KR20070090606A - 가변의 연료용기를 포함하는 연료공급부를 채용한 연료전지시스템 - Google Patents

가변의 연료용기를 포함하는 연료공급부를 채용한 연료전지시스템 Download PDF

Info

Publication number
KR20070090606A
KR20070090606A KR1020060020531A KR20060020531A KR20070090606A KR 20070090606 A KR20070090606 A KR 20070090606A KR 1020060020531 A KR1020060020531 A KR 1020060020531A KR 20060020531 A KR20060020531 A KR 20060020531A KR 20070090606 A KR20070090606 A KR 20070090606A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
fuel
container
electricity
supply unit
supplying
Prior art date
Application number
KR1020060020531A
Other languages
English (en)
Inventor
박정건
하명주
김동현
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 KR1020060020531A priority Critical patent/KR20070090606A/ko
Publication of KR20070090606A publication Critical patent/KR20070090606A/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
    • H01M8/04201—Reactant storage and supply, e.g. means for feeding, pipes
    • H01M8/04208—Cartridges, cryogenic media or cryogenic reservoirs
    • 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
    • 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]
    • 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)
  • Fuel Cell (AREA)

Abstract

본 발명은 연료전지의 연료카트리지 교환시에도 연료전지의 지속적인 발전을 가능하게 하는 연료용기를 포함하는 연료공급부를 채용한 연료전지 시스템에 관한 것으로, 연료와 산소를 이용한 전기화학반응을 통해 발전하는 전기발생부, 상기 전기발생부에 상기 연료를 공급하는 연료공급부, 상기 전기발생부에 공기 중에 포함된 상기 산소를 공급하는 공기공급부를 포함하며, 상기 연료공급부는, 상기 연료가 저장되고 유연성 있는 재질로 제조된 연료용기, 구동력을 통해 상기 연료를 상기 전기발생부에 공급하는 연료펌프를 포함하는 것을 특징으로 하기 때문에, 연료전지를 장시간 정지했을 때 연료가 휘발되어 자연소멸하는 것을 방지할 수 있고 정지 중인 연료전지가 회전할 때 연료전지의 캐소드 아웃렛 또는 애노드 아웃렛으로 연료나 기체 등이 유입되는 것을 차단할 수 있기 때문에 보다 안정적으로 연료전지의 발전이 가능할 수 있다.
연료전지, 연료카트리지, 연료용기, 메탄올

