KR20060058893A - 액체연료 카트리지 및 이를 구비한 직접액체연료 전지 - Google Patents

액체연료 카트리지 및 이를 구비한 직접액체연료 전지 Download PDF

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KR20060058893A
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Abstract

액체연료 카트리지 및 이를 구비한 직접액체연료 전지에 관해 개시된다. 개시된 액체연료 카트리지는, 하우징 내에 액체연료가 저장되는 플로우 스페이스가 형성되어 있으며, 상기 플로우 스페이스 내에는 사용되는 액체연료의 종단의 위치로 이동하는 이동벽이 배치되어 있다. 이에 따르면, 액체연료 카트리지에 높은 에너지밀도의 액체연료의 저장이 가능하여 발전 시간의 연장이 가능하며, 또한, 이동벽의 위치를 검출함으로써 연료 소진을 알 수 있다.

Description

액체연료 카트리지 및 이를 구비한 직접액체연료 전지{Liquid fuel crtridge and direct liquid feed fuel cell having the same}
도 1은 직접액체연료전지의 기본적인 구조를 보이는 단면도이다.
도 2는 종래 직접액체연료전지의 개략적 구성을 보여주는 도면이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 직접액체연료전지의 개략적인 구성을 도시한 도면이다.
도 4는 도 3의 액체연료 카트리지의 개략적 단면도이다.
도 5는 본 발명의 연료혼합장치가 적용되는 스택 전지의 개략적인 구성도를 도시한 도면이다.
*도면의 주요 부분에 대한 부호설명*
100: 액체연료 카트리지 112: 액체연료 공급홀
113,115: 스토퍼 114: 회수홀
120: 플로우 스페이스 122: 굴곡부
124: 직선부 130: 이동벽
140: 투명창 142: 금속검출기
170: 연료 믹서 180: 워터펌프
200: 연료전지 스택
본 발명은 액체연료 카트리지 및 이를 구비한 직접액체연료전지에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 고농도의 액체연료를 사용하면서 확보되는 공간에 연료 반응에서 생성된 물을 저장하는 액체연료 카트리지 및 이를 적용한 직접액체연료전지에 관한 것이다.
직접액체연료전지(Direct Liquid Feed Fuel Cell)는 메탄올, 에탄올 등의 유기화합물 연료와 산화제인 산소와의 전기화학반응에 의해 전기를 생성하는 발전장치로서 에너지밀도 및 전력밀도가 매우 높으며, 메탄올 등 액체연료를 직접 사용하기 때문에 연료개질기(reformer) 등 주변장치가 필요치 않으며 연료의 저장 및 공급이 쉽다는 장점을 가지고 있다.
직접액체연료전지는 도 1에 도시된 바와 같이, 애노드 전극(2)과 캐소드 전극(3) 사이에 전해질막(1)이 개재되어 있는 구조를 가진다. 각 애노드 전극(2)과 캐소드 전극(3)의 구조는 연료의 공급 및 확산을 위한 연료확산층(diffusion layer, 22, 32)과 연료의 산화/환원 반응이 일어나는 촉매층(21, 31), 그리고 전극 지지체(23, 33)을 구비한다. 전극 반응을 위한 촉매는 저온에서도 우수한 특성을 갖는 백금과 같은 귀금속 촉매가 사용이 되며 반응 부생성물인 일산화탄소에 의한 촉매피독 현상(catalyst poisoning)을 방지하기 위하여 루테늄, 로듐, 오스늄, 니켈등과 같은 전이금속의 합금촉매가 사용된다. 전극 지지체는 탄소종이, 탄소직물 등이 사용되며 연료의 공급과 반응 생성물의 배출이 용이하도록 발수처리(water-proofed)하여 사용한다. 전해질막(1)은 두께가 50-200 ㎛ 인 고분자막으로서 수분을 함유하며 이온전도성을 갖는 수소이온교환막이다.
