KR20110004939U

KR20110004939U - Teaching Tools for New and Renewable Energy

Info

Publication number: KR20110004939U
Application number: KR2020090014679U
Authority: KR
Inventors: 이창우; 이은숙; 양경훈; 김도훈; 곽정미; 김석준; 박성희
Original assignee: 주식회사 협진아이엔씨; 나노베스트 주식회사
Priority date: 2009-11-12
Filing date: 2009-11-12
Publication date: 2011-05-18

Abstract

본 고안은 신ㆍ재생 에너지 학습 교구에 관한 것으로서, 태양전지, 이차전지, 전기분해셀, 가스저장장치, 연료전지셀, 응용사례 및 학습 교구를 제어하는 구동 회로로 구성한 것이다.The present invention relates to a new and renewable energy learning teaching aid, consisting of a solar cell, a secondary battery, an electrolysis cell, a gas storage device, a fuel cell, application cases and a driving circuit for controlling the learning aid.

즉, 본 고안은 이차전지를 이용하여 태양전지 및 외부로부터 공급된 전기에너지를 저장하였다가 필요에 따라 사용할 수 있도록 함으로써 물의 전기분해에 필요한 전기에너지를 지속적이고 안정적으로 공급할 수 있도록 하고, 구동 회로를 이용하여 물의 전기분해, 연료전지의 동작 및 응용 사례의 동작을 순차적으로 혹은 연속적으로 구동하도록 함으로써 학습자에 대한 교육이 보다 효율적이고 효과적으로 이루어지도록 한다. 또한, 구동 회로에 포함된 이차전지와 연료전지의 전압 표시 창을 통하여 각 부위의 상태를 확인할 수 있도록 함으로써 각 부위에서의 동작 특성을 이해할 수 있도록 한다.In other words, the present invention uses the secondary battery to store the electrical energy supplied from the solar cell and the outside and to use as needed, so that the electrical energy required for the electrolysis of water can be continuously and stably supplied, and the driving circuit By using this method, the electrolysis of the water, the operation of the fuel cell, and the operation of the application case are sequentially or continuously driven, so that the education of the learners can be made more efficient and effective. In addition, it is possible to understand the operating characteristics of each part by checking the state of each part through the voltage display window of the secondary battery and the fuel cell included in the driving circuit.

신ㆍ재생에너지, 학습교구 Renewable Energy, Learning Diocese

Description

Teaching Tools for New and Renewable Energy

본 고안은 이차전지를 이용하여 태양전지 및 외부로부터 공급된 전기에너지를 저장하였다가 필요에 따라 사용할 수 있도록 함으로써 물의 전기분해에 필요한 전기에너지를 지속적이고 안정적으로 공급할 수 있도록 하고, 구동 회로를 이용하여 물의 전기분해, 연료전지의 동작 및 응용 사례의 동작을 순차적으로 혹은 연속적으로 구동하도록 함으로써 학습자에 대한 교육이 보다 효율적이고 효과적으로 이루어지도록 한다. 또한, 구동 회로에 포함된 이차전지와 연료전지의 전압표시창을 통하여 각 부위의 상태를 확인할 수 있도록 함으로써 각 부위에서의 동작 특성을 이해할 수 있도록 한다.The present invention uses the secondary battery to store the electrical energy supplied from the solar cell and the outside to be used as needed so that the electrical energy necessary for the electrolysis of water can be continuously and stably supplied, and using a driving circuit The electrolysis of water, the operation of the fuel cell, and the operation of the application case are sequentially or continuously driven so that the education of the learners can be made more efficient and effective. In addition, it is possible to understand the operation characteristics of each part by checking the state of each part through the voltage display window of the secondary battery and the fuel cell included in the driving circuit.

일반적으로, 신ㆍ재생 에너지는 기존의 화석연료를 변환시켜 이용하거나 햇빛, 물, 강수, 생물유기체 등을 포함하여 재생 가능한 에너지를 변환시켜 이용하는 에너지를 말한다.In general, new and renewable energy refers to energy used by converting existing fossil fuels or converting renewable energy including sunlight, water, precipitation, and bioorganisms.

재생에너지에는 태양광, 태양열, 바이오, 풍력, 수력, 해양, 폐기물, 지열 에너지가 있으며, 신에너지에는 연료전지, 석탄액화가스화 및 중질잔사유가스화, 수소에너지가 있다.Renewable energy includes solar, solar, bio, wind, hydro, ocean, waste and geothermal energy. New energy includes fuel cell, coal liquefaction gas and heavy residue gasification, and hydrogen energy.

