KR20020093929A - 제거 가능한 전기화학적 전지 조립체 및 제거 가능한 수소전지 조립체 - Google Patents

제거 가능한 전기화학적 전지 조립체 및 제거 가능한 수소전지 조립체 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 전기화학적 전지와, 상기 전지를 제거 및 교체를 용이하게 하는 방식으로 수용하고 연결하기 위한 매니폴드 시스템을 포함하는 전기화학적 시스템을 제공한다. 이 전지는 접촉면, 제 1 챔버, 제 2 챔버, 적어도 하나의 기계식 커넥터, 및 상기 2개의 챔버를 분리하는 중앙 막을 구비한 전지 하우징을 포함한다.

Description

제거 가능한 전기화학적 전지 조립체 및 제거 가능한 수소 전지 조립체{ELECTROCHEMICAL CELL AND ASSEMBLY FOR SAME}
전기화학적 전지, 즉 화학반응을 이용하여 전위를 발생시키는 전지는 많은 송전 응용(power delivery application)의 중요한 측면이다. 다수의 이러한 응용에 있어서, 적절한 전원은 적절한 출력 전압 및 전류 용량을 제공하도록 연결된 다수의 전지의 사용을 필요로 한다. 종종, 이것은 다수의 전지를 적절한 형태로 영구적으로 전기 기계적으로 연결하는 것에 의해 달성된다. 유감스럽게도, 그러한 경우에, 하나의 전지가 약해지면 부족한 전지를 교체하기가 곤란하다. 그 결과, 전체의 배터리를 교체해야 한다.
향상된 전기변환 전지(electoconversion cell)의 구조 및 화학적 성질은 본원에 참고로 인용되는 미국 특허 제 5,804,329 호에 개시되어 있다. 여기에 개시된 전기변환 전지의 일실시예에서, 양극액 용액(anolyte solution)이 선택 투과성막(permi-selective membrane)에 의해 음극액 용액(catholyte solution)으로부터 분리된다. 전지가 부하에 전기를 공급함에 따라, 그러한 용액에서 화학 변화가 발생한다. 배터리의 수명을 연장시키기 위해서, 전지를 통해 용액을 순환시킬 수 있고, 그것에 의해 변환된 전해액 용액을 새로운 전해액 용액으로 교체할 수 있다. 그러한 시스템에서, 전해액 용액은 빈번하게 교체될 수 있고, 전지 조립체 내의 양극 및 음극은 일반적으로 저하되지 않으므로, 결과적으로 배터리의 수명이 길어진다. 그럼에도 불구하고, 물리적 손상, 누출 또는 단선을 포함하는 여러 가지 이유로 전지가 결국 약해질 수 있다. 따라서, 다중 전지 배터리에서, 약해진 전지를 신속하게 교체할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.
발명의 요약
본 발명의 목적은 약해진 전지의 교체를 용이하게 하는 배터리 구조를 제공하는 것이다.
따라서, 본 발명의 일 측면은 전기화학적 전지 매니폴드와 결합될 수도 있는 제거 가능한 전기화학적 전지 시스템 조립체를 제공하는 것이다. 제거가능한 전기화학적 전지 조립체는 접촉면(interface surface)과, 제 1 챔버와, 제 2 챔버와, 제거가능한 전기화학적 전지를 매니폴드와 결합할 수 있도록 하는 적어도 하나의 기계식 커넥터를 구비한 전지 하우징을 포함한다. 또한, 전지 조립체는 제 1 챔버와 제 1 챔버를 분리하는 중앙 막(central membrane)과, 각 챔버와 유체 연통상태에 있고 그리고 제 1 챔버로부터 전지 하우징의 접촉면을 통해 연장된 한 쌍의 입구 도관(inlet conduit) 및 출구 도관(outlet conduit)을 구비한다. 입구 및 출구도관은 접촉면에 커넥터를 구비하며, 이 커넥터는 매니폴드와 결합될 때 대응하는 도관과의 연결을 제공할 수 있다. 또한, 전지 조립체는 각 챔버내의 전기 도체(electrical conductor)를 더 포함하며, 상기 전기 도체는 챔버로부터 접촉면을 통해 연장되고 그리고 전기 도체에 전기적으로 결합되어 매니폴드와의 전기적 접속을 제공한다.
바람직하게는, 각 전지의 유체, 기계적 및 전기적 커넥터는 각 전지의 하나의 접촉면상에 배치되고 그리고 매니폴드상의 대응 구조체와 연통한다. 따라서, 본 발명은 개개의 전지의 교체를 용이하게 하는 방식으로 유체 및 기계적 연통관계로 결합될 수도 있는 전지 조립체를 제공한다.
본 발명에 따른 제거 가능한 전지 조립체의 다른 실시예는, 전지의 유체 출입의 흐름을 제어하도록 작동될 수도 있는 전지 조립체의 입구 및 출구 도관을 갖는 체크 밸브(check valve)의 통합이다. 체크 밸브는 매니폴드로부터의 전지 조립체의 제거시에 전지 조립체로부터의 유체의 유출을 방지할 수도 있다. 또한, 체크 밸브는 매니폴드내의 전지중에 불균일한 압력이 증가될 때 발생할 수도 있는 전지 내로의 유체의 역류를 방지하도록 사용될 수도 있다.
본 발명에 따른 전기화학적 전지 조립체의 다른 측면은, 전지 하우징의 챔버중 하나 또는 양자의 전기 도체에 전기적으로 결합된 전도성 충전재(conductive filler material)의 통합이다.
본 발명에 따른 제거가능한 전기화학적 전지 조립체의 다른 측면은 전지 하우징 중 하나 또는 양자와 유체 연통관계에 있는 하나 이상의 배수 도관(drainconduit)의 통합이다. 배수 도관은 챔버로부터 전지 하우징의 접촉면을 통해 연장된다. 또한, 각 배수 도관은 매니폴드로부터의 전지 조립체의 제거시에 전지 조립체로부터의 유체의 유출을 방지하는 체크 밸브를 포함할 수 있다. 또한, 각 배수 도관은 매니폴드의 대응 도관과의 연결을 제공하기 위해 접촉면에 커넥터를 포함할 수 있다. 또한, 배수 도관을 갖는 각 챔버는 챔버로부터 연장된 정화 밸브(purge valve)를 구비할 수 있고, 이 정화 밸브는 배수 도관의 체크 밸브와 협력하여 작동할 수도 있다.
