KR20040074735A - Fuel cell system - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 외부로 부터 공급되는 연료와 공기의 전기화학반응을 통하여 전기를 생성하는 연료전지 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 발전기가 발전이 이루어지지 않을때는 발전기의 내측에 존재하는 연료를 연료탱크로 회수하여 시스템의 초기성능이 안정될 수 있도록 한 연료전지 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a fuel cell system for generating electricity through an electrochemical reaction between fuel and air supplied from the outside, and more particularly, a fuel tank inside the generator when the generator is not generating power. The present invention relates to a fuel cell system in which the initial performance of the system is stabilized by recovery.
일반적으로, 연료전지 시스템(fuel cell system)은 연료가 가지고 있는 에너지를 직접 전기적 에너지로 변환하는 장치로서, 이러한 연료전지 시스템은 통상 고분자 전해질 막을 중심으로 양쪽에 양극(anode)과 음극(cathode)이 부착되어 있고, 양극(산화전극 또는 연료극)에서는 연료인 수소의 전기화학적 산화가, 그리고 음극(환원전극 또는 공기극)에서는 산화제인 산소의 전기화학적 환원이 일어나며 이때 생성되는 전자의 이동으로 인해 전기에너지가 발생된다.In general, a fuel cell system is a device for directly converting energy contained in a fuel into electrical energy, and such a fuel cell system usually has an anode and a cathode on both sides of a polymer electrolyte membrane. In the anode (electrode or anode), electrochemical oxidation of hydrogen as a fuel, and in the cathode (reduction electrode or cathode), electrochemical reduction of oxygen as an oxidant occurs and electrical energy is generated by the movement of electrons. Is generated.
이와 같은 연료전지에 공급되는 수소는 LNG, LPG, CH3OH, 가솔린 등의 탄화수소계(CH계열) 연료를 개질기에서 탈황공정→개질반응→수소정제공정을 거쳐 수소(H2)만을 정제하여 가스형태로 사용하는 PEMFC(Proton Exchange Membrane Fuel Cell)와, 고체상태의 BH4 -를 수용액 상태로 만들어 직접 연료로 사용하는 BFC(Boron Fuel Cell) 등이 소개되고 있다.Hydrogen supplied to such a fuel cell is purified by purifying only hydrogen (H 2 ) from a hydrocarbon-based (CH-based) fuel such as LNG, LPG, CH 3 OH, and gasoline through a desulfurization process → reforming reaction → hydrogen purification process. PEMFC (Proton Exchange Membrane Fuel Cell) used in the form, and BFC (Boron Fuel Cell) which directly uses BH 4 - in the form of an aqueous solution and uses it as a fuel are introduced.
종래 BFC의 개략적인 구성이 도 1에 도시되어 있는 바, 이를 간단히 설명하면 다음과 같다.A schematic configuration of a conventional BFC is illustrated in FIG. 1, which will be briefly described as follows.
도시된 바와 같이, 연료전지(1)의 전체 구성은 전기를 발생하는 발전기(10)의 일측에 수용액 상태의 BH4 -를 저장하기 위한 연료탱크(2)가 구비되어 있는데, 그 연료탱크(2)와 발전기(10)의 양극에는 연료공급라인(3)과 연료회수라인(4)으로 연결되어 있으며, 그 연료공급라인(3)에는 연료를 펌핑하기 위한 연료펌프(5)가 설치되어 있다.As shown, the overall configuration of the fuel cell 1 is provided with a fuel tank 2 for storing BH 4 − in an aqueous state on one side of the generator 10 generating electricity, the fuel tank 2 And the anode of the generator 10 are connected to the fuel supply line 3 and the fuel recovery line 4, and the fuel supply line 3 is provided with a fuel pump 5 for pumping fuel.
