KR20070078616A - 직접액체 연료전지 시스템 - Google Patents

직접액체 연료전지 시스템 Download PDF

Info

Publication number
KR20070078616A
KR20070078616A KR1020060009034A KR20060009034A KR20070078616A KR 20070078616 A KR20070078616 A KR 20070078616A KR 1020060009034 A KR1020060009034 A KR 1020060009034A KR 20060009034 A KR20060009034 A KR 20060009034A KR 20070078616 A KR20070078616 A KR 20070078616A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
fuel cell
housing
cell stack
fan
air
Prior art date
Application number
KR1020060009034A
Other languages
English (en)
Other versions
KR101255236B1 (ko
Inventor
손동기
강상균
최경환
김영재
Original Assignee
삼성에스디아이 주식회사
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 삼성에스디아이 주식회사 filed Critical 삼성에스디아이 주식회사
Priority to KR1020060009034A priority Critical patent/KR101255236B1/ko
Priority to US11/442,530 priority patent/US9118041B2/en
Priority to JP2006152277A priority patent/JP4459926B2/ja
Priority to CNB2006100876590A priority patent/CN100573987C/zh
Publication of KR20070078616A publication Critical patent/KR20070078616A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101255236B1 publication Critical patent/KR101255236B1/ko

Links

Images

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61H—PHYSICAL THERAPY APPARATUS, e.g. DEVICES FOR LOCATING OR STIMULATING REFLEX POINTS IN THE BODY; ARTIFICIAL RESPIRATION; MASSAGE; BATHING DEVICES FOR SPECIAL THERAPEUTIC OR HYGIENIC PURPOSES OR SPECIFIC PARTS OF THE BODY
    • A61H23/00—Percussion or vibration massage, e.g. using supersonic vibration; Suction-vibration massage; Massage with moving diaphragms
    • A61H23/006—Percussion or tapping massage
    • 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
    • H01M8/02—Details
    • H01M8/0202—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors
    • H01M8/0267—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors having heating or cooling means, e.g. heaters or coolant flow channels
    • 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
    • H01M8/02—Details
    • H01M8/0202—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors
    • H01M8/0258—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors characterised by the configuration of channels, e.g. by the flow field of the reactant or coolant
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A47—FURNITURE; DOMESTIC ARTICLES OR APPLIANCES; COFFEE MILLS; SPICE MILLS; SUCTION CLEANERS IN GENERAL
    • A47C—CHAIRS; SOFAS; BEDS
    • A47C7/00—Parts, details, or accessories of chairs or stools
    • A47C7/36—Support for the head or the back
    • A47C7/40—Support for the head or the back for the back
    • A47C7/402—Support for the head or the back for the back adjustable in height
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A47—FURNITURE; DOMESTIC ARTICLES OR APPLIANCES; COFFEE MILLS; SPICE MILLS; SUCTION CLEANERS IN GENERAL
    • A47C—CHAIRS; SOFAS; BEDS
    • A47C7/00—Parts, details, or accessories of chairs or stools
    • A47C7/36—Support for the head or the back
    • A47C7/40—Support for the head or the back for the back
    • A47C7/46—Support for the head or the back for the back with special, e.g. adjustable, lumbar region support profile; "Ackerblom" profile chairs
    • A47C7/462—Support for the head or the back for the back with special, e.g. adjustable, lumbar region support profile; "Ackerblom" profile chairs adjustable by mechanical means
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61H—PHYSICAL THERAPY APPARATUS, e.g. DEVICES FOR LOCATING OR STIMULATING REFLEX POINTS IN THE BODY; ARTIFICIAL RESPIRATION; MASSAGE; BATHING DEVICES FOR SPECIAL THERAPEUTIC OR HYGIENIC PURPOSES OR SPECIFIC PARTS OF THE BODY
    • A61H23/00—Percussion or vibration massage, e.g. using supersonic vibration; Suction-vibration massage; Massage with moving diaphragms
    • A61H23/02—Percussion or vibration massage, e.g. using supersonic vibration; Suction-vibration massage; Massage with moving diaphragms with electric or magnetic drive
    • 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
    • H01M8/02—Details
    • H01M8/0202—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors
    • H01M8/0258—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors characterised by the configuration of channels, e.g. by the flow field of the reactant or coolant