본 발명의 다른 측면은 매니폴드와 함께 작용하는 제거가능한 전지 조립체를 제공하는 것이며, 제거 가능한 전지 조립체는 수소 연료 전지와 함께 사용하기에 적합하다. 제거 가능한 수소 전지 조립체는 수소 연료 전지를 포함하고 있고, 이 수소 연료 전지는 수소 가스 입구 도관, 공기 입구 도관, 부산물 출구 도관(by-product outlet conduit) 및 전기 단자를 포함한다. 수소 가스 입구 도관은 수소 연료 전지로의 수소 가스의 유입을 허용하는 한편 유체 도관으로부터의 유체의 유출은 방지하는 유체 차단 필터를 포함한다. 공기 입구 도관은 공기가 수소 연료 전지에 유입되는 것은 허용하는 한편 수소 가스가 유출하는 것은 방지하는 밸브를 포함한다. 또한, 제거 가능한 수소 전지 조립체는 유체 입구 구멍, 유체 출구 구멍, 및 수소 수집실(hydrogen collection chamber)을 구비하는 수소 전지 유체 도관을 포함한다. 수소 수집실은 수소 가스 입구 도관에 접속될 수 있고, 그것에 의해 임의의 수집된 수소 가스가 수소 가스 입구 도관쪽으로 나아가도록 한다. 수소 연료 전지의 부산물 출구 도관은 수소 연료 전지 도관에 접속된 체크 밸브 및 출구구멍을 포함하며, 그것에 의해 수소 연료 전지에 형성될 수도 있는 임의의 유체 부산물이 수소 전지 유체 도관내로 진입하는 것은 허용하는 한편 유체 도관으로부터의 유체가 수소 연료 전지에 유입되는 것은 방지한다. 수소 연료 전지의 전기 단자는 제거가능한 수소 전지 조립체와 매니폴드의 결합시에 수소 연료 전지가 매니폴드에 전기적으로 결합되도록 한다.
본 발명의 다른 측면은, 제거 가능한 전지 조립체와 함께 작동하는 전기화학적 전지 매니폴드를 제공하는 것이다. 매니폴드는 이 매니폴드에 의해 지지된 접점 면과 공급 및 반송 도관(source and return conduits)을 포함한다. 각 도관은 매니폴드의 접촉면을 통해 연장된 적어도 하나의 유체 커넥터를 포함하며, 이 유체 커넥터는 제거 가능한 전지 조립체의 대응 도관의 유체 커넥터에 결합할 수 있다. 또한, 매니폴드는 그것에 의해 지지된 전기 도관을 포함하며, 각 전기 도관은 적어도 하나의 전기 수신기(electrical receptor) 및 적어도 하나의 전기 단자를 구비한다. 전기 수신기는 전지 조립체를 매니폴드와 결합할 때 전지 조립체의 대응 전기 도체와의 접속을 허용할 수 있다. 매니폴드의 전기 단자는, 매니폴드와 전지 조립체의 조합에 의해 발생된 임의의 전압 전위를 외부 부하에 인가하는 것을 가능하게 하는 임의의 적절한 전기 접속장치(electrical interface)일 수 있다. 또한, 매니폴드는 셀 조립체와 매니폴드의 결합시에 제거 가능한 전지를 매니폴드에 고정시키기 위한 기계적 커넥터를 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 전기화학적 전지 매니폴드의 일 측면은, 매니폴드에 의해 지지된 하나 이상의 배수 도관을 포함하는 것이다. 각 유체 배수 도관은 전지 조립체의 대응 배수 도관 커넥터와의 결합을 제공할 수 있는 접촉면을 통해 연장된 커넥터를 포함한다.
본 발명에 따른 전기화학적 전지 매니폴드의 다른 측면은, 매니폴드의 각 유체 커넥터용의 유체 밸브를 포함하는 것이다. 유체 밸브는, 유체의 흐름을 제어하도록, 또는 매니폴드로부터 전지 조립체의 분리시에 매니폴드내에서 존재할 수 있는 임의의 유체의 유출을 방지하도록 작동될 수 있다.
본 발명에 따른 전기화학적 전지 매니폴드의 다른 측면은, 유체 및 전기 연장부에 의해 매니폴드의 유체 커넥터 및 전기 수신기에 접속된 원격 접점 면(remote contact surface)을 갖는 원격 매니폴드를 포함하여, 전지 조립체가 매니폴드의 접점 면으로부터 떨어져 있을 수 있는 원격 접점 면에 결합될 수 있도록 하는 것이다. 또한, 원격 접촉면은 전지 조립체를 이 원격 접촉면에 고정시킬 수 있는 원격 기계적 커넥터를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 측면은, 매니폴드와 적어도 하나의 제거 가능한 전기화학적 전지 조립체를 조합한 것으로서 그의 각종 형태를 상기에 설명한 전기화학적 전지 시스템을 제공하는 것이다. 매니폴드와 하나 이상의 전기화학적 전지 조립체를 포함하는 것 이외에, 전기화학적 전지 시스템은 적어도 하나의 공급 유체 저장부(source fluid reservoir)와 적어도 하나의 펌프를 포함하며, 각 공급 유체 저장부에 연결된 각 저장부 및 펌프는 매니폴드에 의해 지지된다. 펌프는 각 유체 저장부로부터 대응하는 공급 유체 도관으로의 유체 흐름을 제어할 수도 있다. 사용된 유체에 대해 대응하는 반송 유체 도관으로부터 반송 저장부쪽으로 유체 흐름을 제공하기 위해 제 1 반송 저장부를 사용할 수 있다. 전술한 전기화학적 전지 시스템의 다른 측면은, 각 복귀 저장부를 매니폴드의 각 배수 도관과 통합하고, 각 배수 도관의 유체가 사용된 유체 저장부에 흘러 들어가도록 하는 것이다.
상술한 전기화학적 전지 시스템의 다른 측면은, 하나 이상의 제거 가능한 수소 전지 조립체를 포함하는 것이다. 수소 전지 조립체의 유체 입구 구멍을 매니폴드의 공급 유체 커넥터에 연결하고 그리고 수소 전지 조립체의 유체 출구 구멍을 매니폴드에 연결함으로써, 제거 가능한 수소 전지 조립체를 시스템의 매니폴드와 결합할 수 있다. 또한, 제거 가능한 수소 전지 조립체의 전기 단자를 매니폴드의 전기 도관에 전기적으로 접속할 수 있고, 그리고 수소 전지의 기계적 커넥터를 매니폴드의 기계적 커넥터와 결합할 수도 있다. 따라서, 시스템과 결합된 전기화학적 전지 조립체의 처리에 의해 증가된 임의의 수소 가스의 제거를 위해 하나 이상의 제거 가능한 수소 연료전지 조립체를 시스템 내에 통합할 수 있다.
본 발명의 다른 목적, 특징 및 이점은 본 발명의 예시적 실시예를 도시하는 첨부 도면과 함께 주어지는 하기의 상세한 설명으로부터 명확해질 것이다.
본 발명은 일반적으로 전기화학적 시스템에 관한 것으로서, 특히 제거가능한 전기화학적 전지 조립체 및 그것을 수용하고 연결하기 위한 매니폴드 시스템에 관한 것이다.
