KR20090005815A - Condensate water drain apparatus of fuel cell stack for automobile - Google Patents

Condensate water drain apparatus of fuel cell stack for automobile Download PDF

Info

Publication number
KR20090005815A
KR20090005815A KR1020070069158A KR20070069158A KR20090005815A KR 20090005815 A KR20090005815 A KR 20090005815A KR 1020070069158 A KR1020070069158 A KR 1020070069158A KR 20070069158 A KR20070069158 A KR 20070069158A KR 20090005815 A KR20090005815 A KR 20090005815A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
condensate
hydrogen
fuel cell
cell stack
reservoir
Prior art date
Application number
KR1020070069158A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR100897117B1 (en
Inventor
김덕환
금영범
김세훈
이성호
Original Assignee
현대자동차주식회사
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 현대자동차주식회사 filed Critical 현대자동차주식회사
Priority to KR1020070069158A priority Critical patent/KR100897117B1/en
Publication of KR20090005815A publication Critical patent/KR20090005815A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR100897117B1 publication Critical patent/KR100897117B1/en

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
    • H01M8/04089—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
    • 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
    • H01M8/04694—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by variables to be controlled
    • H01M8/04746—Pressure; Flow
    • H01M8/04761—Pressure; Flow of fuel cell 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
    • H01M8/10—Fuel cells with solid electrolytes
    • H01M2008/1095—Fuel cells with polymeric electrolytes
    • 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

  • 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

A condensate water drain apparatus of a fuel cell stack for automobile is provided to discharge the condensed water smoothly even if the hydrogen exhaust line is horizontally mounted, in platform vehicles in which the height of the fuel cell stack is restrictive. A condensate water drain apparatus of a fuel cell stack for automobile includes a reservoir(10) of the box type which is installed at the hydrogen exhaust line, separating the condensed water included in the hydrogen gas and storing it; a tubular hydrogen inlet(11a,11b) formed at the upper part of the reservoir and a tubular hydrogen outlet(12) formed at the bottom part of the reservoir; at least one sensor(13,14) for sensing the water level fixed to the front side of the reservoir; and a condensate outlet(15) opened and closed according to the set amount sensed through teh sensors.

Description

자동차용 연료전지 스택의 응축수 배출장치{Condensate water drain apparatus of fuel cell stack for automobile}Condensate water drain apparatus of fuel cell stack for automobile}

본 발명은 자동차용 연료전지 스택의 응축수 배출장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 연료전지 스택의 운전 시에 애노드(anode) 출구에서 생성되는 물을 효과적으로 배출하기 위한 자동차용 연료전지 스택의 응축수 배출장치에 관한 것이다. The present invention relates to an apparatus for discharging condensate of a fuel cell stack for an automobile, and more particularly, to an apparatus for discharging condensate of an automotive fuel cell stack for effectively discharging water generated at an anode outlet during operation of a fuel cell stack. It is about.

일반적으로, 연료전지는 연료가 가지고 있는 화학에너지를 연소에 의해 열로 바꾸지 않고 전지 내에서 전기화학적으로 직접 전기에너지로 바꾸는 장치이며, 자동차나 레이저 전기기구 등의 동력원으로 관심있게 연구되는 무공해 발전장치이다.In general, a fuel cell is a device that converts chemical energy contained in a fuel into electric energy directly in a cell without being converted into heat by combustion, and is a pollution-free power generation device that is being studied as a power source for automobiles or laser electric appliances. .

특히, 고분자 전해질형 연료전지는 100℃ 이하의 낮은 온도에서 작동 가능하고 빠른 응답성 및 고출력 밀도를 가지는 바, 자동차용으로 적합한 전기화학적인 동력원으로 알려져 있다.In particular, the polymer electrolyte fuel cell is known as an electrochemical power source suitable for automobiles because it can operate at a low temperature of 100 ° C. or less, and has fast response and high power density.

이러한 고분자 전해질형 연료전지에서는 전기를 생산하는 단위전지가 적층된 연료전지 스택이 애노드(anode)로 연료기체인 수소를 공급받고 캐소드(cathode)로 산화제인 산소를 공급받아 전기를 생산하게 된다.In such a polymer electrolyte fuel cell, a fuel cell stack in which electricity is produced is stacked to produce electricity by receiving hydrogen as a fuel gas as an anode and oxygen as an oxidant as a cathode.

즉, 고분자 전해질형 연료전지에서 수소와 산소는 전기화학적으로 반응하여 물을 생성하면서 전기에너지를 발생시키는데, 공급된 수소가 애노드 전극의 촉매에서 수소이온과 전자로 분리되고, 이때 생성된 수소이온이 양이온 교환막을 통해 캐소드로 이동하여 공급된 산소와 전자를 받아 물을 생성하면서 전기에너지를 발생시키게 된다.That is, in a polymer electrolyte fuel cell, hydrogen and oxygen react with each other electrochemically to generate water to generate electrical energy. The supplied hydrogen is separated into hydrogen ions and electrons at the anode electrode catalyst, and the generated hydrogen ions are It moves to the cathode through the cation exchange membrane receives the supplied oxygen and electrons to generate water while generating water.

그 반응식은 다음과 같다.The scheme is as follows.

- 애노드(anode) : H2 →2H+ + 2eAnode: H2 → 2H + + 2e

- 캐소드(cathode) : 1/2O2 + 2H+ + 2e →H2OCathode: 1 / 2O2 + 2H + + 2e → H2O

이러한 화학반응식에 의해 상기 캐소드에서 물이 생성된다. This chemical reaction produces water at the cathode.

