KR20120016908A - 연료전지용 가습기 - Google Patents

연료전지용 가습기 Download PDF

Info

Publication number
KR20120016908A
KR20120016908A KR1020100079439A KR20100079439A KR20120016908A KR 20120016908 A KR20120016908 A KR 20120016908A KR 1020100079439 A KR1020100079439 A KR 1020100079439A KR 20100079439 A KR20100079439 A KR 20100079439A KR 20120016908 A KR20120016908 A KR 20120016908A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
high humidity
membrane
fuel cell
membrane housing
hollow fiber
Prior art date
Application number
KR1020100079439A
Other languages
English (en)
Other versions
KR101665718B1 (ko
Inventor
김경주
신용철
이무석
Original Assignee
코오롱인더스트리 주식회사
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 코오롱인더스트리 주식회사 filed Critical 코오롱인더스트리 주식회사
Priority to KR1020100079439A priority Critical patent/KR101665718B1/ko
Priority to CN201180038893.3A priority patent/CN103069222B/zh
Priority to JP2013524058A priority patent/JP5657119B2/ja
Priority to EP11818388.8A priority patent/EP2607800B1/en
Priority to US13/814,839 priority patent/US9209467B2/en
Priority to PCT/KR2011/006021 priority patent/WO2012023788A2/ko
Publication of KR20120016908A publication Critical patent/KR20120016908A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101665718B1 publication Critical patent/KR101665718B1/ko

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
    • H01M8/04126—Humidifying
    • H01M8/04149—Humidifying by diffusion, e.g. making use of membranes
    • 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
    • H01M8/04126—Humidifying
    • 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
    • H01M8/04126—Humidifying
    • H01M8/04141—Humidifying by water containing exhaust gases
    • 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

Abstract

본 발명은, 중공사막과 함께 수분을 많이 함유할 수 있는 고습 보유체를 막 하우징 내의 공간에 위치시킴으로써 고속 운전 중 연료전지에 수분을 원활하게 전달함에 따라 고속 주행시 연료전지 차량의 순간적인 출력 저하를 방지할 수 있는 연료전지용 가습기에 관한 것이다. 본 발명의 연료전지용 가습기는, 내부에 공간이 형성된 막 하우징; 상기 막 하우징 내의 공간에 집적되고 양 말단이 상기 막 하우징의 말단부에 포팅된 중공사막; 상기 막 하우징 내의 공간에 존재하는 고습 보유체; 스택으로부터 배출된 고습의 미반응 가스를 유입시키기 위한 제 2 유입구가 형성되고 상기 막 하우징의 제 1 말단부를 덮고 있는 제 1 커버부; 및 저습의 미반응 가스를 배출시키기 위한 제 2 배출구가 형성되고 상기 막 하우징의 제 2 말단부를 덮고 있는 제 2 커버부를 포함한다.

