KR20030078975A - 연료전지 시스템의 연료 공급 장치 - Google Patents

연료전지 시스템의 연료 공급 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 연료전지 시스템의 연료 공급 장치에 관한 것으로, 본 발명은 연료공급부는 액체연료를 충진하는 제1연료탱크 및 제2연료탱크와, 제1연료탱크와 제2연료탱크를 연료전지스택부의 연료극에 병렬로 연결하는 연료공급관과, 연료전지스택부의 연료극과 각 연료탱크 사이를 연결하여 연료전지스택부에서의 반응후 연료를 다시 각 연료탱크로 순환하는 제1연료순환관 및 제2연료순환관과, 연료공급관과 연료순환관의 중간에 각각 설치하여 제1연료탱크 또는 제2연료탱크를 연료전지스택부의 연료극과 전환 연결시키는 제1연료전환밸브 및 제2연료전환밸브와, 연료공급관의 중간에 설치하여 어느 한 쪽의 연료탱크에서 연료를 연료극으로 펌핑하는 연료펌프를 포함함으로써, 복수 개의 연료탱크를 착탈 가능하게 병렬로 배치하여 순서대로 교체 사용함에 따라 연료를 중단없이 공급할 수 있어 전기에너지를 지속적으로 얻을 수 있다. 또, 연료탱크와 공기를 가습하기 위한 물탱크를 착탈 가능한 구조로 형성하여 연료전지 시스템을 휴대용으로 사용할 수 있을 뿐만 아니라, 상기한 연료탱크와 물탱크를 일체로 형성하여 연료탱크와 물탱크의 교체를 일원화할 수 있다. 또, 공기극을 통과한 물을 순환시켜 공기가습에 재활용함으로써 에너지 손실을 막을 수 있다.

Description

연료전지 시스템의 연료 공급 장치{FUEL SUPPLYING DEVICE FOR FUEL CELL SYSTEM}
본 발명은 연료전지를 이용하여 전기에너지를 얻는 발전시스템에 관한 것으로, 특히 연료탱크를 복수 개로 구비하여 교대로 사용할 수 있도록 함으로써 휴대 가능하고 연료탱크를 교체하는 중에도 전기를 지속적으로 생산할 수 있는 연료전지 시스템의 연료 공급 장치에 관한 것이다.
인류가 사용하고 있는 에너지 중 대부분은 화석연료로부터 얻고 있다. 그러나 이러한 화석연료의 사용은 대기오염 및 산성비, 지구 온난화 등의 환경에 심각한 악영향을 미치고 있으며, 에너지 효율도 낮은 등의 문제점이 있었다.
이러한 화석연료의 사용에 따른 문제점을 해결하기 위하여 근래에는 연료전기 시스템이 개발되고 있다.
연료전지는 통상의 전지(2차 전지)와는 다른 음극에 연료(수소가스나 탄화수소)를, 양극에 산소를 외부로부터 공급하여 발전하는 전지계로서 실제로는 발전장치라고 볼 수 있다.
연료전지에 의한 발전 방법은 연료의 연소(산화)반응을 거치지 않고 수소와 산소의 전기화학적 반응을 거쳐 반응 전후의 에너지 차를 전기에너지로 직접 변환하는 방법이다.
이러한 연료전지는 NOx와 SOx이 발생되지 않으며 소음과 진동이 없는 시스템으로서 열효율이 전기발전량과 열회수량을 합하여 80%이상이면서도 NOx나 SOx 등유해가스의 발생이 없는 크린 발전 시스템이라고 할 수 있다.
종래에 알려진 연료전지 시스템으로는 도 1에서와 같이 수소와 산소의 전기화학적 반응에 의해 전기에너지를 생성하도록 연료극(11)과 공기극(12)을 구비하는 연료전지스택부(10)와, 연료인 LNG에서 수소(H2)를 만들어 연료전지스택부(10)의 연료극(11)에 공급하는 연료공급부(20)와, 연료전지스택부(10)의 공기극(12)에 산소를 공급하는 공기공급부(30)와, 연료전지스택부(10)에서 생성하는 전기에너지를 부하에 공급하는 전기에너지 출력부(40)와, 상기한 각 부(10)(20)(30)(40)를 적절히 조절하는 제어부(미도시)로 구성하고 있다.