이와 같은 신ㆍ재생 에너지는 지속 가능한 에너지 공급 체계를 위한 미래에너지원으로 화석연료 사용에 의한 이산화탄소 발생이 적고, 태양광 및 풍력 등과 같이 자연으로부터 에너지원을 얻어 재생함으로써 환경 친화적이고 자연과 함께 무궁무진한 활용 가능성을 갖는 에너지이다.Such new and renewable energy is a future energy source for sustainable energy supply system. It generates less carbon dioxide by using fossil fuel, and is environmentally friendly and endless with nature. It is energy that has potential.

최근 유가의 불안정, 기후변화협약 규제 대응 등을 고려할 때 신ㆍ재생 에너지의 중요성은 더욱 커지고 있으며, 이에 따라 에너지 공급 방식의 다양화를 위한 차세대 산업으로써 그 위상이 커지고 있다.Recently, considering the instability of oil prices and the response to the regulation on climate change conventions, the importance of new and renewable energy is increasing, and as a result, it is growing as a next-generation industry for diversification of energy supply methods.

이상과 같은 신ㆍ재생 에너지는 에너지의 형태가 기존 석유계의 자원에서 신ㆍ재생 에너지로 급격한 속도로 변화하면서 이에 대한 학생들과 일반 시민들에 대한 교육 및 홍보가 절실한 실정이다. 유럽과 미국은 신ㆍ재생 에너지에 대한 교육의 필요성을 절감하여 초등 교육에서부터 체계적으로 교육할 수 있는 교재와 교구들을 개발하여 이미 학교의 정규 교육과정 안에서 교육하고 있다. As the form of new and renewable energy changes rapidly from existing petroleum resources to new and renewable energy, education and promotion for students and the general public is urgently needed. Europe and the United States have already developed textbooks and teaching aids to reduce the need for new and renewable energy education from elementary education to systematic education.

신ㆍ재생 에너지 관련 학습 교재의 가장 일반적인 형태는 태양전지, 전기분해셀, 가스저장장치, 수소연료전지셀 및 모터로 구성되어 있다. 태양전지에서 발생한 전기에너지는 전기분해셀이 인가되어 전기분해셀의 양극에 공급된 물을 전기분해하게 되고, 이때 양극에서는 산소가 발생하고 음극에서는 수소가 발생하게 되어 가스저장장치에 저장되게 된다. 가스저장장치의 수소와 산소는 연료전지셀로 공급되어 연료전지의 연료로 사용되는데 이 연료의 전기화학 반응을 통하여 전기에너지가 발생하며, 발생한 전기에너지를 이용하여 연료전지셀과 연결된 모터가 구동하면 서 프로펠라가 회전한다.The most common types of learning materials related to renewable energy are composed of solar cells, electrolysis cells, gas storage devices, hydrogen fuel cell cells and motors. The electrical energy generated from the solar cell is applied to the electrolysis cell to electrolyze the water supplied to the anode of the electrolysis cell. At this time, oxygen is generated at the anode and hydrogen is generated at the cathode to be stored in the gas storage device. Hydrogen and oxygen of the gas storage device are supplied to the fuel cell and used as fuel of the fuel cell. Electric energy is generated through the electrochemical reaction of the fuel. When the motor connected to the fuel cell is driven using the generated electric energy, The propeller spins.

이러한 기존의 학습 교재는 고가의 태양전지와 연료전지를 사용했음에도 불구하고 날씨에 따른 태양전지의 전기에너지 생산의 불균일성으로 인하여 전기분해셀에 공급하는 전기에너지가 안정적이지 않고, 그로 인하여 연료전지셀의 성능이 낮아지는 것을 고려하여 저전류 모터를 구동하도록 되어 있는 상태이며, 이를 극복하기 위하여 할로겐 램프 등과 같은 부대 광원을 사용하거나 긴 시간 동안의 태양전지 구동을 통하여 전기분해셀에 충분한 전기에너지가 공급되도록 하는 방법을 사용하고 있다. Although the existing learning textbooks use expensive solar cells and fuel cells, the electrical energy supplied to the electrolysis cell is not stable due to the nonuniformity of the solar cell's electrical energy production due to the weather, and thus the fuel cell The low current motor is driven in consideration of the deterioration of performance, and in order to overcome this, sufficient electric energy is supplied to the electrolysis cell by using an auxiliary light source such as a halogen lamp or driving a solar cell for a long time. I'm using the method.