Description

가변의 연료용기를 포함하는 연료공급부를 채용한 연료전지 시스템{fuel cell system using fuel feeding apparatus with transformable fuel tank}
도 1a는 본 발명에 따른 연료공급부를 포함하는 연료공급부를 채용한 연료전지 시스템을 나타내는 개략도,
도 1b는 연료 카트리지가 제거된 상태에서 본 발명에 따른 연료공급부의 연료용기에 저장된 연료를 공급하는 상태를 나타내는 개략도,
도 2a는 본 발명의 제1변형예에 따른 연료용기를 포함하는 연료공급부를 나타내는 개략도,
도 2b는 연료 카트리지가 제거된 상태에서 본 발명의 제1변형예에 따른 연료공급부의 연료용기에 저장된 연료를 공급하는 상태를 나타내는 개략도,
도 3은 본 발명의 제2변형예에 따른 연료용기를 포함하는 연료공급부를 나타내는 개략도,
도 4는 본 발명의 제3변형예에 따른 연료공급부의 연료용기를 포함하는 연료공급부를 나타내는 개략도,
도 5는 연료전지에 사용되는 통상적인 연료용기를 포함하는 연료공급부를 나타낸 개략도.
<도면의 주요 부호에 대한 설명>
100, 200, 300, 400 : 연료공급부 110 : 연료 카트리지
120 : 연료 펌프 130, 140, 150, 160 : 연료용기
170 : 연료혼합기 180 : 전기발생부
190 : 공기공급기
본 발명은 연료 카트리지를 사용하는 연료전지 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세히는 연료전지의 연료카트리지 교환시에도 연료전지의 지속적인 발전을 가능하게 하는 연료용기를 포함하는 연료공급부를 채용한 연료전지 시스템에 관한 것이다.
연료전지는 수소와 산소의 전기화학 반응에 의해 화학에너지를 직접 전기에너지로 변환시키는 발전 시스템이다. 연료전지는 작동하는 온도에 따라 상온 또는 100℃ 이하에서 작동하는 고분자 전해질형 및 직접 메탄올형 연료전지, 150∼200℃ 부근에서 작동하는 인산형 연료전지, 600∼700℃의 고온에서 작동하는 용융탄산염형 연료전지, 1000℃ 이상의 고온에서 작동하는 고체 산화물형 연료전지 등으로 분류될 수 있다. 이들 각각의 연료전지는 기본적으로 유사한 원리에 의해 작동되지만 사용되는 연료의 종류, 촉매, 전해질 등이 서로 다르다.
이 중 직접 메탄올 연료전지(Direct Methanol Fuel Cell: DMFC)는, 비교적 저온에서 동작이 가능하고, 수소를 생성하는 개질기를 사용하지 않고 메탄올을 직 접 연료로 사용하기 때문에 보다 콤팩트하게 구성할 수 있다. 그래서 휴대용 전자 기기 등의 전원으로 사용이 가능하다.
직접 메탄올 연료전지는 메탄올 등의 연료가 충전된 연료 카트리지를 교체함으로서 지속적으로 연료를 공급할 수 있다. 이 때 연료 카트리지를 교환할 때에도 지속적인 발전을 하기 위하여 통상적으로는 연료 카트리지와의 결합부에 연료용기를 부가한다.
도 5는 연료전지에 사용되는 통상적인 연료용기(210)를 포함하는 연료공급부(500)를 나타낸 개략도이다.
도 5를 참조하면, 연료가 충전된 연료카트리지(110)는 체결부(111)를 통해 연료용기(210)의 체결부(211)와 연결된다. 연료펌프(120)의 구동력을 통해 연료카트리지(110)에 저장된 연료는 연료용기(210)에 일부가 저장되고 나머지는 연료전지로 공급된다. 또한 연료카트리지(110)에 저장된 연료가 모두 소진되어서 연료카트리지(110)를 교체할 시에는 연료용기(210)의 내부에 저장된 연료를 연료전지에 공급하여 지속적인 연료전지의 발전을 가능하게 할 수 있다.
그런데 통상의 연료용기(210)는 연료의 누출을 방지하기 위하여 밀폐된 구조이기 때문에, 연료용기(210)에 저장된 연료를 연료펌프(120)의 구동으로 공급할 때에 연료용기(210)의 내부에 음압이 걸리게 된다. 그러면 연료용기(210) 내부의 연료를 외부로 공급하는 연료펌프(120)의 구동을 방해할 수 있다. 또한 통상의 연료용기(210)는 변형이 되지 않는 고정된 형상이기 때문에, 연료용기(210)에 저장된 연료가 일정량 소진된 후 새로운 연료카트리지(110)를 결합했을 때 연료용기(210) 에 연료가 다시금 충전되는 데에 어려움이 있을 수 있다.
본 발명은 상기한 문제점으로부터 도출한 것으로서, 본 발명의 목적은 저장되는 연료의 부피에 대응하여 변형 가능한 연료용기를 포함하는 연료공급부를 채용한 연료전지 시스템을 제공하는 데 있다.
