KR20060111106A - 연료 전지 시스템 - Google Patents

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KR20060111106A
KR20060111106A KR1020050033461A KR20050033461A KR20060111106A KR 20060111106 A KR20060111106 A KR 20060111106A KR 1020050033461 A KR1020050033461 A KR 1020050033461A KR 20050033461 A KR20050033461 A KR 20050033461A KR 20060111106 A KR20060111106 A KR 20060111106A
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KR
South Korea
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fuel
fuel cell
storage container
reformer
supply unit
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KR1020050033461A
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이동욱
김주용
이동윤
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삼성에스디아이 주식회사
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    • B23D21/00—Machines or devices for shearing or cutting tubes
    • B23D21/003—Machines or devices for shearing or cutting tubes by tools working in different directions successively
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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Abstract

본 발명에 따른 연료 전지 시스템은, 수소와 산소의 반응에 의해 전기 에너지를 발생시키는 연료 전지와, 연료를 개질하여 상기 수소를 발생시키고 이 수소를 상기 연료 전지로 공급하는 개질기와, 상기 개질기와 연결 설치되어 상기 연료를 상기 개질기로 공급하기 위한 연료 공급유닛과, 공기를 상기 연료 전지로 공급하기 위한 공기 공급유닛을 포함하며,
상기 연료 공급유닛은, 상기 연료를 저장하는 연료 저장용기와, 상기 연료 저장용기와 연결 설치되어 초음파 에너지에 의해 상기 연료를 미립화시키고 상기 미립화된 연료를 상기 개질기로 공급하는 분무장치를 포함한다.
연료전지, 개질기, 연료공급유닛, 공기공급유닛, 분무장치, 연료저장용기, 스토리지부, 초음파발생부, 초음파, 에너지

Description

연료 전지 시스템 {FUEL CELL SYSTEM}
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 연료 전지 시스템의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 연료 전지 시스템의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 제3 실시예에 따른 연료 전지 시스템의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 제4 실시예에 따른 연료 전지 시스템의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.
본 발명은 연료 전지 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 연료를 개질기 또는 연료전지로 공급하는 연료 공급장치에 관한 것이다.
알려진 바와 같이, 연료 전지(Fuel Cell)는 메탄올, 에탄올, 천연 가스와 같은 탄화수소 계열의 연료에 함유되어 있는 수소와, 별도로 공급되는 산소의 화학 반응 에너지를 직접 전기 에너지로 변환시키는 발전 시스템이다.
이러한 연료 전지에 있어, 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, 자동차와 같은 이동용 전원은 물론, 주택, 공공건물과 같은 분산용 전원 및 전자기기용과 같은 소형 전원 등 그 응용 범위가 넓은 장점을 가진다.
이러한 PEMFC 방식의 연료 전지 시스템은 연료를 개질하여 수소를 발생시키고 이 수소를 연료전지로 공급하는 개질기(reformer)와, 산소를 연료전지로 공급하기 위한 공기펌프 또는 팬을 구비한다. 따라서 연료전지에서는 개질기로부터 공급되는 수소와, 공기펌프 또는 팬의 가동에 의해 공급되는 산소의 전기 화학적인 반응을 통해 전기 에너지를 발생시킨다.
한편, PEMFC와 다른 방식의 연료 전지 시스템은 연료를 직접 연료전지로 공급하여 이 연료와 산소의 전기 화학적인 반응을 통해 전기 에너지를 발생시키는 직접 메탄올형 연료 전지(Direct Methanol Fuel Cell : DMFC, 이하 DMFC라 한다)으로 구성될 수도 있다. 이러한 DMFC 방식의 연료 전지 시스템은, PEMFC 방식의 시스템과 달리, 개질기를 필요로 하지 않는다.
그런데, 종래의 연료 전지 시스템은 연료를 개질기 또는 연료전지로 공급하기 위해 연료 펌프를 구비하는 바, 이 연료 펌프의 가동에 의하여 소음 및 열이 발생할 뿐더러, 연료 펌프 등을 설치하기 위한 별도의 설치 공간이 필요하게 되므로, 전체 시스템의 크기를 컴팩트하게 구현하지 못하게 되는 문제점이 있었다.
