KR20070038515A - 연료 전지 시스템 - Google Patents

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KR20070038515A
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김규정
이명호
김철환
황용준
고승태
허성근
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Abstract

본 발명의 연료전지 시스템은 연료를 공급 받아 전력을 생산하는 DBFC와, 상기 DBFC의 연료극에서 반응 후 생성되는 부산물인 수소를 연료로 공급받아 전력을 생산하는 PEMFC와, 상기 DBFC와 PEMFC에서 생산되는 전력의 일부가 충전되고 그 충전된 전력이 방전되는 보조 전원과, 상기 DBFC, PEMFC, 보조 전원과 연결되는 부하를 감지하는 부하감지 유닛과, 상기 부하 감지 유닛에 의해 감지되는 부하에 따라 상기 DBFC, PEMFC, 보조 전원의 전원을 선택적으로 부하에 공급하도록 제어하는 제어 유닛을 포함하여 구성됨으로써 DBFC에서 발생하는 H2를 재활용하며, 부하의 양을 센싱하여 부하 변동에 대해 안정적으로 대응함으로써 연료의 이용 효율을 극대화하고 시스템을 안정적으로 운전할 수 있도록 하는 것이다.

Description

연료 전지 시스템{FUEL CELL SYSTEM}
본 발명은 연료전지 시스템에 관한 것으로서, 특히 부하 변동에 대해 안정적으로 대응함으로써 연료의 이용 효율을 극대화할 수 있는 장치 및 그 제어 방법에 관한 것이다.
일반적으로 연료전지는 환경 친화적인 에너지로 기존의 화석 연료를 대체하기 위하여 개발이 진행되고 있다. 연료전지 시스템은 통상의 전지(2차 전지)와는 달리 연료극(anode)에 연료(수소가스나 탄화수소 등)를 공급하고 공기극(cathode)에 산소를 공급하여 연료의 연소(산화)반응을 거치지 않고 수소와 산소의 전기화학적 반응을 거쳐 반응 전후의 에너지 차를 전기에너지로 직접 변환하는 시스템이다.
상기 연료 전지는 가정에 전기를 공급하는 가정용 연료 전지와, 전기 자동차에 사용되는 연료 전지와, 휴대용 단말기나 노트북 컴퓨터 등에 사용되는 연료 전지 그리고 가정에서 이동 가능하면서 전기를 공급하는 연료 전지 등 다양한 적용 분야를 두고 연구 개발이 진행되고 있다.
특히, 가정에서 혹은 실외에서 이동시키면서 가정 제품이나 기타 전기 기기를 운전시킬 수 있는 연료 전지는 휴대하기 간편하게 하기 위하여 소형화가 이루어져야 할 뿐만 아니라 그 크기가 한정된 상태에서 연료의 이용 효율이 극대화되어야 한다.
상기 연료 전지 시스템의 종류는 인산형 연료전지(Phosphoric Acid Fuel Cell), 알칼리형 연료전지(Alkaline Fuel Cell), 고분자 전해질형 연료전지(Proton Exchange Membrane Fuel Cell), 용융탄산염형 연료전지(Molten Carbonate Fuel Cell), 고체산화물형 연료전지(solid Oxide Fuel Cell), 직접메탄올 연료전지(Direct Methanol Fuel Cell), 직접 브롬염 연료전지(Direct Borohydride Fuel Cell) 등 다양하다.
상기 DBFC 등의 연료로는 수소(H2)가 분해될 수 있는 물질로서 KBH4, NaBH4 등이 사용되며, 연료가 NaBH4일 경우에는 전해질 수용액인 NaOH 또는 KOH 등이 첨가되어 함께 사용된다. 연료가 NaBH4와 전해질 수용액 NaOH인 경우, 연료극에서 일어나는 반응을 화학식으로 나타내면 다음과 같다.
2H2O + NaBH4 + NaBO2 + 4H2
위와 같이, 연료 전지의 발전 과정에서 H2가 발생하게 되는데, 이러한 H2가스는 폭발성이 크므로 안전하게 처리되어야 한다. 또한, H2기체를 재활용해서 발전에 다시 사용하는 것이 연료의 효율 측면에서 바람직하다.
