KR20070099354A - Activation method for fuel cell system - Google Patents

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신승식
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Abstract

A method for activating a fuel cell system is provided to improve the output power density of a fuel cell system by activating it more simply and efficiently. A method for activating a fuel cell system containing an electricity generation unit provided with at least one membrane electrode assembly comprising an anode, a cathode and a polymer electrolyte membrane interposed between the anode and the cathode, comprises the step of maintaining the fuel cell system at humidity of 95-100 % for 10 min to 2 hours. Preferably the activation process is carried out at a temperature of 0-80 deg.C after the initial operation of the fuel cell system.

Description

연료전지 시스템의 활성화 방법{Activation Method for Fuel Cell System}Activation Method for Fuel Cell System

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 활성화 방법이 적용되는 패시브 타입 연료전지 시스템의 개략도이다.1 is a schematic diagram of a passive type fuel cell system to which an activation method according to an embodiment of the present invention is applied.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>

10 - 애노드 전극 20 - 전해질막10-anode electrode 20-electrolyte membrane

30 - 캐소드 전극 40 - 하우징30-cathode electrode 40-housing

50 - 지지판50-support plate

본 발명은 연료전지 시스템의 활성화 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 연료전지 시스템을 95 내지 100% 습도조건에 10분 내지 2시간 동안 유지시키는 활성화 공정을 통하여 연료전지 시스템의 출력밀도를 증가시킬 수 있는 연료전지 시스템의 활성화 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a method of activating a fuel cell system, and more particularly, an output density of a fuel cell system can be increased through an activation process of maintaining the fuel cell system at 95 to 100% humidity for 10 minutes to 2 hours. The present invention relates to a method for activating a fuel cell system.

연료 전지(Fuel cell)는 메탄올, 에탄올, 천연기체와 같은 탄화수소 계열의 물질 내에 함유되어 있는 수소와 산화제의 화학 반응 에너지를 직접 전기 에너지로 변환시키는 발전 시스템이다.A fuel cell is a power generation system that directly converts the chemical reaction energy of hydrogen and oxidant contained in hydrocarbon-based materials such as methanol, ethanol, and natural gas into electrical energy.

이러한 연료전지는 연료 전지 시스템은 대표적으로 고분자 전해질형 연료전지(Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cell : 이하 "PEMFC"라 한다.) 시스템과 직접메탄올 연료전지(Direct Methanol Fuel Cell : 이하 "DMFC"라 한다) 시스템을 들 수 있다.The fuel cell system is typically a polymer electrolyte fuel cell (PEMFC) system and a direct methanol fuel cell (DMFC) system. Can be mentioned.

일반적으로 PEMFC 시스템은 수소와 산소의 반응에 의해 전기에너지를 발생시키는 스택과 연료를 개질하여 수소를 발생시키는 개질기를 포함하여 구성된다. 이러한 PEMFC 시스템은 에너지 밀도가 크고, 출력이 높다는 장점을 가지고 있으나, 수소 가스의 취급에 주의를 요하고 연료가스인 수소를 생산하기 위하여 메탄이나 메탄올 및 천연 가스 등을 개질하기 위한 연료 개질 장치 등의 부대 설비를 필요로 하게 된다.In general, a PEMFC system includes a stack that generates electric energy by a reaction of hydrogen and oxygen, and a reformer that generates hydrogen by reforming a fuel. The PEMFC system has the advantages of high energy density and high output, but requires attention to handling hydrogen gas and fuel reformer for reforming methane, methanol and natural gas to produce hydrogen, fuel gas. You will need additional equipment.

이에 비하여 DMFC 시스템은 스택에 직접 메탄올 연료와 산화제인 산소를 공급하여 전기화학반응에 의해 전기를 생성하게 된다. 이러한 DMFC 시스템은 에너지밀도 및 전력밀도가 매우 높으며, 메탄올 등 액체연료를 직접 사용하기 때문에 연료개질기(reformer) 등 부대 설비가 필요치 않으며 연료의 저장 및 공급이 쉽다는 장점을 가지고 있다.In contrast, DMFC systems generate methanol by electrochemical reactions by directly supplying methanol fuel and oxygen as an oxidant to the stack. The DMFC system has a very high energy density and power density, and since liquid fuel such as methanol is directly used, no additional equipment such as a fuel reformer is required, and the fuel is easily stored and supplied.