    • H01M8/0263—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors characterised by the configuration of channels, e.g. by the flow field of the reactant or coolant having meandering or serpentine paths
    • 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
    • H01M8/04007—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids related to heat exchange
    • 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
    • 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
    • H01M8/04186—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of liquid-charged or electrolyte-charged reactants
    • H01M8/04194—Concentration measuring cells
    • 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
    • H01M8/10—Fuel cells with solid electrolytes
    • H01M8/1009—Fuel cells with solid electrolytes with one of the reactants being liquid, solid or liquid-charged
    • H01M8/1011—Direct alcohol fuel cells [DAFC], e.g. direct methanol fuel cells [DMFC]
    • 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
    • H01M8/24—Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells
    • H01M8/2465—Details of groupings of fuel cells
    • H01M8/2483—Details of groupings of fuel cells characterised by internal manifolds
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61H—PHYSICAL THERAPY APPARATUS, e.g. DEVICES FOR LOCATING OR STIMULATING REFLEX POINTS IN THE BODY; ARTIFICIAL RESPIRATION; MASSAGE; BATHING DEVICES FOR SPECIAL THERAPEUTIC OR HYGIENIC PURPOSES OR SPECIFIC PARTS OF THE BODY
    • A61H2201/00—Characteristics of apparatus not provided for in the preceding codes
    • A61H2201/01—Constructive details
    • A61H2201/0119—Support for the device
    • A61H2201/0138—Support for the device incorporated in furniture
    • A61H2201/0149—Seat or chair
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61H—PHYSICAL THERAPY APPARATUS, e.g. DEVICES FOR LOCATING OR STIMULATING REFLEX POINTS IN THE BODY; ARTIFICIAL RESPIRATION; MASSAGE; BATHING DEVICES FOR SPECIAL THERAPEUTIC OR HYGIENIC PURPOSES OR SPECIFIC PARTS OF THE BODY
    • A61H2201/00—Characteristics of apparatus not provided for in the preceding codes
    • A61H2201/01—Constructive details
    • A61H2201/0192—Specific means for adjusting dimensions
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61H—PHYSICAL THERAPY APPARATUS, e.g. DEVICES FOR LOCATING OR STIMULATING REFLEX POINTS IN THE BODY; ARTIFICIAL RESPIRATION; MASSAGE; BATHING DEVICES FOR SPECIAL THERAPEUTIC OR HYGIENIC PURPOSES OR SPECIFIC PARTS OF THE BODY
    • A61H2201/00—Characteristics of apparatus not provided for in the preceding codes
    • A61H2201/16—Physical interface with patient
    • A61H2201/1683—Surface of interface
    • A61H2201/169—Physical characteristics of the surface, e.g. material, relief, texture or indicia
    • A61H2201/1697—Breathability of the material
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61H—PHYSICAL THERAPY APPARATUS, e.g. DEVICES FOR LOCATING OR STIMULATING REFLEX POINTS IN THE BODY; ARTIFICIAL RESPIRATION; MASSAGE; BATHING DEVICES FOR SPECIAL THERAPEUTIC OR HYGIENIC PURPOSES OR SPECIFIC PARTS OF THE BODY
    • A61H2205/00—Devices for specific parts of the body
    • A61H2205/08—Trunk
    • A61H2205/081—Back
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61H—PHYSICAL THERAPY APPARATUS, e.g. DEVICES FOR LOCATING OR STIMULATING REFLEX POINTS IN THE BODY; ARTIFICIAL RESPIRATION; MASSAGE; BATHING DEVICES FOR SPECIAL THERAPEUTIC OR HYGIENIC PURPOSES OR SPECIFIC PARTS OF THE BODY
    • A61H2205/00—Devices for specific parts of the body
    • A61H2205/08—Trunk
    • A61H2205/086—Buttocks
    • 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
    • H01M8/04007—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids related to heat exchange
    • H01M8/04059—Evaporative processes for the cooling of a fuel cell
    • 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)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Epidemiology (AREA)
  • Pain & Pain Management (AREA)
  • Physical Education & Sports Medicine (AREA)
  • Rehabilitation Therapy (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Fuel Cell (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)

Abstract

직접액체 연료전지 시스템에 관하여 개시한다. 개시된 직접액체 연료전지 시스템은, 하우징 내에서 공기유로가 수직으로 관통되게 설치된 연료전지 스택과, 상기 하우징과 상기 공기유로의 상부 사이로 공기를 공급하는 제1팬을 구비한다. 상기 연료전지 스택은 상기 제1팬을 향하여 하방으로 경사지게 설치된 것을 특징으로 한다.

