KR20050102235A - 연료 전지 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 연료 전지 시스템은, 수소와 산소의 전기 화학적인 반응을 통해 전기 에너지를 발생시키는 복수의 전기 생성부들을 직렬로 연결하는 스택; 수소를 함유한 연료를 상기 전기 생성부로 공급하는 연료 공급원; 산소를 상기 전기 생성부로 공급하는 산소 공급원; 및 적어도 하나 이상의 전기 생성부와 전기적으로 연결되는 적어도 하나의 분기부를 포함한다.

Description

연료 전지 시스템 {FUEL CELL SYSTEM}

본 발명은 연료 전지 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 스택과 로드의 전원 연결 구조를 개선한 연료 전지 시스템에 관한 것이다.

알려진 바와 같이, 연료 전지(Fuel Cell)는 메탄올과 같은 탄화수소 계열의 물질 내에 함유되어 있는 수소와, 산소 또는 산소를 포함한 공기의 화학 반응 에너지를 직접 전기 에너지로 변환시키는 발전 시스템이다.

이 연료 전지는 사용되는 전해질의 종류에 따라, 인산형 연료전지, 용융탄산염형 연료전지, 고체 산화물형 연료전지, 고분자 전해질형 또는 알칼리형 연료전지 등으로 분류된다. 이들 각각의 연료전지는 근본적으로 같은 원리에 의해 작동되지만 사용되는 연료의 종류, 운전 온도, 촉매, 및 전해질 등이 서로 다르다.

이들 중 근래에 개발되고 있는 고분자 전해질형 연료 전지(Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cell : PEMFC, 이하 편의상 PEMFC라 한다)는 다른 연료 전지에 비하여 출력 특성이 탁월하며 작동 온도가 낮고 아울러 빠른 시동 및 응답 특성을 가지며, 메탄올 또는 에탄올 등을 개질하여 만들어진 수소를 연료로 사용하여 자동차와 같은 이동용 전원은 물론, 주택, 공공건물과 같은 분산용 전원 및 전자기기용과 같은 소형 전원 등 그 응용 범위가 넓은 장점을 가진다.

상기와 같은 PEMFC는 기본적으로 시스템을 구성하기 위해 스택(stack), 개질기(Reformer), 연료 탱크, 및 연료 펌프 등을 구비한다. 스택은 연료 전지의 본체를 형성하며, 연료 펌프는 연료 탱크 내의 연료를 개질기로 공급한다. 개질기는 연료를 개질하여 수소 가스를 발생시키고 그 수소 가스를 스택으로 공급한다. 따라서, 이 PEMFC는 연료 펌프의 작동으로 연료 탱크 내의 연료를 개질기로 공급하고, 이 개질기에서 연료를 개질하여 수소 가스를 발생시키며, 스택에서 이 수소 가스와 산소를 전기 화학적으로 반응시켜 전기에너지를 발생시킨다.

상기와 같은 연료 전지 시스템에 있어 전기를 실질적으로 발생시키는 스택은 전극-전해질 합성체(Membrane Electrode Assembly: MEA)와 이의 양면에 밀착하는 세퍼레이터로 이루어진 단위 셀이 수 개 내지 수십 개로 적층된 구조를 갖는다. 전극-전해질 합성체는 전해질막을 사이에 두고 애노드 전극과 캐소드 전극이 부착된 구조를 가진다. 그리고 세퍼레이터는 통상 당업계에서 바이폴라 플레이트(Bipolar Plate)라고 칭하는 것으로서, 상기 각각의 전극-전해질 합성체를 분리하고 연료 전지의 반응에 필요한 수소 가스와 산소를 전극-전해질 합성체의 애노드 전극과 캐소드 전극으로 공급하는 통로의 역할과, 각 전극-전해질 합성체의 애노드 전극과 캐소드 전극을 직렬로 연결시켜 주는 전도체의 역할을 동시에 수행한다. 따라서, 세퍼레이터를 통해 애노드 전극에는 수소 가스가 공급되는 반면, 캐소드 전극에는 산소가 공급된다. 이 과정에서 애노드 전극에서는 수소 가스의 산화 반응이 일어나게 되고, 캐소드 전극에서는 산소의 환원 반응이 일어나게 되며 이때 생성되는 전자의 이동으로 인해 전기와 열 그리고 수분을 함께 얻을 수 있다.

