KR20070036484A - 연료전지 스택의 연료공급 방법 및 이를 이용하는 연료전지시스템 - Google Patents

연료전지 스택의 연료공급 방법 및 이를 이용하는 연료전지시스템 Download PDF

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한상일
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삼성에스디아이 주식회사
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Abstract

연료전지 스택의 연료공급 방법 및 이를 이용하는 연료전지 시스템이 개시된다. 개시된 방법은, 스택의 애노드 및 캐소드의 배출구의 압력을 측정하는 단계, 측정된 압력과 기준 압력을 비교하는 단계, 및 비교된 압력차에 따라 배출구에 결합된 두 밸브의 개도율을 조절하는 단계를 포함한다. 개시된 시스템은, 애노드에 공급되는 연료와 캐소드에 공급되는 산화제의 전기화학적인 반응에 의해 전기를 발생시키는 스택, 스택의 애노드 배출구에 결합되는 제1 밸브, 애노드 배출구의 압력을 측정하는 제1 압력 센서, 스택의 캐소드 배출구에 결합되는 제2 밸브, 캐소드 배출구의 압력을 측정하는 제2 압력 센서, 및 제1 압력 센서와 제2 압력 센서 중 적어도 하나로부터 압력 신호를 수신하고, 감지된 신호에 응답하여 제어 신호를 발생시키며, 발생된 제어 신호를 인가하여 제1 밸브 및 제2 밸브 중 적어도 하나의 개도율을 조절하는 제어부를 포함한다. 본 발명은 적정 연료와 산화제를 스택에 공급하고 시스템 주변장치의 소요 전력을 감소시킴으로써 시스템의 효율 및 출력 향상과 소음 감소의 효과가 있다.
연료 전지, 연료공급, 스택, 내압, 아웃렛, 압력, 밸브, 개도율

Description

연료전지 스택의 연료공급 방법 및 이를 이용하는 연료전지 시스템{Fuel supply method for stack and fuel cell system using the same}
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 연료전지 스택의 연료공급 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 연료공급 방법을 이용하는 연료전지 시스템을 나타내는 블록도이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
10: 스택 16a: 애노드 유입구
16b: 애노드 배출구 17a: 캐소드 유입구
17b: 캐소드 배출구 20: 연료공급원
21: 연료 펌프 22: 공기 펌프
23, 25: 밸브 24, 26: 압력 센서
27: 제어부
본 발명은 연료전지 시스템에 관한 것으로, 특히 연료전지 스택에 공급되는 연료 및 산화제의 공급량을 적절하게 조절함으로써 소음을 감소시키고 시스템 효율을 향상시킬 수 있는 연료전지 스택의 연료공급 방법 및 이를 이용하는 연료전지 시스템에 관한 것이다.
연료전지(fuel cell)는 연료가 가지고 있는 에너지를 화학반응에 의해 직접 전기에너지로 변환하는 발전 시스템이다. 예를 들면, 연료전지는 수소와 산소로부터 물이 생성되는 반응, 즉 수소의 연소 반응을 이용해 전기 에너지를 얻는다.
연료 전지는 사용되는 전해질(electrolyte)의 종류에 따라, 인산형 연료전지, 용융탄산염형 연료전지, 고체 산화물형 연료전지, 고분자 전해질형 연료전지, 알칼리형 연료 전지 등으로 분류된다. 이들 각각의 연료전지는 기본적으로 같은 원리에 의해 작동되지만 사용되는 연료의 종류, 운전온도, 촉매, 전해질 등이 서로 다르다.
그 가운데, 고분자 전해질형 연료전지(polymer electrolyte membrane fuel cell, PEMFC)는 다른 연료전지에 비하여 출력 특성이 월등히 높고, 작동 온도가 낮으며, 아울러 빠른 시동 및 응답특성과 함께, 휴대용 전자기기용과 같은 이동용(transportable) 전원이나 자동차용 동력원과 같은 수송용 전원은 물론, 주택, 공공건물의 정지형 발전소와 같은 분산용 전원 등 그 응용 범위가 넓은 장점을 가진다.
