KR20060098927A - 연료 전지 시스템 - Google Patents
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Abstract
본 발명에 따른 연료 전지 시스템은, 전자기기의 외부에 장착되어 케이블을 통해 상기 전자기기와 전기적으로 연결 설치되는 것으로서, 연료와 산소를 공급받아 이 연료와 산소의 전기 화학적인 반응을 통해 전기 에너지를 발생시키는 연료 전지 유닛과, 상기 연료 전지 유닛의 전반적인 구동을 제어하는 제어부와, 상기 연료 전지 유닛 및 제어부를 내장시키는 패키지부를 포함하며,
상기 패키지부는, 상기 제어부와 실질적으로 연결되며, 상기 케이블에 동시 접속이 가능한 전원접속단자 및 데이터접속단자를 구비한다.
연료전지, 시스템, 연료전지유닛, 스택, 제어부, 패키지부, 전자기기, 전원접속단자, 데이터접속단자, 컨넥터, 케이블
Description
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 연료 전지 시스템의 전체적인 구성을 개략적으로 도시한 블록도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 스택 구조를 도시한 분해 사시도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 연료 전지 시스템의 전자기기 연결 구조를 도시한 사시도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 연료 전지 시스템의 전자기기 연결 구조를 개략적으로 도시한 블록도이다.
본 발명은 연료 전지 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 전자기기의 외부에 장착되는 연료 전지 시스템의 연결 구조에 관한 것이다.
알려진 바와 같이, 연료 전지(Fuel Cell)는 메탄올, 에탄올, 천연 가스와 같은 탄화수소 계열의 물질 내에 함유되어 있는 수소와, 산소의 전기 화학적인 반응을 통해 전기 에너지를 발생시키는 발전 시스템이다.
이러한 연료 전지에 있어 근래에 개발되고 있는 고분자 전해질형 연료 전지 (Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cell : PEMFC, 이하 편의상 PEMFC라 한다)는 출력 특성이 탁월하며 작동 온도가 낮고 아울러 빠른 시동 및 응답 특성을 가지는 바, 자동차와 같은 이동용 전원은 물론, 주택, 공공건물과 같은 분산용 전원 및 전자기기용과 같은 소형 전원 등 그 응용 범위가 넓은 장점을 가진다.
상기와 같은 PEMFC 방식을 채용한 연료 전지 시스템은 스택(stack), 개질기(Reformer), 연료 탱크, 및 연료 펌프 등을 구비한다. 스택은 다수의 단위 셀로 이루어진 전기 발생 집합체를 형성하며, 연료 펌프는 연료 탱크 내의 연료를 개질기로 공급한다. 개질기는 연료를 개질하여 수소 가스를 발생시키고 이 수소 가스를 스택으로 공급한다. 따라서, 본 시스템은 연료 펌프의 작동으로 연료 탱크 내의 연료를 개질기로 공급하고, 이 개질기에서 연료를 개질하여 수소 가스를 발생시킨다. 그리고 상기한 수소 가스를 스택으로 공급하고, 별도의 펌프 등을 통해 공기를 스택으로 공급한다. 그러면 스택에서는 상기 수소 가스와 공기 중에 함유된 산소를 전기 화학적으로 반응시켜 전기에너지를 발생시킨다.
한편, PEMFC와 다른 방식의 연료 전지 시스템은 연료를 직접 스택으로 공급하여 이 연료에 함유된 수소와 산소의 전기 화학적인 반응을 통해 전기 에너지를 발생시키는 직접 메탄올형 연료 전지(Direct Methanol Fuel Cell : DMFC, 이하 DMFC라 한다) 방식을 채용할 수 있다. 이러한 DMFC는 PEMFC와 달리, 개질기가 배제된다.
상기와 같이 구성되는 연료 전지 시스템은 특히, 노트북 PC, PDA 또는 이동통신 단말기와 같은 전자기기의 외부에 장착되는 경우, 별도의 전원 케이블을 통해 전자기기와 전기신호의 인터페이스(interface)를 구성하게 된다.