Description

연료전지용 가습기{Humidifier for fuel cell}
본 발명은 연료전지용 가습기에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로는 가습성능을 향상시키기 위한 연료전지용 가습기에 관한 것이다.
연료전지란 수소와 산소를 결합시켜 전기를 생산하는 발전형 전지이다. 연료전지는 건전지나 축전지 등 일반 화학전지와 달리 수소와 산소가 공급되는 한 계속 전기를 생산할 수 있고, 열손실이 없어 내연기관보다 2배 정도 효율이 높다. 또한, 수소와 산소의 결합에 의해 발생하는 화학에너지를 전기에너지로 직접 변환하기 때문에 공해물질 배출이 낮다. 따라서, 연료전지는 환경친화적일 뿐만 아니라 화석 연료 고갈에 대한 걱정을 줄일 수 있는 이점이 있다.
이러한 연료전지는 사용되는 전해질의 종류에 따라 크게 고분자 전해질형 연료전지, 인산형 연료전지, 용융 탄산염형 연료전지, 고체 산화물형 연료전지, 및 알칼리형 연료전지 등으로 분류할 수 있다.
고분자 전해질형 연료전지의 성능을 향상시키는데 있어서 가장 주요한 요인 중 하나는, 막-전극 접합체의 고분자 전해질막에 소정의 수분을 공급함으로써 함수율을 유지하도록 하는 것이다. 이는, 고분자 전해질 막이 건조되면 발전 효율이 급격히 저하되기 때문이다.
고분자 전해질 막을 가습하는 방법의 하나로서, 고분자 분리막을 이용하여 건조한 반응 가스에 수분을 공급하는 가습 막 방식이 있다.
가습 막 방식은 배기가스 중에 포함된 수증기만을 선택적으로 투과시키는 막을 이용하여 배기가스 중의 수증기를 고분자 전해질 막에 제공하는 방식으로서, 가습기를 경량화 및 소형화할 수 있다는 이점이 있다.
이러한, 가습 막 방식에 사용되는 선택적 투과막은 모듈을 형성할 경우 단위 체적당 투과 면적이 큰 중공사막이 바람직하다. 즉, 중공사막을 이용하여 가습기를 제조할 경우 접촉 표면적이 넓은 중공사막의 고집적화가 가능하여 소용량으로도 연료전지의 가습이 충분히 이루어질 수 있고 저가 소재의 사용이 가능하며, 연료전지에서 고온으로 배출되는 미반응 가스에 포함된 수분과 열을 회수하여 가습기를 통하여 재활용할 수 있다는 이점이 있다.
통상 연료전지용 가습기는 중공부를 흐르는 반응가스에 수분을 공급하기 위한 중공사막 다발이 집적된 막 하우징과 고습의 미반응 가스를 유입시키는 유입구와 이를 배출시키는 배출구를 포함하여 이루어져 있다.
그러나 종래의 가습기에 사용되는 중공사막은 구조상 많은 수분을 함유할 수 없는 단점을 갖는다. 따라서 연료전지 자동차 운행 중 급가속으로 인해 가스 유입속도를 순간적으로 올라갈 경우 가습기를 통해 배출되는 가스는 급격히 충분한 가습이 이루어지지 않기 때문에 순간적으로 연료전지 시스템의 출력이 저하되는 문제가 발생할 수 있다.
이러한 문제를 방지하기 위해 중공사막의 두께를 증가시켜 중공사막의 함습 량을 향상시키는 기술이 제안될 수 있으나, 중공사막의 두께 증가로 인한 수분전달의 어려움으로 인해 가습성능이 저하되는 역효과를 초래하게 된다.
본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위해 도출된 것으로서, 본 발명은 중공사막과 함께 수분을 많이 함유할 수 있는 고습 보유체를 상기 막 하우징 내의 공간에 위치시킴으로써 고속 운전 중 연료전지에 수분을 원활하게 전달함에 따라 고속 주행시 순간적인 출력 저하를 방지할 수 있는 연료전지용 가습기를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 내부에 공간이 형성된 막 하우징; 상기 막 하우징 내의 공간에 집적되고 양 말단이 상기 막 하우징의 말단부에 포팅된 중공사막; 상기 막 하우징 내의 공간에 존재하는 고습 보유체; 스택으로부터 배출된 고습의 미반응 가스를 유입시키기 위한 제 2 유입구가 형성되고 상기 막 하우징의 제 1 말단부를 덮고 있는 제 1 커버부; 및 저습의 미반응 가스를 배출시키기 위한 제 2 배출구가 형성되고 상기 막 하우징의 제 2 말단부를 덮고 있는 제 2 커버부를 포함하는 연료전지용 가습기를 제공한다.
본 발명은 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, 본 발명에 따른 가습기는 습도를 많이 함유할 수 있는 고습 보유체를 포함함에 따라 급가속시에도 수분을 연료 전지에 원활하게 공급할 수 있다.