여기서 연료공급부(20)는 통상 연료전지스택부(10)와 연료공급원(21) 사이에 개질기(reformer)(25)라고 하는 비교적 부피가 큰 장치를 구비하고 있다. 즉, 개질기(25)는 연료인 LNG에서 황(S)을 제거하는 탈황기(26)와, 수증기와 접촉 반응하여 수소를 생산하는 개질기(27)와, 생산된 수소에서 CO2, CO, N2, H2O 등을 분리하는 CO전환기(28)와 CO제거기(29)를 직렬로 연결하여 이루어져 있다.
도면중 미설명 부호인 22는 연료펌프, 31은 공기압축기, 32는 가습기, 41은 인버터, 42는 로드이다.
상기와 같은 종래 연료전지 시스템은 다음과 같이 동작한다.
즉, 제어부(미도시)가 가동 지령을 내리면 연료인 LNG가 통상 개질기(25)라고 통칭하는 탈황기(26),개질기(27),CO전환기(28) 그리고 CO제거기(29)를 차례대로 거치면서 H2를 생성하여 연료전지스택부(10)의 연료극(11)으로 공급된다.
이와 동시에 연료전지스택부(10)의 공기극(12)으로는 공기공급부(30)를 통해 공기가 공급되어 연료극(11)으로 공급된 연료와 함께 산화반응과 환원반응을 일으키면서 전기에너지를 발생하도록 하는 것이었다.
이러한 종래의 연료전지 시스템은 수소생성부인 개질기(25)의 부피가 크고 복잡하여 일반 가정용 발전 시스템에서는 고정하여 설치할 수 있지만 야외로 휴대하여 사용하기에는 부피나 가격적으로 부담스러운 것이 사실이었다. 이를 감안하여 종래에는 연료전지 시스템에서 부피가 크고 구조가 복잡한 수소생성부를 제거하고자 수소가스를 압축 저장한 수소봄베(50)를 연료전지스택부(10)의 연료극(11)에 착탈식으로 연결 설치하는 방식이 알려져 있다.
그러나, 상기와 같은 종래 연료전지 시스템은, 수소봄베(50)에 충진한 수소가스를 모두 사용하였을 경우 이를 교체하거나 재충진해야 하는데 이는 일반인에게는 상당히 어렵고 위험한 작업일 뿐만 아니라 수소봄베(50)를 교체하거나 충진하는 동안에는 사용하고 있던 모든 전기제품을 오프(Off)시켜야 하는 사용상의 불편함이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 종래 연료전지 시스템이 가지는 문제점을 감안하여 안출한 것으로, 연료전지 시스템을 안전하게 휴대할 수 있을 뿐만 아니라 연료를 연속적으로 공급하여 전기에너지를 중단 없이 생산할 수 있는 연료전지 시스템의 연료 공급 장치를 제공하려는데 본 발명의 목적이 있다.
도 1 및 도 2는 종래 연료전지 시스템의 일례를 각각 보인 계통도.
도 3은 본 발명 연료전지 시스템의 일례를 보인 계통도.
도 4는 연료전지스택의 단면도.
도 5은 본 발명 연료전지 시스템의 변형예에 대한 요부를 보인 계통도.
** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 **
110 : 연료전지스택부 113 : 연료극
114 : 공기극 120 : 연료공급부
121 : 제1연료탱크 122 : 제2연료탱크
123 : 연료공급관 124a,124b : 연료순환관
125a,125b : 연료전환밸브 126 : 연료펌프
127a,127b : 연료조절밸브 130 : 공기공급부
140 : 공기가습부 141 : 가습기
142 : 물공급관 145 : 제1물탱크
146 : 제2물탱크 147 : 제1물전환밸브
150 : 물순환부 151 : 물순환관
152 : 기액분리기 160 : 전기에너지출력부
이러한 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 전해질막과 이 전해질막을 사이에 두고 양측에 적층하는 연료극과 공기극을 구비하여 각 극으로 공급되는 연료와 공기의 전기화학적 반응으로 전기를 생성하는 연료전지스택부와, 연료전지스택부의 연료극에 액체연료를 공급하는 연료공급부와, 연료전지스택부의 공기극으로 공기를 공급하는 공기공급부와, 공기공급부의 중간에 설치하여 공기를 가습하는 공기가습부와, 연료전지스택부에서 생성하는 전기에너지를 부하에 공급하는 전기에너지 출력부를 포함한 연료전지 시스템에 있어서,
연료공급부는 액체연료를 충진하는 제1연료탱크 및 제2연료탱크와, 제1연료탱크와 제2연료탱크를 연료전지스택부의 연료극에 병렬로 연결하는 연료공급관과, 연료전지스택부의 연료극과 각 연료탱크 사이를 연결하여 연료전지스택부에서의 반응후 연료를 다시 각 연료탱크로 순환하는 제1연료순환관 및 제2연료순환관과, 연료공급관과 연료순환관의 중간에 각각 설치하여 제1연료탱크 또는 제2연료탱크를 연료전지스택부의 연료극과 전환 연결시키는 제1연료전환밸브 및 제2연료전환밸브와, 연료공급관의 중간에 설치하여 어느 한 쪽의 연료탱크에서 연료를 연료극으로 펌핑하는 연료펌프를 포함한 연료전지 시스템의 연료 공급 장치를 제공한다.