한편, 각각의 단위 셀에서는 대략 0.5∼0.7V의 단위 전압을 발생시키고, 이들 단위 셀이 복수로 적층되면서 직렬로 연결됨에 따라, 상기 스택에서는 상기 단위 전압과 단위 셀의 적층 수의 곱에 상응하는 전압을 발생시킨다. 그리고 이 때 발생하는 전기는 별도로 설치된 DC-DC 컨버터를 통해 외부 로드 예컨대, 노트북 PC 또는 이동통신 단말기와 같은 전자기기의 CPU, 드라이버 IC, 각종 회로 소자에서 요구하는 임의의 전압으로 분할하여 상기 각각의 로드에 기설정된 전압을 인가하게 된다.

그런데, 종래의 연료 전지 시스템은 전체적인 시스템에서 DC-DC 컨버터가 차지하는 공간이 필요하게 되므로, 시스템의 크기를 컴팩트하게 구현하지 못하게 되고, 시스템의 구조가 복잡해지는 문제점이 있다. 또한 DC-DC 컨버터를 구동시키기 위한 별도의 기생전력이 요구되므로, 시스템의 효율을 감소시키는 문제점이 있다.

본 발명은 상술한 문제점을 감안한 것으로서, 그 목적은 간단한 구조로서 스택으로부터 발생하는 전기를 각 로드에서 요구하는 기설정된 전압으로 분할하여 각각 로드에 직접적으로 인가할 수 있는 스택과 로드의 전원 연결 구조를 개선한 연료 전지 시스템을 제공하는데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 연료 전지 시스템은, 수소와 산소의 전기 화학적인 반응을 통해 전기 에너지를 발생시키는 복수의 전기 생성부들을 직렬로 연결하는 스택; 수소를 함유한 연료를 상기 전기 생성부로 공급하는 연료 공급원; 산소를 상기 전기 생성부로 공급하는 산소 공급원; 및 적어도 하나 이상의 전기 생성부와 전기적으로 연결되는 적어도 하나의 분기부를 포함한다.

본 발명에 따른 연료 전지 시스템에 있어서, 상기 분기부는 컨넥터에 의해 로드와 전기적으로 연결되는 것이 바람직하다. 이 경우 상기 분기부는 상기 복수의 전기 생성부에서 발생하는 총 전압을 임의의 전압으로 분할하여 로드에 인가하도록 하는 연결 단자를 포함할 수 있다.

또한 본 발명에 따른 연료 전지 시스템은, 본 시스템 전체를 감싸면서 상기 분기부를 장착하는 패키징부를 포함할 수 있다.

그리고 본 발명에 따른 연료 전지 시스템에 있어서, 상기 연료 공급원은 연료를 저장하는 연료 탱크 및, 상기 연료 탱크에 연결 설치되는 연료 펌프를 포함하고, 상기 산소 공급원은 공기를 흡입하는 공기 펌프를 포함할 수 있다.

또한 본 발명에 따른 연료 전지 시스템은, 상기 스택과 연료 공급원 사이에, 상기 연료 공급원으로부터 공급받은 연료를 개질하여 수소 가스를 발생시키는 개질기가 배치되어 상기 연료 공급원과 스택에 연결 설치될 수도 있다.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 연료 전지 시스템의 전체적인 구성을 도시한 개략도이다.

도 1을 참고하면, 본 시스템(100)은 수소를 함유한 연료를 개질하여 수소 가스를 발생시키고, 이 수소 가스와 산소를 반응시켜 전기 에너지를 발생시키는 고분자 전해질형 연료 전지(Polymer Electrode Membrane Fuel Cell; PEMFC) 방식을 채용한다.

본 발명에 따른 연료 전지 시스템(100)에 있어 전기를 생성하기 위한 연료라 함은 메탄올, 에탄올 또는 천연 가스와 같이 수소를 함유한 협의(狹義)의 연료 이 외에, 광의(廣義)의 연료로서 물 및 산소가 더욱 포함된다. 그러나 이하에서 설명하는 연료는 상기 협의의 연료로서 편의상 액상의 연료라 정의한다.

그리고 본 시스템(100)은 상기 수소 가스와 반응하는 산소 연료로서 별도의 저장수단에 저장된 순수한 산소 가스를 사용할 수 있으며, 산소를 함유한 공기를 그대로 사용할 수도 있다. 그러나 이하에서는 산소 연료로서 공기를 사용하는 후자의 예를 설명한다.

