KR20060070090A - Fuel cell system - Google Patents

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KR20060070090A
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Abstract

본 발명은 고압수수탱크에 저장되어 있는 수소의 높은 압력을 회전운동에너지 또는 전기에너지로 변환시켜 사용함으로써 연료전지의 에너지효율을 향상시킬 수 있는 연료전지 시스템에 관한 것으로서, 고압수소탱크, 1차 감압수단, 터빈, 2차 감압수단, 전환수단 및 유체기어를 포함하여 구성되고, 전환수단에 의해 터빈의 회전동력이 수소 재순환 장치 또는 제너레이터에 선택적으로 공급되며, 상기 전환수단에는 유체기어가 구비되어 있어서, 터빈이 일정속도 이상일 때에만 회전동력을 수소 재순환장치 또는 제너레이터에 공급하도록 하는 것이다.The present invention relates to a fuel cell system capable of improving energy efficiency of a fuel cell by converting and using high pressure of hydrogen stored in a high pressure water tank into rotational kinetic energy or electric energy. Means, a turbine, a secondary pressure reducing means, a switching means, and a fluid gear, wherein the rotational power of the turbine is selectively supplied to the hydrogen recirculation device or the generator by the switching means, and the switching means is provided with a fluid gear. In other words, the rotational power is supplied to the hydrogen recirculation unit or generator only when the turbine is above a certain speed.

본 발명에 의하면, 수소의 압력에너지를 회전운동에너지 또는 전기에너지로 변환시켜 사용함으로써 연료전지 시스템의 전체 에너지 효율을 향상시킬 수 있는 효과를 갖는다.According to the present invention, the pressure energy of hydrogen is converted into rotational kinetic energy or electric energy and used to improve the overall energy efficiency of the fuel cell system.

고압수소, 터빈, 유체기어, 전환수단High pressure hydrogen, turbine, fluid gear, switching means

Description

연료전지 시스템{Fuel Cell System}Fuel Cell System

도 1은 본 발명에 따른 제1실시예를 보여주는 구성도,1 is a block diagram showing a first embodiment according to the present invention,

도 2는 본 발명에 따른 제2실시예를 보여주는 구성도,2 is a block diagram showing a second embodiment according to the present invention;

도 3은 본 발명에 따른 제3실시예를 보여주는 구성도이다.3 is a block diagram showing a third embodiment according to the present invention.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>  <Description of the symbols for the main parts of the drawings>

10: 연료전지스택 20: 고압수소탱크10: fuel cell stack 20: high pressure hydrogen tank

22: 1차 감압수단 24: 터빈22: primary decompression means 24: turbine

26: 2차 감압수단 30: 제너레이터26: secondary decompression means 30: generator

32: 배터리 40: 수소재순환장치32: battery 40: hydrogen recycle unit

50: 전환수단50: switching means

본 발명은 연료전지 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 고압수수탱크에 저장되어 있는 수소의 높은 압력을 회전운동에너지 또는 전기에너지로 변환시켜 사용함으로써 연료전지의 에너지효율을 향상시킬 수 있는 연료전지 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a fuel cell system, and more particularly, a fuel cell system capable of improving energy efficiency of a fuel cell by converting and using a high pressure of hydrogen stored in a high pressure water tank into rotational kinetic energy or electric energy. It is about.

일반적으로, 연료전지 자동차는 종래의 내연기관의 엔진 역할을 하는 연료전지스택에 수소와 대기중의 산소를 공급하여 생성된 전기에너지를 기계적 에너지로 변환하여 자동차를 구동하게 되는 것으로, 내연기관보다 효율이 높고 공해 배출량이 적으므로, 종래의 내연기관을 대체할 유망한 대체수단으로 각광받고 있다.In general, a fuel cell vehicle drives a vehicle by converting electrical energy generated by supplying hydrogen and oxygen in the atmosphere to a fuel cell stack serving as an engine of a conventional internal combustion engine, into mechanical energy, which is more efficient than an internal combustion engine. Due to its high and low pollution emission, it has been spotlighted as a promising alternative to replace the conventional internal combustion engine.

