KR20080066078A - 연료 전지 시스템 및 이동체 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 연료 가스와 산화 가스를 반응시켜 전력을 발생시키는 연료 전지(10), 및 축전 장치(12)를 포함하는 연료 전지 시스템(1)을 제공한다. 상기 연료 전지 시스템(1)에서는, 연료 전지(10)의 작동이 정지되는 동안, 축전 장치(12)로부터 공급되는 전력을 이용하여 연료 전지(10)에 가스가 공급되어 소기를 위해 수분을 배출한다. 상기 연료 전지 시스템(1)은 연료 전지(10)의 작동 중의 수분 함량이 축전 장치(12)의 상태에 따라 설정되는 목표 수분 함량 미만이 되도록, 연료 전지(10)의 작동 조건을 설정하는 제어 수단(4)을 더 포함한다. 상기의 구성에 따르면, 예를 들어, 축전 장치의 온도 저하에 의해 야기되는 전력 공급 능력의 저하에 기인하여 연료 전지로부터 배출되는 수분량이 감소되기로 되어 있는 경우에도, 연료 전지의 작동 중의 수분 함량은 연료 전지 작동 조건을 낮을 레벨로 미리 설정함으로써 기결정된 목표 수분 함량(예를 들어, 축전 장치의 온도에 따라 설정되는 함량) 미만이 될 수 있다.

Description

연료 전지 시스템 및 이동체{FUEL CELL SYSTEM AND MOBILE ARTICLE}
본 발명은 연료 전지 시스템 및 이동체에 관한 것이다.
현재, 전력을 발생시키기 위해 반응 가스(연료 가스 및 산화 가스)의 공급을 받음으로써 전력을 발생시키는 연료 전지를 포함하는 연료 전지 시스템이 제안되고 실용화되어 왔다. 이러한 연료 전지 시스템에 의해 전력이 발생되는 경우, 전기화학 반응에 의해 연료 전지 내에 수분이 발생되고, 이 수분은 연료 전지의 반응 가스 유로에 체류하여, 그 결과로 반응 가스의 흐름이 방해될 수도 있다. 빙점 이하의 온도와 같은 저온 환경하에서 연료 전지 시스템이 작동되는 경우, 연료 전지의 전극(촉매 층 및 확산 층)에 잔존하는 수분이 동결하고, 시동 성능이 경우에 따라서는 현저하게 저하된다.
이런 식으로 연료 전지 내에 발생되는 수분에 의해 야기되는 여러 가지 문제들을 해결하기 위한 종래의 기술로서, 연료 전지의 작동이 정지되는 때에 반응 가스 유로에 건조 산소 또는 건조 수소가 공급되어 그로 인해 연료 전지로부터 수분을 제거하는 기술(소기(掃氣, scavenging) 기술)이 제안된다. 근래에는, 연료 전지의 전해질 막에 포함되는 수분 함량이 추정되고, 이 추정된 수분 함량이 기결정된 값이 되도록 각종 장치(압축기, 펌프 등)가 구동 및 제어되는 방식으로 소기 작동 을 실행하는 기술이 제안된다(예를 들어, 일본 특허 출원 공개 No. 2004-158274 참조).
또한, 연료 전지의 작동이 정지되는 경우, 2차 전지와 같은 축전 장치로부터 공급되는 전력에 의해 압축기 또는 모터를 구동 및 제어함으로써 소기 작동이 실행되나, 빙점 이하의 온도와 같은 저온 환경하에서는 축전 장치의 전력 공급 능력이 저하된다. 그러므로, 상기 공보에 개시된 기술이 채택되는 경우에도, 저온 환경하에서는 소기 작동이 충분히 실행될 수 없고, 그래서 수분은 연료 전지 내에 잔존하고, 경우에 따라서는 연료 전지가 효율적으로 시동될 수 없다.
