KR20050116442A - 연료 전지 시스템 - Google Patents

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KR20050116442A
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이동윤
최윤석
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삼성에스디아이 주식회사
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Abstract

본 발명에 따른 연료 전지 시스템은, 수소와 산소의 전기 화학적인 반응을 통해 전기 에너지를 발생시키는 적어도 하나의 전기 발생부; 상기 전기 발생부로 수소와 산소를 공급하는 연료 공급원; 초기 기동시 상기 연료 공급원으로 전원을 인가하는 전원 공급부; 및 상기 연료 공급원과 선택적으로 접속 가능하게 설치되어 상기 전원 공급부의 방전시 상기 연료 공급원으로 보조 전원을 인가하는 보조 전원 공급부를 포함한다.

Description

연료 전지 시스템 {FUEL CELL SYSTEM}
본 발명은 연료 전지 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 연료 전지의 초기 구동에 필요한 전원 공급 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.
이러한 연료 전지는 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 갖는다.
상기 연료 전지는 기본적으로 시스템을 구성하기 위해 스택(stack), 개질기(Reformer), 연료 탱크, 및 연료 펌프 등을 구비한다. 따라서, 상기 연료 전지 시스템은 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.
이와 같은 구조를 기본으로 하는 연료 전지 시스템은 초기 기동시 연료 펌프 등으로 전원을 인가하여 이들을 가동시키는 전원 공급장치를 구비하고 있다. 이러한 전원 공급장치는 일반적으로 충,방전이 가능한 2차 전지로서, 예컨대, 본 시스템을 채용하는 휴대용 전자기기에 별도 장착된다. 따라서 시스템의 초기 기동시 전원 공급장치로부터 공급되는 전원을 통해 상기한 연료 펌프를 가동시켜 개질기 및 스택을 예열하고, 본 시스템의 본격적인 운전에 필요한 전원을 스택을 통해 발생시킨다.
그런데 종래의 연료 전지 시스템은, 연료를 통해 전기를 발생시키는 상기한 스택, 개질기, 연료 탱크 및 연료 펌프 등의 단일 유닛을 패키지 형태로 구성하고, 상기 전원 공급장치를 패키지와는 별도로 휴대용 전자기기 등에 장착하여 상기 단일 유닛과 전원 공급장치를 전기적으로 연결하게 되는 바, 이로 인해 전체적인 시스템의 구조가 복잡해지고, 본 시스템을 상기 전자기기 등에 설치하기가 번거로운 문제점이 있다.
또한 종래의 연료 전지 시스템은 전원 공급장치가 방전된 경우 상기 전원 공급장치에 전원을 충전해야 하는 바, 부득이하게 충전을 하지 못하는 상황이 발생하거나 충전을 하는 동안 전자기기를 구동시키지 못하게 되는 문제점이 있다.
본 발명은 상술한 문제점을 감안한 것으로서, 그 목적은 연료 전지의 초기 기동에 필요한 전원을 공급하는 전원 공급 구조를 개선하여 간단한 구조로서 휴대용 전자기기에 채용될 수 있고, 전원 공급장치의 방전시 보조적으로 전원을 공급할 수 있는 구조를 갖는 연료 전지 시스템을 제공하는데 있다.
상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 연료 전지 시스템은, 수소와 산소의 전기 화학적인 반응을 통해 전기 에너지를 발생시키는 적어도 하나의 전기 발생부; 상기 전기 발생부로 수소와 산소를 공급하는 연료 공급원; 초기 기동시 상기 연료 공급원으로 전원을 인가하는 전원 공급부; 및 상기 전기 발생부, 연료 공급원 및 전원 공급부를 내장시키는 패키징부를 포함한다.