또한, 가정이나 공장 등에서 사용하는 부하의 양은 가변적이기 때문에 부하의 양에 따라 발전량을 조절하는 것이 바람직하나, 연료의 양을 조절하거나 촉매의 양을 조절하여 발전량을 조절하는 것은 응답 시간이 늦게 되므로 신속한 대응을 할 수 없다. 따라서, 순간적인 전력의 급상승에 대응할 수 없게 되어 전력의 안정적인 공급을 할 수 없었다. 또한, 무부하 상태에서 갑자기 큰 부하가 걸리는 경우에는 점차적으로 부하가 증가하는 경우보다 단위 전지(cell)에서 순간적으로 전압이 크게 떨어지고 회복이 잘 되지 않는 현상인 오버슈팅(Overshooting)현상이 더욱 두드러지게 나타난다. 특히 연료극과 공기극을 적층해 놓은 스택에서 단위전지(cell)간 성능 편차가 있을 경우, 성능이 낮은 단위전지(cell)는 매우 낮은 전압으로 인하여 손상을 입을 가능성이 커지는 문제점이 발생한다.
[기술적 과제]
본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 감안하여 안출한 것으로, 본 발명의 목적은 DBFC에서 발생하는 H2를 재활용하며, 부하의 양을 센싱하여 부하 변동에 대해 안정적으로 대응함으로써 연료의 이용 효율을 극대화하고 시스템을 안정적으로 운전할 수 있는 장치 및 알고리즘을 갖는 연료전지 시스템을 제공하는 데 있다.
[기술적 해결방법]
상기한 바와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 연료전지 시스템은 연료를 공급 받아 전력을 생산하는 DBFC와, 상기 DBFC의 연료극에서 반응 후 생성되는 부산물인 수소를 연료로 공급받아 전력을 생산하는 PEMFC와, 상기 DBFC와 PEMFC에서 생산되는 전력의 일부가 충전되고 그 충전된 전력이 방전되는 보조 전원과, 상기 DBFC, PEMFC, 보조 배터리와 연결되는 부하를 감지하는 부하감지 유닛과, 상기 부하 감지 유닛에 의해 감지되는 부하에 따라 상기 DBFC, PEMFC, 보조 배터리의 전력을 선택적으로 부하에 공급하도록 제어하는 제어 유닛을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 연료전지 시스템의 제어방법은 시스템 초기 구동시 보조 배터리의 전력을 이용하여 DBFC 를 구동시켜 전력을 생산하고 반응 후 생성물인 H2를 PEMFC로 공급하는 제 1단계와, 상기 제 1단계에서 공급 받은 H2를 이용하여 PEMFC에서 전력을 생산하는 제 2단계와, 상기 DBFC, PEMFC에서 생산된 전력을 소비하는 부하의 소비전력을 측정하는 제 3단계와, 상기 제 3단계에서 측정된 부하의 소비전력이 상기 DBFC, PEMFC에서 생산된 전력의 합보다 클 경우에는 보조 배터리를 방전시키고, 측정된 부하의 소비전력이 상기 DBFC, PEMFC에서 생산된 전력의 합보다 작을 경우에는 보조 배터리를 충전시키는 제 4단계를 포함하는 구성되는 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명에 의한 연료전지 시스템 및 그 제어방법을 첨부도면에 도시된 실시예들에 의거하여 상세하게 설명한다.
도 1는 본 발명의 실시예에 따른 연료전지 시스템의 구성도이다.
이에 도시한 바와 같이, 본 발명에 의한 연료전지 시스템은 본 발명의 연료전지 시스템은 연료를 공급 받아 전력을 생산하는 DBFC(100)와, 상기 DBFC(100)의 연료극에서 반응 후 생성되는 부산물인 수소를 연료로 공급받아 전력을 생산하는 PEMFC(300)와, 상기 DBFC(100)와 PEMFC(300)에서 생산되는 전력의 일부가 충전되고 그 충전된 전력이 방전되는 보조 전원(500)과, 상기 DBFC(100), PEMFC(300) 및 보조 전원(500)과 연결되는 부하를 감지하는 부하감지 유닛(미도시)과, 상기 부하 감지 유닛에 의해 감지되는 부하에 따라 상기 DBFC(100), PEMFC(300), 보조 전원(500)의 전력을 선택적으로 부하에 공급하도록 제어하는 제어 유닛(미도시)을 포함하여 구성된다.