이러한 기존의 학습 교재의 운전 방식은 학습 교재의 불안정한 운전을 초래하게 됨으로써 학습자에게 신ㆍ재생 에너지는 사용하기 불편한 에너지이고 사용하기 위해서는 부수적인 에너지원이나 충분한 에너지를 공급할 수 있는 장치가 필요하다라는 잘못된 지식을 전달할 수 있으며, 각 구성품에서의 전류와 전압을 측정할 수 있는 장치가 없어 단순히 수소와 산소가 발생하고 모터가 작동하는 것을 보여주는 수준에서 교재가 구성되기 때문에 다양한 실험이 부족하다.The driving method of the existing teaching materials leads to the unstable operation of the teaching materials, so that new and renewable energy is inconvenient to use for the learner, and the use of an auxiliary energy source or a device capable of supplying sufficient energy is necessary. There is a lack of experimentation because the textbooks can be used to convey knowledge, and there is no device to measure the current and voltage in each component, simply because hydrogen and oxygen are generated and the motor is running.

또 다른 개선된 형태의 제품은 하나의 전기화학셀을 전기분해셀과 연료전지셀로 동시에 사용하고 물의 전기분해 후에 포집한 수소와 산소를 이용하여 연료전지 구동을 하도록 설계하고 있다. 즉, 태양전지, 전기분해셀 및 가스저장장치를 이용하여 수소와 산소를 생성 및 저장하고, 전기분해셀과 겸용으로 사용하는 연료전지셀을 이용하여 전기화학 반응을 유도하여 전기에너지를 생산한다. 이때 발생한 전기에너지는 자동차 모양과 같은 기구물에 장착된 모터를 구동하며, 모터와 연결 된 바퀴와 같은 회전체가 움직이도록 되어 있다.Another improved form of the product is designed to use a single electrochemical cell as both an electrolysis cell and a fuel cell cell, and to drive a fuel cell using hydrogen and oxygen collected after electrolysis of water. That is, hydrogen and oxygen are generated and stored using a solar cell, an electrolysis cell, and a gas storage device, and electric energy is produced by inducing an electrochemical reaction using a fuel cell cell used in combination with the electrolysis cell. The electric energy generated at this time drives a motor mounted on an apparatus such as a car shape, and a rotating body such as a wheel connected to the motor moves.

이러한 운전 방식은 학습 교재의 불연속적 운전을 초래하게 됨으로써 학습자에게 신ㆍ재생 에너지는 사용하기 불편한 에너지라는 잘못된 지식을 제공할 수 있으며, 별도의 멀티미터를 제공하는 경우가 있으나 그와 관련한 대부분의 실험이 태양전지의 각도와 추가 광원과의 거리에 따른 출력 특성을 확인하는 수준에 머물고 있다. 이러한 학습 교재는 응용 분야가 한정되어 있고 신ㆍ재생 에너지에 대한 지식을 습득하기에 부족한 단점이 있다.This driving method leads to the discontinuous operation of the teaching materials, which can provide the learner with a misunderstanding that renewable energy is inconvenient to use, and may provide a separate multimeter. The solar cell's angle and the distance between the additional light source remain at the level of checking the output characteristics. Such learning materials have a limited application field and are insufficient to acquire knowledge on renewable energy.

이에, 본 고안은 물의 전기분해에 필요한 전기에너지의 안정적인 공급과 신ㆍ재생 에너지 학습 교구의 전체 혹은 각 부위별 순차적 운전을 가능하게 하여 신ㆍ재생 에너지에 대한 학습자의 지식 습득이 보다 효율적이고 효과적으로 진행될 수 있도록 하고자 한다.Therefore, the present invention enables the stable supply of electric energy necessary for the electrolysis of water and the sequential operation of all or part of the new and renewable energy learning tools, so that the learner's knowledge about new and renewable energy can be more efficiently and effectively proceeded. I want to be able to.

즉, 본 고안은 신ㆍ재생 에너지 학습 교구에 있어서, 이차전지를 이용하여 태양전지 및 외부로부터 공급된 전기에너지를 저장하였다가 필요에 따라 사용할 수 있도록 함으로써 물의 전기분해에 필요한 전기에너지를 지속적이고 안정적으로 공급할 수 있도록 하고, 구동 회로를 이용하여 물의 전기분해, 연료전지의 동작 및 응용사례의 동작을 순차적으로 혹은 연속적으로 구동하도록 함으로써 학습자에 대 한 교육이 보다 효율적이고 효과적으로 이루어지도록 하였다. 또한, 구동 회로에 포함된 이차전지와 연료전지의 전압 표시 창을 통하여 각 부위의 상태를 확인할 수 있도록 함으로써 각 부위에서의 동작 특성을 이해할 수 있도록 한다.That is, in the new and renewable energy learning precinct, the present invention stores the electric energy supplied from the solar cell and the outside by using the secondary battery and makes it possible to use it as needed, thereby continuously and stably providing the electric energy required for electrolysis of water. By using the driving circuit to drive the electrolysis of the water, the operation of the fuel cell and the operation of the application case sequentially or continuously to make the education for learners more efficient and effective. In addition, it is possible to understand the operating characteristics of each part by checking the state of each part through the voltage display window of the secondary battery and the fuel cell included in the driving circuit.