상기 캐소드에서 발생된 물은 스택 내의 크로스오버(cross over) 현상에 의해 애노드 측으로 이동하며 스택 외부로 배출된다. Water generated at the cathode moves to the anode side by a crossover phenomenon in the stack and is discharged out of the stack.

연료전지 스택 내에서 생성된 생성수의 양은 연료전지 운전조건에 따라 달라지나, 최대 분당 약 300 ml 정도의 물이 생성된다.The amount of generated water in the fuel cell stack depends on the fuel cell operating conditions, but a maximum of about 300 ml of water is produced per minute.

한편, 연료전지 차량의 경우 반응 후에 스택 외부로 배출되는 수소가 재순환 블로워를 통해 수소탱크에서 공급되는 수소와 합쳐져 다시 연료전지 스택 안으로 유입된다. Meanwhile, in the fuel cell vehicle, hydrogen discharged to the outside of the stack after the reaction is combined with hydrogen supplied from the hydrogen tank through a recirculation blower and introduced into the fuel cell stack.

이때, 상기 재순환 블로워로 유입되는 수소에는 반응 후에 생성된 응축수가 존재하며, 이러한 응축수는 재순환 블로워의 운전을 방해하여 내구성을 악화시키게 되고, 재순환 블로워가 정상 작동되지 않아서 응축수가 효과적으로 배출되지 못하기 때문에 연료전지 스택 내에 응축수가 쌓이게 되므로 스택의 내구성 및 냉시동에 악영향을 미친다. In this case, condensate generated after the reaction is present in the hydrogen flowing into the recycle blower, and the condensate deteriorates durability by disturbing the operation of the recycle blower, and the recycle blower does not operate normally, so condensate is not effectively discharged. Condensate builds up in the fuel cell stack, adversely affecting the stack's durability and cold start.

이에 도 13에 도시된 바와 같이, 애노드 측의 응축수를 배출하기 위해 워터트랩(water trap)이 장착되는 바, 상기 워터트랩은 물을 저장하기 위한 리저버(reservoir)(106), 리저버 상단부의 응축수 유입구(107), 리저버 하단부의 응축수 배출구(108), 측면에 고정되어 수위를 감지하기 위한 센서(109)로 구성되어 있다. As shown in FIG. 13, a water trap is mounted to discharge the condensate on the anode side, and the water trap is a reservoir 106 for storing water and a condensate inlet at the top of the reservoir. 107, the condensate outlet 108 of the lower end of the reservoir, is fixed to the side is composed of a sensor 109 for detecting the water level.

이러한 워터트랩의 기능에 대하여 설명하면 재순환 블로워에서 응축수가 응축수 유입구(107)를 통해 리저버(106)로 유입되며, 상단부에 고정된 센서(109)에 의해 응축수가 감지되면, 응축수 배출구(108)의 솔레노이드 밸브(110)가 열려서 물이 배출된다. The function of the water trap will be described. When the condensate is introduced into the reservoir 106 through the condensate inlet 107 in the recirculation blower, and the condensate is detected by the sensor 109 fixed to the upper end, the condensate outlet 108 The solenoid valve 110 is opened to discharge water.

이때, 물은 중력에 의해서 하방으로 배출되며, 하단부에 고정된 센서(109)에 의해 응축수가 감지되지 않게 되면 솔레노이드 밸브(110)가 닫혀 물 배출을 멈추게 된다. At this time, the water is discharged downward by gravity, and when the condensate is not detected by the sensor 109 fixed to the lower end, the solenoid valve 110 is closed to stop the water discharge.

따라서, 상기 리저버(106) 하단부의 센서(109) 아래쪽으로는 항상 물이 고여 있어 수소의 외부 유출을 막아 주게 된다.Therefore, water is always accumulated under the sensor 109 at the lower end of the reservoir 106 to prevent the outflow of hydrogen.

그런데, 상기 워터트랩은 중력에 의해서 물을 배출하기 때문에 항상 연료전지 스택의 위치보다 아래에 놓이게 된다. However, since the water trap discharges water by gravity, the water trap is always below the position of the fuel cell stack.

따라서, 연료전지 스택 아래로 일정 공간이 존재하지 않으면, 워터트랩의 설 치가 불가능하며, 제대로 기능을 할 수 없게 된다. Therefore, if there is no space below the fuel cell stack, the water trap cannot be installed and cannot function properly.