직접액체연료전지 중, 메탄올과 물을 혼합 연료로 사용하는 직접메탄올연료전지 (Direct Methanol Fuel Cell, 이하 DMFC)의 전극반응은 연료가 산화되는 애노드 반응과 수소이온과 산소의 환원에 의한 캐소드 반응으로 구성되며 반응식은 다음과 같다.
CH3OH +H2O → CO2 +6H+ + 6e- (Anode reaction)
3/2O2 +6H+ + 6e- → 3H2O (Cathode reaction)
CH3OH + 3/2O2 → 2H2O + CO2 (Overall reaction)
산화반응(반응식 1)이 일어나는 애노드 전극(2)에서는, 메탄올과 물의 반응에 의하여 이산화탄소, 수소이온 및 전자가 생성이 되며, 생성된 수소이온은 전해질막(1)을 통해서 캐소드 전극(3)으로 전달된다. 환원반응(반응식 2)이 일어나는 캐소드 전극(3)에서는, 수소이온과 외부 회로를 통해 전달된 전자 그리고 산소 간의 반응에 의해 물이 생성된다. 따라서 DMFC 총괄반응(반응식 3)은 메탄올과 산소 가 반응하여 물과 이산화탄소를 생성하는 반응이 된다. 이때, 메탄올 1분자가 산소와 반응하여 2 몰의 물이 생성된다.
이론적으로 액체연료인 메탄올은 반응식 1에서와 같이 물과 1:1로 반응하기 때문에 메탄올 1몰과 물 1몰의 혼합액(약 64 wt.% 메탄올)을 사용하는 것이 가능하지만, 이와 같이 1:1(메탄올:물)의 고농도 연료를 사용할 경우 전해질막(수소이온교환막)에서의 연료의 크로스오버(cross-over, 연료가 이온교환막을 통과하는 현상)로 인한 발전 성능감소가 크기 때문에 일반적으로 0.5 ~ 2 M (2 ~ 8 vol. %)의 저농도 메탄올로 희석하여 사용하게 된다. 그러나, 저농도의 메탄올을 연료탱크에 저장하여 사용할 경우, 동일한 연료 저장부피에서 메탄올이 차지하는 비율이 낮기 때문에 연료의 에너지량이 현저하게 적어진다. 따라서, 연료의 에너지량을 증가시키기 위해서 고농도 또는 순수한 메탄올을 저장한 연료탱크를 갖춘 연료전지 시스템이 필요하다.
한편, 연료전지에서 반응하여 생성된 물의 처리가 문제가 된다. 이러한 물은 연료전지 시스템에 별도의 워터 탱크에 저장할 수도 있다.
미국특허 6,303,244에는 도 2와 같이 메탄올과 물을 별도로 저장하고 이를 혼합기에서 혼합한 후 연료전지스택에 공급하는 방식이 개시되어 있다.
도 2를 참조하면, 스택(4)의 내부 캐소드 측으로 환원반응을 위한 공기(Air)가 공급되고 다시 캐소드로부터 사용된 공기는 다시 외부로 배출되며 이때에 공기 중 포함된 반응부산물로서의 물은 회수되어 물 탱크(6)로 보내어진다. 한편, 연료 탱크(7)에는 고농도 또는 순수 메탄올이 저장된다.
연료로 사용되는 물 및 메탄올은 별도의 탱크(6, 7)에 저장되고, 물 및 메탄올은 각 펌프(P)에 의해 연료 믹서(8)에 공급되며, 여기에서 물과 메탄올이 혼합된 후 스택(4)의 애노드 측으로 보내어 진다.
이 방식은 연료탱크(7) 이외의 별도의 물 탱크(8)를 필요로 한다. 또한, 각 탱크용 펌프를 필요로 한다. 별도의 물탱크 및 펌프에 의해 점유되는 공간은 연료전지 시스템의 에너지밀도를 낮추게 되어 DMFC 본래의 장점을 약화시키는 결과를 낳는다.