도 2 은 DBFC의 구조를 도시한 구성도이다.
이에 도시한 바와 같이, 상기 DBFC(100)는 연료극(111)과 공기극(112)이 전해질막(미도시)을 사이에 두고 배열되는 연료전지 스택(110)과, 연료가 저장되는 연료 탱크(121)와, 상기 연료 탱크(121)에 저장된 연료를 상기 연료전지 스택(110)의 연료극(111)에 펌핑하는 연료 펌프(122)와, 상기 연료 전지 스택(110)의 공기극(112)과 공기 공급라인으로 연결되어 상기 연료극(111)에 산소 등을 공급하는 공기 공급 유닛(130)과, 상기 연료전지 스택(112)에서 반응 후 남은 연료, 공기 및 부산물을 기체 성분과 액체 성분으로 분리하는 기액 분리기(123)와, 상기 기액분리기(123)에서 분리된 수소를 상기 PEMFC에 공급하는 수소 공급 유닛(150)을 포함하여 구성된다.
상기 공기 공급 유닛(130)은 대기 중의 공기를 연료전지 스택(110)의 공기극(112)으로 공급하는 에어 컴프레셔(131)와, 상기 연료전지 스택(110)으로 공급되는 공기를 정화시키는 에어 필터(132)와, 상기 연료전지 스택(110)으로 공급되는 공기를 적정하게 습윤하도록 가습하는 가습기(133)와, 상기 가습기(133)로 수분을 공급하는 물탱크(134)를 포함하여 구성된다.
상기 수소 공급 유닛(150)은 상기 PEMFC로 공급되는 수소는 일정한 유량으로 공급될 수 있도록 제어하는 것이 바람직하다.
상기 DBFC(100)에 공급되는 연료는 NaBH4, KBH4, LiAlH4, KH, NaH 등 중에서 하나와 전해질 수용액 NaOH, KOH 등 중의 하나가 사용될 수 있다.
도 3은 PEMFC의 구조를 도시한 구성도이다.
이에 도시한 바와 같이, 상기 PEMFC(300)는 상기 DBFC(100)에서 발생되는 수소를 공급받는 연료극(311)과 공기극(312)이 전해질막(미도시)을 사이에 두고 배열되는 연료전지 스택(310)과, 대기 중의 공기를 연료전지 스택(310)의 공기극(312)으로 공급하는 에어 컴프레셔(331)와, 상기 연료전지 스택(310)으로 공급되는 공기를 정화시키는 에어 필터(332)와, 상기 연료전지 스택(310)으로 공급되는 공기를 적정하게 습윤 가열하는 열교환기(333)와, 상기 공기극(312)에서 반응 후 물질을 증발시키는 증발기(323)을 포함하여 구성된다.
상기 보조 전원(500)은 충전과 방전이 제어되는 유닛이면 가능하며, 배터리나 캐패시터를 이용하여 구성할 수 있다. 전기적 장치의 경우, 화학적 반응을 이용하여 발전을 하는 DBFC와 PEMFC에 비해서 장치의 시정수(time constant)가 작으므로 제어 유닛(400)에 의해 부하의 변동에 대해 민첩하게 대응할 수 있다.
상기 보조 전원(500)은 연료전지 시스템의 외부 전원과 연결되어 완전 방전되었을 경우 외부 전원을 이용하여 충전시킬 수 있도록 연결되는 것이 바람직하다.
상기 제어 유닛(400)은 상기 DBFC(100), PEMFC(300) 및 보조 전원(500)에 각각 직렬로 연결되어 전압을 승압시키는 승압기(410, 420, 430)와, 상기 승압기(410, 420, 430)에 연결되어 직류를 교류로 변환하는 인버터(440)를 포함하여 구성된다.
상기 승압기(410, 420, 430)는 상기 DBFC(100), PEMFC(300) 및 보조 전원(500)의 전압을 350V로 승압하는 것이 바람직하다.
상기 인버터(440)는 직류인 350V인 전압을 가정에서 흔히 사용하는 교류 220V로 변환하는 것이 바람직하다.
상기 제어 유닛(400)은 상기 승압기(410, 420, 430)에 연결되어 직류를 직류로 변환하는 벅 컨버터 (450, Buck converter)를 더 포함하여 구성되는 것이 바람직하다.
