동일한 물질로 만든 일체의 구조일 수 있으며, 상이한 부재일 수도 있다. 형성방법은 굴삭 절단공정과 다이 케이싱 방법 등을 포함할 수 있다. 2개의 분리된 방은 용기 벽(204)과 지주(202) 사이의 갭, 즉 수소 인출 구멍(205)을 통해 서로 소통된다. 물론, 3개 이상의 방이 2개 이상의 지주(202)에 의해 형성될 수 있다. 이러한 경우에도 방들은 서로 연결된다.16 is a block diagram of a portable battery pack using a fuel cell system in another embodiment of the present invention. In Fig. 16, two opposing surfaces of a rectangular parallelepiped hydrogen storage alloy container 2 are supported by struts 202 (plate shapes) that are continuous in the direction of the major axis (long side). In this example the inside is separated into two rooms. The continuous strut 202 may be a unitary structure made of the same material as the wall 204 of the vessel, or may be a different member. The forming method may include an excavation cutting process and a die casing method. The two separate rooms communicate with each other through a gap between the vessel wall 204 and the strut 202, ie the hydrogen withdrawal aperture 205. Of course, three or more rooms may be formed by two or more struts 202. In this case, the rooms are connected to each other.
도 17은 본 발명의 다른 실시예의 연료전지용의 수소 공급 시스템을 이용한 휴대용 전지 팩의 블록도이다. 도 17의 실시예는 선행 실시예의 수정형태로서, 수소만을 통과시키는 필터(206)가 수소 유도구(205)에 구비된다. 결국, 방들 사이의 수소 흡장 합금분말의 변동이 억제될 수 있다. 3 이상의 방이 형성되면, 모든 지주(202)에 필터(206)가 형성될 수 있으며, 그렇지 않고 수소의 흡입구와 배출구를 향하여 방을 형성하는 지주(202)에만 형성될 수도 있다.17 is a block diagram of a portable battery pack using a hydrogen supply system for a fuel cell of another embodiment of the present invention. The embodiment of FIG. 17 is a modification of the previous embodiment, in which the hydrogen inlet 205 is provided with a filter 206 for passing only hydrogen. As a result, fluctuations in the hydrogen storage alloy powder between the rooms can be suppressed. If three or more rooms are formed, the filter 206 may be formed in all the struts 202, or may only be formed in the struts 202 forming the room towards the inlet and outlet of the hydrogen.
도 18은 본 발명의 다른 실시예의 연료전지용의 수소 공급 시스템을 이용한 휴대용 전지 팩의 블록도이다. 도 18에 도시된 실시예에서 직각 평행육면체 수소 흡장 합금용기(2)의 2개의 대향면은 짧은 축(짧은 쪽) 방향으로 연속인 지주(202)(판 형상)에 의해 지지된다. 이 예에서, 내측은 3개의 방으로 분리된다. 이 실시예에서 갭을 형성하는 대신 적어도 부분적으로 수소가스를 유도할 수 있도록 각 지주(202)에 소결 합금필터가 이용된다. 이와 달리 각각의 방에는 구리, 알루미늄 등으로 만든 열전도성이 탁월한 메쉬를 배치함으로써 발생된 열이 원활하게 전달되게 할 수 있다.18 is a block diagram of a portable battery pack using a hydrogen supply system for a fuel cell of another embodiment of the present invention. In the embodiment shown in Fig. 18, two opposing surfaces of a right-angle parallelepiped hydrogen storage alloy container 2 are supported by posts 202 (plate shapes) that are continuous in a short axis (short side) direction. In this example, the inside is divided into three rooms. In this embodiment a sintered alloy filter is used for each strut 202 so that hydrogen gas can be induced at least partially instead of forming a gap. On the other hand, the heat generated in each room can be smoothly transferred by placing a mesh having excellent thermal conductivity made of copper, aluminum, or the like.
그러므로, 본 발명의 연료전지 시스템은 응용범위가 광범위하기 때문에 소형이고 보다 장시간의 동작시간이 더욱 요구되는 휴대용 전기기기, 특히 랩톱 컴퓨터로 대표되는 휴대용 전기기기를 위한 전원으로서는 이상적이다. 연료전지에 의해 발생되는 열은 수소 흡장 합금이 수소를 방출할 때의 흡열반응에 의해 흡수되고 외부로 방출되는 여분의 폐열은 감소되므로, 다양한 전기기기용의 내장전원으로 사용될 때 전기기기에 대한 열적 악영향이 방지될 수 있다.Therefore, the fuel cell system of the present invention is ideal as a power source for portable electric devices, particularly portable electric devices represented by laptop computers, which are small and require a longer operation time because of their wide application range. The heat generated by the fuel cell is absorbed by the endothermic reaction when the hydrogen occlusion alloy releases hydrogen and the extra waste heat released to the outside is reduced, so that the heat generated by the fuel cell is used as a built-in power source for various electrical equipment. Adverse effects can be prevented.
이하, 전원으로서 상술한 연료전지 시스템을 포함한 휴대용 전지 팩을 이용한 본 발명의 다른 실시예의 휴대용 전기기기로서 랩톱 컴퓨터의 예를 설명하기로 한다. 랩톱 컴퓨터용 전원으로서, 특히 내장 전원의 전지 팩으로서 연료전지를 이용하면 니켈 및 수소 저장 배터리와 같은 종래의 2차 전지에서와 같이 다음의 점이 요구된다.Hereinafter, an example of a laptop computer as a portable electric device of another embodiment of the present invention using the portable battery pack including the above-described fuel cell system as a power source will be described. Using a fuel cell as a power source for a laptop computer, in particular as a battery pack of a built-in power source, requires the following points as in conventional secondary cells such as nickel and hydrogen storage batteries.
(a) 배출가스가 청정하다.(a) The exhaust gas is clean.
수소 가스 연료를 사용하면, 수소와 산소 사이의 반응에 의해 전기가 발생하므로 반응물은 물뿐이며, 유해한 CO2, NOx와 같은 가스를 남기지 않는다.With hydrogen gas fuels, electricity is generated by the reaction between hydrogen and oxygen, so the reactants are only water and do not leave harmful gases such as CO 2 and NO x .
(b) 취급이 용이하다.(b) It is easy to handle.
고분자 전해질 연료전지(PEFC)를 사용하면 인산형 연료전지처럼 높은 온도를 필요로 하지 않고, 통상의 온도에서 사용될 수 있다. 자동제어장치를 장착하면, 시작버튼(이것은 컴퓨터의 전원 스위치와 인터록될 수 있음)을 누름으로써만 후속동작이 완전히 자동으로 된다. 즉, 취급이 통상의 2차 전지와 같다.The use of a polyelectrolyte fuel cell (PEFC) does not require as high a temperature as a phosphate fuel cell and can be used at normal temperatures. If an automatic control device is fitted, the subsequent operation is fully automatic only by pressing the start button (which can be interlocked with the computer's power switch). That is, handling is the same as a normal secondary battery.