본 발명은 이러한 사정을 고려하여 만들어졌고, 그 목적은 저온 환경하에서도 연료 전지가 효율적으로 시동될 수 있는 연료 전지 시스템을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 연료 전지 시스템은 연료 가스와 산화 가스의 반응에 의해 전력을 발생시키는 연료 전지, 및 축전 장치를 포함하고, 연료 전지의 작동이 정지되는 경우, 축전 장치로부터 공급되는 전력을 이용하여 연료 전지에 가스를 공급함으로써 연료 전지로부터 수분을 배출하는 소기 작동을 실행하도록 구성되되, 연료 전지 시스템은 작동 중의 연료 전지의 수분 함량이 축전 장치의 상태에 따라 설정되는 목표 수분 함량 미만이 되도록, 연료 전지의 작동 조건을 설정하기 위한 제어 수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.
이러한 구성에 따르면, 작동 중의 연료 전지의 수분 함량이 축전 장치의 상태에 따라 설정되는 목표 수분 함량 미만이 되도록, 연료 전지의 작동 조건(온도, 발전량 등)이 설정될 수 있다. 예를 들면, 축전 장치의 온도 강하에 의한 전력 공급 능력의 저하에 기인하여, 연료 전지로부터 배출되는 수분량이 강하하는 것으로 가정하는 경우에도, 연료 전지의 작동 조건이 미리 낮은 레벨로 설정되는 경우, 작동 중의 연료 전지의 수분 함량이 기결정된 목표 수분 함량(예를 들면, 축전 장치의 온도에 따라 설정되는 양) 미만으로 설정될 수 있다. 그러므로, 저온 환경하에서 연료 전지의 작동이 정지되는 경우에도, 연료 전지의 작동 정지 상태로부터 연료 전지를 효율적으로 시동시키는 것이 가능하다.
상술한 연료 전지 시스템에 있어서, 제어 수단은 축전 장치의 온도에 따라서 목표 수분 함량을 설정할 수 있다. 이러한 경우, 작동중의 연료 전지의 수분 함량이 목표 수분 함량 미만이 되도록, 제어 수단은 축전 장치의 온도가 낮아질수록 연료 전지의 작동 조건을 더 낮은 레벨로 설정한다.
그 결과, 축전 장치의 온도 강하에 의한 전력 공급 능력의 저하에 기인하여, 연료 전지로부터 배출되는 수분량이 강하하는 것으로 가정하는 경우에도, 연료 전지의 작동 조건이 미리 낮은 레벨로 설정되는 경우, 작동 중의 연료 전지의 수분 함량이 목표 수분 함량 미만으로 설정될 수 있다. 그러므로, 저온 환경하에서 연료 전지의 작동이 정지되는 경우에도, 연료 전지의 작동 정지 상태로부터 연료 전지가 효율적으로 시동될 수 있다.
또한, 연료 전지 시스템이 축전 장치를 가온하기 위해 가온 수단을 포함하는 것이 바람직하다.
그 결과, 저온 환경하에서 축전 장치가 신속히 가온될 수 있기 때문에, 축전 장치의 전력 공급 능력을 신속히 회복시키는 것이 가능하다.
또한, 본 발명에 따른 이동체는 상기 연료 전지 시스템을 포함한다.
이러한 구성에 따르면, 이동체가 축전 장치의 상태에 따라 연료 전지의 작동 조건을 설정할 수 있는 연료 전지 시스템을 포함하기 때문에, 저온 환경하에서 우수한 시동 성능을 구비한 이동체를 제공하는 것이 가능하다.
본 발명에 따르면, 저온 환경하에서도 연료 전지를 효율적으로 시동시킬 수 있는 연료 전지 시스템을 제공하는 것이 가능하다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 연료 전지 시스템의 구성 다이어그램이며;
도 2는 도 1에 도시된 연료 전지 시스템의 배터리 온도 및 배출되는 수분량 사이의 관계를 도시하는 맵이며; 및
도 3은 도 1에 도시된 연료 전지의 작동 방법을 도시하는 플로우차트이다.
