KR20090021635A - 수소 발생 장치 및 연료전지 발전 시스템 - Google Patents

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Abstract

전해질수용액을 수용하며, 내부의 일면에 제1 홈 및 제2 홈이 형성되는 전해조, 전해조 일면의 양 끝단부와 소정거리 이격되도록 제1 홈에 결합되어, 전자를 발생시키는 제1 전극 및 전해조 일면의 양 끝단부와 소정거리 이격되도록 제2 홈에 결합되어, 전자와 전해질수용액을 이용하여 수소를 발생시키는 제2 전극을 포함하는 수소 발생 장치는, 연료의 부피를 증가시킬 수 있고 전극과 전극사이의 간격을 줄일 수 있으며 물의 순환을 원활히 함으로써 반응의 지속시간을 증가시킬 수 있다.
수소 발생 장치, 전극, 홈, 전극고정

Description

수소 발생 장치 및 연료전지 발전 시스템{Hydrogen generating apparatus and Fuel cell power generation system}
본 발명은 수소 발생 장치 및 연료전지 발전 시스템에 관한 것이다.
연료전지란 연료(수소, LNG, LPG, 등)와 공기의 화학 에너지를 전기 화학적 반응에 의해 전기 및 열로 직접 변환시키는 장치이다. 기존의 발전기술이 연료의 연소, 증기 발생, 터빈 구동, 구동 과정을 취하는 것과 달리 연소 과정이나 가 없으므로 효율이 높을 뿐만 아니라 환경문제를 유발하지 않는 새로운 개념의 발전 기술이다.
도 1은 연료전지의 작동원리를 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, 연료전지(100)의 연료극(110)은 양극(anode)이고, 공기극(130)은 음극(cathode)이다. 연료극(110)은 수소(H2)를 공급받아 수소 이온(H+)과 전자(e-)로 분해된다. 수소 이온은 멤브레인(120)을 거쳐 공기극(130)으로 이동한다. 멤브레인(120)은 전해질층에 해당한다. 전자는 외부 회로(140)를 거쳐 전류를 발생시킨다. 그리고 공기극(130)에서 수소 이온과 전자, 그리고 공기 중의 산소가 결합하여 물이 된다. 상술한 연료전지(100)에서의 화학 반응식은 하기의 화학식 1과 같다.
연료극(110) : H2 → 2H+ + 2e-
공기극(130) : 1/2 O2 + 2H+ + 2e- → H20
전반응 : H2 + 1/2 O2 → H20
즉, 연료극(110)에서 분리된 전자가 외부 회로를 거쳐 전류를 발생시킴으로써 전지의 기능을 수행하게 된다. 이러한 연료전지(100)는 SOx와 NOx 등의 대기오염물질을 거의 배출하지 않고 이산화탄소의 발생도 적어 무공해 발전이며, 저소음, 무진동 등의 장점이 있다.
연료전지(100)는 연료극(110)에서 전자를 발생시키기 위하여 수소를 함유한 일반연료로부터 연료전지(100)가 요구하는 수소를 많이 포함하는 가스로 변화시키는 수소 발생 장치를 필요로 한다.
수소 발생 장치로 일반적으로 알려져 있는 수소 저장 탱크 등을 이용하면 부피가 커지고, 보관에 위험이 따른다.
따라서, 최근 각광받는 휴대용 전자 기기(휴대폰, 노트북 등)가 고용량의 전원 공급 장치를 요구함에 따라 연료전지는 이러한 요구를 맞추어 줄 수 있으며, 부피가 작고 높은 성능을 가질 필요가 있다.
ICAO(International Civil Aviation Organization)에서 비행기 반입이 승인된 메탄올이나 개미산 등을 이용하여 연료를 개질하고 수소를 발생시키거나, 직접 메탄올이나 에탄올, 개미산 등을 연료전지에서 직접 연료로 사용하는 방식이 사용된다.