상술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 연료전지 시스템은, 연료와 산소를 이용한 전기화학반응을 통해 발전하는 전기발생부, 상기 전기발생부에 상기 연료를 공급하는 연료공급부, 상기 전기발생부에 공기 중에 포함된 상기 산소를 공급하는 공기공급부를 포함하며, 상기 연료공급부는, 상기 연료가 저장되고 유연성 있는 재질로 제조된 연료용기, 구동력을 통해 상기 연료를 상기 전기발생부에 공급하는 연료펌프를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 연료공급부는, 상기 연료를 저장하며 상기 연료용기에 탈부착이 가능하도록 설치되는 연료 카트리지를 더 포함할 수 있고, 상기 연료용기와 상기 연료 카트리지는 서로 분리되었을 때 각각의 체결부가 폐색될 수 있다.
상기 연료와 상기 전기발생부에서 생성되는 물을 혼합하여 상기 전기발생부에 공급하는 연료혼합기를 더 포함할 수 있다. 상기 연료용기는 벨로즈 형상일 수 있다.
본 발명의 다른 측면에서 본 연료전지는, 연료와 산소를 이용한 전기화학반응을 통해 발전하는 전기발생부, 상기 전기발생부에 상기 연료를 공급하는 연료공 급부, 상기 전기발생부에 공기 중 상기 산소를 공급하는 공기공급부를 포함하며, 상기 연료공급부는, 하우징 내부에 상기 연료가 저장되고, 상기 하우징 일측에 소통구가 형성되며, 상기 하우징 내부에 저장되는 상기 연료의 부피에 따라 가동하는 헤드를 포함하는 연료용기, 구동력을 통해 상기 연료를 상기 전기발생부에 공급하는 연료펌프를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 연료공급부는, 상기 연료를 저장하며 상기 연료 용기에 탈부착이 가능하도록 설치되는 연료 카트리지를 더 포함할 수 있고, 상기 연료용기와 상기 연료 카트리지는 서로 분리되었을 때 각각의 체결부위가 폐색될 수 있다.
상기 연료와 상기 전기발생부에서 생성되는 물을 혼합하여 상기 전기발생부에 공급하는 연료혼합기를 더 포함할 수 있고, 상기 연료용기의 상기 헤드에는 복원력을 제공하기 위한 스프링을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 측면에서 본 연료전지는, 연료와 산소를 이용한 전기화학반응을 통해 발전하는 전기발생부, 상기 전기발생부에 상기 연료를 공급하는 연료공급부, 상기 전기발생부에 공기 중 상기 산소를 공급하는 공기공급부를 포함하며, 상기 연료공급부는, 하우징에 상기 연료가 저장되고, 상기 하우징 일측에 소통구가 형성되며, 상기 하우징 내부에 저장되는 상기 연료의 부피에 따라 가변되는 가로막을 포함하는 연료용기, 구동력을 통해 상기 연료를 상기 전기발생부에 공급하는 연료펌프를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 연료공급부는, 상기 연료를 저장하며 상기 연료용기에 탈부착이 가능하도록 설치되는 연료 카트리지를 더 포함할 수 있고, 상기 연료용기와 상기 연료 카 트리지는 서로 분리되었을 때 각각의 체결부위가 폐색될 수 있다.
상기 연료와 상기 전기발생부에서 생성되는 물을 혼합하여 상기 전기발생부에 공급하는 연료혼합기를 더 포함할 수 있다.
상기 연료용기의 내부에는 다공성 물질이 설치될 수 있다.
이하, 본 발명을 명확히 하기 위한 바람직한 실시한 예를 첨부한 도면에 의거하여 상세히 설명하도록 한다. 도면상에서 동일한 참조부호는 동일하거나 유사한 구성요소를 가리킨다. 또한 도면상에 나타나는 각 구성요소의 형상 및 각 구성요소간의 크기의 비는 설명의 편의상 임의로 나타낼 수 있다.
도 1a는 연료 카트리지(110)가 결합된 본 발명에 따른 연료용기(130)를 포함하는 연료공급부(100)를 채용한 연료전지 시스템을 나타내는 개략도이고, 도 1b는 연료 카트리지(110)가 제거된 본 발명에 따른 연료공급부(100)의 연료용기(130)에 저장된 연료를 공급하는 상태를 나타내는 개략도이다.
도 1a 및 도 1b를 참조하면 본 발명의 실시예에 따른 연료전지 시스템은 연료공급부(100), 연료혼합기(170), 전기발생부(180) 및 공기공급기(190)로 구성된다.
연료공급부(100)는 연료 카트리지(110), 연료용기(130) 및 연료펌프(120)로 구성된다.
연료 카트리지(110)는 내부에 연료전지의 발전에 필요한 연료를 충전하고 있으며, 일측에 형성된 체결부(111)에 의해 연료전지에 고정되며 상기 연료는 체결부(111)를 통해 외부로 공급될 수 있다.
