KR20080046025A - 연료전지 스택의 작동 유체 배출장치 및 그 제어 방법 - Google Patents
연료전지 스택의 작동 유체 배출장치 및 그 제어 방법 Download PDFInfo
- Publication number
- KR20080046025A KR20080046025A KR1020060115441A KR20060115441A KR20080046025A KR 20080046025 A KR20080046025 A KR 20080046025A KR 1020060115441 A KR1020060115441 A KR 1020060115441A KR 20060115441 A KR20060115441 A KR 20060115441A KR 20080046025 A KR20080046025 A KR 20080046025A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- fuel cell
- vacuum tank
- cathode
- cell stack
- negative pressure
- Prior art date
Links
- 239000000446 fuel Substances 0.000 title claims abstract description 96
- 239000012530 fluid Substances 0.000 title claims abstract description 27
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 17
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims abstract description 29
- 238000010926 purge Methods 0.000 claims abstract description 19
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 14
- 238000007599 discharging Methods 0.000 claims abstract description 7
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 abstract description 26
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 abstract description 26
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 21
- 230000007423 decrease Effects 0.000 abstract description 4
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 8
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 7
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 7
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 3
- 238000003411 electrode reaction Methods 0.000 description 3
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 description 3
- -1 hydrogen ions Chemical class 0.000 description 3
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 3
- 230000003584 silencer Effects 0.000 description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 238000003487 electrochemical reaction Methods 0.000 description 2
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 description 2
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000003570 air Substances 0.000 description 1
- 238000003915 air pollution Methods 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005341 cation exchange Methods 0.000 description 1
- 230000005494 condensation Effects 0.000 description 1
- 238000009833 condensation Methods 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 230000034964 establishment of cell polarity Effects 0.000 description 1
- 239000002737 fuel gas Substances 0.000 description 1
- 239000003014 ion exchange membrane Substances 0.000 description 1
- 239000007800 oxidant agent Substances 0.000 description 1
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 1
- 238000010248 power generation Methods 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
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
- H01M8/04223—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids during start-up or shut-down; Depolarisation or activation, e.g. purging; Means for short-circuiting defective fuel cells
- H01M8/04231—Purging of the reactants
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
- B60L50/00—Electric propulsion with power supplied within the vehicle
- B60L50/50—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by batteries or fuel cells
- B60L50/70—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by batteries or fuel cells using power supplied by fuel cells
- B60L50/72—Constructional details of fuel cells specially adapted for electric vehicles
-
- 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
- H01M8/04119—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of gaseous reactants with simultaneous supply or evacuation of electrolyte; Humidifying or dehumidifying
- H01M8/04156—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of gaseous reactants with simultaneous supply or evacuation of electrolyte; Humidifying or dehumidifying with product water removal
- H01M8/04179—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of gaseous reactants with simultaneous supply or evacuation of electrolyte; Humidifying or dehumidifying with product water removal by purging or increasing flow or pressure of 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
- H01M8/04298—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
- H01M8/04313—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by the detection or assessment of variables; characterised by the detection or assessment of failure or abnormal function
- H01M8/04492—Humidity; Ambient humidity; Water content
- H01M8/04522—Humidity; Ambient humidity; Water content of cathode exhausts
-
- 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
- H01M8/06—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues
- H01M8/0662—Treatment of gaseous reactants or gaseous residues, e.g. cleaning
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M2250/00—Fuel cells for particular applications; Specific features of fuel cell system
- H01M2250/20—Fuel cells in motive systems, e.g. vehicle, ship, plane
-
- 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
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Sustainable Energy (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Transportation (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Fuel Cell (AREA)
Abstract
본 발명은 연료전지 스택의 작동 유체 배출장치 및 그 제어 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 연료전지내의 각 전극에서 발생되는 응축수 및 불순물을 수소의 대기 배출없이 브레이크 시스템의 진공펌프를 이용하여 용이하게 제거할 수 있도록 한 연료전지 스택의 작동 유체 배출장치 및 그 제어 방법에 관한 것이다.