이하, 본 발명의 실시예에 따른 연료 전지 시스템(1)이 도면을 참조하여 설명될 것이다. 본 실시예에서는, 본 발명이 연료 전지 차량(S)(이동체)의 차량 적재(on-vehicle) 발전 시스템에 적용되는 예가 설명될 것이다.
우선, 본 발명의 실시예에 따른 연료 전지 시스템(1)의 구성이 도 1 및 2를 참조하여 설명될 것이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 연료 전지 시스템(1)은 반응 가스(산화 가스 및 연료 가스)의 공급을 받음으로써 전력을 발생시키는 연료 전지(10)를 포함한다. 또한, 상기 시스템은 연료 전지(10)에 산화 가 스로서 공기를 공급하는 산화 가스 배관 시스템(2); 연료 전지(10)에 연료 가스로서 수소 가스를 공급하는 수소 가스 배관 시스템(3); 시스템 전체를 통합적으로 제어하는 제어 장치(4); 연료 전지(10)의 작동이 정지되는 경우(발전이 정지되는 경우) 등에 시스템의 각종 장치에 전력을 공급하는 2차 배터리(12) 등을 포함한다.
연료 전지(10)는, 전력을 발생시키기 위해 반응 가스의 공급을 받는 단일 전지의 층을 필요한 수만큼 적층함으로써 구성되는 적층 구조를 가진다. 연료 전지(10)에 의해 발생되는 전력은 전력 제어 유닛(PCU)(11)에 공급된다. PCU(11)는 연료 전지 차량(S)의 트랙션 모터에 전력을 공급하는 인버터; 압축기 모터 및 수소 펌프용 모터와 같은 다양한 보조 기계에 전력을 공급하는 인버터; 2차 배터리(12)를 충전하고 2차 배터리(12)로부터 모터로 전력을 공급하는 DC/DC 컨버터 등을 포함한다.
2차 배터리(12)는 트랙션 모터 및 다양한 보조 기계에 전력을 공급하여, 그로 인해 가속 및 간헐적 작동시(연료 전지(10)의 발전의 정지 동안)에 전력 어시스트를 한다. 또한, 2차 배터리(12)는, 연료 전지(10)의 작동이 정지되는 경우 압축기 모터 등에 전력을 공급하여, 그로 인해 소기 작동을 실현한다(연료 전지(10)에 가스를 공급함으로써 연료 전지(10)로부터 수분의 배출). 즉, 2차 배터리(12)는 본 발명에 따른 축전 장치의 일 실시예이다. 2차 배터리(12)로서, 니켈 수소 전지 또는 리튬 이온 전지가 사용될 수도 있다.
본 실시예에서는, 2차 배터리(12)의 온도를 검출하는 온도 센서(도시 안됨)가 배치된다. 온도 센서에 의해 검출된 2차 배터리(12)의 온도에 관한 정보는 제어 장치(4)에 전송되고, 연료 전지 시스템(1)의 작동 제어에 사용된다. 본 실시예에서는, 2차 배터리(12)를 가온하기 위한 히터(가온 수단)가 배치된다. 히터의 작동은 제어 장치(4)에 의해 제어된다. 즉, 온도 센서에 의해 검출되는 2차 배터리(12)의 온도가 기결정된 값(예를 들어, 20 ℃) 이하가 되는 경우에, 제어 장치(4)는 2차 배터리(12)를 가온하기 위해 자동적으로 히터를 작동시킨다.
산화 가스 배관 시스템(2)은 가습기(20)에 의해 가습되는 산화 가스(공기)를 연료 전지(10)에 공급하는 공기 공급 유로(21); 연료 전지(10)로부터 배출되는 산화 오프-가스(off-gas)를 가습기(20)로 이끄는 공기 배출 유로(22); 및 가습기(21)로부터의 산화 오프-가스를 외부로 이끌기 위한 배기 유로(23)를 포함한다. 공기 공급 유로(21)에는 대기로부터 산화 가스를 흡수하여 가습기(20)에 가스를 압송하는 압축기(24)가 제공된다. 압축기(24)의 작동은 제어 장치(4)에 의해 제어된다.
