KR20140051170A - 수소연료전지 및 그 시스템, 동적 습도 변경 제어 방법 - Google Patents

수소연료전지 및 그 시스템, 동적 습도 변경 제어 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 수소연료전지 및 그 시스템 및 동적 습도 변경 제어 방법에 관한것으로서, 상기 수소연료전지는 전지팩 조합체와 극판외부 에어분배장치를 포함하고, 상기 전지팩 조합체는 모노코크 하우징으로 패키징되고, 상기 극판외부 에어분배장치는 모노코크 하우징에 고정되며, 극판외부 에어분배장치는 작동기류 극판외부 에어분배장치와 냉각 에어분배장치를 포함하며 상기 작동기류 극판외부 분배장치에는 작업팬과 연결할 수 있도록 베이스스텐드가 형성되며, 상기 작동기류 극판외부 분배장치는 하우징 외부로부터 하우징 내부로 연장되며 상기 냉각에어 분배장치는 하우징 외부에 설치되고 하우징 내부를 관통하는 냉각통로와 하우징에 형성된 냉각구를 포함하며, 상기 냉각통로에는 냉각팬과 연결할 수 있도록 냉각팬 베이스스텐드가 형성된다. 본 발명에 의하면 발전 효율을 향상시키고 원가를 절감하며 사용 수명을 연장시킬 수 있다.

Description

수소연료전지 및 그 시스템, 동적 습도 변경 제어 방법 {HYDROGEN FUEL CELL AND SYSTEM THEREOF, AND METHOD FOR DYNAMIC VARIABLE HUMIDITY CONTROL}
본 발명은 연료전지 기술분야에 관한 것으로서 수소연료전지 및 그 시스템, 동 적 습도 변경 제어 방법에 관한 기술이다.
수소연료전지(고분자양성자연료전지,PEFC)는 지난 세기 90년대 초부터 응용 및 연구하기 시작했고 연료전지 전기자동차 및 분포식,이동식 전원샘플을 만들었다. 21세기에 들어서서 실험실 연구를 떠나서 샘플차,샘플기기를 개발하기 시작했다. 일반적으로 수소연료전지시스템중의 전지팩 조합체는 배터리을 포함하는데 배터리팩의 양단에 절연판과 전기판이 형성되고 전기판은 배터리팩의 전원출력으로 전원단자에 연결되고,절연판은 하우징과의 절연에 사용된다. 그중,배터리팩은 하나하나의 단일 전지로 구성되고 매개 전지의 핵심부품은 막전극이다. 수소연료전지시스템에 있어서 발전에 사용되는 전지팩 조합체를 포함할 뿐만 아니라 작동기류(연료로 사용되는 수소와 산화제로 사용되는 공기)의 에어분배장치와 같은 필요한 부품을 더 포함한다. 전지팩 조합체의 작동방식 요구에 의해 작동에어에 대해 가습,가온을 실시해야 하기 때문에 가습,가온 시스템도 필요된다. 고온은 기타 부품에 불리한 영향을 미칠 수 있기 때문에 냉각시스템도 필요된다. 종래의 수소연료 전지시스템의 냉각시스템은 수냉식이다.
상기 구조의 수소연료 전지시스템은 구조가 복잡하고 가격이 비싸며 원가가 높아 다년간 산업 규모화,상용화를 구현하지 못했다. 그 기술적인 큰 하자로 이 제품화,시장화를 실현할 수 없었는데 주요 문제는 다음과 같다.
수냉식은 저수탱크,열교환기,전지팩 냉각시스템,정수기,물펌프 및 가습,가온시스템을 포함하는 용수관리시스템이 구성되어야 하기 때문에 시스템이 복잡하고 체적이 크며 무게도 무겁고 제조원가가 높으며 유지보수가 어렵다. 또한,0도 이하 환경에서 보관이 어렵다.
고온(70도~80도) 작동시 수소연료와 산화제 공기에 대해 가습,가온을 실시해야 하고 막전극중의 양성자막은 고온환경에서 수명이 단축되며 또한 시스템이 복잡하고 제조원가가 높다.
고압작업(에어는 0.5Kg/cm2~2Kg/cm2의 압력하에 작동)의 에어 압축과정은 발전력의 10~25%를 소비하고 또한 고압에서 운전하기 때문에 배터리팩 내부 밀봉이 비교적 어려우며 컴프레셔의 수명도 단축된다. 이런 시스템은 무게가 무겁고 원가가 높으며 소음도 크기 때문에 연료전지 산업화에 큰 장애가 된다.
또한,종래의 수소연료전지 발전시스템에 있어서의 배터리팩은 엔드플레이트 로드식 패키징 구조로서 이런 구조는 무게가 무겁고 구조 안정성이 떨어지며 극판내부 에어분배 및 수냉식 냉각 기술에만 적용된다.
수소,공기의 작동 압력이 비교적 높아 고압연료전지는 극판내부 에어분배와 수냉식 냉각방식 즉,전지의 극판에 수소,공기와 물의 통과홀을 형성하고 극판반응부와 밀봉 상태를 유지하여 에어분배,물분배 통로를 형성하는 방식을 사용한다. 비교적 큰 통과 홀은 극판의 구조 강도를 저하시키며 전지팩의 신뢰성을 저하시키고 극판의 유효반응면적 (즉,발전 면적)이 적어 짐으로써 발전 효율이 저하된다.
또한, 종래 연료전지의 발전시스템은 일반적으로 비교적 높은 온도에서 항습도 제어 작 동방식을 유지하며 배터리팩 내부의 일부분 구역에 액체수가 응고되어 사태가 심하면 기류 통로 차단 및 “반극화”현상이 발생하여 배터리팩이 파손될 수 있다. 따라서,이러한 제어방식에서 연료 전지 내부에 물이 침적되는 것을 방지하기 위하여 정기적으로 수소 통로를 통해 배기하여 첨적수를 배출해야 한다. 이로하여 전지의 안정성에 영향을 줄 뿐만 아니라 일부분 수소도 함께 배출되기 때문에 연료전지의 발전 효율이 저하된다. 현재 적용되는 연료 전지는 10초 작동 후 1-2초 수소를 배출함으로 총효율의 10%이 저하된다.
연료 전지가 도시 환경에서 작동 시, 유해기체(S02,HS,HCX,HNX)가 작동에어와 함께 음극에 유입되어 촉매제 중독이 방생되고 전지성능이 저하되는 문제를 초래한다. 2008년 독일이 북경에서 시범한 연료전지 객차는 900시간 주행 후 성능이 40%이상 저하되어 더 이상 사용할 수 없었다. 상해엑스포에서 다량 연료전기자동차와 운영소형 차량이 전부 성능 대폭 하락 현상 발생하였는데 그 주변의 발전소와 쓰레기처리장에서 배출한 일부분 고농도 유해기체가 성능 저하를 초래한 큰 원인이다. 북경환경평가자 료의 소개에 따르면 1년간 SO2농도 평균값이 국가기준(백분의 0.03,즉,0.03PPM 질량 농도)을 초과하지 않는다고 하는데 사환로(四環路)와 오환로 (五環路)의 개별 발전소 주변의 개별 측정구역의 농도는 10배를 초과하며 트랙,공공 버스 주행시 방출된는 SO2의 농도는 1~5PPM로서 연간 평균농도의 100배 이상에 해당된다. 만일,다른 기술적 조치를 취하지 않으면 연료전지는 도시에서 사용 불가 능하다.
본 발명은 상기 문제점들을 모두 해소하기 위하여 안출된 것으로서, 발전 효율을 향상시키고 원가를 절감하며 사용수명을 연장시킬 수 있는 수소연료전지 및 그 시스템 , 동적 습도 변경 제어 방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
상기 문제를 해결하기 위하여 본 발명은 전지팩 조합체와 극판외부 에어분배장치를 포함하는 수소연료전지에 있어서, 상기 전지팩 조합체는 차례로 설치된 제1절연판과, 제2전기판과, 배터리팩과, 제2전기판과, 제2절연판을 포함하며, 상기 제1전기판과 제2전기판은 상기 배터리팩의 양,음극의 출력으로 되고; 상기 전지팩 조합체는 모노코크 하우징으로 패키징되고; 상기 극판외부 에어분배장치는 상기 모노코크 하우징에 고정되며, 상기 극판외부 에어분배장치는 작동기류 극판외부 에어분배장치와 냉각 에어분배장치를 포함하며 상기 작동기류 극판외부 에어분배장치에는 작업팬과 연결할 수 있도록 베이스스텐드가 형성되며, 상기 작동기류 극판외부 에어분배장치는 상기 모노코크 하우징 외부로부터 상기 모노코크 하우징 내부로 연장되며, 상기 작동기류 극판외부 에어분배장치의 기류출구는 상기 배터리팩의 각 단일 전지의 에어유입분배니플과 연결되고;
상기 냉각에어분배장치는 상기 모노코크 하우징 외부에 설치되어 상기 모노코크 하우징 내부를 관통하여 설정된 냉각통로와 상기 모노코크 하우징에 형성된 냉각구를 포함하며, 상기 냉각통로에는 냉각팬과 연결할 수 있도록 냉각팬 베이스스텐드가 형성되는 수소연료전지를 제공한다.