하지만, 전자는 높은 개질 온도가 요구되며, 시스템이 복잡해지고, 구동 전력이 소모되어 순수 수소 이외에 불순물들(CO2, CO)이 포함되는 문제점이 있다. 그리고 후자는 낮은 양극 화학 반응과 탄화수소(hydrocarbon)의 멤브레인(membrane)을 통한 크로스 오버(cross-over)에 의해 전력 밀도가 매우 낮아진다는 문제점이 있다.
본 발명은 전기화학적 반응을 이용하여 순수 수소를 실온에서 생성시킬 수 있으며, 전극간의 간격을 줄일 수 있고 물의 순환을 원활하게 함으로써 반응의 지속시간을 증가시킬 수 있는 수소 발생 장치 및 연료전지 발전 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 전해질수용액을 수용하며, 내부의 일면에 제1 홈 및 제2 홈이 형성되는 전해조, 전해조 일면의 양 끝단부와 소정거리 이격되도록 제1 홈에 결합되어, 전자를 발생시키는 제1 전극 및 전해조 일면의 양 끝단부와 소정거리 이격되도록 제2 홈에 결합되어, 전자와 전해질수용액을 이용하여 수소를 발생시키는 제2 전극을 포함하는 수소 발생 장치를 제공한다.
제1 전극 및 제2 전극은, 제1 홈 및 제2 홈과 대향하는 전해조 내부의 타면과 소정 간격 이격되어 형성될 수 있으며, 제1 전극으로부터 제2 전극으로 흐르는 전자량을 제어하는 제어부를 더 포함할 수 있다.
또한, 제1 전극 및 제2 전극과 연결되며 전자를 이동시키는 전선을 더 포함할 수 있으며, 이때, 제1 전극 및 제2 전극과 전선의 연결부분은 절연물질로 커버될 수 있다.
또한, 전해조 외부의 일측에 결합되며 수소를 방출시키는 수소방출구를 형성 할 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 전해질수용액을 수용하며, 내부의 일면에 제1 홈 및 제2 홈이 형성되는 전해조, 전해조 일면의 양 끝단부와 소정거리 이격되도록 제1 홈에 결합되어, 전자를 발생시키는 제1 전극 및 전해조 일면의 양 끝단부와 소정거리 이격되도록 제2 홈에 결합되어, 전자와 전해질수용액을 이용하여 수소를 발생시키는 제2 전극을 포함하는 수소 발생 장치 및 수소 발생 장치에서 생성된 수소를 공급받고, 수소의 화학에너지를 전기에너지로 변환하여 직류 전류를 생산하는 연료전지를 포함하는 연료전지 발전 시스템을 제공한다.
제1 전극 및 제2 전극은, 제1 홈 및 제2 홈과 대향하는 전해조 내부의 타면과 소정 간격 이격되어 형성될 수 있으며, 제1 전극으로부터 제2 전극으로 흐르는 전자량을 제어하는 제어부를 더 포함할 수 있다.
또한, 제1 전극 및 제2 전극과 연결되며 전자를 이동시키는 전선을 더 포함할 수 있으며, 이때, 제1 전극 및 제2 전극과 전선의 연결부분은 절연물질로 커버될 수 있다.
또한, 전해조 외부의 일측에 결합되며 수소를 방출시키는 수소방출구를 형성할 수 있다.
본 발명에 따른 수소 발생 장치는 반응기의 가공이 간편하고, 전극 사이의 간격을 줄이고 전극의 개수를 증가시켜 전극의 효율성을 높일 수 있다.
또한, 반응기 내의 물의 순환이 원활하게 됨으로써 반응의 지속시간을 증가 시킬 수 있다.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부한 도면들을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
고분자형 연료전지(PEMFC)의 수소 발생에 이용되는 방법은 알루미늄의 산화반응, 금속 보로하이드라드계의 가수분해 및 금속 전극체 반응으로 나뉘어 질 수 있으며 그 중 수소 발생을 효율적으로 조절하는 방법으로는 금속 전극체를 이용한 방법이 있다. 도 2는 금속 전극체를 이용한 수소 발생 장치를 나타낸 개념도이다.