둘째, 본 발명에 따른 가습기는 분할판이 막 하우징에 설치됨에 따라, 고습의 미반응 가스가 막 하우징 내에 집적된 모든 중공사막에 균일하게 접촉되기 때문에 모든 반응가스가 균등하게 가습될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 연료전지용 가습기의 개략도이다.
도 2는 도 1의 I-I´절단면을 나타낸 것이다.
본 발명의 기술적 사상 및 범위를 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명의 다양한 변형이 가능하다는 점은 당업자에게 자명할 것이다. 따라서, 본 발명은 특허청구범위에 기재된 발명 및 그 균등물의 범위 내에 드는 변형을 모두 포함한다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 연료전지용 가습기의 바람직한 실시예들을 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 연료전지용 가습기의 개략도이다.
도 1에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 연료전지용 가습기는 제 1 홀(311)이 형성된 제 1 말단부 및 상기 제 1 말단부의 반대 측에 위치하고 제 2 홀(312)이 형성된 제 2 말단부를 포함하고 내부에 공간이 형성된 막 하우징(310)이 설치되어 있다. 상기 막 하우징(310)은 내부에 공간이 형성되어 있기 때문에 중공사막(370)을 집적하는 역할을 한다. 또한, 상기 막 하우징(310)은 내부에 집적된 중공사막(370)에 고습의 미반응 가스를 공급하기 위한 제 1 말단부에 제 1 홀(311)이 상부 및 하부에 다수 형성되어 있다. 또한, 상기 막 하우징(310)은 상기 중공사막(370)에 수분을 공급한 미반응 가스를 외부로 배출시키기 위한 제 2 홀(312)이 상부 및 하부에 다수 형성되어 있다.
상기 막 하우징(310) 내부에 집적된 중공사막(370)은 상기 막 하우징(310)의 말단부에 각각 포팅됨으로써 미반응 가스와 반응 가스를 완전히 분리되어 서로 접촉하지 않고 흐르게 된다. 상기 중공사막(370)은 중앙에 중공이 형성됨에 따라 반응가스가 상기 중공을 관통하여 흐르게 된다. 또한, 상기 중공사막(370)은 소정의 직경을 갖는 다수의 미세기공이 형성됨으로써 상기 미세기공을 통해 상기 중공사막(370)의 외부에 흐르는 고습의 미반응 가스로부터 수분만 선택적으로 흐르게 된다.
상기 막 하우징(310)의 제 1 말단부에는 제 1 커버부(320)가 장착되어 있다. 상기 제 1 커버부(320)는 스택으로부터 배출된 고습의 미반응 가스를 유입시키기 위한 제 2 유입구(321)가 형성되어 있다. 상기 제 2 유입구(321)로부터 유입된 고습의 미반응 가스는 상기 막 하우징(310)의 외부를 흐르다가 제 1 홀(311)을 통해 막 하우징(310) 내부로 공급된다. 상기 제 1 커버부(320)의 내면과 상기 막 하우징(310)의 제 1 말단부 사이에는 실링부(미도시)가 설치되어 고습의 미반응 가스가 막 하우징(310) 내부로만 흐르게 한다. 즉, 상기 제 1 커버부(320)의 제 2 유입구(321)가 상기 다수의 제 1 홀(311)들에만 연통되기 때문에 상기 제 2 유입구(321)를 통해 유입된 고습의 미반응 가스는 다수의 제 1 홀(311)들을 통해서만 상기 막 하우징(310) 내부로 이동하게 된다.
도 2는 도 1의 I-I´절단면을 나타낸 것이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 연료전지용 가습기는 상기 막 하우징(310) 내의 공간에 배치된 고습 보유체(200)를 포함한다.
상기 고습 보유체(200)는 많은 양의 수분을 보유함에 따라 인접한 중공사막(370)의 수분 함유량이 급격히 낮아질 경우 보유하고 있는 수분을 상기 중공사막(370)에 공급하는 역할을 수행한다.
종래 가습기에 사용되는 중공사막(370)은 구조상 다량의 수분을 함유할 수 없는 문제가 있다. 따라서 연료전지 자동차 운행 중 급가속 시 반응가스 유입속도가 순간적으로 올라갈 경우 가습기를 통해 배출되는 반응 가스는 충분한 수분을 가지지 않기 때문에 순간적으로 연료전지 시스템의 출력이 저하되는 문제가 발생한다.
이러한 문제를 해결하고자, 본 발명의 연료전지용 가습기는 고속으로 운행시 중공사막(370)에 대량의 반응가스가 급격히 유입되더라도 상기 반응가스에 수분을 충분히 공급해줄 수 있도록 높은 수분을 함유할 수 있는 고습 보유체(200)를 막 하우징(310) 내의 공간에 삽입시킨다.
