KR20060107149A - 전력 환매용 휴대용 연료전지 시스템 - Google Patents

전력 환매용 휴대용 연료전지 시스템 Download PDF

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조성용
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Abstract

본 발명은 휴대용 연료전지의 전력을 상용 전력 공급자에게 판매하는 전력 환매용 휴대용 연료전지 시스템에 관한 것이다. 본 발명에 따른 전력 환매용 휴대용 연료전지 시스템은 휴대용 전자기기에 장착되며 전원으로 사용되는 연료 전지, 및 이 연료 전지로부터 생성된 직류 전력을 교류 전력으로 변환하는 전력 변환부를 포함하되, 교류 전력이 상용 교류 전력을 공급하는 상용 전력 공급자에게 공급되는 것을 특징으로 한다.
휴대용 연료전지, 휴대용 전자기기, 상용 전력, 전력 환매

Description

전력 환매용 휴대용 연료전지 시스템{Portable fuel cell system for business electric power}
도 1은 종래의 노트북 컴퓨터의 전원 공급 장치를 나타내는 블록도이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전력 환매용 연료전지 시스템에 대한 개략적인 개념도이다.
도 3은 도 2의 전력 환매용 연료전지 시스템에 도시한 전력 변환부에 대한 블록도이다.
도 4는 도 3의 전력 변환부 내의 제어부에서 연료 전지의 최대 출력 제어를 위한 구성을 개략적으로 나타내는 블록도이다.
도 5는 도 4의 제어부에 채용할 수 있는 전류 보상 기법을 갖는 최대 출력점추적 제어 회로도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 전력 환매용 연료전지 시스템에 채용되는 연료 전지에 대한 개념도이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 전력 환매용 연료전지 시스템의 또 다른 응용 예를 도시한 사시도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
100 : 상용전력공급시스템 120 : 상용수전 모선
140 : 차단기 150 : 분산전력시스템
160 : 분산수전 모선 170 : 전력량산출부
200 : 휴대용 전자기기 300 : 전력변환부
500 : 연료전지
본 발명은 상용 전력을 공급하는 상용 전력 공급자에게 휴대용 연료전지의 전기 에너지를 판매하는 전력 환매용 연료전지 시스템에 관한 것이다.
연료 전지(fuel cell)란 기본적으로 수소와 산소를 결합시켜 전기를 생산하는 발전형 전지를 말한다. 이러한 연료 전지는 건전지가 축전기 등 일반화학전지와 달리 수소와 산소가 공급되는 한 계속적으로 전기를 생산할 수 있다. 특히, 연료 전지는 열손실이 거의 없이 내연기관보다 효율이 2배 정도 높다. 또한, 배기 가스 대신에 물이 나오고, 석유, 메탄올, 에탄올, 천연가스, 바이오매스 등에서의 추출 및 광촉매와 태양 에너지에 의한 물 분해에 의해 생산되는 수소를 연료로 이용할 수 있으므로 환경오염 문제 및 자원 고갈에 대한 걱정이 없다.
연료 전지는 전해질의 종류에 따라 크게 고분자전해질형(PEMFC, Proton Exchange Membrane Fuel Cell)/직접메탄올형(DMFC, Direct Methanol Fuel Cell)의 고분자형, 인산형(PAFC, Phosphoric Acid Fuel Cell), 용융탄산염형(MCFC, Molten Carbonate Fuel Cell), 고체산화물형(SOFC, Solid, Oxide Fuel Cell), 알칼리형(AFC, Alkaline Fuel Cell) 연료 전지로 분류된다. 이중 고분자형 연료 전지의 전해질은 액체가 아닌 고체 고분자 막(Membrane)으로서 인산형 연료전지에 비해 저온에서 동작되고, 출력 밀도가 크므로 소형화가 가능하다. 최근 연료 전지는 자동차를 주된 시장으로 해서 노트북 컴퓨터, 휴대 전화 등의 휴대용 전자기기를 중심으로 하는 소형화 기술이 급진전됨에 따라 휴대용 연료전지의 실용화가 이루어지고 있다.
