KR20140047222A - 선박의 연료 전지 시스템용 불활성 가스 퍼징 시스템 - Google Patents

선박의 연료 전지 시스템용 불활성 가스 퍼징 시스템 Download PDF

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Abstract

선박의 연료 전지 시스템용 불활성 가스 퍼징 시스템이 제공된다. 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 퍼징 시스템은, 선박에 설치되는 연료 전지 스택 및 상기 연료 전지 스택으로 연료 가스를 공급하는 연료 가스 공급부를 포함하는 연료 전지 시스템에 불활성 가스를 공급하기 위한 퍼징 시스템으로서, 불활성 가스를 공급하는 불활성 가스 공급부; 연료 가스 공급부로부터 연료 전지 스택으로 연료 가스를 공급하는 공급관으로 불활성 가스를 선택적으로 공급하기 위하여 공급관에 설치되는 제 1 밸브 및 연료 전지 스택으로 유입된 불활성 가스를 연료 전지 스택의 외부로 배출하기 위한 배출관을 포함하는 연료 전지 시스템용 불활성 가스 퍼징 시스템이 제공된다.

Description

선박의 연료 전지 시스템용 불활성 가스 퍼징 시스템{Inert gas purging system for fuel cell system of a ship}
본 발명은 선박에 설치되는 연료 전지 시스템용 불활성 가스 퍼징 시스템에 관한 것이다.
연료전지는 연료공급기(MBOP), 스택모듈(Stack Module) 및 전력변환기(EBOP)를 포함한다. 연료공급기(MBOP)는 연료전지에 공기와 연료를 스택모듈에 공급하며, 스택모듈 내부에서는 공급된 공기 중의 산소와 연료로 공급된 수소 혹은 연료의 개질을 통하여 발생한 수소가 화학반응을 거쳐 전기, 물, 열을 발생시킨다. 발생된 전기는 전력변환기(EBOP)를 통하여 외부로 공급된다.
연료전지는 사용되는 전해질의 종류에 따라, 상온 ~ 100? 이하에서 작동하는 고분자 전해질형 및 알카리형 연료전지, 150 ~ 200? 부근에서 작동하는 인산형 연료전지, 600 ~ 700?의 고온에서 작동되는 용융탄산염 연료전지, 1,000? 이상의 고온에서 작동하는 고체 산화 연료전지로 분류된다.
이들 각 연료전지의 근본적인 원리는 같으나 연료의 종류, 운전 온도, 촉매 및 전해질의 종류가 상이하다. 이 중에서 용융탄산염 연료전지(Molten Carbonate Fuel Cell: MCFC)는 반응에 필요한 수소를 스택 내부에서 제조하는 내부 개질형과 반응에 필요한 수소를 스택 외부에서 제조하는 외부 개질형으로 구분된다.
내부 개질형 용융탄산염 연료전지에서 연료극(Anode)에 주입되는 연료 가스는 천연가스와 같은 탄화수소 화합물을 사용하는데, 통상적으로는 연료 가스 중 C2 이상의 탄화수소 화합물을 먼저 예비 개질기(Pre-reformer)를 이용하여 수소로 전환시켜 전체 연료가스의 수소 농도를 2% 이상을 유지하게 하여 수증기와 함께 연료전지스택의 연료극에 주입함으로써, 연료전지스택 내에서 일어나는 수증기 개질 반응을 촉진한다.
한편, MCFC와 같은 고온용 연료전지는 600도 ~ 1000도에서 작동하고 사용 가능 연료의 범위가 넓고 고온에서 작동하므로 저온 연료 전지와 달리 상대적으로 가격이 저렴한 촉매를 사용할 수 있다는 장점이 있다. 이러한 장점으로 현재 발전용 연료전지뿐만 아니라 선박용 연료전지로도 주목받고 있다.
그런데, 이와 같이 선박에 연료 전지 시스템을 설치하여 사용하는 경우 연료 전지 시스템 내부에 폭발 위험성이 있는 경우 또는 연료 전지 시스템의 스타트 업/ 다운시에 연료 전지 시스템 내부로 질소와 같은 불활성 가스를 공급하여 배관내의 폭발성 가스를 제거할 필요가 있다.