Description

직접액체 연료전지 시스템{Direct liquid feed fuel cell system}
도 1은 직접액체연료전지의 기본적인 구성을 보여주는 단면도이다.
도 2는 본 발명의 직접액체 연료전지 시스템의 개략적인 구성을 도시한 도면이다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 직접액체 연료전지 시스템의 사시도이다.
도 5 및 도 6은 바이폴라 플레이트의 사시도이다.
도 7은 도 3의 개략적인 측단면도이다.
본 발명은 공기공급라인이 컴팩트하고 연료전지 스택을 냉각시키는 장치를 구비한 직접액체 연료전지 시스템에 관한 것이다.
직접액체연료전지(Direct Liquid Feed Fuel Cell)는 메탄올, 에탄올 등의 유기화합물 연료와 산화제인 산소와의 전기화학반응에 의해 전기를 생성하는 발전장치로서 에너지밀도 및 전력밀도가 매우 높으며, 메탄올 등 액체연료를 직접 사용하기 때문에 연료개질기(reformer) 등 주변장치가 필요치 않으며 연료의 저장 및 공 급이 쉽다는 장점을 가지고 있다.
직접액체연료전지는 도 1에 도시된 바와 같이, 애노드(2)와 캐소드(3) 사이에 전해질막(1)이 개재되어 있는 구조를 가진다. 각 애노드(2)과 캐소드(3)의 구조는 연료의 공급 및 확산을 위한 연료확산층(diffusion layer, 22, 32)과 연료의 산화/환원 반응이 일어나는 촉매층(21, 31), 그리고 전극 지지체(23, 33)을 구비한다. 촉매는 저온에서도 우수한 특성을 갖는 백금과 같은 귀금속 촉매가 사용될 수 있으며, 반응 부생성물인 일산화탄소에 의한 촉매피독 현상(catalyst poisoning)을 방지하기 위하여 루테늄, 로듐, 오스늄, 니켈등과 같은 전이금속의 합금촉매가 사용될 수 있다. 전극 지지체는 탄소종이, 탄소직물 등이 사용되며 연료의 공급과 반응 생성물의 배출이 용이하도록 발수처리(water-proofed)하여 사용한다. 전해질막(1)은 두께가 50-200 ㎛ 인 고분자막으로서 수분을 함유하며 이온전도성을 갖는 수소이온 교환막이다.
직접액체연료전지 중, 메탄올과 물을 혼합 연료로 사용하는 직접메탄올연료전지 (Direct Methanol Fuel Cell, 이하 DMFC)의 전극반응은 연료가 산화되는 애노드 반응과 수소이온과 산소의 환원에 의한 캐소드 반응으로 구성되며 반응식은 다음과 같다.
CH3OH +H2O ?? CO2 +6 H+ + 6 e- (Anode reaction)
3/2 O2 +6 H+ + 6 e- ?? 3 H2O (Cathode reaction)
CH3OH + 3/2 O2 ?? 2 H2O + CO2 (Overall reaction)
산화반응(반응식 1)이 일어나는 애노드(2)에서는, 메탄올과 물의 반응에 의하여 이산화탄소, 수소이온 및 전자가 생성이 되며, 생성된 수소이온은 전해질막(1)을 통해서 캐소드(3)으로 전달된다. 환원반응(반응식 2)이 일어나는 캐소드(3)에서는, 수소이온과 외부 회로를 통해 전달된 전자 그리고 산소와의 반응에 의해 물이 생성된다. 따라서 DMFC 총괄반응(반응식 3)은 메탄올과 산소가 반응하여 물과 이산화탄소를 생성하는 반응이 된다. 이때, 메탄올 1 몰이 산소와 반응하여 2 몰의 물을 생성한다.
이때 사용되는 액체연료는 순수한 메탄올이 아닌 시스템 내부에서 발생하거나 혹은 이미 저장되어있는 물과 혼합되어 사용되어야 하며, 고농도 연료를 사용할 경우 전해질막(수소이온교환막)에서의 연료의 크로스오버(cross-over, 연료가 이온교환막을 통과하는 현상)로 인한 발전 성능감소가 크기 때문에 일반적으로 0.5 ~ 2 M (2 ~ 8 vol.%)의 저농도 메탄올로 희석하여 사용하게 된다.
DMFC의 단위 셀의 발생전압은 이론적으로는 1.2 V 정도이지만 상온, 상압 조건에서 개회로 전압(open circuit voltage)은 1 V 이하가 되며, 실제 작동전압은 활성화 과전압및 저항 과전압에 의한 전압강하가 일어나기 때문에 0.4 ~ 0.6 V 정도가 된다. 따라서 원하는 용량의 전압을 얻기 위해서는 여러 장의 단위 셀을 직렬 로 연결하여야 한다. 이러한 단위셀의 연결은 하나의 전해질막에 다수의 단위셀을 형성하는 모노폴라 타입과, 복수의 단위 셀을 적층한 스택 타입이 있다.
연료전지는 휴대용 전자기기, 예컨대 노트북용 구동원으로 사용될 수 있다. 이러한 휴대용 전자기기에 사용되는 연료전지는 컴팩트한 구조를 필요로 한다. 한편, 연료전지는 상기한 전극반응으로부터 발생되는 열이 많으며, 이로 인해 연료전지가 70 ?? 까지도 올라갈 수 있다. 이러한 고온 상태의 연료전지는 전자기기에 사용하기 위해서는 대략 60 ?? 이하로 낮출 필요가 있다.
