KR20070013385A - Method for measurement of hydrogen content in metallic hydride for fuel cell car - Google Patents

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Abstract

A method for measuring the quantity of hydrogen in a hydrogen storing alloy for a fuel battery vehicle is provided to simply and accurately measure the quantity of the hydrogen in the hydrogen storing alloy by using a Seebeck coefficient measuring unit. A method for measuring the quantity of hydrogen in a hydrogen storing alloy for a fuel battery vehicle includes the steps of: measuring the Seebeck coefficient of a hydrogen storing alloy(10) by using a Seebeck coefficient measuring unit; and calculating the quantity of the hydrogen actually stored in the hydrogen storing alloy from the measured Seebeck coefficient by using a proportional correlation between the measured Seebeck coefficient and the quantity of the hydrogen.

Description

연료전지 자동차용 수소저장합금 내의 수소량 측정방법{Method for measurement of hydrogen content in metallic hydride for fuel cell car}Method for measurement of hydrogen content in hydrogen storage alloys for fuel cell vehicles {Method for measurement of hydrogen content in metallic hydride for fuel cell car}

도 1은 수소저장합금 LaNi4 .6Sn0 .4에 저장된 수소의 양(H/M)과 평형압력(Peq)과의 관계를 도시한 그래프,Figure 1 is showing the relationship between the hydrogen storage alloy LaNi 4 .6 amount of hydrogen stored in the Sn 0 .4 (H / M) and the equilibrium pressure (P eq) graph,

도 2는 본 발명에서 이용되는 제벡계수 측정장치의 센싱부분을 도시한 구성도,2 is a block diagram showing a sensing portion of the Seebeck coefficient measuring apparatus used in the present invention,

도 3은 본 발명에서 제벡계수 측정장치의 센싱부와 제어부간 연결관계를 도시한 블럭도,3 is a block diagram illustrating a connection relationship between a sensing unit and a control unit of the Seebeck coefficient measuring apparatus according to the present invention;

도 4는 제벡계수 측정장치를 통해 얻어진 LaNi4 .6Sn0 .4 수소저장합금의 제벡계수와 PCT 장비 및 정량적 수소측정장비를 통해 얻어진 수소량간의 상관관계를 나타낸 그래프.4 is LaNi 4 .6 Sn 0 .4 graph showing the relationship between hydrogen amount obtained through the Seebeck coefficient and the PCT device, and a quantitative measurement equipment hydrogen of the hydrogen storage alloy obtained through the Seebeck coefficient measuring device.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>

10 : 수소저장합금 분말 11 : 제1센싱블럭10: hydrogen storage alloy powder 11: the first sensing block

12 : 제2센싱블럭 13 : 플라스틱 튜브12: second sensing block 13: plastic tube

14, 15 : 열전대 16 : 볼트미터14, 15: thermocouple 16: voltmeter

17 : 제어부 18 : 히터17 control unit 18 heater

본 발명은 연료전지 자동차용 수소저장합금 내의 수소량 측정방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 제벡계수 측정장치를 이용해 수소를 흡장하고 있는 수소저장합금의 제벡계수를 측정하는 과정과, 이 측정된 제벡계수로부터 실험적으로 측정된 제벡계수와 수소량간 비례적 상관관계를 이용해 실제 수소저장합금 내 수소량을 산출하는 과정으로 구성된 제벡계수를 이용한 수소저장합금 내의 수소량 측정방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for measuring the amount of hydrogen in a hydrogen storage alloy for fuel cell vehicles, and more particularly, a process for measuring the Seebeck coefficient of a hydrogen storage alloy containing hydrogen using a Seebeck coefficient measuring device, and the measured Seebeck The present invention relates to a method for measuring the amount of hydrogen in a hydrogen storage alloy using the Seebeck coefficient consisting of a process of calculating the actual amount of hydrogen in the hydrogen storage alloy using a proportional correlation between the Seebeck coefficient and the amount of hydrogen experimentally measured from the coefficients.

일반적으로 연료전지는 연료가 가지고 있는 화학에너지를 연소에 의해 열로 바꾸지 않고 전지 내에서 전기화학적으로 직접 전기에너지로 바꾸는 장치이며, 최근 관심 있게 연구되는 무공해 발전장치이다.In general, a fuel cell is a device that converts chemical energy of a fuel into electrochemical energy directly in a cell without being converted into heat by combustion, and is a pollution-free power generation device that has been recently studied with interest.