이를 위한 상기 연료 전지 시스템(100)은 기본적으로 수소를 함유한 연료를 개질하여 수소 가스를 발생시키는 개질기(20)와, 상기 수소 가스와 산소의 화학 반응 에너지를 전기 에너지로 변환시켜 전기를 생산 해 내는 스택(10)과, 상기한 액상의 연료를 개질기(20)로 공급하는 연료 공급원(30)과, 산소를 스택(10)으로 공급하는 산소 공급원(40)을 포함하여 구성된다.

대안으로서, 본 발명에 따른 연료 전지 시스템(100)은 액상의 연료를 직접 스택(10)으로 공급하여 전기를 생산해 낼 수 있는 직접 메탄올형 연료 전지(Direct Methanol Fuel Cell: DMFC) 방식을 채용할 수도 있다. 이러한 직접 메탄올형 연료 방식의 연료 전지는 위와 같은 고분자 전해질형 연료 전지와 달리, 도 1에 도시한 개질기(20)가 배제된 구조를 갖는다. 그러나, 이하에서는 고분자 전해질형 연료 전지 방식을 채용한 연료 전지 시스템(100)을 예로 들어 설명할 뿐, 본 발명이 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.

전술한 바 있는 개질기(20)는 열 에너지에 의한 화학 촉매 반응을 통해 액상의 연료로부터 수소 가스를 발생시키고 뿐만 아니라, 상기 수소 가스에 함유된 일산화탄소의 농도를 저감시키는 통상적인 개질기의 구조를 갖는다. 부연 설명하면, 상기 개질기(20)는 수증기 개질, 부분산화 또는 자열 반응 등의 촉매 반응을 통해 상기한 연료로부터 수소 가스를 발생시킨다. 그리고 상기 개질기(20)는 수성가스 전환 방법, 선택적 산화 방법 등과 같은 촉매 반응 또는 분리막을 이용한 수소의 정제 등과 같은 방법으로 개질 가스로부터 일산화탄소의 농도를 저감시킨다.

상기 연료 공급원(30)은 액상의 연료를 저장하는 연료 탱크(31)와, 연료 탱크(31)에 연결 설치되는 연료 펌프(33)를 포함한다. 이 때 상기 연료 탱크(31)와 개질기(20)는 제1 공급라인(81)에 의해 연결될 수 있다.

그리고 상기 산소 공급원(40)는 소정의 펌핑력으로 공기를 흡입하는 공기 펌프(41)를 포함할 수 있다. 이 때 상기 공기 펌프(41)와 스택(10)은 제2 공급라인(82)에 의해 연결될 수 있다.

도 2는 도 1에 도시한 스택 구조를 나타내 보인 분해 사시도이다.

도 1 및 도 2를 참고하면, 본 시스템(100)에 적용되는 스택(10)은 개질기(20)에 의해 생성된 수소 가스와 공기 중에 함유된 산소의 산화/환원 반응을 통하여 전기 에너지를 발생시키는 적어도 하나의 전기 생성부(11)를 포함한다.

각각의 전기 생성부(11)는 전극-전해질 합성체(12)를 중심에 두고 이의 양면에 세퍼레이터(16)를 배치하여 전기를 발생시키는 최소 단위의 셀을 형성하고, 이 단위 셀이 복수로 구비되어 본 실시예와 같은 적층 구조의 스택(10)을 형성한다. 그리고 스택(10)의 최 외곽에는 상기한 복수의 전기 생성부(11)를 밀착시키는 별도의 가압 플레이트(13)를 설치할 수도 있다. 그러나 본 발명에 의한 스택(10)은 상기한 가압 플레이트(13)를 배제하고, 전기 생성부(11)의 최 외곽에 위치하는 세퍼레이터(16)가 상기 가압 플레이트의 역할을 대신하도록 구성할 수도 있다. 또한 가압 플레이트(13)가 복수의 전기 생성부(11)를 밀착시키는 기능 외에, 다음에 설명하는 세퍼레이터(16)의 고유한 기능을 갖도록 구성할 수도 있다.

전극-전해질 합성체(12)는 양면에 애노드 전극과 캐소드 전극을 구비하고, 두 전극 사이에 전해질막을 구비하는 구조로 이루어져 있다. 애노드 전극은 수소 가스를 산화 반응시켜, 변환된 전자를 외부로 인출하여 이 전자의 흐름으로 전류를 발생시키고, 수소 이온을 전해질막을 통하여 캐소드 전극으로 이동시킨다. 캐소드 전극은 상기한 수소 이온, 전자 및 산소를 환원 반응시켜 물로 변환시킨다. 그리고 전해질막은 애노드 전극에서 생성된 수소 이온을 캐소드 전극으로 이동시키는 이온 교환을 가능하게 한다.

