KR20090084627A - 연료 전지 구조 - Google Patents

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Abstract

연료 전지 구조는 베이스, 적어도 하나의 단위 전지, 제1 공급기, 제2 공급기 및 제3 공급기를 포함한다. 단위 전지는 베이스 상에 배치되고, 반응 영역, 반응 영역에 연결되는 제1 포트 및 출력 단자를 구비한다. 제1 공급기는 단위 전지의 제1 연결 포트를 통하여 반응 영역에 전달되는 제1 유체를 제공한다. 제2 공급기는 단위 전지의 반응 영역에 전달되는 제2 유체를 제공한다. 제3 공급기는 단위 전지의 제1 연결 포트를 통하여 반응 영역에 전달되는 제3 유체를 제공하여 단위 전지 또는 제1 유체에 수분을 제공한다. 제1 유체와 제2 유체는 단위 전지의 반응 영역 내에서 반응하고, 단위 전지의 반응 영역은 출력 단자를 통하여 출력되는 제1 전력을 공급한다.

Description

연료 전지 구조{FUEL-CELL STRUCTURE}
본 발명은 연료 전지 구조에 관한 것으로, 보다 상세하게는 공기를 흡입하여 양극에서 연료에 수분을 공급하고 음극에 연료를 공급하는데 이용되는 평판 연료 전기 구조에 관한 것이다.
종래의 연료 전지 구조에서 적층된 연료 전지들은 필요로 하는 전력을 공급할 수 있다. 하지만 양극과 전극의 스프루 극판(sprue plate)이 그래파이트(graphite, 흑연)로 만들어지기 때문에 음극에서 연료를 공급하기 위하여는 충분한 압력이 필요하게 된다. 그 결과로 종래의 연료 전지 구조에서 적층된 연료 전지들은 복잡한 시스템적 구조를 가지고 그 비용 또한 높다. 더욱이 양극에서 고온의 수증기로 연료에 수분을 공급하기가 어렵다.
이에 따라, 본 발명에서는 주기적으로 수분 공급 프로세스를 수행하고, 전자 장치들에 지속적으로 전력을 공급하는 공기 흡입 및 평판 연료 전지 구조를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기한 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 연료 전지 구조는 베이스, 적어도 하나의 단위 전지, 제1 공급기, 제2 공급기 및 제3 공급기를 포함한다.
상기 단위 전지는 상기 베이스 상에 배치되고, 반응 영역, 상기 반응 영역에 연결되는 제1 포트 및 출력 단자를 구비한다. 상기 제1 공급기는 상기 단위 전지의 상기 제1 연결 포트를 통하여 상기 반응 영역에 전달되는 제1 유체를 제공한다. 상기 제2 공급기는 상기 단위 전지의 상기 반응 영역에 전달되는 제2 유체를 제공한다. 상기 제3 공급기는 상기 단위 전지의 상기 제1 연결 포트를 통하여 상기 반응 영역에 전달되는 제3 유체를 제공하여 상기 단위 전지 또는 상기 제1 유체에 수분을 제공한다. 상기 제1 유체와 상기 제2 유체는 상기 단위 전지의 상기 반응 영역 내에서 서로 반응하고, 상기 단위 전지의 상기 반응 영역은 상기 출력 단자를 통하여 출력되는 제1 전력을 공급한다.
실시예에 있어서, 상기 단위 전지는 외면(outer surface)을 더 포함하고, 상기 반응 영역은 상기 외면에 노출되는 복수의 전극들을 포함하고, 상기 제2 공급기에 의하여 제공되는 상기 제2 유체는 상기 셀 유닛의 외면에 노출된 상기 전극들을 관통할 수 있다.
실시예에 있어서, 상기 제1 유체는 수소 또는 메탄올을 포함할 수 있다. 상기 제2 공급기는 팬(fan)을 포함할 수 있다. 상기 제2 유체는 산소 또는 공기를 포함할 수 있다. 상기 제3 유체는 물을 포함할 수 있다. 상기 물은 외부의 유닛에 의 하여 제공될 수 있다.
실시예에 있어서, 상기 단위 전지는 반응하여 상기 단위 전지의 상기 제1 연결 포트를 통하여 상기 반응 영역에 전달되고 상기 제3 유체로서 작용하여 상기 단위 전지에 수분을 공급하는 물을 생성할 수 있다.
실시예에 있어서, 상기 제3 공급기는 상기 단위 전지의 상기 반응 영역에 상기 제3 유체를 전달하는 펌프를 포함할 수 있다.