한편, 연료 전지 시스템을 전자기기에 장착하여 사용하는 경우, 시스템의 구동 정보 예컨대, 연료의 잔량, 사용 시간 등의 데이터를 사용자가 인지할 수 있도록 모니터링 해야 하는 바, 상기한 구동 정보를 전자기기의 디스플레이 화면을 통해 디스플레이시킨다. 이에 연료 전지 시스템은 별도의 통신 케이블을 통해 전자기기와 데이터신호의 인터페이스를 구성하게 된다.
그런데, 종래의 연료 전지 시스템은 별도의 전원 케이블과 통신 케이블을 통하여 전자기기에 대한 전기신호/데이터신호의 인터페이스를 구성하게 되는 바, 각각의 케이블을 시스템의 본체에 마련된 접속단자에 끼워 사용하게 되므로 시스템을 전자기기에 연결하여 사용하기가 번거로운 문제점이 있다. 또한 상기와 같이 최소한 2의 케이블을 연결하여 사용하게 되는 바, 시스템 또는 전자기기로부터 케이블의 컨넥터가 빠지게 되는 상황이 빈번하게 발생하여 전자기기에 대한 전기신호/데이터신호의 인터페이스를 원활하게 구현하지 못하게 되는 문제점이 있다.
본 발명은 상술한 문제점을 감안한 것으로서, 그 목적은 하나의 케이블을 사용하여 전자기기에 대한 전기신호/데이터신호의 인터페이스를 구성할 수 있는 구조의 연료 전지 시스템을 제공하는데 있다.
상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 연료 전지 시스템은, 전자기기의 외부에 장착되어 케이블을 통해 상기 전자기기와 전기적으로 연결 설치되는 것으로서, 연료와 산소를 공급받아 이 연료와 산소의 전기 화학적인 반응을 통해 전기 에너지를 발생시키는 연료 전지 유닛과, 상기 연료 전지 유닛의 전반적인 구동을 제어하는 제어부와, 상기 연료 전지 유닛 및 제어부를 내장시키는 패키지부를 포함하며,
상기 패키지부는, 상기 제어부와 실질적으로 연결되며, 상기 케이블에 동시 접속이 가능한 전원접속단자 및 데이터접속단자를 구비한다.
본 발명에 따른 연료 전지 시스템에 있어서, 상기 제어부는, 상기 연료 전지 유닛에서 발생되는 전기 에너지를 전기 신호로 변환하여 상기 전자기기로 인가하고, 상기 연료 전지 유닛의 구동 제어신호를 데이터신호로 변환하여 상기 전자기기로 인가하도록 되어 있다.
또한 본 발명에 따른 연료 전지 시스템은, 상기 케이블의 일측 단부에 마련된 제1,2 컨넥터가 상기 전원접속단자 및 데이터접속단자에 접속되도록 구비될 수 있다. 이 경우 본 발명에 따른 연료 전지 시스템은, 상기 전원접속단자에 상기 제1 컨넥터가 접속되고, 상기 데이터접속단자에 상기 제2 컨넥터가 접속되는 구조로 이루어진다.
그리고 본 발명에 따른 연료 전지 시스템은, 상기 케이블의 다른 일측 단부에 마련된 제3,4 컨넥터가 상기 전자기기에 접속되어, 상기 케이블을 통해 상기 전자기기와 전기/데이터신호의 인터페이스를 구성할 수 있다.
또한 본 발명에 따른 연료 전지 시스템은, 상기 전자기기에 설치된 전원접속단자 및 데이터접속단자에 상기 제3,4 컨넥터가 접속되어 상기 전자기기와 연결 설 치될 수 있다. 이 경우 본 발명에 따른 연료 전지 시스템은, 상기 전원접속단자에 상기 제3 컨넥터가 접속되고, 상기 데이터접속단자에 상기 제4 컨넥터가 접속되는 구조로 이루어진다.
그리고 본 발명에 따른 연료 전지 시스템에 있어서, 상기 연료 전지 유닛은, 상기 전기 에너지를 발생시키는 스택과, 상기 스택으로 연료를 공급하는 연료 공급원과, 상기 스택으로 산소를 공급하는 산소 공급원을 포함하여 구성된다.
