KR20040002074A - 연료 전지 시스템의 질소 퍼징장치 - Google Patents

연료 전지 시스템의 질소 퍼징장치 Download PDF

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KR20040002074A
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Abstract

본 발명은 연료 전지 시스템의 질소 퍼징장치에 관한 것으로서, 연료 전지와, 연료 전지에 연결된 수소라인 및 공기 라인과, 수소라인상에 설치되는 수소 공급밸브와 수소 압력 조절밸브 및 수소 퍼징밸브와, 공기라인에 설치되는 공기필터와 공기 유량센서와 공기 압축기 및 공기 압력 조절밸브를 구비하는 연료 전지 시스템에 있어서, 수소라인에서 분기된 수소 공급라인과 연결되어 수소를 공급받고, 공기라인에서 분기된 공기 공급라인과 연결되어 공기를 공급받아, 공기와 수소의 반응으로 생성된 질소를 상기 수소라인과 연결된 질소 공급라인을 통하여 수소라인에 공급하는 산소제거 연소기를 구비한다.

Description

연료 전지 시스템의 질소 퍼징장치{A PURGING DEVICE OF FUEL CELL SYSTEM}
본 발명은 연료 전지 시스템의 질소 퍼징장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 연료 전지의 열화 및 성능저하를 방지하는 연료 전지 시스템의 질소 퍼징장치에 관한 것이다.
일반적으로 연료 전지 시스템은 연료 전지와 연료 전지 운전장치로 구성되는데 연료 전지라 함은 수소와 산소의 전기화학적인 반응을 통해 전기를 생성하는 장치이고, 운전장치는 연료 전지에 연료인 수소의 공급과 공기의 공급을 위한 장치이다.
도 1은 종래 기술에 따른 연료 전지 시스템을 개략적으로 도시한 구성도로서, 종래 연료 전지 시스템(1)은, 수소 라인(3)과 공기라인(5)에 연결된 연료 전지(7)와, 상기 수소 라인(3)에 설치된 수소 공급밸브(7)와 수소 압력 조절밸브 (9)와 수소 퍼지밸브(2)와, 상기 공기라인(5)에 설치되는 공기필터(4)와 공기 유량 센서(6)와 공기 압축기(8) 및 공기 압력 조절밸브(11)로 구성된다.
이러한 종래 기술에 따른 연료 전지 시스템(1)은 연료 전지 시동 초기에 수소라인(3)의 공기 및 불순물의 제거는 수소라인(3)에 수소가 공급된 후 수소 퍼지밸브(2)의 열림에 의하여 수행된다.
그러나, 상기 수소라인(3)에는 공기가 존재해 있을 수 있으며, 이러한 공기는 수소와 직접 반응하여, 이로 인한 연료 전지(7)의 열화가 발생되어 연료 전지(7)의 성능저하 및 내구성이 떨어지게 되는 문제점이 있다.
본 발명은 상기 전술한 바와 같은 문제점들을 해결하기 위해 창출된 것으로서, 연료 전지의 열화 및 성능저하를 방지하는 연료 전지 시스템의 질소 퍼징장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 연료 전지 시스템을 개략적으로 도시한 구성도.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 연료 전지 시스템의 질소 퍼징장치를 개략적으로 도시한 도면.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
10...산소제거 연소기 12...수소 압력 조절밸브
13...연료 전지 14...수소 퍼지밸브
15...수소라인 16...공기필터
17...공기라인 18...공기 유량 센서
21...공기 압축기 23...공기 압력 조절밸브
31...수소 공급라인 33...공기 공급라인
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 연료 전지 시스템의 질소 퍼징장치는, 연료 전지와, 상기 연료 전지에 연결된 수소라인 및 공기 라인과, 상기 수소라인상에 설치되는 수소 공급밸브와 수소 압력 조절밸브 및 수소 퍼징밸브와, 상기 공기라인에 설치되는 공기필터와 공기 유량센서와 공기 압축기 및 공기 압력 조절밸브를 구비하는 연료 전지 시스템에 있어서, 상기 수소라인에서 분기된 수소 공급라인과 연결되어 수소를 공급받고, 상기 공기라인에서 분기된 공기 공급라인과 연결되어 공기를 공급받아, 상기 공기와 상기 수소의 반응으로 생성된 질소를 상기 수소라인과 연결된 질소 공급라인을 통하여 상기 수소라인에 공급하는 산소제거 연소기를 구비한다.
본 발명에 있어서, 상기 질소 공급라인에는 질소 압축기가 설치되어 질소를 상기 수소라인으로 공급하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 공기 공급라인은 상기 공기 압축기의 후방에 설치된 분기밸브를 통하여 분기되어 공기가 공급되도록 하는 것을 특징으로 한다.
이하 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 연료 전지 시스템의 질소 퍼징장치를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 연료 전지 시스템의 질소 퍼징장치를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 연료 전지 시스템의 질소 퍼징장치(100)는, 연료 전지(13)와, 연료 전지(13)에 연결된 수소라인(15) 및 공기 라인 (17)과, 수소라인(15) 상에 설치되는 수소 공급밸브(19)와 수소 압력 조절밸브(12) 및 수소 퍼지밸브(14)와, 공기라인(17)에 설치되는 공기필터(16)와 공기 유량센서 (18)와 공기 압축기(21) 및 공기 압력 조절밸브(23)를 구비하는 연료 전지 시스템에 있어서, 상기 수소 라인(15)에는 수소 공급라인(31)이 분기되고, 상기 공기 라인(17)에는 공기 공급라인(33)이 분기되며, 이 수소 공급라인(31) 및 공기 공급라인(33)은 산소제거 연소기(10)에 연결된다.
상기 산소제거 연소기(10)는 수소 라인(15)에서 분기된 수소 공급라인(31)으로부터 수소를 공급받고, 공기 라인(17)에서 분기된 공기 공급라인(33)을 통하여 공기를 공급받는다. 상기 수소 공급라인(31)의 분기되는 위치는 수소공급밸브(19)의 전방에서 분기되어 수소를 공급받는다. 상기 공기 공급라인(33)의 분기되는 위치는 공기 압축기(21)의 후측에 설치된 분기밸브(35)를 통하여 분기되어 공기를 공급받는다.
상기 산소제거 연소기(10)는 수소 공급라인(31)과 공기 공급라인(33)으로부터 공급된 수소 및 공기가 연소 반응을 일으키도록 하여 질소만 남도록 한다. 이러한 질소는 질소 공급라인(37)에 설치된 질소 압축기(39)를 통하여 수소 라인(15)으로 공급되어 수소라인(15)에 존재하는 불순물 및 공기의 제거를 실시한다.
상기의 구성을 갖는 본 발명에 따른 연료 전지 시스템의 질소 퍼징장치의 작용을 설명한다.
연료 전지(13)에 연결된 수소라인(15)으로부터 분기된 수소 공급라인(31)을 통하여 수소를 공급받고, 연료 전지(13)에 연결된 공기라인(17)으로부터 분기된 공기 공급라인(33)으로부터 공기를 공급받아, 상기 공기와 수소를 반응시켜 질소만 남도록 한다.
이러한 질소는 상기 수소라인(15)과 연결된 질소 공급라인(37)을 통하여 질소 압축기(39)에 의하여 공급됨으로써, 수소라인(15)의 불순물 및 잔여 공기를 제거한다.
상기와 같은 본 발명에 따른 연료 전지 시스템의 질소 퍼징장치는 다음과 같은 효과를 갖는다.
수소라인과 공기라인으로부터 수소 및 공기를 공급받고, 이 수소 및 공기를 반응시켜 질소만 남도록 하며, 이 질소를 수소라인으로 공급하여 수소라인의 공기 및 불순물을 제거하도록 함으로써, 종래 수소를 사용한 퍼징으로 발생되는 연료 전지의 열화 및 성능저하를 방지한다.
이상, 본 발명을 도면에 도시된 실시예를 참조하여 설명하였다. 그러나, 본 발명은 이에 한정되지 않고 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명과 균등한 범위에 속하는 다양한 변형예 또는 다른 실시예가 가능하다. 따라서, 본 발명의 진정한 보호범위는 이어지는 특허청구범위에 의해 정해져야 할 것이다.