전용플랫폼 차량의 연료전지 스택은 차량의 언더 플로워에 위치하기 때문에, 스택 아래로 워터트랩을 설치할 수 있는 공간이 없으며, 다른 공간에 워터트랩을 설치하게 되면 제 기능을 하지 못하게 되는 문제점이 있다.Since the fuel cell stack of the dedicated platform vehicle is located in the underfloor of the vehicle, there is no space for installing the water trap under the stack, and if the water trap is installed in another space, the fuel cell stack may not function properly.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 발명한 것으로서, 연료전지 스택의 운전 시에 애노드(anode) 출구에서 생성되는 물을 효과적으로 배출하기 위하여 수소 배출라인에 응축수 배출장치를 설치하되, 상기 수소 배출라인을 응축수 배출장치의 리저버 내에서 분리시켜 반응기체가 리저버를 통과하면서 응축수가 자동으로 제거되도록 하는 자동차용 연료전지 스택의 응축수 배출장치를 제공하고자 한다. Therefore, the present invention has been invented to solve the above problems, in order to effectively discharge the water generated at the anode (anode) outlet during operation of the fuel cell stack, a condensate discharge device is installed in the hydrogen discharge line, The present invention aims to provide a condensate discharge device for a fuel cell stack for automobiles by separating the hydrogen discharge line in the reservoir of the condensate discharge device so that the condensate is automatically removed as the reactor passes through the reservoir.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 자동차용 연료전지 스택의 응축수 배출장치는 수소 배출라인에 설치되며 수소 기체에 포함된 응축수를 분리하여 저장하는 박스 형상의 리저버(reservoir)(10)와, 상기 리저버(10) 상단부에 형성된 적어도 하나 이상으로 이루어진 관형상의 수소 입구(11a,11b) 및 상기 리저버(10) 하단부에 형성된 관형상의 수소 출구(12)와, 상기 리저버(10) 전면에 고정되어 수위를 감지하기 위한 적어도 하나 이상의 센서(13,14)와, 상기 센서(13,14)를 통해 감지된 응축수의 설정량에 따라 개폐 작동하는 응축수 배출구(15)로 구성된 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the condensate discharge device for a fuel cell stack for automobiles according to the present invention is installed in a hydrogen discharge line and has a box-shaped reservoir (10) for separating and storing condensate contained in hydrogen gas. At least one tubular hydrogen inlet (11a, 11b) formed at least one upper end of the reservoir (10) and a tubular hydrogen outlet (12) formed at the lower end of the reservoir (10), and in front of the reservoir (10) At least one sensor (13,14) is fixed to detect the water level, characterized in that consisting of the condensate outlet 15 for opening and closing operation according to the set amount of the condensate detected by the sensor (13,14).

이상에서 본 바와 같이, 본 발명에 따른 자동차용 연료전지 스택의 응축수 배출장치에 의하면, 연료전지 스택의 높이가 제한적인 전용플랫폼 차량에서 수소 배출라인이 수평으로 장착되더라도 원활하게 응축수를 배출시킬 수 있는 효과가 있다. As described above, according to the condensate discharge device of the fuel cell stack for automobiles according to the present invention, even if the hydrogen discharge line is mounted horizontally in a dedicated platform vehicle having a limited height of the fuel cell stack can be smoothly discharged condensate It works.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 구성에 대해 상세하게 설명하면 다음과 같다. Hereinafter, the configuration of the present invention with reference to the accompanying drawings in detail.

첨부한 도 1은 본 발명에 따른 자동차용 연료전지 스택의 응축수 배출장치를 나타내는 개략적인 도면이다. 1 is a schematic view showing a condensate discharge device of a fuel cell stack for automobiles according to the present invention.

본 발명은 연료전지 스택의 운전 시에 애노드 출구에서 생성되는 물을 효과적으로 배출하기 위해 수소 배출라인에 설치되는 연료전지 스택의 응축수 배출장치로서, 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 수소 배출라인을 리저버(10) 내에서 분리시켜 반응기체가 리저버(10)를 통과하면서 응축수가 제거된다. The present invention is a condensate discharge device of the fuel cell stack installed in the hydrogen discharge line to effectively discharge the water generated at the anode outlet during operation of the fuel cell stack, as shown in Figure 1, the reservoir reservoir The condensed water is removed while the reactor is passed through the reservoir 10 by separation in 10.

이러한 연료전지 스택의 응축수 배출장치는, 수소 배출라인에 설치되며 수소 기체에 포함된 응축수를 분리하여 저장하는 박스 형상의 리저버(reservoir)(10)와, 상기 리저버(10) 상단부에 형성된 적어도 하나 이상으로 이루어진 관형상의 수소 입구(11a,11b) 및 상기 리저버(10) 하단부에 형성된 관형상의 수소 출구(12)와, 상기 리저버(10) 전면에 고정되어 수위를 감지하기 위한 적어도 하나 이상의 센서(13,14)와, 상기 센서(13,14)를 통해 감지된 응축수의 설정량에 따라 솔레노이드 밸브(16)를 구동시켜 개폐 작동하는 응축수 배출구(15)로 구성되어 있다. The condensate discharge device of the fuel cell stack may include a box-shaped reservoir 10 installed in the hydrogen discharge line and separating and storing the condensate contained in the hydrogen gas, and at least one formed in an upper end of the reservoir 10. Tubular hydrogen inlet (11a, 11b) consisting of and the tubular hydrogen outlet 12 formed in the lower end of the reservoir 10, and at least one sensor fixed to the front surface of the reservoir (10) ( 13 and 14, and the condensate outlet 15 is configured to drive the solenoid valve 16 in accordance with a set amount of the condensate detected by the sensors 13 and 14.

이와 같은 구성으로 이루어진 연료전지 스택의 응축수 배출장치의 작동 원리는 스택 내에서 반응한 수소가 상기 리저버(10) 양측의 수소 입구(11a,11b)로 유입되며, 상기 수소 입구(11a,11b)의 형상에 따라 스월(swirl)이나 텀블(tumble) 유동을 일으키면서 리저버(10) 안에서 유동하게 된다.The operating principle of the condensate discharge device of the fuel cell stack having such a configuration is that the hydrogen reacted in the stack is introduced into the hydrogen inlets 11a and 11b on both sides of the reservoir 10, and the hydrogen inlets 11a and 11b Depending on the shape it will flow in the reservoir 10, causing a swirl or tumble flow.

수소 기체가 리저버(10) 내에서 유동하면서 수소 기체에 포함되어 있는 응축수가 분리되며, 응축수가 제거된 수소 기체는 리저버(10) 상부로 이동하여 수소 출구(12)로 배출된다.As the hydrogen gas flows in the reservoir 10, the condensed water included in the hydrogen gas is separated, and the hydrogen gas from which the condensed water is removed is moved to the upper portion of the reservoir 10 and discharged to the hydrogen outlet 12.