본 발명의 목적은 상기한 종래기술의 문제점을 개선하기 위해 창출된 것으로서, 별도의 물탱크를 사용하지 않고 연료가 소진된 공간에 회수된 물을 저장하는 액체연료 카트리지를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 상기 액체연료 카트리지를 구비한 직접액체연료전지를 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 액체연료 카트리지는,
하우징;
상기 하우징 내에서 상기 액체연료가 저장되는 플로우 스페이스;
상기 플로우 스페이스의 일단에 형성되어 상기 직접액체연료전지에 연료를 공급하는 액체연료 공급홀;
상기 플로우 스페이스의 타단에서 상기 직접액체 연료전지로부터 회수된 물 이 유입되는 회수홀; 및
상기 플로우 스페이스 내에서 이동되면서 상기 액체연료 공급홀로부터 저장된 상기 액체연료의 종단에 위치하는 이동벽;을 구비한다.
상기의 다른 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 직접액체연료전지는,
제1면과 제2면을 갖는 전해질막과 상기 제1면에 마련된 애노드 전극과 상기 제2면에 마련된 캐소드 전극을 갖춘 적어도 두 개의 MEA(Membrane Electrode Assembly)에 의한 연료전지 스택;
상기 MEA의 애노드 전극 및 캐소드 전극과 접촉되게 설치되고, 상기 전극과 접촉되는 내면에 공급되는 연료가 유동되는 유로채널이 형성된 복수의 도전성 플레이트;
상기 스택에서 수직으로 관통하여 상기 유로채널에 해당되는 연료를 공급 또는 배출하는 라인을 형성하는 다수의 연료출입공;
상기 애노드 전극에 공급되는 액체연료를 저장하는 액체연료 카트리지;
상기 액체연료 카트리지와 상기 연료전지 스택 사이에 배치되어 상기 액체연료를 상기 캐소드 전극으로부터 생성된 물과 혼합하여 상기 연료출입공을 통해 상기 애노드 전극과 접촉되는 플레이트에 형성된 유로채널로 공급하는 연료믹서; 및
상기 캐소드 전극으로부터의 남는 물을 상기 액체연료 카트리지로 보내는 워터펌프;를 구비한다.
상기 플로우 스페이스는 뱀자리 형상으로 복수의 굴곡부를 포함하는 것이 바람직하다.
상기 플로우 스페이스의 단면은 실린더 형상이며, 상기 이동벽은 실린더인 것이 바람직하다.
상기 액체연료 공급홀 및 상기 회수홀에는 상기 이동벽의 토출을 막는 스토퍼가 형성된다.
상기 이동벽은, 비중이 0.8 ~ 1.0 인 것이 바람직하다.
상기 액체연료 공급홀로부터 상기 회수홀 사이에는 상기 이동벽을 검출하는 수단이 더 형성될 수 있다.
본 발명의 일 국면에 따르면, 상기 이동벽 검출수단은,
상기 하우징에서 상기 이동벽의 이동을 볼 수 있도록 형성된 투명창이다.
본 발명의 다른 국면에 따르면, 상기 이동벽 검출수단은,
상기 하우징에 설치된 금속 검출기를 포함하며,
상기 이동벽에는 상기 금속 검출기에 의해 검출되는 금속 메탈이 포함된다.
상기 플로우 스페이스에 저장된 액체연료는 대략 91% 부피의 메탄올일 수 있다.
이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 직접액체연료전지의 연료 공급방법 및 이를 적용한 직접액체연료전지 장치의 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 직접액체연료전지의 개략적인 구성을 도시한 도면이며, 도 4는 도 3의 액체연료 카트리지의 개략적 단면도이다.
