KR20060019251A

KR20060019251A - 연료 전지용 가습장치 및 이를 채용한 연료 전지 시스템

Info

Publication number: KR20060019251A
Application number: KR1020040067818A
Authority: KR
Inventors: 한규남
Original assignee: 삼성에스디아이 주식회사
Priority date: 2004-08-27
Filing date: 2004-08-27
Publication date: 2006-03-03
Also published as: KR101181857B1

Abstract

본 발명에 따른 연료 전지 시스템은, 수소와 산소의 전기 화학적인 반응을 통해 전기 에너지를 발생시키는 적어도 하나의 전기 발생부를 구비한 스택; 수소를 함유한 연료로부터 수소 가스를 발생시키고, 상기 수소 가스를 전기 발생부로 공급하는 개질기; 상기 개질기로 연료를 공급하는 연료 공급원; 상기 전기 발생부로 공기를 공급하는 공기 공급원; 및 상기 전기 발생부로부터 배출되는 미반응 공기 중의 수분을 흡수하고, 상기 공기 공급원으로부터 공급되는 공기와 함께 상기 수분을 전기 발생부로 공급하는 가습장치를 포함한다.

연료전지, 연료공급원, 공기공급원, 개질기, 스택, 전기발생부, MEA, 세퍼레이터, 미반응공기, 수분, 수소, 공기, 가습장치, 흡습부재, 유로부, 케이스부재, 가열부, 연결부

Description

연료 전지용 가습장치 및 이를 채용한 연료 전지 시스템 {HUMIDIFICATION APPARATUS FOR FUEL CELL AND FUEL CELL SYSTEM HAVING THE SAME}

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 연료 전지 시스템의 구성을 도시한 개략도이다.

도 2는 도 1에 도시한 스택 구조를 나타내 보인 분해 사시도이다.

도 3은 도 1에 도시한 가습장치 구조를 나타내 보인 사시도이다.

도 4는 도 3의 단면 구성도이다.

도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 연료 전지 시스템의 구성을 도시한 개략도이다.

도 6은 도 5에 도시한 가습장치의 단면 구성도이다.

도 7은 본 발명의 제3 실시예에 따른 연료 전지 시스템의 구성을 도시한 개략도이다.

도 8은 도 7에 도시한 가습장치 구조를 나타내 보인 사시도이다.

도 9는 도 8의 단면 구성도이다.

본 발명은 연료 전지용 가습장치 및 이를 채용한 연료 전지 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 연료 전지의 전극-전해질 합성체(MEA)에 수분을 공급할 수 있는 연료 전지용 가습장치 및 이를 채용한 연료 전지 시스템에 관한 것이다.

알려진 바와 같이, 연료 전지(Fuel Cell)는 메탄올과 같은 탄화수소 계열의 물질 내에 함유되어 있는 수소와, 산소의 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.

이와 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.

이러한 연료 전지 시스템은 스택의 전기 생성을 위해 캐소드 전극으로 공기를 공급하는 경우, 캐소드 전극에서 공기 중의 일부가 반응을 하고 나머지 공기가 미반응되어, 상기 일부 공기 중의 산소와 수소의 결합 반응에 의해 생성되는 수분과 함께 고온의 수증기 형태로 배출되게 된다.

그런데, 종래의 연료 전지 시스템은 스택으로부터 배출되는 수분을 비교적 낮은 온도를 유지하는 대기로 직접 방출할 경우, 상기 수분이 대기와 접촉하면서 응축이 일어나게 된다. 이로 인해 본 시스템을 채용하는 휴대용 전자기기 또는 휴대용 이동통신 단말기 등의 외관 케이스를 통해 상기 응축된 물이 흘러 나와 사용자에게 불쾌감을 끼치게 하는 문제점이 있다. 또한 종래의 연료 전지 시스템은 스택으로부터 배출되는 수분을 전기 생성시 발생하는 열을 이용하여 고온으로 증기화시킬 수 있는 바, 이러한 경우 상기한 증기가 배출되는 부분에서 비교적 낮은 온도를 유지하는 대기와 접촉하면서 응축이 일어날 염려가 있다. 더욱이 상기 고온의 증기가 상기 외관 케이스를 통해 배출되게 되므로 사용자에게 불쾌감을 끼치게 하는 문제점이 있다.

한편, 종래의 연료 전지 시스템은 위와 같은 문제점을 해결하기 위하여 스택으로부터 배출되는 수분과 공기 및 열을 회수하여 스택의 전기 생성에 필요한 에너지원으로 재활용할 수 있는 별도의 회수수단을 구비하고 있다. 또한, 종래의 연료 전지 시스템은 스택의 전기 생성시 발생하는 열에 의해 전극-전해질 합성체의 전해질막이 건조해지면서 수소 이온의 전도도가 떨어지거나 전해질막이 수축되면서 이 전해질막과 전극의 접촉 저항이 증가하여 스택의 성능이 저하될 우려가 있으므로, 수소 가스 또는 산소와 함께 수분을 전극-전해질 합성체로 공급하는 가습장치를 구비하고 있다.

그런데, 종래의 연료 전지 시스템은 이와 같은 회수수단과 가습장치를 설치하기 위한 공간이 필요하므로, 전체적인 시스템의 크기를 컴팩트 하게 구현하지 못 하게 되고, 상기한 장치를 구동하는데 따른 열 또는 전기의 부하가 가중되어 전체적인 시스템의 성능 및 열 효율이 저하되는 문제점이 있다.

본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 감안한 것으로서, 그 목적은 연료 전지의 스택으로부터 배출되는 수분을 전극-전해질 합성체(MEA)로 공급할 수 있는 연료 전지용 가습장치 및 이를 채용한 연료 전지 시스템을 제공하는데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 연료 전지용 가습장치는, 수소와 산소의 전기 화학적인 반응을 통해 전기 에너지를 발생시키는 전기 발생부에 연결 설치되어 상기 전기 발생부로 수분을 공급하기 위한 것으로, 수분을 흡수하는 흡습부재; 상기 흡습부재에 형성되어 상기 전기 발생부로부터 수분을 함유한 상태로 배출되는 미반응 공기의 흐름을 가능하게 하는 제1 유로부; 및 상기 흡습부재에 형성되어 상기 전기 발생부로 공급되는 공기의 흐름을 가능하게 하는 제2 유로부를 포함한다.

본 발명에 따른 연료 전지용 가습장치에 있어서, 상기 흡습부재는 다공성을 갖는 세라믹, 석회석, 활성탄 또는 발포성 스폰지 중에서 선택되는 어느 하나의 소재로 이루어지는 것이 바람직하다.

또한 본 발명에 따른 연료 전지용 가습장치는, 상기 흡습부재 전체를 감싸는 케이스부재를 포함할 수 있다.

그리고 본 발명에 따른 연료 전지용 가습장치는, 상기 수분을 기화시키기 위 한 열원을 상기 흡습부재에 제공하는 가열부를 더 포함할 수도 있다.

또한 본 발명에 따른 연료 전지용 가습장치는, 상기 흡습부재에 형성되어 상기 전기 발생부로 공급되는 수소 가스의 흐름을 가능하게 하는 제3 유로부를 더 포함할 수도 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 연료 전지용 가습장치는, 수소와 산소의 전기 화학적인 반응을 통해 전기 에너지를 발생시키는 전기 발생부에 연결 설치되어 상기 전기 발생부로 수분을 공급하기 위한 것으로, 수분을 흡수하는 흡습부재; 상기 흡습부재에 형성되어 상기 전기 발생부로부터 수분을 함유한 상태로 배출되는 미반응 공기의 흐름을 가능하게 하는 제1 유로부; 및 상기 흡습부재에 형성되어 상기 전기 발생부로 공급되는 수소 가스의 흐름을 가능하게 하는 제2 유로부를 포함한다.

본 발명에 따른 연료 전지용 가습장치는, 상기 흡습부재 전체를 감싸는 케이스부재를 포함할 수 있다.

