KR20060115111A - 연료전지의 배출가스 재순환 장치 및 그 제어방법 - Google Patents

연료전지의 배출가스 재순환 장치 및 그 제어방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20060115111A
KR20060115111A KR1020050037450A KR20050037450A KR20060115111A KR 20060115111 A KR20060115111 A KR 20060115111A KR 1020050037450 A KR1020050037450 A KR 1020050037450A KR 20050037450 A KR20050037450 A KR 20050037450A KR 20060115111 A KR20060115111 A KR 20060115111A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
air
stack
fuel cell
state
hydrogen
Prior art date
Application number
KR1020050037450A
Other languages
English (en)
Other versions
KR101134702B1 (ko
Inventor
최서호
Original Assignee
현대자동차주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 현대자동차주식회사 filed Critical 현대자동차주식회사
Priority to KR1020050037450A priority Critical patent/KR101134702B1/ko
Publication of KR20060115111A publication Critical patent/KR20060115111A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101134702B1 publication Critical patent/KR101134702B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04082—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration
    • H01M8/04089—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of gaseous reactants
    • H01M8/04097—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of gaseous reactants with recycling of the reactants
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04082—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration
    • H01M8/04089—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of gaseous reactants
    • H01M8/04119—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of gaseous reactants with simultaneous supply or evacuation of electrolyte; Humidifying or dehumidifying
    • H01M8/04126—Humidifying
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04298—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
    • H01M8/04313—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by the detection or assessment of variables; characterised by the detection or assessment of failure or abnormal function
    • H01M8/0432—Temperature; Ambient temperature
    • H01M8/0435—Temperature; Ambient temperature of cathode exhausts
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04298—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
    • H01M8/04313—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by the detection or assessment of variables; characterised by the detection or assessment of failure or abnormal function
    • H01M8/04492—Humidity; Ambient humidity; Water content
    • H01M8/04522—Humidity; Ambient humidity; Water content of cathode exhausts
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04298—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
    • H01M8/04694—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by variables to be controlled
    • H01M8/04746—Pressure; Flow
    • H01M8/04753—Pressure; Flow of fuel cell reactants
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04298—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
    • H01M8/04694—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by variables to be controlled
    • H01M8/04746—Pressure; Flow
    • H01M8/04761—Pressure; Flow of fuel cell exhausts
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/50—Fuel cells

Landscapes

  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Fuel Cell (AREA)

Abstract

본 발명은 연료전지의 배출가스 재순환 장치 및 그 제어방법에 관한 것으로서, 연료전지의 스택(Stack) 출구에서 배출되는 고온 다습한 공기를 스택의 입력라인으로 리턴시켜 사용함으로써 상기 스택의 상태를 최적의 상태로 작동 가능하게 하는 연료전지의 배출가스 재순환 장치 및 그 제어방법에 관한 것으로써 이를 위해 본 발명은, 에어클리너를 통해 차량의 외부공기를 유입시키는 공기 공급기, 상기 공기 공급기에 의해 유입된 건조 공기의 상태와 공기량을 조절하는 공기량 조절부, 상기 공기량 조절부에서 조절된 공기가 유입되는 스택, 수소 가스를 공급하는 수소 공급부에서 공급된 수소가스를 스택으로 공급하되 상기 스택의 출구에서 배출되는 가습공기를 이용하여 수소가스를 가습하는 가습부, 상기 가습부를 통해 스택으로 공급된 수소 가스를 다시 스택의 유입구 측으로 리턴 시키는 수소 재순환 펌프, 상기 스택 출구 공기의 온도와 습도 상태를 감지하는 감지부, 상기 감지부에서 감지한 공기의 상태값을 입력받아 상기 공기량 조절부의 공기의 속도와 공기량을 조절하는 제어부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 연료전지의 배출가스 재순환 장치를 제공하며, 상기한 연료전지의 배출가스 재순환 장치를 제어하기 위한 방법으로 공기 공급기에 의해 차량 외부의 공기를 유입하는 단계, 유입된 공기의 상태를 조절하는 단계, 수소공급부에서 유입된 수소가스를 가습하는 단계, 상태 조절된 공기와 수소가스를 스택으로 공급하는 단계를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 연료전지의 배출가스 재순환 제어방법을 제공한다.
연료전지(Fuel Cell), 스택(Stack), 이젝터, 오리피스