또한, 고분자 전해질형 연료전지의 일종으로 액상의 메탄올 연료를 직접 사용하는 직접 메탄올 연료전지(direct methanol fuel cell, DMFC)는 고분자 전해질형 연료전지와 달리 개질기를 사용하지 않기 때문에 소형화에 더욱 유리하다.
또한, 고분자 전해질형 연료전지는 고출력에 적합하도록 스택 구조로 제작될 수 있다. 여기서, 스택은 하나의 연료전지를 구성하는 막전극 어셈블리와, 이 막전극 어셈블리의 전극들에 연료와 산화제를 공급하는 유로들을 구비한 세퍼레이터를 적층하여 이루어지는 구조체를 말한다. 전술한 스택 구조의 연료전지 시스템에서는 펌프를 이용하여 애노드와 캐소드에 연료와 산소를 공급하며, 이때 일정 비율 이상의 연료와 산소가 공급되어야 스택이 고출력 고효율을 나타낸다.
하지만, 스택 구조를 갖는 종래의 연료전지 시스템에서는 과도한 연료와 산소의 공급으로 인해 펌프 등의 BOP(balance of plant)의 소요 전력이 증가되고 소음이 커지는 문제를 유발시킬 수 있다. 또한, 부족한 연료와 산소의 공급으로 인해 출력이 감소되는 문제를 유발시킬 수 있다. 따라서, 스택 구조를 갖는 연료전지 시스템에서는 연료 및 산화제 공급의 최적화가 중요 과제 중의 하나이다.
다시 말해서, 연료전지 스택은 연료와 산소가 일정 압력 이상으로 공급되는 조건에서 운전될 때, 물질 전달(mass transfer) 성능이 보장되기 때문에 일정 압력 이상으로 운전되는 것이 유리하다. 그러나, 일정 압력을 유지하기 위해서는 필요 이상의 연료와 산소가 공급되어야 하므로 BOP의 소요 전력이 증가되고 BOP에 의한 소음이 커진다는 문제점이 있다. 특히, 스택 내의 압력을 높이기 위한 연료의 과다한 공급은 연료 손실을 원인이 된다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 연료전지 스택이 고효율과 고출력 면에서 최적으로 유지되도록 연료 및 산화제의 공급 압력을 적절히 조절할 수 있는 연료전지 스택의 연료공급 방법 및 이를 이용하는 연료전지 시스템을 제공하는 데 있다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 제1 측면에 의하면, 연료와 산화제의 전기화학적인 반응에 의해 전기를 발생시키는 연료전지 스택에 결합된 연료공급장치에서 연료를 공급하는 연료공급 방법에 있어서, 스택의 애노드 및 캐소드의 배출구의 압력을 측정하는 단계, 측정된 압력과 기준 압력을 비교하는 단계, 및 비교된 압력차에 따라 배출구에 결합된 두 밸브의 개도율을 조절하는 단계를 포함하는 연료전지 스택의 연료공급 방법이 제공된다.
바람직하게, 밸브의 개도율을 조절하는 단계는, 측정된 압력이 기준 압력보다 낮을 때 밸브의 개도율을 증가시키는 단계, 및 측정된 압력이 기준 압력보다 높을 때 밸브의 개도율을 감소시키는 단계를 포함한다.
또한, 밸브의 개도율을 조절하는 단계는, 스택의 온도가 기준온도 미만일 때 밸브의 개도율을 감소시키는 단계, 및 스택의 온도가 기준온도에 도달할 때 밸브의 개도율을 기준 개도율로 조절하는 단계를 포함한다.