이러한 DMFC 시스템에 있어서 전기를 실질적으로 발생시키는 전기생성 유닛(또는 스택)은 막-전극 어셈블리(Membrane Electrode Assembly: 이하 "MEA"라 한다)로 이루어진 단위셀이 한 개 또는 한 개 이상으로 포함되는 구조를 가진다. 상기 MEA는 애노드 전극(anode electrode)과 캐소드 전극(cathode electrode) 사이에 전해질막(membrane)이 개재되어 형성된다. 상기 애노드 전극과 캐소드 전극은 연료 및 산소의 공급 및 확산을 위한 확산층(diffusion layer)과 연료의 산화/환원 반응이 일어나는 촉매층, 그리고 전극 지지체를 구비하여 이루어진다. 상기 전해질막은 수소 이온전도성을 가지며 애노드 전극에서 발생되는 수소 이온이 캐소드 전극으로 전도되도록 하는 역할을 한다. In such a DMFC system, an electricity generating unit (or stack) that generates electricity substantially includes one or more unit cells composed of a membrane electrode assembly (hereinafter referred to as "MEA"). Has The MEA is formed by interposing an electrolyte membrane between an anode electrode and a cathode electrode. The anode electrode and the cathode electrode include a diffusion layer for supplying and diffusing fuel and oxygen, a catalyst layer in which an oxidation / reduction reaction of the fuel occurs, and an electrode support. The electrolyte membrane has hydrogen ion conductivity and serves to conduct hydrogen ions generated at the anode electrode to the cathode electrode.

이러한 DMFC 시스템은 단위셀의 배치구조와 공기 및 연료의 공급방식에 따라 다양하게 형성될 수 있으며, 액티브 타입(Active Type)과 패시브 타입(Passive Type)으로 구분될 수 있다. 상기 액티브 타입은 여러 개의 단위셀이 바이폴라 플레이트(Bipolar Plate)를 사이에 두고 적층되어 형성되며, 펌프 또는 에어 컴프레서와 같은 별도의 공기 공급수단에 의하여 캐소드 전극에 공기를 공급하게 된다. 이에 비하여 상기 패시브 타입은 여러 개의 단위셀들이 평면적으로 배치되어 캐소드 전극이 공기 중에 노출되며, 공기가 자연 확산 또는 대류 작용에 의해 각 단위셀의 캐소드로 공급되는 구조로서 이루어진다. 이러한 패시브 타입의 연료전지는 액티브 타입의 연료전지 시스템에 비하여 상대적으로 출력이 작아 관심이 작았으나, 최근에 출력을 증가시킬 수 있는 연료전지 시스템이 개발되면서 응용 개발도 병행되고 있다. 또한, 최근에 연료가 펌프와 같은 공급수단에 의하여 애노드 전극으로 공급되거나, 공기가 에어 컴프레서와 같은 공급수단에 의하여 공급되는 세미 패시브 타입의 연료전지 시스템도 개발되고 있다. 이러한 세미 패시브 타입의 연료전지 시스템은 기존의 패시브 타입에 비하여 출력이 상대적으로 증가하게 된다.The DMFC system may be formed in various ways according to the arrangement structure of the unit cells and the supply method of air and fuel, and may be classified into an active type and a passive type. The active type is formed by stacking a plurality of unit cells with a bipolar plate interposed therebetween, and supplies air to the cathode electrode by a separate air supply means such as a pump or an air compressor. In contrast, the passive type has a structure in which a plurality of unit cells are planarly disposed so that a cathode electrode is exposed to air and air is supplied to the cathode of each unit cell by natural diffusion or convection. Such a passive fuel cell has a small interest compared to an active fuel cell system due to its relatively small output. However, as a fuel cell system capable of increasing output has been recently developed, application development has been performed in parallel. Also recently, a semi-passive fuel cell system has been developed in which fuel is supplied to the anode electrode by a supply means such as a pump or air is supplied by a supply means such as an air compressor. The semi-passive fuel cell system has a relatively increased output compared to the conventional passive type.