또한 상기 수소연료 배터리팩에서 상기 작동기류 극판외부 에어분배장치는 에어분배배관과, 에어가이드홈과, 기류출구를 포함하고;
상기 에어분배배관은 상기 모노코크 하우징 외부에 형성되고 상기 모노코크 하우징 상판에 고정되고, 상기 에어분배배관과 상기 에어가이드홈은 서로 관통되고, 상기 에어가이드홈은 상기 모노코크 하우징 내부로 연장되고, 상기 에어가이드홈의 하부에는 상기 기류출구가 형성되고, 상기 기류출구는 상기 배터리팩의 각 상기 단일 전지의 에어유입니플과 연결되며;
상기 에어분배배관에는 상기 작업팬과 연결될 수 있도록 팬 베이스스텐드가 형성된다.
구체적으로 상기 수소연료 전지에서 상기 극판외부 에어분배장치는 단면 에어분배장치이고 상기 작동기류 극판외부 에어분배장치와 냉각에어분배장치는 상기 모노코크 하우징의 상판에 설치된다.
상기 단면 에어분배장치의 세부적인 구조는 상기 냉각통로의 일단은 개방 단부이고 상기 냉각 통로의 개방 단부에는 팬 베이스스텐드가 형성되며 상기 냉각 통로는 개방 단부로부터 타단 방향으로 점점 낮아지며 상기 모노코크 하우징의 상판을 커버하여 고정되고; 상기 냉각팬은 냉각통로를 통해 상기 전지팩 조합체에 대해 냉각할 수 있도록 상기 모노코크 하우징 내부에 에어를 주입하며, 상기 전지팩 조합체가 냉각된 후 냉각기체는 상기 모노코크 하우징의 냉각구를 통해 배출된다.
또한, 상기 에어분배배관의 일단은 개방 단부로서 상기 에어분배배관의 개방 단부에는 상기 팬 베이스스텐드가 형성되고 상기 에어분배배관은 개방 단부로부터 타단으로 점점 낮아진다.
상기 에어분배배관의 개방 단부와 상기 냉각통로의 개방 단부가 각각 상기 모노코크 하우징의 상판의 두개 상대되는 위치에 형성된다.
상기 냉각통로의 내벽에 기류가이드 차단홈이 형성된다.
상기 수소연료 전지에 있어서 상기 극판외부 에어분배장치는 양면 에어분배장치이고, 상기 작동에어 분배장치는 상기 모노코크 하우징의 상판에 형성되고, 상기 냉각에어 분배장치의 냉각통로는 상기 모노코크 하우징의 하판에 형성된다.
상기 양면 에어분배장치의 세부적인 구조는 상기 냉각통로는 상기 모노코크 하우징 내부와 관통된 냉각에어 수집챔버이고, 상기 냉각에어 수집챔버는 상기 냉각팬의 베이스스텐드와 연결되고, 상기 냉각구는 하우징 상판에 형성되고, 상기 냉각팬은 상기 모노코크 하우징 내부의 에어를 유입 또 배출하고 에어는 상판의 냉각구를 통해 상기 모노코크 하우징 내부로 배출 또는 유입된다.
상기 수소연료전지에 있어서 전지팩 조합체의 패키징에 사용되는 모노코크 하우징은 커버와, 두개 “오목형”플레이트와, 상판과, 하판과, 사이드플레이트와, 플랜지를 포함하고;
두개 “오목형”플레이트는 서로 마주 형성되고 일단은 상기 사이드플레이트와 고정되어 연결되고 타단은 상기 플랜즈를 통해 상기 커버에 고정되며;
상기 커버와 상기 사이드플레이트에는 각각 두개 극성의 전원 포트가 형성되며;
상기 커버에 연료가스입구가 형성되고 상기 사이프플레이트에는 연료가스출구가 형성된다.
상기 수소연료전지에 있어서 플랜지와 커버의 세부적인 패키징 방식은 상기 커버의 상부 양단에는 아래로 향한 아크형 걸림면이 형성되고 상기 플랜지와 상기 아크형 걸림면에 상대되는 부위에는 위로 향한 아크형 걸림면이 형성되어 외부 힘을 통해 커버를 플랜지로 압입시 상기 아래로 향한 아크형 걸림면과 위로 향한 아크형 걸림면은 일정한 공간을 형성하며 이 공간에 패키징핀 또는 스크루가 형성되고; 혹은 스크루를 통해 커버를 플랜지에 고정시킨다.
상기 모노코크 하우징 내부의 상기 전기판과 상기 커버 사이에는 압력보상기가 형 성되고 상기 압력보상기는 금속판과 탄성체가 교차 적층되어 형성된다.
상기 수소연료전지에 있어서 상기 배터리팩은 다수의 직렬 연결된 상기 단일 전지를 포함하는데 각 단일 전지는 양극 가이드판과, 막전극과, 음극 가이드판을 포함하고; 상기 양극 가이드판의 정면과 상기 음극 가이드판의 정면은 각각 상기 막전극의 두 측면과 서로 인접하고 상기 양극 가이드판의 배면은 다른 단일 전지의 음극 가이드판과 서로 인접하고 상기 음극 가이드판의 배면은 다른 단일 전지의 양극 가이드판과 서로 인접되며; 상기 양극 가이드판에는 수소유입홀과 수소배기홀이 형성되고 정면에는 수소가이드홈이 형성되고 배면에는 제1에어유입니플 및 그에 관통된 제1에어유입홈이 형성되고, 상기 양극 가이드판의 배면에는 제1냉각홈과 제1배기홈이 형성되고; 상기 음극 가이드판에는 수소유입홀과 수소배기홀이 형성되고 정면에는 에어유입홀, 에어배기홀 및 에어가이드홈이 형성되고, 배면에는 제2에어유입니플 및 그에 관통된 제2에어유입홈이 형성되고, 상기 음극 가이드판과 다른 양극 가이드판이 서로 결합시 제1에어유입니플과 제2에어유입니플은 완전한 에어유입니플을 형성하고 제1에어유입홈과 제2에어유입홈은 완전한 에어유입통로를 형성하며, 상기 음극 가이드판의 정면의 에어유입홀은 상기 에어유입통로에 설치되고; 상기 음극 가이드판의 배면에는 제2냉각홈과 제2배기홈이 형성되고 상기 음극 정면의 배기홀은 상기 음극 가이드판 배면의 제2배기홈과 서로 관통되고; 상기 배터리팩의 단일 전지의 수소에어유입홀과 수소배기홀은 서로 연결되어 하우징에 형성된 홀을 통해 외부의 수소공급원과 연결되고; 상기 배터리팩의 단일 전지의 에어유입니플은 각각 상기 작동기류 극판외부 에어분배장치의 기류출구와 관통되고; 상기 양극 가이드판 배면의 제1냉각홈과 상기 음극 가이드판 배면의 제2냉각홈은 조합되어 냉각통로를 구성하고; 상기 음극 가이드판 배면의 제2배기홈과 상기 양극 배면의 제1배기홈은 조합되어 배기통로를 구성한다.
상기 양극 가이드판의 세부적인 구조는 상기 양극 가이드판은 양측으로 에어가 유입되고 가운데서 배기하는 가이드판으로서, 상기 수소유입홀은 두개로 각각 양극 가이드판의 양측에 형성되고 수소배기홀은 하나로서 양극 가이드판의 가운데 형성되며 수소는 가이드판의 양단의 수소유입홀로 유입되어 양측으로부터 가운데로 이동되어 가운데의 수소배기홀을 통해 배출되고; 상기 음극 가이드판은 가운데에서 에어가 유입되고 양측에서 배출하는 가이드판 구조로서 에어는 가이드판 가운데의 에어유입통로를 통해 에어유입홀로 유입된 후 가운데로부터 양측으로 이동되며 양측의 배기통로를 통해 배출된다.
상기 양극 가이드판의 다른 세부적인 구조는 상기 양극 가이드판의 수소유입홀은 하나로서 양극 가이드판의 일측에 형성되고 수소배기홀은 하나로서 양극 가이드판의 타측에 형성된다.
상기 두가지 양극 가이드판의 세부적인 구조에 있어서 상기 양극 가이드판의 정면의 수소가이드홈의 양단에 제1가이드홀과 제2가이드홀이 형성되고 상기 제1가이드홀은 상기 양극 가이드판의 배면에서 상기 수소유입홀과 서로 관통되며, 상기 제2가이드홀은 상기 양극 가이드판의 배면에서 상기 수소배기홀과 서로 관통되며, 상기 수소가이드홈은 종방향으로 배렬되고, 상기 에어 가이드홈은 횡방향으로 배렬된다.
상기 수소연료전지의 양극 가이드판에 있어서 상기 배기통로가 하나 또는 다수이다.
상기 수소연료전지의 양극 가이드판에 있어서 상기 양극 가이드판의 배면과 상기 음극 가이드판의 배면에 다수의 보강리브가 형성된다. 상기 보강리브가 제 1냉각홈과 제2냉각홈 내에서 와류발생기를 형성한다.
본 발명의 수소연료전지에 있어서 상기 모노코크 하우징으로 패키징된 전지팩 조합체는 다수로서 일체로 복합체 구조를 형성하고, 상기 2조이상의 전지팩 조합체는 직렬로 연결되며 직렬로 연결된 전지팩 조합체의 선후단 전기판은 전도 양성자를 통해 상기 모노코크 하우징의 두개 극성이 서로 반대되는 전원포트와 연결된다.
전지팩 조합체가 병렬하여 하우징의 내부에 형성되었을 경우, 상기 작동기류 극판외부 에어분배장치는 기류분배배관을 더 포함하고, 상기 기류분배배관은 기류입구와 두개 이상의 기류분배구를 포함하고 상기 기류입구는 상기 작업팬과 서로 관통되고 상기 기류분배구의 수량은 상기 전지팩 조합체가 병렬된 수량과 대응된다.