먼저, 도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 액체연료 카트리지(100)는 액체연료 가 내부에 저장되는 하우징(110)을 구비한다. 직육면체의 하우징(110) 내에 메탄올과, 후술하는 물이 저장되는 플로우 스페이스(flow space)(120)가 형성되어 있다. 상기 플로우 스페이스(120)는 복수의 굴곡부(122)와 복수의 직선부(124)로 구성되어 있다. 이 굴곡부(122)는 플로우 스페이스(120)의 방향을 180 도 돌리는 역할을 한다. 상기 플로우 스페이스(120)에는 이동벽(moving wall)(130)이 위치한다. 이동벽(130)은 바람직하게는 실린더이며, 상기 플로우 스페이스(120)의 단면은 상기 이동벽(130)이 접촉되는 실린더 형상인 것이 바람직하다. 상기 이동벽(130) 및 플로우 스페이스(120)의 단면이 반드시 실린더 형상에 한정되는 것은 아니며, 각각 구 및 원형 단면일 수 도 있다.
상기 플로우 스페이스(120)는 뱀자리 형상으로 형성되는 것이 한정된 하우징(110) 내에서 플로우 스페이스(120) 이외의 공간과 이동벽(130)의 부피를 줄이며, 따라서 액체연료 카트리지(100) 내에 액체연료를 많이 채울 수 있게 한다.
상기 플로우 스페이스(120)의 일단에는 직접액체연료전지에 연료를 공급하는 액체연료 공급홀(112)이 형성되어 있으며, 상기 플로우 스페이스(120)의 타단에는 상기 직접액체연료전지에서 발생된 물이 유입되는 회수홀(114)이 형성되어 있다. 상기 액체연료 공급홀(112) 및 상기 회수홀(114)에는 각각 상기 이동벽(130)의 토출(ejecting)을 방지하는 제1 및 제2스토퍼(113, 115)가 형성되어 있다.
상기 이동벽(130)은 메탄올의 비중인 0.8 보다 크고, 물의 비중인 1.0 보다 작으며, 상기 메탄올과 반응하지 않는 고분자 수지로 형성된다. 예컨대, 폴리 에틸렌 또는 폴리 프로필렌으로 형성될 수 있다.
한편, 상기 이동벽(130)은 회수홀(114)로부터 채워지는 물과, 소비되는 메탄올의 경계면에 위치한다. 액체연료 카트리지(100)로부터 액체연료가 사용됨에 따라서, 이동벽(130)은 플로우 스페이스(120)에서 액체연료 공급홀(112) 방향으로 나아간다. 이동벽(130)의 위치는 액체연료 카트리지(100) 내에 남아있는 메탄올의 양을 가리킨다. 따라서, 상기 이동벽(130)의 위치를 검출하면, 잔존하는 액체연료량을 체크할 수 있다.
이러한 이동벽 검출수단으로는 상기 하우징(110)에서 적어도 상기 액체연료 공급홀(112)의 부근의 플로우 스페이스(120)를 볼 수 있도록 투명창(140)을 형성할 수 있다.
다른 방법으로는, 이동벽(130)의 내부가 빈 중공 구조 또는 많은 기공을 포함하는 구조로 하고, 일부 표면에 금속물질을 포함하도록 한다. 이때 이동벽(130)의 비중이 물 보다 작게 유지하는 것이 중요하다. 그리고, 상기 하우징(110)에서 상기 액체연료 공급홀(112)의 부근에 금속 검출기(142)를 설치한다. 상기 금속 검출기(142)는 그 하부로 이동벽(130)이 이동해오면, 전기적 신호를 발생시켜서 사용자에게 액체연료 카트리지(100)의 액체연료가 소진되는 것을 알려줄 수 있다.
상기 구조의 액체연료 카트리지(100)는 직접액체연료전지에서 유휴 공간에 대응되게 직선부의 길이를 변경하는 설계가 가능하므로 설치공간을 매우 유용하게 활용할 수 있다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 액체연료, 예컨대 메탄올은 상술한 바와 같이 액체연료 카트리지(100)의 액체연료 공급홀(112)로부터 연료믹서(170)를 통해서 직 접액체연료전지 스택의 애노드 전극에 공급된다. 그리고 대기의 공기는 캐소드 전극으로 공급된다.
상기와 같은 액체연료 및 공기는 도전성 플레이트, 예컨대 바이폴라 플레이트(bipolar plate)에 형성된 유로채널(flow channel)(도 5의 243, 253 참조)로 공급된다.
