KR20050052533A - Fuel cell system and method for producing electrical energy - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 일반적으로 연료 전지에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 기체상의 수소-함유 연료를 소비하고 전지 에너지 및 물을 생성하는 연료 전지에 관한 것이다. The present invention relates generally to fuel cells, and more particularly to fuel cells that consume gaseous hydrogen-containing fuel and produce cell energy and water.
전형적으로, 연료 전지는 공지의 전기화학적 원리에 의해 전기 에너지를 생성하기 위하여 수소 가스와 전기화학적으로 결합하는 공기 중의 산소를 사용하는 발전기의 통상적인 과정으로 물을 발생시킨다. 바람직한 에너지 변환을 위한 연료 전지는 본 출원인의 특허 4,863,813; Re34,248; 4,988,582 및 5,094,928에 설명되어 있다. 상기 문서에 기술된 유형의 연료 전지에서, 기체상의 수소 및 산소 혼합물과 같은, 실온에서 수소-함유 물질은 직류 전기 에너지로 직접 변환되고 유일한 반응 생성물은 물이다.Typically, fuel cells generate water by the conventional process of a generator using oxygen in the air, which electrochemically combines with hydrogen gas to generate electrical energy by known electrochemical principles. Fuel cells for preferred energy conversion are described in Applicants' patents 4,863,813; Re34,248; 4,988,582 and 5,094,928. In fuel cells of the type described in this document, at room temperature, hydrogen-containing materials, such as gaseous hydrogen and oxygen mixtures, are directly converted into direct current electrical energy and the only reaction product is water.
하나의 그러한 특정의 설명적인 연료 전지에서, pseudoboehmite로 이루어진 서브마이크로미터 두께의 가스 투과성 이온 전도 전해 막(electrolytic membrane)은 백금을 입힌 불투과성 기판을 포함하는 전극 상에 적층된다. 예를 들어, 백금층은 막의 상부 표면 상에 적층되어 연료 전지의 다른 전극을 형성하고, 전극은 가스 혼합물이 막을 통과하기 충분할 만큼 다공성이다. 수소/공기 혼합물에서, 그러한 연료 전지는 약 1볼트 정도의 큰 출력 전압에서 유용한 전류를 공급한다. 기본 연료 전지에 의해 공급되는 전압 및 전류가 실질적으로 관심 가는 많은 애플리케이션에 적절한 한, 랩탑 컴퓨터 및 모바일 폰과 같은, 특히 휴대용 전자 장치 애플리케이션을 위한 상기 및 다른 연료 전지에 대한 컴팩트한 수소의 공급원을 발명하는 것이 바람직하다. 경량의, 작은 부피의 수소 공급원을 갖는 연료 전지의 적절한 조합은, 배터리에 비교하여 휴대용 전자 애플리케이션에 대해 개선된 전력 공급원을 제공할 수 있다. In one such specific illustrative fuel cell, a submicrometer thick gas permeable electrolytic membrane of pseudoboehmite is deposited on an electrode comprising a platinum coated impermeable substrate. For example, a platinum layer is deposited on the top surface of the membrane to form another electrode of the fuel cell, and the electrode is porous enough to allow the gas mixture to pass through the membrane. In a hydrogen / air mixture, such fuel cells supply useful current at output voltages as large as about 1 volt. Invents a compact source of hydrogen for these and other fuel cells, particularly for portable electronic device applications, such as laptop computers and mobile phones, as long as the voltage and current supplied by the base fuel cell is suitable for many applications of substantial interest. It is desirable to. Appropriate combinations of fuel cells with a lightweight, low volume hydrogen source can provide an improved power source for portable electronic applications compared to batteries.
일부 화학 수소화물(chemical hydride) 물질은, 높은 수소 함유량을 갖고, 물과 반응하여 수소를 산출한다. 연료 전지에서 사용하는 수소를 형성하기 위해 화학 수소화물 및 이와 반응하는데 필요한 물의 결합 중량 및 부피는, 연료의 "비에너지(specific energy)" 함유량으로 칭해지고, 이는 통상 화학 수소화물 더하기 그에 필요한 반응물 물의 중량 또는 부피로 나눈 와트-시(watt-hours)(에너지 함유량)로 환산하여 측정된다. 따라서, 킬로그램 당 와트-시 또는 리터 당 와트-시는 연료 전지에 대한 연료의 비에너지의 예이다. 휴대용 애플리케이션에서, 연료를 갖는 연료 전지는, 연료 전지 시스템으로 칭해지고, 고 비에너지 연료의 사용으로 이익을 얻음으로써 연료 전지 시스템의 보유 중량 및 부피(carrying weight and volume)를 감소시킨다. Some chemical hydride materials have a high hydrogen content and react with water to yield hydrogen. The combined weight and volume of the chemical hydride and the water needed to react with it to form hydrogen for use in the fuel cell is referred to as the "specific energy" content of the fuel, which is usually defined as the chemical hydride plus the reactant water required for it. Measured in terms of watt-hours (energy content) divided by weight or volume. Thus, Watt-hours per kilogram or Watt-hours per liter are examples of the specific energy of fuels for fuel cells. In portable applications, a fuel cell with fuel is called a fuel cell system and reduces the carrying weight and volume of the fuel cell system by benefiting from the use of high specific energy fuels.
연료 전지는 그 전력-발생 작동의 통상의 과정 동안 부산물로서 물을 생성하기 때문에, 화학 수소화물 연료와의 반응물로서 상기 부산물 물을 사용할 수 있는 연료 전지가 추가적인 물을 보유해야 할 필요성을 감소시킴으로써 연료 전지 시스템의 비에너지를 상승시키는데 이점이 될 수 있다. 단지 하나의 반응물, 화학 수소화물만이 다음으로 연료 전지 시스템에서 보유될 필요가 있다. 연료 공급기와 혼합되는 공기를 허용할 수 있는 연료 전지는 수소를 발생하는 그러한 방법으로 특히 이익을 얻을 수 있다. 그러한 연료 전지 시스템에서는 수소 발생율을 제어하는 화학적 수단이 바람직할 것이다. 또한 휴대용 연료 전지 시스템은 작동하는 연료 전지의 부근에서 젖음(wetness) 및 유출(flooding)을 피하기 위해 전기 에너지의 정상적인 생성 동안 공급되는 물을 수집하는 수단으로 이익을 얻을 수 있다. Because fuel cells produce water as a by-product during the normal course of their power-generating operation, fuel cells that can use the by-product water as reactants with chemical hydride fuels can reduce the need to retain additional water. This can be an advantage in raising the specific energy of the battery system. Only one reactant, chemical hydride, needs to be retained in the fuel cell system next. Fuel cells that can tolerate air mixed with the fuel supply can benefit in particular from such a method of generating hydrogen. In such fuel cell systems, chemical means for controlling the rate of hydrogen generation would be desirable. Portable fuel cell systems can also benefit from a means of collecting water supplied during normal generation of electrical energy to avoid wetness and flooding in the vicinity of the operating fuel cell.