본 발명의 일 실시예는 선박에 설치되는 연료 전지 시스템에 불활성 가스를 공급하는 선박의 연료 전지 시스템용 불활성 가스 퍼징 시스템을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 선박에 설치되는 연료 전지 스택 및 상기 연료 전지 스택으로 연료 가스를 공급하는 연료 가스 공급부를 포함하는 연료 전지 시스템에 불활성 가스를 공급하기 위한 퍼징 시스템으로서, 상기 불활성 가스를 공급하는 불활성 가스 공급부; 상기 연료 가스 공급부로부터 상기 연료 전지 스택으로 상기 연료 가스를 공급하는 공급관으로 상기 불활성 가스를 선택적으로 공급하기 위하여 상기 공급관에 설치되는 제 1 밸브 및 상기 연료 전지 스택으로 유입된 상기 불활성 가스를 상기 연료 전지 스택의 외부로 배출하기 위한 배출관을 포함하는 연료 전지 시스템용 불활성 가스 퍼징 시스템이 제공된다.
이 때, 상기 불활성 가스 공급부는 불활성 가스 발생기; 상기 불활성 가스를 저장하는 불활성 가스 저장 탱크; 상기 불활성 가스 발생기에 의하여 생성된 불활성 가스를 상기 연료 전지 시스템 이외에 상기 선박 내부에서 상기 불활성 가스가 필요한 곳 또는 상기 불활성 가스 저장 탱크로 선택적으로 공급하도록 분기점에 제 3 밸브가 설치된 불활성 가스 공급 배관을 포함할 수 있다.
이 때, 상기 블활성 가스 저장 탱크로 상기 블활성 가스가 유입되는 유입관에 설치되어 상기 불활성 가스 저장 탱크로 저장되는 불활성 가스를 가압하는 압축기를 포함할 수 있다.
상기 연료 가스를 상기 연료 전지 스택 측으로 공급하기 위하여 상기 연료 가스의 흐름 방향으로 볼 때 상기 제 1 밸브의 상류측 또는 하류측에 설치되는 연료 가스 공급기를 포함할 수 있다.
이 때, 상기 가스 공급기는 블로워 또는 팬일 수 있다.
이 때, 상기 압축기와 상기 불활성 가스 저장 탱크 사이에 설치되는 체크 밸브를 포함할 수 있다.
이 때, 상기 불활성 가스 저장 탱크는 압력 탱크일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 선박에 이미 설치되어 있는 불활성 가스 발생기를 이용하여 선박에 설치되는 연료 전지 시스템을 퍼징할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 선박의 연료 전지 시스템용 불활성 가스 퍼징 시스템의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 선박의 연료 전지 시스템용 불활성 가스 퍼징 시스템의 불활성 가스 공급부의 구성도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 선박의 연료 전지 시스템용 불활성 가스 퍼징 시스템의 불활성 가스 공급부의 구성도이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 붙였다.
또한, 명세서 전체에서, “선박”이라는 용어는 수상을 항해하는 구조물을 의미하는 것으로 한정되지 않으며, 수상을 항해하는 구조물뿐만 아니라, 수상에서 부유하며 작업을 수행하는 FLNG와 같은 해상 구조물을 포함하는 것으로 사용된다. 본 실시형태의 선박은 예를 들어, LNGC 또는 FLNG일 수 있으나, 본 발명은 이에 제한되지 않는다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 선박의 연료 전지 시스템용 불활성 가스 퍼징 시스템의 구성도이다. 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 선박의 연료 전지 시스템용 불활성 가스 퍼징 시스템의 불활성 가스 공급부의 구성도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 불활성 가스 퍼징 시스템(1)은 선박에 설치되는 연료 전지 시스템(10)에 불활성 가스를 공급하기 위한 것으로 연료 전지 시스템(10)에 연결되는 불활성 가스 공급부(30)를 포함한다.
이 때, 선박에 설치되는 연료 전지 시스템(10)은 청수 공급부(4), 연료 가스 공급부(6), 공기 공급기(25) 및 연료 전지 스택(20)을 포함할 수 있다.
청수 공급부(4)는 연료 전지 스택(20)으로 청수를 공급하기 위한 구성으로서 선박 내에 설치되는 수처리 장치를 포함할 수 있다. 이 때, 수 처리 장치는 해수를 선박 내로 유입한 후 해수를 수처리하여 초순수를 생성한다. 이와 같이 생성된 초순수는 청수 저장 탱크(12)에 저장된 후 연료 전지 스택(20)으로 공급된다.