그리고 본 발명에 따른 연료 전지용 가습장치는, 상기 수분을 기화시키기 위한 열원을 상기 흡습부재에 제공하는 가열부를 더 포함할 수도 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 연료 전지 시스템은, 수소와 산소의 전기 화학적인 반응을 통해 전기 에너지를 발생시키는 적어도 하나의 전기 발생부를 구비한 스택; 수소를 함유한 연료로부터 수소 가스를 발생시키고, 상기 수소 가스를 전기 발생부로 공급하는 개질기; 상기 개질기로 연료를 공급하는 연료 공급원; 상기 전기 발생부로 공기를 공급하는 공기 공급원; 및 상기 전 기 발생부로부터 배출되는 미반응 공기 중의 수분을 흡수하고, 상기 공기 공급원으로부터 공급되는 공기와 함께 상기 수분을 전기 발생부로 공급하는 가습장치를 포함한다.

본 발명에 따른 연료 전지 시스템에 있어서, 상기 스택은: 상기 가습장치를 통해 수분을 함유한 상태로 공급되는 공기를 상기 전기 발생부에 주입하는 공기 주입부; 및 상기 전기 발생부에서 수소와 산소의 결합 반응에 의해 생성되는 수분을 함유한 미반응 공기를 배출하는 미반응 공기 배출부를 포함할 수 있다.

또한 본 발명에 따른 연료 전지 시스템에 있어서, 상기 가습장치는: 상기 미반응 공기 중의 수분을 흡수하는 흡습부재; 상기 흡습부재에 형성되어 상기 미반응 공기의 흐름을 가능하게 하는 제1 유로부; 및 상기 흡습부재에 형성되어 상기 공기 공급원으로부터 공급되는 공기의 흐름을 가능하게 하는 제2 유로부를 포함할 수 있다.

그리고 본 발명에 따른 연료 전지 시스템에 있어서, 상기 가습장치는 상기 흡습부재 전체를 감싸는 케이스부재를 포함하며, 이 경우 상기 케이스부재는, 상기 제1 유로부의 한 쪽 단부와 연통하는 제1 유입구 및 다른 쪽 단부와 연통하는 제1 유출구, 상기 제2 유로부의 한 쪽 단부와 연통하는 제2 유입구 및 다른 쪽 단부와 연통하는 제2 유출구를 구비할 수 있다.

또한 본 발명에 따른 연료 전지 시스템에 있어서, 상기 가습장치는, 상기 제1 유입구와 상기 미반응 공기 배출부를 연결하는 제1 연결부; 상기 제2 유입구와 상기 공기 공급원을 연결하는 제2 연결부; 및 상기 제2 유출구와 상기 공기 주입부 를 연결하는 제3 연결부를 포함할 수 있다.

그리고 본 발명에 따른 연료 전지 시스템에 있어서, 상기 제1 연결부는 상기 제1 유입구와 미반응 공기 배출부를 결합하는 부시부재인 것이 바람직하다.

또한 본 발명에 따른 연료 전지 시스템에 있어서, 상기 가습장치는 상기 제1 유출구와 상기 제2 유입구를 실질적으로 연결하는 제4 연결부를 더 포함할 수도 있다.

그리고 본 발명에 따른 연료 전지 시스템에 있어서, 상기 흡습부재는 다공성을 갖는 세라믹, 석회석, 활성탄 또는 발포성 스폰지 중에서 선택되는 어느 하나의 소재로 이루어지는 것이 바람직하다.

또한 본 발명에 따른 연료 전지 시스템에 있어서, 상기 가습장치는, 상기 수분을 기화시키기 위한 열원을 상기 흡습부재에 제공하는 가열부를 더 포함할 수도 있다.

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

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 연료 전지 시스템은, 수소와 산소의 전기 화학적인 반응을 통해 전기 에너지를 발생시키는 적어도 하나의 전기 발생부를 구비한 스택; 수소를 함유한 연료로부터 수소 가스를 발생시키고, 상기 수소 가스를 전기 발생부로 공급하는 개질기; 상기 개질기로 연료를 공급 하는 연료 공급원; 상기 전기 발생부로 공기를 공급하는 공기 공급원; 및 상기 전기 발생부로부터 배출되는 미반응 공기 중의 수분을 흡수하고, 상기 개질기로부터 공급되는 수소 가스와 함께 상기 수분을 전기 발생부로 공급하는 가습장치를 포함한다.

본 발명에 따른 연료 전지 시스템에 있어서, 상기 스택은: 상기 공기 공급원으로부터 공급되는 공기를 상기 전기 발생부에 주입하는 공기 주입부; 상기 가습장치를 통해 수분을 함유한 상태로 공급되는 수소 가스를 상기 전기 발생부에 주입하는 수소 가스 주입부; 및 상기 전기 발생부에서 수소와 산소의 결합 반응에 의해 생성되는 수분을 함유한 미반응 공기를 배출하는 미반응 공기 배출부를 포함할 수 있다.

그리고 본 발명에 따른 연료 전지 시스템에 있어서, 상기 가습장치는: 상기 미반응 공기 중의 수분을 흡수하는 흡습부재; 상기 흡습부재에 형성되어 상기 미반응 공기의 흐름을 가능하게 하는 제1 유로부; 및 상기 흡습부재에 형성되어 상기 개질기로부터 공급되는 수소 가스의 흐름을 가능하게 하는 제2 유로부를 포함할 수 있다.

또한 본 발명에 따른 연료 전지 시스템에 있어서, 상기 가습장치는 상기 흡습부재 전체를 감싸는 케이스부재를 포함하며, 이 경우 상기 케이스부재는, 상기 제1 유로부의 한 쪽 단부와 연통하는 제1 유입구 및 다른 쪽 단부와 연통하는 제1 유출구, 상기 제2 유로부의 한 쪽 단부와 연통하는 제2 유입구 및 다른 쪽 단부와 연통하는 제2 유출구를 구비할 수 있다.

그리고 본 발명에 따른 연료 전지 시스템에 있어서, 상기 가습장치는, 상기 제1 유입구와 상기 미반응 공기 배출부를 연결하는 제1 연결부; 상기 제2 유입구와 상기 개질기를 연결하는 제2 연결부; 및 상기 제2 유출구와 상기 수소 가스 주입부를 연결하는 제3 연결부를 포함할 수 있다.

또한 본 발명에 따른 연료 전지 시스템에 있어서, 상기 가습장치는 상기 제1 유출구와 상기 공기 주입부를 실질적으로 연결하는 제4 연결부를 더 포함할 수도 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 연료 전지 시스템은, 수소와 산소의 전기 화학적인 반응을 통해 전기 에너지를 발생시키는 적어도 하나의 전기 발생부를 구비한 스택; 수소를 함유한 연료로부터 수소 가스를 발생시키고, 상기 수소 가스를 전기 발생부로 공급하는 개질기; 상기 개질기로 연료를 공급하는 연료 공급원; 상기 전기 발생부로 공기를 공급하는 공기 공급원; 및 상기 전기 발생부로부터 배출되는 미반응 공기 중의 수분을 흡수하고, 상기 공기 공급원으로부터 공급되는 공기, 및 상기 개질기로부터 공급되는 수소 가스와 함께 상기 수분을 전기 발생부로 공급하는 가습장치를 포함한다.

본 발명에 따른 연료 전지 시스템에 있어서, 상기 스택은: 상기 가습장치를 통해 수분을 함유한 상태로 공급되는 공기를 상기 전기 발생부에 주입하는 공기 주입부; 상기 가습장치를 통해 수분을 함유한 상태로 공급되는 수소 가스를 상기 전기 발생부에 주입하는 수소 가스 주입부; 및 상기 전기 발생부에서 수소와 산소의 결합 반응에 의해 생성되는 수분을 함유한 미반응 공기를 배출하는 미반응 공기 배 출부를 포함할 수 있다.

또한 본 발명에 따른 연료 전지 시스템에 있어서, 상기 가습장치는: 상기 미반응 공기 중의 수분을 흡수하는 흡습부재; 상기 흡습부재에 형성되어 상기 미반응 공기의 흐름을 가능하게 하는 제1 유로부; 상기 흡습부재에 형성되어 상기 공기 공급원으로부터 공급되는 공기의 흐름을 가능하게 하는 제2 유로부; 및 상기 흡습부재에 형성되어 상기 개질기로부터 공급되는 수소 가스의 흐름을 가능하게 하는 제3 유로부를 포함할 수 있다.