본 발명에 따른 연료 전지 시스템은, 상기 연료 공급원으로 공급되는 전원의 전압 레벨을 조정하고 이 연료 공급원의 구동에 필요한 신호를 인가하는 제어부를 포함할 수 있다. 이 경우 상기 전원 공급부는 상기 제어부를 통해 연료 공급원과 전기적으로 연결 설치되는 2차 전지를 포함할 수 있다.
또한 본 발명에 따른 연료 전지 시스템에 있어서, 상기 패키징부는 상기 전원 공급부를 내,외부로 인입 또는 인출시키기 위한 인입출수단을 포함할 수 있다. 이 때 상기 인입출수단은 상기 패키징부에 설치되는 도어를 포함할 수 있다. 그리고 상기 패키징부는 상기 전원 공급부로 전원을 충전시킬 수 있는 충전단자를 구비하고 있다.
또한 상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 연료 전지 시스템은, 수소와 산소의 전기 화학적인 반응을 통해 전기 에너지를 발생시키는 적어도 하나의 전기 발생부; 상기 전기 발생부로 수소와 산소를 공급하는 연료 공급원; 초기 기동시 상기 연료 공급원으로 전원을 인가하는 전원 공급부; 및 상기 연료 공급원과 선택적으로 접속 가능하게 설치되어 상기 전원 공급부의 방전시 상기 연료 공급원으로 보조 전원을 인가하는 보조 전원 공급부를 포함한다.
본 발명에 따른 연료 전지 시스템은, 상기 연료 공급원으로 공급되는 전원의 전압 레벨을 조정하고 이 연료 공급원의 구동에 필요한 신호를 인가하는 제어부를 포함할 수 있다. 이 경우 상기 전원 공급부는 상기 제어부를 통해 연료 공급원과 전기적으로 연결 설치되는 2차 전지를 포함할 수 있다.
또한 본 발명에 따른 연료 전지 시스템은, 상기 전기 발생부, 연료 공급원 및 전원 공급부를 내장시키는 패키징부를 포함할 수도 있다.
그리고 본 발명에 따른 연료 전지 시스템에 있어서, 상기 보조 전원 공급부는 상기 패키징부의 외부에서 상기 전원 공급부에 대하여 선택적으로 접속 가능하게 설치되는 1차 전지를 포함할 수 있다.
또한 본 발명에 따른 연료 전지 시스템에 있어서, 상기 보조 전원 공급부는: 상기 1차 전지를 장착시키는 케이스부재; 상기 케이스부재에 설치되어 이 케이스부재와 상기 패키징부를 결합시키는 체결부재; 및 상기 1차 전지와 전원 공급부를 전기적으로 연결시키는 컨넥터를 포함할 수 있다. 이 경우 상기 컨넥터는: 상기 케이스부재에 설치되어 상기 1차 전지와 전기적으로 연결되는 제1 연결단자; 및 상기 패키징부에 설치되어 상기 전원 공급부와 전기적으로 연결되며, 상기 패키징부에 대한 상기 케이스부재의 결합에 의해 상기 제1 연결 단자와 선택적으로 연결되는 제2 연결단자를 포함할 수 있다.
그리고 본 발명에 따른 연료 전지 시스템은, 상기 전기 발생부, 연료 공급원 및 전원 공급부를 내장시키는 패키징부를 포함하며, 이 경우 상기 보조 전원 공급부는 상기 패키징부의 외부에서 상기 제어부에 대하여 선택적으로 접속 가능하게 설치되는 1차 전지를 포함할 수도 있다.
또한 본 발명에 따른 연료 전지 시스템에 있어서, 상기 보조 전원 공급부는: 상기 1차 전지를 장착시키는 케이스부재; 상기 케이스부재에 설치되어 이 케이스부재와 상기 패키징부를 결합시키는 체결부재; 및 상기 1차 전지와 상기 제어부를 전기적으로 연결시키는 컨넥터를 포함할 수도 있다. 이 경우 상기 컨넥터는: 상기 케이스부재에 설치되어 상기 1차 전지와 전기적으로 연결되는 제1 연결단자; 및 상기 패키징부에 설치되어 상기 제어부와 전기적으로 연결되며, 상기 패키징부에 대한 상기 케이스부재의 결합에 의해 상기 제1 연결 단자와 선택적으로 연결되는 제2 연결단자를 포함할 수도 있다.