본 발명은 상술한 문제점을 감안한 것으로서, 그 목적은 연료 펌프를 필요로 하지 않는 간단한 구조로서 연료를 개질기 또는 연료전지로 공급할 수 있는 연료 전지 시스템을 제공하는데 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 연료 전지 시스템은, 수소와 산소의 반응에 의해 전기 에너지를 발생시키는 연료 전지와, 연료를 개질하여 상기 수소를 발생시키고 이 수소를 상기 연료 전지로 공급하는 개질기와, 상기 개질기와 연결 설치되어 상기 연료를 상기 개질기로 공급하기 위한 연료 공급유닛과, 공기를 상기 연료 전지로 공급하기 위한 공기 공급유닛을 포함하며,
상기 연료 공급유닛은, 상기 연료를 저장하는 연료 저장용기와, 상기 연료 저장용기와 연결 설치되어 초음파 에너지에 의해 상기 연료를 미립화시키고 상기 미립화된 연료를 상기 개질기로 공급하는 분무장치를 포함한다.
상기 연료 전지 시스템에 있어서, 상기 연료 저장용기는, 상기 분무장치에 대하여 착탈되는 카트리지 형태로 이루어지며, 상기 연료를 상기 분무장치로 배출시키기 위한 연료 배출부를 형성할 수 있다.
상기 연료 전지 시스템에 있어서, 상기 분무장치는 상기 연료 배출부를 통해 배출되는 상기 연료를 수용하는 스토리지부와, 상기 스토리지부에 수용된 연료에 대하여 상기 초음파 에너지를 발생시키는 초음파 발생부를 포함하여 구성될 수 있다.
상기 연료 전지 시스템에 있어서, 상기 분무장치는 상기 연료 저장용기의 내부 바닥면에 설치되어 상기 연료에 대하여 상기 초음파 에너지를 발생시키는 초음파 발생부를 포함하여 구성될 수도 있다. 이 경우 상기 연료 저장용기는 상기 초음파 에너지에 의하여 생성되는 연료의 미립자를 배출시키기 위한 미립자 배출부를 형성할 수 있다.
이와 같은 상기 연료 전지 시스템은, 상기 연료 전지가 고분자 전해질형 연료 전지(Polymer Electrolyte Membrance Fuel Cell: PEMFC)로서 구성될 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 연료 전지 시스템은, 연료와 산소의 반응에 의해 전기 에너지를 발생시키는 연료 전지와, 상기 연료 전지와 연결 설치되어 상기 연료를 상기 연료 전지로 공급하기 위한 연료 공급유닛과, 공기를 상기 연료 전지로 공급하기 위한 공기 공급유닛을 포함하며,
상기 연료 공급유닛은, 상기 연료를 저장하는 연료 저장용기와, 상기 연료 저장용기와 연결 설치되어 초음파 에너지에 의해 상기 연료를 미립화시키고 상기 미립화된 연료를 상기 연료 전지로 공급하는 분무장치를 포함한다.
상기 연료 전지 시스템에 있어서, 상기 연료 저장용기는 상기 분무장치에 대하여 착탈되는 카트리지 형태로 이루어지며, 상기 연료를 상기 분무장치로 배출시키기 위한 연료 배출부를 형성할 수 있다.
상기 연료 전지 시스템에 있어서, 상기 분무장치는 상기 연료 배출부를 통해 배출되는 상기 연료를 수용하는 스토리지부와, 상기 스토리지부에 수용된 연료에 대하여 상기 초음파 에너지를 발생시키는 초음파 발생부를 포함하여 구성될 수 있 다.
상기 연료 전지 시스템에 있어서, 상기 분무장치는 상기 연료 저장용기의 내부 바닥면에 설치되어 상기 연료에 대하여 상기 초음파 에너지를 발생시키는 초음파 발생부를 포함하여 구성될 수도 있다.
이와 같은 상기 연료 전지 시스템은, 상기 연료 전지가 직접 메탄올형 연료 전지(Direct Methanol Fuel Cell: DMFC)로서 구성될 수 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 제1 실시예에 따른 연료 전지 시스템의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.
이 도면을 참조하여 본 발명에 따른 연료 전지 시스템(100)을 설명하면, 이 연료 전지 시스템(100)은, 연료와 산소를 이용하여 노트북 PC, PDA, 이동통신 단말기기 등과 같은 휴대용 전자기기 등에 전기 에너지를 제공하는 발전 시스템으로서 구성된다.