그리고 본 발명에 따른 연료 전지 시스템에 있어서, 상기 가습장치는 상기 흡습부재 전체를 감싸는 케이스부재를 포함하며, 이 경우 상기 케이스부재는, 상기 제1 유로부의 한 쪽 단부와 연통하는 제1 유입구 및 다른 쪽 단부와 연통하는 제1 유출구, 상기 제2 유로부의 한 쪽 단부와 연통하는 제2 유입구 및 다른 쪽 단부와 연통하는 제2 유출구, 상기 제3 유로부의 한 쪽 단부와 연통하는 제3 유입구 및 다른 쪽 단부와 연통하는 제3 유출구를 구비할 수 있다.

또한 본 발명에 따른 연료 전지 시스템에 있어서, 상기 가습장치는, 상기 제1 유입구와 상기 미반응 공기 배출부를 연결하는 제1 연결부; 상기 제2 유입구와 상기 공기 공급원을 연결하는 제2 연결부; 상기 제2 유출구와 상기 공기 주입부를 연결하는 제3 연결부; 상기 제3 유입구와 상기 개질기를 연결하는 제4 연결부; 및 상기 제3 유출구와 상기 수소 가스 주입부를 연결하는 제5 연결부를 포함할 수 있다.

그리고 본 발명에 따른 연료 전지 시스템에 있어서, 상기 가습장치는 상기 제1 유출구와 상기 제2 유입구를 실질적으로 연결하는 제6 연결부를 더 포함할 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 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 액상으로 이루어진 연료라 정의한다.

그리고 본 시스템(100)은 상기 연료에 함유된 수소와 반응하는 산소 연료로서 별도의 저장수단에 저장된 순수한 산소 가스를 사용할 수 있으며, 산소를 함유하고 있는 공기를 그대로 사용할 수도 있다. 그러나 이하에서는 상기한 산소 연료로서 공기를 사용하는 후자의 예를 설명한다.

상기 연료 전지 시스템(100)은 기본적으로, 수소를 함유한 연료를 개질하여 수소 가스를 발생시키는 개질기(20)와, 상기 수소 가스와 산소의 전기 화학적인 반응을 통해 전기 에너지를 발생시키는 스택(10)과, 상기 연료를 개질기(20)로 공급하는 연료 공급원(30)과, 공기를 스택(10)으로 공급하는 공기 공급원(40)를 포함하여 구성된다.

전술한 바 있는 개질기(20)는 열 에너지에 의한 화학 촉매 반응을 통해 액상의 연료로부터 수소 가스를 발생시키고, 상기 수소 가스에 함유된 일산화탄소의 농도를 저감시키는 통상적인 개질기의 구조를 갖는다. 부연 설명하면, 상기 개질기(20)는 일 례로서, 수증기 개질, 부분산화 또는 자열 반응 등의 촉매 반응을 통해 상기한 연료로부터 수소 가스를 발생시킨다. 그리고 상기 개질기(20)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.

상기 연료 공급원(30)은 수소를 함유한 연료를 저장하는 연료 탱크(31)와, 연료 탱크(31)에 저장된 연료를 배출시키도록 연료 탱크(31)에 연결 설치되는 연료 펌프(33)를 포함한다. 이 때 상기 연료 탱크(31)와 개질기(20)는 관로 형태의 제1 공급라인(91)에 의해 연결 설치될 수 있다.

상기 공기 공급원(40)은 소정 펌핑력으로 공기를 흡입하고, 상기 공기를 스택(10)으로 공급할 수 있는 공기 펌프(41)를 포함하고 있다.

그리고 상기한 개질기(20)와 공기 공급원(40)로부터 수소 가스와 공기를 공 급받아 전기를 발생시키는 스택(10)은 도 2를 참조하여 설명한다.

도 1 및 도 2를 참고하면, 본 시스템(100)에 적용되는 스택(10)은 개질기(20)에 의해 개질된 수소 가스와 공기 중에 함유된 산소의 산화/환원 반응을 통하여 전기 에너지를 발생시키는 복수의 전기 발생부(11)가 적층된 구조를 갖는다.

부연 설명하면, 각각의 전기 발생부(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 발생부(11)를 밀착시키는 별도의 밀착 플레이트(13)가 위치할 수도 있다. 그러나 본 발명에 의한 스택(10)은 상기한 밀착 플레이트(13)를 배제하고, 복수의 전기 발생부(11)의 최 외곽에 위치하는 세퍼레이터(16)가 상기 밀착 플레이트의 역할을 대신하도록 구성할 수 있다. 또한 밀착 플레이트(13)가 복수의 전기 발생부(11)를 밀착시키는 기능 외에, 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, 애노드 전극과 캐소드 전극을 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 밀착 플레이트(13)에는 개질기(20)로부터 발생되는 수소 가스를 세퍼레이터(16)의 수소 통로로 공급하기 위한 제1 주입부(13a)와, 공기 공급원(40)으로부터 공급되는 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(12)의 캐소드 전극에서 수소와 산소의 결합 반응에 의해 생성된 수분을 함유한 미반응 공기를 배출시키기 위한 제2 배출부(13d)를 형성하고 있다. 이 때 상기 제1 주입부(13a)는 관로 형태의 제2 공급라인(92)에 의해 개질기(20)와 연결 설치될 수 있다. 그리고 제2 주입부(13b)는 도 1에서 가상선으로 표시한 제3 공급라인(93)에 의해 공기 공급원(40)과 연결 설치될 수 있다. 여기서 상기 제3 공급라인(93)은 본 시스템(100)의 초기 기동시 공기 펌프(41)를 통하여 흡입되는 공기를 제2 주입부(13b)로 공급하기 위한 것이다.

상기와 같은 구조를 갖는 본 발명에 따른 연료 전지 시스템(100)의 작용시 전기 발생부(11)로 공급되는 공기 중의 일부가 전기 생성을 위해 반응을 하고 나머지 공기가 미반응 되어, 상기 일부 공기 중의 산소와 수소 가스의 결합 반응을 통해 생성되는 수분을 함유한 고온의 수증기 상태로 스택(10)의 제2 배출부(13d)를 통해 배출되게 된다. 이 때 상기 제2 배출부(13d)를 통해 배출되는 미반응 공기를 대기로 직접 방출할 경우 상기한 미반응 공기가 비교적 낮은 온도의 대기와 접촉하면서 응축이 일어나게 된다.

또한 본 발명에 따른 연료 전지 시스템(100)은 전극-전해질 합성체(12)의 산화/환원 반응시 스택(10)의 전기 발생부(11)에서 열이 발생된다. 이 열은 상기 전극-전해질 합성체(12)를 건조시켜 스택(10)의 성능을 저하시키는 요인으로 작용한다. 즉, 상기한 열에 의해 전극-전해질 합성체(12)의 전해질막이 건조해지면 수소 이온의 전도도가 떨어지거나 전해질막이 수축되면서 상기 전해질막과 전극의 접촉 저항이 증가하여 스택(10)의 성능을 저하시킬 우려가 있다.

이에 본 발명의 실시예는 스택(10)의 제2 배출부(13d)를 통해 배출되는 미반응 공기 중의 수분을 흡수하고, 공기 공급원(40)으로부터 공급되는 공기와 함께 상기 수분을 전기 발생부(11)의 전극-전해질 합성체(12)로 공급하는 가습장치(50)를 구비하고 있다. 이러한 가습장치(50)는 스택(10)의 제2 배출부(13d)를 통해 배출되는 미반응 공기 중의 수분을 제거하고, 수분을 함유하지 않은 공기를 대기 중으로 배출하거나 전기 발생부(11)로 재 공급하는 기능도 겸한다.

도 3은 도 1에 도시한 가습장치 구조를 나타내 보인 사시도이고, 도 4는 도 3의 단면 구성도이다.

도 1 내지 도 4를 참고하면, 본 발명의 실시예에 따른 상기 가습장치(50)는 수분을 흡수하는 흡습부재(51)와, 이 흡습부재(51)에 형성되어 상기 미반응 공기의 흐름을 가능하게 하는 제1 유로부(52)와, 상기 흡습부재(51)에 형성되어 공기 공급원(40)으로부터 공급되는 공기의 흐름을 가능하게 하는 제2 유로부(53)를 포함한다.