상술한 연료 전지와 상용 전원을 전원으로 이용하는 종래의 노트북 컴퓨터의 전원 공급 장치가 도 1에 도시되어 있다. 도 1에서 전원 공급 장치는 SMPS(Switch Mode Power Supply)로 형성되어 있다. 전원 공급 장치(20)는 노트북 컴퓨터(30)에 상용 전원(10)을 공급하기 위하여 직류 전원을 교류 전원을 변환하는 AC/DC 변환부(22), 직류 전원의 레벨을 원하는 레벨로 변환하거나 안정화시키는 DC/DC 변환부(24) 및 두 변환부(22, 24)를 제어하는 제어부(26)로 구성된다.
한편, 상술한 전원 공급 장치(20)를 이용하는 종래의 연료 전지 시스템에서는 노트북 컴퓨터(30)의 전원으로서 연료 전지를 사용하는 경우에만 연료 전지(32)가 전기를 생산하고 그렇지 않은 경우에는 통상 연료 전지(32)가 전기를 생산하지 않도록 구동을 정지시킨다. 이러한 경우, 발전 효율이 놓고 공해 물질을 배출시키지 않는 연료 전지를 효율적으로 사용하지 못하게 된다.
따라서, 본 발명자들은 휴대용 연료 전지에서 생성하는 전기 에너지를 가장 효율적으로 사용할 수 있는 방안을 제시한다.
본 발명의 목적은 휴대용 전자기기에 결합되는 연료 전지의 전기 에너지를 상용 전력 공급자에게 역판매하는 연료전지 시스템을 제공하는 데 있다.
또한 본 발명의 다른 목적은 상용 전력 공급자가 휴대용 전자기기에 전원으로 사용되는 휴대용 연료 전지의 전기 에너지를 상용 전력의 전력원으로 이용하는 연료 전지 시스템을 제공하는 데 있다.
상술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 제 1 측면은, 휴대용 전자기기에 결합되며 전원으로 사용되는 연료 전지; 및 상기 연료 전지로부터 생성된 직류 전력을 교류 전력으로 변환하는 전력 변환부를 포함하되, 상기 교류 전력은 상용 교류 전력을 공급하는 상용 전력 공급자에게 공급되는 전력 환매용 연료전지 시스템을 제공한다.
바람직하게, 전력 환매용 연료전지 시스템은, 상기 전력 변환부로부터 상기 상용 전력 공급자의 전력 공급 시스템에 인가되는 전력량을 산출하는 전력량산출부를 더 포함한다.
또한, 상기 전력 변환부는, 상기 직류 전력을 원하는 레벨로 변환하여 전달하는 양방향 직류/직류 변환부; 상기 양방향 직류/직류 변환부로부터 받은 직류 전 력을 교류 전력으로 변환하여 상기 전력선측으로 출력하는 직류/교류 변환부; 및 상기 직류 전력 및 상기 교류 전력을 검출하며, 상기 연료전지가 최대 출력 레벨로 상기 직류 전력을 출력하도록 상기 연료전지, 상기 양방향 직류/직류 변환부 및 상기 직류/교류 변환부를 제어하는 제어부를 구비한다.
또한, 상기 전력 변환부는 상기 상용 교류 전력을 상기 직류 전력으로 변환하여 상기 양방향 직류/직류 변환부에 전달하는 교류/직류 변환부를 더 구비한다.
또한, 상기 제어부는, 상기 연료 전지의 출력 전압을 아날로그 디지털 변환하는 A/D 변환부; 상기 A/D 변환부의 출력에 일정한 값을 곱하고 그것을 소정 시간 동안 유지하는 홀드 회로부; 상기 홀드 회로부의 출력을 비교하는 비교부; 상기 비교부의 출력에 일정값을 곱하여 듀티 기준치를 생성하는 듀티 비교부; 상기 듀티 비교부에서 발생되는 에러값에 의해 최대 전력점을 제어하는 PWM 발생부를 구비한다.