이러한 연료전지에서는 전기를 생산하는 단위전지가 적층되어 있는 연료전지 셀 어셈블리 및 그 주변부품으로 구성된 연료전지스택이 애노드로 연료기체인 수소를 공급받고 캐소드로 산화제인 산소를 공급받아 전기를 생산하게 된다.In such a fuel cell, a fuel cell stack including a fuel cell assembly in which unit cells that generate electricity are stacked and peripheral parts thereof is supplied with hydrogen as a fuel gas as an anode and oxygen as an oxidant as a cathode to generate electricity. .

연료전지가 장착된 자동차에서는 연료로 사용되는 수소를 저장탱크에 미리 충전시킨 뒤 저장탱크에 저장된 수소를 관련 배관을 통해 연료전지로 공급하여 전기를 생산하게 되며, 이와 같이 수소를 연료전지에 공급하여 생산된 전기를 동력원 으로 하여 차량을 구동시킨다.In a vehicle equipped with a fuel cell, hydrogen used as fuel is precharged to a storage tank, and then hydrogen stored in the storage tank is supplied to the fuel cell through related pipes to produce electricity. Thus, hydrogen is supplied to the fuel cell. The vehicle is driven by the electricity generated.

연료전지에서 연료로 사용되는 수소는 장기 저장이 가능하고 전기에너지로의 변환이 용이하여 현재 차세대 대체에너지로 가장 각광을 받고 있으며, 미래형 연료전지 자동차의 연료로 사용할 경우 연소시 극소량의 NOx 발생을 제외하고는 공해물질이 생성되지 않는 장점이 있게 된다. Hydrogen used as fuel in fuel cells is the most popular as the next-generation alternative energy because it can be stored for a long time and can be easily converted into electrical energy, and when used as a fuel for future fuel cell vehicles, very little NOx is generated during combustion. However, there is an advantage that no pollutant is produced.

수소는 가스나 액체로서 쉽게 수송할 수 있으며, 고압가스, 액체수소, 수소저장합금 등의 다양한 형태로 저장이 용이하다.Hydrogen can be easily transported as gas or liquid, and is easily stored in various forms such as high pressure gas, liquid hydrogen, and hydrogen storage alloy.

이 중에서 수소저장합금을 이용한 수소의 저장은 현재 많은 개발이 이루어져 있는 상태이며, 더욱 많은 양의 수소를 저장할 수 있는 합금 개발에 그 노력을 기울이고 있다.Among them, the hydrogen storage using hydrogen storage alloy is currently in a state of much development, and efforts are being made to develop an alloy capable of storing a larger amount of hydrogen.

한편, 연료전지 자동차에서 수소를 연료로 이용하는 경우 잔류 수소의 양을 측정하는 것은 자동차에서 중요한 기능 중의 하나이며, 현재 봄베 등을 이용하여 고압수소를 저장하는 경우에는 내부의 수소압력을 측정하여 수소의 잔류량을 쉽게 측정할 수 있다.On the other hand, when using hydrogen as fuel in a fuel cell vehicle, measuring the amount of residual hydrogen is one of the important functions in automobiles. The residual amount can be easily measured.

그러나, 수소저장합금의 경우 합금 내에 수소가 저장되므로 압력측정의 방법으로는 수소의 잔류량을 측정할 수가 없다.However, in the case of the hydrogen storage alloy, since hydrogen is stored in the alloy, the residual amount of hydrogen cannot be measured by the pressure measurement method.

도 1은 수소저장합금 LaNi4 .6Sn0 .4에 저장된 수소의 양(H/M)과 평형압력(Peq)과의 관계를 도시한 그래프로서, 'α+β'의 영역(수소가 저장된 영역)에서는 압력의 변화가 없으므로 그 압력의 변화를 이용한 수소용량의 측정은 불가능하다.Figure 1 is the hydrogen storage alloy LaNi 4 .6 Sn 0 .4 amount of hydrogen stored in the (H / M) and the equilibrium pressure (P eq) as a graph showing the relationship between the area of the 'α + β' (hydrogen Since there is no change in pressure in the stored area, it is impossible to measure the hydrogen capacity using the change in pressure.

또한 수소의 흡수 및 방출시에 그 평형압이 차이가 나므로 이러한 문제점 역시 잔류수소량의 측정에 어려움을 주고 있다.In addition, since the equilibrium pressure is different at the time of hydrogen absorption and release, this problem is also difficult to measure the amount of residual hydrogen.