한편, 연료 가스 공급부(6)는 연료 전지 스택(20)으로 연료 가스, 예를 들어 천연 가스(NG)를 공급하기 위한 구성이다. 이 때, 연료 전지 스택(20)으로 공급되는 연료 가스는 LNG 선박의 경우 LNG 화물창에 저장된 LNG가 이용되거나 선박에 별도로 저장된 연료 가스를 이용할 수 있다.
연료 가스는 연료 전지 스택(20)으로 공급되기 전 탈황기(14)를 거치면서 연료 내의 황 화합물이 제거되며, 이와 같이 탈황기(14)를 거친 연료 가스는 열교환기(16)를 통과하면서 연료를 개질하기 위하여 필요한 열을 공급받는다.
이 때, 열교환기(16)로 열을 공급하기 위하여 사용되는 열원은 연료 전지 스택(20)으로부터 배출된 배기가스를 이용할 수 있다.
한편, 청수 저장 탱크(12)로부터 공급된 청수는 열교환기(16)로 유입되면서 탈황기(14)를 지난 연료 가스와 혼합되고, 청수는 열교환기(16) 내부에서 고온의 증기로 상변화하게 된다.
열교환기(16)를 지난 연료 가스 및 증기 혼합물은 예비 개질기(18)를 지나면서 연료가 물과 촉매 반응에 의하여 수소 및 메탄으로 분해된다.
예비 개질기(18)를 지난 수소, 메탄 및 증기는 연료 전지 스택(20)으로 공급되며, 연료 전지 스택(20) 내부의 개질기에서 수소로 개질된 후 연료 전지 스택(20)의 음극으로 공급된다.
한편, 공기 공급기(25)에 의하여 공급된 공기는 히터(26)에 의하여 가열되거나 또는 바로 연료 전지 스택(20)의 양극으로 공급될 수 있다.
이 때, 히터(26)를 지나 고온으로 가열된 공기는 혼합기(22)에서 연료 전지 스택(20)의 음극의 배가스에 포함된 수소 등의 미반응 연료와 혼합된 후 촉매 연소기(24)에서 이와 같은 미반응 연료를 산화시키도록 형성될 수 있다.
연료 전지 스택(20)에서 생성된 전기는 도시되지 아니한 전력 변환기로 공급된 후 선박의 전기가 필요한 곳으로 공급될 수 있다.
한편, 연료 전지 스택(20)의 양극에서 발생한 배기 가스 중 일부는 연료 전지 스택(20)으로 유입되는 공기와 혼합됨으로써 재사용되고 나머지는 대기중으로 배출된다. 이 때, 배기 가스 내에 존재하는 일산화 탄소(CO)는 일산화탄소 제거기(Co-polisher), 예를 들어 촉매 연소기(28)를 통하여 이산화탄소로 변환하여 제거된다.
그 후 일산화탄소가 제거된 배기 가스는 열교환기(16)를 거친 후 대기중으로 배출된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 이상에서와 같은 구성을 가질 수 있는 연료 전지 시스템(10)에는 불활성 가스 공급부(30)가 연결된다.
도 1을 참조하면, 불활성 가스 공급부(30)로부터 공급된 불활성 가스는 연료 가스 공급부(6)로부터 탈황기(14)로 연결되어 연료 가스를 공급하는 공급관(5)으로 연결되어 연료 가스 이동 방향으로 볼 때 탈황기(14)의 상류측에서 불활성 가스가 연료 전지 시스템(10) 내부로 공급될 수 있도록 형성된다.
이 때, 연료 가스가 공급되는 공급관(5)에는 제 1 밸브(32)가 설치되어 선택적으로 연료 가스 또는 불활성 가스가 연료 전지 시스템(10) 내부로 공급되도록 할 수 있다.
한편, 도 2를 참조하면, 불활성 가스 공급부(30)는 불활성 가스 발생기(36) 및 불활성 가스 저장 탱크(31)를 포함할 수 있다.