또한, 상기 연료 전지는, 서로 대향하여 위치한 애노드 전극 및 캐소드 전극, 및 상기 애노드 전극과 상기 캐소드 전극 사이에 위치하는 고분자 전해질 막; 도전성 기재로 이루어진 전극 지지체를 구비한 적어도 하나의 세퍼레이터; 수소를 함유한 연료를 애노드 전극측에 공급하는 연료 공급부; 및 산화제를 캐소드 전극측에 공급하는 산소 공급부를 포함한다. 여기서, 애노드 전극 및 캐소드 전극은 1 내지 5㎚의 평균 입경을 갖는 백금 블랙 및 백금 전이 금속 합금 블랙 촉매 중 어느 하나를 포함하는 촉매층으로 이루어지는 것이 바람직하다.
본 발명의 제 2 측면은, 제 1 휴대용 전자기기에 탑재되며 전원으로서 사용 되는 연료 전지; 상기 연료 전지로부터 생성된 직류 전력을 상용 전력에 상응하는 교류 전력으로 변환하는 전력 변환부; 및 상기 교류 전력을 전원으로 사용하는 제 2 휴대용 전자기기를 포함하는 전력 환매용 연료전지 시스템을 제공한다.
본 발명의 제 3 측면은, 휴대용 전자기기에 탑재된 연료 전지를 이용하여 상용 전력 공급자에게 전력을 공급하는 전력 환매용 연료전지 시스템에 있어서, 상기 휴대용 전자기기로부터 상기 전력을 받아 상기 상용 전력 공급자에게 전달하는 분산전력 계통; 및 상기 분산전력 계통을 통해 상기 휴대용 전자기기로부터 상기 전력을 공급받는 상용 전력 공급 시스템을 포함하되, 상기 휴대용 전자기기는 상기 연료 전지 및 상기 연료 전지에서 생성되는 초기 전력을 상용 전력에 상응하는 상기 전력으로 변환하는 전력 변환부를 구비하는 전력 환매용 연료전지 시스템을 제공한다.
바람직하게, 전력 환매용 연료전지 시스템은 상기 전력 변환부로부터 상기 상용 전력 공급 시스템에 인가되는 전력량을 산출하는 전력량산출부를 더 포함한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세하게 설명하기로 한다. 그러나, 이하의 실시예는 이 기술분야에서 통상적인 지식을 가진 자에게 본 발명이 충분히 이해되도록 제공되는 것으로서 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 다음에 기술되는 실시예에 한정되는 것은 아니다. 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전력 환매용 연료전지 시스템에 대한 개략적인 개념도이다.
도 2를 참조하면, 전력 환매용 연료전지 시스템은 상용 전력을 공급하는 상용 전력 공급자에게 연료 전지의 전기 에너지를 공급하기 위하여 상용 전력 공급 시스템(100), 분산 전력 시스템(150) 및 휴대용 연료 전기(500)가 결합된 휴대용 전자기기(200)를 포함한다.
구체적으로, 상용 전력 공급 시스템(100)은 발전소 등의 전력원(Pc), 전력원(Pc)에서 생성된 전기 에너지를 전달하는 상용수전 모선(120)을 포함한다. 전력원(Pc)과 상용수전 모선(120)은 소정의 차단기(110)에 의해 전기적으로 결합되며, 상용수전 모선(120)에는 다양한 부하(130)가 결합된다.
분산 전력 시스템(150)은 상용수전 모선(120)에 결합되어 상용 전력을 받는다. 이러한 분산 전력 시스템(150)은 사무실, 공장, 주택에 인입되어 있는 각종 전력 시스템을 포함한다. 분산 전력 시스템(150)은 소정의 차단기(140)를 통해 상용수전 모선(120)에 결합되는 분산수전 모선(160), 및 분산 전력 시스템(150)의 인입부상에서 분산수전 모선(160)에 직렬 결합되는 전력량 산출부(170)를 포함한다. 분산수전 모선(160)에는 소정의 공작 기기나 전등, 가전제품 등의 부하(180)가 결합된다.
