KR20120111037A - 친환경적 마그네슘 수소화물을 사용한 잠수함용 연료전지 시스템 - Google Patents

친환경적 마그네슘 수소화물을 사용한 잠수함용 연료전지 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명에 의한 친환경적 마그네슘 수소화물을 사용한 잠수함용 연료전지 시스템은, 액화산소를 보관하고 기화된 산소를 공급하는 산소공급수단과, 마그네슘 수소화물(MgH2)과 물을 반응시켜 수소를 발생하는 반응조와, 상기 반응조에 물을 공급하는 물공급수단과, 상기 반응조 및 산소공급수단으로부터 수소 및 산소를 공급받아 전기를 발생하는 고분자 전해질형 연료전지(PEMFC)와, 상기 반응조를 냉각하기 위한 냉각수단을 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.

Description

친환경적 마그네슘 수소화물을 사용한 잠수함용 연료전지 시스템 {Fuel cell system for submarine with enviromental frendily magnesium hydride}
본 발명은 마그네슘 수소화물(MgH2)과 물을 반응시켜 수소를 발생하는 반응조와, 상기 반응조를 냉각하기 위한 냉각수단과, 액화산소를 보관 및 공급하는 산소공급수단 및 고분자 전해질형 연료전지를 포함하여 구성되어 친환경적이고 원료무게당 수소공급량이 향상되도록 한 친환경적 마그네슘 수소화물을 사용한 잠수함용 연료전지 시스템에 관한 것이다.
잠수함은 수중에서 항해하는 배로 동력원으로 디젤 엔진을 사용하는 기술이 일반적 이였다. 디젤 엔진은 소음이 있으므로 적군에게 탐지 안되게 물속을 잠행하기 어렵다.
이에 따라 최근에는 연료전지를 잠수함의 보조 전원으로 적용하기 위한 연구가 진행되고 있다.
연료전지는 소음이 적으므로 잠행시 보조 전원으로 사용할 수 있도록 적용된 잠수함이 개발되었다.
연료전지에 들어가는 원료는 수소와 산소이며 수소는 고압수소가스를 쓸 수 있으나 폭발 등의 위험 요인이 있어서 수소공급처에서 Fe-Ti계 고체 수소저장 재료에 수소를 흡장한 후 잠수함 내에서 수소저장합금에서 수소를 방출할 수 있도록 구성하여 연료전지에 공급된다.
예컨대 대한민국 공개특허 제2011-0018310호에는 Fe-Ti계 금속 수소화물을 수소 저장 재료로 채택하고 있으나, 이러한 Fe-Ti계 금속 수소화물은 약 1.7 중량%정도의 수소저장량을 갖게 된다.
즉, 수소저장용량이 낮아 충분한 연료(수소)를 탑재하기 위해서는 많은 양의 Fe-Ti계 고체 수소저장 재료를 금속제 실린더에 담아야 하므로 수소저장실린더의 중량이 커져 결국 잠수함의 기동성을 낮추게 되는 문제점을 야기하게 된다.
이에 따라 잠수함의 연료 효율이 저하되는 문제점이 있다.
그리고 일본 공개특허 제2004-231466호에는 알루미늄 분말과 산화칼슘 분말을 혼합하여 수소 발생이 가능하도록 한 기술이 공지되어 있다.
그러나, 알루미늄은 잠수함에 적용하는 경우 자연 상태로 바다로 폐기시 바다를 오염시키는 단점이 있다.
또한 알루미늄은 물과의 반응속도가 느리므로 부식성 첨가제를 첨가하는 경우가 많아 친환경적이지 못하다.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 마그네슘 수소화물(MgH2)과 물을 반응시켜 수소를 발생하는 반응조와, 상기 반응조를 냉각하기 위한 냉각수단과, 액화산소를 보관 및 공급하는 산소공급수단 및 고분자 전해질형 연료전지를 포함하여 구성되어 친환경적이고 높은 수소 공급량을 갖도록 한 친환경적 마그네슘 수소화물을 사용한 잠수함용 연료전지 시스템을 제공하는 것에 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 친환경적 마그네슘 수소화물을 사용한 잠수함용 연료전지 시스템은, 액화산소를 보관하고 기화된 산소를 공급하는 산소공급수단과, 마그네슘 수소화물(MgH2)과 물을 반응시켜 수소를 발생하는 반응조와, 상기 반응조에 물을 공급하는 물공급수단과, 상기 반응조 및 산소공급수단으로부터 수소 및 산소를 공급받아 전기를 발생하며 고분자 전해질형 연료전지(PEMFC)와, 상기 반응조를 냉각하기 위한 냉각수단을 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.