이하, 본 발명에 의한 연료전지 시스템을 첨부도면에 도시한 일실시예에 의거하여 상세히 설명한다.
도 3은 본 발명 연료전지 시스템의 일례를 보인 계통도이고, 도 4는 연료전지스택의 단면도이며, 도 5은 본 발명 연료전지 시스템의 변형예에 대한 요부를 보인 계통도이다.
이에 도시한 바와 같이 본 발명에 의한 연료전지 시스템은, 수소와 산소의 전기화학적 반응에 의해 전기에너지를 생성하는 연료전지스택부(110)와, 수소(H2)를 포함한 액체연료를 연료전지스택부(110)에 공급하는 연료공급부(120)와, 연료전지스택부(110)에 공기를 공급하는 공기공급부(130)와, 공기공급부(130)의 중간에 설치하여 공기를 가습하는 공기가습부(140)와, 연료전지스택부(110)의 공기극(114)을 통과한 물을 다시 공기가급부(140)로 순환시키는 물순환부(150)와, 연료전지스택부(110)에서 생성하는 전기에너지를 부하에 공급하는 전기에너지 출력부(160)와, 상기한 각 부(110)(120)(130)(140)(150)(160)를 적절히 조절하는 제어부(미도시)로 구성한다.
연료전지스택부(110)는 도 4에서와 같이 다수 개의 싱글셀(single cell)(111)을 적층한 것으로, 각 싱글셀(111)은 전해질막(112)과, 이 전해질막(112)을 사이에 두고 양측에 적층하는 연료극(113)과 공기극(114), 그리고 이 연료극(113)과 공기극(114)의 외측에 적층하여 각각 연료와 공기가 연료극(113)과 공기극(114)에 각각 접촉하면서 순환할 수 있도록 하는 분리기(separator)(115,116)로 이루어진다. 또, 양측 분리기(115,116)의 외측에 집전전극을 형성하는 집전기(current collector)(117,118)를 각각 적층하여 상기한 연료전지스택부(110)가 이루어진다.
전해질막(112)은 H+를 전달하는 고분자 재질의 막, 예컨대 습윤(濕潤) 상태에서 전기전도성을 띠는 고분자 이온교환막을 사용하는 것이 바람직하다.
연료극(113)과 공기극(114)은 지지체와 이 지지체의 양측면에 적층하는 촉매층으로 구성하되 지지체는 다공성 카본페이퍼(carbon paper) 또는 카본크로스(carbon cloth)로 형성하고, 촉매층은 수소의 산화 및 산소의 환원반응에 적합한 백금을 사용하는 것이 바람직하다. 촉매층은 촉매의 유효표면적을 늘리기 위하여 미세한 백금입자를 미세한 탄소입자 표면에 코팅한 형태로 형성한다.
분리기(115,116)는 전기전도성이 양호하고 내식성이 강한 그라파이트(graphite)와 같은 금속물질을 사용하고, 연료극(113)과 공기극(114)에 접촉하는 각각의 내측면에는 연료액이 통과하는 연료유로(fuel channel)(Cf)와 공기유로(air channel)(Co)를 형성한다. 또, 싱글셀(111)들 사이에 설치하는 분리기(115,116)는 일측은 연료유로(Cf)를, 타측에는 공기유로(Co)를 형성한 것을 사용하고, 연료전지스택부(110)의 양측 단부에 설치하는 분리기(115,116)는 내측면에만 연료유로(Cf) 또는 공기유로(Co)를 형성한 것을 사용한다. 연료전지스택부(110)에 설치한 분리기(115,116)의 연료유로(Cf)와 공기유로(Co)는 메니폴드에 의하여 각각 병렬로 연결한다.