더 구체적으로, 본 시스템(100)은 연료를 개질하여 수소를 발생시키고, 이 수소와 산소를 전기 화학적으로 반응시켜 전기 에너지를 발생시키는 통상적인 고분자 전해질형 연료 전지(Polymer Electrode Membrane Fuel Cell; PEMFC) 방식으로 구성된다.
이러한 연료 전지 시스템(100)에 있어 상기 연료라 함은 메탄올, 에탄올 또는 천연 가스 등과 같이 수소를 함유한 액체 또는 기체의 연료를 포함할 수 있다. 그러나 본 실시예에서 설명하는 이하의 연료는 편의상 액체로 이루어진 연료를 의미한다.
그리고 본 시스템(100)은 수소와 반응하는 산소로서 별도의 저장수단에 저장된 순수한 산소를 사용할 수 있으며, 산소를 함유하고 있는 공기를 그대로 사용할 수도 있다. 그러나 이하에서는 후자를 예로 하여 설명한다.
상술한 바와 같은 본 발명의 실시예에 따른 연료 전지 시스템(100)은, 수소와 산소의 반응에 의해 전기 에너지를 발생시키는 연료 전지(10)와, 연료를 개질하여 수소를 발생시키고 이 수소를 연료 전지(10)로 공급하는 개질기(20)와, 이 개질기(20)로 연료를 공급하는 연료 공급유닛(30)과, 연료 전지(10)로 공기를 공급하는 공기 공급유닛(50)을 포함하여 구성된다.
이 연료전지(10)는 언급한 바 있는 고분자 전해질형 연료 전지로서, 수소와 산소를 전기 화학적으로 반응시켜 전기 에너지를 발생시키는 최소 단위의 전기 발생부(11)를 구비한다. 이 전기 발생부(11)는 통상적인 막-전극 어셈블리(Membrane-Electrode Assembly: MEA)를 중심에 두고 이의 양면에 세퍼레이터(separator: 당업계에서는 '바이폴라 플레이트' 라고도 한다.)를 밀착 배치하여 구성될 수 있다. 따라서 본 실시예에서는 상기한 전기 발생부(11)를 복수로 구비하고, 이들을 연속적으로 적층함으로써 전기 발생부(11)의 집합체 구조에 의한 스택(stack)을 형성할 수 있다. 이와 같은 연료 전지(10)의 구성은 통상적인 고분자 전해질형 연료 전지 의 구성으로 이루어질 수 있으므로 본 명세서에서 그 자세한 설명한 생략하기로 한다.
본 발명에 적용되는 개질기(20)는 열 에너지에 의한 개질 반응 예컨대, 수증기 개질, 부분 산화 또는 자열 반응 등의 촉매 반응을 통해 상기한 연료로부터 수소를 발생시키는 통상적인 개질기 구조로 이루어진다.
연료 공급유닛(30)은 종래와 같은 펌프의 구동력에 의존하지 않고 초음파 에너지에 의해 연료를 미립화(분무화)시키고, 이 미립화된 연료를 개질기(20)로 공급하는 구조로 이루어진다. 이러한 연료 공급유닛(30)의 구성은 뒤에서 더욱 설명하기로 한다.
그리고 공기 공급유닛(50)은 소정의 펌핑력으로 공기를 흡입하고, 이 공기를 연료 전지(10)로 공급하는 통상적인 공기 펌프(51)를 구비한다. 대안으로서, 공기 공급유닛(50)은 공기 펌프(51)를 구비하는 것에 한정되지 않고, 통상적인 구조의 팬(fan)을 구비할 수도 있다.
본 발명의 실시예에 따른 연료 공급유닛(30)을 더욱 구체적으로 설명하면, 이 연료 공급유닛(30)은 연료를 저장하는 연료 저장용기(31)와, 이 연료 저장용기(31)에 연결 설치되어 초음파 에너지에 의해 연료를 미립화시키는 분무장치(32)를 포함하여 구성된다.
연료 저장용기(31)는 연료를 저장하는 연료 탱크로서, 뒤에서 더욱 설명하는 분무장치(32)에 대하여 착탈 가능하게 구비되며, 연료를 배출시키기 위한 연료 배출부(31a)를 갖춘 카트리지 형태로서 구비된다.