또한 본 발명에 따른 연료 전지 시스템에 있어서, 상기 스택은, 막-전극 어셈블리(Membrane-Electrode assembly: MEA)를 중심에 두고 이의 양측에 밀착 배치되는 세퍼레이터(Separator)로 이루어진 전기 발생부를 포함하며, 상기 전기 발생부를 복수로 구비하여 이들 전기 발생부의 집합체 구조로 이루어진다.
그리고 본 발명에 따른 연료 전지 시스템은, 상기 연료로서 수소 가스를 사용하는 것이 바람직하다.
또한 본 발명에 따른 연료 전지 시스템은, 상기 연료가 액상으로 이루어질 수도 있다.
그리고 본 발명에 따른 연료 전지 시스템은, 공기를 통해 상기 산소를 얻을 수 있는 구조로 이루어진다.
이와 같이 구성되는 본 발명에 따른 연료 전지 시스템은, 고분자 전해질형 연료 전지(Polymer Electrolyte Membrance Fuel Cell: PEMFC) 방식으로 이루어질 수 있다.
대안으로서, 본 발명에 따른 연료 전지 시스템은, 직접 메탄올형 연료 전지 (Direct Methanol Fuel Cell: DMFC) 방식으로 이루어질 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 개략적으로 도시한 블록도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 스택 구조를 도시한 분해 사시도이다.
이 도면을 참조하여 본 발명에 따른 연료 전지 시스템(100)을 설명하면, 이 연료 전지 시스템(100)은, 노트북 PC, PDA, 이동통신 단말기기 등과 같은 휴대용 전자기기의 외부에 장착되며, 케이블을 통해 상기 전자기기와 전기적으로 연결 설치되는 외부 독립형 연료 전지로 구성된다. 바람직하게, 본 시스템(100)은 수소를 함유한 연료를 개질하여 수소 가스를 발생시키고, 이 수소 가스와 산화제 가스를 전기 화학적으로 반응시켜 전기 에너지를 발생시키는 고분자 전해질형 연료 전지(Polymer Electrode Membrane Fuel Cell; PEMFC) 방식을 채용한다.
이러한 연료 전지 시스템(100)에 있어 전기를 발생시키기 위한 연료라 함은 메탄올, 에탄올 또는 천연 가스 등과 같이 액상 또는 기체 상태로 이루어진 연료 이 외에, 상기 연료의 개질에 의하여 발생되는 수소 가스를 통칭한다. 그러나 본 실시예에서 설명하는 연료는 편의상 액상으로 이루어진 연료를 의미한다.
그리고 본 시스템(100)은 수소 가스와 반응하는 산화제 가스로서 별도의 저 장수단에 저장된 산소 가스를 사용할 수 있으며, 산소를 함유하고 있는 공기를 사용할 수도 있다. 그러나 이하에서는 후자의 예를 설명한다.
본 발명에 따른 연료 전지 시스템(100)은, 기본적으로 연료와 산소를 공급받아 이 연료와 산소의 전기 화학적인 반응을 통해 전기 에너지를 발생시키는 연료 전지 유닛(10, 20, 30)과, 이 연료 전지 유닛(10, 20, 30)의 전반적인 구동을 제어하는 제어부(40)와, 상기 연료 전지 유닛(10, 20, 30)과 제어부(40)을 내장시키며 시스템의 외관을 이루는 패키지부(50)를 포함하여 구성된다.
상기에서 연료 전지 유닛(10, 20, 30)은 상기 전기 에너지를 발생시키는 스택(10)과, 전술한 바 있는 액상의 연료로부터 수소 가스를 발생시키고 이 수소 가스를 스택(10)으로 공급하는 연료 공급원(20)과, 산소를 상기 스택(10)으로 공급하는 산소 공급원(30)을 포함한다.