상기 흡습부재(51)는 스택(10)의 제2 배출부(13d)를 통해 배출되는 미반응 공기 중의 수분을 실질적으로 흡수하기 위한 것으로서 다양한 형상 바람직하게는, 직육면체 형상의 블록 타입으로 형성될 수 있다. 이러한 흡습부재(51)는 다공성 매질 예컨대, 다수의 기공을 갖는 세라믹, 석회석, 활성탄 또는 발포성 스폰지로 형성될 수 있다.

상기 제1 유로부(52)는 흡습부재(51)에 일체로 형성되어 상기 수분을 함유한 미반응 공기의 흐름을 가능하게 하는 통로를 구비하며, 이 흡습부재(51)에 대해 양단이 개방된 구조를 갖는다. 따라서 스택(10)의 제2 배출부(13d)를 통해 배출되는 미반응 공기를 제1 유로부(52)에 흘려주게 되면, 상기 미반응 공기가 제1 유로부(52)를 따라 유동하면서 이 미반응 공기 중의 수분이 흡습부재(51)에 의해 흡수되고, 상기 수분이 제거된 공기가 제1 유로부(52)를 통과하여 흡습부재(51)의 외측으로 배출되게 된다.

상기 제2 유로부(53)는 흡습부재(51)에 일체로 형성되며, 제1 유로부(52)에 근접하는 위치에 형성되고, 공기 공급원(40)으로부터 공급되는 공기의 흐름을 가능 하게 하는 통로를 구비한다. 이 때 제2 유로부(53)는 상기 흡습부재(51)에 대해 양단이 개방된 구조를 갖는다. 따라서 상기 공기 공급원(40)을 통해 공기를 제2 유로부(53)에 흘려주게 되면, 상기 공기가 제2 유로부(53)를 따라 유동하면서 흡습부재(51)에 흡수된 상기 수분과 함께 흡습부재(51)의 외측으로 배출되게 된다.

여기서 상기 제1 및 제2 유로부(52, 53)는 흡습부재(51)의 내부에 마련되어 각각의 통로를 형성할 수 있으며, 흡습부재(51)의 표면에 마련되어 다음에 설명하는 케이스부재(54)에 의해 각각의 통로를 형성할 수도 있다.

이와 같은 구조를 갖는 가습장치(50)는 스택(10)의 제2 배출부(13d)를 통해 배출되는 미반응 공기를 제1 유로부(52)로 공급하고, 공기 공급원(40)으로부터 공급되는 공기를 제2 유로부(53)로 공급하며, 제2 유로부(53)를 통해 흡습부재(51)의 외측으로 배출되는 공기 즉, 수분을 함유한 공기를 스택(10)의 제2 주입부(13b)로 공급할 수 있는 구조를 갖는다.

이를 위하여, 본 실시예에 의한 가습장치(50)는 흡습부재(51) 전체를 감싸는 케이스부재(54)와, 제1 유로부(52)의 한 쪽 단부와 스택(10)의 제2 배출부(13d)를 연결하는 제1 연결부(55)와, 제2 유로부(53)의 한 쪽 단부와 공기 공급원(40)을 연결하는 제2 연결부(56)와, 제2 유로부(53)의 다른 쪽 단부와 스택(10)의 제2 주입부(13b)를 연결하는 제3 연결부(57)를 포함하고 있다.

상기 케이스부재(54)는 흡습부재(51)에 흡수된 수분을 실질적으로 저장하는 저장수단의 기능을 가진다. 그리고 케이스부재(54)는, 제1 유로부(52)와 제2 유로부(53)가 흡습부재(51)의 표면에 형성되는 경우, 상기 표면에 밀착되어 제1 유로부 (52)와 제2 유로부(53)의 통로를 형성하는 기능도 가진다. 또한 케이스부재(54)는 제1 유로부(52)와 스택(10)의 제2 배출부(13d)를 실질적으로 연결하고, 제2 유로부(53)와 공기 공급원(40) 및 스택(10)의 제2 주입부(13b)를 실질적으로 연결하는 기능도 가진다. 이러한 케이스부재(54)는 흡습부재(51) 전체를 둘러싸는 케이스를 구비하며, 수분이 통과하지 않는 통상적인 합성수지 또는 금속 소재로 형성될 수 있다.

보다 구체적으로, 상기 케이스부재(54)는 제1 유로부(52)의 한 쪽 단부와 연통하는 제1 유입구(54a)와, 제1 유로부(52)의 다른 쪽 단부와 연통하는 제1 유출구(54b)와, 제2 유로부(53)의 한 쪽 단부와 연통하는 제2 유입구(54c)와, 제2 유로부(53)의 다른 쪽 단부와 연통하는 제2 유출구(54d)를 구비하고 있다.

그리고 상기 제1 연결부(55)는 제1 유입구(54a)와 스택(10)의 제2 배출부(13d)를 연결하는 관로 형태의 제1 연결라인(55a)을 구비한다. 상기 제2 연결부(56)는 제2 유입구(54c)와 공기 공급원(40)을 연결하는 관로 형태의 제2 연결라인(56a)을 구비한다. 상기 제3 연결부(57)는 제2 유출구(54d)와 스택(10)의 제2 주입부(13b)를 연결하는 제3 연결라인(57a)을 구비한다.

여기서 상기 제1 연결부(55)는 제1 유입구(54a)와 스택(10)의 제2 배출부(13d)를 연결하는 관로 형태의 제1 연결라인(55a)을 구비하는 것에 국한되지 않고, 상기 제1 유입구(54a)와 제2 배출부(13d)를 최단 거리로 연결할 수 있는 부시부재(55b)를 구비할 수도 있다(도 4 참조). 상기 부시부재(55b)는 제1 유입구(54a)와 제2 배출부(13d)를 결합하는 공지된 기술의 배관 연결부재를 구비할 수 있다. 이와 같이 부시부재(55b)를 이용하여 제1 유입구(54a)와 제2 배출부(13d)를 최단 거리로 연결하는 이유는, 상기 미반응 공기와 대기와의 접촉 시간을 줄여 미반응 공기가 물로 응축되는 현상을 최소화시키고, 미반응 공기 자체의 열과 대기와의 접촉 시간을 줄여 흡습부재(51)에 흡수된 수분을 제외한 공기의 건조를 극대화시키기 위함이다.

대안으로서, 본 발명의 실시예에 따른 가습장치(50)는 제1 유로부(52)를 통해 유동하면서 흡습부재(51)에 흡수된 미반응 공기 중의 수분을 기화시키고, 상기 수분을 제외한 공기를 실질적으로 건조시키기 위한 열원을 흡습부재(51)에 제공하는 가열부(58)를 포함할 수도 있다. 이는 상기 흡습부재(51)에 흡수된 수분을 기화시켜 제2 유로부(53)를 통해 흐르는 공기의 수분 함유량을 극대화시키고, 제1 유로부(52)를 통해 흡습부재(51)의 외측으로 배출되는 공기의 건조 효율을 향상시키기 위한 것이다. 이러한 가열부(58)는 케이스부재(54)의 외벽을 가열하도록 그 케이스부재(54)의 외측에 위치한다. 바람직하게, 상기 가열부(58)는 도면에 도시한 바와 같이, 케이스부재(54)의 밑면에 밀착 가능하게 설치되는 히팅 플레이트(58a)와, 히팅 플레이트(58a)에 내장 설치되는 열선(58b)을 포함하고 있다.

그리고 본 발명의 실시예에 의한 가습장치(50)는 제1 유로부(52)를 따라 유동하는 미반응 공기 중의 수분이 흡습부재(51)에 의해 흡수되고 남은 공기를 흡습부재(51)의 외측 즉, 대기 중으로 배출하지 않고 제2 유로부(53)로 재공급할 수 있는 구조를 갖는다.

이를 위하여 상기 가습장치(50)는 케이스부재(54)의 제1 유출구(54b)와 제2 유입구(54c)를 실질적으로 연결하는 제4 연결부(59)를 포함하고 있다. 도 1에 가상선으로 표시한 상기 제4 연결부(59)는 제1 유출구(54b)와 제2 유입구(54c)를 연결하는 관로 형태의 제4 연결라인(59a)을 구비한다. 이 때 제4 연결라인(59a)은 제1 유출구(54b)와 제2 유입구(54c)를 직접적으로 연결할 수 있으며, 상기 제1 유출구(54b)와 제2 연결라인(56a)을 연결할 수도 있다.