상기 고습 보유체(200)는 상기 막 하우징(310) 내에 집적된 중공사막 다발 내부에 삽입될 수 있다. 즉, 상기 고습 보유체(200)는 중공사막(370)들 사이에 삽입되어 인접된 상기 중공사막(370)의 수분 보유량이 급격히 떨어질 경우 이들에게 수분을 공급해 줄 수 있다. 이와 같이 상기 고습 보유체(200)가 중공사막(370)들 사이에 삽입됨에 따라 수분을 중공사막(370)들에게 단시간 내에 공급할 수 있는 이점이 있다.
또한, 상기 고습 보유체(200)는 상기 막 하우징(310) 내에 집적된 중공사막(370) 다발 외부에 배치될 수 있다. 즉, 상기 고습 보유체(200)는 중공사막(370) 다발의 외부에 배치됨에 따라 상기 중공사막(370) 다발의 수분 보유량이 급격히 떨어질 경우 용이하게 수분을 상기 중공사막(370) 다발에 공급해 줄 수 있다. 이와 같이 상기 고습 보유체(200)가 중공사막(370) 다발의 외부에 배치됨에 따라 다량의 수분을 중공사막(370) 다발에 용이하게 공급할 수 있는 이점이 있다.
상기 고습 보유체(200)는 막 하우징(310) 내부 부피 기준으로 1 내지 20 % 부피율로 상기 중공사막(370) 사이에 삽입될 수 있다. 만일, 상기 고습 보유체(200)가 차지하는 부피율이 1 % 미만일 경우 중공사막(370)에 충분한 수분을 원활하게 공급하지 못함에 따라 고속 운행시 출력이 저하될 수 있고, 반면 상기 고습 보유체(200)가 차지하는 부피율이 20 %를 초과할 경우 가습성능은 크게 향상되지 않고 반응가스 처리량이 떨어질 수 있다.
상기 고습 보유체(200)는 다양한 형태를 가질 수 있다. 예를 들어, 상기 고습 보유체(200)는 스펀지, 중공사막, 섬유, 직물, 편물, 부직포 및 브레이드 중 적어도 하나의 형태를 가질 수 있다.
특히, 브레이드(braid) 형태의 고습 보유체(200)는 중공사막(370)과 유사한 형상을 가짐에 따라 집적도를 향상시킬 수 있기 때문에 가습 효율을 극대화할 수 있고, 표면적이 넓기 때문에 물리적으로 다량의 수분을 함유할 수 있는 이점이 있다.
상기 고습 보유체(200)는 다양한 소재로부터 제조될 수 있다. 예를 들어, 상기 고습 보유체(200)는 나피온, 설포네이티드 폴리설폰, 설포네이티드 폴리이미드, 및 설포네이티드 폴리아릴렌이써 중 적어도 하나로 이루어진 전도체를 포함할 수 있다. 이와 같이 전도체를 포함한 고습 보유체(200)는 화학적으로 수분과 용이하게 결합할 수 있는 친수성기를 가짐에 따라 다량의 수분을 함유할 수 있게 된다.
이러한 전도체 중 듀퐁사에 의해 개발된 상품명인 나피온은 빠른 수분 전달 성능과 훌륭한 기체 장벽 효과를 갖는 이점이 있으나 가격이 고가라는 문제점이 있다. 반면, 전도체 중 설포네이티드 폴리설폰, 설포네이티드 폴리이미드, 및 설포네이티드 폴리아릴렌이써는 비용이 저렴할 뿐만 아니라 나피온과 유사한 성능을 나타낼 수 있는 특성이 있다.
또한, 상기 고습 보유체(200)는 물리적으로 다량의 수분을 함유할 수 있는 형태를 갖는 폴리에틸렌 및 폴리프로필렌 중 적어도 하나를 포함하여 이루어질 수 있다. 예를 들어, 다량의 공극을 갖는 스폰지 또는 브레이드 형태의 폴리에틸렌은 물리적으로 다량의 수분을 함유할 수 있기 때문에 상기 중공사막(370)에 수분을 단시간 내에 원활하게 충분히 공급할 수 있게 된다.
도 2에 도시한 바와 같이, 상기 막 하우징(310)은 내부에 2중 격벽(361)을 포함하는 분할판(360)이 설치될 수 있다. 상기 분할판(360)은 양 말단 또는 제 1 커버부(320) 방향의 말단에 2중 격벽(361)이 형성될 수 있다. 상기 2중 격벽(361)의 상부 및 하부에는 슬릿(362)이 형성됨에 따라, 상기 분할판(360)은 상하부가 관통된 형상을 가지게 된다. 이와 같이 상하부가 관통된 형상을 갖는 분할판(360)을 가지기 때문에 제 2 유입구(321)를 통해 유입된 고습의 미반응 가스가 자유롭게 막 하우징(310)의 상하부를 흐를 수 있고, 이에 따라 고습의 미반응 가스가 균일하게 상기 분할판(360)에 의해 분할된 막 하우징(310)내의 분할공간에 공급된다. 즉, 막 하우징(310) 상부로 고습의 미반응 가스가 과도하게 흐를 경우 상부를 흐르는 고습의 미반응 가스가 2중 격벽(361)의 슬릿(362)을 통해 하부로 흐르게 됨에 따라, 상기 막 하우징(310)의 상하부에 고르게 고습의 미반응 가스가 공급된다.
결과적으로, 상기 분할판(360)에 의해 막 하우징(310)의 내부가 다수의 공간으로 분할됨에 따라 유입된 고습의 미반응 가스는 상기 막 하우징(310)으로부터 배출되기 전까지 쏠림 현상이 없이 고르게 가습에 이용될 수 있다.