한편, 이러한 연료전지 시스템은 제조 공정 중에 연료전지 시스템의 출력을 증가시키기 위하여 활성화 공정을 수행하게 된다. 상기 액티브 타입은 일반적으로 대략 수 일간 하루에 수 시간씩 수행되는 활성화 공정을 통하여 활성화가 진행된다. 그러나, 상기에서 언급한 바와 같이 패시브 타입에서는 적정한 활성화 공정이 설정되지 않은 상태이다. 또한, 상기 패시브 타입의 스택은 캐소드가 대기 중으로 노출되므로 막-전극 어셈블리의 활성화 공정이 액티브 타입에 비하여 제한적이게 된다. 따라서, 상기 패시브 타입의 연료전지 시스템은 활성화 공정을 설정하는데 문제점이 있다.Meanwhile, the fuel cell system performs an activation process to increase the output of the fuel cell system during the manufacturing process. The active type is generally activated through an activation process performed several hours a day for approximately several days. However, as mentioned above, in the passive type, an appropriate activation process is not set. In addition, since the cathode is exposed to the atmosphere of the passive type stack, the activation process of the membrane-electrode assembly is limited compared to the active type. Therefore, the passive fuel cell system has a problem in setting an activation process.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 본 발명은 연료전지 시스템을 95 내지 100% 습도조건에 10분 내지 2시간 동안 유지시키는 활성화 공정을 통하여 연료전지 시스템의 출력밀도를 증가시킬 수 있는 연료전지 시스템의 활성화 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention devised to solve the above problems is a fuel cell system that can increase the power density of the fuel cell system through an activation process for maintaining the fuel cell system for 10 minutes to 2 hours at 95 to 100% humidity conditions The purpose is to provide a method of activation.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 연료전지 시스템의 활성화 방법은 애노드 전극과 캐소드 전극 및 상기 애노드 전극과 캐소드 전극 사이에 위치하는 고분자 전해질막을 구비하는 막-전극 어셈블리를 적어도 하나 구비하는 전기생성 유닛을 포함하는 연료전지 시스템의 활성화 방법에 있어서, 상기 연료전지 시스템을 95 ∼100% 습도 조건에서 10분 내지 2시간 동안 유지하는 활성화 공정을 포함하는 것을 특징으로 한다. 이때, 상기 활성화 공정은 0 ∼ 80℃의 온도에서 실시될 수 있다. 또한, 상기 활성화 공정은 상기 연료전지 시스템이 항온항습 챔버 내에 장입되어 수행될 수 있다. 또한, 상기 활성화 공정은 상기 연료전지 시스템의 초기운전 후에 실시될 수 있다. 또한, 상기 활성화 공정은 항온항습 챔버에서 실시될 수 있다. The activation method of the fuel cell system of the present invention for achieving the above object is an electrical generation comprising at least one membrane-electrode assembly having an anode electrode and a cathode electrode and a polymer electrolyte membrane positioned between the anode electrode and the cathode electrode A method of activating a fuel cell system comprising a unit, characterized in that it comprises an activation process for maintaining the fuel cell system for 10 minutes to 2 hours at 95-100% humidity conditions. In this case, the activation process may be carried out at a temperature of 0 ~ 80 ℃. In addition, the activation process may be performed by charging the fuel cell system in a constant temperature and humidity chamber. In addition, the activation process may be performed after the initial operation of the fuel cell system. In addition, the activation process may be carried out in a constant temperature and humidity chamber.