상기 리저버(10) 안으로 유입되는 수소 기체는 최대 약 50 m/sec의 속도를 갖기 때문에, 스월이나 텀블 유동을 만들어 줌으로써 효과적으로 응축수를 제거할 수 있다. Since the hydrogen gas flowing into the reservoir 10 has a maximum speed of about 50 m / sec, condensate can be effectively removed by creating a swirl or tumble flow.

수소 기체와 분리된 응축수는 리저버(10)에 저장되며, 리저버(10)에 장착된 상측의 센서(13)에 의해 물의 수위를 감지하여 솔레노이드 밸브(16)가 열리게 되며 저장된 응축수가 응축수 배출구(15)로 배출된다. The condensate separated from the hydrogen gas is stored in the reservoir 10, and the solenoid valve 16 is opened by detecting the water level by the upper sensor 13 mounted on the reservoir 10, and the stored condensate outlet 15 To be discharged.

상기 리저버(10)에 장착된 하측 센서(14)에 의해 응축수가 감지되지 않으면 솔레노이드 밸브(16)가 닫히게 되고, 응축수의 배출을 중지하게 된다. If the condensate is not detected by the lower sensor 14 mounted on the reservoir 10, the solenoid valve 16 is closed and the discharge of the condensate is stopped.

따라서, 상기 리저버(10) 안에는 일정량의 물이 저장되고, 수소의 외부 배출을 방지하게 된다. Therefore, a certain amount of water is stored in the reservoir 10, thereby preventing the external discharge of hydrogen.

이때, 상기 연료전지 스택의 응축수 배출장치는 수소 배출라인에 장착되어 있어, 리저버(10) 안의 압력이 대기압보다 항상 높은 상태에 있기 때문에 솔레노이 드 밸브(16)가 열리면 리저버(10) 내부와 대기의 압력차에 의해서 응축수가 자연적으로 외부로 배출된다. At this time, the condensate discharge device of the fuel cell stack is mounted on the hydrogen discharge line, the pressure in the reservoir 10 is always higher than the atmospheric pressure, so when the solenoid valve 16 is opened, the inside of the reservoir 10 and the atmosphere The condensate is naturally discharged to the outside due to the pressure difference of.

한편, 첨부한 도 2 내지 도 4는 본 발명에 따른 자동차용 연료전지 스택의 응축수 배출장치를 나타내는 제1실시예로서, 도 2는 수소 입구(11a,11b)의 형상을 변경하여 리저버(10) 안으로 유입되는 수소의 흐름이 유동을 발생시킬 수 있도록 되어 있다. On the other hand, Figures 2 to 4 attached as a first embodiment showing the condensate discharge device of the fuel cell stack for automobiles according to the present invention, Figure 2 is to change the shape of the hydrogen inlet (11a, 11b) reservoir 10 The flow of hydrogen into it is designed to generate a flow.

즉, 상기 수소 입구(11a,11b)를 하방으로 향하게 하여, 응축수가 수소 출구(12)로 배출되는 것을 방지하게 된다.That is, the hydrogen inlets 11a and 11b are directed downward to prevent the condensed water from being discharged to the hydrogen outlet 12.

또한, 도 3에 도시된 바와 같이, 위에서 바라봤을 때 수소 입구(11a,11b)를 좌우로 일정 각도 어긋나게 형성함으로써, 리저버(10) 내부에 스월(swirl) 유동을 발생시켜 더욱 효과적으로 응축수를 배출시키는 것이 가능하다. In addition, as shown in FIG. 3, when viewed from above, the hydrogen inlets 11a and 11b are formed to be shifted at an angle from side to side, thereby generating a swirl flow inside the reservoir 10 to more effectively discharge condensate. It is possible.

도 4는 이와 유사하게 수소 입구(11a,11b)를 일측은 상방으로 타측은 하방으로 어긋나게 형성하여 텀블(tumble)유동을 발생시켜 응축수의 배출을 더 용이하게 한다. 4 similarly, the hydrogen inlets 11a and 11b are shifted upward on one side and downward on the other side to generate tumble flow, thereby making it easier to discharge condensate.

또한, 상기 수소 입구(11a,11b)의 배관을 다공성 배관으로 사용하여 수소 기체의 확산을 용이하게 할 수도 있다.In addition, the piping of the hydrogen inlets 11a and 11b may be used as the porous piping to facilitate diffusion of hydrogen gas.

첨부한 도 5는 본 발명에 따른 자동차용 연료전지 스택의 응축수 배출장치를 나타내는 제2실시예로서, 도2의 연료전지 스택의 응축수 배출장치에서 수소 기체의 유동을 원활하게 하기 위해 리저버(10) 내의 수소 출구(12)의 단부를 확장되도록 한 것이다. 5 is a second embodiment showing a condensate discharge device of a fuel cell stack for an automobile according to the present invention, the reservoir 10 in order to facilitate the flow of hydrogen gas in the condensate discharge device of the fuel cell stack of FIG. The end of the hydrogen outlet 12 in the inside is to be expanded.

이때, 상기 수소 입구(11a,11b)의 형상은 전술한 것과 마찬가지로 다양한 연결 형상으로 제작할 수 있는 것이 바람직하다. At this time, it is preferable that the shapes of the hydrogen inlets 11a and 11b can be manufactured in various connection shapes as described above.