본 실시예에서, 분무장치(32)는 연료 저장용기(31)와 착탈되는 구조로 이루어지며, 연료 저장용기(31)의 연료 배출부(31a)를 통해 배출되는 연료를 실질적으로 저장하는 스토리지부(33)와, 이 스토리지부(33)에 저장된 연료에 대하여 초음파 에너지를 조사하는 초음파 발생부(34)를 포함한다. 이 경우 분무장치(32)는 연료 저장용기(31)를 착탈시키기 위한 통상적인 착탈수단을 가지면서 스토리지부(33)와 초음파 발생부(34)를 내장시키는 케이스 형태의 하우징(35)을 포함할 수 있다.
스토리지부(33)는, 연료 저장용기(31)가 분무장치(32)와 결합하는 경우, 연료 저장용기(31)의 연료 배출부(31a)와 상호 연통하도록 하우징(35)의 내부 공간에 장착되며, 연료 배출부(31a)를 통해 배출되는 연료를 실질적으로 수용하는 수용 공간을 형성하고 있다. 이 때 스토리지부(33)와 개질기(20)는 통상적인 파이프 라인에 의해 연결 설치될 수 있다.
초음파 발생부(34)는 스토리지부(33)에 밀착되도록 하우징(35)의 내부 공간에 장착된다. 이 초음파 발생부(34)는 초음파 에너지를 스토리지부(33)로 조사하여 스토리지부(33)에 수용된 연료를 미립화시키고, 이 미립화된 연료를 언급한 바 있는 파이프 라인을 통해 개질기(20)로 공급하는 기능을 하게 된다.
이러한 초음파 발생부(34)는 전기 에너지를 예를 들어 15~25㎑의 주파수 범위를 갖는 초음파 에너지로 변환하고, 이 초음파 에너지를 스토리지부(33)로 발진시키는 통상적인 초음파 발생장치를 구비한다.
구체적으로, 초음파 발생부(34)는 초음파 에너지가 스토리지부(33)를 통과하여 연료로 진행될 때 발생하는 과압(過壓: 높은 압력대)과 부압(負壓: 낮은 압력 대)의 상호 작용에 의해 진동을 발생시키고, 상기한 진동을 이용한 캐비테이션(cavitation) 작용에 의해 스토리지부(33)에 수용된 연료를 미세하게 분열시키는 것이 바람직하다.
상기와 같이 구성되는 본 발명의 실시예에 따른 연료 전지 시스템(100)에 있어, 연료 저장용기(31)를 분무장치(32)의 하우징(35)에 결합한다. 그러면, 연료 저장용기(31)의 연료 배출부(31a)와 분무장치(32)의 스토리지부(33)가 상호 연통되는 바, 이 연료 저장용기(31)에 저장된 연료는 연료 배출부(31a)를 통해 배출되어 스토리지부(33)에 수용된다.
이 상태에서 연료 전지 시스템(100)의 작용시, 초음파 발생부(34)는 스토리지부(33)에 대해 초음파 에너지를 발진시키게 된다. 그러면, 초음파 에너지는 스토리지부(33)에 수용된 연료로 진행하면서 과압과 부압을 발생시키고, 상기한 과압과 부압 차에 의해 연료를 격렬하게 진동시킴으로써 연료의 입자를 미립화시키게 된다.
이로써 상기한 연료의 미립자들은 스토리지부(33)에서 분무 상태로 확산되게 되고, 파이프 라인을 통해 개질기(20)로 공급되게 된다. 여기서 상기한 연료의 미립자들은 캐비테이션(cavitation) 작용에 의한 자체의 추진력으로 개질기(20)로 공급되는 바, 개질기(20) 내부에 작용하는 압력 보다 높은 압력의 추진력으로 개질기(20)로 공급되게 된다.
따라서 개질기(20)는 열 에너지에 의한 연료의 개질 반응을 통해 이 연료로부터 수소를 발생시키고, 이 수소를 연료 전지(10)로 공급한다. 이와 동시에, 공기 펌프(51)는 공기를 흡입하고, 이 공기를 연료 전지(10)로 공급한다. 그러면 연료 전지(10)는 전기 발생부(11)에 의한 수소와 산소의 전기 화학적인 반응을 통해 기설정된 용량의 전기 에너지를 출력시키게 된다.
도 2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 연료 전지 시스템의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.