집전기(117,118)는 연료전지스택부(110)에서 최종적으로 전기에너지를 취출하기 위한 것으로 통상적인 터미널로서 사용하는 구리재질 등의 전기전도체로 형성하는 것이 바람직하다.
연료공급부(120)는 각각 일정량의 액체연료를 충진하여 병렬로 배치하는 제1연료탱크(121) 및 제2연료탱크(122)와, 각 연료탱크(121)(122)의 액체연료를 연료전지스택부(110)의 연료극(113)로 공급하도록 각각의 연료탱크(121)(122)와 연료전지스택부(110)의 연료극(113)을 병렬로 연결하는 연료공급관(123)과, 연료전지스택부(110)의 연료극(113)과 제1연료탱크(121) 사이를 연결하여 연료전지스택부(110)에서의 반응후 연료를 다시 제1연료탱크(121)로 순환하는 제1연료순환관(124a)과, 연료전지스택부(110)의 연료극(113)과 제2연료탱크(122) 사이를 연결하여 연료전지스택부(110)에서의 반응후 연료를 다시 제2연료탱크(122)로 순환하는 제2연료순환관(124b)과, 연료공급관(123)의 중간에 설치하여 연료전지스택부(110)의 연료극(113)을 제1연료탱크(121) 또는 제2연료탱크(122)와 교대로 연결하는 제1연료전환밸브(125a)와, 제1연료순환관(124a)과 제2연료순환관(124b)의 분지점에 설치하여 반응후 연료를 제1연료탱크(121) 또는 제2연료탱크(122)로 순환시키도록 하는 제2연료전환밸브(125b)와, 연료공급관(123)의 중간에 설치하여 각 연료탱크(121)(122)의 연료를 연료전지스택부(110)의 연료극(113)으로 펌핑하는 연료펌프(126)로 이루어진다.
또, 각 연료순환관(124a)(124b)의 중간에는 연료탱크(121)(122)를 교체할 때 닫거나 연료의 공급량을 조절할 때 개폐정도로 가감하는 제1연료조절밸브(127a) 및 제2연료조절밸브(127b)를 설치한다.
제1연료탱크(121)와 제2연료탱크(122)는 도 5에서와 같이 후술할 공기가습부(140)의 제1물탱크(145)와 제2물탱크(146)와 각각 한 쌍으로 일체 형성하는 것이 바람직하다.
또, 제1연료탱크(121)와 제2연료탱크에는 그 액체연료의 농도를 감지하여 각 연료탱크(121)(122)의 교체시기를 알려주도록 표시부를 갖는 농도센서(D1)(D2)를설치한다.
공기공급부(130)는 대기 중의 공기를 펌핑하는 공기압축기(131)와, 공기압축기(131)를 연료전지스택부(110)의 공기극(114)에 연결하는 공기공급관(132)으로 이루어진다. 공기압축기(132)의 입구측에는 흡입되는 공기를 정화하기 위한 공기필터(133)를 설치한다.
또, 공기공급관(132)의 중간, 즉 공기압축기(131)의 출구측에는 그 공기공급관(132)을 통과하는 공기를 적절하게 가습하기 위하여 후술할 가습기(141)를 설치하고, 그 가습기(141)의 입구측에는 공기의 역류를 방지하는 체크밸브(134)를 설치하는 반면 출구측에는 공기조절밸브(135)를 설치한다.
공기가습부(140)는 상기한 공기공급관(132)의 중간에 설치하는 가습기(141)와, 가습기(141)와 물공급원을 연결하는 물공급관(142)과, 물공급관(142)의 중간에 설치하여 물을 가습기(141)로 펌핑하는 물펌프(143)로 이루어진다. 또, 물공급관(142)에는 물공급원에서 가습기(141)로 물이 공급되도록 하는 물공급밸브(144)를 설치한다.
가습기(141)는 통상적으로 알려진 초음파형, 버블형, 가열형 등으로 이루어진다.
물공급원은 가정용으로 사용할 경우에는 상수(上水)와 연결하고, 본 실시예와 같이 휴대용으로 사용할 경우에는 일정량의 물을 각각 저장하여 상기한 각 연료탱크(121)(122)와 1대 1로 사용할 수 있도록 제1물탱크(145)와 제2물탱크(146)로 이루어진다.