상술한 전력량 산출부(170)는 기존의 전산전력계와 같은 기능을 구비하며, 연료 전지(500)로부터의 전력이 상용 전력 공급 시스템(100)에 공급될 때 그 전력 량을 산출한다. 예를 들면, 전력량 산출부(170)는 양방향 전산전력계로 형성될 수 있다.
휴대용 전자기기(200)는 전원으로서 결합 또는 탑재되는 연료 전지(500)와, 연료 전지(500)에서 생성되는 전기 에너지를 상용 전력으로 변환하는 전력 변환부(300)를 구비한다. 연료 전지(500)는 직접 메탈올형 연료 전지(DMFC: Direct Metanol Fuel Cell) 등의 직접 액체 연료 전지(DLFC: Direct Liquid Feed Fuel Cell)와 고분자 전해질형 연료 전지(PEMFC: Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cell)를 포함한다. 이처럼, 연료 전지(500)는 카트리지 방식으로 탈부착과 재사용이 용이하게 형성되는 것이 바람직하다. 또한, 연료 전지(500)는 휴대형 전자기기(300)에 사용하기 적합하고 장시간 전기 에너지를 발생시킬 수 있는 것이 바람직하다. 물론, 연료 전지(500)는 휴대용 연료 전지로서 적합한 다른 재료 및 형태의 연료 전지가 사용될 수 있다. 전력 변환부(300)에 관하여는 아래에서 상세히 설명한다.
도 3은 도 2의 전력 환매용 연료전지 시스템에 도시한 전력 변환부에 대한 블록도이다.
도 3을 참조하면, 전력 변환부(300)는 상용 전력 공급 시스템에 연료 전지의 전기 에너지를 공급하기 위하여 연료 전지(310)에서 생성되는 전기 에너지를 상용 전기 에너지로 변환한다. 이를 위해, 전력 변환부(300)는 양방향 직류/직류 변환부(320), 직류/교류 변환부(330) 및 제어부(340)를 포함한다. 또한, 전력 변환부 (300)는 휴대용 전자기기에 상용 전력을 전달하는 교류/직류 변환부(310)를 더 포함할 수 있다.
양방향 직류/직류 변환부(320)는 연료 전지에서 발생되는 전기 에너지를 상용 전력 공급 시스템측에 전달하고 상용 전력 공급 시스템측에서 공급되는 상용 전력을 휴대용 전자기기에 전달할 수 있도록 양방향 구조를 구비한다. 또한, 양방향 직류/직류 변환부(320)는 제어부(340)에 의해 제어되며 연료 전지에서 발생되는 전기 에너지를 원하는 전력 레벨, 예를 들면, 최대 출력 레벨로 변환시킨다.
직류/교류 변환부(330)는 양방향 직류/직류 변환부(320)로부터 받은 직류 전력을 교류 전력으로 변환하여 상용 전력 공급 시스템측으로 공급한다. 이러한 직류/교류 변환부(330)는 DC/AC 인버터를 포함한다.
교류/직류 변환부(310)는 상용 전력 공급 시스템으로부터 공급되는 상용 전력을 직류 전력으로 변환하여 양방향 직류/직류 변환부(320)에 전달한다. 이러한 교류/직류 변환부(310)는 AC/DC 정류기를 포함한다.
제어부(340)는 연료 전지로부터 출력되는 직류 전력과, 직류/교류 변환부(330)에서 출력되는 교류 전력을 검출하고, 그것에 따라 연료 전지, 양방향 직류/직류 변환부(320) 및 직류/교류 변환부(330) 중 적어도 하나를 제어한다. 또한, 제어부(340)는 교류/직류 변환부(310)에서 출력되는 직류 전력을 검출하고, 그것에 따라 교류/직류 변환부(310) 및/또는 양방향 직류/직류 변환부(320)를 제어한다. 더욱이, 제어부(340)는 연료 전지의 전기 에너지를 상용 전력 공급 시스템측에 공급할 때 최대 출력점을 추적하여 제어함으로써 보다 효율적으로 전력을 공급한다. 이러한 구성에 관하여 아래에서 보다 상세히 설명한다.