도 1은 연결 매니폴드와 결합된 교체 가능한 다중 전지가 형성된 배터리의 사시도,
도 2는 연결 매니폴드의 평면도,
도 3은 도 2의 예시적 매니폴드의 단면도,
도 4는 도 2의 매니폴드와 연결하기에 적합한 전지의 정면도,
도 5는 도 4에 도시된 전지 실시예의 5-5 선을 따른 단면도,
도 6은 도 5에 도시된 전지 실시예의 6-6 선을 따른 단면도,
도 7은 본 발명의 전지와 매니폴드의 조합체와 함께 사용하기 적합한 유체 시스템의 개략적 다이아그램,
도 8은 매니폴드와 함께 사용하기 위한 제거 가능한 수소 전지 조립체의 단면도,
도 9는 도 2의 매니폴드에 연결된 원격 매니폴드 표면의 단면도,
도 10은 도 4의 전지의 원통형 실시예의 단면 평면도.
다른 방법으로 설명하지 않는 한, 도면의 전체에 걸쳐, 동일한 참조 번호 및 특징은 도시한 실시예의 유사한 특징, 요소, 부품 또는 부분을 나타내도록 사용된다. 또한, 본 발명은 이제부터 도면을 참조하여 보다 상세히 설명할 것이지만, 첨부된 청구범위에 의해 한정되는 바와 같이 본 발명의 범위 및 개념을 벗어남이 없이 개시한 실시예를 변경 및 수정할 수 있다.
도 1은 지지 매니폴드(102)상에 제거 가능하게 결합된 다수의 교체 가능한 전지(100)를 포함하는 본 발명의 일실시예를 도시한 사시도이다. 전지를 지지 매니폴드(102)에 결합할 때, 지지 매니폴드는 전지(100)와 유체 및 전기적으로 연통하게 됨으로써, 전기화학적 전지 시스템을 형성한다. 이 시스템은 매니폴드(102)와 전지(100)를 통해 전해액 유체를 순환시키기 위한 다수의 유체 접촉 니플(fluid interface nipple)(104, 106, 108, 110)을 더 포함한다. 단자 포스트(terminal post)(112, 114)와 같은 전기 단자가 전지(100)에 전기적으로 접속되어 단자 포스트(terminal post)(112, 114)를 가로질러 전위가 존재하게 된다. 단자 포스트(112, 114) 또는 다른 적절한 전기 접속장치는 부하에 대한 배터리 조립체의 편리한 방식의 접속을 제공한다.
전지(100)가 작동되어 부하에 전기를 공급할 때, 산화되는 "연료"와 접촉하는 전지내의 전극은 양극이라 칭한다. 이 챔버내의 유체는 양극액(anolyte)이라 칭한다. 다른 전지의 절반은 일반적으로 음극이라 칭하는 전극을 그 내부에 구비하며, 이 챔버에 공급되는 유체는 액체 음극액, 풀, 또는 부분적 공기 전지(half-air cell) 실시예의 경우에는 공기 등의 유체인 음극액이라 칭한다. 특별한 양극액 및 음극액 유체의 선택은 본 발명의 실시에 있어 중요한 것은 아니지만, 이들은 수소화 붕소 및 염화나트륨의 형태를 각각 취할 수 있다.
도 2 및 도 3은 지지 매니폴드(102)의 예시적 실시예를 도시한 것이다. 지지 매니폴드(102)는 전기 절연재로 형성되는 것이 바람직하고, 그리고 일반적으로 그 내부에 천공작업(boring) 등에 의해 적어도 2개의 유체 도관과, 공급 유체 도관(212), 및 반송 유체 도관(214)이 형성되는 두께를 갖는다. 매니폴드는 특유의 용도에 따라 다양한 형상 및 배치로 설계될 수 있다. 공급 유체 도관(212)은 매니폴드(102)의 접촉면을 통해 연장된 적어도 하나의 공급 유체 커넥터(220)와 유체 연통상태에 있다. 공급 유체 커넥터(220)는 공급 유체 도관(212)과 제거 가능한 전지(100) 사이에 유체 연통을 제공한다. 마찬가지로, 반송 유체 도관(214)은, 매니폴드(102)의 접촉면을 통해 연장되고 그리고 반송 유체 도관(214)과 교체 가능한 전지(100) 사이에 유체 연통을 제공하는 적어도 하나의 공급 유체 커넥터(222)를 포함한다.
전지(100)가 기계적 커넥터(224)를 통해 매니폴드(102)에 부착될 때, 니플(104)로부터 도관(212), 구멍(220), 전지(100), 구멍(222), 도관(214)을 통과하고 그리고 제 2 니플(106)을 거쳐 외부 반송 저장부(도시 안됨)로 복귀하는 유체 경로가 형성된다. 선택된 배터리 화학물질이 추가의 전해액 유체를 필요로 하는 경우에, 유체 접촉 니플(108, 110) 및 구멍(234, 236)과 관련된 제 2 쌍의 유체 도관(226, 228)이 유사한 방식으로 설정될 수 있다. 장착 기구(224)는 스크류, 클램핑 장치, 결합시에 전지를 정위치에 유지하는 래칫(ratchet)을 갖는 스프링 탑재 아암, 또는 캐치 기구를 갖는 후크와 같은 종래의 장착 기구의 형태를 취할 수 있다. 변형예로, 전지 조립체와 매니폴드 사이의 전기적, 유체적 및 기계적 연통이 단일의 구조체 내에 통합될 수 있고, 그것에 의해 회로 기판상에 통합될 수도 있는 전지 구조를 제공한다.
일방향 유체 밸브 또는 체크 밸브(302)가 도 3에 도시된 바와 같이 공급 및 반송 유체 커넥터(220, 222)에 근접하게 매니폴드(102) 내의 유체 경로에 또는 전지 조립체(100)의 유체 입구 및 출구 도관내의 유체 경로에 개재되거나 또는 그 양자의 유체 경로에 개재될 수도 있다. 공급 및 반송 유체 커넥터(220, 222)는, 전지 조립체(100)와 매니폴드(102)의 결합시에는 전지로의 유체의 흐름을 개시하도록개방될 수도 있고, 그리고 매니폴드와의 분리시에는 전지 조립체(100)로부터 유체의 낭비를 방지하도록 폐쇄될 수도 있다. 따라서, 체크 밸브(302)는 매니폴드(102) 및 나머지 전지를 비울 필요 없이 신속한(on-the-fly) 전지 교체를 가능하게 한다. 변형예로, 체크 밸브의 사용에 의해, 전지를 매니폴드와는 독립적으로 작동시킬 수 있고, 또 전지의 재 충전을 위해 매니폴드와 접촉하게 할 수 있다. 체크 밸브(302)는 전지를 제거할 때 자동적으로 폐쇄되도록 스프링이 탑재될 수 있다. 체크 밸브(302)는 추가의 기능을 수행한다. 전지 조립체(100)가 다른 전지보다 다량의 수소 가스 부산물을 생성하는 경우, 가스에 의해 야기된 국소 압력 증가는 소량의 수소 가스를 생성하는 가까운 전지의 작동을 방해할 수 있다. 체크 밸브(302)의 통합은 그러한 상황에서 유체의 역류를 방지할 수 있다. 유체 체크 밸브(302)는 스위치 조작에 의해 수동으로 조작될 수 있거나, 또는 전지의 물리적 결합이나 분리를 감지할 때 체크 밸브의 작동을 개시하는 센서에 의해 자동적으로 조작될 수도 있다. 또한, 체크 밸브(302)는 소정의 조건에 따라 컴퓨터로 원격 조종될 수도 있다.