본 발명은 상기한 종래기술의 문제점을 개선하기 위해 창출된 것으로서, 본 발명의 목적은 캐소드로의 공기 공급라인을 컴팩트화한 직접액체 연료전지 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 컴팩트화된 연료전지 시스템에서 발생하는 열을 방출하는 수단을 구비한 직접액체 연료전지 시스템을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 직접액체 연료전지 시스템은,
하우징;
상기 하우징 내에서 공기유로가 수직으로 관통되게 설치된 연료전지 스택;
상기 하우징과 상기 공기유로의 상부 사이로 공기를 공급하는 제1팬;을 구비하며, 상기 연료전지 스택은 상기 제1팬을 향하여 하방으로 경사지게 설치된 것을 특징으로 한다.
상기 하우징에서 상기 연료전지 스택으로부터 상기 제1팬과 마주보도록 배출구가 형성되어 있으며,
상기 유로를 통과한 공기는 상기 연료전지 스택의 하부와 상기 하우징 사이를 지나서 상기 배출구로 상기 하우징 외부로 배출된다.
본 발명의 직접액체 연료전지 시스템은, 상기 연료전지 스택을 냉각하는 냉각장치를 더 구비하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따르면, 상기 냉각장치는, 상기 하우징의 하부에서 상기 연료전지 스택과 대응되는 위치에 형성된 냉각핀;을 구비한다.
또한, 상기 냉각장치는 상기 냉각핀을 냉각시키는 제2팬을 더 구비하는 것이 바람직하다.
상기 배출구와 상기 제2팬 사이에는 상기 제2팬으로부터의 공기가 상기 배출구의 표면을 지나가는 공기통로가 형성될 수 있으며
상기 공기통로는 상기 냉각핀과 연통된 것이 바람직하다.
이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 직접액체연료전지 시스템의 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명의 직접액체 연료전지 시스템의 개략적인 구성을 도시한 도면이다.
도 2를 참조하면, 연료전지 스택(110)의 내부 캐소드 측으로 환원반응을 위한 공기(Air)가 제1팬(140)으로부터 공급되고 캐소드를 통과한 공기는 캐소드 반응에서 생성된 물과 함께 연료전지 스택(110)으로부터 배출된다. 이때 배출되는 공기 는 대략 70 ?? 로 고온이며, 공기 중에는 수증기가 포함되어 있다. 캐소드로부터 배출되는 라인을 제2팬(142)으로 냉각시키면, 배출되는 온도는 대략 60 ?? 이하로 낮아지며, 일부 수증기는 응축되어서 물로 된다. 응축된 물은 캐소드에서 생성된 물과 함께 애노드 연료공급라인으로 회수된다. 애노드 연료공급라인에서 연료 카트리지(150)에 저장된 고농도 또는 순수 메탄올과, 상기 캐소드로부터 회수된 물과, 상기 애노드로부터 회수된 희석된 액체연료가 혼합되어서 애노드로 인입된다. 애노드를 통과한 미반응 연료와 이산화탄소는 세퍼레이터(145)로 들어가서 기액분리된다. 이산화탄소는 외부로 방출되며, 희석된 액체연료는 워터펌프(160)로 인입된다.
연료 카트리지(150) 내의 연료와 회수된 물은 각각 제1,2밸브(181, 182)를 통해서 워터펌프(160)에 의해서 애노드 측으로 이송된다.
한편, 애노드 연료공급라인에는 메탄올 센서(170)가 설치될 수 있으며, 이 메탄올 센서(170)에 의해서 애노드로 공급되는 액체연료의 메탄올 농도가 측정될 수 있다. 이 메탄올 농도에 따라서 상기 제1,2밸브(181, 182)가 제어되어 애노드로 공급되는 연료의 메탄올 농도가 제어될 수 있다. 참조번호 183, 184는 리스트릭터(ristrictor)로서 세퍼레이터(145), 제1,제2밸브(181, 182) 사이의 압력 조절에 사용된다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 직접액체 연료전지 시스템의 사시도로서, 도 3은 위에서 바라본 사시도이며, 도 4는 아래에서 바라본 사시도이다. 도 3 및 도 4는 외부 하우징을 제외한 도면이다. 동일한 구성요소에는 동일한 참조번호를 사용하고 상세한 설명은 생략한다.
도 3 및 도 4를 함께 참조하면, 직접액체 연료전지 시스템은, 전기를 생성하는 연료전지 스택(110)과, 상기 연료전지 스택(110)을 냉각시키는 장치와, 상기 연료전지 스택(110)으로 공기 및 연료를 수송하고, 상기 스택(110)을 통과한 물, 연료 등을 회수하는 순환부(200)와, 상기 스택(110)으로부터 생성된 전기에너지를 전자기기에 연결하는 회로부(220)와, 상기 순환부(200)로 공급되는 메탄올을 저장하는 연료 카트리지(150)을 구비한다.