도 2에 도시한 바와 같이, 본 발명에 적용되는 스택(10)은 막-전극 어셈블리(Membrane Electrode Assembly: MEA)(12)와, 상기 막-전극 어셈블리(12)를 중심에 두고 이의 양면에 밀착 배치되는 세퍼레이터(Separator)(당업계에서는 '바이폴라 플레이트'라고도 한다.)(16)로 이루어진 전기 발생부(11)를 구비한다. 이 전기 발생부(11)는 상기 수소 가스 중의 수소와 산소를 전기 화학적으로 반응시켜 전기 에너지를 발생시키는 최소 단위의 연료 전지(fuel cell)로 구성된다. 따라서 본 발명에 따른 연료 전지 시스템(100)은 상기와 같이 구성되는 전기 발생부(11)를 복수로 구비하고 이들 전기 발생부(11)를 연속 배치함으로써, 본 실시예에 의한 전기 발생부(11)의 집합체 구조에 의한 스택(10)을 형성할 수 있다.
연료 공급원(20)은 전술한 바 있는 액상의 연료를 저장하는 연료 탱크(21)와, 이 연료 탱크(21)에 연결 설치되어 상기 연료를 배출시키는 연료 펌프(23)와, 상기 연료 탱크(23)와 스택(10) 사이에 배치되어 연료 탱크(23)로부터 연료를 공급받아 이 연료로부터 수소 가스를 발생시키고 상기 수소 가스를 전기 발생부(11)로 공급하는 개질기(25)를 포함한다.
이 연료 공급원(20)에 있어 상기 개질기(25)는 열 에너지에 의한 개질 촉매 반응 예컨대, 수증기 개질, 부분 산화 또는 자열 반응 등의 촉매 반응을 통해 상기한 연료로부터 수소 가스를 발생시키는 것이 바람직하다. 그리고 상기 개질기(25)는 예컨대 수성가스 전환 방법, 선택적 산화 방법 등과 같은 촉매 반응 또는 분리막을 이용한 수소의 정제 등과 같은 방법으로 상기 일산화탄소의 농도를 저감시키는 것이 바람직하다.
그리고 산소 공급원(30)은 공기를 흡입하고, 이 공기를 상기 전기 발생부(11)로 공급할 수 있는 공기 펌프(31)를 포함한다.
대안으로서, 본 발명에 따른 연료 전지 시스템(100)은 메탄올, 에탄올과 같은 액상의 연료를 직접 전기 발생부(11)로 공급하여 수소와 산소의 전기 화학적인 반응을 통해 전기 에너지를 발생시키는 통상적인 구조의 직접 메탄올형 연료 전지(DMFC: Direct Methanol Fuel Cell) 방식을 채용할 수도 있다. 이러한 직접 메탄올형 연료 전지 방식의 연료 전지 시스템(100)은 고분자 전해질형 연료 전지 방식과 달리, 도 1에 가상선으로 도시한 개질기(25)를 필요로 하지 않고, 연료 탱크(21)와 연료 펌프(23)로 구성되는 연료 공급원(20)을 포함할 수 있다.
이와 같이 구성되는 연료 전지 시스템(100)에 있어 연료 전지 유닛(10, 20, 30)의 구동을 제어하기 위한 제어부(40)는 인버터, 컨버터 및 각종 제어 회로를 구비하는 통상적인 구조의 마이컴을 구비하는 바, 이 마이컴은 스택(10)에서 발생되는 전기 에너지를 전기 신호로 변환하여 전자기기에서 요구되는 전압 레벨로 조정하고, 이 전기 신호를 전자기기로 인가하는 기능을 하게 된다. 그리고 상기 제어부(40)는 위의 연료 전지 유닛(10, 20, 30)을 구동시키기 위한 구동 제어신호를 데이터신호로 변환하고 이 데이터신호를 상기 전자기기로 인가하는 기능을 하게 된다.
여기서 상기 전자기기는 제어부(40)를 통해 인가받은 데이터신호를 처리하여 시스템 전체의 구동 정보 예컨대, 연료 탱크(21) 내의 연료 잔량, 시스템의 사용 시간 등에 대한 시스템 정보를 소정 디스플레이를 통해 모니터링할 수 있는 구조로 이루어진다.
상기한 연료 전지 유닛(10, 20, 30)과 제어부(40)를 내장시키는 패키지부(50)는 연료 전지 유닛(10, 20, 30) 전체 및 제어부(40)를 수용하는 하우징으로서, 통상적인 결합수단을 통해 전자기기의 외관 케이스에 장착될 수 있으며, 바람직하게는 전자기기와 독립적으로 케이블을 통해 이 전자기기와 연결 설치될 수 있다.