그리고, 상기 발전기(10)의 음극에는 공기공급라인(6)과 공기배출라인(7)이 설치되어 있는데, 그 공기공급라인(6)에는 공급되는 공기를 펌핑하기 위한 에어 컴프레서(8)가 설치되어 있다.In addition, an air supply line 6 and an air discharge line 7 are installed at the cathode of the generator 10, and an air compressor 8 for pumping the supplied air is installed at the air supply line 6. It is.
상기와 같이 구성되어 있는 종래 연료전지는 기기의 동작 스위치가 온되면 연료펌프(5)에서 연료탱크(2)에 저장되어 있는 수용액 상태의 BH4 -를 펌핑하여 연료공급라인(3)을 통하여 발전기(10)의 양극(연료극)에 공급함과 동시에 에어컴프레서(8)를 동작시켜서 공기공급라인(6)을 통하여 발전기(10)의 음극(공기극)으로 공기가 공급되도록 한다.In the conventional fuel cell configured as described above, when the operation switch of the device is turned on, the fuel pump 5 pumps BH 4 − in an aqueous state stored in the fuel tank 2 to generate a generator through the fuel supply line 3. The air compressor 8 is operated at the same time as supplying to the anode (fuel electrode) of 10 so that air is supplied to the cathode (air electrode) of the generator 10 through the air supply line 6.
상기와 같이 발전기(10)에 공급되는 수용액 상태의 BH4 -와 공기는 발전기(10)에서 고분자전해질막을 사이에 두고 흐르며 양극에서는 수소의 전기화학적 산화가 진행되고, 음극에서는 산소의 전기화학적 환원이 일어나며, 이때 생성되는 전자의 이동으로 인해 전기가 발생되는데, 이때 발생되는 전기를 집전판(미도시)에서 집전하여 에너지원으로 사용하게 된다.As described above, the BH 4 − and the air in the aqueous state supplied to the generator 10 flow through the polymer electrolyte membrane in the generator 10, and electrochemical oxidation of hydrogen proceeds at the anode, and electrochemical reduction of oxygen at the cathode. In this case, electricity is generated due to the movement of the generated electrons, and the generated electricity is collected at a current collector plate (not shown) and used as an energy source.
이때의 반응식은The reaction formula at this time
BH4 -+ 2O2→2H2O + BO2이고,And + 2O 2 → 2H 2 O + BO 2, - BH 4
여기서 BH4 -를 안정된 용액으로 만들기 위하여 일정양의 Na을 혼합하는데 그에 따른 부반응으로,Where a certain amount of Na is mixed in order to make BH 4 - into a stable solution.
Anode : 2H2O + NaBH4+ 4H2의 반응이 진행되고, 이때 발생되는 수소가스는 버려지게 된다.Anode: The reaction of 2H 2 O + NaBH 4 + 4H 2 proceeds, and the generated hydrogen gas is discarded.
그러나, 상기와 같은 종래의 연료전지는 발전기(10)가 동작되지 않는 경우에도 발전기(10)의 내부에는 연료가 남아있게 되고, 그와 같이 남아있는 연료는 발전기(10)의 내부에서 발전이 진행되어지므로, 일정시간에 경과된 후 다시 연료전지 시스템을 가동하는 경우에 초기의 발전성능이 떨어져서 시스템을 최적화하는데 한계가 있는 문제점이 있었고, 회수되는 반응후의 연료가 그대로 이용되어 발전성능을 저하시키며, 기액분리기에서 분리된 수소가스는 버려져서 시스템의 효율적인 가동이 이루어지지 못하는 문제점들이 있었다.However, in the conventional fuel cell as described above, fuel remains inside the generator 10 even when the generator 10 is not operated, and the fuel remaining as described above generates power in the generator 10. Therefore, when the fuel cell system is operated again after a certain time, there is a problem in that the initial generation performance falls and there is a limit in optimizing the system, and the recovered fuel is used as it is to reduce the power generation performance. Hydrogen gas separated from the gas-liquid separator was discarded and there was a problem in that the efficient operation of the system was not achieved.