도 1은 본 발명의 원리에 따른 연료 전지 시스템의 간략한 도식도이고;1 is a simplified schematic diagram of a fuel cell system in accordance with the principles of the present invention;
도 2는 도 1에 도시된 연료 전지 시스템의 작동 동안 산소 공급원으로서 공기를 사용하여 일어나는 반응을 도시하는 설명적인 다이어그램이다.FIG. 2 is an illustrative diagram illustrating the reaction taking place using air as the oxygen source during operation of the fuel cell system shown in FIG. 1.
본 발명은 연료 전지로부터 부산물 물과, 화학 수소화물과 같은, 화학 연료의 반응으로부터 유도된 수소 연료를 갖는 연료 전지의 작동을 수행한다. 적절한 연료 전지와 상기 연료 공급 수단의 통합은 연료 전지 시스템으로 칭해지는, 장치를 구성하고, 산소 또는 공기의 외부 공급만을 요구하고 별도의 또는 추가적인 물의 공급원을 요구하는 연료 전지 시스템보다 고 비에너지 밀도를 갖는다는 것을 특징으로 한다. 연료 전지 자체의 물 출력을 내부적으로 사용함으로써, 본 발명은 연료 전지 시스템의 수행, 제어 및 안전을 향상시키며 여기서 연료 전지는 본 발명의 원리와 일치하는 연료 공급기에 연결된다. 장치의 향상된 수행은 중량 및 부피에 의해 측정된, 고 비에너지 함유량에 의해 특징지어진다. 상기의 개선은 수소를 생성하기 위해 화학 수소화물과 반응하는 추가적인 물을 포함해야 할 필요성을 제거함으로써 달성된다. The present invention performs the operation of a fuel cell having hydrogen fuel derived from the reaction of by-product water from the fuel cell with chemical fuels, such as chemical hydrides. The integration of a suitable fuel cell with said fuel supply means constitutes a device, referred to as a fuel cell system, and has a higher specific energy density than a fuel cell system that requires only an external supply of oxygen or air and requires a separate or additional source of water. It is characterized by having. By using the water output of the fuel cell itself internally, the present invention improves the performance, control and safety of the fuel cell system, where the fuel cell is connected to a fuel supply in accordance with the principles of the present invention. Improved performance of the device is characterized by high specific energy content, measured by weight and volume. This improvement is achieved by eliminating the need to include additional water that reacts with chemical hydrides to produce hydrogen.
본 발명의 추가적인 이점은 화학 수소화물로의 물 공급을 제어함으로써 수소 발생율을 제어하는 것이다. 수소를 함유한 화학 연료와 반응하는데 이용할 수 있는 물 공급은 요구되는 전기 에너지에 의해 제어된다. 본 발명에서, 작동 과정 동안 수증기를 생성하는 연료 전지는 적절한 화학 수소화물에 연결되고, 화학 수소화물은 연료 전지와 동일한 주위 조건 하에서 수소 가스를 생성하기 위해 수증기와 반응하고 연료 전지에 의해 공급되는 것 이외에 별도의 물 공급원을 요구하지 않는 수소-함유 연료로서 정의된다. 본 발명에서, 연료 전지 배기 장치로부터의 수증기는 수소를 형성하기 위해 반응하는 적당한 화학 수소화물 물질을 함유하는 컨테이너를 향하도록 되어 있고, 다음으로 전기 에너지 생성을 유지하는 연료 전지의 애노드(anode)로 전달된다. A further advantage of the present invention is controlling the hydrogen evolution rate by controlling the water supply to chemical hydrides. The water supply available for reaction with hydrogen containing chemical fuels is controlled by the electrical energy required. In the present invention, a fuel cell that produces water vapor during operation is connected to a suitable chemical hydride, and the chemical hydride reacts with and is supplied by the fuel cell to produce hydrogen gas under the same ambient conditions as the fuel cell. In addition it is defined as a hydrogen-containing fuel that does not require a separate source of water. In the present invention, the water vapor from the fuel cell exhaust device is directed to a container containing a suitable chemical hydride material that reacts to form hydrogen and then to the anode of the fuel cell to maintain electrical energy generation. Delivered.
그러나, 통상적인 연료 전지는 공기와 혼합되어 캐소드(cathode) 또는 양극(positive electrode)에서 물을 생성하고 화학 수소화물을 갖는 상기 연료 전지 배기 장치의 반응 후 생성물은 수소와 공기 모두를 함유하게 된다. 이러한 통상적인 연료 전지 설계에서, 연료는 주로 공기와 혼합되어 오염되지 않을 것이 요구된다. 그러므로 연료 전지가 주로 애노드 또는 음극(negative electrode)에서 공기와 혼합되지 않은 수소를 요구하는 경우, 공기로부터 수증기를 또는 공기로부터 수소를 분리하는 추가적인 수단이 바람직할 것이며, 주로 공기와 혼합되지 않은 수소만이 연료 전지 애노드로 공급된다. However, conventional fuel cells are mixed with air to produce water at the cathode or positive electrode and after the reaction of the fuel cell exhaust device with chemical hydrides the product contains both hydrogen and air. In this conventional fuel cell design, the fuel is required to be primarily mixed with air and not be contaminated. Therefore, if the fuel cell requires hydrogen that is not mixed with air primarily at the anode or negative electrode, an additional means of separating water vapor from the air or hydrogen from the air would be desirable, and only hydrogen that was not mixed with air mainly This is supplied to the fuel cell anode.