따라서 본 발명에 의한 연료 전지 시스템(100)의 작용시, 연료 공급원(20)을 통해 수소 가스를 전기 발생부(11)로 공급하고, 산소 공급원(30)을 통해 공기를 상기 전기 발생부(11)로 공급하게 되면, 이 전기 발생부(11)에서는 수소 가스 중의 수소와 공기 중에 함유된 산소의 전기 화학적인 반응을 전기 에너지를 출력시킨다.
이로써 제어부(40)를 통해 상기한 전기 에너지를 전기 신호로 변환하여 상기 전기 에너지를 전자기기에서 요구되는 전압 레벨로 조정하고, 이 전기 신호를 전자기기로 인가하게 된다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 연료 전지 시스템의 전자기기 연결 구조를 도시한 사시도이고, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 연료 전지 시스템의 전자기기 연결 구조를 개략적으로 도시한 블록도이다.
도면을 참고하면, 이러한 연료 전지 시스템(100)에 있어, 패키지부(50)에는 제어부(40)와 실질적으로 연결되며, 전술한 바 있는 케이블(80)에 동시 접속이 가능한 제1 전원접속단자(51) 및 제1 데이터접속단자(52)를 구비한다.
본 발명에 있어, 상기 제1 전원접속단자(51)는 스택(10)으로부터 발생되는 전기 에너지를 케이블(80)을 통해 전자기기(90)로 인가하기 위한 단자핀으로 구성된다. 즉, 제어부(40)가 연료 전지 유닛의 스택(10)으로부터 발생되는 전기 에너지를 전기 신호로 변환하게 되는 바, 상기 제1 전원접속단자(51)는 이 제어부(40)에 의하여 변환된 전기 신호를 상기 케이블(80)을 통해 전자기기(90)로 인가하는 기능을 하게 된다.
그리고 상기 제1 데이터접속단자(52)는 전체 시스템의 구동 정보 즉, 연료 전지 유닛(10, 20, 30)의 구동 정보를 케이블(80)을 통해 전자기기(90)로 인가하기 위한 단자핀으로 구성된다. 즉, 제어부(40)가 연료 전지 유닛(10, 20, 30)의 구동 제어신호를 데이터신호로 변환하게 되는 바, 상기 제1 데이터접속단자(52)는 이 제어부(40)에 의하여 변환된 데이터신호를 상기 케이블(80)을 통해 전자기기(90)로 인가하는 기능을 하게 된다.
상기에서 언급한 바와 같이, 제어부(40)로부터 제1 전원접속단자(51) 및 제1 데이터접속단자(52)를 통해 제공되는 전기신호 및 데이터신호를 케이블(80)을 통해 전자기기(90)로 인가하게 되는 바, 이를 위해 상기 전자기기(90)에는 케이블(80)을 통해 패키지부(50)의 제1 전원접속단자(51)와 실질적으로 연결되는 제2 전원접속단자(91)와, 상기 케이블(80)을 통해 패키지부(50)의 제1 데이터접속단자(52)와 실질적으로 연결되는 제2 데이터접속단자(92)를 구비하고 있다.
상기 제2 전원접속단자(91)는 케이블(80)을 통해 제1 전원접속단자(51)와 전기적으로 연결되며, 제1 전원접속단자(51)로부터 제공되는 전기신호를 전자기기(90)를 실질적으로 구동시키는 구동 회로부 등에 인가하는 기능을 하게 된다.
그리고 상기 제2 데이터접속단자(92)는 케이블(80)을 통해 제1 데이터접속단자(52)와 전기적으로 연결되며, 제1 데이터접속단자(52)로부터 제공되는 데이터신호를 처리하여 연료 전지 시스템 전체의 구동 정보를 디스플레이시키는 제어수단에 상기 데이터신호를 인가하는 기능을 하게 된다.