상기와 같은 문제점을 감안하여 안출한 본 발명의 목적은 발전기의 비가동시에는 발전기에 남아있는 연료를 연료탱크로 회수하고 발전시에 연료통의 연료를 즉시 공급하여 발전이 이루어지도록 함으로써 초기에 일정수준의 성능이 확보될 수 있도록 하는데 적합한 연료전지 시스템을 제공함에 있다.The object of the present invention devised in view of the above problems is to recover the fuel remaining in the generator into a fuel tank when the generator is inactive, and to immediately supply the fuel in the fuel container at the time of power generation so that power generation is achieved at a predetermined level. It is to provide a fuel cell system suitable for ensuring the performance.
또한, 상기 발전기를 통하여 배출되는 반응후의 연료를 필터링한 후 회수하여 재사용함으로써 연료를 재활용하는 경우에 급격한 성능저하 없이 보다 안정적인 발전이 이루어지도록 하는데 적합한 연료전지 시스템을 제공함에 있다.In addition, the present invention provides a fuel cell system suitable for more stable power generation without sudden performance deterioration when the fuel is recycled by filtering, recovering and reusing the fuel after the reaction discharged through the generator.
또한, 반응후의 연료중에 포함된 수소가스를 재활용하여 시스템의 가동효율을 향상시키도록 하는데 적합한 연료전지 시스템을 제공함에 있다.In addition, to provide a fuel cell system suitable for recycling the hydrogen gas contained in the fuel after the reaction to improve the operating efficiency of the system.
도 1은 종래 연료전지의 구조를 보인 개략구성도.1 is a schematic configuration diagram showing a structure of a conventional fuel cell.
도 2는 본 발명에 따른 연료전지 시스템의 제1 실시예를 보인 개략구성도.2 is a schematic configuration diagram showing a first embodiment of a fuel cell system according to the present invention;
도 3은 본 발명에 따른 단위셀구조를 보인 단면도.3 is a cross-sectional view showing a unit cell structure according to the present invention.
도 4는 본 발명에 따른 연료전지 시스템의 제2 실시예를 보인 개략구성도.4 is a schematic structural view showing a second embodiment of a fuel cell system according to the present invention;
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings
101 : 발전기 102 : 연료탱크101: generator 102: fuel tank
103 : 연료공급라인 104 : 연료회수라인103: fuel supply line 104: fuel recovery line
105 : 연료펌프 106 : 기액분리기105: fuel pump 106: gas-liquid separator
107 : 회수펌프 108 : 필터107: recovery pump 108: filter
109 : 공기공급라인 110 : 공기배출라인109: air supply line 110: air discharge line
상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위하여In order to achieve the object of the present invention as described above
발전이 이루어지는 발전기의 양극에 수용액 상태의 BH4 -를 공급하기 위한 연료공급라인과 반응하고난 후의 연료를 회수하기 위한 연료회수라인이 연결되어 있고, 공기가 공급이되는 발전기의 음극에는 공기공급라인과 공기배출라인이 연결되어 있으며, 상기 연료공급라인에는 연료를 펌핑하기 위한 연료펌프가 설치되어 있고, 연료회수라인에는 기액분리기와 회수펌프가 설치되어 있어서, 발전기 양극에서의 전기화학적인 산화와 음극에서의 전기화학적인 환원에 의하여 전기가 발생이되는 연료전지 시스템에 있어서,A fuel supply line for supplying BH 4 - in aqueous solution is connected to the anode of the generator where the power generation takes place, and a fuel recovery line for recovering fuel after reaction is connected, and an air supply line is connected to the cathode of the generator to which air is supplied. And an air discharge line are connected, and a fuel pump for pumping fuel is installed in the fuel supply line, and a gas-liquid separator and a recovery pump are installed in the fuel recovery line. In a fuel cell system in which electricity is generated by the electrochemical reduction of
상기 연료펌프는 시스템의 비가동시 발전기의 내부에 존재하는 연료를 연료탱크로 회수할 수 있도록 정,역회전이 가능한 연료펌프가 설치되고, 상기 연료회수라인에는 반응후의 연료를 필터링하여 연료탱크로 회수하기 위한 필터가 설치된 것을 특징으로 하는 연료전지 시스템이 제공된다.The fuel pump is provided with a fuel pump capable of forward and reverse rotation to recover the fuel present in the generator into the fuel tank when the system is inactive, and the fuel recovery line recovers the fuel tank by filtering the fuel after the reaction. Provided is a fuel cell system, characterized in that a filter is provided for.