불활성 가스 발생기(36)는 선박에 필요한 불활성 가스를 생성하여 선박의 여러 곳으로 불활성 가스를 공급하기 위하여 미리 선박에 설치된 구성 요소일 수 있다. 이 때, 불활성 가스는 질소 가스를 포함할 수 있으나, 불활성 가스의 종류가 이에 제한되는 것은 아니다.
한편, 불활성 가스 발생기(36)로부터 생성된 불활성 가스를 저장하기 위하여 불활성 가스 저장 탱크(31)가 제공된다. 이 때, 불활성 가스 저장 탱크(31)는 압력 탱크로 이루어질 수 있다.
불활성 가스 저장 탱크(31)에 고압의 상태로 불활성 가스를 저장하기 위하여 불활성 가스 발생기(36)와 불활성 가스 저장 탱크(31) 사이에는 압축기(35)가 설치될 수 있다.
또한, 불활성 가스 저장 탱크(31)로부터 압축기(35) 측으로 불활성 가스가 역류하는 것을 방지하기 위하여 불활성 가스 저장 탱크(31)와 압축기(35) 사이에는 체크 밸브(33)가 설치될 수 있다.
한편, 불활성 가스 발생기(36)로부터 발생된 불활성 가스가 선택적으로 연료 전지 시스템(10) 이외의 불활성 가스가 필요한 곳으로 공급되거나 또는 불활성 가스 저장 탱크(31)로 공급되도록 하기 위하여 불활성 가스 발생기(36)로부터 나온 불활성 가스 공급관의 분기점에는 제 3 밸브(38)가 설치될 수 있다.
한편, 연료 전지 스택(20)의 음극으로부터 나온 배가스를 혼합기(22) 측으로 공급하는 배출 도관(41)에는, 연료 전지 스택(20) 내부로 유입된 불활성 가스가 연료 전지 스택(20)의 외부로 배출될 수 있도록 불활성 가스 배출관(39)이 연결될 수 있다.
배출 도관(41)과 불활성 가스 배출관(39) 사이에는 제 2 밸브(34)가 설치되어, 배출 도관(41)으로부터 나온 가스의 종류에 따라 음극으로부터 나온 배가스가 불활성 가스가 아닌 경우에는 혼합기(22)로 배가스가 공급될 수 있도록 하고 음극으로부터 나온 배가스가 불활성 가스인 경우에는 불활성 가스 배출관(39)을 통하여 외부로 배출될 수 있도록 한다.
이하, 이상과 같은 구조를 갖는 연료 전지 시스템용 불활성 가스 퍼징 시스템의 작동에 대하여 설명한다.
불활성 가스가 연료 전지 시스템(10)으로 공급될 필요가 없는 평상시에 불활성 가스 발생기(36)에서 생성된 불활성 가스는 선박 내부의 불활성 가스가 필요한 곳으로 공급된다. 불활성 가스가 선박 내부의 불활성 가스가 필요한 곳으로 공급되지 않는 경우에는 불활성 가스 발생기(36)에서 생성된 불활성 가스를 불활성 가스 저장 탱크(31)에 저장한다.
이때, 불활성 가스 저장 탱크(31)에 저장된 불활성 가스의 양은 예를 들어, 약 3회 이상으로 연료 전지 시스템(10)을 퍼징할 수 있는 정도로 저장되는 것이 바람직하다.
이와 같이 평시에 불활성 가스 저장 탱크(31)에 불활성 가스를 저장함으로써 불활성 가스 발생기(36)를 구동하지 않는 경우에도 불활성 가스를 연료 전지 시스템(10)에 공급할 수 있다.
불활성 가스가 연료 전지 시스템(10)으로 공급되지 않는 상태에서는 연료 가스가 연료 가스 공급부(6)로부터 탈황기(14) 측으로 공급될 수 있는 상태로 제 1 밸브(32)를 유지시키며, 연료 전지 스택(20)의 음극으로부터 배출된 배가스가 혼합기(22)로 공급될 수 있도록 제 2 밸브(34)를 유지시킨다.
만일, 불활성 가스 저장 탱크(31)에 불활성 가스가 저장된 상태에서 불활성 가스를 연료 전지 시스템(10) 내부로 공급해야 할 필요가 있는 경우에는 제 1 밸브(32) 및 제 2 밸브(34)를 조절하여 불활성 가스가 연료 전지 시스템(10) 내부로 공급되도록 한다.