세퍼레이터(16)는 전극-전해질 합성체(12)의 산화/환원 반응에 필요한 수소 가스와 공기를 애노드 전극과 캐소드 전극으로 공급하는 통로의 기능을 가지며, 각각의 전기 생성부(11)에서 발생하는 전류를 직렬로 연결시켜 주는 전도체의 기능도 가진다. 보다 구체적으로, 세퍼레이터(16)는 전극-전해질 합성체(12)의 애노드 전극에 밀착되는 면에 애노드 전극으로 수소 가스를 공급하기 위한 수소 통로를 형성하고, 전극-전해질 합성체(12)의 캐소드 전극에 밀착되는 면에 캐소드 전극으로 공기를 공급하기 위한 공기 통로를 형성하는 유로 채널(17)을 구비하고 있다.

그리고 상기 가압 플레이트(13)에는 수소 가스를 세퍼레이터(16)의 수소 통로로 공급하기 위한 제1 주입부(13a)와, 공기를 세퍼레이터(16)의 공기 통로로 공급하기 위한 제2 주입부(13b)와, 전극-전해질 합성체(12)의 애노드 전극에서 반응하고 남은 수소 가스를 배출시키기 위한 제1 배출부(13c)와, 전극-전해질 합성체(22)의 캐소드 전극에서 수소와 산소의 결합 반응에 의해 생성된 수분과 수소와 반응하고 남은 공기를 배출시키기 위한 제2 배출부(13d)를 형성하고 있다. 여기서 제1 주입부(13a)는 제3 공급라인(83)을 통해 개질기(20)와 연결 설치될 수 있다. 그리고 제2 주입부(13b)는 전술한 바 있는 제2 공급라인(82)를 통해 공기 펌프(41)와 연결 설치될 수 있다.

도 1을 참고하면, 상기와 같은 구조를 갖는 연료 전지 시스템(100)의 작용시, 각각의 전기 생성부(11)에서는 대략 0.5∼0.7V의 단위 전압을 발생시키고, 이들 복수의 전기 생성부(11)가 적층되면서 직렬로 연결됨에 따라, 상기 스택(10)에서는 상기 단위 전압과 전기 생성부(11)의 적층 수의 곱에 상응하는 총 전압을 발생시킨다.

이에 본 발명의 실시예에 따른 연료 전지 시스템(100)은 DC-DC 컨버터를 통해 스택(10)으로부터 발생되는 총 전압을 다수의 로드에서 각각 요구하는 임의의 전압으로 분할하여 상기 각각의 로드에 기설정된 전압을 인가하는 종래와 달리, 적어도 하나 이상의 전기 생성부(11)를 상기 각각의 로드와 전기적으로 연결하여 상기 각각의 로드에 기설정된 전압을 직접적으로 인가할 수 있는 구조를 갖는다.

이를 위해 상기 연료 전지 시스템(100)은 적어도 하나 이상의 전기 생성부(11)와 전기적으로 연결되어 상기 각각의 로드에서 요구하는 임의의 전압을 인가할 수 있는 적어도 하나의 분기부(50)를 포함하고 있다.

도 3은 도 1에 도시한 분기부와 본 발명의 연료 전지 시스템을 채용하는 전자기기의 결합 구조를 도시한 개략도이고, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 연료 전지 시스템의 외관 구조를 도시한 사시도이다.

도 3 및 도 4를 참고하면, 본 발명의 실시예에 따른 상기 분기부(50)는 복수의 전기 생성부(11)에서 발생하는 총 전압을 다수의 로드(L)에서 요구하는 임의의 전압으로 분할하여 상기 각각의 로드(L)에 기설정된 전압을 직접적으로 인가할 수 있는 연결 단자(51)를 포함하고 있다. 여기서 상기 로드(L)는 본 시스템(100)을 채용하는 소형 전자기기(90) 예컨대, 노트북 PC, 이동통신 단말기기와 같은 휴대용 전자기기의 CPU, 드라이버 IC 또는 상기 전자기기(90)를 구동시키기 위한 각종 회로 소자들 포함한다.