도면을 참고하면, 본 발명의 실시예에 의한 연료 전지 시스템(200)은 연료 저장용기(131)의 내부에 분무장치(132)를 설치하여 이루어지는 연료 공급유닛(130)을 구성할 수 있다.
상기에서, 분무장치(132)는 전기 실시예에서와 같은 초음파 발생부(134)를 구비하는 바, 이 초음파 발생부(134)는 연료 저장용기(131)의 내부에서 연료에 수몰된 상태로 연료 저장용기(131)의 바닥면에 설치된다.
이 경우 연료 저장용기(131)는 초음파 에너지에 의해 미립화된 연료를 배출시키기 위한 미립자 배출부(131a)를 형성하고 있다. 이 때 미립자 배출부(131a)는 통상적인 파이프 라인에 의해 개질기(120)와 연결된다.
상기와 같이 구성되는 본 실시예에 의한 연료 전지 시스템(200)의 작용시, 초음파 발생부(134)는 초음파 에너지를 연료로 조사하여 이 연료를 미립화시킨다. 그러면, 상기 미립화된 연료는 미립자 배출부(131a)를 통해 배출되고, 언급한 바 있는 파이프 라인을 통해 개질기(120)로 공급된다.
본 실시예에 의한 연료 전지 시스템(200)의 나머지 구성 즉, 연료전지(110) 및 공기 공급유닛(150) 및 작용은 전기 실시예와 동일하므로 자세한 설명은 생략한 다.
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 제3 실시예에 따른 연료 전지 시스템의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.
도면을 참고하면, 본 실시예에 의한 연료 전지 시스템(300)은 메탄올과 같은 연료와 산소의 전기 화학적인 반응에 의해 기설정된 용량의 전기 에너지를 발생시키는 직접 메탄올형 연료 전지(DMFC: Direct Methanol Fuel Cell) 방식으로 구성된다. 더욱 구체적으로 본 시스템(300)은 직접 메탄올형 연료 전지의 구성별 종류에 따라, 패시브형(Passive Type: 도 3a 참조) 연료 전지 및 액티브형(Active Type: 도 3b 참조) 연료 전지 방식으로 구성될 수 있다.
상술한 바와 같은 본 발명의 실시예에 따른 연료 전지 시스템(300)은, 언급한 바 있는 직접 메탄올형 연료전지(210)와, 이 연료전지(210)로 연료를 공급하기 위한 연료 공급유닛(230)과, 공기를 연료전지(210)로 공급하기 위한 공기 공급유닛(250)을 포함하여 구성된다.
상기에서, 연료전지(210)는 연료와 산소의 반응에 의해 전기 에너지를 실질적으로 발생시키는 최소 단위의 전기 발생부(211)를 구비하는 바, 이 전기 발생부(211)는 막-전극 어셈블리(Membrane-Electrode Assembly: MEA)(212)를 중심에 두고 이의 양면에 세퍼레이터(216)를 밀착 배치하여 구성될 수 있다.
여기서 세퍼레이터(216)는 막-전극 어셈블리(212)로 연료와 산소를 분산 공급하는 기능 외에, 막-전극 어셈블리(212)의 애노드 전극과 캐소드 전극을 직렬로 연결시켜 주는 전도체의 기능을 하게 된다. 따라서 본 실시예에서는 위와 같은 최 소 단위의 전기 발생부(211)를 복수로 구비하고, 이들을 연속적으로 배치함으로써 전기 발생부(211)의 집합체 구조에 의한 연료전지(210)를 형성할 수 있다. 이와 같은 연료전지(210)의 구성은 통상적인 직접 메탄올형 연료 전지의 구성으로 이루어질 수 있으므로 본 명세서에서 그 자세한 설명한 생략한다.
본 실시예에서 연료 공급유닛(230)은 전기 제1 실시예에서와 같은 연료 저장용기(231) 및 이 연료 저장용기(231)와 연결 설치되는 분무장치(232)로서 구성된다.
이러한 분무장치(232)는 연료 저장용기(231)로부터 배출되는 연료를 수용하는 스토리지부(233)와, 이 스토리지부(233)에 수용된 연료에 대하여 초음파 에너지를 제공하는 초음파 발생부(234)와, 스토리지부(233)와 초음파 발생부(234)를 내장시키며 연료 저장용기(231)와 착탈 가능하게 구비되는 하우징(235)을 포함한다. 이 때 스토리지부(233)와 연료전지(210)의 전기 발생부(211)는 통상적인 파이프 라인에 의해 연결 설치되는 바, 초음파 에너지에 의해 스토리지부(233)에서 미립화된 연료는 파이프 라인을 통해 연료전지(210)의 전기 발생부(211)로 공급된다.