수소 가스 배관 시스템(3)은 연료 공급원으로서 고압의 수소 가스를 저장하는 수소 탱크(30); 수소 탱크(30)의 수소 가스를 연료 전지(10)에 공급하는 수소 공급 유로(31); 및 연료 전지(10)로부터 배출되는 수소 오프-가스를 수소 공급 유로(31)에 되돌려 보내는 순환 유로(32)를 포함한다.
수소 공급 유로(31)에는 수소 탱크(30)로부터의 수소 가스의 공급을 차단 또는 허용하는 차단 밸브(33); 및 수소 가스의 압력을 조정하는 조정기 (regulator)(34)가 제공된다. 본 실시예에서는, 스텝 모터에 의해 공급 압력의 목표 값을 변경할 수 있는 가변 압력 조정 시스템의 조정기(34)가 채택된다. 차단 밸브(33) 및 조정기(34)의 작동은 제어 장치(4)에 의해 제어된다.
순환 유로(32)는 기체-액체 분리기(35) 및 배기 배수 밸브(36)를 매개로 하여 배출 유로(37)에 연결된다. 기체-액체 분리기(35)는 수소 오프-가스로부터 수분을 회수한다. 배기 배수 밸브(36)는 제어 장치(4)로부터의 지시에 따라서 작동하여, 그로 인해 기체-액체 분리기(35)에 의해 회수된 수분 및 순환 유로(32)의 불순물-포함 수소 오프 가스를 외부로 배출(purge)한다. 순환 유로(32)에는 순환 유로(32)의 수소 오프-가스를 가압하여 수소 공급 유로(31)를 향하여 가스를 보내는 수소 펌프(38)가 제공된다. 배출 유로(37)의 가스는 회석기(도시 안됨)에 의해 희석되고, 배기 유로(23)의 가스와 합류됨을 유의한다.
제어 장치(4)는 연료 전지 차량(S)의 가속 신호(요구 부하)와 같은 제어 정보를 수신하여, 시스템의 다양한 장치의 작동을 제어한다. 제어 장치(4)는 컴퓨터 시스템(도시 안됨)으로 구성됨을 유의한다. 이러한 컴퓨터 시스템은 CPU, ROM, RAM, HDD, 입력/출력 인터페이스, 디스플레이 등을 포함한다. CPU가 ROM에 기록된 각종 제어 프로그램을 읽어 프로그램을 실행하는 경우, 각종 제어 작동이 실현된다.
구체적으로, 제어 장치(4)는, 연료 전지(10)의 작동이 정지되는 경우(발전이 정지되는 경우), 2차 배터리(12)로부터 공급되는 전력을 사용하여 압축기(24), 차단 밸브(33), 및 조정기(34)를 구동 및 제어하여, 가스(산화 가스 및 수소 가스)를 연료 전지(10)에 공급함으로써, 연료 전지(10)로부터 수분을 배출하는 "소기" 작동을 실행한다. 제어 장치(4)는 소기 작동 동안에 가습기(20)에 의한 산화 가스의 가습을 일시적으로 억제 또는 정지시킴을 유의한다.
또한, 제어 장치(4)는, 작동 중의 연료 전지(10)의 수분 함량이 2차 배터리(12)의 온도에 따라 설정되는 목표 수분 함량 미만이 되도록 연료 전지(10)의 작동 조건을 설정한다. 다시 말하면, 2차 배터리(12)에 의한 소기 작동 후의 연료 전지(10)의 추정된 수분 함량이 연료 전지(10)의 시동 가능 수분 함량 미만이 되도록, 2차 배터리(12)의 온도에 따라 연료 전지(10)의 작동 조건이 설정된다. 즉, 제어 장치(4)는 본 발명에 따른 제어 수단의 일 실시예로서 기능한다. 여기에서, "추정된 수분 함량"이란 소기 작동 후의 연료 전지(10)의 수분 함량이고, 그것은 2차 배터리(12)의 소기 능력을 고려하여 추정되며, 그리고 "시동 가능 수분 함량"이란 연료 전지(10)가 시동할 수 있는 수분 함량을 의미한다.