(c) 소음이 없다.(c) No noise
연료전지 자체는 전원이 화학반응에 의해 발생되기 때문에 소음을 일으키지는 않으나, 연료전지에 산소를 공급하기 위해 사용되는 송풍기에 의해 소음이 야기된다. 이 문제는 저소음형 송풍기를 사용함으로써 실질적으로 해결될 수 있다.The fuel cell itself does not generate noise because power is generated by a chemical reaction, but the noise is caused by a blower used to supply oxygen to the fuel cell. This problem can be substantially solved by using a low noise blower.
(d) 안전성.(d) safety.
수소는 수소 흡장 합금에 저장되고, 동작압력은 낮게 유지될 수 있어 안전성이 높다.Hydrogen is stored in the hydrogen storage alloy, and the operating pressure can be kept low, which is high in safety.
(e) 콤팩트한 크기.(e) Compact size.
수소 흡장 합금용기의 형상은 직각 평행육면체이기 때문에 거의 쓸모 없는 공간이 없고, 그 공간을 유효하게 사용할 수 있다. 게다가 종래의 2차 전지와 비교해 동작시간이 길다.Since the shape of the hydrogen storage alloy container is a rectangular parallelepiped, there is almost no useless space, and the space can be effectively used. Moreover, operation time is long compared with the conventional secondary battery.
(f) 반복적인 이용가능.(f) Repeated availability.
수소 흡장 합금용기는 접속부에서 용이하게 착탈할 수 있기 때문에 수소를 흡장하는 여분의 수소 흡장 합금 용기로 대체될 수 있거나 또는 빈 수소 흡장 합금용기에 수소를 재충전할 수 있다.Since the hydrogen absorbing alloy container can be easily detached from the connection portion, it can be replaced by an extra hydrogen absorbing alloy container storing hydrogen or refilled hydrogen into an empty hydrogen absorbing alloy container.
(g) 탁월한 전기적 특성.(g) Excellent electrical properties.
연료전지 자체는 다른 전지와 마찬가지로 부하변동에 기인한 전압 변동과 시간 경과에 의한 변화를 일으키지만 전압은 DC/DC 컨버터 등을 이용하여 안정화시킬 수 있다.Like other cells, the fuel cell itself causes voltage fluctuations due to load fluctuations and changes over time, but the voltage can be stabilized using a DC / DC converter.
따라서, 니켈 및 수소 저장 전지와 같은 2차 전지를 이용한 종래의 전지 팩과 동일한 크기와 형상으로 형성된 연료전지 시스템을 포함하는 휴대용 전지 팩을 제조함으로써 통상의 랩톱 컴퓨터용 내장 전원으로 충분히 사용 가능하다.Therefore, by manufacturing a portable battery pack including a fuel cell system formed in the same size and shape as a conventional battery pack using secondary batteries such as nickel and hydrogen storage batteries, it can be sufficiently used as a built-in power supply for a conventional laptop computer.
상술한 실시예들에서는 압력 레귤레이터에 의한 수소 압력 제어 메커니즘이 수소 통로에 구비되었으나, 그 대신에, 예를 들면, 구멍의 크기를 조정하는 방법에 의한 수소 유속 제어 메커니즘이 설치될 수 있다. 그렇지 않고 수소압력 제어 메커니즘과 수소 유속 제어 메커니즘이 구비될 수도 있다.In the above-described embodiments, the hydrogen pressure control mechanism by the pressure regulator is provided in the hydrogen passage, but instead, for example, the hydrogen flow rate control mechanism by the method of adjusting the size of the hole may be installed. Alternatively, a hydrogen pressure control mechanism and a hydrogen flow rate control mechanism may be provided.
상술한 실시예들에서, 지지부재로서의 지주는 원형 바이나 이것에 한정되는 것은 아니며, 예를 들면, 표면에 굴곡부, 휜(fin) 또는 표면적을 증가시키기 위한 다른 형상을 구비함으로써 열 교환 기능을 제공할 수 있다.In the above embodiments, the strut as the support member is a circular bar, but is not limited to this, for example, providing a heat exchange function by having a bent portion, fin or other shape on the surface to increase the surface area. can do.
이 실시예들에서, 밀봉용기의 내면과 외면은 평평한 금속판으로 구성되나, 이에 한정되는 것은 아니며, 내면이나 외면 또는 양면이 열 교환 기능과 기계적 강도를 향상시키기 위해 굴곡 등을 구비할 수 있다. 이와 달리 열 교환 기능을 향상시키기 위해 내면이나 외면 또는 양면에 휜이 형성될 수 있다.In these embodiments, the inner surface and the outer surface of the sealing container is composed of a flat metal plate, but is not limited thereto, the inner surface or the outer surface or both sides may be provided with a bend or the like to improve the heat exchange function and mechanical strength. Alternatively, fins may be formed on the inner surface, the outer surface, or both sides to improve the heat exchange function.
상기 실시예들에서, 접속부에서의 밀봉방법처럼 주로 0-링이 사용되나, 이것에 한정되는 것은 아니며, 일반적인 패킹이 또한 사용될 수도 있다. 이 경우에 0-링이나 패킹 위치에는 홈이 형성되거나 또는 평탄한 표면이 적용될 수 있다.In the above embodiments, mainly 0-rings are used, such as, but not limited to, the sealing method at the connection portion, and general packing may also be used. In this case a groove or a flat surface may be applied to the 0-ring or packing position.
상기 실시예들에서 0-링 형성측은 실린더형이나 원추형일 수도 있다.In the above embodiments, the 0-ring forming side may be cylindrical or conical.
상기 실시예들에서, 랩톱 컴퓨터는 휴대용 전기기기의 예를 들었으나 그에 한정되는 것은 아니며, 예컨대 텔레비전, 손전등, 라디오, 기타 전기제품에 적용될 수도 있다. 이 경우에 이것은 내장 전원 또는 분리형 전원으로서 사용될 수도 있다. 분리형 전원으로서 사용되면, 연료전지용 수소 공급 시스템의 전체 크기의 제한이 경감되고, 대용량이 실현되나, 그 크기를 옥외 촬영 조명이나 건설현장, 비상 전원이나 옥외용 발전기를 위한 전원과 같은 종래의 연료전지 시스템보다 감축시킬 수 있다.In the above embodiments, the laptop computer is an example of, but not limited to, a portable electric device, and may be applied to, for example, a television, a flashlight, a radio, and other electrical appliances. In this case it may be used as a built-in power supply or as a separate power supply. When used as a separate power source, the restriction on the overall size of the hydrogen supply system for fuel cells is alleviated and a large capacity is realized, but the size of the conventional fuel cell system such as a power source for outdoor shooting lighting, construction sites, emergency power sources or outdoor generators I can reduce it more.