도시된 바와 같이, 애노드(anode) 전극인 마그네슘(220)과 캐소드(cathode) 전극인 스테인리스 스틸(stainless steel)(230)이 전해조(210)의 전해수용액(215)에 담겨있다.
수소 발생 장치(200)의 원리는, 스테인리스 스틸(230) 보다 이온화 경향이 큰 마그네슘(220)에서 전자가 생성되고, 생성된 전자가 스테인리스 스틸(230)로 이동된다. 이동된 전자는 전해수용액(215)과 결합하여 수소를 생성할 수 있다.
이는 주로 마그네슘의 전극(220)이 Mg2+ 이온으로 이온화 되면서 얻어지는 전자를 다시 도선을 통하여 다른 금속체에 연결하여 (예, 알루미늄 혹은 스테인레스 스틸) 물의 분해 반응으로 수소를 발생 시키는 방법으로, 연결된 도선의 단락으로부터 사용되는 전극체간의 간격 및 크기에 관계되어서 수소의 발생을 온-디멘드(On-demand)로 조절 할 수 있다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 전해조의 사시도이고, 도 4는 도 3의 전해조에서 전극이 고정되어 있는 수소 발생 장치의 사시도이다.
수소 발생 장치(400)는 전해조(301,401), 제1 홈(302), 제2 홈(303), 수소방출구(304,404), 제1 전극(402), 제2 전극(403), 전해질수용액(405)을 포함한다.
이하에서는 본 발명의 이해와 설명의 편의를 위하여 제1 전극(402)이 마그네슘(Mg)으로, 제2 전극(403)이 스테인리스 스틸(Stainless Steel)로 구성된 것을 중심으로 설명하기로 한다.
전해조(401)는 내부에 전해질(electrolyte) 수용액(405)을 담고 있다. 전해질수용액(405)은 수소 이온을 포함하고 있으며, 수소 발생 장치(400)는 전해질수용액(405)에 포함된 수소 이온을 이용하여 수소 가스를 발생시킬 수 있다.
전해질수용액(405)에서 LiCl, KCl, NaCl, KNO3, NaNO3, CaCl2, MgCl2, K2SO4, Na2SO4, MgSO4, AgCl 등이 전해질로 사용될 수 있다.
제1 홈(302)은 도 3에 도시된 바와 같이, 전해조(301) 내부의 밑면에 형성될 수 있고, 밑면의 양 끝단부와 소정거리 이격되어 형성될 수 있다. 제1 홈(302)은 후술할 전자를 발생시키는 제1 전극(402)을 고정시키는 역할을 한다.
또한, 제1 홈(302)과 인접하여 평행하게 형성되며 밑면의 양 끝단부와 소정거리 이격되어 형성되는 제2 홈(303)을 형성할 수 있다. 추가적으로, 홈은 일면에 평행한 배열로 복수개 형성될 수 있음은 물론이다. 제2 홈(303)은 전자와 전해질수용액(405)을 이용하여 수소를 발생시키는 제2 전극(403)을 고정시키는 역할을 한 다.
즉, 제1 홈(302) 및 제2 홈(303)은 후술할 제1 전극(402) 및 제2 전극(403)을 고정시키는 역할을 한다. 제1 홈(302) 및 제2 홈(303)의 길이, 넓이 및 깊이는 사용하는 전극의 크기에 따라 유동적으로 변할 수 있다. 도 4에 도시된 바와 같이, 전해조(401) 바닥부분을 파서 형성된 제1 홈(302) 및 제2 홈(303)에 제1 전극(402) 및 제2 전극(403)을 고정시키면, 전극(402,403)을 고정시키는 가이드를 별도로 제작하지 않아도 된다.