연료용기(130)는 유연성이 있는 재질로 제작된 벨로즈(bellows) 형상이기 때문에 연료용기(130)의 내부에 저장된 연료의 양에 따라 자유롭게 신축될 수 있다. 연료용기(130)의 일측에는 체결부(131)가 형성되어 연료 카트리지(110)의 체결부(111)와 결합되며, 이를 통해 연료 카트리지(110)에 저장된 연료가 연료용기(130)로 유입될 수 있다. 연료카트리지(110)의 체결부(111)와 연료용기(130)의 체결부(131)는 결합되었을 때에만 서로 유체소통이 가능하며, 결합되지 않았을 때에는 각각 폐색되어 연료의 누출을 방지한다. 또한 연료용기(130)의 타측에는 연료펌프(120)가 설치되어 연료펌프(120)의 구동력으로 연료용기(130)에 저장된 연료가 연료혼합기(170)로 공급된다.
상기 구성을 통하여, 본 발명에 따른 연료용기(130)가 포함된 연료공급부(100)의 작용을 설명하면 다음과 같다.
도 1a에 나타난 바와 같이 연료카트리지(110)가 연결되었을 때에는 연료펌프(120)의 구동력으로 연료카트리지(110)에 저장된 연료가 연료용기(130) 내부에 유입되고 연료용기(130) 내부에 있는 연료가 공급된다. 하지만 도 1b에 나타난 바와 같이 연료 카트리지(110)를 교체하기 위해 제거했을 때에는, 연료용기(130)의 내부에 저장된 연료만이 연료펌프(120)의 구동력을 통해 공급된다. 이 때 연료용기(130)의 형상과 재질은 내부에 저장된 유체의 양에 대응하여 유연하게 변형될 수 있기 때문에, 연료용기(130)의 내부에 저장된 연료가 감소함에 따라 연료용기(130)의 체적은 점차 줄어들게 된다. 이후에 연료가 충진된 새로운 연료 카트리지(110)를 연료용기(130)에 결합하게 되면, 연료 카트리지(110)에 저장된 연료가 연료용기 (130) 내부에 유입되고 연료용기(130)는 유입되는 연료에 의해 체적이 점차 증가하게 된다.
한편, 연료혼합기(170)에서는 상기 연료와 후술하는 전기발생부(180)에서 생성된 물이 혼합된 상기 혼합연료를 생성하며, 상기 혼합 연료를 전기발생부(180)에 공급된다.
전기발생부(180)는 연료혼합기(170)에서 공급된 상기 혼합연료와 공기공급기(190)를 통해 공급된 산소를 전기화학 반응을 시켜 전기에너지를 발생한다. 전기발생부(180)는 전기에너지를 발생하는 적어도 하나의 단위 연료 전지로써 전해질막-전극 접합체(184)와 분리판(185)을 포함한다. 전해질막-전극 접합체(184)는 양측면을 이루는 애노드 전극(182)과 캐소드 전극(183)사이에 전해질막(181)이 개재된 통상적인 전해질막-전극 접합체의 구조를 가질 수 있다.
예를 들어 상기 연료가 메탄올일 경우, 전기발생부(180)의 전기화학반응을 반응식으로 나타내면 하기 반응식 1과 같다.
애노드 전극 반응 : CH30H ＋ H2O → CO2 ＋ 6H+ ＋ 6e-
캐소드 전극 반응 : 3/2 O2 ＋ 6H+ ＋ 6e- → 3H2O
전체반응 : CH30H ＋ 3/2 O2 → CO2 ＋ 2H2O
상기 반응식을 참고하면, 상기 혼합연료는 애노드 전극(182)에서 이산화탄 소, 수소이온 및 전자를 생성한다. 애노드 전극(182)에서 생성된 상기 수소이온은 전해질막(181)을 통과하여 캐소드 전극(183)으로 이동하고, 상기 수소이온은 캐소드 전극(183)에서 산소와 반응하여 물을 생성한다. 애노드 전극(182)에서 생성된 상기 전자들은 화학반응의 자유에너지 변화와 함께 외부회로를 통해 이동한다. 캐소드 전극(183)에서 생성된 물과 애노드 전극(182)에서 미반응한 상기 혼합 연료는 연료혼합기(170)로 회수될 수 있다.
도 2a는 연료 카트리지(110)가 결합된 본 발명의 제1변형예에 따른 연료용기(140)를 포함하는 연료공급부(200)를 나타내는 개략도이고, 도 2b는 연료 카트리지(110)가 제거된 본 발명의 제1변형예에 따른 연료공급부(200)의 연료용기(140)에 저장된 연료를 공급하는 상태를 나타내는 개략도이다.
도 2a 및 도 2b를 참조하면 본 발명의 제1변형예에 따른 연료공급부(200)는 연료 카트리지(110), 연료용기(140) 및 연료펌프(120)로 구성된다.