지지 매니폴드(102)는 양극 커넥터(230) 및 음극 커넥터(232)도 포함하며, 이들은 매니폴드(102)의 접촉면(340), 예컨대 제거 가능한 전지(100)와 접촉하는 표면상에 접촉한다. 전기 수신기(230, 232)는 전지(100)와 매니폴드(102) 사이에 제거 가능하게 결합 가능한 전기 접속장치를 제공하기 위한 기술 분야에 공지된 임의의 전기 접속부의 형태를 취할 수 있다. 예컨대, 적절한 결합 접속부가 전지(100)상에 제공되어 있는 한, 스프링 접점, 플러그 소켓, 스페이드 소켓 등을사용할 수 있다. 접점은 양극 전극일 수도 있다. 변형 실시예에서, 전도성 접촉 영역을 갖는 인쇄 회로 기판을 사용하여 전기 커넥터, 양극 커넥터(230), 및 음극 커넥터(232)를 형성하고 또 접속할 수 있다. 바람직하게는, 전지에 또는 매니폴드와 전기적으로 결합하는 구역에 전기 스위치가 사용될 수도 있고, 그러한 전기 스위치는 전술한 체크 밸브와 같은 방식으로 작동되어 전지로부터 매니폴드의 전기 도관까지의 전위의 인가를 제어할 수도 있다. 그러한 스위치는 전지를 교체하는 동안 전지를 손상시키거나 작업자에게 해를 입히는 것을 방지할 수도 있다.
다수의 전지를 구비한 배터리의 경우에는, 전극(230, 232)을 전기 도관(240, 242)에 의해 병렬 형태[예컨대, 전체의 양극 커넥터(230)가 연결되고 전체의 음극 커넥터(232)가 연결됨]로 또는 직렬 형태[예컨대, 양극 또는 음극이 순차적으로 교차 연결됨]로 연결할 수도 있다. 소망의 배터리 전압 및 전류 출력에 따라 각 전기 접속부에 전기 스위치를 이용함으로써, 이들 형태의 임의의 조합이 허용된다. 직렬 형태가 사용되는 경우, 전지를 교체할 때 양극 및 음극을 교차하는 스위치가 분로(shunt)로서 사용될 수도 있다. 인쇄 회로 기판이 사용되는 경우, 전기 도관(240, 242)이 그위에 직접 형성될 수 있다. 변형예로, 전기 도관(240, 242)은 연속 배선 접속(point-to-point wired connection), 매니폴드(102)에 부착된 전도성 스트립 등의 형태를 취할 수 있다.
도 4를 참조하면, 전지(100)는 일반적으로 접촉면(440), 제 1 입구 커넥터(402), 및 제 1 출구 커넥터(404)를 포함하며, 상기 제 1 입구 및 출구 커넥터(402, 404)는, 매니폴드(102)와 결합될 때 매니폴드의 공급 및 반송 커넥터(220,222)와의 유체 연통을 제공한다. 마찬가지로, 제 2 입구 커넥터(406) 및 제 2 출구 커넥터(408)는, 제 2 전해액 유체가 전지(100)를 통해 순환할 때 공급 및 반송 커넥터(234, 236)와의 유체 연통을 제공한다. 유체 커넥터(402, 406)와 입구 및 출구 구멍(234, 236) 사이에 실질적으로 누출 방지 유체 결합을 제공하기 위해서, 유체 커넥터(402, 406)는 입구 및 출구 커넥터와 밀봉 결합하는 크기 및 형상으로 되어야 한다. 또한, O 링(420)과 같은 밀봉 부재를 설치할 수 있다. 이 O 링은, 압축될 때 입구 및 출구 커넥터 주위의 공간을 채워서 액밀 시일(liquid tight seal)을 제공하도록 설계될 수 있다.
전지(100)는 제 1 전기 단자(양극 단자)(430) 및 제 2 전기 단자(음극 단자)(432)를 더 포함한다. 전지(100)가 매니폴드(102)와 결합할 때, 단자(430, 432)는 매니폴드(102)의 전기 도관(230, 232)과 전기적으로 접촉한 상태로 배치된다. 전지와 매니폴드의 기계적 결합은 체크 밸브 및 전기 스위치와 협력하여 작동하여 전지 조립체와 매니폴드 사이에 동시에 존재하는 전기적, 유체적, 및 기계적 결합을 제공할 수 있다.
도 5는 전지(100)의 내부 구조를 추가로 도시하는 전지(100)의 단면도이다. 전지(100)는 일반적으로 2개의 반쪽 전지 또는 챔버(502, 504)를 갖는 용기(501)로 형성되며, 상기 챔버(502, 504)는 전지를 제 1(양극) 챔버(502) 및 제 2(음극) 챔버(504)로 분할하는 중앙 막 또는 플리넘(503)으로 분리되어 있다. 용기(501)는 플라스틱, 세라믹, 흑연 또는 복합물 등의 다양한 적절한 재료일 수 있다. 각 전지의 반쪽은 유체 저장 통을 규정하는 주변부와 수직 연장 벽부분을 갖는 주 벽을포함한다. 플리넘(503)은 양극 챔버(502)와 음극 챔버(504) 사이에 유체 분리를 제공한다. 플리넘(503)은 양극 챔버(502)와 음극 챔버(503) 사이에 이온 유동을 허용하는 선택 투과성 막이다. 기술 분야에 공지되고, 또 미국 특허 제 5, 804,329 호에 개시된 바와 같이, 플리넘(503)은 선택된 배터리의 화학적 성질에 따라 음이온 막, 양이온 막 또는 양극 막일 수 있다. 플리넘(503)은 나시온(Nathion)과 같은 테프론 또는 플라스틱 필름이나 탄소 피복 막으로 형성되어, 이온 전달을 제공할 수 있다. 또한, 각 전지는 적어도 하나의 막으로 각각 분리된 둘 이상의 챔버를 구비할 수 있다. 변형 실시예에서, 다수의 챔버를 갖는 각 전지는 다양한 표면적의 전극을 구비하며, 그것에 의해 전지가 다양한 전력 레벨에서 전하를 발생시킬 수 있다.
도 10은 도 4의 전지의 원통형 실시예의 단면 평면도이다. 전지 조립체는 전지의 의도된 사용에 필요한 특유의 공간 요건에 부합하도록 다수의 상이한 형상 및/또는 구성으로 설계될 수 있다.