상기 벅 컨버터(450, Buck converter)는 스위치모드 파워 서플라이(Switched-Mode Power Supply)의 일종으로서 전력용 MOSFET 등 반도체 소자를 스위치로 사용하여 직류입력 전압을 일단 구형파 형태의 전압으로 변환한 후, 필터를 통하여 제어된 직류출력 전압을 얻는 장치이다.
도 4는 본 발명의 제 1실시예에 따른 연료전지 시스템의 신호의 전달 순서를 도시한 순서도이다.
상기 DBFC(100), PEMFC(300) 및 보조 전원(500)에 연결된 부하(600)의 크기를 부하감지 유닛(200)이 실시간으로 측정하여 그 신호를 제어 유닛(400)에 전달한다. 제어 유닛(400)은 기입력된 알고리즘에 따라 상기 DBFC(100), PEMFC(300) 및 보조 전원(500)의 운전 방식을 결정하게 된다. 이렇게 결정된 운전 방식에 의해 부하(600)에 전원을 공급하게 되는 것이다.
도 5는 본 발명의 제 2실시예를 도시한 구성도이다.
이에 도시한 바와 같이, 상기 제 2센싱 유닛(250)은 연료극(711)과 공기극(712)이 적층된 연료전지 스택(710)의 단위 전지(720)에 연결되어 단위 전지(720)의 전압을 측정하는 것을 특징으로 한다.
상기 제 2제어 유닛(460)은 상기 제 2센싱 유닛(250)과 연결되어 그 신호를 받아 단위 전지가 기설정된 전압 이하로 떨어지면 상기 보조 전원(510)을 이용하여 전압을 보충시키는 것을 특징으로 하여 구성된다.
상기와 같이 구성되는 본 발명의 제 1실시예에 따른 연료전지 시스템의 제어방법은 다음과 같다.
본 발명에 따른 연료전지 시스템의 제어 방법은 시스템 초기 구동시 보조 전원의 전력을 이용하여 DBFC 를 구동시켜 전력을 생산하고 반응 후 생성물인 H2를 PEMFC로 공급하는 제 1단계와, 상기 제 1단계에서 공급 받은 H2를 이용하여 PEMFC에서 전력을 생산하는 제 2단계와, 상기 DBFC 및 PEMFC에서 생산된 전력을 소비하는 부하의 소비전력을 측정하는 제 3단계와, 상기 제 3단계에서 측정된 부하의 소비전력이 상기 DBFC, PEMFC에서 생산된 전력의 합보다 클 경우에는 보조 전원을 방전시키고, 측정된 부하의 소비전력이 상기 DBFC, PEMFC에서 생산된 전력의 합보다 작을 경우에는 보조 전원을 충전시키는 제 4단계로 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기 1단계는 보조 전원을 사용하여 DBFC에서 발전하는 발전 단계와, 상기 DBFC에서 반응 후에 생성된 H2를 PEMFC에 공급하는 공급 단계로 구성된다.
사용자가 본 발명의 연료전지 시스템은 작동하게 되면, 우선 DBFC가 작동하게 되어 연료극에 NaBH4등과 전해질 수용액인 NaOH 등을 공급하고, 공기극에 산소가 함유된 공기를 공급하게 된다. 이 때, 연료극에 배치된 펌프나 공기극에 배치된 컴프레셔를 작동하게 되는데, 그 전원으로 보조 전원의 전원을 이용하는 것이 바람직하다. 반응 후에는 DBFC에서 전력이 생산되고, 또한 그 부산물로써 H2등이 발생하게 되는데, 발생된 H2는 상기 PEMFC의 연료로서 공급된다.
상기 2단계는 PEMFC에서 H2를 연료극에 공급하고 공기극에 산소가 함유된 공기를 공급하여 발전하는 단계로써, PEMFC의 구성 부품(예를 들어, 펌프나 컴프레셔)을 작동시키기 위한 전력은 DBFC 및 PEMFC에서 발전된 전력의 일부를 사용하는 것이 바람직하다.
상기 3단계는 부하의 양을 부하감지 유닛에 의해 감지하여 그 신호를 제어 유닛에 전달하는 단계이다.
상기 4단계는 DBFC, PEMFC 및 보조 전원의 운전 방식을 결정하는 단계로서 이를 자세히 설명하면 다음과 같다.