한편, 이와 같이 패키지부(50)의 제1 전원접속단자(51) 및 전자기기(90)의 제2 전원접속단자(91)와, 패키지부(50)의 제1 데이터접속단자(52) 및 전자기기(90)의 제2 데이터접속단자(92)의 전기/데이터신호 인터페이스(interface)를 구성하기 위한 상기 케이블(80)은 양측 단부에 이들 전원접속단자(51, 91)와 데이터접속단자(52, 92)에 각각 접속되는 컨넥터를 구비하고 있다.
구체적으로, 상기 케이블(80)의 일측 단부에는 패키지부(50)의 제1 전원접속단자(51) 및 제1 데이터접속단자(52)와 상호 암수 결합되는 방식으로 동시 접속이 가능한 제1,2 컨넥터(81, 82)를 형성하고 있다. 이 때 상기 제1 컨넥터(81)는 제1 전원접속단자(51)에 접속되고, 제2 컨넥터(82)는 제1 데이터접속단자(52)와 접속되게 된다.
그리고 상기 케이블(80)의 다른 일측 단부에는 전자기기(90)의 제2 전원접속단자(91) 및 제2 데이터접속단자(92)와 상호 암수 결합되는 방식으로 동시 접속이 가능한 제3,4 컨넥터(83, 84)를 형성하고 있다. 이 때 상기 제3 컨넥터(83)는 제2 전원접속단자(91)와 접속되고, 제4 컨넥터(84)는 제2 데이터접속단자(92)와 접속되게 된다.
여기서 상기 케이블(80)은 연료 전지 시스템의 제어부(40)로부터 제공되는 전기신호를 제1 전원접속단자(51)에 접속된 제1 컨넥터(81)와 제2 전원접속단자(91)에 접속된 제3 컨넥터(83)를 통해 전자기기(90)의 구동 회로부에 인가할 수 있도록 제1 컨넥터(81)와 제3 컨넥터(83)를 전기적으로 연결하는 전원라인을 구비하고 있다. 그리고 상기 케이블(80)은 연료 전지 시스템의 제어부(40)로부터 제공되는 데이터신호를 제1 데이터접속단자(52)에 접속된 제2 컨넥터(82)와 제2 데이터접속단자(92)에 접속된 제4 컨넥터(84)를 통해 전자기기(90)의 제어수단에 인가할 수 있도록 제2 컨넥터(82)와 제4 컨넥터(84)를 실질적으로 연결하는 데이터라인을 구비하고 있다.
상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 연료 전지 시스템의 작용 및 전자기기에 대한 연료 전지 시스템의 연결 동작을 상세히 설명하면 다음과 같다.
우선, 전자기기(90)의 외부에 연료 전지 시스템(100)을 장착시키기 위해서, 케이블(80)의 제1 컨넥터(81)와 제2 컨넥터(82)를 패키지부(50)의 제1 전원접속단자(51)와 제1 데이터접속단자(52)에 각각 접속시킨다. 이 때 상기 제1,2 컨넥터(81, 82)는 케이블(80)의 일측 단부에 설치되고 있기 때문에, 제1 전원접속단자(51) 및 제1 데이터접속단자(52)와 동시에 접속되게 된다.
그리고 케이블(80)의 제3 컨넥터(83)와 제4 컨넥터(84)를 전자기기(90)의 제2 전원접속단자(91)와 제2 데이터접속단자(92)에 각각 접속시킨다. 이 때 상기 제3,4 컨넥터(83, 84)는 케이블(80)의 다른 일측 단부에 설치되고 있기 때문에, 제2 전원접속단자(91) 및 제2 데이터접속단자(92)와 동시에 접속되게 된다.
이러한 상태에서, 연료 전지 시스템(100)을 가동시키는 바, 연료 펌프(23)를 가동시켜 연료 탱크(21)에 저장된 연료를 배출시키고, 상기 연료를 개질기(25)로 공급한다. 그러면 상기 개질기(25)는 열 에너지에 의한 화학 촉매 반응을 통해 상기 연료로부터 수소 가스를 발생시키고, 이 수소 가스를 스택(10)의 전기 발생부(11)로 공급한다. 이러는 과정을 거치는 동안, 공기 펌프(31)를 가동시켜 공기를 상기 전기 발생부(11)로 공급한다.