상기 연료전지 스택(110)은 20개의 단위셀로 이루어져 있다. 각 단위셀은 MEA와 MEA 양측의 캐소드와 애노드와 접촉하여 공기와 액체연료가 흐르는 유로(flow channel)가 형성된 바이폴라 플레이트(bipolar plate)(120)를 구비한다. 도 5 및 도 6은 바이폴라 플레이트의 사시도이다.
상기 순환부(200)는 세퍼레이터(145), 워터펌프(160), 제1 및 제2밸브(181,182)를 포함한다.
도 5 및 도 6을 함께 참조하면, 애노드와 접촉되는 바이폴라 플레이트(120)에는 액체유로(121)가 형성되어 있으며, 다른 면에는 공기유로(122)가 형성되어 있다. 바이폴라 플레이트(120)에는 액체연료가 통과하는 두개의 관통홀(123)과, 바이폴라 플레이트들(120)의 결합을 위한 결합공(124)이 형성되어 있다. 하나의 관통홀(123)은 순환부(200)로부터 공급된 액체연료가 통과하는 홀이며, 액체유로(121)를 따라서 흐른다. 다른 하나의 관통홀(123)은 상기 액체유로(121)를 통과한 후 모인 미반응 액체연료를 회수하여 상기 순환부(200)로 보내는 경로이다.
도 6을 참조하면, 공기유로(122)가 나란하게 형성되어 있다. 이들 공기유로 (122)는 바이폴라 플레이트(120)로부터 상단 및 하단이 노출되게 형성되어 있다.
도 3을 참조하면, 연료전지 스택(110)의 양단에는 엔드 플레이트(130)가 설치되어 있다. 엔드 플레이트(130)의 중앙홀(132)은 바이폴라 플레이트(120)의 결합공(124)과 대응되는 홀이다. 하나의 엔드 플레이트(130)에는 내부에 상기 관통홀(123)과 연통되는 두개의 경로(미도시)가 형성되어 있으며, 하나의 경로를 통해서 순환부(200)로부터의 액체연료가 바이폴라 플레이트(120)로 공급되고, 다른 경로를 통해서 바이폴라 플레이트(120)로부터 미반응된 연료가 순환부(200)의 세퍼레이터(145)로 회수된다.
도 7은 도 3의 개략적인 측단면도이다.
도 3, 도 4 및 도 7을 함께 참조하면, 연료전지 스택(110)은 하우징(102) 내에 경사지게 설치된다. 공기유로(122)는 수직으로 설치되며, 공기유로(122)의 상단 및 하단은 노출된다. 연료전지 스택(110)의 일측에는 순환부(200)가 설치되며, 순환부(200)의 일측에는 제1팬(140)이 설치된다. 연료전지 스택(110)의 다른 측에는 배출구(190) 및 제2팬(142)이 설치된다. 그리고, 연료전지 스택(110)에 대응되는 하우징(102)의 하부에는 냉각핀(250)이 설치된다. 냉각핀(250)의 상부에는 커버(미도시)가 설치되나 도 4에는 설명을 위해서 냉각핀(250)을 덮는 커버가 제외되었다. 제1팬(140)의 하부에는 제어 및 전력 공급변환을 위한 회로부(220)가 설치될 수 있으며, 이들 회로부(220) 하부에는 백업 배터리(230)가 설치될 수 있다. 상기 냉각핀(250) 및 상기 제2팬(142)는 상기 연료전지 스택(110)의 냉각장치이다.
연료전지 스택(110)은 제1팬(140)을 향하여 하방으로 경사지게 설치되며, 상 기 제1팬(140)으로부터 공급된 공기는 상기 바이폴라 플레이트(120)에 형성된 공기유로(122)를 통해서 하방으로 흐른다. 연료전지 스택(110)의 하부와 하우징(102) 사이로 이동된 공기는 배출구(190)를 통해서 외부로 배출된다(도 7에서 실선 화살표 참조).
상기 배출구(190)와 상기 제2팬(142) 사이에는 상기 제2팬(142)으로부터의 공기가 상기 배출구(190)의 표면을 지나가는 공기통로(143)가 형성되어 있으며, 상기 공기통로(143)는 상기 냉각핀(250)의 인입구(251)와 연통되어 있다.
제2팬(142)으로부터의 냉각공기는 공기통로(143)을 통과하면서 상기 배출구(190)를 냉각시킨다. 이어서 인입구(251)을 통해서 상기 냉각핀(250)을 통과해서 외부로 방출되면서 연료전지 스택(110)을 냉각시킨다(도 7의 점선 화살표 참조). 또한, 상기 제2팬(142)은 공기유로(122)를 통과한 공기를 냉각시켜서 응축시킨다. 제2팬(142)에 의해서 응축된 물과, 캐소드 반응으로 생성된 물을 순환부(200)로 미도시된 위크부재를 통해서 회수한다.
상기한 바와 같이, 본원 발명에 따른 직접액체 연료전지 시스템은 캐소드에 공급되는 공기공급라인과 연료전지 스택의 냉각장치가 컴팩트화된 구조를 가진다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 한해서 정해져야 할 것이다.