도 6은 본 발명의 제 1실시예에 따른 운전 방식을 결정할 수 있는 알고리즘의 순서도이다.
도 5에 도시한 바와 같이, 상기 DBFC에서 생산된 전력량을 A, 상기 PEMFC에서 생산된 전력량을 B, 측정된 부하의 크기를 C라고 하자. 측정된 부하의 크기(C)가 상기 DBFC 및 PEMFC에서 생산된 전력의 합(A+B)보다 크거나 같을 경우에는 보조 전원을 방전시킨다. 이 때 상기 보조 전원에 방전되는 이론적인 양은 측정된 부하의 크기와 상기 DBFC 및 PEMFC에서 생산된 전력의 합과의 차(C-(A+B))만큼이 된다.
만약, 측정된 부하의 크기(C)가 상기 DBFC 및 PEMFC에서 생산된 전력의 합보다 작을 경우에는 보조 전원을 충전시킨다. 상기 보조 전원에 충전되는 이론적인 값은 상기 DBFC 및 PEMFC에서 생산된 전력의 합에서 측정된 부하의 크기를 빼준 값(A+B-C)만큼이 된다.
이렇게 충전된 보조 전원은 급격한 부하의 증가시 사용되거나 시스템의 구동 초기시에 DBFC의 구성 부품을 구동시키거나, 후술하는 대로 상기 DBFC의 구성 성분에 잔류하는 연료를 DBFC의 설정된 구성 부품으로 회수하는데 사용되게 된다.
연료전지 시스템의 제어 방법은 시스템의 구동이 정지된 경우에는 상기 PEMFC의 전원을 이용하여 DBFC의 구성 성분에 잔류하는 연료를 DBFC의 설정된 구성 성분으로 회수하는 제 5단계를 더 포함하는 것이 바람직하다.
시스템의 구동이 정지된 경우에는 상기 보조 전원의 전원을 이용하여 DBFC의 구성 성분에 잔류하는 연료를 DBFC의 설정된 구성 부품으로 회수하는 제 5단계를 더 포함하는 것이 바람직하다.
DBFC에서 전해질 수용액으로 사용되는 NaOH 등은 부식성이 강하여 DBFC의 구성 부품을 연결하는 라인을 부식시킬 수 있으므로 설정된 구성 성분으로 회수하는 것이 필요하다. 사용자가 시스템을 정지시킨 경우 DBFC의 작동은 즉시 정지하게 되나, 아직 소비되지 않은 H2를 이용하여 PEMFC를 발전시킬 수 있다. 따라서 PEMFC에서 발전한 전력을 사용하여 우선 DBFC의 라인에 잔류하고 있는 연료를 회수하고, 충분치 않을 경우 보조 전원을 이용하여 잔류하는 연료를 회수하는 것이 필요하다.
도 7은 본 발명의 제 2실시예에 따른 연료전지 시스템의 제어 방법의 알고리즘을 나타낸 순서도이다.
본 발명에 따른 연료전지 시스템의 제어 방법은 시스템 초기 구동시 보조 전원의 전력을 이용하여 DBFC 를 구동시켜 전력을 생산하고 반응 후 생성물인 H2를 PEMFC로 공급하는 제 1단계와, 상기 제 1단계에서 공급 받은 H2를 이용하여 PEMFC에서 전력을 생산하는 제 2단계와, 상기 DBFC 및 PEMFC의 단위 전지(cell)의 전압을 측정하는 제 3단계와, 상기 제 3단계에서 측정된 전압이 기설정된 전압보다 작거나 같을 경우에는 보조전원을 일정시간동안 방전시키고 측정된 전압이 기설정된 전압보다 클 경우에는 보조전원을 충전시키는 제 4단계로 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
급격한 부하의 증가가 발생하여 오버 슈팅(overshooting)현상으로 인하여 단위 전지의 전압이 급격히 떨어지는 현상이 발생하였을 경우, 단위 전지의 전압을 실시간으로 체크하다가 기설정된 전압값 D보다 작거나 같아졌을 경우 보조 전원을 방전하여 전압을 보충해주게 된다. 일정시간 T가 경과한 후에 단위 전지(cell)의 성능이 온도가 올라감에 따라 D1보다 큰 D2값보다 커질 경우 단위 전지의 기능을 회복한 것으로 판단하여 보조 전원의 방전을 중단하여도 된다.