그리고 본 발명에 따른 연료 전지 시스템에 있어서, 상기 연료 공급원은: 수소를 함유한 연료를 저장하는 연료 탱크; 상기 연료 탱크에 연결 설치되어 상기 연료를 전기 발생부로 공급하는 연료 펌프; 및 상기 전기 발생부로 공기를 공급하는 공기 펌프를 포함할 수 있다.
또한 본 발명에 따른 연료 전지 시스템은, 상기 전기 발생부가 복수로 구비되며 상기 복수의 전기 발생부에 의한 적층 구조로 이루어진 스택을 형성할 수 있다.
그리고 본 발명에 따른 연료 전지 시스템에 있어서, 상기 연료 공급원은, 상기 전기 발생부와 연료 탱크에 연결 설치되어 상기 연료 탱크로부터 연료를 공급받아 수소 가스를 발생시키고, 상기 수소 가스를 전기 발생부로 공급하는 개질기를 포함할 수도 있다.
이 경우 본 발명에 따른 연료 전지 시스템은, 고분자 전해질형 연료 전지(Polymer Electrolyte Membrance Fuel Cell: PEMFC) 방식으로 이루어지는 것이 바람직하다.
대안으로서, 본 발명에 따른 연료 전지 시스템은, 직접 메탄올형 연료 전지(Direct Methanol Fuel Cell: DMFC) 방식을 채용할 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 개략도이고, 도 2는 도 1에 도시한 스택 구조를 나타내 보인 분해 사시도이다.
도 1 및 도 2를 참고하면, 본 시스템(100)은 수소를 함유한 연료를 개질하여 수소 가스를 발생시키고, 상기 수소 가스와 산소를 전기 화학적으로 반응시켜 생기는 화학 에너지를 직접 전기 에너지로 변환시키는 고분자 전해질형 연료 전지(Polymer Electrode Membrane Fuel Cell; PEMFC) 방식을 채용할 수 있다.
본 발명에 따른 연료 전지 시스템(100)에 있어 전기를 발생시키기 위한 연료라 함은 협의(狹義)의 연료로서 메탄올, 에탄올 또는 천연 가스 등과 같이 수소를 함유한 연료 이 외에, 광의(廣義)의 연료로서 물 및 산소가 더욱 포함된다.
그리고 본 시스템(100)은 수소와 반응하는 산소로서 별도의 저장수단에 저장된 순수한 산소 가스를 사용할 수 있으며, 산소를 함유하고 있는 공기를 그대로 사용할 수도 있다. 그러나 이하에서는 공기를 사용하는 후자의 예를 설명한다.
상기 연료 전지 시스템(100)은, 기본적으로 수소와 산소의 전기 화학적인 반응을 통해 전기 에너지를 발생시키는 적어도 하나의 전기 발생부(11)와, 수소와 산소를 전기 발생부(11)로 공급하는 연료 공급원(20)을 포함하여 구성된다.
이 전기 발생부(11)는 전극-전해질 합성체(Membrane Electrode Assembly: MEA)(12)를 중심에 두고 이의 양측에 세퍼레이터(Separator)('바이폴라 플레이트'라고도 한다.)(16)를 배치하여 단일 스택을 형성하며, 상기 전기 발생부(11)가 복수로 구비되어 본 실시예와 같은 적층 구조의 스택(10)을 형성한다. 여기서 전극-전해질 합성체(12)는 양측에 애노드 전극과 캐소드 전극을 구비하며, 수소와 공기 중의 산소를 산화/환원 반응시키는 기능을 가진다. 그리고 세퍼레이터(16)는 전극-전해질 합성체(12)의 양측에 수소와 산소를 함유한 공기를 공급하는 기능을 가지며, 상기 애노드 전극과 캐소드 전극을 직렬로 연결시켜 주는 전도체의 기능도 가진다.