그리고 연료전지(210)의 전기 발생부(211)로 공기를 공급하기 위한 공기 공급유닛(250)은 연료전지(210)가 패시브형(Passive Type)으로 구성되는 경우, 도 3a에 도시한 바와 같은 세퍼레이터(216) 자체로서 구비되며, 공기의 자연 대류작용을 이용하여 이 공기를 상기 세퍼레이터(216)를 통해 막-전극 어셈블리(212)로 분산 공급하는 기능을 하게 된다. 이와 달리, 연료전지(210)가 액티브형(Active Type)으로 구성되는 경우, 공기 공급유닛(250)은 도 3b에 도시한 바와 같은 공기 펌프 (251)를 구비하는 바, 이 공기 펌프(251)는 소정의 펌핑력으로 공기를 흡입하고, 이 공기를 연료전지(210)의 전기 발생부(211)로 공급하는 기능을 하게 된다. 대안으로서, 공기 공급유닛(250)은 공기 펌프(251)를 구비하는 것에 한정되지 않고, 통상적인 구조의 팬(fan)을 구비할 수도 있다.
상기와 같이 구성되는 연료 전지 시스템(300)의 작용시, 본 실시예에 의한 연료 공급유닛(230)은 전기 제1 실시예에서와 같은 작용에 의해 연료를 미립화시키고, 이 미립화된 연료를 연료전지(210)의 전기 발생부(211)로 공급한다.
이와 동시에, 도 3a에 도시한 세퍼레이터(216) 자체를 통해 연료전지(210)의 전기 발생부(211)로 공기를 공급하거나, 도 3b에 도시한 공기 펌프(251)의 가동에 의하여 연료전지(210)의 전기 발생부(211)로 공기를 공급한다.
이로써 상기 연료전지(210)는 전기 발생부(211)에 의한 연료와 산소의 전기 화학적인 반응을 통해 기설정된 용량의 전기 에너지를 소정 로드로 출력시키게 된다.
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 제4 실시예에 따른 연료 전지 시스템의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.
도면을 참고하면, 본 실시예에 의한 연료 전지 시스템(400)은 전기 실시예에서와 같이 직접 메탄올형 연료 전지 방식으로 이루어지는 시스템 구조를 기본으로 하면서, 연료 저장용기(331)의 내부에 분무장치(332)를 설치하여 이루어지는 연료 공급유닛(330)을 구성할 수 있다.
상기에서, 분무장치(332)는 전기 실시예들에서와 같은 초음파 발생부(334)를 구비하는 바, 이 초음파 발생부(334)는 연료 저장용기(331)의 내부에서 연료에 수몰된 상태로 연료 저장용기(331)의 바닥면에 설치된다.
이 경우 연료 저장용기(331)는 초음파 에너지에 의해 미립화된 연료를 배출시키기 위한 미립자 배출부(331a)를 형성하고 있다. 이 때 미립자 배출부(331a)는 통상적인 파이프 라인에 의해 연료전지(310)의 전기 발생부(311)와 연결된다.
상기와 같이 구성되는 본 실시예에 의한 연료 전지 시스템(400)의 작용시, 초음파 발생부(334)는 초음파 에너지를 연료로 조사하여 이 연료를 미립화시킨다. 그러면, 상기 미립화된 연료는 미립자 배출부(331a)를 통해 배출되고, 언급한 바 있는 파이프 라인을 통해 연료전지(310)의 전기 발생부(311)로 공급된다.
본 실시예에 의한 연료 전지 시스템(400)의 나머지 구성 및 작용은 전기 실시예와 동일하므로 자세한 설명은 생략한다.
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.