상술한 설명으로부터 분명해진 바와 같이 본 발명은 연료전지에 공급되는 수소를 흡장하기 위한 수소 흡장 합금을 수용하는 직각 평행육면체 밀봉용기와, 밀봉용기와 연료전지 사이의 수소 통로에 구비되어 밀봉용기와 연료전지를 탈착 가능하게 연결하는 접속부와, 수소 통로에 구비되어 수소가스를 개폐하는 밸브 메커니즘과, 수소 통로에 구비되어 수소 가스의 유속을 제어하는 수소 유속 제어 메커니즘 및/또는 수소가스의 압력을 제어하는 수소압력 제어 메커니즘을 포함하므로, 보다 장시간 동안 사용될 수 있으며, 크기와 중량을 줄일 수 있다.As is clear from the above description, the present invention provides a rectangular parallelepiped sealed container for accommodating a hydrogen storage alloy for storing hydrogen supplied to a fuel cell, and a sealed container and fuel provided in a hydrogen passage between the sealed container and the fuel cell. A connection portion for detachably connecting the battery, a valve mechanism provided in the hydrogen passage to open and close the hydrogen gas, a hydrogen flow rate control mechanism provided in the hydrogen passage to control the flow rate of the hydrogen gas, and / or to control the pressure of the hydrogen gas. Since the hydrogen pressure control mechanism is included, it can be used for a longer time, and the size and weight can be reduced.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 다른 실시예들을 설명하기로 한다.Hereinafter, other embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
도 19는 연료를 연료전지에 공급하는 밀봉용기(도 1의 용기(2)에 대응)의 블록도로서, 본 발명의 실시예에 따른 연료전지용 연료공급 시스템을 이용하는 휴대용 전지 팩의 구성에 관한 것이다.FIG. 19 is a block diagram of a sealed container (corresponding to the container 2 of FIG. 1) for supplying fuel to a fuel cell, and relates to the configuration of a portable battery pack using a fuel cell fuel supply system according to an embodiment of the present invention. .
금속 수소화물은 물과의 반응에 의해 수소를 발생시키는 물질(111)로서 이용된다. 금속 수소화물은 Ti-Mn계 수소 흡장 합금의 수소화물이다. 이 금속 수소화물(111)과 물(112)은 격벽(113)을 통하여 스테인레스강 밀봉용기(114)로 유입되며, 연료전지에 연료를 공급하기 위하여 수소를 발생하는 물질을 포함하는 밀봉용기(2)가 준비된다. 여기에서, 격벽(113)은 임시적으로 금속 수소화물(111)과 물(112)을 격리시키고, 연료전지(1)가 동작하면 스위치(115)에 의해 격벽(113)에 작은 구멍이 형성되어, 금속 수소화물(111)과 물(112)이 서로 반응하여 수소를 발생시킨다. 참조번호 116은 연료공급 포트이다.The metal hydride is used as the material 111 that generates hydrogen by reaction with water. Metal hydride is a hydride of a Ti-Mn-based hydrogen storage alloy. The metal hydride 111 and water 112 are introduced into the stainless steel sealed container 114 through the partition wall 113, and the sealed container containing a substance generating hydrogen to supply fuel to the fuel cell (2). ) Is ready. Here, the partition wall 113 temporarily isolates the metal hydride 111 and water 112, and when the fuel cell 1 operates, a small hole is formed in the partition wall 113 by the switch 115, The metal hydride 111 and water 112 react with each other to generate hydrogen. Reference numeral 116 is a fuel supply port.
이 구성에서, 스위치(115)의 조작에 의해 연료전지의 동작을 개시한 후 연료전지의 출력 10W가 8시간 동안 연속적으로 얻어질 수 있다.In this configuration, after starting the operation of the fuel cell by the operation of the switch 115, the output 10W of the fuel cell can be obtained continuously for 8 hours.
도 19는 본 발명의 다른 실시예에 따른 연료전지용의 연료 공급 시스템을 이용하는 휴대용 전지 팩의 구성에서 연료를 연료전지에 공급하는 밀봉용기의 블록도이다. 도 1에 도시된 실시예와 다른 점은 물과의 반응에 의해 수소를 발생시키는 물질(111)이 있다는 점이다.19 is a block diagram of a sealed container for supplying fuel to a fuel cell in the configuration of a portable battery pack using a fuel supply system for a fuel cell according to another embodiment of the present invention. The difference from the embodiment shown in FIG. 1 is that there is a material 111 that generates hydrogen by reaction with water.
물과의 반응에 의해 수소를 발생시키는 물질로서 LiH와 같은 수소화물이 사용된다. 이 금속 수소화물(111)과 물(112)은 격벽(113)을 통해 스테인레스강 밀봉용기(114)로 유입되며, 연료전지에 연료를 공급하기 위해 수소를 발생하는 물질을 포함하는 밀봉용기가 준비된다. 여기에서, 격벽(113)은 임시적으로 금속 수소화물(111)과 물(112)을 분리시키고, 연료전지(1)를 동작시키면 스위치(115)에 의해 격벽(113)에 작은 구멍이 형성되고, 금속 수소화물(111)과 물(112)이 서로 반응하여 수소를 발생한다.A hydride such as LiH is used as a substance that generates hydrogen by reaction with water. The metal hydride 111 and water 112 are introduced into the stainless steel sealing container 114 through the partition wall 113, and a sealing container including a substance generating hydrogen for supplying fuel to the fuel cell is prepared. do. Here, the partition wall 113 temporarily separates the metal hydride 111 and water 112, and when the fuel cell 1 is operated, a small hole is formed in the partition wall 113 by the switch 115, The metal hydride 111 and water 112 react with each other to generate hydrogen.
이 구성에서, 스위치(115)의 조작에 의해 연료전지의 동작을 개시한 후 연료전지의 출력 10W가 10시간 동안 연속적으로 얻어진다.In this configuration, after starting the operation of the fuel cell by the operation of the switch 115, the output 10W of the fuel cell is continuously obtained for 10 hours.