바람직하게, 상기 연결 단자(51)는 복수의 전기 생성부(11)들 중 적어도 하나 이상의 전기 생성부(11)와 전기적으로 각각 연결되는 다수의 단자핀(P)을 구비하고 있다. 보다 구체적으로, 상기 연결 단자(51)는 각각의 단자핀(P)과 하나 또는 둘 이상의 전기 생성부(11)가 전기적으로 연결되어 단일의 전기 생성부(11)에서 발생하는 단위 전압 또는 둘 이상의 전기 생성부(11)에서 발생하는 각각의 단위 전압을 조합한 임의의 전압을 이에 상응하는 전압을 요구하는 로드(L)에 인가하도록 구성할 수 있다.

예를 들어 상기 연결 단자(51)의 단자핀(P)이 제1,2,3....N 단자핀을 구비하고 상기 로드(L)가 제1,2,3....N 로드를 구비하며, 각각의 전기 생성부(11)에서 발생하는 전압이 0.6V이고 제1 로드에서 요구하는 전압이 2.4V인 경우, 연결 단자(51)의 제1 단자핀이 4 개소의 전기 생성부(11)와 전기적으로 연결되고 제1 단자핀이 제1 로드에 접속되는 방식으로 제2,3....N 단자핀을 통해 복수의 전기 생성부(11)에서 발생하는 총 전압을 제2,3....N 로드 각각에서 요구하는 임의의 전압으로 분할하여 각각의 제2,3....N 로드에 기설정된 전압을 인가할 수 있다.

그리고 상기 연결 단자(51)는 본 시스템(100)의 전체를 감싸는 패키징부(60)에 장착되어 외부로 인출된 구조를 가지며, 전자기기(90)의 외관 케이스에 장착된 별도의 컨넥터(70)에 암수 결합되는 방식으로 상기 각각의 로드(L)와 전기적으로 연결될 수 있다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 실시예에 따른 연료 전지 시스템의 동작을 상세히 설명하면 다음과 같다.

우선, 본 시스템(100)의 패키징부(60)를 통상적인 휴대용 전자기기(90)의 외관 케이스에 장착한다. 이 때 패키징부(60)로부터 인출된 분기부(50)의 연결 단자(51)는 패키징부(60)가 전자기기(90)의 외관 케이스에 장착될 때, 상기 외관 케이스의 컨넥터(70)에 자연스럽게 접속되게 된다. 따라서 본 시스템(100)의 연결 단자(51)와 전자기기(90)의 로드(L)는 컨넥터(70)를 통해 연결된 상태가 된다.

이와 같이 본 시스템(100)을 상기 전자기기(90)에 장착한 상태에서, 연료 펌프(33)를 가동시켜 연료 탱크(31)에 저장된 액상의 연료를 제1 공급라인(81)을 통해 개질기(20)로 공급한다. 그러면 개질기(20)는 일례로서, 열 에너지에 의한 수증기 개질(Steam Reformer: SR) 촉매 반응을 통해 상기한 연료로부터 수소 가스를 발생시키고, 수성가스 전환(Water-Gas Shift Reaction: WGS) 촉매 반응 또는 선택적 산화(Preferential CO Oxidation: PROX) 촉매 반응을 통해 상기한 수소 가스에 함유된 일산화탄소의 농도를 저감시킨다.

이어서, 상기와 같이 일산화탄소의 농도가 저감된 수소 가스를 제3 공급라인(83)을 통해 스택(10)의 제1 주입부(13a)로 공급한다. 그러면 상기 수소 가스는 세퍼레이터(16)의 수소 통로를 통해 전극-전해질 합성체(12)의 애노드 전극으로 공급된다.

이와 동시에, 공기 펌프(41)를 가동시켜 공기를 제2 공급라인(82)을 통해 스택(10)의 제2 주입부(13b)로 공급한다. 그러면 공기는 세퍼레이터(16)의 공기 통로를 통해 전극-전해질 합성체(12)의 캐소드 전극으로 공급된다.

따라서 애노드 전극에서는 산화 반응을 통해 수소 가스를 전자와 프로톤(수소이온)으로 분해한다. 그리고 프로톤이 전해질막을 통하여 캐소드 전극으로 이동되고, 전자는 전해질막을 통하여 이동되지 못하고 세퍼레이터(16)를 통해 이웃하는 전극-전해질 합성체(12)의 캐소드 전극으로 이동되는데 이 때 전자의 흐름으로 전류를 발생시킨다. 또한 캐소드 전극에서는 상기 이동된 프로톤 및 전자와 산소의 환원 반응을 통해 수분을 생성하게 된다.