도 4는 도 3의 전력 변환부 내의 제어부에서 연료 전지의 최대 출력점 추적 제어를 위한 구성을 개략적으로 나타내는 블록도이다.
도 4를 참조하면, 제어부(400)는 휴대용 전자기기(200)가 사용되지 않을 때, 연료 전지(500)의 최대 출력점을 추적하고, 그것에 따라 연료 전지(500)에서 발생되는 최대 전기 에너지를 상용 전력 공급자에게 판매할 수 있도록 연료전지 시스템을 제어한다. 이를 위해 제어부(400)는 최대 출력점 추적 제어(MPPT, Maximum Power Point Tracking Control) 알고리즘에 의해 구현된다.
연료 전지의 최대 출력점 추적 제어를 위하여, 제어부(400)는 A/D 변환부(analog/digital convertor, 410), 비교부(420), 보상부(430) 및 PWM(Pulse Width Modulation) 발생부(440)를 구비한다. 여기서, 비교부(420)는 A/D 변환부(410)에서 출력되는 신호로부터 연료 전지의 전압(Vref) 및 전류(Iref) 값을 각각 산출하는 전압산출부(422) 및 전류산출부(424)와, 산출된 전압 및 전류 값에 일정한 값을 곱하여 무효 전력을 보상하는 무효 전력 보상부(426), 및 A/D 변환부(410)로부터 받은 신호와 기준 클럭을 비교하여 변조된 클럭을 생성하는 듀티 비교부(428)를 포함한다. 상술한 구성에 의해, 보상부(430)는 PWM 발생부(440)에 에러 값을 전달하고, PWM 발생부(440)는 보상부(430)의 에러 값에 따라 양방향 직류/직류 변환부(320)의 출력을 제어하면서 연료 전지를 제어한다.
상술한 제어부(400)에 적용된 전류 보상 기법을 갖는 최대 출력점 추적 (MPPT) 제어 회로를 구성하면 도 5와 같다.
도 5는 연료 전지의 최대 전력점 추적(MPPT)을 수행하기 위한 제어 블럭도를 나타낸다. 도 5에서 알 수 있듯이, 본 실시예에서는 한 샘플링 주기 동안 연료 전지의 출력 전압을 A/D 변환부(410)를 통하여 피드백한 후 일정한 값(K1)을 곱한다. 그리고 그 값을 홀드 회로(hold circuit)를 통하여 일정시간 동안 일정하게 유지하게 된다. 이렇게 발생된 새로운 전압 기준치는 실제 연료전지의 출력전압과 비교된다. 그 후, 비교된 값에 또 다른 일정한 값(K2)을 곱하여 시스템의 최대 전력을 발생하 기위한 듀티 기준치를 생성하게 된다. 그리고 실제 듀티와의 비교를 통한 에러값을 발생하게 되고 이에 의해 최대 전력점 제어를 수행하게 된다. 최대 전력점 제어는 연료 전지의 연료 공급량을 조절함으로써 연료 전지의 최대 출력점을 제어한다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 전력 환매용 연료전지 시스템에 채용되는 연료 전지에 대한 개념도이다. 도 6에 도시한 연료 전지는 고분자 전해질형 연료 전지로서 본 발명의 출원인과 동일한 출원인에 의해 한국 특허청에 특허 출원된 특허출원 제2004-82603호의 연료 전지 시스템을 개략적으로 보여주고 있다.
도 6에 도시한 바와 같이, 연료 전지(500)는 수소 가스와 산소의 전기 화학적인 반응을 통해 전기 에너지를 발생시키는 적어도 하나의 전기 발생부(519)를 갖는 스택(507)과, 상기한 연료를 공급하는 연료 공급원(501)과, 공기를 전기 발생부 (519)로 공급하는 산소 공급원(505)을 포함한다. 여기서, 연료를 공급하는 연료 공급원(501)은 연료를 저장하는 연료 탱크(509)와, 연료 탱크(509)에 연결 설치되는 연료 펌프(511)를 구비하며, 연료 펌프(511)는 소정의 펌핑력에 의해 연료 탱크(509)에 저장된 연료를 배출시키는 기능을 한다. 그리고, 스택(507)의 전기 발생부(519)로 산소를 공급하는 산소 공급원(505)은 소정의 펌핑력으로 공기를 흡입하는 적어도 하나의 공기 펌프(513)를 구비한다.