따라서, 현재 수소저장합금에서 수소의 양을 측정하는 방법으로는 Sirvert식 측정장비를 이용해 수소저장합금을 반응용기 내에 넣은 뒤 일정량의 측정된 수소를 주입한 다음 수소가 저장된 후의 압력을 측정하여 그 차를 부피로 환산함으로써 계산하는 방법이 있다.Therefore, as a method of measuring the amount of hydrogen in the current hydrogen storage alloy, the hydrogen storage alloy is introduced into the reaction vessel by using a Sirvert type measuring equipment, a certain amount of measured hydrogen is injected, and the pressure after the hydrogen is stored is measured. There is a method of calculating by converting to volume.

그러나, 이러한 측정방법은 저장용기의 부피 및 압력차를 정확하게 측정하여야 하는 문제가 있으며, 또한 초기에 주입된 수소의 부피와 잔류수소의 부피를 계속 기록해야만 하는 단점이 있다.However, this measuring method has a problem in that the volume and pressure difference of the storage container must be accurately measured, and also has the disadvantage of continuously recording the volume of the initially injected hydrogen and the volume of residual hydrogen.

또한 상기 측정방법은 정확한 측정을 위하여 고가의 압력 및 기타 측정장비를 필요로 하므로 연료전지 자동차의 가격 상승에 많은 영향을 미칠 것으로 예상이 된다.In addition, since the measurement method requires expensive pressure and other measurement equipment for accurate measurement, it is expected to have a great influence on the price increase of the fuel cell vehicle.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 발명한 것으로서, 제벡계수 측정장치를 이용해 수소를 흡장하고 있는 수소저장합금의 제벡계수를 측정하는 과정과, 이 측정된 제벡계수로부터 실험적으로 측정된 제벡계수와 수소량간 비례적 상관관계를 이용해 실제 수소저장합금 내 수소량을 산출하는 과정으로 구성됨으로써, 수소저장합금 내의 수소량을 비교적 간단한 방법으로 정확히 측정할 수 있고, 저비용으로 측정이 가능한 연료전지 자동차용 수소저장합금 내의 수소량 측 정방법을 제공하는데 그 목적이 있다.Therefore, the present invention has been invented to solve the above problems, the process of measuring the Seebeck coefficient of the hydrogen storage alloy containing hydrogen using the Seebeck coefficient measuring device, and experimentally measured from the measured Seebeck coefficient Comprising a proportional correlation between the Seebeck coefficient and the amount of hydrogen, it is a process of calculating the amount of hydrogen in the actual hydrogen storage alloy. It is an object of the present invention to provide a method for measuring the amount of hydrogen in a hydrogen storage alloy for battery vehicles.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

본 발명은, 연료전지 자동차용 수소저장합금의 수소량을 측정하는 방법에 있어서,The present invention is a method for measuring the amount of hydrogen in a hydrogen storage alloy for fuel cell vehicles,

수소가 흡장된 분말형태의 수소저장합금을 대상으로 제벡계수 측정장치를 이용하여 제벡계수를 측정하는 단계와;Measuring the Seebeck coefficient using a Seebeck coefficient measuring apparatus for a hydrogen storage alloy in a hydrogen-containing powder form;

실험적으로 측정된 제벡계수와 수소량간 비례적 상관관계를 이용하여 제어부가 상기 단계에서 측정된 제벡계수로부터 수소저장합금 내 실제 저장된 수소량을 산출하는 단계;Calculating, by the controller, the actual amount of hydrogen stored in the hydrogen storage alloy from the Seebeck coefficient measured in the step by using a proportional correlation between the Seebeck coefficient and the hydrogen amount experimentally measured;

를 포함하는 것을 특징으로 한다.Characterized in that it comprises a.

여기서, 상기 제벡계수를 측정하는 단계는,Here, the step of measuring the Seebeck coefficient,

무산소 순동으로 제작되어 실온 유지되는 제1센싱블럭 및 히터 작동에 의해 온도 조절되는 제2센싱블럭과, 수소저장합금 분말이 채워지는 튜브와, 각 센싱블럭의 온도를 측정하기 위한 열전대와, 두 센싱블럭간 전압차(열기전력)를 측정하기 위한 볼트미터와, 상기 히터 작동을 제어하는 제어부를 포함하는 제벡계수 측정장치를 이용하여, A first sensing block made of oxygen-free pure copper and maintained at room temperature, a second sensing block temperature-controlled by a heater operation, a tube filled with hydrogen storage alloy powder, a thermocouple for measuring the temperature of each sensing block, and two sensing. By using a voltmeter for measuring the voltage difference (thermal electromotive force) between blocks, and a Seebeck coefficient measuring device including a control unit for controlling the heater operation,