Description

연료전지의 배출가스 재순환 장치 및 그 제어방법{Exhaust Gas Recircling Apparatus For Fuel Cell System and Control Method}
도 1은 종래의 연료전지의 재순환 장치를 도시한 구성도.
도 2는 본 발명에 의한 연료전지의 배출가스 재순환 장치의 구성을 도시한 도면.
도 3은 본 발명에 의한 연료전지의 배출가스 재순환 장치의 구성에 따른 실시예를 도시한 도면.
도 4는 본 발명에 의한 연료전지의 배출가스 재순환 제어방법을 도시한 순서도.
도 5 및 도 6은 본 발명에 의한 연료전지의 배출가스 재순환 제어방법에 따라 공기의 상태를 조절하는 단계를 도시한 순서도.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*
10 : 공기 공급기 20 : 공기량 조절부
22 : 혼합기 24 : 공기 재순환팬
26 : 이젝터 18 : 가변부
30 : 스택 50 : 가습부
60 : 수소 재순환 펌프 70 : 감지부
80 : 제어부
본 발명은 연료전지의 배출가스 재순환 장치 및 그 제어방법에 관한 것으로서, 연료전지의 스택(Stack) 출구에서 배출되는 고온 다습한 공기를 스택의 입력라인으로 리턴시켜 사용 함으로써 상기 스택의 상태를 최적의 상태로 작동 가능하게 하는 연료전지의 배출가스 재순환 장치 및 그 제어방법에 관한 것이다.
일반적으로 석탄, 석유, 천연가스 같은 지하매장 자원을 이용하는 화석연료의 매장량은 제한되어 있으며, 폭발적인 인구 증가에 따른 화석연료 수요의 증가로 인해 유가가 급등하고 있는 현실에서 상기한 화석연료를 대체할 수 있는 대체 에너지의 개발이 시급한 현실이다.
이러한 한정적인 화석연료를 대체하기 위해 수소가스와 공기를 이용한 연료전지가 개발되었다.
상기한 연료전지(Fuel Cell)는 전기화학 반응에 의해 연료 및 산화제가 가지고 있는 화학에너지를 전기에너지로 변환하는 장치로서, 기존의 내연기관에 비해 에너지 효율이 높으며 초소형 규모의 연료 공급원으로 부터 일반적인 운송수단인 자동차의 대체 동력원 및 대규모 발전 시스템까지 적용범위가 광범위한 장치이다.
연료전지에서 전기를 일으키는 기본체로 셀(Cell)이 있으며, 실제 자동차용 연료전지에서는 더 높은 전위를 얻기 위해서 상기 셀(Cell)들을 다수개 적층시켜 많은 양의 전기에너지로 사용하게 되는데, 상기한 셀을 다수개 적층시켜 모아 놓은 것을 스택(Stack)이라 한다.
상기 연료전지는 전류밀도(단위 넓이의 단면을 통해 흐르는 전류)와 출력밀도(단위 부피당 출력량)가 크며 시동시간이 짧은 동시에 고체 전해질을 사용하기 때문에 부식 및 전해질 조절이 필요 없으며, 배기가스로 순수 물만을 배출하는 친 환경적인 동력원으로서 현재 전세계 자동차 업계에서 활발한 연구가 진행 중에 있다.
현재 자동차용 연료전지로 가장 각광 받고 있는 것은 고분자 전해질형 연료전지인데, 상기한 고분자 전해질형 연료전지는 공기와 수소가스의 공급 라인이 가습이 되어 상기 연료전지의 전해질인 맴브레인(Membrane)이 습도가 높은 상태의 조건에 있어야 충분한 프로톤 전도도(Proton Conductivity)를 나타낸다.
첨부된 도 1은 종래 연료전지의 재순환 장치를 도시한 구성도로서 첨부된 도면을 참조하면 공기공급기(3), 상기 공기공급기(3)에 의해 유입된 공기가 가습되는 캐소드 가습기(4), 수소가스를 가습하는 애노드 가습기(5), 상기 캐소드 가습기(4)와 애노드 가습기(5)에서 가습된 공기와 수소가 유입되는 스택(30), 상기 스택(30)에서 배출되는 공기를 응축시키는 응축기(6), 상기 캐소드 가습기(4)와 애노드 가습기(5)에 물을 공급하기 위한 물탱크(7), 상기 응축기(6)에서 회수된 물을 물탱크(6)로 회수하는 응축수 펌프(8)를 포함하여 구성된다.