또한, 밸브의 개도율을 조절하는 단계는, 개도율의 증가시 캐소드 배출구에 결합된 밸브의 개도율을 증가시킨 후 애노드 배출구에 결합된 밸브의 개도율을 증가시키는 단계, 및 개도율의 감소시 애노드 배출구에 결합된 밸브의 개도율을 감소 시킨 후 캐소드 배출구에 결합된 밸브의 개도율을 감소시키는 단계를 포함한다.
또한, 상기 연료전지 스택의 연료공급 방법은 비교된 압력차에 기초하여 연료전지 스택에 공급되는 연료의 공급량이 조절되도록 연료전지 스택에 결합된 연료공급장치를 제어하는 단계를 추가적으로 포함한다.
또한, 상기 연료전지 스택의 연료공급 방법은 비교된 압력차에 기초하여 연료전지 스택에 공급되는 산화제의 공급량이 조절되도록 연료전지 스택에 결합된 산화제공급장치를 제어하는 단계를 추가적으로 포함한다.
본 발명의 제2 측면에 의하면, 애노드에 공급되는 연료와 캐소드에 공급되는 산화제의 전기화학적인 반응에 의해 전기를 발생시키는 스택; 스택의 애노드 배출구에 결합되는 제1 밸브; 애노드 배출구의 압력을 측정하는 제1 압력 센서; 스택의 캐소드 배출구에 결합되는 제2 밸브; 캐소드 배출구의 압력을 측정하는 제2 압력 센서; 및 제1 압력 센서와 제2 압력 센서 중 적어도 하나로부터 압력 신호를 수신하고, 감지된 신호에 응답하여 제어 신호를 발생시키며, 발생된 제어 신호를 인가하여 제1 밸브 및 상기 제2 밸브 중 적어도 하나의 개도율을 조절하는 제어부를 포함하는 연료전지 시스템이 제공된다.
바람직하게, 상기 연료전지 시스템은 스택의 캐소드 유입구에 결합되는 산화제공급장치를 추가적으로 포함한다.
또한, 상기 연료전지 시스템은 스택의 애노드 유입구에 결합되는 연료공급장치를 추가적으로 포함한다. 연료공급장치는 개질 장치를 선택적으로 포함할 수 있는 연료공급원을 포함한다.
이하, 본 발명의 실시예에 따른 연료전지 스택의 연료공급 방법 및 이를 이용하는 연료전지 시스템을 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 연료전지 스택의 연료공급 방법을 나타내는 흐름도이다. 도 1을 참조하여 연료공급 방법을 설명하면 다음과 같다.
먼저 연료전지 스택의 애노드 및 캐소드 배출구의 압력을 검출한다(S10). 본 단계는 애노드에 공급되는 연료와 캐소드에 공급되는 산화제의 전기화학적인 반응에 의해 전기 에너지를 발생시키는 연료전지 스택의 애노드 배출구와 캐소드 배출구에 결합된 압력 센서에 의해 각 배출구의 압력을 측정하고, 연료전지 스택과 압력 센서에 결합된 제어부에서 측정된 압력 신호를 받고 이를 감지하는 과정을 포함한다.
다음, 검출된 압력과 기설정된 기준 압력을 비교한다(S20). 본 단계는 검출된 압력에 대한 감지 신호와 기설정된 기준 압력에 대한 기준 신호를 비교하고, 검출된 압력이 기준 압력보다 높은가 낮은가를 판단하는 과정을 포함한다.
다음, 비교된 압력차에 따라 스택의 애노드 및 캐소드 배출구에 결합된 밸브의 개도율을 조절한다(S30). 본 단계는 비교된 압력차에 따라 연료전지 스택의 애노드 배출구와 캐소드 배출구에 결합된 밸브를 개도율을 소정 단계로 더 개방하거나 더 폐쇄하는 과정을 포함한다. 여기서, 소정 단계는 검출된 압력과 기준 압력을 비교하는 과정에서 기설정된 적어도 두 단계의 레벨을 포함한다.