[발명의 효과]
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 의한 연료전지 시스템은 DBFC에서 발생하는 H2를 재활용하여 폭발성 있는 H2 기체의 배출을 억제하고, 부하의 양을 감지하여 보조 전원을 선택적으로 운전함으로써 부하의 순간적인 변동에 대응하여 시스템의 안정적인 운전을 가능하게 해 준다. 이와 더불어, 소용량의 DBFC 및 PEMFC로도 보조 전원을 이용하여 급격한 부하의 변동에 대응할 수 있으므로 비용이 절감되고 컴팩트한 시스템을 구성할 수 있게 된다. 또한, 급격한 부하 변동으로 말미암아 연료 전지의 단위 전지(cell)가 전압이 급감하는 것을 보조 전원을 이용하여 보충함으로써 부하량을 점진적으로 커지도록 조절해주는 역할을 할 수 있다.
도 1는 본 발명의 실시예에 따른 연료전지 시스템의 구성도.
도 2 은 DBFC의 구조를 도시한 구성도.
도 3은 PEMFC의 구조를 도시한 구성도.
도 4는 본 발명의 제 1실시예에 따른 연료전지 시스템의 신호의 전달 순서를 도시한 순서도.
도 5는 본 발명의 제 2실시예를 도시한 구성도.
도 6은 본 발명의 제 1실시예에 따른 운전 방식을 결정할 수 있는 알고리즘의 순서도.
도 7은 본 발명의 제 2실시예에 따른 연료전지 시스템의 제어 방법의 알고리즘을 나타낸 순서도.

Claims (17)

  1. 연료를 공급 받아 전력을 생산하는 DBFC와,상기 DBFC의 연료극에서 반응 후 생성되는 부산물인 수소를 연료로 공급받아 전력을 생산하는 PEMFC와,상기 DBFC와 PEMFC에서 생산되는 전력의 일부가 충전되고 그 충전된 전력이 방전되는 보조 전원과,상기 DBFC, PEMFC, 보조 전원과 연결되는 부하를 감지하는 부하감지 유닛과,상기 부하 감지 유닛에 의해 감지되는 부하에 따라 상기 DBFC, PEMFC, 보조 전원의 전원을 선택적으로 부하에 공급하도록 제어하는 제어 유닛을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 연료 전지 시스템.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 DBFC는 연료극과 공기극이 전해질막을 사이에 두고 배열되는 연료전지 스택과, 연료가 저장되는 연료 탱크와, 상기 연료 탱크에 저장된 연료를 상기 연료전지 스택의 연료극에 펌핑하는 연료 펌프와, 상기 연료 전지 스택의 공기극과 공기 공급라인으로 연결되어 상기 연료극에 산소 등을 공급하는 공기 공급 유닛과, 상기 연료전지 스택에서 반응 후 남은 연료, 공기 및 부산물을 기체 성분과 액체 성분으로 분리하는 기액 분리기와, 상기 기액분리기에서 분리된 수소를 상기 PEMFC에 공급하는 수소 공급 수단을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 연료전지 시스템.
  3. 제 2항에 있어서, 상기 공기 공급 유닛은 대기 중의 공기를 연료전지 스택의 공기극으로 공급하는 에어 컴프레셔와, 상기 연료전지 스택으로 공급되는 공기를 정화시키는 에어 필터와, 상기 연료전지 스택으로 공급되는 공기를 적정하게 습윤하도록 가습하는 가습기와, 상기 가습기로 수분을 공급하는 물탱크를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 연료전지 시스템.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 PEMFC는 상기 DBFC에서 발생되는 수소를 공급받는 연료극과 공기극이 전해질막을 사이에 두고 배열되는 연료전지 스택과,대기 중의 공기를 연료전지 스택의 공기극으로 공급하는 에어 컴프레셔와, 상기 연료전지 스택으로 공급되는 공기를 정화시키는 에어 필터와, 상기 연료전지 스택으로 공급되는 공기를 적정하게 습윤 가열하는 열교환기와, 상기 공기극에서 반응 후 물질을 증발시키는 증발기을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 연료전지 시스템.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 부하감지 유닛은 연료극과 공기극이 적층된 연료전지 스택의 단위 전지에 연결되어 단위 전지의 전압을 측정하는 제 2센싱 유닛을 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 연료전지 시스템.