내연기관 자동차가 화석연료와 공기중의 산소를 엔진내에서 연소시켜 그 폭발력으로 자동차를 구동시키는 것과는 달리, 연료전지자동차(Fuel Cell Vehicle)는 고압수소탱크로부터 통해 공급되는 수소와 공기압축기를 통해 공급되는 공기중의 산소를 연료전지스택내에서 전기화학반응시켜 생성된 전기에너지를 이용하여 자동차를 구동하게 되는 것이다.Unlike internal combustion engine cars burning fossil fuel and oxygen in the air and driving the car with its explosive power, fuel cell vehicles are supplied through hydrogen and air compressors supplied from high-pressure hydrogen tanks. The car is driven using the electric energy generated by electrochemical reaction of oxygen in the air in the fuel cell stack.

즉, 연료전지 자동차는 연료로서 순수 수소가스 또는 연료개질을 통해 얻은 수소를 공급하고, 산화제로서 공기를 공급함으로써 산화 및 환원 반응을 통하여 전기를 발생시키게 된다. That is, a fuel cell vehicle generates electricity through oxidation and reduction reactions by supplying pure hydrogen gas or hydrogen obtained through fuel reforming as fuel and air as oxidant.

이때 연료인 수소가스의 저장은 고압탱크를 이용하여 압축 저장하는 방식과, 초저온 용기를 이용하여 액체수소를 저장하는 방법, 또는 수소저장 합금을 이용하여 저장하는 방법 등이 있다. 이중 현재 전세계적으로 널리 이용되는 방법은 고압수소탱크에 350∼700 bar의 초고압의 수소를 저장하는 것으로, 이를 연료전지스택에 공급하기 위해서는 레귤레이터를 이용하여 감압하여 사용하게 된다.At this time, the storage of hydrogen gas as a fuel may be compressed and stored using a high pressure tank, a method of storing liquid hydrogen using a cryogenic container, or a method of storing using a hydrogen storage alloy. Currently, a widely used method worldwide is to store ultra-high pressure hydrogen of 350 to 700 bar in a high-pressure hydrogen tank, and to supply it to a fuel cell stack, it is used by reducing the pressure using a regulator.

이와 같이 초고압의 수소 압력을 에너지로 변환시켜 사용하고자 하는 많은 노력이 이루어져 왔고, 그 대부분은 탱크에 저장된 수소의 압력을 이용하여 현재 자동차용 연료전지 시스템의 공기공급기를 회전시키는데 사용하는 것이다.As such, many efforts have been made to convert ultra-high pressure hydrogen pressure into energy, and most of them use the pressure of hydrogen stored in a tank to rotate the air supply of the current fuel cell system for automobiles.

그러나, 상기한 종래의 수소압력을 이용하여 공기공급기에 동력을 제공하는 기술은, 아이들링 상태와 같은 저출력이 요구될 때 공급되는 적은 수소의 양으로는 공기공급기의 터보차저를 회전시키기 어려운 문제점이 있고, 터빈의 회전속도가 일정치 않으므로 공기공급기를 통해 공급되는 공기공급량을 일정하게 제어하기 어려려 연료전지의 운전이 원활히 이루어지지 못하는 문제점이 있다.However, the conventional technique of providing power to the air supply using the hydrogen pressure has a problem that it is difficult to rotate the turbocharger of the air supply with a small amount of hydrogen supplied when a low output such as an idling state is required. In addition, since the rotation speed of the turbine is not constant, it is difficult to constantly control the air supply amount supplied through the air supply, and thus there is a problem in that the operation of the fuel cell is not performed smoothly.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 저장탱크의 고압력 수소가스로부터 회전에너지 또는 전기에너지를 얻어낼 뿐 아니라 유체기어를 사용하여 터빈의 회전속도가 일정값 이상일 때에만 동력을 발생시키고, 또한 아이들링 상태 등 공급되는 수소의 양이 적은 경우에는 1차 감압수단을 이용하여 터빈에 공급되는 수소의 압력을 높여 줌으로써 터빈의 회전속도를 일정하게 유지할 수 있는 연료전지 시스템을 제공함에 그 목적이 있다.The present invention has been made to solve the above problems, not only to obtain the rotational energy or electrical energy from the high-pressure hydrogen gas of the storage tank, but also generates power only when the rotational speed of the turbine using a fluid gear is above a certain value. To provide a fuel cell system capable of maintaining a constant rotation speed of the turbine by increasing the pressure of the hydrogen supplied to the turbine by using a primary pressure reducing means when the amount of hydrogen supplied is low. There is this.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 연료전지 자동차에 있어서, 고압으로 수소가 저장되어 있는 고압수소탱크와; 상기 고압수소탱크에 저장된 수소가스를 5-10 bar로 감압하는 1차 감압수단과; 상기 1차 감압수단에 연통되어 고압수소가스로부터 회전운동에너지를 얻어내는 터빈과; 상기 터빈을 통과한 수소가스를 다시 감압하여 연료전지스택에 공급하는 2차 감압수단을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a fuel cell vehicle comprising: a high pressure hydrogen tank in which hydrogen is stored at a high pressure; Primary decompression means for decompressing the hydrogen gas stored in the high-pressure hydrogen tank to 5-10 bar; A turbine communicating with said primary decompression means for obtaining rotational kinetic energy from high-pressure hydrogen gas; And a secondary decompression means for depressurizing the hydrogen gas passing through the turbine and supplying the hydrogen gas to the fuel cell stack.