이 때, 불활성 가스 공급부(30)의 불활성 가스 저장 탱크(31)로부터 공급되는 불활성 가스는 압력 탱크인 불활성 가스 저장 탱크(31)의 압력에 의하여 공급관(5)으로 유입된 후 연료 전지 시스템(10) 내부를 지나게 된다.
이 때, 연료 가스를 공급하기 위하여 사용되던 가스 공급기(7), 예를 들어 블로워 또는 팬은 정지 상태를 유지한다.
도 1을 참조하면, 도 1에는 불활성 가스 공급부(30)로부터 공급된 불활성 가스의 유동 경로가 점선으로 표시된 화살표로 도시되어 있다.
보다 상세히, 공급관(5)을 통하여 공급된 불활성 가스는 탈황기(14)를 지난 후 열교환기(16)를 거치거나 또는 열교환기를 거치지 않고 바로 예비 개질기(18)를 지난다.
그리고, 예비 개질기(18)를 지난 불활성 가스는 연료 전지 스택(20)으로 들어간 후 연료 전지 스택(20)의 음극으로부터 배출된다. 음극으로부터 배출된 불활성 가스는 배출관(39)을 지나 외부로 배출된다.
이에 따라, 불활성 가스 저장 탱크(31)로부터 나온 불활성 가스가 연료 전지 시스템(10)의 내부를 지나면서 연료 전지 시스템(10)의 내부가 불활성 가스에 의하여 채워질 경우 배관 내에 잔존하는 폭발성 가스가 제거되며 이에 따라 불필요한 화학 반응이 억제 되어 폭발의 위험을 방지할 수 있다.
그 후 불활성 가스의 퍼징이 완료되면 제 1 밸브(32) 및 제 2 밸브(34)를 잠금으로써 연료 전지 시스템(10)의 퍼징 작업이 완료될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 불활성 가스 퍼징 시스템(1)은, 불활성 가스를 압력 탱크에 저장한 후 압력 탱크의 압력만으로 불활성 가스를 연료 전지 시스템(10) 내부로 공급할 수 있기 때문에, 선박 내부에 불활성 가스가 공급되어야 하는 경우와 같이 불활성 가스 발생기로부터 생성된 불활성 가스를 직접 연료 전지 시스템(10)으로 공급하지 못하는 경우에도 작동시킬 수 있는 장점이 있다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 선박의 연료 전지 시스템용 불활성 가스 퍼징 시스템의 불활성 가스 공급부의 구성도이다.
도 3을 참조하여 본 발명의 다른 실시예에 따른 선박의 연료 전지 시스템용 불활성 가스 퍼징 시스템을 설명함에 있어 전술한 실시예와 동일한 구성에 대하여는 상세한 설명을 생략하도록 하고 전술한 실시예와 구별되는 점을 중심으로 설명하도록 한다.
도 3을 참조하면 본 발명의 다른 실시예에 따른 불활성 가스 퍼징 시스템(1′)은 전술한 실시예와 달리 불활성 가스 발생기(36)로부터 발생된 불활성 가스를 불활성 가스 저장 탱크(31)에 저장하는 점에서는 전술한 실시예와 유사하나 불활성 가스 저장 탱크(31)가 압력 탱크로 이루어지지 않는다.
이에 따라 불활성 가스 공급부(30′)의 불활성 가스 발생기(36)에서 생성된 불활성 가스는 압축기에 의하지 않고 불활성 가스 저장 탱크(31)에 저장될 수 있다.
그리고, 불활성 가스 저장 탱크(31)에 불활성 가스가 저장되면 체크 밸브(33)를 잠금으로써 불활성 가스가 불활성 가스 저장 탱크(31)에 저장된 상태가 유지되도록 한다.
한편, 연료 가스 공급기(7), 즉 블로워 또는 팬은 제 1 밸브(32)의 하류측에 위치된다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 불활성 가스 퍼징 시스템(1′)에서는 불활성 가스가 연료 전지 시스템(10)으로 공급될 필요가 없는 평상시에는 불활성 가스 발생기(36)에서 생성된 불활성 가스가 선박 내부의 불활성 가스가 필요한 곳으로 공급된다. 그리고, 불활성 가스가 선박 내부의 불활성 가스가 필요한 곳으로 공급되지 않는 경우에는 불활성 가스 발생기(36)에서 생성된 불활성 가스가 불활성 가스 저장 탱크(31)에 저장되도록 한다.