본 고안에 따른 신ㆍ재생 에너지 학습 교구는 이차전지에 저장된 전기에너지를 이용함으로써 학습 과정에서의 불필요한 시간 소비 및 부대 장치의 사용을 방지하고, 안정적인 실험이 진행될 수 있도록 한다. The new and renewable energy learning precinct according to the present invention utilizes the electric energy stored in the secondary battery to prevent unnecessary time consumption and the use of ancillary devices in the learning process, and to allow stable experiments to proceed.

또한, 본 고안에 따른 학습 교구는 구동 회로를 통하여 전기분해셀에서의 물의 전기분해, 연료전지셀의 동작 및 응용사례의 동작을 순차적으로 혹은 연속적으로 구동할 수 있도록 제어함으로써 신ㆍ재생 에너지 전반에 대한 이해와 각 구성품에서의 특성을 단계적으로 이해할 수 있는 교육이 가능하도록 하며, 구동 회로에 포함된 이차전지와 연료전지셀의 전압표시창을 통하여 학습 교구가 동작하는 동안 계측한 이차전지와 연료전지의 상태를 확인할 수 있도록 함으로써 학습의 효율과 효과를 향상시킬 수 있다.In addition, the teaching aid according to the present invention can control the electrolysis of water in the electrolysis cell, the operation of the fuel cell and the operation of the application case sequentially or continuously through the driving circuit to control the new and renewable energy. It is possible to provide education to understand the characteristics of each component and step by step, and to measure the voltage of the secondary battery and fuel cell in the driving circuit. By checking status, you can improve the efficiency and effectiveness of learning.

본 고안에 따른 신ㆍ재생 에너지 학습 교구는 태양전지(10), 이차전지(20), 전기분해셀(30), 가스저장장치(40), 연료전지셀(50), 응용사례(60) 및 학습 교구를 제어하는 구동 회로(70), 이들 각 구성품이 고정되는 교구몸체(90)로 구성한 것이며, 구동 회로(70)는 이차전지(20)와 연료전지셀(50)의 전압을 표시하는 전압표시 창(80)을 갖는다.The new and renewable energy learning teaching aid according to the present invention is a solar cell 10, a secondary battery 20, an electrolysis cell 30, a gas storage device 40, a fuel cell 50, an application case 60 and It consists of a driving circuit 70 that controls the learning teaching aid, and a teaching aid body 90 to which these components are fixed. The driving circuit 70 displays a voltage of the secondary battery 20 and the fuel cell 50. It has a display window 80.

본 고안의 신ㆍ재생 에너지 학습 교구는 재생에너지의 하나인 태양광으로부터 전기에너지를 생산하는 태양전지(10)와, 상기의 태양전지(10)에서 생산된 전기에너지 혹은 별도의 외부 전원을 통하여 공급된 전기에너지를 저장하는 이차전지(20)와, 상기 이차전지(20)에 저장된 전기에너지를 공급받아 물을 전기분해하여 연료전지의 연료인 수소와 산소를 생성하는 전기분해셀(30)과, 상기 전기분해셀(30)에서 생성한 수소와 산소를 저장하는 가스저장장치(41, 42)와, 상기 가스저장장치(41, 42)에 저장된 수소와 산소를 공급받아 전기화학 반응을 유도하여 전기에너지를 생산하는 연료전지셀(50)과, 상기 연료전지셀(50)에서 생산한 전기에너지에 의하여 동작되는 응용사례(60)와, 상기 각 구성품의 동작 과정을 계측 및 제어하는 구동 회로(70)로 구성되어 있으며, 구동 회로(70)를 통하여 계측한 이차전지(20)와 연료전지셀(50)의 전압은 전압표시창(80)을 통하여 학습자에게 각 구성품의 현재 상태에 대한 정보를 제공하게 된다. The new and renewable energy learning parish of the present invention is supplied through the solar cell 10 for producing electrical energy from sunlight, which is one of renewable energy, and the electrical energy produced by the solar cell 10 or a separate external power source. A secondary battery 20 for storing the electrical energy, an electrolysis cell 30 for generating hydrogen and oxygen as fuels of a fuel cell by electrolyzing water by receiving the electrical energy stored in the secondary battery 20; Gas storage devices 41 and 42 storing hydrogen and oxygen generated by the electrolysis cell 30 and hydrogen and oxygen stored in the gas storage devices 41 and 42 are supplied to induce an electrochemical reaction to induce electrochemical reaction. A fuel cell 50 for producing energy, an application case 60 operated by electric energy produced by the fuel cell 50, and a driving circuit 70 for measuring and controlling an operation process of each component. ) And nine The voltage of the secondary battery 20 and the fuel cell 50 measured through the circuit 70 provides the learner with information about the current state of each component through the voltage display window 80.