그리고 연료 공급원(20)은 전술한 바 있는 협의의 연료를 저장하는 연료 탱크(21)와, 이 연료 탱크(21)에 연결 설치되는 연료 펌프(22)와, 연료 탱크(21)와 연결 설치되어 상기 협의의 연료로부터 수소 가스를 발생시키고 이 수소 가스를 전기 발생부(11)로 공급하는 개질기(23)와, 공기를 흡입하여 전기 발생부(11)로 공급하는 공기 펌프(24)를 포함하고 있다.
상기 연료 공급원(20)에 있어 개질기(23)는 열 에너지에 의한 화학 촉매 반응을 통해 상기 협의의 연료로부터 수소 가스를 발생시키고, 상기 수소 가스에 함유된 일산화탄소의 농도를 저감시키는 통상적인 개질기의 구조를 갖는다. 부연 설명하면, 개질기(23)는 일 례로서, 수증기 개질, 부분산화 또는 자열 반응 등의 촉매 반응을 통해 상기한 연료로부터 수소 가스를 발생시킨다. 그리고 개질기(23)는 일 례로서, 수성가스 전환 방법, 선택적 산화 방법 등과 같은 촉매 반응 또는 분리막을 이용한 수소의 정제 등과 같은 방법으로 수소 가스에 함유된 일산화탄소의 농도를 저감시킨다.
대안으로서, 본 발명에 따른 연료 전지 시스템(100)은 상기 협의의 연료를 직접 전기 발생부(11)로 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 고분자 전해질형 연료 전지와 달리, 도 1에 도시한 개질기(23)를 필요로 하지 않는다. 그러나, 이하에서는 편의상 고분자 전해질형 연료 전지 방식을 채용한 연료 전지 시스템(100)을 예로 들어 설명할 뿐, 본 발명이 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
상기와 같은 구조를 갖는 연료 전지 시스템(100)의 초기 기동시, 연료 펌프(22)와 공기 펌프(24) 등의 연료 공급원(20)에 스타트(start) 전원을 인가하여 개질기(23) 전체를 예열하고, 본 시스템(100)의 본격적인 운전에 필요한 전원을 전기 발생부(11)를 통해 발생시킨다.
이를 위해 본 발명에 따른 연료 전지 시스템(100)은 초기 기동시, 연료 공급원(20)으로 전원을 인가할 수 있는 전원 공급부(30)를 구비하고 있다. 이러한 전원 공급부(30)는 상기 연료 공급원(20)과 전기적으로 연결되는 통상적인 2차 전지(31)를 포함한다. 상기 2차 전지(31)는 충,방전이 가능한 일반적인 배터리로서, 연료 공급원(20)에 대하여 선택적으로 접속 가능하게 설치될 수 있다.
본 실시예에 따르면, 전원 공급부(30)는 전기 발생부(11)와 연료 공급원(20)을 실질적으로 내장시키는 패키징부(50)의 내부 또는 외부에 장착될 수 있으며, 일 례로서 도면에 도시한 바와 같이 패키징부(50)의 내부에 장착되도록 한다. 이러한 패키징부(50)는 일반적인 휴대용 전자기기 예컨대, 노트북 PC, 이동통신 단말기기 등에 장착될 수 있도록 구비된다.
따라서 본 실시예에서는 전원 공급부(30)를 전기 발생부(11) 및 연료 공급원(20)과 함께 패키징부(50)의 내부에 장착함에 따라, 전자기기에 대하여 전원 공급부(30)를 전기 발생부(11) 및 연료 공급원(20)과 별도로 장착하는 종래와 달리, 전체적인 시스템(100)의 구조를 단순화시켜 그 크기를 컴팩트하게 구현할 수 있다.