Claims (6)

  1. 하우징;
    상기 하우징 내에서 공기유로가 수직으로 관통되게 설치된 연료전지 스택;
    상기 하우징과 상기 공기유로의 상부 사이로 공기를 공급하는 제1팬;을 구비하며, 상기 연료전지 스택은 상기 제1팬을 향하여 하방으로 경사지게 설치된 것을 특징으로 하는 직접액체 연료전지 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 하우징에서 상기 연료전지 스택으로부터 상기 제1팬과 마주보도록 배출구가 형성되어 있으며,
    상기 유로를 통과한 공기는 상기 연료전지 스택의 하부와 상기 하우징 사이를 지나서 상기 배출구로 상기 하우징 외부로 배출되는 것을 특징으로 하는 직접액체 연료전지 시스템.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 연료전지 스택을 냉각하는 냉각장치를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 직접액체 연료전지 시스템.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 냉각장치는,
    상기 하우징의 하부에서 상기 연료전지 스택과 대응되는 위치에 형성된 냉각핀;을 구비하는 것을 특징으로 하는 직접액체 연료전지 시스템.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 냉각핀을 냉각시키는 제2팬을 더 구비한 것을 특징으로 하는 직접액체 연료전지 시스템.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 배출구와 상기 제2팬 사이에는 상기 제2팬으로부터의 공기가 상기 배출구의 표면을 지나가는 공기통로가 형성되어 있으며,
    상기 공기통로는 상기 냉각핀과 연통된 것을 특징으로 하는 직접액체 연료전지 시스템.
KR1020060009034A 2006-01-27 2006-01-27 직접액체 연료전지 시스템 KR101255236B1 (ko)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020060009034A KR101255236B1 (ko) 2006-01-27 2006-01-27 직접액체 연료전지 시스템
US11/442,530 US9118041B2 (en) 2006-01-27 2006-05-30 Direct liquid feed fuel cell system
JP2006152277A JP4459926B2 (ja) 2006-01-27 2006-05-31 直接液体燃料電池システム
CNB2006100876590A CN100573987C (zh) 2006-01-27 2006-05-31 直接供液燃料电池系统