따라서 본 발명의 실시예에 따른 연료 전지 시스템(100)은 전기 발생부(11)로부터 배출되는 미반응 공기 중의 수분을 흡수하고 상기한 수분을 공기 공급원(40)으로부터 공급되는 공기와 함께 전기 발생부(11)로 공급할 수 있는 가습장치(5)를 구비함에 따라, 상기 가습장치(50)가 종래와 같이 상기 수분과 공기 및 열을 회수하기 위한 별도의 회수수단을 겸할 수 있는 구조적인 특징을 갖는다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 제1 실시예에 따른 연료 전지 시스템의 동작을 상세히 설명하면 다음과 같다.

우선, 본 시스템(100)의 초기 기동시, 연료 펌프(33)를 가동시켜 연료 탱크(31)에 저장된 연료를 제1 공급라인(91)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, 상기 일산화탄소의 농도가 저감된 수소 가스를 제2 공급라인(92)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.

이러는 과정을 거치는 동안, 공기 펌프(41)를 가동시켜 공기를 제3 공급라인(93)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.

이 후, 스택(10)의 제2 배출부(13d)를 통해서는 캐소드 전극에서 반응을 하고 남은 공기와 함께 상기한 수분이 고온의 수증기 형태로 배출되게 된다.

본 실시예에 의하면, 상기 제2 배출부(13d)를 통해 배출되는 미반응 공기를 제1 연결부(55)의 부시부재(55b)를 통해 제1 유로부(52)로 공급한다. 그러면 상기 미반응 공기가 제1 유로부(52)를 따라 흐르면서, 그 미반응 공기 중의 수분이 흡습부재(51)에 흡수되게 된다. 이 때 상기 미반응 공기 중 상기 수분을 제외한 공기는 제1 유출구(54b)를 통해 대기 중으로 배출될 수 있다.

이와 동시에, 제3 공급라인(93) 상에 설치된 통상적인 개폐 밸브(도시하지 않음)를 조작하여 제3 공급라인(93)을 폐쇄시킨 상태에서, 공기 펌프(41)에 의해 흡입되는 공기를 제2 연결라인(56a)을 통해 제2 유로부(53)로 공급한다. 그러면 상기 공기는 제2 유로부(53)를 따라 유동하면서 상기 흡습부재(51)에 흡수된 상기 수분과 함께 제2 유출구(54d)를 통해 배출되게 된다. 이 때 제1 유로부(52)를 통과하는 미반응 공기 중 흡습부재(51)에 흡수된 수분을 제외한 나머지의 공기는 제4 연결라인(59a)을 통해 제2 유로부(53)로 재공급될 수도 있다.

여기서 본 발명에 의한 연료 전지 시스템(100)은 가열부(58)를 가동시켜 상기 흡습부재(51)에 흡수된 수분을 기화시킬 수도 있다. 따라서 제1 유로부(52)를 따라 흐르면서 흡습부재(51)에 흡수된 미반응 공기 중의 수분이 가열부(58)에 의해 기화됨에 따라, 제2 유로부(53)를 통해 흐르는 공기의 수분 함유량을 극대화시킬 수 있으며, 제1 유로부(52)를 통해 대기 또는 제2 유로부(53)로 배출되는 공기의 건조 효율을 향상시킬 수 있다.

다음, 상기 제2 유로부(53)로부터 배출되는 상기 수분을 함유한 공기를 제3 연결라인(57a)을 통해 스택(10)의 제2 주입부(13b)로 공급한다. 이 때 개질기(20)로부터 발생되는 수소 가스는 제2 공급라인(92)을 통해 스택(10)의 제1 주입부(13a)로 계속 공급되고 있는 상태에 있다.

따라서 본 발명의 실시예에 의한 가습장치(50)를 통해 전기 발생부(11)의 전극-전해질 합성체(12)로 공급되는 공기가 항상 적정량의 수분을 함유하도록 함으로써, 전기 발생부(11)의 전기 발생시 전극-전해질 합성체(12)의 전해질막이 건조해지는 것을 미연에 방지할 수 있다. 또한 본 발명의 실시예에 따른 가습장치(50)를 통해 전기 발생부(11)의 전기 발생시 스택(10)의 제2 배출부(13d)로부터 배출되는 미반응 공기 중의 수분을 공기 공급원(40)으로부터 공급되는 공기와 함께 전극-전해질 합성체(12)로 공급함에 따라, 종래와 같이 비교적 높은 온도를 유지하는 미반응 공기가 비교적 낮은 온도의 대기와 접촉하면서 응축되는 것을 미연에 방지할 수 있다.

이로써 스택(10)의 전기 발생부(11)에서는 상술한 바와 같이, 개질기(20)로부터 제1 주입부(13b)를 통해 공급되는 수소 가스와 제2 유로부(53)로부터 제2 주입부(13b)를 통해 공급되는 상기 공기 중에 함유된 산소의 전기 화학적인 반을 통해 전기 에너지를 발생시킨다.

도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 연료 전지 시스템의 구성을 도시한 개략도이고, 도 6은 도 5에 도시한 가습장치의 단면 구성도이다. 도 1에서 설명된 부호와 동일한 구성요소는 동일한 기능을 가진 동일부재이다.

도 5 및 도 6을 참고하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 연료 전지 시스템(200)은 스택(10)의 제2 배출부(13d)로부터 배출되는 미반응 공기 중의 수분을 흡수하고, 개질기(20)로부터 스택(10)의 제1 주입부(13b)로 공급되는 수소 가스와 함께 상기 수분을 전기 발생부(11)로 공급할 수 있는 가습장치(150)를 구비하고 있다.

본 실시예에 따르면, 상기 가습장치(150)는 수분을 흡수하는 흡습부재(151)와, 이 흡습부재(151)에 형성되어 상기 미반응 공기의 흐름을 가능하게 하는 제1 유로부(152)와, 상기 흡습부재(151)에 형성되어 개질기(20)로부터 공급되는 수소 가스의 흐름을 가능하게 하는 제2 유로부(153)를 포함하고 있다.

그리고 상기 가습장치(150)는 흡습부재(151) 전체를 감싸는 케이스부재(154)와, 제1 유로부(152)의 한 쪽 단부와 스택(10)의 제2 배출부(13d)를 연결하는 제1 연결부(155)와, 제2 유로부(153)의 한 쪽 단부와 개질기(20)를 연결하는 제2 연결부(156)와, 제2 유로부(153)의 다른 쪽 단부와 스택(10)의 제1 주입부(13a)를 연결하는 제3 연결부(157)를 포함하고 있다. 이 때 상기 케이스부재(154)는 제1 유로부(152)의 한 쪽 단부와 연통하는 제1 유입구(154a)와, 제1 유로부(152)의 다른 쪽 단부와 연통하는 제1 유출구(154b)와, 제2 유로부(153)의 한 쪽 단부와 연통하는 제2 유입구(154c)와, 제2 유로부(153)의 다른 쪽 단부와 연통하는 제2 유출구(154d)를 구비하고 있다.

상기 제1 연결부(155)는 제1 유입구(154a)와 스택(10)의 제2 배출부(13d)를 연결하는 관로 형태의 제1 연결라인(155a: 도 5) 또는 부시부재(155b: 도 6)를 구비한다. 상기 제2 연결부(156)는 제2 유입구(154c)와 개질기(20)를 연결하는 관로 형태의 제2 연결라인(156a)을 구비한다. 그리고 상기 제3 연결부(157)는 제2 유출구(154d)와 스택(10)의 제1 주입부(13a)를 연결하는 제3 연결라인(157a)을 구비한다. 이 때 케이스부재(154)의 제1 유출구(154b)와 스택(10)의 제2 주입부(13b)는 도면에 가상선으로 표시한 제4 연결부(159: 도 5)에 의해 연결될 수 있다. 상기 제4 연결부(159)는 제1 유로부(152)를 따라 유동하는 미반응 공기 중의 수분이 흡습부재(151)에 의해 흡수되고 남은 공기를 흡습부재(151)의 외측 즉, 대기 중으로 배출하지 않고 스택(10)의 제2 주입부(13b)로 재공급하기 위한 것이다. 이러한 제4 연결부(159)는 제1 유출구(154b)와 제2 주입부(13b)를 연결하는 관로 형태의 제4 연결라인(159a)을 구비한다. 이 때 상기 제4 연결라인(159a)은 제1 유출구(154b)와 제2 주입부(13b)를 직접적으로 연결할 수 있다.