상기 캐소드 전극으로부터 생성된 물은 연료믹서(170)로 회수되며, 일부는 액체연료 카트리지(100)로부터의 액체연료와 혼합되고, 나머지 물은 워터펌프(180)로 회수되어서 액체연료 카트리지(100)의 회수홀(114)을 통해서 액체연료 카트리지(100)의 플로우 스페이스(120)로 들어간다. 이렇게 유입된 물은 이동벽(130)을 밀어서 이동벽(130)이 플로우 스페이스(120)내에서 이동되게 한다. 상기 연료믹서(170)에서 액체연료와 혼합되는 물과, 액체연료 카트리지(100)로 회수되는 물의 분배는 기계적 분배기(미도시)로 이루어질 수 있다. 애노드 전극에서 미반응된 연료는 연료믹서(170)로 회수된다.
한편, 상기 실시예에서는 워터펌프(180)가 액체연료 카트리지(100)의 회수홀(114) 및 연료믹서(170) 사이에 설치되어 물의 회수와 연료의 토출을 동시에 수행하고 있으나 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 즉, 액체연료 카트리지(100)의 액체연료 공급홀(112) 및 연료믹서(170) 사이에 연료펌프(미도시)가 배치되어 연료의 토출과 물의 회수를 수행할 수도 있다.
본 발명의 액체연료 카트리지(100)에는 순수 또는 고농도의 액체연료, 예를 들어 메탄올이 저장되며, 또한, 연료전지에서 배출하는 물이 저장되는 공간이다. 상기 이동벽(130)이 회수홀(114)로 유입되는 물에 이동되게 하기 위해서는 메탄올 사용량과 물의 회수량이 일치하는 게 바람직하다.
반응식 3의 DMFC 총괄반응에 따르면, 메탄올 1몰(약 40 cm3)이 반응하면 2몰(약 36 cm3)의 물이 생성된다. 즉, 소비되는 메탄올 부피의 90%의 물이 여분으로 생성된다. 따라서, 액체연료 카트리지(100)내에 91% 메탄올 용액을 저장하면, 상기 메탄올 용액을 1 ml 사용하면, 0.91 ml 메탄올 연료가 사용되며, 이에 따라 0.09 ml water 가 미반응 상태로 된다. 그리고, 반응식 3에 따라 0.91 ml MeOH x 0.9 = 0.82 ml water 가 발생된다. 따라서, 연료반응중 남는 물은 0.09 ml water + 0.82 ml water = 0.91 ml water 이 되어서 연료반응중 액체연료 카트리지(100) 내의 부피 밸런스가 맞추어 질 수 있다.
상기 실시예에서는 다수의 MEA가 적층된 연료전지스택 시스템에 대해서 기술하였으나, 하나의 MEA로 구성되는 연료전지 시스템에도 적용됨은 물론이다.
도 5는 본 발명의 액체연료 카트리지를 구비하는 직접액체 연료전지 스택의 개략적인 구성도를 도시한 도면이다.
도 5를 참조하면, 연료전지 스택(200)에는 멤브레인(210)을 중앙으로 그 양측에 애노드 전극(220) 및 캐소드 전극(230)이 마련된 다수의 MEA가 전기적으로 순방향으로 배치되어 있고, 각 MEA의 사이에 중간 도전성 플레이트(260)가 개재되어 있다. 이 중간 도전성 플레이트(260)는 바이폴라 플레이트에 해당된다. 상기 바이폴라 플레이트(260)에서 상기 전극들(220,230)과 접촉되는 내면에는 유로채널 (243,253)이 형성되어 있다. 그리고 상기 스택의 상하에 종단 도전성 플레이트(261,162)가 위치한다. 상기 종단 도전성 플레이트(261,262)는 각각 MEA 에 접촉되는 면에만 유로채널(243,253)이 형성되어 있으며, 그 외에는 중간 도전성 플레이트(260)와 실질적으로 동일한 구조를 가진다. 즉, 일측(도면에서 상단측의) 종단 도전성 플레이트(261)의 내면에 액체연료 유로채널(243)이 형성되고, 타측(도면에서 하단측의) 종단 도전성 플레이트(262)의 내면에 공기 유로채널(253)이 형성되어 있다. 그리고 상기 종단 도전성 플레이트(261,262)의 바깥측 표면에 전류 집전판(271,272)이 위치한다.