본 실시예에서 2차 배터리(12)는, 2차 배터리(12)의 온도가 저하됨에 따라 2차 배터리(12)의 소기 능력이 저하되는 경향이 있다. 예를 들면, 도 2의 맵에 도시된 바와 같이, 온도 "T2"에서 2차 배터리(12)에 의해 배출되는 수분량은 "Q5"이고, 반면에, 온도 "-T2"(빙점 이하)에서 2차 배터리(12)에 의해 각 단일 전지로부터 배출되는 수분량은 "Q1"(< Q5)이다. 그러므로, 2차 배터리(12)의 소기 능력의 차이를 고려하여, 2차 배터리(12)에 의한 소기 작동 후의 연료 전지(10)의 추정된 수분 함량이 시동 수분 함량 미만이 되도록, 제어 장치(4)는 2차 배터리(12)의 온도에 따라 미리 작동 조건을 설정한다.
예를 들면, 2차 배터리(12)의 온도가 "T1"인 경우, 제어 장치(4)는 도 2의 맵을 사용하여 그 온도에 대응하는 배출되는 수분량(Q4)을 산출한다. 또한, 제어 장 치(4)는 연료 전지(10)의 시동 가능 수분 함량(Q0)을 설정하고, 이 시동 가능 수분 함량(Q0)에 2차 배터리(12)에 의해 배출된 수분량(Q4)을 가산하여 얻은 값(Q0 + Q4)을, 연료 전지의 작동중의 목표 수분 함량으로서 설정한다. 다음에, 작동중의 연료 전지(10)의 수분 함량이 목표 수분 함량(Q0 + Q4) 미만이 되도록, 제어 장치(4)는 연료 전지(10)의 작동 조건(연료 전지(10)의 온도, 발전량 및 공급되는 반응 가스량)을 설정한다. 이러한 제어에 따르면, 2차 배터리(12)에 의한 소기 작동 후의 연료 전지(10)의 추정된 수분 함량이 시동 가능 수분 함량(Q0) 미만으로 설정될 수 있다.
또한, 2차 배터리(12)의 온도가 "-T1"인 경우, 제어 장치(4)는 도 2의 맵을 사용하여 2차 배터리의 온도에 대응하는 배출되는 수분량(Q2(< Q4))을 산출한다. 또한, 제어 장치(4)는, 연료 전지(10)의 시동 가능 수분 함량(Q0)에 2차 배터리(12)에 의해 배출된 수분량(Q2)을 가산하여 얻은 값(Q0 + Q2)을, 연료 전지의 작동중의 목표 수분 함량으로서 설정한다. 다음에, 작동중의 연료 전지(10)의 수분 함량이 목표 수분 함량(Q0 + Q2) 미만이 되도록, 제어 장치(4)는 연료 전지(10)의 작동 조건(연료 전지(10)의 온도, 발전량 및 공급되는 반응 가스량)을 비교적 낮은 레벨로 설정한다. 이러한 제어에 따르면, 2차 배터리(12)에 의한 소기 작동 후의 연료 전지(10)의 추정된 수분 함량이 시동 가능 수분 함량(Q0) 미만으로 설정될 수 있다.
이어서, 본 실시예에 따른 연료 전지 시스템(1)의 작동 방법이 도 3의 플로우차트를 참조하여 설명될 것이다.