그리고 본 발명에 의한 연료 전지 시스템(100)은 전원 공급부(30)로부터 공급되는 전원의 전압 레벨을 조정하고, 연료 공급원(20)의 구동에 필요한 신호를 인가하는 제어부(40)를 포함하고 있다. 상기 제어부(40)는 인버터, 컨버터 또는 각종 제어 회로를 구비하는 통상적인 컨트롤러를 구비하며, 연료 공급원(20)과 전원 공급부(30)를 전기적으로 연결한다. 그리고 상기 제어부(40)는 연료 공급원(20) 및 전기 발생부(11)의 구동을 실질적으로 제어하는 기능도 가진다.
이와 같은 본 발명의 전원 공급부(30)에 있어 상기한 2차 전지(31)가 방전된 경우, 이 2차 전지(31)를 패키징부(50)의 내부로부터 외부로 인출하여 충전시킬 필요가 있다. 이에 본 실시예에 따른 패키징부(50)는 상기 2차 전지(31)를 내,외부로 인입/인출시키기 위한 인입출수단(60)을 구비하고 있다. 상기 인입출수단(60)은 2차 전지(31)를 패키징부(50)의 내부에서 외부로 인출하거나 외부에서 내부로 인입시키기 위한 도어(61)와, 상기 2차 전지(31)를 가이드하여 도어(61)를 통해 패키징부(50)의 내,외부로 인입출시킬 수 있도록 하는 가이드부(62)를 구비하고 있다.
대안으로서, 본 발명에 의하면 상기한 2차 전지(31)를 패키징부(50)의 내,외부로 인입/인출시키는 구조로 이루어지는 것에 한정되지 않고, 상기 2차 전지(31)를 패키징부(50)의 내부에 장착한 상태에서 패키징부(50) 자체를 별도의 충전기에 장착할 수 있는 구조를 가질 수도 있다. 이를 위해 상기 패키징부(50)에는 통상적인 충전기의 연결단자와 실질적으로 접속하는 충전단자(51)를 설치하고 있다. 그리고 본 발명에 따르면, 전기 발생부(11)의 본격적인 기동시 이로부터 발생되는 전기를 전원 공급부(30)로 공급하여 상기한 2차 전지(31)에 전기를 충전시킬 수 있는 구조를 가질 수도 있다. 이를 위해 전기 발생부(11)와 전원 공급부(30)는 통상적인 전기 충전 구조를 채용하고 이들이 연결 설치되어야 함은 자명한 사실이다.
한편, 본 시스템(100)의 전원 공급부(30)가 완전 방전된 경우, 주위의 여건 상 전원 공급부(30)에 전기를 충전시키지 못하거나 충전을 하는 동안 상기 전자기기를 구동시키지 못하게 되는 문제가 발생할 수 있다.
이러한 배경에 따라 본 실시예에서는 패키징부(50)의 외부에서 전원 공급부(30) 또는 제어부(40)로 보조 전원을 공급할 수 있는 보조 전원 공급부(70)를 구비하고 있다.
도 3은 본 발명에 따른 연료 전지 시스템의 외관 구조를 도시한 분해 사시도이다.
도 1 내지 도 3을 참고하면, 본 실시예에 의한 보조 전원 공급부(70)는 패키징부(50)의 외부에서 전원 공급부(30)에 대하여 선택적으로 접속 가능하게 설치되는 공지의 1차 전지(71)를 포함한다.
대안으로서, 상기 보조 전원 공급부(70)는 도 1에 가상선으로 도시한 바와 같이, 패키징부(50)의 외부에서 제어부(40)에 대하여 선택적으로 접속 가능하게 설치될 수도 있다. 그러나 이하에서는 상기 보조 전원 공급부(70)가 전원 공급부(30)와 접속되는 예를 설명한다.