연료용기(140)는 유연성이 있는 재질로 제작된 벨로즈 형상이기 때문에 연료용기(140)의 내부에 저장된 연료의 양에 따라 자유롭게 신축될 수 있다. 또한 소정의 복원력을 가지는 다공성 물질(143)이 연료용기(140)의 내부에 설치되어 있다. 다공성 물질(143)은 연료용기(140) 내부에 저장된 연료를 함수한다. 연료용기(140)의 일측에는 체결부(141)가 형성되어 연료 카트리지(110)의 체결부(111)와 결합되며, 이를 통해 연료 카트리지(110)에 저장된 연료가 연료용기(140)로 유입될 수 있다. 연료카트리지(110)의 체결부(111)와 연료용기(140)의 체결부(141)는 결합되었을 때에만 서로 유체소통이 가능하며, 결합되지 않았을 때에는 각각 폐색되어 연료 의 누출을 방지한다. 또한 연료용기(140)의 타측에는 연료펌프(120)가 설치되어 연료펌프(120)의 구동력으로 연료용기(140)에 저장된 연료가 연료전지로 공급될 수 있다.
상기 구성을 통하여, 본 발명에 따른 연료용기(140)가 포함된 연료공급부(200)의 작용을 설명하면 다음과 같다.
도 2a에 나타난 바와 같이 통상적으로 연료 카트리지(110)가 연결되었을 때에는 연료펌프(120)의 구동력으로 연료카트리지(110)에 저장된 연료가 연료용기(140) 내부에 유입되고 연료용기(140) 내부에 있는 연료가 연료전지에 공급된다. 이 때 연료용기(140) 내부에 설치된 다공성 물질(143)이 함수하고 있는 연료가 공급되기 때문에 연료용기(140)가 회전하더라도 지속적으로 연료를 공급할 수 있다. 한편 도 2b에 나타난 바와 같이 연료 카트리지(110)를 교체하기 위해 제거했을 때에는, 연료용기(140)의 내부에 저장된 연료만이 연료펌프(120)의 구동력을 통해 연료전지로 공급된다. 이 때 연료용기(140)과 다공성 물질(143)은 내부에 저장된 유체의 양에 대응하여 유연하게 움직일 수 있기 때문에, 연료용기(140)의 내부에 저장된 연료가 감소함에 따라 연료용기(140)의 체적은 점차 줄어들게 된다. 동시에 다공성 물질(143)도 함께 수축된다. 이 때 연료가 충진된 새로운 연료 카트리지(110)를 연료용기(140)에 결합하게 되면, 연료 카트리지(110)에 저장된 연료가 연료용기(140) 내부에 유입되고 연료용기(140)는 유입되는 연료에 의해 체적이 점차 증가하게 된다. 이 때 다공성 물질(143)의 소정의 복원력으로 인하여 상기 체적의 증가는 보다 용이할 수 있다.
도 3은 연료 카트리지(110)가 결합된 본 발명의 제2변형예에 따른 연료용기(150)를 포함하는 연료공급부(300)를 나타내는 개략도이다.
도 3을 참조하면 본 발명의 제2변형예에 따른 연료공급부(300)는 연료 카트리지(110), 연료용기(150) 및 연료펌프(120)로 구성된다.
연료용기(150)는 하우징(155)의 내부에 헤드(152)가 설치된 피스톤 구조이다. 헤드(152)는 연료용기(150)에 유입되는 연료의 양에 따라 자유롭게 상하로 이동가능하다. 스프링(153)은 하우징(155)의 상측 내부와 헤드(152)의 상부 사이에 설치되어 헤드(152)가 하우징(155)의 하부로 이동했을 때 하우징(155)의 상부로 복원되는 것을 용이하게 하는 복원력을 제공한다. 하우징(155)의 상측에는 소통구(154)가 설치되어 하우징(155)의 내부와 외기를 유체소통이 가능하게 한다. 연료용기(150)의 일측에는 체결부(151)가 형성되어 연료 카트리지(110)의 체결부(111)와 결합되며, 이를 통해 연료 카트리지(110)에 저장된 연료가 연료용기(150)로 유입될 수 있다. 연료카트리지(110)의 체결부(111)와 연료용기(150)의 체결부(151)는 결합되었을 때에만 서로 유체소통이 가능하며, 결합되지 않았을 때에는 각각 폐색되어 연료의 누출을 방지한다. 또한 연료용기(150)의 타측에는 연료펌프(120)가 설치되어 연료펌프(120)의 구동력으로 연료용기(150)에 저장된 연료가 연료전지로 공급될 수 있다.
상기 구성을 통하여, 본 발명에 따른 연료용기(150)가 포함된 연료공급부(300)의 작용을 설명하면 다음과 같다.