첨부한 도 6은 본 발명에 따른 자동차용 연료전지 스택의 응축수 배출장치를 나타내는 제3실시예로서, 리저버(10) 내를 구획하는 배플(baffle)(18,19)이 설치되어 있다. 6 is a third embodiment showing the condensate discharge device of the fuel cell stack for automobiles according to the present invention, and baffles 18 and 19 are provided to partition the inside of the reservoir 10.

이는 차량이 기울어짐에 따라 상기 리저버(10) 내에 저장된 물의 높이가 달라지게 되어 센서(13,14)가 오작동을 일으킬 소지가 발생하게 된다.This is because the height of the water stored in the reservoir 10 changes as the vehicle is inclined, which may cause the sensors 13 and 14 to malfunction.

따라서, 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 리저버(10) 내의 수소 입구(11a,11b)와 센서(13,14)의 사이에 메쉬(mesh) 형상의 응축수 배플(120)을 설치하여 센서(13,14)의 오작동을 방지할 수 있게 된다.  Accordingly, as shown in FIG. 6, a mesh-shaped condensate baffle 120 is installed between the hydrogen inlets 11a and 11b and the sensors 13 and 14 in the reservoir 10. 14 can be prevented from malfunctioning.

이때, 상기 응축수 배플의 형상은 센서(13,14)의 위치나 응축수 배출구(15)의 위치에 따라서 바뀔 수 있으며, 수소 입구(11a,11b)와 수소 출구(12) 사이에도 기체 배플(121)을 설치하여 수소 출구(12)로의 응축수 유입을 막을 수 있다. In this case, the shape of the condensate baffle may be changed according to the position of the sensors 13 and 14 or the position of the condensate outlet 15, and the gas baffle 121 may also be disposed between the hydrogen inlets 11a and 11b and the hydrogen outlet 12. By installing the condensed water to the hydrogen outlet 12 can be prevented.

첨부한 도 7은 본 발명에 따른 자동차용 연료전지 스택의 응축수 배출장치를 나타내는 제4실시예로서, 수소 입구(11a,11b) 및 출구(12)가 단일 개로 이루어진 연료전지 스택의 응축수 배출장치를 나타낸다. 7 is a fourth embodiment illustrating a condensate discharge device of a fuel cell stack for automobiles according to the present invention, and includes a condensate discharge device of a fuel cell stack including a single hydrogen inlet 11a, 11b and an outlet 12. Indicates.

이와 같이, 스택 내에서 반응한 기체가 하나의 관을 통해서 리저버(10) 내에 유입 및 배출되는 것도 가능하다. As such, the gas reacted in the stack may be introduced into and discharged from the reservoir 10 through one tube.

이러한 장치에서도 전술한 바와 마찬가지로 센서(13,14)와 배플을 설치할 수 있다. In such a device, as described above, the sensors 13 and 14 and the baffles can be provided.

첨부한 도 8 내지 도 10은 본 발명에 따른 자동차용 연료전지 스택의 응축수 배출장치를 나타내는 제5실시예로서, 수소 입,출구(11a,11b,12)가 단일 개로 이루어진 장치임을 나타낸다.8 to 10 are views showing a condensate discharge device of a fuel cell stack for automobiles according to the present invention, and show that the hydrogen inlet / outlet 11a, 11b, 12 is a single device.

이때, 도 8은 일측의 수소 입구(11a,11b) 또는 출구(12)를 상방으로 일정 각도 절곡되게 형성한 것이고, 도 9는 수소 입,출구(11a,11b,12) 모두를 상방으로 일정 각도 절곡되게 형성한 것이며, 일측은 상방으로 타측은 하방으로 서로 어긋나게 형성한 것이다.At this time, Figure 8 is formed to be bent at a certain angle upward hydrogen inlet (11a, 11b) or outlet 12, Figure 9 is a certain angle upward all the hydrogen inlet, outlet 11a, 11b, 12 It is formed to be bent, and one side is formed to be shifted to the other side downward.

이는 상기 수소 입구(11a,11b), 수소 출구(12)의 형상을 변형시켜서 기체 유동을 원활하게 할 수 있다.This may modify the shapes of the hydrogen inlets 11a and 11b and the hydrogen outlet 12 to facilitate gas flow.

첨부한 도 11은 본 발명에 따른 자동차용 연료전지 스택의 응축수 배출장치를 나타내는 제6실시예로서, 저장된 물의 높이를 감지하는 센서(13,14)를 단일 개 사용한 연료전지 스택의 응축수 배출장치를 나타낸다. 11 is a sixth embodiment showing the condensate discharge device of the fuel cell stack for automobiles according to the present invention, the condensate discharge device of the fuel cell stack using a single sensor (13, 14) for detecting the height of the stored water. Indicates.

이와 같이 저장된 물을 배출하기 위해 센서(13,14)를 상황에 따라서 2개 또는 단일 개 또는 없앨 수도 있다. In order to discharge the stored water, two or single sensors may be removed or removed depending on the situation.

즉, 2개의 센서(13,14)가 장착되어 있을 경우, 앞서 설명한 방식으로 물 배출이 이루어지며, 단일 개의 센서(13 또는 14)가 장착되어 있을 경우, 이는 응축수의 증가를 감지하는 상측 센서(13)로서, 상기 센서(13,14)가 응축수를 감지하게 되면 솔레노이드 밸브(16)를 열어 응축수를 배출하고 일정 시간 후에 솔레노이드 밸브(16)를 차단하게 된다. That is, when two sensors 13 and 14 are mounted, water is discharged in the above-described manner, and when a single sensor 13 or 14 is mounted, it is an upper sensor (which detects an increase in condensate). 13), when the sensors 13 and 14 detect the condensed water, the solenoid valve 16 is opened to discharge the condensed water, and the solenoid valve 16 is shut off after a predetermined time.