상기 MEA 및 이들 사이의 중간 도전성 플레이트(260), 및 스택 상하의 종단 도전성 플레이트(261,262)를 양 고정용 엔드 플레이트(281,282)에 의해 상호 고정된다.
그리고 상기 스택에는 수직 방향으로의 다수의 관통공인 연료출입공(245,255)이 형성되고, 각 연료출입공(245,255)으로는 혼합액체연료(mixed fuel) 또는 공기가 구별되어 들어가서 각각 유로채널(243,253)을 통과한 후, 미반응된 연료(액체연료 또는 공기)와 반응 생성물인 물, CO2가 각각 미도시된 연료출입공을 통해서 배출된다. 도 5에는 혼합연료가 들어가는 연료출입공(245)과, 에어가 들어가는 연료출입공(255) 만 도시하였다. 적절한 유로(flow)를 형성하기 위하여 유동차단을 위한 가스켓(241)등이 필요한 부분에 적용되는데, 이러한 유로 형성구조는 일반적인 기술이므로 구체적으로 설명되지 않는다.
상기와 같은 스택 구조의 연료출입공(245,255)에 도 3 및 도 4에 도시된 연료믹서(170)를 연결할 수 있다.
상기한 바와 같이, 본원 발명에 따르면, 액체연료 카트리지에 높은 에너지밀도의 액체연료의 저장이 가능하여 발전 시간의 연장이 가능하며, 연료펌프 및 워터펌프 중 하나의 펌프를 필요로 하므로 사용되는 펌프의 수를 줄일 수 있다. 또한, 이동벽의 위치를 검출함으로써 연료 소진을 알 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 한해서 정해져야 할 것이다.

Claims (20)

  1. 직접액체연료전지에 공급되는 액체연료를 저장하는 액체연료 카트리지에 있어서,
    하우징;
    상기 하우징 내에서 상기 액체연료가 저장되는 플로우 스페이스;
    상기 플로우 스페이스의 일단에 형성되어 상기 직접액체연료전지에 연료를 공급하는 액체연료 공급홀;
    상기 플로우 스페이스의 타단에서 상기 직접액체 연료전지로부터 회수된 물 이 유입되는 회수홀; 및
    상기 플로우 스페이스 내에서 이동되면서 상기 액체연료 공급홀로부터 저장된 상기 액체연료의 종단에 위치하는 이동벽;을 구비하는 것을 특징으로 하는 직접액체연료전지용 액체연료 카트리지.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 플로우 스페이스는 뱀자리 형상으로 복수의 굴곡부를 포함하는 것을 특징으로 하는 액체연료 카트리지.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 플로우 스페이스의 단면은 실린더 형상이며, 상기 이동벽은 실린더인 것을 특징으로 하는 액체연료 카트리지.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 액체연료 공급홀 및 상기 회수홀에는 상기 이동벽의 토출을 막는 스토퍼가 형성된 것을 특징으로 하는 액체연료 카트리지.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 이동벽은, 비중이 0.8 ~ 1.0 인 것을 특징으로 하는 액체연료 카트리지.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 이동벽은 폴리 에틸렌 또는 폴리 프로필렌인 것을 특징으로 하는 액체연료 카트리지.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 액체연료 공급홀로부터 상기 회수홀 사이에는 상기 이동벽을 검출하는 수단이 더 형성된 것을 특징으로 하는 액체연료 카트리지.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 이동벽 검출수단은,
    상기 하우징에서 상기 이동벽의 이동을 볼 수 있도록 형성된 투명창인 것을 특징으로 하는 액체연료 카트리지.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 이동벽 검출수단은,
    상기 하우징에 설치된 금속 검출기를 포함하며,
    상기 이동벽에는 상기 금속 검출기에 의해 검출되는 금속 메탈이 포함된 것을 특징으로 하는 액체연료 카트리지.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 플로우 스페이스에 저장된 액체연료는 대략 91% 부피의 메탄올인 것을 특징으로 하는 액체연료 카트리지.