상술한 바와 같은 본 발명에 의하면, 초음파 에너지에 의해 연료를 미립화시키고 이 미립화된 연료를 개질기 또는 연료전지로 공급할 수 있는 간단한 구조의 연료 공급유닛을 구성함에 따라, 종래와 같은 연료 펌프 등을 필요로 하지 않게 된다. 따라서 종래와 같은 연료 펌프의 가동에 의한 소음 및 열이 발생되지 않으므로 시스템의 성능 및 신뢰성을 더욱 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 종래와 같은 연료 펌프 보다 상대적으로 작은 분무장치를 연료 저장용기 내부 또는 외부에 장착하여 연료 공급유닛을 구성함에 따라, 전체 시스템의 크기를 컴팩트하게 구현할 수 있다.

Claims (11)

  1. 수소와 산소의 반응에 의해 전기 에너지를 발생시키는 연료 전지;
    연료를 개질하여 상기 수소를 발생시키고 이 수소를 상기 연료 전지로 공급하는 개질기;
    상기 개질기와 연결 설치되어 상기 연료를 상기 개질기로 공급하기 위한 연료 공급유닛; 및
    공기를 상기 연료 전지로 공급하기 위한 공기 공급유닛
    을 포함하며,
    상기 연료 공급유닛은, 상기 연료를 저장하는 연료 저장용기와, 상기 연료 저장용기와 연결 설치되어 초음파 에너지에 의해 상기 연료를 미립화시키고 상기 미립화된 연료를 상기 개질기로 공급하는 분무장치를 포함하는 연료 전지 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 연료 저장용기는,
    상기 분무장치에 대하여 착탈되는 카트리지 형태로 이루어지며, 상기 연료를 상기 분무장치로 배출시키기 위한 연료 배출부를 형성하는 연료 전지 시스템.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 분무장치는 상기 연료 배출부를 통해 배출되는 상기 연료를 수용하는 스토리지부와, 상기 스토리지부에 수용된 연료에 대하여 상기 초음파 에너지를 발생시키는 초음파 발생부를 포함하는 연료 전지 시스템.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 분무장치는 상기 연료 저장용기의 내부 바닥면에 설치되어 상기 연료에 대하여 상기 초음파 에너지를 발생시키는 초음파 발생부를 포함하는 연료 전지 시스템.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 연료 저장용기는 상기 초음파 에너지에 의하여 생성되는 연료의 미립자를 배출시키기 위한 미립자 배출부를 형성하는 연료 전지 시스템.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 연료 전지가 고분자 전해질형 연료 전지(Polymer Electrolyte Membrance Fuel Cell: PEMFC)로서 구성되는 연료 전지 시스템.
  7. 연료와 산소의 반응에 의해 전기 에너지를 발생시키는 연료 전지;
    상기 연료 전지와 연결 설치되어 상기 연료를 상기 연료 전지로 공급하기 위한 연료 공급유닛; 및
    공기를 상기 연료 전지로 공급하기 위한 공기 공급유닛
    을 포함하며,
    상기 연료 공급유닛은, 상기 연료를 저장하는 연료 저장용기와, 상기 연료 저장용기와 연결 설치되어 초음파 에너지에 의해 상기 연료를 미립화시키고 상기 미립화된 연료를 상기 연료 전지로 공급하는 분무장치를 포함하는 연료 전지 시스템.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 연료 저장용기는 상기 분무장치에 대하여 착탈되는 카트리지 형태로 이루어지며, 상기 연료를 상기 분무장치로 배출시키기 위한 연료 배출부를 형성하는 연료 전지 시스템.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 분무장치는 상기 연료 배출부를 통해 배출되는 상기 연료를 수용하는 스토리지부와, 상기 스토리지부에 수용된 연료에 대하여 상기 초음파 에너지를 발생시키는 초음파 발생부를 포함하는 연료 전지 시스템.
  10. 제 7 항에 있어서,
    상기 분무장치는 상기 연료 저장용기의 내부 바닥면에 설치되어 상기 연료에 대하여 상기 초음파 에너지를 발생시키는 초음파 발생부를 포함하는 연료 전지 시스템.
  11. 제 7 항에 있어서,
    상기 연료 전지가 직접 메탄올형 연료 전지(Direct Methanol Fuel Cell: DMFC)로서 구성되는 연료 전지 시스템.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20120054448A (ko) * 2010-11-19 2012-05-30 현대자동차주식회사 초음파를 이용한 리튬공기 배터리에서의 충방전 방법
CN104362358A (zh) * 2014-11-12 2015-02-18 武汉理工大学 直接甲醇燃料电池燃料供给方法及其结构

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