상기 솔레노이드 밸브(16)를 차단하는 시간은 계산된 응축수의 배출량을 계 산하여 결정하는 것이 바람직하다. The time to shut off the solenoid valve 16 is preferably determined by calculating the calculated discharge amount of condensate.

이와 반대로 센서(14)가 응축수의 감소를 감지하도록 장착되는 하측 센서(14)일 경우, 응축수의 배출량을 계산하여 일정시간 후에 솔레노이드 밸브(16)를 열게 되며, 센서(14)에 의해 응축수가 감지되지 않으면 솔레노이드 밸브(16)를 닫아 응축수의 배출을 중지하게 된다. On the contrary, when the sensor 14 is a lower sensor 14 mounted to detect a decrease in condensate, the discharge of the condensate is calculated to open the solenoid valve 16 after a predetermined time, and the condensate is detected by the sensor 14. If not, the solenoid valve 16 is closed to stop the discharge of condensate.

상기 센서(13,14)가 장착되지 않은 경우에는 측정된 응축수의 배출량만을 가지고 일정 시간 솔레노이드 밸브(16)를 열고 닫는 것을 반복하여 물 배출을 실시토록 한다. When the sensors 13 and 14 are not mounted, the opening and closing of the solenoid valve 16 for a predetermined time with only the discharged amount of the condensed water measured is repeated to discharge the water.

첨부한 도 12는 본 발명에 따른 자동차용 연료전지 스택의 응축수 배출장치를 나타내는 제7실시예로서, 솔레노이드 밸브(16) 대신에 펌프(17)를 사용한 연료전지 스택의 응축수 배출장치를 나타낸다.12 is a seventh embodiment showing a condensate discharge device for an automotive fuel cell stack according to the present invention, and shows a condensate discharge device for a fuel cell stack using a pump 17 instead of a solenoid valve 16.

이는 솔레노이드 밸브(16)를 사용하는 대신에 펌프(17)를 사용하거나, 솔레노이드 밸브(16)와 동시에 펌프(17)를 사용하여 강제적으로 물을 배출할 수도 있다. This may be forcibly drained by using the pump 17 instead of the solenoid valve 16 or by using the pump 17 simultaneously with the solenoid valve 16.

이때, 상기 펌프(17)는 리저버(10)에 부착된 센서(13,14)와 연동해서 동작할 수도 있으며, 단독으로 응축수를 감지하여 동작할 수도 있다. In this case, the pump 17 may operate in conjunction with the sensors 13 and 14 attached to the reservoir 10, or may operate by detecting condensate alone.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 또한 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않으며, 특허청구범위에서 청구된 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 기재된 청구범위 내에 있게 된다.Although the above has been shown and described with respect to the preferred embodiments of the present invention, the present invention is not limited to the above-described embodiment, in the technical field to which the present invention pertains without departing from the spirit of the invention as claimed in the claims. Various modifications can be made by those skilled in the art, and such changes will fall within the scope of the claims set forth.

도 1은 본 발명에 따른 자동차용 연료전지 스택의 응축수 배출장치를 나타내는 개략적인 도면,1 is a schematic view showing a condensate discharge device of a fuel cell stack for automobiles according to the present invention;

도 2 내지 도 4는 본 발명에 따른 자동차용 연료전지 스택의 응축수 배출장치를 나타내는 제1실시예,2 to 4 is a first embodiment showing a condensate discharge device of a fuel cell stack for automobiles according to the present invention;

도 5는 본 발명에 따른 자동차용 연료전지 스택의 응축수 배출장치를 나타내는 제2실시예,5 is a second embodiment showing a condensate discharge device of a fuel cell stack for automobiles according to the present invention;

도 6은 본 발명에 따른 자동차용 연료전지 스택의 응축수 배출장치를 나타내는 제3실시예,6 is a third embodiment showing a condensate discharge device of a fuel cell stack for automobiles according to the present invention;

도 7은 본 발명에 따른 자동차용 연료전지 스택의 응축수 배출장치를 나타내는 제4실시예,7 is a fourth embodiment showing a condensate discharge device of a fuel cell stack for automobiles according to the present invention;

도 8 내지 도 10은 본 발명에 따른 자동차용 연료전지 스택의 응축수 배출장치를 나타내는 제5실시예,8 to 10 is a fifth embodiment showing a condensate discharge device of a fuel cell stack for automobiles according to the present invention;

도 11은 본 발명에 따른 자동차용 연료전지 스택의 응축수 배출장치를 나타내는 제6실시예,11 is a sixth embodiment showing a condensate discharge device of a fuel cell stack for automobiles according to the present invention;

도 12는 본 발명에 따른 자동차용 연료전지 스택의 응축수 배출장치를 나타내는 제7실시예,12 is a seventh embodiment showing a condensate discharge device for a fuel cell stack for automobiles according to the present invention;

도 13은 종래의 자동차용 연료전지 스택의 응축수 배출장치를 나타내는 사시도이다. 13 is a perspective view showing a condensate discharge device of a conventional fuel cell stack for automobiles.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명** Description of the symbols for the main parts of the drawings *

10 : 리저버 11a,11b : 수소 입구10: reservoir 11a, 11b: hydrogen inlet

12 : 수소 출구 13,14 : 센서12: hydrogen outlet 13,14: sensor

15 : 응축수 배출구 16 : 솔레노이드 밸브15 condensate outlet 16 solenoid valve

17 : 펌프 18 : 응축수 배플17 pump 18 condensate baffle

19 : 기체 배플19: gas baffle

Claims (10)