Claims (3)

  1. 연료 전지와, 상기 연료 전지에 연결된 수소라인 및 공기 라인과, 상기 수소라인상에 설치되는 수소 공급밸브와 수소 압력 조절밸브 및 수소 퍼징밸브와, 상기 공기라인에 설치되는 공기필터와 공기 유량센서와 공기 압축기 및 공기 압력 조절밸브를 구비하는 연료 전지 시스템에 있어서,
    상기 수소라인에서 분기된 수소 공급라인과 연결되어 수소를 공급받고, 상기 공기라인에서 분기된 공기 공급라인과 연결되어 공기를 공급받아, 상기 공기와 상기 수소의 반응으로 생성된 질소를 상기 수소라인과 연결된 질소 공급라인을 통하여 상기 수소라인에 공급하는 산소제거 연소기를 구비하는 것을 특징으로 하는 연료 전지 시스템의 질소 퍼징장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 질소 공급라인에는 질소 압축기가 설치되어 질소를 상기 수소라인으로 공급하는 것을 특징으로 하는 연료 전지 시스템의 질소 퍼징장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 공기 공급라인은 상기 공기 압축기의 후방에 설치된 분기밸브를 통하여 분기되어 공기가 공급되도록 하는 것을 특징으로 하는 연료 전지 시스템의 질소 퍼징장치.
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