이에 따라, 본 실시예는 전해조(401) 내부에 제1 전극(402) 및 제2 전극(403)을 고정시키는 돌출된 가이드를 따로 제작하지 않아도 된다. 또한, 종래의 돌출된 가이드를 제작함에 따라 발생할 수 있는 부피증가를 방지할 수 있기 때문에, 연료인 물을 확보할 수 있는 공간을 넓힐 수 있다.
전해조(401) 내부의 일면에 형성된 제1 홈(302) 및 제2 홈(303)은 밑면의 양 끝단부와 소정거리 이격되어 형성된다. 따라서, 도 3 및 도 4를 참고하면, 제1 홈(302) 및 제2 홈(303)에 고정된 제1 전극(402) 및 제2 전극(403)은 양 측면과 소정거리 이격되어 형성될 수 있다. 이러한 구조로 인하여, 양 측면의 공간을 이용하여 연료인 물의 순환을 원활히 할 수 있기 때문에, 제1 전극(402) 및 제2 전극(403)간에 물의 순환을 보다 활발히 할 수 있다.
종래에는 반응의 부산물인 Mg(OH)2가 전극 주위의 물을 흡습하기 때문에, 물의 순환이 원활하지 못하여 반응 시간이 감소될 수 있는 문제점이 있었다.
본 실시예는 제1 전극(402) 및 제2 전극(403)의 양 측면 공간을 이용하여 물의 순환을 원활히 함으로써 반응 지속 시간을 증가시킬 수 있는 이점이 있다.
또한, 본 실시예는 제1 홈(302)과 제2 홈(303) 사이의 간격을 줄여서 제1 전극(402)과 제2 전극(403) 사이의 거리를 최소화 할 수 있는 장점이 있다. 제1 전극(402) 및 제2 전극(403)간의 간격을 최소화하면, 같은 부피의 전해조(401) 내에서 보다 많은 전극을 형성할 수 있기 때문에 더 많은 양의 수소를 발생시킬 수 있다. 즉, 전극의 개수를 늘일 수 있고, 전극 간의 갭(gap)을 줄일 수 있어 수소 발생 장치(400)의 소형화를 가능하게 할 수 있다.
이때, 전극 간의 간격이 최소화됨에 따라, 애노드(anode) 전극(402)과 캐소드(cathode) 전극(403)의 간격도 최소화 되어 쇼트(short)가 발생될 수 있다. 이것은 도 5에 도시된 바와 같이 전극(500)과 전선(502)이 연결되는 부분을 절연물질(501)로 코팅함으로써 쇼트 발생을 방지할 수 있다. 이때, 절연물질(501)로 절연 테이프(tape)를 이용할 수 있음은 물론이다.
여기서, 전극(500)은 도 4에 도시된 제1 전극(402) 및 제2 전극(403)과 동일한 전극임은 물론이다.
애노드 전극(402)과 캐소드 전극(403)이 서로 접촉될 경우, 절연된 부분이 돌출되기 때문에 절연물질(501)이 먼저 접촉된다. 따라서, 전극(500)간의 접촉을 방지하여 쇼트의 위험을 제거할 수 있다.
제1 전극(402)은 활성 전극이다. 제1 전극(402)이 마그네슘(Mg)으로 이루어 지는 경우, 마그네슘과 물(H20)의 이온화 에너지의 차이 때문에 제1 전극(402)이 전자(e-)를 내어 놓으며 마그네슘 이온(Mg2+)으로 산화된다. 이 때 생성되는 전자는 전선을 통하여 제어부로 이동하며, 다시 전선을 통해 제2 전극(403)으로 이동하게 될 수 있다. 따라서, 제1 전극(402)은 전자가 생성됨에 따라 소모될 수 있으며, 일정 시간이 경과한 후 교체될 수 있다. 또한, 제1 전극(402)은 제2 전극(403)에 비하여 상대적으로 이온화 경향이 큰 금속으로 이루어질 수 있다.