수소 배출라인에 설치되며 수소 기체에 포함된 응축수를 분리하여 저장하는 박스 형상의 리저버(reservoir)(10)와, 상기 리저버(10) 상단부에 형성된 적어도 하나 이상으로 이루어진 관형상의 수소 입구(11a,11b) 및 상기 리저버(10) 하단부에 형성된 관형상의 수소 출구(12)와, 상기 리저버(10) 전면에 고정되어 수위를 감지하기 위한 적어도 하나 이상의 센서(13,14)와, 상기 센서(13,14)를 통해 감지된 응축수의 설정량에 따라 개폐 작동하는 응축수 배출구(15)로 구성된 것을 특징으로 하는 자동차용 연료전지 스택의 응축수 배출장치.Installed in the hydrogen discharge line and the box-shaped reservoir (reservoir) 10 for separating and storing the condensate contained in the hydrogen gas, and the tubular hydrogen inlet (11a) formed of at least one formed on the upper end of the reservoir 10, 11b) and a tubular hydrogen outlet 12 formed at the lower end of the reservoir 10, at least one sensor 13 and 14 fixed to the front surface of the reservoir 10, and detecting the water level, and the sensor 13 The condensate discharge device of the fuel cell stack for a vehicle, characterized in that consisting of a condensate outlet 15 that opens and closes according to the set amount of the condensate detected through the. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 수소 입구(11a,11b)는 응축수가 수소 출구로의 배출을 방지할 수 있도록 양단이 일정 각도 하방으로 절곡 형성된 것을 특징으로 하는 자동차용 연료전지 스택의 응축수 배출장치.The hydrogen inlet (11a, 11b) is a condensate discharge device of the fuel cell stack for automobiles, characterized in that both ends are bent downward at an angle to prevent the discharge of condensed water to the hydrogen outlet. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 수소 입구(11a,11b)는 리저버(10) 내부에 스월(swirl) 유동을 발생시켜 더욱 효과적으로 응축수를 배출시킬 수 있도록 양단이 각각 좌우로 일정 각도 어긋나게 형성된 것을 특징으로 하는 자동차용 연료전지 스택의 응축수 배출장치.The hydrogen inlets (11a, 11b) of the fuel cell stack for automobiles, characterized in that the opposite ends are formed at a predetermined angle to each side so as to generate a swirl flow inside the reservoir 10 to discharge the condensate more effectively. Condensate drainage. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 수소 입구(11a,11b)는 리저버(10) 내부에 텀블(tumble) 유동을 발생시켜 더욱 효과적으로 응축수를 배출시킬 수 있도록 양단이 각각 상하로 일정 각도 어긋나게 형성된 것을 특징으로 하는 자동차용 연료전지 스택의 응축수 배출장치.The hydrogen inlets (11a, 11b) of the fuel cell stack for automobiles, characterized in that the opposite ends are formed at an angle up and down, respectively, so as to generate a tumble flow inside the reservoir 10 to discharge the condensate more effectively. Condensate drainage. 제1항 내지 제4항 중, 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 1 to 4, 상기 수소 입구(11a,11b)는 수소 기체의 확산을 용이하게 할 수 있도록 다공성 배관으로 이루어진 것을 특징으로 하는 자동차용 연료전지 스택의 응축수 배출장치.The hydrogen inlet (11a, 11b) is a condensate discharge device of the fuel cell stack for a vehicle, characterized in that made of a porous pipe to facilitate the diffusion of hydrogen gas. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 수소 출구(12)는 수소 기체의 유동을 원활하게 할 수 있도록 단부를 확장한 것을 특징으로 하는 자동차용 연료전지 스택의 응축수 배출장치.The hydrogen outlet (12) is a condensate discharge device of the fuel cell stack for an automobile characterized in that the end is extended to facilitate the flow of hydrogen gas. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 수소 입구(11a,11b)와 센서(13,14) 사이에는 이를 구획하는 메쉬 형상의 응축수 배플(120)이 설치된 것을 특징으로 하는 자동차용 연료전지 스택의 응축수 배출장치.Condensate discharge device of the fuel cell stack for automobiles, characterized in that between the hydrogen inlet (11a, 11b) and the sensor (13,14) is installed a mesh-shaped condensate baffle (120). 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 수소 입구(11a,11b)와 수소 출구(12) 사이에는 상기 수소 출구(12)로의 응축수 유입을 막을 수 있도록 이를 구획하는 기체 배플(121)이 설치된 것을 특징으로 하는 자동차용 연료전지 스택의 응축수 배출장치.Condensed water of the fuel cell stack for automobiles, characterized in that between the hydrogen inlet (11a, 11b) and the hydrogen outlet 12 is provided with a gas baffle 121 for partitioning the condensate to the hydrogen outlet 12 to prevent the inlet Ejector. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 수소 입구(11a,11b)는 단일개로 이루어진 것을 특징으로 하는 자동차용 연료전지 스택의 응축수 배출장치.The hydrogen inlet (11a, 11b) is a condensate discharge device of the fuel cell stack for a vehicle characterized in that consisting of a single. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 응축수 배출구(15)는 솔레노이드 밸브(16) 및 펌프(17) 중 선택된 어느 하나를 통해 구동되는 것을 특징으로 하는 자동차용 연료전지 스택의 응축수 배출 장치.The condensate outlet 15 is driven by any one selected from the solenoid valve 16 and the pump 17, the condensate discharge device of the fuel cell stack for a vehicle.
KR1020070069158A 2007-07-10 2007-07-10 Condensate water drain apparatus of fuel cell stack for automobile KR100897117B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020070069158A KR100897117B1 (en) 2007-07-10 2007-07-10 Condensate water drain apparatus of fuel cell stack for automobile