그리고 보조 전원 공급부(70)는 1차 전지(71)를 장착시키는 케이스부재(72)와, 이 케이스부재(72)와 패키징부(50)를 실질적으로 결합시키는 체결부재(73)와, 1차 전지(71)와 전원 공급부(30)를 전기적으로 연결시키는 컨넥터(74)를 포함한다.
케이스부재(72)는 1차 전지(71)를 전기적으로 결합시키기 위한 수용 공간 및 전극 단자들을 가지면서 패키징부(50)의 몸체 외벽에 결합될 수 있는 구조를 갖는다. 그리고 케이스부재(72)는 상기 수용 공간에 장착된 1차 전지(71)를 보호하기 위한 덮개(72a)를 구비하며, 이 덮개(72a)는 케이스부재(72)의 몸체에 대해 회동 가능하게 설치될 수 있다.
체결부재(73)는 패키징부(50)의 몸체 외벽에 케이스부재(72)를 결합시키기 위한 것으로서, 케이스부재(72)의 몸체에 대하여 회전 가능하도록 설치되는 통상의 스크류를 구비한다. 이에 패키징부(50)에는 상기 체결부재(73)를 체결시키기 위한 체결공(52)을 형성하고 있다.
컨넥터(74)는 1차 전지(71)를 통해 보조 전원을 전원 공급부(30)의 2차 전지(31)로 공급할 수 있도록 1차 전지(71)와 2차 전지(31)를 전기적으로 병렬 연결시키기 위한 것이다. 상기 컨넥터(74)는 케이스부재(72)가 패키징부(50)에 결합될 때, 1차 전지(71)와 2차 전지(31)를 전기적으로 연결할 수 있는 구조를 갖는다. 이러한 컨넥터(74)는 케이스부재(72)에 설치되어 1차 전지(71)와 전기적으로 연결되는 제1 연결단자(74a)와, 패키징부(50)에 설치되어 전원 공급부(30)와 전기적으로 연결되는 제2 연결단자(74b)를 구비한다. 이 때 제1 연결단자(74a)와 제2 연결단자(74b)는 패키징부(50)에 대한 케이스부재(72)의 결합에 의해 서로 암수 결합되는 방식으로 연결될 수 있다.
상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 연료 전지 시스템(100)의 작용을 살펴면, 우선 패키징부(50)를 통상적인 휴대용 전자기기에 장착시킨다. 이러한 상태에서 본 시스템(100)은 상기 전자기기를 구동시키기 위해 전원 공급부(30)를 통해 연료 공급원(20)으로 전원을 인가한다.
이에 본 시스템(100)의 초기 기동시 연료 공급원(20)은 개질기(23)를 예열시키고, 이 개질기(23)를 통해 수소를 함유한 연료로부터 수소 가스를 발생시킨다. 그리고 상기 연료 공급원(20)은 상기 수소 가스를 전기 발생부(11)로 공급하고, 공기 펌프(24)를 통해 공기를 전기 발생부(11)로 공급한다.
따라서 전기 발생부(11)에서는 상기 수소 가스와 산소의 전기 화학적인 반응을 통해 소정의 전기 에너지를 발생시킨다. 이러한 전기 에너지는 연료 공급원(20)을 본격적으로 구동시키기 위한 동력원으로 활용되는 바, 이 때 전원 공급부(30)는 연료 공급원(20)으로 공급되는 전원을 차단시킨다.
한편, 상기 전원 공급부(30)의 전원이 방전되어 본 시스템(100)의 초기 기동이 불가능한 경우, 케이스부재(72)에 1차 전지(71)를 장착한 상태에서 체결부재(73)를 통해 케이스부재(72)를 패키징부(50)에 결합시킨다. 그러면 케이스부재(72)가 패키징부(50)에 결합됨에 따라, 컨넥터(74)의 제1 연결단자(74a)와 제2 연결단자(74b)가 자연스럽게 접속되게 된다.