바람직하게, 수증기를 생성할 뿐만 아니라 전기 에너지를 발생시키기 위해 공기 및 수소의 혼합물을 요구하는 연료 전지는, 그러한 연료 전지를 작동시키기 위해 공기로부터 물의 분리 또는 공기로부터 수소의 분리가 요구되지 않기 때문에 특히 본 발명으로 이익을 얻을 수 있다. 그러한 연료 전지의 예가 미국 특허 4,863,813; Re34,248; 4,988,582 및 5,094,928에 기술되어 있다. 본 발명과 결합된 상기 연료 전지는 바람직한 실시예를 구성할 것이다. 본 발명으로 바람직하게 이익을 얻을 수 있는 또다른 연료 전지는 공기와 혼합되지 않는 물을 생성하는 연료 전지, 예를 들어 애노드, 또는 전지의 음극 측에서 물을 생성하는 연료 전지일 것이며, 주로 수소를 수반하고, 그 예가 고체 산화물 연료 전지이다.Preferably, a fuel cell that not only produces water vapor but also requires a mixture of air and hydrogen to generate electrical energy, especially since no separation of water from air or separation of hydrogen from air is required to operate such fuel cells. The present invention can benefit. Examples of such fuel cells are described in US Pat. No. 4,863,813; Re34,248; 4,988,582 and 5,094,928. The fuel cell combined with the present invention will constitute a preferred embodiment. Another fuel cell that would advantageously benefit from the present invention would be a fuel cell that produces water that does not mix with air, for example an anode, or a fuel cell that produces water on the negative side of the cell, mainly hydrogen Accompanying this is a solid oxide fuel cell.
연료 전지는 생성된 전기 에너지의 양에 정비례하여 부산물 물을 생성하기 때문에, 본 발명의 물 공급은 요구되는 전기 에너지에 의해 조정된다. 본 발명에서, 화학 수소화물과 같은 화학 연료는 바람직하게는 연료 전지 작동을 지속하기 위해 연료 전지가 생성하는 것과 동일한 양의 반응물 물을 요구하도록 선택된다. 이는 다음으로 초과의 소비성인 수소의 생성을 방해하여 제어기와 같은 역할을 하며, 이는 잔류 화학 수소화물 물질의 보전 및 안전성 모두에 이점이 된다. 화학 수소화물은 또한 바람직하게 연료 전지에 의한 물의 공급이 모든 화학 수소화물의 반응에 충분하다는 것에 근거하여 선택된다. 생성된 소정 양의 전기 에너지에 대해, 연료 전지의 사용에 필요한 수소의 생성율은 바람직한 화학 수소화물을 사용할 때 생성하는 물의 양과 정확하게 균형을 이루게 된다. 요구되는 전기 에너지가 증가함에 따라, 더 큰 전류가 더 다량의 물 생성과 함께 수반되어 생성되며, 화학 수소화물과의 반응시 요구되는 더 높은 전기 에너지를 지속하기 위해 더 많은 수소 생성을 유도한다. 전기 에너지에 대한 요구량이 제로로 감소됨에 따라, 생성되는 물의 양은 대응하여 제로로 감소되고 그 결과, 수소의 양 또한 제로로 감소하며, 이는 수소를 저장하고 운반하는 안전한 방법을 제공한다. 그럼으로써, 본 발명은 바람직하게는 생성되는 수소의 양의 효과적이고 안전한 제어 수단을 제공한다. Since the fuel cell produces by-product water in direct proportion to the amount of electrical energy produced, the water supply of the present invention is regulated by the electrical energy required. In the present invention, chemical fuels such as chemical hydrides are preferably selected to require the same amount of reactant water as the fuel cell produces in order to continue fuel cell operation. This in turn hinders the production of excess consumable hydrogen and acts like a controller, which benefits both the integrity and safety of the residual chemical hydride material. Chemical hydrides are also preferably selected on the basis that the supply of water by the fuel cell is sufficient for the reaction of all chemical hydrides. For a given amount of electrical energy produced, the rate of hydrogen production required for use of the fuel cell is precisely balanced with the amount of water produced when using the desired chemical hydride. As the electrical energy required increases, a larger current is generated with greater production of water, leading to more hydrogen production to sustain the higher electrical energy required in the reaction with chemical hydrides. As the demand for electrical energy is reduced to zero, the amount of water produced is correspondingly reduced to zero, and consequently the amount of hydrogen is also reduced to zero, which provides a safe way to store and transport hydrogen. Thus, the present invention preferably provides effective and safe control means of the amount of hydrogen produced.
본 발명의 또다른 이점은 고체 수소-함유 전지의 사용으로, 이는 연료 전지로부터 효과적으로 생성물 물을 흡수하여, 연료 전지의 작동으로부터 출구(outlet)의 근처에서 젖음과 유출을 방지한다. 몇가지 무기 화학 수소화물은 수증기와 반응하여 수소를 내고 또한 고체 생성물을 생성하는데, 이는 본 발명에서 "물 관리"의 유익한 방법이다. 추가적으로 따르는 이점은 연료의 잔류 에너지 함유량을 측정하는 수단을 제공하는 본 발명의 특징에 의해서이다. 본 발명을 사용하는 연료 전지에 대해, 수소의 생성은 화학 수소화물 컨테이너 내 중량 및 부피 이득을 수반할 수 있다. 그러한 물리적 변화는 간단한 중량 측정 수단 또는 부피 측정 수단에 의해 모니터링 될 수 있어 화학 수소화물에 의해 행해진 반응의 정도의 측정 및 그로 인한 시스템의 잔류 에너지 함유량을 제공한다. Another advantage of the present invention is the use of a solid hydrogen-containing cell, which effectively absorbs product water from the fuel cell, preventing wetting and outflow near the outlet from the operation of the fuel cell. Some inorganic chemical hydrides react with water vapor to produce hydrogen and also produce solid products, which is a beneficial method of "water management" in the present invention. An additional benefit is the feature of the invention, which provides a means for measuring the residual energy content of the fuel. For fuel cells using the present invention, the production of hydrogen can involve weight and volume gains in chemical hydride containers. Such physical changes can be monitored by simple gravimetric or volumetric means to provide a measure of the extent of the reaction carried out by the chemical hydride and thereby the residual energy content of the system.
전술된 설명 뿐만 아니라 본 발명의 다른 목적, 특징 및 이점은 이하 본 발명의 상세한 설명에 의해 수반되는 도면과 함께 본 발명의 기술 분야의 전문가에게 용이하게 명확해 질 것이다. Other objects, features, and advantages of the present invention, as well as the foregoing description, will be readily apparent to those skilled in the art in conjunction with the accompanying drawings, in which:
연료 공급기와 통합된 연료 전지Fuel cell integrated with fuel supply
본 발명에 따른 연료 전지 시스템의 설명적인 예가 도 1에 도시된다. 상기 연료 전지 시스템은 연료 컨테이너(2) 내의 수소-함유 연료(1), 예를 들면, NaBH4 화학 수소화물 연료를 포함한다. 상기 연료 컨테이너(2)는 입구(inlet)(3)를 구비하여 출구(outlet)(4)를 통해 컨테이너(2)로부터 유출되는 수소 가스를 생성하기 위해 수소-함유 연료(1)와 반응하는 컨테이너(2)로 물이 대체로 수증기의 형태로 유입되도록 한다.An illustrative example of a fuel cell system according to the invention is shown in FIG. 1. The fuel cell system comprises a hydrogen-containing fuel 1 in the fuel container 2, for example NaBH 4 chemical hydride fuel. The fuel container 2 has an inlet 3 which reacts with the hydrogen-containing fuel 1 to produce hydrogen gas flowing out of the container 2 through the outlet 4. (2) allows water to flow in the form of water vapor in general.