본 발명의 다른 특징은 상기 터빈의 회전축은 전환수단을 매개로 수소 재순 환장치와 제너레이터에 동시에 연결되어 있고, 상기 전환수단에 의해 터빈의 회전동력이 수소 재순환 장치 또는 제너레이터에 선택적으로 공급되며, 상기 전환수단에는 유체기어가 구비되어 있어서, 상기 유체기어에 의해 터빈이 일정속도 이상일 때에만 회전동력을 수소 재순환장치 또는 제너레이터에 공급하는 것이다.Another feature of the present invention is that the rotating shaft of the turbine is connected to the hydrogen recycle device and the generator at the same time via the switching means, the rotational power of the turbine is selectively supplied to the hydrogen recycle device or generator by the switching means, The switching means is provided with a fluid gear, and supplies the rotational power to the hydrogen recirculation device or generator only when the turbine is at a certain speed or more by the fluid gear.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명에 따른 제1실시예를 보여주는 구성도이고, 도 2는 본 발명에 따른 제2실시예를 보여주는 구성도이고, 도 3은 본 발명에 따른 제3실시예를 보여주는 구성도이며, 동일한 구성요소에 대하여는 동일한 부호가 인용된다.1 is a block diagram showing a first embodiment according to the present invention, Figure 2 is a block diagram showing a second embodiment according to the present invention, Figure 3 is a block diagram showing a third embodiment according to the present invention. Like reference numerals refer to like elements.

제 1실시예에서 본 발명에 따른 연료전지 시스템은, 도 1에 도시된 바와 같이, 고압수소탱크(20)와, 1차 감압수단(22)과, 수소의 압력에너지로부터 회전운동에너지를 얻어내는 터빈(24)과, 상기 터빈을 통과한 수소가스를 다시 감압하여 연료전지스택(10)에 공급하는 2차 감압수단(26)과, 상기 터빈(24)의 회전축에 연결된 제너레이터(30)와, 그 회전축상에 설치된 유체기어(미도시)를 포함하여 구성되고, 상기 제너레이터(30)에서 생산된 전기에너지는 배터리(32)에 축전되도록 구성된 것이다.The fuel cell system according to the present invention in the first embodiment, as shown in Figure 1, to obtain the rotational kinetic energy from the high-pressure hydrogen tank 20, the primary decompression means 22, and the pressure energy of hydrogen A turbine 24, secondary pressure reducing means 26 for depressurizing the hydrogen gas passing through the turbine and supplying it to the fuel cell stack 10, a generator 30 connected to the rotation shaft of the turbine 24, It is configured to include a fluid gear (not shown) installed on the axis of rotation, the electrical energy produced by the generator 30 is configured to be stored in the battery 32.

그 작동관계를 설명하면 다음과 같다.The operation relationship is as follows.