상기와 같이 구성된 종래의 연료전지의 재순환 장치는 외부 날씨가 영하로 떨어지는 겨울철에 물탱크(7)와 응축수 펌프(8)를 비롯하여 물이 지나가는 배관라 인이 얼어 버림으로 인해 상기 스택(30)의 작동 자체가 불가능하며, 장치의 부피가 커지고 복잡해짐으로 인해 유지 관리가 어려운 문제점을 유발하였다.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 추운 겨울철에 연료전지를 작동시킬 때 발생되는 결빙 문제점을 방지하고, 스택으로 재순환 되는 공기의 상태를 최적의 상태로 조절하여 스택을 작동하게 하는데 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 에어클리너를 통해 차량의 외부공기를 유입시키는 공기 공급기, 상기 공기 공급기에 의해 유입된 건조 공기의 상태와 공기량을 조절하는 공기량 조절부, 상기 공기량 조절부에서 조절된 공기가 유입되는 스택, 수소 가스를 공급하는 수소 공급부에서 공급된 수소가스를 스택으로 공급하되 상기 스택의 출구에서 배출되는 가습공기를 이용하여 수소가스를 가습하는 가습부, 상기 가습부를 통해 스택으로 공급된 수소 가스를 다시 스택의 유입구 측으로 리턴 시키는 수소 재순환 펌프, 상기 스택 출구 공기의 온도와 습도 상태를 감지하는 감지부, 상기 감지부에서 감지한 공기의 상태값을 입력받아 상기 공기량 조절부의 공기의 속도와 공기량을 조절하는 제어부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 연료전지의 배출가스 재순환 장치를 제공하는 것을 특징으로 한다..
상기한 연료전지의 배출가스 재순환 장치를 제어하기 위한 방법으로 공기 공급기에 의해 차량 외부의 공기를 유입하는 단계, 유입된 공기의 상태를 조절하는 단계, 수소공급부에서 유입된 수소가스를 가습하는 단계, 상태 조절된 공기와 수소가스를 스택으로 공급하는 단계를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 연료전지의 배출가스 재순환 제어방법을 제공하는 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명에 의한 연료전지의 배출가스 재순환 장치의 구성을 도시한 도면이고, 도 4는 본 발명에 의한 연료전지의 배출가스 재순환 제어방법을 도시한 순서도이다.
첨부된 도면을 참조하면 본 발명은 에어클리너를 통해 차량의 외부공기를 유입시키는 공기 공급기(10), 상기 공기 공급기(10)에 의해 유입된 건조 공기의 상태와 공기량을 조절하는 공기량 조절부(20), 상기 공기량 조절부(20)에서 조절된 공기가 유입되는 스택(30), 수소 가스를 공급하는 수소 공급부(40)에서 공급된 수소가스를 스택(30)으로 공급하되 상기 스택(30)의 출구에서 배출되는 가습공기를 이용하여 수소가스를 가습하는 가습부(50), 상기 가습부(50)를 통해 스택(30)으로 공급된 수소 가스를 다시 스택(30)의 유입구측으로 리턴 시키는 수소 재순환 펌프(60), 상기 스택(30) 출구 공기의 온도와 습도 상태를 감지하는 감지부(70), 상기 감지부(70)에서 감지한 공기의 상태값을 입력받아 상기 공기량 조절부(20)의 공기의 속도와 공기량을 조절하는 제어부(80)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 연료전지의 배출가스 재순환 장치를 제공한다.