실시예에 있어서, 상기 연료 전지 구조는 상기 단위 전지의 상기 제1 연결 포트와 상기 제1 공급기 사이에 배치되어 상기 제1 유체의 분리 유량에 대한 유량 제어를 수행하는 제1 제어기를 더 포함할 수 있다. 상기 제1 제어기는 유체 분리기(flow splitter)를 포함할 수 있다.
실시예에 있어서, 상기 연료 전지 구조는 제2 제어기를 더 포함하고, 상기 단위 전지는 상기 반응 영역에 연결되는 제2 연결 포트를 더 포함하고, 상기 제2 제어기는 상기 단위 전지의 상기 제2 연결 포트 상에 위치하여 상기 단위 전지를 관통하는 상기 제1 유체의 합쳐진 유량에 대한 유량 제어를 수행할 수 있다. 상기 제2 제어기는 유체 모음기(flow combiner)를 포함할 수 있다.
실시예에 있어서, 상기 연료 전지 구조는 상기 제1 공급기와 상기 단위 전지 사이에 위치하여 상기 제1 유체에 대한 압력 제어를 수행하는 제3 제어기를 더 포함할 수 있다. 상기 제3 제어기는 압력 조절기를 포함할 수 있다.
실시예에 있어서, 상기 연료 전지 구조는 제2 제어기와 제4 제어기를 더 포함하고, 상기 단위 전지는 상기 반응 영역에 연결되는 제2 연결 포트를 더 포함하 고, 상기 제2 제어기의 출구에 위치하는 상기 제4 제어기는 상기 단위 전지를 관통하는 상기 제1 유체에 대하여 방출 제어를 수행할 수 있다. 상기 제4 제어기는 방출 밸브(discharging valve)를 포함할 수 있다.
실시예에 있어서, 상기 연료 전지 구조는 회로 유닛과 전원 공급 장치를 더 포함하고, 상기 단위 전지와 상기 전원 공급 장치는 상기 회로 유닛에 의하여 제어되고, 상기 회로 유닛은 에너지 관리 시스템을 포함하고, 상기 에너지 관리 시스템에 의하여 제어되는 상기 전원 공급 장치는 상기 단위 전지가 제1 전력을 공급하지 않는 경우에 제2 전력을 공급하고, 상기 단위 전지에 의하여 생성되는 상기 제1 전력과 상기 전원 공급 장치에 의하여 생성되는 상기 제2 전력은 동시에 작동하지 않을 수 있다. 상기 전원 공급 장치는 리튬 배터리를 포함할 수 있다.
실시예에 있어서, 상기 제1 공급기는 고압의 수소 컨테이너, 액화 수소 컨테이너, 수소 저장 합금 또는 화학적 수소 물질을 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면 수분 공급 프로세스가 주기적으로 실행될 수 있고, 상기 연료 전지 구조의 부피는 단위 전지를 적층하여 감소될 수 있다.
본문에 개시되어 있는 본 발명의 실시예들에 대해서, 특정한 구조적 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명의 실시예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명의 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며 본문에 설명된 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니 된다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 구성요소에 대해 사용하였다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위로부터 이탈되지 않은 채 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르 게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
한편, 어떤 실시예가 달리 구현 가능한 경우에 특정 블록 내에 명기된 기능 또는 동작이 순서도에 명기된 순서와 다르게 일어날 수도 있다. 예를 들어, 연속하는 두 블록이 실제로는 실질적으로 동시에 수행될 수도 있고, 관련된 기능 또는 동작에 따라서는 상기 블록들이 거꾸로 수행될 수도 있다. (방법 청구항이 없으면 생략)
이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다. 도면상의 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 사용하고 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다.
도 1a와 도 1b는 각각 본 발명의 일 실시예에 따른 연료 전지 구조(B1)를 나 타내는 측면 확대도이다.
도 2는 상기 연료 전지 구조(B1)의 단위 전지를 나타내는 측면도이다.
도 1a 및 1b를 참조하면, 상기 연료 전지 구조(B1)는 베이스(1), 적어도 하나의 단위 전지(2), 제1 공급기(31), 제2 공급기(32), 제3 공급기(33), 회로 유닛(4), 전원 공급 장치(5), 제1 제어기(c1), 제2 제어기(c2), 제3 제어기(c3) 및 제4 제어기(c4)를 포함한다.