따라서 상기 수소 가스는 전기 발생부(11)의 세퍼레이터(16)를 통해 막-전극 어셈블리(12)의 애노드 전극으로 공급되고, 상기 공기는 세퍼레이터(16)를 통해 막-전극 어셈블리(12)의 캐소드 전극으로 공급되게 된다.
이로써 상기 수소 가스 중의 수소는 애노드 전극에서 수소 이온(프로톤)과 전자로 변환되고, 이 때 상기 수소 이온은 전해질막을 통하여 캐소드 전극으로 이동된다. 그리고 상기한 전자는 전해질막을 통과하지 못하고 상기 세퍼레이터(16) 또는 별도의 단자부(도시하지 않음)를 통해 이웃하는 전기 발생부(11)의 캐소드 전극으로 이동되는 바, 상기 스택(10)에서는 위와 같은 전자의 흐름으로 기설정된 출력량의 전기 에너지를 발생시킨다. 그리고 상기 캐소드 전극에서는 전해질막을 통해 이동된 수소 이온과 공기 중에 함유된 산소의 환원 반응을 통해 소정 온도의 열과 수분을 발생시킨다.
한편, 본 시스템(100)의 제어부(40)는 스택(10)에서 발생되는 전기 에너지를 전기 신호로 변환하여 전자기기에서 요구되는 전압 레벨로 조정하고, 이 전기 신호를 케이블(80)을 통해 전자기기(90)의 구동 회로부에 인가한다. 이 때 상기 전기 신호는 패키지부(50)의 제1 전원접속단자(51), 이 전원접속단자(51)에 접속된 제1 컨넥터(81), 및 상기 제1 컨넥터(81)와 전원라인으로 연결되고 전자기기(90)의 제2 전원접속단자(91)에 접속된 제3 컨넥터(83)를 통해 상기 구동 회로부에 인가되게 된다. 따라서 상기 전자기기(90)는 구동 회로부에 인가된 전기 신호에 의하여 기기의 전반적인 구동을 할 수 있게 된다.
그리고 상기 제어부(40)는 연료 전지 유닛(10, 20, 30)의 구동 제어신호를 데이터신호로 변환하고, 이 데이터신호를 케이블(80)을 통해 전자기기(90)의 제어수단에 인가한다. 이 때 상기 데이터신호는 패키지부(50)의 제1 데이터접속단자(52), 이 데이터접속단자(52)에 접속된 제2 컨넥터(82), 및 상기 제2 컨넥터(82)와 데이터라인으로 연결되고 전자기기(90)의 제2 데이터접속단자(92)에 접속된 제4 컨넥터(84)를 통해 상기 제어수단에 인가되게 된다. 따라서 상기 전자기기(90)는 제어수단에 인가된 데이터신호를 처리하여 연료 전지 시스템(100) 전체의 구동 정보 예컨대, 연료 탱크(21) 내의 연료 잔량, 시스템의 사용 시간 등에 대한 시스템 정보를 디스플레이시킬 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, 하나의 케이블을 통해 전자기기에 대한 전기신호 및 데이터신호의 인터페이스를 구현할 수 있으므로, 시스템을 전자기기에 연결하여 사용하기가 편리하다.
또한, 케이블의 컨넥터가 시스템 또는 전자기기로부터 빠져 나오는 경우의 수를 줄일 수 있으므로, 전자기기에 대한 전기신호 및 데이터신호의 인터페이스를 더욱 원활하게 구현할 수 있다.
Claims (14)
- 전자기기의 외부에 장착되어 케이블을 통해 상기 전자기기와 전기적으로 연결 설치되는 연료 전지 시스템에 있어서,연료와 산소를 공급받아 이 연료와 산소의 전기 화학적인 반응을 통해 전기 에너지를 발생시키는 연료 전지 유닛;상기 연료 전지 유닛의 전반적인 구동을 제어하는 제어부; 및상기 연료 전지 유닛 및 제어부를 내장시키는 패키지부를 포함하며,상기 패키지부는 상기 제어부와 실질적으로 연결되며, 상기 케이블에 동시 접속이 가능한 전원접속단자 및 데이터접속단자를 구비하는 연료 전지 시스템.