연료 전지 인클로저(fuel cell enclosure)(5)는 내부에 연료 전지(6)를 배치했다. 상기 연료 전지는 예를 들어, 본 출원인의 미국 특허 4,863,813; Re43,248; 4,988,582 및 5,094,928에 기술된 유형일 수 있다. 상기 문서의 전체 공개 내용은 본 출원의 공개 일부를 구성하여 그 결과 본 출원에 참조로써 통합된다. 그러한 연료 전지(6)의 일예가 도 1에 도식적으로 도시되고 그 일예는 혼합-가스 연료 전지를 포함한다. 상기 연료 전지는 불침투성 기판(18), 불침투성 또는 침투성 촉매 전극(17), 침투성 이온-전도 전자-절연 전해 막(16)(앞선 특허에서는 고체 전해체로 언급) 및 침투성 촉매 전극(15)을 구비한다. 상기 촉매 전극(15 및 17) 및 막(16)은 통상적으로 상기 공개된 종래 기술에 따라 얇으며, 상기 공개된 문헌과 관련하여 사용된 박막 연료 전지의 조건은 상기 공개된 종래 기술로부터 유도된다. 이와 대조적으로, 기판(18)은 통상적으로 상기 박막 연료 전지와 비교할 때 박막 연료 전지에 대한 기계적 지지체로서 역할을 하기 때문에 비교적 두껍다. 기판(18)은 유용하게 또한 전기적으로 전도체일 수 있다. 연료 전지(6)에는 연료 전지에 의해 생성되는 전기 에너지를 추출하는 리드 와이어(lead wire)(6a, 6b) 쌍이 제공되고, 상기 리드 와이어(6a, 6b)는 종래 기술에서 공지된 방법으로 연료 전지 전극에 접속된다. 연료 전지 인클로저(5)에는 인클로저로 산소를 유입하는 산소 입구(7), 인클로저로 수소 가스를 유입하는 수소 입구(8), 및 인클로저로부터 물을 방출하는 물 출구(9)가 제공된다. 입구 밸브(10)는 바람직하게 산소 가스의 유입을 조절하도록 산소 입구(7)에서 제공된다. The fuel cell enclosure 5 has a fuel cell 6 disposed therein. Such fuel cells are described, for example, in US Patent Nos. 4,863,813; Re43,248; 4,988,582 and 5,094,928. The entire disclosure of this document forms part of the disclosure of the present application and as a result is incorporated herein by reference. One example of such a fuel cell 6 is shown schematically in FIG. 1, which includes a mixed-gas fuel cell. The fuel cell comprises an impermeable substrate 18, an impermeable or permeable catalyst electrode 17, a permeable ion-conducting electron-insulating electrolytic membrane 16 (referred to as solid electrolyte in the foregoing patent) and a permeable catalyst electrode 15. Equipped. The catalyst electrodes 15 and 17 and the membrane 16 are typically thin according to the published prior art, and the conditions of the thin film fuel cell used in connection with the published literature are derived from the prior art disclosed. In contrast, the substrate 18 is relatively thick because it typically serves as a mechanical support for the thin film fuel cell as compared to the thin film fuel cell. Substrate 18 may be usefully and electrically conductive. The fuel cell 6 is provided with a pair of lead wires 6a and 6b for extracting electrical energy generated by the fuel cell, which lead wires 6a and 6b are fuel cell in a manner known in the art. Connected to the electrode. The fuel cell enclosure 5 is provided with an oxygen inlet 7 for introducing oxygen into the enclosure, a hydrogen inlet 8 for introducing hydrogen gas into the enclosure, and a water outlet 9 for discharging water from the enclosure. Inlet valve 10 is preferably provided at oxygen inlet 7 to regulate the ingress of oxygen gas.
도 1에 도시된 실시예에서, 연료 컨테이너(2)의 출구(4)는 콘딧(11)에 의해 인클로저(5)의 수소 입구(8)에 직접 접속된다. 상기 방법에서, 연료 컨테이너(2)의 내부는 연료 전지 인클로저(5)의 내부와 교통하여 연료(1)에 의해 생성된 수소 가스가 출구(4)를 통해 방출되고 콘딧(11) 및 수소 입구(8)를 통해 연료 전지 인클로저(5)로 보내진다. 상기 실시예에서, 또다른 콘딧(12)은 연료 컨테이너(2)의 입구(3)와 함께 연료 전지 인클로저(5)의 물 출구(9)와 교통한다. 이는 연료 전지(6)의 작동 동안 생성된 물이 수소-함유 연료(1)와 반응하는 연료 컨테이너(2)로 수용되도록 한다. 필요하다면, 배출 밸브(14)가 콘딧(12)을 따라 제공될 수 있다. In the embodiment shown in FIG. 1, the outlet 4 of the fuel container 2 is directly connected to the hydrogen inlet 8 of the enclosure 5 by a conduit 11. In this method, the interior of the fuel container 2 is in communication with the interior of the fuel cell enclosure 5 such that hydrogen gas generated by the fuel 1 is discharged through the outlet 4 and the conduit 11 and the hydrogen inlet ( 8) to the fuel cell enclosure 5. In this embodiment, another conduit 12 is in communication with the water outlet 9 of the fuel cell enclosure 5 with the inlet 3 of the fuel container 2. This allows the water produced during operation of the fuel cell 6 to be received in the fuel container 2 which reacts with the hydrogen-containing fuel 1. If necessary, a discharge valve 14 may be provided along the conduit 12.