이를 위해, 본 발명은 연료전지내 전극의 캐소드 및 애노드측에 부압을 제공할 수 있는 진공탱크를 연결하고, 상기 진공탱크를 연료전지 차량용 브레이크 시스템의 진공펌프와 연결하여서, 각 전극에 생성된 응축수 및 불순물을 진공 부압으로 배출시킬 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 연료전지 스택의 작동 유체 배출장치 및 그 제어 방법을 제공한다.
연료전지 스택, 작동 유체, 배출장치, 전극, 캐소드, 애노드, 진공펌프, 진공탱크, 브레이크 시스템
Description
도 1은 본 발명에 따른 연료전지 스택의 작동 유체 배출장치를 나타내는 구성도,
도 2는 본 발명에 따른 연료전지 스택의 작동 유체 배출 장치의 제어 방법을 설명하는 순서도,
도 3은 종래의 연료전지 스택용 작동 유체 배출장치를 나타내는 구성도,
도 4는 연료전지내 전극 표면에 응축수 및 불순물이 생성되는 것을 설명하는 모식도,
도 5는 양전극 및 음전극 부위에서의 전류밀도를 설명하는 연료전지 분극곡선.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
10 : 애노드 12 : 수소탱크
14 : 연료처리시스템 20 : 캐소드
22 : 공기필터 24 : 소음기
26 : 공기 블로워 28 : 가습기
30 : 제어기 32 : 퍼지밸브
34 : 진공펌프 36 : 진공탱크
38 : 수소측 퍼지밸브 40 : 공기측 퍼지밸브
42 : 진공탱크밸브
본 발명은 연료전지 스택의 작동 유체 배출장치 및 그 제어 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 연료전지내의 각 전극에서 발생되는 응축수 및 불순물을 수소의 대기 배출없이 브레이크 시스템의 진공펌프를 이용하여 용이하게 제거할 수 있도록 한 연료전지 스택의 작동 유체 배출장치 및 그 제어 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 연료전지(PEFC)는 각각 탄소를 주재료로 한 애노드 및 캐소드를 고분자 이온 교환막(양이온교환막)의 전해질막의 양측에 반대면에 배치시켜 접합체(막-전극 어셈블리)를 형성하고 접합체를 세퍼레이터(바이폴러판)의 사이에 유지시킴으로써 구성된 단위셀(단위 발전 셀)을 포함한다.
이러한 고체고분자형 연료전지는 소정 수의 단위셀을 갖는 연료전지스택으로서 사용되고 있다.
연료전지에 있어서, 연료가스, 예를 들어, 주로 수소함유가스가 애노드에 공급될 때, 수소함유가스에서의 수소는 촉매전극상에서 이온화되고 전해질을 경유하 여 캐소드측으로 이동되고, 그러한 전기화학적 반응에 의해 발생된 전자는 외부회로로 취출되어 직류 형태의 전기 에너지로서 사용된다.
반면에, 산화제가스, 예를 들어, 주로 산소함유가스가 캐소드에 공급되기 때문에, 수소이온, 전자, 및 산소는 서로 반응하여 캐소드상에서 물을 생성한다.
상기 연료전지내의 전극 반응은 반응이 일어나는 촉매층 표면적, 사용되는 수소, 산소극과 전해질막 사이의 결합정도, 전극의 반응온도, 반응기체의 압력 등에 따라 전기화학 반응의 진행정도가 다르게 되며, 발생되는 전류 또한 변하게 된다.
이때, 첨부한 도 4에 도시된 바와 같이, 각 전극에서 발생되는 응축수 및 불순물은 촉매층의 활성 표면적을 줄여 전극 반응에 손실을 주므로 연료전지 성능 감소의 원인이 된다.
따라서, 연료전지내의 각 전극에서 발생되는 응축수 및 불순물은 전극 반응에 영향을 주지 않도록 즉시 제거되어야 한다.