상기 단위 전지(2), 제1 공급기(31), 제2 공급기(32), 제3 공급기(33), 회로 유닛(4), 전원 공급 장치(5), 제1제어기(c1), 제2 제어기(c2), 제3 제어기(c3) 및 제4 제어기(c4)는 상기 베이스(1) 상에 배치되고, 상기 단위 전지(2), 제1 공급기(31), 제2 공급기(32), 제3 공급기(33), 전원 공급 장치(5), 제1제어기(c1), 제2 제어기(c2), 제3 제어기(c3) 및 제4 제어기(c4)는 상기 회로 유닛(4)에 의하여 제어된다. 상기 회로 유닛(4)은 에너지 관리 시스템(EMS)을 포함한다.
실시예에 있어서, 상기 연료 전지 구조(B1)는 일정 간격의 복수의 단위 전지들(2)을 포함한다. 상기 단위 전지들(2), 제1 제어기(c1) 및 제2 제어기(c2)는 전지 모듈(2a)을 구성한다. 상기 제1 제어기(c1)는 유체 분배기(flow splitter)이고, 상기 제2 제어기(c2)는 유체 모음기(flow combiner)이고, 상기 제3 제어기(c3)는 압력 조정기(pressure regulator)이고, 상기 제4 제어기(c4)는 배출 밸브(discharge valve)이다. 간격(200g)이 인접한 단위 전지들(2)사이에 형성된다. 상기 전력 공급 장치(5)는 리튬(lithium) 배터리이거나 또는 다른 재충전가능한(rechargeable) 배터리이다. 상기 연료 전지 구조(B1)의 구조를 간략히 설명하기 위하여 상기 연료 전지 구조(B1)에는 단위 전지(2)가 하나만 포함되는 경우를 설명한다.
예를 들어 고압 수소 컨테이너, 액화 수소 컨테이너, 수소 저장 합금 또는 화학적 수소 물질인 상기 제1 공급기(31)는 제1 유체(w1, 예를 들어 수소 또는 메탄올)를 반응을 위하여 상기 전지 모듈(2a)에 공급한다. 상기 제2 공급기(32, 예를 들어 팬(fan))는 제2 유체(w2, 예를 들어 산소 또는 공기)를 반응을 위하여 상기 전지 모듈(2a)에 공급한다. 상기 제3 공급기(33, 예를 들어 수분 공급 장치)는 제3 유체(w3, 예를 들어 물)를 상기 제1 유체(w1)에 수분을 공급하기 위하여 상기 전지 모듈(2a)에 공급한다. 상기 제3 제어기(c3)는 상기 제1 공급기(31)와 상기 단위 전지(2) 사이에 배치되어 상기 제1 유체(w1)에 대한 압력 제어를 수행한다. 상기 제2 공급기(32)는 팬이므로 많은 전력을 필요로 하는 종래의 에어 펌프와는 달리 제2 유체(w2)를 이동하게 하고 공기 흡입을 제공하므로 많은 전력을 필요로 하지 않는다.
도 1b와 도 2를 참조하면, 상기 단위 전지(2)는 외면(outer surface, 200f), 반응 영역(200c), 제1 연결 포트(20p1), 제2 연결 포트(20p2) 및 출력 단자들(20e1, 20e2)을 구비하는 바디(20)를 포함한다. 상기 제1 연결 포트(20p1), 제2 연결 포트(20p2) 및 출력 단자들(20e1, 20e2)은 상기 반응 영역(200c)에 연결된다. 상기 반응 영역(200c)은 상기 바디(20)의 외면(200f)에 부분적으로 노출되는 복수의 전극들(200e)과 다른 반응 요소들(예를 들어, 전해질(electrolyte), 전해질 막, 전류 컬렉터, 촉매 및 양극)을 포함한다. 상기 단위 전지(2)의 구조에 대한 설명의 편의를 위하여 전기-화학적 반응에 대한 설명은 생략한다. 상기 단위 전지(2)의 제1 연결 포트(20p1)와 제2 연결 포트(20p2)는 각각 상기 제1 제어기(c1)과 상기 제2 제어기(c2)에 연결된다. 상기 제1 제어기(c1)는 상기 단위 전지(2)의 제1 연결 포트(20p1)와 상기 제1 공급기(31) 사이에 배치되어 상기 제1 유체(w1)에 대한 유체 분배를 수행한다. 상기 제2 제어기(c2)는 상기 단위 전지(2)의 제2 연결 포트(20p2)상에 배치되어 상기 단위 전지(2)를 관통하는 상기 제1 유체(w1)에 대하여 유체 모음을 수행한다. 상기 제4 제어기(c4)는 상기 제2 제어기(c2)의 출구에 배치되어 상기 단위 전지(2)를 관통하는 상기 제1 유체(w1)를 배출하는 작용을 수행한다.