이로써 1차 전지(71)의 보조 전원이 상기 컨넥터(74)를 통해 전원 공급부(30)로 공급되게 됨에 따라, 전원 공급부(30)를 통해 본 시스템(100)의 초기 기동에 필요한 전원을 연료 공급원(20)으로 공급할 수 있게 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, 전원 공급부를 전기 발생부 및 연료 공급원과 함께 패키징부의 내부에 장착함에 따라, 전체적인 시스템의 구조를 단순화시켜 그 크기를 컴팩트하게 구현할 수 있으며, 전자기기에 용이하게 장착할 수 있는 효과가 있다.
또한 본 발명에 의한 연료 전지 시스템에 의하면, 전원 공급부의 방전시 연료 공급원으로 보조 전원을 공급할 수 있는 보조 전원 공급부를 구비함에 따라, 전원 공급부에 충전을 하지 못하는 상황이 발생하거나 충전을 하는 동안이라도 연료 공급원으로 보조 전원을 공급하여 전자기기 등을 구동시킬 수 있다. 따라서 사용자에게 편리함을 제공함은 물론, 휴대용 전자기기 등을 안심하고 사용할 수 있게 하는 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 본 발명에 따른 연료 전지 시스템의 외관 구조를 도시한 분해 사시도이다.

Claims (21)

  1. 수소와 산소의 전기 화학적인 반응을 통해 전기 에너지를 발생시키는 적어도 하나의 전기 발생부;
    상기 전기 발생부로 수소와 산소를 공급하는 연료 공급원;
    초기 기동시 상기 연료 공급원으로 전원을 인가하는 전원 공급부; 및
    상기 전기 발생부, 연료 공급원 및 전원 공급부를 내장시키는 패키징부
    를 포함하는 연료 전지 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 연료 공급원으로 공급되는 전원의 전압 레벨을 조정하고 이 연료 공급원의 구동에 필요한 신호를 인가하는 제어부를 포함하는 연료 전지 시스템.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 전원 공급부는 상기 제어부를 통해 연료 공급원과 전기적으로 연결 설치되는 2차 전지를 포함하는 연료 전지 시스템.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 패키징부는 상기 전원 공급부를 내,외부로 인입 또는 인출시키기 위한 인입출수단을 포함하는 연료 전지 시스템.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 인입출수단이 상기 패키징부에 설치되는 도어를 포함하는 연료 전지 시스템.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 패키징부는 상기 전원 공급부로 전원을 충전시킬 수 있는 충전단자를 구비하는 연료 전지 시스템.
  7. 수소와 산소의 전기 화학적인 반응을 통해 전기 에너지를 발생시키는 적어도 하나의 전기 발생부;
    상기 전기 발생부로 수소와 산소를 공급하는 연료 공급원;
    초기 기동시 상기 연료 공급원으로 전원을 인가하는 전원 공급부; 및
    상기 연료 공급원과 선택적으로 접속 가능하게 설치되어 상기 전원 공급부의 방전시 상기 연료 공급원으로 보조 전원을 인가하는 보조 전원 공급부
    를 포함하는 연료 전지 시스템.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 연료 공급원으로 공급되는 전원의 전압 레벨을 조정하고 이 연료 공급원의 구동에 필요한 신호를 인가하는 제어부를 포함하는 연료 전지 시스템.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 전원 공급부는 상기 제어부를 통해 연료 공급원과 전기적으로 연결 설치되는 2차 전지를 포함하는 연료 전지 시스템.