양극 챔버(502) 내에 양극 단자(430)에 전기적으로 접속된 제 1 전기 도체 또는 양극(508)이 배치된다. 교체 가능한 유체를 전지(100)의 연료로 사용하는 경우, 양극(508)은 발달된 전위를 위한 비 소모된 도관의 기능만을 하며, 전기화학 반응에는 가담하지 않는다. 바람직하게는, 양극(508) 및 양극 단자(430)는 모넬(Monel)(상표명) 등의 비 부식성 합금으로 형성된다. 양극 챔버(502)는 제 1 전해핵 유체(양극 챔버에서는 양극액의 형태를 취할 수 있음)의 흐름을 실질적으로 억제함이 없이 챔버 내의 양극의 전도성 표면적을 강화하는 전도성 충전재(510)로실질적으로 충전될 수 있다. 충전재(510)는, 유체를 통과시킴과 아울러 전하를 전도하기 위한 증가된 표면적을 제공하는 전도성 스크린, 금속 발포체, 직조된 금속 제품 등일 수 있다.
마찬가지로, 음극 챔버(504) 내에는 음극 단자(432)에 전기적으로 접속된 제 2 도체(509)가 배치된다. 게다가, 제 2 도체(509) 및 음극 단자(432)는 모넬(상표명) 등의 비 부식성 합금으로 형성된다. 음극 챔버(504)는 제 2 전해핵 유체의 흐름을 실질적으로 억제함이 없이 전도성 표면적을 강화하는 제 2 전도성 충전재(511)로 충전될 수 있다.
도 6은 음극 챔버(504) 및 그 내부의 유체 도관의 내부 구조를 추가로 도시한 전지(100)의 단면도이다. 입구 커넥터(404)는 수직 연장 측벽의 일부분을 통해 천공될 수 있는 입구 도관(602)과 유체 연통하여 챔버(504)의 바닥부와 연통한 상태에 있다. 출구 커넥터(402)는 출구 도관(604)과 유체 연통상태에 있고, 출구 도관(604)은 전지(100)의 주변을 따라 연장되고 그리고 유체 포트(606)를 거쳐 음극 챔버(504)의 상측부와의 유체 연통을 제공한다. 전지가 매니폴드(102)와 결합될 때, 전해액 용액이 입구 커넥터(404)에 공급되며, 거기서 용액이 음극 챔버(504)를 채운다. 음극 챔버(504)가 채워지면, 전해액 용액은 유체 포트(606), 출구 도관(604), 및 출구 커넥터(402)를 통해 반송되고, 거기서 매니폴드(102)에 공급되며, 최종적으로 사용된 전해액 저장부로 반송된다. 바람직하게는, 교체 전지가 최초에 공기로 충전될 수 있는 경우, 공기가 새로 설치된 전지로부터 새나갈 수 있도록 하기 위해 전지 정화 밸브(608)가 통합될 수 있다. 변형예로, 설치 이전에 전지에 전해핵 유체가 미리 공급되거나 또는 물 등의 비 반응 유체가 공급되면, 정화 밸브(608)는 필요치 않을 수도 있다.
또한, 전지 정화 밸브(608)는, 공기가 전지 조립체에 유입되게 함으로써 전지 조립체를 제거할 때 전지 조립체로부터의 유체의 배수를 용이하게 하여 배수 유체를 교환하도록 작동될 수도 있다. 전지 정화 밸브(608)는, 체크 밸브(612)와 협력하여 작동하여 개방된 유체 출구 도관 및 폐쇄된 유체 입구 도관을 제공하고, 그것에 의해 유체를 시스템에 반송하는 한편 공기 정화 밸브(608)를 통과한 공기가 매니폴드에 유입되는 것을 방지할 수 있다.
본 발명의 변형 실시예에서, 유체를 제거될 전지로부터 시스템에 반송하기 위해 별도의 유체 배수 도관(610)이 통합될 수 있다. 그러한 실시예에서, 유체 배수 도관(610)은 공기가 전지 정화 밸브(608)에 의해 유입될 때 전지 내부의 유체를 매니폴드의 배수 도관 내로 배수하는 것을 허용할 수 있다. 배수 도관(610)은 체크 밸브(614)와 함께 작동할 수 있다. 전지를 배수할 때, 체크 밸브(612)가 폐쇄되어 전지의 배수액이 시스템의 압력을 혼란시키는 것을 방지하도록 배수 체크 밸브(614)의 사용은 체크 밸브(612, 608)와 조화될 수도 있다.
도 7은 본 실시예의 일련의 전지 반쪽에 대한 전해액의 예시적 유체 운송 시스템을 도시하는 개략도이다. 공급 전해액은 공급 유체 저장부(702)에 저장되고 그리고 공급 펌프(704)에 의해 반쪽 전지에 공급된다. 변형예로, 펌프의 구성은 유체가 전지 조립체의 부품들을 통해 중력으로 공급될 수 있도록 할 필요는 없다. 배터리의 각 반쪽 전지와 직렬로 유체 체크 밸브를 설치하여 유체의 분배를 제어하고 그리고 개개의 전지의 제거를 용이하게 하는 것이 바람직하다. 필요한 경우 반송 유체 저장부(703)로 운송될 소모된 전해액을 위한 공통 반송 도관이 설치된다. 소모된 전해액은 추가의 공업적 처리에 사용되거나 또는 전해액을 "재 충전"시키도록 전기 화학반응을 반전시킴으로써 복구될 수 있다. 변형 실시예에서, 다수의 매니폴드를 공통 유체 및/또는 전기 시스템에 연결할 수 있다.
유체로부터 수소 가스 부산물을 제거하고 그리고 추가의 전기 에너지원을 제공하기 위해 도 8에 도시된 수소 연료 전지 조립체가 시스템 내에 통합될 수 있다. 이 수소 전지 조립체(801)는 일반적으로 수소 가스 입구 도관(803)과, 공기 입구 도관(804)과, 부산물 출구 도관(805)을 필요로 하는 수소 연료 전지(802)를 포함한다. 수소 연료 전지는 발라드 파워 시스템(Ballard Power System) 및 드노라 에스피에이(DeNora, S.p.A.)로부터 시판되고 있다. 또한, 수소 전지 조립체(801)는 입구 구멍(807)과, 접촉면(809)을 통해 연장된 출구 구멍(808)과, 수소 수집실(810)을 구비한 유체 도관(806)을 포함한다. 수소 수집실(810)은 유체 도관(806)을 통과하는 전해액 내의 축적 수소를 수집하여 수소 가스 입구 도관(803)에 보낸다. 수소 가스 입구 도관(803)은 수소 가스가 입구 도관 내로 유입하는 것은 허용하는 한편 유체 전해액은 차단하도록 하는 소수성 필터와 같은 유체 차단 필터(811)를 구비한다. 수소 전지(802)의 부산물 출구 도관(805)은, 수소 연료 전지에서 반응의 결과로서 생길 수 있는 물 또는 다른 액체가 수소 연료 전지로부터 유체 도관(806)으로 통과하는 것을 허용한다. 부산물 출구 도관(805)은 유체 도관(806)으로부터의 유체가 수소 전지(802) 내로 역류하는 것을 방지하기 위한 일방향 체크 밸브(812)를 구비한다. 변형예로, 수소 연료 반응의 물 부산물은 수소 연료 전지로부터 배수되거나 사이펀 작용으로 흡입하여 매니폴드로 반송될 수도 있다. 부산물 출구 도관(805)은 일방향 체크 밸브(812)를 구비하거나 친수성 필터를 사용할 수도 있다. 조립체를 통한 유체의 흐름을 제어하기 위해 체크 밸브(813)가 유체 도관(806)에 사용될 수도 있다. 수소 전지 조립체는 전기 에너지를 매니폴드(102)에 인가하기 위한 전기 단자(814)를 포함할 수도 있다. 시스템의 하나 이상의 유체로부터 다양한 레벨의 수소 가스를 제거하는 것이 필요한 경우, 하나 이상의 수소 연료 전지가 매니폴드와 결합될 수도 있다.