상기 반응조는 다수로 구비되며, 상기 다수 반응조는 선택적으로 마그네슘 수소화물(MgH2)과 물을 반응시키는 것을 특징으로 한다.
상기 잠수함 내부 일측에는, 마그네슘 수소화물(MgH2)을 보관하고, 상기 반응조에 마그네슘 수소화물을 선택적으로 공급하는 수소화물공급수단이 구비됨을 특징으로 한다.
상기 물공급수단은 상기 반응조에 해수를 공급하는 것을 특징으로 한다.
상기 냉각수단은 물공급수단과 선택적으로 연통하는 것을 특징으로 한다.
상기 물공급수단과 냉각수단은 고분자 전해질형 연료전지 내부에서 토출되는 물을 선택적으로 수용하는 것을 특징으로 한다.
상기 반응조 일측에는 마그네슘 수소화물이 가수 분해 반응시에 생성된 반응물을 수집하는 반응물수집수단이 더 구비됨을 특징으로 한다.
상기 반응물수집수단은 다수로 구비되며, 상기 다수 반응물수집수단은 선택적으로 탈부착 가능한 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의한 친환경적 마그네슘 수소화물을 사용한 잠수함용 연료전지 시스템은, 마그네슘 수소화물(MgH2)과 물을 반응시켜 수소를 발생하는 반응조와, 상기 반응조를 냉각하기 위한 냉각수단과, 액화산소를 보관 및 공급하는 산소공급수단 및 고분자 전해질형 연료전지를 포함하여 구성된다.
따라서, 소음이 적고 친환경적이며 적은 마그네슘 수소화물(MgH2)의 중량으로 많은 양의 수소를 발생할 수 있게 되는 이점이 있다.
또한, 작동 온도가 낮아 잠수함의 작전 수행 능력을 보다 향상시킬 수 있게되는 이점이 있다.
도 1 은 본 발명에 의한 친환경적 마그네슘 수소화물을 사용한 잠수함용 연료전지 시스템의 구성을 보인 개략도.
도 2 는 본 발명에 의한 친환경적 마그네슘 수소화물을 사용한 잠수함용 연료전지 시스템에 채택된 고분자 전해질형 연료전지에 마그네슘 수소화물(MgH2)을 사용한 실시예와 비교예의 수소 발생 중량 및 작동 온도 등을 비교한 표.
이하 본 발명에 의한 친환경적 마그네슘 수소화물을 사용한 잠수함용 연료전지 시스템을 첨부된 도 1을 참조하여 설명한다.
이에 앞서 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이고 사전적인 의미로 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
따라서 본 명세서에 기재된 실시 예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도 1에는 본 발명에 의한 친환경적 마그네슘 수소화물을 사용한 잠수함용 연료전지 시스템(이하 '연료전지 시스템(100)'이라 칭함)의 구성을 보인 개략도가 도시되어 있다.
첨부된 도 1과 같이, 본 발명에 의한 연료전지 시스템(100)은, 액화산소를 보관 및 공급하는 산소공급수단(120)과, 마그네슘 수소화물과 물을 반응시켜 수소를 발생하는 반응조(130)와, 상기 반응조(130)에 물을 공급하는 물공급수단(140)과, 상기 반응조(130) 및 산소공급수단(120)으로부터 수소 및 산소를 공급받아 전기를 발생하는 고분자 전해질형 연료전지(150)와, 상기 반응조(130)를 냉각하기 위한 냉각수단(160)을 포함하여 구성된다.