도 19는 본 발명의 다른 실시예 따른 연료전지용의 연료 공급 시스템을 이용하는 휴대용 전지 팩의 구성에서 연료를 연료전지에 공급하는 밀봉용기의 블록도이다. 도 1에 도시된 실시예와 다른 점은 물과의 반응에 의해 수소를 발생시키는 물질(111)이 있다는 점이다.19 is a block diagram of a sealed container for supplying fuel to a fuel cell in the configuration of a portable battery pack using a fuel supply system for a fuel cell according to another embodiment of the present invention. The difference from the embodiment shown in FIG. 1 is that there is a material 111 that generates hydrogen by reaction with water.
물과의 반응에 의해 수소를 발생시키는 물질로서 LiBH4와 같은 수소화물이 사용된다. 이 금속 수소화물(111)과 물(112)은 격벽(113)을 통해 스테인레스강 밀봉용기(114)로 유입되며, 연료전지에 연료를 공급하기 위해 수소를 발생하는 물질을 포함하는 밀봉용기가 준비된다. 여기에서, 격벽(113)은 임시적으로 금속 수소화물(111)과 물(112)을 분리시키고, 연료전지(1)를 동작시키면 스위치(115)에 의해 격벽(113)에 작은 구멍이 형성되고, 금속 수소화물(111)과 물(112)이 서로 반응하여 수소를 발생한다.A hydride such as LiBH 4 is used as a substance that generates hydrogen by reaction with water. The metal hydride 111 and water 112 are introduced into the stainless steel sealing container 114 through the partition wall 113, and a sealing container including a substance generating hydrogen for supplying fuel to the fuel cell is prepared. do. Here, the partition wall 113 temporarily separates the metal hydride 111 and water 112, and when the fuel cell 1 is operated, a small hole is formed in the partition wall 113 by the switch 115, The metal hydride 111 and water 112 react with each other to generate hydrogen.
이 구성에서, 스위치(115)의 조작에 의해 연료전지의 동작을 개시한 후 연료전지의 출력 10W가 8시간 동안 연속적으로 얻어진다.In this configuration, after starting the operation of the fuel cell by the operation of the switch 115, the output 10W of the fuel cell is continuously obtained for 8 hours.
도 19는 본 발명의 다른 실시예에 따른 연료전지용의 연료 공급 시스템을 이용하는 휴대용 전지 팩의 구성에서 연료를 연료전지에 공급하는 밀봉용기의 블록도이다. 도 1에 도시된 실시예와 다른 점은 물과의 반응에 의해 수소를 발생시키는 물질(111)이 있다는 점이다.19 is a block diagram of a sealed container for supplying fuel to a fuel cell in the configuration of a portable battery pack using a fuel supply system for a fuel cell according to another embodiment of the present invention. The difference from the embodiment shown in FIG. 1 is that there is a material 111 that generates hydrogen by reaction with water.
물과의 반응에 의해 수소를 발생시키는 물질로서 Be(BH4)2와 같은 수소화물이 사용된다. 이 금속 수소화물(111)과 물(112)은 격벽(113)을 통해 스테인레스강 밀봉용기(114)로 유입되며, 연료전지에 연료를 공급하기 위해 수소를 발생하는 물질을 포함하는 밀봉용기가 준비된다. 여기에서, 격벽(113)은 임시적으로 금속 수소화물(111)과 물(112)을 분리시키고, 연료전지(1)를 동작시키면 스위치(115)에 의해 격벽(113)에 작은 구멍이 형성되고, 금속 수소화물(111)과 물(112)이 서로 반응하여 수소를 발생한다.Hydrides such as B e (BH 4 ) 2 are used as substances which generate hydrogen by reaction with water. The metal hydride 111 and water 112 are introduced into the stainless steel sealing container 114 through the partition wall 113, and a sealing container including a substance generating hydrogen for supplying fuel to the fuel cell is prepared. do. Here, the partition wall 113 temporarily separates the metal hydride 111 and water 112, and when the fuel cell 1 is operated, a small hole is formed in the partition wall 113 by the switch 115, The metal hydride 111 and water 112 react with each other to generate hydrogen.
이 구성에서, 스위치(115)의 조작에 의해 연료전지의 동작을 개시한 후 연료전지의 출력 10W가 7시간 동안 연속적으로 얻어진다.In this configuration, after starting the operation of the fuel cell by the operation of the switch 115, the output 10 W of the fuel cell is continuously obtained for 7 hours.
도 19는 본 발명의 다른 실시예에 따른 연료전지용의 연료 공급 시스템을 이용하는 휴대용 전지 팩의 구성에서 연료를 연료전지에 공급하는 밀봉용기의 블록도이다. 도 1에 도시된 실시예와 다른 점은 물과의 반응에 의해 수소를 발생시키는 물질(111)이 있다는 점이다.19 is a block diagram of a sealed container for supplying fuel to a fuel cell in the configuration of a portable battery pack using a fuel supply system for a fuel cell according to another embodiment of the present invention. The difference from the embodiment shown in FIG. 1 is that there is a material 111 that generates hydrogen by reaction with water.
물과의 반응에 의해 수소를 발생시키는 물질로서 K2B2H6과 같은 수소화물이 사용된다. 이 금속 수소화물(111)과 물(112)은 격벽(113)을 통해 스테인레스강 밀봉용기(114)로 유입되며, 연료전지에 연료를 공급하기 위해 수소를 발생하는 물질을 포함하는 밀봉용기가 준비된다. 여기에서, 격벽(113)은 임시적으로 금속 수소화물(111)과 물(112)을 분리시키고, 연료전지(1)를 동작시키면 스위치(115)에 의해 격벽(113)에 작은 구멍이 형성되고, 금속 수소화물(111)과 물(112)이 서로 반응하여 수소를 발생한다.A hydride such as K 2 B 2 H 6 is used as a substance that generates hydrogen by reaction with water. The metal hydride 111 and water 112 are introduced into the stainless steel sealing container 114 through the partition wall 113, and a sealing container including a substance generating hydrogen for supplying fuel to the fuel cell is prepared. do. Here, the partition wall 113 temporarily separates the metal hydride 111 and water 112, and when the fuel cell 1 is operated, a small hole is formed in the partition wall 113 by the switch 115, The metal hydride 111 and water 112 react with each other to generate hydrogen.
이 구성에서, 스위치(115)의 조작에 의해 연료전지의 동작을 개시한 후 연료전지의 출력 10W가 7시간 동안 연속적으로 얻어진다.In this configuration, after starting the operation of the fuel cell by the operation of the switch 115, the output 10 W of the fuel cell is continuously obtained for 7 hours.