위와 같은 일련의 동작을 통해 각각의 전기 생성부(11)에서는 대략 0.5∼0.7V의 단위 전압을 갖는 전기를 발생시키고, 이들 전기 생성부(11)가 복수로 적층되면서 직렬로 연결됨에 따라, 상기 스택(10)에서는 상기 단위 전압과 전기 생성부(11)의 적층 수의 곱에 상응하는 전압을 갖는 전기를 발생시킨다.

따라서 연결 단자(51)의 각 단자핀(P)들이 전자기기(90)의 각 로드(L)에서 요구하는 전압을 출력시킬 수 있도록 복수의 전기 생성부(11)들 중 하나 또는 둘 이상의 전기 생성부(11)와 전기적으로 연결되고 상기 연결 단자(51)와 전자기기(90)의 각 로드(L)가 컨넥터(70)를 통해 연결되어 있으므로, 상기 다수의 단자핀(P)들이 복수의 전기 생성부(11)에서 발생하는 총 전압을 다수의 로드(L) 각각에서 요구하는 임의의 전압으로 분할하여 각각의 로드(L)에 기설정된 전압을 인가하게 된다.

이상을 통해 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.

본 발명에 따른 연료 전지 시스템에 의하면, 스택으로부터 발생하는 전기를 분기부를 통해 각 로드에서 요구하는 전압으로 분할하여 각 로드에 직접적으로 인가할 수 있는 구조를 가지므로, 종래와 같은 DC-DC 컨버터가 필요 없게 되어 전체적인 시스템의 구조 및 제어 프로세스를 간단하게 구현할 수 있는 효과가 있다.

또한 종래와 같은 DC-DC 컨버터를 구동시키기 위한 기생전력을 줄여 시스템의 효율을 더욱 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 연료 전지 시스템의 전체적인 구성을 도시한 개략도이다.

도 2는 도 1에 도시한 스택의 구조를 나타내 보인 분해 사시도이다.

도 3은 도 1에 도시한 분기부와 본 발명의 연료 전지 시스템을 채용하는 전자기기의 결합 구조를 도시한 개략도이다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 연료 전지 시스템의 외관 구조를 도시한 사시도이다.

Claims (9)

1. 수소와 산소의 전기 화학적인 반응을 통해 전기 에너지를 발생시키는 복수의 전기 생성부들을 직렬로 연결하는 스택;

   수소를 함유한 연료를 상기 전기 생성부로 공급하는 연료 공급원;

   산소를 상기 전기 생성부로 공급하는 산소 공급원; 및

   적어도 하나 이상의 전기 생성부와 전기적으로 연결되는 적어도 하나의 분기부를 포함하는 연료 전지 시스템.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 분기부는 컨넥터에 의해 로드와 전기적으로 연결되는 연료 전지 시스템.
3. 제 1 항 또는 제2 항에 있어서,

   상기 분기부는 상기 복수의 전기 생성부에서 발생하는 총 전압을 임의의 전압으로 분할하여 로드에 인가하도록 하는 연결 단자인 연료 전지 시스템.
4. 제 3 항에 있어서,

   상기 연료 전지 시스템 전체를 감싸면서 상기 분기부를 장착하는 패키징부를 포함하는 연료 전지 시스템.
5. 제 1 항에 있어서,

   상기 연료 공급원은 연료를 저장하는 연료 탱크 및, 상기 연료 탱크에 연결 설치되는 연료 펌프를 포함하는 연료 전지 시스템.
6. 제 1 항에 있어서,

   상기 산소 공급원은 공기를 흡입하는 공기 펌프를 포함하는 연료 전지 시스템.
7. 제 1 항에 있어서,

   상기 스택과 연료 공급원 사이에, 상기 연료 공급원으로부터 공급받은 연료를 개질하여 수소 가스를 발생시키는 개질기가 배치되어 상기 연료 공급원과 스택에 연결 설치되는 연료 전지 시스템.
8. 제 1 항 또는 제 7 항에 있어서,

   상기 연료 전지 시스템이, 고분자 전해질형 연료 전지(Polymer Electrolyte Membrance Fuel Cell: PEMFC) 방식으로 이루어지는 연료 전지 시스템.
9. 제 1 항에 있어서,

   상기 연료 전지 시스템이, 직접 메탄올형 연료 전지(Direct Methanol Fuel Cell: DMFC) 방식으로 이루어지는 연료 전지 시스템.