이하, 상기와 같이 구성된 본 발명의 연료전지 시스템을 첨부된 도면의 실시예를 참고하여 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the fuel cell system of the present invention configured as described above will be described in more detail with reference to embodiments of the accompanying drawings.
도 2는 본 발명에 따른 연료전지 시스템의 제1 실시예를 보인 개략구성도이다.2 is a schematic configuration diagram showing a first embodiment of a fuel cell system according to the present invention.
도시된 바와 같이, 본 발명의 제1 실시예에 따른 연료전지 시스템(100)은 수용액 상태의 BH4와 공기의 전기화학반응에 의해 발전이 이루어지는 발전기(Generator)(101)와 일정거리를 두고 발전기(101)의 양극(anode)에 공급되는 수용액 상태의 BH4를 저장하는 연료탱크(Fuel Tank)(102)가 설치되어 있는데, 그 연료탱크(102)의 하부와 발전기(101)의 양극(anode) 입구부는 연료를 공급할 수 있도록 연료공급라인(103)으로 연결되어 있고, 양극(anode)의 출구부와 연료탱크(102)의 상부는 반응후의 연료가 회수될 수 있도록 연료회수라인(104)으로 연결되어 있다.As shown, the fuel cell system 100 according to the first embodiment of the present invention is a generator with a certain distance from the generator (101) which is generated by the electrochemical reaction of BH 4 and air in an aqueous state A fuel tank 102 for storing BH 4 in an aqueous state supplied to the anode of the 101 is provided, the lower portion of the fuel tank 102 and the anode of the generator 101. The inlet part is connected to the fuel supply line 103 to supply fuel, and the outlet part of the anode and the upper part of the fuel tank 102 are connected to the fuel recovery line 104 so that the fuel after the reaction can be recovered. It is connected.
상기 연료공급라인(103)에는 연료를 펌핑하기 위한 연료펌프(105)가 설치되어 있는데, 기 연료펌프(105)는 발전기(101)의 비가동시 역방향으로 가동시켜서 발전기(101)의 내부에 남아있는 연료를 연료탱크(102)로 회수할 수 있는 정,역회전이 가능한 연료펌프(105)이다.The fuel supply line 103 is provided with a fuel pump 105 for pumping fuel. The fuel pump 105 operates in a reverse direction when the generator 101 is inactive and remains inside the generator 101. It is a fuel pump 105 capable of forward and reverse rotation to recover fuel to the fuel tank (102).
상기 연료회수라인(104)에는 수소가스와 반응하고난 후의 연료를 분리하기 위한 기액분리기(106)가 설치되어 있고, 그 기액분리기(106)의 후위에는 기액분리기(106)에서 분리된 연료를 연료탱크(102)로 다시 회수하기 위한 회수펌프(107)가 설치되어 있으며, 그 회수펌프(107)의 후위에는 회수되어지는 연료를 필터링하기 위한 필터(108)가 설치되어 있다.The fuel recovery line 104 is provided with a gas-liquid separator 106 for separating fuel after reacting with hydrogen gas, and the fuel separated from the gas-liquid separator 106 is fueled behind the gas-liquid separator 106. A recovery pump 107 for recovering the tank 102 is provided, and a filter 108 for filtering the fuel to be recovered is provided behind the recovery pump 107.