상기 공기량 조절부(20)는 공기 공급기(10)와 스택(30)이 연결 설치된 라인 상에 설치되는 혼합기(22), 상기 스택(30)의 출구에서 회수된 공기를 혼합기(22)로 리턴시키는 공기 재순환팬(24)을 포함하여 구성되는 것이 바람직 하다.
또는, 상기 공기량 조절부(20)는 공기 공급기(10)과 스택(30)이 연결 설치된 라인상에 설치되는 이젝터(26), 상기 스택(30)의 출구에서 회수된 공기를 이젝터(26)로 리턴 시키는 가변부(28)를 포함하여 구성되는 것이 바람직 하다.
상기 가변부(28)는 가변 오리피스를 사용하는 것이 바람직하다.
상기 가습부(50)는 수소 공급부(40)에서 유입된 수소가스를 스택(30)에서 배출되는 가습 상태의 공기를 이용하여 상기 수소가스를 가습하는 가스 투 가스(Gas to Gas)가습기를 사용하는 것이 바람직 하다.
상기 가스 투 가스 가습기는 서로 다른 직경을 갖는 두개의 관이 형성되되 내부관에 수소가스를 통과시키고 상기 수소가스가 통과하는 내부관의 외주면에 삽입 형성되어 상기 내부관과 일체로 형성된 외부관에 스택(30)에서 배출된 가습한 공기를 통과시켜 상기 수소가스를 가습시킨다.
상기 감지부(70)는 스택(30)에서 배출되는 공기의 온도 및 습도 상태를 감지하는 센서를 사용하는 것이 바람직 하다.
상기한 연료전지의 배출가스 재순환 장치를 제어하기 위한 방법으로 공기 공급기에 의해 차량 외부의 공기를 유입하는 단계(ST100), 유입된 공기의 상태를 조절하는 단계(ST200), 수소공급부에서 유입된 수소가스를 가습하는 단계(ST300), 상태 조절된 공기와 수소가스를 스택으로 공급하는 단계(ST400)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 연료전지의 배출가스 재순환 제어방법을 제공한다.
상기 유입된 공기의 상태를 조절하는 단계(ST200)는 스택에서 배출되는 출구 공기의 상태를 감지하는 단계(ST210), 감지된 공기 상태에 따라 스택에서 배출되는 출구 공기를 재순환 시켜 외부 공기와 혼합하는 단계(ST220)를 포함하여 구성되는 것이 바람직 하다.
상기 유입된 공기의 상태를 조절하는 단계(ST200)는 스택에서 배출되는 출구 공기의 상태를 감지하는 단계(ST210), 감지된 공기 상태에 따라 스택에서 배출되는 출구 공기의 공기량을 가변적으로 조절하되 외부 공기와 혼합시키는 단계(ST230)를 포함하여 구성되는 것이 바람직 하다.
본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
에어클리너(2)를 통해 차량의 외부공기를 공기 공급기(10)을 이용하여 유입(ST100)하면 상기 공기 공급기(10)에 의해 유입된 외부공기는 적은 비율에 해당하는 상대습도를 함유하고 있는 건조공기 상태이다.
상기 외부공기와 수소가스를 공급하는 수소 공급부(40)에서 공급된 수소가스를 스택(30)으로 각각 공급시키면 상기 스택(30)에 공급된 외부공기와 수소가스가 전해질을 통해 화학 반응을 일으켜 필요한 전압을 발생시키게 된다.
상기한 스택(30)에서 발생하는 화학반응에 의해 외부공기가 유입된 스택(30)의 출구라인에서는 스택(30)으로 유입되기전의 외부공기에 비해 상대적으로 고온 고습의 가습공기가 배출된다.