상기 제1 공급기(c1)로부터 제공되는 상기 제1 유체(w1)는 경로(L1)를 경유하여 상기 제1 제어기(c1)에 전달된다. 상기 제1 제어기(c1)에 의하여 분배된 후에, 상기 분배된 제1 유체(w1)는 각 단위 전지(2)의 제1 연결 포트(20p1)를 경유하여 상기 반응 영역(200c)으로 전달된다. 상기 연료 전지 구조(B1) 내부의 상기 제1 유체(w1)의 압력이 미리 설정된 값보다 높을 때, 상기 제4 제어기(c4)에 의하여 방출 프로세스가 이루어진다.
도 3은 연료 전지 구조(B1)의 제3 공급기(33)의 개략도이다.
도 3을 참조하면, 상기 제2 공급기(32)에서 제공되는 제2 유체(w2)는 인접한 단위 전지들(2) 사이에 형성된 간격들(200g)을 통하여 상기 바디(20)의 외면(200f)에 노출된 전극들(200e)을 통과한다. 상기 단위 전지(2)의 반응 영역(200c)의 반응 요소들의 작용에 의하여 상기 제1 유체(w1)와 상기 제2 유체(w2)의 화학 반응이 완 전히 이루어진다.
상기 제3 공급기(33)는 펌프(330)와 수수조(receiving tank, 331)를 포함한다. 상기 제3 유체(w3, 예를 들어 물)는 외부 유닛(Ext, 예를 들어 물 공급 장치)에 의하여 상기 수수조(331)에 전달되고, 상기 수수조(331)에 전달된 상기 제3 유체(w3)는 경로(L3)를 경유하고, 상기 펌프(330)에 의하여 경로(L1)로 진입하여 상기 제1 유체(w1)와 결합된다. 그러므로 상기 단위 전지(2)의 제1 연결 포트(20p1)를 통하여 상기 반응 영역(200c)에 전달된 상기 수분이 함유된 제1 유체(w1)는 상기 전지 모듈(20a)의 단위 전지들(2)에 수분을 공급할 수 있다.
도 4는 또 다른 제3 공급기(33′)를 개략적으로 나타낸다. 도 4의 제3 공급기(33′)는 히터(35)와 단열 물질(34)이 더 포함된다는 것이 도 3의 제3 공급기(33)와는 차이가 있고, 상기 수수조(331)로 들어가는데 사용되는 유체(w3′)는 상기 전지 모듈(2a)에서 유출되는 물이다. 상기 물(w3′)은 상기 전지 모듈(2a)의 화학 반응의 결과물이고, 상기 단열 물질(34)은 상기 물(w3′)이 지나가는 경로 상에 배치된다. 상기 수수조(331) 내에 설치되는 상기 히터(35)는 상기 수수조(331) 내로 유입된 물(w3′)을 가열하는데 이용되고, 가열된 물(w3′)은 수증기 타입의 제3 유체(V3m2)로 변환된다. 상기 수증기 타입의 제3 유체(V3m2)는 상기 경로(L3)를 따라 전달되어 경로(L1)에 진입하여 상기 펌프(330)에 의하여 상기 제1 유체(w1)와 합쳐진다. 그러므로 상기 단위 전지(2)의 제1 연결 포트(20p1)를 통하여 상기 반응 영역(200c)에 전달된 상기 수분이 함유된 제1 유체(w1)는 상기 전지 모듈(20a)의 단위 전지(2)에 수분을 공급할 수 있다.
상기 제2 유체(w2)와 상기 제1 유체(w1)는 상기 단위 전지(2)의 반응 영역(200c) 내에서 반응을 일으키고, 상기 단위 전지(2)의 반응 영역(200c)은 상기 출력 단자들(20e1, 20e2)을 통하여 출력되는 제1 전력(pw1)을 공급한다.
상기 단위 전지(2)가 상기 제1 전력(pw1)을 공급하지 않으면, 상기 에너지 관리 시스템(EMS)에 의하여 제어되는 상기 전력 공급 장치(5)가 제2 전력(pw2)을 공급한다. 상기 전력 공급 장치(5)가 상기 전력 공급 장치(5)로부터 공급되는 제2 전력(pw2)의 공급을 중단하고, 상기 단위 전지(2)에 상기 제1 전력(pw1)을 공급하도록 명령하면, 상기 에너지 관리 시스템(EMS)은 상기 단위 전지(2)가 상기 제1 전력(pw1)에 의하여 상기 전력 공급 장치(5)를 충전하도록 명령할 수 있다.