상기 분할판(360)의 슬릿(362) 형상은 사각형, 원형 등 다양한 형상을 가질 수 있고, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 분할판(360)은 좌우 면에 천공된 형상을 가질 수 있다. 즉, 분할판(360)의 천공됨에 따라, 막 하우징(310)의 일 분할된 공간에 있는 미반응 가스가 다른 분할된 공간으로 흐르게 된다. 따라서, 미반응 가스가 막 하우징(310) 내부 전체에 보다 고르게 공급되게 된다. 상기 천공 형상은 사각형, 원형, 타원형, 슬릿형, 사선 슬릿형, 메쉬형 등 다양한 형상일 수 있고, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 막 하우징(310)에서의 쏠림 현상을 원활하게 방지하기 위해서 분할판(360)에 의해 형성된 분할된 공간은 되도록 많을수록 바람직할 수 있다. 그러나, 막 하우징(310)의 제조 공정성, 제조비용 등을 감안하여 상기 막 하우징(310)은 2 내지 수 개의 분할된 공간을 갖는 것이 바람직할 수 있다.
상기 막 하우징(310)의 제 2 말단부에는 저습의 미반응 가스를 외부로 배출하기 위한 제 2 배출구(331)가 형성된 제 2 커버부(330)가 형성되어 있다. 상기 제 2 배출구(331)는 상기 제 2 커버부(330) 하부에 형성될 수 있고 직사각형 모양을 가질 수 있다.
상기 제 2 커버부(330)의 내면과 상기 막 하우징(310)의 제 2 말단부 사이에는 실링부(미도시)가 설치되어 수분을 상실한 미반응 가스가 제 2 배출구(331)로만 배출되도록 한다.
상기 제 1 커버부(320)의 말단에는 제 1 배출구(351)가 형성된 제 1 캡(350)이 장착된다. 상기 제 1 배출구(351)를 통해 중공사막(370)으로부터 수분을 부여받은 반응 가스가 배출되어 연료전지에 공급된다.
상기 제 2 커버부(330)의 말단에는 제 1 유입구(341)가 형성된 제 2 캡(340)이 장착된다. 상기 제 1 유입구(341)를 통해 스택으로부터 배출된 고습의 미반응 가스가 유입된다.
본 발명의 연료전지용 가습기는 단면이 둥근 사각형인 기둥형태일 수 있고, 원형, 삼각형, 다각형, 타원형, 사각형의 단면을 가진 기둥형태, 또는 구형이나 타원체일 수 있고, 반드시 그 형상이 한정되는 것은 아니다.
다음으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 연료전지용 가습기의 동작을 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.
연료전지로 공급될 반응가스가 제 1 유입구(341)를 통해 가습기로 유입되는 것과 동시에, 스택으로부터 배출되는 고습의 미반응 가스가 제 2 유입구(321)를 통해 제 1 커버부(320) 내부로 유입된다. 이렇게 유입된 고습의 미반응 가스는 제 1 홀(311)을 통해 막 하우징(310) 내부로 공급된다. 이때, 고습의 미반응 가스는 2중 격벽(361)의 슬릿(362)을 통해 막 하우징(310)의 상부 및 하부로 자유롭게 흐르고, 이에 따라 고르게 막 하우징(310) 전체에 고습의 미반응 가스가 공급된다.
막 하우징(310) 내부로 유입된 다량의 수분을 함유하고 있는 미반응 가스는 중공사막(370)과 고습 보유체(200)와 접촉하고 이들에게 수분을 전달한다.
이렇게 수분이 축적된 중공사막(370)은 수분의 밀도 차이에 의해 제 1 유입구(341)를 통해 유입된 반응가스에 수분을 공급하고 수분이 공급된 반응가스는 제 2 배출구(331)를 통해 연료전지 내로 보내진다.
이때, 만일 고속 운전으로 인해 제 1 유입구(341)를 통해 급격히 다량의 반응가스가 유입되어 상기 중공사막(370)이 수분을 다량 빼앗길 경우 고습 보유체(200)는 저습의 상기 중공사막(370)에 수분을 신속하게 전달함에 따라 상기 중공사막(370)이 계속해서 반응가스에 수분을 충분히 공급할 수 있도록 도와주기 때문에 고속 주행 중 출력 저하를 방지하게 된다.
310 : 막 하우징 311 : 제 1 홀
312 : 제 2 홀 320 : 제 1 커버부
321 : 제 2 유입구 330 : 제 2 커버부
331 : 제 2 배출구 340 : 제 2 캡
341 : 제 1 유입구 350 : 제 1 캡
351 : 제 1 배출구 360 : 분할판
361 : 2중 격벽 362 : 슬릿
370 : 중공사막 200 : 고습 보유체