이 때, 불활성 가스가 연료 전지 시스템으로 공급되지 않는 상태에서는 연료 가스가 연료 가스 공급부(6)로부터 탈황기(14) 측으로 공급될 수 있는 상태로 제 1 밸브(32)를 유지시키며, 연료 전지 스택(20)의 음극으로부터 배출된 배가스가 혼합기(22)로 공급될 수 있도록 제 2 밸브(34)를 유지시킨다.
만일, 불활성 가스 저장 탱크(31)에 불활성 가스가 저장된 상태에서 불활성 가스를 연료 전지 시스템(10) 내부로 공급해야 할 필요가 있는 경우에는 제 1 밸브(32) 및 제 2 밸브(34)를 조절하여 불활성 가스가 연료 전지 시스템(10) 내부로 공급된 후 배출 되도록 한다.
이 때, 본 발명의 다른 실시예에서는 전술한 실시예와 달리 연료 가스 공급기(7)를 작동시켜 불활성 가스를 연료 전지 시스템(10) 내부로 공급한다. 불활성 가스가 연료 전지 시스템(10) 내부에서 지나는 경로는 전술한 실시예와 동일하므로 그에 대한 상세한 설명은 생략하도록 한다.
한편, 본 발명의 다른 실시예에 따른 불활성 가스 퍼징 시스템(1′)에서는, 연료 가스 공급기(7)를 작동시켜 불활성 가스가 불활성 가스 저장 탱크(31)로부터 배출될 경우, 불활성 가스 발생기(36)를 작동시켜 불활성 가스를 생성하고, 체크 밸브(33)를 열어 불활성 가스 발생기(36)로부터 생성된 불활성 가스가 불활성 가스 저장 탱크(31)에 저장되도록 한다.
이는, 연료 가스 공급기(7)를 작동시켜 불활성 가스가 불활성 가스 저장 탱크(31)로부터 배출될 경우, 불활성 가스 저장 탱크(31) 내부의 압력이 낮아지기 때문에 이와 같이 불활성 가스 저장 탱크(31) 내부의 압력이 낮아지는 것을 방지하기 위함이다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 불활성 가스 퍼징 시스템(1′)은 연료 전지 시스템(10) 내부에서 연료 가스를 이송시키는 연료 가스 공급기(7)를 이용하여 연료 전지 시스템(10) 내부에서 불활성 가스가 이송되도록 함으로써, 전술한 실시예에서 압력 탱크인 불활성 가스 저장 탱크(31)의 압력 만으로 불활성 가스를 공급하던 것과 비교할 때, 보다 균일한 압력으로 불활성 가스가 연료 전지 시스템(10) 내부에서 이송되도록 할 수 있으며, 불활성 가스의 공급 속도 및 유량을 용이하게 조절할 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 여러 실시예에 따른 불활성 가스 퍼징 시스템은 선박에 설치되는 연료 전지 시스템에 불활성 가스를 공급하기 위하여 선박에 이미 설치되어 있는 불활성 가스 발생기로부터 생성된 불활성 가스를 별도의 저장 탱크에 저장한 후, 필요에 따라 연료 전지 시스템으로 불활성 가스를 공급하도록 구성됨으로써 연료 전지 시스템 내에 잔존하는 가스에 의한 폭발의 위험성을 낮출 수 있다.
이상에서 본 발명의 일 실시예에 대하여 설명하였으나, 본 발명의 사상은 본 명세서에 제시되는 실시 예에 제한되지 아니하며, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서, 구성요소의 부가, 변경, 삭제, 추가 등에 의해서 다른 실시 예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명의 사상범위 내에 든다고 할 것이다.