또한, 본 발명에서 상기 연료전지 시스템은 패시브 타입이거나 세미 패시브 타입의 연료전지 시스템으로 형성될 수 있다. 이때, 상기 연료전지 시스템은 상기 캐소드 전극이 대기로 노출되도록 상기 전기생성 유닛을 수용하며 상기 애노드 전극에 공급되는 연료가 공급되는 연료공간을 포함하는 하우징을 더 포함하여 형성될 수 있다. Further, in the present invention, the fuel cell system may be formed as a passive type or a semi passive type fuel cell system. In this case, the fuel cell system may further include a housing including the electricity generation unit to expose the cathode electrode to the atmosphere and a fuel space to which the fuel supplied to the anode electrode is supplied.

이하에서 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 따른 연료전지 시스템의 활성화 공정에 대하여 보다 상세히 설명한다.Hereinafter, an activation process of a fuel cell system according to an exemplary embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 활성화 방법이 적용되는 패시브 타입 연료전지 시스템의 개략도이다.1 is a schematic diagram of a passive type fuel cell system to which an activation method according to an embodiment of the present invention is applied.

본 발명의 실시예에 따른 연료전지 시스템은, 도 1을 참조하면, 캐소드 전극(10)과 애노드 전극(30) 및 캐소드 전극(10)과 애노드 전극(30) 사이에 위치하는 전해질막(20)을 구비하는 막-전극 어셈블리(Membrane-Electrode Assembly)를 구비하는 전기생성 유닛을 포함하여 형성된다. In the fuel cell system according to the exemplary embodiment of the present invention, referring to FIG. 1, an electrolyte membrane 20 positioned between the cathode electrode 10 and the anode electrode 30, and between the cathode electrode 10 and the anode electrode 30. It is formed including an electrogeneration unit having a membrane-electrode assembly (Membrane-Electrode Assembly) having a.

상기 연료전지 시스템은 메탄올, 에탄올, 부탄올 등과 같이 수소를 포함하는 연료와 공기를 직접적으로 제공받아 연료 중에 함유된 수소의 산화 반응과 공기 중에 함유된 산소의 환원 반응에 의해 전기 에너지를 발생시키는 직접 메탄올형 연료 전지(Direct Methanol Fuel Cell: DMFC)로서 구성된다. 특히, 상기 연료전지 시스템은 다수 개의 전기생성 유닛이 평면 형태로 배열되어 형성되는 패시브 타입으로 형성된다. The fuel cell system receives direct fuel and air including hydrogen such as methanol, ethanol, butanol, and the like directly to generate electric energy by the oxidation reaction of hydrogen contained in the fuel and the reduction reaction of oxygen contained in the air. It is comprised as a direct fuel cell (Direct Methanol Fuel Cell (DMFC)). In particular, the fuel cell system is formed in a passive type in which a plurality of electricity generating units are arranged in a planar form.

상기 패시브 타입의 연료전지 시스템은 애노드 전극(30)으로 공급되는 연료가 저장되는 연료공간(42)을 포함하며, 전기발생 유닛이 수용되는 하우징(40)을 더 포함하여 형성된다. 상기 연료공간(42)은 물과 혼합되어 있는 저농도의 메탄올 또는 에탄올이 공급되어 저장된다. 상기 하우징(40)은 대기 중으로 노출되는 캐소드 전극(10)을 보호하면서 대기 중의 공기가 유입되도록 다수의 관통홀(52)이 형성되는 지지판(50)을 더 포함하여 형성될 수 있다. 따라서, 상기 연료전지 시스템은 연료 공급장치(도면에 도시되지 않음)와 연결되는 공급구(44)에 의해 하우징(40)의 연료공간(42)으로 공급되는 연료를 애노드 전극(30)으로 공급하게 된다. The passive fuel cell system includes a fuel space 42 in which fuel supplied to the anode electrode 30 is stored, and further includes a housing 40 in which an electricity generating unit is accommodated. The fuel space 42 is supplied with a low concentration of methanol or ethanol mixed with water and stored. The housing 40 may further include a support plate 50 having a plurality of through holes 52 formed therein so as to protect the cathode electrode 10 exposed to the atmosphere and allow air in the atmosphere. Therefore, the fuel cell system supplies the anode electrode 30 with the fuel supplied to the fuel space 42 of the housing 40 by a supply port 44 connected to a fuel supply device (not shown in the figure). do.