도 19는 본 발명의 다른 실시예에 따른 연료전지용의 연료 공급 시스템을 이용하는 휴대용 전지 팩의 구성에서 연료를 연료전지에 공급하는 밀봉용기의 블록도이다. 도 1에 도시된 실시예와 다른 점은 물과의 반응에 의해 수소를 발생시키는 물질(111)이 있다는 점이다.19 is a block diagram of a sealed container for supplying fuel to a fuel cell in the configuration of a portable battery pack using a fuel supply system for a fuel cell according to another embodiment of the present invention. The difference from the embodiment shown in FIG. 1 is that there is a material 111 that generates hydrogen by reaction with water.
물과의 반응에 의해 수소를 발생시키는 물질로서Al(BH4)3와 같은 수소화물이 사용된다. 이 금속 수소화물(111)과 물(112)은 격벽(113)을 통해 스테인레스강 밀봉용기(114)로 유입되며, 연료전지에 연료를 공급하기 위해 수소를 발생하는 물질을 포함하는 밀봉용기가 준비된다. 여기에서, 격벽(113)은 임시적으로 금속 수소화물(111)과 물(112)을 분리시키고, 연료전지(1)를 동작시키면 스위치(115)에 의해 격벽(113)에 작은 구멍이 형성되고, 금속 수소화물(111)과 물(112)이 서로 반응하여 수소를 발생한다.A hydride such as Al (BH 4 ) 3 is used as a substance that generates hydrogen by reaction with water. The metal hydride 111 and water 112 are introduced into the stainless steel sealing container 114 through the partition wall 113, and a sealing container including a substance generating hydrogen for supplying fuel to the fuel cell is prepared. do. Here, the partition wall 113 temporarily separates the metal hydride 111 and water 112, and when the fuel cell 1 is operated, a small hole is formed in the partition wall 113 by the switch 115, The metal hydride 111 and water 112 react with each other to generate hydrogen.
이 구성에서, 스위치(115)의 조작에 의해 연료전지의 동작을 개시한 후 연료전지의 출력 10W가 7.5시간 동안 연속적으로 얻어진다.In this configuration, after starting the operation of the fuel cell by the operation of the switch 115, the output 10W of the fuel cell is continuously obtained for 7.5 hours.
도 19는 본 발명의 다른 실시예에 따른 연료전지용의 연료 공급 시스템을 이용하는 휴대용 전지 팩의 구성에서 연료를 연료전지에 공급하는 밀봉용기의 블록도이다. 도 1에 도시된 실시예와 다른 점은 물과의 반응에 의해 수소를 발생시키는 물질(111)이 있다는 점이다.19 is a block diagram of a sealed container for supplying fuel to a fuel cell in the configuration of a portable battery pack using a fuel supply system for a fuel cell according to another embodiment of the present invention. The difference from the embodiment shown in FIG. 1 is that there is a material 111 that generates hydrogen by reaction with water.
물과의 반응에 의해 수소를 발생시키는 물질로서 B2H6와 같은 수소화물이 사용된다. 이 금속 수소화물(111)과 물(112)은 격벽(113)을 통해 스테인레스강 밀봉용기(114)로 유입되며, 연료전지에 연료를 공급하기 위해 수소를 발생하는 물질을 포함하는 밀봉용기가 준비된다. 여기에서, 격벽(113)은 임시적으로 금속 수소화물(111)과 물(112)을 분리시키고, 연료전지(1)를 동작시키면 스위치(115)에 의해 격벽(113)에 작은 구멍이 형성되고, 금속 수소화물(111)과 물(112)이 서로 반응하여 수소를 발생한다.A hydride such as B 2 H 6 is used as a substance that generates hydrogen by reaction with water. The metal hydride 111 and water 112 are introduced into the stainless steel sealing container 114 through the partition wall 113, and a sealing container including a substance generating hydrogen for supplying fuel to the fuel cell is prepared. do. Here, the partition wall 113 temporarily separates the metal hydride 111 and water 112, and when the fuel cell 1 is operated, a small hole is formed in the partition wall 113 by the switch 115, The metal hydride 111 and water 112 react with each other to generate hydrogen.
이 구성에서, 스위치(115)의 조작에 의해 연료전지의 동작을 개시한 후 연료전지의 출력 10W가 8시간 동안 연속적으로 얻어진다.In this configuration, after starting the operation of the fuel cell by the operation of the switch 115, the output 10W of the fuel cell is continuously obtained for 8 hours.
도 19는 본 발명의 다른 실시예에서 연료전지용의 연료 공급 시스템을 이용하는 휴대용 전지 팩의 구성에서 연료를 연료전지에 공급하는 밀봉용기의 블록도이다. 도 1에 도시된 실시예와 다른 점은 물과의 반응에 의해 수소를 발생시키는 물질(111)이 있다는 점이다.19 is a block diagram of a sealed container for supplying fuel to a fuel cell in the configuration of a portable battery pack using a fuel supply system for a fuel cell in another embodiment of the present invention. The difference from the embodiment shown in FIG. 1 is that there is a material 111 that generates hydrogen by reaction with water.
물과의 반응에 의해 수소를 발생시키는 물질로서 HCOONa와 같은 수소화물이 사용된다. 이 금속 수소화물(111)과 물(112)은 격벽(113)을 통해 스테인레스강 밀봉용기(114)로 유입되며, 연료전지에 연료를 공급하기 위해 수소를 발생하는 물질을 포함하는 밀봉용기가 준비된다. 여기에서, 격벽(113)은 임시적으로 금속 수소화물(111)과 물(112)을 분리시키고, 연료전지(1)를 동작시키면 스위치(115)에 의해 격벽(113)에 작은 구멍이 형성되고, 금속 수소화물(111)과 물(112)이 서로 반응하여 수소를 발생한다.A hydride such as HCOONa is used as a substance that generates hydrogen by reaction with water. The metal hydride 111 and water 112 are introduced into the stainless steel sealing container 114 through the partition wall 113, and a sealing container including a substance generating hydrogen for supplying fuel to the fuel cell is prepared. do. Here, the partition wall 113 temporarily separates the metal hydride 111 and water 112, and when the fuel cell 1 is operated, a small hole is formed in the partition wall 113 by the switch 115, The metal hydride 111 and water 112 react with each other to generate hydrogen.
이 구성에서, 스위치(115)의 조작에 의해 연료전지의 동작을 개시한 후 연료전지의 출력 10W가 7시간 동안 연속적으로 얻어진다.In this configuration, after starting the operation of the fuel cell by the operation of the switch 115, the output 10 W of the fuel cell is continuously obtained for 7 hours.
도 20은 본 발명의 다른 실시예에 따른 연료전지용의 연료 공급 시스템을 이용하는 휴대용 전지 팩의 구성에서 연료를 연료전지에 공급하는 밀봉용기의 블록도이다.20 is a block diagram of a sealed container for supplying fuel to a fuel cell in the configuration of a portable battery pack using a fuel supply system for a fuel cell according to another embodiment of the present invention.