본 발명은 개개의 전지와 결합하도록 매니폴드로부터 떨어진 유체적, 전기적, 및 기계적 커넥터의 뱅크의 사용을 허용하며, 그것에 의해 배터리 시스템의 변형 배열을 제공한다. 도 9는 원격 매니폴드 표면(901)을 갖는 원격 매니폴드를 도시한 것으로서, 이 원격 매니폴드 표면(901)은 원격 공급 유체 구멍(915)을 제공하도록 공급 유체 연장부(902)에 연결된 원격 공급 유체 커넥터(909)를 지지한다. 공급 유체 연장부(902)는 매니폴드(102)의 공급 유체 커넥터(220)에 연결되어 매니폴드(102)의 공급 유체 도관(212)과 원격 공급 유체 구멍(915) 사이에 유체 연통을 제공할 수 있다. 마찬가지로, 반송 유체 연장부(903)에 연결된 원격 반송 유체 커넥터(910)는 원격 반송 유체 구멍(916)을 제공할 수 있다. 반송 유체 연장부(903)는 매니폴드(102)의 반송 유체 커넥터(222)에 연결되어 매니폴드(102)의 반송 유체 도관(214)과 원격 반송 유체 구멍(916) 사이에 유체 연통을 제공할 수 있다. 또한, 원격 매니폴드 표면(901)에 의해 지지된 원격 전기 커넥터(원격 양극)(913)가제 1 전기 연장부(906)와 함께 사용되어, 원격 양극(913)과 매니폴드(102)의 양극(230) 사이에 전기적 접속을 제공할 수 있다. 또한, 결합시에 전지 조립체(100)를 원격 매니폴드 표면(901)에 결합하기 위해 원격 기계식 커넥터(908)가 사용될 수 있다.
제 2 유체 시스템이 사용되는 경우, 제 2 세트의 원격 공급 유체 구멍(917, 918)을 제공하도록 제 2 세트의 공급 및 반송 유체 연장부(904, 905)에 연결된 제 2 세트의 공급 및 반송 유체 커넥터(911, 912)를 이용하는 상술한 시스템이 이용될 수 있다. 마찬가지로, 원격 음극(914)과 매니폴드(102)의 음극(232) 사이에 전기적 접속을 제공하기 위해 원격 매니폴드 표면(901)에 의해 지지된 제 2 원격 전기 커넥터(원격 음극)(914)가 제 2 전기적 연장부(907)와 함께 사용될 수 있다.
따라서, 본 발명은 매니폴드에 대한 전지 조립체의 결합 및 분리를 용이하게 하는 배터리 구조를 제공한다. 본 발명은 특정한 예시적 실시예와 관련하여 설명하였지만, 첨부된 청구범위에 개시한 바와 같이 본 발명의 개념 및 범위를 벗어남이 없이 개시된 실시예를 다양하게 변화, 대체, 및 변경할 수 있다는 것을 이해해야 한다.

Claims (23)

  1. 매니폴드와 함께 기능하는 제거 가능한 전기화학적 전지 조립체에 있어서,
    접촉면, 제 1 챔버, 제 2 챔버, 및 적어도 하나의 기계식 커넥터를 구비한 전지 하우징과,
    상기 제 1 챔버와 상기 제 2 챔버를 분리하는 중앙 막과,
    상기 제 1 챔버와 유체 연통하고 상기 제 1 챔버로부터 상기 접촉면을 통해 연장된 적어도 하나의 제 1 입구 도관 및 적어도 하나의 제 1 출구 도관과,
    상기 제 1 챔버 내의 적어도 하나의 제 1 전기 도체와,
    상기 제 1 챔버로부터 상기 접촉면을 통해 연장되고, 상기 제 1 전기 도체에 전기적으로 결합된 적어도 하나의 제 1 전기 단자와,
    상기 제 2 챔버로부터 상기 접촉면을 통해 연장되고 그리고 상기 제 2 전기 도체에 전기적으로 결합된 적어도 하나의 제 2 전기 단자를 포함하는
    제거 가능한 전기화학적 전지 조립체.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 챔버와 유체 연통하고 상기 제 2 챔버로부터 상기 접촉면을 통해 연장된 적어도 하나의 제 2 입구 도관 및 적어도 하나의 제 2 출구 도관을 더 포함하는
    제거 가능한 전기화학적 전지 조립체.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 입구 도관 내에 설치된 제 1 입구 체크 밸브와,
    상기 제 1 출구 도관 내에 설치된 제 1 출구 유체 체크 밸브를 더 포함하는
    제거 가능한 전기화학적 전지 조립체.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 입구 도관 내에 설치된 제 1 입구 체크 밸브와,
    상기 제 1 출구 도관 내에 설치된 제 1 출구 유체 체크 밸브와,
    상기 제 2 입구 도관 내에 설치된 제 2 입구 체크 밸브와,
    상기 제 2 출구 도관 내에 설치된 제 2 출구 유체 체크 밸브를 더 포함하는
    제거 가능한 전기화학적 전지 조립체.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 전기 도체에 전기적으로 접속된 제 1 전도성 충전재를 더 포함하는
    제거 가능한 전기화학적 전지 조립체.
  6. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 전기 도체에 전기적으로 접속된 제 1 전도성 충전재와,
    상기 제 2 전기 도체에 전기적으로 접속된 제 2 전도성 충전재를 더 포함하는
    제거 가능한 전기화학적 전지 조립체.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 챔버와 유체 연통하고 상기 제 1 챔버로부터 상기 접촉면을 통해 연장되며 배수 도관 체크 밸브를 구비하는 제 1 배수 도관과,
    상기 제 1 챔버로부터 연장된 제 1 챔버 정화 밸브를 더 포함하는
    제거 가능한 전기화학적 전지 조립체.
  8. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 챔버와 유체 연통하고 상기 제 1 챔버로부터 상기 접촉면을 통해 연장되며, 제 1 배수 도관 체크 밸브를 구비하는 제 1 배수 도관과,
    상기 제 2 챔버와 유체 연통하고 상기 제 2 챔버로부터 상기 접촉면을 통해 연장하며, 제 2 배수 도관 체크 밸브를 구비하는 제 2 배수 도관과,
    상기 제 1 챔버로부터 연장된 제 1 챔버 정화 밸브와,
    상기 제 2 챔버로부터 연장된 제 2 챔버 정화 밸브를 더 포함하는
    제거 가능한 전기화학적 전지 조립체.