첨부한 도 5는 양전극 및 음전극 부위에서의 전류밀도를 함께 나타낸 도면으로서, 각 전극에서 생긴 손실은 과전압η(overvoltage η)으로 표시되고 있다.
도 5에 나타낸 곡선의 특징은 양전극에서의 과전압(overvoltage)이 매우 크고, 음전극에서의 과전압(overvoltage)은 작다는 것이며, 개회로 전위에서 전류가 증가하면 전지의 전압이 낮아지고, 낮은 전류밀도에서 전위는 로그함수에 따라 감소하고 높은 전류밀도에서는 직선적으로 감소한다.
이에, 연료전지의 전지 성능을 향상시키기 위해서는 발생하는 과전 압(overvoltage)를 최소화시켜야 하는데, 연료전지내의 각 전극에서 발생되는 응축수 및 불순물은 전기화학 반응을 지연시켜 과전압(overvoltage)의 원인이 되고, 결국 전지 성능을 저하시키는 원인이 된다.
이러한 점을 감안하여, 연료전지내 각 전극에서 생성되는 응축구 및 불순물을 제거하기 위하여 작동 유체 배출장치가 적용되고 있다.
여기서, 첨부한 도 3을 참조로, 종래의 연료전지 스택용 작동 유체 배출장치를 살펴보면 다음과 같다.
연료전지내 각 전극의 애노드(10)에는 수소탱크(12) 및 연료를 개질 처리하여 수소로 분리하는 동시에 수소의 함량을 증가시키는 연료처리시스템(14: FPS)으로부터 수소함유가스가 공급된다.
반면에, 연료전지내 각 전극의 캐소드(20)에는 공기필터(22) 및 소음기(24), 그리고 공기블로워(26) 및 가습기(28) 등을 거쳐 외기, 즉 산소함유가스가 공급된다.
이때, 각 전극의 애노드(10) 및 캐소드(20)에는 수소이온, 전자, 및 산소 등이 서로 반응하여 응축수 및 불순물이 생성된다.
상기 전극의 애노드(10)에서 생성된 응축수 및 불순물은 연료전지 시스템 제어기(30)의 제어로 퍼지밸브(32)가 열려서 외부로 방출되며, 이렇게 연료전지 스택의 애노드(10: Anode)에서 생성되는 응축수 및 불순물을 제거하기 위해 주기적으로 수소를 퍼징(배출)하여 스택의 성능을 유지하고 있다.
그러나, 종래의 연료전지 스택용 작동 유체 배출장치는 다음과 같은 문제점 이 있었다.
연료전지 전극의 애노드에서 생성된 응축수 및 불순물이 퍼지밸브를 통하여 외부로 배출되는 동시에 작동유체인 수소가 함께 대기로 배출됨에 따라, 연료(수소)사용 효율성 저하와 대기오염의 문제를 발생시키고 있다.
또한, 전극의 캐소드(Cathode)에는 별도의 배출수단이 연결되어 있지 않기 때문에 그 작동유체인 외기(Air)와 수분 및 불순물을 제거하는데 어려움이 있다.
본 발명은 상기와 같은 종래의 작동 유체 배출장치가 갖는 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로서, 연료전지내 전극의 애노드 및 캐소드를 밸브수단과 함께 진공탱크와 연결하고, 이 진공탱크에는 연료전지 차량의 브레이크 시스템에서 사용되고 있는 진공펌프를 연결함으로써, 진공탱크의 부압과 연료전지 전극내 압력 차이로 인하여 각 전극에서 발생되는 응축수 및 불순물이 수소의 대기 배출없이 용이하게 배출될 수 있도록 한 연료전지 스택의 작동 유체 배출장치 및 그 제어 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 연료전지 스택의 작동 유체 배출장치는 연료전지내 전극의 캐소드 및 애노드측에 부압을 제공할 수 있는 진공탱크를 연결하고, 상기 진공탱크를 연료전지 차량용 브레이크 시스템의 진공펌프와 연결하 여서, 각 전극에 생성된 응축수 및 불순물을 진공 부압으로 배출시킬 수 있도록 한 것을 특징으로 한다.