도 5는 연료 전지 구조(B1)에서 수분이 공급되는 과정을 나타내는 흐름도이다. 상기 연료 전지 구조(B1)는 랩탑 컴퓨터나 이동 전화(도시되지 않음)와 같은 전자 장치들에 전력을 공급하는데 이용된다.
도 5를 참조하면, 단계(S100)에서, 상기 전자 장치가 동작하는 동안에 갑작스러운 임펄스(impulse)가 발생하거나 상기 전자 장치의 시스템으로부터 발생된 명령에 의하여 상기 전지 모듈(2a)에서 매우 낮은 전력이 출력되어 대기 모드가 시작되거나 하면, 상기 에너지 관리 시스템(EMS)은 상기 전지 모듈(2a)에기 방전 프로세스를 중단할 것을 명령한다. 즉 상기 전지 모듈(2a)은 상기 제1 전력을 공급하는 것을 중단한다(단계 S102). 단계(S100n)에서, 단계(S100)에 기술된 상황이 존재하지 않으면, 상기 전자 장치는 통상의 동작을 수행한다. 단계에서(S102), 상기 에너지 관리 시스템(EMS)은 전원 공급 장치(5)에게 지속적으로 전력을 공급할 것을 명 령한다. 즉, 상기 에너지 관리 시스템(EMS)은 상기 전원 공급 장치(5)가 상기 제2 전력(pw2)을 공급하도록 제어한다. 단계(S104)에서 상기 전지 모듈(2a)은 상기 전지 모듈(2a)의 방전 프로세스가 정지되어 있는 동안에 상기 제3 공급기(33)에 의하여 수분을 공급받는다. 단계(S106)에서, 상기 에너지 관리 시스템(EMS)은 상기 전지 모듈(2a)이 수분을 공급 받으면, 상기 수분 공급 프로세스를 멈춘다. 단계(S108)에서 상기 에너지 관리 시스템(EMS)은 상기 전원 공급 장치(5)에게 상기 제2 전력(pw2)을 공급하는 것을 멈추도록 명령하고, 상기 전원 공급 장치(5)는 상기 전지 모듈(2a)에 의하여 충전된다.
본 발명의 실시예에서는 공기 흡입과 평판 연료 전지 구조로 인하여 수분 공급 프로세스가 주기적으로 실행될 수 있고, 상기 연료 전지 구조의 부피는 단위 전지를 적층하여 감소될 수 있고, 전지 장치나 장비에 정격(rating) 전력이 지속적으로 공급될 수 있다. 또한 본 발명의 실시예에 따른 연료 전지 구조는 UPS(unplug power-supply system)나 관련 시스템들에 의하여 적용될 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
도 1a 본 발명의 일 실시예에 따른 연료 전지 구조를 나타내는 측면도이다.
도 1b는 도 1a의 연료 전지 구조의 확대도이다.
도 2는 연료 전지 구조의 단위 전지를 나타내는 측면도이다
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 연료 전지 구조의 제3 공급기의 개략도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 또 다른 제3 공급기의 개략도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 연료 전지 구조에서 수분이 공급되는 과정을 나타내는 흐름도이다.