상기 마그네슘 수소화물(MgH2)은 수소 발생 원료로 사용되기 위한 구성으로,마그네슘 수소화물(MgH2) 분말은 이론적으로 7.6 중량%의 수소를 함유하고 있고 물과 반응하면 15.31 중량 %의 수소를 발생할 수 있다.
또한 물과 반응 후 마그네슘 수소화물(MgH2) 분말은 사용된 마그네슘 수소화물(MgH2) 분말을 기준으로 6.47 중량%의 수소를 방출한다.
한편, 물과 마그네슘 수소화물의 전체 중량을 기준으로 하면 6.466㎏의 수소를 방출한다. 또한, 마그네슘 수소화물(MgH2) 분말은 물과 반응 후 마그네슘 수산화물을 형성하며 이러한 부산물은 해수나 육지에 폐기하여도 환경적으로 오염이 안되는 친환경적인 부산물이다.
또한, 마그네슘 수소화물(MgH2)은 값싼 마그네슘(Mg)을 주원료로 제조되므로 리튬수소화물을 비롯한 타 수소화물보다 경제적이다.
한편, 상기 잠수함 내부에는 마그네슘 수소화물(MgH2)을 보관 및 공급하는 수소화물공급수단(110)이 구비된다. 상기 수소화물공급수단(110)은 반응조(130) 내부에 마그네슘 수소화물을 공급하기 위한 구성으로, 분말상태, 성형체 상태, 슬러리 상태 중 어느 하나의 상태인 마그네슘 수소화물을 다양한 방법으로 반응조(130)에 공급할 수 있도록 구성된다.
이때 마그네슘 수소화물이 슬러리 상태로 공급되는 경우 미네랄 오일(미네랄 스피리츠)와 같이 기름 성분과 분말이 혼합되어 있는 슬러리인 경우 폐기시 기름 성분 때문에 물에 부유하여 위치 노출 등 위험 요인을 발생하게 되므로 바람직하지 못하다.
따라서, 상기 마그네슘 수소화물은 기름 성분이 없는 슬러리 상태가 바람직하다.
즉, 상기 마그네슘 수소화물은 수소화물공급수단(110)에 의해 반응조 내부에 자유 낙하되어 공급되거나, 진동이나 탭핑 과정을 통해 낙하되어 공급될 수 있다.
그리고, 공급량 조절을 위해 스크류 등의 회전에 의한 이송에 따라 반응조(130) 내부로 공급될 수도 있다.
상기 산소공급수단(120)은 고분자 전해질형 연료전지(150)의 연료인 산소와 수소 중 산소를 공급하기 위한 구성으로, 액화산소를 보관하고 있다가 상기 고분자 전해질형 연료전지(150)에 공급하게 된다.
이를 위해 상기 산소공급수단(120)은 탱크 형상을 갖도록 구성됨이 바람직하며, 원료인 산소를 액화상태로 보관하게 되므로 한정된 공간 크기를 갖는 잠수함의 경우 보관공간을 줄일 수 있고, 무게도 현저히 감소시킬 수 있다.
그리고, 압축 산소가스보다는 액화산소를 사용하게 되면 잠수함 내의 제약된 공간의 활용도가 높아지게 되므로 액화산소를 사용함이 바람직하다.
그리고, 상기 산소공급수단(120) 일측에는 산소공급라인(122)이 구비된다. 상기 산소공급라인(122)은 산소공급수단(120)으로부터 빠져나온 산소가 고분자 전해질형 연료전지(150)로 공급될 수 있도록 안내하는 구성으로, 상기 고분자 전해질형 연료전지(150)와 산소공급수단(120) 내부가 서로 연통하도록 결합된다.
상기 반응조(130)는 수소화물공급수단(110)으로부터 마그네슘 수소화물을 공급받아 가수분해 반응을 일으켜 수소를 발생하는 구성이다.
이를 위해 상기 반응조(130)는 수소화물공급수단(110)과 내부가 선택적으로 연통되며, 수소를 발생하기 위한 가수분해 반응을 위해 물공급수단(140) 내부와도 연통하도록 구성된다.