4 청수 공급부 6 연료 가스 공급부
7 가스 공급기 10 연료 전지 시스템
12 청수 저장 탱크 14 탈황기
16 가습기 18 예비 개질기
20 연료 전지 스택 22 혼합기
24 촉매 연소기 26 히터
28 일산화탄소 제거기 30 불활성 가스 공급부
31 불활성 가스 저장 탱크 32 제 1 밸브
33 체크 밸브 34 제 2 밸브
35 압축기 36 불활성 가스 발생기
38 제 3 밸브

Claims (7)

  1. 선박에 설치되는 연료 전지 스택 및 상기 연료 전지 스택으로 연료 가스를 공급하는 연료 가스 공급부를 포함하는 연료 전지 시스템에 불활성 가스를 공급하기 위한 퍼징 시스템으로서,
    상기 불활성 가스를 공급하는 불활성 가스 공급부;
    상기 연료 가스 공급부로부터 상기 연료 전지 스택으로 상기 연료 가스를 공급하는 공급관으로 상기 불활성 가스를 선택적으로 공급하기 위하여 상기 공급관에 설치되는 제 1 밸브;
    상기 연료 전지 스택으로 유입된 상기 불활성 가스를 상기 연료 전지 스택의 외부로 배출하기 위한 배출관을 포함하는 연료 전지 시스템용 불활성 가스 퍼징 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 불활성 가스 공급부는
    불활성 가스 발생기;
    상기 불활성 가스를 저장하는 불활성 가스 저장 탱크;
    상기 불활성 가스 발생기에 의하여 생성된 불활성 가스를 상기 연료 전지 시스템 이외에 상기 선박 내부에서 상기 불활성 가스가 필요한 곳 또는 상기 불활성 가스 저장 탱크로 선택적으로 공급하도록 분기점에 제 3 밸브가 설치된 불활성 가스 공급 배관을 포함하는 연료 전지 시스템용 불활성 가스 퍼징 시스템.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 불활성 가스 저장 탱크로 상기 불활성 가스가 유입되는 유입관에 설치되어 상기 불활성 가스 저장 탱크로 저장되는 불활성 가스를 가압하는 압축기를 포함하는 연료 전지 시스템용 불활성 가스 퍼징 시스템.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 연료 가스를 상기 연료 전지 스택 측으로 공급하기 위하여 상기 연료 가스의 흐름 방향으로 볼 때 상기 제 1 밸브의 상류측 또는 하류측에 설치되는 연료 가스 공급기를 포함하는 연료 전지 시스템용 불활성 가스 퍼징 시스템.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 연료 가스 공급기는 블로워 또는 팬인 연료 전지 시스템용 불활성 가스 퍼징 시스템.
  6. 제 2항에 있어서,
    상기 압축기와 상기 불활성 가스 저장 탱크 사이에 설치되는 체크 밸브를 포함하는 연료 전지 시스템용 불활성 가스 퍼징 시스템.
  7. 제 2항에 있어서,
    상기 불활성 가스 저장 탱크는 압력 탱크인 연료 전지 시스템용 불활성 가스 퍼징 시스템.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101586582B1 (ko) * 2014-08-01 2016-01-20 대우조선해양 주식회사 잠수함의 금속연료 공급 시스템 및 방법
KR102095573B1 (ko) * 2019-06-27 2020-05-18 주식회사 엔알티 촉매형 수소 제거장치를 이용한 폭발방지 시스템

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101797622B1 (ko) 2015-06-11 2017-11-15 대우조선해양 주식회사 Ｆｌｎｇ의 불활성가스 공급 시스템 및 ｆｌｎｇ에서의 불활성가스 공급 방법

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06203865A (ja) * 1993-01-06 1994-07-22 Sanyo Electric Co Ltd 燃料電池システム
JP2005235490A (ja) * 2004-02-18 2005-09-02 Nissan Motor Co Ltd 不活性ガス生成装置及びこれを用いた燃料電池システム
KR101274446B1 (ko) * 2006-03-31 2013-06-18 현대자동차주식회사 연료 전지 시스템
JP2008140686A (ja) * 2006-12-04 2008-06-19 Toshiba Corp 燃料電池発電装置およびその制御方法

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101586582B1 (ko) * 2014-08-01 2016-01-20 대우조선해양 주식회사 잠수함의 금속연료 공급 시스템 및 방법
KR102095573B1 (ko) * 2019-06-27 2020-05-18 주식회사 엔알티 촉매형 수소 제거장치를 이용한 폭발방지 시스템
WO2020262886A1 (ko) * 2019-06-27 2020-12-30 주식회사 엔알티 촉매형 수소 제거장치를 이용한 폭발방지 시스템

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