그리고, 상기 발전기(101)의 음극(cathode) 입구부에는 공기가 공급되어질 수 있도록 공기공급라인(109)이 설치되어 있고, 음극(cathode)의 출구부에는 반응하고난 후의 공기가 배출되어질 수 있도록 공기배출라인(110)이 설치되어 있다.In addition, an air supply line 109 is installed at a cathode inlet of the generator 101 so that air can be supplied, and an air at the outlet of the cathode can be discharged after reacting. Air discharge line 110 is installed.
상기 공기공급라인(109)에는 발전기(101)로 공급되는 공기를 필터링하기 위한 에어필터(111), 공기를 송풍하기 위한 에어컴프레서(Air Compressor)(112), 공기를 가열하기 위한 히터(113), 그 가열된 공기를 가습하기 위한 가습기(Humidifier)(114)가 차례로 설치되어 있다.The air supply line 109 has an air filter 111 for filtering the air supplied to the generator 101, an air compressor 112 for blowing air, and a heater 113 for heating the air. And a humidifier 114 for humidifying the heated air is provided in sequence.
그리고, 상기 발전기(101)의 일측에는 별도로 발전기(101)의 비상전원으로 이용할 수 있도록 배터리(Battery)(115)가 구비되는데, 그 배터리(115)의 전원은 전력변환기(116)에 의해 적절할 사용전원으로 변화시켜서 공급될 수 있도록 되어 있고, 또한 그와 같은 전력변환기(116)에서는 발전기(101)에서 발생되는 전기를 필요한 전원으로 변환할 수 있도록 되어 있다.And, one side of the generator 101 is provided with a battery (Battery) 115 to be used as an emergency power source of the generator 101 separately, the power of the battery 115 is appropriately used by the power converter 116 It can be supplied by changing the power supply, and in such a power converter 116 it is possible to convert the electricity generated from the generator 101 to the required power supply.
상기 발전기(101)는 여러개의 단일셀을 연속적으로 적층(stack)한 형태 또는 단일셀(single cell) 형태가 가능한데, 도 3을 참고하여 단일셀구조를 설명하면, 전해질 막(131)의 양측에 가스를 확산시키기 위한 양극(132)과 음극(133)이 접합되어 이루어진 막-전극 접합체(MEA:membrane-electrode assembly)(134)와, 그 막-전극 접합체(134)의 양측에 밀착되도록 조립되어 양극(132)과 음극(133)에서 연료가스 및 산소함유가스의 유로(135)를 형성하는 분리판(separator)(136)과, 그 분리판(136)의 양측에 배치되어 양극(132)과 음극(133)의 집전극이 되는 집전판(137)으로 구성되어 있다.The generator 101 may be formed by stacking a plurality of single cells or stacking a single cell. Referring to FIG. 3, a single cell structure may be described in both sides of the electrolyte membrane 131. A membrane-electrode assembly (MEA) formed by bonding the anode 132 and the cathode 133 for diffusing the gas to the two sides of the membrane-electrode assembly 134 A separator 136 forming a flow path 135 of fuel gas and oxygen-containing gas at the anode 132 and the cathode 133, and disposed on both sides of the separator 136, The collector plate 137 serving as the collector electrode of the cathode 133 is constituted.
상기 막-전극 접합체(134)의 전해질 막(131)은 고분자재료로 이루어진 이온교환막으로서 대표적으로 상품화된 전해질막(131)으로는 듀폰사의 Nafion막이 있으며 수소이온의 전달체 역할을 하는 동시에 산소와 수소의 접촉을 막는 역할을 하게되고, 양극(132)과 음극(133)은 백금(Pt) 촉매층을 지지하는 지지체로서 다공성 탄소지(carbon paper) 혹은 탄소천(carbon cloth)이 전해질 막(131)의 양측에 접합된 구조로 되어 있다.The electrolyte membrane 131 of the membrane-electrode assembly 134 is an ion exchange membrane made of a polymer material, and the commercially available electrolyte membrane 131 includes a Nafion membrane of DuPont, which serves as a carrier for hydrogen ions, The anode 132 and the cathode 133 serve as a support for supporting the platinum (Pt) catalyst layer, and porous carbon paper or carbon cloth is formed on both sides of the electrolyte membrane 131. It is a bonded structure.