통상적으로 연료전지가 발전을 할 때에는 연료펌프(120)의 구동력으로 연료 카트리지(110)에 저장된 연료가 연료용기(150) 내부에 유입되고 연료용기(150) 내부에 있는 연료가 연료전지에 공급된다. 한편 연료 카트리지(110)를 교체하기 위해 제거했을 때에는, 연료용기(150)의 내부에 저장된 연료만이 연료펌프(120)의 구동력을 통해 연료전지로 공급된다. 이 때 연료용기(150)의 내부에 저장된 연료가 감소함에 따라 연료용기(150)의 헤드(152)는 점차 하강한다. 이 때 소통구(154)를 통해 하우징(155)의 내부로 외기가 유입되기 때문에 하우징(155)의 내부에는 음압이 발생하지 않는다. 따라서 연료펌프(120)의 구동력을 저해하지 않는다. 한편 연료가 충진된 새로운 연료 카트리지(110)를 연료용기(150)에 결합하게 되면, 연료 카트리지(110)에 저장된 연료가 연료용기(150) 내부에 유입되고, 유입되는 연료에 의해 연료용기(150)의 헤드(152)는 점차 상승한다. 이 때 스프링(153)에 의해 헤드(152)가 상승하는 것을 보조할 수 있으며, 소통구(154)를 통해 하우징(155) 내부의 외기가 외부로 배출되기 때문에 저항이 생기지 않는다. 따라서 헤드(152)가 더욱 원활하게 상승할 수 있다.
도 4는 연료 카트리지(110)가 결합된 본 발명의 제3변형예에 따른 연료용기(160)를 포함하는 연료공급부(400)를 나타내는 개략도이다.
도 4를 참조하면 본 발명의 제3변형예에 따른 연료공급부(400)는 연료 카트리지(110), 연료용기(160) 및 연료펌프(120)로 구성된다.
연료용기(160)는 하우징(164)의 내부에 가로막(162), 예를 들면 다이아프램(diaphragm)으로 설치되어 구성된다. 가로막(162)은 탄성이 있는 재질로 형성된 얇은 막으로써, 연료용기(160)의 상단에 설치된다. 가로막(162)은 연료용기(160)에 유입되는 연료의 부피에 따라 자유롭게 상하로 이동가능하다. 하우징(164)의 상측에는 소통구(163)가 설치되어 하우징(164)의 내부와 외기를 유체소통이 가능하게 한다. 연료용기(160)의 일측에는 체결부(161)가 형성되어 연료 카트리지(110)의 체결부(111)와 결합되며, 이를 통해 연료 카트리지(110)에 저장된 연료가 연료용기(160)로 유입될 수 있다. 연료카트리지(110)의 체결부(111)와 연료용기(160)의 체결부(161)는 결합되었을 때에만 서로 유체소통이 가능하며, 결합되지 않았을 때에는 각각 폐색되어 연료의 누출을 방지한다. 또한 연료용기(160)의 타측에는 연료펌프(120)가 설치되어 연료펌프(120)의 구동력으로 연료용기(160)에 저장된 연료가 연료전지로 공급될 수 있다.
상기 구성을 통하여, 본 발명에 따른 연료용기(160)가 포함된 연료공급부(400)의 작용을 설명하면 다음과 같다.
통상적으로 연료전지가 발전을 할 때에는 연료펌프(120)의 구동력으로 연료카트리지(110)에 저장된 연료가 연료용기(160) 내부에 유입되고 연료용기(160) 내부에 있는 연료가 연료전지에 공급된다. 한편 연료 카트리지(110)를 교체하기 위해 제거했을 때에는, 연료용기(160)의 내부에 저장된 연료만이 연료펌프(120)의 구동력을 통해 연료전지로 공급된다. 이 때 연료용기(160)의 내부에 저장된 연료가 감소함에 따라 연료용기(160)의 가로막(162)은 점차 하강한다. 이 때 소통구(163)를 통해 하우징(164)의 내부로 외기가 유입되기 때문에 하우징(164)의 내부에는 음압이 발생하지 않는다. 따라서 연료펌프(120)의 구동력을 저해하지 않는다. 한편 연료가 충진된 새로운 연료 카트리지(110)를 연료용기(160)에 결합하게 되면, 연료 카트리지(110)에 저장된 연료가 연료용기(160) 내부에 유입되고 이처럼 유입되는 연료에 의해 연료용기(160)의 가로막(162)은 점차 상승한다. 이 때 가로막(162)은 신축성이 있는 재질이기 때문에 용이하게 원래 위치로 복원할 수 있으며 소통구(163)를 통해 하우징(164) 내부의 외기가 외부로 배출되기 때문에 저항이 생기지 않는다.
한편, 본 발명에 따른 연료보조용기는 본 발명의 요지에 벗어나지 않는 한 다양하게 변경될 수 있다. 예를 들면, 본 발명의 제1변형에에 따른 연료보조용기(140)의 내부에만 다공성 물질(143)이 설치되는 것으로 설명하였지만, 이에 한정하지 않는다. 전술한 모든 연료보조용기의 내부에 다공성 물질을 개재하여 연료용기가 회전시에도 지속적으로 연료를 공급하게 할 수 있음은 물론이다.
본 발명에 따른 연료용기를 포함하는 연료공급부를 채용한 연료전지 시스템에 의하면, 연료전지를 장시간 정지했을 때 연료가 휘발되어 자연소멸하는 것을 방지할 수 있다. 또한 정지 중인 연료전지가 회전할 때 연료전지의 캐소드 아웃렛 또는 애노드 아웃렛으로 연료나 기체 등이 유입되는 것을 차단할 수 있다. 따라서 보다 안정적으로 연료전지의 발전이 가능할 수 있다.