또한, 본 발명은 상기한 수소연료전지와, 작업팬과, 냉각팬을 포함하고, 상기 작업팬 및 냉각팬은 상기 수소연료전지의 대응되는 작업팬 베이스스텐드와 냉각팬 베이스스텐드에 설치되는 수소연료전지 시스템을 제공한다.
상기 수요연료전지 시스템에 있어서 상기 작업팬의 에어입구과 서로 연결되어 전지에 유입되는 기류에 대해 여과하는 필터를 더 포함한다.
상기 필터는 에어입구와, 알칼리성 활성탄 흡착 카트리지와, 배기구를 포함하고, 상기 에어입구는 상기 알칼리성 활성탄 흡착 카트리지의 하부에 위치하고 상기 배기구는 상기 알칼리성 활성탄 흡착 카트리지의 상부에 위치하며 상기 배기구는 상기 작업팬의 에어입구와 서로 연결된다.
상기 기술안에 있어서 냉각 에어의 수송, 작동기류를 외부로부터 전지팩 조합체의 단일 전지로의 수송 및 냉각팬과 작업팬의 설치를 일체화된 수송장치로서 결합하여 종합적 기능의 에이분배장치를 형성하였다. 냉각, 자동기류의 수송을 구현하여 연료전지가 최적화 조건에서 최적 성능을 달성할 수 있도록 한다.
본 발명은 공냉식 냉각방식을 사용하여 용수관리시스템과 각 부품이 필요없게 되어 시스템이 복잡하고 체적과 무게가 큰 문제점을 해결하여 원가절감,시스템 신뢰성확 보 등 목적을 실현할 수 있다. 수냉각 시스템이 제거되였기 때문에 유지보수 작업량이 줄어들고 동계 0도 이하의 환경에서도 보관이 용이하여 바로 작동 가능하다.
본 발명의 패키징 구조는 종래 엔드플레이트 로드식 구조를 모노코크 하우징 구조 로 변경했다. 이것은 공냉식 냉각방식의 설계에 유리하고 모노코크 하우징 구조는 안 정적이고 무게가 가볍고 내부에 패키징된 전지를 보호하는 역할을 한다.
본 발명의 작동기류배기장치(주로 공기-산화제 가이드판, 즉 음극 가이드판)는 극판외부 에어분배방식을 적용했으며 극판내부 에어분배방식을 극판외부 에어분배 비관통방식으로 변경했는데 그 장점은 다음과 같다.
1. 극판의 에어와 물의 에어분배홀을 제거하였다. 판의 개구가 비교적 적기 때문에 판의 응력 분포를 개선하여 강도와 신뢰성을 확보하였고 극판외부 에어분배에 의하면 임의의 편리한 위치에서 배터리팩에 작동에어를 주입할 수 있고 배터리팩의 전체적인 설계에 유리하다.
2. 에어분배홀이 적어진 후 극판의 5%~10%정도의 유효작업면적이 증대된다. 극판의 총 면적이 변하지 않는 전제하에서 발전 전력이 5%~10% 향상된다.
본 발명은 저온에서 작동 가능, 즉, 저온작업형식으로 그중,
1. 작업온도가 40도~60도로, 작동에어를 가습,가온할 필요가 없다.
2. 저온작업형식은 외부 환경 온도에 따라 적당히 작업 온도를 변경할 수 있으며 환경온도보다 20도 ~30도 정도 높으면 된다. 최고로 40도~50도의 환경온도까지 적응 가능하다. 이 때 작업온도 70도까지 가능하다.
3. 저온작업으로 단일 전지의 양성자막의 분해와 노화 속도를 억제하여 수명을 연장시키며 신뢰성을 확보할 수 있다.
본 발명은 상압에서 진행되며 세부적으로는,
1. 일반적으로 수소연료전지 에어의 작동압력이 0.5kg/cm2~ 2kg/cm2이면 고압이라고 하고, 0.5kg/cm2~0.005kg/cm2이면 저압이라고 하며, 0.5kg/cm2 이하이면 상압이라고 부른다. 본 발명에 따른 공냉, 상압 수소연료전지의 작동압력은 약 0.001kg/cm2에 달한다.
2. 컴프레셔의 전력 소비(발전 전력의 10%~25% 해당)를 감소하고 원심팬으로 컴프레셔를 대체할 수 있으며 그 전력 소비는 발전 전력의 1%좌우를 차지하여 발전 출력과 배터리팩의 총 효율을 향상한다.
3. 저압 작동을 통해 전지 밀봉 신뢰성을 확보한다.
4. 본 발명은 팬 송풍으로 컴프레셔를 대체하여 원가를 대폭 절감시키고, 수명을 연장하며, 소음을 감소하고, 시스템 원가를 절감시키며 무게가 가벼운 특징을 가진다.
본 발명에 의하면 작동에어를 일정한 시간 간격과 증가량에 따라 반복적으로 유량을 변경시키는 수소연료전지의 동적 습도 제어 방식을 제공한다. 상기 증가량은 시작 유량의 5%-30%이고 상기 시간 간격은 1-30분이다.
상기 제어방법에 의하면 종래의 항습도 제어방식을 동적 습도 변경 제어방식으로 변경하여 물이 막전극 층 사이에서 전달하는 습도 구배와 습도 변화의 속도에 형성되는 시간 간격을 이용하여 양성자막이 비교적 높은 습도범위내에서 작동할 수 있도록 하며 촉매층은 동적 조정 과정에서 중등 습도 환경에서 작동하며 확산층의 작동 습도는 비교적 낮은 습도에서 순환적으로 왕복된다. 이러한 동적 습도변경 제어를 통해 작동어에는 일정한 시간 간격과 증가량에 따라 반복적으로 유량을 변경하여 반응물을 제거하는 동시에 확산층,촉매층의 습도 구배와 습도차를 증대하여 막전극의 작동 조건을 최적화한다. 연료전지는 안정적으로 작동하고 성능이 우수하며, 효율이 높으며 기존 문제점을 해결할 수 있다.
이런한 제어를 수소측에서 수소순환시스템과 에어의 작업팬을 통해 동시에 구현 가능하고 또한 에어측에서 단독적으로 제어하고 수소측에서는 단지 정상적으로 순환하여도 가능하다. 동적 습도변경 제어 파라미터의 경우, 그 변화주기의 기류변화량과 변화 간격의 시간 차이를 서로다른 막전극 자재와 서로다른 구조의 막전극에 대하여 실험을 통해 확정하고 최적화 할 수 있다.
도1a-1e는 본 발명에 따른 수소연료전지 발전시스템의 실시예1을 설명하기 위한 구조도이고,
도2a-2d는 본 발명에 따른 수소연료전지 발전시스템의 실시예2를 설명하기 위한 구조도이며,
도3a-3b는 본 발명에 따른 수소연료전지 발전시스템의 실시예3을 설명하기 위한 구조도이고,
도4a-4b는 본 발명에 따른 수소연료전지 발전시스템의 실시예4를 설명하기 위한 구조도이며,
도5a-5b는 본 발명에 따른 수소연료전지 발전시스템의 실시예5를 설명하기 위한 구조도이고,
도6a는 본 발명에 따른 수소연료전지 발전시스템의 하우징을 설명하기 위한 단면도이며,
도6a-6c는 본 발명에 따른 수소연료전지 발전시스템의 하우징을 설명하기 위한 구조도이고,
도7은 본 발명에 따른 수소연료전지 발전시스템에서 배터리팩중의 두개 직렬 연결된 단일 전지를 설명하기 위한 단면도이며,
도8a-8b는 본 발명에 따른 수소연료전지의 실시예1의 단일 전지의 양극 가이드판 정면과 배면을 설명하기 위한 구조도이고,
도9a-9b는 본 발명에 따른 수소연료전지의 실시예1의 단일 전지의 음극 가이드판 정면과 배면을 설명하기 위한 구조도이며,
도10a-10b는 본 발명에 따른 수소연료전지의 실시예2의 단일 전지의 음극 가이드판 정면과 배면을 설명하기 위한 구조도이고,
도11A-11B는 본 발명에 따른 수소연료전지의 실시예2의 단일 전지의 양극 가이드판 정면과 배면을 설명하기 위한 구조도이며,
도12A-12B는 본 발명에 따른 수소연료전지의 실시예3의 단일 전지의 음극 가이드판 정면과 배면을 설명하기 위한 구조도이고,
도13은 본 발명에 따른 수소연료전지의 실시예4의 단일 전지의 음극 가이드판 배면을 설명하기 위한 구조도이며,
도14A-14B는 본 발명에 따른 수소연료전지의 실시예5의 단일 전지의 음극 가이드판 정면과 배면을 설명하기 위한 구조도이고,
도15는 본 발명에 따른 수소연료전지의 실시예6의 단일 전지의 음양극 가이드판 배면을 설명하기 위한 구조도이며,
도16은 막전극의 원리를 도시한 도이고,
도17은 기존의 극전극에서 정적 항습도 제어 방법 사용시의 각 층 습도 관계도이며,
도18은 본 발명에 따른 동적 습도제어 방법 사용시의 막전극 각 층 습도 관계도이고,
도19는 본 발명에 따른 수소연료전지시스템중의 필터를 설명하기 위한 구조도이다.