상기 튜브 내에 수소저장합금을 고정한 후 두 센싱블럭의 결합부를 튜브 양단 내부로 삽입하여 수소저장합금 분말과 접촉시키는 단계;Fixing the hydrogen storage alloy in the tube and inserting the coupling portions of the two sensing blocks into both ends of the tube to contact the hydrogen storage alloy powder;

상기 제어부가 각 열전대의 신호를 입력받아 이를 기초로 히터 작동을 제어하여 두 센싱블럭간 온도차를 일정하게 유지시키는 단계; 및The control unit receives a signal of each thermocouple and controls the heater operation based on this to maintain a constant temperature difference between the two sensing blocks; And

상기 제어부가 두 센싱블럭간 온도차 및 상기 볼트미터로부터 입력되는 열기전력을 이용하여 제벡계수를 산출하는 단계;Calculating, by the controller, a Seebeck coefficient using a temperature difference between two sensing blocks and a thermoelectric power input from the voltmeter;

로 이루어지는 것을 특징으로 한다.Characterized in that consists of.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings.

본 발명은 연료전지 자동차용 수소저장합금 내의 수소량 측정방법에 관한 것으로서, 특히 제벡계수 측정장치를 이용하여 수소저장합금 내의 잔류 수소량을 측정하는 방법에 특징이 있는 것으로, 제어부의 컴퓨터가 제벡계수 측정장치에 의해 측정된 온도차와 전압차로부터 제벡계수를 산출한 후 이 산출된 제벡계수로부터 수소량을 계산하는 과정을 포함한다. BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for measuring the amount of hydrogen in a hydrogen storage alloy for fuel cell vehicles, and in particular, a method for measuring the amount of residual hydrogen in a hydrogen storage alloy using a Seebeck coefficient measuring device. Calculating the Seebeck coefficient from the temperature difference and the voltage difference measured by the measuring device, and then calculating the amount of hydrogen from the calculated Seebeck coefficient.

우선, 제벡계수(S)는 물질에 따라 결정되는 상수 값이며, 재료 내부에 온도차이가 형성될 때 발생하는 열기전력(제벡효과라고 함)을 측정함으로써 구할 수 있다.First, the Seebeck coefficient (S) is a constant value determined according to a material and can be obtained by measuring the thermoelectric power (called Seebeck effect) generated when a temperature difference is formed in the material.

상기 제벡계수는 샘플 한쪽의 온도가 T1이고 다른 쪽의 온도가 T2일 때 열기전력(Vs)을 측정하여 다음의 수학식 1로 구할 수 있다.The Seebeck coefficient can be obtained by the following equation 1 by measuring the thermoelectric power (V s ) when the temperature on one side of the sample is T 1 and the temperature on the other side is T 2 .

S = (T2 - T1)/Vs S = (T 2 -T 1 ) / V s

이와 같이 제벡계수를 측정하기 위해서는 측정하고자 하는 재료의 양단에 온도 구배를 형성시켜 주는 것이 중요한데, 본 발명에서 이용되는 제벡계수 측정장치에서는 제어부에 의해 작동이 제어되는 히터를 설치하여 온도 구배를 형성하였다.In order to measure the Seebeck coefficient, it is important to form a temperature gradient at both ends of the material to be measured. In the Seebeck coefficient measuring apparatus used in the present invention, a temperature gradient is formed by installing a heater whose operation is controlled by a controller. .

도 2는 본 발명에서 이용되는 제벡계수 측정장치의 센싱부분을 도시한 구성도로서, 이는 온도차(ΔT) 및 전압차(열기전력)(ΔV)를 측정하여 제벡계수를 산출하는데 이용된다.2 is a block diagram illustrating a sensing part of the Seebeck coefficient measuring apparatus used in the present invention, which is used to calculate a Seebeck coefficient by measuring a temperature difference ΔT and a voltage difference (thermal electromotive force) ΔV.

도 3은 본 발명에서 제벡계수 측정장치의 센싱부분과 제어부간 연결관계를 도시한 블럭도로서, 제어부(17)가 센싱부분의 열전대(14,15) 및 볼트미터(16)에 의해 측정되는 온도차(ΔT) 및 전압차(ΔV)로부터 제벡계수 및 수소량을 산출하게 된다. 3 is a block diagram illustrating a connection relationship between a sensing part and a control part of the Seebeck coefficient measuring device according to the present invention, in which the control part 17 measures the temperature difference measured by the thermocouples 14 and 15 and the voltmeter 16 of the sensing part. The Seebeck coefficient and the amount of hydrogen are calculated from ΔT and the voltage difference ΔV.