Claims (15)

  1. 연료와 산소를 이용한 전기화학반응을 통해 발전하는 전기발생부;
    상기 전기발생부에 상기 연료를 공급하는 연료공급부;
    상기 전기발생부에 공기 중에 포함된 상기 산소를 공급하는 공기공급부를 포함하며,
    상기 연료공급부는,
    상기 연료가 저장되고 유연성 있는 재질로 제조된 연료용기;
    구동력을 통해 상기 연료를 상기 전기발생부에 공급하는 연료펌프를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 연료공급부는, 상기 연료를 저장하며 상기 연료용기에 탈부착이 가능하도록 설치되는 연료 카트리지를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 연료용기와 상기 연료 카트리지는 서로 분리되었을 때 각각의 체결부가 폐색되는 것을 특징으로 하는 연료전지 시스템.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 연료와 상기 전기발생부에서 생성되는 물을 혼합하여 상기 전기발생부에 공급하는 연료혼합기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지 시스템.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 연료용기는 벨로즈 형상인 것을 특징으로 하는 연료전지 시스템.
  6. 연료와 산소를 이용한 전기화학반응을 통해 발전하는 전기발생부;
    상기 전기발생부에 상기 연료를 공급하는 연료공급부;
    상기 전기발생부에 공기 중 상기 산소를 공급하는 공기공급부를 포함하며,
    상기 연료공급부는,
    하우징 내부에 상기 연료가 저장되고, 상기 하우징 일측에 소통구가 형성되며, 상기 하우징 내부에 저장되는 상기 연료의 부피에 따라 가동하는 헤드를 포함하는 연료용기;
    구동력을 통해 상기 연료를 상기 전기발생부에 공급하는 연료펌프를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지 시스템.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 연료공급부는, 상기 연료를 저장하며 상기 연료 용기에 탈부착이 가능하도록 설치되는 연료 카트리지를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지 시스템.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 연료용기와 상기 연료 카트리지는 서로 분리되었을 때 각각의 체결부위가 폐색되는 것을 특징으로 하는 연료전지 시스템.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 연료와 상기 전기발생부에서 생성되는 물을 혼합하여 상기 전기발생부에 공급하는 연료혼합기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지 시스템.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 연료용기의 상기 헤드에는 복원력을 제공하기 위한 스프링을 더 포함하 는 것을 특징으로 하는 연료전지 시스템.
  11. 연료와 산소를 이용한 전기화학반응을 통해 발전하는 전기발생부;
    상기 전기발생부에 상기 연료를 공급하는 연료공급부;
    상기 전기발생부에 공기 중 상기 산소를 공급하는 공기공급부를 포함하며,
    상기 연료공급부는,
    하우징에 상기 연료가 저장되고, 상기 하우징 일측에 소통구가 형성되며, 상기 하우징 내부에 저장되는 상기 연료의 부피에 따라 가변되는 가로막을 포함하는 연료용기;
    구동력을 통해 상기 연료를 상기 전기발생부에 공급하는 연료펌프를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지 시스템.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 연료공급부는, 상기 연료를 저장하며 상기 연료용기에 탈부착이 가능하도록 설치되는 연료 카트리지를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지 시스템.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 연료용기와 상기 연료 카트리지는 서로 분리되었을 때 각각의 체결부위가 폐색되는 것을 특징으로 하는 연료전지 시스템.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 연료와 상기 전기발생부에서 생성되는 물을 혼합하여 상기 전기발생부에 공급하는 연료혼합기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지 시스템.
  15. 제1항 및 제14항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 연료용기의 내부에는 다공성 물질이 설치되는 것을 특징으로 하는 연료전지 시스템.
KR1020060020531A 2006-03-03 2006-03-03 가변의 연료용기를 포함하는 연료공급부를 채용한 연료전지시스템 KR20070090606A (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020060020531A KR20070090606A (ko) 2006-03-03 2006-03-03 가변의 연료용기를 포함하는 연료공급부를 채용한 연료전지시스템