본 발명은 공냉,상압에서 작동하는 수소연료전지를 제공하는데, 모노코크 하우징 패 키징 구조 및 일체형 에어분배구조, 극판외부 에어분배 비관통식 음극 가이드판(導流板),양측에 서 에어유입 역류,중간 1홀 배기식 양극판,동적 습도 제어 방식으로 구성되어 즉, 작업팬의 전압을 제어하는 방식으로 작동에어의 유량을 제어하는 방식이다.
본 발명은 공냉식 냉각방식으로 기존의 수냉식 냉각방식을 대체하여 용수관리시스템과 각 부품이 필요없게 되어 시스템이 복잡하고 체적과 무게가 큰 문제점을 해결하여 원가절감,시스템 신뢰성확보 등 목적을 달성한다. 수냉각시스템이 삭제되였기 때문에 유지보수 작업량이 줄어들고 유지보수가 필요없게 되고 동계 0도 이하의 환경에서도 보관이 용이하고 바로 작동 가능하다.
본 발명은 냉각 에어의 수송,작동기류가 외부로부터 전지팩 조합체의 단일 전지로의 수송 및 냉각팬과 작업팬의 설치를 최적화하여 냉각,자동기류의 수송을 구현하여 연료전지가 최적화 조건하에서 최적 성능을 달성할 수 있도록 한다.
이하 본 발명의 실시예를 참조로 상세히 설명한다.
일체화 극판외부 에어분배장치
본 발명은 냉각 에어의 수송,작동기류의 외부로부터 전지팩 조합체의 단일 전지로의 수송 및 냉각팬과 작업팬의 설치를 일체화 수송장치로 결합시켜 종합적 기능으로 구성된 에어분배장치를 형성한다. 그 구조는 다음과 같은 두가지로 나눈다.
실시예1: 단면 에어분배, 즉,냉각에어분배장치와 작동기류 극판외부 에어분배 장치는 전부 하우징의 상판에 형성된다.
도1A-1E는 본 발명에 따른 수소연료전지의 실시예1을 설명하기 위한 구조도로서,실시예에서 수소연료전지는 단면에어분배 방식으로 냉각에어와 작동기류를 분배한다.
도1C는 이 실시예에 따른 평면도로서,도1A,도1B는 각각 도1C에서 AA방향으로 절단후의 앞뒤 도면이다. 도1D는 도1B의 B방향 도면이고 도1E는 도1B의 부분 단면확대도이다. 본 실시예에서의 수요연료전지는 전지팩 조합체와 극판외부 에어분배장치를 포함한다. 그중,상기 전지팩 조합체는 모노코크 하우징으로 패키징되고 전지팩 조합체의 구조 및 모노코크 하우징은 아래의 실시예에서 상세히 설명하도록 한다.
상기 극판외부 에어분배장치는 모노코크 하우징에 고정되어 있고 극판외부 에어분 배장치는 작동기류 극판외부 에어분배장치와 냉각 에어분배장치를 포함한다.
상기 작동기류 극판외부 에어분배장치는 에어분배배관(114),　에어가이드홈(113)과, 기류출구(115)로 구성되고,상기 에어분배배관(114)는 상기 하우징 외부에 위치하고 상기 하우징 상판에 고정되고,상기 에어분배배관(114)는 상기 에어가이드홈(113)과 연통되고,상기 에어가이드홈(113)은 상기 하우징 내부로 연장되고,상기 에어배기홈(113)의 하부에는 기류출구(115)가 형성되고,상기 기류출구(115)는 상기 수소연료 배터리팩의 각 단일 전지의 음극전기판(118)의 에어유입분배니플과 연결되고,에어유입분배니플은 에어유입통로(110) 과 연결된다. 상기 에어분배배관(114) 일단은 개방된 단부로 개방 단부에는 작업팬과 연결될 수 있는 팬 베이스스텐드(112)가 형성된다. 상기 에어 분배배관(114)은 개방 단부로부터 타단방향으로 점점 낮아진다. 상기 팬 베이스스텐드(112)와 상기 냉각팬 베이스스텐드(111)는 각각 상판의 두개 상대되는 단부에 설치되고 상기 에어분배배관(114)은 팬 베이스스텐드(112)가 있는 일단으로부터 타단으로 점점 낮아진다.
상기 냉각에어분배장치 시스템은 하우징 외부에 설치되고 하우징 내부와 관통된 냉각통로 (1111)와 하우징의 냉각구(도에 미 표시)를 포함한다. 상기 냉각통로(1111)의 일단은 개방된 단부로서 개방 단부에는 냉각팬 베이스스텐드(111)이 형성되고 상기 냉각통로(1111) 는 개방 단부로부터 타단으로 점점 낮아지며 하우징의 상판을 커버하여 고정된다. 본 실시예에서 상기 작업팬의 베이스스텐드(112)와 냉각팬 베이스스텐드(111)는 각자 배관의 개방 단부에 위치하는데 배관의 임의의 위치에 있을 수도 있다. 상세한 위치는 설치 조건에 따라 결정된다.
냉각팬은 냉각통로(1111)을 통해 수소연료배터리팩 냉각을 위해 하우징 내부에 에어를 주입 또는 배출하고 상기 수소연료배터리팩을 냉각시킨 후의 그 냉각에어는 하우징의 냉각구를 통해 배출 또는 유입된다.
또한,상기 냉각통로(1111)에는 기류가이드차단홈(117)이 형성되는데 냉각에어는 차단홈에서 아래로 향하는 편향 속도가 생성되면서 냉각에어를 더욱 균일하게 배터리팩의 냉각통로로 이동되도록 한다.
실시예2: 양면 에어분배, 즉,상기 작동에어 극판외부 에어어분배장치는 상기 하 우징의 상판에 형성되는데 상기 냉각에어분배장치의 냉각통로는 상기 하우징의 하판 에 형성된다.
도2A-2D는 본 발명에 따른 수소연료전지 발전시스템의 실시예2를 설명하기 위한 구조 도로서,실시예1과 서로 다른 점은,냉각팬 및 그 베이스스텐드와 작동기류 극판외부 에어분배장치가 각각 수소연료전지 하우징의 상하 두개 상대되는 상판과 하판에 형성된데 있다.
도2A-도2D에 도시한 바와 같이 본 실시예에서 상기 상판(123)에는 에어분배배관(121)이 형성되고 이 에어분배배관(121)은 작업팬 베이스스텐드(122)를 통해 작업팬(첨부도면 미표시)과 연결되고,상기 에어분배배관(121)은 에어가이드홈(128)와 연결되고,상기 에어분배홈(128)은 상기 하우징 내부로 연장되고,상기 에어가이드홈(128)의 하부에는 기류출구(129)가 형성되고 상기 기류출구는 상기 배터리팩의 매개 전지의 에어유입니플 (미도시)과 연결된다.상기 하판(124)에는 냉각에어 수집챔버(127)가 형성 되고 하우징의 상판(123)에는 복수 냉각구(130)가 형성되고 상기 냉각에어 수집챔버(127)는 하우징 내부와 서로 연결되고 냉각팬 베이스스텐드(125)를 통해 냉각팬(미도시)과 연결되며 냉각팬은 축류팬 또는 원심팬을 사용하여 냉각에어 수집챔버(127)에서 에에를 흡입하여 냉각하여 하우징내의 수소연료배터리팩의 냉각통로(미도시)의 열을 이동하여 배터리팩을 냉각시킨다.
냉각팬이 에어흡입하는 과정에서 하우징 외부의 에어는 상판(123)의 냉각구(130)를 통해 하우징으로 유입되고 배터리팩의 냉각통로 및 냉각에어 수집챔버(127)의 냉각팬을 통해 에어를 배출한다. 또한 냉각팬으로 냉각에어 수집챔버(127)을 통해 하판(124)으로 수소연료배터리팩로 냉각에어를 주입하여 수소연료배터리팩의 냉각통로(미도시)를 경과하여 상판(123)의 냉각구(130)로 배출하여 냉각효과를 달성할 수 도 있다.
복합구조
본 발명에서 상기 모노코크 하우징으로 패키징된 전지팩 조합체가 다수일 때 일체로 복합할 수 있다. 단면 에어분배시 필요되는 전력과 전압에 따라 임의로 배터리팩의 길이,모노코크 하우징의 길이를 연장할 수 있다. 양면 에어분배시 한세트의 배터리팩과 한개 냉각팬을 한개 단원 모듈로 구성한다. 두개 모듈의 경우, 2배 길이되는 모노코크 하우징으로 두배 수량되는 전지팩을 설치하고 상부의 작동에어 극판외부 에어분배장치를 1배정도 연장한다. 하부의 냉각에어분배장치는 두개 냉각팬을 설치하고 기타 복수 모듈 구조도 상기와 같이 진행한다. 다음과 같은 실시예를 참조로 한다.
실시예3
도3A-3B는 본 발명에 따른 수소연료전지의 실시예3을 설명하기 위한 구조 도이다. 도3에 도시한 바와 같이 두개 단위체 모듈을 포함하는데 두개 단원체 모듈중의 배테리팩은 직렬되고 각각 하우징 양단으로부터 전원포트를 인출하고 두개 냉각에어 수집챔버는 각각 두개 베이스스탠드를 통해 두개 냉각팬과 연결되고 그 작동원리는 실시예2와 동일함으로 설명을 생략한다.
실시예4
도4A-4B는 본 발명에 따른 수소연료전지의 실시예4를 설명하기 위한 구조도로서 도4A-4B에 도시한 바와 같이 본 실시예는 3개 단원체 모듈을 포함한다.