물과의 반응에 의해 수소를 발생시키는 물질로서 LiAlH4와 같은 수소화물이 사용된다. 이 금속 수소화물(111)과 물(112)은 격벽(113)을 통해 스테인레스강 밀봉용기(114)로 유입되며, 연료전지에 연료를 공급하기 위해 수소를 발생하는 물질을 포함하는 밀봉용기가 준비된다. 여기에서, 격벽(113)은 임시적으로 금속 수소화물(111)과 물(112)을 분리시키고, 연료전지(1)를 동작시키면 스위치(115)에 의해 격벽(113)에 작은 구멍이 형성되고, 금속 수소화물(111)과 물(112)이 서로 반응하여 수소를 발생한다.A hydride such as LiAlH 4 is used as a substance that generates hydrogen by reaction with water. The metal hydride 111 and water 112 are introduced into the stainless steel sealing container 114 through the partition wall 113, and a sealing container including a substance generating hydrogen for supplying fuel to the fuel cell is prepared. do. Here, the partition wall 113 temporarily separates the metal hydride 111 and water 112, and when the fuel cell 1 is operated, a small hole is formed in the partition wall 113 by the switch 115, The metal hydride 111 and water 112 react with each other to generate hydrogen.
더욱이, 스위치(115)에 의해 개방된 구멍으로부터, 예를 들면, 친수성 부직포(117)로 물이 흡수되어 친수성 부직포(117)를 통과하며, 물과의 반응에 의해 수소를 발생하는 물질(111)과 균일하게 반응하므로 스테인레스강 밀봉용기(114) 내에 함유된 물과의 반응에 의해 수소를 발생하는 물질은 효과적으로 완전히 반응할 수 있다. 이 구성에서, 스위치(115)의 조작에 의해 연료전지의 동작을 개시한 후 연료전지의 출력 10W가 9시간 동안 연속적으로 얻어진다.Furthermore, the material 111 absorbs water from the hole opened by the switch 115, for example, into the hydrophilic nonwoven fabric 117, passes through the hydrophilic nonwoven fabric 117, and generates hydrogen by reaction with water. Since it reacts uniformly with, the material generating hydrogen by reaction with water contained in the stainless steel sealed container 114 can effectively react completely. In this configuration, after starting the operation of the fuel cell by the operation of the switch 115, the output 10 W of the fuel cell is continuously obtained for 9 hours.
도 21은 본 발명의 다른 실시예에 따른 연료전지용의 연료 공급 시스템을 이용하는 휴대용 전지 팩의 구성에서 연료를 연료전지에 공급하는 밀봉용기의 블록도이다.21 is a block diagram of a sealed container for supplying fuel to a fuel cell in the configuration of a portable battery pack using a fuel supply system for a fuel cell according to another embodiment of the present invention.
물과의 반응에 의해 수소를 발생시키는 물질로서 FeO와 같은 수소화물이 사용된다. 이 금속 수소화물(111)과 물(112)은 격벽(113)을 통해 스테인레스강 밀봉용기(114)로 유입되며, 연료전지에 연료를 공급하기 위해 수소를 발생하는 물질을 포함하는 밀봉용기가 준비된다. 여기에서, 격벽(113)은 임시적으로 금속 수소화물(111)과 물(112)을 분리시키고, 연료전지(1)를 동작시키면 스위치(115)에 의해 격벽(113)에 작은 구멍이 형성되고, 금속 수소화물(111)과 물(112)이 서로 반응하여 수소를 발생한다. 더욱이, 스위치(115)에 의해 개방된 구멍으로부터, 예를 들면, 친수성 부직포(117)로 물이 흡수되어 친수성 부직포(117)를 통과하며, 물과의 반응에 의해 수소를 발생하는 물질(111)과 균일하게 반응하므로 스테인레스강 밀봉용기(114) 내에 함유된 물과의 반응에 의해 수소를 발생하는 물질은 효과적으로 완전히 반응할 수 있다.A hydride such as FeO is used as a substance that generates hydrogen by reaction with water. The metal hydride 111 and water 112 are introduced into the stainless steel sealing container 114 through the partition wall 113, and a sealing container including a substance generating hydrogen for supplying fuel to the fuel cell is prepared. do. Here, the partition wall 113 temporarily separates the metal hydride 111 and water 112, and when the fuel cell 1 is operated, a small hole is formed in the partition wall 113 by the switch 115, The metal hydride 111 and water 112 react with each other to generate hydrogen. Furthermore, the material 111 absorbs water from the hole opened by the switch 115, for example, into the hydrophilic nonwoven fabric 117, passes through the hydrophilic nonwoven fabric 117, and generates hydrogen by reaction with water. Since it reacts uniformly with, the material generating hydrogen by reaction with water contained in the stainless steel sealed container 114 can effectively react completely.
이 구성에서, 스위치(115)의 조작에 의해 연료전지의 동작을 개시한 후 연료전지의 출력 10W가 10시간 동안 연속적으로 얻어진다.In this configuration, after starting the operation of the fuel cell by the operation of the switch 115, the output 10W of the fuel cell is continuously obtained for 10 hours.
부가적으로, 이 FeO는 물과 반응하여 수소를 발생하며, 동시에 Fe3O4로 산화되나 환원 공정에 의해 재발생시키는 것에 의해 재사용 가능하다.In addition, the FeO reacts with water to generate hydrogen, and at the same time is oxidized to Fe 3 O 4 but can be reused by regenerating by a reduction process.
도 19는 본 발명의 다른 실시예에 따른 연료전지용의 연료 공급 시스템을 이용하는 휴대용 전지 팩의 구성에서 연료를 연료전지에 공급하는 밀봉용기의 블록도이다.19 is a block diagram of a sealed container for supplying fuel to a fuel cell in the configuration of a portable battery pack using a fuel supply system for a fuel cell according to another embodiment of the present invention.