작동시, 산소 또는 공기는 연료 전지 인클로저(5)로의 산소 입구(7) 및 (개방 위치에 있는) 입구 밸브(10)를 통해 수용되고 수소 입구(8)를 통해 수용되는 수소와 혼합되어 연료 전지 전극에 부착된 리드 와이어(6a, 6b)를 따라 흐르는 전기 에너지를 발생하는데 연료 전지(6)에 대해 요구되는 가스 혼합물을 형성한다. 대응하는 수증기의 양은 연료 전지(6)에 의해 발생되고 물 출구(9)를 통해 연료 전지 인클로저(5)로부터 방출되어 입구(3)를 거쳐 콘딧(12)을 통하여 수소-함유 연료(1)로 흐른다. 상기 수증기는 연료 컨테이너(2)에서 수소-함유 연료(1)와 반응하고, 그 결과 더 많은 수소가 연료 전지(6)로 흘러 전기 에너지 발생을 지속한다.In operation, oxygen or air is mixed with hydrogen received through the oxygen inlet 7 and the inlet valve 10 (in the open position) to the fuel cell enclosure 5 and received through the hydrogen inlet 8 to fuel cells. A gas mixture is required for the fuel cell 6 to generate electrical energy flowing along the lead wires 6a, 6b attached to the electrodes. The corresponding amount of water vapor is generated by the fuel cell 6 and discharged from the fuel cell enclosure 5 through the water outlet 9 and through the inlet 3 through the conduit 12 to the hydrogen-containing fuel 1. Flow. The water vapor reacts with the hydrogen-containing fuel 1 in the fuel container 2, with the result that more hydrogen flows into the fuel cell 6 to continue generating electrical energy.
입구(7 및 8) 및 출구(9)의 주 목적이 주요 연료 전지 반응물 산소와 수소 및 생성물 물, 각각의 통과를 허용하는 것이지만, 사실상 다른 가스가 상기 주요 반응물 및 생성물에 수반될 수 있다. 예를 들어, 물 외에, 반응되지 않은 산소 및 수소를 포함하는 연료 전지(6)에 의해 반응되지 않은 가스는 출구(9)를 통해 흐를 수 있고 다음으로 연료(1), 컨테이너(2), 출구(4), 콘딧(11) 및 입구(8)를 통해 인클로저(5)로 반응하지 않고 통과한다. 공기가 산소의 공급원으로 사용된다면, 질소 또한 도 1 및 도 2에 도시된 연료 전지 시스템의 구성 요소를 통해 반응하지 않고 통과할 것이다. 그러한 공기는 이어서 정상 연료 전지 작동의 결과로서 고갈되는 산소가 될 것이다.Although the main purpose of the inlets 7 and 8 and the outlet 9 is to allow the passage of the main fuel cell reactant oxygen and hydrogen and product water, respectively, virtually other gases may be involved in the main reactants and products. For example, in addition to water, the unreacted gas may flow through the outlet 9 by the fuel cell 6 comprising unreacted oxygen and hydrogen, followed by fuel 1, container 2, outlet (4), passes through the conduit 11 and the inlet 8 without reacting to the enclosure (5). If air is used as the source of oxygen, nitrogen will also pass through without reacting through the components of the fuel cell system shown in Figs. Such air will then become oxygen depleted as a result of normal fuel cell operation.
지정된 흐름 패턴을 유지하기 위해, 산소 또는 공기는 입구 밸브(10)를 개방한 채로 산소 입구(7)를 통해 연료 전지 인클로저(5)로 수용되도록 강요될 수 있다. 이는 연료 전지(6)에 의해 생성되는 전기 에너지의 일부를 사용하여 성취된다. 배출 밸브(14)는 연료 전지 컨테이너(2)로부터 산소-고갈 공기가 제거되고 산소 입구(7)를 통해 산소가 풍부한 공기로 대체되도록 통합될 필요가 있을 수 있다. To maintain a designated flow pattern, oxygen or air may be forced to be received by the fuel cell enclosure 5 through the oxygen inlet 7 with the inlet valve 10 open. This is accomplished by using some of the electrical energy produced by the fuel cell 6. The discharge valve 14 may need to be integrated such that oxygen-depleted air is removed from the fuel cell container 2 and replaced with oxygen rich air through the oxygen inlet 7.
도 1에서 장치의 변화는 밸브(10 및 14)의 제거 및 출구(4), 입구(8) 및 콘딧(11 및 12)의 제거를 포함할 수 있어, 연료 전지 인클로저(5)는 연료 컨테이너(2)에 직접 연결될 수 있다. 연료 전지 인클로저(5)에 제공된 (출구(9)와 같은) 하나 이상의 개구가 연료 컨테이너(2)에 제공된 (입구(3)와 같은) 유사한 개구와 정렬되어 산소 입구(7)를 통해 확산하는 공기는 연료 컨테이너로부터 확산하는 수소와 혼합하여 연료 전지(6)에 의한 전력 발생에 요구되는 혼합된 가스 환경을 제공하고 연료 전지 인클로저(5)로부터 확산하는 수증기는 수소-함유 연료(1)와의 반응을 위해 연료 컨테이너(2)로 들어갈 것이다. 이러한 장치의 변화는 설계가 간단하고 하위 레벨의 전력을 발생하고 휴대폰과 같은 저 전력형 휴대 장치에 적절하다. 휴대폰 전송 동안 요구되는 보다 상위 레벨의 전력은 저 전력 연료 전지 시스템에 의해 계속 충전되는, 소형 배터리에 의해 전력 공급된다. 1, the change of the device may include removal of the valves 10 and 14 and removal of the outlet 4, the inlet 8 and the conduits 11 and 12 such that the fuel cell enclosure 5 may be a fuel container ( 2) can be directly connected. One or more openings (such as outlet 9) provided in the fuel cell enclosure 5 are aligned with similar openings (such as inlet 3) provided in the fuel container 2 to diffuse through the oxygen inlet 7. Is mixed with hydrogen diffused from the fuel container to provide a mixed gas environment required for power generation by the fuel cell 6 and the vapor diffused from the fuel cell enclosure 5 reacts with the hydrogen-containing fuel 1. Will enter the fuel container (2). These device changes are simple in design, generate low levels of power and are suitable for low power portable devices such as mobile phones. The higher level power required during cell phone transmission is powered by a small battery, which is still charged by the low power fuel cell system.