그리고, 상기 반응조(130)는 내부에서 발생한 수소가 고분자 전해질형 연료전지(150)로 공급되어질 수 있도록 하기 위해 수소공급라인(132)이 구비된다. 상기 수소공급라인(132)은 고분자 전해질형 연료전지(150) 내부와 연통하도록 결합되며 유량 조절이 가능하도록 구성됨이 바람직하다.
상기 반응조(130)는 다수로 구성될 수 있다. 즉, 상기 반응조(130)를 다수로 구비하여 마그네슘 수소화물과 물의 반응이 선택적으로 발생할 수 있도록 구성함으로써 수소발생량의 조절이 가능할 수 있다.
또한, 마그네슘 수소화물(MgH2)이 가수분해 반응시에 열이 발생하게 되는데 이러한 열에 의한 반응조(130)의 과열을 방지하기 위하여 상기한 냉각수단(160)이 구비된다.
그리고, 상기 냉각수단(160)은 반응조(130)의 과열로 인해 열탐상장비에 의해 노출되는 위험을 감소시키기 위한 역할도 수행한다.
즉, 마그네슘 수소화물과 물이 가수분해 반응시에 발생한 열은 잠수함 내부의 온도를 상승시켜 적군의 열탐상장치에 의한 노출 위험을 초래하게 되므로 상기 반응조(130)는 반드시 냉각되어야 하며 이를 위해 냉각수단(160)이 구비된다.
상기 냉각수단(160)은 반응조(130)를 수냉식으로 냉각할 수 있도록 구성된다. 즉, 상기 냉각수단(160)은 내부의 물을 반응조(130) 내부 또는 외면으로 순환시켜 흡열함으로써 반응조(130)의 과열을 막게 되며, 다양한 냉매를 사용 가능하다.
본 발명은 잠수함에 채택된 연료전지 시스템(100)이므로 용이하게 취할 수 있는 해수가 적용됨이 바람직하며, 냉매, 물 등 다양하게 변경 적용도 가능함은 물론이다.
상기 냉각수단(160)은 물공급수단(140)과 선택적으로 연통될 수 있다. 즉, 상기 냉각수단(160)은 반응조(130)에 해수를 공급하는 물공급수단(140)과 선택적으로 연통하여 해수를 공급받음으로써 냉각수단(160)에 보관된 해수의 온도가 높아질 때 냉각될 수 있도록 구성될 수 있다.
따라서 상기 냉각수단(160) 일측에는 물교환라인(162)이 구비됨이 바람직하다.
한편, 상기 반응조(130)에는 반응물수집수단(170)이 구비된다. 상기 반응물수집수단(170)은 반응조(130) 내부에서 물과 반응한 마그네슘 수소화물의 반응물을 일시 보관하기 위한 구성으로, 상기 반응조(130) 내부와 선택적으로 연통하도록 구성된다.
그리고, 상기 반응물수집수단(170)은 내부가 잠수함 외부와 선택적으로 개방되어 반응물의 배출이 가능하도록 구성되며, 다수로 구비하여 반응조(130) 내부와 선택적으로 연통시킴으로써 다수 반응물수집수단(170) 내부에 순차적으로 반응물이 쌓이도록 할 수도 있다.
이때 상기 반응물수집수단(170)은 선택적으로 탈거되어 반응물과 같이 폐기되거나, 필요에 따라서는 내부의 반응물만 작업자에 의해 제거될 수도 있다.
상기 고분자 전해질형 연료전지(150)는, 다양한 형태의 연료전지 중에서 고분자 전해질형 PEMFC 연료전지(150)가 채택됨이 바람직하다.
즉, 고분자 전해질형 연료전지(150)는 인산형 연료전지 PAFC, 용융탄산염형 MCFC, 고체산화물형 SOFC, 고분자 전해질형 PEMFC 등이 있으나 작동 온도가 각각 160-220℃, 650℃, 800-1000℃, 80℃이며, 이 중에서 고분자 전해질형 연료전지(PEMFC)의 작동온도가 80℃로 가장 낮아 적의 열탐상장비로부터 노출될 위험이 적으므로 반드시 고분자 전해질형 연료전지(150)가 적용되어야 한다.