도 2와 도 3은 분말형태의 수소저장합금에서 제벡계수의 측정을 가능케 해주는 장치의 구성을 보여주고 있으며, 이에 도시된 제벡계수 측정장치는 본 발명에 따른 수소량 측정과정에서 이용 가능한 제벡계수 측정장치의 일 예를 나타낸 것일 뿐, 기타 공지된 제벡계수 측정장치를 이용할 수도 있으며, 본 발명이 도 2와 도 3의 제벡계수 측정장치를 이용하는 것에 반드시 한정되는 것은 아니다. 2 and 3 show the configuration of a device that enables the measurement of Seebeck coefficient in the hydrogen storage alloy in the form of a powder, the Seebeck coefficient measurement device shown therein is a Seebeck coefficient measurement available in the hydrogen content measurement process according to the present invention Only one example of the apparatus is shown, and other known Seebeck coefficient measuring apparatuses may be used, and the present invention is not necessarily limited to using the Seebeck coefficient measuring apparatus of FIGS. 2 and 3.

우선, 무산소 순동을 재질로 하여 제작된 두 개의 센싱블럭(11,12)이 구비되며, 두 센싱블럭(11,12) 중 일측의 제1센싱블럭(11)은 실온의 온도를 유지하고 있고, 타측의 제2센싱블럭(12)은 히터(18)에 의해 제1센싱블럭(11)과 항상 일정한 온도차(예, 10℃)를 유지하도록 되어 있다.First, two sensing blocks 11 and 12 made of oxygen-free pure copper are provided, and the first sensing block 11 on one side of the two sensing blocks 11 and 12 maintains a room temperature temperature. The second sensing block 12 on the other side is configured to maintain a constant temperature difference (eg, 10 ° C.) from the first sensing block 11 at all times by the heater 18.

상기 히터(18)는 제어부(17)의 제어신호에 의해 온(on)/오프(off) 제어되도 록 구비되는 것으로, 이는 제어부(17)의 제어신호에 의해 온(on), 즉 작동이 되는 경우 제2센싱블럭(12)을 가열하게 되며, 제어부(17)의 제어신호에 따라 적절히 온/오프 제어되면서 제2센싱블럭(12)의 온도를 조절하게 된다. The heater 18 is provided to be on (on) / off (off) controlled by the control signal of the control unit 17, which is on (that is, operated) by the control signal of the control unit 17 In this case, the second sensing block 12 is heated, and the temperature of the second sensing block 12 is adjusted while being properly on / off controlled according to the control signal of the controller 17.

상기 제어부(17)는 각 센싱블럭(11,12)의 온도를 검출하는 두 열전대(14,15)의 신호로부터 두 센싱블럭이 항상 일정한 온도차(ΔT), 예를 들면 10℃를 유지하도록 히터(18)의 작동을 제어하게 되는데, 열전대(14,15)의 신호로부터 두 센싱블럭(11,12)의 온도차(ΔT)가 10℃ 미만일 경우 히터(18)를 작동시켜 제2센싱블럭(12)을 가열함으로써 두 센싱블럭의 온도차(ΔT)가 항상 10℃를 유지하도록 한다.The controller 17 controls the heaters so that the two sensing blocks always maintain a constant temperature difference ΔT, for example, 10 ° C, from the signals of the two thermocouples 14 and 15 detecting the temperature of each of the sensing blocks 11 and 12. 18). When the temperature difference ΔT of the two sensing blocks 11 and 12 is less than 10 ° C. from the signals of the thermocouples 14 and 15, the heater 18 is operated to operate the second sensing block 12. Heating to ensure that the temperature difference ΔT between the two sensing blocks is always 10 ° C.

상기 히터(18)로는 카트리지 타입의 히터가 사용될 수 있다.As the heater 18, a cartridge type heater may be used.

상기 제벡계수 측정장치에서 수소저장합금 분말(10)은 플라스틱 튜브(13) 내에 채워져 고정되며, 두 센싱블럭(11,12)의 결합부(11a,12a)가 상기 수소저장합금 분말(10)과 접촉하도록 플라스틱 튜브(13) 양단 내부로 삽입된다.In the Seebeck coefficient measuring apparatus, the hydrogen storage alloy powder 10 is filled and fixed in the plastic tube 13, and coupling portions 11a and 12a of the two sensing blocks 11 and 12 are connected to the hydrogen storage alloy powder 10. It is inserted into both ends of the plastic tube 13 to be in contact.