먼저, 350 bar 이상으로 저장된 고압수소탱크(20)의 초고압의 수소가스가 1차 감압수단(22)에서 5-10 bar 수준으로 감압되고, 이 수소가스가 터빈(24)을 통과하면서 회전운동에너지를 발생시킨다. 이어서 터빈(24)을 통과한 수소가스는 2차 감압수단(26)에서 연료전지의 운전조건에 적당한 1-3 bar 수준의 감압되어 연료전지스택(10)에 공급된다.First, the ultra-high pressure hydrogen gas of the high-pressure hydrogen tank 20 stored above 350 bar is decompressed to 5-10 bar level by the primary decompression means 22, and the hydrogen gas passes through the turbine 24 while rotating kinetic energy. Generates. Subsequently, the hydrogen gas passing through the turbine 24 is supplied to the fuel cell stack 10 after being decompressed at a level of 1 to 3 bar suitable for the operating conditions of the fuel cell in the secondary decompression means 26.

이때 상기 터빈(24)의 회전축에는 유체기어가 설치되어 있어서, 일정 회전속도 이상인 경우만 그 회전력을 제너레이터(30)에 전달하므로, 회전축의 마찰력에 의해 터빈(24)의 회전이 억제되는 것을 방지한다. 즉, 상기 터빈(24)을 통과하여 연료전지스택(10)에 공급되는 수소의 이동이 방해되지 않도록 한다.At this time, the rotation shaft of the turbine 24 is provided with a fluid gear, and the rotational force is transmitted to the generator 30 only when the rotation speed is higher than a predetermined rotation speed, thereby preventing the rotation of the turbine 24 from being suppressed by the frictional force of the rotation shaft. . That is, the movement of hydrogen supplied to the fuel cell stack 10 through the turbine 24 is not prevented.

따라서, 운전초기단계 또는 아이들링 단계에서 적은 양의 수소가스가 공급될 때 연료전지스택(10)에 수소가 원활히 공급되지 못하는 경우가 발생되는 것을 방지할 수 있다.Therefore, when a small amount of hydrogen gas is supplied in the initial operation stage or the idling stage, it is possible to prevent a case in which hydrogen is not smoothly supplied to the fuel cell stack 10.

또한, 수소의 양이 상기 제너레이터(30)를 구동하기에 부족한 경우에는 1차 감압수단(22)에서 수소의 압력을 높여줌으로써, 상기 터빈(24)의 회전력을 일정 속도 이상으로 항상 유지할 수 있다.In addition, when the amount of hydrogen is insufficient to drive the generator 30, by increasing the pressure of hydrogen in the primary decompression means 22, it is possible to always maintain the rotational force of the turbine 24 above a certain speed.

상기와 같이 수소의 압력에너지가 터빈(24)에서 회전운동에너지로 변환된 후, 제너레이터(30)를 구동시켜 전기에너지로 다시 변환되고, 발생된 전기에너지는 배터리(32)에 축전된다.As described above, after the pressure energy of hydrogen is converted into rotational kinetic energy in the turbine 24, the generator 30 is driven again to be converted into electrical energy, and the generated electrical energy is stored in the battery 32.

또 다른 제 2실시예의 본 발명에 따른 연료전지 시스템은, 도 2에 도시된 바와 같이, 고압수소탱크(20)와, 1차 감압수단(22)과, 상기 고압수소가스로부터 회전운동에너지를 얻어내는 터빈(24)과, 상기 터빈(24)을 통과한 수소가스를 다시 감압하여 연료전지스택(10)에 공급하는 2차 감압수단(26)과, 상기 터빈(24)의 회전축에 연결된 수소 재순환장치(40) 및 그 회전축상에 설치된 유체기어(미도시)를 포함 하여 구성된다.In the fuel cell system according to the second embodiment of the present invention, as shown in FIG. 2, rotational kinetic energy is obtained from the high pressure hydrogen tank 20, the primary pressure reducing means 22, and the high pressure hydrogen gas. The turbine 24, the secondary pressure reducing means 26 for depressurizing the hydrogen gas passing through the turbine 24 again and supplying it to the fuel cell stack 10, and hydrogen recycling connected to the rotating shaft of the turbine 24. It comprises a device 40 and a fluid gear (not shown) installed on its axis of rotation.