제2 전극(403)은 제1 전극(402)과 인접하여 평행하게 형성될 수 있으며, 제2홈(303)에 결합되고 전해조(401) 밑면의 양 끝단부와 소정거리 이격되어 형성될 수 있으며, 전자와 전해질수용액(405)을 이용하여 수소를 발생시킬 수 있다. 발생된 수소는 전해조(401) 외부의 일측에 결합되는 수소방출구(404)를 통하여 방출될 수 있다.
제2 전극(403)은 비활성 전극이다. 제2 전극(403)은 제1 전극(402)에서 발생되는 전자를 받아, 전해질수용액(405)과 함께 반응하여 수소를 발생시킬 수 있다.
또한, 제2 전극(403)은 비활성 전극으로서 제1 전극(402)과 달리 소모되지 않기 때문에 제1 전극(402)의 두께보다 얇게 구현할 수 있다.
보다 상세하게, 제2 전극(403)에서의 화학반응을 살펴보면, 제2 전극(403)에서는 물이 제1 전극(402)으로부터 이동한 전자를 받아 수소로 분해된다.
상술한 화학 반응식을 하기의 화학식 2와 같다.
제1 전극(402) : Mg → Mg2+ + 2e-
제2 전극(403) : 2H20 + 2e- → H2 + 2(OH)-
전반응 : Mg + 2H2O → Mg(OH)2 + H2
상술한 화학 반응은 여러 요소들에 의해 반응 속도 및 반응 효율이 결정된다. 반응 속도를 결정짓는 요소로는 제1 전극(402) 및/또는 제2 전극(403)의 전극 면적, 전해질수용액(405)의 농도, 전해질수용액(405)의 종류, 제1 전극(402) 및/또는 제2 전극(403)의 개수, 제1 전극(402)과 제2 전극(403) 사이의 연결 방법, 제1 전극(402)과 제2 전극(403) 사이의 전기적 저항 등이 있다.
상술한 요소들을 변화시키면, 반응 조건에 따라 제1 전극(402)과 제2 전극(403) 사이에 흐르는 전류의 양(즉, 전자의 양)이 달라지면서, 화학식 2와 같은 전기화학적 반응 속도가 달라지게 된다. 전기화학적 반응 속도가 달라지게 되면 제2 전극(403)에서 발생되는 수소의 양도 변화하게 된다.
따라서, 본 발명의 실시예에서는 제1 전극(402)과 제2 전극(403) 사이에 흐르는 전류의 양을 조절하여 생성되는 수소의 양을 조절하는 것이 가능하게 된다. 이는 하기의 수학식 1에서 나타낸 것과 같이 패러데이 법칙(Fadaday's law)에 의해 원리적으로 설명될 수 있다.
Figure 112007062306783-PAT00001
여기서, Nhydrogen은 1초에 생성되는 수소의 양(mol)이고, Vhydrogen은 1분 동안 생성되는 수소의 부피(ml/min)이다. i는 전류(C/s), n은 반응 전자의 개수, E는 전자 1몰당 전하(C/mol)를 나타낸다.
상기한 화학식 2를 참조하면, 제2 전극(403)에서 수소 전자 2개가 반응하므로, n은 2이고, 전자 1몰의 전하는 약 -96485 쿨롱이다.
1분 동안 생성되는 수소의 부피는 1초에 생성되는 수소의 양에 시간(60 초)과, 수소 1몰의 부피(22400 ml)를 곱하여 산출할 수 있다.
만약, 연료전지가 2W 시스템에서 사용되는 경우, 수소 요구량은 42 ml/mol 정도이고 6 A의 전류가 필요하게 된다. 그리고 연료전지가 5W 시스템에서 사용되는 경우, 수소 요구량은 105 ml/mol 정도이고 15 A의 전류가 필요하게 된다.
이와 같이 수소 발생 장치(400)는 제1 전극(402)과 제2 전극(403)에 흐르는 전류의 양을 조절하면 후단에 연결되는 연료전지에서 필요로 하는 만큼의 수소를 발생시키는 것이 가능하게 된다.