주지된 바와 같이, 현존하는 연료전지 자동차용 수소저장합금은 대부분 수소의 흡입 및 방출시 발생하는 응력으로 인하여 분말형태로 존재하기 때문에, 수소가 저장된 분말상태의 수소저장합금에서 제벡계수를 측정해야만 한다. As is well known, existing fuel cell automotive hydrogen storage alloys are mostly in powder form due to the stresses generated by the inhalation and release of hydrogen, so the Seebeck coefficient must be measured in the hydrogen storage alloy with hydrogen stored therein. .

상기 각 센싱블럭(11,12)의 내부에는 온도를 측정하기 위한 열전대(14,15)가 내설되고, 각 열전대(14,15)는 출력되는 온도신호가 입력될 수 있도록 제어부(17)에 연결되는데, 각 열전대(14,15)의 아날로그 신호가 제어부(17) 내에서 증폭기(도시하지 않음)를 통해 증폭된 후 A/D 컨버터(도시하지 않음)를 통해 디지털 신호로 전환되어 제어부의 컴퓨터(17a))로 입력되도록 할 수 있다.Inside the sensing blocks 11 and 12, thermocouples 14 and 15 are installed inside the sensing blocks 11 and 12, and the thermocouples 14 and 15 are connected to the controller 17 so that an output temperature signal can be input. The analog signals of the thermocouples 14 and 15 are amplified by an amplifier (not shown) in the control unit 17 and then converted into digital signals by an A / D converter (not shown). 17a)).

또한, 상기 두 센싱블럭(11,12)의 전압차(열기전력)(ΔV)를 측정하기 위한 볼트미터(16)가 구비되며, 이 볼트미터(16)는 출력되는 전압차 측정신호가 입력될 수 있도록 제어부(17)에 연결된다.In addition, a voltmeter 16 for measuring a voltage difference (thermal electromotive force) ΔV between the two sensing blocks 11 and 12 is provided, and the voltmeter 16 is configured to input an output voltage difference measurement signal. It is connected to the control unit 17 so that.

상기 제어부(17)는 열전대(14,15)의 신호를 기초로 두 센싱블럭(11,12)간 온도차(ΔT)를 10℃로 유지하기 위하여 히터(18)의 작동을 제어하게 되며, 또한 제어부(17)의 컴퓨터(17a)가 열전대(14,15)의 신호 및 볼트미터(16)의 신호를 입력받아 이를 기초로 제벡계수를 계산하게 된다.The controller 17 controls the operation of the heater 18 to maintain the temperature difference ΔT between the two sensing blocks 11 and 12 at 10 ° C based on the signals of the thermocouples 14 and 15. The computer 17a of 17 receives the signals of the thermocouples 14 and 15 and the signal of the voltmeter 16 and calculates the Seebeck coefficient based on these.

이때, 제어부(17)의 컴퓨터(17a)는 열전대(14,15) 및 볼트미터(16)에 의해 측정된 온도차(ΔT)와 전압차(열기전력)(ΔV)로부터 수학식 1을 이용하여 제벡계수를 계산한다. At this time, the computer 17a of the control unit 17 uses Seebeck using equation 1 from the temperature difference ΔT and the voltage difference (thermoelectric force) ΔV measured by the thermocouples 14 and 15 and the voltmeter 16. Calculate the coefficients.

또한, 상기 제어부(17)의 컴퓨터(17a)는 계산된 제벡계수를 미리 실험적으로 측정된 보정치를 이용하여 수소량으로 산출하게 되고, 산출된 데이터는 저장 및 디스플레이 장치(19)를 통해 표시된다.In addition, the computer 17a of the control unit 17 calculates the calculated Seebeck coefficient as the amount of hydrogen using a previously measured correction value, and the calculated data is displayed through the storage and display device 19.

도 4는 제벡계수 측정장치를 통해 얻어진 LaNi4 .6Sn0 .4 수소저장합금의 제벡계수와 PCT 장비 및 정량적 수소측정장비를 통해 얻어진 수소량간의 상관관계를 나타낸 그래프로서, 수소저장합금 내의 수소 저장량을 증가시킴에 따른 제벡계수의 변화를 측정한 것이다. Figure 4 is a graph showing the relationship between hydrogen amount obtained through the LaNi 4 .6 Sn 0 .4 Seebeck coefficient and PCT equipment and quantitatively measuring the hydrogen of the hydrogen storage alloy devices obtained through the Seebeck coefficient measuring device, the hydrogen in the hydrogen storage alloy The change in Seebeck coefficient with increasing storage is measured.