그 작동관계를 설명하면 다음과 같다.The operation relationship is as follows.

먼저, 350 bar 이상으로 저장된 상기 고압수소탱크(20)의 초고압의 수소가스가 1차 감압수단(22)에서 5-10 bar 수준으로 감압되고, 이 수소가스가 터빈(24)을 통과하면서 회전운동에너지를 발생시킨다. 이어서 상기 터빈(24)을 통과한 수소가스는 2차 감압수단(26)에서 연료전지의 운전조건에 적당한 1-3 bar 수준의 감압되어 연료전지스택(10)에 공급된다.First, the ultra-high pressure hydrogen gas of the high-pressure hydrogen tank 20 stored above 350 bar is decompressed to 5-10 bar level in the primary decompression means 22, and this hydrogen gas is rotated while passing through the turbine 24. Generates energy. Subsequently, the hydrogen gas passing through the turbine 24 is supplied to the fuel cell stack 10 after being decompressed at a level of 1 to 3 bar suitable for the operating conditions of the fuel cell in the secondary decompression means 26.

이때 상기 터빈(24)의 회전축에는 유체기어(미도시)가 설치되어 있어서, 일정 회전속도 이상인 경우만 그 회전력을 수소 재순환 장치(40)에 전달하므로, 상기 터빈(24)에 의해 연료전지스택(10)으로의 수소의 공급이 오히려 방해되는 것을 막을 수 있다.In this case, a fluid gear (not shown) is installed on the rotation shaft of the turbine 24, and thus, the rotational force is transmitted to the hydrogen recirculation apparatus 40 only when the rotation speed is greater than or equal to a predetermined rotation speed. It is possible to prevent the supply of hydrogen to 10) to be rather disturbed.

또한, 수소의 양이 수소 재순환장치(40)를 구동하기에 부족한 경우에는 1차 감압수단(22)에서 수소의 압력을 높여줌으로써, 상기 터빈(24)의 회전력을 일정 속도 이상으로 유지할 수 있도록 수소가스에 의해 상기 터빈(24)에 공급되는 일의 양을 보충할 수 있다.In addition, when the amount of hydrogen is insufficient to drive the hydrogen recycle device 40, by increasing the pressure of hydrogen in the primary decompression means 22, the hydrogen to maintain the rotational force of the turbine 24 above a certain speed The amount of work supplied to the turbine 24 by the gas can be supplemented.

즉, 고압수소에 의해 공급되는 일의 양은 압력과 그 부피의 곱에 해당하므로, 부피가 적어지더라도 압력을 높여주면 일의 양을 일정하게 유지할 수 있다.In other words, the amount of work supplied by the high-pressure hydrogen corresponds to the product of the pressure and its volume, so even if the volume is small, increasing the pressure can keep the amount of work constant.

상기와 같은 본원발명의 작동결과, 수소재순환장치(40)를 구동시키기 위하여 별도의 동력을 사용할 필요가 없고, 수소의 고압력 에너지를 회전운동에너지로 변환시켜 다른 용도로도 사용할 수 있게 된다.As a result of the operation of the present invention as described above, it is not necessary to use a separate power to drive the hydrogen recirculation device 40, it is possible to convert the high pressure energy of hydrogen into rotational kinetic energy can be used for other purposes.

본 발명의 제 3실시예에 따른 연료전지 시스템은, 도 3에 도시된 바와 같이, 고압수소탱크(20)와, 1차 감압수단(22)과, 상기 고압수소가스로부터 회전운동에너지를 얻어내는 터빈(24)과, 상기 터빈(24)을 통과한 수소가스를 다시 감압하여 연료전지스택(10)에 공급하는 2차 감압수단(26)과, 상기 터빈(24)의 회전축에 설치된 전환수단(50)과, 상기 전환수단(50)을 매개로 상기 터빈(24)에 연결된 수소 재순환장치(40) 및 제너레이터(30)를 포함하여 구성되고, 상기 전환수단(50)에는 유체기어가 구비되어 있다.In the fuel cell system according to the third exemplary embodiment of the present invention, as shown in FIG. 3, the rotary kinetic energy is obtained from the high pressure hydrogen tank 20, the primary pressure reducing means 22, and the high pressure hydrogen gas. A turbine 24, a secondary pressure reducing means 26 for depressurizing the hydrogen gas passing through the turbine 24 and supplying it to the fuel cell stack 10, and a switching means provided on the rotary shaft of the turbine 24 ( 50 and a hydrogen recirculation device 40 and a generator 30 connected to the turbine 24 via the switching means 50, the switching means 50 is provided with a fluid gear. .