수소 발생 장치(400)의 제2 전극(403)에서 수소를 발생시키는 반응 속도를 결정짓는 상술한 요소들 중에서 제1 전극(402)과 제2 전극(403) 사이의 전기적 저항을 제외한 나머지 요소들은 수소 발생 장치(400)를 구성할 때 결정되는 요소로, 이후 그 요소를 변화시키는 것이 용이하지 않다.
도 6은 본 발명의 제1 실시예에 따른 연료전지시스템의 순서도이다. 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에서 수소 발생 장치(602)는 전극을 연결하는 전선(미도시)사이에 제어부(604)를 두어, 제1 전극(402)과 제2 전극(403)의 전기적 저항을 조절할 수 있고, 제1 전극(402)으로부터 제2 전극(403)으로 흐르는 전자량을 제어할 수 있다. 여기서 제1 전극(402)과 제2 전극(403)은 도 4에 도시된 전극임은 물론이다.
즉, 상술한 수학식 1에 기초하여 제1 전극(402)과 제2 전극(403) 사이의 전기적 저항을 변화시킴에 따라, 제1 전극(402)과 제2 전극(403) 사이에 흐르는 전류의 크기를 조절함으로써 연료전지(606)에서 필요로 하는 만큼의 수소를 발생시키는 것이 가능하게 된다.
본 발명의 실시예에서, 제1 전극(402)은 마그네슘 이외에 알루미늄(Al), 아연(Zn) 등의 알칼리 금속 계열의 원소, 철(Fe) 등 상대적으로 이온화 경향이 큰 금속으로 이루어질 수 있다. 그리고 제2 전극(403)은 스테인리스 스틸 이외에 백금(Pt), 알루미늄(Al), 구리(Cu), 금(Au), 은(Ag), 철(Fe) 등으로 제1 전극(402)을 이루는 금속과 비교할 때 상대적으로 이온화 경향이 작은 금속으로 이루어질 수 있다.
제어부(604)는 전기화학적 반응에 의해 제1 전극(402)에서 생성된 전자를 제2 전극(403)으로 전달하는 속도, 즉 전류량을 조절한다.
제어부(604)는 연료전지(606)에 의해서 요구되는 전력량 또는 수소량을 전달받고, 그 요구되는 값이 크면 제1 전극(402)에서 제2 전극(403)으로 흐르는 전자의 양을 증가시키고, 그 요구되는 값이 작으면 제1 전극(402)에서 제2 전극(403)으로 흐르는 전자의 양을 감소시킨다.
예를 들어, 제어부는 가변 저항으로 구성되어 가변 저항값을 변화시킴으로써 제1 전극(402)과 제2 전극(403) 사이에 흐르는 전류량을 조절하거나 온/오프 스위치로 구성되어 온/오프 타이밍을 조절함으로써 제1 전극(402)과 제2 전극(403) 사이에 흐르는 전류량을 조절할 수 있다.
한편, 발생된 수소는 전해조(401)의 수소방출구(404)를 통하여 연료전지(606)로 이송될 수 있다.
상술한 수소 발생 장치(602)에서 생성된 수소를 공급받고, 수소의 화학에너지를 전기에너지로 변환하여 직류 전류를 생산하는 연료전지(606)를 포함하는 연료전지 발전 시스템(600)을 제공함은 물론이다.
따라서, 본 실시예에서 제공하는 수소 발생 장치를 연료전지에 적용함에 따라 마이크로 수준의 수소를 생성하는 장치를 제공하기 때문에 연료전지의 소형화를 가능하게 하며, 전극 사이의 간격을 줄이고 전극의 개수를 증가시킴으로써 전극의 효율성을 높일 수 있다. 또한, 전해조 내부에서 물의 순환을 원활히 할 수 있기 때문에 전극간의 물의 순환을 활발히 함으로써 반응의 지속시간을 증가시킬 수 있으 며, 수소를 효과적으로 발생시킬 수 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
도 1은 연료전지의 작동원리를 나타낸 도면.