상기 분리판(136)은 치밀질의 카본 플레이트로 이루어지고, 내측에는 유체가 흐르도록 복수개의 유로홈(135a)이 형성되어 있다.The separation plate 136 is made of a dense carbon plate, and a plurality of flow path grooves 135a are formed at an inner side thereof so that fluid flows.
상기 집전판(137)은 전기전도성이 우수하고, 내식성이 우수하며, 수소취성이 발생되지 않는 것이 바람직 할 것이며, 구체적으로는 티타늄, 스테인레스, 동 등 상기 요구성능이 만족되는 것이라면 어느 것이라도 좋다.It is preferable that the current collector plate 137 is excellent in electrical conductivity, excellent in corrosion resistance, and does not generate hydrogen embrittlement.
상기와 같이 구성된 본 발명의 제1 실시예에 따른 연료전지 시스템에서는 기기의 동작스위치가 온(On)되면 배터리(115)에서 공급되는 전원이 전력변환기(116)를 통하여 연료펌프(105)에 공급되어 연료펌프(105)를 동작시킴에 따라 연료탱크(102)에 저장되어 있는 수용액 상태의 BH4를 펌핑하여 연료공급라인(103)을 통하여 발전기(101)의 양극(132)으로 공급하게 된다.In the fuel cell system according to the first exemplary embodiment of the present invention configured as described above, when the operation switch of the device is turned on, power supplied from the battery 115 is supplied to the fuel pump 105 through the power converter 116. As a result of operating the fuel pump 105, the BH 4 in the aqueous state stored in the fuel tank 102 is pumped and supplied to the anode 132 of the generator 101 through the fuel supply line 103.
그리고, 상기 에어컴프레서(112)에서는 공기공급라인(109)을 통하여 발전기(101)의 음극(133)에 공기를 공급하게 되는데, 그와 같이 공급되는 공기는 에어필터(111)에서 필터링된 후 히터(113)에서 일정온도로 가열되고 가습기(114)에서 적정 습도로 가습이되어 공급되어 진다.In addition, the air compressor 112 supplies air to the cathode 133 of the generator 101 through the air supply line 109. The air supplied as such is filtered by the air filter 111 and then the heater Heated at a constant temperature at 113 and humidified to a suitable humidity in the humidifier 114 is supplied.
상기와 같이 발전기(101)의 내부로 공급되어진 수용액 상태의 BH4는 전해질 막(131)을 사이에 두고 양극(132)의 외측면에 형성된 유로(135)를 따라 흐르며 확산이 되고, 공기는 음극(133)의 외측면에 형성된 유로(135)를 따라 흐르며 확산이 되며, 양극(132)에서는 전기화학적인 산화가 진행되며 음극(133)에서는 전기화학적인 환원이 진행되어 전자의 이동으로 전기가 발생이되는데, 그때 발생되는 전기를 집전판(137)에서 집전하여 전원으로 이용하게 된다.As described above, the BH 4 in the aqueous state supplied into the generator 101 flows along the flow path 135 formed on the outer surface of the positive electrode 132 with the electrolyte membrane 131 interposed therebetween, and the air is negative. Diffusion flows along the flow path 135 formed on the outer side of the 133, the electrochemical oxidation proceeds at the anode 132, the electrochemical reduction proceeds at the cathode 133, the electricity is generated by the movement of electrons In this case, the electricity generated at that time is collected in the current collector plate 137 and used as a power source.