주물탱크(145)와 보조물탱크(146)는 물전환밸브인 제1물전환밸브(147)를 사이에 두고 상기한 물공급관(142)에 연결한다.
또, 제1물탱크(145)와 제2물탱크(146)는 상기한 각각의 연료탱크(121)(122)와 함께 쌍으로 사용한 후 함께 교체할 수 있도록 연료와 물의 사용량을 고려하여 적절한 체적비율로 상기한 각 연료탱크(121)(122)와 일체로 형성하는 것이 바람직하다.
물순환부(150)는 연료전지스택부(110)의 공기극(113)과 물공급관(142)을 물순환용 제2물전환밸브(153)로 연결하는 물순환관(151)과, 물순환관(151)의 중간에 설치하고 연료전지스택부(110)를 통과하는 물과 공기 중에서 물을 분리하여 가습기(141)에 순환시키기 위한 기액분리기(152)로 이루어진다.
기액분리기(152)에는 분리된 물의 양에 따라 상기한 제2물전환밸브(153)를 개폐하도록 수위센서(L)를 설치한다.
도면중 미설명 부호인 154는 배기관이다.
상기와 같은 본 발명 연료전지 시스템의 작용 효과는 다음과 같다.
제어부가 가동 지령을 내리면 연료공급부(120)의 연료펌프(126)가 구동하면서 제1연료탱크(121)에서 액체연료를 펌핑하여 연료전지스택부(110)의 연료극(113)에 공급하는 동시에 공기압축기(131)도 구동하면서 대기 중의 공기를 흡입하여 연료전지스택부(110)의 공기극(114)에 공급함으로써 연료전지스택부(110)에서는 연료와 공기의 전기화학적 반응으로 전기 에너지를 생성한다.
전기가 생성되는 과정을 보다 상세히 살펴 보면 도 4에서와 같이 액체연료는연료공급관(123)을 통하여 연료전지스택부(110)의 분리기(115,116)에 형성된 연료유로(Cf)를 통해 공급됨과 아울러 공기공급부(130)의 공기조절밸브(135)가 개방되어 대기 중의 공기가 공기공급관(132)을 통하여 연료전지스택부(110)의 분리기(115,116)에 형성된 공기유로(Co)를 통해 공급된다.
이때, 물공급밸브(144)가 개방되고 물펌프(143)가 구동하여 제1물탱크(145)의 물이 물공급관(142)을 통해 가습기(141)로 공급되고, 이 가습기(141)에서 공기를 수증기 상태로 만들어 연료전지스택부(110)로 공급된다.
이와 같이 분리기(115,116)의 연료유로(Cf)와 공기유로(Co)에 공급된 액체연료와 공기는 각각 연료극(113)과 공기극(114)에 접촉하여 전기화학적 반응에 의해 전기에너지가 발생된다.
즉, 연료극(113)측에서는 연료로부터 공급된 H+의 전기화학적 산화반응
H2→2H++ 2e-
이 발생되고, 전해질막(112)에서는 산화/환원 반응에 의해 생긴 이온을 전달하게 되며, 공기극(114)에서는 공급된 공기(산소)의 전기화학적 환원반응
4H++ O2+4e-→2H2O
이 발생된다.
이에 따라 연료극(113)과 공기극(114)의 사이에 기전력이 발생하고, 이 기전력은 다수개의 싱글셀(111)이 적층된 연료전지스택부(110)의 양단에 설치된집전기(117,118)를 통하여 출력되며, 집전기(117,118)에서 출력되는 전류는 부하로 공급된다.
한편, 연료전지스택부(110)의 연료극(113)을 통과한 연료는 제1연료순환관(124a)을 통해 제1연료탱크(121)로 회수되었다가 다시 연료펌프(126)에 의해 제1연료전환밸브(125a)와 연료공급관(123)을 통해 연료전지스택부(110)의 연료극(113)으로 재공급되는 일련의 과정을 반복한다.
이 과정에서 연료는 그 농도가 낮아지는데 이를 농도센서(D1)가 감지하여 제1연료탱크(121)의 교체시기를 알려준다. 이를 전달받은 사용자는 제1연료탱크(121)로 향하는 연료조절밸브(127a)를 닫고 제2연료탱크(122)가 연료전지스택부(110)의 연료극(113)과 연결되도록 제2연료전환밸브(125b)를 조절한 상태에서 제1연료탱크(121)를 교체한다.