  6. 제 5항에 있어서, 상기 제어 유닛은 상기 제 2센싱 유닛과 연결되어 그 신호를 받아 단위 전지가 기설정된 전압 이하로 떨어지면 상기 보조 전원을 이용하여 전압을 보충시키는 제 2제어 유닛을 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 연료전지 시스템.
  7. 제 1항에 있어서, 상기 보조 전원은 캐패시터인 것을 특징으로 하는 연료 전지 시스템.
  8. 제 1항에 있어서, 상기 보조 전원은 배터리인 것을 특징으로 하는 연료 전지 시스템.
  9. 제 1항에 있어서, 상기 보조 전원은 연료전지 시스템의 외부 전원과 연결되어 완전 방전되었을 경우 외부 전원을 이용하여 충전시킬 수 있도록 연결된 것을 특징으로 하는 연료전지 시스템.
  10. 제 1항에 있어서, 상기 DBFC에 공급되는 연료는 NaBH4인 것을 특징으로 하는 연료 전지 시스템.
  11. 제 1항에 있어서, 상기 제어 유닛은 상기 DBFC, PEMFC, 보조 전원에 각각 직렬로 연결되어 전압을 승압시키는 승압기와, 상기 승압기에 연결되어 직류를 교류로 변환하는 인버터를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 연료 전지 시스템.
  12. 제 11항에 있어서, 상기 제어 유닛은 상기 승압기에 연결되어 직류를 직류로 변환하는 벅 컨버터(Buck Converter)를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 연료전지 시스템.
  13. 시스템 초기 구동시 보조 전원의 전력을 이용하여 DBFC 를 구동시켜 전력을 생산하고 반응 후 생성물인 H2를 PEMFC로 공급하는 제 1단계와,상기 제 1단계에서 공급 받은 H2를 이용하여 PEMFC에서 전력을 생산하는 제 2단계와,상기 DBFC, PEMFC에서 생산된 전력을 소비하는 부하의 소비전력을 측정하는 제 3단계와,상기 제 3단계에서 측정된 부하의 소비전력이 상기 DBFC, PEMFC에서 생산된 전력의 합보다 클 경우에는 보조 전원을 방전시키고, 측정된 부하의 소비전력이 상기 DBFC, PEMFC에서 생산된 전력의 합보다 작을 경우에는 보조 전원을 충전시키는 제 4단계를 포함하여 구성된 것을 연료 전지 시스템의 제어 방법.
  14. 제 13항에 있어서, 상기 1단계는 보조 전원을 사용하여 DBFC에서 발전하는 발전 단계와, 상기DBFC에서 반응 후에 생성된 H2를 PEMFC에 공급하는 수소 공급 단계를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 연료전지 시스템의 제어 방법.
  15. 제 13항에 있어서, 시스템의 구동이 정지된 경우에는 상기 보조 전원의 전원을 이용하여 DBFC의 구성 성분에 잔류하는 연료를 DBFC의 설정된 구성 부품으로 회수하는 제 5단계를 더 포함하는 연료 전지 시스템의 제어 방법.
  16. 제 13항에 있어서, 시스템의 구동이 정지된 경우에는 상기 PEMFC의 전원을 이용하여 DBFC의 구성 성분에 잔류하는 연료를 DBFC의 설정된 구성 성분으로 회수하는 제 5단계를 더 포함하는 연료 전지 시스템의 제어 방법.
  17. 시스템 초기 구동시 보조 전원의 전력을 이용하여 DBFC 를 구동시켜 전력을 생산하고 반응 후 생성물인 H2를 PEMFC로 공급하는 제 1단계와, 상기 제 1단계에서 공급 받은 H2를 이용하여 PEMFC에서 전력을 생산하는 제 2단계와, 상기 DBFC 및 PEMFC의 단위 전지(cell)의 전압을 측정하는 제 3단계와, 상기 제 3단계에서 측정된 전압이 기설정된 전압보다 작거나 같을 경우에는 보조전원을 일정시간동안 방전시키고 측정된 전압이 기설정된 전압보다 클 경우에는 보조전원을 충전시키는 제 4단계로 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 연료 전지 시스템의 제어방법.
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