그 작동관계를 설명하면 다음과 같다.The operation relationship is as follows.

먼저, 350 bar 이상으로 저장된 고압수소탱크(20)의 초고압의 수소가스가 1차 감압수단(22)에서 5-10 bar 수준으로 감압되고, 1차 감압된 수소가스가 터빈(24)을 통과하면서 회전운동에너지를 발생시킨다. 이어서 상기 터빈(24)을 통과한 수소가스는 2차 감압수단(26)에서 연료전지의 운전조건에 적당한 1-3 bar 수준의 감압되어 연료전지스택(10)에 공급된다.First, the ultra-high pressure hydrogen gas of the high-pressure hydrogen tank 20 stored above 350 bar is decompressed to 5-10 bar level in the primary decompression means 22, while the primary decompressed hydrogen gas passes through the turbine 24. Generate rotational kinetic energy. Subsequently, the hydrogen gas passing through the turbine 24 is supplied to the fuel cell stack 10 after being decompressed at a level of 1 to 3 bar suitable for the operating conditions of the fuel cell in the secondary decompression means 26.

이때 상기 터빈(24)의 회전축에는 전환수단(50)을 매개로 수소재순환장치(40) 및 제너레이터(30)가 연결되어 있으므로, 상기 전환수단(50)의 제어에 의해 필요에 따라 선택적으로 수소재순환장치(40) 및 제너레에터(30)에 동력을 공급할 수 있다.At this time, since the hydrogen recycling apparatus 40 and the generator 30 are connected to the rotation shaft of the turbine 24 via the switching means 50, the hydrogen recycling is selectively carried out as required by the control of the switching means 50. It is possible to power the device 40 and the generator 30.

또한, 상기 전환수단(50)에는 유체기어가 구비되어 있으므로, 터빈(24)의 회전속도가 일정속도 이상인 경우에만 동력을 상기 수소재순환장치(40) 및 제너레에터(30)에 전달하도록 제어된다.In addition, the switching means 50 is provided with a fluid gear, so that the power is transmitted to the hydrogen recirculation device 40 and the generator 30 only when the rotational speed of the turbine 24 is a certain speed or more. do.

그리고, 수소의 양이 적은 경우라도 회전동력을 상기 수소재순환장치(40) 및 제너레에터(30)에 공급하려면, 상기 1차 감압수단(22)에서 수소의 압력을 높여줌으로서 가능해진다. And, even if the amount of hydrogen is small, in order to supply the rotational power to the hydrogen recirculation apparatus 40 and the generator reactor 30, it is possible by increasing the pressure of hydrogen in the primary decompression means 22.

이상의 설명은 본 발명의 기술사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형실시가 가능할 것이다. 따라서, 본 발명의 기술사상은 상기한 실시예에 한정되지 아니한다.The above description is merely illustrative of the technical idea of the present invention, and those skilled in the art to which the present invention pertains may make modifications without departing from the essential characteristics of the present invention. Therefore, the technical idea of the present invention is not limited to the above embodiment.

상술한 본 발명에 따른 연료전지 시스템에 의하면, 고압수소탱크에 저장되어 있는 수소의 압력에너지를 회전운동에너지 또는 전기에너지로 변환시켜 사용함으로써 연료전지 시스템의 전체 에너지 효율을 향상시킬 수 있는 효과를 갖는다.According to the fuel cell system according to the present invention described above, by converting the pressure energy of hydrogen stored in the high-pressure hydrogen tank into rotational kinetic energy or electrical energy, it is possible to improve the overall energy efficiency of the fuel cell system. .