Claims (8)

  1. 내부에 공간이 형성된 막 하우징;
    상기 막 하우징 내의 공간에 집적되고 양 말단이 상기 막 하우징의 말단부에 포팅된 중공사막;
    상기 막 하우징 내의 공간에 존재하는 고습 보유체;
    스택으로부터 배출된 고습의 미반응 가스를 유입시키기 위한 제 2 유입구가 형성되고 상기 막 하우징의 제 1 말단부를 덮고 있는 제 1 커버부; 및
    저습의 미반응 가스를 배출시키기 위한 제 2 배출구가 형성되고 상기 막 하우징의 제 2 말단부를 덮고 있는 제 2 커버부를 포함하는 연료전지용 가습기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 고습 보유체는 상기 중공사막 다발 내부에 삽입된 것을 특징으로 하는 연료전지용 가습기.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 고습 보유체는 상기 중공사막 다발 외부에 배치된 것을 특징으로 하는 연료전지용 가습기.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 고습 보유체는 막 하우징 내부 부피 기준으로 1 내지 20 %의 부피율로 상기 막 하우징 내에 삽입된 것을 특징으로 하는 연료전지용 가습기.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 고습 보유체는 스펀지, 중공사막, 섬유, 직물, 편물, 부직포 및 브레이드 중 적어도 하나의 형태로 이루어진 것을 특징으로 하는 연료전지용 가습기.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 고습 보유체는 나피온, 설포네이티드 폴리설폰, 설포네이티드 폴리이미드, 및 설포네이티드 폴리아릴렌이써 중 적어도 하나로 이루어진 전도체를 포함하는 연료전지용 가습기.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 고습 보유체는 폴리에틸렌 및 폴리프로필렌 중 적어도 하나로 이루어지고 물리적으로 다량의 수분을 함유할 수 있는 형태를 갖는 것을 특징으로 하는 연료전지용 가습기.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 막 하우징은 내부에 이중 격벽을 포함하는 분할판이 설치된 것을 특징으로 하는 연료전지용 가습기.
KR1020100079439A 2010-08-17 2010-08-17 연료전지용 가습기 KR101665718B1 (ko)