결과에서 보듯이, 제벡계수는 저장된 수소의 양이 증가함에 따라 비례적으로 감소되는데, 본 발명의 측정원리는 수소저장공간 내의 수소량에 따라 제벡계수가 비례적으로 변화하는 원리를 이용한 것이다.As shown in the results, the Seebeck coefficient decreases proportionally as the amount of stored hydrogen increases. The measuring principle of the present invention uses the principle that the Seebeck coefficient changes proportionally according to the amount of hydrogen in the hydrogen storage space.

제벡계수의 비례적 변화는 수소가 수소저장합금에 흡수될 때 수소가 가지고 있는 전자를 합금에 전달함으로써 합금의 전체 전자수가 증가하게 되고, 이때 증가된 전자수가 측정된 제벡계수와 비례적으로 증가 또는 감소하는 원리에 의한 것으로, 제벡계수의 비례적 증가 또는 감소는 기존의 압력측정을 통해 불가능했던 수화물 영역의 수소량 측정을 가능케 해준다. The proportional change of the Seebeck coefficient increases the total number of electrons in the alloy by transferring the electrons of hydrogen to the alloy when hydrogen is absorbed into the hydrogen storage alloy, where the increased number of electrons increases proportionally with the measured Seebeck coefficient or Due to the decreasing principle, the proportional increase or decrease of the Seebeck coefficient makes it possible to measure the amount of hydrogen in the hydrate region which was not possible with conventional pressure measurements.

결국, 제벡계수 측정장치에서 얻어진 제벡계수는 도 4의 보정곡선을 이용해 수소량으로 변환될 수 있으며, 이와 같이 수소저장합금 분말의 제벡계수를 측정하는 것으로부터 합금 내에 흡장된 수소의 양을 정확히 측정할 수 있게 된다.As a result, the Seebeck coefficient obtained from the Seebeck coefficient measuring apparatus may be converted into the amount of hydrogen using the calibration curve of FIG. 4, and thus, the amount of hydrogen occluded in the alloy is accurately measured from the Seebeck coefficient of the hydrogen storage alloy powder. You can do it.

이와 같이 하여, 본 발명에 따른 수소량 측정방법은 수소저장합금을 대상으로 제벡계수 측정장치를 이용해 제벡계수를 측정하고, 이 측정된 제벡계수로부터 실험적으로 측정된 제벡계수와 수소량간 비례적 상관관계를 이용해 실제 수소저장합금 내 수소량을 산출할 수 있도록 한 점에 특징이 있는 것이다. Thus, the method for measuring the amount of hydrogen according to the present invention measures the Seebeck coefficient using a Seebeck coefficient measuring apparatus for a hydrogen storage alloy, and the proportional correlation between the Seebeck coefficient and the experimentally measured hydrogen from the measured Seebeck coefficient It is characteristic that the relationship can be used to calculate the amount of hydrogen in the actual hydrogen storage alloy.

이러한 본 발명의 수소량 측정방법은 연료전지 자동차의 연료게이지에 응용될 수 있으며, 산출된 수소량 정보에 따라 제어부(17)가 도 3과 같이 연료게이지(20)를 구동하도록 하면 운전자가 연료게이지를 통해 잔류연료(수소)의 양을 알 수 있게 할 수 있다.Such a method of measuring the amount of hydrogen of the present invention can be applied to a fuel gauge of a fuel cell vehicle. When the controller 17 drives the fuel gauge 20 as shown in FIG. Through this, the amount of residual fuel (hydrogen) can be known.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 연료전지 자동차용 수소저장합 금 내의 수소량 측정방법에 의하면, 제벡계수 측정장치를 이용해 수소를 흡장하고 있는 수소저장합금의 제벡계수를 측정하고, 이 측정된 제벡계수로부터 실험적으로 측정된 제벡계수와 수소량간 비례적 상관관계를 이용해 실제 수소저장합금 내 수소량을 산출하는 과정으로 구성됨으로써, 다음과 같은 효과가 있다.As described above, according to the method for measuring the amount of hydrogen in a hydrogen storage alloy for fuel cell vehicles according to the present invention, the Seebeck coefficient of the hydrogen storage alloy containing hydrogen is measured using the Seebeck coefficient measuring device, and the measured By using the proportional correlation between the Seebeck coefficient experimentally measured from the Seebeck coefficient and the amount of hydrogen, it is composed of a process of calculating the amount of hydrogen in the actual hydrogen storage alloy, and has the following effects.