예컨대, 밸브의 개도율을 조절하는 단계는 측정된 압력이 기준 압력보다 낮 을 때 밸브의 개도율을 증가시키는 단계, 및 측정된 압력이 기준 압력보다 높을 때 밸브의 개도율을 감소시키는 단계를 포함한다. 이 경우, 스택의 내부 압력을 일정하게 유지할 수 있다. 또한, 밸브의 개도율을 조절하는 단계는 스택의 온도가 기준온도 미만일 때 밸브의 개도율을 감소시키는 단계, 및 스택의 온도가 기준온도에 도달할 때 밸브의 개도율을 기준 개도율로 조절하는 단계를 포함한다. 이 경우, 스택의 신속한 예열이 가능해진다. 또한, 밸브의 개도율을 조절하는 단계는 개도율의 증가시 캐소드 배출구에 결합된 밸브의 개도율을 증가시킨 후 애노드 배출구에 결합된 밸브의 개도율을 증가시키는 단계, 및 개도율의 감소시 애노드 배출구에 결합된 밸브의 개도율을 감소시킨 후 캐소드 배출구에 결합된 밸브의 개도율을 감소시키는 단계를 포함한다. 이 경우, 직접 메탄올 연료전지 스택에서 밸브의 개도율을 조절 과정에서 크로스오버되는 연료가 증가되는 것을 방지할 수 있다.
다음, 연료전지 스택의 연료공급 방법은 비교된 압력차에 기초하여 연료전지 스택에 공급되는 연료의 공급량이 조절되도록 연료전지 스택에 결합된 연료공급장치를 제어하는 단계, 및/또는 비교된 압력차에 기초하여 연료전지 스택에 공급되는 산화제의 공급량이 조절되도록 연료전지 스택에 결합된 산화제공급장치를 제어하는 단계를 추가적으로 포함할 수 있다. 이 경우, 연료전지 스택이 사용되는 다양한 조건에 따라 스택 내부의 압력이 변화되는 경우 등에도 연료 및 산화제의 공급량과 공급 압력을 최적 상태로 조절할 수 있다.
전술한 구성의 연료공급 방법에 의하면, 연료전지 스택에 공급되는 연료와 산화제의 공급 압력을 최적 제어할 수 있다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 연료공급 방법을 이용하는 연료전지 시스템을 나타내는 블록도이다.
도 2를 참조하면, 본 실시예에 따른 연료전지 시스템은 연료전지 스택(10), 제1 밸브(23), 제1 압력 센서(24), 제2 밸브(25), 제2 압력 센서(26), 연료공급원(20), 연료펌프(21), 공기펌프(22) 및 제어부(27)를 포함한다.
연료전지 스택(10)은 막전극 어셈블리(12), 세퍼레이터(13), 개스킷(미도시) 및 엔드 플레이트(14, 15)를 구비한다. 또한, 연료전지 스택(10)은 애노드 유입구(16a), 애노드 배출구(16b), 캐소드 유입구(17a) 및 캐소드 배출구(17b)를 구비한다.
상기 막전극 어셈블리(12)는 고체고분자막의 전해질막과 이 전해질막의 양면에 위치하는 애노드 전극 및 캐소드 전극으로 이루어진다.
상기 전해질막은 수소이온 전도성이 우수한 퍼플루오르계 고분자, 벤즈이미다졸계 고분자, 폴리이미드계 고분자, 폴리에테르이미드계 고분자, 폴리페닐렌설파이드계 고분자 폴리술폰계 고분자, 폴리에테르술폰계 고분자, 폴리에테르케톤계 고분자 폴리에테르-에테르케톤계 고분자 및 폴리페닐퀴녹살린계 고분자로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 수소이온 전도성 고분자를 포함하는 것이 바람직하며, 폴리(퍼플루오로술폰산), 폴리(퍼플루오로카르복실산), 술폰산기를 포함하는 테트라플루오로에틸렌과 플루오로비닐에테르의 공중합체, 탈불소화된 황화 폴리에테르케톤, 아릴 케톤, 폴리(2,2'-(m-페닐렌)-5,5'-바이벤즈이미다졸)(poly(2,2'-(m-phenylene)-5,5'-bibenzimidazole)) 및 폴리(2,5-벤즈이미다졸)로 이루어진 군 으로부터 선택되는 1종 이상의 수소이온 전도성 고분자를 포함하는 것이 더 바람직하다.