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020060009034A KR101255236B1 (ko) 2006-01-27 2006-01-27 직접액체 연료전지 시스템

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20070078616A true KR20070078616A (ko) 2007-08-01
KR101255236B1 KR101255236B1 (ko) 2013-04-16

Family

ID=38322448

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020060009034A KR101255236B1 (ko) 2006-01-27 2006-01-27 직접액체 연료전지 시스템

Country Status (4)

Country Link
US (1) US9118041B2 (ko)
JP (1) JP4459926B2 (ko)
KR (1) KR101255236B1 (ko)
CN (1) CN100573987C (ko)

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5058926B2 (ja) * 2007-09-21 2012-10-24 有限会社西原工器 高分子型燃料電池
JP4548478B2 (ja) 2007-12-11 2010-09-22 トヨタ自動車株式会社 燃料電池スタック
GB2464274A (en) * 2008-10-07 2010-04-14 Intelligent Energy Ltd Fuel Cell Assembly
WO2013065082A1 (ja) * 2011-10-31 2013-05-10 三洋電機株式会社 燃料電池システム
EP2962353B1 (de) * 2013-02-27 2018-07-25 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Brennstoffzellensystem
CN105977510A (zh) * 2016-07-07 2016-09-28 苏州氢洁电源科技有限公司 一种车载甲醇水自动混配系统
CN115244742A (zh) * 2020-01-11 2022-10-25 新南创新私人有限公司 燃料电池催化剂和燃料电池堆