상술한 전기 발생부(519)는 수소 가스와 공기 중의 산소를 산화/환원 반응시키는 막/전극 어셈블리(521)와 이 막/전극 어셈블리(521)의 양측에 수소 가스와 산소를 함유한 공기를 공급하기 위한 바이폴라 플레이트(523,525)로 구성된다.
게다가, 상술한 연료 전지(500)는, 본 출원인에 의해 기출원된 연료 전지 시스템에서와 같이, 막/전극 어셈블리(521) 내에 1 내지 5㎚의 평균 입경을 갖는 백금 블랙 및 백금 전이 금속 합금 블랙 촉매 중 어느 하나를 포함하는 촉매층(미도시)과, 도전성 기재로 이루어진 전극 지지체(미도시)를 구비한 적어도 하나의 연료 전지용 전극을 구비한다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 전력 환매용 연료전지 시스템의 또 다른 응용 예를 도시한 사시도이다.
도 7을 참조하면, 본 발명에 따른 전력 환매용 연료전지 시스템은 연료 전지를 전원으로 사용하는 제 1 노트북 컴퓨터(200)가 상용 전력을 전원으로 사용하는 다른 노트북 컴퓨터(제 2 노트북 컴퓨터, 210)에 전력을 공급하도록 이루어질 수 있다.
예를 들면, 제 1 노트북 컴퓨터(200)를 이용하여 배터리가 장착되지 않았거나 2차 전지를 전원으로 사용하는 제 2 노트북 컴퓨터(520)에 전원을 공급한다. 이러한 경우, 본 발명에 따른 제 1 노트북 컴퓨터(200)는 도 3에서 앞서 설명한 것과 같은 전력 변환부에 의해 교류 전력을 출력하고 제 2 노트북 컴퓨터(210)에 결합되어 교류를 직류로 변환하는 어뎁터(220)를 통해 제 2 노트북 컴퓨터(210)에 전력을 공급한다. 어뎁터(220)는 제 1 및 제 2 전기 케이블(222, 224)을 통해 제 1 및 제 2 노트북 컴퓨터(200, 210)에 결합된다.
여기서, 제 2 노트북 컴퓨터(210)는 어뎁터(220)를 통해 상용 전원을 사용하는 PDA(Personal Digital Assistant), 휴대폰 등의 다른 휴대용 전자기기로 대체될 수 있다.
한편, 상술한 실시예에서는 전력 환매용 연료전지 시스템의 휴대용 전자기기는 연료 전지를 전원으로 사용하는 휴대용 전자기기로서 휴대용 컴퓨터, PDA, 핸드폰 등의 휴대용 전자기기로 구현될 수 있다.
이상, 본 발명을 바람직한 실시 일 예를 들어 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시 예에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 많은 변형이 가능함은 명백하다.
이상과 같이, 본 발명에 의하면, 연료전지를 전원으로 사용하는 휴대용 전자 기기에서, 연료 전지의 전기 에너지를 상용 전력 공급자에게 판매하거나 다른 휴대용 전자기기의 전원으로서 사용할 수 있다. 따라서, 연료 전지의 전기 에너지를 효율적으로 사용할 수 있을 뿐만 아니라 경제적인 이익을 창출하는 것이 가능하다.