상기 태양전지(10)는 재생에너지인 태양광으로부터 전기에너지를 생산하게 되며, 생산한 전기에너지는 이차전지(20)에 저장하게 된다.The solar cell 10 is to produce electrical energy from the sunlight, which is renewable energy, and the produced electrical energy is stored in the secondary battery (20).

상기 이차전지(20)는 태양전지(10)로부터 생산된 전기에너지 혹은 별도의 외부 전원을 통하여 공급된 전기에너지를 저장하게 되며, 저장한 전기에너지는 물의 전기분해 반응에 합당한 전기에너지의 양만큼 구동 회로(70)를 통하여 전기분해셀(30)에 지속적이고 안정적으로 공급하게 된다. The secondary battery 20 stores the electric energy produced from the solar cell 10 or the electric energy supplied through a separate external power source, and the stored electric energy is driven by the amount of electric energy corresponding to the electrolysis reaction of water. Through the circuit 70 is supplied to the electrolysis cell 30 continuously and stably.

상기 전기분해셀(30)은 이차전지(20)로부터 공급받은 전기에너지를 이용하여 전기분해셀(30)의 양극에 저장된 물을 전기분해하게 되며, 전기분해를 통하여 양극에서는 산소 가스가 발생하고 음극에서는 수소 가스를 생성하게 된다.The electrolysis cell 30 electrolyzes the water stored in the anode of the electrolysis cell 30 by using the electrical energy supplied from the secondary battery 20, and oxygen gas is generated at the anode through the electrolysis and the cathode Will produce hydrogen gas.

상기 가스저장 장치(41, 42)는 전기분해셀(30)에서 생성된 산소와 수소 가스를 저장하게 되고, 저장된 산소와 수소 가스는 각각 연료전지셀(50)의 양극과 음극에 연료로서 공급하게 된다.The gas storage devices 41 and 42 store oxygen and hydrogen gas generated in the electrolysis cell 30 and supply the stored oxygen and hydrogen gas as fuel to the anode and cathode of the fuel cell 50, respectively. do.

상기 연료전지셀(50)은 가스저장 장치(41, 42)에 저장된 산소와 수소 가스를 공급받아 전기화학 반응을 통하여 전기에너지를 생산하게 되며, 생산된 전기에너지는 구동 회로에 의하여 제어되는 응용 사례(60)로 공급되어 동작하게 된다.The fuel cell 50 receives the oxygen and hydrogen gas stored in the gas storage devices 41 and 42 to produce electrical energy through an electrochemical reaction, and the produced electrical energy is controlled by a driving circuit. It is supplied to 60 to operate.

상기 응용 사례(60)는 연료전지셀(50)의 전기화학 반응을 통하여 생산된 전기에너지를 공급받아 구동 회로(70)의 스위치를 통하여 동작이 제어되도록 하였으며, 이를 통하여 한 가지 응용 사례(60) 혹은 두 가지 이상의 응용 사례(60)를 독립적으로 혹은 동시에 동작이 가능하도록 한다.The application case 60 receives the electrical energy produced through the electrochemical reaction of the fuel cell 50 to control the operation through the switch of the drive circuit 70, through which one application case (60) Alternatively, two or more application cases 60 may be operated independently or simultaneously.

상기 구동 회로(70)는 본 고안의 신ㆍ재생 에너지 학습 교구가 동작하는 동안 학습 교구를 구성하는 각 구성품을 계측하고 제어하는 역할을 하며, 이를 통하여 학습 교구가 순차적이고 독립적으로 혹은 연속적으로 구동할 수 있도록 한다. The driving circuit 70 measures and controls each component constituting the learning tool during the operation of the new and renewable energy learning tool of the present invention, thereby enabling the learning tool to be driven sequentially, independently, or continuously. To help.