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020070069158A KR100897117B1 (en) 2007-07-10 2007-07-10 Condensate water drain apparatus of fuel cell stack for automobile

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20090005815A true KR20090005815A (en) 2009-01-14
KR100897117B1 KR100897117B1 (en) 2009-05-14

Family

ID=40487347

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020070069158A KR100897117B1 (en) 2007-07-10 2007-07-10 Condensate water drain apparatus of fuel cell stack for automobile

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR100897117B1 (en)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101595769B1 (en) * 2014-09-12 2016-02-22 기초과학연구원 HWR cryomodule of heavy ion accelerator
WO2016032110A1 (en) * 2014-08-26 2016-03-03 기초과학연구원 Qwr cryomodule of heavy ion accelerator
WO2016159692A1 (en) * 2015-03-31 2016-10-06 기초과학연구원 Cryomodule of heavy ion accelerator having plurality of half wave resonators
JP2018069891A (en) * 2016-10-27 2018-05-10 トヨタ自動車株式会社 vehicle
KR101875810B1 (en) * 2011-10-12 2018-07-09 대우조선해양 주식회사 Apparatus for separating condensation water for multiple engines
US10243227B2 (en) * 2016-12-06 2019-03-26 Hyundai Motor Company Apparatus for reducing hydrogen concentration in exhaust gas of an exhaust system for a fuel cell vehicle
WO2022265294A1 (en) * 2021-06-16 2022-12-22 코오롱인더스트리 주식회사 Fuel cell membrane humidifier

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101213750B1 (en) 2010-05-10 2012-12-18 주식회사 효성 fuel cell system
KR20240074305A (en) 2022-11-21 2024-05-28 주식회사 현대케피코 Gas-liquid apparatus for fuel cell stack
KR20240076501A (en) 2022-11-22 2024-05-30 금양이노베이션 주식회사 Water Trap of Fuel Cells System for Vihicle Using Floating Rod

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20060072611A (en) * 2004-12-23 2006-06-28 현대자동차주식회사 Water reservoir system of fuel cell vehicle
KR100639013B1 (en) * 2005-08-12 2006-10-25 삼성에스디아이 주식회사 Water recycle tank and fuel cell system using the same

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101875810B1 (en) * 2011-10-12 2018-07-09 대우조선해양 주식회사 Apparatus for separating condensation water for multiple engines
WO2016032110A1 (en) * 2014-08-26 2016-03-03 기초과학연구원 Qwr cryomodule of heavy ion accelerator
KR20160025123A (en) * 2014-08-26 2016-03-08 기초과학연구원 QWR cryomodule of heavy ion accelerator
KR101595769B1 (en) * 2014-09-12 2016-02-22 기초과학연구원 HWR cryomodule of heavy ion accelerator
WO2016039588A1 (en) * 2014-09-12 2016-03-17 기초과학연구원 Hwr cryomodule of heavy ion accelerator
WO2016159692A1 (en) * 2015-03-31 2016-10-06 기초과학연구원 Cryomodule of heavy ion accelerator having plurality of half wave resonators
KR20160117805A (en) * 2015-03-31 2016-10-11 기초과학연구원 A multiple half wave resonators cryomodule of heavy ion accelerator
JP2018069891A (en) * 2016-10-27 2018-05-10 トヨタ自動車株式会社 vehicle
US10243227B2 (en) * 2016-12-06 2019-03-26 Hyundai Motor Company Apparatus for reducing hydrogen concentration in exhaust gas of an exhaust system for a fuel cell vehicle
WO2022265294A1 (en) * 2021-06-16 2022-12-22 코오롱인더스트리 주식회사 Fuel cell membrane humidifier

Also Published As

Publication number Publication date
KR100897117B1 (en) 2009-05-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100897117B1 (en) Condensate water drain apparatus of fuel cell stack for automobile
CN109411783A (en) A kind of fuel cell hydrogen gas recovering device
CN214597750U (en) Hydrogen-water separation device and hydrogen-oxygen fuel cell system
US20060222923A1 (en) Direct methanol fuel cell system
KR100974735B1 (en) Discharge apparatus for condensation water of fuel cell
CN111682242A (en) Gas-water separation device for hydrogen fuel cell engine
JP4959112B2 (en) Fuel cell system
KR101263562B1 (en) case for fuel-cell module
JP5604584B2 (en) Gas-liquid separator
KR101013857B1 (en) Drain control method for water trap
KR100736950B1 (en) Water Collection Apparatus for Fuel Cell System
CN112892079A (en) Baffling gas-liquid separator and fuel cell engine system
KR20080053602A (en) Water trap for fuel cell vehicle
JP2006278117A (en) Solid polymer fuel cell generator
JP2013206774A (en) Fuel cell system
CN214551807U (en) Baffling gas-liquid separator and fuel cell engine system
KR20190003168A (en) hollow fiber membrane module
JP5253705B2 (en) Fuel cell system
JP2006164837A (en) Solid polymer fuel cell system
JP2019040762A (en) Fuel cell system
KR101417120B1 (en) Water trap system for fuel cell vehicle
JP2013246935A (en) Fuel cell system
JP2013114849A (en) Fuel cell system
JP6051402B2 (en) Fuel cell system
KR100664086B1 (en) Water separator and fuel cell with this

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
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20130430

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20140430

Year of fee payment: 6

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20150430

Year of fee payment: 7

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20180427

Year of fee payment: 10

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190429

Year of fee payment: 11