바람직한 일 구현예로서, 상기 진공탱크와 전극의 애노드 사이의 연결라인과, 상기 진공탱크와 전극의 캐소드 사이의 연결라인에는 각각 연료전지 시스템 제어기에 의하여 개폐 제어되는 수소측 퍼지밸브 및 공기측 퍼지밸브가 장착된 것을 특징으로 한다.
바람직한 다른 구현예로서, 상기 진공탱크와 진공펌프간의 연결라인에는 상기 연료전지 시스템 제어기에 의하여 개폐 제어되는 진공탱크밸브가 장착된 것을 특징으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 연료전지 스택의 작동 유체 배출장치의 제어 방법은: 브레이크 시스템의 가동 단계와; 브레이크 시스템의 진공펌프의 구동으로, 연료전지내 전극의 캐소드 및 애노드측에 연결된 진공탱크에 부압이 공급되는 단계와; 연료전지 스택의 출력값이 저하되는 현상 및 캐소드의 수분 농도를 검출하는 단계와; 상기 연료전지 스택의 출력값이 저하되고, 캐소드의 수분 농도가 기준치 이상이면 연료전지 시스템 제어기의 제어에 의하여, 진공탱크와 캐소드간의 연결라인에 장착된 공기측 퍼지밸브가 열리는 단계와; 상기 캐소드에서 생성된 응축수 및 불순물이 부압에 의히여 상기 진공탱크로 배출되는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
바람직한 구현예로서, 상기 캐소드의 수분 농도가 기준치 이하이면, 연료전지 시스템 제어기의 제어에 의하여, 진공탱크와 애노드간의 연결라인에 장착된 수 소측 퍼지밸브가 열리게 되어, 애노드에 생성된 응축수 및 불순물이 부압에 의하여 상기 진공탱크로 배출되는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직한 다른 구현예로서, 상기 진공펌프의 부압 존재 유무를 상기 연료전지 시스템 제어기에서 검출하여, 부압이 부족하면 상기 진공탱크와 진공펌프간의 연결라인에 장착된 진공탱크밸브가 열리게 되어, 진공탱크내에 부압이 충진되며 제공되는 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조로 상세하게 설명하기로 한다.
첨부한 도 1은 본 발명에 따른 연료전지 스택의 작동 유체 배출장치를 나타내는 구성도이다.
전술한 바와 같이, 연료전지내 각 전극의 애노드(10)에는 수소탱크(12) 및 연료처리시스템(14: FPS)이 연결되어 있는 바, 이들 수소탱크(12) 및 연료처리 시스템(14)으로부터 애노드(10)쪽으로 수소함유가스가 공급되고, 반면에, 연료전지내 각 전극의 캐소드(20)에는 공기필터(22) 및 소음기(24), 그리고 공기블로워(26) 및 가습기(28) 등을 거쳐 외기, 즉 산소함유가스가 공급된다.
이때, 각 전극의 애노드(10) 및 캐소드(20)에는 수소이온, 전자, 및 산소 등이 서로 반응하여 응축수 및 불순물이 생성된다.
본 발명에 따르면, 상기 전극의 애노드(10) 및 캐소드(20)에 생성되는 응축수 및 불순물을 연료전지 차량의 브레이크 시스템에 적용되어 있는 진공펌프(34)를 이용하여 제거할 수 있도록 한 점에 주안점이 있다.
즉, 연료전지내 전극의 애노드(10) 및 캐소드(20)측에 부압을 제공할 수 있는 진공탱크(36)를 연결하고, 이 진공탱크(36)를 연료전지 차량용 브레이크 시스템의 진공펌프(34)와 연결하여서, 각 전극에 생성된 응축수 및 불순물이 진공 부압으로 진공탱크(36)쪽으로 배출되도록 한 점에 특징이 있다.