산성 수용액과의 반응에 의해 수소를 발생시키는 물질로서 알루미늄이 사용된다. 산성 수용액과의 반응에 의해 수소를 발생하는 이 물질(111)과 산성 수용액(112)은 격벽(113)을 통해 스테인레스강 밀봉용기(114)로 유입되며, 연료전지에 연료를 공급하기 위해 수소를 발생하는 물질을 포함하는 밀봉용기가 준비된다. 여기에서, 격벽(113)은 산성 수용액과의 반응에 의해 수소를 발생하는 물질(111)과 산성 수용액(112)을 임시적으로 분리시키고, 연료전지(1)를 동작시키면 스위치(115)에 의해 격벽(113)에 작은 구멍이 형성되고, 산성 수용액과의 반응에 의해 수소를 발생하는 물질(111)과 산성 수용액(112)이 서로 반응하여 수소를 발생한다.Aluminum is used as a substance that generates hydrogen by reaction with an acidic aqueous solution. The substance 111, which generates hydrogen by reaction with an acidic aqueous solution, and the acidic aqueous solution 112 are introduced into the stainless steel sealing container 114 through the partition wall 113, and hydrogen is supplied to supply fuel to the fuel cell. A sealed container containing the material to be produced is prepared. Here, the partition wall 113 temporarily separates the hydrogen-generating material 111 and the acidic aqueous solution 112 by reaction with the acidic aqueous solution, and when the fuel cell 1 is operated, the partition wall is switched by the switch 115. A small hole is formed in the 113, and the material 111 generating hydrogen by the reaction with the acidic aqueous solution and the acidic aqueous solution 112 react with each other to generate hydrogen.
이 구성에서, 스위치(115)의 조작에 의해 연료전지의 동작을 개시한 후 연료전지의 출력 10W가 8시간 동안 연속적으로 얻어진다.In this configuration, after starting the operation of the fuel cell by the operation of the switch 115, the output 10W of the fuel cell is continuously obtained for 8 hours.
도 19는 본 발명의 다른 실시예에 따른 연료전지용의 연료 공급 시스템을 이용하는 휴대용 전지 팩의 구성에서 연료를 연료전지에 공급하는 밀봉용기의 블록도이다.19 is a block diagram of a sealed container for supplying fuel to a fuel cell in the configuration of a portable battery pack using a fuel supply system for a fuel cell according to another embodiment of the present invention.
산성 수용액과의 반응에 의해 수소를 발생시키는 물질로서 철이 사용된다. 산성 수용액과의 반응에 의해 수소를 발생하는 이 물질(111)과 산성 수용액(112)은 격벽(113)을 통해 스테인레스강 밀봉용기(114)로 유입되며, 연료전지에 연료를 공급하기 위해 수소를 발생하는 물질을 포함하는 밀봉용기가 준비된다. 여기에서, 격벽(113)은 산성 수용액과의 반응에 의해 수소를 발생하는 물질(111)과 산성 수용액(112)을 임시적으로 분리시키고, 연료전지(1)를 동작시키면 스위치(115)에 의해 격벽(113)에 작은 구멍이 형성되고, 산성 수용액과의 반응에 의해 수소를 발생하는 물질(111)과 산성 수용액(112)이 서로 반응하여 수소를 발생한다.Iron is used as a substance that generates hydrogen by reaction with an acidic aqueous solution. The substance 111, which generates hydrogen by reaction with an acidic aqueous solution, and the acidic aqueous solution 112 are introduced into the stainless steel sealing container 114 through the partition wall 113, and hydrogen is supplied to supply fuel to the fuel cell. A sealed container containing the material to be produced is prepared. Here, the partition wall 113 temporarily separates the hydrogen-generating material 111 and the acidic aqueous solution 112 by reaction with the acidic aqueous solution, and when the fuel cell 1 is operated, the partition wall is switched by the switch 115. A small hole is formed in the 113, and the material 111 generating hydrogen by the reaction with the acidic aqueous solution and the acidic aqueous solution 112 react with each other to generate hydrogen.
이 구성에서, 스위치(115)의 조작에 의해 연료전지의 동작을 개시한 후 연료전지의 출력 10W가 7시간 동안 연속적으로 얻어진다.In this configuration, after starting the operation of the fuel cell by the operation of the switch 115, the output 10 W of the fuel cell is continuously obtained for 7 hours.
도 19는 본 발명의 다른 실시예에 따른 연료전지용의 연료 공급 시스템을 이용하는 휴대용 전지 팩의 구성에서 연료를 연료전지에 공급하는 밀봉용기의 블록도이다.19 is a block diagram of a sealed container for supplying fuel to a fuel cell in the configuration of a portable battery pack using a fuel supply system for a fuel cell according to another embodiment of the present invention.
산성 수용액과의 반응에 의해 수소를 발생시키는 물질로서 아연이 사용된다. 산성 수용액과의 반응에 의해 수소를 발생하는 이 물질(111)과 산성 수용액(112)은 격벽(113)을 통해 스테인레스강 밀봉용기(114)로 유입되며, 연료전지에 연료를 공급하기 위해 수소를 발생하는 물질을 포함하는 밀봉용기가 준비된다. 여기에서, 격벽(113)은 산성 수용액과의 반응에 의해 수소를 발생하는 물질(111)과 산성 수용액(112)을 임시적으로 분리시키고, 연료전지(1)를 동작시키면 스위치(115)에 의해 격벽(113)에 작은 구멍이 형성되고, 산성 수용액과의 반응에 의해 수소를 발생하는 물질(111)과 산성 수용액(112)이 서로 반응하여 수소를 발생한다.Zinc is used as a substance that generates hydrogen by reaction with an acidic aqueous solution. The substance 111, which generates hydrogen by reaction with an acidic aqueous solution, and the acidic aqueous solution 112 are introduced into the stainless steel sealing container 114 through the partition wall 113, and hydrogen is supplied to supply fuel to the fuel cell. A sealed container containing the material to be produced is prepared. Here, the partition wall 113 temporarily separates the hydrogen-generating material 111 and the acidic aqueous solution 112 by reaction with the acidic aqueous solution, and when the fuel cell 1 is operated, the partition wall is switched by the switch 115. A small hole is formed in the 113, and the material 111 generating hydrogen by the reaction with the acidic aqueous solution and the acidic aqueous solution 112 react with each other to generate hydrogen.
이 구성에서, 스위치(115)의 조작에 의해 연료전지의 동작을 개시한 후 연료전지의 출력 10W가 7시간 동안 연속적으로 얻어진다.In this configuration, after starting the operation of the fuel cell by the operation of the switch 115, the output 10 W of the fuel cell is continuously obtained for 7 hours.
상술한 실시예에서 연료전지에 연료를 공급하는 밀봉용기를 구성하는 물질은 스테인레스강이지만, 이것은 구리, 알루미늄, 플라스틱, 유리 섬유 및 기타 화합물 또는 유리 등으로 구성될 수도 있다. 게다가, 도 20 및 도 21에 도시된 친수성 부직포와 기타의 것들의 레이아웃 패턴은 다른 레이아웃 패턴일 수도 있다. 친수성 부직포 대신 부직포를 제외한 기타의 다른 어떠한 천도 그것이 친수성 쉬트 재료인 한 사용될 수 있다.In the above-described embodiment, the material constituting the sealed container for supplying fuel to the fuel cell is stainless steel, but it may be composed of copper, aluminum, plastic, glass fiber and other compounds, glass, or the like. In addition, the layout pattern of the hydrophilic nonwoven fabric and others shown in FIGS. 20 and 21 may be another layout pattern. Instead of the hydrophilic nonwoven, any other fabric except the nonwoven can be used as long as it is a hydrophilic sheet material.