실시예5
도5A-5B는 본 발명에 따른 수소연료전지 발전시스템의 실시예5를 설명하기 위한 구조도로서,실시예3과 4에서 두개 단원체 모듈이 서로 직렬연결되었을 경우 에어분배장치의 길이를 추가하면 된다. 하지만, 도5A-5B의 실시예5에서는 총 6개 단원 모듈로 구성되는데 그중 하우징 내부에 두줄로 병렬되였으며 단원체 모듈별로 배터리팩이 직렬 연결되고 선후단의 전기판은 유전체를 통해 각각 상기 하우징 커버의 두개 극성이 서로 반대되는 전원포트와 서로 연결된다.
이 실시예에서 작동기류 극판외부 에어분배장치는 상기 에어분배배관(151),작업팬 베이스스탠드(152)와,에어가이드홈과 기류출구외 기류분배배관(미도시)를 더 포함하는데 즉,한개의 극판외부 에어분배배관을 통해 주입된 기류를 두조로 나누어서 각각 두 줄의 단원체 모듈 배터리팩의 단일 전지로 작동 기류를 이송한다. 상기 기류분배배관은 기류입구와 다수의 기류분배구를 포함하는데 기류분배구의 수량은 상기 전지팩 조합체가 별렬된 수량과 대응된다. 도면에 도시한 바와 같이 두개로 별렬되면 두개 기류분배구를 형성하고 만일 N개가 병렬되면 N개 기류분배구가 형성된다.
모노코크 하우징. 본 발명에서 전지의 패키징 구조는 종래의 엔드플레이트 로드식으로부터 모노코크식으로 변경하였다.
상기 각 실시예에서 상기 수소연료전지의 하우징의 상세한 구조는 도6A-6C에 도시한 구조를 사용할 수 있다. 상기 실시예에서는 도6A-6C에 도시한 하우징 구조를 꺼꾸로 사용한다. 꺼꾸로 향한 후 종이 방향으로 향한 쪽,제거한 플레이트가 상판 또는 하판이고 그와 마주향한 면이 하판 또는 상판이다. 상기 각 실시예와 결합하면 상기 하우징은 커버(60), 두개 “오목형”플레이트(61),상판(에어분배배관(692)가 설치된 플레이트),하판(상판과 마주 향하는 플레이트),사이드플레이트(62)와 플랜지(63)를 포함하고; 두개 “오목형”플레이트(61)는 서로 마주하여 형성되고 일단은 상기 사이드플 레이트(62)와 고정되어 연결되고 타단은 상기 플랜즈(63)를 통해 상기 커버(60)에 고정되며; 상기 커버(60)와 상기 사이드플레이트(62)에는 각각 두개 극성의 전원 포트가 형성되며; 상기 커버(60)와 상기 사이프플레이트(62)에는 각각 연료가스입구 (65)와 연료가스출구(66)가 형성된다.
상기 커버(60)의 상부 양단에는 아래로 향한 아크형 걸림면(601)이 형성되고 상기 플랜지(63)와 상기 아크형 걸림면(601)의 상대하는 부위에는 위로 향한 아크형 걸림면(631)이 형성되어 외부 힘을 통해 커버(60)를 플랜지(63)로 압입시 상기 아래로 향한 아크형 걸림면(601)과 위로 향한 아크형 걸림면(631)은 일정한 공간을 형성하고 이 공간에 패키징핀(67) 또는 스크루가 형성된다.
상기 플랜지(63)와 커버(60)의 구조가 비교적 정밀하여 가공 요구가 높고 복잡하기 때문에 간단한 패키징 방식, 즉 스크루로 직접 커버(60)을 플랜지(63) 에 고정시킨다.
상기 하우징 내부에 있어서 전기판과 커버(60) 사이에는 압력보상기(68)가 형성되고 상기 압력보상기(68)는 금속판(681)과 탄성체(682)가 교차 적층되어 구성된다.
만일,커버(60)와 전기판 사이에 절연판이 형성된다면 상기 압력보상기를 상기 절연판과 커버(60)사이에 형성할 수 있다.
작업작업팬(691)은 에어분배배관(692)을 통해 하우징 내부의 전지팩으로 에어를 수송한다.
단일 전지 구조
도7은 본 발명에 따른 수소연료전지의 배터리팩중의 두개 직렬 연결된 단일 전지를 설명하기 위한 단면도로서 도7에 도시한 바와 같이 수소연료배터리팩은 다수의 직렬 연결된 단일 전지로 구성되고 상기 단일 전지는 양극 가이드판(21),막전극과 음극 가이드판(22)를 포함하고 상기 막전극은 두층의 촉매층(25),두층의 도전확산층(26)과 한층의 양성자막(27)을 포함한다. 상기 양극 가이드판(21)의 정면과 상기 음극 가이드판(22)의 정면은 각각 상기 막전극의 두 측면과 서로 인접하고 상기 양극 가이드판(21)의 배면은 다른 한개 단일 전지의 음극 가이드판(22)와 서로 인접하며,양극 가이드판와 음극 가이드판의 배면에는 전부 냉각홈이 형성되어 서로 조합되어 냉각통로(23)를 형성하고 상기 냉각통로(23)은 단일 전지를 냉각시키는 역할을 하며 상기 냉각통로(23)은 전지팩 조합체의 내부 냉각통로이며 상기 냉각통로(23)은 도1B의 하우징 외부에 위치한 냉각통로 (111)과 서로 연결되어 완전한 냉각통로를 구성한다. 작동시 에어가이드홈(29)는 에어를 음극 가이드판으로 유입되고 수소는 수소가이드홈(20)을 통해 양극 가이드판(21)으로 주입되며 상기 막전극을 통해 전기에너지를 발생한다. 막전극 작동원리는 아래에 상세히 설명하도록 한다.
가이드판의 구조
실시예1
도8A-8B는 본 발명에 따른 수소연료전지에서의 단일 전지의 양극 가이드판 실시예1의 정면과 배면을 설명하기 위한 구조도로서 양극 가이드판에는 수소유입홀(311)과, 수소배기홀 (315)과, 상기 양극 가이드판의 수소가이드홈(313)이 형성되고 상기 수소가이드홈의 양단에는 제1가이드홀(312)과 제2가이드홀(314)이 형성되고 상기 수소가이드홈(313)은 종방향으로 배렬되고 상기 양극 가이드판의 주변에는 고무링(316)이 형성된다.
도8B에 도시한와 같이 양극 가이드판의 배면에는 제1에어유입니플(317) 및 그와 서로 연결된 제1에어유입홈(320)이 형성되고 상기 양극 가이드판의 배면에는 제1냉각홈(319) 과 제1에어배기홈(318)이 형성된다.
도8A와 도8B를 결부하면 상기 제1가이드홀(312)은 상기 양극 가이드판 배면에서 상기 수소유입홀(311)과 서로 연결되고,상기 제2가이드홀(314)는 상기 양극 가이드판의 배면에서 상기 수소배기홀(315)과 서로 연결된다. 수소는 외부 배관 등으로부터 수소유입홀(311)로 연결되어 가이드판의 배면으로 유입되며 배면으로부터 제1가이 드홀(312)을 지나 정면의 수소가이드홈(313)으로 유입되고 제2가이드홀(314)로부터 배면으로 유입되어 소소배기홀(315)로부터 배관을 통해 배출된다.
도9A-9B는 본 발명에 따른 수소연료전지에서의 단일 전지의 음극 가이드판 실시예1의 정면과 배면을 설명하기 위한 구조도로서, 도9A에 도시한 바와과 같이 음극 가이드판에는 수소유 입홀(321)과 수소배기홀(324)가 형성되고 상기 음극 가이드판의 정면에는 에어유입홀(325), 배기홀(322)과 에어가이드홈(323)이 형성되고 상기 에어가이드홈(323)은 횡방향으로 배렬된다.
도9B에 도시한 바와 같이 상기 음극 가이드판의 배면에는 제2배기홈(328)이 형성되고 상기 제2배기홈(328)에는 배기홀(322)가 형성되며 에어유입홀과 수소배기홀에는 고무링 (329)이 형성된다. 상기 음극 가이드판의 배면에는 제2에어유입니플(326) 및 그와 연결된 제2에어유입홈(327)이 형성되며 에어유입홀(325)은 상기 제2에어유입홈(327) 에 형성된다.
음극 가이드판의 배면과 양극 가이드판의 배면이 서로 결합시 양극 가이드판 배면의 제1에어유입홈(320)과 음극 가이드판의 배면의 제2에어유입홈(327)은 서로 조합되어 완전한 에에유입통로를 형성한다. 제1에어유입분배니플(317)은 제2에어유입분배니플(326)과 서로 조합되어 완전한 에어유입분배노즐을 형성하여 작동기류 극판외부 에어분배장치의 기류출구와 서로 연결된다.
상기 음극 가이판의 제2에어유입통로(327)에는 다수의 음극 가이드판 정면에 연통되는 에어유입홀(325)이 형성되고 상기 음극 가이드판 정면의 에어배기홀(322)은 상기 음극 가이드판 배면의 제1에어배기홈(328)에 연통되고 상기 배터리팩의 매기 단일 전지의 음극 가이드판의 수소유입홀(321)과 양극 가이드판의 수소유입홀(311)는 서로 연통되고 매개 단일 전지의 음극 가이드판의 수소배기홀(324)과 양극 가이드판의 수소배기홀(314)은 서로 연통되며 하우징에 형성된 홀을 통하여 시스템 외부의 수소원과 서로 연결된다.