이와 함께, 가습기(141)로 물을 공급하던 제1물탱크(145) 역시 모두 소진됨에 따라 제1물전환밸브(147)를 조절하여 가습기(141)와 제2물탱크(146)가 연결되도록 함으로써 물이 제2물탱크(146)에서 가습기(141)로 공급되도록 한다. 이후, 제1물탱크(145)를 제1연료탱크(121)와 함께 교체해야 하는데 도 5에서와 같이 제1연료탱크(121)와 제1물탱크(145)가 일체로 형성되는 경우에는 제1연료탱크(121)와 제1물탱크(145)를 함께 교체할 수 있어 교체작업을 한결 용이하게 할 수 있다.
다음, 제2연료탱크(122)와 제2물탱크(146) 역시 일정시간을 사용하여 교체시기가 된 경우에는 제1연료탱크(121)와 제1물탱크(145)를 교체하던 것과 동일한 과정을 통해 교체한다.
여기서, 연료전지스택부(110)의 공기극(114)을 통과하는 공기중에는 물이 혼합되어 물순환관(151)을 통해 기액분리기(152)로 배출되고, 이 중에서 공기는 그대로 배출되는 반면 물은 남았다가 제2물전환밸브(153)가 물탱크(145)(146)쪽을 닫고 기액분리기(152)쪽을 여는 시점에서 물펌프(143)에 의해 가습기(141)로 순환 공급된다. 이때, 기액분리기(152)에 구비된 수위센서(L)에 의해 그 기액분리기(152)에 저장된 물의 양이 어느 정도인지를 판단하고 그 양이 물탱크(145)(146)를 대신할 정도의 양일 경우 제어부에 의해 단독으로 가습기(141)와 연결된다.
이렇게 하여, 별도의 개질기를 구비하지 않고도 연료를 원활하게 공급할 수 있고 이를 통해 개질기로 인해 발생하는 시스템의 부피 증가와 비용 증가를 막을 수 있다.
또, 착탈이 가능한 연료탱크에 액체연료를 충진하여 사용할 수 있도록 함으로써 휴대가 가능할 뿐만 아니라 사용상의 위험을 줄이고 편의성을 높일 수 있다.
또, 연료탱크를 복수 개 구비하여 차례대로 교체하면서 사용함에 따라 연료를 지속적으로 공급할 수 있으므로 전기 에너지를 중단 없이 사용할 수 있다.
또, 공기를 가습하기 위한 가습용수를 상수 외에 착탈이 가능한 물탱크를 사용할 수도 있음에 따라 역시 휴대가 가능하고, 특히 물탱크를 사용할 경우 이 물탱크를 연료탱크와 일체로 형성하여 연료탱크와 물탱크를 함께 교체할 수 있도록 하여 사용의 편의를 더욱 높일 수 있다.
또, 연료전지스택부의 공기극에서 공기와 함께 배출되는 물을 가습기로 순환시켜 미리 가열된 물로 공기를 가습하는데 활용함에 따라 특히 가열형 가습기를 사용할 때 적은 열량으로도 가습효과를 높여 에너지를 보다 효율적으로 사용할 수 있다.
이상과 같이 본 발명에 의하면 복수 개의 연료탱크를 착탈 가능하게 병렬로 배치하여 순서대로 교체 사용함에 따라 연료를 중단없이 공급할 수 있어 전기에너지를 지속적으로 얻을 수 있다.
또, 연료탱크와 공기를 가습하기 위한 물탱크를 착탈 가능한 구조로 형성하여 연료전지 시스템을 휴대용으로 사용할 수 있을 뿐만 아니라, 상기한 연료탱크와 물탱크를 일체로 형성하여 연료탱크와 물탱크의 교체를 일원화할 수 있다.
또, 공기극을 통과한 물을 순환시켜 공기가습에 재활용함으로써 에너지 손실을 막을 수 있다.
본 발명은 상술한 실시례로서만 국한되는 것은 아니고 본 발명의 사상 및 범위내에서 다양한 변형이 가능한 것이다.