또한, 본 발명은 터빈의 회전축상에 유체기어를 구비시켜 일정 회전속도 이상인 경우만 그 회전력을 수소 재순환 장치에 전달하므로, 터빈에 의해 수소의 공급이 오히려 방해되는 것을 막을 수 있다.In addition, the present invention is provided with a fluid gear on the rotary shaft of the turbine to transmit the rotational force to the hydrogen recirculation apparatus only when a certain rotation speed or more, it is possible to prevent the supply of hydrogen rather than being disturbed by the turbine.

그리고, 수소의 양이 수소 재순환장치를 구동하기에 부족한 경우에는 1차 감압수단에서 수소의 압력을 높여줌으로써 이를 터빈의 회전력을 일정 속도 이상으로 항상 유지할 수 있으므로, 터빈에 의한 동력공급이 원활히 이루어지도록 할 수 있다.
When the amount of hydrogen is insufficient to drive the hydrogen recirculation device, by increasing the pressure of hydrogen in the primary pressure reducing means, the rotational force of the turbine can be maintained at a constant speed or more, so that the power supply by the turbine can be smoothly performed. can do.

Claims (5)

연료전지 자동차에 있어서,In fuel cell vehicles, 고압으로 수소가 저장되어 있는 고압수소탱크와;A high pressure hydrogen tank in which hydrogen is stored at high pressure; 상기 고압수소탱크에 저장된 수소가스를 5-10 bar로 감압하는 1차 감압수단과;Primary decompression means for decompressing the hydrogen gas stored in the high-pressure hydrogen tank to 5-10 bar; 상기 1차 감압수단에 연통되어 고압수소가스로부터 회전운동에너지를 얻어내는 터빈과;A turbine communicating with said primary decompression means for obtaining rotational kinetic energy from high-pressure hydrogen gas; 상기 터빈을 통과한 수소가스를 다시 감압하여 연료전지스택에 공급하는 2차 감압수단을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 연료전지 시스템.And a secondary decompression means for depressurizing the hydrogen gas passing through the turbine and supplying the hydrogen gas to the fuel cell stack. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 터빈의 회전축에 제너레이터가 연결되고, 그 회전축상에는 유체기어가 설치되며, 상기 제너레이터에서 생산된 전기에너지는 배터리에 축전되는 것을 특징으로 하는 연료전지 시스템.A generator is connected to the rotating shaft of the turbine, a fluid gear is installed on the rotating shaft, and the electrical energy produced by the generator is stored in a battery. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 터빈의 회전축에 수소 재순환장치가 연결되고, 그 회전축상에는 유체기어가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 연료전지 시스템.A hydrogen recirculation device is connected to a rotary shaft of the turbine, and a fluid gear is installed on the rotary shaft. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 터빈의 회전축은 전환수단을 매개로 수소 재순환장치와 제너레이터에 동시에 연결되어 있고, 상기 전환수단에 의해 터빈의 회전동력이 수소 재순환 장치 또는 제너레이터에 선택적으로 공급되는 것을 특징으로 하는 연료전지 시스템.The rotary shaft of the turbine is connected to the hydrogen recycle device and the generator at the same time via the switching means, the rotational power of the turbine is selectively supplied to the hydrogen recycle device or generator by the switching means. 제4항에 있어서,The method of claim 4, wherein 상기 전환수단에는 유체기어가 구비되어 있고, 상기 유체기어에 의해 터빈이 일정속도 이상일 때에만 회전동력을 수소 재순환장치 또는 제너레이터에 공급하는 것을 특징으로 하는 연료전지 시스템.The switching means is provided with a fluid gear, the fuel cell system characterized in that for supplying rotational power to the hydrogen recirculation device or generator only when the turbine is a certain speed or more by the fluid gear.
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KR100805446B1 (en) * 2006-12-08 2008-02-20 현대자동차주식회사 Hydrogen recirculation system for fuel cell vehicle
US7687171B2 (en) 2007-12-13 2010-03-30 Hyundai Motor Company Multi-stage in-line cartridge ejector for fuel cell system
CN114635768A (en) * 2022-03-04 2022-06-17 东风汽车集团股份有限公司 Hydrogen transmission power generation device of fuel cell automobile and fuel cell automobile

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