본 발명의 또다른 관점에 따르면, 연료 컨테이너(2)는 연료 전지 시스템에 착탈식으로 연결되어 제거되고 새로운 연료 컨테이너에 의해 대체될 수 있다. 이러한 목적을 위해, 임의의 적절한 착탈식 연결구, 예를 들어 나사식 연결구(threaded connections) 또는 볼트식 플랜지 연결구(bolted flange connections)가 채용되어, 연료 컨테이너(2)의 입구(3)와 출구(4)를 콘딧(11 및 12)에 착탈식으로 연결할 수 있다. 출구(4), 입구(8) 및 콘딧(11 및 12)이 없는 실시예에서, 연료 컨테이너(2)는 연료 전지 인클로저(5)에 착탈식으로 직접 연결될 수 있어 연료 전지 인클로저(5)의 출구(9)는 연료 컨테이너(2)의 입구(3)와 직접 교통할 수 있다. 원한다면, 복수의 정렬된 출구(9) 및 입구(3)가 인클로저(5) 및 컨테이너(2)에 각각 제공될 수 있다. 대안으로, 콘딧(12)은 그대로 유지되고, 이 경우 연료 컨테이너(2)의 입구(3) 만이 콘딧(12)에 착탈식으로 연결될 필요가 있다. 상기 방법에서, 소비된 연료 컨테이너(2)는 제거되고 새로운 연료 컨테이너로 대체될 수 있다. According to another aspect of the present invention, the fuel container 2 is detachably connected to the fuel cell system and can be removed and replaced by a new fuel container. For this purpose, any suitable removable connector, for example threaded connections or bolted flange connections, is employed, such that the inlet 3 and outlet 4 of the fuel container 2 are employed. Can be detachably connected to the conduits 11 and 12. In embodiments without the outlet 4, the inlet 8 and the conduits 11 and 12, the fuel container 2 may be detachably connected directly to the fuel cell enclosure 5 such that the outlet of the fuel cell enclosure 5 may be 9 may be in direct communication with the inlet 3 of the fuel container 2. If desired, a plurality of aligned outlets 9 and inlets 3 may be provided in the enclosure 5 and the container 2, respectively. Alternatively, the conduit 12 remains intact, in which case only the inlet 3 of the fuel container 2 needs to be detachably connected to the conduit 12. In this way, the spent fuel container 2 can be removed and replaced with a new fuel container.
도 1의 연료 전지 시스템에 포함된 반응의 시퀀스는 도 2의 가스 흐름도에서 보여진다:The sequence of reactions included in the fuel cell system of FIG. 1 is shown in the gas flow diagram of FIG. 2:
연료 전지(6)에서: 4H2 + 2 O2 (공기) ⇒ 4H2O (+ 전기 에너지)In the fuel cell (6): 4H 2 + 2 O 2 (air) ⇒ 4H 2 O (+ electrical energy)
연료 컨테이너(2)에서: NaBH4 + 4H20 ⇒ 4H2 + NaOH.B(OH)3 In the fuel container (2): NaBH 4 + 4H 2 0 ⇒ 4H 2 + NaOH.B (OH) 3
전체 반응: NaBH4 + 2 O2 (공기) ⇒ NaOH.B(OH)3 Total reaction: NaBH 4 + 2 O 2 (air) ⇒ NaOH.B (OH) 3
전체 반응은 도 1에 도시된 연료 전지 시스템이 공기에서 용이하게 취득되는, 하나의 외부 반응물(산소) 만으로 전기 에너지를 생성하고, 내부적으로 전기 에너지 생성에 요구되는 것 외에 추가 수소가 생성되지 않는다는 것을 보여준다. 상기 반응은 또한 연료 전지에 의해 생성된 물의 양은 모든 화학 수소화물 물질과 반응하기 충분하다. 물 및 수소 생성의 내부 사이클은 시스템을 본래부터 안전하게 하는 전기 에너지에 대한 외부 요구에 의해 직접 조정되고 조절된다. 상기 사이클은 다음처럼 특징되어질 수 있다: 생성된 소정 양의 전기 에너지에 대해, 연료 전지에 사용되기 위해 요구되는 수소의 생성율은 적절한 화학 수소화물을 사용할 때 수소가 생성하는 물의 양과 정확하게 균형을 이룬다. 전기 에너지에 대한 요구가 증가함에 따라, 더 많은 전류가 더 많은 물 생성과 함께 생성되고, 이는 요구되는 더 높은 전기 에너지를 지속하기 위해 더 많은 수소 생성을 유도한다. 전기 에너지에 대한 요구가 제로로 감소함에 따라, 생성된 물의 양은 대응하여 제로로 감소하고 그 결과로서 수소의 양 또한 제로로 감소하며, 이는 입구 밸브(10)가 닫힌 채로 수소를 저장하고 수송하는데 시스템을 안전하게 한다. The overall reaction is that the fuel cell system shown in FIG. 1 generates electrical energy with only one external reactant (oxygen), which is readily obtained from air, and no additional hydrogen is produced internally than is required for electrical energy generation. Shows. The reaction is also sufficient for the amount of water produced by the fuel cell to react with all chemical hydride materials. The internal cycle of water and hydrogen generation is directly regulated and controlled by external demands on electrical energy that inherently makes the system safe. The cycle can be characterized as follows: For any amount of electrical energy produced, the production rate of hydrogen required for use in the fuel cell is exactly balanced with the amount of water that hydrogen produces when using the appropriate chemical hydride. As the demand for electrical energy increases, more current is generated with more water production, which leads to more hydrogen production to sustain the higher electrical energy required. As the demand for electrical energy decreases to zero, the amount of water produced correspondingly decreases to zero and consequently the amount of hydrogen also decreases to zero, which is a system for storing and transporting hydrogen with the inlet valve 10 closed. Make it safe.
미국 특허 4,863,813; Re43,248; 4,988,582 및 5,094,928에 설명된 바와 같이, 공기와 2-4% 수소의 혼합물에 노출되어 전기 에너지를 생성할 수 있는 연료 전지가 본 발명으로 특히 이익이 되는데, 이는 수증기에 대한 공기의 수용력(carrying capacity)이 동일한 범위, 즉 온도 범위 20-30℃ 에 대해 2-4% 에 있기 때문이다. 전술된 예시적인 반응에서, 소정 수의 물 분자와 화학 수소화물과의 반응이 동일 수의 수소 분자를 생성하여 일반적으로 공기 중에서 수소의 안전한 레벨로 간주되는 범위 2-4%에서 발생된 수소 양의 자연적인 제어를 제공하기 때문에 상기의 이점을 갖으며, 이는 특히 이동 전화 및 랩탑 컴퓨터와 같은 상상되는 휴대용 전자 장치 애플리케이션에 사용시 이익이다. 또한, 증기로서의 물의 공급은 가장 효과적으로 화학 수소화물 연료를 사용하는 이로운 수단이다. U.S. Patent 4,863,813; Re43,248; As described in 4,988,582 and 5,094,928, a fuel cell that is capable of generating electrical energy by exposure to a mixture of air and 2-4% hydrogen is particularly advantageous with the present invention, which is the carrying capacity of air to water vapor. It is because it is in 2-4% with respect to this same range, ie, the temperature range 20-30 degreeC. In the exemplary reactions described above, the reaction of a given number of water molecules with chemical hydrides produces the same number of hydrogen molecules, thereby generating a quantity of hydrogen generated in the range 2-4%, which is generally considered a safe level of hydrogen in air. This has the advantage of providing natural control, which is particularly advantageous for use in imagined portable electronic device applications such as mobile phones and laptop computers. In addition, the supply of water as a steam is the most beneficial means of using chemical hydride fuels most effectively.