상기 전기생성유닛은 캐소드 전극(10)과 전해질막(20) 및 애노드 전극(30)이 순차적으로 적층되어 형성되는 막-전극 어셈블리를 포함하여 형성되며 공급되는 연료와 공기의 반응에 의해 전기 에너지를 발생시키는 단위셀로서 구비된다. 상기 캐소드 전극(10)과 애노드 전극(30)은 공기와 연료의 공급 및 확산을 위한 연료확산층과 산화반응 및 환원반응이 일어나는 촉매층 및 전극 지지체를 포함하여 형성된다. 상기 전해질막(20)은 수소 이온을 선택적으로 투과하는 특성을 갖는 전도성 고분자막으로 형성된다. 상기 애노드 전극(30)은 연료에 함유된 수소를 전자와 수소 이온으로 분리시키며, 전해질막(20)은 수소 이온을 캐소드 전극(10)으로 이동시키고, 캐소드 전극(10)은 자연 확산 또는 대류 작용에 의해 대기 중의 공기를 공급받 으며 애노드 전극(30)으로부터 받은 전자, 수소 이온과 산소를 반응시켜 물을 발생시키게 된다.The electricity generation unit includes a membrane-electrode assembly formed by sequentially stacking the cathode electrode 10, the electrolyte membrane 20, and the anode electrode 30, and generates electrical energy by reaction of the supplied fuel and air. It is provided as a unit cell to generate | occur | produce. The cathode electrode 10 and the anode electrode 30 are formed to include a fuel diffusion layer for supplying and diffusing air and fuel, a catalyst layer and an electrode support for oxidation and reduction reactions. The electrolyte membrane 20 is formed of a conductive polymer membrane having a characteristic of selectively permeating hydrogen ions. The anode electrode 30 separates hydrogen contained in fuel into electrons and hydrogen ions, the electrolyte membrane 20 moves hydrogen ions to the cathode electrode 10, and the cathode electrode 10 naturally diffuses or convection. By receiving air in the atmosphere by reacting the electrons, hydrogen ions and oxygen received from the anode electrode 30 to generate water.

상기 전기생성 유닛은 캐소드 전극(10)이 공기 중으로 누출되며, 애노드 전극(30)이 하우징(40)의 연료공간(42)에 저장되는 연료와 접촉되도록 수용된다. 상기 연료전지 시스템은 애노드 전극(30)으로 공급되는 수소를 포함하는 연료와 캐소드 전극(10)으로 공급되는 공기 중의 산소의 전기화학 반응을 통하여 전기를 생성하게 된다.The electrogeneration unit is accommodated such that the cathode electrode 10 leaks into the air and the anode electrode 30 is in contact with the fuel stored in the fuel space 42 of the housing 40. The fuel cell system generates electricity through an electrochemical reaction of a fuel including hydrogen supplied to the anode electrode 30 and oxygen in the air supplied to the cathode electrode 10.

상기 연료전지 시스템은 사용 초기에 출력을 극대화시키기 위하여 활성화 공정을 수행하게 된다. The fuel cell system performs an activation process in order to maximize output at the beginning of use.