한편, 본 발명의 실시예에 따른 연료 전지 시스템(200)은 연료 공급원(30)과 개질기(20)가 제1 공급라인(91)에 의해 연결 설치되고, 개질기(20)와 스택(10)의 제1 주입부(13a)가 도면에 가상선으로 표시한 제2 공급라인(92)에 의해 연결되며, 공기 공급원(40)과 스택(10)의 제2 주입부(13b)가 제3 공급라인(93)에 의해 연결될 수 있다. 여기서 상기 제2 공급라인(92)은 본 시스템(200)의 초기 기동시 개질기(20)로부터 발생되는 수소 가스를 제1 주입부(13a)로 공급하기 위한 것이다.

본 발명의 실시예에 따른 연료 전지 시스템(200)의 나머지 구성은 전기 제1 실시예와 동일하므로 자세한 설명은 생략한다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 제2 실시예에 따른 연료 전지 시스템의 동작을 설명하면 다음과 같다.

본 시스템(200)에 대한 초기 기동시의 동작은 전기 제1 실시예와 동일하므로 자세한 설명은 생략하고, 이 후의 동작을 상세히 설명하기로 한다.

본 실시예에 의하면, 스택(10)의 제2 배출부(13d)를 통해 배출되는 미반응 공기를 제1 연결부(155)를 통해 제1 유로부(152)로 공급한다. 그러면 상기 미반응 공기가 제1 유로부(152)를 따라 흐르면서, 그 미반응 공기 중의 수분이 흡습부재(151)에 흡수되게 된다. 이 때 상기 미반응 공기 중 상기 수분을 제외한 공기는 제1 유출구(154b)를 통해 대기 중으로 배출될 수 있다.

이와 동시에, 제2 공급라인(92) 상에 설치된 통상적인 개폐 밸브(도시하지 않음)를 조작하여 제2 공급라인(92)을 폐쇄시킨 상태에서, 개질기(20)로부터 배출되는 수소 가스를 제2 연결부(156)를 통해 제2 유로부(153)로 공급한다. 그러면 상기 수소 가스는 제2 유로부(153)를 따라 유동하면서 상기 흡습부재(151)에 흡수된 상기 수분과 함께 제2 유출구(154d)를 통해 배출되게 된다.

이어서, 상기 제2 유로부(153)로부터 배출되는 상기 수분을 함유한 수소 가스를 제3 연결부(157)를 통해 스택(10)의 제1 주입부(13a)로 공급한다. 이 때 공기 펌프(41)로부터 흡입되는 공기는 제3 공급라인(93)을 통해 스택(10)의 제2 주입부(13b)로 계속 공급되고 있는 상태에 있다. 그리고 제1 유로부(152)를 통과하는 미반응 공기 중 흡습부재(151)에 흡수된 수분을 제외한 나머지의 공기는 제4 연결부(159)를 통해 스택(10)의 제2 주입부(13b)로 재공급될 수도 있다.

따라서 본 발명의 실시예에 의한 가습장치(150)를 통해 개질기(20)로부터 전기 발생부(11)의 전극-전해질 합성체(12)로 공급되는 수소 가스가 항상 적정량의 수분을 함유하도록 함으로써, 전기 발생부(11)의 전기 발생시 전극-전해질 합성체(12)의 전해질막이 건조해지는 것을 미연에 방지할 수 있다.

도 7은 본 발명의 제3 실시예에 따른 연료 전지 시스템의 구성을 도시한 개략도이고, 도 8은 도 7에 도시한 가습장치 구조를 나타내 보인 사시도이고, 도 9는 도 8의 단면 구성도이다. 도 1에서 설명된 부호와 동일한 구성요소는 동일한 기능을 가진 동일부재이다.

도 7 내지 도 9를 참고하면, 본 발명의 제3 실시예에 따른 연료 전지 시스템(300)은 스택(10)의 제2 배출부(13d)로부터 배출되는 미반응 공기 중의 수분을 흡 수하고, 공기 공급원(40)으로부터 스택(10)의 제2 주입부(13b)로 공급되는 공기 및 개질기(20)로부터 스택(10)의 제1 주입부(13b)로 공급되는 수소 가스를 상기 수분과 함께 전기 발생부(11)로 각각 공급할 수 있는 가습장치(250)를 구비하고 있다.

본 실시예에 따르면, 상기 가습장치(250)는 수분을 흡수하는 흡습부재(251)와, 이 흡습부재(251)에 형성되어 상기 미반응 공기의 흐름을 가능하게 하는 제1 유로부(252)와, 상기 흡습부재(251)에 형성되어 공기 공급원(40)으로부터 공급되는 공기의 흐름을 가능하게 하는 제2 유로부(253)와, 상기 흡습부재(251)에 형성되어 개질기(20)로부터 공급되는 수소 가스의 흐름을 가능하게 하는 제3 유로부(261)를 포함하고 있다.

그리고 상기 가습장치(250)는 흡습부재(251) 전체를 감싸는 케이스부재(254)와, 제1 유로부(252)의 한 쪽 단부와 스택(10)의 제2 배출부(13d)를 연결하는 제1 연결부(255)와, 제2 유로부(253)의 한 쪽 단부와 공기 공급원(40)을 연결하는 제2 연결부(256)와, 제2 유로부(253)의 다른 쪽 단부와 스택(10)의 제2 주입부(13b)를 연결하는 제3 연결부(257)와, 제3 유로부(261)의 한 쪽 단부와 개질기(20)를 연결하는 제4 연결부(264)와, 제3 유로부(261)의 다른 쪽 단부와 스택(10)의 제1 주입부(13a)를 연결하는 제5 연결부(265)를 포함하고 있다. 이 때 상기 케이스부재(254)는 제1 유로부(252)의 한 쪽 단부와 연통하는 제1 유입구(254a)와, 제1 유로부(252)의 다른 쪽 단부와 연통하는 제1 유출구(254b)와, 제2 유로부(253)의 한 쪽 단부와 연통하는 제2 유입구(254c)와, 제2 유로부(253)의 다른 쪽 단부와 연통하는 제2 유출구(254d)와, 제3 유로부(261)의 한 쪽 단부와 연통하는 제3 유입구(254e) 와, 제3 유로부(261)의 다른 쪽 단부와 연통하는 제3 유출구(254f)를 구비하고 있다.

상기 제1 연결부(255)는 제1 유입구(254a)와 스택(10)의 제2 배출부(13d)를 연결하는 관로 형태의 제1 연결라인(255a: 도 7) 또는 부시부재(255b: 도 9)을 구비한다. 상기 제2 연결부(256)는 제2 유입구(254c)와 공기 공급원(40)을 연결하는 관로 형태의 제2 연결라인(256a)을 구비한다. 상기 제3 연결부(257)는 제2 유출구(254d)와 스택(10)의 제2 주입부(13b)를 연결하는 관로 형태의 제3 연결라인(257a)을 구비한다. 상기 제4 연결부(264)는 제3 유입구(254e)와 개질기(20)를 연결하는 제4 연결라인(264a)을 구비한다. 그리고 제5 연결부(265)는 제3 유출구(254f)와 스택(10)의 제1 주입부(13a)를 연결하는 관로 형태의 제5 연결라인(265a)를 구비한다. 이 때 케이스부재(254)의 제1 유출구(254b)와 제2 유입구(254c)는 도면에 가상선으로 표시한 제6 연결부(266: 도 7)에 의해 연결될 수 있다. 상기 제6 연결부(266)는 제1 유로부(252)를 따라 유동하는 미반응 공기 중의 수분이 흡습부재(251)에 의해 흡수되고 남은 공기를 흡습부재(251)의 외측 즉, 대기 중으로 배출하지 않고 제2 유로부(253)로 재공급할 수 있는 구조를 갖는다. 이러한 제6 연결부(266)는 제1 유출구(254b)와 제2 유입구(254c)를 연결하는 관로 형태의 제6 연결라인(266a)을 구비한다. 이 때 상기 제6 연결라인(266a)은 제1 유출구(254b)와 제2 유입구(254c)를 직접적으로 연결할 수 있으며, 제1 유출구(254b)와 제2 연결라인(256a)을 연결할 수도 있다.