상기 고분자 전해질형 연료전지(150)는 수소와 산소를 연료로 공급받아 반응시에 물이 발생하게 되는데, 이러한 물은 상기 물공급수단(140)에 저장될 수 있다. 즉, 상기 고분자 전해질형 연료전지(150)와 물공급수단(140) 사이에는 드레인부(152)가 구비된다.
상기 드레인부(152)는 상기 고분자 전해질형 연료전지(150)와 물공급수단(140)의 내부가 서로 연통하도록 결합되어 상기 고분자 전해질형 연료전지(150) 내부에서 발생한 물이 물공급수단(140) 내부로 유입될 수 있도록 안내하게 된다.
따라서, 상기 반응조(130)는 냉각수단(160)에 의해 냉각되되 고분자 전해질형 연료전지(150)에서 발생하는 물, 바다에서 공급받은 해수 중 어느 하나 이상을 선택적으로 채택하여 냉각될 수 있다.
이하 첨부된 도 2를 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예와 비교예를 서로 비교하여 설명하기로 한다.
도 2에는 본 발명에 의한 친환경적 마그네슘 수소화물을 사용한 잠수함용 연료전지 시스템(100)에 채택된 고분자 전해질형 연료전지(150)에 마그네슘 수소화물(MgH2)을 사용한 실시예와 비교예의 수소 발생 중량 및 작동 온도 등을 비교한 표가 도시되어 있다.
[비교예1]
일반적으로 고체수소저장재료로 사용되는 Fe-Ti계 수소저장합금은 약 1.7중량%의 수소를 함유하고 있으며 Fe-Ti계 수소저장합금이 저장 실린더에서 수소 배출구 밸브를 열면 Fe-Ti계 수소저장합금 중량기준으로 약 1.7 중량%의 수소가 방출될 수 있으며 100kg의 Fe-Ti계 수소저장합금에서는 약 1.7kg의 수소가 방출된다.
이를 표준상태의 부피로 환산하면 몰의 수소기체가 22.4 liter이므로 18,889 liter의 수소가 방출되어 고분자 전해질형 연료전지(150) 구동에 사용될 수 있다. Fe-Ti계 수소저장합금 중량기준으로 약 1.7 중량%의 수소만이 방출되므로 성능이 낮은 단점이 있다.
[비교예2]
마그네슘 분말을 물과 반응시킬 경우, Mg+ 2H2O -> Mg(OH)2 + H2 의 반응으로 수소가 발생하며 Mg 1몰인 24.305g당 1몰의 수소 2.01594g이 발생한다.
즉, Mg원료의 중량기준으로 8.294 중량%의 수소가 발생한다. Mg 1몰인 24.305g과 물 2몰인 36.0368g이 반응하여 1몰의 수소 2.01594g이 발생하므로 물+ Mg 원료분말 중량기준으로 수소 발생중량%는 3.324 중량%이다.
100kg의 Mg 분말 중량기준일 때와 물+ Mg 분말 중량기준일 때 각각 약 8.294kg, 3.324kg의 수소가 방출될 수 있다. 이를 표준상태의 부피로 환산하면 몰의 수소기체가 22.4 liter이므로 각각 92,158 liter 및 36,934 liter의 수소가 방출되어 연료전지 구동에 사용될 수 있다.
[비교예3]
알루미늄분말을 물과 반응시킬 경우, 2Al+ 6H2O -> 2Al(OH)3 + 3H2 의 반응으로 수소가 발생하며 Al 1몰인 26.98g당 3몰의 수소 6.04782g이 발생한다. 즉, Al원료의 중량기준으로 11.207 중량%의 수소가 발생한다. Al 2몰인 53.96g과 물 6몰인 108.09204g이 반응하여 3몰의 수소 6.04782g이 발생하므로 물+ Al 원료분말 중량기준으로 수소 발생중량%는 3.732 중량%이다.