상기 음극 가이드판의 배면에는 제2냉각홈(330)이 형성되고 상기 제2냉각홈(330) 과 상기 양극 가이드판의 배면의 제1냉각홈(319)의 내부에는 와류발생기가 형성되고 두개 냉각홈은 서로 조합되어 냉각통로를 형성한다.
상기와 같이 음극 가이드판 밴면의 제2에어배기홈(328)과 양극 가이드판 정면의 제1에어배기홈(318)은 서로 조합되어 배기통로를 형성하고 상기 배기통로는 한개 또는 다수일 수 있으며 이에 대응되어 하우징에는 한개 또는 다수의 출구가 형성된다.
상기 구조에서 수소는 가이드판의 양단에서 가운데로 이동하여 양측에서 에어를 유입하고 가운데에서 배기하는 가이드판을 형성하고 에어는 가운데서 양단으로 이동하여 가운데에서 에어유입하고 양측에서 배기하는 역류 에어분배 방식을 구성한다.
또한,양극 가이드판의 배면과 음극 가이드판의 배면에는 가이드판의 강도를 강화할 수 있도록 다수의 보강리브가 형성된다. 바람직한 실시 방식으로서 냉각통로에 있어서의 상기 보강리브의 구조와 형상을 설계하여 상기 보강리브가 냉각통로에서 와류발생기를 형성하여 냉각 효과를 보강하도록 할 수 있다.
실시예2
도10A-10B는 본 발명에 따른 수소연료전지 실시예2의 단일 전지의 양극 가이드판과 음극 가이드판의 배면을 설명하기 위한 구조도이고, 도11A-11B는 본 발명에 따른 수소연료전지 실시예2의 단일 전지의 양극 가이드판과 음극 가이드판의 정면을 설명하기 위한 구조도이로, 도 10A-10B에 도시한 바와 같이 실시예1과 서로 다른 점은 상기 양극 가이드판의 수소유입홀(341)은 하나로서 양극 가이드판의 일측에 형성되고 상기 양극 가이드판의 수소배기홀(342)도 하나로서 양극 가이드판의 타측에 형성되는데 있고 그 작동원리는 실시예1과 동 일하기 때문에 여기에서 더 이상 설명하지 않는다. 이런 구조의 극판은 주로 복합식 전지팩에 적용된다.
실시예3
도12A-12B는 본 발명에 따른 수소연료전지의 단일 전지의 음극 가이드판의 실시예3의 정면과 배면을 설명하기 위한 구조도로서,본 실시예에서는 극판외부 에어분배 비관통식 음극 가이드판의 그중 한가지를 사용하는데 이 극판은 일측으로 에어를 유입하고 타측에서 집중시켜 배출시키는 구조이다. 극판(35)의 외부에 에어분배배관(351)이 설치 및 밀봉되어 에어분배장치의 기류입구와 서로 관통되는 에어유입분배니플로 되며 에어는 에어분배배관(351)으로부터 극판(35)의 배면 내의 에어유입홈(352)로 유입된 후 에어유입홀(353)을 통해 극판(35)의 정면의 밀폐된 에어가이드홈(354)으로 이송되며 에어유입홀(353)의 일단으로부터 에어배기홀(355)의 일단으로 이동된다. 여기에서 에어는 산화반응을 거쳐 발전 후 에어는 타단의 에어배기홀(355)에서 제2배기홈(356)으로 유입되고 반응되어 생성된 수증기와 함께 배기구(358)로 배출된다. 이 작동원리는 실시예1과 동일하여 더 이상 설명하지 않는다.
실시예4
도13은 본 발명 수소연료전지에서 실시예4의 단일 전지의 음극 가이드판 배면을 설명하기 위한 구조도로서,그 정면의 구조는 실시예3의 구조와 동일하기 때문에 설명을 생략한다. 이 실시예에서 상기 단일 전지의 음극 가이드판의 배면에 있어서 매개 에어배기홀은 한개 배기홈과 서로 관통되며 즉,실시예3과 비교하면 실시예3은 한개 배기홈이고 실시예4는 다수의 배기홈을 구비한다.
실시예5
도14A-14B는 본 발명에 따른 수소연료전지에서 실시예5의 단일 전지의 음극 가이드판 정면과 배면을 설명하기 위한 구조도로서,본 실시예에서는 가운데에서 에어유입되고 양측에서 배기하는 구조를 사용하며,본 실시예에서 극판외부 에어분배배관(361)은 에어유입홈(362)과 서로 관통되고 에어유입홀(363)는 에어유입홈(362)에 형성되고 에어배기홀 (365),배기홈(366),배기구는 각각 극판(36)의 양쪽에 형성된다. 극판의 정 면에서 에어유입홀(363)과 에어배기홀(365) 사이에는 에어가이드홈(364)이 형성된다. 에어는 에어분배장치의 기류출구로부터 극판외부 에어분배배관(361)으로 유입되어 에어유입홈(362)의 에어유입홀(363)로부터 정면의 에어가이드홈(363)으로 이동하며 에어유입홀(363)의 일단으로부터 에어배기홀(365)의 일단으로 이동되며 에어배기홀(365)로부터 배면의 배기홈(366)으로 이동된다. 배기홈(366)에서 통합하여 배출한다.
본 실시예에서 두개 배기홈 및 배기구가 형성되는데 그 작동원리는 실시예1과 동 일하여 설명을 생략한다.
실시예6
도15는 본 발명에 따른 수소연료전지에서 실시예6의 단일 전지의 음극 가이드판 배면을 설명하기 위한 구조도로서,그 정면 구조는 실시예5의 구조와 동일하여 설명을 생략한다. 이 실시예에서 상기 단일 전지의 음극 가이드판의 배면에 있어서 매개 에어배기홀(365)는 한개 배기홈(366)과 서로 관통되는데 즉,실시예5 대비 실시예5는 극판의 두변에 각각 한개 종방향으로 구성된 배기홈이 형성되고 실시예6은 극판의 두변에 다수의 횡방향으로 구성된 배기홈이 형성된다.
본 발명은 수소연료전지 발전시스템의 동적 습도 제어 방법을 더 제공하는데 우선 도16을 참조로 한다. 도16은 막전극의 발명 원리도로서 막전극(5)는 한층의 양성자막(51),두층 촉매층(52)와 두층의 확산층(53)으로 구성되고 양성자막(51)은 수소 이온(양성자)을 전도하지만 전기를 전도하지는 않으며 양성자막은 수소와 산소를 양성자막의 양쪽으로 분리하여 서로 침투하지 않도록 한다. 촉매층(52)는 양성자막(51)의 두 측에 부착되고 수소측의 촉매층(52)는 양극 촉매층이고 수소원자 양극은 수소이온과 자유전자로 전해되고 양성자막(51)이 이온을 전도하므로 수소이온(양성자)는 양성자막 (51)에 의하여 음극 에어 일측으로 전도되며 전자는 확산층(카본지)(53)을 통해 외부회로를 경과하여 음극으로 전달된 후 전기에너지를 발생한다. 동시에 산소는 양성자막(51)을 통해 전도된 수소 양성자와 물을 생성한다.
또한, 도17은 종래 막전극에서 정적상태 항습도 제어 방법 사용시 각 층 습도 관 계도로서,도17과 도16에 도시된 바와 같이 양성자막(51)의 습도가 높을 수록 수소이온을 전도하는 저항력이 작아지기 때문에 종래의 연료전지 항습도 제어모드는 내부 저항력을 감소시켜 발전능력을 향상하기 위하여 비교적 높은 습도에서 작동하도록 한다 (도17). 촉매층(52)의 기능은 촉매와 이온 전도 외 에어의 확산과 이동하는 능력을 가지고 있다. 전자(前者)는 습도가 높아야 하고 후자(后者)는 습도가 낮아야 하며 그렇지 않을 경우 수분이 통로를 차지하여 에어 확산에 영향을 주게 되어 발전 능력이 저하된다. 따라서,촉매층(52)은 두 방면의 요구를 고려하여 중등 평형 습도를 유지해야 하며 확산층(카본지)(53)이 전자를 전도하고 에어를 확산시키는데는 고습도 조건이 필요없으며 건조할 수록 더욱 유리하다. 항습도 제어에서 상기 3가지 조건을 동시에 만족시키기 어려우며 막전극(5)이 정상적으로 작동되도록 비교적 높은 습도에서 작동할 수 밖에 없으므로 상기 문제점은 해결 불가능하여 최적화 조건에서 발전할 수 없다.
도17에 도시한 바와 같이 R1 은 양성자막의 상대적 최적화 습도, R2는 촉매층의 상대적 최적화 습도, R3은 확산층의 상대적 최적화 습도, Q는 반응 에어의 최적화 유량을 표시한다. 반응 에어의 유량이 적을 때 기류 습도는 높다. 반응 에어 유량이 클 때 기류 습도는 낮다.
본 발명에서 제공한 동적 습도 제어 방법은 동적 습도 제어를 실현하여 작업팬의 전압 제어를 통해 작동기류의 유량을 변경시켜 작동에어가 일정한 시간 간격과 증가량으로 반복하여 유량을 변경하도록 한다. 도18에 도시한 마지막 그래프Q참조.