한편, 본 발명의 실시예에 따른 연료 전지 시스템(300)은 연료 공급원(30)과 개질기(20)가 제1 공급라인(91)에 의해 연결 설치되고, 개질기(20)와 스택(10)의 제1 주입부(13a)가 도면에 가상선으로 표시한 제2 공급라인(92)에 의해 연결되며, 공기 공급원(40)과 스택(10)의 제2 주입부(13b)가 도면에 가상선으로 표시한 제3 공급라인(93)에 의해 연결될 수 있다. 여기서 상기 제2 공급라인(92)은 본 시스템(300)의 초기 기동시 개질기(20)로부터 발생되는 수소 가스를 제1 주입부(13a)로 공급하기 위한 것이다. 그리고 상기 제3 공급라인(93)은 본 시스템(300)의 초기 기동시 공기 공급원(40)으로부터 흡입되는 공기를 제2 주입부(13b)로 공급하기 위한 것이다.

본 발명의 실시예에 따른 연료 전지 시스템(300)의 나머지 구성은 전기 제1 실시예와 동일하므로 자세한 설명은 생략한다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 제3 실시예에 따른 연료 전지 시스템의 동작을 설명하면 다음과 같다.

본 시스템(300)에 대한 초기 기동시의 동작은 전기 제1 실시예와 동일하므로 자세한 설명은 생략하고, 이 후의 동작을 상세히 설명하기로 한다.

본 실시예에 의하면, 스택(10)의 제2 배출부(13d)를 통해 배출되는 미반응 공기를 제1 연결부(255)를 통해 제1 유로부(252)로 공급한다. 그러면 상기 미반응 공기가 제1 유로부(252)를 따라 흐르면서, 그 미반응 공기 중의 수분이 흡습부재(251)에 흡수되게 된다. 이 때 상기 미반응 공기 중 상기 수분을 제외한 공기는 제1 유출구(254b)를 통해 대기 중으로 배출될 수 있다.

이와 동시에, 제3 공급라인(93) 상에 설치된 통상적인 개폐 밸브(도시하지 않음)를 조작하여 제3 공급라인(93)을 폐쇄시킨 상태에서, 공기 펌프(41)에 의해 흡입되는 공기를 제2 연결부(256)를 통해 제2 유로부(253)로 공급한다. 그러면 상기 공기는 제2 유로부(253)를 따라 유동하면서 상기 흡습부재(251)에 흡수된 상기 수분과 함께 제2 유출구(254d)를 통해 배출되게 된다. 이 때 제1 유로부(252)를 통과하는 미반응 공기 중 흡습부재(51)에 흡수된 수분을 제외한 나머지의 공기는 제6 연결부(266)을 통해 제2 유로부(253)로 재공급될 수도 있다.

다음, 상기 제2 유로부(253)로부터 배출되는 상기 수분을 함유한 공기를 제3 연결부(257)을 통해 스택(10)의 제2 주입부(13b)로 공급한다.

이러한 과정을 거치는 동안, 제2 공급라인(92) 상에 설치된 통상적인 개폐 밸브(도시하지 않음)를 조작하여 제2 공급라인(92)을 폐쇄시킨 상태에서, 개질기(20)로부터 배출되는 수소 가스를 제4 연결부(264)를 통해 제3 유로부(261)로 공급한다. 그러면 상기 수소 가스는 제3 유로부(261)를 따라 유동하면서 상기 흡습부재(251)에 흡수된 상기 수분과 함께 제3 유출구(254f)를 통해 배출되게 된다.

이어서, 상기 제3 유로부(261)로부터 배출되는 상기 수분을 함유한 수소 가스를 제5 연결부(265)를 통해 스택(10)의 제1 주입부(13a)로 공급한다.

따라서 본 발명의 실시예에 의한 가습장치(250)를 통해 공기 공급원(40)으로부터 전기 발생부(11)의 전극-전해질 합성체(12)로 공급되는 공급되는 공기와, 개질기(20)로부터 상기 전극-전해질 합성체(12)로 공급되는 수소 가스가 항상 적정량의 수분을 함유하도록 함으로써, 전기 발생부(11)의 전기 발생시 전극-전해질 합성체(12)의 전해질막이 건조해지는 것을 미연에 방지할 수 있다.

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 배출되는 수분을 전기 발생부의 전극-전해질 합성체로 공급할 수 있는 가습장치를 구비하므로, 시스템을 채용하는 휴대용 전자기기 또는 휴대용 이동통신 단말기 등의 외관 케이스에 수분이 응축되는 것을 방지하여 사용자에게 불쾌감을 끼치지 않는 효과가 있다.

또한 본 발명에 따른 연료 전지 시스템에 의하면, 종래와 달리 스택으로부터 배출되는 수분과 공기 및 열을 회수하기 위한 회수수단을 겸하는 가습장치를 구비하므로, 전체적인 시스템의 크기를 컴팩트 하게 구현할 수 있는 효과가 있다.

Claims

수소와 산소의 전기 화학적인 반응을 통해 전기 에너지를 발생시키는 전기 발생부에 연결 설치되어 상기 전기 발생부로 수분을 공급하는 연료 전지용 가습장치에 관한 것으로,

수분을 흡수하는 흡습부재;

상기 흡습부재에 형성되어 상기 전기 발생부로부터 수분을 함유한 상태로 배출되는 미반응 공기의 흐름을 가능하게 하는 제1 유로부; 및

상기 흡습부재에 형성되어 상기 전기 발생부로 공급되는 공기의 흐름을 가능하게 하는 제2 유로부

를 포함하는 연료 전지용 가습장치.
제 1 항에 있어서,

상기 흡습부재는 다공성을 갖는 세라믹, 석회석, 활성탄 또는 발포성 스폰지 중에서 선택되는 어느 하나의 소재로 이루어지는 연료 전지용 가습장치.
제 1 항에 있어서,

상기 흡습부재 전체를 감싸는 케이스부재를 포함하는 연료 전지용 가습장치.
제 1 항 또는 제 3 항에 있어서,

상기 수분을 기화시키기 위한 열원을 상기 흡습부재에 제공하는 가열부를 포함하는 연료 전지용 가습장치.
제 1 항에 있어서,

상기 흡습부재에 형성되어 상기 전기 발생부로 공급되는 수소 가스의 흐름을 가능하게 하는 제3 유로부를 포함하는 연료 전지용 가습장치.
수소와 산소의 전기 화학적인 반응을 통해 전기 에너지를 발생시키는 전기 발생부에 연결 설치되어 상기 전기 발생부로 수분을 공급하는 연료 전지용 가습장치에 관한 것으로,

수분을 흡수하는 흡습부재;

상기 흡습부재에 형성되어 상기 전기 발생부로부터 수분을 함유한 상태로 배출되는 미반응 공기의 흐름을 가능하게 하는 제1 유로부; 및

상기 흡습부재에 형성되어 상기 전기 발생부로 공급되는 수소 가스의 흐름을 가능하게 하는 제2 유로부

를 포함하는 연료 전지용 가습장치.
제 6 항에 있어서,

상기 흡습부재 전체를 감싸는 케이스부재를 포함하는 연료 전지용 가습장치.
제 6 항 또는 제 7 항에 있어서,

상기 수분을 기화시키기 위한 열원을 상기 흡습부재에 제공하는 가열부를 포함하는 연료 전지용 가습장치.
수소와 산소의 전기 화학적인 반응을 통해 전기 에너지를 발생시키는 적어도 하나의 전기 발생부를 구비한 스택;

수소를 함유한 연료로부터 수소 가스를 발생시키고, 상기 수소 가스를 전기 발생부로 공급하는 개질기;

상기 개질기로 연료를 공급하는 연료 공급원;

상기 전기 발생부로 공기를 공급하는 공기 공급원; 및

상기 전기 발생부로부터 배출되는 미반응 공기 중의 수분을 흡수하고, 상기 공기 공급원으로부터 공급되는 공기와 함께 상기 수분을 전기 발생부로 공급하는 가습장치

를 포함하는 연료 전지 시스템.
제 9 항에 있어서,

상기 스택은:

상기 가습장치를 통해 수분을 함유한 상태로 공급되는 공기를 상기 전기 발생부에 주입하는 공기 주입부; 및

상기 전기 발생부에서 수소와 산소의 결합 반응에 의해 생성되는 수분을 함 유한 미반응 공기를 배출하는 미반응 공기 배출부를 포함하는 연료 전지 시스템.
제 10 항에 있어서,