입구 밸브(10)는 도 1에서 도시된 바와 같이 미사용시 연료 전지 시스템으로의 공기 또는 산소의 제어되지 않은 액세스를 차단한다. 상기 입구 밸브(10)는 통상적으로 차단 밸브를 포함하고, 연료 전지(6)가 더이상 전력을 수송하지 않을 때 기계적으로 또는 전기적으로 활성화된다. 배출 밸브(14)는 또한 연료 전지(6)가 전기 전력을 생성하기 위해 작동하지 않을 때 또한 닫힌다. Inlet valve 10 blocks uncontrolled access of air or oxygen to the fuel cell system when not in use, as shown in FIG. 1. The inlet valve 10 typically includes a shutoff valve and is mechanically or electrically activated when the fuel cell 6 no longer carries power. The discharge valve 14 is also closed when the fuel cell 6 is not operating to generate electrical power.
본 발명은 화학 수소화물과 반응하는 외부 물을 공급해야 하는 필요성을 사전에 제어하는 입구 및 출구의 시스템에 의해 연료 전지를 화학 연료에 연결한다. 그럼으로써 본 발명의 상기 연료 전지 시스템은 필요하지 않는 물의 양에 의해 중량에서 더 가볍고 부피에서 더 소형이며, 수소화붕소나트륨(sodium borohydride)에 대해, 대략 3분의 2의 중량 및 부피 절감이 된다. 이는 휴대용 애플리케이션에 대해 분명히 이점이 된다. (반응물 물의 부피 또는 중량을 포함하지 않고) 수소화붕소나트륨만의 수소 함유량에 기초한 비에너지 밀도는 대략 리터 당 6300 와트시이고 킬로그램 당 5900 와트시이다. 다른 화학 수소화물은 본 발명에 따라 사용된다면 더 높은 에너지 밀도를 제공할 것이다.The present invention connects a fuel cell to chemical fuel by a system of inlets and outlets that pre-controls the need to supply external water to react with chemical hydrides. The fuel cell system of the present invention is thus lighter in weight and smaller in volume by the amount of water that is not needed, resulting in a weight and volume savings of approximately two thirds for sodium borohydride. This is clearly an advantage for portable applications. The specific energy density based on the hydrogen content of sodium borohydride alone (not including the volume or weight of reactant water) is approximately 6300 watt hours per liter and 5900 watt hours per kilogram. Other chemical hydrides will provide higher energy density if used according to the present invention.
연료fuel
몇가지 적당한 무기 화학 수소화물은 본 발명에 이로운 균형잡힌 방법에서 물과 반응하여 수소를 내고, 그러한 반응의 예는 하기와 같다.Some suitable inorganic chemical hydrides react with water to produce hydrogen in a balanced process that is beneficial to the present invention, and examples of such reactions are as follows.
NaBH4 + 4H20 ⇒ 4H2 + NaOH.B(OH)3 NaBH 4 + 4H 2 0 ⇒ 4H 2 + NaOH.B (OH) 3
NaBH4 + 4H20 ⇒ 4H2 + NaBO2.2H2ONaBH 4 + 4H 2 0 ⇒ 4H 2 + NaBO 2 .2H 2 O
CaH2 + 2H20 ⇒ 2H2 + Ca(OH)2 CaH 2 + 2H 2 0 ⇒ 2H 2 + Ca (OH) 2
LiBH4 + 4H20 ⇒ 4H2 + LiOH.B(OH)3 LiBH 4 + 4H 2 0 ⇒ 4H 2 + LiOH.B (OH) 3
LiAlH4 + 4H2O ⇒ 4H2 + LiOH.Al(OH)3 LiAlH 4 + 4H 2 O ⇒ 4H 2 + LiOH.Al (OH) 3
상기는 본 발명에 이로운 사용을 위한 적당한 연료의 예이다. 이들의 선택은 또한 그들의 비에너지 밀도, 수증기와의 반응율, 수증기와의 반응 완성도, 온도 등을 포함하여 인자들에 의존한다. 실질적으로 더 높은 비에너지 밀도는 리터 당 그리고 킬로그램 당 대략 10,000 와트시의 에너지 밀도를 갖는, LiBH4 와 같은 Li-계 수소화물을 사용함으로써 이용가능하다. 본 발명에서 사용된다면, 상기 비에너지는 수소 가스를 생성하기 위해 물과 반응하는 본 발명에서 사용되는 화학 수소화물 연료와 달리 수소 가스를 흡수(absorb)하고 제거(desorb)하는 비교적 큰 금속 수소화물 및 메탄올과 같은 연료 전지에 대한 대중적인 연료보다 훨씬 더 높다.The above is an example of a suitable fuel for use in the present invention. Their choice also depends on factors including their specific energy density, rate of reaction with water vapor, completeness of reaction with water vapor, temperature and the like. Substantially higher specific energy densities are available by using Li-based hydrides, such as LiBH 4 , having an energy density of approximately 10,000 watt hours per liter and per kilogram. If used in the present invention, the specific energy is relatively large metal hydride that absorbs and desorbs hydrogen gas, unlike the chemical hydride fuel used in the present invention, which reacts with water to produce hydrogen gas and It is much higher than the popular fuel for fuel cells like methanol.
본 발명의 바람직한 실시예는 수증기가 공급되는 연료 전지에 의해 가능한 많은 화학 수소화물 연료를 사용하는 수단을 포함한다. 연료 전지로부터 화학 수소화물에 공급된 물은, 증발된 상태라면, 물이 액체 상태로 있는 경우보다 이용할 수 있는 고체 화학 수소화물의 더 균일한 반응 정도(extent of reaction)를 달성하기 위해 (높은 사용성) 고체 화학 수소화물 질량으로의 침투를 도울 것이다. 특히, 증기로서의 물은 고체 화학 수소화물 미립자 질량의 증기-경로의 봉쇄의 개시를 감소시키며, 그렇지 않으면 화학 수소화물의 내부 입자들로의 추가적인 물 액세스를 방해함으로써 시스템 에너지 밀도를 감소시킨다.Preferred embodiments of the present invention include means for using as much chemical hydride fuel as possible by a fuel cell supplied with water vapor. The water supplied to the chemical hydride from the fuel cell is, if evaporated, to achieve a higher uniformity of reaction of the solid chemical hydride available than if the water is in the liquid state (high usability). ) Will aid penetration into solid chemical hydride masses. In particular, water as steam reduces the initiation of the vapor-path blockade of the mass of solid chemical hydride particulates, or otherwise reduces system energy density by preventing further water access to the internal particles of chemical hydride.