Claims (9)

  1. 휴대용 전자기기에 결합되며 전원으로 사용되는 연료 전지; 및
    상기 연료 전지로부터 생성된 직류 전력을 교류 전력으로 변환하는 전력 변환부를 포함하되,
    상기 교류 전력은 상용 교류 전력을 공급하는 상용 전력 공급자에게 공급되는 전력 환매용 연료전지 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 전력 변환부로부터 상기 상용 전력 공급자의 전력 공급 시스템에 인가되는 전력량을 산출하는 전력량산출부를 더 포함하는 전력 환매용 연료전지 시스템.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 전력 변환부는,
    상기 직류 전력을 원하는 레벨로 변환하여 전달하는 양방향 직류/직류 변환부;
    상기 양방향 직류/직류 변환부로부터 받은 직류 전력을 교류 전력으로 변환하여 상기 전력선측으로 출력하는 직류/교류 변환부; 및
    상기 직류 전력 및 상기 교류 전력을 검출하며, 상기 연료전지가 최대 출력 레벨로 상기 직류 전력을 출력하도록 상기 연료전지, 상기 양방향 직류/직류 변환부 및 상기 직류/교류 변환부를 제어하는 제어부를 구비하는 전력 환매용 연료전지 시스템.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 전력 변환부는 상기 상용 교류 전력을 상기 직류 전력으로 변환하여 상기 양방향 직류/직류 변환부에 전달하는 교류/직류 변환부를 더 구비하는 전력 환매용 연료전지 시스템.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 연료 전지의 출력 전압을 아날로그 디지털 변환하는 A/D 변환부;
    상기 A/D 변환부의 출력에 일정한 값을 곱하고 그것을 소정 시간 동안 유지하는 홀드 회로부;
    상기 홀드 회로부의 출력을 비교하는 비교부;
    상기 비교부의 출력에 일정값을 곱하여 듀티 기준치를 생성하는 듀티 비교부; 및
    상기 듀티 비교부에서 발생되는 에러값에 의해 최대 전력점을 제어하는 PWM 발생부를 구비하는 전력 환매용 연료전지 시스템.
  6. 제 2 항에 있어서,
    상기 연료 전지는,
    백금 블랙 및 백금 전이 금속 합금 블랙 촉매 중 어느 하나를 포함하는 촉매층;
    상기 촉매층으로 이루어지는 애노드 전극과 캐소드 전극 사이에 위치하는 고분자 전해질 막;
    도전성 기재로 이루어진 전극 지지체를 구비한 적어도 하나의 세퍼레이터;
    수소를 함유한 연료를 상기 애노드 전극측으로 공급하는 연료 공급부; 및
    산화제를 상기 캐소드 전극측으로 공급하는 산소 공급부를 포함하는 전력 환매용 연료전지 시스템.
  7. 제 1 휴대용 전자기기에 탑재되며 전원으로서 사용되는 연료 전지;
    상기 연료 전지로부터 생성된 직류 전력을 상용 전원에 상응하는 교류 전력으로 변환하는 전력 변환부; 및
    상기 교류 전력을 전원으로 사용하는 제 2 휴대용 전자기기를 포함하는 전력 환매용 연료전지 시스템.
  8. 휴대용 전자기기에 탑재된 연료 전지를 이용하여 상용 전력 공급자에게 전력을 공급하는 전력 환매용 연료전지 시스템에 있어서,
    상기 휴대용 전자기기로부터 상기 전력을 받아 상기 상용 전력 공급자에게 전달하는 분산전력 계통; 및
    상기 분산전력 계통을 통해 상기 휴대용 전자기기로부터 상기 전력을 공급받는 상용 전력 공급 시스템을 포함하되,
    상기 휴대용 전자기기는 상기 연료 전지 및 상기 연료 전지에서 생성되는 초기 전력을 상용 전력에 상응하는 상기 전력으로 변환하는 전력 변환부를 구비하는 전력 환매용 연료전지 시스템.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 전력 변환부로부터 상기 상용 전력 공급 시스템에 인가되는 전력량을 산출하는 전력량산출부를 더 포함하는 전력 환매용 연료전지 시스템.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20190053413A (ko) * 2017-11-10 2019-05-20 대한민국(농촌진흥청장) 전력관리가 가능한 미생물연료전지 시스템

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