  9. 제 1 항에 있어서,
    적어도 하나의 추가의 유체 챔버와,
    상기 적어도 하나의 추가의 유체 챔버를 적어도 하나의 다른 챔버로부터 분리하는 적어도 하나의 추가의 막과,
    적어도 하나의 추가의 입구 도관 및 적어도 하나의 추가의 출구 도관과,
    적어도 하나의 추가의 전기 도체를 더 포함하는
    제거 가능한 전기화학적 전지 조립체.
  10. 매니폴드와 함께 기능하는 제거 가능한 수소 전지 조립체에 있어서,
    수소 전지 접촉면을 갖는 수소 연료 전지와,
    상기 수소 연료 전지와 유체 연통하는 수소 가스 입구 도관과,
    상기 수소 가스 입구 도관 내에 설치된 유체 차단 필터와,
    상기 수소 연료 전지와 유체 연통하는 공기 입구 도관과,
    상기 공기 입구 도관 내에 설치된 공기 입구 밸브와,
    상기 수소 전지 접촉면을 통해 연장하는 유체 입구 구멍과, 상기 수소 전지 접촉면을 통해 연장하는 유체 출구 구멍과, 상기 수소 가스 입구 도관과 유체 연통하는 수소 수집실을 구비한 수소 전지 유체 도관과,
    상기 수소 연료 전지와 유체 연통하고, 그리고 상기 수소 전지 유체 도관과 유체 연통하는 부산물 출구 구멍을 구비하는 부산물 출구 도관과,
    상기 수소 전지에 전기적으로 접속되고 상기 수소 전지 접촉면을 통해 연장하는 제 2 수소 전지 전기 단자를 포함하는
    제거 가능한 수소 전지 조립체.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 부산물 출구 도관 내에 설치된 부산물 출구 체크 밸브와,
    상기 수소 전지에 전기적으로 접속되고 상기 수소 전지 접촉면을 통해 연장된 제 1 수소 전지 전기 단자를 더 포함하는
    제거 가능한 수소 전지 조립체.
  12. 제거 가능한 전지 조립체와 함께 기능하는 전기화학적 전지 매니폴드에 있어서,
    접점 면을 갖는 매니폴드와,
    상기 매니폴드에 의해 지지된 적어도 하나의 공급 유체 도관과,
    상기 접점 면을 통해 연장되고 그리고 상기 적어도 하나의 공급 유체 도관과 유체 연통하는 적어도 하나의 공급 유체 커넥터와,
    상기 매니폴드에 의해 지지된 적어도 하나의 반송 유체 도관과,
    상기 접점 면을 통해 연장되고 그리고 상기 적어도 하나의 반송 유체 도관과 유체 연통하는 적어도 하나의 반송 유체 커넥터와,
    상기 매니폴드에 의해 지지된 적어도 하나의 제 1 전기 도관과,
    상기 적어도 하나의 제 1 전기 도관에 전기적으로 접속된 적어도 하나의 제 1 전기 수신기와,
    상기 적어도 하나의 전기 수신기에 전기적으로 접속된 적어도 하나의 제 1 전기 단자를 포함하는
    전기화학적 전지 매니폴드.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 매니폴드에 의해 지지된 적어도 하나의 제 2 전기 도관과,
    상기 적어도 하나의 제 2 전기 도관에 전기적으로 접속된 적어도 하나의 제 2 전기 수신기와,
    상기 적어도 하나의 제 2 전기 도관에 전기적으로 접속된 적어도 하나의 제 2 전기 단자와,
    상기 제거 가능한 전지를 상기 매니폴드에 고정하기 위한 적어도 하나의 기계식 커넥터를 더 포함하는
    전기화학적 전지 매니폴드.
  14. 제 12 항에 있어서,
    상기 매니폴드에 의해 지지된 적어도 하나의 유체 배수 도관과,
    상기 접점 면을 통해 연장되고 그리고 상기 적어도 하나의 유체 배수 도관과 유체 연통하는 적어도 하나의 유체 배수 커넥터를 더 포함하는
    전기화학적 전지 매니폴드.
  15. 제 12 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 공급 유체 커넥터 내에 설치된 공급 유체 밸브와,
    상기 적어도 하나의 반송 유체 커넥터 내에 설치된 반송 유체 밸브를 더 포함하는
    전기화학적 전지 매니폴드.
  16. 제 12 항에 있어서,
    원격 접점 면과,
    상기 원격 접점 면에 공급 유체 구멍을 제공하도록 상기 적어도 하나의 공급 유체 커넥터와 유체 연통하는 공급 유체 연장부와,
    상기 원격 접점 면에 반송 유체 구멍을 제공하도록 상기 적어도 하나의 반송 유체 커넥터와 유체 연통하는 반송 유체 연장부와,
    상기 원격 접점 면에 제 1 원격 전기 접속부를 제공하도록 상기 적어도 하나의 제 1 전기 커넥터에 전기적으로 접속된 제 1 전기적 연장부를 더 포함하는
    전기화학적 전지 매니폴드.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 원격 접점 면에 제 2 원격 전기 접속부를 제공하도록 상기 제 2 전기 커넥터에 전기적으로 접속된 제 2 전기적 연장부와,
    원격 기계식 커넥터를 더 포함하는
    전기화학적 전지 매니폴드.