상기 전해질막의 양면에 위치하는 애노드 전극 및 캐소드 전극은 촉매층(catalyst layer)과 확산층(diffusing layer)을 구비하는 것이 바람직하다. 확산층은 미세기공층(microporous layer)과 지지층(backing layer)을 구비하는 것이 바람직하다.
상기 촉매층은 각 전극에 공급되는 연료 및 산화제가 화학적으로 빠르게 반응하도록 반응속도를 변화시키는 역활을 한다. 미세기공층은 촉매층으로 반응물을 확산시켜 반응물이 촉매층으로 쉽게 접근할 수 있도록 하는 역할을 한다. 미세기공층은 지지층 상에 탄소층(carbon layer)으로 코팅되어 구현된다. 지지층은 촉매층 또는 전극을 지지하는 역할을 하면서 연료, 물, 공기 등의 분산을 균일하게 하는 연료분산 작용과 생산되는 전기를 모아주는 집전 작용, 및 촉매층의 물질이 유체에 의해 소실되는 것을 막아주는 보호 작용을 한다. 지지층은 탄소천(carbon cloth), 탄소종이(carbon paper)와 같은 탄소 기재로 구현된다.
상기 촉매층은 백금, 루테늄, 오스뮴, 백금-루테늄 합금, 백금-오스뮴 합금, 백금-팔라듐 합금 및 백금-M 합금(M은 Ga, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu 및 Zn으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 전이금속)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 금속 촉매를 포함하는 것이 바람직하다.
또한 상기 촉매층은 담지체에 담지된 백금, 루테늄, 오스뮴, 백금-루테늄 합금, 백금-오스뮴 합금, 백금-팔라듐 합금 및 백금-M 합금(M은 Ga, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu 및 Zn으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 전이금속)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 금속 촉매를 포함할 수도 있다. 담지체는 전도성을 가지는 물질이라면 어느 것이라도 좋으나, 탄소 담지체인 것이 바람직하다.
상기 미세기공층은 흑연, 탄소나노튜브(CNT), 플러렌(C60), 활성탄소, 벌칸, 케첸블랙, 카본블랙 및 탄소나노혼(carbon nano horn)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 탄소물질을 포함하는 것이 바람직하며, 폴리(퍼플루오로술폰산), 폴리(테트라플루오로에틸렌) 및 플로리네이티드 에틸렌-프로필렌으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 바인더를 더 포함할 수 있다.
세퍼레이터(13)는 막전극 어셈블리(12)와 교대로 적층된다. 세퍼레이터(13)는 연료와 산화제(예, 공기)를 분리하는 비다공성, 우수한 전기전도성, 및 연료전지의 온도 제어를 위한 충분한 열전도율을 가진 임의의 재료로 이루어진다. 또한, 세퍼레이터(13)는 연료전지 스택(10)을 클램핑(clamping)하는 힘을 견딜 정도의 충분한 기계적 강도와 수소 이온에 대한 내부식성을 가진 임의의 재료로 이루어진다.
개스킷은 스택(10) 내부를 통과하는 유체의 누설을 방지한다. 개스킷은 밀봉이 요구되는 부분에 직접 도포되거나 일체로 제작된 판상의 개시킷이 막전극 어셈블리(12)와 세퍼레이터(13) 사이에 삽입 설치될 수 있다. 개스킷은 고무 등의 탄성 부재로 구현될 수 있다.