즉, 상기한 스택(30)을 작동시키기 위해 차량 외부의 공기를 유입(ST100)한 후 유입된 공기의 상태를 조절(ST200)하여 스택(30)에 공급해야 되는데, 상기 스택 (30)의 출구라인에서 배출되는 가습공기는 스택(30)의 출구 라인에 설치된 감지부(70)에서 공기의 상태(온도, 상대습도...)를 센싱한 후(ST210) 상기한 공기 상태값을 제어부(80)로 전송한다.
상기한 감지부(70)의 센싱값을 입력받은 제어부(70)는 공기량 조절부(20)의 공기 재순환팬(24)을 가동시키되 상기 스택(30)이 최적의 상태로 운전 가능하도록 필요한 공기량을 혼합기(22)에 공급하기 위해 상기 공기 재순환팬(24)의 팬 속도를 제어한다.
공기 재순환팬(24)에 의해 공기량이 조절된 리턴 공기는 혼합기(22)에 외부 공기와 혼합(ST220)시켜 스택(30)으로 공급한다.
상기 스택(30)에서 배출된 공기의 상태는 스택(30)을 통과하면서 상대습도가 100%가까운 상태의 습공기 상태이기 때문에 수소공급부(40)에서 공급되는 수소가스를 상기 스택(30)에서 배출되는 출구 공기를 이용하여 상기 수소가스를 가습부(50)에서 가습(ST300)하여 상기 공기량 조절부(20)의 혼합기(22)에서 혼합된 공기와 함께 스택(30)으로 공급(ST400)시킨다.
바람직하게는 상기 스택(30)으로 공급되는 수소 공급라인의 출구에 공급된 수소 가스를 다시 스택(30)의 유입구로 리턴 시키는 수소 재순환 펌프(60)를 설치하여 고온 다습한 상태로 배출되는 수소 가스를 사용한다.
상기 공기량 조절부(20)는 위에서 서술된 혼합기(22), 공기 재순환 팬(24)을 설치하여 사용하는 방법과 공기 공급기(10)과 스택(30)이 연결 설치된 라인상에 설치되는 이젝터(26)와 스택(30) 출구에서 회수된 공기를 이젝터(26)로 리턴 시키는 가변부(28)를 설치하여 사용할 수 있으며 상기 이젝터(26)와 가변부(28)를 설치하여 작동하는 방법에 대해 상세히 설명한다.
스택(30)의 출구에서의 공기 상태를 스택(30)의 출구 라인에 설치된 감지부(70)에서 공기의 상태(온도, 상대습도...)를 센싱한 후(ST210) 상기한 공기 상태값을 제어부(80)로 전송한다.
상기한 감지부(70)의 센싱값을 입력받은 제어부(70)는 공기량 조절부(20)의 가변부(28)에 설치된 가변 오리피스를 사용하여 공기의 리턴되는 양을 조절하는데상기 스택(30)이 최적의 상태로 운전 가능하도록 필요한 공기량을 이젝터(26)에 공급하기 위해 상기 가변 오리피스를 제어한다.
가변 오리피스에 의해 공기량이 조절된 리턴 공기는 이젝터(26)에 외부 공기와 혼합(ST220)시켜 스택(30)으로 공급한다.
따라서, 스택에서 각각 배출되는 습공기와 수소가스를 대기중으로 바로 배출시키지 않고 다시 스택(30)으로 재순환 시켜 사용함으로서 상기 스택(30)이 최적의 상태로 작동 가능 하도록한다.
한편, 본 발명은 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능할 것이다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 연료전지의 배출가스 재순환 장치 및 그 제어방법은 스택에서 배출되는 출구 공기를 회수하여 사용함으로써 스택이 최적의 상태로 작동시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 겨울철과 같이 추운 날씨에도 결빙되는 문제점이 없어 영하의 온도 상태에서도 보관 및 운전 가능하며 부품수를 감소하여 차량용 연료전지 시스템을 구현하는데 유리한 효과가 있다.