Claims (4)

  1. 전해질막과 이 전해질막을 사이에 두고 양측에 적층하는 연료극과 공기극을 구비하여 각 극으로 공급되는 연료와 공기의 전기화학적 반응으로 전기를 생성하는 연료전지스택부와, 연료전지스택부의 연료극에 액체연료를 공급하는 연료공급부와, 연료전지스택부의 공기극으로 공기를 공급하는 공기공급부와, 공기공급부의 중간에 설치하여 공기를 가습하는 공기가습부와, 연료전지스택부에서 생성하는 전기에너지를 부하에 공급하는 전기에너지 출력부를 포함한 연료전지 시스템에 있어서,
    연료공급부는 액체연료를 충진하는 제1연료탱크 및 제2연료탱크와, 제1연료탱크와 제2연료탱크를 연료전지스택부의 연료극에 병렬로 연결하는 연료공급관과, 연료전지스택부의 연료극과 각 연료탱크 사이를 연결하여 연료전지스택부에서의 반응후 연료를 다시 각 연료탱크로 순환하는 제1연료순환관 및 제2연료순환관과, 연료공급관과 연료순환관의 중간에 각각 설치하여 제1연료탱크 또는 제2연료탱크를 연료전지스택부의 연료극과 전환 연결시키는 제1연료전환밸브 및 제2연료전환밸브와, 연료공급관의 중간에 설치하여 어느 한 쪽의 연료탱크에서 연료를 연료극으로 펌핑하는 연료펌프를 포함한 연료전지 시스템의 연료 공급 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    연료탱크에는 액체연료의 농도를 감지하여 그 연료탱크의 교체시기를 알려주도록 표시부를 갖는 농도센서를 각각 설치하는 것을 특징으로 하는 연료전지 시스템의 연료 공급 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    공기가습부는 공기공급부의 중간에 설치하는 가습기와, 가습기에 물을 공급하도록 물펌프를 구비하여 그 가습기에 연결하는 물공급관과, 일정량의 물을 담아 물공급관에 착탈 가능하게 설치하여 교대로 물공급관에 연결하는 제1물탱크 및 제2물탱크와, 제1물탱크와 제2물탱크 사이의 물공급관에 설치하여 어느 물탱크를 교체할 때 다른 물탱크를 가습기와 임시로 연결하는 물전환밸브를 포함한 것을 특징으로 하는 연료전지 시스템의 연료 공급 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    각각의 연료탱크와 각각의 물탱크는 연료와 물의 적정 사용량을 고려하여 한 쌍으로 일체 형성하는 것을 특징으로 하는 연료전지 시스템의 연료 공급 장치.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100812517B1 (ko) * 2005-09-29 2008-03-11 산요덴키가부시키가이샤 연료 전지 시스템
US7745034B2 (en) 2007-07-03 2010-06-29 Samsung Sdi Co., Ltd. Fuel cell system and fuel cartridge having fuel buffer module
KR101299797B1 (ko) * 2011-04-13 2013-08-23 지에스칼텍스 주식회사 고분자전해질 연료전지의 가습시스템

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH03254071A (ja) * 1990-03-02 1991-11-13 Toshiba Corp 燃料電池発電装置
JPH09147896A (ja) * 1995-11-21 1997-06-06 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 固体高分子型燃料電池システム
JP2000021430A (ja) * 1998-07-02 2000-01-21 Honda Motor Co Ltd 燃料電池システムおよびその排水方法
JP2000357527A (ja) * 1999-06-11 2000-12-26 Honda Motor Co Ltd 燃料電池システム

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH03254071A (ja) * 1990-03-02 1991-11-13 Toshiba Corp 燃料電池発電装置
JPH09147896A (ja) * 1995-11-21 1997-06-06 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 固体高分子型燃料電池システム
JP2000021430A (ja) * 1998-07-02 2000-01-21 Honda Motor Co Ltd 燃料電池システムおよびその排水方法
JP2000357527A (ja) * 1999-06-11 2000-12-26 Honda Motor Co Ltd 燃料電池システム

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100812517B1 (ko) * 2005-09-29 2008-03-11 산요덴키가부시키가이샤 연료 전지 시스템
US7745034B2 (en) 2007-07-03 2010-06-29 Samsung Sdi Co., Ltd. Fuel cell system and fuel cartridge having fuel buffer module
KR101299797B1 (ko) * 2011-04-13 2013-08-23 지에스칼텍스 주식회사 고분자전해질 연료전지의 가습시스템

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