도 2는 수소 발생 장치를 나타낸 개념도.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 전해조의 사시도.
도 4는 도 3의 전해조에서 전극이 고정되어 있는 수소 발생 장치의 사시도.
도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 전극과 전선의 연결부분을 나타낸 개념도.
도 6은 본 발명의 제1 실시예에 따른 연료전지시스템의 순서도.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
400,602: 수소 발생 장치 301,401 : 전해조
302 : 제1 홈 303 : 제2 홈
304,404 : 수소방출구 402 : 제1 전극
403 : 제2 전극 405 : 전해질수용액
500 : 전극 501: 절연물질
502: 전선 600 : 연료전지 발전 시스템
604 : 제어부 606 : 연료전지

Claims (12)

  1. 전해질수용액을 수용하며, 내부의 일면에 제1 홈 및 제2 홈이 형성되는 전해조;
    상기 전해조 일면의 양 끝단부와 소정거리 이격되도록 상기 제1 홈에 결합되어, 전자를 발생시키는 제1 전극; 및
    상기 전해조 일면의 양 끝단부와 소정거리 이격되도록 상기 제2 홈에 결합되어, 상기 전자와 상기 전해질수용액을 이용하여 수소를 발생시키는 제2 전극을 포함하는 수소 발생 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 전극 및 상기 제2 전극은,
    상기 제1 홈 및 상기 제2 홈과 대향하는 상기 전해조 내부의 타면과 소정 간격 이격되어 형성되는 것을 특징으로 하는 수소 발생 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 전극으로부터 상기 제2 전극으로 흐르는 전자량을 제어하는 제어부를 더 포함하는 수소 발생 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1 전극 및 상기 제2 전극과 연결되며 상기 전자를 이동시키는 전선을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수소 발생 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제1 전극 및 상기 제2 전극과, 상기 전선의 연결부분은 절연물질로 커버되는 것을 특징으로 하는 수소 발생 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 전해조 외부의 일측에 결합되며 상기 수소를 방출시키는 수소방출구를 형성하는 것을 특징으로 하는 수소 발생 장치.
  7. 전해질수용액을 수용하며, 내부의 일면에 제1 홈 및 제2 홈이 형성되는 전해조;
    상기 전해조 일면의 양 끝단부와 소정거리 이격되도록 상기 제1 홈에 결합되 어, 전자를 발생시키는 제1 전극; 및
    상기 전해조 일면의 양 끝단부와 소정거리 이격되도록 상기 제2 홈에 결합되어, 상기 전자와 상기 전해질수용액을 이용하여 수소를 발생시키는 제2 전극을 포함하는 수소 발생 장치; 및
    상기 수소 발생 장치에서 생성된 수소를 공급받고, 상기 수소의 화학에너지를 전기에너지로 변환하여 직류 전류를 생산하는 연료전지를 포함하는 연료전지 발전 시스템.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제1 전극 및 상기 제2 전극은,
    상기 제1 홈 및 상기 제2 홈과 대향하는 상기 전해조 내부의 타면과 소정 간격 이격되어 형성되는 것을 특징으로 하는 연료전지 발전 시스템.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 제1 전극으로부터 상기 제2 전극으로 흐르는 전자량을 제어하는 제어부를 더 포함하는 연료전지 발전 시스템.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 제1 전극 및 상기 제2 전극과 연결되며 상기 전자를 이동시키는 전선을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지 발전 시스템.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 제1 전극 및 상기 제2 전극과, 상기 전선의 연결부분은 절연물질로 커버되는 것을 특징으로 하는 연료전지 발전 시스템.
  12. 제7항에 있어서,
    상기 전해조 외부의 일측에 결합되며 상기 수소를 방출시키는 수소방출구를 형성하는 것을 특징으로 하는 연료전지 발전 시스템.
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