Claims (7)

  1. 에어클리너를 통해 차량의 외부공기를 유입시키는 공기 공급기(10), 상기 공기 공급기(10)에 의해 유입된 건조 공기의 상태와 공기량을 조절하는 공기량 조절부(20), 상기 공기량 조절부(20)에서 조절된 공기가 유입되는 스택(30), 수소 가스를 공급하는 수소 공급부(40)에서 공급된 수소가스를 스택(30)으로 공급하되 상기 스택(30)의 출구에서 배출되는 가습공기를 이용하여 수소가스를 가습하는 가습부(50), 상기 가습부(50)를 통해 스택(30)으로 공급된 수소 가스를 다시 스택(30)의 유입구 측으로 리턴 시키는 수소 재순환 펌프(60), 상기 스택(30) 출구 공기의 온도와 습도 상태를 감지하는 감지부(70), 상기 감지부(70)에서 감지한 공기의 상태값을 입력받아 상기 공기량 조절부(20)의 공기의 속도와 공기량을 조절하는 제어부(80)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 연료전지의 배출가스 재순환 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 공기량 조절부(20)는 공기 공급기(10)과 스택(30)이 연결 설치된 라인상에 설치되는 혼합기(22), 상기 스택(30)의 출구에서 회수된 공기를 혼합기(22)로 리턴시키는 공기 재순환팬(24)을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 연료전지의 배출가스 재순환 장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 공기량 조절부(20)는 공기 공급기(10)과 스택(30)이 연결 설치된 라인상에 설치되는 이젝터(26), 상기 스택(30)의 출구에서 회수된 공기를 이젝터(26)로 리턴 시키는 가변부(28)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 연료전지의 배출가스 재순환 장치.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 가변부(28)는 가변 오리피스인 것을 특징으로 하는 연료전지의 배출가스 재순환 장치.
  5. 공기 공급기에 의해 차량 외부의 공기를 유입하는 단계(ST100), 유입된 공기의 상태를 조절하는 단계(ST200), 수소공급부에서 유입된 수소가스를 가습하는 단계(ST300), 상태 조절된 공기와 수소가스를 스택으로 공급하는 단계(ST400)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 연료전지의 배출가스 재순환 제어방법.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 유입된 공기의 상태를 조절하는 단계(ST200)는 스택에서 배출되는 출구 공기의 상태를 감지하는 단계(ST210), 감지된 공기 상태에 따라 스택에서 배출되는 출구 공기를 재순환 시켜 외부 공기와 혼합하는 단계(ST220)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 연료전지의 배출가스 재순환 제어방법.
  7. 제 5항에 있어서,
    상기 유입된 공기의 상태를 조절하는 단계(ST200)는 스택에서 배출되는 출구 공기의 상태를 감지하는 단계(ST210), 감지된 공기 상태에 따라 스택에서 배출되는 출구 공기의 공기량을 가변적으로 조절하되 외부 공기와 혼합시키는 단계(ST230)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 연료전지의 배출가스 재순환 제어방법.
KR1020050037450A 2005-05-04 2005-05-04 연료전지의 배출가스 재순환 장치 및 그 제어방법 KR101134702B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020050037450A KR101134702B1 (ko) 2005-05-04 2005-05-04 연료전지의 배출가스 재순환 장치 및 그 제어방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020050037450A KR101134702B1 (ko) 2005-05-04 2005-05-04 연료전지의 배출가스 재순환 장치 및 그 제어방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20060115111A true KR20060115111A (ko) 2006-11-08
KR101134702B1 KR101134702B1 (ko) 2012-04-13