연료 전지 시스템(1)의 통상의 작동 동안, 수소 가스가 수소 공급 유로(31)를 매개로 하여 수소 탱크(30)로부터 연료 전지(10)의 연료극에 공급된다. 또한, 가습 및 조정된 공기가 공기 공급 유로(21)를 매개로 하여 연료 전지(10)의 산화극에 공급되어 그로 인해 전력을 발생시킨다. 이러한 경우, 연료 전지(10)로부터 끌어 내어지는 전력(요구 전력)이 제어 장치(4)에 의해 산출되고, 발전량에 따른 공기 및 수소 가스의 양이 연료 전지(10)에 공급된다. 연료 전지(10)는 통상의 작동 동안에는 습윤 상태이다. 그러므로, 연료 전지의 작동이 정지되는 경우, 수분은 연료 전지(10) 내에 잔류한다. 본 실시예에서는, 이러한 연료 전지의 통상의 작동이 정지된 후, 연료 전지(10)로부터 수분을 배출하는 "소기" 작동이 실행된다. 그러나, 저온 환경하에서는, 2차 배터리(12)의 전력 공급 능력이 저하되어, 소기 활동이 불충분하게 실행되고, 경우에 따라서는 시동 성능이 저하될 수도 있다. 본 실시예에서는, 이러한 시동 성능의 저하를 억제하기 위해 다음의 작동 제어가 실행된다.
즉, 우선, 연료 전지 시스템(1)의 제어 장치(4)는 온도 센서를 사용하여 2차 배터리(12)의 온도를 검출한다(배터리 온도 검출 단계: S1). 더욱이, 제어 장치(4)는 도 2의 도시된 맵에 근거하여 배터리 온도 검출 단계 S1에 의해 검출된 온도에 대응하는 배출되는 수분량을 산출한다(수분 배출량 산출 단계: S2). 예를 들어, 2차 배터리(12)의 온도가 "-T2"인 경우, 배출되는 수분량이 "Q1"로 산출된다.
다음에, 제어 장치(4)는 연료 전지(10)의 시동 가능 수분 함량(Q0)을 설정하고, 이 시동 가능 수분 함량에 수분 배출량 산출 단계 S2에 의해 산출된 배출되는 수분량(Q1)을 가산하여 얻은 값(Q0 + Q1)을, 연료 전지의 작동중의 목표 수분 함량으로서 설정한다(목표 수분 함량 설정 단계: S3). 또한, 작동중의 연료 전지(10)의 수분 함량이 목표 수분 함량 설정 단계 S3에 의해 설정된 목표 수분 함량(Q0 + Q1) 미만이 되도록, 제어 장치(4)는 연료 전지(10)의 작동 조건(연료 전지(10)의 온도, 발전량 및 공급되는 반응 가스량)을 설정한다(작동 조건 설정 단계: S4). 그 후에, 제어 장치(4)는 작동 조건 설정 단계 S4에 의해 설정된 작동 조건에 따라 연료 전지(10)의 작동을 제어한다(작동 제어 단계: S5).
상술된 실시예에 따른 연료 전지 시스템(1)에 있어서는, 작동 중의 연료 전지(10)의 수분 함량이 2차 배터리(12)의 온도에 따라 설정된 목표 수분 함량 미만이 되도록, 연료 전지(10)의 작동 조건이 설정될 수 있다. 즉, 2차 배터리(12)의 온도 강하에 의한 전력 공급 능력의 저하에 기인하여, 연료 전지(10)로부터 배출되는 수분량이 저하되는 것으로 가정하는 경우에도, 연료 전지(10)의 작동 조건이 미리 낮은 레벨로 설정되는 경우, 작동 중의 연료 전지(10)의 수분 함량이 기결정된 목표 수분 함량 미만으로 설정될 수 있다. 그러므로, 저온 환경하에서 연료 전지(10)의 작동이 정지되는 경우에도, 연료 전지의 작동 정지 상태로부터 연료 전지(10)가 효율적으로 시동될 수 있다.