즉, 상기 구동 회로(70)는 본 고안의 신ㆍ재생 에너지 학습 교구가 동작하는 동안 이차전지(20)의 전압을 계측하고 계측한 전압을 전압표시창(80)을 통하여 표시함으로써 이차전지(20)의 상태를 학습자가 확인할 수 있도록 하여 이차전지(20)의 사용 시간 및 효율을 예측할 수 있도록 하고, 이차전지(20)에 저장된 전기에너지의 양에 관계없이 물의 전기분해 반응에 필요한 전압으로 유지하며 공급할 수 있 게 입력된 전압에 관계없이 출력전압을 일정하게 조절하는 정전압조절부를 구비하여 실시한다. 이를 고려하여 이차전지(20)로부터 전기분해셀(30)로 공급되는 전기에너지는 1.7 ~ 1.9V를 유지하는 상태로, 더욱 바람직하게는 1.75 ~ 1.85V를 유지하는 상태로 공급하도록 하는 것이 바람직한 것으로서,That is, the driving circuit 70 measures the voltage of the secondary battery 20 while the new and renewable energy learning teaching aid of the present invention is operated, and displays the measured voltage through the voltage display window 80 to display the secondary battery 20. The learner can check the state of the secondary battery 20 to predict the use time and efficiency of the secondary battery 20, regardless of the amount of electrical energy stored in the secondary battery 20 to maintain and supply the voltage required for the electrolysis reaction of water It can be carried out with a constant voltage control unit that constantly adjusts the output voltage regardless of the input voltage. In consideration of this, the electrical energy supplied from the secondary battery 20 to the electrolysis cell 30 is maintained at 1.7 to 1.9 V, more preferably, to be supplied at a state of 1.75 to 1.85 V. ,

공급되는 전기에너지의 전합이 1.7V이하가 되게 되면 전기분해가 원활하게 이루어지지 않아 산소와 수소의 생산이 충분하게 이루어지지 않게 되며,When the total amount of electric energy supplied is less than 1.7V, electrolysis is not performed smoothly, and production of oxygen and hydrogen is not sufficient.

1.9V이상이 되게 되면 물 이외의 전기분해셀(30)을 구성하는 다른 구성물이 전기분해되어 산소와 수소 이외의 일산화탄소와 같은 다른 성분이 생성되게 되며 이는 연료전지셀(50)에서의 전기에너지 생산과정에서 촉매의 피독과 같은 불안전한 작동을 유발하게 되는 것이다.When it becomes more than 1.9V, other components constituting the electrolysis cell 30 other than water are electrolyzed to generate other components such as carbon monoxide other than oxygen and hydrogen, which produce electric energy in the fuel cell 50. This can lead to unsafe operation such as poisoning of the catalyst.

또한, 상기 구동 회로(70)는 연료전지셀(50)의 전압을 계측하고 계측한 전압을 전압표시창(80)을 통하여 표시함으로써 전기분해셀(30)에서 물의 전기분해를 통하여 발생하는 산소와 수소의 공급 상태를 확인하고, 이를 통하여 연료전지셀(50)의 연료가 없는 상태에서의 잘못된 사용을 방지하도록 하며, 응용 사례(60)의 소모 전력에 대한 예측과 전기분해셀(30)과 연료전지셀(50) 및 응용 사례(60)에서의 효율을 비교할 수 있는 정보를 제공 한다. In addition, the driving circuit 70 measures the voltage of the fuel cell 50 and displays the measured voltage through the voltage display window 80 to generate oxygen and hydrogen generated by electrolysis of water in the electrolysis cell 30. The supply state of the fuel cell 50 may be prevented, and thus, the fuel cell 50 may be prevented from being misused in the absence of fuel, and the prediction of power consumption of the application case 60 and the electrolysis cell 30 and the fuel cell may be made. Provides information to compare the efficiencies in cell 50 and application 60.

상기 구동 회로(70)는 이차전지(20)와 연료전지셀(50)의 계측 전압을 전압표시창(80)을 통하여 표시하도록 구성하였으며, 이를 통하여 학습자에게 이차전지(20)와 연료전지셀(50)의 상태에 대한 정보를 제공함으로써 OCV, 운전 전압 및 전압의 변화를 통한 각 부위의 동작 특성 이해와 같은 지식의 습득을 가능하게 한 다.The driving circuit 70 is configured to display the measured voltages of the secondary battery 20 and the fuel cell 50 through the voltage display window 80, thereby providing the learner with the secondary battery 20 and the fuel cell 50. By providing information on the state of the c), it is possible to acquire knowledge such as understanding the operating characteristics of each part by changing the OCV, operating voltage and voltage.