이때, 상기 진공탱크(36)와 전극의 애노드(10) 사이의 연결라인에는 연료전지 시스템 제어기(30)에 의하여 개폐 제어되는 수소측 퍼지밸브(38)가 장착되고, 상기 진공탱크(36)와 전극의 캐소드(20) 사이의 연결라인에는 연료전지 시스템 제어기(30)에 의하여 개폐 제어되는 공기측 퍼지밸브(40)가 장착된다.
또한, 상기 진공탱크(36)와 진공펌프(34)간의 연결라인에는 상기 연료전지 시스템 제어기(30)에 의하여 개폐 제어되는 진공탱크밸브(42)가 장착된다.
여기서, 본 발명에 따른 연료전지 스택의 작동 유체 배출장치의 작동 상태를 설명하면 다음과 같다.
첨부한 도 2는 본 발명에 따른 연료전지 스택의 작동 유체 배출 장치의 제어 방법을 설명하는 순서도이다.
본 발명에 따르면, 연료전지 차량의 주행과 함께 브레이크 시스템이 가동되는 시점에서 연료전지내 각 전극에서 발생된 응축수 및 불순물의 제거 단계가 진행된다.
먼저, 상기 브레이크 시스템의 동작과 함게 브레이크 시스템의 진공펌프(34)가 구동하게 되면, 연료전지내 전극의 애노드(10) 및 캐소드(20)측에 연결된 진공탱크(36)에 부압이 공급된다.
즉, 상기 진공탱크(36)의 부압 존재 유무를 상기 연료전지 시스템 제어기(30)에서 검출하여 진공탱크(36)내의 부압이 부족하면, 상기 진공탱크(36)와 진공펌프(34)간의 연결라인에 장착된 진공탱크밸브(42)를 열리게 하여, 진공펌프(34)로부터의 진공탱크(36)내에 부압이 충진되며 공급된다.
이때, 상기 연료전지 시스템 제어기(30)는 진공펌프(34)내에 부압이 충분한 것으로 판단하면, 상기 진공탱크밸브(42)를 닫히게 하는 제어를 하게 된다.
다음으로, 상기 연료전지 시스템 제어기(30)에서 연료전지 스택의 출력값이 저하되는 현상 및 전극의 캐소드(20)에 생성된 수분 농도를 검출하는 단계가 진행된다.
공기와 수소가 정상적으로 연료전지 스택에 공급되는 조건에서 출력 파워가 목표값보다 저하되는 이유는 전극에 수분 및 불순물이 생성되어 스택 성능이 저하되기 때문이며, 이에 스택제어기 즉, 연료전지 시스템 제어기(30)는 파워 출력 및 스택 출구 공기 상태(유량, 습도)를 제어 입력파라미터로 설정하고, 목표파워값을 만족하도록 각 밸브(38,40,42)의 개폐 타이밍을 제어하게 된다.
이에, 상기 연료전지 스택의 출력값이 저하되고, 캐소드(20)의 수분 농도가 기준치 이상이면 연료전지 시스템 제어기(30)의 제어에 의하여, 진공탱크(36)와 캐소드(20)간의 연결라인에 장착된 공기측 퍼지밸브(40)가 열리게 된다.
따라서, 상기 캐소드(20)에 발생된 응축수 및 불순물이 진공탱크(36)쪽으로 부압에 의하여 흡입 배출된다.
이때, 상기 캐소드(20)의 수분 농도가 기준치 이하이면, 연료전지 시스템 제 어기(30)의 제어에 의하여, 진공탱크(36)와 애노드(10)간의 연결라인에 장착된 수소측 퍼지밸브(38)가 열리게 된다.
따라서, 상기 애노드(10)에 생성된 응축수 및 불순물도 부압에 의하여 상기 진공탱크(36)로 배출되어진다.
한편, 상기 진공탱크(36)에 드레인 밸브(미도시됨)를 추가로 부착함으로써, 차량의 시동 오프후에 진공탱크로 배출되어 축적된 응축수 및 불순물을 드레인 밸브를 통하여 제거시킬 수 있다.