또한, 상술된 실시예에 따른 연료 전지 시스템(1)은 2차 배터리(12)를 가온 하는 히터를 포함하므로 저온 환경하에서 2차 배터리(12)를 신속히 가온하는 것이 가능하다. 그 결과, 2차 배터리(12)의 전력 공급 능력이 신속히 회복될 수 있다.
또한, 상술된 실시예에 따른 연료 전지 차량(S)(이동체)는 2차 배터리(12)의 온도에 따라 연료 전지(10)의 작동 조건을 설정할 수 있는 연료 전지 시스템(1)을 포함한다. 그러므로, 상기 차량은 저온 환경하에서도 우수한 시동 성능을 갖는다.
상기 실시예에 있어서는 2차 배터리(12)가 축전 장치로서 채택되는 예가 설명되었지만, 캐패시터가 축전 장치로서 채택될 수도 있음을 유의한다. 상기 실시예에 있어서는, 2차 배터리(12)의 "온도"에 따라서 연료 전지(10)의 작동 조건이 설정되는 예가 설명되었지만, 2차 배터리(12)의 상태를 나타내는 다른 물리량(예컨대, 충전 상태: "SOC")에 따라서 연료 전지(10)의 작동 조건이 설정될 수도 있다.
또한, 상기의 실시예에 있어서는, 순환 유로(32)가 수소 펌프(38)에 공급되는 예가 설명되었지만, 수소 펌프(38) 대신에 이젝터(ejector)가 채택될 수도 있다. 상기의 실시예에 있어서는, 순환 유로(32)가 배기 작동 및 배수 작동 모두를 실현하는 배기 배수 밸브(36)에 제공되는 예가 설명되었지만, 제어 장치(4)가 배수 밸브 및 배기 밸브를 개별적으로 제어하도록, 기체-액체 분리기(35)에 의해 회수된 수분을 외부로 배출하는 배수 밸브 및 순환 유로(32)로부터의 가스를 배출하는 배기 밸브가 분리하여 배치될 수도 있다.
실시예에서 상술된 바와 같이, 본 발명에 다른 연료 전지 시스템은 연료 전지 차량에 탑재될 수 있고, 연료 전지 차량 이외의 각종 이동체(로봇, 선박, 항공 기 등)에 탑재될 수도 있다. 본 발명에 따른 연료 전지 시스템은 구조물(주택, 빌딩 등)을 위한 발전 설비로서 사용을 위해 고정되는 발전 시스템에 적용될 수도 있다.

Claims (5)

  1. 연료 가스와 산화 가스의 반응에 의해 전력을 발생시키는 연료 전지, 및 축전 장치를 포함하고, 상기 연료 전지의 작동이 정지되는 경우 상기 축전 장치로부터 공급되는 전력을 이용하여 상기 연료 전지에 가스를 공급함으로써 상기 연료 전지로부터 수분을 배출하는 소기(掃氣) 작동을 실행하도록 구성되는 연료 전지 시스템에 있어서,
    상기 연료 전지 시스템은 작동 중의 상기 연료 전지의 수분 함량이 상기 축전 장치의 상태에 따라 설정되는 목표 수분 함량 미만이 되도록, 상기 연료 전지의 작동 조건을 설정하기 위한 제어 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 연료 전지 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제어 수단은 상기 축전 장치의 온도에 따라서 상기 목표 수분 함량을 설정하는 것을 특징으로 하는 연료 전지 시스템.
  3. 제 2항에 있어서,
    작동중의 상기 연료 전지의 상기 수분 함량이 상기 목표 수분 함량 미만이 되도록, 상기 제어 수단은 상기 축전 장치의 상기 온도가 낮아질수록 상기 연료 전지의 상기 작동 조건을 더 낮은 레벨로 설정하는 것을 특징으로 하는 연료 전지 시 스템.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 축전 장치를 가온하기 위한 가온 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연료 전지 시스템.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 따른 상기 연료 전지 시스템을 포함하는 이동체.
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