상기의 각 구성품은 교구몸체(90)을 위에 고정되고, 구동 회로(70)를 통하여 제어되는 상태로 구동되어지며, 이를 통하여 학습자에게 신ㆍ재생 에너지에 대한 학습이 이루어지도록 한다.Each of the above components is fixed to the parish body 90 is driven in a controlled state through the drive circuit 70, through which the learner learns about new and renewable energy.

이하, 본 고안의 동작 과정을 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the operation process of the present invention will be described.

상기한 바와 같이 본 고안의 신ㆍ재생 에너지 학습 교구에 있어서, 재생에너지의 하나인 태양광에 의하여 태양전지(10)에서 전기에너지가 생산되고, 상기의 태양전지(10)에서 생산된 전기에너지는 이차전지(20)에 저장되고, 상기의 저장된 이차전지(20)의 전기에너지는 구동 회로(70)에 의하여 전기분해셀(30)에 공급되어 물의 전기분해에 사용되고, 이를 통하여 발생한 산소와 수소 가스는 가스저장장치(41, 42)에 저장된다. 이때, 이차전지(20)로부터 전기분해셀(30)로 공급되는 전기에너지는 그 전압이 1.7 ~ 1.9V로 유지된 상태로, 더욱 바람직하게는 1.75 ~ 1.85V를 유지된 상태로 전기분해셀(30)에 공급되는 것이 바람직하다. As described above, in the new and renewable energy learning parish of the present invention, electrical energy is produced in the solar cell 10 by sunlight, which is one of renewable energy, and the electrical energy produced in the solar cell 10 is Stored in the secondary battery 20, the electrical energy of the stored secondary battery 20 is supplied to the electrolysis cell 30 by the drive circuit 70 is used for the electrolysis of water, oxygen and hydrogen gas generated through this Is stored in the gas storage devices 41 and 42. At this time, the electrical energy supplied from the secondary battery 20 to the electrolysis cell 30 is maintained at a voltage of 1.7 to 1.9V, more preferably, the electrolysis cell (mainly 1.75 to 1.85V). Preferably supplied to 30).

상기의 이차전지(20)는 태양전지(10)에서 생산된 전기에너지 이외에 별도의 외부 전원을 통하여 공급되는 전기에너지의 저장이 가능하도록 함으로써, 날씨에 의하여 학습 효율이 떨어지는 것을 방지하도록 한다.The secondary battery 20 enables the storage of electrical energy supplied through a separate external power source in addition to the electrical energy produced by the solar cell 10, thereby preventing the learning efficiency from falling due to the weather.

상기의 가스저장장치(41, 42)에 저장된 산소와 수소 가스는 연료전지셀(50)에 공급되어 연료전지셀(50)에서의 전기화학 반응의 연료로써 사용되고, 상기의 연료전지셀(50)에서는 전기화학 반응을 통하여 전기에너지를 생산하게 된다.Oxygen and hydrogen gas stored in the gas storage devices 41 and 42 are supplied to the fuel cell 50 to be used as fuel for the electrochemical reaction in the fuel cell 50, and the fuel cell 50 Will produce electrical energy through electrochemical reactions.

상기의 연료전지셀(50)에서 생산된 전기에너지는 구동 회로(70)에 의하여 응 용사례(60)에 공급되고, 이를 통하여 응용사례(60)가 동작하도록 한다.The electrical energy produced by the fuel cell 50 is supplied to the application case 60 by the driving circuit 70, through which the application case 60 operates.

본 고안의 신ㆍ재생 에너지 학습 교구가 동작하는 동안 상기의 구동 회로(70)는 이차전지(20)의 전압을 계측하고 계측한 전압을 전압표시창(80)을 통하여 표시함으로써 이차전지(20)의 상태를 학습자가 확인할 수 있도록 하여 이차전지(20)의 사용 시간 및 효율을 예측할 수 있도록 하고, 이차전지(20)에 저장된 전기에너지의 양에 관계없이 물의 전기분해 반응에 필요한 전압인 1.7 ~ 1.9V를 유지하는 상태로, 더욱 바람직하게는 1.75 ~ 1.85V를 유지하는 상태로 전기에너지가 전기분해셀(30)로 지속적이고 안정적으로 공급한다.The driving circuit 70 measures the voltage of the secondary battery 20 and displays the measured voltage through the voltage display window 80 during the operation of the new and renewable energy learning teaching aid of the present invention. The learner can check the state so that the usage time and efficiency of the secondary battery 20 can be predicted, and the voltage required for the electrolysis reaction of water is 1.7 to 1.9 V regardless of the amount of electrical energy stored in the secondary battery 20. In a state of maintaining, more preferably, the electric energy is continuously and stably supplied to the electrolysis cell 30 in a state of maintaining 1.75 to 1.85V.