상술한 설명으로부터 명백한 바와 같이 도 19 내지 도 21을 참고로 설명한 본 발명은 장시간 사용 가능하다한 소형, 경량의 전원을 실현할 수 있는 연료전지용 연료공급 시스템을 나타낼 수 있다.As apparent from the above description, the present invention described with reference to Figs. 19 to 21 can represent a fuel cell fuel supply system capable of realizing a compact and lightweight power source that can be used for a long time.
연료전지용 연료 공급 시스템은 도 1 내지 도 18의 실시예에서 언급된 바와 같은 휴대용 전기기기에 적용 가능하다.The fuel supply system for a fuel cell is applicable to portable electric devices as mentioned in the embodiment of FIGS. 1 to 18.
다음으로, 도 1 내지 도 18의 연료전지 시스템을 이용한 휴대용 전기기기와도 19 및 도 21의 연료전지 시스템을 이용한 휴대용 전기기기에 대하여 상술하기로 한다.Next, a portable electric device using the fuel cell system of FIGS. 1 to 18 and a portable electric device using the fuel cell system of FIGS. 19 and 21 will be described in detail.
도 22는 휴대용 전기기기로서 선택된 노트북 컴퓨터를 도시한 도면이다. 이것은 연료전지 시스템 또는 탈착 가능하게 노트북 컴퓨터(501)의 방(502)에 설치되는 연료전지용 연료공급 시스템을 포함하는 연료전지 시스템(500)이다. 도 23은 이들 연료전지 시스템(500)과 노트북 컴퓨터가 전선에 의해 접속된 것을 도시한 도면이다. 도 24는 도 22 또는 도 23에 대한 전기적 구성을 도시한 것으로, 연료전지 시스템(500)과 노트북 컴퓨터(501)가 DC/DC 컨버터(504)를 통해 접속된다. 연료전지 시스템(500)으로부터의 전력은 10V∼15V의 범위에서 변동한다. DC/DC 컨버터(504)는 노트북 컴퓨터(501)에 공급하기 위하여 6V ± 10%의 범위 내로 변동을 제어한다. 한편, 노트북 컴퓨터(501)는 디스플레이(5011), CPU(5012), 주변회로 등을 포함한다.22 shows a notebook computer selected as a portable electrical device. This is a fuel cell system 500 that includes a fuel cell system or a fuel cell fuel supply system that is detachably installed in a room 502 of a notebook computer 501. FIG. 23 is a diagram showing that these fuel cell systems 500 and notebook computers are connected by electric wires. FIG. 24 shows the electrical configuration of FIG. 22 or FIG. 23, in which the fuel cell system 500 and the notebook computer 501 are connected via a DC / DC converter 504. The power from the fuel cell system 500 varies in the range of 10V to 15V. The DC / DC converter 504 controls the variation in the range of 6V ± 10% for supply to the notebook computer 501. The notebook computer 501 includes a display 5011, a CPU 5012, a peripheral circuit, and the like.
도 25는 수소 흡장 합금을 함유하는 직각 평행육면체이고, 밀봉가능하며, 도 1 내지 도 18에 설명되어 있는 용기(505)만 노트북 컴퓨터(501)에 탈착 가능하게 설치되거나, 또는 도 19 내지 도 21에 설명된 연료전지(505)용 연료공급 시스템만 노트북 컴퓨터(501)에 탈착 가능하게 설치되는 실시예를 도시한 도면이다. 506은 용기(505)가 설정되는 방을 나타낸다. 연료전지 자체는 노트북 컴퓨터(501) 내부에 설치된다.25 is a rectangular parallelepiped containing hydrogen absorbing alloy, sealable, and only the container 505 described in FIGS. 1 to 18 is detachably installed in the notebook computer 501, or FIGS. 19 to 21. Only the fuel supply system for the fuel cell 505 described in the drawing shows an embodiment in which the notebook computer 501 is detachably installed. 506 represents a room in which the container 505 is set. The fuel cell itself is installed inside the notebook computer 501.
이와 같이, 본 실시예의 연료전지 시스템에 의하면 동작온도와 용기 압력의 관점에서 안전하며, 쓸모 없는 공간이 줄어들므로 소형, 콤팩트하게 되고, 장시간(예컨대, 연속으로 3시간 내지 5시간) 동안 사용될 수 있으며, 고에너지 밀도가 달성되고, 인산형의 연료전지에서 보다 부하변동에 대한 응답이 빠르고, 동작온도 범위가 넓으며(0℃ 이하를 포함), 어느 정도의 크기 또는 소형의 전기기기에 적용될 수 있고, 또한, 장시간 사용 가능하며 소형, 경량의 전원을 실현할 수 있는 연료전지용 연료공급 시스템을 나타낼 수 있다.As such, according to the fuel cell system of the present embodiment, it is safe in view of operating temperature and vessel pressure, and becomes small and compact since unnecessary space is reduced, and can be used for a long time (for example, 3 to 5 hours continuously). High energy density is achieved, response to load fluctuation is faster than that of phosphate fuel cell, wider operating temperature range (including 0 ℃ or less), and can be applied to any size or small electric equipment In addition, it can represent a fuel supply system for a fuel cell that can be used for a long time and can realize a small and light power source.
본 발명의 바람직한 실시예들은 예시의 목적을 위해 개시된 것이며, 당업자라면 첨부된 특허청구범위에 개시된 본 발명의 사상과 범위를 통해 각종 수정, 변경, 대체 및 부가가 가능할 것이다.Preferred embodiments of the present invention are disclosed for purposes of illustration, and those skilled in the art will be able to make various modifications, changes, substitutions and additions through the spirit and scope of the present invention as set forth in the appended claims.
Claims (30)
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100526592B1 (en) * | 2000-03-21 | 2005-11-08 | 후지쯔 지멘스 컴퓨터스 게엠베하 | Portable computer system |
| KR100649738B1 (en) | 2005-10-17 | 2006-11-27 | 삼성전기주식회사 | Air-supplying device for fuel cell |
| KR100696698B1 (en) * | 2005-07-29 | 2007-03-20 | 삼성에스디아이 주식회사 | Fuel supply apparatus and fuel cell apparatus with the same |
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1997
- 1997-06-13 KR KR1019970024553A patent/KR19980024053A/en not_active Application Discontinuation
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