본 발명에 따른 활성화 공정은 95 ∼ 100% 습도 조건에서 10분 내지 2시간 동안 연료전지 시스템을 유지하는 공정으로 실시된다. 상기 활성화 공정은 95 내지 100% 습도 조건에서 실시되므로 특히 캐소드 전극(10)에 충분한 습기를 공급하여 막-전극 어셈블리에서 진행되는 전기화학 반응 공정에서 생성된 전자와 이온들의 이동통로를 충분히 생성할 수 있게 된다. 상기 활성화 공정이 95% 이하의 습도에서 진행되면 캐소드 전극(10)으로 충분한 습기가 공급되지 않아 활성화가 충분히 일어나지 않게 된다. 상기 활성화 공정은 캐소드 전극(10)이 활성화될 수 있도록 10분 내지 2시간 동안 진행되며, 활성화 공정이 10분 보다 작게되면 활성화가 충분히 일어나지 않게 된다. 또한, 상기 활성화 공정이 2시간을 경과하게 되면 활성화에 따른 효과가 함께 증가되지 않게 된다.The activation process according to the invention is carried out in a process of maintaining the fuel cell system for 10 minutes to 2 hours at 95-100% humidity conditions. Since the activation process is performed at 95 to 100% humidity conditions, it is possible to supply sufficient moisture to the cathode electrode 10, in particular, to sufficiently generate a migration path of electrons and ions generated in the electrochemical reaction process performed in the membrane-electrode assembly. Will be. When the activation process is performed at a humidity of 95% or less, sufficient moisture is not supplied to the cathode electrode 10, so that activation does not occur sufficiently. The activation process is performed for 10 minutes to 2 hours so that the cathode electrode 10 can be activated, if the activation process is smaller than 10 minutes, the activation does not occur sufficiently. In addition, when the activation process passes 2 hours, the effect of activation is not increased together.

또한, 상기 활성화 공정은 0 ∼ 80℃의 온도에서 실시되는 것이 바람직하다. 상기 활성화 공정은 습도를 95 내지 100%로 유지하게 되므로 온도가 0℃이하로 내려가면 수분이 응결되므로 캐소드 전극(10)을 손상시키는 문제가 발생될 수 있다. 또한, 상기 활성화 공정의 온도가 80℃보다 높게 되면 막-전극 어셈블리의 전해질막(20)이 손상되는 문제가 발생된다. Moreover, it is preferable that the said activation process is performed at the temperature of 0-80 degreeC. Since the activation process maintains the humidity at 95 to 100%, moisture may condense when the temperature is lowered below 0 ° C., thereby causing a problem of damaging the cathode electrode 10. In addition, when the temperature of the activation process is higher than 80 ℃ causes a problem that the electrolyte membrane 20 of the membrane-electrode assembly is damaged.

상기 활성화 공정은 바람직하게는 연료전지 시스템을 항온항습 챔버 내에 장입하여 수행된다. 상기 항온항습 챔버는 습도와 온도를 정확하게 조정하여 유지하는 것이 가능하게 되므로 활성화공정을 일정하게 수행하는 것이 가능하게 된다. 또한, 상기 활성화 공정은 전기생성 유닛을 포함하는 연료전지 시스템을 항온항습 챔버에 단순히 장입하여 실시되므로 전기생성 유닛에 연료를 공급할 필요가 없어 보다 간편하게 수행될 수 있다. 상기 패시브 타입의 연료전지 시스템은 캐소드 전극(10)이 대기 중으로 노출되므로 항온항습 챔버에 장입하여 습도 95 ∼100% 상태 분위기에 노출됨으로써 활성화가 가능하게 된다. 따라서, 상기 활성화 공정은 연료 또는 공기의 공급수단이 별도로 장착되지 않는 패시브 타입의 연료전지 시스템을 활성화하는데 유리하게 된다.The activation process is preferably carried out by charging the fuel cell system into a constant temperature and humidity chamber. The constant temperature and humidity chamber is able to maintain and precisely adjust the humidity and temperature it is possible to perform the activation process constantly. In addition, the activation process is performed by simply loading the fuel cell system including the electricity generating unit into the constant temperature and humidity chamber, so that it is not necessary to supply fuel to the electricity generating unit, and thus may be more easily performed. Since the cathode electrode 10 is exposed to the atmosphere, the passive fuel cell system is activated by being charged in a constant temperature and humidity chamber and exposed to a humidity of 95 to 100%. Thus, the activation process is advantageous for activating a passive type fuel cell system in which no fuel or air supply means is separately mounted.