Priority Applications (6)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020100079439A KR101665718B1 (ko) 2010-08-17 2010-08-17 연료전지용 가습기
CN201180038893.3A CN103069222B (zh) 2010-08-17 2011-08-17 燃料电池加湿器
JP2013524058A JP5657119B2 (ja) 2010-08-17 2011-08-17 燃料電池用加湿器
EP11818388.8A EP2607800B1 (en) 2010-08-17 2011-08-17 Humidifier for fuel cell
US13/814,839 US9209467B2 (en) 2010-08-17 2011-08-17 Humidifier for fuel cell
PCT/KR2011/006021 WO2012023788A2 (ko) 2010-08-17 2011-08-17 연료전지용 가습기

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020100079439A KR101665718B1 (ko) 2010-08-17 2010-08-17 연료전지용 가습기

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20120016908A true KR20120016908A (ko) 2012-02-27
KR101665718B1 KR101665718B1 (ko) 2016-10-12

Family

ID=45605549

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020100079439A KR101665718B1 (ko) 2010-08-17 2010-08-17 연료전지용 가습기

Country Status (6)

Country Link
US (1) US9209467B2 (ko)
EP (1) EP2607800B1 (ko)
JP (1) JP5657119B2 (ko)
KR (1) KR101665718B1 (ko)
CN (1) CN103069222B (ko)
WO (1) WO2012023788A2 (ko)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20140003182A (ko) * 2012-06-29 2014-01-09 코오롱인더스트리 주식회사 연료전지용 가습기
KR101459907B1 (ko) * 2013-05-20 2014-11-07 현대자동차주식회사 연료전지 막가습기
US11462750B2 (en) 2020-12-29 2022-10-04 Hyundai Motor Company Fuel cell vehicle having small space occupied by humidifier and cooler

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101185326B1 (ko) * 2010-03-31 2012-09-26 코오롱인더스트리 주식회사 연료전지용 가습기
CN105209547A (zh) * 2012-12-28 2015-12-30 可隆塑胶株式会社 聚酰胺树脂组合物
KR101984034B1 (ko) 2014-03-24 2019-05-30 코오롱인더스트리 주식회사 중공사막 모듈
KR101673667B1 (ko) * 2014-07-31 2016-11-07 현대자동차주식회사 연료전지용 막 가습기의 중공사막 밀집도 분배 장치
KR102395868B1 (ko) * 2015-02-27 2022-05-10 삼성전자주식회사 전자 장치 및 전자 장치의 어플리케이션 제어 방법
KR102252042B1 (ko) * 2017-09-26 2021-05-13 코오롱인더스트리 주식회사 조립형 카트리지 블록 및 이를 포함하는 중공사막 모듈
EP3806211A4 (en) * 2018-06-04 2022-03-16 Kolon Industries, Inc. FUEL CELL MEMBRANE HUMIDIFIER
KR102423873B1 (ko) * 2019-06-25 2022-07-21 코오롱인더스트리 주식회사 연료전지용 가습기 및 그 제조방법
CN112635797A (zh) * 2020-12-18 2021-04-09 北京理工大学 一种燃料电池的加湿系统
KR102447975B1 (ko) * 2021-12-13 2022-09-27 주식회사 디에스필터 연료전지용 막가습기

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100648705B1 (ko) * 2005-07-29 2006-11-23 삼성에스디아이 주식회사 이차 전지 모듈
KR100805467B1 (ko) * 2006-06-30 2008-02-20 현대자동차주식회사 연료전지용 나피온 막 가습기
KR20090057773A (ko) * 2007-12-03 2009-06-08 주식회사 코오롱 내한성이 향상된 연료전지용 가습기

Family Cites Families (27)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002075421A (ja) * 2000-09-01 2002-03-15 Honda Motor Co Ltd 燃料電池用加湿装置
US6953635B2 (en) * 2000-10-04 2005-10-11 Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha Humidifier for fuel cell
TW488111B (en) * 2001-04-16 2002-05-21 Asia Pacific Fuel Cell Tech Anode stream recirculation system for a fuel cell
DE10304657B4 (de) * 2002-02-08 2015-07-02 General Motors Llc ( N. D. Ges. D. Staates Delaware ) Brennstoffzellenstapel sowie -system und Verfahren zum Betrieb eines Brennstoffzellensystems mit einem solchen Brennstoffzellenstapel
JP4062198B2 (ja) * 2003-07-30 2008-03-19 トヨタ自動車株式会社 燃料電池の加湿装置
AU2004296144B2 (en) 2003-12-15 2011-06-16 Teijin Limited Humidifying device and oxygen concentrating system
JP4435557B2 (ja) 2003-12-24 2010-03-17 帝人ファーマ株式会社 加湿装置
JP2005177368A (ja) * 2003-12-24 2005-07-07 Mitsumi Electric Co Ltd 入力装置
JP4997696B2 (ja) * 2004-11-22 2012-08-08 パナソニック株式会社 燃料電池システム
JP4109667B2 (ja) * 2004-11-24 2008-07-02 本田技研工業株式会社 加湿装置
JP2007002099A (ja) * 2005-06-23 2007-01-11 Toyobo Co Ltd 透湿材料
JP2007046801A (ja) 2005-08-05 2007-02-22 Nissan Motor Co Ltd 加湿装置
JP2007095558A (ja) * 2005-09-29 2007-04-12 Toshiba Corp 燃料電池
JP2007207610A (ja) * 2006-02-02 2007-08-16 Nissan Motor Co Ltd 燃料電池の加湿装置
US7938386B2 (en) * 2006-03-13 2011-05-10 GM Global Technology Operations LLC Fuel cell air humidifier
JP2007323982A (ja) * 2006-06-01 2007-12-13 Matsushita Electric Ind Co Ltd 燃料電池システム
JP2008096074A (ja) * 2006-10-16 2008-04-24 Toyota Motor Corp 加湿モジュール
JP5074743B2 (ja) * 2006-11-13 2012-11-14 トヨタ自動車株式会社 中空糸膜モジュール、燃料電池システム
JP2008293742A (ja) * 2007-05-23 2008-12-04 Aisin Seiki Co Ltd 燃料電池用加湿器
JP2008309371A (ja) 2007-06-13 2008-12-25 Toyota Motor Corp 加湿器及び燃料電池システム
KR101028030B1 (ko) * 2007-09-06 2011-04-13 현대자동차주식회사 연료전지용 가습장치
KR100952023B1 (ko) * 2008-02-14 2010-04-08 현대자동차주식회사 연료전지 스택 가습 장치
KR101000650B1 (ko) * 2008-03-06 2010-12-10 기아자동차주식회사 연료전지용 가습장치
JP2010107069A (ja) 2008-10-28 2010-05-13 Honda Motor Co Ltd 加湿器
JP2010117094A (ja) * 2008-11-13 2010-05-27 Honda Motor Co Ltd 加湿器
KR101134428B1 (ko) * 2009-11-30 2012-04-10 기아자동차주식회사 연료전지용 막가습기
KR101230891B1 (ko) * 2010-10-14 2013-02-07 현대자동차주식회사 연료전지용 가습장치 및 이를 보조가습장치로 이용하는 연료전지 시스템