Family Cites Families (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04355061A (ja) 1991-05-31 1992-12-09 Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd 燃料電池
US5773162A (en) * 1993-10-12 1998-06-30 California Institute Of Technology Direct methanol feed fuel cell and system
JP3681467B2 (ja) * 1996-03-29 2005-08-10 株式会社エクォス・リサーチ 燃料電池発電装置およびその運転方法
DE19713017C1 (de) 1997-03-27 1998-11-19 Henschel Wehrtechnik Gmbh Kühlluftführung zur Kühlung der Antriebsanlage eines gepanzerten Rad- oder Kettenfahrzeuges
US5958616A (en) * 1998-02-06 1999-09-28 Lynntech, Inc. Membrane and electrode structure for methanol fuel cell
US6497971B1 (en) * 1999-03-08 2002-12-24 Utc Fuel Cells, Llc Method and apparatus for improved delivery of input reactants to a fuel cell assembly
CN1289330C (zh) 2001-08-01 2006-12-13 贝洱两合公司 汽车的冷却系统和控制至少一个流过一个散热器的大量气流的方法
US6890680B2 (en) * 2002-02-19 2005-05-10 Mti Microfuel Cells Inc. Modified diffusion layer for use in a fuel cell system
JP4549617B2 (ja) 2002-10-28 2010-09-22 パナソニック株式会社 燃料電池
JP4839565B2 (ja) 2002-12-12 2011-12-21 ソニー株式会社 燃料電池システム
JP2004207106A (ja) * 2002-12-26 2004-07-22 Sanyo Electric Co Ltd 固体高分子形燃料電池積層体
JP4561035B2 (ja) 2003-02-25 2010-10-13 株式会社エクォス・リサーチ 燃料電池システム
JP2004265787A (ja) * 2003-03-03 2004-09-24 Toshiba Corp 直接型メタノール燃料電池システム
JP2004335307A (ja) * 2003-05-08 2004-11-25 Nissan Motor Co Ltd 燃料電池スタック及び燃料電池自動車
TWM248035U (en) * 2003-07-11 2004-10-21 Asia Pacific Fuel Cell Tech Cooling device of air-cooling type fuel battery set
DE10342470A1 (de) * 2003-09-15 2005-04-07 P21 - Power For The 21St Century Gmbh Vorrichtung zum Beströmen wenigstens einer Brennstoffzelle mit einem Medium sowie Brennstoffzellensystem
KR100536218B1 (ko) * 2004-01-28 2005-12-12 삼성에스디아이 주식회사 연료 전지 시스템
KR100542199B1 (ko) * 2004-02-05 2006-01-10 삼성에스디아이 주식회사 연료 전지 시스템
US20050244241A1 (en) * 2004-04-30 2005-11-03 Joichi Miyazaki Cooling system, cooling method, and electronic apparatus
US7955742B2 (en) * 2004-07-28 2011-06-07 American Power Conversion Corporation Fuel cell housing and fuel cell assemblies
JP2006202524A (ja) 2005-01-18 2006-08-03 Nissan Motor Co Ltd 燃料電池スタックのマニホールド構造
US8257878B2 (en) 2005-10-20 2012-09-04 Samsung Sdi Co., Ltd. Semi-passive type fuel cell system
JP2007257991A (ja) 2006-03-23 2007-10-04 Equos Research Co Ltd 燃料電池システム

Also Published As

Publication number Publication date
JP4459926B2 (ja) 2010-04-28
US20070178358A1 (en) 2007-08-02
US9118041B2 (en) 2015-08-25
CN101009379A (zh) 2007-08-01
KR101255236B1 (ko) 2013-04-16
JP2007200837A (ja) 2007-08-09
CN100573987C (zh) 2009-12-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4755574B2 (ja) バイポーラプレートおよび燃料電池
US7951506B2 (en) Bipolar plate and direct liquid feed fuel cell stack
KR100683786B1 (ko) 직접액체 연료전지 스택
EP1962358A2 (en) Fuel cell stack and fuel cell system having the same
KR101255236B1 (ko) 직접액체 연료전지 시스템
US8119306B2 (en) Bipolar plate and direct liquid feed fuel cell stack
KR100803198B1 (ko) 연료전지 스택의 수동적 냉각시스템
EP1995814B1 (en) Fuel cell stack
US8492043B2 (en) Fuel cell, fuel cell system, and method for operating fuel cell
US20060078779A1 (en) Draining device for use with fuel cell system
KR100728787B1 (ko) 직접 메탄올형 연료 전지
KR100708693B1 (ko) 직접액체 연료전지 스택
JP2010212049A (ja) 燃料電池とそれを備えた燃料電池発電システム
KR101147235B1 (ko) 연료 전지 시스템
JP2021166151A (ja) 燃料電池システム
KR20030091485A (ko) 직접액체 연료 전지의 연료공급방법 및 이를 적용한직접액체연료 전지장치
JP2001135338A (ja) 燃料電池装置および燃料電池の運転方法
KR100560495B1 (ko) 연료 전지 시스템의 개질기 및 이를 채용한 연료 전지시스템
KR101181821B1 (ko) 연료 전지 시스템 및 그 스택
JP2011222508A (ja) 水分交換機、及び燃料電池スタック
KR101084078B1 (ko) 연료 전지 시스템 및 그 구동 방법
KR100515308B1 (ko) 연료 전지 시스템
KR100627389B1 (ko) 연료 전지 시스템 및 그 스택
KR101433933B1 (ko) 세퍼레이터 모듈 및 이를 포함한 연료 전지 스택
KR20020056164A (ko) 연료전지의 온도조절장치

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
LAPS Lapse due to unpaid annual fee