Family

ID=37652636

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020050037450A KR101134702B1 (ko) 2005-05-04 2005-05-04 연료전지의 배출가스 재순환 장치 및 그 제어방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101134702B1 (ko)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100805444B1 (ko) * 2006-12-01 2008-02-20 현대자동차주식회사 연료전지 차량의 수소 재순환 시스템
US8435690B2 (en) 2009-08-17 2013-05-07 Samsung Sdi Co., Ltd. Fuel cell stack with coolant pump and fuel cell system using the same
KR20130065607A (ko) * 2011-12-09 2013-06-19 로베르트 보쉬 게엠베하 연료전지 시스템 및 그 작동 방법
WO2023158032A1 (ko) * 2022-02-17 2023-08-24 테라릭스 주식회사 공기의 재순환이 가능한 공냉식 연료전지

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07240220A (ja) * 1994-02-28 1995-09-12 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 燃料電池システム
JPH09180743A (ja) * 1995-12-22 1997-07-11 Fuji Electric Co Ltd 固体高分子形燃料電池
JP2002260698A (ja) 2001-02-27 2002-09-13 Nissan Motor Co Ltd 燃料電池システム
JP4048933B2 (ja) 2002-11-26 2008-02-20 株式会社デンソー 燃料電池システム

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100805444B1 (ko) * 2006-12-01 2008-02-20 현대자동차주식회사 연료전지 차량의 수소 재순환 시스템
US8435690B2 (en) 2009-08-17 2013-05-07 Samsung Sdi Co., Ltd. Fuel cell stack with coolant pump and fuel cell system using the same
KR20130065607A (ko) * 2011-12-09 2013-06-19 로베르트 보쉬 게엠베하 연료전지 시스템 및 그 작동 방법
WO2023158032A1 (ko) * 2022-02-17 2023-08-24 테라릭스 주식회사 공기의 재순환이 가능한 공냉식 연료전지

Also Published As

Publication number Publication date
KR101134702B1 (ko) 2012-04-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN109411784B (zh) 一种商用车燃料电池发动机供气系统
CN1659730B (zh) 控制燃料电池中气体传输
US20080160363A1 (en) Control of the Polymer Humidifying Membrane of a Fuel Cell
US7678480B2 (en) Fuel cell system
US8722258B2 (en) Open type fuel cell system
CN105186016A (zh) 一种燃料电池系统的电控喷氢压力调节装置
CN1301406A (zh) 燃料电池操作中的水管理系统和方法
US7354670B2 (en) Fuel cell with fuel gas adjustment mechanism
JP2008243383A (ja) 燃料電池システム
JP4697380B2 (ja) 燃料電池装置及び燃料電池の燃料供給方法
KR101134702B1 (ko) 연료전지의 배출가스 재순환 장치 및 그 제어방법
KR100799841B1 (ko) 연료 전지 시스템, 연료 전지 발전 장치 및 그 운전 방법
CN110190307B (zh) 燃料电池系统、其湿度控制方法
US9012100B2 (en) Fuel cell system
Huang et al. Design and evaluation of dual passive hydrogen recovery subsystem for 10 kW PEMFC
US7435493B2 (en) Fuel cell and method for operating the same
JP2003317760A (ja) 小パワー気冷式燃料電池システム
CN101378130A (zh) 驱动燃料电池装置的方法
CN115939449B (zh) 燃料电池系统及其增湿方法和补水方法
Abd Rahman et al. Simulation of PEMFC stack for portable power generator application
Ali et al. A survey of the relevance of control systems for PEM fuel cells
Hosseinzadeh Modeling and design of hybrid PEM fuel cell systems for lift trucks
JP7221641B2 (ja) 固体酸化物形燃料電池システム
KR20230020830A (ko) 연료전지 유닛의 함습도 제어장치
Yilanci et al. Exergy Analysis of a 1.2 kWp PEM fuel cell system

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20180329

Year of fee payment: 7

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190327

Year of fee payment: 8