  10. 제 7 항에 있어서,
    상기 전기 발생부, 연료 공급원 및 전원 공급부를 내장시키는 패키징부를 포함하는 연료 전지 시스템.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 보조 전원 공급부는 상기 패키징부의 외부에서 상기 전원 공급부에 대하여 선택적으로 접속 가능하게 설치되는 1차 전지를 포함하는 연료 전지 시스템.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 보조 전원 공급부는:
    상기 1차 전지를 장착시키는 케이스부재;
    상기 케이스부재에 설치되어 이 케이스부재와 상기 패키징부를 결합시키는 체결부재; 및
    상기 1차 전지와 전원 공급부를 전기적으로 연결시키는 컨넥터를 포함하는 연료 전지 시스템.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 컨넥터는:
    상기 케이스부재에 설치되어 상기 1차 전지와 전기적으로 연결되는 제1 연결단자; 및
    상기 패키징부에 설치되어 상기 전원 공급부와 전기적으로 연결되며, 상기 패키징부에 대한 상기 케이스부재의 결합에 의해 상기 제1 연결 단자와 선택적으로 연결되는 제2 연결단자를 포함하는 연료 전지 시스템.
  14. 제 8 항에 있어서,
    상기 전기 발생부, 연료 공급원 및 전원 공급부를 내장시키는 패키징부를 포함하며,
    상기 보조 전원 공급부는 상기 패키징부의 외부에서 상기 제어부에 대하여 선택적으로 접속 가능하게 설치되는 1차 전지를 포함하는 연료 전지 시스템.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 보조 전원 공급부는:
    상기 1차 전지를 장착시키는 케이스부재;
    상기 케이스부재에 설치되어 이 케이스부재와 상기 패키징부를 결합시키는 체결부재; 및
    상기 1차 전지와 상기 제어부를 전기적으로 연결시키는 컨넥터를 포함하는 연료 전지 시스템.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 컨넥터는:
    상기 케이스부재에 설치되어 상기 1차 전지와 전기적으로 연결되는 제1 연결단자; 및
    상기 패키징부에 설치되어 상기 제어부와 전기적으로 연결되며, 상기 패키징부에 대한 상기 케이스부재의 결합에 의해 상기 제1 연결 단자와 선택적으로 연결되는 제2 연결단자를 포함하는 연료 전지 시스템.
  17. 제 1 항 또는 제 7 항에 있어서,
    상기 연료 공급원은:
    수소를 함유한 연료를 저장하는 연료 탱크;
    상기 연료 탱크에 연결 설치되어 상기 연료를 전기 발생부로 공급하는 연료 펌프; 및
    상기 전기 발생부로 공기를 공급하는 공기 펌프를 포함하는 연료 전지 시스템.
  18. 제 1 항 또는 제 7 항에 있어서,
    상기 전기 발생부가 복수로 구비되며 상기 복수의 전기 발생부에 의한 적층 구조로 이루어진 스택을 형성하는 연료 전지 시스템.
  19. 제 17 항에 있어서,
    상기 연료 공급원은, 상기 전기 발생부와 연료 탱크에 연결 설치되어 상기 연료 탱크로부터 연료를 공급받아 수소 가스를 발생시키고, 상기 수소 가스를 전기 발생부로 공급하는 개질기를 포함하는 연료 전지 시스템.
  20. 제 1 항 또는 제 19 항에 있어서,
    상기 연료 전지 시스템이, 고분자 전해질형 연료 전지(Polymer Electrolyte Membrance Fuel Cell: PEMFC) 방식으로 이루어지는 연료 전지 시스템.
  21. 제 1 항 또는 제 7 항에 있어서,
    상기 연료 전지 시스템이, 직접 메탄올형 연료 전지(Direct Methanol Fuel Cell: DMFC) 방식으로 이루어지는 연료 전지 시스템.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR100802799B1 (ko) * 2006-05-08 2008-02-12 한영우 연료전지 구동 방법 및 이를 구현하는 시스템
KR100837914B1 (ko) * 2006-10-27 2008-06-13 현대자동차주식회사 자동차용 연료전지의 보조 동력 제어장치
KR20180080721A (ko) * 2013-08-28 2018-07-13 로베르트 보쉬 게엠베하 바이폴라 고체 상태 배터리 절연 패키지

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