도18은 본 발명에 따른 동적 습도제어 방법 사용시 막전극 각 층 습도 관계도로서R1 은 양성자막의 상대적 최적화 습도, R2는 촉매층의상대적 최적화 습도, R3은 확산층의 상대적 최적화 습도, Q는 반응 에어의 최적화 유량을 표시하고. 도18과 도16에 도시한 바와 ?이, 동적 습도 제어는 물이 각층에서 전달되는 습도 구배와 습도 변화의 속도로 형성된 시간 차이를 이용하여 우선 팬 컨트롤러의 파라미터를 변경하여 팬의 회전속도 증가시켜 작동 에어의 유량을 증가시키며 유량이 Q1로부터 Qa로 증가되고 확산층 (53)의 습도가 R3-a로부터 R3-b로 낮아지며 촉매층(52)의 습도 변화가 R2-a로부터 R2-b로 낮아지며,촉매층(52)의 습도변화에 의해 양성자막(51) 습도변화가R1-a로부 터 R2-b로 낮아질 때 팬의 회전속도를 제어하여 작동기류의 유량을 변경시켜 유량이 Qb로부터 Qc로 낮아지도록 하며 확산층(카본지)(53)의 습도가 더 이상 내려가지 않고 점차적으로 R3-c로 올라가도록 하며 촉매층(52)의 습도는 더 이상 내려가지 않고 점차적으로 R2-c로 올라간다. 또한, R2-c의 습도가 올라가면서 R1-b의 습도는 더 이상 내려가지 않고 R1-c로 올라가게 되어 양성자막(51)이 비교적 높은 습도범위에서 작동되도록 한다. 촉매층(52)는 동적 조정 과정에 있어서 중등 습도에서 작동하고 확산층(53)의 작동은 비교적 낮은 습도에서 순환 왕복한다.
따라서,동적 습도 제어하에서 작동에어는 일정한 시간 간격과 증가량으로 반복적으로 유량을 변경하며 반응물을 유출하는 동시에 확산층(카본지)(53),촉매층(52)의 습도 구배와 습도차△R1, △R2를 증가시키고 막전극5의 작동조건을 개선했다. 그중,이러한 제어는 수소측에서 수소순환시스템과 에어의 작업팬을 통해 동시에 구현 가능하며 에어측에서 단독적으로 제어 가능하다. 또한,동적 습도 제어 파라미터는 그 변화주기의 기류 변화량(반응 에어를 통해 유량Q를 최적화한 변화폭 값)은 총량 Q의 5%~30% 사이에서 변화되고 Qa로 부터 Qb로 도달하는 시간 즉,변화 간격의 시간차는 1-30 분이다. 하지만 서로다른 막전극 자재와 서로다른 구조의 막전극에 큰 차이가 있기 때문에 자재와 구조가 결정된 막전극의 경우, 상기 두가지 파라미터의 구체적인 값은 상기된 범위내에서 실험을 통해 확정 및 최적화할 수 있다.
그중,총유량Q는 막전극 이론적 최적화 값의 하한 유량값이다.
또한,본 발명에서는 수소연료전지 시스템을 더 공개하는데 이 시스템은 상기 각 실시예에서 설명한 수소연료 전지와 작업팬 및 냉각팬을 포함하고 상기 작업팬 및 냉 각팬은 상기 수소연료 전지의 베이스스텐드에 설치된다.
연료전지가 도시 환경에서 작동시 SO2,HS,HCX,HNX와 같은 유해가스가 음극에 유입되면 촉매제 중독을 초래하여 전지의 성능 저하된다. 도 19에 도시한 바와 같이 본 발명의 수소연료전지 시스템에는 필터를 더 포함한다. 필터는 에어 입구 (80),알칼리성 활성탄 흡착 카트리지(81) 및 배기구(82)를 포함하고 상기 에어 입구(80)는 상기 알칼리성 활성탄 흡착 카트리지(81)의 하부에 위치하고 상기 배기구(82)는 상기 알칼리성 활성탄 흡착 카트리지(81)의 상부에 위치하며 작업팬의 에어입구와 서로 관통된다. 이 필터는 내연기 자동차의 에어유입필터와 유사하고 그 상하커버(83),(84)사이의 파티클 여과층은 알칼리성 활성탄 흡착 카트리지로 대체하며 내부는 전문적으로 개발한 SO2,H2S와 같은 유해 산성 가스 흡착을 위한 알칼리성 활성탄 흡착 입자가 충진되어 있어 작동기류가 필터로 유입된 후 베터리로 유입되어 작동하기 전에 카트리지를 통해 여과하여 연료 전지가 오염된 환경에서도 정상적으로 작동할 수 있도록 한다.
상기 카트리지(81)를 통해 1~5개 PPM 유해가스를 0.005PPM이하로 정화할 수 있다.
이상에서 본 발명에 따른 바람직한 실시예에 대해 설명하였으나, 다양한 형태로 변 형이 가능하며,본 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발면의 특허청구범위 를 벗어남이 없이 다양한 변형예 및 수정예를 실시할 수 있을 것으로 이해된다.

Claims (28)

  1. 전지팩 조합체와 극판외부 에어분배장치를 포함하는 수소연료전지에 있어서,
    상기 전지팩 조합체는 차례로 설치된 제1절연판과, 제2전기판과, 배터리팩과, 제2전기판과, 제2절연판을 포함하며, 상기 제1전기판과 제2전기판은 상기 배터리팩의 양,음극의 출력으로 되고;
    상기 전지팩 조합체는 모노코크 하우징으로 패키징되고;
    상기 극판외부 에어분배장치는 상기 모노코크 하우징에 고정되며, 상기 극판외부 에어분배장치는 작동기류 극판외부 에어분배장치와 냉각 에어분배장치를 포함하며 상기 작동기류 극판외부 에어분배장치에는 작업팬과 연결할 수 있도록 베이스스텐드가 형성되며, 상기 작동기류 극판외부 에어분배장치는 상기 모노코크 하우징 외부로부터 상기 모노코크 하우징 내부로 연장되며, 상기 작동기류 극판외부 에어분배장치의 기류출구는 상기 배터리팩의 각 단일 전지의 에어유입분배니플과 연결되고;
    상기 냉각에어분배장치는 상기 모노코크 하우징 외부에 설치되어 상기 모노코크 하우징 내부를 관통하여 설정된 냉각통로와 상기 모노코크 하우징에 형성된 냉각구를 포함하며, 상기 냉각통로에는 냉각팬과 연결할 수 있도록 냉각팬 베이스스텐드가 형성되는 것을 특징으로 하는 수소연료전지.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 작동기류 극판외부 에어분배장치는 에어분배배관과, 에어가이드홈과, 기류출구를 포함하고;
    상기 에어분배배관은 상기 모노코크 하우징 외부에 형성되고 상기 모노코크 하우징 상판에 고정되고, 상기 에어분배배관과 상기 에어가이드홈은 서로 관통되고, 상기 에어가이드홈은 상기 모노코크 하우징 내부로 연장되고, 상기 에어가이드홈의 하부에는 상기 기류출구가 형성되고, 상기 기류출구는 상기 배터리팩의 각 상기 단일 전지의 에어유입니플과 연결되며;
    상기 에어분배배관에는 상기 작업팬과 연결될 수 있도록 팬 베이스스텐드가 형성되는 것을 특지으로 하는 수소연료전지.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 극판외부 에어분배장치는 단면 에어분배장치이고 상기 작동기류 극판외부 에어분배장치와 냉각에어분배장치는 상기 모노코크 하우징의 상판에 설치되는 것을 특징으로 하는 수소연료장치.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 냉각통로의 일단은 개방 단부이고 상기 냉각 통로의 개방 단부에는 팬 베이스스텐드가 형성되며 상기 냉각 통로는 개방 단부로부터 타단 방향으로 점점 낮아지며 상기 모노코크 하우징의 상판을 커버하여 고정되고;
    상기 냉각팬은 냉각통로를 통해 상기 전지팩 조합체에 대해 냉각할 수 있도록 상기 모노코크 하우징 내부에 에어를 주입하며, 상기 전지팩 조합체가 냉각된 후 냉각기체는 상기 모노코크 하우징의 냉각구를 통해 배출되는 것을 특징으로 하는 수소연료장치.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 에어분배배관의 일단은 개방 단부로서 상기 에어분배배관의 개방 단부에는 상기 팬 베이스스텐드가 형성되고 상기 에어분배배관은 개방 단부로부터 타단으로 점점 낮아지는 것을 특징으로 하는 수소연료장치.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 에어분배배관의 개방 단부와 상기 냉각통로의 개방 단부가 각각 상기 모노코크 하우징의 상판의 두개 상대되는 위치에 형성되는 것을 특징으로 하는 수소연료장치.
  7. 청구항 4에 있어서,
    상기 냉각통로의 내벽에 기류가이드 차단홈이 형성되는 것을 특징으로 하는 수소연료장치.
  8. 청구항 2에 있어서,
    상기 극판외부 에어분배장치는 양면 에어분배장치이고, 상기 작동에어 분배장치는 상기 모노코크 하우징의 상판에 형성되고, 상기 냉각에어 분배장치의 냉각통로는 상기 모노코크 하우징의 하판에 형성되는 것을 특징으로 하는 수소연료장치.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 냉각통로는 상기 모노코크 하우징 내부와 관통된 냉각에어 수집챔버이고, 상기 냉각에어 수집챔버는 상기 냉각팬의 베이스스텐드와 연결되고, 상기 냉각구는 하우징 상판에 형성되고, 상기 냉각팬은 상기 모노코크 하우징 내부의 에어를 유입 또 배출하고 에어는 상판의 냉각구를 통해 상기 모노코크 하우징 내부로 배출 또는 유입하는 것을 특징으로 하는 수소연료장치.