또한, 상기 활성화 공정은 연료전지 시스템의 초기 운전 후에 실시하는 것이 바람직하다. 상기 연료전지 시스템은 초기 운전을 통하여 막-전극 어셈블리에서 초기 전기화학반응이 진행되어 수소이온의 이동경로가 불완전하게 형성된 후에 활성화 공정을 실시함으로써 보다 용이하게 수소이온의 이동경로를 완전하게 형성하여 활성화 공정의 효과를 증가시킬 수 있게 된다. 따라서, 상기 활성화공정은 연료전지 시스템의 애노드 전극(30)에 연료를 공급하여 초기 운전을 일정시간 실시한 연료전지 시스템을 항온항습 챔버에 장입하여 수행하게 된다. 상기 활성화 공정은 하우징(40)에 결합되어 초기 운전이 수행된 전기생성 유닛을 항온항습 챔버에 장입하여 실시하게 되므로, 공기 중으로 캐소드 전극(10)이 노출되는 패시브 타입의 연료전지 시스템에 적용하는 것이 가능하게 된다. 또한, 상기 활성화 공정은 초기 운전으로 양호한 초기 특성을 갖는 연료전지 시스템에 대하여 선별적으로 진행할 수 있으므로 활성화 공정을 보다 효율적으로 진행할 수 있게 된다.In addition, the activation process is preferably carried out after the initial operation of the fuel cell system. In the fuel cell system, an initial electrochemical reaction is performed in the membrane-electrode assembly through an initial operation, and thus, an activation process is performed after the migration path of hydrogen ions is incompletely formed. It is possible to increase the effect of the process. Therefore, the activation process is performed by charging a fuel cell system in which the initial operation is performed for a predetermined time by supplying fuel to the anode electrode 30 of the fuel cell system in a constant temperature and humidity chamber. Since the activation process is carried out by charging the thermogeneration chamber with the electrogeneration unit coupled to the housing 40 and the initial operation was performed, it is applied to a passive fuel cell system in which the cathode electrode 10 is exposed to the air. It becomes possible. In addition, the activation process can selectively proceed with respect to the fuel cell system having good initial characteristics by the initial operation it is possible to proceed more efficiently the activation process.

한편, 본 발명에 따른 활성화 방법은 패시브 타입 외에도 세미 패시브 타입의 연료전지 시스템에 적용될 수 있음은 물론이다. 상기 세미 패시브 타입의 연료전지 시스템은 공기가 캐소드 전극(10)으로 보다 효과적으로 공급될 수 있도록 캐소드 전극(10)의 전방에 팬(fan) 또는 에어블로워(air blower)와 같은 공기 흐름을 유도하는 수단이 장착된다. 또한, 상기 세미 패시브 타입의 연료전지 시스템은 애노드 전극(30)에 공급되는 연료가 별도의 공급수단에 의하여 공급되도록 형성될 수 있다. 따라서, 상기 세미 패시브 타입의 연료전지 시스템도 캐소드 전극(10)이 대기 중에 노출되므로 본 발명에 따른 활성화 공정이 적용될 수 있게 된다.On the other hand, the activation method according to the present invention can be applied to the fuel cell system of the semi-passive type in addition to the passive type. The semi-passive fuel cell system is a means for inducing air flow such as a fan or air blower in front of the cathode electrode 10 so that air can be more effectively supplied to the cathode electrode 10. Is fitted. In addition, the semi-passive fuel cell system may be formed such that fuel supplied to the anode electrode 30 is supplied by a separate supply means. Accordingly, the semi-passive type fuel cell system can also be applied to the activation process according to the present invention because the cathode electrode 10 is exposed to the atmosphere.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발 명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형의 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 특허청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.As described above, the present invention is not limited to the specific preferred embodiments described above, and any person having ordinary skill in the art to which the present invention belongs without departing from the gist of the present invention claimed in the claims. Various modifications are possible, of course, and such changes are within the scope of the claims.