이상에서 본 바와 같이, 본 발명에 따른 연료전지 스택의 작동 유체 배출장치 및 그 제어 방법에 의하면, 연료전지내 전극의 애노드 및 캐소드를 밸브수단과 함께 진공탱크와 연결하고, 이 진공탱크에는 연료전지 차량의 브레이크 시스템에서 사용되고 있는 진공펌프를 연결함으로써, 진공탱크의 부압과 연료전지 전극내 압력 차이로 인하여 각 전극의 애노드 및 캐소드에서 발생되는 응축수 및 불순물이 수소의 대기 배출없이 용이하게 배출할 수 있다.
Claims (6)
- 연료전지내 전극의 캐소드 및 애노드측에 부압을 제공할 수 있는 진공탱크를 연결하고, 상기 진공탱크를 연료전지 차량용 브레이크 시스템의 진공펌프와 연결하여서, 각 전극에 생성된 응축수 및 불순물을 진공 부압으로 배출시킬 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 연료전지 스택의 작동 유체 배출장치.
- 청구항 1에 있어서, 상기 진공탱크와 전극의 애노드 사이의 연결라인과, 상기 진공탱크와 전극의 캐소드 사이의 연결라인에는 각각 연료전지 시스템 제어기에 의하여 개폐 제어되는 수소측 퍼지밸브 및 공기측 퍼지밸브가 장착된 것을 특징으로 하는 연료전지 스택의 작동 유체 배출장치.
- 청구항 1에 있어서, 상기 진공탱크와 진공펌프간의 연결라인에는 상기 연료전지 시스템 제어기에 의하여 개폐 제어되는 진공탱크밸브가 장착된 것을 특징으로 하는 연료전지 스택의 작동 유체 배출장치.
- 브레이크 시스템의 가동 단계와;브레이크 시스템의 진공펌프의 구동으로, 연료전지내 전극의 캐소드 및 애노드측에 연결된 진공탱크에 부압이 공급되는 단계와;연료전지 스택의 출력값이 저하되는 현상 및 캐소드의 수분 농도를 검출하는 단계와;상기 연료전지 스택의 출력값이 저하되고, 캐소드의 수분 농도가 기준치 이상이면 연료전지 시스템 제어기의 제어에 의하여, 진공탱크와 캐소드간의 연결라인에 장착된 공기측 퍼지밸브가 열리는 단계와;상기 캐소드에서 생성된 응축수 및 불순물이 부압에 의히여 상기 진공탱크로 배출되는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 연료전지 스택의 작동 유체 배출장치의 제어 방법.
- 청구항 4에 있어서, 상기 캐소드의 수분 농도가 기준치 이하이면, 연료전지 시스템 제어기의 제어에 의하여, 진공탱크와 애노드간의 연결라인에 장착된 수소측 퍼지밸브가 열리게 되어, 애노드에 생성된 응축수 및 불순물이 부압에 의하여 상기 진공탱크로 배출되는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지 스택의 작동 유체 배출장치의 제어 방법.