  18. 전기화학적 전지 시스템에 있어서,
    접촉면과, 제 1 챔버와, 제 2 챔버와, 적어도 하나의 기계식 커넥터를 구비한 전지 하우징과,
    상기 제 1 챔버와 상기 제 2 챔버를 분리하는 중앙 막과,
    상기 제 1 챔버와 유체 연통하고 그리고 상기 제 1 챔버로부터 상기 접촉면을 통해 연장된 적어도 하나의 제 1 입구 도관 및 적어도 하나의 제 1 출구 도관과,
    상기 제 2 챔버와 유체 연통하고 그리고 상기 제 2 챔버로부터 상기 접촉면을 통해 연장된 적어도 하나의 제 2 입구 도관 및 적어도 하나의 제 2 출구 도관과,
    상기 제 1 챔버내의 적어도 하나의 제 1 전기 도체와,
    상기 제 1 챔버로부터 접촉면을 통해 연장되고 상기 제 1 전기 도체에 전기적으로 접속된 적어도 하나의 제 1 전기 단자와,
    상기 제 2 챔버 내의 적어도 하나의 제 2 전기 도체와,
    상기 제 2 챔버로부터 접촉면을 통해 연장되고 상기 제 2 전기 도체에 전기적으로 접속된 적어도 하나의 제 2 전기 단자와,
    접점 면을 포함하는 매니폴드와,
    상기 매니폴드에 의해 지지된 적어도 하나의 제 1 공급 유체 도관과,
    상기 접점 면을 통해 연장되고 그리고 상기 적어도 하나의 제 1 입구 도관 및 상기 적어도 하나의 제 1 공급 유체 도관과 유체 연통하는 적어도 하나의 제 1 공급 유체 커넥터와,
    상기 매니폴드에 의해 지지되고 그리고 상기 적어도 하나의 제 1 출구 도관과 유체 연통하는 적어도 하나의 제 1 반송 유체 도관과,
    상기 매니폴드에 의해 지지되고 상기 적어도 하나의 제 2 입구 도관과 유체 연통하는 적어도 하나의 제 2 공급 유체 도관과,
    상기 매니폴드에 의해 지지된 적어도 하나의 제 2 반송 유체 도관과,
    상기 잡점 면을 통해 연장되고 그리고 상기 적어도 하나의 제 2 출구 도관 및 상기 적어도 하나의 제 2 반송 유체 도관과 유체 연통하는 적어도 하나의 제 2 반송 유체 커넥터와,
    상기 매니폴드에 의해 지지되고 상기 제 1전기 도체에 전기적으로 접속된 적어도 하나의 제 1 전기 도관과,
    상기 적어도 하나의 제 1 전기 도관에 전기적으로 접속된 적어도 하나의 제 1 전기 단자와,
    상기 매니폴드에 의해 지지되고 그리고 상기 제 2 전기 도체에 전기적으로 접속된 적어도 하나의 제 2 전기 도관과,
    상기 적어도 하나의 제 2 전기 도관에 전기적으로 접속된 적어도 하나의 제 2 전기 단자와,
    상기 전지 하우징 및 매니폴드와 기계적으로 결합된 적어도 하나의 기계식커넥터를 포함하는
    전기화학적 전지 시스템.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 제 1 공급 유체 도관과 유체 연통하는 제 1 공급 유체 저장부와,
    상기 제 1 공급 유체 저장부로부터 상기 제 1 공급 유체 도관으로의 유체의 흐름을 제공하기 위해 상기 제 1 공급 유체 저장부 내에 설치된 제 1 공급 펌프와,
    상기 제 1반송 유체 도관과 유체 연통하는 제 1 반송 유체 저장부와,
    상기 제 1 반송 유체 도관으로부터 상기 제 1 반송 유체 저장부로의 유체의 흐름을 제공하기 위해 상기 제 1 반송 유체 저장부 내에 설치된 제 1 반송 펌프를 더 포함하는
    전기화학적 전지 시스템.
  20. 제 18 항에 있어서,
    상기 제 1 공급 유체 도관과 유체 연통하는 제 1 공급 유체 저장부와,
    상기 제 1 공급 유체 저장부로부터 상기 제 1 공급 유체 도관으로의 유체 흐름을 제공하기 위해 상기 제 1 공급 유체 저장부 내에 설치된 제 1 공급 펌프와,
    상기 제 1 반송 유체 도관과 유체 연통하는 제 1 반송 유체 저장부와,
    상기 제 1 반송 유체 도관으로부터 상기 제 1 반송 유체 저장부로의 유체 흐름을 제공하기 위해 상기 제 1 반송 유체 저장부 내에 설치된 제 1 반송 펌프와,
    상기 제 2 공급 유체 도관과 유체 연통하는 제 2 공급 유체 저장부와,
    상기 제 2 공급 유체 저장부로부터 상기 제 2 공급 유체 도관으로의 유체 흐름을 제공하기 위해 상기 제 2 공급 유체 저장부 내에 설치된 제 2 공급 펌프와,
    상기 제 2 반송 유체 도관과 유체 연통하는 제 2 반송 유체 저장부와,
    상기 제 2 반송 유체 도관으로부터 상기 제 2 반송 유체 저장부로의 유체 흐름을 제공하기 위해 상기 제 2 반송 유체 저장부 내에 설치된 제 2 반송 펌프를 더 포함하는
    전기화학적 전지 시스템.
  21. 제 19 항에 있어서,
    상기 제 1 챔버와 유체 연통하며 상기 제 1 챔버로부터 상기 접촉면을 통해 연장된 제 1 전기 배수 도관과,
    성가 제 1 챔버로부터 연장된 제 1 챔버 정화 밸브와,
    상기 제 1 챔버로부터 연장되고 그리고 상기 제 1 전지 배수 도관 및 상기 제 1 반송 유체 저장부와 유체 연통하는 적어도 하나의 제 1 매니폴드를 더 포함하는
    전기화학적 전지 시스템.
  22. 제 20 항에 있어서,
    상기 제 1 챔버와 유체 연통하고 그리고 상기 제 1 챔버로부터 상기 접촉면을 통해 연장된 제 1 전지 배수 도관과,
    상기 제 2 챔버와 유체 연통하고 그리고 상기 제 2 챔버로부터 상기 접촉면을 통해 연장된 제 2 전지 배수 도관과,
    상기 제 1 챔버로부터 연장된 제 1 챔버 정화 밸브와,
    상기 제 2챔버로부터 연장된 제 2 챔버 정화 밸브와,
    상기 매니폴드에 의해 지지되고 그리고 상기 제 1 전지 도관 및 상기 제 1 반송 유체 저장부와 유체 연통하는 적어도 하나의 제 1 매니폴드 배수 도관과,
    상기 매니폴드에 의해 지지되고 그리고 상기 제 2 전지 배수 도관 및 상기 제 2 반송 유체 저장부와 유체 연통하는 적어도 하나의 제 2 매니폴드 배수 도관을 더 포함하는
    전기화학적 전지 시스템.
  23. 제 18 항에 있어서,
    수소 전지 접촉면을 갖는 수소 연료 전지와,
    상기 수소 연료 전지와 유체 연통하는 수소 가스 입구 도관과,
    상기 수소 가스 입구 도관 내에 설치된 유체 차단 필터와,
    상기 수소 연료 전지와 유체 연통하는 공기 입구 도관과,
    상기 공기 입구 도관 내에 설치된 공기 입구 밸브와,
    상기 수소 전지 접촉면을 통해 연장되고 그리고 상기 적어도 하나의 공급 유체 커넥터와 유체 연통하는 유체 입구 구멍과, 상기 수소 전지 접촉면을 통해 연장되고 그리고 상기 적어도 하나의 제 1 반송 유체 커넥터와 유체 연통하는 유체 출구 구멍과, 상기 수소 가스 입구 도관과 유체 연통하는 수소 수집실을 구비한 수소 전지 유체 도관과,
    상기 수소 연료 전지 및 상기 공급 유체 도관과 유체 연통하는 부산물 출구 도관과,
    상기 부산물 출구 도관 내에 설치된 부산물 출구 체크 밸브와,
    상기 수소 전지 및 상기 적어도 하나의 제 1 전기 도관에 전기적으로 접속된 제 1 수소 전기 단자와,
    상기 수소 전지 및 상기 적어도 하나의 제 2 전기 도관에 전기적으로 접속된 제 2 수소 전기 단자와,
    상기 접점면 및 상기 수소 연료 전지와 기계적으로 결합된 수소 전지 기계식 커넥터를 더 포함하는
    전기화학적 전지 시스템.
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