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100648705B1 (ko) * 2005-07-29 2006-11-23 삼성에스디아이 주식회사 이차 전지 모듈
KR100805467B1 (ko) * 2006-06-30 2008-02-20 현대자동차주식회사 연료전지용 나피온 막 가습기
KR20090057773A (ko) * 2007-12-03 2009-06-08 주식회사 코오롱 내한성이 향상된 연료전지용 가습기

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20140003182A (ko) * 2012-06-29 2014-01-09 코오롱인더스트리 주식회사 연료전지용 가습기
KR101459907B1 (ko) * 2013-05-20 2014-11-07 현대자동차주식회사 연료전지 막가습기
US11462750B2 (en) 2020-12-29 2022-10-04 Hyundai Motor Company Fuel cell vehicle having small space occupied by humidifier and cooler

Also Published As

Publication number Publication date
CN103069222A (zh) 2013-04-24
EP2607800A2 (en) 2013-06-26
EP2607800A4 (en) 2014-08-27
US20130137005A1 (en) 2013-05-30
WO2012023788A2 (ko) 2012-02-23
JP5657119B2 (ja) 2015-01-21
EP2607800B1 (en) 2017-10-04
WO2012023788A3 (ko) 2012-04-12
CN103069222B (zh) 2016-07-06
JP2013535798A (ja) 2013-09-12
US9209467B2 (en) 2015-12-08
KR101665718B1 (ko) 2016-10-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR20120016908A (ko) 연료전지용 가습기
US9070913B2 (en) Humidifier for fuel cell
KR101398779B1 (ko) 내한성이 향상된 연료전지용 가습기
KR20140125098A (ko) 중공사막 모듈
US10478779B2 (en) Hollow fiber membrane module
KR20190055635A (ko) 연료전지 막가습기
EP3734730B1 (en) Fuel cell membrane humidifier capable of controlling flow direction of fluid
KR102068135B1 (ko) 중공사막 모듈
KR101908456B1 (ko) 연료전지용 가습기
KR101660988B1 (ko) 연료전지용 가습기
KR20220043352A (ko) 연료전지용 가습기의 카트리지 및 연료전지용 가습기
CN216872046U (zh) 燃料电池膜加湿器
EP4318688A1 (en) Fuel cell membrane humidifier
KR20230170221A (ko) 연료전지용 가습기 및 연료전지용 가습기의 미드-케이스
JP2023552109A (ja) 燃料電池膜加湿器
KR20220089419A (ko) 카트리지 및 이를 포함하는 연료전지 막가습기
KR20230170220A (ko) 연료전지용 가습기 및 연료전지용 가습기의 미드-케이스
KR20220108568A (ko) 연료전지 막가습기 및 이를 포함하는 연료전지 시스템

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: 20191007

Year of fee payment: 4