100kg의 Al 분말 중량기준일 때와 물+ Al 분말 중량기준일 때 각각 약 11.207kg, 3.732kg의 수소가 방출될 수 있다. 이를 표준상태의 부피로 환산하면 몰의 수소기체가 22.4 liter이므로 각각 124,526 liter 및 41,468 liter의 수소가 방출되어 연료전지 구동에 사용될 수 있다.
[비교예4]
마그네슘 수소화물(MgH2)을 물과 반응시킬 경우, MgH2+ 2H2O-> Mg(OH)2 + 2H2 의 반응으로 수소가 발생하며 MgH2 1몰인 26.32094g당 2몰의 수소 4.03188g이 발생한다.
즉, MgH2 원료의 중량기준으로 15.314 중량%의 수소가 발생한다. MgH2 1몰인 26.32094g과 물 2몰인 36.0308g이 반응하여 2몰의 수소 4.03188g이 발생하므로 물 + MgH2 원료분말 중량기준으로 수소 발생중량%는 6.466 중량%이다. 100kg의 MgH2 분말 중량기준일 때와 물 + MgH2 분말 중량기준일 때 각각 약 15.314kg, 6.466kg의 수소가 방출될 수 있다.
이를 표준상태의 부피로 환산하면 몰의 수소기체가 22.4 liter이므로 각각 170,161 liter 및 71,846 liter의 수소가 방출되어 연료전지 구동에 사용될 수 있다.
그러나, 인산염 연료전지(PAFC)을 사용할 경우, 작동온도가 160- 220℃이므로 적군의 전자장비에 탐지되기 쉬우므로 부적합하다.
[비교예5]
마그네슘 수소화물(MgH2)을 물과 반응시킬 경우, MgH2+ 2H2O-> Mg(OH)2 + 2H2 의 반응으로 수소가 발생하며 MgH2 1몰인 26.32094g당 2몰의 수소 4.03188g이 발생한다. 즉, MgH2 원료의 중량기준으로 15.314 중량%의 수소가 발생한다.
MgH2 1몰인 26.32094g과 물 2몰인 36.0308g이 반응하여 2몰의 수소 4.03188g이 발생하므로 물 + MgH2 원료분말 중량기준으로 수소 발생중량%는 6.466 중량%이다. 100kg의 MgH2 분말 중량기준일 때와 물 + MgH2 분말 중량기준일 때 각각 약 15.314kg, 6.466kg의 수소가 방출될 수 있다.
이를 표준상태의 부피로 환산하면 몰의 수소기체가 22.4 liter이므로 각각 170,161 liter 및 71,846 liter의 수소가 방출되어 연료전지 구동에 사용될 수 있다.
그러나, 용융탄산염형 연료전지(MCFC)를 사용할 경우, 작동온도가 650℃이므로 적군의 전자장비에 탐지되기 쉬우므로 부적합하다.
[비교예6]
마그네슘 수소화물(MgH2)을 물과 반응시킬 경우, MgH2+ 2H2O-> Mg(OH)2 + 2H2 의 반응으로 수소가 발생하며 MgH2 1몰인 26.32094g당 2몰의 수소 4.03188g이 발생한다. 즉, MgH2 원료의 중량기준으로 15.314 중량%의 수소가 발생한다.
MgH2 1몰인 26.32094g과 물 2몰인 36.0308g이 반응하여 2몰의 수소 4.03188g이 발생하므로 물 + MgH2 원료분말 중량기준으로 수소 발생중량%는 6.466 중량%이다. 100kg의 MgH2 분말 중량기준일 때와 물 + MgH2 분말 중량기준일 때 각각 약 15.314kg, 6.466kg의 수소가 방출될 수 있다.
이를 표준상태의 부피로 환산하면 몰의 수소기체가 22.4 liter이므로 각각 170,161 liter 및 71,846 liter의 수소가 방출되어 연료전지 구동에 사용될 수 있다.
그러나, 고체산화물형연료전지(SOFC)를 사용할 경우, 작동온도가 800-1000℃이므로 적군의 전자장비에 탐지되기 쉬우므로 부적합하다.