1) 제벡계수 측정장치를 이용하여 수소저장합금 내의 수소량을 비교적 간단한 방법으로 정확히 측정할 수 있으며, 이를 저장탱크에 장착하는 경우 연료전지 자동차의 연료게이지로 응용이 가능하다.1) Using the Seebeck coefficient measuring device, it is possible to accurately measure the amount of hydrogen in the hydrogen storage alloy in a relatively simple manner, and when it is installed in the storage tank, it can be applied as a fuel gauge of a fuel cell vehicle.

2) 저비용의 제벡계수 측정장치를 이용하므로 연료게이지에 응용되는 경우 연료전지 자동차의 가격상승 요인을 줄일 수 있게 된다.2) The low cost Seebeck coefficient measuring device can be used to reduce fuel cell price increases in fuel gauge applications.

Claims (2)

연료전지 자동차용 수소저장합금의 수소량을 측정하는 방법에 있어서,In the method for measuring the hydrogen content of the hydrogen storage alloy for fuel cell vehicles, 수소가 흡장된 분말형태의 수소저장합금을 대상으로 제벡계수 측정장치를 이용하여 제벡계수를 측정하는 단계와;Measuring the Seebeck coefficient using a Seebeck coefficient measuring apparatus for a hydrogen storage alloy in a hydrogen-containing powder form; 실험적으로 측정된 제벡계수와 수소량간 비례적 상관관계를 이용하여 제어부가 상기 단계에서 측정된 제벡계수로부터 수소저장합금 내 실제 저장된 수소량을 산출하는 단계;Calculating, by the controller, the actual amount of hydrogen stored in the hydrogen storage alloy from the Seebeck coefficient measured in the step by using a proportional correlation between the Seebeck coefficient and the hydrogen amount experimentally measured; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지 자동차용 수소저장합금의 수소량 측정방법.Method for measuring the hydrogen content of the hydrogen storage alloy for fuel cell vehicle comprising a. 청구항 1에 있어서,The method according to claim 1, 상기 제벡계수를 측정하는 단계는,Measuring the Seebeck coefficient, 무산소 순동으로 제작되어 실온 유지되는 제1센싱블럭 및 히터 작동에 의해 온도 조절되는 제2센싱블럭과, 수소저장합금 분말이 채워지는 튜브와, 각 센싱블럭의 온도를 측정하기 위한 열전대와, 두 센싱블럭간 전압차(열기전력)를 측정하기 위한 볼트미터와, 상기 히터 작동을 제어하는 제어부를 포함하는 제벡계수 측정장치를 이용하여, A first sensing block made of oxygen-free pure copper and maintained at room temperature, a second sensing block temperature-controlled by a heater operation, a tube filled with hydrogen storage alloy powder, a thermocouple for measuring the temperature of each sensing block, and two sensing. By using a voltmeter for measuring the voltage difference (thermal electromotive force) between blocks, and a Seebeck coefficient measuring device including a control unit for controlling the heater operation, 상기 튜브 내에 수소저장합금을 고정한 후 두 센싱블럭의 결합부를 튜브 양 단 내부로 삽입하여 수소저장합금 분말과 접촉시키는 단계;Fixing the hydrogen storage alloy in the tube and inserting the coupling portions of the two sensing blocks into both ends of the tube to contact the hydrogen storage alloy powder; 상기 제어부가 각 열전대의 신호를 입력받아 이를 기초로 히터 작동을 제어하여 두 센싱블럭간 온도차를 일정하게 유지시키는 단계; 및The control unit receives a signal of each thermocouple and controls the heater operation based on this to maintain a constant temperature difference between the two sensing blocks; And 상기 제어부가 두 센싱블럭간 온도차 및 상기 볼트미터로부터 입력되는 열기전력을 이용하여 제벡계수를 산출하는 단계;Calculating, by the controller, a Seebeck coefficient using a temperature difference between two sensing blocks and a thermoelectric power input from the voltmeter; 로 이루어지는 것을 특징으로 연료전지 자동차용 수소저장합금의 수소량 측정방법.Method for measuring the hydrogen content of the hydrogen storage alloy for fuel cell vehicle, characterized in that consisting of.
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