Claims (21)

  1. 베이스;
    반응 영역, 상기 반응 영역에 연결되는 제1 포트 및 출력 단자를 구비하는, 상기 베이스 상에 배치되는 적어도 하나의 단위 전지;
    상기 단위 전지의 상기 제1 연결 포트를 통하여 상기 반응 영역에 전달되는 제1 유체를 제공하는 제1 공급기;
    상기 단위 전지의 상기 반응 영역에 전달되는 제2 유체를 제공하는 제2 공급기; 및
    상기 단위 전지의 상기 제1 연결 포트를 통하여 상기 반응 영역에 전달되는 제3 유체를 제공하여 상기 단위 전지 또는 상기 제1 유체에 수분을 제공하는 제3 공급기를 포함하고,
    상기 제1 유체와 상기 제2 유체는 상기 단위 전지의 상기 반응 영역 내에서 서로 반응하고, 상기 단위 전지의 상기 반응 영역은 상기 출력 단자를 통하여 출력되는 제1 전력을 공급하는 것을 특징으로 하는 연료 전지 구조.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 단위 전지는 외면(outer surface)을 더 포함하고, 상기 반응 영역은 상기 외면에 노출되는 복수의 전극들을 포함하고, 상기 제2 공급기에 의하여 제공되는 상기 제2 유체는 상기 셀 유닛의 외면에 노출된 상기 전극들을 관통하는 것을 특징으로 하는 연료 전지 구조.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 연료 전지 구조는 복수의 단위 전지들을 포함하고, 상기 단위 전지들 중 인접한 단위 전지들 사이에는 간격이 형성되고, 상기 제2 공급기로부터 제공되는 상기 제2 유체는 상기 간격을 관통하여 상기 단위 전지의 상기 반응 영역에 전달되는 것을 특징으로 하는 연료 전지 구조.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 유체는 수소 또는 메탄올을 포함하는 것을 특징으로 하는 연료 전지 구조.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 제2 공급기는 팬(fan)을 포함하는 것을 특징으로 하는 연료 전지 구조.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 제2 유체는 산소 또는 공기를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료 전지 구조.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 제3 유체는 물을 포함하는 것을 특징으로 하는 연료 전지 구조.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 물은 외부의 유닛에 의하여 제공되는 것을 특징으로 하는 연료 전지 구조.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 단위 전지는 반응하여 상기 단위 전지의 상기 제1 연결 포트를 통하여 상기 반응 영역에 전달되고 상기 제3 유체로서 작용하여 상기 단위 전지에 수분을 공급하는 물을 생성하는 것을 특징으로 하는 연료 전지 구조.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 제3 공급기는 상기 단위 전지의 상기 반응 영역에 상기 제3 유체를 전달하는 펌프를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료 전지 구조.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 연료 전지 구조는 상기 단위 전지의 상기 제1 연결 포트와 상기 제1 공급기 사이에 배치되어 상기 제1 유체의 분리 유량에 대한 유량 제어를 수행하는 제1 제어기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연료 전지 구조.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 제1 제어기는 유체 분리기(flow splitter)를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료 전지 구조.
  13. 제 1 항에 있어서,
    상기 연료 전지 구조는 제2 제어기를 더 포함하고, 상기 단위 전지는 상기 반응 영역에 연결되는 제2 연결 포트를 더 포함하고, 상기 제2 제어기는 상기 단위 전지의 상기 제2 연결 포트 상에 위치하여 상기 단위 전지를 관통하는 상기 제1 유체의 합쳐진 유량에 대한 유량 제어를 수행하는 것을 특징으로 하는 연료 전지 구조.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 제2 제어기는 유체 모음기(flow combiner)를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료 전지 구조.
  15. 제 1 항에 있어서,
    상기 연료 전지 구조는 상기 제1 공급기와 상기 단위 전지 사이에 위치하여 상기 제1 유체에 대한 압력 제어를 수행하는 제3 제어기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연료 전지 구조.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 제3 제어기는 압력 조절기를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료 전지 구조.
  17. 제 1 항에 있어서,
    상기 연료 전지 구조는 제2 제어기와 제4 제어기를 더 포함하고, 상기 단위 전지는 상기 반응 영역에 연결되는 제2 연결 포트를 더 포함하고, 상기 제2 제어기의 출구에 위치하는 상기 제4 제어기는 상기 단위 전지를 관통하는 상기 제1 유체에 대하여 방출 제어를 수행하는 것을 특징으로 하는 연료 전지 구조.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 제4 제어기는 방출 밸브(discharging valve)를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료 전지 구조.
  19. 제 1 항에 있어서,
    상기 연료 전지 구조는 회로 유닛과 전원 공급 장치를 더 포함하고, 상기 단위 전지와 상기 전원 공급 장치는 상기 회로 유닛에 의하여 제어되고,
    상기 회로 유닛은 에너지 관리 시스템을 포함하고, 상기 에너지 관리 시스템에 의하여 제어되는 상기 전원 공급 장치는 상기 단위 전지가 제1 전력을 공급하지 않는 경우에 제2 전력을 공급하고, 상기 단위 전지에 의하여 생성되는 상기 제1 전 력과 상기 전원 공급 장치에 의하여 생성되는 상기 제2 전력은 동시에 작동하지 않는 것을 특징으로 하는 연료 전지 구조.
  20. 제 19 항에 있어서,
    상기 전원 공급 장치는 리튬 배터리를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료 전지 구조.
  21. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 공급기는 고압의 수소 컨테이너, 액화 수소 컨테이너, 수소 저장 합금 또는 화학적 수소 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 연료 전지 구조.
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