- 청구항 4에 있어서, 상기 진공펌프의 부압 존재 유무를 상기 연료전지 시스 템 제어기에서 검출하여, 부압이 부족하면 상기 진공탱크와 진공펌프간의 연결라인에 장착된 진공탱크밸브가 열리게 되어, 진공탱크내에 부압이 충진되며 제공되는 것을 특징으로 하는 연료전지 스택의 작동 유체 배출장치의 제어 방법.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020060115441A KR20080046025A (ko) | 2006-11-21 | 2006-11-21 | 연료전지 스택의 작동 유체 배출장치 및 그 제어 방법 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020060115441A KR20080046025A (ko) | 2006-11-21 | 2006-11-21 | 연료전지 스택의 작동 유체 배출장치 및 그 제어 방법 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20080046025A true KR20080046025A (ko) | 2008-05-26 |
Family
ID=39663187
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020060115441A KR20080046025A (ko) | 2006-11-21 | 2006-11-21 | 연료전지 스택의 작동 유체 배출장치 및 그 제어 방법 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR20080046025A (ko) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100969795B1 (ko) * | 2008-04-15 | 2010-07-13 | 삼성에스디아이 주식회사 | 연료전지용 연료공급장치 및 이를 이용하는 연료전지시스템 |
| KR101134376B1 (ko) * | 2009-10-26 | 2012-04-10 | 현대자동차주식회사 | 연료전지 냉시동 향상 장치 및 방법 |
| WO2015158478A1 (de) * | 2014-04-17 | 2015-10-22 | Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft | Verfahren zum spülen einer brennstoffzelle sowie vorrichtung zur durchführung des verfahrens |
-
2006
- 2006-11-21 KR KR1020060115441A patent/KR20080046025A/ko not_active Application Discontinuation
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100969795B1 (ko) * | 2008-04-15 | 2010-07-13 | 삼성에스디아이 주식회사 | 연료전지용 연료공급장치 및 이를 이용하는 연료전지시스템 |
| KR101134376B1 (ko) * | 2009-10-26 | 2012-04-10 | 현대자동차주식회사 | 연료전지 냉시동 향상 장치 및 방법 |
| WO2015158478A1 (de) * | 2014-04-17 | 2015-10-22 | Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft | Verfahren zum spülen einer brennstoffzelle sowie vorrichtung zur durchführung des verfahrens |
| CN105917509A (zh) * | 2014-04-17 | 2016-08-31 | 宝马股份公司 | 用于吹扫燃料电池的方法以及用于实施该方法的装置 |
| US10236524B2 (en) | 2014-04-17 | 2019-03-19 | Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft | Method for purging a fuel cell and device for carrying out said method |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR101704223B1 (ko) | 연료전지 시스템의 운전압력 제어 방법 | |
| KR20150063615A (ko) | 연료 전지 시스템의 운전 제어 방법 | |
| US9985304B2 (en) | Method for shutting down a system containing a fuel cell stack and system comprising a fuel cell stack | |
| JP2004127621A (ja) | 燃料電池のパージ水素希釈装置 | |
| US8268496B2 (en) | Fuel cell system and control method thereof | |
| JP4806913B2 (ja) | 燃料電池システム | |
| US9373858B2 (en) | Method for starting fuel cell system and starting apparatus for fuel cell system | |
| CN109728326B (zh) | 一种燃料电池的燃料气系统及车辆 | |
| KR100974734B1 (ko) | 연료전지 차량의 수소 퍼지 장치 | |
| JP2008097993A (ja) | 燃料電池システムの掃気方法および燃料電池システム | |
| KR20080046025A (ko) | 연료전지 스택의 작동 유체 배출장치 및 그 제어 방법 | |
| JP2008300057A (ja) | 燃料電池システム | |
| JP4542911B2 (ja) | 燃料電池システムの掃気処理装置及び掃気処理方法 | |
| KR20110019688A (ko) | 연료전지의 잔류물 제거방법 | |
| JP2008181768A (ja) | 燃料電池システム | |
| JP4666629B2 (ja) | 燃料電池システム | |
| US8691459B2 (en) | Fuel cell system and scavenging method therefor | |
| JP5109284B2 (ja) | 燃料電池システム | |
| JP2010118289A (ja) | 燃料電池システム | |
| JP2007172962A (ja) | 燃料電池システム | |
| JP2005108698A (ja) | 燃料電池システム | |
| JP7035982B2 (ja) | 燃料電池システム | |
| JP2021166152A (ja) | 燃料電池システム | |
| JP2007317543A (ja) | 燃料電池システム | |
| KR101988054B1 (ko) | 통합형 배기 밸브를 포함하는 연료 전지 배출 시스템 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| WITN | Application deemed withdrawn, e.g. because no request for examination was filed or no examination fee was paid |