상기 발전기(101)에서의 발생되는 반응의 반응식은The reaction formula of the reaction generated in the generator 101 is
Anode : BH4 -+ 8OH-→BO2 -+ 6H2O + 8e-E0= 1.24 V Anode: BH 4 - + 8OH - → BO 2 - + 6H 2 O + 8e - E 0 = 1.24 V
Cathode : 2O2+ 4H2O + 8e-→BOH-E0= 0.4 V Cathode: 2O 2 + 4H 2 O + 8e - → BOH - E 0 = 0.4 V
Total : BH4 -+ 2O2→2H2O + BO2E0= 1.64 V이다.Total: BH 4 - + 2O a 2 → 2H 2 O + BO 2 E 0 = 1.64 V.
상기와 같이 연료로 사용되는 수용액 상태의 BH4 -에는 안정된 용액으로 만들기 위하여 일정양의 Na을 혼합하는데 그에 따른 부반응으로,As above, BH 4 - in aqueous solution used as fuel is mixed with a certain amount of Na to make a stable solution.
Anode : 2H2O + NaBH4+ 4H2의 반응이 진행되고, 이때에 발생되는 수소가스는 반응하고난 후의 연료와 함께 발전기(101) 외부의 연료회수라인(104)으로 배출되는데, 그와 같이 배출되는 연료와 수소가스는 기액분리기(106)를 통과하며 연료와 수소가스로 분리되어 연료는 회수펌프(107)에 의해 펌핑됨과 아울러 필터(108)에 의해 필터링된 상태로 연료탱크(102)로 회수되어진다.Anode: The reaction of 2H 2 O + NaBH 4 + 4H 2 proceeds, and the hydrogen gas generated at this time is discharged to the fuel recovery line 104 outside the generator 101 together with the fuel after the reaction. The discharged fuel and hydrogen gas passes through the gas-liquid separator 106 and is separated into fuel and hydrogen gas so that the fuel is pumped by the recovery pump 107 and filtered by the filter 108 to the fuel tank 102. It is recovered.
또한, 상기와 같은 연료전지 시스템이 일정기간 가동하지 않는 경우에는 연료펌프(105)를 역회전시켜서 발전기(101)의 내부에 남아있는 연료를 연료탱크(102)의 내부로 회수하고, 재가동시 연료탱크(102)에 저장되어 있던 연료를 발전기(101)로 즉시 공급하여 발전이 이루어지도록 함으로서 발전기(101)의 초기성능이 항상 일정수준 이상으로 확보되어 지므로 초기성능향상에 의한 시스템의 최적화가 이루어지는 효과가 있다.In addition, when the fuel cell system as described above is not operated for a certain period of time, the fuel pump 105 is rotated in reverse to recover the fuel remaining in the generator 101 into the fuel tank 102. By immediately supplying the fuel stored in the tank 102 to the generator 101 so that power generation takes place, the initial performance of the generator 101 is always secured to a certain level or more, so the effect of optimizing the system by the initial performance improvement is achieved. There is.
도 4는 본 발명에 따른 연료전지 시스템의 제2 실시예를 보인 개략구성도로서, 도시된 바와 같이, 기본적인 구조는 도 2의 제1 실시예와 동일하므로 동일한 부분에 대하여는 동일부호를 부여하고 자세한 설명은 생략한다.4 is a schematic structural diagram showing a second embodiment of a fuel cell system according to the present invention. As shown in FIG. 4, the basic structure is the same as that of the first embodiment of FIG. Description is omitted.
다만, 제2 실시예에서는 상기 발전기(101)의 주변에 수소가스를 연료로 사용하는 PEMFC형 발전기(140)를 구비하고, 상기 기액분리기(106)에서 분리되는 수소가스가 PEMFC형 발전기(140)에 공급되어질 수 있도록 기액분리기(106)와 PEMFC형 발전기(140)의 양극에 연결되는 수소가스회수라인(141)이 연결되어 있다.However, in the second embodiment, a PEMFC type generator 140 using hydrogen gas as a fuel around the generator 101 is provided, and the hydrogen gas separated from the gas-liquid separator 106 is a PEMFC type generator 140. The gas-liquid separator 106 and the hydrogen gas recovery line 141 connected to the anode of the PEMFC type generator 140 are connected to be supplied to the gas liquid separator 106.