  10. 청구항 1에 있어서,
    전지팩 조합체의 패키징에 사용되는 모노코크 하우징은 커버와, 두개 “오목형”플레이트와, 상판과, 하판과, 사이드플레이트와, 플랜지를 포함하고;
    두개 “오목형”플레이트는 서로 마주 형성되고 일단은 상기 사이드플레이트와 고정되어 연결되고 타단은 상기 플랜즈를 통해 상기 커버에 고정되며;
    상기 커버와 상기 사이드플레이트에는 각각 두개 극성의 전원 포트가 형성되며;
    상기 커버에 연료가스입구가 형성되고 상기 사이프플레이트에는 연료가스출구가 형성되는 것을 특징으로 하는 수소연료장치.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 커버의 상부 양단에는 아래로 향한 아크형 걸림면이 형성되고 상기 플랜지와 상기 아크형 걸림면에 상대되는 부위에는 위로 향한 아크형 걸림면이 형성되어 외부 힘을 통해 커버를 플랜지로 압입시 상기 아래로 향한 아크형 걸림면과 위로 향한 아크형 걸림면은 일정한 공간을 형성하며 이 공간에 패키징핀 또는 스크루가 형성되고; 혹은
    스크루를 통해 커버를 플랜지에 고정시키는 것을 특징으로 하는 수소연료장치.
  12. 청구항 10에 있어서,
    상기 모노코크 하우징 내부의 상기 전기판과 상기 커버 사이에는 압력보상기가 형 성되고 상기 압력보상기는 금속판과 탄성체가 교차 적층되어 형성되는 것을 특징으로 하는 수소연료장치.
  13. 청구항 1에 있어서,
    상기 배터리팩은 다수의 직렬 연결된 상기 단일 전지를 포함하는데 각 단일 전지는 양극 가이드판과, 막전극과, 음극 가이드판을 포함하고;
    상기 양극 가이드판의 정면과 상기 음극 가이드판의 정면은 각각 상기 막전극의 두 측면과 서로 인접하고 상기 양극 가이드판의 배면은 다른 단일 전지의 음극 가이드판과 서로 인접하고 상기 음극 가이드판의 배면은 다른 단일 전지의 양극 가이드판과 서로 인접되며;
    상기 양극 가이드판에는 수소유입홀과 수소배기홀이 형성되고 정면에는 수소가이드홈이 형성되고 배면에는 제1에어유입니플 및 그에 관통된 제1에어유입홈이 형성되고, 상기 양극 가이드판의 배면에는 제1냉각홈과 제1배기홈이 형성되고;
    상기 음극 가이드판에는 수소유입홀과 수소배기홀이 형성되고 정면에는 에어유입홀, 에어배기홀 및 에어가이드홈이 형성되고, 배면에는 제2에어유입니플 및 그에 관통된 제2에어유입홈이 형성되고, 상기 음극 가이드판과 다른 양극 가이드판이 서로 결합시 제1에어유입니플과 제2에어유입니플은 완전한 에어유입니플을 형성하고 제1에어유입홈과 제2에어유입홈은 완전한 에어유입통로를 형성하며, 상기 음극 가이드판의 정면의 에어유입홀은 상기 에어유입통로에 설치되고;
    상기 음극 가이드판의 배면에는 제2냉각홈과 제2배기홈이 형성되고 상기 음극 정면의 배기홀은 상기 음극 가이드판 배면의 제2배기홈과 서로 관통되고;
    상기 배터리팩의 단일 전지의 수소에어유입홀과 수소배기홀은 서로 연결되어 하우징에 형성된 홀을 통해 외부의 수소공급원과 연결되고;
    상기 배터리팩의 단일 전지의 에어유입니플은 각각 상기 작동기류 극판외부 에어분배장치의 기류출구와 관통되고;
    상기 양극 가이드판 배면의 제1냉각홈과 상기 음극 가이드판 배면의 제2냉각홈은 조합되어 냉각통로를 구성하고;
    상기 음극 가이드판 배면의 제2배기홈과 상기 양극 배면의 제1배기홈은 조합되어 배기통로를 구성하는 것을 특징으로 하는 수소연료전지.
  14. 청구항 13에 있어서,
    상기 양극 가이드판은 양측으로 에어가 유입되고 가운데서 배기하는 가이드판으로서, 상기 수소유입홀은 두개로 각각 양극 가이드판의 양측에 형성되고 수소배기홀은 하나로서 양극 가이드판의 가운데 형성되며 수소는 가이드판의 양단의 수소유입홀로 유입되어 양측으로부터 가운데로 이동되어 가운데의 수소배기홀을 통해 배출되고;
    상기 음극 가이드판은 가운데에서 에어가 유입되고 양측에서 배출하는 가이드판 구조로서 에어는 가이드판 가운데의 에어유입통로를 통해 에어유입홀로 유입된 후 가운데로부터 양측으로 이동되며 양측의 배기통로를 통해 배출되는 것을 특징으로 하는 수소연료전지.
  15. 청구항 13에 있어서,
    상기 양극 가이드판의 수소유입홀은 하나로서 양극 가이드판의 일측에 형성되고 수소배기홀은 하나로서 양극 가이드판의 타측에 형성되는 것을 특징으로 하는 수소연료전지.
  16. 청구항 14 혹은 15에 있어서,
    상기 양극 가이드판의 정면의 수소가이드홈의 양단에 제1가이드홀과 제2가이드홀이 형성되고 상기 제1가이드홀은 상기 양극 가이드판의 배면에서 상기 수소유입홀과 서로 관통되며, 상기 제2가이드홀은 상기 양극 가이드판의 배면에서 상기 수소배기홀과 서로 관통되는 것을 특징으로 하는 수소연료전지.
  17. 청구항 13 혹은 14 혹은 15에 있어서,
    상기 수소가이드홈은 종방향으로 배렬되고, 상기 에어 가이드홈은 횡방향으로 배렬되는 것을 특징으로 하는 수소연료전지.
  18. 청구항 13에 있어서,
    상기 배기통로가 하나 또는 다수인 것을 특징으로 하는 수소연료전지.
  19. 청구항 13에 있어서,
    상기 양극 가이드판의 배면과 상기 음극 가이드판의 배면에 다수의 보강리브가 형성되는 것을 특징으로 하는 수소연료전지.
  20. 청구항 19에 있어서,
    상기 보강리브가 제 1냉각홈과 제2냉각홈 내에서 와류발생기를 형성하는 것을 특징으로 하는 수소연료전지.
  21. 청구항 1-15중의 임의의 한항 혹은 18-20중의 임의의 한항에 있어서,
    상기 모노코크 하우징으로 패키징된 전지팩 조합체는 다수로서 일체로 복합체 구조를 형성하고, 상기 2조이상의 전지팩 조합체는 직렬로 연결되며 직렬로 연결된 전지팩 조합체의 선후단 전기판은 전도 양성자를 통해 상기 모노코크 하우징의 두개 극성이 서로 반대되는 전원포트와 연결되는 것을 특징으로 하는 수소연료전지.
  22. 청구항 21에 있어서,
    전지팩 조합체가 병렬하여 하우징의 내부에 형성되었을 경우, 상기 작동기류 극판외부 에어분배장치는 기류분배배관을 더 포함하고, 상기 기류분배배관은 기류입구와 두개 이상의 기류분배구를 포함하고 상기 기류입구는 상기 작업팬과 서로 관통되고 상기 기류분배구의 수량은 상기 전지팩 조합체가 병렬된 수량과 대응되는 것을 특징으로 하는 수소연료전지.
  23. 청구항 1-22중의 임의의 한항에 기재된 수소연료전지와, 작업팬과, 냉각팬을 포함하고, 상기 작업팬 및 냉각팬은 상기 수소연료전지의 대응되는 작업팬 베이스스텐드와 냉각팬 베이스스텐드에 설치되는 것을 특징으로 하는 수소연료전지 시스템.
  24. 청구항 23에 있어서,
    상기 작업팬의 에어입구과 서로 연결되어 전지에 유입되는 기류에 대해 여과하는 필터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수소연료전지 시스템.
  25. 청구항 24에 있어서,
    상기 필터는 에어입구와, 알칼리성 활성탄 흡착 카트리지와, 배기구를 포함하고, 상기 에어입구는 상기 알칼리성 활성탄 흡착 카트리지의 하부에 위치하고 상기 배기구는 상기 알칼리성 활성탄 흡착 카트리지의 상부에 위치하며 상기 배기구는 상기 작업팬의 에어입구와 서로 연결되는 것을 특징으로 하는 수소연료전지 시스템.
  26. 작동에어를 일정한 시간 간격과 증가량에 따라 반복적으로 유량을 변경시키는 것을 특징으로 하는 수소연료전지 시스템의 동적 습도 변경 제어방법.
  27. 청구항 26에 있어서,
    상기 증가량이 시작 유량의 5%-30%이고 상기 시간 간격이 1-30분인 것을 특징으로 하는 수소연료전지 시스템의 동적 습도 변경 제어방법.
  28. 작동에어를 일정한 시간 간격과 증가량으로 반복으로 유량을 변경시키고, 혹은 에어와 수소를 동시에 일정한 시간 간격과 증가량으로 반복으로 유량을 변경시키는 것을 특징으로 하는 수소연료전지 시스템의 동적 습도 변경 제어방법.
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