상기 가습장치는:

상기 미반응 공기 중의 수분을 흡수하는 흡습부재;

상기 흡습부재에 형성되어 상기 미반응 공기의 흐름을 가능하게 하는 제1 유로부; 및

상기 흡습부재에 형성되어 상기 공기 공급원으로부터 공급되는 공기의 흐름을 가능하게 하는 제2 유로부를 포함하는 연료 전지 시스템.
제 11 항에 있어서,

상기 흡습부재 전체를 감싸는 케이스부재를 포함하며,

상기 케이스부재가, 상기 제1 유로부의 한 쪽 단부와 연통하는 제1 유입구 및 다른 쪽 단부와 연통하는 제1 유출구, 상기 제2 유로부의 한 쪽 단부와 연통하는 제2 유입구 및 다른 쪽 단부와 연통하는 제2 유출구를 구비하는 연료 전지 시스템.
제 12 항에 있어서,

상기 제1 유입구와 상기 미반응 공기 배출부를 연결하는 제1 연결부;

상기 제2 유입구와 상기 공기 공급원을 연결하는 제2 연결부; 및

상기 제2 유출구와 상기 공기 주입부를 연결하는 제3 연결부를 포함하는 연료 전지 시스템.
제 13 항에 있어서,

상기 제1 연결부는 상기 제1 유입구와 미반응 공기 배출부를 결합하는 부시부재인 연료 전지 시스템.
제 13 항에 있어서,

상기 제1 유출구와 상기 제2 유입구를 실질적으로 연결하는 제4 연결부를 포함하는 연료 전지 시스템.
제 11 항에 있어서,

상기 흡습부재는 다공성을 갖는 세라믹, 석회석, 활성탄 또는 발포성 스폰지 중에서 선택되는 어느 하나의 소재로 이루어지는 연료 전지 시스템.
제 11 항에 있어서,

상기 가습장치는,

상기 수분을 기화시키기 위한 열원을 상기 흡습부재에 제공하는 가열부를 포함하는 연료 전지 시스템.
제 9 항에 있어서,

상기 연료 공급원은:

상기 연료를 저장하는 연료 탱크; 및

상기 연료 탱크에 연결 설치되는 연료 펌프를 포함하는 연료 전지 시스템.
제 9 항에 있어서,

상기 공기 공급원은 공기를 흡입하는 공기 펌프를 포함하는 연료 전지 시스템.
수소와 산소의 전기 화학적인 반응을 통해 전기 에너지를 발생시키는 적어도 하나의 전기 발생부를 구비한 스택;

수소를 함유한 연료로부터 수소 가스를 발생시키고, 상기 수소 가스를 전기 발생부로 공급하는 개질기;

상기 개질기로 연료를 공급하는 연료 공급원;

상기 전기 발생부로 공기를 공급하는 공기 공급원; 및

상기 전기 발생부로부터 배출되는 미반응 공기 중의 수분을 흡수하고, 상기 개질기로부터 공급되는 수소 가스와 함께 상기 수분을 전기 발생부로 공급하는 가습장치

를 포함하는 연료 전지 시스템.
제 20 항에 있어서,

상기 스택은:

상기 공기 공급원으로부터 공급되는 공기를 상기 전기 발생부에 주입하는 공기 주입부;

상기 가습장치를 통해 수분을 함유한 상태로 공급되는 수소 가스를 상기 전기 발생부에 주입하는 수소 가스 주입부; 및

상기 전기 발생부에서 수소와 산소의 결합 반응에 의해 생성되는 수분을 함유한 미반응 공기를 배출하는 미반응 공기 배출부를 포함하는 연료 전지 시스템.
제 21 항에 있어서,

상기 가습장치는:

상기 미반응 공기 중의 수분을 흡수하는 흡습부재;

상기 흡습부재에 형성되어 상기 미반응 공기의 흐름을 가능하게 하는 제1 유로부; 및

상기 흡습부재에 형성되어 상기 개질기로부터 공급되는 수소 가스의 흐름을 가능하게 하는 제2 유로부를 포함하는 연료 전지 시스템.
제 22 항에 있어서,

상기 흡습부재 전체를 감싸는 케이스부재를 포함하며,

상기 케이스부재가, 상기 제1 유로부의 한 쪽 단부와 연통하는 제1 유입구 및 다른 쪽 단부와 연통하는 제1 유출구, 상기 제2 유로부의 한 쪽 단부와 연통하는 제2 유입구 및 다른 쪽 단부와 연통하는 제2 유출구를 구비하는 연료 전지 시스템.
제 23 항에 있어서,

상기 제1 유입구와 상기 미반응 공기 배출부를 연결하는 제1 연결부;

상기 제2 유입구와 상기 개질기를 연결하는 제2 연결부; 및

상기 제2 유출구와 상기 수소 가스 주입부를 연결하는 제3 연결부를 포함하는 연료 전지 시스템.
제 24 항에 있어서,

상기 제1 유출구와 상기 공기 주입부를 실질적으로 연결하는 제4 연결부를 포함하는 연료 전지 시스템.
수소와 산소의 전기 화학적인 반응을 통해 전기 에너지를 발생시키는 적어도 하나의 전기 발생부를 구비한 스택;

수소를 함유한 연료로부터 수소 가스를 발생시키고, 상기 수소 가스를 전기 발생부로 공급하는 개질기;

상기 개질기로 연료를 공급하는 연료 공급원;

상기 전기 발생부로 공기를 공급하는 공기 공급원; 및

상기 전기 발생부로부터 배출되는 미반응 공기 중의 수분을 흡수하고, 상기 공기 공급원으로부터 공급되는 공기, 및 상기 개질기로부터 공급되는 수소 가스와 함께 상기 수분을 전기 발생부로 공급하는 가습장치

를 포함하는 연료 전지 시스템.
제 26 항에 있어서,

상기 스택은:

상기 가습장치를 통해 수분을 함유한 상태로 공급되는 공기를 상기 전기 발생부에 주입하는 공기 주입부;

상기 가습장치를 통해 수분을 함유한 상태로 공급되는 수소 가스를 상기 전기 발생부에 주입하는 수소 가스 주입부; 및

상기 전기 발생부에서 수소와 산소의 결합 반응에 의해 생성되는 수분을 함유한 미반응 공기를 배출하는 미반응 공기 배출부를 포함하는 연료 전지 시스템.
제 27 항에 있어서,

상기 가습장치는:

상기 미반응 공기 중의 수분을 흡수하는 흡습부재;

상기 흡습부재에 형성되어 상기 미반응 공기의 흐름을 가능하게 하는 제1 유로부;

상기 흡습부재에 형성되어 상기 공기 공급원으로부터 공급되는 공기의 흐름 을 가능하게 하는 제2 유로부; 및

상기 흡습부재에 형성되어 상기 개질기로부터 공급되는 수소 가스의 흐름을 가능하게 하는 제3 유로부를 포함하는 연료 전지 시스템.
제 28 항에 있어서,

상기 흡습부재 전체를 감싸는 케이스부재를 포함하며,

상기 케이스부재가, 상기 제1 유로부의 한 쪽 단부와 연통하는 제1 유입구 및 다른 쪽 단부와 연통하는 제1 유출구, 상기 제2 유로부의 한 쪽 단부와 연통하는 제2 유입구 및 다른 쪽 단부와 연통하는 제2 유출구, 상기 제3 유로부의 한 쪽 단부와 연통하는 제3 유입구 및 다른 쪽 단부와 연통하는 제3 유출구를 구비하는 연료 전지 시스템.
제 29 항에 있어서,

상기 제1 유입구와 상기 미반응 공기 배출부를 연결하는 제1 연결부;

상기 제2 유입구와 상기 공기 공급원을 연결하는 제2 연결부;

상기 제2 유출구와 상기 공기 주입부를 연결하는 제3 연결부;

상기 제3 유입구와 상기 개질기를 연결하는 제4 연결부; 및

상기 제3 유출구와 상기 수소 가스 주입부를 연결하는 제5 연결부

를 포함하는 연료 전지 시스템.
제 30 항에 있어서,

상기 제1 유출구와 상기 제2 유입구를 실질적으로 연결하는 제6 연결부를 포함하는 연료 전지 시스템.