그리고, 상기 가습기(114)에서 PEMFC형 발전기(140)의 음극에 공기를 공급할 수 있도록 공기공급라인(142)이 연결되어 있고, 상기 PEMFC형 발전기(140)의 음극 후위에는 반응하고난 후의 공기를 배출하기 위한 공기배출라인(143)이 설치되어 있다.And, the air supply line 142 is connected to supply air to the cathode of the PEMFC-type generator 140 in the humidifier 114, the air after the reaction after the cathode of the PEMFC-type generator 140 An air discharge line 143 for discharging is installed.
도면중 미설명부호 144는 사용후의 수소가스가 배출되는 가스배출라인이다.In the drawing, reference numeral 144 denotes a gas discharge line through which used hydrogen gas is discharged.
상기와 같이 구성되는 본 발명의 제2 실시예에 의한 PEMFC형 발전기(140)가 더구비되어 있는 연료전지 시스템에서의 작용 효과는 제1실시예에서의 작용효과와 유사하며, 이와 같은 연료전지 시스템에서도 일정시간동안 가동하지 않을때에는 연료펌프(105)를 역회전시켜서 발전기(140)의 내부에 존재하는 연료를 연료탱크(102)로 회수함으로써, 재가동시 높은 초기성능이 확보되어지게 된다.The operational effect in the fuel cell system in which the PEMFC type generator 140 according to the second embodiment of the present invention configured as described above is further provided is similar to the operational effect in the first embodiment. Even when not operating for a predetermined time by rotating the fuel pump 105 to recover the fuel existing in the generator 140 to the fuel tank 102, high initial performance is ensured when restarting.
이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명의 연료전지 시스템은 일정시간동안 가동하지 않을때는 연료펌프를 역회전시켜서 발전기의 내부에 있는 연료가 연료탱크로 회수되어지도록 함으로써, 재가동시 연료탱크의 연료가 발전기에 공급되어 즉시 발전이 이루어짐으로써 초기성능이 일정수준이상으로 확보되어지고, 그에따라 시스템이 최적화되는 효과가 있다.As described above in detail, the fuel cell system of the present invention rotates the fuel pump when it is not operated for a predetermined time so that the fuel in the generator is recovered to the fuel tank so that the fuel in the fuel tank is restarted. As soon as the power is supplied to the power plant, the initial performance is secured to a certain level, and the system is optimized accordingly.
또한, 발전기에 반응한 후 기액분리기에서 분리되어 연료회수라인을 통하여 연료탱크로 회수되어지는 재활용 연료가 필터에 의해 필터링된 후 연료탱크에 공급되어지도록 함으로써 연료재활용뿐 아니라 발전성능이 향상되어지는 효과가 있다.In addition, since the recycled fuel that is separated from the gas-liquid separator after being reacted to the generator and recovered to the fuel tank through the fuel recovery line is filtered by the filter, the fuel is supplied to the fuel tank, thereby improving power generation performance as well as fuel recycling. There is.
또한, 기액분리기에서 분리된 수소가스가 PEMFC형 발전기에 이용되므로 전체시스템의 가동효율이 향상되어지는 효과가 있다.In addition, since the hydrogen gas separated from the gas-liquid separator is used in the PEMFC type generator, there is an effect that the operating efficiency of the entire system is improved.
Claims (2)
Priority Applications (1)
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Applications Claiming Priority (1)
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Family Applications (1)
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-
2003
- 2003-02-18 KR KR1020030010121A patent/KR20040074735A/en not_active Application Discontinuation
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