또한, 본 고안의 신ㆍ재생 에너지 학습 교구가 동작하는 동안 상기의 구동 회로(70)는 연료전지셀(50)의 전압을 계측하고 계측한 전압을 전압표시창(80)을 통하여 표시함으로써 전기분해셀(30)에서 물의 전기분해를 통하여 발생하는 산소와 수소의 공급 상태를 확인하고, 이를 통하여 연료전지셀(50)의 연료가 없는 상태에서의 잘못된 사용을 방지하도록 하며, 응용 사례(60)의 소모 전력에 대한 예측과 전기분해셀(30)과 연료전지셀(50) 및 응용 사례(60)에서의 효율을 비교할 수 있는 정보를 제공 한다. In addition, during the operation of the new and renewable energy learning teaching aid of the present invention, the driving circuit 70 measures the voltage of the fuel cell 50 and displays the measured voltage through the voltage display window 80 to display the electrolysis cell. Check the supply state of oxygen and hydrogen generated through the electrolysis of water at (30), thereby preventing misuse of the fuel cell 50 in the absence of fuel, the consumption of the application case (60) Provides information to predict the power and to compare the efficiency in the electrolysis cell 30 and the fuel cell 50 and the application case (60).

본 고안의 신ㆍ재생 에너지 학습 교구는 학습자의 학습 과정에서 요구되는 지속적이고 안정적인 실험이 가능하도록 하고, 학습 교구가 동작하는 동안 구성품의 상태를 계측하고 제어함으로써 학습 교구 전체 및 단계별 학습이 가능하게 하여 학습자의 신ㆍ재생 에너지에 대한 교육이 보다 효율적이고 효과적이 되도록 한다.The new and renewable energy learning teaching aid of the present invention enables continuous and stable experiments required in the learner's learning process, and enables the whole learning teaching and the step-by-step learning by measuring and controlling the state of components during the learning teaching. Make learners' education on renewable energy more efficient and effective.

또한, 이를 통하여 위상이 커지고 있는 신ㆍ재생 에너지에 대한 체계적인 교육이 가능하도록 하여 학생을 포함한 다양한 계층의 학습자에게 보다 명확한 지식이 전달될 수 있는 기회를 제공할 것으로 기대한다.In addition, through this, systematic education on new and renewable energy, which is growing in phase, is expected to provide opportunities for students to learn more clearly, including students.

도 1 은 본 고안에 따른 실시 예를 보인 주요 조감도.1 is a main bird's eye view showing an embodiment according to the present invention.

도 2 는 본 고안에 따른 실시 예를 보인 주요 구성도.2 is a main configuration showing an embodiment according to the present invention.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>

10 : 태양전지10: solar cell

20 : 이차전지20: secondary battery

30 : 전기분해셀30: electrolysis cell

41,42 : 가스저장장치41,42: Gas storage device

50 : 연료전지셀50: fuel cell

60 : 응용사례60: Application Case

70 : 구동 회로70: drive circuit

80 : 전압표시창80: voltage display window

90 : 교구몸체90: parish body

Claims

A solar cell for producing electrical energy from sunlight, a secondary battery for storing the electrical energy produced by the solar cell or supplied via a separate external power source, and receives the electrical energy stored in the secondary battery An electrolysis cell for generating hydrogen and oxygen gas as fuel of a fuel cell, a gas storage device for storing hydrogen and oxygen gas generated in the electrolysis cell, and hydrogen and oxygen gas stored in the gas storage device. It is composed of a fuel cell cell that generates electric energy by inducing an electrochemical reaction by receiving the electrochemical reaction, and an application case operated by the electric energy produced by the fuel cell cell, and measures the operation process of each component through a driving circuit. And a renewable energy learning teaching aid, which is configured to be controlled.

The method of claim 1;

A new and renewable energy learning teaching aid, characterized in that the voltage of the electric energy supplied from the secondary battery to the electrolysis cell is maintained at 1.7 ~ 1.9V.

The method of claim 1;

And a driving circuit for measuring and controlling the operating state of each component.

The method of claim 1;

And the driving circuit includes a constant voltage control unit for maintaining a constant voltage of the electric energy supplied to the electrolysis cell, with or without a separate light source.

The method of claim 1;

And said driving circuit has a voltage display window for displaying the measured voltages of the secondary battery and the fuel cell.