본 발명의 연료전지 시스템의 활성화 방법에 따르면 연료전지 시스템을 100% 습도에서 유지하는 방법으로 실시하여 연료전지 시스템의 출력밀도를 증가시킬 수 있는 효과가 있다.According to the activation method of the fuel cell system of the present invention, it is possible to increase the power density of the fuel cell system by implementing the method by maintaining the fuel cell system at 100% humidity.

또한, 본 발명에 따르면, 전기생성 유닛에 연료를 공급하지 않은 상태에서 항온항습 챔버에 장입하여 실시하게 되므로 패시브 타입의 연료전지 시스템을 보다 간편하게 활성화할 수 있는 효과가 있다.In addition, according to the present invention, the fuel cell system of the passive type can be activated more simply because it is charged into the constant temperature and humidity chamber without supplying fuel to the electricity generation unit.

또한, 본 발명에 따르면 활성화 공정은 초기 운전으로 양호한 초기 특성을 갖는 연료전지 시스템에 대하여 선별적으로 진행할 수 있으므로 활성화 공정을 보다 효율적으로 진행할 수 있는 효과가 있다.In addition, according to the present invention, since the activation process can selectively proceed with respect to the fuel cell system having good initial characteristics by the initial operation, there is an effect that the activation process can be carried out more efficiently.

Claims (8)

애노드 전극과 캐소드 전극 및 상기 애노드 전극과 캐소드 전극 사이에 위치하는 고분자 전해질막을 구비하는 막-전극 어셈블리를 적어도 하나 구비하는 전기생성 유닛을 포함하는 연료전지 시스템의 활성화 방법에 있어서,1. A method of activating a fuel cell system comprising: an electricity generation unit comprising at least one membrane electrode assembly having an anode electrode and a cathode electrode and a polymer electrolyte membrane positioned between the anode electrode and the cathode electrode; 상기 연료전지 시스템을 95 ∼100% 습도 조건에서 10분 내지 2시간 동안 유지하는 활성화 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지 시스템의 활성화 방법.And a activating step of maintaining the fuel cell system at 95 to 100% humidity for 10 minutes to 2 hours. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 활성화 공정은 0 ∼ 80℃의 온도에서 실시되는 것을 특징으로 하는 연료전지 시스템의 활성화 방법.The activation process is a fuel cell system activation method, characterized in that carried out at a temperature of 0 ~ 80 ℃. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 활성화 공정은 상기 연료전지 시스템이 항온항습 챔버 내에 장입되어 실시되는 것을 특징으로 하는 연료전지 시스템의 활성화 방법.The activation process is a fuel cell system activation method characterized in that the fuel cell system is charged into a constant temperature and humidity chamber. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 활성화 공정은 상기 연료전지 시스템의 초기운전 후에 실시되는 것을 특징으로 하는 연료전지 시스템의 활성화 방법.And the activation process is performed after the initial operation of the fuel cell system. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 활성화 공정은 항온항습 챔버에서 실시되는 것을 특징으로 하는 연료전지 시스템의 활성화 방법.The activation process is a method of activating a fuel cell system, characterized in that carried out in a constant temperature and humidity chamber. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 연료전지 시스템은 패시브 타입으로 형성되는 특징으로 하는 연료전지 시스템의 활성화 방법.And the fuel cell system is formed in a passive type. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 연료전지 시스템은 세미 패시브 타입의 연료전지 시스템으로 형성되는 것을 특징으로 하는 연료전지 시스템의 활성화 방법.The fuel cell system is a fuel cell system activation method, characterized in that formed as a semi-passive fuel cell system. 제 6항 또는 제 7항에 있어서,The method according to claim 6 or 7, 상기 연료전지 시스템은 상기 캐소드 전극이 대기로 노출되도록 상기 전기생성 유닛을 수용하며 상기 애노드 전극에 공급되는 연료가 공급되는 연료공간을 포함하는 하우징을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지 시스템의 활성화 방법.The fuel cell system further includes a housing containing the electricity generation unit to expose the cathode electrode to the atmosphere, the housing including a fuel space for supplying fuel supplied to the anode electrode. .
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