[실시예1]
마그네슘 수소화물(MgH2)을 물과 반응시킬 경우, MgH2+ 2H2O-> Mg(OH)2 + 2H2 의 반응으로 수소가 발생하며 MgH2 1몰인 26.32094g당 2몰의 수소 4.03188g이 발생한다. 즉, MgH2 원료의 중량기준으로 15.314 중량%의 수소가 발생한다.
MgH2 1몰인 26.32094g과 물 2몰인 36.0308g이 반응하여 2몰의 수소 4.03188g이 발생하므로 물 + MgH2 원료분말 중량기준으로 수소 발생중량%는 6.466 중량%이다. 100kg의 MgH2 분말 중량기준일 때와 물 + MgH2 분말 중량기준일 때 각각 약 15.314kg, 6.466kg의 수소가 방출될 수 있다. 이를 표준상태의 부피로 환산하면 몰의 수소기체가 22.4 liter이므로 각각 170,161 liter 및 71,846 liter의 수소가 방출되어 연료전지 구동에 사용될 수 있다.
고분자 전해질형 연료전지(PEMFC)를 사용할 경우, 작동온도가 80℃이므로 적군의 전자장비에 탐지되기 어려워 적합한 발명이다.
이러한 본 발명의 범위는 상기에서 예시한 실시예에 한정되지 않고, 상기와 같은 기술범위 안에서 당업계의 통상의 기술자에게 있어서는 본 발명을 기초로 하는 다른 많은 변형이 가능할 것이다.
100. 연료전지 시스템 110. 수소화물공급수단
120. 산소공급수단 122. 산소공급라인
130. 반응조 132. 수소공급라인
140. 물공급수단 150. 고분자 전해질형 연료전지
152. 드레인부 160. 냉각수단
162. 물교환라인 170. 반응물수집수단

Claims (8)

  1. 액화산소를 보관하고 기화된 산소를 공급하는 산소공급수단과,
    마그네슘 수소화물(MgH2)과 물을 반응시켜 수소를 발생하는 반응조와,
    상기 반응조에 물을 공급하는 물공급수단과,
    상기 반응조 및 산소공급수단으로부터 수소 및 산소를 공급받아 전기를 발생하는 고분자 전해질형 연료전지(PEMFC)와,
    상기 반응조를 냉각하기 위한 냉각수단을 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 친환경적 마그네슘 수소화물을 사용한 잠수함용 연료전지 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 반응조는 다수로 구비되며,
    상기 다수 반응조는 선택적으로 마그네슘 수소화물(MgH2)과 물을 반응시키는 것을 특징으로 하는 친환경적 마그네슘 수소화물을 사용한 잠수함용 연료전지 시스템.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 잠수함 내부 일측에는,
    마그네슘 수소화물(MgH2)을 보관하고, 상기 반응조에 마그네슘 수소화물을 선택적으로 공급하는 수소화물공급수단이 구비됨을 특징으로 하는 친환경적 마그네슘 수소화물을 사용한 잠수함용 연료전지 시스템.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 물공급수단은 상기 반응조에 해수를 공급하는 것을 특징으로 하는 친환경적 마그네슘 수소화물을 사용한 잠수함용 연료전지 시스템.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 냉각수단은 물공급수단과 선택적으로 연통하는 것을 특징으로 하는 친환경적 마그네슘 수소화물을 사용한 잠수함용 연료전지 시스템.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 물공급수단과 냉각수단은 연료전지 내부에서 토출되는 물을 선택적으로 수용하는 것을 특징으로 하는 친환경적 마그네슘 수소화물을 사용한 잠수함용 연료전지 시스템.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 반응조 일측에는 마그네슘 수소화물이 가수 분해 반응시에 생성된 반응물을 수집하는 반응물수집수단이 더 구비됨을 특징으로 하는 친환경적 마그네슘 수소화물을 사용한 잠수함용 연료전지 시스템.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 반응물수집수단은 다수로 구비되며, 상기 다수 반응물수집수단은 선택적으로 탈부착 가능한 것을 특징으로 하는 친환경적 마그네슘 수소화물을 사용한 잠수함용 연료전지 시스템.
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