- 제 1 항에 있어서,상기 제어부는, 상기 연료 전지 유닛에서 발생되는 전기 에너지를 전기 신호로 변환하여 상기 전자기기로 인가하고, 상기 연료 전지 유닛의 구동 제어신호를 데이터신호로 변환하여 상기 전자기기로 인가하도록 된 연료 전지 시스템.
- 제 1 항에 있어서,상기 케이블의 일측 단부에 마련된 제1,2 컨넥터가 상기 전원접속단자 및 데이터접속단자에 접속되도록 구비되는 연료 전지 시스템.
- 제 3 항에 있어서,상기 전원접속단자에 상기 제1 컨넥터가 접속되고, 상기 데이터접속단자에 상기 제2 컨넥터가 접속되는 구조의 연료 전지 시스템.
- 제 3 항에 있어서,상기 케이블의 다른 일측 단부에 마련된 제3,4 컨넥터가 상기 전자기기에 접속되어, 상기 케이블을 통해 상기 전자기기와 전기/데이터신호의 인터페이스를 구성하는 연료 전지 시스템.
- 제 5 항에 있어서,상기 전자기기에 설치된 전원접속단자 및 데이터접속단자에 상기 제3,4 컨넥터가 접속되어 상기 전자기기와 연결 설치되는 연료 전지 시스템.
- 제 6 항에 있어서,상기 전원접속단자에 상기 제3 컨넥터가 접속되고, 상기 데이터접속단자에 상기 제4 컨넥터가 접속되는 구조의 연료 전지 시스템.
- 제 1 항에 있어서,상기 연료 전지 유닛은,상기 전기 에너지를 발생시키는 스택과, 상기 스택으로 연료를 공급하는 연료 공급원과, 상기 스택으로 산소를 공급하는 산소 공급원을 포함하여 구성되는 연료 전지 시스템.
- 제 8 항에 있어서,상기 스택은, 막-전극 어셈블리(Membrane-Electrode assembly: MEA)를 중심에 두고 이의 양측에 밀착 배치되는 세퍼레이터(Separator)로 이루어진 전기 발생부를 포함하며,상기 전기 발생부를 복수로 구비하여 이들 전기 발생부의 집합체 구조로 이루어지는 연료 전지 시스템.
- 제 1 항에 있어서,상기 연료가 수소 가스인 연료 전지 시스템.
- 제 1 항에 있어서,상기 연료가 액상으로 이루어지는 연료 전지 시스템.
- 제 1 항에 있어서,공기를 통해 상기 산소를 얻도록 된 연료 전지 시스템.
- 제 1 항 또는 제 10 항에 있어서,상기 연료 전지 시스템이, 고분자 전해질형 연료 전지(Polymer Electrolyte Membrance Fuel Cell: PEMFC) 방식으로 이루어지는 연료 전지 시스템.
- 제 1 항 또는 제 11 항에 있어서,상기 연료 전지 시스템이, 직접 메탄올형 연료 전지(Direct Methanol Fuel Cell: DMFC) 방식으로 이루어지는 연료 전지 시스템.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020050019534A KR20060098927A (ko) | 2005-03-09 | 2005-03-09 | 연료 전지 시스템 |
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| KR1020050019534A KR20060098927A (ko) | 2005-03-09 | 2005-03-09 | 연료 전지 시스템 |
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| KR20060098927A true KR20060098927A (ko) | 2006-09-19 |
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| KR1020050019534A KR20060098927A (ko) | 2005-03-09 | 2005-03-09 | 연료 전지 시스템 |
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| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR20060098927A (ko) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101494151B1 (ko) * | 2012-06-15 | 2015-02-23 | 주식회사 엘지화학 | 기계적 체결 방식에 의해 전기적으로 접속되는 커넥터를 포함하는 전지모듈 |
-
2005
- 2005-03-09 KR KR1020050019534A patent/KR20060098927A/ko not_active Application Discontinuation
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| KR101494151B1 (ko) * | 2012-06-15 | 2015-02-23 | 주식회사 엘지화학 | 기계적 체결 방식에 의해 전기적으로 접속되는 커넥터를 포함하는 전지모듈 |
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