수증기에 의해 진입 및 침투를 촉진하는 비활성 물질과 화학 수소화물 입자를 혼합하는 것이 바람직할 수 있다. 화학 수소화물 입자 크기 및 입자 크기 분배의 적절한 선택은 높은 사용성에 유리하다. 수증기로의 화학 수소화물 연료의 다공성의 증가는 화학 수소화물의 더 높은 반응의 균일성 및 반응도를 촉진하기 위해 수증기의 진입을 용이하게 하는 각각의 시트 또는 웨이퍼 사이에 공극(air space)을 갖는 시트 또는 웨이퍼 형태로 화학 수소화물을 제조함으로써 성취될 수 있다. 고체 화학 수소화물 연료의 반응율은 루테늄(ruthenium) 또는 산-함유 화합물의 첨가를 포함하는 반응을 위한 촉매와 같은 화학 수소화물에의 첨가물을 포함함으로써 증가될 수 있다.It may be desirable to mix chemical hydride particles with inert materials that promote ingress and penetration by water vapor. Proper selection of chemical hydride particle size and particle size distribution is advantageous for high usability. Increasing the porosity of chemical hydride fuels into water vapor has a sheet with air space between each sheet or wafer that facilitates the entry of water vapor to promote higher reaction uniformity and reactivity of the chemical hydride. Or by preparing chemical hydrides in wafer form. The reaction rate of solid chemical hydride fuels can be increased by including additives to chemical hydrides, such as catalysts for reactions involving the addition of ruthenium or acid-containing compounds.
화학 수소화물 입자로의 가용성 폴리머의 첨가는 온도가 허용되지 않는 레벨까지 상승한 경우 잔류 화학 수소화물 연료를 용해하거나 살포하는 폴리머를 선택함으로써 안전에 이로울 수 있고, 이는 유입하는 수증기와의 추가 반응에 장벽이 되어 화학 수소화물 연료와 수증기의 반응율를 감소시킨다.The addition of soluble polymers to the chemical hydride particles may be safe by selecting polymers that dissolve or sparg out the residual chemical hydride fuel when the temperature rises to an unacceptable level, which may be beneficial for further reaction with incoming water vapor. As a barrier, it reduces the rate of reaction between chemical hydride fuel and water vapor.
수소의 주요 공급원은 수소-함유 연료와 물의 반응에 의한 것임이 예상되나, 상기 연료가 단계적으로 크게 반응됨에 따라, 수소의 생성율은 감소할 수 있고 연료 전지는 감소되지 않은 전력 출력을 유지하기 위해 추가의 수소 공급을 요구할 수 있다. It is expected that the main source of hydrogen is due to the reaction of hydrogen-containing fuel with water, but as the fuel reacts step by step, the production rate of hydrogen can decrease and the fuel cell is added to maintain unreduced power output. May be required to supply hydrogen.
물 관리 및 처리Water management and treatment
수소 및 산소로부터 전기 에너지를 생성하는 모든 연료 전지는 물을 생성하고 이 물은 주위 온도에서 전극에서 응축되어 축적될 수 있어 전극의 촉매 표면으로의 반응물 가스의 흐름을 차단함으로써 전극 성능을 감소시킨다. 이는 보통 물을 배수하기 위하여 기류(airflow)를 증가함으로써 방지할 수 있다. 본 발명은 기류를 증가시키지 않고 수증기를 제거하고 내부적으로 연료 전지에 아주 근접하여 "건조" 작용제로서 역할을 함으로써 물 응축 형성을 감소시킨다. 이는 특히, 수분을 축적하기 쉬운, 사람과 장비에 가까운 연료 전지 애플리케이션에서 이점이 된다.All fuel cells that produce electrical energy from hydrogen and oxygen produce water, which can condense and accumulate at the electrode at ambient temperature, reducing electrode performance by blocking the flow of reactant gas to the catalyst surface of the electrode. This can usually be avoided by increasing the airflow to drain the water. The present invention reduces water condensation formation by removing water vapor without increasing airflow and acting as a "dry" agent in close proximity to the fuel cell internally. This is particularly advantageous in fuel cell applications close to humans and equipment, which tend to accumulate moisture.
본 발명은 기계적 수단에 의해 화학적으로 반응된 물과 소비된 화학 수소화물 모두를 제거한다. 도 1에서 연료 컨테이너(2)의 제거 및 반응하지 않은 화학 수소화물이 담긴 컨테이너에 의한 대체는 간단하고 효과적으로 설계될 수 있다. 고체 붕사인 소비된 수소화붕소나트륨의 제거는 본 발명에 대해 문제가 되지 않을 것이다. The present invention removes both chemically reacted water and chemical hydride consumed by mechanical means. The removal of the fuel container 2 and the replacement by a container containing unreacted chemical hydride in FIG. 1 can be designed simply and effectively. Removal of spent sodium borohydride, which is solid borax, will not be a problem for the present invention.
본 발명의 바람직한 실시예가 혼합-가스 연료 전지를 참조하여 기술되었으나, 본 발명은 제한되지 않으며 일반적으로 수소를 소비하고 반응 생성물로서 물을 생성하는 어떠한 유형의 연료 전지를 사용하여서도 수행될 수 있다. 예를 들어, 본 발명은 연료 전지가 수소를 소비하고 반응 생성물로서 물을 생성한다면 캐소드 및 애노드 전극에서 상이한 전기화학 반응물 또는 상이한 전기화학 반응물 농축을 요구하는 연료 전지를 사용하여 수행될 수 있다. Although a preferred embodiment of the present invention has been described with reference to a mixed-gas fuel cell, the present invention is not limited and may be carried out using any type of fuel cell which generally consumes hydrogen and produces water as a reaction product. For example, the present invention can be performed using fuel cells that require different electrochemical reactants or different electrochemical reactant concentrations at the cathode and anode electrodes if the fuel cell consumes hydrogen and produces water as the reaction product.
본 발명이 현재 바람직한 실시예를 참조하여 기술되었으나, 모든 실시예에 대한 명백한 변형예 및 수정 뿐만 아니라 다른 실시예는 본 발명의 기술분야의 전문가에게는 용이하게 명백할 것이다. 본 발명은 첨부된 청구항의 범위 및 정신 내에서 모든 그러한 실시예, 변형예 및 수정을 커버하도록 되어 있다.Although the present invention has been described with reference to the presently preferred embodiments, obvious variations and modifications to all embodiments as well as other embodiments will be readily apparent to those skilled in the art. It is intended that the present invention cover all such embodiments, modifications and variations within the scope and spirit of the appended claims.
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