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020060020531A KR20070090606A (ko) 2006-03-03 2006-03-03 가변의 연료용기를 포함하는 연료공급부를 채용한 연료전지시스템

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20070090606A true KR20070090606A (ko) 2007-09-06

Family

ID=38688978

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020060020531A KR20070090606A (ko) 2006-03-03 2006-03-03 가변의 연료용기를 포함하는 연료공급부를 채용한 연료전지시스템

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20070090606A (ko)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7316719B2 (en) Hydrogen generating apparatus
TWI328620B (en) Hydrogen generating apparatus
KR100548679B1 (ko) 교환가능한 연료팩을 갖는 전자장치의 발전모듈
JP4862452B2 (ja) 発電モジュール
KR100790688B1 (ko) 수소저장탱크를 갖는 연료전지
JP4768236B2 (ja) 燃料電池、その燃料供給システム、燃料カートリッジ並びに電子機器
JP4149728B2 (ja) 燃料電池の燃料供給用カートリッジおよびそのカートリッジを備えてなる燃料電池
JP2005235519A (ja) 燃料電池、燃料電池システム、および装置
KR101252839B1 (ko) 회수장치를 채용한 연료전지
KR100776504B1 (ko) 연료전지 시스템
KR101039848B1 (ko) 연료 카트리지 및 이를 구비한 연료 전지 발전 시스템
JP4914079B2 (ja) 燃料電池の燃料補給装置、電子機器、及び燃料電池システム
KR20070090606A (ko) 가변의 연료용기를 포함하는 연료공급부를 채용한 연료전지시스템
KR20070084733A (ko) 성능회복장치를 장착한 연료전지 시스템 및 연료전지시스템 성능회복방법
JP2010103033A (ja) 燃料電池
JP2007026803A (ja) 燃料電池用カートリッジ及び燃料電池
US8206868B2 (en) Direct liquid feed fuel cell system having double fuel storage
KR20060107153A (ko) 연료잔량 경보장치 및 이를 채용한 연료 저장장치 및연료전지 시스템
WO2009139334A1 (ja) 燃料カートリッジ及び燃料電池システム
JP2008210677A (ja) 着脱構造及び発電システム
JP2005317436A (ja) 燃料電池システムおよび機器
KR20070036505A (ko) 세미-패시브형 연료전지 시스템
JP5102465B2 (ja) 燃料電池及び燃料電池搭載機器
JP2007080645A (ja) 燃料電池を用いた電源装置を搭載した電子機器
JP5103760B2 (ja) 着脱機構及び発電装置

Legal Events

Date Code Title Description
WITN Withdrawal due to no request for examination