전술한 연료전지 스택(10)은 막전극 어셈블리(12)와 개스킷 및 세퍼레이터(13)를 적층하고, 적층된 구조의 양측 단면에 한 쌍의 엔드 플레이트(14, 15)를 위 치시킨 후, 체결 수단(미도시)에 의해 두 엔드 플레이트를 소정의 체결력으로 연결시킴으로써 제작된다.
제1 밸브(23)는 애노드 배출구(16b)에 결합되며, 제어부(27)의 제어신호에 응답하여 애노드 배출구의 개도율을 조절한다. 제1 압력 센서(24)는 애노드 배출구(16b)에 결합되며, 애노드 배출구(16b)의 압력을 측정하고, 측정된 압력 신호를 제어부(27)에 전달한다.
제2 밸브(25)는 캐소드 배출구(17b)에 결합되며, 제어부(27)의 제어신호에 응답하여 캐소드 배출구의 개도율을 조절한다. 제2 압력 센서(26)는 캐소드 배출구(17b)에 결합되며, 캐소드 배출구(17b)의 압력을 측정하고, 측정된 압력 시호를 제어부(27)에 전달한다.
연료공급원(20)은 연료를 저장하는 연료저장용기를 포함한다. 또한, 연료공급원(20)은 연료전지 스택(10)의 방식, 예컨대, 고분자 전해질형 연료전지 방식인 경우에 연료를 개질하여 수소가 풍부한 개질 가스를 발생시키는 개질 장치를 포함할 수 있다. 연료펌프(21)는 연료공급원(20)에 저장된 연료를 소정 압력으로 연료전지 스택(10)에 공급한다. 공기펌프(22)는 소정 압력으로 연료전지 스택(10)에 공기를 공급한다. 연료공급원(20)과 연료펌프(21)은 연료전지 스택(10)에 연료를 공급하는 연료공급장치의 일례이며, 공기펌프(22)는 연료전지 스택(10)에 산화제를 공급하는 산화제공급장치에 대한 일례이다.
전술한 연료전지 시스템에 의하면, 연료전지 스택(10)에서 연료와 산화제의 전기화학적인 반응에 의해 전기에너지가 생성될 때, 애노드 배출구(16b)와 캐소드 배출구(17b)의 압력은 압력 센서(24, 26)와 제어부(27)에 감시된다. 그 후, 감시된 압력이 기준 압력과 다르면, 제어부(27)는 애노드 배출구(16b)에 결합된 제1 밸브(23)나 애노드 유입구(16a)에 결합된 연료펌프(21)를 제어하여 연료전지 스택(10)의 내부 압력을 원하는 레벨로 조절한다. 또한, 감시된 압력이 기준 압력과 다르면, 제어부(27)는 캐소드 배출구(17b)에 결합된 제2 밸브(25)나 캐소드 유입구(17a)에 결합된 공기펌프(22)를 제어하여 연료전지 스택(10)의 내부 압력을 원하는 레벨로 조절한다. 그러므로, 연료전지 스택이 최적 상태로 운전될 수 있고, BOP의 소요 전력을 실질적으로 감소시킴으로써 시스템의 효율을 향상시키고 시스템의 소음을 감소시킬 수 있다.
이상, 본 발명의 바람직한 실시예를 들어 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상의 범위내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 변형이 가능하다.
전술한 바에 의하면, 압력 센서와 밸브를 이용하여 연료전지 스택에 공급되는 연료와 산화제의 공급 압력을 최적 제어함으로써, 연료전지 스택이 고효율과 고출력 면에서 최적 상태로 운전되도록 할 수 있다. 아울러, 과도한 연료 및 산화제의 공급을 제한하고, 그것에 의해 BOP의 소요 전력을 실질적으로 감소시킴으로써, 시스템의 소음을 감소시킬 수 있다.