  11. 제1면과 제2면을 갖는 전해질막과 상기 제1면에 마련된 애노드 전극과 상기 제2면에 마련된 캐소드 전극을 갖춘 적어도 두 개의 MEA(Membrane Electrode Assembly)에 의한 연료전지 스택;
    상기 MEA의 애노드 전극 및 캐소드 전극과 접촉되게 설치되고, 상기 전극과 접촉되는 내면에 공급되는 연료가 유동되는 유로채널이 형성된 복수의 도전성 플레이트;
    상기 스택에서 수직으로 관통하여 상기 유로채널에 해당되는 연료를 공급 또는 배출하는 라인을 형성하는 다수의 연료출입공;
    상기 애노드 전극에 공급되는 액체연료를 저장하는 액체연료 카트리지;
    상기 액체연료 카트리지와 상기 연료전지 스택 사이에 배치되어 상기 액체연료를 상기 캐소드 전극으로부터 생성된 물과 혼합하여 상기 연료출입공을 통해 상기 애노드 전극과 접촉되는 플레이트에 형성된 유로채널로 공급하는 연료믹서; 및
    상기 캐소드 전극으로부터의 남는 물을 상기 액체연료 카트리지로 보내는 워터펌프;를 구비하며, 상기 액체연료 카트리지는,
    하우징;
    상기 하우징 내에서 상기 액체연료가 저장되는 플로우 스페이스;
    상기 플로우 스페이스의 일단에 형성되어 상기 직접액체연료전지에 연료를 공급하는 액체연료 공급홀;
    상기 플로우 스페이스의 일단에서 상기 직접액체 연료전지로부터 회수된 물이 유입되는 회수홀; 및
    상기 플로우 스페이스 내에서 이동되면서 상기 액체연료 공급홀로부터 저장된 상기 액체연료의 종단에 위치하는 이동벽;을 구비하는 것을 특징으로 하는 직접액체연료전지.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 플로우 스페이스는 뱀자리 형상으로 복수의 굴곡부를 포함하는 것을 특징으로 하는 직접액체연료전지.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 플로우 스페이스의 단면은 실린더 형상이며, 상기 이동벽은 실린더인 것을 특징으로 하는 직접액체연료전지.
  14. 제 11 항에 있어서,
    상기 액체연료 공급홀 및 상기 회수홀에는 상기 이동벽의 토출을 막는 스토퍼가 형성된 것을 특징으로 하는 직접액체연료전지.
  15. 제 11 항에 있어서,
    상기 이동벽은, 비중이 0.8 ~ 1.0 인 것을 특징으로 하는 직접액체연료전지.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 이동벽은 폴리 에틸렌 또는 폴리 프로필렌인 것을 특징으로 하는 직접액체연료전지.
  17. 제 11 항에 있어서,
    상기 액체연료 공급홀로부터 상기 회수홀 사이에는 상기 이동벽을 검출하는 수단이 더 형성된 것을 특징으로 하는 직접액체연료전지.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 이동벽 검출수단은,
    상기 하우징에서 상기 이동벽의 이동을 볼 수 있도록 형성된 투명창인 것을 특징으로 하는 직접액체연료전지.
  19. 제 17 항에 있어서,
    상기 이동벽 검출수단은,
    상기 하우징에 설치된 금속 검출기를 포함하며,
    상기 이동벽에는 상기 금속 검출기에 의해 검출되는 금속 메탈이 포함된 것 을 특징으로 하는 직접액체연료전지.
  20. 제 11 항에 있어서,
    상기 플로우 스페이스에 저장된 액체연료는 대략 91% 부피의 메탄올인 것을 특징으로 하는 직접액체연료전지.
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