Claims (11)

  1. 연료와 산화제의 전기화학적인 반응에 의해 전기를 발생시키는 연료전지 스택에 결합되는 연료공급장치에서 연료를 공급하는 연료공급 방법에 있어서,
    상기 스택의 애노드 및 캐소드의 배출구의 압력을 검출하는 단계;
    상기 검출된 압력과 기준 압력을 비교하는 단계; 및
    상기 비교된 압력차에 따라 상기 배출구에 결합된 두 밸브의 개도율을 조절하는 단계를 포함하는 연료전지 스택의 연료공급 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 밸브의 개도율을 조절하는 단계는, 상기 측정된 압력이 상기 기준 압력보다 낮을 때 상기 밸브의 개도율을 증가시키는 단계, 및 상기 측정된 압력이 상기 기준 압력보다 높을 때 상기 밸브의 개도율을 감소시키는 단계를 포함하는 연료전지 스택의 연료공급 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 밸브의 개도율을 조절하는 단계는, 상기 스택의 온도가 기준온도 미만일때, 상기 밸브의 개도율을 감소시키는 단계, 및 상기 스택의 온도가 기준온도에 도달할 때, 상기 밸브의 개도율을 기준 개도율로 조절하는 단계를 포함하는 연료전지 스택의 연료공급 방법.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 밸브의 개도율을 조절하는 단계는, 상기 개도율의 증가시 상기 캐소드 배출구에 결합된 상기 밸브의 개도율을 증가시킨 후 상기 애노드 배출구에 결합된 상기 밸브의 개도율을 증가시키는 단계, 및 상기 개도율의 감소시 상기 애노드 배출구에 결합된 상기 밸브의 개도율을 감소시킨 후 상기 캐소드 배출구에 결합된 상기 밸브의 개도율을 감소시키는 단계를 포함하는 연료전지 스택의 연료공급 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 비교된 압력차에 기초하여 상기 연료전지 스택에 공급되는 상기 연료의 공급량이 조절되도록 상기 연료전지 스택에 결합된 연료공급장치를 제어하는 단계를 포함하는 연료전지 스택의 연료공급 방법.
  6. 제 1 항 또는 제 5 항에 있어서,
    상기 비교된 압력차에 기초하여 상기 연료전지 스택에 공급되는 상기 산화제의 공급량이 조절되도록 상기 연료전지 스택에 결합된 산화제공급장치를 제어하는 단계를 포함하는 연료전지 스택의 연료공급 방법.
  7. 애노드에 공급되는 연료와 캐소드에 공급되는 산화제의 전기화학적인 반응에 의해 전기를 발생시키는 스택;
    상기 스택의 애노드 배출구에 결합되는 제1 밸브;
    상기 애노드 배출구의 압력을 측정하는 제1 압력 센서;
    상기 스택의 캐소드 배출구에 결합되는 제2 밸브;
    상기 캐소드 배출구의 압력을 측정하는 제2 압력 센서; 및
    상기 제1 압력 센서 및 상기 제2 압력 센서 중 적어도 하나로부터 압력 신호를 수신하고, 감지된 신호에 응답하여 제어 신호를 발생시키며, 발생된 제어 신호를 인가하여 상기 제1 밸브 및 상기 제2 밸브 중 적어도 하나의 개도율을 조절하는 제어부를 포함하는 연료전지 시스템.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 스택의 캐소드 유입구에 결합되는 산화제공급장치를 추가적으로 포함하는 연료전지 시스템.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 스택의 애노드 유입구에 결합되는 연료 펌프를 추가적으로 포함하는 연료전지 시스템.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 연료 펌프에 결합되며, 상기 연료를 저장하는 연료공급원을 추가적으로 포함하는 연료전지 시스템.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 연료공급원은 상기 연료 펌프에 결합되며 상기 연료를 개질하는 개질 장치를 추가적으로 포함하는 연료전지 시스템.
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US10328819B2 (en) 2016-04-21 2019-06-25 Hyundai Motor Company Fuel cell system and control method thereof

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